(57)【要約】【課題】本発明は、ヒートポンプユニットで生成する熱量を給湯に有効に利用でき、且つ沸き上げ運転時に安定して給湯可能な貯湯式給湯機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る貯湯式給湯機は、貯湯タンク１と、貯湯タンク１の水を加熱するための機能を有するヒートポンプユニット２と、ヒートポンプユニット２で加熱された水を貯湯タンク１の上部に戻す戻り管３と、ヒートポンプユニット２で加熱された水を貯湯タンク１の上部以外に戻すバイパス管４と、ヒートポンプユニット２で加熱された水の行先を戻り管３とバイパス管４とに切り換える三方弁５とを備える。ヒートポンプユニット２で貯湯タンク１の水を加熱して貯湯タンク１に戻す沸上げ運転時、貯湯タンク１から給湯する場合に、貯湯タンク１の給湯負荷と、ヒートポンプユニット２で加熱された水の温度との比較結果に基づき、三方弁５は、バイパス管４から戻り管３に切り換わる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に比べて上部において高温となるように水が貯えられる貯湯タンク（１）と、
前記貯湯タンク（１）の水を加熱するための機能を有するヒートポンプユニット（２）と、
前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水を前記貯湯タンク（１）の上部に戻す戻り管（３）と、
前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水を前記貯湯タンク（１）の上部以外に戻すバイパス管（４）と、
前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水の行先を前記戻り管（３）と前記バイパス管（４）とに切り換える三方弁（５）と、
を備える貯湯式給湯機であって、
前記ヒートポンプユニット（２）で前記貯湯タンク（１）の水を加熱して前記貯湯タンク（１）に戻す沸上げ運転時、前記貯湯タンク（１）から給湯する場合に、前記貯湯タンク（１）の給湯負荷と、前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水の温度との比較結果に基づき、前記三方弁（５）は、前記バイパス管（４）から前記戻り管（３）に切り換わることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
請求項１に記載の貯湯式給湯機であって、
前記三方弁（５）は、前記貯湯式給湯機から供給される給湯温度から、前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水の温度を引いた値が所定の温度差以下の場合に、前記バイパス管（４）から前記戻り管（３）に切り換わることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項３】
下部に比べて上部において高温となるように水が貯えられる貯湯タンク（１）と、
前記貯湯タンク（１）の水を加熱するための機能を有するヒートポンプユニット（２）と、
前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水を前記貯湯タンク（１）の上部に戻す戻り管（３）と、
前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水を前記貯湯タンク（１）の上部以外に戻すバイパス管（４）と、
前記ヒートポンプユニット（２）で加熱された水の行先を前記戻り管（３）と前記バイパス管（４）とを切り換える三方弁（５）と、
を備える貯湯式給湯機であって、
前記ヒートポンプユニット（２）で前記貯湯タンク（１）の水を加熱して前記貯湯タンク（１）に戻す沸上げ運転時、前記貯湯タンク（１）から給湯する場合に、前記貯湯タンク（１）にある所定温度以上の残湯量に基づき、前記三方弁（５）は、前記バイパス管（４）から前記戻り管（３）に切り換わることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項４】
請求項３に記載の貯湯式給湯機であって、
前記三方弁（５）は、前記残湯量が所定量以上ある場合に、前記バイパス管（４）から前記戻り管（３）に切り換わることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯機であって、
