(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水が貯留される貯湯タンクと、
この貯湯タンクから送られた前記湯水を加熱する加熱手段と、
前記貯湯タンク内に上下方向に延びて設けられ前記湯水を外部に導く取水管体と、
前記貯湯タンクの外部に取り出された後の前記湯水が導かれる給湯栓とを備え、
前記取水管体には、少なくとも前記貯湯タンクの上部の近傍に形成された上側取水穴、前記上側取水穴より下側に形成された中間取水穴がそれぞれ形成されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記給湯栓に送られる前記湯水の温度を検出する給湯温度センサと、
一端部が前記貯湯タンクの上部に接続され、前記高温水が流出する出湯配管と、
前記取水管体に一端部が接続され前記貯湯タンクの外部に取り出された前記湯水が流通する取水流通配管とを備え、
前記出湯配管を流通する高温水と前記取水流通配管を流通する湯水とを混合し、前記給湯温度センサでの検出温度から、前記給湯栓に送られる湯水の温度を調整することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
一端部が前記貯湯タンクの下部に接続された前記低温水を前記貯湯タンク内の下部に送る給水管から分岐され、前記低温水が流通する給湯用給水管を備え、
前記貯湯タンクの外部に取り出された湯水と前記給湯用給水管を流通する低温水とを混合し、前記給湯温度センサでの検出温度から、前記給湯栓に送られる湯水の温度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記上側取水穴及び前記中間取水穴のそれぞれの穴の開口面積が異なることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記上側取水穴及び前記中間取水穴のそれぞれの穴数が異なることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項６】
前記取水管体は、上側穴部及び中間穴部を有する外筒と、この外筒の内側に重ねて設けられた上側穴部及び中間穴部を有する中筒とから構成され、前記上側取水穴は、前記外筒の前記上側穴部と前記中筒の前記上側穴部とから構成され、前記中間取水穴は、前記外筒の前記中間穴部と前記中筒の前記中間穴部とから構成され、前記外筒及び前記中筒の少なくとも一方が周方向及び軸線方向の少なくとも一方に相対移動することにより、外筒の上側穴部と中筒の上側穴部、外筒の中間穴部と中筒の中間穴部との重なり程度を変えることで、前記上側取水穴及び前記中間取水穴の開口面積が調整されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記外筒及び前記中筒には、前記貯湯タンクの下側に対応した位置に形成された下側取水穴を構成する下側穴部がそれぞれ形成されており、
前記外筒及び前記中筒の相対移動により、外筒の上側穴部と中筒の上側穴部、外筒の中間穴部と中筒の中間穴部、及び外筒の下側穴部と中筒の下側穴部との重なり程度を変えることで、前記上側取水穴、前記中間取水穴及び前記下側取水穴の開口面積が調整されることを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項８】
前記外筒及び前記中筒の上下方向に複数の中間穴部を有し、前記外筒及び前記中筒の相対移動により、前記中間取水の位置が上下方向に変化することを特徴とする請求項６または７に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項９】
前記取水管体は、並立されているとともに異なる高さにそれぞれ取水穴が形成された複数本の筒で構成され、
前記取水管体の前記取水穴は、各前記筒の両端部をそれぞれ連結した外筒部の内側に摺動可能に設けられているとともに前記筒に対応して形成された連通穴を有する中筒部の移動により、選択されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１０】
前記取水配管は、樹脂材料で構成されることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１１】
前記加熱手段は、二酸化炭素を用いたヒートポンプユニットであることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばヒートポンプサイクルを用いて湯水を沸かし、沸かした湯を貯湯タンクに貯留する貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式給湯装置として、貯湯タンクの下側から低温水（例えば５℃）の湯水を取り出し、ヒートポンプサイクルを用いて沸かした高温水（例えば９０℃）の湯水を、貯湯タンクの上側から貯湯タンクに戻すとともに、貯湯タンク内の湯水が温度拡散して生じた中温水を、貯湯タンク内に上下方向に延びて設けられた取水管により外部に取り出して給湯へ利用したものが知られている（例えば特許文献１）。
このものの場合、取水管は外筒または中筒が回転自在な二重管構造であり、外筒及び中筒の周囲に所定の回動位置で互いに連通可能な取水穴を異なる高さ位置に設け、外筒または中筒が回動することにより貯湯タンク内の所定高さに貯留する中温水を取り出すようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５７９１６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、このような貯湯式給湯装置は、所定の高さの一箇所からしか中温水を取り出すことができない。
