(57)【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）を有する給湯機に用いられ、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であって、
水の入口及び出口を有する容器（４７）と、
前記容器（４７）内に配設された第１の電極対（４９）及び第２の電極対（４９）と、
各電極対（４９）に電圧を印加する電源（５１）と、を備え、
前記入口から前記容器（４７）内に流入した水が前記容器（４７）内を上流側から下流側に向かって流れて前記出口から流出するように構成されており、
前記第１の電極対（４９）は、前記第２の電極対（４９）よりも前記上流側に配置されており、
前記下流側に配置された前記第２の電極対（４９）において水中の電解質濃度に起因する電流密度の低下を抑制するように、前記第２の電極対（４９）の前記電流密度が調整されており、
各電極対（４９）は、一対の板状の電極（５３）により構成されており、
前記複数の電極対（４９）は、前記電極（５３）の厚み方向に配列されている、電気分解装置。
【請求項２】
前記第２の電極対（４９）に印加される電圧は、前記第１の電極対（４９）に印加される電圧よりも大きい、請求項１に記載の電気分解装置。
【請求項３】
前記容器（４７）内には、
複数の前記第１の電極対（４９）が並列に接続された上流側ブロック（５０）と、
複数の前記第２の電極対（４９）が並列に接続され、前記上流側ブロック（５０）よりも前記下流側に配置された下流側ブロック（５０）と、が設けられている、請求項１又は２に記載の電気分解装置。
【請求項４】
前記下流側ブロック（５０）を構成する電極対（４９）の数は、前記上流側ブロック（５０）を構成する電極対（４９）の数よりも少ない、請求項３に記載の電気分解装置。
【請求項５】
前記上流側ブロック（５０）と前記下流側ブロック（５０）は、直列に接続されている、請求項４に記載の電気分解装置。
【請求項６】
前記容器（４７）は、前記上流側ブロック（５０）を収容する第１収容部（４７）と前記下流側ブロック（５０）を収容する第２収容部（４７）とを含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載の電気分解装置。
【請求項７】
ヒートポンプ式給湯機であって、
水を加熱するための水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環するヒートポンプユニット（１３）と、
水が貯留されるタンク（１５）、前記タンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る送り側流路（２７）、及び前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す戻し側流路（２９）を有する貯湯ユニット（１７）と、
給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）、及び前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、
前記水に含まれるスケール成分を除去するための請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気分解装置（４１）と、を備えているヒートポンプ式給湯機。
【請求項８】
前記電気分解装置（４１）は、前記送り側流路（２７）に設けられている、請求項７に記載のヒートポンプ式給湯機。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機などの給湯機において水中のスケール成分を除去するための電気分解装置、及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機、水熱交換器、膨張弁及び空気熱交換器をこの順に配管で接続した冷媒回路と、水が貯留されるタンク、このタンクの水を水熱交換器に送る入水配管、及び水熱交換器により加熱された水をタンクに戻す出湯配管を有する貯湯回路とを備えている。このヒートポンプ式給湯機では、タンクに貯留される水は、通常、水道水や井戸水などを給水源としている。
【０００３】
ところで、水道水や井戸水には、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（以下、スケール成分という。）が含まれている。したがって、給湯機においては、カルシウム塩、マグネシウム塩などのスケールが析出する。特に、井戸水などの地下水は、水道水と比べて前記スケール成分の濃度が高く、スケールが生じやすい水質を有している。また、水熱交換器においては水の温度が高くなるので、他の部位よりも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。
【０００４】
例えば特許文献１には、１つの電極対が電解槽内に設置された電気分解装置を備えた冷却水循環装置が提案されている。この特許文献１には、電気分解によって冷却水中からスケール成分を除去することができるので、循環経路内でのスケールの付着を低減できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０２７８２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている電気分解装置では、水中のスケール成分の除去効率が必ずしも十分ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スケール成分の除去効率を向上させることができる電気分解装置、及びこれを備えたヒートポンプ式給湯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電気分解装置は、水を加熱するための水熱交換器（２１）を有する給湯機に用いられるものである。前記電気分解装置は、水の入口及び出口を有する容器（４７）と、前記容器（４７）内に配設された第１の電極対（４９）及び第２の電極対（４９）と、各電極対（４９）に電圧を印加する電源（５１）と、を備えている。前記電気分解装置は、前記入口から前記容器（４７）内に流入した水が前記容器（４７）内を上流側から下流側に向かって流れて前記出口から流出するように構成されている。前記第１の電極対（４９）は、前記第２の電極対（４９）よりも前記上流側に配置されている。前記電気分解装置では、前記下流側に配置された前記第２の電極対（４９）において水中の電解質濃度に起因する電流密度の低下を抑制するように、前記第２の電極対（４９）の前記電流密度が調整されている。
