CN102123952A

CN102123952A - 热水器

Info

Publication number: CN102123952A
Application number: CN200980131664.9A
Authority: CN
Inventors: 笹部茂; 安井圭子; 桶田岳见; 堀木泰佑
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: WO2010089807A1; EP2402289A1; JPWO2010089807A1; JP5292414B2; EP2402289A4; EP2402289B1; CN102123952B

Abstract

本发明提供一种热水器，其特征在于，具备至少一对电极32A、32B、具有阳离子交换体33A和阴离子交换体33B的一对水分解离子交换体33、连接水分解离子交换体33的流路34、和连接于流路34的由入口部35及出口部36构成的软化水装置30，其中，向软化水装置30导入被加温的温水，是一种不需要维护，装置的结构能够实现简单且小型化，能够以低耗电量使高硬度的原水软化并再生的热水器。

Description

热水器

技术领域

本发明涉及一种在电热水器或热泵热水器等热水器中防止配管内形成水垢的技术。

背景技术

目前，作为防止热水器的配管内形成水垢的技术，有使用离子交换树脂进行水软化的如下的技术。(例如，参考专利文献1)。

图6是目前防止配管形成水垢的热水器的结构图。

在图6中，形成向浴室热水器117供水的水路的原水供水管101，通过三通阀102连接于电解装置103的下部以及软化水装置113的上部。这样，具有以采水时向软化水装置113通水，再生时向电解装置103通水的方式来切换三通阀102的结构。电解装置103由多孔隔膜104，例如素烧隔膜分割为阳极室107和阴极室108。并且，在这些极室中分别配置电极105和106。

另外，在阳极室107的上部，酸性水出口管110通过三通阀111与充填有阳离子交换树脂112的软化水装置113的上部连接，并通过三通阀118与向浴槽121供水的供水管123连接。并且，具有以再生时向软化水装置113通水，在浴槽121中入浴酸性澡时对向浴槽121供水的供水管123通水的方式来切换三通阀111的结构。

另外，在阴极室108的上部，碱性水出口管109通过三通阀119与排水管122以及饮用水管120连接。这样，具有以在饮用碱性水时向饮用水管120通水，在饮用之外的时候从排水管122排水的方式来切换三通阀119的结构。

另外，在水软化装置113的下部，通过三通阀114连接排水管115，并通过管116连接浴室热水器117。

在上述结构中，水通过原水供应管101，在采水时切换三通阀102，从充填有阳离子交换树脂112的软化水装置113的上部供应。这样，水中的钙、镁等阳离子通过阳离子交换树脂112与氢离子置换，水被软化。这样，软水经过管116、浴室热水器117，通过管123供应到浴槽121。

在阳离子交换树脂再生时，切换三通阀102，将水供应给电解装置103，该电解装置103通过隔膜104分离形成有阳极室107和阴极室108，并在这些极室中分别配置有电极105、106。在电极105、106的两极间施加直流电压，将在阳极室107中得到的酸性水切换三通阀111从软化水装置113的上部供给。此时，三通阀114切换到排水管115一侧，使其不向浴室热水器117通水。

在入浴酸性澡时，切换三通阀111以及118，在阳极室107中得到的酸性水经由管110、管123供给浴槽121。此时，由于切换了三通阀118，所以不向浴室热水器117通酸性水。另外，当

在浴室内饮用碱性水时，切换三通阀119。

如上述这样，用阳离子交换树脂112除去水中的钙、镁等硬度成分，能够防止水垢附着于浴室热水器117的配管以及浴槽121内。由此，能够减少清洁浴槽的频度。

而且，以通过水的电解得到的酸性水将阳离子交换树脂112再生，所以不需要供给食盐等，能够进行连续的软水供应。另外，通过向浴槽通酸性水，既可以享受酸性浴，也可以在浴室中饮用碱性水。

另一方面，作为水的软化技术，有使用水分解离子交换膜的技术。(参考专利文献2)

在这种方式中，形成在一对电极间夹入由阳离子交换层和阴离子交换层的2层组成的水分解离子交换膜的结构。这样，若向电极通电，则硬度成分被吸附在水分解离子交换膜的表面并被离子交换，水被软化。另外，若逆转极性施加电压的话，则在阳离子交换层和阴离子交换层的界面发生水的解离，通过解离生成的氢离子、氢氧根离子能够再生水分解离子交换膜。

专利文献1：日本特开平7-68256号公报

专利文献2：日本专利4044148号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所示的结构中，再生阳离子交换树脂112时，利用电解装置103通过电解使水解离，然后生成酸性水。但是，在进行通常电解时，水中需要有大量的离子成分，需要高电压。

另外，由于电解装置103和软化水装置113分别安装，所以存在装置变得复杂，并且需要较大的安放空间的问题。

另一方面，在专利文献2所示的使用水分解离子交换膜的方式中，硬度成分被吸附在水分解离子交换膜表面并被离子交换，从而除去硬度成分。然后在再生时，硬度成分在经离子交换的水分解离子交换膜的界面上，通过使水解离生成氢离子和氢氧根离子而将水分解离子交换膜再生。因此，可认为是再生时的电流效率高且有效的软化水的技术。但是，在热水器中应用这样的水分解离子交换膜，存在如下的问题。

