JP2013138982A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】水流路の水が比較的に高温であっても、この水流路の水を充分に殺菌及び浄化できる給湯システムを提供する。
【解決手段】水流路（12）の水を浄化する水浄化ユニット（60）を備えた給湯システムにおいて、水浄化ユニット（60）は、水流路（12）に接続されて水が流入する水浄化流路（61）と、水浄化流路（61）の水中で放電を生起する電極対（64,65）と、電極対（64,65）に直流電圧を印加する電源（70）と、超音波発生部（94）とを有している。放電によって水浄化流路（61）の水中に水酸ラジカルを生成するように構成されている。超音波発生部（94）は、超音波を水中に照射することにより、該水中に生成した水酸ラジカルが変化して生成する過酸化水素を水酸ラジカルに変換する。
【選択図】図２

Description

本発明は、温水を供給する給湯システムに関し、特に給湯システムの水流路を流れる水を浄化する給湯システムに関する。

従来より、浴槽等に温水を供給する給湯システムが広く知られている。一方、この種の給湯システムでは、例えば浴槽等と連通する水流路において菌が繁殖してしまい、浴槽の清浄度が損なわれてしまうという問題がある。

このような問題を解決しようとする給湯システムとして、特許文献１には、電気槽内で電気分解を行って電解水を生成し、生成した電解水によって水流路の水を浄化する構成が記載されている。具体的に、従来の給湯システムには、浴槽と接続される循環流路の途中に、電解槽が設けられている。電界槽では、２つの電極に電圧を印加することにより、電気分解が行われる。これにより、電界槽では、次亜塩素酸及び強酸性水等を含む電解水が生成される。この電解水が循環流路に供給されることにより、該循環流路を流れる水の殺菌及び浄化が行われる。

特開２００３−３２６２６１号公報

上述の次亜塩素酸は、水温の上昇に伴い分解され易いという特性を有する。具体的に、次亜塩素酸は、水温が約４０℃を越えると急激に分解され、塩素又はトリハロメタン等が生成される虞もある。一方、浴槽等に温水を供給する給湯システムにおいては、水流路を流れる水温が比較的に高くなる。従って、このような給湯システムでは、次亜塩素酸の分解が促進されて、充分な殺菌及び浄化性能を得ることができないという問題が生じる。

本発明は、かかる問題に鑑み、その目的は、水流路の水が比較的に高温であっても、水流路の水を充分に殺菌及び浄化できるようにすることにある。

第１の発明は、温水が貯留される給湯タンク（41）と、該給湯タンク（41）に連通する水流路（12）と、該水流路（12）の水を浄化する水浄化ユニット（60）とを備えた給湯システムを対象とし、水浄化ユニット（60）は、水流路（12）と接続されて水が流入する水浄化流路（61）と、該水浄化流路（61）の水中で放電を生起する電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）と、該電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に電圧を印加する電源（70,70a,70b,70c）と、超音波発生部（94）とを有し、水浄化ユニット（60）は、放電によって水浄化流路（61）の水中に水酸ラジカルを生成するように構成され、超音波発生部（94）は、超音波を水中に照射することにより、該水中に生成した水酸ラジカルが変化して生成する過酸化水素を水酸ラジカルに変換する。

第１の発明によると、給湯タンク（41）と連通する水流路（12）に水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）が接続される。水浄化ユニット（60）では、電源（70,70a,70b,70c）から電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に電圧が印加される。これにより、水浄化流路（61）の水中では、放電が生起する。放電に伴って水浄化流路（61）の水中では、水酸ラジカル及び該水酸ラジカルが変化した過酸化水素が生成される。過酸化水素は、比較的に高温の条件下においても、水中に残留し易い。具体的に、過酸化水素は、水温が約４０℃以上の条件下で、約１時間経過したとしても、約４％程度の濃度しか分解されない。従って、本発明の給湯システムにおいては、水浄化流路（61）の水温が比較的に高温であっても、過酸化水素によって水の殺菌及び浄化を充分に行うことができる。

また、水中では、放電の発生に伴い、水酸ラジカル等の活性種も生成される。このため、水中に含まれる有害物質（例えば硫黄系化合物）は、活性種によって酸化分解されて除去される。その上、水中に超音波を照射することにより、水酸ラジカルが変化して生成された過酸化水素を水酸ラジカルに変換するため、殺菌能力がさらに向上する。

第２の発明は、第１の発明において、水流路（12）は、水が循環する循環流路（13,14,16）を含み、水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）が、該循環流路（13,14,16）に接続されている。

第２の発明によると、水が循環する循環流路（13,14,16）に水浄化流路（61）が接続される。循環流路（13,14,16）では、所定の水が適宜循環するため、水中で菌が増殖し易く、有害物質等も生成され易い。しかしながら、本発明においては、循環流路（13,14,16）を流れる水に過酸化水素が付与されるため、循環流路（13,14,16）の水を確実に浄化することができる。

第３の発明は、第２の発明において、循環流路（13,14,16）は、浴槽（U1）の水が循環すると共に循環水を加熱する加熱部（42b）を有する浴槽循環流路（16）を含み、水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）は、浴槽循環流路（16）と接続されている。

第３の発明の浴槽循環流路（16）では、浴槽（U1）から吸い込まれた水が加熱部（42b）によって加熱され、加熱後の水が再び浴槽（U1）へ供給される。本発明においては、浴槽循環流路（16）に水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）が接続される。このため、水浄化流路（61）で生成された過酸化水素は、浴槽循環流路（16）を流れる水だけでなく、浴槽（U1）の内壁等の殺菌及び浄化にも利用される。

第４の発明は、第３の発明において、水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）は、浴槽循環流路（16）における加熱部（42b）の下流側に接続されている。

第４の発明によると、水浄化流路（61）が加熱部（42b）の下流側に接続されるため、水浄化流路（61）の水の温度が比較的に高温となる。このように水浄化流路（61）の水温が上昇すると、熱による殺菌効果が向上する。加えて、水温の上昇に伴い過酸化水素の活性が高まるため、水中での殺菌効果がさらに向上する。

第５の発明は、第１乃至４のいずれか１つにおいて、水浄化流路（61）に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部（201）を備えている。

第５の発明によると、イオン供給部（201）から銅イオン又は鉄イオンが水浄化流路（61）に供給される。過酸化水素を含む水中において、銅イオン又は鉄イオンが共存する条件下では、いわゆるフェントン反応により、銅イオン又は鉄イオンが触媒的に作用して、水酸ラジカルが生成される。よって、水浄化流路（61）の水中においては、水酸ラジカルの生成量が増大して、有害物質の分解効率が向上する。

第６の発明は、第５の発明において、イオン供給部（201）は、水浄化流路（61）の流入側と接続される銅製又は鉄製の配管（201）である。

第６の発明によると、水浄化流路（61）の流入側に銅製又は鉄製の配管（201）を設けることにより、配管（201）がイオン供給部として機能する。即ち、銅製の配管（201）に水が流れると、該配管（201）の内壁から徐々に銅イオンが溶出する。また、鉄製の配管（201）に水が流れると、該配管（201）の内壁から徐々に鉄イオンが溶出する。従って、水浄化流路（61）には、銅イオン又は鉄イオンが適宜供給され、上述のフェントン反応により、水酸ラジカルの生成量が増大する。

第７の発明は、第１乃至６のいずれか１つにおいて、電極対（64,64a,64b,65,65a,65）に印加する電圧のオン又はオフを制御する第１制御部（51）と、超音波発生部（94）の動作を制御する第２制御部（55）とをさらに備え、第１制御部（51）及び第２制御部（55）は、水浄化流路（61）の水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えないように、電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフ及び超音波発生部（94）の動作をそれぞれ制御する。

第８の発明は、第７の発明において、水浄化流路（61）の水中に含まれる過酸化水素の濃度をモニタするセンサ（57）をさらに備え、第１制御部（51）は、センサ（57）によるモニタ結果に応じて電極対（64,65）に印加する電圧のオン又はオフを制御し、第２制御部（55）は、センサ（57）によるモニタ結果に応じて超音波発生部（94）の動作を制御する。

第９の発明は、第８の発明において、少なくとも水中の過酸化水素の濃度が上限値を越えた場合には、第１制御部（51）が電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧をオフにして放電を停止させると共に、第２制御部（55）が上記超音波発生部（94）を動作させる。

第１０の発明は、第７乃至９のいずれか１つにおいて、第２制御部（55）は、水浄化流路（61）の水中に含まれる過酸化水素の濃度が上限値よりも低い所定の下限値を超える期間に、超音波発生部（94）をオン状態にする。

