JP6567089B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、水を加熱する熱源としてヒートポンプサイクルを用いるヒートポンプ給湯機に関し、ヒートポンプサイクルで水を加熱して生成した湯を利用側に直接注湯するヒートポンプ給湯機に関する。

従来、ヒートポンプサイクルのガスクーラーによって水を加熱して湯を生成し、この湯を貯湯タンクに貯留し、貯湯タンクに貯留された湯を利用側に供給するヒートポンプ給湯機が知られている。また、従来のヒートポンプ給湯機には、ヒートポンプサイクルで生成した湯を利用側に直接注湯するヒートポンプ給湯機も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプサイクルで生成した湯を貯湯タンクに貯留する貯湯運転モードと、ヒートポンプサイクルで生成した湯を利用側である浴槽に直接注湯して湯張りする直接注湯運転モードと、を備えている。直接注湯運転モードにおいて、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプサイクルの起動直後から、ヒートポンプサイクルのガスクーラーで加熱された水を浴槽に直接注湯して湯張りする。また、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、湯張り終了後に浴槽内の湯の温度が設定温度よりも低い場合、貯湯タンクに貯留された湯を用いて、浴槽内の湯を追い焚きする構成となっている。

ヒートポンプサイクルのガスクーラーによって水を加熱して、貯湯タンクに貯留する湯を生成する場合、貯湯タンク内でレジオネラ菌等の雑菌が繁殖することを防止するため、高温（例えば６５℃以上）の湯を生成する必要がある。一方、ヒートポンプサイクルのガスクーラーによって水を加熱して、直接注湯する湯を生成する場合、その湯温を貯湯運転時の湯温よりも低くすることができる。例えば、浴槽内の湯の設定温度が４０℃に設定されている場合、ヒートポンプサイクルで生成する湯の温度を４０℃近傍にすることができる。ここで、ヒートポンプの特性として、生成する湯の温度が低い方が、ヒートポンプサイクルの成績係数（以下、ＣＯＰと称する）が向上する。特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプサイクルで生成された湯を浴槽に直接注湯して湯張りすることで、ヒートポンプサイクルのＣＯＰの向上を図っている。

特開２０１５−７８７７３号公報

貯湯タンクに貯留された水の温度は、上部から下部へかけて低くなる温度勾配を有する。以下では、説明の便宜上、貯湯タンクに貯留された水を３つの温度領域に分けて説明する。詳しくは、貯湯タンク内の上方に貯留された高温の水を高温水と称し、貯湯タンク内の下方に貯留された低温の水を低温水と称し、貯湯タンク内において高温水と低温水との間に位置する水を中温水と称することとする。

ヒートポンプサイクルは、起動してから安定動作となるまで、つまり、ガスクーラーにおいて水を所望の温度に加熱できる状態となるまで、一定の時間を要する。ここで、直接注湯運転モードにおいて、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプサイクルの起動直後から、ヒートポンプサイクルのガスクーラーで加熱された水を浴槽に直接注湯して湯張りする。このため、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機においては、直接注湯運転モードの初期に、所望の温度まで加熱されていない低温の水が、浴槽に供給されることとなる。したがって、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、湯張り終了時に、浴槽内の湯の温度が設定温度よりも低くなってしまうという課題があった。

また、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、湯張り終了後に浴槽内の湯の温度が設定温度よりも低い場合、貯湯タンクに貯留された湯を用いて、浴槽内の湯を設定温度まで追い焚きする。この追い焚き運転では、熱交換器内に、貯湯タンクに貯留されていた高温水と浴槽内の湯を流し、浴槽内から熱交換器に流入してきた湯を該高温水で加熱する。そして、該高温水は浴槽内から熱交換器に流入してきた湯を加熱する際に温度低下して中温水となり、貯湯タンクに戻される。つまり、追い焚き運転を行うと、貯湯タンク内の中温水が増加してしまう。換言すると、貯湯タンク内の水の温度が低下してしまう。貯湯タンク内の中温水は、貯湯タンク内の水の温度が低下して貯湯タンク内でレジオネラ菌等の雑菌が繁殖することを防止するため、次回の貯湯運転時にヒートポンプサイクルで加熱して高温水にする必要がある。したがって、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機は、直接注湯運転した際に追い焚きすることになった際、ヒートポンプサイクルのＣＯＰが低下してしまうという課題があった。

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あり、直接注湯運転モードで湯張りする際に浴槽内の湯の温度が設定温度よりも低くなってしまうことを防止でき、ヒートポンプサイクルのＣＯＰを向上できるヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ給湯機は、水を加熱するガスクーラーを備えたヒートポンプサイクルと、水の流入口、該流入口よりも上方に設けられた水の第１流出口、及び、前記流入口よりも上方で前記第１流出口よりも下方に設けられた水の第２流出口を備えた貯湯タンクと、前記ガスクーラーで加熱された水の送り先を、前記貯湯タンク又は利用側に切り替える流路切替部と、前記流路切替部と前記利用側との間に設けられ、該流路切替部から供給された水と、前記第１流出口及び前記第２流出口のうちの少なくとも１つから供給された水とを混合し、前記利用側に送る混合部と、を備え、運転モードとして、第１運転モード、及び該第１運転モードの後に実行される第２運転モードを有し、前記第１運転モードは、前記ガスクーラーで加熱された水を前記流路切替部によって前記貯湯タンクに戻す運転モードであり、前記第２運転モードは、前記ガスクーラーで加熱された水を前記流路切替部によって前記混合部に送り、前記混合部において前記流路切替部から供給された水と少なくとも前記第２流出口から供給された水とを混合し、前記利用側へ送る運転モードであり、前記ガスクーラーで加熱された水の温度が前記混合部から流出する水の設定温度よりも規定温度低い温度となり、また、前記第２流出口から流出する水の温度が前記設定温度よりも高い場合、前記混合部において、前記流路切替部から供給された水と前記第２流出口から供給された水とを混合し、前記利用側へ送る構成であるものである。

本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上述のように構成されているので、混合部から利用側の一例である浴槽に湯を供給して湯張りを行う際、直接注湯運転モードで湯張りする際に浴槽内の湯の温度が設定温度よりも低くなってしまうことを防止でき、ヒートポンプサイクルのＣＯＰを向上できる。

詳しくは、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、直接注湯運転モードである第２運転モードの前に、第１運転モードとなる。そして、第１運転モードでは、ガスクーラーで加熱された水を貯湯タンクに戻す。このため、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、混合部から浴槽に湯を供給して湯張りを行う際、ヒートポンプサイクルの起動直後の低温の水が浴槽に供給されることを防止できる。また、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、混合部において、ガスクーラーで加熱された水と少なくとも貯湯タンクの第２流出口から供給された水とが混合され、浴槽に送られる。つまり、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、ガスクーラーで加熱された水と貯湯タンク内の中温水とを混合し、浴槽に供給することができる。このため、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、直接注湯運転モードである第２運転モードで湯張りする際に浴槽内の湯の温度が設定温度よりも低くなってしまうことを防止できる。

