(57)【要約】【課題】  中温の蓄熱用流体を積極的に給湯用熱交換器に流通するように構成させることで、加熱手段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】高温の蓄熱用流体を取り出す高温取り出し配管１２と、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管１３とが設けられ、給湯用熱交換器３０は、外側管３０ａの下流端が貯湯タンク１０の下方部に連通するように構成され、貯湯タンク１０内に貯えられた蓄熱用流体のうち、高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは高温と中温の蓄熱用流体の両方を外側管３０ａに流通するように構成された。これにより、運転効率の低下を防止することができる。【選択図】        図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、
前記貯湯タンク（１０）内の最下部の蓄熱用流体を前記貯湯タンク（１０）内の最上部に送る流体加熱用流路（２１）と、
前記流体加熱用流路（２１）に設けられ、前記流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、
前記貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体が流通する第１の流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２の流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、かつ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行なう給湯用熱交換器（３０）とを備える貯湯式給湯装置において、
前記給湯用熱交換器（３０）は、前記第１の流通部（３０ａ）の下流端が前記貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように構成され、かつ前記加熱手段（２０）により加熱された前記貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体、もしくは中温の蓄熱用流体、もしくは高温と中温の蓄熱用流体の両方を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記貯湯タンク（１０）には、高温の蓄熱用流体を取り出す高温取り出し配管（１２）と、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管（１３）とが設けられ、
前記給湯用熱交換器（３０）は、前記高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体、もしくは前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは前記高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体と前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体との両方を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成され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】
前記給湯用熱交換器（３０）は、前記第１の流通部（３０ａ）の上流端が前記高温取り出し配管（１２）の下流側に接続され、かつ前記第１の流通部（３０ａ）の中途が前記中温取り出し配管（１３）の下流側に接続されてい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４】
前記中温取り出し配管（１３）の上流端近傍には、蓄熱用流体の湯温を検出する水温センサ（５５）が設けられ、
前記給湯用熱交換器（３０）は、前記水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度未満のときに前記高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体を前記第１の流通部（３０ａ）に流通させ、前記水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体と前記高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記高温取り出し配管（１２）と前記中温取り出し配管（１３）との下流側合流部位にぞれぞれの流量比を調節する流量比調節手段（１６）が設けられ、
前記流量比調節手段（１６）は、前記水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体と前記高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように調節されたことを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項６】
前記中温取り出し配管（１３）には、前記中温取り出し配管（１３）内を流通する中温の蓄熱用流体の流量を調節する第１流量調節手段（１６ａ）が設けられ、
前記第１流量調節手段（１６ａ）は、前記水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体と前記高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように調節されたことを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記貯湯タンク（１０）には、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管（１３）が設けられるとともに、
前記貯湯タンク（１０）内には、前記給湯用熱交換器（３０）により熱交換された給湯用水を加熱する熱交換器（３６）が設けられ、
前記給湯用熱交換器（３０）は、前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成され、かつ前記第２の流通部（３０ｂ）からの給湯用水が前記熱交換器（３６）に流通するように構成され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８】
前記中温取り出し配管（１３）の上流端近傍には、蓄熱用流体の湯温を検出する水温センサ（５５）が設けられ、
前記給湯用熱交換器（３０）は、前記水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴とする請求項７に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項９】
前記中温取り出し配管（１３）には、前記中温取り出し配管（１３）内を流通する中温の蓄熱用流体の流量を調節する第１流量調節手段（１６ａ）が設けられ、
前記第１流量調節手段（１６ａ）は、前記水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、前記中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように調節されたことを特徴とする請求項８に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１０】
前記中温取り出し配管（１３）は、少なくとも二つ以上の複数個設けられ、そのうちのいずれか一つの中温の蓄熱用流体を選択して前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴とする請求項２ないし請求項９のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１１】