【０００９】
電気分解装置の容器（４７）内を水が上流側から下流側に流れる過程においては、水に含まれるスケール成分は、徐々に除去されるので、上流側の領域よりも下流側の領域の方が電解質の濃度が低い。そこで、この構成では、水中の電解質濃度が上流側よりも低くなる下流側に配置された第２の電極対（４９）において電流密度の低下を抑制するように、第２の電極対（４９）の電流密度が調整されている。これにより、電解質濃度が低くなる下流側に配置された第２の電極対（４９）においてもスケール成分を効果的に除去することができるので、電気分解装置におけるスケール成分の除去効率を向上させることができる。また、上記のように第２の電極対（４９）の電流密度を調整してスケール成分の除去効率が向上すると、第１の電極対（４９）だけでなく第２の電極対（４９）においても効率よくスケール成分を除去できるので、トータルの消費電力を抑えることも可能になる。
【００１０】
前記電気分解装置において、例えば、前記第２の電極対（４９）に印加される電圧を、前記第１の電極対（４９）に印加される電圧よりも大きくすることにより、前記第２の電極対（４９）の電流密度を調整することができる。これにより、前記上流側よりも水中の電解質濃度が低くなる前記下流側に配置された前記第２の電極対（４９）において電流密度の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、前記電気分解装置において、例えば、前記第２の電極対（４９）を構成する電極（５３）間の距離を、前記第１の電極対（４９）を構成する電極（５３）間の距離よりも小さくすることにより、前記第２の電極対（４９）の前記電流密度を調整してもよい。電極対（４９）の電極（５３）間の距離は電気抵抗に関連しており、電極（５３）間の距離を小さくすることにより電極（５３）間の電流密度を大きくすることができる。したがって、この構成では、電極（５３）間の距離を調節するだけで、前記上流側よりも水中の電解質濃度が低くなる前記下流側に配置された前記第２の電極対（４９）において電流密度の低下を抑制することができるので、電気分解装置の構造を簡略化し、電気分解装置を小型化することができる。
【００１２】
前記電気分解装置において、前記容器（４７）内には、複数の前記第１の電極対（４９）が並列に接続された上流側ブロック（５０）と、複数の前記第２の電極対（４９）が並列に接続され、前記上流側ブロック（５０）よりも前記下流側に配置された下流側ブロック（５０）と、が設けられているのが好ましい。この構成では、前記ブロック（５０）毎に電流密度の調整が可能である。
【００１３】
また、前記電気分解装置において、前記下流側ブロック（５０）を構成する電極対（４９）の数を、前記上流側ブロック（５０）を構成する電極対（４９）の数よりも少なくしてもよい。これにより、上流側ブロック（５０）と下流側ブロック（５０）の電極対（４９）の数が同じ場合と比較して、前記下流側ブロック（５０）における１つの電極対（４９）あたりの電流密度が大きくなる。
【００１４】
また、前記下流側ブロック（５０）を構成する電極対（４９）の数を、前記上流側ブロック（５０）を構成する電極対（４９）の数よりも少なくする場合において、前記上流側ブロック（５０）と前記下流側ブロック（５０）は、直列に接続されているのが好ましい。この構成では、上流側ブロック（５０）と下流側ブロック（５０）の電極対（４９）の数が同じ場合と比較して、前記下流側ブロック（５０）における１つの電極対（４９）あたりの電流密度が大きくなる。しかも、前記上流側ブロック（５０）と前記下流側ブロック（５０）が直列に接続されているので、例えばブロック毎に印加電圧を変えるために複数の電源を用意する必要がないので、電気分解装置の構造を簡略化し、電気分解装置を小型化できる。
【００１５】
前記電気分解装置において、前記容器（４７）は、前記上流側ブロック（５０）を収容する第１収容部（４７）と前記下流側ブロック（５０）を収容する第２収容部（４７）とを含んでいてもよい。このように電極対（４９）ブロック（５０）毎に個別の収容部に収容する構成を採用することにより、製造しやすいなどの製造面でのメリットがある。
【００１６】
前記電気分解装置において、各電極対（４９）は、一対の板状の電極（５３）により構成されており、前記複数の電極対（４９）は、前記電極（５３）の厚み方向に配列されているのが好ましい。この構成では、複数の電極対（４９）を電極（５３）の厚み方向に配列することによって、複数の電極対（４９）が占める容積を小さく抑えつつ、電極（５３）と水との接触面積を大きくすることができる。スケール成分の除去効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明のヒートポンプ式給湯機は、水を加熱するための水熱交換器（２１）を有し、冷媒配管を通じて冷媒が循環するヒートポンプユニット（１３）と、水が貯留されるタンク（１５）、前記タンク（１５）の水を前記水熱交換器（２１）に送る送り側流路（２７）、及び前記水熱交換器（２１）により加熱された水を前記タンク（１５）に戻す戻し側流路（２９）を有する貯湯ユニット（１７）と、給水源から前記タンク（１５）に水を給水する給水配管（３７）、及び前記タンク（１５）に貯留された高温の水を給湯する給湯配管（３５）と、前記水に含まれるスケール成分を除去するための前記電気分解装置（４１）と、を備えている。この構成では、前記電気分解装置（４１）を備えているので、ヒートポンプ式給湯機において水中のスケール成分を効率よく除去することができる。
