JP2012145244A - 給湯器用スケール成分除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスが不要であり、コンパクトで利便性の高い給湯器用スケール成分除去装置を提供することを目的とする。
【解決手段】熱交換器を備える給湯器において、熱交換器に水を供給する水路に給湯器用スケール成分除去装置が配される。本装置には、熱交換器に供給される水を電解処理することによりスケール成分の除去を行う電解装置が備えられるとともに、この電解装置を迂回するバイパス経路、および、電解装置に洗浄水を流す洗浄経路が備えられている。加えて、本装置には、電解槽に備えられる一対の電極の極性を所定時間毎に反転する極性切り替え装置が備えられ、かつ、極性切り替え装置による反転操作に伴って、水が電解装置に供される電解経路を閉とするとともにバイパス経路と洗浄経路とを開とし、所定時間経過後に電解経路を開とするとともにバイパス経路と洗浄経路とを閉とする経路制御装置が備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、給湯器用スケール成分除去装置に関する。

ヒートポンプ式給湯器、瞬間ガス湯沸かし器等の給湯器は、熱交換器により水を加熱して利用者に供給するものである。ここで、これらの給湯器への水の供給源となる水道水は、一般に、カルシウムやマグネシウム等の硬度成分を含んでいる、このため、給湯器の配管内壁に難溶解性のカルシウム塩（スケール）が付着し、配管の詰まりや熱交換効率の低下が生じることがある。このような問題を解決するため、電気分解によって水中のスケール成分を除去する装置が考案されている。

ところで、このような電解装置では、水中から除去されたスケール成分が電極に付着することとなるため、付着したスケール成分を電極から剥がし取り、経路内から除去する操作を定期的に行う必要がある。このため、定期的に電極の極性を反転させて電極に付着したスケールを剥がし取り、フィルタで捕集する方法（特許文献１参照）、同じく定期的に電極の極性を反転させて電極からスケールを剥がし取り、スケール捕集器で捕集して定期的に排出する方法（特許文献２参照）等が提案されている。

特開平３−１７０７４７号公報 特開昭６１−１８１５９１号公報

しかし、上記のような方法では、フィルタやスケール捕集器にスケールが溜まったことを定期的に確認し、交換や内容物の排出等のメンテナンスを行わなければならないため、面倒であった。また、フィルタや捕集器の存在のため、装置が大型化しがちであった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、メンテナンスが不要であり、コンパクトで利便性の高い給湯器用スケール成分除去装置を提供することを目的とする。

本発明の給湯器用スケール成分除去装置は、熱交換器を備える給湯器において前記熱交換器に水を供給する水路に配されるものであって、前記水を貯留可能な電解槽と、前記電解槽内に設置された少なくとも一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加する電圧源とを備え、前記一対の電極間に電圧を印加することにより前記電解槽内に貯留された前記水の電解処理を行う電解装置と、前記電圧源に接続されて一定時間毎に前記一対の電極の極性を反転させる極性切り替え装置と、前記電解槽に前記水を供給する入水路と前記電解槽から出水した水を前記熱交換器に送る出水路とで構成される電解経路と、前記電解槽と並列的に設けられるバイパス経路と、前記電解槽に洗浄水を供給可能な洗浄水供給路と前記電解槽から洗浄水を排水可能な排水路とで構成される洗浄経路と、前記電解経路と前記バイパス経路との間で経路を切り替え可能な第１経路切り替え機構と、前記洗浄経路と前記電解経路との間で経路を切り替え可能な第２経路切り替え機構と、前記極性切り替え装置により前記一対の電極の極性が反転される反転操作に伴って、前記第１経路切り替え機構および前記第２経路切り替え機構を操作して前記電解経路を閉とするとともに前記バイパス経路と前記洗浄経路とを開とし、所定時間経過後に前記第１経路切り替え機構および前記第２経路切り替え機構を操作して前記電解経路を開とするとともに前記バイパス経路と前記洗浄経路とを閉とする経路制御装置と、を備える。

本発明によれば、熱交換器を備える給湯器において、熱交換器に水を供給する水路に給湯器用スケール成分除去装置が配される。本装置には、熱交換器に供給される水を電解処理することによりスケール成分の除去を行う電解装置が備えられるとともに、この電解装置に処理すべき水を供給する電解経路、電解装置を迂回するバイパス経路、および、電解装置に洗浄水を流す洗浄経路が備えられている。加えて、本装置には、電解槽に備えられる一対の電極の極性を所定時間毎に反転する極性切り替え装置が備えられ、かつ、極性切り替え装置による反転操作時に、電解経路を閉とするとともにバイパス経路と洗浄経路とを開とし、所定時間経過後に電解経路を開とするとともにバイパス経路と洗浄経路とを閉とする経路制御装置が備えられている。

なお、本発明において、「反転操作時に伴って」とは、電解経路を閉とする操作、およびバイパス経路を開とする操作、および洗浄経路を開とする操作がすべて反転操作に対して同時に行われる場合のみを意味するものではなく、これらの操作のうち１つまたはそれ以上が反転操作に対して若干前後して行われる場合を含む。

このような構成によれば、極性切り替え装置による極性反転操作の際に、一定時間電解経路が閉となり、洗浄経路およびバイパス経路が開となる。これにより、陰極から陽極に切り替えられた電極の表面から剥がれ落ちたスケールが洗浄水により洗い流され、経路外へ自動的に排出される。このように電解装置の洗浄が自動的に行われ、かつ剥がれ落ちたスケールが経路外へ自動的に排出されるから、面倒なメンテナンスが不要となる。また、スケール捕集のための特別な部品や機構等が必要ないため、装置をコンパクト化できる。さらに、洗浄を行っている間、バイパス経路を介して給湯のために必要な水を熱交換器に供給できるから、給湯器の運転が妨げられることがなく、便利である。

