JP2020060359A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加温した湯水を貯湯タンク内に戻している際にユーザによる出湯操作があった場合に、出湯される湯水の温度が不安定となるのを防止する。【解決手段】水冷媒熱交換器１５にて加温された湯水を貯湯タンク２へ給湯するヒートポンプ給湯機１において、水冷媒熱交換器１５の水側からの湯水を、配管６ｄ及び配管８ｄを介して貯湯タンク２に戻すのか、若しくは、配管６ｅを介して貯湯タンク２に戻すのか、を切り替える三方弁１０Ｄを有する。貯湯制御部４２０の戻し制御部４２０Ｂは、給湯処理の開始後予め定められた所定期間が経過するまでは水冷媒熱交換器１５からの湯水を必ず配管６ｅを介し貯湯タンク２の下部へと導入し、所定期間が経過してから配管６ｄを介し貯湯タンク２の高さ方向中間部へと導入するように、三方弁１０Ｄを切り替える。これにより、出湯操作があった場合でも出湯される湯水の温度が不安定となるのを防止する。【選択図】図１１

Description

この発明は、貯湯タンクへ給湯する給湯処理を行う貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、特許文献１記載のように、室内熱交換器において室内空気から吸熱した熱を利用して、水冷媒熱交換器において貯湯タンクへの湯水の加温（給湯処理）を行うものがあった。

前記の従来技術では、２つの戻し管が貯湯タンクに接続されている。すなわち、貯湯タンクの下部に接続された戻し管（下側流路）と、貯湯タンクの前記下部以外の部分（例えば上部）に接続された戻し管（上側流路）とが設けられ、それらの分岐点に設けられた切替弁（三方弁）によって、水冷媒熱交換器（放熱器）の水側からの湯水をいずれの戻し管から貯湯タンクへ戻すか、を切り替え可能となっている。

特開２００９−２８１６２８号公報

ところで、前記従来技術のように、貯湯タンクの下部に接続された戻し管（以下適宜、「第１戻し管」という）と、貯湯タンクの下部以外の部分に接続された戻し管（以下適宜、「第２戻し管」という）と、を切り替える構成において、配管レイアウト又はその他の理由により、貯湯タンクの当該下部以外の部分に接続された前記第２戻し管と、貯湯タンクの当該下部以外の部分から湯水を取り出すための取り出し管とが、部分的に共用される場合があり得る。

この場合、前記切替弁の切替により前記第２戻し管を介し前記湯水を貯湯タンク内に戻っているその最中に、例えばユーザによる適宜の出湯操作に対応して前記取り出し管を介した貯湯タンクからの湯水の取り出しが行われた場合、前記水冷媒熱交換器の水側→第２戻し管→貯湯タンクと戻る湯水の流れが、前記のように貯湯タンク→取り出し管を経て出湯される湯水の流れの影響を受けることとなる。

このとき特に、前記水冷媒熱交換器にて前記湯水と熱交換する冷媒循環回路において、例えば前記給湯処理の開始直後等の冷凍サイクルが安定していない間は、貯湯タンクへと戻る湯水の流れが前記の影響を受けた際、前記水冷媒熱交換器から流出する湯水の流量（いわゆる沸上流量）が安定しなくなる可能性がある。その結果、前記出湯される湯水の温度も安定しなくなるおそれがあるという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、冷媒と水との熱交換を行う、凝縮器として機能する水冷媒熱交換器と、前記冷媒と空気との熱交換を行う、蒸発器として機能する空気熱交換器と、前記水冷媒熱交換器及び前記空気熱交換器に接続される圧縮機と、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに接続され、湯水を出湯する出湯管と、を有し、前記水冷媒熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを湯水配管で環状に接続して湯水循環回路を形成し、前記水冷媒熱交換器の冷媒側と、前記圧縮機と、前記空気熱交換器とを、冷媒配管で接続して冷媒循環回路を形成し、前記圧縮機の吐出側に対し前記水冷媒熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された前記空気熱交換器の入口側に対し、前記水冷媒熱交換器の出口側を連通し、前記水冷媒熱交換器にて加温された湯水を前記貯湯タンクへ給湯する給湯処理を行う、貯湯式給湯装置において、前記出湯管は、前記貯湯タンクの上下方向中間部に接続され、当該貯湯タンク内の湯水を取り出す中温水取り出し管を備えており、前記湯水循環回路は、前記貯湯タンクの下部に接続され、当該貯湯タンク内へ湯水を戻す低温水戻し管と、前記貯湯タンク側が前記中温水取り出し管に接続され、前記中温水取り出し管を介して当該貯湯タンク内へ湯水を戻す中温水戻し管と、前記低温水戻し管と前記中温水戻し管との分岐点に設けられ、前記水冷媒熱交換器の水側からの湯水を、前記低温水戻し管又は前記中温水戻し管のいずれに導入するか切り替え可能な切替弁と、を備えており、かつ、前記切替弁を、前記給湯処理の開始後予め定められた所定期間が経過するまでは前記湯水を前記低温水戻し管に導入するように切り替えると共に、前記給湯処理の開始後前記所定期間が経過した後は前記湯水を前記中温水戻し管に導入するように切り替える、戻し切替制御手段を設けたものである。

また、請求項２では、前記水冷媒熱交換器の水側から前記湯水配管へ流出する湯水の温度を検出する沸上温度検出手段をさらに有し、前記所定期間は、前記給湯処理の開始後、前記沸上温度検出手段の検出値が所定の目標値に達するまでの経過時間よりも長い期間である。

また、請求項３では、前記所定期間は、前記給湯処理の開始後、前記冷媒循環回路を流れる冷媒の冷凍サイクルが安定したとみなせる安定タイミングまでの経過時間よりも長い時間である。

また、請求項４では、前記圧縮機の回転数を制御する圧縮機制御手段と、前記湯水配管内に前記湯水を循環させる循環ポンプと、前記沸上温度検出手段の検出値と前記目標値との偏差に応じて前記循環ポンプの回転数を制御するポンプ制御手段と、前記安定タイミングは、前記ポンプ制御手段により制御される前記循環ポンプの回転数が、予め定められたしきい値以上となったタイミングである。

また、請求項５では、前記空気熱交換器は、前記冷媒と室内空気との熱交換を行う室内熱交換器であり、かつ、前記圧縮機に対し前記水冷媒熱交換器と並列に接続され、前記冷媒と外気との熱交換を行うヒートポンプ熱交換器と、前記圧縮機の吐出側に対し前記ヒートポンプ熱交換器の入口側を連通するとともに前記室内熱交換器の入口側に対し前記ヒートポンプ熱交換器の出口側を連通する大気排熱冷房モードと、前記圧縮機の吐出側に対し前記水冷媒熱交換器の入口側を連通するとともに前記室内熱交換器の入口側に対し前記水冷媒熱交換器の出口側を連通して前記給湯処理を行う排熱利用冷房モード、とを切替可能なモード切替手段と、を設けたものである。

この発明の請求項１によれば、前記圧縮機の吐出側に対し前記水冷媒熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された前記空気熱交換器の入口側に対し、前記水冷媒熱交換器の出口側が連通される。圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスが水冷媒熱交換器（凝縮器として機能）で放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後空気熱交換器（蒸発器として機能）で蒸発することで空気から吸熱して圧縮機へと戻る。

一方このとき、前記水冷媒熱交換器の水側は、湯水配管を介して貯湯タンクと環状に接続され、湯水循環回路を構成している。このため、前記のように圧縮機吐出側→水冷媒熱交換器→空気熱交換器→圧縮機吸入側の経路の冷凍サイクルが形成されるとき、前記のようにして空気熱交換器（蒸発器として機能）において空気から吸熱した後に圧縮機から吐出された高温ガスの熱を、水冷媒熱交換器（凝縮器として機能）において前記水側に放熱することができる。これにより、前記熱交換により得た受熱を利用して、湯水配管を介した貯湯タンクへの湯水の加温（給湯処理）を行うことができる。

ここで、請求項１によれば、前記のように湯水の加温を行うために、前記湯水循環回路において、低温水戻し管と中温水戻し管とが設けられている。前記低温水戻し管は貯湯タンクの下部に接続され貯湯タンク内へ湯水（低温水）を戻すように構成されており、前記中温水戻し管は貯湯タンクの高さ方向中間部に接続され貯湯タンク内へ湯水（中温水）を戻すように構成されている。そして、前記低温水戻し管と前記中温水戻し管との分岐点に切替弁が設けられ、前記水冷媒熱交換器の水側からの湯水を低温水戻し管及び中温水戻し管のいずれに導入するかを切り替え可能となっている。

