(57)【要約】【課題】必要とする温度帯の水を貯湯タンクから汲み上げることができるようにして，タンク内の湯水の入れ替わりを促進することのできる貯湯装置を提供すること。【解決手段】水道水を加熱する加熱手段と，上記加熱手段で加熱された水道水を貯留する貯湯タンクと，上記加熱手段で加熱された水道水を上記貯湯タンクに送水する送水手段と，上記加熱手段と送水手段とを駆動制御する制御手段と，を備えてなる貯湯装置において，貯湯タンク内の温度を検出する温度センサと，  貯湯タンクの側壁に取り付けられ，貯湯タンク内の高さの異なる位置から湯を外部に取り出す取水手段と，上記温度センサによるタンク内温度の検出値に従って上記取水手段を駆動して貯湯タンク内の所望高さの位置の湯をくみ出す汲み出し制御手段とを備えてなることを特徴とする貯湯装置。【選択図】図２
2008014519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道水を加熱する加熱手段と，
上記加熱手段で加熱された水道水を貯留する貯湯タンクと，
上記加熱手段で加熱された水道水を上記貯湯タンクに送水する送水手段と，
上記加熱手段と上記送水手段とを駆動制御する制御手段と，
を備えてなる貯湯装置において，
上記貯湯タンク内の温度を検出する温度センサと，
上記貯湯タンクの側壁に取り付けられ，貯湯タンク内の高さの異なる位置から湯を外部に取り出す取水手段と，
上記温度センサによるタンク内温度の検出値に従って上記取水手段を駆動して上記貯湯タンク内の所望高さの位置の湯をくみ出す汲み出し制御手段とを備えてなることを特徴とする貯湯装置。
【請求項２】
上記取水手段が，上記貯湯タンクの側壁に水密に取り付けられた水平軸回りに回転駆動自在の導出パイプと，該導出パイプの貯湯タンク内の端部に連結され上記水平軸に対して傾斜した回転パイプとから構成されてなる請求項１に記載の貯湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，貯湯タンクの内部に蓄えられた温水の中から，任意の温度の温水を取り出しうるようにした貯湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，水道水を加熱するヒートポンプ型などの加熱手段と，上記加熱手段で加熱された水道水を貯留する貯湯タンクと，上記加熱手段で加熱された水道水を上記貯湯タンクに送水する送水手段と，上記加熱手段と送水手段とを駆動制御する制御手段とを備えてなる貯湯装置が，例えば特許文献１などによって知られている。
このような貯湯装置における給湯タンク内の湯水は，タンク内の上下方向の位置が高くなるに従って温度が高くなり，タンク上部では６０℃から９０℃の熱湯になっている。通常の給湯装置では，できるだけ高温の水を取り出しうるように，上記のような給湯タンクの上部に給湯管が取り付けられ，できるだけ高温の湯が取り出しうるように構成されている。上記給湯管は混合弁につながっており，この混合弁によって水道管に接続された給水管と合流している。
従って，上記給湯管から送られてきた高温の熱湯と，給水管から送られてきた低音の水とが，混合弁で混合されることによって使用者の設定した温度の湯水が作られ利用されるように構成されるのが一般である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４０３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，上記した従来構造では，比較的温度の低い温水を利用する場合でも，タンクから熱湯を取り出し給水管の水と混ぜるので，タンクからの取湯量が少なく，タンク内の湯水の入れ替わりが良好でない。
更に，タンク上部から熱湯だけを取り出しているので，本当に熱湯が必要な時に供給量が不足することもある。
また，上記従来の貯湯装置では，タンク上部に貯まった高温の湯が先に使われる結果，３０〜５０℃程度の中温水が貯湯タンクに貯まっていくが，この中温水は暖房あるいは追焚きの熱源として利用するには温度が低いため適さず，しかも湯切れするまで給湯を行わないと容量当たりの保有熱量が少ない中温水がいつまでも貯湯タンク内に残留し，貯湯タンクの保有熱量を減らしてしまい，その結果，貯湯タンク容量の有効利用ができないという問題がある。
