(57)【要約】      （修正有）【課題】貯湯タンク内の中温水を積極的に消費することで、加熱時の運転効率の向上を図る。【解決手段】高中温混合弁１６の出口側で分岐して蓄熱用流体取出開閉弁８２を介して浴水循環ポンプ６７の吸引側に連通する蓄熱用流体取出流路８１と、給水用配管３１から分岐して蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを介して貯湯タンク１０の下方部１０ｂに連通する蓄熱用流体補給流路８３とを設け、給湯制御部４１は、蓄熱用流体取出開閉弁８２を開き浴水循環ポンプ６７を運転することで貯湯タンク１０内の中温水を、蓄熱用流体取出流路８１を介して浴槽１００へ注入するとともに、蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを開き、蓄熱用流体補給流路８３を介して貯湯タンク１０内へ蓄熱用流体を補給するようにしている。これによれば、ヒートポンプサイクルの特性である、加熱前の流体温度が低いほど高圧圧力が低くなることで運転効率を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、
前記貯湯タンク（１０）内の下方部の蓄熱用流体を前記貯湯タンク（１０）内の上方部へ送る流体加熱用流路（２１）と、
前記流体加熱用流路（２１）に設けられ、前記流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、
前記貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち高温の蓄熱用流体と、前記追い焚き用熱交換器（６０）によって熱交換された蓄熱用流体を含む中温の蓄熱用流体との流量比を調節する流量比調節手段（１６）と、
前記流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体が流通する第１流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行い、前記第１流通部（３０ａ）の下流側が前記貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように接続された給湯用熱交換器（３０）と、
前記貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体と浴槽（１００）内の浴水とで熱交換を行う追い焚き用熱交換器（６０）と、
浴水を前記浴槽（１００）と前記追い焚き用熱交換器（６０）との間で循環させる浴水循環手段（６７）と、
これらの機器の作動を制御する制御手段（４１）とを備えた貯湯式給湯装置において、
前記流量比調節手段（１６）の出口側で分岐して蓄熱用流体取出開閉手段（８２）を介して前記浴水循環手段（６７）の吸引側に連通する蓄熱用流体取出流路（８１）と、
給水用配管（３１）から分岐して蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を介して前記貯湯タンク（１０）の下方部に連通する蓄熱用流体補給流路（８３）とを設け、
前記制御手段（４１）は、前記蓄熱用流体取出開閉手段（８２）を開き前記浴水循環手段（６７）を運転することで前記貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体の一部を前記蓄熱用流体取出流路（８１）を介して前記浴槽（１００）へ注入するとともに、
前記蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を開き蓄熱用流体補給流路（８３）を介して前記貯湯タンク（１０）内へ蓄熱用流体を補給することを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
蓄熱用流体として、水を用いた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】
前記蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）として、ホッパ装置（８４）内の電磁開閉手段（８４ａ）を用いた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４】
前記貯湯タンク（１０）の上方部に貯湯水位検出手段（８５）を設けるとともに、前記制御手段（４１）は、前記貯湯水位検出手段（８５）で検出される貯湯水位が所定範囲内となるように前記蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を制御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５】
前記浴槽（１００）へ注入する蓄熱用流体を、前記浴槽（１００）の湯張りに利用した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６】
前記制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、前記貯湯タンク（１０）内から前記浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、前記風呂要求熱量（Ｑ１）の方が大きな場合、前記給湯用熱交換器（３０）で加熱した湯を加えることを特徴とする請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、前記貯湯タンク（１０）内から前記浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、前記風呂要求熱量（Ｑ１）と前記注入可能熱量（Ｑ２）とが略同等な場合、前記貯湯タンク（１０）内の注入可能な蓄熱用流体の全量を前記浴槽（１００）へ注入することを特徴とする請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項８】
前記制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、前記貯湯タンク（１０）内から前記浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、前記注入可能熱量（Ｑ２）の方が大きな場合、前記給水用配管（３１）から給湯用水を加えることを特徴とする請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項９】
前記制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、前記貯湯タンク（１０）内から前記浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、前記注入可能熱量（Ｑ２）の方が大きな場合、前記蓄熱用流体取出流路（８１）を介して供給する蓄熱用流体と、前記浴槽（１００）への給湯用配管（３３ａ）を介して供給する給湯用水とを混合させて湯張り設定温度に調節することを特徴とする請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１０】
蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、
前記貯湯タンク（１０）内の下方部の蓄熱用流体を前記貯湯タンク（１０）内の上方部へ送る流体加熱用流路（２１）と、
前記流体加熱用流路（２１）に設けられ、前記流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、
前記貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち高温の蓄熱用流体と、前記追い焚き用熱交換器（６０）によって熱交換された蓄熱用流体を含む中温の蓄熱用流体との流量比を調節する流量比調節手段（１６）と、
前記流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体が流通する第１流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行い、前記第１流通部（３０ａ）の下流側が前記貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように接続された給湯用熱交換器（３０）と、
これらの機器の作動を制御する制御手段（４１）とを備えた貯湯式給湯装置において、
前記流量比調節手段（１６）の出口側で分岐して、前記流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体と給水用配管（３１）からの給湯用水とを混合させて設定給湯温度に調節する湯張り用混合手段（３５ａ）と、
前記湯張り用混合手段（３５ａ）から浴槽（１００）へ給湯する給湯用配管（３３ａ）と、
前記流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体を前記湯張り用混合手段（３５ａ）へ向けて圧送する蓄熱用流体圧送手段（８６）と、
給水用配管（３１）から分岐して蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を介して前記貯湯タンク（１０）の下方部に連通する蓄熱用流体補給流路（８３）とを設け、
前記制御手段（４１）は、前記蓄熱用流体圧送手段（８６）を運転することで前記貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体の一部を前記給湯用配管（３３ａ）を介して前記浴槽（１００）へ注入するとともに、
前記蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を開き前記蓄熱用流体補給流路（８３）を介して前記貯湯タンク（１０）内へ蓄熱用流体を補給することを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項１１】
蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、
前記貯湯タンク（１０）内の下方部の蓄熱用流体を前記貯湯タンク（１０）内の上方部へ送る流体加熱用流路（２１）と、
前記流体加熱用流路（２１）に設けられ、前記流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、
前記貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち高温の蓄熱用流体と、前記追い焚き用熱交換器（６０）によって熱交換された蓄熱用流体を含む中温の蓄熱用流体との流量比を調節する流量比調節手段（１６）と、
前記流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体が流通する第１流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行い、前記第１流通部（３０ａ）の下流側が前記貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように接続された給湯用熱交換器（３０）と、
前記貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体と浴槽（１００）内の浴水とで熱交換を行う追い焚き用熱交換器（６０）と、