供给热水器的原水显然有上水道使用地下水的情况，这就需要除去硬度非常高的原水的硬度成分。另外，近年的节能倾向增大，所以需要维持热水器的耗电量，在软化水上也需要降低耗电量。特别是从水分解离子交换膜的再生时需要多余的耗电量出发，需要降低再生时的耗电量。

因此，本发明为了解决上述的现有问题，其目的在于提供一种不需要维护、装置的结构能够实现简单且小型化、能够以低耗电量使高硬度的原水软化并再生的热水器。

解决课题的手段

本发明的第一方面所述的热水器的特征在于，具备至少一对电极、具有阳离子交换体和阴离子交换体的一对水分解离子交换体、连接上述水分解离子交换体的流路、和连接于上述流路的由入口部及出口部构成的软化水装置，其中，向上述软化水装置中导入被加温的温水。

本发明的第二方面的特征在于，在本发明的第一方面所述的热水器中，构成为膜状的上述阳离子交换体和构成为膜状的上述阴离子交换体贴合，使上述水分解离子交换体形成为层结构。

本发明的第三方面的特征在于，在本发明的第一方面所述的热水器中，具备将水加温的水加热装置和储存经上述水加热装置加温的温水的储热水槽，将上述储热水槽内的上述温水导入上述软化水装置。

本发明的第四方面的特征在于，在本发明的第三方面所述的热水器中，上述储热水槽是具备将原水供应到上述储热水槽下部的给水配管、将储存在上述储热水槽下部的低温水导入上述水加热装置的流出配管、和将经上述水加热装置加热的高温水返回到上述储热水槽上部的流入配管的叠层方式的槽，上述软化水装置设置在上述流出配管的途中。

本发明的第五方面的特征在于，在本发明的第三方面所述的热水器中，在上述水分解离子交换体的再生时，使用上述储热水槽内的上述温水。

本发明的第六方面的特征在于，在本发明的第四方面所述的热水器中，在软化水时，将储存在上述储热水槽下部的上述低温水导入上述软化水装置，在上述水分解离子交换体的再生时，将储存在上述储热水槽上部的高温水导入上述软化水装置。

本发明的第七方面的特征在于，在本发明的第一方面所述的热水器中，在再生时，从上述出口部导入上述温水，从上述入口部导出上述温水。

本发明的第八方面的特征在于，在本发明的第三方面所述的热水器中，在上述储热水槽的周围具备绝热材料。

本发明的第九方面的特征在于，在本发明的第三方面所述的热水器中，上述软化水装置设置在上述储热水槽的附近。

本发明的第十方面的特征在于，在本发明的第三方面所述的热水器中，上述软化水装置设置在上述水加热装置的附近。

发明的效果

本发明的热水器不需要维护，其装置的结构能够实现简单且小型化，并且能够以低耗电量软化高硬度的原水以及再生离子交换体。

附图说明

图1是本发明的第1实施例中的热水器的结构图。

图2是本实施例的软化水时的软化水装置的结构图。

图3是本实施例的再生时的软化水装置的结构图。

图4是本发明的第2实施例中的热水器的结构图。

图5是本发明的第3实施例中的热水器的结构图。

图6是现有的防止配管形成水垢的热水器的结构图。

符号说明

10 储热水单元

11 储热水槽

13 流出配管

14 流入配管

17 绝热材料

20 热泵单元

22 水热交换器(水加热装置)

30 软化水装置

32A 32B 电极

33 水分解离子交换体

33A 阳离子交换体

33B 阴离子交换体

34 流路

35 入口部

36 出口部

具体实施方式

根据本发明的第1实施方式的热水器，是向软化水装置中导入被加温的温水的热水器。根据本实施方式，在软化水时，由水分解离子交换体吸附硬度成分，并除去温水中所含的硬度成分。并且在再生时，在水分解离子交换体的界面使水解离，产生氢离子和氢氧根离子。这样，通过将硬度成分与氢离子交换，从水分解离子交换体上除去硬度成分。因此，从温水中除去硬度成分和水的解离两者均在水分解离子交换体上进行，所以不需要分别设置软化水装置和电解装置，从而能够使装置的结构简易且小型化。另外，在软化水装置中，被软化的水或用于再生的水加温后导入。并且，作为硬度成分的钙或镁的阳离子在水分解离子交换体的阳离子交换体上被离子交换。此时，由于被软化的水或用于再生的水被加温，所以离子交换速度加快。因此，在阳离子交换体表面上的离子交换活跃地进行，能够将硬度高的水处理成硬度较低的软水。此外，在水分解离子交换体上，若以使阳离子交换体侧为阴极，阴离子交换体侧为阳极的方式对电极施加电压，则在离子交换体的界面上，水就会解离生成氢离子和氢氧根离子。这样，这些氢离子等与硬度成分进行离子交换，进行再生。这里，由于用于再生的水被加温，所以水的解离速度以及氢离子的离子交换速度变快。由此，水分解离子交换体的再生高效地进行，因此能够降低再生时的耗电量。

