JPWO2014155993A1 - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

熱媒体を貯留するタンク１１の下部と上部とが熱媒体配管で環状に接続され、熱媒体が循環する熱媒体回路４と、熱媒体を加熱する加熱装置３０と、熱媒体回路４に配設され、熱媒体を循環させるポンプ（１４、３１）と、水道管から供給される水が給湯端末１７へと流れる給湯回路１６と、を備え、熱媒体回路４を流れる熱媒体と給湯回路１６を流れる水との間で熱交換を行う給湯熱交換器１３を設けたことを特徴とするもので、熱媒体回路４が閉回路になることで硬度成分を多く含む水が使用できるとともに、単一の熱媒体回路４によって、熱媒体の加熱と給湯端末に供給される水の加熱との双方を行うことで小型化、低コスト化が可能となる。

Description

本発明は、給湯装置に関するものである。

従来の給湯装置として、熱媒体を貯留するタンクを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１４に示すように、この給湯装置は、熱媒体を貯留する蓄熱タンク、熱媒体を加熱するヒートポンプユニット、一般給湯端末へと湯を供給する一般給湯回路、浴槽へと湯を供給する浴槽給湯回路、蓄熱タンクに貯留された高温の熱媒体が流れる給湯用加熱回路、および、給湯用加熱回路を流れる高温の熱媒体と水道管から供給された水とが熱交換する給湯用熱交換器を備えている。

この給湯装置は、ヒートポンプユニットにて加熱した熱媒体を蓄熱タンクに貯留し、蓄熱タンクに貯留された熱媒体と水道管からの給水とを、給湯熱交換器において熱交換させて湯を生成する。

この構成により、熱媒体は、ヒートポンプユニットと蓄熱タンクとが環状に接続された水回路、および、給湯用熱交換器と蓄熱タンクとが環状に接続された給湯用加熱回路を循環するのみで、一般給湯端末や浴槽へと供給されることはない。すなわち、熱媒体は閉回路を循環する。これにより、ヒートポンプユニットに硬度成分の多い水が常時流れることがなく、スケール（水中のカルシウム成分などが固形となったもの）の析出を抑制し、硬度成分の多い水が使用可能である。

特開２０１２−７８０２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ヒートポンプユニットと蓄熱タンクとが環状に接続された水回路と、給湯用熱交換器と蓄熱タンクとが環状に接続された給湯用加熱回路とが別々に設けられている。また、流体を循環させるポンプが、それぞれの回路に搭載されている。これにより、給湯装置が大型化し、コストが増大するという課題を有していた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、硬度成分の多い水の使用が可能で、かつ、小型化、低コスト化が可能な給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、熱媒体を貯留するタンクの下部と上部とが熱媒体配管で環状に接続され、前記熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記熱媒体を加熱する加熱装置と、前記熱媒体回路に配設され、前記熱媒体を循環させるポンプと、水道管から供給される水が給湯端末へと流れる給湯回路と、を備え、前記熱媒体回路を流れる前記熱媒体と前記給湯回路を流れる前記水との間で熱交換を行う熱交換器を設けたことを特徴とする。

これにより、熱媒体回路が閉回路になる。また、熱交換器は、熱媒体回路を流れる熱媒体と給湯回路を流れる水との間で熱交換するように構成されているので、熱媒体の加熱と給湯端末に供給される水の加熱との双方を、ひとつの熱媒体回路によって実現することができる。

本発明によれば、硬度成分を多く含む水が使用でき、小型化、低コスト化が可能な給湯装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の概略構成図 炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の溶解度曲線を示すグラフ 本発明の実施の形態２における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態３における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態４における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態５における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態６における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態７における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態８における給湯装置の概略構成図 （ａ）本発明の実施の形態９における給湯装置の三方向熱交換器の概略を示す斜視（ｂ）同三方向熱交換器の概略を示す断面図 本発明の実施の形態１０における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態１１における給湯装置の概略構成図 本発明の実施の形態１２における給湯装置の概略構成図 従来の給湯装置の概略構成図

第１の発明は、熱媒体を貯留するタンクの下部と上部とが熱媒体配管で環状に接続され、前記熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記熱媒体を加熱する加熱装置と、前記熱媒体が循環する熱媒体回路と、前記熱媒体回路に配設され、前記熱媒体を循環させるポンプと、水道管から供給される水が給湯端末へと流れる給湯回路と、を備え、前記熱媒体回路を流れる前記熱媒体と前記給湯回路を流れる前記水との間で熱交換を行う熱交換器を設けたことを特徴とする、給湯装置である。

これにより、熱媒体回路は閉回路となる。また、熱媒体回路を流れる熱媒体によって水道水を加熱する構成としている。したがって、給湯装置内の高温部、特に加熱装置近傍の熱媒体回路におけるスケール（水中のカルシウム成分などが固形となったもの）の析出が抑制される。よって、硬度成分を多く含む水を使用可能な給湯装置を提供することができる。

また、水道管から供給されて給湯回路に流入した水は、水道管を流れる水の圧力（水圧）によって給湯端末へと流れる。これにより、給湯端末から供給される湯の流量を確保することができる。よって、使用者の使用性を向上させることができる。

また、１つの熱媒体回路によって、熱媒体の加熱と、給湯端末へと供給する水の加熱とを行うことができ、ポンプの個数を削減することができる。よって、給湯装置の小型化、低コスト化が可能になる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記熱媒体回路に、前記加熱装置によって前記熱媒体が加熱される加熱部を設け、前記熱交換器を、前記熱媒体が流れる熱媒体流路と、前記水が流れる水流路とを有する給湯熱交換器とすることを特徴とするものである。
給湯熱交換器においては、水道管から供給された水と熱媒体との間で熱交換が行われるが、一般的な給湯端末としてシャワー、カランおよび浴槽に供給される湯の温度は、最も高い場合で５０度程度である。スケールの析出は、水が高温であるほど生じやすいため、加熱部と比較して低温となる給湯熱交換器において、スケールの析出は生じにくい。

第３の発明は、特に第２の発明において、前記加熱装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器が環状に接続されて内部を冷媒が循環する冷媒回路を有するヒートポンプ装置であり、前記放熱器は、前記冷媒回路を流れる前記冷媒と前記熱媒体回路を流れる前記熱媒体との間で熱交換を行うように構成されていることを特徴とするものである。

これにより、省エネルギー性に優れた給湯装置を実現することができる。

第４の発明は、特に第３の発明において、前記放熱器において、前記冷媒と前記熱媒体とが対向して流れる加熱運転と、前記給湯熱交換器において、前記熱媒体と前記水とが対向して流れる給湯運転と、を実行する制御装置を備えることを特徴とするものである。

これにより、冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流として、熱媒体を加熱する加熱運転の熱交換効率を向上させることができる。また、熱媒体の流れと水の流れとを対向流として、水を加熱する給湯運転の熱交換効率を向上させることができる。すなわち、１つの熱媒体回路を加熱運転と給湯運転の双方に用いながら、給湯装置の省エネルギー性を向上させることができる。

第５の発明は、特に第４の発明において、前記制御装置は、前記放熱器において前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させ、かつ、前記給湯熱交換器において前記熱媒体と前記水とを熱交換させる、給湯補助運転を実行することを特徴とするものである。

タンク内の高温の熱媒体が減少した状態で給湯運転が行われると、給湯熱交換器における熱媒体と水との熱交換だけでは、水が十分に加熱されない場合がある。このような場合には、制御装置は、ヒートポンプ装置を動作させ、放熱器にて熱媒体を加熱しつつ、給湯熱交換器にて水の加熱を行う。これにより、給湯端末に湯を供給することができる。

つまり、タンク内の高温の熱媒体が減少した場合には、冷媒による熱媒体の加熱と、熱媒体による水の加熱との双方を同時に行うことで湯を生成することができるので、使用者の快適性が向上した給湯装置を実現することができる。

第６の発明は、特に第１の発明において、前記加熱装置が、冷媒が循環する冷媒回路を有し、前記熱媒体を加熱するヒートポンプ装置であり、前記熱交換器を、前記冷媒回路を構成する冷媒流路と、前記熱媒体回路を構成する熱媒体流路と、前記給湯回路を構成する給湯流路と、を有する三方向熱交換器とすることを特徴とする。

これにより、熱媒体回路は閉回路となる。また、熱媒体回路を流れる熱媒体によって水道水を加熱する構成としている。したがって、給湯装置内の高温部、特に加熱装置近傍の熱媒体回路におけるスケール（水中のカルシウム成分などが固形となったもの）の析出が抑制される。よって、硬度成分を多く含む水を使用可能な給湯装置を提供することができる。

また、水道管から供給されて給湯回路に流入した水は、水道管を流れる水の圧力（水圧）によって給湯端末へと流れる。これにより、給湯端末から供給される湯の流量を確保することができる。よって、使用者の使用性を向上させることができる。

また、１つの熱媒体回路と１つの三方向熱交換器によって、熱媒体の加熱と、給湯端末へと供給する水の加熱とを行うことができ、ポンプの個数を削減することができる。よって、給湯装置の小型化、低コスト化が可能になる。

なお、三方向熱交換器においては、水道管から供給された水の加熱が行われるが、一般的な給湯端末としてシャワー、カランおよび浴槽に供給される湯の温度は、最も高い場合で５０度程度である。スケールの析出は、水が高温であるほど生じやすいため、給湯流路では、スケールの析出は生じにくい。

第７の発明は、特に第６の発明において、前記三方向熱交換器は、前記冷媒流路と前記熱媒体流路と前記給湯流路とが、互いに接触する構成であることを特徴とするものである。

これにより、冷媒流路と熱媒体流路と給湯流路とが一体となった三方向熱交換器が構成される。よって、三方向熱交換器の小型化を実現して給湯装置を小型化することができる。

第８の発明は、特に第７の発明において、前記三方向熱交換器において、前記冷媒と前記熱媒体とが対向して流れる加熱運転と、前記三方向熱交換器において、前記熱媒体と前記水とが対向して流れる給湯運転と、を実行する制御装置を備えることを特徴とするものである。

これにより、冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流として、熱媒体を加熱する加熱運転の熱交換効率を向上させることができる。また、熱媒体の流れと水の流れとを対向流として、水を加熱する給湯運転の熱交換効率を向上させることができる。すなわち、１つの熱媒体回路を加熱運転と給湯運転の双方に用いながら、給湯装置の省エネルギー性を向上させることができる。

第９の発明は、特に第８の発明において、前記制御装置は、前記冷媒と前記熱媒体と前記水とを前記三方向熱交換器に流入させて前記水を加熱する給湯補助運転を実行することを特徴とするものである。

タンク内の高温の熱媒体が減少した状態で給湯運転が行われると、三方向熱交換器における熱媒体と水との熱交換だけでは、水が十分に加熱されない場合がある。このような場合には、制御装置は、ヒートポンプ装置を動作させ、冷媒と熱媒体と水とを三方向熱交換器に流入させ、水の加熱を行う。これにより、給湯端末に湯を供給することができる。

