(57)【要約】【課題】ヒートポンプ給湯機において、簡単な構成及び制御で、湯の使用量が変化してもエネルギー効率が良い貯湯運転ができるようにすること。【解決手段】貯湯タンク１０の水を冷凍サイクルの利用側熱交換器８へポンプ１１で循環する水循環経路を備え、貯湯タンク１０の水温を検知する複数の温度検知素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃの信号を受信する制御装置９０により利用側熱交換器８から貯湯タンク１０内に流入する流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃを変えるように制御する。【選択図】　図１
2004028479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源側熱交換器、減圧機構、利用側熱交換器及びこれらを結ぶ冷媒配管から構成される冷凍サイクルと、貯湯タンク、前記利用側熱交換器、前記貯湯タンク内の水を前記利用側熱交換器へ循環するポンプ及びこれらを結ぶ配管から構成される水循環経路と、前記貯湯タンクの水温を検知する複数の温度検知素子と、前記温度検知素子の信号を受信する制御装置とを備え、前記制御装置は前記複数の温度検知素子の信号に基づいて前記利用側熱交換器から前記貯湯タンク内に流入する流入口の位置を変えるように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
圧縮機、熱源側熱交換器、減圧機構、利用側熱交換器及びこれらを結ぶ冷媒配管から構成される冷凍サイクルと、貯湯タンク、前記利用側熱交換器、前記貯湯タンク内の水を前記利用側熱交換器へ循環するポンプ及びこれらを結ぶ配管から構成される水循環経路と、前記貯湯タンクの水温を検知する複数の温度検知素子と、前記温度検知素子の信号を受信する制御装置とを備え、前記水循環経路は、前記利用側熱交換器から前記貯湯タンク内に水を流入する流入口を上下に複数有すると共に、前記各流入口に対応して開閉弁を有し、前記制御装置は前記複数の温度検知素子の信号に基づいて前記利用側熱交換器から前記貯湯タンク内に流入する流入口の位置を変えるように前記開閉弁を制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
圧縮機、熱源側熱交換器、減圧機構、利用側熱交換器及びこれらを結ぶ冷媒配管から構成される冷凍サイクルと、貯湯タンク、前記利用側熱交換器、前記貯湯タンク内の水を前記利用側熱交換器へ循環するポンプ及びこれらを結ぶ配管から構成される水循環経路と、前記貯湯タンクの水温を検知する複数の温度検知素子と、前記温度検知素子の信号を受信する制御装置とを備え、前記水循環経路の前記利用側熱交換器から前記貯湯タンク内に水を流入する配管はその流入口を前記貯湯タンク内の高さ方向に可動可能に設け、前記制御装置は前記複数の温度検知素子の信号に基づいて前記利用側熱交換器から前記貯湯タンク内に流入する流入口の位置を変えるように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
圧縮機、熱源側熱交換器、減圧機構、利用側熱交換器及びこれらを結ぶ冷媒配管から構成される冷凍サイクルと、貯湯タンク、前記利用側熱交換器、前記貯湯タンク内の水を前記利用側熱交換器へ循環するポンプ及びこれらを結ぶ配管から構成される水循環経路と、前記貯湯タンクの水温を検知する複数の温度検知素子と、前記温度検知素子の信号を受信する制御装置とを備え、前記水循環経路の前記利用側熱交換器から前記貯湯タンク内に水を流入する配管はその流入口の方向を変更可能に設け、前記制御装置は前記複数の温度検知素子の信号に基づいて前記利用側熱交換器から前記貯湯タンク内に流入する流入口の方向を変えるように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に係り、特に、貯湯タンク内に給水された水を冷凍サイクルの利用側熱交換器に循環し高温になった湯を貯湯タンク内へ流入する水循環経路有するヒートポンプ給湯機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭におけるエネルギー消費の中で、給湯に消費されるエネルギーの比率は大きく、省エネルギー推進からは、給湯関連機器の省エネルギー性能、並びに対環境性能（特に二酸化炭素の排出量の低減）のための機器性能向上が重要な課題となっている。このような状況の中、省エネルギー性に優れ、しかも、対環境性能に優れた（特に二酸化炭素排出量が少ない）ヒートポンプ給湯機が注目されている。
【０００３】
現在、ヒートポンプ給湯機は、安価な深夜電力を利用し、また、昼間のピーク電力量を低減することを目的に、深夜電力で氷を作り昼間の空調時に利用する蓄冷槽を有する空調機と給湯機とを組合わせたシステム、或いは、電気温水器に比べてエネルギー効率が良いことから単独のヒートポンプ給湯機システムとしたもの等がある。