実施形態１において、給湯器用スケール成分除去装置をヒートポンプ式の給湯器における配管に接続した様子を示す概略構成図 実施形態１の給湯器用スケール成分除去装置の構成図 電解槽の概略断面図 実施形態１における運転のタイムチャート 変形例１の給湯器用スケール成分除去装置をヒートポンプ式の給湯器における配管に接続した様子を示す概略構成図 変形例２の給湯器用スケール成分除去装置の構成図 変形例３において、給湯器用スケール成分除去装置をガス給湯器における配管に接続した様子を示す概略構成図 変形例４の給湯器用スケール成分除去装置における電解装置および各経路の構成図 変形例４における運転のタイムチャート 変形例５の給湯器用スケール成分除去装置における電解装置および各経路の構成図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図４によって説明する。本実施形態では、本発明の給湯器用スケール成分除去装置をヒートポンプ式の給湯器における配管に接続して用いる場合を例にとり説明する。

本実施形態のヒートポンプ式給湯器１０は、給湯水を貯留する貯湯タンク１１、この貯湯タンク１１に接続されて貯湯タンク内の給湯水が循環する給湯水循環経路１２、および給湯水循環経路１２内を流れる給湯水を加熱する熱交換器１９を備えたヒートポンプサイクル１８により構成されている（図１参照）。

給湯水循環経路１２は、貯湯タンク１１から引き出されて熱交換器１９に至る往水管１３、および熱交換器１９から引き出されて貯湯タンクに戻る復水管１４により接続されて、全体としてループ状の閉回路として構成されたものである。往水管１３側の配管には循環ポンプ１５が装備されて、貯湯タンク１１内の給湯水を給湯水循環経路１２内に循環させることができるようになっている。また、貯湯タンク１１の上部には、貯留されている給湯水を蛇口へ出湯する出湯口１６が設けられており、貯湯タンク１１の下部には、上水道からの給水配管に接続されて、出湯により消費された分の給湯水を貯湯タンク１１内に補給するための給水口１７が設けられている。

ヒートポンプサイクル１８は、上記の熱交換器１９を圧縮機２０等と冷媒用配管２１により接続した閉回路にて構成される一般的な構成のものであって、内部には冷媒として二酸化炭素が封入されている。

給湯水循環経路１２における往水管１３は、貯湯タンク１１から引き出された第１往水管１３Ａと、熱交換器１９に至る第２往水管１３Ｂとに分割され、両者の間には給湯水を電解処理するためのスケール成分除去装置３０が配されている。このスケール成分除去装置３０は、電解装置３１および気水分離装置３７を備えている（図２参照）。

電解装置３１は、内部に給湯水を貯留可能な電解槽３２を備えている（図３を併せて参照）。電解槽３２は密閉構造をなす略直方体状の中空容器であって、その内部には、５枚の電極３３が収容されている。各電極３３は導電性材料により矩形薄板状に形成されており、電解槽３２の内部に平行に、かつ等間隔で配置されている。５枚の電極３３のうち両端に配された２枚の電極３３Ａがそれぞれ直流電源３４の一対の端子３５Ａ、３５Ｂのうち一方の端子３５Ａに、真ん中に配された１枚の電極３３Ｂが他方の端子３５Ｂに接続されている。そして、電極３３のうち、真ん中の１枚と両端の各１枚との間にそれぞれ挟まれた２枚の電極３３Ｃは、直流電源３４の一対の端子３５Ａ、３５Ｂのいずれにも接続されないフリー電極とされている。このフリー電極３３Ｃの表裏面は、それぞれ対向する電極３３Ａ、３３Ｂの極性とは逆の極性をもつようになる。これにより、隣り合うプラスマイナス一対の電極からなる単セルの４つを並列に接続した電解セル構造が構成される。

電解槽３２の出口側には、連結配管３６を介して気水分離装置３７が接続されている。気水分離装置３７は、給湯水を貯留可能な気水分離槽３８を備えており、この気水分離槽３８の内部には高周波発生器（図示せず）に接続された超音波発振子３９が設けられている。また、気水分離槽３８の天井部には、内部に溜まった気体を外部に排出するためのボールタップ弁４０が設けられている。このボールタップ弁４０は、ボールタップ本体４１と、このボールタップ本体４１に対して搖動可能に取り付けられたアーム４２と、このアーム４２の先端に取り付けられたフロート４３とを備える一般的な構成のものである。

電解槽３２の入口側には給湯水を内部に導入可能な導入配管４４が、また気水分離槽３８の出口側には、気水分離処理された給湯水が出水される出水配管４５が接続されている。導入配管４４から電解槽３２、連結配管３６を通過して気水分離装置３７に至る経路が電解経路Ｒ２を構成する。

上記のように構成されたスケール成分除去装置３０は、貯湯タンク１１から引き出された第１往水管１３Ａに導入配管４４が、熱交換器１９に至る第２往水管１３Ｂに出水配管４５がそれぞれ接続されることにより、循環経路１２内において熱交換器１９の上段に配されるようになっている。

