(57)【要約】【課題】ヒートポンプ式給湯装置のＣＯＰを改善することを目的とする。【解決手段】給湯熱交換器３４の水流量を検知する流量検知手段７７ａと、吸熱器２８に空気を通流させる送風手段９１と、送風手段９１を制御する制御手段７１を備え、制御手段７１は流量検知手段７７ａの検知流量に基づいて送風手段９１の送風能力を制御している。これによって、吸熱器２８に過不足無く空気を供給して効率よく空気より吸熱させ、ＣＯＰを大きくできる。【選択図】  図１
2004309084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱器と吸熱器を含むヒートポンプサイクルと、前記放熱器の冷媒流路と水流路との間で熱交換を行う熱交換器と、蛇口等の給湯端末からの出湯流量を検知する流量検知手段と、前記吸熱器に空気を通流させる送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記流量検知手段の検知流量に基づいて前記送風手段の送風能力を制御するヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
放熱器と吸熱器を含むヒートポンプサイクルと、前記放熱器の冷媒流路と水流路との間で熱交換を行う熱交換器と、蛇口等の給湯端末からの出湯流量を検知する流量検知手段と、前記吸熱器に空気を通流させる送風手段と、前記熱交換器への給水温度を検知する給水温度検知手段と、前記給湯端末からの出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記流量検知手段の検知流量と前記給水温度検知手段の検知給水温度と出湯温度設定手段の設定出湯温度で算出される給湯負荷に基づいて前記送風手段の送風能力を制御するヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
気温を検知する気温検知手段を備え、制御手段は前記気温検知手段の検知気温に基づいて送風手段の送風能力を制御する請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
湯を貯留する貯湯手段と、熱交換器に水道水を供給する給湯給水管と、前記熱交換器および貯湯手段よりそれぞれ出湯する湯を混合する湯混合手段を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプサイクルにより水を加熱するヒートポンプ式給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ式給湯装置は、吸熱器に空気を通流させる送風手段の送風能力を一定にして運転している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来のヒートポンプ式給湯装置である。図３において圧縮機１、放熱器である熱交換器２、減圧手段３、吸熱器４でヒートポンプサイクルを形成している。５は吸熱器に空気を供給する送風手段である。熱交換器２に給水管６、出湯管７を設け、出湯管７の末端にシャワーや蛇口等の給湯端末８が設けている。また出湯管７に流量スイッチ９を設け、この流量スイッチ９の信号で接点１０が動作する。１１は装置の主スイッチである。
【０００４】
上記構成において、主スイッチ１１が閉の時、給湯端末８より流量スイッチの閾値を超えて出水すると、流量スイッチ９が接点１０に閉の信号を出して接点１０が閉となり、圧縮機１、送風手段５に電圧が印加されて、圧縮機１、送風手段５が動作する。ヒートポンプサイクルを循環する冷媒は吸熱器４にて空気より吸熱し、熱交換器２にて給水管６より流入する水に放熱する。そして加熱された水が給湯端末８より出湯する。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−２３３２５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のヒートポンプ式給湯装置は、送風手段５の送風能力すなわちファンの回転数を一定で運転しているため、幅広い出湯流量に対応して効率よく空気より吸熱できず、いわゆるＣＯＰが悪い課題があった。すなわち小流量出湯の場合、吸熱器４での吸熱量は少なくてよいが、空気供給が過剰であるため送風手段５で無駄な電力を消費している。
【０００７】
