(57)【要約】【課題】滅菌処理に要するエネルギーを極力少なくし、滅菌処理の際に給湯できなくならない貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯タンク７から補助熱源器１７、混合弁２１を経由して給湯栓８に至る給湯路１１において、補助熱源器１７と混合弁２１の間にサブタンク１９を設け、補助熱源器１７からサブタンク１９を経由し混合弁２１に温水が至るまでの所要時間を必要滅菌時間以上に長くする。また、サブタンク１９に並行してバイパス路２０を設け、温水経路をサブタンク１９とバイパス路２０の何れかに切り替え可能とする三方弁１８を設ける。貯湯タンク７の温水使用量が一定期間所要量以下となったときに、三方弁１８をサブタンク１９側に切り替え、補助熱源器１７により温水を滅菌温度以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに給水する給水路と、
前記貯湯タンク下部の水を、熱と電力を発生する熱電併給装置に循環させて前記貯湯タンク上部に戻すことにより、前記熱電併給装置で発生する熱を前記貯湯タンクに供給する排熱循環路と、
前記貯湯タンク内部の温水を給湯栓又は浴槽に導出する給湯路と、
を備えた貯湯式給湯装置において、
前記貯湯タンクから出湯される温水の流量を検出する流量センサと、
前記給湯路に設けられ、給湯路内の温水を加熱する補助熱源器と、
前記補助熱源器の下流側の前記給湯路内の温水の温度Θ１を検出する第１の温度センサと、
前記給湯路の前記補助熱源器の下流側に設けられたサブタンクと、
両端が前記給湯路に接続され、前記サブタンクを迂回する水路を構成するように設けられたバイパス路と、
前記サブタンク上流側の前記給湯路及び前記バイパス路の分岐部に設けられ、前記貯湯タンクから導出される温水の流路を、前記サブタンク側又は前記バイパス路に切り替える三方弁と、
前記三方弁の切り替え及び前記補助熱源器の動作を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
単位時間ごとの前記貯湯タンク内の温水の使用量を記憶する使用量記憶手段と、
前記流量センサが検出する流量を単位時間ごとに積算し前記使用量記憶手段に記憶する使用量積算手段と、
給湯又は湯張りが行われると、その時点以前の所定の期間Ｔ１の前記貯湯タンク内の温水の使用量を積算し、その積算値Ｑが所定の閾値Ｑ１以下の場合には、動作状態を滅菌処理状態に設定し、前記積算値Ｑが所定の閾値Ｑ１以上であって且つ動作状態が滅菌処理状態に最後に切り替えられた時点からその時点までの前記貯湯タンク内の温水の使用量の積算値Ｑ’が所定の閾値Ｑ１’以上の場合には、動作状態を通常状態に設定する滅菌処理判定手段と、
動作状態が滅菌処理状態の場合、温水の流路が前記サブタンク側となるように前記三方弁を切り替えるとともに、前記補助熱源器を起動して前記温水の温度Θ１を所定の滅菌温度Θｓ以上に加熱する制御を行い、動作状態が通常状態の場合は、温水の流路が前記バイパス路側となるように前記三方弁を切り替える制御を行う滅菌処理手段と、
を備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記滅菌処理手段は、前記三方弁を切り替える制御に関しては、湯張りが行われると、動作状態の如何に関わらず、常に温水の流路が前記サブタンク側となるように前記三方弁を切り替えることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記サブタンクの下流側の前記給湯路に設けられ、前記給湯路を流れる温水の流量を制御する第１の流量制御弁と、
前記給湯路を流れる温水の流量Ｆを検出する流量センサと、
を備え、
前記滅菌処理手段は、給湯又は湯張りが開始されたときにおいて、動作状態が滅菌処理状態の場合、前記流量センサで検出される流量Ｆが、前記補助熱源器出口から前記第１の流量制御弁まで前記給湯路を温水が通過する時間が滅菌に必要な所定の時間Ｔｐとなる流量Ｆ１以下となるように、前記第１の流量制御弁を制御すること
を特徴とする請求項１又は２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記給水路及び前記給湯路の前記サブタンク下流側を連結する調整水路と、
前記調整水路に流れる水の流量を調節する第２の流量制御弁と、
前記調整水路と前記給湯路との接続部に設けられ、前記給湯路からの温水と前記調整水路からの水との混合比を調節する混合弁と、
を備え、
前記第１の流量制御弁は前記混合弁であり、
前記滅菌処理手段は、給湯又は湯張りが開始されたときにおいて、動作状態が滅菌処理状態の場合、前記流量センサで検出される流量Ｆが、前記補助熱源器出口から前記流量制御弁まで前記給湯路を温水が通過する時間が滅菌に必要な所定の時間Ｔｐとなる流量Ｆ１以下となるとともに、出湯される温水温度が所定の設定温度となるように前記混合弁及び前記第２の流量制御弁を制御すること
を特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電併給装置の熱を貯熱する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯装置に関し、特に、長期間にわたり貯湯タンクの温水が使用されない場合に、貯湯タンクからレジオネラ菌が含まれた温水が供給されることを防止する貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コージェネレーション・システムの普及に伴い、熱と電力を発生する熱電併給装置から発生する排熱を貯湯タンクに温水として蓄熱し、貯湯タンク内の温水を給湯，浴槽の湯張り，暖房等に利用するようにした貯湯式給湯装置の開発が進められている。かかる貯湯式給湯装置においては、貯湯タンクに温水を貯湯するため、温水タンク内に雑菌が繁殖することがある。従って、貯湯タンクを定期的に滅菌する必要がある。特に、人体に有害なレジオネラ菌が、給湯される温水に混入することは絶対に避けなければならない。そのため、貯湯タンク内の温水を滅菌する機能を持つ貯湯式給湯装置が要求される。