【０００４】
ヒートポンプ給湯機は、電気温水器と同様、貯湯タンクを有し、昼間に貯湯タンク内の高温の湯を使用し、使用した湯と同等の容量の水が給水され、この水を昼間の電力料金より安価な深夜電力により、高温の湯に沸かし貯湯タンクに溜めておくというもので、通常、給湯は貯湯タンクの上部から給湯配管により、家庭内の台所、洗面所、浴室等に行われ、給湯した量と同量の水が貯湯タンクの底部から給水される。貯湯タンク内は高温の沸き上がった湯と低温の給水された水が各々、貯湯タンクの上部、下部に溜められている。
【０００５】
電気温水器は貯湯タンク内のヒータに通電して給水された低温の水を高温の湯に沸かすのに対して、ヒートポンプ給湯機は、圧縮機、熱源側熱交換器、利用側熱交換器、各種弁、冷媒配管等からなる冷凍サイクルにより、利用側熱交換器で高温の冷媒と水との熱交換で湯を沸かすというものである。通常、ヒートポンプ給湯機では、利用側熱交換器は貯湯タンクの外部に設けられ、貯湯タンク内に給水された低温の水は、ポンプ等で配管を通じて利用側熱交換器に送られ、利用側熱交換器で高温の冷媒と熱交換して高温になった後、再度、配管を通して貯湯タンクに戻される水循環経路を繰り返すことで、設定した温度まで給水された低温の水を沸かすというものである。
【０００６】
電気温水器では湯を沸かす時に貯湯タンク内の湯水が強制的に流動されることはないが、ヒートポンプ給湯機では、湯を沸かす貯湯運転時に、貯湯タンク内の水を利用側熱交換器に循環するため、貯湯タンク内の湯水が強制的に流動されることになる。この貯湯タンク内の湯水の流動が、貯湯タンク内の高温の湯と、低温の水との混合を引き起こす。
【０００７】
従来のヒートポンプ給湯機としては、例えば、特開平１０−１１１０１８号公報に示されているように、蓄冷タンクを兼ねた貯湯タンク内への湯の戻し位置と市水の貯湯タンク内への流入位置を高さ方向で変え、さらに貯湯タンクへの高温の湯と低温の水の流入口に各々バッフルを設けて、貯湯タンクで高温の湯を上方に、低温の水は下方に戻すようにして、貯湯タンク内の温度の異なる湯と水の混合およびショートサーキットを抑制しようとするものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、貯湯用タンクにおける給湯、給水は、前述したように、上部の配管から給湯し、給湯した同量の水が貯湯タンク底部の配管から給水されるため、貯湯タンク内では、高温の湯と給水された低温の水と両者の間の中温の水とに大きく分けて水温の異なる三層となり、三層の湯水の境界部分の高さ位置は、昼間の湯の使用量により異なる。そして、昼間の湯の使用量は、使用者の家族構成や生活習慣等の様々な要因で変動し、同じ使用者でも季節によって変わるばかりか、日々大きく変動する。
【０００９】
このため、従来のヒートポンプ給湯機では、昼間の湯の使用量が少ない時には、利用側熱交換器から貯湯タンク内へ流入される湯が貯湯運転開始時に上部の高温の湯の層に流入し、一方、昼間の湯の使用量が多い時には、貯湯タンク内へ流入される湯が貯湯運転開始時に下部の低温の水の層に流入してしまうものである。
【００１０】
この貯湯タンク内へ流入される湯が上部の高温の湯の層に流入する場合には、貯湯運転開始時に利用側熱交換器で十分に温度上昇していない湯が高温の湯の層に流入するため、高温の湯の層の温度を下げて給湯温度を一時的に低下させてしまうと共に、高温の湯を下部に流動させて水循環経路に吸込む水の温度を上昇させ、これにより利用側熱交換器の熱交換効率を低下させてエネルギー効率が低いものとなってしまう。
【００１１】
また、上述した貯湯タンク内へ流入される湯が貯湯運転開始時に下部の低温の水の層に流入する場合には、貯湯タンク内へ流入される湯により下部の低温の水を短時間で温度上昇させて水循環経路に吸込む水の温度を上昇させ、これにより利用側熱交換器の熱交換効率を低下させてエネルギー効率が低いものとなってしまう。
【００１２】
本発明の目的は、簡単な構成及び制御で、湯の使用量が変化してもエネルギー効率の良い貯湯運転ができるヒートポンプ給湯機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧機構、利用側熱交換器及びこれらを結ぶ冷媒配管から構成される冷凍サイクルと、貯湯タンク、利用側熱交換器、貯湯タンク内の水を利用側熱交換器へ循環するポンプ及びこれらを結ぶ配管から構成される水循環経路と、貯湯タンクの水温を検知する複数の温度検知素子と、温度検知素子の信号を受信する制御装置とを備え、制御装置は複数の温度検知素子の信号に基づいて利用側熱交換器から貯湯タンク内に流入する流入口の位置を変えるように制御する構成にしたことにある。