JP2014016077A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物を加熱可能な熱交換器を備えた貯湯式給湯機におけるエネルギー効率を向上すること。
【解決手段】本発明の貯湯式給湯機１００は、利用側熱交換器２２に熱源水を送って被加熱物を加熱する加熱動作を実施する場合に、貯湯タンク１０の上部領域から取り出された湯を熱源水として利用側熱交換器２２を通過させた後に貯湯タンク１０の上部領域に流入させる第一の熱源水循環運転、貯湯タンク１０の上部領域から取り出された湯を熱源水として利用側熱交換器２２を通過させた後に貯湯タンク１０の下部領域に流入させる第二の熱源水循環運転、加熱手段（ヒートポンプユニット６０）で加熱されて生成した湯を熱源水として利用側熱交換器２２を通過させた後に加熱手段で再加熱して再循環させる第三の熱源水循環運転、の何れかを所定の規則に従って選択して実施する制御手段（制御部７０）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

上層側の湯と下層側の水とを積層状態で貯留可能な貯湯タンク内に貯留した低温水を底部から流出させ、この低温水をヒートポンプ式加熱源等の加熱手段にて沸き上げて貯湯タンクの上部に戻す沸き上げ運転を行うことにより、貯湯タンク内に湯を貯える貯湯式給湯機において、被加熱物（例えば、浴槽に貯留された浴槽水）を加熱するための熱交換器を備え、貯湯タンクから取り出した湯を熱源水として上記熱交換器を経由させて貯湯タンクに戻す加熱動作を行うことにより、例えばふろの追焚きや保温を可能とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１９７９５８号公報

上記のように、貯湯タンクの湯水を使用してふろの追焚きを行った場合、貯湯タンクの上部から高温の湯が熱交換器に供給され、この熱交換器で熱交換されて温度低下して、３０℃〜５０℃程度の中間温度の温水（中温水）となって貯湯タンクの下部に戻る。このため、貯湯タンクには、その上下方向中間部に中温水が溜まっている場合が多い。特に、前日の残り湯からの追焚き時では貯湯タンク内の湯量が大幅に低下し、中温水がさらに多量に貯湯タンクの下部に生成する。その場合、低下した貯湯タンクの蓄熱量を補填するため、ヒートポンプ式加熱源を起動して沸き上げ運転を行うようにしている。しかしながら、貯湯タンク内の中間部分に多量の中温水が生じて、貯湯タンク内の湯温が低下すると、貯湯タンク内の温度境界層が乱れてしまう可能性がある。また、多量の中温水が溜まった状態で沸き上げ運転を行うと、中温水がヒートポンプ式加熱源に供給される。このような中温水をヒートポンプ式加熱源にて加熱した場合、効率が悪く、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）を低下させることになるという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、被加熱物を加熱可能な熱交換器を備えた貯湯式給湯機におけるエネルギー効率を向上することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、上層側の湯と下層側の水とを積層状態で貯留可能な貯湯タンクと、被加熱物を熱源水と熱交換することにより加熱する熱交換器と、貯湯タンクの上部領域から取り出された湯を熱源水として熱交換器に送り、熱交換器を通過した熱源水を貯湯タンクの上部領域に流入させる第一の熱源水循環運転を行う手段と、貯湯タンクの上部領域から取り出された湯を熱源水として熱交換器に送り、熱交換器を通過した熱源水を貯湯タンクの下部領域に流入させる第二の熱源水循環運転を行う手段と、加熱手段で加熱されて生成した湯を熱源水として熱交換器に送り、熱交換器を通過した熱源水を加熱手段に送って加熱手段で再加熱して再循環させる第三の熱源水循環運転を行う手段と、熱交換器に熱源水を送って被加熱物を加熱する加熱動作を実施する場合に、所定の規則に従って、第一の熱源水循環運転、第二の熱源水循環運転、第三の熱源水循環運転の何れかを選択して実施する制御手段とを備えたものである。

本発明によれば、被加熱物を加熱可能な熱交換器を備えた貯湯式給湯機におけるエネルギー効率を向上することが可能となる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における沸き上げ運転時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における第一の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における第二の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における第二の熱源水循環運転の他の形態による浴槽加熱動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機における第三の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機における給湯動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機における下部循環動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機における下部循環付き第二の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機における下部循環付き第二の熱源水循環運転の他の形態による浴槽加熱動作時の回路構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。図１に示すように、本実施形態の貯湯式給湯機１００は、貯湯ユニット１と、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニット６０とを備えている。貯湯ユニット１と、ヒートポンプユニット６０とは、ヒートポンプ入口配管４１とヒートポンプ出口配管４２と図示しない電気配線とを介して接続されている。また、貯湯ユニット１には、制御部７０（制御手段）が内蔵されている。貯湯ユニット１およびヒートポンプユニット６０が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部７０により制御される。制御部７０は、例えば浴室や台所に設置されるリモコン装置等のユーザーインターフェース装置と相互に通信可能に接続される。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット６０は、貯湯ユニット１から導かれた水を加熱する（沸き上げる）ための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、沸き上げ用熱交換器６２、膨張弁６３および空気熱交換器６４を作動媒体循環配管６５にて環状に接続し、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を構成している。沸き上げ用熱交換器６２は、ヒートポンプサイクルを構成する作動媒体循環配管６５を流れる作動媒体と貯湯ユニット１から導かれた水との間で熱交換を行うためのものである。ヒートポンプユニット６０で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、作動媒体として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。

貯湯ユニット１には、以下の各種部品や配管などが内蔵されている。貯湯タンク１０は、湯水を貯留するためのものである。貯湯タンク１０の下部に設けられた給水口１４には、水道等の外部の水源からの水を供給するための給水配管２が減圧弁４を介して接続されている。貯湯タンク１０の上部に設けられた第一上部口１５には、第二のタンク上部配管４４が接続されている。第二のタンク上部配管４４の途中から分岐して延びた給湯配管３は、給湯混合弁５およびふろ混合弁６にそれぞれ接続されている。給湯混合弁５およびふろ混合弁６には、更に、減圧弁４の下流側の給水配管２が接続されている。給湯混合弁５は、貯湯タンク１０の第一上部口１５から取り出されて給湯配管３を通って供給された高温の湯と、給水配管２から供給される低温水とを混合し、使用者が設定した給湯温度となるようにその混合比を調整する。給湯混合弁５で混合された湯は、混合給湯配管９を経由して、例えば蛇口、シャワー等の給湯先８０へ供給される。ふろ混合弁６は、貯湯タンク１０の第一上部口１５から取り出されて給湯配管３を通って供給された高温の湯と、給水配管２から供給される低温水とを混合する。ふろ混合弁６で混合された湯は、浴槽水循環回路５１を経由して、浴槽５０内へ供給される。