本发明的第2实施方式是，在根据第1实施方式的热水器中，构成为膜状的阳离子交换体和构成为膜状结构的阴离子交换体贴合，使所述水分解离子交换体形成为层结构。根据本实施方式，阳离子交换体和阴离子交换体相对于电极的极性方向固定配置，可以在阳离子交换体和阴离子交换体之间形成较大面积的界面。由此，在再生时的离子交换体上容易发生离子迁移，离子交换体界面的阻力提高。因此，可以使水的解离有效地进行，使水分解离子交换体的再生更加高效地进行。

本发明的第3实施方式是，在根据第1实施方式的热水器中，具备将水加温的水加热装置和储存经水加热装置加温的温水的储热水槽，将上述储热水槽内的上述温水导入软化水装置中。根据本实施方式，离子交换速度加快，能够处理成硬度更低的软水。另外，能够使水分解离子交换体的再生高效地进行，并降低再生时的耗电量。

本发明的第4实施方式是，在根据第3实施方式的热水器中，储热水槽是具备将原水供应到储热水槽下部的给水配管、将储存在储热水槽下部的低温水导入水加热装置的流出配管、将经水加热装置加热的高温水返回到储热水槽上部的流入配管的叠层方式的槽，软化水装置设置在流出配管的途中。根据本实施方式，若由水加热装置导致的沸腾持续的话，则由储存在储热水槽上部的高温水将储存在储热水槽下部的硬度高的水加温。这样，该硬度高的经加热的水被送到软化水装置进行软化。因此，原水的硬度成分由水分解离子交换体进行的离子交换速度加快，能够将其处理成硬度较低的软水。并且，由于该软水被水加热装置加热，所以能够防止碳酸钙等在水加热装置中形成水垢成分。另外，由于水分解离子交换体再生时也能够使用储热水槽中的被加温的水，所以能够高效地进行再生，并降低再生时的耗电量。

本发明的第5实施方式是，在根据第3或第4实施方式的热水器中，在水分解离子交换体的再生时，使用储热水槽内的温水。根据本实施方式，由于使用温水再生水分解离子交换体，能够降低水解离所需要的能量，并且能够加快由解离的氢离子进行膜再生时的离子交换速度。另外，由于利用软化水装置处理的软水对水分解离子交换体进行再生，所以在低电流下水的解离变的容易发生，因此能够进一步降低再生时的耗电量。

本发明的第6实施方式是，在根据第4实施方式的热水器中，在软化水时，将储存在储热水槽下部的低温水导入软化水装置中，在水分解离子交换体的再生时，将储存在储热水槽上部的高温水导入软化水装置中。根据本实施方式，即使在沸腾途中也使用高温水进行再生，因此水分解离子交换体的再生能够有效地进行，并且能够缩短再生导致的沸腾停止时间。其结果，由于能够在沸腾中重复软化水和再生而运行，因此不用增大水分解离子交换体的面积来增大处理容量，而能够将储热水槽中沸腾的数百升的大量的原水处理成一定硬度的软水。

本发明的第7实施方式是，在根据第1实施方式的热水器中，在再生时，从出口部导入温水，从入口部导出温水。根据本实施方式，再生时产生的硬度成分的浓缩水不扩散到水分解离子交换体的整个表面而被排出到外部。由此，能够防止浓缩水再次附着到水分解离子交换体，能够确保膜的耐久性。

本发明的第8实施方式是，在根据第3实施方式的热水器中，储热水槽的周围具备绝热材料。根据本实施方式，能够维持储热水槽内被加温的水或通过水加热装置沸腾的温水的温度。因此，能够防止导入软化水装置的水的温度降低，并维持离子交换速度。由此，能够将硬度高的原水处理成硬度更低的软水。另外，能够维持水的解离需要的能量的降低，并且维持由解离产生的氢离子进行膜再生时的离子交换速度。由此，水分解离子交换体的再生进一步高效地进行，因而能够进一步降低再生时的耗电量。

本发明的第9实施方式是，在根据第3实施方式的热水器中，软化水装置设置在储热水槽的附近。根据本实施方式，通过储热水槽内的沸腾过的温水的热量来加热软化水装置，因此通过软化水装置的水被加热。由此，能够提高离子交换速度，因此能够将硬度高的原水处理成硬度较低的软水。另外，能够降低水的解离所需要的能量，并且提高由解离产生的氢离子进行膜再生时的离子交换速度。由此，水分解离子交换体的再生进一步高效地进行，因而能够进一步降低再生时的耗电量。