このとき、本願発明の請求項１の固有の構成として、前記貯湯タンク内の湯水（中温水）を取り出す中温水取り出し管が貯湯タンクの上下方向中間部に接続され、その中温水取り出し管に対し前記中温水戻し管が接続されている（言い換えれば中温水を貯湯タンクから取り出すための配管と中温水を貯湯タンク内に戻すための配管とが、部分的に共用されている）。この場合、前記切替弁の切替により前記中温水戻し管を介し前記湯水を貯湯タンク内に戻す場合には、前記中温水取り出し管を通って湯水が貯湯タンク内へ戻ることになる。

この結果、前記のようにして湯水が貯湯タンク内に戻っているその最中に、例えばユーザによる適宜の出湯操作に対応して中温水取り出し管を介した貯湯タンクからの中温水の取り出しが行われた場合、前記湯水循環回路において水冷媒熱交換器→中温水戻し管→中温水取り出し管→貯湯タンクと戻る湯水の流れが、前記のように貯湯タンク→中温水取り出し管を経て出湯される湯水の流れの影響を受けることとなる。特に、前記湯水循環回路の湯水の流れと水冷媒熱交換器において熱交換をする冷媒が循環する前記冷媒循環回路において、（例えば前記給湯処理の開始直後等の）冷凍サイクルが安定していない間は、貯湯タンクへと戻る湯水の流れが前記の影響を受けた際、前記水冷媒熱交換器から流出する湯水の流量（いわゆる沸上流量）が安定しなくなる可能性がある。その結果、前記出湯される湯水の温度も安定しなくなるおそれがある。

そこで、請求項１によれば、前記切替弁を制御する戻し切替制御手段が設けられる。すなわち、戻し切替制御手段の制御により、前記切替弁は、前記給湯処理の開始後、予め定められた所定期間が経過するまでは、水冷媒熱交換器からの湯水を必ず前記低温水戻し管へと導入する。そして、前記所定期間が経過したら、水冷媒熱交換器からの湯水を前記中温水戻し管へと導入する。このような制御の結果、前記所定期間を適宜に設定することにより、少なくとも前記冷媒循環回路の冷凍サイクルが安定するまでの間は、前記水冷媒熱交換器から貯湯タンクと戻る湯水の流れと前記貯湯タンクから出湯される湯水の流れとの干渉による、前記影響の発生を防止することができる。この結果、湯水が貯湯タンク内に戻っているときに貯湯タンクからの中温水の取り出しが行われる場合であっても、前記水冷媒熱交換器からの前記沸上流量を安定化し、出湯される湯水の温度の安定化を図ることができる。

また、請求項２によれば、少なくとも水冷媒熱交換器の水側から流出する湯水の温度が目標値（目標沸上温度）に達してから後のタイミングにおいて前記切替弁の切り替えを行う。これにより、少なくとも、前記冷媒循環回路の冷凍サイクルが安定するまでの間は、前記干渉による影響の発生を確実に防止することができる。

また、請求項３によれば、少なくとも、前記冷媒循環回路の冷凍サイクルが安定するまでの間は、前記干渉による影響の発生を確実に防止することができる。

また、請求項４によれば、圧縮機制御手段が圧縮機を制御し、ポンプ制御手段が湯水を循環させる循環ポンプを制御する。例えば前記の給湯処理の開始直後等においては、圧縮機の回転数は比較的低く、水冷媒熱交換器の水側から流出する湯水の温度と目標温度との偏差を小さくするために循環ポンプの回転数も比較的小さくされる。その後、時間の経過とともに圧縮機の回転数も徐々に高くなり、前記偏差を小さくするための前記循環ポンプの回転数も徐々に大きくなる。したがって、この循環ポンプの回転数に関するしきい値を適宜に設定することで、前記循環ポンプの回転数が前記しきい値以上となったタイミングで、前記冷凍サイクルが十分に安定化したとみなすことができる。

また、請求項５によれば、冷房運転を２つのモード（大気排熱冷房モード、排熱利用冷房モード）で行うことができる。前記排熱利用冷房モードでは、前記したような、圧縮機吐出側→水冷媒熱交換器→室内熱交換器→圧縮機吸入側の経路での冷凍サイクルが実現される。

その一方、大気排熱冷房モードでは、前記圧縮機の吐出側に対しヒートポンプ熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された前記空気熱交換器としての室内熱交換器の入口側に対し、前記ヒートポンプ熱交換器の出口側を連通する。この場合、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスがヒートポンプ熱交換器（凝縮器として機能）で外気へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後室内熱交換器（蒸発器として機能）で蒸発することで室内空気から吸熱して圧縮機へと戻る、通常の冷房運転を実現することができる。

本発明の実施の一形態における冷暖房機能付き給湯機全体の回路構成図 室外機制御部の機能的構成図 熱交換制御部の機能的構成図 室内機制御部の機能的構成図 貯湯制御部の機能的構成図 ヒーポン制御部の機能的構成図 大気排熱による通常冷房運転時の作動を説明する図 排熱利用給湯運転時の作動の例を説明する図 排熱利用給湯運転時の作動の別の例を説明する図 貯湯タンクへ戻る流れと貯湯タンクから出湯する流れとの干渉を説明する図 配管８ｄを介した出湯状態の時間推移、排熱利用給湯運転の運転状態の時間推移、沸上温度センサで検出される沸上温度Ｔｂの時間推移、戻し制御部の制御により切り替えられる三方弁の切替位置の時間推移、沸上ポンプによる加熱循環回路での循環流量Ｖの時間推移、を説明する図 室外機制御部、貯湯制御部、室内機制御部、熱交換制御部、ヒーポン制御部によって実行される処理手順を表すフローチャート図

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。

本実施形態の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機１（貯湯式給湯装置に相当）全体の回路構成を図１に示す。

図１において、本実施形態のヒートポンプ給湯機１は、貯湯タンク２を備えた貯湯ユニット１００と、エアコン室外機としての室外機ユニット３００と、エアコン室内機としての室内機ユニット２００と、熱交換ユニット４００と、ヒートポンプユニット５００と、を有している。

前記熱交換ユニット４００は、冷媒を流通させる冷媒側の流路１５ｂと水側の流路１５ａとを有し、高温高圧の冷媒と貯湯タンク２内の湯水とを熱交換する水冷媒熱交換器１５と、沸上ポンプ１９（循環ポンプに相当）と、を備えている。すなわち、前記水冷媒熱交換器１５の前記水側の流路１５ａと前記貯湯タンク２とが湯水配管としての加熱往き管５及び加熱戻り管６によって環状に接続され、前記貯湯ユニット１００及び熱交換ユニット４００内で湯水循環回路としての加熱循環回路４が形成されている。

加熱往き管５は、配管５ａ、配管５ｂを備えており、前記配管５ｂは前記貯湯タンク２の下部に接続されている。

加熱戻り管６は、配管６ａ、配管６ｂ、配管６ｃ、配管６ｄ（中温水戻し管に相当）、配管６ｅ（低温水戻し管に相当）を備えており、配管６ｂ，６ｃは、三方弁１０Ｃを介し、配管６ａから分岐して接続されている。前記配管６ｂは前記貯湯タンク２の上部に接続され、前記配管６ｄ，６ｅが、三方弁１０Ｄ（切替弁に相当）を介し、前記配管６ｃから分岐して接続されている。配管６ｄの貯湯タンク２側は、後述の配管８ｄに接続されている。配管６ｅは、前記貯湯タンク２の下部に接続されて貯湯タンク２に水を給水する給水管７に接続されている。給水管７からは給水バイパス管９が分岐して設けられている。

前記沸上ポンプ１９は、前記配管５ａの途中に設けられ、前記水側の流路１５ａを介し前記加熱往き管５からの湯水を前記加熱戻り管６へ流通させつつ、貯湯タンク２の湯水を循環させる。なお、前記加熱往き管５には、前記水冷媒熱交換器１５の前記水側の流路１５ａに流入する入水温度Ｔ１（湯水の入口温度）を検出する入水温度センサ２３が設けられ、前記加熱戻り管６には、前記水側の流路１５ａから前記貯湯タンク２に向かって流出する沸上温度Ｔｂを検出する沸上温度センサ２４（沸上温度検出手段に相当）が設けられている。

