电解装置及具备该电解装置的热泵式供热水器的制作方法

专利名称：电解装置及具备该电解装置的热泵式供热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在热泵式供热水器等供热水器中去除水中的水垢成分的电解装置及具备该电解装置的热泵式供热水器。
背景技术：
一般而言，热泵式供热水器具备:用配管将压缩机、水热交換器、膨胀阀及空气热交換器依次连接的制冷剂回路；以及具有贮存水的水箱、将该水箱的水送往水热交換器的进水配管及将经水热交換器加热后的水返回水箱的出热水配管的贮热水回路。对于该热泵式供热水器，贮存在水箱中的水通常以自来水或井水等作为供水源。然而，在自来水或井水中，含有构成水垢成因的钙离子、镁离子等成分(以下称作水垢成分)。因此，在供热水器中会有钙盐、镁盐等的水垢析出。尤其是井水等地下水中，所述水垢成分的浓度要比自来水高，具有容易产生水垢的水质。而且，在水热交換器中，由于水的温度变高，因此比其他部位更容易析出水垢。如水垢析出并堆积在水热交換器的管的内面，则可能会产生水热交換器的导热性能下降、管的流路变窄等的问题。例如在专利文献I中提出了一种具备在电解槽内设置有一个电极对的电解装置的冷却水循环装置。该专利文献I中记载了:由于能够通过电解从冷却水中去除水垢成分，因此能够減少水垢在循环路径内的附着。但是，专利文献1所公开的电解装置中，水中的水垢成分的去除效率未必充分。专利文献1:国际专利公开公报第2006/027825号

发明内容
因此，本发明有鉴于此点，其目的在于提供ー种水垢成分的去除效率优越的电解装置及具备该电解装置的热泵式供热水器。本发明的电解装置被用于具有用来加热水的水热交換器(21)的供热水器。所述电解装置包括:具有水的入口及出口的容器(47);设置在所述容器(47)内的第一电极对(49)及第ニ电极对(49);以及对各电极对(49)施加电压的电源(51)。所述电解装置具有使从所述入口流入所述容器(47)内的水在所述容器(47)内从上游侧向下游侧流动并从所述出口流出的结构。所述第一电极对(49)配置在比所述第二电极对(49)位于上游侧。在所述电解装置中，为了抑制配置于比所述第一电极对(49)位于下游侧的所述第二电极对
(49)中因水中的电解质浓度引起的电流密度的下降，所述第二电极对(49)的所述电流密度被调整。


图1是表示本发明的ー实施方式所涉及的热泵式供热水器的结构图。图2(A)是表示本发明的第一实施方式所涉及的电解装置的剖视图，是从侧面看所述电解装置时的图、(B)是其俯视图、(C)是将(A)的一部分放大的剖视图。
图3是表示本发明的第二实施方式所涉及的电解装置的剖视图。图4是表示本发明的第三实施方式所涉及的电解装置的剖视图。图5是表示本发明的第四实施方式所涉及的电解装置的剖视图。图6是表示本发明的第五实施方式所涉及的电解装置的剖视图。图7是表示本发明的第六实施方式所涉及的电解装置的剖视图。图8是表示本发明的第七实施方式所涉及的电解装置的剖视图。图9是表示本发明的第八实施方式所涉及的电解装置的剖视图。
具体实施例方式以下，參照附图详细说明本发明的实施方式。〈热泵式供热水器〉如图1所示，ー实施方式所涉及的热泵式供热水器11具备制冷剂循环的热泵单元
13、与该热泵单元13的制冷剂进行热交换以烧煮低温的水并在水箱15中贮存高温的水的贮热水单元17、供水配管37、供热水配管35、电解装置41及控制部33。本实施方式的供热水器11是不使从供热水配管35供应的热水返回水箱15的直通式的供热水器。热泵单元13具有压缩机19、水热交換器21、电动膨胀阀23、空气热交換器25及连接它们的配管。本实施方式中，使用ニ氧化碳作为在热泵单元13中循环的制冷剂。制冷剂在水热交換器21中 与贮热水单元17中循环的水进行热交换从而加热该水，并在空气热交换器25中与外部空气进行热交换以从外部空气吸收热。贮热水单元17具有贮存水的水箱15、将该水箱15的水送往水热交換器21的进水配管27、以及使与水热交換器21进行热交换而被加热的水返回水箱15的出热水配管29。在进水配管27中设有泵31。该泵31将从水箱15的下部流入进水配管27内的水送往水热交換器21，再通过出热水配管29送往水箱15的上部。电解装置41设在进水配管27中，位于泵31与水热交換器21之间。电解装置41的详细情况后述。供热水配管35连接于水箱15的上部。该供热水配管35用于导出贮存在水箱15内的高温的水并将热水供应到浴缸等。供水配管37连接于水箱15的底部。该供水配管37用于从供水源向水箱15内供应低温的水。作为向水箱15供应水的供水源，例如可利用自来水或井水等地下水。