(57)【要約】【課題】電極材料に起因するコストアップを抑制しつつ、スケール成分の除去効率を高めることができる電気分解装置を備えたヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】ヒートポンプ給湯機１１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電気分解装置４１を備える。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。隣り合う電極５１，５２の少なくとも一方は、水入口４３から水出口４５に向かって流れる隣り合う電極５１，５２間の水を撹拌する複数の凹部６１及び複数の凸部６２の少なくとも一方を有する。【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）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、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）に戻す戻し側流路を有する貯湯ユニット（１７）と、
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、を備え、
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）内に収容された複数の電極（５１，５２）と、を備え、
隣り合う電極（５１，５２）の少なくとも一方は、前記水入口（４３）から前記水出口（４５）に向かって流れる電極（５１，５２）間の水を撹拌する複数の凹部（６１）及び複数の凸部（６２）の少なくとも一方を有する、ヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
各電極は板形状を有し、前記複数の電極（５１，５２）は、電極の厚さ方向に配列されており、
前記隣り合う電極（５１，５２）において、一方の電極に形成された前記複数の凹部（６１）と、他方の電極に形成された前記複数の凸部（６２）とが前記厚さ方向に対向している、請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
各電極は、一方の面に形成された前記複数の凹部（６１）と、他方の面に形成された前記複数の凸部（６２）とを有し、
各電極における前記複数の凹部（６１）及び複数の凸部（６２）は、金属板材の一方の面が凹むことにより他方の面が突出するように前記金属板材を板金加工することにより形成されている、請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記複数の電極（５１，５２）は、前記容器（４７）内において水が蛇行しながら流れる蛇行流路を形成している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【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たヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートポンプ給湯機は、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器を有する冷媒回路と、タンクに貯留された水を水熱交換器に送り、水熱交換器において加熱された水をタンクに戻す貯湯回路とを備えている。このヒートポンプ給湯機では、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】
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、ヒートポンプ給湯機においては、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場合がある。また、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。
【０００４】
特許文献１には、スケールの生成を防止するための手段を備えた燃焼式の給湯機が開示されている。この給湯機は、複数の電極と、電極間に電流を印加する手段（電源）とを備える。そして、特許文献１には、電極材料として「Ｐｔ、Ｃ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｔｉなど」の材料が利用可能である、と記載されている（特許文献１の段落０００９、００１１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１７８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電気分解装置においてスケール成分の除去効率を高めるための手段としては、電極の枚数を増やして水と接触する電極面積を大きくすることが挙げられる。しかし、不溶性電極に使用される金属、たとえば白金は、高価であるため、スケール成分の除去効率を高めるために電極の枚数を多くすると、コストアップにつながる。
【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、電極材料に起因するコストアップを抑制しつつ、スケール成分の除去効率を高めることができる電気分解装置を備えたヒートポンプ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】