【０００３】
かかる貯湯タンク内の温水を滅菌する技術としては、特許文献１に記載のものが公知である。
【０００４】
図６は、特許文献１に記載の従来の貯湯式給湯装置の構成を表す図である。図６において、貯湯式給湯装置１００は、熱電併給装置１０２において生成される排熱を蓄熱するための貯湯タンク１０１を備えている。排熱は、排熱循環路１０３を循環する温水に回収され、排熱熱交換器１０４において、循環加熱路１０５を循環する温水に供給される。
【０００５】
循環加熱路１０５内は、貯湯タンク１０１の下部から上部へ水（温水）が循環する。貯湯タンク１０１の下部の温度の低い水は、排熱熱交換器１０４で吸熱されて温度の高い水（温水）となり、貯湯タンク１０１の上部に戻される。この貯湯タンク１０１は成層貯湯方式の貯湯層であり、貯湯タンク１０１内には、上部の温度の高い水からなる高温層、下部の温度の低い水からなる低温層、及び両層の境界をなす境界層よりなる温度成層が形成される。蓄熱されるに従って、高温層がタンク上部から下部に向かって拡大し、低温層が縮小する。
【０００６】
尚、循環加熱路１０５には、補助熱源器１１２が備えられている。循環加熱路１０５から貯湯タンク１０１へ供給される温水の温度が、目標とする温度より低い場合には、補助熱源器１１２により循環加熱路１０５内の温水を加熱し、目標温度まで昇温させる。
【０００７】
貯湯層１０１から給湯栓１０６又は浴槽１０７に出湯する場合、給水路１０８を通して貯湯タンク１０１へ水道水を供給する。貯湯タンク１０１の下部には、温度の低い水が供給されるため、貯湯タンク１０１の上部から温度の高い温水が給湯路１０９へ導出される。給湯路１０９の途中には、混合弁１１０が設けられており、分岐給水路１１１から供給される水道水と、貯湯タンク１０１から供給される温水とが出湯温度に応じて適宜な割合で混合され、温度が調整される。温度が調整された温水は、分岐給湯路１０９ａを通して給湯栓１０６へ供給され、又は分岐給湯路１０９ｂを通して浴槽１０７へ供給される。
【０００８】
以上のような貯湯式給湯装置１００において、貯湯タンク１０１の滅菌運転は、以下のように行われる。
【０００９】
まず、給湯が停止した状態が継続している時間をタイマー（図示せず。）により計測する。タイマーの計測時間が所定の時間α（例えば、１００時間）を超えた場合、長期間にわたって貯湯タンク１０１の温水が使用されておらず滅菌処理が必要であると判断され、滅菌処理が開始される。
【００１０】
滅菌処理は、まず、混合弁１１０を分岐給水路１１１側が全開，給湯路１０９側が全閉となるように切り替え、貯湯タンク１０１内の温水が給湯されないようにする。次に、循環加熱路１０５の循環ポンプ１１３を起動して、循環加熱路１０５に貯湯タンク１０１内の水（温水）を循環させる。この状態で、補助熱源器１１２を起動し、循環加熱路１０５内を循環する水を事前に設定された滅菌温度（例えば、７５℃以上）まで加熱する。これにより、貯湯タンク１０１内の高温層が拡大する。最終的に、貯湯タンク１０１の下部の温水温度が滅菌温度まで達したときに、補助熱源器１１２及び循環ポンプ１１３を停止して一定時間放置する。
【００１１】
通常、レジオネラ菌は６０℃で１０〜１５分以内、７０℃で５秒以内に死滅することが知られている。従って、滅菌温度以上の状態で上記時間だけ放置することにより、貯湯タンク内のレジオネラ菌を死滅させることができる。
【特許文献１】特開２００４−２６３９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の貯湯式給湯装置においては、貯湯タンク内の滅菌処理を行うために、貯湯タンク内の水全部を滅菌温度まで加熱する必要がある。一般に、貯湯タンクは、熱容量を大きくするために貯湯量が大きく設計されている。従って、貯湯タンク内の水をすべて滅菌温度以上に加熱するためには、かなりの熱量が必要となる。
【００１３】
また、貯湯タンクの滅菌処理を行った直後は、貯湯タンクは、高温の温水で満たされることとなるが、その後継続して温水が使用されない場合には、貯湯タンク内の熱は自然放熱により失われる。従って、システム全体の放熱ロスが大きくなり、省エネ性を低下させる一因となる。
【００１４】
また、貯湯タンク内を滅菌温度以上に加熱しようとすれば、加熱に要する時間も長くなる。滅菌処理中は、貯湯タンク内の温水は利用できないため、滅菌処理中に給湯又は湯張りを再開する要求が発生しても、滅菌処理が終了するまでは待機しておく必要がある。従って、給湯又は湯張りを再開しようとしても、一定時間待たされる場合が生じるという問題もある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、貯湯タンクの温水の滅菌処理に要するエネルギーを極力少なくすることができ、また、滅菌処理を行う際に給湯又は湯張りができなくなることのない貯湯式給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る貯湯式給湯装置の第１の構成は、温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに給水する給水路と、
前記貯湯タンク下部の水を、熱と電力を発生する熱電併給装置に循環させて前記貯湯タンク上部に戻すことにより、前記熱電併給装置で発生する熱を前記貯湯タンクに供給する排熱循環路と、
