(57)【要約】【課題】  給湯時の温水を中温水出湯路３５から優先的に取り出して使う貯湯式ヒートポンプ給湯装置を提供する。【解決手段】  給湯制御部３７は、給湯設定温度ＳＴより所定温度Δｔだけ高い温度を切り替え判定温度ＫＴとし、給湯待機時に貯湯温度検出センサ３６で検出される中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が切り替え判定温度ＫＴ以上の場合は中温水混合弁３４を中温水出湯路３５側に連通した状態として待機させ、それ以外の場合は中温水混合弁３４を高温水出湯路１２側に連通した状態として待機させるようにしている。  これによれば、中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が給湯設定温度ＳＴへの温度調節に使える温水温度であれば最初から中温水出湯路３５側に連通した状態で中温水混合弁３４を待機させるものであり、中温水出湯路３５からの取り出し量を格段に増やすことができる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水路（１４）から供給される低温水を流入させる給水口（１５）を下端部に有すると共に貯湯している高温水を第１出湯路（１２）から流出させる第１出湯口（１３）を上端部に有する貯湯槽（１６）と、
圧縮機（５）、凝縮器（６）、蒸発器（８）を有したヒートポンプ回路（９）と、
前記貯湯槽（１６）下部に設けたヒートポンプ往き口（１７）から取り出した低温水を前記凝縮器（６）によって加熱し、加熱した高温水を前記貯湯槽（１６）上部に設けたヒートポンプ戻り口（１８）から前記貯湯槽（１６）内に戻すヒートポンプ循環回路（１９）と、
前記第１出湯口（１３）よりも低い位置に設けて前記貯湯槽（１６）内の温水を第２出湯路（３５）から流出させる第２出湯口（３３）と、
前記第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度を検出することのできる貯湯温度検出手段（３６）と、
前記第１出湯口（１３）から流出する高温水と前記第２出湯口（３３）から流出する温水とを混合して給湯設定温度よりも所定温度以上高い温度に調節する第２混合手段（３４）と、
前記第２混合手段（３４）から流出する温水と前記給水路（１４）から供給される低温水とを混合して給湯設定温度に調節する第１混合手段（２７）と、
これらの作動を制御する制御手段（３７）とを備えた貯湯式式給湯装置であって、
前記制御手段（３７）は、給湯設定温度（ＳＴ）より所定温度（Δｔ）だけ高い温度を切り替え判定温度（ＫＴ）とし、給湯待機時に前記貯湯温度検出手段（３６）で検出される前記第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が前記切り替え判定温度（ＫＴ）以上の場合は前記第２混合手段（３４）を前記第２出湯路（３５）側に連通した状態として待機させ、それ以外の場合は前記第２混合手段（３４）を第１出湯路（１２）側に連通した状態として待機させることを特徴とする貯湯式ヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
給水路（１４）から供給される低温水を流入させる給水口（１５）を下端部に有すると共に貯湯している高温水を第１出湯路（１２）から流出させる第１出湯口（１３）を上端部に有する貯湯槽（１６）と、
圧縮機（５）、凝縮器（６）、蒸発器（８）を有したヒートポンプ回路（９）と、
前記貯湯槽（１６）下部に設けたヒートポンプ往き口（１７）から取り出した低温水を前記凝縮器（６）によって加熱し、加熱した高温水を前記貯湯槽（１６）上部に設けたヒートポンプ戻り口（１８）から前記貯湯槽（１６）内に戻すヒートポンプ循環回路（１９）と、
前記貯湯槽（１６）上部に設けた高温水取出口（２１）から取り出した高温水の熱量を利用すると共に、温度低下した中温水を前記貯湯槽（１６）下部に設けた中温水戻り口（２２）に戻す熱利用循環回路（２４）と、
前記中温水戻り口（２２）よりも高く且つ前記第１出湯口（１３）よりも低い位置に設けて前記貯湯槽（１６）内の温水を第２出湯路（３５）から流出させる第２出湯口（３３）と、
前記第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度を検出することのできる貯湯温度検出手段（３６）と、
前記第１出湯口（１３）から流出する高温水と前記第２出湯口（３３）から流出する温水とを混合して給湯設定温度よりも所定温度以上高い温度に調節する第２混合手段（３４）と、
前記第２混合手段（３４）から流出する温水と前記給水路（１４）から供給される低温水とを混合して給湯設定温度に調節する第１混合手段（２７）と、
これらの作動を制御する制御手段（３７）とを備えた貯湯式式給湯装置であって、
前記制御手段（３７）は、給湯設定温度（ＳＴ）より所定温度（Δｔ）だけ高い温度を切り替え判定温度（ＫＴ）とし、給湯待機時に前記貯湯温度検出手段（３６）で検出される前記第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が前記切り替え判定温度（ＫＴ）以上の場合は前記第２混合手段（３４）を前記第２出湯路（３５）側に連通した状態として待機させ、それ以外の場合は前記第２混合手段（３４）を第１出湯路（１２）側に連通した状態として待機させることを特徴とする貯湯式ヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