一方、大流量出湯の場合、吸熱器４での吸熱量は多く必要であるが空気供給が不足しているため吸熱器４での冷媒蒸発温度が低下し圧縮機に吸入される冷媒蒸気の圧力が低下しその密度が減少して圧縮機の効率が悪くなる。また蒸発温度が低下するため気温の低い冬には吸熱器４に着霜する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、蛇口等の給湯端末からの出湯流量を検知する流量検知手段と、吸熱器に空気を通流させる送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記流量検知手段の検知流量に基づいて前記送風手段の送風能力を制御している。
【０００９】
これによって、流量検知手段の検知流量に基づいて送風手段の送風能力を制御しているため、吸熱器に過不足無く空気を供給して効率よく空気より吸熱させ、ＣＯＰを大きくできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、放熱器と吸熱器を含むヒートポンプサイクルと、前記放熱器の冷媒流路と水流路との間で熱交換を行う熱交換器と、蛇口等の給湯端末からの出湯流量を検知する流量検知手段と、前記吸熱器に空気を通流させる送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記流量検知手段の検知流量に基づいて前記送風手段の送風能力を制御している。
【００１１】
そして、流量検知手段の検知流量に基づいて送風手段の送風能力を制御しているため、吸熱器に過不足無く空気を供給して効率よく空気より吸熱させ、ＣＯＰを大きくできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、放熱器と吸熱器を含むヒートポンプサイクルと、前記放熱器の冷媒流路と水流路との間で熱交換を行う熱交換器と、蛇口等の給湯端末からの出湯流量を検知する流量検知手段と、前記吸熱器に空気を通流させる送風手段と、前記熱交換器への給水温度を検知する給水温度検知手段と、前記給湯端末からの出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記流量検知手段の検知流量と前記給水温度検知手段の検知給水温度と出湯温度設定手段の設定出湯温度で算出される給湯負荷に基づいて前記送風手段の送風能力を制御している。
【００１３】
そして、給湯負荷に基づいて送風手段の送風能力を制御しているため、給水温度と設定出湯温度の情報も加味して吸熱器に過不足無く空気を供給してさらに効率よく空気より吸熱させ、さらにＣＯＰを大きくできる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１〜２に記載の発明において、気温を検知する気温検知手段を備え、制御手段は前記気温検知手段の検知気温に基づいて送風手段の送風能力を制御している。
【００１５】
そして、気温に基づいて送風手段の送風能力を制御しているため、吸熱器に過不足無く空気を供給してさらに効率よく空気より吸熱し、さらにＣＯＰを大きくできる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において、湯を貯留する貯湯手段と、熱交換器に水道水を供給する給湯給水管と、前記熱交換器および貯湯手段よりそれぞれ出湯する湯を混合する湯混合手段を備えている。
【００１７】
そして、水道水を熱交換器で加熱して給湯端末より長時間連続出水できるため、貯湯手段を小型化でき、装置を小型化できる。またヒートポンプサイクルで加熱した水を直接使用するため、水の加熱温度が低くてすみ、ＣＯＰを大きくでき、省エネルギー化できる。さらに貯湯手段からの湯と熱交換器からの湯水とを混合するため、ヒートポンプ起動時における熱交換器の加熱遅れをカバーし、所望温度、流量にて給湯端末から連続出水できる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例における構成模式図、図２は同ヒートポンプ式給湯装置の斜視図である。
【００２０】
図１〜図２において、２１は貯湯手段であり、湯を貯留する貯湯タンクとしている。２２はヒートポンプ熱源となるヒートポンプサイクルであり、ヒートポンプサイクル２２は、冷媒配管により圧縮機２３、風呂放熱器２４、第１減圧手段２５、給湯放熱器２６、第２減圧手段２７、吸熱器２８が環状閉回路に接続されて構成されている。このヒートポンプサイクル２２は、例えば炭酸ガスを冷媒として使用し、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧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。そして圧縮機２３は、内蔵する電動モーター（図示しない）によって駆動され、吸引した冷媒を超臨界圧力まで圧縮して吐出する。また、風呂放熱器２４の風呂冷媒流路２９と熱交換を行う風呂水流路３０とで構成される風呂熱交換器３１と、給湯放熱器２６の給湯冷媒流路３２と熱交換を行う給湯水流路３３とで構成される給湯熱交換器３４とを備えている。