浴水を前記浴槽（１００）と前記追い焚き用熱交換器（６０）との間で循環させる浴水循環手段（６７）と、
これらの機器の作動を制御する制御手段（４１）とを備えた貯湯式給湯装置において、
前記流量比調節手段（１６）の出口側で分岐して、前記流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体と給水用配管（３１）からの給湯用水とを混合させて設定給湯温度に調節する湯張り用混合手段（３５ａ）と、
前記湯張り用混合手段（３５ａ）から前記浴水循環手段（６７）の吸引側に連通する給湯用配管（３３ａ）と、
給水用配管（３１）から分岐して蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を介して前記貯湯タンク（１０）の下方部に連通する蓄熱用流体補給流路（８３）とを設け、
前記制御手段（４１）は、前記浴水循環手段（６７）を運転することで前記貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体の一部を前記給湯用配管（３３ａ）を介して前記浴槽（１００）へ注入するとともに、
前記蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を開き前記蓄熱用流体補給流路（８３）を介して前記貯湯タンク（１０）内へ蓄熱用流体を補給することを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項１２】
給湯用水および蓄熱用流体を前記浴槽（１００）に流入させる戻り流路（６３）に、流通する流体の浄化もしくは殺菌もしくはこの両方を行う浴水浄化手段（８７）を配設したことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１３】
前記加熱手段（２０）は、冷媒の高圧側圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒によって蓄熱用流体を加熱することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一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】
本発明は、加熱手段により加熱された蓄熱用流体としての湯を貯える貯湯タンクと、この貯湯タンク内に貯えられた湯と給湯用水とを熱交換する給湯用熱交換器とを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、貯湯タンク内に貯えられた湯のうち、中温の湯を風呂の湯張りに使用することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の貯湯式給湯装置として、本出願人は先に、下記特許文献１・２に示すような給湯システムを出願し、公知のものとなっている。図８・図９は、その従来技術における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。図８に示す特許文献１の貯湯式給湯装置では、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク１０と、この貯湯タンク１０内の最下部の蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の最上部に送る流体加熱用流路２１と、この流体加熱用流路２１に設けられ、流体加熱用流路２１を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段２０とを備えている。
【０００３】
また、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が流通する第１流通部３０ａと給湯用水が流通する第２流通部３０ｂとを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行う給湯用熱交換器３０と、貯湯タンク１０の上部から加熱された蓄熱用流体を取り出し、第１の流通部３０ａを通過させた後、貯湯タンク１０の下部に戻すための循環通路１４と、この循環通路１４に蓄熱用流体を循環させるポンプ手段１７と、循環通路１４を介して第１流通部３０ａを流通する蓄熱用流体の流量を制御する流量制御手段４１とを備えている。
【０００４】
以上の構成によれば、給湯用熱交換器３０を使用し、且つ第１流通部３０ａを流れる蓄熱用流体の流量を制御することにより、第１流通部３０ａを通過した後の蓄熱用流体の温度を加熱前の給湯用水の温度近傍まで低減できる。これにより、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換時における熱ロスを極力小さくすることが可能となり効率の良い給湯システムを実現できるようにしている。
【０００５】
また、図９に示す特許文献２の貯湯式給湯装置では、上記給湯機能の他に、貯湯タンク１０内に貯えられた蓄熱用流体を熱源として、この蓄熱用流体と浴槽内の浴水とで熱交換する追い焚き用熱交換器６０ｂを貯湯タンク１０内に配設させ、この追い焚き用熱交換器６０ｂに浴槽内の浴水を流通させて浴水を所定温度に追い焚きする浴水追い焚きシステムを備えている。尚、上記符号と図８・図９中で説明しなかった符号は、後述する実施形態での符号と対応しているため、ここでの詳しい説明は省略する。
【特許文献１】特開２００１−１５３４５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１によれば、加熱手段２０により沸き上げを完了した直後における貯湯タンク１０内の蓄熱用流体の湯温は、全量高温状態（例えば、８５℃程度）であるが、蓄熱用流体と給湯用水とが熱交換される給湯使用後において、所定時間経過後の沸き上げ運転を開始するときに、図８に示すように、貯湯タンク１０内の上方に高温部（例えば、８５℃程度）、下方に低温部（例えば、９℃程度）、および上方と下方との間に中温部（例えば、４５℃程度）が比重差により形成される。
【０００７】
また、上記特許文献２によれば、貯湯タンク１０内に貯えられた高温の蓄熱用流体で浴水を追い焚きすることで、貯湯タンク１０内の高温部（例えば、８５℃程度）と低温部（例えば、９℃程度）との間に中温（浴水温度程度）の蓄熱用流体が増加することになる。
【０００８】
ところで、加熱手段として、例えば、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプ方式の加熱手段においては、蓄熱用流体を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の蓄熱用流体の湯温が高いほど高圧圧力が高くなることで運転効率（ＣＯＰ＝加熱能力／消費電力）が低下するという問題点がある。
【０００９】
そこで、本出願人は、貯湯タンク１０内の中温の蓄熱用流体を、積極的に給湯用熱交換器３０に流通するように構成させることで、加熱手段２０の運転効率の低下を防止することが可能な貯湯式給湯装置を、特願２００４−１４８２７号で出願しており、図７はその出願中の貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図中の符号は後述する実施形態での符号と対応している。
【００１０】
これは、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０内の最下部の蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の最上部に送る流体加熱用流路２１と、流体加熱用流路２１に設けられ、流体加熱用流路２１を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段２０と、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が流通する第１流通部３０ａと給湯用水が流通する第２流通部３０ｂとを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行う給湯用熱交換器３０とを備える貯湯式給湯装置において、
貯湯タンク１０内の蓄熱用流体と浴槽内の浴水とで熱交換を行う追い焚き用熱交換器６０が設けられ、給湯用熱交換器３０は、第１流通部３０ａの下流端が貯湯タンク１０の下方部に連通するように構成され、且つ加熱手段２０により加熱された貯湯タンク１０内に貯えられた蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体、もしくは追い焚き用熱交換器６０により熱交換された蓄熱用流体を含む中温の蓄熱用流体、もしくは高温と中温の蓄熱用流体の両方を第１流通部３０ａに流通するように構成したものである。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、貯湯タンク内の中温の蓄熱用流体を積極的に消費することで、加熱時のＣＯＰの向上を図ることのできる貯湯式給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１３に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、貯湯タンク（１０）内の下方部の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）内の上方部へ送る流体加熱用流路（２１）と、流体加熱用流路（２１）に設けられ、流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち高温の蓄熱用流体と、追い焚き用熱交換器（６０）によって熱交換された蓄熱用流体を含む中温の蓄熱用流体との流量比を調節する流量比調節手段（１６）と、流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体が流通する第１流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行い、第１流通部（３０ａ）の下流側が貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように接続された給湯用熱交換器（３０）と、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体と浴槽（１００）内の浴水とで熱交換を行う追い焚き用熱交換器（６０）と、浴水を浴槽（１００）と追い焚き用熱交換器（６０）との間で循環させる浴水循環手段（６７）と、これらの機器の作動を制御する制御手段（４１）とを備えた貯湯式給湯装置において、
流量比調節手段（１６）の出口側で分岐して蓄熱用流体取出開閉手段（８２）を介して浴水循環手段（６７）の吸引側に連通する蓄熱用流体取出流路（８１）と、給水用配管（３１）から分岐して蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を介して貯湯タンク（１０）の下方部に連通する蓄熱用流体補給流路（８３）とを設け、制御手段（４１）は、蓄熱用流体取出開閉手段（８２）を開き浴水循環手段（６７）を運転することで貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体の一部を蓄熱用流体取出流路（８１）を介して浴槽（１００）へ注入するとともに、蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を開き蓄熱用流体補給流路（８３）を介して貯湯タンク（１０）内へ蓄熱用流体を補給することを特徴としている。
