(57)【要約】【課題】低コストで加熱能力の低下を防止できる給湯機を得ること。【解決手段】ヒートポンプユニット１Ａによって沸き上げられた湯水を貯湯タンク３に積層貯湯する給湯機において、貯湯タンク３内の湯水を取り出す管状部材の切替部１３がＬ字型に曲げられ、この切替部１３の一方の端部である湯水の取水口が貯湯タンク３内に挿入されるとともに回転軸となる他方の端部が貯湯タンク３の側面から貯湯タンク外に突き出るよう貯湯タンク３に設置され、他方の端部側が水平方向の回転軸で回転することによって取水口を鉛直方向を含む平面内で回転させて取水口を上下方向に移動させる取水機構を備え、取水機構は、貯湯タンク３内に積層貯湯されている湯水の積層温度分布に基づいて、取水口を設定された給湯温度に対応する貯湯タンク３内の貯湯位置に移動させて貯湯タンク３内から湯水を取り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプによって沸き上げられた湯と給水配管から供給される水とを用いて貯湯タンクに湯水を積層貯湯するとともに、貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯機において、
管状部材の一方の端部である湯水の取水口が前記貯湯タンク内に挿入されるとともに回転軸となる他方の端部が前記貯湯タンクの側面から前記貯湯タンク外に突き出るよう前記管状部材が前記貯湯タンクに設置され、かつ前記一方の端部側の管状部材と前記他方の端部側の管状部材とが異なる軸方向となるよう前記管状部材が曲げられて形成されるとともに、前記他方の端部側の管状部材が鉛直方向から所定の角度を有した回転軸で回転することによって前記取水口を水平面以外の回転面内で回転させて前記取水口を上下方向に移動させ、前記取水口によって前記貯湯タンク内の所定の高さ位置から前記貯湯タンク内の湯水を取り出して給湯する取水機構を備え、
前記取水機構は、
設定された給湯温度に対応する湯水を取り出す際に、前記貯湯タンク内に積層貯湯されている湯水の積層温度分布に基づいて、前記取水口を前記給湯温度に対応する貯湯タンク内の貯湯位置に移動させて前記貯湯タンク内から湯水を取り出すことを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記取水機構は、
前記貯湯タンクの外側で前記貯湯タンクの側面部に配置されるとともに前記貯湯タンクから取り出された前記貯湯タンク内の湯水を給湯側へ送り出す出湯弁と、
前記貯湯タンク内で前記出湯弁より上部側に配置されて上部側に延びる管状の上部配管と、
前記貯湯タンク内で前記出湯弁より下部側に配置されて下部側に延びる管状の下部配管と、
を有し、
前記取水口は、
前記設定された給湯温度に対応する湯水を取り出す際には前記上部配管の下端部と前記下部配管の上端部との間の高さ範囲内で上下方向に移動し、前記積層温度分布に基づいて、前記上部配管を介した湯水の取り出し、前記下部配管を介した湯水の取り出し、または前記上部配管と下部配管との間の高さ位置からの湯水の取り出し、の何れかを行うとともに、
前記上部配管または下部配管を介した湯水の取り出しを行う際には、前記取水口の内壁面と前記上部配管または前記下部配管の内壁面とが繋がるよう、前記取水口が前記上部配管の下端部または前記下部配管の上端部に移動させられることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
【請求項３】
前記出湯弁を介して前記取水口と前記ヒートポンプとを接続させる第１の接続配管をさらに備え、
前記取水機構は、前記ヒートポンプで沸き上げられた湯水のうち設定温度まで沸き上がっていない未到達湯を前記貯湯タンクに入水させる際に、前記貯湯タンク内に積層貯湯されている湯水の積層温度分布に基づいて前記貯湯タンク内で前記未到達湯と同温度の湯水を貯湯している位置に前記取水口を移動させるとともに、前記第１の接続配管、前記出湯弁、前記取水口を介して前記未到達湯を前記貯湯タンクに入水させることを特徴とする請求項２に記載の給湯機。
【請求項４】
浴槽の湯水の追焚き時に前記貯湯タンク内の湯を前記浴槽の湯水とを熱交換する熱交換器と、
前記出湯弁を介して前記取水口と前記熱交換器とを接続する第２の接続配管をさらに備え、
前記取水機構は、追焚き時の熱交換によって温度の下がった湯水を温度低下湯水として前記貯湯タンクに入水させる際に、前記貯湯タンク内に積層貯湯されている湯水の積層温度分布に基づいて前記貯湯タンク内で温度低下湯水と同温度の湯水を貯湯している位置に前記取水口を移動させるとともに、前記第２の接続配管、前記出湯弁、前記取水口を介して前記温度低下湯水を前記貯湯タンクに入水させることを特徴とする請求項２または３に記載の給湯機。
【請求項５】
前記取水口は、前記上部配管と接合する先端部分に前記取水口の外壁よりも大きな外壁を有した拡大部を備え、
前記上部配管は、前記取水口と接合する下端部に前記拡大部を受け入れて前記上部配管との接合位置まで導く溝状の導入溝内壁面を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の給湯機。
【請求項６】
前記取水口は、前記下部配管と接合する先端部分に前記取水口の外壁よりも大きな外壁を有した拡大部を備え、
前記下部配管は、前記取水口と接合する上端部に前記拡大部を受け入れて前記下部配管との接合位置まで導く溝状の導入溝内壁面を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の給湯機。
【請求項７】