第１１の発明は、第１乃至６のいずれか１つにおいて、電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフの制御、及び超音波発生部（94）の動作の制御を行う制御部をさらに備え、制御部は、水浄化流路（61）の水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えないように、電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフ、及び超音波発生部（94）の動作を制御する。

第１２の発明は、第１１の発明において、制御部は、水浄化流路（61）の水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えた場合には、電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧をオフにして放電を停止させる一方、水中に含まれる過酸化水素の濃度が上限値よりも低い所定の下限値を超える期間に、超音波発生部（94）をオン状態にする。

第１３の発明は、第１乃至１２のいずれか１つにおいて、水浄化流路（61）の水中に泡を吐出する吐出手段（119）と、吐出手段（119）に気体を送る送出手段（99）とをさらに備え、電極対（64,65）は、板状であって、互いに対向するように配置されており、電源（70）は、上記電極対（64,65）にパルス電圧を印加し、吐出手段（119）は、電極対（64,65）の間であって、水浄化流路（61）の底部に配置されている。

本発明に係る給湯システムによると、水浄化流路（61）の水中において、放電を行い、水酸ラジカルを生成するようにしている。該水酸ラジカルは、水中で過酸化水素に変化する。過酸化水素は、次亜塩素酸と比較して、水温が上昇しても分解されにくい。このため、給湯タンク（41）と繋がる水流路（12）の水を過酸化水素によって充分に殺菌及び浄化することができる。また、放電によって、水中において多量の活性種が生成されるため、生成された活性種により、水中の有害物質を効果的に除去することができる。さらに、水酸ラジカルが変化して生成された過酸化水素が超音波の照射により、水酸ラジカルに変換されるため、過酸化水素よりも殺菌力が高い水酸ラジカルによって、水中の有害物質をより効率的に除去することができる。

第２の発明によれば、水が比較的に汚染されやすい循環流路（13,14,16）において、該循環流路（13,14,16）を流れる水を確実に浄化することができる。

第３の発明によれば、浴槽（U1）と繋がる浴槽循環流路（16）において、該浴槽循環流路（16）を流れる水を確実に浄化することができる。加えて、水浄化流路（61）で発生させた過酸化水素等を浴槽（U1）に供給できる。これにより、浴槽（U1）の内壁の殺菌や洗浄も行うことができる。

第４の発明によれば、加熱部（42b）の下流側に水浄化流路（61）を接続しているため、水浄化流路（61）を流れる水を比較的に高い温度に維持できる。水浄化流路（61）の水温が高くなると、熱による水の殺菌効果が向上する。加えて、過酸化水素の活性が高まり、過酸化水素による殺菌効果も向上する。その結果、水浄化ユニット（60）による殺菌性能を飛躍的に高めることができる。

第５の発明によれば、過酸化水素の存在下に鉄イオン又は銅イオンを供給することにより、フェントン反応を利用して多量の水酸ラジカルを発生できる。従って、発生した水酸ラジカルを用いて、水中の有害物質等を効果的に除去することができる。

特に第６の発明によれば、水浄化流路（61）の流入側を銅製又は鉄製の配管（201）とすることにより、比較的に簡素な構成で、水浄化流路（61）に銅イオン又は鉄イオンを供給できる。また、銅イオンを溶出させると、菌の繁殖、ひいてはいわゆるスライムの生成を未然に防止することができる。

第７の発明によれば、給湯システムから外部へと供給される水中の過酸化水素の濃度が上限値以下に抑えられるため、過酸化水素を除去するための処理が容易となる。

第８の発明によれば、第１制御部（51）及び第２制御部（55）が、給湯タンク（41）の水中の過酸化水素濃度に応じて放電の制御及び超音波照射の制御をそれぞれ行うため、水中の過酸化水素濃度が所望の範囲内になるよう制御しながら、浄化処理を行うことができる。

第９の発明によれば、水中の過酸化水素の濃度が上限値を超えた場合に、放電を停止させて過酸化水素の生成を停止させるため、水中の過酸化水素濃度を上限値以下にすることができ、水中からの過酸化水素の除去が容易となる。

第１０の発明によれば、水中の過酸化水素濃度を下限値以上に制御することができるため、超音波を照射した場合に水酸ラジカルを効率良く発生させることが可能となる。

第１１の発明によれば、水中の過酸化水素の濃度が上限値を超えないように制御部によって制御されるため、過酸化水素を除去するための処理が容易となる。

第１２の発明によれば、水中の過酸化水素濃度を下限値以上に制御することができるため、超音波を照射した場合に水酸ラジカルを効率良く発生させることが可能となる。

第１３の発明によれば、電極対（64,65）にパルス電圧を印加する場合であっても放電を生起させることができるので、水中で水酸ラジカルを効率的に発生させ、超音波照射と組み合わせることにより、浄化効果をより一層高めることができる。

図１は本発明の実施形態１に係る給湯システムの全体構成を示す配管系統図である。 図２は本発明の実施形態１に係る水浄化ユニットを示す模式的な断面図である。 図３は本発明の実施形態１に係る絶縁ケーシングを示す斜視図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は超音波発生部の具体例を示す拡大断面図である。 図５は本発明に係る給湯システムによる運転動作の基本サイクルを示す図である。 図６（ａ）は水中の過酸化水素の濃度を用いてフィードバック制御を行う場合の運転制御の一例を示すタイムチャートである。図６（ｂ）は、水中の過酸化水素の濃度変化の測定値を用いてフィードフォワード制御を行う場合の運転制御の一例を示すタイムチャートである。 図７は本発明の実施形態１の一変形例に係る水浄化ユニットを示す模式的な断面図である。 図７は本発明の実施形態１の一変形例に係る絶縁ケーシングを示す斜視図である。 図９は本発明の実施形態２に係る水浄化ユニットであって、水浄化動作を開始する前の状態を示す模式的な断面図である。 図１０は本発明の実施形態２に係る水浄化ユニットであって、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示す模式的な断面図である。 図１１は本発明の実施形態２の一変形例に係る絶縁ケーシングの蓋部を示す平面図である。 図１２は本発明の実施形態３に係る水浄化ユニットを示す模式的な断面図である。 図１３は本発明の実施形態４に係る水浄化ユニットを示す模式的な断面図である。 図１４は本発明の実施形態５に係る水浄化ユニットを示す模式的な断面図である。 図１５は本発明の他の実施形態に係る給湯システムの全体構成を示す配管系統図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本願発明者らは、水中での放電による細菌の繁殖の抑制効果をさらに検討した結果、水中での放電によって該水中の過酸化水素の濃度が増加すること、及びその際の過酸化水素の濃度は水を電気分解する場合と比べて条件によっては１００倍程度にもなることを実験的に確認した。これは、放電によって生じた水酸ラジカル及び酸素ラジカルが最終的に過酸化水素になったためと考えられる。

さらに、殺菌能力は、過酸素水素よりも水酸ラジカルの方が高いため、水に超音波を照射して、過酸化水素から水酸ラジカルに戻すことにより、水の浄化能力がより高まることを突き止めた。

本願発明者らは、これらのことを考え合わせ、放電と超音波照射とを組み合わせることにより、水酸ラジカルによる効果的且つ継続的に水を浄化することができると共に、水の過酸化水素濃度を所定の範囲に制御することができることに想到した。

なお、以下の各実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物又はその用途の範囲を制限することを意図しない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る給湯システム（10）の全体構成について、図１を参照しながら説明する。給湯システム（10）は、浴槽（U1）及びシャワー（U2）に温水を供給するシステムである。給湯システム（10）は、いわゆるヒートポンプ式の給湯器であり、熱源ユニット（30）と給湯ユニット（40）とを備えている。

熱源ユニット（30）は、圧縮機（31）と加熱熱交換器（32）と膨張弁（33）と室外熱交換器（34）とを有している。熱源ユニット（30）は、圧縮機（31）、加熱熱交換器（32）、膨張弁（33）及び室外熱交換器（34）が冷媒配管を介して順次接続され、閉回路となる冷媒回路（11）が構成されている。冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。

加熱熱交換器（32）は、一次側伝熱部（32a）と二次側伝熱部（32b）とを有している。一次側伝熱部（32a）は、圧縮機（31）と膨張弁（33）との間の高圧ラインと接続されている。二次側伝熱部（32b）は、給湯ユニット（40）側の第１循環流路（13）と接続されている。加熱熱交換器（32）においては、一次側伝熱部（32a）を流れる冷媒と、二次側伝熱部（32b）を流れる水とが熱交換する。室外熱交換器（34）の近傍には、ファン（35）が設けられている。室外熱交換器（34）においては、その内部を流れる冷媒と、ファン（35）が送風する室外空気とが熱交換する。

