JP6166949B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、ヒートポンプ給湯機に関する。

ヒートポンプ給湯機は、タンク下部の水を、ヒートポンプユニットにより沸き上げた後に、タンク上部からタンク内に貯湯するシステムである。このヒートポンプ給湯機では、給湯時にタンク内の湯をタンク上部から取り出して使用するために、沸き上げた湯を全て使用しない場合には、タンク内に沸き上げた湯が残り湯として残る。このため、翌日の沸き上げにおいては、タンク内に残った湯の上に沸き上げた高温湯を貯湯するために、前日の残り湯は使用されることが無く、前日の残り湯は、自然放熱により温度が給湯設定温度よりも低い温度の中温水になる。

また、浴槽追いだき機能を有するヒートポンプを用いた給湯機が、特許文献１に開示されている。このヒートポンプを用いた給湯機は、浴槽の湯を追いだきする時だけ、貯湯タンク内の高温湯を浴槽側の熱交換器に供給して、貯湯タンク内の高温湯を用いて浴槽の湯を追いだきするようになっている。この浴槽追いだき機能を有するヒートポンプ給湯機では、タンク上部の湯を取り出して、ふろ熱交換器で浴槽の温度を上昇させるとともに、熱交換に使用した中温水を、タンク下部またはタンク中間部に戻すため、タンク内に中温水ができるシステムになっている。

特許第５０４１９１４号公報

ところで、給湯効率を向上させるために、タンク中間部からの中温水とタンク上部の高温湯とを混合して給湯に使用する中温水取り出し機能を有するヒートポンプ給湯機もある。しかし、このようにタンク中間部からの中温水とタンク上部からの高温湯とを混合して取り出すために、タンク内にあった中温水が、給湯または浴槽追いだきをするごとに、中間取り出し口よりもタンク内の上の位置に移動してしまった中温水は取り出すことができなくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、タンク内から取り出すことのできなくなった中温水に対して高温湯を混合することで、中温水を給湯してそのまま使用できる温度まで上昇させることにより、少ない電力で出湯可能量を増やすことができるヒートポンプ給湯機を提供することにある。

本発明の実施の形態のヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を沸き上げるヒートポンプユニットを有するヒートポンプ給湯機であって、沸き上げポンプと、前記沸き上げポンプの動作により、前記ヒートポンプユニットにより沸き上げた高温湯を前記貯湯タンク内の上部に入れるための取入経路と、タンク側循環ポンプと、前記タンク側循環ポンプの動作により、前記貯湯タンク内の上部から前記高温湯を取り出して、前記高温湯を熱負荷に通して前記貯湯タンクの中間部に戻すための取出経路と、前記ヒートポンプユニットによる沸き上げ時に、前記タンク側循環ポンプを動作させて前記貯湯タンク内の上部に入った前記高温湯を、前記熱負荷と前記タンク側循環ポンプを経由して前記貯湯タンクの中間部に入れて、前記貯湯タンクの中間部の中温水を、給湯としてそのまま使用できる温度まで上昇させる制御部と、を備え、沸き上げ中に、前記取入経路を通じて前記貯湯タンクの上部に送られる温湯の流量Ａよりも、前記取出経路を通じて前記貯湯タンクの中間部に戻される温湯の流量Ｂが大きくなるように前記タンク側循環ポンプを動作させて、前記貯湯タンクの上部の温湯を前記貯湯タンクの中間部に戻す構成としたことを要旨とする。

また、本発明の実施の形態のヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を沸き上げるヒートポンプユニットを有するヒートポンプ給湯機であって、沸き上げポンプと、前記沸き上げポンプの動作により、前記ヒートポンプユニットにより沸き上げた高温湯を前記貯湯タンク内の上部に入れるための取入経路と、タンク側循環ポンプと、前記タンク側循環ポンプの動作により、前記貯湯タンク内の上部に通じる前記取入経路の途中部分から前記高温湯を取り出して、前記高温湯を熱負荷に通して前記貯湯タンクの中間部に戻すための取出経路と、を有し、前記ヒートポンプユニットによる沸き上げ時に、前記タンク側循環ポンプを動作させて前記貯湯タンク内の上部に入った前記高温湯を、前記熱負荷と前記タンク側循環ポンプを経由して前記貯湯タンクの中間部に入れて、前記貯湯タンクの中間部の中温水を、給湯としてそのまま使用できる温度まで上昇させる制御部と、を備えることを要旨とする。