【００１３】
これは、蓄熱用流体の１次側回路と、給湯用水の２次側回路とが独立している上記出願中の間接加熱式給湯システムに対し、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体を２次側の浴槽（１００）へ供給する回路を設け、注湯に使用することで貯湯タンク（１０）内の中温の蓄熱用流体を消費し、低温の給湯用水を蓄熱用流体として補給する回路を設け、消費された量だけ補給することで、加熱装置（２０）で加熱するときの流体温度を低くすることができる。
【００１４】
この請求項１に記載の発明によれば、ヒートポンプサイクルの特性である、加熱前の流体温度が低いほど高圧圧力が低くなることで運転効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、蓄熱用流体として、水を用いたことを特徴としている。これは、蓄熱用流体として定まったものはなく、発明者らも高蓄熱流体を探索中であるが、現実的には水を上回る安全で低コストの流体は見つかっていない。本発明では蓄熱用流体を一般給湯には用いないものの、浴水に注入する。そこのため、この請求項２に記載の発明によれば、問題なく蓄熱用流体を浴水に使用することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）として、ホッパ装置（８４）内の電磁開閉手段（８４ａ）を用いたことを特徴としている。これは、浴槽（１００）に直結し、且つ自動給湯する給湯装置として給水回路と貯湯回路とを縁切りするためのホッパ装置（８４）を設けるため、そのホッパ装置（８４）に内蔵される電磁開閉手段（８４ａ）を本発明の蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）として用いるものである。この請求項３に記載の発明によれば、構成が簡素となり、コストを抑えることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、貯湯タンク（１０）の上方部に貯湯水位検出手段（８５）を設けるとともに、制御手段（４１）は、貯湯水位検出手段（８５）で検出される貯湯水位が所定範囲内となるように蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を制御することを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体を浴槽（１００）側に取り出しても、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体の量（水位）を所定範囲内に保つことができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、浴槽（１００）へ注入する蓄熱用流体を、浴槽（１００）の湯張りに利用したことを特徴としている。これは、既存の浴水循環回路を利用して、貯湯タンク（１０）内の中温の蓄熱用流体（中温水）を湯張りに使用するものである。この請求項５に記載の発明によれば、浴水温度が中温水と近似しているため、浴槽（１００）の湯張りに使用するのが一番効率的に貯湯タンク（１０）内の中温水を消費して給湯用水と入れ替えすることができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の貯湯式給湯装置において、制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、貯湯タンク（１０）内から浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、風呂要求熱量（Ｑ１）の方が大きな場合、給湯用熱交換器（３０）で加熱した湯を加えることを特徴としている。
【００２０】
この請求項６に記載の発明によれば、貯湯タンク（１０）内の中温水を最大限使ったうえ、足りない熱量を給湯用熱交換器（３０）で加熱した湯で補うこととなる。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の貯湯式給湯装置において、制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、貯湯タンク（１０）内から浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、風呂要求熱量（Ｑ１）と注入可能熱量（Ｑ２）とが略同等な場合、貯湯タンク（１０）内の注入可能な蓄熱用流体の全量を浴槽（１００）へ注入することを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、貯湯タンク（１０）内の中温水がそのまま湯張りに使えるならば、そのまま全量湯張りに使うこととなる。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明では、請求項５に記載の貯湯式給湯装置において、制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、貯湯タンク（１０）内から浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、注入可能熱量（Ｑ２）の方が大きな場合、給水用配管（３１）から給湯用水を加えることを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、貯湯タンク（１０）内の中温水を最大限使いつつ、給湯用水でうめながら設定されている湯張り水位と湯張り温度とを満足させることとなる。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明では、請求項５に記載の貯湯式給湯装置において、制御手段（４１）は、湯張りに必要な風呂要求熱量（Ｑ１）と、貯湯タンク（１０）内から浴槽（１００）へ注入可能な注入可能熱量（Ｑ２）とを算出して比較し、注入可能熱量（Ｑ２）の方が大きな場合、蓄熱用流体取出流路（８１）を介して供給する蓄熱用流体と、浴槽（１００）への給湯用配管（３３ａ）を介して供給する給湯用水とを混合させて湯張り設定温度に調節することを特徴としている。この請求項９に記載の発明によれば、三方弁などを使わないまでも蓄熱用流体と給湯用水とを合流させ混合させることで、簡易的に温度調節した湯で湯張りを行うことができる。
【００２４】
また、請求項１０に記載の発明では、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、貯湯タンク（１０）内の下方部の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）内の上方部へ送る流体加熱用流路（２１）と、流体加熱用流路（２１）に設けられ、流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち高温の蓄熱用流体と、追い焚き用熱交換器（６０）によって熱交換された蓄熱用流体を含む中温の蓄熱用流体との流量比を調節する流量比調節手段（１６）と、流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体が流通する第１流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行い、第１流通部（３０ａ）の下流側が貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように接続された給湯用熱交換器（３０）と、これらの機器の作動を制御する制御手段（４１）とを備えた貯湯式給湯装置において、
流量比調節手段（１６）の出口側で分岐して、流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体と給水用配管（３１）からの給湯用水とを混合させて設定給湯温度に調節する湯張り用混合手段（３５ａ）と、湯張り用混合手段（３５ａ）から浴槽（１００）へ給湯する給湯用配管（３３ａ）と、流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体を湯張り用混合手段（３５ａ）へ向けて圧送する蓄熱用流体圧送手段（８６）と、給水用配管（３１）から分岐して蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を介して貯湯タンク（１０）の下方部に連通する蓄熱用流体補給流路（８３）とを設け、制御手段（４１）は、蓄熱用流体圧送手段（８６）を運転することで貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体の一部を給湯用配管（３３ａ）を介して浴槽（１００）へ注入するとともに、蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を開き蓄熱用流体補給流路（８３）を介して貯湯タンク（１０）内へ蓄熱用流体を補給することを特徴としている。
【００２５】
この請求項１０に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体を２次側の浴槽（１００）へ供給する回路を設け、注湯に使用することで貯湯タンク（１０）内の中温の蓄熱用流体を消費し、低温の給湯用水を蓄熱用流体として補給する回路を設け、消費された量だけ補給することで、加熱装置（２０）で加熱するときの流体温度を低くすることができる。この請求項１０に記載の発明によれば、ヒートポンプサイクルの特性である、加熱前の流体温度が低いほど高圧圧力が低くなることで運転効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【００２６】
また、請求項１１に記載の発明では、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、貯湯タンク（１０）内の下方部の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）内の上方部へ送る流体加熱用流路（２１）と、流体加熱用流路（２１）に設けられ、流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち高温の蓄熱用流体と、追い焚き用熱交換器（６０）によって熱交換された蓄熱用流体を含む中温の蓄熱用流体との流量比を調節する流量比調節手段（１６）と、流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体が流通する第１流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行い、第１流通部（３０ａ）の下流側が貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように接続された給湯用熱交換器（３０）と、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体と浴槽（１００）内の浴水とで熱交換を行う追い焚き用熱交換器（６０）と、浴水を浴槽（１００）と追い焚き用熱交換器（６０）との間で循環させる浴水循環手段（６７）と、これらの機器の作動を制御する制御手段（４１）とを備えた貯湯式給湯装置において、
