(57)【要約】【課題】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温度調節水供給機を提供する。【解決手段】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、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電極５１，５２と、を備える。容器４７内の水中には、白金の触媒能によって水よりも大きな比重を有するアルカリ性物質が生成される。水出口４５は、高さ方向において、容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃよりも上方に設けられている。【選択図】図３
2013202486.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電極（５１，５２）と、を備え、
前記容器（４７）内の水中には、白金の触媒能によって水よりも大きな比重を有するアルカリ性物質が生成され、
前記水出口（４５）は、高さ方向において、前記容器（４７）内の空間の高さの中心（４７Ｃ）よりも上方に設けられている、電気分解装置。
【請求項２】
前記水出口（４５）は、高さ方向において前記中心（４７Ｃ）よりも前記容器（４７）内の空間を区画する上面（４７Ｔ）に近い位置に設けられている、請求項１に記載の電気分解装置。
【請求項３】
前記複数の電極（５１，５２）は、板形状を有し、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又は２に記載の電気分解装置。
【請求項４】
各電極は、上下方向又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おり、
隣り合う電極間には、電極間の水流路を確保しつつ電極間において前記アルカリ性物質の上昇を抑制する抑制板（６１）が設けられている、請求項３に記載の電気分解装置。
【請求項５】
前記容器（４７）の下部には、前記容器（４７）内の水を外部に排出するための開閉可能な排水口（４６）が設けられている、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】
水を加熱するための水熱交換器（２１）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１〜５のいずれか１項に記載の電気分解装置（４１）と、を備えた温度調節水供給機。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解装置及びこれを備えたヒートポンプ給湯機、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】
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、電極材料として比較的耐食性の高いチタン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温度調節水供給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電極（５１，５２）と、を備える。前記容器（４７）内の水中には、白金の触媒能によって水よりも大きな比重を有するアルカリ性物質が生成され、前記水出口（４５）は、高さ方向において、前記容器（４７）内の空間の高さの中心（４７Ｃ）よりも上方に設けられている。
【００１０】
この構成では、複数の電極（５１，５２）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る。したがって、この構成では、電極を交換しなくても長期間にわたりスケール成分の除去能力が維持されるので、チタンにより形成された電極を用いる場合のようなメンテナンス作業がほとんど必要とされない。
【００１１】
また、この構成では、複数の電極（５１，５２）に含まれる白金の触媒能によって水よりも大きな比重を有するアルカリ性物質が生成されるが、水出口（４５）は、前記容器（４７）内の空間の高さの中心（４７Ｃ）よりも上方に設けられているので、ｐＨの大きな水が容器（４７）から流出するのを抑制することができる。具体的には次の通りである。すなわち、水よりも比重が大きいアルカリ性物質の濃度は、容器（４７）内の底部に近いほど大きくなる。したがって、前記中心（４７Ｃ）よりも上方にある容器（４７）内の水におけるアルカリ性物質の濃度は、前記中心（４７Ｃ）よりも下方にある容器（４７）内の水におけるアルカリ性物質の濃度よりも小さくなる。そして、水出口（４５）は、アルカリ性物質の濃度が比較的小さい高さ位置に設けられているので、水出口（４５）から容器（４７）の外部に流出する水におけるアルカリ性物質の濃度も小さくなる。よって、この構成では、ｐＨの大きな水が容器（４７）から流出するのを抑制することができる。
【００１２】
(2)  前記電気分解装置において、前記水出口（４５）は、高さ方向において前記中心（４７Ｃ）よりも前記容器（４７）内の空間を区画する上面（４７Ｔ）に近い位置に設けられているのが好ましい。
