(57)【要約】【課題】比較的低い照射強度の紫外線を用いて水路内の殺菌効率を高めることのできる殺菌装置、及び当該殺菌装置を備えた給湯装置を提供する。【解決手段】殺菌装置２０は、紫外線照射部８０を備える。紫外線照射部８０は、水路４３の水流（矢印Ａ２）に対向し当該水流（矢印Ａ２）の水に紫外線を照射する。紫外線照射部８０は、水路４３内へ紫外線が出射する出射面８０ａを有する。出射面８０ａは、水路４３の水流（矢印Ａ２）に対向する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路の水流に対向し前記水流の水に紫外線を照射する紫外線照射部を備える殺菌装置。
【請求項２】
前記紫外線照射部は、前記水路内へ紫外線が出射する出射面を有し、
前記出射面は、前記水流に対向する請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項３】
Ｌ字状に曲がる曲げ部を有する前記水路を備え、
前記曲げ部に前記紫外線照射部が配置されている請求項１または請求項２に記載の殺菌装置。
【請求項４】
前記水路の中心の周りに旋回する旋回水流を発生させる旋回水流発生手段を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項５】
前記水に微細気泡を発生させる微細気泡発生部を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項６】
前記紫外線照射部から出射する紫外線の光軸は、前記微細気泡発生部の内部空間を通る請求項５に記載の殺菌装置。
【請求項７】
前記微細気泡は、直径が５０μｍ以下の気泡を含む請求項５または請求項６に記載の殺菌装置。
【請求項８】
前記微細気泡発生部と前記紫外線照射部との間におけるボイド率は、０．１以下である請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の殺菌装置を備える給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殺菌装置及び給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を用いる製品には水中での菌の繁殖の懸念がある。そこで、水中の殺菌として、加熱処理または薬剤投入が一般的に行われているほか、紫外線も殺菌手段として多く用いられている。紫外線は細菌の原形質である核酸に作用して増殖能力を奪うため、菌の種類による効果の依存性を受けにくく、有効な殺菌手段である。一方で、紫外線殺菌には高い出力が必要であることと、高い出力の紫外線は人体影響もあることから、消費電力が高かったり、保護のために装置が大型化してしまうという課題がある。このような課題に対して、下記特許文献１には、紫外線とオゾンを併用することで殺菌効率を上げる手段が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０９８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置には、紫外線だけでなく、オゾンの酸化力により、周辺部材の劣化が早くなる懸念がある。また、オゾン発生のためにも電力を消費する課題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、比較的低い照射強度の紫外線を用いて水路内の殺菌効率を高めることのできる殺菌装置、及び当該殺菌装置を備えた給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る殺菌装置は、水路の水流に対向し当該水流の水に紫外線を照射する紫外線照射部を備えるものである。
また、本発明に係る給湯装置は、上記殺菌装置を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、比較的低い照射強度の紫外線を用いて水路内の殺菌効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による殺菌装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１による殺菌装置の変形例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１による殺菌装置の他の変形例を示す断面図である。
【図４】実施の形態２による殺菌装置を示す断面図である。
【図５】実施の形態２による殺菌装置の変形例を示す断面図である。
【図６】実施の形態２による殺菌装置の他の変形例を示す断面図である。
【図７】微細気泡発生部と紫外線照射部との間におけるボイド率と、殺菌効率との関係の例を示すグラフである。
【図８】実施の形態３による給湯装置を示す図である。
【図９】実施の形態４による給湯装置を示す図である。
【図１０】実施の形態５による給湯装置を示す図である。
【図１１】実施の形態６による給湯装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本開示は、以下に説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による殺菌装置１９を示す断面図である。図１に示すように、実施の形態１による殺菌装置１９は、紫外線照射部８０を備える。紫外線照射部８０は、水路４３を流れる水流に対向するとともに当該水流の水に対して紫外線を照射する。
【００１１】
次に動作について説明する。水路４３に接続された水流ポンプ（図示省略）を稼働すると、水路４３内に水流が発生する。図１中の矢印Ａ１は、紫外線照射部８０から紫外線が出射する方向を示す。図１中の矢印Ａ２は、水路４３内の水流の方向を示す。この水流の方向は、水路４３の長手方向に沿う方向、または水路４３の長手方向に平行な方向、に相当すると考えることができる。紫外線照射部８０から紫外線が出射する方向（矢印Ａ１）は、水路４３内の水流の方向（矢印Ａ２）に対向している。
