CN102317704A

CN102317704A - 热水供给器

Info

Publication number: CN102317704A
Application number: CN2010800078256A
Authority: CN
Inventors: 古川诚司; 野田清治; 神谷俊行; 齐藤祯司; 平敷勇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: CN102317704B; EP2397789A4; JP5383716B2; US8840785B2; US20110283728A1; JPWO2010092852A1; EP2397789B1; WO2010092852A1; EP2397789A1

Abstract

本发明的热水供给器是高效地析出溶解在水中的水垢成分、抑制水垢向传热流路附着的热水供给器。本发明的热水供给器具备水垢析出机构、传热流路和热源，该水垢析出机构具有水槽、在该水槽内相向配置的阳极和阴极以及在阳极和阴极之间施加电压的第一电源，将溶解在滞留于水槽内的水中的水垢成分析出，该传热流路设于该水垢析出机构的下游，引导上述水，该热源在该传热流路中通过热交换对上述水进行加热，其中，上述水垢析出机构具有把氧气供给到向上述水槽供给水的供水配管中并溶解于水的氧气供给溶解机构。

Description

热水供给器

技术领域

本发明涉及具有析出溶解于水中的水垢成分的水垢析出机构的热水供给器。

背景技术

向浴室、厨房供给热水的热水供给器大体分为电热水供给器、燃气热水供给器、燃油热水供给器等，但它们都存在用于向水传递热的被称为热交换器的部分。

在电热水供给器中，最近特别是从节能、作为地球变暖对策的二氧化碳减排的观点出发，热泵热交换式的电热水供给器(热泵热水供给器)倍受关注。

其原理是把大气的热移向热介质，由该热烧开热水。具体地说，通过借助于热交换器把在压缩气体时产生的高热移向水，由使其气体膨胀时的冷气再使热介质的温度降为大气温度，如此反复(冷热循环)来实现。虽然从理论上来讲不能取出投入能量以上的热能，但因为热泵热水供给器是利用大气的热的构造，所以，可利用比运行所需要的能量多的热能。

为了使热交换器向水传递热量，始终保持热传导面为清洁状态是非常重要的。若壁面结垢，则有效的热传导面积减少，导致热传导性能降低。进而若结垢积蓄，在最差的情况则会产生流路堵塞。

特别是在水中的硬度成分(钙离子、镁离子)高的地区，存在由加热使被称为水垢的碳酸盐结晶析出、容易附着在热交换器内的问题。

作为解决该问题的热水供给器已知如下类型，即，在热交换中，在热交换器的前段设置水垢成分的晶粒产生机构，对热交换器的由铜或铜合金制基材构成的部分的至少在使用时会与水接触的面进行覆膜(例如，参照专利文献1)。

在这种情况下，上述晶粒产生机构具有多个电极和在电极间施加电压的电源，通过对水进行电解，阴极附近水的pH值上升，在阴极附近产生碳酸钙结晶，使得Ca在热交换器表面难以形成过饱和状态，不易析出难溶性的Ca化合物。

先前技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-317817号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述专利文献1中，在由水电解使阴极附近的pH值上升、使碳酸钙的水垢晶粒在液中析出的情况下，因为成为碱源的溶解氧不足，所以存在不能高效产生水垢晶粒的问题。

另外，若成为碱源的氧不足，则因为含有水垢晶粒的水溶液的pH值为8以下，水溶液中的水垢晶粒带正电，阴极带负电，所以水溶液中产生的水垢晶粒由静电被吸引并附着在阴极上。其结果，因为水垢继续向阴极上附着，在阴极上形成导电性低的层，所以还存在晶粒产生机构不能有效运行的问题。

本发明以解决这些问题为课题，其目的是获得可高效地析出溶解在水中的水垢成分、抑制水垢向传热流路附着的热水供给器。

解决课题的机构

本发明的热水供给器具备水垢析出机构、传热流路和热源，该水垢析出机构具有水槽、在该水槽内相向配置的阳极和阴极、以及在阳极和阴极之间施加电压的电源，将溶解在滞留于水槽内的水中的水垢成分析出，该传热流路设于该水垢析出机构的下游，引导上述水，该热源在该传热流路中通过热交换对上述水进行加热，其中，上述水垢析出机构具有氧气供给溶解机构，该氧气供给溶解机构将氧气供给到向上述水槽供给上述水的供水配管中并溶解于水。