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、さらに、水循環経路を、利用側熱交換器から貯湯タンク内に水を流入する流入口を上下に複数有すると共に、各流入口に対応して開閉弁を有し、制御装置を複数の温度検知素子の信号に基づいて利用側熱交換器から貯湯タンク内に流入する流入口の位置を変えるように開閉弁を制御するように構成したことにある。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、さらに、水循環経路の利用側熱交換器から貯湯タンク内に水を流入する配管をその流入口を貯湯タンク内の高さ方向に可動可能に設け、制御装置を複数の温度検知素子の信号に基づいて利用側熱交換器から貯湯タンク内に流入する流入口の位置を変えるように制御する構成にしたことにある。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、水循環経路の利用側熱交換器から貯湯タンク内に水を流入する配管をその流入口の方向を変更可能に設け、制御装置を複数の温度検知素子の信号に基づいて利用側熱交換器から貯湯タンク内に流入する流入口の方向を変えるように制御するように構成したことにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施例を図を用いて説明する。なお、第２実施例以降の実施例においては第１実施例と共通する構成の一部を省略すると共に、重複する説明を省略する。また、各実施例の図における同一符号は同一物又は相当物を示す。
【００１８】
まず、本発明の第１実施例を図１から図３を用いて説明する。図１は本発明の第１実施例のヒートポンプ給湯機の構成図、図２は図１のヒートポンプ給湯機の貯湯タンクにおける水系統の構成図、図３は図１のヒートポンプ給湯機の貯湯運転の動作フローチャート図である。
【００１９】
図１において、冷凍サイクルは、圧縮機１と、図中破線の如く切換わる四方弁２と、貯湯運転時に蒸発器として機能する熱源側熱交換器３と、冷媒が熱源側熱交換器３を通過する時に常に減圧機構として働くキャピラリーチューブ等の固定抵抗値を持つ減圧機構４と、冷媒を減圧する熱源側減圧機構として機能する電動膨張弁５と、吸入冷媒中の液成分を分離するためのアキュムレータ７と、貯湯運転時に凝縮器として機能して水と熱交換する利用側熱交換器８と、各部品を連結し冷媒を流す冷媒配管９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈとから構成される。
【００２０】
一方、貯湯タンク側の水系統は、給湯経路及び貯湯循環経路を有している。この給湯経路は、給水管２１、貯湯タンク１０及び給湯配管２０から構成される。また、貯湯循環経路は、水を循環する動力源となる水循環ポンプ１１、利用側熱交換器８、貯湯タンク１０及びこれらを接続する第一の配管３０、第二の配管３１、第三の配管３２他から構成される。
【００２１】
給湯時において、最上部の給湯口２０ａから湯が給湯され、給湯された量の市水等の低温の水が底部の給水口２１ａより貯湯タンク１０内に給水される。これにより、貯湯タンク１０内の湯水は、下部が給水された低温の水の低温層５０ｃとなり、上部が沸き上がった高温の湯の高温層５０ａとなり、中間部が低温の水と高温の湯の温度帯の中温層５０ｂとなり、概略三層に分かれて形成される。そして、湯の使用量が増えると、低温の水の給水量も増え、給水された水は貯湯タンク１０の底部より上側へ増えた状態となる。このように、湯の使用量により、三層５０ａ、５０ｂ、５０ｃの境界の高さが変化する。
【００２２】
一方、貯湯運転時において、冷凍サイクルの冷媒は、圧縮機１で圧縮されて高温のガスで吐出され、四方弁２から利用側熱交換器８へ送られ、利用側熱交換器８で貯湯循環経路の低温の水と熱交換して温度が下がり、さらに、電動膨張弁５を通って低温の液となり、熱源側熱交換器３で蒸発してガスとなって、アキュムレータ７で液分が分離され、圧縮機１に戻る。すなわち、図１の実線矢印に示すように循環されて、利用側熱交換器８で放熱し、熱源側熱交換器３で吸熱するものである。なお、貯湯運転は、給湯頻度の少ない時を想定して行なうように設定され、電力料金の安い深夜電力を利用して行なわれる。
【００２３】
また、この貯湯運転時において、貯湯タンク１０内の水は、水循環ポンプ１１の運転により、貯湯タンク１０から第一の配管３０、水循環ポンプ１１、第二の配管３１を経由して利用側熱交換器８へ送られ、利用側熱交換器８で冷凍サイクルの高温の冷媒と熱交換し温度が上昇し、第三の配管３２他を通って貯湯タンク１０へ戻り、貯湯タンク１０内が高温になるまで水循環経路を循環される。
【００２４】