本发明的第10实施方式是，在根据第3实施方式的热水器中，软化水装置设置在水加热装置的附近。根据本实施方式，由水加热装置的放热对软化水装置加温，因此，通过软化水装置的水被加温。由此，能够提高离子交换速度，因此能够将硬度高的原水处理成硬度较低的软水。另外，能够降低水的解离需要的能量，并且提高由解离产生的氢离子进行膜再生时的离子交换速度。由此，水分解离子交换体的再生进一步高效地进行，因而能够进一步降低再生时的耗电量。

实施例1

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，本发明并不受该实施例的限定。

图1是本发明的第1实施例中的热水器的结构图，图2是本实施例的软化水时的软化水装置的结构图，图3是本实施例的再生时的软化水装置的结构图。

如图1所示，根据本实施例的热水器具备储热水单元10、热泵单元20、软化水装置30。

储热单元10中，设置有从上部开始逐渐储存沸腾过的高温水的叠层方式的储热水槽11。储热水槽11的下部，连接着将来自自来水的原水供应到储热水槽11的给水配管12。

另外，储热水槽11的下部连接着流出配管13，上部连接着流入配管14。这样，通过下部的流出配管13，将储留槽11的水通过沸腾泵15送至热泵单元20。并且，通过流入配管14，将在热泵20中沸腾了的高温水供应至储热水槽11的上部。

此外，储热水槽11的上部与供热水配管16连接。该供热水配管16以将储存在储热水槽11上部的高温水供应给浴室等的方式构成。

热泵单元20构成为压缩机21、水热交换器(水加热装置)22和从外部空气吸热的空气热交换器23以制冷剂配管24连接，使用CO₂等制冷剂进行热泵循环。

储热水单元10的储热水槽11下部储存的低温水由流出配管13导入热泵单元20的水热交换器22。在水热交换器22中被加热的高温水通过流入配管14返回到储热水槽11的上部。

软化水装置30处于比水热交换器22更上游侧的储热水单元10内，连接于储热水槽11下游侧的流出配管13的路径中途。并且，软化水装置30的设置位置在储热水槽11的上部侧面附近。另外，软化水装置30优选在能够利用从储热水槽11放出的热量的位置，更优选以与储热水槽11邻接的方式配置，进一步优选在储热水槽11的上部侧面或上面。

此外，储热水槽11的侧面周围具备用于防止槽内的水温降低的绝热材料17。优选该绝热材料17覆盖储热水槽11以及软化水装置30。

在图2中，本实施例的软化水装置30中，箱体31内的两侧端设置一对电极32A、32B。这些电极32A、32B为镀铂的钛，确保了电极32A、32B的耐消耗性。在一对电极32A、32B之间，一对水分解离子交换体33夹着流路34而设置。

带有强酸性的离子交换基团的阳离子交换体33A和带有强碱性的离子交换基团的阴离子交换体33B分别构成为膜状，阳离子交换体33A和阴离子交换体33B贴合，使水分解离子交换体33形成2层结构。并且，阳离子交换体33A配置在软化水时作为正极的电极32A一侧，阴离子交换体33B配置在软化水时作为负极的电极32B一侧。因此，在作为正极的电极32A侧配置的水分解离子交换体33的阴离子交换体33B、和作为负极的电极32B侧配置的水分解离子交换体33的阳离子交换体33A，夹着流路34相对向配置。这里，阳离子交换体33A含有以-SO₃H为官能团的强酸性离子交换基，阴离子交换体33B含有以-NR₃OH为官能团的强碱性离子交换基。

在箱体31中，形成有连接于流路34的由入口部35以及出口部36，这些入口部35和出口部36如图1所示，与流出配管13连接。

在软化水装置30的出口部35上，用于排出再生水分解离子交换体33时产生的浓缩水的排水配管18，如图1所示，从流出配管13分支设置。分支部上设置切换阀19以能够切换流路的方式构成。

关于以上结构的热水器，以下，对其动作进行说明。

首先，通过给水配管12，向储热水单元10的储热水槽11供应原水。这里，原水中含有硬度成分钙或镁。在水源为利用地下水的地域或温泉地等的情况下，原水为其硬度在100ppm以上的硬水，成为热水器的加热装置的配管内形成水垢的原因。

通常，热泵热水器的沸腾在电费便宜的深夜电力的时间段进行。到了深夜电力的开始时刻，储热水槽11内的硬度高的低温水就由沸腾泵15输送，通过流出配管13导入软化水装置30。

原水中的硬度成分碳酸钙以离子化的状态从箱体31的入口部35流入，流过流路34。此时，对设置在箱体31的电极32A、32B施加直流电压。在软化水时，对阳离子交换体33A侧的电极32A施加附加电压，成为正极，阴离子交换体33B侧的电极32B成为负极。

其结果，低温水中的钙离子向阳离子交换体33A电泳进入层内，碳酸根离子向阴离子交换体33B电泳进入层内。并且，钙离子与阳离子交换体33A的强酸性离子交换基团-SO₃H的氢离子进行离子交换。而且，碳酸根离子与阴离子交换体33B的强碱性离子交换基团-NR₃OH的氢氧根离子进行离子交换。这样，流过流路34的低温水中的硬度成分被除去，低温水被软化。接着，经软化的低温水从箱体31的出口部36作为处理水流出。