冷媒回路（11）においては、圧縮機（31）が運転されて冷媒が循環することにより、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが実行される。即ち、冷媒回路（11）では、圧縮機（31）により圧縮された冷媒が、一次側伝熱部（32a）で放熱し、膨張弁（33）により減圧される。減圧された冷媒は、室外熱交換器（34）で蒸発し、圧縮機（31）に吸入される。この冷凍サイクルは、冷媒としての二酸化炭素を臨界圧力以上にまで圧縮する、いわゆる超臨界サイクルである。

給湯ユニット（40）は、給湯タンク（41）と内部熱交換器（42）とを有している。

給湯タンク（41）は、縦長の円筒状の密閉容器によって構成されている。給湯タンク（41）は、円筒形の周壁部（41a）と、該周壁部（41a）の上側を閉塞する頂壁部（41b）と、周壁部（41a）の下側を閉塞する底壁部（41c）とから構成されている。給湯タンク（41）には、第１循環流路（13）と第２循環流路（14）と供給流路（15）とが接続されている。給湯タンク（41）には、該給湯タンク（41）に水道水を適宜補給する給水路（20）も接続されている。これらの流路（13,14,15,20）は、給湯タンク（41）と連通する水流路（12）を構成している。

第１循環流路（13）の始端は、給湯タンク（41）の周壁部（41a）の下部と接続され、給湯タンク（41）内の底壁部（41c）寄りに開口している。第１循環流路（13）の終端は、給湯タンク（41）の周壁部（41a）の上部と接続され、給湯タンク（41）内の頂壁部（41b）寄りに開口している。第１循環流路（13）には、第１ポンプ（43）が設けられている。第１ポンプ（43）は、第１循環流路（13）の始端側から終端側の方向（図１の矢印で示す方向）に水を搬送する搬送機構である。第１循環流路（13）には、第１ポンプ（43）の下流側に二次側伝熱部（32b）が接続されている。

第２循環流路（14）の始端は、給湯タンク（41）の周壁部（41a）の下部と接続され、給湯タンク（41）内の底壁部（41c）寄りに開口している。第２循環流路（14）の終端は、給湯タンク（41）の頂壁部（41b）と接続され、給湯タンク（41）内の頂壁部（41b）寄りに開口している。第２循環流路（14）には、第２ポンプ（44）が設けられている。第２ポンプ（44）は、第２循環流路（14）の始端側から終端側の方向（図１の矢印で示す方向）に水を搬送する搬送機構である。第２循環流路（14）には、第２ポンプ（44）の下流側に内部熱交換器（42）の第１伝熱管（42a）が接続されている。

内部熱交換器（42）は、第１伝熱管（42a）と第２伝熱管（42b）とを有している。第１伝熱管（42a）は、第２循環流路（14）と接続されている。第２伝熱管（42b）は、供給流路（15）の第３循環流路（16）と接続されている。

供給流路（15）は、主供給路（17）、第１分岐路（18）、第２分岐路（19）及び第３循環流路（16）を含んでいる。

主供給路（17）の始端は、給湯タンク（41）の頂壁部（41b）と接続され、給湯タンク（41）内の頂壁部（41b）寄りに開口している。主供給路（17）の終端側は、第１分岐路（18）と第２分岐路（19）とに分岐している。主供給路（17）には、第３ポンプ（45）が設けられている。第３ポンプ（45）は、主供給路（17）の始端側から終端側の方向（図１の矢印で示す方向）に水を搬送する搬送機構である。

第１分岐路（18）の終端は、第３循環流路（16）を介して浴槽（U1）と連通している。即ち、第１分岐路（18）は、浴槽（U1）側へ温水を供給するための浴槽側供給路を構成している。第１分岐路（18）には、第１開閉弁（46）が設けられている。第２分岐路（19）の終端は、シャワー（U2）と接続されている。即ち、第２分岐路（19）は、シャワー（U2）に温水を供給するシャワー側供給路を構成している。第２分岐路（19）には、第２開閉弁（47）が設けられている。

第３循環流路（16）は、浴槽（U1）の水を循環させる浴槽循環流路を構成している。第３循環流路（16）は、供給循環路（16a）と返送循環路（16b）とを有している。供給循環路（16a）の流出端は、浴槽（U1）の内部における上方寄りに開口している。返送循環路（16b）の流入端は、浴槽（U1）の内部における下方寄りに開口している。供給循環路（16a）には、第４ポンプ（48）が設けられている。第４ポンプ（48）は、主供給路（17）側の水、又は返送循環路（16b）側の水を浴槽（U1）に供給する搬送機構である。返送循環路（16b）には、内部熱交換器（42）の第２伝熱管（42b）が接続され、該第２伝熱管（42b）の下流側に第３開閉弁（49）が設けられている。

内部熱交換器（42）においては、第１伝熱管（42a）を流れる水と、第２伝熱管（42b）を流れる水とが熱交換する。給湯ユニット（40）では、返送循環路（16b）を流れる水と比較すると、第２循環流路（14）を流れる水の温度の方が高くなる。このため、内部熱交換器（42）においては、第１伝熱管（42a）を流れる水の熱が、第２伝熱管（42b）を流れる水に付与される。即ち、第２伝熱管（42b）は、第３循環流路（16）を流れる水を加熱する加熱部を構成する。

〈水浄化ユニットの詳細構造〉
図１に示すように、本実施形態に係る給湯システム（10）の給湯ユニット（40）は、水浄化ユニット（60）と、該水浄化ユニット（60）の動作を制御する制御部（50）とを有している。

図２に示すように、水浄化ユニット（60）は、水浄化タンク（61）と、水中での放電によって水中に水酸ラジカル及び過酸化水素等の浄化成分を生成する放電ユニット（放電部）（62）と、生成された過酸化水素から、より殺菌力が高い水酸ラジカルを生成する超音波発生部（94）とを有している。これらの過酸化水素及び水酸ラジカル等の浄化成分によって水の浄化を行う。

−水浄化タンク−
水浄化タンク（61）は、水流路（12）の水が流入する水浄化流路を構成している。本実施形態に係る水浄化タンク（61）は、密閉型の容器状に形成され、第３循環流路（16）と接続されている。具体的に、水浄化タンク（61）には、流入管（201）及び流出管（202）が接続され、これらの配管（201,202）が供給循環路（16a）と繋がっている。即ち、水浄化タンク（61）は、第３循環流路（16）において、加熱部である第２伝熱管（42b）の下流側に配設されている。流入管（201）と流出管（202）とは、銅管により構成されている。流入管（201）は、その内壁から銅イオンを生成することにより、水浄化タンク（61）に銅イオンを供給するイオン供給部を構成している。

−放電ユニット−
放電ユニット（62）は、電極Ａ（64）及び電極Ｂ（65）とからなる電極対（64,65）と、該電極対（64,65）に電圧を印加する高電圧発生部（電源部）（70）と、放電電極（64）を内部に収容する絶縁ケーシング（71）とを有している。

電極対（64,65）は、水中で放電を生起する。電極Ａ（64）は、板状に形成され、絶縁ケーシング（71）の底部上に配置されている。電極Ａ（64）は、高電圧発生部（70）と接続されている。

電極Ｂ（65）は、絶縁ケーシング（71）の外部に、即ち上方に配置されている。電極Ｂ（65）は、板状で且つ上下方向に貫通する複数の貫通孔（66）を有するメッシュ状又はパンチングメタル状に構成されている。電極Ｂ（65）は、電極Ａ（64）とほぼ平行に配設される。また、電極Ｂ（65）は、高電圧発生部（70）と接続されている。これらの電極（64,65）は、耐腐食性が高い導電性材料により構成されている。

高電圧発生部（70）は、例えば電極対（64,65）に所定の直流電圧を印加する直流電源により構成されていてもよい。即ち、高電圧発生部（70）は、電極対（64,65）に対して瞬時的に高電圧を繰り返し印加するようなパルス電源ではなく、電極対（64,65）に対して常に数キロボルト程度の電圧を印加する電源であってもよい。また、高電圧発生部（70）には、電極対（64,65）の放電電流を所定の値に制御する定電流制御部が設けられている（図示せず）。

絶縁ケーシング（71）は、水浄化タンク（61）の底部上に配置されている。絶縁ケーシング（71）は、例えばセラミックス等の絶縁材料により構成される。絶縁ケーシング（71）は、一面（上面）が開放された容器状のケース本体（72）と、該ケース本体（72）の上方の開放部を閉塞する板状の蓋部（73）とを有している。