さらに貯湯タンク内の水の沸き上げを行う場合，中温水をヒートポンプ回路で再加熱するに給湯タンク内の水をヒートポンプに還流させて再加熱するが，還流してきた水の温度が高いためヒートポンプサイクルの効率が悪く，ヒートポンプ式給湯装置のＣＯＰ（エネルギー消費効率）を低下させてしまうという課題があった。
【０００５】
従って，本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，貯湯タンクの上部からのみ取水するのでなく，必要とする温度帯の水を貯湯タンクから汲み上げることができるようにして，タンク内の湯水の入れ替わりを促進することのできる貯湯装置を提供することである。また本発明の別の目的は，シャワー，皿洗い，風呂など，比較的よく使われる３０〜５０℃程度の中温水が多く消耗される結果，暖房あるいは追焚きの熱源として利用するに適した高温水が必要なときに大量に残されることで使途を拡大することができる貯湯装置を提供することである。
【０００６】
また，容量当たりの保有熱量が少ない中温水がいつまでも貯湯タンク内に残留することをなくし，貯湯タンクの保有熱量を増大し，その結果，貯湯タンク容量の有効利用が促進される，貯湯装置を提供することも本発明の目的である。
さらに，上記のように高温，中温の貯湯水の使用が促進される結果，貯湯タンク内の水の沸き上げを行う場合，ヒートポンプ回路に再加熱のために還流する水の温度が低下しヒートポンプサイクルの効率を向上させることのできる貯湯装置を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のように，この発明は，貯湯タンクの任意高さ位置の水を取水することによって，貯湯タンク内の温水の温度的偏りをなくし，上記目的を達成するものである。
【０００８】
このように，本発明は給湯タンク内に偏在する温度の異なる湯の中から任意の温度の湯を自由に取り出すことのできる給湯装置を提供するものであるから，本発明にかかる貯湯装置が採用する主な手段は，水道水を加熱する加熱手段と，上記加熱手段で加熱された水道水を貯留する貯湯タンクと，上記加熱手段で加熱された水道水を上記貯湯タンクに送水する送水手段と，上記加熱手段と送水手段とを駆動制御する制御手段と，を備えてなる貯湯装置において，
貯湯タンク内の温度を検出する温度センサと，貯湯タンクの側壁に取り付けられ，貯湯タンク内の高さの異なる位置から湯を外部に取り出す取水手段と，上記温度センサによるタンク内温度の検出値に従って上記取水手段を駆動して貯湯タンク内の所望高さの位置の湯をくみ出す汲み出し制御手段とを備えてなることを特徴とする貯湯装置として構成されている。
【０００９】
具体的には，上記取水手段が，貯湯タンクの側壁に水密に取り付けられた水平軸回りに回転駆動自在の導出パイプと，該導出パイプの貯湯タンク内の端部に連結され上記水平軸に対して傾斜した回転パイプとから構成されてなるものが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明によれば，任意の時に所望の温度の水を給湯タンクから取り出すことができるので，貯湯タンクの上部からのみ取水するのでなく，必要とする温度帯の水を貯湯タンクから汲み上げることができるようになるので，タンク内の湯水の入れ替わりを促進する。また本発明によれば，シャワー，皿洗い，風呂など，比較的よく使われる３０〜５０℃程度の中温水が多く消耗される結果，暖房あるいは追焚きの熱源として利用するに適した高温水が必要なときに大量に残すことができ，貯水された湯の使途を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は，本発明の一実施形態にかかる貯湯装置全体のブロック図，図２は，上記貯湯装置の要部を示すブロック図，図３は，上記貯湯装置における取水機構の一例を示す上面図，図４は，取水機構の別例を示す上面図である。