また、本発明に係るヒートポンプ給湯機においては、上述のように、ガスクーラーで加熱された水と貯湯タンク内の中温水とを混合し、浴槽に供給することができる。このため、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、貯湯タンク内の中温水が増加することを抑制することができるため、貯湯運転時のヒートポンプサイクルのＣＯＰを向上させることもできる。したがって、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、従来よりも、ヒートポンプサイクルのＣＯＰを向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の全体構成図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機におけるヒートポンプサイクルの出湯温度とＣＯＰとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の貯湯運転モードの動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機におけるヒートポンプサイクルの運転時間と出湯温度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転準備モードの動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機で直接注湯運転を行って湯張りする際の、ヒートポンプサイクルの出湯温度とＣＯＰとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機で直接注湯運転を行って湯張りする際の、ヒートポンプサイクルの出湯温度と湯張りＣＯＰ比との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転モード１の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転モード２の動作を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機の全体構成図である。 本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転準備モードの動作を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転準備モードの動作を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の全体構成図である。
以下、図１を用いて、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００の全体構成について説明する。なお、ヒートポンプ給湯機１００の貯湯タンク１０に貯留された水の温度は、上部から下部へかけて低くなる温度勾配を有する。このため、本実施の形態１を含む各実施の形態では、説明の便宜上、貯湯タンク１０に貯留された水の温度に関する事項を述べる場合、貯湯タンク１０に貯留された水を３つの温度領域に分けて説明する場合がある。この場合、貯湯タンク１０内の上方に貯留された高温の水を高温水６１と称し、貯湯タンク１０内の下方に貯留された低温の水を低温水６３と称し、貯湯タンク１０内において高温水６１と低温水６３との間に位置する水を中温水６２と称することとする。

本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、水を加熱するガスクーラー３を有するヒートポンプサイクル１と、ヒートポンプサイクル１で加熱された水つまり湯を貯留する貯湯タンク１０と、を備える。また、ヒートポンプ給湯機１００は、水が流れる流路を形成する流路切替部１００ａ及び混合部１００ｂ等も備えている。流路切替部１００ａは、ヒートポンプサイクル１のガスクーラー３で加熱された水の送り先を、貯湯タンク１０又は利用側に切り替えるものである。混合部１００ｂは、流路切替部１００ａと利用側との間に設けられ、流路切替部１００ａから供給された水と、貯湯タンク１０の流出口１０ｂ及び流出口１０ｃのうちの少なくとも１つから供給された水とを混合し、利用側に送るものである。利用側とは、例えば浴槽８０である。

詳しくは、ヒートポンプサイクル１は、圧縮機２、ガスクーラー３、膨張弁４及び蒸発器５が冷媒配管で環状に接続されて構成されている。
圧縮機２は、低温低圧の冷媒を高温高圧に圧縮するものである。ガスクーラー３は、冷媒が流れる冷媒流路３ａと、加熱対象の水が流れる水流路３ｂとを備える。冷媒流路３ａは、圧縮機２の吐出側と接続されており、圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒が流れる。水流路３ｂは、貯湯タンク１０の下部に貯留されていた水が流れるものである。つまり、水流路３ｂを流れる水は、冷媒流路３ａを流れる高温高圧の冷媒によって加熱される。膨張弁４は、ガスクーラー３の冷媒流路３ａから流出した冷媒を膨張させて、低温低圧の冷媒にするものである。蒸発器５は、例えば空気と冷媒とを熱交換させる空気熱交換器である。膨張弁４を流出した冷媒は、蒸発器５で空気から熱を吸収して蒸発する。本実施の形態１では、蒸発器５における冷媒の蒸発を促進するため、蒸発器５の近傍に、蒸発器５に空気を供給する送風装置６を設けている。なお、蒸発器５を流出した冷媒は、圧縮機２に吸入されて、再び圧縮される。

貯湯タンク１０は、水の流入口１０ａと、２つの水の流出口１０ｂ，１０ｃと、２つの戻り口１０ｄ，１０ｅを備えている。流入口１０ａは、後述の給水配管２１が接続されるものであり、例えば貯湯タンク１０の下部に設けられている。流出口１０ｂは、後述の接続配管２６が接続されるものであり、流入口１０ａよりも上方に設けられたものである。流出口１０ｂは、例えば貯湯タンク１０の上部に設けられている。流出口１０ｃは、後述の接続配管２７が接続されるものであり、流入口１０ａよりも上方で流出口１０ｂよりも下方に設けられている。流出口１０ｃは、例えば、貯湯タンク１０における上下方向の略中央部に設けられている。戻り口１０ｅは、後述の接続配管２４ａが接続されるものであり、例えば貯湯タンク１０の上部に設けられている。戻り口１０ｄは、後述の分岐配管２５が接続されるものであり、流入口１０ａよりも上方で流出口１０ｂよりも下方に設けられている。戻り口１０ｄは、例えば、貯湯タンク１０における上下方向の略中央部に設けられている。
ここで、流出口１０ｂが、本発明の第１流出口に相当する。流出口１０ｃが、本発明の第２流出口に相当する。戻り口１０ｄが、本発明の第１戻り口に相当する。

上述のように、貯湯タンク１０の流入口１０ａには、給水配管２１の第１端部が接続されている。この給水配管２１は、貯湯タンク１０の下部に、市水等の水を供給するものである。また、貯湯タンク１０の下部には、流入配管２２の第１端部も接続されている。この流入配管２２の第２端部は、ガスクーラー３の水流路３ｂの流入口に接続されている。ガスクーラー３の水流路３ｂの流出口には、流出配管２３の第１端部が接続されている。流出配管２３の第２端部は、流路切替装置１２の流入口１２ａに接続されている。また、流入配管２２には、ポンプ１１が設けられている。このポンプ１１は、流入配管２２を介して、貯湯タンク１０の水をガスクーラー３の水流路３ｂに送るものである。なお、ポンプ１１を流出配管２３に設けてもよい。ポンプ１１を流出配管２３に設けても、流入配管２２を介して、貯湯タンク１０の水をガスクーラー３の水流路３ｂに送ることができる。つまり、流入配管２２及びポンプ１１は、ガスクーラー３の水流路３ｂに貯湯タンク１０内の水を供給する供給部を構成する。

流路切替装置１２は、流入口１２ａ及び複数の流出口１２ｂを備え、流入口１２ａから流入した水の流出先を流出口１２ｂのいずれかに切り替えるものである。本実施の形態１に係る流路切替装置１２は、２つの流出口１２ｂを備えており、三方弁で構成されている。これら流出口１２ｂのそれぞれには、分岐配管が接続されている。詳しくは、流出口１２ｂの１つには、分岐配管２４の第１端部が接続されている。流出口１２ｂの１つには、分岐配管２５の第１端部が接続されている。なお、流路切替装置１２は、三方弁に限定されるわけではなく、例えば二方弁を組み合わせて構成してもよい。

上述した分岐配管２４の第２端部は、接続配管２４ａに接続されている。この接続配管２４ａは、第１端部が貯湯タンク１０の戻り口１０ｅと接続され、第２端部が後述する混合装置１３の流入口１３ａのひとつと接続されている。ここで、後述する混合装置１３は、接続配管２４ａと利用側である浴槽８０との間に設けられている。このため、流路切替装置１２の流路を切り替えることにより、流入口１２ａから流入した水の送り先を、貯湯タンク１０又は利用側に切り替えることができる。つまり、流出配管２３、流路切替装置１２、分岐配管２５、分岐配管２４及び接続配管２４ａが、流路切替部１００ａを構成する。
なお、流出配管２３と分岐配管２４とが連通するように流路切替装置１２の流路を切り替えている状態において、後述する混合装置１３が接続配管２４ａの流路を遮断すると、接続配管２４ａを流れる水は貯湯タンク１０へ戻されることとなる。

上述のように、第１端部が貯湯タンク１０の上部と接続され、第２端部が後述する混合装置１３の流入口１３ａのひとつと接続されている配管としては、接続配管２６もある。この接続配管２６は、貯湯タンク１０内の高温水６１を混合装置１３へ供給する配管である。また、上述した分岐配管２５の第２端部は、貯湯タンク１０の戻り口１０ｄに接続されている。

