JP2006057935A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二つの貯湯タンクを備えるときは第１貯湯タンク側に高温の給湯用水を貯えるとともに、中温の給湯用水を積極的に給湯経路に出湯するように構成させることで、早期の湯切れの防止および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】 第１貯湯タンク１０内の上部貯湯温度が第２貯湯タンク１１内の上部貯湯温度よりも低下したときは、第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク１０の最上部に圧送するように構成した。これにより、早期の湯切れの防止および運転効率の低下を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱手段により加熱された給湯用水を貯える二つの貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、貯えられた給湯用水を熱交換させて暖房などの用途に出力したときに得られる中温の給湯用水の消費に関する。

従来、この種の貯湯式給湯装置として、給湯用水を内部に貯える貯湯タンクと、ヒートポンプサイクルからなり、高温冷媒と貯湯タンク内の給湯用水とを熱交換させて加熱する加熱手段と、貯湯タンク内に貯えられた給湯用水を一次側に流通させて二次側に流通する二次側流体を加熱する暖房用熱交換器と、加熱された二次側流体と被加熱流体もしくは加熱物と熱交換する暖房装置とを備えて、貯えられた給湯用水を給湯の用途の他に、この給湯用水を熱源として床暖房、浴室暖房などの暖房の用途に用いた貯湯式給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、高温の給湯用水が貯えられる貯湯タンク内に追い焚き用熱交換器を設け、その追い焚き用熱交換器に浴槽内の浴水を流通させて浴水を追い焚きする浴水追い焚き装置を備え、貯えられた給湯用水を給湯の用途の他に、この給湯用水を熱源として浴水を追い焚きする用途に用いた貯湯式給湯装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１９４３４７号公報 特開２００３−１９４３９７号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２によれば、貯湯タンク内に貯えられた高温の給湯用水の熱エネルギーを暖房用熱交換器や追い焚き用熱交換器で熱交換させると、中温（例えば、２０〜４５℃程度）の給湯用水が貯湯タンク内に戻されることになる。この貯湯タンク内に戻された中温（例えば、２０〜４５℃程度）の給湯用水は再度給湯の用途に使用するには貯湯温度が低下している問題がある。

しかも、中温（例えば、２０〜４５℃程度）の給湯用水が貯湯タンク内に多く貯められてくると、高温の給湯用水の層が貯湯タンク内の上方に移動して早期に湯切れを起こすことがある。因みに、加熱手段の電源に料金設定の安い深夜電力を用いる貯湯式給湯装置では、早期に湯切れが起きると、深夜時間帯以外の昼間時間帯に加熱手段が作動して沸き上げ運転が行われる。これにより、ランニングコストが高くなる。

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、給湯用水を目標貯湯温度（例えば、６５〜９０℃）まで沸き上げる場合、中温（例えば、２０〜４５℃程度）の給湯用水が貯湯タンク内に多く貯められてくると、加熱前の給湯用水の貯湯温度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。

また、貯湯タンクを二つに分けて給湯用水を貯えて、一方の貯湯タンク側を上述した熱交換器で出力させると、もう一方の貯湯タンク内に貯えられた高温の給湯用水が一方の中温の給湯用水で緩和されることで、高温の出湯が阻害されることがある。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、二つの貯湯タンクを備えるときは第１貯湯タンク側に高温の給湯用水を貯えるとともに、中温の給湯用水を積極的に給湯経路に出湯するように構成させることで、早期の湯切れの防止および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。

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、給湯用水を内部に貯える第１貯湯タンク（１０）と、最上部をその第１貯湯タンク（１０）の最下部に連通し、給湯用水を内部に貯える第２貯湯タンク（１１）と、この第２貯湯タンク（１１）内に貯えられた低温の給湯用水を導いて高温冷媒と熱交換させて沸き上げて第１貯湯タンク（１０）の最上部に圧送する加熱手段（２０）と、第１貯湯タンク（１０）内に貯えられた高温の給湯用水と被加熱流体とを熱交換して中温の給湯用水に変換する熱交換器（３０、３５）とを備える貯湯式給湯装置において、
熱交換器（３０、３５）の出力によって第１貯湯タンク（１０）内の貯湯温度が低下したときは、第２貯湯タンク（１１）内の高温の給湯用水と第１貯湯タンク（１０）内の中温の給湯用水とを入れ替えるように構成したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、熱交換器（３０、３５）により給湯用水が被加熱流体と熱交換されて貯湯温度の低いほぼ中温の給湯用水が第１貯湯タンク（１０）内に戻されて増加するが、第２貯湯タンク（１１）内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク（１０）側に入れ替えるように構成したことにより、第２貯湯タンク（１１）内の高温の給湯用水を中温の給湯用水で緩和させることなく給湯の用途に用いることができる。

これにより、早期の湯切れが防止されるとともに、低温の給湯用水を吸い込んで加熱させることができるの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。

請求項２に記載の発明では、第１貯湯タンク（１０）内の上部貯湯温度が第２貯湯タンク（１１）内の上部貯湯温度よりも低下したときは、第２貯湯タンク（１１）内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク（１０）の最上部に圧送するように構成したことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、具体的には、相互のタンク（１０、１１）内の上部貯湯温度を監視することで、第２貯湯タンク（１１）内の高温の給湯用水を中温の給湯用水で緩和させることなく給湯の用途に用いることができる。

請求項３に記載の発明では、一方側に流入する高温の給湯用水と他方側に流入する中温の給湯用水とを混合させて所定温度の給湯用水に調節する第２給湯温度調節手段（１７）と、一方側に流入する第２給湯温度調節手段（１７）で調節された所定温度の給湯用水と他方側に流入する水道水とを混合させて所望する出湯温度に調節する第１給湯温度調節手段（１８、１８ａ）とが設けられ、
第２給湯温度調節手段（１７）は、一方側に第１貯湯タンク（１０）内の高温の給湯用水を流入させ、かつ他方側に第１もしくは第２貯湯タンク（１０、１１）内の中温の給湯用水を流入させるように構成したことを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、中温の給湯用水を給湯の用途に積極的に消費することができる。これにより、早期の湯切れが防止されるとともに、低温の給湯用水を吸い込んで加熱させることができるの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。

