(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（２）、給湯用熱交換器（３）、減圧手段（４）、熱源用熱交換器（５）を冷媒が循環可能に接続してなり、前記給湯用熱交換器（３）において前記冷媒との熱交換により水を沸き上げ給湯用の湯とするヒートポンプ装置（１）と、
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、
給湯を行なうときには、開度を調節することで前記給湯用熱交換器（３）からの湯と前記貯湯タンク（１０）からの湯との混合割合を調節する混合割合調節手段（１７）と、
前記熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態を検出する着霜状態検出手段（７）と、
前記熱源用熱交換器（５）の前記所定着霜状態に至る前の所定着霜前状態を検出する着霜前状態検出手段（７）と、
前記給湯用熱交換器を通過した水の温度を検出する温度サーミスタの検出温度が目標温度となるように前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転の制御、および前記混合割合調節手段（１７）による出湯混合割合の制御を行なう制御手段（１００）とを備えるヒートポンプ式給湯装置であって、
前記制御手段（１００）は、
前記着霜状態検出手段（７）が前記熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態を検出したときには、前記熱源用熱交換器（５）に高温冷媒を流通するように前記ヒートポンプ装置（１）の除霜運転を行ない、
前記着霜前状態検出手段（７）の所定着霜前状態検出結果に基づいて前記熱源用熱交換器（５）が所定着霜状態に至ることを予測したときには、前記給湯用熱交換器（３）からの出湯を停止して前記貯湯タンク（１０）から全給湯量を出湯する、もしくは前記給湯用熱交換器（３）からの出湯を減少して前記貯湯タンク（１０）からの出湯量を増加するように前記混合割合調節手段（１７）の開度変更を行なうことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
前記制御手段（１００）は、前記熱源用熱交換器（５）が所定着霜状態に至ることを予測したときから、前記除霜運転の開始と略同時刻まで、前記混合割合調節手段（１７）の開度を徐々に変更す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】
前記着霜前状態検出手段（７）は、前記熱源用熱交換器（５）の温度もしくはその関連値に基づいて前記熱源用熱交換器（５）の着霜前状態を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記着霜前状態検出手段（Ｓ４１０）は、前記除霜運転開始までの時間に基づいて前記熱源用熱交換器（５）の着霜前状態を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
前記着霜前状態検出手段（Ｓ５１０、Ｓ５２０）は、前記熱源用熱交換器（５）の温度およびその関連値の少なくともいずれかに基づいて前記除霜運転開始までの時間を算出することを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項６】
前記熱源用熱交換器（５）の温度の関連値は、外気温度もしくは前記圧縮機周波数であ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】
前記着霜検出手段（７）は、前記熱源用熱交換器（５）の温度もしくはその関連値に基づいて前記熱源用熱交換器（５）の着霜を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項８】
前記冷媒は二酸化炭素であり、前記圧縮機（２）により臨界圧以上に加圧されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項９】
圧縮機（２）、給湯用熱交換器（３）、減圧手段（４）、熱源用熱交換器（５）を冷媒が循環可能に接続してなり、前記給湯用熱交換器（３）において前記冷媒との熱交換により水を沸き上げ給湯用の湯とするヒートポンプ装置（１）と、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、給湯を行なうときには、開度を調節することで前記給湯用熱交換器（３）からの湯と前記貯湯タンク（１０）からの湯との混合割合を調節する混合割合調節手段（７）と、前記熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態を検出する着霜状態検出手段（７）と、前記熱源用熱交換器（５）の前記所定着霜状態に至る前の所定着霜前状態を検出する着霜前状態検出手段（７）とを備えるヒートポンプ式給湯装置において、
前記給湯用熱交換器を通過した水の温度を検出する温度サーミスタの検出温度が目標温度となるように前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転の制御、および前記混合割合調節手段（１７）による出湯混合割合の制御を行なうヒートポンプ式給湯装置用制御装置であって、
前記着霜状態検出手段（７）が前記熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態を検出したときには、前記熱源用熱交換器（５）に高温冷媒を流通するように前記ヒートポンプ装置（１）の除霜運転を行ない、
前記着霜前状態検出手段（７）の所定着霜前状態検出結果に基づいて前記熱源用熱交換器（５）が所定着霜状態に至ることを予測したときには、前記給湯用熱交換器（３）からの出湯を停止して前記貯湯タンク（１０）から全給湯量を出湯する、もしくは前記給湯用熱交換器（３）からの出湯を減少して前記貯湯タンク（１０）からの出湯量を増加するように前記混合割合調節手段（１７）の開度変更を行なうことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプにより加熱した湯と貯湯タンクに貯留した湯とを混合して出湯可能な給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された給湯装置がある。この給湯装置は、ヒートポンプと貯湯タンクとを備えており、使用側端末へ給湯するときには、ヒートポンプが沸き上げた湯に貯湯タンク内の湯を混合手段により適宜混合して出湯している。
