(57)【要約】【課題】ヒートポンプの効率を向上させるとともに、省エネルギー性を向上させる給湯装置を提供する。【解決手段】凝縮器に流入する湯水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンク、貯湯タンクから流出する湯水と外部の液体との間で熱交換する外部熱交換器、貯湯タンク最下部の湯水が凝縮器に入水し、凝縮器からの出湯水が貯湯タンク上部に流入する沸き上げ回路、貯湯タンク最下部の湯水が、外部熱交換器を経由して凝縮器に入水し、凝縮器からの出湯水が貯湯タンク上部に流入する冷却回路、貯湯タンク内の温度を検出する貯湯温度センサ、および貯湯タンク最下部の湯水が流れる回路を、沸き上げ回路または冷却回路に切り替える切替装置を有する貯湯ユニットと、沸き上げ運転において、貯湯タンク最下部の湯水の温度が外部の液体の温度よりも所定温度以上高い場合に、貯湯タンク最下部の湯水が冷却回路を流れるように切替装置を制御する制御装置とを備える。【選択図】図１
2020026910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次接続されることによって冷媒が流れる冷媒回路が形成され、前記凝縮器に流入する湯水を前記冷媒の熱によって加熱するヒートポンプユニットと、
湯水を貯留する貯湯タンクと、
外部の液体が流入し、前記貯湯タンクから流出する湯水と前記外部の液体との間で熱交換を行う外部熱交換器と、
前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水を前記凝縮器に入水させ、前記凝縮器から出湯される湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させる沸き上げ回路と、
前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水を、前記外部熱交換器を経由して前記凝縮器に入水させ、前記凝縮器から出湯される湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させる冷却回路と、
前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサと、
前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水が流れる回路を、前記沸き上げ回路および前記冷却回路のいずれかに切り替える切替装置と
を有する貯湯ユニットと、
前記切替装置を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転において、前記貯湯タンクの最下部に貯留された湯水の温度が前記外部熱交換器に流入する前記外部の液体の温度よりも所定温度以上高い場合に、前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水が前記冷却回路を流れるように前記切替装置を制御する給湯装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転において、前記貯湯タンクの最下部に貯留された湯水の温度が前記外部熱交換器に流入する前記外部の液体の温度よりも１℃以上高い場合に、前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水が前記冷却回路を流れるように前記切替装置を制御する請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記外部の液体としての浴槽水を貯留する浴槽を有し、前記外部熱交換器により、前記冷却回路を流れる湯水と前記浴槽水との間で熱交換を行う浴槽ユニットをさらに備える請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記外部の液体としての循環液が循環することによって暖房を行う床暖房装置を有し、前記外部熱交換器により、前記冷却回路を流れる湯水と前記循環液との間で熱交換を行う床暖房ユニットをさらに備える請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記外部の液体としての循環液を貯留する蓄熱槽を有し、前記外部熱交換器により、前記冷却回路を流れる湯水と前記循環液との間で熱交換を行う蓄熱ユニットをさらに備える請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項６】
前記貯湯タンクの上部に貯留された湯水と、前記貯湯タンクの最下部から流出し前記外部熱交換器で熱交換された湯水とを混合して、外部に湯水を供給する給湯運転を行う請求項５に記載の給湯装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
深夜電力時間帯に前記沸き上げ運転を実施する請求項１〜６のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記貯湯温度センサで検出された湯水の温度に基づき前記貯湯タンク内の残湯量を判断するとともに、前記残湯量から必要な沸き上げ湯量を判断し、
前記沸き上げ湯量の沸き上げに要する沸き上げ時間を算出し、
算出した前記沸き上げ時間と、予め設定された沸き上げ完了時間とに基づき、前記沸き上げ運転を開始する沸き上げ運転開始時間を決定する請求項１〜７のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項９】
前記切替装置による前記沸き上げ回路と前記冷却回路との切替の実施可否を設定するとともに、前記設定の状態を報知する報知手段を有するリモートコントローラをさらに備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを用いて加熱された湯水を貯湯タンクに貯留し、貯留された湯水を利用して給湯を行う給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルを利用して水を加熱し、加熱された水を用いて給湯あるいは浴槽の湯張り等を行う給湯装置が知られている。例えば、特許文献１には、ヒートポンプユニットに設けられた凝縮器を用いて、ヒートポンプユニットを流れる冷媒と貯湯タンク内の水との間で熱交換を行うことによって水を加熱し、加熱された水を貯湯タンクに貯留する給湯装置が開示されている。
【０００３】
ここで、貯湯タンク容量が小さい給湯装置では、沸き上げ中に貯湯タンク内の中温水が凝縮器に入水することでＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：成績係数）が低下するという傾向がある。そのため、特許文献１の給湯装置では、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ開始時に２０℃〜５０℃程度の中温水があることを検出した場合、貯湯タンクの中央部に設けられた中温水取出口から出湯した中温水を浴槽水と熱交換させ、放熱してから凝縮器に入水させる。
【０００４】
このように、特許文献１の給湯装置では、凝縮器への入水温度を給水温度程度まで冷却することにより、貯湯タンク内に中温水が存在する場合でも、凝縮器への入水温度の上昇を防止して、高いＣＯＰを維持するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４５８５１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、特許文献１に記載の給湯装置では、中温水と浴槽水との熱交換が沸き上げ開始時に行われる。そのため、貯湯タンク内の湯水の沸き上げが深夜に行われる場合には、中温水の熱を浴槽水に放熱しても利用されることなく、浴室内に放出されてしまう。すなわち、特許文献１に記載の方法では、沸き上げた熱を捨てることになり、深夜沸き上げの場合には、省エネルギー性が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、ヒートポンプの効率を向上させるとともに、省エネルギー性を向上させることができる給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の給湯装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次接続されることによって冷媒が流れる冷媒回路が形成され、前記凝縮器に流入する湯水を前記冷媒の熱によって加熱するヒートポンプユニットと、湯水を貯留する貯湯タンクと、外部の液体が流入し、前記貯湯タンクから流出する湯水と前記外部の液体との間で熱交換を行う外部熱交換器と、前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水を前記凝縮器に入水させ、前記凝縮器から出湯される湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させる沸き上げ回路と、前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水を、前記外部熱交換器を経由して前記凝縮器に入水させ、前記凝縮器から出湯される湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させる冷却回路と、前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサと、前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水が流れる回路を、前記沸き上げ回路および前記冷却回路のいずれかに切り替える切替装置とを有する貯湯ユニットと、前記切替装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転において、前記貯湯タンクの最下部に貯留された湯水の温度が前記外部熱交換器に流入する前記外部の液体の温度よりも所定温度以上高い場合に、前記貯湯タンクの最下部から流出する湯水が前記冷却回路を流れるように前記切替装置を制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、沸き上げ運転において、貯湯タンク最下部の湯水の温度が外部の液体の温度よりも所定温度以上高い場合に、湯水が冷却回路を流れるようにすることにより、ヒートポンプの効率を向上させるとともに、省エネルギー性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る給湯装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】沸き上げ序盤における貯湯タンク内の温度分布の一例を示す概略図である。
【図４】沸き上げ終盤における貯湯タンク内の温度分布の一例を示す概略図である。
