(57)【要約】【課題】電極のメンテナンスをできるだけ少なくしつつ、スケールの析出しやすい水質になるのを抑制す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給湯機を提供する。【解決手段】電気分解装置４１は、容器４７内に収容され、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た複数の第１電極５１と、容器４７内に収容され、白金よりもイオン化傾向の大きい材料により形成された少なくとも１つの第２電極５２とを備える。複数の第１電極５１は、第１電極５１同士が隣り合う部分を含むように配列されている。複数の第１電極５１及び前記少なくとも１つの第２電極５２は、一方向に配列されており、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し、前記少なくとも１つの第２電極５２には、陽極として機能する第２電極５２が含まれている。【選択図】図３
2013184097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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た複数の第１電極（５１）と、
前記容器（４７）内に収容され、白金よりもイオン化傾向の大きい材料により形成された少なくとも１つの第２電極（５２）と、を備え、
前記複数の第１電極（５１）は、第１電極（５１）同士が隣り合う部分を含むように配列されており、
前記複数の第１電極（５１）及び前記少なくとも１つの第２電極（５２）は、一方向に配列されており、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し、前記少なくとも１つの第２電極（５２）には、陽極として機能する第２電極（５２）が含まれている、電気分解装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第２電極（５２）は、複数の第２電極（５２）により構成され、
前記複数の第２電極（５２）は、第２電極（５２）同士が隣り合う部分を含むように配列されている、請求項１に記載の電気分解装置。
【請求項３】
前記複数の第１電極（５１）における電極の個数は、前記複数の第２電極（５２）における電極の個数よりも多い、請求項２に記載の電気分解装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第２電極（５２）には、前記第１電極（５１）のサイズよりも大きいサイズを有する第２電極（５２）が含まれている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気分解装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第２電極（５２）には、前記容器（４７）内における水の流れの最下流に配置された第２電極（５２）が含まれている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気分解装置。
【請求項６】
前記複数の第１電極（５１）は、前記容器（４７）内における水の流れの最上流に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気分解装置。
【請求項７】
前記複数の第１電極（５１）及び前記少なくとも１つの第２電極（５２）は板形状を有し、
前記複数の第１電極（５１）及び前記少なくとも１つの第２電極（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１〜６のいずれか１項に記載の電気分解装置。
【請求項８】
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請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気分解装置（４１）と、を備えた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、電気分解装置及びこれ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り、陰極と陽極は同種材料を用いても異種材料を用いてもよい、と記載されている（特許文献１の段落０００９、００１１参照）。また、一般に、電気分解装置では、電極材料として比較的耐食性の高い銅なども用いられる。
【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、電極材料として比較的耐食性の高いチタンや銅などを用いた場合であっても、この電極は、陽極側において徐々に腐食する（酸化される）。電極の腐食が進行すると電極の表面積が小さくなるので、電気分解の効率が低下する。したがって、腐食した電極を定期的に交換するというメンテナンスが必要になる。このようなメンテナンス作業を極力なくすためには、さらに耐食性に優れた白金を電極材料として用いることが考えられる。
【０００７】
しかし、白金電極は、耐食性に優れているというメリットがある一方で、白金の触媒能により容器内の水のｐＨを高める（アルカリ性にする）というデメリットがある。アルカリ性の水はスケール析出傾向が強いため、水熱交換器においてスケールが析出しやすくなる。
