JP2013138988A - 水中放電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電源を用いながら安定した放電を行うことができる水中放電装置を提供する。
【解決手段】水中放電装置には、水中で放電を生起して水中に水酸ラジカルを生成する電極対（64,65）と、水に超音波を照射することで、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させる超音波発生部（94）と、電極対（64,65）に直流電圧を印加する直流電源（70）と、電極対（64,65）のうちの一方の電極（64）のみを内部に収容する収容部（72,73）と、電極対（64,65）の間の電流経路を形成するための開口（74）とを有する絶縁部材（71）と、絶縁部材（71）の開口（74）を覆う気体相（B）を形成する気体形成部（74,80）とが設けられる。
【選択図】図６

Description

本発明は、水中で放電を行う水中放電装置に関するものである。

従来より、水中で放電を行う水中放電装置が知られており、種々の用途に適用されている。特許文献１には、この種の水中放電装置が開示されている。この水中放電装置は、水中に浸漬される電極対と、この電極対にパルス高電圧を印加するパルス電源とを備えている。パルス電源から電極対にパルス電圧が印加されると、電極対の間で水中放電が行われる。この放電に伴い、水中では、水酸ラジカル等の活性種が生成する。この活性種により、水中に含まれる液中の有機物等が分解されて除去される。

特開２００３−３２６２６１号公報

上述したパルス電源を用いた水中放電装置では、電源の複雑化、大型化、高コスト化を招いてしまう。また、パルス電源方式では、水中での放電に伴い騒音や衝撃波が大きくなってしまう。一方、このような問題を解決するために、電極対に常に所定の電圧を印加する直流電源を用いることが考えられる。しかしながら、直流電源を用いる場合、水中での漏れ電流の影響により、電極対の間の電流密度が小さくなってしまい、安定した放電を行うことができないという問題が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、直流電源を用いながら安定した放電を行うことができる水中放電装置を提供することである。

第１の発明は、水中放電装置を対象とし、水中で放電を生起して水中に水酸ラジカルを生成する電極対（64,65）と、水に超音波を照射することで、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させる超音波発生部（94）と、上記電極対（64,65）に直流電圧を印加する直流電源（70）と、上記電極対（64,65）のうちの一方の電極（64）のみを内部に収容する収容部（72,73）と、上記電極対（64,65）の間の電流経路を形成するための開口（74）とを有する絶縁部材（71）と、該絶縁部材（71）の開口（74）を覆う気体相（B）を形成する気体形成部（74,80）とを備えている。

第１の発明では、電極対（64,65）の電源として、直流電源（70）が用いられる。このため、水中放電装置の電源の簡素化、小型化、低コスト化が図られる。また、放電に伴う騒音の低減、放電に伴う衝撃波の抑制が図られる。一方、このように直流電源（70）を用いて常に電極対（64,65）に所定の電圧を印加すると、例えばパルス電源と比較して、水中での漏れ電流が大きくなり、所望とする放電を行うことが困難となる。

そこで、本発明では、電極対（64,65）のうちの一方の電極（64）のみを絶縁部材（71）の収容部（72,73）に収容し、絶縁部材（71）の開口（74）に電極対（64,65）の電流経路を形成している。これにより、絶縁部材（71）の開口（74）における電流密度が高くなり、漏れ電流が小さくなる。更に、本発明では、気体形成部（74,80）によって形成された気体相（B）が、絶縁部材（71）の開口（74）を覆う状態となる。つまり、電極対（64,65）の間の電流経路には、開口（74）を塞ぐようにして気体相（B）が介在する。これにより、電極対（64,65）の間の漏れ電流が更に抑制され、電極対（64,65）の間では所望とする放電電圧が確保される。その結果、電極対（64,65）の間では、気体相（B）の気体が絶縁破壊して放電が生じる。その結果、気体相（B）付近では、放電に伴って水酸ラジカル等の活性種や過酸化水素等が生成される。このため、例えばこれらの成分を水の浄化に利用することができる。更に、本発明は、水に超音波を照射する超音波発生部（94）を備えている。このため、超音波発生部から水に対して超音波を照射することにより水酸ラジカルから変化した過酸化水素を、除菌能力がより高い水酸ラジカルに再び変換できる。その結果、より効果的な水の浄化を可能とする。

第２の発明は、第１の発明において、上記気体形成部（74,80）は、上記電極対（64,65）の間の電流経路を絞ることでジュール熱によって水を気化させて上記気体相（B）を生成する上記開口（74）であることを特徴とする。

第２の発明では、絶縁部材（71）の開口（74）自体が気体形成部を構成する。つまり、絶縁部材（71）の開口（74）が絞られると、電極対（64,65）の間の電流経路が狭くなり、この電流経路の電流密度が小さくなる。これにより、開口（74）内のジュール熱が大きくなり、この開口（74）内の水が気化して蒸発する。その結果、開口（74）付近では、この開口（74）を覆うように気体相（B）が形成される。