(1)  本発明のヒートポンプ給湯機は、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、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）に戻す戻し側流路を有する貯湯ユニット（１７）と、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、を備える。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）内に収容された複数の電極（５１，５２）と、を備える。隣り合う電極（５１，５２）の少なくとも一方は、前記水入口（４３）から前記水出口（４５）に向かって流れる隣り合う電極（５１，５２）間の水を撹拌する複数の凹部（６１）及び複数の凸部（６２）の少なくとも一方を有する。
【０００９】
この構成では、複数の凹部（６１）及び複数の凸部（６２）の少なくとも一方によって隣り合う電極（５１，５２）間を流れる水が撹拌される。これにより、隣り合う電極（５１，５２）のうち陽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、電極（５１，５２）間においてスケール成分の析出反応が促進される。したがって、電極の枚数を増やして電極の面積を大きくしなくても水中のスケール成分の除去効率を高めることができるので、電極材料に起因するコストアップを抑制しつつ、スケール成分の除去効率を高めることができる。これにより、低コストで水熱交換器（２１）においてスケールが析出するのを抑制することができる。
【００１０】
(2)  前記ヒートポンプ給湯機において、各電極は板形状を有し、前記複数の電極（５１，５２）は、電極の厚さ方向に配列されており、前記隣り合う電極（５１，５２）において、一方の電極に形成された前記複数の凹部（６１）と、他方の電極に形成された前記複数の凸部（６２）とが前記厚さ方向に対向しているのが好ましい。
【００１１】
この構成では、一方の電極における凹部（６１）に対向する位置に他方の電極の凸部（６２）が設けられているので、凹部（６１）や凸部（６２）が電極に設けられることに起因して隣り合う電極（５１，５２）間において流路幅が狭い領域や広い領域が形成されるのを抑制できる。これにより、電流密度が電極面内においてばらつくのを抑制できる。また、流路幅が狭い領域が形成されるのを抑制できるので、電極面にスケールが付着した場合であっても流路の一部が塞がれるのを抑制できる。
【００１２】
(3)  前記ヒートポンプ給湯機において、各電極は、一方の面に形成された前記複数の凹部（６１）と、他方の面に形成された前記複数の凸部（６２）とを有し、各電極における前記複数の凹部（６１）及び複数の凸部（６２）は、金属板材の一方の面が凹むことにより他方の面が突出するように前記金属板材を板金加工することにより形成されているのが好ましい。
【００１３】
この構成では、板金加工によって各電極に複数の凹部（６１）及び複数の凸部（６２）を簡単に形成することができる。しかも、電極に形成された複数の凹部（６１）と複数の凸部（６２）は、電極における互いに反対側の面の同じ位置に形成される。したがって、このようにして複数の凹部（６１）及び複数の凸部（６２）が形成された電極を厚さ方向に複数配列すれば、幅が極力均一化された流路を形成することができる。
【００１４】
(4)  前記ヒートポンプ給湯機において、前記複数の電極（５１，５２）は、前記容器（４７）内において水が蛇行しながら流れる蛇行流路を形成しているのが好ましい。
【００１５】
この構成では、水入口（４３）から容器（４７）内に流入した水は上流側から下流側に向かって蛇行した経路を板形状の電極に沿って流れるので、電極と水との接触面積が大きくなり、スケール成分の除去効率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、電極材料に起因するコストアップを抑制しつつ、電気分解処理の効率を高めることができる電気分解装置を備えたヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかか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）は、図３（Ａ）のＩＶＡ−ＩＶＡ線における断面の一部を拡大した図であり、（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は、前記電気分解装置の変形例１を示す断面図である。
【図６】前記電気分解装置の変形例２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜ヒートポンプ給湯機＞
以下、本発明の一実施形態に係るヒートポンプ給湯機１１について図面を参照しながら説明する。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、ヒートポンプユニット１３と、貯湯ユニット１７と、電気分解装置４１と、これらを制御するコントローラ３２とを備えている。
【００１９】