そのため、貯湯タンク内の中温水の温度が、要求給湯温度（例えば５０℃）よりも低下した場合には、その中温水を貯湯タンクから取り出して給湯水として利用することができず、そのまま密閉された貯湯タンク内に貯留されてしまい、貯湯タンク内では要求給湯温度以下の中温水の割合が占める割合が大きくなってしまい、それだけ貯湯タンク内に占める高温水の割合が低下し、高温水が不足するという問題点があった。
また、高温水の不足を解消すべく、この中温水をヒートポンプによりおよそ９０℃まで加熱しようとしたときには、加熱量／消費電力量で示されるエネルギー消費効率（ＣＯＰ）は、低温水を加熱する場合と比較して温度差が小さく、ＣＯＰが低いという問題点もあった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、貯湯タンク内に発生した中温水が要求給湯温度よりも低い場合であっても、この中温水を貯湯タンク内に貯留することなく、外部に取り出して給湯水として利用でき、貯湯タンク内の高温水の不足を解消でき、またＣＯＰが高い貯湯式給湯装置を得ることを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る貯湯式給湯装置は、湯水が貯留される貯湯タンクと、この貯湯タンクから送られた前記湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内に上下方向に延びて設けられ前記湯水を外部に導く取水管体と、前記貯湯タンクの外部に取り出された後の前記湯水が導かれる給湯栓とを備え、前記取水管体には、少なくとも前記貯湯タンクの上部の近傍に形成された上側取水穴、前記上側取水穴より下側に形成された中間取水穴がそれぞれ形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る貯湯式給湯装置によれば、貯湯タンク内の中温水の温度が、要求給湯温度よりも低下した場合であっても、この中温水を貯湯タンクから取り出して給湯水として利用できるため、貯湯タンク内に占める中温水の割合を大幅に減量することができ、貯湯タンク内の高温水不足を解消でき、また高いＣＯＰが確保されるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の各実施の形態に図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１。
図１はこの発明の実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す構成図である。
この貯湯式給湯装置は、湯水が貯留される貯湯タンク２を有する貯湯タンクユニット１と、貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット３と、台所や洗面所などで使用する給湯栓４とを備えている。
【０００９】
ヒートポンプユニット３のヒートポンプ冷媒回路は、圧縮機、凝縮機である冷媒−水熱交換器、電子膨張弁、及び強制空冷式の蒸発器で構成されている。
圧縮機で圧縮された自然冷媒である二酸化炭素は、冷媒−水熱交換器で放熱して液化し、電子膨張弁で減圧膨張した後、蒸発器で大気熱により気化蒸発され、再び圧縮機に流入して１サイクルの運転となる。
貯湯タンク２の下部とヒートポンプユニット３との間は、低温水取り出し配管９で接続されている。また、貯湯タンク２の上部とヒートポンプユニット３との間は、高温水戻り配管１０で接続されている。高温水戻り配管１０には、温度センサ２３及び高温水流入弁６が取り付けられている。
この１サイクルの運転の際、ヒートポンプ冷媒回路では、低温水（例えば５℃）は、冷媒−水熱交換器を介して高温水（例えば９０℃）まで加熱される。
【００１０】
貯湯タンク２内には、上下方向（鉛直方向）に延びた底部が封止された円筒形状の取水管３８が設けられている。貯湯タンク２の外周面には、貯湯タンク２内の湯水の上下方向の温度を検出する湯温センサ３４が設けられている。この実施の形態では５個の湯温センサ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅが上下方向に所定の間隔をおいて取り付けられている。
【００１１】
また、取水管体である取水管３８の上端部には取水流通配管２７の一端部が接続されている。取水流通配管２７の他端部は高温水混合三方弁２８の第１の弁部と接続されている。この高温水混合三方弁２８の第２の弁部は出湯配管７の一端部と接続されている。出湯配管７の他端部は貯湯タンク２の上部に接続され、この出湯配管７を通じて貯湯タンク２内の高温水が外部に流出する。高温水混合三方弁２８の第３の弁部は第１の弁下流配管５の一端部と接続されている。この第１の弁下流配管５には、第１の弁下流配管５を流通する湯水の温度を検出する湯水温度センサ２９が取り付けられている。
この第１の弁下流配管５の他端部は低温水混合三方弁３０の第１の弁部と接続されている。低温水混合三方弁３０の第２の弁部は第２の弁下流配管３２と接続されている。この第２の弁下流配管３２の低温水混合三方弁３０近傍では、給湯温度センサ３３が取り付けられており、また下流には給湯栓４が取り付けられている。低温水混合三方弁３０の第３の弁部は給湯用給水管３１と接続されている。
【００１２】
この給湯用給水管３１は給水管８と接続されている。給水管８には加圧ポンプ（図示せず）が取り付けられており、この加圧ポンプの駆動により、低温水は、貯湯タンク２内に圧送されるともに、給湯用給水管３１内にも流れる。この低温水の温度は、給水管８に取り付けられた給水温度センサ３７で検知される。
【００１３】
