(57)【要約】【課題】給湯用熱交換器における沸き上げ温度調節精度を向上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。【解決手段】制御装置１００は、ヒートポンプ装置１による沸き上げ運転を行なうときには、温度サーミスタ３１の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度と一致するように、圧縮機２より応答性の良好な減圧装置４の開度を制御する。したがって、給湯用熱交換器３における沸き上げ温度調節精度を向上することができ、貯湯タンク１０からの出湯量の抑制ができるとともに、使用側端末での温度ハンチング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】
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、
前記給湯用熱交換器（３）で沸き上げられた湯の温度を検出する温度検出手段（３１）と、
前記温度検出手段（３１）の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度と一致するように、前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を制御する制御手段（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、前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を行なうときには、前記温度検出手段（３１）の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度と一致するように、前記減圧手段（４）の開度を制御する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、前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を行なうときには、前記圧縮機（２）の回転数を固定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】
前記制御手段（１００）は、前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を行なうときには、前記減圧手段（４）の開度の制御に加えて、前記圧縮機（２）の回転数も制御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４】
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、
前記給湯用熱交換器（３）に対し、前記貯湯タンク（１０）をバイパスして前記冷媒と熱交換するための水を供給する給水配管（２６）とを備え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１つに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、
開度を調節することで前記給湯用熱交換器（３）から流出する湯の流量を調節する流量調節手段（１７Ａ）とを備え、
前記制御手段（１００）は、給湯を行なうときには、前記流量調節手段（１７Ａ）の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ことを特徴とする請求項１ないし請求項４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６】
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、
前記給湯用熱交換器（３）から流出する湯の流量を制限する第１流量制限手段（１７Ｂ）および前記貯湯タンク（１０）から流出する湯の流量を制限する第２流量制限手段（１７Ｃ）の少なくともいずれかとを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４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７】
前記給湯用熱交換器（３）の水流路（３ｂ）の上流側と下流側とを接続する循環経路（４０）と、
前記循環経路（４０）に、前記給湯用熱交換器（３）から流出する水を循環する循環手段（１６ａ）と、
前記給湯用熱交換器（３）から流出する水を、給湯経路（１９）側および前記循環経路（４０）側のいずれかに切り替える流路切替手段（１７Ｄ）とを備え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】
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）を備え、
前記循環経路（４０）は、前記貯湯タンク（１０）を迂回して形成されていることを特徴とする請求項７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、前記給湯用熱交換器（３）で沸き上げられた湯の温度を検出する温度検出手段（３１）とを備えるヒートポンプ式給湯装置において、
前記温度検出手段（３１）の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度と一致するように、前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を制御するヒートポンプ式給湯装置用制御装置であって、
前記ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を行なうときには、前記温度検出手段（３１）の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度と一致するように、前記減圧手段（４）の開度を制御する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を給湯用に出湯する給湯装置、おとびその給湯装置を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示されたヒートポンプ式給湯装置がある。この給湯装置では、ヒートポンプ回路に設けられた冷媒と水との熱交換を行なう給湯用熱交換器の出口に温度センサを設け、温度センサが感知した出湯温度が設定された所定温度となるようにヒートポンプの圧縮機の回転数を制御するようになっている。そして、給湯用熱交換器で沸き上げた湯に、貯湯タンク内に貯えておいた湯を適宜混合して、使用側端末に出湯するようになっている。
