(57)【要約】【課題】生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供する。【解決手段】ヒートポンプユニット１０と、貯湯タンク３１を備える貯湯ユニット３０と、貯湯タンク３１から供給される湯を使用する使用場所５０とから構成され、貯湯タンク３１は、その内部に貯留される水の温度を計測する貯湯温度センサ３３と、その内部で貯湯タンク３１の高さ方向に移動可能とされ、貯湯タンク３１下部から供給される低温水Ｌと貯湯タンク３１上部から供給される高温水Ｈとの間に生成される中温水Ｍを取り出す中温水採湯機構９０とを備える。【選択図】図１
2011163699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を順次配管接続した冷凍サイクルと、
前記水熱交換器の水回路に連結し前記水熱交換器で生成した高温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから供給される湯を貯める浴槽と、
前記浴槽に貯められた湯を循環させる風呂循環ポンプと、前記湯を前記水熱交換器で生成された高温水との間で熱交換を行う追焚熱交換器と、前記追焚熱交換器における熱交換によって生成された中温水を前記貯湯タンクへ送出させる追焚ポンプと、から構成される前記浴槽に貯められた湯を保温するための湯保温回路と、を備え、
前記貯湯タンクは、
その内部に貯留される水の温度を計測する貯湯温度センサと、
その内部で前記貯湯タンクの高さ方向に移動可能とされ、前記貯湯タンク下部から供給される低温水と前記貯湯タンク上部から供給される前記高温水との間に生成される中温水を取り出す中温水採湯機構と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
【請求項２】
前記中温水採湯機構は、
前記貯湯タンク内の中温水を採取する採湯口を備える採湯管と、
一端が前記採湯管に接続され、他端が前記貯湯タンク下部に接続される中温水取り出し管に固定される中温水移動管と、
前記貯湯タンク内上部に設置されたローラと、
前記貯湯タンク下部外に設けられるモータと、
前記ローラと前記モータとに掛け渡され、前記採湯管をその途中に接続固定した無端状のワイヤと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項３】
前記中温水採湯機構は、
前記貯湯タンク内の中温水を採取する採湯口を備える採湯管と、
一端が前記採湯管に接続され、他端が前記貯湯タンク下部に接続される中温水取り出し管に固定される中温水移動管と、
前記中温水移動管の一端部付近に固定されるフロートと、
前記貯湯タンク下部外に設けられる巻き取り機と、
一端を前記採湯管の近傍に固定し、他端を前記巻き取り機に固定するワイヤと、
前記貯湯タンク内において前記ワイヤの周囲を覆い、前記採湯管が前記貯湯タンク内をその高さ方向に移動するのに合わせて移動する移動壁と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項４】
前記中温水採湯機構は、
前記貯湯タンク内の中温水を採取する採湯口を備える採湯管と、
一端が前記採湯管に接続され、他端が前記貯湯タンク下部に接続される中温水取り出し管に固定される中温水移動管と、
前記中温水移動管の一端部付近に固定されるフロートと、
前記貯湯タンク下部外に設けられる巻き取り機と、
一端を前記採湯管の近傍に固定し、他端を前記モータに固定するワイヤと、を備え、
前記巻き取り機は、前記ワイヤを巻き取るローラをケーシング内に格納することで前記ケーシング外への水漏れを防止する構成を採用することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項５】
前記中温水取り出し管には、中温水温度センサが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項６】
前記採湯管の近傍には、中温水温度センサが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項７】
前記中温水移動管は、前記採湯管の移動に合わせて前記貯湯タンク内で伸縮することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のヒートポンプ給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ給湯システムを利用して湯を生成する貯湯運転の場合、通常は深夜電力を使用する。これは湯を生成する（沸かす）ために使用される電力の電気代を安く済ませることが可能となるからである。生成される湯は、一般的に６５℃から９０℃の湯温を持つ（以下、このような温度を持つ湯を便宜的に「高温水」という）。この高温水は各使用場所で使用されるまで貯湯タンクに貯めておかれる。