【００２１】
給湯水流路３３の入口側には、水道を直結して水道水を直接供給する給湯給水管３５が接続され、途中に設けられた逆止手段である逆止弁３６の順方向に水道水が給湯給水管３５を通って給湯水流路３３に流れるようになっている。給湯水流路３３の出口は水流路出口管Ａ３７と水流路出口管Ｂ３８に分岐し、水流路出口管Ａ３７は風呂蛇口３９やシャワー４０、台所蛇口４１等の給湯端末４２から出湯される湯を供給する第１給湯管４３に接続される。水流路出口管Ｂ３８は途中に開閉手段である貯湯開閉弁４４を有し、貯湯手段２１の内部略天部の吐水部４５に設けられた拡散手段であるノズル４６に接続されて、給湯水流路３３で加熱された湯を貯湯する貯湯管の役目を行う。
【００２２】
給湯給水管３５の逆止弁３６上流からは非通電時は開である給水開閉弁４７を有するタンク給水管４８が分岐しており、貯湯手段２１の底部に水道水を供給するように接続されている。タンク給水管４８の給水開閉弁４７下流側と給湯給水管３５の間は水循環手段となる循環ポンプ４９で接続され、循環ポンプ４９が逆止弁３６と並列になるように配置されている。そして貯湯手段２１内部の底部から僅かに突出したタンク給水管４８の先端近傍が吸水部５０となり、この吸水部５０から順にタンク給水管４８、循環ポンプ４９、給湯給水管３５、給湯水流路３３を経て水流路出口管Ｂ３８の貯湯開閉弁４４を通り、吐水部４５に設けられたノズル４６に至る貯湯加熱用の循環路５１が形成されている。
【００２３】
一方、貯湯手段２１内部のタンク給水管４８先端から少し上方には、上向流阻止手段であるバッフル板５２が設けられているとともに、貯湯手段２１天部には貯められている給湯用水を出湯する第２給湯管５３が接続されて給湯端末４２に繋がっている。
【００２４】
５４は浴槽であり、風呂熱交換器３１の風呂水流路３０の入口側とこの浴槽５４とが、風呂循環手段である風呂ポンプ５５を有する風呂戻り管５６で接続され、風呂水流路３０の出口側と浴槽５４が風呂往き管５７で接続されることで風呂循環路５８を形成している。ここで風呂ポンプ５５には直流モーターが使用されている。また、第１給湯管４３と第２給湯管５３は湯混合手段５９において合流し第３給湯管６０に流れ、さらに水道水を混合するための混合水管６１と第３給湯管６０とが水道水混合手段６２において合流し、給湯端末４２が接続される第４給湯管６３に流れるように構成されているとともに、浴槽５４に「湯張り」または「差し湯」と称する湯を給湯する動作を行うための風呂注湯路６４が、第４給湯管６３と風呂循環路５８との間に接続されて設けられ、この風呂注湯路６４には給湯する湯の量を調節するための流量可変手段となる注湯弁６５を備えている。
【００２５】
貯湯手段２１は、断熱材２１ａで覆われており、その大きさは、使用者の給湯使用量の最大値である最大負荷を想定し、給湯熱交換器３４での最大加熱能力と貯湯手段２１での貯湯量を併用して最大給湯負荷に不足無く対応して給湯できるだけの貯湯量としたものである。
【００２６】
ヒートポンプサイクル２２においては、２つの並列な圧縮機２３の出口と給湯放熱器２６入口とを接続する給湯弁６６が、圧縮機２３出口と吸熱器２８入口とを接続する除霜弁６７が設けられて、それぞれのバイパス経路への流れを調節する働きをしている。
【００２７】
７１はＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータ（図示せず）を用いて構成された制御手段である。給湯給水管３５の最も上流には給水温度検知手段７３が設けられ、給湯水流路３３の入口側には給湯熱交換器３４への給水温度を検知する入口温度検知手段７４が、出口側には出口温度検知手段７５が設けられている。また水道水混合手段６２下流の第４給湯管６３には給湯端末４２への給湯温度を検知する出湯温度検知手段７６が設けられている。第４給湯管６３には別に給湯端末４２からの出湯流量が検知できる流量検知手段７７ａも設けられている。また給湯熱交換器３４の流量を検知する給湯熱交流量検知手段７７ｂも設けられている。