前記第１の流通部（３０ａ）に流通する前記中温取り出し配管（１３）から取り出された中温の蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換前水温センサ（５４）が設けられ、前記流量比調節手段（１６）もしくは前記第１流量調節手段（１６ａ）は、前記熱交換前水温センサ（５４）により検出された湯温が所定温度以上となるように調節されることを特徴とする請求項５ないし請求項１０のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１２】
前記第２の流通部（３０ｂ）の下流側には、前記給湯用熱交換器（３０）により熱交換された給湯用水に前記給湯用熱交換器（３０）で熱交換される前の給湯用水とを混合して給湯用水の温度調節する給湯温度調節手段（３５）が設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１３】
前記加熱手段（２０）は、冷媒の高圧側圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプであり、前記臨界圧力以上に昇圧された冷媒により蓄熱用流体を加熱することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱手段により加熱された蓄熱用流体を貯える貯湯タンクと、この貯湯タンク内に貯えられた蓄熱用流体と給湯用水とを熱交換する給湯用熱交換器とを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、貯湯タンク内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体の消費に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式給湯装置として、例えば、特許文献１に示すような給湯システムが知られている。この貯湯式給湯装置では、図９に示すように、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク１００と、この貯湯タンク１００内の最下部の蓄熱用流体を貯湯タンク１００内の最上部に送る流体加熱用流路１１０と、この流体加熱用流路１１０に設けられ、流体加熱用流路１１０を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段１２０と、貯湯タンク１００内の蓄熱用流体が流通する第１の流通部１３０ａと給湯用水が流通する第２の流通部１３０ｂとを隣接して設け、かつ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行なう給湯用熱交換器１３０と、貯湯タンク１００の上部から加熱された蓄熱用流体を取り出し、第１の流通部１３０ａを通過させた後、貯湯タンク１００の下部に戻すための循環通路１４０と、この循環通路１４０に蓄熱用流体を循環させるポンプ手段１５０と、循環通路１４０を介して第１の流通部１３０ａを流通する蓄熱用流体の流量を制御する流量制御手段１６０とを備えている。
【０００３】
この構成によれば、給湯用熱交換器１３０を使用し、かつ第１の流通部１３０ａを流れる蓄熱用流体の流量を制御することにより、第１の流通部１３０ａを通過した後の蓄熱用流体の温度を加熱前の給湯用水の温度近傍まで低減できる。これにより、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換時における熱ロスを極力小さくすることが可能となり効率の良い給湯システムを実現できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５３４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１によれば、加熱手段１２０により沸き上げを完了した直後における貯湯タンク１００内の蓄熱用流体の湯温は、全量高温状態（例えば、８５℃程度）であるが、蓄熱用流体と給湯用水とが熱交換される給湯使用後において、所定時間経過後の沸き上げ運転を開始するときに、図９に示すように、貯湯タンク１００内の上方に高温部（例えば、８５℃程度）、下方に低温部（例えば、９℃程度）および上方と下方との間に中温部（例えば、４５℃程度）が比重差により形成される。
【０００５】
ところで、加熱手段として、例えば、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプ方式の加熱手段においては、蓄熱用流体を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の蓄熱用流体の湯温が高いほど高圧圧力が高くなることで運転効率（ＣＯＰ＝加熱能力／消費電力）が低下する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、中温の蓄熱用流体を積極的に給湯用熱交換器に流通するように構成させることで、加熱手段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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項１３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、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク（１０）と、この貯湯タンク（１０）内の最下部の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）内の最上部に送る流体加熱用流路（２１）と、この流体加熱用流路（２１）に設けられ、流体加熱用流路（２１）を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段（２０）と、貯湯タンク（１０）内の蓄熱用流体が流通する第１の流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２の流通部（３０ｂ）とを隣接して設け、かつ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行なう給湯用熱交換器（３０）とを備える貯湯式給湯装置において、
給湯用熱交換器（３０）は、第１の流通部（３０ａ）の下流端が貯湯タンク（１０）の下方部に連通するように構成され、かつ加熱手段（２０）により加熱された貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体、もしくは中温の蓄熱用流体、もしくは高温と中温の蓄熱用流体の両方を前記第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、第１の流通部（３０ａ）を流通した後の蓄熱用流体の湯温を中温よりもさらに低下することができる。これにより、加熱前の蓄熱用流体の湯温を低下させることで沸き上げ運転時における加熱手段（２０）の運転効率の低下が防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、貯湯タンク（１０）には、高温の蓄熱用流体を取り出す高温取り出し配管（１２）と、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管（１３）とが設けられ、給湯用熱交換器（３０）は、高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体と中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体との両方を第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、具体的には、中温取り出し配管（１３）により中温の蓄熱用流体を取り出して給湯用熱交換器（３０）に流通するように構成されたことにより、中温の蓄熱用流体よりも温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことで、沸き上げ運転