前記貯湯タンク（１）にある給湯温度以上の残湯量の熱量に基づき、前記三方弁（５）が、前記バイパス管（４）から前記戻り管（３）に切り換わるタイミングを早めることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機であって、
前記貯湯タンク（１）にある所定温度以上の前記残湯量を、前記貯湯タンク（１）の内部において、下部から上部にわたって設けた複数のサーミスタ（７）により計測することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項７】
請求項６に記載の貯湯式給湯機であって、
最下部にある前記サーミスタ（７）を用いて計測した前記貯湯タンク（１）の下部にある水の温度及び給湯温度に基づき、必要となる前記残湯量の熱量を算出し、
前記残湯量が当該熱量を確保している場合、前記三方弁（５）は、前記バイパス管（４）から前記戻り管（３）に切り換わることを特徴とする貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機に係る発明であって、特に、ヒートポンプユニットを利用して水を加熱する貯湯式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーを実現できる環境配慮型の貯湯式給湯機として、ヒートポンプユニットを利用して水を加熱する貯湯式給湯機が開発されている。この貯湯式給湯機は、貯湯タンクとヒートポンプとを備えている。貯湯タンクとヒートポンプとは、貯湯タンクの下部からヒートポンプへ水を導く往き管と、ヒートポンプから貯湯タンクの上部に水を戻す戻し管と、ヒートポンプから貯湯タンクの中部又は下部に水を戻すバイパス管とにより接続されている。
【０００３】
ヒートポンプユニットは、冷媒に二酸化炭素を用いて水を９０℃程度の高温に加熱することができる加熱手段である。このヒートポンプユニットを用いて貯湯タンクの水を加熱して戻す沸上げ運転時、往き管によりヒートポンプユニットに導かれた水は、戻り管又はバイパス管のいずれかを通り、貯湯タンクに戻される。戻り管とバイパス管との切換には、三方弁が用いられる。この三方弁の制御は、例えば特許文献１又は特許文献２に示されている。
【０００４】
特許文献１による三方弁の制御では、ヒートポンプユニットで加熱後の水の温度が、貯湯タンク上部の水の温度より低い場合は、三方弁をバイパス管側へ切り換える。この制御により、高温の水のみが貯湯タンクの上部に供給され、貯湯タンク内上部の高温水の温度を低下させることがない。
【０００５】
一方、特許文献２による三方弁の制御では、貯湯タンク下部の水の温度が、所定温度以上であれば、三方弁を戻り管側へ切り換え、貯湯タンク下部の水の温度が、所定温度以下であれば、三方弁を戻り管側へ切り換える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７９１３６号公報
【特許文献２】特開２００６−０１７４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
沸き上げ運転時、ヒートポンプユニットで加熱した水の温度が、貯湯タンク上部の水の温度に至るまでにはある程度の時間が必要である。特許文献１による三方弁の制御では、沸き上げ運転時に給湯を行うと、ヒートポンプユニットで加熱した水の温度が、貯湯タンク上部の水の温度に至るまでにヒートポンプユニットで生成した熱量を給湯に有効に利用できない問題があった。
【０００８】
また、特許文献２による三方弁の制御では、貯湯タンク上部にある高温の残湯量の有無に拘わらず、貯湯タンク下部の水の温度のみで三方弁を制御している。そのため、特許文献２による三方弁の制御では、沸き上げ運転時に給湯を行った場合、安定して要求される温度の給湯ができなかったり、ヒートポンプユニットで生成した熱量を給湯に有効に利用できなかったりする問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、ヒートポンプユニットで生成する熱量を給湯に有効に利用でき、且つ沸き上げ運転時に安定して給湯可能な貯湯式給湯機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】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明の貯湯式給湯機は、下部に比べて上部において高温となるように水が貯えられる貯湯タンクと、貯湯タンクの水を加熱するための機能を有するヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットで加熱された水を貯湯タンクの上部に戻す戻り管と、ヒートポンプユニットで加熱された水を貯湯タンクの上部以外に戻すバイパス管と、ヒートポンプユニットで加熱された水の行先を戻り管とバイパス管とに切り換える三方弁とを備える。ヒートポンプユニットで貯湯タンクの水を加熱して貯湯タンクに戻す沸上げ運転時、貯湯タンクから給湯する場合に、貯湯タンクの給湯負荷と、ヒートポンプユニットで加熱された水の温度との比較結果に基づき、三方弁は、バイパス管から戻り管に切り換わる。
