(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンク（１２）と、
前記貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための電気式加熱装置（１１）と、
前記貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための燃焼式加熱装置（２５、３０）と、
前記貯湯タンク（１２）の上下方向の異なる高さに複数個設けられ、前記貯湯タンク（１２）内部の温水温度を検出する温度センサ（３６）と、
前記複数個の温度センサ（３６）の検出信号が入力される電子制御装置（３８）とを備え、
前記電気式加熱装置は、電動圧縮機（１７）を有する電気式ヒートポンプユニット（１１）であり、
前記燃焼式加熱装置は、燃焼装置（２５）と、前記燃焼装置（２５）により内部の温水が加熱される温水加熱室（３０）とを有し、
前記温水加熱室（３０）は、前記貯湯タンク（１２）内の上部に向けて温水を流出させる温水出口（３５）と、前記貯湯タンク１２内下部の温水が流入する温水入口（３４）と、
前記貯湯タンク（１２）内下部に水道水を供給する第１給水配管（２１）と、
前記温水入口（３４）の通路面積より大きい通路面積を有し、前記温水加熱室（３０）内下部に水道水を供給する第２給水配管（２１ｂ）と、
前記第１給水配管（２１）に設けられ、前記貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制御する弁手段（３９）とを有し、
前記温水加熱室（３０）内の温水が温度上昇による自然対流によって前記貯湯タンク（１２）内の上部に溜まるようにし、
さらに、前記貯湯タンク（１２）から前記電気式ヒートポンプユニット（１１）への低温温水の出口（１５）が、前記温水入口（３４）よりも下方に配置されており、
前記電気式ヒートポンプユニット（１１）で加熱された高温温水が前記貯湯タンク（１２）内の上部に流入するようになっており、
前記電子制御装置（３８）は、前記電気式ヒートポンプユニット（１１）および前記燃焼装置（２５）の作動を制御するものであり、
前記電子制御装置（３８）は、前記複数個の温度センサ（３６）の検出信号に基づいて前記貯湯タンク（１２）内温水温度の上下方向の温度勾配を判定し、この上下方向の温度勾配に基づいて前記貯湯タンク（１２）内に所定温度以上の高温温水が必要量あるかどうかを判定し、前記所定温度以上の高温温水が必要量ないときに、前記燃焼装置（２５）の作動を開始して前記温水加熱室（３０）内の温水を加熱し、前記燃焼装置（２５）の作動によって前記所定温度以上の高温温水が必要量以上になると、前記燃焼装置（２５）の作動を停止することを特徴とするハイブリッド給湯装置。
【請求項２】
前記温水出口（３５）を、前記貯湯タンク（１２）の上下方向寸法に対して２／３以上の上部位置に配置することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンク（１２）からの給湯対象機器として風呂が備えられており、
前記電子制御装置（３８）は、前記上下方向の温度勾配に基づいて前記貯湯タンク（１２）内の温水状態が前記風呂の湯張り可能な状態にあるか判定し、前記風呂の湯張り可能な状態でない時に、前記燃焼装置（２５）を作動させて前記温水加熱室（３０）内の温水を加熱することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド給湯装置。
【請求項４】
前記電子制御装置（３８）は、前記貯湯タンク（１２）内の温水より高温の温水の出湯指示が出た時に、前記燃焼装置（２５）を作動させて前記温水加熱室（３０）内の温水を加熱することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド給湯装置。
【請求項５】
前記電子制御装置（３８）は、前記弁手段（３９）の作動を制御するようになっており、
前記電子制御装置（３８）は、前記燃焼装置（２５）の作動時に、前記第１給水配管（２１）から前記貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制限する状態に前記弁手段（３９）を操作することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１つに記載のハイブリッド給湯装置。
【請求項６】
貯湯タンク（１２）と、前記貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための電気式加熱装置（１１）と、前記貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための燃焼式加熱装置（２５、３０）とを備え、
前記電気式加熱装置は、電動圧縮機（１７）を有する電気式ヒートポンプユニット（１１）であり、
前記燃焼式加熱装置は、燃焼装置（２５）と、前記燃焼装置（２５）により内部の温水が加熱される温水加熱室（３０）とを有し、