【図５】図１の給湯装置による沸き上げ運転開始時間の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】図１の給湯装置による通常沸き上げ運転について説明するための概略図である。
【図７】図１の給湯装置による冷却沸き上げ運転について説明するための概略図である。
【図８】図１の給湯装置による沸き上げ処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図９】図１のヒートポンプユニットにおける冷媒回路を流れる冷媒による冷凍サイクルの一例を示す概略図である。
【図１０】凝縮器１２に流入する湯水の入水温度とＣＯＰとの関係の一例を示すグラフである。
【図１１】図１の給湯装置による給湯運転について説明するための概略図である。
【図１２】図１の給湯装置による湯張り運転について説明するための概略図である。
【図１３】図１の給湯装置による追焚運転について説明するための概略図である。
【図１４】実施の形態２に係る給湯装置の構成の一例を示す概略図である。
【図１５】図１４の給湯装置による冷却沸き上げ運転について説明するための概略図である。
【図１６】実施の形態３に係る給湯装置の構成の一例を示す概略図である。
【図１７】図１６の給湯装置による冷却沸き上げ運転について説明するための概略図である。
【図１８】図１６の給湯装置による給湯運転について説明するための概略図である。
【図１９】図１６の給湯装置による湯張り運転について説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る給湯装置について説明する。本実施の形態１に係る給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯にヒートポンプを用いて湯水を沸き上げて貯湯し、貯湯された湯水を給湯に用いるものである。
【００１２】
［給湯装置１の構成］
図１は、本実施の形態１に係る給湯装置１の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、給湯装置１は、ヒートポンプユニット１０、貯湯ユニット２０、浴槽ユニット３０、制御装置４０およびリモートコントローラ（以下、「リモコン」と称する）５０で構成されている。ヒートポンプユニット１０および貯湯ユニット２０は、沸き上げ回路用の出湯配管２および入水配管３で接続されている。
【００１３】
（ヒートポンプユニット１０）
ヒートポンプユニット１０は、貯湯ユニット２０から供給される湯水を加熱する加熱手段であり、例えば９℃程度の低温水を、電熱ヒータを用いることなく９０℃程度の高温に沸き上げる。ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３および蒸発器１４を備えている。そして、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３および蒸発器１４が冷媒配管で順次接続されることにより、冷媒回路が形成される。冷媒回路を流れる冷媒として、例えば、Ｒ３２、フルオロカーボンおよび二酸化炭素等の冷媒が用いられる。
【００１４】
圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１１の運転周波数は、制御装置４０によって制御される。凝縮器１２は、冷媒側流路に接続された冷媒回路を流れる冷媒と、水側流路に接続された沸き上げ回路を流れる湯水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を水に放熱して冷媒を凝縮させる。
【００１５】
膨張弁１３は、凝縮器１２から流出した冷媒を膨張させる。膨張弁１３は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。膨張弁１３の開度は、制御装置４０によって制御される。蒸発器１４は、図示しない送風機等によって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器１４は、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する。
【００１６】
また、ヒートポンプユニット１０は、入水温度センサ６１および出湯温度センサ６２を備えている。入水温度センサ６１は、例えばサーミスタであり、入水配管３または凝縮器１２における水側流路の入口に取り付けられている。入水温度センサ６１は、凝縮器１２の水側流路に流入する水の温度を検出する。出湯温度センサ６２は、例えばサーミスタであり、出湯配管２または凝縮器１２における水側流路の出口に取り付けられている。出湯温度センサ６２は、凝縮器１２の水側流路から流出する水の温度を検出する。
【００１７】
（貯湯ユニット２０）
貯湯ユニット２０は、貯湯タンク２１、第１三方弁２２、第２三方弁２３、送水ポンプ２４、一般給湯混合弁２５、風呂給湯混合弁２６、湯張り開閉弁２７および風呂熱交換器２８を備えている。また、貯湯ユニット２０には、浴槽ユニット３０が接続されている。貯湯ユニット２０には、外部から水道水等の水が供給される給水端２０ａと、台所および洗面所等に湯を供給する給湯端２０ｂとが設けられている。
【００１８】
貯湯タンク２１の下部流入出口２１ｂ、第１三方弁２２、第２三方弁２３、送水ポンプ２４、ヒートポンプユニット１０の凝縮器１２および貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｃが配管で接続されることにより、沸き上げ回路が形成される。また、貯湯タンク２１の下部流入出口２１ｂ、第１三方弁２２、風呂熱交換器２８、第２三方弁２３、送水ポンプ２４、凝縮器１２および貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｃが配管で接続されることにより、冷却回路が形成される。
【００１９】
給水端２０ａ、貯湯タンク２１、一般給湯混合弁２５および給湯端２０ｂが配管で接続されることにより、給湯回路が形成される。また、給水端２０ａ、貯湯タンク２１、風呂給湯混合弁２６、湯張り開閉弁２７および浴槽３１が配管で接続されることにより、湯張り回路が形成される。貯湯タンク２１、風呂熱交換器２８、第２三方弁２３および第１三方弁２２が配管で接続されることにより、追焚回路が形成される。
【００２０】
貯湯タンク２１は、給水端２０ａを介して供給される水および凝縮器１２で加熱された湯水を貯留する。貯湯タンク２１の下部には、給水口２１ａおよび下部流入出口２１ｂが設けられている。貯湯タンク２１の上部には、上部流入出口２１ｃおよび上部流出口２１ｄが設けられている。
【００２１】
給水口２１ａは、給水配管２０ｃおよびタンク給水配管２０ｄを介して給水端２０ａに接続されている。下部流入出口２１ｂは、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａに接続されている。上部流入出口２１ｃは、送湯配管２０ｅおよび出湯配管２を介して凝縮器１２に接続されている。また、上部流入出口２１ｃは、送湯配管２０ｅおよび温水導入配管２０ｇを介して風呂熱交換器２８における１次側流路の流入側に接続されている。上部流出口２１ｄは、給湯配管２０ｆを介して一般給湯混合弁２５の第１流入口２５ａおよび風呂給湯混合弁２６の第１流入口２６ａに接続されている。
【００２２】
貯湯タンク２１は、上記のようにして各種の流入出口が設けられていることにより、低温の水が下部に供給され、高温の湯が上部に供給される。これによって、貯湯タンク２１の内部には、上部から下部に向かって高温域から低温域となる温度の層が形成される。すなわち、貯湯タンク２１に貯留される湯は、上部から下部に向かうに従って温度が低くなっている。
【００２３】
第１三方弁２２は、第１流入出口２２ａ、流出口２２ｃおよび第２流入出口２２ｂを有している。第１流入出口２２ａは、貯湯タンク２１の下部流入出口２１ｂに接続されている。第２流入出口２２ｂは、第２三方弁２３の流入出口２３ａに接続されている。流出口２２ｃは、バイパス配管２０ｎを介して風呂熱交換器２８における１次側流路の流入側に接続されている。第１三方弁２２は、制御装置４０によって制御される。
【００２４】
第２三方弁２３は、流入出口２３ａ、流入口２３ｂおよび流出口２３ｃを有している。流入出口２３ａは、第１三方弁２２の第２流入出口２２ｂに接続されている。流入口２３ｂは、温水導出配管２０ｈを介して風呂熱交換器２８における１次側流路の流出側に接続されている。流出口２３ｃは、送水ポンプ２４の吸入側に接続されている。第２三方弁２３は、制御装置４０によって制御される。
【００２５】
送水ポンプ２４は、図示しないモータによって駆動され、第２三方弁２３の流出口２３ｃから流出した湯水を送出し、凝縮器１２の水側流路に供給する。送水ポンプ２４の回転数は、制御装置４０によって制御される。
【００２６】
一般給湯混合弁２５は、例えば三方弁であり、第１流入口２５ａ、第２流入口２５ｂおよび流出口２５ｃを有している。一般給湯混合弁２５は、第１流入口２５ａに流入する高温の湯と、第２流入口２５ｂに流入する水を混合し、流出口２５ｃから流出させる。一般給湯混合弁２５は、制御装置４０によって制御される。第１流入口２５ａは、給湯配管２０ｆを介して上部流出口２１ｄに接続されている。第２流入口２５ｂは、給水配管２０ｃを介して給水端２０ａに接続されている。流出口２５ｃは、一般給湯配管２０ｉを介して給湯端２０ｂに接続されている。
【００２７】
風呂給湯混合弁２６は、例えば三方弁であり、第１流入口２６ａ、第２流入口２６ｂおよび流出口２６ｃを有している。風呂給湯混合弁２６は、第１流入口２６ａに流入する高温の湯と、第２流入口２６ｂに流入する水を混合し、流出口２６ｃから流出させる。風呂給湯混合弁２６は、制御装置４０によって制御される。第１流入口２６ａは、給湯配管２０ｆを介して上部流出口２１ｄに接続されている。第２流入口２６ｂは、給水配管２０ｃを介して給水端２０ａに接続されている。流出口２６ｃは、湯張り配管２０ｊを介して湯張り開閉弁２７に接続されている。
【００２８】
湯張り開閉弁２７は、浴槽ユニット３０に設けられた浴槽３１に湯張りする際の流路を開閉するために設けられている。湯張り開閉弁２７は、制御装置４０によって制御される。湯張り開閉弁２７の流入側は、風呂給湯混合弁２６の流出口２６ｃに接続されている。湯張り開閉弁２７の流出側は、浴槽３１および風呂熱交換器２８における２次側流路の流出側に接続されている。
【００２９】
風呂熱交換器２８は、１次側流路に接続された温水導入配管２０ｇから流入する湯水と、２次側流路に接続された浴槽戻り配管２０ｍから流入する浴槽水との間で熱交換を行う。風呂熱交換器２８として、例えば、スパイラル式熱交換器などの管型、あるいはプレート熱交換器などの板型の熱交換器が用いられる。
【００３０】