【００１３】
この構成では、水出口（４５）が中心（４７Ｃ）よりも上面（４７Ｔ）に近い高さ位置に設けられているので、アルカリ性物質の濃度が最も小さくなると考えられる上層の水を水出口（４５）から排出することが可能になる。これにより、ｐＨの大きな水が容器（４７）から流出するのを抑制する効果がより高められる。
【００１４】
(3)  前記電気分解装置において、前記複数の電極（５１，５２）は、板形状を有し、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。
【００１６】
(4)  前記電気分解装置において、各電極は、上下方向又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おり、隣り合う電極間には、電極間の水流路を確保しつつ電極間において前記アルカリ性物質の上昇を抑制する抑制板（６１）が設けられているのが好ましい。
【００１７】
この構成では、上記のような抑制板（６１）が設けられているので、電極間の水流路を確保しつつ電極間においてアルカリ性物質の上昇を抑制することができる。したがって、容器（４７）内において底部側の水が水出口（４５）側の水と混ざり合いにくくなるので、ｐＨの大きな水が容器（４７）から流出するのをさらに抑制することができる。
【００１８】
(5)  前記電気分解装置において、前記容器（４７）の下部には、前記容器（４７）内の水を外部に排出するための開閉可能な排水口（４６）が設けられているのが好ましい。
【００１９】
電気分解の処理時間が長くなるにつれて容器（４７）内の底部側の水ではアルカリ性物質の濃度が次第に高くなるが、この構成では、排水口（４６）が容器（４７）の下部に設けられているので、アルカリ性物質の濃度が高い水を容器（４７）の外部に選択的に排出することができる。これにより、容器（４７）内の底部側の水においてアルカリ性物質の濃度が過度に高くなるのを抑制できるので、仮に容器（４７）内において底部側の水が水出口（４５）側の水と混ざり合ったとしても、水出口（４５）から流出する水のｐＨが大きくなるのを抑制できる。
【００２０】
(6)  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、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。
【００２１】
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】
【００２２】
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温度調節水供給機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】（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。（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５】（Ａ）は、前記電気分解装置の変形例２を示す断面図であり、（Ｂ）は、前記電気分解装置の変形例３を示す断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、前記電気分解装置の変形例４を示す断面図である。（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。（Ｃ）は、前記電気分解装置の変形例５を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、前記電気分解装置の変形例６を示す断面図であり、（Ｂ）は、前記電気分解装置の変形例７を示す断面図である。
【図８】（Ａ）は、前記電気分解装置の変形例８を示す断面図であり、（Ｂ）は、前記電気分解装置の変形例９を示す断面図である。
【図９】（Ａ）は、前記電気分解装置の変形例１０を示す断面図であり、（Ｂ）は、前記電気分解装置の変形例１１を示す断面図である。
【図１０】前記電気分解装置の変形例１２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
＜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。
【００３４】
各第１電極５１及び各第２電極５２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）が例示できる。
【００３５】
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。
【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。
【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】
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。
【００３９】