前記温水加熱室（３０）は、前記貯湯タンク（１２）内の上部に向けて温水を流出させる温水出口（３５）と、前記貯湯タンク１２内下部の温水が流入する温水入口（３４）とを有し、
前記温水加熱室（３０）内の温水が温度上昇による自然対流によって前記貯湯タンク（１２）内の上部に溜まるようにし、
前記貯湯タンク（１２）から前記電気式ヒートポンプユニット（１１）への低温温水の出口（１５）が、前記温水入口（３４）よりも下方に配置されており、
前記電気式ヒートポンプユニット（１１）で加熱された高温温水が前記貯湯タンク（１１）内の上部に流入するようになっており、
さらに、前記貯湯タンク（１２）内下部に水道水を供給する第１給水配管（２１）と、
前記温水加熱室（３０）内下部に水道水を供給する第２給水配管（２１ｂ）と、
前記第１給水配管（２１）に設けられ、前記貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制御する弁手段（３９）とを備え、
前記温水入口（３４）の通路面積を前記第２給水配管（２１ｂ）の通路面積より小さくしたことを特徴とするハイブリッド給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンクを持つ電気式温水器に、温水加熱のための燃焼装置を組み合わせたハイブリッド給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯装置としては、（１）電気ヒータにて加熱した温水（給湯水）を貯湯タンクにて保温貯蔵する電気式温水器と、（２）このような電気式温水器にガスなどの燃焼式の温水器を併設するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前者の電気式温水器単体のものでは、温水を一度に多量に使用すると、温水量が低下して、湯切れの問題が生じる。この湯切れを防ぐためには貯湯タンクを大型化しなければならない。
【０００４】
また、後者の電気式温水器に燃焼式の温水器を併設するタイプでは、電気式温水器の温水と燃焼式温水器の温水とを切り替える制御弁が必要となるのに加えて、形式の異なる２つの温水器をそのまま併設しているので、全体システム構成が複雑である。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、燃焼装置による水加熱機能の発揮により湯切れの問題を解消でき、且つ、従来の電気式温水器と燃焼式温水器との併設タイプに比較して全体システム構成を簡素化できるハイブリッド給湯装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、貯湯タンク（１２）と、貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための電気式加熱装置（１１）と、貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための燃焼式加熱装置（２５、３０）と、貯湯タンク（１２）の上下方向の異なる高さに複数個設けられ、貯湯タンク（１２）内部の温水温度を検出する温度センサ（３６）と、複数個の温度センサ（３６）の検出信号が入力される電子制御装置（３８）とを備え、電気式加熱装置は、電動圧縮機（１７）を有する電気式ヒートポンプユニット（１１）であり、燃焼式加熱装置は、燃焼装置（２５）と、燃焼装置（２５）により内部の温水が加熱される温水加熱室（３０）とを有し、温水加熱室（３０）の上部に温水を貯湯タンク（１２）内の上部に向けて流出させる温水出口（３５）と、貯湯タンク１２内下部の温水が流入する温水入口（３４）と、貯湯タンク（１２）内下部に水道水を供給する第１給水配管（２１）と、温水入口（３４）の通路面積より大きい通路面積を有し、温水加熱室（３０）内下部に水道水を供給する第２給水配管（２１ｂ）と、第１給水配管（２１）に設けられ、貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制御する弁手段（３９）とを有し、温水加熱室（３０）内の温水が温度上昇による自然対流によって貯湯タンク（１２）内の上部に溜まるようにし、さらに、貯湯タンク（１２）から電気式ヒートポンプユニット（１１）への低温温水の出口（１５）が、温水入口（３４）よりも下方に配置されており、電気式ヒートポンプユニット（１１）で加熱された高温温水が貯湯タンク（１２）内の上部に流入するようになっており、電子制御装置（３８）は、電気式ヒートポンプユニット（１１）および燃焼装置（２５）の作動を制御するものであり、電子制御装置（３８）は、複数個の温度センサ（３６）の検出信号に基づいて貯湯タンク（１２）内温水温度の上下方向の温度勾配を判定し、この上下方向の温度勾配に基づいて貯湯タンク（１２）内に所定温度以上の高温温水が必要量あるかどうかを判定し、所定温度以上の高温温水が必要量ないときに、燃焼装置（２５）の作動を開始して温水加熱室（３０）内の温水を加熱し、燃焼装置（２５）の作動によって所定温度以上の高温温水が必要量以上になると、燃焼装置（２５）の作動を停止することを特徴とする。