図２は図１に示した取水管体である取水管３８の全体斜視図である。
取水管３８は、高温水１５のある貯湯タンク２の上部の近傍に上側取水穴４０が形成され、上側取水穴より下側に中間取水穴４３が形成されている。中間取水穴４３は，中温水１６が貯湯タンク２内に溜まりやすい高さに設けられる。また、上側取水穴４０の開口面積は、中間取水穴４３の開口面積よりも大きい。
【００１４】
次に、上記構成の貯湯式給湯装置の動作について説明する。
貯湯タンク２内には湯水が満たされており、上から高温水１５、中温水１６、低温水１７が貯留される。
この実施の形態では、例えば高温水１５の温度は、ヒートポンプユニット３によって加熱された温度でおよそ９０℃、低温水１７の温度は、給水管８を流通する湯水の温度でおよそ５℃である。中温水１６は、高温水１５からの熱拡散により温度勾配を有して貯留されている。
ここで、中温水１６は、低温水１７を加熱する場合と比較して温度差が小さく、それだけ湯水を加熱する場合と比較してヒートポンプユニット３のＣＯＰが低い。そのため、この中温水１６については、ヒートポンプユニット３に送られ、そこで加熱されるのではなく、給湯水として利用することが高いＣＯＰを確保するために求められる。
【００１５】
給湯の利用者が、要求する給湯温度、例えば５０℃に設定すると、貯湯タンク２の側面に、高さ方向に設けられた湯温センサ３４ａから３４ｅを用いて、中間取水穴４３の位置に中温水が存在するか判断する。ここで、中間取水穴４３と湯温センサ３４ｃの高さは等しい。
例えば、湯温センサ３４ｂが９０℃、湯温センサ３４ｃが４０℃、湯温センサ３４ｄが５℃であれば、湯温センサ３４ｃの温度が５℃より大きく、９０℃よりも小さいことから，湯温センサ３４ｃの高さ近くに中温水が存在すると判断できる。また、複数の温度センサ３４において、５℃より大きく、９０℃よりも小さい場合は、要求給湯設定温度に近い値を示す温度センサ３４の位置に、中温水が存在すると判断してもよい。さらに、湯温センサ３４ｃが９０℃、湯温センサ３４ｄが５℃となるような場合であって、温度が５℃よりも大きく９０℃よりも小さい値を示す湯温センサ３４が存在しない場合には、温度差が最も大きくなる湯温センサ３４ｃと湯温センサ３４ｄとの中間に中温水が存在すると判断してもよい。
湯温センサ３４ｃの高さに、４０℃の中温水１６が存在すると判断された場合、中間取水穴４３から取水管３８を用いて中温水１６を取り出す。このとき、上側取水穴４０は、タンク内の上側に設けられているため、上側取水穴４０から高温水１５も同時に取り出される。
【００１６】
図３は、本願発明者が貯湯タンク２内の湯水を取水管３８を用いて取り出した場合の湯水温度の経時変化を図である。
横軸は、取水管３８から湯水の取り出しを開始してからの経過時間を示し、縦軸は、取水管３８から取り出した湯水の温度変化を示す。図中の太線は、この実施の形態である、上側取水穴４０と中間取水穴４３から湯水を取り出した場合、細線は、中間取水穴４３のみから湯水を取り出した場合に相当する。
【００１７】
中温水１６の高さ方向の温度分布は、およそ５℃から９０℃まで大きく変化する。また、中温水１６の量は、貯湯式給湯装置の運用方法にもよるが、タンク全体に蓄える湯水量に対して少量の場合がある。このため、図３に示すように、中間取水穴４３のみから湯水を取り出した場合、貯湯タンク２から流出した湯水量分だけ、給水管８を通じて低温水１７が補充され、中間取水穴４３の水位には低温水１７が達してしまい、湯水の温度は時間経過とともに急激に低下する。当然に、取り出した湯水の温度は、すぐに要求給湯温度である５０℃よりも低くなる。
【００１８】
一方、高温水１５の温度は、加熱に設定した温度９０℃で、ほぼ一定となっており、上側取水穴４０と中間取水穴４３から湯水を取り出す場合、温度変化の大きな中温水１６と、ほぼ一定温度の高温水１５を同時に取り出するため、湯水の温度低下が緩やかになるとともに、要求給湯温度に到達するまでの時間が長くなる。
なお、取り出した湯水が、要求給湯温度以下になるかどうかは、高温水１５と中温水１６の温度及び流量比と、要求給湯温度によって決まるが、上側取水穴４０と中間取水穴４３の開口面積比を調整することにより、取り出す湯水の温度を、要求給湯温度以上となるようにすることもができる。
【００１９】
この実施の形態では、取水管３８から取り出された湯水の温度は、緩やかに低下しながら要求給湯温度に近づくが、湯水の温度が要求給湯温度である５０℃よりも高いときには、給湯温度センサ３３からの信号により、低温水混合三方弁３０が作動し、取水管３８から取り出した湯水が給湯用給水管３１から供給される低温水と混合し、要求給湯温度の湯水が短時間で第２の弁下流配管３２、給湯栓４を通じて給湯水に供される。
【００２０】
一方、中間取水穴４３と同じ高さに配置された湯温センサ３４ｃの位置、即ち取水管３８の中間取水穴４３の位置に中温水１６が存在せず、低温水が存在すると判断された場合は、高温水混合三方弁２８が作動し、取水管３８からではなく、出湯配管７から高温水１５が取り出される。この高温水１５は、低温水混合三方弁３０で給湯用給水管３１から供給される低温水と混合し、第２の弁下流配管３２、給湯栓４を通じて給湯水に供される。
給湯温度の調整は、給湯温度センサ３３からの信号により、低温水混合三方弁３０の第１の弁部及び第３の弁部のそれぞれの開口面積を調整することで行われる。
なお、湯温センサ３４ｃにより、取水管３８の中間取水穴４３の位置に高温水１５が存在すると判断された場合は、出湯配管７からではなく、取水管３８から高温水１５を取り出すこともできる。
【００２１】
貯湯タンク２内には、貯湯タンク２から取り出された湯水の分だけ、給水管８により貯湯タンク２の下側から低温水１７が供給される。
