JP2016217545A - 貯湯式ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】高温水と中温水の何れかを選択して所望の給湯温度を得る構成において、給湯温度を安定化し、ユーザの利便性を向上させる。
【解決手段】貯湯式ヒートポンプ給湯機３５は、ＨＰユニット７、貯湯タンク８、給水配管９、ふろ用熱交換器２０、温水導入配管２０ａ、第１温水配管２１ａ、第１給湯混合弁２２、ふろ用混合弁２３、制御部３６、第２給湯混合弁７８、中温配管７９等を備える。制御部３６は、貯湯運転または加熱運転の実行中において、給湯運転を実行するときに、中温配管７９から取出す湯水の使用を禁止した状態で第１給湯混合弁２２及び第２給湯混合弁７８を制御する。これにより、中温配管７９から取出す湯水の温度が変動し易い状況でも、給湯温度を安定させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、温水の貯湯及び給湯が可能な貯湯式ヒートポンプ給湯機に関する。

従来技術として、例えば特許文献１に記載されているような貯湯式ヒートポンプ給湯機が知られている。従来技術では、貯湯タンクの中間部に中温水の取出口を設け、この取出口から取出された中温水と上部出湯管から取出された高温水とを混合して所定の湯温を確保する。そして、この混合水に対して、給水管から供給される低温水を混合することにより、設定温度の湯水を得るようにしている。また、従来技術の給湯機は、ヒートポンプユニットを熱源として貯湯タンク内の湯水を加熱するときに用いる貯湯回路と、貯湯タンクに貯留された温水を熱源として浴槽水等の加熱対象水を加熱するときに用いる温水循環回路とを備えている。貯湯回路は、貯湯タンクの下部からヒートポンプユニットに低温水を導入すると共に、ヒートポンプユニットにより加熱された高温水を貯湯タンクの上部に戻すものである。温水循環回路は、貯湯タンクから温水を取出すと共に、取出した温水を追焚き用の熱交換器に導入する。そして、熱交換器から流出した湯水を貯湯タンクの下部または上部に戻すものである。

また、特許文献１に記載の従来技術には、中温水を優先的に取出す給湯回路が記載されている。この従来技術では、貯湯タンクの中間部湯温が中温水の有無を判断する第１設定温度以上であり、かつ、貯湯タンクの上部湯温が使用状況を判断する第２設定温度を一度も下回らないときに、この状態を中温水使用禁止モードと判断する。そして、中温水使用禁止モードでは、混合弁による高温水と中温水との混合を禁止するようにしている。

また、特許文献２に記載の従来技術には、浴槽水が循環する２つの経路として高温水経路及び中温水経路を備えたシステム回路が記載されている。このシステム回路では、風呂の追焚きを行うときに、貯湯タンク内の残湯温度が所定温度以上の場合には、中温水経路側に温水を流通させる。また、残湯温度が所定温度未満の場合には、高温水経路側に温水を流通させる。

特開２００７−７１４１３号公報 特開２００７−１１３８３２号公報

上述した特許文献１に記載の従来技術では、中温水を優先的に取出す給湯回路において、貯湯タンク内の中温水を可能な限り給湯温度に近い状態まで使い切ることで、給湯機の運転効率を高めることができる。しかしながら、中温水の温度は、貯湯タンク内の温度分布に依存している。具体的に述べると、例えば貯湯タンクの上部に滞留する高温水と下部に滞留する低温水との境界部が中温水の取出口に近い場合、あるいは、中温水の温度が給湯温度に近い場合等には、中温水の湯温が不安定となり易い。この状態において、貯湯運転、風呂追焚き運転等が行われた場合には、例えば配管内の残水、追焚き熱交換後の低温水等が貯湯タンクの下部側から中温水の取出口に流入することがある。この結果、貯湯タンク内で中温水の取出口付近の湯温が不安定となり、中温水を利用した給湯時に給湯温度が変動し易くなるという問題がある。

一方、特許文献１に記載の従来技術では、貯湯タンク内の残湯温度に基いて高温水経路と中温水経路の切換制御を行う。しかしながら、この切換制御は、風呂を対象としたものであり、風呂以外の給湯を考慮していないという問題がある。

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、高温水と中温水の何れかを選択して所望の給湯温度を得る構成において、給湯温度を安定化し、ユーザの利便性を向上させることが可能な貯湯式ヒートポンプ給湯機を提供することを目的としている。

本発明に係る貯湯式ヒートポンプ給湯機は、湯水を加熱するヒートポンプ加熱手段と、ヒートポンプ加熱手段により加熱された温水を貯留するタンクであって、上部側ほど湯温が高くなるように温水が貯留される貯湯タンクと、貯湯タンクの下部からヒートポンプ加熱手段に低温水を導入し、ヒートポンプ加熱手段により加熱された温水を貯湯タンクの上部に導入する貯湯運転を実行するための貯湯回路と、貯湯タンクの上部から熱交換器の１次側に温水を供給し、熱交換器の２次側に導入される加熱対象水を加熱する加熱運転を実行するための加熱回路と、貯湯タンクの上部の温水を取出すタンク高温出湯配管と、貯湯タンクの中間部の湯水を取出すタンク中間出湯配管と、水源から少なくとも貯湯タンクの下部に低温水を供給する給水配管と、タンク高温出湯配管、タンク中間出湯配管及び給水配管を流れる３種類の湯水のうち２種類の湯水を混合し、混合した湯水を送出する第１給湯混合弁と、３種類の湯水のうち第１給湯混合弁で混合されない湯水と、第１給湯混合弁から送出された湯水とを混合し、混合した湯水を給湯対象に向けて送出する第２給湯混合弁と、ヒートポンプ加熱手段、第１給湯混合弁及び第２給湯混合弁を制御する機能と、貯湯運転及び加熱運転を実行する機能とを有し、貯湯運転及び加熱運転の実行中には、タンク中間出湯配管から取出す湯水の使用を禁止した状態で第１給湯混合弁及び第２給湯混合弁を制御する制御部と、を備えている。