【０００３】
一方、例えば風呂の追焚運転が行われると、高温水と浴槽の湯との間において熱交換が行われる。この熱交換によって高温水は放熱によって温度が下がり、例えば、５０℃前後の湯温をもつ、いわゆる中温水が生成される。この中温水も貯湯タンクに戻されるが、中温水の戻し方によっては貯湯タンク内において高温水と中温水が混ざってしまい、貯湯タンク内の温度分布が悪化し、貯湯運転の効率が低下するといった弊害が生ずる。
【０００４】
そこで、以下の特許文献１には、中温水を貯湯タンクの中温水貯留部に貯留させるとともに、給湯時に中温水を出湯して沸き挙げ時に残る中温水を減らすことで、ヒートポンプ熱源による沸き挙げ運転（貯湯運転のこと）時のＣＯＰを改善した発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されたヒートポンプ給湯装置の貯湯槽では、中温水戻し口が固定されているため、常にこの中温水戻し口付近に中温水貯留部が形成されることになる。また、中温水戻し口に水平方向拡散手段を設けることで中温水戻し口付近の水と混ぜることなく中温水を貯湯槽に戻すことができるとされるが、水平方向拡散手段の取り付け角度如何によっては戻された中温水と水とが混ざることは避けられない。
【０００７】
従って、ヒートポンプ熱源へ供給する水の温度が所定よりも高くなってしまう弊害が生じ、高温水の生成（貯湯運転）により多くの時間と電気を必要とする低効率高コストなヒートポンプ給湯装置となりかねない。
【０００８】
また、特許文献１に開示されたヒートポンプ給湯装置の貯湯槽には中温水出湯管も設置されているが、その設置位置は中温水戻し口の設置位置よりも高い位置にあるため、中温水の量によっては中温水と高温水との境界が中温水出湯管の位置よりも低くなることもある。従って、貯湯槽内に必ず中温水貯留部が形成され中温水を使い切ることができなくなる。
【０００９】
さらに、貯湯槽内部に中温水貯留部が必ず形成されるということになれば、高温水を一定量貯湯するためには中温水の量をも見越して貯湯槽の大きさを決定しなければならず、貯湯槽の大型化を招きかねない。貯湯槽の大型化は、広い設置スペースの確保が求められることになり、省スペースの観点から適切ではない。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、さらには貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、ヒートポンプ給湯システムにおいて、圧縮機、水熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を順次配管接続した冷凍サイクルと、水熱交換器の水回路に連結し水熱交換器で生成した高温水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクから供給される湯を貯める浴槽と、浴槽に貯められた湯を循環させる風呂循環ポンプと、湯を水熱交換器で生成された高温水との間で熱交換を行う追焚熱交換器と、追焚熱交換器における熱交換によって生成された中温水を貯湯タンクへ送出させる追焚ポンプと、から構成される浴槽に貯められた湯を保温するための湯保温回路と、を備え、貯湯タンクは、その内部に貯留される水の温度を計測する貯湯温度センサと、その内部で貯湯タンクの高さ方向に移動可能とされ、貯湯タンク下部から供給される低温水と貯湯タンク上部から供給される高温水との間に生成される中温水を取り出す中温水採湯機構とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、さらには貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システムを住宅に設置した例を示した模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における貯湯ユニットの部分を拡大して示す拡大図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における貯湯ユニットの部分を拡大して示す拡大図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における貯湯ユニットの部分を拡大して示す拡大図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態における貯湯ユニットの部分を拡大して示す拡大図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態における貯湯ユニットで使用する巻き取り機の全体を示す拡大図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における巻き取り機を図６に示すＡ−Ａ線にて切断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システム１を住宅に設置した例を示した模式図である。