控制部33包括中央处理装置(Central Processing Unit, CPU)、存储有程序等数据的存储器及用于存储程序执行时的数据、各种设定值、測量出的数据等的存储器等。控制部33基于由设置在水箱15、水热交換器21、配管等中的省略图示的温度传感器所測量到的温度数据等，控制热泵单元13及贮热水単元17。接下来说明供热水器11的动作。在烧煮水箱15内的水的烧煮运转过程中，控制部33使热泵单元13的压缩机19驱动，以调节电动膨胀阀23的开度，并且使贮热水単元17的泵31驱动。由此，如图1所示，水箱15内的低温的水从设在水箱15底部的出水ロ通过进水配管27送往水热交換器21，在水热交換器21中被加热。经过加热的高温的水通过出热水配管29从设在水箱15上部的进水口返回水箱15内。由此，高温的水在水箱15内从其上部逐步被贮存。
本实施方式的热泵式供热水器11是直通式的供热水器。在该直通式的供热水器11中，从供热水配管35供应的水(热水)由用户使用，而不会返回水箱15。因此，与从水箱15通过供热水配管35供应的水量大致相同量的水从供水源通过供水配管37供应到水箱15。S卩，在水箱15中，来自自来水或井水等供水源的含有水垢成分的水被补充到水箱15的频率高，补充的量也多。因此，在直通式的热泵式供热水器的情况下，与循环式的所述冷却水循环装置或循环式的供热水器相比，必须高效地去除水垢成分。<电解装置>(第一实施方式)图2(A)是表示用于供热水器11的本发明的第一实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。图2(A)是从侧面看电解装置41时的图。图2(B)是该电解装置41的俯视图。如图2 (A)、(B)所示，第一实施方式所涉及的电解装置41具备容器47、多个电极对49及电源51。容器47呈大致长方体的形状。容器47具有位于水流的上游侧的第一壁部471和位于下游侧的第二壁部472、以及连接这些壁部471、472的侧壁部48。第一壁部471与第ニ壁部472隔着后述的多个电极板53,在侧壁部48的延伸的方向(多个电极板53的排列方向D)上相对置。侧壁部48具有图2 (A)所示的第三壁部473和第四壁部474、以及图2 (B)所示的第五壁部475和第六壁部476。使用电解装置41时的配置例如能以第三壁部473位于下方而第四壁部474位于上方的方式设成图2(A)所示的朝向，但并不限定于此。例如，电解装置41也能以长边方向朝向上下方向的方式来配置使用，也能以其他配置加以使用。第三壁部473与第四壁部474隔着多个电极板53在高度方向H(上下方向)上相对置。同样，第五壁部475与第六壁部476隔着多个电极板53在宽度方向W(垂直于排列方向D的水平方向)上相对 置。第一壁部471具有作为水的出入口发挥作用的第一流通ロ 43。第二壁部472具有作为水的出入口发挥作用的第二流通ロ 45。本实施方式中，第一流通ロ 43作为入口发挥作用，第二流通ロ 45作为出ロ发挥作用。进水配管27分别连接于第一流通ロ 43及第二流通P 45。第一流通ロ 43设在第一壁部471上比第四壁部474靠近第三壁部473且比第六壁部476靠近第五壁部475的位置。第二流通ロ 45设在第二壁部472上比第三壁部473靠近第四壁部474且比第五壁部475靠近第六壁部476的位置。具体而言，第一流通ロ 43及第二流通ロ 45分别设在长方体形状的容器47的对角的附近。容器47呈细长的形状。第一壁部471的外表面与第二壁部472的外表面之间的距离大于第三壁部473的外表面与第四壁部474的外表面之间的距离、以及第五壁部475的外表面与第六壁部476的外表面之间的距离。多个电极对49设置在容器47内。多个电极对49沿容器47的长边方向排列。各电极对49由一对电极板53 (第一电极板531及第ニ电极板532)构成。因此,多个电极对49包括多个电极板53。各电极板53呈大致长方形。作为电极板53的材料，能够例示钛、钼、镍、碳、石墨、铜、玻璃质碳等。多个电极板53沿电极板53的厚度方向隔开间隔而排列。各电极板53以沿着与排列方向D大致垂直的方向延伸的姿势配置。排列方向D与侧壁部48延伸的方向(容器47的长边方向)大致一致。各电极对49的电极板53彼此的间隔大致相同。多个电极板53包括与电源51的正极连接的多个第一电极板531以及与电源51的负极连接的多个第二电极板532。在第一实施方式中，第一电极板531作为阳极发挥功能，第二电极板532作为阴极发挥功能。第一电极板531与第二电极板532沿着多个电极板53的排列方向D交替地排列。