請求項４に記載の発明では、第１貯湯タンク（１０）には、高温の給湯用水を取り出す高温取り出し配管（１２）と、第１もしくは第２貯湯タンク（１０）には、中温の給湯用水を取り出す中温取り出し配管（１３）とが設けられ、第２給湯温度調節手段（１７）は、一方側が高温取り出し配管（１２）に接続され、かつ他方側が前記中温取り出し配管（１３）に接続されてい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、具体的には、熱交換器（３０、３５）により熱交換された湯温の低いほぼ中温の給湯用水を中温取り出し配管（１３）から取り出して第２給湯温度調節手段（１７）の他方側に接続させることにより、中温の給湯用水を給湯の用途に積極的に消費することができるので、早期の湯切れが防止されるとともに、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。

請求項５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給湯用水を選択して第２給湯温度調節手段（１７）の他方側に流通するように構成したことを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、中温の給湯用水が貯えられる部位は、第１、第２貯湯タンク（１０、１１）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給湯用水を積極的に取り出すことができる。

請求項６に記載の発明では、熱交換器（３０、３５）は、第１貯湯タンク（１０）内の給湯用水と浴槽内の浴水とを熱交換する追い焚き用熱交換器（３５）であ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、浴水の追い焚きにより熱交換器（３０、３５）で熱交換された給湯用水はほぼ浴水温程度の中温の給湯用水であるため、この中温の給湯用水を給湯の用途に取り出すように構成されることで好適である。これにより、早期の湯切れが防止されるとともに、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。

請求項７に記載の発明では、追い焚き用熱交換器（３５）は、第１貯湯タンク（１０）内の高温の給湯用水が貯えられる部位に配設され、その高温の給湯用水と内部に流通する浴槽内の浴水との両者で熱交換するように構成されることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、例えば、スパイラル状に形成させた追い焚き用熱交換器（３５）を第１貯湯タンク（１０）内に配設することで、浴水との熱交換により第１貯湯タンク（１０）内にほぼ中温の給湯用水が貯えられるが、この中温の給湯用水を給湯の用途に取り出すように構成されることで好適である。これにより、早期の湯切れが防止されるとともに、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。

請求項８に記載の発明では、熱交換器（３０）は、一次側と二次側とが対向流となるように構成され、第１貯湯タンク（１０）内の給湯用水を一次側に流通させて二次側に流通する二次側流体を加熱する熱交換器であり、加熱された二次側流体と被加熱流体もしくは被加熱物のいずれか一方とが熱交換する暖房装置（６０、７０）を具備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、暖房装置（６０、７０）と組み合わせることで、熱交換器（３０）で熱交換された給湯用水がほぼ中温の給湯用水であるため、この中温の給湯用水を給湯の用途に取り出すように構成されることで好適である。これにより、早期の湯切れが防止されるとともに、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。

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貯湯タンク（１０、１１）内の給湯用水を加熱することを特徴としている。

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、給湯用水を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の給湯用水の湯温が低いほど、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、低温の給湯用水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。

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。

（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る。本実施形態の貯湯式給湯装置は、第１および第２貯湯タンク１０、１１内に貯えられた給湯用水を台所、洗面所、浴室などへの給湯機能に用いるとともに、貯えられた高温の給湯用水を熱源として、二次側流体を加熱させて暖房機能に用いている。

まず、給湯機能は、図１に示すように、給湯用水を内部に貯える二つの第１、第２貯湯タンク１０、１１と、第２貯湯タンク１１内の最下部（低温）の給湯用水を第１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を流れる給湯用水を加熱する加熱手段であるヒートポンプユニット２０と、第２貯湯タンク１１側に水道水を導水する給水用配管１６と、第１、第２貯湯タンク１０、１１内の給湯用水を導出する高温取り出し配管１２、中温取り出し配管１３、給湯用配管１４、１５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）とから構成されている。

そして、暖房機能は、第１貯湯タンク１０内の給湯用水が流通する第１流通部３０ａと二次側流体が流通する第２流通部３０ｂとを隣接して設け、かつ給湯用水と二次側流体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熱交換器である暖房用熱交換器３０と、第１貯湯タンク１０内の給湯用水を第１流通部３０ａに流通させて熱交換された給湯用水を第１貯湯タンク１０内に戻すための一次側循環回路３１と、第２流通部３０ｂに二次側流体を流通させるための二次側循環回路３２と、暖房装置である床暖房ユニット６０、暖房ユニット７０と、一次側循環回路３１および二次側循環回路３２を制御する制御装置（給湯制御部４１）から構成されている。

次に、給湯機能を構成する構成部品についてより具体的に説明すると、本実施形態の第１、第２貯湯タンク１０、１１は、二つの縦長形状のタンクを直列に連結したものであり、第１貯湯タンク１０の最下部１０ｃと第２貯湯タンク１１の最上部１１ｃとが連通用配管１９で接続されている。

貯湯タンク１０、１１は、耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）の容器で形成され、外周部に図示しない断熱材が配設され、高温の給湯用水を長時間に渡って保温できるようになっている。また、第２貯湯タンク１１側の底面には導入口１１ｂが設けられ、この導入口１１ｂに給水経路である給水用配管１６が接続されている。

そして、給水用配管１６には、給水温度を検出する給水サーミスタ５１が設けられており、給水用配管１６内の温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようになっている。また、給水用配管１６には、導入口１１ｂに導入される水道水の水圧を所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する図示しない減圧逆止弁が設けられている。

さらに、給水用配管１６の下流端は、導入口１１ｂの他に後述する第１給湯温度調節手段である給湯用混合弁１８の一方の入口側に繋がれ、貯湯タンク１０、１１および給湯用混合弁１８に水道水を導入するようにしている。

一方、第１貯湯タンク１０の最上部には導出口１０ｂが設けられ、この導出口１０ｂには第１貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水のうち、高温の給湯用水を導出するための給湯経路である高温取り出し配管１２が接続されている。

なお、この高温取り出し配管１２の経路途中には空気逃がし弁５８が配設された排出配管１２ａを接続しており、貯湯タンク１０、１１内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク１０、１１内の給湯用水を外部に排出して、貯湯タンク１０、１１等にダメージを与えないようになっている。

さらに、第２貯湯タンク１１の上方には導出口１１ｄが設けられ、この導出口１１ｄには第２貯湯タンク１１内に貯えられた給湯用水のうち、中温の給湯用水を導出するための給湯経路である中温取り出し配管１３が接続されている。

そして、高温取り出し配管１２と中温取り出し配管１３との合流点には第２給湯温度調節手段である高中温水混合弁１７が設けられ、その高中温水混合弁１７の下流側には混合湯経路である給湯用配管１４、１５が接続され、給湯用配管１４、１５の中途に第１給湯温度調節手段である給湯用混合弁１８が設けられている。