第３の発明では、空気供給機構（80）が気体形成部を構成する。つまり、空気供給機構（80）は、一方の電極（64）を収容する収容部（72,73）内に空気を供給する。この空気は、絶縁部材（71）の開口（74）を通じて収容部（72,73）の外部へ流出する。これにより、開口（74）には、空気供給機構（80）から供給された空気によって、気体相（B）が形成される。

以上のように、本発明では、第２の発明のように、電極対（64,65）の間のジュール熱を消費することなく、気体相（B）が形成される。よって、水中放電装置の省エネ性の向上が図られる。

第４の発明は、第３の発明において、上記絶縁部材（71）には、上記収容部（72,73）内の電極と、該収容部（72,73）との間に空間（S）が形成され、上記空気供給機構（80）は、上記空間（S）に連通する空気供給路（81）と、該空気供給路（81）に設けられる空気ポンプ（82）とを含むことを特徴とする。

第４の発明では、空気ポンプ（82）で搬送された空気が、空気供給路（81）を通じて空間（S）へ供給される。このため、本発明では、絶縁部材（71）の収容部（72,73）の空間（S）も空気で満たされ易くなる。その結果、電極対（64,65）の間のジュール熱が、空間（S）内の水の気化に消費されてしまうことを未然に回避できる。

第５の発明では、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記絶縁部材（71）には、複数の上記開口（74）が形成され、上記複数の開口（74）のそれぞれに、上記気体相（B）が形成されることを特徴とする。

第５の発明では、絶縁部材（71）に複数の開口（74）が形成され、各開口（74）が対応する気体相（B）によって覆われる。このため、本発明では、各開口（74）の気体相（B）付近でそれぞれ放電が行われる。

第６の発明は、第１の発明において、上記電極対（64,65）に印加する電圧のオン又はオフを制御する第１制御部（1）と、上記超音波発生部（94）の動作を制御する第２制御部（5）とをさらに備え、上記第１制御部（1）及び上記第２制御部（5）は、上記放電が生起される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（64,65）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。

第６の発明では、水中放電装置から外部へと供給される液体中の過酸化水素の濃度が上限値以下に抑えられるので、過酸化水素を除去するための処理が容易になる。

第７の発明は、第６の発明において、上記放電が生起される水中に含まれる過酸化水素の濃度をモニタするセンサ（7）をさらに備え、上記第１制御部（1）は、上記センサ（7）によるモニタ結果に応じて上記電極対（64,65）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（5）は、上記センサ（7）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。

第８の発明は、第７の発明において、少なくとも上記放電が生起される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（1）が、上記電極対（64,65）に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させるとともに、上記第２制御部（5）が、上記超音波発生部（94）を動作させることを特徴とする。

第９の発明は、第６乃至第８の何れか１つの発明において、上記第２制御部（5）は、上記放電が生起される水中に含まれる過酸化水素の濃度が上記上限値より低い所定の下限値を超える期間中、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。

第９の発明では、超音波発生部（94）は液体の過酸化水素濃度が下限値以上である場合にオン状態にされるので、液中の過酸化水素から効率的且つ継続的に水酸ラジカルを生成することができる。

第１０の発明は、第１の発明において、上記電極対（64,65）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とをさらに備え、上記制御部は、上記放電が生起される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（64,65）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。

第１１の発明は、第１０の発明において、上記制御部は、上記放電が生起される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（64,65）に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させ、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低い所定の下限値を超える期間中、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。

本発明では、直流電源（70）を用いて放電を行っているので、例えばパルス電源と比較して、電源部の簡素化、低コスト化、小型化を図ることができる。また、パルス電源を用いると、放電に伴って水中で発生する衝撃波や騒音が大きくなってしまう。これに対し、直流電源（70）を用いると、このような衝撃波や騒音も低減できる。

また、本発明では、電極対（64,65）の一方の電極（64）を絶縁部材（71）の収容部（72,73）で覆い、更に電極対（64,65）の間の電流経路を形成する開口（74）を気体相（B）によって覆うようにしている。これにより、本発明では、電極対（64,65）の間での漏れ電流を最小限に抑えることができるため、直流電源（70）を用いても気体相（B）付近で安定した放電を行うことができる。従って、気体相（B）付近では、水酸ラジカル等の活性種や過酸化水素を安定して生成でき、例えばこれらの成分を水の浄化に利用することができる。また、本発明は水に超音波を照射する超音波発生部（94）を備えている。このため、超音波発生部から水に対して超音波を照射することにより水酸ラジカルから変化した過酸化水素を、除菌能力がより高い水酸ラジカルに再び変換できる。その結果、より効果的な水の浄化を可能とする。

第２の発明では、電極対（64,65）の間の電流経路のジュール熱を利用して、開口（74）内に気体相（B）を形成するようにしている。このため、気体相（B）を形成するための特別な機器を設ける必要がないため、装置構造の簡素化を図ることができる。

第３の発明では、空気供給機構（80）によって気体相（B）に空気を供給することで、気体相（B）を形成するようにしている。このため、気体相（B）の生成にジュール熱が消費されることがないため、電力消費量を低減できる。