前記貯湯タンク内部の温水を給湯栓又は浴槽に導出する給湯路と、
を備えた貯湯式給湯装置において、
前記貯湯タンクから出湯される温水の流量を検出する流量センサと、
前記給湯路に設けられ、給湯路内の温水を加熱する補助熱源器と、
前記補助熱源器の下流側の前記給湯路内の温水の温度Θ１を検出する第１の温度センサと、
前記給湯路の前記補助熱源器の下流側に設けられたサブタンクと、
両端が前記給湯路に接続され、前記サブタンクを迂回する水路を構成するように設けられたバイパス路と、
前記サブタンク上流側の前記給湯路及び前記バイパス路の分岐部に設けられ、前記貯湯タンクから導出される温水の流路を、前記サブタンク側又は前記バイパス路に切り替える三方弁と、
前記三方弁の切り替え及び前記補助熱源器の動作を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
単位時間ごとの前記貯湯タンク内の温水の使用量を記憶する使用量記憶手段と、
前記流量センサが検出する流量を単位時間ごとに積算し前記使用量記憶手段に記憶する使用量積算手段と、
給湯又は湯張りが行われると、その時点以前の所定の期間Ｔ１の前記貯湯タンク内の温水の使用量を積算し、その積算値Ｑが所定の閾値Ｑ１以下の場合には、動作状態を滅菌処理状態に設定し、前記積算値Ｑが所定の閾値Ｑ１以上であって且つ動作状態が滅菌処理状態に最後に切り替えられた時点からその時点までの前記貯湯タンク内の温水の使用量の積算値Ｑ’が所定の閾値Ｑ１’以上の場合には、動作状態を通常状態に設定する滅菌処理判定手段と、
動作状態が滅菌処理状態の場合、温水の流路が前記サブタンク側となるように前記三方弁を切り替えるとともに、前記補助熱源器を起動して前記温水の温度Θ１を所定の滅菌温度Θｓ以上に加熱する制御を行い、動作状態が通常状態の場合は、温水の流路が前記バイパス路側となるように前記三方弁を切り替える制御を行う滅菌処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、貯湯タンクに貯められた温水が所定の期間Ｔ１内に使用された量Ｑが所定の閾値Ｑ１以下の場合、次に給湯又は湯張りが行われる際に、動作状態が滅菌処理状態とされる。滅菌処理状態においては、給湯路の温水の温度は、補助熱源器により滅菌温度（所定の滅菌温度Θｓ）以上となるように加熱される。補助熱源器を出た温水は、サブタンクを経由して給湯栓又は浴槽に導出される。このとき、補助熱源器の出口より下流側の給湯路の流路容積は、サブタンクの容積により大きくなる。従って、補助熱源器の出口からサブタンク出口に至るまでの温水の到達時間が長くなるため、温水温度が滅菌温度Θｓ以上に維持される時間を滅菌に必要な時間より長い時間に維持することができる。
【００１８】
滅菌処理は、給湯又は湯張りの供給が生じた場合に、給湯又は湯張りに使用される量の温水を加熱することによって行われるため、滅菌に要する加熱エネルギーは最小限の量に抑えることができる。また、貯湯タンク全体を滅菌温度以上に加熱する動作がないため、給湯又は湯張り要求があれば、待たせることなく即座に温水タンク内の温水を出湯させることができる。
【００１９】
一方、次の（１）（２）の条件がそろった場合には、動作状態が滅菌処理状態から通常状態に切り替わる：
（１）現時点以前の所定の期間Ｔ１の貯湯タンク内の温水の使用量の積算値Ｑが、所定の閾値Ｑ１以上であること；
（２）動作状態が滅菌処理状態に最後に切り替えられた時点からその時点までの貯湯タンク内の温水の使用量の積算値Ｑ’が所定の閾値Ｑ１’以上であること。
【００２０】
閾値Ｑ１’を貯湯タンクの容量程度以上に設定しておくことにより、貯湯タンクに貯留した滅菌処理が必要な温水が全部使用された後に、動作状態が滅菌処理状態から通常状態に切り替わるようにすることができる。
【００２１】
ここで、サブタンクの容量は、補助熱源器の出口を出た温水が、サブタンク出口ないしはその下流に温度調整のために通常設けられる混合弁（冷水と温水とを適宜な割合で混合し温度調整を行う弁）に到達するまでの時間が、細菌を死滅させるために温水温度を滅菌温度Θｓ以上に維持することが必要な時間（以下「必要滅菌時間」という。）よりも十分に長くなるだけの容量に設定する。具体的には、給湯栓又は浴槽の給湯弁を全開した場合の給湯路の流量をＦｍａｘ、必要滅菌時間をＴｐ、サブタンクの容量をＶｓ、補助熱源器の出口から混合弁までの給湯路（サブタンクを除く。）の容量をＶｗとすると、Ｖｓ≧Ｆ・Ｔｐ−Ｖｗとなるようにサブタンクの容量Ｖｓを設定しておくことが必要である。
【００２２】
「所定の期間Ｔ１」とは、細菌の滅菌制御を行う必要が生じる時間であり、貯湯式給湯装置を設置した環境に応じて適宜決められる時間である。従って、使用者又は装置の管理者が外部から任意に設定可能な設定値としておくことが好ましい。
【００２３】
「所定の閾値Ｑ１」は、細菌の滅菌制御を行う必要が生じる期間Ｔ１内の使用量の最大値であり、貯湯式給湯装置を設置した環境に応じて適宜決められる。従って、使用者又は装置の管理者が外部から任意に設定可能な設定値としておくことが好ましい。
【００２４】
「所定の滅菌温度Θｓ」とは、細菌の滅菌に必要な温度であり、対象とする細菌の滅菌可能な温度に応じて決められるものである。
【００２５】
「所定の閾値Ｑ１’」は、温水が滅菌処理が必要であると判断されてから、その貯湯タンクの温水がすべて使用されたと十分に見なされるまでの温水の使用量に設定すればよい。具体的には、上述のように、貯湯タンクの容量程度かそれ以上の量に設定すればよい。
【００２６】
また、本発明において、前記サブタンク内の水を排水する排水弁を設け、前記コントローラは、給湯又は湯張りが最後に終了した時から所定の時間Ｔ１’を経過すると、前記排水弁を開弁し、前記サブタンク内の水を排水する制御を行うようにすることもできる。
