(57)【要約】【課題】  給湯流量を低下させないように蓄熱用流体側の熱量を高めるように構成させることで給湯用熱交換器の小型化および低コストが図れる貯湯式給湯装置を実現する。【解決手段】  蓄熱用流体の熱交換後の湯温である第１所定温度Ｔ１ｏと、第２流通部３０ｂに導かれる給湯用水の給水温度Ｔｗとの温度差が所定値のときにおいて、給湯用水の熱交換後の湯温である第２所定温度Ｔ２ｏと第２流通部３０ｂに導かれる給湯用水の給水温度Ｔｗとの温度差と、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度Ｔ２ｏとなるときの第２流通部３０ｂに流通する給湯用水の給湯流量Ｇ２とから求められる定格給湯能力を出力するように形成され、その定格給湯能力以上もしくは定格給湯能力を最大限として定格給湯能力未満のいずれか一方を選択して、第２所定温度Ｔ２ｏの給湯用水を給湯用配管３２に出力するように構成される。これにより、給湯用熱交換器の小型化および低コストが図れる。【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流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２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、
前記第２流通部（３０ｂ）で熱交換された給湯用水を出湯口まで導く給湯経路（３２、３３）が設けられ、
前記給湯用熱交換器（３０）は、給水源から導いた給湯用水を前記第２流通部（３０ｂ）に流通するように構成され、
かつ前記第１流通部（３０ａ）で熱交換された蓄熱用流体の湯温である第１所定温度（Ｔ１ｏ）と、そのときの前記第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の給水温度（Ｔｗ）との温度差（Ｔ１ｏ−Ｔｗ）が所定値のときにおいて、前記第２流通部（３０ｂ）で熱交換された給湯用水の湯温である第２所定温度（Ｔ２ｏ）とそのときの前記第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の給水温度（Ｔｗ）との温度差（Ｔ２ｏ−Ｔｗ）と、熱交換後の給湯用水の湯温が前記第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるときの前記第２流通部（３０ｂ）に流通する給湯用水の給湯流量（Ｇ２）とから求められる定格給湯能力を出力するように形成され、
さらに、その定格給湯能力以上もしくは前記定格給湯能力を最大限として定格給湯能力未満のいずれか一方を選択して、前記第２所定温度（Ｔ２ｏ）の給湯用水を前記給湯経路（３２、３３）に出力するように構成されることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記給湯用熱交換器（３０）は、前記定格給湯能力を最大限として定格給湯能力未満の給湯用水を前記給湯経路（３２、３３）に出力するときに、熱交換後の給湯用水の湯温が前記第２所定温度（Ｔ２ｏ）となる定格流量（Ｇ１）で前記第１流通部（３０ａ）に蓄熱用流体を流通させ、前記定格給湯能力以上の給湯用水を前記給湯経路（３２、３３）に出力するときに、前記定格流量（Ｇ１）よりも大きい流量で前記第１流通部（３０ａ）に蓄熱用流体を流通させるように構成される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】
前記定格給湯能力以上の給湯用水を前記給湯経路（３２、３３）に出力する快適モードと、前記定格給湯能力未満の給湯用水を前記給湯経路（３２、３３）に出力する節約モードとを備え、前記快適モードもしくは前記節約モードのいずれか一方を選択して、熱交換後の給湯用水の湯温が前記第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるように制御する給湯制御手段（４１）を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記第２流通部（３０ｂ）を流通する給湯用水の流量を調整する流量調整手段（３４）が設けられ、
前記給湯制御手段（４１）は、前記快適モードもしくは前記節約モードのときに、熱交換後の給湯用水の湯温が前記第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるように前記流量調整手段（３４）を制御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】
前記第２流通部（３０ｂ）を流通する給湯用水の流量を調整する流量調整手段（３４）が設けられ、
前記給湯制御手段（４１）は、前記節約モードのときに、前記定格給湯能力を超えないように前記流量調整手段（３４）を制御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】
前記第２流通部（３０ｂ）を流通する給湯用水の流量を調整する流量調整手段（３４）が設けられ、
前記給湯制御手段（４１）は、前記節約モードのときに、熱交換後の蓄熱用流体の湯温が前記第１所定温度（Ｔ１ｏ）と、そのときの前記第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の前記給水温度（Ｔｗ）との温度差が所定値を超えないように前記流量調整手段（３４）を制御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７】
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、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そ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、
前記給湯制御手段（４１）は、前記快適モードのときに、熱交換後の給湯用水の湯温が前記第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるように前記流量比調節手段（１６）を制御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８】
