(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、ヒートポンプ給湯装置において、中温残湯量を低減することにある。【解決手段】  上記目的は、ヒートポンプ冷媒回路と、前記ヒートポンプ冷媒回路で加熱された水を貯湯する貯湯タンクとを備え、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と前記貯湯タンクに貯えた湯とを給湯端末に供給可能なヒートポンプ給湯装置において、前記貯湯タンクに貯えた湯と、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯であって、前記貯湯タンクに貯えた湯の温度より高い湯とを混合して前記給湯端末に給湯するヒートポンプ給湯装置により達成される。【選択図】図４
2008298386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ冷媒回路と、前記ヒートポンプ冷媒回路で加熱された水を貯湯する貯湯タンクとを備え、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と前記貯湯タンクに貯えた湯とを給湯端末に供給可能なヒートポンプ給湯装置において、
前記貯湯タンクに貯えた湯と、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯であって、前記貯湯タンクに貯えた湯の温度より高い湯とを混合して前記給湯端末に給湯するヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯は、給湯設定温度より高く、
前記貯湯タンクに貯えた湯は、前記給湯設定温度より温度が低い、
ことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記貯湯タンクに貯えた湯の温度と給湯設定温度との温度差に基づいて、前記ヒートポンプ冷媒回路で加熱される水の温度の目標値を設定する制御装置を設けたこと特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記貯湯タンクに貯えた湯の温度が、給湯設定温度より低くなった場合でも前記貯湯タンクへの沸き戻し運転を行わず、前記給湯設定温度よりも低い所定値以下になった後に沸き戻し運転を行うこと特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記沸き戻し運転は、前記貯湯タンクの側壁に複数配設された温度センサのうち、一番上に配設された温度センサの温度が、前記給湯設定温度よりも低い所定値以下になった後に行われること特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯は、給湯設定温度より低く、
前記貯湯タンクに貯えた湯も、前記給湯設定温度より温度が低い、
ことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記貯湯タンクから出湯した湯と、その量よりも少ない前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯を混合することを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項８】
圧縮機を有するヒートポンプ冷媒回路と、前記ヒートポンプ冷媒回路で加熱された水を貯湯する貯湯タンクとを備え、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と前記貯湯タンクに貯えた湯とを給湯端末に供給可能なヒートポンプ給湯装置において、
前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と前記貯湯タンクから出湯した湯とを混合して給湯設定温度で前記給湯端末に供給している状態から、前記貯湯タンク内の湯の温度が、前記給湯設定温度以下になった場合、前記圧縮機の回転数を増加させる制御装置を有し、
前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯を前記貯湯タンクから出湯した湯でぬるめて前記給湯端末に供給するヒートポンプ給湯装置。
【請求項９】
請求項８において、
給湯停止後、前記貯湯タンクの沸き戻し運転を行うことを特徴とする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、ヒートポンプ式の給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ給湯装置を大別すると、特許文献１のような貯湯式ヒートポンプ給湯装置と特許文献２のような瞬間式ヒートポンプ給湯装置に分かれる。
【０００３】
貯湯式ヒートポンプ給湯装置では、加熱能力が４.５〜６.０ｋＷあり、深夜時間帯に安価な夜間電力を利用して６５〜９０℃の高温湯に沸き上げ、貯湯タンクに３００〜４８０Ｌの湯を貯える。日中の給湯時には、貯湯タンクに貯えた高温湯に水を混合して使用する。
【０００４】
一方、瞬間式ヒートポンプ給湯装置では、給水管から導入された水を水熱交換器で昇温してそのまま使用端末に給湯し、大型の貯湯タンクを不要としている。そして、ヒートポンプ回路の運転開始直後の圧力条件が安定するまでは、水を温めるのに十分な凝縮熱を発生させることができないので、立ち上がりの短時間だけ小型の給湯タンクに貯蔵した湯に水熱交換器からの水を混合して給湯している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３４０７０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の貯湯式ヒートポンプ給湯装置では、貯湯タンクに貯えた高温湯に水を混合して使用するため、所望の温度である給湯設定温度より温度の低い貯湯タンク内の湯は、有効に利用することができない。例えば、貯湯タンクを沸き上げた後、放熱等によって給湯設定温度より温度の低下した貯湯タンク内の湯には、大きな熱量が残っているにもかかわらず、必要な温度の湯を供給することができない（このように、給湯設定温度より温度が低いが、大きな熱量を持っている貯湯タンク内の湯を中温残湯と称することとする）。
【０００７】
このため、再度の沸き上げが必要である。沸き上げ時の効率を考えると、ヒートポンプ給湯装置への入水温度が高いほど、ヒートポンプの消費電力に対する水加熱能力の割合であるＣＯＰ、いわゆるエネルギー効率は低くなる。つまり、水道管から給水された水のように温度の低い水を沸き上げるよりも、中温残湯部分のように温度の高い湯を沸き上げる方が、エネルギー効率が低いことになる。また、中温残湯量が多いほど沸き上げ時のエネルギー効率が低下する。
【０００８】
また、特許文献２に記載の瞬間式ヒートポンプ給湯装置では、運転開始後、瞬間回路が立ち上がるまでの短時間だけ、水熱交換器からの湯水に、小型の給湯タンクに貯蔵した湯を混合して所望の温度の湯を給湯している。このため、給湯設定温度より温度の低い給湯タンク内の湯は、使用することができない。立ち上がりに長時間を要する等して有効な湯の貯湯量が少なくなってくると、給湯タンク内の湯の温度が給湯設定温度より低くなる場合が生じる。そうなると、大きな熱量を持っている中温残湯を含む給湯タンクを再度沸き上げる必要がある。この沸き上げは給湯停止後に行われる。沸き上げ時の効率については前述の通りである。