また、貯湯タンク内２内の高温水１５の量が低下したとき、貯湯タンク２の下側から、低温水取り出し配管９を介して低温水１７を取り出し、ヒートポンプユニット３で加熱した高温水を、高温水戻り配管１０、高温水流入弁６を介して、貯湯タンク２の上側から戻す。
ここで、ヒートポンプユニット３には、自然冷媒である二酸化炭素が用いられており、ヒートポンプ冷媒回路に設けた冷媒−水熱交換器を介して低温水をおよそ９０℃の高温水まで加熱することができる。超臨界となる二酸化炭素をヒートポンプサイクルに用いることにより、エネルギー効率が良い状態で低温水を高温水まで加熱することができる。
【００２２】
以上のように、貯湯タンク２の内部に、上側取水穴４０及び中間取水穴４３を有する取水管３８を設けることにより、貯湯タンク２内から高温水１５及び中温水１６を取り出すことで、貯湯タンク２から取り出される湯水の時間の経過に伴う温度変化を小さくすることができる。その結果、要求給湯温度に調整するための低温水混合三方弁３０による温度制御が容易になる。
また、中温水１６の温度が、要求給湯温度よりも低い場合であっても、この中温水１６は、高温水１５と同時に取り出されて給湯水に供される。そのため、密閉された貯湯タンク内に占める中温水１６の割合が増大することで、その分高温水の割合が低下することはなく、貯湯タンク２内の高温水１５の不足が解消され、またヒートポンプユニット３は高いＣＯＰが確保される。
【００２３】
なお、この実施の形態では、取水管３８を用いて貯湯タンク２から取り出す湯水を要求設定温度以上にすることを説明したが、高温水混合三方弁２８の作動により、取水管３８及び出湯配管７を用いることで、取水管３８から取り出した湯水と、出湯配管７から取り出した高温水を高温水混合三方弁２８で混合することで、要求設定温度以上の給湯水を得ることもできる。
この場合、取水管３８から取り出した湯水の温度が、要求給湯温度以下であっても、高温水混合三方弁２８の作動により、出湯配管７からの高温水１５を増量させることで、要求給湯温度以上まで温度を上げることができる。
そのため、貯湯タンク２内の中温水１６のほとんどを取り出して給湯水に利用することができ、貯湯タンク２内の高温水１５の不足がさらに解消され、ヒートポンプユニット３は高いＣＯＰがさらに確保される。
【００２４】
また、高温水混合三方弁２８、低温水混合三方弁３０などの三方弁を用いて、貯湯タンク２から取り出した湯水と高温水または低温水との流量比を調整することを説明したが、三方弁の変わりに２つの弁を用いてそれぞれの流量比を調整してもよい。
また、この実施の形態では、上側取水穴４０の開口面積が中間取水穴４３の開港面積よりも大きい場合で説明したが、上側取水穴４０と中間取水穴４３との開口面積が等しくてもよく、さらに、図４に示すように、中間取水穴４３の開口面積を上側取水穴４０の開口面積より大きくしても構わない。
この場合、取水管３８から取り出す湯水の温度は、要求給湯温度よりも低くなる可能性が高くなるが、中温水１６のみを取り出す場合に比べて、取水管３８から取り出す湯水の温度変化を小さくすることができ、給湯水の温度制御は容易になる。
また、図５、図６に示すように、上側取水穴４０の数や中間取水穴４３の数を変えることで、取水管３８から取り出す高温水１５と中温水１６との流量割合を調整してもよい。  また、図７に示すように、取水管３８の下端部を閉じ加工せず、下端面を中間取水穴４０として中温水１６を取り出すようにしてもよい。この場合、取水管の下端部の閉じ加工及び中間取水穴４３の穴加工が不要となり、加工コストを削減することができる。
さらに、図２４に示すように、下端部をクロージング加工することにより、中間取水穴４３の開口面積を容易に調整することができる。
【００２５】
また、図１に示すように、５個の湯温センサ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅを貯湯タンク２の周側面に設けた場合を示したが、より多くの湯温センサ３４を設けることで、中温水１６の位置と温度を精度よく検知することができる。例えば、代表的な中温水の層厚みであるおよそ１００ｍｍに合わせて、中間取水穴４３の中心位置を中心に、湯温センサ３４を１００ｍｍ以下の間隔で高さ方向に設置すると効果的である。
また、湯温センサ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅを高さ方向に一定間隔で配置しても、高さ方向にランダムに配置してもかまわない。
さらに、ここでは３つの湯温センサ３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの測定点を用いて中温水１６の位置を判断したが、より多くの測定点を用いることで中温水１６の位置をより正確に判断することができる。また、測定精度は低下するが１つの温度センサを用いて、中温水の位置を判断してもよい。この場合、多数の測定点を比較する制御が不要となるため、制御の簡易化と処理速度の向上を図ることができる。
また、貯湯タンク２の外周面（側面）に設置した湯温センサ３４で測定した貯湯タンク２の壁面の温度を貯湯タンク２内の湯水の温度としたが、湯温センサ３４を貯湯タンク２の内周面（側面）に設置し、貯湯タンク２内の湯水の温度を直接的に測定してもよい。
【００２６】
また、図８、図９に示すように、Ｌの字形状の取水管３８を用いてもよい。
この取水管３８は、貯湯タンク２の側壁から先端部が突出しており、貯湯タンク２内の上側に対応した位置に上側取水穴４０、貯湯タンク２の中間に対応した位置に中間取水穴４３が形成されている。この取水管３８を用いることにより、取水管３８を貯湯タンク２の側壁から取り出すことができるため、設計の自由度が高くなる。 
【００２７】
実施の形態２.
