WO2013038710A1 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

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WO2013038710A1
WO2013038710A1 PCT/JP2012/005911 JP2012005911W WO2013038710A1 WO 2013038710 A1 WO2013038710 A1 WO 2013038710A1 JP 2012005911 W JP2012005911 W JP 2012005911W WO 2013038710 A1 WO2013038710 A1 WO 2013038710A1
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water
electrode pair
power source
electrolyzer
downstream
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PCT/JP2012/005911
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柴田 豊
かおり 吉田
葉 阿形
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat pump water heater equipped with an electrolyzer.
  • a heat pump water heater is a tank that stores water, a refrigerant circuit having a water heat exchanger that heats water by heat exchange with the refrigerant, and water stored in the tank is sent to the water heat exchanger to And a conduit for returning water heated in the exchanger to the tank.
  • the water stored in the tank usually uses tap water or well water as a water supply source.
  • Tap water and well water contain components such as calcium ions and magnesium ions that cause scale (hereinafter referred to as scale components). Therefore, scales such as calcium salt and magnesium salt are deposited in the heat pump water heater.
  • groundwater such as well water has a higher concentration of the scale component than tap water, and has a water quality that tends to cause scale.
  • a scale tends to precipitate especially. If the scale is deposited and deposited on the inner surface of the pipe in the water heat exchanger, there may be a problem that the heat transfer performance of the water heat exchanger is lowered or the flow path of the pipe is narrowed.
  • Patent Document 1 discloses a water heater in which a heat exchanger for combustion gas and water is provided in a flow path of the combustion gas.
  • an electrode-type scale component precipitation apparatus is provided in a pipe on the water supply inlet side of the heat exchanger.
  • it is supposed that it can prevent that a scale accumulates in a heat exchanger by depositing a part of scale component on the surface of an electrode in an electrode type scale component precipitation apparatus.
  • the capacity of the electrolysis apparatus required differs between, for example, a relatively small capacity heat pump water heater for general household use and a large capacity heat pump water heater for business use, for example. Accordingly, it is necessary to design and manufacture an electrolyzer. Therefore, there is a problem that the number of lineups of the electrolyzer increases. In addition, a large-capacity heat pump water heater has a problem that the electrolysis apparatus is enlarged.
  • An object of the present invention is to provide a heat pump water heater capable of suppressing an increase in the number of lineups and an increase in size of an electrolysis apparatus.
  • the heat pump water heater of the present invention includes a tank (15) for storing water, a refrigerant circuit (10) having a water heat exchanger (21) for heating water by heat exchange with the refrigerant, and the tank (15).
  • the stored water is sent to the water heat exchanger (21), and the water conduits (27, 29) for returning the water heated in the water heat exchanger (21) to the tank (15); 27, 29) a first electrolyzer having a first electrode pair (491) provided in a first water channel (F1) upstream of the water heat exchanger (21) in a water channel including 1) and in the second water channel (F2) provided upstream of the water heat exchanger (21) in the water channel and connected in parallel or in series with the first water channel (F1).
  • a second electrolyzer (2) having a second electrode pair (492) provided in Serial first electrode pair and the (491) and the second electrode pair power supply for applying a voltage to the (492) (53), and a.
  • FIG. 1 It is a lineblock diagram showing the heat pump water heater concerning a 1st embodiment of the present invention.
  • A is sectional drawing which shows an example of an electrolyzer
  • B is the schematic which shows an example of the power supply which applies a voltage to the electrode pair of the said electrolyzer.
  • It is the schematic which shows the connection structure of the several electrolyzer in the heat pump water heater which concerns on 1st Embodiment.
  • It is the schematic which shows the connection structure of the several electrolyzer in the heat pump water heater which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • It is the schematic which shows the connection structure of the several electrolyzer in the heat pump water heater which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • the heat pump water heater 11 includes a heat pump unit 13, a hot water storage unit 17, an electrolysis mechanism 100, and a controller 32 that controls them.
  • the heat pump unit 13 includes a refrigerant circuit 10, and the refrigerant circuit 10 includes a compressor 19, a water heat exchanger 21, an electric expansion valve 23, an air heat exchanger 25, and piping connecting them. .
  • carbon dioxide is used as the refrigerant circulating in the heat pump unit 13, but the present invention is not limited to this, and other refrigerants can also be used.
  • the refrigerant exchanges heat with water circulating in the hot water storage unit 17 in the water heat exchanger 21 to heat the water, and exchanges heat with the outside air in the air heat exchanger 25 to absorb heat from the outside air.
  • the hot water storage unit 17 includes a tank 15 for storing water and a pump 31.
  • the tank 15 and the water heat exchanger 21 are connected by a water conduit.
  • the water conduit includes an inlet pipe 27 that sends water from the tank 15 to the water heat exchanger 21, and a hot water outlet pipe 29 that returns water heated by exchanging heat with the water heat exchanger 21 to the tank 15.
  • the water intake pipe 27 is provided with a pump 31 for feeding water.
  • the pump 31 causes the water in the tank 15 to flow out from the lower part of the tank 15 to the incoming water pipe 27, passes through the water heat exchanger 21 and the hot water outlet pipe 29 in this order, and returns to the upper part of the tank 15.
  • a water supply pipe 37 and a hot water supply pipe 35 are connected to the tank 15.
  • the hot water supply pipe 35 is connected to the upper part of the tank 15.
  • the hot water supply pipe 35 is provided to take out hot water stored in the tank 15 and supply hot water to a bathtub or the like.
  • the water supply pipe 37 is connected to the bottom of the tank 15.
  • the water supply pipe 37 is provided to supply low-temperature water from the water supply source into the tank 15.
  • a water supply source for supplying water to the tank 15 for example, tap water or ground water such as well water can be used.
  • the water heater 11 of the present embodiment is a transient water heater that does not return the hot water supplied from the hot water supply pipe 35 to the tank 15.
  • the electrolysis mechanism 100 is provided at a position upstream of the water heat exchanger 21 in the incoming water pipe 27 and downstream of the pump 31.
  • the electrolysis mechanism 100 has a plurality of electrolysis devices described later (see FIG. 3). The electrolysis mechanism 100 will be described later.
  • the controller 32 includes a control unit 33 and a memory 34.
  • the memory 34 stores a boiling operation schedule and the like.
  • the controller 33 controls the boiling operation of boiling water in the tank 15 based on the boiling operation schedule stored in the memory 34.
  • the boiling operation schedule is normally set so that the boiling operation is performed using low-cost electric power at night. Specifically, for example, the boiling operation is performed in a time zone from 22:00 to 6 o'clock.
  • the control unit 33 drives the compressor 19 of the heat pump unit 13 to adjust the opening degree of the electric expansion valve 23 and drives the pump 31 of the hot water storage unit 17.
  • low-temperature water in the tank 15 is sent to the water heat exchanger 21 through the inlet pipe 27 from the water outlet provided at the bottom of the tank 15, and is heated in the water heat exchanger 21.
  • the heated high-temperature water is returned into the tank 15 from a water inlet provided in the upper part of the tank 15 through the hot water supply pipe 29.
  • hot water is stored in the tank 15 in order from the upper part.
  • the electrolysis mechanism 100 removes scale components contained in water.
  • the heat pump water heater 11 of the present embodiment is a transient water heater.
  • the water (hot water) supplied from the hot water supply pipe 35 is used by the user and does not return to the tank 15. Accordingly, the same amount of water supplied from the tank 15 through the hot water supply pipe 35 is supplied to the tank 15 from the water supply source through the water supply pipe 37. That is, the tank 15 is frequently replenished with water containing scale components from a water supply source such as tap water or well water, and the amount of replenishment is also large. Therefore, in the case of a transient heat pump water heater, it is necessary to remove scale components more efficiently than the circulating cooling water circulation device or the circulating water heater.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing an example of the electrolysis apparatus 1 that can be used in the electrolysis mechanism 100.
  • the electrolysis apparatus 1 includes a container 47 and a plurality of electrode pairs 49. Each electrode pair 49 is composed of adjacent electrode plates 51 and 52.
  • the container 47 has a substantially rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto.
  • the container 47 has a first wall portion 471 located on the upstream side of the water flow, a second wall portion 472 located on the downstream side, and a side wall portion 48 connecting these wall portions 471 and 472.
  • the first wall portion 471 and the second wall portion 472 are opposed to the direction in which the side wall portion 48 extends (the arrangement direction of the plurality of electrode plates 51 and 52).
  • the side wall part 48 has a third wall part 473 and a fourth wall part 474.
  • the third wall portion 473 and the fourth wall portion 474 face each other in the height direction (vertical direction).
  • the third wall portion 473 is located below the fourth wall portion 474.
  • a scale discharge port 61 is provided in the third wall portion 473.
  • the scale discharge port 61 is provided at a substantially intermediate position in the longitudinal direction of the container 47.
  • the scale discharge port 61 is provided for discharging the scale accumulated in the container 47 by electrolysis during the boiling operation to the outside of the container 47.
  • a discharge pipe 64 is connected to the scale discharge port 61.
  • the discharge pipe 64 is provided with an opening / closing valve 65. The opening / closing operation of the opening / closing valve 65 is controlled by the control unit 33.
  • the 1st wall part 471 has the 1st distribution port 43 which functions as an entrance of water.
  • the second wall portion 472 has a second circulation port 45 that functions as an outlet for water.
  • a water inlet pipe 27 is connected to each of the first circulation port 43 and the second circulation port 45.
  • the first circulation port 43 is provided in the first wall portion 471 at a lower position closer to the third wall portion 473 than the fourth wall portion 474, and the second circulation port 45 is arranged in the second wall portion 472. Although it is provided at an upper position closer to the fourth wall portion 474 than the third wall portion 473, it is not limited thereto.
  • the first flow port 43 may be provided in the first wall portion 471 at an upper position closer to the fourth wall portion 474 than the third wall portion 473, and the third wall portion 473 and the fourth wall portion 473 may be provided in the fourth wall portion 473. You may be provided in the center position between wall parts 474. Further, the second flow port 45 may be provided at a lower position in the second wall portion 472 that is closer to the third wall portion 473 than to the fourth wall portion 474. You may be provided in the center position between wall parts 474.
  • the plurality of electrode plates 51 and 52 are disposed in the container 47.
  • the plurality of electrode plates 51 and 52 are arranged along the longitudinal direction of the container 47.
  • Examples of the material of the electrode plates 51 and 52 include titanium, platinum, nickel, carbon, graphite, copper, and vitreous carbon.
  • the electrode plates 51 and 52 are platinum or electrodes mainly composed of platinum, or the surface of a substrate mainly composed of titanium or the like is mainly composed of platinum or platinum. An electrode coated with a material is preferred.