前記給湯制御手段（４１）は、前記節約モードのときに、熱交換後の蓄熱用流体の湯温が前記第１所定温度（Ｔ１ｏ）と、そのときの前記第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の前記給水温度（Ｔｗ）との温度差が所定値を超えないように前記流量比調節手段（１６）を制御する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８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、給湯用熱交換器で熱交換される給湯用水の給湯温度の制御に関する。
【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流通部１３０ａと給湯用水が流通する第２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）。
【０００４】
そして、図１０に示すように、加熱された給湯用水を貯える減圧弁式の貯湯給湯装置では加熱された給湯用水を取り出して水道水と混合させて出湯するため給水温度に関係なく給湯流量を出力できる能力特性になっているが、この種の間接式の給湯用熱交換器では、
給水温度と給湯流量との関係において、給水温度が低くなると給湯流量が低下する能力特性となっている。従って、中間期のときの給水温度である、１５〜１６℃以上のときには給湯能力が４２ＫＷ程度であれば減圧弁式の貯湯給湯装置相当の能力を発揮でき、給湯能力が５６ＫＷ程度であれば、冬季の給水温度である９℃以上のときに減圧弁式の貯湯給湯装置相当の能力を発揮できるような特性となっている。
【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】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１によれば、給水温度が低い冬季においては、給水温度（例えば、９℃）と給湯流量（例えば、２５Ｌ／ｍｉｎ）とを満足する定格給湯能力は５６ＫＷ程度の能力が必要となるが、この条件にて５６ＫＷ程度の給湯が可能な熱交換器を構成すると、冬季以外では給水温度が上昇するため過剰な給湯流量を備えることになる。つまり、上述した給湯流量（例えば、２５Ｌ／ｍｉｎ）は、浴槽内へのお湯張りと給湯水栓からの給湯とを同時使用したときの最大限の給湯流量であり、同時使用しないときの一般的な給湯流量は概して１５Ｌ／ｍｉｎ程度である。これにより、過剰な給湯能力を有するため給湯用熱交換器１３０の体格が大型であるとともに部品コストが高い問題がある。
【０００６】
また、給湯用熱交換器１３０を中間季、夏季のときに給湯流量（例えば、２５Ｌ／ｍｉｎ）を満足する定格給湯能力は４２ＫＷ程度であり、この条件にて４２ＫＷ程度の給湯が可能な熱交換器を構成すると、給水温度が低下する冬季におけるお湯張りと給湯水栓からの給湯とを同時使用したときに、お湯張り側に大部分の給湯流量が流れてしまい、給湯水栓側の給湯流量が大きく低下する快適性を損なう問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、給湯流量を低下させないように蓄熱用流体側の熱量を高めるように構成させることで給湯用熱交換器の小型化および低コストが図れる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】
【０００８】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項９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流通部（３０ａ）と給湯用水が流通する第２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、
第２流通部（３０ｂ）で熱交換された給湯用水を出湯口まで導く給湯経路（３２、３３）が設けられ、給湯用熱交換器（３０）は、給水源から導いた給湯用水を第２流通部（３０ｂ）に流通するように構成され、かつ第１流通部（３０ａ）で熱交換された蓄熱用流体の湯温である第１所定温度（Ｔ１ｏ）と、
そのときの第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の給水温度（Ｔｗ）との温度差が所定値のときにおいて、第２流通部（３０ｂ）で熱交換された給湯用水の湯温である第２所定温度（Ｔ２ｏ）とそのときの第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の給水温度（Ｔｗ）との温度差と、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるときの第２流通部（３０ｂ）に流通する給湯用水の給湯流量（Ｇ２）とから求められる定格給湯能力を出力するように形成され、
さらに、その定格給湯能力以上もしくは定格給湯能力を最大限として定格給湯能力未満のいずれか一方を選択して、第２所定温度（Ｔ２ｏ）の給湯用水を給湯経路（３２、３３）に出力するように構成される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、この種の間接式熱交換器では給水温度（Ｔｗ）が低いと給湯流量が低下する給湯能力特性を有している。つまり、浴槽へのお湯張りと台所での給湯とを同時使用すると、お湯張り側に給湯流量が流れ、給湯側の給湯流量が低下して快適性が損なう。
【００１０】
そこで、本発明では、定格給湯能力以上か定格給湯能力未満のいずれか一方を選択して出力するように構成されることにより、特に、定格給湯能力を超える給湯流量が必要とされるときであっても、定格給湯能力を出力させることができることで減圧弁式の貯湯給湯装置相当の能力を発揮できるとともに、浴槽へのお湯張りと台所での給湯が同時使用できる。これにより、給湯の快適性が損なわれることもなく、さらに、同時使用が可能な給湯流量が得られる大型の熱交換器を形成するよりも、給湯用熱交換器（３０）の小型化および低コストが図れる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、給湯用熱交換器（３０）は、定格給湯能力を最大限として定格給湯能力未満の給湯用水を給湯経路（３２、３３）に出力するときに、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度（Ｔ２ｏ）となる定格流量（Ｇ１）で第１流通部（３０ａ）に蓄熱用流体を流通させ、定格給湯能力以上の給湯用水を給湯経路（３２、３３）に出力するときに、定格流量（Ｇ１）よりも大きい流量で第１流通部（３０ａ）に蓄熱用流体を流通させるように構成されることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、定格給湯能力以上のときに、第１流通部（３０ａ）を流通する流量を大きくすることにより、定格給湯能力のときよりも熱交換効率は低下するが第１流通部（３０ａ）側の熱量を増加させることで容易に給湯能力の上昇が図れる。