(57)【要約】      （修正有）【課題】電気分解装置を備える温度調節水供給機において、極性の反転による電極の腐食を抑制する。【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と、水熱交換器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と、制御部とを備える。電気分解装置は、水入口４３及び水出口４５を有する容器４７と、容器４７内に設けられた電極対４９とを有する。制御部は、電極対４９の極性を反転する場合、電極対４９への通電を停止し、通電停止状態が維持される待機ステップを経た後、電極対４９の極性を反転して電極対４９への通電を開始する極性反転制御を実行する。【選択図】図３
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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、
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（３３）と、を備え、
前記制御部（３３）は、前記電極対（４９）の極性を反転する場合、前記電極対（４９）への通電を停止し、通電停止状態が維持される待機ステップを経た後、前記電極対（４９）の極性を反転して前記電極対（４９）への通電を開始する極性反転制御を実行する、温度調節水供給機。
【請求項２】
前記制御部（３３）は、前記待機ステップにおいて、前記容器（４７）内の水を排出し、前記容器（４７）内に再度水を入れることによって前記容器（４７）内の水を入れ替える動作が終わるまで通電停止状態を維持する、請求項１に記載の温度調節水供給機。
【請求項３】
前記制御部（３３）は、前記待機ステップにおいて、所定時間が経過するまで通電停止状態を維持する、請求項１に記載の温度調節水供給機。
【請求項４】
前記所定時間が５分〜２０分の範囲内の時間である、請求項３に記載の温度調節水供給機。
【請求項５】
前記制御部（３３）は、前記待機ステップにおいて、前記水入口（４３）から前記容器（４７）内に水を流入させて前記容器（４７）内の水を前記水出口（４５）から順次流出させることによって前記容器（４７）内の水を入れ替える動作が終わるまで通電停止状態を維持し、且つ前記水出口（４５）から流出する水の前記水熱交換器（２１）への送水を停止する、請求項１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。水道水、地下水などの電気分解を行うと、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。電極表面に付着したスケールは、電気抵抗増加の要因となるので、水中のスケール成分の除去効率を低下させる。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、電極の極性が反転されるときに電極の腐食が促進されるという問題があり、極性の反転が周期的に実行されると、短期間で電極の交換が必要になる。
【０００６】
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、極性の反転による電極の腐食を抑制することである。
【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、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（３３）と、を備える。前記制御部（３３）は、前記電極対（４９）の極性を反転する場合、前記電極対（４９）への通電を停止し、通電停止状態が維持される待機ステップを経た後、前記電極対（４９）の極性を反転して前記電極対（４９）への通電を開始する極性反転制御を実行する。
【０００８】
仮に、通電状態のままで極性が反転されたり、電極対の極性が反転されると同時に電極対への通電が開始されたりすると、電極がダメージを受けやすい（電極が腐食されやすい）。そこで、本発明では、電極対（４９）の極性が反転される場合、従来のように通電状態で極性を反転するという構成を採用せず、電極対（４９）への通電を一旦停止するという構成を採用している。これにより、電極へのダメージを低減することができる（電極の腐食を抑制できる）ので、電極の寿命を長くすることができる。
【０００９】
しかも、本発明では、制御部（３３）は、電極対（４９）への通電を停止し、通電停止状態が維持される待機ステップを経た後、電極対（４９）の極性を反転して前記電極対（４９）への通電を開始する制御を実行する。このような待機ステップを含む極性反転制御を採用する理由は次の通りである。
【００１０】