【０００３】
また、給湯用熱交換器で湯を沸き上げて使用側端末に出湯するときには、給水管から貯湯タンク内を介さずに給湯用熱交換器に水を供給できるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２７９１３３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、上記従来技術のヒートポンプ式給湯装置では、給湯用熱交換器で沸き上げる湯の温度を圧縮機の回転数により調節しているため、温度センサの検出値に基づいて圧縮機の回転数変更制御入力を行ってから給湯用熱交換器の出湯温度が変更されるまでの応答性（制御追従性）が良好でなく、貯湯タンク内に貯留した湯を多量に使用したり、使用側端末で温度ハンチングを発生したりする場合があるという問題がある。
【０００５】
この問題点は、給水管から貯湯タンク内を介さずに直接給湯用熱交換器に水を供給する場合には、給湯用熱交換器に流入する水の流量が大きくなるため、一層顕著なものとなる。
【０００６】
本発明者らは、給湯用熱交換器の沸き上げ温度の応答性向上に関して鋭意検討を行ない、圧縮機より制御入力に対する応答性のよい構成により給湯用熱交換器沸き上げ温度の調節を行なえば、上記問題点が解決できることを見出した。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、給湯用熱交換器における沸き上げ温度調節精度を向上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】
【０００８】
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、
給湯用熱交換器（３）で沸き上げられた湯の温度を検出する温度検出手段（３１）と、
温度検出手段（３１）の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度と一致するように、ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を制御する制御手段（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、ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を行なうときには、温度検出手段（３１）の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度と一致するように、減圧手段（４）の開度を制御することを特徴としている。
【０００９】
これによると、給湯用熱交換器（３）における沸き上げ温度を、圧縮機（２）より応答性の良好な減圧手段（４）の開度制御により行なうことができる。したがって、給湯用熱交換器（３）における沸き上げ温度調節精度を向上することができる。
【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、ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を行なうときには、圧縮機（２）の回転数を固定することを特徴としている。
【００１１】
これによると、圧縮機（２）の回転数制御を行なう必要がないので、制御を簡素化することができる。
【００１２】
また、請求項３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、ヒートポンプ装置（１）による沸き上げ運転を行なうときには、減圧手段（４）の開度の制御に加えて、圧縮機（２）の回転数も制御することを特徴としている。
【００１３】
これによると、給湯用熱交換器（３）における沸き上げ温度を、減圧手段（４）の開度制御に加えて、圧縮機（２）の回転数制御により行なうことができる。したがって、給湯用熱交換器（３）における沸き上げ温度調節精度を、広い温度範囲において一層向上することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、給湯用熱交換器（３）に対し、貯湯タンク（１０）をバイパスして、冷媒と熱交換するための水を供給する給水配管（２６）とを備えることを特徴としている。
【００１５】
一般的に、市水配管等から貯湯タンク（１０）内を介さずに直接給湯用熱交換器（３）に水を供給する場合には、給湯用熱交換器（３）に流入する水の流量が大きくなるため、沸き上げ温度の調節精度の確保は困難となりやすい。したがって、本発明を貯湯タンク（１０）内を介さずに給湯用熱交換器（３）に水を供給する場合に適用すれば、極めて有効である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、開度を調節することで給湯用熱交換器（３）から流出する湯の流量を調節する流量調節手段（１７Ａ）とを備え、制御手段（１００）は、給湯を行なうときには、流量調節手段（１７Ａ）の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ことを特徴としている。
【００１７】
これによると、給湯用熱交換器（３）からの湯の経路と貯湯タンク（１０）からの湯の経路との合流点に混合割合を調節する混合手段を設ける場合より、構造がシンプルな流量調節手段（１７Ａ）を用いて、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ことができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）と、給湯用熱交換器（３）から流出する湯の流量を制限する第１流量制限手段（１７Ｂ）および貯湯タンク（１０）から流出する湯の流量を制限する第２流量制限手段（１７Ｃ）の少なくともいずれかとを備えることを特徴としている。
【００１９】