  • the plurality of electrode plates 51 and 52 are arranged at intervals in the thickness direction of the electrode plates. Each electrode plate is arranged in a posture extending in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction. In the present embodiment, the arrangement direction of the plurality of electrode plates 51 and 52 substantially coincides with the direction in which the side wall 48 extends (the longitudinal direction of the container 47), but is not limited thereto. Moreover, in this embodiment, although the space
  • the plurality of electrode plates 51 and 52 include a plurality of first electrode plates 51 connected to one pole of the power supply 53 and a plurality of second electrode plates 52 connected to the other pole of the power supply 53. As the power source 53, for example, a DC power source is used.
  • Each first electrode plate 51 extends from the base end portion located on the third wall portion 473 toward the fourth wall portion 474.
  • a base end portion of each first electrode plate 51 is connected to a first connecting portion 54 that extends in a direction substantially parallel to the third wall portion 473.
  • the first connecting portion 54 is connected to one pole of the power supply 53.
  • the first connecting portion 54 is embedded in the third wall portion 473, but is not limited thereto.
  • the first connecting part 54 may not be embedded in the third wall part 473.
  • a gap G ⁇ b> 1 through which water can flow is provided between the distal end portion (end portion on the fourth wall portion 474 side) of each first electrode plate 51 and the inner surface of the fourth wall portion 474.
  • Each of the second electrode plates 52 extends from the base end portion located on the fourth wall portion 474 toward the third wall portion 473.
  • the base end portion of each second electrode plate 52 is connected to a second connecting portion 56 that extends in a direction substantially parallel to the fourth wall portion 474.
  • the second connecting portion 56 is connected to the other pole of the power supply 53.
  • the second connecting portion 56 is embedded in the fourth wall portion 474, but is not limited thereto.
  • the second connecting portion 56 may not be embedded in the fourth wall portion 474.
  • a gap G ⁇ b> 2 through which water can flow is provided between the tip end portion (the end portion on the third wall portion 473 side) of each second electrode plate 52 and the inner surface of the third wall portion 473.
  • the gap between the electrode plates 51 and 52 in each electrode pair 49 functions as a flow path (water channel) F through which water flows. Thereby, a meandering flow path is formed in the container 47.
  • the heat pump water heater according to the present embodiment is provided with a reversing mechanism 63 for reversing the polarity of each electrode pair 49, but is not limited thereto.
  • the reversing mechanism 63 may be omitted.
  • the reversing mechanism 63 is controlled by the control unit 33.
  • the reversing mechanism 63 has a contact switching unit 71 and a contact switching unit 72, and reverses the polarity of the electrode plates 51 and 52 by switching the contact of the contact switching unit 71 and the contact of the contact switching unit 72. Can do.
  • the reversing mechanism 63 when the reversing mechanism 63 is in the state shown on the left side in FIG. 2, the first connecting portion 54 and the plurality of first electrode plates 51 are connected to the negative electrode of the power source 53, and the second connecting portion 56 and the plurality of second electrodes.
  • the plate 52 is connected to the positive electrode of the power source 53.
  • the reversing mechanism 63 when the reversing mechanism 63 is in the state shown on the right side in FIG. 2, the first connecting portion 54 and the plurality of first electrode plates 51 are connected to the positive electrode of the power source 53, and the second connecting portion 5 and the plurality of second electrode plates 52 are Connected to the negative electrode of the power supply 53. 3 to 9, the reversing mechanism 63, the scale discharge port 61, the discharge pipe 64, and the on-off valve 65 are not shown.
  • the scale component contained in the water is discharged until the water flowing into the container 47 from the first circulation port 43 flows out of the container 47 through the second circulation port 45. It is deposited as a scale on the cathode of each electrode pair 49 by electrolysis.
  • the scale attached to the cathode is dropped from the cathode and deposited in the container 47 by periodically reversing the polarities of the electrode plates 51 and 52 by the reversing mechanism 63.
  • the scale precipitated in the container 47 is discharged from the scale discharge port 61.
  • the electrolysis mechanism 100 of the heat pump water heater 11 has a plurality of electrolysis devices. These electrolyzers include a first electrolyzer 1, a second electrolyzer 2, and a third electrolyzer 3.
  • a plurality of electrode pairs 49 (a plurality of first electrode pairs 491) are disposed in the container 47.
  • the gap between the electrode plates 51 and 52 in each electrode pair 49 functions as a water channel F (first water channel F1) through which water flows.
  • a plurality of electrode pairs 49 (a plurality of second electrode pairs 492) are provided in the container 47, and the gap between the electrode plates 51 and 52 in each electrode pair 49 is It functions as a water channel F (second water channel F2) through which water flows.
  • a plurality of electrode pairs 49 (a plurality of third electrode pairs 491) are disposed in the container 47, and the gaps between the electrode plates 51 and 52 in each electrode pair 49 are as follows. It functions as a water channel F (third water channel F3) through which water flows.
  • the first water channel F 1, the second water channel F 2, and the third water channel F 3 are connected to the water inlet pipe 27 in parallel with each other.
  • the incoming water pipe 27 (the incoming water pipe 27 on the right side in FIG. 3) located on the upstream side of the electrolysis mechanism 100 has a branch pipe 271 in which the flow path branches, and this branch pipe 271. Are connected to the first water channel F1, the second water channel F2, and the third water channel F3.
  • the inlet pipe 27 (the inlet pipe 27 on the left side in FIG. 3) located on the downstream side of the electrolysis mechanism 100 has a junction pipe 272 where a plurality of flow paths merge. It is connected to the 1 water channel F1, the 2nd water channel F2, and the 3rd water channel F3.
  • the plurality of first electrode pairs 491, the plurality of second electrode pairs 492, and the plurality of third electrode pairs 493 are connected to the power supply 53 in parallel with each other.
  • each first coupling portion 54 of the first electrolysis apparatus 1, the second electrolysis apparatus 2, and the third electrolysis apparatus 3 is connected to one pole of the power supply 53
  • Each of the second connecting portions 56 of the first electrolyzer 1, the second electrolyzer 2, and the third electrolyzer 3 is connected to the other pole of the power source 53. It is not limited.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an electrolysis mechanism 100 in the heat pump water heater 11 according to the second embodiment of the present invention.
  • the connection of the power source 53 in the electrolysis mechanism 100 is different from that in the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.
  • a power source 53 is individually connected to each electrolyzer.
  • the power source 53 includes a plurality of power sources.
  • the power supply 53 includes a first power supply 531, a second power supply 532, and a third power supply 533.
  • the first power supply 531 is connected to the plurality of first electrode pairs 491 of the first electrolysis apparatus 1
  • the second power supply 532 is connected to the plurality of second electrode pairs 492 of the second electrolysis apparatus 2.
  • the third power source 533 is connected to the plurality of third electrode pairs 493 of the third electrolyzer 3.
  • first connecting portion 54 of the first electrolyzer 1 is connected to one pole of the first power source 531, and the second connecting portion 56 of the first electrolyzer 1 is connected to the first power source 531. Is connected to the other pole.
  • first connecting portion 54 of the second electrolyzer 2 is connected to one pole of the second power source 532, and the second connecting portion 56 of the second electrolyzer 2 is connected to the second power source 532. Connected to the other pole. The same applies to the third electrolyzer 3.
  • the voltage E1 of the first power supply 531, the voltage E2 of the second power supply 532, and the voltage E3 of the third power supply 533 are, for example, the electrolysis of the first electrolysis apparatus 1, the second electrolysis apparatus 2, and the third electrolysis apparatus 3. It can be set based on the difference in performance.
  • the voltage of each power source can be adjusted based on the electrical conductivity of water flowing through the water channel F in the container 47.
  • the concentration of the scale component water hardness
  • the electrical conductivity also decreases, and the current value decreases. Therefore, in an electrolyzer having high electrolysis performance, electrolysis is efficiently performed also on the downstream side of the water channel F by making the voltage of the power source higher than other electrolyzers.
  • each electrolyzer is provided with an unillustrated sensor for detecting the quality of water flowing through the water channel F.
  • a sensor that measures the conductivity of water and a sensor that measures the concentration of calcium ions.
  • the control unit 33 can execute control to vary (adjust) the voltage of the first power supply 531, the voltage of the second power supply 532, and the voltage of the third power supply 533 based on data detected by each sensor. .
  • the voltage of each power source based on the deposition state of the scale deposited on the electrode plate 51 or the electrode plate 52 in the container 47, the sedimentation state of the scale deposited in the container 47, etc. May be adjusted.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an electrolysis mechanism 100 in the heat pump water heater 11 according to the third embodiment of the present invention.
  • the electrolysis mechanism 100 includes a first electrolyzer set 1S, a second electrolyzer set 2S, and a third electrolyzer set 3S.
  • the first electrolyzer set 1S includes a plurality of first electrolyzers.
  • the first electrolyzer set 1S includes an upstream first electrolyzer 1U and a downstream first electrolyzer 1M located on the downstream side of the upstream first electrolyzer 1U. (Intermediate first electrolyzer 1M) and a downstream first electrolyzer 1D located further downstream than the intermediate first electrolyzer 1M.
  • These electrolyzers 1U, 1M, and 1D each have a first water channel F1.
  • the upstream first electrolyzer 1U has an upstream first water channel F1
  • the intermediate first electrolyzer 1M has a downstream first water channel F1 (intermediate first water channel F1).
  • the downstream first electrolyzer 1D has a downstream first water channel F1.
  • These first water channels F1, F1, F1 are connected in series.
  • the upstream first water channel F1 and the intermediate first water channel F1 are connected by a pipe 27a, and the intermediate first water channel F1 and the downstream first water channel F1 of the downstream first electrolyzer 1D are connected by a pipe 27b. Connected by.
  • the second electrolyzer set 2S includes a plurality of second electrolyzers
  • the third electrolyzer set 3S includes a plurality of third electrolyzers.
  • the second electrolyzer set 2S includes three electrolyzers 2U, 2M, and 2D connected in series with the second water channels F2, F2, and F2, and the third electrolyzer set 3S. Are connected in series with the third water passages F3, F3, F3 of the three electrolyzers 3U, 3M, 3D.
  • the first water channels F1, F1, F1 of the first electrolyzer set 1S, the second water channels F2, F2, F2 of the second electrolyzer device set 2S, and the third water channels F3, F3 of the third electrolyzer device set 3S. , F3 are connected to the water inlet pipe 27 in parallel with each other.