【００１８】
前記ヒートポンプ式給湯機において、前記電気分解装置（４１）は、前記送り側流路（２７）に設けられているのが好ましい。前記送り側流路（２７）においては水の流速が低く、その変動が小さいので、電気分解装置（４１）を通過する水も低流速でほぼ一定である。これにより、電気分解装置（４１）において安定して効果的なスケール成分の除去効果を得ることができる。また、ヒートポンプの運転時に電気分解を行うので、夜間電力を使用でき、電気代を低く抑えることも可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、電気分解装置におけるスケール成分の除去効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図であり、前記電気分解装置を側方から見たときの図である。（Ｂ）は、その平面図である。（Ｃ）は、（Ａ）の一部を拡大した断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第８実施形態にかかる電気分解装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
＜ヒートポンプ式給湯機＞
図１に示すように、一実施形態にかかるヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒が循環するヒートポンプユニット１３と、このヒートポンプユニット１３の冷媒と熱交換して低温の水を沸き上げ、タンク１５に高温の水を貯留する貯湯ユニット１７と、給水配管３７と、給湯配管３５と、電気分解装置４１と、制御部３３とを備えている。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。
【００２３】
ヒートポンプユニット１３は、圧縮機１９と、水熱交換器２１と、電動膨張弁２３と、空気熱交換器２５と、これらを接続する配管とを有している。本実施形態では、ヒートポンプユニット１３を循環する冷媒として二酸化炭素を用いている。冷媒は、水熱交換器２１において貯湯ユニット１７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。
【００２４】
貯湯ユニット１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク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とを有している。入水配管２７には、ポンプ３１が設けられている。このポンプ３１は、タンク１５の下部から入水配管２７内に流入した水を、水熱交換器２１および出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に送水する。
【００２５】
電気分解装置４１は、入水配管２７に設けられており、ポンプ３１と水熱交換器２１との間に位置している。電気分解装置４１の詳細については後述する。
【００２６】
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。
【００２７】
制御部３３は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラムなどのデータが記憶されているメモリ、プログラム実行時のデータ、各種設定値、計測されたデータなどを記憶するためのメモリなどで構成されている。制御部３３は、タンク１５、水熱交換器２１、配管などに設けられた図略の温度センサにより測定された温度データなどに基づいてヒートポンプユニット１３および貯湯ユニット１７を制御する。
【００２８】
次に、給湯機１１の動作について説明する。タンク１５内の水を沸上げる沸上げ運転では、制御部３３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ていく。
【００２９】
本実施形態のヒートポンプ式給湯機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式給湯機の場合には、循環式の前記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】
＜電気分解装置＞
（第１実施形態）
図２（Ａ）は、給湯機１１に用いられる本発明の第１実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。図２（Ａ）は、電気分解装置４１を側方から見たときの図である。図２（Ｂ）は、この電気分解装置４１の平面図である。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１実施形態にかかる電気分解装置４１は、容器４７と、複数の電極対４９と、電源５１とを備えている。
【００３１】
容器４７は、略直方体の形状を有している。容器４７は、水の流れの上流側に位置する第１壁部４７１と下流側に位置する第２壁部４７２と、これらの壁部４７１，４７２をつなぐ側壁部４８とを有している。第１壁部４７１と第２壁部４７２は、後述する複数の電極板５３を介して、側壁部４８の延びる方向（複数の電極板５３の配列方向Ｄ）に対向している。
【００３２】