【００１２】
まず，図１のブロック図を用いて，本発明の一実施の形態に係る貯湯装置Ｔ全体について説明する。
図に示すように，貯湯タンク１は，加熱手段の一例であるヒートポンプユニット３によって温められた水道水を蓄えるタンクである。
上記ヒートポンプユニット３は，圧縮機４，熱交換器６などを備えた冷凍サイクルを内蔵している。上記熱交換器６と，上記貯湯タンク１とは，循環管路７ａおよび７ｂで接続されている。上記循環管路７ｂには，管路内の水道水を循環させる循環ポンプ９が接続されている。
上記循環ポンプ９及び循環管路７ａ，７ｂが送水手段の一例である。
従って，上記循環ポンプ９が図外の制御装置（制御手段の一例）により駆動されることにより，上記循環ポンプ９が駆動され，上記貯湯タンク１内に蓄積された水道水が，上記循環管路７ｂ，熱交換器６，循環管路７ａを経て循環される。これにより，貯湯タンク１内の水道水が，あらかじめ設定された温度まで温められる。
【００１３】
一方，上記貯湯タンク１には，次の各種配管が接続されている。
即ち，給水配管１１は，一端が仕切り弁１７を介して水道配管１２に接続され，多端が上記貯湯タンク１の底部に接続されている。これによって，冷たい水道水が上記貯湯タンク１に底部から供給される。
給湯配管１３は，その一端が上記貯湯タンク１の最上部に接続されており，他端が配合弁１４に接続されている。
また上記配合弁１４と前記水道配管１２は，共に蛇口１５に接続されている。
【００１４】
ここまでは従来の貯湯装置と同様であって，上記蛇口１５を開くと，上記配合弁１４で決定された量の高温の湯が上記給湯タンク１の上部から前記給湯配管１３を通って汲み出され，水道配管１２から汲み出された冷水と蛇口において合流し，適度の温水としてユーザの使用に供される。
なお，この実施形態では，上記給湯配管１３及び給水配管１１に他の冷凍サイクルの熱交換器８が接続され，前記熱交換器６による給湯タンク内の水の加熱とは別系統で貯湯タンク１内の水を加熱することができるように構成されているが，このような複数の冷凍サイクルは一例であって，最低１つの加熱手段があればよい。
【００１５】
この実施形態にかかる貯湯装置Ｔの貯湯タンク１には，さらに，その側面にタンク内の水の温度分布を計測するための複数の温度センサＳ１，Ｓ２…が高さの異なる位置に取り付けられている。これらの温度センサからの計測温度によって，貯湯タンク1内の温度分布が計測される。
なお簡略化のために，上記温度センサを１個あるいは多くとも２個にすることも可能である。貯湯タンク１の１箇所あるいは２箇所の温度が分れば，全体の温度分布もおおよそ推量できるからである。
更に，この実施形態にかかる貯湯装置Ｔでは，貯湯タンク１の側壁に取り付けられ，貯湯タンク１内の高さの異なる位置から湯を外部に取り出す取水手段の一例としての回転型の取水パイプ２が設けられている。取水パイプ２の具体的内容については下記する。
【００１６】
この取水パイプ２は，上記温度センサＳ１，Ｓ２…によるタンク内温度の検出値に従って上記回転され，貯湯タンク１内の所望高さの位置の湯を汲み出すためのものである。
上記取水パイプ２の概略構成が，図２に示されている。また詳細な構造が図３に示されている。
図２及び図３に示すように，この取水パイプ２は，貯湯タンク１の側壁にシール部を含んで構成されたジョイントＪに水密に取り付けられ，水平軸Ｌ回りに回転駆動自在の導出パイプＰ１と，該導出パイプＰ１の貯湯タンク１内の端部に連結され上記水平軸Ｌに対して直角に（９０°に傾斜した）連通した回転パイプＰ２とから構成されている。
上記導出パイプＰ１には，モータＭによって回転される駆動歯車Ｇ１と噛み合う従動歯車Ｇ２が同心に取り付けられており，上記モータＭにより回転駆動される。
【００１７】
また上記モータＭは，前記温度センサＳ１，Ｓ２…からの信号に基づいて貯湯タンク１内の温度分布を測定する図外の制御部によりその回転停止位置が自在に制御される。即ち，上記制御部は，上記貯湯タンク１内の水温の分布に従って，どの高さ位置の水がどの程度の水温かを判断でき，それによって検出した温度位置に上記回転パイプＰ２の先端が位置するように，上記モータＭの回転停止位置を制御することができる。