ヒートポンプユニット６０を用いて加熱されて生成された湯（高温水）が第一上部口１５から貯湯タンク１０内に流入し、給水配管２からの低温水が給水口１４から貯湯タンク１０内に流入することにより、貯湯タンク１０内には、上層側が高温で下層側が低温となるように温度成層が形成されて湯水を貯留可能になっている。貯湯タンク１０の表面には、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検出するため、複数の貯湯温度センサ（図示せず）がそれぞれ異なる高さ位置に取り付けられている。制御部７０は、それらの貯湯温度センサにより取得された貯湯タンク１０内の高さ方向の温度分布に基づいて、貯湯タンク１０内の貯湯量（蓄熱量）を算出することができ、その貯湯量に基づいて、後述する沸き上げ運転の開始および停止などが制御される。

また、貯湯ユニット１内には、熱源循環ポンプ２１および利用側熱交換器２２が内蔵されている。熱源循環ポンプ２１は、各種配管に湯水を循環させるためのポンプである。利用側熱交換器２２は、貯湯タンク１０あるいはヒートポンプユニット６０から供給される湯を熱源水とし、この熱源水と熱交換することにより被加熱物を加熱するための熱交換器である。浴槽水循環回路５１は、浴槽５０から導出した湯水（浴槽水）を、利用側熱交換器２２を経由させて、浴槽５０に戻すように配設されている。浴槽水循環回路５１の途中には、浴槽水を循環させるための二次側循環ポンプ５２と、浴槽５０から出た浴槽水の温度を検知する浴槽出口側温度センサ５３（浴槽温度検知手段）とが設置されている。このように、本実施形態では、利用側熱交換器２２の二次側の構成として、浴槽５０内の浴槽水を循環させる浴槽水循環回路５１を備え、利用側熱交換器２２にて浴槽水を加熱するものを例に説明するが、本発明における利用側熱交換器は、浴槽水以外の被加熱物（例えば、暖房用循環水など）を加熱するものであってもよい。

次に、貯湯ユニット１が備える弁類および配管類について説明する。貯湯ユニット１は、第一の三方弁３１（第一の流路切替手段）と、第二の三方弁３２（第二の流路切替手段）と、四方弁３３（第三の流路切替手段）とを有している。第一の三方弁３１および第二の三方弁３２は、それぞれ、湯水が流入する２つの入口（ａポート、ｂポート）と、湯水が流出する１つの出口（ｃポート）とを有する流路切替手段であり、ａポートもしくはｂポートのどちらかから湯水が流入するように湯水の経路を切り替え可能に構成されている。四方弁３３は、湯水が流入する２つの入口（ｂポート、ｃポート）と、湯水が流出する２つの出口（ａポート、ｄポート）とを有する流路切替手段であり、４つの経路、すなわち、ｂ−ａ経路、ｂ−ｄ経路、ｃ−ａ経路、ｃ−ｄ経路の間で流路形態を切り替え可能に構成されている。

また、貯湯ユニット１は、タンク下部配管４０、第一のタンク上部配管４３、第二のタンク上部配管４４、下部戻し配管４５、利用側熱交換器一次側入口配管４６、利用側熱交換器一次側出口配管４７、バイパス配管４８および上部戻し配管４９を有している。

タンク下部配管４０は、貯湯タンク１０の下部に設けられた第一下部口１６と、第一の三方弁３１のａポートとを接続する流路である。ヒートポンプ入口配管４１は、第一の三方弁３１のｃポートとヒートポンプユニット６０の入口側（入水口）とを接続する流路である。ヒートポンプ出口配管４２は、ヒートポンプユニット６０の出口側（出湯口）と、四方弁３３のｃポートとを接続する流路である。第一のタンク上部配管４３は、貯湯タンク１０の上部領域（中間より上側の領域）に設けられた第二上部口１８と、第二の三方弁３２のａポートとを接続する流路である。第二のタンク上部配管４４は、貯湯タンク１０の第一上部口１５と、第二の三方弁３２のｂポートとを接続する流路である。下部戻し配管４５は、四方弁３３のａポートと貯湯タンク１０の下部領域（中間より下側の領域）に設けられた第二下部口１７とを接続する流路である。利用側熱交換器一次側入口配管４６は、第二の三方弁３２のｃポートと、利用側熱交換器２２の一次側入口とを接続する流路である。利用側熱交換器一次側出口配管４７は、利用側熱交換器２２の一次側出口と、第一の三方弁３１のｂポートとを接続する流路である。バイパス配管４８は、熱源循環ポンプ２１の下流側のヒートポンプ入口配管４１から分岐して延び、四方弁３３のｂポートに接続される流路である。上部戻し配管４９は、第二のタンク上部配管４４の途中から分岐して延び、四方弁３３のｄポートに接続される流路である。

本実施形態では、貯湯タンク１０は、円筒状に形成された胴部と、略椀状に形成された頂部と、略椀状に形成された底部とを有しており、第一上部口１５および第二上部口１８は貯湯タンク１０の頂部領域に設けられ、第一下部口１６、第二下部口１７および給水口１４は底部領域に設けられている。また、第一上部口１５は、第二上部口１８より高い位置に設けられている。

本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２乃至図１０に示す運転状態に応じて、上記第二の三方弁３２を制御して、次の第一および第二の２つの流路形態の間を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、上記第二の三方弁３２により選択可能な「第一流路形態」とは、第一のタンク上部配管４３を利用側熱交換器一次側入口配管４６に連通させる流路形態（ａ−ｃ経路）である。「第二流路形態」とは、第二のタンク上部配管４４を利用側熱交換器一次側入口配管４６に連通させる流路形態（ｂ−ｃ経路）である。

また、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２乃至図１０に示す運転状態に応じて上記第一の三方弁３１を制御して、次の第一および第二の２つの流路形態の間を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、上記第一の三方弁３１により選択可能な「第一流路形態」とは、タンク下部配管４０をヒートポンプ入口配管４１に連通させる流路形態（ａ−ｃ経路）である。「第二流路形態」とは、利用側熱交換器一次側出口配管４７をヒートポンプ入口配管４１に連通させる流路形態（ｂ−ｃ経路）である。

更に、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２乃至図１０に示す運転状態に応じて上記四方弁３３を制御して、次の第一、第二、第三、第四の４つの流路形態の間を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、四方弁３３により選択可能な「第一流路形態」とは、ヒートポンプ出口配管４２を上部戻し配管４９に連通させる流路形態（ｃ−ｄ経路）である。「第二流路形態」とは、バイパス配管４８を上部戻し配管４９に連通させる流路形態（ｂ−ｄ経路）である。「第三流路形態」とは、バイパス配管４８を下部戻し配管４５に連通させる流路形態（ｂ−ａ経路）である。「第四流路形態」とは、ヒートポンプ出口配管４２を下部戻し配管４５に連通させる流路形態（ｃ−ａ経路）である。