第４の発明では、絶縁部材（71）の収容部（72,73）の空間（S）にも空気を供給することで、空間（S）内にも気体相を形成できる。これにより、空間（S）内において、ジュール熱によって水が気化されることを抑制でき、電力消費量を低減できる。また、空間（S）内を空気で満たすようにすると、この空間（S）においても放電を行うことができる。その結果、空間（S）では、放電に伴ってイオン風を生成できるため、このイオン風を利用して活性種や過酸化水素等の拡散を促すことができる。

第５の発明では、複数の開口（74）の各気相部（B）付近でそれぞれ放電を行うことができる。従って、放電に伴って生成される活性種等を広範囲且つ多量に生成できる。

第６の発明によれば、水中放電装置から外部へと供給される液体中の過酸化水素の濃度が上限値以下に抑えられるので、過酸化水素を除去するための処理が容易になる。

第７の発明によれば、第１制御部（1）及び第２制御部（5）が、貯留槽（41）内の液体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ので、液体の過酸化水素濃度が所望の範囲内になるよう制御しつつ、浄化処理を行うことができる。

第８の発明によれば、液体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ので、液体の過酸化水素濃度を上限値以下にすることができ、処理後の液体からの過酸化水素の除去を容易にすることができる。

第９の発明によれば、液体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ので、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１０の発明によれば、液体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ので、過酸化水素を除去するための処理を容易にすることができる。

第１１の発明によれば、液体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ので、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。

図１は、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、実施形態１に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。 図３は、実施形態１に係る絶縁ケーシングの斜視図である。 図４（ａ）、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、実施形態１における水浄化ユニットによる液体処理の基本サイクルを示す図である。 図６は、実施形態１に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。 図７は、液体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８は、実施形態２に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。 図９は、実施形態２に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。 図１０は、実施形態１の変形例に係る水浄化ユニットの全体構成図である。 図１１は、実施形態１の変形例に係る絶縁ケーシングの斜視図である。 図１２は、実施形態２の変形例に係る水浄化ユニットの全体構成図である。 図１３は、実施形態３に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。 図１４は、実施形態３に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。 図１５は、実施形態３の変形例に係る水浄化ユニットの全体構成図である。 図１６は、実施形態２の変形例に係る絶縁ケーシングの蓋部の平面図である。 図１７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。 図１８は、そ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。

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。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る水浄化ユニット（60）は、給湯システム（10）に搭載されている。まず、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）やシャワー（U2）へ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）とを有している。

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）とを備えている。熱源ユニット（30）では、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に接続され、閉回路となる冷媒回路（11）が構成される。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に接続されている。二次側伝熱部（32b）は、給湯ユニット（40）側の第１循環流路（13）に接続されている。加熱熱交換器（32）では、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）では、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）では、圧縮機（31）が運転されて冷媒が循環することで、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。即ち、冷媒回路（11）では、圧縮機（31）で圧縮された冷媒が、一次側伝熱部（32a）で放熱し、膨張弁（33）で減圧される。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）とを備えている。

給湯タンク（41）は、縦長の円筒状の密閉容器で構成されている。給湯タンク（41）には、円筒形の周壁部（41a）と、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）とが形成されている。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。また、給湯タンク（41）には、該給湯タンク（41）内へ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）の下部に接続され、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）の上部に接続され、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）へ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）の下部に接続され、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）に接続され、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）へ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）に接続されている。第２伝熱管（42b）は、供給流路（15）の第３循環流路（16）に接続されている。

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）に接続され、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）へ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。つまり、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）と接続している。つまり、第２分岐路（19）は、シャワー（U2）へ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）内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）内へ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）では、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）では、第１伝熱管（42a）を流れる水の熱が、第２伝熱管（42b）を流れる水へ付与される。つまり、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している。

〈水浄化ユニットの詳細構造〉
給湯システム（10）は、水浄化ユニット（60）を備えている。水浄化ユニット（60）は、水中での放電及び超音波放射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し、この浄化成分によって水の浄化を行うものである。水浄化ユニット（60）は、水浄化タンク（61）と、電源部（70）を含む放電ユニット（62）と、超音波発生部（94）とを有している（図２を参照）。さらに、水浄化ユニット（60）は、電源部(70)に接続された放電波形発生部（3）と、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(1)と、増幅器（9）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（8）と、超音波波形発生部（8）を介して超音波発生部（94）の動作を制御する制御部（5）と、水浄化タンク（61）内の水の過酸化水素濃度をモニタするセンサ（7）とを備えている。なお、図示しないが、センサ（7）のモニタ結果に基づいて制御部（1,5）を制御する中央演算装置（ＣＰＵ）が設けられていてもよい。制御部（1,5）による放電ユニット（62）及び超音波発生部（94）の制御方法については、後に説明する。なお、後述のいわゆるフィードフォワード制御を行う場合、センサ（7）は必ずしも設けられなくてもよい。