給水路（１４）から供給される低温水を流入させる給水口（１５）を下端部に有すると共に貯湯している高温水を第１出湯路（１２）から流出させる第１出湯口（１３）を上端部に有する貯湯槽（１６）と、
圧縮機（５）、凝縮器（６）、蒸発器（８）を有したヒートポンプ回路（９）と、
前記貯湯槽（１６）下部に設けたヒートポンプ往き口（１７）から取り出した低温水を前記凝縮器（６）によって加熱し、加熱した高温水を前記貯湯槽（１６）上部に設けたヒートポンプ戻り口（１８）から前記貯湯槽（１６）内に戻すヒートポンプ循環回路（１９）と、
前記貯湯槽（１６）内部に熱交換手段（４３）を配置して前記貯湯槽（１６）内部の温水にて前記熱交換手段（４３）内部を流通する流体を加熱してその流体の得た熱量を外部で利用する熱利用循環回路（２４）と、
前記第１出湯口（１３）よりも低い位置に設けて前記貯湯槽（１６）内の温水を第２出湯路（３５）から流出させる第２出湯口（３３）と、
前記第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度を検出することのできる貯湯温度検出手段（３６）と、
前記第１出湯口（１３）から流出する高温水と前記第２出湯口（３３）から流出する温水とを混合して給湯設定温度よりも所定温度以上高い温度に調節する第２混合手段（３４）と、
前記第２混合手段（３４）から流出する温水と前記給水路（１４）から供給される低温水とを混合して給湯設定温度に調節する第１混合手段（２７）と、
これらの作動を制御する制御手段（３７）とを備えた貯湯式式給湯装置であって、
前記制御手段（３７）は、給湯設定温度（ＳＴ）より所定温度（Δｔ）だけ高い温度を切り替え判定温度（ＫＴ）とし、給湯待機時に前記貯湯温度検出手段（３６）で検出される前記第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が前記切り替え判定温度（ＫＴ）以上の場合は前記第２混合手段（３４）を前記第２出湯路（３５）側に連通した状態として待機させ、それ以外の場合は前記第２混合手段（３４）を第１出湯路（１２）側に連通した状態として待機させることを特徴とする貯湯式ヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
前記貯湯温度検出手段（３６）の１つとして、前記貯湯槽（１６）内の前記第２出湯口（３３）と同じ水平高さから僅かに低い水平高さまでの範囲内に貯湯温度検出手段（３６ｃ）を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の貯湯式ヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
前記制御手段（３７）は、前記切り替え判定温度（ＫＴ）にヒステリシス特性を持たせたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の貯湯式ヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
前記第１混合手段（２７）より給湯する給湯流量を検出する給湯流量検出手段（４１）を設けると共に、給湯中に前記給湯流量検出手段（４１）にて検出される給湯流量が所定値以下となった場合、前記制御手段（３７）は、前記貯湯温度検出手段（３６）で検出される前記第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が前記切り替え判定温度（ＫＴ）以上の場合は前記第２混合手段（３４）を前記第２出湯路（３５）側に連通した状態とし、それ以外の場合は前記第２混合手段（３４）を前記第１出湯路（１２）側に連通した状態とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の貯湯式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、貯湯槽内の湯水をヒートポンプ回路で沸き上げて高温水として貯湯槽内に貯湯すると共に、その貯湯槽内の高温水を設定された温度にして給湯する貯湯式ヒートポンプ給湯装置に関するものであり、特に貯湯槽の途中から中温水を取り出せる構造のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯式ヒートポンプ給湯装置において、例えば、貯湯槽内にある高温水の熱量を利用して、暖房や風呂の追炊きなどをした場合、給湯槽内に温度の低下した中温水が残り、この中温水を取り出さない場合はそれを二度沸かしすることとなってヒートポンプ回路のエネルギー消費効率（以下、ＣＯＰと記す）が悪化する。このような不具合を軽減するため、近年、特許文献１に示すように中温水を取り出せる構造のものがある。
【０００３】
貯湯槽内の中温水を取り出すことは、深夜の沸き上げ時にヒートポンプ回路のＣＯＰが悪化する領域の残湯（沸き上げ温度９０℃の場合、６５〜３０℃）を減らす効果があり、できるだけ優先的に取り出して使ってしまうことが望ましい。中温水を理想的に取り出すと、残湯は貯湯槽上部に６５℃以上の高温水と、それ以下は給水温度の低温水とに分離され、二度沸かしする残湯は無くなる。