【００１２】
紫外線照射部８０は、出射面８０ａを有する。出射面８０ａから紫外線が水路４３内に出射する。出射面８０ａは、水路４３内の水流の方向（矢印Ａ２）に対向する。紫外線照射部８０の出射面８０ａから出射する紫外線は、矢印Ａ１以外の方向へ向かって出射する紫外線を含んでもよい。例えば、紫外線照射部８０からの紫外線には、図１中の矢印Ａ２あるいは矢印Ａ３の方向へ出射する紫外線が含まれてもよい。
【００１３】
水路４３内の水に含まれる、例えば細菌のような微生物（以下、単に「細菌」と称する）は、紫外線照射部８０からの紫外線により、死滅または不活化する（以下、「殺菌」と称する）。
【００１４】
紫外線照射部８０からの紫外線が当たる可能性のある範囲の水路４３を形成する配管は、以下のように構成されることが望ましい。当該配管は、紫外線耐性及び耐水性を有する材料で構成されることが望ましい。例えば、当該配管は、ポリテトラフルオロエチレンで少なくとも一部が構成されていることが望ましい。ポリテトラフルオロエチレンは、紫外線耐性に優れるだけでなく、紫外線を反射する。当該配管の内壁面をポリテトラフルオロエチレンにより構成することで、紫外線照射部８０からの紫外線が当該内壁面で反射し、紫外線照射部８０から、より遠い範囲にまで、紫外線を照射することができる。当該配管の全体が上記のような材料で構成されていてもよいし、当該配管の内壁面のみが上記のような材料で被覆されていてもよい。
【００１５】
紫外線照射部８０は、紫外線光源３９及び導光体４０を備える。紫外線光源３９は、電源部４２から供給される電力により点灯する。紫外線光源３９は、紫外線を発する。殺菌装置１９により照射される紫外線の波長は、２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲内にある波長を含むことが望ましい。２００ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する紫外線は、細菌の原形質である核酸に作用して増殖能力を奪うだけでなく、原形質を破壊して細菌を死滅させる作用を有する。このため、そのような波長の紫外線を照射することにより、殺菌効果をさらに向上できる。本実施の形態における紫外線光源３９は、発光ダイオードを用いた紫外線ＬＥＤである。紫外線ＬＥＤである紫外線光源３９は、電源部４２から供給される直流電流により点灯する。本発明における紫外線光源３９は、紫外線ＬＥＤ以外のものでもよい。例えば、紫外線光源３９は、低圧水銀ランプでもよい。紫外線光源３９が低圧水銀ランプである場合には、電源部４２に代えて交流電源が用いられる。
【００１６】
紫外線光源３９は、水路４３を形成する配管の直管部の側面に配置されている。導光体４０の材質は、紫外線透過性を有する。導光体４０の少なくとも一部は、紫外線を拡散させるように構成されてもよい。導光体４０は、紫外線を正透過させる部位と紫外線を反射させる部位との少なくとも一方を含んでもよい。紫外線光源３９から発せられた紫外線は、導光体４０内に入射する。導光体４０に出射面８０ａが形成されている。導光体４０内に入射した紫外線は、出射面８０ａに導かれ、出射面８０ａから水路４３内へ出射する。導光体４０は、水路４３の側面部から水路４３の中心部に向かって突出する。出射面８０ａは、水路４３の中心部に位置する。
【００１７】
図２は、実施の形態１による殺菌装置１９の変形例を示す断面図である。図２に示す変形例の殺菌装置１９は、紫外線照射部８０に代えて紫外線照射部８１を備える。紫外線照射部８１は、導光体４０に形成された出射面８１ａを有する。出射面８１ａは、水路４３内の水流の方向（矢印Ａ２）に対向する。図２中の矢印Ａ５は、紫外線照射部８１の出射面８１ａから紫外線が出射する方向を示す。紫外線照射部８１から紫外線が出射する方向（矢印Ａ５）は、水路４３内の水流の方向（矢印Ａ２）に対向している。本変形例における導光体４０が水路４３の側面部から突出する突出量は、図１の例より小さく、水路４３の中心部までは達していない。このため、図１の例に比べて、導光体４０による圧力損失が小さいので、水路４３の流路抵抗を軽減できる。
【００１８】
図３は、実施の形態１による殺菌装置１９の他の変形例を示す断面図である。図３に示す変形例の殺菌装置１９は、紫外線照射部８０に代えて紫外線照射部８２を備える。紫外線照射部８２は、拡散レンズ４１に形成された出射面８２ａを有する。出射面８２ａは、水路４３内の水流の方向（矢印Ａ２）に対向する。拡散レンズ４１は、紫外線光源３９から発せられた紫外線を拡散させる。図３中の矢印Ａ６は、紫外線照射部８２の出射面８２ａから紫外線が出射する方向を示す。紫外線照射部８２から紫外線が出射する方向（矢印Ａ６）は、水路４３内の水流の方向（矢印Ａ２）に対向している。本変形例による殺菌装置１９の水路４３は、Ｌ字状に曲がる曲げ部４３ａを有する。紫外線照射部８２は、曲げ部４３ａに配置されている。出射面８２ａは、曲げ部４３ａの水路４３の内壁面と連続する面を形成する。本変形例であれば、水路４３内に紫外線照射部８２が突出しないので、圧力損失が小さく、水路４３の流路抵抗を軽減できる。出射面８２ａから出射する紫外線の一部は、例えば矢印Ａ７で示すように、曲げ部４３ａの下流側の流路４３ｂに照射される。このため、紫外線の照射領域が増加して殺菌効率が向上する。図示の構成では、曲げ部４３ａが角を有しているが、滑らかに湾曲するＲ（アール）部を曲げ部４３ａに形成することで、水流に乱流が生じにくくなるように構成してもよい。
【００１９】