【００１１】
また、三方弁は、貯湯式給湯機から供給される給湯温度から、ヒートポンプユニットで加熱された水の温度を引いた値が所定の温度差以下の場合に、バイパス管から戻り管に切り換わっても良い。
【００１２】
また、上記課題を解決するため、別の発明の貯湯式給湯機は、下部に比べて上部において高温となるように水が貯えられる貯湯タンクと、貯湯タンクの水を加熱するための機能を有するヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットで加熱された水を貯湯タンクの上部に戻す戻り管と、ヒートポンプユニットで加熱された水を貯湯タンクの上部以外に戻すバイパス管と、ヒートポンプユニットで加熱された水の行先を戻り管とバイパス管とを切り換える三方弁とを備える。ヒートポンプユニットで貯湯タンクの水を加熱して貯湯タンクに戻す沸上げ運転時、貯湯タンクから給湯する場合に、貯湯タンクにある所定温度以上の残湯量に基づき、三方弁は、バイパス管から戻り管に切り換わる。
【００１３】
また、三方弁は、残湯量が所定量以上ある場合に、バイパス管（４）から戻り管（３）に切り換わっても良い。
【００１４】
また、貯湯タンクにある給湯温度以上の残湯量の熱量に基づき、三方弁が、バイパス管から戻り管に切り換わるタイミングを早めても良い。
【００１５】
また、貯湯タンクにある所定温度以上の残湯量を、貯湯タンクの内部において、下部から上部にわたって設けた複数のサーミスタにより計測する構成でも良い。
【００１６】
また、最下部にあるサーミスタを用いて計測した貯湯タンクの下部にある水の温度及び給湯温度に基づき、必要となる残湯量の熱量を算出し、残湯量が当該熱量を確保している場合、三方弁は、バイパス管から戻り管に切り換わっても良い。
【発明の効果】
【００１７】
この貯湯式給湯機によると、給湯負荷を考慮してヒートポンプユニットで加熱された水を給湯に利用できるように三方弁を制御することで、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニットが発生する熱量を給湯に利用し、湯切れを防止できる。
【００１８】
また、給湯温度から、ヒートポンプユニットで加熱された水の温度を引いた値が所定の温度差以下になったときに、ヒートポンプユニットで加熱された水を給湯に利用できるように三方弁を制御することで、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニットが発生する熱量を給湯に利用し、湯切れを防止できる。
【００１９】
また、別の貯湯式給湯機によると、所定温度以上の残湯量を考慮してヒートポンプユニットで加熱された水を給湯に利用できるように三方弁を制御することで、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニットが発生する熱量を給湯に利用し、湯切れを防止できる。
【００２０】
また、所定量以上の残湯量を有している場合、ヒートポンプユニットで加熱された水を給湯に利用できるように三方弁を制御することで、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニットが発生する熱量を給湯に利用し、湯切れを防止できる。
【００２１】
また、給湯温度以上の残湯量に基づいて三方弁を制御するタイミングを早めることで、ヒートポンプユニットが水を加熱して沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニットが発生する熱量を給湯に利用し、湯切れを防止できる。
【００２２】
また、複数のサーミスタを貯湯タンクの内部の下部から上部にわたって設けることで、所定温度以上の前記残湯量を正確に計測することができる。
【００２３】
