(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の温度成層が乱されることを抑制しながら、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯装置を提供すること。【解決手段】湯水を貯留する貯湯タンク３と、湯水を加熱するヒートポンプサイクル１と、ヒートポンプサイクル１で加熱された湯水が、貯湯タンク３の上部に戻る上部戻り配管（３５、３６）と、貯湯タンク３から出湯させる第１出湯管９と、ヒートポンプサイクル１で生成した湯を貯湯タンク３に貯える貯湯運転モードと、貯湯運転モードよりも低い温度の湯をヒートポンプサイクル１で生成し、生成した湯を浴槽３１に注湯する湯はり運転モードと、を備え、貯湯タンク３の内部で、上部戻り配管（３５、３６）と貯湯タンク３との接続箇所の下方側に、上部戻り配管（３５、３６）から貯湯タンク３内に流入する湯水の流れ方向を、第１出湯管９側へ誘導する誘導手段（７０、７１）が設けられている、ヒートポンプ給湯装置。【選択図】図１
2015152207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器が冷媒配管で接続され、前記水冷媒熱交換器にて前記貯湯タンクの湯水を加熱するヒートポンプサイクルと、
前記貯湯タンクの下部の水が前記水冷媒熱交換器へ流れる沸き上げ往き配管と、
前記水冷媒熱交換器から流出した湯水が、前記貯湯タンクの上部へと戻る上部戻り配管と、
前記貯湯タンクの上部に接続され、前記貯湯タンク内の湯水を出湯させる第１出湯管と、少なくとも複数の運転モードを実行する制御手段と、を備え、
前記複数の運転モードは、
前記ヒートポンプサイクルによって加熱生成した湯を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転モードと、
前記ヒートポンプサイクルによって前記貯湯運転モードよりも低い温度の湯を加熱生成しながら、前記ヒートポンプサイクルによって加熱生成された湯を浴槽への注湯に使用する湯はり運転モードと、を含み、
前記貯湯タンクの内部であって、前記上部戻り配管と前記貯湯タンクとの接続箇所の下方側に、前記上部戻り配管から前記貯湯タンク内に流入する湯水の流れ方向を、前記第１出湯管側へ誘導する誘導手段が設けられていることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
前記誘導手段は、底面と、底面と角度を成す側面と、を有して凹状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
凹状に形成された前記誘導手段の容積が、前記上部戻り配管の内容積以上の大きさであることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
前記ヒートポンプサイクルは、高圧側の圧力が前記冷媒の臨界圧力を超えた状態で動作することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ給湯装置は、例えば、図２７のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２７は、特許文献１に記載された従来のヒートポンプ給湯装置を示すものである。
【０００４】
図２７に示すように、圧縮機１０４、水冷媒熱交換器１０５、減圧手段１０６、空気熱交換器（蒸発器）１０７を冷媒配管で管状に接続してヒートポンプサイクルを形成している。
【０００５】
貯湯タンク１０３の底部、ポンプ１１９、水冷媒熱交換器１０５が、ＨＰ配管１１８で順次接続されている。また、水冷媒熱交換器１０５の出口湯温（以下、出湯温度と呼ぶ）は、ＨＰ配管１１８の途中に設置された出湯温度センサ１２１により検知する。
【０００６】
貯湯運転モード時には、貯湯タンク１０３の底部の水がポンプ１１９により水冷媒熱交換器１０５に搬送され、ここでヒートポンプサイクルの冷媒との熱交換により自身は加熱されて温水となり、ＨＰ配管１１８を貯湯タンク１０３に向かって流れる。ＨＰ配管１１８は、貯湯タンク１０３の上部に接続された出湯管１２０の途中に接続されている。水冷媒熱交換器１０５にて加熱された温水は、ＨＰ配管１１８から出湯管１２０へと流入し、貯湯タンク１０３上部に戻される。
【０００７】
この時の、出湯温度やポンプ１１９の回転数、ヒートポンプサイクルの各部品の運転制御は、制御装置１２５により行われている。
【０００８】
貯湯タンク１０３の上部には出湯管１２０が接続されており、貯湯タンク１０３の底部には給水管１０９が接続されている。
【０００９】
給湯混合弁１１１は、出湯管１２０から供給される貯湯タンク上部の温水と給水管１０９から供給される水とを混合して所定温度の温水を、給湯配管１１３を経由して給湯端末１１４から給湯させる。給湯混合弁１１１出口の温水温度は、給湯配管１１３の途中に設置された給湯温度センサ１２２により検知する。
【００１０】
また、湯はり混合弁１１２は、出湯管１２０から供給される貯湯タンク上部の温水と給水管１０９から供給される水とを混合して所定温度の温水を湯はり配管１１５、湯はり開閉弁１１６を経由して浴槽１１７に給湯する。
【００１１】
湯はり混合弁１１２出口の温水温度は、湯はり配管１１５の途中に設置された湯はり温度センサ１２３により検知する。また、浴槽１１７の水位は、湯はり配管１１５の途中に設置された湯はり圧力センサ１２９により検知する。
【００１２】
また、浴槽１１７への湯はり運転については、特に、湯はり運転モードを有しており、湯はり運転モード開始時には、ヒートポンプサイクルを起動するとともに、湯はり開閉弁１１６を開き、ＨＰ配管１１８を通った温度の低いお湯と貯湯タンク１０３からのお湯が出湯管１２０で合流し、湯はり混合弁１１２、湯はり配管１１５を通り、浴槽１１７へ供
給される。
【００１３】
また、湯はり運転モード時の出湯温度を、貯湯運転モード時の出湯温度よりも低くする、かつ、加熱能力を低くすることによって、ヒートポンプサイクルの成績係数（以下ＣＯＰと呼ぶ）が、貯湯運転モード時のＣＯＰよりも向上するため、効率の良い湯はり運転を行うことができる。
【００１４】
また、ＨＰ配管が貯湯タンクの上部に直接的に接続され、水冷媒熱交換器１０５で加熱された温水が、ＨＰ配管から貯湯タンクの上部に直接流入するヒートポンプ給湯装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第４９７５０６７号公報
【特許文献２】特開２０１１−５８８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、前記特許文献１の構成では、湯はり運転モードにおいて貯湯タンクに貯湯されている湯と、ヒートポンプサイクルで加熱された温水とを併用するため、貯湯タンク内の湯の使用量が変動し、貯湯タンクで保有する湯量に過不足が生じるという課題を有していた。
【００１７】
一方、特許文献２の構成のヒートポンプ給湯装置を用いて、特許文献１に記載の湯はり運転モードを実行すると、貯湯タンク内の高温の湯よりも温度の低い温水が貯湯タンク内に流入した場合に、貯湯タンク内の温度成層を乱してしまうという課題を有していた。
【００１８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯タンク内の湯と、ヒートポンプサイクルで加熱された湯とを併用して湯はり運転を行う場合に、貯湯タンク内の温度成層が乱されることを抑制して、省エネルギー性に優れたヒートポンプ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】