つまり、定格給湯能力以上の給湯用水の出力が容易にできる。従って、給湯用熱交換器（３０）を定格給湯能力の体格で形成し、それ以上の給湯能力を出力できることで給湯用熱交換器（３０）の小型化および低コストが図れる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、定格給湯能力以上の給湯用水を給湯経路（３２、３３）に出力する快適モードと、定格給湯能力未満の給湯用水を給湯経路（３２、３３）に出力する節約モードとを備え、快適モードもしくは節約モードのいずれか一方を選択して、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるように制御する給湯制御手段（４１）を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、より具体的には、例えば、給水温度（Ｔｗ）が所定値以下のときに、給湯箇所が台所、浴槽へのお湯張りなどの給湯が同時使用のときは定格給湯能力以上の快適モード、同時使用されないときは節約モードとして、これらを選択することにより給湯の用途に応じた判別が容易にできる。しかも、これらのモードに応じて給湯流量が定まるため出湯口で給湯流量が低下することはないため快適性が損なわれることはない。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、第２流通部（３０ｂ）を流通する給湯用水の流量を調整する流量調整手段（３４）が設けられ、給湯制御手段（４１）は、快適モードもしくは節約モードのときに、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるように流量調整手段（３４）を制御することを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、流量調整手段（３４）により容易に第２流通部（３０ｂ）を流通する流量を調節できる。これにより、快適モードもしくは節約モードのいずれかであっても出湯口では必要な給湯温度を保持しつつ給湯流量が低下することはないため快適性が損なわれることはない。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、第２流通部（３０ｂ）を流通する給湯用水の流量を調整する流量調整手段（３４）が設けられ、給湯制御手段（４１）は、節約モードのときに、定格給湯能力を超えないように流量調整手段（３４）を制御することを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、流量調整手段（３４）により流量を調節することで容易に第２流通部（３０ｂ）を流通する給湯能力も調節できる。つまり、節約モードのときには定格給湯能力を超えないように容易にできる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、第２流通部（３０ｂ）を流通する給湯用水の流量を調整する流量調整手段（３４）が設けられ、給湯制御手段（４１）は、節約モードのときに、熱交換後の蓄熱用流体の湯温が第１所定温度（Ｔ１ｏ）と、そのときの第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の給水温度（Ｔｗ）との温度差が所定値を超えないように流量調整手段（３４）を制御することを特徴としている。請求項６に記載の発明によれば、温度低下させた熱交換後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。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、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、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そ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、給湯制御手段（４１）は、快適モードのときに、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるように流量比調節手段（１６）を制御することを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、快適モードでは、第１流通部（３０ａ）に流通する蓄熱用流体側の流量を大きくすることで熱量を大きくしたが、流量比調節手段（１６）により高温の蓄熱用流体と中温の蓄熱用流体との流量比を調節することで第１流通部（３０ａ）に流通する蓄熱用流体側の熱量を調節することができる。これにより、流量比調節手段（１６）を制御することで第２所定温度（Ｔ２ｏ）となるように容易に調節できる。
【００２０】
また、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管（１３）が設けられることにより、貯湯タンク（１０）内の中温の蓄熱用流体を消費できるため、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。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、給湯制御手段（４１）は、節約モードのときに、熱交換後の蓄熱用流体の湯温が第１所定温度（Ｔ１ｏ）と、そのときの第２流通部（３０ｂ）に導かれる給湯用水の給水温度（Ｔｗ）との温度差が所定値を超えないように流量比調節手段（１６）を制御することを特徴としている。請求項８に記載の発明によれば、貯湯タンク１０内に戻る蓄熱用流体の湯温が所定値を超えないように制御することができるため、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。
【００２２】
請求項９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。
【００２３】
請求項９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。