流量比調節手段（１６）の出口側で分岐して、流量比調節手段（１６）からの蓄熱用流体と給水用配管（３１）からの給湯用水とを混合させて設定給湯温度に調節する湯張り用混合手段（３５ａ）と、湯張り用混合手段（３５ａ）から浴水循環手段（６７）の吸引側に連通する給湯用配管（３３ａ）と、給水用配管（３１）から分岐して蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を介して貯湯タンク（１０）の下方部に連通する蓄熱用流体補給流路（８３）とを設け、制御手段（４１）は、浴水循環手段（６７）を運転することで貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体の一部を給湯用配管（３３ａ）を介して浴槽（１００）へ注入するとともに、蓄熱用流体補給開閉手段（８４ａ）を開き蓄熱用流体補給流路（８３）を介して貯湯タンク（１０）内へ蓄熱用流体を補給することを特徴としている。
【００２７】
この請求項１１に記載の発明によれば、請求項１および請求項１０に記載の発明と同様に、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体を２次側の浴槽（１００）へ供給する回路を設け、注湯に使用することで貯湯タンク（１０）内の中温の蓄熱用流体を消費し、低温の給湯用水を蓄熱用流体として補給する回路を設け、消費された量だけ補給することで、加熱装置（２０）で加熱するときの流体温度を低くすることができる。この請求項１０に記載の発明によれば、ヒートポンプサイクルの特性である、加熱前の流体温度が低いほど高圧圧力が低くなることで運転効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【００２８】
また、請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置において、給湯用水および蓄熱用流体を浴槽（１００）に流入させる戻り流路（６３）に、流通する流体の浄化もしくは殺菌もしくはこの両方を行う浴水浄化手段（８７）を配設したことを特徴としている。
【００２９】
この請求項１２に記載の発明によれば、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体を２次側の浴槽（１００）へ供給する際、浄化・殺菌を行ってから注入することができるため、より浴水として適したものにすることができる。またこれは、追い焚き用熱交換器（６０）を用いた追い焚きや保温運転として浴水を循環させる場合、浴水の浄化・殺菌を同時に行うことができる。
【００３０】
また、請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置において、加熱手段（２０）は、冷媒の高圧側圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒によって蓄熱用流体を加熱することを特徴としている。
【００３１】
この請求項１３に記載の発明によれば、超臨界ヒートポンプサイクルにおいては、蓄熱用流体を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の蓄熱用流体の温度が低いほど、高圧圧力が低くなることでサイクル効率（ＣＯＰ＝加熱能力／消費電力）が向上する。従って、加熱前の略給水温度まで低減された蓄熱用流体を超臨界ヒートポンプサイクルにて加熱することにより、サイクル効率が向上し、省動力運転を行うことができる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置を、添付した図１ないし図２を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明を適用させた貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図２は図１の貯湯式給湯装置における湯張り制御の概要を示すフローチャートである。
【００３３】
本実施形態の貯湯式給湯装置は、一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク１０内に貯えられた蓄熱用流体を熱源として、給湯用水と熱交換させて台所・洗面所・浴室などへの給湯機能の他に、浴槽１００への湯張りおよび湯張りされた浴水を追い焚きする機能を有するものである。尚、本発明では、蓄熱用流体として給湯側と同じ給湯用水を用いている。
【００３４】
まず、給湯機能は、図１に示すように、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク１０と、この貯湯タンク１０内の下方部の蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の上方部へ送る流体加熱用流路２１と、この流体加熱用流路２１を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段としてのヒートポンプ熱源機２０と、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が流通する第１流通部３０ａと給湯用水が流通する第２流通部３０ｂとを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行う給湯用熱交換器３０とから構成されている。
【００３５】
そして、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａに流通させた後、貯湯タンク１０内の下方部に戻すための循環回路１１と、給湯用熱交換器３０の第２流通部３０ｂの上流側に接続される給水用配管３１と、第２流通部３０ｂの下流側に接続される給湯用配管３２・３３と、本給湯システムの作動を制御する制御手段としての給湯制御部４１、熱源制御部４２とから構成されている。
【００３６】
給湯機能を構成する構成部品についてより具体的に説明すると、本実施形態の貯湯タンク１０は、空気孔１０ａ（通常は図示しないドレン構造を用いている）を通じて大気に開放され、貯湯タンク１０内部が大気圧に保たれている。この貯湯タンク１０は、例えば、樹脂材料で形成され直方体形状に設けられている。また、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体に蓄えられた熱が貯湯タンク１０の壁面より大気中へ放出されることを低減するために、貯湯タンク１０の外周をグラスウールやウレタン等の断熱材で覆っても良い。
【００３７】
また、貯湯タンク１０の外壁面には、蓄熱用流体の貯湯量および貯湯温度を検出するための水温センサである複数（本例では７つ）の貯湯サーミスタ５５が縦方向（貯湯タンク１０の高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１０内に満たされた蓄熱用流体の各水位レベルでの温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようになっている。
【００３８】
従って、給湯制御部４１は複数の貯湯サーミスタ５５からの温度情報に基づいて、貯湯タンク１０内上方の沸き上げられた湯温と貯湯タンク１０内下方の沸き上げられる前の低温の蓄熱用流体との境界位置を検出できるとともに、各水位レベルでの蓄熱用流体の湯温を検出できる。尚、複数の貯湯サーミスタ５５のうち、最上部に設けられた貯湯サーミスタ５５は、高温の蓄熱用流体を出湯する場合の出湯温度を検出する役目を兼ねている。
【００３９】
ヒートポンプ式熱源機２０は、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）を冷媒として使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。この蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルは、冷媒圧縮機２０ａ、蓄熱用熱交換器２０ｂ、膨張弁２０ｃ、冷媒蒸発器２０ｄ、アキュムレータ２０ｅなどの冷凍サイクル機能部品と、蓄熱用流体を循環させる循環ポンプ２１ａより構成されている。
【００４０】
冷媒圧縮機２０ａは、内蔵する図示しない電動モータによって駆動され、アキュムレータ２０ｅより吸引した気相冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。蓄熱用熱交換器２０ｂは、冷媒と蓄熱用流体とを熱交換するもので、例えば冷媒が流れる冷媒通路と蓄熱用流体が流れる蓄熱用流体通路とが二重管構造に設けられ、且つ冷媒の流れ方向と蓄熱用流体の流れ方向とが対向するように構成された対向流式の蓄熱用熱交換器２０ｂである。
【００４１】
膨張弁２０ｃは、蓄熱用熱交換器２０ｂから流出する冷媒を減圧して冷媒蒸発器２０ｄに供給し、冷媒蒸発器２０ｄは、膨張弁２０ｃで減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させる。アキュムレータ２０ｅは、冷媒蒸発器２０ｄより流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみ冷媒圧縮機２０ａに吸引させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えている。
【００４２】
また、蓄熱用熱交換器２０ｂの蓄熱用流体通路は、上述した流体加熱用流路２１を介して貯湯タンク１０に接続され、循環ポンプ２１ａが作動することで、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が循環する。尚、流体加熱用流路２１の上流端が貯湯タンク１０の底部１０ｂに接続され、流体加熱用流路２１の下流端が貯湯タンク１０の上部１０ｃに接続されている。
【００４３】
これにより、蓄熱用熱交換器２０ｂで冷媒との熱交換により加熱された蓄熱用流体が貯湯タンク１０の上部１０ｃへ送り込まれるため、貯湯タンク１０内の上部側から下部側へ向かって順次蓄熱用流体に蓄熱されていく。尚、流体加熱用流路２１の貯湯タンクユニット側に設けられた三方弁２１ｂは、ヒートポンプ式熱源機２０との間の配管部の凍結を防止するときに温水を循環させるためのバイパス弁である。
【００４４】
尚、ヒートポンプ熱源機２０は後述する熱源制御部４２からの制御信号により作動するとともに、作動状態を熱源制御部４２に出力するようになっている。また、これらの動力源として交流電力を用い、主に料金設定の最も安い深夜時間帯における深夜電力を用いて、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を沸き上げる蓄熱運転を行っているが、昼間時間帯においても蓄熱用流体の湯温が低下してくると沸き上げ運転を行うよう制御される。ちなみに、超臨界ヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５〜９０℃）の蓄熱用流体を内部に貯えることができる。
【００４５】