図２は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における沸き上げ運転時の回路構成図である。沸き上げ運転（貯湯運転）とは、ヒートポンプユニット６０を利用して貯湯タンク１０内の水を沸き上げて湯とすることにより貯湯タンク１０内の貯湯量（蓄熱量）を増加させる運転である。この沸き上げ運転時には、第一の三方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の上記第一流路形態が選択されるように）制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器一次側出口配管４７側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、沸き上げ運転時には、四方弁３３は、ｃポートとｄポートとが連通し、ａポートとｂポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の上記第一流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２と上部戻し配管４９とが連通するとともに、下部戻し配管４５側とバイパス配管４８側を閉として貯湯タンク１０の第二下部口１７への流路が遮断される。

沸き上げ運転は、上記のように第一の三方弁３１および四方弁３３が制御された状態で、熱源循環ポンプ２１およびヒートポンプユニット６０を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第一下部口１６から流出する低温水は、タンク下部配管４０、第一の三方弁３１、熱源循環ポンプ２１およびヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱された後、高温水となってヒートポンプ出口配管４２、四方弁３３、上部戻し配管４９および第二のタンク上部配管４４を経由して、貯湯タンク１０の第一上部口１５から貯湯タンク１０内に流入し貯えられる。このような沸き上げ運転が実行されることで、貯湯タンク１０の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなっていき、貯湯温度センサにより把握される貯湯タンク１０内の貯湯量（蓄熱量）が所定量を超えると、沸き上げ運転が停止される。

図３は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における第一の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。第一の熱源水循環運転とは、貯湯タンク１０の第二上部口１８から取り出した湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送って浴槽水と熱交換し、熱交換後の熱源水を第一上部口１５から貯湯タンク１０に流入させて、浴槽水の加熱を実施する運転である。この第一の熱源水循環運転時には、第二の三方弁３２は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、第二の三方弁３２の上記第一流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第一のタンク上部配管４３と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第二のタンク上部配管４４側を閉として貯湯タンク１０の第一上部口１５からの流路が遮断される。また、第一の三方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の上記第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の第一下部口１６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ｂポートとｄポートとが連通し、ａポートとｃポートが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の上記第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、バイパス配管４８と上部戻し配管４９とが連通するとともに、ヒートポンプ出口配管４２側と下部戻し配管４５側を閉として沸き上げ用熱交換器６２からの流路が遮断される。

第一の熱源水循環運転は、上記のように第一の三方弁３１、第二の三方弁３２および四方弁３３が制御されることによって第一の熱源水循環回路が形成された状態で、熱源循環ポンプ２１を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第二上部口１８から流出する熱源水は、第一のタンク上部配管４３、第二の三方弁３２、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水と熱交換され中温水（浴槽水と熱交換して温度が低下した水）となる。この中温水となった熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第一の三方弁３１、ヒートポンプ入口配管４１、バイパス配管４８、四方弁３３、上部戻し配管４９、第二のタンク上部配管４４を経由して第一上部口１５から貯湯タンク１０に流入する。一方、浴槽５０側の経路では、二次側循環ポンプ５２を運転することで、浴槽５０に張られた湯水が浴槽水循環回路５１内を循環する。その結果、利用側熱交換器２２の一次側を流れる熱源水の熱が、利用側熱交換器２２の二次側を流れる浴槽水に伝達し、浴槽５０内に張られた湯水が温められる。

沸き上げ運転においては、ヒートポンプユニット６０への入水温度が高いほどヒートポンプユニット６０の効率が低下する。第一の熱源水循環運転では、貯湯タンク１０の下部領域に中温水を流入させないため、貯湯タンク１０の下部領域に貯留された低温水の温度を上昇させることがなく、沸き上げ運転の際にヒートポンプユニット６０への入水温度を低く維持することが可能となり、沸き上げ運転の効率を高く維持することができる。また、第一の熱源水循環運転では、利用側熱交換器２２から戻る中温水は、第一上部口１５から貯湯タンク１０に流入し、貯湯タンク１０の上部領域に貯留された湯に混合する。利用側熱交換器２２から戻る中温水は、給水配管２から供給される低温水よりは温度が十分に高く、熱量を有している。第一の熱源水循環運転を実施した場合には、利用側熱交換器２２から戻る中温水が貯湯タンク１０の上部領域に貯留された湯に混合し、その混合された湯を給湯配管３から給湯先８０へ給湯可能となる。このため、利用側熱交換器２２から戻る中温水が持つ熱量を給湯先８０への給湯に再利用することが可能となるので、エネルギー使用効率を向上することができる。しかしながら、第一の熱源水循環運転では、貯湯タンク１０の上部領域に貯留された湯の温度を低下させることとなるため、利用側熱交換器２２の一次側を流れる熱源水の温度を低下させ、利用側熱交換器２２の二次側を流れる浴槽水に熱を伝達する能力の低下を引き起こしてしまう。

本実施形態の貯湯式給湯機１００では、貯湯タンク１０の第一上部口１５が、第一の熱源水循環運転での熱源水や沸き上げ運転での高温水を貯湯タンク１０に流入させる流入口としての用途と、給湯混合弁５およびふろ混合弁６に供給される湯を取り出す流出口としての用途とに兼用されるので、貯湯タンク１０に設ける湯水の出入り口の数を減らすことができ、構造の簡素化が図れる。

図４は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における第二の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。第二の熱源水循環運転とは、貯湯タンク１０の第一上部口１５から取り出した湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送って浴槽水と熱交換し、熱交換後の熱源水を第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入させて、浴槽水の加熱を実施する運転である。この第二の熱源水循環運転時には、第二の三方弁３２は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第二の三方弁３２の上記第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第二のタンク上部配管４４と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第一のタンク上部配管４３側を閉として貯湯タンク１０の第二上部口１８からの流路が遮断される。また、第一の三方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の上記第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の第一下部口１６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ａポートとｂポートとが連通し、ｃポートとｄポートが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の上記第三流路形態が選択されるように）制御される。これにより、バイパス配管４８と下部戻し配管４５とが連通するとともに、ヒートポンプ出口配管４２側と上部戻し配管４９側を閉として沸き上げ用熱交換器６２からの流路が遮断される。