極性が反転される場合、通電が一旦停止されたとしても、水中の電解質の作用によってすぐには電位がゼロにならない。本発明では、容器（４７）内の水の電位がよりゼロに近づいた状態で電極対（４９）への通電を再開するために待機ステップを採用しており、これにより、通電停止後すぐに極性が反転されて通電が開始される場合に比べて電極の腐食を抑制する効果をより高めることができる。待機ステップの具体例としては、以下のような制御が挙げられる。
【００１１】
(2)  例えば、前記制御部（３３）は、前記待機ステップにおいて、前記容器（４７）内の水を排出し、前記容器（４７）内に再度水を入れることによって前記容器（４７）内の水を入れ替える動作が終わるまで通電停止状態を維持する。
【００１２】
この制御例では、容器（４７）内の水を一旦排出し、再度容器（４７）内に水を入れるという簡単な動作を実行するだけで入れ替え後の容器（４７）内の水は電位がゼロに近い状態となる。そして、その後、電極対（４９）の極性が反転されて通電が開始されるので、電極の腐食を抑制できる。
【００１３】
(3)  例えば、前記制御部（３３）は、前記待機ステップにおいて、所定時間が経過するまで通電停止状態を維持してもよい。
【００１４】
この制御例では、電極対（４９）の極性が反転される場合、電極対（４９）への通電が停止されてから前記所定時間が経過するまでは通電が再開されない。したがって、極性の反転前に容器（４７）内の水の入れ替えが行われない場合であっても、前記所定時間が経過する間に水の電位はゼロにより近づくことになる。よって、この制御例では、通電停止後すぐに極性が反転されて通電が開始される場合に比べて電極の腐食を抑制する効果をより高めることができる。
【００１５】
(4)  上記(3)の制御例の場合、前記所定時間が５分〜２０分の範囲内の時間であるのが好ましい。この態様では、電極対（４９）の極性が反転される場合、電極対（４９）への通電が一旦停止され、５分以上経過した後、電極対（４９）の極性が反転されて電極対（４９）への通電が開始される。したがって、極性の反転前に容器（４７）内の水の入れ替えが行われない場合であっても、５分以上経過する間に水の電位はほぼゼロになる。よって、この態様では、電極の腐食を抑制する効果がより確実に得られる。また、前記所定時間が２０分を超える場合には、それ以降、水の電位の変化があまり期待できないので、待機時間の無駄を省くために前記所定時間は２０分以下に設定されるのが好ましい。
【００１６】
(5)  例えば、前記制御部（３３）は、前記待機ステップにおいて、前記水入口（４３）から前記容器（４７）内に水を流入させて前記容器（４７）内の水を前記水出口（４５）から順次流出させることによって前記容器（４７）内の水を入れ替える動作が終わるまで通電停止状態を維持し、且つ前記水出口（４５）から流出する水の前記水熱交換器（２１）への送水を停止してもよい。
【００１７】
この制御例では、上記(2)の制御例のように容器（４７）内の水を一旦排出するのではなく、水入口（４３）から容器（４７）内に水を流入させて容器（４７）内の水を水出口（４５）から順次流出させる。そして、容器（４７）内の水の一部又は全部が入れ替えられると、容器（４７）内の水は電位がゼロにより近づくことになる。その後、電極対（４９）の極性が反転されて通電が開始されるので、電極の腐食を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
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、極性の反転による電極の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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又は水平方向に平行な平面で切断したときの断面図であり、実施形態における極性反転制御の制御例１について説明するための図である。（Ｂ）は、参考例における電極対の極性を反転させる制御について説明するための図である。
【図４】（Ａ）−（Ｄ）は、極性反転制御の制御例２について説明するための図である。
【図５】（Ａ）−（Ｃ）は、極性反転制御の制御例２について説明するための図であり、図４（Ａ）−（Ｄ）に示すステップにつづくステップを示している。
【図６】（Ａ）−（Ｃ）は、極性反転制御の制御例３について説明するための図である。
【図７】前記電気分解装置の変形例を示す概略図である。
【図８】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】
【００２０】
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。
【００２１】
＜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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、後述する極性反転制御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、通常運転後に極性反転制御を実行する。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。