１次側流路の流入側には、温水導入配管２０ｇを介して貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｃが接続されている。１次側流路の流出側には、温水導出配管２０ｈを介して第２三方弁２３の流入口２３ｂが接続されている。２次側流路の流入側には、浴槽戻り配管２０ｍを介して浴槽ユニット３０の浴槽循環ポンプ３２が接続されている。２次側流路の流出側には、浴槽往き配管２０ｋを介して浴槽３１が接続されている。
【００３１】
また、貯湯ユニット２０は、貯湯温度センサ６３、浴槽往き温度センサ６４および浴槽温度センサ６５を備えている。貯湯温度センサ６３は、貯湯タンク２１の表面の高さ方向に複数設置された温度センサで構成されている。それぞれの貯湯温度センサ６３は、設置された高さに存在する、貯湯タンク２１内に貯留された湯水の温度を検出する。すなわち、貯湯温度センサ６３は、貯湯タンク２１における上下方向の湯水の温度分布を検出する。浴槽往き温度センサ６４は、浴槽往き配管２０ｋに設けられ、浴槽３１に流入する浴槽水の温度を検出する。浴槽温度センサ６５は、浴槽戻り配管２０ｍに設けられ、浴槽３１から流出し、風呂熱交換器２８に流入する浴槽水の温度を検出する。
【００３２】
（浴槽ユニット３０）
浴槽ユニット３０は、浴槽３１および浴槽循環ポンプ３２を備えている。浴槽ユニット３０において、浴槽３１、浴槽循環ポンプ３２および貯湯ユニット２０の風呂熱交換器２８が配管で接続されることにより、浴槽循環回路が形成される。
【００３３】
浴槽３１は、リモコン５０に対する操作等により設定された４０℃程度の温度の湯を貯めることができる。浴槽３１には、浴槽往き配管２０ｋおよび浴槽戻り配管２０ｍが接続されている。また、浴槽３１の底部には、貯めた湯を外部に排出するための排水栓３１ａが設けられている。
【００３４】
浴槽循環ポンプ３２は、図示しないモータによって駆動され、浴槽戻り配管２０ｍを介して浴槽３１から流出した風呂水を送出し、風呂熱交換器２８の２次側流路に供給する。浴槽循環ポンプ３２の駆動は、制御装置４０によって制御される。
【００３５】
（制御装置４０）
制御装置４０は、給湯装置１に設けられた各部を制御する。特に、本実施の形態１において、制御装置４０は、貯湯タンク２１の最下部温度に基づき、後述する冷却沸き上げ運転を行うように、各部を制御する。
【００３６】
図２は、図１の制御装置４０の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置４０は、情報取得部４１、演算処理部４２、機器制御部４３、通信部４４、タイマ４５および記憶部４６を有している。制御装置４０は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。
【００３７】
情報取得部４１は、入水温度センサ６１、出湯温度センサ６２、貯湯温度センサ６３、浴槽往き温度センサ６４および浴槽温度センサ６５等の各種センサで検知された情報を取得する。
【００３８】
演算処理部４２は、情報取得部４１および通信部４４で取得された各種の情報に基づき、運転の判断といった各種の処理等を行う。特に、本実施の形態１において、演算処理部４２は、貯湯温度センサ６３で検出された温度に基づき、沸き上げ運転の際に、通常沸き上げ運転から冷却沸き上げ運転に移行するか否かを判断する。また、演算処理部４２は、貯湯温度センサ６３で検出された貯湯タンク２１の温度分布に基づき、沸き上げ運転を開始するための沸き上げ運転開始時間を算出する。
【００３９】
機器制御部４３は、演算処理部４２での処理結果に応じて、圧縮機１１、膨張弁１３、第１三方弁２２、第２三方弁２３、送水ポンプ２４、一般給湯混合弁２５、風呂給湯混合弁２６、湯張り開閉弁２７および浴槽循環ポンプ３２を制御する。
【００４０】
通信部４４は、リモコン５０と接続され、リモコン５０との間で情報の送受信を行う。本実施の形態１において、通信部４４は、冷却沸き上げ運転の実施可否ついての情報をリモコン５０から受信する。また、通信部４４は、給湯設定温度および冷却沸き上げ運転の実施状態等の各種の情報をリモコン５０に送信する。
【００４１】
タイマ４５は、現在の時刻をカウントし、設定された時刻になった場合に、設定時刻であることを示す信号を出力する。タイマ４５には、例えば、演算処理部４２で決定された沸き上げ運転開始時間が設定される。
【００４２】
記憶部４６は、制御装置４０の各部で用いられる各種の値を記憶する。具体的には、記憶部４６は、沸き上げ運転時に設定される目標貯湯温度、給湯運転時に設定される設定給湯温度、湯張り運転時に設定される設定湯張り温度、追焚運転時に設定される設定追焚温度等を記憶する。
【００４３】
目標貯湯温度は、貯湯タンク２１に貯留される高温水の目標温度を示す。設定給湯温度は、外部に給湯する際の設定温度を示す。設定湯張り温度は、浴槽３１に湯張りする際の設定温度を示す。設定追焚温度は、浴槽３１内の浴槽水を追い焚きする際の設定温度を示す。
【００４４】
（リモコン５０）
図１のリモコン５０は、ユーザにより操作され、給湯温度の設定、ならびに浴槽３１に出湯する湯水の温度および量の設定等を行う。また、本実施の形態１において、リモコン５０は、冷却沸き上げ運転の実施可否の設定を行うことができる。
【００４５】
リモコン５０は、通信を行う通信手段を備え、設定された各種の情報等の送受信を制御装置４０との間で行う。また、リモコン５０は、表示装置または音声出力装置等の報知手段を備え、報知手段を用いて給湯設定温度および冷却沸き上げ運転の実施状態等の各種の情報をユーザに対して報知することができる。
【００４６】
［給湯装置１の動作］
次に、上記構成を有する給湯装置１の動作について説明する。本実施の形態１に係る給湯装置１では、沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転および追焚運転が行われる。
【００４７】
（貯湯タンク２１の温度分布）
ここで、給湯装置１による各種の運転について説明する前に、貯湯タンク２１内の湯水の状態について説明する。図３は、沸き上げ序盤における貯湯タンク２１内の温度分布の一例を示す概略図である。図４は、沸き上げ終盤における貯湯タンク２１内の温度分布の一例を示す概略図である。なお、図３および図４では、説明が煩雑となるのを防ぐため、貯湯タンク２１内の温度分布を説明するのに必要な部分のみを図示するものとする。
【００４８】
上述したように、貯湯タンク２１の下部には、入水配管３に接続され、低温水が流出する下部流入出口２１ｂが設けられている。また、貯湯タンク２１の上部には、出湯配管２に接続され、凝縮器１２で加熱された高温水が流入する上部流入出口２１ｃが設けられている。
【００４９】
図３に示すように、沸き上げ序盤において、貯湯タンク２１の最下部には、水道水の温度に近い１０℃程度の低温水が貯留されている。また、貯湯タンク２１の最上部には、凝縮器１２によって沸き上げられた６０℃程度の高温水が貯留されている。そして、貯湯タンク２１の中間部には、低温水と高温水との中間の温度を有する３０℃〜５０℃程度の中温水が貯留されている。
【００５０】
図３に示す状態から沸き上げが進行すると、貯湯タンク２１内には、最上部から最下部に向かって高温域から低温域となる温度境界層が形成される。沸き上げ終盤になると、沸き上げ量が増え、貯湯タンク２１内では、図４に示すように、上部から中間部に至る領域に高温水が貯留される。そのため、温度境界層が貯湯タンク２１の最下部に近づき、最下部に貯留された湯水は、低温水よりも温度が高いものとなる。そして、これによってヒートポンプユニット１０への入水温度が徐々に上昇することになる。
【００５１】
（沸き上げ運転）
給湯装置１による沸き上げ運転について説明する。沸き上げ運転は、ヒートポンプによって低温の水を高温に沸き上げ、沸き上げられた湯水を貯湯タンク２１に貯留する運転である。沸き上げ運転は、主に、深夜電力時間帯などの予め設定された時間帯に開始され、深夜電力時間帯が終了する直前に沸き上げが完了するように実施される。
【００５２】
本実施の形態１では、沸き上げ運転として、通常沸き上げ運転および冷却沸き上げ運転のいずれかが行われる。具体的には、沸き上げ運転が開始された場合、まず、通常沸き上げ運転が実施される。そして、通常沸き上げ運転が実施されている間に、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が予め設定された設定条件を満足した場合に、貯湯タンク２１最下部の湯水を冷却した後に沸き上げる冷却沸き上げ運転が行われる。
【００５３】
なお、冷却沸き上げ運転の実施可否は、ユーザによるリモコン５０に対する操作により設定される。すなわち、リモコン５０によって冷却沸き上げ運転を実施するように設定された状態で、通常沸き上げ運転中に貯湯タンク２１下部の湯水の温度が設定条件を満足した場合に、冷却沸き上げ運転が実施される。
【００５４】
（沸き上げ運転開始時間の設定）
まず、沸き上げ運転を開始する時間の設定について説明する。上述したように、沸き上げ運転は、深夜電力時間帯が終了する直前に沸き上げが完了するように行われる。このときの沸き上げ完了時間は、深夜電力時間帯に基づいて予め設定されている。一方、沸き上げの開始から完了までに要する沸き上げ時間は、沸き上げ運転によって沸き上げられる湯量によって変化する。ここで、沸き上げられる湯量は、貯湯タンク２１の残湯量に応じて変化する。
【００５５】
そこで、本実施の形態１では、貯湯タンク２１の残湯量に基づき得られる、湯水の沸き上げに要する沸き上げ時間と、予め設定された沸き上げ完了時間とに基づき、沸き上げ運転開始時間を決定する。
【００５６】
図５は、図１の給湯装置１による沸き上げ運転開始時間の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１において、情報取得部４１は、貯湯温度センサ６３で検出された貯湯タンク２１内の温度分布を取得する。ステップＳ２において、演算処理部４２は、取得された貯湯タンク２１内の温度分布に基づき、貯湯タンク２１の残湯量を判断する。ステップＳ３において、演算処理部４２は、貯湯タンク２１の残湯量に基づき、沸き上げ運転によって沸き上げる湯量を判断する。
【００５７】
ステップＳ４において、演算処理部４２は、判断した沸き上げ湯量に基づき、当該沸き上げ湯量の沸き上げに要する沸き上げ時間を算出する。ステップＳ５において、演算処理部４２は、算出した沸き上げ時間と、記憶部４６に予め記憶された沸き上げ完了時間とに基づき沸き上げ運転開始時間を決定する。決定された沸き上げ運転開始時間は、タイマ４５に設定される。
【００５８】
なお、沸き上げ運転の実施は、上述した深夜時間帯のみに限られず、例えば、夕方または夜間などの給湯使用量が多く、貯湯タンク２１の残湯量が少なくなった場合に実施されてもよい。
【００５９】
（通常沸き上げ運転）