【００１６】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯システム１は、大きく分けてヒートポンプユニット１０と、貯湯ユニット３０と、供給された湯が使用される各使用場所５０から構成されている。また、ヒートポンプ給湯システム１は、制御部８０によってそのシステムが制御されている。ヒートポンプユニット１０と貯湯ユニット３０とはいわゆる水回路２１で、貯湯ユニット３０と各使用場所５０とは給湯管４０でそれぞれ接続されている。
【００１７】
ヒートポンプユニット１０には、冷凍サイクル内を循環する冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒の熱を利用して水道管Ｗから供給される水を温め高温水Ｈを生成する水熱交換器１２と、膨張弁１３と、膨張弁１３を通ってきた水熱交換器１２で液体となった冷媒を気体にする空気熱交換器１４とを順次配管接続した冷凍サイクル１５が設けられている。冷凍サイクル１５では、蒸発器として空気熱交換器１４を用いており、この空気熱交換器は外気を取り入れて冷媒を気体にする。
【００１８】
貯湯ユニット３０は、冷凍サイクル１５を利用して生成された高温水Ｈを貯める貯湯タンク３１と、例えば貯湯タンク３１の高温水Ｈと水道管Ｗから供給される水を混合して各使用場所５０に給湯する第１の混合弁３２とから構成されている。また、貯湯タンク３１には、内部の水（高温水Ｈ、中温水Ｍ、水）の温度を計測することのできる貯湯温度センサ３３が設けられている。図１に示す第１の実施の形態における貯湯ユニット３０では、高温水Ｈ側から低温水Ｌ側へ貯湯タンク３１に５つの貯湯温度センサ３３ａないし３３ｅが設けられている。
【００１９】
ここで、ヒートポンプ給湯システム１における冷凍サイクルについて、上述の冷凍サイクル１５を例に簡単に説明する。まず、気体である冷媒は圧縮機１１において圧力が掛けられて高温高圧にされ水熱交換器１２に供給される。一方、水道管Ｗから供給された水は一旦貯湯タンク３１に貯留され、必要に応じて貯湯運転の際に貯湯タンク３１から水配管を介してポンプ２０にて水熱交換器１２に送られる。水熱交換器１２内では、冷媒と水との間で熱交換が行われる。すなわち、冷媒の熱がポンプ２０によって水熱交換器１２に送り込まれた水を熱し、冷媒はこの水によって冷やされて気体から液体に変化する。熱せられた水は、高温水Ｈとなって貯湯タンク３１に貯えられる。この高温水Ｈは、例えば、第１の混合弁３２を通って、風呂場等の各使用場所５０に供給される。水熱交換器１２によって熱を奪われ液体になった冷媒は膨張弁１３、空気熱交換器１４によって再び気体にされてこれまでのサイクルを繰り返す。
【００２０】
貯湯タンク３１に貯められている高温水Ｈは、給湯管４０を介して各使用場所５０へ供給される。貯湯タンク３１内に貯められた高温水Ｈは、第１の混合弁３２において後述する中温水取り出し管から供給される後述する中温水Ｍと適宜混合されて各使用場所５０に供給される。これによって、各使用場所５０において適温の湯を使用することができる。
【００２１】
なお、第１の混合弁３２は、後述する制御部８０によってその開閉が制御される。また、第１の混合弁３２（貯湯タンク３１）と各使用場所５０との間には第１の流量センサ４１が設けられており、各使用場所５０にて必要な量の湯を適切に供給することができる。貯湯タンク３１と第１の混合弁３２との間には逆止弁４２が設けられている。
【００２２】
本発明の各実施の形態においては、図１に示すように湯の使用場所５０の例として、浴室５１、洗面所５２、台所５３が表わされている。浴室５１では、浴槽５１ａに湯が張られ、シャワー５１ｂで湯を使用することができるようにされている。また、洗面所５２では顔や手を洗うために湯が使用され、台所５３では料理をする際に湯が使用される。そして、各使用場所５０で使用された湯や水は、排水管６０を介して排水される。
【００２３】
なお、本発明の実施の形態における浴槽５１ａは、貯湯タンク３１から供給された湯を貯めておくため時間の経過とともに湯が冷めることのないように高い断熱性能を備えるものであることが好ましい。
【００２４】
また、浴槽５１ａには、浴槽５１ａ内部に貯められている湯の温度を保つための湯保温回路が接続されている。この湯保温回路７０は、浴槽に貯められた湯を湯保温回路７０内に循環させる風呂循環ポンプ７１と、この浴槽５１ａ内部に貯められている湯を貯湯タンク３１内の高温水Ｈとの間で熱交換を行う追焚熱交換器７２とから構成される。
【００２５】