【００２８】
貯湯手段２１の壁面には、その天部に貯湯手段２１内の湯温を検知する温度検知手段である貯湯温度検知手段７８が設けられているとともに、さらに温度検知手段である３個のサーミスタが、残湯第１検知手段７９、残湯第２検知手段８０、残湯第３検知手段８１として、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置いて配置され、各位置の湯温を検知している。
【００２９】
風呂戻り管５６には浴槽５４の湯温を測定するための風呂温度検知手段８２と、浴槽５４の水位を検知する水位検知手段８３と、風呂ポンプ５５の運転による流れが検知できる風呂流量検知手段８４が設けられ、風呂水流路３０の出口近傍の風呂往き管５７には風呂出口温度検知手段８５が備えられている。８６は吸熱器２８近傍に設けた気温を検知する気温検知手段、８７は圧縮機２３のシェル温度を検知するシェル温度検知手段である。
【００３０】
８８は制御手段７１と電気的に接続されて給湯の目標温度を設定する出湯温度設定手段で、使用者が任意に温度を設定する。湯張り設定手段８９も制御手段７１と電気的に接続され、浴槽５４に自動で湯を張る運転を使用者が開始設定するために設けられたものである。また風呂追焚き設定手段９０も制御手段７１と電気的に接続され、使用者が風呂追焚きの開始設定するために設けられたものである。
【００３１】
吸熱器２８は炭酸ガス冷媒が流れるチューブにフィンを設けた構成のフィンチューブ型熱交換器と称される形状に形成されており、ヒートポンプサイクル上で蒸発器として作用し、大気熱と熱交換して吸熱するものである。吸熱器２８は水平方向の断面をＵ字型とし、Ｕ字の開口面を正面に向けて配置している。またＵ字の開口面に送風手段９１を対向配置している。送風手段９１はいわゆるプロペラファンとしており、電動モーター（図示せず）によって駆動される。本実施例では送風手段９１を２台配置している。吸熱器２８は幅方向を略Ｕの字状に曲げられて幅寸法が短縮するように形成されている。
【００３２】
吸熱器２８以外のヒートポンプサイクルを構成する他の要素と貯湯手段２１と水が流れる部品である通水要素とで第１区画９２を構成する。一方、送風手段９１と吸熱器２８で第２区画９３を構成しており、第１区画９２の上に第２区画９３を段積みしている。第１区画９２の主な通水要素としては、貯湯手段２１、風呂熱交換器３１、給湯熱交換器３４、循環ポンプ４９、風呂ポンプ５５などがあり、これらが固定されている通水要素ベース９４よりも一段上方に２台の圧縮機２３を固定する圧縮機ベース９５が配置されている。また、制御手段７１が収納される制御基板９６は圧縮機ベース９５よりも上方に配置されている。
【００３３】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。図１、図２に示す実施例のヒートポンプ給湯機において、その運転動作は「給湯運転」、「湯張り運転」、「風呂追焚き運転」、「貯湯運転」、「除霜運転」といった少なくとも５つの運転モードがある。
【００３４】
まず、使用者がお湯を蛇口等の給湯端末から出湯させて使用する「給湯運転」について説明する。図１に示す貯湯手段２１に高温湯が貯留され、給水開閉弁４７が開弁し貯湯開閉弁４４と注湯弁６５が閉弁した状態において、使用者が出湯温度設定手段８８により給湯温度を４２℃等の適温に設定し、台所蛇口４１などの給湯端末４２が開くと、給湯給水管３５から水道水が水圧により流れ込み始め、第４給湯管６３内の水も水圧で押されて給湯端末４２から出る水流が生じる。給湯熱交換器３４を流れる水流量が閾値を超えたことを給湯熱交流量検知手段７７ｂが検知すると、制御手段７１により給湯弁６６を開弁し圧縮機２３と送風手段９１の運転を行う給湯運転が開始される。
【００３５】
圧縮機２３から吐出され給湯放熱器２６へ流入する高温高圧の冷媒蒸気は給湯水流路３３を流れる水を加熱する。加熱された水は第１給湯管４３を経て給湯端末４２から出湯する。一方、給湯放熱器２６で冷却された冷媒は第２減圧手段２７で減圧されて吸熱器２８に流入し、送風手段９１により供給される空気から吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機２３に戻る。吸熱器２８にて発生したドレーン水は第２区画９３の底部に滴下し、ドレーン配管（図示せず）により装置外に排出される。
【００３６】