図２において、貯湯タンク１０には、給湯時に湯が流出する給湯口２０ａを最上部に有するように給湯口２０が取付けられ、この湯の流出時に市水等が給水される給水口２１ａを底部に有するように給水管２１が取付けられる。また、貯湯タンク１０には、貯湯運転時に貯湯タンク１０内の水が利用側熱交換器８へ流出する取水口３０ａを底部に有するように第一の配管３０が取付けられ、利用側熱交換器８から湯が貯湯タンク１０内へ流入する複数の流入口、具体的には三つの流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃを側部に有するように第五の水配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃが取付けられている。本実施例では、流入口３７ａを上部に、流入口３７ｂを中間に、流入口３７ｃを下部にそれぞれ設けている。
【００２５】
第三の配管３２は分岐管３３ａ、３３ｂにより３経路に分岐され、この分岐された３経路は第四の配管３４ａ、３４ｂ、３４ｃから開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接続され、この開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃは第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃから貯湯タンク１０の流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃへと接続されている。なお、本実施例では、貯湯タンク１０の湯の流入口を３ヶ所としたが、必要に応じて増減してもよく、その場合は、分岐管、開閉弁、各配管が流入口の数に応じて増減する。
【００２６】
開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、電動コイルにより開閉する構造になっており、制御装置９０からの制御信号に対応して開閉され、開いた開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃに対応する流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃから利用側熱交換器８で温度上昇された湯が貯湯タンク１０内に流入する。制御装置９０は、複数の温度検知素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃの検出温度に基づいて、開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃの開閉制御及び水循環ポンプ１１の運転制御を行なうものである。
【００２７】
また、複数の温度検知素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃは貯湯タンク１０の側面に上下に取付けられている。温度検知素子４０の取付け個数、高さ位置は、貯湯タンク１０の流入口の個数、貯湯タンク１０の大きさ、制御仕様等により設定する。本実施例では、貯湯タンク１０の流入口の数が３個であり、各流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃに対応してその高さ位置と同じ高さ位置に温度検知素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃが取り付けられている例を示す。すなわち、流入口３７ａと同高さ位置に温度検知素子４０ａ、流入口３７ｂと同高さ位置に温度検知素子４０ｂ、流入口３７ｃと同高さ位置に温度検知素子４０ｃの計３個の温度検知素子が貯湯タンク１０の側面に取り付けられている。温度検知素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃとしては、例えば、温度に対応して抵抗値が変わるサーミスタ素子を用い、抵抗値を制御装置９０により検知する。そして、貯湯タンク１０内の低温の水の層５０ｃ、高温の湯の層５０ａ、中間温度の水の層５０ｂの三層の位置を精度良く割り出すためには、温度検知素子４０の個数を増やすことが好ましい。なお、符号４０は、温度検知素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃを総称する場合に用いるものであり、図には示していない。
【００２８】
次に、かかるヒートポンプ給湯機の給湯運転の動作を図３を用いて説明する。水循環ポンプ１１及び冷凍サイクルを駆動して貯湯運転を開始する（ステップ５２）と共に、上部の温度検知素子４０ａの検知する温度Ｔ１を基準温度Ｔｈと比較する（ステップ５３）。この基準温度Ｔｈは、給水される市水温度よりも年間を通して高い温度で、ヒートポンプ給湯機の沸き上げ温度よりも低い温度とし、この実施例では中間層５０ｂの温度を想定している。この判定で、温度Ｔ１が基準温度Ｔｈより低ければ、上部の流入口３７ａの配管に設けてある開閉弁３５ａを開き（ステップ５４）、ステップ６０に進む。