また、貯湯タンクの下部にある水の温度及び給湯温度に基づいて演算することで、給湯に必要となる残湯量を把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る貯湯式給湯機に概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る貯湯式給湯機の三方弁の制御を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る貯湯式給湯機の加熱水温度の時間変化を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る貯湯式給湯機の三方弁の制御を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２の変形例に係る貯湯式給湯機の三方弁の制御を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３に係る貯湯式給湯機の三方弁の制御を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３に係る貯湯式給湯機の加熱水温度の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係る貯湯式給湯機の概略図を示す。図１に示す貯湯式給湯機は、貯湯タンク１とヒートポンプユニット２とを備えている。この貯湯タンク１とヒートポンプユニット２とは、貯湯タンク１の下部からヒートポンプユニット２へ水を導く往き管１０と、ヒートポンプユニット２から貯湯タンク１の上部に水を戻す戻し管３と、ヒートポンプユニット２から貯湯タンク１の下部に水を戻すバイパス管４とにより接続されている。ヒートポンプユニット２から貯湯タンク１に水を戻すために使用される戻し管３とバイパス管４とは、三方弁５により切り換えられる。また、貯湯タンク１とヒートポンプユニット２との間で水を循環させるために、往き管１０の途中には吸水循環ポンプ６が設けられている。
【００２６】
図１に示す貯湯タンク１には、下部から上部にわたって複数のサーミスタ７が設けられている。このサーミスタ７のうち、貯湯タンク１の最上部に設けられているサーミスタは缶体上サーミスタ７ａである。その下側に設けられているサーミスタは、残湯量５０Ｌサーミスタ７ｂである、以下貯湯タンク１の下部方向に、残湯量１００Ｌサーミスタ７ｃ、残湯量１９０Ｌサーミスタ７ｄ、残湯量２４０Ｌサーミスタ７ｅ、残湯量３００Ｌサーミスタ７ｆの順に設けられている。
【００２７】
缶体上サーミスタ７ａは、ヒートポンプユニット２から戻し管３を経由して貯湯タンク１に戻された水の温度を測定している。残湯量５０Ｌサーミスタ７ｂから残湯量３００Ｌサーミスタ７ｆは、主に所定温度（例えば８５℃）の残湯量を測定するために用いられている。具体的な残湯量の測定方法は、例えば残湯量５０Ｌサーミスタ７ｂが所定温度以上で、それ以外の残湯量サーミスタが所定温度以下であれば、残湯量が５０Ｌとする。また、残湯量５０Ｌサーミスタ７ｂから残湯量１９０Ｌサーミスタ７ｄまでが所定温度以上で、それ以外の残湯量サーミスタが所定温度以下であれば、残湯量が１９０Ｌとする。なお、残湯量サーミスタ７ｂ〜７ｆの貯湯タンク１内の貼付位置は、貯湯タンク１の断面積と深さとに基づき求められる湯量に基づいて決定される。
【００２８】
さらに、図１に示す貯湯タンク１の底部には、給水源から給水を行うための給水管８が接続されている。また、図１に示す貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１に貯湯された高温の水を給湯に利用するために出湯する給湯管９が接続されている。給湯管９の途中には、混合弁１１を介して給水管１２が接続されている。混合弁１１は、給湯管９からの水と、給水管１２からの水とを任意の比率で混合可能である。そのため、混合弁１１では、給湯設定部１３で設定した温度（以下、給湯温度ともいう）の水が給湯端末１４から給湯できるように、給湯管９からの水と、給水管１２からの水とを混合を制御している。なお、給湯端末１４は、浴槽への配管等も含まれる。
【００２９】
次に、図２に示すヒートポンプユニット２は、貯湯タンク１の下部から往き管１０を介して取り出した水を、ヒートポンプ熱源（図示せず）で加熱して、貯湯タンク１に戻す。このヒートポンプ熱源は、二酸化炭素を冷媒として大気からの熱を汲み取り、その後圧縮機で高温高圧に圧縮された冷媒の熱量を利用して水を加熱する。このようなサイクルでヒートポンプユニット２は水を加熱するため、ヒートポンプユニット２で加熱した水の温度が、ガス熱源等に比べて、沸き上げ目標温度（例えば、８５℃）に至るまでに時間が長くなる。
【００３０】
