(57)【要約】【課題】貯えられた高温の湯を利用して給湯の他に暖房器等の熱源として利用する貯湯式給湯装置において、ヒートポンプユニットの運転効率の低下を防止することが可能な貯湯式給湯装置を実現する。【解決手段】循環回路４３は、吐出口４２ａ〜４２ｃを貯湯槽１の高さ方向に複数個に分けて接続しており、貯湯槽１内において吐出口４２ａ〜４２ｃを接続した部位近傍の湯温に基づいて、吐出口４２ａ〜４２ｃの複数個の一つを選択して中温の湯を貯湯槽１内に戻すように構成するとともに、導出管１３、１４は、導出口１４ａ〜１４ｃを貯湯槽１の高さ方向に複数個に分けて接続しており、貯湯槽１内において導出口１４ａ〜１４ｃを接続した部位近傍の湯温に基づいて、導出口１４ａ〜１４ｃの複数個の一つを選択して貯湯槽１内の湯を出湯するように構成した。これにより、運転効率の低下を防止できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用の湯を内部に貯える貯湯槽（１）と、
前記貯湯槽（１）内の最下部の水を、前記貯湯槽（１）内の最上部に送る第１循環回路（２０）と、
前記第１循環回路（２０）に設けられ、前記第１循環回路（２０）を流れる水を加熱して高温の湯とするヒートポンプユニット（２）と、
前記ヒートポンプユニット（２）により加熱され、前記貯湯槽（１）内の最上部に貯えられた高温の湯を、循環して前記貯湯槽（１）内に戻す第２循環回路（４３）と、
前記第２循環回路（４３）に設けられ、前記貯湯槽（１）内の高温の湯を流通させ被加熱物と熱交換して中温の湯に変換させる熱交換手段（８１）と、
前記貯湯槽（１）内の湯が前記貯湯槽（１）外で消費されるときに、前記貯湯槽（１）内の湯を前記貯湯槽（１）外に送る給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）と、
前記貯湯槽（１）内の湯が前記給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）を通って前記貯湯槽（１）外で消費されるときに、前記貯湯槽（１）内の最下部に水を供給する給水配管（１２）とを備える貯湯式給湯装置であって、
前記第２循環回路（４３）は、前記貯湯槽（１）内の高温の湯が前記熱交換手段（８１）に流通されて前記貯湯槽（１）内に戻される前記中温の湯を、前記貯湯槽（１）内の高温の湯と水との間に設けられた下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）に戻すように構成するとともに、
前記給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）は、前記貯湯槽（１）内の湯が前記給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）を通って前記貯湯槽（１）外で消費されるときに、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）よりも上方の部位に設けられた上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から前記貯湯槽（１）内の湯を出湯させるように構成したことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記第２循環回路（４３）は、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を前記貯湯槽（１）の高さ方向に複数個に分けて接続しており、前記貯湯槽（１）内において前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温に基づいて、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）の複数個の一つを選択して前記中温の湯を前記貯湯槽（１）内に戻すように構成するとともに、
前記給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）は、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を前記貯湯槽（１）の高さ方向に複数個に分けて接続しており、前記貯湯槽（１）内において前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温に基づいて、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の複数個の一つを選択して前記貯湯槽（１）内の湯を出湯するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記第２循環回路（４３）は、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温を、所定温度、または前記熱交換手段（８１）を流通した前記中温の湯の戻り温度のいずれか一方を判定基準として比較し、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）の複数個の一つを選択して前記中温の湯を前記貯湯槽（１）内に戻すことを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記貯湯槽（１）には、前記貯湯槽（１）内の貯湯量および貯湯温度を検出する貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）が前記貯湯槽（１）の高さ方向に複数個設けられ、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、前記貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）の複数個の一つから検出することを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）には、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）近傍の前記貯湯槽（１）内の湯温を検出する湯温検出手段（３６ｊ、３６ｋ）が設けられ、前記下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、前記湯温検出手段（３６ｊ、３６ｋ）により検出することを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項６】
前記給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）は、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温を、所定温度、または給湯設定温度のいずれか一方を判定基準として比較し、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の複数個の一つを選択して前記貯湯槽（１）内の湯を出湯することを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記貯湯槽（１）には、前記貯湯槽（１）内の貯湯量および貯湯温度を検出する貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）が前記貯湯槽（１）の高さ方向に複数個設けられ、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、前記貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）の複数個の一つから検出することを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項８】
前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）には、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）近傍の前記貯湯槽（１）内の湯温を検出する湯温検出手段（３６ｈ、３６ｉ）が設けられ、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、前記湯温検出手段（３６ｈ、３６ｉ）により検出することを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項９】