【特許文献１】特開２００５−１２１２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１では説明されていないが、一般的なヒートポンプ式給湯装置では、ヒートポンプの熱源用熱交換器に着霜すると、除霜のための運転が行なわれる。上記従来技術の給湯装置において、使用側端末へ給湯しているときにヒートポンプの除霜運転を開始した場合、ヒートポンプによる湯の沸き上げ温度が低下したり、湯の沸き上げができなくなったりして、混合後の出湯温度が不安定になるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、給湯中にヒートポンプ装置の除霜運転を開始しても安定した出湯温度を確保することが可能なヒートポンプ式給湯装置およびヒートポンプ式給湯装置用制御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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧縮機（２）、給湯用熱交換器（３）、減圧手段（４）、熱源用熱交換器（５）を冷媒が循環可能に接続してなり、給湯用熱交換器（３）において冷媒との熱交換により水を沸き上げ給湯用の湯とするヒートポンプ装置（１）と、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、給湯を行なうときには、開度を調節することで給湯用熱交換器（３）からの湯と貯湯タンク（１０）からの湯との混合割合を調節する混合割合調節手段（１７）と、熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態を検出する着霜状態検出手段（７）と、熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態に至る前の所定着霜前状態を検出する着霜前状態検出手段（７）と、給湯用熱交換器を通過した水の温度を検出する温度サーミスタの検出温度が目標温度となるようにヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転の制御、および混合割合調節手段（１７）による出湯混合割合の制御を行なう制御手段（１００）とを備えるヒートポンプ式給湯装置であって、制御手段（１００）は、着霜状態検出手段（７）が熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態を検出したときには、熱源用熱交換器（５）に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置（１）の除霜運転を行ない、着霜前状態検出手段（７）の所定着霜前状態検出結果に基づいて熱源用熱交換器（５）が所定着霜状態に至ることを予測したときには、給湯用熱交換器（３）からの出湯を停止して貯湯タンク（１０）から全給湯量を出湯する、もしくは給湯用熱交換器（３）からの出湯を減少して貯湯タンク（１０）からの出湯量を増加するように混合割合調節手段（１７）の開度変更を行なうことを特徴としている。
【０００８】
これによると、給湯中に熱源用熱交換器（５）が所定着霜状態に至ることを予見した場合には、ヒートポンプ装置（１）の給湯用熱交換器（３）からの出湯を停止もしくは減少して、貯湯タンク（１０）から全給湯量を出湯もしくは出湯量を増加することができる。
【０００９】
したがって、給湯中に熱源用熱交換器（５）の所定着霜状態を検出してヒートポンプ装置（１）の除霜運転を開始したときには、既に給湯用熱交換器（３）からの出湯を停止もしくは減少して、貯湯タンク（１０）から全給湯量を出湯もしくは出湯量を増加している。このようにして、給湯中にヒートポンプ装置（１）の除霜運転を開始しても、安定した出湯温度を確保することが可能である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、制御手段（１００）は、熱源用熱交換器（５）が所定着霜状態に至ることを予測したときから、除霜運転の開始と略同時刻まで、混合割合調節手段（１７）の開度を徐々に変更することを特徴としている。
【００１１】
これによると、給湯用熱交換器（３）からの出湯量減少および貯湯タンク（１０）からの出湯量増加が比較的緩やかに行なわれ、安定した出湯温度を確実に確保することが可能である。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、着霜前状態検出手段（７）は、熱源用熱交換器（５）の温度もしくはその関連値に基づいて熱源用熱交換器（５）の着霜前状態を検出することを特徴としている。
【００１３】
これによると、比較的簡素な構成により熱源用熱交換器（５）の着霜前状態を容易に検出することが可能である。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、着霜前状態検出手段（Ｓ４１０）は、除霜運転開始までの時間に基づいて熱源用熱交換器（５）の着霜前状態を検出することを特徴としている。
【００１５】
熱源用熱交換器（５）の環境条件が大きく変化しない場合には、熱源用熱交換器（５）の除霜を行なってから着霜が発生するまでの時間は略同一となり易い。したがって、次の除霜運転開始までの時間に基づいて熱源用熱交換器（５）の着霜前状態を容易に検出することが可能である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、着霜前状態検出手段（Ｓ５１０、Ｓ５２０）は、熱源用熱交換器（５）の温度およびその関連値の少なくともいずれかに基づいて除霜運転開始までの時間を算出することを特徴としている。
【００１７】
これによると、熱源用熱交換器（５）の環境条件が変化したとしても、熱源用熱交換器（５）の温度およびその関連値の少なくともいずれかに基づいて除霜運転開始までの時間を算出し、算出した除霜運転開始までの時間に基づいて熱源用熱交換器（５）の着霜前状態を精度よく検出することが可能である。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、除霜運転開始までの時間を算出するための熱源用熱交換器（５）の温度の関連値は、外気温度もしくは前記圧縮機周波数とすることができ、容易に除霜運転開始までの時間を算出することができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明では、着霜検出手段（７）は、熱源用熱交換器（５）の温度もしくはその関連値に基づいて熱源用熱交換器（５）の着霜を検出することを特徴としている。