つまり、タンク内の高温の熱媒体が減少した場合には、冷媒による熱媒体の加熱と、熱媒体による水の加熱との双方を同時に行うことで湯を生成することができるので、使用者の快適性が向上した給湯装置を実現することができる。

第１０の発明は、特に第８または第９の発明において、前記タンク内に貯留される前記熱媒体の温度を検出するサーミスタを備え、前記制御装置は、前記給湯端末へと供給する湯の温度が、前記タンク内の前記熱媒体の前記温度よりも高い状態で、前記給湯端末に湯を供給する場合に、前記三方向熱交換器において、前記冷媒と前記水とが対向して流れる応急給湯運転を実行することを特徴とするものである。

これにより、タンク内部の熱媒体の温度が、給湯端末へと供給する湯の温度よりも低い場合には、冷媒と水とを熱交換させて、湯を生成することができる。よって、高温の熱媒体がタンク内部に貯留されていない場合でも、使用者に湯を供給することができるので、使用性を向上させることができる。

第１１の発明は、特に第１から第１０のいずれかの発明において、前記熱媒体回路は、前記熱媒体の循環方向を切り替える切替弁を有することを特徴とするものである。

これにより、切替弁によって熱媒体の循環方向を切り替えることができる。すなわち、熱媒体回路に１つのポンプを配設するだけで、三方向熱交換器における冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流とし、かつ、三方向熱交換器における熱媒体の流れと水の流れとを対向流とすることができる。よって、給湯装置の運転効率を向上させることができる。

第１２の発明は、特に第１から第１０のいずれかの発明において、前記ポンプは、前記熱媒体の循環方向を反転させることが可能な可逆ポンプであることを特徴とするものである。

これにより、可逆ポンプによって、熱媒体の循環方向を切り替えることができる。すなわち、熱媒体回路に１つのポンプを配設するだけで、三方向熱交換器における冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流とし、また、交換器における熱媒体の流れと水の流れとを対向流とすることができる。よって、給湯装置の運転効率を向上させることができる。

第１３の発明は、特に第１から第１２のいずれかの発明において、流路を閉止する閉止弁を有し、前記貯湯タンクの上方に接続される供給管を備えることを特徴とするものである。

これにより、閉止弁を開放して、熱媒体回路に熱媒体を補充することができる。また。例えば、熱媒体として不凍液を用いると、熱媒体回路内部の熱媒体が凍結することがない。そのため、ポンプのみを駆動させて熱媒体回路内で熱媒体を循環させることで凍結を防止する凍結予防運転や、凍結防止のためのヒータを取付ける必要がない。

第１４の発明は、特に第１から第１２のいずれかの発明において、減圧弁または流路を閉止する閉止弁を有し、前記三方向熱交換器よりも上流側の前記給湯回路から分岐して前記タンクの前記下部に接続される入水管を備えることを特徴とするものである。

これにより、熱媒体回路内の熱媒体の量が減少した場合でも、熱媒体が入水管を流れてタンクへと供給される。よって、熱媒体回路内の内部の熱媒体を常に一定量以上とすることができる。また、熱媒体の補充作業が簡便になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における給湯装置の概略構成図である。

図１に示すように、本実施の形態の給湯装置は、加熱装置として、ヒートポンプ装置３０を用いている。ヒートポンプ装置３０は、冷媒回路３を備える。

また、図１に示すように、本実施の形態における給湯装置は、ヒートポンプユニット１と、タンクユニット２と、給湯装置の制御を行う制御装置５０とを備える。ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは接続配管２３で互いに接続されている。本実施の形態は、熱媒体として水道管から供給される水を用いる構成である。

ヒートポンプユニット１には、ヒートポンプ装置３０を構成して、内部を冷媒が循環する冷媒回路３の一部が収納されている。タンクユニット２には、冷媒回路３の一部と、熱媒体が循環する熱媒体回路４が収納されている。

冷媒回路３は、冷媒を圧縮する圧縮機５と、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う放熱器８と、冷媒を減圧させる減圧装置６と、冷媒と空気との間で熱交換を行う蒸発器７とが順に冷媒配管で環状に接続されて構成されている。放熱器８は、タンクユニット２内に配置され、圧縮機５、減圧装置６、蒸発器７は、ヒートポンプユニット１内に配置されている。なお、減圧装置６としては、例えば、電動膨張弁が使用される。また、蒸発器７に送風するための送風ファン９が、ヒートポンプユニット１内に配置されている。

熱媒体が循環する熱媒体回路４は、熱媒体が貯留されるタンク１１の下部、水と熱媒体の間で熱交換を行う給湯熱交換器１３、放熱器８、タンク１１の上部（図１では上部側方となっているが、頂部でも構わない）が順に熱媒体配管で環状に接続されて構成されている。

放熱器８は、冷媒が流れる冷媒流路８ａと、熱媒体が流れる熱媒体流路（加熱部）８ｂとを有する。また、給湯熱交換器１３は、熱媒体流路１３ａと水流路１３ｂとを有する。放熱器８や給湯熱交換器１３としては、例えば、プレート式の熱交換器や、二重管式の熱交換器が用いられる。

放熱器８とタンク１１の上部との間の熱媒体回路４には、熱媒体の温度を検出するサーミスタ２２ｅが配置されている。また、給湯熱交換器１３とタンク１１の下部との間の熱媒体回路４には、熱媒体の温度を検出するサーミスタ２２ｆが配置されている。

また、タンク１１と給湯熱交換器１３との間の熱媒体回路４には、熱媒体を循環させるためのポンプ１４が配置されている。さらに、タンク１１と給湯熱交換器１３との間の熱媒体回路４には、切替弁１５が配置されている。切替弁１５は切替装置として、熱媒体回路４の流路を切り替えることにより、熱媒体の循環方向を反転させる。すなわち、切替弁１５によって、熱媒体がタンク１１の上部から流出してタンク１１の下部から流入する循環方向と、熱媒体がタンク１１の下部から流出してタンク１１の上部から流入する循環方向とを切り替えることができる。

切替弁１５は、４方向に入口あるいは出口が設けられ、熱媒体の循環方向を切替できるようになっている。図１で示すように、切替弁１５は、実線で示す流路と、破線で示す流路とを切り替えることができる。

給湯回路１６は、水道管からの水が、カラン、浴槽およびシャワーヘッドなどの給湯端末１７に向かって流れる回路である。給湯熱交換器１３において、水と熱媒体とが熱交換を行い、湯が生成される。生成された湯は、給湯回路１６を流れ、給湯端末１７から使用者へと供給される。給湯熱交換器１３と給湯端末１７との間の給湯回路１６には、水の温度を検出するサーミスタ２２ｄと、水の流れを検知するフロースイッチ１０が配置されている。

また、入水管１８は、給湯熱交換器１３よりも、給湯回路１６の水の流れ方向に対して上流側の給湯回路１６から分岐し、タンク１１の下部に接続される。入水管１８は、入水管１８を流れる水の圧力を減少させる減圧弁１９を備えている。熱媒体回路４の内部の圧力が一定値以上低下すると、給湯回路１６に流入した水の一部が入水管１８へと流れ、減圧弁１９を介して、タンク１１の下部に流入する。すなわち、本実施の形態の給湯装置は、熱媒体として、入水管１８から熱媒体回路４に流入する水を使用している。なお、減圧弁１９の代わりに、入水管１８の流路を閉止または開放可能な閉止弁を使用しても良い。

さらに、タンク１１の上部には、圧力逃し弁（リリーフ弁）２０を有する配管２１が接続されることで、熱媒体回路４内の圧力を減少させる圧力除去装置が構成されている。

また、タンク１１には、タンク１１内の熱媒体の温度を測定するサーミスタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられている。

ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、接続配管２３によって互いに接続されている。本実施の形態では、タンクユニット２の内部に冷媒と熱媒体との間で熱交換する放熱器８が配置されている。すなわち、接続配管２３は、冷媒回路３の一部を構成する冷媒配管である。

ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、給湯装置の設置時に接続配管２３で互いに接続される。なお、リモコン（図示せず）とヒートポンプユニット１とをつなぐリード線や、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とをつなぐ電源線も、給湯装置の設置時に接続される。

給湯装置を設置した後、給湯端末１７を閉止した状態で圧力逃し弁２０を開放状態とすると、水が給湯回路１６へと流入し、入水管１８を流れて減圧弁１９を通過し、タンク１１に流入する。その後、熱媒体回路４にも水が流入し、タンク１１と熱媒体回路４とが、水で満たされる。熱媒体回路４とタンク１１とが水で満たされたか否かは、配管２１から水が流出しているか否かによって判断できる。すなわち、水が流出すれば、熱媒体回路４とタンク１１の内部とが水で満たされていることになる。本実施の形態における給湯装置は、入水管１８を流れてタンク１１と熱媒体回路４とに流入する水を熱媒体として使用するものである。

なお、タンク１１と熱媒体回路４とが熱媒体（水）で満たされた後に、熱媒体回路４の内部の熱媒体が減少すると、タンク１１および熱媒体回路４の内部の圧力が低下する。タンク１１および熱媒体回路４の内部の圧力が一定値以上に低下すると、給湯回路１６に流入した水が、入水管１８を流れ、タンク１１の内部に自動的に流入する。よって、給湯装置の使用者自らが熱媒体の補充を行う必要はない。

また、水道管から給湯回路１６へ流入する水は、水道管を流れる水の圧力によって、給湯端末１７へと流れる。一般的に、水道管を流れる水の圧力（水圧）は、ポンプ１４によって圧送される水の圧力よりも高い。このため、給湯端末１７から流出する湯水の量を一定以上に確保することができ、使用者の快適性が向上する。

次に、本実施の形態における給湯装置の動作を説明する。

タンク１１に貯留された熱媒体を加熱する加熱運転において、制御装置５０は、高温高圧の冷媒が放熱器８に流入するように、ヒートポンプ装置３０を動作させ、また、図１に示す実線矢印の方向に熱媒体が循環するように、切換弁１５とポンプ１４とを制御する。これにより、冷媒と熱媒体とが、放熱器８で熱交換を行う。

このとき、熱媒体は、図１に示すように、切替弁１５の実線で示す流路を流れる。これにより、熱媒体は、タンク１１の下部、切替弁１５、ポンプ１４、切替弁１５、給湯熱交換器１３、放熱器８を順に流れ、タンク１１の上部からタンク１１に流入する。

また、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３０の圧縮機５を起動して、冷媒を高圧まで圧縮する。圧縮されて高温高圧となった冷媒は、接続配管２３を通り、タンクユニット２の内部に配置された放熱器８に流入する。

放熱器８において、高温高圧の気相状態となった冷媒と、ポンプ１４によって圧送されて熱媒体回路４を流れる熱媒体とが熱交換を行う。これにより、熱媒体が加熱され、高温の熱媒体が生成される。高温の熱媒体は、放熱器８から流出して熱媒体回路４を流れ、タンク１１の上部からタンク１１に流入する。

冷媒は、放熱器８で熱媒体と熱交換を行うことにより凝縮し、低温低圧の気液二相状態または液状態となる。その後、冷媒は、減圧装置６にて減圧されて膨張し、蒸発器７に流入する。蒸発器７において、冷媒は、送風ファン９によって送風された空気と熱交換し、蒸発して気相状態となる。この気相状態となった冷媒は、再度、圧縮機４に流入する。