  • the branch pipe 271 of the water inlet pipe 27 located on the upstream side of the electrolysis mechanism 100 is connected to the first water channel F1, the second water channel F2, and the third water channel F3, and is downstream of the electrolysis mechanism 100.
  • a merging pipe 272 of the inlet pipe 27 located on the side is connected to the first water channel F1, the second water channel F2, and the third water channel F3.
  • a plurality of first electrode pairs 491 are arranged in each first water channel F1 of the first electrolyzer set 1S. Specifically, a plurality of upstream first electrode pairs 491 are disposed in the upstream first water channel F1, and a plurality of downstream first electrode pairs 491 (intermediate first electrodes 491 are disposed in the intermediate first water channel F1. An electrode pair 491) is disposed, and a plurality of downstream first electrode pairs 491 are disposed in the downstream first water channel F1. The upstream first electrode pair 491, the intermediate first electrode pair 491, and the downstream first electrode pair 491 are connected in series to the power supply 53.
  • first connecting portion 54 in the upstream first electrolyzer 1U is connected to one pole of the power source 53, and the second connecting portion 56 in the downstream first electrolyzer 1D is connected to the power source 53. Is connected to the other pole.
  • the second connecting portion 56 in the upstream first electrolyzer 1U is connected to the first connecting portion 54 in the intermediate first electrolyzer 1M, and the second connecting portion 56 in the intermediate first electrolyzer 1M. Is connected to the first connecting portion 54 in the downstream first electrolyzer 1D.
  • a plurality of second electrode pairs 492 are disposed in each second water channel F2 of the second electrolyzer set 2S.
  • the upstream second electrode pair 492 of the upstream second electrolyzer 2U, the downstream second electrode pair 492 (intermediate second electrode pair 492) of the intermediate second electrolyzer 2M, and The downstream second electrode pair 492 of the downstream second electrolyzer 2 ⁇ / b> D is connected in series to the power supply 53.
  • the first connecting portion 54 in the upstream second electrolyzer 2U is connected to one pole of the power source 53, and the second connecting portion 56 in the downstream second electrolyzer 2D is connected to the power source 53. Is connected to the other pole.
  • the second connecting portion 56 in the upstream second electrolyzer 2U is connected to the first connecting portion 54 in the intermediate second electrolyzer 2M, and the second connecting portion 56 in the intermediate second electrolyzer 2M. Is connected to the first connecting part 54 in the downstream second electrolyzer 2D. Since the same applies to the third electrolyzer set 3S, detailed description thereof is omitted.
  • the three electrode pairs 493 are connected in parallel to each other.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an electrolysis mechanism 100 in the heat pump water heater 11 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the electrolysis mechanism 100 includes a first electrolyzer set 1S, a second electrolyzer set 2S, and a third electrolyzer set 3S. Since the connection structure of each water channel F of these electrolyzer sets is the same as that of 3rd Embodiment, detailed description is abbreviate
  • the connection of the power source 53 is different from that in the third embodiment.
  • the power source 53 includes a plurality of power sources.
  • the power supply 53 includes a first power supply 531, a second power supply 532, and a third power supply 533.
  • the first power source 531 is connected to the upstream electrolyzers 1U, 2U, 3U in each electrolyzer set. These upstream electrolyzers 1U, 2U, 3U are connected in parallel to the first power source 531.
  • the first connecting portion 54 in the upstream first electrolyzer 1U of the first electrolyzer set 1S, the first connecting portion 54 in the upstream second electrolyzer 2U of the second electrolyzer set 2S, And the 1st connection part 54 in the upstream 3rd electrolyzer 3U of the 3rd electrolyzer set 3S is connected to one pole of the 1st power supply 531.
  • the second connecting portion 56 in the upstream third electrolyzer 3U of the decomposer set 3S is connected to the other pole of the first power supply 531.
  • the second power source 532 is connected to the intermediate electrolyzers 1M, 2M, and 3M in each electrolyzer set. These intermediate electrolyzers 1M, 2M, and 3M are connected in parallel to the second power source 532.
  • the third power source 533 is connected to the downstream electrolyzers 1D, 2D, and 3D in each electrolyzer set. These downstream electrolyzers 1D, 2D, and 3D are connected in parallel to the third power source 533.
  • the voltage E1 of the first power supply 531, the voltage E2 of the second power supply 532, and the voltage E3 of the third power supply 533 are not particularly limited, but are preferably adjusted so as to satisfy the relationship of E3> E2> E1, for example. That is, each voltage is adjusted so that the voltage E3 of the third power supply 533 is the highest and the voltage E1 of the first power supply 531 is the lowest.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an electrolysis mechanism 100 in the heat pump water heater 11 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the water channels F1, F2, and F3 of the plurality of electrolyzers 1, 2, and 3 are connected in series, and the electrode pairs 491 and 491 of the plurality of electrolyzers 1, 2, and 3 are connected. 492 and 493 are connected to the power source 53 in series.
  • the upstream end of the first water channel F1 in the first electrolysis apparatus 1 is connected to the water inlet pipe 27 located on the upstream side of the electrolysis mechanism 100, and the third electric A downstream end of the third water passage F ⁇ b> 3 in the decomposition apparatus 3 is connected to a water inlet pipe 27 located on the downstream side of the electrolysis mechanism 100.
  • the first water channel F1 and the second water channel F2 are connected by a pipe 27a, and the second water channel F2 and the third water channel F3 are connected by a pipe 27b.
  • the first connecting portion 54 in the first electrolyzer 1 is connected to one pole of the power source 53, and the second connecting portion 56 in the third electrolyzer 3 is connected to the other pole of the power source 53. Yes. And the 2nd connection part 56 in the 1st electrolysis apparatus 1 is connected to the 1st connection part 54 in the 2nd electrolysis apparatus 2, and the 2nd connection part 56 in the 2nd electrolysis apparatus 2 is the 3rd.
  • the electrolysis apparatus 3 is connected to the first connecting portion 54.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an electrolysis mechanism 100 in the heat pump water heater 11 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the sixth embodiment is the same as the fifth embodiment in that the water paths F1, F2, and F3 of the plurality of electrolyzers 1, 2, and 3 are connected in series in the electrolysis mechanism 100. This is different from the fifth embodiment in that the electrode pairs of the apparatus are connected to individual power sources 53.
  • the power source 53 includes a plurality of power sources.
  • the power supply 53 includes a first power supply 531, a second power supply 532, and a third power supply 533.
  • the first power supply 531 is connected to the plurality of first electrode pairs 491 of the first electrolysis apparatus 1
  • the second power supply 532 is connected to the plurality of second electrode pairs 492 of the second electrolysis apparatus 2.
  • the third power source 533 is connected to the plurality of third electrode pairs 493 of the third electrolyzer 3.
  • the first coupling portion 54 of the first electrolysis apparatus 1 is connected to one pole of the first power supply 531, and the second coupling section of the first electrolysis apparatus 1. 56 is connected to the other pole of the first power supply 531.
  • the first connecting portion 54 of the second electrolyzer 2 is connected to one pole of the second power source 532, and the second connecting portion 56 of the second electrolyzer 2 is connected to the second power source 532. Connected to the other pole. The same applies to the third electrolyzer 3.
  • the voltage E1 of the first power supply 531, the voltage E2 of the second power supply 532, and the voltage E3 of the third power supply 533 are adjusted so as to satisfy the relationship E3> E2> E1. That is, each voltage is adjusted so that the voltage E3 of the third power supply 533 is the highest and the voltage E1 of the first power supply 531 is the lowest.
  • the first water channel F1 of the first electrolyzer and the second water channel F2 of the second electrolyzer are parallel to each other in the water channel. Or they are connected in series. That is, in this configuration, a plurality of electrolyzers can be connected to each other according to the capacity of the heat pump water heater 11, so that the required electrolysis ability can be obtained. Increase and enlargement can be suppressed.
  • first water channel F1 and the second water channel F2 are connected in parallel to each other, it is possible to reduce resistance when water flows.
  • the first electrode pair 531, the second electrode pair 532, and the third electrode pair 533 are connected to the power source 53 in parallel, so that the first electrode pair 531 and the second electrode pair are connected. Since the same voltage can be applied to the pair 532 and the third electrode pair 533, there are the following advantages.
  • the electroconductivity is lowered in the electrolyzer having the lower scale component concentration. As a result, the current value also decreases and the electrolysis efficiency decreases. Thereby, it is suppressed that a difference arises in both electrolysis efficiency.
  • the heat pump water heater 11 is a first downstream side provided in the downstream first water channel F1 connected in series to the first water channel F1 downstream of the first water channel F1.
  • a downstream side first electrolyzer 1M, 1D having an electrode pair 491 and a downstream side provided in a downstream side second water channel F2 connected in series to the second water channel F2 on the downstream side of the second water channel F2.
  • 2nd downstream electrolyzer 2M, 2D which has the 2nd side electrode pair 492, and provided in the downstream 3rd waterway F3 connected in series with the 3rd waterway F3 in the downstream rather than the 3rd waterway F3.
  • a downstream third electrolyzer 3M, 3D having the downstream third electrode pair 493.
  • the first water channel F1 and the downstream first water channel F1, the second water channel F2 and the downstream second water channel F2, the third water channel F3 and the downstream first water channel F3 are connected in parallel to each other. Therefore, even when the heat pump water heater 11 has a considerably large capacity, it is possible to easily cope with an increase in capacity by combining series connection and / or parallel connection according to the required capacity. Moreover, the resistance at the time of water flowing can be reduced by connecting the water channel in parallel.
  • the three first electrode pairs 491 (the upstream first electrode pair 491, the intermediate first electrode pair 491, and the downstream first electrode pair 491) are connected in series to the power supply 53.
  • the three second electrode pairs 492 (the upstream second electrode pair 492, the intermediate second electrode pair 492, and the downstream second electrode pair 492) are connected in series to the power supply 53.
  • the three third electrode pairs 493 (the upstream third electrode pair 493, the intermediate third electrode pair 493, and the downstream third electrode pair 493) are connected in series to the power supply 53.
  • the first electrode pair 491, 491, 491, the second electrode pair 492, 492, 492, and the third electrode pair 493, 493, 493 are parallel to the power supply 53. Since they are connected, the same voltage can be applied to the first electrode pair 491, the second electrode pair 492, and the third electrode pair 493. Therefore, in the first electrolyzer set 1S, the second electrolyzer set 2S, and the third electrolyzer set 3S, even if there is a difference in the degree of scale component removal, the scale component concentration is higher than the others. In a low electrolyzer set, the electric conductivity decreases, so the current value also decreases, and the electrolysis efficiency decreases.
