(57)【要約】【課題】電気分解装置を用いたスケール除去運転において、スケール除去に要する電力及び時間を低減する。【解決手段】温度調節水供給機は、水を加熱するための水熱交換器２１と、容器４７と容器４７内に設けられた電極対４９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ための電気分解装置４１と、制御部３２とを備える。制御部３２は、電極対４９に通電して水に含まれるスケール成分を析出させる通常運転と、電極対４９の極性を前記通常運転の状態から反転させるとともに、前記通常運転時の電流値よりも高い電流値で電極対４９に所定時間通電するスケール除去運転とを実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱するための水熱交換器（２１）と、
容器（４７）と前記容器（４７）内に設けられた電極対（４９）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ための電気分解装置（４１）と、
制御部（３２）と、を備え、
前記制御部（３２）は、
前記電極対（４９）に通電して水に含まれるスケール成分を析出させる通常運転と、
前記電極対（４９）の極性を前記通常運転の状態から反転させるとともに、前記通常運転時の電流値よりも高い電流値で前記電極対（４９）に所定時間通電するスケール除去運転と、を実行する温度調節水供給機。
【請求項２】
前記スケール除去運転時の電流値は、前記通常運転時の電流値の２倍〜２０倍の範囲内の値である、請求項１に記載の温度調節水供給機。
【請求項３】
前記所定時間が６０秒以下である、請求項１又は２に記載の温度調節水供給機。
【請求項４】
前記制御部（３２）は、前記スケール除去運転中又はスケール除去運転後に、前記表面からのスケールの脱落を促進させるために前記容器（４７）内において水の流れを形成する制御を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度調節水供給機。
【請求項５】
前記電気分解装置（４１）は、前記表面からのスケールの脱落を促進させるための振動付与手段（６１）をさらに有し、
前記制御部（３２）は、前記スケール除去運転中又はスケール除去運転後に、前記振動付与手段（６１）によって前記スケールに振動を直接又は間接的に伝える制御を実行する、請求項１〜４のいずれか１項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防止するために、電気分解によってスケール成分を除去する技術が提案されている。電気分解が行われると、陰極側で炭酸カルシウム等のスケールが析出する。析出したスケールの一部は水中に留まるが、他の一部は電極(陰極)表面に付着する。電極表面にスケールが付着すると、電気抵抗が増加するので、水中のスケール成分の除去効率が低下する。また、電極表面におけるスケール付着量が増加すると電極間の閉塞を引き起こす可能性がある。電極表面に付着したスケールは、通常、電極対の極性を反転して通電することによって溶解し、電極表面から除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４７１０４８号公報
【特許文献２】特表２００６−０２７８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電極表面に付着したスケールの大半が溶解して電極表面からスケールが除去されるには長時間（例えば数十分程度）の通電が必要であり、結果的に多くの電力が必要になる。
【０００６】
本発明の目的は、電気分解装置を用いたスケール除去運転において、スケール除去に要する電力及び時間を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  本発明の温度調節水供給機は、水を加熱するための水熱交換器（２１）と、容器（４７）と前記容器（４７）内に設けられた電極対（４９）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ための電気分解装置（４１）と、制御部（３２）と、を備える。前記制御部（３２）は、前記電極対（４９）に通電して水に含まれるスケール成分を析出させる通常運転と、前記電極対（４９）の極性を前記通常運転の状態から反転させるとともに、前記通常運転時の電流値よりも高い電流値で前記電極対（４９）に所定時間通電するスケール除去運転と、を実行する。
【０００８】
この構成では、スケール除去運転において、通常運転時の電流値よりも高い電流値で電極対（４９）に通電するので、例えば通常運転時と同じ電流値でスケール除去運転が実行される場合に比べて、スケールと電極表面との界面においてスケールを重点的に溶かす（水中に溶解させる）ことができる。電極表面との界面において重点的に溶解反応が生じたスケールは、電極表面から針状又はシート状の状態（比較的大きな塊の状態）で脱落しやすくなる。すなわち、この構成では、スケールを界面において重点的に溶かす一方で界面以外の大半の部位については溶かさなくても電極表面からスケールを剥離させることができる。したがって、通常運転時と同じ電流値でスケール除去運転が実行され、電極表面に付着したスケールの大半を溶かす場合に比べて、スケール除去運転に要する時間を大幅に短縮することができ、結果的にスケール除去運転に要する電力低減にもつながる。