【００１９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯装置は、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器が冷媒配管で接続され、前記水冷媒熱交換器にて前記貯湯タンクの湯水を加熱するヒートポンプサイクルと、前記貯湯タンクの下部の水が前記水冷媒熱交換器へ流れる沸き上げ往き配管と、前記水冷媒熱交換器から流出した湯水が、前記貯湯タンクの上部へと戻る上部戻り配管と、前記貯湯タンクの上部に接続され、前記貯湯タンク内の湯水を出湯させる第１出湯管と、少なくとも複数の運転モードを実行する制御手段と、を備え、前記複数の運転モードは、前記ヒートポンプサイクルによって加熱生成した湯を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転モードと、前記ヒートポンプサイクルによって前記貯湯運転モードよりも低い温度の湯を加熱生成しながら、前記ヒートポンプサイクルによって加熱生成された湯を浴槽への注湯に使用する湯はり運転モードと、を含み、前記貯湯タンクの内部であって、前記上部戻り配管と前記貯湯タンクとの接続箇所の下方側に、前記上部戻り配管から前記貯湯タンク内に流入する湯水の流れ方向を、前記第１出湯管側へ誘導する誘導手段が設けられていることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【００２０】
これにより、誘導手段によって、貯湯タンク内に流入した湯水が、第１出湯管側へと誘導される。よって、貯湯タンク内に流入した湯水が貯湯タンク内の温度成層を乱すことを
抑制でき、ヒートポンプサイクルにおける湯水の沸き上げ効率が向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図２】同ヒートポンプ給湯装置の貯湯タンク内温度分布の変化を示す図
【図３】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モード開始時における制御フローチャート
【図４】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モード開始時における他の制御フローチャート
【図５】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードにおいてヒートポンプサイクルの起動を判断する際の比較判断の閾値の例を示す説明図
【図６】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モード開始時におけるさらに他の制御フローチャート
【図７】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードにおいてヒートポンプサイクルの起動を判断する際の他の比較判断の閾値の例を示す説明図
【図８】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードの動作シーケンスを示すグラフ
【図９】同ヒートポンプ給湯装置の誘導手段の配置構成を示す概略構成図
【図１０】同ヒートポンプ給湯装置の誘導手段の斜視図
【図１１】同ヒートポンプ給湯装置の他の誘導手段の配置構成を示す概略構成図
【図１２】同ヒートポンプ給湯装置の他の誘導手段の斜視図
【図１３】同ヒートポンプ給湯装置のさらに他の誘導手段の配置構成を示す概略構成図
【図１４】同ヒートポンプ給湯装置のさらに他の誘導手段の配置構成を示す概略構成図
【図１５】同ヒートポンプ給湯装置におけるヒートポンプサイクルのＣＯＰと出湯温度との関係を示すグラフ
【図１６】同ヒートポンプ給湯装置におけるヒートポンプサイクルの加熱能力と圧縮比との関係を示すグラフ
【図１７】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクルの加熱能力とヒートポンプサイクルのＣＯＰとの関係を示すグラフ
【図１８】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクルの加熱能力と風呂注湯ＣＯＰとの関係を示すグラフ
【図１９】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードにおける圧縮機回転数と風呂注湯ＣＯＰとの関係を示すグラフ
【図２０】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モード終了時における制御フローチャート
【図２１】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードの完了時における他の制御フローチャート
【図２２】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードの完了時における運転モードの移行を判断する際の比較判断の閾値の例を示す説明図
【図２３】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードの完了時におけるさらに他の制御フローチャート
【図２４】同ヒートポンプ給湯装置の湯はり運転モードの完了時における運転モードの移行を判断する際の比較判断の閾値の例を示す説明図
【図２５】（ａ）ヒートポンプ給湯装置の中温出湯回路がある場合の貯湯タンク内の温度分布の変化を示した図、（ｂ）ヒートポンプ給湯装置の中温出湯回路がない場合の貯湯タンク内の温度分布の変化を示した図
【図２６】本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯装置の構成図
【図２７】従来のヒートポンプ給湯装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の発明は、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器が冷媒配管で接続され、前記水冷媒熱交換器にて前記貯湯タンクの湯水を加熱するヒートポンプサイクルと、前記貯湯タンクの下部の水が前記水冷媒熱交換器へ流れる沸き上げ往き配管と、前記水冷媒熱交換器から流出した湯水が、前記貯湯タンクの上部へと戻る上部戻り配管と、前記貯湯タンクの上部に接続され、前記貯湯タンク内の湯水を出湯させる第１出湯管と、少なくとも複数の運転モードを実行する制御手段と、を備え、前記複数の運転モードは、前記ヒートポンプサイクルによって加熱生成した湯を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転モードと、前記ヒートポンプサイクルによって前記貯湯運転モードよりも低い温度の湯を加熱生成しながら、前記ヒートポンプサイクルによって加熱生成された湯を浴槽への注湯に使用する湯はり運転モードと、を含み、前記貯湯タンクの内部であって、前記上部戻り配管と前記貯湯タンクとの接続箇所の下方側に、前記上部戻り配管から前記貯湯タンク内に流入する湯水の流れ方向を、前記第１出湯管側へ誘導する誘導手段が設けられていることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。である。
【００２４】
これにより、湯はり運転モードでヒートポンプサイクルによって加熱された湯水は、上部戻り配管より、貯湯タンク内へ動圧をもって供給されるものの、誘導手段に衝突して動圧を失うとともに第１出湯管へと誘導される。また、上部戻り管配管から貯湯タンク内に流入した湯水の流れは、第１出湯管から出湯される湯水の流れに誘引される。したがって、上部戻り管配管から貯湯タンク内に流入した湯水の流れによって、貯湯タンク内の温度成層が乱されることを抑制し、さらに、貯湯タンク内に中温または低温の湯水が残留することを抑制できる。その結果、ヒートポンプサイクルに流入する湯水の温度を低く保つことができ、沸き上げ効率を向上させ、省エネルギー性に優れたヒートポンプ給湯装置とすることができる。
【００２５】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記誘導手段は、底面と、底面と角度を成す側面と、を有して凹状に形成されることを特徴とする。
【００２６】
これにより、上部戻り管から貯湯タンク内に流入する湯水が、貯湯タンク内の温度成層を乱すことを抑制することができる。
【００２７】
第３の発明は、特に第２の発明において、凹状に形成された前記誘導手段の容積が、前記上部戻り配管の内容積よりも大きいことを特徴とする。
【００２８】