【００２４】
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】
【００２５】
（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４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を構成する第１流通部３０ａと第２流通部３０ｂの断面形状を示す断面図である。
【００２６】
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流通部３０ａと給湯用水が流通する第２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、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器３０の第１流通部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一次側循環回路１１と、給湯用熱交換器３０の第２流通部３０ｂの上流側に接続される給水用配管３１と、第２流通部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。
【００２７】
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の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蓄熱用流体である。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、二酸化炭酸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、加熱用熱交換器、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。
【００３１】
加熱用熱交換器（図示しない）は、高圧冷媒と蓄熱用流体とを熱交換するもので、例えば、冷媒が流れる一次側流路である図示しない冷媒通路と蓄熱用流体が流れる二次側流路である蓄熱用流体通路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熱交換器である。膨張弁（図示しない）は、加熱用熱交換器から流出する冷媒を減圧して図示しない蒸発器に供給する。蒸発器（図示しない）は、膨張弁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。
【００３２】
そして、加熱用熱交換器（図示しない）の蓄熱用流体通路側は、上述した流体加熱用流路２１を介して貯湯タンク１０に接続されている。本実施形態の流体加熱用流路２１は、貯湯タンク１０内の下部１０ｂから蓄熱用流体を取り出して加熱用熱交換器（図示しない）に導く往き側回路（図示しない）と、加熱用熱交換器（図示しない）により加熱された蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の上部１０ｃに戻す戻り側回路（図示しない）と、加熱用熱交換器の入口側に図示しない電動ポンプとから構成されている。
【００３３】
電動ポンプ（図示しない）は、貯湯タンク１０内の下部１０ｂから蓄熱用流体を取り出して加熱用熱交換器、および加熱用熱交換器により加熱された蓄熱用流体を貯湯タンク１０内の上部１０ｃに戻すための送水ポンプである。これにより、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給湯用水の熱源として蓄熱されていく。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、一次側循環回路１１は、貯湯タンク１０内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器３０の第１流通部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。
【００３６】
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１０ｆが接続されている。
【００３７】
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の第１流通部３０ａの上流端に接続されている。戻し管１５は上流端が第１流通部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の第１流通部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。
【００３８】
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の第１流通部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。
【００３９】
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第１流通部３０ａに流通するように制御される。
【００４０】
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第１流通部３０ａに流通するように制御される。
【００４１】
さらに、高中温混合弁１６は、後述する熱交換後サーミスタ５２および熱交換前サーミスタ５４により検出された温度情報に基づいて、第２流通部３０ｂを流れる給湯用水の熱交換後の湯温である第２所定温度Ｔ２ｏ（例えば、設定温度＋５℃程度）を超えないように、第１流通部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されている。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第１流通部３０ａに流通するようにしている。なお、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。
【００４２】
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の第１流通部３０ａ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により検出された第２流通部３０ｂで熱交換された給湯用水の湯温（第２所定温度Ｔ２ｏ）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。ここで、この第１循環ポンプ１７が制御される回転数は、第１流通部３０ａに流通する流量に基づいて制御される。