通常沸き上げ運転について、図６を参照して説明する。図６は、図１の給湯装置１による通常沸き上げ運転について説明するための概略図である。
【００６０】
沸き上げ運転において、リモコン５０は、ユーザの操作等により設定された給湯設定温度に応じて、貯湯タンク２１の貯湯温度を決定する。リモコン５０は、設定された給湯設定温度に基づき決定された貯湯温度を、制御装置４０に送信する。
【００６１】
制御装置４０の通信部４４により貯湯温度が受信されると、制御装置４０は、受信した貯湯温度を目標貯湯温度として記憶部４６に記憶する。そして、沸き上げ運転開始時間となった場合に、機器制御部４３は、通信部４４を介して受信した、出湯温度センサ６２によって検出される凝縮器１２の出湯温度が目標貯湯温度となるように、送水ポンプ２４の回転数を制御する。これにより、通常沸き上げ運転が開始される。
【００６２】
通常沸き上げ運転が開始された場合、ヒートポンプユニット１０では、低温低圧の冷媒が圧縮機１１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１２に流入し、沸き上げ回路を流れる湯水と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって凝縮器１２から流出する。
【００６３】
凝縮器１２から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１３によって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器１４に流入し、図示しない送風機によって取り込まれた室外空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低圧のガス冷媒となって圧縮機１１へ吸入される。
【００６４】
一方、貯湯ユニット２０において、機器制御部４３は、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａと第２流入出口２２ｂとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部４３は、第２三方弁２３の流入出口２３ａと流出口２３ｃとが連通するように、第２三方弁２３を制御する。さらに、機器制御部４３は、送水ポンプ２４を駆動する。これにより、貯湯タンク２１の下部に存在する低温水は、下部流入出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２および第２三方弁２３を介して送水ポンプ２４の吸入側に吸入される。送水ポンプ２４に吸入された低温水は、加圧されて送水される。
【００６５】
通常沸き上げ運転が開始されたとき、貯湯タンク２１内の湯水による温度分布は、図３に示すように、上部に少量の高温水が貯留され、最下部には水道水の温度程度の低温水が貯留している。また、貯湯タンク２１内の上部に貯留されている高温水は、沸き上げ完了時よりも少量となっている。
【００６６】
ヒートポンプユニット１０において、送水ポンプ２４から送水された低温水は、入水配管３を介して凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入した低温水は、冷媒側流路を流れる冷媒と熱交換して湯水となり、凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した湯は、出湯配管２を介して貯湯タンク２１の上部に流入する。
【００６７】
このように通常沸き上げ運転が行われることにより、貯湯タンク２１では、上部に高温水が貯留され、最下部に低温水が貯留される。また、上部と最下部との間には、温度境界層が形成される。通常沸き上げ運転が進行すると、沸き上げ量が増加することによって高温水の領域が大きくなり、温度境界層が最下部に近づく。そして、最下部に貯留された湯水の温度が上昇し、ヒートポンプユニット１０の凝縮器１２に流入する湯水の入水温度が次第に上昇する。
【００６８】
（冷却沸き上げ運転）
冷却沸き上げ運転について、図７を参照して説明する。図７は、図１の給湯装置１による冷却沸き上げ運転について説明するための概略図である。なお、以下の説明では、リモコン５０により、冷却沸き上げ運転が行われるように設定されているものとする。
【００６９】
通常沸き上げ運転により、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が上昇して設定条件を満足すると、制御装置４０は、通常沸き上げ運転から冷却沸き上げ運転に移行する。本実施の形態１では、例えば、貯湯温度センサ６３で検出された貯湯タンク２１の最下部の温度が、浴槽温度センサ６５で検出された浴槽水温度よりも所定温度以上高くなった場合に、沸き上げ運転が冷却沸き上げ運転に移行する。所定温度は、貯湯温度センサ６３および浴槽温度センサ６５の検出誤差を考慮して、例えば１℃とする。なお、この所定温度は、これに限られず、任意の値に決定してもよい。
【００７０】
貯湯温度センサ６３および浴槽温度センサ６５での検出温度に基づき、貯湯タンク２１の最下部の温度が浴槽水温度よりも１℃以上高くなったことが演算処理部４２によって判断されると、機器制御部４３は、浴槽ユニット３０の浴槽循環ポンプ３２を駆動する。これにより、浴槽ユニット３０において、浴槽３１内の浴槽水が浴槽循環ポンプ３２の吸入側に吸入される。浴槽循環ポンプ３２に吸入された浴槽水は、加圧されて送水される。
【００７１】
浴槽循環ポンプ３２から送出された浴槽水は、浴槽戻り配管２０ｍを介して風呂熱交換器２８の２次側流路に流入する。風呂熱交換器２８に流入した浴槽水は、１次側流路を流れる湯水と熱交換し、風呂熱交換器２８から流出する。このとき、浴槽水は、湯水よりも温度が低いために加熱される。風呂熱交換器２８から流出した浴槽水は、浴槽往き配管２０ｋを介して浴槽３１に流入する。
【００７２】
一方、貯湯ユニット２０において、機器制御部４３は、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部４３は、第２三方弁２３の流入口２３ｂと流出口２３ｃとが連通するように、第２三方弁２３を制御する。さらに、機器制御部４３は、送水ポンプ２４を駆動する。
【００７３】
これにより、貯湯タンク２１の下部に存在する湯水は、下部流入出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２およびバイパス配管２０ｎを介して風呂熱交換器２８の１次側流路に流入する。風呂熱交換器２８に流入した湯水は、２次側流路を流れる浴槽水と熱交換し、風呂熱交換器２８から流出する。このとき、湯水は、浴槽水よりも温度が高いために放熱する。
【００７４】
風呂熱交換器２８から流出した湯水は、温水導出配管２０ｈおよび第２三方弁２３を介して送水ポンプ２４の吸入側に吸入される。送水ポンプ２４に吸入された低温水は、加圧されて送水される。
【００７５】
ヒートポンプユニット１０において、送水ポンプ２４から送水された低温水は、入水配管３を介して凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入した低温水は、冷媒側流路を流れる冷媒と熱交換して湯水となり、凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した湯は、出湯配管２を介して貯湯タンク２１の上部に流入する。
【００７６】
貯湯温度センサ６３および出湯温度センサ６２での検出結果に基づき、必要な熱量が貯湯されたことを演算処理部４２によって判断された場合、機器制御部４３は、圧縮機１１、送水ポンプ２４および浴槽循環ポンプ３２の駆動を停止させる。これにより、沸き上げ運転が終了する。
【００７７】
このように冷却沸き上げ運転が行われることにより、貯湯タンク２１の最下部から流出する湯水が浴槽水と熱交換される。そのため、貯湯タンク２１の最下部に貯留された低温水の温度が上昇した場合でも、凝縮器１２へ流入する湯水の入水温度を低く保つことができる。
【００７８】
（沸き上げ処理）
図８は、図１の給湯装置１による沸き上げ処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、この例では、リモコン５０により、冷却沸き上げ運転が行われるように設定されているものとする。
【００７９】
深夜電力時間帯内に貯湯タンク２１に対する沸き上げが完了するように設定された沸き上げ運転開始時間に沸き上げ運転が開始されると、ステップＳ１１において、機器制御部４３は、ヒートポンプユニット１０内の各部を制御し、ヒートポンプ運転を行う。また、ステップＳ１２において、機器制御部４３は、送水ポンプ２４を駆動する。
【００８０】
ステップＳ１３において、演算処理部４２は、貯湯温度センサ６３で検出された貯湯タンク２１の最下部温度と、浴槽温度センサ６５で検出された浴槽水温度とを比較し、貯湯タンク２１の最下部温度が浴槽水温度より１℃以上高いか否かを判断する。比較の結果、貯湯タンク２１の最下部温度が浴槽水温度より１℃以上高い場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ１８に移行する。
【００８１】
一方、貯湯タンク２１の最下部温度が浴槽水温度より１℃以上高くない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、機器制御部４３は、ステップＳ１４において、第１流入出口２２ａと第２流入出口２２ｂとが連通するように第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部４３は、ステップＳ１５において、流入出口２３ａと流出口２３ｃとが連通するように第２三方弁２３を制御する。
【００８２】
ステップＳ１６において、演算処理部４２は、貯湯温度センサ６３で検出された貯湯タンク２１の温度に基づき、貯湯タンク２１の蓄熱量が目標蓄熱量に到達したか否かを判断する。貯湯タンク２１の蓄熱量が目標蓄熱量に到達したと判断された場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、機器制御部４３は、ヒートポンプユニット１０内の各部と送水ポンプ２４とを停止させ、沸き上げ運転を終了する。一方、貯湯タンク２１の蓄熱量が目標蓄熱量に到達していないと判断された場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）には、処理がステップＳ１７に移行する。
【００８３】
ステップＳ１７において、演算処理部４２は、貯湯温度センサ６３で検出された貯湯タンク２１の最下部温度と、浴槽温度センサ６５で検出された浴槽水温度とを比較し、貯湯タンク２１の最下部温度が浴槽水温度より１℃以上高いか否かを判断する。比較の結果、貯湯タンク２１の最下部温度が浴槽水温度より１℃以上高くない場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）には、処理がステップＳ１６に戻る。