  • the power supply 53 includes a first power supply 531, a second power supply 532 having a higher voltage than the first power supply 531, and a third power supply 533 having a higher voltage than the second power supply 532.
  • the upstream first electrode pair 491, the upstream second electrode pair 492, and the upstream third electrode pair 493 are connected to the first power supply 531 in parallel with each other.
  • the intermediate first electrode pair 491, the intermediate second electrode pair 492, and the intermediate third electrode pair 493 are connected to the second power source 532 in parallel with each other.
  • the downstream first electrode pair 491, the downstream second electrode pair 492, and the downstream third electrode pair 493 are connected in parallel to the third power source 533. Therefore, a decrease in electrolysis efficiency in the intermediate electrolyzers 1M, 2M, 3M and the downstream electrolyzers 1D, 2D, 3D is suppressed.
  • the first water channel F1, the second water channel F2, and the third water channel F3 are connected to each other in series, and the first electrode pair 491, the second electrode pair 492, and the third electrode pair 493 53 are connected in series with each other.
  • the electrical conductivity decreases with the decrease in the scale component concentration in the electrolyzer located downstream. Even if it is a case, the fall of the electrolysis efficiency in this downstream electrolyzer is suppressed.
  • the first water channel F1, the second water channel F2, and the third water channel F3 are connected in parallel to each other, and the power source 53 includes a first power source 531 connected to the first electrode pair 491, A second power source 532 connected to the two-electrode pair 492 and a third power source 531 connected to the third electrode pair 493 are included.
  • the electrolysis efficiency of the first electrolyzer 1, the second electrolyzer 2 and the third electrolyzer 3 can be controlled in a balanced manner. Specifically, for example, when the electrolysis performance of one of the electrolysis apparatuses is higher than the other, by making the voltage of the power source higher than that of the other electrolysis apparatus in an electrolysis apparatus with high electrolysis performance. Electrolysis is also efficiently performed on the downstream side of the water channel F.
  • the first water channel F1 and the second water channel F2 are connected in parallel to each other, and the power source includes a first power source connected to the first electrode pair, and the second electrode pair. And a second power source connected to the.
  • the first water channel F1 and the second water channel F2 are connected in series to each other, and the power source includes the first power source connected to the first electrode pair and the second power source.
  • a second power source connected to the electrode pair and having a voltage higher than that of the first power source.
  • a decrease in electrolysis efficiency in the downstream electrolyzer is suppressed. That is, in the sixth embodiment, for example, the voltage of each power source can be adjusted based on the electrical conductivity of water flowing through each water channel F. Specifically, as shown in FIG. 8, in the second electrolysis apparatus 2 and the third electrolysis apparatus 3, the concentration of the scale component flowing through the water channel F compared to the first electrolysis apparatus 1 located upstream from these. (Water hardness) decreases. In this case, the voltage of the second power source 532 and the third power source 533 connected to the second electrode pair 492 and the third electrode pair 493 is made higher than that of the first power source 531, so that the downstream electrolyzers 2, 3 A decrease in electrolysis efficiency is suppressed.
  • the electrolysis apparatus 1 has been described as an example in which the electrolysis apparatus 1 includes a plurality of electrode pairs 49, but the present invention is not limited thereto.
  • the electrolysis apparatus 1 may have a configuration in which a single electrode pair 49 is disposed in a container 47.
  • the case where the electrolyzer 1 is provided in the inflow piping 27 located downstream from the pump 31 and upstream from the water heat exchanger 21 in the water flow path of the heat pump water heater 11 is given as an example.
  • the electrolyzer 1 should just be provided in the upstream of the water heat exchanger 21 in the flow path of water.
  • the electrolyzer 1 may be provided, for example, in the incoming water pipe 27 upstream of the pump 31, or may be provided in the water supply pipe 37 that supplies water to the tank 15 from the water supply source. Good.
  • the container 47 has a substantially rectangular parallelepiped shape has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the container 47 may have a prismatic shape other than a rectangular parallelepiped, a cylindrical shape, or another shape.
  • a transient hot water heater has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to, for example, a water heater of a type in which a part of water (hot water) supplied from the hot water supply pipe 35 is returned to the tank 15 again.
  • the power supply 53 included the 1st power supply 531, the 2nd power supply 532, and the 3rd power supply 533, the case where these voltages satisfy
  • the heat pump water heater includes a tank (15) for storing water, a refrigerant circuit (10) having a water heat exchanger (21) for heating water by heat exchange with the refrigerant, and the tank (15).
  • the water channel (27, 29) for sending the water stored in the water heat exchanger (21) and returning the water heated in the water heat exchanger (21) to the tank (15), and the water channel
  • a first electrolyzer having a first electrode pair (491) provided in a first water channel (F1) upstream of the water heat exchanger (21) in a water channel including (27, 29).
  • a second water channel (F2) provided upstream of the water heat exchanger (21) in the water channel and connected in parallel or in series with the first water channel (F1).
  • a second electrolyzer (2) having a second electrode pair (492) provided therein; And a, a power source (53) for applying a voltage to the first electrode pair (491) and said second electrode pair (492).
  • the first water channel (F1) of the first electrolyzer (1) and the second water channel (F2) of the second electrolyzer (2) are mutually connected in the water channel. They are connected in parallel or in series. That is, in this configuration, a plurality of electrolyzers can be connected to each other in accordance with the capacity of the heat pump water heater, so that the required electrolysis ability can be obtained, so the number of electrolyzer lineup increases. And the enlargement can be suppressed.
  • the first water channel (F1) and the second water channel (F2) are connected in parallel to each other, and the first electrode pair (491) and the second electrode pair (492). Are preferably connected in parallel to the power source (53).
  • the first electrode pair (491) and the second electrode pair (492) are connected in parallel to the power source (53), whereby the first electrode pair (491) and the second electrode pair are connected. Since the same voltage can be applied to the pair (492), there are the following advantages.
  • the first electrolyzer (1) and the second electrolyzer (2) even if there is a difference in the removal degree of the scale component between the two, in the electrolyzer having the lower scale component concentration, Since the electric conductivity is lowered, the current value is also lowered, and the electrolysis efficiency is lowered. Thereby, it is suppressed that a difference arises in both electrolysis efficiency.
  • the heat pump water heater is provided downstream in the downstream first water channel (F1) connected in series to the first water channel (F1) on the downstream side of the first water channel (F1).
  • a downstream first electrolyzer (1M) having a first side electrode pair (491) and a downstream connected in series to the second water channel (F2) downstream from the second water channel (F2)
  • a second downstream electrolyzer (2M) having a second downstream electrode pair (492) provided in the second side water channel (F2), the first water channel (F1) and the downstream side
  • the first water channel (F1), the second water channel (F2), and the downstream second water channel (F2) may be connected to each other in parallel.
  • the first electrode pair (491) and the downstream first electrode pair (491) are connected in series to the power source (53), and the second electrode pair (492) and the downstream second electrode pair (492) are connected in series to the power source (53), and the first electrode pair (491) and the downstream first electrode pair (491).
  • the second electrode pair (492) and the downstream second electrode pair (492) may be connected in parallel to the power source (53).
  • the first water channel (F1) and the second water channel (F2) are connected in parallel to each other, so that the resistance when water flows can be reduced.
  • the first electrode pair (491) and the second electrode pair (492) are connected in parallel to the power source (53), whereby the first electrode pair (491) and the second electrode pair are connected. Since the same voltage can be applied to the pair (492), there are the following advantages. That is, in the first electrolyzer (1) and the second electrolyzer (2), even if there is a difference in the degree of removal of the scale component between them, the electrolyzer having the lower scale component concentration In this case, since the electric conductivity is lowered, the current value is also lowered and the electrolysis efficiency is lowered. Thereby, it is suppressed that a difference arises in both electrolysis efficiency.
  • the power source (53) includes a first power source (531) and a second power source (532) having a voltage higher than that of the first power source (531), and the first electrode
  • the pair (491) and the second electrode pair (492) are connected in parallel to the first power source (531), and the downstream first electrode pair (491) and the downstream second electrode
  • the pair (492) may be connected in parallel to the second power source (532).
  • the voltage of each power source can be adjusted based on the electrical conductivity of water flowing through each water channel (F).
  • the first electrolyzer located upstream from these.
  • the concentration of the scale component flowing through the water channel (F) becomes lower.
  • the voltage of the second power source (532) and the third power source (533) connected to the downstream first electrode pair (491) and the downstream second electrode pair (492) is higher than that of the first power source (531).
  • the decline in the electrolysis efficiency in the downstream electrolyzer (1M, 1D, 2M, 2D) is suppressed.
  • the first water channel (F1) and the second water channel (F2) are connected to each other in series, and the first electrode pair (491) and the second electrode pair (492) ) May be connected in series to the power source (53).
  • the first water channel (F1) and the second water channel (F2) are connected in parallel to each other, and the power source (53) is connected to the first electrode pair (491).
  • a first power source (531) connected and a second power source (532) connected to the second electrode pair (492) may be included.
  • the electrolysis efficiency of the first electrolyzer (1) and the second electrolyzer (2) can be controlled in a balanced manner. Specifically, for example, when the electrolysis performance of one electrolysis apparatus is higher than the other and the concentration of the scale component (water hardness) is further reduced, in the electrolysis apparatus having high electrolysis performance, By making the voltage of the power source higher than that of the electrolyzer, electrolysis is efficiently performed also on the downstream side of the water channel (F).
  • the first water channel (F1) and the second water channel (F2) are connected in series to each other, and the power source (53) is connected to the first electrode pair (491). It may include a connected first power source (531) and a second power source (532) connected to the second electrode pair (492) and having a higher voltage than the first power source (531).
  • the voltage of each power source can be adjusted based on the electrical conductivity of water flowing through each water channel (F). Specifically, as shown in FIG. 8, in the second electrolyzer (2) and the third electrolyzer (3), compared to the first electrolyzer (1) located upstream of these, the water channel ( The concentration of the scale component flowing through F) (water hardness) is lowered. In this case, the voltage of the second power source (532) and the third power source (533) connected to the second electrode pair (492) and the third electrode pair (493) is made higher than that of the first power source (531). And the fall of the electrolysis efficiency in the electrolyzer (2, 3) of a downstream is suppressed.