多个电极对49被分成四个区块50。四个区块50包括配置在最上游的区块50A、配置在区块50A的下游侧的区块50B、配置在区块50B的下游侧的区块50C及配置在区块50C的下游侧的区块50D。这些区块50沿容器47的长边方向(排列方向D)排列。各区块的多个第一电极板531并列地连接于所对应的电源51,各区块的多个第二电极板532并列地连接于所对应的电源51。图2(C)是将图2(A)的一个区块50放大的剖视图。四个区块50A 50D具有大致相同的结构。如图2(C)所示，各区块50具有由四块电极板53构成的三个电极对49。三个电极对49包括电极对49a、电极对49b及电极对49c，且并列地连接于电源51。电极对49a由位于最上游的第一电极板531及从上游侧数起为第二块的第二电极板532构成。电极对49b由从上游侧数起为第二块的第二电极板532及从上游侧数起为第三块的第一电极板531构成。电极对49c由从上游侧数起为第三块的第一电极板531及从上游侧数起为第四块的第二电极板532构成。各区块50的两个第一电极板531分别从位于第三壁部473的基端部朝向第四壁部474延伸设置。各第一电极板531的基端部连接于沿着与第三壁部473大致平行的方向延伸设置的连结板54(或连结用布线54)。该连结板54与电源51的正极连接。连结板54被埋设在第三壁部473内。在各第一电极板531的前端部(第四壁部474侧的端部)与第四壁部474的内面之间，设有水能够流通的间隙G1。各区块50的两个第二电极板532分别从位于第四壁部474的基端部朝向第三壁部473延伸设置。各第二电极板532的基端部连接于沿着与第四壁部474大致平行的方向延伸设置的连结板56 (或连结用布线56)。该连结板56与电源51的负极连接。连结板56被埋设在第四壁部474内。在各第二电极板532的前端部(第三壁部473侧的端部)与第三壁部473的内面之间，设有水能够流通的间隙G2。而且，各电极对49的电极板53彼此的间隙作为水流动的流路(水流路)F发挥作用。如图2 (A)所示，该第一实施方式的电解装置41具备与各区块50连接的四个电源51 (电源511 514)。对区块B的各电极对49 (第二电极对)施加的电压E2大于对区块A的各电极对49 (第一电极对)施加的电压El。对区块C的各电极对49 (第三电极对)施加的电压E3大于对区块B的各电极对49施加的电压E2。对区块D的各电极对49 (第四电极对)施加的电压E4大于对区块C的各电极对49施加的电压E3 (El < E2 < E3 < E4)。

在具有如上结构的电解装置41中，从第一流通ロ 43流入容器47内的水大致顺着如下的路径从第二流通ロ 45流出到容器47外。S卩，流入容器47内的水在通过区块A的各电极对49的电极板间(水流路F)时被电解。通过区块A后的水以区块B、区块C及区块D的顺序进一歩向下游侧流动，在区块B、区块C及区块D中也同样地被电解。通过区块D后的水从第二流通ロ 45流出到容器47外。在从第一流通ロ 43流入容器47内的水从第二流通ロ 45流出到容器47外的期间，通过电解，水垢被析出到各电极对49的阴极即第二电极板532上。附着于第二电极板532的水垢例如通过定期清洗第二电极板532而从电解装置41内去除。而且，例如通过周期性地反转电极板53的极性，也能够使附着于阴极的水垢从阴极脱落。在电解过程中的阴极，引起氢离子与电子发生反应而产生氢的反应(2H++2e_ — H2)，阴极周围的pH上升。另ー方面，在电解过程中的阳极，引起由氢氧化物离子产生水与氧的反应(40H_ — 2H20+02+4e_)，阳极周围的pH下降。(第二实施方式)图3是表示本发明的第二实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。该第二实施方式的电解装置41与第一实施方式的不同之处在于:构成区块C及区块D的电极对49的数目少于构成区块A及区块B的电极对49的数目。在该第二实施方式中，对与第一实施方式相同的结构，标注与第一实施方式相同的符号，并省略其详细说明。如图3所示，该第二实施方式中，区块50A及区块50B分别具有由六块电极板53构成的五个电极对49。这五个电极对49并列地连接于电源51。而且，配置在比区块50A及区块50B位于下游侧的区块50C及区块50D分别具有由四块电极板53构成的三个电极对