側壁部４８は、図２（Ａ）に示す第３壁部４７３及び第４壁部４７４と、図２（Ｂ）に示す第５壁部４７５及び第６壁部４７６とを有している。電気分解装置４１を用いる際の配置は、例えば第３壁部４７３が下に位置し、第４壁部４７４が上に位置するように、図２（Ａ）に示す向きとすることができるが、これに限定されない。例えば、電気分解装置４１は、長手方向が上下方向に向くように配置して用いてもよく、他の配置で用いてもよい。
【００３３】
第３壁部４７３と第４壁部４７４は、複数の電極板５３を介して高さ方向Ｈ（上下方向）に対向している。同様に、第５壁部４７５と第６壁部４７６は、複数の電極板５３を介して、幅方向Ｗ（配列方向Ｄに垂直な水平方向）に対向している。
【００３４】
第１壁部４７１は、水の出入口として機能する第１流通口４３を有している。第２壁部４７２は、水の出入口として機能する第２流通口４５を有している。本実施形態では、第１流通口４３は、入口として機能し、第２流通口４５は、出口として機能する。第１流通口４３及び第２流通口４５には、入水配管２７がそれぞれ接続される。
【００３５】
第１流通口４３は、第１壁部４７１において、第４壁部４７４よりも第３壁部４７３に近く、かつ第６壁部４７６よりも第５壁部４７５に近い位置に設けられている。第２流通口４５は、第２壁部４７２において、第３壁部４７３よりも第４壁部４７４に近く、かつ第５壁部４７５よりも第６壁部４７６に近い位置に設けられている。具体的には、第１流通口４３及び第２流通口４５は、直方体形状の容器４７における対角の近傍にそれぞれ設けられている。
【００３６】
容器４７は、細長い形状を有している。第１壁部４７１の外面と第２壁部４７２の外面との距離は、第３壁部４７３の外面と第４壁部４７４の外面との距離、及び第５壁部４７５の外面と第６壁部４７６の外面との距離よりも大きい。
【００３７】
複数の電極対４９は、容器４７内に配設されている。複数の電極対４９は、容器４７の長手方向に沿って配列されている。各電極対４９は、一対の電極板５３（第１電極板５３１と第２電極板５３２）により構成されている。したがって、複数の電極対４９は、複数の電極板５３により構成されている。各電極板５３は、略長方形である。電極板５３の材料としては、チタン、白金、ニッケル、炭素、黒鉛、銅、ガラス質炭素などが例示できる。
【００３８】
複数の電極板５３は、電極板５３の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。各電極板５３は、配列方向Ｄとほぼ垂直な方向に延びる姿勢で配置されている。配列方向Ｄは、側壁部４８の延びる方向（容器４７の長手方向）とほぼ一致している。各電極対４９の電極板５３同士の間隔はほぼ同じである。
【００３９】
複数の電極板５３は、電源５１の正極に接続された複数の第１電極板５３１と、電源５１の負極に接続された複数の第２電極板５３２とを含む。第１実施形態では、第１電極板５３１が陽極として機能し、第２電極板５３２が陰極として機能する。複数の電極板５３の配列方向Ｄに沿って、第１電極板５３１と第２電極板５３２とは、交互に並んでいる。
【００４０】
複数の電極対４９は、４個のブロック５０に分けられている。４個のブロック５０は、最上流に配置されたブロック５０Ａと、ブロック５０Ａの下流側に配置されたブロック５０Ｂと、ブロック５０Ｂの下流側に配置されたブロック５０Ｃと、ブロック５０Ｃの下流側に配置されたブロック５０Ｄとからなる。これらのブロック５０は、容器４７の長手方向（配列方向Ｄ）に沿って並んでいる。各ブロックにおける複数の第１電極板５３１は、対応する電源５１に対して並列に接続されており、各ブロックにおける複数の第２電極板５３２は、対応する電源５１に対して並列に接続されている。
【００４１】
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の１つのブロック５０を拡大した断面図である。４個のブロック５０Ａ〜５０Ｄは、ほぼ同様の構成を有している。図２（Ｃ）に示すように、各ブロック５０は、４枚の電極板５３により構成された３個の電極対４９を有している。３個の電極対４９は、電極対４９ａ、電極対４９ｂ及び電極対４９ｃからなり、並列に接続されている。
【００４２】
電極対４９ａは、最上流に位置する第１電極板５３１と、上流側から２枚目の第２電極板５３２とにより構成されている。電極対４９ｂは、上流側から２枚目の第２電極板５３２と、上流側から３枚目の第１電極板５３１とにより構成されている。電極対４９ｃは、上流側から３枚目の第１電極板５３１と、上流側から４枚目の第２電極板５３２とにより構成されている。
【００４３】
各ブロック５０における２つの第１電極板５３１は、第３壁部４７３に位置する基端部から第４壁部４７４に向かってそれぞれ延設されている。各第１電極板５３１の基端部は、第３壁部４７３と略平行な方向に延設された連結板５４（又は連結用配線５４）につながっている。この連結板５４は電源５１の正極に接続されている。連結板５４は、第３壁部４７３内に埋設されている。
【００４４】
各第１電極板５３１の先端部（第４壁部４７４側の端部）と、第４壁部４７４の内面との間には水が流通可能な隙間Ｇ１が設けられている。
【００４５】
各ブロック５０における２つの第２電極板５３２は、第４壁部４７４に位置する基端部から第３壁部４７３に向かってそれぞれ延設されている。各第２電極板５３２の基端部は、第４壁部４７４と略平行な方向に延設された連結板５６（又は連結用配線５６）につながっている。この連結板５６は電源５１の負極に接続されている。連結板５６は、第４壁部４７４内に埋設されている。
【００４６】
各第２電極板５３２の先端部（第３壁部４７３側の端部）と、第３壁部４７３の内面との間には水が流通可能な隙間Ｇ２が設けられている。また、各電極対４９における電極板５３同士の隙間は、水が流れる流路（水流路）Ｆとして機能する。
【００４７】