【０００７】
これにより、電気式加熱装置（１１）のみであると湯切れを起こすような使用条件においても、燃焼装置（２５）の作動により温水加熱室（３０）内の温水を加熱し、それにより、燃焼作動による高温の温水を貯湯タンク（１２）内の上部に溜めることができる。従って、貯湯タンク１２のタンク容量を特別に大型化しなくても、湯切れを防止でき、実用上、極めて有利である。
【０００８】
また、燃焼作動による高温温水を自然対流によって貯湯タンク（１２）内の上部に流入させるから、温水回路を切り替えるための制御弁等を特別に必要とせず、全体システム構成を簡素化できる。
【０００９】
また、燃焼作動による高温温水を自然対流によって貯湯タンク（１２）内の上部に流入させるから、燃焼作動による高温の温水が貯湯タンク（１２）内の下部の低温温水と混合することなく、タンク上部に良好に溜めることができ、燃焼作動による高温の温水を給湯のために有効に利用できる。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明では、電気式加熱装置を、電動圧縮機（１７）を有する電気式ヒートポンプユニット（１１）で構成している。このように、電気式加熱装置としてヒートポンプユニット１１を用いる場合に給水温度が高くなると、サイクル高圧が上昇して圧縮機動力が増大し、その結果、ＣＯＰ（成績係数）が低下するが、本発明においてはヒートポンプユニット１１による温水加熱作用に燃焼作動による温水加熱作用を組み合わせることにより湯切れを防止できるから、ヒートポンプユニット（１１）の給水温度を湯切れ防止のために特別に高くする必要がなく、そのため、ヒートポンプユニット（１１）のＣＯＰを向上できる。
また、請求項１に記載の発明では、貯湯タンク（１２）から電気式ヒートポンプユニット（１１）への低温温水の出口（１５）を、温水入口（３４）よりも下方に配置し、且つ、電気式ヒートポンプユニット（１１）で加熱された高温温水が貯湯タンク（１２）内の上部に流入するようになっているから、貯湯タンク（１２）内の下部に溜まる低温温水をヒートポンプユニット（１１）に給水できる。このことからも、ヒートポンプユニット（１１）の給水温度を低温にして、ＣＯＰを向上できる。
また、請求項１に記載の発明では、電子制御装置（３８）が複数個の温度センサ（３６）の検出信号に基づいて貯湯タンク（１２）内温水温度の上下方向の温度勾配を判定し、この上下方向の温度勾配に基づいて貯湯タンク（１２）内に所定温度以上の高温温水が必要量あるかどうかを判定し、所定温度以上の高温温水が必要量ないときに、燃焼装置（２５）の作動を開始して温水加熱室（３０）内の温水を加熱するから、貯湯タンク（１２）内温水温度の上下方向の温度勾配に基づいて「湯の大量使用」を予測して燃焼装置（２５）を早期に始動させることができる。
このため、貯湯タンク（１２）のタンク容量を特別に大型化しなくても、湯切れの発生を未然に防止でき、実用上、極めて有利である。
また、請求項１に記載の発明では、温水加熱室（３０）内下部に水道水を供給する第２給水配管（２１ｂ）と、第１給水配管（２１）に設けられ、貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制御する弁手段（３９）とを有するので、第２給水配管（２１ｂ）から水道水の圧力を温水加熱室（３０）内に直接加えることができる。そのため、貯湯タンク（１２）内の湯切れを燃焼装置（２５）の燃焼作動によって解消する際に、弁手段（３９）によって貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制限すると、燃焼作動による高温温水の自然対流に加え、水道水の圧力を利用して、温水加熱室（３０）内の高温温水を給湯対象機器側に効率よく迅速に供給できる。従って、貯湯タンク（１２）内の湯切れをより一層迅速に解消できる。
ところで、燃焼装置（２５）の作動時に第２給水配管（２１ｂ）から温水加熱室（３０）内への水道水の流れが形成されると、この水道水の流れによる動圧により温水入口（３４）側の低温温水が温水加熱室（３０）内へ吸い込まれようとするが、請求項１０では温水入口（３４）の通路面積を小さくして流通抵抗を大きくしているから、上記の動圧による流れを少量に低減できる。これにより、燃焼作動により加熱された高温温水の一部が貯湯タンク（１２）の上部から下部の温水入口（３４）側へ向かうことを抑制して、燃焼作動による高温温水を給湯対象機器側により一層迅速に供給できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、温水出口（３５）を、貯湯タンク（１２）の上下方向寸法に対して２／３以上の上部位置に配置することを特徴とする。
【００１３】
このように、温水出口（３５）をタンク上部位置に配置することにより、燃焼作動による高温の温水を貯湯タンク（１２）の上部に溜めて給湯のために有効利用できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、貯湯タンク（１２）からの給湯対象機器として風呂が備えられており、電子制御装置（３８）は、上下方向の温度勾配に基づいて貯湯タンク（１２）内の温水状態が風呂の湯張り可能な状態にあるか判定し、風呂の湯張り可能な状態でない時に、燃焼装置（２５）を作動させて温水加熱室（３０）内の温水を加熱することを特徴とする。