【００２８】
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。極性反転制御は、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。通常運転及び極性反転制御の詳細については後述する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
＜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、図２の電気分解装置４１を鉛直方向に平行な平面で切断した断面図である。図２及び図３（Ａ）に示すように、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。
【００３２】
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。
【００３３】
図３（Ａ）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。
【００３４】
具体的に、反転機構６３が図３（Ａ）において左側に示す状態（第１通電状態Ｘ）のときには、電極対４９に通電される。この第１通電状態Ｘでは、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。また、反転機構６３が図３（Ａ）において右側に示す状態（第２通電状態Ｚ）のときにも、電極対４９に通電される。この第２通電状態Ｚでは、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の負極につながっており、第１通電状態Ｘから電極対４９の極性が反転している。また、反転機構６３が図３（Ａ）において真ん中に示す状態（通電停止状態Ｙ）のときには、電極対４９への通電が停止される。
【００３５】
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極性反転制御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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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（図１参照）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。
【００３９】
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、極性反転制御が実行され、その後、通常運転が再開されることによって電極表面から徐々に除去される。以下、本実施形態の特徴である極性反転制御について詳しく説明する。
【００４０】
＜極性反転制御＞
本実施形態では、制御部３２は、電極対４９への通電を停止し、通電停止状態が維持される待機ステップを経た後、電極対４９の極性を反転して電極対４９への通電を開始する極性反転制御を実行する。すなわち、極性反転制御は、電極対４９への通電を停止する制御と、通電停止状態を維持する制御（待機ステップ）と、電極対４９の極性を反転して電極対４９への通電を開始する制御とを含む。
【００４１】
極性反転制御の具体例としては、後述の制御例１−３が挙げられる。各制御例に共通する特徴は、電極対４９の極性が反転される場合、電極対４９への通電を一旦停止するという構成を採用している点にある。これにより、極性反転に起因する電極の腐食を抑制することができる。
【００４２】
また、各制御例に共通する他の特徴は、待機ステップを備える点である。これにより、極性反転に起因する電極の腐食をさらに抑制することができる。本実施形態において待機ステップを設けることにより電極の腐食抑制効果が得られる理由は、次の通りである。
【００４３】
まず、１つ目の理由としては、上述したように、通電が一旦停止されたとしても、水中の電解質の作用によってすぐには電位がゼロにならないことが関連している。すなわち、待機ステップを設けることによって、容器４７内の水の電位がよりゼロに近づいた状態となり、これにより、通電停止後すぐに極性が反転されて通電が開始される場合に比べて電極の腐食を抑制する効果をより高めることができる。
【００４４】
また、２つ目の理由としては、電極表面の酸化皮膜が関連していると推測される。すなわち、通常運転中に電極対４９に通電しているときには、陽極側は酸化され、陰極側は還元される。したがって、通電によって陰極表面の酸化皮膜の一部又は全部が破壊されていると推測される。このような電極の状態で待機ステップを経ることなく電極対４９の極性を反転しそのまま通電を継続すると、酸化皮膜の一部又は全部が破壊された電極は、反転後には陽極として機能する。酸化皮膜の破壊された陽極は通電によって酸化され、腐食が促進されると推測される。
