タンクの殺菌構造、及び空調給湯システム
【課題】液体を所定の沸き上げ温度に維持しながら貯液できるタンクに組み込まれ、紫外線を利用して確実に殺菌できるタンクの殺菌構造、及び空調給湯システムを提供することを課題とする。
【解決手段】貯湯タンク９の内部に、上部から下部に向かって伸びるように備わる長尺の紫外線殺菌灯９２と、湯水を紫外線殺菌灯９２を中心に旋回させながら紫外線殺菌灯９２の側面９２ａに沿って流すための流路９３ａと、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂより下部に形成されて流路９３ａと連通する滞留領域９Ｃとを有する。そして、流路９３ａを流れる湯水が、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線に露光し、滞留領域９Ｃにある湯水が、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線に露光するタンクの殺菌構造とする。
【解決手段】貯湯タンク９の内部に、上部から下部に向かって伸びるように備わる長尺の紫外線殺菌灯９２と、湯水を紫外線殺菌灯９２を中心に旋回させながら紫外線殺菌灯９２の側面９２ａに沿って流すための流路９３ａと、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂより下部に形成されて流路９３ａと連通する滞留領域９Ｃとを有する。そして、流路９３ａを流れる湯水が、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線に露光し、滞留領域９Ｃにある湯水が、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線に露光するタンクの殺菌構造とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱した湯水を貯湯する貯湯タンクの殺菌構造と、その殺菌構造が組み込まれた貯湯タンクを備える空調給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、利用者の居住空間を冷暖房する機能及び利用者に湯水を給湯する機能を有する空調給湯システムに備わって熱源によって加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクに、摂氏４５〜６０℃の湯水が貯湯されると、レジオネラ菌や大腸菌などの雑菌が繁殖しやすくなる。
そのため、貯湯タンクに殺菌構造を備えて、繁殖する雑菌を殺菌することは広く実施されている。そして、貯湯タンクに備わる殺菌構造としては、加熱器によって湯水を加熱殺菌する殺菌構造が主流になっている。
しかしながら、加熱殺菌する殺菌構造には、加熱器として電気ヒータが用いられることから、消費電力が大きい、貯湯タンク全体の殺菌に時間がかかる、という問題がある。
【０００３】
一方、冷水の殺菌には、紫外線を利用した殺菌が広く実施されている。そこで、貯湯タンクに貯湯される湯水を紫外線で殺菌する殺菌構造が考えられている。
例えば、湯水に繁殖する代表的な雑菌のレジオネラ菌を紫外線で殺菌する場合、９９．９％のレジオネラ菌を殺菌するためには、１平方センチメートルあたり３．０ｍＷ・ｓｅｃ以上の紫外線照射量が必要になることがわかっている。
【０００４】
したがって、大量の湯水が貯湯される貯湯タンクを紫外線で殺菌する場合、大出力の紫外線灯が必要になり、消費電力の増大、殺菌装置の大型化、紫外線の発熱や防爆管理の困難さ、などの問題が発生する。
【０００５】
この問題を解決するため、例えば、特許文献１には、紫外線を液体の殺菌処理に有効に照射できる殺菌装置が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示される技術を貯湯タンクの殺菌に利用する場合、貯湯タンクと殺菌装置の接続部での放熱によって、接続部で湯水の温度が低下するという問題がある。
また、殺菌装置の内部に滞留する湯水の温度維持ができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２４２２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、液体を所定の沸き上げ温度に維持しながら貯液できるタンクに組み込まれ、紫外線を利用して確実に殺菌できるタンクの殺菌構造、及び空調給湯システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、液体がタンクから取り出されるときに流れる流路及び流路を流れる前に液体が滞留する領域で、液体が紫外線に露光するタンクの殺菌構造とする。
また、そのタンクの殺菌構造が組み込まれたタンクを備える空調給湯システムとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、液体を所定の沸き上げ温度に維持しながら貯液できるタンクに組み込まれ、紫外線を利用して確実に殺菌できるタンクの殺菌構造、及び空調給湯システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】空調給湯システムの一構成例を示す図である。
【図２】貯湯タンクの内部構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、湯水が流路を流れる状態を示す断面図、（ｂ）は、湯水が滞留領域で対流する状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、流路の別の形態を示す図である。
【図５】流路の入口部に備わる流量調節弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係るタンクの殺菌構造は、例えば図１に示す空調給湯システム１００に備わる貯湯タンク９に組み込まれている。
空調給湯システム１００は、湯水（液体）を沸き上げる熱源としてのヒートポンプユニット３０、沸き上がった高温の湯水を貯湯（貯液）する貯湯ユニット４０（貯液ユニット）、利用者の居住空間を冷暖房する空調ユニット６０、及び運転制御装置５０を備えて構成される。
以下の説明において、「高温」は沸き上げ温度を示し、「低温」は沸き上げ温度より低温を示す。そして、沸き上げ温度は、例えば、空調給湯システム１００の仕様として予め設定されている温度とする。
なお、空調給湯システム１００は、水道水などの水をヒートポンプユニット３０等の熱源で沸き上げたお湯（湯水）を貯湯ユニット４０の貯湯タンク９に貯湯する装置であるが、水以外の液体を熱源で沸き上げてタンクにためる装置にも本実施形態を適用できる。
すなわち、湯水は液体の一例であり、貯湯ユニット４０及び貯湯タンク９は、それぞれ貯液ユニット及び貯液タンクの一例である。
【００１２】
ヒートポンプユニット３０は、圧縮機１、加熱冷媒熱交換器１０、冷暖房用熱交換器６１、膨張弁３（膨張機構）、及び空気熱交換器２（蒸発器ともいう）が冷媒管３０ａで接続されて備わり、封入された冷媒（二酸化炭素など）が循環するように構成される第１ユニットと、圧縮機２０１、冷暖房用熱交換器６１、膨張弁２０３（膨張機構）、及び空気熱交換器２０２が冷媒管３０ｂで接続されて備わり、封入された冷媒が循環するように構成される第２ユニットを含んでいる。
加熱冷媒熱交換器１０は貯湯ユニット４０の貯湯タンク９内に備わり、冷媒管１０ａを流れる高温の冷媒と、貯湯タンク９内に滞留している低温の水との間で熱交換が行われるように構成されている。
冷暖房用熱交換器６１は加熱冷媒熱交換器１０と並列に配置されて空調ユニット６０に備わり、冷媒管６１ａを流れる冷媒と、冷暖房機６３に供給される水（以下、冷暖房用水と称する）との間で熱交換が行われるように構成されている。
なお、第１ユニットには、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａの冷媒の流れを遮断する遮断弁６６が備わっている。
遮断弁６６は運転制御装置５０によって開閉が制御され、遮断弁６６が閉弁すると、冷媒管１０ａの冷媒の流れが遮断される。
【００１３】
また、第１ユニットには、空気熱交換器２を流通する冷媒を冷却する外気を取り込む送風ファン４ａ、及び送風ファン４ａを駆動するファンモータ４が備わり、第２ユニットには、空気熱交換器２０２を流通する冷媒を冷却する外気を取り込む送風ファン２０４ａ、及び送風ファン２０４ａを駆動するファンモータ２０４が備わっている。
空気熱交換器２は、ファンモータ４で回転駆動する送風ファン４ａで外気を取り込み、外気と冷媒の間で熱交換する。
同様に、空気熱交換器２０２は、ファンモータ２０４で回転駆動する送風ファン２０４ａで外気を取り込み、外気と冷媒の間で熱交換する。
【００１４】
第１ユニットに備わる圧縮機１は容量制御が可能であり、例えば、多量の湯水を沸き上げる場合には大きな容量で運転される。
圧縮機１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御、電圧制御（例えば、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御）、及びこれらの組み合わせによる制御によって、低速（例えば、７００ｒｐｍ）から高速（例えば、７０００ｒｐｍ）の間で回転速度が制御できるように構成されている。
【００１５】
また、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁５によって流れる方向が切り替えられる。
四方弁５は運転制御装置５０によって制御され、圧縮機１で圧縮された冷媒が加熱冷媒熱交換器１０または冷暖房用熱交換器６１に流れるとともに、空気熱交換器２で冷却された冷媒が圧縮機１に流れる状態（以下、第１状態と称する）と、圧縮機１で圧縮された冷媒が空気熱交換器２に流れるとともに、冷暖房用熱交換器６１で気化した冷媒が圧縮機１に流れる状態（以下、第２状態と称する）が選択的に切り替わる。
【００１６】
同様に、第２ユニットに備わる圧縮機２０１は容量制御が可能であり、例えば、冷暖房機６３を高い冷暖房能力で運転するときには、大きな容量で運転される。
そして、第２ユニットの圧縮機２０１で圧縮された冷媒は、四方弁２０５によって流れる方向が切り替えられる。
第２ユニットの四方弁２０５は運転制御装置５０によって制御され、圧縮機２０１で圧縮された冷媒が冷暖房用熱交換器６１に流れるとともに、空気熱交換器２０２で冷却された冷媒が圧縮機２０１に流れる第１状態と、圧縮機２０１で圧縮された冷媒が空気熱交換器２０２に流れるとともに、冷暖房用熱交換器６１で気化した冷媒が圧縮機２０１に流れる第２状態が選択的に切り替わる。
因みに、図１の四方弁５は第１状態を示し、四方弁２０５は第２状態を示している。
【００１７】
第１ユニットの膨張弁３には、開度調整の応答速度が速い電動膨張弁が使用され、加熱冷媒熱交換器１０から導入される冷媒を減圧して蒸発しやすい状態にする。
また、膨張弁３は、弁開度の調節によって、冷媒管３０ａを流れる冷媒の流量を調節できる。
例えば、空気熱交換器２に着霜した場合に膨張弁３の弁開度が大きくなると、中温冷媒を大量に空気熱交換器２へ送り込むことができ、空気熱交換器２を除霜できる。
同様に、第２ユニットの膨張弁２０３にも開度調整の応答速度が速い電動膨張弁が使用され、冷媒管３０ｂを流れる冷媒の流量を調節できる。
膨張弁３、及び膨張弁２０３の弁開度は、運転制御装置５０によってそれぞれ単独に制御される。
【００１８】
貯湯ユニット４０には、給水金具６、減圧弁７、給水水量センサ８、貯湯タンク９（タンク）、湯水混合弁１１、及び出湯金具１２が、この順に水配管４０ａを介して接続されている。
【００１９】
貯湯タンク９は、貯湯運転によって加熱された高温の湯水（液体）を貯湯するためのタンクであり、上部には、水配管４０ａ、湯水混合弁１１、及び出湯金具１２を介して台所蛇口等の給湯栓１３が給湯端末として接続される。