【０００９】
（２）  前記温度調節水供給機において、前記スケール除去運転時の電流値が前記通常運転時の電流値の２倍〜２０倍の範囲内の値である場合には、スケールと電極表面との界面においてスケールを重点的に溶解させる反応を効果的に進行させることができる。
【００１０】
（３）  前記温度調節水供給機において、スケール除去運転の前記所定時間が６０秒以下であるのが好ましい。これにより、スケール除去運転に要する電力及び時間を効果的に低減できる。また、前記所定時間が６０秒以下である場合には、スケールが水中に溶解しすぎるのを抑制できるので、容器（４７）内の水中のスケール成分濃度が低い状態を維持することができる。さらに、上述したようにスケール除去運転時の電流値が通常運転時の電流値の２倍〜２０倍の範囲内の値である場合には、前記所定時間が６０秒以下であっても電極表面からのスケールの剥離（脱落）を十分に生じさせることができるので、前記所定時間が６０秒を超える時間に設定されるとかえってスケール剥離に貢献しない無駄な時間が生じることがある。
【００１１】
（４）  前記温度調節水供給機において、前記制御部（３２）は、前記スケール除去運転中又はスケール除去運転後に、電極表面からのスケールの脱落を促進させるために前記容器（４７）内において水の流れを形成する制御を実行するのが好ましい。電極表面のスケールは、スケール除去運転における電極対（４９）への通電によって電極表面への付着力がかなり低下している。したがって、このスケールに水の移動に起因する外力が付与されることによって電極表面からのスケールの脱落が促進される。
【００１２】
（５）  前記温度調節水供給機において、前記電気分解装置（４１）は、電極表面からのスケールの脱落を促進させるための振動付与手段（６１）をさらに有し、前記制御部（３２）は、前記スケール除去運転中又はスケール除去運転後に、前記振動付与手段（６１）によって前記スケールに振動を直接又は間接的に伝える制御を実行してもよい。電極の表面のスケールは、スケール除去運転における電極対（４９）への通電によって電極表面への付着力がかなり低下している。したがって、このスケールに振動付与手段（６１）によって振動が直接又は間接的に伝えられることにより、電極表面からのスケールの脱落が促進される。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、電気分解装置を用いたスケール除去運転において、スケール除去に要する電力及び時間を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】前記ヒートポンプ給湯機に用いられる電気分解装置を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、前記電気分解装置を鉛直方向に平行な平面で切断したときの断面図であり、（Ｂ）は、前記電気分解装置を水平方向に平行な平面で切断したときの断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、通常運転及びスケール除去運転におけるスケール成分濃度（硬度）の経時変化を示すチャートであり、（Ａ）は、前記実施形態における制御例を示しており、（Ｂ）は、参考例における制御例を示している。
【図５】（Ａ）−（Ｃ）は、前記実施形態の通常運転及びスケール除去運転におけるスケールの様子の変化を示している。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記実施形態におけるスケール除去運転において電極から針状又はシート状のスケールが剥離した状態を示す写真である。
【図７】（Ａ）−（Ｃ）は、参考例の通常運転及びスケール除去運転におけるスケールの様子の変化を示している。
【図８】（Ａ）は、前記電気分解装置の変形例１を示す概略図であり、（Ｂ）は、前記電気分解装置の変形例２を示す概略図であり、（Ｃ）は、前記電気分解装置の変形例３を示す概略図である。
【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】
【００１５】
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。
【００１６】
＜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、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に接続されており、他方の流路は、貯湯回路１０ｂに接続されている。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。
【００１７】