【００２９】
ステップ５３の判定で、温度Ｔ１が基準温度Ｔｈより低くなければ、中間部の温度検知素子４０ｂの検知する温度Ｔ２を基準温度Ｔｈと比較する（ステップ５５）。この判定で、温度Ｔ２が基準温度Ｔｈより低ければ、中間部の流入口３７ｂの配管に設けてある開閉弁３５ｂを開き（ステップ５６）、ステップ６０に進む。
【００３０】
ステップ５５の判定で、温度Ｔ２が基準温度Ｔｈより低くなければ、下部の温度検知素子４０ｃの検知する温度Ｔ３と基準温度Ｔｈを比較する（ステップ５７）。この判定で、温度Ｔ３が基準温度Ｔｈより低ければ、下部の流入口３７ｃの配管に設けてある開閉弁３５ｃを開き（ステップ５８）、ステップ６０に進む。
【００３１】
ステップ５７の判定で、温度Ｔ３が基準温度Ｔｈより低くなければ、下部の流入口３７ｃの配管に設けてある開閉弁３５ｃを開き（ステップ５９）、ステップ６０に進む。
【００３２】
ステップ６０において、温度Ｔ３と貯湯運転停止温度Ｔｈ２を比較する。この貯湯運転停止温度Ｔｈ２は貯湯タンク１０内の湯水全体が沸き上がった状態の温度に設定されている。この判定で、温度Ｔ３が貯湯運転停止温度Ｔｈ２より高くなければ、貯湯運転を停止する（ステップ６１）。また、この判定で、温度Ｔ３が貯湯運転停止温度Ｔｈ２より高くなければ、この判定を繰り返す。このように、温度検知素子４０ｃを開閉弁３５の開閉と貯湯運転停止のための検知に利用することにより、構成を簡単にすることができる。
【００３３】
本実施例によれば、貯湯運転時の貯湯タンク１０内に給水された低温の水の量、すなわち、昼間の湯の使用量が変動しても、使用者の操作無しに自動的に、貯湯タンク１０内の高温の湯と低温の水の混合を抑えるのに適した貯湯タンク流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃから湯を貯湯タンク１０に流入させることができるので、流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃの流入位置を変えるという簡単な構成と制御で、湯の使用量の変動に依らず、年間を通してヒートポンプ給湯機の性能を確保でき、省エネルギー化を図ることができる。また、使用者の家族構成や生活習慣等の様々な要因による湯の使用量の変動に対しても簡単に対応が可能である。
【００３４】
次に、本発明の第２実施例のヒートポンプ給湯機を図４を用いて説明する。
【００３５】
図４において、水循環経路は、貯湯タンク１０の取水口３０ａから第一の配管３０、水循環ポンプ１１、第二の配管３１、利用側熱交換器８と接続され、さらに、利用側熱交換器８から第三の配管３２、分岐管３３ａ、３３ｂにより３経路に分岐される。各３経路は第四の配管３４ａ、３４ｂ、３４ｃから開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接続され、貯湯タンク１０の高さ位置を変えて、第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃが貯湯タンク１０の側面から貯湯タンク１０内に挿入されており、第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃの先端が湯の流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃとなっている。第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃを貯湯タンク１０内の中央付近まで挿入され、流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃが中央付近に設けられている。
【００３６】
このように流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃが中央付近に設けられていることにより、貯湯タンク１０内に流入した湯が貯湯タンク１０側面の影響を受けずに貯湯タンク１０内に流入され、また、湯の流入が横方向であるため、沸き上がった高温の湯の層５０ａと給水された低温の水の層５０ｃとの中間の層５０ｂの中央付近に湯が流入した場合に、中間層５０ｂの上方の沸き上がった高温の湯の層５０ａと下方の低温の水の層５０ｃとの混合を抑えることができる。
【００３７】
次に、本発明の第３実施例のヒートポンプ給湯機を図５を用いて説明する。
【００３８】