【００４３】
つまり、詳しくは後述するが給湯モードのうち、節約モードのときに定格流量Ｇ１を出力するか、快適モードのときは定格流量Ｇ１よりも大きい流量を出力するかのいずれか一方が選択されてそれぞれの要求流量を出力する回転数に設定されるようにしている。なお、一次側循環回路１１および流体加熱用流路２１に示す１８は排水栓であり、必要に応じて貯湯タンク１０内および一次側循環回路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。
【００４４】
次に、給湯用熱交換器３０は、一次側循環回路１１に接続されて貯湯タンク１０内の蓄熱用流体が流れる第１流通部３０ａと、給水用配管３１および給湯用配管３２に接続された第２流通部３０ｂとを有するもので、例えば、図２に示すように、第１流通部３０ａは内部に一次側通路３０Ａを形成する外側管で構成され、第２流通部３０ｂは内部に二次側通路３０Ｂを形成する内側管で構成され、外側管に内側管が挿通する二重管構造で形成されている。
【００４５】
ここで、第１流通部３０ａの外側管は、熱ロスを低く抑えるために樹脂材を使用し、第２流通部３０ｂの内側管は熱伝導率の高い銅材を使用することが望ましい。なお、内側管は、外側管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。これによれば、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とともに熱交換器を小型にできる。また、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。
【００４６】
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第１流通部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、第１流通部３０ａの上流端が往き管１４に接続されている。また、第２流通部３０ｂ側は、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。これにより、給湯用熱交換器３０は、図１に矢印で示すように、第１流通部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、第２流通部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。
【００４７】
ここで、この種の対向流式の給湯用熱交換器３０では、熱交換器の能力特性として、第２流通部３０ｂに導かれる給湯用水の給水温度Ｔｗとその第２流通部３０ｂを流通する給湯流量Ｇ２との関係が図３に示すように、冬季など給水温度Ｔｗが低いときは給湯流量Ｇ２が少なく、夏季など給水温度Ｔｗが高くなると給湯流量Ｇ２が多くなる特性を有している。この給湯流量Ｇ２は、給湯するときの必要給湯流量であり、例えば、給湯水栓（図示せず）単独使用のときに一般的に１５Ｌ／ｍｉｎ程度が必要であり、浴槽へのお湯張りと給湯水栓（図示せず）とを同時使用したときには２５Ｌ／ｍｉｎ程度が必要となる。
【００４８】
因みに、給水温度Ｔｗが９℃程度で給湯流量Ｇ２が２５Ｌ／ｍｉｎ程度を欲する給湯能力は５６ＫＷ程度の熱交換器が必要であり、中間季など給水温度Ｔｗが１５℃程度で給湯流量Ｇ２が２５Ｌ／ｍｉｎ程度を欲する給湯能力は４２ＫＷ程度である。なお、図中に示す加熱された給湯用水を貯える減圧弁式の貯湯給湯装置では、加熱された給湯用水を取り出して水道水と混合させて出湯するため給水温度Ｔｗに関係なく給湯流量Ｇ２として２５Ｌ／ｍｉｎを出力できる能力特性となっている。そこで、本実施形態では、後者を満足する給湯能力（例えば、４２ＫＷ側）を備える熱交換器を形成して、給湯モードを同時使用のときと、単独使用のときとを選択して給湯能力を引き出すようにしている。
【００４９】
より具体的には、給湯用熱交換器３０を第１流通部３０ａで熱交換された蓄熱用流体の湯温である第１所定温度Ｔ１ｏと、そのときの第２流通部３０ｂに導かれる給湯用水の給水温度Ｔｗ（例えば、１５℃）との温度差Ｔ１ｏ−Ｔｗが所定値（例えば、５℃程度）のときにおいて、第２流通部３０ｂで熱交換された給湯用水の湯温である第２所定温度Ｔ２ｏ（例えば、設定温度＋５℃）とそのときの第２流通部３０ｂに導かれる給湯用水の給水温度Ｔｗ（例えば、１５℃）との温度差Ｔ２ｏ−Ｔｗと、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度Ｔ２ｏとなるときの第２流通部３０ｂに流通する給湯用水の給湯流量Ｇ２（例えば、２５Ｌ／ｍｉｎ）とから求められる定格給湯能力を出力するように形成している。
【００５０】
そして、給湯モードとして、この定格給湯能力以上の給湯用水を給湯用配管３２、３３に出力する快適モードと、定格給湯能力を最大限として定格給湯能力未満の給湯用水を給湯用配管３２、３３に出力する節約モードと備えている。また、詳しくは後述するが、定格給湯能力以上を出力する快適モードでは、図３の太線での実線で示す能力特性を出力するように一次側循環回路１１側の循環流量を定格流量Ｇ１よりも大きい流量で循環させるように構成したものである。なお、図中に示す太線の破線は節約モードの能力特性を示している。
【００５１】
次に、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。なお、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、第２流通部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手段である流量調節弁３４と、その流量を計測する流量カウンタ５８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。流量カウンタ５７は給湯用配管３２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。
【００５２】
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。この流量調節弁３４は、熱交換後サーミスタ５２により検出された熱交換後の湯温（第２所定温度Ｔ２ｏ）に基づいて第２流通部３０ｂを流通する給湯流量Ｇ２を調節する流量弁であり、後述する給湯制御部４１により制御される。なお、給湯用配管３２、３３は請求項で称する給湯経路である。