前記取水機構は、管状部材が概略Ｌ字型に曲げられており、前記他方の端部が水平方向を回転軸として回転し、前記一方の端部が前記回転軸と垂直な平面内で回転することによって、前記取水口が前記貯湯タンク内を上下方向に移動することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の湯を貯湯タンクの上部側から積層貯湯する給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の温度を有した湯を積層状態で貯湯タンクに貯湯する給湯機の１つとして、加熱源にヒートポンプサイクルを利用して湯を沸かし、沸かした湯を貯湯タンク上部側から積層貯湯するヒートポンプ式の給湯機がある。加熱源にヒートポンプサイクルを用いた給湯機は、温水と冷媒との間で熱交換して湯（水）を加熱する冷媒−水熱交換器への給水温度が高くなると冷媒と温水との温度差が減少して加熱能力が低下する。
【０００３】
このため、貯湯の過程で発生する所定温度まで沸きあがっていない中温水と呼ばれる湯を優先的に出湯することで、ヒートポンプサイクルの冷媒−水熱交換器への流入温度を抑える方法がある。冷媒−水熱交換器への流入温度を抑える給湯機としては、例えば貯湯タンクの上部側に長さの異なる複数のパイプを配置し、何れかのパイプから所望温度の湯を取出す給湯機がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の給湯機では、タンク内に貯湯される高温の湯によって高温になりやすいタンク上部にモータなどの電気部品等を配置する必要があった。このため、高温になったタンクが原因で、タンク上部に配置された電気部品が故障しやすく、貯湯タンクの溶接部が腐食しやすかった。また、タンク上部には、多数の切替弁やパイプなどを配置する必要があった。したがって、給湯機の設置や維持が高コスト化されるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストで加熱能力の低下を防止可能な給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヒートポンプによって沸き上げられた湯と給水配管から供給される水とを用いて貯湯タンクに湯水を積層貯湯するとともに、貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯機において、管状部材の一方の端部である湯水の取水口が前記貯湯タンク内に挿入されるとともに回転軸となる他方の端部が前記貯湯タンクの側面から前記貯湯タンク外に突き出るよう前記管状部材が前記貯湯タンクに設置され、かつ前記一方の端部側の管状部材と前記他方の端部側の管状部材とが異なる軸方向となるよう前記管状部材が曲げられて形成されるとともに、前記他方の端部側の管状部材が鉛直方向から所定の角度を有した回転軸で回転することによって前記取水口を水平面以外の回転面内で回転させて前記取水口を上下方向に移動させ、前記取水口によって前記貯湯タンク内の所定の高さ位置から前記貯湯タンク内の湯水を取り出して給湯する取水機構を備え、前記取水機構は、設定された給湯温度に対応する湯水を取り出す際に、前記貯湯タンク内に積層貯湯されている湯水の積層温度分布に基づいて、前記取水口を前記給湯温度に対応する貯湯タンク内の貯湯位置に移動させて前記貯湯タンク内から湯水を取り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、取水口を回転させることによって取水口を上下方向に移動させ、貯湯タンク内に積層貯湯されている湯水の積層温度分布に基づいた貯湯タンク内の貯湯位置から湯水を取り出すので、低コストで加熱能力の低下を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る給湯機の構成を示す図である。
【図２】図２は、切替弁の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、導入部の斜視図である。
【図４】図４は、導入部の上面図である。
【図５】図５は、導入部の側面図である。
【図６】図６は、導入部の左側側面図である。
【図７】図７は、給湯機の給湯処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、取水部位置と貯湯タンク内の残湯温度との関係を説明するための図である。
【図９】図９は、実施の形態２に係る給湯機の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係る給湯機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる給湯機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下の説明では、給湯機で用いる湯や水を、温水、湯水、高温水（高温度の湯）、中温水（中温度の湯）、低温水（低温度の湯）という場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る給湯機の構成を示す図である。図１では、給湯機１０１の配管回路構成を示している。給湯機１０１は、ヒートポンプサイクルを利用して湯を沸かし、種々の温度を有した湯を積層状態で貯湯タンクに貯湯するヒートポンプ式の給湯機（ヒートポンプ給湯装置）である。本実施の形態の給湯機１０１は、タンク（貯湯タンク３）から中温水の取り出しを可能にする弁を、貯湯タンク３内部の温水温度の影響を受けにくいタンク側面に設置している。また、給湯機１０１は、貯湯タンク３内から湯を取水する配管（後述の取水部１３１）を貯湯タンク３内で移動させることによって、貯湯タンク３内から湯を取水する位置を移動させ、これにより所望温度の湯（温水）を貯湯タンク３から選択的に取出して給湯する。