前記給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）には、前記貯湯槽（１）外で消費される必要温度の湯を調節する第１、第２混合弁（１６ａ、１６ｂ）と前記必要温度以上の湯を調節する第３混合弁（１６ｃ）とが設けられ、前記第３混合弁（１６ｃ）は、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から出湯される湯のうち、前記貯湯槽（１）内の最上部に貯えられた高温の湯と、前記上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から出湯される湯とを混合させて前記貯湯槽（１）外で消費される湯の前記必要温度以上の湯に調節して前記第１、第２混合弁（１６ａ、１６ｂ）に供給することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一つに記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１０】
前記被加熱物は、床暖房ユニット（８０）、暖房器、または乾燥器の熱媒体であり、前記熱交換手段（８１）は、前記第２循環回路（４３）を流れる前記高温の湯と前記熱媒体とを熱交換する熱交換器であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１１】
前記ヒートポンプユニット（２）は、冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプユニットにより加熱した給湯用の湯を貯える貯湯槽を備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、貯えられた湯を利用して給湯の他に暖房器を備えたときの給湯配管および給湯用の湯を循環する循環回路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の貯湯式給湯装置として、例えば、図５に示すように、給湯用の湯を内部に貯える貯湯槽１００と、この貯湯槽１００内の最下部の水を貯湯槽１００内の最上部に送る第１循環回路１１０と、この第１循環回路１１０を流れる水を加熱して高温の湯とするヒートポンプユニット１２０と、このヒートポンプユニット１２０により加熱され貯湯槽１００内の最上部に貯えられた高温の湯を循環して貯湯槽１００内に戻す第２循環回路１３０と、この第２循環回路１３０を流れる高温の湯と被加熱物とを熱交換して第２循環回路１３０を流れる高温の湯を中温の湯とする熱交換手段１４０と、貯湯槽１００内の湯が貯湯槽１００外で消費されるときに、この貯湯槽１００内の湯を貯湯槽１００外に送る給湯配管１５０と、貯湯槽１００内の湯が給湯配管１５０を通って貯湯槽１００外で消費されるときに、貯湯槽１００内の最下部に水を供給する給水配管１６０とを備える貯湯式給湯装置が開示されている。
【０００３】
そして、上記給湯配管１５０には給湯水栓１７０から出湯する出湯温度を調節する混合弁１８０が設けられ、この混合弁１８０により貯湯槽１００内の湯と給水配管１６０からの水とを混合させて給湯水栓１７０から必要とする出湯温度の給湯水を給湯するようにしている。さらに、浴槽内の浴水を熱交換手段１４０に循環する第３循環回路１９０が設けられ、貯湯槽１００内の湯を熱源とする熱交換手段１４０によって浴水を追い焚きして浴槽内の浴水を保温するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２２３５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記貯湯式給湯装置によれば、貯湯槽１００内の湯が給湯配管１５０を通って貯湯槽１００外で消費されるとき、すなわち、貯湯槽１００内の湯を給湯するときは、貯湯槽１００内の上方の湯が流出して貯湯槽１００内の最下部に給水配管１６０から水が供給するようになっているが、貯湯槽１００内の高温の湯を貯湯槽１００外に循環させて、浴水の追い焚きなどの熱源として利用し、熱交換の終了した中温の湯を貯湯槽１００内に戻す構成とした場合に、例えば、熱交換を行っているときに給湯が行なわれると、貯湯槽１００内の最下部には中温の湯と水とが供給され混合される。
【０００６】
従って、ヒートポンプユニット１２０を作動させて高温の湯を貯湯しようとすると、水よりも湯温の高い中温の湯をヒートポンプユニット１２０で加熱することになる。因みに、ヒートポンプ式の貯湯式給湯装置においては、凝縮器に導かれる給湯用の水の湯温が低いほど運転効率が向上するため、中温の湯が多く占められて凝縮器に導かれる湯温が高いとヒートポンプユニット１２０の運転効率が低下する問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、貯えられた高温の湯を利用して給湯の他に暖房器等の熱源として利用する貯湯式給湯装置において、ヒートポンプユニットの運転効率の低下を防止することが可能な貯湯式給湯装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項１１に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、給湯用の湯を内部に貯える貯湯槽（１）と、この貯湯槽（１）内の最下部の水を、貯湯槽（１）内の最上部に送る第１循環回路（２０）と、この第１循環回路（２０）に設けられ、第１循環回路（２０）を流れる水を加熱して高温の湯とするヒートポンプユニット（２）と、このヒートポンプユニット（２）により加熱され、貯湯槽（１）内の最上部に貯えられた高温の湯を、循環して貯湯槽（１）内に戻す第２循環回路（４３）と、この第２循環回路（４３）に設けられ、貯湯槽（１）内の高温の湯を流通させ被加熱物と熱交換して中温の湯に変換させる熱交換手段（８１）と、貯湯槽（１）内の湯が貯湯槽（１）外で消費されるときに、貯湯槽（１）内の湯を貯湯槽（１）外に送る給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）と、貯湯槽（１）内の湯が給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）を通って貯湯槽（１）外で消費されるときに、貯湯槽（１）内の最下部に水を供給する給水配管（１２）とを備える貯湯式給湯装置であって、
第２循環回路（４３）は、貯湯槽（１）内の高温の湯が熱交換手段（８１）に流通されて貯湯槽（１）内に戻される中温の湯を、貯湯槽（１）内の高温の湯と水との間に設けられた下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）に戻すように構成するとともに、給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）は、貯湯槽（１）内の湯が給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）を通って貯湯槽（１）外で消費されるときに、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）よりも上方の部位に設けられた上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から貯湯槽（１）内の湯を出湯させるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、熱交換手段（８１）により熱交換されて第２循環回路（４３）から貯湯槽（１）内に戻る中温の湯は、貯湯槽（１）内の高温の湯と水との間に設けられた下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）に戻すように構成することにより、貯湯槽（１）内において、湯温の異なる水の比重差により、中温の湯と水との混合がし難い。これにより、ヒートポンプユニット（２）は、貯湯槽（１）の最下部にある低温の水から優先的に加熱するため、ヒートポンプユニット（２）の運転効率の低下を防止することが可能である。
【００１０】