また、給湯用配管１４、１５には、導出される給湯用水の湯温を検出する出湯サーミスタ５２、５３、および給湯用配管１５内を導出する給湯用水の流量情報を検出する流量カウンタ５４が設けられ、出湯サーミスタ５２、５３、および流量カウンタ５４により検出された温度情報および流量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。

また、給湯用配管１５の下流端は台所、洗面、浴室などに配置された図示しない給湯水栓、シャワー水栓などに通じており、それらの給湯水栓、シャワー水栓が開弁したときに、使用者が設定した設定温度に調節された給湯用水が出湯される。なお、流量カウンタ５４が給湯用配管１５内の給湯用水の流れを検出したときは、給湯水栓、シャワー水栓等のいずれかで給湯用水が使用されていることである。

高中温水混合弁１７は、給湯用配管１４、つまり、給湯用混合弁１８に導出する給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、高温取り出し配管１２側、中温取り出し配管１３側の開口面積比を調節することで、高温取り出し配管１２から取り出した高温の給湯用水と、中温取り出し配管１３から取り出した中温の給湯用水との混合比を調節するようにしている。

また、同じように、給湯用混合弁１８は、給湯用配管１５に導出する給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、給湯用配管１４側、給水用配管１６側の開口面積比を調節することで、高中温水混合弁１７で調節された給湯用水と給水用配管１６から導水される水道水との混合比を調節するようにしている。つまり、ここで、使用者が設定した設定温度となるように温度調節されている。

そして、これらの混合弁１７、１８は、後述する給湯制御部４１に電気的に接続されており、上記出湯サーミスタ５２、５３、給水サーミスタ５１および後述する貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂにより検出される温度情報に基づいて制御される。因みに、高中温水混合弁１７は、貯湯サーミスタ５５ｂ（中温取り出し配管１３の近傍）により検出された給湯用水の湯温が所定温度（例えば、３０℃）未満のときに、高温取り出し配管１２から取り出した高温の給湯用水を給湯用配管１４に導出するように制御される。

ただし、このときの高中温水混合弁１７は、温度調節されない状態で給湯用配管１４側に導出するように制御される。一方、貯湯サーミスタ５５ｂ（中温取り出し配管１３の近傍）により検出された給湯用水の湯温が所定温度（例えば、３０℃）以上のときに、中温取り出し配管１３から取り出した中温の給湯用水、もしくは中温取り出し配管１３から取り出した中温の給湯用水と高温取り出し配管１２から取り出した高温の給湯用水との両方を給湯用配管１４側に導出するように制御される。

具体的には、給湯用配管１４側に導出する給湯用水の湯温が所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）となるように温度調節されて、中温の給湯用水を積極的に取り出すようにしている。なお、これらの混合弁１７、１８は出湯サーミスタ５２、５３により検出される温度情報に基づいてフィードバック制御を行うように制御される。

また、これらの貯湯タンク１０、１１の外壁面には、給湯用水の貯湯量、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、１０箇所）の貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂが縦方向（タンクの高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１０、１１内に満たされた給湯用水の各水位レベルでの温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようにしている。

従って、給湯制御部４１は、複数の貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂからの温度情報に基づいて、第１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１０，１１内下方の沸き上げられる前の低温の給湯用水との境界位置を検出することができるとともに、各水位レベルでの給湯用水の湯温が検出できる。

なお、複数の貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂのうち、第１貯湯タンク１０内の最上部に設けられた貯湯サーミスタ５５ａは高温の給湯用水を出湯する出湯温度を検出する機能を有している。

ここで、本発明の要部となる構成について説明する。本実施形態では、第１貯湯タンク１０と第２貯湯タンク１１とを連通する連通用配管１９の中途に、流れ方向を切り換える切換弁２５が設けられている。

この切換弁２５は、第１貯湯タンク１０内の上部貯湯温度が第２貯湯タンク１１内の上部貯湯温度よりも低下したときに、第２貯湯タンク１１内に貯えられた高温の給湯用水を第１貯湯タンク１０内の最上部に導入することで、第１貯湯タンク１０内の上部に第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水と入れ替えるように構成している。

より具体的には、切換弁２５の縦方向の一方が第２貯湯タンク１１の最上部１１ｃに連通するように接続され、縦方向の他方が第１貯湯タンク１０の最下部１０ｃに連通するように接続され、横方向の一方が第２貯湯タンク１１内の上方の導入口１１ｅに連通するように接続され、横方向の他方が第１貯湯タンク１０内の最上部の導入口１０ｆに連通するように接続されている。

なお、図中に示す２２は、第１貯湯タンク１０内の中温の給湯用水を第２貯湯タンク１１内に導くための第１導入管であり、図中に示す２３は第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク１０内の最上部１０ｆに導くための第２導入管である。

さらに、図中に示す２４は第３循環ポンプであって、切換弁２５が循環状態に切り換わったときに作動するポンプである。さらに、図中に示す２６は逆止弁であって、第１貯湯タンク１０内の高温の給湯用水が対流で切換弁２５側に流通するのを防止する弁である。

そして、切換弁２５および第３循環ポンプ２４は、後述する給湯制御部４１に電気的に接続されており、上述した貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂにより検出される温度情報に基づいて制御される。因みに、この切換弁２５は、第１貯湯タンク１０内の上方の貯湯温度が第２貯湯タンク１１内の上方の貯湯温度よりも低下したときに、循環状態になるように制御され、図中に示すように、通常状態では第１貯湯タンク１０の最下部１０ｃと第２貯湯タンク１１の最上部１１ｃとが連通している。

そして、循環状態のときは、第１貯湯タンク１０の最下部１０ｃと第２貯湯タンク１１内の上方の導入口１１ｅとが連通し、かつ第１貯湯タンク１０内の最上部の導入口１０ｆと第２貯湯タンク１１の最上部１１ｃとが連通するように流れ方向が切り換えられる。

そして、第３循環ポンプ２４を作動することで、第１貯湯タンク１０内の中温の給湯用水が第２貯湯タンク１１内の上方に圧送され、第２貯湯タンク１１内の上方に貯えられた高温の給湯用水が第１タンク１０内の最上部１０ｆに圧送される。

これにより、第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水と第１貯湯タンク１０内の中温の給湯用水とが入れ替わることになる。従って、第１貯湯タンク１０内の上方には高温の給湯用水が貯められることになる。