本発明の第１実施形態のヒートポンプ給湯機のシステムを示す図である。 図１に示すヒートポンプ給湯機において、沸き上げ時の水の流れを示す図である。 タンク側循環ポンプによる循環時の水の流れを示す図である。 タンク側循環ポンプによる循環後の貯湯タンクの残湯の状態を示す図である。 本発明の第２実施形態のヒートポンプ給湯機のシステムを示す図である。 本発明の第３実施形態のヒートポンプ給湯機のシステムを示す図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施するための形態（以下、実施形態と称する）を説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のヒートポンプ給湯機１のシステムを示す図である。

図１に示すヒートポンプ給湯機１００は、ヒートポンプユニットを有する給湯装置、あるいはヒートポンプ式給湯システムともいう。このヒートポンプ給湯機１００は、破線で示す貯湯タンクユニット１と、破線で示すヒートポンプユニット２と、制御部２００を有している。制御部２００は、ヒートポンプ給湯機１００の各構成要素の動作制御等を行う。この貯湯タンクユニット１には、ヒートポンプユニット２と、浴槽３が、それぞれ配管により接続されている。

貯湯タンクユニット１は、貯湯タンク１０１と、給水接続口４と、給湯接続口５と、ヒートポンプ往き配管接続口６と、ヒートポンプ戻り配管接続口７と、ふろ戻り配管接続口８と、ふろ往き配管接続９と、過圧防止弁１６を有している。

図１に示すように、この貯湯タンク１０１は、第１上部取入れ口１１１と第２上部取入れ口１１２と、タンク中間口（タンク中間取入れ口ともいう）１１３と、２つの下部接続部４７，４８と、複数の温度センサ１５を有している。各温度センサ１５は、貯湯タンク１０１において、縦方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。例えば、各温度センサ１５は、貯湯タンク１０１の上部と、１／５位置、２／５位置、３／５位置、４／５位置、そして貯湯タンク１０１の下部の各位置の温度情報を、制御部２００に供給するようになっている。これにより、制御部２００は、貯湯タンク１０１内の高温湯、中温水、水の温度分布を、リアルタイムで把握することができる。

第１上部取入れ口１１１と第２上部取入れ口１１２は、貯湯タンクユニット１の上部に設けられている。タンク中間口１１３は、貯湯タンクユニット１の中間の側部に設けられている。下部接続部４７，４８は、貯湯タンク１０１の下部に設けられている。

図１に示すヒートポンプユニット２は、湯を沸き上げるための沸き上げ手段であり、圧縮機と、凝縮器として機能する沸き上げ用の熱交換器２７と、膨張弁と、蒸発器を冷媒配管で接続した冷媒回路を有している。またヒートポンプユニット２には外気温度センサ３１が設けられており、制御部２００に電気的に接続されている。熱交換器２７は、配管２７Ａ，２７Ｂを介して、貯湯タンクユニット１のヒートポンプ往き配管接続口６とヒートポンプ戻り配管接続口７に、それぞれ接続されている。配管２７Ａには、入口側の温度センサＴｗｉ３２が配置され、配管２７Ａには、出口側の温度センサＴｗｏ３３が配置されており、これらの温度センサ３２，３３は、制御部２００に、熱交換器２７の入口側と出口側の温度情報を供給するようになっている。

浴槽３は、配管３Ａ，３Ｂを介して、貯湯タンクユニット１のふろ戻り配管接続口８と、ふろ往き配管接続口９に、それぞれ接続されている。

次に、図１に示す貯湯タンクユニット１に設けられている構成要素について説明する。

まず、配管である取入経路３０と取出経路２９と、その周辺要素について、説明する。

図１に示す取入経路３０は、貯湯タンク１０１の第１上部取入れ口１１１と、ヒートポンプ戻り配管接続口７の間に設けられている。この取入経路３０の途中には、沸き上げ三方弁２３が設けられている。この沸き上げ三方弁２３は、下部配管３４に接続されている。この下部配管３４は、貯湯タンク１０１の下部接続部４７に接続されている。沸き上げポンプ２５は、この沸き上げ三方弁２３の下部配管３４側の位置と、ヒートポンプ往き配管接続口６の間に設けられている。また、沸き上げ三方弁２３の入口部は、ヒートポンプ戻り配管接続口７に接続されている。