また、給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）を上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）からも貯湯槽（１）内の湯を出湯させるように構成したことにより、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から高温の湯よりも低い中温の湯を積極的に出湯させることができる。
【００１１】
また、この上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）より上方に設けたことにより、第２循環回路（４３）から戻される中温の湯を下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）と上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）との間に、中温の湯の貯める層が形成できるため、貯湯槽（１）外に消費されるときに中温の湯の下限域が上方に移動しても中温の湯の出湯を多くすることができる。従って、高温の湯の出湯を抑制して中温の湯を積極的に出湯することができるため貯湯槽（１）の容量を小型化とすることが可能である。
【００１２】
さらに、ヒートポンプユニット（２）の電源を、例えば、料金設定の安い深夜電力を用いて高温の湯を貯える貯湯式給湯装置においては、高温の湯の出湯を抑制することができるため、深夜時間帯以外の昼間時間帯において、追加沸き上げ運転の時間の短縮化が図れる。これにより、維持費が安くできる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、第２循環回路（４３）は、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を貯湯槽（１）の高さ方向に複数個に分けて接続しており、貯湯槽（１）内において下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温に基づいて、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）の複数個の一つを選択して中温の湯を貯湯槽（１）内に戻すように構成するとともに、
給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）は、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を貯湯槽（１）の高さ方向に複数個に分けて接続しており、貯湯槽（１）内において上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温に基づいて、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の複数個の一つを選択して貯湯槽（１）内の湯を出湯するように構成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を複数個設けて、その下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温に基づいて、その下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）の一つを選択して中温の湯を貯湯槽（１）内に戻すように構成するにより、例えば、第２循環回路（４３）から貯湯槽（１）内に戻る中温の湯に湯温の変動があっても、その中温の湯に見合う湯温の下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位に戻すことで、貯湯槽（１）内の湯の温度勾配を逆転して不要な混合が発生することを防止することが可能である。
【００１５】
また、同じように、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を複数個設けて、その上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温に基づいて、その上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の一つを選択して中温の湯を貯湯槽（１）内の湯を出湯するように構成したことにより、確実に中温の湯を出湯することができる。これにより、高温の湯よりも積極的に中温の湯の出湯を多くすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、第２循環回路（４３）は、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温を、所定温度、または熱交換手段（８１）を流通した中温の湯の戻り温度のいずれか一方を判定基準として比較し、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）の複数個の一つを選択して中温の湯を貯湯槽（１）内に戻すことを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、具体的には、所定温度、または戻り温度のいずれか一方と下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温とを比較することで、貯湯槽（１）内の湯の温度勾配を逆転して不要な混合が発生することを防止することが可能である。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、貯湯槽（１）には、この貯湯槽（１）内の貯湯量および貯湯温度を検出する貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）が貯湯槽（１）の高さ方向に複数個設けられ、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）の複数個の一つから検出することを特徴としている。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、この種の貯湯槽（１）には、貯湯量および貯湯温度を検出するための貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）が貯湯槽（１）の高さ方向に設けられているので、これらを活用することにより容易に下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温を検出できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）には、この下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）近傍の貯湯槽（１）内の湯温を検出する湯温検出手段（３６ｊ、３６ｋ）が設けられ、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、湯温検出手段（３６ｊ、３６ｋ）により検出することを特徴としている。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、下流側端部（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）近傍に湯温検出手段（３６ｊ、３６ｋ）が設けられることにより、上述した請求項４よりも精度の良い湯温を検出することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）は、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温を、所定温度、または給湯設定温度のいずれか一方を判定基準として比較し、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）の複数個の一つを選択して貯湯槽（１）内の湯を出湯することを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、具体的には、所定温度、または給湯設定温度のいずれか一方と上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温とを比較することで、例えば、給湯設定温度では概して４５℃程度以下であるため高温の湯よりも積極的に中温の湯の出湯を多くすることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明では、貯湯槽（１）には、この貯湯槽（１）内の貯湯量および貯湯温度を検出する貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）が貯湯槽（１）の高さ方向に複数個設けられ、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）の複数個の一つから検出することを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、上述した請求項４と同じように、貯湯量および貯湯温度を検出するための貯湯温度検出手段（３６ｂ〜３６ｇ）を活用することにより容易に上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温を検出できる。