49。这三个电极对49并列地连接于电源51。各电极对49的电极板53彼此的间隔大致相同。而且，该第二实施方式的电解装置41与第一实施方式同样，具备与各区块50连接的四个电源51 (电源511 514)。在该第二实施方式中,例如能够与第一实施方式同样地设定四个电源51的电压(E l < E2 < E3 < E4)。而且，在第二实施方式中，由于下游侧的区块50C及区块50D的电极对49的数目少于上游侧的区块50A及区块50B的电极对49的数目，因此，例如也能够将四个电源51的电压全部设定为相同的电压(El = E2 = E3 = E4)。在第二实施方式中，通过使施加于下游侧的区块50的电压大于施加于上游侧的区块50的电压，从而抑制下游侧的区块50的电流密度的下降。此外，在该第二实施方式中，位于下游侧的区块50C、50D的电极对49的数目少于位于上游侧的区块50A、50B的电极对49的数目。与区块50C、50D的电极对49的数目和区块50A、50B的电极对49的数目(五个)相同的情况相比较，在该第二实施方式中，能够增大区块50C、50D中的每ー个电极对49的电流密度。(第三实施方式)图4是表示本发明的第三实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。在该第三实施方式中，容器47包括收容区块50A的第一收容部47A、收容区块50B的第二收容部47B、收容区块50C的第三收容部47C、连接收容部47A与收容部47B的连结管28A以及连接收容部47B与收容部47C的连结管28B。通过连结管28A及连结管28B，第一收容部47A、第二收容部47B及第三收容部47C依次串联连结。第一收容部47A呈大致长方体的形状。第一收容部47A具有位于水流的上游侧的第一壁部47IA和位于下游侧的第二壁部472A、以及连接这些壁部471A、472B的侧壁部48。第一壁部471A与第二壁部472A隔着多个电极板53而在侧壁部48延伸的方向(排列方向D)上相对置。第二收容部47B及第三收容部47C也具有与第一收容部47A相同的结构，因此标注相同的符号并省略说明。在第一收容部47A的第一壁部471A的下端附近设有作为水的入口发挥作用的第一流通ロ 43。上游侧的进水配管27连接于该第一流通ロ 43。在第三收容部47C的第二壁部472A的上端附近设有作为水的出ロ发挥作用的第二流通ロ 45。下游侧的进水配管27连接于该第二流通ロ 45。连结管28A的上游侧端部连接于第一收容部47A的第二壁部472A的下端附近，连结管28A的下游侧端部连接于第二收容部47B的第一壁部471A的上端附近。连结管28B的上游侧端部连接于第二收容部47B的第一壁部471A的下端附近，连结管28B的下游侧端部连接于第三收容部47C的第一壁部471A的上端附近。 各区块50具有由八块电极板53构成的七个电极对49。这些电极对49并列地连接于电源51。而且，该第三实施方式的电解装置41具备与各区块50连接的三个电源51 (电源511 513) (El < E2 < E3)。各电极对49的电极板53彼此的间隔大致相同。(第四实施方式)图5是表示本发明的第四实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。该第四实施方式的电解装置41与图3的第二实施方式的电解装置41的不同之处在于:四个区块50A 50D串联连接于电源51。其他的结构与第二实施方式大致相同，因此下面仅对主要结构进行说明。如图5所示，该第四实施方式的电解装置41中，区块50A及区块50B具有由六块电极板53构成的五个电极对49。这五 个电极对49并列地连接于电源51。而且，配置在比区块50A及区块50B位于下游侧的区块50C及区块50D具有由四块电极板53构成的三个电极对49。这三个电极对49并列地连接于电源51。区块50C及区块50D的电极对49的数目少于配置在它们的上游侧的区块50A及区块50B的电极对49的数目。各电极对49的电极板53彼此的间隔大致相同。而且，电源51的正极连接于区块50A的第一电极板531，电源51的负极连接于区块50D的第二电极板532。区块50A的第二电极板532与区块50B的第一电极板531通过布线52A而连接。区块50B的第二电极板532与区块50C的第一电极板531通过布线52B而连接。区块50C的第二电极板532与区块50D的第一电极板531通过布线52C而连接。(第五实施方式)图6是表示本发明的第五实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。该第五实施方式中，三个区块50A、50B、50C串联连接于电源51，容器47包括收容各区块50的第一收容部47A、第二收容部47B及第三收容部47C及连结管28A、28B。