ケース本体（72）は、角型筒状の側壁部（72a）と、該側壁部（72a）の底面を閉塞する底部（72b）とを有している。電極Ａ（64）は、底部（72b）の上側に敷設されている。絶縁ケーシング（71）は、蓋部（73）と底部（72b）との間の上下方向の距離が、電極Ａ（64）の厚さよりも長くなっている。即ち、電極Ａ（64）と蓋部（73）との間には、所定の間隔が確保されている。これにより、絶縁ケーシング（71）の内部では、電極Ａ（64）とケース本体（72）と蓋部（73）との間に空間（S）が形成される。

図２及び図３に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）には、該蓋部（73）を厚さ方向に貫通する少なくとも１つの開口部（74）が形成されている。この開口部（74）により、電極Ａ（64）と電極Ｂ（65）との間の電界の形成が許容される。蓋部（73）の開口部（74）の内径は、０．０２ｍｍ以上且つ０．５ｍｍ以下であることが好ましい。以上のような開口部（74）は、電極対（64,65）の間の電流経路の電流密度を上昇させる電流密度集中部を構成する。

以上のように、絶縁ケーシング（71）は、電極対（64,65）のうちの一方の電極（電極Ａ（64））のみを内部に収容し、且つ電流密度集中部としての開口部（74）を有する絶縁部材を構成している。

加えて、絶縁ケーシング（71）の開口部（74）内では、電流経路の電流密度が上昇することにより、水がジュール熱によって気化して気泡が形成される。即ち、絶縁ケーシング（71）の開口部（74）は、該開口部（74）に気相部としての気泡を形成する気相形成部として機能する。

−超音波発生部−
図２に示すように、超音波発生部（94）は、板状の圧電セラミックス（95）と、厚さ方向の両側から圧電セラミックス（95）を挟むように設けられた一対の金属板（96a,96b）とから構成される。超音波発生部（94）を封入するケース（97）は密閉され、水浄化タンク（61）の底部に配置される。

金属板（96a,96b）には、増幅器（49）によって増幅された超音波波形発生部（48）の出力信号（交流電圧）が供給される。これにより、超音波発生部（94）は任意の周波数の超音波を水浄化タンク（61）の水に照射する。但し、過酸化水素を分解して水酸ラジカルを効率良く発生させるには、超音波の周波数が１００ｋＨｚ以上程度であれば特に好ましい。

なお、超音波発生部（94）は、水浄化タンク（61）の水に超音波を照射できる範囲で任意の位置に設置されていてもよい。例えば、図４（ａ）に示すように、超音波発生部（94）が水浄化タンク（61）の底部外側に設置されていてもよい。超音波発生部（94）が水浄化タンク（61）の底部の外側に設置されている場合は、超音波は水浄化タンク（61）の底部及び壁面を介して水中に伝達される。

また、超音波発生部（94）の構成は、図１に示す例に限られない。例えば、図４（ｂ）に示すように、金属ケース（97a）の上部と金属板（96）とによって板状の圧電セラミックス（95）を挟み、両者の間に交流電圧を供給する構成であってもよい。

〈制御部の詳細構造〉
制御部（50）は、高電圧発生部（70）と接続された放電波形発生部（53）と、放電ユニット（62）の電極対（64,65）に印加する電圧のオン又はオフを制御する制御部(51)と、増幅器（59）を介して超音波発生部（94）に所定の周波数の交流電圧を供給する超音波波形発生部（58）と、該超音波波形発生部（58）を介して超音波発生部（94）の動作を制御する制御部（55）と、水浄化タンク（61）の水中の過酸化水素濃度をモニタするセンサ（57）とを有している。

なお、制御部（51,55）による放電ユニット（62）及び超音波発生部（94）に対する制御方法は、後述する。また、いわゆるフィードフォワード制御を行う場合は、センサ（47）は必ずしも設けられなくてもよい。

−給湯システムの運転動作−
給湯システム（10）の基本的な運転動作について図１を参照しながら説明する。本給湯システム（10）においては、浴槽内に温水を供給する「給湯運転」と、浴槽内の水を循環させながら加熱する「追い焚き運転」とが可能である。

〈給湯運転〉
給湯運転を行う際には、熱源ユニット（30）を構成する圧縮機（31）が運転され、冷媒回路（11）において冷凍サイクルが実行される。給湯ユニット（40）では、第１ポンプ（43）及び第３ポンプ（45）が運転され、第２ポンプ（44）及び第４ポンプ（48）が停止状態となる。また、第１開閉弁（46）及び第２開閉弁（47）が開放状態となり、第３開閉弁（49）は閉鎖状態となる。

第１ポンプ（43）が運転されると、給湯タンク（41）の水が第１循環流路（13）に流出する。流出した水は、加熱熱交換器（32）の二次側伝熱部（32b）を流れる。加熱熱交換器（32）においては、一次側伝熱部（32a）を流れる冷媒の熱が、二次側伝熱部（32b）を流れる水に放出され、放出された水が所定の温度にまで加熱される。加熱された水は、第１循環流路（13）を経由して給湯タンク（41）に流入する。これにより、給湯タンク（41）には、所定の温度の温水が蓄えられる。

第３ポンプ（45）が運転されると、給湯タンク（41）の水（温水）は、主供給路（17）に流出し、第１分岐路（18）と第２分岐路（19）とに分流する。第１分岐路（18）を流れた水は、第３循環流路（16）の供給循環路（16a）に流入する。流入した水は、水浄化タンク（61）を通過した後、浴槽（U1）に放出される。これにより、浴槽（U1）に所定の温度の温水が供給される。一方、第２分岐路（19）を流れた水は、シャワー（U2）側に供給される。

〈追い焚き運転〉
追い焚き運転を行う際には、熱源ユニット（30）を構成する圧縮機（31）が運転され、冷媒回路（11）において冷凍サイクルが実行される。給湯ユニット（40）では、第１ポンプ（43）、第２ポンプ（44）及び第４ポンプ（48）が運転される。また、第１開閉弁（46）が閉鎖状態となり、第２開閉弁（47）及び第３開閉弁（49）が開放状態となる。

第１ポンプ（43）が運転されると、給湯タンク（41）の水が第１循環流路（13）を流れる。これにより、第１循環流路（13）の水は、加熱熱交換器（32）で加熱されて給湯タンク（41）に返送される。

第２ポンプ（44）が運転されると、給湯タンク（41）の水は、第２循環流路（14）に流出する。流出した水は、内部熱交換器（42）の第１伝熱管（42a）を流れる。内部熱交換器（42）においては、第１伝熱管（42a）を流れる水の熱が、第２伝熱管（42b）を流れる水に放出される。第１伝熱管（42a）で放熱した水は、第２循環流路（14）を経由して給湯タンク（41）に流入する。

第４ポンプ（48）が運転されると、浴槽（U1）の水は第３循環流路（16）の返送循環路（16b）に吸い込まれる。返送循環路（16b）を流れる水は、内部熱交換器（42）により加熱され、その後、水浄化タンク（61）を通過して浴槽（U1）に供給される。これにより、浴槽（U1）の水の温度が徐々に高くなっていく。

−水浄化ユニットの運転動作−
本実施形態に係る給湯システム（10）においては、水浄化ユニット（60）が運転されることにより、水流路（12）を流れる水が浄化される。このような水浄化ユニット（60）による水の浄化動作について詳細に説明する。なお、水の浄化動作は、上述した「給湯運転」時及び「追い焚き運転」時に実行される。

図５は、実施形態１に係る水浄化ユニット（60）による運転動作の基本サイクルを示している。図５に示す基本サイクルによると、水浄化タンク（61）に溜められた水は、放電ユニット（62）を構成する電極対（64,65）の間に生起される放電によって浄化される。この際に、放電によって水中に水酸ラジカル等の活性種が生成し、有機物等の分解及び殺菌等が行われる（図５中のステップSt1、St2）。水酸ラジカルは、短時間で過酸化水素に変化する（ステップSt3）。

次に、水浄化ユニット（60）を構成する超音波発生部（94）から水中に超音波を伝搬させ、水中の過酸化水素を分解して、水酸ラジカルに変化させる（ステップSt4）。超音波の照射により発生した水酸ラジカルは、再度過酸化水素に変化する。但し、除菌等、水の浄化反応に使われた水酸ラジカルは水に変化するため、放電を停止して超音波照射のみを行った場合には、過酸化水素の濃度は低下して行くことになる。