なお、給湯端末は給湯栓１３のほか、例えば浴室に備わる図示しない蛇口や図示しないシャワーヘッドであってもよい。
【００２０】
また、貯湯タンク９の下部には、水配管４０ａ、給水金具６、減圧弁７、給水水量センサ８を介して図示しない水道などの給水源が接続される。給水金具６は、図示しない給水源に接続され、低温の水が図示しない給水源から貯湯タンク９の下部に給水される。
さらに、貯湯タンク９には、貯湯される湯水の温度を計測するための複数のタンクサーミスタ９ａが備わっている。
【００２１】
なお、貯湯運転は、低温の湯水をヒートポンプユニット３０で沸き上げ、高温の湯水として貯湯タンク９に貯湯する運転を示す。
そして、貯湯運転していないときに利用者に湯水を給湯する運転を給湯運転と称する。
【００２２】
減圧弁７は、図示しない給水源から供給される低温の水を減圧して、貯湯ユニット４０に流通させる機能を有し、給水水量センサ８は、図示しない給水源から供給される低温の水の流量を検出する機能を有する。
【００２３】
湯水混合弁１１は、貯湯タンク９から取り出された高温の湯水に、図示しない給水源から供給される低温の水を混合する機能を有する。
湯水混合弁１１は、弁開度の調節によって、貯湯タンク９から取り出された高温の湯水に混合する低温の水の流量を調節し、給湯栓１３から利用者に供給される湯水の温度（以下、給湯温度と称する）を調節する。
湯水混合弁１１の弁開度は、運転制御装置５０によって制御される。
【００２４】
空調ユニット６０は、利用者の居住空間に備わる冷暖房機６３に供給される冷暖房用水と冷媒が熱交換する冷暖房用熱交換器６１、冷暖房用水が循環するための冷暖房水管６０ａ、及び冷暖房用水を冷暖房水管６０ａに循環させるためのポンプ６２を含んで構成される。
冷暖房用熱交換器６１には、冷媒が流れる冷媒管６１ａと冷暖房用水が流れる水配管６１ｂが備わり、冷媒管６１ａを流れる冷媒と水配管６１ｂを流れる冷暖房用水の間で熱交換が行われる。
【００２５】
冷暖房用熱交換器６１に高温の冷媒が流れると、冷暖房機６３には加熱された冷暖房用水が供給されて居住空間を暖房することができ、冷暖房用熱交換器６１に低温の冷媒が流れると、冷暖房機６３には冷却された冷暖房用水が供給されて冷暖房機６３は居住空間を暖房できる。
冷暖房用熱交換器６１に高温の冷媒が流れて冷暖房機６３が居住空間を暖房する空調給湯システム１００の運転を暖房運転と称し、冷暖房用熱交換器６１に低温の冷媒が流れて冷暖房機６３が居住空間を冷房する空調給湯システム１００の運転を冷房運転と称する。
【００２６】
なお、冷暖房用熱交換器６１には２系統の冷媒管６１ａが備わり、１つの系統の冷媒管６１ａは第１ユニットと冷媒管３０ａを介して接続され、他の１つの系統の冷媒管６１ａは第２ユニットと冷媒管３０ｂを介して接続される。
また、第１ユニットと接続される冷媒管６１ａには、遮断弁６５が備わっている。
遮断弁６５は運転制御装置５０によって開閉が制御され、遮断弁６５が閉弁すると、第１ユニットに接続される冷媒管６１ａの冷媒の流れが遮断される。
【００２７】
運転制御装置５０は、圧縮機１，２０１の回転速度、膨張弁３，２０３の弁開度、ファンモータ４，２０４の運転・停止、四方弁５，２０５の状態、湯水混合弁１１の弁開度、遮断弁６５の開閉、及び遮断弁６６の開閉をそれぞれ制御して、空調給湯システム１００の冷房運転、暖房運転、貯湯運転、及び給湯運転を制御する。
また、運転制御装置５０には、利用者が給湯温度を設定するための図示しない温度調節機能が備わり、利用者が給湯温度を設定可能に構成される。
【００２８】
以上のように構成される空調給湯システム１００を給湯運転する場合、運転制御装置５０は、予め設定される給湯温度に応じて湯水混合弁１１の弁開度を調節する。
利用者が給湯栓１３を開くと、図示しない給水源の水圧によって、貯湯タンク９の上部に滞留している高温の湯水が貯湯タンク９の上部から湯水混合弁１１に向かって押し出される。
貯湯タンク９から押し出された高温の湯水は湯水混合弁１１に流れ込み、図示しない給水源から供給される低温の水と混合する。
【００２９】
湯水混合弁１１の弁開度は給湯温度に応じて設定されていることから、湯水混合弁１１で低温の水と混合した高温の湯水は、給湯温度の湯水となって給湯栓１３から利用者に給湯される。
【００３０】
一方、貯湯タンク９の下部には、押し出された高温の湯水の量に相当する量の低温の水が、図示しない給水源から給水（補給）される。
貯湯タンク９の上部に滞留する高温の湯水と貯湯タンク９の下部に補給される低温の水の間には境界層が形成され、高温の湯水と低温の水は混合することなく分離した状態になる。そして、貯湯タンク９の内部は境界層より上部が高温で下部が低温の状態になる。
このように、給湯栓１３から給湯温度の湯水が利用者に給湯されるように、運転制御装置５０は空調給湯システム１００を給湯運転する。
【００３１】
また、空調給湯システム１００を貯湯運転する場合、運転制御装置５０は、開始時には徐々に第１ユニットの圧縮機１の回転速度を上昇させ、加熱立ち上げ時間を早めるために所定の高速回転速度（例えば、７０００ｒｐｍ）で運転する。そして、運転制御装置５０は、加熱安定後に圧縮機１の回転速度を下げて中速回転速度で運転するとともに、熱負荷に応じて加熱温度に見合った回転速度で圧縮機１を運転する。
【００３２】
貯湯タンク９の下部に滞留している低温の水は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流通する高温の冷媒によって沸き上げ温度まで加熱され、対流によって上部に向かって移動し、貯湯タンク９の上部に貯湯される。
【００３３】
前記したように、貯湯タンク９には、貯湯される湯水の温度を計測してその計測信号（湯水温計測信号）を運転制御装置５０に入力する複数（図１には５つを例示）のタンクサーミスタ９ａが備えられている。
複数のタンクサーミスタ９ａは、例えば、貯湯タンク９の上部から下部に向かって上下に配設され、貯湯タンク９の上部に高温の湯水が溜まり下部に低温の水が溜まっている状態のとき、高温の湯水と低温の水の境界層より上部に配置されるタンクサーミスタ９ａは高温の湯水の温度を計測し、境界層より下部に配置されるタンクサーミスタ９ａは低温の水の温度を計測する。
【００３４】
例えば、図１に示すように、５台のタンクサーミスタ９ａ１〜９ａ５がこの順に貯湯タンク９の上部から配設され、高温の湯水と低温の水の境界層が、タンクサーミスタ９ａ３とタンクサーミスタ９ａ４の間に形成される場合、タンクサーミスタ９ａ１〜９ａ３は高温の湯水の温度を計測し、タンクサーミスタ９ａ４，９ａ５は低温の水の温度を計測する。
【００３５】
したがって、運転制御装置５０は、タンクサーミスタ９ａ１〜９ａ３が計測する温度が所定の沸き上げ温度であり、タンクサーミスタ９ａ４，９ａ５が計測する温度が所定の沸き上げ温度より低温の場合、タンクサーミスタ９ａ１〜９ａ３が配設される位置に高温の湯水が滞留し、タンクサーミスタ９ａ４，９ａ５が配設される位置に低温の水が滞留していることを検知できる。
このようにして、運転制御装置５０は、貯湯タンク９に溜まる高温の湯水の量、すなわち貯湯量を検知できる。
なお、タンクサーミスタ９ａの数は５台に限定されるものではない。
【００３６】
そして、空調給湯システム１００の運転制御装置５０は、２３時から翌朝７時など安価な夜間割引電気料金が適用される時間帯（以下、指定時間帯と称する）に貯湯運転するように予め設定され、指定時間帯になると空調給湯システム１００を貯湯運転して、高温の湯水を貯湯タンク９に貯湯する。
なお、２３時から翌朝７時は指定時間帯の一例であり、指定時間帯をこの時間帯に限定するものではない。
【００３７】
運転制御装置５０は、空調給湯システム１００を貯湯運転するとき、第１ユニットの四方弁５を第１状態に切換え、遮断弁６６を開弁するとともに遮断弁６５を閉弁する。
そして、圧縮機１を駆動して冷媒を高温高圧の状態にし、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａに流通させる。
冷媒管１０ａを流れ、貯湯タンク９内の湯水と熱交換して温度が低下した冷媒は、膨張弁３で減圧した後、空気熱交換器２を流れるときに送風ファン４ａによって取り込まれる外気によって冷却され、圧縮機１で圧縮される。
このように、空調給湯システム１００が貯湯運転するとき、冷媒は圧縮膨張を繰り返しながらヒートポンプユニット３０の第１ユニットの冷媒管３０ａを循環する。
【００３８】
そして冷媒は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流れるときに貯湯タンク９内の湯水と熱交換して貯湯タンク９内の湯水を加熱する。
冷媒との熱交換によって加熱された高温の湯水は、対流によって貯湯タンク９の上部に移動して滞留するため、運転制御装置５０は、最も下部に配置されるタンクサーミスタ９ａ５が計測する温度が所定の沸き上げ温度になったときに貯湯タンク９に高温の湯水が満たされたと判定できる。
したがって、運転制御装置５０は、最も下部に配置されるタンクサーミスタ９ａ５が計測する温度が所定の沸き上げ温度になったときに貯湯運転を停止するように構成される。
このように、指定時間帯になると、運転制御装置５０は貯湯タンク９が高温の湯水で満たされるように空調給湯システム１００を貯湯運転する。
【００３９】
空調給湯システム１００の貯湯運転と冷房運転を同時にする場合、運転制御装置５０は、第１ユニットで貯湯運転をするとともに、第２ユニットの四方弁２０５を第２状態に切り替え、第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
圧縮機２０１で圧縮されて高温となった冷媒は、空気熱交換器２０２を流れるときに送風ファン２０４ａで取り込まれる外気で冷却されて凝縮し、膨張弁２０３で断熱膨張して低温になる。そして、低温になった冷媒が冷暖房用熱交換器６１の冷媒管６１ａを流れるときに気化しながら水配管６１ｂを流れる冷暖房用水を冷却して、冷暖房機６３に冷却された冷暖房用水が供給される。
この場合、冷媒は、空気熱交換器２０２で凝縮し冷暖房用熱交換器６１で気化（蒸発）する。したがって、空気熱交換器２０２は凝縮器として機能し、冷暖房用熱交換器６１は蒸発器として機能する。
【００４０】
空調給湯システム１００の貯湯運転と暖房運転を同時にする場合、運転制御装置５０は、第１ユニットで貯湯運転をするとともに、第２ユニットの四方弁２０５を第１状態に切り替え、第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
圧縮機２０１で圧縮されて高温となった冷媒は、冷暖房用熱交換器６１の冷媒管６１ａを流れるときに水配管６１ｂを流れる冷暖房用水を加熱して、冷暖房機６３に加熱された冷暖房用水が供給される。
この場合、冷媒は、冷暖房用熱交換器６１で凝縮し空気熱交換器２０２で気化（蒸発）する。したがって、冷暖房用熱交換器６１は凝縮器として機能し、空気熱交換器２０２は蒸発器として機能する。
【００４１】
また、空調給湯システム１００を冷房運転のみする場合（給湯運転と冷房運転を同時にする場合）、運転制御装置５０は、遮断弁６６を閉弁するとともに遮断弁６５を開弁する。そして、運転制御装置５０は、第１ユニットの四方弁５と第２ユニットの四方弁２０５をともに第２状態に切り替え、第１ユニットの圧縮機１と第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
冷暖房用熱交換器６１の水配管６１ｂを流れる冷暖房用水は、第１ユニット及び第２ユニットで低温になって冷媒管６１ａを流れる冷媒で冷却され、冷暖房機６３に冷却された冷暖房用水が供給される。
【００４２】
さらに、空調給湯システム１００を暖房運転のみする場合（給湯運転と暖房運転を同時にする場合）、運転制御装置５０は、遮断弁６６を閉弁するとともに遮断弁６５を開弁する。そして、運転制御装置５０は、第１ユニットの四方弁５と第２ユニットの四方弁２０５をともに第１状態に切り替え、第１ユニットの圧縮機１と第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