【００４５】
これに対し、本実施形態では、電極対４９の極性を反転する前に待機ステップを設けているので、待機ステップ前の通電中に陰極として機能する電極は、酸化皮膜の一部又は全部が破壊されたとしても、待機ステップにおいて酸化皮膜が次第に再生される。したがって、待機ステップを経た後に電極対４９の極性を反転することによって電極へのダメージを低減することができ、電極の腐食を抑制できると考えられる。
【００４６】
制御部３２は、待機ステップにおいて、通電停止状態を一時的に維持するための制御を行う。制御部３２は、待機ステップにおいて、待機終了条件が満たされるまで通電停止状態を維持する制御を行う。以下、極性反転制御の具体的な内容について制御例１−３を挙げて説明するが、極性反転制御は、これらの制御に限定されない。
【００４７】
＜制御例１＞
制御例１では、制御部３２は時間計測部を機能として有する。制御部３２は、待機ステップにおいて、時間計測部により計測される時間が所定時間に達するまで通電停止状態を維持する制御を行う。具体的には次の通りである。
【００４８】
図３（Ａ）は、極性反転制御の制御例１について説明するための図であり、図３（Ｂ）は、参考例における電極対の極性を反転させる制御について説明するための図である。
【００４９】
図３（Ａ）に示す制御例１において、タンク１５内の水を沸き上げる通常運転（沸上げ運転）では、反転機構６３が図３（Ａ）の例えば第１通電状態Ｘに設定され、電極対４９に電圧が印加されて電流が流れる。これにより、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。
【００５０】
そして、制御部３２は、通常運転と通常運転との間に極性反転制御を実行する。極性反転制御は、例えばメモリ３４などに予め記憶された極性反転制御のスケジュールに基づいて実行されてもよく、また、反転時期判断条件に基づいて必要に応じて実行されてもよい。
【００５１】
反転時期判断条件としては、例えば供給される水、容器４７内の水、容器４７の水出口４５から流出される水などの水質に関連する条件が挙げられる。水質としては、例えば水中のスケール成分濃度などが挙げられる。また、反転時期判断条件としては、例えば電極へのスケール付着量に関連する条件が挙げられる。スケール付着量を検知する手段としては、例えば電極の抵抗値などが挙げられる。
【００５２】
制御部３２は、極性反転制御において、反転機構６３を制御して例えば第１通電状態Ｘから通電停止状態Ｙに変更する。これにより、電極対４９への通電が停止される。そして、制御部３２は、引き続いて待機ステップを実行する。制御例１の待機ステップでは、前記所定時間（通電オフの時間）が経過するまで通電停止状態が維持される。前記所定時間は、時間計測部により計測される。前記所定時間の計測が開始される時点としては、例えば電極対４９への通電が停止された時点とすることができるが、これに限定されず、通電停止時点から多少前後してもよい。
【００５３】
前記所定時間としては、例えば予め定められてメモリ３４に記憶された値が用いられる。前記所定時間は、容器４７に供給される水の水質、通常運転時の電流値、通常運転時に容器４７に供給される流量などによっても異なるため、特に限定されない。ただし、前記所定時間が５分以上であれば水の電位をゼロに近づけることができ、１０分以上であれば水の電位をほぼゼロにすることができる。したがって、前記所定時間は、５分〜２０分の範囲内の時間であるのが好ましい。この場合、電極対４９への通電が一旦停止され、５分以上経過した後、電極対４９の極性が反転されて電極対４９への通電が開始される。したがって、極性の反転前に容器４７内の水の入れ替えが行われない場合であっても、５分以上経過する間に水の電位をゼロに近づけることができる。よって、この態様では、電極の腐食を抑制する効果がより確実に得られる。また、前記所定時間が２０分を超える場合には、それ以降、水の電位の変化があまり期待できないので、待機時間の無駄を省くために前記所定時間は２０分以下に設定されるのが好ましい。
【００５４】
また、前記所定時間としては、極性反転制御の実行前及び／又は実行中に、例えば容器４７内の水の状態を検知し、その検知結果に基づいて設定される時間が用いられてもよい。具体的に、検知される水の状態としては、例えば水の電位、電気伝導率などが挙げられる。
【００５５】
制御例１において待機ステップの待機終了条件が満たされるときとは、時間計測部により計測される時間が前記所定時間に達したときである。制御部３２は、時間計測部により計測される時間が前記所定時間に達したと判断すると、待機ステップを終了し、電極対４９の極性を反転して電極対４９への通電を開始する。すなわち、制御部３２は、前記所定時間が経過したと判断すると通常運転を再開する。具体的には、制御部３２は、反転機構６３を制御して通電停止状態Ｙから例えば第２通電状態Ｚに変更する。これにより、電極対４９の極性が反転するとともに電極対４９に電圧が印加されて電極対４９への通電が開始される。