一方、図１に示す取出経路２９は、貯湯タンク１０１の第２上部取入れ口１１２と、タンク中間口１１３との間に設けられている。取出経路２９には、逆止弁１３Ａと、熱交換器２８と、タンク側循環ポンプ２６が設けられている。熱交換器２８とタンク中間口１１３の間は、取出経路２９の配管２９Ａにより接続されている。熱交換器２８は、浴槽３側の湯を追いだきするための熱負荷である。

浴槽３側の配管３６は、ふろ往き配管接続口９に接続されており、配管３６には温度センサ３６Ａが設けられている。配管３６は熱交換器２８を通り配管３７になっている。この配管３７は、ふろポンプ２４に接続されている。ふろポンプ２４は、フロースイッチ２２と水位センサ２１を介して、ふろ戻り配管接続口８に接続されている。

この熱交換器２８は、浴槽３内の水Ｗと、貯湯タンク１０１内の高温湯ＨＷとの間で熱交換をすることで、浴槽３内の水Ｗを追いだきするために設けられている。制御部２００がふろポンプ２４を駆動することで、浴槽３内の水Ｗは、配管３Ｂとふろ往き配管接続口９から熱交換器２８を通ることにより加熱されて、ふろポンプ２４とふろ戻り配管接続口８と配管３Ａを経て浴槽３内に戻されることで、追いだきを行う。

図１に示す取出経路２９の途中部分は、分岐点２９Ｂ，２９Ｃ、２９Ｄと、逆止弁１３，１３Ａにより、流路が配管２９と、配管３８，３９，４９の４つに分かれている。分岐点２９Ｂに接続されている配管３８には、ふろミキシングバルブ１７と、逆止弁１７Ａと、減圧弁１０と、電磁弁１８と、ふろ流量センサ１９と、逆止弁１８Ａが接続されている。配管３９には、給湯ミキシングバルブ１１と、給湯流量センサ１２が接続されている。逆止弁１７Ａと減圧弁１０の間には、配管４５が配置され、配管４５には逆止弁１７Ｃが配置されている。給湯ミキシングバルブ１１と減圧弁１０の間には、逆止弁１７Ｂが配置されている。減圧弁１０は、配管４０を介して給水接続口４に接続されている。給湯流量センサ１２は、配管４１を介して給湯接続口５に接続されている。逆止弁１７Ｃは、配管４５を介して過圧防止弁１６に接続されている。

図１に示す電磁弁１８とふろ流量センサ１９は、配管４２と銀イオン発生ユニット２０を介して、ふろポンプ２４に接続されている。銀イオン発生ユニット２０は、フロースイッチ２２と水位センサ２１を介して、ふろ戻り配管接続口８に接続されている。

ふろミキシングバルブ１７とバルブ４４の間には、配管４３が設けられている。この配管４３は、逆止弁１８Ａを有している。下部配管３４は、バルブ４４と貯湯タンク１０１の下部接続部４７の間に接続されている。ふろミキシングバルブ１７には温度センサ１７Ｓが設けられている。下部配管４６は、配管４５と貯湯タンク１０１の下部接続部４８の間に接続されている。その他に、取出経路２９の途中部分とバルブ４４の間には、配管４９が接続され、この配管４９には圧力逃し弁１４が設けられている。

例えば、貯湯タンク１０１内の高温湯は取出経路２９と配管３８を経てふろミキシングバルブ１７に至り、給水接続口４から供給される水は配管４０と減圧弁１０を経てふろミキシングバルブ１７に至るので、高温湯と水は、ふろミキシングバルブ１７で混合され、電磁弁１８とふろ流量センサ１９と、配管４２と、フロースイッチ２２と水位センサ２１を介して、浴槽３内に供給されるようになっている。

また、貯湯タンク１０１内の高温湯は取出経路２９と配管３９を経て給湯ミキシングバルブ１１に至り、給水接続口４から供給される水は配管４０を経て給湯ミキシングバルブ１１に至り、高温湯と水は給湯ミキシングバルブ１１で混合されて、給湯流量センサ１２と配管４１を経て、給湯接続口５から給湯することができるようになっている。

次に、図１から図４を参照して、本発明の第１実施形態のヒートポンプ給湯機１の動作例を説明する。

図２は、図１に示すヒートポンプ給湯機１において、ヒートポンプユニット２が水を沸き上げる時の水の流れを、矢印Ｙ、Ｙ１で示している。図３は、タンク側循環ポンプ２６による循環時の水の流れを、矢印Ｚで示している。図４は、タンク側循環ポンプ２６による循環後の貯湯タンク１０１の残湯の状態を示している。