【００２６】
請求項８に記載の発明では、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）には、この上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）近傍の貯湯槽（１）内の湯温を検出する湯温検出手段（３６ｈ、３６ｉ）が設けられ、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を接続した部位近傍の湯温は、湯温検出手段（３６ｈ、３６ｉ）により検出することを特徴としている。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）近傍に湯温検出手段（３６ｊ、３６ｋ）が設けられることにより、上述した請求項７よりも精度の良い湯温を検出することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明では、給湯配管（１３、１４、１７ａ、１７ｂ）には、貯湯槽（１）外で消費される必要温度の湯を調節する第１、第２混合弁（１６ａ、１６ｂ）と必要温度以上の湯を調節する第３混合弁（１６ｃ）とが設けられ、この第３混合弁（１６ｃ）は、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から出湯される湯のうち、貯湯槽（１）内の最上部に貯えられた高温の湯と、上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から出湯される湯とを混合させて貯湯槽（１）外で消費される湯の必要温度以上の湯に調節して第１、第２混合弁（１６ａ、１６ｂ）に供給することを特徴としている。
【００２９】
請求項９に記載の発明によれば、具体的には、第１、第２混合弁（１６ａ、１６ｂ）の上流に必要温度以上の湯を調節する第３混合弁（１６ｃ）を設けることにより、貯湯槽（１）内の最上部に貯えられた高温の湯の出湯を抑制させ、かつ上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から中温の湯を積極的に出湯させることができる。
【００３０】
さらに、第２循環回路（４３）から貯湯槽（１）内に戻された中温の湯は、暫くは温度勾配があるために上流側端部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）から導出される湯温のバラツキが大きい。そこで、必要温度以上の高めの設定温度による混合を第３混合弁（１６ｃ）で調節することにより、第１、第２混合弁（１６ａ、１６ｂ）における出湯温度の安定が図れる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、被加熱物は、床暖房ユニット（８０）、暖房器、または乾燥器の熱媒体であり、熱交換手段（８１）は、第２循環回路（４３）を流れる高温の湯と熱媒体とを熱交換する熱交換器であることを特徴としている。請求項１０に記載の発明によれば、給湯の他に床暖房ユニット（８０）、暖房器、または乾燥器等の用途に高温の湯を利用する貯湯式給湯装置であっても、熱交換器８１から発生する中温の湯を積極的に給湯に利用できる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明では、ヒートポンプユニット（２）は、冷媒が二酸化炭素であることを特徴としている。請求項１１に記載の発明によれば、ヒートポンプユニット（２）の冷媒に二酸化炭素を採用することにより、超臨界域を用いることで第１循環回路（２０）を流れる水を加熱する冷媒の温度（圧縮機からの吐出温度）を高くすることができる。従って、高温の湯を効率良く沸き上げることができる。
【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ものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態の貯湯式給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。１は耐食性に優れた金属製（例えばステンレス製）の貯湯槽であり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、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ようになっている。貯湯槽１は縦長形状であり、その底面には導入口１２ａが設けられ、この導入口１２ａには貯湯槽１内の最下部に水道水を導入する給水配管である導入管１２が接続されている。
【００３５】
導入管１２には温度検出手段である給水サーミスタ３１が設けられており、導入管１２内の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。また、導入管１２には導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節する減圧弁３２が設けられている。そして、導入管１２の給水サーミスタ３１および減圧弁３２が設けられた位置より下流側と後述する混合弁１６ａ、１６ｂとはバイパス経路である配管１２ｂ、１２ｃにより繋がれている。
【００３６】
一方、貯湯槽１の最上部には導出口１３ａが設けられ、導出口１３ａには貯湯槽１内の湯を導出するための給湯経路である導出管１３が接続されている。また、貯湯槽１の側面部には給湯経路の上流側端部である複数（本例では３個）の導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられ、これらの導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃには貯湯槽１内の湯を導出するための給湯経路である導出管１４が接続されている。
【００３７】
また、導出管１４には複数（本例では二つ）の三方弁１５ｂ、１５ｃが設けられており、三方弁１５ｂの一方の入口側が下方に位置する導出口１４ａに連通され、もう一方の入口側が導出口１４ｂに連通され、出口側がもう一つの三方弁１５ｃの入口側と連通するように配設されている。三方弁１５ｃ側のもう一方の入口側が導出口１４ｃに連通され、出口側が後述する第３混合弁である中温水混合弁１６ｃの入口側と連通するように配設されている。この三方弁１５ｂ、１５ｃは中温水混合弁１６ｃの入口側に供給する湯温を選択するための切換弁であって複数の導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃのいずれか一つを選択するように後述する制御装置２００により制御される。なお、これらの導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃの配設位置については詳しくは後述する。
【００３８】
次に、第３混合弁である中温水混合弁１６ｃは、後述する第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂの入口側に供給する湯温を調節する温度調節弁であって、導出管１３と導出管１４との合流点に配置されており、開口面積比を調節することにより、導出管１３からの湯と導出管１４からの湯との混合比を調節できるようになっている。因みに、この中温水混合弁１６ｃでは、設定温度が下流に設けた後述する第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂの必要温度である給湯設定温度よりも高めに設定されている。