混合装置１３は、流出口１３ｂ及び複数の流入口１３ａを備え、流入口１３ａから流入した水を混合して流出口１３ｂから流出させるものである。本実施の形態１の場合、混合装置１３は、３つの流入口１３ａを備えている。この混合装置１３は、流入口１３ａのいずれか１つから流入した水を流出口１３ｂから流出させることもできる。また、混合装置１３は、全ての流入口１３ａと流出口１３ｂとの間の流路を遮断し、流出口１３ｂから水を流出させないことも可能である。なお、本実施の形態１では、１つの混合弁で混合装置１３を構成したが、２つ以下の流入口を有する混合弁を複数用いて、混合装置１３を構成してもよい。

上述のように、流入口１３ａの１つには、接続配管２６の第２端部が接続されている。また、上述のように、流入口１３ａの１つには、接続配管２４ａの第２端部も接続されている。さらに、流入口１３ａの残りの１つには、接続配管２７の第２端部が接続されている。この接続配管２７は、貯湯タンク１０内の中温水６２を混合装置１３へ供給する配管である。また、混合装置１３の流出口１３ｂには、注湯配管２８の第１端部が接続されている。注湯配管２８の第２端部は、利用側である浴槽８０と接続されている。換言すると、混合装置１３の流出口１３ｂは、注湯配管２８を介して、利用側である浴槽８０と接続されている。なお、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００において、後述の直接注湯モードによって水を供給する利用側は、浴槽８０に限定されない。例えば、蛇口又はシャワーヘッド等でもよい。
すなわち、混合装置１３を制御することにより、流路切替部１００ａから供給された水と、貯湯タンク１０の流出口１０ｂ及び流出口１０ｃのうちの少なくとも１つから供給された水とを混合し、利用側である浴槽８０に送ることができる。つまり、混合装置１３、接続配管２６、接続配管２７及び注湯配管２８が、混合部１００ｂを構成する。

また、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、浴槽８０以外にも注湯できるように、混合装置１４、注湯配管２９、給水配管３０及び接続配管３１も備えている。

混合装置１４は、流出口１４ｂ及び複数の流入口１４ａを備え、流入口１４ａから流入した水を混合して流出口１４ｂから流出させるものである。本実施の形態１の場合、混合装置１４は、２つの流入口１４ａを備えている。この混合装置１４は、流入口１４ａのいずれか１つから流入した水を流出口１４ｂから流出させることもできる。また、混合装置１４は、全ての流入口１４ａと流出口１４ｂとの間の流路を遮断し、流出口１４ｂから水を流出させないことも可能である。なお、本実施の形態１では、１つの混合弁で混合装置１３を構成したが、混合弁を複数用いて、混合装置１３を構成してもよい。

接続配管３１は、第１端部が注湯配管２８に接続され、第２端部が混合装置１４の流入口１４ａの１つに接続されている。この接続配管３１は、混合装置１３から注湯配管２８へ流入した水を混合装置１４に供給するものである。給水配管３０は、第１端部が混合装置１４の流入口１４ａの１つに接続されている。この給水配管３０は、混合装置１４に、市水等の水を供給するものである。注湯配管２９は、第１端部が混合装置１４の流出口１４ｂに接続され、第２端部が図示せぬ利用側（例えばシャワーヘッド等）に接続されている。
なお、利用側が１つの場合には、混合装置１４、注湯配管２９、給水配管３０及び接続配管３１を設ける必要は、特にない。

また、ヒートポンプ給湯機１００は、温度センサー、及び、温度センサーの検出値等に基づいて流路切替装置１２及び混合装置１３等の駆動機器を制御する制御装置５０を備えている。
具体的には、ヒートポンプ給湯機１００は、流出配管２３に、例えばサーミスタである温度センサー４１が設けられている。この温度センサー４１は、ガスクーラー３で加熱されて流出配管２３に流入し、該流出配管２３を流れる水の温度を検出するものである。また、貯湯タンク１０の側面部には、上方から下方にかけて複数の温度センサー４２が設けられている。各温度センサー４２は、例えばサーミスタであり、自身が設置されている位置近傍の貯湯タンク１０内の水の温度を検出するものである。また、注湯配管２８には、例えばサーミスタである温度センサー４３が設けられている。この温度センサー４３は、混合装置１３の流出口１３ｂから流出して、注湯配管２８を流れる水つまり湯の温度を検出するものである。換言すると、温度センサー４３は、浴槽８０に供給される水つまり湯の温度を検出するものである。
ここで、温度センサー４１が、本発明の第１温度検出装置に相当する。

制御装置５０は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成される。

制御装置５０が専用のハードウェアである場合、制御装置５０は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置５０が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を１つのハードウェアで実現してもよい。

制御装置５０がＣＰＵの場合、制御装置５０が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置５０の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。

なお、制御装置５０の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

本実施の形態１に係る制御装置５０は、機能部として、記憶部５１、切替部５２、演算部５３、及び制御部５４を備える。記憶部５１は、浴槽８０に供給される水、つまり混合部１００ｂから流出する水の設定温度を記憶するものである。また、記憶部５１は、制御部５４が制御対象を制御する際等に用いられる値、及び、演算部５３が演算に用いる数式、テーブル等を記憶しておくものである。切替部５２は、温度センサー４１の検出値、図示せぬリモコンからの指令等に基づいて、ヒートポンプ給湯機１００の運転モードを切り替えるものである。

演算部５３は、温度センサー４２の検出値に基づいて、貯湯タンク１０内の蓄熱量を算出するものである。また、演算部５３は、温度センサー４２の検出値に基づいて、貯湯タンク１０から接続配管２７へ流出する中温水６２の温度、つまり接続配管２７を流れる水の温度を求めるものである。つまり、本実施の形態１では、温度センサー４２及び演算部５３が、本発明の第２温度検出装置に相当する。なお、第２温度検出装置として、接続配管２７に、例えばサーミスタ等の温度センサーを設けてもよい。また、演算部５３は、混合装置１３，１４の流入口の開度も算出する。つまり、演算部５３は、混合装置１３，１４の流出口から所望の温度の水を流出させる場合、各流入口と流出口とをどの程度連通させればよいかを算出する。換言すると、演算部５３は、別々の流路から混合装置１３，１４へ流入してきた水の混合比を算出する。制御部５４は、流路切替装置１２の流路、混合装置１３，１４の前記混合比、ポンプ１１及び圧縮機２の回転数等を制御するものである。

［動作説明］
本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、従来のヒートポンプ給湯機と同様に、ヒートポンプサイクル１のガスクーラー３によって水を加熱して湯を生成し、この湯を貯湯タンク１０に貯留する貯湯運転モードを有する。また、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、ヒートポンプサイクル１のガスクーラー３によって水を加熱して湯を生成し、この湯を利用側である浴槽８０へ直接注湯する直接注湯運転モードも有する。

図２は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機におけるヒートポンプサイクルの出湯温度とＣＯＰとの関係を示す図である。
図２の横軸に示す出湯温度は、ガスクーラー３で加熱された水の温度、つまり流出配管２３を流れる水の温度である。図２の縦軸に示すＣＯＰは、ヒートポンプサイクル１の成績係数（以下、ＣＯＰと称する）である。また、図２に示す曲線Ａは、ヒートポンプサイクル１を２ｋＷの加熱能力で運転したときの特性を示している。図に示す曲線Ｂは、ヒートポンプサイクル１を４ｋＷの加熱能力で運転したときの特性を示している。図に示す曲線Ｃは、ヒートポンプサイクル１を６ｋＷの加熱能力で運転したときの特性を示している。
図２に示すように、ヒートポンプサイクル１は、ガスクーラー３の出湯温度が低い程ＣＯＰが向上し、加熱能力が低い程ＣＯＰが向上することがわかる。