なお、図１から図４に示すヒートポンプ給湯機１の各構成要素とヒートポンプユニット２は、図示しない制御部２００の指令により駆動制御される。ただし、図面の簡単化のために、制御部２００と各構成要素と間の結線の図示は省略している。

図１に示すように、ヒートポンプ給湯機１の動作開始前の初期状態では、貯湯タンク１０１内には、水Ｗで満たすように水が供給されており、図２に示すように、沸き上げ時等には、高温湯ＨＷ、中温水ＭＷ、水Ｗにより満たされている。

図１に示すように、貯湯タンク１０１内には、水Ｗで満たされている。図２に示すように、制御部２００は、沸き上げポンプ２５を動作させる。そして、制御部２００は、ヒートポンプユニット２による沸き上げ湯の温度が所定の温度になった後に、沸き上げ三方弁２３の弁位置を、貯湯タンク１０１の上部に接続されている取入経路３０に切り替える。

従って、図２に示すように、ヒートポンプユニット２からの高温湯が、矢印Ｙで示すように、配管２７Ｂと取入経路３０を介して、貯湯タンク１０１の上部の第１上部取入れ口１１１から貯湯タンク１０１内に所定量だけ貯湯される。同時に、図２に示すように、貯湯タンク１０１内の水Ｗは、貯湯タンク１０１の下部接続部４７から、矢印Ｙ１で示すように、配管３４、沸き上げポンプ２５、配管２７Ａを通じて、ヒートポンプ２の熱交換器２７に戻される。

これにより、図２に示すように、貯湯タンク１０１内の上部には、高温湯ＨＷが貯湯され、貯湯タンク１０１の中間部には、高温湯ＨＷの下の位置に中温水ＭＷが貯湯され、貯湯タンク１０１の中間部の下部には、水Ｗがある。なお、貯湯タンク１０１内の上部、中間部、下部の温度は、複数の温度センサ１５により検出して、複数の温度センサ１５は、制御部２００に温度情報を送っているので、制御部２００は、貯湯タンク１０１内の上部、中間部、下部の温度を常時監視している。

次に、図３に示すように、制御部２００は、タンク側循環ポンプ２６を動作させて、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷを、矢印Ｚで示すように、貯湯タンク１０１の上部の第２上部取入れ口１１２から取り出して、取出経路２９を通じて、熱交換器２８とタンク側循環ポンプ２６を経由させて、タンク中間口１１３から貯湯タンク１０１内に戻す。

これにより、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷが、取出経路２９を通じて、貯湯タンク１０１の中間部の中温水ＭＷに対して加えられるので、貯湯タンク１０１の中間部近傍から上方の中温水ＭＷの温度を、加えた高温湯ＨＷにより確実に上昇させることができる。

このように、図３に示す貯湯タンク１０１の中間部近傍から上方の中温水ＭＷの温度を上昇させる際に、取入経路３０を通じて貯湯タンク１０１の上部の第１上部取入れ口１１１に送られる高温湯ＨＷの沸き上げ流量Ａ（Ｌ：リットル／ｍｉｎ）と、取出経路２９を通じてタンク中間口１１３から貯湯タンク１０１の中間部内に戻される（循環される）高温湯ＨＷのタンク側循環ポンプ流量Ｂ（Ｌ：リットル／ｍｉｎ）との関係は、次のように設定されている。すなわち、
沸き上げ流量Ａ（Ｌ／ｍｉｎ）＜タンク側循環ポンプ流量Ｂ（Ｌ／ｍｉｎ）・・・（数１）
とする。

例えば、図３に示す貯湯タンク１０１内の上部からタンク中間口（タンク中間取入れ口）１１３までのタンク容量を１００Ｌとして、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷの温度が９０℃で、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷの容量が５０Ｌであるとし、タンク中間口１１３近傍から貯湯タンク１０１の上方の中温水ＭＷの温度が、給湯としてそのまま使用できない温度である４０℃で、タンク中間口１１３近傍から貯湯タンク１０１の上方の中温水ＭＷの容量が５０Ｌである時には、中温水ＭＷの温度を５０℃まで引き上げようとした場合には、高温湯ＨＷがタンク中間口１１３に送られる循環量Ｘは、次のようにして得られる。

