具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是，以下实施方式仅为本质上优选的示例，并没有意图限制本发明、其应用对象或其用途的范围。

《实施方式》

本公开的热水供给装置20适用于热泵式热水供给单元1。热水供给单元1对从水源S供来的水进行加热，将加热后的热水贮存在水箱30内。水箱30内的热水被供向规定的热水供给对象T。水源S是供给水的管线，其包括上水道等。热水供给对象T是利用热水的对象，其包括淋浴器、水龙头、浴缸等。

如图1所示，热水供给单元1具有热源装置10、热水供给装置20以及控制器25。热源装置10具有制冷剂回路11。热水供给装置20具有热水供给流路40。热水供给流路40是形成在水源S和热水供给对象T之间的水流路。热水供给流路40是热水供给装置20整体的水流路。热水供给单元1具有水热交换器13。制冷剂回路11和热水供给流路40经由水热交换器13相互连接。水热交换器13兼用于热源装置10及热水供给装置20。

〈热源装置〉

热源装置10是用于生成热水的热源。在热源装置10的制冷剂回路11中填充有制冷剂。作为制冷剂，例如使用氟利昂类制冷剂、丙烷等天然制冷剂。在制冷剂回路11中，制冷剂循环而进行蒸气压缩式制冷循环。严格来说，在制冷剂回路11中进行高压制冷剂的压力低于临界压力的所谓亚临界循环。

制冷剂回路11具有压缩机12、水热交换器13、膨胀阀14以及空气热交换器15。

压缩机12吸入低压制冷剂并对其进行压缩。压缩机12将已被压缩到高压的制冷剂喷出。

水热交换器13构成对热水供给流路40中的水进行加热的加热部。水热交换器13具有制冷剂流路13a和水流路13b。水热交换器13使在制冷剂流路13a中流动的制冷剂与在水流路13b中流动的水进行热交换。水热交换器13构成供制冷剂放热的散热器(冷凝器)。

膨胀阀14构成对制冷剂进行减压的减压机构。膨胀阀14将制冷剂从高压减到低压。膨胀阀14例如由电子膨胀阀构成。

空气热交换器15使空气和制冷剂进行热交换。空气热交换器15设置在室外。在空气热交换器15的附近设置有室外风扇16。室外风扇16所输送的空气通过空气热交换器15。在空气热交换器15中，制冷剂从室外空气中吸热而蒸发。空气热交换器15构成蒸发器。

〈热水供给装置〉

热水供给装置20包括热水供给流路40。热水供给流路40具有水热交换器13、水箱30以及泵21。

〈水热交换器〉

水热交换器13的水流路13b与热水供给流路40连接。在水热交换器13中，水被进行放热的制冷剂加热。

〈水箱〉

水箱30是中空状的容器。水箱30形成为纵向长度较长的圆筒状。水箱30具有圆筒状的躯干部31、封住该躯干部31下端侧的底部32、以及封住该躯干部31上端侧的顶部33。在水箱30的内部形成有贮存水的贮存部。具体而言，在水箱30的内部，从其底部32朝着顶部33依次形成有下部贮存部34、中间贮存部35以及上部贮存部36。上部贮存部36是位于水箱30的上部的第一贮存部。下部贮存部34是位于水箱30的下部的第二贮存部。中间贮存部35位于下部贮存部34和上部贮存部36之间。

在第四热水贮存状态(参照图3)下，在上部贮存部36形成高温层H，在中间贮存部35形成中温层M，在下部贮存部34形成低温层L，其中，上述第四热水贮存状态的具体情况见后述。高温层H、中温层M以及低温层L分别贮存不同温度的水。高温层H中的水(也称为高温水)的温度例如为约60℃。中温层M中的水(也称为中温水)的温度例如为约40℃。低温层L中的水(也称为低温水)的温度例如为约10℃。

〈泵〉

泵21是输送热水供给流路40中的水的输送装置。泵21设置在主加热流路47中。

〈热水供给流路〉

热水供给流路40具有流入管41、流出管42、第一加热管43、第二加热管44、第一返回管45、第二返回管46、主加热流路47、第一三通阀51、以及第二三通阀52。

流入管41是将水源S和下部贮存部34连通起来的流入流路。流入管41的流入端例如与上水道的管道连接。流入管41的流出端与水箱30的底部32连接。流入管41将水源S的低温水适当地供向水箱30。具体而言，当向热水供给对象T供给水箱30中的水时，水箱30的内压会降低。随之，水源S和水箱30的压力差增大，水源S的低温水通过流入管41被补充到水箱30中。

流出管42是将上部贮存部36和热水供给对象T连通起来的流出流路。流出管42的流入端与水箱30的顶部33连接。流出管42的流出端与第一混合阀53连接。

第一加热管43是将中间贮存部35和水热交换器13的流入侧连通起来的第一加热流路。第一加热管43的一端与第二返回管46的中途连接。第二加热管44的另一端与第一三通阀51的第一端口连接。

第二加热管44是将下部贮存部34和水热交换器13的流入侧连通起来的第二加热流路。第二加热管44的一端与水箱30的底部32连接。第二加热管44的另一端与第一三通阀51的第二端口连接。

需要说明的是，也可以不将第二加热管44的一端与水箱30的底部32连接，而是将第二加热管44的一端直接与流入管41连接。由此，能够将水箱30内的下部贮存部34中的水依次引入流入管41、第二加热管44。其结果是，能够减少与水箱30连接的管道的数量，从而简化水箱30的结构。

第一返回管45是将水热交换器13的流出侧与上部贮存部36连通起来的第一返回流路。第一返回管45的一端与水箱30的顶部连接。第一返回管45的另一端与第二三通阀52的第一端口连接。

第二返回管46是将水热交换器13的流出侧与中间贮存部35连通起来的第二返回流路。第二返回管46的一端与水箱30的躯干部31连接。第二返回管46的另一端与第二三通阀52的第二端口连接。

主加热流路47是设置有水热交换器13的流路。在主加热流路47的中途连接有水热交换器13的水流路13b。主加热流路47的一端与第一三通阀51的第三端口连接。主加热流路47的另一端与第二三通阀52的第三端口连接。在主加热流路47中，泵21设置在水热交换器13的上游侧。