前記貯湯タンク２にはまた、貯湯されている湯水を出湯する出湯管８が接続されており、出湯管８は、配管８ａ、配管８ｂ（中温水取り出し管に相当）、配管８ｃ、配管８ｄ（中温水取り出し管に相当）を備えている。前記配管８ａは、前記貯湯タンク２の上部に接続されており、貯湯タンク２内の上部付近にある、相対的に高温の湯水（以下適宜、単に「高温水」という）を取り出して混合弁１０Ｂへと導く。前記配管８ｄは、前記貯湯タンク２の高さ方向中間部に接続され、貯湯タンク２内のうち上下方向中間部にある、相対的に高温でも低温でもない中温域の湯水（以下適宜、単に「中温水」という）を取り出す。この配管８ｄに対し、前記配管８ｂの貯湯タンク２側が分岐点Ｂを介し接続されている。この配管８ｂの反貯湯タンク２側は前記混合弁１０Ｂに接続されている。すなわち、配管８ａ及び配管８ｂは、混合弁１０Ｂを介し配管８ｃへと合流するように接続されている。前記混合弁１０Ｂは、配管８ａからの高温水と配管８ｄ及び配管８ｄからの中温水を所望の割合で混合し、配管８ｃへと導出する。

このとき、前記したように、前記分岐点Ｂに前記配管６ｄの貯湯タンク２側が接続されている。これにより、前記水冷媒熱交換器１５の前記水側の流路１５ａから、前記配管６ａ、配管６ｃを介し前記配管６ｄに導入された湯水は、前記配管８ｄを介して貯湯タンク２内へと戻される。この結果、前記三方弁１０Ｄは、前記水側の流路１５ａからの湯水を、前記配管６ｄ及び配管８ｄを介して貯湯タンク２の高さ方向中間部に戻すのか、若しくは、前記配管６ｅを介して貯湯タンク２の下部に戻すのか、を切り替える機能を有する。

なお、配管８ｃと前記給水バイパス管９とが、混合弁１０Ａを介し出湯管１１へ合流するように接続されている。出湯管１１には、混合弁１０Ａで混合後の給湯温度を検出する給湯温度センサ３７が設けられている。混合弁１０Ａは、給湯温度センサ３７の検出結果に基づき、前記配管８ｃからの湯水と前記給水バイパス管９からの水とを混合して給湯設定温度の湯とする。

なお、貯湯タンク２の側面には、貯湯タンク２内の湯水の温度（貯湯温度）をそれぞれ検出し前記湯水の加熱状況（言い替えれば貯湯状況）を検知するための貯湯温度センサ１２が上下にわたり複数設けられている。

一方、前記水冷媒熱交換器１５において前記貯湯タンク２内の湯水と熱交換（詳細は後述）可能な冷媒循環回路３０（後述の冷媒配管１８、冷媒配管２５、冷媒配管２６を含む）が、前記熱交換ユニット４００、前記室外機ユニット３００、及び前記室内機ユニット２００にわたって設けられている。

すなわち、前記室外機ユニット３００においては、冷媒を圧縮する圧縮機１４と、四方弁３１と、前記冷媒と外気との熱交換により凝縮器又は蒸発器として選択的に機能（詳細は後述）するヒートポンプ熱交換器としての室外熱交換器１７とが、前記冷媒配管１８によって接続されている。なお、室外熱交換器１７には、前記室外熱交換器１７に外気を通じるための室外ファン６７が設けられている。

詳細には、前記冷媒配管１８は、圧縮機１４の吐出側となる配管部１８ａと、前記圧縮機１４の吸入側となる配管部１８ｃと、暖房運転時において前記四方弁３１を介し前記配管部１８ａに接続される配管部１８ｂとを含んでいる。また前記冷媒配管１８は、前記暖房運転時における前記室外熱交換器１７の圧縮機１４側を前記四方弁３１を介し前記配管部１８ｃに接続する配管部１８ｄ，１８ｅと、前記室外熱交換器１７の反圧縮機１４側に接続される配管部１８ｆと、を含んでいる。前記配管部１８ｅは、二方弁１２２を備えており、前記配管部１８ｆは、第１開閉弁としての全閉機能付きの膨張弁１１３を備えている。

前記四方弁３１は４つのポートを備える弁であり、前記冷媒配管１８のうち（冷媒主経路を構成する）前記配管部１８ｂ，１８ｄ用の２つのポートのそれぞれに対して、残りの前記配管部１８ａ，１８ｃ用の２つのポートのいずれを連通するかを切り替える。前記配管部１８ａ，１８ｃ用の２つのポートどうしは、ループ状に配置された前記配管部１８ａ，１８ｃからなる冷媒副経路によって接続されており、この冷媒副経路上に前記圧縮機１４が設けられている。例えば四方弁３１は、暖房側へ切り替えられた場合は、前記圧縮機１４の吐出側である前記配管部１８ａを後述の室内熱交換器２７の入口側である前記配管部１８ｂに連通させ、冷房側へ切り替えられた場合は、前記配管部１８ａを前記室外熱交換器１７側である前記配管部１８ｄ，１８ｅに連通させる。

一方、前記熱交換ユニット４００においては、前記冷媒の流路となる冷媒配管２５が備えられており、前記水冷媒熱交換器１５の前記冷媒側の流路１５ｂが、前記冷媒配管２５に接続されている。

詳細には、前記冷媒配管２５は、前記配管１８ｄと前記水冷媒熱交換器１５（詳細には前記冷媒側の流路１５ｂ）の一方側とを接続する配管部２５ａと、前記水冷媒熱交換器１５（詳細には前記冷媒側の流路１５ｂ）のうち前記配管部２５ａの反対側である他方側と前記配管１８ｆとを接続する配管部２５ｂと、を含んでいる。前記配管部２５ａは、前記四方弁３１と前記水冷媒熱交換器１５の前記一方側とを開閉可能な第２開閉弁としての二方弁１２１を備えており、前記配管部２５ｂは全閉機能付きの膨張弁１１１を備えている。

一方、前記室内機ユニット２００においては、前記冷媒の流路となる冷媒配管２６が備えられており、前記冷媒と室内空気との熱交換により凝縮器又は蒸発器として選択的に機能（詳細は後述）する室内熱交換器２７（空気熱交換器に相当）が前記冷媒配管２６に接続されている。なお、室内熱交換器２７には、前記室内熱交換器２７に室内空気を通じるための室内ファン７７が設けられている。

詳細には、前記冷媒配管２６は、前記配管１８ｂに連通して設けられ、前記室内熱交換器２７のうち暖房運転時等における入口側に接続される配管部２６ａと、前記室内熱交換器２７の暖房運転時等における出口側を前記配管１８ｆに接続する配管部２６ｂと、を含んでいる。

また、前記ヒートポンプユニット５００は、冷媒を流通させる冷媒側の流路１１５ｂと水側の流路１１５ａとを有し、高温高圧の冷媒と貯湯タンク２内の湯水とを熱交換可能な水冷媒熱交換器１１５と、沸上ポンプ１１９と、を備えている。すなわち、前記加熱往き管５の配管５ａに設けた三方弁１０Ｆから分岐して設けられた配管１０５ａが前記水冷媒熱交換器１１５の前記水側の流路１１５ａの一方側（図示下側）と接続されるとともに、前記加熱戻り管６の配管６ａから分岐して設けられた配管１０６ａが前記水側の流路１１５ａの他方側（図示上側）に接続されており、これら配管１０６ａ，１０５ａ（湯水配管に相当）によって前記ヒートポンプユニット５００内で湯水循環回路としての加熱循環回路１０４が形成されている。前記沸上ポンプ１１９は、前記配管１０５ａの途中に設けられ、前記水側の流路１１５ａを介し前記加熱往き管５からの湯水を前記加熱戻り管６へ流通させつつ、貯湯タンク２の湯水を循環させることができる。

また、ヒートポンプユニット５００には、前記水冷媒熱交換器１１５において前記貯湯タンク２内の湯水と熱交換可能な冷媒循環回路１３０が設けられている。すなわち、前記冷媒循環回路１３０において、冷媒を圧縮する圧縮機１１４と、前記冷媒と外気との熱交換により凝縮器又は蒸発器として選択的に機能する室外熱交換器１１７（空気熱交換器に相当）と、膨張弁１２３とが、前記冷媒配管１１８によって接続されている。なお、室外熱交換器１１７には、前記室外熱交換器１１７に外気を通じるための室外ファン１６７が設けられている。