図１０はこの発明の実施の形態２の貯湯式給湯装置を示す構成図であり、この実施の形態では、図１１，１２に示すように、外筒２５と中筒２６とを重ねた、取水管体である取水管３８が用いられている。
取水管３８は、外筒２５とこの外筒２５の内側に周方向に摺動可能に設けられた中筒２６とから構成されている。
中筒２６の上部には、上側連通穴４２が形成されており、中筒８１の上部は、上側連通部２１で覆われている。上側連通部２１の側面には、取水流通配管２７の先端部が貫通している。また、中筒２６の天部には、駆動モータ３５が取り付けられており、この駆動モータ３５の駆動によって、中筒８１は周方向に回転する。
この実施の形態では、駆動モータ３５の駆動によって、中筒２６が回転し、外筒２５に形成された上側穴部３９ａ、中間穴部３９ｂと、中筒２６に形成された上側穴部４１ａ、中間穴部４１ｂの重なりによってできる、取水管３８の上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂの開口面積を変化させることができる。
【００２８】
湯温センサ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅにより、貯湯タンク２内の中温水１６が、中間取水穴１２ｂの位置に存在すると判断された場合、上側取水穴１２ａから高温水１５を、中間取水穴１２ｂから中温水１６を取水し、中筒２６の上側連通穴４２、上側連通口２１を介して貯湯タンク２から湯水を取り出す。
湯水温度センサ２９で、貯湯タンク２から取り出した湯水の温度を検知しながら、湯水の温度が要求給湯温度より小さくならないように、駆動モータにより上側取水穴１２ａと中間取水穴１２ｂとの開口面積を変化させて、上側取水穴１２ａから取り出す高温水１５と、中間取水穴１２ｂから取り出す中温水１６との流量比を調整する。
取り出された湯水は、取水流通配管２７、高温水混合三方弁２８を通って低温水混合三方弁３０に達する。この低温水混合三方弁３０では、取り出された湯水と給湯用給水管８から供給される低温水と混合され、混合された湯水は、第２の弁下流配管３２、給湯栓４を通じて給湯水に供される。
なお、要求給湯温度の調整は、給湯温度センサ３３の信号により低温水混合三方弁３０が作動し、湯水と低温水との混合比を変えることで行われる。
【００２９】
この実施の形態では、上側取水穴１２ａと中間取水穴１２ｂとの開口面積を変化させて、貯湯タンク２から取り出す高温水１５と中温水１６の流量比を調整することで、取り出す湯温の経時変化をより小さくできるため、要求給湯温度に調整するための低温水混合三方弁３０による温度制御をさらに容易にすることができる。
また、駆動モータ２５を調整して、中間取水穴１２ｂを完全に閉じて、上側取水穴１２ａのみから高温水１５を取り出すことも可能となる。
このため、図１３に示すように、貯湯タンク２の上側から高温水１５を取り出すための出湯配管７と、高温水混合三方弁２８を取り除いて、構成を簡素化することができる。
【００３０】
また、図１４に示す取水管３８のように、貯湯タンク２内の中間位置に、外筒２５の高さ位置の異なる中間穴部３９ｂ、下部穴部３９ｃと、中筒２６の高さ位置の異なる中間穴部４１ｂ、下部穴部４１ｃを形成し、貯湯タンク２内の中温水１６の領域にあわせて駆動モータ２５を調整して、中間取水穴１２ｂの高さを変化させるようにしてもよい。
この場合、中温水１６を貯湯タンク２の２箇所の位置から選択して取り出すことができるため、中温水１６は効率よく貯湯タンク２から取り出すことができる。そのため、貯湯タンク２内に占める中温水１６の容積割合が低減できる分、貯湯タンク２内に占める高温水１５の容積を増量することができ、またヒートポンプユニット３は高いＣＯＰが確保される。
なお、外筒２５および中筒２６に、高さ位置の異なる中間穴部を２箇所設けた例を示したが、中間穴部の数は３箇所以上であってもよく、中間穴部の数が多いほど、より的確に中温水を取り出すことが可能となる。
また、駆動モータ３５の駆動によって、取水管３８の上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂの開口面積を変化させることを説明したが、開口面積を微調整せずに、上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂを開閉させるだけでもよく、中間取水穴１２ｂの高さ位置を変更させるだけでもよい。
さらに、駆動モータ３５によって中筒２６を回転させて、中筒２６と外筒２５とを相対移動させ、取水管３８の上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂの開口面積を変化させることを説明したが、駆動モータ３５によって外筒２５を回転させて、中筒２６と外筒２５とを相対移動させて、取水管３８の上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂの開口面積を変化させてもよい。
【００３１】
また、図１５に示す取水管３８のように、外筒２５の同一高さに開口面積の異なる上側穴部３９ａ，３９ａ'、中間穴部３９ｂ，３９ｂ'を形成してもよい。
このものの場合、駆動モータ２５を駆動して、上側取水穴１２ａと中間取水穴１２ｂとが異なる面積比となるように選択可能であり、上側取水穴１２ａを通過する高温水１５と、中間取水穴１２ｂを通過する中温水１６との流量比を調整することができる。この取水管３８では、決まった上側取水穴１２ａ、下側取水穴１２ｂの面積比を選択することになるが、駆動モータ３５の位置決め制御を容易にして、高温水１５と中温水１６との流量比を変化させることができる。