【００２７】
この構成により、サブタンク内に温水（水）が長期間滞留することを防止し、サブタンク内でレジオネラ菌が発生・増加する事態を確実に防止することができる。尚、サブタンクは、貯湯タンクに比べて容量が小さい（熱容量が小さい）ため、サブタンク内の温水の温度は比較的早期に低下する。また、容量が小さい分、レジオネラ菌の発生確率も小さい。従って、貯湯タンクに比べるとサブタンク内でレジオネラ菌が増加する危険が高くなるまでの時間は長いため、一般にＴ１’≧Ｔ１とすることができる。
【００２８】
本発明に係る貯湯式給湯装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記滅菌処理手段は、前記三方弁を切り替える制御に関しては、湯張りが行われると、動作状態の如何に関わらず、常に温水の流路が前記サブタンク側となるように前記三方弁を切り替えることを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、湯張りが行われると、三方弁は、常に温水の流路がサブタンク側となるように切り替えられる。通常、湯張りにおいては、浴槽を満たすだけの温水が必要とされるため、貯湯タンク内の温水が多量に使用される。そのため湯張り時にサブタンク内の温水は完全に入れ替わるため、サブタンク内に長期間温水が滞留することを防止できる。従って、サブタンク内でレジオネラ菌が発生・増加する事態を防止することができる。
【００３０】
本発明に係る貯湯式給湯装置の第３の構成は、前記第１又は２の構成において、前記サブタンクの下流側の前記給湯路に設けられ、前記給湯路を流れる温水の流量を制御する第１の流量制御弁と、
前記給湯路を流れる温水の流量Ｆを検出する流量センサと、を備え、
前記滅菌処理手段は、給湯又は湯張りが開始されたときにおいて、動作状態が滅菌処理状態の場合、前記流量センサで検出される流量Ｆが、前記補助熱源器出口から前記第１の流量制御弁まで前記給湯路を温水が通過する時間が滅菌に必要な所定の時間Ｔｐとなる流量Ｆ１以下となるように、前記第１の流量制御弁を制御することを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、温水の滅菌処理が必要な場合には、第１の流量制御弁を用いて出湯される温水の流量をＦ１以下に抑制することで、補助熱源器出口から第１の流量制御弁までの温水通過所要時間が、必要滅菌時間Ｔｐ以上となるように補償される。従って、サブタンクの容量についての制約（必要滅菌時間Ｔｐを確保するのに十分な容量としなければならないという制約）が緩和され、サブタンクの容量を小さくすることができる。
【００３２】
サブタンクの容量が小さいと、貯湯タンクを出た温水が給湯栓又は浴槽まで達するまでの時間が短縮されるため、出湯開始後に早期に貯湯タンクの温水の利用を開始することが可能となる。
【００３３】
また、サブタンクの容量が小さいと、サブタンク内で細菌が発生・増加する確率を低下させることができる。
【００３４】
ここで、「滅菌に必要な所定の時間Ｔｐ」とは、滅菌のために温水の温度Θ１を所定の滅菌温度Θｓ以上に維持しておくことが必要とされる時間をいう。また、流量Ｆ１は、補助熱源器出口から前記流量制御弁までの給湯路内及びサブタンク内の容積をＶとすると、Ｆ１＝Ｖ／Ｔｐにより求めることができる。
【００３５】
本発明に係る貯湯式給湯装置の第４の構成は、前記第３の構成において、前記給水路及び前記給湯路の前記サブタンク下流側を連結する調整水路と、
前記調整水路に流れる水の流量を調節する第２の流量制御弁と、
前記調整水路と前記給湯路との接続部に設けられ、前記給湯路からの温水と前記調整水路からの水との混合比を調節する混合弁と、を備え、
前記第１の流量制御弁は前記混合弁であり、
前記滅菌処理手段は、給湯又は湯張りが開始されたときにおいて、動作状態が滅菌処理状態の場合、前記流量センサで検出される流量Ｆが、前記補助熱源器出口から前記流量制御弁まで前記給湯路を温水が通過する時間が滅菌に必要な所定の時間Ｔｐとなる流量Ｆ１以下となるとともに、出湯される温水温度が所定の設定温度となるように前記混合弁及び前記第２の流量制御弁を制御することを特徴とする。
【００３６】
この構成により、混合弁を第１の流量制御弁として利用することにより、装置構成を簡略化することができる。
【００３７】
ここで、「所定の設定温度」は、給湯又は湯張りの開始時に、リモコン等によってユーザーにより設定され、又は事前に固定値として設定される温度である。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように、本発明によれば、貯湯タンク内の温水を滅菌するのに要する加熱エネルギーを最小限に抑えることができる。従って、貯湯式給湯装置における省エネ性（エネルギー効率）を従来よりも改善することができる。また、温水の滅菌処理のために貯湯タンクからの出湯を禁止する時間帯が生じることがないため、滅菌処理の必要性がある時点か否かにかかわらず、給湯又は湯張り要求があれば、即座に温水タンク内の温水を出湯させることが可能となる。
【００３９】
また、湯張りが開始された場合には、常に三方弁を、温水の流路がサブタンク側となるように切り替えることにより、サブタンク内に長期間温水が滞留することを防止できる。従って、サブタンク内でレジオネラ菌が発生・増加する事態の発生を予防することができる。
【００４０】
また、サブタンク下流側に第１の流量制御弁を設け、滅菌処理が必要な場合には第１の流量制御弁によって給湯路の流量を制限することで、サブタンクの容量を小さくすることができる。これにより、出湯開始後に早期に貯湯タンクの温水の利用を開始することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００４２】