【００２０】
これによると、比較的簡素な構成により熱源用熱交換器（５）の着霜を容易に検出することが可能である。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明では、ヒートポンプ装置（１）の冷媒は二酸化炭素であり、圧縮機（２）により臨界圧以上に加圧されることを特徴としている。
【００２２】
これによると、臨界圧以上に昇圧された二酸化炭素冷媒により、給湯用熱交換器（３）において水を加熱することができる。臨界圧以上に昇圧された冷媒は水と熱交換しても凝縮しないため、給湯用熱交換器（３）の全域において冷媒と水との温度差を確保し易い。したがって、熱交換効率を向上できるとともに高温の湯を得ることが容易である。
【００２４】
また、請求項９に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、給湯中に熱源用熱交換器（５）の着霜を予見した場合には、ヒートポンプ装置（１）の給湯用熱交換器（３）からの出湯を停止もしくは減少して、貯湯タンク（１０）から全給湯量を出湯もしくは出湯量を増加することができる。したがって、給湯中に熱源用熱交換器（５）の着霜を検出してヒートポンプ装置（１）の除霜運転を開始したときには、既に給湯用熱交換器（３）からの出湯を停止もしくは減少して、貯湯タンク（１０）から全給湯量を出湯もしくは出湯量を増加している。このようにして、給湯中にヒートポンプ装置（１）の除霜運転を開始しても、安定した出湯温度を確保することが可能である。
【００２５】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載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】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の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す模式図である。
【００２８】
１０は耐食性に優れた金属製（例えばステンレス製）の貯湯タンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、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。本実施形態の貯湯タンク１０は縦長形状であり、その底面には導入口１１が設けられ、この導入口１１には貯湯タンク１内に水道水を導入する給水経路である導入管１２が接続されている。
【００２９】
貯湯タンク１０の下部には、貯湯タンク１０内の水を吸入するための吸入口１３が設けられ、貯湯タンク１０の上部には、貯湯タンク１内に湯を吐出するための吐出口１４が設けられている。
【００３０】
吸入口１３と吐出口１４とは循環回路１６で接続されており、循環回路１６の一部はヒートポンプ装置１内に配置されている。循環回路１６にはヒートポンプ装置１の内部もしくは外部に循環ポンプ１６ａが設けられている。
【００３１】
循環回路１６のヒートポンプ装置１内に配置された部分には、給湯用熱交換器３が設けられており、吸入口１３から吸入した貯湯タンク１０内の下部の水を高温冷媒との熱交換により加熱して沸き上げて湯とし、吐出口１４から貯湯タンク１０内に戻すことができるようになっている。
【００３２】
ヒートポンプ装置１は、圧縮機２、給湯用熱交換器３、可変式の減圧装置（本発明における減圧手段に相当）４、蒸発器（本発明における熱源用熱交換器に相当）５、アキュムレータ６が順次環状に冷媒配管１ａにより接続されて形成されたものである。冷媒配管１ａ内を循環する冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を使用している。
【００３３】
圧縮機２は、内蔵される図示しない電動モータによって駆動され、アキュムレータ６より吸入した気相冷媒を臨界圧力以上に圧縮して吐出する。なお、圧縮機２は、後述する制御装置１００のヒートポンプ制御装置１０２によって稼働およびその冷媒吐出量（回転数）が制御されるようになっている。
【００３４】
給湯用熱交換器３は、圧縮機２より吐出された高温冷媒（ホットガス）と、後述する貯湯タンク１０内から供給される給湯用水との間で熱交換し、放熱作用によって給湯用水を加熱して湯とするものである。
【００３５】
この給湯用熱交換器３は、冷媒が流れる冷媒流路３ａと、給湯用水が流れる給湯用水流路３ｂとを有し、冷媒流路３ａを流れる冷媒の流れ方向と給湯用水流路３ｂを流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。なお、給湯用熱交換器３を流れる二酸化炭素冷媒は、圧縮機２で臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器３を流通する給湯用水に放熱して温度低下しても凝縮することはない。
【００３６】
減圧装置４は、給湯用熱交換器３から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧手段であり、具体的には弁開度を小さくするほど大きく減圧を行なうようになっている。減圧装置４は、後述する制御装置１００のヒートポンプ制御装置１０２によって弁開度が電気的に制御されるようになっている。
【００３７】
蒸発器５は、図示しないファンによって送風される外気から吸熱して、減圧装置４で減圧された冷媒を蒸発させる熱源用熱交換器である。アキュムレータ６は、蒸発器５より流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみを圧縮機２に吸入させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を液冷媒として蓄える気液分離器である。
【００３８】
前述した循環回路１６のうち、ヒートポンプ装置１給湯用熱交換器３より下流側部位は、ヒートポンプ装置１により沸き上げられた湯を貯湯タンク１０内の上部に供給するための供給配管１８となっている。
【００３９】
循環回路１６には、給湯用熱交換器３の下流側において循環回路１６の供給配管１８から分岐するように給湯配管１９が接続している。そして、供給配管１８の給湯配管１９分岐接続点には、ヒートポンプ装置１で沸き上げた湯の流通経路を供給配管１８の下流端部をなす配管１８ａ方向もしくは給湯配管１９方向に切り替える切替手段（切替バルブ）としての機能を有するバルブ１７が設けられている。