第二の熱源水循環運転は、上記のように第一の三方弁３１、第二の三方弁３２および四方弁３３が制御されることによって第二の熱源水循環回路が形成された状態で、熱源循環ポンプ２１を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第一上部口１５から流出する熱源水は、第二のタンク上部配管４４、第二の三方弁３２、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水と熱交換され中温水（浴槽水と熱交換して温度が低下した水）となる。この中温水となった熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第一の三方弁３１、ヒートポンプ入口配管４１、バイパス配管４８、四方弁３３、下部戻し配管４５を経由して第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入する。一方、浴槽５０側の経路の運転は、前述と同様である。

第二の熱源水循環運転では、貯湯タンク１０の下部領域に中温水を流入させるため、第一の熱源水循環運転を行った後と比べると、沸き上げ運転の際にヒートポンプユニット６０への入水温度が高くなり運転効率が低くなる。しかしながら、第二の熱源水循環運転では、貯湯タンク１０の上部領域に貯留された湯の温度を低下させることはないため、利用側熱交換器２２の一次側を流れる熱源水の温度を維持し、加熱能力の低下を引き起こすことなく利用側熱交換器２２の二次側を流れる浴槽水に熱を伝達することが可能となる。

図５は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における第二の熱源水循環運転の他の形態による浴槽加熱動作時の回路構成図である。第二の熱源水循環運転は、図４に示す回路構成に代えて図５の回路構成であっても実行可能である。図５に示す第二の熱源水循環運転の他の形態とは、貯湯タンク１０の第二上部口１８から取り出した湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送って浴槽水と熱交換し、熱交換後の熱源水を第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入させて、浴槽水の加熱を実施する運転である。この第二の熱源水循環運転の他の形態の実施時には、第二の三方弁３２は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、第二の三方弁３２の上記第一流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第一のタンク上部配管４３と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第二のタンク上部配管４４側を閉として貯湯タンク１０の第一上部口１５からの流路が遮断される。また、第一の三方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の上記第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の第一下部口１６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ａポートとｂポートとが連通し、ｃポートとｄポートが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の上記第三流路形態が選択されるように）制御される。これにより、バイパス配管４８と下部戻し配管４５とが連通するとともに、ヒートポンプ出口配管４２側と上部戻し配管４９側を閉として沸き上げ用熱交換器６２からの流路が遮断される。

第二の熱源水循環運転の他の形態は、上記のように第一の三方弁３１、第二の三方弁３２および四方弁３３が制御されることによって第二の熱源水循環回路が形成された状態で、熱源循環ポンプ２１を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第二上部口１８から流出する熱源水は、第一のタンク上部配管４３、第二の三方弁３２、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水と熱交換され中温水（浴槽水と熱交換して温度が低下した水）となる。この中温水となった熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第一の三方弁３１、ヒートポンプ入口配管４１、バイパス配管４８、四方弁３３、下部戻し配管４５を経由して第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入する。一方、浴槽５０側の経路の運転は、前述と同様である。

図６は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００における第三の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。第三の熱源水循環運転とは、ヒートポンプユニット６０で加熱されてヒートポンプユニット６０の出湯口から取り出した湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送って浴槽水と熱交換し、熱交換後の熱源水をヒートポンプユニット６０の入水口に流入させ、ヒートポンプユニット６０で再加熱して再循環させることにより、浴槽水の加熱を実施する運転である。この第三の熱源水循環運転時には、第二の三方弁３２は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第二の三方弁３２の上記第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第二のタンク上部配管４４と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第一のタンク上部配管４３側を閉として貯湯タンク１０の第二上部口１８からの流路が遮断される。また、第一の三方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の上記第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の第一下部口１６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ｃポートとｄポートとが連通し、ａポートとｂポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の上記第一流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２と上部戻し配管４９とが連通するとともに、下部戻し配管４５側とバイパス配管４８側を閉として貯湯タンク１０の第二下部口１７への流路が遮断される。

第三の熱源水循環運転は、上記のように第一の三方弁３１、第二の三方弁３２および四方弁３３が制御されることによって第三の熱源水循環回路が形成された状態で、熱源循環ポンプ２１およびヒートポンプユニット６０を稼動させることにより実行される。その結果、利用側熱交換器２２の一次側を循環する回路側では、ヒートポンプユニット６０の沸き上げ用熱交換器６２において加熱された高温の熱源水が、ヒートポンプ出口配管４２、四方弁３３、上部戻し配管４９、第二のタンク上部配管４４、第二の三方弁３２、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水と熱交換され中温水（浴槽水と熱交換して温度が低下した水）となる。この中温水となった熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第一の三方弁３１、ヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、再加熱されて再循環する。一方、浴槽５０側の経路の運転は、前述と同様である。

第三の熱源水循環運転では、貯湯タンク１０の下部領域に中温水を流入させないため、沸き上げ運転の際にヒートポンプユニット６０への入水温度を低く維持することが可能となり運転効率を高く維持することができるとともに、貯湯タンク１０の上部領域にも中温水を流入させないため、貯湯タンク１０の上部領域に貯留された湯の温度の低下を防止することができる。しかしながら、第三の熱源水循環運転時には、ヒートポンプユニット６０への入水温度が高くなるため、第三の熱源水循環運転自体の効率は低くなる。

本実施形態の貯湯式給湯機１００では、貯湯タンク１０に熱源水を流入させるための戻し口を３個以上設ける必要がなく、貯湯タンク１０に形成する湯水の出入り口の数を減らすことができるので、製造コストを低減することができる。

また、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、沸き上げ運転、第一の熱源水循環運転、第二の熱源水循環運転、第三の熱源水循環運転の何れにおいても、共通の熱源循環ポンプ２１を用いて湯水を循環させることができるので、必要なポンプの数が少なく、製造コストを低減することができる。

また、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、貯湯タンク１０の第一上部口１５が第二上部口１８より高い位置にあることにより、次のような利点がある。湯水は、温度が低いほど密度が大きくなる性質を有している。第一の熱源水循環運転時に第二上部口１８（流出口）から取り出された熱源水は、利用側熱交換器２２で熱交換して温度低下することにより密度が増大した後、第一上部口１５（流入口）から貯湯タンク１０内に流入する。このため、第一上部口１５を第二上部口１８より高い位置に設けることにより、第一の熱源水循環運転時に、第一上部口１５から流入した熱源水が密度差によって下方に拡散しながら、貯湯タンク１０内の湯と十分に混合される。これにより、第一上部口１５から流入した熱源水が、貯湯タンク１０内の湯と混ざらずに中温水層を形成してしまうことを確実に防止することができる。