時における加熱手段（２０）の運転効率の低下が防止できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、給湯用熱交換器（３０）は、第１の流通部（３０ａ）の上流端が高温取り出し配管（１２）の下流側に接続され、かつ第１の流通部（３０ａ）の中途が中温取り出し配管（１３）の下流側に接続されていることを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、給湯用水が流通する第２の流通部（３０ｂ）の上流側と、中温の蓄熱用流体とが熱交換されることになるので、効率的に温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、中温取り出し配管（１３）の上流端近傍には、蓄熱用流体の湯温を検出する水温センサ（５５）が設けられ、給湯用熱交換器（３０）は、水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度未満のときに高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体を第１の流通部（３０ａ）に流通させ、水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことができる。これにより、中温以下の蓄熱用流体の貯えが多量となって、沸き上げ運転時における加熱手段（２０）の運転効率の低下が防止できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、高温取り出し配管（１２）と中温取り出し配管（１３）との下流側合流部位にぞれぞれの流量比を調節する流量比調節手段（１６）が設けられ、この流量比調節手段（１６）は、水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を第１の流通部（３０ａ）に流通するように調節されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、水温センサ（５５）と流量比調節手段（１６）とにより貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことが容易にできる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、中温取り出し配管（１３）には、この中温取り出し配管（１３）内を流通する中温の蓄熱用流体の流量を調節する第１流量調節手段（１６ａ）が設けられ、この第１流量調節手段（１６ａ）は、水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管（１２）から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を第１の流通部（３０ａ）に流通するように調節されたことを特徴としている。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、上述した請求項５と同じように、水温センサ（５５）と第１流量調節手段（１６ａ）とにより貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことが容易にできる。
【００１８】
また、第１流量調節手段（１６ａ）により第１の流通部（３０ａ）に流通する中温の蓄熱用流体の流量を制御することができるため、熱交換後の蓄熱用流体の湯温を所定温度以上にならないように制御することができる。これにより、貯湯タンク（１０）に戻す湯温が高くなることはない。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、貯湯タンク（１０）には、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管（１３）が設けられるとともに、貯湯タンク（１０）内には、給湯用熱交換器（３０）により熱交換された給湯用水を加熱する熱交換器（３６）が設けられ、給湯用熱交換器（３０）は、中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体を第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成され、かつ第２の流通部（３０ｂ）からの給湯用水が熱交換器（３６）に流通するように構成されたことを特徴としている。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、給湯用水を熱交換する熱交換器として、給湯用熱交換器（３０）と熱交換器（３６）とが直列に配設されていても、上述した請求項３と同じように、給湯用水が流通する第２の流通部（３０ｂ）の上流側と、中温の蓄熱用流体とが熱交換されることになるので、効率的に温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、中温取り出し配管（１３）の上流端近傍には、蓄熱用流体の湯温を検出する水温センサ（５５）が設けられ、給湯用熱交換器（３０）は、水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体を第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴としている。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、上述した請求項４と同じように、貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことができる。これにより、中温以下の蓄熱用流体の貯えが多量となって、沸き上げ運転時における加熱手段（２０）の運転効率の低下が防止できる。
【００２３】
請求項９に記載の発明では、中温取り出し配管（１３）には、この中温取り出し配管（１３）内を流通する中温の蓄熱用流体の流量を調節する第１流量調節手段（１６ａ）が設けられ、この第１流量調節手段（１６ａ）は、水温センサ（５５）により検出された湯温が所定温度以上のときに、中温取り出し配管（１３）から取り出される中温の蓄熱用流体を第１の流通部（３０ａ）に流通するように調節されたことを特徴としている。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、上述した請求項５および請求項６と同じように、水温センサ（５５）と第１流量調節手段（１６ａ）とにより貯湯タンク（１０）内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク（１０）に戻すことが容易にできる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明では、中温取り出し配管（１３）は、少なくとも二つ以上の複数個設けられ、そのうちのいずれか一つの中温の蓄熱用流体を選択して第１の流通部（３０ａ）に流通するように構成されたことを特徴としている。
【００２６】
請求項１０に記載の発明によれば、中温の蓄熱用流体が貯えられる部位は、貯湯タンク（１０）の垂直方向に一様でないため複数個の中温取り出し配管（１３）が設けられることにより、的確にかつ積極的に中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明では、第１の流通部（３０ａ）に流通する中温取り出し配管（１３）から取り出された中温の蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換前水温センサ（５４）が設けられ、流量比調節手段（１６）もしくは第１流量調節手段（１６ａ）は、熱交換前水温センサ（５４）により検出された湯温が所定温度以上となるように調節されることを特徴としている。
【００２８】