发明的效果

根据本发明的热水供给器，由于水垢析出机构具有向供给水供给并溶解氧气的氧气供给溶解机构，所以可增加阴极附近的pH值，在水垢析出机构中高效地产生水垢晶粒，另外抑制水垢向阴极的附着量，抑制水垢向传热流路的附着量，结果具有提高热传导性能的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中的热水供给器的构成图。

图2是表示图1的喷射器的剖面图。

图3是表示本发明的实施方式2中的热水供给器的构成图。

图4是表示本发明的实施方式3中的热水供给器的构成图。

图5是表示本发明的实施方式4中的热水供给器的构成图。

图6是表示本发明的实施例1和比较例1的比较值的图。

图7是表示本发明的实施例1中的pH值和泽塔电位的关系的图。

图8是表示本发明的实施例1、2及比较例1的各比较值的图。

图9是表示本发明的实施例1-3的各比较值的图。

图10是表示本发明的实施例4和比较例2的比较值的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的各实施方式进行说明，对于各图中相同或相当的部件、部位赋予相同的附图标记来进行说明。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1中的热水供给装置的示意构成图。

该热水供给装置具有：对水进行加热的热水供给装置本体1、析出送到该热水供给装置本体1中的水中所含有的水垢成分的水垢析出机构2、和对由该水垢析出机构2析出的水垢进行回收的水垢获取机构3。

上述热水供给装置本体1具有：作为用于将加热外部空气的热移到热介质的空气-热介质热交换器的蒸发器4、用于压缩由该蒸发器4气化的热介质的压缩机5、作为用于由热介质的热加热作为被加热液的水的热介质-水热交换器并使热介质液化的冷凝器6、贮存来自该冷凝器6的热介质的贮液器7、和用于使来自该贮液器7的高温高压的液化热制冷剂急速绝热膨胀的膨胀阀8，这些部件依次连接，构成冷热循环。

作为热源的冷凝器6与跟热介质并流的水所经过的传热流路9热接触。

该传热流路9的上游侧与安装了切换阀12的被加热水入口配管10连接，传热流路9的下游侧与被加热水出口配管11连接。来自热水入口配管10的水经过传热流路9流到被加热水出口配管11，在经过传热流路9的过程中与热介质进行热交换而被加热。被加热水出口配管11与水龙头、淋浴喷头等的热水排出机构(未图示)连接。

另外，在该实施方式中，在冷凝器6中流经的热介质与在传热流路9中流经的水是并流，但热介质和水也可以是逆向流动的对流。

上述水垢析出机构2具有：水槽13、在该水槽13内相向配置的阳极14及阴极15、正极与阳极14连接而负极与阴极15连接的第一电源16、在阳极14和阴极15之间安装在水槽13的顶部且长度为水槽13整个高度的1/100～1/2的隔离板31、和将氧气向把水供给至水槽13的供水配管18中供给并溶解于水中的氧气供给溶解机构。

氧气供给溶解机构具有：安装在供水配管18上的喷射器20、和一端部面对阳极14的上部空间地与水槽13连接而另一端部与喷射器20连接的返回配管24。

另外，在供水配管18中安装作为供水检测机构的流量传感器36。

该流量传感器36与第一电源16连接，当水流经供水配管18时，由来自流量传感器36的电信号接通第一电源16，在阳极14和阴极15之间施加电压。

阳极14由促进基材上的水的氧化反应的氧化催化剂构成。作为基材，使用由钛(Ti)金属纤维的烧结体(织入纤维直径为20μm、长度为50～100mm的单纤维而形成烧结体)构成的密度为200g/cm²的布(厚度为300μm)、钛制的具有网眼构造的膨胀金属。通过以0.25～2mg/cm²的密度镀敷成为催化剂的铂(Pt)或氧化铱(IrO₂)而形成阳极14。

由于水的氧化反应只在阳极14上进行，所以在作为基材使用膨胀金属的情况下，因网眼密度的不同会影响反应面的面积。具体的是，使用每1英寸开设了10个以上的孔的膨胀金属是理想的。