図５において、水循環経路は、貯湯タンク１０の取水口３０ａから第一の配管３０、水循環ポンプ１１、第二の配管３１、利用側熱交換器８と接続され、さらに、利用側熱交換器８から第三の配管３２、分岐管３３ａ、３３ｂにより３経路に分岐される。各３経路は第四の配管３４ａ、３４ｂ、３４ｃから開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接続され、第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃが貯湯タンク１０の底部から上方に貯湯タンク１０内に挿入されており、第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃの先端が湯の流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃとなっている。第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃの貯湯タンク１０内の挿入長さ寸法を変えることで、流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃの高さ位置を変えている。
【００３９】
このように第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃを貯湯タンク１０の底部から上方に挿入してその先端が流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃとしてあるため、湯の流入方向が貯湯タンク１０の上方になる。これにより、下方の給水された低温の水の層５０ｃの上方で湯が貯湯タンク１０内に流入すれば、湯の攪拌は中間層５０ｂ内より上部で起こり、特に下部の給水された低温の水の層５０ｃとの湯水の混合を抑えるのに効果的である。
【００４０】
次に、本発明の第４実施例のヒートポンプ給湯機を図６を用いて説明する。
【００４１】
図６において、水循環経路は、貯湯タンク１０の取水口３０ａから第一の配管３０、水循環ポンプ１１、第二の配管３１、利用側熱交換器８と接続され、さらに、利用側熱交換器８から第三の配管３２、分岐管３３ａ、３３ｂにより３経路に分岐される。各３経路は第四の配管３４ａ、３４ｂ、３４ｃから開閉弁３５ａ、３５ｂ、３５ｃに接続され、第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃが貯湯タンク１０の上部から下方に貯湯タンク１０内に挿入されており、第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃの先端が流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃとなっている。第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃの貯湯タンク１０内の挿入長さ寸法を変えることで、流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃの高さ位置を変えている。
【００４２】
このように第五の配管３６ａ、３６ｂ、３６ｃを貯湯タンク１０の上部から下方に挿入してその先端が流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃとしてあるため、湯の流入方向が貯湯タンク１０の下方になる。これにより、上方の沸き上がった高温の湯の層５０ａの下方で湯を貯湯タンク１０内に流入すれば、湯の攪拌は中間層５０ｂ内で起こり、上部の沸き上がった高温の湯の層５０ａとの湯水の混合を抑えるのに効果的である。
【００４３】
貯湯タンク１０への湯の流入方向は、以上の実施例の各方向が考えられるが、高温層、中間層、低温層のどの層で湯の混合を抑えるのに最も効果的な流入方向であるかに基づいて、各層の温度帯、流入する湯の温度帯、流入速度等で最適な流入方向を選択する。また、湯の流入方向に基づいて、流入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃと温度検知器４０ａ、４０ｂ、４０ｃの高さ位置を変えることで、貯湯タンク１０内の湯の混合を抑える効果が変わるので、これらを考慮して最適な構成を設定することが望ましい。
【００４４】
次に、本発明の第５実施例のヒートポンプ給湯機を図７を用いて説明する。
【００４５】
図７において、水循環経路は、貯湯タンク１０の取水口３０ａから第一の配管３０、水循環ポンプ１１、第二の配管３１、利用側熱交換器８と接続され、さらに、利用側熱交換器８から第三の配管３２、フレキシブル管３８、第四の配管３６に接続され、第四の配管３６が貯湯タンク１０の底部から内部に挿入され先端が流入口３７となっている。
【００４６】
第四の配管３６は一部がラック部になっている部材６６に圧入されている。部材６６のラック部は、減速機構６５を介して駆動モータ６２の駆動軸が圧入されているピニオン６４とかみ合っており、駆動モータ６２に電圧が引加されると、駆動モータ６２の駆動軸が回転し、ピニオン６４、減速機構６５を介して部材６６のラック部に動力が伝わり、第四の配管３６が貯湯タンク１０の上下方向に稼動する構造になっている。また、第四の配管３６と利用側熱交換器８の間は、フレキシブル管３８で接続されているため、第四の配管３６の上下への動きが可能である。貯湯タンク１０の異なる高方向に設置された複数の温度検知素子４０ａ、４０ｂ、４０ｃの温度データに基づいて駆動モータ６２の回転数を変えることで、第四の配管３６の上下の移動距離を変えて湯の流入口３７の高さ位置を変えることができる。