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。本実施形態の水浄化タンク（61）は、密閉型の容器状に形成され、第３循環流路（16）に接続されている。具体的に、水浄化タンク（61）には、流入管（51）及び流出管（52）が接続され、これらの配管（51,52）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（51）と流出管（52）とは、銅管で構成されている。流入管（51）は、その内壁から銅イオンを生成することで、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（62）は、水中で放電を行うための水中放電装置を構成している。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、この電極対（64,65）に電圧を印加する電源部（70）と、電極Ａ（64）を内部に収容する絶縁ケーシング（71）とを備えている。

電極対（64,65）は、水中で放電を生起するためのものである。電極Ａ（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に配置されている。電極Ａ（64）は、上下に扁平な板状に形成されている。電極Ａ（64）は、電源部（70）の正極側に接続されている。電極Ａ（64）は、例えばステンレス、銅等の導電性の金属材料で構成されている。

電極Ｂ（65）は、絶縁ケーシング（71）の外部に配置されている。電極Ｂ（65）は、電極Ａ（64）の上方に設けられている。電極Ｂ（65）は、上下に扁平な板状であって、且つ上下に複数の貫通孔（66）を有するメッシュ形状ないしパンチングメタル形状に構成されている。電極Ｂ（65）は、電極Ａ（64）と略平行に配設されている。電極Ｂ（65）は、電源部（70）の負極側に接続されている。電極Ｂ（65）は、例えばステンレス、真鍮等の導電性の金属材料で構成されている。

電源部（70）は、電極対（64,65）に所定の直流電圧を印加する直流電源で構成されている。即ち、電源部（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）に対して数キロボルトの直流電圧を印加する。電源部（70）のうち、電極Ｂ（65）が接続される負極側は、アースと接続されている。

絶縁ケーシング（71）は、水浄化タンク（61）の底部に設置されている。絶縁ケーシング（71）は、例えばセラミックス等の絶縁材料で構成されている。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）及び蓋部（73）は、電極Ａ（64）を内部に収容する収容部を構成している。

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）では、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。つまり、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１つの開口（74）が形成されている。この開口（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ている。蓋部（73）の開口（74）の内径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。以上のような開口（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（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（74）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（B）が形成される。つまり、絶縁ケーシング（71）の開口（74）は、該開口（74）に気相部としての気泡（B）を形成する気相形成部として機能する。

超音波発生部（94）は、板状の圧電セラミックス（95）と、間に圧電セラミックス（95）を挟むように設けられた一対の金属板（96a,96b）とで構成される。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）の底部に配置されている。超音波発生部（94）は、電極対（64,65）よりも、水浄化タンク（61）の給水口に近い位置（言い換えれば、注水口から遠い位置）に配置される。

金属板（96a,96b）には、増幅器（9）によって増幅された超音波波形発生部（8）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）内の液体に照射する。

なお、超音波発生部（94）は、水浄化タンク（61）内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く、水浄化タンク（61）の内部において、電極対（64,65）よりも注水口に近い位置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）の底部外側に設置されている場合、超音波は水浄化タンク（61）の壁面を介して液体に伝達される。

また、超音波発生部（94）の構成は、図２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）とで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。

−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。この給湯システム（10）では、浴槽内へ温水を供給する「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」とが行われる。

〈給湯運転〉
給湯運転では、熱源ユニット（30）の圧縮機（31）が運転され、冷媒回路（11）で冷凍サイクルが行われる。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）、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）内の水が第１循環流路（13）へ流出する。この水は、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）では、一次側伝熱部（32a）を流れる冷媒の熱が、二次側伝熱部（32b）を流れる水へ放出され、この水が所定温度まで加熱される。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）内に流入する。これにより、給湯タンク（41）内部には、所定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）内の水（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。この水は、水浄化タンク（61）を通過した後、浴槽（U1）内へ放出される。これにより、浴槽（U1）内に所定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〉
追い焚き運転では、熱源ユニット（30）の圧縮機（31）が運転され、冷媒回路（11）で冷凍サイクルが行われる。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）内の水が第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）へ返送される。

第２ポンプ（44）が運転されると、給湯タンク（41）内の水は、第２循環流路（14）へ流出する。この水は、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）では、第１伝熱管（42a）を流れる水の熱が、第２伝熱管（42b）を流れる水へ放出される。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）内に流入する。

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）へ吸い込まれる。返送循環路（16b）を流れた水は、内部熱交換器（42）で加熱された後、水浄化タンク（61）を通過して浴槽（U1）へ供給される。これにより、浴槽（U1）内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−
本実施形態の給湯システム（10）では、水浄化ユニット（60）が運転されることで、水流路（12）を流れる水の浄化がなされる。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、この水浄化動作は、上述した「給湯運転」や「追い焚き運転」時に実行される。

図５は、本実施形態の水浄化ユニット（60）による水処理の基本サイクルを示す図である。同図に示すように、水浄化タンク（61）内に溜められた水等は、まず、電極対（64,65）間に生起される放電によって浄化される。この際には、放電によって水中に水酸ラジカル等の活性種が生成し、有機物等の分解や殺菌などが行われる（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、超音波発生部（94）から液体へと任意の周波数の超音波を伝搬させ、水中の過酸化水素を分解し、水酸ラジカルに変化させる（ステップSt4）。ただし、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ためには、超音波の周波数が、１００ｋＨｚ以上程度であれば特に好ましい。超音波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。ただし、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ので、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ゆくことになる。