本発明によれば、貯湯運転及び加熱運転の実行中のように、貯湯タンクの中間部から取出す温水の温度が変動し易い状況では、当該温水の使用を禁止した状態で給湯運転を実行することができる。これにより、中間部から取出す温水の温度変化の影響を排除し、給湯温度を安定させることができ、ユーザの利便性を向上させることができる。また、貯湯タンクの中間部から取出す温水の温度が安定した状態では、当該温水を使用して給湯運転を実行することができる。これにより、給湯温度を精度よく調整できると共に、貯湯式ヒートポンプ給湯機の効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１による貯湯式ヒートポンプ給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯運転を示す動作説明図である。 本発明の実施の形態１における追焚き運転を示す動作説明図である。 本発明の実施の形態１における給湯運転を示す動作説明図である。 本発明の実施の形態１において、給湯選択制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において、中温水使用優先制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において、中温水使用優先制御の他の一例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
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、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本明細書において、「湯水」とは、温水（湯）及び水を総称している。また、「低温水」とは、例えば水道等と同様の低温な水を意味し、「高温水」とは、貯湯運転時にＨＰユニット７により加熱された高温の湯を意味している。また、高温と低温の間の中間温度領域の温水は、「中温水」と表記する場合がある。

図１は、本発明の実施の形態１による貯湯式ヒートポンプ給湯機を示す構成図である。この図に示すように、貯湯式ヒートポンプ給湯機３５は、タンクユニット３３と、ヒートポンプサイクルを利用するＨＰユニット７と、後述のリモコン４４とを備えている。ＨＰユニット７とタンクユニット３３とは、ＨＰ往き配管１４及びＨＰ戻り配管１５を介して接続されると共に、図示しない配線を介して電気的に接続されている。

ＨＰユニット７は、後述する貯湯タンク８の下部または給水配管９から供給される湯水を加熱する（沸上げる）もので、ヒートポンプ加熱手段を構成している。ＨＰユニット７により加熱された温水は、運転形態に応じて、貯湯タンク８の上部に貯湯されるか、または、給湯対象に供給される。ＨＰユニット７は、圧縮機１、水冷媒熱交換器３、膨張弁４及び空気熱交換器６を冷媒配管５により環状に接続したもので、ヒートポンプサイクルを構成している。水冷媒熱交換器３は、冷媒配管５を流れる冷媒と、貯湯タンク８から導入された低温水との間で熱交換を行うためのものである。なお、水冷媒熱交換器３は、冷媒配管５を流れる冷媒と、水道等の水源から直接供給される低温水との熱交換を行う構成としてもよい。

タンクユニット３３には、貯湯タンク８を含めて、以下に述べる各種の部品、配管等が内蔵されている。貯湯タンク８は、ＨＰユニット７により沸上げた温水を貯湯するものである。貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ａには、第３給水配管９ｃが接続されている。水道等の水源から供給される低温水は、減圧弁３１で所定圧力に調圧された上で、第３給水配管９ｃを通って貯湯タンク８内に流入する。一方、貯湯タンク８の上部には、温水導入出口８ｄ及び温水導出口８ｅが設けられている。温水導入出口８ｄには、貯湯タンク８内に貯留された湯を後述の浴槽３０側に供給するための第２温水配管２１ｂと、送湯配管１３とが接続されている。温水導出口８ｅには、後述のふろ用熱交換器２０に温水を導入するための温水導入配管２０ａが接続されている。また、貯湯タンク８の上下方向の中間部には、貯湯タンク８内から中温水を取出すための中温導出口８ｆが設けられている。

ここで、貯湯タンク８の温水導入出口８ｄには、ＨＰユニット７により加熱された温水が導入される。また、貯湯タンク８内の湯水が給湯に使用されるときには、水源から第１給水配管９ａ及び第３給水配管９ｃ等を経由して貯湯タンク８の水導入口８ａに低温水が導入される。このため、貯湯タンク８の内部には、上下方向において上部側ほど湯水の温度が高くなり、下部側ほど湯水の温度が低くなる温度成層が形成される。また、貯湯タンク８の表面には、複数の貯湯温度センサ４１，４２，４３が高さを変えて取付けられている。これらの貯湯温度センサ４１〜４３は、貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検出するものである。