【０００４】
図９の（ａ）は従来の貯湯式ヒートポンプ給湯装置において高温水が充分に存在する状況の貯湯槽１６と給湯回路を示す部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁（第２混合弁）３４の作動を説明するタイムチャートである。従来の給湯温度制御では、中温水混合弁３４を貯湯槽１６上部の高温水出湯路（第１出湯路）１２側に連通させた状態で待機させておき、まず貯湯槽１６上部から高温水を供給して（例えば１０〜１５秒）給湯混合弁（第１混合弁）２７の開度を安定させ、その後に貯湯槽１６の側方に設けた中温水出湯路（第２出湯路）３５からの温水を徐々に混ぜて緩やかに温調して給湯混合弁２７へ所定温度の温水を供給するようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２４０３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の方法においては、中温水出湯路３５から取り出せる温水の温度が正確に分らないことと、たとえ給湯設定温度以上の温度の温水を中温水出湯路３５から取り出せる状態であっても中温水出湯口（第２出湯口）３３近くに境界層があると、それを通過する時に冷水を出してしまうというおそれがあり、これを避けるため、図９に示すような中温水出湯路３５から供給する温水の温度が給湯混合弁２７に供給する温度よりも充分に高い場合においても、まずは貯湯槽１６上部の高温水を出湯するようにしている。
【０００６】
これにより、貯湯槽１６上部の高温水を使う必要が無い場合においても給湯するたびに高温水が出湯されることとなり、本来優先的に取り出して使いたい中温水出湯路３５からの取り出し量が増えないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、給湯時の温水を中温水出湯路から優先的に取り出して使う貯湯式ヒートポンプ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】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項６に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１ないし請求項３に記載の発明では、制御手段（３７）は、給湯設定温度（ＳＴ）より所定温度（Δｔ）だけ高い温度を切り替え判定温度（ＫＴ）とし、給湯待機時に貯湯温度検出手段（３６）で検出される第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が切り替え判定温度（ＫＴ）以上の場合は第２混合手段（３４）を第２出湯路（３５）側に連通した状態として待機させ、それ以外の場合は第２混合手段（３４）を第１出湯路（１２）側に連通した状態として待機させることを特徴としている。
【０００９】
尚、請求項１ないし請求項３は、前提構成が異なるものである。従来は制御の同一性や簡略化を考えたうえ、常に最悪状態として境界層が第２出湯口（３３）の直下にある場合でも冷水を出さないよう、常時高温水の出る第１出湯路（１２）側に連通した状態で待機するように制御していた。しかし、この記載の発明によれば、第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が給湯設定温度（ＳＴ）への温度調節に使える温水温度であれば最初から第２出湯路（３５）側に連通した状態で第２混合手段（３４）を待機させるものであり、中温水出湯路（３５）からの取り出し量を格段に増やすことができる。このように、貯湯槽（１６）内の中温水を優先的に使うことより沸き上げ時のＣＯＰを悪化させない。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明では、貯湯温度検出手段（３６）の１つとして、貯湯槽（１６）内の第２出湯口（３３）と同じ水平高さから僅かに低い水平高さまでの範囲内に貯湯温度検出手段（３６ｃ）を設けたことを特徴としている。従来は貯湯温度検出手段（３６）が第２出湯口（３３）の高さに無いため第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が正確に分らず、冷水を出さないために高温水から出湯させていた。しかし、この請求項４に記載の発明によれば、第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が正確に分るようになるうえ、中温水を殆ど残らないところまで取り出すことができるようになり、二度沸かしする残湯を無くすことができる。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明では、制御手段（３７）は、切り替え判定温度（ＫＴ）にヒステリシス特性を持たせたことを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、出湯待機時に第２混合手段（３４）を切り替え判定温度（ＫＴ）の１点のみで切り替えると、貯湯温度検出手段（３６ｃ）でのバラツキなどで第１出湯路（１２）側と第２出湯路（３５）側とを繰り返す状態が発生するが、切り替え判定温度（ＫＴ）にヒステリシス特性を持たせることにより、これを防ぐことができる。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明では、第１混合手段（２７）より給湯する給湯流量を検出する給湯流量検出手段（４１）を設けると共に、給湯中に給湯流量検出手段（４１）にて検出される給湯流量が所定値以下となった場合、制御手段（３７）は、貯湯温度検出手段（３６）で検出される第２出湯口（３３）から取り出せる温水の温度が切り替え判定温度（ＫＴ）以上の場合は第２混合手段（３４）を第２出湯路（３５）側に連通した状態とし、それ以外の場合は第２混合手段（３４）を第１出湯路（１２）側に連通した状態とすることを特徴としている。