【００５３】
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、第２流通部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。
【００５４】
因みに、給湯用混合弁３５に流通される第２流通部３０ｂで熱交換された給湯用水の湯温（第２所定温度Ｔ２ｏ）は、例えば、設定温度＋５℃程度となるようにしている。つまり、一次側循環回路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。
【００５５】
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、予め設定された給湯温度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５７、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などの一次側循環回路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。なお、この給湯制御部４１は、請求項で称する給湯制御手段である。
【００５６】
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、加熱用熱交換器（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（最上部）５５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。
【００５７】
なお、本実施形態では、一次側循環回路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、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図示しない切換弁を設けても良い。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。
【００５８】
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。
【００５９】
そして、貯えられた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、給湯が開始され、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の第１流通部３０ａに流通される。これにより、給湯用熱交換器３０の第２流通部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ものである。
【００６０】
本実施形態では、このときの給湯温度制御を給湯モードに応じて異なる制御を行なうようにしているので、それぞれのモードにおける給湯温度制御を図４に示す給湯温度制御プログラムの制御処理を示すフローチャートに基づいて説明する。ここで、給湯モードは快適モードと節約モードとに区別されている。快適モードは、例えば、浴槽へのお湯張りと台所への給湯が同時使用するときであって、給湯用熱交換器３０の定格給湯能力以上の給湯用水を給湯用配管３２、３３に出力させるモードである。
【００６１】
節約モードは、複数の給湯水栓（図示しない）のうち１ヶ所だけが開弁する同時使用しないときの給湯であって、給湯用熱交換器３０の定格給湯能力を最大限として定格給湯能力未満の給湯用水を給湯用配管３２、３３に出力させるモードである。なお、給湯モードの選択は流量カウンタ５８からの流量情報に基づいて、例えば、給湯水栓が開かれた個数が一つであれば節約モード、二つ以上であれば快適モードが選択されるようにしている。以下、図４に示す制御処理について説明する。まず、ステップ４１０にて、給湯水栓（図示しない）が開弁して給湯中であるか否かを判定する。給湯中であれば、ステップ４２０にて、給湯温度制御１を実行する。
【００６２】
具体的には、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第２所定温度Ｔ２ｏ（例えば、設定温度＋５℃程度）となるように第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第２所定温度Ｔ２ｏ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第１流通部３０ａを流通する蓄熱用流体の循環量を増加させる。これにより、第１流通部３０ａを流れる蓄熱用流体と第２流通部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。
【００６３】
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第２所定温度Ｔ２ｏ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第１流通部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、第１流通部３０ａを流れる蓄熱用流体と第２流通部３０ｂを流れる給湯用水との熱交換量が減少するため、給湯用水の湯温が降下する。
【００６４】
そして、ステップ４３０にて給湯モードが快適モードか節約モードかを選択する。節約モードであれば、ステップ４４０にて、第２流通部３０ｂを流通する給湯用水の給湯能力が定格給湯能力を超えたか否かを監視するための判定手段であり、熱交換後サーミスタ５２および給水サーミスタ５１から検出された温度情報と流量カウンタ５７から検出された流量情報に基づいて、図中に示す能力式（Ｑ＝（Ｔ２ｏ−Ｔｗ）×Ｇ２／８６０）により給湯用水の給湯能力を求めて予め設定しておいた定格給湯能力と比較して判定するものである。
【００６５】