これにより、上部戻り管の内部に滞留し、ヒートポンプサイクルで沸き上げを開始すると貯湯タンク内に流入する死水が、凹状に形成された誘導手段よりも下方に流出することを抑制できる。また、上部戻り管の内部に滞留し、温度が低下した湯水（死水）が、貯湯タンク内の湯と混合された後に、第１出湯管から流出することになる。したがって、湯はり運転の開始時においても、浴槽に供給される湯の温度を所定温度以上に維持することができるので、給湯装置としての使用性が向上する。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の構成を示す図であ
る。前記ヒートポンプ給湯装置は、ヒートポンプユニット２ａと貯湯ユニット２ｂとから構成されている。
【００３１】
ヒートポンプユニット２ａには、圧縮機４、水冷媒熱交換器５、膨張弁等の減圧手段６、空気熱交換器である蒸発器７を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル１が設けられており、冷媒配管内部には冷媒が封入されている。８は、蒸発器７に空気を供給するファンである。冷媒としては、二酸化炭素やＨＦＣ冷媒を用いることができる。二酸化炭素を冷媒として用いると、ヒートポンプサイクルの高圧側の圧力は冷媒の臨界圧力を超えた状態となり、ヒートポンプサイクルは超臨界状態で動作することとなる。
【００３２】
貯湯ユニット２ｂには、貯湯タンク３の底部、沸き上げ往き配管３２、水冷媒熱交換器５、沸き上げ戻り配管３３、四方切替弁１８ａ、貯湯タンク３を環状に接続した沸き上げ回路が設けられている。
【００３３】
沸き上げ往き配管３２の途中には、貯湯タンク３の底部の水を水冷媒熱交換器５に搬送する沸き上げポンプ２１が接続されている。
【００３４】
四方切替弁１８ａの入口側には沸き上げ戻り配管３３が接続されている。四方切替弁１８ａの出口側は沸き上げバイパス管３４により貯湯タンク３の底部と接続されており、四方切替弁１８ａの他の出口側は沸き上げ管３５を介して貯湯タンク３の略頂部に接続されており、四方切替弁１８ａの他のもう１つの出口側は湯はり戻し管３６を介して貯湯タンク３の上部に接続されている。
【００３５】
すなわち、沸き上げポンプ２１により搬送された沸き上げ戻り配管３３内の温水は、四方切替弁１８ａにより、貯湯タンク３の底部に戻る場合と、上部戻り配管（沸き上げ管３５、または、湯はり戻し配管３６）を介して、貯湯タンク３の上部に戻る場合とを切り替えることができるようになっている。
【００３６】
また、貯湯タンク３の内部であって、上部戻り管（沸き上げ管３５、または、湯はり戻し配管３６）の下方には、戻り配管から前記貯湯タンク内に流入する湯水の流れ方向を、第１出湯管９側へ誘導する誘導手段７０が設けられている。本実施の形態では、誘導手段７０は、湯はり戻し管３６と貯湯タンク３との接続箇所の下方に設けられている。
【００３７】
本実施の形態において誘導手段７０は、バッフル板によって構成されている。
【００３８】
また、水冷媒熱交換器５の入口の水温を検知する入水温度センサである入水温度検知手段４１と、水冷媒熱交換器５の出口の水温を検知する出湯温度センサである出湯温度検知手段４２が設けられている。
【００３９】
貯湯タンク３の壁面には貯湯温度検知手段としての複数の残湯サーミスタ（温度センサ）４０ａ〜４０ｅが設置されており、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度により、貯湯タンク３内の蓄熱熱量を把握することができる。
【００４０】
水道からの水は、減圧弁２０が途中に接続された給水管１１を経由して、貯湯タンク３や後述する第３混合弁１４、第１混合弁１５へと供給される。給水管１１は、給水分岐部１２で第２給水分岐管１２ａ、第３給水分岐管１２ｂ、第１給水分岐管１２ｃに分岐しており、第２給水分岐管１２ａは、貯湯タンク３の底部に、第３給水分岐管１２ｂは第３混合弁１４に、第１給水分岐管１２ｃは第１混合弁１５にそれぞれ接続されている。
【００４１】
貯湯タンク３の上部には第１出湯管９が接続されている。貯湯タンク３の上下方向にお
いて第１出湯管９および湯はり戻し管３６が接続された位置よりも下方、かつ貯湯タンク３の底部よりも上方の位置には中温出湯管１０が接続されている。第１出湯管９の他端は、出湯分岐管１６と追い焚き配管２５とに分岐しており、出湯分岐管１６は第２混合弁１３に、追い焚き配管２５は風呂熱交換器２４に接続されている。
【００４２】
給湯回路は、貯湯タンク３内の温水と水道から供給される水とを、第２混合弁１３、第３混合弁１４、第１混合弁１５で混合して所定温度の温水にして、カランやシャワーなどの給湯端末（図示していない）や浴槽に給湯する回路である。
【００４３】
第２混合弁１３は、第１出湯管９から供給される温水と中温出湯管１０から供給される温水とを混合して出湯合流管１７から流出させる。出湯合流管１７は第１出湯合流管分岐管１７ａと第２出湯合流管分岐管１７ｂとに分岐しており、第１出湯合流管分岐管１７ａは第３混合弁１４に、第２出湯合流管分岐管１７ｂは第１混合弁１５にそれぞれ接続されている。
【００４４】
第３混合弁１４は、第１出湯合流管分岐管１７ａから供給される温水と第３給水分岐管１２ｂから供給される水とを混合して給湯管２８から流出させ、カランやシャワーなどの給湯端末（図示していない）から所定温度の温水を給湯させる。
【００４５】
第３混合弁１４の出口側に接続された給湯管２８には第１給湯温度検知手段としての給湯温度センサ４３ａが設置されており、給湯端末から給湯する際には、給湯温度センサ４３ａの検知温度が目標設定温度（使用者がリモコン５０より設定する）になるように、制御手段５１により第３混合弁１４の混合比を制御する。
【００４６】
第１混合弁１５は、第２出湯合流管分岐管１７ｂから供給される温水と第１給水分岐管１２ｃから供給される水とを混合して風呂注湯管２７から流出させ、注湯弁１９、風呂往き配管２９、風呂戻り配管３０を介して所定温度の温水を浴槽３１に注湯させる。
【００４７】
第１混合弁１５の出口側に接続された風呂注湯管２７には第２給湯温度検知手段としての風呂給湯温度センサ４３ｂが設置されており、浴槽３１に給湯する際には、風呂給湯温度センサ４３ｂの検知温度が目標設定温度（使用者がリモコン５０より設定する）になるように、制御手段５１により第３混合弁１４の混合比を制御する。
【００４８】
第１混合弁１５を利用する浴槽３１への注湯は、設定操作手段としてのリモコン５０を操作することで開始させることができる。例えば、リモコン５０に設けられた風呂自動湯はりボタンを押すことにより開始させることができる。リモコン５０より制御手段５１へと風呂自動湯はりが指示されると、制御手段５１は、注湯弁１９を開き、第１混合弁１５、風呂注湯管２７を経て浴槽３１へ注湯する。
【００４９】
また、給湯管２８には第１給湯流量検出手段としての給湯流量センサ４７ａ、風呂注湯管２７には第２給湯流量検出手段としての風呂給湯流量センサ４７ｂが各々設置され、各々を通過する流量を給湯流量として検知することができる。検知した給湯流量は制御手段５１に信号として送られ処理される。給湯熱量演算手段５２は、これを用いて１日毎の積算の給湯量を演算し、記憶することも可能であるし、給湯温度センサ４３ａや風呂給湯温度センサ４３ｂの検知温度と合せて、給湯熱量を演算し、記憶することもできる。
【００５０】
風呂追い焚き回路は、貯湯タンク３の温水と浴槽３１の温水とを風呂熱交換器２４で熱交換することにより、浴槽３１の温水を所定温度に加熱することができる。
【００５１】
風呂追い焚き回路は、貯湯タンク３、第１出湯管９、追い焚き配管２５、風呂熱交換器
２４、追い焚きポンプ２２、追い焚き戻り管２６、貯湯タンク３を環状に接続して構成される１次側回路と、浴槽３１、風呂戻り配管３０、風呂循環ポンプ２３、風呂熱交換器２４、風呂往き配管２９、浴槽３１を環状に接続して構成される２次側回路とを備えている。また、追い焚き戻り管２６の途中には、風呂熱交換器２４から追い焚きポンプ２２を経て貯湯タンク３へ還流する湯の温度を検出する追い焚き戻り温度センサ４４、風呂戻り配管３０の途中には、浴槽３１内の温水温度を検出する浴槽温度検知手段としての風呂温度センサ４５、及び浴槽水位検知手段としての水位センサ４６が設置されている。追い焚き熱量演算手段５３（図示せず）は、追い焚き戻り温度センサ４４が検出する追い焚き戻り温度から、浴槽３１の湯を保温したり追い焚きしたりするのに使用した湯の熱量を保温熱量として演算し、１日毎の積算保温熱量として記憶することができる。