図１は、本発明の実施例１に係る貯湯式給湯装置１の全体構成を表す図である。本実施例の貯湯式給湯装置１は、コージェネレーション・システムに用いられる。
【００４３】
図１に示したコージェネレーション・システムは、貯湯式給湯装置１、熱電併給装置２、排熱循環路３、冷却水循環ポンプ４、循環加熱回路５及び排熱熱交換器６を備えている。熱電併給装置２は、発電と同時に発生する熱を排熱として取り出す装置であり、燃料電池やエンジン発電装置などにより構成される。排熱循環路３は、熱電併給装置２において発生する排熱を取り出すための冷却水が循環する回路である。冷却水循環ポンプ４は、排熱循環路３内に冷却水を循環させるためのポンプである。循環加熱回路５は、排熱循環路３内を循環する冷却水から熱を吸収し、貯湯式給湯装置１へ熱供給を行うための水（温水）が循環する回路である。排熱熱交換器６は、排熱循環路３内の冷却水と、循環加熱回路５内の水との間の熱交換を行う熱交換器である。
【００４４】
貯湯式給湯装置１は、熱電併給装置２から供給される熱を温水として温水タンク７に蓄熱すると共に、ユーザーの要求に応じて、給湯栓８や浴槽９に温水を供給するための装置である。
【００４５】
貯湯式給湯装置１は、貯湯タンク７、給水路１０、調整水路１０ａ、給湯路１１、分岐給湯路１１ａ，１１ｂ、減圧弁１２、逆止弁１４、放圧路１５、逃し弁１６、補助熱源器１７、三方弁１８、サブタンク１９、バイパス路２０、混合弁２１、湯張弁２２、タンク温度センサ２３ａ〜２３ｄ、流量センサ２４、ＢＵサーミスタ２５、出湯サーミスタ２６、タンク水循環ポンプ２７、及びコントローラ２８を備えている。
【００４６】
貯湯タンク７は、熱電併給装置２で発生する熱を温水として貯留するタンクである。この貯湯タンク７は、成層貯湯方式が用いられている。成層貯湯方式とは、排熱回収した高温の温水を貯湯タンク７上部にゆっくりと注入し、貯湯タンク７下部の低温の水と混ざらないように貯める方式をいう。
【００４７】
貯湯タンク７の上部から下部にかけて、異なる高さに４つのタンク温度センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが設けられている。これらの温度センサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、貯湯タンク７内のそれぞれの高さにおける温水（水）の温度を検出する。
【００４８】
貯湯タンク７の下部と上部には、循環加熱回路５の両端が接続されている。貯湯タンク７の下部の低温の水（温水）は、タンク水循環ポンプ２７によって循環加熱回路５に導水され、排熱熱交換器６において熱電併給装置２からの排熱が与えられる。そして、高温となった温水は、貯湯タンク７の上部に戻される。これにより、貯湯タンク７の下部の低温層が縮小し、貯湯タンク７の上部の高温層が拡大して、貯湯タンク７内に蓄熱がされる。
【００４９】
貯湯タンク７の底部には、水道水を貯湯タンク７に供給するための給水路１０が接続されている。給水路１０には、上水側から減圧弁１２、逆止弁１４が取り付けられている。減圧弁１２は、水道水の上水圧を減圧する弁である。逆止弁１４は、貯湯タンク７内の水（温水）が上水側に逆流するのを防止するための弁である。
【００５０】
また、貯湯タンク７の上部には、貯湯タンク７から給湯栓８又は浴槽９へ温水を供給するための給湯路１１が接続されている。給湯路１１の末端部は、２つの分岐給湯路１１ａ，１１ｂに分岐している。分岐給湯路１１ａは給湯栓８に接続され、分岐給湯路１１ｂは湯張弁２２を介して浴槽９に接続されている。湯張弁２２は、給湯路１１から給水される温水を、浴槽９に湯張りする。尚、分岐給湯路１１ｂには、断水時に浴槽９の水が貯湯タンク７側に逆流しないように、逆流防止装置（図示せず。）が設けられている。
【００５１】
給湯路１１の途中には、貯湯タンク７から湯張弁２２にかけて、流量センサ２４、補助熱源器１７、ＢＵサーミスタ２５、三方弁１８、サブタンク１９、混合弁２１、出湯サーミスタ２６の順でそれぞれ設けられている。また、三方弁１８からサブタンク１９の出口部分を接続するバイパス路２０が設けられている。さらに、貯湯タンク７と逆止弁１４との中間と、混合弁２１との間に調整水路１０ａが設けられている。
【００５２】
流量センサ２４は、給湯路１１を流れる温水の水量を検出するセンサである。補助熱源器１７は、給湯路１１内の温水温度が低い場合に温水を加熱する加熱器である。ＢＵサーミスタ２５は、補助熱源器１７から導出される温水の温度を検出する温度センサである。
【００５３】
三方弁１８は、上流側の給湯路１１から流入する温水の流路を、下流側の給湯路１１側（サブタンク１９側）又はバイパス路２０側の何れかに切り替える弁である。混合弁２１は、上流側の給湯路１１から流入する温水と、調整水路１０ａから流入する水とを設定される混合比で混合して温度調整を行い、混合された温水を下流側の給湯路１１に導水する弁である。出湯サーミスタ２６は、混合弁２１の下流側の温水の温度を検出する温度センサである。
【００５４】
また、貯湯タンク７の上部付近において、給湯路１１から分岐する放圧路１５が設けられており、この放圧路１５には逃し弁１６が設けられている。貯湯タンク７内が過圧状態となったときに、逃し弁１６が開弁して放圧路１５内に温水が通水し、放圧が行われる。
【００５５】
コントローラ２８は、貯湯式給湯装置１の滅菌動作の制御を行う。図２は、図１のコントローラ２８の機能構成を表すブロック図である。
【００５６】