【００１３】
これは、給湯流量が少なくなるとフィードバック制御が不安定になるためであり、この請求項６に記載の発明によれば、給湯中に給湯流量が所定値以下に減少した場合、貯湯温度検出手段（３６）で検出される温度に応じて、第２混合手段（３４）を第２出湯路（３５）側もしくは第１出湯路（１２）側に固定することで温度調節を安定させることができる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に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】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態における貯湯式ヒートポンプ給湯装置の全体構成を示す模式図であり、太線部は給湯に関係する水路部を示している。１はヒートポンプユニット、２は貯湯タンク（貯湯槽）ユニット、３は給湯混合水栓、４は床暖房パネルなどの暖房負荷端末である。
【００１５】
ヒートポンプユニット１は、コンプレッサ（圧縮機）５と、凝縮器としての水冷媒熱交換器６と、減圧器７と、蒸発器８で構成されたヒートポンプ回路９と、給湯用水を水冷媒熱交換器６に循環させるヒートポンプ循環ポンプ１０と、それらの作動を制御するヒートポンプ制御部１１とを備えている。また、ヒートポンプ回路９内には冷媒として二酸化炭素が用いられており、超臨界ヒートポンプサイクルを構成している。尚、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能である。
【００１６】
水冷媒熱交換器６は、冷媒と給湯用水とが対向して流れる対向流方式を採用している。超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで給湯用水を加熱することができ、給湯用水の水冷媒熱交換器６入口温度と冷媒の出口温度との温度差が一定になるように減圧器７またはコンプレッサ５を制御している。このため、給湯用水の水冷媒熱交換器６の入口温度が５〜２０℃程度の低い温度であるとＣＯＰ（エネルギー消費効率）が３．０以上のとても良い状態で給湯用水を加熱することが可能である。
【００１７】
貯湯タンクユニット２は、上端に高温水出湯路（第１出湯路）１２と連なる高温水出湯口（第１出湯口）１３を有し、下端に給水路１４と連なる給水口１５を有した貯湯タンク（貯湯槽）１６を備えている。この貯湯タンク１６の下部にはヒートポンプ往き口１７と、上部にはヒートポンプ戻り口１８とが設けられ、ヒートポンプユニット１の水冷媒熱交換器６に連通するヒートポンプ循環回路１９によって貯湯タンク１６内の湯水が循環可能に接続されている。尚、この貯湯タンク１６は約３７０Ｌ程度の容量を保有しているものである。
【００１８】
２０は床暖パネル４の加熱源としての暖房用熱交換器で、その一次側には貯湯タンク１６上部に連通する高温水取出口２１と貯湯タンク１６下部の中温水戻り口２２とを暖房用循環ポンプ２３を備えた暖房用循環回路２４で貯湯タンク１６内の湯水が循環可能に接続されている。また、二次側には床暖パネル４と循環可能に接続する二次側回路２５と、二次側循環ポンプ２６とが備えられている。
【００１９】
次に、２７は高温水出湯路１２からの湯水と給水路１４からの低温水を混合する電動混合弁により構成された給湯混合弁（第１混合手段）であり、その下流の給湯路２８に設けた給湯温度センサ２９で検出した湯温が、リモコン３０でユーザーが設定した給湯設定温度ＳＴとなるように混合比率を制御するものである。このリモコン３０は、給湯温度設定スイッチ３１を有しており、給湯温度を３５〜６０℃の範囲で任意に設定可能としていると共に、暖房を開始させる暖房スイッチ３２を有している。
【００２０】
３３は貯湯タンク１６の中間高さ位置に設けた中温水出湯口（第２出湯口）で、高温水出湯路１２の高温水出湯口１３と給湯混合弁２７との間に設けた中温水混合弁（第２混合手段）３４の入力側に中温水出湯路（第２出湯路）３５を介して接続されている。この中温水出湯口３３および中温水出湯路３５は、暖房用熱交換器２０で二次側と熱交換して温度低下した中温水を貯湯タンク１６から出湯するもので、この中温水を中温水混合弁３４にて高温水出湯路１２を流れる高温水と混合して給湯混合弁２７に供給するものである。
【００２１】
尚、中温水混合弁３４は電動混合弁などであり、その下流に設けた混合温度センサ４２の検出する温度に応じ、リモコン３０で設定した任意の給湯設定温度ＳＴより所定温度Δｔだけ高い温度となるよう、後述の給湯制御部（制御手段）３７にて開度を制御して混合比率（混合温度）を調節できる混合弁となっている。
【００２２】