本実施形態の貯湯式給湯機１００は、浴槽加熱動作のための熱源水を利用側熱交換器２２に循環させる熱源水循環運転として、上述した第一、第二および第三の熱源水循環運転の三種の運転を選択的に実行可能になっている。浴槽加熱動作を行う場合に、この三種の熱源水循環運転の何れを実施する場合がモード効率を最良とすることができるかは、貯湯式給湯機１００の状態に応じて異なる。ここで、モード効率とは、貯湯式給湯機１００を一定期間運転させたときの消費電力量に対する給湯保温負荷の割合を示す。本貯湯式給湯機１００の制御部７０は、後述するような所定の規則に基づいて、第一、第二および第三の熱源水循環運転のうちの何れかを選択することにより、貯湯式給湯機１００の状態等に応じて適切な熱源水循環運転を実施可能になっている。制御部７０には、そのような所定の規則がプログラム化されて予め記憶されている。制御部７０は、浴槽加熱動作を実施する場合に、そのプログラムに基づいて第一、第二および第三の熱源水循環運転のうちの何れかを選択して実施する。これにより、貯湯式給湯機１００のモード効率を向上させることができる。

例えば、ヒートポンプユニット６０の特性として、圧縮機６１の立上げ時には湯の沸き上げをせずに電力量が消費される運転がある。そのため、ヒートポンプユニット６０の起動および停止の回数が多い運転では、貯湯式給湯機１００としては湯の沸き上げに寄与しない圧縮機６１の運転時間が多くなる。その結果として、貯湯式給湯機１００のモード効率の悪化につながる。

一方、本実施形態の貯湯式給湯機１００は、沸き上げ運転と上記の三種の熱源水循環運転とが何れも同じ熱源循環ポンプ２１を用いて湯水を循環させるように構成されているため、第一、第二および第三の熱源水循環運転の何れかを実施する場合に、それと並行して沸き上げ運転を行うことはできない。このため、沸き上げ運転の実行中に浴槽加熱動作の実施要求が生じた場合には、制御部７０は、沸き上げ運転を中断して、第一、第二および第三の熱源水循環運転の何れかを実施することとなる。なお、「浴槽加熱動作の実施要求が生じた場合」とは、例えば、浴槽５０の温度を使用者により設定された浴槽目標温度に保温する保温動作の実施中に定期的に浴槽出口側温度センサ５３にて計測される浴槽５０の温度と浴槽目標温度との差が所定値より大きくなって浴槽加熱動作を自動的に開始する場合や、あるいは、使用者がリモコン装置に浴槽加熱動作の実施指令を入力し、その実施指令の信号をリモコン装置から制御部７０が受信した場合などである。

沸き上げ運転の実行中に浴槽加熱動作の実施要求が生じた場合に、第一の熱源水循環運転あるいは第二の熱源水循環運転を実施するとした場合には、ヒートポンプユニット６０の運転を一旦停止して浴槽加熱動作に移行し、浴槽加熱動作の終了後、必要に応じて再度ヒートポンプユニット６０を起動して、沸き上げ運転の続きを行う制御となる。この場合、沸き上げ運転の実行中に浴槽加熱動作の割込みにより、ヒートポンプユニット６０の起動および停止の回数が、浴槽加熱動作の割込みがない場合と比較して、１回分多くなる。このため、貯湯式給湯機１００のモード効率の低下につながる。この点を改善するため、本実施形態では、制御部７０は、沸き上げ運転の実行中に浴槽加熱動作の実施要求が生じた場合には、第三の熱源水循環運転を優先して実施する。この場合、制御部７０は、ヒートポンプユニット６０の運転を継続したまま、第一の三方弁３１および第二の三方弁３２の流路形態を切り替えることにより、沸き上げ運転から第三の熱源水循環運転へ移行し、浴槽加熱動作を行う。そして、浴槽加熱動作の終了後は、ヒートポンプユニット６０の運転を継続したまま、第一の三方弁３１および第二の三方弁３２の流路形態を切り替えることにより、沸き上げ運転に復帰する。これにより、沸き上げ運転の実行中に浴槽加熱動作の割込みがあった場合であっても、ヒートポンプユニット６０の起動および停止の回数が増加することがないため、貯湯式給湯機１００のモード効率を向上させることができる。

また、上記の例の場合以外においても、制御部７０は、浴槽加熱動作の実施要求が生じた場合に、貯湯式給湯機１００のモード効率を向上させることができるように、あるいは使用者の意向に対応することができるように、第一、第二および第三の熱源水循環運転のうちで最も適切な運転を選択して実施する。

例えば、運転効率を最も高くすることのできる浴槽加熱動作は、第一の熱源水循環運転によるものであるが、第一の熱源水循環運転のデメリットとして、貯湯タンク１０の上部領域に貯留された湯の温度を低下させる点がある。本実施形態では、この点に鑑みて、制御部７０は、第一の熱源水循環運転のデメリット、すなわち貯湯タンク１０の上部領域に貯留された湯の温度の低下が問題とならないほどに高温の湯が貯湯タンク１０に貯められている場合においては、浴槽加熱動作の実施要求が生じた際に、第一の熱源水循環運転を優先して実施する。これにより、運転効率を有効に向上させることができる。

また、加熱能力を最も高くすることのできる浴槽加熱動作は、第二の熱源水循環運転によるものである。このため、浴槽５０の温度が、使用者の操作等に基づいて設定された浴槽目標温度より大幅に低いような場合には、浴槽５０の温度をなるべく早く浴槽目標温度まで上昇させることができるように、第二の熱源水循環運転を実施することが望ましい。本実施形態では、この点に鑑みて、制御部７０は、浴槽出口側温度センサ５３にて計測される浴槽５０の温度と、浴槽目標温度との差が所定値以上である場合には、第二の熱源水循環運転を優先して実施する。これにより、浴槽５０の温度が浴槽目標温度より大幅に低い場合であっても、浴槽５０の温度を浴槽目標温度まで迅速に上昇させることができ、利便性を向上することができる。

また、第二の熱源水循環運転が実施されない状態が長期間続くと、下部戻し配管４５等の内部にある配管残水が長期間残留し、濁りや汚れ等が生ずる可能性がある。本実施形態では、この点に鑑みて、制御部７０は、第一の熱源水循環運転を開始する場合に、それに先立って一時的に第二の熱源水循環運転を実施した後に第一の熱源水循環運転を開始する第一の制御モードと、一時的に第二の熱源水循環運転を実施することなく第一の熱源水循環運転を開始する第二の制御モードとを有しており、通常は上記第二の制御モードで制御するが、例えば第二の熱源水循環運転が実施されない状態が所定期間以上続いた場合には、上記第一の制御モードを選択し、第一の熱源水循環運転の開始に先立って一時的に第二の熱源水循環運転を実施するように制御する。このようにして第一の熱源水循環運転の前に一時的に第二の熱源水循環運転を実施することにより、下部戻し配管４５等の内部に残留していた配管残水が新しい水に置換されるので、配管残水に濁りや汚れ等が生ずることを確実に防止することができる。