【０００９】
また、貯湯式ヒートポンプ給湯装置の貯湯タンクと同様に、例えば、給湯タンクを沸き上げた後、放熱等によって給湯設定温度より温度の低下した貯湯タンク内の中温残湯は、大きな熱量が残っているにもかかわらず、必要な温度の湯を供給することができない。このため、再度の沸き上げが必要である。沸き上げ時の効率については前述の通りである。
【００１０】
本発明は上記従来技術に鑑みなされたものであり、その目的は、ヒートポンプ給湯装置において、中温残湯量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、
ヒートポンプ冷媒回路と、前記ヒートポンプ冷媒回路で加熱された水を貯湯する貯湯タンクとを備え、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と前記貯湯タンクに貯えた湯とを給湯端末に供給可能なヒートポンプ給湯装置において、
前記貯湯タンクに貯えた湯と、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯であって、前記貯湯タンクに貯えた湯の温度より高い湯とを混合して前記給湯端末に給湯するヒートポンプ給湯装置
により達成される。
【００１２】
また、上記目的は、
圧縮機を有するヒートポンプ冷媒回路と、前記ヒートポンプ冷媒回路で加熱された水を貯湯する貯湯タンクとを備え、前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と前記貯湯タンクに貯えた湯とを給湯端末に供給可能なヒートポンプ給湯装置において、
前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と前記貯湯タンクから出湯した湯とを混合して給湯設定温度で前記給湯端末に供給している状態から、前記貯湯タンク内の湯の温度が、前記給湯設定温度以下になった場合、前記圧縮機の回転数を増加させる制御装置を有し、
前記ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯を前記貯湯タンクから出湯した湯でぬるめて前記給湯端末に供給するヒートポンプ給湯装置
により達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タンク内の中温残湯量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るヒートポンプ給湯装置の一実施例を、図面に基づいて説明する。図１〜図３に、ヒートポンプ給湯装置１００の系統図を示す。ヒートポンプ給湯装置１００は、大別してヒートポンプ冷媒回路９０および給水回路９１，給湯回路９２，風呂湯張り回路９３，風呂追焚き加熱回路９４，風呂追焚き吸熱回路９５，タンク沸き戻し回路９６を有している。
【００１５】
次に各回路ごとにその構成を、以下に説明する。
【００１６】
本実施形態におけるヒートポンプ冷媒回路９０（図１，図２（ａ））は、瞬間給湯能力をより高めるために二つの冷媒回路を備えている。給湯装置として適切な出湯量を維持できる熱量が得られるならば一つの冷媒回路でも構わない。ヒートポンプ冷媒回路９０の冷媒を二酸化炭素として、高温の湯を供給可能にしている。
【００１７】
第１のヒートポンプ冷媒回路９０ａは、冷媒を圧縮して高温の冷媒とする圧縮機１ａ、この圧縮機１ａで圧縮され高温となった冷媒と給湯のために供給された水（給水）とが熱交換する水冷媒熱交換器２、この水冷媒熱交換器２を出た冷媒を減圧する膨張弁３ａ，この膨張弁３ａを出た低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器４ａを冷媒管路で接続して構成されている。
【００１８】
また、第２のヒートポンプ冷媒回路９０ｂも、第１の冷媒回路９０ａと同様に、冷媒を圧縮して高温の冷媒とする圧縮機１ｂ、この圧縮機１ｂで圧縮され高温となった冷媒と給湯のために供給された水（給水）とが熱交換する水冷媒熱交換器２、この水冷媒熱交換器２を出た冷媒を減圧する膨張弁３ｂ，この膨張弁３ｂを出た低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器４ｂを冷媒管路で接続して構成されている。
【００１９】
圧縮機１ａ，１ｂは、インバータ制御により容量制御が可能になっており、低速（例えば１０００rpm）から高速（例えば６０００rpm）まで回転速度が可変である。蒸発器４ａ，４ｂは空気冷媒熱交換器であり、室外ファン５ａ，５ｂにより室外の大量の空気と減圧された冷媒とを熱交換させる。
【００２０】
水冷媒熱交換器２は、冷媒側伝熱管２ａ，２ｂと水側伝熱管２ｃ，２ｄとを有しており、冷媒側伝熱管２ａ，２ｂの冷媒の流れと水側伝熱管２ｃ，２ｄの水の流れとは対向流になっている。そして、高温高圧の冷媒と低温の水とが熱交換する。即ち、水冷媒熱交換器２の入口（図中では水冷媒熱交換器２の下側）で低温であった水が水側伝熱管２ｃ，２ｄを通過する際に徐々に加熱され、水冷媒熱交換器２の出口（図中では水冷媒熱交換器２の上側）で、後述する制御装置１２０により設定された所定の温度に昇温される。
【００２１】
給水回路９１（図１，図２（ｂ））は、外部から上水を取り込むための給水金具１１，取り込んだ上水を適正な水圧に調整する減圧弁１２，給水流量を測定する給水流量センサ１３，給水がどれだけ水冷媒熱交換器２に流れているかを測定する水冷媒熱交換器流量センサ１５，水冷媒熱交換器２側から給水金具１１側へ水が逆流するのを防止するための逆止弁１４を有する。給水金具１１から水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｃ，２ｄまでが水配管で接続されており、これらの部材がこの水配管に設けられている。
【００２２】
給湯回路９２（図１，図２（ｃ））は、水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｃ，２ｄから装置外部の給湯配管に接続される給湯金具１９までの水管路と各部材とを含む。水冷媒熱交換器２から給湯金具１９の間には、水側伝熱管２ｃ，２ｄで加熱された湯水と貯湯タンク２１に貯められた湯水とを混合するのに用いる第１湯水混合弁１６と、第１湯水混合弁１６を通過した湯水に給水回路９１から給水された水を混合するのに用いる第２湯水混合弁１７と、第２湯水混合弁１７を通過した湯水の流量を調整する流量調整弁１８とが配置されている。
【００２３】
なお、貯湯タンク２１から給湯回路９２の一部を通って給湯金具１９に至る回路をタンク給湯回路９２Ｔと称することとする。タンク給湯回路９２Ｔにより給湯するときは、貯湯タンク２１から出湯する量と同じ量の水を貯湯タンク２１の下部２１ｃから流入させなければならない。
【００２４】
第１湯水混合弁１６の一方の流入口は、貯湯タンク２１の上部２１ａに接続されている。また、貯湯タンク２１の下部２１ｃは、点ＡＡで給水回路９１と接続されている。貯湯タンク２１は、タンク沸き戻し回路９６（図１，図３（ｃ））の水冷媒熱交換器２が予め加熱した約６０〜９０℃の高温の湯を貯えるのに使用される。第１湯水混合弁１６は、制御装置１２０の指令により、貯湯タンク２１に蓄えられた湯水を、水冷媒熱交換器２から供給された湯水と混合するのに用いられる。具体的には、第１湯水混合弁１６からは、水冷媒熱交換器２で加熱された湯水が所望の温度に昇温されるまで、貯湯タンク２１に蓄えられた高温の湯を混合することにより、制御装置１２０で設定された所定の温度の湯水が流出される。このとき給水金具１１から給水された水（の全部または一部）は、点ＡＡで分流して貯湯タンク２１と水冷媒熱交換器２とに向かう。水冷媒熱交換器２の湯水と貯湯タンク２１からの湯は、第１湯水混合弁１６でまた合流する。また、第１湯水混合弁１６からは、後述するように温度の低くなった貯湯タンク２１内の湯水と、水冷媒熱交換器２で加熱された温度の高い湯を混合し、制御装置１２０で設定された所定の温度の湯水が流出される。