図１中の矢印Ａ１は、紫外線照射部８０から出射する紫外線の光軸に相当する。この「光軸」とは、紫外線照射部８０から出射する放射束の中心軸に相当する光線である。例えば、紫外線照射部８０からの放射強度が最大となる方向を「光軸」とみなしてもよい。同様にして、図２中の矢印Ａ５及び図３中の矢印Ａ６は、それぞれ、紫外線照射部８１及び紫外線照射部８２から出射する紫外線の光軸に相当する。
【００２０】
本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。水路４３内の水流が紫外線照射部８０，８１，８２の出射面８０ａ，８１ａ，８２ａへ向かって流れる間に紫外線が照射されるので、水流の水に含まれる微生物に、比較的長い時間、紫外線を照射できる。このため、優れた殺菌効果が得られる。また、水流とともに流れる微生物は、紫外線照射部８０，８１，８２に近づくにつれて、より高い強度の紫外線を受ける。このように、微生物に照射される紫外線の強度が徐々に高まることで、殺菌効果をさらに向上できる。これらのことから、比較的低い照射強度の紫外線を用いて水路内の殺菌効率を高めることが可能となる。
【００２１】
比較例として、水流の方向に対して垂直な方向から紫外線を照射することを考える。水流の方向に対して垂直な方向から紫外線を照射すると、紫外線照射部の近傍を水流が通過する僅かな時間しか微生物に紫外線が照射されないため、殺菌効率を高めることが困難となる。また、水流の方向に対して垂直な方向から紫外線を照射すると、紫外線照射部に対向する内壁面が高い強度の紫外線を受けることになり、当該内壁面を形成する部材が劣化しやすい。これに対し、本実施の形態であれば、水路４３の内壁面が受ける紫外線の強度を軽減でき、水路４３を形成する部材の劣化速度を抑制することができる。
【００２２】
水路４３の中心部の流速は、壁面近傍の流速に比べて速い。このため、水路４３の中心部において単位時間単位体積当たりに通過する細菌の数は、壁面近傍よりも多くなる。図１または図３に示す殺菌装置１９であれば、水路４３の中心部を流れる水流に対する紫外線の照射強度が最も高くなるため、照射強度の高い領域に細菌を多く分散させることができ、殺菌効率が上がる。
【００２３】
実施の形態２．
次に、図４から図７を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
【００２４】
図４は、実施の形態２による殺菌装置２０を示す断面図である。図４に示すように、実施の形態２による殺菌装置２０は、図１の殺菌装置１９と比べ、紫外線照射部８０よりも上流側にある微細気泡発生部７０を備える点において異なる。紫外線照射部８０は、微細気泡発生部７０からの、微細気泡を含む水流に対して紫外線を照射する。
【００２５】
次に動作について説明する。水流ポンプ（図示省略）を稼働して水路４３及び微細気泡発生部７０内に通水すると、微細気泡発生部７０内にて微細気泡が生成される。図４中の矢印Ａ２は、微細気泡発生部７０からの水流の方向を示す。微細気泡発生部７０からの水流の方向は、水路４３の長手方向に沿う方向、または水路４３の長手方向に平行な方向、に相当すると考えることができる。紫外線照射部８０から紫外線が出射する方向（矢印Ａ１）は、微細気泡発生部７０からの水流の方向（矢印Ａ２）に対向している。
【００２６】
図５は、実施の形態２による殺菌装置２０の変形例を示す断面図である。図５に示す変形例の殺菌装置２０は、図２の殺菌装置１９と比べ、紫外線照射部８１よりも上流側にある微細気泡発生部７０を備える点において異なる。
【００２７】
図６は、実施の形態２による殺菌装置２０の他の変形例を示す断面図である。図６に示す変形例の殺菌装置２０は、図３の殺菌装置１９と比べ、紫外線照射部８２よりも上流側にある微細気泡発生部７０を備える点において異なる。
【００２８】
図４に示すように、微細気泡発生部７０は、入口部７１、吸気部７３、固定翼７４、縮径部７５、及び気泡生成部７６を有するエジェクタ構造を備える。入口部７１の内部には、円筒状の水路が形成されている。縮径部７５は、入口部７１の下流側の水路を形成する。縮径部７５は、入口部７１と同心的に形成される。縮径部７５の内径は、下流に向かって徐々に縮小する。気泡生成部７６は、縮径部７５の下流側の流路を形成する。気泡生成部７６は、縮径部７５と同心的に形成される。気泡生成部７６の内径は、下流に向かって徐々に拡大する。
【００２９】
縮径部７５の上流に、固定翼７４が設けられている。固定翼７４は、水路の中心の周りに旋回する旋回水流を発生させる旋回水流発生手段に相当する。縮径部７５にて負圧が生ずる。この負圧により、吸気部７３を通って微細気泡発生部７０内に空気が供給される。供給された空気は、旋回水流により、せん断破砕され、気泡生成部７６にて微細気泡が生成される。生成される微細気泡は直径が小さい程、好ましい。生成される微細気泡は、直径が５０μｍ以下の気泡を含むことが好ましい。５０μｍ以下の微細気泡の表面は負に帯電している。プラスに帯電している水中の細菌は、微細気泡の表面に吸着されやすくなる。水路内では、中心部の流速が速く、壁面近傍は流速が遅いため、細菌等の不純物は壁面近傍に分布しやすくなる。５０μｍ以下の径の微細気泡は浮力が小さいために、水路内で均一に分散する。そのため、微細気泡表面に付着する細菌も、水路内に均一に分散させることができる。
【００３０】
本実施の形態であれば、旋回水流発生手段を備えることで、以下の効果が得られる。旋回水流に紫外線が照射されるので、細菌が旋回水流とともに旋回しながら殺菌装置２０を通過する。これにより、殺菌に対する紫外線照射時間及び照射効率が増加するので、高い殺菌効率が得られる。なお、本実施の形態では微細気泡発生部７０が旋回水流発生手段を備えているが、微細気泡発生部を備えることなく旋回水流発生手段を備えた場合でも、上記と類似の効果が得られる。
【００３１】