以下、放電と超音波処理とを組み合わせた給湯タンクの運転制御の具体例について説明する。図６（ａ）は、水中の過酸化水素の濃度を用いてフィードバック制御を行う場合の運転制御の一例を示すタイムチャートである。以下の方法では、水中の過酸化水素はセンサ（57）によって検知される。

まず、水浄化ユニット（60）の運転の開始時には、図２に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、電極対（64,65）の間に電界が形成される。放電電極（64）の周囲は、絶縁ケーシング（71）によって覆われている。このため、電極対（64,65）の間での漏れ電流が抑制されると共に、開口部（74）内の電流経路の電流密度が上昇した状態となる。

開口部（74）内の電流密度が上昇すると、開口部（74）内のジュール熱が大きくなる。その結果、絶縁ケーシング（71）では、開口部（74）の近傍において、水の気化が促進されて気泡が形成される。形成された気泡は、開口部（74）のほぼ全域を覆う状態となり、対向電極（65）と導通する負極側の水と、正極側の放電電極（64）との間に気泡が介在するようになる。従って、この状態では、気泡が、放電電極（64）と対向電極（65）との間での水を介した導電を阻止する抵抗として機能する。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の漏れ電流が抑制され、電極対（64,65）の間では、所望の電位差が保たれることになる。すると、気泡内では、絶縁破壊に伴って放電が発生する。

以上のようにして、気泡内で放電が発生すると、水浄化タンク（61）の水中では、水酸ラジカル等の活性種及び過酸化水素等が生成される。水酸ラジカル等の活性種及び過酸化水素は、放電に伴う熱によって水浄化タンク（61）内を対流する。これにより、水中での活性種及び過酸化水素の拡散が促される。また、気泡内で放電が発生すると、発生した放電に伴って、気泡内でイオン風を生成し易くなる。これにより、水浄化タンク（61）内では、生成されたイオン風を利用して、活性種及び過酸化水素の拡散効果をさらに向上することができる。なお、この段階では、超音波発生部（94）はオフ状態にしておく。これにより、水が浄化されると共に、水中の過酸化水素の濃度が上昇する。

その後、水中の過酸化水素濃度が、あらかじめ設定された下限値を超えた場合は、制御部（51）は電極対（64,65）への電圧の供給を継続させ、且つ、制御部(55)は、超音波発生部（94）をオン状態として水中に超音波を照射させる。これにより、放電により生成された水酸ラジカルと、過酸化水素から生成された水酸ラジカルとによって水が浄化される。放電によって生成される過酸化水素の量は、超音波によって分解される過酸化水素の量よりも多いため、この期間にも水中の過酸化水素の濃度は上昇する。

次に、水の過酸化水素濃度があらかじめ設定された上限値を超えた場合は、制御部（51）は電極対（64,65）への電圧の供給を停止して、放電を停止させる。一方、制御部（55）は、引き続き超音波発生部（94）をオン状態として水中に超音波を照射させる。これにより、過酸化水素から生成された水酸ラジカルによって水が浄化される。この期間には、超音波によって過酸化水素が分解されるため、水中の過酸化水素の濃度は減少する。

その後、水の過酸化水素濃度が上述の下限値を下回った時点で、制御部（51）は電極対（64,65）への電圧の供給を再開する。これにより、水中の過酸化水素の濃度は再び上昇する。これ以後、同様に超音波照射のみを行う期間と超音波照射と放電とを組み合わせる期間とを繰り返すことにより、水中の過酸化水素濃度を下限値以上、且つ上限値以下の範囲に制御しながら、水を浄化することができる。

また、上述したように、水浄化タンク（61）には、流入管（201）から溶出した銅イオンが供給される。過酸化水素及び銅イオンの存在下では、フェントン反応により、銅イオンが触媒的に作用して水酸ラジカルの生成が促進される。これにより、水酸ラジカルによる水の浄化効率が向上する。加えて、銅イオンは菌の繁殖を抑制する効果があるため、水中での殺菌作用も高くなる。

以上のように、水中に拡散した水酸ラジカル等の活性種は、水中に含まれる被処理成分（例えばアンモニア等）を酸化分解して水の浄化に利用される。また、水中に拡散した過酸化水素は、水の殺菌に利用される。「給湯運転」時及び「追い焚き運転」時には、このような水浄化動作が適宜実行され、浄化された水が浴槽（U1）に供給される。これにより、本実施形態に係る給湯システム（10）においては、浴槽（U1）の清浄度を保つことができる。

−実施形態１の効果−
実施形態１においては、水浄化タンク（61）の水中で放電を行って、水酸ラジカルと、該水酸ラジカルが変化した過酸化水素とを生成するようにしている。過酸化水素は、次亜塩素酸と比較して、水温が上昇しても分解されにくい。具体的には、過酸化水素であれば、水温が約４０℃の条件下で約１時間放置されても、約８％程度しか濃度が低下しない。このため、実施形態１においては、水浄化タンク（61）の水温が高温となっても、充分な殺菌効果を得ることができる。

さらに、実施形態１においては、超音波発生部（94）から水中に超音波を照射することにより、放電により生成され、その後変化した過酸化水素よりも殺菌力が高い水酸ラジカルに変換することができる。

その上、水中での放電と水中への超音波照射とを組み合わせることにより、水中の過酸化水素濃度を上昇させることなく、浄化能力の向上を図ることが可能となる。

また、実施形態１においては、浴槽（U1）と繋がる第３循環流路（13,14,16）に水浄化タンク（61）を設けている。このため、水浄化タンク（61）内で生成した過酸化水素又は活性種を浴槽（U1）に供給することができる。これにより、浴槽（U1）の壁面の除菌及び洗浄を行うことができる。

実施形態１においては、内部熱交換器（42）により加熱された水を水浄化タンク（61）に供給するようにしている。このため、水浄化タンク（61）の水温を比較的高温に維持できる。水浄化タンク（61）の水温が高温になると、熱による殺菌効果が向上する。加えて、過酸化水素の活性が高まり、過酸化水素による殺菌効果も向上する。従って、水浄化ユニット（60）による殺菌性能を飛躍的に向上できる。

実施形態１においては、水浄化タンク（61）の流入側の流入管（201）を銅管としている。このため、流入管（201）から溶出した銅イオンを水浄化タンク（61）に適宜供給することができる。水浄化タンク（61）内において、過酸化水素と銅イオンとが併存した状態になると、フェントン反応により、水酸ラジカルの生成が促される。従って、生成された水酸ラジカルを用いて水中の有害物質を効果的に酸化分解することができる。

〈実施形態１の運転動作の一変形例〉
以下、実施形態１に係る給湯システムの運転動作の一変形例について説明する。

図６（ｂ）は、過酸化水素の濃度変化の測定値を用いてフィードフォワード制御を行う場合の運転制御の一例を示すタイムチャートである。

フィードフォワード制御される給湯システムには、必ずしもセンサ（57）が設けられていなくてもよい。但し、放電のみを行った場合に水浄化タンク（61）の水中の過酸化水素の濃度が０から下限値に達するまでに要する時間Ｔ１、放電と超音波照射とを同時に行った場合に水中の過酸化水素の濃度が下限値から上限値になるまでに要する時間Ｔ２、及び超音波照射のみを行った場合に上限値から下限値に達するのに要する時間Ｔ３を、それぞれあらかじめ測定しておき、それらの測定データを制御部（51,55）の内部又は外部に設けられたメモリ等（図示せず）に保持しておく。制御部（51,55）は、測定データに基づいて以下の制御を行う。また、制御部（51,55）の内部又は外部には、時間をカウントするタイマを設けておく。

本変形例に係る制御方法において、まず、制御部（51）は、電極対(64,65)の間に所定の圧を印加させ、放電を生起させる。この際、超音波発生部（94）はオフ状態にしておく。これにより、水が浄化されると共に、水中の過酸化水素の濃度が上昇する。

次に、運転開始から時間Ｔ１が経過した時点で、制御部（51）は電極対（64,65）への電圧の供給を継続させ、制御部(55)は、超音波発生部（94）をオン状態にして水中に超音波を照射させる。これにより、放電により生成された水酸ラジカルと、過酸化水素から生成された水酸ラジカルとによって水が浄化される。この期間も水中の過酸化水素の濃度は上昇する。

次に、時間Ｔ２が経過した時点で、制御部（51）は電極対（64,65）への電圧の供給を停止し、放電を停止させる。制御部（55）は、引き続き超音波発生部（94）をオン状態として水中に超音波を照射させる。これにより、過酸化水素から生成された水酸ラジカルによって水が浄化される。この期間に、水中の過酸化水素の濃度は減少する。