【００２５】
第２湯水混合弁１７の一方の流入口は水管路に接続されている。この水管路は、給水回路９１から分岐している（図２（ｂ）（ｃ）の「Ｃ」辺り）。つまり、給水金具１１から給水された水の一部が流れることができるようになっている。第２湯水混合弁１７では、制御装置１２０の指令により第１湯水混合弁１６で混合された湯水と給水回路９１から分岐して供給される水が混合され得る。この第２湯水混合弁１７は給湯直前の温度の微調整のための弁であるともいえる。制御装置１２０は、設定した所定の給湯温度（約３５〜６０℃程度）の湯を給湯金具１９を経て出湯端末へ出湯するために、第１湯水混合弁１６と第２湯水混合弁１７の開閉を制御する。
【００２６】
風呂湯張り回路９３（図１，図３（ａ））は、給湯回路９２の流量調整弁１８と給湯金具１９を接続する管路１９ａから分岐している。風呂湯張り回路９３は、分岐部１９ａから浴槽３６に湯水を供給するための入出湯金具３５までを含んでいる。風呂湯張り回路９３の配管中には、注湯電磁弁３１およびフロースイッチ３２，風呂循環ポンプ３３，水位センサ３４，入出湯金具３５が、順次配置されている。
【００２７】
注湯電磁弁３１は、分岐部１９ａから浴槽３６側に湯を導くのに用いられる。フロースイッチ３２は、風呂湯張り回路９３中の湯の流れを検出する。風呂循環ポンプ３３は、風呂追焚き時に浴槽３６の湯水を、風呂追焚き熱交換器２９に給水するのに用いられる。水位センサ３４は、浴槽３６に注湯された湯水の水位を検出する。入出湯金具３５と浴槽３６に取り付けた風呂循環アダプタ３６ａとは、水管路で接続される。
【００２８】
風呂追焚き加熱回路９４（図１，図３（ｂ））は、浴槽３６の湯水を再加熱するための回路であり、風呂追焚き熱交換器２９を有している。風呂追焚き熱交換器２９の２次冷媒側伝熱管２９ａの出口側に接続された機内循環ポンプ２３が、水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｃ，２ｄに水を供給する。水側伝熱管２ｃ，２ｄでは、水を加熱する。加熱されて温度上昇した水（高温水）は、給湯回路９２から分岐した配管中に設けた追焚き電磁弁２７と逆止弁２８を通過する。ここで、風呂追焚き加熱回路９４が動作中は、追焚き電磁弁２７は開状態になっている。
【００２９】
逆止弁２８を経た高温水は、風呂追焚き熱交換器２９の２次冷媒側伝熱管２９ａに流入する。風呂追焚き熱交換器２９では、２次冷媒側伝熱管２９ａ内の高温水の流れと浴槽水側伝熱管２９ｂ内の湯水の流れとが対向流を形成している。浴槽水側伝熱管２９ｂ内の湯水と熱交換した高温水は温度低下して低温水になり、機内循環ポンプ２３に流入する。その後、低温水は、給水回路９１の逆止弁１４の下流側に接続された水管路から水冷媒熱交換器２に戻される。以後、風呂追焚き運転を継続している間中、この風呂追焚き加熱回路９４を水が循環する。
【００３０】
風呂追焚き吸熱回路９５（図１，図３（ｂ））は、浴槽３６内の湯水を加温する回路であり、浴槽３６に設けた風呂循環アダプタ３６ａから浴槽水を、入出湯金具３５を通じて風呂追焚き熱交換器２９に導く。浴槽３６から取り出された浴槽水は、水位センサ３４を経て、風呂循環ポンプ３３に導かれる。風呂循環ポンプ３３は、浴槽水を加圧してフロースイッチ３２を介して風呂追焚き熱交換器２９に供給する。このとき、風呂湯張り回路９３に設けた注湯電磁弁３１を閉状態にして、浴槽水を風呂追焚き熱交換器２９に導く。浴槽水は、風呂追焚き熱交換器２９の浴槽水側伝熱管２９ｂを流通する際に加熱され、入出湯金具３７を介して風呂循環アダプタ３６ａに戻される。
【００３１】
タンク沸き戻し回路９６（図１，図３（ｃ））は、水冷媒熱交換器２で加熱した湯を貯湯タンク２１に導く回路である。タンク沸き戻し回路９６は、貯湯タンク２１とこの貯湯タンクに送湯するための機内循環ポンプ２３と、第１湯水混合弁１６とを含む。タンク沸き戻し回路９６を動作させるときは、風呂追焚き加熱回路９４が有する追焚き電磁弁２７を閉にする。第１湯水混合弁１６では、水冷媒熱交換器２側と貯湯タンク２１とを連通させる。第２湯水混合弁１７では、第１湯水混合弁１６と給水側とを遮断する。この状態で、機内循環ポンプ２３を運転して、貯湯タンク２１内の水を貯湯タンク２１の下部２１ｃから水冷媒熱交換器２に供給する。水冷媒熱交換器２で、貯湯タンク２１に貯えられた湯水を約６０〜９０℃に加熱し、第１湯水混合弁１６を経て貯湯タンク２１の上部２１ａに戻す。
【００３２】
すると高温の湯が貯湯タンク２１上部に貯まることとなり、下部から高温ではない低温の湯が押し出される。貯湯タンク２１内の貯湯状態は層分離状態として知られている通りであり、上部から高温，中温，低温と連続的な温度分布となっている。この中温の湯の一部が熱量は十分に残っているが給湯設定温度より温度が低い中温残湯となる。沸き戻し終了は水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２が所定温度に達したときである。すると中温湯が貯湯タンク２１の下部から押し出され、高温の湯が押し出されて沸き戻し終了となる。低温水が押し出された段階では水冷媒熱交換器２内での温度差が大きく、つまり熱交換の効率が良い状態で沸き戻すことができるが、中温湯，高温湯と押し出されるに従って徐々に効率は低下する。
【００３３】
設定温度が６０℃（または９０℃）沸き戻しにあたっては、例えば、タンク内の殆どが６０℃（または９０℃）の湯になれば良いので、水冷媒熱交換器水入口温度センサ６１で５０℃（または６０℃）が検出されたら沸き戻し終了とするということが行われる。
【００３４】
なお、ヒートポンプ冷媒回路９０を立ち上げる時などは、ヒートポンプ冷媒回路９０の加熱能力が十分でない。そこで、水冷媒熱交換器２が所定の温度で水を加熱できるようになるまで、風呂追焚き加熱回路９４を用いて、予熱運転する。具体的には、追焚き電磁弁２７を開とし、第１湯水混合弁１６の水冷媒熱交換器２側と貯湯タンク２１とを遮断する。第２湯水混合弁１７の第１湯水混合弁１６側と給水側も遮断する。この状態で、機内循環ポンプ２３を運転し、水冷媒熱交換器２と風呂追焚き熱交換器２９との間を水が循環するようにする。
【００３５】
上記回路を運転する制御装置１２０の具体的な動作について、以下に説明する。制御装置１２０は、ヒートポンプ冷媒回路９０を運転／停止する。また、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度や膨張弁３ａ，３ｂの開度を制御する。さらに、給湯回路９２の湯水混合弁１６，１７，流量調整弁１８等の水関係機器も制御する。
【００３６】
本実施例に示すヒートポンプ給湯装置１００は、ヒートポンプ冷媒回路９０の圧縮機１ａ，１ｂの吐出側に、圧縮機吐出圧力センサ５１ａ，５１ｂを設けている。さらにヒートポンプ給湯装置１００は図示しないものも含めて多数の温度センサを有しており、これらは制御装置１２０に接続されている。
【００３７】