【００３９】
具体的には、第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂの給湯設定温度が、例えば４３℃を要求されるときは、この温度よりも３〜５℃程度以上となるように必要温度以上の高めに設定している。これにより、概して、高温の湯が導出される導出口１３ａよりも中温の湯が導出される導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃから積極的に導出させるようにしている。
【００４０】
そして、この中温水混合弁１６ｃの出口側には、給湯するときの出湯温度を給湯設定温度に温度調節する第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂが配設された給湯経路である配管１７ａ、１７ｂが接続されている。配管１７ａは、台所、洗面などの図示しない給湯水栓に通ずる給湯配管であり、配管１７ｂは浴室などの図示しない給湯水栓、シャワー、浴槽水栓などに通ずる給湯配管である。
【００４１】
また、配管１７ａ、１７ｂにはそれぞれ温度検出手段である給湯サーミスタ３３ａ、３３ｂおよび３４と給湯検出手段である流量カウンタ３５ａ、３５ｂとが設けられており、給湯サーミスタ３３ａ、３３ｂは配管１７ａ、１７ｂ内の温度情報を、流量カウンタ３５ａ、３５ｂは配管１７ａ、１７ｂ内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００４２】
なお、給湯サーミスタ３４は、中温水混合弁１６ｃの出口側、つまり、第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂのそれぞれ一方の入口側に供給する湯温の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。また、導出管１３、１４、配管１７ａ、１７ｂからなる構成が、本実施形態における給湯配管である。
【００４３】
第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂはともに、配管１７ａ、１７ｂの下流端に設けられた図示しない給湯水栓が開弁したときに、必要温度である給湯設定温度に温度調節するための温度調節弁であって、開口面積比を調節することにより、中温水混合弁１６ｃからの混合された湯と配管１２ｂ、１２ｃからの水道水との混合比を調節できるようになっている。
【００４４】
なお、第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂおよび中温水混合弁１６ｃはともにサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して各経路の開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００４５】
次に、貯湯槽１の下部には、貯湯槽１内の最下部の水を吸入するための吸入口１８が設けられ、貯湯槽１の上方には、貯湯槽１内の最上部に湯を吐出する吐出口１９が設けられている。吸入口１８と吐出口１９とは循環回路２０で接続されており、循環回路２０の一部はヒートポンプユニット２内に配置されている。
【００４６】
このヒートポンプユニット２は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などの冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプである。なお、この超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００４７】
ここで、冷媒機能部品のうち、凝縮器（図示せず）は、圧縮機（図示せず）から吐出される冷媒と吸入口１８から導いた水とを熱交換する水熱交換器である。また、圧縮機（図示せず）は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構と、この圧縮機構を駆動する電動モータとが一体となった電動圧縮機であって、動力源として交流電力を用い、おもに、料金設定の最も安い深夜時間帯の深夜電力を用いて、貯湯槽１内の湯を沸き上げる蓄熱運転を行っているが、昼間時間帯においても貯湯槽１内最上部の湯温が低下してくると沸き上げ運転を行なうよう制御される。
【００４８】
因みに、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の湯を貯湯槽１内に貯えることができる。また、ヒートポンプユニット２は、本実施形態における加熱手段であり、循環回路２０は本実施形態における第１循環回路である。なお、ヒートポンプユニット２は後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００４９】
また、貯湯槽１の外壁面には、貯湯量および貯湯温度を検出するための貯湯温度検出手段である複数（本例では７つ）の水位サーミスタ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆ、３６ｇが縦方向（貯湯槽１の高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯槽１内に満たされた水の各水位レベルでの温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００５０】
従って、制御装置２００は、水位サーミスタ３６ａ〜３６ｇからの温度情報に基づいて、貯湯槽１内上方の沸き上げられた湯と貯湯槽１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。
【００５１】
なお、これらのうち水位サーミスタ３６ａは、貯湯槽１の最上部外壁面に設けられており、導出口１３ａや後述する吸入口４１に吸入される高温の湯の温度である貯湯槽１内最上部の湯温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、水位サーミスタ３６ｃは前述の導出口１４ｃとほぼ同一の高さ、水位サーミスタ３６ｄは導出口１４ｂより少々上方の高さに配置されている。これにより、それぞれの導出口１４ｂ、１４ｃから導出される湯温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。
【００５２】
さらに、水位サーミスタ３６ｄは後述する吐出口４２ｃとほぼ同一の高さ、水位サーミスタ３６ｅは後述する吐出口４２ｂより少々上方の高さに配置されている。これにより、それぞれの吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温を検出する湯温サーミスタの機能も有している。
【００５３】
次に、貯湯槽１の上方には、貯湯槽１内最上部の高温の湯を吸入するための吸入口４１が設けられ、貯湯槽１の中ほどから下方にかけて、貯湯槽１内に戻り湯を吐出する複数（本例では三つ）の下流側端部である吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃが設けられている。この吸入口４１と吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃとは第２循環回路である循環回路４３で接続されており、循環回路４３の一部は熱交換手段である熱交換器８１内に配置されている。この熱交換器８１は対向流型の熱交換器であり、循環回路４３を流れる高温の湯と後述する循環回路８２を流れる被加熱物である熱媒体（本例では水）とを熱交換できるようになっている。
【００５４】
そして、循環回路４３の熱交換器８１が設けられた部位より下流側には、循環回路４３内に湯を循環するためのウォータポンプ４７と、戻り温度を検出する温度検出手段である水温サーミスタ４８が設けられている。この水温サーミスタ４８は循環回路４３内の熱交換器８１による熱交換後の中温の湯の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００５５】