容器47的结构与第三实施方式大致相同，因此标注与图4相同的符号并省略说明。如图6所示，在该第五实施方式的电解装置41中，区块50A具有由八块电极板53构成的七个电极对49。这七个电极对49并列地连接于电源51。区块50B具有由六块电极板53构成的五个电极对49。这五个电极对49并列地连接于电源51。区块50C具有由四块电极板53构成的三个电极对49。这三个电极对49并列地连接于电源51。这样，位于最下游的区块50C的电极对49的数目少于位于其上游侧的区块50B的电极对49的数目，区块50B的电极对49的数目少于位于最上游的区块50A的电极对49的数目。各电极对49的电极板53彼此的间隔大致相同。而且，电源51的正极连接于区块50A的第一电极板531，电源51的负极连接于区块50C的第二电极板532。区块50A的第二电极板532与区块50B的第一电极板531通过布线52A而连接。区块50B的第二电极板532与区块50C的第一电极板531通过布线52B而连接。(第六实施方式)图7是表示本发明的第六实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。该第六实施方式中，越往下游侧的电极对49，相邻的电极板53彼此的距离越小。在该电解装置41中，多个第一电极板531分别从位于第三壁部473附近的基端部朝向第四壁部474延伸设置。各第一电极板531的基端部连接于沿着与第三壁部473大致平行的方向延伸设置的连结板54 (或连结用布线54)。该连结板54与电源51的正极连接。这些第一电极板531通过省略图示的支撑部件而被支撑于容器47。多个第二电极板532分别从位于第四壁部474附近的基端部朝向第三壁部473延伸设置。各第二电极板532的基端部连接于沿着与第四壁部474大致平行的方向延伸设置的连结板56 (或连结用布线56)。该连结板56与电源51的负极连接。这些第二电极板532通过省略图示的支撑部件而被支撑 于容器47。多个电极板53沿电极板53的厚度方向隔开间隔而排列。第一电极板531与第二电极板532沿着排列方向D交替地排列。各电极板53以沿着与排列方向D大致垂直的方向延伸的姿势配置。排列方向D与侧壁部48延伸的方向(容器47的长边方向)大致一致。多个电极对49的电极板间的距离从最上游的电极对49到最下游的电极对49逐渐变小。电解装置41中，在容器47内，从靠近第一流通ロ 43的区域向靠近第二流通ロ 45的区域，水中的电解质浓度逐渐变低。因此，该第六实施方式中，通过配合电解质浓度的下降而逐渐减小电极间的距离，能够极为精细地调整各电极对49的电极板53间的电流密度。(第七实施方式)图8是表示本发明的第七实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。该第七实施方式的电解装置41与图4的第三实施方式的电解装置41的不同之处在于:三个区块50A、50B、50C与电源51并联连接；以及越往下游侧的区块50，电极间的距离越小。其他结构与第三实施方式大致相同，因此下面仅对主要结构进行说明。如图8所示，该第七实施方式的电解装置41中，各区块50具有由八块电极板53构成的七个电极对49。这七个电极对49并列地连接于电源51。而且，电源51的正极连接于各区块50的第一电极板531,电源51的负极连接于各区块50的第二电极板532。位于最下游的区块50C的各电极对49的电极间的距离小于比区块50C位于上游侧的区块50B的各电极对49的电极间的距离。而且，区块50B的各电极对49的电极间的距离小于比区块50B位于上游侧的区块50A的各电极对49的电极间的距离。区块50A的七个电极对49的电极间的距离大致相同。区块50B的七个电极对49的电极间的距离大致相同。同样，区块50C的七个电极对49的电极间的距离大致相同。(第八实施方式)图9是表示本发明的第八实施方式所涉及的电解装置41的剖视图。该第八实施方式的电解装置41与第七实施方式的电解装置41的不同之处在于:越往下游侧的区块50，电极对49的数目越多。其他结构与第七实施方式大致相同，因此下面仅对主要结构进行说明。如图9所示，在该第八实施方式中，与第七实施方式同样，三个区块50A、50B、50C与电源51并联连接，并且，越往下游侧的区块50，电极间的距离越小。而且，第八实施方式的电解装置41中，区块50A具有由八块电极板53构成的七个电极对49。这七个电极对49并列地连接于电源51。区块50B具有由十块电极板53构成的九个电极对49。这九个电极对49并列地连接于电源51。区块50C具有由十二块电极板53构成的i^一个电极对49。