請求項１１に記載の発明によれば、給湯用熱交換器（３０）に流通する湯温を所定温度以上とすることにより、第２の流通部（３０ｂ）下流側の給湯用水を所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）以上確保することができる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明では、第２の流通部（３０ｂ）の下流側には、給湯用熱交換器（３０）により熱交換された給湯用水に給湯用熱交換器（３０）で熱交換される前の給湯用水とを混合して給湯用水の温度調節する給湯温度調節手段（３５）が設けられることを特徴としている。
【００３０】
請求項１２に記載の発明によれば、給湯用熱交換器（３０）により熱交換された給湯用水が給湯直後における過渡時のオーバーシュートもしくは定常の給湯中に給湯流量の変動などにより給湯温度が多少変動しても給湯温度調節手段（３５）より給湯温度を再度水道水と混合して調節することにより、これらから生ずる給湯温度の変動を容易に吸収することができるとともに、設定温度に対して給湯用水の温度制御を精度良く行なうことができる。
【００３１】
請求項１３に記載の発明では、加熱手段（２０）は、冷媒の高圧側圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により蓄熱用流体を加熱することを特徴としている。請求項１２に記載の発明によれば、超臨界ヒートポンプサイクルにおいては、蓄熱用流体を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の蓄熱用流体の湯温が低いほど、高圧圧力が低くなることでサイクル効率（ＣＯＰ＝加熱能力／消費電力）が向上する。従って、加熱前の給湯用水の温度近傍まで低減された蓄熱用流体を超臨界ヒートポンプサイクルにて加熱することにより、サイクル効率が向上し、省動力運転を行なうことができる。
【００３２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による貯湯式給湯装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は本発明を適用させた貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図２は給湯用熱交換器３０を構成する外側管３０ａと内側管３０ｂの断面形状を示す断面図である。また、図３は本実施形態の変形例である貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【００３４】
本実施形態の貯湯式給湯装置は、一般家庭用として使用されるものであり、図１に示すように、蓄熱用流体を内部に貯える貯湯タンク１０と、この貯湯タンク１０内の最下部の蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の最上部に送る流体加熱用流路２１と、この流体加熱用流路２１を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段であるヒートポンプユニット２０と、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が流通する第１の流通部である外側管３０ａと給湯用水が流通する第２の流通部である内側管３０ｂとを隣接して設け、かつ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成され、両者間で熱交換を行なう給湯用熱交換器３０と、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器３０の外側管３０ａ側に流通させた後、貯湯タンク１０内の下部に戻すための循環回路１１と、給湯用熱交換器３０の内側管３０ｂの上流側に接続される給水用配管３１と、内側管３０ｂの下流側に接続される給湯用配管３２、３３と、本給湯システムの作動を制御する制御装置（給湯制御部４１、熱源制御部４２）などから構成されている。
【００３５】
本実施形態の貯湯タンク１０は、空気孔１０ａを通じて大気に開放され、貯湯タンク１０内部が大気圧に保たれている。この貯湯タンク１０は、例えば、樹脂材料で形成され直方体形状に設けられている。また、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体に蓄えられた熱が貯湯タンク１０の壁面より大気中へ放出されることを低減するために、貯湯タンク１０の外周をグラスウールやウレタン等の断熱材で覆っても良い。また、使用される蓄熱用流体は主成分が水であり、防腐剤、凍結防止剤、ＬＬＣ等が必要に応じて添加されている。なお、これらの他に高比熱を有する蓄熱材料をマイクロカプセルなどの手法にて封入し、それを水に分散混合させるか、またはスリラー化させて流動可能な蓄熱材を用いても良い。
【００３６】
また、貯湯タンク１０の外壁面には、蓄熱用流体の貯湯量、もしくは貯湯温度を検出するための水温センサである複数（本例では７つ）の貯湯サーミスタ５５が縦方向（貯湯タンク１０の高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１０内に満たされた蓄熱用流体の各水位レベルでの温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようになっている。
【００３７】
従って、給湯制御部４１は複数の貯湯サーミスタ５５からの温度情報に基づいて、貯湯タンク１０内上方の沸き上げられた湯温と貯湯タンク１０内下方の沸き上げられる前の低温の蓄熱用流体との境界位置を検出できるとともに、各水位レベルでの蓄熱用流体の湯温を検出できる。なお、複数の貯湯サーミスタ５５のうち、最上部に設けられた貯湯サーミスタ５５は高温の蓄熱用流体を出湯する出湯温度を検出する機能を有している。
【００３８】
蓄熱用流体を加熱するヒートポンプユニット２０は、例えば、炭酸ガスを冷媒として使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力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。このヒートポンプサイクルは、周知のように図示しない圧縮機、蓄熱用熱交換器、膨張弁、蒸発器、およびアキュムレータ等の冷凍サイクル機能部品より構成されている。因みに、圧縮機（図示しない）は、内蔵する電動モータ（図示しない）によって駆動され、アキュムレータより吸引した気相冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。
【００３９】
蓄熱用熱交換器（図示しない）は、冷媒と蓄熱用流体とを熱交換するもので、例えば、冷媒が流れる冷媒通路（図示しない）と蓄熱用流体が流れる蓄熱用流体通路（図示しない）とが二重管構造に設けられ、かつ冷媒の流れ方向と蓄熱用流体の流れ方向とが対向するように構成された対向流式の蓄熱用熱交換器（図示しない）である。膨張弁（図示しない）は、蓄熱用熱交換器から流出する冷媒を減圧して蒸発器（図示しない）に供給する。蒸発器（図示しない）は、膨張弁（図示しない）で減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させる。アキュムレータ（図示しない）は、蒸発器より流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみ圧縮機に吸引させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えている。
【００４０】
また、蓄熱用熱交換器の蓄熱用流体通路（図示しない）は、上述した流体加熱用流路２１を介して貯湯タンク１０に接続され、図示しない電動ポンプが作動することで、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が循環する。なお、流体加熱用流路２１の上流端が貯湯タンク１０の底部１０ｂに接続され、流体加熱用流路２１の下流端が貯湯タンク１０の上部１０ｃに接続されている。これにより、蓄熱用熱交換器（図示せず）で冷媒との熱交換により加熱された蓄熱用流体が貯湯タンク１０の上部１０ｃへ送り込まれるため、貯湯タンク１０内の上部側から下部側へ向かって順次蓄熱用流体に蓄熱されていく。
【００４１】