貯湯運転の場合、貯湯タンク１０内でレジオネラ菌等の雑菌が繁殖することを防止するため、高温（例えば６５℃以上）の湯をガスクーラー３で生成する必要がある。つまり、ガスクーラー３の出湯温度を高温（例えば６５℃以上）にする必要がある。一方、直接注湯運転の場合、ガスクーラー３の出湯温度を貯湯運転時の出湯温度よりも低くすることができる。例えば、浴槽８０に供給される水の設定温度が４０℃に設定されている場合、ガスクーラー３の出湯温度を４０℃近傍にすることができる。このため、直接注湯運転を行うことにより、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることが出来る。注湯量が多くなる湯張りを直接注湯運転で行うことは、特に有効である。

以下、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００の各運転モードの詳細について説明する。

［貯湯運転モード］
図３は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の貯湯運転モードの動作を示す図である。
本実施の形態１の貯湯運転モードは、流入配管２２を通って貯湯タンク１０からガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水を加熱し、流出配管２３、流路切替装置１２、分岐配管２４及び接続配管２４ａを介して、該加熱した水を貯湯タンク１０に戻す動作となる。

詳しくは、貯湯運転を開始する際、制御部５４は、流路切替部１００ａ及び混合部１００ｂを次のように制御する。すなわち、制御部５４は、流入口１２ａから流入した水が分岐配管２４の接続された流出口１２ｂから流出するように、つまり、流出配管２３と分岐配管２４とが連通するように、流路切替装置１２の流路を切り替える。また、制御部５４は、接続配管２４ａの接続された流入口１３ａと流出口１３ｂとの間の流路を遮断するように、つまり、接続配管２４ａを流れる水が混合装置１３から流出せずに貯湯タンク１０へ流れるように、混合装置１３の流路を切り替える。そして、制御部５４は、ヒートポンプサイクル１及びポンプ１１を起動させ、貯湯運転を開始する。

ヒートポンプサイクル１が起動すると、つまり圧縮機２が起動すると、圧縮機２で圧縮された高温高圧のガス冷媒が、ガスクーラー３の冷媒流路３ａに流入する。冷媒流路３ａに流入した高温高圧のガス冷媒は、水流路３ｂを流れる水を加熱して凝縮し、高圧の液冷媒となって冷媒流路３ａを流出する。ガスクーラー３の冷媒流路３ａを流出した高圧の液冷媒は、膨張弁４で減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器５に流入する。蒸発器５に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、送風装置６から供給される空気から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となって蒸発器５から流出する。蒸発器５から流出した低圧のガス冷媒は、圧縮機２に吸入されて、再び圧縮される。ここで、制御部５４は、冷媒の凝縮温度が目標温度となるように、圧縮機２の回転数、膨張弁４の開度、及び送風装置６の回転数を制御する。なお、凝縮温度の目標値は、貯湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値よりも規定温度高い値である。凝縮温度の目標値、貯湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値は、記憶部５１に記憶されている。貯湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値は、貯湯タンク１０内でレジオネラ菌等の雑菌が繁殖することを防止するため、高温（例えば６５℃以上）の値となっている。

一方、ポンプ１１が起動すると、貯湯タンク１０の下部の水つまり低温水６３は、流入配管２２を通って、ガスクーラー３の水流路３ｂに流入する。ガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水は、冷媒流路３ａを通る冷媒によって加熱され、流出配管２３に流入する。このとき、制御部５４は、ガスクーラー３の出湯温度が貯湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。換言すると、制御部５４は、流出配管２３に流入する水の温度、つまり温度センサー４１の検出値が貯湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。

流出配管２３に流入した水は、ガスクーラー３で加熱されて高温水６１となっている。この高温水６１は、流路切替装置１２、分岐配管２４及び接続配管２４ａを通って、貯湯タンク１０の上部に流入する。

［直接注湯運転準備モード、直接注湯運転モード］
図４は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機におけるヒートポンプサイクルの運転時間と出湯温度との関係を示す図である。
図４の横軸に示す運転時間は、ヒートポンプサイクル１の運転時間である。図４の縦軸に示す出湯温度は、ガスクーラー３で加熱された水の温度、つまり流出配管２３を流れる水の温度である。また、図４は、ガスクーラー３の出湯温度の目標値を６５℃にした際の、ヒートポンプサイクル１の運転時間と出湯温度との関係を示している。

図４に示すように、ヒートポンプサイクル１は、ガスクーラー３で水を目標値に加熱できるようになるまで、一定の時間を要する。図４の場合、ガスクーラー３で水を目標値に加熱できるようになるまで、約４分かかっている。この傾向は、ガスクーラー３の出湯温度の目標値が低くなる直接注湯運転でも同様である。例えば、ＪＩＳＣ９２２０には、ヒートポンプ給湯機の年間給湯保温効率（ＡＰＦ）の算出条件として、湯張り流量が１０Ｌ／ｍｉｎ〜１５Ｌ／ｍｉｎ、浴槽湯量が１８０Ｌと規定されている。この条件で浴槽８０に湯張りを行おうとした場合、湯張りには約１２〜１８分かかることとなる。そして、ガスクーラー３で水を目標値に加熱できるようになるまで約４分かかるとすると、湯張り時間の２０％〜３０％の時間において、目標値よりも低温の水が浴槽８０に供給されてしまうこととなる。
そこで、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、図示せぬリモコン等から湯張り指令等の直接注湯運転の指令を受けた際、直接注湯運転モードに先立って、直接注湯運転準備モードに切り替わる。この運転モードの切り替えは、切替部５２が行う。
ここで、直接注湯運転準備モードが、本発明の第１運転モードに相当する。直接注湯運転モードが、本発明の第２運転モードに相当する。

（直接注湯運転準備モード）
図５は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転準備モードの動作を示す図である。
本実施の形態１の直接注湯運転準備モードは、ガスクーラー３の水流路３ｂで加熱された水を流路切替部１００ａによって貯湯タンク１０に戻す運転モードである。すなわち、直接注湯運転準備モードは、流入配管２２を通って貯湯タンク１０からガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水を加熱し、流出配管２３、流路切替装置１２、及び分岐配管２５を介して、該加熱した水を貯湯タンク１０に戻す動作となる。

詳しくは、直接注湯運転準備モードを開始する際、制御部５４は、流入口１２ａから流入した水が分岐配管２５の接続された流出口１２ｂから流出するように、つまり、流出配管２３と分岐配管２５とが連通するように、流路切替装置１２の流路を切り替える。そして、制御部５４は、ヒートポンプサイクル１及びポンプ１１を起動させ、直接注湯運転準備モードを開始する。

ヒートポンプサイクル１の動作は、基本的には貯湯運転モードと同様である。制御部５４は、冷媒の凝縮温度が目標温度となるように、圧縮機２の回転数、膨張弁４の開度、及び送風装置６の回転数を制御する。なお、凝縮温度の目標値は、直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値よりも規定温度高い値である。凝縮温度の目標値、直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値は、記憶部５１に記憶されている。直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値については、後述する。