給湯用熱交換器３０は、図８の（ｂ）に示すように、第１流通部３０ａを形成する外側管３０１の内部に第２流通部３０ｂを形成する内側管３０２が挿通する二重管構造となっている。また、給湯用熱交換器３０の外周面を断熱材３０３で覆っても良い。ここで、外側管３０１は、熱ロスを低く抑えるために樹脂材を使用し、内側管３０２は熱伝導率の高い銅材を使用することが望ましい。
【００４６】
また、内側管３０２は、外側管３０１と同様に円筒管でも良いが、例えば図８（ｂ）に示すように、その壁面に径方向の凹凸形状を設けても良い。この場合、第１流通部３０ａと第２流通部３０ｂとの伝熱面積が増加して、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換効率を向上することができる。
【００４７】
循環回路１１は、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａに流通させ、給湯用熱交換器３０により熱交換された蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに戻すための循環回路であり、高温取り出し管１２・中温取り出し管１３・往き管１４・戻し管１５・流量比調節手段としての高中温混合弁１６、および第１循環ポンプ１７とから構成されている。
【００４８】
高温取り出し管１２は、貯湯タンク１０内に貯えられる蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体を取り出すための配管であり、貯湯タンク１０内の上方部１０ｄに上流端が接続されている。中温取り出し管１３は、貯湯タンク１０内に貯えられる蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体よりも湯温の低い中温の蓄熱用流体を取り出すための配管であり、貯湯タンク１０内の上方部１０ｄと下方部１０ｅとの間に上流端が接続されている。
【００４９】
往き管１４は、上流端が後述する高中温混合弁１６の出口側に接続され、下流端が給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａの上流端に接続されている。戻し管１５は上流端が第１流通部３０ａの下流端に接続され、下流端が貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに接続され、途中に第１循環ポンプ１７が配設されている。尚、往き管１４には、給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａに流通させる蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換前水温センサである熱交換前サーミスタ５４が設けられ、往き管１４内の温度情報を給湯制御部４１に出力するようにしている。
【００５０】
次に、高中温混合弁１６は、高温取り出し管１２と中温取り出し管１３との下流側合流部位に設けられ、給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａに流通させる蓄熱用流体の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比を調節することで、高温取り出し管１２から取り出した高温の蓄熱用流体と中温取り出し管１３から取り出した中温の蓄熱用流体との混合比を調節するようにしている。
【００５１】
そして、この高中温混合弁１６は、給湯制御部４１に電気的に接続されており、貯湯サーミスタ５５および熱交換前サーミスタ５４により検出される蓄熱用流体の温度情報に基づいて制御される。ちなみに、本実施形態では、中温取り出し配管１３近傍の貯湯サーミスタ５５によって検出された蓄熱用流体の湯温が所定温度（例えば、３０℃）未満のときに、高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体を第１流通部３０ａに流通するように制御される。
【００５２】
一方、中温取り出し配管１３近傍の貯湯サーミスタ５５によって検出された蓄熱用流体の湯温が所定温度（例えば、３０℃）以上のときには、中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体との両方から混合させて第１流通部３０ａに流通するように制御される。
【００５３】
更に、高中温混合弁１６は、熱交換前サーミスタ５４により検出された第１流通部３０ａに流通する蓄熱用流体の湯温を所定温度以上となるように温度調節することで第２流通部３０ｂを流れる給湯用水を所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）以下とならないようにしている。これにより、高温の蓄熱用流体よりも所定温度（例えば、３０℃）近傍の中温の蓄熱用流体をより多く第１流通部３０ａに流通するようにしている。また、高中温混合弁１６は熱交換前サーミスタ５４により検出された熱交換前の蓄熱用流体の湯温に基づいてフィードバック制御を行うようにしている。
【００５４】
第１循環ポンプ１７は、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器３０に流通させるポンプである。そして、後述する熱交換後サーミスタ５２により検出された給湯用熱交換器３０の第２流通部３０ｂより熱交換された給湯用水の湯温に基づいて回転数が制御されるように給湯制御部４１に電気的に接続されている。
【００５５】
尚、戻り管１５に熱交換後の蓄熱用流体の湯温を検出する１次熱交換後サーミスタ５６を設けて、熱交換後の蓄熱用流体の湯温に基づいて循環回路を循環する流量を第１循環ポンプ１７により制御しても良い。つまり、貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに戻される湯温が所定温度以上とならないように第１循環ポンプ１７の回転数に規制値を設けることで、所定温度以下の湯温を貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに戻すことができる。また、循環回路１１および流体加熱用流路２１には排水栓１８が設けられており、必要に応じて貯湯タンク１０内および循環回路１１内の蓄熱用流体を手動により排水することができるようにしている。
【００５６】
そして、給湯用熱交換器３０は、図１に示すように、貯湯タンク１０の外部に上下方向に配置されて第１流通部３０ａの上流端が貯湯タンク１０の上方部１０ｄと連通するように往き管１４に接続され、第１流通部３０ａの下流端が戻し管１５に接続されている。また、第２流通部３０ｂは、その上流端が給水用配管３１に接続され、下流端が給湯用配管３２に接続されている。従って、給湯用熱交換器３０は、図１に矢印で示すように、第１流通部３０ａを上から下へ向かって流れる蓄熱用流体の流れ方向と、第２流通部３０ｂを下から上へ向かって流れる給湯用水の流れ方向とが対向する対向流式の熱交換器である。
【００５７】
尚、給水用配管３１の上流は水道配管に接続されて水道水が給湯用熱交換器３０に導水されるようにしている。３１ａは、水道圧を所定の圧力に減圧する減圧弁である。また、給水用配管３１には給水サーミスタ５１が設けられており、水道水の温度情報を給湯制御部４１に出力するようにしている。また、給湯用配管３２には、第２流通部３０ｂにて熱交換された給湯用水の流量を調節する流量調節弁３４と、給湯用配管３２の下流端と給水用配管３１の合流部位において給湯温度調節手段である給湯用混合弁３５が設けられている。そして、この給湯用混合弁３５の出口側に給湯用配管３３が接続されている。
【００５８】
給湯用配管３３は、台所・洗面所・浴室などの図示しない給湯水栓に通ずる給湯配管である。そして、その中途に給湯サーミスタ５３および流量カウンタ５８が設けられ、給湯サーミスタ５３は給湯用配管３３内の温度情報を、流量カウンタ５８は給湯用配管３３内の流量情報を給湯制御部４１に出力するようにしている。尚、給湯用配管３２には、給湯用熱交換器３０により熱交換された蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換後サーミスタ５２が設けられ、給湯用配管３３内の温度情報を給湯制御部４１に出力するようにしている。
【００５９】
流量調節弁３４は、第２流通部３０ｂを流通する流量を調節する弁であり、第２流通部３０ｂを流通する流量が所定流量以下となるように給湯制御部４１により制御される。つまり、給水される水道圧および給湯経路の圧力損失のばらつきにより流量が過大とならないように熱交換後サーミスタ５２により検出される給湯用水の湯温に基づいて制御される。
【００６０】
給湯用混合弁３５は、給湯用配管３３に出湯させる給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比を調節することで、第２流通部３０ｂで熱交換された給湯用水と水道水との混合比を調節して設定温度に調節するように制御される。そして、給湯用混合弁３５は、給湯制御部４１に電気的に接続されており、給水サーミスタ５１・熱交換後サーミスタ５２および給湯サーミスタ５３により検出される給湯用水の温度情報に基づいて制御される。
【００６１】
ちなみに、給湯用混合弁３５に流通される第２流通部３０ｂで熱交換された給湯用水の湯温は、例えば、設定温度＋５℃程度となるようにしている。つまり、循環回路１１を循環する流量とその熱交換前サーミスタ５４により検出される蓄熱用流体の湯温を制御させている。尚、給湯用混合弁３５は、給湯サーミスタ５３により検出される給湯用水の湯温に基づいてフィードバック制御を行うようにしている。
【００６２】
次に、湯張りおよび追い焚き機能は、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が流通する第３流通部６０ａと浴槽１００内の浴水が流通する第４流通部６０ｂとを隣接して設け、且つ蓄熱用流体と浴水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行う追い焚き用熱交換器６０を有している。
【００６３】
そして、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を追い焚き用熱交換器６０の第３流通部６０ａに流通させた後、貯湯タンク１０内の中央部に戻すための循環回路１１ａと、浴槽１００内の浴水を追い焚き用熱交換器６０の第４流通部６０ｂに循環させて浴槽１００内に戻す浴水循環回路６１と、浴槽１００への湯張りのための給湯用配管３２ａ・３３ａと、浴水追い焚きシステムの作動を制御する制御装置として給湯制御部４１から構成されている。
【００６４】
ここで、追い焚き機能の構成部品についてより具体的に説明する。まず、追い焚き用熱交換器６０は、上述した給湯用熱交換器３０と同様の構造となっている。そして、追い焚き用熱交換器６０は、図１に示すように、貯湯タンク１０の外部に上下方向に配置されて第３流通部６０ａの下流端が貯湯タンク１０の中央部１０ｆに連通するように戻し管１５ａに接続され、第３流通部６０ａの上流端が往き管１４ａを介して高温取り出し管１２に接続されている。
【００６５】
また、第４流通部６０ｂは、浴水循環回路６１に接続されている。従って、追い焚き用熱交換器６０は、図１に矢印で示すように、第３流通部６０ａを上から下へ向かって流れる蓄熱用流体の流れ方向と、第４流通部６０ｂを下から上へ向かって流れる浴水の流れ方向とが対向する対向流式の熱交換器である。