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。
【００１８】
ポンプ３１は、貯湯回路１０ａ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、ポンプ３１の配設位置はこれに限定されない。ポンプ３１の運転により、タンク１５内の水が、タンク１５の下部から入水配管２７に流出し、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、タンク１５の上部に戻る。
【００１９】
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。
【００２０】
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のものである。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のものである。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。
【００２１】
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ためのものである。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ポンプ３１の下流側の位置に設けられている。電気分解装置４１の詳細については後述する。
【００２２】
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（通常運転）のスケジュール、後述するスケール除去運転の運転条件などが記憶されている。制御部３２は、そのスケジュールに基づいて通常運転を実行するとともに、通常運転後にスケール除去運転を実行する。通常運転は、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。
【００２３】
通常運転時には、電気分解装置４１において陰極として機能する電極の表面にスケールが析出し付着する。スケール除去運転は、電極表面に付着したスケールを除去するために実行される。スケール除去運転は、通常運転終了後、すぐに実行されてもよく、通常運転終了後、時間をおいて実行されてもよい。スケール除去運転において制御部３２は、電極対４９（図３（Ａ）参照）の極性を反転させ、電極対４９に通電することによって電極表面からスケールを除去する。通常運転及びスケール除去運転の詳細については後述する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
＜電気分解装置＞
図２は、電気分解装置４１を示す斜視図である。図３（Ａ）は、電気分解装置４１を鉛直方向に平行な平面で切断した断面図であり、図３（Ｂ）は、電気分解装置４１を水平方向に平行な平面で切断した断面図である。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、容器４７内に収容された複数の電極５１，５２とを備える。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。
【００２７】
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。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が電源５３に接続されている。電源５３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５３に対して並列に接続されているが、これに限定されない。
【００２８】
図３（Ｂ）に示すように、電気分解装置４１は、各電極対４９の極性を反転させるための反転機構６３を備えている。反転機構６３は、制御部３２により制御される。反転機構６３は、接点切換部７１と接点切換部７２とを有しており、接点切換部７１の接点及び接点切換部７２の接点が切り換えられることによって電極５１，５２の極性を反転させることができる。具体的に、反転機構６３が図３（Ｂ）において左側に示す状態のときには、複数の第１電極５１は電源５３の負極につながり、複数の第２電極５２は電源５３の正極につながる。一方、反転機構６３が図３（Ｂ）において右側示す状態のときには、複数の第１電極５１は電源５３の正極につながり、複数の第２電極５２は電源５３の負極につながる。
【００２９】
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。なお、本実施形態のように電極対４９の極性を反転させるスケール除去運転が実行される電気分解装置４１では、陽極の材料と陰極の材料は同じものが用いられるのが好ましい。
【００３０】
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が配置されているが、これに限定されない。
【００３１】