図２（Ａ）に示すように、この第１実施形態の電気分解装置４１では、ブロック５０毎に接続された４個の電源５１（電源５１１〜５１４）を備えている。ブロックＢの各電極対４９（第２の電極対）に印加される電圧Ｅ２は、ブロックＡの各電極対４９（第１の電極対）に印加される電圧Ｅ１よりも大きい。ブロックＣの各電極対４９（第３の電極対）に印加される電圧Ｅ３は、ブロックＢの各電極対４９に印加される電圧Ｅ２よりも大きい。ブロックＤの各電極対４９（第４の電極対）に印加される電圧Ｅ４は、ブロックＣの各電極対４９に印加される電圧Ｅ３よりも大きい（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４）。
【００４８】
以上のような構造を有する電気分解装置４１では、第１流通口４３から容器４７内に流入した水は、おおよそ次のような経路をたどって第２流通口４５から容器４７外に流出する。すなわち、容器４７内に流入した水は、ブロックＡにおける各電極対４９の電極板間（水流路Ｆ）を通過する際に電気分解される。ブロックＡを通過した水は、ブロックＢ、ブロックＣ及びブロックＤの順にさらに下流側に流れ、ブロックＢ、ブロックＣ及びブロックＤにおいても同様に電気分解される。ブロックＤを通過した水は、第２流通口４５から容器４７外に流出する。
【００４９】
第１流通口４３から容器４７内に流入した水が第２流通口４５から容器４７外に流出するまでの間に、電気分解によって各電極対４９の陰極である第２電極板５３２にスケールが析出する。第２電極板５３２に付着したスケールは、例えば第２電極板５３２を定期的に洗浄するなどして電気分解装置４１内から除去される。また、例えば周期的に電極板５３の極性を反転させることにより、陰極に付着していたスケールを陰極から脱落させることもできる。
【００５０】
電気分解中の陰極では、水素イオンと電子が反応して水素が生じる反応（２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２）が起こり、陰極周辺のｐＨが上昇する。一方、電気分解中の陽極では、水酸化物イオンから水と酸素が生じる反応（４ＯＨ−→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ−）が起こり、陽極周辺のｐＨが低下する。
【００５１】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。この第２実施形態の電気分解装置４１は、ブロックＣ及びブロックＤを構成する電極対４９の数がブロックＡ及びブロックＢを構成する電極対４９の数よりも少ない点が、第１実施形態とは異なっている。この第２実施形態では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
図３に示すように、この第２実施形態では、ブロック５０Ａ及びブロック５０Ｂは、６枚の電極板５３により構成された５個の電極対４９を有している。これら５個の電極対４９は、並列に接続されている。また、ブロック５０Ａ及びブロック５０Ｂよりも下流側に配置されているブロック５０Ｃ及びブロック５０Ｄは、４枚の電極板５３により構成された３個の電極対４９を有している。これら３個の電極対４９は、並列に接続されている。各電極対４９の電極板５３同士の間隔はほぼ同じである。
【００５３】
また、この第２実施形態の電気分解装置４１では、第１実施形態と同様に、ブロック５０毎に接続された４個の電源５１（電源５１１〜５１４）を備えている。この第２実施形態では、４個の電源５１の電圧を、例えば第１実施形態と同様に設定することができる（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４）。また、第２実施形態では、下流側のブロック５０Ｃ及びブロック５０Ｄの電極対４９の数を上流側のブロック５０Ａ及びブロック５０Ｂよりも少なくしているので、例えば４個の電源５１の電圧を全て同じに設定することもできる（Ｅ１＝Ｅ２＝Ｅ３＝Ｅ４）。
【００５４】
第２実施形態では、下流側のブロック５０に印加する電圧を、上流側のブロック５０に印加する電圧よりも大きくすることにより、下流側のブロック５０の電流密度の低下を抑制している。さらに、この第２実施形態では、上流側に位置するブロック５０Ａ，５０Ｂに比べて、下流側に位置するブロック５０Ｃ，５０Ｄの電極対４９の数を少なくしている。ブロック５０Ｃ，５０Ｄの電極対４９の数がブロック５０Ａ，５０Ｂの電極対４９の数（５個）と同じである場合と比較して、この第２実施形態では、ブロック５０Ｃ，５０Ｄにおいて、１つの電極対４９あたりの電流密度を大きくすることができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。この第３実施形態では、容器４７は、ブロック５０Ａを収容する第１収容部４７Ａと、ブロック５０Ｂを収容する第２収容部４７Ｂと、ブロック５０Ｃを収容する第３収容部４７Ｃと、収容部４７Ａと収容部４７Ｂをつなぐ連結管２８Ａと、収容部４７Ｂと収容部４７Ｃをつなぐ連結管２８Ｂとを含む。連結管２８Ａ及び連結管２８Ｂにより、第１収容部４７Ａ、第２収容部４７Ｂ及び第３収容部４７Ｃは、この順に直列に連結されている。
【００５６】
第１収容部４７Ａは、略直方体の形状を有している。第１収容部４７Ａは、水の流れの上流側に位置する第１壁部４７１Ａと下流側に位置する第２壁部４７２Ａと、これらの壁部４７１Ａ，４７２Ｂをつなぐ側壁部４８とを有している。第１壁部４７１Ａと第２壁部４７２Ａは、複数の電極板５３を介して、側壁部４８の延びる方向（配列方向Ｄ）に対向している。第２収容部４７Ｂ及び第３収容部４７Ｃも第１収容部４７Ａと同様の構造を有しているので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５７】
第１収容部４７Ａの第１壁部４７１Ａには、その下端近傍に水の入口として機能する第１流通口４３が設けられている。この第１流通口４３には、上流側の入水配管２７が接続されている。第３収容部４７Ｃの第２壁部４７２Ａには、その上端近傍に水の出口として機能する第２流通口４５が設けられている。この第２流通口４５には、下流側の入水配管２７が接続されている。