一方、水の流れる流路においては、ポンプ１１が起動すると、貯湯タンク１０の下部の水つまり低温水６３は、流入配管２２を通って、ガスクーラー３の水流路３ｂに流入する。ガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水は、冷媒流路３ａを通る冷媒によって加熱され、流出配管２３に流入する。このとき、制御部５４は、ガスクーラー３の出湯温度が直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。換言すると、制御部５４は、流出配管２３に流入する水の温度、つまり温度センサー４１の検出値が直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。

直接注湯運転準備モードは、ガスクーラー３で水を目標値に加熱できるようになるまで、つまりヒートポンプサイクル１が安定するまで行われる動作である。このため、流出配管２３に流入した水は、直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値よりも低い温度となっている。この水は、流路切替装置１２及び分岐配管２５を通って、貯湯タンク１０に流入する。したがって、直接注湯運転準備モードの段階では、貯湯タンク１０内の中温水６２が一時的に増加する。

ここで、直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値について説明する。この目標値は、直接注湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値でもある。

図６は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機で直接注湯運転を行って湯張りする際の、ヒートポンプサイクルの出湯温度とＣＯＰとの関係を示す図である。図６の横軸に示す出湯温度は、ガスクーラー３で加熱された水の温度、つまり流出配管２３を流れる水の温度である。図６の左側の縦軸は、ヒートポンプサイクル１の加熱能力を示している。図６の右側の縦軸は、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰを示している。また、図６に示す曲線Ｄは、湯張り時に直接注湯運転を行っているときのヒートポンプサイクル１の加熱能力の特性を示している。図６の曲線Ｅは、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰの特性を示している。また、図６の点Ｆは、湯張り時に直接注湯運転を行わない状態を示している。つまり、ガスクーラー３で加熱された水を浴槽８０に直接供給することは行わず、貯湯タンク１０内の水のみを浴槽８０に供給している状態を示している。また、図６の点Ｇは、直接注湯運転のみで湯張りを行う状態を示している。つまり、点Ｆと点Ｇとの間は、ガスクーラー３で加熱された水と貯湯タンク１０内の水とを混合して、浴槽８０に供給している状態である。

曲線Ｄが示すように、出湯温度が高くなると、直接注湯運転を行っているときのヒートポンプサイクル１の加熱能力も高くなることがわかる。また、曲線Ｅが示すように、出湯温度が高くなると、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰが低下することがわかる。
つまり、直接注湯運転で湯張りする際、ガスクーラー３で加熱された水と貯湯タンク１０内の水とを混合して、浴槽８０に供給することが好ましいことがわかる。

図７は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機で直接注湯運転を行って湯張りする際の、ヒートポンプサイクルの出湯温度と湯張りＣＯＰ比との関係を示す図である。
この図７は、湯張りに用いられた４０℃の水つまり湯を生成するときのヒートポンプサイクル１のＣＯＰ（以下、湯張りＣＯＰ）を示している。また、図７は、貯湯タンク１０内の水のみで湯張りしたときの湯張りＣＯＰを基準の１００％とした、湯張りＣＯＰ比で示している。つまり、図７の曲線は、ガスクーラー３において横軸の各出湯温度まで加熱された水と、貯湯タンク１０内の水とを混合して、浴槽８０に４０℃の水を湯張りする場合の湯張りＣＯＰを示している。

この図７の曲線は、次式によって求められる。
湯張りＣＯＰ＝｛貯湯運転モードＣＯＰ×タンク熱量＋直接注湯モードＣＯＰ×（１−起動ロス比率）×（必要熱量−タンク熱量）｝／必要熱量
ここで、貯湯運転モードＣＯＰは、貯湯運転を行うときのヒートポンプサイクル１のＣＯＰである。タンク熱量は、湯張り時、貯湯タンク１０内から流出した水の熱量である。直接注湯モードＣＯＰは、ガスクーラー３において横軸の各出湯温度まで水を加熱するときのヒートポンプサイクル１のＣＯＰである。起動ロス比率は、ガスクーラー３において横軸の各出湯温度まで水を加熱する際の、ヒートポンプサイクル１が安定するまでのエネルギー損失を考慮するためのパラメータである。必要熱量は、湯張りに必要な熱量、つまり浴槽８０に供給された水の熱量である。

図７に示すように、浴槽８０に供給される水の設定温度である４０℃よりも１２℃〜３１℃低い出湯温度の範囲において、ガスクーラー３で加熱された水と貯湯タンク１０内の水とを混合して湯張りする場合の湯張りＣＯＰが、貯湯タンク１０内の水のみで湯張りしたときの湯張りＣＯＰよりも向上している。なお、このような湯張りＣＯＰの関係になる出湯温度は、貯湯タンク１０から湯張り用に流出する水の温度等によって異なる。しかしながら、浴槽８０に供給される水の設定温度である４０℃よりも１０℃〜３０℃低い出湯温度の範囲であれば、貯湯タンク１０から湯張り用に流出する水の温度等に限らず、このような湯張りＣＯＰの関係が成立する。

このため、本実施の形態１では、直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値、つまり、直接注湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値を、浴槽８０に供給される水の設定温度よりも規定温度ΔＴ低い温度としている。規定温度ΔＴは、例えば、１０℃〜３０℃である。

（直接注湯運転モード）
直接注湯運転モードは、直接注湯運転準備モードの後に行う運転モードである。
直接注湯運転準備モードにおいて、ガスクーラー３の出湯温度が直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値に到達すると、つまり、ガスクーラー３の出湯温度が直接注湯運転モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値に到達すると、運転モードが直接注湯運転モードに切り替わる。つまり、切替部５２は、温度センサー４１の検出値が直接注湯運転モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値に到達すると、運転モードを直接注湯運転準備モードから直接注湯運転モードに切り替える。

直接注湯運転モードは、ガスクーラー３の水流路３ｂで加熱された水を流路切替部１００ａによって混合部１００ｂに送り、混合部１００ｂにおいて流路切替部１００ａから供給された水と少なくとも貯湯タンク１０の流出口１０ｃから供給された水とを混合し、利用側である浴槽８０へ送る運転モードである。詳しくは、直接注湯運転モードは、流入配管２２を通って貯湯タンク１０からガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水を貯湯運転モード時よりも低温に加熱し、流出配管２３、流路切替装置１２、分岐配管２４、接続配管２４ａ及び混合装置１３を介して、該加熱した水を混合装置１３の流出口１３ｂから流出させる動作となる。つまり、直接注湯運転モードは、流入配管２２を通って貯湯タンク１０からガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水を貯湯運転モード時よりも低温に加熱し、該加熱した水を直接浴槽８０に供給する動作となる。また、本実施の形態１に係る直接注湯運転モードは、混合装置１３において、接続配管２４ａから流入した水と、接続配管２７から流入した中温水６２とが混合され、混合装置１３の流出口１３ｂから流出する。

なお、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、直接注湯運転モードとして、２つの直接注湯運転モード１，２を有する。これらの直接注湯運転モードは、中温水６２の温度、つまり、貯湯タンク１０の流出口１０ｃから流出する水の温度によって使い分けられる。詳しくは、直接注湯運転準備モード終了時、演算部５３は、温度センサー４２の検出値に基づいて、貯湯タンク１０の流出口１０ｃから流出する中温水６２の温度、つまり接続配管２７を流れる水の温度を求める。接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度よりも高い場合、制御部５４は、直接注湯運転モード１を用いる。一方、接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下の場合、制御部５４は、直接注湯運転モード２を用いる。