【００５２】
また、本発明のヒートポンプ給湯装置は、ヒートポンプサイクル１で加熱した温水を貯湯タンク３に蓄える貯湯運転モードと、浴槽３１への注湯を行う場合に、ヒートポンプサイクル１を起動させて、貯湯運転モードで加熱するよりも低い温度に水を加熱生成する湯はり運転モードとを備えている。
【００５３】
貯湯運転モードや湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクル１の運転制御は、制御手段５１が行う。このとき、制御手段５１は、給湯熱量演算手段５２が演算して記憶している積算給湯熱量と、追い焚き熱量演算手段５３が演算して記憶している積算保温熱量とを信号として受け取って、制御に利用する。
【００５４】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯装置について、ヒートポンプ給湯装置の運転モードの動作を説明する。
【００５５】
貯湯運転モードは、貯湯タンク３の底部の水をヒートポンプサイクル１で加熱した後に、貯湯タンク３の上部に貯湯するモードである。安価な電力を利用して深夜（２３時〜翌朝７時）に運転するのが通常であるが、貯湯タンク３内の湯量が減少して湯切れのリスクが生じた場合には、昼間時間帯（７時〜２３時）に運転することもある。
【００５６】
貯湯運転時、ヒートポンプユニット２ａのヒートポンプサイクル１内に封入された冷媒は低圧のガス状態で圧縮機４に吸入され、高温高圧状態に圧縮された後に、水冷媒熱交換器５に搬送されて、貯湯タンク３から搬送された水と熱交換して、自身は低温高圧状態となる。
【００５７】
その後、冷媒は膨張弁等の減圧手段６で低温低圧状態に膨張した気液二相冷媒となり、蒸発器７で、ファン８により送風された外気から吸熱して低圧のガス冷媒となり、圧縮機４に吸入されるという動作を繰り返す。
【００５８】
一方、貯湯タンク３の底部の水は、沸き上げポンプ２１により沸き上げ往き配管３２を介して水冷媒熱交換器５に搬送され、前記ヒートポンプサイクル１の冷媒と熱交換して自身は加熱されて温水となる。その後、加熱された温水は、沸き上げ戻り配管３３、四方切替弁１８ａを介し貯湯タンク３の上部または底部に戻される。
【００５９】
水冷媒熱交換器５の出口温水の温度は、ヒートポンプサイクル１が起動してすぐに目標出湯温度に到達する訳ではなく、しばらく時間を要する。出湯温度検知手段４２で検出した温度（以下、検出温度と呼ぶ）が目標出湯温度に対して低い間（例えば、目標出湯温度と検出温度との温度差が所定値以上の場合）は、沸き上げ戻り配管３３の温水は、四方切替弁１８ａにより、沸き上げバイパス管３４を介して貯湯タンク３の底部に戻される。
【００６０】
その後、検出温度が目標出湯温度に近づいた場合（例えば、目標出湯温度と検出温度と
の温度差が所定値未満になった場合）に、四方切替弁１８ａを切り替えて沸き上げ戻り配管３３の温水を沸き上げ管３５、第１出湯管９を介して貯湯タンク３の上部に戻す。以上の動作により、ヒートポンプサイクル１で加熱された高温の温が貯湯タンク３内に貯湯される。
【００６１】
次に、給湯回路における第２混合弁１３による中温出湯の動作について説明する。図２は、貯湯タンク３内を全量沸き上げた状態から所定湯量を給湯した後の貯湯タンク３内温度分布の一例を示したものである。図２中の実線が中温出湯を行った場合、破線が中温出湯を行わなかった場合を示している。
【００６２】
給湯端末、または浴槽３１に、使用者が設定した目標給湯温度Ｔ１（℃）で給湯する場合、貯湯タンク３上部から第１出湯管９、出湯分岐管１６を経由して供給される温水と、貯湯タンク３の略中央部から中温出湯管１０を経由して供給される温水とを第２混合弁１３で混合して、目標給湯温度Ｔ１よりも所定温度差δＴ（Ｋ）だけ高い温度の温水として出湯合流管１７に流出させる。
【００６３】
給湯端末に目標給湯温度Ｔ１（℃）で給湯する場合は、第２混合弁１３から出湯合流管１７、第１出湯合流管分岐管１７ａを経由して供給されるＴ１＋δＴ（℃）の温水と、給水管１１から第２給水分岐管１２ｂを経由して供給される水とを第３混合弁１４で混合して、給湯温度センサ４３ａの検知温度が目標給湯温度Ｔ１になるように第３混合弁１４の混合比を制御手段５１により制御する。
【００６４】
また、浴槽３１に目標給湯温度Ｔ１（℃）で給湯する場合は、第２混合弁１３から出湯合流管１７、第２出湯合流管分岐管１７ｂを経由して供給されるＴ１＋δＴ（℃）の温水と、給水管１１から第１給水分岐管１２ｃを経由して供給される水とを第１混合弁１５で混合して、風呂給湯温度センサ４３ｂの検知温度が目標給湯温度Ｔ１になるように第１混合弁１５の混合比を制御手段５１により制御する。
【００６５】
なお、本実施の形態では、第２混合弁１３の出口側に温度センサを設置せずに、第１出湯管９から供給される温水温度と中温出湯管１０から供給される温水温度とを残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅで検出して、出口温度がＴ１＋δＴ（℃）になるように制御しているが、第２混合弁１３出口に第２混合弁出口温度センサを追加して、この第２混合弁出口温度センサで検出した温度が、Ｔ１＋δＴ（Ｋ）になるように第２混合弁１３を制御してもよい。
【００６６】
以上の動作により、貯湯タンク３内上部の高温の湯と貯湯タンク３内底部の低温の水との境界層（以下、「中温層」と称し、「中温層」に存在する温水を「中温水」と称す）の中温水が中温出湯管１０から貯湯タンク３外に排出されるため、図２に示すように、貯湯タンク３底部の水温上昇（ΔＴ）を抑制することができる。
【００６７】
ヒートポンプサイクル１の特性として、沸き上げ運転時の入水温度、即ち、水冷媒熱交換器５の入口水温が高くなるほど成績係数（ＣＯＰ）が低下することが知られている。従って、中温出湯により貯湯タンク３底部の水温上昇を抑制することにより、沸き上げ運転時のヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることができ、省エネルギー性を向上させることができる。
【００６８】
次に、湯はり運転モードについて説明する。
【００６９】
図３は、浴槽３１への注湯（風呂湯はり）時における制御フローチャートを示している。図３において、使用者による風呂湯はり指令がリモコン５０を介して入力される（ｓｔ
ｅｐ１）。これによって、制御手段５１は、風呂湯はりを検知する。この風呂湯はりの検知は、上述のようなリモコン５０の操作のほか、給湯流量センサ４７ａおよび風呂給湯流量センサ４７ｂにより検出する貯湯タンクからの連続給湯量が所定量（例えば、５０Ｌ）以上となったことにより検知するものであってもよい。
【００７０】
次に、残湯量を把握するために貯湯タンク３の壁面に設置している残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度が検出され（ｓｔｅｐ２）、残湯量が多いか、少ないかの判断するために、残湯サーミスタ４０ｄの温度が予め決定しておいた温度より高いか、低いかが比較される（ｓｔｅｐ３）。なお、複数の残湯サーミスタ４０によって算出される蓄熱熱量に基づき、残湯量の多少を判断しても良い。すなわち、蓄熱熱量が予め決定しておいた所定の蓄熱熱量よりも大きいか小さいかを判断しても良い。
【００７１】
例えば、ｓｔｅｐ３で、中温出湯管１０以下の高さにある残湯サーミスタ４０ｄの温度（Ｔ４０ｄ）が６０℃以下の場合、残湯量が少ないと判断され、湯はり運転モードでヒートポンプサイクル１を運転（ｓｔｅｐ４）し、貯湯タンク３からのお湯とヒートポンプサイクル１で沸き上げたお湯の両方を使って風呂湯はり行う。
【００７２】
一方、ｓｔｅｐ３で、残湯サーミスタ４０ｄの温度（Ｔ４０ｄ）が６０℃より高い場合、残湯量が多いと判断され、湯はり運転モードでのヒートポンプサイクル１運転は行わず（ｓｔｅｐ５）、貯湯タンク３からのお湯のみで風呂湯はりを行う。
【００７３】