循環回路１１ａは、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を後述する追い焚き用熱交換器６０の第３流通部６０ａに流通させ、この追い焚き用熱交換器６０により熱交換された蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の中間部１０ｆに戻すための循環回路であり、高温取り出し管１２・往き管１４ａ・戻し管１５ａおよび第２循環ポンプ１７ａとから構成されている。
【００６６】
往き管１４ａは上流端が高温取り出し管１２の中途に接続され、下流端が追い焚き用熱交換器６０の第３流通部６０ａの上流端に接続されている。戻し管１５ａは上流端が第３流通部６０ａの下流端に接続され、下流端が貯湯タンク１０内の高さ方向に対して中央部１０ｆに接続されている。また、第２循環ポンプ１７ａは戻し管１５ａの中途に配置されており、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を追い焚き用熱交換器６０に流通させるポンプである。
【００６７】
そして、後述する追い焚きサーミスタ７１により検出された追い焚き温度に基づいて回転数が制御されるように給湯制御部４１に電気的に接続されている。ちなみに、追い焚き温度が異常高温（例えば、６０℃）を超えないように第２循環ポンプ１７ａの回転数を制御して追い焚き用熱交換器６０に流通させる高温の蓄熱流体の流量を調整している。
【００６８】
次に、浴水循環回路６１は、浴槽１００内の浴水を第４流通部６０ｂの上流端に導く往き管６２と、第４流通部６０ｂで熱交換された浴水を浴槽１００内に導く戻り管６３およびバイパス管６４から構成されている。その往き管６２には、上流側から順に、水圧スイッチ６５・開閉弁６６・浴水循環手段としての浴水循環ポンプ６７・浴水温サーミスタ６８・流水スイッチ６９・および追い焚き三方弁７０が設けられている。また、戻り管６３には、下流側に追い焚きサーミスタ７１が設けられている。
【００６９】
水圧スイッチ６５は、浴槽１００内に湯張りされた浴水の湯量、言い換えれば浴槽１００内の水位レベルを求めるための水圧を検出するセンサである。開閉弁６６は浴水循環回路６１を開閉する電磁弁であり、浴水循環ポンプ６７は浴槽１００内の浴水を追い焚き用熱交換器６０に圧送する電動ポンプである。浴水温サーミスタ６８は、往き管６２を流通する浴水の湯温を検出する水温センサである。
【００７０】
流水スイッチ６９は、追い焚き三方弁７０側の方向に浴水および後述する給湯用水が流通しているか否かを検出するための流水センサである。追い焚き三方弁７０は、浴水を追い焚き用熱交換器６０に流通させるか、追い焚き用熱交換器６０を迂回するバイパス管６４のいずれか一方に流通方向を切り換えるための切換弁である。追い焚きサーミスタ７１は、戻り管６３を流通する浴水の湯温を検出する水温センサであり、浴槽１００内に戻される浴水温度である。
【００７１】
尚、水圧スイッチ６５・流水スイッチ６９・浴水温サーミスタ６８および追い焚きサーミスタ７１は、それぞれの容積情報・流水情報および温度情報を給湯制御部４１に出力するようにされ、開閉弁６６・浴水循環ポンプ６７および追い焚き三方弁７０は給湯制御部４１により制御される。
【００７２】
また、湯張り後に浴槽１００内の浴水の温度を検出するときは、追い焚き三方弁７０をバイパス管６４側に流れ方向を切り換えるとともに、浴水循環ポンプ６７を作動させることで、浴槽１００内の浴水が往き管６２・バイパス管６４・戻り管６３・浴槽１００内の順に循環されて浴水温サーミスタ６８により浴水の湯温を検出するようにしている。
【００７３】
また、追い焚きするときは、追い焚き三方弁７０の流れ方向を追い焚き用熱交換器６０側に切り換えることで、浴槽１００内の浴水が往き管６２・追い焚き用熱交換器６０・戻り管６３・浴槽１００内の順に循環されて、浴水温サーミスタ６８により検出された浴水の湯温が所定温度になるまで循環させるように制御される。
【００７４】
次に、湯張り機能における構成部品について説明する。この湯張り機能は給湯用配管３２ａ・３３ａを介して給湯用水と水道水とを混合させて浴槽１００へ出湯するものであり、湯張りを含めて差し湯および足し湯することができるようにしている。具体的には、給湯用配管３２から分岐した給湯用配管３２ａ・３３ａを浴水循環回路６１に設けられた分岐点６２ａに接続している。
【００７５】
そして、給湯用配管３２ａの下流端と給水用配管３１の合流部位において給湯温度調節手段としての湯張り用混合弁３５ａが設けられ、その湯張り用混合弁３５ａの出口側に給湯用配管３３ａが接続されている。そして、その給湯用配管３３ａには、上流側から順に、湯張り用給湯サーミスタ５３ａ・湯張り用開閉弁５７・湯張り用流量カウンタ５８ａ・逆止弁５９が設けられている。
【００７６】
湯張り用混合弁３５ａは、上述した給湯用混合弁３５と同じように、給湯用配管３３ａに出湯させる給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比を調節することで、第２流通部３０ｂで熱交換された給湯用水と水道水との混合比を調節して設定温度に調節するように制御される。更に、湯張り用混合弁３５ａは、給湯制御部４１に電気的に接続されており、上述した給水サーミスタ５１・熱交換後サーミスタ５２および湯張り用給湯サーミスタ５３ａにより検出される給湯用水の温度情報に基づいて制御される。
【００７７】
また、湯張り用開閉弁５７は、給湯制御部４１により制御され、給湯用配管３３ａに流れる混合湯を開閉する電磁弁である。湯張り用流量カウンタ５８ａは給湯用配管３３ａ内に流れる混合湯流量を検出するものであり、この湯張り用流量カウンタ５８ａにより検出された流量情報を給湯制御部４１に出力するようにしている。そして、逆止弁５９は浴水循環回路６１内の浴水が給湯用配管３３ａ内に流通させないための弁である。
【００７８】
尚、湯張り用開閉弁５７を開弁させて、浴槽１００に湯張り・差し湯・足し湯をするときは、開閉弁６６も開弁するように制御されるとともに、水圧スイッチ６５により検出された水位レベルが所定レベルに達したときに、湯張り用開閉弁５７および開閉弁６６が閉弁されて設定流量の混合湯が浴槽１００内にお湯張りされることになる。また、差し湯・たし湯は、湯張り用流量カウンタ５８ａにより検出された流量情報に基づいて所定の流量の混合湯が出湯されるように制御される。
【００７９】
次に、給湯制御部４１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭには、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタ５１〜５５・５３ａ・６８・７１からの温度情報、各流量カウンタ５８・５８ａからの流量情報および図示しない操作パネルに設けられた操作スイッチからの操作信号などに基づいて、循環回路１１・１１ａ内、浴水循環回路６１内、給湯用配管３２・３２ａ・３３・３３ａ内の各種アクチュエータ類を制御するように構成されている。
【００８０】
また、熱源制御部４２は、給湯制御部４１と同じように、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭには、予め設定された制御プログラムが設けられており、図示しない各種サーミスタからの温度情報などに基づいてヒートポンプ熱源機２０内のアクチュエータ類を制御する。この熱源制御部４２では、蓄熱用熱交換器２０ｂで加熱された蓄熱用流体の湯温を一定温度に保つために、加熱後の蓄熱用流体温度を検出する最上部貯湯サーミスタ５５の検出温度に基づいて循環ポンプ２１ａの回転数制御を行っている。
【００８１】
尚、本実施形態では、循環回路１１において貯湯タンク１０内の上方部１０ｄと下方部１０ｅとの間に中温取り出し管１３を一つ設けたが、これに限らず、複数の中温取り出し管１３を設けるとともに、そのうちのいずれか一つを選択するための切換弁を設けても良い。これによれば、貯湯タンク１０内に貯えられる蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を容易に検出でき、且つ取り出すことができる。
【００８２】
次に、上述の構成による貯湯式給湯装置の作動について説明する。先ず、図示しない電源スイッチがオンされると、例えば、深夜時間帯に達すると、熱源制御部４２によりヒートポンプ熱源機２０内のヒートポンプサイクル機器と循環ポンプ２１ｂなどのアクチュエータ類を制御させて貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を加熱して高温（例えば８５℃）の蓄熱用流体が貯えられる。
【００８３】
そして、貯えられた高温の蓄熱用流体を熱源として、給湯用熱交換器３０により熱交換された給湯用水と水道水とを混合させて台所・洗面所・浴槽１００などの給湯対象個所に給湯するとともに、追い焚き用熱交換器６０により浴水を追い焚きするものである。ところで、本実施形態の貯湯式給湯装置では、給湯の用途に供するときと追い焚きするときでは、各構成部品の作動が異なるが、湯張りは本発明に係るため後で説明するとして、給湯の用途に供する一例として、浴槽１００内の浴水を追い焚きするときの作動について説明する。
【００８４】
図示しない追い焚きスイッチを操作しておくと、所定時間毎に浴水温度を検出して、その浴水温度が追い焚き設定温度に未達であれば浴水を加熱するように作動する。つまり、給湯制御部４１により、所定時間後に追い焚き三方弁７０・開閉弁６６・浴水循環ポンプ６７が作動して浴槽１００内の浴水を往き管６２・バイパス管６４・戻り管６３の順に循環させる。
【００８５】
このときに、浴水温サーミスタ６８により浴水温を検出する。検出された浴水温が追い焚き設定温度以下であると、追い焚き三方弁７０の流れ方向を追い焚き用熱交換器６０側に切り換えて浴水を追い焚き用熱交換器６０に流通させる。これにより、浴水が蓄熱用流体の熱エネルギーを受けて加熱される。そして、浴水温が設定温度に達すると、追い焚き三方弁７０の流れ方向がバイパス管６４側に切り換えられるとともに、開閉弁６６が閉弁され、浴水循環ポンプ６７が停止する。これにより、浴水が追い焚き設定温度を維持するように保温されるものである。
【００８６】
この浴水の追い焚きにより、追い焚き用熱交換器６０から戻り管１５ａを介して貯湯タンク１０内に浴水温と同程度のほぼ中温の蓄熱用流体が戻されることになるが、追い焚き後に、中温取り出し管１３から中温の蓄熱用流体を取り出して熱交換された給湯用水を給湯用配管３３・３３ａから出湯させることで貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに低温（例えば、給水温度＋５℃程度）の蓄熱用流体が戻されることになる。
【００８７】
次に、本実施形態での本発明に係る構成について説明する。先ず、高中温混合弁１６の出口側で分岐して、蓄熱用流体取出開閉手段としての蓄熱用流体取出開閉弁８２を介して浴水循環ポンプ６７の吸引側に連通する蓄熱用流体取出流路８１を設けている。また、給水用配管３１から分岐して蓄熱用流体補給開閉手段としての蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを介して貯湯タンク１０の下方部１０ｂに連通する蓄熱用流体補給流路８３を設けている。
【００８８】