次に、第１、第２貯湯タンク１０，１１内の給湯用水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、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。

加熱用熱交換器（図示しない）は、冷媒と給湯用水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）と給湯用水が流れる加熱用流体通路（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給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された対向流式の加熱用熱交換器（図示しない）である。

膨張弁（図示しない）は、加熱用熱交換器（図示しない）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。

また、加熱用熱交換器（図示しない）の加熱用流体通路（図示しない）は、上述した流体加熱用流路２１を介して第１、第２貯湯タンク１０、１１に接続され、図示しない電動ポンプが作動することで、第１、第２貯湯タンク１０、１１内の給湯用水が循環する。

なお、流体加熱用流路２１の上流端が第２貯湯タンク１１の底部１１ａに接続され、流体加熱用流路２１の下流端が第１貯湯タンク１０の上部１０ａに接続されている。これにより、加熱用熱交換器（図示せず）で冷媒との熱交換により加熱された給湯用水が第１貯湯タンク１０の上部１０ａへ送り込まれるため、第１貯湯タンク１０の上部側から第２貯湯タンク１１の下部側へ向かって順次給湯用水に蓄熱されていく。

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されるとともに、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、１１内の給湯用水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給湯用水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℃）の給湯用水を内部に貯えることができる。

次に、暖房機能を構成する構成部品について説明する、まず、一次側循環回路３１は、第１貯湯タンク１０内の高温の給湯用水を暖房用熱交換器３０の第１流通部３０ａに流通させ、暖房用熱交換器３０で熱交換されたほぼ中温（例えば、２０〜４５℃程度）の給湯用水を第１貯湯タンク１０内に戻すための循環回路であり、往き管３３、戻し管３４、および第１循環ポンプ３８から構成されている。

往き管３３は、上流端が第１貯湯タンク１０の上方部１０ｅに接続され、下流端が第１流通部３０ａに接続されている。戻し管３４は、上流端が第１流通部３０ａに接続され、下流端が第２貯湯タンク１１の中温取り出し配管１３の導出口１１ｄ近傍に接続されている。第１循環ポンプ３８は、戻し管３４の中途に配置されており、第１貯湯タンク１０内の給湯用水を第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５６により検出された温度情報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。因みに、第１循環ポンプ３８は、二次側流体の熱交換後の湯温が所定温度となるように回転数を制御するようにしている。

暖房用熱交換器３０は、第１流通部３０ａの上流端が往き管３３に下流端が戻し管３４に接続され、一方の第２流通部３０ｂの上流端が往き管３６に、下流端が戻し管３７に接続されている。従って、暖房用熱交換器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高温の給湯用水の流れ方向と、第２流通部３０ｂを下から上へ向かって流れる二次側流体の流れ方向とが対向する対向流式の熱交換器である。

二次側循環回路３２は、暖房用熱交換器３０で熱交換された二次側流体を床暖房ユニット６０、暖房ユニット７０に流通させる循環回路であり、往き管３６、戻し管３７、バイパス通路３２ａ、第２循環ポンプ３９、および熱交換後サーミスタ５６などから構成されている。

往き管３６は暖房用熱交換器３０で熱交換された二次側流体を床暖房ユニット６０、暖房ユニット７０に導くための往き側回路であり、戻し管３７は、床暖房ユニット６０、暖房ユニット７０で熱交換された二次側流体を第２流通部３０ｂに戻すための戻り側回路であり、バイパス通路３２ａは、後述する熱動弁６２、開閉弁７３がすべて閉弁したときに床暖房ユニット６０、暖房ユニット７０を迂回するバイパス回路である。

第２循環ポンプ３９は、二次側流体を第２流通部３０ｂから床暖房ユニット６０、暖房ユニット７０に流通させる圧送手段であり、床暖房ユニット６０、および暖房ユニット７０の使用台数に基づいて、後述する給湯制御部４１により回転数が制御される。

そして、熱交換後サーミスタ５６は、第２流通部３０ｂを流通する二次側流体の湯温を検出するセンサであり、熱交換後サーミスタ５６により検出された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。

床暖房ユニット６０は、例えば、洗面室や台所などの床に設置し、床パネル６１内の配管６１ａに二次側流体を流通させて被加熱物である床パネル６１を暖める暖房装置であり、配管６１ａに流通する二次側流体を開閉する熱動弁６２、床パネル６１の出口側水温を検出する水温センサ（図示せず）および水温センサにより検出された出口側水温に基づいて熱動弁６２を制御する床暖制御部（図示せず）から構成されている。なお、本実施形態では、床暖房ユニット６０を１台のみ設置したが、二つ以上の複数個それぞれが暖房用熱交換器３０に対して並列に設けても良い。

暖房ユニット７０は、例えば、浴室内や洗面室内の被加熱流体である室内の空気を吸い込んで放熱器７１で加熱させて、温風を吹き出して室内を暖房する暖房装置であり、放熱器７１、送風機７２、放熱器７１に流通する二次側流体を開閉する開閉弁７３、吸い込み温度を検出する吸い込み温度センサ（図示せず）、および吸い込み温度センサにより検出された吸い込み温度に基づいて送風機７２および開閉弁７３を制御する暖房制御部（図示せず）などから構成されている。なお、本実施形態では暖房ユニット７０を１台のみ設置したが、二つ以上の複数個それぞれが暖房用熱交換器３０に対して並列に設けても良い。

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５１〜５３、５５ａ、５５ｂ、５６からの温度情報、各流量カウンタ５４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、高温取り出し配管１２、中温取り出し配管１３、給湯用配管１４、１５、一次側循環回路３１、および二次側循環回路３２内の各種アクチュエータ類を制御するように構成されている。

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）で加熱された給湯用水の湯温を一定温度に保つために、加熱後の給湯用水の温度を検出する貯湯サーミスタ（最上部）５５ａ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。

なお、本実施形態では、中温の給湯用水を取り出すための中温取り出し配管１２を第２貯湯タンク１１に一つ設けたが、これに限らず、図２に示すように、複数の中温取り出し管１３を第２貯湯タンク１１の垂直方向に設けるとともに、そのうちのいずれか一つを選択するための切替弁５９を設けても良い。

これによれば、第２貯湯タンク１１内に貯えられる給湯用水のうち、中温の給湯用水を容易に検出でき、かつ取り出すことができる。さらに、中温取り出し配管１２を第２貯湯タンク１１のみに設けたが、これに限らず、図２に示すように、第１貯湯タンク１０の下方部に設けても良い。