【００１８】
これにより、風呂の湯張りというユーザの要求に対しても、貯湯タンク（１２）の大型化を必要とすることなく、良好に対応できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、電子制御装置（３８）は、貯湯タンク（１２）内の温水より高温の温水の出湯指示が出た時に、燃焼装置（２５）を作動させて温水加熱室（３０）内の温水を加熱することを特徴とする。
【００２０】
これにより、ユーザから高温の温水の出湯指示が出た時にも燃焼装置（２５）の作動により速やかに対応できる。
【００２３】
請求項５に記載の発明のように、請求項１において、燃焼装置（２５）の作動時に、第１給水配管（２１）から貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制限する状態に弁手段（３９）を操作すれば、燃焼装置（２５）の作動時に水道水の圧力を利用して温水加熱室（３０）内の高温温水を給湯対象機器側に効率よく迅速に供給できる。一方、燃焼装置（２５）の停止時には弁手段（３９）を全開状態に操作することにより、貯湯タンク（１２）内へ水道水を何ら支障なく供給できる。
【００２５】
請求項６に記載の発明では、貯湯タンク（１２）と、貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための電気式加熱装置（１１）と、貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱するための燃焼式加熱装置（２５、３０）とを備え、  電気式加熱装置は、電動圧縮機（１７）を有する電気式ヒートポンプユニット（１１）であり、  燃焼式加熱装置は、燃焼装置（２５）と、燃焼装置（２５）により内部の温水が加熱される温水加熱室（３０）とを有し、温水加熱室（３０）の上部に温水を貯湯タンク（１２）内の上部に向けて流出させる温水出口（３５）を設け、温水加熱室（３０）の下部に貯湯タンク１２の下部の温水が流入する温水入口（３４）を設け、温水加熱室（３０）内の温水が温度上昇による自然対流によって貯湯タンク（１２）内の上部に溜まるようにし、貯湯タンク（１２）から電気式ヒートポンプユニット（１１）への低温温水の出口（１５）が、温水入口（３４）よりも下方に配置されており、電気式ヒートポンプユニット（１１）で加熱された高温温水が貯湯タンク（１２）内の上部に流入するようになっており、さらに、貯湯タンク（１２）内下部に水道水を供給する第１給水配管（２１）と、温水加熱室（３０）内下部に水道水を供給する第２給水配管（２１ｂ）と、第１給水配管（２１）に設けられ、貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制御する弁手段（３９）とを備え、温水入口（３４）の通路面積を第２給水配管（２１ｂ）の通路面積より小さくしたことを特徴とする。
これにより、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を発揮できるハイブリッド給湯装置を提供できる。
【００２６】
なお、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。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明によるハイブリッド給湯装置を一般家庭用の給湯装置に適用したものであって、図１はハイブリッド給湯装置の全体構成図であり、給湯装置の構成は、貯湯タンクユニット１０とヒートポンプユニット１１とに大別される。
【００２８】
タンクユニット１０は縦長の貯湯タンク１２を有し、ヒートポンプユニット１１の高圧側熱交換器（放熱器）１３で加熱された高温の温水が貯湯タンク１２の最上部の給湯口１４から貯湯タンク１２内に流入する。そして、貯湯タンク１２の底部の出口１５から低温温水が電動ポンプ１６によりヒートポンプユニット１１の高圧側熱交換器１３に流入する。
【００２９】
なお、ヒートポンプユニット１１は電動圧縮機１７にて圧縮された高圧冷媒を高圧側熱交換器１３に流入させ、ここで、高圧冷媒と温水とを熱交換して温水を加熱し、高圧側熱交換器１３を通過した放熱後の高圧冷媒はその後、減圧装置１８で低圧状態に減圧される。この低圧冷媒は蒸発器１９で大気等から吸熱して蒸発し、その後、電動圧縮機１７に吸入され、再度圧縮される。ヒートポンプユニット１１は料金の安い夜間電力を利用して主に夜間に稼働される電気式温水器を構成する。
【００３０】
貯湯タンク１２の底部には、水道水等を給水するための給水入口２０が設けてある。この給水入口２０に接続される給水配管２１の途中から給水配管２１ａを分岐している。また、貯湯タンク１２最上部の給湯口１４から高温の温水が流れる給湯配管２２と、給水配管２１ａとを合流させ、その合流部に温度調整弁２３を配置している。