【００１２】
給湯機１０１は、ヒートポンプユニット１Ａと、タンクユニット２と、を備えている。ヒートポンプユニット１Ａは、空気を加熱することによって低温度の水を高温度の湯に加熱するユニットであり、タンクユニット２は、ヒートポンプユニット１Ａで加熱された湯を貯湯しておくユニットである。これらのユニットは、タンクユニット２が備える制御基板２０によって制御されている。また、浴槽２４は、タンクユニット２に接続されており、タンクユニット２内の湯を用いて追い焚きなどが行われる。
【００１３】
タンクユニット２は、湯を貯える貯湯タンク３、貯湯タンク３内の湯と浴槽２４の湯とを熱交換することで風呂の追い焚きを行うための熱交換器（風呂追焚き用熱交換器）４、貯湯タンク３の温水と市水とを混合する湯水混合弁５などを備えている。
【００１４】
ヒートポンプユニット１Ａは、循環配管８Ａを介して貯湯タンク３に接続されている。循環配管８Ａのうち、湯が貯湯タンク３からヒートポンプユニット１Ａへ向かう側の循環配管８Ａは、貯湯タンク３の下部（底面などの下段位置）で貯湯タンク３に接続されている。また、循環配管８Ａのうち、湯がヒートポンプユニット１Ａから貯湯タンク３へ向かう側の循環配管８Ａは、貯湯タンク３の上部（上面などの上段位置）で貯湯タンク３に接続されている。また、循環配管８Ａのうち、下部側の循環配管８Ａには、貯湯タンク３内の湯をヒートポンプユニット１Ａに送り込むとともにヒートポンプユニット１Ａで温められた湯を貯湯タンク３に送り込むための沸き上げポンプ７が配置されている。この構成により、貯湯タンク３内に貯えられた水が沸き上げポンプ７によって貯湯タンク３の下部からヒートポンプユニット１Ａに送られ、ヒートポンプユニット１Ａによって加熱された高温水が循環配管８Ａを通じて貯湯タンク３の上部に戻される。貯湯タンク３に送られたヒートポンプユニット１Ａからの高温水は、貯湯タンク３内に貯えられる。
【００１５】
タンクユニット２の外部（室内など）に配置される浴槽２４は、風呂循環配管２３Ａ，２３Ｂを介して熱交換器４に接続されている。風呂循環配管のうち、湯が浴槽２４から熱交換器４に向かう側の風呂循環配管２３Ｂには、浴槽２４の湯を熱交換器４に送る風呂循環ポンプ２２が配置されている。浴槽２４内で温度の下がった湯は、風呂循環配管２３Ｂを介して熱交換器４に送り込まれ、熱交換器４で湯の温度が上げられた後、風呂循環配管２３Ａを介して浴槽２４に送り込まれる。
【００１６】
熱交換器４は、追焚き配管２５Ａ，２５Ｂを介して貯湯タンク３に接続されている。追焚き配管のうち、湯が貯湯タンク３から熱交換器４へ向かう側の追焚き配管２５Ａは、貯湯タンク３の上部で貯湯タンク３に接続されている。また、追焚き配管のうち、湯が熱交換器４から貯湯タンク３へ向かう側の追焚き配管２５Ｂは、貯湯タンク３の中段部で貯湯タンク３に接続されている。また、追焚き配管２５Ｂには、熱交換器４で温度が下がった湯を貯湯タンク３の中段部に送り込むとともに貯湯タンク３の上段部の湯を熱交換器４に送り込むためのタンク循環ポンプ２１が配置されている。
【００１７】
風呂の追焚き開始時には、風呂循環ポンプ２２およびタンク循環ポンプ２１を運転し、追焚き配管２５Ａを通じて貯湯タンク３内の湯を熱交換器４に送るとともに、風呂循環配管２３Ｂを通じて浴槽２４内の湯を熱交換器４に送る。これにより、熱交換器４は、貯湯タンク３内の高温水と浴槽２４内の湯を熱交換し、浴槽２４内の湯の追焚きを行う。
【００１８】
貯湯タンク３としては、上部に高温水が下部に低温水が温度層ごとに分離して蓄えられる積層式貯湯タンクを用いる。積層式貯湯タンクは、種々の温度を有した湯を積層状態で貯湯タンク３に貯湯する。
【００１９】
貯湯タンク３には、給水配管６と給湯配管１７Ｂが接続されている。給水配管６は、貯湯タンク３の下部で貯湯タンク３に接続されており、貯湯タンク３の下部から貯湯タンク３内に市水（水道水）を供給する。また、給湯配管１７Ｂは、貯湯タンク３の中段部で貯湯タンク３に接続されており、貯湯タンク３の中段部から給湯配管１７Ｂを介して湯が取出される。
【００２０】
貯湯タンク３の内部には、上部配管１０と下部配管１１が配置されている。上部配管１０と下部配管１１は、パイプ状（管状部材）の配管であり、その軸方向が鉛直方向を向くよう略同軸上に設置されている。上部配管１０は、一方の端部（開口部）が貯湯タンク３の上部となり、他方の端部が貯湯タンク３の中段部となる長さを有している。また、下部配管１１は、一方の端部（開口部）が貯湯タンク３の中段部となり、他方の端部が貯湯タンク３の下部となる長さを有している。上部配管１０と下部配管１１との間は所定の寸法（後述の取水部１３１が移動する距離）だけ隙間があけられている。
【００２１】
給湯配管１７Ｂは、切替弁（出湯弁）９を介して貯湯タンク３に接続されている。また、給湯配管１７Ｂの配管途中には、湯水混合弁５が配置されている。本実施の形態の切替弁９は、貯湯タンク３から取出す湯の位置（湯層の高さ）を調整することによって、給湯側に送り出す湯の温度を調整する。
【００２２】
湯水混合弁５は、湯や水が送り込まれる入水側に、給湯配管１７Ｂと、給水配管６と、が接続されており、湯を送り出す出水側に、給湯側の給湯配管１７Ａが接続されている。湯水混合弁５は、給湯配管１７Ｂからの湯と給水配管６からの市水を混合して、給湯側の給湯配管１７Ａへ送り出す。湯水混合弁５は、モータを備えて構成され、湯水混合弁５内に送り込む給湯配管１７Ｂからの湯量と給水配管６からの市水量をモータによって調整する。給湯側の給湯配管１７Ａは、カラン１９に接続されており、カラン１９から貯湯タンク３内の湯が出湯される。カラン１９は、給湯側の給湯配管１７Ａとともに給水配管６にも接続されており、給湯側の給湯配管１７Ａから送られてくる湯、給水配管６からの市水、またはこれらの混合湯を出水する。