なお、上記の液体浄化は、１回ごとに水浄化タンク（61）内の水を全て入れ替える、いわゆるバッチ処理によって行ってもよい。あるいは、水浄化タンク（61）への注水と水浄化タンク（61）からの水の流出を連続的に行う連続処理によって浄化を行ってもよい。

まず、放電ユニット（62）の運転動作について説明する。

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）に所定の直流電圧（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。電極Ａ（64）の周囲は、絶縁ケーシング（71）で覆われている。このため、電極対（64,65）の間での漏れ電流が抑制されるとともに、開口（74）内の電流経路の電流密度が上昇した状態となる。

開口（74）内の電流経路の電流密度が上昇すると、開口（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（74）の近傍において、水の気化が促進されて気体相としての気泡（B）が形成される。この気泡（B）は、図６に示すように、開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、電極Ｂ（65）に導通する負極側の水と、正極側の電極Ａ（64）との間に気泡（B）が介在する。従って、この状態では、気泡（B）が、電極Ａ（64）と電極Ｂ（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、電極Ａ（64）と電極Ｂ（65）との間の漏れ電流が抑制され、電極対（64,65）間では、所望とする電位差が保たれることになる。すると、気泡（B）内では、絶縁破壊に伴い放電が発生する。

以上のようにして、気泡（B）で放電が行われると、水浄化タンク（61）内の水中では、水酸ラジカル等の活性種や過酸化水素等が生成される。水酸ラジカル等の活性種や過酸化水素は、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、水中での活性種や過酸化水素の拡散が促される。また、気泡（B）で放電が行われると、この放電に伴ってこの気泡（B）でイオン風を生成し易くなる。よって、水浄化タンク（61）内では、このイオン風を利用して、活性種や過酸化水素の拡散効果を更に向上できる。

また、上述したように、水浄化タンク（61）には、流入管（51）から溶出した銅イオンが供給される。過酸化水素と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。

以上のようにして、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」や「追い焚き運転」では、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、本実施形態の給湯システム（10）では、浴槽（U1）内の清浄度が保たれる。

次に、放電と超音波処理を組み合わせた水浄化ユニット（60）の運転制御の具体例について説明する。図７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（7）によって検知される。

この方法において、まず水浄化タンク（61）内に水が溜まった状態で運転を開始する。制御部（1）は、電極対(64,65)間に所定の電圧を印加させ、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、水が浄化されるとともに、水中の過酸化水素の濃度が上昇する。

次いで、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、制御部（1）は電極対（64,65）への電圧供給を継続させ、制御部(5)は、超音波発生部（94）をオン状態にして水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ので、この期間中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、制御部（1）は電極対（64,65）への電圧供給を停止し、放電を停止させる。制御部（5）は、引き続き超音波発生部（94）をオン状態にして水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。この期間中、超音波によって過酸化水素が分解されるので、水中の過酸化水素の濃度は減少する。

次いで、水中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（1）は電極対（64,65）への電圧供給を再開する。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で、水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。

−実施形態１の効果−
実施形態１では、電源部（70）を用いて放電を行っているので、例えばパルス電源と比較して、電源部の簡素化、低コスト化、小型化を図ることができる。また、パルス電源を用いると、放電に伴って水中で発生する衝撃波や騒音が大きくなってしまう。これに対し、直流電源（70）を用いると、このような衝撃波や騒音も低減できる。

実施形態１では、電極Ａ（64）を絶縁ケーシング（71）で収容し、電極対（64,65）の電流経路を形成する開口（74）を気泡（B）で覆うようにしている。これにより、電極対（64,65）の間では、漏れ電流を最小限に抑えることができる。従って、直流電源（70）で常に所定の直流電圧を電極対（64,65）に印加する構成であっても、気泡（B）の近傍で安定した放電を行うことができる。その結果、気泡（B）付近では、水酸ラジカル等の活性種や、過酸化水素を安定して生成でき、水の浄化効率を向上できる。

更に、実施形態１では、電極対（64,65）の間の電流経路のジュール熱を利用して、開口（74）内に気泡（B）を形成している。このため、気泡（B）を形成するための特別な機器を設ける必要がないため、装置構造の簡素化を図ることができる。

さらに、制御部（1）は、動作開始後に液体の過酸化水素濃度が上限値に達するまでは放電を生起させて水酸ラジカルを発生させ、水を浄化することができる。また、制御部（5）は、水の過酸化水素濃度が所定の下限値を超える期間中に超音波発生部（94）をオン状態にする、言い換えれば、過酸化水素濃度が所定の下限値を下回る期間中には超音波発生部（94）をオフ状態にする。つまり、水中に十分な過酸化水素が存在する場合に超音波によって水酸ラジカルを発生させているので、水を効果的に浄化することができる。さらに、十分な濃度の過酸化水素の存在下で超音波を継続的に照射することで、継続的に水酸ラジカルを生成することができるので、強い浄化能力を所定の期間中維持することができる。

