(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯留可能な貯湯タンクと、
水を加熱可能な加熱手段と、
前記貯湯タンクから取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、前記利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、
前記上部戻し回路と前記下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、前記上部戻し加熱運転の開始に先立って、前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより前記下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、前記上部戻し回路に切り替えて前記上部戻し加熱運転を開始する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前回の前記上部戻し加熱運転または前記下部戻し加熱運転が実行されてからの経過時間が所定の閾値より短い場合には前記所定時間の前記下部戻し加熱運転の実行を省略して前記上部戻し加熱運転を開始する貯湯式給湯機。
【請求項２】
湯水を貯留可能な貯湯タンクと、
水を加熱可能な加熱手段と、
前記貯湯タンクから取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、前記利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、
前記上部戻し回路と前記下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、前記上部戻し加熱運転の開始に先立って、前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより前記下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、前記上部戻し回路に切り替えて前記上部戻し加熱運転を開始する制御部と、
前記上部戻し回路を構成する配管の雰囲気温度、前記貯湯タンクに供給される水の温度、または外気温度を検出可能な温度検出手段と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検出手段により検出された温度が所定の閾値より高い場合には前記所定時間の前記下部戻し加熱運転の実行を省略して前記上部戻し加熱運転を開始する貯湯式給湯機。
【請求項３】
湯水を貯留可能な貯湯タンクと、
水を加熱可能な加熱手段と、
前記貯湯タンクから取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、前記利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、
前記上部戻し回路と前記下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、前記上部戻し加熱運転の開始に先立って、前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより前記下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、前記上部戻し回路に切り替えて前記上部戻し加熱運転を開始する制御部と、
を備え、
前記下部戻し回路における前記貯湯タンクからの湯の取り出し位置が、前記上部戻し回路における前記貯湯タンクからの湯の取り出し位置より、高い位置にある貯湯式給湯機。
【請求項４】
湯水を貯留可能な貯湯タンクと、
水を加熱可能な加熱手段と、
前記貯湯タンクから取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、前記利用側熱交換器を経由させて、前記貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、
前記上部戻し回路と前記下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、
前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、前記上部戻し加熱運転の開始に先立って、前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を前記下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより前記下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、前記上部戻し回路に切り替えて前記上部戻し加熱運転を開始する制御部と、
を備え、
前記上部戻し回路における前記貯湯タンクへの湯の戻し位置が、前記上部戻し回路における前記貯湯タンクからの湯の取り出し位置より、高い位置にある貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記制御部は、前回の前記上部戻し加熱運転または前記下部戻し加熱運転が実行されてからの経過時間が短い場合には前記経過時間が長い場合に比べて前記所定時間を短くする手段を含む請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記上部戻し回路を構成する配管の雰囲気温度、前記貯湯タンクに供給される水の温度、または外気温度を検出可能な温度検出手段を備え、
前記制御部は、前記温度検出手段により検出された温度が高い場合には前記温度検出手段により検出された温度が低い場合に比べて前記所定時間を短くする手段を含む請求項１乃至５の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
【請求項７】
前記利用側熱交換器は、浴槽の浴槽水を加熱するものである請求項１乃至６の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプユニット等の加熱手段により沸き上げた湯を貯留する貯湯タンクと、加熱対象（例えば、浴槽の浴槽水）を加熱するための利用側熱交換器とを備え、貯湯タンクから取り出した湯を利用側熱交換器を経由させて貯湯タンクに戻す加熱動作を行うことにより上記加熱対象を加熱可能な貯湯式給湯機が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１には、利用側熱交換器での熱交換を終えて貯湯タンクに戻る戻り湯を貯湯タンク内に流入させるための回収口を高さ方向の位置を異ならせて複数設け、各回収口の近傍にそれぞれ貯湯タンク内の湯水の温度を検出するタンク温度センサを配設し、戻り湯の配管には戻り湯の温度を検出する戻り温度センサを設け、利用側熱交換器からの戻り湯を貯湯タンクに戻すに際して、制御手段が、戻り温度センサとタンク温度センサとによって検出される戻り湯の温度と貯湯タンク内の湯水の温度分布とに応じて戻り湯が複数の回収口を通じて貯湯タンクに回収されるように流量調整弁を制御する制御構成を備えた貯湯式給湯機が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、利用側熱交換器（風呂熱交換器）から貯湯タンクの中部へ湯水を戻す風呂