【００２３】
湯水混合弁５とカラン１９との間の給湯配管１７Ａには、給湯温度センサ１６と給湯流量センサ１８が配置されている。給湯温度センサ１６は、給湯配管１７Ａ内を流れる湯の温度を検出して制御基板２０に検出結果を送る。給湯流量センサ１８は、給湯配管１７Ａ内を流れる湯の流量を検出して制御基板２０に検出結果を送る。
【００２４】
切替弁９は、切替部１３に接続されており、切替部１３を介して貯湯タンク３内の湯を取出す。切替弁９は、切替部１３に接合されたステッピングモータ１２によって切替部１３を電動回転させる。切替部１３は、パイプ状の部材がＬ字型に曲げられた形状を有しており、一方の端部が貯湯タンク３の内部に挿入され、他方の端部が貯湯タンク３の外部でステッピングモータ１２に接合されている。切替弁９は、切替部１３のうちステッピングモータ１２側の端部を軸として貯湯タンク３側の端部を回転させることにより、切替部１３のうち貯湯タンク３側の端部（取水口）（後述の取水部１３１）を所望の温度を有した湯の位置に近づける。切替弁９は、駆動用のステッピングモータ１２によって取水部１３１を所定の回転面内で任意の方向に回転させる。
【００２５】
貯湯タンク３から湯を取出す際には、切替部１３の取水部１３１を、貯湯タンク３の内部に配置された上部配管１０、下部配管１１、水平位置の何れかの方向に向けることによって貯湯タンク３内の所定高さの湯を任意に取り出すことができる。
【００２６】
取水部１３１を上部配管１０の方向（鉛直方向の上側）に向ける場合は、取水部１３１を上部配管１０の下側の端部に接続して上部配管１０の上側の端部近傍（貯湯タンク３の上段位置）から貯湯タンク３内の湯を取出す。また、取水部１３１を下部配管１１の方向（鉛直方向の下側）に向ける場合は、取水部１３１を下部配管１１の上側の端部に接続して下部配管１１の下側の端部近傍（貯湯タンク３の下段位置）から貯湯タンク３内の湯を取出す。また、取水部１３１を水平方向に向ける場合は、上部配管１０と下部配管１１の間の位置である貯湯タンク３の中段位置から貯湯タンク３内の湯を取出す。取水部１３１と下部配管１１とによって形成される湯の流路や、取水部１３１と上部配管１０とによって形成される湯の流路を安定させるためには、切替部１３の取水部１３１側の先端部を拡管し、切替部１３の拡管部を導く切欠き状の導入溝（後述の導入部５１）を上部配管１０や下部配管１１に設けることも有効である。
【００２７】
給湯機１０１では、切替弁９が貯湯タンク３の側面（中段部近傍）に配置されている。貯湯タンク３の側面は、常時高温水の温度の影響を受ける上部とは異なり、切替弁９と貯湯タンク３との間の接続口であるタンク溶接部や切替弁９のモータへの温度の影響が少なく、貯湯タンク３の腐食寿命改善やモータの寿命改善に有効である。なお、特許請求の範囲に記載の取水機構が、図１での切替部１３、切替弁９、上部配管１０、下部配管１１、ステッピングモータ１２、制御基板２０、後述の上部温度センサ１４Ａ、中部温度センサ１４Ｂ、下部温度センサ１４Ｃなどに対応している。
【００２８】
ここで、切替弁９の構成と、導入部５１の構成について説明する。図２は、切替弁の概略構成を示す図である。図２では、切替弁９、切替部１３、ステッピングモータ１２などの断面形状を示している。切替部１３は、取水口を有した取水部１３１、ステッピングモータ１２によって回転させられる軸部１３３、取水部１３１と軸部１３３を接合する接合部１３２が一体となって形成されている。取水部１３１は、一方の端部が取水口であり、他方の端部が接合部１３２に接合されている。接合部１３２は、一方の端部と他方の端部が９０度の角度をなすよう曲げられており、一方の端部が取水部１３１に接合され、他方の端部が軸部１３３に接合されている。軸部１３３は、一方の端部が接合部１３２に接合され、他方の端部が接合軸３２を介してギア３１に接合されている。ギア３１は、ステッピングモータ１２に接合されており、ステッピングモータ１２の力を接合軸３２に伝える。
【００２９】
本実施の形態の切替部１３は、管状部材の一方の端部である湯水の取水部（取水口）１３１が貯湯タンク３内に挿入されるとともに回転軸となる他方の端部（軸部１３３）が貯湯タンク３の側面から貯湯タンク３外に突き出るよう貯湯タンク３に設置されている。
【００３０】
図３〜図６は、導入部の概略構成を示す図である。図３は、取水部１３１を図２のＡ−Ａ方向で切断した場合の導入部５１の斜視図を示し、図４は、導入部５１の上面図を示し、図５は、導入部５１の側面図を示し、図６は、取水部１３１を図２のＡ−Ａ方向で切断した場合の導入部５１の左側断面側面図を示している。なお、導入部５１は、上部配管１０と下部配管１１の何れか一方または両方が備えるものであり、ここでは導入部５１が設置される配管を上部／下部配管として図示している。以下では、導入部５１が上部配管１０に配置される場合について説明する。図３では取水部１３１を２点鎖線で示している。図３でのＺ軸方向が図１の鉛直方向であり、上部配管１０の軸方向である。また、図３でのＹ軸方向が軸部１３３の軸方向であり、Ｘ軸方向が図１での紙面と垂直な方向である。したがって、取水部１３１（切替部１３）は、先端部（取水口側）が弧を描くようＸＺ平面内で回転する。導入部５１は、上部配管１０の下側の端部に接合されている。