したがって、残湯量が比較的少ない場合にのみ、湯はり運転モードでヒートポンプサイクル１を運転して風呂湯はりを行うので、風呂湯はりをはじめ、台所・シャワーなどのカラン給湯を含めた一日の湯の使用が終了した後の湯余りによるエネルギーロスを低減することができる。
【００７４】
なお、ここでは残湯サーミスタ４０ｄの検知温度を用いてヒートポンプサイクル１の起動の有無を判断することとしたが、複数ある残湯サーミスタの複数を用いてヒートポンプサイクル１の起動の有無を判断してもよい。例えば、中温出湯管１０以下の高さで、中温出湯管１０に最も近接したに設けられた残湯サーミスタ４０ｄの検知温度が６０℃よりも高い場合には、残湯量が多いと判断して、湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクル１の起動を行わないようにすることができる。また、高さ方向において中温出湯管１０に最も近接し、中温出湯管１０と略同一高さに設けられた残湯サーミスタ４０ｃの検知温度が６０℃以下の温度で、かつ、湯はり運転モード時にヒートポンプサイクル１によって加熱生成する湯の温度以上である場合には、第１出湯管９および中温出湯管１０との双方から湯を取り出して浴槽３１への注湯を行うようにすることができる。また、残湯サーミスタ４０ｃの検知温度が、湯はり運転モード時にヒートポンプサイクル１によって加熱生成する湯の温度よりも低い場合は、ヒートポンプサイクル１を起動し、貯湯タンク３からの湯とヒートポンプサイクル１によって加熱生成する湯との双方を用いて、浴槽３１への注湯を行うようにすることができる。
【００７５】
なお、残湯量を把握するための残湯サーミスタ温度の比較に加えて、給湯熱量演算手段５２が演算して記憶している１日毎の積算給湯熱量（例えば、過去７日間平均）に基づいて、風呂湯はり時に湯はり運転モードでヒートポンプサイクル１を運転するか否かを判断するものであってもよい。この場合の風呂湯はり開始時における制御フローチャートを図４に示す。なお、ここでいう１日とは、午前零時を境にするものでなくても良い。例えば午前３時を１日の境として、積算給湯熱量の演算を行うことができる。
【００７６】
図４、図５に示すように、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度を検出し（ｓｔｅｐ２）、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度によって残湯量が多いか、少ないかを判断する
ことに加えて、１日毎の積算給湯熱量Ｑとも比較して、ヒートポンプサイクル１を湯はり運転モードで運転するか否か決定する（ｓｔｅｐ３）。
【００７７】
例えば、残湯サーミスタ４０ｄの温度（Ｔ４０ｄ）が６０℃以下で残湯量が少ない場合であっても、１日毎の積算給湯熱量Ｑが予め設定された所定値（給湯熱量Ｑａ）以下であれば、残湯量は十分であると判断し、湯はり運転モードでのヒートポンプサイクル１の運転を行わない（ｓｔｅｐ５）。一方、残湯サーミスタ４０ｄの温度（Ｔ４０ｄ）が６０℃以下であっても、１日毎の積算給湯熱量Ｑが予め設定された給湯熱量Ｑａより多ければ、残湯量が不十分であると判断し、湯はり運転モードでのヒートポンプサイクル１の運転を開始する（ｓｔｅｐ４）。
【００７８】
ここで、図５に示すように、積算給湯熱量Ｑの比較対象として、複数の給湯熱量（Ｑａ、Ｑｂ。但し、Ｑａ＜Ｑｂ）を用いても良い。例えば、積算給湯熱量ＱがＱａ以下の場合には、残湯サーミスタ４０ｄの温度によらず、湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクル１の運転を行わないようにしてもよい。また、積算給湯熱量ＱがＱａよりも大きく、かつ、残湯サーミスタ４０ｄの検知温度が第１の所定値よりも低い場合には、湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクル１の運転を行うようにしてもよい。さらに、上下方向に隣り合う残湯サーミスタ（４０ｄ、４０ｅ）の検知温度の双方を用いてもよい。例えば、Ｑｂ＜Ｑの範囲で、残湯サーミスタ４０ｄの検知温度が第１の所定値（６０℃）より高く、残湯サーミスタ４０ｄの下方で隣り合う残湯サーミスタ４０ｅの検知温度が第１の所定値以下の場合には、湯はり運転モードにおいてヒートポンプサイクルを運転するようにしてもよい。さらに、最も下方の残湯サーミスタ４０ｅの検知温度が第１の所定値よりも高い場合には、積算給湯熱量Ｑによらず、湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクル１の運転を行わないようにしてもよい。ここで、上下方向に隣り合う残湯サーミスタとしては、中温出湯管１０よりも下方側の残湯サーミスタを用いることが好ましい。
【００７９】
さらに、残湯量を把握するための残湯サーミスタ温度の比較と給湯熱量演算手段５２が演算して記憶している日々の給湯熱量の比較に加えて、追い焚き熱量演算手段５３が演算して記憶している１日毎の積算保温熱量（例えば、過去７日間）にも基づいて、湯はり運転モードでヒートポンプサイクル１を運転するか否かを判断するものであってもよい。この場合の湯はり開始時における制御フローチャートを図６に示す。
【００８０】
図６、図７に示すように、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度を検出し（ｓｔｅｐ２）、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度によって残湯量が多いか、少ないかを判断することに加えて、１日毎の積算給湯熱量および積算保温熱量の合計ｑとも比較して、ヒートポンプサイクル１を湯はり運転モードで運転するか否か決定する（ｓｔｅｐ３）。
【００８１】
例えば、残湯サーミスタ４０ｄの温度（Ｔ４０ｄ）が６０℃以下で残湯量が少ない場合であっても、１日毎の給湯および保温に使用される熱量ｑが予め設定された総熱量ｑａ以下であれば、残湯量は十分であると判断し、湯はり運転モードでのヒートポンプサイクル１の運転を行わない（ｓｔｅｐ５）。一方、残湯サーミスタ４０ｄの温度（Ｔ４０ｄ）が６０℃以下であっても、１日毎の給湯および保温に使用される熱量ｑが予め設定された総熱量ｑａより多ければ、残湯量が不十分であると判断し、湯はり運転モードでのヒートポンプサイクル１の運転を開始する（ｓｔｅｐ４）。なお、図５に示す場合と同様に、熱量および温度の閾値を複数設けてもよい。
【００８２】
図８は、湯はり運転モードにより風呂湯はり開始とともにヒートポンプサイクル１の運転を開始した場合の制御シーケンスを示している。図８において、使用者による風呂湯はり指令がリモコン５０を介して入力されると、図３（または、図４、６）で示した様に残湯量が検出され、残湯量が少ないと判断した場合、圧縮機４が起動することで、ヒートポ
ンプサイクル１が起動して沸き上げポンプ２１が運転される。
【００８３】
また、注湯弁１９を開くとともに、四方切替弁１８ａを、沸き上げ戻り配管３３と湯はり戻し管３６とが連通するように切り替える。
【００８４】
この操作により、貯湯タンク３底部の水は沸き上げポンプ２１で水冷媒熱交換器５に搬送され、ここでヒートポンプサイクル１の冷媒と熱交換して自身は加熱された後に沸き上げ戻り配管３３、四方切替弁１８ａ、湯はり戻し管３６を通り、一旦、貯湯タンク３内に入る。その後、貯湯タンク３内のお湯と混合され、第１出湯管９、第２混合弁１３、第１混合弁１５、風呂注湯管２７、注湯弁１９、風呂往き配管２９また風呂戻り配管３０を経由して浴槽３１に注湯される。
【００８５】
ヒートポンプサイクル１の起動当初は、水冷媒熱交換器５の出口水温はすぐには上昇しないが、水冷媒熱交換器５から流出した温水は、湯はり戻し管３６を通過して、一旦、貯湯タンク３に入り、貯湯タンク３内のお湯と混合され、第１出湯管９を経由して供給される。よって、貯湯タンク３内に高温の湯が貯留されていることから、最終的に給湯端末および浴槽から供給される温水の温度は、目標給湯温度よりも低下することを防止できる。
【００８６】