戻り配管と、貯湯タンクの上部から出湯する第１出湯配管と、貯湯タンクの中部から出湯する第２出湯配管と、貯湯タンクの中部に設置された中部接続口と、風呂戻り配管を貯湯タンクの下部へ分岐させる低温戻り配管と、利用側熱交換器の出口温度が中部接続口近傍の湯水の温度よりも所定値以下である場合に戻り湯水を低温戻り配管へ導く制御部と、を備え、中部接続口には風呂戻り配管と第２出湯配管とが接続され、第１出湯配管からの湯水と第２出湯配管からの湯水、および給水を混合して外部に給湯する貯湯式給湯機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７９１５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１の貯湯式給湯機では、貯湯タンク内で戻り湯の温度に最も近い高低両側の温度成層に所定の分配比率で戻り湯を分配することにより、戻り湯が、貯湯タンク上部にある高温水や貯湯タンク下部にある低温水と混ざることをできるだけ避け、高温出湯能力の低下を防止するとともに、沸き上げ運転時のヒートポンプユニットの運転効率を高く維持するようにしている。しかしながら、特許文献１の貯湯式給湯機では、高さ方向の位置が異なる多くの回収口を貯湯タンクに設ける必要があるため、貯湯タンクの構造および配管構成が複雑化する。更に、戻り湯の温度を検出するための温度センサを設ける必要もある。このようなことから、特許文献１の貯湯式給湯機を実現する場合、製造コストが高いという問題がある。
【０００７】
また、上述した特許文献２の貯湯式給湯機では、戻り湯を貯湯タンクの中部に戻すと共に、貯湯タンクの中部に溜まった戻り湯を第２出湯配管により取り出して給湯に利用するようにしているが、配管や混合弁の数が増えるため、製造コストが高いという問題がある。また、貯湯タンクの中部に溜まった戻り湯が利用されないまま残る可能性もあり、沸き上げ運転時のヒートポンプユニットの運転効率を必ずしも高くできないという問題もある。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器から貯湯タンクに戻る戻り湯を貯湯タンク内に回収する回収口の数をできるだけ減らし、且つ、戻り湯の温度を検出するための温度センサを不要としながら、湯切れの発生を確実に抑制でき、且つ加熱手段による沸き上げ運転の効率を高く維持することができる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】
【０００９】
本発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留可能な貯湯タンクと、水を加熱可能な加熱手段と、貯湯タンクから取り出した水を加熱手段に送り、加熱手段で加熱されて生成した湯を貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、上部戻し回路と下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、上部戻し加熱運転の開始に先立って、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、上部戻し回路に切り替えて上部戻し加熱運転を開始する制御部と、を備え、制御部は、前回の上部戻し加熱運転または下部戻し加熱運転が実行されてからの経過時間が所定の閾値より短い場合には所定時間の下部戻し加熱運転の実行を省略して上部戻し加熱運転を開始するものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留可能な貯湯タンクと、水を加熱可能な加熱手段と、貯湯タンクから取り出した水を加熱手段に送り、加熱手段で加熱されて生成した湯を貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、上部戻し回路と下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、上部戻し加熱運転の開始に先立って、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、上部戻し回路に切り替えて上部戻し加熱運転を開始する制御部と、上部戻し回路を構成する配管の雰囲気温度、貯湯タンクに供給される水の温度、または外気温度を検出可能な温度検出手段と、を備え、制御部は、温度検出手段により検出された温度が所定の閾値より高い場合には所定時間の下部戻し加熱運転の実行を省略して上部戻し加熱運転を開始するものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留可能な貯湯タンクと、水を加熱可能な加熱手段と、貯湯タンクから取り出した水を加熱手段に送り、加熱手段で加熱されて生成した湯を貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、上部戻し回路と下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、上部戻し加熱運転の開始に先立って、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、上部戻し回路に切り替えて上部戻し加熱運転を開始する制御部と、を備え、下部戻し回路における貯湯タンクからの湯の取り出し位置が、上部戻し回路における貯湯タンクからの湯の取り出し位置より、高い位置にあるものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留可能な貯湯タンクと、水を加熱可能な加熱手段と、貯湯タンクから取り出した水を加熱手段に送り、加熱手段で加熱されて生成した湯を貯湯タンクに戻す沸き上げ回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの上部領域に戻す上部戻し回路と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を、利用側熱交換器を経由させて、貯湯タンクの下部領域に戻す下部戻し回路と、上部戻し回路と下部戻し回路とを切り替える流路切替手段と、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を上部戻し回路に流通させる上部戻し加熱運転を開始する場合に、上部戻し加熱運転の開始に先立って、貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を下部戻し回路に流通させる下部戻し加熱運転を所定時間実行することにより下部戻し回路内の湯水の少なくとも一部を置換し、その後、上部戻し回路に切り替えて上部戻し加熱運転を開始する制御部と、を備え、上部戻し回路における貯湯タンクへの湯の戻し位置が、上部戻し回路における貯湯タンクからの湯の取り出し位置より、高い位置にあるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加熱対象を加熱するための利用側熱交換器から貯湯タンクに戻る戻り湯を貯湯タンク内に回収する回収口の数をできるだけ減らし、且つ、戻り湯の温度を検出するための温度センサを不要としながら、湯切れの発生を確実に抑制でき、且つ加熱手段による沸き上げ運転の効率を高く維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における沸き上げ運転時の回路構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における上部戻し浴槽加熱運転時の回路構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における下部戻し浴槽加熱運転時の回路構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における自動保温手段の制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。