さらに、上述の方法によれば、水浄化タンク（61）から供給される水中の過酸化水素の濃度を上限値以下に抑えることができるので、過酸化水素を除去するための工程を容易にすることができる。

本実施形態の水浄化ユニット（60）によれば、上述のように、水中での放電と、水への超音波照射とを組み合わせることで、水の過酸化水素濃度を上昇させずに浄化能力の向上とを併せて図ることが可能になる。

なお、水を連続処理する場合には、超音波発生部（94）を電極対（64,65）よりも給水口側に配置することにより、放電によって生じた過酸化水素から超音波照射により効果的に水酸ラジカルを発生させることができる。

また、図２では、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（1）と、超音波発生部（94）の動作を制御する制御部（5）とを別個に設けたが、１つの制御部で電極対（64,65）に印加する電圧のオン又はオフと超音波発生部（94）の動作とを制御することもできる。

なお、本実施形態の水浄化ユニット（60）では、放電及び超音波照射によって生じる水酸ラジカルによって、水の浄化処理と同時に水浄化タンク（61）内に繁殖する細菌等を効果的に殺菌することもできる。

《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）の構成が異なるものである。以下には、上記実施形態１と異なる点を主として説明する。なお、図８では、図の簡略化のために、実施形態１と異なる部分について示し、超音波発生部（94）及び電源部（70）等の実施形態１と同一である部分については省略している。

図８に示すように、実施形態２の放電ユニット（62）には、空気供給機構（80）が設けられている。空気供給機構（80）は、開口（74）に気相部としての気泡（B）を形成するための気泡形成部を構成している。具体的に、空気供給機構（80）は、空気供給路（81）と、該空気供給路（81）に接続される空気ポンプ（82）とを備えている。空気供給路（81）は、流入端が空気中に開口し、流出端は、絶縁ケーシング（71）を貫通して空間（S）に開口している。

実施形態２において、水浄化動作が開始されると、空気ポンプ（82）が運転されて空気供給路（81）から空間（S）へ空気が供給される。本実施形態では、空気ポンプ（82）が運転されて所定の設定時間が経過した後に、直流電源（70）から電極対（64,65）に直流電圧が印加される。この際、空間（S）の空気は、開口（74）より絶縁ケーシング（71）の外部へ流出するため、この開口（74）に気泡（B）が形成されて放電が行われる（図９を参照）。

実施形態２では、開口（74）内において水の気化にジュール熱が消費されてしまうことが抑制される。その結果、実施形態２では、ジュール熱の消費に伴って直流電源（70）の消費電力が大きくなってしまうことが回避され、省エネ性の向上が図られる。

また、実施形態２では、空気ポンプ（82）から供給された空気が、空間（S）内にも溜まり込むことになる。従って、実施形態２では、空間（S）内の水がジュール熱によって気化されてしまうことも抑制できる。更に、空間（S）内を完全に空気で満たすようにすると、電極対（64,65）の間の漏れ電流を一層効果的に回避できる。また、空間（S）でも放電を生起させることができ、これに伴いイオン風の発生を促進できる。その結果、水酸ラジカル等の活性種や、過酸化水素を一層効果的に水中に拡散させることができる。

〈実施形態１や２の変形例〉
上記実施形態１では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に１つの開口（74）が形成されている。しかしながら、例えば図１０及び図１１に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。この変形例では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）が、略正方形板状に形成され、この蓋部（73）に複数の開口（74）が等間隔を置きながら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（74）に跨るような正方形板状に形成されている。

この変形例においても、各開口（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、電源部（70）から電極対（64,65）に直流電圧が印加されると、各開口（74）の電流密度が上昇し、各開口（74）で気泡（B）が形成される。その結果、各気泡（B）でそれぞれ放電が生起され、水酸ラジカル等の活性種や、過酸化水素が生成される。

また、図１０及び図１１に示す構成において、実施形態２の空気供給機構（80）を採用することもできる（図１２を参照）。この構成では、空気供給機構（80）から供給された空気を各開口（74）に送ることで、各開口（74）でジュール熱を消費することなく気泡（B）をそれぞれ形成することができる。従って、ジュール熱の消費に伴って省エネ性が損なわれてしまうことを回避できる。

《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や２と放電ユニット（62）の構成が異なるものである。以下には、上記実施形態１や２と異なる点を主として説明する。なお、図１３及び図１４では、図の簡略化のために、実施形態１と異なる部分について示し、超音波発生部（94）及び電源（70）等の実施形態１と同一である部分については省略している。

図１３に示すように、実施形態３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３の放電ユニット（62）は、電極Ａ（64）と電極Ｂ（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３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３のケース本体（72）は、ガラス質又は樹脂製の絶縁材料で構成されている。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）の外縁部から更に水浄化タンク（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３の蓋部（73）は、略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、セラミックス材料で構成されている。蓋部（73）の軸心には、実施形態１と同様、蓋部（73）を上下に貫通する円形状の１つの開口（74）が形成されている。