貯湯ユニット１７は、水を貯留するタンク１５と、ポンプ３１と、導水路２７，２９とを有する。タンク１５と水熱交換器２１とは、導水路２７，２９により接続されている。導水路２７，２９は、タンク１５の水を水熱交換器２１に送る送り側流路を有する入水配管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に戻す戻し側流路を有する出湯配管２９とを含む。入水配管２７には、水を送液するためのポンプ３１が設けられている。ポンプ３１は、タンク１５内の水を、タンク１５の下部から入水配管２７に流出させ、入水配管２７、水熱交換器２１および出湯配管２９の順に送水し、タンク１５の上部に戻す。
【００２０】
また、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、水熱交換器２１、電気分解装置４１、及びこれらを接続する導水路２７，２９を含む。
【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。
【００２３】
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。
【００２４】
コントローラ３２は、制御部３３と、メモリ（記憶部）３４とを有している。制御部３３は、メモリ３４に記憶された沸上げ運転のスケジュールに基づいてタンク１５内の水を沸き上げる沸上げ運転を制御する。また、制御部３３は、後述する電気分解装置４１の電気回路に通電する電源５３などを制御する。電源５３としては、例えば直流電源が用いられる。
【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。この沸上げ運転では、電気分解装置４１によって水に含まれるスケール成分が除去される。
【００２６】
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。
【００２７】
＜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。本実施形態に係る電気分解装置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、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第１電極５１及び複数の第２電極５２とを備える。
【００２８】
各第１電極５１及び各第２電極５２は、耐食性に優れた材料により形成されている。各電極を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。
【００２９】
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。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。
【００３０】
また、各電極は、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）などにより形成されている形態が例示できる。
【００３１】
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。複数の第１電極５１及び複数の第２電極５２は、隣り合う電極の一方が陽極として機能し、隣り合う電極の他方が陰極として機能するように電源５３に接続されている。隣り合う電極５１，５２は、電極対４９を構成している。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。電源５３としては、例えば直流電源が用いられる。
【００３２】
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、電極の厚さ方向に配列されている。さらに、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、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配置されている。具体的には次の通りである。
【００３３】
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。
【００３４】
第１壁部４７１は、水の流れの上流側に位置し、第２壁部４７２は、第１壁部４７１と平行な姿勢で水の流れの下流側に位置している。第１壁部４７１と第２壁部４７２は、各第１電極５１及び各第２電極５２と平行な姿勢で配置されている。第３〜第６壁部は、第１壁部４７１と第２壁部４７２の周縁部同士をつないでいる。第３壁部４７３は、下方に位置し、第４壁部４７４は、第３壁部４７３と平行な姿勢で上方に位置している。第５壁部４７５は、下流側に向かって右側に位置し、第６壁部４７６は、第５壁部４７５と平行な姿勢で下流側に向かって左側に位置している。
【００３５】
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。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。
【００３６】
複数の電極５１，５２は、電極の厚み方向に互いに間隔をあけて水平方向に沿って配列されている。電極同士の隙間は、水が流れる流路として機能する。複数の電極５１，５２は、第３壁部４７３に接しているものと、第４壁部４７４に接しているものとが交互に並んでいる。具体的に、各第１電極５１は、第３壁部４７３に接しており、第４壁部４７４に向かって延びている。各第１電極５１と第４壁部４７４の内面との間には水が流通可能な隙間が設けられている。各第２電極５２は、第４壁部４７４に接しており、第３壁部４７３に向かって延びている。各第２電極５２と第３壁部４７３の内面との間には水が流通可能な隙間が設けられている。これにより、容器４７内には、図３（Ａ）に示すような蛇行流路が形成されている。
