(57)【要約】【課題】電気分解装置を備える温度調節水供給機において、電気分解によって容器内に生じるスケールを容器外に円滑に排出する。【解決手段】温度調節水供給機１１は、水熱交換器２１と、容器４７と容器４７内に設けられた複数の電極５１，５２とを有し、水熱交換器２１に送る水に含まれるスケール成分を除去する電気分解装置４１と、を備える。電気分解装置４１は、複数の電極５１，５２によって形成された蛇行流路を容器４７内に有する。容器４７は、電気分解によって生じたスケールを排出するためのスケール排出口を容器４７の底部に有する。複数の電極５１，５２には、下端部が容器４７内の底面に接するとともに前記下端部の上流側にスケールが堆積する底面接触電極が含まれており、前記底面接触電極の下端部には、スケールが水とともにスケール排出口６１側に移動するように前記底面接触電極の厚み方向に貫通する通路５５が形成されている。【選択図】図５
2014129945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱する水熱交換器（２１）と、
水入口（４３）及び水出口（４５）を有する容器（４７）と前記容器（４７）内に設けられた複数の電極（５１，５２）とを有し、前記水熱交換器（２１）に送る水に含まれるスケール成分を除去する電気分解装置（４１）と、を備え、
前記電気分解装置（４１）は、前記複数の電極（５１，５２）によって形成された蛇行流路を前記容器（４７）内に有し、
前記容器（４７）は、電気分解によって生じたスケールを排出するためのスケール排出口を前記容器（４７）の底部に有し、
前記複数の電極（５１，５２）には、下端部が前記容器（４７）内の底面に接するとともに前記下端部の上流側にスケールが堆積する底面接触電極が含まれており、
前記底面接触電極の下端部には、スケールが水とともに前記スケール排出口（６１）側に移動するように前記底面接触電極の厚み方向に貫通する通路（５５）が形成されている温度調節水供給機。
【請求項２】
前記複数の電極（５１，５２）の少なくとも一部の電極は、前記電極を厚み方向に貫通する通水孔（５３）を有している、請求項１に記載の温度調節水供給機。
【請求項３】
電気分解処理された処理水の一部が流入する循環路（８１）を有し、前記処理水の一部を上流側に戻す循環機構（８０）をさらに備える、請求項１又は２に記載の温度調節水供給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解装置を備えるヒートポンプ給湯機、ヒートポンプ温水暖房機、燃焼式給湯機、電気温水機、冷却塔などの温度調節水供給機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道水や地下水には、スケールの発生原因となるカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの成分（スケール成分）が含まれている。したがって、給湯機などの温度調節水供給機においては、カルシウム塩（例えば炭酸カルシウム）、マグネシウム塩などのスケールが析出することがある。温度調節水供給機の水熱交換器では水が加熱されて水の温度が高くなるので、特にスケールが析出しやすい。スケールが水熱交換器における管の内面に析出して堆積すると、水熱交換器の伝熱性能が低下する、管の流路が狭くなるなどの問題が生じることがある。
【０００３】
したがって、水熱交換器においてスケールが付着するのを抑制するために、水熱交換器よりも上流に設けられた電気分解装置において、水中のスケール成分を電気分解によって除去する技術が提案されている（例えば特許文献１）。前記電気分解装置は、水が出入りする水入口及び水出口を有する容器と、容器内に配置された電極対とを備える。電極対に電圧が印加された状態で水が水入口を通じて容器内に供給されると、電極対の陰極側において炭酸カルシウム等のスケールが析出する。これにより、水出口を通じて容器外に流出する水に含まれるスケール成分の濃度が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７５９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような電気分解装置では、容器内において析出したスケールを容器外に排出する必要がある。容器外にスケールを排出する方法としては、例えば容器の底部にスケール排出口を設け、給湯機の沸上げ運転の終了後に、スケール排出口からスケールを排出する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の図６などに開示されている蛇行流路を有する電気分解装置では、スケールが蛇行流路に沿って円滑に移動するのが難しいため、スケールをスケール排出口から効率よく排出できない場合がある。この場合には、容器内にスケールが蓄積し、蛇行流路の流路幅が小さくなるなどの問題が生じる可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、電気分解装置を備える温度調節水供給機において、電気分解によって容器内に生じるスケールを容器外に円滑に排出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の温度調節水供給機は、水熱交換器（２１）と、電気分解装置（４１）とを備える。前記水熱交換器（２１）は、水を加熱する。前記電気分解装置（４１）は、水入口（４３）及び水出口（４５）を有する容器（４７）と、前記容器（４７）内に設けられた複数の電極（５１，５２）とを有する。前記電気分解装置（４１）は、前記水熱交換器（２１）に送る水に含まれるスケール成分を除去する。