第一三通阀51是使水热交换器13的流入侧与第一加热管43连通的连通状态和水热交换器13的流入侧与第二加热管44连通的连通状态相互切换的第一切换机构。第一三通阀51具有第一端口、第二端口以及第三端口。第一三通阀51在第一状态(图1的实线所示的状态)和第二状态(图1的虚线所示的状态)之间切换。

处于第一状态的第一三通阀51将第三端口和第一端口连通，并将第三端口和第二端口断开。具体而言，处于第一状态的第一三通阀51将水热交换器13的流入侧和第一加热管43连通起来，并将水热交换器13的流入侧和第二加热管44断开。

处于第二状态的第一三通阀51将第三端口和第二端口连通，并将第三端口和第一端口断开。具体而言，处于第二状态的第一三通阀51将水热交换器13的流入侧和第二加热管44连通起来，并将水热交换器13的流入侧和第一加热管43断开。

第二三通阀52是使水热交换器13的流出侧与第一返回管45连通的连通状态和水热交换器13的流出侧与第二返回管46连通的连通状态相互切换的第二切换机构。第二三通阀52具有第一端口、第二端口以及第三端口。第二三通阀52在第一状态(图1的实线所示的状态)和第二状态(图1的虚线所示的状态)之间切换。

处于第一状态的第二三通阀52将第三端口和第一端口连通，并将第三端口和第二端口断开。具体而言，处于第一状态的第一三通阀51将水热交换器13的流出侧和第一返回管45连通，并将水热交换器13的流出侧和第二返回管46断开。

处于第二状态的第二三通阀52将第三端口和第二端口连通，并将第三端口和第一端口断开。具体而言，处于第二状态的第二三通阀52将水热交换器13的流出侧和第二返回管46连通，并将水热交换器13的流出侧和第一返回管45断开。

热水供给流路40具有旁路流路61、分支流路62、第一供水路63、第二供水路64、主供水路65、第一混合阀53以及第二混合阀54。

旁路流路61是使已由水热交换器13加热了的水绕过水箱30后将其供向热水供给对象T的流路。旁路流路61的一端与主加热流路47的流出端连接。旁路流路61的另一端与第一混合阀53连接。

分支流路62是可供已由水热交换器13加热了的水的一部分分流的流路。分支流路62的一端与主加热流路47的流出端连接。分支流路62的另一端与第二三通阀52的第三端口连接。在本例中，已由水热交换器13加热了的水的全部或一部分在旁路流路61中流动。已由水热交换器13加热了的水的剩余部分在分支流路62中流动。

第一供水路63与旁路流路61及流出管42的流出侧连接。第一供水路63的一端与第一混合阀53连接。第一供水路63的另一端与第二混合阀54连接。

第二供水路64是将水源S的水直接送向热水供给对象T的流路。第二供水路64的一端与流入管41连接。第二供水路64的另一端与第二混合阀54连接。

主供水路65是将调节到规定温度的水送向热水供给对象T的流路。主供水路65的一端与第二混合阀54连接。主供水路65的另一端与规定的热水供给对象T连通。

第一混合阀53与旁路流路61、流出管42以及主供水路65连接。第一混合阀53调节旁路流路61及流出管42中的水的混合比率。已在第一混合阀53中混合的水流向第一供水路63。

第一混合阀53是调节旁路流路61中的水流量和流出管42中的水流量的第一调节机构。第一混合阀53构成为能够分别打开、关闭旁路流路61的流出端和流出管42的流出端。若利用第一混合阀53调节旁路流路61中的水流量，则流经分支流路62中的水的流量、进而流经第一返回管45中的水的流量得到调节。第一混合阀53也用于调节第一返回管45中的流量。

第二混合阀54与第一供水路63、第二供水路64以及主供水路65连接。第二混合阀54调节第一供水路63及第二供水路64中的水的混合比率。已在第二混合阀54中混合的水流向主供水路65。第二混合阀54调节第一供水路63中的水流量和第二供水路64中的水流量。第二混合阀54构成为能够分别打开、关闭第一供水路63的流出端和第二供水路64的流出端。

〈温度传感器〉

在水箱30的内部设置有第一温度传感器71和第二温度传感器72。第一温度传感器71布置于对应高温层H的上部贮存部36。第一温度传感器71检测上部贮存部36中的水的温度(第一检测温度T1)。第二温度传感器72布置于对应中温层M的中间贮存部35。第二温度传感器72检测中间贮存部35中的水的温度(第二检测温度T2)。

在主加热流路47中设置有第三温度传感器73。第三温度传感器73设置在主加热流路47中的水热交换器13的流出部。第三温度传感器73检测水热交换器13的水流路13b的出口处的水的温度(以下也称为出口温度To)。

〈控制器〉

控制器25是控制热源装置10及热水供给装置20的控制装置。控制器25具有微型计算机、和存储用于使该微型计算机工作的软件的存储设备(具体而言为半导体存储器)。

严格来说，控制器25控制压缩机12、膨胀阀14以及室外风扇16。控制器25控制泵21、第一三通阀51、第二三通阀52、第一混合阀53以及第二混合阀54。控制器25通过控制热水供给流路40来切换各种运转。

控制器25包括输入部26、设定部27、温度判断部28以及需求判断部29。

表示热水供给对象T的热水供给需求的信号被输入到输入部26。例如用户操作操作部，从而信号被从操作部向输入部26输入。

设定部27中设定有第一设定温度Ts1、第二设定温度Ts2、热水供给设定温度Ths、第一目标温度To1及第二目标温度To2。第一设定温度Ts1是用于判断在水箱30的上部贮存部36是否存在高温层H的温度。第二设定温度Ts2是用于判断在水箱30的中间贮存部35是否存在中温层M的温度。热水供给设定温度Ths是向热水供给对象T供给的水的目标温度。

第一设定温度Ts1及第二设定温度Ts2也可以是在安装热水供给单元1时预先设定的恒定值。第一设定温度Ts1及第二设定温度Ts2也可以是能够由用户适当改变的变动值。第一设定温度Ts1及第二设定温度Ts2也可以是根据热水供给单元1每天的使用状况，通过所谓的学习控制所决定的值。具体而言，在学习控制中，根据用户使用的热水供给对象T的种类、用户适当设定的热水供给设定温度Ths等，来求出第一设定温度Ts1及第二设定温度Ts2的最佳值。