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。水出口４５については後述する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、本実施形態の特徴について詳しく説明する。容器４７内の水中には、各電極に含まれる白金の触媒能によって水よりも大きな比重を有するアルカリ性物質が生成される。アルカリ性物質としては、例えば次亜塩素酸ナトリウムなどが挙げられる。水よりも比重が大きいアルカリ性物質の濃度は、容器４７内の底部に近いほど大きくなる。したがって、中心４７Ｃよりも上方にある容器４７内の水におけるアルカリ性物質の濃度は、中心４７Ｃよりも下方にある容器４７内の水におけるアルカリ性物質の濃度よりも小さくなる。
【００４４】
そこで、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、水出口４５は、高さ方向において、容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃよりも上方に設けられている。すなわち、水出口４５の下端４５ｂは、中心４７Ｃよりも上方に位置している。このように水出口４５は、アルカリ性物質の濃度が比較的小さい高さ位置に設けられているので、水出口４５から容器４７の外部に流出する水におけるアルカリ性物質の濃度も小さくなる。よって、この構成では、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのを抑制することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、水出口４５は、高さ方向において中心４７Ｃよりも容器４７内の空間を区画する上面４７Ｔに近い位置に設けられている。すなわち、水出口４５の下端４５ｂは、中心４７Ｃよりも上面Ｔに近い位置にある。このように水出口４５が上面４７Ｔに近い位置に配置されている場合には、アルカリ性物質の濃度が最も小さくなると考えられる上層の水を水出口４５から排出することが可能になる。
【００４６】
また、本実施形態では、水出口４５の上端４５ａは、隣り合う電極５１，５２同士が互いに対向する対向領域Ａの上端Ａ１以上の高さに位置している。ここで、対向領域Ａは、隣り合う電極５１，５２の上端のうち低い方の上端Ａ１と、これらの電極５１，５２の下端のうち高い方の下端Ａ２との間に位置する電極５１，５２間の隙間である。
【００４７】
本実施形態では、複数の第１電極５１は互いに同じ形状で同じ高さに位置しており、複数の第２電極５２は互いに同じ形状で同じ高さに位置している。したがって、図３（Ａ）において二点鎖線の直線Ａ１で示すように、各電極対における対向領域Ａの上端Ａ１の高さは、他の電極対における対向領域Ａの上端Ａ１の高さと同じである。また、図３（Ａ）において二点鎖線の直線Ａ２で示すように、各電極対における対向領域Ａの下端Ａ２の高さは、他の電極対における対向領域Ａの下端Ａ２の高さと同じである。
【００４８】
なお、各電極対における対向領域Ａの上端Ａ１の高さは、必ずしも他の電極対における対向領域Ａの上端Ａ１の高さと同じでなくてもよく、異なっていてもよい。上端Ａ１の高さが異なる場合、水出口４５の上端４５ａは、最も高い上端Ａ１以上の高さに位置しているのが好ましい。同様に、各電極対における対向領域Ａの下端Ａ２の高さは、必ずしも他の電極対における対向領域Ａの下端Ａ２の高さと同じでなくてもよく、異なっていてもよい。
【００４９】
容器４７内の水面Ｗの高さＨは、対向領域Ａの上端Ａ１以上に調節される。本実施形態では、容器４７内の水面Ｗの高さＨ（電気分解時における水面Ｗの高さＨ）は、水出口４５の上端４５ａの高さと同じであるが、これに限定されない。容器４７内の水面Ｗの高さＨは、水出口４５の上端４５ａの高さ以上にすることもできる。水出口４５の上端４５ａの高さは、電気分解時における水面Ｗの高さＨと同じであるか、水面Ｗの高さＨの僅かに下方に位置しているのが好ましい。水面Ｗの高さＨをコントロールするには、例えば水入口４３を通じて容器４７内に流入する水の流量を調節する方法が挙げられるがこれに限定されない。水面Ｗの高さＨは、例えば後述する変形例１０のようにフロート８１（図９参照）などの水位検知部を設けるという手段によってコントロールすることもできる。
【００５０】
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節される。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間の中央部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。
【００５１】
蛇行流路において、上記のような流速及びレイノルズ数に調節することにより、電極５１，５２間において水に含まれるスケール成分を効率よく除去できるだけでなく、水よりも大きな比重を有する次亜塩素酸ナトリウムなどのアルカリ性物質が蛇行流路内において上方に移動するのが効果的に抑制される。すなわち、上記のような流速及びレイノルズ数であれば、次亜塩素酸ナトリウムなどのアルカリ性物質は、蛇行流路において容器４７の底部側に集まりやすくなる。
【００５２】