【００３１】
図３に示すように導入部５１は、概略半円柱状の部材から取水部１３１が回転する際に回転経路となる箇所（取水部１３１のガイド溝）、上部配管１０と接合される位置などが切り取られて形成されている。概略半円柱状の底面および上面は、半円の直径と矩形の１辺とが接合された形状を有している。また、導入部５１の側面のうち、Ｘ軸と垂直な面を有した矩形状の側面は、取水部１３１が進入してくる箇所が矩形状に切り取られ、取水部１３１が導入部５１に嵌め込まれる箇所が取水部１３１と同じ形状（円柱状）に切り取られている。
【００３２】
導入部５１の上面は、上部配管１０の下端部側の開口部と接合されるとともに、上部配管１０との接合位置（上部開口面４１）のみ開口している。取水部１３１を上部配管１０に結合させる際には、切替部１３の軸部１３３がＹ軸を回転軸として回転し、取水部１３１が導入部５１の内壁面部分（導入溝内壁面）を通過する。そして、取水部１３１は、導入部５１の内壁面のうち円柱側面のカーブ形状を有した箇所で導入部５１に近接し、導入部５１に嵌め込まれる。このとき、取水部１３１の開口部と上部配管１０の下端側の開口部とが隙間なく嵌め合わされる。これにより、導入部５１は、取水部１３１のストッパーとして機能するとともに、取水部１３１と上部配管１０とを嵌合させる。
【００３３】
図４では、導入部５１を図１と同じ側から見た場合の断面構成を示している。取水部１３１は、上部配管１０と接合する側の端部に取水部１３１よりも外周の直径が大きな先端部（拡大部）６１を有している。先端部６１は、取水部１３１に拡管部を形成するために、取水部１３１の管部分よりも太く形成されている。導入部５１は、この先端部６１を受け入れて先端部６１を導入部５１の溝に沿って進入させ、先端部６１を上部配管１０側に近づける。取水部１３１を導入部５１に嵌合させる際には、先端部６１の開口側の面（切替部側開口面６２）を、導入部５１の上面部の裏面側（上部開口面４１側）に接合させる。このとき、取水部１３１の内壁面６３と、上部配管１０の内壁面４２とが繋がるように、取水部１３１は導入部５１に嵌合させられる。図４では、先端部６１を紙面の上側から下側に移動させることによって、取水部１３１と上部配管１０とが接合させられる。
【００３４】
図５では、導入部５１をヒートポンプユニット１Ａ側から見た場合の断面構成を示している。ＸＺ平面内を回転してきた取水部１３１は、導入部５１にぶつかって導入部５１および上部配管１０に接合する。
【００３５】
図６では、導入部５１を下部配管１１側から見た場合の断面構成を示している。同図に示すように、導入部５１は、取水部１３１をガイドする直方体の空間を有した溝壁面（ガイド部）と、半円筒の内壁面形状を有した半円部（ストッパー部）と、を有している。取水部１３１が導入部５１と嵌合させられる際には、取水部１３１がガイド部を通り、取水部１３１のうち半円柱部分が、導入部５１の半円柱溝壁面に接合する。なお、導入部５１のうち、ガイド部およびストッパー部以外の外側壁面は図６に示した形状に限らず何れの形状であってもよい。
【００３６】
給湯機１０１には、貯湯タンク３上の異なる高さ位置に湯温検出用のセンサ（タンク湯温センサ）が設けられている。本実施の形態では、タンク湯温センサとして、上部配管１０の湯の流入口の高さ位置に上部温度センサ１４Ａが設けられ、切替弁９の高さ位置に中部温度センサ１４Ｂが設けられ、下部配管１１の湯の流入口の高さより低い位置に下部温度センサ１４Ｃが設けられている。これらの上部温度センサ１４Ａ、中部温度センサ１４Ｂ、下部温度センサ１４Ｃは、貯湯タンク３の内壁面などに設置されており、それぞれ貯湯タンク３の上部に貯湯された湯の湯温、貯湯タンク３の中段部に貯湯された湯の湯温、貯湯タンク３の下部に貯湯された湯の湯温を検出する。
【００３７】
また、貯湯タンク３の下部（底面近傍）には、沸き上げセンサ１５が設置されており、沸き上げセンサ１５が貯湯タンク３内の湯温を検出する。沸き上げセンサ１５によって検出された湯温は、沸き上げ運転の開始や停止の判定に用いられる。
【００３８】
貯湯タンク３には、ヒートポンプユニット１Ａで温められた湯が貯湯され、貯湯タンク３内の湯は切替弁９から取出される。そして、切替弁９によって取り出された湯は、湯水混合弁５によって給水配管６から供給される水と混合される。このとき、給湯温度センサ１６により検出された温度に基づいて制御基板２０が湯水混合弁５の開度を制御し、これにより、混合する湯の温度が設定温度に調整される。そして、給湯配管１７Ａを通じてカラン１９等の給水口に湯が供給される。
【００３９】
つぎに、タンクユニット２による沸き上げ運転処理を説明する。貯湯タンク３の沸き上げポンプ７を運転することで、貯湯タンク３の下部にある低温水が循環配管８Ａを通じて加熱源であるヒートポンプユニット１Ａに送られる。ヒートポンプユニット１Ａは、空気中の熱によって温水を加熱し、加熱した温水を貯湯タンク３の上部側に戻す。この沸き上げ運転を行うことによって貯湯タンク３は上部より順に高温水となり、沸き上げセンサ１５によって十分な高温水が貯えられたことが検知された場合に沸き上げ運転が停止する。
【００４０】
このような沸き上げ運転を行うと、貯湯タンク３の内部は、上部が高温に沸き上げられた高温水となり、下部が沸き上げ前の低温水となり、高温水と低温水の間には混合層と呼ばれる温度勾配のある中温水となる。貯湯タンク３が沸き上げ後に長時間放置されたり、使用する湯量が少なかったりすると貯湯された温水が放熱によって温度低下し、さらに多くの中温水が発生する。
【００４１】