また、直径がμｍオーダー以下の微粒子は、紫外線などの短波長の光を受けると、全周囲方向に散乱する特性が知られている。本実施の形態であれば、流路内に分散した微細気泡に紫外線が照射され、微細気泡の全周囲方向に紫外線が散乱されるので、流路内全体の照射強度の分布の均等性を高めることができる。このため、比較的低い消費電力の紫外線光源３９を用いて、水路を通る水の殺菌を行うことができる。また、紫外線強度を比較的低くできるので、紫外線が当たる可能性のある範囲の配管等の周辺部材の劣化速度を抑制することができる。
【００３２】
気泡の径が大きすぎると全周囲への散乱はされず、紫外線が照射された気泡の後ろは影となって紫外線が届かない範囲となってしまう。直径が５０μｍ以下の微細気泡であれば、紫外線をより高い効率で散乱させることができるとともに、影となって紫外線が届かない範囲が生ずることをより確実に抑制できる。
【００３３】
微細気泡発生部７０によって発生する微細気泡の量は、ボイド率によって表すことができる。例えば、微細気泡を含む１０Ｌの水の中に総量５００ｍＬの気相部分があるとすると、ボイド率は０．０５となる。ボイド率は、例えば、微細気泡発生部７０の入口部７１に流入する水の体積流量と、吸気部７３を通る気体の体積流量とに基づいて、計算することができる。
【００３４】
図７は、微細気泡発生部７０と紫外線照射部８０，８１，８２との間におけるボイド率と、殺菌効率との関係の例を示すグラフである。図７に示す例では、ボイド率がおよそ０．０１〜０．０５の範囲において、殺菌効率が最大となる。ボイド率が高すぎると、紫外線が照射された気泡の後ろの、紫外線が届かない範囲が増加することで、殺菌効率が低下する可能性がある。このため、紫外線照射部８０，８１，８２から紫外線を照射するときのボイド率は、０．１以下が好ましく、０．０５以下がより好ましい。また、ボイド率が低すぎると、微細気泡によって紫外線を拡散させる効果が十分に得られず、殺菌効率が低下する可能性がある。このため、紫外線照射部８０，８１，８２から紫外線を照射するときのボイド率は、０．００５以上が好ましく、０．０１以上がより好ましい。
【００３５】
図４の殺菌装置２０において、紫外線照射部８０から出射する紫外線の光軸は、微細気泡発生部７０の気泡生成部７６の内部空間を通る。すなわち、図４中の矢印Ａ１の延長線は、微細気泡発生部７０の気泡生成部７６の内部空間を通る。このように紫外線照射部８０を配置することで、紫外線照射部８０からの紫外線を微細気泡に対してより高い効率で照射できる。
【００３６】
同様にして、図５の殺菌装置２０において、紫外線照射部８１から出射する紫外線の光軸、すなわち図５中の矢印Ａ５の延長線は、微細気泡発生部７０の気泡生成部７６の内部空間を通る。また、図６の殺菌装置２０において、紫外線照射部８２から出射する紫外線の光軸、すなわち図６中の矢印Ａ６の延長線は、微細気泡発生部７０の気泡生成部７６の内部空間を通る。これにより、上記と同様の効果が得られる。
【００３７】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３による給湯装置１を示す図である。図８に示すように、給湯装置１は、実施の形態２で説明した殺菌装置２０と、ヒートポンプユニット２と、タンクユニット３とを備える。ヒートポンプユニット２は、屋外に設置される。タンクユニット３は、屋外に設置されてもよいし、屋内に設置されてもよい。図示の構成ではヒートポンプユニット２とタンクユニット３とが別体であるが、ヒートポンプユニット２とタンクユニット３とが一体でもよい。なお、実施の形態３の給湯装置１は、殺菌装置２０に代えて、実施の形態１で説明した殺菌装置１９を備えても良い。後述する実施の形態４から実施の形態６についても同様である。
【００３８】
ヒートポンプユニット２は、冷媒回路４を備える。冷媒回路４は、圧縮機５、熱交換器６、減圧装置７、蒸発器８、及び冷媒配管９を備える。冷媒配管９は、圧縮機５、熱交換器６、減圧装置７、及び蒸発器８を環状に接続する。圧縮機５は、低圧冷媒ガスを圧縮する。冷媒は、例えば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、炭化水素、のうちの一つでもよい。熱交換器６は、圧縮機５により圧縮された高温高圧の冷媒と、水との間で熱を交換する。水は、熱交換器６内で加熱されることで湯になる。減圧装置７は、熱交換器６を通過した高圧冷媒を減圧させて膨張させる。膨張弁を減圧装置７として用いてもよい。蒸発器８は、減圧装置７を通過した低圧冷媒を蒸発させる。蒸発器８は、外気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させるものでもよい。蒸発器８で蒸発した低圧冷媒ガスは、圧縮機５に吸入される。
【００３９】
タンクユニット３内には、貯湯タンク１０、第一ポンプ１１、切替弁１２、風呂熱交換器１３、第二ポンプ１４、第三ポンプ１５、減圧弁１６、給湯混合弁１７、風呂混合弁１８、殺菌装置２０、及び制御装置５０が備えられている。
【００４０】
貯湯タンク１０は、ヒートポンプユニット２で加熱された湯を貯留できる。貯湯タンク１０内には、温度による水の密度の違いによって、温度成層を形成できる。すなわち、貯湯タンク１０内は、上側が高温で下側が低温になる。
【００４１】
給水路２１は、外部からタンクユニット３の内部に引き込まれている。給水路２１には、例えば上水道のような水源からの水が流れる。給水路２１は、タンクユニット３の内部で減圧弁１６に接続されている。減圧弁１６は、給水路２１から供給される水の圧力を所定圧力に減圧する。減圧弁１６の下流は、給水路２２と給水路２３とに分岐している。給水路２２は、貯湯タンク１０の下部にある水入口１０ａに接続されている。給水路２１及び給水路２２を通って水が貯湯タンク１０の下部に流入することで、貯湯タンク１０は満水状態に維持される。給水路２２の途中の位置に殺菌装置２０が設置されている。給水路２３は、給湯混合弁１７及び風呂混合弁１８のそれぞれに水を供給可能に接続されている。
【００４２】