ヒートポンプ冷媒回路９０では、圧縮機１ａ，１ｂの吐出側に圧縮機吐出温度センサ５０ａ，５０ｂが、蒸発器４ａ，４ｂの冷媒入口側には蒸発器冷媒入口温度センサ５２ａ，５２ｂが、冷媒出口側には蒸発器冷媒出口温度センサ５３ａ，５３ｂが、蒸発器４（又はその近傍）には外気温度センサ５４ａ，５４ｂが、それぞれ設けられている。給水回路９１では、給水金具１１の近傍に給水温度センサ６０が、水冷媒熱交換器２の水入口側よりも上流に水冷媒熱交換器水入口温度センサ６１がそれぞれ設けられている。給湯回路９２では、水冷媒熱交換器２の水出口側よりも下流に水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２が、第１湯水混合弁１６と第２湯水混合弁１７との間に混合温度センサ６３が、第２湯水混合弁１７の下流の給湯ラインに給湯温度センサ６４が、貯湯タンク２１の側壁には高さ方向に位置を変えて上部から順に複数のタンク温度センサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃがそれぞれ設けられている。後述するように、タンク温度センサ６５ａは、沸き戻し運転を行うのに前提となる温度を検出する役目を担う。
【００３８】
このように各種センサを配置したヒートポンプ給湯装置１００においては、宅内に配置した図示しないリモコンを使用者が使用して所望の給湯温度Ｔｗｓを設定すると、制御装置１２０が所望の温度の湯を給湯設備から給湯できるように各弁等を制御する。つまり、制御装置１２０は第２湯水混合弁１７の下流に設けた給湯温度センサ６４の目標温度Ｔｗｂを、設定給湯温度よりα１だけ高い温度（Ｔｗｓ＋α１）に設定する。第１湯水混合弁１６と第２湯水混合弁１７との間に設けた混合温度センサ６３の目標温度Ｔｗｋをこの温度よりもさらにα２だけ高い（Ｔｗｓ＋α１＋α２）に設定する。水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の目標温度Ｔｗｈはさらに（α３＋α４）だけ高い温度（Ｔｗｓ＋α１＋α２＋α３＋α４）に設定される。α４については後述する。
【００３９】
ここで、α１〜α３は、以下の理由で設定されている。本実施例では水管路での放熱を考慮して、給湯回路９２の上流になればなるほど、水冷媒熱交換器２に近ければ近いほど目標温度を高く設定している。また、外乱等により、水冷媒熱交換器２の水側伝熱管２ｃ，２ｄの出口温度や、第１湯水混合弁１６から流出した湯水の混合温度が多少変動しても、所望の給湯温度より若干高めに温度設定したので、第２湯水混合弁１７に流入する湯に混合する水の量を制御することにより、所望の温度に調整できる。その結果、温度変動の少ない給湯を実現できる。
【００４０】
上記のα４は、貯湯タンク２１内の湯水の温度が、混合温度センサ６３の目標値より低くなった場合、すなわち、熱量は十分に残っているが温度の低い、利用しにくい貯湯タンク２１内の湯を有効に使うため、制御装置１２０により、以下の条件に基づいて設定される。
【００４１】
図４のフローチャートを用いて説明する。貯湯タンク２１上部に設けられたタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが、給水温度センサ６０の温度Ｔｗｉ＋補正値β以下の場合（１３０Ｙ）、すなわち、貯湯タンク２１内に利用できる熱量が残っていないと判断する場合、
α４＝０      …（式１）
と設定する（１３１）。ここで、補正値βは、貯湯タンク２１内の熱量の有無判定のための補正値である。
【００４２】
一方、タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが、給水温度センサ６０の温度Ｔｗｉ＋補正値βより高い場合（１３０Ｎ）、すなわち、貯湯タンク２１内に必要な熱量が残っている場合は、以下の条件で、α４が設定される。貯湯タンク２１のタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋより高い場合（１３２Ｙ）、すなわち、貯湯タンク２１内に十分高い温度の湯水がある場合、
α４＝０      …（式２）  
と設定する（１３３）。
【００４３】
他方、タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ以下の場合（１３２Ｎ）、すなわち、貯湯タンク２１内に温度は十分高くないが、必要な熱量が残っている場合、
α４＝（Ｔｗｋ−Ｔｗｕ）×ｋ      …（式３）
と設定する（１３４）。
【００４４】
ここで、係数ｋは、水冷媒熱交換器２からの湯水と貯湯タンク２１からの湯水との混合比率を設定するための係数である。例えば、ｋ＝０.２５ とすると、水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の目標温度Ｔｗｈを、α４＝０の通常の場合に比べて、混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋとタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕとの温度差の４分の１、高く設定することになる。
【００４５】
このとき、水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の温度が目標温度Ｔｗｈとなっている場合、α３は微小量のため無視すると、図６に示した温度の関係である式（１００）〜（３００）が成り立つ。先ず、水冷媒熱交換器２からの湯水（温度Ｔｗｈ）と、貯湯タンク２１からの湯（温度Ｔｗｕ）とを混合して、混合湯（温度Ｔｗｋ）を得るには式（１００）が成り立つ。また、前述したように式（２００）が前提となる。これらから式（３００）が得られ、水冷媒熱交換器２からの湯水と貯湯タンク２１からの湯水の混合比率は、ｋ＝０.２５のとき、４対１となる。なお、図中ｘは水冷媒熱交換器２からの流量比率を表している。
【００４６】
このように水冷媒熱交換器２からの湯水の方が、貯湯タンク２１からの湯水よりも多くなるように係数ｋを設定するので、給湯中、タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが、給水温度センサ６０の温度Ｔｗｉ＋補正値β以下になった場合、すなわち、貯湯タンク２１内に必要な熱量がなくなり、貯湯タンク２１からの湯水の供給がなくなった場合でも、一時的な給湯湯量の低減を最小限に抑えることができる。
【００４７】
図４は水冷媒熱交換器の水出口温度目標値への加算値α４を設定するフローチャートで、図５は第１湯水混合弁の開度Ｆｔを設定するフローチャートである。α４とＦｔはそれぞれ所定の温度から独立に設定される。
【００４８】
次に、第１湯水混合弁１６の開度制御の詳細について説明する。図５のフローチャートを用いて説明する。第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔは、第１湯水混合弁１６の全流量に対する水冷媒熱交換器２側の流量の比率（％）で表す。０％が貯湯タンク２１側の開度全開、１００％が水冷媒熱交換器２側の開度全開を示す。まず、タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが（給水温度センサ６０の温度Ｔｗｉ＋補正値β）以下になった場合（１３８Ｙ）、すなわち、貯湯タンク２１内に必要な熱量がなくなった場合、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを
Ｆｔ＝１００      …（式４）
と設定し（１３９）、貯湯タンク２１内の湯水の供給をやめる。
【００４９】
タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが、給水温度センサ６０の温度Ｔｗｉ＋補正値βより高い場合（１３８Ｎ）、すなわち、貯湯タンク２１内に必要な熱量がある場合について以下に説明する。水冷媒熱交換器２の水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏが貯湯タンク２１の上部のタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕ以上の場合（１４０Ｙ）、以下の条件ごとに第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを設定する。
【００５０】
タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ以上の場合（１４１Ｙ）、すなわち、Ｔｗｏ≧Ｔｗｕ≧Ｔｗｋの場合、
Ｆｔ＝１００      …（式５）
と設定する（１４２）。このとき、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度、および、貯湯タンク２１内の湯水の温度が混合温度の目標値以上のため、貯湯タンク２１内の湯水は使わず、水冷媒熱交換器２からの湯水のみ使用し、この目標値より温度が高い分は、下流の第２湯水混合弁１７で水を混合することにより、所望の温度の湯水を給湯口から供給する。つまり、貯湯タンク２１内の湯を利用するまでもない場合である。
【００５１】
次に、混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋが水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏ以上の場合（１４３Ｙ）、すなわち、Ｔｗｋ≧Ｔｗｏ≧Ｔｗｕの場合、
Ｆｔ＝１００      …（式６）
と設定する（１４４）。このとき、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度、および、貯湯タンク２１内の湯水の温度ともに、混合温度の目標値以下であるが、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度が貯湯タンク２１内の湯水の温度以上あるため、水冷媒熱交換器２からの湯水のみ使用する。つまり、貯湯タンク２１内の湯水は利用できないし、利用してもしょうがない場合である。
【００５２】
次に、混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋが水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏ未満の場合（１４３Ｎ）、すなわち、Ｔｗｏ＞Ｔｗｋ＞Ｔｗｕの場合、
Ｆｔ＝（Ｔｗｕ−Ｔｗｋ）／（Ｔｗｕ−Ｔｗｏ）×１００      …（式７）
と設定する（１４５）。このとき、混合温度の目標値より温度の高い水冷媒熱交換器２からの湯水と、混合温度の目標値より温度の低い貯湯タンク２１内の湯水とを混合する。つまり、水の代わりに貯湯タンク２１の湯でぬるめて調温するという使い方をする。これは、前述した水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の目標温度Ｔｗｈを通常より高く設定する場合（図４のステップ１３４）と一緒になって、実行される。これにより、熱量は十分に残っているが温度の低い、利用しにくい貯湯タンク２１内の湯を有効に使うことができる。
【００５３】
一方、水冷媒熱交換器２の水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏが貯湯タンク２１の上部のタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕ未満の場合（１４０Ｎ）、以下の条件ごとに第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを設定する。混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋがタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕ以上の場合（１４６Ｙ）、すなわち、Ｔｗｋ≧Ｔｗｕ＞Ｔｗｏの場合であり、
Ｆｔ＝１０      …（式８）
と設定する。このとき、貯湯タンク２１内の湯水の温度が混合温度の目標値以下であるが、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度より高いため、貯湯タンク２１内の湯水を優先して使う。つまり、貯湯タンク２１の湯の温度が低くても、水冷媒熱交換器２が立ち上がるまでは貯湯タンク２１の湯で我慢するという使い方である。ここで、水冷媒熱交換器２からの湯水より温度の高い貯湯タンク２１側の湯水を全流量流す（Ｆｔ＝０％）のではなく、水冷媒熱交換器２側の湯水を小流量（１０％）流すようにした理由は、ヒートポンプ冷媒回路９０に小流量でも常に給湯負荷を与えることにより、ヒートポンプ冷媒回路９０の運転の安定化を図るためである。Ｆｔ＝０％として、水冷媒熱交換器２内の水を止めてしまうと、ヒートポンプ冷媒回路９０で発生した熱を除去する負荷がなくなってしまい、水冷媒熱交換器２の冷媒側が想定以上の高温高圧になるという不具合が生じる虞があるからである。従って、小流量とは不具合が生じない量であって、貯湯タンクから出湯する湯の量以下であれば良く、ここではＦｔ≦２０％であれば良いものとする。
【００５４】
次に、水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏが混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ以上の場合（１４８Ｙ）、すなわち、Ｔｗｕ＞Ｔｗｏ≧Ｔｗｋの場合、
Ｆｔ＝１００      …（式９）
と設定する（１４９）。このとき、前述のステップ１４１Ｙ，１４２と同様に、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度、および、貯湯タンク２１内の湯水の温度が混合温度の目標値以上のため、貯湯タンク２１内の湯水は使わず、水冷媒熱交換器２からの湯水のみ使用し、この目標値より温度が高い分は、下流の第２湯水混合弁１７で水を混合することにより、所望の温度の湯水を供給する。
【００５５】
最後に、水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏが混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ未満の場合（１４８Ｎ）、すなわち、Ｔｗｕ＞Ｔｗｋ＞Ｔｗｏの場合、
Ｆｔ＝（Ｔｗｕ−Ｔｗｋ）／（Ｔｗｕ−Ｔｗｏ）×１００      …（式１０）
と設定する（１５０）。このとき、混合温度の目標値より温度の高い貯湯タンク２１湯水と、混合温度の目標値より温度の低い水冷媒熱交換器２からの湯水とを混合する。例えば、ヒートポンプ冷媒回路９０の立ち上がり時に、貯湯タンク２１内の湯水の温度が十分高く、水冷媒熱交換器２からの湯水が、制御装置１２０が設定した所定の目標温度Ｔｗｈに達していない場合に実行される。つまり、水冷媒熱交換器２が立ち上がるまで貯湯タンク２１を用いて応答性を改善するという使い方である。また、別の見方をすれば、貯湯タンク２１からの出湯を水冷媒熱交換器２からの湯水でぬるめるという使い方である。