これによると、第１流量制限手段（１７Ｂ）および第２流量制限手段（１７Ｃ）の少なくともいずれかを用いることにより、給湯用熱交換器（３）から流出する湯の流量と貯湯タンク（１０）から流出する湯の流量との比率を、比較的使用頻度の高い設定温度に対応した流量比とすることができる。したがって、構造を一層シンプルなものとすることができる。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明では、給湯用熱交換器（３）の水流路（３ｂ）の上流側と下流側とを接続する循環経路（４０）と、この循環経路（４０）に給湯用熱交換器（３）から流出する水を循環する循環手段（１６ａ）と、給湯用熱交換器（３）から流出する水を給湯経路（１９）側および循環経路（４０）側のいずれかに切り替える流路切替手段（１７Ｄ）とを備えることを特徴としている。
【００２１】
これによると、給湯用の湯を出湯する必要がないときに給湯用熱交換器（３）が凍結する恐れがある場合には、循環経路（４０）に水もしくは湯を循環して給湯用熱交換器（３）の凍結を防止することができる。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１０）を備え、循環経路（４０）は、貯湯タンク（１０）を迂回して形成されていることを特徴としている。
【００２３】
これによると、ヒートポンプ装置（１）の起動時等に沸き上げ能力が立ち上がるまで、循環経路（４０）に水を循環して、水が貯湯タンク（１０）内に流入することを防止できる。
【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、給湯用熱交換器（３）における沸き上げ温度を、圧縮機（２）より応答性の良好な減圧手段（４）の開度制御により行なうことができ、給湯用熱交換器（３）における沸き上げ温度調節精度を向上することができる。
【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】
導入管１２には、減圧弁１２ａが設けられており、貯湯タンク１内に流入する水道水を所定圧力にまで減圧するようになっている。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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（図示しないヒートポンプ制御部）によって稼働制御されるようになっている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
減圧装置（減圧弁）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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
導入管１２の減圧弁１２ａより下流側には、配管２６の上流端が接続し、その下流端は、循環回路１６のポンプ１６ａより下流側かつ給湯用熱交換器３の水流路３ｂより上流側に接続している。
【００４５】
この配管２６には逆止弁２７が設けられており、ヒートポンプ装置１が沸き上げた湯を給湯配管１９から直接出湯するときに、導入管１２から給湯用熱交換器３に直接水道水を供給できるようになっている。配管２６は、本発明で言うところの、給湯用熱交換器３に対し、貯湯タンク１０をバイパスして冷媒と熱交換する水を供給する給水配管に相当する。
【００４６】
貯湯タンク１０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１０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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。温度サーミスタ３１は、本発明で言うところの、給湯用熱交換器３で沸き上げられた湯の温度を検出する温度検出手段に相当する。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）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）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１１０には各種操作スイッチや表示部が設けられている。
【００５４】
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、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の開度等を制御するようになっている。
【００５５】
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。
【００５６】
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、主に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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
制御装置１００は、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使用側端末において出湯操作がなされたと判断すると、使用側端末へ給湯するための給湯制御を行なう。
【００６０】
なお、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。
【００６１】
制御装置１００が出湯検知し給湯制御を行なうときには、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。このとき、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。
【００６２】
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。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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。また、貯湯タンク１０内に貯留した湯の使用を抑制したい場合には、第１所定温度を比較的高い温度とした方が好ましい。
【００６５】
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。
【００６６】
制御装置１００がヒートポンプ装置１による沸き上げ運転を行なう際には、温度サーミスタ３１の検出温度が給湯設定温度に基づく所定温度（上記第１所定温度）と一致するように、減圧装置４の開度の制御を行ない、循環冷媒流量をコントロールする。このとき、制御装置１００は、圧縮機２の回転数を固定している。