図２及び図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、容器４７は、６つの壁部により構成された略直方体形状を有する。これらの壁部は、水が流れる水流空間を形成している。６つの壁部は、第１壁部４７１、第２壁部４７２、第３壁部４７３、第４壁部４７４、第５壁部４７５及び第６壁部４７６を含む。
【００３２】
容器４７の水入口４３は、第１壁部４７１の下部に設けられており、水出口４５は、第２壁部４７２の上部に設けられているが、これに限定されない。水入口４３にはポンプ３１側に位置する入水配管２７が接続されており、水出口４５には水熱交換器２１側に位置する入水配管２７が接続されている。ポンプ３１により入水配管２７を通じて電気分解装置４１に送られる水は、水入口４３から容器４７の内部の水流空間に流入する。水流空間に流入した水は、水の流れの下流側に向かって流れ、水出口４５から容器４７の外部に排出される。
【００３３】
タンク１５内の水を沸き上げる通常運転時には、電気分解装置４１の電極対４９に電圧が印加され、予め定められた電流値の電流が流れる。通常運転時には、水入口４３から容器４７内に流入した水が水出口４５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。通常運転では、電気分解装置４１においてスケール成分が除去された水を水熱交換器２１に送り、この水熱交換器２１において水が冷媒と熱交換することによって水の沸上げが行われる。通常運転において電極表面に付着したスケールは、スケール除去運転が実行されることによって電極表面から除去される。
【００３４】
以下、本実施形態の特徴であるスケール除去運転について通常運転と比較しつつ詳しく説明する。また、以下の説明において、本実施形態と比較する参考例では、スケール除去運転の電流値が通常運転の電流値と同じ値に設定されている。
【００３５】
＜スケール除去運転＞
本実施形態では、制御部３２は、電極対４９に通電して水に含まれるスケール成分を析出させる通常運転と、電極対４９の極性を通常運転の状態から反転させるとともに、通常運転時の電流値（第１電流値）よりも高い電流値（第２電流値）で電極対４９に所定時間通電するスケール除去運転とを実行する。
【００３６】
スケール除去運転時の第２電流値は、通常運転時の第１電流値よりも高い値であればよく特に限定されるものではないが、第１電流値の２倍〜２０倍の範囲内の値であるのが好ましい。
【００３７】
なお、電極本体の表面にコーティング層が形成された電極（例えば、チタンを主成分とする電極本体の表面に白金を主成分とするコーティング層が形成された電極）を用いる場合には、電流値が過度に高くなると、コーティング層の寿命が低下する場合がある。このような電極が用いられる場合であっても、第２電流値の上限値が上記のように設定される場合には電極の寿命が短くなるのを抑制できる。
【００３８】
図４（Ａ）は、本実施形態のヒートポンプ給湯機１１において通常運転とスケール除去運転を実行したときのスケール成分濃度（硬度）の経時変化を示すチャートである。図４（Ｂ）は、参考例のヒートポンプ給湯機において通常運転とスケール除去運転を実行したときのスケール成分濃度（硬度）の経時変化を示すチャートである。図４（Ａ），（Ｂ）に示す制御例では、スケール除去運転において容器４７に水を流通させながら電極対４９に通電する場合を例示しているが、これに限定されない。スケール除去運転においては、容器４７への水の流通を止めた状態で電極対４９に通電してもよい。
【００３９】
本実施形態では、スケール除去運転の第２電流値が通常運転の第１電流値よりも大きな値に設定されるので、図４（Ａ）と図４（Ｂ）を比較するとわかるように、スケール除去運転において電極対４９に第２電流値の電流を流す前記所定時間（通電時間）が参考例に比べて短くなる。
【００４０】
具体的に、通電時間は、例えば６０秒以下に設定されるのが好ましく、３０秒以下に設定されるのがより好ましい（例えば１０秒〜３０秒）。また、本実施形態では、第２電流値をより高い値に設定すれば通電時間を数秒程度（１秒以上１０秒未満）の非常に短い時間に設定することも可能である。
【００４１】
図５（Ａ）−（Ｃ）は、本実施形態の通常運転及びスケール除去運転におけるスケールの様子の変化を示している。図５（Ａ）は、通常運転においてスケールが付着した電極を示す概略図であり、図５（Ｂ）は、スケール除去運転において電極対４９の極性が反転されて通電が開始された状態を示す概略図であり、図５（Ｃ）は、スケール除去運転において電極から針状又はシート状のスケールが剥離する状態を示す概略図である。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態におけるスケール除去運転において電極から針状又はシート状のスケールが剥離する状態を示す写真である。なお、図６（Ａ），（Ｂ）に示す実験結果は、スケール除去運転の第２電流値が通常運転の第１電流値の１０倍に設定され、通電時間が５秒に設定されたときのものである。
【００４２】