また、図１及び図９に示すように、貯湯タンク３の内部であって、上部戻り管（沸き上げ管３５、または、湯はり戻し配管３６）の下方には、戻り配管から前記貯湯タンク内に流入する湯水の流れ方向を、第１出湯管９側へ誘導する誘導手段としてのバッフル板７０が設けられている。本実施の形態では、誘導手段７０は、湯はり戻し管３６と貯湯タンク３との接続箇所の下方に設けられている。また、バッフル板７０は、図９に示すように、第１出湯管９と貯湯タンク３との接続箇所の下方にも位置している。
【００８７】
バッフル板７０は、図９及び図１０に示すように、底部を形成する底板７０ａと、底板７０ａから連続的に構成されて、側面を形成する側方板（７０ｂ〜７０ｅ）とを有し、凹状に形成されている。バッフル板７０は、貯湯タンク３の内部に、溶接接合によって固定されている。
【００８８】
これにより、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３内に流入する湯水が、凹状に形成されたバッフル板７０に囲まれた領域に流入し、第１出湯管９側へと誘導される。したがって、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３内に流入する湯水の温度が低い場合でも、この湯水がバッフル板７０から貯湯タンク３の下方側へと流出し、貯湯タンク３内部の温度成層を乱すことを抑制できる。
【００８９】
湯はり戻し管３６から貯湯タンク３内に流入した湯水は、バッフル板７０に衝突することによって動圧を失う。これによって、貯湯タンク３内の高温の湯を攪拌して温度成層を乱すことを防止する。また、湯はり運転モード中は、第１出湯管９から湯水が流出し、これによって、第１出湯管９と貯湯タンク３との接続箇所近傍における静圧が低くなる。したがって、バッフル板７０に衝突した低温の湯水は、バッフル板７０によって、また、第１出湯管９近傍の静圧が低くなっていることによって、第１出湯管９側へと誘導される。その後、湯水は、第１出湯管９から貯湯タンク３の外部へと流出する。
【００９０】
なお、通常は、湯はり運転モード時において、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３内に流入する湯水の流量よりも、第１出湯管９から貯湯タンク３の外部へ流出する湯の流量の方が大きい。したがって、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３内に流入した湯水は、貯湯タンク３内に貯湯されていた高温の湯と混合された後、第１出湯管９から貯湯タンク３の外部へと流出する。
【００９１】
以上のバッフル板（誘導手段）７０の作用により、湯はり運転モードにおいてヒートポンプサイクル１の運転によって湯水を加熱生成し、この湯水を浴槽３１への湯はりに使用する場合でも、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３に流入する湯水が、貯湯タンク３内に残留すること、また、貯湯タンク３内の湯の温度積層を乱すことを抑制できる。したがって、貯湯タンク３の下部の水温が上昇することを抑制し、ヒートポンプサイクル１（水冷媒熱交換器５）に流入する水温を低く保つことができる。その結果、沸き上げ運転時のヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることができ、省エネルギー性を向上させることができる。
【００９２】
なお、凹状に形成されたバッフル板７０に囲まれた領域の容積は、上部戻り管（沸き上げ管３５、または、湯はり戻し配管３６）の内容積以上の大きさであることが好ましい。
【００９３】
これにより、上部戻り管の内部に滞留して温度が低下し、ヒートポンプサイクルで沸き上げを開始すると貯湯タンク３内に流入する死水（低温水）が、凹状に形成されたバッフル板（誘導手段）７０よりも下方に流出することを抑制できる。また、上部戻り管の内部に滞留し、温度が低下した湯水（死水）が、貯湯タンク３内の湯と混合された後に、第１出湯管９から流出することになる。したがって、湯はり運転の開始時においても、浴槽３１に供給される湯の温度を所定温度以上に維持することができるので、給湯装置としての使用性が向上する。
【００９４】
なお、バッフル板７０は、図１１及び図１２に示すように、側方板（７０ｂ〜７０ｅ）が、底板７０ａに対して傾斜していることが好ましい。また、図１１に示すように、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３に流入する湯水の流れ方向のベクトルが、底板７０ａに対して傾斜している側方板（７０ｂ〜７０ｅ）うちの一の側方板（７０ｂ）の傾斜面に接触するように構成されていることが好ましい。さらに、バッフル板７０は、側方板７０ｂの傾斜面に接触して反射した湯水の流れ方向ベクトルが、一の側方板（７０ｂ）と対向する側方板（７０ｃ）に向かって接触するように構成されていることが好ましい。さらに、バッフル板７０は、一の側方板（７０ｃ）に接触して反射した湯水の流れ方向ベクトルが、第１出湯管９に向かうように構成されていることが好ましい。
【００９５】
すなわち、バッフル板７０は、図１１に示すように、バッフル板７０に接触して反射した場合の反射角をα及びβとした場合に、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３の内部に流入する湯水の流れ方向のベクトルが、湯はり戻し管３６から第１出湯管９側へと誘導されるように構成されていることが好ましい。
【００９６】
なお、バッフル板７０は、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３の内部に流入する湯水の流れ方向のベクトルが、湯はり戻し管３６から第１出湯管９側へと誘導されるように構成されていれば、例えば、図１３に示すように、曲面から形成されるバッフル板７０であってもよい。
【００９７】
なお、誘導手段は、バッフル板に特に限定されない。例えば、図１４に示すように、湯はり戻し管３６に接続され、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３の内部に流入する湯水の流れ方向のベクトルを第１出湯管９に変更させるバイパスノズル７１であってもよい。バッフルノズル７１は、湯はり戻し管３６から貯湯タンク３の内部に流入する湯水の流れ方向のベクトルを第１出湯管９に変更させた後、第１出湯管９の直前で、貯湯タンク３の内部に開放されている。
【００９８】
図１５は、ヒートポンプサイクルの成績係数（ＣＯＰ）と出湯温度との関係を示したものである。ここで、貯湯運転モードにおけるヒートポンプサイクルの成績係数（ＣＯＰ）をＣＯＰＡで、湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクルの成績係数（ＣＯＰ）を
ＣＯＰＢで表すこととする。
【００９９】
貯湯運転モードにおける出湯温度（出湯温度検知手段４２の検知温度）は、通常６５℃〜９０℃が一般的であるが、湯はり運転モードにおける出湯温度を貯湯運転モードにおける出湯温度よりも低く（例えば、３５℃）なるように運転させることにより、ＣＯＰＢをＣＯＰＡよりも向上させることができ、省エネルギー性を向上させることができる。
【０１００】
湯はり運転モードにおける出湯温度を貯湯運転モードにおける出湯温度よりも低くするための具体的手段としては、沸き上げポンプ２１の回転数を貯湯運転モード時よりも大きくすることで、流量を増大させることにより、水冷媒熱交換器５の出口温度を貯湯運転モード時の出湯温度よりも低下させることができる。
【０１０１】
図１６は、湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクル１の加熱能力と圧縮比の関係を示したものである。圧縮機４の回転数が同じ場合、圧縮比が大きくなるほど吐出圧力が高くなるとともに、吐出温度も高くなり加熱能力は高くなるので、若干ではあるが右上がりの特性となる（実線）。
【０１０２】
さらに、出湯温度が同じ場合、加熱能力に関係なく吐出圧力はほぼ同じであるが、加熱能力が高くなるほど、圧縮機４の回転数が高くなり吸入圧力は低くなるため、圧縮比は大きくなり、右上がりの特性となる（一点鎖線）。
【０１０３】