図１に示すように、本実施形態の貯湯式給湯機１００は、貯湯タンクユニット１と、ヒートポンプユニット６０とを備えている。貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット６０とは、ヒートポンプ入口配管４１と、ヒートポンプ出口配管４２と、電気配線（図示せず）とを介して接続されている。貯湯タンクユニット１には、制御部７０が内蔵されている。貯湯タンクユニット１およびヒートポンプユニット６０が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部７０により制御される。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。
【００１４】
ヒートポンプユニット６０は、貯湯タンクユニット１から導かれた低温水をヒートポンプサイクルにより加熱する（沸き上げる）ための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、沸き上げ用熱交換器６２、膨張弁６３および空気熱交換器６４を冷媒循環配管６５にて環状に接続した冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を搭載している。沸き上げ用熱交換器６２は、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環配管６５を流れる冷媒と、貯湯タンクユニット１から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。ヒートポンプ出口温度センサ６６は、沸き上げ用熱交換器６２で加熱されて生成された高温水の温度を検出する温度センサであり、ヒートポンプ出口配管４２に設けられている。ヒートポンプユニット６０で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を超える圧力で運転することが好ましい。
【００１５】
貯湯タンクユニット１には、以下の各種部品や配管などが内蔵されている。貯湯タンク１０は、湯水を貯留するためのものであり、通常は略円筒形状をなしている。貯湯タンク１０の下部に設けられた導入口４には、水道等の水源からの水を供給する給水配管２が接続されている。貯湯タンク１０の上部（図示の構成では最上部）に設けられた上部口５には、第２のタンク上部配管４４が接続されている。貯湯タンク１０内に貯留した湯を給湯機外部へ供給するための給湯配管３は、第２のタンク上部配管４４から分岐して設けられている。
【００１６】
ヒートポンプユニット６０を用いて加熱された高温水が上部口５から貯湯タンク１０内に流入し、給水配管２からの低温水が導入口４から貯湯タンク１０内に流入することにより、貯湯タンク１０内には、上部が高温で下部が低温となるように湯水が貯留される。貯湯タンク１０の表面には、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検出するため、複数の貯湯温度センサ１１，１２が互いに異なる高さ位置に取り付けられている。図示の構成では、２個の貯湯温度センサ１１，１２を設けているが、３個以上としてもよい。これらの貯湯温度センサ１１，１２は、それぞれ、貯湯タンク１０内の所定の高さ位置での湯水の温度を検出する。制御部７０は、これらの貯湯温度センサ１１，１２により取得された貯湯タンク１０内の高さ方向の温度分布に基づいて、貯湯タンク１０内の貯湯量（蓄熱量）を算出することができ、その貯湯量に基づいて、ヒートポンプユニット６０による貯湯タンク１０内の湯水の沸き上げ運転の開始および停止などが制御される。本実施形態では、貯湯温度センサ１１は、貯湯タンク１０の高さ方向の中央位置より上側の位置に設置されており、貯湯タンク１０内の高温水の温度を検出する。
【００１７】
また、貯湯タンクユニット１内には、循環ポンプ２１および利用側熱交換器２２が内蔵されている。循環ポンプ２１は、貯湯タンクユニット１内の各種配管に湯水を循環させるためのポンプである。利用側熱交換器２２は、貯湯タンク１０やヒートポンプユニット６０から供給される高温水を利用して、所定の加熱対象を加熱するための熱交換器である。浴槽水循環回路５１は、浴槽５０から導出した湯水（浴槽水）を、利用側熱交換器２２を経由させて、浴槽５０に戻すように配設されている。浴槽水循環回路５１の途中には、浴槽水を循環させるための二次側循環ポンプ５２と、浴槽５０から出た浴槽水の温度を検出する浴槽出口側温度センサ５３（浴槽水温検出手段）とが設置されている。このように、本実施形態では、利用側熱交換器２２の二次側の構成として、浴槽５０内の浴槽水を循環させる浴槽水循環回路５１を備え、利用側熱交換器２２にて浴槽水を加熱するものを例に説明するが、本発明における利用側熱交換器は、浴槽水以外の加熱対象（例えば、暖房用循環水など）を加熱するものであってもよい。
【００１８】
次に、貯湯タンクユニット１が備える弁類および配管類について説明する。貯湯タンクユニット１は、第１の三方弁３１、第２の三方弁３２および四方弁３３を有している。第１の三方弁３１および第２の三方弁３２は、湯水が流入する２つの入口（ａポート、ｂポート）と、湯水が流出する１つの出口（ｃポート）とを有する流路切替手段であり、ａポートとｂポートとの何れか一方から湯水が流入するように湯水の経路を切り替え可能に構成されている。四方弁３３は、湯水が流入する２つの入口（ｂポート、ｃポート）と、湯水が流出する２つの出口（ａポート、ｄポート）とを有する流路切替手段であり、３つの経路、すなわち、ａ−ｂ経路、ｂ−ｄ経路、ｃ−ｄ経路の間で流路形態を切り替え可能に構成されている。
【００１９】
また、貯湯タンクユニット１は、タンク下部配管４０、第１のタンク上部配管４３、第２のタンク上部配管４４、下部戻し配管４５、利用側熱交換器一次側入口配管４６、利用側熱交換器一次側出口配管４７、バイパス配管４８および上部戻し配管４９を有している。
【００２０】
タンク下部配管４０は、貯湯タンク１０の下部（図示の構成では最下部）に設けられた導出口６と、第２の三方弁３２のａポートとを接続する流路である。ヒートポンプ入口配管４１は、第２の三方弁３２のｃポートと、ヒートポンプユニット６０の入口側とを接続する流路である。循環ポンプ２１は、ヒートポンプ入口配管４１の途中に設置されている。ヒートポンプ出口配管４２は、ヒートポンプユニット６０の出口側と、四方弁３３のｃポートとを接続する流路である。
【００２１】
第１のタンク上部配管４３は、貯湯タンク１０の上部領域に設けられた取出口７と、第１の三方弁３１のａポートとを接続する流路である。ここで、「貯湯タンク１０の上部領域」とは、貯湯タンク１０の高さ方向の中央位置より上側の領域を言うものとする。すなわち、取出口７の位置は、貯湯タンク１０の高さ方向の中央位置から最上部までの間にあれば良い。第２のタンク上部配管４４は、貯湯タンク１０の上部口５と、第１の三方弁３１のｂポートとを接続する流路である。なお、「貯湯タンク１０の上部領域」は、貯湯タンク１０の最上部から、全容積の１／３を占める容積の領域とすることがより好ましく、全容積の１／４を占める容積の領域とすることが更に好ましい。