図５（Ａ）−（Ｃ）及び図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、本実施形態では、スケール除去運転において、電極対４９に上記のように通常運転よりも高い電流を短時間通電することにより、電極表面とスケールとの界面付近においてスケールが重点的に溶かされる一方で、電極界面付近以外のスケールがほとんど溶けないうちに、針状、シート状等の塊の状態のスケールが電極表面から脱落する（剥離する）。したがって、スケール除去運転に要する電力及び時間を参考例に比べて小さくすることができる。なお、スケール除去運転は、通常運転において電極表面に付着するスケールが密な状態になる前に適当な頻度で行われる。これにより、電極表面とスケールとの界面において重点的に生じる上記の反応は、電極の周縁部だけでなく、電極表面の全体で生じ得る。スケール除去運転は、例えば１日に１回〜複数回行われてもよく、例えば複数日に１回行われてもよい。
【００４３】
本実施形態において、スケール除去運転の通電が開始されると、図４（Ａ）のＣ１に示すように、電極表面からのスケールの溶解によって容器４７内の水中のスケール成分濃度が上昇する傾向にある。ただし、本実施形態では、スケール除去運転において界面付近のスケールが重点的に水に溶解し、界面付近以外のスケールは析出状態が維持されるので、容器４７内の水中のスケール成分の濃度の上昇は、図４（Ｂ）に示す参考例に比べて抑制される。
【００４４】
このようにスケール除去運転において水中のスケール成分濃度の上昇が抑制されることにより、スケール除去運転時に陰極として機能する電極へのスケールの付着も抑制される。すなわち、陰極表面にほとんどスケールが付着していない状態で次回の通常運転を再開することができる。これにより、次回の通常運転のスケール除去効率の低下を抑制でき、通常運転のサイクルが短くなるのを抑制できる。
【００４５】
また、本実施形態では、スケール除去運転の通電停止後には、スケール除去運転に用いられた容器４７内の水は、水熱交換器２１に送らずに水熱交換器２１よりも上流側において排水される（例えば、図４（Ａ）における水入替運転）。すなわち、図４（Ａ）において容器４７内の水中のスケール成分濃度が、例えば入口濃度のラインで示される濃度以下になるまで、又は入口濃度に近い濃度になるまでは、容器４７内の水は、水熱交換器２１に送らずに排水される。なお、図４（Ａ）の「入口濃度」とは、水入口４３から容器４７内に供給される水中のスケール成分濃度のことである。
【００４６】
スケール除去運転の通電停止後に容器４７内の水を水熱交換器２１に送らずに排水する方法としては、例えば次の２つの方法が挙げられる。１つ目の排水方法では、スケール除去運転の通電停止後に、図３（Ａ）に示す容器４７の底部に設けられた排水口４６を通じて容器４７内の水が系外に排水される。排水口４６は、例えば開閉弁４８によって開閉される。容器４７内の水が排水された後、開閉弁４８が閉状態とされ、容器４７内には再び水が充填され、通常運転が実行される。
【００４７】
２つ目の排水方法では、スケール除去運転の通電停止後に、図３（Ａ）に示す容器４７の水出口４５と水熱交換器２１との間の導水路（入水配管）２７から分岐する排水路４４を通じて容器４７内の水が系外に排水される。この排水路４４は、切り換え機構４２によって開閉可能である。切り換え機構４２としては、例えば排水路４４と入水配管２７との分岐部分に設けられる切換弁が挙げられる。また、切り換え機構４２の他の例としては、例えば排水路４４及び入水配管２７のそれぞれに設けられる開閉弁が挙げられる。図３（Ａ）では、排水路４４が水出口４５の近傍に設けられているが、これに限定されない。排水路４４は、例えば水熱交換器２１の近傍に設けられていてもよく、水出口４５と水熱交換器２１との中間部に設けられていてもよい。
【００４８】
なお、図３（Ａ）に示す電気分解装置４１において、排水口４６及び開閉弁４８と、排水路４４及び切り換え機構４２とは、両方とも設けられている必要はない。また、排水方法は、これらに限定されないので、これら以外の他の排水方法を採用する場合には、排水口４６及び開閉弁４８、並びに排水路４４及び切り換え機構４２は省略可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、万が一、排出すべきスケール除去運転後の水が熱交換器２１に流れ込むことがあっても、スケール成分の上昇が小さいため、これまでの運転に比して、熱交換器内でのスケール付着を抑えることができる。
【００５０】
上述したように、本実施形態では、スケール除去運転において、容器４７内に水を流通させずに電極対４９に通電する方法と、容器４７内に水を流通させながら電極対４９に通電する方法とを選択できる。
【００５１】
後者の場合、すなわちスケール除去運転において容器４７内に水を流通させながら電極対４９に通電する場合、電極対４９への通電中においては水入口４３から容器４７内に「入口濃度」の水が供給され、水出口４５からスケール成分濃度の上昇した水が流出する。本実施形態では、後者の場合であっても、上述したように通電時間が非常に短いのでスケール除去運転に要する水の使用量が参考例に比べて非常に少なくなる。ただし、スケール除去運転中の容器４７内の水は、水熱交換器２１に送らずに水熱交換器２１よりも上流側において、例えば排水路４４などを通じて排水される。