该处理水通过流出配管13，流入热泵单元20的水热交换器22中。

在热泵循环中，通过压缩机21的运行，空气热交换器23内的制冷剂蒸发，从外部空气吸热。接着，从外部空气吸热的制冷剂在压缩机21中压缩为高温高压，在水热交换器22中放热。通过盖放热，水热交换器22内的处理水被加热。通过这样，使经软化的低温水沸腾。

这里，被加热的高温水由于其硬度成分被除去，所以能够防止在水热交换器22的内面上附着碳酸钙或硫酸镁等水垢。接着，在该水热交换器22中沸腾的高温水通过流入配管14，从储热水槽11的上部导入到储热水槽11的内部。

这样，在加热器中的沸腾运行时，软化水装置30中低温水被软化。接着，低温水经由切换阀19通过流出配管13，在水热交换器22中被加热成为高温水。并且，高温水被储存在储热水槽11中。当使用者在浴室(没有图示)等中使用温水时，储热水槽11的上层储存的高温水被供应到浴室的浴缸中。

这里，存在于储热水槽11的下层被软化的原水的温度，在沸腾开始前与自来水的温度相同。然而，随着在水热交换器22中的沸腾的进行，在储热水槽11的上层存在沸腾过的60℃以上的高温水。因此，通过该高温水将下层的原水加温。因此，随着沸腾时间的推移，储热水槽11内的下层存在的硬度高的原水的温度也升高。

接着，硬度高的低温水被送至软化水装置30软化。由此，硬度成分钙或镁的阳离子在软化水装置30的水分解离子交换体33的阳离子交换体33A处进行离子交换。此时，由于原水被加温，所以离子交换速度也加快。因此，在阳离子交换体33A的表面上的离子交换活跃的进行。因此，能够将硬度高的原水处理成硬度较低的软水。

接着，沸腾运行中或沸腾完毕后，进行软化水装置30的再生运行。

软化水装置30的再生运行时，来自储热水槽11的下部的一定量的低温水由沸腾泵15输送，通过流出配管13导入软化水装置30。然后，将切换阀19切换至关闭状态。

如图3所示，在再生时，对软化水装置30的电极32A、32B上施加与软化水时相反方向的电压。阴离子交换体33B侧的电极32B成为正极，阳离子交换体33A侧的电极32A成为负极。若在水分解离子交换体33的两侧施加电压，则阳离子交换体33A和阴离子交换体33B的界面中的离子成分减少，界面中的阻力升高。然后，在某时间点进行水的解离，产生氢离子以及氢氧根离子。

在阳离子交换体33A中，软化水时被离子交换的钙离子与产生的氢离子交换，使得阳离子交换体33A再生。接着，钙离子被释放到流路34中。另一方面，在阴离子交换体33B中，软化水时被离子交换的碳酸根离子与产生的氢氧根离子交换，使得阴离子交换体33B再生。接着，碳酸根离子被释放到流路34中。

这里，在图2以及图3中，对于硬度成份为碳酸钙的情况进行了说明，但硫酸镁的情况下，也能够用同样的作用除去。

另外，海水中含有的氯化钠、地下水中含量较多的铁离子和此外的铅、锌、砷等重金属类也可能由阳离子交换体除去。而且，作为腐蚀原因的硝酸根离子、氯离子、磷酸根离子、铬酸根离子等也可能由阴离子交换体除去。

此外，在本实施例中，阳离子交换体33A使用强酸性离子交换基团-SO₃H，阴离子交换体33B使用强碱性离子交换基团-NR₃OH，但也可以使用弱酸性离子交换基团、弱碱性离子交换基团形成阳离子交换体33A和阴离子交换体33B。通过使用弱酸性离子交换基团、弱碱性离子交换基团，能够进行离子交换的成分虽然受到限制，但是可以提高离子交换体的再生率。

这样，在水分解离子交换体33的两侧，通过施加与软化水时相反极性的电压而进行水解离和膜的再生。本实施例的膜状的水分解离子交换体33由于能够取得很大的阳离子交换体33A和阴离子交换体33B的界面的面积，所以水的解离能够在低电压下有效地进行，膜的再生也能够在低耗电量下进行。

向水分解离子交换体33施加电压再生一定时间后，由切换阀19将流路切换到排水配管18。然后，将软化水装置30的流路34中的硬度成分的浓缩水，通过排水配管18排出到外部。该排出的浓缩水流入储热水单元10下部的排水沟(没有图示)。

浓缩水被排出之后，切换阀19再次切换至关闭状态。接着，再从储存槽11将一定量的水导入软化水装置30，进行水分解离子交换体33的再生。之后，由切换阀19将流路切换，通过排水配管18将再生后的浓缩水排出。通过重复数次这样的操作，进行软化水装置30的再生。