追焚熱交換器７２内には、貯湯タンク３１内の高温水Ｈと水道管Ｗから供給された水（以下、このように貯湯タンク３１内に供給される水を「低温水Ｌ」と表わす。）との両者が第２の混合弁７３によって混合された混合水が通るための管と、浴槽５１ａから送水された湯が通るための管とが設けられている。そして追焚熱交換器７２内にてこの混合水と浴槽５１ａから送水された湯との間で熱交換が行われる。この熱交換によって高温水Ｈはその温度が下がることになるが、この温度が下がった高温水Ｈが中温水Ｍである。
【００２６】
追焚ポンプ７４は貯湯タンク３１から高温水Ｈを追焚熱交換器７２へと供給するとともに、熱交換によって生成された中温水Ｍを再度貯湯タンク３１へと戻す。追焚ポンプ７４の吐出側には逆止弁７５が設けられており、接続される中温水取り出し管（後述）からの中温水Ｍが逆流しないようにされている。
【００２７】
また、湯保温回路７０は、湯張り回路でもあり、予め設定された温度となるよう第２の混合弁７３にて貯湯タンク３１内の高温水Ｈと水道管Ｗの両者を混合し、浴槽５１ａへと供給する。この際の湯張り量については、第２の流量センサ７６が計測して必要量が浴槽５１ａへと供給される。
【００２８】
なお、湯保温回路７０が湯保温回路７０として使用されるか、湯張り回路として使用されるかによって、制御部８０は、電磁弁７７及び三方弁７８の開閉処理を行う。電磁弁７７と第２の流量センサ７６との間には逆止弁７９が設けられている。
【００２９】
制御部８０は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ給湯システム１のシステム全体を制御している。図１では図示の都合上、膨張弁１３、空気熱交換器１４との間の接続のみを例示し、その他のヒートポンプ給湯システム１の各部との接続を省略しているが、第１の混合弁３２、第２の混合弁７３、或いは湯保温回路７０内の風呂循環ポンプ７１等の駆動を制御する。
【００３０】
中温水採湯機構９０は、貯湯タンク３１内、或いはその外部近傍に設けられている機器の総称である。中温水採湯機構９０は、貯湯タンク３１内の中温水を適宜使用場所５０に供給するために使用されたり、或いは、湯保温回路７０において発生した中温水を貯湯タンク３１内の所定の場所に貯湯するために使用される。
【００３１】
第１の実施の形態における中温水採湯機構９０は、図１に示すように、貯湯タンク３１内の中温水Ｍを採取する採湯口９１を備える採湯管９２と、一端が採湯管９２に接続され、他端が貯湯タンク３１の下部に接続される中温水取り出し管９３に固定される中温水移動管９４と、貯湯タンク３１内の上部に設置されたローラ９５と、貯湯タンク３１の下部外に設けられるモータ９６と、ローラ９５とモータ９６とに掛け渡され、採湯管９２をその途中に接続固定した無端状のワイヤ９７とから構成される。
【００３２】
採湯管９２は、貯湯タンク３１内に存在する中温水Ｍを取り出すために用いられる。具体的には、採湯管９２に設けられている採湯口９１から取水することになる。また、中温水取り出し管９３は、貯湯タンク３１の下部に接続される。そして中温水移動管９４は、図１に示すように、一端が採湯管９２に接続され、他端が中温水取り出し管９３に固定される。
【００３３】
従って、取水された中温水Ｍは、採湯口９１から貯湯タンク３１内では中温水移動管９４を介して、貯湯タンク３１外では中温水取り出し管９３を介して第１の混合弁３２に送られる。第１の混合弁３２では、上述したように、この中温水Ｍと貯湯タンク３１の上部から供給される高温水Ｈとが混合され、給湯管４０を介して各使用場所５０へと送水される。
【００３４】
第１の実施の形態においては、この中温水取り出し管９３に中温水温度センサＭＳが設置されている。また、逆止弁９８も設けられており、貯湯タンク３１から取り出された中温水Ｍは、第１の混合弁３２へ向けてのみ流れることができるようにされている。
【００３５】
中温水取り出し管９３は、第１の混合弁３２に接続されて各使用場所５０へ湯を供給するために使用されるとともに、併せて、湯保温回路７０にも接続されている。従って、湯保温回路７０（追焚熱交換器７２）において生成された中温水Ｍを貯湯タンク３１へ戻すためにも使用される。
【００３６】
貯湯タンク３１内上部には、ローラ９５が回転可能な状態で固定されている。また、貯湯タンク３１の外側であって貯湯タンク３１の外部には、モータ９６が設置されている。ローラ９５とモータ９６との間には、無端状のワイヤ９７が掛け渡され、モータ９６が回転することによって、ワイヤ９７がローラ９５とモータ９６との間を移動する。
【００３７】
ワイヤ９７はモータ９６の回転によって貯湯タンク３１の下部において、その内部と外部との間を行き来することになるが、貯湯タンク３１の内外の境にはシールが施されており、ワイヤ９７が移動しても貯湯タンク３１内の水（主に低温水Ｌ）が漏れることはない。
【００３８】