このステップ４４０にて、求めた給湯能力が予め設定した定格給湯能力を超えておれば、ステップ４５０にて給湯温度制御２を実行する。具体的には、流量調整弁３４を制御して給湯流量Ｇ２を絞る。そして、この節約モードが継続しておれば、湯温が第２所定温度Ｔ２ｏで、その給湯流量Ｇ２の給湯用水が給湯用配管３２に出力される。ただし、このときの給湯流量Ｇ２は定格給湯能力未満の流量である。一方、給湯モードが快適モードであれば、一次側循環回路１１内を循環する蓄熱用流体の循環流量を定格給湯能力での給湯流量Ｇ２よりも増加させ、次のステップ４６０にて、第１循環ポンプ１７の回転数が最大出力に達したか否かを判定する。回転数が最大出力に達しておればステップ４７０にて、給湯温度制御３を実行する。具体的には、給湯温度制御１と同じように、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度Ｔ２ｏ（例えば、設定温度＋５℃程度）となるように流量調整弁３４を制御する。
【００６６】
つまり、ここでは流量制御弁３４の開度を小さくする。そして、この快適モードが継続しておれば、湯温が第２所定温度Ｔ２ｏで、その給湯流量Ｇ２の給湯用水が給湯用配管３２に出力される。ただし、このときの給湯流量Ｇ２は、定格給湯能力以上であるため節約モードよりも大きくなっている。これにより、快適性が損なわれることはない。
【００６７】
次に、このときにおける一次側循環回路１１では、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第１流通部３０ａに流通するように制御される。
【００６８】
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第１流通部３０ａに流通するように制御される。
【００６９】
これにより、節約モードにおいては、中温の蓄熱用流体が第１流通部３０ａに適度に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Ｔｗ＋５℃程度）の蓄熱用流体が戻されることになる。また、快適モードにおいては、一次側循環回路１１内を循環する蓄熱用流体の熱量が増加しているため、熱交換後の蓄熱用流体の温度が節約モードよりも高めの温度となって貯湯タンク１０内に戻され、結果、貯湯タンク１０の下方に形成される低温層の温度が節約モードのときよりも上昇する。
【００７０】
一方、給湯用混合弁３５ａでは、第２流通部３０ｂで熱交換された第２所定温度Ｔ２ｏ（例えば、設定温度＋５℃程度）の給湯用水と、給水用配管３１から給水される水道水とが混合されて設定温度Ｔｓに調節された給湯用水が給湯用配管３３から出湯される。なお、快適モードにおいて、第１循環ポンプ１７の回転数を最大出力にしても第２所定温度Ｔ２ｏが上昇しないときは、中温の蓄熱用流体の取り出しを減少させて高温の蓄熱用流体を取り出しても良い。
【００７１】
以上の第１実施形態の貯湯式給湯装置によれば、この種の間接式熱交換器では給水温度Ｔｗが低いと給湯流量が低下する給湯能力特性を有している。つまり、浴槽へのお湯張りと台所での給湯とを同時使用すると、お湯張り側に給湯流量が流れ、給湯側の給湯流量が低下して快適性が損なう。
【００７２】
そこで、本発明では、定格給湯能力以上か定格給湯能力未満のいずれか一方を選択して出力するように構成されることにより、特に、定格給湯能力を超える給湯流量が必要とされるときであっても、定格給湯能力を出力させることができることで減圧弁式の貯湯給湯装置相当の能力を発揮できるとともに、浴槽へのお湯張りと台所での給湯が同時使用できる。これにより、給湯の快適性が損なわれることもなく、さらに、同時使用が可能な給湯流量が得られる大型の熱交換器を形成するよりも、給湯用熱交換器３０の小型化および低コストが図れる。
【００７３】
また、定格給湯能力以上の快適モードのときに、第１流通部３０ａを流通する流量を定格流量Ｇ１より大きくすることにより、定格給湯能力のときよりも熱交換効率は低下するが第１流通部３０ａ側の熱量を増加させることで容易に給湯能力の上昇が図れる。つまり、定格給湯能力以上の給湯用水の出力が容易にできる。従って、給湯用熱交換器３０を定格給湯能力の体格で形成し、それ以上の給湯能力を出力できることで給湯用熱交換器３０の小型化および低コストが図れる。
【００７４】
また、定格給湯能力以上の給湯用水を給湯用配管３２、３３に出力する快適モードと、定格給湯能力未満の給湯用水を給湯用配管３２、３３に出力する節約モードとを備え、快適モードもしくは節約モードのいずれか一方を選択して、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度（Ｔ２ｏ）を超えないように制御する給湯制御部４１を有することにより、例えば、給水温度Ｔｗが所定値以下のときに、給湯箇所が台所、浴槽へのお湯張りなどの給湯が同時使用のときは定格給湯能力以上の快適モード、同時使用されないときは節約モードとして、これらを選択することにより給湯の用途に応じた判別が容易にできる。しかも、これらのモードに応じて給湯流量Ｇ２が定まるため給湯水栓で給湯流量が低下することはないことで快適性が損なわれることはない。また、快適モードと節約モードは図示しない操作部により使用者が選択するように攻勢しても良い。
【００７５】
また、第２流通部３０ｂを流通する給湯用水の流量を調整する流量調整弁３４が設けられ、快適モードもしくは節約モードのときに、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度Ｔ２ｏとなるように流量調整弁３４を制御することにより、容易に第２流通部３０ｂを流通する給湯流量Ｇ２を調節できる。これにより、快適モードもしくは節約モードのいずれかであっても給湯水栓では給湯温度が低下することはないため快適性が損なわれることはない。さらに、節約モードのときに、定格給湯能力を超えないように流量調整弁３４を制御することにより、容易に第２流通部３０ｂを流通する給湯能力も調節できる。
【００７６】
また、中温の蓄熱用流体を取り出す中温取り出し配管１３が設けられることにより、貯湯タンク１０内の中温の蓄熱用流体を消費できるため、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。
【００７７】
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。
【００７８】
（第２実施形態）
本実施形態では上記第１実施形態の構成に第１流通部３０ａで熱交換された蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換後水温センサである熱交換後サーミスタ５６を設け、この熱交換後サーミスタ５６により検出された温度情報に基づいて流量調節弁３４を制御させたものである。具体的には、図５に示すように、一次側循環回路１１の戻り管１５の上流側に熱交換後サーミスタ５６を設けたものである。
【００７９】