３６（３６ａ〜３６ｅ）は、貯湯タンク１６の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、これらの貯湯温度センサ３６がどの高さ位置まで所定温度（例えば８０℃）以上を検出しているかによって、貯湯タンク１６内にどれだけの湯量が残っているかを検知するものである。
【００２３】
尚、本実施形態の特徴として、貯湯温度センサ３６の１つとして、タンク１６内の中温水出湯口３３と同じ水平高さから僅かに低い水平高さまでの範囲内に貯湯温度センサの１つとして中温水温度センサ３６ｃを設けている。設置位置は中温水出湯口３３の直下が理想的であるが、下側であれば中温水の取り出し量は低下するが利用できる。ちなみに中温水出湯口３３よりも上にある貯湯温度センサ３６を使用すると中温水出湯口３３に温水と低温水の境界層が来た時に給湯側に冷水を出してしまい問題である。
【００２４】
３７は、貯湯タンクユニット２内のセンサの入力を受けアクチュエータの駆動を制御するマイコンを有した給湯制御部である。この給湯制御部３７にリモコン３０が無線または有線により接続され、ユーザーが任意の給湯設定温度ＳＴを設定できるようにしているものである。尚、３８は貯湯タンク１６の過圧を防止する過圧防止弁、３９は給水の温度を検出する給水温度センサ、４０は給水の圧力を減圧する減圧弁、４１は給湯する温水の流量をカウントする流量カウンタ（給湯流量検出手段）である。
【００２５】
次に、この実施形態における作動概要を説明する。まず、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温度センサ３６が貯湯タンク１６内に翌日に必要な湯量が残っていないことを検出すると、給湯制御部３７はヒートポンプ制御部１１に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒートポンプ制御部１１は、コンプレッサ５を起動した後にヒートポンプ循環ポンプ１０を駆動して、貯湯タンク１６下部のヒートポンプ往き口１７から取り出した５〜２０℃程度の低温水を水冷媒熱交換器６で９０℃程度の高温に加熱し、ヒートポンプ循環回路１９を介して貯湯タンク１６上部のヒートポンプ戻り口１８から貯湯タンク１６内に戻してやる。
【００２６】
これにより、貯湯タンク１６の上部から高温水が順次積層して貯湯されてゆく。貯湯温度センサ３６が必要な湯量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部３７はヒートポンプ制御部１１に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒートポンプ制御部１１はコンプレッサ５を停止すると共にヒートポンプ循環ポンプ１０も停止して沸き上げ動作を終了する。
【００２７】
次に、暖房運転について説明する。リモコン３０の暖房スイッチ３２がＯＮされると、給湯制御部３７は暖房用循環ポンプ２３および二次側循環ポンプ２６を駆動し、高温水取出口２１から取り出した７０〜９０℃程度の高温水を暖房用熱交換器２０に流入させ、二次側回路２５の温水と熱交換させ、熱交換により３０〜５０℃程度に温度低下した中温水が中温水戻り口２２から貯湯タンク１６下部に戻る。
【００２８】
これにより、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てゆく。二次側では、暖房用熱交換器２０にて加熱された温水が床暖房パネル４に流入し、被暖房空間を暖房して再度暖房用熱交換器２０に循環するものである。そして、リモコン３０の暖房スイッチ３２がＯＦＦされると、給湯制御部３７は暖房用循環ポンプ２３および二次側循環ポンプ２６を停止させて暖房運転を終了する。
【００２９】
次に、給湯運転の概要について説明する。給湯混合水栓３を開くと、給水路１４からの給水圧により貯湯タンク１６内の高温水および中温水が押し出される。高温水は上端部の高温水出湯口１３から押し出され、中温水は中温水出湯口３３より押し出される。押し出された７０〜９０℃程度の高温水および３０〜５０℃程度の中温水は、それぞれ高温水出湯路１２および中温水出湯路３５を介して中温水混合弁３４へ流入し、ユーザーがリモコン３０で設定した給湯設定温度ＳＴより所定温度だけ高い温度の温水に混合される。
【００３０】
混合された温水は給湯混合弁２７へ流入して給水路１４からの５〜２０℃程度の低温水と混合され、給湯設定温度ＳＴに調節されて給湯混合水栓３から給湯される。このように中温水混合弁３４を電動混合弁として、リモコン３０で設定した任意の給湯設定温度ＳＴより所定温度だけ高い温度になるよう混合比率を調節するようにしてあるので、中温水をその時々の任意の給湯設定温度ＳＴに応じて使うことができるようになっている。
【００３１】
例えば任意の給湯設定温度ＳＴが５０℃であれば、中温水混合弁３４の混合温度を５０℃より略５℃高い５５℃にし、５５℃に混合した温水を給湯混合弁２７で任意の給湯設定温度ＳＴである５０℃に調整して給湯を行う。また、任意の給湯設定温度ＳＴが初期設定値の４２℃であれば、中温水混合弁３４の混合温度を４２℃より略５℃高い４７℃にし、４７℃に混合した温水を給湯混合弁２７で任意の給湯設定温度ＳＴである４２℃に調整して給湯を行う。このように、その時々の任意の給湯設定温度ＳＴに応じて中温水を使って給湯を行うことができるようになっている。