さらに、このスケール成分除去装置３０には、電解装置３１と並列的にバイパス配管４６が設けられている。バイパス配管４６の一端部は電解槽３２の入口に連なる導入配管４４から分岐しており、その分岐点には第１の三方弁４７が設けられている。この第１三方弁は、１つの入口４７Ａと２つの出口４７Ｂ、４７Ｃとを備えるものであり、入口４７Ａが導入配管４４を構成する配管のうち第１往水管１３Ａ側に連なる配管に、２つの出口４７Ｂ、４７Ｃのうち一方の出口４７Ｃが導入配管４４を構成する配管のうち電解槽３２の入口に連なる配管に、他方の出口４７Ｂがバイパス配管４６の一端部にそれぞれ接続されている。また、バイパス配管４６の他端部は連結配管３６に合流しており、その合流点には、第２三方弁４８が設けられている。この第２三方弁は、２つの入口４８Ａ、４８Ｂと１つの出口４８Ｃとを備えるものであり、２つの入口４８Ａ、４８Ｂのうち一方の入口４８Ａが連結配管３６を構成する配管のうち電解槽３２の出口に連なる配管に、他方の入口４８Ｂがバイパス配管４６の他端部に、また出口４８Ｃが連結配管３６を構成する配管のうち気水分離槽３８の入口に連なる配管に、それぞれ接続されている。導入配管４４から分岐してバイパス配管４６を通り、連結配管３６に合流して気水分離装置３７に至る経路がバイパス経路Ｒ１を構成する。そして、これら２つの三方弁４７、４８を操作することでバイパス経路Ｒ１と電解経路Ｒ２との間で給湯水の流路を切り替え可能となっている。第１三方弁４７および第２三方弁４８が本発明の第１経路切り替え機構に該当する。

また、導入配管４４において、第１三方弁４７より下流側であって電解槽３２の入口よりも上流側の位置には、洗浄配管５０が分岐している。導入配管４４と洗浄配管５０との分岐点には第３三方弁４９が設けられている。この第３三方弁は２つの入口４９Ａ、４９Ｂと１つの出口４９Ｃとを備えるものであり、２つの入口４９Ａ、４９Ｂのうち一方の入口４９Ａが導入配管４４を構成する配管のうち第１往水管１３Ａに連なる配管に、他方の入口４９Ｂが洗浄配管５０に、また出口４９Ｃが導入配管４４を構成する配管のうち電解槽３２の入口に連なる配管に接続されている。洗浄配管５０は、上水道からの給水配管に接続されており、電解槽３２の内部に水道水を給水可能とされている。

加えて、連結配管３６において、電解槽３２の出口よりも下流側であって第２三方弁４８よりも上流側には、電解槽３２から流出した水を外部に排水可能な排水配管５２が分岐している。連結配管３６と洗浄配管５０との分岐点には第４三方弁５１が設けられている。この第４三方弁は１つの入口５１Ａと２つの出口５１Ｂ、５１Ｃとを備えるものであり、入口５１Ａが連結配管３６を構成する配管のうち電解槽３２の出口に連なる配管に、また２つの出口５１Ｂ、５１Ｃのうち一方の出口５１Ｂが排水配管５２に、他方の出口５１Ｃが連結配管を構成する配管３６のうち気水分離槽３８の入口に連なる配管に接続されている。洗浄配管５０から導入配管４４に合流して電解槽３２を通過し、連結配管３６から分岐して排水配管５２に至る経路が洗浄経路Ｒ３を構成し、第３三方弁および第４三方弁が本発明の第２経路切り替え機構に該当する。

直流電源３４、三方弁４７、４８、４９、５１、および高周波発生器にはコントローラＣが接続されて、電極３３Ａ、３３Ｂへ印加する電圧の反転制御、弁の開閉の制御および超音波発振の制御を行うことができるようになっている。コントローラＣは、ＣＰＵ、メモリ等を備えたコンピュータであり、メモリに格納された制御プログラムによって電圧の反転制御、弁の開閉制御等が行われる。このコントローラＣが本発明の極性切り替え装置および経路制御装置に該当する。

次に、上記のように構成されたスケール成分除去装置３０によって、ヒートポンプ式給湯器１０の内部を循環する給湯水からスケール成分を除去する工程について説明する。

ヒートポンプ式給湯器１０の運転中は、循環ポンプ１５の作動により貯湯タンク１１内に貯留された給湯水が往水管１３を経由して熱交換器１９に供給され、温められる。温められた給湯水は、復水管１４に戻り、貯留される。このように、貯湯タンク１１に貯留された給湯水が循環経路１２を循環する間に熱交換器１９によって温められることによって、貯湯タンク１１内には常に温かい給湯水が貯留され、いつでも湯を使用できる状態となっている。なお、給湯水が蛇口へ出湯され、貯湯タンク１１内の水量が減少した場合には、水道水が給水口１７から補給される。

さて、給湯水のスケール成分除去処理を行う場合には、まず、コントローラＣからの制御信号により、第１三方弁４７において往水管１３側の入口４７Ａおよび電解槽３２側の出口４７Ｃを開に、バイパス配管４６側の出口４７Ｂを閉にする。また第２三方弁４８において電解槽３２側の入口４８Ａおよび気水分離槽３８側の出口４８Ｃを開に、バイパス配管４６側の入口４８Ｂを閉にする。これにより、バイパス経路Ｒ１が閉鎖され、給湯水の流路が電解経路Ｒ２側に設定される。同時に、第３三方弁４９において往水管１３側の入口４９Ａと電解槽３２側の出口４９Ｃを開に、洗浄配管５０側の入口４９Ｂを閉にする。また、第４三方弁５１において電解槽３２側の入口５１Ａと、気水分離槽３８側の出口５１Ｃを開に、排水配管５２側の出口５１Ｂを閉にする。これにより、洗浄経路Ｒ３が閉鎖される。

このとき、給湯水の流れは、貯湯タンク１１から電解槽３２、気水分離槽３８および熱交換器１９を通過して再び貯湯タンク１１に戻る流れとなり、電解槽３２および気水分離槽３８の内部に給湯水が供給される。

この状態で、コントローラＣからの制御信号により、電解装置３１において、直流電源３４の一方の端子３５Ａをプラス側、他方の端子３５Ｂをマイナス側として電極３３に直流電圧を印加する（第１の電解工程）。このとき、電極３３Ａが陽極、電極３３Ｂが陰極となる。そして、２枚のフリー電極３３Ｃの表裏面のうち陽極側の電極３３Ａと対向する側の面は陰極として、また陰極側の電極３３Ｂと対向する側の面は陽極として働く。