次に、さらに時間Ｔ３が経過した時点で、制御部（51）は電極対（64,65）への電圧の供給を再開し、この状態を時間Ｔ２の間だけ継続する。これにより、水中の過酸化水素の濃度は再び上昇する。これ以後、同様に超音波照射のみを行う期間（時間Ｔ３）と超音波照射と放電とを組み合わせる期間（時間Ｔ２）とを繰り返すことにより、水中の過酸化水素濃度を下限値以上且つ上限値以下の範囲に制御しつつ、水を浄化する。

以上の制御方法によっても、水中の過酸化水素の濃度を下限値以上、且つ上限値以下の範囲に制御しながら、水を浄化することができる。尚、これは運転動作の一変形例であって、他の方法によっても水（温水）の浄化を行うことができる。

〈実施形態１の構成の一変形例〉
実施形態１においては、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に１つの開口部（74）が形成されている。しかしながら、例えば図７及び図８に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に複数の開口部（74）を設けてもよい。本変形例においては、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）がほぼ正方形の板状に形成され、該蓋部（73）に複数の開口部（74）が間隔をおいて碁盤目状に配列されている。一方、電極Ａ（64）及び電極Ｂ（65）は、全ての開口部（74）に跨るような正方形の板状に形成されている。

本変形例においても、各開口部（74）が、電流密度集中部及び気相形成部として機能する。これにより、高電圧発生部（70）から電極対（64,65）に電圧が印加されると、各開口部（74）の電流密度が上昇して、各開口部（74）にそれぞれ気泡が形成される。その結果、各気泡においてそれぞれ放電が生起されて、水酸ラジカル等の活性種及び過酸化水素が生成される。

《発明の実施形態２》
実施形態２に係る給湯システム（10）は、上述した実施形態１と放電ユニット（62）の構成が異なる。以下には、実施形態１と異なる点を主として説明する。

図９に示すように、実施形態２の放電ユニット（62）は、水浄化タンク（61）の外側から内部に向かって挿入されて固定される、いわゆるフランジユニット式に構成されている。また、実施形態２の放電ユニット（62）は、放電電極（64）と対向電極（65）と絶縁ケーシング（71）とが一体的に組立てられている。

実施形態２の絶縁ケーシング（71）は、大略の外形が円筒状に形成されている。絶縁ケーシング（71）は、ケース本体（72）と蓋部（73）とを有している。

実施形態２のケース本体（72）は、ガラス質又は樹脂製の絶縁材料によって構成されている。ケース本体（72）は、円筒状の基部（76）と、該基部（76）から水浄化タンク（61）側に向かって突出する筒状壁部（77）と、該筒状壁部（77）の外縁部からさらに水浄化タンク（61）側に向かって突出する環状凸部（78）とを有している。また、ケース本体（72）には、環状凸部（78）の先端側に先端筒部（79）が一体に形成されている。基部（76）の軸心部には、円柱状の挿入口（76a）が軸方向に延びて貫通形成されている。筒状壁部（77）の内側には、挿入口（76a）と同軸となり、且つ挿入口（76a）よりも大径となる円柱状の空間（S）が形成されている。

実施形態２の蓋部（73）は、ほぼ円板状に形成されて環状凸部（78）の内側に嵌合している。蓋部（73）は、セラミックス材料により構成されている。蓋部（73）の軸心には、実施形態１と同様に、蓋部（73）を上下に貫通する円形状の１つの開口部（74）が形成されている。

放電電極（64）は、軸直角断面が円形状となる縦長の棒状電極により構成されている。放電電極（64）は、基部（76）の挿入口（76a）と嵌合している。これにより、放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に収容される。実施形態２においては、放電電極（64）のうち水浄化タンク（61）とは反対側の端部が、水浄化タンク（61）の外部に露出する状態となる。このため、水浄化タンク（61）の外部に配置される放電用の電源部（70）と放電電極（64）とを電気配線によって容易に接続することができる。

放電電極（64）のうち水浄化タンク（61）側の端部（64c）は、絶縁ケーシング（71）の内部の空間（S）に臨んでいる。なお、図９に示す例では、放電電極（64）の端部（64c）が、挿入口（76a）の開口面よりも上側（水浄化タンク（61）側）に突出しているが、該端部（64c）の先端面を挿入口（76a）の開口面とほぼ面一としてもよく、また、該端部（64c）を挿入口（76a）の開口面よりも下側に陥没させてもよい。また、放電電極（64）は、実施形態１と同様に、開口部（74）を有する蓋部（73）との間に所定の間隔が確保されている。

対向電極（65）は、円筒状の電極本体（65c）と、該電極本体（65c）から径方向外方へ突出する鍔部（65d）とを有している。電極本体（65c）は、絶縁ケーシング（71）のケース本体（72）に外嵌している。鍔部（65d）は、水浄化タンク（61）の壁部に固定されて放電ユニット（62）を保持する固定部を構成している。放電ユニット（62）が水浄化タンク（61）に固定された状態では、対向電極（65）の電極本体（65a）の一部が浸水された状態となる。

対向電極（65）は、電極本体（65c）よりも小径の内側筒部（65e）と、該内側筒部（65e）と電極本体（65c）との間に亘って形成される連接部（65f）とを有している。内側筒部（65e）及び連接部（65f）は、水浄化タンク（61）の水中に浸漬している。内側筒部（65e）は、その内部に円柱空間（67）を形成している。内側筒部（65e）の軸方向の一端は、蓋部（73）と当接して該蓋部（73）を保持する保持部を構成している。また、電極本体（65c）と内側筒部（65e）と連接部（65f）の間には、ケース本体（72）の先端筒部（79）が内嵌している。内側筒部（65e）の軸方向の他端側には、円柱空間（67）を覆うようにメッシュ状の漏電防止材（68）が設けられている。漏電防止材（68）は、対向電極（65）と接触することにより、実質的にアースされている。これにより、漏電防止材（68）は、水浄化タンク（61）の内部の空間（水中）のうち、円柱空間（67）の内側から外側への漏電を防止している。

対向電極（65）は、電極本体（65a）の一部が水浄化タンク（61）の外部に露出する。このため、放電用の電源部（70）と対向電極（65）とを電気配線によって容易に接続することができる。

なお、本実施形態においては、電源部（70）に直流電源を用いたが、これに限られず、交流電源又はパルス電源を用いることができる。

−水浄化ユニットの運転動作−
実施形態２に係る給湯システム（10）においても、水浄化ユニット（60）が、上述したように、超音波発生部（94）を用いた制御方法によって運転されることにより、水流路（12）を流れる水が浄化される。

水浄化ユニット（60）の運転の開始時には、図９に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の直流電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、開口部（74）の内部の電流密度が上昇していく。

図９に示す状態から、電極対（64,65）へさらに直流電圧が継続して印加されると、開口部（74）内の水が気化されて気泡（B）が形成される（図１０を参照。）。この状態では、気泡（B）が開口部（74）のほぼ全域を覆う状態となって、円柱空間（67）内の負極側の水と放電電極（64）との間に気泡（B）による抵抗が付与される。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の電位差が保たれ、気泡（B）内で放電が発生する。その後、超音波発生部（94）から、水中に超音波を適宜照射することにより、水中では、水酸ラジカル及び該水酸ラジカルが変化した過酸化水素が生成され、これらの成分が水の浄化に利用される。

〈実施形態２の一変形例〉
実施形態２においては、円板状の蓋部（73）の軸心に１つの開口部（74）を設けているが、該蓋部（73）に複数の開口部（74）を設けてもよい。図１１に示す例では、蓋部（73）の軸心を中心とする仮想ピッチ円上に、５つの開口部（74）が等間隔で配列されている。このように、蓋部（73）に複数の開口部（74）を形成することにより、各開口部（74）の近傍で、それぞれ放電を生起させることができる。

《発明の実施形態３》
実施形態３に係る給湯システム（10）は、上述した実施形態１と放電ユニット（62）の構成が異なる。以下には、実施形態１と異なる点を主として説明する。

図１２は、本発明の実施形態３に係る水浄化ユニット（60）の概略構成を示している。図１２においては、実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と同等の構成については、図２と同一の符号を付している。また、制御部（50）は、図１２においては図示を省略しているが、実際には実施形態３に係る水浄化ユニット（60）に設けられている。以下では、主に実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と異なる点について説明する。

実施形態３に係る水浄化ユニット（60）は、水浄化タンク（61）の底部寄りの壁面上に配置された電極対（64a,65a）と、該電極対（64a,65a）と接続された高電圧発生部（電源部）（70a）と、水浄化タンク（61）の底部に設置された超音波発生部（94）とを有している。