例えば、圧縮機４の信頼性を確保できる圧縮比をｄ（破線）とすると、加熱能力が低いほど、圧縮機４の回転数は低くできるが、出湯温度は高くする必要があることがわかる。
【０１０４】
図１７は、湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクル１の加熱能力と湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクルの成績係数（ＣＯＰ）であるＣＯＰＢの関係を示したものである。図１６における圧縮比ｄにおいて、ＣＯＰＢは、貯湯運転モード時における加熱能力が、４．５（ｋＷ）の場合、その加熱能力より低いｅ１（ｋＷ）がピークとなる。
【０１０５】
しかしながら、湯はり運転モード時は、貯湯タンク３からのお湯とヒートポンプサイクル１からのお湯を併用するため、ヒートポンプサイクル１の加熱能力が低い場合、貯湯タンク３からのお湯を多く必要とすることとなる。
【０１０６】
図１８は、湯はり運転モード時におけるヒートポンプサイクル１の加熱能力と風呂注湯ＣＯＰの関係を示したものである。ここで、風呂注湯ＣＯＰは、（数１）で示される。
【０１０７】
【数１】
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風呂注湯ＣＯＰは、貯湯運転モードにおけるＣＯＰＡ（例えば、加熱能力が４．５ｋＷ）、湯はり時に貯湯タンク３から使用した熱量、湯はり運転モードにおけるＣＯＰＢ（例えば、加熱能力を３．０ｋＷ、３．５ｋＷ、４．０ｋＷ、４．５ｋＷ、５．０ｋＷ）と湯はり時にヒートポンプサイクル１で沸き上げた熱量および湯はり熱量で表される。
【０１０８】
ここで、湯はり熱量は、浴槽３１にはったお湯の熱量であり、貯湯タンク３から使用した熱量とヒートポンプサイクル１で沸き上げた熱量の合計で表される。また、ヒートポンプサイクル１で沸き上げた熱量は、ヒートポンプサイクル１の加熱能力と運転時間の積で算出する。したがって、貯湯タンク３から使用した熱量は、浴槽３１にはったお湯の熱量とヒートポンプサイクル１で沸き上げた熱量の差として算出する。
【０１０９】
図１８をみるとわかるように、風呂注湯ＣＯＰは、貯湯運転モード時における加熱能力が、４．５（ｋＷ）の場合、その加熱能力より大きいｅ２（ｋＷ）がピークとなる。
【０１１０】
図１９は、湯はり運転モード時における圧縮機４の回転数と風呂注湯ＣＯＰの関係を示したものである。これは、図１８と同様に例えば、圧縮機回転数を３０Ｈｚ、３５Ｈｚ、４０Ｈｚ、４５Ｈｚ、５０Ｈｚに変化させ、それぞれの回転数に対する加熱能力から風呂注湯ＣＯＰを算出したものである。
【０１１１】
図１９をみるとわかるように、風呂注湯ＣＯＰは、貯湯運転モード時における圧縮機４の回転数が、例えば、４５（Ｈｚ）の場合、その回転数より高いｅ３（Ｈｚ）がピークとなる。
【０１１２】
前述の通り、風呂湯はりの検知は、リモコン５０を介した使用者の指令によっても、貯湯タンクからの連続給湯量が所定量以上となったことを検知することによっても可能であるが、リモコン５０からの指示によって湯はり運転モードでの浴槽への注湯を開始すれば、浴槽への注湯開始と略同時にヒートポンプサイクル１を湯はり運転モードで運転開始することができるので、ヒートポンプサイクル１で沸き上げる湯の熱量が最大となる。したがって、（数１）中の「ヒートポンプで沸き上げた熱量」を最大化し、「貯湯タンクから使用した熱量」を最小化するので、風呂注湯ＣＯＰを最大化することができる。
【０１１３】
次に、湯はり運転モードの停止時について説明する。
【０１１４】
図２０は、風呂湯はり完了時における制御フローチャートを示している。図２０において、湯はり運転モードでヒートポンプサイクル１を運転しながらの風呂湯はり中（ｓｔｅｐ１）において、水位センサ４６などにおいて、所定の湯量がはられた場合、風呂湯はり完了を検出する（ｓｔｅｐ２）と、残湯量を把握するために貯湯タンク３の壁面に設置している残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度が検出される（ｓｔｅｐ３）。
【０１１５】
次に、残湯量が多いか、少ないかの判断するために、残湯サーミスタ４０ｂの温度が予め決定しておいた温度より高いか、低いかが比較される（ｓｔｅｐ４）。例えば、ｓｔｅｐ４で、残湯サーミスタ４０ｂの温度（Ｔ４０ｂ）が６０℃未満の場合、残湯量が少ないと判断され、ヒートポンプサイクル１の運転を停止せずに、湯はり運転モードから貯湯運転モードに移行される（ｓｔｅｐ５）。貯湯運転モードにおいて、所定の条件を満たした場合、貯湯運転が完了し（ｓｔｅｐ６）、ヒートポンプサイクル１の圧縮機４の運転を停止する（ｓｔｅｐ７）。
【０１１６】
一方、ｓｔｅｐ４で、残湯サーミスタ４０ｂの温度（Ｔ４０ｂ）が６０℃以上の場合、残湯量が多いと判断される場合であっても、中温出湯管１０の接続部の最も近い残湯サーミスタ４０ｃの温度（Ｔ４０ｃ）が３０℃未満であるときには、中温出湯管１０の接続部より上方に中温水が貯湯されていると判断し（ｓｔｅｐ８）、ヒートポンプサイクル１の運転を停止せずに、湯はり運転モードから貯湯運転モードに移行される（ｓｔｅｐ５）。貯湯運転モードにおいて、所定の条件を満たした場合、貯湯運転が完了し（ｓｔｅｐ６）、ヒートポンプサイクル１の圧縮機４の運転を停止する（ｓｔｅｐ７）。
【０１１７】
なお、残湯量を把握するための残湯サーミスタ温度の比較に加えて、給湯熱量演算手段５２が演算して記憶している１日毎の給湯熱量（例えば、過去７日間平均）に基づいて、風呂湯はり完了後に湯はり運転モードから貯湯運転モードへと移行させて、ヒートポンプサイクル１の運転を停止せずに継続して運転するか否かを判断するものであってもよい。この場合の風呂湯はり完了時における制御フローチャートを図２１に示す。
【０１１８】
図２１、図２２に示すように、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度を検出し（ｓｔｅｐ３）、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度によって残湯量が多いか、少ないかを判断することに加えて、日々の給湯熱量Ｑとも比較して、ヒートポンプサイクル１を湯はり運転モードから貯湯運転モードへと移行させて、継続して運転するか否か決定する（ｓｔｅｐ４）。
【０１１９】
例えば、残湯サーミスタ４０ａの温度（Ｔ４０ａ）が６０℃未満で残湯量が比較的少ない場合であっても、１日毎の積算給湯熱量Ｑが予め設定された給湯熱量Ｑｃ以下であれば、残湯量は十分であると判断し、中温出湯管１０の接続部よりも上方に中温水が貯湯されているか否かの判断へと移る（ｓｔｅｐ８）。一方、残湯サーミスタ４０ａの温度（Ｔ４０ａ）が６０℃未満であっても、１日毎の積算給湯熱量Ｑが予め設定された給湯熱量Ｑｃより多ければ、残湯量が不十分であると判断し、ヒートポンプサイクル１を湯はり運転モードから貯湯運転モードへと移行させて、継続して運転を行う（ｓｔｅｐ５）。
【０１２０】
ここで、図２２に示すように、積算給湯熱量Ｑの比較対象として、複数の給湯熱量（Ｑｃ、Ｑｄ。但し、Ｑｃ＜Ｑｄ）を用いても良い。例えば、積算給湯熱量ＱがＱｃ以下の場合には、残湯サーミスタ４０ａの温度によらず、湯はり運転モードにおけるヒートポンプサイクルの運転を停止するようにしてもよい。また、積算給湯熱量ＱがＱｃよりも大きく、かつ、残湯サーミスタ４０ａの検知温度が第１の所定値よりも低い場合には、湯はり運転モードから貯湯運転モードに移行してもよい。
【０１２１】
さらに、残湯量を把握するための残湯サーミスタ温度の比較と給湯熱量演算手段５２が演算して記憶している１日毎の積算給湯熱量の比較に加えて、追い焚き熱量演算手段５３が演算して記憶している１日毎の積算保温熱量（例えば、過去７日間）に基づいて、風呂湯はり完了後に湯はり運転モードから貯湯運転モードへと移行させて、ヒートポンプサイクル１の運転を停止せずに継続して運転するか否かを判断するものであってもよい。この場合の風呂湯はり完了時における制御フローチャートを図２３に示す。
【０１２２】