【０００８】
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、電極のメンテナンスをできるだけ少なくしつつ、スケールの析出しやすい水質になるのを抑制す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】
【０００９】
(1)  本発明の電気分解装置は、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。前記電気分解装置は、水入口（４３）及び水出口（４５）を有する容器（４７）と、前記容器（４７）内に収容され、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た複数の第１電極（５１）と、前記容器（４７）内に収容され、白金よりもイオン化傾向の大きい材料により形成された少なくとも１つの第２電極（５２）と、を備える。複数の第１電極（５１）は、第１電極（５１）同士が隣り合う部分を含むように配列されている。前記複数の第１電極（５１）及び前記少なくとも１つの第２電極（５２）は、一方向に配列されており、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し、前記少なくとも１つの第２電極（５２）には、陽極として機能する第２電極（５２）が含まれている。
【００１０】
この構成では、複数の第１電極（５１）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で、耐食性に優れ、チタンや銅などにより形成された電極のようなメンテナンス作業がほとんど必要とされない。しかも、この構成では、複数の第１電極（５１）は、第１電極（５１）同士が隣り合う部分を含むように配列されているので、陽極と陰極がともに第１電極（５１）により構成される電極対が必ず存在する。したがって、電気分解装置を長期間使用することにより第２電極（５２）の腐食が進行した場合であっても、第１電極（５１）により構成される電極対においては、第２電極（５２）のような腐食がほとんど進行せず電極の表面積がほとんど小さくならないので、スケール成分の除去能力が維持される。
【００１１】
一方、陽極として機能する第２電極（５２）においては、電気分解装置を長期間使用することにより腐食が進み、第２電極（５２）の表面積は小さくなるが、この場合であってもその第２電極（５２）がなくならない限り、当該第２電極（５２）が腐食する（酸化される）の際に水素イオンが発生し続ける。したがって、第１電極（５１）に含まれる白金の触媒能によってその第１電極（５１）の周囲の水のｐＨが一時的に大きくなったとしても、その水は、当該第２電極（５２）において生じる水素イオンによってｐＨが低下する。これにより、容器（４７）の水出口（４５）から流出する水がスケールの析出しやすい水質になるのを抑制することができる。しかも、第２電極（５２）の交換は、第２電極（５２）が陽極酸化反応によるｐＨ低下作用を奏する状態においては行う必要がなく、第２電極（５２）の腐食がかなり進行した時点で行えばよいので、電極（第２電極）のメンテナンスをできるだけ少なくすることができる。
【００１２】
(2)  前記電気分解装置において、前記少なくとも１つの第２電極（５２）は、複数の第２電極（５２）により構成され、前記複数の第２電極（５２）は、第２電極（５２）同士が隣り合う部分を含むように配列されているのが好ましい。
【００１３】
この構成では、第２電極（５２）が複数設けられているので、電気分解時において生成される水素イオンの生成量をより多くすることができる。また、この構成では、複数の第２電極（５２）は、第２電極（５２）同士が隣り合う部分を含むように配列されている。したがって、隣り合う第２電極（５２）の一方は電源（５３）の正極に接続され、隣り合う第２電極（５２）の他方は電源（５３）の負極に接続されることになり、陽極として機能する第２電極（５２）が必ず存在することになる。このような構成を採用すれば、例えば複数の第１電極５１及び複数の第２電極５２において陽極と陰極とを周期的に反転させる制御を行う場合であっても、陽極として機能する第２電極（５２）を必ず存在させることができる。
【００１４】
(3)  前記電気分解装置において、前記複数の第１電極（５１）における電極の個数は、前記複数の第２電極（５２）における電極の個数よりも多いことが好ましい。
【００１５】
この構成では、電気分解装置を長期間使用することにより第２電極（５２）の腐食が進行した場合であっても、腐食がほとんど生じない第１電極（５１）の個数が第２電極（５２）の個数よりも多いので、スケール成分の除去能力の低下をより小さく抑えることができる。
【００１６】
(4)  前記電気分解装置において、前記少なくとも１つの第２電極（５２）には、前記第１電極（５１）のサイズよりも大きいサイズを有する第２電極（５２）が含まれていることが好ましい。
【００１７】
この構成では、電気分解装置を長期間使用することにより第２電極（５２）の腐食が進行した場合であっても、第１電極（５１）のサイズよりも大きいサイズを有する第２電極（５２）は、電気分解時において水素イオンを生成することができる機能（陽極酸化反応によるｐＨ低下機能）がさらに長期にわたり維持されるので、電極（第２電極）のメンテナンスをさらに少なくすることができる。
