(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の湯を有効に活用して暖房用のエネルギーを生み出し、高効率運転のヒートポンプ式給湯装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式給湯装置は、高温高圧の冷媒と熱交換させて温水を沸き上げるヒートポンプ回路１と、このヒートポンプ回路１によって加熱された温水を貯える貯湯タンク２と、この貯湯タンク２内の低温水が流出してヒートポンプ回路１で加熱されて貯湯タンク２内の上部に戻るように設けられた循環回路３と、貯湯タンク２内の上部に貯えられた温水と外部流体とを熱交換させて加熱された外部流体を放熱端末器１６の熱源として供給する熱源供給手段と、貯湯タンク２内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方に配置され、貯湯タンク２内の上部の温水を加熱するヒータ１８と、貯湯タンク２内の温水を給湯使用側端末に送る給湯流路９と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧の冷媒と熱交換させて温水を沸き上げるヒートポンプ回路（１）と、
前記ヒートポンプ回路（１）によって加熱された温水を貯える貯湯タンク（２）と、
前記貯湯タンク（２）内の低温水が流出して前記ヒートポンプ回路（１）で加熱されて前記貯湯タンク（２）内の上部に戻るように設けられた循環回路（３、５１、９ａ、５１ａ）と、
前記貯湯タンク（２）内の上部に貯えられた温水と外部流体とを熱交換させ加熱された前記外部流体を放熱端末器（１６）の熱源として供給する熱源供給手段（１１、１３、１５、２７、２８）と、
前記貯湯タンク（２）内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方に配置され、前記貯湯タンク（２）内の上部の温水を加熱する温水加熱手段（１８）と、
を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
前記貯湯タンク（２）内の上部と給湯使用側端末とを連絡する給湯流路（９）と、
前記給湯流路（９）と前記貯湯タンク（２）内の中温水部とを連絡する中温水流路（２０、３８）と、を備え、
前記貯湯タンク（２）内の中温水部と連通する前記中温水流路（２０、３８）の中温水取出口（１９、２９、３５、３６）は、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプ回路（１）と前記貯湯タンク（２）内の上部との間に位置する流路（３）から分岐して前記貯湯タンク（２）の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路（２３、４９）、を備え、
前記沸上げ用水タンク流入路（２３、４９）から流入する貯湯タンク（２）内部への流入口（１９、２４、２９、３４、３５）は、前記貯湯タンク（２）内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方であって、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記ヒートポンプ回路（１）と前記貯湯タンク（２）内の上部との間に位置する流路（３）から分岐して前記貯湯タンク（２）の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路（２３、４９）と、を備え、
前記沸上げ用水タンク流入路（２３）から流入する貯湯タンク（２）内部への流入口（２４、３４）は、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置され、かつ前記中温水取出口（１９、２９、３６）の配置箇所よりも鉛直方向上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
前記熱源供給手段（１１、１３、１５）は、前記貯湯タンク（２）内の上部に貯えられた温水を取り出して前記貯湯タンク（２）内に戻すように設けられた一次側循環回路（１１）と、前記温水と前記外部流体とが熱交換する熱交換器（１５）と、前記外部流体を前記熱交換器（１５）と前記放熱端末器（１６）の間で循環させるように設けられた二次側循環回路（１３）と、を備えており、
前記一次側循環回路（１１）の貯湯タンク（２）内部への戻り口（２６）は、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所と鉛直方向ほぼ同じ高さ、またはより鉛直方向上方に配置されていることを特徴とする請求項１、２、または４のいずれか一項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項６】
前記ヒートポンプ回路（１）と前記貯湯タンク（２）内の上部との間に位置する流路（３）から分岐して前記貯湯タンク（２）の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路（２３）を備え、
前記沸上げ用水タンク流入路（２３）から流入する貯湯タンク（２）内部への流入口（２４、３４、３５）は、前記貯湯タンク（２）内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方であって、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項７】
前記熱源供給手段（２７、２８）は、内部を流れる前記外部流体が前記貯湯タンク（２）内の上部の温水と熱交換するように前記貯湯タンク（２）内の上部に配置された熱交換部（２７）と、前記外部流体を前記熱交換部（２７）と前記放熱端末器（１６）の間で循環させるように設けられた熱利用循環回路（２８）と、を備えており、
前記熱交換部（２７）の鉛直方向下端部は、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所に対して鉛直方向ほぼ同じ高さ、またはより鉛直方向上方に位置していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項８】
前記貯湯タンク（２）内の上部と給湯使用側端末とを連絡する給湯流路（９）と、
前記給湯流路（９）と前記貯湯タンク（２）内の中温水部とを連絡する中温水流路（２０）と、を備え、
前記貯湯タンク（２）内の中温水部と連通する前記中温水流路（２０）の中温水取出口（２９）は、前記熱交換部（２７）の鉛直方向下端部よりも鉛直方向下方に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項９】
前記貯湯タンク（２）内に配置され、浴槽（３３）の浴水を前記貯湯タンク（２）内の温水と熱交換させて加熱する追焚き用熱交換部（３０）と、前記浴水を前記追焚き用熱交換部（３０）と前記浴槽（３３）の間で循環させるように設けられた追焚き用循環回路（３１）と、を備え、
前記追焚き用熱交換部（３０）の鉛直方向上端部は前記温水加熱手段（１８）よりも鉛直方向下方に配置されていることを特徴とする請求項１、２、４、５、または６のいずれか一項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項１０】
浴槽（３３）の浴水を前記貯湯タンク（２）内の温水と熱交換させて加熱する追焚き用熱交換器（３９）と、
前記貯湯タンク（２）内の温水を取り出して前記追焚き用熱交換器（３９）を経由して前記貯湯タンク（２）内に戻すように設けられた追焚き用一次側循環回路（４２、４６）と、
前記浴水を前記追焚き用熱交換器（３９）と前記浴槽（３３）の間で循環させるように設けられた追焚き用二次側循環回路（４５）と、を備え、
前記追焚き用一次側循環回路（４２、４６）の貯湯タンク（２）内部への戻り口（４０）は、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることを特徴とする請求項１、２、４、５、または６のいずれか一項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項１１】
前記追焚き用一次側循環回路（４２）は、貯湯タンク（２）内の上部に貯えられた温水を前記追焚き用熱交換器（３９）に流入させるように設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項１２】
前記追焚き用一次側循環回路（４６）に流出する前記貯湯タンク（２）の流出口（４７）は、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所に対して鉛直方向ほぼ同じ高さに配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項１３】
前記追焚き用一次側循環回路（４６）に流出する前記貯湯タンク（２）の流出口（４７）は、前記温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項１４】
前記貯湯タンク（２）内の上部と前記給湯使用側端末とを連絡する給湯流路（９）と、
前記給湯流路（９）と前記貯湯タンク（２）内の中温水部とを連絡する中温水流路（２０）と、を備え、