（直接注湯運転モード１）
図８は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転モード１の動作を示す図である。
直接注湯運転準備モードから直接注湯運転モードに切り替わった際、演算部５３は、温度センサー４２の検出値に基づいて、貯湯タンク１０の流出口１０ｃから流出する中温水６２の温度、つまり接続配管２７を流れる水の温度を求める。接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度よりも高い場合、制御部５４は、直接注湯運転モード１を用いる。このため、制御部５４は、次のように流路切替部１００ａ及び混合部１００ｂを制御する。詳しくは、制御部５４は、流入口１２ａから流入した水が分岐配管２４の接続された流出口１２ｂから流出するように、つまり、流出配管２３と分岐配管２４とが連通するように、流路切替装置１２の流路を切り替える。また、演算部５３は、接続配管２４ａを流れる水の温度つまり温度センサー４１の検出値と、接続配管２７を流れる水の温度とから、接続配管２４ａの接続された流入口１３ａの開度及び接続配管２７の接続された流入口１３ａの開度を演算する。つまり、演算部５３は、接続配管２４ａから流出した水と接続配管２７から流出した中温水６２との混合比を計算する。そして、制御部５４は、接続配管２４ａの接続された流入口１３ａの開度及び接続配管２７の接続された流入口１３ａの開度が演算部５３で求められた開度となるように、混合装置１３を制御する。これにより、次のように水が流れて、浴槽８０へ供給されることとなる。なお、ヒートポンプサイクル１の動作は、直接注湯運転準備モードと同様である。

すなわち、貯湯タンク１０の下部の水つまり低温水６３は、流入配管２２を通って、ガスクーラー３の水流路３ｂに流入する。ガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水は、冷媒流路３ａを通る冷媒によって加熱され、流出配管２３に流入する。このとき、制御部５４は、ガスクーラー３の出湯温度が直接注湯運転モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。換言すると、制御部５４は、流出配管２３に流入する水の温度、つまり温度センサー４１の検出値が直接注湯運転モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。

流出配管２３に流入した水は、流路切替装置１２、分岐配管２４及び接続配管２４ａを通って混合装置１３に流入する。一方、貯湯タンク１０内の中温水６２も、接続配管２７を通って、混合装置１３に流入する。そして、接続配管２４ａから混合装置１３に流入した水と、接続配管２７から混合装置１３に流入した中温水６２とが混合装置１３内で混合され、浴槽８０に供給される水の設定温度となって流出口１３ｂから流出する。

なお、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、注湯配管２８を流れる水の温度を検出する、つまり混合装置１３の流出口１３ｂから流出した水の温度を検出する温度センサー４３を備えている。このため、制御部５４は、温度センサー４３の検出値に基づいて混合装置１３のフィードバック制御も行っている。つまり、制御部５４は、温度センサー４３の検出値が浴槽８０に供給される水の設定温度となるように、接続配管２４ａの接続された流入口１３ａの開度及び接続配管２７の接続された流入口１３ａの開度を制御する。

（直接注湯運転モード２）
図９は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転モード２の動作を示す図である。
直接注湯運転準備モードから直接注湯運転モードに切り替わった際、演算部５３は、温度センサー４２の検出値に基づいて、貯湯タンク１０の流出口１０ｃから流出する中温水６２の温度、つまり接続配管２７を流れる水の温度を求める。接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下の場合、制御部５４は、直接注湯運転モード２を用いる。このため、制御部５４は、次のように流路切替部１００ａ及び混合部１００ｂを制御する。詳しくは、制御部５４は、流入口１２ａから流入した水が分岐配管２４の接続された流出口１２ｂから流出するように、つまり、流出配管２３と分岐配管２４とが連通するように、流路切替装置１２の流路を切り替える。また、演算部５３は、接続配管２４ａを流れる水の温度つまり温度センサー４１の検出値と、接続配管２７を流れる水の温度と、接続配管２６を流れる水の温度とから、接続配管２４ａの接続された流入口１３ａの開度、接続配管２７の接続された流入口１３ａの開度、及び接続配管２６の接続された流入口１３ａの開度を演算する。つまり、演算部５３は、接続配管２４ａから流出した水と、接続配管２７から流出した中温水６２と、接続配管２６から流出した高温水６１との混合比を計算する。そして、制御部５４は、接続配管２４ａの接続された流入口１３ａの開度、接続配管２７の接続された流入口１３ａの開度、及び接続配管２６の接続された流入口１３ａの開度が演算部５３で求められた開度となるように、混合装置１３を制御する。これにより、次のように水が流れて、浴槽８０へ供給されることとなる。なお、ヒートポンプサイクル１の動作は、直接注湯運転準備モードと同様である。また、接続配管２６を流れる水の温度は、温度センサー４２の検出値に基づいて、演算部５３により求められる。

すなわち、貯湯タンク１０の下部の水つまり低温水６３は、流入配管２２を通って、ガスクーラー３の水流路３ｂに流入する。ガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水は、冷媒流路３ａを通る冷媒によって加熱され、流出配管２３に流入する。このとき、制御部５４は、ガスクーラー３の出湯温度が直接注湯運転モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。換言すると、制御部５４は、流出配管２３に流入する水の温度、つまり温度センサー４１の検出値が直接注湯運転モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値となるように、ポンプ１１の回転数を制御する。

流出配管２３に流入した水は、流路切替装置１２、分岐配管２４及び接続配管２４ａを通って混合装置１３に流入する。一方、貯湯タンク１０内の中温水６２も、接続配管２７を通って、混合装置１３に流入する。また、貯湯タンク１０内の高温水６１も、接続配管２６を通って、混合装置１３に流入する。そして、接続配管２４ａから混合装置１３に流入した水と、接続配管２７から混合装置１３に流入した中温水６２と、接続配管２６から混合装置１３に流入した高温水６１とが混合装置１３内で混合され、浴槽８０に供給される水の設定温度となって流出口１３ｂから流出する。つまり、混合装置１３に流入する中温水６２の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下となっている直接注湯運転モード２においては、混合装置１３で高温水６１も混合し、浴槽８０に供給される水が設定温度より低くなることを防止している。

なお、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、注湯配管２８を流れる水の温度を検出する、つまり混合装置１３の流出口１３ｂから流出した水の温度を検出する温度センサー４３を備えている。このため、制御部５４は、温度センサー４３の検出値に基づいて混合装置１３のフィードバック制御も行っている。つまり、制御部５４は、温度センサー４３の検出値が浴槽８０に供給される水の設定温度となるように、接続配管２４ａの接続された流入口１３ａの開度、接続配管２７の接続された流入口１３ａの開度、及び接続配管２６の接続された流入口１３ａの開度を制御する。

以上、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、直接注湯運転の前に直接注湯運転準備モードとなる。そして、直接注湯運転準備モードでは、ガスクーラー３で加熱された水を貯湯タンク１０に戻す。このため、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、混合装置１３の流出口１３ｂから流出する水を浴槽８０に供給して湯張りを行う際、ヒートポンプサイクル１の起動直後の低温の水が浴槽８０に供給されることを防止できる。ここで、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００においては、直接注湯運転モード時にガスクーラー３で加熱される水の温度は、混合装置１３の流出口１３ｂから流出する水の設定温度、つまり浴槽８０内の湯の温度よりも低い温度となる。しかしながら、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、混合装置１３において、ガスクーラー３で加熱された水と少なくとも接続配管２７から流入した中温水６２とが混合され、流出口１３ｂから流出する。つまり、ガスクーラー３で加熱された水と貯湯タンク１０内の中温水６２とを混合し、浴槽８０に供給することができる。
このため、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、直接注湯運転モードで湯張りする際に浴槽８０内の湯の温度が設定温度よりも低くなってしまうことを防止できる。