冷暖房用熱交換器６１の水配管６１ｂを流れる冷暖房用水は、第１ユニット及び第２ユニットで高温になって冷媒管６１ａを流れる冷媒で加熱され、冷暖房機６３に加熱された冷暖房用水が供給される。
【００４３】
このように構成される空調給湯システム１００で利用者が設定できる給湯温度の範囲は摂氏４５〜６０℃程度であり、図示しない給水源から供給される低温の水と貯湯タンク９から取り出される高温の湯水が湯水混合弁１１で混合して利用者が設定する給湯温度に調節される。
このため、貯湯タンク９には、例えば６０℃など、給湯温度の上限値に近い温度の湯水が貯湯されることになり、レジオネラ菌や大腸菌などの雑菌が繁殖しやすい環境となっている。
そこで、レジオネラ菌などの雑菌を殺菌することが必要になり、貯湯タンク９には殺菌構造が必要になる。
そして、本実施形態に係る空調給湯システム１００の貯湯タンク９には、紫外線を利用した殺菌構造が組み込まれる。
【００４４】
図２に示すように、貯湯タンク９の下部には、低温の水を取り込むための入水口９０と加熱冷媒熱交換器１０が備わり、入水口９０を介して貯湯タンク９に給水される低温の水は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流通する冷媒と熱交換して加熱される。
また、貯湯タンク９の上部には貯湯される湯水を取り出すための出湯口９１が備わっている。
【００４５】
そして、貯湯タンク９の上部を閉塞する上蓋部９Ｔには、貯湯タンク９の下部を閉塞する底床部９Ｂに向かって伸びるように、長尺の紫外線殺菌灯９２（紫外線照射手段）が配設されている。
例えば、貯湯タンク９が円筒形状の場合、紫外線殺菌灯９２は、貯湯タンク９の上蓋部９Ｔ（円形状）の中心に備わることが好適である。
【００４６】
紫外線殺菌灯９２は、長尺の側面９２ａ及び先端部９２ｂが紫外線を照射する照射面を形成し、先端部９２ｂから貯湯タンク９の底床部９Ｂに向かって紫外線を照射し、側面９２ａから側壁面９Ｓに向かって紫外線を照射するように構成される。
【００４７】
また、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａの周囲には、貯湯タンク９の側壁面９Ｓに向かって広がる螺旋板９３が備わっている。
螺旋板９３は、紫外線殺菌灯９２を中心とする径方向に側面９２ａから広がり、紫外線殺菌灯９２の軸方向に沿って螺旋状にねじれて形成され、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａに沿って貯湯タンク９の下部から上部に向かう螺旋状の流路９３ａを形成する。そして、流路９３ａは上部で出湯口９１と連通する。
【００４８】
このように形成される流路９３ａを流れる湯水は、紫外線殺菌灯９２を中心に旋回しながら紫外線殺菌灯９２の側面９２ａに沿って上部に向かって流れ、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線に露光して、湯水に含まれるレジオネラ菌等の雑菌が紫外線によって殺菌される。
流路９３ａは紫外線殺菌灯９２の周囲に螺旋状に形成され、湯水が出湯口９１まで流れる経路の長さ（経路長）を、螺旋板９３が備わらない場合に比べて長くできる。
そして、湯水が出湯口９１まで流れる経路長が長くなると、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線に湯水が露光する時間が長くなり、紫外線による湯水の殺菌効果が向上する。
【００４９】
前記したように、レジオネラ菌を紫外線で殺菌する場合、１平方センチメートル当たり３．０ｍＷ・ｓｅｃ以上の紫外線照射量が必要になる。
そこで、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線の照射量で、流路９３ａを流れる湯水のレジオネラ菌を殺菌できるように流路９３ａの形状を設定することが好適である。
【００５０】
例えば、図示しない給水源の水圧、入水口９０及び出湯口９１の径などから、流路９３ａを流れる湯水の流速が決定できる。
流路９３ａを流れる湯水の流速が速い場合、流路９３ａの経路長を長くして湯水が紫外線に露光する時間を長くすることが好適である。
そこで、流路９３ａを流れる湯水の流速が速い場合は、例えば螺旋板９３の螺旋の傾斜を小さくして流路９３ａの経路長を長くする。
また、流路９３ａを流れる湯水の流速が遅い場合、流路９３ａの経路長が短く湯水が紫外線に露光する時間が短くても好適な殺菌効果を得ることができる。
そこで、流路９３ａを流れる湯水の流速が遅い場合は、例えば螺旋板９３の螺旋の傾斜を大きくして流路９３ａの経路長を短くする。
【００５１】
また、流路９３ａを流れる湯水の紫外線の露光量は、紫外線殺菌灯９２から離れるほど減少する。
そこで、最も紫外線殺菌灯９２から離れた位置を流れる湯水に、所定量の紫外線が露光するように紫外線殺菌灯９２の紫外線の照射量を設定することが好適である。
このような、螺旋板９３の傾斜及び紫外線殺菌灯９２の照射量は、実験等に基づいて設定することができる。
そして、紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで殺菌構造が構成される。
【００５２】
また、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂの下部、すなわち、先端部９２ｂと底床部９Ｂの間には、湯水を滞留させるための滞留領域９Ｃが形成される。
滞留領域９Ｃと流路９３ａの境界には入口部９３ｂが開口し、滞留領域９Ｃと流路９３ａは連通する。この構成によって、滞留領域９Ｃに滞留する湯水は、必要に応じて流路９３ａを流れて出湯口９１から貯湯タンク９の外部に取り出される。
さらに、滞留領域９Ｃには加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａが配設され、冷媒管１０ａを流れる高温の冷媒で湯水が加熱されると対流が発生する。
そして、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂが滞留領域９Ｃに突出している構成が好適である。
【００５３】
図２に示す紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで構成される殺菌構造は、紫外線殺菌灯９２の周囲に螺旋状の流路９３ａを形成することによって、湯水が出湯口９１まで流れる経路長を長くすることができ、湯水が紫外線に露光する露光量を多くすることができる。
また、湯水が流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにあるとき、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線に湯水が露光することで湯水に含まれる雑菌の一部を殺菌することができ、流路９３ａを流れる湯水に含まれる雑菌の数を減らすことができる。
このように、湯水が滞留領域９Ｃにあるときに、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線に露光することによる殺菌を予備殺菌と称する。
【００５４】
なお、貯湯される湯水を加熱殺菌するための補助加熱器２０が、殺菌構造として貯湯タンク９に備わる構成であってもよい。補助加熱器２０は例えば電気ヒータであり、運転制御装置５０（図１参照）からの制御信号によって運転が制御される。
運転制御装置５０は、例えば、定期的に補助加熱器２０を運転して貯湯タンク９に貯湯される湯水の温度を、雑菌が死滅する温度（約７０℃）まで上昇させ、湯水に含まれる雑菌を加熱殺菌する。
しかしながら、補助加熱器２０による殺菌は消費電力が大きく、空調給湯システム１００の運用コストが高くなる。
そこで、図２に示す紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで構成される殺菌構造を併用することで、運用コストが高くなることを抑えながら湯水に対する殺菌効果を向上できる。
【００５５】
給湯栓１３（図１参照）から湯水が給湯される場合、図３の（ａ）に示すように、貯湯タンク９に貯湯される湯水ＨＷは、図示しない給水源から入水口９０を介して給水される低温の水の圧力によって上部に向かって押され、螺旋状の流路９３ａを流れて出湯口９１から水配管４０ａに押し出される。
このとき湯水ＨＷは、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａ（図２参照）に沿って流路９３ａを流れるため、側面９２ａから照射される紫外線ＵＶに露光し、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌などの雑菌が殺菌される。
【００５６】
また、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂ（図２参照）が滞留領域９Ｃに突出していることから、滞留領域９Ｃにある湯水ＨＷは、先端部９２ｂから照射される紫外線に露光する。
したがって湯水ＨＷは、流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにあるときに、先端部９２ｂから下部に向かって照射される紫外線ＵＶで予備殺菌される。この構成によって、流路９３ａを流れる前にレジオネラ菌等の雑菌の一部が殺菌され、湯水ＷＨに含まれる雑菌の量が減少する。
【００５７】
このように、湯水ＨＷが給湯栓１３（図１参照）から利用者に給湯される場合、貯湯タンク９内の湯水ＨＷは、流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにあるときに、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから下部に向かって照射される紫外線ＵＶによって雑菌の一部が殺菌され（予備殺菌）、さらに、流路９３ａを流れるときに、長時間に亘って紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線ＵＶに露光することになる。
つまり、本実施形態に係る殺菌構造は、予備殺菌によって雑菌の数が減った状態の湯水ＨＷを流路９３ａに流し、長時間に亘って紫外線ＵＶに露光させることができる。
したがって、大出力の紫外線殺菌灯９２を必要とすることなく、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌等の雑菌を紫外線ＵＶで殺菌できる。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、湯水ＨＷが利用者に給湯されるときに、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌等の雑菌を、貯湯タンク９に組み込まれる殺菌構造によって効果的に殺菌することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、貯湯運転のときにも湯水に含まれる雑菌の一部を殺菌できる。
運転制御装置５０（図１参照）が空調給湯システム１００を貯湯運転する場合、図３の（ｂ）に示すように、貯湯タンク９の滞留領域９Ｃに滞留する低温の水は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流れる高温の冷媒によって加熱されて高温の湯水ＨＷになり、滞留領域９Ｃに対流が発生する。このとき、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂ（図２参照）から紫外線ＵＶが滞留領域９Ｃに向かって照射されると、対流によって上昇した湯水ＨＷが紫外線ＵＶに露光する。