【００５６】
なお、次回の極性反転制御において第２通電状態Ｚから第１通電状態Ｘに極性反転する場合に、上記と同様にして待機ステップが実行される。この待機ステップでは、反転機構６３が通電停止状態Ｙに設定される。
【００５７】
また、制御例１では、極性反転制御が実行されている間、水入口４３から容器４７内に水を流入させて水出口４５から容器４７内の水を流出させる状態を維持してもよい。この場合、電気分解装置４１においてスケール成分が除去されていない水が水熱交換器２１に送られることになるが、前記所定時間（通電オフの時間）を適切に設定することにより、水熱交換器２１においてスケールが析出するリスクを小さくできる。また、制御例１では、極性反転制御が実行されている間、容器４７への水の流入及び容器４７からの水の流出を停止してもよい。この場合には、上記のようなリスクを回避できる。
【００５８】
これに対し、図３（Ｂ）に示す参考例では、電極表面に付着したスケールを除去するために電極対４９の極性を反転する場合、本実施形態のように待機ステップを経ることなく、反転機構６３が図３（Ｂ）の通電状態Ｘから通電状態Ｚ（又は通電状態Ｚから通電状態Ｘ）に切り換えられる。すなわち、参考例では、反転機構６３の切り換えに要する極僅かな時間を除いて、通常運転の通電状態が維持されたまま極性が反転され、引き続き通常運転が実行される。
【００５９】
なお、制御例１では、極性の反転前に容器４７内の水の入れ替えを行う必要はないが、待機ステップにおいて、例えば容器４７内の水の一部を入れ替えるステップを含めることも可能である。
【００６０】
＜制御例２＞
制御例２では、制御部３２は、待機ステップにおいて、容器４７内の水の入れ替え動作が終わるまで通電停止状態を維持する制御を行う。具体的には次の通りである。
【００６１】
図４（Ａ）−（Ｄ）及び図５（Ａ）−（Ｃ）は、極性反転制御の制御例２について説明するための図であり、図５（Ａ）−（Ｃ）は、図４（Ａ）−（Ｄ）に示すステップにつづくステップを示している。制御例２では、極性反転制御は、図４（Ａ）−（Ｄ）、図５（Ａ）−（Ｃ）に示される複数のステップを含み、この順に実行されるが、これに限定されない。
【００６２】
制御例２では、待機ステップにおいて、制御部３２は、容器４７内の水を排出し、容器４７内に再度水を入れることによって容器４７内の水を入れ替える制御を実行し、この水の入れ替え制御の間、通電停止状態を維持する。具体的には次の通りである。
【００６３】
制御例２に用いられる電気分解装置４１では、容器４７の底部には排水口４６が設けられている。この排水口４６は、例えば開閉弁４８によって開閉可能であるが、開閉機構はこれに限定されない。開閉弁４８は、制御部３２によって制御される。
【００６４】
制御例２では、制御部３２は、図４（Ａ）に示すように通常運転（沸上げ運転）を実行する。この通常運転では、反転機構６３が例えば通電状態Ｘに設定されて電極対４９に通電されるとともに、ポンプ３１の運転によって容器４７内には水入口４３から水が流入し、水出口４５から容器４７外に水が順次流出する。通常運転では、排水口４６は閉状態とされており、容器４７内は水で満たされている。
【００６５】
次に、制御部３２は、図４（Ｂ）−（Ｄ）及び図４（Ａ）−（Ｃ）に示す極性反転制御を実行する。極性反転制御では、図４（Ｂ）に示すように、制御部３２は、反転機構６３を通電停止状態Ｙに切り換えて電極対４９への通電を停止する。また、制御部３２は、ポンプ３１を停止することにより、水入口４３からの水の流入を停止し、水出口４５からの水の流出も停止する。ついで、制御部３２は、排水口４６を開状態とすることにより、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように容器４７内の水を排水する。図４（Ｂ），（Ｃ）に示すステップでは、反転機構６３は通電停止状態が維持されている。
【００６６】
水の排水が完了すると、制御部３２は、図４（Ｄ）に示すように排水口４６を閉状態とする。ついで、制御部３２は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すようにポンプ３１を運転して水入口４３から容器４７内に水を流入させる。図５（Ａ），（Ｂ）に示すステップでは、反転機構６３は通電停止状態が維持されている。
【００６７】
そして、制御部３２は、容器４７内に水が満たされると、待機ステップを終了し、図５（Ｃ）に示すように反転機構６３を通電状態Ｚに切り換えて電極対４９の極性を反転し、電極対４９への通電を開始する。すなわち、制御部３２は、容器４７内に水が満たされると、待機ステップを終了し、通常運転を再開する。通常運転では、容器４７内には水入口４３から水が流入し、水出口４５から容器４７外に水が順次流出する。そして、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。