なお、ヒートポンプユニット２０は後述する熱源制御部４２からの制御信号により作動するとともに、作動状態を熱源制御部４２に出力するようになっている。また、これらの動力源として交流電力を用い、主に料金設定の最も安い深夜時間帯における深夜電力を用いて、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を沸き上げる蓄熱運転を行なっているが、昼間時間帯においても蓄熱用流体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。因みに、超臨界ヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５〜９０℃）の蓄熱用流体を内部に貯えることができる。
【００４２】
次に、循環回路１１は、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を後述する給湯用熱交換器３０の外側管３０ａに流通させ、給湯用熱交換器３０により熱交換された蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに戻すための循環回路であり、高温取り出し管１２、中温取り出し管１３、往き管１４、戻し管１５、流量比調節手段である高中温混合弁１６、および第１循環ポンプ１７とから構成されている。
【００４３】
高温取り出し管１２は、貯湯タンク１０内に貯えられる蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体を取り出すための配管であり、貯湯タンク１０内の上方部１０ｄに上流端が接続されている。中温取り出し管１３は、貯湯タンク１０内に貯えられる蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体よりも湯温の低い中温の蓄熱用流体を取り出すための配管であり、貯湯タンク１０内の上方部１０ｄと下方部１０ｅとの間に上流端が接続されている。
【００４４】
往き管１４は上流端が後述する高中温混合弁１６の出口側に接続され、下流端が給湯用熱交換器３０の外側管３０ａの上流端に接続されている。戻し管１５は上流端が外側管３０ａの上流端に接続され、下流端が貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに接続されている。なお、往き管１４には、給湯用熱交換器３０の外側管３０ａに流通させる蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換前水温センサである熱交換前サーミスタ５４が設けられ、往き管１４内の温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようにしている。
【００４５】
次に、高中温混合弁１６は、高温取り出し管１２と中温取り出し管１３との下流側合流部位に設けられ、給湯用熱交換器３０の外側管３０ａに流通させる蓄熱用流体の湯温を調節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で、高温取り出し管１２から取り出した高温の蓄熱用流体と中温取り出し管１３から取り出した中温の蓄熱用流体との混合比を調節するようにしている。
【００４６】
そして、この高中温混合弁１６は、後述する給湯制御部４１に電気的に接続されており、上記、貯湯サーミスタ５５および熱交換前サーミスタ５４により検出される蓄熱用流体の温度情報に基づいて制御される。因みに、本実施形態では、貯湯サーミスタ５５（中温取り出し配管１３の近傍）により検出された蓄熱用流体の湯温が所定温度（例えば、３０℃）未満のときに、高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体を外側管３０ａに流通するように制御される。
【００４７】
一方、貯湯サーミスタ５５（中温取り出し配管１３の近傍）により検出された蓄熱用流体の湯温が所定温度（例えば、３０℃）以上のときに中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体との両方から混合させて外側管３０ａに流通するように制御される。
【００４８】
さらに、高中温混合弁１６は、熱交換前サーミスタ５４により検出された一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通する蓄熱用流体の湯温を所定温度以上となるように温度調節することで二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）を流れる給湯用水を所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）以下とならないようにしている。これにより、高温の蓄熱用流体よりも所定温度（例えば、３０℃）近傍の中温の蓄熱用流体をより多く外側管３０ａに流通するようにしている。また、高中温混合弁１６は熱交換前サーミスタ５４により検出された熱交換前の蓄熱用流体の湯温に基づいてフィードバック制御を行なうようにしている。
【００４９】
第１循環ポンプ１７は戻し管１５の中途に配置されており、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器３０に流通させるポンプである。そして、後述する熱交換後サーミスタ５２により検出された給湯用熱交換器３０の内側管３０ｂより熱交換された給湯用水の湯温に基づいて回転数が制御されるように後述する給湯制御部４１に電気的に接続されている。なお、循環回路１１および流体加熱用流路２１には排水栓１８が設けられており、必要に応じて貯湯タンク１０内および循環回路１１内の蓄熱用流体を手動により排水することができるようにしている。
【００５０】
次に、給湯用熱交換器３０は、循環回路１１に接続されて貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が流れる一次側通路３０Ａと、給水用配管３１および給湯用配管３２に接続された二次側通路３０Ｂとを有し、例えば、図２に示すように、一次側通路３０Ａを形成する第１の流通部である外側管３０ａの内部に二次側通路３０Ｂを形成する第２の流通部である内側管３０ｂが挿通する二重管構造である。ここで、外側管３０ａは、熱ロスを低く抑えるために樹脂材を使用し、内側管３０ｂは熱伝導率の高い銅材を使用することが望ましい。
【００５１】
また、内側管３０ｂは、外側管３０ａと同様に円筒管でも良いが、例えば、図２に示すように、その壁面に径方向の凹凸形状を設けても良い。この場合、一次側通路３０Ａと二次側通路３０Ｂとの伝熱面積が増加して、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換効率を向上できる。なお、図中に示す３０ｃは蓄熱用流体の放熱を防止するための断熱材である。
【００５２】
そして、給湯用熱交換器３０は、図１に示すように、貯湯タンク１０の外部に上下方向に配置されて外側管３０ａ（一次側通路３０Ａ）の下流端が貯湯タンク１０の下方部１０ｄと連通するように戻し管１５に接続され、外側管３０ａ（一次側通路３０Ａ）の上流端が往き管１４に接続されている。また、内側管３０ｂ（二次側通路３０Ｂ）は、その上流端が給水用配管３１に接続され、下流端が給湯用配管３２に接続されている。従って、給湯用熱交換器３０は、図１に矢印で示すように、外側管３０ａを上から下へ向かって流れる蓄熱用流体の流れ方向と、内側管３０ｂを下から上へ向かって流れる給湯用水の流れ方向とが対向する対向流式の熱交換器である。
【００５３】
なお、給水用配管３１の上流は水道配管に接続されて水道水が給湯用熱交換器３０に導水されるようにしている。また、給水用配管３１には給水サーミスタ５１が設けられており、水道水の温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようにしている。また、給湯用配管３２には、内側管３０ｂにて熱交換された給湯用水の流量を調節する流量調節弁３４と、給湯用配管３２の下流端と給水用配管３１の合流部位において給湯温度調節手段である給湯用混合弁３５が設けられている。そして、この給湯用混合弁３５の出口側に給湯用配管３３が接続されている。