【００５６】
ヒートポンプ冷媒回路９０を動作させるときは、制御装置１２０が圧縮機１ａ，１ｂを回転速度制御する。水冷媒熱交換器２を含む冷媒循環系の熱容量が大きいので、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度を変化させても、水冷媒熱交換器２の水出口温度はすぐには変化せず、この水出口温度の応答速度が遅い。そこで、水冷媒熱交換器２の水出口温度と関係する特性であって、応答速度の速い圧縮機１ａ，１ｂの吐出圧力を制御目標に定める。瞬間式ヒートポンプ給湯装置ではヒートポンプ冷媒回路９０の立ち上がりが遅いと、貯湯タンクからの湯水の供給量が増えるという課題がある。そこで以下のようにして、立ち上がり特性を改善する。
【００５７】
圧縮機１ａ，１ｂの吐出圧力は、水冷媒熱交換器２の水出口温度が高いほど、高い。目標吐出圧力Ｐｄ０は、水冷媒熱交換器２の水出口温度目標値Ｔｗｈ（＝Ｔｗｓ＋α１＋α２＋α３＋α４）の関数で（式１１）のように表される。
【００５８】
Ｐｄ０＝ｆ（Ｔｗｈ）      …（式１１）
目標吐出圧力Ｐｄ０と実際の吐出圧力Ｐｄとの偏差ΔＥｐｄ（＝Ｐｄ０−Ｐｄ）が０となるように、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度を制御する。その際、例えば、偏差ΔＥｐｄおよび（偏差ΔＥｐｄ−前回偏差ΔＥｐｄ）の関数として、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度を増減する。
【００５９】
ヒートポンプ冷媒回路９０を流れる水流量の影響により、実際の吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄ０に到達していても、水冷媒熱交換器２の水出口温度が目標値からずれていることも予想されるので、水冷媒熱交換器２の水出口温度が目標値Ｔｗｈに近づくように、目標吐出圧力Ｐｄ０を随時補正する。
【００６０】
すなわち、制御装置１２０は、圧縮機１ａ，１ｂを回転速度制御するときは、使用者の蛇口等の開度で決定される流量に基づいて、水冷媒熱交換器２の水出口温度が、目標値Ｔｗｈになるように制御する。なお、目標値Ｔｗｈは、リモコンで設定される給湯温度Ｔｗｓに基づいて設定される。また、第１のヒートポンプ冷媒回路９０ａの冷凍サイクルが過熱度制御されるように、膨張弁３ａの開度を制御する。具体的には、蒸発器４ａの冷媒出口温度と冷媒入口温度の温度差である過熱度が、所定値となるように膨張弁３ａの開度を制御する。第２のヒートポンプ冷媒回路９０ｂの冷凍サイクルについても同様である。
【００６１】
ヒートポンプ冷媒回路９０ａ，９０ｂの過熱度を変更することにより、冷凍サイクルの状態を変更することができる。したがって、所定の過熱度になるように膨張弁の開度を制御することにより、エネルギー効率の高い冷凍サイクル状態を維持することができる。
【００６２】
以下、ヒートポンプ給湯装置１００の動作について、典型的な３つの例について説明する。
【００６３】
１番目の例は、例えば、タンク沸き戻し運転後、比較的早い段階（高温湯がたっぷりある段階）での給湯に関するものであり、立ち上がり時と立ち上がり後ともに、貯湯タンク２１内に十分に温度の高い湯水がある場合である。
【００６４】
２番目の例は、例えば、タンク沸き戻し運転後、給湯を数回行い、貯湯タンク２１内の高温の湯が少なくなってきた場合に発生するものであり、立ち上がり時、貯湯タンク２１内に温度の高い湯水があったが、立ち上がり後、貯湯タンク２１内に熱量は十分残っているが給湯設定温度よりも温度の低い湯水（中温残湯）になってしまった場合である。
【００６５】
３番目の例は、例えば、タンク沸き戻し運転後、時間の経過により放熱し、貯湯タンク２１内の湯の温度が低くなったとき、つまり中温残湯になってしまった場合に発生するものであり、立ち上がり時、貯湯タンク２１内に高温湯が無く中温残湯がある場合である。
【００６６】
先ず、１番目の例である、立ち上がり時と立ち上がり後ともに、貯湯タンク２１内に十分に温度の高い湯水がある場合について前出の図１〜図５を用いて説明する。
【００６７】
図示しないリモコンで使用者の所望の給湯温度Ｔｗｓが設定され、給湯金具１９に接続された図示しない蛇口が開栓されると、水道圧により給水金具１１から流入した上水が、減圧弁１２および給水流量センサ１３，逆止弁１４，水冷媒熱交換器流量センサ１５，水冷媒熱交換器２，第１湯水混合弁１６，第２湯水混合弁１７，流量調整弁１８，給湯金具１９を順次経て、蛇口から流出する。この回路を瞬間回路と称する。その際、制御装置１２０は、瞬間回路に設けた給水流量センサ１３で水流を検出し、ヒートポンプ冷媒回路９０の圧縮機１ａ，１ｂを起動する。
【００６８】
このとき、水冷媒熱交換器２の水出口温度目標値Ｔｗｈを設定するためのα４は、α４＝０と設定する。つまり、図４のフローチャートにおいて、貯湯タンク２１内に十分高い温度の湯水がある場合、すなわち、貯湯タンク２１のタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋより高い場合であるので（１３２Ｙ）、α４＝０（１３１）に設定され、水冷媒熱交換器２の水出口温度目標値Ｔｗｈは、給湯設定温度Ｔｗｓに各配管での放熱量等を考慮した温度上昇量α１〜α３のみが加算される。
【００６９】
圧縮機１ａ，１ｂの起動後、ヒートポンプ冷媒回路９０が立ち上がるまでは、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度Ｔｗｏは、制御装置１２０が設定した目標値Ｔｗｈに達していない。そこで、図５のフローチャートにおいて、（タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕ＞混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ＞水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏ）の場合であるので（１４８Ｎ）、制御装置１２０は、混合温度センサ６３の温度が目標温度Ｔｗｋ（＝Ｔｗｓ＋α１＋α２）になるように第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを（式１０）（ステップ１５０）に設定，調整する。さらに、下流の給湯温度センサ６４の温度が目標温度Ｔｗｂ（＝Ｔｗｓ＋α１）になるように、第２湯水混合弁１７で混合させる水量を、制御装置１２０が制御する。これにより、蛇口には適温の湯が供給される。
【００７０】
圧縮機１ａ，１ｂ起動後、時間が経過するにつれてヒートポンプ冷媒回路９０の加熱能力が徐々に増加し、水冷媒熱交換器２の水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏが上昇する。このとき、制御装置１２０は、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを（式１０）に基づいて設定するので、開度Ｆｔは増加する。何故なら、貯湯タンク２１内に十分に温度の高い湯水があるため、Ｔｗｕは一定と考えることができ、目標温度Ｔｗｋも一定と考えることができるからであって、分子は一定であり、Ｔｗｏが増えれば、（式１０）の分母が小さくなるからである。