すると、給湯水が電極３３間を通過する間に、給湯水に含まれているカルシウムイオン、マグネシウムイオン等のミネラル分のイオンがスケールとなって、陰極である電極３３Ｂ、およびフリー電極３３Ｃの陰極側の面上に析出する。これにより、スケール成分が給湯水から除去される。

このとき、電解処理に伴って、陰極側から水素が、陽極側から酸素が発生する。発生した水素および酸素は、細かい気泡となって給湯水とともに気水分離槽３８内へ流れていく。気水分離槽３８では、内部に設置された超音波発振子３９から超音波が発振される。この超音波により、給湯水に含まれる細かい気泡が給湯水から分離して浮上し、気水分離槽３８の上部に溜められる。

なお、分離された水素及び酸素が気水分離槽３８にある程度溜まると、気水分離槽３８の天井部に設けられたボールタップ弁４０が自動的に開状態となり、水素及び酸素が外部に逃がされる。すなわち、水素及び酸素の貯留量がある程度大きくなると、相対的に気水分離槽３８内に貯留できる給湯水の量が少なくなり、水位が低下する。これに伴って、ボールタップ弁４０に備えられるフロート４３の位置が低下すると、アーム４２の搖動によりボールタップ本体４１内の弁が開となる。これにより、気水分離槽３８の内部に流入する給湯水に押し出されるようにして、水素および酸素が気水分離槽３８の外部に逃がされる。気水分離槽３８内の給湯水の水位がある程度上昇すると、フロート４３の位置が上昇してボールタップ本体４１内の弁が再び閉となる。

気水分離槽３８の出口から排出された給湯水は、熱交換器１９を経て再び貯湯タンク１１に戻される。

運転を継続していくと、陰極である電極３３Ｂ、およびフリー電極３３Ｃの陰極側の面上には、析出したスケールが徐々に堆積していく。そこで、所定時間経過後に、陽極−陰極を反転させて運転を行う。

まず、コントローラＣからの制御信号により、第３三方弁４９において洗浄配管５０側の入口４９Ｂを開に、往水管１３側の入口４９Ａを閉に切り替える。また、第４三方弁５１において排水配管５２側の出口５１Ｂを開に、気水分離槽３８側の出口５１Ｃを閉に切り替える。同時に、第１三方弁４７においてバイパス配管４６側の出口４７Ｂを開に、電解槽３２側の出口４７Ｃを閉に切り替える。また第２三方弁４８においてバイパス配管４６側の入口４８Ｂを開に、電解槽側の入口４８Ａを閉にする。これにより、電解経路Ｒ２が閉鎖され、給湯水の流路がバイパス経路Ｒ１側に設定されるとともに、洗浄経路Ｒ３が開となり、洗浄配管５０から給水された水道水（洗浄水）が電解槽３２の内部を通って排水配管５２へ排出されるようになる。

この状態で、コントローラＣからの制御信号により、上記した第１の電解工程とは逆に、直流電源３４の一方の端子３５Ａをマイナス側、他方の端子３５Ｂをプラス側として電極３３に直流電圧を印加する（第１の洗浄工程）。このとき、電極３３Ａが陰極、電極３３Ｂが陽極となる。そして、２枚のフリー電極３３Ｃの表裏面のうち陰極側の電極３３Ａと対向する側の面は陽極として、また陽極側の電極３３Ｂと対向する側の面は陰極として働く。これにより、電極３３Ｂ、３３Ｃの表面に堆積していたスケールが剥がれ落ちる。剥がれ落ちたスケールは洗浄水とともに排水配管５２から排出される。

このとき、給湯水はバイパス配管４６を経ることによって電解槽３２を迂回しつつ循環経路１２を循環し続ける。したがって、洗浄処理を行っている間にも給湯器１０の運転が妨げられることはない。

所定時間洗浄工程を行った後、第１の電解工程とは陽極と陰極とを反転させたままの状態で、電解処理を再開する（第２の電解工程）。すなわち、コントローラＣからの制御信号により、第３三方弁４９において往水管１３側の入口４９Ａを開に、洗浄配管５０側の入口４９Ｂを閉に切り替える。また、第４三方弁５１において気水分離槽３８側の出口５１Ｃを開に、排水配管５２側の出口５１Ｂを閉に切り替える。そして、第１三方弁４７において電解槽３２側の出口４７Ｃを開に、バイパス配管４６側の出口４７Ｂを閉に切り替える。また第２三方弁４８において電解槽側の入口４８Ａを開に、バイパス配管４６側の入口４８Ｂを閉にする。これにより、バイパス経路Ｒ１および洗浄経路Ｒ３が閉鎖され、給湯水の流路が電解経路Ｒ２側に設定される。すると、再び電解槽３２内で給湯水が電解処理を受け、スケール成分が給湯水から除去される。電解処理を受けてスケール成分が減少した給湯水は、上記の第１の電解工程と同様に気水分離装置３７による気水分離処理を受けた後、熱交換器１９を経て再び貯湯タンク１１に戻される。

運転を継続していくと、上記した第１の電解工程と同様に、陰極である電極３３Ａ、およびフリー電極３３Ｃの陰極側の面上には、析出したスケールが徐々に堆積していく。そこで、所定時間運転経過後に、陽極−陰極を反転させて運転を行う。

すなわち、第１の洗浄工程と同様に、コントローラＣからの制御信号により、第３三方弁４９において洗浄配管５０側の入口４９Ｂを開に、往水管１３側の入口４９Ａを閉に切り替える。また、第４三方弁５１において排水配管５２側の出口５１Ｂを開に、気水分離槽３８側の出口５１Ｃを閉に切り替える。同時に、第１三方弁４７においてバイパス配管４６側の出口４７Ｂを開に、電解槽３２側の出口４７Ｃを閉に切り替える。また第２三方弁４８においてバイパス配管４６側の入口４８Ｂを開に、電解槽側の入口４８Ａを閉にする。これにより、電解経路Ｒ２が閉鎖され、給湯水の流路がバイパス経路Ｒ１側に設定されるとともに、洗浄経路Ｒ３が開となり、洗浄配管５０から給水された水道水（洗浄水）が電解槽３２の内部を通って排水配管５２へ排出されるようになる。