４０℃×５０Ｌ＋９０℃×ＸＬ＝５０℃（５０Ｌ＋ＸＬ）
４０Ｘ＝５００
従って、Ｘ＝１２．５Ｌ
すなわち、図３に示す制御部２００がタンク側循環ポンプ２６を駆動することで、貯湯タンク１０１内の上部の１２．５Ｌの高温湯ＨＷを、タンク中間口１１３から貯湯タンク１０１の上方の５０Ｌの中温水ＭＷに加えれば、５０Ｌの中間水ＭＷの温度を、４０℃から５０℃に上げることができることになる。

これにより、図４に示すように、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷ（例えば９０℃の温度層）の残容量は３７．５Ｌになり、高温湯ＨＷの下の、中温水ＭＷの温度は５０℃になり、合計容量は６２．５Ｌとなることから、給湯としてそのまま使用できる温度の湯の出湯可能量を増やすことができる。つまり、例えば、貯湯タンク１０１から給湯を行う場合には、貯湯タンク１０１内の上部の９０℃の高温湯ＨＷを使い切っても、その下の５０℃の中温水ＭＷの湯を増量して使用することができることとなる。

また、中温水ＭＷが給湯としてそのまま使用できない温度である４０℃で５０Ｌの中温水ＭＷの湯に対して、貯湯タンク１０１内の上部の９０℃の高温湯ＨＷを加えることで、中温水ＭＷが給湯としてそのまま使用できる温度である５０℃の温度に上げることができたことにより、５０℃で６２．５Ｌ分だけ、余分に給湯可能となるので、出湯可能量を増加させることができるばかりでなく、貯湯タンク１０１における沸き上げ（あるいは沸き増し）時間を短くすることができる。従って、ヒートポンプ給湯機１の省エネルギ化が図れる。

ここで、中温水ＭＷが給湯としてそのまま使用できない温度としては、例えば４５度以下であり、中温水ＭＷが給湯としてそのまま使用できる温度としては、例えば４５度を超える温度である。しかし、給湯としてそのまま使用できる温度は、これらの温度は特に限定されず、必要に応じて任意に設定することができる。

また、沸き上げした湯を貯湯タンク１０１に貯湯する際に、上述した場合とは逆に、
沸き上げ流量Ａ（Ｌ／ｍｉｎ）＞タンク側循環ポンプ流量Ｂ（Ｌ／ｍｉｎ）・・・（数２）
とすることにより、貯湯タンク１０１内の上部からの高温湯ＨＷの貯湯を行いながら、貯湯タンク１０１の中間部近傍の中温水ＭＷに沸き上げた高温湯ＨＷを混ぜることが可能である。この場合にも、貯湯タンク１０１内の中温水ＭＷの温度を上昇させて、中温水ＭＷを給湯としてそのまま使用できる温度（例えば４０℃から５０℃に昇温）にすることが可能であり、この場合にも貯湯タンク１０１の給湯可能量が増える。これにより、貯湯タンク１０１における沸き上げ（あるいは沸き増し）時間を短くすることができる。従って、ヒートポンプ給湯機１の省エネルギ化が図れる。

さらに、貯湯タンク１０１内の中温水ＭＷが少ない場合や、貯湯タンク１０１内に高温湯ＨＷを沢山貯湯したい等の場合は、上述した数式１と数式２の関係以外に、
沸き上げ流量Ａ（Ｌ／ｍｉｎ）≒タンク側循環ポンプ流量Ｂ（Ｌ／ｍｉｎ）・・・（数３）
とすることにより、中温水ＭＷの温度を上昇させて給湯としてそのまま使用できる温度（例えば５０℃）の貯湯温度にすることが可能である。

ところで、図１から図４に示す制御部２００は、貯湯タンク１０１内の残湯量の把握は、沸き上げポンプ２５の回転数から沸き上げた湯量を判断したり、給湯流量センサ１２が検出する湯の使用量やふろ流量センサ１９が検出する湯の使用量、および給水温度等から判断したり、貯湯タンク１０１内の残湯量を検出する残湯センサからの信号により判断することができる。

図１から図４に示す上述した本発明の第１実施形態のヒートポンプ給湯機１００は、お湯を貯湯する貯湯タンク１０１と、この貯湯タンク１０１内の水Ｗを沸き上げるヒートポンプユニット２を有している。貯湯タンク１０１は、このヒートポンプユニット２により沸き上げた湯（高温湯ＨＷ）を上部から入れるための第１上部取入れ口１１１と、水路あるいは配管である取入経路３０を有し、貯湯タンク１０１の上部の第２上部取入れ口１１２から取り出した高温湯ＨＷを、熱交換器２８とタンク側循環ポンプ２６を経由して、貯湯タンク１０１のタンク中間口１１３近傍から、貯湯タンク１０１内に戻すための別の取出経路２９を有している。