前記循環回路（５１、９）は、前記ヒートポンプ回路（１）と前記給湯流路（９）とを連絡する沸上げ用水供給流路（５１）と、前記給湯流路（９）と、を有し、前記沸上げ用水供給流路（５１）を流れてきた前記ヒートポンプ回路（１）による沸き上げ用水を、前記貯湯タンク（２）内の上部側に流すか、前記中温水流路（２０）に流すかを切り替えできる前記流れ方向切替手段（２１）が設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ回路によって沸き上げた湯を貯湯し、貯湯された温水を放熱端末器における暖房等に利用するヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ式給湯装置としては、ＣＯ２を冷媒として外熱源から熱をくみ上げて湯を沸き上げるヒートポンプ回路と、このヒートポンプ回路により沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、この貯湯槽の上部から湯を取り出し前記貯湯槽の下部に戻すように循環させる一次側循環回路と、この一次側循環回路に設けられた暖房用熱交換器と、この暖房用熱交換器で前記一次側循環回路を流れる湯と熱交換して吸熱された温水が循環する二次側循環回路と、この二次側循環回路に設けられ吸熱された温水が供給される温風機および床暖房と、給湯端末に出湯するために前記貯湯槽の上部と給湯端末を連絡する出湯流路と、を備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２６９５９号公報（図８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載のヒートポンプ式給湯装置においては、温風機および床暖房などの暖房用に供給するエネルギーや、給湯端末に出湯するためのエネルギーの両方をヒートポンプ回路による給湯能力によってまかなう構成であるので、能力の高いヒートポンプ回路が必要であり、そのため装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は上記問題点に鑑みてなされたものであり、貯湯タンク内の湯を有効に活用して暖房用のエネルギーを生み出し、高効率運転のヒートポンプ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】
【０００５】
上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、ヒートポンプ式給湯装置にかかる第１の発明は、高温高圧の冷媒と熱交換させて温水を沸き上げるヒートポンプ回路（１）と、
ヒートポンプ回路（１）によって加熱された温水を貯える貯湯タンク（２）と、
貯湯タンク（２）内の低温水が流出して前記ヒートポンプ回路（１）で加熱されて貯湯タンク（２）内の上部に戻るように設けられた循環回路（３、５１、９ａ、５１ａ）と、
貯湯タンク（２）内の上部に貯えられた温水と外部流体とを熱交換させ加熱された外部流体を放熱端末器（１６）の熱源として供給する熱源供給手段（１１、１３、１５、２７、２８）と、
貯湯タンク（２）内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方に配置され、貯湯タンク（２）内の上部の温水を加熱する温水加熱手段（１８）と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
この発明によれば、貯湯タンク内の湯を有効に活用して暖房用の熱エネルギーを生み出すことができ、ヒートポンプ式給湯装置の高効率化が図れる。
【０００７】
第２の発明は、上記第１の発明において、貯湯タンク（２）内の上部と給湯使用側端末とを連絡する給湯流路（９）と、給湯流路（９）と貯湯タンク（２）内の中温水部とを連絡する中温水流路（２０、３８）と、を備え、当該貯湯タンク（２）内の中温水部と連通する中温水流路（２０、３８）の中温水取出口（１９、２９、３５、３６）は、温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。
【０００８】
この発明によれば、温水加熱手段によって加熱された湯に影響を及ぼさず、中温度から低温度の湯を給湯用水として使用するので、ヒートポンプ回路を高い成績係数で運転することができる。
【０００９】
第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明において、ヒートポンプ回路（１）と貯湯タンク（２）内の上部との間に位置する流路（３）から分岐して貯湯タンク（２）の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路（２３、４９）を備え、
沸上げ用水タンク流入路（２３、４９）から流入する貯湯タンク（２）内部への流入口（１９、２４、２９、３４、３５）は、貯湯タンク（２）内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方であって、温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。
【００１０】
この発明によれば、ヒートポンプ回路による沸き上げ用水の温度を必要な熱量分に低くして貯湯タンク内に供給することができるので、ヒートポンプ回路の効率を向上することができる。
【００１１】
第４の発明は、上記第２の発明において、ヒートポンプ回路１と貯湯タンク２内の上部との間に位置する流路（３）から分岐して前記貯湯タンク（２）の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路（２３、４９）と、を備え、
沸上げ用水タンク流入路（２３）から流入する貯湯タンク（２）内部への流入口（２４）は、温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置され、かつ前記中温水取出口（１９、２９、３６）の配置箇所よりも鉛直方向上方に配置されていることが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、ヒートポンプ回路による沸き上げ用水がタンク内の中温水部よりも上方に流入するので、タンク内の温度成層を乱さない熱量の供給ができる。
【００１３】
第５の発明は、上記第３の発明を除くいずれかの発明において、熱源供給手段（１１、１３、１５）が、貯湯タンク（２）内の上部に貯えられた温水を取り出して貯湯タンク（２）内に戻すように設けられた一次側循環回路（１１）と、温水と外部流体とが熱交換する熱交換器（１５）と、外部流体を熱交換器（１５）と放熱端末器（１６）の間で循環させるように設けられた二次側循環回路（１３）と、を備えており、
一次側循環回路（１１）の貯湯タンク（２）内部への戻り口（２６）は、温水加熱手段（１８）の配置箇所と鉛直方向ほぼ同じ高さ、またはより鉛直方向上方に配置されていることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、暖房用に使用された戻り湯を温水加熱手段で温めて、それをまた暖房用のエネルギーとして供給するので、温水加熱手段の暖房効果をより大きくなる。貯湯タンク内の下部の低温水の温度を上昇させないため、ヒートポンプ回路の効率を低下させない。
【００１５】
第６の発明は、上記第５の発明において、ヒートポンプ回路（１）と貯湯タンク（２）内の上部との間に位置する流路（３）から分岐して貯湯タンク（２）の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路（２３）を備え、
沸上げ用水タンク流入路（２３）から流入する貯湯タンク（２）内部への流入口（２４、３４、３５）は、貯湯タンク（２）内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方であって、温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。
【００１６】
この発明によれば、ヒートポンプ回路による沸き上げ用水がタンク内の中温水部よりも上方であって温水加熱手段の下方に流入するので、温水加熱手段の暖房効果を損なわず、タンク内の温度成層を乱さない熱量の供給ができる。
【００１７】
第７の発明は、上記第１の発明から第４の発明のいずれかの発明における熱源供給手段（２７、２８）が、内部を流れる外部流体が貯湯タンク（２）内の上部の温水と熱交換するように貯湯タンク（２）内の上部に配置された熱交換部（２７）と、外部流体を熱交換部（２７）と放熱端末器（１６）の間で循環させるように設けられた熱利用循環回路（２８）と、を備えており、
熱交換部（２７）の鉛直方向下端部は、温水加熱手段（１８）の配置箇所に対して鉛直方向ほぼ同じ高さ、またはより鉛直方向上方に位置していることが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、放熱端末器で熱を放出してきた後の温水を温水加熱手段で温めることができ、それをまた熱利用循環回路を通して放熱端末器に供給するので、温水加熱手段はより顕著な暖房効果を発揮できる。また、熱交換部が貯湯タンク内の上部に配置されているので、タンク全体の熱を利用した熱交換ができるので、高い暖房の立ち上がり性能が得られる。
【００１９】
さらに上記第７の発明において、貯湯タンク（２）内の上部と給湯使用側端末とを連絡する給湯流路（９）と、給湯流路（９）と貯湯タンク（２）内の中温水部とを連絡する中温水流路（２０）と、を備え、