【００８４】
一方、貯湯タンク２１の最下部温度が浴槽水温度より１℃以上高い場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、機器制御部４３は、ステップＳ１８において、浴槽循環ポンプ３２を駆動する。また、機器制御部４３は、ステップＳ１９において、第１流入出口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように第１三方弁２２を制御する。さらに、機器制御部４３は、ステップＳ２０において、流入口２３ｂと流出口２３ｃとが連通するように第２三方弁２３を制御する。
【００８５】
ステップＳ２１において、演算処理部４２は、貯湯温度センサ６３で検出された貯湯タンク２１の温度に基づき、貯湯タンク２１の蓄熱量が目標蓄熱量に到達したか否かを判断する。貯湯タンク２１の蓄熱量が目標蓄熱量に到達したと判断された場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、機器制御部４３は、ヒートポンプユニット１０内の各部、送水ポンプ２４および浴槽循環ポンプ３２を停止させ、沸き上げ運転を終了する。一方、貯湯タンク２１の蓄熱量が目標蓄熱量に到達していないと判断された場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）には、処理がステップＳ２１に戻り、貯湯タンク２１の蓄熱量が目標蓄熱量に到達するまで、ステップＳ２１の処理が繰り返される。
【００８６】
このように、沸き上げ処理では、貯湯タンク２１の最下部温度が浴槽水よりも１℃以上高くなった場合に、ステップＳ１４〜ステップＳ１６までの通常沸き上げ運転から、ステップＳ１８〜ステップＳ２１までの冷却沸き上げ運転に移行する。
【００８７】
（入水温度が上昇することによる影響）
ここで、凝縮器１２に流入する貯湯タンク２１からの湯水の入水温度が上昇した場合の影響について説明する。
【００８８】
図９は、図１のヒートポンプユニット１０における冷媒回路を流れる冷媒による冷凍サイクルの一例を示す概略図である。図９において、縦軸は圧力を示し、横軸はエンタルピーを示す。また、実線で示すサイクルは、凝縮器１２への入水温度が９℃程度の定格条件の場合を示す。破線で示すサイクルは、凝縮器１２への入水温度が９℃から上昇した場合の冷凍サイクルを示す。
【００８９】
まず、凝縮器１２に流入する湯水の入水温度が９℃程度である定格条件の場合について説明する。点ｘ１は、圧縮機１１から吐出された冷媒の状態を示す。圧縮機１１から吐出された冷媒は、凝縮器１２内で貯湯タンク２１から流入した湯水と熱交換を行うことによって凝縮し、最大で湯水の凝縮器１２への入水温度である９℃程度まで冷却される。これにより、冷媒の状態は、点ｘ１から点ｘ２に変化し、エンタルピーがｈ１からｈ２に変化し、凝縮器１２における入口と出口とでのエンタルピー差はΔｈ１となる。なお、凝縮器１２から流出する湯水は、冷媒が凝縮器１２へ流入する際の温度程度まで加熱される。
【００９０】
凝縮器１２から流出した冷媒は、膨張弁１３で減圧され、気液二相状態に変化する。これにより、冷媒の状態は、点ｘ２から点ｘ３に変化する。膨張弁１３から流出した冷媒は、蒸発器１４内で図示しない送風機によって供給された室外空気と熱交換を行うことによって蒸発し、気相状態に変化する。これにより、冷媒の状態は、点ｘ３から点ｘ４に変化する。蒸発器１４から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入され、圧縮されて吐出される。これにより、冷媒の状態は、点ｘ４から点ｘ１に変化する。
【００９１】
次に、凝縮器１２に流入する湯水の入水温度が上昇した場合について説明する。ここでは、入水温度が９℃程度から上昇した場合を例にとって説明する。圧縮機１１から吐出された冷媒は、凝縮器１２内で貯湯タンク２１から流入した湯水と熱交換を行うことによって凝縮し、最大で湯水の凝縮器１２への入水温度程度まで冷却される。このとき、凝縮器１２への湯水の入水温度は、定格条件の場合よりも上昇しているため、熱交換によって冷却された冷媒の温度上昇する。これにより、冷媒の状態は、点ｘ１から点ｙ２に変化し、エンタルピーがｈ１からｈ３に変化し、このときのエンタルピー差はΔｈ２となる。
【００９２】
凝縮器１２から流出した冷媒は、膨張弁１３で減圧され、気液二相状態に変化する。これにより、冷媒の状態は、点ｙ２から点ｙ３に変化する。膨張弁１３から流出した冷媒は、蒸発器１４内で図示しない送風機によって供給された室外空気と熱交換を行うことによって蒸発し、気相状態に変化する。これにより、冷媒の状態は、点ｙ３から点ｘ４に変化する。蒸発器１４から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入され、圧縮されて吐出される。これにより、冷媒の状態は、点ｘ４から点ｘ１に変化する。
【００９３】
図９に示すように、凝縮器１２への入水温度が上昇した場合、凝縮器１２での冷媒と湯水との熱交換量が定格条件の場合よりも減少する。そのため、凝縮器１２における入口と出口とでのエンタルピー差Δｈ２は、定格条件の場合のエンタルピー差Δｈ１よりも小さくなる。凝縮器１２への入水温度が上昇してエンタルピー差が小さくなると、能力が低下し、ＣＯＰ（＝加熱能力／入力）が悪化する。
【００９４】
図１０は、凝縮器１２に流入する湯水の入水温度とＣＯＰとの関係の一例を示すグラフである。図１０において、縦軸はＣＯＰを示し、横軸は入水温度を示す。図１０に示すように、例えば入水温度が９℃であるときのＣＯＰを１００％とした場合、入水温度が３０℃に上昇したときのＣＯＰは、７３％まで低下する。
【００９５】
このように入水温度が上昇することによってＣＯＰが低下する傾向は、超臨界域を使用するＣＯ２冷媒のときに、特に顕著に表れる。そのため、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプユニット１０では、入水温度を低く抑えることが、システムの効率を高く維持する上で重要となる。
【００９６】
本実施の形態１では、沸き上げ運転時において、凝縮器１２への湯水の入水温度が上昇した場合に、入水温度を低下させる冷却沸き上げ運転を行い、凝縮器１２への入水温度を抑制する。冷却沸き上げ運転における冷却動作を行うことにより、貯湯タンク２１から流出する最下部の湯水温度が上昇した場合でも、凝縮器１２への入水温度は、最大で浴槽水の温度程度まで低下する。これにより、図９に示す入水温度が上昇した場合と比較して、凝縮器１２における入口と出口とでのエンタルピー差が大きくなり、ＣＯＰを高くすることができる。
【００９７】
このように、本実施の形態１では、沸き上げ運転時において、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が上昇した場合に、冷却動作によって凝縮器１２に流入する湯水の入水温度を低下させる。これにより、ＣＯＰを高くすることができ、ヒートポンプの効率を向上させることができる。
【００９８】
（給湯運転）
給湯運転について、図１１を参照しながら説明する。給湯運転は、設定された給湯温度の湯水を給湯端２０ｂから送出するための運転である。図１１は、図１の給湯装置１による給湯運転について説明するための概略図である。
【００９９】
ユーザによるリモコン５０に対する操作等により給湯運転が指示され、給湯温度が設定されると、リモコン５０は、設定給湯温度を制御装置４０に送信する。制御装置４０の通信部４４によって設定給湯温度が受信されると、制御装置４０は、受信した設定給湯温度を記憶部４６に記憶する。機器制御部４３は、設定給湯温度に基づき、給湯端２０ｂから給湯される湯水の温度が設定給湯温度となるように、一般給湯混合弁２５の第１流入口２５ａおよび第２流入口２５ｂの開度を調整する。
【０１００】
貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流出口２１ｄから排出され、給湯配管２０ｆを介して一般給湯混合弁２５の第１流入口２５ａに流入する。また、外部から給水端２０ａに供給された水道水等の水は、給水配管２０ｃを介して一般給湯混合弁２５の第２流入口２５ｂに流入する。
【０１０１】
一般給湯混合弁２５では、第１流入口２５ａに流入した高温水と、第２流入口２５ｂに流入した水とが混合された設定給湯温度の湯水が流出口２５ｃから流出する。流出口２５ｃから流出した湯水は、一般給湯配管２０ｉを介して給湯端２０ｂに供給される。
【０１０２】
このとき、貯湯タンク２１には、排出された高温水の減少分だけ、タンク給水配管２０ｄを介して給水口２１ａから水が供給される。これにより、貯湯タンク２１内では、温度境界層が上方へ移動する。
【０１０３】
このように、給湯運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水を用いて、設定された給湯温度の湯水が給湯される。
【０１０４】
（湯張り運転）
湯張り運転について、図１２を参照しながら説明する。湯張り運転は、設定された給湯温度の湯水を浴槽３１に送出するための運転である。図１２は、図１の給湯装置１による湯張り運転について説明するための概略図である。
【０１０５】
ユーザによるリモコン５０に対する操作等により湯張り運転が指示され、湯張り温度が設定されると、リモコン５０は、設定湯張り温度を制御装置４０に送信する。制御装置４０の通信部４４によって設定湯張り温度が受信されると、制御装置４０は、受信した設定湯張り温度を記憶部４６に記憶する。機器制御部４３は、設定湯張り温度に基づき、浴槽３１に送出される湯水の温度が設定湯張り温度となるように、風呂給湯混合弁２６の第１流入口２６ａおよび第２流入口２６ｂの開度を調整する。また、機器制御部４３は、湯張り開閉弁２７を「開」とするように制御する。
【０１０６】
貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流出口２１ｄから排出され、給湯配管２０ｆを介して風呂給湯混合弁２６の第１流入口２６ａに流入する。また、外部から給水端２０ａに供給された水道水等の水は、給水配管２０ｃを介して風呂給湯混合弁２６の第２流入口２６ｂに流入する。風呂給湯混合弁２６では、第１流入口２６ａに流入した高温水と、第２流入口２６ｂに流入した水とが混合された設定湯張り温度の湯水が流出口２６ｃから流出する。流出口２６ｃから流出した湯水は、湯張り配管２０ｊ、湯張り開閉弁２７および浴槽往き配管２０ｋを介して貯湯ユニット２０から流出する。
【０１０７】