【００５８】
連結管２８Ａの上流側端部は、第１収容部４７Ａの第２壁部４７２Ａの下端近傍に接続されており、連結管２８Ａの下流側端部は、第２収容部４７Ｂの第１壁部４７１Ａの上端近傍に接続されている。連結管２８Ｂの上流側端部は、第２収容部４７Ｂの第１壁部４７１Ａの下端近傍に接続されており、連結管２８Ｂの下流側端部は、第３収容部４７Ｃの第１壁部４７１Ａの上端近傍に接続されている。
【００５９】
各ブロック５０は、８枚の電極板５３により構成された７個の電極対４９を有している。これらの電極対４９は、並列に接続されている。また、この第３実施形態の電気分解装置４１では、ブロック５０毎に接続された３個の電源５１（電源５１１〜５１３）を備えている（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３）。各電極対４９の電極板５３同士の間隔はほぼ同じである。
【００６０】
（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。この第４実施形態の電気分解装置４１は、４個のブロック５０Ａ〜５０Ｄが電源５１に直列に接続されている点で、図３の第２実施形態の電気分解装置４１と異なっている。その他の構成については、第２実施形態とほぼ同様であるので、主な構成のみ以下に説明する。
【００６１】
図５に示すように、この第４実施形態の電気分解装置４１では、ブロック５０Ａ及びブロック５０Ｂは、６枚の電極板５３により構成された５個の電極対４９を有している。これら５個の電極対４９は、並列に接続されている。
【００６２】
また、ブロック５０Ａ及びブロック５０Ｂよりも下流側に配置されているブロック５０Ｃ及びブロック５０Ｄは、４枚の電極板５３により構成された３個の電極対４９を有している。これら３個の電極対４９は、並列に接続されている。ブロック５０Ｃ及びブロック５０Ｄの電極対４９の数は、これらよりも上流側に配置されているブロック５０Ａ及びブロック５０Ｂの電極対４９の数よりも少ない。各電極対４９の電極板５３同士の間隔はほぼ同じである。
【００６３】
また、電源５１の正極は、ブロック５０Ａの第１電極板５３１に接続されており、電源５１の負極は、ブロック５０Ｄの第２電極板５３２に接続されている。ブロック５０Ａの第２電極板５３２とブロック５０Ｂの第１電極板５３１とは、配線５２Ａにより接続されている。ブロック５０Ｂの第２電極板５３２とブロック５０Ｃの第１電極板５３１とは、配線５２Ｂにより接続されている。ブロック５０Ｃの第２電極板５３２とブロック５０Ｄの第１電極板５３１とは、配線５２Ｃにより接続されている。
【００６４】
（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。この第５実施形態では、３個のブロック５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが電源５１に直列に接続されており、容器４７は、各ブロック５０を収容する第１収容部４７Ａ、第２収容部４７Ｂ及び第３収容部４７Ｃと、連結管２８Ａ，２８Ｂとを含む。容器４７の構成については、第３実施形態とほぼ同様であるので、図４と同じ符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図６に示すように、この第５実施形態の電気分解装置４１では、ブロック５０Ａは、８枚の電極板５３により構成された７個の電極対４９を有している。これら７個の電極対４９は、並列に接続されている。ブロック５０Ｂは、６枚の電極板５３により構成された５個の電極対４９を有している。これら５個の電極対４９は、並列に接続されている。ブロック５０Ｃは、４枚の電極板５３により構成された３個の電極対４９を有している。これら３個の電極対４９は、並列に接続されている。
【００６６】
このように最下流に位置するブロック５０Ｃの電極対４９の数は、これよりも上流側に位置するブロック５０Ｂの電極対４９の数よりも少なく、ブロック５０Ｂの電極対４９の数は、最上流に位置するブロック５０Ａの電極対４９の数よりも少ない。各電極対４９の電極板５３同士の間隔はほぼ同じである。
【００６７】
また、電源５１の正極は、ブロック５０Ａの第１電極板５３１に接続されており、電源５１の負極は、ブロック５０Ｃの第２電極板５３２に接続されている。ブロック５０Ａの第２電極板５３２とブロック５０Ｂの第１電極板５３１とは、配線５２Ａにより接続されている。ブロック５０Ｂの第２電極板５３２とブロック５０Ｃの第１電極板５３１とは、配線５２Ｂにより接続されている。
【００６８】
（第６実施形態）
図７は、本発明の第６実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。この第６実施形態では、隣り合う電極板５３同士の距離が下流側の電極対４９ほど小さい。
【００６９】
この電気分解装置４１では、複数の第１電極板５３１は、第３壁部４７３の近傍に位置する基端部から第４壁部４７４に向かってそれぞれ延設されている。各第１電極板５３１の基端部は、第３壁部４７３と略平行な方向に延設された連結板５４（又は連結用配線５４）につながっている。この連結板５４は電源５１の正極に接続されている。これらの第１電極板５３１は、図略の支持部材によって容器４７に支持されている。
【００７０】
複数の第２電極板５３２は、第４壁部４７４の近傍に位置する基端部から第３壁部４７３に向かってそれぞれ延設されている。各第２電極板５３２の基端部は、第４壁部４７４と略平行な方向に延設された連結板５６（又は連結用配線５６）につながっている。この連結板５６は電源５１の負極に接続されている。これらの第２電極板５３２は、図略の支持部材によって容器４７に支持されている。