这i^一个电极对49并列地连接于电源51。各区块50的电极对49的数目越多，每ー个电极对49的电流密度就越小。但是，该第八实施方式中，越往下游侧的区块50，越减小电极对49的电极间的距离，从而弥补因电极对49的数目增加引起的电流密度的减少。而且，越是电极间的距离小的下游侧的区块50，越增多电极对49的数目，从而加大电极板53与水的接触面积。而且，越是电极间的距离小的下游侧的区块50，越增多电极对49的数目，从而有效利用各容器47内的空间。如以上所说明的，在所述实施方式中，为了抑制配置在电解质浓度低于上游侧的下游侧的第二电极对49中电流密度的下降，调整第二电极对49的电流密度。由此，即使在配置于电解质浓度变低的下游侧的第二电极对49中，也能够有效去除水垢成分。因此，能够提高电解装置中的水垢成分的去除效率。而且，当如上所述调整第二电极对49的电流密度而提高水垢成分的去除效率时，不仅在第一电极对49，而且在第二电极对49中也能够高效地去除水垢成分，因此还能够抑制总的耗电。而且，在第一至第五实施方式中，通过使施加于第二电极对49的电压大于施加于第一电极对49的电压，来调整第二电极对49的电流密度。由此，能够抑制配置在水中的电解质浓度低于上 游侧的下游侧的第二电极对49中电流密度的下降。而且，在第六至第八实施方式中，通过使构成第二电极对49的电极53间的距离小于构成第一电极对49的电极53间的距离，来调整第二电极对49的电流密度。电极对49的电极53间的距离与电阻关联，通过减小电极53间的距离，能够加大电流密度。因此，该结构中，只要调节电极53间的距离，便能够抑制配置在水中的电解质浓度低于上游侧的下游侧的第二电极对49中电流密度的下降，因此能够简化电解装置41的结构，实现电解装置41的小型化。而且,在第六实施方式以外的所述实施方式中，在容器47内，设置多个第一电极对49并列连接的上游侧区块50以及多个第二电极对49并列连接且配置在比上游侧区块50位于下游侧的下游侧区块50。该结构中，能够对每个区块50调整电流密度。 而且，在第二、四、五实施方式中，构成下游侧区块50的电极对49的数目少于构成上游侧区块50的电极对49的数目。由此，与上游侧区块50和下游侧区块50的电极对49的数目相同的情况相比，下游侧区块50的每ー个电极对49的电流密度变大。而且，在第四、五实施方式中，构成下游侧区块50的电极对49的数目少于构成上游侧区块50的电极对49的数目，并且，上游侧区块50与下游侧区块50相互串联连接。该结构中，与上游侧区块50和下游侧区块50的电极对49的数目相同的情况相比，下游侧区块50的每ー个电极对49的电流密度变大。并且，由于上游侧区块50与下游侧区块50串联连接，因此例如无须为了对每个区块改变施加电压而准备多个电源。因此，能够简化电解装置41的结构，实现电解装置41的小型化。而且，在第三、五、七、八实施方式中，容器47包括收容上游侧区块50的第一收容部47A及收容下游侧区块50的第二收容部47B。这样，通过采用将各电极对49区块50分别收容到各自的收容部中的结构，具有容易制造等制造方面的优点。而且，在所述实施方式中，各电极对49由一对板状的电极53构成,多个电极对49沿电极53的厚度方向排列。该结构中，通过使多个电极对49沿电极53的厚度方向排列，既能将多个电极对49所占的容积抑制得较小，又能加大电极53与水的接触面积。从而能够提高水垢成分的去除效率。而且，所述实施方式中，在热泵式供热水器11中，电解装置41设于送出侧流路27。由于在送出侧流路27水的流速低，其变动小，因此通过电解装置41的水也大致固定在低流速。由此，能够在电解装置41中稳定地获得有效的水垢成分去除效果。而且，由于在热泵的运转时进行电解，因此能够使用夜间电力，还能够将电费抑制得较低。另外，上述具体实施方式
中主要包括具有以下结构的发明。本发明的电解装置被用于具有用来加热水的水热交換器的供热水器。所述电解装置包括:具有水的入口及出口的容器；设置在所述容器内的第一电极对及第ニ电极对；以及对各电极对施加电压的电源。所述电解装置具有使从所述入ロ流入所述容器内的水在所述容器内从上游侧向下游侧流动并从所述出ロ流出的结构。所述第一电极对配置在比所述第二电极对位于上游侧。在所述电解装置中，为了抑制配置于比所述第一电极对位于下游侧的所述第ニ电极对中因水中的电解质浓度引起的电流密度的下降，所述第ニ电极对的所述电流密度被调整。`由于水在电解装置的容器内从上游侧向下游侧流动的过程中，水中所含的水垢成分被逐渐去除，因此下游侧区域的电解质的浓度要低于上游侧区域。因此，该结构中，调整第二电极对的电流密度，以抑制配置在水中的电解质浓度低于上游侧的下游侧的第二电极对中电流密度的下降。