【００１８】
(5)  前記電気分解装置において、前記少なくとも１つの第２電極（５２）には、前記容器（４７）内における水の流れの最下流に配置された第２電極（５２）が含まれているのが好ましい。
【００１９】
この構成では、最下流に配置された第２電極（５２）に到達する前の水のｐＨが第１電極（５１）に含まれる白金の触媒能によって一時的に大きくなったとしても、この水は、最下流に配置された第２電極（５２）において生じる水素イオンによってｐＨが小さくなった後に容器（４７）から流出する。したがって、ｐＨの大きな水が容器（４７）から流出するのを抑制する効果をより高めることができる。
【００２０】
(6)  前記電気分解装置において、前記複数の第１電極（５１）は、前記容器（４７）内における水の流れの最上流に配置されているのが好ましい。
【００２１】
この構成では、電気分解時には第１電極（５１）に含まれる白金の触媒能によってその第１電極（５１）の周囲の水のｐＨが一時的に大きくなるが、複数の第１電極（５１）が容器（４７）内における水の流れの最上流に配置されているので、これらの第１電極（５１）よりも下流側に配置された第２電極（５２）において生じる水素イオンによって水のｐＨは小さくなる。したがって、ｐＨの大きな水が容器（４７）から流出するのを抑制する効果をより高めることができる。
【００２２】
(7)  前記電気分解装置において、前記複数の第１電極（５１）及び前記少なくとも１つの第２電極（５２）は板形状を有し、前記複数の第１電極（５１）及び前記少なくとも１つの第２電極（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。
【００２３】
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。
【００２４】
(8)  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前記電気分解装置（４１）と、を備える。
【００２５】
この構成では、上記のような電気分解装置（４１）を備える。したがって、電気分解装置（４１）において、電極のメンテナンスをできるだけ少なくしつつ、スケールの析出しやすい水質になるのを抑制することができる。そして、スケールの析出しやすい水質になるのが抑制されることにより、水熱交換器（２１）においてスケールが析出するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、電極のメンテナンスをできるだけ少なくしつつ、スケールの析出しやすい水質になるのを抑制す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給湯機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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本発明の一実施形態に係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】前記電気分解装置の変形例１を示す断面図である。
【図５】前記電気分解装置の変形例２を示す断面図である。
【図６】前記電気分解装置の変形例３を示す断面図である。
【図７】前記電気分解装置の変形例４を示す断面図である。
【図８】前記電気分解装置の変形例５を示す断面図である。
【図９】前記電気分解装置の変形例６を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
＜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。本実施形態では、第２電極５２は、複数設けられているがこれに限定されず、少なくとも１つ設けられていればよい。ただし、１つの第２電極５２のみが設けられる場合には、その第２電極５２は、陽極として機能させる。
【００３８】
各第１電極５１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、各第１電極５１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、各第１電極５１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）、銅を主成分とする材料（銅、銅合金などの材料）などが例示できる。
【００３９】
各第２電極５２は、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）により形成されている。具体的に、各第２電極５２が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）、銅を主成分とする材料（銅、銅合金などの材料）などにより形成されている形態が例示できる。
【００４０】
複数の第１電極５１は、第１電極５１同士が隣り合う部分を含むように配列されている。また、複数の第２電極５２は、第２電極５２同士が隣り合う部分を含むように配列されている。これらの第１電極５１及び第２電極５２は、一方向（電極の厚さ方向）に配列されており、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。