【００３２】
なお、各上記取水管３８は、外筒２５の穴部３９ａ，３９ｂ、中筒２６の穴部４１ａ，４１ｂの穴形状は何れも円形の場合を示したが、穴形状は、楕円、三角形、長方形、多角形でもよく、外筒２５の穴部３９ａ，３９ｂ、中筒２６の穴部４１ａ，４１ｂのそれぞれの開口面積を変化させることで、上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂを流通する湯水の流量を変化できる構造であればよい。
例えば、図１６に示すように、外筒２５の穴部４１ａ，４１ｂの高さ方向の開口長さを、回転方向に単純増加または単純減少させ、中筒２６の穴部３９ａ，３９ｂを軸線方向が長手の矩形形状に形成することで、回転角度に対して上側取水穴１２ａ、下側取水穴１２ｂの開口面積をほぼ比例的に変化させることができる。
これにより、取水管３８により貯湯タンク２の外部に取り出される、高温水１５及び中温水１６の流量は精度よく制御される。
【００３３】
実施の形態３．
図１７はこの発明の実施の形態３の貯湯式給湯装置を示す構成図である。
この実施の形態では、図１７−図１９に示すように、取水管３８は、貯湯タンク２の底部まで延びており、凹状の受け部４４により支持されている。
なお、取水管３８は、貯湯タンク２を貫通して、貯湯タンク２の外側で支持されてもよい。
駆動モータ３５で、中筒２６を回転することにより、外筒２５に形成された穴部３９ａ，３９ｂ，３９ｃと、中筒２６に形成された穴部４１ａ，４１ｂ，４１ｃの重なりによってできる取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積を変化させることができる。ここで、穴部３９ａ、穴部４１ａは貯湯タンク２内の上側に位置しており、穴部３９ｂ、穴部４１ｂは貯湯タンク２内の中間に位置しており、穴部３９ｃ、穴部４１ｃは貯湯タンク２内の下側に位置している。
【００３４】
この実施の形態では、湯温センサ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅにより、貯湯タンク２内の中温水１６が、中間穴部３９ｂの位置に存在すると判断された場合、上側取水穴１２ａからは高温水１５を、中間取水穴１２ｂからは中温水１６を、下側取水穴１２ｃからは低温水１７を取水し、上側連通穴４２、上側連通口２１を介して貯湯タンク２から湯水を取り出す。湯水温度センサ２９では、貯湯タンク２から取り出した湯水の温度を検知しながら、湯水の温度が要求給湯温度より小さくならないように、駆動モータ３５の駆動により取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積を変化させて、上側取水穴１２ａから取り出す高温水１５と、中間取水穴１２ｂから取り出す中温水１６と、下側取水穴１２ｃから取り出す低温水１７の流量比を調整する。
取り出された湯水は、取水流通配管２７、高温水混合三方弁２８を通って低温水混合三方弁３０に達する。この低温水混合三方弁３０では、取り出された湯水と給湯用給水管８から供給される低温水と混合され、混合された湯水は、第２の弁下流配管３２、給湯栓４を通じて給湯水に供される。
なお、要求給湯温度の調整は、給湯温度センサ３３の信号により低温水混合三方弁３０が作動し、第１の弁下流配管５を流通する湯水と給湯用給水管３１を流通する低温水との混合比を変えることで行われる。
【００３５】
この実施の形態による貯湯式給湯装置によれば、取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積を変化させて、貯湯タンク２から取り出す、高温水１５、中温水１６及び低温水１７の流量比を調整することで、取り出す湯温の経時変化をより要求給湯温度に近づけることができ、要求給湯温度を調整するための、低温水混合三方弁３０による温度制御をさらに容易にすることができる。
また、駆動モータ２５を調整することにより、高温水１５と中温水１６との組合せ、高温水１５と低温水１７との組合せ、中温水１６と低温水１７との組合せ、高温水１５、中温水１６及び低温水１７の全ての組合せが可能になる。
従って、図２０に示すように、貯湯タンク２の上側から高温水１５を取り出すための出湯配管７、高温水混合三方弁２８、湯水温度センサ２９、低温水混合三方弁３０を取り除いて構成をさらに簡素化することができる。
【００３６】
また、図２１に示す取水管３８のように、駆動モータ２５の変わりに、中筒２６をスライドできる機構を用いて、中筒２６を上下にスライドさせることにより、外筒２５に形成した穴部３９ａ，３９ｂ，３９ｃと、中筒２６に形成した穴部４１ａ，４１ｂ，４１ｃの重なりによってできる取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積を変化させてもよい。
また、スライドと回転を組み合わせて、取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積を変化させてもよく、この場合、取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積の組合せが多くなり、より精度の高い流量制御と温度制御が可能となる。
また、図２５に示す取水管３８のように、貯湯タンク２内の中間位置に、外筒２５の高さ位置の異なる中間穴部３９ｂ，３９ｄと、中筒２６の高さ位置の異なる中間穴部４１ｂ，４１ｄを形成し、貯湯タンク２内の中温水１６の領域にあわせて駆動モータ２５を調整して、中間取水穴１２ｂの高さを変化させるようにしてもよい。