【００３１】
この温度調整弁２３は、貯湯タンク１２内に貯湯された高温（６０℃〜９０℃程度）の温水と、給水配管２１ａからの低温水との混合比率を調整して給湯温水の温度を調整するものである。本例の温度調整弁２３は上記混合比率を調整する弁体をモータ等のアクチュエータにより駆動するようになっており、給湯温水の温度を検出する温度センサ（サーミスタ）２４の検出温度により弁体位置を自動調整して、給湯温水の温度が目標温度に維持されようになっている。給湯配管２２において温度調整弁２３の下流側は、種々な給湯対象の機器、例えば、台所や洗面台、風呂等の機器が接続される。
【００３２】
一方、タンクユニット１０にはガス式の燃焼装置２５が備えられている。この燃焼装置２５は、ガス供給管２６から燃焼室２７内にガスを供給し、このガスを点火装置２８により点火させ、そして、電動送風機２９により燃焼室２７内に送風される燃焼空気を供給ガスに混合して強制燃焼を行わせる。
【００３３】
ガス式の燃焼装置２５の上部に温水加熱室３０が隣接して設置してある。この温水加熱室３０は、その内部の温水とガス式燃焼装置２５の燃焼ガスとを熱交換させて、内部の温水を加熱する熱交換室である。このため、ガス式燃焼装置２５の燃焼ガスが温水加熱室３０の下側の外表面に沿って流れて温水と十分熱交換した後に、燃焼ガスが燃焼装置２５の外部へ排出されるようになっている。ここで、ガス式の燃焼装置２５と温水加熱室３０とにより燃焼式加熱装置を構成している。
【００３４】
なお、ガス供給管２６には、ガス供給の遮断作用の安全性を高めるために、第１電磁弁（元ガス電磁弁）３１と第２電磁弁３２とを直列に設けている。また、燃焼室２７に燃焼の炎を検出する炎センサ（フレームロット）３３を設けて、その検出信号を燃焼制御に使用するようになっている。
【００３５】
そして、温水加熱室３０は温水の温度差による密度差（高温温水の密度＜低温温水の密度）を利用した自然対流によって、温水加熱室３０と貯湯タンク１２との間の温水循環を行うために、貯湯タンク１２の下部と連通する温水入口３４を温水加熱室３０の下部に設け、貯湯タンク１２の上部と連通する温水出口３５を温水加熱室３０の上部に設けている。
【００３６】
また、縦長形状の貯湯タンク１２には、その内部の温水温度を検出する温度センサ（サーミスタ）３６をタンク上下方向の異なる高さに複数（図示の例では５個）設けてある。このタンク上下方向の複数の温度センサ３６の検出信号により、上下方向の温水温度の勾配を判定することができ、そして、この上下方向の温水温度の勾配から、貯湯タンク１２内に所定温度（例えば６０℃）以上の高温温水が必要量あるかどうか、換言すると、貯湯タンク１２内の温水が湯切れ状態にあるかどうかを判定できる。
【００３７】
図２は本実施形態の電気制御ブロック図であり、上記センサ群２４、３３、３６等の検出信号、および給湯装置操作パネル３７の操作信号が電子制御装置３８に入力され、この電子制御装置３８で入力信号に基づく所定の演算処理を行って、図１の各機器（１１、２３、２８、２９、３１、３２）の作動を制御するようになっている。
【００３８】
図３は電子制御装置３８により実行される燃焼装置２５の作動制御例であり、ステップＳ１００にて貯湯タンク１２の湯切れの有無を判定する。この判定は、具体的には、タンク上下方向の複数の温度センサ３６の検出信号により、タンク上下方向の温水温度の勾配を判定し、この上下方向の温水温度の勾配に基づいて貯湯タンク１２内に所定温度（例えば６０℃）以上の高温温水が必要量あるかどうかを判定する。この結果、貯湯タンク１２内に所定温度（例えば６０℃）以上の高温温水が必要量あるときは湯切れ状態でないと判定し、制御ルーチンを終える。
【００３９】
一方、貯湯タンク１２内に所定温度以上の高温温水が必要量なく、湯切れであると判定したときは、次のステップＳ１１０に進み、燃焼装置２５のガス燃焼を開始する。すなわち、燃焼装置２５の両電磁弁３１、３２を開弁し、点火装置２８及び電動送風機２９を作動させて、ガス燃焼を行う。次のステップＳ１２０では、貯湯タンク１２内の湯切れ状態が解消したかどうか、すなわち、貯湯タンク１２内に所定温度以上の高温温水が必要量以上回復したかどうかを判定する。この判定は、上記ステップＳ１００と同様に、タンク上下方向の温水温度の勾配に基づいて行うことができる。
【００４０】
貯湯タンク１２内の湯切れ状態が解消するまで、燃焼装置２５のガス燃焼が継続される。このガス燃焼によって、温水加熱室３０内下側の温水が主に加熱される。そして、加熱されて温度上昇した温水は密度が小さくなるため、自然対流（温度ドラフト力）によって温水加熱室３０内を上昇し、温水加熱室３０の上部の高温温水は上部の温水出口３５から貯湯タンク１２内の上部に流入する。
【００４１】
これにより、貯湯タンク１２内の上部に高温の温水が徐々に溜まっていく。この現象は、ヒートポンプユニット１１で加熱された高温の温水を給湯口１４から貯湯タンク１２内の上部に供給することと全く同じであり、貯湯タンク１２内の湯の温度境界が温水加熱室３０内からの高温の温水の流入により乱されることがない。