この中温水は、ヒートポンプユニット１Ａによって沸き上げをする際に、給水された水よりも高温となっているので熱交換の効率が悪くなり、沸き上げの効率やランニングコストが悪くなる。このため、貯湯タンク３内の中温水の量が少なくなれば、沸き上げの効率が向上し、ランニングコストが向上する。そこで、本実施の形態では、貯湯タンク３から湯を取出す際に、中温水を選択的に取出して給湯する。
【００４２】
ここで給湯機１０１による給湯処理の動作について説明する。図７は、給湯機の給湯処理手順を示すフローチャートである。ここでは、制御基板２０による出湯位置選択処理について説明する。ユーザーがカラン１９等を開放することによって給湯が始まると、給湯流量センサ１８が給湯を検知する。給湯流量センサ１８による給湯量の検知結果は制御基板２０に送られる。これにより、制御基板２０は、出湯位置の選択処理を開始する（ステップＳ１０）。ここでの出湯位置は、貯湯タンク３内から湯（中温水）を取出す位置であり、中温水の温度層分布に基づいて決められる。切替弁９によって貯湯タンク３内のどの部分の湯を使用するかを決定するため、制御基板２０は、上部温度センサ１４Ａ、中部温度センサ１４Ｂ、下部温度センサ１４Ｃによって検出された温度をユーザーの設定した給湯温度（湯温）と比較し、ユーザーの設定した給湯温度より高温な湯を貯湯した位置であって、かつ貯湯タンク３内で最も低い位置に配置された流入口（配管）を選択する。換言すると、給湯機１０１は、設定された給湯温度に対応する湯水を取出す際に、貯湯タンク３内に積層貯湯されている湯水の積層温度分布に基づいて、取水部１３１を給湯温度に対応する貯湯位置に移動させて貯湯タンク３内から湯水を取出す。
【００４３】
具体的には、上部温度センサ１４Ａ、中部温度センサ１４Ｂ、下部温度センサ１４Ｃがそれぞれ貯湯タンク３の上部に貯湯された湯の湯温、貯湯タンク３の中段部に貯湯された湯の湯温、貯湯タンク３の下部に貯湯された湯の湯温として、上部検出温度、中部検出温度、下部検出温度を検出する。制御基板２０は、下部温度センサ１４Ｃが検出した下部検出温度と、ユーザーに設定された給湯温度（設定温度）と、を比較する（ステップＳ２０）。
【００４４】
下部検出温度≧設定温度でない場合（下部検出温度が設定温度よりも低い場合）（ステップＳ３０、Ｎｏ）、制御基板２０は、中部温度センサ１４Ｂが検出した中部検出温度と、ユーザーに設定された設定温度と、を比較する（ステップＳ４０）。中部検出温度≧設定温度でない場合（中部検出温度が設定温度よりも低い場合）（ステップＳ５０、Ｎｏ）、制御基板２０は、切替弁９によって上部配管１０からの取水に切替える（ステップＳ６０）。一方、中部検出温度≧設定温度である場合（ステップＳ５０、Ｙｅｓ）、制御基板２０は、切替弁９によって水平位置（貯湯タンク３の中段位置）からの取水に切替える（ステップＳ７０）。
【００４５】
また、下部検出温度≧設定温度である場合（ステップＳ３０、Ｙｅｓ）、制御基板２０は、切替弁９によって下部配管１１からの取水に切替える（ステップＳ８０）。カラン１９へは、切替弁９によって取出された湯が送られ、カラン１９から湯が出湯される。
【００４６】
制御基板２０は、給湯中、給湯温度と設定温度とを比較している（ステップＳ９０）。給湯温度＞設定温度であれば（ステップＳ１００、Ｎｏ）、ステップＳ１１０にて混合弁５による湯水の混合比率を所望の給湯温度になるよう制御基板２０が制御（調整）して、さらにステップＳ９０に至り、制御基板２０は、給湯温度と設定温度との比較処理を継続する。一方、給湯温度≦設定温度となれば（ステップＳ１００、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０の処理に戻って出湯位置の選択を開始する。カラン１９が開放されている間、給湯機１０１は、ステップＳ１０〜Ｓ１１０の処理を繰り返す。そして、給湯の途中で出湯中のタンクの各温度センサ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの測定値がユーザー設定の温度を下回った場合、切替弁９により、再度出湯する配管の切替を行う。
【００４７】
ここで、切替弁９の動作状態（取水部１３１の位置）と貯湯タンク３内の残湯温度との関係について説明する。図８は、取水部位置と貯湯タンク内の残湯温度との関係を説明するための図である。本実施の形態の給湯機１０１は、取水部１３１の先端部６１を上部配管１０側、下部配管１１側、水平位置（軸部１３３と同じ高さ位置）の何れかを選択することによって貯湯タンク３内の異なる３箇所の高さから湯を取り出すことが可能となっている。
【００４８】
図８の（ａ）は、中部温度センサ１４Ｂによってユーザーの設定した温度より高い温度が測定され、切替弁９が水平位置を選択した場合（貯湯タンク３内の中段部から中温水を取水する場合）を示している。また、図８（ｂ）は、下部温度センサ１４Ｃによってユーザーの設定した温度より高い温度が測定され、切替弁９が下部配管１１の位置を選択した場合（貯湯タンク３内の下部から中温水を取水する場合）を示している。また、図８（ｃ）は、上部温度センサ１４Ａによってユーザーの設定した温度より高い温度が測定され、切替弁９が上部配管１０の位置を選択した場合（貯湯タンク３内の上部から中温水を取水する場合）を示している。本実施の形態の給湯機１０１は、これらの動作によって選択的に温度の低い中温水を利用している。これにより、貯湯タンク３内のうち、下部には低温の水を貯えることが可能となる。
【００４９】