このように、冷媒が冷媒回路３を循環し、また、熱媒体が熱媒体回路４を循環し、放熱器８で冷媒と熱媒体とが熱交換を行うことで、タンク１１の内部に貯留されている熱媒体が加熱される。なお、制御装置５０は、サーミスタ２２ｅで検出される熱媒体の温度が所定値となるように、ヒートポンプ装置３０と、ポンプ１４の回転数とを制御してもよい。

放熱器８で加熱されて高温となった熱媒体は、タンク１１の上部からタンク１１に流入する。これにより、高温の熱媒体がタンク１１に貯留される。よって、タンク１１に貯留される熱媒体の温度は、タンク１１の上部がより高温となり、タンク１１の下部がより低温となる。

すなわち、タンク１１の内部には、熱媒体の温度成層が形成される。図１に示すタンク１１の内部の一点鎖線は、この温度成層を示すものであり、右方ほど高温である。図１に示すように、タンク１１の内部の熱媒体は、ほぼ一定の温度の高温度域と、温度が急激に下降する遷移域、低温度域とに分かれる。

加熱運転中にタンク１１の下部から流出する熱媒体は、低温度域のものである。よって、タンク１１の内部の熱媒体全てが高温となるまでは、放熱器８に流入する熱媒体の温度上昇が抑制される。ヒートポンプ装置３０の運転効率は、放熱器８に流入する熱媒体が低温時に高い。よって、ヒートポンプ装置３０の運転効率が向上する。

このように、加熱運転においては、放熱器８において冷媒と熱媒体とが熱交換し、高温の熱媒体が生成される。

ここで、制御装置５０は、加熱運転において、冷媒流路８ａの流れ方向と熱媒体流路８ｂの流れ方向とが対向するように切替弁１５を制御する。すなわち、冷媒流路８ａを流れる冷媒の温度変化と、熱媒体流路８ｂを流れる熱媒体の温度変化とが対向するように構成されている。冷媒は、冷媒流路８ａに高温の状態で流入し、熱媒体と熱交換して、流入した時よりも低温となって冷媒流路８ａから流出する。一方、熱媒体は、熱媒体流路８ｂに低温の状態で流入し、冷媒と熱交換して、流入した時よりも高温となって熱媒体流路８ｂから流出する。これにより、冷媒と熱媒体とは、温度差が一定以上に確保された状態で熱交換を行う。よって、放熱器８での熱交換効率が向上する。したがって、ヒートポンプ装置３０の運転効率が向上する。

次に、給湯端末１７に湯を供給する給湯運転についてその動作を説明する。給湯運転は、タンク１１の内部に貯留された高温の熱媒体によって水を加熱することで、給湯端末１７へ供給するための湯を生成する運転である。

給湯端末１７が使用者によって開放されると、給湯回路１６内部の水が、給湯端末１７から流出する。フロースイッチ１０が給湯回路１６の水の流れを検知すると、給湯運転が開始される。なお、給湯運転は、例えば、使用者がリモコン（図示せず）から指示を行うことによって開始されてもよい。

給湯回路１６を流れる水を加熱して湯を生成し、給湯端末１７から湯を供給する給湯運転において、制御装置５０は、図１に示す破線矢印の方向に熱媒体が循環するように、切換弁１５とポンプ１４とを制御する。これにより、熱媒体と水とが、給湯熱交換器１３で熱交換を行う。なお、制御装置５０は、サーミスタ２２ｄで検出される温度が所定値となるように、ポンプ１４の回転数を制御してもよい。

給湯運転において、制御装置５０は、図１に示す破線矢印に示す方向に熱媒体が流れるように、ポンプ１４と切替弁１５とを制御する。これにより、タンク１１の上部に貯留された高温の熱媒体は、タンク１１の上部から流出して熱媒体回路４を流れ、放熱器８を通過した後、給湯熱交換器１３に流入する。給湯熱交換器１３に流入した熱媒体は、給湯回路１６を流れ給湯熱交換器１３に流入した水と熱交換を行う。これにより、湯が生成される。生成された湯は、給湯回路１６を流れ、給湯端末１７から流出する。

ここで、給湯熱交換器１３は、給湯運転において、熱媒体流路１３ａの流れ方向と給湯流路１３ｂの流れ方向とが対向するように構成されている。すなわち、熱媒体流路１３ａを流れる熱媒体の温度変化と、給湯流路１３ｂを流れる水の温度変化とが対向するように構成されている。熱媒体は、熱媒体流路１３ａに高温の状態で流入し、水と熱交換して、流入した時よりも低温となって熱媒体流路１３ａから流出する。一方、水は、給湯流路１３ｂに低温の状態で流入し、熱媒体と熱交換して、流入した時よりも高温となって給湯流路１３ｂから流出する。これにより、熱媒体と水とは、温度差が一定以上に確保された状態で熱交換を行う。よって、給湯熱交換器１３での熱交換効率が向上する。

給湯熱交換器１３で水と熱交換し、温度が低下した熱媒体は、切替弁１５、ポンプ１４、切替弁１５を流れて、下部からタンク１１へと流入する。よって、給湯運転を行うと、タンク１１の内部では、低温度域の熱媒体の量が増加する。このように、給湯熱交換器１３で水と熱交換して温度が低下した熱媒体が、タンク１１の下部から低温度域に流入する。したがって、タンク１１内部の温度成層を維持しながら、水を加熱することができる。

熱媒体の循環方向を切替装置によって切り替えることで、タンク１１内部の熱媒体の温度成層を維持しながら、給湯運転と加熱運転とが実行される。よって、ヒートポンプ装置３０の運転効率を向上させることができる。また、給湯端末１７へと供給する湯の温度を調整することが可能となる。

なお、例えば、使用者が、リモコンによって給湯端末１７から流出する湯の温度を設定した場合、制御装置５０は、サーミスタ２２ｄで検出される湯の温度が設定された温度となるようにポンプ１４の回転数を制御することができる。これにより、給湯端末１７から、使用者が設定した温度の湯が供給される。また、給湯端末１７が温度制御機能を有している場合には、ポンプ１４の回転数を制御して、生成される湯の温度を調整する必要はなく、所定の温度の湯を給湯端末１７へと供給すればよい。

このように、切替弁１５によって熱媒体の循環方向を切り替えることができる。すなわち、加熱運転では、タンク１１の下部、切換弁１５、ポンプ１４、切換弁１５、給湯熱交換器１３、放熱器８、タンク１１の上部、の順に熱媒体が流れる。一方、給湯運転では、タンク１１の上部、放熱器８、給湯熱交換器１３、切換弁１５、ポンプ１４、切換弁１５、タンク１１の下部、の順に熱媒体が流れる。

よって、制御装置５０が加熱運転を実行するとき、放熱器８では、冷媒と熱媒体とが対向して流れることで、熱交換効率が向上する。さらに、制御装置５０が給湯運転を実行するとき、給湯熱交換器１３では、熱媒体と水とが対向して流れることで、熱交換効率が向上する。これにより、給湯装置の省エネルギー化を実現することができる。

また、１つの熱媒体回路４と１つのポンプ１４とで、異なる循環方向に熱媒体を流すことができるので、給湯装置の運転効率を向上させながら、給湯装置の小型化と低コスト化を実現することができる。また、ポンプ１４の個数を削減して、ポンプ１４が動作することによって生じる、騒音、振動の低減を図ることができる。

また、本実施の形態の給湯装置は、タンクユニット２の内部にポンプ１４が配置されている。よって、圧縮機５が動作して生じる振動とポンプ１４が動作して生じる振動との共振を防ぐことができる。よって、騒音を低減させるとともに、防音材の使用量を削減して、給湯装置の低コスト化を実現することができる。

なお、ポンプ１４よりも切替弁１５の方が安価であり、ポンプ１４を動作させる制御回路よりも切替弁１５を動作させる制御回路の方が安価である。よって、ポンプ１４を２つ使用して熱媒体を循環させる場合と、ポンプ１４および切替弁１５を使用して熱媒体を循環させる場合とを比較すると、ポンプ１４と切替弁１５とを併用して熱媒体を循環させる方が低コストである。

次に、ヒートポンプ装置３０を動作させて熱媒体の加熱を行うとともに、熱媒体を循環させることで、給湯端末１７に湯を供給する給湯補助運転について説明する。

タンク１１内部の高温度域の熱媒体が少ない状態で給湯運転を行うと、給湯熱交換器１３で行われる熱媒体と水との熱交換によっても、給湯回路１６を流れる水を十分に加熱できない場合ある。

制御装置５０は、タンク１１に取り付けられたサーミスタ２２ａ〜２２ｃの検出値に基づいて、タンク１１内部の高温度域の熱媒体が所定値よりも少ないことを検知することができる。高温度域の熱媒体が所定値よりも少ない状態で、給湯端末１７へ湯を供給する必要がある場合、制御装置は、ヒートポンプ装置３０による熱媒体の加熱と、熱媒体による水の加熱とを並行して行う給湯補助運転を実行する。なお、この場合における所定値は、タンク１１に蓄えることができる熱容量、ポンプ１４の揚程などの給湯装置の設計値から設定される。

なお、給湯補助運転は、使用者がリモコンから指示を行うことによって実行されてもよい。

給湯補助運転において、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３０とポンプ１４と切替弁１５とを制御する。給湯補助運転において、冷媒は、冷媒回路３の内部を図１に示す実線矢印の方向に循環する。熱媒体は、熱媒体回路４の内部を図１に示す破線矢印の方向に循環する。すなわち、熱媒体は、タンク１１の上部、放熱器８、給湯熱交換器１３、切換弁１５、ポンプ１４、切換弁１５、タンク１１の下部、の順に流れる。

給湯補助運転と給湯運転とは、熱媒体の循環方向は同一である。水道管から給湯回路１６に流入する水は、給湯熱交換器１３で熱媒体と熱交換して所定温度の湯となり、給湯端末１７へと流れる。

このように、給湯熱交換器１３に流入する前の熱媒体を、放熱器８で加熱することができる。よって、高温度域の熱媒体が少ない場合でも、給湯熱交換器８に流入する熱媒体の温度を上昇させ、加熱された熱媒体を給湯熱交換器１３に流入させることができる。

よって、給湯熱交換器１３において水を加熱し、湯を生成することができ、使用性の高い給湯装置を実現することができる。

なお、給湯補助運転を実行する場合には、放熱器８と、給湯熱交換器１３とが同一の筐体内部に配置されていることが好ましい。これにより、放熱器８と給湯熱交換器１３との間の熱媒体回路１６から放熱される熱量（放熱ロス）を低減することができる。

また、給湯端末１７から流出する湯水の量が大きいと、ヒートポンプ装置３０において熱媒体が吸収する熱量よりも、給湯熱交換器１３で熱媒体が放出する熱量が多くなる場合がある。よって、給湯補助運転を実行する場合には、給湯補助運転を行わない場合と比較して、ヒートポンプ装置３０の加熱能力を大きくする（例えば、２０ｋＷ）ことが好ましい。