給湯端末４２からの出湯流量に応じて、給湯熱交換器３４での加熱能力を調整する必要があり、吸熱器２８での空気より吸熱能力を調整する必要がある。そこで流量検知手段７７ａで出湯流量を検知し制御手段７１はこの検知流量が多くなるほど圧縮機２３の圧縮能力を大きく、送風手段９１の送風能力を大きくするよう制御する。圧縮能力および送風能力はそれぞれ圧縮機２３および送風手段９１の運転台数と回転数で調整する。これにより吸熱器２８に過不足無く空気を供給して効率よく空気より吸熱させ、ＣＯＰを大きくできる。すなわち小流量出湯時に空気供給過剰による送風手段９１での無駄な電力消費を抑制できるとともに騒音を低くできる。一方大流量出湯時に空気供給不足により吸熱器２８での冷媒蒸発温度が低下し圧縮機２３に吸入される冷媒蒸気の圧力が低下しその密度が減少して圧縮機２３の効率が悪くなることを抑制するとともに蒸発温度の低下による低外気温時の吸熱器２８への着霜を抑制する。
【００３７】
また気温が高くなるほど吸熱器２８での吸熱能力が増大する。そこで気温検知手段８６で気温を検知し、制御手段７１は検知気温が高くなるほど送風手段９１の送風能力を小さくするよう制御する。吸熱器２８に過不足無く空気を供給してさらに効率よく空気より吸熱し、さらにＣＯＰを大きくできる。すなわち気温が高い時に空気供給過剰による送風手段９１での無駄な電力消費を抑制できるとともに騒音を低くできる。一方気温が低いときに空気供給不足により吸熱器２８での冷媒蒸発温度が低下し圧縮機２３に吸入される冷媒蒸気の圧力が低下しその密度が減少して圧縮機２３の効率が悪くなることを抑制するとともに蒸発温度の低下による低外気温時の吸熱器２８への着霜を抑制する。
【００３８】
出湯開始時にヒートポンプサイクル２２が冷え切った状態の場合、圧縮機２３が運転されてもサイクル全体の圧力および温度が定常状態に達して給湯熱交換器３４の加熱能力が定常時の能力に達するのに時間がかかり、圧縮機２３や給湯熱交換器３４の熱容量もあるために、しばらくの間給湯水流路３３からは加熱不足で給水温度に近い水が出てしまう。そうならないために、出湯温度設定手段８８が使用者に設定されたことで給湯使用が近いと制御手段７１が判定すると、圧縮機２３を間欠的に運転したり、圧縮機２３内の電動モーターが回転しない程度に微小電流を流して暖機運転をして待機しておくこともできる。
【００３９】
それでもヒートポンプサイクル２２が冷えている場合、制御手段７１は給湯水流路３３出口の出口温度検知手段７５やシェル温度検知手段８７の信号に基づいて判定し、湯混合手段５９の初期状態として第１給湯管４３と第２給湯管５３を流れる流量が例えば同量で混合する位置に設定する。ここで、給水温度５℃、貯湯温度８０℃として、給湯水流路３３からの出口温度がまだ５℃とすると、出湯温度検知手段７６部での温度はおよそ（８０℃＋５℃）／２で、４２．５℃の出湯温度となる。このようにして給湯端末４２から設定温度で出湯するまでの時間をガス瞬間給湯装置並みに短縮できる。運転開始からしばらくすると、冷媒系も十分に温度上昇して給湯水流路３３の出口温度は上昇し、出口温度が設定温度に到達すると制御手段７１は湯混合手段５９を制御して第１給湯管４３からの通水を優先し、可能な限り第２給湯管５３からの通水を閉止状態にし、制御手段７１が圧縮機２３の回転数と運転台数、第２減圧手段２７での減圧度を制御して出口温度検知手段７５の出力する出湯温度が設定温度になるようにする。
【００４０】
しかしながら風呂蛇口３５等の一つが開けられて大量に出湯した場合や、二つ以上の給湯端末４２から同時に出湯した場合のように給湯負荷が給湯熱交換器３４での最大加熱能力を超え、圧縮機２３を最大能力で運転しても設定温度に到達しないような場合は、制御手段７１が圧縮機２３と送風手段９１を最大能力で運転して給湯熱交換器３４で最大加熱能力に設定するとともに、出湯温度検知手段７６の検知温度が設定温度となるように、湯混合手段５９および水道水混合手段６２を制御して給湯熱交換器３４からの湯、貯湯手段２１からの湯および、混合水管６１からの水道水の混合量を制御する。このようにして給湯熱交換器３４の最大加熱能力以上の給湯負荷で出湯することが可能となる。
【００４１】
なお上述した給湯負荷とは出湯温度設定手段８８の設定出湯温度から給水温度検知手段７３の検知給水温度を減じたものに流量検知手段７７ａの検知流量を乗じたものである。
【００４２】