貯湯タンク（２）内の中温水部と連通する中温水流路（２０）の中温水取出口（２９）は、熱交換部（２７）の鉛直方向下端部よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。
【００２０】
この発明によれば、貯湯タンク内の下部に残る中温水の残湯を給湯用として中温水取出口から取り出すので、タンク内の残湯が有効に利用され、残湯を沸き上げることによるヒートポンプ回路の効率低下を防止できる。
【００２１】
さらに、上記第１の発明、第２の発明、第４の発明、第５の発明、または第６の発明のいずれかの発明において、貯湯タンク（２）内に配置され、浴槽（３３）の浴水を貯湯タンク（２）内の温水と熱交換させて加熱する追焚き用熱交換部（３０）と、浴水を追焚き用熱交換部（３０）と浴槽（３３）の間で循環させるように設けられた追焚き用循環回路（３１）と、を備え、
追焚き用熱交換部（３０）の鉛直方向上端部は温水加熱手段（１８）よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。
【００２２】
この発明によれば、温水加熱手段による温水の温度上昇に対して影響を及ぼさない位置に追焚き用熱交換部を配置することができ、貯湯タンク内において追い焚き機能と暖房機能を分離することができる。
【００２３】
第８の発明は、上記第１の発明、第２の発明、第４の発明、第５の発明、または第６の発明のいずれかの発明において、浴槽（３３）の浴水を貯湯タンク（２）内の温水と熱交換させて加熱する追焚き用熱交換器（３９）と、貯湯タンク（２）内の温水を取り出して追焚き用熱交換器（３９）を経由して貯湯タンク（２）内に戻すように設けられた追焚き用一次側循環回路（４２、４６）と、浴水を追焚き用熱交換器（３９）と浴槽（３３）の間で循環させるように設けられた追焚き用二次側循環回路（４５）と、を備え、
追焚き用一次側循環回路（４２、４６）の貯湯タンク（２）内部への戻り口（４０）は、温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。
【００２４】
この発明によれば、温水加熱手段によって加熱された温水の温度を低下させない追焚き用一次側循環回路が得られる。
【００２５】
さらに、上記第８の発明における追焚き用一次側循環回路（４２）は、貯湯タンク（２）内の上部に貯えられた温水を前記追焚き用熱交換器（３９）に流入させるように設けられていることが好ましい。
【００２６】
この発明によれば、温水加熱手段によって加えられる熱量を追焚き用熱交換器に流入させる温水に供給することができ、追い焚き性能を向上できる。
【００２７】
また、上記第８の発明において、追焚き用一次側循環回路（４６）に流出する貯湯タンク（２）内部の流出口（４７）は、温水加熱手段（１８）の配置箇所に対して鉛直方向ほぼ同じ高さに配置されていることが好ましい。
【００２８】
この発明によれば、温水加熱手段によって加えられる熱量を追焚き用熱交換器に流入させる温水に供給することができ、追い焚き性能を向上できる。
【００２９】
また、上記第８の発明において、追焚き用一次側循環回路（４６）に流出する貯湯タンク（２）の流出口（４７）は、温水加熱手段（１８）の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。
【００３０】
この発明によれば、温水加熱手段によって加えられる熱量を追焚きに使用する温水として消費しないので、温水加熱手段による暖房エネルギーを放熱端末器に効率的に供給することができる。
【００３１】
さらに、上記すべての発明のうちいずれか一つの発明において、貯湯タンク（２）内の上部と給湯使用側端末とを連絡する給湯流路（９）と、
給湯流路（９）と貯湯タンク（２）内の中温水部とを連絡する中温水流路（２０）と、を備え、
循環回路（５１、９）は、ヒートポンプ回路（１）と給湯流路（９）とを連絡する沸上げ用水供給流路（５１）と、給湯流路（９）と、を有し、沸上げ用水供給流路（５１）を流れてきたヒートポンプ回路（１）による沸き上げ用水を、貯湯タンク（２）内の上部側に流すか、中温水流路（２０）に流すかを切り替えできる流れ方向切替手段（２１）が設けられていることが好ましい。
【００３２】
この発明によれば、ヒートポンプ回路と直接接続される開口を貯湯タンクの上部に設けなくてよいので、タンクの放熱ロスを低減することができる。また、配管およびこれに関係する部品を簡単化できるので、装置のコストを低減することができる。
【００３３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００３４】
（第１実施形態）
本実施形態によるヒートポンプ式給湯装置を図１および図２４に基づいて説明する。図１は、実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。図２４は、本実施形態および後述する第２から第１２実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置に適用されるフローチャートであり、暖房運転時におけるヒータ１８の制御処理を示したフローチャートである。
【００３５】
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、貯湯式のヒートポンプ式給湯装置であり、主に一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク２内に蓄えられた給湯用の湯を熱源として、台所、洗面所、浴室などへの給湯使用側端末器に供給するとともに、熱交換して加熱した外部流体を熱源として放熱端末器に供給する機能を有している。なお、放熱端末器は、床暖房パネルからなる暖房負荷端末や、温水式温風暖房器や温水式パネルコンベクタ、温水式パネルラジエータなどである。また、外部流体は、温水にから受熱した熱を輸送可能な流体であればよく、ここでは水を使用することとする。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、高温高圧の冷媒と熱交換させて温水を沸き上げるヒートポンプ回路１と、このヒートポンプ回路１によって加熱された温水を貯える貯湯タンク２と、この貯湯タンク２内の低温水が流出してヒートポンプ回路１で加熱されて貯湯タンク２内の上部に戻るように設けられた循環回路３と、貯湯タンク２内の上部に貯えられた温水と外部流体とを熱交換させて加熱された外部流体を放熱端末器１６の熱源として供給する熱源供給手段と、貯湯タンク２内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方に配置され、貯湯タンク２内の上部の温水を加熱する温水加熱手段としてのヒータ１８と、貯湯タンク２内の温水を給湯使用側端末に送る給湯流路９と、を備えている。なお、本給湯システムの作動は、図示しない制御装置によって制御されるものとする。
【００３７】
貯湯タンク２は、給湯用の湯を蓄える容器であり、耐食性に優れた金属製、例えば、ステンレス製からなり、その外周部に図示しない断熱材が設けられ、高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク２は縦長形状であり、その最下部には、導入口５が設けられ、貯湯タンク２内の下部へ市水を供給する給水流路５が接続されている。この給水流路５には図示しない給水サーミスタが設けられ、給水流路５内の温度情報は制御装置に出力される。
【００３８】
貯湯タンク２の最上部には導出口７が設けられ、導出口７には貯湯タンク２内に蓄えられた給湯用の湯のうち、高温の湯を導出するための給湯流路９が接続されている。この給湯流路９は、下流端に接続された給湯水栓、シャワー水栓等へ設定温度に温度調節された給湯用水を導く配管であり、その流路の中途には、給湯用混合弁１０が設けられている。また、給湯用混合弁１０は、給水流路５から分岐し、給水流路５と給湯流路９とを連絡するように設けられた市水供給流路４８が給湯流路９接続される部位に設けられている。給湯用混合弁１０は、制御装置に電気的に接続されており、給湯使用側端末の操作と図示しない給湯サーミスタや流量カウンタによって検出される温度情報に基づいて制御される。給湯用混合弁１０は、市水供給流路４８からの水と給湯流路９からの温水との混合比を適切に制御することができる。
【００３９】
貯湯タンク２の下部には、貯湯タンク２内の最下部の水を吸入するための吸入口１７が設けられている。貯湯タンク２の上部には、貯湯タンク２内の最上部に湯を吐出する吐出口６が設けられている。吸入口１７と吐出口６は、循環回路３によって連通しており、循環回路３の一部はヒートポンプ回路１内に配置されている。
【００４０】
ヒートポンプ回路１は、少なくとも圧縮機、蒸発器、および凝縮器を有し、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用するヒートポンプサイクルと、貯湯タンク２の下部から水を取り出し、ヒートポンプサイクルによって加熱後に貯湯タンク２の上部に戻す循環回路３中に設置された図示しない給水ポンプとから少なくとも構成され、制御装置によって制御されている。
【００４１】
ヒートポンプサイクルを超臨界ヒートポンプで構成した場合、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、８５℃〜９０℃程度の湯を貯湯タンク２内に蓄えることができる。ヒートポンプサイクルは、主に、料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用して貯湯タンク２内の湯を沸き上げる沸き上げ運転を行う。