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第１、第２貯湯タンク１０、１１内の給湯用水を加熱して高温（例えば８５℃）の給湯用水が貯えられる。

そして、第１、第２貯湯タンク１０、１１内に貯えられた給湯用水が台所、洗面所、浴室などへ給湯の用途に供されるとともに、貯えられた高温の給湯用水を熱源として、二次側流体を加熱させて床暖ユニット６０、暖房ユニット７０により暖房の用途に供されるものである。

そこで、床暖ユニット６０もしくは暖房ユニット７０を運転したときの装置の作動について説明する。床暖ユニット６０は、図示しない運転スイッチを操作すると熱動弁６２が開弁され、第２循環ポンプ３９が運転する。これにより、配管６１ａに二次側流体が流通する。

なお、暖房ユニット７０は、図示しない運転スイッチを操作すると、開閉弁７３が開弁され、放熱器７１に二次側流体が流通され、その後に送風機７２が作動して放熱器７１で室内空気が加熱される。そして、二次側流体が流通すると、第１循環ポンプ３８が運転されて第１貯湯タンク１０内の高温の給湯用水が第１流通部３０ａに流通され、第１流通部３０ａで二次側流体と熱交換された給湯用水が第１貯湯タンク内１０に戻される。

ここで、第１循環ポンプ３８および第２循環ポンプ３９は、熱交換後サーミスタ５６により検出された二次側流体の湯温が所定温度となるように回転数を制御される。これにより、一次側循環回路３１内に流通する流量が設定されるとともに、二次側循環回路３２内を流通する二次側流体の流量が設定される。

因みに、熱交換後サーミスタ５６により検出された二次側流体の湯温の所定温度は、床暖ユニット６０と暖房ユニット７０では異なるように設定され、例えば、床暖ユニット６０が運転しているときは、約６０℃程度、暖房ユニット７０のみが運転しているときは約８０℃程度にしてある。これは、床暖房に最適となる温度帯の湯温を超えないようにしてある。

これにより、第２流通部３０ｂを流通する二次側流体により暖房用熱交換器３０で熱交換されたほぼ中温の給湯用水が第１貯湯タンク１０内に戻されることになる。また、暖房用熱交換器３０の出力により第１貯湯タンク１０内の貯湯温度が低下してくる。このように、中温の給湯用水が第１貯湯タンク１０内に多く貯められてくると、高温の給湯用水の層が第１貯湯タンク１０内の上方に移動して早期に湯切れを起こすことになったり、湯上り運転のときに加熱前の給湯用水の貯湯温度が高いほど高圧圧力が高くなることで運転効率が低下する問題がある。

そこで、本実施形態では、第１貯湯タンク１０内の上方の貯湯温度が第２貯湯タンク１１内の上方の貯湯温度よりも低下したときは、切換弁２５の流れ方向が循環状態に切り換えられて、第３循環ポンプ２４が作動するように制御されることで、第１貯湯タンク１０内の中温の給湯用水が第２貯湯タンク１１内の上方に圧送され、第２貯湯タンク１１内の上方に貯えられた高温の給湯用水が第１タンク１０内の最上部１０ｆに圧送される。

これにより、第１タンク１０内の上方に常に高温の給湯用水が貯められることになることで早期に湯切れを起こすことはない。ところで、連通用配管１９を介して第１貯湯タンク１０と連通している第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水は、上述した入れ替えをしないときは、第１貯湯タンク１０内の中温の給湯用水によって第２貯湯タンク１１側の高温の給湯用水が緩和されることになるので中温の給湯用水が多くなるのを防止できる。

さらに、本実施形態では、給湯の用途のときに第２貯湯タンク１１内に戻されたほぼ中温の給湯用水を中温取り出し配管１３から取り出すように制御している。具体的には、図示しない給湯水栓もしくはシャワー水栓を開いて、流量カウンタ５４により流量情報が給湯制御部４１に出力されると、高中温水混合弁１７および給湯用混合弁１８が制御されて給湯用水の温度調節を行なう。

より具体的には、高中温水混合弁１７において、貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂにより検出された第１、第２貯湯タンク１０、１１内の貯湯温度が所定温度（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給湯用水と高温取り出し配管１２から取り出される高温の給湯用水との両方から混合させて所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）以上の湯温の給湯用水を給湯用配管１４に流通するように制御される。

これにより、中温の給湯用水が給湯用配管１４に多く流通されることで第２貯湯タンク１１内の下方には給水用配管１６から低温の水道水が導水される。なお、例えば、ヒートポンプユニット２０の沸き上げ直後や床暖ユニット６０もしくは暖房ユニット７０を運転させないときは、貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂにより検出された第１、第２貯湯タンク１０、１１内の給湯用水の湯温が所定温度（例えば、３０℃）未満のときがある。このときは、高温取り出し配管１２から取り出される高温の給湯用水をそのまま給湯用配管１４に流通するように制御される。

そして、給湯用混合弁１８において、給水サーミスタ５１および出湯サーミスタ５２、５３により検出された温度情報に基づいて、高中温水混合弁１７で温度調節された給湯用水と給水用配管１６からの水道水を混合させて設定温度に調節された給湯用水を出湯するものである。

なお、給湯用配管１５から給湯用水を出湯する給湯のときに、中温の給湯用水の消費が少ないときは、貯湯タンク１０、１１内の中温の給湯用水は時間経過とともに、その給湯用水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。

以上の第１実施形態による貯湯式給湯装置によれば、暖房用熱交換器３０により給湯用水が被加熱流体と熱交換されて貯湯温度の低いほぼ中温の給湯用水が第１貯湯タンク１０内に戻されて増加するが、第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク１０の最上部に圧送するように構成したことにより、第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク１０側の中温の給湯用水で緩和させることなく給湯の用途に用いることができる。

また、第１貯湯タンク１０側の早期の湯切れが防止されるとともに、低温の給湯用水を吸い込んで加熱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、高温の給湯用水と中温の給湯用水とを混合させて所定温度の給湯用水に調節する高中温水混合弁１７を設けて、一方側に第１貯湯タンク１０内の高温の給湯用水を流入させ、かつ他方側に第１もしくは第２貯湯タンク１０、１１内の中温の給湯用水を流入させるように構成したことにより、中温の給湯用水を給湯の用途に積極的に消費することができる。

これにより、早期の湯切れが防止されるとともに、低温の給湯用水を吸い込んで加熱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。