さらに、制御装置５０が、タンク１１内部の高温度域の熱媒体が所定値よりも少ないことを検知した状態で、給湯補助運転を実行する場合には、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３０の加熱能力が最大となるように制御することが好ましい。

なお、給湯補助運転は、冷媒流路８ａを流れる冷媒の流れ方向と、熱媒体流路８ｂを流れる熱媒体の流れ方向とが、同一の方向となるので、ヒートポンプ装置３０の運転効率は低下する。よって、リモコンは、給湯補助運転を自動的に実行するか否かを選択する選択手段を有していることが好ましい。すなわち、給湯装置が自動的に給湯補助運転を実行することを禁止する手段を有していることが好ましい。これにより、使用者が、給湯運転と比較して運転効率の低い給湯補助運転を実行するか否かを選択することができる。よって、給湯装置の使用性を向上させることができる。

また、本実施の形態における給湯装置は、硬度成分を多く含む水を使用可能である。その理由を以下に説明する。

一般的に地形が急峻で、河川の長さが短い日本では、河川を流れる水に溶解する硬度成分の量が少なく、水道管から供給される水が軟水である場所が多い。なお、地域によって、水中の硬度成分が多い場所も存在する。また、地下水は硬度成分を多く含む場合がある。

一方、地形が緩やかで、河川の長さが長い、例えば欧州や中国では、河川を流れる水に溶解する硬度成分の量が多く、日本と比較して水道管から供給される水が硬水である場合が多い。

この硬水には、例えば、炭酸カルシウム等の硬度成分が多く溶解している。この硬度成分は、水の温度が高くなるにつれて溶解度が減少し、スケールとして析出する性質を有する。これにより、給湯装置の高温部においてスケールが析出して流路に付着し、流路が閉塞してしまう場合がある。また、流路が閉塞しなくとも、流路にスケールが付着すると圧力損失が増大して、給湯装置の運転効率が悪化する。

例えば、硬度成分の１つである炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の溶解度は、図２に示すように、水の温度が上昇すると低下する傾向を有する。すなわち、水が高温になるほど、水中の硬度成分がスケールとして析出して、流路へ付着しやすい。

また、多くの硬度成分が含まれる水が供給され続ける状況では、スケールの析出とスケールの付着とが連続して生じるので、スケールが堆積しやすい。よって、スケールの析出は、給湯装置のうち最も高温となる放熱器８（加熱装置）近傍の熱媒体流路８ｂで生じやすい。また、スケールの堆積は、硬度成分の多い水が熱媒体流路８ｂに供給され続けることで生じやすい。

これに対し、本実施の形態の給湯装置は、熱媒体回路４を閉回路としている。従って、熱媒体回路４内の圧力が上昇し、配管２１から少量の熱媒体が排出された場合、熱媒体回路４に新たに水が補充される。

よって、熱媒体回路４を循環する熱媒体は、長期間入れ替わることなく使用され、新たな硬度成分が供給されないので、熱媒体流路８ｂでのスケールの析出と堆積とを抑制することができる。

なお、給湯熱交換器１３の給湯流路１３ｂには常に新鮮な水が供給される。ここで、カラン、浴槽、シャワーヘッドなどの給湯端末１７へ供給する湯の温度は、最大で５０度程度である。よって、放熱器８と比較して温度が低い給湯熱交換器１３では、スケールの析出は生じにくい。

また、入水管１８は、給湯熱交換器１３よりも上流側の給湯回路１６から分岐して、タンク１１の下部に接続され、さらに、入水管１８には減圧弁１９が配置されている。給湯装置を運転することにより熱媒体が膨張し、熱媒体回路４の内部の圧力が上昇すると、膨張した熱媒体の一部が、圧力逃し弁２０を有する配管２１から放出される。熱媒体回路４の内部の熱媒体の量が減少し、熱媒体回路４の内部の圧力が一定値以上に低下すると、給湯回路１６から入水管１８へと水が流入し、熱媒体回路４に水（熱媒体）が補充される。これにより、熱媒体回路４の内部の圧力が自動的に調整される。よって、使用者が熱媒体を補充する必要がない。なお、減圧弁１９の代わりに閉止弁を用いた場合には、閉止弁を開放することで、圧力が一定値以上に低下した熱媒体回路４に水（熱媒体）を供給することができる。

なお、本実施の形態におけるヒートポンプユニット１には、圧縮機５、減圧装置６、蒸発器７、送風ファン９が配置されている。また、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、冷媒が流れる接続配管２３で接続される。よって、ヒートポンプユニット１は、空気調和機の室外機と同一の構成である。これにより、空気調和機の室外機と、ヒートポンプユニット１との共用を図ることができる。なお、冷媒が、エアコンで通常使用されているＲ４１０Ａ冷媒であると、施工時における接続配管２３の接続が容易になる。

また、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とが冷媒が循環する接続配管２３で接続されているので、接続配管２３の内部の冷媒が凍結することがなく、また、凍結予防運転などを行う必要もない。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態における給湯装置は、タンク１１の下部、放熱器８、給湯熱交換器１３、タンク１１の上部が環状に接続された熱媒体回路４を備えている。また、タンク１１の下部と放熱器８との間の熱媒体回路４にはポンプ１４と切替弁１５が配置されている。

加熱運転が実行されると、熱媒体は、熱媒体回路４をタンク１１の下部、切替弁１５、ポンプ１４、放熱器８、給湯熱交換器１３、タンク１１の上部の順に循環する。また、給湯運転が実行されると、熱媒体は、熱媒体回路４をタンク１１の上部、給湯熱交換器１３、放熱器８、切替弁１５、ポンプ１４、切替弁１５、タンク１１の下部の順に循環する。

この構成により、給湯運転が実行されたとき、タンク１１の上部から流出した、高温の熱媒体は、まず、給湯熱交換器１３に流入し、給湯回路１６を流れる水を加熱する。よって、タンク１１の上部と給湯熱交換器１３との間の熱媒体回路４から放熱される熱量（放熱ロス）を低減することができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態における給湯装置は、ヒートポンプ装置３０が配置されたヒートポンプユニット１を備えている。ヒートポンプユニット１の内部には、冷媒回路３と送風ファン９とが、配置されている。冷媒回路３は、冷媒を圧縮する圧縮機５、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う放熱器８、冷媒を減圧させる減圧装置６、冷媒と空気との間で熱交換を行う蒸発器７が順に冷媒配管で環状に接続される。冷媒としては、二酸化炭素を使用している。また、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、熱媒体が循環する接続配管２４で互いに接続されている。すなわち、接続配管２４は、熱媒体回路４の一部を構成している。

冷媒回路３を循環する冷媒として、温暖化係数がゼロ（０）の二酸化炭素を使用することができる。二酸化炭素は、Ｒ４１０ＡやＲ３２などの従来使用されているＨＦＣ冷媒と比較して臨界点温度が低い。よって、二酸化炭素を冷媒として使用すると、冷媒回路３の高圧側の圧力が臨界点を超える超臨界サイクルが構成される。

これにより、Ｒ４１０ＡやＲ３２などのＨＦＣ冷媒と比較して熱媒体を高温（例えば、８５度）まで加熱することができる。また、熱媒体を高温まで加熱することができるので、タンク１１に蓄える熱量を増大させることができるとともに、タンク１１の小型化を図ることができる。

一方、二酸化炭素を冷媒として使用すると、冷媒回路３の高圧側の圧力は、ＨＦＣ冷媒を使用した場合と比較して高く（例えば、８ＭＰａ）なる。よって、冷媒配管の耐圧性を向上させる必要がある。

本実施の形態の給湯装置は、放熱器８をヒートポンプユニット１に配置し、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とを熱媒体が循環する接続配管２４で接続している。よって、接続配管２４には冷媒が流れない。よって、接続配管２３の耐圧性を過度に増加させる必要がない。よって、給湯装置を設置するときの施工作業を容易にすることができる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態における給湯装置は、ヒートポンプ装置３０、熱媒体回路４、給湯回路１６、入水管１８、配管２１が配置された一体ユニット２５を有している。

これにより、給湯装置を設置するときの施工時間を短縮することができる。また、接続配管がないことで、接続配管からの放熱を防ぐことができる。また、放熱器８と給湯熱交換器１３とを近接して配置することができ、熱媒体回路４からの放熱ロスを低減することができる。

（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態の給湯装置は、図６に示すように、タンク１１の上部に接続され、流路を閉止および開放可能な閉止弁２６を有する供給管２７を備えている。

また、タンク１１は、タンク１１に貯留された熱媒体の量を検知する液面センサ２８を備えている。制御装置５０は、液面センサ２８によって熱媒体の量の減少を検知して、リモコンに表示して、使用者に通知を行うことができる。

さらに、熱媒体回路４は、タンク１１、切替弁１５、ポンプ１４、給湯熱交換器１３、放熱器８が環状に接続されて完結する閉回路である。これにより、放熱器８には、硬度成分の多い水が流入することがない。よって、スケールの析出と堆積とを抑制することができる。なお、放熱器８とタンク１１の上部との間の熱媒体回路４には、熱媒体が膨張したときに、熱媒体回路４の内部の圧力を調整する膨張タンク２９が配置されている。

熱媒体の量が減少したときは、閉止弁２６を開放し、供給管２７からタンク１１の内部へと熱媒体を補充することができる。

熱媒体回路４には、熱媒体として不凍液が循環する。熱媒体としては、主成分が水であってもよく、また、水よりも高い比熱や熱伝導率を有する熱媒体であってもよい。例えば、ガリウム、インジウム、錫の共晶合金であるガリスタンを使用することができる。これにより、熱媒体回路４を流れる熱媒体が凍結することを防止することができる。

（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態における給湯装置は、熱媒体を圧送するポンプとして、可逆ポンプ３１を備えている。

可逆ポンプ３１は、熱媒体回路４の内部を流れる熱媒体の循環方向を反転させる機能を有する。すなわち、可逆ポンプ３１は、熱媒体の循環方向を反転させる切替装置として機能する。よって、切替弁を用いることなく、熱媒体の循環方向を変更することができる。

加熱運転において、制御装置５０は、図７に示す実線矢印の方向に熱媒体が循環するように、可逆ポンプ３１を制御する。熱媒体回路４内の熱媒体は、タンク１１の下部、可逆ポンプ３１、給湯熱交換器１３、放熱器８、タンク１１の上部、の順に流れる。

このとき、制御装置５０は、放熱器８に高温高圧の冷媒が流入するようにヒートポンプ装置３０を制御する。これにより、放熱器８に流入する冷媒と熱媒体とが熱交換を行い、高温の熱媒体が生成される。生成された熱媒体は熱媒体回路４を流れ、タンク１１の上部からタンク１１内に流入する。よって、タンク１１の内部に高温の熱媒体が貯留される。なお、制御装置５０は、サーミスタ２２ｅの検出値が所定値となるように、可逆ポンプ３１とヒートポンプ装置３０とを制御してもよい。

給湯運転において、制御装置５０は、図７に示す破線矢印の方向に熱媒体が循環するように可逆ポンプ３１を制御する。熱媒体回路４内の熱媒体は、タンク１１の上部、放熱器８、給湯熱交換器１３、可逆ポンプ３１、タンク１１の下部、の順に流れる。