【００５２】
なお、本実施形態では、前者の制御、すなわちスケール除去運転において容器４７内に水を流通させずに電極対４９に通電する制御を採用してもよい。この場合には、容器４７内において水の流れがほとんどない状態で電極対４９に通電することができる。したがって、スケールの付着している電極（陽極）の表面近傍において水の移動がほとんどないので、電極対４９への通電中は電極（陽極）の表面近傍においてｐＨの低い状態が維持される。ｐＨが低いほどスケールが水中に溶けやすくなるので、スケールと電極表面との界面において重点的にスケールが溶けやすくなる。
【００５３】
また、本実施形態のように電極対４９に高い電流を流す場合には、電極表面の全体において満遍なくスケールが溶け出す。これに対し、参考例のように電極対４９に低い電流を流す場合には、電極表面においてスケールの溶け出す部位にばらつきが生じやすい。このことからも、本実施形態では、参考例に比べて電極表面とスケールとの界面においてスケールの付着力を全体的に弱くすることができるので、針状、シート状などの塊の状態でスケールを剥離することができる。
【００５４】
また、通常運転と同じ電流値でスケール除去運転を行う参考例では、次のような問題がある。図７（Ａ）−（Ｃ）は、参考例の通常運転及びスケール除去運転におけるスケールの様子の変化を示している。図７（Ａ）は、通常運転においてスケールが付着した電極を示す概略図であり、図７（Ｂ）は、スケール除去運転において電極対４９の極性が反転されて通電が開始された状態を示す概略図であり、図７（Ｃ）は、付着したスケールが少しずつ溶解し、スケール除去運転が終了した状態を示す概略図である。なお、参考例では、スケール除去運転の電流値が通常運転の電流値と同じ第１電流値に設定されている。
【００５５】
参考例において、通常運転時に陰極として機能してスケールが付着した電極は、極性の反転によって陽極となり、付着したスケールは徐々に水中に溶解する。参考例のスケール除去運転では、本実施形態のように電極表面とスケールとの界面付近においてスケールが重点的に溶けるのではなく、スケールの厚み方向の全体が水中に徐々に溶解する（図７（Ｂ）参照）。したがって、参考例では、電極表面からスケールが除去されるまでに長時間を要するので、スケール除去運転の通電時間も図４（Ｂ）に示すように長く設定する必要がある（例えば数十分（１時間程度））。
【００５６】
また、参考例では、スケール除去運転の電流値が通常運転と同じ電流値であったとしても、スケール除去運転の通電が終了するまでに長時間を要するので、結果的にスケール除去運転に要する電力は、本実施形態に比べて多くなる。
【００５７】
また、参考例では、スケール除去運転において陽極に付着している大半のスケールが容器内の水中に溶解することになるので、水中のスケール成分濃度が高くなる（図４（Ｂ）のＣ２参照）。したがって、スケール除去運転時に陰極として機能する電極表面に付着するスケールの付着量が多くなる（図７（Ｃ）参照）。すなわち、陰極表面に多くのスケールが付着した状態で次回の通常運転が再開される。これにより、次回の通常運転のスケール除去効率の低下が生じやすく、通常運転の１回あたりの運転可能時間が短くなる。
【００５８】
また、参考例では容器内の水中のスケール成分濃度が高くなるので、スケール除去運転の通電停止後には、スケール除去運転に用いられた容器内の水は、水熱交換器に送らずに水熱交換器よりも上流側において必ず排水されなければならない。
【００５９】
なお、参考例のスケール除去運転においても、容器内に水を流通させずに電極対に通電する方法と、容器内に水を流通させながら電極対に通電する方法とを選択できる。
【００６０】
後者の場合、すなわちスケール除去運転において容器内に水を流通させながら電極対に通電する場合、参考例では、スケール除去運転の通電が完了するまでの長時間、水を流し続ける必要があるので、非常に多くの水が必要になる。
【００６１】
本実施形態の主な特徴は以上の通りであるが、スケール除去運転中又はスケール除去運転後に、電極表面からのスケールの脱落を促進する制御としては、次のようなものが例示できる。
【００６２】
制御部３２は、スケール除去運転における電極対４９への通電中又は通電停止後に、電極の表面からのスケールの脱落を促進させるために容器４７内において水の流れを形成する制御を実行してもよい。水の流れを形成する方法としては、例えば図３（Ａ）に示すように容器４７の底部などに設けられる開閉可能な排水口４６を開状態にすることによって、容器４７内の水を排水する方法が挙げられる。この方法によれば、水の排水に伴って容器４７内の水が下方に移動するので、この水の移動によって電極の表面のスケールに外力が加わる。電極の表面のスケールは、電極対４９への通電によって電極の表面への付着力がかなり低下しているので、水の移動に起因する外力によって電極表面からのスケールの脱落が促進される。