另一方面，阴极15可以使用钼、不锈钢、铝、铜、铁、钨等，或者使用由促进氧的还原反应的碳系列基材和促进氧的还原反应的还原催化剂构成的电极。作为碳系列基材，可以使用例如厚度为200μm的碳素纤维(纤维直径约为5～50μm，空隙率为50～80％)。碳素纤维由氟气体进行防水处理是理想的。

水槽13可以由聚氯乙烯、聚丙烯等的树脂材料、或者不锈钢、铝等的金属材料构成。

水垢析出机构2的尺寸因为由接收水的流量而存在变化，故不能唯一确定。具体地是与接收水的流量成比例，使通电电流、水槽13的体积、阳极14和阴极15的表面积增大是理想的。

另一方面，因阳极14和阴极15的电极间距离、电极面积等的形状因素或电极间存在的介质的水质(导电率)，电流相对于施加电压的特性存在变化。

最好把电极间距离设计在1mm～40mm以内是理想的。

这是因为，在电极间距离为1mm以下时，因为阴极15附近的反应和阳极14附近的反应相互干扰，所以效率低。

另外，因为通常的自来水的水质的导电率低，所以若极间距离为40mm以上时，为了得到必要的处理能力而必须要有40V以上的电压。因为电压在40V以上时，用于阳极14的金属材料的腐蚀加剧，所以实用性方面并不理想。

上述喷射器20是喷射水吸引空气方式的喷射器，如图2所示，由喷嘴21、喉管22和扩散段23构成，作为一例，设计成在l_f＝2-100mm、l_d＝10-200mm、d_n＝1.0-10mm、θ＝10-30deg.的范围是理想的。

在喷射器20中，连接有一端部面对混合室25的返回配管24。返回配管24的另一端部面对阳极14的上部空间地与水槽13的顶面连接。

在该喷射器20中，在由泵(未图示)的驱动使水从供水配管18流入水槽13内之际，水槽13的上部空间的氧气经过返回配管24流入到混合室25内，溶解在水中，供给到水槽13内的水中的溶解氧浓度变高。

上述水垢获取机构3具有：水槽26、在该水槽26内相向配设的阳极27及阴极28、和正极与阳极27连接而负极与阴极28连接的第二电源29。阳极27及阴极28交替地配设1组以上。

通过把阳极27及阴极28的表面制成例如针状或者刷状，可以急剧增加阳极27及阴极28的表面的电场强度，由于表面系数也变大，所以可高效地获取水垢晶粒。

作为相向的阳极27和阴极28的间隔，0.15mm～10mm是理想的。这是因为在阳极27、阴极28中的电场强度成为4kV/cm以上。

可知在为0.15mm以下时即使缩短阳极27、阴极28的相互间隔也不会使电场强度变化。另外，若过于缩短间隔，则因为由补充的水垢晶粒容易堵塞阳极27和阴极28之间，所以是不理想的。若相向的阳极27和阴极28的间隔为10mm以上时，则阳极27、阴极28中的电场强度为4kV/cm以下，不能高效地获取水垢晶粒。

阳极27及阴极28使用容易被阳极氧化的金属例如钼、不锈钢、铝、铜、铁、钨等，通过使用这些金属，可以在阳极27及阴极28的溶解的同时容易剥下在其上形成的水垢层。

与水槽26连接的被加热水入口配管10在中途分支出安装了切换阀33的水垢除去配管32。

在上述构成的热水供给器中，水经过供水配管18流入到水垢析出机构2的水槽13内。从阳极14的下方流入的水随后从阳极14流向阴极15，从阴极15的上方经过水出口配管30排出。

在水槽13内，当由第一电源16施加1.2V以上的电压时，在阳极14侧如下式(1)所示，发生水的电离而产生氧。

H₂O→2H⁺+1/2O₂+2e^-............(1)

在阴极15侧如下式(2)所示，由氧、氢离子和电子的反应产生OH^-离子。

2H⁺+O₂+2e^-→2OH^-............(2)

由氧的还原反应产生OH^-离子的结果，使阴极15附近的pH值上升。

由此，在阴极15侧如下式(3)所示，溶解于水中的Ca离子和HCO₃离子发生反应而生成碳酸钙的晶粒。

Ca²⁺+HCO₃ ^-+OH^-→CaCO₃↓+H₂O............(3)