【００３７】
本実施形態では、各電極が上下方向に平行な姿勢で配置されているので、蛇行流路も上下方向に蛇行している。なお、各電極は、上下方向に対して傾斜する方向に平行な姿勢で配置されていてもよく、この場合、蛇行流路において水が上昇する流路及び水が下降する流路は、共に上下方向に対して傾斜する方向に延びる。
【００３８】
以上のような構造を有する電気分解装置４１では、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気分解によって隣り合う電極により構成される電極対の陰極にスケールとして析出する。陰極に付着したスケールは、例えば周期的に電極５１，５２の極性を反転させることにより、陰極から脱落して容器４７の第３壁部４７３上に沈殿する。
【００３９】
次に、図４（Ａ），（Ｂ）を参照して電極５１，５２についてさらに詳しく説明する。図４（Ａ）は、図３（Ａ）のＩＶＡ−ＩＶＡ線における断面の一部を拡大した図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。
【００４０】
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、各電極は、水入口４３から水出口４５に向かって流れる隣り合う電極５１，５２間の水（図４（Ｂ）に矢印で示す方向に流れる水）を撹拌するための複数の凹部６１及び複数の凸部６２を有する。本実施形態では、各電極における複数の凹部６１及び複数の凸部６２は、図略の金属板材（例えば平らな金属薄板）の一方の面が凹むことにより他方の面が突出するように前記金属板材にプレス加工などの板金加工を施すことにより形成されているが、これに限定されない。このようにして形成された各電極は、一方の面に形成された複数の凹部６１と、他方の面に形成された複数の凸部６２とを有し、凹部６１と凸部６２とが互いに反対側の面の同じ位置にある。
【００４１】
本実施形態では、各凹部６１の形状は、電極の厚さ方向に凹む半球状であり、各凸部６２の形状は、電極の厚さ方向に突出する半球状であるが、円柱状、角柱状などの他の形状であってもよい。
【００４２】
各電極において、複数の凹部６１（複数の凸部６２）は、互いに間隔をあけて設けられている。本実施形態では、複数の凹部６１（複数の凸部６２）は、電極面の全体に縦横に規則的に配列されているが、例えば他の領域よりも重点的に撹拌効果を高めたい領域が存在する場合には、領域ごとに凹部６１（凸部６２）の密集度合いを設定することもできる。具体的に、例えば蛇行流路の上部に位置する折り返し部や下部に位置する折り返し部においては、水の流れる方向が大きく変化するため、蛇行流路の中央部（高さ方向の中央部）に比べて水が撹拌されやすい。言い換えると、蛇行流路の折り返し部においては水の流れが乱れやすく、蛇行流路の中央部においては水の流れが層流になりやすい。したがって、例えば、凹部６１（凸部６２）の密集度合い（凹部６１（凸部６２）の単位面積あたりの個数）が他の領域よりも大きい領域を蛇行流路の中央部に設けることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、凹部６１の深さ（凸部６２の突出高さ）はすべて同じであるが、これに限定されない。電極面の領域ごとに異なる凹部６１の深さ（凸部６２の突出高さ）を設定することもできる。例えば他の領域よりも重点的に撹拌効果を高めたい領域が存在する場合には、領域ごとに凹部６１の深さ（凸部６２の突出高さ）を設定することもできる。具体的に、例えば、凹部６１の深さ（凸部６２の突出高さ）が他の領域よりも大きい領域を蛇行流路の中央部に設けることができる。
【００４４】
隣り合う電極５１，５２において、一方の電極に形成された複数の凹部６１と、他方の電極に形成された複数の凸部６２とは、電極の厚さ方向に対向している。したがって、凹部６１や凸部６２が電極に設けられることに起因して隣り合う電極５１，５２間において流路幅が狭い領域や広い領域が形成されるのを抑制できる。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、凹部６１（凸部６２）が設けられていない平板部分における流路幅Ｗ１と、凹部６１（凸部６２）が設けられている加工部分における流路幅Ｗ２との差が大きくなるのを抑制できる。
【００４５】
特に、本実施形態では、電極の厚さ方向に対向する凹部６１と凸部６２においては、凹部６１の深さと凸部６２の突出高さとが同程度であるので、上述した流路幅Ｗ１と流路幅Ｗ２との差をさらに小さくできる。
【００４６】
本実施形態における電気分解時の運転条件の一例を挙げると次のようになる。水入口４３を通じて容器４７内に流入する水の流量は、例えば０．６〜１．２リットル／分程度に調節される。そして、容器４７内において蛇行流路を流れる水の流速は、６〜１３ｍｍ／秒程度に調節される。この場合、蛇行流路における水の流れにおいて、レイノルズ数が９０〜２００程度となるように流路の大きさ（流路の断面積）が調節される。これらの流量、流速及びレイノルズ数は、運転条件の一例を示したものであり、上記の範囲に限定されない。また、流速及びレイノルズ数は、蛇行流路における複数箇所で測定される値の平均値が上記範囲に調整される。なお、蛇行流路において流速分布を有する流れとなる場合には、最も流速が大きくなる電極５１，５２間の幅方向の中央部分を流れる水の流速は、電極近傍を流れる水の流速のおおよそ２倍程度となる。