由此，即使在配置于电解质浓度变低的下游侧的第二电极对中，也能够有效去除水垢成分，因此，能够提高电解装置中的水垢成分的去除效率。而且，当如上所述调整第二电极对的电流密度而提高水垢成分的去除效率时，不仅在第一电极对，而且在第二电极对中也能够高效地去除水垢成分，因此还能够抑制总的耗电。在所述电解装置中，例如，通过使施加于所述第二电极对的电压大于施加于所述第一电极对的电压，能够调整所述第二电极对的电流密度。由此，能够抑制配置在水中的电解质浓度低于所述上游侧的所述下游侧的所述第二电极对中电流密度的下降。而且，在所述电解装置中，例如，通过使构成所述第ニ电极对的电极间的距离小于构成所述第一电极对的电极间的距离，也可调整所述第二电极对的所述电流密度。电极对的电极间的距离与电阻关联，通过减小电极间的距离，能够加大电极间的电流密度。因此，该结构中，只要调节电极间的距离，便能够抑制配置在水中的电解质浓度低于所述上游侧的所述下游侧的所述第二电极对中电流密度的下降，因此能够简化电解装置的结构，实现电解装置的小型化。在所述电解装置中，较为理想的是，在所述容器内设置:多个所述第一电极对并列连接的上游侧区块；以及多个所述第二电极对并列连接且配置在比所述上游侧区块位于所述下游侧的下游侧区块。该结构中，能够对各所述区块调整电流密度。
而且，在所述电解装置中，构成所述下游侧区块的电极对的数目可少于构成所述上游侧区块的电极对的数目。由此，与上游侧区块和下游侧区块的电极对的数目相同的情况相比，所述下游侧区块的每ー个电极对的电流密度变大。而且，较为理想的是，在构成所述下游侧区块的电极对的数目少于构成所述上游侧区块的电极对的数目的情况下，所述上游侧区块与所述下游侧区块串联连接。该结构中，与上游侧区块和下游侧区块的电极对的数目相同的情况相比，所述下游侧区块的每ー个电极对的电流密度变大。并且，由于所述上游侧区块与所述下游侧区块串联连接，因此例如无须为了对每个区块改变施加电压而准备多个电源。因此，能够简化电解装置的结构，实现电解装置的小型化。在所述电解装置中，所述容器可包括收容所述上游侧区块的第一收容部及收容所述下游侧区块的第二收容部。这样，通过采用将各电极对区块分别收容到各自的收容部中的结构，具有容易制造等制造方面的优点。在所述电解装置中，较为理想的是，各电极对由一对板状的电极构成，所述多个电极对沿所述电极的厚度方向排列。该结构中，通过使多个电极对沿电极的厚度方向排列，既能将多个电极对所占的容积抑制得较小，又能加大电极与水的接触面积。从而能够提高水垢成分的去除效率。本发明的热泵式供热水器包括:具有用来加热水的水热交換器并且制冷剂通过制冷剂配管循环的热泵单元；具有贮存水的水箱、将所述水箱的水送往所述水热交換器的送出侧流路及使经所述水热交換器加热的水返回所述水箱的返回侧流路的贮热水単元；从供水源向所述水箱供应水的供水配管，供应贮存在所述水箱中的高温的水的供热水配管；以及用于去除所述水中所含的水垢成分的所述电解装置。该结构中，由于具备所述电解装置，因此能够在热泵式供热水器中高效地去除水中的水垢成分。在所述热泵式供热水器中，较为理想的是，所述电解装置设置于所述送出侧流路中。由于在所述送出侧流 路中水的流速低，其变动小，因此通过电解装置的水也大致固定在低流速。由此，能够在电解装置中稳定地获得有效的水垢成分去除效果。而且，由于在热泵的运转时进行电解，因此能够使用夜间电力，还能够将电费抑制得较低。另外，本发明并不限于所述实施方式，在不脱离其主g的范围内能够进行各种变更、改良等。例如，在所述实施方式中，以如图1所示，在供热水器11中将电解装置41设在泵31的下游侧的进水配管27中情况为例进行了说明，但并不限定于此。电解装置41也可设在泵31的上游侧的进水配管27中，而且，也可设在从供水源向水箱15供应水的供水配管37中。而且，各电极板既可为形成有多个小贯穿孔的网眼状，也可为棒状。在电极板为棒状的情况下，将电极板的垂直于长边方向的剖面中正交的两方向的尺寸中较短的尺寸作为厚度，较长的尺寸作为宽度。在所述实施方式中，以容器47呈大致长方体的形状的情况为例进行了说明，但并不限定于此。容器47既可为长方体以外的棱柱形状，也可为圆柱形状。而且，在所述实施方式中，例示了第一流通ロ设在第一壁部、第二流通ロ设在第二壁部的形态，但并不限定于此。第一流通ロ 43也可设在第一壁部471的附近，第二流通ロ45也可设在第二壁部472的附近。具体而言，例如，第一流通ロ 43也可设在第一壁部471附近的第三壁部473，第二流通ロ 45也可设在第二壁部472附近的第四壁部474。