貯湯ユニット２０から流出した湯水は、浴槽ユニット３０に流入して浴槽３１に供給される。なお、浴槽３１への湯張りは、浴槽３１の水位が設定水位となったときに停止される。具体的には、機器制御部４３は、浴槽循環回路内に設置された図示しない水位センサで浴槽３１の水位が設定水位となったことを検出した場合に、湯張り開閉弁２７を「閉」とするように制御する。水位センサは、例えば圧力センサであり、浴槽循環回路内を流れる浴槽水の圧力変化によって浴槽３１の水位を検出する。
【０１０８】
このとき、給湯運転と同様に、貯湯タンク２１には、排出された高温水の減少分だけ、タンク給水配管２０ｄを介して給水口２１ａから水が供給される。これにより、貯湯タンク２１内では、温度境界層が上方へ移動する。
【０１０９】
このように、湯張り運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水を用いて、設定された湯張り温度の湯水が浴槽３１に供給される。
【０１１０】
（追焚運転）
追焚運転について、図１３を参照して説明する。追焚運転は、湯張りされた浴槽３１内の浴槽水の水温が低下した場合に、浴槽水が設定温度となるように加熱するための運転である。図１３は、図１の給湯装置１による追焚運転について説明するための概略図である。
【０１１１】
ユーザによるリモコン５０に対する操作等により追焚運転が指示され、追焚温度が設定されると、リモコン５０は、設定追焚温度を制御装置４０に送信する。制御装置４０の通信部４４によって設定追焚温度が受信されると、制御装置４０は、受信した設定追焚温度を記憶部４６に記憶する。そして、機器制御部４３は、通信部４４を介して受信した、浴槽温度センサ６５によって検出される浴槽水の温度が設定追焚温度となるように、浴槽循環ポンプ３２の回転数を制御する。
【０１１２】
追焚運転が開始された場合、機器制御部４３は、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａと第２流入出口２２ｂとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部４３は、第２三方弁２３の流入出口２３ａと流入口２３ｂとが連通するように、第２三方弁２３を制御する。これにより、貯湯ユニット２０において、貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流入出口２１ｃから流出し、送湯配管２０ｅおよび温水導入配管２０ｇを介して風呂熱交換器２８の１次側流路に流入する。
【０１１３】
風呂熱交換器２８に流入した高温水は、２次側流路を流れる浴槽水と熱交換して放熱し、風呂熱交換器２８から流出する。風呂熱交換器２８から流出した湯水は、温水導出配管２０ｈ、第２三方弁２３および第１三方弁２２を介して下部流入出口２１ｂから貯湯タンク２１の下部に流入する。
【０１１４】
一方、浴槽ユニット３０において、機器制御部４３は、浴槽循環ポンプ３２を駆動する。これにより、浴槽３１内の浴槽水は、浴槽３１から排出され、浴槽循環ポンプ３２の吸入側に吸入される。浴槽循環ポンプ３２に吸入された浴槽水は、加圧されて送水される。浴槽循環ポンプ３２から送水された浴槽水は、浴槽戻り配管２０ｍを介して風呂熱交換器２８の２次側流路に流入する。
【０１１５】
風呂熱交換器２８に流入した浴槽水は、１次側流路を流れる高温水と熱交換して加熱され、風呂熱交換器２８から流出する。風呂熱交換器２８から流出した浴槽水は、浴槽往き配管２０ｋを介して浴槽３１に流入する。
【０１１６】
なお、浴槽水の追焚は、浴槽温度センサ６５で検出される浴槽水温度が設定追焚温度に達したときに停止される。具体的には、機器制御部４３は、浴槽温度センサ６５の検出温度が設定追焚温度を検出した場合に、追焚停止指令を発し、浴槽循環ポンプ３２の駆動を停止させる。
【０１１７】
このように、追焚運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水を用いて、浴槽水温度が設定追焚温度となるように、浴槽水が加熱される。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態１に係る給湯装置１では、沸き上げ運転において、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が浴槽水の温度よりも所定温度以上高い場合に、貯湯タンク２１の最下部から流出する湯水が冷却回路を流れるように第１三方弁２２および第２三方弁２３が制御される。所定温度は、例えば１℃とすると好ましい。
【０１１９】
これにより、温度が上昇した湯水を放熱して凝縮器１２に流入させることができるため、ヒートポンプユニット１０においてＣＯＰを高く維持することができる。また、温度が上昇した湯水の熱を浴槽水に放熱することにより、湯水の熱を有効利用することができ、省エネルギー性を向上させることができる。例えば、ユーザによって朝風呂のために浴槽水を設定温度まで再加熱するように設定されている場合、温度が上昇した湯水の熱が浴槽水に放熱されるため、朝風呂用の追焚負荷を軽減することができる。朝風呂が設定されていない場合でも、再加熱された浴槽水を洗濯等に用いることができ、この場合には、温水による洗浄効果が期待できる。
【０１２０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、床暖房を行う床暖房ユニットをさらに設ける点で、実施の形態１と相違する。
【０１２１】
［給湯装置１００の構成］
図１４は、本実施の形態２に係る給湯装置１００の構成の一例を示す概略図である。なお、実施の形態１と共通する部分については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１４に示すように、給湯装置１００は、ヒートポンプユニット１０、貯湯ユニット２０、浴槽ユニット３０、制御装置４０、リモコン５０および床暖房ユニット７０で構成されている。
【０１２２】
（床暖房ユニット７０）
床暖房ユニット７０は、暖房装置７１、床暖房循環ポンプ７２および床暖房熱交換器７３を備えている。床暖房ユニット７０において、暖房装置７１、床暖房循環ポンプ７２および床暖房熱交換器７３が配管で接続されることにより、床暖房循環回路が形成される。床暖房循環回路には、水または不凍液等の循環液が流れる。
【０１２３】
暖房装置７１は、居室等の床面に設けられ、暖められた循環液が流れることにより、床面から室内を暖める。床暖房循環ポンプ７２は、図示しないモータによって駆動され、暖房装置７１から流出した循環液を送出し、床暖房熱交換器７３の循環液側流路に供給する。床暖房循環ポンプ７２の駆動は、制御装置４０によって制御される。
【０１２４】
床暖房熱交換器７３は、水側流路を流れる湯水と、循環液側流路を流れる循環液との間で熱交換を行う。水側流路の流入側には、床暖房熱交換器往き配管２０ｐが接続されている。水側流路の流出側には、床暖房熱交換器戻り配管２０ｑが接続されている。
【０１２５】
また、床暖房ユニット７０は、床暖房温度センサ７４を備えている。床暖房温度センサ７４は、暖房装置７１から流出し、床暖房熱交換器７３に流入する循環液の温度を検出する。
【０１２６】
（貯湯ユニット２０）
本実施の形態２において、第１三方弁２２の流出口２２ｃは、床暖房熱交換器往き配管２０ｐを介して床暖房熱交換器７３における水側流路の流入側に接続されている。また、風呂熱交換器２８における１次側流路の流出側と、第２三方弁２３における流入口２３ｂとを接続する温水導出配管２０ｈには、床暖房熱交換器７３における水側流路の流出側に接続された床暖房熱交換器戻り配管２０ｑが接続されている。
【０１２７】
［給湯装置１００の動作］
次に、上記構成を有する給湯装置１００の動作について説明する。本実施の形態２に係る給湯装置１００では、実施の形態１と同様に、沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転および追焚運転が行われる。なお、本実施の形態２では、沸き上げ運転における冷却沸き上げ運転が実施の形態１と相違する。そのため、ここでは、冷却沸き上げ運転時の動作についてのみ説明し、それ以外の運転動作については、説明を省略する。
【０１２８】
（冷却沸き上げ運転）
図１５は、図１４の給湯装置１００による冷却沸き上げ運転について説明するための概略図である。なお、以下の説明では、リモコン５０により、冷却沸き上げ運転が行われるように設定されているものとする。
【０１２９】
通常沸き上げ運転により、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が上昇して設定条件を満足すると、制御装置４０は、通常沸き上げ運転から冷却沸き上げ運転に移行する。本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、例えば、貯湯タンク２１の最下部の温度が循環液温度よりも所定温度以上高くなった場合に、沸き上げ運転が冷却沸き上げ運転に移行する。所定温度は、各センサの検出誤差を考慮して、例えば１℃とする。
【０１３０】
貯湯温度センサ６３および床暖房温度センサ７４での検出温度に基づき、貯湯タンク２１の最下部の温度が循環液温度よりも１℃以上高いことが演算処理部４２によって判断されると、機器制御部４３は、床暖房ユニット７０の床暖房循環ポンプ７２を駆動する。これにより、床暖房ユニット７０において、暖房装置７１の循環液が床暖房循環ポンプ７２の吸入側に吸入される。床暖房循環ポンプ７２に吸入された循環液は、加圧されて送水される。
【０１３１】
床暖房循環ポンプ７２から送出された循環液は、床暖房熱交換器７３の循環液側流路に流入する。床暖房熱交換器７３に流入した循環液は、水側流路を流れる湯水と熱交換し、床暖房熱交換器７３から流出する。このとき、循環液は、湯水よりも温度が低いために加熱される。床暖房熱交換器７３から流出した循環液は、暖房装置７１に流入する。
【０１３２】
一方、貯湯ユニット２０において、機器制御部４３は、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部４３は、第２三方弁２３の流入口２３ｂと流出口２３ｃとが連通するように、第２三方弁２３を制御する。さらに、機器制御部４３は、送水ポンプ２４を駆動する。
【０１３３】
これにより、貯湯タンク２１の下部に存在する湯水は、下部流入出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２および床暖房熱交換器往き配管２０ｐを介して床暖房熱交換器７３の水側流路に流入する。床暖房熱交換器７３に流入した湯水は、循環液側流路を流れる循環液と熱交換し、床暖房熱交換器７３から流出する。このとき、湯水は、循環液よりも温度が高いために放熱する。
【０１３４】
床暖房熱交換器７３から流出した湯水は、床暖房熱交換器戻り配管２０ｑ、温水導出配管２０ｈおよび第２三方弁２３を介して送水ポンプ２４の吸入側に吸入される。送水ポンプ２４に吸入された低温水は、加圧されて送水される。