【００５４】
給湯用配管３３は台所、浴室などの図示しない給湯水栓に通ずる給湯配管である。そして、その中途に給湯サーミスタ５３および流量カウンタ５８が設けられ、給湯サーミスタ５３は給湯用配管３３内の温度情報を、流量カウンタ５８は給湯用配管３３内の流量情報を後述する給湯制御部４１に出力するようにしている。なお、給湯用配管３２には、給湯用熱交換器３０により熱交換された蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換後サーミスタ５２が設けられ、給湯用配管３３内の温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようにしている。
【００５５】
流量調節弁３４は、内側管３０ｂを流通する流量を調節する弁であり、内側管３０ｂを流通する流量が所定流量以下となるように後述する給湯制御部４１により制御される。つまり、給水される水道圧および給湯経路の圧力損失のばらつきにより流量が過大とならないように熱交換後サーミスタ５２により検出される給湯用水の湯温に基づいて制御される。
【００５６】
次に、給湯用混合弁３５は、給湯用配管３３に出湯させる給湯用水の湯温を調節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で、内側管３０ｂで熱交換された給湯用水と水道水との混合比を調節して設定温度に調節するように制御される。そして、給湯用混合弁３５は、後述する給湯制御部４１に電気的に接続されており、上記、給水サーミスタ５１、熱交換後サーミスタ５２、および給湯サーミスタ５３により検出される給湯用水の温度情報に基づいて制御される。
【００５７】
因みに、給湯用混合弁３５に流通される内側管３０ｂで熱交換された給湯用水の湯温は、例えば、設定温度＋５℃程度となるようにしている。つまり、循環回路１１を循環する流量とその熱交換前サーミスタ５４により検出される蓄熱用流体の湯温を制御させている。なお、給湯用混合弁３５は、給湯サーミスタ５３により検出される給湯用水の湯温に基づいてフィードバック制御を行なうようにしている。
【００５８】
次に、給湯制御部４１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタ５１〜５５からの温度情報、流量カウンタ５８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操作信号等に基づいて、第１循環ポンプ１７、高中温混合弁１６、流量調節弁３４、給湯用混合弁３５などの循環回路１１および給湯用配管３２、３３内のアクチュエータ類を制御するように構成されている。
【００５９】
また、熱源制御部４２は、給湯制御部４１と同じように、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された制御プログラムが設けられており、図示しない各種サーミスタからの温度情報などに基づいてヒートポンプユニット２０内のアクチュエータ類を制御する。この熱源制御部４２では、蓄熱用熱交換器（図示しない）で加熱された蓄熱用流体の湯温を一定温度に保つために、加熱後の蓄熱用流体温度を検出する貯湯サーミスタ５３の検出温度に基づいて電動ポンプ（図示しない）の回転数制御を行っている。
【００６０】
なお、本実施形態では、循環回路１１において、貯湯タンク１０内の上方部１０ｄと下方部１０ｅとの間に中温取り出し管１３を一つ設けたが、これに限らず、図３に示すように、複数の中温取り出し管１３を設けるとともに、そのうちのいずれか一つを選択するための切換弁１９を設けても良い。これによれば、貯湯タンク１０内に貯えられる蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を容易に検出でき、かつ取り出すことができる。
【００６１】
次に、以上の構成による貯湯式給湯装置の作動について説明する。まず、図示しない電源スイッチがオンされると、例えば、深夜時間帯に達すると、熱源制御部４２によりヒートポンプユニット２０内のヒートポンプサイクル部品（図示しない）と電動ポンプ（図示しない）などのアクチュエータ類を制御させて貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を加熱して高温（例えば８５℃）の蓄熱用流体が貯えられる。
【００６２】
そして、貯えられた高温の蓄熱用流体を熱源として、給湯用熱交換器３０により熱交換された給湯用水と水道水とを混合させて台所、洗面所、浴槽などの給湯対象個所に給湯するものである。必要に応じて、使用者が給湯用配管３３の末端にある給湯水栓（図示しない）を開いて、流量カウンタ５８により流量情報が給湯制御部４１に出力されると、まず、第１循環ポンプ１７が作動する。この第１循環ポンプ１７が作動すると、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が給湯用熱交換器３０の一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通される。これにより、給湯用熱交換器３０の二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）を流れる給湯用水が蓄熱用流体の熱エネルギーを受けて加熱される。
【００６３】
ここで、給湯制御部４１は、熱交換後サーミスタ５２により検出される給湯用水の湯温が所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）になるように第１循環ポンプ１７の駆動状態（回転数）を制御する。つまり、熱交換後サーミスタ５２により検出される湯温が所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）より低いときは、第１循環ポンプ１７の回転数を大きくして一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）を流れる蓄熱用流体の循環量を増加させる。これにより、一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）を流れる蓄熱用流体と二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）を流れる給湯用水との熱交換量が増加するため、給湯用水の湯温が上昇する。
【００６４】
また、逆に、熱交換後サーミスタ５２により検出される湯温が所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）より高いときは、第１循環ポンプ１７の回転数を小さくして一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）を流れる蓄熱用流体の循環量を減少させる。これにより、一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）を流れる蓄熱用流体と二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）を流れる給湯用水との熱交換量が減少するため、給湯用水の湯温が上昇する。
【００６５】
そして、このときに熱交換前サーミスタ５４により検出される蓄熱用流体の湯温が所定温度以上となるように高中温混合弁１６により制御されている。具体的には、貯湯サーミスタ５５により検出された貯湯タンク１０内の蓄熱用流体の湯温が所定温度（例えば、３０℃）未満のときに、高温取り出し配管１２から取り出される所定温度以上の高温の蓄熱用流体を一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通するように制御される。
【００６６】
一方、貯湯サーミスタ５５により検出された貯湯タンク１０内の蓄熱用流体の湯温が所定温度（例えば、３０℃）以上のときは、中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体との両方から混合させて所定温度以上の湯温の蓄熱用流体を一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通するように制御される。