熱媒体回路４の内部を流れる熱媒体は、給湯熱交換器１３において、給湯回路１６を流れる水と熱交換する。これにより、湯が生成される。

例えば、使用者が、リモコンによって給湯端末１７から流出する湯の温度を設定した場合、制御装置５０は、サーミスタ２２ｅによって給湯熱交換器１３に流入する温度を検出し、検出値に基づいて、サーミスタ２２ｄで検出される湯の温度が設定された温度となるように可逆ポンプ３１の回転数を制御することができる。

なお、給湯端末１７で温度を調節することが可能な場合には、制御装置５０は、給湯端末１７へと供給される湯の温度を調整するために可逆ポンプ３１の回転数を適宜制御する必要はなく、所定の温度以上の湯を給湯端末１７へと供給すればよい。

このように、可逆ポンプ３１によって熱媒体の循環方向を切り替えることにより、１つの熱媒体回路４と１つの可逆ポンプ３１によって、加熱運転と給湯運転との双方を実行することができる。

（実施の形態７）
図８は、本発明の実施の形態７における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において他の実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示すように、本実施の形態における給湯装置は、熱媒体回路４が、放熱器８が設けられた主流路４ａと給湯熱交換器１３が設けられた副流路４ｂとを備えている。

副流路４ｂは、放熱器８と切替弁１５との間の熱媒体回路４に設けられた分岐点Ｐと、放熱器８とタンク１１の上部との間の熱媒体回路４に設けられた分岐点Ｑとを接続する。すなわち、副流路４ｂは、放熱器８をバイパスするバイパス路としての機能を有する。

なお、サーミスタ２２ｆは、分岐点Ｐと切替弁１５との間の熱媒体回路４に設けられ、サーミスタ２２ｅは、分岐点Ｑとタンク１１の上部との間の熱媒体回路４に設けられていることが好ましい。なお、ポンプ１４が可逆ポンプ３１であって、切替弁１５が設けられていない場合には、分岐点Ｐは、放熱器８と可逆ポンプ３１との間の熱媒体回路４に設けられる。このとき、サーミスタ２２ｆは、分岐点Ｐと可逆ポンプ３１との間に設けられることが好ましい。

熱媒体回路４には、主流路４ａと副流路４ｂとのいずれかに熱媒体を選択的に流すための流路切替装置（図示せず）を設けている。これにより、熱媒体回路４は、主流路４ａに熱媒体を流す場合と副流路４ｂに熱媒体を流す場合とで、複数の循環路を有することになる。

流路切替装置は複数の方法で実現可能である。例えば、主流路４ａと副流路４ｂとに、流路を閉止することが可能な閉止弁を設けることで流路切替装置を実現することができる。すなわち、主流路４ａに熱媒体を流す場合には、主流路４ａに設けた第１の閉止弁を開とし、副流路４ｂに設けた第２の閉止弁を閉とした状態で、ポンプ１４を運転させればよい。一方、副流路４ｂに熱媒体を流す場合は、第１の閉止弁を閉とし、副流路４ｂに設けた第２の閉止弁を開とした状態で、ポンプ１４を運転すればよい。また、例えば、分岐点Ｐまたは分岐点Ｑに三方弁を設けることで流路切替装置を実現することができる。すなわち、主流路４ａに熱媒体を流す場合には、三方弁を主流路４ａ側に切り替えて、一方、副流路４ｂに熱媒体を流す場合には、三方弁を副流路４ｂ側に切り替えて、ポンプ１４を運転させればよい。なお、流路切替装置は、主流路４ａと副流路４ｂとのいずれかに熱媒体を流すことができるように構成されていれば、これらの態様に限定されず、他の方法を用いても構わない。

加熱運転において、制御装置５０は、図８に示す実線矢印の方向に熱媒体が循環するようにポンプ１４、切替弁１５、流路切替装置をそれぞれ制御する。これにより、熱媒体は、熱媒体回路４を、タンク１１の下部、切替弁１５、ポンプ１４、切替弁１５、を介して主流路４ａへと流れ、熱媒体流路８ｂで加熱装置３０によって加熱され、タンク１１の上部に流入する。

給湯運転において、制御装置５０は、図８に示す点線矢印の方向に熱媒体が循環するようにポンプ１４、切替弁１５、流路切替装置をそれぞれ制御する。これにより、熱媒体は、熱媒体回路４を、タンク１１の上部から副流路４ｂへと流れ、給湯熱交換器１３にて、給湯回路１６を流れる水を加熱した後、切替弁１５、ポンプ１４、切替弁１５を、介してタンク１１の下部に流入する。

このように、熱媒体回路４に、放熱器８が配設された主流路４ａと給湯熱交換器１３が配設された副流路４ｂとを設けて、主流路４ａと副流路４ｂとを使い分けることで、熱媒体回路４からの放熱ロスを低減することができる。すなわち、制御装置５０は、加熱運転において、熱媒体が主流路４ａのみを流れるように制御するので、給湯熱交換器１３における熱媒体の放熱ロスを低減することができる。また、制御装置５０は、給湯運転において、熱媒体が副流路４ｂのみを流れるように制御するので、放熱器８における熱媒体の放熱ロスを低減することができる。また、１つのポンプによって、熱媒体の加熱と、給湯端末１７へと供給する水の加熱とを行うことができる。その結果、給湯装置の小型化、低コスト化が可能になる。

（実施の形態８）
図９は、本発明の実施の形態８における給湯装置の概略構成図である。

図９に示すように、本実施の形態の給湯装置は、加熱装置として、ヒートポンプ装置３０を用いている。ヒートポンプ装置３０は、冷媒回路３を備える。

また、図９に示すように、本実施の形態における給湯装置は、ヒートポンプユニット１と、タンクユニット２と、給湯装置の制御を行う制御装置５０とを備える。ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは接続配管２３で互いに接続されている。本実施の形態は、熱媒体として水道管から供給される水を用いる構成である。

ヒートポンプユニット１には、内部を冷媒が循環する冷媒回路３の一部が収納されている。タンクユニット２には、冷媒回路３の一部と、熱媒体が循環する熱媒体回路４が収納されている。

冷媒回路３は、冷媒を圧縮する圧縮機５と、三方向（ｔｈｒｅｅ−ｗａｙ）熱交換器６０に配置された冷媒流路６０ａと、冷媒を減圧させる減圧装置６と、冷媒と空気との間で熱交換を行う蒸発器７とが順に冷媒配管で環状に接続されて構成されている。三方向熱交換器６０は、タンクユニット２内に配置され、圧縮機５、減圧装置６、蒸発器７は、ヒートポンプユニット１内に配置されている。なお、減圧装置６としては、例えば、電動膨張弁が使用される。また、蒸発器７に送風するための送風ファン９が、ヒートポンプユニット１内に配置されている。

熱媒体が循環する熱媒体回路４は、熱媒体が貯留されるタンク１１の下部、三方向熱交換器６０に配置された熱媒体流路６０ｂ、タンク１１の上部（図９では上部側方となっているが、頂部でも構わない）が順に熱媒体配管で環状に接続されて構成されている。

三方向熱交換器６０は、冷媒流路６０ａ、熱媒体流路６０ｂ、給湯流路６０ｃを有する。給湯流路６０ｃは、水道管から供給される水が流れる給湯回路１６の一部を構成する。三方向熱交換器６０は、冷媒流路６０ａを流れる冷媒と、熱媒体流路６０ｂを流れる熱媒体と、給湯流路６０ｃを流れる水との間で熱交換を行うものである。すなわち、三方向熱交換器６０は、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う放熱器と、熱媒体と水との間で熱交換を行う給湯熱交換器とが、一体となったものである。冷媒流路６０ａ、熱媒体流路６０ｂ、給湯流路６０ｃは、順に並列に配置されている。

三方向熱交換器６０とタンク１１の上部との間の熱媒体回路４には、熱媒体の温度を検出するサーミスタ２２ｅが配置されている。また、三方向熱交換器６０とタンク１１の下部との間の熱媒体回路４には、熱媒体の温度を検出するサーミスタ２２ｆが配置されている。

また、タンク１１と三方向熱交換器６０との間の熱媒体回路４には、熱媒体を循環させるためのポンプ１４が配置されている。さらに、タンク１１と給湯熱交換器１３との間の熱媒体回路４には、切替弁１５が配置されている。切替弁１５は切替装置として、熱媒体回路４の流路を切り替えることにより、熱媒体の循環方向を反転させる。すなわち、切替弁１５によって、熱媒体がタンク１１の上部から流出してタンク１１の下部から流入する循環方向と、熱媒体がタンク１１の下部から流出してタンク１１の上部から流入する循環方向とを切り替えることができる。

切替弁１５は、４方向に入口あるいは出口が設けられ、熱媒体の循環方向を切替できるようになっている。図９で示すように、切替弁１５は、実線で示す流路と、破線で示す流路とを切り替えることができる。

給湯回路１６は、水道管からの水が、カラン、浴槽およびシャワーヘッドなどの給湯端末１７に向かって流れる回路である。三方向熱交換器６０において、湯が生成される。生成された湯は、給湯回路１６を流れ、給湯端末１７から使用者へと供給される。三方向熱交換器６０と給湯端末１７との間の給湯回路１６には、水の温度を検出するサーミスタ２２ｄと、水の流れを検知するフロースイッチ１０が配置されている。

また、入水管１８は、給湯熱交換器１３よりも、給湯回路１６の水の流れ方向に対して上流側の給湯回路１６から分岐し、タンク１１の下部に接続される。入水管１８は、入水管１８を流れる水の圧力を減少させる減圧弁１９を備えている。熱媒体回路４の内部の圧力が一定値以上低下すると、給湯回路１６に流入した水の一部が入水管１８へと流れ、減圧弁１９を介して、タンク１１の下部に流入する。すなわち、本実施の形態の給湯装置は、熱媒体として、入水管１８から熱媒体回路４に流入する水を使用している。なお、減圧弁１９の代わりに、入水管１８の流路を閉止または開放可能な閉止弁を使用しても良い。

さらに、タンク１１の上部には、圧力逃し弁（リリーフ弁）２０を有する配管２１が接続されることで、熱媒体回路４内の圧力を減少させる圧力除去装置が構成されている。

また、タンク１１には、タンク１１内の熱媒体の温度を測定するサーミスタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられている。

ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、接続配管２３によって互いに接続されている。本実施の形態では、タンクユニット２の内部に冷媒と熱媒体との間で熱交換する放熱器８が配置されている。すなわち、接続配管２３は、冷媒回路３の一部を構成する冷媒配管である。

ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、給湯装置の設置時に接続配管２３で互いに接続される。なお、リモコン（図示せず）とヒートポンプユニット１とをつなぐリード線や、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とをつなぐ電源線も、給湯装置の設置時に接続される。