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Abstract

 ヒートポンプ給湯機11は、水を貯留するタンク15と、水熱交換器21を有する冷媒回路10と、タンク15に貯留された水を水熱交換器21に送り、水熱交換器21において加熱された水をタンク15に戻す導水路27,29と、導水路27,29を含む水の流路において水熱交換器21よりも上流側の第1水路F1内に設けられた第1電極対491を有する第1電気分解装置1と、前記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、第1水路F1と互いに並列に又は直列に接続された第2水路F2内に設けられた第2電極対492を有する第2電気分解装置2と、第1電極対491及び第2電極対492に電圧を印加する電源53と、を備えている。

Description

ヒートポンプ給湯機
 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。
 一般に、ヒートポンプ給湯機は、水を貯留するタンクと、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導水路とを備えている。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。
 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。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。
 例えば特許文献1には、燃焼ガスの流路内に燃焼ガスと水との熱交換器を設けた給湯器が開示されている。この給湯器では、熱交換器の給水入口側の配管に電極式スケール成分沈殿析出装置が設けられている。特許文献1では、電極式スケール成分沈殿析出装置においてスケール成分の一部を電極の表面に析出させることにより、熱交換器においてスケールが堆積するのを防止できる、とされている。
 ところで、例えば一般家庭用の比較的小容量のヒートポンプ給湯機と、例えば業務用などの大容量のヒートポンプ給湯機とでは、必要とされる電気分解装置の能力も異なるので、これらの電気分解能力に応じて電気分解装置を設計し製造する必要がある。したがって、電気分解装置のラインアップ数が増大するという問題がある。また、大容量のヒートポンプ給湯機では、電気分解装置が大型化するという問題がある。
特開平3-170747号公報
 本発明の目的は、電気分解装置のラインアップ数の増大及び大型化を抑制できるヒートポンプ給湯機を提供することである。
 本発明のヒートポンプ給湯機は、水を貯留するタンク(15)と、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器(21)を有する冷媒回路(10)と、前記タンク(15)に貯留された水を前記水熱交換器(21)に送り、前記水熱交換器(21)において加熱された水を前記タンク(15)に戻す導水路(27,29)と、前記導水路(27,29)を含む水の流路において前記水熱交換器(21)よりも上流側の第1水路(F1)内に設けられた第1電極対(491)を有する第1電気分解装置(1)と、前記水の流路において前記水熱交換器(21)よりも上流側に設けられ、前記第1水路(F1)と互いに並列に又は直列に接続された第2水路(F2)内に設けられた第2電極対(492)を有する第2電気分解装置(2)と、前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)に電圧を印加する電源(53)と、を備えている。
本発明の第1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。 (A)は、電気分解装置の一例を示す断面図であり、(B)は、前記電気分解装置の電極対に電圧を印加する電源の一例を示す概略図である。 第1実施形態に係るヒートポンプ給湯機における複数の電気分解装置の接続構造を示す概略図である。 本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ給湯機における複数の電気分解装置の接続構造を示す概略図である。 本発明の第3実施形態に係るヒートポンプ給湯機における複数の電気分解装置の接続構造を示す概略図である。 本発明の第4実施形態に係るヒートポンプ給湯機における複数の電気分解装置の接続構造を示す概略図である。 本発明の第5実施形態に係るヒートポンプ給湯機における複数の電気分解装置の接続構造を示す概略図である。 本発明の第6実施形態に係るヒートポンプ給湯機における複数の電気分解装置の接続構造を示す概略図である。 電気分解装置の他の例を示す断面図である。
 [第1実施形態]
 <ヒートポンプ給湯機>
 以下、本発明の第1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、電気分解機構100と、これらを制御するコントローラ32とを備えている。
 ヒートポンプユニット13は、冷媒回路10を備えており、冷媒回路10は、圧縮機19、水熱交換器21、電動膨張弁23、空気熱交換器25、及びこれらを接続する配管により構成されている。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が、これに限定されず、他の冷媒を用いることもできる。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。
 貯湯ユニット17は、水を貯留するタンク15と、ポンプ31とを有している。タンク15と水熱交換器21とは、導水路により接続されている。前記導水路は、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。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、水熱交換器21および出湯配管29をこの順に通過させてタンク15の上部に戻す。
 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。
 電気分解機構100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。電気分解機構100は、後述する複数の電気分解装置を有している(図3参照)。電気分解機構100については後述する。
 コントローラ32は、制御部33と、メモリ34とを有している。メモリ34には、沸上げ運転のスケジュールなどが記憶されている。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。
 次に、ヒートポンプ給湯機11の動作について説明する。ヒートポンプ給湯機11では、通常、夜間の低価格の電力を使って沸上げ運転を行うように沸上げ運転のスケジュールが設定されている。具体的に、例えば22時から6時までの間の時間帯に沸上げ運転が実行される。
 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、電気分解機構100によって水に含まれるスケール成分が除去される。
 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。
 <電気分解機構>
 図2(A)は、電気分解機構100に用いることができる電気分解装置1の一例を示す断面図である。図2(A)に示すように、電気分解装置1は、容器47と、複数の電極対49とを備えている。各電極対49は、隣り合う電極板51,52により構成される。
 本実施形態では、容器47は、略直方体の形状を有しているが、これに限定されない。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、側壁部48の延びる方向(複数の電極板51,52の配列方向)に対向している。
 側壁部48は、第3壁部473と第4壁部474とを有している。第3壁部473と第4壁部474は、高さ方向(上下方向)に対向している。第3壁部473は、第4壁部474の下方に位置している。
 第3壁部473には、スケール排出口61が設けられている。スケール排出口61は、容器47の長手方向のほぼ中間位置に設けられている。スケール排出口61は、沸上げ運転中の電気分解により容器47内に溜まるスケールを容器47外に排出するために設けられている。スケール排出口61には排出管64が接続されている。排出管64には開閉弁65が設けられている。開閉弁65の開閉動作は、制御部33により制御される。
 第1壁部471は、水の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、水の出口として機能する第2流通口45を有している。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。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に近い下方位置に設けられており、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に近い上方位置に設けられているが、これらに限定されない。例えば、第1流通口43は、第1壁部471において、第3壁部473よりも第4壁部474に近い上方位置に設けられていてもよく、また、第3壁部473と第4壁部474との間の中央位置に設けられていてもよい。また、第2流通口45は、第2壁部472において、第4壁部474よりも第3壁部473に近い下方位置に設けられていてもよく、また、第3壁部473と第4壁部474との間の中央位置に設けられていてもよい。
 複数の電極板51,52は、容器47内に配設されている。複数の電極板51,52は、容器47の長手方向に沿って配列されている。電極板51,52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。ただし、耐腐食性を考慮すると、電極板51,52は、白金若しくは白金を主成分とする電極であるか、又はチタンなどを主成分とする基材の表面が白金若しくは白金を主成分とする材料によってコーティングされた電極であるのが好ましい。
 複数の電極板51,52は、電極板の厚み方向に、間隔をあけて配列されている。各電極板は、その配列方向とほぼ垂直な方向に延びる姿勢で配置されている。本実施形態では、複数の電極板51,52の配列方向は、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が、これに限定されない。また、本実施形態では、各電極対49の電極板51,52同士の間隔はほぼ同じであるが、これに限定されない。複数の電極板51,52は、電源53の一方の極に接続される複数の第1電極板51と、電源53の他方の極に接続される複数の第2電極板52とを含む。電源53としては、例えば直流電源が用いられる。
 各第1電極板51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51の基端部は、第3壁部473と略平行な方向に延設された第1連結部54につながっている。この第1連結部54は電源53の一方の極に接続されている。本実施形態では、第1連結部54は、第3壁部473内に埋設されているが、これに限定されない。第1連結部54は、第3壁部473内に埋設されていなくてもよい。各第1電極板51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。
 各第2電極板52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52の基端部は、第4壁部474と略平行な方向に延設された第2連結部56につながっている。この第2連結部56は電源53の他方の極に接続されている。本実施形態では、第2連結部56は、第4壁部474内に埋設されているが、これに限定されない。第2連結部56は、第4壁部474内に埋設されていなくてもよい。各第2電極板52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51,52同士の隙間は、水が流れる流路(水路)Fとして機能する。これにより、容器47内には蛇行した流路が形成されている。
 図2(B)に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ給湯機には、各電極対49の極性を反転させるための反転機構63が設けられているが、これに限定されない。反転機構63は省略してもよい。反転機構63は、制御部33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。