【００６７】
これにより、中温の蓄熱用流体が一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に多く流通されることで貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに低温（例えば、給水温度＋５℃程度）の蓄熱用流体が戻されることになる。
【００６８】
なお、このときに中温の蓄熱用流体の流通が少ないときは、上記低温の蓄熱用流体よりも高めの温度となって貯湯タンク１０内に戻されるが、貯湯タンク１０内に戻された蓄熱用流体は、時間経過とともに、その蓄熱用流体の比重差により上方に高温、下方に低温および上方と下方との間に中間層（中温）が形成される。
【００６９】
一方、給湯用混合弁３５ａでは、二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）で熱交換された所定温度（設定温度＋５℃程度）の給湯用水と、給水用配管３１から給水される水とが混合されて設定温度に調節された給湯用水が給湯用配管３３から出湯される。この給湯により、給湯用熱交換器３０から戻り管１５を介して貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに低温（例えば、給水温度＋５℃程度）の蓄熱用流体が戻されることになる。
【００７０】
以上の第１実施形態の貯湯式給湯装置によれば、貯湯タンク１０には、高温の蓄熱用流体を取り出す高温取り出し配管１２と、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管１３とが設けられ、給湯用熱交換器３０は、高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体と中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体との両方を一次側通路３０Ａに流通するように構成されたことにより、中温の蓄熱用流体が貯湯タンク１０から消費され、さらに、中温の蓄熱用流体よりも温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク１０に戻すことで、沸き上げ運転時におけるヒートポンプユニット２０の運転効率の低下が防止できる。
【００７１】
また、具体的には、中温取り出し配管１３の上流端近傍、つまり、貯湯タンク１０に複数の貯湯サーミスタ５５が設けられ、給湯用熱交換器３０は、この貯湯サーミスタ５５により検出された湯温が所定温度未満のときに高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体を一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通させ、貯湯サーミスタ５５により検出された湯温が所定温度以上のときに中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通するように構成したことにより、貯湯タンク１０内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク１０に戻すことができる。これにより、中温以下の蓄熱用流体の貯えが多量となって、沸き上げ運転時におけるヒートポンプユニット２０の運転効率の低下が防止できる。
【００７２】
また、高温取り出し配管１２と中温取り出し配管１３との下流側合流部位にぞれぞれの流量比を調節する高中温混合弁１６が設けられ、この高中温混合弁１６は、貯湯サーミスタ５５により検出された湯温が所定温度以上のときに、中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通するように調節されたことにより、貯湯タンク１０内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク１０に戻すことが容易にできる。
【００７３】
また、一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通する中温取り出し配管１３から取り出された中温の蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換前サーミスタ５４が設けられ、高中温混合弁１６は、熱交換前サーミスタ５４により検出された湯温が所定温度以上となるように調節されることにより、二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）下流側の給湯用水を所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）以上確保することができる。
【００７４】
また、図３に示すように、中温取り出し配管１３は、少なくとも二つ以上の複数個設けられ、そのうちのいずれか一つの中温の蓄熱用流体を選択して一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通するように構成されたことにより、中温の蓄熱用流体が貯えられる部位は、貯湯タンク１０の垂直方向に一様でないため複数個の中温取り出し配管１３が設けられることで、的確にかつ積極的に中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができる。
【００７５】
また、二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）の下流側には、給湯用熱交換器３０により熱交換された給湯用水に水道水とを混合して給湯用水の温度調節する給湯用混合弁３５が設けられることにより、給湯用熱交換器３０により熱交換された給湯用水が給湯直後における過渡時のオーバーシュートもしくは定常の給湯中に給湯流量の変動などにより給湯温度が多少変動しても給湯用混合弁３５により給湯温度を再度水道水と混合して調節することにより、これらから生ずる給湯温度の変動を容易に吸収することができるとともに、設定温度に対して給湯用水の温度制御を精度良く行なうことができる。
【００７６】
また、ヒートポンプユニット２０は、冷媒の高圧側圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により蓄熱用流体を加熱することにより、超臨界ヒートポンプサイクルにおいては、蓄熱用流体を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の蓄熱用流体の湯温が低いほど、高圧圧力が低くなることでサイクル効率（ＣＯＰ＝加熱能力／消費電力）が向上する。従って、加熱前の給湯用水の温度近傍まで低減された蓄熱用流体を超臨界ヒートポンプサイクルにて加熱することにより、サイクル効率が向上し、省動力運転を行なうことができる。
【００７７】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、高温取り出し配管１２と中温取り出し配管１３との下流側合流部位にぞれぞれの流量比を調節する流量比調節手段である高中温混合弁１６を設けたが、これに限らず、中温取り出し配管１３に第１流量調節手段である流量調節弁１６ａを設けて、中温取り出し配管１３の下流端を高温取り出し配管１２の下流端に合流させても良い。
【００７８】
具体的には、図４に示すように、高中温混合弁１６の代わりに中温取り出し配管１３に流量調節弁１６ａを設けたものであり、この流量調節弁１６ａは給湯制御部４１により制御されるものであり、第１実施形態と同じように、貯湯サーミスタ５５により検出された湯温が所定温度未満のときに高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体を一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通させ、貯湯サーミスタ５５により検出された湯温が所定温度以上のときに、中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管１３から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管１２から取り出される高温の蓄熱用流体との両方を一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通するように制御される。