【００４２】
循環回路３には、ヒートポンプ回路１内の水−冷媒熱交換器（図示せず）に供給される水の温度を検出する入水温度サーミスタ（図示せず）が設けられ、さらに水−冷媒熱交換器出口での沸き上げ温度を検出する沸上げ温度サーミスタ（図示せず）が設けられている。そして、いずれのサーミスタの温度情報は制御装置に出力される。
【００４３】
貯湯タンク２の外壁面には、貯湯量および貯湯温度を検出するための複数の貯湯サーミスタ（図示せず）が貯湯タンク２の高さ方向に配置され、貯湯タンク２内に満たされた湯もしくは水の各水位レベルでの温度情報を制御装置に出力している。したがって、制御装置は、貯湯サーミスタからの温度情報に基づいて、貯湯タンク２内上方に沸き上げられた湯と貯湯タンク２内下方の沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるとともに、これにより貯湯量が検出できるようになっている。また、制御装置は、貯湯サーミスタによりタンク内に残っている熱量を検出することができる。
【００４４】
上記熱源供給手段は、貯湯タンク２内の上部に貯えられた温水を貯湯タンク２の上部の行き口８から取り出して貯湯タンク２内に戻すように設けられた一次側循環回路１１と、この温水と上記外部流体とが熱交換する暖房用熱交換器１５と、外部流体を暖房用熱交換器１５と放熱端末器１６の間で循環させるように設けられた二次側循環回路１３と、を備えている。
【００４５】
また、一次側循環回路１１には、回路内に強制的な循環流を形成するために、一次側循環ポンプ１２が設けられており、二次側循環回路１３には、回路内に強制的な循環流を形成するために、二次側循環ポンプ１４が設けられている。
【００４６】
一次側循環回路１１の温水は、暖房用熱交換器１５において熱を放出するため、行き口８における水温よりも戻り口２５における水温の方が低くなる。したがって、一次側循環回路１１の貯湯タンク２内部への戻り口２５は、貯湯タンク２内の温度層を乱さないために貯湯タンク２の下部に設けられている。
【００４７】
ヒータ１８は、貯湯タンク２内に配置されるため絶縁性の高いヒータであり、例えば、シーズヒータが用いられる。シーズヒータは、金属パイプ内に発熱線を絶縁封入し、高圧力で圧縮加工を施し、一体化されたヒータであり、熱効率、耐熱性、機械的衝撃、高温多湿化での絶縁に強い構造を有している。
【００４８】
次に、制御装置は、マイクロコンピュータを主体として構成され、記憶手段として内蔵するＲＯＭまたはＲＡＭには、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムが備えられている。ＥＣＵ４０は、各サーミスタからの温度情報、各流量カウンタからの流量情報、および図示しない台所リモコンや風呂リモコンの操作スイッチからの操作信号等に基づいて、ヒートポンプ回路１、各開閉弁、各混合弁、および各循環ポンプなどのアクチュエータ類を制御する。
【００４９】
次に、上記構成のヒートポンプ式給湯装置の沸き上げ運転について説明する。深夜電力時間帯になって貯湯サーミスタが貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、制御装置はヒートポンプ回路１に対して沸き上げ開始を指令する。指令を受けたヒートポンプ回路１は圧縮機を起動した後に循環ポンプを駆動開始し、貯湯タンク２下部の吸入口１７から取り出した低温水を冷媒・水熱交換器で７０〜９０℃程度の高温に加熱し、循環回路３を介して貯湯タンク２の上部の吐出口６から貯湯タンク２内に戻し、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯サーミスタが必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、制御装置はヒートポンプ回路１に対して沸き上げ停止を指令し、ヒートポンプ回路１は圧縮機を停止するとともに、循環ポンプも停止して沸き上げ動作を終了する。
【００５０】
次に、暖房運転時におけるヒータ１８の作動を図２４を用いて説明する。ステップＳ１０において台所リモコン、風呂リモコン、暖房リモコンなどの操作スイッチにおける暖房スイッチがＯＮされると、制御装置は、ヒータ１８をＯＮして貯湯タンク２内上部の温水に対して熱量を加える（ステップＳ２０）。ヒータ１８の運転は、暖房スイッチがＯＦＦされると、停止する（ステップＳ３０、Ｓ３５）。
【００５１】
ヒータ１８が運転されている間に、貯湯サーミスタによって検出される貯湯タンク２上部の温度が第１の所定温度Ｔ１以上に達した場合は、ヒータ１８をＯＦＦして運転を停止する（ステップＳ４０、Ｓ５０）。その後、制御装置は暖房スイッチがＯＮされたか否かを判断し（ステップＳ６０）、暖房スイッチがＯＮされていないときは、ヒータ１８のＯＦＦ状態を維持し（ステップＳ６５）、ステップＳ１０の処理に飛ぶ。
【００５２】
制御装置は、暖房スイッチがＯＮされたときは、貯湯サーミスタによって検出される貯湯タンク２上部の温度が第２の所定温度Ｔ２以下（Ｔ２はＴ１よりも低い温度）であるか否かを判断する（ステップＳ７０）。貯湯タンク２上部の温度が第２の所定温度Ｔ２よりも高温である場合はステップＳ６０に戻り、第２の所定温度Ｔ２以下である場合はステップＳ２０に戻ってヒータ１８をＯＮして貯湯タンク２上部の温水に対して熱量を供給する。なお、Ｔ１、Ｔ２は、一例としてそれぞれ８５℃、７５℃とする。
【００５３】
図２４に示す上記一連の制御処理の中で、制御装置は、ヒータ１８を運転することにより、タンク内上部に貯められた暖房用の高温水に熱量を供給して暖房能力が不足することがないようにして暖房用のエネルギーを生み出している。このようにして本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、貯湯タンク２内の湯を有効に活用して高い効率の運転を実現している。
【００５４】
そして、制御装置は、上記一連の制御処理を実施しながら、一次側循環ポンプ１２および二次側循環ポンプ１４の駆動を開始し、行き口８から取り出した７０〜９０℃程度の高温水を暖房用熱交換器１５に流入させ、二次側循環回路１３の温水と熱交換させる。この熱交換により例えば３０〜５０℃程度に温度低下した中温水が、戻り口２５から貯湯タンク２の下部に戻り、高温水と入れ替わる形で高温水と中温水の境界面を押し上げるようにして中温水が貯湯される。
【００５５】
一方、二次側循環回路１３においては、暖房用熱交換器１５にて加熱された温水が放熱端末器１６に流入し、被暖房空間を暖房して再び暖房用熱交換器１５に循環する。そして、暖房スイッチがＯＦＦされると、制御装置は一次側循環ポンプ１２および二次側循環ポンプ１４の駆動を停止して暖房運転を停止する。
【００５６】
なお、ヒータ１８の運転に使用される電力は、寒冷地などで供給されている低料金の融雪電力であることが好ましい。また、ヒータ１８は、貯湯タンク２内部に配置されているので、その表面温度が１００℃以下となるため、高温発熱による劣化が小さい。また、ヒータ表面には、高温保護および断熱を行なう必要がない。
【００５７】
（第２実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、第１実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、給湯流路９に貯湯タンク２内の中温水を流入させることが可能な中温水取出しの構成を設けた点が異なっている。なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。図２は、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【００５８】
図２に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、給湯流路９と貯湯タンク２内の中温水部とを連絡する中温水流路２０を備えている。貯湯タンク２には、貯湯タンク２内の中温水部と連通するように中温水流路２０の中温水取出口１９が設けられている。中温水取出口１９は、ヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向下方に位置する部位の貯湯タンク２に配置されている。
【００５９】
給湯流路９と中温水流路２０とが合流する部位には、高中温混合弁２１が設けられている。高中温混合弁２１は、給湯使用側端末に供給する給湯用水の湯温に対して＋２℃〜５℃で湯温を調整し可能な限り中温水を給湯へ使用するように制御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により、貯湯タンク２内上部の高温水と貯湯タンク２内の中温水との混合比を調節することができる。
【００６０】
高中温混合弁２１は、制御装置に電気的に接続されており、貯湯サーミスタなどにより検出される温度情報に基づいて制御される。
【００６１】