この状態で、上記した第２の電解工程とは逆に、直流電源３４の一方の端子３５Ａをプラス側、他方の端子３５Ｂをマイナス側として直流電圧を印加する（第２の洗浄工程）。このとき、電極３３Ａが陽極、電極３３Ｂが陰極となる。そして、２枚のフリー電極３３Ｃの表裏面のうち陰極側の電極３３Ｂと対向する側の面は陽極として、また陽極側の電極３３Ａと対向する側の面は陰極として働く。これにより、電極３３Ａ、３３Ｃの表面に堆積していたスケールが剥がれ落ちる。剥がれ落ちたスケールは洗浄水とともに排水配管５２から排出される。

このとき、給湯水はバイパス経路Ｒ１を経ることによって電解槽３２を迂回しつつ循環経路１２を循環し続ける。したがって、洗浄処理を行っている間にも給湯器１０の運転が妨げられることはない。

所定時間洗浄工程を行った後、第２の電解工程とは陽極と陰極とを反転させたままの状態で（すなわち、再び第１の電解工程に戻って）電解処理を再開する。このように、第１の電解工程と第２の電解工程を、洗浄工程を間に挟みつつ繰り返していく。

以上のように本実施形態によれば、所定時間ごとに電極３３の極性を反転させ、陰極上に堆積したスケールを除去しつつ、電解を行う。これにより、給湯水からスケール成分を除去して循環経路１２内でのスケールの付着を防止することができる。

また、電極３３の極性反転操作の際に、一定時間電解経路Ｒ２が閉となり、洗浄経路Ｒ３、バイパス経路Ｒ１が開となる。これにより、陰極から陽極に切り替えられた電極の表面から剥がれ落ちたスケールが洗浄水により洗い流され、経路外へ自動的に排出される。このように電解槽３２の洗浄が自動的に行われ、かつ剥がれ落ちたスケールが経路外へ自動的に排出されるから、面倒なメンテナンスが不要となる。また、スケール捕集のための特別な部品や機構等が必要ないため、装置をコンパクト化できる。さらに、洗浄を行っている間、給湯のために必要な水をバイパス経路Ｒ１により熱交換器に供給できるから、給湯器１０の運転が妨げられることがなく、洗浄中であっても利用者に給湯水を給湯できる。

さらに、洗浄配管５０は上水道からの給水配管に接続されており、電解槽３２の内部に洗浄水として水道水を給水可能とされている。この水道水は水道圧によって電解槽３内に送られるから、洗浄水を電解槽３内に圧送するためのポンプ等を別途設ける必要がない。これにより、装置をコンパクト化できる。加えて、洗浄水として水道水を使用し、洗浄中は給湯水の電解槽３２への供給を遮断することにより、スケールとともに排出される給湯水の量を最低限度に抑えることができ、給湯水の無駄がない。

＜変形例１＞
図５に示すように、ヒートポンプ式給湯器６０には、貯湯タンク６１の天井部に空気抜き弁６２を備え、経路内に溜まったガスをこの空気抜き弁６２から逃がすことができるようになっているタイプのものがある。このようなヒートポンプ式給湯器６０に本願発明を適用する場合には、図６に示すように、気水分離装置を備えないスケール成分除去装置６３を用いることができる。本変形例のスケール成分除去装置６３は、気水分離装置を備えず、第２三方弁４８の出口４８Ｃに接続された連結配管３６が熱交換器１９に至る第２往水管１３Ｂに接続されている点を除いては実施形態１と同様である。なお、本変形例において実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略している。
本変形例によっても、実施形態と同様の作用効果が奏される。

＜変形例２＞
実施形態１では、洗浄配管５０が上水道からの給水配管に接続されており、電解装置３１の内部に水道水を給水可能とされていたが、貯湯タンク１１から洗浄水供給用の配管を別途導出して洗浄配管５０に接続し、貯湯タンク１１に貯留されている給湯水を洗浄水として供給しても構わない。ここで、貯湯タンク１１の給水口１７には上水道からの給水配管が接続されて、出湯により消費された分の給湯水を上水道から補給するようにされており、かつ、貯湯タンクに接続されている給湯水循環経路１２は閉回路であるから、貯湯タンク１１の内部に貯留される給湯水には常時水道圧が加わっている。したがって、貯湯タンク１１から洗浄配管５０に供給される給湯水にも水道圧が加わることとなり、この水道圧によって給湯水を電解槽３２に圧送することが可能となる。このため、本変形例においても、給湯水を圧送するポンプ等が不要であり、装置のコンパクト化が図れる。
なお、本変形例において実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略している。
本変形例によっても、実施形態と同様の作用効果が奏される。

＜変形例３＞
本発明の給湯器用スケール成分除去装置は、ガス燃焼部を燃焼させて熱交換器を加熱し、熱交換器を通過する水を加熱するタイプのガス給湯器（いわゆる瞬間ガス湯沸かし器）に適用することもできる。この場合、図７に示すように、ガス給湯器７０において、熱交換器７１に水を供給する配管７２にスケール成分除去装置３０を配設すればよい。本変形例によっても、実施形態と同様の作用効果が奏される。

＜変形例４＞
上記実施形態では、洗浄工程において、電極３３の極性の反転操作と同時に三方弁４７、４８、４９、５１の操作が行われ、電解経路Ｒ２が閉とされるとともにバイパス経路Ｒ１と洗浄経路Ｒ３とが開とされたが、本変形例は、バイパス経路Ｒ１を開状態とする操作が、電極３３の極性反転操作、および電解経路Ｒ２を閉とし洗浄経路Ｒ３を開とするよりも前に行われる。