【００６３】
また、水の排水をスケール除去運転の通電停止後に実行し、再度容器４７内に水を供給する場合には、容器４７内の水がすべて「入口濃度」の水に入れ替わるので、容器４７内の水中のスケール成分濃度を「入口濃度」まで低下させることができる。したがって、水の入れ替え後には、通常運転をすぐに再開することができる。
【００６４】
また、水の流れを形成する他の方法としては、水入口４３から容器４７内に水を流入させ、水出口４５から容器４７外に水を順次流出させる方法が挙げられる。この方法によれば、電極５１，５２間の水流路を水が流れる際に電極表面に沿って水が移動するので、この水の移動によって電極の表面のスケールに外力が加わる。そして、水の移動に起因する外力によって電極表面からのスケールの脱落が促進される。
【００６５】
なお、上述したような電極表面からのスケール脱落促進制御は、特にスケール除去運転において容器４７への水の流通を止めた状態で電極対４９に通電する場合に有効である。
【００６６】
（変形例１）
電気分解装置４１は必ずしも図３（Ａ）に示すような蛇行流路を有する場合に限定されず、例えば図８（Ａ）に示す変形例１のような電気分解装置４１であってもよい。図８（Ａ）に示すように、この電気分解装置４１は、水入口４３及び水出口４５を有する容器４７と、容器４７内に収容された第１電極５１及び第２電極５２とを備える。この電気分解装置４１は、蛇行流路を有していないので、水入口４３から容器４７に流入した水は、ある程度ランダムに水入口４３から水出口４５に向かって容器４７内を流れ、水出口４５側に流れる途中で隣り合う電極間の隙間を通過する過程でスケール成分が除去される。この変形例１においても、上述した通常運転とスケール除去運転とが実行される。
【００６７】
変形例１では、図３（Ａ）に示す実施形態と同様に、スケール除去運転の通電停止後には、例えば排水口４６又は排水路４４を通じて容器４７内の水が排水され、その後、通常運転が実行される。
【００６８】
なお、変形例１では、図３（Ｂ）に示す反転機構６３と同様の反転機構が設けられているが、図８（Ａ）では反転機構の図示を省略している（図８（Ｂ）も同様）。
【００６９】
（変形例２）
図８（Ｂ）は、変形例２の電気分解装置４１を示している。この電気分解装置４１は、電極５１，５２の表面からのスケールの脱落を促進させるための振動付与手段６１をさらに有する。制御部３２は、スケール除去運転において、振動付与手段６１によってスケールに振動を直接又は間接的に伝える制御を実行する。これにより、電極５１，５２の表面からのスケールの脱落が促進される。
【００７０】
振動付与手段６１の具体例としては、例えば容器４７、容器４７内の水、電極５１，５２などに超音波振動を付与する装置が挙げられる。また、振動付与手段６１の他の例としては、例えば電極５１，５２などに図略のハンマーなどによって打撃を加える装置が挙げられる。
【００７１】
変形例２においても図３（Ａ）に示す実施形態と同様に、スケール除去運転の通電停止後には、例えば排水口４６又は排水路４４を通じて容器４７内の水が排水され、その後、通常運転が実行される。
【００７２】
なお、振動付与手段６１は、図３（Ａ）に示す蛇行流路を有する電気分解装置４１に設けてもよい。
【００７３】
（変形例３）
図８（Ｃ）は、変形例３の電気分解装置４１を示している。図８（Ｃ）に示すように、この電気分解装置４１は、水入口４３及び水出口４５を有する容器４７と、容器４７内に収容された第１電極５１及び第２電極５２とを備える。この変形例３では、各電極は水の流れる方向に平行に配置されている。具体的に、水入口４３が設けられた第１壁部４７１から水出口４５が設けられた第２壁部４７２に向かう方向に平行又は略平行な姿勢で各電極が配置されている。第１壁部４７１と第２壁部４７２は、互いに平行に配置されている。
【００７４】
水入口４３から容器４７に流入した水は、第１電極５１と第２電極５２の隙間を通り、水出口４５側に向かって容器４７内を流れる。水が水出口４５側に流れる途中で隣り合う電極５１，５２間の隙間を通過する過程で水中のスケール成分が除去される。この変形例３においても、上述した通常運転とスケール除去運転とが実行される。
【００７５】
なお、変形例では、スケール除去運転の通電停止後には、例えば図３（Ａ）に示すものと同様の図略の排水口又は排水路を通じて容器４７内の水が排水され、その後、通常運転が実行される。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態では、スケール除去運転において、通常運転時の電流値よりも高い電流値で電極対４９に通電するので、例えば通常運転時と同じ電流値でスケール除去運転が実行される場合に比べて、スケールと電極表面との界面においてスケールを重点的に溶かす（水中に溶解させる）ことができる。界面において重点的に溶解反応が生じたスケールは、電極表面から針状又はシート状の状態（比較的大きな塊の状態）で脱落しやすくなる。すなわち、この構成では、スケールを界面において重点的に溶かす一方で界面以外の大半の部位については溶かさなくても電極表面からスケールを剥離させることができる。したがって、通常運転時と同じ電流値でスケール除去運転が実行され、電極表面に付着したスケールの大半を溶かす場合に比べて、スケール除去運転に要する時間を大幅に短縮することができ、結果的にスケール除去運転に要する電力低減にもつながる。