そして、ヒートポンプ２による水の沸き上げ時には、制御部２００がタンク側循環ポンプ２６を動作させることにより、貯湯タンク１０１の第１上部取入れ口１１１から貯湯タンク１０１内に入った高温湯ＨＷを、熱交換器２８とタンク側循環ポンプ２６を経由して、貯湯タンク１０１のタンク中間口１１３から貯湯タンク１０１内に入れる。これにより、貯湯タンク１０１のタンク中間口１１３の近傍の中温水ＭＷの温度を、給湯としてそのまま使用できる温度まで上昇させることができる。

これにより、貯湯タンク１０１内の上部にある高温湯ＨＷの下方に存在する湯水混合層である中温水（例えば４５℃以下程度の温度）に、高温湯ＨＷを混ぜることで、中温水ＭＷの温度を、給湯としてそのまま使用できる温度（例えば、４５℃を超える温度）に上げることができる。すなわち、貯湯タンク１０１内から取り出すことのできなくなった中温水ＭＷに対して高温湯を混合することで、中温水ＭＷを給湯してそのまま使用できる温度まで上昇させることにより、少ない電力で給湯としてそのまま使用できる温度の湯の出湯可能量を増やすことができる。このため、ヒートポンプ給湯機１は、少ない電力で給湯使用可能な量を増やすことができるので、省エネルギ化が図れる。また、ＣＯＰ（沸き上げ効率）が悪化する中温水の沸き上げ動作を軽減できるので、省エネルギ化が図れる。

また、制御部２００が、ヒートポンプユニット２を動作させて、かつ沸き上げポンプ２５を動作させて、図３に示すように、貯湯タンク１０１内の上部にある程度高温湯ＨＷを貯湯した後の沸き上げ中に、または図４に示すように、沸き上げ開始時から貯湯タンク１０１内の上部に高温湯ＨＷがすでに有る場合には沸き上げ開始後に、タンク側循環ポンプ２６を、沸き上げ流量Ａ（Ｌ／ｍｉｎ）＜タンク側循環ポンプ流量Ｂ（Ｌ／ｍｉｎ）の関係になるように動作させることができる制御を行える。このため、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷを、貯湯タンク１０１のタンク中間口１１３から取り入れて戻すことで、タンク中間口１１３の近傍の中温水ＭＷの温度を、給湯としてそのまま使用できる温度に上昇させる制御を行う。これにより、貯湯タンク１０１からの出湯可能な量を増やすとともに、貯湯タンク１０１の給湯システムの効率を向上できる。

また、ヒートポンプ給湯機１００は、制御部２００の指令により、ヒートポンプ２が水を沸き上げ終了後において沸き上げポンプ２５の停止時に、タンク側循環ポンプ２６を動作させて中温水ＭＷの温度を上昇させることができる制御を行える。または、ヒートポンプ給湯機１は、制御部２００の指令により、ヒートポンプ２が水を沸き上げ中に、一旦沸き上げポンプ２５を停止させて、タンク側循環ポンプ２６を動作させて中温水ＭＷの温度を上昇させることができる制御を行える。これにより、沸き上げポンプ２５の停止時にタンク側循環ポンプ２６を動作させるので、貯湯タンク１０１内の下部への水の流れが無い状態においてタンク側循環ポンプ２６を動作することにより、より効率良く給湯としてそのままでは使用できない中温水ＭＷを給湯としてそのままでは使用できる中温水ＭＷに昇温することができるため、さらに給湯としてそのままでは使用できない中温水ＭＷの量を削減できるので、省エネルギ化が図れる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態のヒートポンプ給湯機１００Ａのシステムを示す図である。

図５に示すヒートポンプ給湯機１００Ａの構成要素が、図１に示すヒートポンプ給湯機１００の構成要素と同様の箇所には、同じ符号を記してその説明を用いることにする。

図５に示すヒートポンプ給湯機１００Ａが、図１に示すヒートポンプ給湯機１００と異なるのは、次の点である。すなわち、図１に示す貯湯タンク１０１は、２つの第１上部取入れ口１１１と第２上部取入れ口１１２を有しているのに対して、図５に示す貯湯タンク１０１には、１つの上部取入れ兼用取出し口２１１だけが設けられ、第２上部取入れ口１１２と取出経路２９の一部が省略されている。