そして、湯水ＨＷが紫外線ＵＶに露光することで、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌等の雑菌の一部が殺菌される。したがって、貯湯タンク９内に貯湯される湯水ＨＷに含まれる雑菌の数を減らすことができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）の貯湯タンク９（図１参照）に組み込まれる殺菌構造は、紫外線殺菌灯９２（図２参照）から照射される紫外線ＵＶによって、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌などの雑菌を殺菌する構成である。
そして、螺旋板９３（図２参照）によって、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａ（図２参照）に軸方向に沿った螺旋状の流路９３ａ（図２参照）を形成し、流路９３ａを湯水ＨＷが上部に向かって流れるように構成する。
この構成によって、湯水ＨＷが、紫外線殺菌灯９２から照射される紫外線ＵＶに露光する時間を長くすることができ、紫外線ＵＶによる湯水ＨＷに対する殺菌効果を向上できる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、螺旋板９３（図２参照）の下部に形成される滞留領域９Ｃ（図２参照）にも紫外線ＵＶを照射できる構成とすることで、流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにある湯水ＨＷを予備殺菌できる。
したがって、湯水ＨＷに含まれる雑菌の一部を流路９３ａを流れる前に殺菌することができ、湯水ＨＷが流路９３ａを流れるときの殺菌効果をさらに向上できる。
【００６２】
つまり、螺旋状の流路９３ａ（図２参照）の形成及び予備殺菌によって、湯水ＨＷの紫外線ＵＶの露光量を増やすことができ、大出力の紫外線殺菌灯９２（図２参照）を備えた場合と同様の効果を得ることができる。
換言すると、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、大出力の紫外線殺菌灯９２を使用することなく湯水ＨＷに対する殺菌効果を向上できるという優れた効果を奏する。
そして、消費電力の増大、殺菌装置の大型化、紫外線の発熱や防爆管理の困難さ、などの問題を解決できる。
【００６３】
なお、本実施形態は、発明の趣旨を変更しない範囲において適宜設計変更可能である。
例えば、図２に示す螺旋板９３の替わりに、図４の（ａ）に示すように、紫外線殺菌灯９２の周囲に側壁面９Ｓに向かって広がる複数（図４の（ａ）には３つを例示）の整流板９４が備わる構成としてもよい。
つまり、整流板９４は、紫外線殺菌灯９２を中心とする径方向に側面９２ａから広がる。
また、整流板９４は、上蓋部９Ｔ及び底床部９Ｂに平行に、互いに平行に上下方向に備わり、貯湯タンク９の内部を複数の領域に区分する。
【００６４】
例えば、図４の（ａ）に示すように３つの整流板９４ａ〜９４ｃが備わる場合、整流板９４は貯湯タンク９の内部を４つの領域に区分する。
整流板９４ａは最も上部の側に備わり、整流板９４ｃは最も下部の側に備わる。そして、整流板９４ａと整流板９４ｃの間に整流板９４ｂが配設される。
また、最も下部に備わる整流板９４ｃの下部には滞留領域９Ｃが形成され、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂが滞留領域９Ｃに突出している。
【００６５】
そして、整流板９４ａと上蓋部９Ｔの間に上部領域９４Ｕが形成され、整流板９４ａと整流板９４ｂの間に中間領域９４Ｍが形成され、整流板９４ｂと整流板９４ｃの間に下部領域９４Ｌが形成される。
上部領域９４Ｕ、中間領域９４Ｍ、及び下部領域９４Ｌは、紫外線殺菌灯９２の周囲に形成される領域であり、上部領域９４Ｕは出湯口９１と連通している。
【００６６】
さらに、上部領域９４Ｕ、中間領域９４Ｍ、及び下部領域９４Ｌは、各整流板９４に垂直な仕切板９５によって、整流板９４と垂直な方向に１箇所で仕切られている。
【００６７】
また、整流板９４には、平面を貫通する貫通孔９６が形成され、整流板９４で区分される隣接する領域は貫通孔９６を介して連通する。
そして、隣り合う２つの整流板９４（例えば、整流板９４ｃと整流板９４ｂ）の貫通孔９６（例えば、貫通孔９６ｃと貫通孔９６ｂ）は、当該２つの整流板９４の間によって形成される領域（例えば、下部領域９４Ｌ）を仕切る仕切板９５を、紫外線殺菌灯９２を中心とした周方向に挟んだ位置に形成されることが好適である。
貫通孔９６の形状は限定されるものではなく、図示するように１つの孔で形成されていてもよいし、図示はしないが複数の小孔の集まりであってもよい。また、整流板９４の一部を切り欠いて形成される構成であってもよい。
【００６８】
図４の（ａ）に示すように構成される貯湯タンク９においては、滞留領域９Ｃに滞留する湯水ＨＷが、貫通孔９６ｃ、下部領域９４Ｌ、貫通孔９６ｂ、中間領域９４Ｍ、貫通孔９６ａ、上部領域９４Ｕの順に出湯口９１まで流れる流路９７が形成される。
流路９７は整流板９４ｃに形成される貫通孔９６ｃを介して滞留領域９Ｃと連通し、滞留領域９Ｃに滞留する湯水ＨＷは、必要に応じて流路９７を出湯口９１まで流れる。
そして、湯水ＨＷは、流路９７を流れるときに、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線ＵＶに露光してレジオネラ菌等の雑菌が殺菌される。
【００６９】
そして、隣り合う２つの整流板９４の貫通孔９６を、当該２つの整流板９４の間に備わる仕切板９５を紫外線殺菌灯９２を中心とした周方向に挟んだ位置に形成することで、流路９７の経路長を長くすることができ、流路９７を流れる湯水ＨＷに、長時間に亘って紫外線ＵＶを露光することができる。この構成によって、湯水ＨＷに対する殺菌効果を向上できる。
【００７０】
さらに、整流板９４ｃより下部の湯水ＨＷは、流路９７を流れる前に滞留領域９Ｃで紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線ＵＶに露光し、湯水ＨＷに含まれる雑菌の一部が殺菌される。
したがって、流路９７を流れる前に湯水ＨＷに含まれる雑菌の数を減らすことができ、湯水ＨＷが流路９７を流れるときの殺菌効果を向上できる。
【００７１】
なお、例えば、図４の（ｂ）に示すように、全ての仕切板９５が、紫外線殺菌灯９２を中心とする周方向の同じ位置に備わっていてもよい。この場合、貫通孔９６を、整流板９４の順に、紫外線殺菌灯９２を中心とする周方向に交互に仕切板９５を挟んで形成すれば、湯水ＨＷが出湯口９１まで流れる流路９７の経路長を長くすることができる。
【００７２】
また、貯湯タンク９（図２参照）は、利用者が、流路９３ａ（図２参照）を流れる湯水の流量を調節可能に構成されていてもよい。
そのため、図５に示すように、滞留領域９Ｃと流路９３ａの境界に形成される入口部９３ｂの開度を調節する開度調節手段として流量調節弁９３ｃを備え、入口部９３ｂの開度を調節することで流路９３ａを流れる湯水の流量を調節する。
【００７３】
流量調節弁９３ｃは、例えば、紫外線殺菌灯９２を中心とする径方向に伸びるように、入口部９３ｂの位置に備わる回転軸９３ｃ１と、回転軸９３ｃ１の回りに回転する弁体９３ｃ２とを含んで構成される。
そして、弁体９３ｃ２が螺旋板９３と略垂直になると入口部９３ｂを閉鎖し、その状態から回転軸９３ｃ１の回りに回転すると、入口部９３ｂの開度が大きくなるように構成される。
【００７４】
そして、利用者が、貯湯タンク９の外部から図示しないハンドル等の操作によって弁体９３ｃ２を回転可能に構成すれば、利用者は流量調節弁９３ｃで流路９３ａの入口部９３ｂの開度を任意に調節でき、流路９３ａを流れる湯水の流量を調節できる。
【００７５】
または、図示しないモータ等の駆動装置で弁体９３ｃ２を回転するように構成してもよい。この構成の場合、利用者は、貯湯タンク９の外部からのスイッチ操作等によって図示しない駆動装置を駆動して弁体９３ｃ２を回転し、入口部９３ｂの開度を任意に調節する。
【００７６】
入口部９３ｂの開度が小さくなると、流路９３ａにおける湯水の流量が少なくなる。そして、紫外線による湯水に対する殺菌効果をより向上できる。
一方、入口部９３ｂの開度が大きくなると、流路９３ａにおける湯水の流量が多くなり、利用者に大量の湯水を給湯可能になる。
【００７７】
すなわち、利用者は、大量の給湯を必要とするか、より確実な殺菌を必要とするかに応じて入口部９３ｂの開度を調節することができる。
【００７８】
また、図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の整流板９４と貫通孔９６とで流路９７が形成されている貯湯タンク９の場合、最も下部に配置される整流板９４（図４の（ａ）、（ｂ）では整流板９４ｃ）の貫通孔９６（図４の（ａ）、（ｂ）では貫通孔９６ｃ）が流路９７の入口部になる。したがって、最も下部に配置される整流板９４の貫通孔９６の開度を調節可能な構成とすれば、図５に示す流量調節弁９３ｃを備える構成と同等の効果を得ることができる。
【００７９】
なお、図２に示す紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで構成される殺菌構造が組み込まれる貯湯タンク９は、図１に示す空調給湯システム１００の他、空調ユニット６０が備わらない給湯システムに備えることも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
９ 貯湯タンク（タンク）
１３ 給湯栓（給湯端末）
２０ 補助加熱器
３０ ヒートポンプユニット（熱源）
３０ａ、３０ｂ 冷媒管
４０ 貯湯ユニット（貯液ユニット）
６０ 空調ユニット
６１ 冷暖房用熱交換器（凝縮器、蒸発器）
９２ 紫外線殺菌灯（紫外線照射手段）
９２ａ 側面
９２ｂ 先端部
９３ 螺旋板
９３ａ、９７ 流路
９３ｂ 入口部
９３ｃ 流量調節弁（開度調節手段）
９４ 整流板
９５ 仕切板
９６ 貫通孔
９Ｃ 滞留領域
１００ 空調給湯システム
２０１ 圧縮機
２０２ 空気熱交換器（凝縮器、蒸発器）
２０３ 膨張弁（膨張機構）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱した湯水を貯湯する貯湯タンクの殺菌構造と、その殺菌構造が組み込まれた貯湯タンクを備える空調給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、利用者の居住空間を冷暖房する機能及び利用者に湯水を給湯する機能を有する空調給湯システムに備わって熱源によって加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクに、摂氏４５〜６０℃の湯水が貯湯されると、レジオネラ菌や大腸菌などの雑菌が繁殖しやすくなる。
そのため、貯湯タンクに殺菌構造を備えて、繁殖する雑菌を殺菌することは広く実施されている。そして、貯湯タンクに備わる殺菌構造としては、加熱器によって湯水を加熱殺菌する殺菌構造が主流になっている。
しかしながら、加熱殺菌する殺菌構造には、加熱器として電気ヒータが用いられることから、消費電力が大きい、貯湯タンク全体の殺菌に時間がかかる、という問題がある。
【０００３】
一方、冷水の殺菌には、紫外線を利用した殺菌が広く実施されている。そこで、貯湯タンクに貯湯される湯水を紫外線で殺菌する殺菌構造が考えられている。
例えば、湯水に繁殖する代表的な雑菌のレジオネラ菌を紫外線で殺菌する場合、９９．９％のレジオネラ菌を殺菌するためには、１平方センチメートルあたり３．０ｍＷ・ｓｅｃ以上の紫外線照射量が必要になることがわかっている。
【０００４】
したがって、大量の湯水が貯湯される貯湯タンクを紫外線で殺菌する場合、大出力の紫外線灯が必要になり、消費電力の増大、殺菌装置の大型化、紫外線の発熱や防爆管理の困難さ、などの問題が発生する。