ヒートポンプユニット２を利用する貯湯式給湯機では、ヒートポンプユニット２が上述のような加熱特性を有しているので、沸き上げ目標温度に達する前の水を貯湯タンク１の上部に返すと、貯湯タンク１の上部の温度が低下する。そのため、従来の貯湯式給湯機では、水が沸き上げ目標温度に達するまで、三方弁５が戻り管３からバイパス管４に切り換わり、沸き上げ目標温度に達する前の水を貯湯タンク１の上部に返さずに、貯湯タンク１の下部に返していた。
【００３１】
しかし、従来の貯湯式給湯機では、ヒートポンプユニット２で水を加熱する沸き上げ運転時に、給湯負荷（シャワーやお湯張り等の出湯）が生じた場合、沸き上げ目標温度に達するまでにヒートポンプユニット２が水に付加した熱量が、当該給湯負荷に全く寄与しなかった。また、貯湯タンク１が小さい貯湯式給湯機の場合、給湯負荷が大きいと、貯湯タンク１の上部にある高温の残湯量のみでは給湯負荷に対応できず、湯切れとなることがあった。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、図２に示すフローチャートのように三方弁５を制御することで、ヒートポンプユニット２が沸き上げ目標温度に達するまでにヒートポンプユニット２が水に付加した熱量を有効に利用して、貯湯タンク１が小さい場合でも湯切れが生じにくい貯湯式給湯機を実現している。
【００３３】
以下に、図２で示すフローチャートに基づき、本実施の形態で三方弁５の制御について、具体的に説明する。まず、図２のステップＳ１では、貯湯式給湯機が沸き上げ運転中か否かについての判断を行う。ステップＳ１で貯湯式給湯機が沸き上げ運転中でないと判断された場合は、ステップＳ６に進み、三方弁５はバイパス管４側に切り換わる。一方、ステップＳ１で貯湯式給湯機が沸き上げ運転中と判断された場合は、ステップＳ２に進む。
【００３４】
図２のステップＳ２では、貯湯式給湯機が給湯中か否かについての判断を行う。ステップＳ２で貯湯式給湯機が給湯中と判断された場合は、ステップＳ３に進む。一方、ステップＳ２で貯湯式給湯機が給湯中でないと判断された場合は、ステップＳ４に進む。
【００３５】
図２のステップＳ３では、貯湯式給湯機から供給される給湯温度から、ヒートポンプユニット２で加熱した水の温度（以下、加熱水温度ともいう）を引いた値が、α℃以下か否かついての判断を行う。なお、ステップＳ３でのα℃は、例えば、３℃〜５℃程度で、貯湯ダンク１の保温能力等により決まる温度である。また、ステップＳ３では、給湯温度から加熱水温度を引いた値が負となった場合も、α℃以下と判定する。さらに、α℃は、沸き上げ目標温度から給湯温度を引いた値以上になることはない。ステップＳ３で加熱水温度と給湯温度との差がα℃以下と判断された場合は、加熱水温度はほぼ給湯温度に達していると判断されるので、ステップＳ５に進み、三方弁５は戻り管３側に切り換わる。一方、ステップＳ３で加熱水温度と給湯温度との差がα℃より高いと判断された場合は、ステップＳ４に進む。
【００３６】
図２のステップＳ４では、沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値が、β℃以下か否かついての判断を行う。なお、ステップＳ４でのβ℃は、例えば、３℃〜５℃程度で、貯湯タンク１の保温能力等により決まる温度である。また、ステップＳ４では、沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値が負となった場合も、β℃以下と判定する。ステップＳ４で沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値がβ℃以下と判断された場合は、加熱水温度がほぼ沸き上げ目標温度に達していると判断されるので、ステップＳ５に進み、三方弁５は戻り管３側に切り換わる。一方、ステップＳ４で沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値がβ℃より高いと判断された場合は、ステップＳ６に進み、三方弁５はバイパス管４側に切り換わる。
【００３７】
図２に示すフローチャートで三方弁５を制御した場合、給湯温度から加熱水温度が沸き上げ目標温度に至るまでの加熱水は、貯湯タンク１の上部に戻され、給湯に利用することができる。貯湯タンク１の上部に戻される水は、ほぼ給湯温度に達しているため、貯湯タンク１の上部の残湯の温度を下げたとしても給湯温度以下になることはない。そのため、本実施の形態に係る貯湯式給湯機は、給湯温度から沸き上げ目標温度に至る前までのヒートポンプユニット２で加熱した水を利用して、湯切れすることなく給湯端末１４から給湯温度の水を供給することができる。