給湯装置を設置した後、給湯端末１７を閉止した状態で圧力逃し弁２０を開放状態とすると、水道管を流れる水が給湯回路１６へと流入し、入水管１８を流れて減圧弁１９を通過し、タンク１１に流入する。その後、熱媒体回路４にも水が流入し、タンク１１と熱媒体回路４とが、水で満たされる。熱媒体回路４とタンク１１とが水で満たされたか否かは、配管２１から水が流出しているか否かによって判断できる。すなわち、水が流出すれば、熱媒体回路４とタンク１１の内部とが水で満たされていることになる。本実施の形態における給湯装置は、入水管１８を流れてタンク１１と熱媒体回路４とに流入する水を熱媒体として使用するものである。

なお、タンク１１と熱媒体回路４とが熱媒体（水）で満たされた後に、熱媒体回路４の内部の熱媒体が減少すると、タンク１１および熱媒体回路４の内部の圧力が低下する。タンク１１および熱媒体回路４の内部の圧力が一定値以上に低下すると、給湯回路１６に流入した水が、入水管１８を流れ、タンク１１の内部に自動的に流入する。よって、給湯装置の使用者自らが熱媒体の補充を行う必要はない。

また、水道管から給湯回路１６へ流入する水は、水道管を流れる水の圧力によって、給湯端末１７へと流れる。一般的に、水道管を流れる水の圧力（水圧）は、ポンプ１４によって圧送される水の圧力よりも高い。このため、給湯端末１７から流出する湯水の量を一定以上に確保することができ、使用者の快適性が向上する。

次に、本実施の形態における給湯装置の動作を説明する。

タンク１１に貯留された熱媒体を加熱する加熱運転において、制御装置５０は、高温高圧の冷媒が三方向熱交換器６０に流入するように、ヒートポンプ装置３０を動作させ、また、図９に示す実線矢印の方向に熱媒体が循環するように、切換弁１５とポンプ１４とを制御する。これにより、冷媒と熱媒体とが、三方向熱交換器６０で熱交換を行う。

このとき、熱媒体は、図９に示すように、切替弁１５の実線で示す流路を流れる。これにより、熱媒体は、タンク１１の下部、切替弁１５、ポンプ１４、切替弁１５、三方向熱交換器６０を順に流れ、タンク１１の上部からタンク１１に流入する。

また、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３０の圧縮機５を起動して、冷媒を高圧まで圧縮する。圧縮されて高温高圧となった冷媒は、接続配管２３を通り、タンクユニット２の内部に配置された三方向熱交換器６０に流入する。

三方向熱交換器６０において、高温高圧の気相状態となった冷媒と、ポンプ１４によって圧送されて熱媒体回路４を流れる熱媒体とが熱交換を行う。これにより、熱媒体が加熱され、高温の熱媒体が生成される。高温の熱媒体は、放熱器８から流出して熱媒体回路４を流れ、タンク１１の上部からタンク１１に流入する。

冷媒は、三方向熱交換器６０で熱媒体と熱交換を行うことにより凝縮し、低温低圧の気液二相状態または液状態となる。その後、冷媒は、減圧装置６にて減圧されて膨張し、蒸発器７に流入する。蒸発器７において、冷媒は、送風ファン９によって送風された空気と熱交換し、蒸発して気相状態となる。この気相状態となった冷媒は、再度、圧縮機４に流入する。

このように、冷媒が冷媒回路３を循環し、また、熱媒体が熱媒体回路４を循環し、三方向熱交換器６０で冷媒と熱媒体とが熱交換を行うことで、タンク１１の内部に貯留されている熱媒体が加熱される。なお、制御装置５０は、サーミスタ２２ｅで検出される熱媒体の温度が所定値となるように、ヒートポンプ装置３０と、ポンプ１４の回転数とを制御してもよい。

三方向熱交換器６０で加熱されて高温となった熱媒体は、タンク１１の上部からタンク１１に流入する。これにより、高温の熱媒体がタンク１１に貯留される。よって、タンク１１に貯留される熱媒体の温度は、タンク１１の上部がより高温となり、タンク１１の下部がより低温となる。

すなわち、タンク１１の内部には、熱媒体の温度成層が形成される。図９に示すタンク１１の内部の一点鎖線は、この温度成層を示すものであり、右方ほど高温である。図９に示すように、タンク１１の内部の熱媒体は、ほぼ一定の温度の高温度域と、温度が急激に下降する遷移域、低温度域とに分かれる。

加熱運転中にタンク１１の下部から流出する熱媒体は、低温度域のものである。よって、タンク１１の内部の熱媒体全てが高温となるまでは、熱交換器８に流入する熱媒体の温度上昇が抑制される。ヒートポンプ装置３０の運転効率は、放熱器８に流入する熱媒体が低温時に高い。よって、ヒートポンプ装置３０の運転効率が向上する。

このように、加熱運転においては、放熱器８において冷媒と熱媒体とが熱交換し、高温の熱媒体が生成される。

ここで、制御装置５０は、加熱運転において、冷媒流路６０ａの流れ方向と熱媒体流路６０ｂの流れ方向とが対向するように切替弁１５を制御する。すなわち、冷媒流路６０ａを流れる冷媒の温度変化と、熱媒体流路６０ｂを流れる熱媒体の温度変化とが対向するように構成されている。冷媒は、冷媒流路６０ａに高温の状態で流入し、熱媒体と熱交換して、流入した時よりも低温となって冷媒流路６０ａから流出する。一方、熱媒体は、熱媒体流路６０ｂに低温の状態で流入し、冷媒と熱交換して、流入した時よりも高温となって熱媒体流路６０ｂから流出する。これにより、冷媒と熱媒体とは、温度差が一定以上に確保された状態で熱交換を行う。よって、三方向熱交換器６０での熱交換効率が向上する。したがって、ヒートポンプ装置３０の運転効率が向上する。

次に、給湯端末１７に湯を供給する給湯運転についてその動作を説明する。給湯運転は、タンク１１の内部に貯留された高温の熱媒体によって水を加熱することで、給湯端末１７へ供給するための湯を生成する運転である。

給湯端末１７が使用者によって開放されると、給湯回路１６内部の水が、給湯端末１７から流出する。フロースイッチ１０が給湯回路１６の水の流れを検知すると、給湯運転が開始される。なお、給湯運転は、例えば、使用者がリモコン（図示せず）から指示を行うことによって開始されてもよい。

給湯回路１６を流れる水を加熱して湯を生成し、給湯端末１７から湯を供給する給湯運転において、制御装置５０は、図９に示す破線矢印の方向に熱媒体が循環するように、切換弁１５とポンプ１４とを制御する。これにより、熱媒体と水とが、三方向熱交換器６０で熱交換を行う。なお、制御装置５０は、サーミスタ２２ｄで検出される温度が所定値となるように、ポンプ１４の回転数を制御してもよい。

給湯運転において、制御装置５０は、図９に示す破線矢印に示す方向に熱媒体が流れるように、ポンプ１４と切替弁１５とを制御する。これにより、タンク１１の上部に貯留された高温の熱媒体は、タンク１１の上部から流出して熱媒体回路４を流れ、三方向熱交換器６０に流入する。三方向熱交換器６０に流入した熱媒体は、給湯回路１６を流れ三方向熱交換器６０に流入した水と熱交換を行う。これにより、湯が生成される。生成された湯は、給湯回路１６を流れ、給湯端末１７から流出する。

ここで、制御装置５０は、給湯運転において、熱媒体流路６０ｂの流れ方向と給湯流路６０ｃの流れ方向とが対向するように切替弁１５を制御する。すなわち、熱媒体流路６０ｂを流れる熱媒体の温度変化と、給湯流路６０ｃを流れる水の温度変化とが対向するように構成されている。熱媒体は、熱媒体流路６０ｂに高温の状態で流入し、水と熱交換して、流入した時よりも低温となって熱媒体流路６０ｂから流出する。一方、水は、給湯流路６０ｃに低温の状態で流入し、熱媒体と熱交換して、流入した時よりも高温となって給湯流路６０ｃから流出する。これにより、熱媒体と水とは、温度差が一定以上に確保された状態で熱交換を行う。よって、三方向熱交換器６０での熱交換効率が向上する。

三方向熱交換器６０で水と熱交換し、温度が低下した熱媒体は、切替弁１５、ポンプ１４、切替弁１５を流れて、下部からタンク１１へと流入する。よって、給湯運転を行うと、タンク１１の内部では、低温度域の熱媒体の量が増加する。このように、三方向熱交換器６０で水と熱交換して温度が低下した熱媒体が、タンク１１の下部から低温度域に流入する。したがって、タンク１１内部の温度成層を維持しながら、水を加熱することができる。

熱媒体の循環方向を切替装置によって切り替えることで、タンク１１内部の熱媒体の温度成層を維持しながら、給湯運転と加熱運転とが実行される。よって、ヒートポンプ装置３０の運転効率を向上させることができる。また、給湯端末１７へと供給する湯の温度を調整することが可能となる。

なお、例えば、使用者が、リモコンによって給湯端末１７から流出する湯の温度を設定した場合、制御装置５０は、サーミスタ２２ｄで検出される湯の温度が設定された温度となるようにポンプ１４の回転数を制御することができる。これにより、給湯端末１７から、使用者が設定した温度の湯が供給される。また、給湯端末１７が温度制御機能を有している場合には、特にポンプ１４の回転数を制御して、生成される湯の温度を調整する必要はなく、所定の温度の湯を給湯端末１７へと供給すればよい。

このように、切替弁１５によって熱媒体の循環方向を切り替えることができる。すなわち、加熱運転では、タンク１１の下部、切換弁１５、ポンプ１４、切換弁１５、三方向熱交換器６０、タンク１１の上部、の順に熱媒体が流れる。一方、給湯運転では、タンク１１の上部、三方向熱交換器６０、切換弁１５、ポンプ１４、切換弁１５、タンク１１の下部、の順に熱媒体が流れる。

よって、制御装置５０が加熱運転を実行するとき、三方向熱交換器６０では、冷媒と熱媒体とが対向して流れることで、熱交換効率が向上する。さらに、制御装置５０が給湯運転を実行するとき、三方向熱交換器６０では、熱媒体と水とが対向して流れることで、熱交換効率が向上する。これにより、給湯装置の省エネルギー化を実現することができる。

また、１つの熱媒体回路４と１つのポンプ１４とで、異なる循環方向に熱媒体を流すことができるので、給湯装置の運転効率を向上させながら、給湯装置の小型化と低コスト化を実現することができる。また、ポンプ１４の個数を削減して、ポンプ１４が動作することによって生じる、騒音、振動の低減を図ることができる。

また、本実施の形態の給湯装置は、タンクユニット２の内部にポンプ１４が配置されている。よって、圧縮機５が動作して生じる振動とポンプ１４が動作して生じる振動との共振を防ぐことができる。よって、騒音を低減させるとともに、防音材の使用量を削減して、給湯装置の低コスト化を実現することができる。

なお、ポンプ１４よりも切替弁１５の方が安価であり、ポンプ１４を動作させる制御回路よりも切替弁１５を動作させる制御回路の方が安価である。よって、ポンプ１４を２つ使用して熱媒体を循環させる場合と、ポンプ１４および切替弁１５を使用して熱媒体を循環させる場合とを比較すると、ポンプ１４と切替弁１５とを併用して熱媒体を循環させる方が低コストである。