【００１８】
上記図３の取水パイプ２は，導出パイプＰ１が貯湯タンク１の中央部まで伸びているため，パイプ全体の長さが長くなる問題がある。
図４に示したケースでは，この点を改良するために回転パイプＰ２´が貯湯タンク１の水平断面の向きに見て，円筒状の貯湯タンク１の周壁に沿って円弧状に形成されていることによって，取水パイプ２´全体として長さが縮小されている。
【００１９】
上記のような貯湯装置Ｔでは，前記のように温度センサＳ１，Ｓ２…からの温度情報が常時，あるいは定期的に，図示せぬ制御部などによって検出され，ユーザが，例えば床暖房や風呂への給湯などの処理を，図示せぬリモコンなどを介して上記制御部に指令すると，この指令信号を受けた制御部が，上記各種処理の種類によって必要な湯の温度を抽出する。必要な温度は例えば夏や冬などの季節によってあるいは使用するユーザによって異なるので，典型的には上記処理の種類と季節あるいはユーザごとに適切な温度を記憶部に記憶しておいて，制御部がこれを参照して決定するようなものが，考えられる。
【００２０】
こうして必要な湯の温度が抽出されると，制御部は上記温度センサＳ１などからの信号によって予め計測しておいた貯湯タンク１内の温度分布から，貯湯タンク１のどの高さに必要な温度の水があるかが分っているので，その高さ位置に前記取水パイプ２あるいは２´における回転パイプの先端が位置するようにモータＭを回転させて，その位置で停止させる。
その後，弁を開いて水道水を貯湯タンク１に導入させることで貯湯タンク１から上記取水パイプ２あるいは２´を介して上記所望の温度の湯を取り出し，蛇口１５に供給する。
以上の処理を実行する制御部などの手段が，本発明における「上記温度センサによるタンク内温度の検出値に従って上記取水手段を駆動して貯湯タンク内の所望高さの位置の湯をくみ出す汲み出し制御手段」の一例である。
【実施例】
【００２１】
このような取水パイプ２あるいは２´は，前記したように回転させることによってその先端を所望の温度の水中に位置させ，所望の温度の温水をそこから取り出すためのものであるが，均一な温度の水を大量に必要とする場合には，上記モータＭによって上記取水パイプ２や２´を何度も回転させることで貯湯タンク１内の水を攪拌させ，タンク内温度の均一化を図っても良い。
例えば，床暖房をする場合や食器洗いをする場合には，多くの水を一度に使うことにはならないが，風呂のお湯はりのような使い方の場合には，使用する温水の量が多いので，貯湯タンクの中の一部の湯を使うと言うようなわけには行かない。
そこでこのような場合，例えばユーザがリモコンから，風呂のお湯はりと言った処理を選択したことを制御部が検出した場合には，制御部によってモータＭを駆動し，前記取水パイプ２あるいは２´を所定回数回転させて，貯湯タンク１内の湯音の均一化を図り，その後に風呂に給湯するような処理をすることも，本発明に係る貯湯装置の一例である。前記したリモコンにこのような処理の切り替えを実行するボタンやメニュー表示ができるようにしておくことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる貯湯装置全体のブロック図。
【図２】本発明の一実施形態にかかる貯湯装置の要部を示すブロック図。
【図３】本発明の一実施形態にかかる貯湯装置における取水機構の一例を示す上面図。
【図４】取水機構の別例を示す上面図。
【符号の説明】
【００２３】
１…貯湯タンク
２…取水パイプ
３…ヒートポンプユニット
４…圧縮機
６…熱交換器
７ａ，７ｂ…循環管路
９…循環ポンプ
１１…給水配管
１３…給湯配管
１４…配合弁
１５…蛇口
Ｓ１，Ｓ２…温度センサ
２…取水パイプ
Ｐ１…導出パイプ
Ｐ２…回転パイプ
Ｍ…モータ
Ｇ１，Ｇ２…駆動歯車
Ｊ…ジョイント
【図１】
2008014519.tif 000003
【図２】
2008014519.tif 000004
【図３】
2008014519.tif 000005
【図４】
2008014519.tif 000006