【００４１】
本実施形態では、これらの第１電極５１及び第２電極５２は、電源５３に対して並列に接続されている。これらの第１電極５１及び第２電極５２は、容器４７内において、一列に並んでおり、電源５３の正極と負極に交互に接続されている。電源５３としては、例えば直流電源が用いられる。
【００４２】
以下、電極の配置についてさらに詳しく説明する。本実施形態では、電気分解装置４１は、第１電極群１と、第２電極群２とを備える。第１電極群１は、複数の第１電極ブロック１Ａ，１Ｂを含む。第１電極ブロック１Ａは、複数の電極対を含む。第１電極ブロック１Ａは、複数の第１電極５１を含み、これらの第１電極５１は、第１電極５１同士が隣り合うように配列されている。第１電極ブロック１Ｂは、第１電極ブロック１Ａとは別の複数の電極対を含む。第１電極ブロック１Ｂは、第１電極ブロック１Ａとは別の複数の第１電極５１を含み、これらの第１電極５１は、第１電極５１同士が隣り合うように配列されている。
【００４３】
また、第２電極群２は、複数の第２電極ブロック２Ａ，２Ｂを含む。第２電極ブロック２Ａは、電極対を含む。第２電極ブロック２Ａは、複数の第２電極５２を含み、これらの第２電極５２は、第２電極５２同士が隣り合うように配列されている。第２電極ブロック２Ｂは、第２電極ブロック２Ａとは別の電極対を含む。第２電極ブロック２Ｂは、第２電極ブロック２Ａとは別の複数の第２電極５２を含み、これらの第２電極５２は、第２電極５２同士が隣り合うように配列されている。各第２電極ブロックを構成する第２電極の個数は、各第１電極ブロックを構成する第１電極の個数よりも少ない。
【００４４】
複数の第１電極ブロック１Ａ，１Ｂ及び複数の第２電極ブロック２Ａ，２Ｂは、第１電極ブロックと第２電極ブロックとが交互に並ぶように配置されている。これらの電極ブロック１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂのうち、容器４７内における水の流れの最上流には、第１電極ブロック１Ａが配置されており、容器４７内における水の流れの最下流には、第２電極ブロック２Ｂが配置されている。
【００４５】
本実施形態では、第１電極５１の個数は、第２電極５２の個数よりも多い。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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とは、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。第３壁部４７３に接している電極は、第４壁部４７４に向かって延び、第４壁部４７４の内面との間に水が流通可能な隙間が設けられている。第４壁部４７４に接している電極は、第３壁部４７３に向かって延び、第３壁部４７３の内面との間に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。
【００５２】
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。沈殿したスケールは、例えば容器４７に設けられる図略のスケール排出口から容器４７の外部に排出される。
【００５３】
極性を反転させる機構としては、例えば図３（Ｂ）に示す反転機構６３が例示できる。この反転機構６３は、コントローラ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板５１，５２の極性を反転させることができる。
【００５４】
図４は、電気分解装置４１の変形例１を示す断面図である。図４に示すように、この変形例１は、第２電極５２のサイズが第１電極のサイズよりも大きい点が図３（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４に示すように、変形例１では、第２電極５２の厚さは第１電極５１の厚さよりも大きい。この変形例１では、すべての第２電極５２の厚さが第１電極５１の厚さよりも大きい場合を例示しているが、これに限定されない。複数の第２電極５２の一部の第２電極５２の厚さが第１電極５１の厚さよりも大きい形態であってもよい。なお、第２電極５２が１つのみ設けられている場合には、その第２電極５２の厚さなどのサイズを第１電極のサイズよりも大きくすればよい。
【００５６】
また、第２電極５２のサイズを第１電極のサイズよりも大きくする手段としては、この変形例１のように板形状の第２電極５２の厚さを調節する形態に限定されない。例えば、第２電極５２の厚さ方向に直交する方向の長さを調節する形態であってもよい。また、第２電極５２が棒形状を有する場合には、その長さや幅を調節する形態が例示できる。また、第２電極５２が円柱状の棒形状である場合には、その長さや径を調節する形態が例示できる。
【００５７】
図５は、電気分解装置４１の変形例２を示す断面図である。図５に示すように、この変形例２は、電極ブロックの個数が図３（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。
【００５８】
図５に示すように、変形例２では、電気分解装置４１は、第１電極群１と、第２電極群２とを備える。第１電極群１は、複数の第１電極ブロック１Ａ〜１Ｅを含む。各第１電極ブロックは、１つの電極対を含む。各第１電極ブロックは、一対の第１電極５１を含み、これらの第１電極５１は、互いに隣り合うように配列されている。