ここで、前記冷媒循環回路３０，１３０内には、冷媒として例えばＲ３２冷媒が用いられ、ヒートポンプサイクルを構成している。なお、冷媒はＨＦＣ冷媒やＨＦＯ冷媒、二酸化炭素冷媒であってもよい。そして、前記冷媒配管１８において、前記配管部１８ａには、圧縮機１４から吐出される冷媒吐出温度Ｔｏｕｔを検出する吐出温度センサ２０が設けられ、前記配管部１８ｃには、圧縮機１４へ吸入される冷媒の冷媒吸入温度Ｔｉｎを検出する吸入温度センサ３２が設けられている。なお、前記室外熱交換器１７には、外気温度Ｔａｉｒを検出する外気温度センサ２２が設けられている。これらのセンサ２０，３２，２２の検出結果は、室外機ユニット３００に設けられた室外機制御部４１０に入力され、さらに適宜、貯湯ユニット１００に設けられた貯湯制御部４２０や室内機ユニット２００に設けられた室内機制御部４３０や熱交換ユニット４００に設けた熱交換制御部４４０やヒートポンプユニット５００に設けたヒーポン制御部４５０へも入力される（室外機制御部４１０を介し受信しても良いし、センサ２０，３２，２２から直接受信してもよい）。

また、前記熱交換ユニット４００の前記冷媒配管２５において、前記配管部２５ｂには、前記冷媒側の流路１５ｂから流出し前記膨張弁１１１に向かう冷媒流出温度Ｔ２（第３検出値）を検出する流出温度センサ２１が設けられている。なお、前記水冷媒熱交換器１５には、前記冷媒が前記冷媒側の流路１５ｂにおいて凝縮する際の冷媒凝縮温度を検出する凝縮温度センサ３３が設けられている。これらのセンサ２１，３３の検出結果は、熱交換ユニット４００に設けられた前記熱交換制御部４４０に入力され、さらに適宜、前記室外機制御部４１０や前記室内機制御部４３０や前記貯湯制御部４２０や前記ヒーポン制御部４５０へも入力される（熱交換制御部４４０を介し受信しても良いし、センサ２１，３３から直接受信してもよい）。

また、室内機ユニット２００の前記冷媒配管２６において、前記室内熱交換器２７には、空調対象空間の室内温度Ｔｒ（実室温に相当）を検出する室内温度センサ３４が設けられている。このセンサ３４の検出結果は、室内機ユニット２００に設けられた室内機制御部４３０に入力され、さらに適宜、前記室外機制御部４１０や前記貯湯制御部４２０や前記熱交換制御部４４０や前記ヒーポン制御部４５０へも入力される（室内機制御部４３０を介し受信しても良いし、センサ３４から直接受信してもよい）。

そして、前記貯湯ユニット１００の前記貯湯制御部４２０、前記熱交換ユニット４００の前記熱交換制御部４４０、前記室外機ユニット３００の前記室外機制御部４１０、前記室内機ユニット２００の前記室内機制御部４３０、及び、前記ヒートポンプユニット５００の前記ヒーポン制御部４５０は、互いに通信可能に接続されており、前記各センサの検出結果に基づき、相互に連携しつつ、前記貯湯ユニット１００、前記熱交換ユニット４００、前記室外機ユニット３００、前記室内機ユニット２００、前記ヒートポンプユニット５００内の各機器・アクチュエータの動作を制御する。

このとき、前記室内機ユニット２００は、リモコン等の適宜の操作部６０（以下単に「リモコン６０」と称する）によって操作可能である。すなわち、リモコン６０は、例えば前記室内機制御部４３０に対し情報送受信可能に接続されており、ユーザは、このリモコン６０を適宜に手動操作することにより、いずれの運転を行うかの運転指示、すなわち、大気排熱の冷房運転（以下適宜、「通常冷房運転」等という）、排熱利用給湯の冷房運転（以下適宜、「排熱利用給湯運転」等という）、大気吸熱の暖房運転（以下適宜、「通常暖房運転」等という）等、のいずれを行うかを指示することができる。これらのリモコン６０からの指示内容は、室内機ユニット２００に設けられた前記室内機制御部４３０に入力され、さらに適宜、前記室外機制御部４１０や前記熱交換制御部４４０や前記貯湯制御部４２０やヒーポン制御部４５０へも入力される（室内機制御部４３０を介し受信しても良いし、リモコン６０から直接受信してもよい）。

次に、前記室外機ユニット３００に備えられた前記室外機制御部４１０について説明する。室外機制御部４１０は、詳細な図示を省略するが、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えている。この室外機制御部４１０の機能的構成を図２により説明する。

図２に示すように、前記室外機制御部４１０は、四方弁制御部４１０Ａと、圧縮機制御部４１０Ｂ（圧縮機制御手段に相当）と、膨張弁制御部４１０Ｃと、室外ファン制御部４１０Ｄと、二方弁制御部４１０Ｅと、を機能的に備えている。

四方弁制御部４１０Ａには、前記リモコン６０により指示された、いずれの運転を行うかの運転指示と、前記貯湯温度センサ１２により検出された前記貯湯温度とが入力される。

四方弁制御部４１０Ａは、前記運転指示と、前記貯湯温度に対応した前記湯水の加熱状況（貯湯状況）とに応じて、実際にヒートポンプ給湯機１をどのような運転態様（前記の通常冷房運転、排熱利用給湯運転、排熱併用給湯運転、通常暖房運転、排熱利用暖房運転、暖房サイクル除霜アシスト運転、アシスト暖房運転、冷房サイクル除霜アシスト運転）で運転するかを決定し、対応する運転情報を、前記圧縮機制御部４１０Ｂ、膨張弁制御部４１０Ｃ、室外ファン制御部４１０Ｄ、二方弁制御部４１０Ｅ、及び、貯湯制御部４２０、室内機制御部４３０、熱交換制御部４４０、ヒーポン制御部４５０に出力する。また、四方弁制御部４１０Ａは、前記決定された運転態様に対応する開閉信号を四方弁３１へ出力し、四方弁３１を切り替える（詳細な制御内容は後述）。

圧縮機制御部４１０Ｂには、前記外気温度センサ２２により検出された前記外気温度Ｔａｉｒと、前記室内温度センサ３４により検出された前記室内温度Ｔｒと、前記リモコン６０により設定されたエアコン設定温度Ｔｃｏｎ（目標室温に相当）とが入力される（直接入力される場合のほか、前記の間接的な入力も含む。以下同様）。圧縮機制御部４１０Ｂは、前記のようにして四方弁制御部４１０Ａから入力される前記運転情報に応じて、入力された前記の温度及び設定のうち少なくとも１つに基づき、前記圧縮機１４の回転数を制御する。本実施形態では特に、前記室内温度Ｔｒと前記エアコン設定温度Ｔｃｏｎとの偏差に応じて、前記圧縮機１４の回転数を制御する。なおこのときの圧縮機１４の回転数（制御値）は、後述の熱交換制御部４４０の膨張弁制御部４４０Ｂにも出力される（図示省略）

膨張弁制御部４１０Ｃには、前記吐出温度センサ２０により検出された前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔと、前記流出温度センサ２１により検出された前記冷媒流出温度Ｔ２と、前記吸入温度センサ３２により検出された前記冷媒吸入温度Ｔｉｎとが入力される。膨張弁制御部４１０Ｃは、前記四方弁制御部４１０Ａからの前記運転情報に応じて、前記の入力された温度のうち少なくとも１つに基づき、前記膨張弁１１３の開度を制御する（詳細な制御内容は後述）。

二方弁制御部４１０Ｅは、前記四方弁制御部４１０Ａからの前記運転情報に応じて、前記二方弁１２２の開閉を制御する（詳細な制御内容は後述）。

室外ファン制御部４１０Ｄには、前記外気温度センサ２２により検出された前記外気温度Ｔａｉｒが入力される。室外ファン制御部４１０Ｄは、前記四方弁制御部４１０Ａからの前記運転情報に応じて、前記外気温度Ｔａｉｒに基づき、前記室外ファン６７の回転数を制御する。

なお、前記運転態様の決定は、貯湯制御部４２０や室内機制御部４３０や熱交換制御部４４０やヒーポン制御部４５０で行っても良い。この場合は、それら貯湯制御部４２０や室内機制御部４３０や熱交換制御部４４０やヒーポン制御部４５０から、決定された運転態様に対応した前記運転情報が室外機制御部４１０に入力され、その入力された運転情報に応じて四方弁制御部４１０Ａ、圧縮機制御部４１０Ｂ、膨張弁制御部４１０Ｃ、室外ファン制御部４１０Ｄ、二方弁制御部４１０Ｅが各種制御を行う。

次に、前記熱交換ユニット４００に備えられた前記熱交換制御部４４０について説明する。熱交換制御部４４０は、前記室外機制御部４１０同様、記憶部と制御部とを備えており、その機能的構成を図３により説明する。