【００７７】
また、本実施形態では、電極表面から針状又はシート状の状態（比較的大きな塊の状態）で脱落したスケールが、仮に水熱交換器２１に流入したとしても、このスケールは、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析出物であるので、スケール成分に比べて水熱交換器２１内に付着するおそれは低い。
【００７８】
また、本実施形態では、スケール除去運転時の電流値が通常運転時の電流値の２倍〜２０倍の範囲内の値である場合には、スケールと電極表面との界面においてスケールを重点的に溶解させる反応を効果的に進行させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、スケール除去運転の通電時間が６０秒以下である場合には、スケール除去運転に要する電力及び時間を効果的に低減できる。
【００８０】
また、本実施形態では、制御部３２は、スケール除去運転中又はスケール除去運転後に、電極表面からのスケールの脱落を促進させるために容器４７内において水の流れを形成する制御を実行するのが好ましい。電極表面のスケールは、スケール除去運転における電極対４９への通電によって電極表面への付着力がかなり低下している。したがって、このスケールに水の移動に起因する外力が付与されることによって電極表面からのスケールの脱落が促進される。
【００８１】
また、変形例２のように、制御部３２は、スケール除去運転中又はスケール除去運転後に、振動付与手段６１によってスケールに振動を直接又は間接的に伝える制御を実行してもよい。電極の表面のスケールは、スケール除去運転における電極対４９への通電によって電極表面への付着力がかなり低下している。したがって、このスケールに振動付与手段６１によって振動が直接又は間接的に伝えられることにより、電極表面からのスケールの脱落が促進される。
【００８２】
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。
【００８３】
前記実施形態では、複数の電極５１，５２が容器４７内において上下方向に蛇行する蛇行流路を形成している場合を例示したが、これに限定されない。例えば、複数の電極５１，５２が容器４７内において水平方向などの他の方向に蛇行する蛇行流路を形成する形態であってもよい。水平方向に蛇行する蛇行流路とするには、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示す電気分解装置４１を、第５壁部４７５が下方に位置し、第６壁部４７６が上方に位置するように配置すればよい。
【００８４】
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、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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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、この電気分解装置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。
【００９０】
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、この電気分解装置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。
【００９１】
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、この電気分解装置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。
【符号の説明】
【００９２】
１１  ヒートポンプ給湯機
２１  水熱交換器
３３  制御部
４１  電気分解装置
４７  容器
４９  電極対
５１，５２  電極
５３  電源
６１  振動付与手段
６３  反転機構
【図１】
2014070812.tif 000003
【図２】
2014070812.tif 000004
【図３】
2014070812.tif 000005
【図４】
2014070812.tif 000006
【図５】
2014070812.tif 000007
【図７】
2014070812.tif 000008
【図８】
2014070812.tif 000009
【図９】
2014070812.tif 000010
【図６】
2014070812.tif 000011