另外，在水流经供水配管18的同时，由来自流量传感器36的电信号，接通第一电源16，在阳极14和阴极15之间施加电压。

另一方面，在阴极15附近产生的碳酸钙若到达阳极14附近，则由在上式(1)产生的H⁺再次溶解碳酸钙。

因此，水垢析出机构2中的水的入口、出口的位置、水槽13的构造形成为，如图1所示的虚线那样，从阳极14到阴极15同样地流动。

另外，由隔离板31防止积蓄在阳极14侧的氧气沿水槽13的顶部漏到阴极15侧。

另外，随着导入水的泵的驱动，水槽13的上部空间的氧气经过返回配管24、喷射器20，混入到在供水配管18中流动的水中，向阳极14侧供给溶解氧浓度高的水。

在水垢析出机构2的水槽13的水出口附近，在阳极14附近产生的酸性水和在阴极15附近产生的含CaCO₃的碱性水混合，形成为中性。

在此，若在水垢析出机构2和水垢获取机构3之间的水的滞留时间长，则由水垢析出机构2生成的以CaCO₃为主要成分的水垢晶粒有可能再溶解。

具体来讲，对于在阴极15侧从水槽13的顶部导出的水出口配管30，只要设计成在生成的水垢晶粒的粒径为1μm以上的情况下滞留时间为10秒以下、在10nm～1μm的情况下滞留时间为3秒以下即可。

其后，含有水垢晶粒的水从阴极15的上方经过水出口配管30排出，送到水垢获取机构3。

在水垢获取机构3中，通过由第二电源29施加电压而在阳极27和阴极28之间形成电场，带电的水垢晶粒靠近具有相反电荷的阳极27、阴极28。

带有一定电荷的水垢晶粒的移动速度由电场密度决定。

由于阴极28、阳极27使用表面凹凸大例如呈针状或者刷状的材料，阳极27、阴极28的前端的电场强度急剧增加，表面系数也变大，所以可高效地获取水垢晶粒。

接着，由水垢获取机构3除去了水垢的水经过被加热水入口配管10流到传热流路9，在此被来自作为热源的冷凝器6的热加热，被加热了的水被送到水龙头、淋浴喷头等的热水排出机构(未图示)。

由水垢获取机构3获取的水垢若不定期地进行除去，则获取性能会降低。具体的是，附着在阳极27、阴极28的表面上的水垢厚度的平均值每增加0.1mm，性能与增加前比较就会降低10％。也就是，若没有水垢附着的初期的获取效率为100％，则在0.1mm时降为90％，在0.2mm时降为81％，在0.3mm时降为72％。

其原因在于，因为水垢本身的导电性低，所以当阳极27、阴极28被水垢覆盖时，能够形成高电场的面积减少。

因此，必须定期除去由水垢获取机构3获取的水垢。

此时，关闭被加热水入口配管10的切换阀12，打开水垢除去配管32的切换阀33。

接着，对阳极27及阴极28施加与获取水垢晶粒时相反的电位。其结果，积蓄为层状的水垢一旦从阳极27剥离后，虽作用有朝相向的阴极28拉近的力，但因为水垢的重量大，所以在由阴极15获取前就自然沉降而被分离。

若从由自然沉降从阳极27分离水垢的观点出发，则在水垢厚度的平均值为0.1～10mm的范围内实施通过施加反向电位进行的除去操作是理想的。

若为0.1mm以下，则水垢层的重量小，故会产生除去操作时的阳极27、阴极28的再附着，所以除去效率明显降低。

另一方面，若成长到10mm，则不仅获取效率降到30％，而且有可能堵塞阳极27和阴极28之间。

如以上说明所示，根据该实施方式的热水供给器，由于水垢析出机构2具有把氧气供给到向水槽13供给水的供水配管18中并溶解于水的氧气供给溶解机构，所以，在阴极15附近不会出现成为碱源的氧气不足的情况，可使水的pH值提高，因而可高效地析出以碳酸钙为主要成分的水垢成分。

另外，由于在水垢的阴极15附近呈现碱性，所以水垢晶粒带负电，可抑制水垢晶粒向阴极15附着。

另外，由于氧气供给溶解机构具有安装在供水配管18上的喷射器20、和一端部面对阳极14的上部空间地与水槽13连接而另一端部与喷射器20连接的返回配管24，由施加而在阳极14产生的氧气经过返回配管24被吸引至喷射器20，溶解于水中，所以不必特意从外部供给氧气。