具体的に述べると、貯湯温度センサ４１は、貯湯タンク８の上下方向の中間部（中温導出口８ｆの近傍）に配置され、中温導出口８ｆの近傍で湯水の温度を検出する。貯湯温度センサ４２は、貯湯タンク８の上部に配置され、上部側の湯水の温度を検出する。貯湯温度センサ４３は、貯湯タンク８の下部に配置され、下部側の湯水の温度を検出する。そして、貯湯温度センサ４１〜４３の検出結果は、貯湯タンク８内の貯湯量を把握し、後述する沸上げ運転の開始及び停止等を制御するための処理に用いられる。

タンクユニット３３には、熱源ポンプ１２及びふろ用熱交換器２０が内蔵されている。熱源ポンプ１２は、タンクユニット３３内の後述する各種配管に湯水を循環させるためのポンプであり、ＨＰ往き配管１４上に設けられている。ふろ用熱交換器２０は、貯湯タンク８から供給される高温水を利用して２次側の加熱対象水（浴槽水、暖房用水等）を加熱するための熱交換器である。本実施の形態では、ふろ用熱交換器２０の２次側の構成として、浴槽３０内の湯水を循環させるふろ往き配管２７及びふろ戻り配管２８を例示して説明する。ふろ用熱交換器２０は、ふろ往き配管２７と、ふろ戻り配管２８と、浴槽３０とで形成される循環経路の途中に設置されている。ふろ戻り配管２８には、上記循環経路に浴槽水を循環させるふろ循環ポンプ２９と、浴槽３０から流出した浴槽水の温度を検出するふろ戻り温度センサ３８と、浴槽３０内の水位レベルを検出するための水位センサ４６と、ふろ戻り配管２８を流れる湯水の流れを検出するフロースイッチ４７とが設けられている。ふろ往き配管２７には、ふろ用熱交換器２０から流出した温水の温度を検出するふろ往き温度センサ３７が設けられている。

また、タンクユニット３３には、三方弁１１、四方弁１８が内蔵されている。三方弁１１は、湯水が流入するａ，ｂポートと、湯水が流出するｃポートとを有する流路切替手段である。三方弁１１は、３つの経路ａ−ｃ，ｂ−ｃ，ａ−ｂ−ｃの間で湯水の流路を切換えるように構成されている。四方弁１８は、湯水が流入するｂ，ｃポートと、湯水が流出するａ，ｄポートとを有する流路切換手段である。四方弁１８は、４つの経路ａ−ｂ，ａ−ｃ，ｂ−ｄ，ｃ−ｄの間で湯水の流路を切換えるように構成されている。

また、タンクユニット３３は、水導出口配管１０、送湯配管１３、ＨＰ往き配管１４、ＨＰ戻り配管１５、第１バイパス配管１６、第２バイパス配管１７、温水導入配管２０ａ及び温水導出配管２０ｂを備えている。水導出口配管１０は、貯湯タンク８の下部に設けられた水導出口８ｂと三方弁１１のａポートとを接続している。ＨＰ往き配管１４は、三方弁１１のｃポートとＨＰユニット７の入口側とを接続している。ＨＰ戻り配管１５は、ＨＰユニット７の出口側と四方弁１８のｃポートとを接続している。ＨＰ戻り配管１５には、ＨＰユニット７から流出する湯水の温度（出湯温度）を検出するＨＰ出湯温度センサ３９が設けられている。

送湯配管１３は、四方弁１８のｄポートと、貯湯タンク８の上部の温水導入出口８ｄとを接続している。第１バイパス配管１６は、四方弁１８のａポートと、貯湯タンク８の中央部から下部の間に設けられた温水導入口８ｃとを接続している。温水導入配管２０ａは、貯湯タンク８の温水導出口８ｅと、ふろ用熱交換器２０の１次側入口とを接続している。温水導出配管２０ｂは、ふろ用熱交換器２０の１次側出口と三方弁１１のｂポートとを接続している。第２バイパス配管１７は、ＨＰ往き配管１４のうち熱源ポンプ１２とＨＰユニット７との間の部位から分岐し、四方弁１８のｂポートに接続されている。

さらに、タンクユニット３３は、第１給水配管９ａ、第２給水配管９ｂ、第１温水配管２１ａ、第２温水配管２１ｂ、第１給湯混合弁２２、ふろ用混合弁２３、第１給湯配管２４、第２給湯配管２５、第２給湯混合弁７８及び中温配管７９を備えている。第１給水配管９ａの一端は、水道等の水源に接続されている。第１給水配管９ａの他端には、減圧弁３１を介して第２給水配管９ｂ及び第３給水配管９ｃが接続されている。第２給水配管９ｂは、下流側が途中から分岐してそれぞれ第１給湯混合弁２２とふろ用混合弁２３とに接続されている。給水配管９は、これらの第１給水配管９ａ、第２給水配管９ｂ及び第３給水配管９ｃにより構成されている。また、第１温水配管２１ａは、温水導入配管２０ａの途中から分岐し、第１給湯混合弁２２に接続されている。第２温水配管２１ｂは、貯湯タンク８の温水導入出口８ｄとふろ用混合弁２３とを接続している。なお、温水導入配管２０ａ及び第１温水配管２１ａは、貯湯タンク８の上部の温水を取出すタンク高温出湯配管の具体例を構成している。