【０１３５】
ヒートポンプユニット１０において、送水ポンプ２４から送水された低温水は、入水配管３を介して凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入した低温水は、冷媒側流路を流れる冷媒と熱交換して湯水となり、凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した湯は、出湯配管２を介して貯湯タンク２１の上部に流入する。
【０１３６】
貯湯温度センサ６３および出湯温度センサ６２での検出結果に基づき、必要な熱量が貯湯されたことを演算処理部４２によって判断された場合、機器制御部４３は、圧縮機１１、送水ポンプ２４および床暖房循環ポンプ７２の駆動を停止させる。これにより、沸き上げ運転が終了する。
【０１３７】
このように冷却沸き上げ運転が行われることにより、貯湯タンク２１の最下部から流出する湯水が循環液と熱交換される。そのため、実施の形態１と同様に、貯湯タンク２１の最下部に貯留された低温水の温度が上昇した場合でも、凝縮器１２へ流入する湯水の入水温度を低く保つことができる。
【０１３８】
（沸き上げ処理）
本実施の形態２による沸き上げ処理は、図８に示す沸き上げ処理において、浴槽循環ポンプ３２、風呂熱交換器２８および浴槽３１を、それぞれ床暖房循環ポンプ７２、床暖房熱交換器７３および暖房装置７１にそれぞれ置き換えることで、同様に実施できる。
【０１３９】
なお、この例では、給湯装置１００が浴槽ユニット３０を備えるように説明しているが、これに限らず、給湯装置１００が浴槽ユニット３０を備えないものであってもよい。
【０１４０】
以上のように、本実施の形態２に係る給湯装置１００では、沸き上げ運転において、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が循環液の温度よりも所定温度以上高い場合に、貯湯タンク２１の最下部から流出する湯水が冷却回路を流れるように第１三方弁２２および第２三方弁２３が制御される。これにより、実施の形態１と同様に、温度が上昇した湯水を放熱して凝縮器１２に流入させることができるため、ヒートポンプユニット１０においてＣＯＰを高く維持することができる。
【０１４１】
また、温度が上昇した湯水の熱を循環液に放熱することにより、湯水の熱を有効利用することができ、省エネルギー性を向上させることができる。例えば、深夜電力時間帯終了直前に、床暖房熱交換器７３によって加熱された循環液が暖房装置７１を循環することにより、ユーザが起床する前に居室を暖房することができる。
【０１４２】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３は、熱を蓄える蓄熱ユニットをさらに設ける点で、実施の形態１および２と相違する。
【０１４３】
［給湯装置２００の構成］
図１６は、本実施の形態３に係る給湯装置２００の構成の一例を示す概略図である。なお、実施の形態１および２と共通する部分については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１６に示すように、給湯装置２００は、ヒートポンプユニット１０、貯湯ユニット２０、浴槽ユニット３０、制御装置４０、リモコン５０および蓄熱ユニット８０で構成されている。
【０１４４】
（蓄熱ユニット８０）
蓄熱ユニット８０は、蓄熱手段としての蓄熱槽８１、蓄熱槽循環ポンプ８２および蓄熱槽熱交換器８３を備えている。蓄熱ユニット８０において、蓄熱槽８１、蓄熱槽循環ポンプ８２および蓄熱槽熱交換器８３が配管で接続されることにより、蓄熱槽循環回路が形成される。蓄熱槽循環回路には、水等の循環液が流れる。
【０１４５】
蓄熱槽８１は、蓄熱槽循環回路を流れる循環液を貯留することによって熱を蓄える。蓄熱槽循環ポンプ８２は、図示しないモータによって駆動され、蓄熱槽８１から流出した循環液を送出し、蓄熱槽熱交換器８３の循環液側流路に供給する。蓄熱槽循環ポンプ８２の駆動は、制御装置４０によって制御される。
【０１４６】
蓄熱槽熱交換器８３は、水側流路を流れる湯水と、循環液側流路を流れる循環液との間で熱交換を行う。水側流路の流入側には、蓄熱槽熱交換器往き配管２０ｒが接続されている。水側流路の流出側には、蓄熱槽熱交換器戻り配管２０ｓが接続されている。
【０１４７】
また、蓄熱ユニット８０は、蓄熱槽温度センサ８４を備えている。蓄熱槽温度センサ８４は、蓄熱槽８１から流出し、蓄熱槽熱交換器８３に流入する循環液の温度を検出する。
【０１４８】
なお、この例では、蓄熱手段として蓄熱槽８１が用いられる場合について説明したが、これに限らず、例えば、蓄熱手段として潜熱蓄熱材が用いられてもよい。この場合には、蓄熱槽熱交換器８３に代えて潜熱蓄熱材が設けられ、蓄熱槽８１が不要となる。
【０１４９】
（貯湯ユニット２０）
本実施の形態３において、第１三方弁２２の流出口２２ｃは、蓄熱槽熱交換器往き配管２０ｒを介して蓄熱槽熱交換器８３における水側流路の流入側に接続されている。また、風呂熱交換器２８における１次側流路の流出側と、第２三方弁２３における流入口２３ｂとを接続する温水導出配管２０ｈには、蓄熱槽熱交換器８３における水側流路の流出側に接続された蓄熱槽熱交換器戻り配管２０ｓが接続されている。さらに、給水配管２０ｃと蓄熱槽熱交換器戻り配管２０ｓとの間には、給湯端往き配管２０ｔが接続されている。
【０１５０】
［給湯装置２００の動作］
次に、上記構成を有する給湯装置２００の動作について説明する。本実施の形態３に係る給湯装置２００では、実施の形態１および２と同様に、沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転および追焚運転が行われる。なお、本実施の形態３では、沸き上げ運転における冷却沸き上げ運転、給湯運転および湯張り運転が実施の形態１および２と相違する。そのため、ここでは、冷却沸き上げ運転、給湯運転および湯張り運転時の動作について説明し、それ以外の運転動作については、説明を省略する。
【０１５１】
（冷却沸き上げ運転）
図１７は、図１６の給湯装置２００による冷却沸き上げ運転について説明するための概略図である。なお、以下の説明では、リモコン５０により、冷却沸き上げ運転が行われるように設定されているものとする。
【０１５２】
通常沸き上げ運転により、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が上昇して設定条件を満足すると、制御装置４０は、通常沸き上げ運転から冷却沸き上げ運転に移行する。本実施の形態３では、実施の形態１および２と同様に、例えば、貯湯タンク２１の最下部の温度が循環液温度よりも所定温度以上高くなった場合に、沸き上げ運転が冷却沸き上げ運転に移行する。所定温度は、各センサの検出誤差を考慮して、例えば１℃とする。
【０１５３】
貯湯温度センサ６３および蓄熱槽温度センサ８４での検出温度に基づき、貯湯タンク２１の最下部の温度が循環液温度よりも１℃以上高くなったことが演算処理部４２によって判断されると、機器制御部４３は、蓄熱ユニット８０の蓄熱槽循環ポンプ８２を駆動する。これにより、蓄熱ユニット８０において、蓄熱槽８１の循環液が蓄熱槽循環ポンプ８２の吸入側に吸入される。蓄熱槽循環ポンプ８２に吸入された循環液は、加圧されて送水される。
【０１５４】
蓄熱槽循環ポンプ８２から送出された循環液は、蓄熱槽熱交換器８３の循環液側流路に流入する。蓄熱槽熱交換器８３に流入した循環液は、水側流路を流れる湯水と熱交換し、蓄熱槽熱交換器８３から流出する。このとき、循環液は、湯水よりも温度が低いために加熱される。蓄熱槽熱交換器８３から流出した循環液は、蓄熱槽８１に流入する。
【０１５５】
一方、貯湯ユニット２０において、機器制御部４３は、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部４３は、第２三方弁２３の流入口２３ｂと流出口２３ｃとが連通するように、第２三方弁２３を制御する。さらに、機器制御部４３は、送水ポンプ２４を駆動する。
【０１５６】
これにより、貯湯タンク２１の下部に存在する湯水は、下部流入出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２および蓄熱槽熱交換器往き配管２０ｒを介して蓄熱槽熱交換器８３の水側流路に流入する。蓄熱槽熱交換器８３に流入した湯水は、循環液側流路を流れる循環液と熱交換し、蓄熱槽熱交換器８３から流出する。このとき、湯水は、循環液よりも温度が高いために放熱する。
【０１５７】
蓄熱槽熱交換器８３から流出した湯水は、蓄熱槽熱交換器戻り配管２０ｓ、温水導出配管２０ｈおよび第２三方弁２３を介して送水ポンプ２４の吸入側に吸入される。送水ポンプ２４に吸入された低温水は、加圧されて送水される。
【０１５８】
ヒートポンプユニット１０において、送水ポンプ２４から送水された低温水は、入水配管３を介して凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入した低温水は、冷媒側流路を流れる冷媒と熱交換して湯水となり、凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した湯は、出湯配管２を介して貯湯タンク２１の上部に流入する。
【０１５９】
貯湯温度センサ６３および出湯温度センサ６２での検出結果に基づき、必要な熱量が貯湯されたことを演算処理部４２によって判断された場合、機器制御部４３は、圧縮機１１、送水ポンプ２４および蓄熱槽循環ポンプ８２の駆動を停止させる。これにより、沸き上げ運転が終了する。
【０１６０】
このように冷却沸き上げ運転が行われることにより、貯湯タンク２１の最下部から流出する湯水が循環液と熱交換される。そのため、実施の形態１および２と同様に、貯湯タンク２１の最下部に貯留された低温水の温度が上昇した場合でも、凝縮器１２へ流入する湯水の入水温度を低く保つことができる。
【０１６１】
（沸き上げ処理）
本実施の形態３による沸き上げ処理は、図８に示す沸き上げ処理において、浴槽循環ポンプ３２、風呂熱交換器２８および浴槽３１を、それぞれ蓄熱槽循環ポンプ８２、蓄熱槽熱交換器８３および蓄熱槽８１にそれぞれ置き換えることで、同様に実施できる。
【０１６２】
（給湯運転）
図１８は、図１６の給湯装置２００による給湯運転について説明するための概略図である。本実施の形態３による給湯運転では、貯湯タンク２１から流出する高温水と、貯湯タンク２１から流出する低温水を加熱した中温水とを混合させることにより、給湯する湯水の温度を設定給湯温度に調整する。
【０１６３】
ユーザによるリモコン５０に対する操作等により給湯運転が指示され、給湯温度が設定されると、リモコン５０は、設定給湯温度を制御装置４０に送信する。制御装置４０の通信部４４によって設定給湯温度が受信されると、制御装置４０は、受信した設定給湯温度を記憶部４６に記憶する。機器制御部４３は、設定給湯温度に基づき、給湯端２０ｂから給湯される湯水の温度が設定給湯温度となるように、一般給湯混合弁２５の第１流入口２５ａおよび第２流入口２５ｂの開度を調整する。