【００７９】
以上の第２実施形態の貯湯装置によれば、第１実施形態と同じように、貯湯サーミスタ５５と流量調節弁１６ａとにより貯湯タンク１０内に貯えられた蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体を積極的に取り出すことができるとともに温度低下した湯温の蓄熱用流体を貯湯タンク１０に戻すことが容易にできる。従って、沸き上げ運転時におけるヒートポンプユニット２０の運転効率の低下が防止できる。
【００８０】
（第３実施形態）
以上の実施形態では、給湯用熱交換器３０の一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）の上流端に中温の蓄熱用流体が流通するように循環回路１１を構成したが、図５に示すように、一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）の上流端に高温取り出し配管１２を接続し、一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）の中途に中温取り出し配管１３の下流端が接続するように構成しても良い。このときには上記第２実施形態と同じように、中温取り出し配管１３に第１流量調節手段である流量調節弁１６ａが設けられている。
【００８１】
また、本実施形態の熱交換前サーミスタ５４は、中温取り出し配管１３の下流側に設けられており、熱交換前サーミスタ５４により検出された一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通する中温の蓄熱用流体の湯温を所定温度以上とならないように流量調節弁１６ａで調節すると良い。これにより、熱交換後の蓄熱用流体の湯温（戻り管１５）を所定温度以上にならないように制御することができる。従って、貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに戻される蓄熱用流体の湯温が高くならないように制御される。なお、戻り管１５に流通する湯温を検出する１次熱交換後サーミスタ５６を設けると、より正確に貯湯タンク１０内の下方部１０ｅに戻される湯温が検出できる。
【００８２】
なお、本実施形態では流量調節弁１６ａを中温取り出し配管１３に設けたが、図６に示すように、中温取り出し配管１３の下流端と一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）の中途との合流位置に第１実施形態と同じように、流量比調節手段である高中温混合弁１６を設けても良い。また、本実施形態では、給湯用熱交換器３０を一体で形成したが、別体であっても良い。以上の第３実施形態の貯湯式給湯装置によれば、第１および第２実施形態と同じ効果を奏する。
【００８３】
（第４実施形態）
以上の実施形態では、給湯用熱交換器３０を一体で形成して貯湯タンク１０の外部に配置したが、これに限らず、図７に示すように、中温取り出し配管１３の下流端と一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）の中途との合流位置を分岐し、その上方側をスパイラル状に形成した熱交換器３６を設けて、この熱交換器３６を貯湯タンク１０内の上方に収納させたものである。つまり、上記、合流位置から上方は貯湯タンク１０内の蓄熱用流体と二次側通路３０Ｂ内の給湯用水が熱交換されるようにしたものである
従って、外部に配置された給湯用熱交換器３０の一部は第３実施形態と同じように、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体のうち、中温の蓄熱用流体が一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）に流通するように構成されていることにより、第３実施形態と同じ効果を奏する。
【００８４】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプユニット２０を熱源装置として説明したが、これに限らず、フロン、代替フロンなどの冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルでも良い。
【００８５】
また、以上の実施形態では、貯湯タンク１０は、必ずしも樹脂材料を使用する必要はなく、金属材料で成形しても良い。また、貯湯タンク１０の形状は、直方体形状でなくても、例えば円筒形状でも良い。また、貯湯タンク１０を大気開放形に形成したが、密閉タイプ構造の貯湯タンクでも良い。ただしこの場合には、減圧弁、圧力逃がし弁などのタンクを保護するための部品が必要となる。
【００８６】
また、以上の実施形態では、給湯用熱交換器３０の一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）の内側に二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）を設けたが、その逆に一次側通路３０Ａの外側に二次側通路３０Ｂを設けても良い。また、上述した内側管３０ｂおよび外側管３０ａに使用される材料は一例であり、例えば、内側管３０ｂは熱伝導率の高いアルミニウムを使用することができ、外側管３０ａは金属製でも良い。また、給湯用熱交換器３０は、内側管３０ｂと外側管３０ａからなる二重管構造に限定されるものでなく、図８に示すように、複数の流通部を有する一次側通路３０Ａ（外側管３０ａ）、および二次側通路３０Ｂ（内側管３０ｂ）を接合した対向流式の熱交換器で構成しても良い。さらに、同様の構造を金属製からなる板材より形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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実施形態における給湯用熱交換器３０を構成する外側管３０ａと内側管３０ｂの断面形状を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例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５】本発明の第３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６】本発明の第３実施形態の変形例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７】本発明の第４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８】他の実施形態における給湯用熱交換器３０を構成する第１の流通部３０ａと第２の流通部３０ｂの断面形状を示す断面図である。
【図９】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】
【００８８】
１０…貯湯タンク
１２…高温取り出し配管
１３…中温取り出し配管
１６…高中温混合弁（流量比調節手段）
１６ａ…流量調節弁（第１流量調節手段）
２０…ヒートポンプユニット（加熱手段）
２１…流体加熱用流路
３０…給湯用熱交換器
３０ａ…外側管（第１の流通部）
３０ｂ…内側管（第２の流通部）
３５…給湯用混合弁（給湯温度調節手段）
３６…熱交換器
５４…熱交換前サーミスタ（熱交換前水温センサ）
５５…貯湯サーミスタ（水温センサ）
【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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