温度判断部28判断水箱30的热水贮存状态。温度判断部28根据第一检测温度T1、第二检测温度T2、第一设定温度Ts1以及第二设定温度Ts2，来判断水箱30的热水贮存状态。该判断方法的具体情况见下文所述。

需求判断部29求出应向热水供给对象T供给的所需热量Qd和水箱30内的蓄热量。需求判断部29根据这些指标，判断执行哪种热水供给运转。

－运转动作－

对热水供给单元1的运转动作进行详细说明。热水供给单元1执行热水贮存运转和热水供给运转。热水贮存运转是将已由水热交换器13加热了的水贮存在水箱30内的运转。热水贮存运转基本上是在热水供给对象T没有需求的状态下执行的。在热水贮存运转中，不向热水供给对象T供给热水。热水贮存运转包括在下文中详细说明的第一热水贮存运转、第二热水贮存运转以及第三热水贮存运转。

热水供给运转是将水箱30内的热水、及已由水热交换器13加热了的热水中的至少一者供向热水供给对象T的运转。热水供给运转是在热水供给对象T有需求时执行的。热水供给运转包括在下文中详细说明的第一热水供给运转、第二热水供给运转、第三热水供给运转及第四热水供给运转。

〈判断热水贮存状态〉

在热水供给单元1中，适当地判断水箱30的热水贮存状态。在热水贮存运转中，根据热水贮存状态的判断结果切换各热水贮存运转。参照图1～图3对热水贮存状态的判断方法进行说明。

根据水箱30内的高温热水贮存量及低温热水贮存量来判断热水贮存状态。具体而言，根据第一检测温度T1、第二检测温度T2、第一设定温度Ts1以及第二设定温度Ts2来判断水箱30的热水贮存状态。第一设定温度Ts1是与第一检测温度T1进行比较的设定值。第一设定温度Ts1被设定成与高温层H对应的高温水的温度(例如60℃)。第二设定温度Ts2是与第二检测温度T2进行比较的设定值。第二设定温度Ts2被设定成与中温层M对应的中温水的温度(例如40℃)。温度判断部28按照下述方式判断水箱30的热水贮存状态是第一热水贮存状态、第二热水贮存状态、第三热水贮存状态以及第四热水贮存状态中的哪一种状态。

[第一热水贮存状态]

在第一检测温度T1低于第一设定温度Ts1且第二检测温度T2低于第二设定温度Ts2的情况下，判断为第一热水贮存状态。第一热水贮存状态是水箱30的高温热水贮存量及中温热水贮存量不足的状态。因此，在第一热水贮存状态下，在水箱30内形成低温层L。

[第二热水贮存状态]

在第一检测温度T1为第一设定温度Ts1以上且第二检测温度T2低于第二设定温度Ts2的情况下，判断为第二热水贮存状态。第二热水贮存状态是水箱30的高温热水贮存量充足而中温热水贮存量不足的状态。因此，在第二热水贮存状态下，在水箱30内形成高温层H及低温层L。

[第三热水贮存状态]

在第一检测温度T1低于第一设定温度Ts1且第二检测温度T2为第二设定温度Ts2以上的情况下，判断为第三热水贮存状态。第三热水贮存状态是水箱30的高温热水贮存量不足而中温热水贮存量充足的状态。因此，在第三热水贮存状态下，在水箱30内形成中温层M。

[第四热水贮存状态]

在第一检测温度T1为第一设定温度Ts1以上且第二检测温度T2为第二设定温度Ts2以上的情况下，判断为第四热水贮存状态。第四热水贮存状态是水箱30的高温热水贮存量充足且中温热水贮存量充足的状态。因此，在第四热水贮存状态下，在水箱30内形成高温层H、中温层M以及低温层L。

〈热水贮存运转〉

对热水贮存运转进行详细的说明。热水贮存运转执行第一热水贮存运转、第二热水贮存运转以及第三热水贮存运转中的任一运转。在各热水贮存运转中，图1所示的热源装置10运转，且泵21开启(ON)。

在热水贮存运转中的热源装置10运转时，压缩机12被驱动，膨胀阀14的开度得到调节。在制冷剂回路11中，进行制冷循环。具体而言，已由压缩机12压缩后的制冷剂在水热交换器13的制冷剂流路13a中流动。在水热交换器13中，制冷剂流路13a中的水向水流路13b中的水放热。其结果是，制冷剂流路13a中的制冷剂冷凝。已在水热交换器13中放热后的制冷剂由膨胀阀14减压后，在空气热交换器15中流动。在空气热交换器15中，制冷剂蒸发。已蒸发的制冷剂被吸入压缩机12中。

在处于热水贮存运转中的热水供给装置20中，泵21运转。水箱30内的水在水热交换器13中被加热后，返回到水箱30。

在热水贮存运转中，控制热水供给单元1，以使从水热交换器13的水流路13b流出的水达到规定温度。具体而言，在热水贮存运转中，进行使由第三温度传感器73检测到的水流路13b的出口温度To接近目标温度的控制。具体而言，根据热源装置10的加热能力、水流路13b中的水的流量来调节出口温度To。

[第一热水贮存运转]

在热水供给对象T没有需求的状态下，若判断为水箱30处于第一热水贮存状态，则执行图4所示的第一热水贮存运转。换言之，在水箱30的高温热水贮存量及中温热水贮存量不足的状态下，执行第一热水贮存运转。第一热水贮存运转为如下运转：将低温水加热成高温水，并将已加热了的高温水贮存在水箱30中。

在第一热水贮存运转中，热源装置10运转。第一三通阀51成为第二状态，第二三通阀52成为第一状态。第一混合阀53封住流出管42及旁路流路61的各流出端。第二混合阀54封住第一供水路63及第二供水路64的各流出端。

当泵21运转时，水箱30内的下部贮存部34中的低温水流向第二加热管44。该水在水热交换器13的水流路13b中流动，被加热成高温水。在第一热水贮存运转中，进行使出口温度To接近第一目标温度To1(第一温度)的控制。第一目标温度To1是设定部27所设定的热水供给设定温度Ths以上的规定温度。第一目标温度To1优选为设定部27所设定的第一设定温度Ts以上的规定温度。