電極Ａ（64）は、軸直角断面が円形状となる縦長の棒状の電極で構成されている。電極Ａ（64）は、基部（76）の挿入口（76a）に嵌合している。これにより、電極Ａ（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に収容されている。実施形態３では、電極Ａ（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）の外部に露出される状態となる。このため、水浄化タンク（61）の外部に配置される電源部（70）と、電極Ａ（64）とを電気配線によって容易に接続することができる。

電極Ａ（64）のうち水浄化タンク（61）側の端部（64a）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１３に示す例では、電極Ａ（64）の端部（64a）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、この端部（64a）の先端面を挿入口（76a）の開口面と略面一としてもよいし、端部（64a）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、電極Ａ（64）は、実施形態１と同様、開口（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。

電極Ｂ（65）は、円筒状の電極本体（65a）と、該電極本体（65a）から径方向外方へ突出する鍔部（65b）とを有している。電極本体（65a）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（65b）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、電極Ｂ（65）の電極本体（65a）の一部が浸水された状態となる。

電極Ｂ（65）は、電極本体（65a）よりも小径の内側筒部（65c）と、該内側筒部（65c）と電極本体（65a）との間に亘って形成される連接部（65d）とを有している。内側筒部（65c）及び連接部（65d）は、水浄化タンク（61）内の水中に浸漬している。内側筒部（65c）は、その内部に円柱空間（67）を形成している。内側筒部（65c）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（65a）と内側筒部（65c）と連接部（65d）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（65c）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。この漏電防止材（68）は、電極Ｂ（65）と接触することで、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。

電極Ｂ（65）は、電極本体（65a）の一部が水浄化タンク（61）の外部に露出される状態となる。このため、電源部（70）と電極Ｂ（65）とを電気配線によって容易に接続することができる。

−水浄化ユニットの運転動作−
実施形態３の給湯システム（10）においても、水浄化ユニット（60）が運転されることで、水流路（12）を流れる水の浄化がなされる。

水浄化ユニット（60）の運転の開始時には、図１３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（74）の内部の電流密度が上昇していく。

図１３に示す状態から、電極対（64,65）へ更に直流電圧が継続して印加されると、開口（74）内の水が気化されて気泡（B）が形成される（図１４を参照）。この状態では、気泡（B）が開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、円柱空間（67）内の負極側の水と、電極Ａ（64）との間に気泡（B）による抵抗が付与される。これにより、電極Ａ（64）と電極Ｂ（65）との間の電位差が保たれ、気泡（B）で放電が発生する。その結果、水中では、水酸ラジカルや過酸化水素を生成され、これらの成分が水の浄化に利用される。

〈実施形態３の変形例〉
上記実施形態３の構成において、図１５に示すように、実施形態２の空気供給機構（80）を採用するようにしてもよい。この構成では、開口（74）や空間（S）において、ジュール熱によって水が気化されてしまうことを抑制でき、省エネ性を向上できる。

また、上記実施形態３では、円板状の蓋部（73）の軸心に１つの開口（74）を形成しているが、この蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。図１６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（74）が等間隔置きに配列されている。このように蓋部（73）に複数の開口（74）を形成することで、各開口（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４》
以下、本発明の実施形態４における水浄化ユニット（60）の運転動作について説明する。

図１７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。

ここで用いられる水浄化ユニット（60）には、必ずしもセンサ（7）が設けられていなくてもよい。ただし、放電のみを行った場合に水浄化タンク（61）内の水の過酸化水素濃度が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の過酸化水素濃度が下限値から上限値になるまでに要する時間Ｔ２、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（1,5）内部又は外部に設けられたメモリ（図示せず）に記憶させておく。制御部（1,5）は測定データに基づいて以下の制御を行う。制御部（1,5）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。

本実施形態に係る方法において、まず制御部（1）は、電極対(64,65)間に所定の電圧を印加させ、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、水が浄化されるとともに、水中の過酸化水素の濃度が上昇する。

次いで、運転開始から時間Ｔ１が経過した時点で、制御部（1）は電極対（64,65）への電圧供給を継続させ、制御部(5)は、超音波発生部（94）をオン状態にして液体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。この期間中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（1）は電極対（64,65）への電圧供給を停止し、放電を停止させる。制御部（5）は、引き続き超音波発生部（94）をオン状態にして水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。この期間中、水中の過酸化水素の濃度は減少する。

次いで、さらに時間Ｔ３が経過した時点で、制御部（1）は電極対（64,65）への電圧供給を再開し、この状態を時間Ｔ２の間継続する。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）とを繰り返すことで、水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つつ、水を浄化することができる。なお、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の浄化を行うことができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

〈給湯システムの構成〉
上記実施形態の給湯システム（10）を図１８に示すような、他の方式としてもよい。

具体的に、図１８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）や給湯ユニット（40）と異なるユニット（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）では、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）の始端に接続し、他端が第１循環流路（13）の終端に接続している。

図１８に示す給湯システム（10）では、加熱熱交換器（32）で加熱された水が、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、伝熱管の外部へ放出される。その結果、給湯タンク（41）内に貯留された水が加熱され、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電源部（70）には、放電の放電電力を一定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一定に制御する定電流制御部を設けることもできる。この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、スパークの発生も未然に回避できる。