【００３２】
このとき中温水戻り口２２は、貯湯タンク１６最下端の給水口１５および下部のヒートポンプ往き口１７よりも高い位置の貯湯タンク１６に設けているため、暖房運転により中温水戻り口２２から中温水が貯湯タンク１６の下部に戻されても、給湯水の使用により貯湯タンク１６下端から給水路１４からの低温水が流入することで貯湯タンク１６の最下端には低温水が確保されることとなり、次回の沸き上げの際には必ず低温水から沸き上げることとなる。また、高温水取出し口２１は高温水出湯口１３から連なる高温水出湯路１２の途中に設けられていて、貯湯タンク１６の開口部を減らすようになっている。
【００３３】
また、中温水出湯口３３が中温水戻り口２２よりも高い位置に設けられているので、中温水戻り口２２と中温水出湯口３３との間にある程度の容量を確保でき、暖房用熱交換器２０で温度低下した中温水をその容量分だけ一時的に貯めておくことができることとなり、中温水出湯口３３より高い位置に貯められてしまう中温水の量を少なくすることができる。
【００３４】
具体的には、中温水出湯口３３が貯湯タンク１６の中間高さ位置程度にあるので、中温水戻り口２２と中温水出湯口３３との間に約９０〜１２０Ｌ程度の容量を確保でき、暖房用熱交換器２０で温度低下した中温水をその容量分だけ一時的に貯めておくことができることとなり、中温水出湯口３３より高い位置に貯められてしまう中温水の量を少なくすることができる。すなわち中温水出湯口３３から取り出すことができない中温水を極力少なくすることができる。
【００３５】
本実施形態では上記のように中温水戻り口２２よりも高い位置に中温水出湯口３３が設けられているため、この高さの差分の容量だけ中温水の発生から利用までの容量的あるいは時間的余裕ができ、中温水をある程度の容量分発生させてから時間的間隔をおいて給湯を行っても中温水を給湯に用いることができる。
【００３６】
このように、給湯の際に暖房熱源として利用された中温水を高温水よりも優先して貯湯タンク１６の途中から取り出して給湯するので、高温水を給湯しきるまで中温水を給湯できないと行った不具合がなく、給湯を行う度に貯湯タンク１６内の中温水が減って給水路１４からの低温水に入れ替わって、深夜の沸き上げ動作を行う時には沸き上げ効率の悪い中温水ではなく、温度の低い低温水をヒートポンプ回路９で沸き上げることとなり、沸き上げの効率が向上しヒートポンプ式給湯装置としてのＣＯＰが良くなる。
【００３７】
また、中温水混合弁３４は給湯混合弁２７で調整する給湯設定温度ＳＴより略５℃高い温度の温水に混合し、その後に給湯混合弁２７にて給湯設定温度ＳＴに混合して給湯するので、ユーザー側で特別な操作をすることなくリモコン３０で設定した任意の給湯設定温度ＳＴの湯を常に確実に給湯できる。
【００３８】
次に、本発明に係る制御部分について説明する。図２は、本発明での待機時の考え方を示すフローチャートである。給湯制御部３７は、給湯設定温度ＳＴより所定温度Δｔ（本実施形態では１０℃）だけ高い温度を切り替え判定温度ＫＴとしている。所定温度Δｔを設定する理由は、水の領域が中温水出湯口３３付近に無い様にするための余裕代である。そして給湯待機時に、まずステップＳ１で、中温水温度センサ３６ｃで検出される中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が、切り替え判定温度ＫＴ以上か否かを判定している。
【００３９】
その判定結果がＹＥＳで、中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が、切り替え判定温度ＫＴ以上である場合には、ステップＳ２へ進んで中温水混合弁３４を中温水出湯路３５側に連通した状態として待機させている。また、ステップＳ１での判定結果がＮＯで、中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が、切り替え判定温度ＫＴよりも低い場合には、ステップＳ３へ進んで中温水混合弁３４を高温水出湯路１２側に連通した状態として待機させるようにしている。
【００４０】
図３は、切り替え判定温度ＫＴのヒステリシス特性例を示すグラフである。尚、実機で給湯制御部３７は、切り替え判定温度ＫＴに図３に示すようなヒステリシス特性を持たせている。例えば切り替え判定温度ＫＴが５０℃とすると、中温水温度センサ３６ｃで検出される温度が切り替え判定温度ＫＴ＋３℃の５３度以上になると中温水出湯路３５側に切り替え、逆は切り替え判定温度ＫＴ−２℃の４８度以下になると高温水出湯路１２側に切り替えるようになっている。
【００４１】
次に、図４〜図６で異なる状態での作動例を説明する。まず図４の（ａ）は中温水出湯口３３に高温水が充分に存在する状況の貯湯タンク１６と給湯回路の部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁３４の作動を説明するタイムチャートである。中温水出湯口３３から取り出す温水の温度は中温水出湯口３３と同じ高さに設けた中温水温度センサ３６ｃにより検出できる。本例では給湯混合弁２５より５０℃に温調して出湯するのに対して、中温水温度センサ３６ｃでは８０℃が検出されている。このように中温水出湯口３３に高温水が充分に存在する状況の場合は、中温水出湯口３３からのみ温水を取り出すようにし、貯湯タンク１６上部の高温水は使用しない。