在水热交换器13中被加热到第一目标温度To1的高温水流经分支流路62及第一返回管45，然后流入水箱30的上部贮存部36。

通过如上所述的第一热水贮存运转，在水箱30内形成高温层H。这样一来，通过在水箱30内优先贮存高温水，从而能够应对热水供给对象T要求供给热水的需求。

[第二热水贮存运转]

在热水供给对象T没有需求的状态下，若判断为水箱30处于第二热水贮存状态，则执行图5所示的第二热水贮存运转。换言之，在水箱30的高温热水贮存量充足而中温热水贮存量不足的状态下，执行第二热水贮存运转。第二热水贮存运转为如下运转：将低温水加热成中温水，并将已加热了的中温水贮存在水箱30中。

在第二热水贮存运转中，热源装置10运转。第一三通阀51成为第二状态，第二三通阀52成为第二状态。第一混合阀53封住流出管42及旁路流路61的各流出端。第二混合阀54封住第一供水路63及第二供水路64的各流出端。

当泵21运转时，水箱30内的下部贮存部34中的低温水流向第二加热管44。该水在水热交换器13的水流路13b中流动，被加热成中温水。在第二热水贮存运转中，进行使出口温度To接近第二目标温度To2(第二温度)的控制。第二目标温度To2是低于设定部27所设定的热水供给设定温度Ths的规定温度。第二目标温度To2优选为设定部27所设定的第二设定温度Ts以上的规定温度。

在水热交换器13中已被加热到第二目标温度To2的中温水在分支流路62及第二返回管46中流动，然后流入水箱30的中间贮存部35。

通过如上所述的第二热水贮存运转，在水箱30内形成中温层M。由此，在水箱30内形成高温层H、中温层M以及低温层L。因此，能够使水箱30的热水贮存状态迅速地变成第四热水贮存状态(参照图3)。

[第三热水贮存运转]

在热水供给对象T没有需求的状态下，若判断为水箱30处于第三热水贮存状态，则执行图6所示的第三热水贮存运转。换言之，在水箱30的高温热水贮存量不足而中温热水贮存量充足的状态下，执行第三热水贮存运转。第三热水贮存运转为如下运转：将中温水加热成高温水，并将已加热了的高温水贮存在水箱30中。

在第三热水贮存运转中，热源装置10运转。第一三通阀51成为第一状态，第二三通阀52成为第一状态。第一混合阀53封住流出管42及旁路流路61的各流出端。第二混合阀54封住第一供水路63及第二供水路64的各流出端。

当泵21运转时，水箱30内的中间贮存部35中的中温水流向第一加热管43。该水在水热交换器13的水流路13b中流动，然后被加热成高温水。在第三热水贮存运转中，进行使出口温度To接近第一目标温度To1(第一温度)的控制。

在水热交换器13中被加热到第一目标温度To1的高温水在分支流路62及第一返回管45中流动，然后流入水箱30的上部贮存部36。

通过如上所述的第三热水贮存运转，在水箱30内形成高温层H。由此，在水箱30内形成高温层H、中温层M以及低温层L。因此，能够使水箱30的热水贮存状态迅速地变成第四热水贮存状态(参照图3)。

〈热水供给运转〉

对热水供给运转进行详细的说明。在热水供给运转中，执行第一热水供给运转、第二热水供给运转、第三热水供给运转以及第四热水供给运转中的任一运转。当表示热水供给对象T的需求的信号被输入到控制器25的输入部26时，执行各热水供给运转。在各热水供给运转中，至少利用水源S的水压向热水供给对象T供给热水。

在各热水供给运转中，控制热水供给单元1，以使向热水供给对象T供给的供给水的水温接近热水供给设定温度Ths。具体而言，根据旁路流路61中的水的流量及流出管42中的水的流量来调节供给水的水温。而且，供给水的水温根据第一供水路63中的水的流量、第二供水路64中的水的流量进行调节。利用第一混合阀53调节旁路流路61及流出管42中的各水的流量。利用第二混合阀54调节第一供水路63及第二供水路64中的各水的流量。

而且，在第一热水供给运转、第三热水供给运转以及第四热水供给运转中，与上述热水贮存运转相同，进行使水热交换器13的水流路13b的出口温度To接近目标温度的控制。

[第一热水供给运转]

图7所示的第一热水供给运转为如下运转：将水箱30内的中温水加热成高温水，并将已加热了的高温水供向热水供给对象T。第一热水供给运转基本上是在水箱30处于第三热水贮存状态时执行的。

第一热水供给运转是在仅靠水箱30内的蓄热量Qa无法满足热水供给对象T的需求时执行的。具体而言，若需求判断部29判断出蓄热量Qa低于所需热量Qd，则控制器25让热水供给流路40执行第一热水供给运转。

需要说明的是，也可以在通过需求判断部29无法预测热水供给对象T的所需热量Qd的条件下，执行第一热水供给运转。

即使蓄热量Qa未达到所需热量Qd，在有高温水的情况下，也可以将水箱30内的高温水从流出管42供向热水供给对象T。

蓄热量Qa是水箱30内的热水的蓄热量。蓄热量Qa是根据第一检测温度T1及第二检测温度T2求出的。为了更准确地求出蓄热量Qa，也可以在水箱30内设置三个以上的温度传感器。

所需热量Qd是为了满足热水供给对象T对热水的需求所需的供给水的总热量。根据热水供给对象T存在需要热水的需求时的热水供给对象T的种类，来求出所需热量Qd。

在第一热水供给运转中，泵21开启(ON)，第一三通阀51成为第一状态，第二三通阀52成为第二状态。第一混合阀53使流出管42的流出端和旁路流路61的流出端开放。第二混合阀54至少使第一供水路63的流出端开放。

当泵21运转时，水箱30内的中温层M中的中温水流向第一加热管43。此时，水源S的低温水经由流入管41被适当地供到水箱30的下部贮存部34。第一加热管43中的中温水在水热交换器13的水流路13b中流动，被加热成高温水。在第一热水供给运转中，进行使出口温度To接近上述第一目标温度To1(第一温度)的控制。

已由水热交换器13加热到第一目标温度To1的高温水至少被送往旁路流路61。

另一方面，水箱30内的高温层H中的高温水被送往流出管42。旁路流路61中的高温水和流出管42中的高温水在第一混合阀中混合。已由第一混合阀53混合的水依次流经第一供水路63、主供水路65后，被供向热水供给对象T。