 具体的に、反転機構63が図2において左側に示す状態のときには、第1連結部54及び複数の第1電極板51は電源53の負極につながり、第2連結部56及び複数の第2電極板52は電源53の正極につながる。一方、反転機構63が図2において右側示す状態のときには、第1連結部54及び複数の第1電極板51は電源53の正極につながり、第2連結部5及び複数の第2電極板52は電源53の負極につながる。なお、図3~図9においては、反転機構63、スケール排出口61、排出管64、及び開閉弁65の記載を省略している。
 このような構造を有する電気分解装置1では、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、水に含まれるスケール成分が電気分解によって各電極対49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、反転機構63によって周期的に電極板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内に沈殿する。容器47内に沈殿したスケールは、スケール排出口61から排出される。
 図3に示すように、第1実施形態に係るヒートポンプ給湯機11の電気分解機構100は、複数の電気分解装置を有している。これらの電気分解装置は、第1電気分解装置1と、第2電気分解装置2と、第3電気分解装置3とを含む。
 第1電気分解装置1では、容器47内に複数の電極対49(複数の第1電極対491)が配設されている。各電極対49における電極板51,52同士の隙間は、水が流れる水路F(第1水路F1)として機能する。同様に、第2電気分解装置1では、容器47内に複数の電極対49(複数の第2電極対492)が配設されており、各電極対49における電極板51,52同士の隙間は、水が流れる水路F(第2水路F2)として機能する。同様に、第3電気分解装置1では、容器47内に複数の電極対49(複数の第3電極対491)が配設されており、各電極対49における電極板51,52同士の隙間は、水が流れる水路F(第3水路F3)として機能する。第1水路F1、第2水路F2及び第3水路F3は、入水配管27に対して互いに並列に接続されている。
 具体的に、電気分解機構100よりも上流側に位置する入水配管27(図3において右側の入水配管27)は、流路が複数の分岐する分岐管271を有しており、この分岐管271が第1水路F1、第2水路F2及び第3水路F3に接続されている。また、電気分解機構100よりも下流側に位置する入水配管27(図3において左側の入水配管27)は、複数の流路が合流する合流管272を有しており、この合流管272が第1水路F1、第2水路F2及び第3水路F3に接続されている。
 複数の第1電極対491と、複数の第2電極対492と、複数の第3電極対493とは、電源53に対して互いに並列に接続されている。具体的に、本実施形態では、第1電気分解装置1、第2電気分解装置2及び第3電気分解装置3の各第1連結部54は、電源53の一方の極に接続されており、第1電気分解装置1、第2電気分解装置2及び第3電気分解装置3の各第2連結部56は、電源53の他方の極に接続されているが、並列接続の方法は、これに限定されない。
 [第2実施形態]
 図4は、本発明の第2実施形態に係るヒートポンプ給湯機11における電気分解機構100を示す概略図である。この第2実施形態では、電気分解機構100において電源53の接続が第1実施形態とは異なっており、他の構成は第1実施形態と同様である。以下では、第1実施形態と同じ構成については第1実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
 図4に示すように、第2実施形態では、各電気分解装置に対して電源53が個別に接続されている。電源53は、複数の電源を含む。例えば、本実施形態では、電源53は、第1電源531と、第2電源532と、第3電源533とを含む。第1電源531は、第1電気分解装置1の複数の第1電極対491に接続されており、第2電源532は、第2電気分解装置2の複数の第2電極対492に接続されており、第3電源533は、第3電気分解装置3の複数の第3電極対493に接続されている。
 具体的に、第1電気分解装置1の第1連結部54は、第1電源531の一方の極に接続されており、第1電気分解装置1の第2連結部56は、第1電源531の他方の極に接続されている。同様に、第2電気分解装置2の第1連結部54は、第2電源532の一方の極に接続されており、第2電気分解装置2の第2連結部56は、第2電源532の他方の極に接続されている。第3電気分解装置3についても同様である。
 第1電源531の電圧E1、第2電源532の電圧E2、及び第3電源533の電圧E3は、例えば第1電気分解装置1、第2電気分解装置2及び第3電気分解装置3の電気分解性能の差に基づいて設定することができる。
 具体的に、これらの電気分解装置1,2,3において、例えば容器47内の水路Fを流れる水の電気伝導率に基づいて各電源の電圧を調節することができる。電気分解の効率が良く、電気分解性能の高い電気分解装置では、容器47内の水路Fの特に下流側においてスケール成分の濃度(水の硬度)が他の電気分解装置よりも低くなるので、水の電気伝導率も低くなり、電流値が低下する。そこで、電気分解性能の高い電気分解装置においては、他の電気分解装置よりも電源の電圧を高くすることにより、水路Fの下流側においても電気分解が効率よく行われる。
 したがって、各電気分解装置には、水路Fを流れる水の水質を検知する図略のセンサを設けるのが好ましい。このようなセンサとしては、例えば水の導電率を測定するセンサ、カルシウムイオンの濃度を測定するセンサなどが挙げられる。制御部33は、各センサにより検知されるデータに基づいて第1電源531の電圧、第2電源532の電圧、及び第3電源533の電圧を変動させる(調節する)制御を実行することができる。
 また、電気分解装置1,2,3において、例えば容器47内の電極板51又は電極板52に析出するスケールの析出状態、容器47内に沈殿するスケールの沈殿状態などに基づいて各電源の電圧を調節してもよい。
 [第3実施形態]
 図5は、本発明の第3実施形態に係るヒートポンプ給湯機11における電気分解機構100を示す概略図である。第3実施形態では、電気分解機構100は、第1電気分解装置セット1Sと、第2電気分解装置セット2Sと、第3電気分解装置セット3Sとを含む。
 第1電気分解装置セット1Sは、複数の第1電気分解装置を含む。例えば、本実施形態では、第1電気分解装置セット1Sは、上流側第1電気分解装置1Uと、この上流側第1電気分解装置1Uよりも下流側に位置する下流側第1電気分解装置1M(中間第1電気分解装置1M)と、この中間第1電気分解装置1Mよりもさらに下流側に位置する下流側第1電気分解装置1Dとを含む。
 これらの電気分解装置1U,1M,1Dは、第1水路F1をそれぞれ有している。具体的に、上流側第1電気分解装置1Uは、上流側第1水路F1を有しており、中間第1電気分解装置1Mは、下流側第1水路F1(中間第1水路F1)を有しており、下流側第1電気分解装置1Dは、下流側第1水路F1を有している。これらの第1水路F1,F1,F1は、直列に接続されている。上流側第1水路F1と中間第1水路F1とは、配管27aによって接続されており、中間第1水路F1と、下流側第1電気分解装置1Dの下流側第1水路F1とは、配管27bによって接続されている。
 第1電気分解装置セット1Sと同様に、第2電気分解装置セット2Sは、複数の第2電気分解装置を含み、第3電気分解装置セット3Sは、複数の第3電気分解装置を含む。例えば、本実施形態では、第2電気分解装置セット2Sは、3つの電気分解装置2U,2M,2Dの第2水路F2,F2,F2が直列に接続されており、第3電気分解装置セット3Sは、3つの電気分解装置3U,3M,3Dの第3水路F3,F3,F3が直列に接続されている。
 第1電気分解装置セット1Sの第1水路F1,F1,F1と、第2電気分解装置セット2Sの第2水路F2,F2,F2と、第3電気分解装置セット3Sの第3水路F3,F3,F3とは、入水配管27に対して互いに並列に接続されている。具体的に、電気分解機構100よりも上流側に位置する入水配管27の分岐管271が第1水路F1、第2水路F2及び第3水路F3に接続されており、電気分解機構100よりも下流側に位置する入水配管27の合流管272が第1水路F1、第2水路F2及び第3水路F3に接続されている。
 第1電気分解装置セット1Sの各第1水路F1には、複数の第1電極対491が配設されている。具体的に、上流側第1水路F1には、複数の上流側第1電極対491が配設されており、中間第1水路F1には、複数の下流側第1電極対491(中間第1電極対491)が配設されており、下流側第1水路F1には、複数の下流側第1電極対491が配設されている。これらの上流側第1電極対491、中間第1電極対491及び下流側第1電極対491は、電源53に対して直列に接続されている。
 具体的に、上流側第1電気分解装置1Uにおける第1連結部54は、電源53の一方の極に接続されており、下流側第1電気分解装置1Dにおける第2連結部56は、電源53の他方の極に接続されている。そして、上流側第1電気分解装置1Uにおける第2連結部56は、中間第1電気分解装置1Mにおける第1連結部54に接続されており、中間第1電気分解装置1Mにおける第2連結部56は、下流側第1電気分解装置1Dにおける第1連結部54に接続されている。
 第1電気分解装置セット1Sと同様に、第2電気分解装置セット2Sの各第2水路F2には、複数の第2電極対492が配設されている。第2電気分解装置セット2Sでは、上流側第2電気分解装置2Uの上流側第2電極対492、中間第2電気分解装置2Mの下流側第2電極対492(中間第2電極対492)及び下流側第2電気分解装置2Dの下流側第2電極対492は、電源53に対して直列に接続されている。
 具体的に、上流側第2電気分解装置2Uにおける第1連結部54は、電源53の一方の極に接続されており、下流側第2電気分解装置2Dにおける第2連結部56は、電源53の他方の極に接続されている。そして、上流側第2電気分解装置2Uにおける第2連結部56は、中間第2電気分解装置2Mにおける第1連結部54に接続されており、中間第2電気分解装置2Mにおける第2連結部56は、下流側第2電気分解装置2Dにおける第1連結部54に接続されている。第3電気分解装置セット3Sについても同様であるので、詳細な説明を省略する。
 以上のように、電源53に対して、第1電気分解装置セット1Sにおける第1電極対491と、第2電気分解装置セット2Sにおける第2電極対492と、第3電気分解装置セット3Sにおける第3電極対493とは、互いに並列に接続されている。
 [第4実施形態]
 図6は、本発明の第4実施形態に係るヒートポンプ給湯機11における電気分解機構100を示す概略図である。第4実施形態では、第3実施形態と同様に、電気分解機構100は、第1電気分解装置セット1Sと、第2電気分解装置セット2Sと、第3電気分解装置セット3Sとを含む。これらの電気分解装置セットの各水路Fの接続構造は、第3実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。第4実施形態では、電源53の接続が第3実施形態と異なっている。
 図6に示すように、第4実施形態では、電源53は、複数の電源を含む。例えば、本実施形態では、電源53は、第1電源531と、第2電源532と、第3電源533とを含む。第1電源531は、各電気分解装置セットにおける上流側電気分解装置1U,2U,3Uに接続されている。これらの上流側電気分解装置1U,2U,3Uは、第1電源531に対して並列に接続されている。
 具体的に、第1電気分解装置セット1Sの上流側第1電気分解装置1Uにおける第1連結部54、第2電気分解装置セット2Sの上流側第2電気分解装置2Uにおける第1連結部54、及び第3電気分解装置セット3Sの上流側第3電気分解装置3Uにおける第1連結部54は、第1電源531の一方の極に接続されている。第1電気分解装置セット1Sの上流側第1電気分解装置1Uにおける第2連結部56、第2電気分解装置セット2Sの上流側第2電気分解装置2Uにおける第2連結部56、及び第3電気分解装置セット3Sの上流側第3電気分解装置3Uにおける第2連結部56は、第1電源531の他方の極に接続されている。
 同様に、第2電源532は、各電気分解装置セットにおける中間電気分解装置1M,2M,3Mに接続されている。これらの中間電気分解装置1M,2M,3Mは、第2電源532に対して並列に接続されている。また、第3電源533は、各電気分解装置セットにおける下流側電気分解装置1D,2D,3Dに接続されている。これらの下流側電気分解装置1D,2D,3Dは、第3電源533に対して並列に接続されている。
 第1電源531の電圧E1、第2電源532の電圧E2及び第3電源533の電圧E3は、特に限定されないが、例えばE3>E2>E1の関係を満たすように調節されるのが好ましい。すなわち、第3電源533の電圧E3が最も高く、第1電源531の電圧E1が最も低くなるように各電圧が調節される。
 [第5実施形態]
 図7は、本発明の第5実施形態に係るヒートポンプ給湯機11における電気分解機構100を示す概略図である。第5実施形態では、電気分解機構100において複数の電気分解装置1,2,3の水路F1,F2,F3が直列に連結され、かつ複数の電気分解装置1,2,3の電極対491,492,493が電源53に対して直列に接続されている。