より、具体的には、高温の給湯用水を取り出す高温取り出し配管１２と、第１もしくは第２貯湯タンク１０には、中温の給湯用水を取り出す中温取り出し配管１３とを設け、高中温水混合弁１７は、一方側が高温取り出し配管１２に接続され、かつ他方側が中温取り出し配管１３に接続されていることにより、暖房用熱交換器３０により熱交換された湯温の低いほぼ中温の給湯用水を中温取り出し配管１３から取り出して高中温水混合弁１７の他方側に接続させることにより、中温の給湯用水を給湯の用途に積極的に消費することができる。

また、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給湯用水を選択して高中温水混合弁１７の他方側に流通するように構成したことにより、中温の給湯用水が貯えられる部位は、第１、第２貯湯タンク１０、１１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給湯用水を積極的に取り出すことができる。

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第１、第２貯湯タンク１０、１１内の給湯用水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、給湯用水を目標温度（例えば、６５〜９０℃）まで加熱する場合、加熱前の給湯用水の湯温が低いほど、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、低温の給湯用水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。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、第１、第２貯湯タンク１０、１１内に貯えられた給湯用水を台所、洗面所、浴室などへ給湯機能に用いるとともに、貯えられた高温の給湯用水を熱源として、二次側流体を加熱させて暖房機能に用いたが、これに限らず、暖房機能の他に浴水を追い焚きする機能に用いても良い。

本実施形態では、第１、第２貯湯タンク１０、１１内に貯えられた給湯用水を台所、洗面所、浴室などへ給湯機能に用いるとともに、貯えられた高温の給湯用水およびこれを熱源として、浴槽へのお湯張りおよびお湯張りされた浴水を追い焚きする機能を有するものである。図３は本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。なお、ここで、第１実施形態と同じ構成のものは同一の符号で示すとともにその構成の説明は省略する。

本実施形態の貯湯式給湯装置は、図３に示すように、給湯機能の構成に浴槽へのお湯張りをする構成部品と、浴槽内の浴水を追い焚きする機能の構成部品を設けたものである。まず、お湯張り機能における構成部品について説明する。

このお湯張り機能は給湯用配管１４ａ、１５ａを介して給湯用水と水道水とを混合させて浴槽へ出湯するものであり、お湯張りを含めて差し湯およびたし湯することができるようにしている。具体的には、給湯用配管１４から分岐した給湯用配管１４ａ、１５ａを浴水循環回路８１に設けられた分岐点８２ａに接続している。

そして、給湯用配管１４ａの下流端と給水用配管１６の合流部位において第１給湯温度調節手段であるお湯張り用混合弁１８ａが設けられ、そのお湯張り用混合弁１８ａの出口側に給湯用配管１５ａが接続されている。そして、その給湯用配管１５ａには、上流側から順に、お湯張り用給湯サーミスタ５３ａ、お湯張り用開閉弁５７、お湯張り用流量カウンタ５４ａ、逆止弁８０が設けられている。

お湯張り用混合弁１８ａは、上述した給湯用混合弁１８と同じように、給湯用配管１５ａ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、高中温水混合弁１７で温度調節された給湯用水と給水用配管１６から導水される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。

さらに、お湯張り用混合弁１８ａは、後述する給湯制御部４１に電気的に接続されており、上述した給水サーミスタ５１、出湯サーミスタ５２、およびお湯張り用給湯サーミスタ５３ａ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。

また、お湯張り用開閉弁５７は、後述する給湯制御部４１により制御され、給湯用配管１５ａに流れる混合湯を開閉する電磁弁である。お湯張り用流量カウンタ５４ａは給湯用配管１５ａ内に流れる混合湯流量を検出するものであり、このお湯張り用流量カウンタ５４ａにより検出された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。そして、逆止弁８０は浴水循環回路８１内の浴水が給湯用配管１５ａ内に流通させないための弁である。

なお、お湯張り用開閉弁５７を開弁させて浴槽にお湯張り、差し湯、たし湯をするときは、後述する開閉弁８６も開弁するように制御されるとともに、水圧スイッチ８５により検出された水位レベルが所定レベルに達したときに、お湯張り用開閉弁５７および開閉弁８６が閉弁されて設定流量の混合湯が浴槽内にお湯張りされることになる。また、差し湯、たし湯は、お湯張り用流量カウンタ５４ａにより検出された流量情報に基づいて所定の流量の混合湯が出湯されるように制御される。

次に、追い焚き機能の構成部品について説明する。浴水循環回路８１は、浴槽内の浴水を熱交換器である追い焚き用熱交換器３５に流通させる循環回路であり、追い焚き用熱交換器３５、往き管８２、戻り管８３、およびバイパス管８４から構成されている。

また、往き管８２には、上流側から順に、水圧スイッチ８５、開閉弁８６、第３循環ポンプ８７、浴水温サーミスタ８８、流水スイッチ８９、および追い焚き三方弁９０が設けられている。また、戻り管８３には、下流側に追い焚きサーミスタ９１が設けられている。

本実施形態の追い焚き用熱交換器３５は、例えば、パイプからなりスパイラル状に形成した配管で熱交換器を構成し、第１貯湯タンク１０内の上方に配設したものである。これによれば、第１貯湯タンク１０内の高温の給湯用水と浴水とが熱交換されるものである。また、水圧スイッチ８５は、浴槽内にお湯張りされた浴水の湯量、言い換えれば浴槽内の水位レベルを求めるための水圧を検出するセンサである。

開閉弁８６は浴水循環回路８１を開閉する電磁弁であり、第３循環ポンプ８７は浴槽内の浴水を追い焚き用熱交換器３５に圧送する電動ポンプである。浴水温サーミスタ８８は、往き管８２を流通する浴水の湯温を検出する水温センサである。

流水スイッチ８９は、追い焚き三方弁９０側の方向に浴水および後述する給湯用水が流通しているか否かを検出するための流水センサである。追い焚き三方弁９０は、浴水を追い焚き用熱交換器３５に流通させるか、追い焚き用熱交換器３５を迂回するバイパス管８４のいずれか一方に流通方向を切り換えるための切換弁である。追い焚きサーミスタ９１は、戻り管９３を流通する浴水の湯温を検出する水温センサであり、浴槽内に戻される浴水温度である。

なお、水圧スイッチ８５、流水スイッチ８９、浴水温サーミスタ８８および追い焚きサーミスタ９１は、それぞれの容積情報、流水情報および温度情報を後述する給湯制御部４１に出力するようにされ、開閉弁８６、第３循環ポンプ８７および追い焚き三方弁９０は後述する給湯制御部４１により制御される。