また、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００においては、上述のように、ガスクーラー３で加熱された水と貯湯タンク１０内の中温水６２とを混合し、浴槽８０に供給することができる。このため、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、貯湯タンク１０内の中温水６２が増加することを抑制することができるため、貯湯運転時のヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることもできる。また、上述のように、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００においては、直接注湯運転モード時にガスクーラー３で加熱される水の温度は、混合装置１３の流出口１３ｂから流出する水の設定温度、つまり浴槽８０内の湯の温度よりも低い温度となる。このため、直接注湯運転モード時のヒートポンプサイクル１のＣＯＰをさらに向上させることができる。
したがって、本実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機１００は、従来よりも、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機１００が実施の形態１と異なる点は、実施の形態１で示した直接注湯運転モード２に換えて、直接注湯運転モード３を用いる点である。また、実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機１００は、直接注湯運転モード３を用いるため、直接注湯運転準備モードも実施の形態１とは異なる。
以下、本実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機１００の注湯運転準備モード及び直接注湯運転モード３について説明する。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

（直接注湯運転準備モード）
本実施の形態２に係る直接注湯運転準備モードは、ガスクーラー３の出湯温度が直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値に到達するまでは、実施の形態１と同じである。本実施の形態２に係る直接注湯運転準備モードにおいては、ガスクーラー３の出湯温度が直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値に到達した際、演算部５３は、温度センサー４２の検出値に基づいて、貯湯タンク１０の流出口１０ｃから流出する中温水６２の温度、つまり接続配管２７を流れる水の温度を求める。接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度よりも高い場合、制御部５４は、実施の形態１と同様に、直接注湯運転モード１を用いて直接注湯運転を行う。

一方、接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下の場合、制御部５４は、直接注湯運転準備モード時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値、つまり、直接注湯運転時におけるガスクーラー３の出湯温度の目標値を、浴槽８０に供給される水の設定温度よりも規定温度高い温度に置き換える。そして、制御部５４は、ガスクーラー３の出湯温度が置き換えられた新たな目標値に到達するまで、直接注湯運転準備モードを継続する。その後、切替部５２は、温度センサー４１の検出値が置き換えられた新たな目標値に到達すると、運転モードを直接注湯運転準備モードから直接注湯運転モード３に切り替える。

（直接注湯運転モード３）
直接注湯運転モード３における水の流れる流路は、図８で示した直接注湯運転モード１と同じである。実施の形態１では、接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下の場合、つまり、混合装置１３に流入する中温水６２の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下となっている場合、混合装置１３で高温水６１も混合し、浴槽８０に供給される水が設定温度より低くなることを防止していた（直接注湯運転モード２を参照のこと）。一方、本実施の形態２に係る直接注湯運転モード３では、混合装置１３に流入する中温水６２の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下となっている場合、接続配管２４ａから混合装置１３に流入する水の温度を、浴槽８０に供給される水の設定温度よりも規定温度高い温度にし、浴槽８０に供給される水が設定温度より低くなることを防止する。

以上、本実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機１００においても、ヒートポンプサイクル１の起動直後の低温の水が浴槽８０に供給されることを防止できる。また、直接注湯運転モードにおいて貯湯タンク１０内の中温水６２を用い、貯湯タンク１０内の中温水６２が増加することを防止できる。このため、本実施の形態２に係るヒートポンプ給湯機１００においても、実施の形態１と同様に、直接注湯運転モードで湯張りする際に浴槽８０内の湯の温度が設定温度よりも低くなってしまうことを防止でき、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることもできる。

実施の形態３．
本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００が実施の形態１と異なる点は、直接注湯運転モードとして、直接注湯運転モード４を用いる点である。
以下、本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００の直接注湯運転モード４について説明する。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

（直接注湯運転モード４）
直接注湯運転モード４における水の流れる流路は、図９で示した直接注湯運転モード２と同じである。実施の形態１では、接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度よりも高い場合、つまり、混合装置１３に流入する中温水６２の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度よりも高い場合、直接注湯運転モード１を用いた。また、実施の形態１では、接続配管２７を流れる水の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下の場合、つまり、混合装置１３に流入する中温水６２の温度が浴槽８０に供給される水の設定温度以下となっている場合、直接注湯運転モード２を用いた。一方、本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００は、接続配管２７を流れる水の温度、つまり混合装置１３に流入する中温水６２の温度にかかわらず、直接注湯運転モード４を用いる。

本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００においても、ヒートポンプサイクル１の起動直後の低温の水が浴槽８０に供給されることを防止できる。また、直接注湯運転モードにおいて貯湯タンク１０内の中温水６２を用い、貯湯タンク１０内の中温水６２が増加することを防止できる。このため、本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００においても、実施の形態１と同様に、直接注湯運転モードで湯張りする際に浴槽８０内の湯の温度が設定温度よりも低くなってしまうことを防止でき、ヒートポンプサイクル１のＣＯＰを向上させることもできる。

また、本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００は、直接注湯運転時、混合装置１３で高温水６１を必ず混合する。このため、本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００においては、直接注湯運転時、混合装置１３に流入する中温水６２の温度にかかわらず、浴槽８０に供給される水が設定温度より低くなることがない。したがって、本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００は、温度センサー４３の検出値に基づいて混合装置１３のフィードバック制御を行う場合、混合装置１３に流入する中温水６２の温度を検出する必要がなくなり、混合装置１３に流入する中温水６２の温度を求めるために必要な温度センサーが不要になる。このため、本実施の形態３に係るヒートポンプ給湯機１００は、実施の形態１，２と比べ、ヒートポンプ給湯機１００を安価に製作できるという効果も得られる。

実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３の流路切替装置１２を、以下のように構成してもよい。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１０は、本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機の全体構成図である。
本実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機１００の貯湯タンク１０は、戻り口１０ｆを備えている。この戻り口１０ｆは、戻り口１０ｄよりも下方に設けられている。例えば、戻り口１０ｄは、貯湯タンク１０の下部近傍に接続されている。また、本実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機１００の流路切替装置１２は、実施の形態１〜３よりも流出口１２ｂが１つ増え、３つの流出口１２ｂを備えている。本実施の形態４では、流路切替装置１２を、例えば四方弁で構成している。なお、流路切替装置１２は、四方弁に限定されるわけではなく、例えば二方弁を組み合わせて構成してもよい。

上述の増えた流出口１２ｂには、分岐配管３２の第１端部が接続されている。この分岐配管３２の第２端部は、貯湯タンク１０の戻り口１０ｆに接続されている。
ここで、戻り口１０ｄが、本発明の第２戻り口に相当する。

このように構成された本実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機１００は、直接給湯運転準備モードにおいて、次のように動作する。

図１１及び図１２は、本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ給湯機の直接注湯運転準備モードの動作を示す図である。
本実施の形態４に係る直接注湯運転準備モードは、流入配管２２を通って貯湯タンク１０からガスクーラー３の水流路３ｂに流入した水を加熱し、流出配管２３を介して、該加熱した水を流路切替装置１２に流入させる。ここまでの動作は、実施の形態１〜実施の形態３と同じである。本実施の形態４に係る直接注湯運転準備モードが実施の形態１〜実施の形態３と異なる点は、次の点である。流路切替装置１２に流入した水は、まず分岐配管３２を介して、換言すると戻り口１０ｆを介して貯湯タンク１０に戻される。その後、流路切替装置１２に流入した水は、分岐配管２５を介して、換言すると戻り口１０ｄを介して貯湯タンク１０に戻される。