一方、上記のように、第一の熱源水循環運転を開始する前に第二の熱源水循環運転を実行すると、性能悪化の一要因にもなる。そのため、使用者が性能を優先した運転モードを選択した場合等においては、制御部７０は、上記第二の制御モード、すなわち第一の熱源水循環運転を開始する前に第二の熱源水循環運転を経由することがない運転を選択することが望ましい。

実施の形態２．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態２の貯湯式給湯機１００のハードウェア構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機１００における給湯動作時の回路構成図である。図７に示すように、給湯動作とは、貯湯タンク１０の第一上部口１５から取り出した湯（高温水）と、給水配管２により供給される低温水とを給湯混合弁５で混合し、混合給湯配管９を経由して、貯湯式給湯機１００の外部の給湯先８０へ供給する動作である。図示を省略するが、混合給湯配管９には、給湯温度センサおよび給湯流量センサが設置されている。給湯配管３から給湯される湯水の目標温度は、給湯温度として使用者が設定し、制御部７０に記憶される。制御部７０は、給湯温度センサで検知される給湯温度が、使用者が設定した給湯温度より低いときは給湯混合弁５の湯側（高温水側）の開度を大きくし、使用者が設定した給湯温度より高いときは給湯混合弁５の水側の開度を大きくするように、給湯混合弁５の開度を制御する。制御部７０は、混合給湯配管９に設置された給湯流量センサの信号に基づいて、給湯動作が行われているか否かを検知することができる。

前述したように、第一、第二および第三の熱源水循環運転のうち、貯湯タンク１０の上部の温度変化に影響を及ぼす運転は、第一の熱源水循環運転である。このため、第一の熱源水循環運転と給湯動作とを同時に行うときには、第一の熱源水循環運転によって貯湯タンク１０の上部の温度が変化し、その温度変化に追従するために給湯温度センサによって検知される給湯温度が使用者の設定した給湯温度に一致するように逐次給湯混合弁５の開度を制御しなければならず、結果として給湯温度の不安定さを引き起こし、使用者の不快をも引き起こす可能性がある。

上述した事項に鑑みて、本実施形態では、制御部７０は、給湯動作の実行中に浴槽加熱動作の実施要求が生じた場合には、第一の熱源水循環運転を行わないこととし、第二の熱源水循環運転または第三の熱源水循環運転を優先して実施する。これにより、第一の熱源水循環運転と給湯動作とが同時に行われることを回避することができるので、給湯先８０への給湯温度が不安定となることを確実に防止することができる。

さらに、本実施形態では、制御部７０は、第一の熱源水循環運転の実行中に、混合給湯配管９に設置された給湯流量センサにより給湯動作の開始が検知された場合には、第一の熱源水循環運転を停止し、第二の熱源水循環運転または第三の熱源水循環運転を実施する。これにより、第一の熱源水循環運転と給湯動作とが同時に行われることを回避することができるので、給湯先８０への給湯温度が不安定となることを確実に防止することができる。

実施の形態３．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態３の貯湯式給湯機１００のハードウェア構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

図８は、本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機１００における下部循環動作時の回路構成図である。図８に示すように、下部循環動作では、第一の三方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の第一流路形態が選択されるように）制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器一次側出口配管４７側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、下部循環動作時には、四方弁３３は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートとｄポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の第四流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２と下部戻し配管４５とが連通するとともに、上部戻し配管４９側とバイパス配管４８側を閉として貯湯タンク１０の第一上部口１５への流路が遮断される。

下部循環動作は、上記のように第一の三方弁３１および四方弁３３が制御された状態で、熱源循環ポンプ２１を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第一下部口１６から流出する低温水は、タンク下部配管４０、第一の三方弁３１、熱源循環ポンプ２１およびヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２で加熱されずに低温のままヒートポンプ出口配管４２、四方弁３３、下部戻し配管４５を経由して第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入する。このような下部循環動作が実行されることで、下部循環流路（ヒートポンプ入口配管４１、ヒートポンプ出口配管４２、下部戻し配管４５等）における凍結を予防できる。また、沸き上げ運転後に下部循環動作を実行することによって、沸き上げ用熱交換器６２を冷却することができ、沸き上げ用熱交換器６２の炭酸カルシウム付着等を防ぐことができる。制御部７０は、下部循環動作の実施要求が生じた場合（例えば、外気温等に基づいて下部循環流路の凍結予防が必要と判断された場合や、沸き上げ運転終了後に沸き上げ用熱交換器６２の炭酸カルシウム付着等を防ぐ措置が必要と判断された場合）には、下部循環動作を実施する。

図９は、本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機１００における下部循環付き第二の熱源水循環運転による浴槽加熱動作時の回路構成図である。下部循環付き第二の熱源水循環運転とは、貯湯タンク１０の第一上部口１５から取り出した湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送って浴槽水と熱交換し、熱交換後の熱源水を、下部循環流路に流入させてヒートポンプユニット６０を経由させた後、第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入させて、浴槽水の加熱を実施する運転である。この下部循環付き第二の熱源水循環運転時には、第二の三方弁３２は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第二の三方弁３２の第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第二のタンク上部配管４４と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第一のタンク上部配管４３側を閉として貯湯タンク１０の第二上部口１８からの流路が遮断される。また、第一の三方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の第一下部口１６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ａポートとｃポートが連通し、ｂポートとｄポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の第四流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２と下部戻し配管４５とが連通するとともに、上部戻し配管４９側とバイパス配管４８側を閉として貯湯タンク１０の第一上部口１５への流路が遮断される。

下部循環付き第二の熱源水循環運転は、上記のように第一の三方弁３１、第二の三方弁３２および四方弁３３が制御された状態で、熱源循環ポンプ２１を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第一上部口１５から流出する熱源水は、第二のタンク上部配管４４、第二の三方弁３２、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水と熱交換され中温水（浴槽水と熱交換して温度が低下した水）となる。この中温水となった熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第一の三方弁３１、ヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２で加熱されずに中温のままヒートポンプ出口配管４２、四方弁３３、下部戻し配管４５を経由して第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入する。

このように、本実施の形態３の貯湯式給湯機１００は、第二の熱源水循環運転として、上述した下部循環付き第二の熱源水循環運転（利用側熱交換器２２を通過した熱源水をヒートポンプユニット６０を経由させた上で第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入させる運転）と、前述した図４あるいは図５に示すように利用側熱交換器２２を通過した熱源水をヒートポンプユニット６０を経由させずに第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入させる下部循環無し第二の熱源水循環運転とを選択的に実施可能になっている。

本実施の形態３では、制御部７０は、浴槽加熱動作の実施要求と、下部循環動作の実施要求とが重なって生じた場合には、下部循環付き第二の熱源水循環運転を優先して実施する。これにより、浴槽加熱動作を行うのと同時に、下部循環流路における凍結の予防や沸き上げ用熱交換器６２の炭酸カルシウム付着等の防止を行うことができる。