第１給湯配管２４は、第１給湯混合弁２２の流出側と、給湯栓３４とを接続している。給湯栓３４は、図示しない配管等を介して給湯対象に接続されるものである。給湯対象には、ユーザが使用するシャワー、カラン等の蛇口が含まれている。第２給湯混合弁７８は、第１給湯配管２４の途中に設けられると共に、中温配管７９に接続されている。中温配管７９は、貯湯タンク８の中温導出口８ｆと第２給湯混合弁７８とを接続するもので、貯湯タンク８の中間部の湯水を取出すタンク中間出湯配管の具体例を構成している。

第１給湯混合弁２２は、第１温水配管２１ａに供給される高温水と、中温配管７９に供給される中温水と、第２給水配管９ｂに供給される低温水とからなる３種類の湯水のうち２種類の湯水を混合し、混合した湯水を第２給湯混合弁７８に向けて送出するものである。このとき、第１給湯混合弁２２は、２種類の湯水の流量比を調整することにより、リモコン４４にて設定された目標給湯温度に近い温度の中温水を生成することができる。

また、第２給湯混合弁７８は、前記３種類の湯水のうち第１給湯混合弁２２で混合されない湯水と、第１給湯混合弁２２から送出された湯水とを混合し、混合した湯水を給湯対象に向けて送出するものである。このとき、第２給湯混合弁７８は、第１給湯混合弁２２から送出された湯水と、第１給湯混合弁２２で混合されない湯水との流量比を調整することにより、目標給湯温度に近い温度の中温水を生成することができる。このようにして温度調整された一般給湯用の温水は、第２給湯混合弁７８から第１給湯配管２４及び給湯栓３４を経由して蛇口等の給湯対象に供給される。なお、本実施の形態では、第１給湯混合弁２２により高温水と低温水とを混合し、両者の混合水に対して第２給湯混合弁７８により中温水とを混合する場合を例示している。

一方、ふろ用混合弁２３の流出側には、第２給湯配管２５が接続されている。第２給湯配管２５の途中には、第２給湯配管２５を開閉するふろ用電磁弁２６と、第２給湯配管２５を通る湯の流量を検出するふろ用流量センサ４５とが設けられている。ふろ用混合弁２３は、第２温水配管２１ｂから供給される高温水と、第２給水配管９ｂから供給される低温水との流量比を調整することにより、目標給湯温度に近い温度の中温水を生成する。このようにして温度調整されたふろ用の中温水は、第２給湯配管２５、ふろ用流量センサ４５、ふろ用電磁弁２６、ふろ往き配管２７（または、ふろ戻り配管２８）を順次経由して浴槽３０に供給される。

三方弁１１は、水導出口配管１０とＨＰ往き配管１４とが連通する形態（ａ−ｃ経路）と、温水導出配管２０ｂとＨＰ往き配管１４とが連通する形態（ｂ−ｃ経路）と、水導出口配管１０とＨＰ往き配管１４と温水導出配管２０ｂとが連通する形態（ａ−ｂ−ｃ経路）とからなる３つの形態の何れかに切換えられる。四方弁１８は、ＨＰ戻り配管１５と送湯配管１３とが連通する形態（ｃ−ｄ経路）と、ＨＰ戻り配管１５と第１バイパス配管１６とが連通する形態（ａ−ｃ経路）と、第１バイパス配管１６と第２バイパス配管１７とが連通する形態（ａ−ｂ経路）と、送湯配管１３と第２バイパス配管１７とが連通する形態（ｂ−ｄ経路）とからなる４つの形態の何れかに切換えられる。

制御部３６は、貯湯式ヒートポンプ給湯機３５を制御するもので、マイクロコンピュータ等により構成され、タンクユニット３３に内蔵されている。制御部３６は、制御プログラム等が予め記憶された記憶回路と、前記制御プログラムに基いて演算を行う演算処理装置（ＣＰＵ）と、信号の入出力を行う入出力ポートとを備えている。入出力ポートには、ＨＰユニット７及びタンクユニット３３が備える前述の各種センサ類、各種弁類、ポンプ類等のアクチュエータが接続されている。また、制御部３６には、リモコン４４が相互通信可能に接続されている。リモコン４４は、ユーザが運転動作指令及び設定値の変更操作を行うもので、浴槽３０に給湯する温水の温度目標値等を設定することができる。リモコン４４には、貯湯式ヒートポンプ給湯機３５の状態等の情報を表示する表示部、ユーザが操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。

制御部３６は、各センサの出力、リモコン４４の設定等に基いて各種弁類、ポンプ類等のアクチュエータを駆動することにより、貯湯式ヒートポンプ給湯機３５の制御を実行する。この制御には、貯湯運転、追焚き運転、給湯運転、給湯選択制御、中温水使用優先制御等が含まれている。以下、これらの運転及び制御について説明する。