また、循環回路４３の水温サーミスタ４８が設けられた部位より下流側には、複数（本例では二つ）の三方弁４９ａ、４９ｂが配設されており、三方弁４９ａの一方の出口側が下方に位置する吐出口４２ａに連通され、もう一方の出口側がもう一つの三方弁４９ｂの入口側に連通するように配設されている。そして、三方弁４９ｂは、一方の出口側が吐出口４２ｂに連通され、もう一方の出口側が吐出口４２ｃに連通するように配設されている。
【００５６】
この三方弁４９ａ、４９ｂは、熱交換器８１による熱交換後の中温の湯を複数の吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃのうち一つを選択して貯湯槽１内に戻すための切換弁であって後述する制御装置２００により制御される。なお、上方の吐出口４２ｂ、４２ｃは、図１に示すように、上述した水位サーミスタ３６ｄ、３６ｅの近傍にそれぞれ設けられている。
【００５７】
ここで、貯湯槽１に設けられた循環回路４３の戻り位置となる下流側端部である複数の吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃと、給湯配管１３、１４、１７ａ、１７ｂの出湯位置となる上流側端部である導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃとの位置関係について説明する。本実施形態では、図１に示すように、出湯位置である導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃを戻り位置である吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃよりも上方に位置するように設けられている。
【００５８】
これは、熱交換器８１により熱交換された中温の湯をできるだけ高温の湯と水との間に戻すとともに、貯湯槽１内の湯を給湯配管１３、１４、１７ａ、１７ｂを通って貯湯槽１内に消費するときにできるだけ多くの中温の湯を導出させるように導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃを吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃよりも上方に設けたものである。
【００５９】
従って、熱交換器８１により中温の湯の層が形成された後に、貯湯槽１内の湯が外部に導出されると貯湯槽１内の最下部に導入管１２から水が供給されて中温の湯の層が上方に移動するが、導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃを上方に設けることにより中温の湯を多く導出することができる。
【００６０】
次に、８０は床暖房ユニットであり、熱交換器８１と、この熱交換器８１で熱交換された熱媒体を循環する循環回路８２と、熱交換器８１で加熱された熱媒体で床暖房を行なう床暖房熱交換器８３と、循環回路８２に熱媒体を循環するウォータポンプ８４等により構成されている。
【００６１】
なお、循環回路８２の熱交換器８１の入口近傍および出口近傍には、水温サーミスタ８５、８６が配設され、循環回路８２内において熱交換器８１に流入する熱媒体および熱交換器８１から流出する熱媒体の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。また、本実施形態では、熱交換器の熱媒体の被加熱物として床暖房ユニット８０を構成したが、床暖房ユニット８０に限らず、浴室内を暖房する浴室暖房器や浴室内を乾燥する浴室乾燥器などを構成しても良い。
【００６２】
次に、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ３１、３３ａ、３３ｂ、３４、３６ａ〜３６ｇ、４８、８５、８６からの温度情報、流量カウンタ３５ａ、３５ｂからの流量情報および図示しない操作盤に設けられた操作スイッチからの信号等に基づいて、後述するようにヒートポンプユニット２、第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂ、中温水混合弁１６ｃ、三方弁１５ｂ、１５ｃ、４９ａ、４９ｂ、ウォータポンプ４７、８４等を制御するように構成されている。なお、図示しない操作盤は、浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、操作盤以外は、屋外等の適所に設置されている。
【００６３】
次に、以上の構成による貯湯式給湯装置の作動を説明する。給湯装置の図示しない電源スイッチがオンされている場合には、制御装置２００は、貯湯槽１に設けられた各サーミスタからの温度情報等や、図示しない操作盤により設定された時刻情報等に基づいて、適宜ヒートポンプユニット２を作動させ貯湯槽１内の水を加熱して高温の湯（例えば８５℃の湯）とする。
【００６４】
そして、図示しない操作盤の床暖房スイッチがオンされた場合（床暖房予約タイマーによりスイッチがオンされた場合を含む）には、制御装置２００は、ウォータポンプ４７、８４を作動し、貯湯槽１内の最上部より吸入口４１から循環回路４３内に高温の湯を吸入するとともに、循環回路８２内に熱媒体を循環させる。
【００６５】
これにより、熱交換器８１において循環回路４３を流れる高温の湯と熱交換された循環回路８２内の熱媒体により、床暖房熱交換器８３を介して床暖房を行なうことができる。なお、このとき、制御装置２００は、水位サーミスタ３６ａ、および水温サーミスタ４８、８５、８６からの温度情報に基づいて、熱交換器８１および床暖房熱交換器８３における熱交換が良好に行なわれるようにウォータポンプ４７、８４を作動制御する。
【００６６】
また、制御装置２００は、床暖房を行なう制御を実行しているとき、水位サーミスタ３６ｄ、３６ｅおよび水温サーミスタ４８からの温度情報に基づいて、熱交換器８１で熱交換され温度が低下した中温の湯（例えば６０℃の湯）を戻り位置である複数の吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃのいずれか一つを選択して三方弁４９ａ、４９ｂを制御している。
【００６７】
つまり、図２に示す制御装置２００のフローチャートに基づいて戻り位置および後述する出湯位置を選択して切り換えを行なうようにしている。ここでは、図２（ａ）に示すように、戻り位置を選択するときの制御処理により選択切り換えを行なうものであり、ステップ２１０にて制御処理がスタートする。まず、ステップ２２０にて水位サーミスタ３６ｄ、３６ｅにより検出された吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温と、水温サーミスタ４８により検出された戻り温度とを読み込む。
【００６８】
そして、ステップ２３０にて、吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温が戻り温度以下か否かを判定する。例えば、戻り温度が６０℃であって、湯温がそれよりも以下のときには、ステップ２４０にて、その湯温を検出した部位よりも上側の吐出口４２ｂ、４２ｃを選択して三方弁４９ａ、４９ｂにより切り換える。なお、最上部の吐出口４２ｃの湯温が貯湯温度以下のときは吐出口４２ｃを選択する。
【００６９】
一方、ステップ２３０にて、湯温が戻り温度よりも超えていたときにはステップ２５０において、その湯温を検出した部位よりも下側の吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃを選択して三方弁４９ａ、４９ｂにより切り換える。これにより、戻り温度にほぼ同一の湯温である部位に設けられた吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃのいずれかから中温の湯を戻すことができる。
【００７０】
ところで、貯湯槽１内の湯または水は、温度の異なる水の比重差により高温の湯ほど上部に低温の水ほど下部に貯えられている。上述のように三方弁４９ａ、４９ｂを切換制御することで、熱交換器８１で熱交換された後の中温の湯を、高温の湯と水との間に戻すことにより、貯湯槽１内の湯の温度勾配を逆転して不要な混合の発生を防止することが可能である。
【００７１】