コントローラ２８には、タンク温度センサ２３ａ〜２３ｄが検出するタンク内の温水温度Θｔ１〜Θｔ４、流量センサ２４が検出する給湯路１１の流量Ｆ、ＢＵサーミスタ２５が検出する補助熱源器１７の下流側の給湯路１１内の温水の温度Θ１、及び出湯サーミスタ２６が検出する混合弁２１の下流側の給湯路１１内の温水の温度Θｍが入力される。また、コントローラ２８は、これらの入力されるパラメータに基づき、補助熱源器１７の出力、三方弁１８の切替方向、混合弁２１の混合比の各操作量の制御を行う。
【００５７】
コントローラ２８は、タイマー３１、使用量積算部３２、使用量記憶部３３、滅菌処理判定部３４、及び滅菌処理部３５を備えている。タイマー３１は、現在の時刻を計測する。使用量積算部３２は、流量センサ２４で検出される温水の流量を単位時間ごとに積算して、使用量記憶部３３に記憶する。使用量記憶部３３は、現時点よりも前における単位時間ごとの貯湯タンク７内の温水の使用量を記憶するメモリである。
【００５８】
滅菌処理判定部３４は、滅菌処理を行う必要があるか否かを判定する。滅菌処理部３５は、滅菌処理判定部３４の判定に基づき、滅菌処理に関する補助熱源器１７、三方弁１８及び混合弁２１の制御を行う。
【００５９】
以上のように構成された本実施例１に係る貯湯式給湯装置１において、以下その動作を説明する。
【００６０】
まず、使用量積算部３２の動作について説明する。ユーザーが給湯又は湯張りを行うことにより、貯湯タンク７内の温水が使用されると、給湯路１１内を温水が流れる。この温水の流量は流量センサ２４により検出される。使用量積算部３２は、流量センサ２４で検出される温水の流量を単位時間ごとに積算して、使用量記憶部３３に記憶する。
【００６１】
これにより、使用量記憶部３３には、現時点以前の単位時間ごとの貯湯タンク７内の温水の使用量が例えば（表１）のようなテーブルとして記憶される。
【００６２】
【表１】
2007205590.tif 000003
【００６３】
次に、滅菌処理判定部３４の動作について説明する。図３は、滅菌処理判定部３４の動作を表すフローチャートである。
【００６４】
（１）まず、ステップＳ１において、貯湯式給湯装置１の電源が入れられると、コントローラ２８は、動作状態を通常状態に初期化する。
【００６５】
通常状態においては、滅菌処理部３５は、三方弁１８をバイパス路２０側に設定する。これにより、貯湯タンク７の温湯は、補助熱源器１７，三方弁１８からバイパス路２０を経て混合弁２１に流れる。
【００６６】
（２）次に、ステップＳ２において、コントローラ２８は、出湯が開始されたか否かを監視する。ユーザーがリモコン（図示せず。）等により浴槽の湯張りの開始を指示し、又はユーザーにより給湯栓が操作されて給湯が開始された場合、コントローラ２８は、リモコン等からの信号又は流量センサ２４からの信号により、貯湯タンク７から出湯が開始されたことを検知する。
【００６７】
（３）出湯が検知されると、ステップＳ３において、滅菌処理判定部３４は、現在の動作状態が通常状態であるか否かを判定する。動作状態が通常状態の場合には、ステップＳ４に移行し、そうでない場合（滅菌処理状態の場合）はステップＳ６へ移行する。
【００６８】
（４）動作状態が通常状態の場合、ステップＳ４において、滅菌処理判定部３４は、現時点以前の期間Ｔ１の間に各単位時間に使用された湯量を使用量記憶部３３から読み出す。そして、当該期間Ｔ１内における湯量の積算値Ｑ（以下「使用湯量Ｑ」という。）を計算する。使用湯量Ｑが閾値Ｑ１より大きい場合には、ステップＳ９に移行し、使用湯量Ｑが閾値Ｑ１以下の場合には、ステップＳ５に移行する。ここで、閾値Ｑ１は、期間Ｔ１内における使用湯量Ｑから貯湯タンク７に温水が長時間滞留したか否かを判定する基準値であり、滅菌処理が必要か否かを判断する基準となる量である。
【００６９】
Ｑ≦Ｑ１の場合には、ステップＳ５において、貯湯タンク７に温水が長時間滞留したために滅菌処理が必要であると判断され、滅菌処理判定部３４はコントローラ２８の動作状態を滅菌処理状態に変更し、滅菌処理開始時刻ｔｍを現在の時刻に設定した後、ステップＳ９に移行する。
【００７０】
滅菌処理状態においては、滅菌処理部３５は、三方弁１８をサブタンク１９側に設定するとともに、補助熱源器１７を点火し、補助熱源器１７の出口における給湯路１１内の温水の温度を滅菌温度Θｓ（例えば７０℃）以上とする。これにより、補助熱源器１７から混合弁２１までの給湯路１１内の温水の温度が滅菌温度Θｓ以上となる。サブタンク１９の容量は、温水が補助熱源器１７から混合弁２１に達するまでの所要時間が滅菌時間Ｔｐ以上となるように十分に大きく設計されている。従って、給湯路１１内の温水は、滅菌時間Ｔｐより長い時間だけ滅菌温度Θｓ以上とされるため、温水は完全に滅菌される。
【００７１】
（５）一方、ステップＳ３においてコントローラ２８の動作状態が滅菌処理状態であると判定した場合、ステップＳ６において、滅菌処理判定部３４は滅菌処理開始時刻ｔｍから現在の時刻ｔまでの時間帯の各単位時間に使用された湯量を使用量記憶部３３から読み出す。そして、それらを加算して滅菌処理期間の積算値Ｑ’（以下「滅菌湯量Ｑ’」という。）を算出する。滅菌湯量Ｑ’が所定の閾値Ｑ１’以下の場合は、滅菌処理状態を継続すべく、ステップＳ９に移行する。ここで、閾値Ｑ１’は、滅菌処理開始時刻ｔｍにおいて貯湯タンク７に滞留していた温水が現時点までにすべて入れ替わったか否かを判定するための値である。
【００７２】
滅菌湯量Ｑ’が閾値Ｑ１’より大きい場合、ステップＳ７において、滅菌処理判定部３４は、現時点以前の期間Ｔ１の間に各単位時間に使用された使用湯量Ｑが閾値Ｑ１よりも大きいか否かを判定する。使用湯量Ｑが閾値Ｑ１以下の場合には、滅菌処理状態を継続すべく、ステップＳ９に移行する。
【００７３】