【００３８】
本実施の形態に係る貯湯式給湯機が、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニット２で加熱した水（熱量）を利用する点について、図３の模式図を用いて説明する。図３の模式図は、横軸を時間（分）、縦軸を加熱水温度（℃）としている。そして、図３の模式図では、ヒートポンプユニット２で水を加熱し始めてから沸き上げ目標温度に至るまでの加熱水温度の変化及び熱量を示している。
【００３９】
従来の貯湯式給湯機では、図３のヒートポンプユニット２で水を加熱し始める時間ｔ０から、加熱水温度が沸き上げ目標温度Ｔ２になる時間ｔ２までにヒートポンプユニット２が発生する熱量Ｑ１＋Ｑ２を給湯には利用していなかった。しかし、本実施の形態に係る貯湯式給湯機では、加熱水温度が給湯温度Ｔ１に至った時間ｔ１から加熱水温度が沸き上げ目標温度Ｔ２になる時間ｔ２までにヒートポンプユニット２が発生する熱量Ｑ２を給湯に利用できる。
【００４０】
（実施の形態２）
本実施の形態に係る貯湯式給湯機では、実施の形態１と異なり、加熱水温度と給湯温度との比較でなく、貯湯タンク１の上部の高温の残湯量を考慮して三方弁５を制御し、湯切れが生じにくい貯湯式給湯機を実現している。なお、本実施の形態に係る貯湯式給湯機の構成は、実施の形態１で説明した構成（図１）と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００４１】
以下に、図４に示すフローチャートに基づき、本実施の形態で三方弁５の制御について、具体的に説明する。まず、図４のステップＳ１では、貯湯式給湯機が沸き上げ運転中か否かについての判断を行う。ステップＳ１で貯湯式給湯機が沸き上げ運転中でないと判断された場合は、ステップＳ６に進み、三方弁５はバイパス管４側に切り換わる。一方、ステップＳ１で貯湯式給湯機が沸き上げ運転中と判断された場合は、ステップＳ２に進む。
【００４２】
図４のステップＳ２では、貯湯式給湯機が給湯中か否かについての判断を行う。ステップＳ２で貯湯式給湯機が給湯中と判断された場合は、ステップＳ３０に進む。一方、ステップＳ２で貯湯式給湯機が給湯中でないと判断された場合は、ステップＳ４に進む。
【００４３】
図４のステップＳ３０では、貯湯タンク１の上部にある所定温度以上の残湯が所定量以上（例えば７０℃以上の残湯が１００Ｌ以上）あるか否かについての判断を行う。なお、高温の残湯の量（温度及び容量）は、貯湯タンク１内に設けられた残湯量サーミスタにより把握することができる。また、ステップ３０で判断基準となる高温の残湯量は、仮にヒートポンプユニット２で加熱し始めた水が貯湯タンク１の上部に戻されても、給湯端末１４において給湯温度を確保することができる熱量を確保できる量（温度及び容量）である。ステップＳ３０で貯湯タンク１の上部にある所定温度以上の残湯が所定量以上あると判断された場合は、ステップＳ５に進み、三方弁５は戻り管３側に切り換わる。一方、ステップＳ３０で貯湯タンク１の上部にある所定温度以上の残湯が所定量以上ないと判断された場合は、ステップＳ４に進む。
【００４４】
図４のステップＳ４では、沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値が、β℃以下か否かついての判断を行う。ステップＳ４で沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値がβ℃以下と判断された場合は、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４で沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値がβ℃より高いと判断された場合は、ステップＳ６に進む。
【００４５】
図４に示すフローチャートで三方弁５を制御した場合、貯湯タンク１の上部に所定温度以上の残湯が所定量以上貯えられていれば、加熱水温度に拘わらずヒートポンプユニット２で加熱した水は、貯湯タンク１の上部に戻され、給湯に利用することができる。つまり、当該制御の場合、給湯温度前の水が貯湯タンク１の上部に戻されても、給湯端末１４に供給される水の温度が給湯温度以下にならない程度の熱量を有する残湯が確保されている。そのため、本実施の形態に係る貯湯式給湯機は、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニット２で加熱した水を利用して、湯切れすることなく給湯端末１４から給湯温度の水を供給することができる。