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置においては、貯湯タンク２全体が高温となっている状態で暖房運転が実施された場合に、暖房用熱交換器１５において熱を奪われた中温水が貯湯タンク２の中間部から下部に残ることになる。そして、ヒートポンプ式給湯装置は、この中温水を給湯用水として中温水取出口１９から取り出すことにより、ヒートポンプ回路１の高給水運転を抑制することができ、高い成績係数を維持することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図３に示すように、第１実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、ヒートポンプ回路１と貯湯タンク２内の上部との間に位置する循環回路３から分岐して貯湯タンク２の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路２３を備えた点が異なっている。さらに、沸上げ用水タンク流入路２３の貯湯タンク２内部への流入口２４は、貯湯タンク２内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方であり、かつ、ヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されている。なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００６３】
また、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、沸上げ用水タンク流入路２３が循環回路３から分岐する部位に沸上げ切替弁２２を備えている。沸上げ切替弁２２は、ヒートポンプ回路１で沸き上げられて加熱された温水を流入口２４に流入させるか、または貯湯タンク２上部の吐出口６に流入させるかを切り替えることが可能な弁である。
【００６４】
沸上げ切替弁２２は、ヒートポンプ回路１の出口に設けられた沸上げ温度サーミスタによる検出温度に基づいて制御装置によって制御される構成でもよいし、例えば、沸き上げ温度に応じて高温（例えば８０℃以上）ならばタンクの上部側、中温（８０〜６５℃）ならばタンクの中間部と切替えてもよいし、また、それ自体が温度によって開放する流路を切り替える切替機構を有した温度切替弁で構成してもよい。
【００６５】
次に、昼間運転時におけるヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理を図２５を用いて説明する。図２５は、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置に適用される他、後述する第３、第４、第６、第９、および第１０実施形態のヒートポンプ式給湯装置においても適用されるフローチャートである。
【００６６】
まず、制御装置は、ステップＳ１００において深夜時間帯（例えば、２３：００〜翌朝の７：００）でない、例えば、昼間などであることを認識すると、貯湯タンク２内の給湯熱量が不足しているか否かを判断する（ステップＳ１１０）。なお、貯湯タンク２内の給湯熱量が不足しているか否かの判断は、過去の運転実績に基づいた学習制御により、現時点から使用されるであろうと予想される熱量に対し、例えば貯湯サーミスタの検出値を用いて判断される現熱量や、例えば流量カウンタ、給湯サーミスタの検出値によって求められる使用熱量を累積し、その値よって判断してもよい。そして、制御装置は、貯湯タンク２内の給湯熱量が不足していると判断した場合は、沸上げ切替弁２２を貯湯タンク２の中間部側、つまり流入口２４側が開放されるように制御する（ステップＳ１２０）。
【００６７】
次に、制御装置は、貯湯タンク２の中間部（流入口２４）から鉛直方向下側におけるタンク容量について不足分熱量に相当する沸上げ温度を算出し（ステップＳ１３０）、算出された沸上げ温度でヒートポンプ回路１を運転する（ステップＳ１４０）。
【００６８】
そして、制御装置は、このヒートポンプ回路１による沸き上げ運転によって貯湯タンク２内に所定の熱量分が供給されたか否かを判断することにより、ヒートポンプ回路１の沸き上げ停止条件が満たされたか否かを判断する（ステップＳ１５０）。制御装置は、ヒートポンプ回路１の沸き上げ停止条件が満たされたと判断した場合は、ヒートポンプ回路１の沸き上げ運転を停止し（ステップＳ１６０）、沸上げ切替弁２２を貯湯タンク２上部の吐出口６側が開放されるように制御して沸き上げ運転を終了する（ステップＳ１７０）。
【００６９】
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置においては、給湯運転時にさらにヒートポンプ回路１による沸き上げが必要な場合、ヒータ１８よりも鉛直方向下方にヒートポンプ回路１による沸き上げ用水を注入することにより、ヒートポンプ回路１の沸き上げ用水の温度を給湯に必要な熱量分に応じて低くすることができるため、ヒートポンプ回路１の運転効率を向上することができる。
【００７０】
さらに、深夜のヒートポンプ回路１での沸き増し運転時、貯湯タンク２内の残湯量が少なくなるので、残湯ロスと残湯をヒートポンプで増す場合の効率低下を抑制することができる。また、給湯用として追加の沸き増しを行なう場合、ヒータ１８よりも鉛直方向下方にヒートポンプ回路１による沸き上げ用水を注入することにより、給湯用と暖房用の用途をさらに明確にした運転を実施できる。
【００７１】
（第４実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図４に示すように、第２実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、ヒートポンプ回路１と貯湯タンク２内の上部との間に位置する循環回路３から分岐して貯湯タンク２の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路２３を備えた点が異なっている。さらに、沸上げ用水タンク流入路２３の貯湯タンク２内部への流入口２４は、ヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置され、かつ中温水取出口１９の配置箇所よりも鉛直方向上方に配置されている。
【００７２】
なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第２実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置における昼間運転時のヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理は、第３実施形態における図２５を用いた説明と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００７３】
また、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、沸上げ用水タンク流入路２３が循環回路３から分岐する部位に沸上げ切替弁２２を備えている。沸上げ切替弁２２は、ヒートポンプ回路１で沸き上げられて加熱された温水を流入口２４に流入させるか、または貯湯タンク２上部の吐出口６に流入させるかを切り替えることが可能な弁である。沸上げ切替弁２２は、ヒートポンプ回路１の出口に設けられた沸上げ温度サーミスタによる検出温度に基づいて制御装置によって制御される構成でもよいし、例えば、沸き上げ温度に応じて高温（例えば８０℃以上）ならばタンクの上部側、中温（８０〜６５℃）ならばタンクの中間部と切替えてもよいし、また、それ自体が温度によって開放する流路を切り替える切替機構を有した温度切替弁で構成してもよい。
【００７４】
（第５実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図５に示すように、第１実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、一次側循環回路１１の貯湯タンク２内部への戻り口２６が、ヒータ１８の配置箇所と鉛直方向ほぼ同じ高さの貯湯タンク２表面に設けられている点が異なっている。なお、戻り口２６は、貯湯タンク２を平面視したとき、ヒータ１８が貯湯タンク２に固定されている部位の傍、換言すれば、貯湯タンク２の内周面におけるヒータ１８の固定部位の近傍に設けられていることが好ましい。
【００７５】
なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００７６】
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置においては、暖房用熱交換器１５で外部流体に熱を与えて温度が低下した中温水を温度による効率変化のないヒータ１８の近傍へ流入させることにより、暖房用に使用された戻り湯をヒータ１８で温めて、それをまた暖房用熱交換器１５に流入させるので、ヒータ１８が及ぼす暖房効果がより顕著になる。また、暖房用に使用された戻り湯を貯湯タンク２内の下部に戻さないので、貯湯タンク２内の下部に流入した給水の温度を上昇させることがなく、ヒートポンプの効率を低下させることがない。
【００７７】
（第６実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図６に示すように、第３実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、一次側循環回路１１の貯湯タンク２内部への戻り口２６がヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向上方に配置されている点が異なっている。なお、戻り口２６は、貯湯タンク２を平面視したとき、ヒータ１８が貯湯タンク２に固定されている部位のわずか上、換言すれば、貯湯タンク２の内周面におけるヒータ１８の固定部位のわずか上に設けられていることが好ましい。