【００５９】
また、第２電極群２は、複数の第２電極ブロック２Ａ〜２Ｅを含む。各第２電極ブロックは、１つの電極対を含む。各第２電極ブロックは、一対の第２電極５２を含み、これらの第２電極５２は、互いに隣り合うように配列されている。各第２電極ブロックを構成する第２電極の個数は、各第１電極ブロックを構成する第１電極の個数と同じであるが、これに限定されない。
【００６０】
複数の第１電極ブロック１Ａ〜１Ｅ及び複数の第２電極ブロック２Ａ〜２Ｅは、第１電極ブロックと第２電極ブロックとが交互に並ぶように配置されている。この変形例２では、第１電極５１の個数は、第２電極５２の個数と同じであるが、これに限定されない。
【００６１】
図６は、電気分解装置４１の変形例３を示す断面図である。変形例３では、第２電極５２のサイズが第１電極５１のサイズよりも大きい点が変形例２と異なっている。具体的に、図６に示すように、変形例３では、第２電極５２の厚さが第１電極５１の厚さよりも大きい。
【００６２】
図７は、電気分解装置４１の変形例４を示す断面図である。この変形例４は、電極ブロックの個数が図３（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。
【００６３】
図７に示すように、変形例４では、電気分解装置４１は、第１電極群１と、第２電極群２とを備える。第１電極群１は、１つの第１電極ブロックを含む。第２電極群２は、１つの第２電極ブロックを含む。第１電極ブロックは、複数の電極対を含む。第１電極ブロックは、複数の第１電極５１を含み、第２電極５２が介在することなく厚さ方向に連続して配列されている。第２電極ブロックは、複数の電極対を含む。第２電極ブロックは、複数の第２電極５２を含み、第１電極５１が介在することなく厚さ方向に連続して配列されている。
【００６４】
第１電極ブロック（第１電極群１）は、第２電極ブロック（第２電極群２）よりも水の流れの上流側に配置されている。この変形例２では、第１電極５１の個数は、第２電極５２の個数と同じであるが。これに限定されない。
【００６５】
図８は、電気分解装置４１の変形例５を示す断面図である。図８に示すように、この変形例５は、蛇行流路を有していない点が図３（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。
【００６６】
図８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内に収容された複数の第１電極５１と、容器４７内に収容された複数の第２電極５２とを備える。複数の第１電極５１は、第１電極５１同士が隣り合うように配列されており、複数の第２電極５２は、第２電極５２同士が隣り合うように配列されている。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。
【００６７】
この変形例５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。
【００６８】
図９は、電気分解装置４１の変形例６を示す断面図である。図９に示すように、この変形例６は、第２電極５２の個数が１つである点が変形例５と異なっている。この変形例６では、第２電極５２は、容器４７内における水の流れの最下流に配置されている。複数の第１電極５１は、第２電極５２よりも容器４７内における水の流れの上流側に配置されている。
【００６９】
この変形例６では、第２電極５２は陽極として機能し、その隣りの第１電極５１は陰極として機能し、残りの第１電極５１は、陽極として機能する。
【００７０】
以上説明したように、図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び各変形例では、隣り合う複数の第１電極５１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で、耐食性に優れ、チタンや銅などにより形成された電極のようなメンテナンス作業がほとんど必要とされない。しかも、この構成では、複数の第１電極５１は、第１電極５１同士が隣り合う部分を含むように配列されているので、陽極と陰極がともに第１電極５１により構成される電極対が必ず存在する。したがって、電気分解装置を長期間使用することにより第２電極５２の腐食が進行した場合であっても、第１電極５１により構成される電極対においては、第２電極５２のような腐食がほとんど進行せず電極の表面積がほとんど小さくならないので、スケール成分の除去能力が維持される。
【００７１】
一方、陽極として機能する第２電極５２においては、電気分解装置４１を長期間使用することにより腐食が進み、第２電極５２の表面積は小さくなるが、この場合であってもその第２電極５２がなくならない限り、当該第２電極５２の腐食（酸化）の際に水素イオンが発生し続ける。したがって、第１電極５１に含まれる白金の触媒能によってその第１電極５１の周囲の水のｐＨが一時的に大きくなったとしても、その水は、当該第２電極５２において生じる水素イオンによってｐＨが低下する。これにより、容器４７の水出口４５から流出する水がスケールの析出しやすい水質になるのを抑制することができる。しかも、第２電極５２の交換は、第２電極５２が陽極酸化反応によるｐＨ低下作用を奏する状態においては行う必要がなく、第２電極５２の腐食がかなり進行した時点で行えばよいので、電極（第２電極）のメンテナンスをできるだけ少なくすることができる。具体的に、第２電極５２が例えばチタンを主成分とする場合には、第２電極５２の陽極酸化反応は、「Ｔｉ＋２Ｈ２Ｏ→ＴｉＯ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−」という反応式の一例で表される。