这样，由于在软化水装置30中进行软化水和再生，所以可以不需要为了再生分别设置电解装置，能够实现装置结构的简单且小型化。

这里，软化水装置30再生时所使用的水与软化水时同样，为储热水槽11下层的低温水。因此，随着沸腾时间的推移，存在于储热水槽11内下层的低温水的温度上升，在加温的状态下被供应到软化水装置30。

这样，由于再生时使用的水被加温，所以降低了水的解离所需要的能量，并且由解离生成的氢离子进行膜再生时的离子交换速度加快。由此，水分解离子交换体33的再生高效地进行，因此能够降低再生时的耗电量。

这样，由水热交换器22进行的沸腾完毕后，将储热水槽11的高温水导入软化水装置30，进行水分解离子交换体33的再生，由此将60℃以上的高温水导入软化水装置30，能够进行水分解离子交换体33的再生。因此，能够进一步降低水的解离所需要的能量，并且加由快解离的氢离子进行膜再生时的离子交换速度。

另外，通过利用由软化水装置30处理的软水将水分解离子交换体33再生，在低电流下水的解离变得容易发生，因此能够进一步降低再生时的耗电量。

另外，通过将软化水装置30的设置位置设置在储热水槽11的上部侧面附近，可以利用储热水槽11的热量加热软化水装置30，因此能够将通过软化水装置30的温水进一步加温。

另外，由于在储热水槽11的侧面周围具备用于防止槽内水温降低的绝热材料17，所以能够维持储热水槽11内的温度。因此，能够防止导入软化水装置30的水的温度降低。

如上所述，本实施例的热水器设置有储热水槽11、水加热装置22和软化水装置30。并且，软化水装置30由至少一对电极32A、32B、被这些电极32A、32B夹置而设置的具有阳离子交换体33A和阴离子交换体33B的2层的一对水分解离子交换体33、以及连接水分解离子交换体33的流路34所构成，是构成为向软化水装置30内导入通过水加热装置22沸腾过的储热水槽11内的温水的装置。通过该结构，由于硬度成分的除去和再生所需要的水的解离这两者都在水分解离子交换体33内进行，所以能够不需要分别设置软化水装置30和电解装置，从而能够实现装置结构的简易且小型化。

另外，由于向软化水装置30内导入被加热的温水，所以能够提高离子交换速度，将硬度较高的原水处理成硬度较低的软水。

此外，由于水分解离子交换体33的再生所使用的水被加热，所以水的解离所需要的能量降低，并且由解离产生的氢离子进行的膜再生的离子交换速度也加快。由此，由于水分解离子交换体33的再生高效地进行，因此能够降低再生时的耗电量。

另外，在本实施例中，对于水分解离子交换体33为膜状的情况进行了说明，但也可以将粒状的离子交换树脂作为阳离子交换体33A以及阴离子交换体33B使用。若采用这样的结构，则由于直接利用离子交换树脂，所以有离子交换容量增大的优点。

但是，采用该结构与使用膜状的离子交换体的结构相比，压力损失增大。因此，通过软化水装置的流量减少，通过时间变长。由此，在使用粒状的离子交换树脂的情况下，被加温的原水或用于再生的水的温度降低，软化水时的离子交换速度或再生时的水的解离速度降低。另外，将阳离子交换体和阴离子交换体相对电极的极性方向固定配置很困难。因此，存在再生时在离子交换界面上的离子迁移发生困难、水的解离没有效率、水分解离子交换体的再生效率低的缺点。

此外，也可以将纤维状的离子交换体作为阳离子交换体33A以及阴离子交换体33B使用。若采用这样的结构，则与粒状的离子交换树脂相比，压力损失小，可以维持必要的处理流量。但是，纤维状与膜状相比，由于阳离子交换体和阴离子交换体的界面的面积减小，所以存在水分解离子交换体33的再生效率降低的缺点。

另外，在本实施例中，为低温水从储热水槽11的下部取出，沸腾的高温水返回至储热水槽11的上部的结构，但低温水从储热水槽11的侧面下部取出，沸腾的高温水返回至储热水槽11的侧面上部的结构也能够得到同样的效果。

另外，在本实施例中，对于由热泵循环的水加热装置22加热水的方法进行了说明，但使用加热器加热或煤气加热的方法也能够得到同样的效果。

实施例2

图4是本发明的第2实施例中的热水器的结构图。

本实施例的热水器，与实施例1的热水器的结构相比，再生时向软化水装置中导入水的结构以及再生时的从软化水装置中排出浓缩水的结构是不同的。对这些不同的结构进行说明，省略其他的结构的说明。

在图4中，再生用流水配管19C在储热水槽11的上部开口并连接。这样，在流出配管13的路径途中设置的软化水装置30的出口部36处设置有第2切换阀19B，该第2切换阀19B与再生用流水配管19C连接。另外，在软化水装置30的入口部35处设置有再生时排出浓缩水的排水配管18和切换阀19A。这样，构成为通过第2切换阀19B使得流路可以在流出配管13和再生用流水配管19C之间切换的结构。