【０００５】
この問題を解決するため、例えば、特許文献１には、紫外線を液体の殺菌処理に有効に照射できる殺菌装置が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示される技術を貯湯タンクの殺菌に利用する場合、貯湯タンクと殺菌装置の接続部での放熱によって、接続部で湯水の温度が低下するという問題がある。
また、殺菌装置の内部に滞留する湯水の温度維持ができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２４２２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、液体を所定の沸き上げ温度に維持しながら貯液できるタンクに組み込まれ、紫外線を利用して確実に殺菌できるタンクの殺菌構造、及び空調給湯システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、液体がタンクから取り出されるときに流れる流路及び流路を流れる前に液体が滞留する領域で、液体が紫外線に露光するタンクの殺菌構造とする。
また、そのタンクの殺菌構造が組み込まれたタンクを備える空調給湯システムとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、液体を所定の沸き上げ温度に維持しながら貯液できるタンクに組み込まれ、紫外線を利用して確実に殺菌できるタンクの殺菌構造、及び空調給湯システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】空調給湯システムの一構成例を示す図である。
【図２】貯湯タンクの内部構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、湯水が流路を流れる状態を示す断面図、（ｂ）は、湯水が滞留領域で対流する状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、流路の別の形態を示す図である。
【図５】流路の入口部に備わる流量調節弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係るタンクの殺菌構造は、例えば図１に示す空調給湯システム１００に備わる貯湯タンク９に組み込まれている。
空調給湯システム１００は、湯水（液体）を沸き上げる熱源としてのヒートポンプユニット３０、沸き上がった高温の湯水を貯湯（貯液）する貯湯ユニット４０（貯液ユニット）、利用者の居住空間を冷暖房する空調ユニット６０、及び運転制御装置５０を備えて構成される。
以下の説明において、「高温」は沸き上げ温度を示し、「低温」は沸き上げ温度より低温を示す。そして、沸き上げ温度は、例えば、空調給湯システム１００の仕様として予め設定されている温度とする。
なお、空調給湯システム１００は、水道水などの水をヒートポンプユニット３０等の熱源で沸き上げたお湯（湯水）を貯湯ユニット４０の貯湯タンク９に貯湯する装置であるが、水以外の液体を熱源で沸き上げてタンクにためる装置にも本実施形態を適用できる。
すなわち、湯水は液体の一例であり、貯湯ユニット４０及び貯湯タンク９は、それぞれ貯液ユニット及び貯液タンクの一例である。
【００１２】
ヒートポンプユニット３０は、圧縮機１、加熱冷媒熱交換器１０、冷暖房用熱交換器６１、膨張弁３（膨張機構）、及び空気熱交換器２（蒸発器ともいう）が冷媒管３０ａで接続されて備わり、封入された冷媒（二酸化炭素など）が循環するように構成される第１ユニットと、圧縮機２０１、冷暖房用熱交換器６１、膨張弁２０３（膨張機構）、及び空気熱交換器２０２が冷媒管３０ｂで接続されて備わり、封入された冷媒が循環するように構成される第２ユニットを含んでいる。
加熱冷媒熱交換器１０は貯湯ユニット４０の貯湯タンク９内に備わり、冷媒管１０ａを流れる高温の冷媒と、貯湯タンク９内に滞留している低温の水との間で熱交換が行われるように構成されている。
冷暖房用熱交換器６１は加熱冷媒熱交換器１０と並列に配置されて空調ユニット６０に備わり、冷媒管６１ａを流れる冷媒と、冷暖房機６３に供給される水（以下、冷暖房用水と称する）との間で熱交換が行われるように構成されている。
なお、第１ユニットには、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａの冷媒の流れを遮断する遮断弁６６が備わっている。
遮断弁６６は運転制御装置５０によって開閉が制御され、遮断弁６６が閉弁すると、冷媒管１０ａの冷媒の流れが遮断される。
【００１３】
また、第１ユニットには、空気熱交換器２を流通する冷媒を冷却する外気を取り込む送風ファン４ａ、及び送風ファン４ａを駆動するファンモータ４が備わり、第２ユニットには、空気熱交換器２０２を流通する冷媒を冷却する外気を取り込む送風ファン２０４ａ、及び送風ファン２０４ａを駆動するファンモータ２０４が備わっている。
空気熱交換器２は、ファンモータ４で回転駆動する送風ファン４ａで外気を取り込み、外気と冷媒の間で熱交換する。
同様に、空気熱交換器２０２は、ファンモータ２０４で回転駆動する送風ファン２０４ａで外気を取り込み、外気と冷媒の間で熱交換する。
【００１４】
第１ユニットに備わる圧縮機１は容量制御が可能であり、例えば、多量の湯水を沸き上げる場合には大きな容量で運転される。
圧縮機１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御、電圧制御（例えば、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御）、及びこれらの組み合わせによる制御によって、低速（例えば、７００ｒｐｍ）から高速（例えば、７０００ｒｐｍ）の間で回転速度が制御できるように構成されている。
【００１５】
また、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁５によって流れる方向が切り替えられる。
四方弁５は運転制御装置５０によって制御され、圧縮機１で圧縮された冷媒が加熱冷媒熱交換器１０または冷暖房用熱交換器６１に流れるとともに、空気熱交換器２で冷却された冷媒が圧縮機１に流れる状態（以下、第１状態と称する）と、圧縮機１で圧縮された冷媒が空気熱交換器２に流れるとともに、冷暖房用熱交換器６１で気化した冷媒が圧縮機１に流れる状態（以下、第２状態と称する）が選択的に切り替わる。
【００１６】
同様に、第２ユニットに備わる圧縮機２０１は容量制御が可能であり、例えば、冷暖房機６３を高い冷暖房能力で運転するときには、大きな容量で運転される。
そして、第２ユニットの圧縮機２０１で圧縮された冷媒は、四方弁２０５によって流れる方向が切り替えられる。
第２ユニットの四方弁２０５は運転制御装置５０によって制御され、圧縮機２０１で圧縮された冷媒が冷暖房用熱交換器６１に流れるとともに、空気熱交換器２０２で冷却された冷媒が圧縮機２０１に流れる第１状態と、圧縮機２０１で圧縮された冷媒が空気熱交換器２０２に流れるとともに、冷暖房用熱交換器６１で気化した冷媒が圧縮機２０１に流れる第２状態が選択的に切り替わる。
因みに、図１の四方弁５は第１状態を示し、四方弁２０５は第２状態を示している。
【００１７】
第１ユニットの膨張弁３には、開度調整の応答速度が速い電動膨張弁が使用され、加熱冷媒熱交換器１０から導入される冷媒を減圧して蒸発しやすい状態にする。
また、膨張弁３は、弁開度の調節によって、冷媒管３０ａを流れる冷媒の流量を調節できる。
例えば、空気熱交換器２に着霜した場合に膨張弁３の弁開度が大きくなると、中温冷媒を大量に空気熱交換器２へ送り込むことができ、空気熱交換器２を除霜できる。
同様に、第２ユニットの膨張弁２０３にも開度調整の応答速度が速い電動膨張弁が使用され、冷媒管３０ｂを流れる冷媒の流量を調節できる。
膨張弁３、及び膨張弁２０３の弁開度は、運転制御装置５０によってそれぞれ単独に制御される。
【００１８】
貯湯ユニット４０には、給水金具６、減圧弁７、給水水量センサ８、貯湯タンク９（タンク）、湯水混合弁１１、及び出湯金具１２が、この順に水配管４０ａを介して接続されている。
【００１９】
貯湯タンク９は、貯湯運転によって加熱された高温の湯水（液体）を貯湯するためのタンクであり、上部には、水配管４０ａ、湯水混合弁１１、及び出湯金具１２を介して台所蛇口等の給湯栓１３が給湯端末として接続される。
なお、給湯端末は給湯栓１３のほか、例えば浴室に備わる図示しない蛇口や図示しないシャワーヘッドであってもよい。
【００２０】
また、貯湯タンク９の下部には、水配管４０ａ、給水金具６、減圧弁７、給水水量センサ８を介して図示しない水道などの給水源が接続される。給水金具６は、図示しない給水源に接続され、低温の水が図示しない給水源から貯湯タンク９の下部に給水される。
さらに、貯湯タンク９には、貯湯される湯水の温度を計測するための複数のタンクサーミスタ９ａが備わっている。
【００２１】
なお、貯湯運転は、低温の湯水をヒートポンプユニット３０で沸き上げ、高温の湯水として貯湯タンク９に貯湯する運転を示す。
そして、貯湯運転していないときに利用者に湯水を給湯する運転を給湯運転と称する。
【００２２】
減圧弁７は、図示しない給水源から供給される低温の水を減圧して、貯湯ユニット４０に流通させる機能を有し、給水水量センサ８は、図示しない給水源から供給される低温の水の流量を検出する機能を有する。
【００２３】
湯水混合弁１１は、貯湯タンク９から取り出された高温の湯水に、図示しない給水源から供給される低温の水を混合する機能を有する。
湯水混合弁１１は、弁開度の調節によって、貯湯タンク９から取り出された高温の湯水に混合する低温の水の流量を調節し、給湯栓１３から利用者に供給される湯水の温度（以下、給湯温度と称する）を調節する。
湯水混合弁１１の弁開度は、運転制御装置５０によって制御される。
【００２４】
空調ユニット６０は、利用者の居住空間に備わる冷暖房機６３に供給される冷暖房用水と冷媒が熱交換する冷暖房用熱交換器６１、冷暖房用水が循環するための冷暖房水管６０ａ、及び冷暖房用水を冷暖房水管６０ａに循環させるためのポンプ６２を含んで構成される。
冷暖房用熱交換器６１には、冷媒が流れる冷媒管６１ａと冷暖房用水が流れる水配管６１ｂが備わり、冷媒管６１ａを流れる冷媒と水配管６１ｂを流れる冷暖房用水の間で熱交換が行われる。
【００２５】
冷暖房用熱交換器６１に高温の冷媒が流れると、冷暖房機６３には加熱された冷暖房用水が供給されて居住空間を暖房することができ、冷暖房用熱交換器６１に低温の冷媒が流れると、冷暖房機６３には冷却された冷暖房用水が供給されて冷暖房機６３は居住空間を暖房できる。
冷暖房用熱交換器６１に高温の冷媒が流れて冷暖房機６３が居住空間を暖房する空調給湯システム１００の運転を暖房運転と称し、冷暖房用熱交換器６１に低温の冷媒が流れて冷暖房機６３が居住空間を冷房する空調給湯システム１００の運転を冷房運転と称する。
【００２６】
なお、冷暖房用熱交換器６１には２系統の冷媒管６１ａが備わり、１つの系統の冷媒管６１ａは第１ユニットと冷媒管３０ａを介して接続され、他の１つの系統の冷媒管６１ａは第２ユニットと冷媒管３０ｂを介して接続される。
また、第１ユニットと接続される冷媒管６１ａには、遮断弁６５が備わっている。
遮断弁６５は運転制御装置５０によって開閉が制御され、遮断弁６５が閉弁すると、第１ユニットに接続される冷媒管６１ａの冷媒の流れが遮断される。
【００２７】
運転制御装置５０は、圧縮機１，２０１の回転速度、膨張弁３，２０３の弁開度、ファンモータ４，２０４の運転・停止、四方弁５，２０５の状態、湯水混合弁１１の弁開度、遮断弁６５の開閉、及び遮断弁６６の開閉をそれぞれ制御して、空調給湯システム１００の冷房運転、暖房運転、貯湯運転、及び給湯運転を制御する。
また、運転制御装置５０には、利用者が給湯温度を設定するための図示しない温度調節機能が備わり、利用者が給湯温度を設定可能に構成される。
【００２８】