另外，氧气向水中的溶解利用由喷射器20向供水配管18流动的水的吸入效果，氧气可简单且高效地溶解于水中。

另外，由于在阳极14和阴极15之间且水槽13的顶部，设置阻止氧气从阳极14侧沿顶部流到阴极15侧的隔离板，所以，由水的电解在阳极14产生的氧气经过返回配管4、喷射器20被回收，提高了回收效率。

另外，由于供水配管18、水出口配管30各自与水槽13连接，以使水从阳极14流到阴极15，所以，可防止在阴极15附近产生的水垢流向阳极14侧、在阳极14附近析出的水垢成分再溶解。

另外，由于在水垢析出机构2的下游侧设置水垢获取机构3，由该水垢获取机构3除去水垢成分的水被导向传热流路9，所以可降低传热流路9中的水垢附着量，提高从热水供给装置本体1的冷凝器6的热传导性能。

另外，在供水配管18中安装流量传感器36，利用该流量传感器36只在向水槽13供水时使水垢析出机构2一直动作，而在不供水时不动作。

因此，成为碱源的氧气不足，在阴极15附近，含有水垢晶粒的水溶液的pH值为8以下，水溶液中的水垢晶粒带正电，水溶液中产生的水垢晶粒由静电被拉近并覆盖在阴极15上，其结果可以防止未形成阴极15附近的高电场、成为无法析出水垢的状态。

实施方式2.

图3是表示本发明的实施方式2中的热水供给装置的示意构成图。

在该实施方式2中，在返回配管24连接第一空气供给配管34，与从水槽13内一起地，也从第一空气供给配管34供给被向喷射器20供给的氧，与实施方式1的情况比较，可以增加水的溶解氧浓度，同时可以切实地供给把成为碱源的氧气供给至水槽13的水。

其它的构成、作用及效果与实施方式1相同。

实施方式3.

图4是表示本发明的实施方式3中的热水供给装置的示意构成图。

在该实施方式3中，在水垢析出机构2中，设置隔开阳极14和阴极15的、阻当氧气通过而能让水及氢离子通过的隔膜35。

作为隔膜35，可以使用质子传导性的离子交换膜、阴离子传导性的离子交换膜、多孔性的有机膜、多孔性的无机膜等。

具体的是，作为隔膜35，可以使用全氟砜酸膜。另外，只要是不透过气体、具有电绝缘性、只传导水分和氢离子的材料即可，此外也可以使用聚苯并恶唑系离子交换膜、聚苯并咪唑系离子交换膜、多芳醚系列离子交换膜等，

此时若添加相对于高分子电解质膜中所含的水的分子数为约2～6倍的磷酸分子，则可提高氢离子传导性，可改进水垢晶粒的析出效率。

与没有隔膜35的实施方式1、2比较，在本实施方式3的热水供给装置中，因为阴极15附近的反应和阳极14附近的反应相互不干扰，所以在电极间距离的设置范围宽、不必控制在电极附近流动的水流的方面具有优点。

其它的构成、作用及效果与实施方式1相同。

另外，在上述各实施方式1-3中，以在水中作为水垢的生成成分溶解了Ca离子的例子进行了说明，但在水中溶解作为与Ca离子相同硬度成分的Mg离子的情况下，也可以适用本发明。

另外，作为供水检测机构使用流量传感器36进行了说明，但当然并不限定于此，例如也可以是压力传感器。

实施方式4.

图5是表示本发明的实施方式1中的热水供给装置的示意构成图。

在该实施方式4中，在喷射器20上连接第二空气供给配管134的前端部。第二空气供给配管134的前端开口部面对喷射器20的混合室25。

在该实施方式中，不设置如实施方式1-3所示的向喷射器20供给氧气的返回配管24。

但是，在由泵的驱动使水从供水配管18流入水槽13内之际，喷射器20内的混合室25内减压，作为外部气体的空气经过第二空气供给配管134被吸引到混合室25内，在水中溶解，被供给至水槽13内的水中的溶解氧浓度变高。

另外，若需要增加氧气供给量，则只要在第二空气供给配管134安装空气泵即可。通过安装空气泵，可以进一步增大空气泵的下游侧的第二空气供给配管134内的压力和混合室25内的压力的压力差，相应地可使更多的空气即氧气混入到水中。

在该实施方式中，经过第二空气供给配管134供给的空气不必加压，可以利用由水经过喷射器20产生的吸引压被吸引的无尽的空气中的氧气，另外该氧气在喷射器20的混合室25内简单且高效地溶解在水中。

其它的构成、作用及效果与实施方式1相同。

实施例

以下，对于上述实施方式1-4的热水供给装置，说明热水供给装置本体1的传热流路9中的水垢附着防止效果的具体例。

实施例1.