電極（64a）は絶縁ケーシング（71a）の内部に収納され、電極（65a）は絶縁ケーシング（71b）の内部に収納されている。電極（64a）及び電極（65a）は、それぞれ板状に形成されている。また、電極（64a）及び電極（65a）は、耐腐食性が高い導電性材料により構成されている。高電圧発生部（70a）は、数キロボルト程度の電圧を電極対（64a,65a）に供給する。

絶縁ケーシング（71a,71b）は、例えばセラミックス等の絶縁材料により構成されており、図１に示す絶縁ケーシング（71）と同等の構成を有している。

すなわち、絶縁ケーシング（71a）は、一面（図１２では右側の面）が開放された容器状のケース本体（180a）と、該ケース本体（180a）の開放部を閉塞する板状の蓋部（73a）とを有している。また、絶縁ケーシング（71b）は、一面（図１２では左側の面）が開放された容器状のケース本体（180b）と、該ケース本体（180b）の開放部を閉塞する板状の蓋部（73b）とを有している。

絶縁ケーシング（71a）の蓋部（73a）には、該蓋部（73a）を厚さ方向に貫通する１つの開口部（74a）が形成されている。絶縁ケーシング（71b）の蓋部（73b）にも、該蓋部（73b）を厚さ方向に貫通する１つの開口部（74b）が形成されている。これらの開口部（74a,74b）により、電極（64a）と電極（65a）との間の電界の形成が許容されている。開口部（74a,74b）の内径は、０．０２ｍｍ以上且つ０．５ｍｍ以下であることが好ましい。以上のような開口部（74a,74b）は、電極対（64a,65a）の間の電流経路の電流密度を上昇させる電流密度集中部を構成する。

絶縁ケーシング（71a,71b）は、水浄化タンク（61）内に、蓋部（73a,73b）同士が対向するように設置されている。言い換えれば、一の電極（64a）と他の電極（65a）とは互いに対向するよう配置されている。

絶縁ケーシング（71a,71b）の開口部（74a,74b）内では、電流経路の電流密度が上昇することで、水がジュール熱によって気化して気泡が形成される。つまり、絶縁ケーシング（71a,71b）の開口部（74a,74b）は、該開口部（74a,74b）に気相部としての気泡を形成する気相形成部として機能する。この構成により、電圧が電極対（64a,65a）に供給された場合に電極対（64a,65a）の間の気泡内に放電を生起させることができる。

なお、超音波発生部（94）の具体的な構成は実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と同等である。

−実施形態３の効果−
このように、実施形態３に係る給湯システムを、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す制御方法によって運転することにより、水中の過酸化水素の濃度を所定の範囲内に保持しながら、水浄化タンク（61）の水、即ち水流路（12）を流れる水（温水）を効果的に浄化することができる。

《発明の実施形態４》
実施形態４に係る給湯システム（10）は、上述した実施形態１と放電ユニット（62）の構成が異なる。以下には、実施形態１と異なる点を主として説明する。

図１３は、本発明の実施形態４に係る水浄化ユニット（60）の概略構成を示している。図１３においては、実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と同等の構成については、図２と同一の符号を付している。また、制御部（50）は、図１３においては図示を省略しているが、実際には実施形態４に係る水浄化ユニット（60）に設けられている。以下では、主に実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と異なる点について説明する。

実施形態４に係る水浄化ユニット（60）は、水浄化タンク（61）の底部寄りの壁面上に配置された電極対（64,65）と、該電極対（64,65）と接続された高電圧発生部（電源部）（70b）と、水浄化タンク（61）の底部に設置された超音波発生部（94）とを有している。

実施形態４に係る水浄化ユニット（60）においては、電極Ａ（64）及び電極Ｂ（65）が高電圧発生部（70b）の正極側及び負極側にそれぞれ接続され、高電圧発生部（70b）から電極対（64,65）に高電圧のパルス電圧が供給される。

また、電極Ａ（64）には、該電極Ａ（64）を囲む絶縁ケーシング(71)は設けられない。電極Ａ（64）及び電極Ｂ（65）は共に板状であり、水浄化タンク（61）内の壁面上に、互いに対向するように設置される。但し、エアポンプ（99）によって水浄化タンク（61）に外部から気体を供給してもよい。

さらに、水浄化ユニット（60）には、例えば水浄化タンク（61）の底部等の、少なくとも電極対（64,65）の間であって、該電極対（64,65）よりも低い位置に設けられたノズル（吐出手段）（119）と、該ノズル（119）に空気等の気体を送るエアポンプ（送出手段）（99）とが設けられている。エアポンプ（99）によって水浄化タンク（61）内の気体は、ノズル（119）を介して循環される。

超音波発生部（94）の構成は、実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と同等である。超音波発生部（94）は、水浄化タンク（61）の底部に設置されていてもよい。なお、水浄化タンク（61）の水に超音波を照射できる限りは、任意の位置に設置可能である。

ノズル（119）からは、少なくとも放電処理を行う期間に、水中へ泡が吐出される。水中に泡が存在する状態で、電極対（64,65）にパルス電圧を供給することにより、泡の内部で放電が生起されて、水酸ラジカルが生成する。

実施形態４に係る給湯システムは、実施形態１に係る給湯システムと基本的に同一の制御方法、すなわち、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す制御方法により、放電と超音波照射とを組み合わせた水（温水）の浄化が行われる。但し、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す放電処理の期間には、高電圧発生部（70b）から電極対（64,65）へとパルス電圧が間欠的に供給され、電極対（64,65）の間には放電が間欠的に生起される。

−実施形態４の効果−
実施形態４に係る水浄化ユニット（60）を有する給湯システムの構成及び制御方法によれば、電極対（64,65）の間にパルス放電を発生させる場合でも効率良く水酸ラジカルを発生させることができるので、超音波照射と組み合わせることにより、過酸化水素の濃度を上昇させることなく、高い浄化能力を発揮することができる。

《発明の実施形態５》
実施形態５に係る給湯システム（10）は、上述した実施形態１と放電ユニット（62）の構成が異なる。以下には、実施形態１と異なる点を主として説明する。

図１４は、本発明の実施形態５に係る水浄化ユニット（60）の概略構成を示している。図１４においては、実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と同等の構成については、図２と同一の符号を付している。また、制御部（50）は、図１４においては図示を省略しているが、実際には実施形態５に係る水浄化ユニット（60）に設けられている。以下では、主に実施形態１に係る水浄化ユニット（60）と異なる点について説明する。

実施形態５に係る水浄化ユニット（60）は、水浄化タンク（61）の底部寄りの壁面上に配置された電極対（64b,65b）と、該電極対（64b,65b）と接続された高電圧発生部（電源部）（70c）と、水浄化タンク（61）の底部に設置された超音波発生部（94）とを有している。

一の電極（64b）と他の電極（65b）とは、それぞれ水浄化タンク（61）の底部寄りの壁面上に互いに対向するように設置されている。

電極（64b）は、少なくとも１つの導電部（164）と、該導電部（164）を囲む絶縁部（165）とを有している。

同様に、電極（65b）は、少なくとも１つの導電部（166）と、該導電部（166）を囲む絶縁部（167）とを有している。

以上のように、電極（64b）における導電部（164）の露出面、及び電極（65b）における導電部（166）の露出面の面積は共に小さいため、交流電圧を電極対（64b,65b）に供給した場合には、導電部（164,166）の表面で電流密度の集中部が形成される。このため、導電部（164,166）の各表面では水がジュール熱によって気化して泡が形成される。この泡によって、導電部（164,166）の各露出面が覆われた状態で高電圧発生部（70c）からの電圧供給を継続することにより、泡の内部で放電が生起される。

なお、超音波発生部（94）の具体的な構成は実施形態１に係る給湯システム（10）と同等である。

−実施形態５の効果−
実施形態５に係る給湯システムは、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す制御方法を用いて運転することにより、水中の過酸化水素の濃度を所定の範囲内に保持しながら、水浄化タンク（61）の水（温水）を効果的に浄化することができる。

以上の構成によっても、電極対（64b,65b）の間での放電と超音波照射と組み合わせることにより、過酸化水素の濃度を上昇させることなく、高い浄化能力を発揮することができる。