貯湯タンク１０の下部にある水出口１０ｂは、水路２４を介して、ヒートポンプユニット２内の熱交換器６の水入口に接続されている。水路２４の途中の位置に第一ポンプ１１が接続されている。第一ポンプ１１は、貯湯タンク１０とヒートポンプユニット２との間で水を循環させる。図示の構成では第一ポンプ１１がタンクユニット３に内蔵されているが、第一ポンプ１１がヒートポンプユニット２内に配置されてもよい。
【００４３】
熱交換器６の水出口は、水路２５を介して、タンクユニット３内の切替弁１２の入口に接続されている。水路２４及び水路２５の一部は、ヒートポンプユニット２及びタンクユニット３の外部を通る。貯湯タンク１０の上部にある湯入口１０ｃは、上部通路２６を介して、切替弁１２の第一出口に接続されている。切替弁１２の第二出口は、バイパス通路２７を介して、貯湯タンク１０の戻り口１０ｄに接続されている。戻り口１０ｄは、貯湯タンク１０の下部において、水入口１０ａ及び水出口１０ｂより高い位置にある。切替弁１２は、水路２５を上部通路２６に連通させる状態と、水路２５をバイパス通路２７に連通させる状態とに、流路を切替可能である。
【００４４】
本実施の形態の給湯装置１は、浴室にある浴槽２００に湯を供給できる。以下の説明では、浴槽２００に供給された湯を「浴槽水」と呼ぶことがある。風呂熱交換器１３は、浴槽水を再加熱するための熱交換器である。風呂熱交換器１３は、一次側流路及び二次側流路を備える。貯湯タンク１０の上部にある湯出口１０ｅは、水路２８を介して、風呂熱交換器１３の一次側流路の入口である第一入口１３ａに接続されている。風呂熱交換器１３の一次側流路の出口である第一出口１３ｂは、水路２９を介して、貯湯タンク１０の戻り口１０ｆに接続されている。戻り口１０ｆは、貯湯タンク１０の下部において、水入口１０ａ及び水出口１０ｂより高い位置にある。水路２９の途中の位置に第二ポンプ１４が接続されている。第二ポンプ１４は、貯湯タンク１０と風呂熱交換器１３との間で水を循環させる。
【００４５】
風呂熱交換器１３の二次側流路の入口である第二入口１３ｃは、水路３０を介して、浴槽２００に接続されている。水路３０の途中の位置に第三ポンプ１５が接続されている。風呂熱交換器１３の二次側流路の出口である第二出口１３ｄは、水路３１を介して、浴槽２００に接続されている。水路３０及び水路３１は、浴槽アダプタ２１０を介して、浴槽２００内に連通している。第三ポンプ１５は、浴槽２００と風呂熱交換器１３との間で浴槽水を循環させる。
【００４６】
湯路３２は、水路２８の途中の位置から分岐して、給湯混合弁１７及び風呂混合弁１８のそれぞれに湯を供給可能に接続されている。本実施の形態の給湯装置１は、給湯栓３００に湯を供給できる。給湯栓３００は、例えば、浴室のシャワー、キッチンシンクの蛇口、洗面所の蛇口のうちの少なくとも一つでもよい。給湯栓３００は、使用者が手で操作して開栓するものである。給湯栓３００は、使用者がセンサを感応させて自動的に開栓させるものでもよい。給湯混合弁１７の出口は、給湯管３３を介して、給湯栓３００に接続されている。給水路３４は、タンクユニット３の外部において、給水路２１から分岐して延びて、給湯栓３００に接続されている。
【００４７】
風呂混合弁１８の出口は、給湯管３５を介して、水路３０の途中の位置に接続されている。給湯管３５の途中の位置には、風呂電磁弁３８が設置されている。風呂電磁弁３８は、給湯管３５の通路を開閉する。
【００４８】
貯湯タンク１０には、複数の温度センサ３６が、高さの異なる位置に取り付けられている。例えば、貯湯タンク１０の上部からの容積が、５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌ、２００Ｌ、２５０Ｌとなる位置に、温度センサ３６を配置してもよい。これらの温度センサ３６により鉛直方向の水温分布を検出することで、貯湯タンク１０内の貯湯温度及び貯湯量を検出できる。
【００４９】
水路２５には、温度センサ３７が取り付けられている。温度センサ３７により、ヒートポンプユニット２で加熱された水の温度を検出できる。以下の説明では、ヒートポンプユニット２で加熱された水の温度、すなわちヒートポンプユニット２から流出する湯の温度を、「被加熱水温度」とも呼ぶ。
【００５０】
制御装置５０は、給湯装置１の後述する各種の運転を制御する。給湯装置１が備えるアクチュエータ、センサなどの電子機器は、制御装置５０に接続される。上述した圧縮機５、減圧装置７、第一ポンプ１１、切替弁１２、第二ポンプ１４、第三ポンプ１５、給湯混合弁１７、風呂混合弁１８、殺菌装置２０、風呂電磁弁３８等の動作は、制御装置５０により制御される。温度センサ３６及び温度センサ３７で検出された温度情報は、制御装置５０に入力される。
【００５１】
端末装置６０は、制御装置５０に対して、無線または有線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。端末装置６０は、給湯装置１に対するユーザーインターフェースとして機能する。端末装置６０は、例えば、キッチンに設置されてもよい。端末装置６０は、例えば、浴室に設置されてもよい。給湯装置１は、異なる場所に設置された複数の端末装置６０を備えてもよい。あるいは、端末装置６０は、持ち運び可能なものでもよい。端末装置６０が制御装置５０と直接通信する構成に限らず、端末装置６０が他の機器を介して制御装置５０と通信する構成にしてもよい。
【００５２】