【００６７】
上記第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。
【００６８】
これにより、配管２６を介して直接（貯湯タンク１０内を介さずに）給湯用熱交換器３に流入した水を、ヒートポンプ装置１で出湯用の湯として沸き上げ、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。
【００６９】
上述の構成および作動によれば、制御装置１００は、ヒートポンプ装置１による沸き上げ運転を行なうときには、減圧装置４の開度を制御する。すなわち、給湯用熱交換器３における沸き上げ温度を、圧縮機２より応答性の良好な（圧縮機２に比べてより細かな制御が可能な）減圧装置４の開度制御により行なうことができる。
【００７０】
したがって、給湯用熱交換器３における沸き上げ温度調節精度を向上することができ、貯湯タンク１０からの出湯量の抑制が可能であるとともに、使用側端末での温度ハンチングを防止することが可能である。
【００７１】
また、制御装置１００は、ヒートポンプ装置１による沸き上げ運転を行なうときには、圧縮機２の回転数を固定している。したがって、圧縮機２の回転数制御を行なう必要がないので、制御を簡素化することができる。
【００７２】
なお、上述の実施形態では、使用側端末に出湯する際の沸き上げ運転において減圧装置４の開度を制御し、圧縮機２の回転数を固定すると説明したが、貯湯タンク１０内に沸き上げた湯を貯留する運転時においても、同様の制御を行ない貯留する湯の温度精度を向上することが可能である。
【００７３】
また、ヒートポンプ装置１による沸き上げ出湯運転を行なうときには、給湯用熱交換器３に対し、配管２６を介して直接水が供給される。
【００７４】
一般的に、市水配管等から貯湯タンク１０内を介さずに直接給湯用熱交換器３に水を供給する場合には、給湯用熱交換器３に流入する水の流量が比較的大きくなるため、沸き上げ温度の調節精度の確保は困難となりやすい。したがって、本発明を適用した本実施形態では、大流量の湯の温度調節精度の点において極めて有効である。
【００７５】
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。
【００７６】
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く、熱交換効率を向上できるとともに大流量の比較的低温の湯から高温の湯までを得ることが容易である。したがって、低温の湯ばかりでなく高温の湯を沸き上げる際にも沸き上げ温度精度を向上できるメリットは大きい。
【００７７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図２に基づいて説明する。
【００７８】
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構成が異なる。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。
【００７９】
図２に示すように、第１の実施形態では設けていた混合弁であるバルブ１７を廃止し、給湯配管１８の合流点（分岐点でもある）Ｊより上流側に、給湯配管１８を流れる湯の流量を調節する流量調節バルブ１７Ａを設けている。
【００８０】
この流量調節バルブ１７Ａは、開度を調節することで給湯用熱交換器３から流出する湯の流量を調節する、本発明で言うところの流量調節手段に相当する。
【００８１】
そして、制御装置１００は、使用側端末に給湯を行なうときには、流量調節バルブ１７Ａの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ようになっている。
【００８２】
これによると、給湯用熱交換器３からの湯の経路と貯湯タンク１０からの湯の経路との合流点Ｊに混合割合を調節する混合バルブを設ける場合より、構造がシンプルで比較的安価な流量調節バルブ１７Ａを用いて、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ことができる。
【００８３】
また、流量調節バルブ１７Ａは、一般的に混合バルブに比較して圧力損失が低いので、給湯用熱交換器３からの湯の流量を大きくすることができるという利点もある。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図３に基づいて説明する。
【００８５】
本第３の実施形態は、前述の第１、第２の実施形態と比較して、ヒートポンプ装置１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構成が異なる。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。
【００８６】
図３に示すように、第１の実施形態では設けていた混合弁であるバルブ１７を廃止し、給湯配管１８の合流点Ｊより上流側に、給湯配管１８を流れる湯の流量を制限する固定絞り（オリフィス）を有する抵抗体１７Ｂを設けている。また、合流点Ｊより貯湯タンク１０側の配管１８ａには、配管１８ａを流れる湯の流量を制限する固定絞り（オリフィス）を有する抵抗体１７Ｃを設けている。
【００８７】
ここで、抵抗体１７Ｂは、給湯用熱交換器３から流出する湯の流量を制限する本発明で言うところの第１流量制限手段に相当し、抵抗体１７Ｃは、貯湯タンク１０から流出する湯の流量を制限する本発明で言うところの第２流量制限手段に相当する。
【００８８】
導入管１２から印加される圧力は減圧弁１２ａにより略一定となっている。この圧力に対し、逆止弁２７や給湯用熱交換器３等の圧力損失を加味した圧力が給湯配管１８合流点Ｊ上流側に印加され、貯湯タンク１０等の圧力損失を加味した圧力が配管１８ａに印加される。すなわち、両経路を介した圧損差が常時存在する。
【００８９】
また、比較的使用頻度の高い給湯設定温度時には、給湯用熱交換器３から流出する湯の流量と貯湯タンク１０から流出する湯の流量との比率は略一定とすることができる。したがって、上記圧損差が常時存在する状態では、比較的使用頻度の高い給湯設定温度時の両経路からの混合割合（流量比率）は、両経路にそれぞれ固定抵抗を設けることにより略一定とすることが可能である。
【００９０】
そこで、本実施形態では、両抵抗体１７Ｂ、１７Ｃが制限する流量を、固定絞りにより上記流量比率に対応するものとしている。
【００９１】