以上のように構成される空調給湯システム１００を給湯運転する場合、運転制御装置５０は、予め設定される給湯温度に応じて湯水混合弁１１の弁開度を調節する。
利用者が給湯栓１３を開くと、図示しない給水源の水圧によって、貯湯タンク９の上部に滞留している高温の湯水が貯湯タンク９の上部から湯水混合弁１１に向かって押し出される。
貯湯タンク９から押し出された高温の湯水は湯水混合弁１１に流れ込み、図示しない給水源から供給される低温の水と混合する。
【００２９】
湯水混合弁１１の弁開度は給湯温度に応じて設定されていることから、湯水混合弁１１で低温の水と混合した高温の湯水は、給湯温度の湯水となって給湯栓１３から利用者に給湯される。
【００３０】
一方、貯湯タンク９の下部には、押し出された高温の湯水の量に相当する量の低温の水が、図示しない給水源から給水（補給）される。
貯湯タンク９の上部に滞留する高温の湯水と貯湯タンク９の下部に補給される低温の水の間には境界層が形成され、高温の湯水と低温の水は混合することなく分離した状態になる。そして、貯湯タンク９の内部は境界層より上部が高温で下部が低温の状態になる。
このように、給湯栓１３から給湯温度の湯水が利用者に給湯されるように、運転制御装置５０は空調給湯システム１００を給湯運転する。
【００３１】
また、空調給湯システム１００を貯湯運転する場合、運転制御装置５０は、開始時には徐々に第１ユニットの圧縮機１の回転速度を上昇させ、加熱立ち上げ時間を早めるために所定の高速回転速度（例えば、７０００ｒｐｍ）で運転する。そして、運転制御装置５０は、加熱安定後に圧縮機１の回転速度を下げて中速回転速度で運転するとともに、熱負荷に応じて加熱温度に見合った回転速度で圧縮機１を運転する。
【００３２】
貯湯タンク９の下部に滞留している低温の水は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流通する高温の冷媒によって沸き上げ温度まで加熱され、対流によって上部に向かって移動し、貯湯タンク９の上部に貯湯される。
【００３３】
前記したように、貯湯タンク９には、貯湯される湯水の温度を計測してその計測信号（湯水温計測信号）を運転制御装置５０に入力する複数（図１には５つを例示）のタンクサーミスタ９ａが備えられている。
複数のタンクサーミスタ９ａは、例えば、貯湯タンク９の上部から下部に向かって上下に配設され、貯湯タンク９の上部に高温の湯水が溜まり下部に低温の水が溜まっている状態のとき、高温の湯水と低温の水の境界層より上部に配置されるタンクサーミスタ９ａは高温の湯水の温度を計測し、境界層より下部に配置されるタンクサーミスタ９ａは低温の水の温度を計測する。
【００３４】
例えば、図１に示すように、５台のタンクサーミスタ９ａ１〜９ａ５がこの順に貯湯タンク９の上部から配設され、高温の湯水と低温の水の境界層が、タンクサーミスタ９ａ３とタンクサーミスタ９ａ４の間に形成される場合、タンクサーミスタ９ａ１〜９ａ３は高温の湯水の温度を計測し、タンクサーミスタ９ａ４，９ａ５は低温の水の温度を計測する。
【００３５】
したがって、運転制御装置５０は、タンクサーミスタ９ａ１〜９ａ３が計測する温度が所定の沸き上げ温度であり、タンクサーミスタ９ａ４，９ａ５が計測する温度が所定の沸き上げ温度より低温の場合、タンクサーミスタ９ａ１〜９ａ３が配設される位置に高温の湯水が滞留し、タンクサーミスタ９ａ４，９ａ５が配設される位置に低温の水が滞留していることを検知できる。
このようにして、運転制御装置５０は、貯湯タンク９に溜まる高温の湯水の量、すなわち貯湯量を検知できる。
なお、タンクサーミスタ９ａの数は５台に限定されるものではない。
【００３６】
そして、空調給湯システム１００の運転制御装置５０は、２３時から翌朝７時など安価な夜間割引電気料金が適用される時間帯（以下、指定時間帯と称する）に貯湯運転するように予め設定され、指定時間帯になると空調給湯システム１００を貯湯運転して、高温の湯水を貯湯タンク９に貯湯する。
なお、２３時から翌朝７時は指定時間帯の一例であり、指定時間帯をこの時間帯に限定するものではない。
【００３７】
運転制御装置５０は、空調給湯システム１００を貯湯運転するとき、第１ユニットの四方弁５を第１状態に切換え、遮断弁６６を開弁するとともに遮断弁６５を閉弁する。
そして、圧縮機１を駆動して冷媒を高温高圧の状態にし、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａに流通させる。
冷媒管１０ａを流れ、貯湯タンク９内の湯水と熱交換して温度が低下した冷媒は、膨張弁３で減圧した後、空気熱交換器２を流れるときに送風ファン４ａによって取り込まれる外気によって冷却され、圧縮機１で圧縮される。
このように、空調給湯システム１００が貯湯運転するとき、冷媒は圧縮膨張を繰り返しながらヒートポンプユニット３０の第１ユニットの冷媒管３０ａを循環する。
【００３８】
そして冷媒は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流れるときに貯湯タンク９内の湯水と熱交換して貯湯タンク９内の湯水を加熱する。
冷媒との熱交換によって加熱された高温の湯水は、対流によって貯湯タンク９の上部に移動して滞留するため、運転制御装置５０は、最も下部に配置されるタンクサーミスタ９ａ５が計測する温度が所定の沸き上げ温度になったときに貯湯タンク９に高温の湯水が満たされたと判定できる。
したがって、運転制御装置５０は、最も下部に配置されるタンクサーミスタ９ａ５が計測する温度が所定の沸き上げ温度になったときに貯湯運転を停止するように構成される。
このように、指定時間帯になると、運転制御装置５０は貯湯タンク９が高温の湯水で満たされるように空調給湯システム１００を貯湯運転する。
【００３９】
空調給湯システム１００の貯湯運転と冷房運転を同時にする場合、運転制御装置５０は、第１ユニットで貯湯運転をするとともに、第２ユニットの四方弁２０５を第２状態に切り替え、第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
圧縮機２０１で圧縮されて高温となった冷媒は、空気熱交換器２０２を流れるときに送風ファン２０４ａで取り込まれる外気で冷却されて凝縮し、膨張弁２０３で断熱膨張して低温になる。そして、低温になった冷媒が冷暖房用熱交換器６１の冷媒管６１ａを流れるときに気化しながら水配管６１ｂを流れる冷暖房用水を冷却して、冷暖房機６３に冷却された冷暖房用水が供給される。
この場合、冷媒は、空気熱交換器２０２で凝縮し冷暖房用熱交換器６１で気化（蒸発）する。したがって、空気熱交換器２０２は凝縮器として機能し、冷暖房用熱交換器６１は蒸発器として機能する。
【００４０】
空調給湯システム１００の貯湯運転と暖房運転を同時にする場合、運転制御装置５０は、第１ユニットで貯湯運転をするとともに、第２ユニットの四方弁２０５を第１状態に切り替え、第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
圧縮機２０１で圧縮されて高温となった冷媒は、冷暖房用熱交換器６１の冷媒管６１ａを流れるときに水配管６１ｂを流れる冷暖房用水を加熱して、冷暖房機６３に加熱された冷暖房用水が供給される。
この場合、冷媒は、冷暖房用熱交換器６１で凝縮し空気熱交換器２０２で気化（蒸発）する。したがって、冷暖房用熱交換器６１は凝縮器として機能し、空気熱交換器２０２は蒸発器として機能する。
【００４１】
また、空調給湯システム１００を冷房運転のみする場合（給湯運転と冷房運転を同時にする場合）、運転制御装置５０は、遮断弁６６を閉弁するとともに遮断弁６５を開弁する。そして、運転制御装置５０は、第１ユニットの四方弁５と第２ユニットの四方弁２０５をともに第２状態に切り替え、第１ユニットの圧縮機１と第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
冷暖房用熱交換器６１の水配管６１ｂを流れる冷暖房用水は、第１ユニット及び第２ユニットで低温になって冷媒管６１ａを流れる冷媒で冷却され、冷暖房機６３に冷却された冷暖房用水が供給される。
【００４２】
さらに、空調給湯システム１００を暖房運転のみする場合（給湯運転と暖房運転を同時にする場合）、運転制御装置５０は、遮断弁６６を閉弁するとともに遮断弁６５を開弁する。そして、運転制御装置５０は、第１ユニットの四方弁５と第２ユニットの四方弁２０５をともに第１状態に切り替え、第１ユニットの圧縮機１と第２ユニットの圧縮機２０１を駆動する。
冷暖房用熱交換器６１の水配管６１ｂを流れる冷暖房用水は、第１ユニット及び第２ユニットで高温になって冷媒管６１ａを流れる冷媒で加熱され、冷暖房機６３に加熱された冷暖房用水が供給される。
【００４３】
このように構成される空調給湯システム１００で利用者が設定できる給湯温度の範囲は摂氏４５〜６０℃程度であり、図示しない給水源から供給される低温の水と貯湯タンク９から取り出される高温の湯水が湯水混合弁１１で混合して利用者が設定する給湯温度に調節される。
このため、貯湯タンク９には、例えば６０℃など、給湯温度の上限値に近い温度の湯水が貯湯されることになり、レジオネラ菌や大腸菌などの雑菌が繁殖しやすい環境となっている。
そこで、レジオネラ菌などの雑菌を殺菌することが必要になり、貯湯タンク９には殺菌構造が必要になる。
そして、本実施形態に係る空調給湯システム１００の貯湯タンク９には、紫外線を利用した殺菌構造が組み込まれる。
【００４４】
図２に示すように、貯湯タンク９の下部には、低温の水を取り込むための入水口９０と加熱冷媒熱交換器１０が備わり、入水口９０を介して貯湯タンク９に給水される低温の水は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流通する冷媒と熱交換して加熱される。
また、貯湯タンク９の上部には貯湯される湯水を取り出すための出湯口９１が備わっている。
【００４５】
そして、貯湯タンク９の上部を閉塞する上蓋部９Ｔには、貯湯タンク９の下部を閉塞する底床部９Ｂに向かって伸びるように、長尺の紫外線殺菌灯９２（紫外線照射手段）が配設されている。
例えば、貯湯タンク９が円筒形状の場合、紫外線殺菌灯９２は、貯湯タンク９の上蓋部９Ｔ（円形状）の中心に備わることが好適である。
【００４６】
紫外線殺菌灯９２は、長尺の側面９２ａ及び先端部９２ｂが紫外線を照射する照射面を形成し、先端部９２ｂから貯湯タンク９の底床部９Ｂに向かって紫外線を照射し、側面９２ａから側壁面９Ｓに向かって紫外線を照射するように構成される。
【００４７】
また、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａの周囲には、貯湯タンク９の側壁面９Ｓに向かって広がる螺旋板９３が備わっている。
螺旋板９３は、紫外線殺菌灯９２を中心とする径方向に側面９２ａから広がり、紫外線殺菌灯９２の軸方向に沿って螺旋状にねじれて形成され、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａに沿って貯湯タンク９の下部から上部に向かう螺旋状の流路９３ａを形成する。そして、流路９３ａは上部で出湯口９１と連通する。
【００４８】
このように形成される流路９３ａを流れる湯水は、紫外線殺菌灯９２を中心に旋回しながら紫外線殺菌灯９２の側面９２ａに沿って上部に向かって流れ、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線に露光して、湯水に含まれるレジオネラ菌等の雑菌が紫外線によって殺菌される。
流路９３ａは紫外線殺菌灯９２の周囲に螺旋状に形成され、湯水が出湯口９１まで流れる経路の長さ（経路長）を、螺旋板９３が備わらない場合に比べて長くできる。
そして、湯水が出湯口９１まで流れる経路長が長くなると、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線に湯水が露光する時間が長くなり、紫外線による湯水の殺菌効果が向上する。