（貯湯運転）
図２は、本発明の実施の形態１における貯湯運転（沸上げ運転）を示す動作説明図である。この図に示すように、貯湯運転は、ＨＰユニット７により貯湯タンク８内の湯水を沸上げる貯湯運転を単独で行うものである。貯湯運転では、まず、三方弁１１がａ−ｃ経路に保持される。ａ−ｃ経路では、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉じた状態に保持される。これにより、水導出口配管１０とＨＰ往き配管１４とが連通すると共に、温水導出配管２０ｂが閉じられて湯水がふろ用熱交換器２０から戻る流路が遮断される。また、四方弁１８は、ｃ−ｄ経路に保持される。ｃ−ｄ経路では、ｃポートとｄポートとが連通し、ａポートとｂポートとが閉じた状態に保持される。これにより、ＨＰ戻り配管１５と送湯配管１３とが連通すると共に、第１バイパス配管１６が閉じられて湯水が貯湯タンク８の温水導入口８ｃに向かう流路が遮断される。

貯湯運転では、上記の状態において、ＨＰユニット７及び熱源ポンプ１２を駆動する。これにより、貯湯タンク８の下部から流出する低温水は、水導出口配管１０、三方弁１１、熱源ポンプ１２及びＨＰ往き配管１４を順次経由してＨＰユニット７に流入し、ＨＰユニット７により加熱される。そして、ＨＰユニット７から流出した温水は、ＨＰ戻り配管１５、四方弁１８及び送湯配管１３を順次経由して、貯湯タンク８の温水導入出口８ｄに流入し、貯湯タンク８の内部に貯湯される。

上述したように、貯湯運転が実行されることで、貯湯タンク８の内部には、上部側から高温水が貯留される。この貯湯量の増加は、貯湯温度センサ４１〜４３により検出される。そして、貯湯運転は、貯湯量が予め設定された基準の量を超えた時点で終了され、熱源ポンプ１２及びＨＰユニット７が停止される。なお、貯湯運転で説明した湯水の流路及びその構成部品は、貯湯タンクの下部からＨＰユニット７に低温水を導入し、ＨＰユニット７により加熱された温水を貯湯タンク８の上部に導入するための貯湯回路Ａ（図２参照）を構成している。

（追焚き運転）
図３は、本発明の実施の形態１における追焚き運転を示す動作説明図である。追焚き運転は、例えばユーザの追焚き操作によりふろ循環ポンプ２９が起動されたときに実行される。追焚き運転は、貯湯タンク８内の温水を熱源として利用することにより、加熱対象水としての浴槽水を加熱するものである。なお、追焚き運転は、本実施の形態における加熱運転の一例を示している。追焚き運転では、図３に示すように、まず、三方弁１１がｂ−ｃ経路に保持される。ｂ−ｃ経路では、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉じた状態に保持される。これにより、温水導出配管２０ｂとＨＰ往き配管１４とが連通すると共に、水導出口配管１０が閉じられて貯湯タンク８の水導出口８ｂから湯水が流出する流路が遮断される。また、四方弁１８は、ｂ−ｄ経路に保持される。ｂ−ｄ経路では、ｂポートとｄポートとが連通し、ａポートとｃポートとが閉じた状態に保持される。これにより、第２バイパス配管１７と送湯配管１３とが連通すると共に、ＨＰ戻り配管１５及び第１バイパス配管１６が閉じられてＨＰユニット７及び貯湯タンク８の温水導入口８ｃが湯水の流路から遮断される。

追焚き運転では、上記の状態において、熱源ポンプ１２を作動させる。これにより、貯湯タンク８の温水導出口８ｅから高温水が流出し、この高温水は、温水導入配管２０ａを経由してふろ用熱交換器２０の１次側を流通しつつ、２次側の浴槽水と熱交換を行うことにより温度が低下する。そして、ふろ用熱交換器２０の１次側から流出した温水は、温水導出配管２０ｂ、三方弁１１、ＨＰ往き配管１４の一部、第２バイパス配管１７、四方弁１８及び送湯配管１３を順次経由して、貯湯タンク８の温水導入出口８ｄに流入する。一方、ふろ用熱交換器２０にて熱交換により加熱された２次側の浴槽水は、ふろ往き配管２７を経由して浴槽３０に流入する。

このようにして、追焚き運転では、浴槽水をふろ用熱交換器２０、ふろ往き配管２７及びふろ戻り配管２８に循環させつつ、浴槽水の加熱を行うことができる。また、追焚き運転は、ふろ戻り温度センサ３８により検出された浴槽水の温度が湯張り温度を超えた時点で終了され、熱源ポンプ１２が停止される。湯張り温度は、リモコン４４等により設定されるものである。なお、追焚き運転で説明した湯水の流路及びその構成部品は、貯湯タンク８の上部からふろ用熱交換器２０の１次側に温水を供給し、ふろ用熱交換器２０の２次側に導入される加熱対象水を加熱するための加熱回路Ｂ（図３参照）を構成している。また、本実施の形態の貯湯式ヒートポンプ給湯機３５は、加熱運転の一例として、浴槽水を所望の温度に保温する保温運転を実行することができる。保温運転は、ふろ戻り温度センサ３８により検出した浴槽水の温度に基いて、上述した浴槽水の加熱動作を断続的に繰返すものである。