【００２２】
下部戻し配管４５は、四方弁３３のａポートと、貯湯タンク１０の下部領域に設けられた戻し口８とを接続する流路である。ここで、「貯湯タンク１０の下部領域」とは、貯湯タンク１０の高さ方向の中央位置より下側の領域を言うものとする。すなわち、戻し口８の位置は、貯湯タンク１０の高さ方向の中央位置から最下部までの間にあれば良い。利用側熱交換器一次側入口配管４６は、第１の三方弁３１のｃポートと、利用側熱交換器２２の一次側入口とを接続する流路である。利用側熱交換器一次側出口配管４７は、利用側熱交換器２２の一次側出口と、第２の三方弁３２のｂポートとを接続する流路である。バイパス配管４８は、循環ポンプ２１の下流側のヒートポンプ入口配管４１から分岐し、四方弁３３のｂポートに接続される流路である。上部戻し配管４９は、第２のタンク上部配管４４の途中から分岐し、四方弁３３のｄポートに接続される流路である。なお、「貯湯タンク１０の下部領域」は、貯湯タンク１０の最下部から、全容積の１／３を占める容積の領域とすることがより好ましく、全容積の１／４を占める容積の領域とすることが更に好ましい。
【００２３】
貯湯タンクユニット１内の給湯配管３には、給湯配管３を流れる高温水の温度を検出する給湯温度センサ５４と、給湯配管３を流れる高温水の流量を検出する給湯流量センサ５５とが設置されている。また、貯湯タンクユニット１内には、貯湯タンク１０から給湯配管３へ導出された高温水と、給水配管２から分岐した給水分岐管（図示省略）から供給される低温水とを混合することによって給湯温度を調節するための混合弁（図示省略）が更に設けられていても良い。その場合、浴槽５０へ給湯するための湯張り用混合弁と、シャワーや蛇口等へ給湯するための一般給湯用混合弁とが設けられていても良い。
【００２４】
制御部７０は、例えば浴室、台所等に設置されるリモコン装置（図示省略）と相互に通信可能に接続されている。リモコン装置に設けられた表示部には、貯湯タンク１０内に貯えられている湯の温度や貯湯量、給湯温度、時刻、沸き上げモードなどの情報が表示可能になっている。ユーザーは、リモコン装置に設けられた操作部を操作することにより、給湯温度や、浴槽５０に張る湯（浴槽水）の温度および量（以下、「湯張り量」と称する）、沸き上げモードなどの設定を行うことができる。
【００２５】
本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２〜図４に示す運転状態に応じて第１の三方弁３１を制御して、次の第１流路形態と第２流路形態とを選択的に切り替えて使用する。第１の三方弁３１により選択可能な「第１流路形態」とは、貯湯タンク１０の取出口７と利用側熱交換器２２とが第１のタンク上部配管４３および利用側熱交換器一次側入口配管４６を介して連通する流路形態であり、「第２流路形態」とは、貯湯タンク１０の上部口５と利用側熱交換器２２とが第２のタンク上部配管４４および利用側熱交換器一次側入口配管４６を介して連通する流路形態である。
【００２６】
また、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２〜図４に示す運転状態に応じて第２の三方弁３２を制御して、次の第１流路形態と第２流路形態とを選択的に切り替えて使用する。第２の三方弁３２により選択可能な「第１流路形態」とは、貯湯タンク１０の導出口６と沸き上げ用熱交換器６２とがタンク下部配管４０およびヒートポンプ入口配管４１を介して連通する流路形態であり、「第２流路形態」とは、利用側熱交換器２２と四方弁３３とが利用側熱交換器一次側出口配管４７、ヒートポンプ入口配管４１およびバイパス配管４８を介して連通する流路形態である。
【００２７】
更に、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２〜図４に示す運転状態に応じて四方弁３３を制御して、次の第１流路形態、第２流路形態および第３流路形態を選択的に切り替えて使用する。四方弁３３により選択可能な「第１流路形態」とは、沸き上げ用熱交換器６２と貯湯タンク１０の上部口５とがヒートポンプ出口配管４２、上部戻し配管４９および第２のタンク上部配管４４を介して連通する流路形態であり、「第２流路形態」とは、第２の三方弁３２と貯湯タンク１０の上部口５とがヒートポンプ入口配管４１、バイパス配管４８、上部戻し配管４９および第２のタンク上部配管４４を介して連通する流路形態であり、「第３流路形態」とは、第２の三方弁３２と貯湯タンク１０の戻し口８とがヒートポンプ入口配管４１、バイパス配管４８および下部戻し配管４５を介して連通する流路形態である。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における沸き上げ運転時の回路構成図である。沸き上げ運転とは、ヒートポンプユニット６０を利用して貯湯タンク１０内の水を沸き上げるための運転である。この沸き上げ運転時には、図２に示すように、第２の三方弁３２は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、第２の三方弁３２の第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器一次側入口配管４６側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、沸き上げ運転時には、四方弁３３は、ｃポートとｄポートとが連通し、ａポートとｂポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２と上部戻し配管４９とが連通するとともに、下部戻し配管４５側を閉として貯湯タンク１０の戻し口８への流路が遮断される。
【００２９】
沸き上げ運転は、上記のように第２の三方弁３２および四方弁３３が制御されることによって沸き上げ回路が形成された状態で、循環ポンプ２１およびヒートポンプユニット６０を運転することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の導出口６から流出する低温水は、タンク下部配管４０、第２の三方弁３２、循環ポンプ２１およびヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱された後、高温水となってヒートポンプ出口配管４２、四方弁３３、上部戻し配管４９および第２のタンク上部配管４４を経由して、貯湯タンク１０の上部口５から貯湯タンク１０内に流入し貯えられる。このような沸き上げ運転が実行されることで、貯湯タンク１０の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなっていき、貯湯温度センサ１１，１２により把握される貯湯タンク１０内の貯湯量が所定量を超えると、沸き上げ運転が停止される。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における上部戻し浴槽加熱運転時の回路構成図である。上部戻し浴槽加熱運転とは、貯湯タンク１０の取出口７から取り出した湯（高温水）と、浴槽５０から循環する浴槽水とを利用側熱交換器２２にて熱交換することにより浴槽水を加熱するとともに、熱交換により温度低下した湯（中温水）を貯湯タンク１０の上部口５に戻す運転である。