【００４７】
このように第四の配管３６の上下の移動距離を変えて湯の流入口３７の高さ位置を変えることにより、流入口３７を任意の位置に移動することができる。従って、種々の状況に応じて適切な位置に移動してより効率のよい貯湯運転を行なうことができる。
【００４８】
なお、本実施例では第四の配管３６を貯湯タンク１０の底部から挿入したが、貯湯タンク１０からの水漏れ防止構造を簡略化するために貯湯タンク１０の上部から挿入する構造も考えられる。
【００４９】
次に、本発明の第６実施例のヒートポンプ給湯機を図８を用いて説明する。
【００５０】
図８において、水循環経路は、貯湯タンク１０の取水口３０ａから第一の配管３０、水循環ポンプ１１、第二の配管３１、利用側熱交換器８と接続され、さらに、利用側熱交換器８から第三の配管３２、フレキシブル管３８、第四の配管３６に接続され、第四の配管３６が貯湯タンク１０の側面から内部に挿入され先端がＬ字型形状の流入口３７となっている。
【００５１】
第四の配管３６は平歯車８１に圧入されている。平歯車８１は減速機構８２を介して、駆動モータ６２の駆動軸が圧入されているピニオン８４とかみ合っており、駆動モータ６２に電圧が引加されると、駆動モータ６２の駆動軸が回転し、ピニオン８４、減速機構８２を介して平歯車８１に動力が伝わり、第四の配管３６が回転し、Ｌ字形になっている第四の配管３６の流入口３７の方向が変わる構造になっている。また、第四の配管３６と利用側熱交換器８の間は、フレキシブル管３８で接続されているため、第四の配管３６の回転の動きが可能である。貯湯タンク１０の高方向の位置を変えて設置された複数の温度検知素子（図示せず）の温度データにより駆動モータ６２の回転数を変えることで、第四の配管３６を回転して湯の流入口３７の方向を変えることができる。
【００５２】
このように第四の配管３６を回転して湯の流入口３７の方向を変えることにより、流入口３７の方向を任意の位置に設定することができる。従って、種々の状況に応じて適切な方向に回転してより効率のよい貯湯運転を行なうことができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成及び制御で、湯の使用量が変化してもエネルギー効率の良い貯湯運転ができるヒートポンプ給湯機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のヒートポンプ給湯機の構成図である。
【図２】図１のヒートポンプ給湯機の貯湯タンクにおける水系統の構成図である。
【図３】図１のヒートポンプ給湯機の貯湯運転の動作フローチャート図である。
【図４】本発明の第２実施例のヒートポンプ給湯機の貯湯タンクにおける水系統の構成図である。
【図５】本発明の第３実施例のヒートポンプ給湯機の貯湯タンクにおける水系統の構成図である。
【図６】本発明の第４実施例のヒートポンプ給湯機の貯湯タンクにおける水系統の構成図である。
【図７】本発明の第５実施例のヒートポンプ給湯機の貯湯タンクにおける水系統の構成図である。
【図８】本発明の第６実施例のヒートポンプ給湯機の貯湯タンクにおける水系統の構成図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、３…熱源側熱交換器、８…利用側熱交換器、１０…貯湯タンク、１１…水循環ポンプ、２０…給湯管、２０ａ…給湯口、２１…給水管、２１ａ…給水口、３０…第一の配管、３０ａ…取水口、３１…第二の配管、３２…第三の配管、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ…開閉弁、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ…流入口、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…温度検知素子、５０ａ…高温層、５０ｂ…中温層、５０ｃ…低温層、９０…制御装置。
【図１】
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【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】
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【図８】
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