【００４０】
貯湯タンク１０上部の吐出口１４は、貯湯タンク１０内の上部の湯を導出するための導出口２０としての機能も有しており、この吐出口１４兼導出口２０に接続する配管１８ａは、貯湯タンク１０内の上部の湯を導出するための給湯配管でもある。
【００４１】
前述のバルブ１７は、ヒートポンプ装置１で沸き上げた湯の流通経路を給湯配管１９方向に切り替えたときには、給湯用熱交換器３から供給される湯の量と貯湯タンク１０の導出口２０から導出される湯の量との比率を制御するための混合バルブとしても機能するようになっている。すなわち、バルブ１７は、本実施形態における混合割合調節手段に相当する。
【００４２】
給湯配管１９には、導入管１２から分岐した給水配管２８の下流端が接続している。そして、この接続点には、給湯配管１９を流れる湯の量と給水配管２８を介して供給される水の量の比率を制御し、下流側にある風呂、シャワー、カラン等の使用側端末に送る湯の温度を設定温度とするための混合バルブ２９が設けられている。
【００４３】
貯湯タンク１の外壁面には、図示しない複数のサーミスタ（水位サーミスタ）が縦方向に間隔をあけて配置され、貯湯タンク１内の各水位レベルにおける温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。
【００４４】
また、各配管経路にはサーミスタが適宜配設され、各配管を流れる冷媒、湯もしくは水の温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。
【００４５】
ヒートポンプ装置１において、冷媒配管１ａの蒸発器３より下流側かつアキュムレータ６より上流側には、蒸発器５から流出する冷媒の温度を検出する温度検出手段である温度サーミスタ７が設けられている。
【００４６】
循環回路１６の給湯用熱交換器３給湯用水流路３ｂより下流側かつバルブ１７より上流側には、給湯用熱交換器３を通過した水の温度を検出する水温検出手段である温度サーミスタ３１が設けられている。
【００４７】
また、給湯配管１９のバルブ１７の下流側かつ混合バルブ２９より上流側には、バルブ１７により混合された湯の温度を検出する水温検出手段である温度サーミスタ３２が設けられている。
【００４８】
さらに、給湯配管１９の混合バルブ２９より下流側には、混合バルブ２９により水を混合された湯の温度を検出する水温検出手段である温度サーミスタ３３が設けられている。
【００４９】
また、給湯配管１９には図示しない流量カウンタが設けられており、給湯配管１９を流れる湯の流量情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。
【００５０】
図１中の１００は制御手段である制御装置であり、貯湯タンク１０ユニットを制御する貯湯タンク制御装置（貯湯タンクＥＣＵ）１０１とヒートポンプ装置１を制御するヒートポンプ制御装置（ヒートポンプＥＣＵ）１０２とにより構成されている。また、図１中の１１０は操作手段をなす操作盤であり、操作盤１００には各種操作スイッチや表示部が設けられている。
【００５１】
制御装置１００は、サーミスタ７、３１、３２、３３および図示しない他のサーミスタからの温度情報、図示しない流量カウンタからの流量情報、および操作盤１１０に設けられた操作スイッチからの信号等に基づいて、後述する手順にしたがってヒートポンプ装置１、ポンプ１６ａ、各バルブ１７、２９等を制御するように構成されている。ヒートポンプ装置１の制御では、具体的には、可変式減圧装置４の開度や圧縮機２の周波数（回転数）を制御するようになっている。
【００５２】
次に、上記構成に基づき、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置の作動について説明する。
【００５３】
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置では、制御装置１００が、電力コスト等に基づいて定まる所定時間帯（例えば電力供給契約に基づく電力コストが安価な深夜時間帯）に、過去の使用実績等に基づく所定熱量を貯湯タンク１０内に貯留するようにヒートポンプ装置１を運転する。
【００５４】
このとき、制御装置１００は、サーミスタ３１の検出温度が貯湯目標温度となるようにヒートポンプ装置１の沸き上げ運転制御を行なうとともにポンプ１６ａの循環流量制御を行なう。また、バルブ１７は、ヒートポンプ装置１で沸き上げた湯の流通経路を配管１８ａ方向とする。
【００５５】
これにより、貯湯タンク１０内の下方部の水がヒートポンプ装置１の給湯用熱交換器３で加熱されて沸き上げられ、貯湯タンク１０内の上部側から貯えられる。
【００５６】
制御装置１００は、使用側端末において出湯操作がなされると、使用側端末へ給湯するための給湯制御を行なう。図２は、制御装置１００の給湯時の概略制御動作を示すフローチャートである。
【００５７】
給湯装置に電力供給されているときには、制御装置１００は、図２に示すように、使用側端末において出湯操作がなされたか否かを、給湯配管１９に設けた図示しない流量カウンタからの流量情報に基づいて監視している（ステップＳ２１０）。
【００５８】
使用側端末における出湯の検出は、流量カウンタからの流量情報によるものに限定されず、例えばフロースイッチ等による流れ情報によるものであってもよい。また、検出位置も給湯配管１９に限定されず、例えば、導入管１２で検出するものであってもよい。出湯検出としては、上記以外に、給湯配管１９内の温度情報もしくは圧力情報、貯湯タンク１０内の熱量情報や圧力情報等に基づいて行なうものであってもよい。
【００５９】
ステップＳ２１０において、出湯を検出した場合には、ヒートポンプ装置１を運転して給湯用熱交換器３で給湯用水の沸き上げを行なう（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０では、ヒートポンプ装置１が停止しているときには運転を開始し、ヒートポンプ装置１が既に運転されている場合には運転を継続する。
【００６０】
ステップＳ２２０でヒートポンプ装置１の運転を開始もしくは継続したら、混合弁であるバルブ１７の開度（開度比）制御を行なう（ステップＳ２３０）。これに合わせて、混合バルブ２９の開度（開度比）制御も行なう。
【００６１】
ステップＳ２２０、Ｓ２３０では、具体的には、サーミスタ３１の検出温度が第１所定温度となるようにヒートポンプ装置１を運転し、サーミスタ３２の検出温度が第２所定温度となるようにバルブ１７の開度比を調節し、サーミスタ３３の検出温度が第３所定温度となるように混合バルブ２９の開度比を調節する。