【００７１】
その結果、第１湯水混合弁１６では水冷媒熱交換器２側の流量が徐々に増加し、貯湯タンク２１側の流量が徐々に減少する。水冷媒熱交換器２の水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏが目標値Ｔｗｈに達すると、混合温度センサ６３の検出値がＴｗｋになったと考えることができ（図５の１４８Ｙ）、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを１００％とし（１４９）、貯湯タンク２１側からの湯水の供給を止める。このとき、貯湯タンク２１内には十分に温度の高い湯水が残っていて、ヒートポンプ冷媒回路９０側からだけ連続給湯する。
【００７２】
給湯端末が閉じられたことを給水流量センサ１３が検出した場合、貯湯タンク２１の温度センサ６５ａの温度から、貯湯タンク２１内には十分に温度の高い湯水が残っていると判断して、タンク沸き戻し運転を行わず、圧縮機１ａ，１ｂを停止する。
【００７３】
次に、２番目の例である、立ち上がり時、貯湯タンク２１内に温度の高い湯水があったが、立ち上がり後、貯湯タンク２１内に熱量は十分残っているが温度の低い湯水になってしまった場合について説明する。この場合、前述の立ち上がり時と立ち上がり後ともに、貯湯タンク２１内に十分に温度の高い湯水がある１番目の例の場合と、立ち上がり時の動作は同じであるので、立ち上がり時の動作についての説明は省略する。
【００７４】
ヒートポンプ冷媒回路９０が立ち上がり、加熱能力が徐々に増加し、水冷媒熱交換器２の水出口温度センサ６２の検出値が目標値Ｔｗｈに達すると、混合温度センサ６３の検出値がＴｗｋになったと考えることができ、貯湯タンク２１側からの湯水の供給を一旦止める。このとき、制御装置１２０は、貯湯タンク２１の上部のタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが、混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ以下になった場合（図４の１３２Ｎ）、水冷媒熱交換器２の水出口温度目標値Ｔｗｈを設定するためのα４を（式３）に基づいて設定する（１３４）。これにより、水出口温度目標値Ｔｗｈは、（式３）で表される値α４だけ高く設定され、これに伴い、（式１１）で表される圧縮機１ａ，１ｂの目標吐出圧力Ｐｄ０も高くされるため、実際の吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄ０となるように、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度が増速され、水冷媒熱交換器２の水出口温度Ｔｗｏも上昇する。
【００７５】
このとき、（水冷媒熱交換器２の水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏ＞混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ＞タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕ）であるので、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを、（式７）に設定する（図５の１４５）。これにより、混合温度の目標値Ｔｗｋより温度の高い水冷媒熱交換器２からの湯水と、混合温度の目標値Ｔｗｋより温度の低い貯湯タンク２１内の湯水とを混合して、水冷媒熱交換器２から来る高温の湯をぬるめて適温を得ることができる。これにより、熱量は十分に残っているが温度の低い、利用しにくい貯湯タンク２１内の湯水を有効に使うことができる。
【００７６】
時間の経過とともに、貯湯タンク２１内の残湯量が減少し、タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕも低下するが、その都度、α４は（式３）、Ｆｔは（式７）に基づいて設定され、温度の低い貯湯タンク２１内の湯水と温度目標値を高く設定した水冷媒熱交換器２からの湯水とが、第１湯水混合弁において、適切に混合される。
【００７７】
貯湯タンク２１内に利用できる熱量が無くなると（図４の１３０Ｙ，図５の１３８Ｙ）、α４を０に戻すとともに（１３１）、Ｆｔを１００％とし（１３９）、貯湯タンク２１側からの湯水の供給を止める。この貯湯タンク２１側からの湯水の供給停止直後での、第１湯水混合弁１６での混合温度の目標値より高い分は、下流の第２湯水混合弁１７で水を混合することにより、所望の温度の湯水を供給する。α４が０になることにより、（式１１）で表される圧縮機１ａ，１ｂの目標吐出圧力Ｐｄ０も低くなるため、実際の吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄ０となるように、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度が減速され、水冷媒熱交換器２の水出口温度Ｔｗｏも下降し、新たに設定された目標値Ｔｗｈに近づきながら、ヒートポンプ冷媒回路９０側からだけ連続給湯する。
【００７８】
給湯端末が閉じられたことを給水流量センサ１３が検出した場合、貯湯タンク２１の温度センサ６５ａの温度から、貯湯タンク２１内に必要な熱量が無いと判断して、タンク沸き戻し運転を行う。タンク沸き戻し運転開始の条件である温度センサ６５ａの温度は、給湯設定温度よりも低い所定値とする。給湯設定温度が４２℃であれば、例えば３５℃とする。貯湯タンク２１内の湯が予め定められた所定位置に達したら、圧縮機１ａ，１ｂを停止する。上記のように、水の代わりに貯湯タンク２１内の湯で水冷媒熱交換器２から来る高温の湯をぬるめるため、タンク内の給湯設定温度より温度の低い中温残湯を有効に利用し、貯湯タンク２１内の中温残湯量を低減することができる。従って、ヒートポンプ給湯装置のタンク沸き戻し時の高いエネルギー効率を維持できる。
【００７９】
次に、３番目の例である、立ち上がり時、貯湯タンク２１内に熱量は十分残っているが温度の低い湯水がある場合について説明する。ヒートポンプ冷媒回路９０の立ち上がり時の、水冷媒熱交換器２の水出口温度目標値Ｔｗｈを設定するためのα４の設定は、以下のように行われる。制御装置１２０は、貯湯タンク２１の上部のタンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕが、混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ以下であるため（図４の１３２Ｎ）、α４を（式３）に基づいて設定する（１３４）。これにより、水出口温度目標値Ｔｗｈは、（式３）で表されるα４高い値に設定され、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度Ｔｗｏが、この目標値Ｔｗｈになるように、ヒートポンプ冷媒回路９０の圧縮機１ａ，１ｂが回転速度制御される。
【００８０】