【０００９】
前記電気分解装置（４１）は、前記複数の電極（５１，５２）によって形成された蛇行流路を前記容器（４７）内に有する。前記容器（４７）は、電気分解によって生じたスケールを排出するためのスケール排出口を前記容器（４７）の底部に有する。前記複数の電極（５１，５２）には、下端部が前記容器（４７）内の底面に接するとともに前記下端部の上流側にスケールが堆積する底面接触電極が含まれており、前記底面接触電極の下端部には、スケールが水とともに前記スケール排出口（６１）側に移動するように前記底面接触電極の厚み方向に貫通する通路（５５）が形成されている。
【００１０】
この構成では、容器（４７）内に蓄積したスケールは、底面接触電極に形成された通路（５５）を通じてスケール排出口（６１）に移動することができるので、電気分解によって容器（４７）内に生じるスケールを容器（４７）外に円滑に排出することができる。
【００１１】
前記温度調節水供給機において、前記複数の電極（５１，５２）の少なくとも一部の電極は、前記電極を厚み方向に貫通する通水孔（５３）を有しているのが好ましい。
【００１２】
この構成では、電極の厚み方向に貫通する通水孔（５３）を通じて、その電極を介した反対側（下流側）の水流路に水が流入するので、そこを流れる主流と流入した水とが混合される。このように水が混合されることにより、主流の水の流れが乱される。その結果、陰極として機能する一方の電極の近傍にスケール成分濃度の低い水が偏流するのを抑制できるので、スケール成分の析出反応が促進される。
【００１３】
前記温度調節水供給機において、電気分解処理された処理水の一部が流入する循環路（８１）を有し、前記処理水の一部を上流側に戻す循環機構（８０）をさらに備えているのが好ましい。
【００１４】
この構成では、処理水の一部が上流側に戻されるので、処理水中のスケール成分の濃度をさらに低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、電気分解装置を備える温度調節水供給機において、電気分解によって容器内に生じるスケールを容器外に円滑に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒートポンプ給湯機を示す構成図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、前記実施形態に係るヒートポンプ給湯機に用いられる電気分解装置を示す断面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、前記実施形態に係るヒートポンプ給湯機に用いられる電気分解装置の変形例を示す断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は、前記電気分解装置の電極の具体例を示す正面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は、前記電気分解装置の断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｆ）は、前記電気分解装置の電極の別の具体例を示す正面図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は、前記電気分解装置の断面図である。
【図８】（Ａ）は、前記ヒートポンプ給湯機に用いられる電気分解装置及び循環機構を示す断面図であり、（Ｂ）は、前記ヒートポンプ給湯機に用いられる電気分解装置及び循環機構の変形例を示す断面図である。
【図９】前記電気分解装置を備えた冷却塔、燃焼式給湯機又は電気温水機の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る温度調節水供給機（温度調節された水を供給する装置）について図面を参照しながら説明する。温度調節水供給機としては、ヒートポンプ給湯機、ヒートポンプ温水暖房機、燃焼式給湯機、電気温水機、冷却塔などが例示できるが、以下では主にヒートポンプ給湯機について説明する。
【００１８】
＜ヒートポンプ給湯機＞
図１に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機１１は、冷媒回路１０ａと、貯湯回路１０ｂとを備えている。冷媒回路１０ａは、圧縮機１９、水熱交換器２１、膨張機構としての電動膨張弁２３、空気熱交換器２５、及びこれらを接続する冷媒配管を含む。貯湯回路１０ｂは、タンク１５、メインポンプ３１、電気分解装置４１、水熱交換器２１、及びこれらを接続する導水路２７，２９を含む。水熱交換器２１は、２つの流路を有し、一方の流路は、冷媒回路１０ａに含まれており、他方の流路は、貯湯回路１０ｂに含まれている。冷媒回路１０ａ及び貯湯回路１０ｂの運転は、制御部３２によって制御される。
【００１９】
圧縮機１９、水熱交換器２１、電動膨張弁２３及び空気熱交換器２５はヒートポンプユニット１３内に設けられている。タンク１５及びメインポンプ３１は、貯湯ユニット１７内に設けられている。導水路２７，２９は、タンク１５の水を水熱交換器２１に送る入水配管２７と、水熱交換器２１と熱交換して加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９とを含む。
【００２０】