【００６２】
ここで、第１所定温度は、操作盤１１０等において設定された使用側端末における給湯設定温度に基づいて決定された温度であってもよいし、一定温度であってもよい。ただし、第１所定温度を比較的低い温度とした方がヒートポンプ装置１を高効率で運転することができ好ましい。例えば、第１所定温度は、給湯設定温度より若干低い温度（例えば設定温度−５℃）であってもよいし、給湯設定温度と同等もしくは給湯設定温度より若干高い程度に抑制した温度（例えば設定温度＋５℃）であってもよい。
【００６３】
また、第２所定温度は、給湯設定温度と同等もしくは給湯設定温度より若干高い温度（例えば設定温度＋５℃）であればよい。ただし、給湯温度と同等温度とするよりも若干高い温度としたほうが、給湯配管１９の下流側において水を混合することで湯温をコントロールし易く、使用側端末への流量を増加することができ好ましい。また、第３所定温度は、給湯設定温度とすればよい。
【００６４】
これにより、ヒートポンプ装置１で出湯用の湯を沸き上げ、バルブ１７でヒートポンプ装置１給湯用熱交換器３からの湯に必要に応じて貯湯タンク１０からの湯を混合して給湯配管１９に送る。さらに、混合バルブ２９で給湯配管１９を流れる湯に必要に応じて水を混合し、設定された温度の湯を使用側端末から出湯する。
【００６５】
ステップＳ２１０において、出湯を検出しなかった場合には、ヒートポンプ装置１の運転を停止する（ステップＳ２４０）。ステップＳ２４０では、ヒートポンプ装置１が運転しているときには運転を停止し、ヒートポンプ装置１が既に停止されている場合には停止状態を継続する。そして、ステップＳ２１０へリターンする。
【００６６】
ステップＳ２３０を実行して、ヒートポンプ装置１により湯を沸き上げ使用側端末へ出湯しているときには、温度サーミスタ７の検出温度に基づいて、蒸発器５が所定着霜状態に至ったか否か監視している（ステップＳ２５０）。ステップＳ２５０で所定着霜状態に至っていないと判断した場合には、ステップＳ２１０へリターンする。
【００６７】
ここで、所定着霜状態とは、蒸発器５の外側に生成した霜により良好な熱交換（吸熱）が行なえず、除霜を必要とする着霜状態である。
【００６８】
前述したように、温度サーミスタ７は、蒸発器５から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温検出手段である。流出冷媒温度は蒸発器５の着霜状態に応じて変動するものであるので、この検出温度に応じて蒸発器５が所定着霜状態であるか否かを判断することができる。したがって、温度サーミスタ７は、本実施形態における着霜状態検出手段であると言える。ちなみに、本例では温度サーミスタ７の検出温度が−１０℃となったときに、蒸発器５が除霜を必要とする所定着霜状態になったと判断している。
【００６９】
なお、着霜状態検出手段は、蒸発器流出冷媒温度を検出するものに限定されず、蒸発器５の着霜状態を検出可能なものであればよい。したがって、蒸発器５の温度もしくはその関連値を検出できるものであればよい。
【００７０】
例えば、蒸発器５自体の温度（具体的には図示しない熱交換フィンの温度）、蒸発器５内を流通する冷媒の温度、蒸発器５の流入冷媒温度と流出冷媒温度との差、蒸発器５流入冷媒温度と蒸発器５中間部流通冷媒温度との差、蒸発器５中間部冷媒温度と蒸発器５流出冷媒温度との差、外気温度、圧縮機周波数（回転数）等を検出するものであってもよい。
【００７１】
ステップＳ２５０で蒸発器５が所定着霜状態になったと判断した場合には、蒸発器５から霜を除去するように、ヒートポンプ装置１を除霜運転状態とする（ステップＳ２６０）。具体的には、ヒートポンプ装置１の可変式減圧装置４の開度を大きく開き、蒸発器５内に高温の冷媒を流通する。これにより、蒸発器５外側の霜を融解して除霜する。
【００７２】
ここでは、減圧装置４の開度を調節して除霜運転状態としたが、蒸発器５内に高温の冷媒を導入することができれば、これに限定されるものではない。例えば、圧縮機２吐出側と蒸発器５入口側とを繋ぐバイパス通路を設け、沸き上げ運転時にはこのバイパス通路を閉塞し、除霜運転時にはこの通路を開くものであってもよい。
【００７３】
制御装置１００は、ステップＳ２６０を実行したら、使用側端末から出湯中であるか否か判断する（ステップＳ２７０）。ここでの出湯の検出は、ステップＳ２１０と同様に、給湯配管１９に設けた図示しない流量カウンタからの流量情報等に基づいて行なう。
【００７４】
ステップＳ２７０において使用側端末から出湯中であると判断した場合には、バルブ１７の開度比を変更する（ステップＳ２８０）。ここでは、速やかに、給湯用熱交換器３側の開度を絞るとともに貯湯タンク１０側の開度を開くように所定開度比に変更し、給湯用熱交換器３からの出湯を停止もしくは大きく減少させる。
【００７５】
具体例としては、給湯用熱交換器３からの湯量と貯湯タンク１０からの湯量の比が０％：１００％、もしくは５％：９５％となるような開度比に変更する。
【００７６】
その後、ステップＳ２３０と同様に、温度サーミスタ３２の検出温度が給湯設定温度に基づく温度（前述の第２所定温度）となるように、開度比が制御される。
【００７７】
ステップＳ２８０の実行は、ステップＳ２６０におけるヒートポンプ装置１の除霜運転の開始とほぼ同時に行なわれるが、ステップＳ２８０の実行は、ステップＳ２６０におけるヒートポンプ装置１の除霜運転の開始に対し若干前後するものであってもよい。換言すれば、バルブ１７の開度比変更は、ヒートポンプ装置１の除霜運転の開始に対し、略同時であればよい。
【００７８】
ヒートポンプ装置１が除霜運転を開始しても、給湯用熱交換器３の熱容量等の熱的特性や給湯用熱交換器３からバルブ１７までの配管長さ等に応じて、給湯用熱交換器３側からバルブ１７に到達する湯の温度低下の度合いが異なる。したがって、バルブ１７の開度比変更は、ヒートポンプ装置１の除霜運転の開始に対し、若干遅らせるものであってもよい。
【００７９】
また、ステップＳ２５０において蒸発器５の所定着霜状態を検出した場合に、ステップＳ２６０においてヒートポンプ装置１の除霜運転を開始する前にステップＳ２７０、Ｓ２８０を実行して、バルブ１７の開度比変更を、ヒートポンプ装置１の除霜運転の開始に対し、若干早めるものであってもよい。
【００８０】
バルブ１７の開度比変更が、ヒートポンプ装置１の除霜運転の開始に対して略同時とは、例えば除霜運転開始の±３０秒以内とすることができる。また、除霜運転開始の±１５秒以内であれば好ましく、除霜運転開始の±５秒以内であればさらに好ましい。
【００８１】