この上部戻し浴槽加熱運転時には、図３に示すように、第１の三方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、第１の三方弁３１の第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第１のタンク上部配管４３と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第１の三方弁３１の第２のタンク上部配管４４側が閉とされる。また、第２の三方弁３２は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第２の三方弁３２の第２流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の導出口６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ｂポートとｄポートとが連通し、ａポートとｃポートが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の第２流路形態が選択されるように）制御される。これにより、バイパス配管４８と上部戻し配管４９とが連通するとともに、ヒートポンプ出口配管４２側を閉として沸き上げ用熱交換器６２からの流路が遮断される。
【００３１】
上部戻し浴槽加熱運転は、上記のように第１の三方弁３１、第２の三方弁３２および四方弁３３が制御されることによって上部戻し回路が形成された状態で、循環ポンプ２１および二次側循環ポンプ５２を運転することにより実行される。循環ポンプ２１の作動により、貯湯タンク１０の湯水が次のように循環する。貯湯タンク１０の取出口７から流出する高温水は、第１のタンク上部配管４３、第１の三方弁３１、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水との熱交換により温度低下して中温水となる。この中温水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第２の三方弁３２、ヒートポンプ入口配管４１、バイパス配管４８、四方弁３３、上部戻し配管４９、第２のタンク上部配管４４を経由して上部口５から貯湯タンク１０内に流入する。一方、浴槽５０側の経路では、二次側循環ポンプ５２の作動により、浴槽５０に張られた浴槽水が浴槽水循環回路５１内を循環する。その結果、利用側熱交換器２２の一次側を流れる高温水の熱が、利用側熱交換器２２の二次側を流れる浴槽水に伝達し、浴槽５０内に張られた浴槽水が加温される。
【００３２】
上述した上部戻し浴槽加熱運転では、貯湯タンク１０の下部に中温水を流入させないため、貯湯タンク１０内の下部の水温の上昇を抑制することができる。貯湯タンク１０内の下部の水温が上昇すると、沸き上げ運転時にヒートポンプユニット６０（沸き上げ用熱交換器６２）へ流入する水の温度が高くなるため、ヒートポンプユニット６０の運転効率が低下する。上部戻し浴槽加熱運転では、貯湯タンク１０内の下部の水温の上昇を抑制することができるため、沸き上げ運転の際にヒートポンプユニット６０への入水温度を低く維持することが可能となり、ヒートポンプユニット６０の運転効率を高く維持することができる。その一方で、上部戻し浴槽加熱運転では、貯湯タンク１０の上部に中温水を流入させるため、貯湯タンク１０の上部にある高温水に中温水が混合することにより、貯湯タンク１０内の高温水の温度が低下する。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における下部戻し浴槽加熱運転時の回路構成図である。下部戻し浴槽加熱運転とは、貯湯タンク１０の上部口５から取り出した湯（高温水）と、浴槽５０から循環する浴槽水とを利用側熱交換器２２にて熱交換することにより浴槽水を加熱するとともに、熱交換により温度低下した湯（中温水）を貯湯タンク１０の戻し口８に戻す運転である。この下部戻し浴槽加熱運転時には、図４に示すように、第１の三方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第１の三方弁３１の第２流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第２のタンク上部配管４４と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第１のタンク上部配管４３側を閉として貯湯タンク１０の取出口７からの流路が遮断される。また、第２の三方弁３２は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第２の三方弁３２の第２流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の導出口６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ａポートとｂポートとが連通し、ｃポートとｄポートが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の第３流路形態が選択されるように）制御される。これにより、バイパス配管４８と下部戻し配管４５とが連通するとともに、ヒートポンプ出口配管４２側を閉として沸き上げ用熱交換器６２からの流路が遮断される。
【００３４】
下部戻し浴槽加熱運転は、上記のように第１の三方弁３１、第２の三方弁３２および四方弁３３が制御されることによって下部戻し回路が形成された状態で、循環ポンプ２１および二次側循環ポンプ５２を運転することにより実行される。循環ポンプ２１の作動により、貯湯タンク１０の湯水が次のように循環する。貯湯タンク１０の上部口５から流出する高温水は、第２のタンク上部配管４４、第１の三方弁３１、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水との熱交換により温度低下して中温水となる。この中温水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第２の三方弁３２、ヒートポンプ入口配管４１、バイパス配管４８、四方弁３３、下部戻し配管４５を経由して戻し口８から貯湯タンク１０内に流入する。一方、浴槽５０側の経路では、二次側循環ポンプ５２の作動により、浴槽５０に張られた浴槽水が浴槽水循環回路５１内を循環する。その結果、利用側熱交換器２２の一次側を流れる高温水の熱が、利用側熱交換器２２の二次側を流れる浴槽水に伝達し、浴槽５０内に張られた浴槽水が加温される。
【００３５】
上述した下部戻し浴槽加熱運転では、貯湯タンク１０の下部に中温水を流入させるため、貯湯タンク１０内の下部の水温が上昇する。このため、下部戻し浴槽加熱運転を行うと、沸き上げ運転の際にヒートポンプユニット６０への入水温度が高くなるため、ヒートポンプユニット６０の運転効率が低下する。一方、下部戻し浴槽加熱運転では、貯湯タンク１０の上部領域に中温水を流入させないため、貯湯タンク１０内の高温水の温度が低下することを防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態の貯湯式給湯機１００は、浴槽５０に張る湯（浴槽水）の温度をユーザーがリモコン装置から任意に設定可能な浴槽水温設定手段と、浴槽５０の湯張り量をユーザーがリモコン装置から任意に設定可能な湯張り量設定手段と、浴槽水温設定手段および湯張り量設定手段により設定された温度と湯量とで自動で浴槽５０に浴槽水を張る自動湯張り手段と、自動湯張り手段によって浴槽５０に浴槽水が張られてから所定時間の間、浴槽５０に張られた浴槽水の温度を所定の温度に保つために自動で浴槽５０の保温動作を行う自動保温手段とを備えている。