尚、蓄熱用流体取出開閉弁８２と蓄熱用流体補給開閉弁８４ａとは、給湯制御部４１によって作動制御される電磁開閉弁であるが、流量を調節できる弁手段であっても良い。本実施形態で蓄熱用流体補給開閉弁８４ａは、給水回路と貯湯回路とを縁切りするためのホッパ装置８４を設けているため、そのホッパ装置８４に内蔵される電磁開閉弁（電磁開閉手段）８４ａを用いている。これらの弁は通常は閉じている。
【００８９】
次に、上記構成において湯張りするときの作動について、図２を参照して説明する。図２は、図１の貯湯式給湯装置における湯張り制御の概要を示すフローチャートであり、浴槽１００内に湯張りする場合、図示しない湯張りスイッチを操作することにより、図２の湯張り制御がスタートする。
【００９０】
先ず、ステップＳ１１では、給水用配管３１に設けられた給水サーミスタ５１から給水温度を取り込み、ステップＳ１２では操作パネルなどで設定されている湯張り水位および湯張り温度を取り込む。そして、ステップＳ１３では、これらの情報から湯張りに必要な風呂要求熱量Ｑ１を算出する。
【００９１】
一方、ステップＳ１４では、貯湯タンク１０に設けられた複数の貯湯サーミスタ５５から温度を取り込み、ステップＳ１５では貯湯タンク１０内の中温水を取り出して浴槽１００側へ供給可能な注入可能熱量Ｑ２を算出する。そして、ステップＳ１６では、ステップＳ１３で算出した風呂要求熱量Ｑ１と、ステップＳ１５出算出した注入可能熱量Ｑ２を算出する。そして、ステップＳ１６では、ステップＳ１３で算出した風呂要求熱量Ｑ１との比較を行うものである。
【００９２】
その結果、先ず、Ｑ１＞Ｑ２となって風呂要求熱量Ｑ１の方が大きい場合は、ステップＳ１７へ進み、給湯用熱交換器で所定温度（例えば、６０℃）に間接加熱した給湯用水を足して設定水位・設定温度となるよう、貯湯タンク１０内から取り出す中温水の量と、間接加熱して足す給湯用水の量とを算出する。そして、ステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した量のタンク内中温水と間接加熱湯を浴槽１００へ注入して設定通りの湯張りを行うものである。
【００９３】
より具体的に、タンク内中温水を浴槽１００へ注入する場合、給湯制御部４１は、高中温混合弁１６を中温水側に全開、湯張り開閉弁５７を閉、追焚き三方弁７０を浴槽１００側に切り換え、開閉弁６６を閉く。そして、蓄熱用流体取出開閉弁８２を開き浴水循環ポンプ６７を運転することで、タンク内中温水は中温取り出し管１３から高中温混合弁１６（中温水側に全開）に至り、そこから蓄熱用流体取出流路８１を介して浴槽１００内へ注入されるものである。
【００９４】
この取出しとともに、給湯制御部４１はバイパス弁２１ａを閉じ、蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを開き、中温水を取り出した分だけ給水用配管３１から蓄熱用流体補給流路８３とホッパ装置８４とを介して貯湯タンク１０内へ蓄熱用流体を補給するようにしている。
【００９５】
このため、貯湯タンク１０の上方部に貯湯水位検出手段としての水位電極８５を設けており、給湯制御部４１は、水位電極８５で検出される貯湯タンク１０内の貯湯水位が、所定範囲内となるように蓄熱用流体補給開閉弁８４ａの開閉を制御している。尚、貯湯タンク１０内に給湯用水を補給するタイミングは、貯湯タンク１０内の中温水を所定量抜き取った後に補給する方法であっても良い。
【００９６】
また、間接加熱湯を浴槽１００へ注入するのは従来と同様の作動であり、給湯制御部４１により、湯張り用開閉弁５７・開閉弁６６を開弁させるとともに、第１循環ポンプ１７が作動する。この第１循環ポンプ１７が作動すると、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａに流通される。これにより、給湯用熱交換器３０の第２流通部３０ｂを流れる給湯用水が蓄熱用流体の熱エネルギーを受けて加熱される。
【００９７】
ここで、給湯制御部４１は、熱交換後サーミスタ５２により検出される給湯用水の湯温が所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）になるように第１循環ポンプ１７の駆動状態（回転数）を制御する。つまり、熱交換後サーミスタ５２により検出される湯温が所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）より低いときは、第１循環ポンプ１７の回転数を大きくして第１流通部３０ａを流れる蓄熱用流体の循環量を増加させる。これにより、第１流通部３０ａを流れる蓄熱用流体と第２流通部３０ｂを流れる給湯用水との熱交換量が増加するため、給湯用水の湯温が上昇する。
【００９８】
また、逆に、熱交換後サーミスタ５２により検出される湯温が所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）より高いときは、第１循環ポンプ１７の回転数を小さくして第１流通部３０ａ）を流れる蓄熱用流体の循環量を減少させる。これにより、第１流通部３０ａを流れる蓄熱用流体と第２流通部３０ｂを流れる給湯用水との熱交換量が減少するため、給湯用水の湯温が下降する。
【００９９】
一方、お湯張り用混合弁３５ａでは、第２流通部３０ｂで熱交換された所定温度（設定温度＋５℃程度）の給湯用水と、給水用配管３１から給水される水とが混合されて設定温度（例えば、６０℃）に調節された給湯用水が往き管６２を介して浴槽１００内に出湯される。そして、浴槽１００内の浴水の水位が予め設定した水位レベルに達すると、この水位レベルを水圧スイッチ６５が検出することで湯張り開閉弁５７を閉弁させて設定通りの湯張りが完了するものである。
【０１００】
次に、ステップＳ１６での比較結果がＱ１≒Ｑ２となって風呂要求熱量Ｑ１と注入可能熱量Ｑ２が略同等の場合はステップＳ１９へと進み、タンク内の取り出し可能な中温水の全量を浴槽１００に注入して設定通りの湯張りが完了するものである。
【０１０１】
また、ステップＳ１６での比較結果がＱ１＜Ｑ２となって注入可能熱量Ｑ２の方が大きい場合は、ステップＳ２０へ進み、給水温度の給湯用水でうめて設定水位・設定温度となるよう、貯湯タンク１０内から取り出す中温水の量と、足す給湯用水の量とを算出する。そして、ステップＳ２１では、ステップＳ２０で算出した量のタンク内中温水と給湯用水を浴槽１００へ注入して設定通りの湯張りを行うものである。
【０１０２】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、高中温混合弁１６の出口側で分岐して蓄熱用流体取出開閉弁８２を介して浴水循環ポンプ６７の吸引側に連通する蓄熱用流体取出流路８１と、給水用配管３１から分岐して蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを介して貯湯タンク１０の下方部１０ｂに連通する蓄熱用流体補給流路８３とを設け、給湯制御部４１は、蓄熱用流体取出開閉弁８２を開き浴水循環ポンプ６７を運転することで貯湯タンク１０内の蓄熱用流体の一部を、蓄熱用流体取出流路８１を介して浴槽１００へ注入するとともに、蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを開き、蓄熱用流体補給流路８３を介して貯湯タンク１０内へ蓄熱用流体を補給するようにしている。
【０１０３】
これは、蓄熱用流体の１次側回路と、給湯用水の２次側回路とが独立している従来の間接加熱式給湯システムに対し、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を２次側の浴槽１００へ供給する回路を設け、注湯に使用することで貯湯タンク１０内の中温の蓄熱用流体を消費し、低温の給湯用水を蓄熱用流体として補給する回路を設け、消費された量だけ補給することで、ヒートポンプ熱源機２０で加熱するときの流体温度を低くすることができる。これによれば、ヒートポンプサイクルの特性である、加熱前の流体温度が低いほど高圧圧力が低くなることで運転効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【０１０４】
また、蓄熱用流体として、水を用いている。これは、蓄熱用流体として定まったものはなく、発明者らも高蓄熱流体を探索中であるが、現実的には水を上回る安全で低コストの流体は見つかっていない。本発明では蓄熱用流体を一般給湯には用いないものの、浴水に注入する。そのため、この発明によれば、問題なく蓄熱用流体を浴水に使用することができる。
【０１０５】
また、蓄熱用流体補給開閉弁８４ａとして、ホッパ装置８４内の電磁開閉弁８４ａを用いている。これは、浴槽１００に直結し、且つ自動給湯する給湯装置として給水回路と貯湯回路とを縁切りするためのホッパ装置８４を設けるため、そのホッパ装置８４に内蔵される電磁開閉弁８４ａを本発明の蓄熱用流体補給開閉弁８４ａとして用いるものである。これによれば、構成が簡素となり、コストを抑えることができる。
【０１０６】
また、貯湯タンク１０の上方部に水位電極８５を設けるとともに、給湯制御部４１は、水位電極８５で検出される貯湯水位が所定範囲内となるように蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを制御するようにしている。これによれば、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を浴槽１００側に取り出しても、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体の量（水位）を所定範囲内に保つことができる。
【０１０７】
また、浴槽１００へ注入する蓄熱用流体を、浴槽１００の湯張りに利用している。これは、既存の浴水循環回路を利用して、貯湯タンク１０内の中温の蓄熱用流体（中温水）を湯張りに使用するものである。これによれば、浴水温度が中温水と近似しているため、浴槽１００の湯張りに使用するのが一番効率的に貯湯タンク１０内の中温水を消費して給湯用水と入れ替えすることができる。
【０１０８】
また、給湯制御部４１は、湯張りに必要な風呂要求熱量Ｑ１と、貯湯タンク１０内から浴槽１００へ注入可能な注入可能熱量Ｑ２とを算出して比較し、風呂要求熱量Ｑ１の方が大きな場合、給湯用熱交換器３０で加熱した湯を加えるようにしている。これによれば、貯湯タンク１０内の中温水を最大限使ったうえ、足りない熱量を給湯用熱交換器３０で加熱した湯で補うこととなる。
【０１０９】
また、給湯制御部４１は、湯張りに必要な風呂要求熱量Ｑ１と、貯湯タンク１０内から浴槽１００へ注入可能な注入可能熱量Ｑ２とを算出して比較し、風呂要求熱量Ｑ１と注入可能熱量Ｑ２とが略同等な場合、貯湯タンク１０内の注入可能な蓄熱用流体の全量浴槽１００へ注入するようにしている。これは、貯湯タンク１０内の中温水がそのまま湯張りに使えるならば、そのまま全量湯張りに使うこととなる。
【０１１０】
また、給湯制御部４１は、湯張りに必要な風呂要求熱量Ｑ１と、貯湯タンク１０内から浴槽１００へ注入可能な注入可能熱量Ｑ２とを算出して比較し、注入可能熱量Ｑ２の方が大きな場合、給水用配管３１から給湯用水を加えるようにしている。これによれば、貯湯タンク１０内の中温水を最大限使いつつ、給湯用水でうめながら設定されている湯張り水位と湯張り温度とを満足させることとなる。
【０１１１】