（給湯運転）
図４は、本発明の実施の形態１における給湯運転を示す動作説明図である。給湯運転は、貯湯タンク８に貯留された温水を所望の温度に調整した上で蛇口等の給湯対象に供給するものである。給湯運転は、例えばユーザが蛇口を操作することにより給湯要求が発生したときに実行される。給湯運転では、三方弁１１により温水導入配管２０ａ及び温水導出配管２０ｂが遮断され、四方弁１８により送湯配管１３が遮断された状態となる。そして、この状態で、第３給水配管９ｃから貯湯タンク８の下部に加わる水圧により、貯湯タンク８の温水導出口８ｅまたは中温導出口８ｆから温水が取出され、給湯に利用される。給湯要求の発生時には、後述の選択条件に基いて、中温水を使用する給湯運転（中温水使用給湯運転）と、中温水の使用を禁止した給湯運転（中温水禁止給湯運転）のうち何れか一方の給湯運転が選択され、選択された給湯運転が実行される。以下、これらの運転について説明する。

まず、中温水使用給湯運転では、貯湯タンク８の温水導出口８ｅから第１温水配管２１ａに取出した高温水と、第２給水配管９ｂに供給される低温水とが第１給湯混合弁２２により混合される。続いて、貯湯タンク８の中温導出口８ｆから中温配管７９に取出した中温水と、第１給湯混合弁２２から流出した温水とが第２給湯混合弁７８により混合される。このとき、制御部３６は、第１給湯混合弁２２を制御して高温水と低温水とを適切な流量比で混合させると共に、第２給湯混合弁７８を制御することにより、第１給湯混合弁２２から流出する温水と、中温配管７９を流れる中温水とを適切な流量比で混合させる。これにより、制御部３６は、第２給湯混合弁７８から流出する温水の温度（給湯温度）が目標給湯温度に近づくように温度制御を行う。

一方、中温水禁止給湯運転では、第２給湯混合弁７８により中温配管７９が閉じた状態に保持される。これにより、貯湯タンク８内の中温水は、第１給湯混合弁２２から流出する温水から遮断された状態となり、中温水の使用（取出し）が禁止される。この状態では、第１温水配管２１ａに取出した高温水と、第２給水配管９ｂに供給される低温水とが第１給湯混合弁２２により混合され、この温水がそのまま給湯対象に供給される。このとき、制御部３６は、第１給湯混合弁２２を制御することにより、高温水と低温水とを適切な流量比で混合させ、第１給湯混合弁２２から流出する温水の温度（給湯温度）が給湯温度に近づくように温度制御を行う。

上記制御によれば、例えば中温水の温度が安定している場合には、給湯運転として中温水使用給湯運転を選択することができる。この結果、第１給湯混合弁２２と第２給湯混合弁７８とを用いて、高温水、中温水及び低温水を適度な流量比で混合し、給湯温度を精度よく調整することができる。一方、中温水の温度が変動し易い場合には、給湯運転として中温水禁止給湯運転を選択することができる。これにより、中温水の温度変化の影響を排除し、給湯温度を安定させることができる。

詳しく述べると、貯湯タンク８の中温導出口８ｆから取出される中温水の温度は、貯湯タンク８内の温度分布に依存している。即ち、貯湯タンク８は温度積層式であるため、貯湯タンク８の上部と下部との間には、中温水が滞留する境界部が存在する。この境界部が中温導出口８ｆの近傍に位置している場合には、中温配管７９から取出す中温水の温度が変動し易い。また、中温水の温度が給湯温度に近い場合には、給湯量を基準として、中温配管７９から取出す中温水の比率が増加することになる。この状態で、例えば沸上げ運転が実行された場合には、貯湯タンク８の上部に温水が流入して境界部が下側に移動するので、中温配管７９から取出す中温水の温度が変動し易くなる。また、追焚き運転が実行された場合には、貯湯タンク８の上部から温水が流出して境界部が上側に移動するので、中温水の温度が変動し易くなる。このように、中温配管７９から取出す中温水の温度が大きく変動すると、第２給湯混合弁７８による温度制御が変動を抑え切れず、給湯温度が不安定となる虞れがある。

［実施の形態１による具体的な制御例］
そこで、本実施の形態では、図５から図７に示すように、予め設定された選択条件に基いて、中温水使用給湯運転と中温水禁止給湯運転のうち何れか一方の給湯運転を選択する給湯選択制御を実行する。以下、これらの図を参照しつつ、具体的な制御例について説明する。まず、図５は、本発明の実施の形態１において、給湯選択制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、給湯要求が発生したときに実行されるものとする。図５に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１において、貯湯温度センサ４１により検出した貯湯タンク８の中温導出口８ｆの近傍の湯温（以下、タンク中間部の検出温度と表記）が、中温水の使用の適否を判定する設定温度よりも低いか否かを判定する。この設定温度は、ユーザによりリモコン４４にて設定されるもので、例えば目標給湯温度であってもよい。

ステップＳ１の判定が成立した場合には、中温水の使用が可能であると判断し、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、例えば熱源ポンプ１２が停止しているか否かに基いて、貯湯運転及び追焚き運転が非実行状態であるか否かを判定する。ステップＳ２の判定が成立した場合、即ち、貯湯運転及び追焚き運転が非実行状態である場合には、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、第２給湯混合弁７８の制御を許可し、中温水使用給湯運転を実行する。なお、中温水使用給湯運転を一旦開始した後でも、貯湯運転または追焚き運転の実行要求が発生した場合には、中温水禁止給湯運転に移行し、この状態で貯湯運転または追焚き運転を実行するのが好ましい。