次に、ヒートポンプ装置３０を動作させて熱媒体の加熱を行うとともに熱媒体を循環させることで、給湯端末１７に湯を供給する給湯補助運転について説明する。

タンク１１内部の高温度域の熱媒体が少ない状態で給湯運転を行うと、給湯熱交換器１３で行われる熱媒体と水との熱交換によっても、給湯回路１６を流れる水を十分に加熱できない場合ある。

制御装置５０は、タンク１１に取り付けられたサーミスタ２２ａ〜２２ｃの検出値に基づいて、タンク１１内部の高温度域の熱媒体が所定値よりも少ないことを検知することができる。このような状態で、給湯端末１７へ湯を供給する必要がある場合、制御装置は、ヒートポンプ装置３０による熱媒体の加熱と、熱媒体による水の加熱とを並行して行う給湯補助運転を実行する。なお、この場合における所定値は、タンク１１に蓄えることができる熱容量、ポンプ１４の揚程などの給湯装置の設計値から設定される。

なお、給湯補助運転は、使用者がリモコンから指示を行うことによって実行されてもよい。

給湯補助運転において、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３０とポンプ１４と切替弁１５とを制御する。給湯補助運転において、冷媒は、冷媒回路３の内部を図９に示す実線矢印の方向に循環する。熱媒体は、熱媒体回路４の内部を図９に示す破線矢印の方向に循環する。すなわち、熱媒体は、タンク１１の上部、三方向熱交換器６０、切換弁１５、ポンプ１４、切換弁１５、タンク１１の下部、の順に流れる。

給湯補助運転と給湯運転とは、熱媒体の循環方向は同一である。水道管から給湯回路１６に流入する水は、三方向熱交換器６０で熱媒体および冷媒と熱交換して所定温度の湯となり、給湯端末１７へと流れる。

このように、三方向熱交換器６０に流入する熱媒体を冷媒で加熱しながら、水の加熱を行うことができる。よって、高温度域の熱媒体が少ない場合でも、三方向熱交換器６０に流入する熱媒体の温度を上昇させることができる。これにより、三方向熱交換器６０において水を加熱し、湯を生成することができ、使用性の高い給湯装置を実現することができる。

なお、給湯端末１７から流出する湯水の量が大きいと、ヒートポンプ装置３０において熱媒体が吸収する熱量よりも、給湯熱交換器１３で熱媒体が放出する熱量が多くなる場合がある。よって、給湯補助運転を実行する場合には、給湯補助運転を行わない場合と比較して、ヒートポンプ装置３０の加熱能力を大きくする（例えば、２０ｋＷ）ことが好ましい。

さらに、制御装置５０が、タンク１１内部の高温度域の熱媒体が所定値よりも少ないことを検知した状態で、給湯補助運転を実行する場合には、制御装置５０は、ヒートポンプ装置３０の加熱能力が最大となるように制御することが好ましい。

なお、給湯補助運転は、冷媒流路６０ａを流れる冷媒の流れ方向と、熱媒体流路６０ｂを流れる熱媒体の流れ方向とが、同一の方向となるので、ヒートポンプ装置３０の運転効率は低下する。よって、リモコンは、給湯補助運転を自動的に実行するか否かを選択する、選択手段を有していることが好ましい。すなわち、給湯装置が自動的に給湯補助運転を実行することを禁止する手段を有していることが好ましい。これにより、使用者が、給湯運転と比較して運転効率の低い給湯補助運転を実行するか否かを選択することができる。よって、給湯装置の使用性を向上させることができる。

また、本実施の形態における給湯装置は、硬度成分を多く含む水を使用可能である。その理由を以下に説明する。

一般的に地形が急峻で、河川の長さが短い日本では、河川を流れる水に溶解する硬度成分の量が少なく、水道管から供給される水が軟水である場所が多い。なお、地域によって、水中の硬度成分が多い場所も存在する。また、地下水は硬度成分を多く含む場合がある。

一方、地形が緩やかで、河川の長さが長い、例えば欧州や中国では、河川を流れる水に溶解する硬度成分の量が多く、日本と比較して水道管から供給される水が硬水である場合が多い。

この硬水には、例えば、炭酸カルシウム等の硬度成分が多く溶解している。この硬度成分は、水の温度が高くなるにつれて溶解度が減少し、スケールとして析出する性質を有する。これにより、給湯装置の高温部においてスケールが析出して流路に付着し、流路が閉塞してしまう場合がある。また、流路が閉塞しなくとも、流路にスケールが付着すると圧力損失が増大して、給湯装置の運転効率が悪化する。

例えば、硬度成分の１つである炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の溶解度は、図２に示すように、水の温度が上昇すると低下する傾向を有する。すなわち、水が高温になるほど、水中の硬度成分がスケールとして析出して、流路へ付着しやすい。

また、多くの硬度成分が含まれる水が供給され続ける状況では、スケールの析出とスケールの付着とが連続して生じるので、スケールが堆積しやすい。よって、スケールの析出は、給湯装置のうち高温の冷媒が流れる冷媒流路６０ａ近傍の熱媒体流路６０ｂで生じやすい。また、スケールの堆積は、硬度成分の多い水が熱媒体流路６０ｂに供給され続けることで生じやすい。

これに対し、本実施の形態の給湯装置は、熱媒体回路４を閉回路としている。従って、熱媒体回路４内の圧力が上昇し、配管２１から少量の熱媒体が排出された場合、熱媒体回路４に新たに水が補充される。

よって、熱媒体回路４を循環する熱媒体は、長期間入れ替わることなく使用され、新たな硬度成分が供給されないので、熱媒体流路６０ｂでのスケールの析出と堆積とを抑制することができる。

なお、三方向熱交換器６０の給湯流路６０ｃには常に新鮮な水が供給される。ここで、
カラン、浴槽、シャワーヘッドなどの給湯端末１７へ供給する湯の温度は、最大で５０度程度である。よって、熱媒体流路６０ｂと比較して温度が低い給湯熱交換器では、スケールの析出は生じにくい。

また、入水管１８は、三方向熱交換器６０よりも上流側の給湯回路１６から分岐して、タンク１１の下部に接続され、さらに、入水管１８には減圧弁１９が配置されている。給湯装置を運転することにより熱媒体が膨張し、熱媒体回路４の内部の圧力が上昇すると、膨張した熱媒体の一部が、圧力逃し弁２０を有する配管２１から放出される。熱媒体回路４の内部の熱媒体の量が減少し、熱媒体回路４の内部の圧力が一定値以上に低下すると、給湯回路１６から入水管１８へと水が流入し、熱媒体回路４に水（熱媒体）が補充される。これにより、熱媒体回路４の内部の圧力が自動的に調整される。よって、使用者が熱媒体を補充する必要がない。なお、減圧弁１９の代わりに閉止弁を用いた場合には、閉止弁を開放することで、圧力が一定値以上に低下した熱媒体回路４に水（熱媒体）を供給することができる。

なお、本実施の形態におけるヒートポンプユニット１には、圧縮機５、減圧装置６、蒸発器７、送風ファン９が配置されている。また、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、冷媒が流れる接続配管２３で接続される。よって、ヒートポンプユニット１は、空気調和機の室外機と同一の構成である。これにより、空気調和機の室外機と、ヒートポンプユニット１との共用を図ることができる。なお、冷媒が、エアコンで通常使用されているＲ４１０Ａ冷媒であると、施工時における接続配管２３の接続が容易になる。

また、ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とが冷媒が循環する接続配管２３で接続されているので、接続配管２３の内部の冷媒が凍結することがなく、また、凍結予防運転などを行う必要もない。

（実施の形態９）
図１０は、本発明の実施の形態９における給湯装置の三方向熱交換器６０の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態の給湯装置は、図１０に示すように、冷媒流路６０ａ、熱媒体流路６０ｂ、給湯流路６０ｃを有し、それぞれの流路が互いに接触するように構成された三方向熱交換器６０を備えている。これにより、冷媒流路６０ａを流れる冷媒と、熱媒体流路６０ｂを流れる熱媒体と、給湯流路６０ｃを流れる水とが互いに熱交換できるように構成されている。

次に、本実施の形態における給湯装置の動作を説明する。

加熱運転においては、冷媒が冷媒流路６０ａを流れるとともに、熱媒体が熱媒体流路６０ｂを流れる。これにより、冷媒と熱媒体とが互いに熱交換する。このとき、冷媒と熱媒体とは対向流となる。

一方、給湯運転においては、熱媒体が熱媒体流路６０ｂを流れるとともに、水が給湯流路６０ｃを流れる。これにより、熱媒体と水とが互いに熱交換する。このとき、熱媒体と水とは対向流となる。

また、給湯補助運転においては、冷媒が冷媒流路６０ａを流れ、熱媒体が熱媒体流路６０ｂを流れ、水が給湯流路６０ｃを流れる。これにより、給湯流路６０ｃを流れる水は、冷媒と熱媒体の双方から吸熱する。すなわち、高温高圧の冷媒と、高温の熱媒体の双方で水を加熱することができる。このとき、冷媒と熱媒体とは同一方向に流れ、冷媒および熱媒体と、給湯流路を流れる水とは対向流になる。これにより、タンク１１の内部の熱媒体が少ない場合にも湯を生成することができるので、給湯装置の使用性が向上する。

次に、応急給湯運転について説明する。応急給湯運転は、三方向熱交換器６０において、冷媒流路６０ａを流れる冷媒と給湯流路６０ｃを流れる水とが熱交換を行い、湯が生成されるものである。

タンク１１内部の高温度域の熱媒体が無い状態で給湯運転を行うと、熱交換器６０で行われる熱媒体と水との熱交換によっても、給湯回路１６を流れる水を十分に加熱できない。

制御装置５０は、給湯端末１７へ湯を供給する必要が生じた場合には、まず、タンク１１に取り付けられたサーミスタ２２ａ〜２２ｃによって、タンク１１内部の熱媒体の温度を検出し、この検出値と給湯端末１７へと供給する湯の温度とを比較する。なお、給湯端末１７に供給する湯の温度（設定温度）は、使用者がリモコン（図示せず）で設定してもよく、また、あらかじめ設定されていてもよい。

制御装置５０は、タンク１１内部の熱媒体の温度が、給湯端末１７へと供給される水の温度よりも低いことを判定すると、ヒートポンプ装置３０を動作させて、高温高圧の冷媒を三方向熱交換器６０に流入させる。これにより、三方向熱交換器６０の冷媒流路６０ａには高温高圧の冷媒が流れる。よって、三方向熱交換器６０において、冷媒流路６０ａを流れる冷媒と、給湯流路６０ｃを流れる水とが熱交換し、湯が生成される。このとき、図１０に示すように、冷媒と水とは対向流れとなる。

（実施の形態１０）
図１１は、本発明の実施の形態１０における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態における給湯装置は、ヒートポンプ装置３０、熱媒体回路４、給湯回路１６、入水管１８、配管２１が配置された一体ユニット２５を有している。これにより、接続配管が無いので、給湯装置を設置するときの施工時間を短縮することができる。また、接続配管がないことで、接続配管からの放熱を防ぐことができる。