メインポンプ３１は、貯湯回路１０ｂにおいて水を送るためのものであり、本実施形態では入水配管２７に設けられているが、メインポンプ３１の配設位置はこれに限定されない。メインポンプ３１の運転により、タンク１５内の水は、タンク１５の下部から流出し、入水配管２７、水熱交換器２１および出湯配管２９の順に送られて、タンク１５の上部に戻る。
【００２１】
本実施形態では、冷媒回路１０ａを循環する冷媒として二酸化炭素を用いているが、これに限定されない。冷媒回路１０ａを循環する冷媒は、水熱交換器２１において貯湯回路１０ｂを循環する水と熱交換してこの水を加熱し、空気熱交換器２５において外気と熱交換して外気から熱を吸収する。
【００２２】
タンク１５には給水配管３７と給湯配管３５とが接続されている。給湯配管３５は、タンク１５の上部に接続されている。この給湯配管３５は、タンク１５内に貯留された高温の水を取り出して浴槽などへ給湯するために設けられている。給水配管３７は、タンク１５の底部に接続されている。この給水配管３７は、給水源からタンク１５内に低温の水を給水するために設けられている。タンク１５へ水を給水する給水源としては、例えば水道水や、井戸水などの地下水を利用することができる。本実施形態の給湯機１１は、給湯配管３５から給湯された水をタンク１５に戻さない一過式の給湯機であるが、これに限定されない。
【００２３】
電気分解装置４１は、水熱交換器２１に送る水に含まれるスケール成分を除去する機能を有する。電気分解装置４１は、入水配管２７における水熱交換器２１よりも上流側の位置で且つメインポンプ３１の下流側の位置に設けられている。入水配管２７は、電気分解装置４１よりも上流側の上流側主経路２７Ａと、電気分解装置４１よりも下流側の下流側主経路２７Ｂとを含む。電気分解装置４１の詳細については後述する。
【００２４】
制御部３２は、中央演算処理装置３３やメモリ３４などを有する例えばマイクロコンピュータによって構成されている。メモリ３４には、タンク１５内の水を沸き上げる沸上げ運転のスケジュールなどが記憶されており、制御部３２は、そのスケジュールに基づいて沸上げ運転を実行する。なお、沸上げ運転は、スケジュールされた時期以外の時期においても必要に応じて実行される場合もある。通常運転は、例えば水使用量の少ない夜間の時間帯、電気料金が低い時間帯などに実行されるようにスケジュールされているのが好ましいが、これに限定されない。
【００２５】
本実施形態のヒートポンプ給湯機１１は、一過式の給湯機である。この一過式の給湯機１１では、給湯配管３５から給湯された水（湯）は、ユーザーによって使用され、タンク１５には戻らない。したがって、タンク１５から給湯配管３５を通じて給湯された水量とほぼ同じ量の水が給水源から給水配管３７を通じてタンク１５に給水される。すなわち、タンク１５には、水道水や井戸水などの給水源からスケール成分を含む水がタンク１５に補充される頻度が高く、補充される量も多い。したがって、一過式のヒートポンプ給湯機の場合には、循環式の冷却水循環装置や循環式の給湯機に比べて、効率よくスケール成分を除去する必要がある。
【００２６】
次に、ヒートポンプ給湯機１１の動作について説明する。タンク１５内の水を沸上げる通常運転では、制御部３２は、ヒートポンプユニット１３の圧縮機１９を駆動させ、電動膨張弁２３の開度を調節するとともに、貯湯ユニット１７のメインポンプ３１を駆動させる。これにより、図１に示すように、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温の水が入水配管２７を通じて水熱交換器２１に送られ、水熱交換器２１において加熱される。加熱された高温の水は出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。これにより、タンク１５内には、その上部から順に高温の水が貯湯される。
【００２７】
＜電気分解装置の全体構造＞
次に、電気分解装置４１の一例について具体的に説明するが、電気分解装置４１は、以下の実施形態に限定されない。図２（Ａ），（Ｂ）は、ヒートポンプ給湯機１１に用いられる電気分解装置４１を示す断面図である。図２（Ａ）は、鉛直方向に平行な平面で前記電気分解装置を切断したときの断面図であり、前記電気分解装置の当該断面を側面視した図である。図２（Ｂ）は、水平方向に平行な平面で前記電気分解装置を切断したときの断面図であり、前記電気分解装置の当該断面を平面視した図である。
【００２８】
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、電気分解装置４１は、容器４７と、容器４７内に設けられた複数の電極５１，５２とを有する。図２（Ｂ）に示すように、容器４７内には、複数の電極５１，５２によって水流路が形成されている。本実施形態では、水流路は、複数の電極５１，５２によって形成された一続きの蛇行流路である。本実施形態における蛇行流路は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように上下方向に蛇行しているが、これに限られない。
【００２９】
図３（Ａ），（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例を示す断面図である。図３（Ａ）は、鉛直方向に平行な平面で前記電気分解装置を切断したときの断面図であり、図３（Ｂ）は、水平方向に平行な平面で前記電気分解装置を切断したときの断面図である。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、蛇行流路は水平方向（左右方向）に蛇行していてもよい。
【００３０】