このように、使用者が要求する給湯流量に対して、水道水を給湯熱交換器３４で瞬間加熱して第１給湯管４３から給湯するのとは別に、貯湯手段２１に貯めた湯を第２給湯管５３から出湯して足し合わせるので、ヒートポンプサイクルによる給湯熱交換器３４での瞬間加熱量が不足していても、不足分を補って貯湯手段２１から湯量を加えることができ、給湯熱交換器３４での加熱能力を大幅に大能力化しなくても良い。また従来のヒートポンプ式給湯装置では水を６０℃以上に加熱するが、本発明では４２℃程度に加熱した水を直接出湯させるのでいわゆるＣＯＰが従来よりも大きくなり省エネにも効果的である。
【００４３】
一方タンクを有しない構成においては、瞬間加熱のみで給湯できるように給湯熱交換器を大能力化して大熱量を熱交換できるようにすると、伝熱面積の確保のために水流路の流路長が長くなったりして流路抵抗が増大し、大流量の水を流通させにくくなる。また、貯湯手段２１を有する本発明の構成でも、貯湯手段２１を小容量化するために給湯熱交換器３４をある程度大能力化すると、同様に流路抵抗の増大が生じやすい。そして、貯湯手段２１と給湯水流路３３との間は循環路５１により接続されているので、給湯運転中の貯湯手段２１と給湯水流路３３にかかる水圧はほぼ等しくなり、貯湯手段２１の耐水圧の点から給湯水流路３３への給水圧を低く抑える必要があり、低い給水圧では流路抵抗により一層十分な流量が得られなくなる。
【００４４】
しかしながら大流量の給湯が必要なときに、給湯水流路３３につながる第１給湯管４３と、貯湯手段２１につながる第２給湯管５３とから、それぞれからの湯を並列に同時出湯するので大流量の給湯が可能となり、大負荷や大流量への対応とヒートポンプ熱源やタンクの小型化との両立が同時出湯により実現できる。
【００４５】
また、貯湯手段２１に深夜貯湯して第２給湯管５３からのみ出湯するわけではないので、一日の給湯量のすべてを賄うような大型のタンクは必要なく、ヒートポンプ熱源とタンク双方の小型化が図れて省スペース化できる。
【００４６】
次に、使用者が設定することで浴槽に自動でお湯を張ったり少量の湯を差し湯する「湯張り運転」について説明する。使用者が湯張り設定手段８９を操作して湯張り運転を開始許可すると、除霜弁６７が閉弁した状態で制御手段７１は給湯弁６６を開き、給湯熱交流量検知手段７７ｂが給湯熱交換器３４の水流量が閾値以上であることを検知すると、圧縮機２３、送風手段９１の運転を行うとともに、給水開閉弁４７が開弁し貯湯開閉弁４４が閉弁した状態で注湯弁６５を開弁し湯張り運転が開始される。制御手段７１は流量検知手段７７ａ、気温検知手段８６の検知値に基づいて圧縮機２３、送風手段９１の能力を制御する。
【００４７】
給湯給水管３５から分岐したタンク給水管４８を流れる水の給水圧によって、貯湯手段２１内に貯溜された高温の温湯が押し上げられ、第２給湯管５３を通って湯混合手段５９に達する。同時に、給湯給水管３５から給湯水流路３３を経て第１給湯管４３に流通する温湯も湯混合手段５９に流入し、ここで二方からの温湯が一定の割合で混合される。そして混合された温湯は第３給湯管６０を通って水道水混合手段６２に流入するとともに、水道水が混合水管６１から水道水混合手段６２に流入し、ここで水と温湯が一定の割合で混合され、水道水混合手段６２の流出側から第４給湯管６３を通り風呂注湯路６４の注湯弁６５を介して、風呂戻り管５６と風呂往き管５７を流通して浴槽５４に供給される。
【００４８】
風呂温度検知手段８２と水位検知手段８３の信号により浴槽５４内に所定温度で所定量の湯が供給されたことを検知すると、制御手段７１は湯張り運転を終了する。ここでは、流量検知手段７７ａの信号に基づき積算流量を演算して湯張り量を決めてもよい。
【００４９】
さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置における「風呂追焚き運転」について説明する。風呂追焚き設定手段９０により浴槽５４の追焚きをする場合、制御手段７１は注湯弁６５を閉止した後、風呂ポンプ５５を駆動させて浴槽の水を風呂循環路５８に循環させるとともに、浴槽水の循環を風呂流量検知手段８４で検知し、検知水流量が閾値以上であると給湯弁６６と除霜弁６７が閉じた状態で圧縮機２３、送風手段９１の運転を行って風呂追焚き運転が開始される。
【００５０】
風呂流量検知手段８４と気温検知手段８６の検知値に基づいて圧縮機２３と送風手段９１の能力を制御する。風呂ポンプ５５により浴槽水が風呂戻り管５６から風呂熱交換器３１に送水されると、風呂水流路３０で風呂冷媒流路２９と熱交換が行われ、浴槽水は加熱されて風呂往き管５７を通り再び浴槽５４に戻される。この間、風呂温度検知手段８２によって風呂水温が検知され、風呂水温が目標温度に達するまで循環が続けられる。