《他の実施形態》
上記の各実施形態においては、以下のような構成としてもよい。

〈給湯システムの構成〉
各実施形態に係る給湯システム（10）を図１５に示すような、他の方式としてもよい。

具体的に、図１５に示す例の給湯システム（10）は、加熱熱交換器（32）と第１ポンプ（43）とが、熱源ユニット（30）及び給湯ユニット（40）とは異なる他のユニット（ハイドロボックス（30a））に収容されている。また、この例では、給湯タンク（41）の内部に、コイル型熱交換器（13a）が収容されている。コイル型熱交換器（13a）は、給湯タンク（41）の底壁部（41c）寄りに配設されている。コイル型熱交換器（13a）には、熱媒体としての水が流れる伝熱管が、給湯タンク（41）の周壁部（41a）に沿うように螺旋状に形成されている。コイル型熱交換器（13a）は、一端が第１循環流路（13）の始端と接続され、他端が第１循環流路（13）の終端と接続されている。

図１５に示す給湯システム（10）においては、加熱熱交換器（32）により加熱された水が、コイル型熱交換器（13a）を流れる。これにより、コイル型熱交換器（13a）の伝熱管を流れる水の熱が伝熱管の外部に放出される。その結果、給湯タンク（41）に貯留された水が加熱されて、温水が生成される。

〈放電ユニットの構成>
上述した各実施形態の高電圧発生部（電源部）（70）には、放電の放電電力を所定の値に制御する定電力制御部を用いている。しかしながら、定電力制御部に代えて、放電時の放電電流を所定の値に制御する定電流制御部を設けることもできる。定電流制御を行うと、水の導電率によらず放電が安定するため、スパークの発生をも未然に回避することができる。

また、上述した各実施形態においては、高電圧発生部（70）が直流電源の場合に、正極に放電電極（又は電極Ａ）（64）を接続し、負極に対向電極（又は電極Ｂ）（65）を接続している。しかしながら、直流電源の負極に放電電極（64）を接続し、正極に対向電極（65）を接続することにより、電極対（64,65）の間で、いわゆるマイナス放電を行うようにしてもよい。

〈イオン供給部の構成〉
上述した各実施形態においては、水浄化タンク（61）の流入管（201）を銅管とすることにより、流入管（201）を銅イオンを水中に供給するイオン供給部としている。しかしながら、イオン供給部としては、例えば鉄イオンを生成する鉄製の配管を用いることもできる。鉄イオンも銅イオンと同様に、過酸化水素の存在下でフェントン反応を促進するため、水酸ラジカルの生成量を増大することができる。

銅管又は鉄管は、水浄化タンク（61）と連通する水流路（12）であれば、他の箇所に設けることもできる。具体的に、実施形態１〜５においては、例えば内部熱交換器（42）の少なくとも第２伝熱管（42b）を銅管で構成することができる。また、例えば銅片又は鉄片を水浄化タンク（61）内に浸漬することにより、これらの部材をイオン供給部とすることもできる。

〈水浄化タンクの配置〉
上記の実施形態１〜５と異なる位置に水浄化タンク（61）を接続してもよい。具体的には、第１循環流路（13）、第２循環流路（14）、供給流路（15）又は給水路（20）等に水浄化タンク（61）を接続してもよい。

本発明は、温水を供給する給湯システムに関し、特に給湯システムの水流路を流れる水を浄化する給湯システムに有用である。

10 給湯システム
12 水流路
13 第１循環流路（循環流路）
13a コイル型熱交換器
14 第２循環流路（循環流路）
16 第３循環流路（浴槽循環流路、循環流路）
30 熱源ユニット
40 給湯ユニット
41 給湯タンク
42b 第２伝熱管（加熱部）
50 制御部
51 制御部
53 放電波形発生部
55 制御部
57 センサ
58 超音波波形発生部
59 増幅器
60 水浄化ユニット
61 水浄化タンク（水浄化流路）
62 放電ユニット（放電部）
64 放電電極、電極Ａ
64a,64b 電極
65 対向電極、電極Ｂ
65a,65b 電極
65c 電極本体
65d 固定部（鍔部）
65e 内側筒部
65f 連接部
66 貫通孔
67 円柱空間
68 漏電防止材
70 電源部
70a,70b,70c 高電圧発生部
71 絶縁ケーシング
73,73a,73b 蓋部（仕切板）
74,74a,74b 開口部
76 基部
77 筒状壁部
78 環状凸部
79 先端筒部
94 超音波発生部
95 圧電セラミック
96,96a,96b 金属板
97 ケース
97a 金属ケース
99 エアポンプ
119 ノズル
164,166 導電部
165,167 絶縁部
180a,180b ケース本体
201 流入管（イオン供給部、銅管）
202 流出管

Claims (13)

1. 温水が貯留される給湯タンク（41）と、該給湯タンク（41）に連通する水流路（12）と、該水流路（12）の水を浄化する水浄化ユニット（60）とを備えた給湯システムであって、
   上記水浄化ユニット（60）は、上記水流路（12）に接続されて水が流入する水浄化流路（61）と、該水浄化流路（61）の水中で放電を生起する電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）と、該電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に電圧を印加する電源（70,70a,70b,70c）と、超音波発生部（94）とを有し、
   上記水浄化ユニット（60）は、上記放電によって上記水浄化流路（61）の水中に水酸ラジカルを生成するように構成され、
   上記超音波発生部（94）は、超音波を上記水中に照射することにより、該水中に生成した水酸ラジカルが変化して生成する過酸化水素を水酸ラジカルに変換することを特徴とする給湯システム。
2. 請求項１において、
   上記水流路（12）は、水が循環する循環流路（13,14,16）を含み、
   上記水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）が、上記循環流路（13,14,16）に接続されていることを特徴とする給湯システム。
3. 請求項２において、
   上記循環流路（13,14,16）は、浴槽（U1）の水が循環すると共に循環水を加熱する加熱部（42b）を有する浴槽循環流路（16）を含み、
   上記水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）は、上記浴槽循環流路（16）に接続されていることを特徴とする給湯システム。
4. 請求項３において、
   上記水浄化ユニット（60）の水浄化流路（61）は、上記浴槽循環流路（16）における上記加熱部（42b）の下流側に接続されていること特徴とする給湯システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記水浄化流路（61）に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部（201）を備えていることを特徴とする給湯システム。
6. 請求項５において、
   上記イオン供給部（201）は、上記水浄化流路（61）の流入側に接続される銅製又は鉄製の配管（201）であることを特徴とする給湯システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つにおいて、
   上記電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフを制御する第１制御部（51）と、
   上記超音波発生部（94）の動作を制御する第２制御部（55）とをさらに備え、
   上記第１制御部（51）及び上記第２制御部（55）は、上記水浄化流路（61）の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えないように、上記電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフ及び上記超音波発生部（94）の動作をそれぞれ制御することを特徴とする給湯システム。
8. 請求項７において、
   上記水浄化流路（61）の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度をモニタするセンサ（57）をさらに備え、
   上記第１制御部（51）は、上記センサ（57）によるモニタ結果に応じて上記電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフを制御し、
   上記第２制御部（55）は、上記センサ（57）によるモニタ結果に応じて上記超音波発生部（94）の動作を制御することを特徴とする給湯システム。
9. 請求項８において、
   少なくとも上記水中の過酸化水素の濃度が上記上限値を越えた場合には、上記第１制御部（51）が上記電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させると共に、上記第２制御部（55）が上記超音波発生部（94）を動作させることを特徴とする給湯システム。
10. 請求項７乃至９のいずれか１つにおいて、
    上記第２制御部（55）は、上記水浄化流路（61）の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が上記上限値よりも低い所定の下限値を超える期間に、上記超音波発生部（94）をオン状態にすることを特徴とする給湯システム。
11. 請求項１乃至６のいずれか１つにおいて、
    上記電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフの制御、及び上記超音波発生部（94）の動作の制御を行う制御部をさらに備え、
    上記制御部は、上記水浄化流路（61）の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えないように、上記電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧のオン又はオフ、及び上記超音波発生部（94）の動作を制御することを特徴とする給湯システム。
12. 請求項１１において、
    上記制御部は、上記水浄化流路（61）の上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が所定の上限値を超えた場合には、上記電極対（64,64a,64b,65,65a,65b）に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させる一方、上記水中に含まれる過酸化水素の濃度が上記上限値よりも低い所定の下限値を超える期間に、上記超音波発生部（94）をオン状態にすることを特徴とする給湯システム。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１つにおいて、
    上記水浄化流路（61）の水中に泡を吐出する吐出手段（119）と、
    上記吐出手段（119）に気体を送る送出手段（99）とをさらに備え、
    上記電極対（64,65）は、板状であって、互いに対向するように配置されており、
    上記電源（70）は、上記電極対（64,65）にパルス電圧を印加し、
    上記吐出手段（119）は、上記電極対（64,65）の間であって、上記水浄化流路（61）の底部に配置されていることを特徴とする給湯システム。

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