本実施形態では、容器４７は略直方体形状を有するが、これに限定されない。容器４７内には、水が流れる水流空間が設けられている。容器４７は、互いに対向する第１壁部４７１及び第２壁部４７２を有する。また、容器４７は、第１壁部４７１と第２壁部４７２をつなぐ側壁部を有する。本実施形態では、側壁部は、下壁を構成する第３壁部４７３と、上壁を構成する第４壁部４７４と、左壁を構成する第５壁部４７５と、右壁を構成する第６壁部４７６とを含むが、これに限られない。
【００３１】
容器４７は、水入口４３と、水出口４５とを有する。容器４７の水入口４３は、第１壁部４７１に設けられており、水出口４５は、第２壁部４７２に設けられているが、これに限定されない。水入口４３及び水出口４５の一方又は両方は、前記側壁部に設けられていてもよい。水入口４３には、図１に示すタンク１５側に位置する入水配管２７（上流側主経路２７Ａ）が接続されており、水出口４５には図１に示す水熱交換器２１側に位置する入水配管２７（下流側主経路２７Ｂ）が接続されている。
【００３２】
容器４７は、スケール排出口６１をさらに有する。スケール排出口６１は、電気分解によって容器４７内に生じたスケールを水とともに容器４７外に排出するためのものである。
【００３３】
スケール排出口６１は、容器４７の底部（第３壁部４７３）に設けられている。本実施形態では、スケール排出口６１は、水入口４３よりも水出口４５に近い位置に設けられている。具体的に、スケール排出口６１は、容器４７の第２壁部４７２に隣接する位置に設けられている。スケール排出口６１は、最下流の電極の下方に設けられている。ただし、スケール排出口６１の配設位置は、上記した位置に限られず、例えば水入口４３と水出口４５の間のほぼ中央に設けられていてもよい。スケール排出口６１には排出管６４が接続されている。排出管６４には開閉弁６５が設けられている。開閉弁６５の開閉動作は、制御部３２により制御される。
【００３４】
容器４７は、ガス排出口６２をさらに有する。ガス排出口６２は、電気分解によって容器４７内に生じたガスを容器４７外に排出するためのものである。
【００３５】
ガス排出口６２は、容器４７の上部（本実施形態では第４壁部４７４）に設けられている。本実施形態では、ガス排出口６２は、水入口４３よりも水出口４５に近い位置に設けられている。具体的に、ガス排出口６２は、容器４７の第２壁部４７２に隣接する位置に設けられている。ガス排出口６２は、最下流の電極の上方に設けられている。ただし、ガス排出口６２の配設位置は、上記した位置に限られず、例えば水入口４３と水出口４５の間のほぼ中央に設けられていてもよい。
【００３６】
ガス排出口６２には、排出管６６が接続されている。排出管６６には、例えば図略の開閉弁などが設けられていてもよい。この開閉弁の開閉動作は、制御部３２により制御される。また、ガス排出口６２には、例えば、ガスを排出しつつ水の流出を阻止する図略のガス透過部材などが設けられていてもよい。ガス透過部材としては、例えば、水の透過を阻止しつつガスを透過させる膜、水の透過を阻止しつつガスを透過させるフィルターなどを用いることができる。具体的に、ガス透過部材としては、例えば中空糸膜を用いることができる。中空糸膜を用いる場合、例えば中空糸の内径、中空糸に設けられている多数の孔の開口径などを適宜調節することにより、中空糸膜に水の透過を阻止しつつガスを透過させる特性を付与することができる。
【００３７】
複数の電極５１，５２は、複数の第１電極５１と複数の第２電極５２とを含む。複数の第１電極５１及び複数の第２電極５２は、第１電極５１と第２電極５２が交互に配置されるように、一方向（電極の厚さ方向）に配列されている。本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、複数の第１電極５１は、第３壁部４７３から第４壁部４７４側に向かって延びており、複数の第２電極５２は、第４壁部４７４から第３壁部４７３側に向かって延びている。本実施形態では、各電極は、第１壁部４７１に平行な姿勢で配置されているが、これに限定されない。
【００３８】
隣り合う電極５１，５２は、電極対４９を構成している。電極対４９の一方の電極が陽極として機能し、他方の電極が陰極として機能するように、複数の電極５１，５２が図略の電源に接続されている。電源としては、例えば直流電源が用いられる。本実施形態では、複数の第１電極５１及び複数の第２電極５２は、電源に対して並列に接続されているが、これに限定されない。
【００３９】
各電極は、耐食性に優れた材料により形成されている。各電極を主に構成する材料としては、白金、チタンなどが例示できる。具体的には次の通りである。例えば、各電極は、少なくとも表面が白金を主成分とする材料により形成されているのが好ましい。具体的に、各電極の全体が白金を主成分とする材料（白金、白金合金などの材料）により形成されている形態が例示できる。また、各電極が、白金よりもイオン化傾向の大きい材料（すなわち、水中において白金よりも酸化されやすい材料）により形成された電極本体と、この電極本体の表面に白金を主成分とする材料（白金、白金合金などの材料）により形成されたコーティング層とを有する形態が例示できる。電極本体の材料としては、例えばチタンを主成分とする材料（チタン、チタン合金などの材料）などが例示できる。また、水中において白金よりも酸化されやすいものの比較的耐食性に優れた材料として例えばチタンを主成分とする材料（チタン、チタン合金などの材料）などによって各電極が形成されていてもよい。
【００４０】