この場合、中温水１６を貯湯タンク２の２箇所の位置から選択して取り出すことができるため、中温水１６は効率よく貯湯タンク２から取り出すことができる。そのため、貯湯タンク２内に占める中温水１６の容積割合が低減できる分、貯湯タンク２内に占める高温水１５の容積を増量することができ、またヒートポンプユニット３は高いＣＯＰが確保される。
なお、外筒２５および中筒２６に、高さ位置の異なる中間穴部を２箇所設けた例を示したが、中間穴部の数は３箇所以上であってもよく、中間穴部の数が多いほど、より的確に中温水を取り出すことが可能となる。
また、駆動モータ３５の駆動により、取水管３８の上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂおよび下側取水穴１２ｃの開口面積を変化させることを説明したが、開口面積を微調整せずに、上側取水穴１２ａ、中間取水穴１２ｂ、下側取水穴１２ｃの開閉や、中間取水穴１２ｂの高さ位置を変更させるだけであってもよい。
【００３７】
実施の形態４．
図２２はこの発明の実施の形態４の貯湯式給湯装置を示す構成図であり、この実施の形態では、図２３に示す取水管体が貯湯タンク２内に設けられている。
この取水管体は、並立されているとともに異なる高さにそれぞれ取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが形成された５本の筒１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅで構成されている。各上端面に連通穴２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅを有する各筒１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは、連通穴２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅの部位で外筒部１３と連結されている。この外筒部１３の内側には、中筒部１４が摺動可能に設けられている。この中筒部１４には、筒１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに対応して連通穴１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅが形成されている。
【００３８】
この実施の形態では、実施の形態１に示した取水管３８の代わりに、取水穴１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの高さ方向の位置が異なる筒１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを設けて、貯湯タンク２内の中温水１６を選択できるようにしたものである。
この実施の形態では、駆動モータ２２の駆動させることにより、外筒部１３に形成された連通穴２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅと、中筒部１４に形成された連通穴１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅを１箇所または、複数箇所で連通することができる。
例えば、湯温センサ３４により、貯湯タンク２内の中温水１６が、取水穴１２ｃの位置に存在すると判断された場合、駆動モータ２２の駆動で中筒部１４を回転させて、外筒部１３の連通穴２０ｃと中筒部１４の連通穴１８ｃ、外筒部１３の連通穴２０ａと中筒部１４の連通穴１８ａとを連通させ、取水穴１２ｃから中温水１６を、取水穴１２ａから高温水１５をそれぞれ取水し、上側連通穴１９を介して取り出すことができる。
これにより、貯湯タンク２内に存在する中温水１６の位置にあわせて、取水穴の位置を高さ方向に変化させることができるとともに、中温水１６を取り出すと同時に、高温水１５、低温水１７を取り出すこともできる。
【００３９】
また、回転動作を行う外筒部１３及び中筒部１４の長さを、貯湯タンク２の高さ方向に配置するよりも短くすることができるため、回転時の摩擦を軽減することができ、駆動モータ２２の消費電力を低減できるとともに、回転角度の位置決め精度を向上することができる。
なお、筒１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを５本用いた例を示したが、設置する本数は任意である。
また、外筒部１３に対して中筒部１４を回転させる構造としたが、中筒部１４をスライドさせることにより、外筒部１３の連通穴２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅと中筒部１４の連通穴１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅを連通させる構造であってもよい。
【００４０】
なお、上記各実施の形態では、加熱手段として、ヒートポンプユニット３を用いた場合について説明したが、勿論ヒートポンプユニット３に限定されるものではなく、ガス、或いは電気ヒータを用いてもよい。
また，ヒートポンプユニット３に使用する冷媒として、二酸化炭素を用いた場合について説明したが、勿論、二酸化炭素に限定されるものではなく、その他の自然冷媒である炭化水素、フロンなどを用いてもよい。