図２３、図２４に示すように、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度を検出し（ｓｔｅｐ３）、残湯サーミスタ４０ａ〜４０ｅの温度によって残湯量が多いか、少ないかを判断することに加えて、日々の給湯および保温に使用した熱量ｑとも比較して、ヒートポンプサイクル１を湯はり運転モードから貯湯運転モードへと移行させて、継続して運転するか否か決定する（ｓｔｅｐ４）。
【０１２３】
例えば、残湯サーミスタ４０ａの温度（Ｔ４０ａ）が６０℃未満で残湯量が比較的少ない場合であっても、日々の給湯および保温に使用した熱量ｑが予め設定された総熱量ｑｃ以下であれば、残湯量は十分であると判断し、残湯量は十分であると判断し、中温出湯管１０の接続部よりも上方に中温水が貯湯されているか否かの判断へと移る（ｓｔｅｐ８）。一方、残湯サーミスタ４０ａの温度（Ｔ４０ａ）が６０℃未満であっても、日々の給湯および保温に使用した熱量ｑが予め設定された総熱量ｑｃより多ければ、残湯量が不十分であると判断し、ヒートポンプサイクル１を湯はり運転モードから貯湯運転モードへと移行させて、継続して運転を行う（ｓｔｅｐ５）。
【０１２４】
したがって、残湯量が少ない場合、湯はり運転モードから貯湯運転モードへ圧縮機を停
止させることなく移行させるので、その後、新たに貯湯運転モードで運転させる場合に比べ、起動ロスを低減できる。また、残湯量が多い場合、湯はり運転モードが完了するとともに圧縮機の運転を停止するため、湯余りによるエネルギーロスを低減できるとともに、残湯量が十分に多い場合であっても、中温水が中温出湯管１０よりも上方に貯湯されている場合には、貯湯運転モードでヒートポンプサイクル１が加熱生成した高温の湯を貯湯タンク３の略頂部から貯湯させ、中温水を中温出湯管１０近傍まで押し下げることによって、貯湯タンク３内の中温水を取り出し可能にすることができる。
【０１２５】
図２５（ａ）は、中温出湯回路がある場合の貯湯タンク内の温度分布の変化を示した図である。６１は湯はり運転モードで湯はりを行う前の温度分布、６２は湯はり運転モードで湯はりを行った後の温度分布、６３はその後、給湯と沸き上げ運転を行った後の温度分布を示す。
【０１２６】
湯はり運転モードで湯はりを行うことにより貯湯タンク３の上部は温度が低下する（６１→６２）。その後、中温出湯を行いながら給湯、沸き上げ運転を行うことにより、温度分布の角度はα→β（β＞α）へと変化する（６２→６３）。これは、湯はり運転モードで湯はりを行うことにより悪化した温度分布を中温出湯により改善できたことを意味しており、その後に行われる夜間沸き上げ運転の運転効率の低下を回避でき、省エネルギー性が損なわれることはない。
【０１２７】
また、沸き上げ管３５が貯湯タンク３の略頂部に接続されているので、貯湯運転モードにてヒートポンプサイクル１が加熱した湯を貯湯タンク３の頂部に貯めて、湯はり運転モードにて浴槽への注湯を行った後でも、貯湯タンク３内の湯温を高温に保つことができる。これにより、高温でのカラン給湯や浴槽の湯の保温など、高温の湯を必要とする場合にも、使用者の快適性や利便性を損なうことがない。
【０１２８】
図２５（ｂ）は、中温出湯回路がない場合の貯湯タンク内の温度分布の変化を示した図である。６１は湯はり運転モードで湯はりを行う前の温度分布、６４は湯はり運転モードで湯はりを行った後の温度分布、６５はその後、給湯と沸き上げ運転を行った後の温度分布を示す。
【０１２９】
湯はり運転モードで湯はりを行うことにより貯湯タンク３の上部は温度が低下する（６１→６４）。その後、給湯、沸き上げ運転を行っても、温度分布の角度はγ（β＞α＞γ）は変化しない（６４→６５）。これは、中温出湯回路がないため、湯はり運転モードで湯はりを行うことにより悪化した温度分布が改善できなかったことを意味しており、その後に行われる夜間沸き上げ運転の運転効率の低下を招き、省エネルギー性が損なわれることとなる。
【０１３０】
したがって、中温出湯回路を備えているため、湯はり運転モードで湯はりを行い、若干崩れた貯湯タンク３の温度分布を改善することができ、ヒートポンプユニット２の運転効率の低下を回避でき、省エネルギー性が損なわれることはない。
【０１３１】
以上のように、貯湯タンク３の頂部と底部との間から湯を取り出す中温出湯管１０を設け、中温出湯管１０は、湯はり戻し管３６よりも下方に配設されるようにすることができる。ヒートポンプサイクル１が湯はり運転モードにおいて加熱生成した温水は、貯湯タンク３内の中温出湯管１０よりも上部から流入する。ここで、第１出湯管９から流出せず、貯湯タンク３内で下部へと流下する温水は、中温出湯管１０から取り出すことができるので、貯湯タンク３内の中温水の量を低減し、ヒートポンプサイクル１に流入する水の温度を低く維持してヒートポンプサイクル１の沸き上げに係るＣＯＰを向上させることができる。
【０１３２】
なお、湯はり戻し管３６を、貯湯タンク３に接続することにより、貯湯タンク３から浴槽へ供給される湯の温度が、貯湯タンク３の上部の湯の温度と略同一になるので、浴槽へ供給する湯の温度を貯湯温度検知手段４０で検知する貯湯温度として認知することができる。したがって、湯はり運転モードで加熱生成した温を湯はりに利用しながらも、浴槽への湯はり温度が所望の温度以下に低下しないように容易に制御することができる。
【０１３３】
（実施の形態２）
図２６は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯装置の構成図である。
【０１３４】
本実施の形態が、の実施の形態１と異なる点は、湯はり戻し管３６を沸き上げ管３５と共用することにより削減し、それに伴い四方切替弁１８ａを三方切替弁１８ｂに置き替えたところである。
【０１３５】
このように、本実施の形態によれば、湯はり戻し管３６を削減することができ、低コストで同じ効果を得るだけでなく、配管からの放熱ロスを低減することができ、省エネルギー性が向上する。
【０１３６】
なお、本実施の形態において、誘導手段（７０、７１）は、沸き上げ管３５及び第１出湯管９の下方に設けられる。また、誘導手段がバイパスノズル７１である場合は、バイパスノズルは沸き上げ管３５に接続される。
【０１３７】
なお、ヒートポンプサイクルによって沸き上げた湯を貯湯タンクへ供給する沸き上げ配管を、貯湯タンクの略頂部に接続することもできる。これにより、貯湯タンクの上部から貯湯タンク内に湯を供給することになる。よって、貯湯タンクの上部から湯を取り出すことで高温でのカラン給湯や浴槽の湯の保温など、高温の湯を必要とする負荷にも湯切れすることなく応じることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯装置は、使用者の快適性や利便性を損なうことなく、省エネルギー性に優れているため、家庭用の給湯装置に適用できるほか、熱源と貯湯タンクを有するシステムにおいて業務用などにも適用できる。
【符号の説明】
【０１３９】
１  ヒートポンプサイクル
３  貯湯タンク
４  圧縮機
５  水冷媒熱交換器
６  減圧手段
７  蒸発器
９  第１出湯管
１０  中温出湯管
１１  給水管
１２  給水分岐部
１３  第２混合弁（中間混合弁）
１４  第３混合弁（給湯混合弁）
１５  第１混合弁（風呂混合弁）
１６  出湯分岐管
１７  出湯合流管
１８ａ  四方切替弁
１９  注湯弁
２０  減圧弁
２１  沸き上げポンプ
２７  風呂注湯管
２８  給湯管
３１  浴槽
３２  沸き上げ往き配管
３３  沸き上げ戻り配管
３５  沸き上げ管（上部戻り管）
３６  湯はり戻し管（上部戻り管）
４０ａ〜４０ｅ  貯湯温度検知手段（残湯サーミスタ）
４１  入水温度検知手段
４２  出湯温度検知手段（出湯温度センサ）
４３ａ  給湯温度センサ
４３ｂ  風呂給湯温度センサ
４４  追い焚き戻り温度センサ
４７ａ  給湯流量センサ
４７ｂ  風呂給湯流量センサ
５１  制御手段
５２  給湯熱量演算手段
５３  追い焚き熱量演算手段
７０  バッフル板（誘導手段）
７１  バイパスノズル（誘導手段）
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図１２】
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