詳しくは、直接注湯運転準備モードを開始する際、制御部５４は、図１１に示すように、流路切替装置１２の流路を切り替える。つまり、流入口１２ａから流入した水が分岐配管３２の接続された流出口１２ｂから流出するように、つまり、流出配管２３と分岐配管３２とが連通するように、流路切替装置１２の流路を切り替える。

制御部５４は、ガスクーラー３の出湯温度が切替温度に達すると、つまり、温度センサー４１の検出値が切替温度に達すると、図１２に示すように、流路切替装置１２の流路を切り替える。つまり、流入口１２ａから流入した水が分岐配管２５の接続された流出口１２ｂから流出するように、つまり、流出配管２３と分岐配管２５とが連通するように、流路切替装置１２の流路を切り替える。以降の動作は、実施の形態１〜実施の形態３と同じである。なお、切替温度は、例えば固定値であり、記憶部５１に記憶されている。また、温度センサー４２の検出値に基づいて、貯湯タンク１０と分岐配管２５との接続位置近傍の水の温度を演算部５３が求め、この水の温度に基づいて切替温度を演算部５３が決定してもよい。例えば、貯湯タンク１０と分岐配管２５との接続位置近傍の水の温度を、切替温度としてもよい。

直接注湯運転準備モードは、ヒートポンプサイクル１の動作が安定するまで行われるものである。このため、直接注湯運転準備モードの初期に流路切替装置１２に流入する水は、貯湯タンク１０からガスクーラー３に供給される低温水６３に近い低温の水となる。そして、直接注湯運転準備モードを継続するにつれて、流路切替装置１２に流入する水の温度が上昇していく。上述のように流路切替装置１２の流路を切り替えることにより、直接注湯運転準備モードの初期の低温水を、貯湯タンク１０内の下方、つまり低温水６３が存在する領域に流入させることができる。そして、直接注湯運転準備モードの初期のこの低温水をすぐにガスクーラー３に送って、加熱することができる。したがって、直接注湯運転準備モードの初期の低温水が、貯湯タンク１０内の高温水６１又は中温水６２と混ざり、中温水６２が増加することを防止できる。

１ ヒートポンプサイクル、２ 圧縮機、３ ガスクーラー、３ａ 冷媒流路、３ｂ 水流路、４ 膨張弁、５ 蒸発器、６ 送風装置、１０ 貯湯タンク、１０ａ 流入口、１０ｂ 流出口、１０ｃ 流出口、１０ｄ 戻り口、１０ｅ 戻り口、１０ｆ 戻り口、１１ ポンプ、１２ 流路切替装置、１２ａ 流入口、１２ｂ 流出口、１３ 混合装置、１３ａ 流入口、１３ｂ 流出口、１４ 混合装置、１４ａ 流入口、１４ｂ 流出口、２１ 給水配管、２２ 流入配管、２３ 流出配管、２４ 分岐配管、２４ａ 接続配管、２５ 分岐配管、２６ 接続配管、２７ 接続配管、２８ 注湯配管、２９ 注湯配管、３０ 給水配管、３１ 接続配管、３２ 分岐配管、４１ 温度センサー、４２ 温度センサー、４３ 温度センサー、５０ 制御装置、５１ 記憶部、５２ 切替部、５３ 演算部、５４ 制御部、６１ 高温水、６２ 中温水、６３ 低温水、８０ 浴槽、１００ ヒートポンプ給湯機、１００ａ 流路切替部、１００ｂ 混合部。

Claims (9)

1. 水を加熱するガスクーラーを備えたヒートポンプサイクルと、
   水の流入口、該流入口よりも上方に設けられた水の第１流出口、及び、前記流入口よりも上方で前記第１流出口よりも下方に設けられた水の第２流出口を備えた貯湯タンクと、
   前記ガスクーラーで加熱された水の送り先を、前記貯湯タンク又は利用側に切り替える流路切替部と、
   前記流路切替部と前記利用側との間に設けられ、該流路切替部から供給された水と、前記第１流出口及び前記第２流出口のうちの少なくとも１つから供給された水とを混合し、前記利用側に送る混合部と、
   を備え、
   運転モードとして、第１運転モード、及び該第１運転モードの後に実行される第２運転モードを有し、
   前記第１運転モードは、
   前記ガスクーラーで加熱された水を前記流路切替部によって前記貯湯タンクに戻す運転モードであり、
   前記第２運転モードは、
   前記ガスクーラーで加熱された水を前記流路切替部によって前記混合部に送り、前記混合部において前記流路切替部から供給された水と少なくとも前記第２流出口から供給された水とを混合し、前記利用側へ送る運転モードであり、前記ガスクーラーで加熱された水の温度が前記混合部から流出する水の設定温度よりも規定温度低い温度となり、また、前記第２流出口から流出する水の温度が前記設定温度よりも高い場合、前記混合部において、前記流路切替部から供給された水と前記第２流出口から供給された水とを混合し、前記利用側へ送る構成であるヒートポンプ給湯機。
2. 前記第２運転モードは、
   前記混合部において、前記流路切替部から供給された水と、前記第１流出口から供給された水と、前記第２流出口から供給された水とを混合し、前記利用側へ送る構成である請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
3. 前記第２運転モードは、
   前記第２流出口から流出する水の温度が前記設定温度以下の場合、
   前記混合部において、前記流路切替部から供給された水と、前記第１流出口から供給された水と、前記第２流出口から供給された水とを混合し、前記利用側へ送る構成である請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記第１運転モードにおいて、前記ガスクーラーで加熱された水の温度が前記設定温度よりも前記規定温度低い温度となった後、前記第２運転モードに切り替わる構成である請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記第２運転モードは、
   前記第２流出口から流出する水の温度が前記設定温度以下の場合、
   前記ガスクーラーで加熱された水の温度が前記混合部から流出する水の設定温度よりも規定温度高い温度となる構成である請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
6. 前記第１運転モードにおいて、前記ガスクーラーで加熱された水の温度が前記設定温度よりも前記規定温度高い温度となった後、前記第２運転モードに切り替わる構成である請求項５に記載のヒートポンプ給湯機。
7. 前記貯湯タンクは、第１戻り口、及び該第１戻り口よりも下方に設けられた第２戻り口を備え、
   前記流路切替部は、前記第１戻り口及び前記第２戻り口で前記貯湯タンクと接続されており、
   前記第１運転モードにおいて、前記流路切替部は、
   前記ガスクーラーで加熱された水を、まず前記第２戻り口を介して前記貯湯タンクに戻し、
   その後に前記第１戻り口を介して前記貯湯タンクに戻す構成である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
8. 前記ガスクーラーで加熱された水の温度を求める第１温度検出装置と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記混合部から流出する水の設定温度を記憶する記憶部と、
   前記第１温度検出装置の検出値に基づいて、前記第１運転モードから前記第２運転モードへ運転モードを切り替える切替部と、
   前記運転モード及び前記第１温度検出装置の検出値に基づいて、前記流路切替部及び前記混合部を制御する制御部と、
   を備えた請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
9. 前記ガスクーラーで加熱された水の温度を求める第１温度検出装置と、
   前記第２流出口から流出する水の温度を求める第２温度検出装置と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記混合部から流出する水の設定温度を記憶する記憶部と、
   前記第１温度検出装置の検出値に基づいて、前記第１運転モードから前記第２運転モードへ運転モードを切り替える切替部と、
   前記運転モード、前記第１温度検出装置の検出値、及び前記第２温度検出装置の検出値に基づいて、前記流路切替部及び前記混合部を制御する制御部と、
   を備えた請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。

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