さらに、ワイヤ９７の途中、詳しくは、貯湯タンク３１内であって、かつ、ローラ９５と貯湯タンク３１の下部（シール部分）との間には採湯管９２が接続固定されている。従って、モータ９６が回転してワイヤ９７が貯湯タンク３１内を高さ方向に移動するに伴って、併せて採湯管９２も貯湯タンク３１内を高さ方向に移動する。また、上述したように、採湯管９２には、中温水移動管９４の一端が固定され、他端は貯湯タンク３１下部において中温水取り出し管９３と接続固定されていることから、中温水移動管９４も採湯管９２の動きに追随して貯湯タンク３１内を高さ方向に移動する。
【００３９】
次に、中温水採湯機構９０の動きについて、場面を分けて以下、説明する。
【００４０】
まず貯湯タンク３１への貯湯時である。上述したように、貯湯運転は、深夜の電力料金が安い時間帯に行われる。ヒートポンプユニット１０が貯湯タンク３１下部にある低温水Ｌを用いて水熱交換器１２にて熱交換を行って、貯湯タンク３１の上部から生成した高温水Ｈを貯湯タンク３１内へと貯留する（貯湯運転）。中温水Ｍは、貯湯タンク３１内での攪拌がない限り、高温水Ｈと低温水Ｌとの境に存在している。従って、貯湯タンク３１内において貯湯タンク３１下部の低温水Ｌの量が減り、貯湯タンク３１上部の高温水Ｈの量が増えてくると、次第に中温水Ｍの領域は貯湯タンク３１において下降していくことになる。
【００４１】
貯湯温度センサ３３は、随時貯湯タンク３１内部の水の温度を計測し、制御部８０へとその情報を送信する。貯湯運転中であれば、最初は貯湯温度センサ３３ａにおいて高温水Ｈを示す温度が計測されるが、徐々に貯湯温度センサ３３ｂ，３３ｃにおいても高温水Ｈを示す温度が計測されるようになる。制御部８０では、この送られてくる貯湯タンク３１内の温度情報を基に、採湯管９２が常に中温水Ｍを採湯できる位置、すなわち、中温水Ｍの領域にあるようにその位置を推測し、モータ９６を駆動する。
【００４２】
従って例えば、採湯管９２の位置は貯湯運転が進むにつれて次第に貯湯タンク３１内を下降することになり、併せて、中温水移動管９４も縮むことになる。
【００４３】
次に、いずれかの使用場所５０において湯が使用される給湯時である。給湯時は、第１の混合弁３２において、高温水Ｈと中温水Ｍとが混合されて各使用場所５０へと供給される。高温水Ｈの温度は概ね一定であることから、第１の混合弁３２において何度の中温水Ｍを混合すれば各使用場所５０において求められる温度の湯を供給することができるか判断することができる。
【００４４】
そこで、制御部８０では、中温水取り出し管９３に設置された中温水温度センサＭＳから採湯管９２において取り出された貯湯タンク３１内の中温水Ｍの温度に関する情報を取得する。そして、この中温水Ｍに関する温度情報に基づいて、モータ９６を駆動して適切な温度の中温水Ｍが存在する領域に採湯管９２を移動させる。また、この中温水Ｍに関する温度情報及び既に把握している高温水Ｈに関する温度情報とを基にして第１の混合弁３２をどの程度開くか決定し、駆動する。これによって、各使用場所５０において所望の温度の湯が適切に供給されることになる。
【００４５】
なお、各使用場所５０における設定温度によっては、採湯管９２を貯湯タンク３１内の下部に移動させ、中温水Ｍではなく、むしろ低温水Ｌを第１の混合弁３２に供給することももちろん可能である。
【００４６】
次に、湯保温回路７０が運転される場合である。この場合、浴槽５１ａ内の湯の温度を保持するために追焚熱交換器７２において浴槽５１ａの湯と高温水Ｈとが熱交換される。熱交換された高温水Ｈは、中温水Ｍとなり追焚ポンプ７４によって貯湯タンク３１内へと戻される。但し、この場合、生成された中温水Ｍを例えば、低温水Ｌの領域に戻してしまうと、低温水Ｌの温度が上がってしまい、貯湯運転の効率が低くなってしまう。
【００４７】
そこで、制御部８０は、中温水温度センサＭＳから湯保温回路７０において生成され貯湯タンク３１内へ戻る中温水Ｍの温度情報を取得し、貯湯タンク３１内においてその温度と同程度の温度帯である領域にその中温水Ｍを戻す。このように制御することによって、貯湯タンク３１内に貯湯される水の温度領域を乱す、すなわち、攪拌してしまうことはなくなる。なお、この場合、採湯口９１と採湯管９２は、それぞれ戻し口と戻し管としての役割を果たすことになる。
【００４８】
従って、生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、さらには貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することができる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００５０】
図２は、貯湯ユニット３０の部分を拡大して示す拡大図である。この図２では、貯湯タンク３１の内部構成が示されている。貯湯タンク３１には、図示しないヒートポンプユニット１０において生成された高温水Ｈが貯湯タンク３１上部に接続される水回路２１を介して供給される。一方、低温水Ｌは貯湯タンク３１の下部に接続される水道管Ｗから供給される。
【００５１】