【００３７】
図５は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における自動保温手段の制御動作を示すフローチャートである。以下、本実施形態の貯湯式給湯機１００の自動保温手段の動作を図５に基づいて説明するが、その前に、本実施形態の作用効果の概要について説明する。
【００３８】
前述したように、沸き上げ運転時のヒートポンプユニット６０の運転効率を高く維持する観点からは、下部戻し浴槽加熱運転より上部戻し浴槽加熱運転が好ましいが、上部戻し浴槽加熱運転を行うと、中温水の流入によって貯湯タンク１０の上部の温度が低下する。貯湯タンク１０の上部の温度が、給湯に利用可能な下限温度（例えば４５℃、以下「最低貯湯温度」と称する）未満になると、給湯に利用可能な湯が貯湯タンク１０内に無い状態（以下、「湯切れ」と称する）となる。このため、上部戻し浴槽加熱運転の実施後に貯湯タンク１０の上部の温度が最低貯湯温度未満になってしまうことは、確実に予防することが望ましい。
【００３９】
また、上部戻し浴槽加熱運転の開始時に、以下のような理由により、貯湯タンク１０の上部の温度が低下する可能性がある。上部戻し回路および下部戻し回路を構成する各配管の内部は、常に湯水で満たされている。このため、これらの配管内の湯水は、各々の配管の周囲の雰囲気温度と、経過時間とに応じて、徐々に放熱していく。多くの場合、配管内の湯水の温度より雰囲気温度の方が低いため、配管内の湯水の温度は低下していく。したがって、配管内に滞留する湯水（以下、「配管残水」と称する）は、時間の経過とともに温度低下し、給湯には使用できない低温水となる可能性がある。上部戻し浴槽加熱運転を開始した際に、低温となった配管残水が上部口５から貯湯タンク１０の上部に流入すると、貯湯タンク１０内の上部の湯の温度を低下させてしまうため、好ましくない。そこで、本実施形態では、上部戻し浴槽加熱運転を実施する場合には、上部戻し浴槽加熱運転の開始に先立って、下部戻し浴槽加熱運転を所定時間実行することにより、配管残水の少なくとも一部を、貯湯タンク１０の上部から供給される湯で置換することとした。その後、下部戻し回路から上部戻し回路に切り替えて上部戻し浴槽加熱運転を開始することにより、貯湯タンク１０の上部に流入する配管残水の量を少なくでき、貯湯タンク１０の上部の温度低下を確実に抑制することができる。
【００４０】
以下、図５に基づいて説明する。制御部７０は、まず、自動保温動作の開始条件を判定する（ステップＳ２０１）。制御部７０は、所定の間隔（例えば、１０分間隔）で浴槽出口側温度センサ５３により浴槽水の温度を検出している。このステップＳ２０１では、その検出された浴槽水の温度が、浴槽水温設定手段によって設定された温度（以下、「浴槽設定温度」と称する）に対して所定温度以上低下している場合（例えば、浴槽設定温度４２℃に対して浴槽水の温度が４１℃以下の場合）には、自動保温動作の開始条件が成立していると判断し、自動保温動作を開始する。
【００４１】
制御部７０は、ステップＳ２０１で自動保温動作を開始した場合には、次に、上部戻し浴槽加熱運転を実施可能であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。例えば、制御部７０は、上部戻し浴槽加熱運転の実施によって湯切れが生ずる可能性が無いと予測される場合には上部戻し浴槽加熱運転を実施可能と判断し、その可能性があると予測される場合には上部戻し浴槽加熱運転を実施不可と判断する。上部戻し浴槽加熱運転を行った場合に貯湯タンク１０の上部の温度がどこまで低下するかは、上部戻し浴槽加熱運転の開始前の貯湯温度センサ１１の検出温度により予測することができる。すなわち、上部戻し浴槽加熱運転の開始前の貯湯温度センサ１１の検出温度が高いほど、上部戻し浴槽加熱運転を行った後の貯湯タンク１０の上部の温度も高いと予測することができる。本実施形態では、上部戻し浴槽加熱運転を行った場合に貯湯タンク１０の上部の温度が最低貯湯温度未満に低下する可能性があるか否かを、上部戻し浴槽加熱運転の開始前の貯湯温度センサ１１の検出温度に基づいて予測するための所定の閾値が制御部７０に予め記憶されている。ステップＳ２０２では、制御部７０は、貯湯温度センサ１１の検出温度と上記閾値とを比較し、貯湯温度センサ１１の検出温度が上記閾値以上である場合には、上部戻し浴槽加熱運転の実施によって湯切れが生ずる可能性が無いと予測できるため、上部戻し浴槽加熱運転を実施可能であると判断する。一方、貯湯温度センサ１１の検出温度が上記閾値未満である場合には、上部戻し浴槽加熱運転の実施によって湯切れが生ずる可能性があると予測できるため、上部戻し浴槽加熱運転を実施不可であると判断する。
【００４２】
ステップＳ２０２で上部戻し浴槽加熱運転を実施不可であると判断した場合には、制御部７０は、下部戻し浴槽加熱運転を開始する（ステップＳ２０５）。これに対し、ステップＳ２０２で上部戻し浴槽加熱運転を実施可能であると判断した場合には、制御部７０は、次に、自動保温動作を開始してから所定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ２０３）、所定時間が経過していない場合には、下部戻し浴槽加熱運転を行う（ステップＳ２０５）。このようにして、上部戻し浴槽加熱運転を実施可能であると判断された場合であっても、まず下部戻し浴槽加熱運転が実行される。
【００４３】
自動保温動作の開始（すなわち、下部戻し浴槽加熱運転の開始）から上記所定時間が経過し、ステップＳ２０３での判断が肯定されると、制御部７０は、第１の三方弁３１および四方弁３３により下部戻し回路から上部戻し回路に切り替えて、上部戻し浴槽加熱運転を開始する（ステップＳ２０４）。このようにして、上部戻し浴槽加熱運転の開始に先立って、下部戻し浴槽加熱運転が所定時間実行される。
【００４４】
ここで、上記所定時間は、例えば、自動保温動作の開始前に下部戻し回路内に存在していた配管残水がすべて貯湯タンク１０の下部に流入するまでの時間（以下、「残水排出時間」と称する）に基づいて決定する。以下、具体的に説明する。下部戻し浴槽加熱運転時は、貯湯タンク１０内の高温水を貯湯タンク１０の上部口５から導出し、第２のタンク上部配管４４、第１の三方弁３１、利用側熱交換器一次側入口配管４６、利用側熱交換器２２、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第２の三方弁３２、ヒートポンプ入口配管４１、循環ポンプ２１、バイパス配管４８、四方弁３３、下部戻し配管４５、の順に経由して貯湯タンク１０の戻し口８まで導く。この下部戻し回路内に存在する配管残水の量は、上記配管（流路）の容積の和となり、設計時に算出が可能である。また、循環ポンプ２１の揚程を設計時に決めておく（駆動時の回転数を所定の回転数に設定する）と、下部戻し回路の配管圧力損失から時間当たりの流量が算出できる。または、循環ポンプ２１の上流または下流に流量センサを設け、瞬時流量を積算して求めてもよい。下部戻し回路内に存在する配管残水の量を時間当たりの流量で除することによって、下部戻し回路内に存在する配管残水がすべて貯湯タンク１０の下部に流入するまでの時間、すなわち残水排出時間が算出できる。上記所定時間は、この残水排出時間と同等の時間に設定しても良いし、余裕をみて残水排出時間よりやや長い時間に設定しても良い。また、自動保温動作の開始前に下部戻し回路内に存在していた配管残水のうちの一部が貯湯タンク１０の下部に流入するまでの時間となるように、上記所定時間を残水排出時間より短い時間に設定しても良い。