关于以上结构的热水器，以下，对其动作进行说明。

软化水装置30在软化水时，与实施例1相同，来自储热水槽11的下部的硬度高的低温水通过沸腾泵15被输送。然后，通过切换阀19A以及流出配管13导入软化水装置30，低温水被软化。此时，第2切换阀19B将流路设定在流出配管13侧。因而，被软化的水导入热泵单元20，在水热交换器22中沸腾。接着，沸腾过的高温水通过流入配管14导入到储热水槽11的上部，储存于储热水槽11的内部。

然后，在软化水装置30的再生时，设定第2切换阀19B的流路，以使从再生用流水配管19C通往软化水装置30的出口部36。然后，一定时间设置切换阀19A的流路的切换结构，以使从软化水装置30的入口部35通往排水配管18侧。在该结构下，储热水槽11的上层存在的60℃以上的被软化的高温水被导入软化水装置30中。然后，使切换阀19A呈关闭状态，由此使一定量的被软化的高温水储存在软化水装置30内。

若在软化水装置30内储存一定量的被软化的高温水，则与实施例相同，向电极32A、32B施加与软化水时相反方向的电压。这样，进行水的解离，产生氢离子以及氢氧根离子。

在阳离子交换体33A上，软化水时被离子交换的钙离子与产生的氢离子进行离子交换，阳离子交换体33A被再生。然后，钙离子被释放到流路34中。另一方面，在阴离子交换体33B上，软化水时被离子交换的碳酸根离子与产生的氢氧根离子进行离子交换，阴离子交换体33B被再生。然后，碳酸根离子被释放到流路34中。

在水分解离子交换体33上施加电压进行再生一定时间后，将切换阀19A的流路从软化水装置30切换到通往排水配管18侧。由此，流路34中的硬度成分的浓缩水通过排水配管18被排出到外部。该被排出的浓缩水流向储热水单元10下部的排水沟(没有图示)。

接着，在软化水装置30中，储热水槽11的高温水从上部重新导入。然后，同样地向电极32A、32B施加电压，进行水分解离子交换体33的再生。之后，由切换阀19A切换流路，通过排水配管18将再生后的浓缩水排出到外部。通过重复数次这样的操作，进行软化水装置30的再生。

这样，即使在沸腾途中，也可以将60℃以上的高温的被软化的高温水导入到软化水装置30中，所以能够有效地进行水分解离子交换体33的再生，并能够缩短由于再生的沸腾停止时间。通过缩短该时间，能够减少对于沸腾处理时间的影响。其结果，由于在沸腾中能够重复软化水和再生进行运行，所以，不用增大水分解离子交换体33的面积来提高处理容量，就能够将在储热水槽11中沸腾的数百升的大量的温水处理成一定硬度的软水。

另外，在水分解离子交换体33中再生时的流水方向与软化水时的流水方向相反。在软化水时，在水分解离子交换体33中，在软化水装置30的入口部35，硬度成分大量被离子交换而成为聚集的状态。换言之，在再生时，在软化水装置30的入口部35处，浓缩水的浓度呈增高的状态。

因此，在再生时，从与软化时相反的方向将高温水导入软化水装置30。即，从软化水装置30的出口部36流水。通过该逆向流水，浓缩水不扩散到水分解离子交换体33的整个表面，而从排水配管18排出。其结果，能够防止浓缩水再度附着到水分解离子交换体33上。

如上所述，本实施例的热水器构成为，在软化水时，将低温水从储热水槽11的下部供应到软化水装置30并软化，软化水装置30的水分解离子交换体33的再生时，温度高的水从储热水槽11的上部供应到软化水装置30并进行再生。

通过以上的结构，水分解离子交换体33的再生能够有效地进行，并能够缩短由再生导致的沸腾停止时间。另外，在沸腾中，由于能够重复软化水和再生而运行，所以不用增大水分解离子交换体33(例如，双极膜)的面积来增大处理容量，而能够将在储热水槽11中沸腾的数百升的大量的温水处理成一定硬度的软水。

另外，在再生时，是与软化水时相反方向流水的结构。通过该结构，浓缩水不扩散到水分解离子交换体33的整个表面而从排水配管18排出，因此能够防止浓缩水再度附着到水分解离子交换体33上。

实施例3

图5是本发明的第3实施例中的热水器的结构图。

在图5中，软化水装置30处于从储热水槽11的下部出来的流水配管4的路径途中，设置在热泵单元20内的水热交换器22的附近。并且，与实施例1相同，排出在水分解离子交换体33再生时产生的浓缩水的排水配管18，在软化水装置30的出口部36处从流出配管13分支设置。在其分支部设置有切换阀19，切换流路。并且，排水配管18构成为通过热泵单元20的排水口(没有图示)将凝缩水排出到单元外部。