圧縮機１ａ，１ｂの起動後、ヒートポンプ冷媒回路９０が立ち上がるまでは、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度Ｔｗｏは、制御装置１２０が設定した目標値Ｔｗｈに達していない。例えば、圧縮機１ａ，１ｂの起動後の短時間、（混合温度センサ６３の目標値Ｔｗｋ≧タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕ＞水冷媒熱交換器水出口温度センサ６２の温度Ｔｗｏ）の場合（図５の１４６Ｙ）、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを１０％に設定し（１４７）、貯湯タンク２１内の湯水を優先して使う。つまり、水冷媒熱交換器２が立ち上がるまでは、貯湯タンク２１内の湯の温度が低くても、その湯を我慢して使うという考えである。
【００８１】
ヒートポンプ冷媒回路９０の加熱能力が次第に増加し、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度Ｔｗｏが、貯湯タンク２１内の湯水の温度Ｔｗｕ以上になると（１４３Ｙ）、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを１００％に設定し（１４４）、水冷媒熱交換器２からの湯水のみ使用する。このとき、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを１０％から１００％に急激に変化させると、水冷媒熱交換器２側の水流量が急増大し、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度増加によるヒートポンプ冷媒回路９０の加熱能力の増加が間に合わず、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度Ｔｗｏが低下する恐れがあるので、低下しないように（或いは所定割合以上低下しないように）Ｆｔをゆっくり変化させる。
【００８２】
さらに、時間の経過とともに、水冷媒熱交換器２からの湯水の温度Ｔｗｏが、混合温度の目標値より高くなると（１４３Ｎ）、第１湯水混合弁１６の開度Ｆｔを（式７）に設定する（１４５）。つまり、水の代わりにタンク湯でぬるめる。これにより、混合温度の目標値より温度の高い水冷媒熱交換器２からの湯水と、混合温度の目標値より温度の低い貯湯タンク２１内の湯水とを混合することができる。これにより、熱量は十分に残っているが温度の低い、利用しにくい貯湯タンク２１内の湯水を有効に使うことができる。
【００８３】
時間の経過とともに、貯湯タンク２１内の残湯量が減少し、タンク温度センサ６５ａの温度Ｔｗｕも低下するが、その都度、α４は（式３）、Ｆｔは（式７）に基づいて設定され、温度の低い貯湯タンク２１内の湯水と温度目標値を高く設定した水冷媒熱交換器２からの湯水とが、第１湯水混合弁において、適切に混合される。
【００８４】
貯湯タンク２１内に必要な熱量が無くなると（図４の１３０Ｙ，図５の１３８Ｙ）、α４を０に戻すとともに（１３１）、Ｆｔを１００％とし（１３９）、貯湯タンク２１側からの湯水の供給を止める。この貯湯タンク２１側からの湯水の供給停止直後での、第１湯水混合弁１６での混合温度の目標値より高い分は、下流の第２湯水混合弁１７で水を混合することにより、所望の温度の湯水を給湯口に供給する。α４が０になることにより、（式１１）で表される圧縮機１ａ，１ｂの目標吐出圧力Ｐｄ０も低くされるため、実際の吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄ０となるように、圧縮機１ａ，１ｂの回転速度が減速され、水冷媒熱交換器２の水出口温度Ｔｗｏも下降し、新たに設定された目標値Ｔｗｈに近づきながら、ヒートポンプ冷媒回路９０側からだけ連続給湯する。
【００８５】
給湯端末が閉じられたことを給水流量センサ１３が検出した場合、貯湯タンク２１の温度センサ６５ａの温度から、貯湯タンク２１内に必要な熱量が無いと判断して、タンク沸き戻し運転を行う。貯湯タンク２１内の湯が予め定められた所定位置に達したら、圧縮機１ａ，１ｂを停止する。上記のように水の代わりに貯湯タンク２１内の湯でぬるめたり、タンク湯が低くても水冷媒熱交換器２が立ち上がるまでタンク湯で我慢することで、タンク内の給湯設定温度より温度の低い中温残湯を有効に利用し、貯湯タンク２１内の中温残湯量を低減することができる。従って、ヒートポンプ給湯装置のタンク沸き戻し時の高いエネルギー効率を維持できる。
【００８６】
以上の実施例では、瞬間式ヒートポンプ給湯機を例として説明を行った。瞬間式ヒートポンプ給湯機は、通常、ヒートポンプ冷媒回路の加熱能力が安定すると、ヒートポンプ冷媒回路で発生した湯のみを給湯端末に供給するものである。一方、貯湯式ヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクに貯えた湯に水を混合して給湯端末に供給するものである。また、瞬間式ヒートポンプ給湯機のヒートポンプ冷媒回路の加熱能力を小さくするとともに、貯湯タンクを大きくして、給湯時、常にヒートポンプ冷媒回路で発生した湯と貯湯タンクに貯えた湯を混合して給湯端末に供給するものがあり、これをセミ瞬間式またはセミ貯湯式ヒートポンプ給湯機を呼ぶ（以後、ここではセミ瞬間式を呼ぶ）。本発明は、セミ瞬間式ヒートポンプ給湯機にも適用可能である。すなわち、セミ瞬間式ヒートポンプ給湯機で、給湯設定温度より温度の低くなった貯湯タンク内の湯水と、制御装置で温度目標値を高く設定したヒートポンプ冷媒回路からの湯水を混合することにより、給湯端末へ適温の湯が供給される。従って、タンク内の給湯設定温度より温度の低い中温残湯を有効に利用し、貯湯タンク２１内の中温残湯量を低減したので、ヒートポンプ給湯機のタンク沸き戻し時の高いエネルギー効率を維持できる。最低限必要なことは、中温残湯を、給湯のために貯湯タンクから出湯することである。本実施例では、貯湯タンク上部から中温残湯を出湯している。
【００８７】
以上、本実施例によれば、中温残湯を有効に利用することで、沸き戻し対象の中温残湯量を低減することができ、更に、タンク沸き戻し時のエネルギー効率を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係るヒートポンプ給湯装置の一実施例の回路図である。
【図２】本発明に係るヒートポンプ給湯装置の一実施例の回路図である。
【図３】本発明に係るヒートポンプ給湯装置の一実施例の回路図である。
【図４】本発明に係る水冷媒熱交換器の水出口温度目標値への加算値を設定するフローチャート図である。
【図５】本発明に係る第１湯水混合弁の開度を設定するフローチャート図である。
【図６】温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１ａ，１ｂ  圧縮機
２  水冷媒熱交換器
３ａ，３ｂ  膨張弁
４ａ，４ｂ  蒸発器
１３  給水流量センサ
１６  第１湯水混合弁
１７  第２湯水混合弁
１８  流量調整弁
２１  貯湯タンク
３１  注湯電磁弁
３６  浴槽
５１ａ，５１ｂ  吐出圧力センサ
６０  給水温度センサ
６２  水冷媒熱交換器水出口温度センサ
６３  混合温度センサ
６４  給湯温度センサ
１００  ヒートポンプ給湯装置
１２０  制御装置
【図１】
2008298386.tif 000003
【図２】
2008298386.tif 000004
【図３】
2008298386.tif 000005
【図４】
2008298386.tif 000006
【図５】
2008298386.tif 000007
【図６】
2008298386.tif 000008