【００７２】
また、図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び変形例１〜５では、第２電極５２が複数設けられているので、電気分解時において生成される水素イオンの生成量をより多くすることができる。また、複数の第２電極５２は、第２電極５２同士が隣り合う部分を含むように配列されている。したがって、隣り合う第２電極５２の一方は電源５３の正極に接続され、隣り合う第２電極５２の他方は電源５３の負極に接続されることになり、陽極として機能する第２電極５２が必ず存在することになる。このような構成を採用すれば、例えば複数の第１電極５１及び複数の第２電極５２において陽極と陰極とを周期的に反転させる制御を行う場合であっても、陽極として機能する第２電極５２を必ず存在させることができる。
【００７３】
図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び変形例１，６では、電気分解装置４１を長期間使用することにより第２電極５２の腐食が進行した場合であっても、腐食がほとんど生じない第１電極５１の個数が第２電極５２の個数よりも多いので、スケール成分の除去能力の低下をより小さく抑えることができる。
【００７４】
変形例１，３では、電気分解装置４１を長期間使用することにより第２電極５２の腐食が進行した場合であっても、第２電極５２としてはそのサイズが第１電極５１のサイズよりも大きいものが用いられているので、電気分解時において水素イオンを生成することができる機能をさらに長く維持することができる。これにより、電極（第２電極）のメンテナンスをさらに少なくすることができる。
【００７５】
図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び各変形例では、１つ又は複数の第２電極５２には、容器４７内における水の流れの最下流に配置された第２電極５２が含まれている。したがって、最下流に配置された第２電極５２に到達する前の水のｐＨが第１電極５１に含まれる白金の触媒能によって一時的に大きくなったとしても、この水は、最下流に配置された第２電極５２において生じる水素イオンによってｐＨが小さくなった後に容器４７から流出する。したがって、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのを抑制する効果をより高めることができる。
【００７６】
変形例４では、電気分解時には第１電極５１に含まれる白金の触媒能によってその第１電極５１の周囲の水のｐＨが一時的に大きくなるが、複数の第１電極５１が容器４７内における水の流れの最上流に配置されているので、これらの第１電極５１よりも下流側に配置された第２電極５２において生じる水素イオンによって水のｐＨは小さくなる。したがって、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのを抑制する効果をより高めることができる。
【００７７】
図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び変形例１〜４では、複数の第１電極５１及び第２電極５２は板形状を有し、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を形成している。したがって、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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
また、本発明の電気分解装置は、スケール成分を除去する必要がある他の用途、例えば冷却塔、燃焼式の給湯機、電気温水機などにも適用することができる。
【００８５】
また、前記実施形態では、第２電極５２は、容器４７内における水の流れの最下流に配置されている場合を例示したが、これに限定されない。第１電極５１が最下流に配置されていてもよい。
【００８６】
また、前記実施形態では、複数の第１電極５１が容器４７内における水の流れの最上流に配置されている場合を例示したが、これに限定されない。第２電極５２が最上流に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
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
４７  容器
５１  第１電極
５２  第２電極 
【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】
2013184097.tif 000009
【図８】
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【図９】
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