如图7所示，在已由水热交换器13加热了的高温水的一部分被供向旁路流路61的情况下，剩余的高温水经由分支流路62及第一返回管45返回到水箱30的上部贮存部36。因此，能够一边向热水供给对象T供给高温水，一边在水箱30内贮存高温水。

另一方面，在已由水热交换器13加热了的高温水全部被供向旁路流路61的情况下，则不向上部贮存部36供给高温水。如上所述，在第一热水供给运转中，已由水热交换器13加热了的高温水中没有在旁路流路61中流动的剩余的高温水返回水箱30。

在第三热水贮存运转(参照图6)中，当表示热水供给对象T的需求的信号被输入到输入部26时，也执行第一热水供给运转。第三热水贮存运转为如下运转：在水热交换器13中将中温水加热成高温水。在第三热水贮存运转中，通过调节第一混合阀53的开度，向旁路流路61输送高温水，从而能够从第三热水贮存运转移向第一热水供给运转。因此，能够在不大幅度改变热水供给流路40中的水流的情况下，从第三热水贮存运转移向第一热水供给运转。

如上所述，第一热水供给运转包括如下动作：由水热交换器13将水箱30的中温层M中的中温水加热成高温水，并将已加热了的高温水供向热水供给对象T。

在假设由水热交换器13将低温水加热成高温水的情况下，水热交换器13的水流路13b的入口和出口处的水的温度差变大。因此，为了将低温水加热成高温水，则需要减少水流路13b中的水流量，有时无法向热水供给对象T供给足够量的高温水。或者，为了确保水热交换器13的水流路13b中的水流量，则需要增大水热交换器13，或者增大热源装置10的加热能力。

相对于此，在第一热水供给运转中，因为是将中温水加热成高温水，所以水热交换器13的水流路13b的入口侧和出口侧的水的温度差较小。因此，能够确保水热交换器13的水流路13b中的水流量，从而能够向热水供给对象T供给足够量的高温水。水热交换器13也不会变大。

在热水供给单元1中，在上述热水贮存运转下，将低温水加热成中温水，在第一热水供给运转中，将中温水加热成高温水。由此，在本实施方式中，与在水热交换器13中将低温水加热成高温水的情况相比，能够提高热源装置10的COP(性能系数)。例如在水热交换器13中，将把10℃的低温水加热成65℃的高温水时的COP设为C1。在水热交换器13中，将把10℃的低温水加热成40℃的中温水时的COP设为C2。将把40℃的中温水加热成65℃的高温水时的COP设为C3。设C2和C3的平均值为C4。C4是在水热交换器13中将低温水加热成中温水后接着再将中温水加热成高温水的所谓两阶段加热的平均COP。

根据估算结果可知，本实施方式的COP(C4)相对于C1而言能够获得大约11％的COP改善效果。

在第一热水供给运转中，已被加热了的高温水经由旁路流路61被供向热水供给对象T。换言之，已被加热了的高温水绕过水箱30后被供向热水供给对象T。若将大量高温水送回水箱30，则水箱30内的高温层H的放热损失就会增加。这是因为高温水的热容易向水箱30外部释放。还因为高温水的热容易向中温层M或低温层L传递。

相对于此，在第一热水供给运转中，由于加热后的高温水绕过水箱30，因此能够抑制上述放热损失。

[第二热水供给运转]

图8所示的第二热水供给运转为如下运转：不将水箱30内的中温水加热而将其供向热水供给对象T。第二热水供给运转基本上是在水箱30处于第四热水贮存状态时执行的运转。在第四热水贮存状态下执行第二热水供给运转的情况下，水箱30内的高温水也被供向热水供给对象T。需要说明的是，只要是在水箱30内的中间贮存部35中存在中温层M的状态下，第二热水供给运转也可以在第四热水贮存状态以外的状态时执行。

第二热水供给运转是在热水供给对象T的所需热量Qd较小时执行的。具体而言，例如在仅向热水供给对象T即水龙头或淋浴器供给热水的情况下，执行第二热水供给运转。

更具体来说，当需求判断部29判断出蓄热量Qa在所需热量Qd以上且所需热量Qd低于规定的阈值Qs时，控制器25让热水供给流路40执行第二热水供给运转。

在第二热水供给运转中，热源装置10停止，泵21关闭(OFF)，第一三通阀51成为第二状态，第二三通阀52成为第二状态。第一混合阀53使流出管42的流出端和旁路流路61的流出端开放。第二混合阀54至少使第一供水路63的流出端开放。

在第二热水供给运转中，利用水源S和热水供给对象T之间的压力差，来输送热水供给流路40中的水。水箱30内的中温层M中的中温水在第二返回管46中流动。在第二热水供给运转中第二返回管46中的水的流动方向，与第三热水供给运转中第二返回管46中的水的流动方向相反。第三热水供给运转的具体情况见下文所述。第二返回管46中的中温水被送往旁路流路61。

另一方面，水箱30内的高温层H中的高温水被送往流出管42。旁路流路61中的中温水和流出管42中的高温水在第一混合阀53中混合。通过调节两者的水的混合比率，从而能够调节混合水的温度。已由第一混合阀53混合的水依次流经第一供水路63及主供水路65后，被供向热水供给对象T。

如上所述，在第二热水供给运转中，将第二返回管46用作向热水供给对象T输送中温水的流路。换言之，第二返回管46兼作在第三热水供给运转中用于将水送回水箱的流路、以及在第二热水供给运转中用于向热水供给对象T供给水的流路。第三热水供给运转的具体情况见下文所述。因此，能够简化热水供给流路40。

[第三热水供给运转]

图9所示的第三热水供给运转为如下运转：将水箱30内的低温水加热成中温水，并将已加热了的中温水供向热水供给对象T。第三热水供给运转是在水箱30处于第四热水贮存状态或第二热水贮存状态时执行的。当在第四热水贮存状态或第二热水贮存状态下执行第三热水供给运转时，水箱30内的高温水也被供向热水供给对象T。