図４（Ａ），（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例１を示す断面図である。図４（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、図４（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。この変形例１は、蛇行流路の蛇行する方向が水平方向（左右方向）である点で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。
【００５３】
図４（Ｂ）に示すように、複数の電極５１，５２は、第５壁部４７５に接しているものと、第６壁部４７６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６壁部４７６に接しており、第５壁部４７５に向かって延びている。各第１電極５１と第５壁部４７５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５壁部４７５に接しており、第６壁部４７６に向かって延びている。各第２電極５２と第６壁部４７６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４（Ｂ）に示すように水平方向（左右方向）に蛇行する蛇行流路が形成されている。
【００５４】
この変形例１においても水出口４５は、高さ方向において、容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃよりも上方に設けられている。すなわち、水出口４５の下端４５ｂは、中心４７Ｃよりも上方に位置している。また、変形例１では、水出口４５は、高さ方向において中心４７Ｃよりも容器４７内の空間を区画する上面４７Ｔに近い位置に設けられている。すなわち、水出口４５の下端４５ｂは、中心４７Ｃよりも上面Ｔに近い位置にある。
【００５５】
図５（Ａ）は、電気分解装置４１の変形例２を示す断面図である。この変形例２は、容器４７内の水を外部に排出するための開閉可能な排水口４６が設けられている点が図３（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。
【００５６】
図５（Ａ）に示すように、この変形例２では、排水口４６は、容器４７の下部に設けられている。具体的に、排水口４６は、第３壁部４７３に設けられている。この変形例２では、排水口４６は、第３壁部４７３において水入口４３よりも水出口４５に近い位置に設けられているが、これに限定されない。この排水口４６には、排水管４８が接続されている。そして、この排水管４８には、例えば図略の開閉弁が設けられている。開閉弁の開閉動作は、制御部３３により制御される。
【００５７】
制御部３３は、ヒートポンプ給湯機１１において、例えば沸上げ運転の完了後に排水口４６から容器４７内の水の一部又は全部を排出する制御を実行する。また、制御部３３は、予め設定された所定時間毎に排水口４６から容器４７内の水の一部又は全部を排出する制御を実行してもよい。具体例を挙げると、制御部３３は、例えば１時間毎に排水口４６を例えば５分間、開状態とすることにより容器４７内の水の一部又は全部を排出し、その後、排水口４６を閉状態とする。
【００５８】
図５（Ａ）は、排水口４６が開状態とされ、排水口４６から水が容器４７の外部に排出されている状態を示している。制御部３３は、図５（Ａ）に示すように、電気分解時における容器４７内の水量のうち、予め定められた割合の水量（例えば約半分の水量）が排出された時点で排水口４６を閉状態に切り換えて水の排出を止める制御を実行してもよい。このような制御が実行されることにより、アルカリ性物質の濃度が高い容器４７の底部側の水を排出しつつ、水の排出量を小さくすることができる。
【００５９】
この変形例２では、排水口４６が第３壁部４７３に設けられている場合を例示したが、これに限定されない。排水口４６は、容器４７の下部にあればよいので、例えば第１壁部４７１又は第２壁部４７２の下部に設けられていてもよい。なお、電気分解処理によって容器４７の底部にはスケールが沈殿することがあるが、この沈殿したスケールは、上記のような制御によって水とともに排水口４６から容器４７の外部に排出される。
【００６０】
図５（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例３を示す断面図である。この変形例３は、蛇行流路の蛇行する方向が水平方向（左右方向）である点で変形例２と異なっている。蛇行する方向以外の他の構成は、変形例２と同様である。
【００６１】
図６（Ａ），（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例４を示す断面図である。図６（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ときの断面図であり、図６（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ときの断面図である。この変形例４は、複数の抑制板６１が設けられている点が図３（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。