制御装置１００は、ステップＳ２８０を実行したらステップＳ２５０へリターンする。また、ステップＳ２７０において使用側端末から出湯中でないと判断した場合には、ステップＳ２８０を行なうことなくステップＳ２７０へリターンする。
【００８２】
上述の構成および作動によれば、制御装置１００は、温度サーミスタ７の検出冷媒温度に基づいて蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態であると判断した場合には、蒸発器５に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置１の除霜運転を行なうとともに、除霜運転の開始と略同時に給湯用熱交換器３からの出湯を停止もしくは減少するようにバルブ１７の開度変更を行なう。
【００８３】
これによると、給湯中に蒸発器５の所定着霜状態を検出してヒートポンプ装置１の除霜運転を開始した場合に、除霜運転の開始と略同時にヒートポンプ装置１の給湯用熱交換器３からの出湯を停止もしくは減少して、貯湯タンク１０から全給湯量を出湯もしくは出湯量を増加することができる。
【００８４】
したがって、給湯中にヒートポンプ装置１の除霜運転を開始して、給湯用熱交換器３の沸き上げ温度が低下したり湯の沸き上げができなくなったりしても、使用側端末における安定した出湯温度と出湯量を確保することができる。
【００８５】
また、温度サーミスタ７の検出冷媒温度に基づいて所定着霜状態を検出するので、比較的簡素な構成により蒸発器５の着霜を容易に検出することができる。
【００８６】
また、本実施形態のヒートポンプ装置１は冷媒が二酸化炭素であり、圧縮機２により臨界圧以上に加圧される所謂超臨界冷凍サイクルである。
【００８７】
これによると、臨界圧以上に昇圧された二酸化炭素冷媒により、給湯用熱交換器３において水を加熱することができる。臨界圧以上に昇圧された冷媒は水と熱交換しても凝縮しないため、給湯用熱交換器３の全域において冷媒と水との温度差を確保し易い。したがって、熱交換効率を向上できるとともに高温の湯を得ることが容易である。したがって、本実施形態においても、高温のお湯を貯湯タンク１０に貯められるため、ヒートポンプ装置１の除霜運転中に貯湯タンク１０からの出湯量を多くしても、湯が不足することがない。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図３に基づいて説明する。
【００８９】
本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、ヒートポンプ装置１の除霜運転を開始する前からバルブ１７の開度変更を開始する点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００９０】
図３に制御手段の制御動作を示すように、本実施形態では、制御装置１００は、ステップＳ２３０を実行して、ヒートポンプ装置１により湯を沸き上げ使用側端末へ出湯しているときには、温度サーミスタ７の検出温度に基づいて、蒸発器５が所定着霜前状態に至ったか否か監視している（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０で所定着霜前状態に至っていないと判断した場合には、ステップＳ２１０へリターンする。
【００９１】
ここで、所定着霜前状態とは、第１の実施形態で説明した蒸発器５の外側に生成した霜により良好な熱交換（吸熱）が行なえない所定着霜状態に至る前の所定兆候状態を言う。
【００９２】
第１の実施形態で説明したように、温度サーミスタ７は、蒸発器５から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温検出手段である。流出冷媒温度は蒸発器５の着霜状態に応じて変動するものであるので、この検出温度に応じて蒸発器５の所定着霜前状態および所定着霜状態を判定することができる。したがって、温度サーミスタ７は、本実施形態における着霜前状態検出手段であると言える。ちなみに、本例では温度サーミスタ７の検出温度が−８℃となったときに所定着霜前状態であると判断し、検出温度が−１０℃となったときに蒸発器５が除霜を必要とする所定着霜状態になったと判断している。
【００９３】
なお、着霜前状態検出手段は、蒸発器流出冷媒温度を検出するものに限定されず、蒸発器５の着霜前状態を検出可能なものであればよい。したがって、第１の実施形態で説明した着霜状態検出手段と同様に、蒸発器５の温度もしくはその関連値を検出できるものであればよい。
【００９４】
着霜前状態検出手段と着霜状態検出手段とを異なる特性値（蒸発器５の温度もしくはその関連値）を検出するものであってもよいが、同じ特性値を検出するものとしたほうが、制御を簡単にすることができる。
【００９５】
ステップＳ３１０で蒸発器５が所定着霜前状態になったと判断した場合には、温度サーミスタ７の検出温度に応じてバルブ１７の開度の調節を行なう（ステップＳ３２０）。例えば、下記数式１に従って、給湯用熱交換器３側の開度を徐々に絞るとともに貯湯タンク１０側の開度を徐々に開くように開度比を変更し、給湯用熱交換器３からの出湯を徐々に減少させる。
（数１）
バルブ１７給湯用熱交換器３側開度＝Ａ×サーミスタ７検出温度＋Ｂ
ここで、Ａ、Ｂは定数である。
【００９６】
このように、温度サーミスタ７の検出温度に応じてバルブ１７の開度の調節を行ないつつ、ステップＳ２５０で温度サーミスタ７の検出温度に基づいて蒸発器５が所定着霜状態になったと判断した場合には、第１の実施形態と同様に、蒸発器５から霜を除去するように、ヒートポンプ装置１を除霜運転状態とする（ステップＳ２６０）。以降、第１の実施形態と同様の制御を行なう。
【００９７】
本実施形態におけるステップＳ３２０では、徐々にバルブ１７の開度比を変更する調節を行ない、蒸発器５が所定着霜状態となったときに、ステップＳ２８０の開度比に到達するように制御される。
【００９８】
上述の構成および制御によれば、制御装置１００は、温度サーミスタ７の検出冷媒温度に基づいて蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態であると判断した場合には、蒸発器５に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置１の除霜運転を行なう。さらに、温度サーミスタ７の検出冷媒温度に基づいて蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態に至ることを予測したときから除霜運転の開始と略同時刻まで、バルブ１７の開度を徐々に変更するように調節し、除霜運転の開始と略同時刻に給湯用熱交換器３からの出湯を大きく減少もしくは停止する。