次に、流量カウンタ３５ａ、３５ｂが配管１７ａ内、もしくは配管１７ｂ内の水の流れを検出したときは、給湯水栓、シャワー、風呂等のいずれかで貯湯された湯を給湯用に使用されているということである。このとき制御装置２００は、給湯設定温度に応じ、給水サーミスタ３１、水位サーミスタ３６ａおよび給湯サーミスタ３３ａ、３３ｂ、３４からの温度情報に基づいて第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂおよび中温水混合弁１６ｃの制御を行なう。
【００７２】
ところで、中温水混合弁１６ｃは、上述したように第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂの給湯設定温度よりも高めの設定温度（例えば、給湯設定温度＋３〜５℃程度）が設定されているので、制御装置２００は、水位サーミスタ３６ｄ、３６ｅおよび高めの設定温度（例えば、給湯設定温度＋３〜５℃程度）からの温度情報に基づいて戻り位置である複数の導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃのいずれか一つを選択して、中温水混合弁１６ｃの入口側と連通状態となるように三方弁１５ｂ、１５ｃを制御するようにしている。
【００７３】
ここでは、図２（ｂ）に示すように、出湯位置を選択するときの制御処理により選択切り換えを行なうものであり、ステップ３１０にて制御処理がスタートする。まず、ステップ３２０にて水位サーミスタ３６ｄ、３６ｅにより検出された導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温と、給湯設定温度とを読み込む。
【００７４】
そして、ステップ３３０にて、導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温が給湯設定温度以下か否かを判定する。例えば、給湯設定温度が４３℃であって、湯温がそれよりも以下のときには、ステップ３４０にて、その湯温を検出した部位よりも上側の導出口１４ｂ、１４ｃを選択して三方弁１５ｂ、１５ｃにより切り換える。なお、導出口１４ｃの湯温が給湯設定温度以下のときは導出口１４ｃを選択する。
【００７５】
一方、ステップ３３０にて、湯温が給湯設定温度よりも超えていたときにはステップ３５０において、その湯温を検出した部位よりも下側の導出口１４ａ、１４ｂを選択して三方弁１５ｂ、１５ｃにより切り換える。これにより、給湯設定温度にほぼ同一の湯温である部位に設けられた導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃのうちいずれか一つから中温の湯を中温水混合弁１６ｃの入口側に出湯することができる。
【００７６】
そして、水位サーミスタ３６ａの検出温度と、水位サーミスタ３６ｄ、３６ｅ３６ｆのうち選択された水位サーミスタの検出温度とから中温水混合弁１６ｃの開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ３４からの温度情報に基づいて給湯温度が高めの設定温度（例えば、給湯設定温度＋３〜５℃程度）となるように中温水混合弁１６ｃの開口面積比を微細制御する。
【００７７】
そして、給水サーミスタ３１の検出温度と給湯サーミスタ３４の検出温度とから第１混合弁１６ａの開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ３３ａからの温度情報に基づいて出湯温度が給湯設定温度となるように第１混合弁１６ａの開口面積比を微細制御する。これにより、給湯水栓から給湯設定温度に温度調節された給湯用の湯が出湯できる。
【００７８】
なお、本実施形態では、ステップ３３０において、出湯位置を選定する判定基準として、導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温と給湯設定温度とを比較したが、給湯設定温度を高めの設定温度（例えば、給湯設定温度＋３〜５℃程度）としても良い。これによれば、給湯配管１３から出湯する高温の湯を抑制できる。従って、上流側端部である導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃから中温の湯を積極的に出湯させることができる。
【００７９】
次に、以上の第１実施形態の貯湯式給湯装置によれば、熱交換器８１により熱交換されて循環回路４３から貯湯槽１内に戻る中温の湯は、貯湯槽１内の高温の湯と水との間に設けられた下流側端部である吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃに戻すように構成することにより、貯湯槽１内において、湯温の異なる水の比重差により、中温の湯と水との混合がし難い。これにより、ヒートポンプユニット２は、貯湯槽１の最下部にある低温の水から優先的に加熱するため、ヒートポンプユニット２の運転効率の低下を防止することが可能である。
【００８０】
また、給湯配管１３、１４、１７ａ、１７ｂを上流側端部である導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃからも貯湯槽１内の湯を出湯させるように構成したことにより、導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃから高温の湯よりも低い中温の湯を積極的に出湯させることができる。
【００８１】
また、この導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃを吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃより上方に設けたことにより、循環回路４３から戻される中温の湯を吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃと導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃとの間に、中温の湯の貯める層が形成できるため、貯湯槽１外に消費されるときに中温の湯の下限域が上方に移動しても中温の湯の出湯を多くすることができる。従って、高温の湯の出湯を抑制して中温の湯を積極的に出湯することができるため貯湯槽１の容量を小型化とすることが可能である。
【００８２】
さらに、ヒートポンプユニット２の電源を、例えば、料金設定の安い深夜電力を用いて高温の湯を貯える貯湯式給湯装置においては、高温の湯の出湯を抑制することができるため、深夜時間帯以外の昼間時間帯において、追加沸き上げ運転の時間の短縮化が図れる。これにより、維持費が安くできる。
【００８３】
また、吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃを複数個設けて、その吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃを接続した部位近傍の湯温に基づいて、その吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃの一つを選択して中温の湯を貯湯槽１内に戻すように構成するにより、例えば、循環回路４３から貯湯槽１内に戻る中温の湯に湯温の変動があっても、その中温の湯に見合う湯温の吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃを接続した部位に戻すことで、貯湯槽１内の湯の温度勾配を逆転して不要な混合が発生することを防止することが可能である。
【００８４】
また、同じように、導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃを複数個設けて、その導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃを接続した部位近傍の湯温に基づいて、その導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃの一つを選択して中温の湯を貯湯槽１内の湯を出湯するように構成したことにより、確実に中温の湯を出湯することができる。これにより、高温の湯よりも積極的に中温の湯の出湯を多くすることができる。
【００８５】