本変形例のスケール成分除去装置８０では、実施形態の第１三方弁４７、第２三方弁４８、第３三方弁４９に代えて、第５二方弁８１、第６二方弁８２、および第７二方弁８３が用いられる（図８参照）。第５二方弁８１は導入配管４４においてバイパス配管４６との分岐点よりも電解槽３２側に、第６二方弁８２はバイパス配管４６に、第７二方弁８３は洗浄配管５０に、それぞれ設けられている。その他の構成は実施形態と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。

スケール成分除去装置８０の始動後、第１の電解工程時においては、コントローラＣからの制御信号により、第５二方弁８１を開、第６二方弁８２を閉とすることで、バイパス経路Ｒ１を閉鎖し、給湯水の流路を電解経路Ｒ２側に設定する。また第７二方弁８３を閉とし、第４三方弁５１において電解槽３２側の入口５１Ａと気水分離槽３８側の出口５１Ｃを開、排水配管５２側の出口５１Ｂを閉とし、洗浄経路Ｒ３を閉鎖する。このとき、給湯水の流れは、貯湯タンク１１から電解槽３２、気水分離槽３８および熱交換器１９を通過して再び貯湯タンク１１に戻る流れとなり、電解槽３２および気水分離槽３８の内部に給湯水が供給される。この状態で、実施形態と同様に給湯水の電解処理を行う。

所定時間経過後に、第１の洗浄工程を行う（図９参照）。第１の洗浄工程では、コントローラＣからの制御信号により、まず、第６二方弁８２を開とする。このとき、第５二方弁８１は開状態のままであり、給湯水が電解経路Ｒ２とバイパス経路Ｒ１との双方を経由して流れる状態となる。

次いで、数十秒遅れて、コントローラＣからの制御信号により、第５二方弁８１を閉に、第７二方弁８３を開に、また第４三方弁５１において排水配管５２側の出口５１Ｂを開に、気水分離槽３８側の出口５１Ｃを閉に切り替える。これにより、電解経路Ｒ２が閉鎖され、給湯水の流路がバイパス経路Ｒ１側に設定されるとともに、洗浄経路Ｒ３が開となり、洗浄配管５０から給水された水道水（洗浄水）が電解槽３２の内部を通って排水配管５２へ排出されるようになる。これと同時に、コントローラＣからの制御信号により、電極３３の極性反転操作を行う。これにより、電極３３の表面からスケールが剥がれ落ち、洗浄水とともに排水配管５２から排出される。

所定時間洗浄工程を行った後、第１の電解工程とは陽極と陰極とを反転させたままの状態で、電解処理を再開する（第２の電解工程）。すなわち、コントローラＣからの制御信号により、第５二方弁８１を開、第６二方弁８２を閉、第７二方弁を閉に、また第４三方弁５１において電解槽３２側の入口５１Ａと気水分離槽３８側の出口５１Ｃを開に、排水配管５２側の出口５１Ｂを閉に切り替える。これにより、洗浄経路Ｒ３およびバイパス経路Ｒ１が閉鎖され、給湯水の流路が電解経路Ｒ２側に設定される。すると、再び電解槽３２内で給湯水が電解処理を受け、スケール成分が給湯水から除去される。

所定時間運転経過後に、再び陽極−陰極を反転させて第２の洗浄工程を行う。すなわち、第１の洗浄工程と同様に、コントローラＣからの制御信号により、まず、第６二方弁８２を開とする。このとき、第５二方弁８１は開状態のままであり、給湯水が電解経路Ｒ２とバイパス経路Ｒ１との双方を経由して流れる状態となる。次いで、数十秒遅れて、コントローラＣからの制御信号により、第５二方弁８１を閉に、第７二方弁を開に、また第４三方弁５１において排水配管５２側の出口５１Ｂを開に、気水分離槽３８側の出口５１Ｃを閉に切り替える。これにより、電解経路Ｒ２が閉鎖され、給湯水の流路がバイパス経路Ｒ１側に設定されるとともに、洗浄経路Ｒ３が開となり、洗浄配管５０から給水された水道水（洗浄水）が電解槽３２の内部を通って排水配管５２へ排出されるようになる。これと同時に、コントローラＣからの制御信号により、電極３３の極性反転操作を行う。これにより、電極３３の表面からスケールが剥がれ落ち、洗浄水とともに排水配管５２から排出される。

所定時間洗浄工程を行った後、第２の電解工程とは陽極と陰極とを反転させたままの状態で（すなわち、再び第１の電解工程に戻って）電解処理を再開する。このように、第１の電解工程と第２の電解工程を、洗浄工程を間に挟みつつ繰り返していく。

本変形例によっても、実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて、本変形例では、洗浄工程において、まず、バイパス経路を開とし、給湯水が電解経路とバイパス経路の双方を通って供給されるようにし、その後に、電解経路を閉じ、洗浄経路を開き、電極の極性反転操作を行うようになっている。このようにすれば、洗浄工程の開始時において熱交換器への給湯が一瞬途絶えて空焚き状態となることを防止できる。

＜変形例５＞
本変形例のスケール成分除去装置９０は、実施形態１と比較して弁の構成及び洗浄配管と排水配管との取り付け位置が異なる。

本変形例においては、実施形態１と同様に、電解装置３１と並列的にバイパス配管４６が設けられている（図１０参照）。バイパス配管４６の一端部は導入配管４４から分岐しており、他端部は連結配管３６に合流している。バイパス配管４６と導入配管４４との分岐点には弁体は設けられず、バイパス配管と４６と連結配管３６との合流点には、実施形態１と同様に第２三方弁４８が設けられている。