第１の実施の形態との構成上の相違点は、第１の混合弁３２を設けていない点である。また第１の混合弁３２を設けないことに伴って、逆止弁４２，９８も併せて設けられていない。上述した第１の実施の形態においては、第１の混合弁３２において高温水Ｈと中温水Ｍとを混合して各使用場所５０へと供給していた。
【００５２】
第２の実施の形態においては、中温水温度センサＭＳから送信される温度情報を各使用場所５０において求められる湯の温度と比較し、求められる湯温に近い温度を持つ湯を貯湯タンク３１内において探し、その求められる湯温に近い温度を持つ中温水Ｍを供給する。すなわち、制御部８０は、貯湯温度センサ３３からの温度情報を基に求められる湯温に近似する値を持つ湯が貯湯タンク３１内のどの辺りにあるかを推測し、その位置に採湯管９２を移動させる。その位置において湯（中温水Ｍ）を取り出すことができれば、第１の混合弁３２において高温水Ｈと混合させることなく各使用場所５０へと所望の温度を備える湯を供給することができる。
【００５３】
従って、上述したように、生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、さらには貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することができる。
【００５４】
併せて、貯湯ユニットを構成する機器を減らすことができることから、ヒートポンプ給湯システム全体のコスト低減、或いは、構成機器の配置位置の自由度が高まる、といった効果も得ることができる。
【００５５】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態において、上述の第１或いは、第２の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００５６】
図３は、貯湯ユニット３０の部分を拡大して示す拡大図である。この図３では、貯湯タンク３１の内部構成が示されている。これまでの実施の形態との構成上の相違点は、中温水採湯機構の構成である。
【００５７】
第３の実施の形態における中温水採湯機構１００は、貯湯タンク３１内の中温水を採取する採湯口９１を備える採湯管９２と、一端が採湯管９２に接続され、他端が貯湯タンク３１下部に接続される中温水取り出し管９３に固定される中温水移動管９４と、中温水移動管９４の一端部付近に固定されるフロート１０１と、貯湯タンク３１下部外に設けられる巻き取り機１０２と、一端を採湯管９２の近傍に固定し、他端を巻き取り機１０２に固定するワイヤ１０３と、貯湯タンク３１内においてワイヤ１０３の周囲を覆い、採湯管９２が貯湯タンク３１内をその高さ方向に移動するのに合わせて移動する移動壁１０４とから構成される。
【００５８】
採湯口９１と採湯管９２は、第１及び第２の実施の形態においては、その長手方向がワイヤ９７の移動方向と平行となるようにワイヤ９７に接続固定されている。採湯口９１と採湯管９２の構成は第１及び第２の実施の形態の場合と同様であるものの（但し、図３においては、採湯口９１は図示されていない）、第３の実施の形態においては、その短手方向がワイヤ１０３の移動方向と平行となるようにワイヤ１０３に接続固定されている。
【００５９】
これは、後述するようにワイヤ１０３の一端はこのフロート１０１と接続されている。また、中温水移動管９４と採湯管９２との接続部分もこの近傍に位置する。従って、フロート１０１が存在することによって、採湯管９２の長辺がワイヤ１０３の移動方向と平行となるようには設置できない。すなわち、採湯管９２が接続される中温水移動管９４の一端部付近にフロート１０１が固定されていることから、採湯管９２の長手方向がワイヤ１０３の移動方向と平行となるようにワイヤ１０３に接続固定することができない。
【００６０】
なお、ワイヤ１０３の長さを長めに取り、フロート１０１を貯湯タンク３１内の上部に位置するように配置することで中温水移動管９４の一端部付近とフロート１０１との距離を取ることができれば、採湯管９２の長手方向がワイヤ１０３の移動方向と平行となるようにワイヤ１０３に接続固定することが可能となるのは言うまでもない。
【００６１】
ワイヤ１０３の他端は、巻き取り機１０２に固定されている。また、一端は、上述したように、フロート１０１に接続されている。第３の発明の実施の形態においては、フロート１０１と巻き取り機１０２との間にローラ１０５が設けられており、ワイヤ１０３の移動方向が変更されている。
【００６２】
また、貯湯タンク３１内においてワイヤ１０３の周囲には、ワイヤ１０３を覆う移動壁１０４が設けられている。この移動壁１０４は、その一端はフロート１０１とワイヤ１０３との接続部分近傍にあり、ワイヤ１０３が貫通する部分は、貯湯タンク３１内の水が漏れないようにシールが施されている。一方、その他端は、貯湯タンク３１の下部から突出して固定されている。この突出部分もシールされていることは言うまでもない。従って、移動壁１０４内に収まっているワイヤ１０３は、貯湯タンク３１内の水には触れることがないので、濡れることはなく、一方、ワイヤ１０３を介して水が貯湯タンク３１から漏れるということもない。