【００５１】
給湯運転中に風呂追焚き設定手段９０の操作があった場合、あるいは風呂追焚き運転中に給湯端末４２の使用があった場合、すなわち「給湯運転」と「風呂追焚き運転」の同時運転の要求があった場合、制御手段７１は「風呂追焚き運転」と同様の動作を行う。
【００５２】
このとき、給湯弁６６と除霜弁６７が閉じた状態であるのでヒートポンプサイクル２２では、風呂放熱器２４と給湯放熱器２６との両方に冷媒が流れており、高圧側減圧手段である第１減圧手段２５と低圧側減圧手段である第２減圧手段２７の両方を制御手段７１が調節することで、風呂熱交換器３１と給湯熱交換器３４の各通流冷媒の温度条件を個別に設定可能となるので、給湯と風呂追焚きの同時運転が可能となる。また、風呂ポンプ５５には直流モーターを用いているので、風呂水流路３１を流れる浴槽水の流量をきめ細かに効率よく調節することができる。
【００５３】
したがって、制御手段７１は冷媒側の条件だけでなく風呂熱交換器３１を流通する浴槽水の条件を変化させることができ、給湯熱交換器３４と風呂熱交換器３１のそれぞれの熱交換条件をより一層きめ細かく設定できるので、給湯と風呂追焚きの同時運転が容易となる。また、直流モーターを用いてその回転数を変化させ水流量を可変するので高い消費電力効率で水流量を変化させることができ、効率がよくＣＯＰの高い風呂追焚き運転が可能となる。よって、効率と利便性のよい小型省スペースのヒートポンプ給湯装置が実現できる。
【００５４】
さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置における「除霜運転」について説明する。吸熱器２８が大気熱や太陽熱を吸熱する構成の場合、吸熱器周辺の空気温度が低温（例えば１０℃未満）であると、吸熱器２８に霜付きが発生する。霜付きが生じた場合に制御手段７１は、ヒートポンプサイクル２２の除霜弁６７を開き、圧縮機２３を所定の回転数で運転する。これにより高温高圧の冷媒が除霜弁６７を通って吸熱器２８に流れ、吸熱器２８を加熱することで氷結していた霜が溶けて除霜が可能となる。
【００５５】
この除霜運転においては、吸熱器２８の温度を検知する吸熱器温度検知手段（図示しない）等を用いて、吸熱器２８の温度が所定温度以下に低下したことを検知した場合や給湯運転が停止した直後の場合など、制御手段７１に設定された種々の条件によって運転開始され、吸熱器２８の温度が所定温度以上に上昇した場合や、所定時間経過した場合などに運転停止される。
【００５６】
さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置における貯湯手段２１の湯沸かしを行う「貯湯運転」について説明する。給湯運転後は、貯湯手段２１内は出湯により貯湯量（高温湯量）が減少している。また、貯湯手段２１は断熱材２１ａで覆われているが、貯湯温度は放熱により徐々に低下する。これらの場合に制御手段７１は、ヒートポンプサイクル２２の除霜弁６７が閉弁した状態で給湯弁６６を開き、水系統回路の注湯弁６５が閉じた状態で貯湯開閉弁４４を開く。そして、圧縮機２３と送風手段９１と循環ポンプ４９を運転する。給湯熱交流量検知手段７７ｂと気温検知手段８６の検知値に基づいて圧縮機２３と送風手段９１の能力を制御する。高温高圧の冷媒が給湯弁６６を通って給湯冷媒流路３２に流れ、給湯水流路３３を加熱し、循環ポンプ４９により生じさせた水流で貯湯手段２１からタンク給水管４８、給湯給水管３５の順に流れてきた水がここで加熱される。そして高温湯となった水は、水流路出口管Ｂ３８の貯湯開閉弁４４を通り、吐水部４５に設けられたノズル４６から貯湯手段２１内の上層部に拡散されて戻る。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯手段２１内の上層部から下層部へ順に温度が上昇する。
【００５７】
この貯湯運転においては、出口温度検知手段７５が給湯熱交換器３４で加熱された高温湯の温度を検知し、制御手段７１が高温湯の温度を決定した所定値（例えば二酸化炭素冷媒では加熱温度８５℃に設定）になるように、この検知信号に基づき、圧縮機２３の回転数と第２減圧手段２７の減圧度を制御する。そしてタンク壁面下方の残湯第３検知手段８１の検知温度が所定温度（例えば８０℃）を超えれば、制御手段７１は貯湯運転の終了が近いと判定して、圧縮機２３の回転数（運転周波数で変更する）や循環ポンプ４９の回転数を減少させる。その後、入口温度検知手段７４が貯湯手段２１から流入する水の温度を検知し、タンクからの流入温度が所定の加熱終了温度（例えば、６０℃）より高温になると、その信号に基づき制御手段７１は貯湯手段２１全量が高温湯となったと判断し、貯湯運転を停止する。この貯湯運転の繰り返しで貯湯手段２１内は所定温度の高温に維持される。この保温の所定温度を給湯の設定温度（例えば４５℃）より充分に高くすることにより、蓄熱密度を上げることができ、貯湯手段２１の大きさを小さくすることができる。