实施例1研究的是在使用实施方式1的热水供给器时仅运行水垢析出机构2、停止运行水垢获取机构3的情况的性能。也就是，断开第二电源29，只接通第一电源16来进行运行。

作为水垢析出机构2的设定条件，设定电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电压为12V，电极间距离为5mm。水槽13的体积为0.5L，喷射器20使用l_f＝2mm、l_d＝10mm、d_n＝0.1mm、θ＝15deg.的喷射器，把在阳极14产生的氧气经过返回配管24、喷射器20混入到水中。

另外，在施加直流电压时，电流稳定地以1.0A流过。

作为水，使用Ca²⁺浓度为120mg/L、pH值为6.8、溶解氧浓度为5mg/L的水。

通过使用喷射器20把在阳极14产生的氧气在水槽13近前的供水配管18中混合，溶解氧浓度以稳定状态从5mg/L增加到15mg/L。

水垢获取机构3的电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电压为0V，电极间距离为5mm，并列两组阳极27和阴极28进行实验。水槽26的体积为0.5L。

另外，这些条件是具体说明实施方式1的实施例的控制因素的一例，并不限定使实施方式1动作之际的操作条件。

在图6中表示上述实施例1的结果。

通过施加12V直流电压，溶解Ca²⁺浓度减少了75％，即从120mg/L到30mg/L。这是因为在阴极15的附近析出以Ca离子为主要成分的水垢晶粒而引起的。在采集阴极15附近的水溶液来测定pH值时，pH值为12，呈强碱性。

另一方面，在比较例1中表示停止由喷射器20进行氧溶解的情况的结果。Ca²⁺的除去能力低到仅5％(溶解能力从120mg/L减少到114mg/L)，在采集阴极15附近的水溶液来测定pH值时，pH值为7.2，大体呈中性。

另外，在连续1000小时运行水垢析出机构2、测定附着在阴极15上的每单位电极面积的水垢量时，相对于在实施例1中为0.01mg/cm²，在比较例1中附着0.1mg/cm²。

进而，对于由水垢析出机构2产生的水垢晶粒测定泽塔电位。在溶液与另外的相(例如电极、胶体颗粒)接触时，在其界面产生电荷分离，形成两层电气层，产生电位差。在与溶液接触的相进行相对运动时，处于从接触相的表面起具有一定厚度的层的溶液因为有粘性，所以与接触相一起运动。将在该层的表面(滑动面)和充分离开界面的溶液部分的电位差称为泽塔电位。水垢晶粒的泽塔电位若为正，则由静电吸引到阴极15，若为负则从阴极15排斥开。

在图7中表示由水溶液的pH值形成的水垢晶粒(平均晶粒直径为2.5μm)的泽塔电位的变化的相关测定结果。

泽塔电位在水的pH＝6.8时具有+25mV左右的正电位，但随着pH值上升而减少，在pH＝8时大体变为零(等电点)。在pH＞8时，泽塔电位进一步减少，显示为-18～-22mV。

也就是，在由上述喷射器20实施氧溶解的实施例1中，因为由溶解氧浓度的增加而显示碱性，处于使水垢晶粒带负电的pH值范围，所以可以说明抑制了向阴极15的附着。

另一方面，在比较例1中，因为溶解氧浓度不足，故在阴极15附近只产生稍微产生水垢晶粒的程度的OH^-量，所以认为pH＜8，晶粒缓缓地在阴极15析出。

实施例2.