そして、給湯制御部４１に設けられた給湯温度制御プログラムの制御処理において、図６に示すように、ステップ４３０にて、節約モードと判定したときに、ステップ４４０ａにて、熱交換後の蓄熱用流体の湯温である第１所定温度Ｔ１ｏと、給水温度Ｔｗとの温度差が所定値（例えば、５℃）以上であるか否かを判定させて、所定値以上であればステップ４５０ａにて、給湯温度制御４を実行する。具体的には、流量調節弁３４を制御して所定値以下となるように給湯流量Ｇ２を減少させて給湯能力を抑えるようにしている。
【００８０】
ところで、第１実施形態では、ステップ４４０にて、第２流通部３０ｂを流通する給湯用水の給湯能力が定格給湯能力を超えたか否かを監視させて、これを超えたときに、ステップ４５０にて、定格給湯能力以下となるように流量調節弁３４を制御して給湯能力を抑えるようにしている。
【００８１】
以上の第２実施形態の貯湯式給湯装置によれば、第１実施形態と同様に給湯能力の抑制を確実に抑えることができるとともに、貯湯タンク１０に戻される蓄熱用流体の湯温を確実に低下させることができるの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。また、給湯動作の過度時に起こる第１所定温度Ｔ１ｏの上昇があっても対処ができる。
【００８２】
また、熱交換後の蓄熱用流体の湯温である第１所定温度Ｔ１ｏと、そのときの第２流通部３０ｂに導かれる給湯用水の給水温度Ｔｗとの温度差が所定値を超えないように高中温混合弁１６で制御しても良い。これによれば、貯湯タンク１０内に戻る蓄熱用流体の湯温が所定値を超えないように制御することができるため、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。
【００８３】
（第３実施形態）
以上の実施形態では、流量比調節手段である高中温混合弁１６を貯湯サーミスタ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第１流通部３０ａに流通する蓄熱用流体の湯温を所定温度となるように調節したが、これに限らず、快適モードにおいて、熱交換後の給湯用水の湯温である第２所定温度Ｔ２ｏに基づいて高温の蓄熱用流体と中温の蓄熱用流体との流量比を制御しても良い。
【００８４】
具体的には、図７に示すように、ステップ４３０にて、快適モードが選択され、第１循環ポンプ１７の回転数を増加させても第２所定温度Ｔ２ｏが上昇しなかったときは、ステップ４６５にて高中温混合弁１６が中温の蓄熱用流体を取り出しているか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ステップ４７０ａにて、給湯温度制御５を実行する。具体的には、熱交換後の給湯用水の湯温が第２所定温度Ｔ２ｏとなるように高中温混合弁１６を制御させる。
【００８５】
つまり、中温の蓄熱用流体の取り出しを減少させて高温の蓄熱用流体を増加させる。これにより、定格給湯能力以上の給湯流量Ｇ２を出力することができる。ただし、このときは熱交換後の蓄熱用流体の温度が節約モードよりも高めの温度となって貯湯タンク１０内に戻され、結果、貯湯タンク１０の下方に形成される低温層の温度が節約モードのときよりも上昇する。以上の第３実施形態の貯湯式給湯装置によれば、定格給湯能力以上を出力する快適モードのときに、高中温混合弁１６を制御することで第２所定温度Ｔ２ｏとなるように容易に調節できる。
【００８６】
（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。
【００８７】
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。
【００８８】
また、以上の実施形態では、給湯用熱交換器３０の第１流通部３０ａの内側に第２流通部３０ｂを設けた二重管構造で形成したが、これに限らず、図8に示すように、複数の流通部３０Ａ（３０Ｂ）を有する第１流通部３０ａ、および第２流通部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、同様の形状で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】
【００８９】
【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を構成すると第２流通部の断面形状を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における給湯用熱交換器３０の給水温度と給湯温度との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の第１実施形態における給湯温度制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【図５】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６】本発明の第２実施形態における給湯温度制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態における給湯温度制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【図８】他の実施形態における給湯用熱交換器３０を構成すると第２流通部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。
【図１０】給湯用熱交換器の給水温度と給湯温度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００９０】
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）
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…第１流通部
３０ｂ…第２流通部
３２、３３…給湯用配管（給湯経路）
３４…流量調整弁（流量調節手段）
４１…給湯制御部（給湯制御手段）
Ｇ１…定格流量
Ｇ２…給湯流量
Ｔ１ｏ…第１所定温度
Ｔ２ｏ…第２所定温度
Ｔｗ…給水温度
【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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【図１０】
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