【００７８】
なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第３実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置における昼間運転時のヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理については、第３実施形態における図２５を用いた説明と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００７９】
（第７実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図７に示すように、第１実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、熱源供給手段が異なっている。本実施形態の熱源供給手段は、内部を流れる外部流体が貯湯タンク２内の上部の温水と熱交換するように貯湯タンク２内の上部に配置された熱交換部２７と、上記外部流体を熱交換部２７と放熱端末器１６の間で循環させるように設けられた熱利用循環回路２８と、を備えたものである。
【００８０】
さらに、貯湯タンク２の内部に配置される熱交換部２７の鉛直方向下端部は、ヒータ１８の配置箇所と鉛直方向ほぼ同じ高さ、またはより鉛直方向上方に位置している。なお、熱交換部２７は、貯湯タンク２を平面視したとき、ヒータ１８と重なるような位置に配置することが好ましい。換言すれば、熱交換部２７は、ヒータ１８の真上に配置され、ヒータ１８からの熱量を十分に受熱できるように配置されることが好ましい。
【００８１】
なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００８２】
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置においては、熱交換部２７を効率変化のないヒータ１８の近傍に配置することにより、放熱端末器１６で熱を放出してきた後の温水をヒータ１８で温めることができ、それをまた熱利用循環回路２８を通して放熱端末器１６に供給するので、ヒータ１８が及ぼす暖房効果がより顕著になる。また、暖房用に使用された戻り湯を貯湯タンク２内の下部に戻さないので、貯湯タンク２内の下部に流入した給水の温度を上昇させることがなく、ヒートポンプの効率を低下させることがない。また、簡単な構成の熱源供給手段が提供できる。また、貯湯タンク２全体の熱を利用した熱交換ができるので、高い暖房の立ち上がり性能が得られる。特に、朝の暖房の立ち上がり運転などにおいて大きな能力が必要な場合に顕著な効果を発揮できる。
【００８３】
（第８実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図８に示すように、第７実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、給湯流路９に貯湯タンク２内の中温水を流入させることが可能な中温水取出しの構成を設けた点が異なっている。貯湯タンク２には、貯湯タンク２内の中温水部と連通するように中温水流路２０の中温水取出口２９が設けられている。中温水取出口２９は、ヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向下方に位置する部位の貯湯タンク２に配置されている。このような構成とすることにより、ヒータ１８よりも鉛直方向上方に存在する湯の温度に影響を及ぼさず、ヒートポンプ回路１の高給水による効率低下を抑制できるので、中温度の湯を積極的に取り出すことができる。
【００８４】
なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第７実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００８５】
（第９実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図９に示すように、第７実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、ヒートポンプ回路１と貯湯タンク２内の上部との間に位置する循環回路３から分岐して貯湯タンク２の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路２３を備えた点が異なっている。沸上げ用水タンク流入路２３が循環回路３から分岐する部位には、沸上げ切替弁２２が設けられており、この構成は上記第３実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第７実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置における昼間運転時のヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理は、第３実施形態における図２５を用いた説明と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００８６】
次に、深夜運転時におけるヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理を図２６を用いて説明する。図２６は、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置に適用される他、上述した記第３実施形態、第４実施形態、および第６実施形態、並びに後述する第１０実施形態、第１１実施形態（図１２、図１３、図１５、および図１６にかかるヒートポンプ式給湯装置）、および第１２実施形態のそれぞれのヒートポンプ式給湯装置においても適用されるフローチャートである。
【００８７】
まず、制御装置は、ステップＳ２００において深夜時間帯（例えば、２３：００〜翌朝の７：００）であることを認識すると、過去１週間の使用熱量を読み込みヒートポンプ回路１が投入する熱量を演算する（ステップＳ２１０）。さらに具体的には、演算された投入熱量からヒートポンプ回路１出口の沸き上げ温度Ｔｐを決定するとともに、朝の所定時刻、例えばＡＭ７：００に沸き上げが完了するように沸き上げ開始時間を算出する。
【００８８】
次に、制御装置は、ステップＳ２２０で沸き上げ開始時刻になったことを認識すると、沸上げ切替弁２２を貯湯タンク２上部の吐出口６側が開放されるように制御し（ステップＳ２３０）、沸き上げ温度Ｔｐとなるように沸き上げ運転を開始する（ステップＳ２４０）。
【００８９】
そして、制御装置は、沸上げ切替弁２２を貯湯タンク２の中間部側、つまり流入口２４側を開放する条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ２５０）。この判断は、例えば、貯湯タンク２の中間部位置でのタンク温度がＴｐ−α℃以上である場合に成立したと判断してもよいし、貯湯タンク２の最上部位置から中間部位置までの熱量に基づいて判断するようにしてもよい。
【００９０】
そして、制御装置は、貯湯タンク２の流入口２４側を開放する条件が成立したと判断した場合は、沸上げ切替弁２２を流入口２４側が開放されるように制御する（ステップＳ２６０）し、さらにヒータ１８をＯＮする（ステップＳ２７０）。
【００９１】
次に、制御装置は、ヒータ１８をＯＦＦする条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ２８０）。この判断は、例えば、暖房を使用していないか、あるいは暖房の使用を止めようとしているかによって判断してもよいし、所定温度（ヒータ１８の近傍で部分沸騰しない温度、例えば８５℃）を境界として判断してもよい。制御装置は、ヒータ１８をＯＦＦする条件が成立したと判断すると、ヒータ１８をＯＦＦし（ステップＳ２８５）、ヒータ１８をＯＦＦする条件が成立していないと判断すると、次にヒートポンプ回路１の運転を停止する条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ２９０）。この判断は、例えば、先に演算された投入熱量が朝の所定時刻、例えばＡＭ７：００までに溜まっているか否かによって判断するものとする。
【００９２】
制御装置は、例えば、投入熱量が朝の所定時刻までに溜まっていると判断して、ヒートポンプ回路１の停止条件が満たされていると判断した場合は、ヒートポンプ回路１の運転を停止する（ステップＳ３００）。さらに、沸上げ切替弁２２を貯湯タンク２上部の吐出口６側が開放されるように制御して（ステップＳ３１０）、深夜の沸き上げ運転を終了する。
【００９３】
（第１０実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図１０に示すように、第９実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、給湯流路９に貯湯タンク２内の中温水を流入させることが可能な中温水取出しの構成を設けた点が異なっている。貯湯タンク２には、貯湯タンク２内の中温水部と連通するように中温水流路２０の中温水取出口２９が設けられている。中温水取出口２９は、ヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向下方に位置する部位の貯湯タンク２に配置されている。