一方、ステップＳ１，Ｓ２のうち少なくとも一方が不成立の場合には、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、第２給湯混合弁７８により中温配管７９を閉じて中温水の使用を禁止し、中温水禁止給湯運転を実行する。このように、給湯選択制御では、給湯要求の発生時において、タンク中間部の検出温度が設定温度よりも低く、かつ、貯湯運転及び追焚き運転が実行されていないという選択条件が成立した場合に、中温水使用給湯運転を実行する。また、前記選択条件が不成立の場合には、中温水禁止給湯運転を実行する。

上述した給湯選択制御によれば、貯湯運転及び追焚き運転の実行中のように、貯湯タンク８の中温導出口８ｆから中温配管７９に取出す温水の温度が変動し易い状況では、第２給湯混合弁７８により中温配管７９の温水の使用を禁止した状態で、第１給湯混合弁２２を制御して中温水禁止給湯運転を実行することができる。これにより、中温水の温度変化の影響を排除し、給湯温度を安定させることができ、ユーザの利便性を向上させることができる。また、中温配管７９に取出す温水の温度が安定した状態では、中温水使用給湯運転を実行することができる。これにより、中温水を利用して給湯温度を精度よく調整できると共に、貯湯式ヒートポンプ給湯機３５の効率を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、中温水使用給湯運転の実行中に貯湯運転と追焚き運転のうち少なくとも一方の運転を実行する要求があった場合には、中温水禁止給湯運転に移行した状態で、要求された運転を実行することができる。これにより、必要に応じて貯湯運転及び追焚き運転を実行しつつ、これらの運転により給湯温度が変動するのを回避することができる。

次に、図６に示す制御について説明する。図６は、本発明の実施の形態１において、中温水使用優先制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、図５に示す給湯選択制御と組合わせて使用されるものとする。中温水使用優先制御は、中温水使用給湯運転の実行中に貯湯運転及び追焚き運転の実行を禁止することを特徴としている。

図６に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１１において、中温水を使用中であるか否か、即ち、中温水使用給湯運転の実行中であるか否かを判定する。ステップＳ１１の判定が成立した場合には、ステップＳ１２に移行し、貯湯運転または追焚き運転の要求があるか否かを判定する。そして、ステップＳ１２の判定が成立した場合には、ステップＳ１３に移行し、熱源ポンプ１２の作動を禁止する。即ち、ステップＳ１３では、貯湯運転及び追焚き運転の実行を禁止する。

次に、ステップＳ１４では、中温水の使用要求が完了したか否か、即ち、中温水使用給湯運転が終了したか否かを判定する。ステップＳ１４の判定が不成立の場合には、当該判定が成立するまで待機する。一方、ステップＳ１４の判定が成立した場合には、ステップＳ１５に移行し、熱源ポンプ１２の作動禁止を解除する。即ち、ステップＳ１５では、貯湯運転及び追焚き運転の実行禁止を解除する。また、ステップＳ１１，Ｓ１２のうち少なくとも一方が不成立の場合には、そのまま本ルーチンを終了する。

上述した図６の中温水使用優先制御によれば、中温水使用給湯運転の実行中には、貯湯運転及び追焚き運転を中温水使用給湯運転が終了するまで禁止することができる。この結果、中温水使用給湯運転の実行中に貯湯運転または追焚き運転が行われて給湯温度が変動するのを抑制し、給湯温度を安定させることができる。

次に、図７に示す制御について説明する。図７は、本発明の実施の形態１において、中温水使用優先制御の他の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、図５に示す給湯選択制御と組合わせて使用されるものとする。図７に示すルーチンは、前記図６中で熱源ポンプ１２の作動を禁止する処理に代えて、熱源ポンプ１２の回転数を低下させることを特徴としている。具体的に述べると、図７に示すルーチンでは、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４において、図６中のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４と同様の処理を実行する。

一方、ステップＳ２３では、中温水使用給湯運転の実行中に貯湯運転と追焚き運転のうち少なくとも一方の運転を実行する要求があった場合に、熱源ポンプ１２の低回転運転を開始する。低回転運転とは、中温水使用給湯運転の非実行時（通常時）と比較して、熱源ポンプ１２の回転数を低下させるものである。また、ステップＳ２５では、中温水使用給湯運転が終了した場合に、熱源ポンプ１２の低回転運転を終了し、熱源ポンプ１２の回転数を通常時の状態に復帰させる。

上述した図７の中温水使用優先制御によれば、中温水使用給湯運転の実行中には、貯湯運転及び追焚き運転における湯水の循環流量を通常時よりも減少させることができる。これにより、貯湯タンク８に出入りする温水の量を減少させ、中温配管７９から取出す温水の温度変化を抑制することができる。従って、本制御によれば、図６に示す制御の場合と同様に、給湯温度を安定させることができる。しかも、中温水の使用中に貯湯運転及び追焚き運転を禁止する必要がないので、ユーザの利便性を向上させることができる。

なお、前記実施の形態１では、第１給湯混合弁２２により高温水と低温水とを混合し、両者の混合水に対して第２給湯混合弁７８により中温水とを混合する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、第１給湯混合弁２２は、高温水、中温水及び低温水のうち２種類の温水を混合すればよいものであり、第２給湯混合弁７８は、第１給湯混合弁２２により混合された温水と、第１給湯混合弁２２で混合しなかった温水とを混合させればよいものである。また、実施の形態１では、図５から図７に示す制御を例示したが、本発明はこれに限らず、図５に示す制御だけでもよい。