【００５８】
そして、貯湯運転は通常給湯停止中に行われるが、給湯運転中であっても貯湯運転が必要で、かつ給湯運転に要する加熱能力を差し引いてもまだ給湯熱交換器３４での加熱能力に余裕があるときは、給水開閉弁４７を閉じることで「給湯運転」と「貯湯運転」の同時運転が可能となる。
【００５９】
ここで風呂放熱器２４、給湯放熱器２６に流入する冷媒の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としていることにより、熱交換により冷媒が熱を奪われて温度低下しても凝縮することがなく、冷媒と水との温度差を大きくできる。これにより、貯湯手段２１の水を高温に加熱し蓄熱密度を大きくして、貯湯手段２１を小型化でき、装置をさらに小型化できる。
【００６０】
（実施例２）
本実施例において実施例１と異なる点は、流量検知手段７７ａ、７７ｂ、風呂流量検知手段８４の検知流量ではなく、給湯負荷に基づいて圧縮機２３と送風手段９１の能力を制御する点である。なお給湯負荷とは「給湯運転」においては、出湯温度設定手段８８の設定出湯温度から給水温度検知手段７３の検知給水温度を減じたものに流量検知手段７７ａの検知流量を乗じたものであり、また「湯張り運転」においては湯張り設定手段８９の設定出湯温度から給水温度検知手段７３の検知給水温度を減じたものに流量検知手段７７ａの検知流量を乗じたものであり、さらに「風呂追焚き運転」においては制御手段７１が設定する設定出湯温度から風呂温度検知手段８２の検知温度を減じたものに風呂流量検知手段８４の検知流量を乗じたものであり、さらにまた「貯湯運転」においては制御手段７１が設定した貯湯設定温度から入口温度検知手段７４の検知温度を減じたものに給湯熱交流量検知手段７７ｂの検知流量を乗じたものである。
【００６１】
各熱交換器への給水温度が低くまた設定出湯温度が高いと各熱交換器での加熱能力を大きくする必要があり、吸熱器２８の吸熱能力も大きくする必要があり吸熱器２８への空気供給量も多くする必要がある。そこで給湯負荷に基づいて送風手段９１の送風能力を制御することにより、給水温度と設定出湯温度の情報も加味して吸熱器２８に過不足無く空気を供給してさらに効率よく空気より吸熱させ、さらにＣＯＰを大きくできる。
【００６２】
なお各実施例ではヒートポンプサイクル２２を、冷媒の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としたが、もちろん一般の臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。また冷媒としては実施例中の炭酸ガス（ＣＯ２）の他に、フロン冷媒や、ノンフロン冷媒（例えばハイドロカーボン冷媒）等を用いても良い。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のヒートポンプ式給湯装置によれば、流量検知手段の検知流量に基づいて送風手段の送風能力を制御しているため、吸熱器に過不足無く空気を供給して効率よく空気より吸熱させ、ＣＯＰを大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるヒートポンプ式給湯装置の構成模式図
【図２】同ヒートポンプ式給湯装置を示す斜視図
【図３】従来のヒートポンプ式給湯装置を示す構成模式図
【符号の説明】
２１  貯湯手段
２２  ヒートポンプサイクル
２３  圧縮機
２６  給湯放熱器
２８  吸熱器
３２  給湯冷媒流路
３３  給湯水流路
３４  給湯熱交換器
３５  給湯給水管
４２  給湯端末
５９  湯混合手段
７１  制御手段
７３  給水温度検知手段
７７ａ  流量検知手段
８６  気温検知手段
８８  出湯温度設定手段
９１  送風手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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