図１０は、本発明の実施の形態３の貯湯式給湯機１００における下部循環付き第二の熱源水循環運転の他の形態による浴槽加熱動作時の回路構成図である。下部循環付き第二の熱源水循環運転は、図９に示す回路構成に代えて図１０の回路構成であっても実行可能である。図１０に示すように、下部循環付き第二の熱源水循環運転の他の形態とは、貯湯タンク１０の第二上部口１８から取り出した湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送って浴槽水と熱交換し、熱交換後の熱源水を、下部循環流路に流入させてヒートポンプユニット６０を経由させた後、第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入させて、浴槽水の加熱を実施する運転である。この下部循環付き第二の熱源水循環運転の他の形態の実施時には、第二の三方弁３２は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、第二の三方弁３２の第一流路形態が選択されるように）制御される。これにより、第一のタンク上部配管４３と利用側熱交換器一次側入口配管４６とが連通するとともに、第二のタンク上部配管４４側を閉として貯湯タンク１０の第一上部口１５からの流路が遮断される。また、第一の三方弁３１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、第一の三方弁３１の第二流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器一次側出口配管４７とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉として貯湯タンク１０の第一下部口１６からの流路が遮断される。更に、四方弁３３は、ａポートとｃポートが連通し、ｂポートとｄポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３３の第四流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２と下部戻し配管４５とが連通するとともに、上部戻し配管４９側とバイパス配管４８側を閉として貯湯タンク１０の第一上部口１５への流路が遮断される。

下部循環付き第二の熱源水循環運転の他の形態は、上記のように第一の三方弁３１、第二の三方弁３２および四方弁３３が制御された状態で、熱源循環ポンプ２１を稼動させることにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第二上部口１８から流出する熱源水は、第一のタンク上部配管４３、第二の三方弁３２、利用側熱交換器一次側入口配管４６を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、浴槽水と熱交換され中温水（浴槽水と熱交換して温度が低下した水）となる。この中温水となった熱源水は、利用側熱交換器一次側出口配管４７、第一の三方弁３１、ヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２で加熱されずに中温のままヒートポンプ出口配管４２、四方弁３３、下部戻し配管４５を経由して第二下部口１７から貯湯タンク１０に流入する。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態４の貯湯式給湯機１００のハードウェア構成は、下記の点以外は実施の形態１と同様であるので、図示を省略する。

本実施の形態４の貯湯式給湯機１００では、第一上部口１５は、貯湯タンク１０に最上部に設けられ、鉛直方向またはそれに近い方向を向くように形成されている。一方、貯湯タンク１０に設けられた第二下部口１７は、鉛直方向でない方向（図示の構成では、水平方向またはそれに近い方向）を向くように形成されている。貯湯タンク１０の上部に接続された配管（例えば第二のタンク上部配管４４）の途中には、貯湯タンク１０内のエア（空気）を外部に排出するためのエア排出手段（図示せず）が設けられている。貯湯タンク１０に連通する配管内にエアが混入したときには、配管内の湯水を循環させてそのエアを貯湯タンク１０内に流入させることにより、そのエアが貯湯タンク１０内で浮上して貯湯タンク１０の上部に達し、上記エア排出手段から外部に排出させることができる。また、制御部７０は、第一のタンク上部配管４３、第二のタンク上部配管４４、利用側熱交換器一次側入口配管４６、利用側熱交換器一次側出口配管４７、および上部戻し配管４９内にエアが混入したことを検知可能なエア検知手段を備えている。エア検知の方法としては、例えば制御部７０内に備えたエア検知手段部において、常に配管内の循環流量等の流量を監視し、制御部７０が熱源循環ポンプ２１に一定の回転数を指示しているときに流量の変動が所定の範囲を超えるように大きく変動している場合は、配管内にエアが混入し流量が不安定になっているものと想定されるので、これによりエアの検知が可能となる。

第一、第二および第三の熱源水循環運転のうち、貯湯タンク１０に連通する配管内に混入したエアをエア排出手段から排出させるエア抜きを行うのに最も適しているのは、以下の理由から、第二の熱源水循環運転である。上述したように、エア抜きするためには、配管内の湯水を循環させることによってエアを貯湯タンク１０内に流入させることが必要である。このため、循環経路に貯湯タンク１０が含まれない第三の熱源水循環運転は不適切である。また、第一の熱源水循環運転では、湯水（熱源水）が第一上部口１５から貯湯タンク１０内に流入するが、第一上部口１５が鉛直方向に向いているため、エアが第一上部口１５内を湯水の流れに逆らって上昇してしまい、エアが貯湯タンク１０内に流入しにくい。これに対し、第二の熱源水循環運転では、湯水（熱源水）が第二下部口１７から貯湯タンク１０内に流入するが、第二下部口１７は鉛直方向に向いていないため、エアが湯水の流れに乗って第二下部口１７から確実に貯湯タンク１０内に流入する。以上の事項に鑑み、本実施の形態４において、制御部７０は、上記エア検知手段によりエアの混入が検知された場合、あるいは強制的にエア抜き運転指令を受けた場合であって、且つ浴槽加熱動作の実施要求が生じた場合には、第二の熱源水循環運転を優先して実施する。これにより、配管内に混入したエアを確実に貯湯タンク１０内に流入させて、上記エア排出手段から外部に排出させることができる。

１ 貯湯ユニット、２ 給水配管、３ 給湯配管、４ 減圧弁、５ 給湯混合弁、
６ ふろ混合弁、９ 混合給湯配管、１０ 貯湯タンク、１４ 給水口、
１５ 第一上部口、１６ 第一下部口、１７ 第二下部口、１８ 第二上部口、
２１ 熱源循環ポンプ、２２ 利用側熱交換器、３１ 第一の三方弁、
３２ 第二の三方弁、３３ 四方弁、４０ タンク下部配管、
４１ ヒートポンプ入口配管、４２ ヒートポンプ出口配管、４３ タンク上部配管、
４４ タンク上部配管、４５ 下部戻し配管、４６ 利用側熱交換器一次側入口配管、
４７ 利用側熱交換器一次側出口配管、４８ バイパス配管、４９ 上部戻し配管、
５０ 浴槽、５１ 浴槽水循環回路、５２ 二次側循環ポンプ、
５３ 浴槽出口側温度センサ、６０ ヒートポンプユニット、６１ 圧縮機、
６２ 沸き上げ用熱交換器、６３ 膨張弁、６４ 空気熱交換器、
６５ 作動媒体循環配管、７０ 制御部、８０ 給湯先、１００ 貯湯式給湯機