【００４２】
そして、貯湯タンク１２内の下部の温水は低温であり、密度が大きいため、下部の温水入口３４から温水加熱室３０内の下部に流入しガス燃焼によって加熱される。
【００４３】
ガス燃焼による上記の温水加熱作用および温水加熱室３０と貯湯タンク１２との間の温水循環作用により、貯湯タンク１２内の温水温度が上昇し、その結果、ステップＳ１２０にて貯湯タンク１２の湯切れが解消した判定されると、ステップＳ１３０に進み、燃焼装置２５の両電磁弁３１、３２を閉弁し、電動送風機２９を停止して、ガス燃焼を停止する。
【００４４】
ところで、本実施形態によると、貯湯タンク１２内の高温温水の量を判定して、高温温水の量が必要量以下に低下した時には燃焼装置２５を始動させて、そのガス燃焼によって温水加熱室３０内の温水を加熱し、それにより、温水加熱室３０内の高温温水が自然対流によって貯湯タンク１２内の上部に流入するので、ヒートポンプユニット１１からの高温の温水と同様に、ガス燃焼による高温の温水が貯湯タンク１２内の上部に溜まっていく。
【００４５】
従って、貯湯タンク１２のタンク容量を特別に大型化しなくても、湯切れの発生を未然に防止でき、実用上、極めて有利である。例えば、貯湯タンク１２のタンク容量を湯切れ防止のために、４人家族の場合に余裕を見て、３００リットル程度に大型化しなくても、本実施形態によると、ヒートポンプユニット１１による温水加熱作用にガス燃焼による温水加熱作用を組み合わせることにより、貯湯タンク１２のタンク容量を４人家族の場合に平均的な１日の使用量の１５０リットル程度に小型化しても、湯切れの発生を防止できる。
【００４６】
また、ガス燃焼による高温温水を自然対流によって貯湯タンク１２内の上部に流入させるから、ヒートポンプユニット１１からの高温の温水とガス燃焼による高温の温水とを切り替えるための制御弁等を特別に必要とせず、全体システム構成を簡素化できる。
【００４７】
また、ガス燃焼による高温温水を自然対流によって貯湯タンク１２内の上部に流入するから、ガス燃焼による高温の温水が貯湯タンク１２内の下部の低温温水と混合することなく、タンク上部に良好に溜めることができ、ガス燃焼による高温の温水を給湯のために有効に利用できる。
【００４８】
なお、本発明者らの実験検討によると、ガス燃焼による高温の温水を貯湯タンク１２の上部に溜めるためには、温水加熱室３０の温水出口３５の位置を、貯湯タンク１２の上下方向寸法に対して２／３以上の上部位置に設定することが好ましいことが分かっている。
【００４９】
また、ヒートポンプユニット１１においては、その給水温度が高くなると、サイクル高圧が上昇して圧縮機動力が増大し、その結果、ＣＯＰ（成績係数）が低下するが、本実施形態によると、ヒートポンプユニット１１による温水加熱作用にガス燃焼による温水加熱作用を組み合わせることにより湯切れを防止できるから、ヒートポンプユニット１１の給水温度を湯切れ防止のために特別に高くする必要がなく、そのため、ヒートポンプユニット１１のＣＯＰを向上できる。
【００５０】
なお、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となり、冷媒として例えば二酸化炭素等を使用する超臨界ヒートポンプサイクルで、ヒートポンプユニット１１を構成する場合には、高圧圧力が特に高いので、ヒートポンプユニット１１の給水温度低下によるＣＯＰの改善効果が大きい。
【００５１】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態による給湯制御のフローチャートであり、給湯配管２２の温度調整弁２３下流側に接続される給湯対象機器の１つである風呂への湯張り制御に関する。
【００５２】
先ず、ステップＳ２００にて操作パネル３７に備えられている風呂湯張りスイッチ（図示せず）が投入されているか判定する。この風呂湯張りスイッチは、風呂への給湯を指示する風呂自動スイッチであり、この風呂湯張りスイッチが投入されると、次のステップＳ２１０にて貯湯タンク１２内の温水が湯張り可能な状態にあるか判定する。
【００５３】
すなわち、操作パネル３７に備えられている風呂湯張り量スイッチ（図示せず）によりユーザーが指示した湯張り量を、やはりユーザーが指示した給湯温度にて貯湯タンク１２内の温水で供給可能かどうかを、温度センサ３６により検出される貯湯タンク１２内の温水の温度勾配に基づいて判定する。
【００５４】
貯湯タンク１２内の温水が湯張り可能な状態でないと判定したときは、ステップＳ２２０に進み燃焼装置２５のガス燃焼を行って、ステップＳ２３０にて、風呂への給湯温度がユーザーの指示した給湯温度（目標温度）となるように温度調整弁２３を制御して、湯張り制御を行う。なお、ステップＳ２１０にて湯張り可能と判定したときはステップＳ２３０に直接進み湯張り制御を行う。
【００５５】
次のステップＳ２４０では、風呂への給湯量を検出する流量センサ、あるいは風呂内の水位に対応する水圧を検出する圧力スイッチ等を用いて湯張りが終了したかどうかを判定する。湯張りが終了するまでステップＳ２３０の湯張り制御を継続し、湯張りが終了すると、ステップＳ２５０に進み、燃焼装置２５のガス燃焼をしている場合は、そのガス燃焼を停止する。