【００６２】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、この変形例４では、各抑制板６１は、隣り合う電極５１，５２間に設けられている。各抑制板６１は、電極５１，５２間の水流路を確保しつつ電極５１，５２間の水流路においてアルカリ性物質の上昇を抑制するためのものである。この変形例４では、各電極対４９における隣り合う電極５１，５２間に抑制板６１が設けられているが、これに限定されない。抑制板６１は、必ずしもすべての電極対に設けられている必要はなく、一部の電極対にのみ設けられていてもよい。また、１つの電極対４９には１つの抑制板６１が設けられているが、後述する変形例６〜９のように１つの電極対４９に複数の抑制板６１が設けられていてもよい。
【００６３】
図６（Ａ）に示すように、変形例４では、各抑制板６１は、第１電極５１に接続され、第２電極５２側に突出する板形状を有する。各抑制板６１の先端部と第２電極５２との間には水が流通する隙間が設けられている。この変形例４では、各抑制板６１の突出長さ（幅）は、電極５１，５２間の隙間（幅）の半分程度であるが、これに限定されない。
【００６４】
図６（Ｂ）に示すように、各抑制板６１は、容器４７内の空間の幅と同じ又は前記幅よりも若干小さい長さを有する。すなわち、各抑制板６１における一方の側端部は、第５壁部４７５に当接又は近接する位置にあり、各抑制板６１における他方の側端部は、第６壁部４７６に当接又は近接する位置にある。
【００６５】
なお、各抑制板６１は、必ずしも容器４７内の空間の幅と同じ又は前記幅よりも若干小さい長さを有していなくてもよい。例えば、各抑制板６１は、前記幅の方向に点在するように配置された図略の複数の抑制片により構成されていてもよい。
【００６６】
また、変形例４では、各抑制板６１は、容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃと同じ高さ又は中心Ｃの高さよりも下方に位置している。これにより、アルカリ性物質が中心４７Ｃよりも上方に上昇するのを効果的に抑制できる。変形例４では、すべての抑制板６１の高さが同じ位置であるが、これに限定されない。一部の抑制板６１の高さが他の抑制板６１の高さと異なっていてもよい。
【００６７】
図６（Ｃ）は、電気分解装置４１の変形例５を示す断面図である。この変形例５は、蛇行流路の蛇行する方向が水平方向（左右方向）である点で変形例４と異なっている。蛇行する方向以外の他の構成は、変形例４と同様である。
【００６８】
図７（Ａ）は、電気分解装置４１の変形例６を示す断面図である。この変形例６は、各電極対４９における隣り合う電極５１，５２間に複数の抑制板６１が設けられている点が変形例４と異なっている。具体的には次の通りである。
【００６９】
図７（Ａ）に示すように、この変形例６では、１つの電極対４９において、複数の抑制板６１は、上下方向に配列されている。複数の抑制板６１の一部は容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃ以下の位置に設けられており、残りは中心４７Ｃよりも上方に配置されている。各抑制板６１は、第１電極５１に接続され、第２電極５２側に突出する板形状を有する。各抑制板６１の先端部と第２電極５２との間には水が流通する隙間が設けられている。この変形例６では、複数の抑制板６１が上下方向に配列されているので、蛇行流路においてアルカリ性物質が上昇するのを抑制する効果が変形例４に比べて高い。
【００７０】
図７（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例７を示す断面図である。この変形例７は、蛇行流路の蛇行する方向が水平方向（左右方向）である点で変形例６と異なっている。蛇行する方向以外の他の構成は、変形例６と同様である。
【００７１】
図８（Ａ）は、電気分解装置４１の変形例８を示す断面図である。この変形例８は、電極対４９における第１電極５１に第１抑制板６１ａが設けられ、その電極対４９における第２電極５２に第２抑制板６１ｂが設けられている点が変形例４と異なっている。具体的には次の通りである。
【００７２】
図８（Ａ）に示すように、この変形例８では、１つの電極対４９において、複数の抑制板６１ａが上下方向に配列されており、かつ複数の抑制板６１ｂが上下方向に配列されているので、蛇行流路においてアルカリ性物質が上昇するのを抑制する効果が変形例６に比べてさらに高まる。
【００７３】
各抑制板６１ａは、第１電極５１に接続され、第２電極５２側に突出する板形状を有する。一方、各抑制板６１ａは、第２電極５２に接続され、第１電極５２側に突出する板形状を有する。
【００７４】
複数の第１抑制板６１ａと複数の第２抑制板６１ｂは、上下方向において交互に配置されている。すなわち、第１抑制板６１ａと第２抑制板６１ｂとは異なる高さ位置に設けられている。これにより、電極間の水流路が確保される。
【００７５】