図５に示すように、この上部取入れ兼用取出し口２１１に接続されている取入経路３０の途中部分から、分岐配管経路６０が分岐している。この分岐配管経路６０は、取入経路３０と取出経路２９を接続している。分岐配管経路６０は、分岐部２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄを有しており、分岐配管経路６０には、圧力逃し弁１４と、逆止弁１３，１３Ａが接続されている。

図５に示す上述した構成のヒートポンプ給湯機１００Ａは、基本的には、図１に示すヒートポンプ給湯機１００と同様の制御を行うことができ、同様の効果を有している。

ただし、貯湯タンク１０１内の上部に高温湯ＨＷがあり、ヒートポンプユニット２が沸き上げている湯の温度が、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷの温度よりも低い場合には、
沸き上げ流量Ａ（Ｌ／ｍｉｎ）≒タンク側循環ポンプ流量Ｂ（Ｌ／ｍｉｎ）・・・（数４）
とする。

これにより、制御部２００が沸き上げポンプ２５とタンク側循環ポンプ２６を駆動して、ヒートポンプユニット２からくる沸き上げた湯を、矢印Ｒで示すように、取入経路３０、分岐配管経路６０、逆止弁１３Ａ、取出経路２９、熱交換器２８、タンク側循環ポンプ２６、配管２９Ａを介して、貯湯タンク１０１のタンク中間口１１３より、貯湯タンク１０１内に直接入れることが可能である。

これにより、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷを使用せずに貯湯タンク１０１内に残したままで、ヒートポンプユニット２で沸き上げている湯を、貯湯タンク１０１のタンク中間口１１３から貯湯タンク１０１の中間部に直接入れて、中温水ＭＷの温度上昇をさせることができる。また、貯湯タンク１０１には、タンク中間口１１３近傍から貯湯タンク１０１の下部までの貯湯が可能である。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態のヒートポンプ給湯機１００Ｂのシステムを示す図である。

図６に示すヒートポンプ給湯機１００Ｂの構成要素が、図１に示すヒートポンプ給湯機１００の構成要素と同様の箇所には、同じ符号を記してその説明を用いることにする。

図６に示すヒートポンプ給湯機１００Ｂは、基本的には、図１に示すヒートポンプ給湯機１００と同様の制御を行うことができ、同様の効果を有している。

図６に示すヒートポンプ給湯機１００Ｂは、図１に示すヒートポンプ給湯機１００と次の点で異なる。

図６に示すように、第２上部取入れ口１１２とタンク中間口１１３を接続する取出経路２９の逆止弁１３Ａ（１３）よりも下流側にミキシングバルブ（混合弁ＭＴ）２６０が設けられている。さらに、ミキシングバルブ２６０は、中間入れ・中間取出し経路（水路）２５０により取出経路２９のタンク側循環ポンプ２６より上流側と接続されている。

中間入れ・中間取出し経路２５０は貯湯タンク１０１内の上部と中間部とを接続するバイパス経路として機能する。ミキシングバルブ２６０には温度センサ２６０Ｓが設けられている。

貯湯タンク１０１の中間部に給湯としてそのままでは使用できない中温水（例えば４０℃の温湯）がある場合、制御部２００がミキシングバルブ２６０の開度を調節し、給湯として使用できる温度（例えば５０℃）の中温水にまで温度上昇させる。すなわち、給湯としてそのまま使用できない中温水の残りを、タンク中間口１１３を中間取出し口として用いて取り出し、ミキシングバルブ２６０で、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯ＨＷとを混合して給湯することができる。

これにより、貯湯タンク１０１の給湯効率が向上でき、貯湯タンク１０１における沸き上げ時間を短くすることができる。従って、ヒートポンプ給湯機１の省エネルギ化が図れる。また、給湯としてそのまま使用できる中温水を作成後に、貯湯タンク１０１内の上部の高温湯よりも優先して給湯として使用することにより、中温水の温度を高温にするための沸き上げ時間を短くすることができる。従って、ヒートポンプ給湯機１の省エネルギ化が図れる。

給湯としてそのまま使用できない中温水を、給湯としてそのまま使用できる中温水にした湯を、中間口１１３である中間取出し口から取り出すことにより、低い温度の湯の高温湯を先に使用できるため、給湯としてそのまま使用できる中温水作成時に放熱ロスを加味しなくてすみ、ヒートポンプ給湯機１００Ｂの省エネルギ化が図れる。また、給湯制御を実施後に、給湯してそのまま使用できない中温水も、貯湯タンク１０１内の中間口１１３から取り出して使用できるために、ヒートポンプ給湯機１００Ｂの給湯効率が向上するので、省エネルギ化が図れる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な態様で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明の各実施形態は、任意に組み合わせて用いることができる。また、図示したヒートポンプ給湯機の構造は、一例であり、任意の構造を採用することができる。