【００４７】
本実施形態のように、容器４７内において蛇行流路を流れる水の流速が６〜１３ｍｍ／秒程度の低速である場合には、電極の近傍を流れる水は、周囲の水と混ざり合いにくい。このような場合、電極が複数の凹部６１や複数の凸部６２を有していない従来の電気分解装置では、陽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しやすくなる。一方、本実施形態では、このような低速であっても、陽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、電極５１，５２間においてスケール成分の析出反応が促進される。
【００４８】
図５（Ａ），（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例１を示す断面図である。この変形例１は、各電極が波形状を有する点で図４（Ａ），（Ｂ）に示す上記実施形態と異なっている。具体的には次の通りである。
【００４９】
図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、変形例１では、各電極は、波形状に成形されることによって複数の凹部６１と複数の凸部６２が形成されている。具体的に、各電極は、一方の面において凹部６１と凸部６２とが水の流れ方向（変形例１では上下方向）に交互に並んでおり、他方の面においても凹部６１と凸部６２とが上下方向に交互に並んでいる。変形例１では、凹部６１と凸部６２との境界は、例えば図５（Ｂ）に示す第１電極５１の一方の面において上下に隣り合う凹部６１の頂点と凸部６２の頂点との間の直線又は曲線の中心である。各頂部は、水の流れに直交する方向（変形例１では水平方向）に延び、電極の一方の側端部から他方の側端部まで連続している。
【００５０】
この変形例１では、各電極は、金属板材にプレス加工などの板金加工を施すことにより形成されている。したがって、複数の凹部６１及び複数の凸部６２は、金属板材の一方の面が凹むことにより他方の面の同じ位置が突出することによって形成されている。このようにして形成された各電極は、一方の面に形成された複数の凹部６１と、他方の面に形成された複数の凸部６２とを有し、凹部６１と凸部６２とが互いに反対側の面の同じ位置にある。
【００５１】
この変形例１では、第１電極５１における凹部６１のピッチ（凸部６２のピッチ）が第２電極５２における凹部６１のピッチ（凸部６２のピッチ）と同じであり、かつ隣り合う電極５１，５２の凹部６１と凸部６２とが電極の厚さ方向に対向しているので、隣り合う電極５１，５２間の流路幅がほぼ一定である。ここで、変形例１の場合において電極の厚さ方向とは、凹部６１の頂部における電極の厚さ方向をいう。電極の厚さ方向は、複数の電極が配列されている配列方向である。
【００５２】
具体的に、隣り合う電極５１，５２において、図５（Ｂ）に示す流路幅Ｗ３と流路幅Ｗ４と流路幅Ｗ５とは同じ大きさである。流路幅Ｗ３は、第１電極５１の凹部６１と第２電極５２の凸部６２との間の距離であり、流路幅Ｗ４は、第１電極５１の凸部６２と第２電極５２の凹部６１との間の距離であり、流路幅Ｗ５は、第１電極５１における凹部６１と凸部６２の境界と、第２電極５２における凹部６１と凸部６２の境界との間の距離である。
【００５３】
なお、図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態は、図５（Ａ），（Ｂ）に示す変形例１と比較して次のようなメリットがある。すなわち、変形例１のように流路が波形状を有する場合には、波形状の流路を流れる水は、凹部６１や凸部６２において撹拌される効果はあるものの、比較的波形状に沿った流れとなりやすい。一方、図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態では、凹部６１（凸部６２）が設けられていない平板部分に沿って流れる水が凸部６２に当たるときや、平板部分に沿って流れる水が凹部６１に入り込むときに水の流れが乱されやすい。したがって、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように複数のディンプルが形成された実施形態では、変形例１のような波形状の電極に比べて水を撹拌する効果を高めることができる。
【００５４】
図６は、電気分解装置４１の変形例２を示す断面図である。図６に示すように、この変形例２は、蛇行流路を有していない点及び電極５１，５２の形態が図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態と異なっている。具体的には、次の通りである。
【００５５】
図６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１２では、各電極の下端部は、容器４７の底面から離隔しており、各電極の上端部は、容器４７の上面から離隔しているので、上述したような蛇行流路を有していない。したがって、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。
【００５６】