また、ヒートポンプ熱源機２０は、冷媒の高圧側圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒によって蓄熱用流体を加熱するようにしている。これによれば、超臨界ヒートポンプサイクルにおいては、蓄熱用流体を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の蓄熱用流体の温度が低いほど、高圧圧力が低くなることでサイクル効率（ＣＯＰ＝加熱能力／消費電力）が向上する。従って、加熱前の略給水温度まで低減された蓄熱用流体を超臨界ヒートポンプサイクルにて加熱することにより、サイクル効率が向上し、省動力運転を行うことができる。
【０１１２】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態として図２中のステップＳ２０・Ｓ２１部分の変形例を示すフローチャートである。図２のステップＳ１６での比較結果がＱ１＜Ｑ２となって注入可能熱量Ｑ２の方が大きい場合、ステップＳ３１へ進んで湯張り用開閉弁５７を閉じるとともに、ステップＳ３２では高中温混合弁１６を中温水側に全開・湯張り用混合弁３５ａを給水側に全開とする。これにより、給湯用配管３３ａには給湯用水が供給され、蓄熱用流体取出流路８１にはタンク内中温水を供給できる流路となる。
【０１１３】
また、ステップＳ３３で追い焚き三方弁７０を浴槽側として追い焚き用熱交換器６０への浴水循環回路６１を切り離し、ステップＳ３４で開閉弁６６を閉じて浴槽１００からの浴水吸入側を閉じる。そして、ステップＳ３５で蓄熱用流体取出開閉弁８２を開き、ステップＳ３６で浴水循環ポンプ６７を駆動することで、タンク内中温水を蓄熱用流体取出流路８１から吸引するとともに、これにステップＳ３７で湯張り用開閉弁５７を開閉させて設定湯温となるよう給湯用水を混合させることで簡易的に温度調節するものである。
【０１１４】
このように、給湯制御部４１は、湯張りに必要な風呂要求熱量Ｑ１と、貯湯タンク１０内から浴槽１００へ注入可能な注入可能熱量Ｑ２とを算出して比較し、注入可能熱量Ｑ２の方が大きな場合、蓄熱用流体取出流路８１を介して供給する蓄熱用流体と、浴槽１００への給湯用配管３３ａを介して供給する給湯用水とを混合させて湯張り設定温度に調節するようにしている。これによれば、三方弁などを使わないまでも蓄熱用流体と給湯用水とを合流させ混合させることで、簡易的に温度調節した湯で湯張りを行うことができる。
【０１１５】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。上述した第１実施形態での構成と異なる特徴として、高中温混合弁１６の出口側で分岐して、高中温混合弁１６からの蓄熱用流体と給水用配管３１からの給湯用水とを混合させて設定給湯温度に調節する湯張り用混合弁３５ａと、湯張り用混合弁３５ａから浴槽１００へ給湯する給湯用配管３３ａと、高中温混合弁１６からの蓄熱用流体を湯張り用混合弁３５ａへ向けて圧送する蓄熱用流体圧送手段としての蓄熱用流体圧送ポンプ８６とを設けた点である。
【０１１６】
尚、給水側には第１実施形態と同様に、給水用配管３１から分岐して蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを介して貯湯タンク１０の下方部１０ｂに連通する蓄熱用流体補給流路８３とを設けている。また、湯張り用混合弁３５ａ上流の給水用配管３１にはホッパ８４を設けている。そして、給湯制御部４１は、蓄熱用流体圧送ポンプ８６を運転することで貯湯タンク１０内の中温水を、給湯用配管３３ａを介して浴槽１００へ注入するとともに、第１実施形態と同様に蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを開き、蓄熱用流体補給流路８３を介して貯湯タンク１０内へ蓄熱用流体を補給するようにしている。
【０１１７】
この場合、高中温混合弁１６後流の熱交換前サーミスタ５４の温度が所定温度以下になるまでは、中温水側から優先的の取り出すようにしてタンク内中温水を浴槽１００へ供給するものである。所定温度とは、例えば設定温度＋５℃のように設定温度以上として、下流側の湯張り用混合弁３５ａにて更に設定温度となるように温調するものである。
【０１１８】
これによれば、第１実施形態と同様に、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を２次側の浴槽１００へ供給する回路を設け、注湯に使用することで貯湯タンク１０内の中温水を消費し、低温の給湯用水を蓄熱用流体として補給する回路を設け、消費された量だけ補給することで、ヒートポンプ熱源機２０で加熱するときの流体温度を低くすることができる。これによれば、ヒートポンプサイクルの特性である、加熱前の流体温度が低いほど高圧圧力が低くなることで運転効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【０１１９】
（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。上述した各実施形態での構成と異なる特徴として、高中温混合弁１６の出口側で分岐して、高中温混合弁１６からの蓄熱用流体と給水用配管３１からの給湯用水とを混合させて設定給湯温度に調節する湯張り用混合弁３５ａと、この湯張り用混合弁３５ａから浴水循環ポンプ６７の吸引側に連通する給湯用配管３３ａとを設けた点である。
【０１２０】
尚、給水側には第１実施形態と同様に、給水用配管３１から分岐して蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを介して貯湯タンク１０の下方部１０ｂに連通する蓄熱用流体補給流路８３とを設けている。また、湯張り用混合弁３５ａ上流の給水用配管３１にはホッパ８４を設けている。そして、給湯制御部４１は、浴水循環ポンプ６７を運転することで貯湯タンク１０内の中温水を、給湯用配管３３ａを介して浴槽１００へ注入するとともに、蓄熱用流体補給開閉弁８４ａを開き、蓄熱用流体補給流路８３を介して貯湯タンク１０内へ蓄熱用流体を補給するようにしている。
【０１２１】
これによれば、上述した実施形態と同様に、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を２次側の浴槽１００へ供給する回路を設け、注湯に使用することで貯湯タンク１０内の中温水を消費し、低温の給湯用水を蓄熱用流体として補給する回路を設け、消費された量だけ補給することで、ヒートポンプ熱源機２０で加熱するときの流体温度を低くすることができる。これによれば、ヒートポンプサイクルの特性である、加熱前の流体温度が低いほど高圧圧力が低くなることで運転効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【０１２２】
（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。上述した各実施形態での構成と異なる特徴として、給湯用水および蓄熱用流体を浴槽１００に流入させる戻り流路６３に、流通する流体の浄化もしくは殺菌もしくはこの両方を行う浴水浄化手段としての浴水浄化装置８７を配設している点である。浄化方法は、物理・生物・化学浄化のいずれの方法を用いても良い。また殺菌方法は、紫外線やオゾンなどを使用するものとする。
【０１２３】
これによれば、貯湯タンク１０内の中温水を２次側の浴槽１００へ供給する際、浄化・殺菌を行ってから注入することができるため、より浴水として適したものにすることができる。またこれは、追い焚き用熱交換器６０を用いた追い焚きや保温運転として浴水を循環させる場合、浴水の浄化・殺菌を同時に行うことができる。
【０１２４】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプ熱源機２０を加熱装置として説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、フロン・代替フロンなどの冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルを用いても良い。また、貯湯タンク１０は、必ずしも樹脂材料を使用する必要はなく、金属材料で成形しても良い。また、貯湯タンク１０の形状は、直方体形状でなくても、例えば円筒形状でも良い。また、貯湯タンク１０を大気開放形に形成したが、密閉タイプ構造の貯湯タンクでもあって良い。但しこの場合には、減圧弁・圧力逃がし弁などのタンクを保護するための部品が必要となる。
【０１２５】
また、上述の実施形態では、給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａの内側に第２流通部３０ｂを設けたが、その逆に第１流通部３０ａの外側に第２流通部３０ｂを設けても良い。また、上述した外側管３０１および内側管３０２に使用される材料は一例であり、例えば、外側管３０１は金属製でも良いし、内側管３０２には熱伝導率の高いアルミニウムを使用することもできる。
【０１２６】
また、給湯用熱交換器３０は、外側管３０１と内側管３０２とからなる二重管構造に限定されるものでなく、複数の流通部を有する第１流通部３０ａと第２通路部３０ｂとを接合した対向流式の熱交換器で構成しても良い。更に、同様の構造を金属製からなる板材より形成しても良い。尚、追い焚き用熱交換器６０においても、上述した給湯用熱交換器３０と同じ構成であっても良い。また、タンク内中温水は、湯張り以外にも差し湯や足し湯など、浴槽１００に湯を注入する機会毎に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の貯湯式給湯装置における湯張り制御の概要を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態として図２中のステップＳ２０・２１部分の変形例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第５実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図７】出願中の貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図８】（ａ）は従来技術における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、（ｂ）は給湯用熱交換器３０の断面図である。
【図９】従来技術における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０…貯湯タンク
１６…高中温混合弁（流量比調節手段）
２０…ヒートポンプユニット（加熱手段）
２１…流体加熱用流路
３０…給湯用熱交換器
３０ａ…第１流通部
３０ｂ…第２流通部
３１…給水用配管
３３ａ…給湯用配管
３５ａ…湯張り用混合弁（湯張り用混合手段）
４１…給湯制御部（制御手段）
６０…追い焚き用熱交換器
６３…戻り流路
６７…浴水循環ポンプ（浴水循環手段）
８１…蓄熱用流体取出流路
８２…蓄熱用流体取出開閉弁（蓄熱用流体取出開閉手段）
８３…蓄熱用流体補給流路
８４…ホッパ装置
８４ａ…蓄熱用流体補給開閉弁（蓄熱用流体補給開閉手段、電磁開閉手段）
８５…水位電極（貯湯水位検出手段）
８６…蓄熱用流体圧送ポンプ（蓄熱用流体圧送手段）
８７…浴水浄化装置（浴水浄化手段）
１００…浴槽
Ｑ１…風呂要求熱量
Ｑ２…注入可能熱量
【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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