【００５６】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態による給湯制御のフローチャートであり、操作パネル３７に備えられている給湯目標温度設定スイッチ（図示せず）から、貯湯タンク１２内上部の温水温度よりも高温の目標温度が指示されたときの出湯制御に関する。
【００５７】
先ず、ステップＳ３００にて操作パネル３７に備えられている給湯目標温度設定スイッチから高温の目標温度（例えば、８０℃）が指示されたか判定する。
【００５８】
この判定がＹＥＳになると、次のステップＳ３１０にて貯湯タンク１２内の温水が給湯目標温度設定スイッチの指示温度にて出湯可能な状態にあるか判定する。すなわち、給湯目標温度設定スイッチの指示温度による出湯が可能かどうかを、温度センサ３６により検出される貯湯タンク１２内の温水の温度勾配に基づいて判定する。
【００５９】
貯湯タンク１２内の温水が指示温度による出湯可能な状態でないと判定したときは、ステップＳ３２０に進み燃焼装置２５のガス燃焼を行って、ステップＳ３３０で出湯温度がユーザーの指示温度（目標温度）となるように温度調整弁２３を制御して、出湯制御を行う。なお、ステップＳ３１０にて出湯可能と判定したときはステップＳ３３０に直接進み、出湯制御を行う。
【００６０】
次のステップＳ３４０では、出湯開始後の経過時間、出湯流量等の情報、あるいはユーザーの出湯キャンセル操作に基づいて高温出湯が終了したかどうかを判定する。
【００６１】
高温出湯が終了するまでステップＳ３３０の出湯制御を継続し、高温出湯が終了すると、ステップＳ３５０に進み、燃焼装置２５のガス燃焼をしている場合は、そのガス燃焼を停止する。
【００６２】
（第４実施形態）
図６、７は第４実施形態であり、第１実施形態の図１の温水回路に対して次の２点で相違している。
【００６３】
第４実施形態の第１の相違点は、給水配管２１から新たに給水配管２１ｂを分岐して、この給水配管２１ｂを温水加熱室３０の下部に連通させている点である。これにより、給水配管２１ｂから水道水を温水加熱室３０内の下部に直接導入できるようになっている。
【００６４】
第４実施形態の第２の相違点は、貯湯タンク１２の底部の給水入口２０に水道水を導入する給水配管２１の経路において、給水配管２１と、これから分岐される給水配管２１ａ、２１ｂとの分岐点Ａよりも給水入口２０側の部位に給水制御弁３９を追加設置している。この給水制御弁３９は電磁弁等により構成され、図２の電子制御装置３８の出力により電気的に開閉制御される。
【００６５】
なお、第４実施形態において、給水配管２１は本発明の第１給水配管を構成し、給水配管２１ｂは本発明の第２給水配管を構成し、また、給水制御弁３９は本発明の弁手段を構成する。
【００６６】
図７は第４実施形態による制御を示すフローチャートであり、図３の第１実施形態による制御との相違点はステップＳ１１０ａおよびステップＳ１３０ａである。
【００６７】
第４実施形態では図７のステップＳ１００にて貯湯タンク１２の湯切れの有無を判定する。この判定は、図３と同様に複数の温度センサ３６により検出されるタンク上下方向の温水温度に基づいて判定する。貯湯タンク１２内に所定温度以上の高温温水が必要量なく、湯切れであると判定すると、次のステップＳ１１０ａに進み、燃焼装置２５のガス燃焼を開始すると同時に、給水制御弁３９を閉弁する。
【００６８】
次のステップＳ１２０では、貯湯タンク１２内の湯切れ状態が解消したかどうか、すなわち、貯湯タンク１２内に所定温度以上の高温温水が必要量以上回復したかどうかをタンク上下方向の温水温度の勾配に基づいて判定する。貯湯タンク１２内の湯切れ状態が解消するまで、ステップＳ１１０ａによる燃焼装置２５のガス燃焼および給水制御弁３９の閉弁状態が継続される。
【００６９】
ステップＳ１１０ａにおいては、貯湯タンク１２の底部の給水入口２０への水道水の導入を給水制御弁３９により遮断した状態にて燃焼装置２５のガス燃焼を行うので、温水加熱室３０内の下部に給水配管２１ｂから直接導入される水道水を燃焼装置２５の燃焼熱により加熱することになる。
【００７０】
この場合、温水加熱室３０内に水道水の圧力が加わるととともに、貯湯タンク１２内は給水制御弁３９の閉弁により水道水の圧力が直接加わらない。その結果、貯湯タンク１２内の低温の温水が押し出されることがほとんどなく、給水配管２１ｂから直接導入される水道水を温水加熱室３０内で加熱し、この加熱された高温の温水を給湯対象の機器側へ迅速に供給できる。
【００７１】
すなわち、第１実施形態で説明した温水温度差による自然対流に加えて、温水加熱室３０に加わる水道水の圧力を利用して、図６の１点鎖線矢印Ｂに示す温水流れを作ることができるので、燃焼装置２５の燃焼熱により加熱された温水を矢印Ｂの流れにて直ちに給湯対象の機器に供給できる。従って、貯湯タンク１２の湯切れ発生時に、湯切れ解消のための対応を迅速に行うことができる。
【００７２】