在能够利用水箱30内的蓄热量Qa满足热水供给对象T的需求，且热水供给对象T的所需热量Qd比第二热水供给运转大时，执行第三热水供给运转。

更具体来说，当需求判断部29判断出蓄热量Qa在所需热量Qd以上，且所需热量Qd在上述阈值Qs以上时，控制器25让热水供给流路40执行第三热水供给运转。

如上所述，需求判断部29根据热水供给对象T的所需热量Qd和水箱30的蓄热量Qa，来判断执行第一热水供给运转、第二热水供给运转以及第三热水供给运转中的哪一运转。

在第三热水供给运转中，泵21开启(ON)，第一三通阀51成为第二状态，第二三通阀52成为第二状态。第一混合阀53使流出管42的流出端和旁路流路61的流出端开放。第二混合阀54至少使第一供水路63的流出端开放。

当泵21运转时，水箱30内的低温层L中的低温水流向第二加热管44。此时，水源S的低温水经由流入管41被适当地供到水箱30的下部贮存部34。第二加热管44中的低温水在水热交换器13的水流路13b中流动，被加热成中温水。在第三热水供给运转中，进行使出口温度To接近上述第二目标温度To2(第二温度)的控制。

已由水热交换器13加热到第二目标温度To2的中温水至少被送往旁路流路61。

另一方面，水箱30内的高温层H中的高温水被送往流出管42。旁路流路61中的中温水和流出管42中的高温水在第一混合阀中混合。已由第一混合阀53混合的水依次流经第一供水路63、主供水路65后，被供向热水供给对象T。

如图9所示，当已由水热交换器13加热了的中温水的一部分被供向旁路流路61时，剩余的中温水经由分支流路62及第二返回管46返回到水箱30的中间贮存部35。因此，能够一边向热水供给对象T供给中温水，一边在水箱30内贮存中温水。

另一方面，当已由水热交换器13加热了的中温水全部被供向旁路流路61时，则不向中间贮存部35供给中温水。如上所述，在第三热水供给运转中，已由水热交换器13加热了的中温水中没有流经旁路流路61的剩余的中温水返回水箱30。

当在第二热水贮存运转(参照图5)中，表示热水供给对象T的需求的信号被输入到输入部26时，也执行第三热水供给运转。第二热水贮存运转为如下运转：在水热交换器13中将低温水加热成中温水。因此，在第二热水贮存运转中，通过调节第一混合阀53的开度，向旁路流路61输送中温水，从而能够从第二热水贮存运转移向第三热水供给运转。因此，能够在不大幅度改变热水供给流路40中的水流的情况下，从第二热水贮存运转移向第三热水供给运转。

如上所述，第三热水供给运转包括如下动作：由水热交换器13将水箱30内的低温层L中的低温水加热成中温水，并将已加热了的中温水供向热水供给对象T。因此，能够减小水热交换器13的入口和出口处的水的温度差，从而能够向热水供给对象T供给足够量的中温水。而且，能够抑制水热交换器13的大型化及热源装置10的加热能力增大。

在第三热水供给运转中，能够使热源装置10的COP比第一热水供给运转进一步提升。这是因为根据估算结果，在水热交换器13中将低温水加热成中温水时的COP(上述C2)高于上述其他条件的COP(C1、C3以及C4)之故。因此，在第三热水供给运转中，能够获得比第一热水供给运转更大的COP改善效果。

在上述第二热水贮存运转中，也将低温水在水热交换器13中加热成中温水。因此，与第三热水供给运转相同，第二热水贮存运转也能够获得较大的COP改善效果。

如上所述，在能够利用水箱30内的蓄热量Qa满足热水供给对象T的所需热量Qd时执行第三热水供给运转。相对于此，在仅靠水箱30内的蓄热量Qa无法满足热水供给对象T的所需热量Qd时执行第一热水供给运转。这样一来，仅在热水供给对象T对热水有较大需求的情况下执行第一热水供给运转。因此，在热水供给单元1的通常运转中，第三热水供给运转的执行时间的比例比第一热水供给运转的执行时间的比例大。由于第三热水供给运转的COP(C2)比伴随第一热水供给运转的两阶段加热的平均COP(C4)更高，所以通过使第三热水供给运转的执行时间的比例变长，从而能够提高热水供给单元1的节能性。另一方面，在热水供给对象T对热水有较大需求的情况下，通过执行第一热水供给运转，从而能够迅速地应对上述较大的热水需求。

[第四热水供给运转]

图10所示的第四热水供给运转为如下运转：将水箱30内的低温水加热成高温水，并将已加热了的高温水供向热水供给对象T。当在上述第一热水贮存运转(参照图4)中，表示热水供给对象T的需求的信号被输入到输入部26时，执行第四热水供给运转。因此，第四热水供给运转基本上是在水箱30处于第一热水贮存状态(参照图3)时执行的运转。

更具体来说，当温度判断部28判断出水箱30处于第一热水贮存状态，且表示热水供给对象T的需求的信号被输入到输入部26时，控制器25让热水供给流路40执行第四热水供给运转。换言之，当在水箱30内的高温层H中的水及中温层M中的水处于不足的状态下存在热水供给对象T的需求时，控制器25就让热水供给流路40执行第四热水供给运转。

在第四热水供给运转中，泵21开启(ON)，第一三通阀51成为第二状态，第二三通阀52成为第一状态。第一混合阀53封住流出管42的流出端，而使旁路流路61的流出端开放。第二混合阀54至少使第一供水路63的流出端开放。

当泵21运转时，水箱30内的低温层L中的低温水流向第二加热管44。此时，水源S的低温水经由流入管41被适当地供到水箱30的下部贮存部34。第二加热管44中的低温水在水热交换器13的水流路13b中流动，被加热成高温水。在第四热水供给运转中，进行使出口温度To接近上述第一目标温度To1(第一温度)的控制。

已由水热交换器13加热到第一目标温度To1的高温水至少被送往旁路流路61。

在第四热水供给运转中，水箱30内没有形成高温层H及中温层M。因此，不会从流出管42向第一供水路63输送热水。在第四热水供给运转中，只有在旁路流路61中流动的高温水被供向热水供给对象T。

如图10所示，当已由水热交换器13加热了的高温水的一部分被供向旁路流路61时，剩余的高温水经由分支流路62及第一返回管45返回到水箱30的上部贮存部36。因此，能够一边向热水供给对象T供给高温水，一边在水箱30内贮存高温水。