端末装置６０は、操作部６１及び表示装置６２を備える。操作部６１は、使用者が操作する複数の入力スイッチを有する。使用者は、操作部６１を操作することで、例えば、給湯温度の設定、浴槽２００に湯を供給する運転、浴槽水を再加熱する運転などの指令または予約、蓄熱運転の制御モードの選択、などに関する入力操作を行うことができる。すなわち、使用者は、給湯装置１の運転に関する指令及び設定値の変更などを、端末装置６０に対して入力できる。端末装置６０は、その入力された情報を制御装置５０へ送信する。制御装置５０は、端末装置６０から受信した情報に応じて、給湯装置１の運転を制御する。表示装置６２は、例えば、液晶表示パネル、有機ＥＬ表示パネルなどのフラットディスプレイパネルを用いて構成される。表示装置６２は、文字、図形、キャラクタ等を視覚表示することで情報を表示できる。表示装置６２は、報知装置の例である。端末装置６０は、例えば、音声出力装置などの他の報知装置をさらに備えてもよい。
【００５３】
次に、給湯装置１の蓄熱運転について説明する。蓄熱運転は、ヒートポンプユニット２により加熱された湯を貯湯タンク１０内に蓄積する運転である。蓄熱運転のときには、以下のようになる。ヒートポンプユニット２及び第一ポンプ１１が運転される。切替弁１２は、水路２５を上部通路２６に連通させる状態にされる。貯湯タンク１０の下部の水出口１０ｂから流出した低温水が、水路２４及び第一ポンプ１１を通って、ヒートポンプユニット２の熱交換器６に導かれる。水が熱交換器６内で加熱されることで、湯、すなわち高温水が生成する。この湯が、水路２５、切替弁１２、及び上部通路２６を通って、湯入口１０ｃから貯湯タンク１０の上部へ流入する。貯湯タンク１０内で、上から下へ向かって湯が蓄積していく。
【００５４】
蓄熱運転のとき、制御装置５０は、温度センサ３７により検出される被加熱水温度が目標温度に等しくなるように、ヒートポンプユニット２及び第一ポンプ１１を制御する。ヒートポンプユニット２及び第一ポンプ１１の少なくとも一方の運転状態を、例えば以下のように制御することで、被加熱水温度を調整できる。水の循環流量が増すように第一ポンプ１１を制御すると、被加熱水温度が低下する。水の循環流量が減るように第一ポンプ１１を制御すると、被加熱水温度が上昇する。圧縮機５の動作速度を増すと、被加熱水温度が上昇する。圧縮機５の動作速度を減速すると、被加熱水温度が低下する。
【００５５】
ヒートポンプユニット２の圧縮機５を起動した直後は、熱交換器６に流入する冷媒の温度が十分に高くならない。このため、ヒートポンプユニット２を起動した直後は、被加熱水温度が目標温度より低くなりやすい。蓄熱運転を開始するときに、ヒートポンプユニット２の起動直後は、切替弁１２により、水路２５をバイパス通路２７に連通させる状態にしてもよい。そして、温度センサ３７により検出される被加熱水温度が目標温度に達した後に、切替弁１２を切り替えて、水路２５を上部通路２６に連通させる状態すればよい。そのようにすることで、目標温度より低い温度の水が貯湯タンク１０の上部に流入することを防止できる。
【００５６】
次に、給湯栓３００への給湯運転について説明する。使用者によって給湯栓３００が開かれると、給湯栓３００への給湯運転が開始する。この給湯運転のときには、以下のようになる。水源から供給される低温水が、給水路２１及び給水路２３を通って、給湯混合弁１７の第一入口に流入する。貯湯タンク１０の上部の湯出口１０ｅから流出した高温水が、水路２８及び湯路３２を通って、給湯混合弁１７の第二入口に流入する。このとき、湯出口１０ｅから流出した高温水と同量の低温水が、給水路２２及び水入口１０ａを通って貯湯タンク１０の下部に流入する。給湯混合弁１７は、低温水と高温水とを混合する。給湯混合弁１７は、低温水と高温水との混合比を変えることができる。給湯混合弁１７での混合により生成された湯は、給湯管３３を通って給湯栓３００へ供給される。制御装置５０は、給湯管３３に設置された温度センサ（図示省略）により検出される給湯温度が、目標値に等しくなるように、給湯混合弁１７の動作を制御する。給湯温度の目標値は、使用者が端末装置６０にて設定した温度でもよい。使用者は、さらに温度調節したい場合には、給湯栓３００を操作することで、給湯管３３から供給される湯に、給水路３４から供給される低温水を混合できる。給湯管３３内の流れを検出するセンサ（図示省略）の出力に応じて、制御装置５０が給湯運転を制御してもよい。
【００５７】
次に、浴槽２００への給湯運転について説明する。制御装置５０が風呂電磁弁３８を開くと、浴槽２００への給湯運転が開始する。この給湯運転のときには、以下のようになる。水源から供給される低温水が、給水路２１及び給水路２３を通って、風呂混合弁１８の第一入口に流入する。貯湯タンク１０の上部の湯出口１０ｅから流出した高温水が、水路２８及び湯路３２を通って、風呂混合弁１８の第二入口に流入する。このとき、湯出口１０ｅから流出した高温水と同量の低温水が、給水路２２及び水入口１０ａを通って貯湯タンク１０の下部に流入する。風呂混合弁１８は、低温水と高温水とを混合する。風呂混合弁１８は、低温水と高温水との混合比を変えることができる。風呂混合弁１８での混合により生成された湯は、給湯管３５、水路３０及び３１を通って、浴槽２００へ注入される。制御装置５０は、給湯管３５に設置された温度センサ（図示省略）により検出される給湯温度が、目標値に等しくなるように、風呂混合弁１８の動作を制御する。給湯温度の目標値は、使用者が端末装置６０にて設定した温度でもよい。
【００５８】
次に、浴槽２００に対する追い焚き運転について説明する。追い焚き運転は、浴槽水を再加熱する運転である。追い焚き運転のときには、以下のようになる。第二ポンプ１４及び第三ポンプ１５が運転される。浴槽２００の浴槽水が、水路３０、第三ポンプ１５、風呂熱交換器１３、水路３１を通過して、浴槽２００に戻るように循環する。貯湯タンク１０の上部の湯出口１０ｅから流出した高温水が、水路２８を通って、風呂熱交換器１３に流入する。風呂熱交換器１３内で、浴槽水が高温水によって加熱される。風呂熱交換器１３内で、高温水は、浴槽水に熱を奪われることで、中温水になる。風呂熱交換器１３から流出した中温水は、水路２９及び第二ポンプ１４を通って、戻り口１０ｆから貯湯タンク１０内に流入する。風呂熱交換器１３内の浴槽水は、貯湯タンク１０の湯出口１０ｅから供給される湯の熱で加熱される対象物に相当する。