図３に示すように、前記熱交換制御部４４０は、ポンプ制御部４４０Ａ（ポンプ制御手段に相当）と、膨張弁制御部４４０Ｂと、二方弁制御部４４０Ｃとを機能的に備えている。

ポンプ制御部４４０Ａには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記沸上温度センサ２４により検出された前記沸上温度Ｔｂとが入力される。ポンプ制御部４４０Ａは、前記のようにして室外機制御部４１０から入力される前記運転情報に応じて、入力された前記沸上温度Ｔｂに基づき、前記沸上ポンプ１９の回転数を制御する。本実施形態では特に、前記沸上温度Ｔｂと、予め定められた目標沸上温度（目標値に相当）との偏差に応じて、前記沸上ポンプ１９の回転数を制御する。

膨張弁制御部４４０Ｂには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記外気温度センサ２２により検出された前記外気温度Ｔａｉｒと、前記室外機制御部４１０の前記圧縮機制御部４１０Ｂから入力された前記圧縮機１４の回転数（制御値。但し公知の手法で検出された実際の圧縮機１４の回転数を入力しても良い）と、前記流出温度センサ２１により検出された前記冷媒流出温度Ｔ２と、前記吸入温度センサ３２により検出された前記冷媒吸入温度Ｔｉｎと、前記吐出温度センサ２０により検出された前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔとが入力される。膨張弁制御部４４０Ｂは、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報に応じて、前記の入力された温度や回転数のうち少なくとも１つに基づき、前記膨張弁１１１０の開閉や開度を制御する。

二方弁制御部４４０Ｃには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報が入力される。二方弁制御部４４０Ｃは、前記運転情報に基づき、前記二方弁１２１の開閉動作を制御する（詳細な制御内容は後述）。

なお、前記と同様、運転態様の決定を、熱交換制御部４４０内（例えば前記二方弁制御部４４０Ｃ）や室内機制御部４３０や貯湯制御部４２０やヒーポン制御部４５０で行っても良い。この場合は、それら二方弁制御部４４０Ｃや室内機制御部４３０や貯湯制御部４２０やヒーポン制御部４５０で決定した運転態様に対応する運転情報に応じて、ポンプ制御部４４０Ａ、膨張弁制御部４４０Ｂが各種制御を行う。

次に、前記室内機ユニット２００に備えられた前記室内機制御部４３０について説明する。室内機制御部４３０は、前記室外機制御部４１０及び熱交換制御部４４０同様、記憶部と制御部とを備えており、その機能的構成を図４により説明する。

図４に示すように、前記室内機制御部４３０は、室内ファン制御部４３０Ａを機能的に備えている。室内ファン制御部４３０Ａには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記室内温度センサ３４により検出された前記室内温度Ｔｒと、前記リモコン６０により設定された前記エアコン設定温度Ｔｃｏｎとが入力される。室内ファン制御部４３０Ａは、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報に応じて、前記室内温度Ｔｒ及びエアコン設定温度Ｔｃｏｎに基づき、前記室内ファン７７の回転数を制御する。

なお、前記と同様、運転態様の決定を、室内機制御部４３０内や熱交換制御部４４０や貯湯制御部４２０やヒーポン制御部４５０で行っても良い。この場合は、それら室内機制御部４３０や熱交換制御部４４０や貯湯制御部４２０やヒーポン制御部４５０で決定した運転態様に対応する運転情報に応じて、室内ファン制御部４３０Ａが前記制御を行う。

次に、前記貯湯ユニット１００に備えられた前記貯湯制御部４２０について説明する。貯湯制御部４２０は、前記室外機制御部４１０、熱交換制御部４４０、室内機制御部４３０と同様、記憶部と制御部とを備えており、その機能的構成を図５により説明する。

図５に示すように、前記貯湯制御部４２０は、戻し制御部４２０Ｂ（戻し切替制御手段に相当）と、温度制御部４２０Ｃと、を機能的に備えている。

戻し制御部４２０Ｂには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記貯湯温度センサ１２により検出された前記貯湯温度と、前記沸上温度センサ２４により検出された前記沸上温度Ｔｂと、が入力される。戻し制御部４２０Ｂは、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記貯湯温度に対応した前記湯水の加熱状況（貯湯状況）と、前記沸上温度Ｔｂと、に応じて三方弁１０Ｄの切り替え態様、すなわち配管６ｄ側に切り替えるか配管６ｅ側に切り替えるかを適宜に制御する。これにより、水冷媒熱交換器１５において熱交換を行った後の湯水を、配管６ｃ，６ｅを介して貯湯タンク２の下部へ戻すのか、若しくは、配管６ｃ，６ｄ及び配管８ｄを介して貯湯タンク２の中間部へ戻すのか等が制御される（詳細は後述）。なお図示を省略しているが、三方弁１０Ｃの切替についても適宜の制御が行われる。

温度制御部４２０Ｃには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記貯湯温度センサ１２により検出された前記貯湯温度と、給湯温度センサ３７により検出された給湯温度と、が入力される。温度制御部４２０Ｃは、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記貯湯温度に対応した前記湯水の加熱状況（貯湯状況）とに応じて、前記給湯温度センサ３７からの前記給湯温度が、前記給湯設定温度となるように、混合弁１０Ａ，１０Ｂの開度を適宜に制御する。

なお、前記と同様、運転態様の決定を、貯湯制御部４２０内や熱交換制御部４４０や室内機制御部４３０やヒーポン制御部４５０で行っても良い。この場合は、それら貯湯制御部４２０や熱交換制御部４４０や室内機制御部４３０で決定した運転態様に対応する運転情報に応じて、戻し制御部４２０Ｂ、温度制御部４２０Ｃが前記制御を行う。

次に、前記ヒートポンプユニット５００に備えられた前記ヒーポン制御部４５０について説明する。ヒーポン制御部４５０は、前記室外機制御部４１０、熱交換制御部４４０、室内機制御部４３０、貯湯制御部４２０と同様、記憶部と制御部とを備えており、その機能的構成を図６により説明する。

図６に示すように、前記ヒーポン制御部４５０は、ポンプ制御部４５０Ａと、圧縮機制御部４５０Ｂと、膨張弁制御部４５０Ｃと、室外ファン制御部４５０Ｄと、を機能的に備えている。

ポンプ制御部４５０Ａには、前記室外制御部４１０からの前記運転情報と、前記水冷媒熱交換器１１５の水側の流路１１５ａの出口側に設けられた温度センサ（図示せず）からの出口温度とが入力される。ポンプ制御部４５０Ａは、前記のようにして入力される前記運転情報に応じて、入力された前記の温度及び設定のうち少なくとも１つに基づき、前記沸上ポンプ１１９の回転数を制御する。

圧縮機制御部４５０Ｂには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記外気温度センサ２２により検出された前記外気温度Ｔａｉｒとが入力される。圧縮機制御部４５０Ｂは、前記のようにして入力される前記運転情報に応じて、入力された前記の温度及び設定のうち少なくとも１つに基づき、前記圧縮機１１４の回転数を制御する。

膨張弁制御部４５０Ｃには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記圧縮機１１４の吐出側に設けられた吐出温度センサ２０（図示せず）により検出された前記冷媒吐出温度とが入力される。膨張弁制御部４５０Ｃは、前記運転情報に応じて、前記の入力された温度のうち少なくとも１つに基づき、前記膨張弁１２３の開度を制御する。

室外ファン制御部４５０Ｄには、前記室外機制御部４１０からの前記運転情報と、前記外気温度センサ２２により検出された前記外気温度Ｔａｉｒが入力される。室外ファン制御部４５０Ｄは、前記運転情報に応じて、前記外気温度Ｔａｉｒに基づき、前記室外ファン１６７の回転数を制御する。

なお、前記と同様、運転態様の決定を、ヒーポン制御部４５０内や貯湯制御部４２０や室内機制御部４３０や熱交換制御部４４０で行っても良い。この場合は、それらヒーポン制御部４５０や貯湯制御部４２０や室内機制御部４３０や熱交換制御部４４０で決定した運転態様に対応した前記運転情報に応じて、圧縮機制御部４５０Ｂ、膨張弁制御部４５０Ｃ、室外ファン制御部４５０Ｄが前記制御を行う。

ヒーポン制御部４５０は、前記圧縮機制御部４５０Ｂ、膨張弁制御部４５０Ｃ、室外ファン制御部４５０Ｄの制御により、前記水冷媒熱交換器１５における前記熱交換が行われない場合であっても（若しくは当該水冷媒熱交換器１５における前記熱交換の実行と併せて）、貯湯タンク２内の湯水を加熱して供給する沸上運転等を実行することができる。

ここで、前記したように、本実施形態のヒートポンプ給湯機１では、通常冷房運転、排熱利用給湯運転、通常暖房運転等の各種類の運転を選択的に実行することができる。以下、各運転の詳細を順次説明する。