Claims (11)

1. 水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、
   上層側の湯と下層側の水とを積層状態で貯留可能な貯湯タンクと、
   被加熱物を熱源水と熱交換することにより加熱する熱交換器と、
   前記貯湯タンクの上部領域から取り出された湯を前記熱源水として前記熱交換器に送り、前記熱交換器を通過した前記熱源水を前記貯湯タンクの上部領域に流入させる第一の熱源水循環運転を行う手段と、
   前記貯湯タンクの上部領域から取り出された湯を前記熱源水として前記熱交換器に送り、前記熱交換器を通過した前記熱源水を前記貯湯タンクの下部領域に流入させる第二の熱源水循環運転を行う手段と、
   前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記熱源水として前記熱交換器に送り、前記熱交換器を通過した前記熱源水を前記加熱手段に送って再循環させる第三の熱源水循環運転を行う手段と、
   前記熱交換器に前記熱源水を送って前記被加熱物を加熱する加熱動作を実施する場合に、所定の規則に従って、前記第一の熱源水循環運転、前記第二の熱源水循環運転、前記第三の熱源水循環運転の何れかを選択して実施する制御手段と、
   を備える貯湯式給湯機。
2. 前記貯湯タンクの下部領域から取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記貯湯タンクの上部領域に流入させる沸き上げ運転を行う手段を備え、
   前記制御手段は、前記沸き上げ運転の実行中に前記加熱動作の実施要求が生じた場合には、前記第三の熱源水循環運転を優先して実施する請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を給湯先に送る給湯動作を実施可能であり、
   前記制御手段は、前記給湯動作の実行中に前記加熱動作の実施要求が生じた場合には、前記第二の熱源水循環運転または前記第三の熱源水循環運転を優先して実施する請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
4. 前記貯湯タンクの上部領域から取り出した湯を給湯先に送る給湯動作を実施可能であり、
   前記制御手段は、前記第一の熱源水循環運転の実行中に前記給湯動作が開始された場合には、前記第一の熱源水循環運転を停止して前記第二の熱源水循環運転または前記第三の熱源水循環運転を実施する請求項１乃至３の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
5. 前記貯湯タンクの下部領域から取り出した水を前記加熱手段を経由させて前記貯湯タンクの下部領域に戻す下部循環動作を行う手段を備え、
   前記第二の熱源水循環運転には、前記熱交換器を通過した前記熱源水を前記加熱手段を経由させずに前記貯湯タンクの下部領域に流入させる下部循環無し第二の熱源水循環運転と、前記熱交換器を通過した前記熱源水を前記加熱手段を経由させた上で前記貯湯タンクの下部領域に流入させる下部循環付き第二の熱源水循環運転とが含まれ、
   前記制御手段は、前記加熱動作の実施要求と前記下部循環動作の実施要求との双方がある場合には、前記下部循環付き第二の熱源水循環運転を優先して実施する請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
6. 前記被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、
   前記被加熱物の目標温度を設定する手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記目標温度と、前記温度検知手段により検知された前記被加熱物の温度との差が所定値以上である場合には、前記第二の熱源水循環運転を優先して実施する請求項１乃至５の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
7. 前記貯湯タンク内のエアを排出するためのエア排出手段と、
   前記貯湯タンクに連通する配管内にエアが混入したことを検知可能なエア検知手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記エア検知手段によりエアの混入が検知された場合、あるいは強制的にエア抜き運転指令を受けた場合であって、且つ前記加熱動作の実施要求が生じた場合には、前記第二の熱源水循環運転を優先して実施する請求項１乃至６の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
8. 第一の流路切替手段と、
   第二の流路切替手段と、
   第三の流路切替手段と、
   前記貯湯タンクの上部領域に設けられた第一上部口および第二上部口と、
   前記貯湯タンクの下部領域に設けられた第一下部口および第二下部口と、
   湯水を循環させる熱源循環ポンプと、
   を備え、
   前記沸き上げ運転は、前記第一下部口と、前記第一の流路切替手段と、前記熱源循環ポンプと、前記加熱手段の入水口と、前記加熱手段の出湯口と、前記第三の流路切替手段と、前記第一上部口とを順次接続することにより沸き上げ回路を形成し、前記加熱手段および前記熱源循環ポンプを稼動させることにより、前記貯湯タンク内から前記第一下部口を介して取り出した水を前記加熱手段に送り、前記加熱手段で加熱されて生成した湯を前記第一上部口から前記貯湯タンクに流入させる運転であり、
   前記第一の熱源水循環運転は、前記第二上部口と、前記第二の流路切替手段と、前記熱交換器の前記熱源水の入口と、前記熱交換器の前記熱源水の出口と、前記第一の流路切替手段と、前記熱源循環ポンプと、前記第三の流路切替手段と、前記第一上部口とを順次接続することにより第一の熱源水循環回路を形成し、前記熱源循環ポンプを稼動させて前記熱源水を循環させる運転であり、
   前記第二の熱源水循環運転は、前記第二上部口または前記第一上部口と、前記第二の流路切替手段と、前記熱交換器の前記熱源水の入口と、前記熱交換器の前記熱源水の出口と、前記第一の流路切替手段と、前記熱源循環ポンプと、前記第三の流路切替手段と、前記第二下部口とを順次接続することにより第二の熱源水循環回路を形成し、前記熱源循環ポンプを稼動させて前記熱源水を循環させる運転であり、
   前記第三の熱源水循環運転は、前記加熱手段の出湯口と、前記第三の流路切替手段と、前記第二の流路切替手段と、前記熱交換器の前記熱源水の入口と、前記熱交換器の前記熱源水の出口と、前記第一の流路切替手段と、前記熱源循環ポンプと、前記加熱手段の入水口とを順次接続することにより第三の熱源水循環回路を形成し、前記加熱手段および前記熱源循環ポンプを稼動させて前記熱源水を循環させる運転である請求項１乃至７の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
9. 前記制御手段は、前記第一の熱源水循環運転を開始する場合に、それに先立って一時的に前記第二の熱源水循環運転を実施した後に前記第一の熱源水循環運転を開始する制御モードと、一時的に前記第二の熱源水循環運転を実施することなく前記第一の熱源水循環運転を開始する制御モードとを有する請求項１乃至８の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
10. 前記熱交換器は、浴槽に貯留された浴槽水を前記被加熱物として加熱するものである請求項１乃至９の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
11. 前記第一の熱源水循環運転において前記熱交換器を通過した前記熱源水を前記貯湯タンクに流入させる流入口の位置は、前記第一の熱源水循環運転において前記貯湯タンクから前記熱源水を取り出す流出口の位置より高い位置にある請求項１乃至１０の何れか１項記載の貯湯式給湯機。

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