また、連結配管３６において、電解槽３２の出口よりも下流側であってバイパス配管４６との合流点よりも上流側に洗浄配管９２が分岐し、導入配管４４において、バイパス配管４６との分岐点よりも下流側であって電解槽３２の入口よりも上流側の位置に排水配管９３が分岐している。洗浄配管９２には第８二方弁９４が設けられている。また、導入配管４４と排水配管９３との分岐点には第９三方弁９５が設けられている。この第９三方弁９５は、入口９５Ａが導入配管４４を構成する配管のうち第１往水管１３Ａに連なる配管に、出入口４９Ｃが導入配管４４を構成する配管のうち電解槽３２の入口に連なる配管に、またもう一つの出口９５Ｂが排水配管９３に、接続されている。その他の構成は実施形態と同様であるので同一の符号を付して説明を省略する。

スケール成分除去装置９０の始動後、第１の電解工程時においては、コントローラＣからの制御信号により、第２三方弁４８において電解槽３２側の入口４８Ａおよび気水分離槽３８側の出口４８Ｃを開に、バイパス配管４６側の入口４８Ｂを閉にする。また、第９三方弁９５において往水管１３側の入口９５Ａおよび電解槽３２側の出入口９５Ｃを開に、排水配管９３側の出口９５Ｂを閉にする。また洗浄配管９２に設けられた第８二方弁９４を閉にする。これにより、バイパス経路Ｒ１が閉鎖されて給湯水の流路が電解経路Ｒ２側に設定され、かつ洗浄経路Ｒ３が閉じられる。この状態で、実施形態と同様に給湯水の電解処理を行う。

所定時間経過後に、第１の洗浄工程を行う。第１の洗浄工程では、コントローラＣからの制御信号により、第２三方弁４８においてバイパス配管４６側の入口４８Ｂを開に、電解槽側の入口４８Ａを閉に切り替える。また、第９三方弁９５において往水管１３側の入口９５Ａを閉に、電解槽３２側の出入口９５Ｃおよび排水配管９３側の出口９５Ｂを開に、洗浄配管９２に設けられた第８二方弁９４を開に切り替える。これにより、電解経路Ｒ２が閉鎖されて給湯水の流路がバイパス経路Ｒ１側に設定されるとともに、洗浄経路Ｒ３が開となり、洗浄配管５０から給水された水道水（洗浄水）が電解槽３２の内部を通って排水配管５２へ排出されるようになる。この状態で、コントローラＣからの制御信号により、電極３３の極性反転操作を行う。これにより、電極３３の表面からスケールが剥がれ落ち、洗浄水とともに排水配管９３から排出される。

所定時間洗浄工程を行った後、第１の電解工程とは陽極と陰極とを反転させたままの状態で、電解処理を再開する（第２の電解工程）。すなわち、コントローラＣからの制御信号により、第２三方弁４８において電解槽３２側の入口４８Ａおよび気水分離槽３８側の出口４８Ｃを開に、バイパス配管４６側の入口４８Ｂを閉に切り替える。また、第９三方弁９５において往水管１３側の入口９５Ａおよび電解槽３２側の出入口９５Ｃを開に、排水配管９３側の出口９５Ｂを閉に切り替え、洗浄配管９２に設けられた第８二方弁９４を閉に切り替える。これにより、バイパス経路Ｒ１が閉鎖されて給湯水の流路が電解経路Ｒ２側に設定され、かつ洗浄経路Ｒ３が閉じられる。この状態で、実施形態と同様に給湯水の電解処理を行う。

所定時間運転経過後に、再び陽極−陰極を反転させて第２の洗浄工程を行う。すなわち、第１の洗浄工程と同様に、コントローラＣからの制御信号により、第２三方弁４８においてバイパス配管４６側の入口４８Ｂを開に、電解槽側の入口４８Ａを閉に切り替える。また、第９三方弁９５において往水管１３側の入口９５Ａを閉に、電解槽３２側の出入口９５Ｃ、および排水配管９３側の出口９５Ｂを開に切り替え、洗浄配管９２に設けられた第８二方弁９４を開に切り替える。これにより、電解経路Ｒ１が閉鎖されて給湯水の流路がバイパス経路Ｒ１側に設定されるとともに、洗浄経路Ｒ３が開となり、洗浄配管５０から給水された水道水（洗浄水）が電解槽３２の内部を通って排水配管５２へ排出されるようになる。この状態で、コントローラＣからの制御信号により、電極３３の極性反転操作を行う。これにより、電極３３の表面からスケールが剥がれ落ち、洗浄水とともに排水配管９３から排出される。

所定時間洗浄工程を行った後、第２の電解工程とは陽極と陰極とを反転させたままの状態で（すなわち、再び第１の電解工程に戻って）電解処理を再開する。このように、第１の電解工程と第２の電解工程を、洗浄工程を間に挟みつつ繰り返していく。
本変形例によっても、実施形態と同様の作用効果が奏される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、自動気体放出弁としてボールタップ弁を使用したが、本発明によれば、ボールタップ弁に限らず気水分離槽の上部に溜められた気体を自動的に外部に逃がす機構を有する弁であればいかなるタイプの弁であっても使用することができる。
（２）上記実施形態では、気水分離装置３７が電解装置３０と熱交換器１９との間に設置されたが、ヒートポンプ式給湯器の給湯水循環経路のように給湯水が循環する水路にスケール成分除去装置が設置される場合には、電解装置を通過して気泡を含む給湯水が循環経路を循環することとなるため、気水分離装置を循環経路中のどの位置に配しても、本発明の作用効果を奏することができ、例えば、熱交換器から貯湯タンクに至る復水管に気水分離装置が設置されていても構わない。