電極対４９における電極５１，５２間の隙間を平面視したときに、第１抑制板６１ａの先端部（第２電極５２側の端部）と、第２抑制板６１ｂの先端部（第１電極５１側の端部）とは、同じ位置に配置されていてもよい。また、電極対４９における電極５１，５２間の隙間を平面視したときに、第１抑制板６１ａと第２抑制板６１ｂとは、互いに重なり合うように配置されていてもよい。これらの場合には、蛇行流路においてアルカリ性物質が上昇するのを抑制する効果がさらに高まる。
【００７６】
複数の第１抑制板６１ａの一部は容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃ以下の位置に設けられており、残りは中心４７Ｃよりも上方に配置されている。同様に、複数の第２抑制板６１ｂの一部は容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃ以下の位置に設けられており、残りは中心４７Ｃよりも上方に配置されている。
【００７７】
図８（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例９を示す断面図である。この変形例９は、蛇行流路の蛇行する方向が水平方向（左右方向）である点で変形例８と異なっている。蛇行する方向以外の他の構成は、変形例８と同様である。
【００７８】
図９（Ａ）は、電気分解装置４１の変形例１０を示す断面図である。この変形例１０は、水位を検知するためのフロート８１を備えている点が図３（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。
【００７９】
図９（Ａ）に示すように、容器４７内の上部にはフロート８１が設けられている。このフロート８１は、その上部に接続されて上方に延びる軸部８２を介して第４壁部４７４に支持されている。フロート８１は、第４壁部４７４に対して上下移動可能である。このフロート８１により容器４７内の水面Ｗの高さＨが検知される。例えば、制御部３３は、フロート８１により検知される水面Ｗの高さＨに基づいて容器４７内に流入する水の流量を制御することができる。なお、水面Ｗの高さＨを検知する手段としては、フロート８１に限定されず、例えば電極式の水位センサーなどの他の手段を採用することもできる。
【００８０】
図９（Ｂ）は、電気分解装置４１の変形例１１を示す断面図である。この変形例１１は、ガス排出部８６を備えている点で変形例１０と異なっている。具体的には次の通りである。
【００８１】
図９（Ｂ）に示すように、この変形例１１では、電気分解によって容器４７内にガスが生じる場合に有効である。ガス排出部８６は、電気分解により生じるガスを容器４７内から容器４７外に排出することができる。ガス排出部８６は、容器４７の内部と連通するガス排出管８５と、このガス排出管８５を開閉可能な開閉弁８４とを備える。
【００８２】
容器４７内に溜まるガスの量が多くなるにつれて水面Ｗの高さＨが低くなる傾向にある。したがって、水面Ｗの高さＨが所定の値になったことがフロート８１により検知された場合には、制御部３３は、開閉弁８４を開けてガス排出管８５から容器４７の上部に溜まったガスを排出する制御を実行する。これにより、水面Ｗの高さＨが低くなりすぎるのを抑制できるので、水面Ｗの高さＨをより安定して制御できる。
【００８３】
なお、容器４７からガスを排出する手段としては、図９（Ｂ）に示す形態に限定されない。例えば、ガスを排出する手段としては、水の透過を阻止しつつガスを透過させる膜、水の透過を阻止しつつガスを透過させるフィルターなどを用いることもできる。具体的に、ガスを排出する手段としては、例えば中空糸膜を用いることができる。この場合、容器４７内のガスは、ガス排出管８５に設けられた中空糸膜に到達し、中空糸膜を透過して容器４７の外部に排出される。仮に、容器４７内の水が中空糸膜に到達した場合であっても、中空糸膜は、この水の透過を阻止する。したがって、ガスと水のうちガスのみがガス排出間８５から排出される。また、ガスを排出する手段としては、水の排出を阻止しつつ水位に応じてガスの排出可否を自動で切り換える自動排気弁などを採用することもできる。
【００８４】
図１０は、電気分解装置４１の変形例１２を示す断面図である。図１０に示すように、この変形例１２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。
【００８５】
図１０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。この変形例１２においても水出口４５は、高さ方向において、容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃよりも上方に設けられている。また、水出口４５は、高さ方向において中心４７Ｃよりも容器４７内の空間を区画する上面４７Ｔに近い位置に設けられている。
【００８６】
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、複数の電極５１，５２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る。したがって、電極を交換しなくても長期間にわたりスケール成分の除去能力が維持されるので、チタンにより形成された電極を用いる場合のようなメンテナンス作業がほとんど必要とされない。