各電極の形状としては、例えば板形状、棒形状などの種々の形状を採用することができるが、本実施形態では板形状を採用している。これにより、各電極の表面積を大きくすることができる。また、本実施形態では、複数の第１電極５１及び複数の第２電極５２は、互いに平行な姿勢で配置されており、電極の厚さ方向に互いに間隔をあけて配列されている。電極同士の隙間は、水が流れる流路として機能する。本実施形態では、容器４７内において水が蛇行しながら流れる蛇行流路が形成されるように複数の第１電極５１及び複数の第２電極５２が配置されている。
【００４１】
タンク１５内の水を沸き上げる沸上げ運転時には、電気分解装置４１の電極対４９に電圧が印加される。電気分解装置４１の電気分解条件としては、電極対４９に予め定められた電流値の電流を流す条件、電極対４９に予め定められた電圧が印加される条件、これらの条件を組み合わせた条件などが例示できるが、これらに限定されない。
【００４２】
沸上げ運転時には、水入口４３及び水出口４５の一方から容器４７内に流入した水が水入口４３及び水出口４５の他方から容器４７外に流出するまでの間に、水に含まれるスケール成分が電極対４９の陰極にスケールとして析出する。これにより、電気分解装置４１においてスケール成分濃度が低減された水を水熱交換器２１に送ることができる。
【００４３】
制御部３２は、スケール排出口６１からスケールを排出する工程を、例えば沸上げ運転の終了後に行うことができるが、これに限られず、沸上げ運転中に、沸上げ運転を一旦中断して行ってもよい。
【００４４】
＜本実施形態の特徴＞
本実施形態では、容器４７内において、図２（Ａ）に示すように容器４７内の底面に堆積したスケールＳが水とともにスケール排出口６１側に移動するための通路５５が形成されていることを特徴としている。通路５５は、電極の下端部５１ａに設けられる凹部５１ｂ、貫通孔５１ｃなどによって形成されている。通路５５は、スケール排出口６１よりも水の流れの上流側に設けられている。ただし、最上流の電極５１と第１壁部４７１との間ではスケールが析出しないので、最上流の電極５１の下端部５１ａには凹部５１ｂや貫通孔５１ｃを必ずしも設けなくてもよい。以下、通路５５の具体例を図４〜図７に示すが、通路５５は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００４５】
図４（Ａ）〜（Ｆ）は、電気分解装置４１の電極の具体例をそれぞれ示す正面図である。図４（Ａ）に示す電極５１は、下端部５１ａに複数の凹部５１ｂが形成されている。電極５１の下端部５１ａが容器４７内の底面（第３壁部４７３の上面）に接するように電極５１が配置されることにより、複数の凹部５１ｂは、図５（Ａ）に示すように容器４７の底面とともに複数の通路５５を形成する。図４（Ａ）に示す電極５１では、各凹部５１ｂが円弧形状であるので、各通路５５の形状は、図５（Ａ）に示すように略半円形を呈している。凹部５１ｂの形状は、図４（Ａ）のような円弧形状に限られず、例えば図４（Ｃ）に示すような矩形状、図４（Ｅ）に示す三角形状などの他の形状であってもよい。複数の通路５５は、電極５１の下端部５１ａに沿って互いに間隔をあけて設けられている。
【００４６】
図２（Ａ），（Ｂ）に示す電気分解装置４１では、前述したように複数の電極５１，５２によって形成される水流路は、上下に蛇行する流路である。したがって、通路５５を形成するための凹部５１ｂは、容器４７の底面に接する第１電極５１のみに設けられており、容器４７の底面に接していない第２電極５２には設けられていない。すなわち、複数の電極５１，５２において一つおきに通路５５が設けられている。
【００４７】
また、最上流の電極（図例では第１電極５１）と容器の第１壁部４７１との間にはスケールＳは堆積しない。したがって、本実施形態において通路５５を形成する必要がある電極は、最上流の電極５１を除く複数の電極５１である。すなわち、本実施形態における複数の電極５１，５２には、下端部が容器４７内の底面に接するとともに前記下端部の上流側にスケールＳが堆積する底面接触電極が含まれており、本実施形態の場合、底面接触電極は、最上流の電極５１を除く、複数の電極５１である。これらの底面接触電極の下端部には、スケールＳが水とともにスケール排出口６１側に移動するように底面接触電極の厚み方向に貫通する通路５５が形成されている。ただし、最上流の電極５１の下端部にも通路５５が形成されていてもよい。
【００４８】
図２（Ａ），（Ｂ）に示す上下方向の蛇行流路の場合、スケールＳが電極を乗り越えることができない場合でも、電極の底辺部（下端部）の通路５５を通って、スケールＳがスケール排出口６１まで流れることが可能となる。
【００４９】
一方、図３（Ａ），（Ｂ）に示す電気分解装置４１では、前述したように複数の電極５１，５２によって形成される水流路は、左右に蛇行する流路である。したがって、電極５１だけでなく電極５２も容器４７の底面に接している。よって、通路５５を形成するための凹部５１ｂは、電極５１だけでなく、電極５２にも設けられている。
【００５０】
図３（Ａ），（Ｂ）に示す形態の場合、通路５５を形成する必要がある電極は、最上流の電極（図例では第１電極５１）を除く複数の電極５１，５２である。すなわち、複数の電極５１，５２には、下端部が容器４７内の底面に接するとともに前記下端部の上流側にスケールが堆積する底面接触電極が含まれており、本実施形態の場合、底面接触電極は、最上流の電極５１を除く、複数の電極５１，５２である。これらの底面接触電極の下端部には、スケールＳが水とともにスケール排出口６１側に移動するように底面接触電極の厚み方向に貫通する通路５５が形成されている。ただし、最上流の電極５１の下端部にも通路５５が形成されていてもよい。
【００５１】