【００４５】
上部戻し浴槽加熱運転の開始前に上記所定時間の下部戻し浴槽加熱運転が実行され、貯湯タンク１０の上部口５から導出された高温水が下部戻し回路に注入され、下部戻し回路内の配管残水と置換される。その後、下部戻し浴槽加熱運転から上部戻し浴槽加熱運転に切り替えられると、高温水の通水経路は回路の変更に伴い変化する。すなわち、貯湯タンク１０の取出口７から流出する高温水は、第１のタンク上部配管４３、第１の三方弁３１、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水と熱交換して中温水となる。この中温水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第２の三方弁３２、ヒートポンプ入口配管４１、循環ポンプ２１、バイパス配管４８、四方弁３３、上部戻し配管４９、第２のタンク上部配管４４を経由して、上部口５から貯湯タンク１０内に流入する。この上部戻し回路のうち、第１の三方弁３１、利用側熱交換器一次側入口配管４６、利用側熱交換器２２、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第２の三方弁３２、ヒートポンプ入口配管４１、循環ポンプ２１、バイパス配管４８および四方弁３３の内部の配管残水は、先に所定時間実行された下部戻し浴槽加熱運転により、高温水または熱交換後の中温水と置換されている。このため、上部戻し浴槽加熱運転開始以降に貯湯タンク１０の上部口５へ流入する配管残水は、第１のタンク上部配管４３および上部戻し配管４９内に存在していた分のみであるので、貯湯タンク１０内の湯量に比べ無視できるほどに少ない。このようにして、本実施形態によれば、上部戻し浴槽加熱運転の実施時に貯湯タンク１０の上部への配管残水の流入を抑制することができ、貯湯タンク１０の上部の温度低下を確実に抑制することができる。なお、第１のタンク上部配管４３および上部戻し配管４９の長さを可能な限り短く設定しておくことにより、貯湯タンク１０の上部への配管残水の流入量を更に抑制することができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、自動保温動作を行う際に、上部戻し浴槽加熱運転を実施可能と判定された場合には、上部戻し浴槽加熱運転を行うことにより、利用側熱交換器２２から戻る中温水の貯湯タンク１０の下部への流入を回避し、貯湯タンク１０の下部の水温の上昇を抑制することができる。このため、沸き上げ運転時のヒートポンプユニット６０の運転効率を高く維持することができる。また、上部戻し浴槽加熱運転の開始前に上記所定時間の下部戻し浴槽加熱運転を実行することにより、上部戻し浴槽加熱運転の開始時に貯湯タンク１０の上部へ配管残水が流入することを抑制することができるので、配管残水の流入による貯湯タンク１０の上部の温度低下を確実に抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、上部戻し浴槽加熱運転を実施不可と判定された場合（上部戻し浴槽加熱運転により湯切れが発生すると予測される場合）には、利用側熱交換器２２から戻る中温水を貯湯タンク１０の上部に流入させない下部戻し浴槽加熱運転を行うことにより、貯湯タンク１０の上部の温度低下を抑制することができる。このため、上部戻し浴槽加熱運転による湯切れの発生を確実に防止することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、利用側熱交換器２２から戻る中温水を貯湯タンク１０内に回収する回収口として機能するのは、上部口５および戻し口８のみである。このため、本実施形態では、利用側熱交換器２２から戻る中温水を貯湯タンク１０内に回収する回収口の数をできるだけ減らすことができる。また、本実施形態では、利用側熱交換器２２から戻る中温水の温度を検出するための温度センサが不要である。このように、本実施形態によれば、貯湯タンク１０に設ける回収口の数をできるだけ減らすことができ、貯湯タンク１０の回収口に接続される配管の構成や回収口を切り替えるための流路切替弁の構成も簡素化でき、利用側熱交換器２２から戻る中温水の温度を検出するための温度センサを設ける必要もないことから、低コストのシステム構成で、湯切れを防止しつつ、貯湯タンク１０の下部の水温の上昇を抑制し、沸き上げ運転時のヒートポンプユニット６０の運転効率を高く維持することが可能となる。
【００４９】
なお、配管残水の温度低下は経過時間に依存するので、前回の上部戻し浴槽加熱運転または下部戻し浴槽加熱運転が終了してから時間がそれほど経過していない場合には、配管残水の温度がまだ低下していない。そのような場合には、上部戻し浴槽加熱運転の開始前に下部戻し浴槽加熱運転によって配管残水を置換する必要性は相対的に小さい。そこで、本発明では、前回の上部戻し浴槽加熱運転または下部戻し浴槽加熱運転が実行されてからの経過時間が短い場合には、経過時間が長い場合に比べて、ステップＳ２０３の所定時間を短くするようにしてもよい。例えば、前回の上部戻し浴槽加熱運転または下部戻し浴槽加熱運転の終了時からの経過時間が３０分以内であれば所定時間を１０秒とし、経過時間が３０分を超え２時間以内であれば所定時間を２０秒とし、経過時間が２時間を超えるときには所定時間を３０秒としても良い。この経過時間の起点は前回の上部戻し浴槽加熱運転または下部戻し浴槽加熱運転の開始時としてもよい。また、上記経過時間に応じて上記所定時間を連続的に変化させるようにしても良い。以上のようにしてステップＳ２０３の所定時間を変更することにより、前回の上部戻し浴槽加熱運転または下部戻し浴槽加熱運転からの経過時間が短い場合、すなわち配管残水の温度低下量が小さい場合には、配管残水を置換するための下部戻し浴槽加熱運転の時間を短縮し、より早期に上部戻し浴槽加熱運転へ切り替えるため、貯湯タンク１０の下部の水温の上昇をより確実に抑制することができ、沸き上げ運転時のヒートポンプユニット６０の運転効率を更に高く維持することが可能となる。
【００５０】
また、前回の上部戻し浴槽加熱運転または下部戻し浴槽加熱運転の終了から間もない場合（例えば１０分以内）であれば、配管残水の温度低下量は数度であり、無視できるほどに小さいと考えられる。このような場合には、配管残水を置換するための下部戻し浴槽加熱運転を省略しても問題はないと考えられる。このため、本発明では、上部戻し浴槽加熱運転を実施する場合に、前回の上部戻し浴槽加熱運転または下部戻し浴槽加熱運転が実行されてからの経過時間が所定の閾値（例えば１０分）より短い場合には、配管残水を置換するための下部戻し浴槽加熱運転を省略し、始めから上部戻し回路を形成して上部戻し浴槽加熱運転を開始するようにしても良い。
【００５１】