在该实施例2中，研究的是在上述实施方式1的热水供给装置中运行水垢析出机构2和水垢获取机构3双方的情况的性能。也就是，第一电源16及第二电源29同时进行通电运行。

作为水垢析出机构2的设定条件，设定电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电压为12V，电极间距离为5mm。水槽13的体积为0.5L，喷射器使用l_f＝2mm、l_d＝10mm、d_n＝0.1mm、θ＝15deg.的喷射器，把在阳极14产生的氧气在水槽13近前混合。在对阳极14和阴极15施加直流电压时，电流稳定地以1.0A流过。

通过使用喷射器20把在阳极14产生的氧气在水槽13近前混合，溶解氧浓度以稳定状态从5mg/L增加到15mg/L。

水垢获取机构3的电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电极间距离为5mm，并列两组阳极27和阴极28来进行实验。水槽26的体积为0.5L。采用实施方式1中说明的观点，控制电源29以使电极的电场强度达到5kV/cm。

实施例2的结果在图8中表示。

通过施加12V直流电压，溶解Ca²⁺浓度减少了75％，即从120mg/L到30mg/L。这是因为在阴极附近析出以Ca离子为主要成分的水垢晶粒的原因。

另外，在连续1000小时运行水垢析出机构2，测定附着在阴极15上的每单位电极面积的水垢量时，相对于在实施例1中为0.01mg/cm²，在实施例2中与0.01mg/cm²相等。

在比较附着在位于水垢获取机构3的后段的热水供给装置本体1的传热流路9上的水垢量时，相对于在实施例1中为0.05mg/cm²，在实施例2中大幅减少到0.01mg/cm²。

这被认为是因为由水垢获取机构3可除去水垢晶粒的90％，所以附着在位于后段的传热流路9上的水垢晶粒减少。

实施例3.

该实施例3研究的是在使用实施方式3的热水供给器时、运行使用了由全氟砜酸构成的隔膜35的水垢析出机构2和水垢获取机构3双方的情况的性能。也就是，第一电源16及第二电源29同时进行通电运行。

作为水垢析出机构2的设定条件，设定电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电压为12V，电极间距离为5mm。水槽13的体积为0.5L，喷射器20使用l_f＝2mm、l_d＝10mm、d_n＝0.1mm、θ＝15deg.的喷射器，把在阳极14产生的氧气在水槽13近前混合。在施加直流电压时，电流稳定地以1.0A流过。

水垢获取机构3的电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电极间距离为5mm，并列两组阳极27和阴极28地进行实验。水槽13的体积为0.5L。采用实施方式1中说明的观点，控制第二电源29以使电极的电场强度达到5kV/cm。

该实施例3的结果在图9中表示。

通过施加12V直流电压，溶解Ca²⁺浓度减少了95％，即从120mg/L到6mg/L。这是因为阴极15附近的反应和阳极14附近的反应全不干扰，有效地在阴极15的附近析出以Ca离子为主要成分的水垢晶粒。

另外，在连续1000小时运行水垢析出机构2、测定附着在阴极15上的每单位电极面积的水垢量时，相对于在实施例2中为0.01mg/cm²，在实施例3中与0.01mg/cm²相等。

比较附着在位于水垢获取机构3的后段的传热流路9上的水垢量时，相对于在实施例2为0.01mg/cm²，在实施例3中大幅减少到0.002mg/cm²。这被认为是因为由水垢析出机构2能使溶解的Ca²⁺的大部分作为晶粒析出，由后段的水垢获取机构3除去水垢晶粒的90％，所以附着在位于后段的传热流路9上的水垢晶粒减少。

实施例4.

实施例4研究的是在使用实施方式4的热水供给器时仅运行水垢析出机构2而停止运行水垢获取机构3的情况的性能。

也就是，断开第二电源29，只接通第一电源16进行运行。

作为水垢析出机构2的设定条件，设定电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电压为12V，电极间距离为5mm。水槽13的体积为0.5L，喷射器20使用l_f＝2mm、l_d＝10mm、d_n＝0.1mm、θ＝15deg.的喷射器，通过喷射器20把空气中的氧混入到水中。另外，在施加直流电压时，电流稳定地以1.0A流过。