【００６８】
＜制御例３＞
制御例３では、制御部３２は、待機ステップにおいて、制御例２と同様に容器４７内の水の入れ替え動作が終わるまで通電停止状態を維持する制御を行う。具体的には次の通りである。
【００６９】
図６（Ａ）−（Ｃ）は、極性反転制御の制御例３について説明するための図である。制御例３では、極性反転制御は、図６（Ａ）−（Ｃ）の複数のステップを含み、この順に実行されるが、これに限定されない。
【００７０】
制御例３では、待機ステップにおいて、制御部３２は、水入口４３から容器４７内に水を流入させて容器４７内の水を水出口４５から順次流出させることにより容器４７内の水を入れ替える制御を実行する間、通電停止状態を維持し、且つ水出口４５から流出する水の水熱交換器２１への送水を停止する。具体的には次の通りである。
【００７１】
制御例３に用いられる電気分解装置４１では、図６（Ａ）−（Ｃ）に示すように容器４７の水出口４５と水熱交換器２１との間には排水路４４が設けられている。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は、制御部３２によって制御される。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。
【００７２】
図６（Ａ）−（Ｃ）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。
【００７３】
制御例３では、制御部３２は、図６（Ａ）に示すように通常運転（沸上げ運転）を実行する。この通常運転では、反転機構６３が例えば通電状態Ｘに設定されて電極対４９に通電されるとともに、ポンプ３１の運転によって容器４７内には水入口４３から水が流入し、水出口４５から容器４７外に水が順次流出する。通常運転では、排水路４４は閉状態とされており、容器４７内は水で満たされている。
【００７４】
次に、制御部３２は、図６（Ｂ），（Ｃ）に示す極性反転制御を実行する。極性反転制御では、図６（Ｂ）に示すように、制御部３２は、反転機構６３を通電停止状態Ｙに切り換えて電極対４９への通電を停止する。また、制御部３２は、ポンプ３１の運転を継続しつつ排水路４４を開状態とすることにより、水出口４５から流出する水が排水路４４を通じて排水される。これにより、水出口４５から流出する水が水熱交換器２１へ流入するのを阻止できる。
【００７５】
制御例３では、予め定められた待機終了条件に基づいて、図６（Ｂ）の待機ステップの終了時期を判断する。前記待機終了条件としては、例えば時間、排水量、水の状態などに基づく条件が挙げられる。具体的に、制御部３２は、待機ステップが開始されてからの経過時間が予め定められた基準値に達したと判断した場合に、待機ステップを終了する。また、制御部３２は、待機ステップにおいて排水路４４から排水される水量が予め定められた基準値に達したと判断した場合に、待機ステップを終了してもよい。また、制御部３２は、待機ステップにおける水の状態（例えば水の電位、電気伝導率など）が予め定められた基準値に達したと判断した場合に、待機ステップを終了してもよい。
【００７６】
そして、制御部３２は、待機終了条件が満たされたと判断すると、待機ステップを終了し、図６（Ｃ）に示すように反転機構６３を通電状態Ｚに切り換えて電極対４９の極性を反転し、電極対４９への通電を開始する。すなわち、制御部３２は、所定条件が満たされると、待機ステップを終了し、通常運転を再開する。通常運転では、容器４７内には水入口４３から水が流入し、水出口４５から容器４７外に水が順次流出する。そして、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。
【００７７】
＜変形例＞
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７に示す変形例のような電気分解装置４１であってもよい。図７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。この変形例においても、上述した通常運転と極性反転制御とが実行される。なお、変形例では、反転機構６３、排水口４６、排水路４４などの図示は省略している。この変形例においても上述した制御例１−３のような極性反転制御が実行される。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態では、制御部３２は、電極対４９の極性を反転する場合、電極対４９への通電を停止し、通電停止状態が維持される待機ステップを経た後、電極対４９の極性を反転して電極対４９への通電を開始する極性反転制御を実行する。仮に、電極対の極性が反転されると同時に電極対への通電が開始されると、電極がダメージを受けやすい。そこで、本実施形態では、電極対４９の極性が反転される場合、参考例のように通電状態で極性を反転するという構成を採用せず、電極対４９への通電を一旦停止するという構成を採用している。これにより、電極へのダメージを低減することができる。