【００４９】
前記したように、レジオネラ菌を紫外線で殺菌する場合、１平方センチメートル当たり３．０ｍＷ・ｓｅｃ以上の紫外線照射量が必要になる。
そこで、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線の照射量で、流路９３ａを流れる湯水のレジオネラ菌を殺菌できるように流路９３ａの形状を設定することが好適である。
【００５０】
例えば、図示しない給水源の水圧、入水口９０及び出湯口９１の径などから、流路９３ａを流れる湯水の流速が決定できる。
流路９３ａを流れる湯水の流速が速い場合、流路９３ａの経路長を長くして湯水が紫外線に露光する時間を長くすることが好適である。
そこで、流路９３ａを流れる湯水の流速が速い場合は、例えば螺旋板９３の螺旋の傾斜を小さくして流路９３ａの経路長を長くする。
また、流路９３ａを流れる湯水の流速が遅い場合、流路９３ａの経路長が短く湯水が紫外線に露光する時間が短くても好適な殺菌効果を得ることができる。
そこで、流路９３ａを流れる湯水の流速が遅い場合は、例えば螺旋板９３の螺旋の傾斜を大きくして流路９３ａの経路長を短くする。
【００５１】
また、流路９３ａを流れる湯水の紫外線の露光量は、紫外線殺菌灯９２から離れるほど減少する。
そこで、最も紫外線殺菌灯９２から離れた位置を流れる湯水に、所定量の紫外線が露光するように紫外線殺菌灯９２の紫外線の照射量を設定することが好適である。
このような、螺旋板９３の傾斜及び紫外線殺菌灯９２の照射量は、実験等に基づいて設定することができる。
そして、紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで殺菌構造が構成される。
【００５２】
また、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂの下部、すなわち、先端部９２ｂと底床部９Ｂの間には、湯水を滞留させるための滞留領域９Ｃが形成される。
滞留領域９Ｃと流路９３ａの境界には入口部９３ｂが開口し、滞留領域９Ｃと流路９３ａは連通する。この構成によって、滞留領域９Ｃに滞留する湯水は、必要に応じて流路９３ａを流れて出湯口９１から貯湯タンク９の外部に取り出される。
さらに、滞留領域９Ｃには加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａが配設され、冷媒管１０ａを流れる高温の冷媒で湯水が加熱されると対流が発生する。
そして、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂが滞留領域９Ｃに突出している構成が好適である。
【００５３】
図２に示す紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで構成される殺菌構造は、紫外線殺菌灯９２の周囲に螺旋状の流路９３ａを形成することによって、湯水が出湯口９１まで流れる経路長を長くすることができ、湯水が紫外線に露光する露光量を多くすることができる。
また、湯水が流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにあるとき、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線に湯水が露光することで湯水に含まれる雑菌の一部を殺菌することができ、流路９３ａを流れる湯水に含まれる雑菌の数を減らすことができる。
このように、湯水が滞留領域９Ｃにあるときに、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線に露光することによる殺菌を予備殺菌と称する。
【００５４】
なお、貯湯される湯水を加熱殺菌するための補助加熱器２０が、殺菌構造として貯湯タンク９に備わる構成であってもよい。補助加熱器２０は例えば電気ヒータであり、運転制御装置５０（図１参照）からの制御信号によって運転が制御される。
運転制御装置５０は、例えば、定期的に補助加熱器２０を運転して貯湯タンク９に貯湯される湯水の温度を、雑菌が死滅する温度（約７０℃）まで上昇させ、湯水に含まれる雑菌を加熱殺菌する。
しかしながら、補助加熱器２０による殺菌は消費電力が大きく、空調給湯システム１００の運用コストが高くなる。
そこで、図２に示す紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで構成される殺菌構造を併用することで、運用コストが高くなることを抑えながら湯水に対する殺菌効果を向上できる。
【００５５】
給湯栓１３（図１参照）から湯水が給湯される場合、図３の（ａ）に示すように、貯湯タンク９に貯湯される湯水ＨＷは、図示しない給水源から入水口９０を介して給水される低温の水の圧力によって上部に向かって押され、螺旋状の流路９３ａを流れて出湯口９１から水配管４０ａに押し出される。
このとき湯水ＨＷは、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａ（図２参照）に沿って流路９３ａを流れるため、側面９２ａから照射される紫外線ＵＶに露光し、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌などの雑菌が殺菌される。
【００５６】
また、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂ（図２参照）が滞留領域９Ｃに突出していることから、滞留領域９Ｃにある湯水ＨＷは、先端部９２ｂから照射される紫外線に露光する。
したがって湯水ＨＷは、流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにあるときに、先端部９２ｂから下部に向かって照射される紫外線ＵＶで予備殺菌される。この構成によって、流路９３ａを流れる前にレジオネラ菌等の雑菌の一部が殺菌され、湯水ＷＨに含まれる雑菌の量が減少する。
【００５７】
このように、湯水ＨＷが給湯栓１３（図１参照）から利用者に給湯される場合、貯湯タンク９内の湯水ＨＷは、流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにあるときに、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから下部に向かって照射される紫外線ＵＶによって雑菌の一部が殺菌され（予備殺菌）、さらに、流路９３ａを流れるときに、長時間に亘って紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線ＵＶに露光することになる。
つまり、本実施形態に係る殺菌構造は、予備殺菌によって雑菌の数が減った状態の湯水ＨＷを流路９３ａに流し、長時間に亘って紫外線ＵＶに露光させることができる。
したがって、大出力の紫外線殺菌灯９２を必要とすることなく、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌等の雑菌を紫外線ＵＶで殺菌できる。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、湯水ＨＷが利用者に給湯されるときに、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌等の雑菌を、貯湯タンク９に組み込まれる殺菌構造によって効果的に殺菌することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、貯湯運転のときにも湯水に含まれる雑菌の一部を殺菌できる。
運転制御装置５０（図１参照）が空調給湯システム１００を貯湯運転する場合、図３の（ｂ）に示すように、貯湯タンク９の滞留領域９Ｃに滞留する低温の水は、加熱冷媒熱交換器１０の冷媒管１０ａを流れる高温の冷媒によって加熱されて高温の湯水ＨＷになり、滞留領域９Ｃに対流が発生する。このとき、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂ（図２参照）から紫外線ＵＶが滞留領域９Ｃに向かって照射されると、対流によって上昇した湯水ＨＷが紫外線ＵＶに露光する。
そして、湯水ＨＷが紫外線ＵＶに露光することで、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌等の雑菌の一部が殺菌される。したがって、貯湯タンク９内に貯湯される湯水ＨＷに含まれる雑菌の数を減らすことができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）の貯湯タンク９（図１参照）に組み込まれる殺菌構造は、紫外線殺菌灯９２（図２参照）から照射される紫外線ＵＶによって、湯水ＨＷに含まれるレジオネラ菌などの雑菌を殺菌する構成である。
そして、螺旋板９３（図２参照）によって、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａ（図２参照）に軸方向に沿った螺旋状の流路９３ａ（図２参照）を形成し、流路９３ａを湯水ＨＷが上部に向かって流れるように構成する。
この構成によって、湯水ＨＷが、紫外線殺菌灯９２から照射される紫外線ＵＶに露光する時間を長くすることができ、紫外線ＵＶによる湯水ＨＷに対する殺菌効果を向上できる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、螺旋板９３（図２参照）の下部に形成される滞留領域９Ｃ（図２参照）にも紫外線ＵＶを照射できる構成とすることで、流路９３ａを流れる前に滞留領域９Ｃにある湯水ＨＷを予備殺菌できる。
したがって、湯水ＨＷに含まれる雑菌の一部を流路９３ａを流れる前に殺菌することができ、湯水ＨＷが流路９３ａを流れるときの殺菌効果をさらに向上できる。
【００６２】
つまり、螺旋状の流路９３ａ（図２参照）の形成及び予備殺菌によって、湯水ＨＷの紫外線ＵＶの露光量を増やすことができ、大出力の紫外線殺菌灯９２（図２参照）を備えた場合と同様の効果を得ることができる。
換言すると、本実施形態に係る空調給湯システム１００（図１参照）は、大出力の紫外線殺菌灯９２を使用することなく湯水ＨＷに対する殺菌効果を向上できるという優れた効果を奏する。
そして、消費電力の増大、殺菌装置の大型化、紫外線の発熱や防爆管理の困難さ、などの問題を解決できる。
【００６３】
なお、本実施形態は、発明の趣旨を変更しない範囲において適宜設計変更可能である。
例えば、図２に示す螺旋板９３の替わりに、図４の（ａ）に示すように、紫外線殺菌灯９２の周囲に側壁面９Ｓに向かって広がる複数（図４の（ａ）には３つを例示）の整流板９４が備わる構成としてもよい。
つまり、整流板９４は、紫外線殺菌灯９２を中心とする径方向に側面９２ａから広がる。
また、整流板９４は、上蓋部９Ｔ及び底床部９Ｂに平行に、互いに平行に上下方向に備わり、貯湯タンク９の内部を複数の領域に区分する。
【００６４】
例えば、図４の（ａ）に示すように３つの整流板９４ａ〜９４ｃが備わる場合、整流板９４は貯湯タンク９の内部を４つの領域に区分する。
整流板９４ａは最も上部の側に備わり、整流板９４ｃは最も下部の側に備わる。そして、整流板９４ａと整流板９４ｃの間に整流板９４ｂが配設される。
また、最も下部に備わる整流板９４ｃの下部には滞留領域９Ｃが形成され、紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂが滞留領域９Ｃに突出している。
【００６５】
そして、整流板９４ａと上蓋部９Ｔの間に上部領域９４Ｕが形成され、整流板９４ａと整流板９４ｂの間に中間領域９４Ｍが形成され、整流板９４ｂと整流板９４ｃの間に下部領域９４Ｌが形成される。
上部領域９４Ｕ、中間領域９４Ｍ、及び下部領域９４Ｌは、紫外線殺菌灯９２の周囲に形成される領域であり、上部領域９４Ｕは出湯口９１と連通している。
【００６６】