【００４６】
本実施の形態に係る貯湯式給湯機が、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニット２で加熱した水（熱量）を利用する点について、図３の模式図を用いて説明する。本実施の形態に係る貯湯式給湯機では、ヒートポンプユニット２で水を加熱し始める時間ｔ０に所定温度以上の残湯が所定量以上貯えられていれば、時間ｔ０から時間ｔ２までにヒートポンプユニット２が発生する熱量Ｑ１＋Ｑ２を給湯に利用できる。
【００４７】
（変形例）
図４に示すフローチャートでは、貯湯タンク１の上部に貯えられる残湯量は予め設定されている。例えば、平均的な給湯温度と平均な貯湯タンク１の下部の水の温度を統計的に求め、予め必要となる熱量を計算して残湯量を設定することが考えられる。しかし、この場合、実際に給湯する際の給湯温度が平均値より高かった場合や、貯湯タンク１の下部の水の温度が平均値より低かった場合には、給湯端末１４で給湯温度の水を確保できず湯切れとなる場合が考えられる。逆に、実際に給湯する際の給湯温度が平均値より低かった場合や、貯湯タンク１の下部の水の温度が平均値より高かった場合には、所定量以下の残湯量でも、湯切れすることなく給湯端末１４から給湯温度の水を供給することが可能となる。
【００４８】
そこで、本変形例に係る貯湯式給湯機は、給湯温度と貯湯タンク１の下部の水の温度とも基づき貯湯タンク１の上部に貯えられる残湯量を求め、三方弁５を制御する。具体的には、図５に示すフローチャートのように三方弁５を制御する。なお、他の構成については、実施の形態２と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４９】
次に、図５に示すフローチャートについて説明する。当該説明は、図４に示すフローチャートと異なるステップのみ説明する。まず、ステップＳ３１では、貯湯タンク１の下部の水の温度を残湯量サーミスタ７ｆで測定する。測定した温度と給湯温度とに基づき、貯湯タンク１の下部の水が貯湯タンク１の上部に直接戻された場合に、給湯端末１４において給湯温度の水を供給することが可能となる残湯の熱量を算出する。
【００５０】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１で算出された熱量を確保できる残湯の熱量を求め、当該熱量の残湯が貯湯タンク１の上部に貯えられているか否かについての判断を行う。なお、残湯の熱量については、残湯量サーミスタ７ｂ〜７ｆを利用して、残湯の温度及び容量を測定し、当該熱量を求める。ステップＳ３２で貯湯タンク１の上部にある残湯が当該温度及び容量以上であると判断された場合は、ステップＳ５に進み、三方弁５は戻り管３側に切り換わる。一方、ステップＳ３２で貯湯タンク１の上部にある残湯が当該温度及び容量以上でないと判断された場合は、ステップＳ４に進む。
【００５１】
以上のように、本変形例に係る貯湯式給湯機では、ステップＳ３１で貯湯タンク１の下部の水の温度と給湯温度とに基づき、給湯に必要な残湯の熱量を算出し、当該熱量に対応する残湯が確保されているか否かをステップＳ３２で判断するので、湯切れすることなく給湯端末１４から給湯温度の水をより安定して供給することが可能となる。また、本変形例に係る貯湯式給湯機では、残湯量を最適化できるので、より小型の貯湯タンク１でも給湯端末１４から給湯温度の水をより安定して供給することが可能となる。
【００５２】
（実施の形態３）
本実施の形態に係る貯湯式給湯機では、実施の形態１と異なり、加熱水温度と給水温度とを比べるのみでなく、貯湯タンク１の上部の高温の残湯量も考慮して三方弁５を制御し、湯切れが生じにくい貯湯式給湯機を実現している。なお、本実施の形態に係る貯湯式給湯機の構成は、実施の形態１で説明した構成（図１）と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００５３】
以下に、図６に示すフローチャートに基づき、本実施の形態で三方弁５の制御について、説明する。まず、図６のステップＳ１では、貯湯式給湯機が沸き上げ運転中か否かについての判断を行う。ステップＳ１で貯湯式給湯機が沸き上げ運転中でないと判断された場合は、ステップＳ６に進み、三方弁５はバイパス管４側に切り換わる。一方、ステップＳ１で貯湯式給湯機が沸き上げ運転中と判断された場合は、ステップＳ２に進む。
【００５４】