そして、給湯対象機器における出湯量の減少、あるいは給湯対象機器における出湯が停止されると、矢印Ｂの温水流れが減少あるいは停止されるので、温水加熱室３０内の温水の温度差を利用した自然対流によって温水加熱室３０と貯湯タンク１２との間の温水循環が行われる。これにより、貯湯タンク１２内にその上部から徐々に高温の温水が溜まっていく。
【００７３】
その結果、貯湯タンク１２内の温水温度が上昇して、ステップＳ１２０にて貯湯タンク１２の湯切れが解消した判定されると、ステップＳ１３０ａに進み、燃焼装置２５の両電磁弁３１、３２を閉弁し、電動送風機２９を停止して、ガス燃焼を停止する。これと同時に、給水制御弁３９を開弁して、貯湯タンク１２の底部に給水配管２１から水道水が直接導入される状態に復帰させる。
【００７４】
なお、第４実施形態において、給水制御弁３９は燃焼装置２５の燃焼作動時に給水配管２１から直接貯湯タンク１２の底部に導入される水道水を制限する役割を果たすものであるから、給水制御弁３９を全閉状態とせずに、少量の開度状態に絞るようにしてもよい。
【００７５】
（第５実施形態）
上記第４実施形態によると、温水加熱室３０内の下部に給水配管２１ｂから直接導入される水道水により矢印Ｂの温水流れが形成され、この温水流れＢの動圧により温水入口３４から温水加熱室３０内に吸い込まれる温水流れが形成される。この温水入口３４から温水加熱室３０内に吸い込まれる温水流れが増大すると、貯湯タンク１２の上部において温水流れＢから分岐して貯湯タンク１２の下部の温水入口３４へ向かう温水流れが増大することになる。このことは、給湯対象機器に向かう温水流れＢの量を減少させることになるから、燃焼装置２５の燃焼作動による迅速な湯切れ解消効果を低減させる。
【００７６】
そこで、第５実施形態では温水流れＢの動圧により温水入口３４から温水加熱室３０内に吸い込まれる温水流れを抑制するものである。図８は第５実施形態であり、上記第４実施形態に対して、貯湯タンク１２下部の低温温水を温水加熱室３０の底部に流入させる温水入口３４と、温水加熱室３０に直接水道水を導入する給水配管２１ｂの通路面積の関係を、温水入口３４の通路面積が給水配管２１ｂの通路面積に比較して小さくるように設定している。
【００７７】
なお、図８の例では、通路面積の大きい給水配管２１ｂの途中部位に通路面積の小さい温水入口３４を接続して、温水加熱室３０に対する給水配管２１ｂと温水入口３４の接続部位を１箇所にしている。
【００７８】
第５実施形態によると、温水入口３４の温水流通抵抗が給水配管２１ｂの温水流通抵抗に比較して大きくなるので、貯湯タンク１２の湯切れ発生時に温水流れＢが形成されても、この温水流れＢの動圧により温水入口３４から温水加熱室３０内に吸い込まれる温水流れの量を抑制できる。
【００７９】
そのため、燃焼装置２５の燃焼作動により加熱された温水のほとんどをそのまま給湯対象機器に供給することができる。従って、第５実施形態では第４実施形態よりも一層、迅速な湯切れ解消効果を発揮できる。なお、第５実施形態による燃焼装置２５の作動制御は第４実施形態の図７と同じでよいので、説明を省略する。
【００８０】
なお、上記第４、第５実施形態では、燃焼装置２５の燃焼作動の間、給水制御弁３９を閉弁しているが、給湯対象機器での出湯が停止されると、温水流れＢがなくなるので、この時点で給水制御弁３９を開弁してもよい。すなわち、燃焼装置２５の燃焼作動継続中であっても、給湯対象機器での出湯が停止された時点で給水制御弁３９を開弁するようにしてもよい。
【００８１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、電気式温水器としてヒートポンプユニット１１を使用する場合について説明したが、貯湯タンク１２内の電気ヒータを配置して貯湯タンク１２内の温水を電気ヒータにより直接加熱する電気式温水器に対して本発明を適用してもよい。
【００８２】
なお、上記各実施形態では、ガス式の燃焼装置２５を用いて温水を加熱する例について説明したが、灯油等の液体燃料を用いる燃焼装置を用いて温水を加熱してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す全体システム図である。
【図２】第１実施形態の電気制御ブロック図である。
【図３】第１実施形態の作動を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態の作動を示すフローチャートである。
【図５】第３実施形態の作動を示すフローチャートである。
【図６】第４実施形態を示す全体システム図である。
【図７】第４実施形態の作動を示すフローチャートである。
【図８】第５実施形態の要部断面図である。
【符号の説明】
１１…ヒートポンプユニット（電気式加熱装置）、１２…貯湯タンク、
２５…燃焼装置、３０…温水加熱室、３４…温水入口、３５…温水出口。
【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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