これによると、第１の実施形態のように給湯用熱交換器３からの湯の経路と貯湯タンク１０からの湯の経路との合流点Ｊに混合割合を調節する混合バルブを設ける場合より、構造が極めてシンプルで安価な抵抗体１７Ｂ、１７Ｃを用いて、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ことができる。
【００９２】
また、第２の実施形態のように給湯用熱交換器３からの湯の経路に流量調整バルブを設ける場合に対しても、構造がシンプルであり、比較的安価にすることができる。
【００９３】
なお、本例では、給湯配管１８の合流点Ｊより上流側に抵抗体１７Ｂを、合流点Ｊより貯湯タンク１０側の配管１８ａに抵抗体１７Ｃを設けていたが、比較的使用頻度の高い給湯設定温度時の両経路からの混合割合（流量比率）を達成できるものであれば、抵抗体１７Ｂ、１７Ｃのいずれかのみを設けるものであってもよい。
【００９４】
また、配管１８、１８ａに抵抗体を設けなくとも上記混合割合を達成できる場合には、抵抗体は不要である。この場合には、予め流れ抵抗を有している配管１８、１８ａが、それぞれの経路の流量を制限する手段であると言える。
【００９５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図４に基づいて説明する。
【００９６】
本第４の実施形態は、前述の第１〜第３の実施形態と比較して、貯湯タンク１０を迂回した水循環経路を備えている点が異なる。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。
【００９７】
図４に示すように、給湯配管１８の合流点Ｊより上流側と、循環回路１６の吸入口１３下流側かつポンプ１６ａ上流側とを接続し、貯湯タンク１０をバイパスするバイパス配管４１を設けている。そして、第１の実施形態では設けていた混合弁であるバルブ１７を廃止し、給湯配管１８からバイパス配管４１が分岐する分岐点に、給湯用熱交換器３からの湯を給湯配管１８下流側もしくはバイパス配管４１側に切り替える切替バルブ１７Ｄを設けている。
【００９８】
ここで、バイパス配管４１と循環回路１６のバイパス配管接続点よりヒートポンプ装置１側とにより、給湯用熱交換器３の水流路３ｂの上流側と下流側とを接続する本実施形態における循環経路４０を構成している。また、ポンプ１６ａが、この循環経路４０に給湯用熱交換器３から流出する湯を循環する循環手段に相当し、切替バルブ１７Ｄが、給湯用熱交換器３から流出する湯を給湯経路側および循環経路４０側のいずれかに切り替える流路切替手段に相当する。
【００９９】
そして、制御装置１００は、給湯用の湯を出湯する必要がないときに（貯湯モードでないときもしくは使用側端末が出湯モードでないときに）、給湯用熱交換器３が凍結する恐れがある場合には、切替バルブ１７Ｄをバイパス配管４１側に切り替え、ポンプ１６ａを運転して、閉回路とした循環経路４０に水を循環することができる。
【０１００】
これによれば、給湯用熱交換器３の凍結の恐れがあるときに、これを防止することができる。また、貯湯モードにおいて、ヒートポンプ装置１の沸き上げ能力が立ち上がるまで、循環経路４０に水を循環して、冷水が貯湯タンク１０上部に流入することを防止できる。
【０１０１】
なお、閉回路である循環経路４０に水を循環する構成および制御により、給湯用熱交換器３の凍結を防止したり、貯湯タンク１０上部への冷水流入を防止したりする作動は、ヒートポンプ装置１による沸き上げ温度を可変式の減圧手段の開度制御により行なうヒートポンプ装置でなくとも有効である。例えば、ヒートポンプ装置１による沸き上げ温度を圧縮機の回転数制御により行なうものであっても有効である。
【０１０２】
また、ヒートポンプ装置１により沸き上げた湯のみを出湯する貯湯タンク１０を有さない瞬間式給湯装置であっても、上記構成により給湯用熱交換器３の凍結を防止することが可能である。
【０１０３】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、制御装置１００は、沸き上げ運転を行なうときに、ヒートポンプ装置１の減圧装置４の開度を制御し、圧縮機２の回転数（周波数）を固定していたが、減圧装置４の開度の制御に加えて、圧縮機２の回転数を制御するものであってもよい。これによると、給湯用熱交換器３における沸き上げ温度調節精度を、広い温度範囲において一層向上することができる。
【０１０４】
また、上記各実施形態では、ヒートポンプ装置１の可変式減圧装置４として減圧弁を例示していたが、これに限定されるものではない。例えばノズル部の開度を可変できるエジェクタであってもよい。
【０１０５】
また、本発明の適用は上記各実施形態のヒートポンプ式給湯装置に限定されるものではない。例えば、貯湯タンクを備えない瞬間式のヒートポンプ式給湯装置の沸き上げ温度制御を減圧装置の開度により行なうものであってもよいし、使用側端末出湯モードにおいて貯湯タンク１０内を介して供給された水を給湯用熱交換器３で沸き上げるものであってもよい。また、ヒートポンプ装置１の冷媒もＣＯ２に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【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】本発明を適用した第２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３】本発明を適用した第３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４】本発明を適用した第４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】
【０１０７】
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）
１０  貯湯タンク
１６ａ  ポンプ（循環手段）
１７  バルブ（混合割合調節手段）
１７Ａ  流量調節バルブ（流量調節手段）
１７Ｂ  抵抗体（第１流量制限手段）
１７Ｃ  抵抗体（第２流量制限手段）
１７Ｄ  切替バルブ（流路切替手段）
１９  給湯配管（給湯経路）
２６  配管（給水配管）
３１  温度サーミスタ（温度検出手段）
４０  循環経路
４１  バイパス配管（循環経路の一部）
１００  制御装置（制御手段）
【図１】
2007205658.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007205658.tif 000006