【００９９】
これにより、給湯用熱交換器３からの出湯量減少および貯湯タンク１０からの出湯量増加が比較的緩やかに行なわれ、使用側端末において安定した出湯温度と出湯量を確実に確保することができる。
【０１００】
また、温度サーミスタ７の検出冷媒温度に基づいて所定着霜前状態を検出するので、比較的簡素な構成により蒸発器５の着霜の前兆を容易に検出することができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、温度サーミスタ７の検出温度が所定温度（本例では−８℃）となったときにステップＳ３２０を開始していたが、前回の除霜運転が終了した直後から行なうものであってもよい。
【０１０２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図４に基づいて説明する。
【０１０３】
本第３の実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、ヒートポンプ装置１の除霜運転を開始する前のバルブ１７の開度変更制御を、除霜運転までの時間に基づいて開始する点が異なる。なお、第１、第２の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【０１０４】
図４に制御手段の制御動作を示すように、本実施形態では、制御装置１００は、ステップＳ２３０を実行して、ヒートポンプ装置１により湯を沸き上げ使用側端末へ出湯しているときには、次回除霜運転までの残り時間が所定時間以内となったか否か監視している（ステップＳ４１０）。
【０１０５】
ヒートポンプ装置１の運転条件が大きく変化せず蒸発器５の環境条件が大きく変化しない場合には、蒸発器５の除霜を行なってから再度除霜運転が必要となる所定着霜状態となるまでの時間は略同一となり易い。例えば、除霜終了から次回の除霜開始までの時間は約３０分で繰り返される。
【０１０６】
そこで、予め試験等により算出した除霜インターバル時間より、次回の除霜運転までの時間が所定時間以内（例えば１０分以内）であるか否か判断することができる。すなわち、除霜運転までの残り時間により、蒸発器５が除霜運転を必要とする所定着霜状態に至る前の兆候状態（所定着霜前状態）であるか否か判定することができる。
【０１０７】
ステップＳ４１０で次回除霜まで所定時間以内でないと判断した場合には、ステップＳ２１０へリターンする。
【０１０８】
ステップＳ４１０で次回除霜までに所定時間以内になったと判断した場合（蒸発器５が所定着霜前状態になったと推定した場合）には、次回除霜運転までの残り時間に応じてバルブ１７の開度の調節を行なう（ステップＳ４２０）。例えば、下記数式２に従って、給湯用熱交換器３側の開度を徐々に絞るとともに貯湯タンク１０側の開度を徐々に開くように開度比を変更し、給湯用熱交換器３からの出湯を徐々に減少させる。
（数２）
バルブ１７給湯用熱交換器３側開度＝Ｃ×次回除霜までの残り時間＋Ｄ
ここで、Ｃ、Ｄは定数である。
【０１０９】
このように、次回除霜までの残り時間に応じてバルブ１７の開度の調節を行ないつつ、ステップＳ２５０で温度サーミスタ７の検出温度に基づいて蒸発器５が所定着霜状態になったと判断した場合には、第１の実施形態と同様に、蒸発器５から霜を除去するように、ヒートポンプ装置１を除霜運転状態とする（ステップＳ２６０）。以降、第１の実施形態と同様の制御を行なう。
【０１１０】
本実施形態におけるステップＳ４２０では、徐々にバルブ１７の開度比を変更する調節を行ない、蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態となったときに、ステップＳ２８０の開度比に到達するように制御される。
【０１１１】
上述の構成および制御によれば、制御装置１００は、温度サーミスタ７の検出冷媒温度に基づいて蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態であると判断した場合には、蒸発器５に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置１の除霜運転を行なう。さらに、除霜運転開始までの残り時間に基づいて、除霜運転開始の所定時間前から除霜運転の開始と略同時刻まで、バルブ１７の開度を徐々に変更するように調節し、除霜運転の開始と略同時刻に給湯用熱交換器３からの出湯を減少もしくは停止する。
【０１１２】
これにより、給湯用熱交換器３からの出湯量減少および貯湯タンク１０からの出湯量増加が比較的緩やかに行なわれ、使用側端末において安定した出湯温度と出湯量を確実に確保することができる。
【０１１３】
本実施形態では、ステップＳ４１０は、蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態に至ることを予測するステップであり、ステップＳ４１０は、本実施形態における着霜前状態検出手段であると言える。
【０１１４】
したがって、時間に基づいて所定着霜前状態を検出するので、極めてシンプルに蒸発器５の着霜の前兆を容易に検出することができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、次回除霜運転までの残り時間が所定時間以内（本例では１０分以内）となったときにステップＳ４２０を開始していたが、前回の除霜運転が終了した直後から行なうものであってもよい。
【０１１６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図５に基づいて説明する。
【０１１７】
本第４の実施形態は、前述の第３の実施形態と比較して、除霜運転開始までの時間の算出方法が異なる。なお、第１〜第３の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【０１１８】
図５に制御手段の制御動作を示すように、本実施形態では、制御装置１００は、ステップＳ２３０を実行して、ヒートポンプ装置１により湯を沸き上げ使用側端末へ出湯しているときには、温度サーミスタ７の検出温度に基づいて次回除霜運転までの時間を算出し（ステップＳ５１０）、この算出した時間が所定時間以内となったか否か監視している（ステップＳ５２０）。
【０１１９】
例えば、温度サーミスタ７の検出温度が着霜温度帯（例えば０℃以下）に入った場合は、除霜開始までの時間を３０分とする。
【０１２０】