【００６３】
このように構成された移動壁１０４内にワイヤ１０３が納められており、そのワイヤ１０３の位置は、移動壁１０４の軸線上に一致する。図３においては、その状態を破線で示している。
【００６４】
また、巻き取り機１０２によるワイヤ１０３の巻き取り動作に合わせて移動壁１０４も貯湯タンク３１内において伸縮する。図３においては、移動壁１０４の伸縮可能な状態を、例えば、蛇腹状の部材で表わしている。但し、上述したような巻き取り機１０２によるワイヤ１０３の巻き取り動作に合わせて移動壁１０４も伸縮することが可能とされているならば、この部材はどのような形状、材質のものであっても良い。
【００６５】
なお、巻き取り機１０２によるワイヤ１０３の巻き取り動作に合わせて伸縮するのは、移動壁１０４に限らず、採湯管９２（採湯口９１）及び中温水移動管９４も同様であり、この点は第１、或いは第２の実施の形態と同様である。
【００６６】
巻き取り機１０２が回転することによってワイヤ１０３が巻き取られると、併せて移動壁１０４や中温水移動管９４も縮み、採湯管９２が貯湯タンク３１下部に近づく。一方、巻き取り機１０２が巻き取り方向とは反対方向に回転することによって巻き取られたワイヤ１０３が開放されていくと、移動壁１０４や中温水移動管９４は伸び、採湯管９２は貯湯タンク３１中上部に移動する。
【００６７】
なお、巻き取られたワイヤ１０３を開放する際に、フロート１０１の浮力を利用して伸ばしていくことも可能である。この場合には巻き取り機１０２に掛かる負荷も小さくなり、省エネに資する。
【００６８】
その他、貯湯運転時、給湯時、湯保温回路運転時の採湯管９２の動きについては、第１、或いは、第２の実施の形態において説明した通りである。
【００６９】
従って、生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、さらには貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することができる。
【００７０】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第４の実施の形態において、上述の第１ないし第３の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００７１】
図４は、貯湯ユニット３０の部分を拡大して示す拡大図である。この図４では、貯湯タンク３１の内部構成が示されている。第３の実施の形態と相違する点は、中温水採湯機構１１０において、中温水温度センサＭＳの設置位置と貯湯温度センサ３３の設置位置である。まず、中温水温度センサＭＳは、上述した第１ないし第３の実施の形態においては、中温水取り出し管９３に設置されていた。第４の実施の形態においては、フロート１０１とワイヤ１０３との接続部分近傍、すなわち、採湯管９２の近傍に設置されている。
【００７２】
また、貯湯温度センサ３３の設置位置については、主に高温水Ｈと低温水Ｌの温度を計測することのできる位置にのみ設けられている。図４においては、貯湯温度センサ３３ａと貯湯温度センサ３３ｅである。
【００７３】
このように採湯管９２の近傍に中温水温度センサＭＳを設置することによって、貯湯タンク３１内の中温水Ｍの位置をこれまで以上に正確に把握することができる。従って、各使用場所５０において求められる温度の湯をより確実に供給することが可能となるとともに、貯湯温度センサ３３の設置個数を減らすことが可能となり、部品点数を削減することができる。
【００７４】
なお、これまで説明したように、生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、さらには貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することもできる。
【００７５】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第５の実施の形態において、上述の第１ないし第４の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００７６】
図５は、貯湯ユニット３０の部分を拡大して示す拡大図である。この図５では、貯湯タンク３１の内部構成が示されている。これまでの実施の形態との構成上の相違点は、中温水採湯機構の構成である。
【００７７】
第５の実施の形態においては、第４の実施の形態と比較して、中温水採湯機構１２０において、まず移動壁１０４が設けられていない点で相違する。従って、ワイヤ１０３は、貯湯タンク３１内の水に触れる状態で存在している。
【００７８】