１ 貯湯タンクユニット
２ ヒートポンプユニット
３ 浴槽
４ 給水接続口
５ 給湯接続口
６ ヒートポンプ往き配管接続口
７ ヒートポンプ戻り配管接続口
８ ふろ戻り配管接続口
９ ふろ往き配管接続口
１０ 減圧弁
１１ 給湯ミキシングバルブ
１２ 給湯流量センサ
１３ 逆止弁
１４ 圧力逃し弁
１５ 温度センサ
１６ 過圧防止弁
１７ ふろミキシングバルブ
１８ 電磁弁
１９ ふろ流量センサ
２０ 銀イオン発生ユニット
２１ 水位センサ
２２ フロースイッチ
２３ 沸き上げ三方弁
２４ ふろポンプ
２５ 沸き上げポンプ
２６ タンク側循環ポンプ
２７ ヒートポンプの熱交換器
２８ 熱交換器（熱負荷）
２９ 取出経路
３０ 取入経路
３１ 外気温度センサ
３２ 温度センサＴｗｉ
３３ 温度センサＴｗｏ
１００ ヒートポンプ給湯機
１００Ａ ヒートポンプ給湯機
１００Ｂ ヒートポンプ給湯機
２５０ バイパス経路
ＨＷ 高温湯
ＭＷ 中温水
Ｗ 水

Claims (5)

1. 貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を沸き上げるヒートポンプユニットを有するヒートポンプ給湯機であって、
   沸き上げポンプと、
   前記沸き上げポンプの動作により、前記ヒートポンプユニットにより沸き上げた温湯を前記貯湯タンク内の上部に入れるための取入経路と、
   タンク側循環ポンプと、
   前記タンク側循環ポンプの動作により、前記貯湯タンク内の上部から温湯を取り出して熱負荷に通して前記貯湯タンクの中間部に戻すための取出経路と、
   前記ヒートポンプユニットによる沸き上げ時に、前記タンク側循環ポンプを動作させて前記貯湯タンク内の上部に入った温湯を、前記熱負荷と前記タンク側循環ポンプを経由して前記貯湯タンクの中間部に入れて、前記貯湯タンクの中間部の中温水を上昇させる制御部と、を備え、
   沸き上げ中に、前記取入経路を通じて前記貯湯タンクの上部に送られる温湯の流量Ａよりも、前記取出経路を通じて前記貯湯タンクの中間部に戻される温湯の流量Ｂが大きくなるように前記タンク側循環ポンプを動作させて、前記貯湯タンクの上部の温湯を前記貯湯タンクの中間部に戻す構成とした
   ことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を沸き上げるヒートポンプユニットを有するヒートポンプ給湯機であって、
   沸き上げポンプと、
   前記沸き上げポンプの動作により、前記ヒートポンプユニットにより沸き上げた温湯を前記貯湯タンク内の上部に入れるための取入経路と、
   タンク側循環ポンプと、
   前記タンク側循環ポンプの動作により、前記貯湯タンク内の上部に通じる前記取入経路の途中部分から温湯を取り出し熱負荷に通して前記貯湯タンクの中間部に戻すための取出経路と、を有し、
   前記ヒートポンプユニットによる沸き上げ時に、前記タンク側循環ポンプを動作させて前記貯湯タンク内の上部に入った温湯を、前記熱負荷と前記タンク側循環ポンプを経由して前記貯湯タンクの中間部に入れて、前記貯湯タンクの中間部の温湯の温度を上昇させる制御部と、
   を備えることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
3. 沸き上げ中に、前記取入経路を通じて前記貯湯タンクの上部に送られる温湯の流量Ａよりも、前記取出経路を通じて前記貯湯タンクの中間部に戻される温湯の流量Ｂが大きくなるように前記タンク側循環ポンプを動作させて、前記貯湯タンクの上部の温湯を前記貯湯タンクの中間部に戻す構成としたことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記沸き上げポンプを停止させて、前記タンク側循環ポンプを動作させて前記貯湯タンクの中間部の温湯の温度を上昇させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記貯湯タンク内の上部と前記貯湯タンクの中間部とを接続するバイパス経路を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。

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