而且，在第六实施方式以外的所述实施方式中，以设置多个所述第一电极对49并列连接的上游侧区块50、以及多个所述第二电极对49并列连接且配置在比上游侧区块50位于下游侧的下游侧区块50的形态为例进行了说明，但并不限定于此。多个电极对49例如也可如图7所示的第六实施方式般分成多个区块。而且，在所述实施方式中，以直通式的供热水器为例进行了说明，但并不限定于此。符号的说明11供热水器13热泵单元15 水箱17贮热水单元21水热交換器27进水配管(送出侧流路的一例)29出热水配管(返回侧流路的一例)31 泵35供热水配管37供水配管41电解装置43 第一流通 ロ45 第二流通 ロ47 容器49电极对50 区块51 电源53电极板531第一电极板 532第二电极板D多个电极板的排列方向
权利要求
1.一种电解装置，被用于具有用来加热水的水热交換器(21)的供热水器，其特征在于包括: 容器(47)，具有水的入口及出口 ； 第一电极对(49)及第ニ电极对(49)，被设置在所述容器(47)内；以及 电源(51)，对各电极对(49)施加电压，其中， 从所述入口流入所述容器(47)内的水在所述容器(47)内从上游侧向下游侧流动并从所述出口流出， 所述第一电极对(49)配置在比所述第二电极对(49)位于上游侧， 为了抑制配置于比所述第一电极对(49)位于下游侧的所述第二电极对(49)中因水中的电解质浓度引起的电流密度的下降，对所述第二电极对(49)的所述电流密度进行调整。
2.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在干:施加于所述第二电极对(49)的电压大于施加于所述第一电极对(49)的电压。
3.根据权利要求1或2所述的电解装置，其特征在干:构成所述第二电极对(49)的电极(53)间的距离小于构成所述第一电极对(49)的电极(53)间的距离。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解装置，其特征在于，在所述容器(47)内设置: 多个所述第一电极对(49)并列连接的上游侧区块(50);以及多个所述第二电极对(49)并列连接且配置在比所述上游侧区块(50)位于所述下游侧的下游侧区块(50)。
5.根据权利要求4所述的电解装置，其特征在于:构成所述下游侧区块(50)的电极对(49)的数目少于构成所述上游侧区块(50)的电极对(49)的数目。
6.根据权利要求5所述的电解装置，其特征在于:所述上游侧区块(50)与所述下游侧区块(50)串联连接。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的电解装置，其特征在干:所述容器(47)包括收容所述上游侧区块(50)的第一收容部(47)及收容所述下游侧区块(50)的第二收容部(47)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电解装置，其特征在于: 各电极对(49)由一对板状的电极(53)构成， 所述多个电极对(49)沿所述电极(53)的厚度方向排列。
9.一种热泵式供热水器，其特征在于包括: 热泵单元(13)，具有用来加热水的水热交換器(21)，并且制冷剂通过制冷剂配管循环； 贮热水単元(17)，具有贮存水的水箱(15)、将所述水箱(15)的水送往所述水热交換器(21)的送出侧流路(27)及使经所述水热交換器(21)加热的水返回所述水箱(15)的返回侧流路(29)； 供水配管(37)及供热水配管(35)，所述供水配管从供水源向所述水箱(15)供应水，所述供热水配管供应贮存在所述水箱(15)中的高温的水；以及 如权利要求1至8中任一项所述的电解装置(41)，用于去除所述水中所含的水垢成分。
10.根据权利要求9所述的热泵式供热水器，其特征在干:所述电解装置(41)设置于所述送出 侧流路(27)。
全文摘要
本发明的电解装置(41)具有使从入口流入容器(47)内的水在容器(47)内从上游侧向下游侧流动并从出口流出的结构。第一电极对(49)配置在比第二电极对(49)位于上游侧。该电解装置(41)中，为了抑制配置于比第一电极对(49)位于下游侧的第二电极对(49)中因水中的电解质浓度引起的电流密度的下降，第二电极对(49)的电流密度被调整。
文档编号C02F5/00GK103118989SQ201180045798
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年9月30日
发明者柴田豊, 吉田香, 藤波功 申请人:大金工业株式会社