另一方面，当已由水热交换器13加热了的高温水全部被供向旁路流路61时，则不向上部贮存部36供给高温水。如上所述，在第四热水供给运转中，已由水热交换器13加热了的高温水中没有流经旁路流路61的剩余的高温水返回水箱30。

上述第一热水贮存运转为如下运转：在水热交换器13中将低温水加热成高温水。在第一热水贮存运转中，通过调节第一混合阀53的开度，向旁路流路61输送高温水，从而能够从第一热水贮存运转移向第四热水供给运转。因此，能够在不大幅度改变热水供给流路40中的水流的情况下，从第一热水贮存运转移向第四热水供给运转。

－实施方式的效果－

在实施方式中，热水供给装置20包括热水供给流路40，该热水供给流路40具有对水进行加热的水热交换器13、以及贮存已由该水热交换器13加热了的水的水箱30，热水供给流路40构成为：在所述水箱30的内部形成有低温层L、中温层M以及高温层H的第四热水贮存状态下，执行利用水热交换器13将中温层M中的水加热到第一温度(第一目标温度To1)并将其供向热水供给对象T的第一热水供给运转。

在第一热水供给运转中，由于水热交换器13的入口和出口处的水的温度差较小，因此即使不减少在水热交换器13中流动的水的流量，也能够得到高温水。因此，能够向热水供给对象T供给足够量的高温水。换言之，能够在不增大水热交换器13的能力、不谋求水热交换器13的大型化的情况下，向热水供给对象T供给足够量的高温水。

在第一热水供给运转中，对在热水贮存运转中生成的中温水进一步加热而得到高温水。在上述两阶段加热中，如上所述，与将低温水加热成高温水的情况相比，能够提升热源装置10的COP。因此，能够提升热水供给装置20的节能性。

在实施方式中，第一热水供给运转包括以下动作：使已由水热交换器13加热到第一温度(第一目标温度To1)的水绕过水箱30后将其供向热水供给对象T。

若将已由水热交换器13加热了的高温水供到水箱30，则放热损失增大。具体而言，水箱30内的高温水的热量向水箱30的外部释放、或者该高温水的热量传递到中温水或低温水。在实施方式中，由于已由水热交换器13加热了的高温水的至少一部分绕过水箱30，因此能够抑制上述放热损失。

在实施方式中，第一热水供给运转包括如下动作：将已由水热交换器13加热到第一温度(第一目标温度To1)的水经由水箱30的高温层H供向热水供给对象T。

在该动作中，通过使高温水返回水箱30，从而能够在向热水供给对象T供给高温水的同时在水箱30内贮存高温水。而且，在该动作中，优先使高温水在旁路流路61中流动。在产生了剩余的高温水的情况下，将剩余的高温水经由第一返回管45输送到水箱30的高温层H。因此，能够将放热损失抑制到最小限度。

在实施方式中，第一热水供给运转包括如下动作：使已由水热交换器13加热了的水的至少一部分绕过水箱30并将其供向热水供给对象T，同时将水箱30内的高温层H中的水供向热水供给对象T。

在该动作中，由于将在旁路流路61中流动的高温水和从水箱30流出的高温水混合后供向热水供给对象T，因此能够向热水供给对象T供给足够量的高温水。而且，通过使水箱30内的高温水流向外部，从而能够抑制该高温水的放热损失。

在实施方式中，水箱30的内部形成有与高温层H对应的上部贮存部36、与低温层L对应的第二贮存部34、以及与中温层M对应的中间贮存部35，热水供给流路40具有：将水源S与下部贮存部34连通起来的流入管41、与上部贮存部36连通起来的流出管42、将中间贮存部35与水热交换器13的流入侧连通起来的第一加热管43、将水热交换器13的流出侧与流出管42的流出端连通起来的旁路管61、将水热交换器13的流出侧与上部贮存部36连通起来的第一返回管45、以及至少调节流出管42及旁路流路61的各流量的第一混合阀53。

根据该构成方式，能够实现第一热水供给运转。在第一热水供给运转中，通过调节第一混合阀53，从而能够调节旁路流路61中的水流量、流出管42中的水流量。能够打开、关闭旁路流路61的流出端，也能够打开、关闭流出管42的流出端。通过调节旁路流路61中的水流量，从而能够间接地调节第一返回管45中的水流量。通过调节旁路流路61中的水流量，从而能够间接地调节在水热交换器13中流动的水的流量。通过调节在水热交换器13中流动的水的流量，从而能够调节流出水热交换器13的水的温度(出口温度To)。

在实施方式中，热水供给流路40具有：将水热交换器13的流出侧与中间贮存部35连通起来的第二返回管46、将下部贮存部34与水热交换器13的流入侧连通起来的第二加热管44、使水热交换器13的流入侧与第一加热管43连通的连通状态和该水热交换器13的流入侧与第二加热管44连通的连通状态相互切换的第一三通阀51、以及使水热交换器13的流出侧与第一返回管45连通的连通状态和该水热交换器13的流出侧与第二返回管46连通的连通状态相互切换的第二三通阀52。

根据该构成方式，能够切换着执行上述第一热水供给运转、第二热水供给运转、第三热水供给运转以及第四热水供给运转。而且，能够切换着执行上述第一热水贮存运转、第二热水贮存运转以及第三热水贮存运转。

在实施方式中，热水供给流路40构成为执行第二热水供给运转，在该第二热水供给运转中，将中间贮存部35的中温层M中的水经由第二返回管46及旁路流路61供向热水供给对象T，同时将水箱30内的高温层H中的水供向热水供给对象T。

在第二热水供给运转中，能够一边停止热源装置10一边向热水供给对象T供给中温水。如图8所示，在第二热水供给运转中，中温水经由第二返回管46、旁路流路61被供向热水供给对象T。第二返回管46在第二热水贮存运转及第三热水供给运转中，兼作将中温水从加热部13送向水箱30的流路。因此，能够减少热水供给流路40的管道数量。

在实施方式中，热水供给流路40构成为执行第三热水供给运转，在该第三热水供给运转中，利用加热部13将第二贮存部34的低温层L中的水加热到比第一温度低的第二温度并将其供向热水供给对象T，同时将水箱30内的高温层H中的水供向热水供给对象T。