１０、６０...ヒートポンプ式給湯器（給湯器）
１２...給湯水循環経路（水路）
１９、７１...熱交換器
３０、６３、８０、９０...スケール成分除去装置
３１...電解装置
３２...電解槽
３３...電極
３４...直流電源（電圧源）
３６...連結配管（出水路）
３７...気水分離装置
３８...分離槽
３９...超音波発振子
４０...ボールタップ弁（自動気体放出弁）
４４...導入配管（入水路）
４７...第１三方弁（第１経路切り替え機構）
４８...第２三方弁（第１経路切り替え機構）
４９...第３三方弁（第２経路切り替え機構）
５０、９２...洗浄配管（洗浄経路）
５１...第４三方弁（第２経路切り替え機構）
５２、９３...排水配管（排水路）
７２...配管（水路）
８１...第５二方弁（第１経路切り替え機構）
８２...第６二方弁（第１経路切り替え機構）
８３...第７二方弁（第２経路切り替え機構）
９４...第８二方弁（第２経路切り替え機構）
９５...第９三方弁（第２経路切り替え機構）
Ｒ１...バイパス経路
Ｒ２...電解経路
Ｒ３...洗浄水供給路
Ｃ...コントローラ（極性切り替え装置、経路制御装置）

本発明の給湯器用スケール成分除去装置は、熱交換器を備える給湯器において前記熱交換器に水を供給する水路に配される給湯器用スケール成分除去装置であって、前記水を貯留可能な電解槽と、前記電解槽内に設置された少なくとも一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加する電圧源とを備え、前記一対の電極間に電圧を印加することにより前記電解槽内に貯留された前記水の電解処理を行う電解装置と、前記電圧源に接続されて一定時間毎に前記一対の電極の極性を反転させる極性切り替え装置と、前記電解槽に前記水を供給する入水路と前記電解槽から出水した水を前記熱交換器に送る出水路とで構成される電解経路と、前記電解槽と並列的に設けられるものであって、前記入水路から分岐し、前記出水路に接続するバイパス経路と、前記電解槽に洗浄水を供給可能な洗浄水供給路と前記電解槽から洗浄水を排水可能な排水路とで構成され、前記洗浄水供給路が前記入水路において前記バイパス経路が分岐する分岐位置よりも下流側であって前記電解槽よりも上流側の位置、または、前記出水路において前記バイパス経路が接続する接続位置よりも上流側であって前記電解槽よりも下流側の位置のうちいずれか一方から分岐し、前記排水路が他方から分岐するものである洗浄経路と、前記入水路および出水路と前記バイパス経路との間で経路を切り替え可能な第１経路切り替え機構と、前記洗浄水供給路および排水路と前記入水路および出水路との間で経路を切り替え可能な第２経路切り替え機構と、前記極性切り替え装置により前記一対の電極の極性が反転される反転操作に伴って、前記第１経路切り替え機構および前記第２経路切り替え機構を操作して前記電解経路を閉とするとともに前記バイパス経路と前記洗浄経路とを開とし、所定時間経過後に前記第１経路切り替え機構および前記第２経路切り替え機構を操作して前記電解経路を開とするとともに前記バイパス経路と前記洗浄経路とを閉とする経路制御装置と、を備える。

Claims (5)

1. 熱交換器を備える給湯器において前記熱交換器に水を供給する水路に配される給湯器用スケール成分除去装置であって、
   前記水を貯留可能な電解槽と、前記電解槽内に設置された少なくとも一対の電極と、前記一対の電極間に電圧を印加する電圧源とを備え、前記一対の電極間に電圧を印加することにより前記電解槽内に貯留された前記水の電解処理を行う電解装置と、
   前記電圧源に接続されて一定時間毎に前記一対の電極の極性を反転させる極性切り替え装置と、
   前記電解槽に前記水を供給する入水路と前記電解槽から出水した水を前記熱交換器に送る出水路とで構成される電解経路と、
   前記電解槽と並列的に設けられるバイパス経路と、
   前記電解槽に洗浄水を供給可能な洗浄水供給路と前記電解槽から洗浄水を排水可能な排水路とで構成される洗浄経路と、
   前記電解経路と前記バイパス経路との間で経路を切り替え可能な第１経路切り替え機構と、
   前記洗浄経路と前記電解経路との間で経路を切り替え可能な第２経路切り替え機構と、
   前記極性切り替え装置により前記一対の電極の極性が反転される反転操作に伴って、前記第１経路切り替え機構および前記第２経路切り替え機構を操作して前記電解経路を閉とするとともに前記バイパス経路と前記洗浄経路とを開とし、所定時間経過後に前記第１経路切り替え機構および前記第２経路切り替え機構を操作して前記電解経路を開とするとともに前記バイパス経路と前記洗浄経路とを閉とする経路制御装置と、
   を備える、給湯器用スケール成分除去装置。
2. 前記第１経路切り替え機構が前記電解経路へ前記給湯水を供給する経路を開閉する第１開閉弁と、前記バイパス経路へ前記給湯水を供給する経路を開閉する第２開閉弁とからなり、
   前記経路制御装置が、前記反転操作時において、まず前記第２開閉弁を開放して前記バイパス経路を開とし、次いで第１開閉弁を閉とするとともに前記第２経路切り替え機構を操作して前記電解経路を閉とするとともに前記バイパス経路と前記洗浄経路とを開とするものである、請求項１に記載の給湯器用スケール成分除去装置。
3. 前記洗浄水供給路が、水道圧を用いて前記電解槽に洗浄水を供給可能なものである、請求項１または請求項２に記載の給湯器用スケール成分除去装置。
4. 前記洗浄水供給路が上水道の給水配管に接続されている、請求項３に記載の給湯器用スケール成分除去装置。
5. 前記電解槽から出水した前記水が通過する水路には、前記電解槽から出水した前記水を貯留可能な気水分離槽と、前記気水分離槽の内部に設けられた超音波発振子と、前記気水分離槽の上部に取り付けられた自動気体放出弁とを備える気水分離装置が配される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の給湯器用スケール成分除去装置。

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