本実施の形態の給湯装置は、二酸化炭素を使用している。冷媒回路３を循環する冷媒として、温暖化係数がゼロ（０）の二酸化炭素を使用することができる。二酸化炭素は、Ｒ４１０ＡやＲ３２などの従来使用されているＨＦＣ冷媒と比較して臨界点温度が低い。よって、二酸化炭素を冷媒として使用すると、冷媒回路３の高圧側の圧力が臨界点を超える超臨界サイクルが構成される。

これにより、Ｒ４１０ＡやＲ３２などのＨＦＣ冷媒と比較して熱媒体を高温（例えば、８５度）まで加熱することができる。また、熱媒体を高温まで加熱することができるので、タンク１１に蓄える熱量を増大させることができるとともに、タンク１１の小型化を図ることができる。

一方、二酸化炭素を冷媒として使用すると、冷媒回路３の高圧側の圧力は、ＨＦＣ冷媒を使用した場合と比較して高く（例えば、８ＭＰａ）なる。よって、冷媒配管の耐圧性を向上させる必要があり、特に施工が必要な接続配管の耐圧性を向上させる必要がある。一方、本実施の形態の給湯装置は、接続配管を有さない。よって、接続配管の耐圧性を考慮する必要が無い。

これにより、給湯装置を設置するときの施工作業を容易にすることができる。また、一体ユニット２５の内部に、冷媒回路３、熱媒体回路４、給湯回路１６が収容されているので、各構成部品を接続する配管を短くすることができる。さらに、一体ユニット２５の内部に収容された配管に断熱材を巻きつけることで放熱ロスを低減させ、給湯装置の運転効率を向上させることができる。

（実施の形態１１）
図１２は、本発明の実施の形態１１における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態における給湯装置は、熱媒体を圧送するポンプとして、可逆ポンプ３１を備えている。

可逆ポンプ３１は、熱媒体回路４の内部を流れる熱媒体の循環方向を反転させる機能を有する。すなわち、可逆ポンプ３１は、熱媒体の循環方向を反転させる切替装置として機能する。よって、切替弁を用いることなく、熱媒体の循環方向を変更することができる。

加熱運転において、制御装置５０は、図１２に示す実線矢印の方向に熱媒体が循環するように、可逆ポンプ３１を制御する。熱媒体回路４内の熱媒体は、タンク１１の下部、可逆ポンプ３１、三方向熱交換器６０、タンク１１の上部、の順に流れる。

このとき、制御装置５０は、三方向熱交換器６０に高温高圧の冷媒が流入するようにヒートポンプ装置３０を制御する。これにより、三方向熱交換器６０に流入する冷媒と熱媒体とが熱交換を行い、高温の熱媒体が生成される。生成された熱媒体は熱媒体回路４を流れ、タンク１１の上部からタンク１１内に流入する。よって、タンク１１の内部に高温の熱媒体が貯留される。なお、制御装置５０は、サーミスタ２２ｅの検出値が所定値となるように、可逆ポンプ３１とヒートポンプ装置３０とを制御してもよい。

給湯運転において、制御装置５０は、図１２に示す破線矢印の方向に熱媒体が循環するように可逆ポンプ３１を制御する。熱媒体回路４内の熱媒体は、タンク１１の上部、三方向熱交換器６０、可逆ポンプ３１、タンク１１の下部、の順に流れる。

熱媒体回路４の内部を流れる熱媒体は、三方向熱交換器６０において、給湯回路１６を流れる水と熱交換する。これにより、湯が生成される。

例えば、使用者が、リモコンによって給湯端末１７から流出する湯の温度を設定した場合、制御装置５０は、サーミスタ２２ｅによって給湯熱交換器１３に流入する温度を検出し、検出値に基づいて、サーミスタ２２ｄで検出される湯の温度が設定された温度となるように可逆ポンプ３１の回転数を制御することができる。ここで、制御装置５０は、サーミスタ２２ｄで検出される温度が、設定された温度よりも低い場合には、可逆ポンプ３１の回転数を減少させる。一方、制御装置５０は、サーミスタ２２ｄで検出される温度が、設定された温度よりも高い場合には、可逆ポンプ３１の回転数を増大させる。

なお、給湯端末１７で温度を調節することが可能な場合には、制御装置５０は、給湯端末１７へと供給される湯の温度を調整するために可逆ポンプ３１の回転数を適宜制御する必要はなく、所定の温度以上の湯を給湯端末１７へと供給すればよい。

給湯補助運転において、制御装置５０は、三方向熱交換器６０に高温高圧の冷媒が流入するようにヒートポンプ装置３０を制御する。また、制御装置５０は、図１２に示す破線矢印の方向に熱媒体が循環するように可逆ポンプ３１を制御する。熱媒体回路４内の熱媒体は、タンク１１の上部、三方向熱交換器６０、可逆ポンプ３１、タンク１１の下部、の順に流れる。

このように、可逆ポンプ３１によって熱媒体の循環方向を切り替えることにより、１つの熱媒体回路４と１つの可逆ポンプ３１によって、加熱運転と給湯運転と給湯補助運転とを実行することができる。

（実施の形態１２）
図１３は、本発明の実施の形態１２における給湯装置の概略構成図である。本実施の形態において実施の形態と同一の箇所については同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施の形態の給湯装置は、図１３に示すように、タンク１１の上部に接続され、流路を閉止および開放可能な閉止弁２６を有する供給管２７を備えている。

また、タンク１１は、タンク１１に貯留された熱媒体の量を検知する液面センサ２８を備えている。制御装置５０は、液面センサ２８によって熱媒体の量の減少を検知して、リモコンに表示して、使用者に通知を行うことができる。

さらに、熱媒体回路４は、タンク１１、切替弁１５、ポンプ１４、三方向熱交換器６０が環状に接続されて完結する閉回路である。これにより、三方向熱交換器６０には、硬度成分の多い水が流入することがない。よって、スケールの析出と堆積とを抑制することができる。なお、放熱器８とタンク１１の上部との間の熱媒体回路４には、熱媒体が膨張したときに、熱媒体回路４の内部の圧力を調整する膨張タンク２９が配置されている。

熱媒体の量が減少したときは、閉止弁２６を開放し、供給管２７からタンク１１の内部へと熱媒体を補充することができる。

熱媒体回路４には、熱媒体として不凍液が循環する。熱媒体としては、主成分が水であってもよく、また、水よりも高い比熱や熱伝導率を有する熱媒体であってもよい。例えば、ガリウム、インジウム、錫の共晶合金であるガリスタンを使用することができる。これにより、熱媒体回路４を流れる熱媒体が凍結することを防止することができる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、硬度成分を多く含む水が使用でき、小型化、低コスト化を実現することができるので、家庭用や業務用などの給湯装置に適用することができる。

１ ヒートポンプユニット
２ タンクユニット
３ 冷媒回路
４ 熱媒体回路
５ 圧縮機
６ 減圧装置
７ 蒸発器
８ 放熱器
８ｂ 熱媒体流路（加熱部）
９ 送風ファン
１１ タンク
１３ 給湯熱交換器
１４ ポンプ
１５ 切替弁（切替装置）
１６ 給湯回路
１７ 給湯端末
１８ 入水管
１９ 減圧弁
２０ 圧力逃し弁
２１ 配管
２６ 閉止弁
２７ 供給管
２８ 液面センサ
３０ ヒートポンプ装置（加熱装置）
３１ 可逆ポンプ（切替装置）
５０ 制御装置
６０ 三方向熱交換器

Claims (14)

1. 熱媒体を貯留するタンクの下部と上部とが熱媒体配管で環状に接続され、前記熱媒体が循環する熱媒体回路と、
   前記熱媒体を加熱する加熱装置と、
   前記熱媒体回路に配設され、前記熱媒体を循環させるポンプと、
   水道管から供給される水が給湯端末へと流れる給湯回路と、を備え、
   前記熱媒体回路を流れる前記熱媒体と前記給湯回路を流れる前記水との間で熱交換を行う熱交換器を設けたことを特徴とする、給湯装置。
2. 前記熱媒体回路に、前記加熱装置によって前記熱媒体が加熱される加熱部を設け、
   前記熱交換器を、前記熱媒体が流れる熱媒体流路と、前記水が流れる水流路とを有する給湯熱交換器とすることを特徴とする、請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記加熱装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器が環状に接続されて内部を冷媒が循環する冷媒回路を有するヒートポンプ装置であり、
   前記放熱器は、前記冷媒回路を流れる前記冷媒と前記熱媒体回路を流れる前記熱媒体との間で熱交換を行うように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の給湯装置。
4. 前記放熱器において、前記冷媒と前記熱媒体とが対向して流れる加熱運転と、
   前記給湯熱交換器において、前記熱媒体と前記水とが対向して流れる給湯運転と、
   を実行する制御装置を備えることを特徴とする、請求項３に記載の給湯装置。
5. 前記制御装置は、前記放熱器において前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させ、かつ、前記給湯熱交換器において前記熱媒体と前記水とを熱交換させる、給湯補助運転を実行することを特徴とする、請求項４に記載の給湯装置。
6. 前記加熱装置が、冷媒が循環する冷媒回路を有し、前記熱媒体を加熱するヒートポンプ装置であり、
   前記熱交換器を、前記冷媒回路を構成する冷媒流路と、前記熱媒体回路を構成する熱媒体流路と、前記給湯回路を構成する給湯流路と、を有する三方向熱交換器とすることを特徴とする、請求項１に記載の給湯装置。
7. 前記三方向熱交換器は、前記冷媒流路と前記熱媒体流路と前記給湯流路とが、互いに接触する構成であることを特徴とする、請求項６に記載の給湯装置。
8. 前記三方向熱交換器において、前記冷媒と前記熱媒体とが対向して流れる加熱運転と、
   前記三方向熱交換器において、前記熱媒体と前記水とが対向して流れる給湯運転と、
   を実行する制御装置を備えることを特徴とする、請求項７に記載の給湯装置。
9. 前記制御装置は、前記冷媒と前記熱媒体と前記水とを前記三方向熱交換器に流入させて前記水を加熱する給湯補助運転を実行することを特徴とする、請求項８に記載の給湯装置。
10. 前記タンク内に貯留される前記熱媒体の温度を検出するサーミスタを備え、
    前記制御装置は、前記給湯端末へと供給する湯の温度が、前記タンク内の前記熱媒体の前記温度よりも高い状態で、前記給湯端末に湯を供給する場合に、
    前記三方向熱交換器において、前記冷媒と前記水とが対向して流れる応急給湯運転を実行することを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の給湯装置。
11. 前記熱媒体回路は、前記熱媒体の循環方向を切り替える切替弁を有することを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の給湯装置。
12. 前記ポンプは、前記熱媒体の循環方向を反転させることが可能な可逆ポンプであることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の給湯装置。
13. 流路を閉止する閉止弁を有し、前記タンクの上方に接続される供給管を備えることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の給湯装置。
14. 減圧弁または流路を閉止する閉止弁を有し、前記三方向熱交換器よりも上流側の前記給湯回路から分岐して前記タンクの前記下部に接続される入水管を備えることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の給湯装置。