また、お湯張り後に浴槽内の浴水の温度を検出するときは、追い焚き三方弁９０をバイパス管８４側に流れ方向を切り換えるとともに、第３循環ポンプ８７を作動させることで、浴槽内の浴水が往き管８２、バイパス管８４、戻り管８３、浴槽内の順に循環されて浴水温サーミスタ８８により浴水の湯温を検出するようにしている。

また、追い焚きするときは、追い焚き三方弁９０の流れ方向を追い焚き用熱交換器３５側に切り換えることで、浴槽内の浴水が往き管８２、追い焚き用熱交換器３５、戻り管８３、浴槽内の順に循環されて、浴水温サーミスタ８８により検出された浴水の湯温が所定温度になるまで循環させるように制御される。

次に、以上の構成による貯湯式給湯装置の浴水を追い焚きする作動について説明する。追い焚きスイッチ（図示せず）を操作しておくと、所定時間毎に浴水温度を検出して、その浴水温度が追い焚き設定温度に未達であれば浴水を加熱するように作動する。つまり、給湯制御部４１により、所定時間後に追い焚き三方弁９０、開閉弁８６、第３循環ポンプ８７が作動して浴槽内の浴水を往き管８２、バイパス管8４、戻り管８３の順に循環させる。

このときに、浴水温サーミスタ８８により浴水温を検出する。検出された浴水温が追い焚き設定温度以下であると、追い焚き三方弁９０の流れ方向を追い焚き用熱交換器３５側に切り換えて浴水を追い焚き用熱交換器３５に流通させる。

これにより、浴水が給湯用水熱エネルギーを受けて加熱される。そして、浴水温が設定温度に達すると、追い焚き三方弁９０の流れ方向がバイパス管８４側に切り換えられるとともに、開閉弁８６が閉弁、第３循環ポンプ８７が停止する。これにより、浴水が追い焚き設定温度を維持するように保温されるものである。

この浴水の追い焚きにより、第１貯湯タンク１０内に浴水温と同程度のほぼ中温の給湯用水が貯えられることになるが、第１実施形態と同じように、第１貯湯タンク１０内の上方の貯湯温度が第２貯湯タンク１１内の上方の貯湯温度よりも低下したときは、切換弁２５の流れ方向が循環状態に切り換えられて、第３循環ポンプ２４が作動するように制御されることで、第１貯湯タンク１０内の中温の給湯用水が第２貯湯タンク１１内の上方に圧送され、第２貯湯タンク１１内の上方に貯えられた高温の給湯用水が第１タンク１０内の最上部１０ｆに圧送される。

これにより、第１タンク１０内の上方に常に高温の給湯用水が貯められることになる。そして、給湯のときに、貯えられた中温の給湯用水を中温取り出し配管１３から積極的に取り出すことで、第２貯湯タンク１１内の下方部には給水用配管１６から低温の水道水が導水される。これにより、沸き上げ運転のときに中温の給湯用水を吸い込むことはない。

また、本実施形態では、浴槽へお湯張りを行なうことで第１、第２貯湯タンク１０、１１内に貯えられた中温の給湯用水を積極的にも消費できる。因みに、浴槽内に給湯用水をお湯張りするときの作動について説明する。

お湯張りスイッチ（図示せず）を操作することにより、給湯制御部４１により、お湯張り用開閉弁５７、開閉弁８６を開弁させる。これにより、給湯用配管１５ａの上流端の水栓が開弁されたことになるため、流量カウンタ５４ａにより流量情報が給湯制御部４１に出力されると、高中温水混合弁１７および追い焚き用用混合弁１８ａが制御されて給湯用水の温度調節を行なう。

具体的には、第１実施形態と同様に、高中温水混合弁１７において、貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｂにより検出された第１、第２貯湯タンク１０、１１内の貯湯温度が所定温度（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給湯用水と高温取り出し配管１２から取り出される高温の給湯用水との両方から混合させて所定温度（例えば、設定温度＋５℃程度）以上の湯温の給湯用水を給湯用配管１４，１４ａに流通するように制御される。

これにより、中温の給湯用水が給湯用配管１４，１４ａに多く流通されることで第２貯湯タンク１１内の下方部には給水用配管１６から低温の水道水が導水される。次に、追い焚き用混合弁１８ａにおいて、給水サーミスタ５１および出湯サーミスタ５２、５３ａにより検出された温度情報に基づいて、高中温水混合弁１７で温度調節された給湯用水と給水用配管１６からの水道水を混合させて追い焚き設定温度に調節された給湯用水を出湯するものである。

以上の第２実施形態の貯湯式給湯装置によれば、追い焚き用熱交換器３５により浴水を追い焚きすることで、熱交換された湯温の低いほぼ中温の給湯用水が第１貯湯タンク１０内に貯められるが、第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク１０の最上部に圧送するように構成したことにより、第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水を第１貯湯タンク１０側の中温の給湯用水で緩和させることなく給湯の用途に用いることができる。

また、第１貯湯タンク１０側の早期の湯切れが防止されるとともに、低温の給湯用水を吸い込んで加熱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。

さらに、給湯およびお湯張りにおいて中温の給湯用水を積極的に消費することで第１実施形態と同様に早期の湯切れが防止されるとともに、低温の給湯用水を吸い込んで加熱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。

なお、本実施形態では、追い焚き用熱交換器３５を第１貯湯タンク１０内に配設させたが、これに限らず、第１実施形態の暖房用熱交換器３０のように、第１、第２貯湯タンク１０、１１の外部に設置して、第２流通部３０ｂに浴水を流通するように構成しても良い。

（第３実施形態）
以上の実施形態では、第１、第２貯湯タンク１０、１１とを連通する連通用配管１９、流れ方向を切り換える切換弁２５、この切換弁２５に接続する第１導入管２２、第２導入管２３、および第３循環ポンプ２４を設けて、第１貯湯タンク１０内の上部貯湯温度が第２貯湯タンク１１内の上部貯湯温度よりも低下したときに、第１貯湯タンク１０内の上部に第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水と入れ替えるように、切換弁２５と第３循環ポンプ２４とを制御するようにしたが、これに限らず、ヒートポンプユニット２０内に設けられた電動ポンプ（図示せず）を用いるように構成しても良い。