【００７１】
複数の電極板５３は、電極板５３の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。第１電極板５３１と第２電極板５３２は、配列方向Ｄに沿って交互に並んでいる。各電極板５３は、配列方向Ｄとほぼ垂直な方向に延びる姿勢で配置されている。配列方向Ｄは、側壁部４８の延びる方向（容器４７の長手方向）とほぼ一致している。
【００７２】
複数の電極対４９の電極板間の距離は、最上流の電極対４９から最下流の電極対４９まで徐々に小さくなっている。電気分解装置４１では、容器４７内において、第１流通口４３に近い領域から第２流通口４５に近い領域に向かって水中の電解質濃度が徐々に低くなっている。したがって、この第６実施形態では、電解質濃度の低下に合わせて電極間の距離を徐々に小さくすることにより、各電極対４９の電極板５３間の電流密度をきめ細かく調整することができる。
【００７３】
（第７実施形態）
図８は、本発明の第７実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。この第７実施形態の電気分解装置４１は、３個のブロック５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが電源５１に並列に接続されている点、及び下流側のブロック５０ほど電極間の距離が小さい点で図４の第３実施形態の電気分解装置４１と異なっている。その他の構成については、第３実施形態とほぼ同様であるので、主な構成のみ以下に説明する。
【００７４】
図８に示すように、この第７実施形態の電気分解装置４１では、各ブロック５０は、８枚の電極板５３により構成された７個の電極対４９を有している。これら７個の電極対４９は、並列に接続されている。また、電源５１の正極は、各ブロック５０の第１電極板５３１に接続されており、電源５１の負極は、各ブロック５０の第２電極板５３２に接続されている。
【００７５】
最下流に位置するブロック５０Ｃの各電極対４９における電極間の距離は、ブロック５０Ｃよりも上流側に位置するブロック５０Ｂの各電極対４９における電極間の距離よりも小さい。また、ブロック５０Ｂの各電極対４９における電極間の距離は、ブロック５０Ｂよりも上流側に位置するブロック５０Ａの各電極対４９における電極間の距離よりも小さい。ブロック５０Ａの７個の電極対４９は、電極間の距離がほぼ同じである。ブロック５０Ｂの７個の電極対４９は、電極間の距離がほぼ同じである。同様に、ブロック５０Ｃの７個の電極対４９は、電極間の距離がほぼ同じである。
【００７６】
（第８実施形態）
図９は、本発明の第８実施形態にかかる電気分解装置４１を示す断面図である。この第８実施形態の電気分解装置４１は、下流側のブロック５０ほど電極対４９の数が多い点で、第７実施形態の電気分解装置４１と異なっている。その他の構成については、第７実施形態とほぼ同様であるので、主な構成のみ以下に説明する。
【００７７】
図９に示すように、この第８実施形態では、第７実施形態と同様に、３個のブロック５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが電源５１に並列に接続されており、及び下流側のブロック５０ほど電極間の距離が小さい。
【００７８】
また、第８実施形態の電気分解装置４１では、ブロック５０Ａは、８枚の電極板５３により構成された７個の電極対４９を有している。これら７個の電極対４９は、並列に接続されている。ブロック５０Ｂは、１０枚の電極板５３により構成された９個の電極対４９を有している。これら９個の電極対４９は、並列に接続されている。ブロック５０Ｃは、１２枚の電極板５３により構成された１１個の電極対４９を有している。これら１１個の電極対４９は、並列に接続されている。
【００７９】
各ブロック５０の電極対４９の数が多いほど、１つの電極対４９あたりの電流密度は小さくなる。しかし、この第８実施形態では、下流側のブロック５０ほど電極対４９の電極間の距離を小さくすることにより、電極対４９の数の増加に起因する電流密度の減少を補っている。また、電極間の距離が小さい下流側のブロック５０ほど電極対４９の数を多くすることにより、電極板５３と水との接触面積を大きくしている。また、電極間の距離が小さい下流側のブロック５０ほど電極対４９の数を多くすることにより、各容器４７内のスペースを有効利用している。
【００８０】
以上説明したように、前記実施形態では、上流側よりも電解質濃度が低くなる下流側に配置された第２の電極対４９において電流密度の低下を抑制するように、第２の電極対４９の電流密度が調整されている。これにより、電解質濃度が低くなる下流側に配置された第２の電極対４９においてもスケール成分を効果的に除去することができるので、電気分解装置におけるスケール成分の除去効率を向上させることができる。また、上記のように第２の電極対４９の電流密度を調整してスケール成分の除去効率が向上すると、第１の電極対４９だけでなく第２の電極対４９においても効率よくスケール成分を除去できるので、トータルの消費電力を抑えることも可能になる。
【００８１】
また、第１〜第５実施形態では、第２の電極対４９に印加される電圧を、第１の電極対４９に印加される電圧よりも大きくすることにより、第２の電極対４９の電流密度を調整している。これにより、上流側よりも水中の電解質濃度が低くなる下流側に配置された第２の電極対４９において電流密度の低下を抑制することができる。
【００８２】
また、第６〜第８実施形態では、第２の電極対４９を構成する電極５３間の距離を、第１の電極対４９を構成する電極５３間の距離よりも小さくすることにより、第２の電極対４９の電流密度を調整している。電極対４９の電極５３間の距離は電気抵抗に関連しており、電極５３間の距離を小さくすることにより電流密度を大きくすることができる。したがって、この構成では、電極５３間の距離を調節するだけで、上流側よりも水中の電解質濃度が低くなる下流側に配置された第２の電極対４９において電流密度の低下を抑制することができるので、電気分解装置４１の構造を簡略化し、電気分解装置４１を小型化することができる。