図３（Ａ），（Ｂ）に示す左右方向の蛇行流路の場合、電極の底辺部（下端部）の通路５５からの流れにより、スケールＳが底部より持ち上げられ、スケールＳが沈殿せずにスケール排出口６１まで流れることが可能となる。すなわち、スケールＳが蛇行流路に沿ってスケール排出口６１まで至ることができない場合でも、電極の底辺部の通路５５を通ってスケール排出口６１まで至ることが可能である。
【００５２】
電極５２に設けられる複数の凹部５１ｂは、図４（Ａ）に示す電極５１の凹部５１ｂと同様であり、電極５２の複数の凹部５１ｂと容器４７の底面によって形成される複数の通路５５は、図５（Ａ）に示す通路５５と同様であるので、図示及び説明を省略する。
【００５３】
図２（Ａ），（Ｂ）に示す上下蛇行流路の場合、図５（Ｂ）に示すように、電極５２の下端部を折り返した水は、電極５２と電極５１との間の水流路を上方に流れる。一方、容器４７の底面に堆積しているスケールＳ又は容器４７の底面付近において水中を浮遊しているスケールＳは、通路５５を通って電極５１の反対側（下流側）に移動する。スケールＳは、このような下流側への移動を各電極５１の下端部において繰り返すことによって、最終的にスケール排出口６１又はその近傍に到達する。そして、排出管６４に設けられた開閉弁６５が開状態とされると、水とともにスケールＳがスケール排出口６１を通じて容器４７外に排出される。
【００５４】
図４（Ｂ）に示す電極５１は、電極５１の下端部に複数の貫通孔５１ｃを有している。複数の貫通孔５１ｃは、容器４７内に配置されたときには通路５５として機能する。複数の貫通孔５１ｃは、電極５１の下端部に沿って互いに間隔をあけて設けられている。貫通孔５１ｃの形状は、図４（Ｂ）のような円形状に限られず、例えば図４（Ｄ）に示すような矩形状、図４（Ｆ）に示すひし形状などの他の形状であってもよい。各貫通孔５１ｃの下端部は、電極の下端部と同じ高さ位置していてもよく、電極の下端部よりも少し高い位置にあってもよい。
【００５５】
なお、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように上下蛇行流路の場合、第１電極５１の下端部５１ａに形成される通路５５の高さは、折り返し流路を形成している隣の第２電極５２の下端部５２ａと容器４７の底面との距離よりも小さいことが好ましい。これにより、通路５５を通じて電極５１の反対側（下流側）に流れ込む水の流量を小さくしつつスケールＳをスケール排出口６１側に移動させることができる。
【００５６】
また、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように水平蛇行流路（左右蛇行流路）の場合、第１電極５１の下端部５１ａに形成される通路５５の高さ、及び第２電極５２の下端部５２ａに形成される通路５５の高さは、第１電極５１と第２電極５２との距離よりも小さいことが好ましい。これにより、通路５５を通じて電極５１の反対側（下流側）に流れ込む水の流量を小さくしつつスケールＳをスケール排出口６１側に移動させることができる。
【００５７】
図６（Ａ）〜（Ｆ）は、電気分解装置４１の電極の別の具体例を示す正面図である。図７（Ａ），（Ｂ）は、電気分解装置４１の断面図である。これらの図に示す電極５１（５２）は、電極を厚み方向に貫通する複数の通水孔５３をさらに有している。
【００５８】
図６（Ａ）に示す電極５１は、下端部５１ａに複数の凹部５１ｂを有し、下端部５１ａよりも上方に複数の通水孔５３を有する。図６（Ｂ）に示す電極５１は、下端部５１ａに複数の貫通孔５１ｃを有し、下端部５１ａよりも上方に複数の通水孔５３を有する。複数の凹部５１ｂ及び複数の貫通孔５１ｃについては図４（Ａ），（Ｂ）と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
複数の通水孔５３は、電極５１のほぼ全体に設けられているが、これに限られず、電極５１の一部の領域に偏在していてもよい。複数の通水孔５３は、互いに間隔をあけて設けられている。通水孔５３の形状は、図６（Ａ），（Ｂ）に示す円形状に限られず、例えば図６（Ｃ），（Ｄ）に示すような矩形状、図６（Ｅ），（Ｆ）に示すようなひし形状などの他の形状であってもよい。また、図７（Ｂ）に示す本実施形態では、電極５２にも複数の通水孔５３が設けられている。
【００６０】
図７（Ｂ）に示すように、電極５２に沿って下方に流れる水の一部は、複数の通水孔５３から電極５２の反対側（下流側）に流れ込み、そこを流れる主流に合流し、主流の流れを乱す。これにより、電極５１，５２間におけるスケール成分濃度の偏りが抑制されるので、電気分解の効率が高められる。前記水の残部は、電極５２の下端部を折り返す。電極５２の下端部を折り返した水は、電極５２と電極５１との間の水流路を上方に流れる。上方に流れる水の一部は、複数の通水孔５３から電極５１の反対側（下流側）に流れ込み、前記水の残部は、電極５１の上端部を折り返す。電極５１の上端部を折り返した水は、電極５１に沿って下方に流れる。
【００６１】
一方、容器４７の底面に堆積しているスケールＳ又は容器４７の底面付近において水中を浮遊しているスケールＳは、図５（Ｂ）において説明したのと同様に、通路５５を通って電極５１の反対側（下流側）に移動する。スケールＳは、このような下流側への移動を各電極５１の下端部において繰り返すことによって、最終的にスケール排出口６１又はその近傍に到達する。そして、排出管６４に設けられた開閉弁６５が開状態とされると、水とともにスケールＳがスケール排出口６１を通じて容器４７外に排出される。
【００６２】