使用湯量Ｑが閾値Ｑ１よりも大きい場合、滅菌処理判定部３４はコントローラ２８の動作状態を通常状態に変更し、ステップＳ９に移行する。これにより、滅菌処理部３５による滅菌処理動作が終了することになる。
【００７４】
（６）ステップＳ９において、コントローラ２８は、出湯が停止されたか否かを判定する。出湯が継続されている場合には、ステップＳ３に戻り、出湯が停止された場合は、ステップＳ２に戻る。
【００７５】
以上のような動作により、滅菌処理の必要のない通常状態においては、貯湯タンク７の温湯は三方弁１８からバイパス路２０を経て混合弁２１に流れる。そのため、貯湯タンク７から混合弁２１までの温水が到達するまでの時間は短い。従って、短時間で貯湯タンク７内の温湯を使用可能な状態とすることができる。
【００７６】
一方、滅菌処理が必要とされる滅菌処理状態においては、貯湯タンク７の温湯は三方弁１８からサブタンク１９を経て混合弁２１に流れる。そのため、貯湯タンク７から混合弁２１までの温水が到達するまでの時間は長い。従って、補助熱源器１７の出口から混合弁２１に温水が至るまでの時間を、必要滅菌時間Ｔｐ以上に確保することができる。そして、補助熱源器１７により、温水の温度を滅菌温度Θｓ以上とすることにより、貯湯タンク７から導出された温水を滅菌温度Θｓ以上に必要滅菌時間Ｔｐ以上維持した後に、混合弁２１で必要な温度に調整することができる。従って、貯湯タンク７内の温水全体を滅菌温度以上に加熱する場合に比べて熱放散によるエネルギー・ロスを減らすことができ、システム全体の省エネ性を改善することができる。また、貯湯タンク７の温水を使用する際に滅菌処理が行われるため、滅菌処理のために給湯又は湯張りができなくなる期間が生じることはない。
【００７７】
また、通常状態から滅菌処理状態への移行の判断基準は、過去の期間Ｔ１の使用湯量Ｑが閾値Ｑ１以下か否かによる。閾値Ｑ１を適宜な値に設定することにより、貯湯タンク７内に温水が長時間滞留したか否かを判定でき、的確な滅菌処理を行うことが可能となる。
【００７８】
一方、滅菌処理状態から通常状態への移行の判断基準は、過去の期間Ｔ１の使用湯量Ｑが閾値Ｑ１より大きいか否かという基準に加え、滅菌処理状態へ移行してからの滅菌湯量Ｑ’が閾値Ｑ１’より大きいか否かという判断基準を用いる。閾値Ｑ１’を適宜な値に設定することにより、貯湯タンク７内に滞留した滅菌が必要な温水がすべて確実に入れ替わった後に通常状態へ戻すようにすることができる。
【００７９】
尚、最後に、本実施例の貯湯式給湯装置１の設計例について示しておく。
【００８０】
（例１）
貯湯タンク７の容量を２００Ｌ（リットル）とする。レジオネラ菌の滅菌温度Θｓを７０℃、必要滅菌時間Ｔｐを５秒とする。補助熱源器１７の出口からサブタンク１９を経由して混合弁２１に至る温水流路の全容積をＶ＝Ｖｓｕｂ＋Ｖｐａｔｈ（はＶｓｕｂサブタンクの容積、Ｖｐａｔｈはサブタンク以外の流路容積）とする。また、給湯路１１の最大流量をＦｍａｘとする。
【００８１】
このとき、閾値Ｑ１を２００Ｌ、閾値Ｑ１’を２００Ｌ、サブタンクの容積Ｖｓｕｂを
Ｖｓｕｂ〔Ｌ〕＝５〔秒〕×Ｆｍａｘ〔Ｌ／秒〕−Ｖｐａｔｈ〔Ｌ〕
に設計すればよい。
（例終わり）
【実施例２】
【００８２】
図４は、本発明の実施例２に係る貯湯式給湯装置１の滅菌処理部３５の制御動作を表すフローチャートである。尚、滅菌処理部３５の動作を除く貯湯式給湯装置１の構成については、実施例１と同様であるものとする。
【００８３】
実施例２の貯湯式給湯装置１では、滅菌処理部３５は、以下のような動作を行う。
【００８４】
（１）まず、滅菌処理部３５は、ステップＳ１１において、コントローラ２８の動作状態が通常状態であるか否かを判定する。通常状態の場合には次のステップＳ１２に移行し、滅菌処理状態の場合には、ステップＳ１４に移行する。
【００８５】
（２）ステップＳ１２において、滅菌処理部３５は、リモコン等により現在湯張りが指示されているか否かを判定する。湯張りが指示されている場合には、ステップＳ１６に移行し、湯張り以外の場合は、次のステップＳ１３に移行する。
【００８６】
（３）ステップＳ１３において、滅菌処理部３５は、三方弁１８をバイパス路２０側に設定する。そして、ステップＳ１１に戻る。
【００８７】
（４）ステップＳ１４において、滅菌処理部３５は、流量センサ２４の検出値を参照して、現在出湯が行われているか否かを判定する。出湯が行われている場合には、ステップＳ１５において補助熱源器１７により温水を滅菌温度Θｓまで加熱する動作を行う。そして、ステップＳ１６に移行する。
【００８８】
（５）ステップＳ１６において、滅菌処理部３５は、三方弁１８をサブタンク１９側に設定する。そして、ステップＳ１１に戻る。
【００８９】
以上のような動作により、滅菌処理部３５は、リモコン等により現在湯張りが指示されている場合には、滅菌処理状態にあるか否かにかかわらず、温水の流路はサブタンク１９側に設定される。通常、湯張りにおいては、浴槽を満たすために貯湯タンク７の温水が連続して多量に使用される。そして、湯張りの際には、出湯が開始されてから貯湯タンク７内の温水が使用可能となるまでの時間が多少かかったとしてもあまり問題とはされない。
【００９０】
そこで、湯張り時において常にサブタンク１９を経由して貯湯タンク７の温水を出湯させることにより、湯張りが行われるごとにサブタンク１９内の水が完全に入れ替わることとなる。そのため、サブタンク１９内に長期間にわたって水が滞留することを防止することができ、サブタンク１９内にレジオネラ菌やその他の雑菌が発生・増加することを予防することができる。
【実施例３】
【００９１】
図５は、本発明の実施例３に係る貯湯式給湯装置１の滅菌処理部３５の制御動作を表すフローチャートである。尚、滅菌処理部３５の動作を除く貯湯式給湯装置１の構成については、実施例１と同様であるものとする。