＜通常冷房運転＞
まず、図７を用いて、通常冷房運転について説明する。この図７に示す通常冷房運転時（大気排熱冷房モードに相当）においては、前記四方弁制御部４１０Ａにより、前記四方弁３１は、前記配管部１８ａを前記配管部１８ｄに連通させると共に前記配管部１８ｃを前記配管部１８ｂに連通させる位置（前記した冷房側）に切り替えられる。また前記二方弁制御部４１０Ｅ，４４０Ｃにより、二方弁１２２が開き状態、二方弁１２１が閉じ状態に切り替えられる。さらに前記膨張弁制御部４１０Ｃ，４４０Ｂにより、膨張弁１１３が適宜の開度に調整された状態、膨張弁１１１が全閉状態に制御される。

この結果、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ａ→配管部１８ｄ→配管部１８ｅ（二方弁１２２）→室外熱交換器１７→配管部１８ｆ（膨張弁１１３）→配管部２６ｂ→室内熱交換器２７→配管部２６ａ→配管部１８ｂ→圧縮機１４の吸入側の配管部１８ｃの冷媒経路が形成される。

これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の冷媒が前記圧縮機１４で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、室外ファン６７の回転駆動とともに凝縮器として機能する前記室外熱交換器１７において外気と熱交換を行って熱を放出しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった冷媒は前記膨張弁１１３において適宜に減圧されて低温・低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、室内ファン７７の回転駆動とともに蒸発器として機能する前記室内熱交換器２７において室内空気から吸熱して蒸発しガスに変化することで空調対象空間を冷却し、低温・低圧のガスとして再び圧縮機１４へと戻る。

＜排熱利用給湯運転＞
次に、図８及び図９を用いて、排熱利用給湯運転について説明する。これら図８及び図９に示す排熱利用給湯運転時（排熱利用冷房モードに相当）においては、前記四方弁制御部４１０Ａにより、前記通常冷房運転時と同様、前記四方弁３１は、前記冷房側に切り替えられる。また前記二方弁制御部４１０Ｅ，４４０Ｃにより、二方弁１２２が閉じ状態、二方弁１２１が開き状態に切り替えられる。さらに前記膨張弁制御部４１０Ｃ，４４０Ｂにより、前記膨張弁１１３が全閉状態、前記膨張弁１１１が適宜の開度に調整された状態、に制御される。

この結果、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ａ→配管部１８ｄ→配管部２５ａ（二方弁１２１）→水冷媒熱交換器１５→配管部２５ｂ（膨張弁１１１）→配管部２６ｂ→室内熱交換器２７→配管部２６ａ→配管部１８ｂ→圧縮機１４の吸入側の配管部１８ｃの冷媒経路が形成される。

これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の冷媒が前記圧縮機１４で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記水冷媒熱交換器１５の前記冷媒側の流路１５ｂにおいて熱を放出しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった冷媒は前記膨張弁１１１において適宜に減圧されて低温・低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、室内ファン７７の回転駆動とともに蒸発器として機能する前記室内熱交換器２７において室内空気から吸熱して蒸発しガスに変化することで空調対象空間を冷却し、低温・低圧のガスとして再び圧縮機１４へと戻る。

また、沸上ポンプ１９が前記ポンプ制御部４４０Ａの制御により回転することで、貯湯タンク２下部に接続された前記配管５ｂから取り出された低温水（未加熱水）が、水冷媒熱交換器１５の前記水側の流路１５ａにおいて前記凝縮する冷媒から受熱して加熱された後、貯湯タンク２内に戻される（給湯処理）。以上の結果、夏期における冷房排熱を貯湯タンク２への湯水の加温（給湯）に活用することができる。

このとき、前記三方弁１０Ｄを前記配管６ｅ側に切り替えることで、図８に示すように、前記水冷媒熱交換器１５からの加熱後の湯水を貯湯タンク２の下部（底部）に戻すことができ、前記三方弁１０Ｄを前記配管６ｄ側に切り替えることで、図９に示すように、前記水冷媒熱交換器１５からの加熱後の湯水を貯湯タンク２の上下方向中間部に戻すことができる。この切替は、例えば、一般的に、前記水冷媒熱交換器１５からの湯水の温度に基づいて（すなわち前記センサ２４で検出される前記沸上温度Ｔｂに応じて）行われる。すなわち、前記水冷媒熱交換器１５からの湯水が前記中温水であれば、前記三方弁１０Ｄが前記配管６ｄ側に切り替えられて湯水（中温水）が貯湯タンク２の上下方向中間部に戻され、前記水冷媒熱交換器１５からの湯水が前記中温水よりも低温域の温度（以下適宜、「低温水」という）であれば、前記三方弁１０Ｄが前記配管６ｅ側に切り替えられて湯水（低温水）が貯湯タンク２の下部（底部）に戻される。

なお、前記運転態様において説明したように、本実施形態においては、前記四方弁３１と、前記二方弁１２２，１２１と、前記膨張弁１１３，１１１と、これらを制御する前記室外機制御部４１０、前記貯湯制御部４２０、前記室内機制御部４３０、及び前記熱交換制御部４４０とが、各請求項記載のモード切替手段として機能する。

＜貯湯タンクへ戻る流れと貯湯タンクから出湯する流れとの干渉＞
ところで、本実施形態では、固有の構成として、前記したように、前記貯湯タンク２内の湯水（前記の中温水）を取り出す前記配管８ｄに対し、前記水冷媒熱交換器１５からの加熱後の湯水を戻す前記配管６ｄが接続されている。したがって、前述したように前記三方弁１０Ｄの切替により配管６ｄを介し湯水を貯湯タンク２内に戻す場合には、前記配管８ｄを通って湯水が貯湯タンク２内へ戻ることになる。

ここで、前記のようにして配管６ｄ→配管８ｄ→貯湯タンク２の経路で湯水が貯湯タンク２内の前記中間部に戻っているその最中に、図１０に示すように、例えばユーザによる適宜の出湯操作に対応して配管８ｂ，８ｄを介した貯湯タンク２からの前記中温水の取り出しが行われる（図１０中破線参照）場合があり得る。この場合、前記のようにして水冷媒熱交換器１５→配管６ｄ→配管８ｄ→貯湯タンク２と戻る湯水の流れ（図１０中太線参照）が、前述のように貯湯タンク２→配管８ｄ→配管８ｂ→配管８ｃ→出湯管１１→・・を経て出湯される湯水の流れの影響を受ける（干渉が生じる）こととなる。

特に、前記冷媒循環回路３０において、例えば前記給湯処理の開始直後等の冷凍サイクルが安定していない間は、前記水冷媒熱交換器１５から流出して貯湯タンク２へと戻る湯水の流れ（図１０中太線参照）が前記影響を受けた際、当該湯水の流量（いわゆる沸上流量）が安定しなくなる可能性がある。その結果、前記出湯される湯水（図１０中破線参照）の温度も安定しなくなるおそれがある。

＜実施形態による切替弁の制御手法＞
そこで、上記に対応し、本実施形態においては、前記戻し制御部４２０Ｂが前記三方弁１０Ｄを制御し、給湯処理の開始後、予め定められた所定期間が経過するまでは水冷媒熱交換器１５からの湯水を必ず前記配管６ｅ（言い替えれば貯湯タンク２の下部）へと導入し、前記所定期間が経過してから前記配管６ｄ（言い替えれば貯湯タンク２の中間部）へと導入するようにする。

そのような制御内容の一例を、図１１により説明する。図１１（ａ）は前記配管８ｄを介した出湯状態の時間推移を表し、図１１（ｂ）は前記排熱利用給湯運転の運転状態の時間推移を表している。また図１１（ｃ）は前記沸上温度センサ２４で検出される前記沸上温度Ｔｂの時間推移を表しており、図１１（ｄ）は前記戻し制御部４２０Ｂの制御により切り替えられる前記三方弁１０Ｄの切替位置の時間推移を表している。そして、図１１（ｅ）は前記沸上ポンプ１９による前記加熱循環回路４での循環流量Ｖの時間推移を表している。

すなわち、図１１において、この例では、時刻ｔ０より前の段階で、ユーザ操作に基づき前記配管８ｄからの出湯が開始されており（図１１（ａ）参照）、また前記三方弁１０Ｄは配管６ｅ側（貯湯タンク２の下部側）へ切り替えられている状態である（図１１（ｄ）参照）。

この状態で、時刻ｔ０において前記排熱利用給湯運転が開始される（図１１（ｂ）参照）。この運転開始当初は、前記沸上温度Ｔｂは、給水管７からの給水温度に等しい（図１１（ｃ）参照）。また運転開始当初は、前記圧縮機１４の安定的な起動のために（前記圧縮機制御部４１０Ｂの制御により）前記圧縮機１４の回転数は比較的低い。この結果、水冷媒熱交換器１５の水側からの湯水の前記沸上温度Ｔｂと前記目標沸上温度との偏差を小さくするために（前記ポンプ制御部４４０Ａの制御により）前記沸上ポンプ１９の回転数、言い替えれば加熱循環回路４における循環流量Ｖも比較的小さい（図１１（ｅ）参照）。