また、戻り位置の選択を戻り温度と吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温とを比較することで、貯湯槽１内の湯の温度勾配を逆転して不要な混合が発生することを防止することが可能である。同じように、出湯位置の選択を給湯設定温度と導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温とを比較することで、高温の湯よりも積極的に中温の湯の出湯を多くすることができる。なお、給湯設定温度よりも高めの設定温度（例えば、給湯設定温度＋３〜５℃程度）とすることにより、中温の湯の出湯をより多くすることができる。
【００８６】
また、吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温および導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温を貯湯量および貯湯温度の温度分布状態を検出するための貯湯温度検出手段である水位サーミスタ３６ｂ〜３６ｇが貯湯槽１の高さ方向に設けられているので、これらを活用することにより容易に吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃ近傍および導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温を検出できる。
【００８７】
また、配管１７ａもしくは配管１７ｂを介して給湯を行なうときには、ヒートポンプユニット２により加熱され貯湯槽１内に貯えられた高温の湯ばかりでなく、床暖房ユニット８０に熱を供給し貯湯槽１内に戻った中温の湯も出湯することが可能である。
【００８８】
また、第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂの上流側に高めの設定温度の湯温に調節する中温水混合弁１６ｃを設けることにより、貯湯槽１内の最上部に貯えられた高温の湯の出湯を抑制させ、かつ上流側端部から中温の湯を積極的に出湯させることができる。
【００８９】
また、循環回路４３から貯湯槽１内に戻された中温の湯は、暫くは温度勾配があるために導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃから導出される湯温のバラツキが大きい。そこで、高めの設定温度による混合を中温水混合弁で調節することにより、第１、第２混合弁１６ａ、１６ｂにおける出湯温度の安定が図れる。
【００９０】
また、暖房向けに熱交換器８１を設けて給湯の他に高温の湯を利用する貯湯式給湯装置であっても熱交換器８１から発生する中温の湯を積極的に給湯に利用できる。さらに、ヒートポンプユニット２の冷媒に二酸化炭素を採用することにより、超臨界域を用いることで循環回路２０を流れる水を加熱する冷媒の温度（圧縮機からの吐出温度）を高くすることができる。従って、高温の湯を効率良く沸き上げることができる。
【００９１】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、下流側端部である吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温および上流側端部である導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温を貯湯量および貯湯温度を検出するための貯湯温度検出手段である複数（本例では７つ）の水位サーミスタ３６ａ〜３６ｇによって検出したが、これに限らず、図３に示すように、導出口１４ｂ、１４ｃおよび吐出口４２ｂ、４２ｃにそれらの近傍の湯温を検出する湯温検出手段である湯温サーミスタ３６ｈ〜３６ｊを設けてこれらの湯温センサより湯温を検出しても良い。
【００９２】
これによれば、第１実施形態よりも正確な湯温の検出ができるとともに、循環回路４３の戻り温度に応じた吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、および給湯設定温度に応じた導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃの選択がより精度良くできる。
【００９３】
（第３実施形態）
以上の実施形態では、図２（ａ）に示すように、下流側端部である吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃの戻り位置を選択するときにステップ２３０にて吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温と水温サーミスタ４８により検出された戻り温度とを比較したが、これに限らず、図４（ａ）に示すように、所定温度（例えば、６０℃）を予め設定しておいて、ステップ２３０ａにて、吐出口４２ｂ、４２ｃ近傍の湯温が所定温度以下か否かを判定するようにしても良い。
【００９４】
同様に、図２（ｂ）に示すように、上流側端部である導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃの出湯位置を選択するときにステップ３３０にて導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温と水温サーミスタ４８により検出された戻り温度とを比較したが、これに限らず、図４（ｂ）に示すように、所定温度（例えば、６０℃）を予め設定しておいて、ステップ３３０ａにて、導出口１４ｂ、１４ｃ近傍の湯温が所定温度以下か否かを判定するようにしても良い。
【００９５】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、以上の実施形態では、循環回路４３の下流側端部である吐出口４２ａ、４２ｂ、４２ｃを３箇所設けたが、これに限定されるものではない。また、導出管１４、および配管１７ａ、１７ｂの上流側端部である導出口１４ａ、１４ｂ、１４ｃにおいても同様に３個に限定されるものではない。また、以上の実施形態では、最下部の吐出口４２ａ、導出口１４ａの近傍の湯温を検出しなかったが、水位サーミスタ３６ｆにより検出しても良い。
【００９６】
また、以上の実施形態では、熱交換手段である熱交換器８１は、循環回路４３を流れる高温の湯と床暖房ユニット８０の熱媒体とを熱交換するものであったがこれに限定されるものではない。例えば、浴室や洗面室などを暖房する暖房器、および浴室内を乾燥する乾燥器の熱媒体と熱交換させてもよい。なお、乾燥器は暖房器とは異なり外気を導入させることで浴室内の乾燥を促進させることができる。また、以上の実施形態では、ヒートポンプユニット２の電源に深夜電力を用いたが、これに限らず、昼間時間帯の交流電力を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における（ａ）は制御装置２００の戻り位置の選択の制御処理を示すフローチャート、（ｂ）は制御装置２００の出湯位置の選択の制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態における（ａ）は制御装置２００の戻り位置の選択の制御処理を示すフローチャート、（ｂ）は制御装置２００の出湯位置の選択の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】従来技術における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…貯湯槽
２…ヒートポンプユニット
１２…導入管（給水配管）
１３、１４…導出管（給湯配管）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…導出口（上流側端部）
１６ａ…第１混合弁
１６ｂ…第２混合弁
１６ｃ…中温水混合弁（第３混合弁）
１７ａ、１７ｂ…配管（給湯配管）
２０…循環回路（第１循環回路）
３６ｂ〜３６ｇ…水位サーミスタ（貯湯温度検出手段）
３６ｈ〜３６ｋ…湯温サーミスタ（湯温検出手段）
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ…吐出口（下流側端部）
４３…循環回路（第２循環回路）
８０…床暖房ユニット
８１…熱交換器（熱交換手段）
【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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