変形例２では、隣り合う電極５１，５２には、互いに対向する面に複数の凹部６１がそれぞれ形成されている。各電極は、板形状であるが、棒形状などの他の形状であってもよい。この変形例２のように電極の一方の面にのみ凹部６１などを形成する場合には、プレス加工ではなく、例えば切削工具などを用いた加工を採用することができる。
【００５７】
以上説明したように、図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び各変形例では、複数の凹部６１及び複数の凸部６２の少なくとも一方によって隣り合う電極５１，５２間を流れる水が撹拌される。これにより、隣り合う電極５１，５２のうち陽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、電極５１，５２間においてスケール成分の析出反応が促進される。したがって、電極の枚数を増して電極の面積を大きくしなくても、水中のスケール成分の除去効率を高めることができるので、電極材料に起因するコストアップを抑制しつつ、スケール成分の除去効率を高めることができる。これにより、低コストで水熱交換器２１においてスケールが析出するのを抑制することができる。
【００５８】
図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び変形例１では、各電極は板形状を有し、複数の電極５１，５２は、電極の厚さ方向に配列されており、隣り合う電極５１，５２において、一方の電極に形成された複数の凹部６１と、他方の電極に形成された複数の凸部６２とが厚さ方向に対向している。したがって、凹部６１や凸部６２が電極に設けられることに起因して隣り合う電極５１，５２間において流路幅が狭い領域や広い領域が形成されるのを抑制できる。これにより、電流密度が電極面内においてばらつくのを抑制できる。また、流路幅が狭い領域が形成されるのを抑制できるので、電極面にスケールが付着した場合であっても流路の一部が塞がれるのを抑制できる。
【００５９】
図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び変形例１では、各電極は、一方の面に形成された複数の凹部６１と、他方の面に形成された複数の凸部６２とを有し、各電極における複数の凹部６１及び複数の凸部６２は、金属板材の一方の面が凹むことにより他方の面が突出するように前記金属板材を板金加工することにより形成されている。このように板金加工によって各電極に複数の凹部６１及び複数の凸部６２を簡単に形成することができる。しかも、電極に形成された複数の凹部６１と複数の凸部６２は、電極における互いに反対側の面の同じ位置に形成される。したがって、このようにして複数の凹部６１及び複数の凸部６２が形成された電極を厚さ方向に複数配列すれば、幅が極力均一化された流路を形成することができる。
【００６０】
図４（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び変形例１では、複数の電極５１，５２は、容器４７内において水が蛇行しながら流れる蛇行流路を形成している。この態様では、水入口４３から容器４７内に流入した水は上流側から下流側に向かって蛇行した経路を板形状の電極に沿って流れるので、電極と水との接触面積が大きくなり、スケール成分の除去効率をさらに向上させることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
前記実施形態及び変形例１では、各電極が複数の凹部６１及び複数の凸部６２を有する場合を例示したが、変形例２のように各電極が複数の凹部６１を有する一方で凸部６２を有していない形態であってもよい。また、隣り合う電極５１，５２のうち、一方の電極が複数の凹部６１及び複数の凸部６２の少なくとも一方を有し、他方の電極が凹部６１及び凸部６２を有していない形態であってもよい。
【００６４】
前記実施形態及び変形例１では、プレス加工により電極に凹部と凸部を設け、凹部と凸部とが互いに反対側の面の同じ位置に形成されている場合を例示したが、これに限定されない。凹部と凸部とは必ずしも同じ位置に形成されていなくてもよい。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
前記実施形態では、浴槽などへ給湯するための用途でヒートポンプ給湯機１１が用いられる場合を例示したが、これに限定されない。ヒートポンプ給湯機１１は、タンク１５内に貯留された高温の水を暖房用途などに用いる場合にも適用できる。すなわち、ヒートポンプ給湯機１１は、水を湯に変えて供給する装置であって、ヒートポンプ式温水暖房機における給湯機として用いることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１１  ヒートポンプ給湯機
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
４１  電気分解装置
４３  水入口
４５  水出口
４６  排水口
４７  容器
５１  第１電極
５２  第２電極
６１  凹部
６２  凸部 
【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６】
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【図５】
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