【００８３】
また、第６実施形態以外の前記実施形態では、容器４７内には、複数の第１の電極対４９が並列に接続された上流側ブロック５０と、複数の第２の電極対４９が並列に接続され、上流側ブロック５０よりも下流側に配置された下流側ブロック５０と、が設けられている。この構成では、ブロック５０毎に電流密度の調整が可能である。
【００８４】
また、第２，４，５実施形態では、下流側ブロック５０を構成する電極対４９の数を、上流側ブロック５０を構成する電極対４９の数よりも少なくしている。これにより、上流側ブロック５０と下流側ブロック５０の電極対４９の数が同じ場合と比較して、下流側ブロック５０における１つの電極対４９あたりの電流密度が大きくなる。
【００８５】
また、第４，５実施形態では、下流側ブロック５０を構成する電極対４９の数を、上流側ブロック５０を構成する電極対４９の数よりも少なくするとともに、上流側ブロック５０と下流側ブロック５０を直列に接続している。この構成では、上流側ブロック５０と下流側ブロック５０の電極対４９の数が同じ場合と比較して、下流側ブロック５０における１つの電極対４９あたりの電流密度が大きくなる。しかも、上流側ブロック５０と下流側ブロック５０が直列に接続されているので、例えばブロック毎に印加電圧を変えるために複数の電源を用意する必要がないので、電気分解装置４１の構造を簡略化し、電気分解装置４１を小型化できる。
【００８６】
また、第３，５，７，８実施形態では、容器４７は、上流側ブロック５０を収容する第１収容部４７Ａと下流側ブロック５０を収容する第２収容部４７Ｂとを含んでいる。このように電極対４９ブロック５０毎に個別の収容部に収容する構成を採用することにより、製造しやすいなどの製造面でのメリットがある。
【００８７】
また、前記実施形態では、各電極対４９は、一対の板状の電極５３により構成されており、複数の電極対４９は、電極５３の厚み方向に配列されている。この構成では、複数の電極対４９を電極５３の厚み方向に配列することによって、複数の電極対４９が占める容積を小さく抑えつつ、電極５３と水との接触面積を大きくすることができる。スケール成分の除去効率を向上させることができる。
【００８８】
また、前記実施形態では、ヒートポンプ式給湯機１１において、電気分解装置４１は、送り側流路２７に設けられている。送り側流路２７においては水の流速が低く、その変動が小さいので、電気分解装置４１を通過する水も低流速でほぼ一定である。これにより、電気分解装置４１において安定して効果的なスケール成分の除去効果を得ることができる。また、ヒートポンプの運転時に電気分解を行うので、夜間電力を使用でき、電気代を低く抑えることも可能になる。
【００８９】
（他の実施形態）
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。例えば、前記実施形態では、図１に示すように、給湯機１１において、ポンプ３１よりも下流側の入水配管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、ポンプ３１よりも上流側の入水配管２７に設けてもよく、また、給水源からタンク１５に水を供給する給水配管３７に設けてもよい。
【００９０】
また、各電極板は、小さな貫通孔が複数形成された網目状であってもよく、棒状であってもよい。電極板が棒状である場合には、電極板の長手方向に垂直な断面において直交する２方向の寸法のうち、短い方を厚みとし、長い方を幅とする。
【００９１】
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。
【００９２】
また、前記実施形態では、第１流通口が第１壁部に設けられ、第２流通口が第２壁部に設けられている形態を例示したが、これに限定されない。第１流通口４３は、第１壁部４７１の近傍に設けられていてもよく、第２流通口４５は、第２壁部４７２の近傍に設けられていてもよい。具体的には、例えば、第１流通口４３は、第１壁部４７１の近傍の第３壁部４７３に設けられていてもよく、第２流通口４５は、第２壁部４７２の近傍の第４壁部４７４に設けられていてもよい。
【００９３】
また、第６実施形態以外の前記実施形態では、複数の前記第１の電極対４９が並列に接続された上流側ブロック５０と、複数の前記第２の電極対４９が並列に接続され、上流側ブロック５０よりも下流側に配置された下流側ブロック５０とが設けられている形態を例に挙げて説明したが、これに限定されない。複数の電極対４９は、例えば図７に示す第６実施形態のように複数のブロックに分けられていなくてもよい。
【００９４】
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。
【符号の説明】
【００９５】
１１  給湯機
１３  ヒートポンプユニット
１５  タンク
１７  貯湯ユニット
２１  水熱交換器
２７  入水配管（送り側流路の一例）
２９  出湯配管（戻し側流路の一例）
３１  ポンプ
３５  給湯配管
３７  給水配管
４１  電気分解装置
４３  第１流通口
４５  第２流通口
４７  容器
４９  電極対
５０  ブロック
５１  電源
５３  電極板
５３１  第１電極板
５３２  第２電極板
Ｄ  複数の電極板の配列方向
【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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【図９】
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