また、上述した各実施形態では、電源部（70）の正極に電極Ａ（64）を接続し、電源部（70）の負極に電極Ｂ（65）を接続している。しかしながら、電源部（70）の負極に電極Ａ（64）を接続し、電源部（70）の正極に電極Ｂ（65）を接続することで、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では、水浄化タンク（61）の流入管（51）を銅管とすることで、流入管（51）を銅イオンの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、過酸化水素の存在下でフェントン反応を促進させるため、水酸ラジカルの生成量を増大できる。

銅管や鉄管は、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、上記実施形態１や２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、例えば銅片や鉄片を水浄化タンク（61）内に浸漬することで、これら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〉
上記実施形態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）、給水路（20）等に水浄化タンク（61）を接続してもよい。

〈水中放電装置の用途〉
上述した水中放電装置（60）は、給湯システム（10）の水を浄化する用途に適用されている。しかしながら、水を浄化するものであれば、他の用途に適用することもできる。これらの用途としては、例えば空気調和装置のドレン水の浄化、加湿器の加湿タンク水の浄化、除湿器で補足された水の浄化等があげられる。また、水中放電装置（60）は、放電によって得られた水を所定の洗浄対象に供給ないし噴霧することで、この洗浄対象を洗浄する用途に適用することもできる。

以上説明したように、本発明は、所定の利用対象へ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対策について有用である。

1、5 制御部
3 放電波形発生部
7 センサ
8 超音波波形発生部
9 増幅器
10 給湯システム
60 水浄化ユニット（水中放電装置）
62 放電ユニット
64 電極Ａ
65 電極Ｂ
70 電源部（直流電源）
71 絶縁ケーシング（絶縁部材）
72 ケース本体（収容部）
73 蓋部（収容部）
74 開口（気体形成部）
80 空気供給機構（気体形成部）
81 空気供給路
82 空気ポンプ
94 超音波発生部
95 圧電セラミックス
96、96a、96b 金属板
97 ケース
B 気体相（気泡）

Claims (11)

1. 水中で放電を生起して水中に水酸ラジカルを生成する電極対（64,65）と、
   水に超音波を照射することで、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させる超音波発生部（94）と、
   上記電極対（64,65）に直流電圧を印加する直流電源（70）と、
   上記電極対（64,65）のうちの一方の電極（64）のみを内部に収容する収容部（72,73）と、上記電極対（64,65）の間の電流経路を形成するための開口（74）とを有する絶縁部材（71）と、
   上記絶縁部材（71）の開口（74）を覆う気体相（B）を形成する気体形成部（74,80）とを備えている水中放電装置。
2. 請求項１において、
   上記気体形成部（74,80）は、上記電極対（64,65）の間の電流経路を絞ることでジュール熱によって水を気化させて上記気体相（B）を生成する上記開口（74）であることを特徴とする水中放電装置。
3. 請求項１において、
   上記気体形成部（74,80）は、上記収容部（72,73）内に空気を供給する空気供給機構（80）であることを特徴とする水中放電装置。
4. 請求項３において、
   上記絶縁部材（71）には、上記収容部（72,73）内の電極と、該収容部（72,73）との間に空間（S）が形成され、
   上記空気供給機構（80）は、上記空間（S）に連通する空気供給路（81）と、該空気供給路（81）に設けられる空気ポンプ（82）とを含むことを特徴とする水中放電装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記絶縁部材（71）には、複数の上記開口（74）が形成され、
   上記複数の開口（74）のそれぞれに、対応する上記気体相（B）が形成されることを特徴とする水中放電装置。
6. 請求項１において、
   上記電極対（64,65）に印加する電圧のオン又はオフを制御する第１制御部（1）と、
   上記超音波発生部（94）の動作を制御する第２制御部（5）とをさらに備え、
   上記第１制御部（1）及び上記第２制御部（5）は、上記放電が生起される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（64,65）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水中放電装置。
7. 請求項６において、
   上記放電が生起される水中に含まれる過酸化水素の濃度をモニタするセンサ（7）をさらに備え、
   上記第１制御部（1）は、上記センサ（7）によるモニタ結果に応じて上記電極対（64,65）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（5）は、上記センサ（7）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水中放電装置。
8. 請求項７において、
   少なくとも上記放電が生起される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（1）が、上記電極対（64,65）に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させるとともに、上記第２制御部（5）が、上記超音波発生部（94）を動作させることを特徴とする水中放電装置。
9. 請求項６乃至８の何れか１つにおいて、
   上記第２制御部（5）は、上記放電が生起される水中に含まれる過酸化水素の濃度が上記上限値より低い所定の下限値を超える期間中、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水中放電装置。
10. 請求項１において、
    上記電極対（64,65）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とをさらに備え、
    上記制御部は、上記放電が生起される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（64,65）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水中放電装置。
11. 請求項１０において、
    上記制御部は、上記放電が生起される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（64,65）に印加する電圧をオフにして上記放電を停止させ、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低い所定の下限値を超える期間中、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水中放電装置。

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