このように、給湯機１０１は、湯を貯える貯湯タンク３と貯湯タンク３の側面に配置された切替弁９を備えており、貯湯タンク３内から取水する位置を切替弁９によって上部配管１０の上側、下部配管１１の下側、切替弁９の近傍の何れかに切り替えている。これにより、沸き上げ、追焚き、放熱などによって発生した、沸き上げ効率の悪い中温水を蛇口等の給湯に利用することが可能になり、効率良く沸き上げ運転を行うことが可能となる。また、給湯機１０１は、中温水の取り出しを可能にする切替弁９を貯湯タンク３内部の温水の温度影響を受けにくい貯湯タンク３の側面に設置しているので、切替弁９の故障を防止することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、貯湯タンク３内に上部配管１０と下部配管１１を備える場合について説明したが、貯湯タンク３内には上部配管１０と下部配管１１がなくてもよい。この場合、切替部１３の取水部１３１を長めに構成しておき、取水部１３１によって直接高温水、中温水、低温水を取水できるようにしておく。
【００５１】
また、取水部１３１の先端部側は、ＸＺ平面内（鉛直方向を含んだ面）が回転面である場合に限らず、水平面以外の平面内であれば何れの面を回転面としてもよい。この場合、軸部１３３の回転軸は水平方向に延びている必要はなく、鉛直方向から所定の角度を有した方向であれば何れの方向であってもよい。また、切替部１３は、９０度のＬ字型に曲げられた形状に限らず所定の角度だけ曲げられていればよい。換言すると、切替部１３は、一方の端部側の管状部材と他方の端部側の管状部材とが異なる軸方向となるよう管状部材を曲げて形成しておけばよい。
【００５２】
このように実施の形態１によれば、沸き上げ効率の悪い中温水を、簡易な構成で貯湯タンク３内から選択的に取出してカラン１９などから給湯できるので、効率良く沸き上げを行え、その結果、低コストで給湯機１０１を運転することが可能となる。また、１つの切替弁９で中温水の取水位置を変更できるとともに、切替弁９が故障しにくい貯湯タンク３の側面に設置されているので、給湯機の設置や維持を低コストで実現できる。したがって、給湯機１０１は、低コストで給湯を行うことが可能となる。
【００５３】
また、上部配管１０や下部配管１１を設けてあるので、切替部１３の構成が簡易になり、上部の湯水や下部の湯水を容易に取出すことが可能となる。また、取水部１３１の先端に取水部１３１よりも太い先端部６１を設けるとともに、上部配管１０や下部配管１１に導入部５１を設けてあるので、取水部１３１を上部配管１０や下部配管１１に容易に接続することが可能となる。
【００５４】
実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る給湯機の構成を示す図である。図９では、給湯機１０２の配管回路構成を示しており、図１の給湯機１０１と同様の機能を有する構成要素についてはその説明を省略する。本実施の形態の切替弁９は、貯湯タンク３内からの湯水の出湯と、貯湯タンク３内への湯水の入湯と、を行うことができるよう構成されている。実施の形態２では、ヒートポンプユニット１Ａで設定温度まで沸き上がっていない湯（未到達湯）を、貯湯タンク３内の同温度帯の位置に戻す。
【００５５】
給湯機１０２は、給湯配管１７Ｂの代わりに給湯配管１７Ｃを有しており、湯水混合弁５と貯湯タンク３は給湯配管１７Ｃによって接続されている。また、給湯機１０２は、ヒートポンプユニット１Ａの代わりにヒートポンプユニット１Ｂを有している。ヒートポンプユニット１Ｂは、ヒートポンプユニット１Ａと同様の機能を有しており、循環配管（第１の接続配管）８Ｂに接続されている点でヒートポンプユニット１Ａと異なる。これにより、給湯機１０２は、給湯機１０１の構成に加えて、循環配管８Ｂを有した構成となっている。循環配管８Ｂは、ヒートポンプユニット１Ｂと給湯配管１７Ｃとを接続する配管であり、ヒートポンプユニット１Ｂで温められた湯を給湯配管１７Ｃに導く。換言すると、循環配管８Ｂは切替弁９の一次側に接続されている。また、給湯機１０２の給湯配管１７Ｃには、循環配管８Ｂから切替弁９へ流入する湯の流入温度を検出する温度センサとして流入温度センサ２６が設置されている。
【００５６】
給湯機１０２は、循環配管８Ｂを用いることによって、ヒートポンプユニット１Ｂによって沸き上げられた湯のうち、沸き上げ開始時の湯であって設定温度まで沸き上がっていない湯を、貯湯タンク３の同温度帯に戻す。具体的には、設定温度まで沸き上がっていない湯は、ヒートポンプユニット１Ｂ、循環配管８Ｂ、給湯配管１７Ｃ、切替弁９、切替部１３を介して貯湯タンク３内に送られる。このとき、給湯機１０２の制御基板２０は、流入温度センサ２６が検知する温度に応じた位置に取水部１３１を回転させる。制御基板２０は、例えば実施の形態１の場合のように、取水部１３１を上部配管１０側、下部配管１１側、水平位置の何れかの位置に移動させる。取水部１３１の移動処理（湯の戻し位置の選択の制御）は、実施の形態１の処理と同様の処理によって行う。これにより、給湯機１０２は、設定温度まで沸き上がっていない湯と貯湯タンク３内で設定温度近傍となっている高温水とが混合することを防止し、これにより中温水が増加することを防止している。
【００５７】
このように実施の形態２によれば、設定温度まで沸き上がっていない湯を、貯湯タンク３内で同温度帯となっている位置に戻すので、設定温度まで沸き上がっていない湯によって貯湯タンク３内の中温水が増加してしまうことを防止できる。したがって、効率良く貯湯タンク３内に湯を貯湯することが可能となる。
【００５８】
実施の形態３．