図６のステップＳ２では、貯湯式給湯機が給湯中か否かについての判断を行う。ステップＳ２で貯湯式給湯機が給湯中と判断された場合は、ステップＳ４０に進む。一方、ステップＳ２で貯湯式給湯機が給湯中でないと判断された場合は、ステップＳ４に進む。
【００５５】
図６のステップＳ４０では、図２に示すステップＳ３と異なり、加熱水温度と給水温度とを比べるのではなく、加熱水温度と貯湯タンク１の上部の高温の残湯量を考慮した温度（以下、残湯考慮温度ともいう）とを比べている。貯湯式給湯機は、貯湯タンク１の上部に高温の残湯が貯えられている。そのため、ヒートポンプユニット２で加熱した水が給湯温度以下であっても、貯湯タンク１の上部の残湯と混ざることで給湯温度の水を給湯端末１４から供給可能である。つまり、貯湯タンク１の上部に高温の残湯を考慮すれば、給湯温度より低い温度（残湯考慮温度）の水を、貯湯タンク１の上部に戻すように三方弁５が切り替わることが可能となる。なお、残湯考慮温度は、残湯量サーミスタ７で測定した残湯量及びその温度と、給湯負荷（給湯温度及び給湯量）とに基づいて所定の演算を行うことで、算出することができる。当該所定の演算では、残湯が有している熱量で、給湯に必要な水（給湯量）を給湯温度にまで加熱可能な最低温度を残湯考慮温度として求めている。
【００５６】
ステップＳ４０で加熱水温度が残湯考慮温度以上であると判断された場合は、ステップＳ５に進み、三方弁５は戻り管３側に切り換わる。一方、ステップＳ４０で加熱水温度が残湯考慮温度より低いと判断された場合は、ステップＳ４に進む。
【００５７】
図６のステップＳ４では、沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値が、β℃以下か否かついての判断を行う。ステップＳ４で沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値がβ℃以下と判断された場合は、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４で沸き上げ目標温度から加熱水温度を引いた値がβ℃より高いと判断された場合は、ステップＳ６に進む。
【００５８】
図６に示すフローチャートで三方弁５を制御した場合、加熱水温度が残湯考慮温度以上であれば、加熱水温度が給湯温度以下でもヒートポンプユニット２で加熱した水は、貯湯タンク１の上部に戻され、給湯に利用することができる。つまり、当該制御の場合、残湯の熱量を利用して、給湯温度前の水が貯湯タンク１の上部に戻されても、給湯端末１４に供給される水の温度が給湯温度以下にならない。そのため、本実施の形態に係る貯湯式給湯機は、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニット２で加熱した水を利用して、湯切れすることなく給湯端末１４から給湯温度の水を供給することができる。
【００５９】
本実施の形態に係る貯湯式給湯機が、沸き上げ目標温度に至る前のヒートポンプユニット２で加熱した水（熱量）に加えて、給湯温度に至る前のヒートポンプユニット２で加熱した水（熱量）も利用する点について、図７の模式図を用いて説明する。本実施の形態に係る貯湯式給湯機では、残湯量及びその温度と、給湯負荷（給湯温度及び給湯量）とに基づいて算出した残湯考慮温度がＴ３である。この残湯考慮温度Ｔ３（＜Ｔ１）までに至る時間がｔ３（＜ｔ１）である。そのため、残湯考慮温度Ｔ３となった時間ｔ３から給湯温度Ｔ１に至るまでにヒートポンプユニット２が発生する熱量はＱ１’’となる。この熱量Ｑ１’’分が、実施の形態１に係る貯湯式給湯機に比べて、より給湯に利用できる熱量である。つまり、本実施の形態に係る貯湯式給湯機では、残湯考慮温度Ｔ３となった時間ｔ３以降にヒートポンプユニット２が発生する熱量はＱ１’’＋Ｑ２が給湯に利用できる。なお、時間ｔ０から時間ｔ３までにヒートポンプユニット２が発生する熱量は、Ｑ１’である。この熱量Ｑ１’と、時間ｔ３から時間ｔ１までにヒートポンプユニット２が発生する熱量Ｑ１’’との和が熱量Ｑ１となる。
【符号の説明】
【００６０】
１  貯湯タンク
２  ヒートポンプユニット
３  戻し管
４  バイパス管
５  三方弁
６  吸水循環ポンプ
７  サーミスタ
８，１２  給水管
９  給湯管
１０  往き管
１１  混合弁
１３  給湯設定部
１４  給湯端末
【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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