図８（Ａ）は、ヒートポンプ給湯機１１に用いられる電気分解装置４１及び循環機構８０を示す断面図であり、図８（Ｂ）は、電気分解装置４１及び循環機構８０の変形例を示す断面図である。図８（Ａ）に示すヒートポンプ給湯機１１では、循環機構８０をさらに備えることを特徴としている。
【００６３】
循環機構８０は、容器４７内の水又は容器４７の水出口４５から流出した水を上流側に戻す機能を有する。循環機構８０は、循環路（循環配管）８１と、循環路８１に水を流す循環ポンプ（水ポンプ）８２とを含む。
【００６４】
循環路８１は、第１端部（循環水入口端部）８１ａと第２端部（循環水出口端部）８１ｂとを有する。循環ポンプ８２は、循環路８１に設けられている。
【００６５】
図８（Ａ）に示す実施形態では、循環路８１の第１端部８１ａ及び第２端部８１ｂは、ともに電気分解装置４１の容器４７に接続されている。第２端部８１ｂは、容器４７における第１端部８１ａの接続部位よりも上流側の位置にある。具体的に、本実施形態では、第１端部８１ａは、最も下流側の電極よりも第２壁部４７２側に位置している。第２端部８１ｂは、最も上流側の電極対４９を構成する電極５１，５２間に位置している。ただし、第１端部８１ａ及び第２端部８１ｂの位置は、上記した位置に限定されない。
【００６６】
例えば第１端部８１ａは、図８（Ａ）に示すように容器４７の底部に接続されるのではなく、図８（Ｂ）に示す変形例のように、容器４７の側部（第２壁部４７２）に接続されていてもよい。図８（Ｂ）の変形例では、スケールＳが循環路８１に流入するのを抑制できる。
【００６７】
＜実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施形態では、容器４７内に蓄積したスケールＳは、通路５５を通じてスケール排出口６１に移動することができるので、電気分解によって容器４７内に生じるスケールＳを容器４７外に円滑に排出することができる。
【００６８】
また、複数の電極５１，５２の少なくとも一部の電極がその電極を厚み方向に貫通する通水孔５３を有している場合には、電極の厚み方向に貫通する通水孔５３を通じて、その電極を介した反対側（下流側）の水流路に水が流入するので、そこを流れる主流と流入した水とが混合される。このように水が混合されることにより、主流の水の流れが乱される。その結果、陰極として機能する一方の電極の近傍にスケール成分濃度の低い水が偏流するのを抑制できるので、スケール成分の析出反応が促進される。
【００６９】
また、電気分解処理された処理水の一部が流入する循環路８１を有し、処理水の一部を上流側に戻す循環機構８０をさらに備えている場合には、処理水の一部が上流側に戻されるので、処理水中のスケール成分の濃度をさらに低減することができる。
【００７０】
また、循環機構８０は、制御部３２によって制御される。制御部３２は、水熱交換器２１に送られる主流の流量よりも上流側に戻される循環流量が多くなるように循環機構８０の循環ポンプ８２を制御するのが好ましい。これにより、循環路８１の第２端部８１ｂから容器４７内に注入される水による水の撹拌効果を得ることができる。主流の流量は、下流側主経路２７Ｂを流れる水の流量である。循環流量は、循環路８１を流れる水の流量である。
【００７１】
また、ヒートポンプ給湯機１１などの温度調節水供給機では、電気分解装置４１の蛇行流路内を流れる水の流速が低いので、スケールＳが容器４７の底面に堆積（沈殿）しやすい。具体的に、上下蛇行流路の場合には、水流路において上昇流によりスケールＳが持ち上げられる効果が低いので、スケールＳが底面に蓄積しやすい。また、左右蛇行流路の場合には、水流路においてスケールＳが沈殿せずにスケール排出口６１まで運ぶ効果が低いので、底面にスケールＳが蓄積しやすく、また、スケールＳを底面から持ち上げるような作用も期待できない。
【００７２】
したがって、このようなヒートポンプ給湯機１１などの温度調節水供給機では、スケールＳの効率的な排出の観点で本実施形態が有効である。すなわち、本実施形態では、例えば上下蛇行流路において、スケールＳは、電極板の上端を乗り越えることができない場合でも、電極板の底辺部の通路５５を通ってスケール排出口６１まで流れることが可能となり、また、例えば左右蛇行流路において、スケールＳは、電極板の底辺部の通路から電極板の反対側（下流側）に水とともに流れ込む。このような水の流れによってスケールＳが底面から持ち上げられる効果が得られる。これにより、スケールＳが底面に沈殿するのが抑制されて排出口６１まで流れることが可能となる。
【００７３】
また、図６及び図７に示す実施形態では、電極に複数の通水孔５３がさらに設けられているので、電気分解促進効果が併せて得られる。また、容器４７内の水中に浮遊しているスケールＳの一部は、電極の下端部の通路５５からスケール排出口６１側に流れるので、沈殿が抑制される。なお、電気分解促進用の通水孔５３とスケール排出促進用の通路５５は、同時加工によって形成することができる。
【００７４】
また、図８（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態では、循環機構（強制循環機構）により、底面からスケールＳを持ち上げる効果、およびスケール排出口６１までスケールＳを送るための水の流動促進効果を得ることができる。したがって、この実施形態では、他の実施形態の電気分解促進効果を得ることができるとともに、スケール排出の促進効果をさらに高めることができる。
【００７５】
＜他の変形例＞
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
【００７６】