図１０は、実施の形態３に係る給湯機の構成を示す図である。図１０では、給湯機１０３の配管回路構成を示しており、図９の給湯機１０２と同様の機能を有する構成要素についてはその説明を省略する。本実施の形態の切替弁９は、貯湯タンク３内からの湯水の出湯と、貯湯タンク３内への湯水の入湯と、を行うことができるよう構成されている。実施の形態３では、熱交換器４で熱交換されて温度の下がった湯（温度低下湯水）を、貯湯タンク３内の同温度帯の位置に戻す。
【００５９】
給湯機１０３は、追焚き配管２５Ｂの代わりに追焚き配管２５（第２の接続配管）Ｃを有している。また、給湯機１０３は、給湯配管１７Ｃの代わりに給湯配管１７Ｄを有しており、湯水混合弁５と貯湯タンク３は給湯配管１７Ｄによって接続されている。追焚き配管２５Ｃは、給湯配管１７Ｄと熱交換器４とを接続しており、熱交換器４からの湯を給湯配管１７Ｄに導いている。換言すると、追焚き配管２５Ｃは、切替弁９の一次側に接続されている。また、給湯機１０３の給湯配管１７Ｄには、追焚き配管２５Ｃから切替弁９へ流入する湯の流入温度を検出する温度センサとして流入温度センサ２６が設置されている。熱交換器４によって熱交換されて温度が低下した湯の温度は、切替弁９への湯の流入温度を測定する流入温度センサ２６によって検出される。
【００６０】
給湯機１０３は、給湯配管１７Ｄを用いることによって、熱交換器４からの湯（熱交換後の温度の下がった湯）を、貯湯タンク３の同温度帯に戻す。具体的には、給湯機１０３の制御基板２０は、流入温度センサ２６によって検出される温度と貯湯タンク３内部の温度とを比較する。給湯機１０３の制御基板２０は、流入温度センサ２６が検知する温度と同じ温度の湯が貯湯されている貯湯タンク３内の位置に取水部１３１を回転させる。制御基板２０は、例えば実施の形態１の場合のように、取水部１３１を上部配管１０側、下部配管１１側、水平位置の何れかの位置に移動させる。取水部１３１の移動処理（湯の戻し位置の選択の制御）は、実施の形態１の処理と同様の処理によって行う。これにより、給湯機１０２は、熱交換器４の熱交換によって温度の下がった湯を、貯湯タンク３内の同一温度帯に戻している。このように、給湯機１０３は、貯湯タンク３内の低温水や高温水と熱交換後の湯が混合することを防止しており、これにより、中温水が増加することを防止できる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、ヒートポンプユニット１Ｂと給湯配管１７Ｄが接続されている場合について説明したが、ヒートポンプユニット１Ｂと給湯配管１７Ｄとは接続されていなくてもよい。
【００６２】
このように実施の形態３によれば、熱交換器４による熱交換後の湯を、貯湯タンク３内で同温度帯となっている位置に戻すので、熱交換器４による熱交換後の湯によって貯湯タンク３内の中温水が増加してしまうことを防止できる。したがって、効率良く貯湯タンク３内に湯を貯湯することが可能となる。
【００６３】
なお、上述してきた実施の形態１〜３では、取水部１３１が上部配管１０、下部配管１１のいずれとも接続しない状態の場合には、水平位置で貯湯タンク３内の湯水を取水または入水したが、取水部１３１をこれら３箇所以外の位置に移動させて貯湯タンク３内の湯水を取水または入水してもよい。例えば、切替部１３の軸部１３３の回転角度を任意に調整し、切替弁９近傍（水平位置近傍）で湯水の取水位置または入水位置を細かく調整するよう給湯機１０１〜１０３を構成してもよい。換言すると、取水部１３１を回転することによって任意の方向に向けることで、取水部１３１を貯湯タンク３内の種々の位置に変更し、細かく出湯高さを変える。このような構成の場合、中部温度センサ１４Ｂの近傍に複数の温度センサを追加して、貯湯タンク３の高さ方向の温度を細かく検出できるようにしてもよい。給湯機１０１〜１０３は、水平方向を含む任意の回転位置の何れかを選択することで貯湯タンク３内の所定高さの湯（所望温度の湯）を任意に取り出すことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、高温の湯が積層貯湯された貯湯タンクからの湯の給湯に適している。
【符号の説明】
【００６５】
１Ａ，１Ｂ  ヒートポンプユニット
２  タンクユニット
３  貯湯タンク
４  熱交換器
５  湯水混合弁
６  給水配管
７  沸き上げポンプ
８Ａ，８Ｂ  循環配管
９  切替弁（出湯弁）
１０  上部配管
１１  下部配管
１２  ステッピングモータ
１３  切替部
１４  タンク温度センサ
１４Ａ  上部温度センサ
１４Ｂ  中部温度センサ
１４Ｃ  下部温度センサ
１５  沸き上げセンサ
１６  給湯温度センサ
１７Ａ〜１７Ｄ  給湯配管
１８  給湯流量センサ
１９  カラン
２０  制御基板
２１  タンク循環ポンプ
２２  風呂循環ポンプ
２３Ａ，２３Ｂ  風呂循環配管
２４  浴槽
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ  追焚き配管
２６  流入温度センサ
３１  ギア
３２  接合軸
４１  上部開口面
４２，６３  内壁面
５１  導入部（導入溝）
６１  先端部
６２  切替部側開口面
１０１〜１０３  給湯機
１３１  取水部
１３２  接合部
１３３  軸部
【図１】
2010175186.tif 000003
【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】
2010175186.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010175186.tif 000011
【図１０】
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