 具体的に、例えば、本実施形態では、第1電気分解装置1における第1水路F1の上流端は、電気分解機構100よりも上流側に位置する入水配管27に接続されており、第3電気分解装置3における第3水路F3の下流端は、電気分解機構100よりも下流側に位置する入水配管27に接続されている。第1水路F1と第2水路F2とは、配管27aによって接続されており、第2水路F2と第3水路F3とは、配管27bによって接続されている。
 第1電気分解装置1における第1連結部54は、電源53の一方の極に接続されており、第3電気分解装置3における第2連結部56は、電源53の他方の極に接続されている。そして、第1電気分解装置1における第2連結部56は、第2電気分解装置2における第1連結部54に接続されており、第2電気分解装置2における第2連結部56は、第3電気分解装置3における第1連結部54に接続されている。
 [第6実施形態]
 図8は、本発明の第6実施形態に係るヒートポンプ給湯機11における電気分解機構100を示す概略図である。第6実施形態では、電気分解機構100において複数の電気分解装置1,2,3の水路F1,F2,F3が直列に連結されている点は第5実施形態と同様であるが、各電気分解装置の電極対が個別の電源53に接続されている点で第5実施形態と異なっている。
 図8に示すように、電源53は、複数の電源を含む。例えば、本実施形態では、電源53は、第1電源531と、第2電源532と、第3電源533とを含む。第1電源531は、第1電気分解装置1の複数の第1電極対491に接続されており、第2電源532は、第2電気分解装置2の複数の第2電極対492に接続されており、第3電源533は、第3電気分解装置3の複数の第3電極対493に接続されている。
 具体的に、例えば、本実施形態では、第1電気分解装置1の第1連結部54は、第1電源531の一方の極に接続されており、第1電気分解装置1の第2連結部56は、第1電源531の他方の極に接続されている。同様に、第2電気分解装置2の第1連結部54は、第2電源532の一方の極に接続されており、第2電気分解装置2の第2連結部56は、第2電源532の他方の極に接続されている。第3電気分解装置3についても同様である。
 第1電源531の電圧E1、第2電源532の電圧E2及び第3電源533の電圧E3は、E3>E2>E1の関係を満たすように調節される。すなわち、第3電源533の電圧E3が最も高く、第1電源531の電圧E1が最も低くなるように各電圧が調節される。
 以上説明したように、各実施形態では、ヒートポンプ給湯機11において、第1電気分解装置の第1水路F1と第2電気分解装置の第2水路F2とが、前記水の流路において互いに並列に又は直列に接続されている。すなわち、この構成では、ヒートポンプ給湯機11の容量に応じて複数の電気分解装置を互いに接続することにより、必要とされる電気分解能力を得るこことができるので、電気分解装置のラインアップ数の増大及び大型化を抑制できる。
 第1実施形態では、第1水路F1及び第2水路F2が互いに並列に接続されていることにより、水が流れる際の抵抗を低減することができる。
 また、第1実施形態では、第1電極対531、第2電極対532及び第3電極対533が電源53に対して互いに並列に接続されていることにより、第1電極対531と第2電極対532と第3電極対533とに同じ電圧をかけることができるので、次のような利点がある。第1電気分解装置及び第2電気分解装置において、両者間にスケール成分の除去度合いに差が生じた場合であっても、スケール成分濃度が低い方の電気分解装置においては電気伝導率が低下するので電流値も低下し、電気分解効率が低下する。これにより、両者の電気分解効率に差が生じるのが抑制される。
 また、両者の電気分解効率に差が生じるのが抑制されることにより、電極表面に生じるスケールの析出量が一方の電気分解装置に偏るのを抑制できる。
 第3,4実施形態では、ヒートポンプ給湯機11は、第1水路F1よりも下流側において第1水路F1に対して直列に接続された下流側第1水路F1内に設けられた下流側第1電極対491を有する下流側第1電気分解装置1M,1Dと、第2水路F2よりも下流側において第2水路F2に対して直列に接続された下流側第2水路F2内に設けられた下流側第2電極対492を有する下流側第2電気分解装置2M,2Dと、第3水路F3よりも下流側において第3水路F3に対して直列に接続された下流側第3水路F3内に設けられた下流側第3電極対493を有する下流側第3電気分解装置3M,3Dと、をさらに備えている。第1水路F1及び下流側第1水路F1と、第2水路F2及び下流側第2水路F2と、第3水路F3及び下流側第1水路F3とは、互いに並列に接続されている。したがって、ヒートポンプ給湯機11がかなりの大容量である場合でも、必要とされる容量に応じて直列接続及び/又は並列接続を組み合わせることにより大容量化に容易に対応できる。また、このように水路が並列に接続されていることにより、水が流れる際の抵抗を低減することができる。
 また、第3実施形態では、3つの第1電極対491(上流側第1電極対491、中間第1電極対491及び下流側第1電極対491)は、電源53に対して直列に接続されている。3つの第2電極対492(上流側第2電極対492、中間第2電極対492及び下流側第2電極対492)は、電源53に対して直列に接続されている。3つの第3電極対493(上流側第3電極対493、中間第3電極対493及び下流側第3電極対493)は、電源53に対して直列に接続されている。このように直列接続されている電極対49には同じ電流値の電流が流れるので、下流側電気分解装置1M,2M,1D,2Dにおいてスケール成分濃度の低下に伴って電気伝導率が低下した場合であっても、これらの下流側電気分解装置1M,2M,1D,2Dにおける電気分解効率の低下が抑制される。
 また、第3実施形態では、第1電極対491,491,491と、第2電極対492,492,492と、第3電極対493,493,493とは、電源53に対して互いに並列に接続されているので、第1電極対491と第2電極対492と第3電極対493に同じ電圧をかけることができる。したがって、第1電気分解装置セット1S、第2電気分解装置セット2S及び第3電気分解装置セット3Sにおいて、スケール成分の除去度合いに差が生じた場合であっても、スケール成分濃度が他よりも低い電気分解装置セットにおいては電気伝導率が低下するので電流値も低下し、電気分解効率が低下する。これにより、電気分解装置セットの電気分解効率に差が生じるのが抑制される。また、電気分解効率に差が生じるのが抑制されることにより、電極表面に生じるスケールの析出量が一方の電気分解装置に偏るのを抑制できる。
 第4実施形態では、電源53は、第1電源531と、第1電源531よりも電圧の高い第2電源532と、第2電源532よりも電圧の高い第3電源533とを含む。上流側第1電極対491、上流側第2電極対492及び上流側第3電極対493は、第1電源531に対して互いに並列に接続されている。中間第1電極対491、中間第2電極対492及び中間第3電極対493は、第2電源532に対して互いに並列に接続されている。下流側第1電極対491、下流側第2電極対492及び下流側第3電極対493は、第3電源533に対して互いに並列に接続されている。したがって、中間電気分解装置1M,2M,3M及び下流側電気分解装置1D,2D,3Dにおける電気分解効率の低下が抑制される。
 第5実施形態では、第1水路F1、第2水路F2及び第3水路F3は、互いに直列に接続されており、第1電極対491、第2電極対492及び第3電極対493は、電源53に対して互いに直列に接続されている。第5実施形態では、直列に接続されている各電極対49には同じ電流値の電流が流れるので、下流側に位置する電気分解装置においてスケール成分濃度の低下に伴って電気伝導率が低下した場合であっても、この下流側の電気分解装置における電気分解効率の低下が抑制される。
 第2実施形態では、第1水路F1、第2水路F2及び第3水路F3は、互いに並列に接続されており、電源53は、第1電極対491に接続された第1電源531と、第2電極対492に接続された第2電源532と、第3電極対493に接続された第3電源531とを含む。
 この第2実施形態では、第1電気分解装置1、第2電気分解装置2及び第3電気分解装置3の電気分解の効率をバランスよくコントロールすることができる。具体的に、例えば、いずれかの電気分解装置の電気分解性能が他方よりも高い場合には、電気分解性能の高い電気分解装置において、他の電気分解装置よりも電源の電圧を高くすることにより、水路Fの下流側においても電気分解が効率よく行われる。
 第6実施形態では、前記第1水路F1及び前記第2水路F2は、互いに並列に接続されており、前記電源は、前記第1電極対に接続された第1電源と、前記第2電極対に接続された第2電源とを含んでいる。また、第6実施形態では、前記第1水路F1及び前記第2水路F2は、互いに直列に接続されており、前記電源は、前記第1電極対に接続された第1電源と、前記第2電極対に接続され、前記第1電源よりも電圧の高い第2電源とを含んでいる。
 この第6実施形態では、下流側電気分解装置における電気分解効率の低下が抑制される。すなわち、この第6実施形態では、例えば各水路Fを流れる水の電気伝導率に基づいて各電源の電圧を調節することができる。具体的には、図8に示すように第2電気分解装置2及び第3電気分解装置3では、これらよりも上流に位置する第1電気分解装置1に比べて水路Fを流れるスケール成分の濃度(水の硬度)が低くなる。この場合、第2電極対492及び第3電極対493に接続される第2電源532及び第3電源533の電圧を第1電源531よりも高くすることにより、下流側の電気分解装置2,3における電気分解効率の低下が抑制される。
 [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、電気分解装置1が複数の電極対49を有し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。電気分解装置1としては、例えば図9に示すように容器47内に単一の電極対49が配置された形態であってもよい。
 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1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1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1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。
 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く、また他の形状であってもよい。
 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。
 第4実施形態及び第6実施形態では、電源53が第1電源531、第2電源532及び第3電源533を含み、これらの電圧がE3>E2>E1の関係を満たす場合を例示したが、これに限定されない。例えば、第1電源531の電圧E1、第2電源532の電圧E2及び第3電源533の電圧E3がE3=E2>E1の関係を満たす形態であってもよく、また、E3>E2=E1の関係を満たす形態であってもよい。
 なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
 (1)前記ヒートポンプ給湯機は、水を貯留するタンク(15)と、冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器(21)を有する冷媒回路(10)と、前記タンク(15)に貯留された水を前記水熱交換器(21)に送り、前記水熱交換器(21)において加熱された水を前記タンク(15)に戻す導水路(27,29)と、前記導水路(27,29)を含む水の流路において前記水熱交換器(21)よりも上流側の第1水路(F1)内に設けられた第1電極対(491)を有する第1電気分解装置(1)と、前記水の流路において前記水熱交換器(21)よりも上流側に設けられ、前記第1水路(F1)と互いに並列に又は直列に接続された第2水路(F2)内に設けられた第2電極対(492)を有する第2電気分解装置(2)と、前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)に電圧を印加する電源(53)と、を備えている。
 この構成では、ヒートポンプ給湯機において、第1電気分解装置(1)の第1水路(F1)と第2電気分解装置(2)の第2水路(F2)とが、前記水の流路において互いに並列に又は直列に接続されている。すなわち、この構成では、ヒートポンプ給湯機の容量に応じて複数の電気分解装置を互いに接続することにより、必要とされる電気分解能力を得るこことができるので、電気分解装置のラインアップ数の増大及び大型化を抑制できる。