具体的には、図４に示すように、流体加熱用流路２１の吸入側の中途と連通用配管１９の中途に切換弁２５を設けている。より具体的には、切換弁２５が、通常状態およびヒートポンプユニット２０の沸き上げ運転のときに、第１貯湯タンク１０の最下部１０ｃと第２貯湯タンクの最上部１１ｃとが連通し、かつ第２貯湯タンク１１の底部１１ａとヒートポンプユニット２０の入口側とが連通するように配設されるとともに、循環状態のときに、第２貯湯タンクの最上部１１ｃとヒートポンプユニット２０の入口側とが連通するように配設している。

そして、図中に示す２７、２８は、第２貯湯タンク１１の底部１１ａと第１貯湯タンク１０の最下部１０ｃとを連通するバイパス配管２７であり、そのバイパス配管２７を開閉する開閉弁２８が設けられている。この開閉弁２８は、通常状態およびヒートポンプユニット２０の沸き上げ運転のときに閉弁し、循環状態のときに開弁するように制御される。なお、ヒートポンプユニット２０内に設けられた電動ポンプ（図示せず）も循環状態のとき、および沸き揚げ運転のときに作動する。

これにより、第１貯湯タンク１０内の上部貯湯温度が第２貯湯タンク１１内の上部貯湯温度よりも低下したときの循環状態のときは、第２貯湯タンク１１内の高温の給湯用水が、第２貯湯タンク１１の最上部１１ｃ→連通用配管１９→切換弁２５→流体加熱用流路２１の吸入側→ヒートポンプユニット２０→第１貯湯タンク１０の上部１０ａの順に圧送される。

一方、第１貯湯タンク１０内の中温の給湯用水が、第１貯湯タンク１０の最下部１０ｃ→バイパス配管２７→第２貯湯タンク１１の底部１１ａの順に圧送される。従って、以上の第１、第２実施形態と同じように第１タンク１０内の上方に常に高温の給湯用水が貯められることになることで早期に湯切れを起こすことはない。さらに、ヒートポンプユニット２０の電動ポンプを用いることで第３循環ポンプ２４を設ける必要はない。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、本発明を第１実施形態では給湯機能と暖房機能との組み合わせ、第２実施形態では、給湯機能とお湯張りおよび追い焚き機能との組み合わせた貯湯式給湯装置に適用させたが、給湯機能と暖房機能とお湯張りおよび追い焚き機能とを組み合わせた貯湯式給湯装置に適用させても良い。また、暖房機能を温風器で構成したが、これらの他に浴室乾燥器、衣類乾燥器にも適用できる。

さらに、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。

本発明の第１実施形態における貯湯式給湯器の全体構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態の変形例における貯湯式給湯器の全体構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態における貯湯式給湯器の全体構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態における貯湯式給湯器の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１０…第１貯湯タンク
１１…第２貯湯タンク
１２…高温取り出し配管
１３…中温取り出し配管
１７…高中温水混合弁（第２給湯温度調節手段）
１８…給湯用混合弁（第１給湯温度調節手段）
１８ａ…追い焚き用混合弁（第１給湯温度調節手段）
２０…ヒートポンプユニット（加熱手段）
３０…暖房用熱交換器（熱交換器）
３５…追い焚き用熱交換器（熱交換器）
６０…床暖房ユニット（暖房装置）
７０…暖房ユニット（暖房装置）

Claims (9)

1. 給湯用水を内部に貯える第１貯湯タンク（１０）と、
   最上部を前記第１貯湯タンク（１０）の最下部に連通し、給湯用水を内部に貯える第２貯湯タンク（１１）と、
   前記第２貯湯タンク（１１）内に貯えられた低温の給湯用水を導いて高温冷媒と熱交換させて沸き上げて前記第１貯湯タンク（１０）の最上部に圧送する加熱手段（２０）と、
   前記第１貯湯タンク（１０）内に貯えられた高温の給湯用水と被加熱流体とを熱交換して中温の給湯用水に変換する熱交換器（３０、３５）とを備える貯湯式給湯装置において、
   前記熱交換器（３０、３５）の出力によって前記第１貯湯タンク（１０）内の貯湯温度が低下したときは、前記第２貯湯タンク（１１）内の高温の給湯用水と前記第１貯湯タンク（１０）内の中温の給湯用水とを入れ替えるように構成したことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記第１貯湯タンク（１０）内の上部貯湯温度が前記第２貯湯タンク（１１）内の上部貯湯温度よりも低下したときは、前記第２貯湯タンク（１１）内の高温の給湯用水を前記第１貯湯タンク（１０）の最上部に圧送するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 一方側に流入する高温の給湯用水と他方側に流入する中温の給湯用水とを混合させて所定温度の給湯用水に調節する第２給湯温度調節手段（１７）と、
   一方側に流入する前記第２給湯温度調節手段（１７）で調節された所定温度の給湯用水と他方側に流入する水道水とを混合させて所望する出湯温度に調節する第１給湯温度調節手段（１８、１８ａ）とが設けられ、
   前記第２給湯温度調節手段（１７）は、一方側に前記第１貯湯タンク（１０）内の高温の給湯用水を流入させ、かつ他方側に前記第１もしくは第２貯湯タンク（１０、１１）内の中温の給湯用水を流入させるように構成した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。
4. 前記第１貯湯タンク（１０）には、高温の給湯用水を取り出す高温取り出し配管（１２）と、前記第１もしくは第２貯湯タンク（１０）には、中温の給湯用水を取り出す中温取り出し配管（１３）とが設けられ、
   前記第２給湯温度調節手段（１７）は、一方側が前記高温取り出し配管（１２）に接続され、かつ他方側が前記中温取り出し配管（１３）に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
5. 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給湯用水を選択して前記第２給湯温度調節手段（１７）の他方側に流通するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記熱交換器（３０、３５）は、前記第１貯湯タンク（１０）内の給湯用水と浴槽内の浴水とを熱交換する追い焚き用熱交換器（３５）であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記追い焚き用熱交換器（３５）は、前記第１貯湯タンク（１０）内の高温の給湯用水が貯えられる部位に配設され、その高温の給湯用水と内部に流通する浴槽内の浴水との両者で熱交換するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。
8. 前記熱交換器（３０）は、一次側と二次側とが対向流となるように構成され、前記第１貯湯タンク（１０）内の給湯用水を一次側に流通させて二次側に流通する二次側流体を加熱する熱交換器であり、加熱された二次側流体と被加熱流体もしくは被加熱物のいずれか一方とが熱交換する暖房装置（６０、７０）を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
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前記第１、第２貯湯タンク（１０、１１）内の給湯用水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。

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