【００５９】
殺菌装置２０は、貯湯タンク１０の下部の水入口１０ａにつながる給水路２２の途中に配置されている。殺菌装置２０は、給水路２２内に水が通過する毎に紫外線光源３９を点灯させることで紫外線を照射する。
【００６０】
給水路２１及び給水路２２内に、例えばレジオネラ菌のような細菌が存在する可能性がある。レジオネラ菌は、自然界の土壌及び淡水に生息するグラム陰性の桿菌である。レジオネラ菌は、２０℃から５０℃の温度範囲で生育し、３６℃前後で最もよく生育すると言われている。紫外線は、細菌などの微生物を殺菌する作用を有する。本実施の形態であれば、殺菌装置２０が水に紫外線を照射することで、水に含まれる細菌などの微生物が殺菌される。このため、給湯装置１内の水に、例えばレジオネラ菌のような細菌類を含む微生物が生育する可能性を低減できる。以下の説明では、例えばレジオネラ菌のような細菌類を含む微生物を単に「微生物」と呼ぶ場合がある。
【００６１】
本実施の形態であれば、水源から貯湯タンク１０に流入する前の水に殺菌装置２０が紫外線を照射することで、以下の効果が得られる。貯湯タンク１０の入口で水に紫外線を照射するので、貯湯タンク１０に流入する水の全量を殺菌しやすい。よって、貯湯タンク１０内で微生物が生育する可能性をより低くできる。
【００６２】
制御装置５０は、殺菌装置２０内を水が流れているときには電源部４２から紫外線光源３９に電力を供給し、殺菌装置２０内を水が流れていないときには電源部４２から紫外線光源３９への電力供給を停止するように、電源部４２を制御してもよい。そのようにすることで、殺菌装置２０を通過する水に紫外線を確実に照射しつつ、電力消費を低減できる。例えば、制御装置５０は、給湯栓３００への給湯運転中、及び浴槽２００への給湯運転中に、電源部４２から紫外線光源３９に電力を供給すればよい。また、給湯装置１の設置後最初の使用時に、貯湯タンク１０を水で満たすときに、電源部４２から紫外線光源３９に電力を供給してもよい。
【００６３】
殺菌装置２０と、その上流側及び下流側の水管との間は、図示しない継手により、分離可能に接続されていてもよい。殺菌装置２０を新品に交換する場合には、当該継手を分離することで、殺菌装置２０を容易に取り外すことができる。
【００６４】
水中の微生物の生育を防止するためには、水の温度が高いことが有利である。このため、貯湯タンク１０内の貯湯温度が高ければ、貯湯タンク１０内での微生物の生育を確実に防止できる。その一方で、被加熱水温度が高いほど、ヒートポンプユニット２のエネルギー効率が低くなる。逆に言えば、被加熱水温度が低いほど、ヒートポンプユニット２のエネルギー効率が高くなる。このため、給湯装置１のエネルギー効率を向上するためには、被加熱水温度が低いことが有利である。
【００６５】
実施の形態４．
次に、図９を参照して、実施の形態４について説明するが、前述した実施の形態３との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。図９は、実施の形態４による給湯装置４５を示す図である。
【００６６】
図９に示す本実施の形態の給湯装置４５は、実施の形態２の給湯装置１と比べて、殺菌装置２０の位置が異なる。給湯装置４５が備える殺菌装置２０は、貯湯タンク１０の下部の水出口１０ｂと、ヒートポンプユニット２内の熱交換器６の水入口との間をつなぐ水路２４の途中の位置に設置されている。給湯装置４５が備える殺菌装置２０は、貯湯タンク１０と、ヒートポンプユニット２内の熱交換器６との間の水に紫外線を照射する。
【００６７】
第一ポンプ１１が運転されると、殺菌装置２０内を水が流れる。制御装置５０は、殺菌装置２０内を水が流れているとき、すなわち第一ポンプ１１の運転中に、電源部４２から紫外線光源３９に電力を供給し、殺菌装置２０内を水が流れていないとき、すなわち第一ポンプ１１の停止中に、電源部４２から紫外線光源３９への電力供給を停止するように、電源部４２を制御してもよい。そのようにすることで、殺菌装置２０を通過する水に紫外線を確実に照射しつつ、電力消費を低減できる。
【００６８】
本実施の形態であれば、蓄熱運転のときに殺菌装置２０から水に紫外線を照射することで、紫外線を照射された直後の水をヒートポンプユニット２で加熱することができる。これにより、紫外線による効果と、加熱による効果とが相乗することで、水中の微生物の生育を確実に防止できる。図示の構成に代えて、ヒートポンプユニット２内の熱交換器６の水出口と、切替弁１２との間をつなぐ水路２５の途中の位置に殺菌装置２０を設置してもよい。その場合には、蓄熱運転のときに殺菌装置２０から水に紫外線を照射することで、ヒートポンプユニット２で加熱された直後の水に紫外線を照射することができる。この場合にも、紫外線による効果と、加熱による効果とが相乗することで、水中の微生物の生育を確実に防止できる。
【００６９】
貯湯タンク１０内の湯温が低下すると、貯湯タンク１０内に微生物が生育する可能性がある。本実施の形態では、貯湯タンク１０内の湯温が低下した場合に、第一ポンプ１１を運転しながら殺菌装置２０から水に紫外線を照射してもよい。そのようにすることで、貯湯タンク１０の水を紫外線殺菌することができるので、貯湯タンク１０内に微生物が生育する可能性を低減できる。
【００７０】
蓄熱運転が必要でない状況のときには、ヒートポンプユニット２を運転することなく第一ポンプ１１を運転しながら殺菌装置２０から水に紫外線を照射してもよい。その場合には、切替弁１２により、水路２５をバイパス通路２７に連通させる状態にしてもよい。そのようにすれば、加熱されていない水が貯湯タンク１０の上部に流入することを防ぎつつ、貯湯タンク１０の水を紫外線殺菌することができる。
【００７１】
実施の形態５．