前記実施形態では、ヒートポンプ給湯機１１の水の流路において、メインポンプ３１よりも下流側で水熱交換器２１よりも上流側に位置する入水配管２７に電気分解装置４１を設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。電気分解装置４１は、水の流路において水熱交換器２１よりも上流側に設けられていればよい。具体的に、電気分解装置４１は、例えばメインポンプ３１よりも上流側の入水配管２７に設けられていてもよく、また、給水源からタンク１５に水を供給する給水配管３７に設けられていてもよい。
【００７７】
前記実施形態では、容器４７が略直方体の形状を有している場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。容器４７は、直方体以外の角柱形状であってもよく、円柱形状であってもよい。
【００７８】
また、前記実施形態では、一過式の給湯機を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本発明は、例えば給湯配管３５から給湯された水（湯）の一部が再びタンク１５に戻されるタイプの給湯機にも適用することができる。
【００７９】
また、前記実施形態では、温度調節水供給機がヒートポンプ給湯機１１である場合を例示したが、これに限定されない。温度調節水供給機としては、スケール成分を除去する必要がある他の用途、例えばヒートポンプ温水暖房機、燃焼式給湯機、電気温水機、冷却塔などにも適用することができる。
【００８０】
前記ヒートポンプ温水暖房機では、例えば図１に示す構成図において、タンク１５内に貯留された高温の水が暖房用途などに用いられる。
【００８１】
前記燃焼式の給湯機は、図９に示すように、電気分解装置４１と、循環機構８０と、電気分解装置４１よりも下流側に設けられる水熱交換器２１Ａとを備える。燃焼式の給湯機では、水熱交換器２１Ａにおいて燃料用のガスなどを燃焼させることにより得られる熱エネルギーを用いて水が加熱される。この電気分解装置４１における電極としては、上述した実施形態と同様のものを用いることができる。
【００８２】
また、前記電気温水機は、図９に示すように、電気分解装置４１と、循環機構８０と、電気分解装置４１よりも下流側に設けられる水熱交換器２１Ａとを備える。前記電気温水機では、水熱交換器２１Ａにおいて電気エネルギーを用いて水が加熱される。この電気分解装置４１における電極としては、上述した実施形態と同様のものを用いることができる。
【００８３】
前記冷却塔は、例えば図９に示すように、電気分解装置４１と、循環機構８０と、電気分解装置４１よりも下流側に設けられる水熱交換器２１Ａとを備える。前記冷却塔では、水熱交換器２１Ａにおいて、他の装置で発生した熱を搬送してきた流体と熱交換することにより水が加熱される。この電気分解装置４１における電極としては、上述した実施形態と同様のものを用いることができる。
【００８４】
前記実施形態では、複数の通路５５が互いに間隔をあけて設けられる場合を例示したが、これに限られない。電極の下端部に単一の通路５５のみが形成されている形態であってもよい。
【００８５】
また、参考例１として、次のような電気分解装置が例示できる。すなわち、参考例１の電気分解装置では、例えば図２（Ａ）に示す電極５１は、その電極５１の下端（下縁）と容器４７の底面との間に隙間が形成されるように、容器４７内において配置される。電極５１は、容器４７の底面と接しない状態で配置される。
【００８６】
前記隙間は、スケールが水とともに前記スケール排出口６１側に移動するための通路として機能する。前記隙間は、電極５１の下端の幅方向（厚み方向に直交する水平方向）の全体にわたって形成される。前記隙間の大きさ（電極の下端と容器の底面との距離）は、図２（Ａ）に示す電極５１と電極５２との距離よりも小さく、また、図２（Ａ）に示す電極５２の下端と容器４７の底面との距離よりも小さい。
【００８７】
また、参考例２として、次のような電気分解装置が例示できる。すなわち、参考例２の電気分解装置では、例えば図３（Ａ）に示す電極５１及び電極５２のそれぞれは、その電極の下端（下縁）と容器４７の底面との間に隙間が形成されるように、容器４７内において配置される。電極５１，５２は、容器４７の底面と接しない状態で配置される。
【００８８】
前記隙間は、スケールが水とともに前記スケール排出口６１側に移動するための通路として機能する。前記隙間は、前記電極の下端の幅方向（厚み方向に直交する水平方向）の全体にわたって形成される。前記隙間の大きさ（電極の下端と容器の底面との距離）は、図３（Ａ）に示す電極５１と電極５２との距離よりも小さい。
【符号の説明】
【００８９】
１１  ヒートポンプ給湯機
２１  水熱交換器
４１  電気分解装置
４３  水入口
４５  水出口
４７  容器
４９  電極対
５１  電極
５１ｂ  凹部
５１ｃ  貫通孔
５２  電極
５３  通水孔
５５  通路
６１  スケール排出口
８０  循環機構
８１  循環路
８２  循環ポンプ
【図１】
2014129945.tif 000003
【図２】
2014129945.tif 000004
【図３】
2014129945.tif 000005
【図４】
2014129945.tif 000006
【図５】
2014129945.tif 000007
【図６】
2014129945.tif 000008
【図７】
2014129945.tif 000009
【図８】
2014129945.tif 000010
【図９】
2014129945.tif 000011