ステップＳ５１０では、蒸発器５からの流出冷媒温度に基づいて次回除霜運転までの時間を算出していたが、蒸発器５の温度もしくはその関連値の少なくともいずれかに基づいて算出するものであればよい。
【０１２１】
例えば、蒸発器５自体の温度（具体的には図示しない熱交換フィンの温度）、蒸発器５内を流通する冷媒の温度、蒸発器５の流入冷媒温度と流出冷媒温度との差、蒸発器５流入冷媒温度と蒸発器５中間部流通冷媒温度との差、蒸発器５中間部冷媒温度と蒸発器５流出冷媒温度との差、外気温度、圧縮機周波数（回転数）等の少なくともいずれかに基づいて、次回除霜運転までの残り時間を算出するものであってもよい。
【０１２２】
ステップＳ５２０では、ステップＳ５１０において算出した次回除霜運転までの時間が、所定時間以内（例えば１０分以内）であるか否か判断する。除霜運転までの残り時間により、蒸発器５が除霜運転を必要とする所定着霜状態に至る前の兆候状態（所定着霜前状態）であるか否か判定することができる。
【０１２３】
ステップＳ５２０で次回除霜まで所定時間以内でないと判断した場合には、ステップＳ２１０へリターンする。
【０１２４】
ステップＳ５２０で次回除霜までに所定時間以内になったと判断した場合（蒸発器５が除霜を要する所定着霜前状態になったと推定した場合）には、第３の実施形態と同様に、次回除霜運転までの残り時間に応じてバルブ１７の開度の調節を行なう（ステップＳ４２０）。
【０１２５】
上述の構成および制御によれば、制御装置１００は、温度サーミスタ７の検出冷媒温度に基づいて蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態であると判断した場合には、蒸発器５に高温冷媒を流通するようにヒートポンプ装置１の除霜運転を行なう。さらに、除霜運転開始までの残り時間に基づいて、除霜運転開始の所定時間前から除霜運転の開始と略同時刻まで、バルブ１７の開度を徐々に変更するように調節し、除霜運転の開始と略同時刻に給湯用熱交換器３からの出湯を減少もしくは停止する。
【０１２６】
これにより、給湯用熱交換器３からの出湯量減少および貯湯タンク１０からの出湯量増加が比較的緩やかに行なわれ、使用側端末において安定した出湯温度と出湯量を確実に確保することができる。
【０１２７】
さらに、運転条件等によって異なる除霜運転開始までの時間を、蒸発器の温度およびその関連値の少なくともいずれかに基づいて算出しているため、除霜運転開始までの時間、換言すれば蒸発器５の所定着霜前状態を、精度よく検出することができる。
【０１２８】
本実施形態では、ステップＳ５１０、Ｓ５２０が、蒸発器５が除霜を要する所定着霜状態に至ることを予測するステップであり、ステップＳ４１０およびステップＳ５２０は、本実施形態における着霜前状態検出手段であると言える。
【０１２９】
（他の実施形態）
上記第２〜第４の実施形態では、ステップＳ３２０もしくはステップＳ４２０において、蒸発器５の除霜が必要な所定着霜状態に至ることを予測したときから、除霜運転の開始と略同時刻まで、バルブ１７の開度を徐々に変更するように制御していたが、蒸発器５の除霜が必要な所定着霜状態に至ることを予測したときには、給湯用熱交換器３からの出湯を停止もしくは減少するようにバルブ１７の開度変更を行なうものであればよい。
【０１３０】
例えば、連続的に開度変更を行なうものに限定せず、段階的に変更するものであってもよいし、連続的もしくは段階的な変更ではなく、一度に最終開度にまで変更するものであってもよい。
【０１３１】
これによると、給湯中に蒸発器５が除霜を要する着霜状態に至ることを予見した場合には、除霜運転を始める前からヒートポンプ装置１の給湯用熱交換器３からの出湯を停止もしくは減少して、貯湯タンク１０から全給湯量を出湯もしくは出湯量を増加することができる。このようにして、給湯中にヒートポンプ装置１の除霜運転を開始しても、安定した出湯温度と出湯量を確保することが可能である。
【０１３２】
また、本発明の適用は上記各実施形態の給湯装置に限定されるものではなく、使用側端末への出湯時に、ヒートポンプ装置で沸き上げた湯に、貯湯タンク内の湯を適宜混合可能な給湯装置であれば、本発明を適用して有効である。
【０１３３】
例えば、図６に示すように、給湯配管１９に混合バルブ２５を設けて、ヒートポンプ１で沸き上げた湯に、貯湯タンク１０内の高温の湯、および高温の湯より温度が低い中温の湯を適宜混合可能な給湯装置であってもよい。
【０１３４】
また、図７に示すように、導入管１２と循環回路１６とを繋ぐ配管２６と、配管２６内の流れ方向を一方向に規制する逆止弁２７とを設け、ヒートポンプ装置１が使用側端末へ出湯する湯を沸き上げるときには、貯湯タンク１０内を介することなく、配管２６を介してヒートポンプ装置１に給水する給湯装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明を適用した第１の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す模式図である。
【図２】第１の実施形態における制御装置１００の給湯時の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態における制御装置１００の給湯時の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図４】第３の実施形態における制御装置１００の給湯時の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図５】第４の実施形態における制御装置１００の給湯時の概略制御動作を示すフローチャートである。
【図６】他の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す模式図である。
【図７】他の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す模式図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  ヒートポンプ装置
２  圧縮機
３  給湯用熱交換器
４  減圧装置（減圧手段）
５  蒸発器（熱源用熱交換器）
７  温度サーミスタ（蒸発器出口冷媒温度センサ、着霜状態検出手段、着霜前状態検出手段）
１０  貯湯タンク
１７  バルブ（混合割合調節手段）
１００  制御装置（制御手段）
【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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