【００４２】
図５の（ａ）は中温水出湯口３３の直下に給湯設定温度ＳＴ以下の湯が存在する状況の貯湯タンク１６と給湯回路を示す部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁３４の作動を説明するタイムチャートである。本例の場合は中温水出湯口３３にはまだ、切り替え判定温度ＫＴ以上の温水があり、中温水混合弁３４は中温水をすぐに取り出せる様に中温水出湯路３５側で待機させている。出湯されたら、中温水温度センサ３６ｃの検出温度に応じてフィードバック制御を実施する。
【００４３】
中温水出湯口３３の温度が給湯設定温度ＳＴ＋５℃より低下してきたら、貯湯タンク１６上部の高温水と混合して給湯混合弁２７に供給する中温水温度を給湯設定温度ＳＴ＋５℃で制御する。このことにより、高温水が必要な時にのみ貯湯タンク１６上部の高温水を活用するので、可能な限り中温水出湯口３３以下の温水を取り出すことができる。
【００４４】
図６の（ａ）は中温水出湯口３３に充分な温度の湯が存在しない状況の貯湯タンク１６と給湯回路を示す部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁３４の作動を説明するタイムチャートである。図６の場合は、中温水出湯口３３以下に給湯混合弁２７に供給する温度の温水が無いため、出湯前に予め、中温水出湯口３３の温度を監視して中温水混合弁３４は高温水出湯路１２側に待機させておいて給湯をスタートする。本例の場合は、中温水出湯口３３に付近に水がある可能性があり、貯湯タンク１６上部高温水をしばらく流して（例えば１０〜１５秒）、給湯混合弁２７の開度が安定してから緩やかに温調するものである。
【００４５】
次に図７は、本発明での給湯時の考え方を示すフローチャートである。まず、給湯混合弁２７より給湯する給湯流量を検出する給湯流量検出手段として流量カウンタ４１を設けている。そしてステップＳ１１では、給湯中に流量カウンタ４１にて検出される給湯流量が所定値以下（例えば1Ｌ／ｍｉｎ．以下）であるか否かを判定している。
【００４６】
その判定結果がＮＯで給湯流量が所定値以上であればステップＳ１１の判定を繰り返す。また、ステップＳ１１での判定結果がＹＥＳで、給湯流量が所定値以下となった場合はステップＳ１２に進み、待機時と同様に中温水温度センサ３６ｃで検出される中温水出湯口３３から取り出す温水の温度が、切り替え判定温度ＫＴ以上か否かを判定を行う。
その判定結果がＹＥＳで、中温水出湯口３３から取り出す温水の温度が、切り替え判定温度ＫＴ以上である場合には、ステップＳ１３へ進んで中温水混合弁３４を中温水出湯路３５側に連通した状態で固定する。また、ステップＳ１２での判定結果がＮＯで、中温水出湯口３３から取り出す温水の温度が、切り替え判定温度ＫＴよりも低い場合には、ステップＳ１４へ進んで中温水混合弁３４を高温水出湯路１２側に連通した状態で固定するものである。
【００４７】
次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、給湯制御部３７は、給湯設定温度ＳＴより所定温度Δｔだけ高い温度を切り替え判定温度ＫＴとし、給湯待機時に貯湯温度検出センサ３６で検出される中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が切り替え判定温度ＫＴ以上の場合は中温水混合弁３４を中温水出湯路３５側に連通した状態として待機させ、それ以外の場合は中温水混合弁３４を高温水出湯路１２側に連通した状態として待機させるようにしている。
【００４８】
従来は制御の同一性や簡略化を考えたうえ、常に最悪状態として境界層が中温水出湯口３３の直下にある場合でも冷水を出さないよう、常時高温水の出る高温水出湯路１２側に連通した状態で待機するように制御していた。しかし、これによれば、中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が給湯設定温度ＳＴへの温度調節に使える温水温度であれば最初から中温水出湯路３５側に連通した状態で中温水混合弁３４を待機させるものであり、中温水出湯路３５からの取り出し量を格段に増やすことができる。このように、貯湯タンク１６内の中温水を優先的に使うことより沸き上げ時のＣＯＰを悪化させない。
【００４９】
また、貯湯温度センサ３６の１つとして、貯湯タンク１６内の中温水出湯口３３と同じ水平高さから僅かに低い水平高さまでの範囲内に中温水温度センサ３６ｃを設けている。従来は貯湯温度センサ３６が中温水出湯口３３の高さに無いため中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が正確に分らず、冷水を出さないために高温水から出湯させていた。しかし、これによれば、中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が正確に分るようになるうえ、中温水を殆ど残らないところまで取り出すことができるようになり、二度沸かしする残湯を無くすことができる。
【００５０】
また、給湯制御部３７は、切り替え判定温度ＫＴにヒステリシス特性を持たせている。これによれば、出湯待機時に中温水混合弁３４を切り替え判定温度ＫＴの１点のみで切り替えると、貯湯温度センサ３６ｃでのバラツキなどで高温水出湯路１２側と中温水出湯路３５側とを繰り返す状態が発生するが、切り替え判定温度ＫＴにヒステリシス特性を持たせることにより、これを防ぐことができる。