在第三热水供给运转中，当水箱30处于第二热水贮存状态或第四热水贮存状态时，能够向热水供给对象T供给中温水。当在加热部13将低温水加热成中温水时，如上所述，能够提升热源装置10的COP。

在实施方式中，第三热水供给运转包括如下动作：使已由加热部13加热了的水的一部分返回中间贮存部35的中温层M。

在该动作中，能够一边向热水供给对象T供给中温水，一边在水箱30内贮存中温水。

在实施方式中，包括需求判断部29，该需求判断部29根据热水供给对象T的所需热量和水箱30的蓄热量，判断执行第一热水供给运转及所述第三热水供给运转中的哪一运转。

具体而言，若需求判断部29判断出蓄热量Qa低于所需热量Qd，则执行第一热水供给运转。第一热水供给运转由于利用加热部13将中温水加热成高温水，因此即使水箱30的蓄热量Qa不足，也能够向热水供给对象T供给充足的高温水。

若需求判断部29判断出蓄热量Qa在所需热量Qd以上，则执行第三热水供给运转。由此，能够一边满足热水供给对象T的需求，一边执行COP较高的运转。

在实施方式中，热水供给流路40构成为执行第四热水供给运转，在该第四热水供给运转中，利用加热部13将第二贮存部34的低温层L中的水加热到第一温度后将其供向热水供给对象T。

在第四热水供给运转中，能够在水箱30内没有高温水的状况下，向热水供给对象T供给高温水。

－实施方式的变形例－

图11所示的变形例在上述实施方式的热水供给流路40中追加了第二供水路64、第三供水路66以及第三混合阀55。

第二供水路64将水箱30的中间贮存部35和主供水路65的流入端连通起来。第二供水路64的一端与水箱30的中间贮存部35连接。第二供水路64的另一端与第二混合阀54连接。第二供水路64由其上游侧的水箱侧供水路64a和其下游侧的热水供给侧供水路64b构成。水箱侧供水路64a的流出端及热水供给侧供水路64b的流入端与第三混合阀55连接。

第三供水路66将流入管41和第二供水路64连通起来。第三供水路66的流出端与第三混合阀55相连接。

在变形例中，第二混合阀54对应第二调节机构。第二混合阀54调节第一供水路63的流量及第二供水路64的流量。第二混合阀54也可以构成为仅调节第二供水路64的流量。

第三混合阀55对应第三调节机构。第三混合阀55调节第二供水路64的流量及第三供水路66的流量。第三混合阀55也可以构成为仅调节第三供水路66的流量。第三混合阀55打开、关闭水箱侧供水路64a的流出端及第三供水路66的流出端。

－热水供给运转－

变形例的热水供给运转基本上与上述实施方式相同。在变形例的第一热水供给运转、第二热水供给运转以及第三热水供给运转中，能够将水箱30的中间贮存部35的中温层M中的中温水经由第二供水路64供向热水供给对象T。此时，能够将水源S的低温水经由第三供水路66供给到第二供水路64。在该情况下，在第三混合阀55中，中温水和低温水混合。

在图12所示的第一热水供给运转中，中温层M中的中温水在加热部13被加热成高温水。因而，在上述实施方式的第一热水供给运转(参照图7)中，无法将中温水直接供向热水供给对象T。相对于此，在变形例的第一热水供给运转中，能够一边利用水热交换器13将中温层M中的中温水加热成高温水，一边将中温层M中的中温水经由第二供水路64供向热水供给对象T。在变形例中，通过调节第二混合阀54及第三混合阀55的开度，实质上能够调节高温水、中温水以及低温水的混合比率。因此，能够对供向热水供给对象T的水的温度进行微调。

《其他实施方式》

在上述实施方式和变形例中，也可以采用以下构成。

可以在上述水箱30内设置三个以上的温度传感器。可以根据各个温度传感器的检测值的差值来判断水箱30的热水贮存状态。

第一调节机构53、第二调节机构54以及第三调节机构55中的至少一个可以不是混合阀。也可以将流量调节阀、电磁开关阀、三通阀等组合起来以代替这些调节机构53、54、55。

热水供给装置20只要执行第一热水供给运转、第二热水供给运转、第三热水供给运转以及第四热水供给运转中的至少第一热水供给运转即可。在热水供给装置20构成为仅执行这些热水供给运转中的第一热水供给运转和第三热水供给运转的情况下，优选设置判断部29，该判断部29基于热水供给对象T的所需热量和水箱30的蓄热量，来判断执行第一热水供给运转和所述第三热水供给运转中的哪一运转。在热水供给装置20构成为仅执行这些热水供给运转中的第一热水供给运转、第二热水供给运转、以及第三热水供给运转的情况下，优选设置判断部29，该判断部29基于热水供给对象T的所需热量和水箱30的蓄热量，来判断执行第一热水供给运转、第二热水供给运转、以及第三热水供给运转中的哪一运转。

加热水的加热部也可以是加热器等其他部件。热源装置10也可以将CO₂作为制冷剂，进行制冷剂的高压压力成为临界压力以上的超临界循环。

以上说明了实施方式和变形例，但可知在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下能够对方案及具体情况进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能，则还可以对上述实施方式、变形例以及其他实施方式适当地进行组合和替换。以上所述的“第一”、“第二”、“第三”……这些词语仅用于区分包含上述词语的语句，并不是要限定该语句的数量、顺序。

－产业实用性－

本公开对热水供给装置是有用的。

－符号说明－

10 热水供给装置

13 水热交换器(加热部)

25 控制器(控制装置)

29 判断部(需求判断部)

30 水箱

34 第二贮存部

35 中间贮存部

36 第一贮存部

40 热水供给流路

41 流入管(流入流路)

42 流出管(流出流路)

43 第一加热管(第一加热流路)

44 第二加热管(第二加热流路)

45 第一返回管(第一返回流路)

46 第二返回管(第二返回流路)

51 第一切换机构(第一三通阀)

52 第二切换机构(第二三通阀)

53 第一调节机构(第一混合阀)

54 第二调节机构(第二混合阀)

55 第三调节机构(第三混合阀)

61 旁路管(旁路流路)

63 第一供水路

64 第二供水路

65 主供水路

66 第三供水路