【００９２】
実施例３の貯湯式給湯装置１では、滅菌処理部３５は、以下のような動作を行う。
【００９３】
（１）まず、ステップＳ２１において、滅菌処理部３５は、流量センサ２４の検出値を参照して、現在出湯が行われているか否かを判定する。出湯が行われていないときはそのまま待機し、出湯が行われている場合には、次のステップＳ２２に移行する。
【００９４】
（２）次に、ステップＳ２２において、滅菌処理部３５は、コントローラ２８の動作状態が通常状態であるか否かを判定する。通常状態の場合には次のステップＳ２３に移行し、滅菌処理状態の場合には、ステップＳ２５に移行する。
【００９５】
（３）ステップＳ２３において、滅菌処理部３５は、リモコン等により現在湯張りが指示されているか否かを判定する。湯張りが指示されている場合には、ステップＳ２７に移行し、湯張り以外の場合は、次のステップＳ２４に移行する。
【００９６】
（４）ステップＳ２４において、滅菌処理部３５は、三方弁１８をバイパス路２０側に設定する。そして、ステップＳ２２に戻る。これにより、通常状態において給湯が行われている場合には、貯湯タンク７の温水は、バイパス路２０を経由して出湯される。
【００９７】
（５）一方、ステップＳ２５において、滅菌処理部３５は、補助熱源器１７により温水を滅菌温度Θｓまで加熱する動作を行う。そして、ステップＳ２６において、滅菌処理部３５は、混合弁２１を調整し、補助熱源器１７から混合弁２１に導水される温水の流量ＦをＦｍａｘ＝Ｖ／Ｔｐで表される最大流量Ｆｍａｘ以下となるように調整する。ここで、Ｖ＝Ｖｓｕｂ＋Ｖｐａｔｈ（Ｖｓｕｂはサブタンクの容積、Ｖｐａｔｈはサブタンク以外の流路容積）は補助熱源器１７の出口からサブタンク１９を経由して混合弁２１に至る温水流路の全容積である。Ｔｐは必要滅菌時間である。そして、ステップＳ２６に移行する。
【００９８】
（６）ステップＳ２７において、滅菌処理部３５は、三方弁１８をサブタンク１９側に設定する。そして、ステップＳ２２に戻る。
【００９９】
以上のような動作により、滅菌処理部３５は、実施例２の場合と同様、リモコン等により現在湯張りが指示されている場合には、滅菌処理状態にあるか否かにかかわらず、温水の流路はサブタンク１９側に設定される。従って、サブタンク１９内に長期間にわたって水が滞留することを防止することができ、サブタンク１９内にレジオネラ菌やその他の雑菌が発生・増加することを予防することができる。
【０１００】
また、滅菌処理状態の場合には、補助熱源器１７が給湯路１１を流れる温水を滅菌温度Θｓ以上の温度まで加熱し、温水は必要滅菌時間Ｔｐ以上の時間だけ滅菌温度Θｓ以上に維持される。本実施例の場合、滅菌処理状態では、貯湯タンク７からの温水の出湯量は、最大流量Ｆｍａｘ以下に制限される。従って、常に温水は必要滅菌時間Ｔｐ以上の時間だけ滅菌温度Θｓ以上に維持されることが保証される。
【０１０１】
（例２）
貯湯タンク７の容量を２００Ｌとする。レジオネラ菌の滅菌温度Θｓを７０℃、必要滅菌時間Ｔｐを５秒とする。補助熱源器１７の出口からサブタンク１９を経由して混合弁２１に至る温水流路の全容積Ｖを１．０Ｌとする。
【０１０２】
このとき、閾値Ｑ１を２００Ｌ、閾値Ｑ１’を２００Ｌ、最大流量Ｆｍａｘを
Ｆｍａｘ〔Ｌ／秒〕＝Ｖ〔Ｌ〕／５〔秒〕＝０．２〔Ｌ／秒〕
に設計すればよい。
（例終わり）
【０１０３】
尚、本実施例において、混合弁２１を利用して貯湯タンク７からの温水の出湯量を最大流量Ｆｍａｘ以下に制限する構成としたが、混合弁とは別にサブタンク１９と混合弁２１との間に流量制御弁を設け、この流量制御弁によって貯湯タンク７からの温水の出湯量を最大流量Ｆｍａｘ以下に制限する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施例１に係る貯湯式給湯装置の全体構成を表す図である。
【図２】図１のコントローラ２８の機能構成を表すブロック図である。
【図３】滅菌処理判定部３４の動作を表すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例２に係る貯湯式給湯装置１の滅菌処理部３５の制御動作を表すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例３に係る貯湯式給湯装置１の滅菌処理部３５の制御動作を表すフローチャートである。
【図６】特許文献１に記載の従来の貯湯式給湯装置の構成を表す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  貯湯式給湯装置
２  熱電併給装置
３  排熱循環路
４  冷却水循環ポンプ
５  循環加熱回路
６  排熱熱交換器
７  貯湯タンク
８  給湯栓
９  浴槽
１０  給水路
１０ａ  調整水路
１１  給湯路
１１ａ，１１ｂ  分岐給湯路
１２  減圧弁
１４  逆止弁
１５  放圧路
１６  逃し弁
１７  補助熱源器
１８  三方弁
１９  サブタンク
２０  バイパス路
２１  混合弁
２２  湯張弁
２３ａ〜２３ｄ  タンク温度センサ
２４  流量センサ
２５  ＢＵサーミスタ
２６  出湯サーミスタ
２７  タンク水循環ポンプ
２８  コントローラ
３１  タイマー
３２  使用量積算部
３３  使用量記憶部
３４  滅菌処理判定部
３５  滅菌処理部
【図１】
2007205590.tif 000004
【図２】
2007205590.tif 000005
【図３】
2007205590.tif 000006
【図４】
2007205590.tif 000007
【図５】
2007205590.tif 000008
【図６】
2007205590.tif 000009