【０１６４】
貯湯ユニット２０において、機器制御部４３は、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、蓄熱ユニット８０において、機器制御部４３は、蓄熱槽循環ポンプ８２を駆動する。
【０１６５】
蓄熱ユニット８０において、蓄熱槽８１の循環液が蓄熱槽循環ポンプ８２の吸入側に吸入される。蓄熱槽循環ポンプ８２に吸入された循環液は、加圧されて送水される。蓄熱槽循環ポンプ８２から送出された循環液は、蓄熱槽熱交換器８３の循環液側流路に流入する。蓄熱槽熱交換器８３に流入した循環液は、水側流路を流れる低温水と熱交換し、蓄熱槽熱交換器８３から流出する。このとき、循環液は、低温水よりも温度が高いために放熱する。蓄熱槽熱交換器８３から流出した循環液は、蓄熱槽８１に流入する。
【０１６６】
一方、貯湯ユニット２０において、貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流出口２１ｄから排出され、給湯配管２０ｆを介して一般給湯混合弁２５の第１流入口２５ａに流入する。
【０１６７】
また、貯湯タンク２１の下部に存在する低温水は、下部流入出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２および蓄熱槽熱交換器往き配管２０ｒを介して蓄熱槽熱交換器８３の水側流路に流入する。蓄熱槽熱交換器８３に流入した低温水は、循環液側流路を流れる循環液と熱交換し、蓄熱槽熱交換器８３から流出する。このとき、低温水は、循環液よりも温度が低いために加熱され、中温水となる。蓄熱槽熱交換器８３から流出した中温水は、給湯端往き配管２０ｔを介して一般給湯混合弁２５の第２流入口２５ｂに流入する。
【０１６８】
一般給湯混合弁２５では、第１流入口２５ａに流入した高温水と、第２流入口２５ｂに流入した中温水とが混合された設定給湯温度の湯水が流出口２５ｃから流出する。流出口２５ｃから流出した湯水は、一般給湯配管２０ｉを介して給湯端２０ｂに供給される。
【０１６９】
このとき、貯湯タンク２１には、排出された高温水および低温水の減少分だけ、タンク給水配管２０ｄを介して給水口２１ａから水道水等の水が供給される。これにより、貯湯タンク２１内では、温度境界層が上方へ移動する。
【０１７０】
このように、本実施の形態３による給湯運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水と、貯湯タンク２１に貯留された低温水を蓄熱槽８１の熱によって加熱された中温水とを用いて、設定された給湯温度の湯水が給湯される。これにより、貯湯タンク２１に貯留された高温水の出湯量を減少させることができるため、給湯時の負荷を軽減させることができる。
【０１７１】
（湯張り運転）
図１９は、図１６の給湯装置２００による湯張り運転について説明するための概略図である。本実施の形態３による湯張り運転では、貯湯タンク２１から流出する高温水と、貯湯タンク２１から流出する低温水を加熱した中温水とを混合させることにより、浴槽３１に供給する浴槽水の温度を設定湯張り温度に調整する。
【０１７２】
ユーザによるリモコン５０に対する操作等により湯張り運転が指示され、湯張り温度が設定されると、リモコン５０は、設定湯張り温度を制御装置４０に送信する。制御装置４０の通信部４４によって設定湯張り温度が受信されると、制御装置４０は、受信した設定湯張り温度を記憶部４６に記憶する。機器制御部４３は、設定湯張り温度に基づき、浴槽３１に送出される湯水の温度が設定湯張り温度となるように、風呂給湯混合弁２６の第１流入口２６ａおよび第２流入口２６ｂの開度を調整する。また、機器制御部４３は、湯張り開閉弁２７を「開」とするように制御する。
【０１７３】
貯湯ユニット２０において、機器制御部４３は、第１三方弁２２の第１流入出口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、蓄熱ユニット８０において、機器制御部４３は、蓄熱槽循環ポンプ８２を駆動する。
【０１７４】
蓄熱ユニット８０において、蓄熱槽８１の循環液が蓄熱槽循環ポンプ８２の吸入側に吸入される。蓄熱槽循環ポンプ８２に吸入された循環液は、加圧されて送水される。蓄熱槽循環ポンプ８２から送出された循環液は、蓄熱槽熱交換器８３の循環液側流路に流入する。蓄熱槽熱交換器８３に流入した循環液は、水側流路を流れる低温水と熱交換し、蓄熱槽熱交換器８３から流出する。このとき、循環液は、低温水よりも温度が高いために放熱する。蓄熱槽熱交換器８３から流出した循環液は、蓄熱槽８１に流入する。
【０１７５】
一方、貯湯ユニット２０において、貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流出口２１ｄから排出され、給湯配管２０ｆを介して風呂給湯混合弁２６の第１流入口２６ａに流入する。
【０１７６】
また、貯湯タンク２１の下部に存在する低温水は、下部流入出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２および蓄熱槽熱交換器往き配管２０ｒを介して蓄熱槽熱交換器８３の水側流路に流入する。蓄熱槽熱交換器８３に流入した低温水は、循環液側流路を流れる循環液と熱交換し、蓄熱槽熱交換器８３から流出する。このとき、低温水は、循環液よりも温度が低いために加熱され、中温水となる。蓄熱槽熱交換器８３から流出した中温水は、給湯端往き配管２０ｔを介して風呂給湯混合弁２６の第２流入口２６ｂに流入する。
【０１７７】
風呂給湯混合弁２６では、第１流入口２６ａに流入した高温水と、第２流入口２６ｂに流入した中温水とが混合された設定湯張り温度の湯水が流出口２６ｃから流出する。流出口２６ｃから流出した湯水は、湯張り配管２０ｊ、湯張り開閉弁２７および浴槽往き配管２０ｋを介して貯湯ユニット２０から流出する。
【０１７８】
貯湯ユニット２０から流出した湯水は、浴槽ユニット３０に流入して浴槽３１に供給される。なお、浴槽３１への湯張りは、実施の形態１と同様に、浴槽３１の水位が図示しない水位センサで設定水位となったことが検出された場合に停止される。
【０１７９】
このとき、給湯運転と同様に、貯湯タンク２１には、排出された高温水および低温水の減少分だけ、タンク給水配管２０ｄを介して給水口２１ａから水道水等の水が供給される。これにより、貯湯タンク２１内では、温度境界層が上方へ移動する。
【０１８０】
このように、本実施の形態３による湯張り運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水と、貯湯タンク２１に貯留された低温水を蓄熱槽８１の熱によって加熱された中温水とを用いて、設定された湯張り温度の湯水が浴槽３１に供給される。これにより、貯湯タンク２１に貯留された高温水の出湯量を減少させることができるため、湯張り時の負荷を軽減させることができる。
【０１８１】
以上のように、本実施の形態３に係る給湯装置２００では、沸き上げ運転において、貯湯タンク２１の最下部に貯留された湯水の温度が循環液の温度よりも所定温度以上高い場合に、貯湯タンク２１の最下部から流出する湯水が冷却回路を流れるように第１三方弁２２および第２三方弁２３が制御される。これにより、実施の形態１および２と同様に、温度が上昇した湯水を放熱して凝縮器１２に流入させることができるため、ヒートポンプユニット１０においてＣＯＰを高く維持することができる。また、温度が上昇した湯水の熱を循環液に放熱することにより、湯水の熱を有効利用することができ、省エネルギー性を向上させることができる。
【０１８２】
さらに、給湯装置２００では、貯湯タンク２１の上部に貯留された湯水と、貯湯タンク２１の最下部から流出し蓄熱槽熱交換器８３で熱交換された湯水とを混合して、外部に湯水を供給する給湯運転が行われる。これにより、貯湯タンク２１の上部から流出する湯水の量を減少させることができるため、給湯の際の負荷を軽減することができる。
【０１８３】
すなわち、本実施の形態３では、深夜電力時間帯での沸き上げ運転によりＣＯＰの低下を防ぎつつ、日中の給湯負荷が軽減されるため、ＡＰＦ（通年エネルギー消費効率：Ａｎｎｕａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｆａｃｔｏｒ）を向上させることができる。
【０１８４】
なお、上述した実施の形態１〜３において、風呂熱交換器２８、床暖房熱交換器７３および蓄熱槽熱交換器８３は、「外部熱交換器」と総称する。
【符号の説明】
【０１８５】
１、１００、２００  給湯装置、２  出湯配管、３  入水配管、１０  ヒートポンプユニット、１１  圧縮機、１２  凝縮器、１３  膨張弁、１４  蒸発器、２０  貯湯ユニット、２０ａ  給水端、２０ｂ  給湯端、２０ｃ  給水配管、２０ｄ  タンク給水配管、２０ｅ  送湯配管、２０ｆ  給湯配管、２０ｇ  温水導入配管、２０ｈ  温水導出配管、２０ｉ  一般給湯配管、２０ｊ  湯張り配管、２０ｋ  浴槽往き配管、２０ｍ  浴槽戻り配管、２０ｎ  バイパス配管、２０ｐ  床暖房熱交換器往き配管、２０ｑ  床暖房熱交換器戻り配管、２０ｒ  蓄熱槽熱交換器往き配管、２０ｓ  蓄熱槽熱交換器戻り配管、２０ｔ  給湯端往き配管、２１  貯湯タンク、２１ａ  給水口、２１ｂ  下部流入出口、２１ｃ  上部流入出口、２１ｄ  上部流出口、２２  第１三方弁、２２ａ  第１流入出口、２２ｂ  第２流入出口、２２ｃ  流出口、２３  第２三方弁、２３ａ  流入出口、２３ｂ  流入口、２３ｃ  流出口、２４  送水ポンプ、２５  一般給湯混合弁、２５ａ  第１流入口、２５ｂ  第２流入口、２５ｃ  流出口、２６  風呂給湯混合弁、２６ａ  第１流入口、２６ｂ  第２流入口、２６ｃ  流出口、２７  湯張り開閉弁、２８  風呂熱交換器、３０  浴槽ユニット、３１  浴槽、３１ａ  排水栓、３２  浴槽循環ポンプ、４０  制御装置、４１  情報取得部、４２  演算処理部、４３  機器制御部、４４  通信部、４５  タイマ、４６  記憶部、５０  リモートコントローラ、６１  入水温度センサ、６２  出湯温度センサ、６３  貯湯温度センサ、６４  浴槽往き温度センサ、６５  浴槽温度センサ、７０  床暖房ユニット、７１  暖房装置、７２  床暖房循環ポンプ、７３  床暖房熱交換器、７４  床暖房温度センサ、８０  蓄熱ユニット、８１  蓄熱槽、８２  蓄熱槽循環ポンプ、８３  蓄熱槽熱交換器、８４  蓄熱槽温度センサ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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