【００９４】
なお、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、その他の構成と、沸き上げ運転および暖房運転の制御処理については、第９実施形態と同様であり、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置における昼間運転時のヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理は、第３実施形態における図２５を用いた説明と同様であり、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置における深夜運転時のヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理は、第９実施形態における図２６を用いた説明と同様であり、同様の作用効果を有する。
【００９５】
（第１１実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図１１〜図１６に示すように、第５および第６実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、浴槽３３の浴水を追い焚きする追い焚き機能を備えた点が異なっている。
【００９６】
図１１に示すように、この追い焚き機能にかかる構成は、貯湯タンク２内に配置され、浴槽３３の浴水を貯湯タンク２内の温水と熱交換させて加熱する追焚き用熱交換部３０と、浴水を追焚き用熱交換部３０と浴槽３３の間で循環させるように設けられた追焚き用循環回路３１と、を備えたものである。さらに、追焚き用熱交換部３０の鉛直方向上端部は、ヒータ１８よりも鉛直方向下方に配置されている。以下に図１１の他の例である図１２から図１６を説明する。
【００９７】
図１２に示すヒートポンプ式給湯装置は、図１１のヒートポンプ式給湯装置に対して、第３実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置と同様の、ヒートポンプ回路１と貯湯タンク２内の上部との間に位置する循環回路３から分岐して貯湯タンク２の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路２３を備えた点が異なっている。また、沸上げ用水タンク流入路２３の貯湯タンク２内部への流入口３４は、貯湯タンク２内の鉛直方向長さの中央部よりも鉛直方向上方であって、ヒータ１８の配置箇所と鉛直方向ほぼ同じ高さである。あるいは、流入口３４は、焚き用熱交換部３０の鉛直方向上端部と鉛直方向ほぼ同じ高さ、またはより鉛直方向上方に配置されていてもよい。
【００９８】
図１３に示すヒートポンプ式給湯装置は、図１２のヒートポンプ式給湯装置に対して、流入口３５が追焚き用熱交換部３０の鉛直方向下端部よりも鉛直方向下方に配置されている点が異なっている。
【００９９】
図１４に示すヒートポンプ式給湯装置は、図１１のヒートポンプ式給湯装置に対して、貯湯タンク２の最上部の導出口７と給湯使用側端末とを連絡する給湯流路９と、この給湯流路９と貯湯タンク２の中温水部とを連絡する中温水流路２０と、を備えた点が異なっている。さらに、中温水流路２０が給湯流路９に合流する部位には、高中温混合弁２１が設けられており、中温水流路２０の中温水取出口３６は、追焚き用熱交換部３０の鉛直方向下端部と鉛直方向ほぼ同じ高さに設けられている。
【０１００】
図１５に示すヒートポンプ式給湯装置は、図１４のヒートポンプ式給湯装置に対して、第３実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置と同様の、ヒートポンプ回路１と貯湯タンク２内の上部との間に位置する循環回路３から分岐して貯湯タンク２の内部を連絡する沸上げ用水タンク流入路２３を備えた点が異なっている。
【０１０１】
図１６に示すヒートポンプ式給湯装置は、図１５のヒートポンプ式給湯装置に対して、中温水流路３８を沸上げ用水タンク流入路２３が流入口３５に達する途中の接続部３７で接続した点が異なっている。なお、このように沸上げ用水タンク流入路を中温水流路に接続する構成は、上記図４および図１０、並びに後述する図１７および図１８においても適用することができる。
【０１０２】
この構成によれば、図１５に示す中温水取出口３６を貯湯タンク２に設ける必要がなく、沸上げ用水タンク流入路２３を接続部３７で中温水流路２０に接続することにより置き換えることができるので、タンクの放熱ロスを減らすことができる。また、沸上げ用水タンク流入路２３を中温水流路２０に配管接続することによって、沸上げ用水タンク流入路２３をタンクに連通させることができるので、装置のコストを低減することができる。
【０１０３】
（第１２実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図１７および図１８に示すように、第５および第６実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、浴槽３３の浴水を追い焚きする追い焚き機能を備えた点が異なっている。
【０１０４】
この追い焚き機能にかかる構成は、浴槽３３の浴水を貯湯タンク２内の温水と熱交換させて加熱する追焚き用熱交換器３９と、貯湯タンク２内の温水を取り出して追焚き用熱交換器３９を経由して貯湯タンク２内に戻すように設けられた追焚き用一次側循環回路４２、４６と、浴水を追焚き用熱交換器３９と浴槽３３の間で循環させるように設けられた追焚き用二次側循環回路４５と、を備えたものである。さらに、追焚き用一次側循環回路４２、４６の貯湯タンク２内部への戻り口４０は、ヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されている。
【０１０５】
特に図１７に示すように、追焚き用一次側循環回路４２は、貯湯タンク２内の上部に貯えられた温水を追焚き用熱交換器３９に流入させるように設けられている流路であり、貯湯タンク２内の上部に貯えられた温水が一次側循環回路１１に流出して暖房用熱交換器１５に向かう途中から分岐し、追焚き用熱交換器３９に流入するように設けられていることが好ましい。また、追焚き用一次側循環回路４２は、貯湯タンク２内の上部と暖房用熱交換器１５とを直接接続する構成であってもよい。
【０１０６】
また、図１８に示すように、追焚き用一次側循環回路４６の貯湯タンク２内部からの流出口４７は、ヒータ１８の配置箇所に対して鉛直方向ほぼ同じ高さに配置されていることが好ましい。この構成を採用した場合には、ヒータ１８によって加えられる熱量を追焚き用熱交換器３９に流入させる温水に供給することができ、追い焚き性能を向上できる。
【０１０７】
また、流出口４７は、ヒータ１８の配置箇所よりも鉛直方向下方に配置されていることが好ましい。この構成を採用した場合には、ヒータ１８による熱量を追焚きに使用する温水として消費しないので、ヒータ１８による暖房エネルギーを放熱端末器に効率的に供給することができる。
【０１０８】
このように本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、追焚き用熱交換器３９からの戻り湯をヒータ１８よりも鉛直方向下方のタンク内部に戻すことにより、ヒータ１８によって加熱された温水の温度を低下させない追焚き用一次側循環回路４２、４６を提供できる。
【０１０９】
（第１３実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図１９および図２０に示すように、第４実施形態、第１０実施形態、第１１実施形態（図１５の装置）、および第１２実施形態のヒートポンプ式給湯装置における沸上げ用水タンク流入路２３を、中温水流路２０に接続される沸上げ用水流入路４９に置き換えた構成を備えている。
【０１１０】
特に図１９は、第４実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、沸上げ用水タンク流入路２３を沸上げ用水流入路４９に置き換えた装置を示している。図２０は、第１０実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、沸上げ用水タンク流入路２３を沸上げ用水流入路４９に置き換えた装置を示している。
【０１１１】
この沸上げ用水流入路４９は、沸上げ用水流入路４９が循環回路３から分岐する部位に設けられた沸上げ切替弁２２を切り替えることにより、ヒートポンプ回路１と連通するように構成されている。沸上げ用水流入路４９と中温水流路２０の接続部５０は、沸上げ用水流入路４９を貯湯タンク２内の中温水部側と高中温混合弁２１側とに分岐するＴ字配管で構成されている。
【０１１２】
ヒートポンプ回路１で沸き上げられて沸上げ用水流入路４９を流れてきた温水は、高中温混合弁２１が給湯流路９を全開放する時は中温水取出口１９から貯湯タンク２内の中温水部に流入し、高中温混合弁２１が中温水流路２０から給湯流路９に通じる通路を全開放する時は給湯使用側端末に向かって流れることになる。
【０１１３】
上記構成によれば、中温水取出口１９が流入口２４を兼用することができるので、貯湯タンク２に流入口２４を必要がなく、タンクの放熱ロスを減らすことができる。また、沸上げ用水流入路４９を中温水流路２０に配管接続することによって、沸上げ用水流入路４９をタンクに連通させることができるので、装置のコストを低減することができる。