次に、図１０を参照して、実施の形態５について説明するが、前述した実施の形態３との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。図１０は、実施の形態５による給湯装置４６を示す図である。
【００７２】
図１０に示す本実施の形態の給湯装置４６は、実施の形態３の給湯装置１と比べて、殺菌装置２０の位置が異なる。給湯装置４６が備える殺菌装置２０は、貯湯タンク１０の上部の湯出口１０ｅと、風呂熱交換器１３の第一入口１３ａとの間をつなぐ水路２８の途中の位置に設置されている。給湯装置４６が備える殺菌装置２０は、水路２８を通る水に紫外線を照射する。
【００７３】
第二ポンプ１４が運転されると、殺菌装置２０内を水が流れる。制御装置５０は、殺菌装置２０内を水が流れているとき、すなわち第二ポンプ１４の運転中に、電源部４２から紫外線光源３９に電力を供給し、殺菌装置２０内を水が流れていないとき、すなわち第二ポンプ１４の停止中に、電源部４２から紫外線光源３９への電力供給を停止するように、電源部４２を制御してもよい。そのようにすることで、殺菌装置２０を通過する水に紫外線を確実に照射しつつ、電力消費を低減できる。
【００７４】
浴槽２００に対する追い焚き運転が行われると、風呂熱交換器１３を通過した中温水が貯湯タンク１０内の下部に溜まる。中温水は高温水に比べて温度が低いので、貯湯タンク１０内の下部に溜まった中温水に微生物が生育する可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、追い焚き運転のときに殺菌装置２０から水に紫外線を照射することで、貯湯タンク１０内の下部に溜まる中温水を紫外線殺菌できる。その結果、貯湯タンク１０内の下部に溜まった中温水に微生物が生育することを確実に防止できる。
【００７５】
貯湯タンク１０内の湯温が低下すると、貯湯タンク１０内に微生物が生育する可能性がある。本実施の形態では、貯湯タンク１０内の湯温が低下した場合に、第二ポンプ１４を運転しながら殺菌装置２０から水に紫外線を照射してもよい。そのようにすることで、貯湯タンク１０の水を紫外線殺菌することができるので、貯湯タンク１０内に微生物が生育する可能性を低減できる。
【００７６】
実施の形態６．
次に、図１１を参照して、実施の形態６について説明するが、前述した実施の形態３との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。図１１は、実施の形態６による給湯装置４７を示す図である。
【００７７】
図１１に示す本実施の形態の給湯装置４７は、実施の形態３の給湯装置１と比べて、殺菌装置２０の位置が異なる。給湯装置４７が備える殺菌装置２０は、風呂熱交換器１３の第二出口１３ｄと、浴槽２００との間をつなぐ水路３１の途中の位置に設置されている。このように、給湯装置４７が備える殺菌装置２０は、浴槽２００につながる水路３１を通る浴槽水に紫外線を照射する。図示の構成に代えて、風呂熱交換器１３の第二入口１３ｃと、浴槽２００との間をつなぐ水路３０の途中の位置に殺菌装置２０を設置してもよい。
【００７８】
第三ポンプ１５が運転されると、殺菌装置２０内を浴槽水が流れる。制御装置５０は、殺菌装置２０内を浴槽水が流れているとき、すなわち第三ポンプ１５の運転中に、電源部４２から紫外線光源３９に電力を供給し、殺菌装置２０内を浴槽水が流れていないとき、すなわち第三ポンプ１５の停止中に、電源部４２から紫外線光源３９への電力供給を停止するように、電源部４２を制御してもよい。そのようにすることで、殺菌装置２０を通過する浴槽水に紫外線を確実に照射しつつ、電力消費を低減できる。
【００７９】
本実施の形態であれば、殺菌装置２０を通過する浴槽水を紫外線殺菌できる。それゆえ、浴槽２００内の水に微生物が生育する可能性を確実に低減できる。
【００８０】
本実施の形態では、殺菌装置２０は、タンクユニット３の内部に配置されている。このような構成に代えて、浴室に配置された水路３１に殺菌装置２０を取り付けてもよい。殺菌装置２０がタンクユニット３の内部または浴室に配置されていれば、殺菌装置２０のメンテナンスが必要になった場合に、作業を容易に行うことができる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、給湯装置は、実施の形態３から実施の形態６のうちの２以上の位置に設置された複数の殺菌装置を備えてもよい。また、本発明における殺菌装置は、給湯装置に備えられるものに限定されるものではなく、例えば、浄水器内に組み込まれるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  給湯装置、  ２  ヒートポンプユニット、  ３  タンクユニット、  ４  冷媒回路、  ５  圧縮機、  １０  貯湯タンク、  １１  第一ポンプ、  １２  切替弁、  １３  風呂熱交換器、  １４  第二ポンプ、  １５  第三ポンプ、  １６  減圧弁、  １７  給湯混合弁、  １８  風呂混合弁、  １９，２０  殺菌装置、  ２１，２２，２３  給水路、  ３３  給湯管、  ３５  給湯管、  ３８  風呂電磁弁、  ３９  紫外線光源、  ４０  導光体、  ４１  拡散レンズ、  ４２  電源部、  ４３  水路、  ４３ａ  曲げ部、  ４３ｂ  流路、  ４５，４６，４７  給湯装置、  ５０  制御装置、  ６０  端末装置、  ７０  微細気泡発生部、  ７１  入口部、  ７３  吸気部、  ７４  固定翼、  ７５  縮径部、  ７６  気泡生成部、  ８０，８１，８２  紫外線照射部、  ２００  浴槽、  ３００  給湯栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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