 (2)前記ヒートポンプ給湯機において、前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに並列に接続されており、前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)は、前記電源(53)に対して互いに並列に接続されているのが好ましい。
 この構成では、第1水路(F1)及び第2水路(F2)が互いに並列に接続されていることにより、水が流れる際の抵抗を低減することができる。
 また、この構成では、第1電極対(491)及び第2電極対(492)が電源(53)に対して互いに並列に接続されていることにより、第1電極対(491)と第2電極対(492)に同じ電圧をかけることができるので、次のような利点がある。第1電気分解装置(1)及び第2電気分解装置(2)において、両者間にスケール成分の除去度合いに差が生じた場合であっても、スケール成分濃度が低い方の電気分解装置においては電気伝導率が低下するので電流値も低下し、電気分解効率が低下する。これにより、両者の電気分解効率に差が生じるのが抑制される。
 また、両者の電気分解効率に差が生じるのが抑制されることにより、電極表面に生じるスケールの析出量が一方の電気分解装置に偏るのを抑制できる。
 (3)前記ヒートポンプ給湯機は、前記第1水路(F1)よりも下流側において前記第1水路(F1)に対して直列に接続された下流側第1水路(F1)内に設けられた下流側第1電極対(491)を有する下流側第1電気分解装置(1M)と、前記第2水路(F2)よりも下流側において前記第2水路(F2)に対して直列に接続された下流側第2水路(F2)内に設けられた下流側第2電極対(492)を有する下流側第2電気分解装置(2M)と、をさらに備え、前記第1水路(F1)及び前記下流側第1水路(F1)と、前記第2水路(F2)及び前記下流側第2水路(F2)とは、互いに並列に接続されていてもよい。
 この構成では、ヒートポンプ給湯機がかなりの大容量である場合でも、必要とされる容量に応じて直列接続及び/又は並列接続を組み合わせることにより大容量化に容易に対応できる。
 (4)前記ヒートポンプ給湯機において、前記第1電極対(491)及び前記下流側第1電極対(491)は、前記電源(53)に対して直列に接続されており、前記第2電極対(492)及び前記下流側第2電極対(492)は、前記電源(53)に対して直列に接続されており、前記第1電極対(491)及び前記下流側第1電極対(491)と、前記第2電極対(492)及び前記下流側第2電極対(492)とは、前記電源(53)に対して互いに並列に接続されていてもよい。
 この構成では、直列接続されている電極対には同じ電流値の電流が流れるので、下流側電気分解装置(1M,2M)においてスケール成分濃度の低下に伴って電気伝導率が低下した場合であっても、この下流側電気分解装置における電気分解効率の低下が抑制される。
 また、この構成では、第1水路(F1)及び第2水路(F2)が互いに並列に接続されていることにより、水が流れる際の抵抗を低減することができる。
 また、この構成では、第1電極対(491)及び第2電極対(492)が電源(53)に対して互いに並列に接続されていることにより、第1電極対(491)と第2電極対(492)に同じ電圧をかけることができるので、次のような利点がある。すなわち、第1電気分解装置(1)及び第2電気分解装置(2)において、両者間にスケール成分の除去度合いに差が生じた場合であっても、スケール成分濃度が低い方の電気分解装置においては電気伝導率が低下するので電流値も低下し、電気分解効率が低下する。これにより、両者の電気分解効率に差が生じるのが抑制される。
 また、両者の電気分解効率に差が生じるのが抑制されることにより、電極表面に生じるスケールの析出量が一方の電気分解装置に偏るのを抑制できる。
 (5)前記ヒートポンプ給湯機において、前記電源(53)は、第1電源(531)と、前記第1電源(531)よりも電圧の高い第2電源(532)とを含み、前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)は、前記第1電源(531)に対して互いに並列に接続されており、前記下流側第1電極対(491)及び前記下流側第2電極対(492)は、前記第2電源(532)に対して互いに並列に接続されていてもよい。
 この構成では、下流側電気分解装置(1M,2M)における電気分解効率の低下が抑制される。すなわち、この構成では、例えば各水路(F)を流れる水の電気伝導率に基づいて各電源の電圧を調節することができる。具体的には、図6に示すように下流側第1電気分解装置(1M,1D)及び下流側第2電気分解装置(2M,2D)では、これらよりも上流に位置する第1電気分解装置(1U)及び第2電気分解装置(2U)に比べて水路(F)を流れるスケール成分の濃度(水の硬度)が低くなる。この場合、下流側第1電極対(491)及び下流側第2電極対(492)に接続される第2電源(532)及び第3電源(533)の電圧を第1電源(531)よりも高くすることにより、下流側の電気分解装置(1M,1D,2M,2D)における電気分解効率の低下が抑制される。
 (6)前記ヒートポンプ給湯機において、前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに直列に接続されており、前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)は、前記電源(53)に対して互いに直列に接続されていてもよい。
 この構成では、直列に接続されている各電極対には同じ電流値の電流が流れるので、下流側に位置する電気分解装置においてスケール成分濃度の低下に伴って電気伝導率が低下した場合であっても、この下流側の電気分解装置における電気分解効率の低下が抑制される。
 (7)前記ヒートポンプ給湯機において、前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに並列に接続されており、前記電源(53)は、前記第1電極対(491)に接続された第1電源(531)と、前記第2電極対(492)に接続された第2電源(532)とを含んでいてもよい。
 この構成では、第1電気分解装置(1)と第2電気分解装置(2)の電気分解の効率をバランスよくコントロールすることができる。具体的に、例えば、一方の電気分解装置の電気分解性能が他方よりも高く、スケール成分の濃度(水の硬度)がより低下する場合には、電気分解性能の高い電気分解装置において、他の電気分解装置よりも電源の電圧を高くすることにより、水路(F)の下流側においても電気分解が効率よく行われる。
 (8)前記ヒートポンプ給湯機において、前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに直列に接続されており、前記電源(53)は、前記第1電極対(491)に接続された第1電源(531)と、前記第2電極対(492)に接続され、前記第1電源(531)よりも電圧の高い第2電源(532)とを含んでいてもよい。
 この構成では、下流側電気分解装置における電気分解効率の低下が抑制される。すなわち、この構成では、例えば各水路(F)を流れる水の電気伝導率に基づいて各電源の電圧を調節することができる。具体的には、図8に示すように第2電気分解装置(2)及び第3電気分解装置(3)では、これらよりも上流に位置する第1電気分解装置(1)に比べて水路(F)を流れるスケール成分の濃度(水の硬度)が低くなる。この場合、第2電極対(492)及び第3電極対(493)に接続される第2電源(532)及び第3電源(533)の電圧を第1電源(531)よりも高くすることにより、下流側の電気分解装置(2,3)における電気分解効率の低下が抑制される。
 1 第1電気分解装置
 1U 上流側第1電気分解装置
 1M 中間第1電気分解装置
 1D 下流側第1電気分解装置
 2 第2電気分解装置
 2U 上流側第2電気分解装置
 2M 中間第2電気分解装置
 2D 下流側第2電気分解装置
 3 第3電気分解装置
 3U 上流側第3電気分解装置
 3M 中間第3電気分解装置
 3D 下流側第3電気分解装置
 10 冷媒回路
 11 ヒートポンプ給湯機
 15 タンク
 21 水熱交換器
 27 入水配管
 29 出湯配管
 35 給湯配管
 37 給水配管
 49 電極対
 491 第1電極対
 492 第2電極対
 493 第3電極対
 51 第1電極板
 52 第2電極板
 53 電源
 531 第1電源
 532 第2電源
 533 第3電源
 100 電気分解機構
 

Claims (8)

  1.  水を貯留するタンク(15)と、
     冷媒との熱交換により水を加熱する水熱交換器(21)を有する冷媒回路(10)と、
     前記タンク(15)に貯留された水を前記水熱交換器(21)に送り、前記水熱交換器(21)において加熱された水を前記タンク(15)に戻す導水路(27,29)と、
     前記導水路(27,29)を含む水の流路において前記水熱交換器(21)よりも上流側の第1水路(F1)内に設けられた第1電極対(491)を有する第1電気分解装置(1)と、
     前記水の流路において前記水熱交換器(21)よりも上流側に設けられ、前記第1水路(F1)と互いに並列に又は直列に接続された第2水路(F2)内に設けられた第2電極対(492)を有する第2電気分解装置(2)と、
     前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)に電圧を印加する電源(53)と、を備えているヒートポンプ給湯機。
  2.  前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに並列に接続されており、
     前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)は、前記電源(53)に対して互いに並列に接続されている、請求項1に記載のヒートポンプ給湯機。
  3.  前記第1水路(F1)よりも下流側において前記第1水路(F1)に対して直列に接続された下流側第1水路(F1)内に設けられた下流側第1電極対(491)を有する下流側第1電気分解装置(1M)と、
     前記第2水路(F2)よりも下流側において前記第2水路(F2)に対して直列に接続された下流側第2水路(F2)内に設けられた下流側第2電極対(492)を有する下流側第2電気分解装置(2M)と、をさらに備え、
     前記第1水路(F1)及び前記下流側第1水路(F1)と、前記第2水路(F2)及び前記下流側第2水路(F2)とは、互いに並列に接続されている、請求項1に記載のヒートポンプ給湯機。
  4.  前記第1電極対(491)及び前記下流側第1電極対(491)は、前記電源(53)に対して直列に接続されており、
     前記第2電極対(492)及び前記下流側第2電極対(492)は、前記電源(53)に対して直列に接続されており、
     前記第1電極対(491)及び前記下流側第1電極対(491)と、前記第2電極対(492)及び前記下流側第2電極対(492)とは、前記電源(53)に対して互いに並列に接続されている、請求項3に記載のヒートポンプ給湯機。
  5.  前記電源(53)は、第1電源(531)と、前記第1電源(531)よりも電圧の高い第2電源(532)とを含み、
     前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)は、前記第1電源(531)に対して互いに並列に接続されており、
     前記下流側第1電極対(491)及び前記下流側第2電極対(492)は、前記第2電源(532)に対して互いに並列に接続されている、請求項3に記載のヒートポンプ給湯機。
  6.  前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに直列に接続されており、
     前記第1電極対(491)及び前記第2電極対(492)は、前記電源(53)に対して互いに直列に接続されている、請求項1に記載のヒートポンプ給湯機。
  7.  前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに並列に接続されており、
     前記電源(53)は、前記第1電極対(491)に接続された第1電源(531)と、前記第2電極対(492)に接続された第2電源(532)とを含む、請求項1に記載のヒートポンプ給湯機。
  8.  前記第1水路(F1)及び前記第2水路(F2)は、互いに直列に接続されており、
     前記電源(53)は、前記第1電極対(491)に接続された第1電源(531)と、前記第2電極対(492)に接続され、前記第1電源(531)よりも電圧の高い第2電源(532)とを含む、請求項1に記載のヒートポンプ給湯機。
     
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