さらに、上部領域９４Ｕ、中間領域９４Ｍ、及び下部領域９４Ｌは、各整流板９４に垂直な仕切板９５によって、整流板９４と垂直な方向に１箇所で仕切られている。
【００６７】
また、整流板９４には、平面を貫通する貫通孔９６が形成され、整流板９４で区分される隣接する領域は貫通孔９６を介して連通する。
そして、隣り合う２つの整流板９４（例えば、整流板９４ｃと整流板９４ｂ）の貫通孔９６（例えば、貫通孔９６ｃと貫通孔９６ｂ）は、当該２つの整流板９４の間によって形成される領域（例えば、下部領域９４Ｌ）を仕切る仕切板９５を、紫外線殺菌灯９２を中心とした周方向に挟んだ位置に形成されることが好適である。
貫通孔９６の形状は限定されるものではなく、図示するように１つの孔で形成されていてもよいし、図示はしないが複数の小孔の集まりであってもよい。また、整流板９４の一部を切り欠いて形成される構成であってもよい。
【００６８】
図４の（ａ）に示すように構成される貯湯タンク９においては、滞留領域９Ｃに滞留する湯水ＨＷが、貫通孔９６ｃ、下部領域９４Ｌ、貫通孔９６ｂ、中間領域９４Ｍ、貫通孔９６ａ、上部領域９４Ｕの順に出湯口９１まで流れる流路９７が形成される。
流路９７は整流板９４ｃに形成される貫通孔９６ｃを介して滞留領域９Ｃと連通し、滞留領域９Ｃに滞留する湯水ＨＷは、必要に応じて流路９７を出湯口９１まで流れる。
そして、湯水ＨＷは、流路９７を流れるときに、紫外線殺菌灯９２の側面９２ａから照射される紫外線ＵＶに露光してレジオネラ菌等の雑菌が殺菌される。
【００６９】
そして、隣り合う２つの整流板９４の貫通孔９６を、当該２つの整流板９４の間に備わる仕切板９５を紫外線殺菌灯９２を中心とした周方向に挟んだ位置に形成することで、流路９７の経路長を長くすることができ、流路９７を流れる湯水ＨＷに、長時間に亘って紫外線ＵＶを露光することができる。この構成によって、湯水ＨＷに対する殺菌効果を向上できる。
【００７０】
さらに、整流板９４ｃより下部の湯水ＨＷは、流路９７を流れる前に滞留領域９Ｃで紫外線殺菌灯９２の先端部９２ｂから照射される紫外線ＵＶに露光し、湯水ＨＷに含まれる雑菌の一部が殺菌される。
したがって、流路９７を流れる前に湯水ＨＷに含まれる雑菌の数を減らすことができ、湯水ＨＷが流路９７を流れるときの殺菌効果を向上できる。
【００７１】
なお、例えば、図４の（ｂ）に示すように、全ての仕切板９５が、紫外線殺菌灯９２を中心とする周方向の同じ位置に備わっていてもよい。この場合、貫通孔９６を、整流板９４の順に、紫外線殺菌灯９２を中心とする周方向に交互に仕切板９５を挟んで形成すれば、湯水ＨＷが出湯口９１まで流れる流路９７の経路長を長くすることができる。
【００７２】
また、貯湯タンク９（図２参照）は、利用者が、流路９３ａ（図２参照）を流れる湯水の流量を調節可能に構成されていてもよい。
そのため、図５に示すように、滞留領域９Ｃと流路９３ａの境界に形成される入口部９３ｂの開度を調節する開度調節手段として流量調節弁９３ｃを備え、入口部９３ｂの開度を調節することで流路９３ａを流れる湯水の流量を調節する。
【００７３】
流量調節弁９３ｃは、例えば、紫外線殺菌灯９２を中心とする径方向に伸びるように、入口部９３ｂの位置に備わる回転軸９３ｃ１と、回転軸９３ｃ１の回りに回転する弁体９３ｃ２とを含んで構成される。
そして、弁体９３ｃ２が螺旋板９３と略垂直になると入口部９３ｂを閉鎖し、その状態から回転軸９３ｃ１の回りに回転すると、入口部９３ｂの開度が大きくなるように構成される。
【００７４】
そして、利用者が、貯湯タンク９の外部から図示しないハンドル等の操作によって弁体９３ｃ２を回転可能に構成すれば、利用者は流量調節弁９３ｃで流路９３ａの入口部９３ｂの開度を任意に調節でき、流路９３ａを流れる湯水の流量を調節できる。
【００７５】
または、図示しないモータ等の駆動装置で弁体９３ｃ２を回転するように構成してもよい。この構成の場合、利用者は、貯湯タンク９の外部からのスイッチ操作等によって図示しない駆動装置を駆動して弁体９３ｃ２を回転し、入口部９３ｂの開度を任意に調節する。
【００７６】
入口部９３ｂの開度が小さくなると、流路９３ａにおける湯水の流量が少なくなる。そして、紫外線による湯水に対する殺菌効果をより向上できる。
一方、入口部９３ｂの開度が大きくなると、流路９３ａにおける湯水の流量が多くなり、利用者に大量の湯水を給湯可能になる。
【００７７】
すなわち、利用者は、大量の給湯を必要とするか、より確実な殺菌を必要とするかに応じて入口部９３ｂの開度を調節することができる。
【００７８】
また、図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の整流板９４と貫通孔９６とで流路９７が形成されている貯湯タンク９の場合、最も下部に配置される整流板９４（図４の（ａ）、（ｂ）では整流板９４ｃ）の貫通孔９６（図４の（ａ）、（ｂ）では貫通孔９６ｃ）が流路９７の入口部になる。したがって、最も下部に配置される整流板９４の貫通孔９６の開度を調節可能な構成とすれば、図５に示す流量調節弁９３ｃを備える構成と同等の効果を得ることができる。
【００７９】
なお、図２に示す紫外線殺菌灯９２及び螺旋板９３を含んで構成される殺菌構造が組み込まれる貯湯タンク９は、図１に示す空調給湯システム１００の他、空調ユニット６０が備わらない給湯システムに備えることも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
９ 貯湯タンク（タンク）
１３ 給湯栓（給湯端末）
２０ 補助加熱器
３０ ヒートポンプユニット（熱源）
３０ａ、３０ｂ 冷媒管
４０ 貯湯ユニット（貯液ユニット）
６０ 空調ユニット
６１ 冷暖房用熱交換器（凝縮器、蒸発器）
９２ 紫外線殺菌灯（紫外線照射手段）
９２ａ 側面
９２ｂ 先端部
９３ 螺旋板
９３ａ、９７ 流路
９３ｂ 入口部
９３ｃ 流量調節弁（開度調節手段）
９４ 整流板
９５ 仕切板
９６ 貫通孔
９Ｃ 滞留領域
１００ 空調給湯システム
２０１ 圧縮機
２０２ 空気熱交換器（凝縮器、蒸発器）
２０３ 膨張弁（膨張機構）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯液するタンクの内部に、
上部から下部に向かって伸びるように配設される長尺の紫外線照射手段と、
前記液体を、前記紫外線照射手段を中心に旋回させながら当該紫外線照射手段の側面に沿って流すための流路と、
前記紫外線照射手段の先端部より下部に前記流路と連通して形成されて前記液体が滞留する滞留領域と、を備え、
前記先端部は前記滞留領域に突出し、
前記流路を流れる前記液体は前記側面から照射される紫外線に露光し、
前記滞留領域にある前記液体は前記先端部から照射される紫外線に露光することを特徴とするタンクの殺菌構造。
【請求項２】
前記流路は、
前記紫外線照射手段を中心とする径方向に前記側面から広がるとともに当該紫外線照射手段の軸方向に沿って螺旋状にねじれた螺旋板によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項３】
前記流路は、
前記紫外線照射手段を中心とする径方向に前記側面から広がる複数の平行な整流板と、
前記整流板によって前記紫外線照射手段の周囲に形成される領域のそれぞれを当該整流板と垂直方向に一箇所で仕切る仕切板と、
前記整流板を貫通する貫通孔と、を含んで構成され、
隣り合う２つの前記整流板の前記貫通孔は、当該２つの前記整流板によって形成される前記領域を仕切る前記仕切板を、前記紫外線照射手段を中心とする周方向に挟んだ位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項４】
前記滞留領域と前記流路の境界に形成される前記流路の入口部の開度を調節する開度調節手段が備わることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項５】
前記タンクに貯液される前記液体を加熱殺菌するための補助加熱器が備わることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項６】
液体を所定の沸き上げ温度に沸き上げる熱源と、
前記沸き上げ温度の前記液体をタンクに貯液する貯液ユニットと、
少なくとも、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を冷媒管で接続した冷凍サイクルを備える空調ユニットと、を含んで構成され、
前記タンクに貯液される前記液体を、給湯端末を介して利用者に給湯する空調給湯システムであって、
前記タンクには、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のタンクの殺菌構造が組み込まれていることを特徴とする空調給湯システム。
【請求項１】
液体を貯液するタンクの内部に、
上部から下部に向かって伸びるように配設される長尺の紫外線照射手段と、
前記液体を、前記紫外線照射手段を中心に旋回させながら当該紫外線照射手段の側面に沿って流すための流路と、
前記紫外線照射手段の先端部より下部に前記流路と連通して形成されて前記液体が滞留する滞留領域と、を備え、
前記先端部は前記滞留領域に突出し、
前記流路を流れる前記液体は前記側面から照射される紫外線に露光し、
前記滞留領域にある前記液体は前記先端部から照射される紫外線に露光することを特徴とするタンクの殺菌構造。
【請求項２】
前記流路は、
前記紫外線照射手段を中心とする径方向に前記側面から広がるとともに当該紫外線照射手段の軸方向に沿って螺旋状にねじれた螺旋板によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項３】
前記流路は、
前記紫外線照射手段を中心とする径方向に前記側面から広がる複数の平行な整流板と、
前記整流板によって前記紫外線照射手段の周囲に形成される領域のそれぞれを当該整流板と垂直方向に一箇所で仕切る仕切板と、
前記整流板を貫通する貫通孔と、を含んで構成され、
隣り合う２つの前記整流板の前記貫通孔は、当該２つの前記整流板によって形成される前記領域を仕切る前記仕切板を、前記紫外線照射手段を中心とする周方向に挟んだ位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項４】
前記滞留領域と前記流路の境界に形成される前記流路の入口部の開度を調節する開度調節手段が備わることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項５】
前記タンクに貯液される前記液体を加熱殺菌するための補助加熱器が備わることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のタンクの殺菌構造。
【請求項６】
液体を所定の沸き上げ温度に沸き上げる熱源と、
前記沸き上げ温度の前記液体をタンクに貯液する貯液ユニットと、
少なくとも、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を冷媒管で接続した冷凍サイクルを備える空調ユニットと、を含んで構成され、
前記タンクに貯液される前記液体を、給湯端末を介して利用者に給湯する空調給湯システムであって、
前記タンクには、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のタンクの殺菌構造が組み込まれていることを特徴とする空調給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１１２３０８（Ｐ２０１１−１１２３０８Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７０５８０（Ｐ２００９−２７０５８０）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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