１ 圧縮機，３ 水冷媒熱交換器，４ 膨張弁，５ 冷媒配管，６ 空気熱交換器，７ ＨＰユニット（ヒートポンプ加熱手段），８ 貯湯タンク，８ａ 水導入口，８ｂ 水導出口，８ｃ 温水導入口，８ｄ 温水導入出口，８ｅ 温水導出口，８ｆ 中温導出口，９ 給水配管，９ａ 第１給水配管，９ｂ 第２給水配管，９ｃ 第３給水配管，１０ 水導出口配管，１１ 三方弁，１２ 熱源ポンプ，１３ 送湯配管，１４ ＨＰ往き配管，１５ ＨＰ戻り配管，１６ 第１バイパス配管，１７ 第２バイパス配管，１８ 四方弁，２０ ふろ用熱交換器（熱交換器），２０ａ 温水導入配管（タンク高温出湯配管），２０ｂ 温水導出配管，２１ａ 第１温水配管（タンク高温出湯配管），２１ｂ 第２温水配管，２２ 第１給湯混合弁，２３ ふろ用混合弁，２４ 第１給湯配管，２５ 第２給湯配管，２６ ふろ用電磁弁，２７ ふろ往き配管，２８ ふろ戻り配管，２９ ふろ循環ポンプ，３０ 浴槽，３１ 減圧弁，３３ タンクユニット，３４ 給湯栓，３５ 貯湯式ヒートポンプ給湯機，３６ 制御部，３７ ふろ往き温度センサ，３８ ふろ戻り温度センサ，３９ ＨＰ出湯温度センサ，４１，４２，４３ 貯湯温度センサ，４４ リモコン，４５ ふろ用流量センサ，４６ 水位センサ，４７ フロースイッチ，７８ 第２給湯混合弁，７９ 中温配管（タンク中間出湯配管）

Claims (5)

1. 湯水を加熱するヒートポンプ加熱手段と、
   前記ヒートポンプ加熱手段により加熱された温水を貯留するタンクであって、上部側ほど湯温が高くなるように温水が貯留される貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの下部から前記ヒートポンプ加熱手段に低温水を導入し、前記ヒートポンプ加熱手段により加熱された温水を前記貯湯タンクの上部に導入する貯湯運転を実行するための貯湯回路と、
   前記貯湯タンクの上部から熱交換器の１次側に温水を供給し、前記熱交換器の２次側に導入される加熱対象水を加熱する加熱運転を実行するための加熱回路と、
   前記貯湯タンクの上部の温水を取出すタンク高温出湯配管と、
   前記貯湯タンクの中間部の湯水を取出すタンク中間出湯配管と、
   水源から少なくとも前記貯湯タンクの下部に低温水を供給する給水配管と、
   前記タンク高温出湯配管、前記タンク中間出湯配管及び前記給水配管を流れる３種類の湯水のうち２種類の湯水を混合し、混合した湯水を送出する第１給湯混合弁と、
   前記３種類の湯水のうち前記第１給湯混合弁で混合されない湯水と、前記第１給湯混合弁から送出された湯水とを混合し、混合した湯水を給湯対象に向けて送出する第２給湯混合弁と、
   前記ヒートポンプ加熱手段、前記第１給湯混合弁及び前記第２給湯混合弁を制御する機能と、前記貯湯運転及び前記加熱運転を実行する機能とを有し、前記貯湯運転及び前記加熱運転の実行中には、前記タンク中間出湯配管から取出す湯水の使用を禁止した状態で前記第１給湯混合弁及び前記第２給湯混合弁を制御する制御部と、
   を備えた貯湯式ヒートポンプ給湯機。
2. 前記制御部は、前記タンク中間出湯配管から湯水を取出している状態で前記貯湯運転と前記加熱運転のうち少なくとも一方の運転の実行要求があった場合に、前記タンク中間出湯配管からの湯水の使用を禁止した状態で前記一方の運転を実行する、請求項１に記載の貯湯式ヒートポンプ給湯機。
3. 前記制御部は、前記タンク中間出湯配管から湯水を取出している状態で前記貯湯運転と前記加熱運転のうち少なくとも一方の運転の実行要求があった場合に、前記タンク中間出湯配管からの湯水の取出しが完了するまでは前記貯湯運転及び前記加熱運転の実行を禁止する、請求項１に記載の貯湯式ヒートポンプ給湯機。
4. 前記制御部は、前記タンク中間出湯配管から湯水を取出している状態で前記貯湯運転を実行する場合に、当該湯水を取出していない場合と比較して、前記貯湯回路を流れる湯水の流量を減少させる、請求項１から３のうち何れか１項に記載の貯湯式ヒートポンプ給湯機。
5. 前記制御部は、前記タンク中間出湯配管から湯水を取出している状態で前記加熱運転を実行する場合に、当該湯水を取出していない場合と比較して、前記加熱回路を流れる湯水の流量を減少させる、請求項１から４のうち何れか１項に記載の貯湯式ヒートポンプ給湯機。

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