その後、時間の経過とともに前記圧縮機１４が安定的に立ち上がるにつれて前記圧縮機１４の回転数が徐々に高くなり、水冷媒熱交換器１５における前記受熱によって前記沸上温度Ｔｂは徐々に上昇し、時刻ｔ１において前記目標沸上温度に達した（図１１（ｃ）参照）後、略一定となる。また、湯水の前記沸上温度Ｔｂと前記目標沸上温度との前記偏差を小さくするために、前記沸上ポンプ１９の回転数（言い替えれば前記循環流量Ｖ）も徐々に大きくなり、例えば時刻ｔ２において予め定めたしきい値Ｖｔｈを超えた後、それよりも大きな、十分に大きな値Ｖ１に達して略一定となる（図１１（ｅ）参照）。

なお、前記しきい値Ｖｔｈは、例えば前記冷媒循環回路３０を流れる前記冷媒の冷凍サイクルが安定したと見なせる状態に対応して予め定められるものである。また前記時刻ｔ２は、当該冷凍サイクルが安定したと見なせるタイミングを表す時刻である。あるいは、前記循環流量Ｖのしきい値Ｖｔｈに代えて、循環流量Ｖに対応する前記沸上ポンプ１９の回転数Ｎについて（前記同様に冷媒の冷凍サイクルが安定したと見なせる状態に対応して）設けた適宜のしきい値Ｎｔｈを用いた場合も、当該回転数Ｎの前記しきい値Ｎｔｈに対する挙動は前記図１１（ｅ）と同様の挙動となる。

前記時刻ｔ２の後、前記時刻ｔ０から予め定められた所定期間（例えば４分）が経過した時刻ｔ３になると、前記戻し制御部４２０Ｂの制御により前記三方弁１０Ｄが配管６ｄ側へと切り替えられる（図１１（ｄ）参照）。これにより、水冷媒熱交換器１５からの湯水は、配管６ｄ、配管８ｄを介し貯湯タンク２の中間部へと導入されるようになる。

なお、図１１では、出湯開始後に排熱利用給湯運転が開始される例について説明したが、出湯開始前に排熱利用給湯運転が開始される場合においても同等である。

＜処理手順＞
上記手法を実現するために、前記した室外機制御部４１０、貯湯制御部４２０、室内機制御部４３０、熱交換制御部４４０、ヒーポン制御部４５０によって実行される処理手順を、図１２に示すフローチャートによって説明する。

図１２において、まず、ステップＳ１０で、例えば室外機制御部４１０が、前記リモコン６０における適宜の操作によって、前記排熱利用給湯運転の開始が指示されたか否かを判定する。運転開始が指示されていなければこの判定は満たされず（Ｓ１１０：ＮＯ）、この判定が満たされるまでループ待機する。前記開始が指示されていればこの判定は満たされ（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、前記貯湯制御部４２０の戻し制御部４２０Ｂが、前記三方弁１０Ｄに対し制御信号を出力し、三方弁１０Ｄを前記配管６ｅ側に切り替える。なお、ステップＳ２０の実行前に既に三方弁１０Ｄが配管６ｅ側に切り替わった状態の場合には、このステップＳ２０は省略してもよい。その後、ステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ３０では、室外機制御部４１０、貯湯制御部４２０、室内機制御部４３０、及び、熱交換制御部４４０が互いに連携して、前記排熱利用給湯運転を開始する。この場合、前記図８に示されるように、水冷媒熱交換器１５において熱交換を行った後の湯水は、配管６ｃ，６ｅを介して貯湯タンク２の下部へ戻されることとなる。

その後、ステップＳ４０で、前記貯湯制御部４２０の戻し制御部４２０Ｂが、沸上温度センサ２４により検出される前記沸上温度Ｔｂ（請求項記載の検出値に相当）が前記目標沸上温度（請求項記載の目標値に相当。図１１（ｃ）参照）に達したか否かを判定する。目標沸上温度に達していなければこの判定は満たされず（Ｓ４０：ＮＯ）、判定が満たされるまでループ待機する。目標沸上温度に達していればこの判定は満たされ（Ｓ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ５０に移行する。

なお、例えば前記沸上ポンプ１９の回転数を検出する回転数センサを適宜に設け（図４中の２点鎖線参照）、前記ステップＳ３０とステップＳ４０との間に別途設けたステップ３５（図示省略）において、その検出する前記回転数Ｎが前記しきい値Ｎｔｈ以上となったか（あるいは前記回転数Ｎに基づき算出される前記循環流量Ｖが前記しきい値Ｖｔｈ以上となったか）否か、を判定するようにしてもよい。この場合、当該判定が満たされるまではこのステップＳ３５でループ待機し、当該判定が満たされた後に当該ステップＳ３５から前記ステップＳ４０へと移行する。

ステップＳ５０では、前記貯湯制御部４２０の戻し制御部４２０Ｂが、前記ステップＳ３０での排熱利用給湯運転の開始後、４分（請求項記載の所定期間に相当）が経過したか否かを判定する。なお、４分は前記所定期間の一例であり、これとは異なる値を適宜に定めても良い。４分が経過するまではこの判定は満たされず（Ｓ５０：ＮＯ）、ループ待機する。４分が経過したらこの判定は満たされ（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ステップＳ６０に移行する。

ステップＳ６０では、前記貯湯制御部４２０の戻し制御部４２０Ｂが、前記三方弁１０Ｄに対し制御信号を出力し、三方弁１０Ｄを前記配管６ｄ側に切り替える。これにより、前記図９に示されるように、水冷媒熱交換器１５において熱交換を行った後の湯水は、配管６ｃ，６ｄ，８ｄを介して貯湯タンク２の前記中間部へ戻されることとなる。

その後、ステップＳ７０では、前記貯湯制御部４２０が、前記ステップＳ３０で開始された前記排熱利用給湯運転を終了するために予め定められた、所定の沸上終了タイミングが到来したか否かを判定する。具体的には、例えば、前記貯湯温度センサ１２による検出結果に基づき、貯湯タンク２内に、予め定められた量の加熱された湯水が貯留されたか否か、を判定すればよい。沸上終了タイミングが到来していなければこの判定は満たされず（Ｓ７０：ＮＯ）、この判定が満たされるまでループ待機する。沸上終了タイミングが到来していればこの判定は満たされ（Ｓ７０：ＹＥＳ）、ステップＳ８０に移行する。

ステップＳ８０では、室外機制御部４１０、貯湯制御部４２０、室内機制御部４３０、及び、熱交換制御部４４０が互いに連携して、前記排熱利用給湯運転を終了する。その後、このフローを終了する。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態におけるヒートポンプ給湯機１においては、戻し制御部４２０Ｂの制御により、前記三方弁１０Ｄが、前記排熱利用給湯運転の開始後、予め定められた所定期間（前記の例では４分）が経過するまでは、水冷媒熱交換器１５からの湯水を必ず前記配管６ｃ，６ｅを介し貯湯タンク２の下部（底部）へと導入する。そして、前記所定期間（４分）が経過したら、水冷媒熱交換器１５からの湯水を前記配管６ｃ，６ｄ，８ｄを介し貯湯タンク２の前記中間部へと導入する。このような制御の結果、適宜に設定された前記所定期間（４分）によって、少なくとも前記冷媒循環回路３０の冷凍サイクルが安定するまでの間は、前記水冷媒熱交換器１５から貯湯タンク２と戻る湯水の流れと前記貯湯タンク２から出湯される湯水の流れとの干渉による、前記影響の発生（図１０参照）を防止することができる。この結果、湯水が貯湯タンク２内に戻っているときに貯湯タンク２からの前記中温水の取り出しが行われる場合であっても、前記水冷媒熱交換器１５からの前記沸上流量を安定化し、出湯される湯水の温度の安定化を図ることができる。

また、本実施形態では特に、前記所定期間（前記の例では４分）は、前記排熱利用給湯運転の開始後、前記沸上温度センサ２４が検出する沸上温度Ｔｂが前記目標沸上温度に達するまでの経過時間（図１１の例では時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間）よりも長い期間である。このように、少なくとも水冷媒熱交換器１５の水側の流路１５ａからの湯水の沸上温度Ｔｂが目標沸上温度に達してから後のタイミングにおいて前記三方弁１０Ｄの切り替えを行うことにより、少なくとも、前記冷媒循環回路３０の冷凍サイクルが安定するまでの間（図１１の例では時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間）は、前記干渉による影響の発生を確実に防止することができる。