【０１１４】
（第１４実施形態）
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、図２１、図２２、および図２３に示すように、第４実施形態、第１０実施形態、第１１実施形態（図１５および図１６の装置）、および第１２実施形態のヒートポンプ式給湯装置における沸上げ用水タンク流入路２３、沸上げ切替弁２２、流入口２４、３４、および吐出口６を廃止し、給湯使用側用端末に連通する給湯流路９ａとヒートポンプ回路１とを連絡する沸上げ用水供給流路５１に置き換えた構成を備えている。
【０１１５】
特に図２１は、第４実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、沸上げ用水タンク流入路２３、沸上げ切替弁２２、流入口２４、および吐出口６を廃止し、ヒートポンプ回路１と給湯流路９ａとを接続部５２で連絡する沸上げ用水供給流路５１に置き換えた装置を示している。図２２は、第１０実施形態のヒートポンプ式給湯装置に対して、沸上げ用水タンク流入路２３、沸上げ切替弁２２、流入口２４、および吐出口６を廃止し、ヒートポンプ回路１と給湯流路９ａとを接続部５２で連絡する沸上げ用水供給流路５１に置き換えた装置を示している。図２３は、第１１実施形態の図１６に示すヒートポンプ式給湯装置に対して、沸上げ用水タンク流入路２３、沸上げ切替弁２２、流入口３４、および吐出口６を廃止し、ヒートポンプ回路１と給湯流路９ａとを接続部５２で連絡する沸上げ用水供給流路５１に置き換えた装置を示している。
【０１１６】
高中温混合弁２１は、沸上げ用水供給流路５１を流れてきたヒートポンプ回路１による沸き上げ用水を、貯湯タンク２内の上部側に流すか、中温水流路２０に流すかを切り替えることできる流れ方向切替手段である。沸上げ用水供給流路５１と給湯流路９の接続部５２は、沸上げ用水供給流路５１を貯湯タンク２内の中温水部側（中温水流路２０側）または高温水部側（高温水流路５１ａ側）と、給湯使用側端末側（給湯用混合弁１０側）の流路とに分岐するＴ字配管で構成されている。
【０１１７】
この沸上げ用水供給流路５１は、給湯使用側端末が使用されていない状態で、高中温混合弁２１を切り替えることにより、貯湯タンク２内上部の高温水部または中温水部と連通するように構成されている。つまり、ヒートポンプ回路１で沸き上げられた温水は、給水栓、シャワー栓、風呂などからで出湯がされなければ、給湯流路９ａを通って、高中温混合弁２１の動作に伴い、高温水流路５１ａまたは中温水流路２０を経て、貯湯タンク２の内部に流入することになる。
【０１１８】
ヒートポンプ回路１で沸き上げられて沸上げ用水供給流路５１を流れてきた温水は、給湯使用側端末が使用されていない状態において、高中温混合弁２１が高温水流路５１ａを全開放する時は貯湯タンク２の最上部の導出口７から貯湯タンク２内の高温水部に流入し、高中温混合弁２１が給湯流路９ａから中温水流路２０、３８に通じる通路を全開放する時は貯湯タンク２の中温水取出口１９、２９や流入口３５から貯湯タンク２内の中温水部に流れることになる。
【０１１９】
このように、貯湯タンク２の最下部の吸入口１７からヒートポンプ回路１に向かう流路、沸上げ用水供給流路５１、給湯流路９ａ、高中温混合弁２１、を順に通過して、高温水流路５１ａおよび貯湯タンク２最上部の導出口７を経由するルート、または中温水流路２０および中温水取出口１９、２９を経由するルートは、貯湯タンク２内の低温水が流出してヒートポンプ回路１で加熱されて貯湯タンク２内の上部に戻る循環回路を構成することになる。
【０１２０】
上記構成によれば、ヒートポンプ回路１と直接接続される開口を貯湯タンク２の上部に設けなくてよいので、タンクの放熱ロスを低減することができる。また、沸上げ用水供給流路５１を給湯流路９に配管接続することによって、沸上げ用水供給流路５１をタンクに連通させることができるので、配管等を簡略化でき、装置のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図２】第２実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図３】第３実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図４】第４実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図５】第５実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図６】第６実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図７】第７実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図８】第８実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図９】第９実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図１０】第１０実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図１１】第１１実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図１２】第１１実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第１例を示した模式図である。
【図１３】第１１実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第２例を示した模式図である。
【図１４】第１１実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第３例を示した模式図である。
【図１５】第１１実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第４例を示した模式図である。
【図１６】第１１実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第５例を示した模式図である。
【図１７】第１２実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図１８】第１２実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第１例を示した模式図である。
【図１９】第１３実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図２０】第１３実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第１例を示した模式図である。
【図２１】第１４実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示した模式図である。
【図２２】第１４実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第１例を示した模式図である。
【図２３】第１４実施形態にかかるヒートポンプ式給湯装置の他の第２例を示した模式図である。
【図２４】上記第１から第１２実施形態のヒートポンプ式給湯装置において、暖房運転時におけるヒータ１８の制御処理を示したフローチャートである。
【図２５】上記第３、第４、第６、第９、および第１０実施形態のヒートポンプ式給湯装置において、昼間運転時におけるヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理を示したフローチャートである。
【図２６】上記第３、第４、第６、第９、第１０、第１１、および第１２実施形態のヒートポンプ式給湯装置において、深夜運転時におけるヒートポンプ回路１の沸き上げ制御処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２２】
１…ヒートポンプ回路、２…貯湯タンク、３…循環回路、９、９ａ…給湯流路（循環回路）、１１…一次側循環回路（熱源供給手段）、１３…二次側循環回路（熱源供給手段）、１５…暖房用熱交換器（熱源供給手段、熱交換器）、１６…放熱端末器、１８…ヒータ（温水加熱手段）、１９、２９、３６…中温水取出口、２０、３８…中温水流路、２１…高中温混合弁（流れ方向切替手段）、２３、４９…沸上げ用水タンク流入路、２４、３４、３５…流入口、２６…戻り口、２７…熱交換部（熱源供給手段）、２８…熱利用循環回路（熱源供給手段）、２９…中温水取出口、３０…追焚き用熱交換部、３１…追焚き用循環回路、３３…浴槽、３９…追焚き用熱交換器、４０…戻り口、４２、４６…追焚き用一次側循環回路、４５…追焚き用二次側循環回路、４７…流出口、５１…沸上げ用水供給流路（循環回路）、５１ａ…高温水流路（循環回路）
【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１２】
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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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