次に、巻き取り機１０６が、例えば、第３の実施の形態における巻き取り機１０２とは相違する。第３の実施の形態、或いは第４の実施の形態においては、いずれも移動壁１０４が設けられていたことから、ワイヤ１０３は貯湯タンク３１内を伸縮しても水に触れることはなく、また、移動壁１０４と貯湯タンク３１との間のシールも確実に行われていたことから、ワイヤ１０３を介して貯湯タンク３１の外に水が漏れることはなかった。従って、巻き取り機１０２についてもシールという点には特に拘っていない。
【００７９】
しかしながら、第５の実施の形態においては、上述したように移動壁１０４が設けられておらず、ワイヤ１０３は貯湯タンク３１内の水に直接触れた状態にある。従って、ワイヤ１０３を巻き取る巻き取り機１０６において十分なシールを施しておかなければ、貯湯タンク３１の外に水が漏れてしまうことになる。
【００８０】
図６は、第５の実施の形態における巻き取り機１０６の全体図であり、図７は、図６に示す巻き取り機１０６をＡ−Ａ線において切断した状態を示す断面図である。図７の断面図に明らかなように、巻き取り機１０６は、大きくケーシングＣとモータＭとに別れ、両者は軸１０６ａによって連結されている。モータＭは、軸１０６ａの一端の周囲に設けられているロータ（磁石）１０６ｂとその周囲を取り囲むモータステータ１０６ｃとから構成されており、両者の働きによって軸１０６ａが回転する。
【００８１】
軸１０６ａの他端には、ローラ１０６ｄが嵌め込まれている。このローラ１０６ｄはその円周方向に溝が形成されており、この溝にワイヤ１０３が巻き付けられる。ローラ１０６ｄ自体は、ケーシングＣの内部に位置している。ケーシングＣは、貯湯タンク３１の下部と直接接続される部分にフランジ部１０６ｅが設けられ、このフランジ部１０６ｅを介して巻き取り機１０６が貯湯タンク３１に固定される。
【００８２】
ケーシングＣは、ローラ１０６ｄがワイヤ１０３を巻き取るに適した位置に固定されるが、上述したように、第５の実施の形態においては、ワイヤ１０３は貯湯タンク３１内の水に触れている。従って、ケーシングＣの内部にも貯湯タンク３１内の水が充填されることになる。但し、フランジ部１０６ｅが貯湯タンク３１の下部に密着して固定されることによって巻き取り機１０６の貯湯タンク３１への取付場所からの漏水を防止している。
【００８３】
また、モータＭとケーシングＣとの間においては、軸１０６ａを包むように軸受シール１０６ｆが施されているため、軸１０６ａの部分からの漏水はなく、モータＭに悪影響を及ぼすこともない。
【００８４】
以上説明した、移動壁１０４が設けられていない点と、ケーシングＣを備える巻き取り機１０６を使用する点以外は、これまで第４の実施の形態において説明した通りである。従って、生成される中温水を貯留しても貯湯タンク内の温度分布の悪化を招かず、さらには貯留された中温水を確実に取り出すことで中温水層の形成を極力抑え、貯湯タンクの大型化を避けつつより効率よく貯湯運転を行うことのできる経済的に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することができる。
【００８５】
併せて、漏水防止機能を持つ巻き取り機を使用する必要があるものの、最も貯湯ユニットを構成する部品の点数を減らすことができ、部品点数減少に基づく様々な効果を享受しうる。特に、貯湯タンク内に収める機器が少なくなるため、貯湯タンク内の構成が簡単になるとともに衛生にもこれまで以上に配慮した貯湯ユニットを提供することができる。
【００８６】
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…ヒートポンプ給湯システム、１０…ヒートポンプユニット、１１…圧縮機、１２…水熱交換器、１３…膨張弁、１４…空気熱交換器、１５…冷凍サイクル、２０…ポンプ、２１…水回路、３０…貯湯ユニット、３１…貯湯タンク、３２…第１の混合弁、３３…貯湯温度センサ、４０…給湯管、４１…流量センサ、４２…逆止弁、５０…各使用場所、５１…浴室、５１ａ…浴槽、６０…排水管、７０…湯保温回路、７１…風呂循環ポンプ、７２…追焚熱交換器、７３…第２の混合弁、７４…追焚ポンプ、７５…逆止弁、７６…流量センサ、７７…電磁弁、７８…三方弁、７９…逆止弁、８０…制御手段、９０…中温水採湯機構、９１…採湯口、９２…採湯管、９３…中温水取り出し管、９４…中温水移動管、９５…ローラ、９６…モータ、９７…ワイヤ、９８…逆止弁、１００，１１０，１２０…中温水採湯機構、ＭＳ…中温水温度センサ、Ｗ…水道管
【図１】
2011163699.tif 000003
【図２】
2011163699.tif 000004
【図３】
2011163699.tif 000005
【図４】
2011163699.tif 000006
【図５】
2011163699.tif 000007
【図６】
2011163699.tif 000008
【図７】
2011163699.tif 000009