【００８７】
また、図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び各変形例では、複数の電極５１，５２に含まれる白金の触媒能によって水よりも大きな比重を有するアルカリ性物質が生成されるが、水出口４５は、容器４７内の空間の高さの中心４７Ｃよりも上方に設けられているので、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのを抑制することができる。具体的には次の通りである。すなわち、水よりも比重が大きいアルカリ性物質の濃度は、容器４７内の底部に近いほど大きくなる。したがって、中心４７Ｃよりも上方にある容器４７内の水におけるアルカリ性物質の濃度は、中心４７Ｃよりも下方にある容器４７内の水におけるアルカリ性物質の濃度よりも小さくなる。そして、水出口４５は、アルカリ性物質の濃度が比較的小さい高さ位置に設けられているので、水出口４５から容器４７の外部に流出する水におけるアルカリ性物質の濃度も小さくなる。よって、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのを抑制することができる。
【００８８】
また、図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び各変形例では、水出口４５は、高さ方向において中心４７Ｃよりも容器４７内の空間を区画する上面４７Ｔに近い位置に設けられている。したがって、アルカリ性物質の濃度が最も小さくなると考えられる上層の水を水出口４５から排出することが可能になる。これにより、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのを抑制する効果がより高められる。
【００８９】
また、図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び各変形例では、水出口４５の上端は、隣り合う電極５１，５２間の隙間のうち電極同士が互いに対向する対向領域Ａの上端以上の高さに位置しており、容器４７内の水面Ｗの高さＨは、対向領域Ａの上端以上に調節される。
【００９０】
電極同士が互いに対向する対向領域Ａは、電気分解による化学反応が進行しやすい領域である。したがって、容器４７内の水面Ｗの高さＨをこの対向領域Ａの上端以上とすることにより電気分解の効率を高めることができる。しかも、水出口４５の上端が対向領域Ａの上端以上に位置するように、水出口４５が高い位置に設けられているので、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのを抑制する効果がより高められる。
【００９１】
また、図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態及び変形例１〜１１では、複数の電極５１，５２は、板形状を有し、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。
【００９２】
また、変形例４〜９では、隣り合う電極５１，５２間には、電極５１，５２間の水流路を確保しつつ電極５１，５２間においてアルカリ性物質の上昇を抑制する抑制板６１が設けられている。したがって、電極５１，５２間の水流路を確保しつつ電極５１，５２間においてアルカリ性物質の上昇を抑制することができる。これにより、容器４７内において底部側の水が水出口４５側の水と混ざり合いにくくなるので、ｐＨの大きな水が容器４７から流出するのをさらに抑制することができる。
【００９３】
また、変形例２，３では、容器４７の下部に、容器４７内の水を外部に排出するための開閉可能な排水口４６が設けられている。電気分解の処理時間が長くなるにつれて容器４７内の底部側の水ではアルカリ性物質の濃度が次第に高くなるが、この態様では、排水口４６が容器４７の下部に設けられているので、アルカリ性物質の濃度が高い水を容器４７の外部に選択的に排出することができる。これにより、容器４７内の底部側の水においてアルカリ性物質の濃度が過度に高くなるのを抑制できるので、仮に容器４７内において底部側の水が水出口４５側の水と混ざり合ったとしても、水出口４５から流出する水のｐＨが大きくなるのを抑制できる。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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(クーリングタワー)、燃焼式の給湯機、電気温水機などの温度調節水供給機にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
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 
【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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【図１０】
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