关于以上构成的热水器，以下说明其动作。

在热水器中的沸腾运行时，若热泵循环启动，则通过水热交换器22的放热，使流过流出配管13的水沸腾。与此同时，软化水装置30由于设置在水热交换器22的附近，所以由水热交换器22的放热而被加温。由此，通过软化水装置30内的低温水被进一步加温而能够提高离子交换速度。因此，能够将硬度高的低温水处理成硬度较低的软水。

另外，再生时所使用的低温水也被水热交换器22的放热所加温，所以能够降低再生时水解离所需要的能量，并且还能够提高由解离产生的氢离子进行膜再生时的离子交换速度。由此，水分解离子交换体33的再生可以进一步高效地进行，因此能够进一步降低再生时的耗电量。

此外，排水配管18设在屋外设置的热泵单元20内。并且，从热泵单元20的排水口将再生时产生的浓缩水排出到单元外部。在该结构下，由于再生时产生的浓缩水中含有的气体容易扩散到大气中，所以能够更加提高安全性。

如上所述，本实施例的热水器，由于软化水装置30设置在水热交换器22的附近，所以可以由水热交换器22的放热将软化水装置30加温，因此，通过软化水装置30的低温水被加热，能够提高离子交换速度。因此，能够将硬度高的原水处理成硬度较低的软水。

另外，能够降低再生时水的解离所需要的能量，并提高由解离产生的氢离子进行膜再生时的离子交换速度。由此，能够进一步高效地进行水分解离子交换体的再生，因此能够进一步降低再生时的耗电量。

此外，由于再生时的浓缩水的排出是在屋外进行的，所以浓缩水中含有的气体容易扩散到大气中，能够更加提高安全性。

产业上的可利用性

如上所述，本发明所涉及的热水器不需要维修，且能够实现装置结构的简易且小型化。并且，耗电量低，能够除去高硬度的原水的硬度成分并再生，因此也能够适用于洗衣机或洗碗机的用途。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种热水器，其特征在于：

具备至少一对电极、具有阳离子交换体和阴离子交换体的一对水分解离子交换体、连接所述水分解离子交换体的流路、连接于所述流路的由入口部及出口部构成的软化水装置、将水加热的水加热装置、储存经所述水加热装置加温的温水的储热水槽、将来自所述储热水槽的热水导入所述水加热装置并在途中配置有所述软化水装置的流出配管，

排出所述水分解离子交换体再生时产生的浓缩水的排水配管从所述软化水装置的所述出口部分支设置，在分支部还设置有将所述流路切换至所述流出配管侧或所述排水配管侧的切换阀。

2.如权利要求1所述的热水器，其特征在于：

构成为膜状的所述阳离子交换体和构成为膜状的所述阴离子交换体贴合，使所述水分解离子交换体形成为层结构。

3.(删除)

4.如权利要求1所述的热水器，其特征在于：

所述储热水槽是具备将原水供应到所述储热水槽下部的给水配管、将储存在所述储热水槽下部的低温水导入所述水加热装置的流出配管、和将经所述水加热装置加热的高温水返回到所述储热水槽上部的流入配管的叠层方式的槽，所述软化水装置设置在所述流出配管的途中。

5.(删除)

6.(删除)

7.(删除)

8.如权利要求1所述的热水器，其特征在于：

所述储热水槽的周围具备绝热材料。

9.如权利要求1所述的热水器，其特征在于：

所述软化水装置设置在所述储热水槽的附近。

10.如权利要求1所述的热水器，其特征在于：

所述软化水装置设置在所述水加热装置的附近。

Claims

1.一种热水器，其特征在于：

具备至少一对电极、具有阳离子交换体和阴离子交换体的一对水分解离子交换体、连接所述水分解离子交换体的流路、和连接于所述流路的由入口部及出口部构成的软化水装置，

其中，向所述软化水装置中导入被加温的温水。

2.如权利要求1所述的热水器，其特征在于：

3.如权利要求1所述的热水器，其特征在于.

具备将水加温的水加热装置和储存经所述水加热装置加温的温水的储热水槽，将所述储热水槽内的所述温水导入所述软化水装置。

4.如权利要求3所述的热水器，其特征在于：

5.如权利要求3所述的热水器，其特征在于：

在所述水分解离子交换体的再生时，使用所述储热水槽内的所述温水。

6.如权利要求4所述的热水器，其特征在于：

在软化水时，将储存在所述储热水槽下部的所述低温水导入所述软化水装置，在所述水分解离子交换体的再生时，将储存在所述储热水槽上部的高温水导入所述软化水装置。

7.如权利要求1所述的热水器，其特征在于：

在再生时，从所述出口部导入所述温水，从所述入口部导出所述温水。

8.如权利要求3所述的热水器，其特征在于：

所述储热水槽的周围具备绝热材料。

9.如权利要求3所述的热水器，其特征在于：

所述软化水装置设置在所述储热水槽的附近。

10.如权利要求3所述的热水器，其特征在于：

所述软化水装置设置在所述水加热装置的附近。