【００７９】
しかも、本実施形態では、制御部３２は、電極対４９への通電を停止し、通電停止状態が維持される待機ステップを経た後、電極対４９の極性を反転して電極対４９への通電を開始する制御を実行する。これにより、通電停止後すぐに極性が反転されて通電が開始される場合に比べて電極の腐食を抑制する効果をより高めることができる。
【００８０】
したがって、本実施形態に係る温度調節水供給機は、スケール傾向の大きい水が使用される場合などに特に有効である。すなわち、電気分解装置４１の容器４７に供給される水におけるスケール成分濃度が高い場合には、沸上げ運転時（通常運転時）における電極（陰極）へのスケール付着量が多くなるので、電極に付着しているスケールを除去する回数も増加する。具体的に、沸上げ運転時のスケール付着量が多くなると、例えば沸上げ運転中に１回又は複数回のスケール除去が必要になる可能性もある。この場合、本実施形態に係る温度調節水供給機を採用すれば、極性反転制御の頻度が多くても電極の腐食を抑制することができるとともに、電極へのスケール付着量を適切に管理できるのでスケール除去効率が低下するのを抑制できる。
【００８１】
制御例１では、待機ステップにおいて、制御部３２は、所定時間が経過するまで通電停止状態を維持する。この制御例１では、電極対４９の極性が反転される場合、電極対４９への通電が停止されてから前記所定時間が経過するまでは通電が再開されない。したがって、極性の反転前に容器４７内の水の入れ替えが行われない場合であっても、前記所定時間が経過する間に水の電位はゼロにより近づくことになる。よって、この制御例１では、通電停止後すぐに極性が反転されて通電が開始される場合に比べて電極の腐食を抑制する効果をより高めることができる。
【００８２】
制御例２では、待機ステップにおいて、制御部３２は、容器４７内の水を排出し、容器４７内に再度水を入れることによって容器４７内の水を入れ替える制御を実行する間、通電停止状態を維持する。この制御例２では、容器４７内の水を一旦排出し、再度容器４７内に水を入れるという簡単な動作を実行するだけで入れ替え後の容器４７内の水は電位がゼロに近い状態となる。そして、その後、電極対４９の極性が反転されて通電が開始されるので、電極の腐食抑制できる。
【００８３】
制御例３では、待機ステップにおいて、制御部３２は、水入口４３から容器４７内に水を流入させて容器４７内の水を水出口４５から順次流出させることにより容器４７内の水を入れ替える制御を実行する間、通電停止状態を維持し、且つ水出口４５から流出する水の水熱交換器２１への送水を停止する。
【００８４】
この制御例３では、制御例２のように容器４７内の水を一旦排出するのではなく、水入口４３から容器４７内に水を流入させて容器４７内の水を水出口４５から順次流出させる。そして、容器４７内の水の一部又は全部が入れ替えられると、容器４７内の水は電位がゼロにより近づくことになる。その後、電極対４９の極性が反転されて通電が開始されるので、電極の腐食抑制できる。
【００８５】
制御例２，３では、容器４７から排出される水は水熱交換器２１に送水されないので、ヒートポンプ給湯機の沸上げ運転が終了する時間は、極性反転制御にかかる時間の分だけ遅くなる。その一方で、制御例２，３では、容器４７内の水が入れ替わるので、電極の腐食抑制効果は、制御例１（極性反転制御が実行されている間、水入口４３から容器４７内に水を流入させて水出口４５から容器４７内の水を流出させる状態を維持する場合の制御例１）よりも大きい。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
前記燃焼式の給湯機は、図８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。
【００９４】
また、前記電気温水機は、図８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。
【００９５】
前記冷却塔は、例えば図８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】
【００９６】
１１  ヒートポンプ給湯機
１５  タンク
１９  圧縮機
２１  水熱交換器
２７  入水配管
２９  出湯配管
３１  ポンプ
３２  制御部
４１  電気分解装置
４３  水入口
４４  排水路
４５  水出口
４６  排水口
４７  容器
４９  電極対
６３  反転機構
Ｘ  通電状態
Ｙ  通電停止状態
Ｚ  通電状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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