また、本実施形態では特に、冷房運転を２つの態様（通常冷房運転、排熱利用給湯運転）で行うことができる。前記排熱利用給湯運転では、前記したような、圧縮機１４吐出側→水冷媒熱交換器１５→室内熱交換器２７→圧縮機１４吸入側の経路での冷凍サイクルが実現される。その一方、通常冷房運転では、圧縮機１４から吐出された高温高圧の冷媒ガスが室外熱交換器１７で外気へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後室内熱交換器２７で蒸発することで室内空気から吸熱して圧縮機１４へと戻る、通常の冷房運転を実現することができる。

また、本実施形態では特に、前記所定期間（前記の例では４分）は、前記排熱利用給湯運転の開始後、前記冷媒循環回路３０を流れる冷媒の冷凍サイクルが安定したとみなせる安定タイミング（図１１の例では時刻ｔ２）までの経過時間（図１１の例では時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間）よりも長い時間である。これにより、少なくとも、前記冷媒循環回路３０の冷凍サイクルが安定するまでの間は、前記干渉による影響の発生を確実に防止することができる。

また、本実施形態では特に、室外機制御部４１０の圧縮機制御部４１０Ｂが圧縮機１４を制御し、熱交換制御部４４０のポンプ制御部４４０Ａが湯水を循環させる沸上ポンプ１９を制御する。そして、前記のように当該沸上ポンプ１９の回転数Ｎに関するしきい値Ｎｔｈを適宜に設定することで、沸上ポンプ１９の回転数Ｎが前記しきい値Ｎｔｈ以上となったタイミングで、冷凍サイクルが十分に安定化したとみなすことができる。

なお、本発明は以上の態様に限定されることなく、その趣旨を変更しない範囲で適用可能なものである。例えば、以上においては、冷媒循環回路３０の前記室内熱交換器２７における吸熱を水冷媒熱交換器１５で受熱して貯湯タンク２への湯水を加熱する場合（図８、図９に示す前記排熱利用給湯運転）において、本発明の手法を適用した例を説明したが、これに限られない。すなわち、前記した、冷媒循環回路１３０の前記室外熱交換器１１７における吸熱を水冷媒熱交換器１１５で受熱して加熱循環回路１０４を介し貯湯タンク２への湯水を加熱する場合（図１に示すヒートポンプユニット５００による給湯運転）において、本発明の手法を適用し、前記と同様の手法で三方弁１０Ｄを切り替えるようにしても良い。この場合は、前記沸上ポンプ１９に対応する前記沸上ポンプ１１９の制御の際には、前記沸上温度Ｔｂに代え前記水冷媒熱交換器１１５の水側の流路１１５ａの出口側に設けられた前記温度センサで検出する前記出口温度が用いられ（図１１（ｃ）参照）るとともに、前記沸上ポンプ１９の循環流量Ｖの代わりに、前記沸上ポンプ１１９による前記加熱循環回路１０４での循環流量が対応付けられる。

また例えば、前記二方弁１２１，１２２のうち少なくとも１つを、閉止機能付きの膨張弁で置き換えても良い。また、前記膨張弁１１１，１１３に代え、減圧器としてエジェクターを用いても良い。

１ ヒートポンプ給湯機（貯湯式給湯装置）
２ 貯湯タンク
４，５ 湯水配管
６ｄ 配管（中温水戻し管）
６ｅ 配管（低温水戻し管）
８ 出湯管
８ｂ，８ｄ 配管（中温水取り出し管）
１０Ｄ 切替弁
１２ 貯湯温度センサ
１４ 圧縮機
１５ 水冷媒熱交換器
１５ａ 冷媒側の流路
１５ｂ 水側の流路
１７ 室外熱交換器（ヒートポンプ熱交換器）
１８ 冷媒配管
１９ 沸上ポンプ（循環ポンプ）
２３ 入水温度センサ
２４ 沸上温度センサ（沸上温度検出手段）
２５ 冷媒配管
２６ 冷媒配管
２７ 室内熱交換器（空気熱交換器）
３０ 冷媒循環回路
１０４ 加熱循環回路（湯水循環回路）
１０５ａ 配管（湯水配管）
１０６ａ 配管（湯水配管）
１１４ 圧縮機
１１５ 水冷媒熱交換器
１１５ａ 冷媒側の流路
１１５ｂ 水側の流路
１１７ 室外熱交換器（空気熱交換器）
１１８ 冷媒配管
１１９ 沸上ポンプ（循環ポンプ）
１３０ 冷媒循環回路
４１０Ｂ 圧縮機制御部（圧縮機制御手段）
４４０ 熱交換制御部
４４０Ａ ポンプ制御部（ポンプ制御手段）

Claims (5)

1. 冷媒と水との熱交換を行う、凝縮器として機能する水冷媒熱交換器と、
   前記冷媒と空気との熱交換を行う、蒸発器として機能する空気熱交換器と、
   前記水冷媒熱交換器及び前記空気熱交換器に接続される圧縮機と、
   湯水を貯湯する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに接続され、湯水を出湯する出湯管と、
   を有し、
   前記水冷媒熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを湯水配管で環状に接続して湯水循環回路を形成し、
   前記水冷媒熱交換器の冷媒側と、前記圧縮機と、前記空気熱交換器とを、冷媒配管で接続して冷媒循環回路を形成し、
   前記圧縮機の吐出側に対し前記水冷媒熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された前記空気熱交換器の入口側に対し、前記水冷媒熱交換器の出口側を連通し、前記水冷媒熱交換器にて加温された湯水を前記貯湯タンクへ給湯する給湯処理を行う、貯湯式給湯装置において、
   前記出湯管は、
   前記貯湯タンクの上下方向中間部に接続され、当該貯湯タンク内の湯水を取り出す中温水取り出し管
   を備えており、
   前記湯水循環回路は、
   前記貯湯タンクの下部に接続され、当該貯湯タンク内へ湯水を戻す低温水戻し管と、
   前記貯湯タンク側が前記中温水取り出し管に接続され、前記中温水取り出し管を介して当該貯湯タンク内へ湯水を戻す中温水戻し管と、
   前記低温水戻し管と前記中温水戻し管との分岐点に設けられ、前記水冷媒熱交換器の水側からの湯水を、前記低温水戻し管又は前記中温水戻し管のいずれに導入するか切り替え可能な切替弁と、
   を備えており、
   かつ、
   前記切替弁を、前記給湯処理の開始後予め定められた所定期間が経過するまでは前記湯水を前記低温水戻し管に導入するように切り替えると共に、前記給湯処理の開始後前記所定期間が経過した後は前記湯水を前記中温水戻し管に導入するように切り替える、戻し切替制御手段を設けた
   ことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記水冷媒熱交換器の水側から前記湯水配管へ流出する湯水の温度を検出する沸上温度検出手段をさらに有し、
   前記所定期間は、
   前記給湯処理の開始後、前記沸上温度検出手段の検出値が所定の目標値に達するまでの経過時間よりも長い期間である
   ことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記所定期間は、
   前記給湯処理の開始後、前記冷媒循環回路を流れる冷媒の冷凍サイクルが安定したとみなせる安定タイミングまでの経過時間よりも長い時間である
   ことを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記圧縮機の回転数を制御する圧縮機制御手段と、
   前記湯水配管内に前記湯水を循環させる循環ポンプと、
   前記沸上温度検出手段の検出値と前記目標値との偏差に応じて前記循環ポンプの回転数を制御するポンプ制御手段と、
   前記安定タイミングは、
   前記ポンプ制御手段により制御される前記循環ポンプの回転数が、予め定められたしきい値以上となったタイミングである
   ことを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記空気熱交換器は、
   前記冷媒と室内空気との熱交換を行う室内熱交換器であり、
   かつ、
   前記圧縮機に対し前記水冷媒熱交換器と並列に接続され、前記冷媒と外気との熱交換を行うヒートポンプ熱交換器と、
   前記圧縮機の吐出側に対し前記ヒートポンプ熱交換器の入口側を連通するとともに前記室内熱交換器の入口側に対し前記ヒートポンプ熱交換器の出口側を連通する大気排熱冷房モードと、前記圧縮機の吐出側に対し前記水冷媒熱交換器の入口側を連通するとともに前記室内熱交換器の入口側に対し前記水冷媒熱交換器の出口側を連通して前記給湯処理を行う排熱利用冷房モード、とを切替可能なモード切替手段と、
   を設けたことを特徴とする請求項４記載の貯湯式給湯装置。
   

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