【００５１】
また、給湯混合弁２７より給湯する給湯流量を検出する流量カウンタ４１を設けると共に、給湯中に流量カウンタ４１にて検出される給湯流量が所定値以下となった場合、給湯制御部３７は、中温水温度センサ３６ｃで検出される中温水出湯口３３から取り出せる温水の温度が切り替え判定温度ＫＴ以上の場合は中温水混合弁３４を中温水出湯路３５側に連通した状態とし、それ以外の場合は中温水混合弁３４を高温水出湯路１２側に連通した状態とするようにしている。
【００５２】
これは、給湯流量が少なくなるとフィードバック制御が不安定になるためであり、これによれば、給湯中に給湯流量が所定値以下に減少した場合、中温水温度センサ３６ｃで検出される温度に応じて、中温水混合弁３４を中温水出湯路３５側もしくは高温水出湯路１２側に固定することで温度調節を安定させることができる。
【００５３】
尚、通常の貯湯式ヒートポンプ給湯装置では７５℃以下の温水は再度沸き上げるようにしているが、本実施形態の貯湯式ヒートポンプ給湯装置では中温水でも使えるため、６０℃以下の温水のみ再度沸き上げるようにして沸き上げの負荷を軽減している。
【００５４】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態における貯湯式ヒートポンプ給湯装置の全体概略構成を示す模式図である。上述した第１実施形態では貯湯タンク１６上部に設けた高温水取出口２１から取り出した高温水の熱量を床暖房に利用すると共に、温度低下した中温水を貯湯タンク１６下部に設けた中温水戻り口２２に戻す熱利用循環回路２４を設けていたが、本実施形態では、貯湯タンク１６内部に熱交換手段としての蛇管４３を配置して、貯湯タンク１６内部の温水にて蛇管４３内部を流通する流体を加熱して、その流体の得た熱量を外部で利用する熱利用循環回路２４としている点が異なる。具体的には蛇管４３に浴水を流通させて風呂の追焚きや保温に利用している。本発明はこのような構成の貯湯式ヒートポンプ給湯装置においても有効である。
【００５５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、熱利用循環回路２４を暖房や浴水の加熱などに用いているが、熱利用の方法や構成を限るものではないうえ、熱利用循環回路２４がない貯湯式ヒートポンプ給湯装置であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式ヒートポンプ給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明での待機時の考え方を示すフローチャートである。
【図３】切り替え判定温度のヒステリシス特性例を示すグラフである。
【図４】（ａ）は中温水出湯口３３に高温水が充分に存在する状況の貯湯タンク１６と給湯回路の部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁３４の作動を説明するタイムチャートである。
【図５】（ａ）は中温水出湯口３３の直下に給湯設定温度ＳＴ以下の湯が存在する状況の貯湯タンク１６と給湯回路を示す部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁３４の作動を説明するタイムチャートである。
【図６】（ａ）は中温水出湯口３３に充分な温度の湯が存在しない状況の貯湯タンク１６と給湯回路を示す部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁３４の作動を説明するタイムチャートである。
【図７】本発明での給湯時の考え方を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態における貯湯式ヒートポンプ給湯装置の全体概略構成を示す模式図である。
【図９】（ａ）は従来の貯湯式ヒートポンプ給湯装置において高温水が充分に存在する状況の貯湯タンク１６と給湯回路を示す部分模式図であり、（ｂ）はその状況での中温水混合弁３４の作動を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
５…コンプレッサ（圧縮機）
６…水冷媒熱交換器（凝縮器）
８…蒸発器
９…ヒートポンプ回路
１２…高温水出湯路（第１出湯路）
１３…高温水出湯口（第１出湯口）
１４…給水路
１５…給水口
１６…貯湯タンク（貯湯槽）
１７…ヒートポンプ往き口
１８…ヒートポンプ戻り口
１９…ヒートポンプ循環回路
２１…高温水取出口
２２…中温水戻り口
２４…熱利用循環回路
２７…給湯混合弁（第１混合手段）
３３…中温水出湯口（第２出湯口）
３４…中温水混合弁（第２混合手段）
３５…中温水出湯路（第２出湯路）
３６…貯湯温度センサ（貯湯温度検出手段）
３６ｃ…中温水温度センサ（貯湯温度検出手段）
３７…給湯制御部（制御手段）
４１…流量カウンタ（給湯流量検出手段）
４３…蛇管（熱交換手段）
ＫＴ…切り替え判定温度
ＳＴ…給湯設定温度
Δｔ…所定温度
【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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