また、配管残水の温度低下は配管周囲の雰囲気温度（すなわち、貯湯タンクユニット１内の空間の温度）に依存する。配管雰囲気温度が高い場合には、配管残水の温度低下量が小さくなるので、上部戻し浴槽加熱運転の開始前に下部戻し浴槽加熱運転によって配管残水を置換する必要性は相対的に小さくなる。そこで、本発明では、配管雰囲気温度が高い場合には、配管雰囲気温度が低い場合に比べて、ステップＳ２０３の所定時間を短くするようにしてもよい。この場合、配管雰囲気温度に応じてステップＳ２０３の所定時間を多段階または連続的に変化させても良い。このようにしてステップＳ２０３の所定時間を変更することにより、配管雰囲気温度が高い場合、すなわち配管残水の温度低下量が小さい場合には、配管残水を置換するための下部戻し浴槽加熱運転の時間を短縮し、より早期に上部戻し浴槽加熱運転へ切り替えるため、貯湯タンク１０の下部の水温の上昇をより確実に抑制することができ、沸き上げ運転時のヒートポンプユニット６０の運転効率を更に高く維持することが可能となる。なお、配管雰囲気温度は、専用の配管雰囲気温度センサを設けて検出しても良いが、貯湯タンクユニット１に内蔵される他の温度センサ（浴槽出口側温度センサ５３、給湯温度センサ５４等）を代用して検出することもできる。例えば、浴槽水循環回路５１内の浴槽水が流れておらず、貯湯タンクユニット１内の浴槽水循環回路５１の配管が十分に放熱する時間が経過している場合には、浴槽出口側温度センサ５３の検出温度は配管雰囲気温度に近似できるので、浴槽出口側温度センサ５３の検出温度を配管雰囲気温度とみなして用いることができる。
【００５２】
また、配管雰囲気温度は外気温度と相関するので、配管雰囲気温度に代えて外気温度に基づいて上記と同様にステップＳ２０３の所定時間を変更することによっても上記と同様の効果が得られる。なお、外気温度は専用の外気温度センサを設けて検出しても良いが、他の温度センサを代用して検出することもできる。例えば、ヒートポンプユニット６０が運転していない場合には、ヒートポンプ出口側温度センサ６６の検出温度は外気温度に近似できるので、ヒートポンプ出口側温度センサ６６の検出温度を外気温度とみなして用いることができる。
【００５３】
また、外部から給水配管２により貯湯タンク１０に供給される水の温度（以下、「給水温度」と称する）は、外気温度と相関するため、配管雰囲気温度とも相関する。よって、配管雰囲気温度に代えて、給水配管２に設けられた給水温度センサ（図示せず）により検出される給水温度に基づいて上記と同様にステップＳ２０３の所定時間を変更することによっても上記と同様の効果が得られる。
【００５４】
また、配管雰囲気温度（または外気温度あるいは給水温度）が十分に高い場合には、配管残水の温度低下量が十分に小さくなるため、上部戻し浴槽加熱運転開始前に配管残水を置換するための下部戻し浴槽加熱運転を省略しても問題はないと考えられる。このため、本発明では、上部戻し浴槽加熱運転を実施する場合に、配管雰囲気温度（または外気温度あるいは給水温度）が所定の閾値より高い場合には、配管残水を置換するための下部戻し浴槽加熱運転を省略し、始めから上部戻し回路を形成して上部戻し浴槽加熱運転を開始するようにしても良い。
【００５５】
なお、本実施形態では、貯湯タンク１０の上部領域の所定の高さ位置にある貯湯温度センサ１１の検出温度を所定の閾値と比較することによって、上部戻し浴槽加熱運転が実施可能であるか否かを決定しているが、本発明では、複数の貯湯温度センサ１１，１２により検出される温度分布により算出される貯湯タンク１０内の貯湯量（蓄熱量）を所定の閾値と比較することによって、上部戻し浴槽加熱運転が実施可能であるか否かを決定しても良い。
【００５６】
また、本実施形態では、下部戻し回路における貯湯タンク１０からの湯の取り出し位置（上部口５）が、上部戻し回路における貯湯タンク１０からの湯の取り出し位置（取出口７）より、高い位置にあることにより、次のような利点がある。貯湯タンク１０内で取出口７より高い位置にある湯は、第１のタンク上部配管４３により取り出すことができないため、上部戻し浴槽加熱運転では貯湯タンク１０内で取出口７より高い位置にある湯を利用することはできない。これに対し、下部戻し浴槽加熱運転では、貯湯タンク１０内で取出口７より高い位置にある湯を上部口５から第２のタンク上部配管４４に取り出して利用することができる。このため、貯湯タンク１０の上部の温度が低下して上部戻し浴槽加熱運転が行えなくなり、下部戻し浴槽加熱運転を行うときに、貯湯タンク１０内の湯を最大限に利用可能となるため、浴槽加熱運転で使用できる湯量をできるだけ多くすることが可能となる。ただし、本発明では、下部戻し回路における貯湯タンク１０からの湯の取り出し位置が、上部戻し回路における貯湯タンク１０からの湯の取り出し位置と比べ、同じまたは低い位置にあっても良い。
【００５７】
また、本発明では、上部戻し回路における貯湯タンク１０への湯の戻し位置が、上部戻し回路における貯湯タンク１０からの湯の取り出し位置と比べ、同じまたは低い位置にあっても良いが、本実施形態のように、上部戻し回路における貯湯タンク１０への湯の戻し位置（上部口５）が、上部戻し回路における貯湯タンク１０からの湯の取り出し位置（取出口７）より高い位置にあることが好ましい。これにより、次のような利点がある。湯水は、温度が低いほど密度が大きくなる性質を有している。利用側熱交換器２２で温度低下した湯（中温水）は、温度低下によって密度が貯湯タンク１０内の湯より増大しているため、取出口７より高い位置にある上部口５から貯湯タンク１０内に流入すると、密度差によって下方に拡散しながら、貯湯タンク１０内の湯と十分に混合される。このようにして、利用側熱交換器２２から戻った湯が貯湯タンク１０内の湯と十分に混合されることにより、利用側熱交換器２２から戻った湯がそのまま取出口７から第１のタンク上部配管４３へ流出すること（ショートサイクル）を確実に防止することができる。これに対し、上部戻し回路における貯湯タンク１０への湯の戻し位置が、上部戻し回路における貯湯タンク１０からの湯の取り出し位置（取出口７）より低い位置にあった場合には、利用側熱交換器２２から戻った湯（中温水）が、貯湯タンク１０内の湯と十分に混合せずに中温水層を形成する場合がある。そして、その中温水層の位置が徐々に上昇していき、中温水が取出口７から第１のタンク上部配管４３へ流出するショートサイクルが発生する可能性がある。
【符号の説明】
【００５８】
１  貯湯タンクユニット、２  給水配管、３  給湯配管、４  導入口、５  上部口、６  導出口、７  取出口、８  戻し口、１０  貯湯タンク、１１，１２  貯湯温度センサ、２１  循環ポンプ、２２  利用側熱交換器、３１  第１の三方弁、３２  第２の三方弁、３３  四方弁、４０  タンク下部配管、４１  ヒートポンプ入口配管、４２  ヒートポンプ出口配管、４３  第１のタンク上部配管、４４  第２のタンク上部配管、４５  下部戻し配管、４６  利用側熱交換器一次側入口配管、４７  利用側熱交換器一次側出口配管、４８  バイパス配管、４９  上部戻し配管、５０  浴槽、５１  浴槽水循環回路、５２  二次側循環ポンプ、５３  浴槽出口側温度センサ、５４  給湯温度センサ、５５  給湯流量センサ、６０  ヒートポンプユニット、６１  圧縮機、６２  沸き上げ用熱交換器、６３  膨張弁、６４  空気熱交換器、６５  冷媒循環配管、６６  ヒートポンプ出口温度センサ、７０  制御部、１００  貯湯式給湯機
【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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