また、取水配管３８を金属のような熱伝導率の高い材料ではなく、樹脂材料のような熱伝導性の低い材料で構成してもよい。この場合、取水配管３８を熱伝導体として、貯湯タンク２内の高温水４５，中温水４６，低温水４７のそれぞれの領域間を熱が移動することがなくなるため、高温水４５の温度低下を防ぐことができ、貯湯タンク２内の高温水不足を解消することができる。また、低温水４７の温度上昇を防ぐことができ、高いＣＯＰが確保される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す構成図である。
【図２】図１の取水管を示す斜視図である。
【図３】図１に示した貯湯式給湯装置において、取水管から湯水を取り出した場合の、湯水温度の経時変化を示す図である。
【図４】図１の取水管の変形例を示す斜視図である。
【図５】図１の取水管の他の変形例を示す斜視図である。
【図６】図１の取水管のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図７】図１の取水管のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図８】図１の貯湯式給湯装置の変形例を示す構成図である。
【図９】図８の取水管を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による貯湯式給湯装置を示す構成図である。
【図１１】図１０の取水管を示す斜視図である。
【図１２】図１０の要部断面図である。
【図１３】図１０の貯湯式給湯装置の変形例を示す構成図である。
【図１４】図１３の取水管の変形例を示す斜視図である。
【図１５】図１３の取水管の他の変形例を示す斜視図である。
【図１６】図１３の取水管のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図１７】この発明の実施の形態３による貯湯式給湯装置を示す構成図である。
【図１８】図１７の取水管を示す斜視図である。
【図１９】図１７の要部断面図である。
【図２０】図１７の貯湯式給湯装置の変形例を示す構成図である。
【図２１】図２０の取水管の変形例を示す斜視図である。
【図２２】この発明の実施の形態４による貯湯式給湯装置を示す構成図である。
【図２３】図２２の取水管体を示す斜視図である。
【図２４】図１の取水管のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図２５】図１７の取水管の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  貯湯タンクユニット、２  貯湯タンク、３  ヒートポンプユニット（加熱手段）、４  給湯栓、５  第１の弁下流配管（弁下流配管）、６  高温水流入弁、７  出湯配管、８  給水管、９  低温水取り出し配管、１０  高温水戻り配管、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ  筒、１２ａ  上側取水穴、１２ｂ  中間取水穴、１２ｃ  下側取水穴、１３  外筒部、１４  中筒部、１５  高温水、１６  中温水、１７  低温水、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ  連通穴、２１  上側連通部、２３  加熱温度センサ、２５  外筒、２６  中筒、２７  取水流通配管、２８  高温水混合三方弁、２９  湯水温度センサ、３０  低温水混合三方弁、３１  給湯用給水管、３２  第２の弁下流配管（弁下流配管）、３３  給湯温度センサ、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ  湯温センサ、３５  駆動モータ、３７  給水温度センサ、３８  取水管（取水管体）、３９ａ  上側穴部、３９ｂ  中間穴部、３９ｃ  下側穴部、４０  上側取水穴、４１ａ  上側穴部、４１ｂ  中間穴部、４２  上側連通中間取水穴、４４  受け部。
【図１】
0004482580.tif 000002
【図２】
0004482580.tif 000003
【図３】
0004482580.tif 000004
【図４】
0004482580.tif 000005
【図５】
0004482580.tif 000006
【図６】
0004482580.tif 000007
【図７】
0004482580.tif 000008
【図８】
0004482580.tif 000009
【図９】
0004482580.tif 000010
【図１０】
0004482580.tif 000011
【図１１】
0004482580.tif 000012
【図１２】
0004482580.tif 000013
【図１３】
0004482580.tif 000014
【図１４】
0004482580.tif 000015
【図１５】
0004482580.tif 000016
【図１６】
0004482580.tif 000017
【図１７】
0004482580.tif 000018
【図１８】
0004482580.tif 000019
【図１９】
0004482580.tif 000020
【図２０】
0004482580.tif 000021
【図２１】
0004482580.tif 000022
【図２２】
0004482580.tif 000023
【図２３】
0004482580.tif 000024
【図２４】
0004482580.tif 000025
【図２５】
0004482580.tif 000026