通过由空气泵调节空气压力而把空气中的氧气在水槽13近前的喷射器20中混合，溶解氧浓度以稳定状态从5mg/L增加到12mg/L。

水垢获取机构3的电极面积为1dm²，流量为100ml/L，电压为0V，电极间距离为5mm，并列两组阳极27和阴极28来进行实验。水槽26的体积为0.5L。

另外，这些条件是具体说明实施方式4的实施例的控制因素的一例，并不限定使实施方式4动作之际的操作条件。

上述实施例4的结果在图10中表示。

通过施加12V直流电压，溶解Ca²⁺浓度减少了60％，即从120mg/L到48mg/L。这是因为在阴极15附近析出以Ca离子为主要成分的水垢晶粒。在采集阴极15附近的水溶液来测定pH值时，pH值为11.2，呈强碱性。

另一方面，在比较例2表示停止了由喷射器20进行的氧气溶解的情况的结果。Ca²⁺的除去能力降低成仅5％(溶解能力从120mg/L减少到114mg/L)，在采集阴极15附近的水溶液来测定pH值时，pH值为7.2，呈大体中性。

另一方面，在连续1000小时运行水垢析出机构2、测定附着在阴极15上的每单位电极面积的水垢量时，相对于在实施例4为0.06mg/cm²，在比较例2中附着了0.1mg/cm²。

附图标记说明

1：热水供给装置本体，2：水垢析出机构，3：水垢获取机构，6：冷凝器(热源)，9：传热流路，10：被加热水入口配管，11：被加热水出口配管，12、33：切换阀，13、26：水槽，14、27：阳极，15、28：阴极，16：第一电源，18：供水配管，20：喷射器(氧气供给溶解机构)，24：返回配管(氧气供给溶解机构)，29：第二电源，30：水出口配管，31：隔离板，32：水垢除去配管，34：第一空气供给配管，35：隔膜，36：流量传感器(供水检测机构)，134：第一空气供给配管。

Claims

1.一种热水供给器，该热水供给器具备水垢析出机构、传热流路和热源，

该水垢析出机构具有水槽、在该水槽内相向配置的阳极和阴极、以及在阳极和阴极之间施加电压的电源，将溶解在滞留于水槽内的水中的水垢成分析出，

该传热流路设于该水垢析出机构的下游，引导上述水，

该热源在该传热流路中通过热交换对上述水进行加热，其特征在于，

上述水垢析出机构具有氧气供给溶解机构，该氧气供给溶解机构将氧气供给到向上述水槽供给上述水的供水配管中并溶解于水。

2.如权利要求1所述的热水供给器，其特征在于，上述氧气供给溶解机构具备喷射器和返回配管，该喷射器安装于上述供水配管，该返回配管的一端部面对上述阳极的上部空间地与上述水槽连接，该返回配管的另一端部与上述喷射器连接，

由上述施加在上述阳极产生的上述氧气经过上述返回配管被吸引至上述喷射器。

3.如权利要求2所述的热水供给器，其特征在于，上述返回配管在中途连接有向上述返回配管内供给空气的第一空气供给配管。

4.如权利要求1所述的热水供给器，其特征在于，上述氧气供给溶解机构具备安装于上述供水配管的喷射器和与该喷射器连接的第二空气供给配管，

作为外部气体的空气经过上述第二空气供给配管被吸引至上述喷射器。

5.如权利要求1到4中任一项所述的热水供给器，其特征在于，在上述阳极和上述阴极之间且上述水槽的顶部，设有阻止上述氧气从阳极侧沿顶部向上述阴极侧流动的隔离板。

6.如权利要求1到5中任一项所述的热水供给器，其特征在于，上述供水配管、将上述水槽内的上述水向外部排出的水出口配管分别与水槽连接，以便水从上述阳极流到上述阴极。

7.如权利要求1到6中任一项所述的热水供给器，其特征在于，在上述阳极与上述阴极之间，设有遮断上述氧气通过而能使氢离子及上述水通过的隔膜。

8.如权利要求1到7中任一项所述的热水供给器，其特征在于，在上述供水配管中，安装有检测向上述水槽内的供水并且与上述电源电连接的上述供水检测机构，仅在向水槽内供水时接通电源，在上述阳极和上述阴极之间施加电压。

9.如权利要求1到8中任一项所述的热水供给器，其特征在于，在上述水垢析出机构的下游侧，设有获取由水垢析出机构析出的上述水垢成分的水垢获取机构，由该水垢获取机构除去了上述水垢成分的水被引导至上述传热流路。