(57)【要約】【課題】  貯湯タンクを容易に増設可能とし、タンクユニット内の複数タンク間の熱ロスによる効率低下を防止できるヒートポンプ給湯機を得る。また、沸上げ時の加熱効率低下につながる中温水を有効に利用する。また、浴槽追焚き機能等に対応する。【解決手段】  水冷媒熱交換器２を有するヒートポンプユニット１００，メインタンク７ａを有するメインタンクユニット２００，と、サブタンク７ｂを有するサブタンクユニット３００，を備え、高温水流出口２５ａと高温水流入口２３ｂを接続し、市水流出口２４ａと市水流入口２１ｂを接続し、サブタンク接続口２６ａとメイン側タンク接続口２９ｂを接続して増設可能とする。沸き上げ運転ではメインタンク７ａから最も離れたタンク７ｂから蓄熱する。また、中温水給湯運転では最初にメインタンク７ａ内の中温水を給湯する。また、メインタンク７ａ内の温水と浴槽水とを熱交換器１２で熱交換して浴槽追焚き機能を実現する。【選択図】        図１
2010112648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、水冷媒熱交換器と、膨張弁と、蒸発器とを順次接続して冷媒を循環させる冷媒側回路を構成するヒートポンプユニットと、前記水冷媒熱交換器によって加熱された温水を蓄えるメインタンクを有するメインタンクユニットと、前記水冷媒熱交換器によって加熱された温水を蓄えるサブタンクと、を備え、
前記メインタンクユニットは、前記メインタンクを備えると共に、前記水冷媒熱交換器によって加熱された温水を前記メインタンクに供給する高温水流入配管と、前記高温水流入配管から流入する温水を前記サブタンクに供給する高温水流出口と、外部水源から供給される市水を前記メインタンクの底部に供給する市水流入口と、前記市水流入口から前記メインタンクの底部に供給して蓄えられた水を前記水冷媒熱交換器に供給する低温水配管と、前記メインタンクの上部を前記サブタンクの下部に接続するサブタンク接続口と、を有し、
前記市水流入口から前記メインタンクの底部に供給されて蓄えられた水を前記低温水配管を通って前記水冷媒熱交換器に供給し、前記水冷媒熱交換器で加熱された温水を前記メインタンクユニットの前記高温水流入配管及び前記高温水流出口を通り、前記サブタンクに蓄え、前記サブタンクの下部から前記メインタンクユニットの前記サブタンク接続口を通って前記メインタンクに蓄えるように水側回路を構成し、前記サブタンクを高温側、前記メインタンクを低温側となるように蓄熱することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記メインタンクユニットは、前記市水流入口から流入する市水を分岐して直接外部に供給する市水流出口を有し、
前記サブタンクを有すると共に、前記メインタンクユニットの前記市水流出口から供給される市水を前記サブタンクから流出する温水に混合して外部の給湯部側に供給するサブユニット混合弁と、を有するサブタンクユニットを備え、
前記サブタンクに蓄えられている温水を前記サブユニット混合弁に流入させ、前記サブユニット混合弁で前記メインタンクユニットの前記市水流出口から供給された市水と混合して給湯温度の温水として前記給湯部側に供給すると共に、前記メインタンクユニットに蓄えられている温水を前記サブタンク接続口を通って前記サブタンクに供給するように水側回路を構成し、前記サブタンクを高温側、前記メインタンクを低温側となるように蓄熱した温水を前記高温側から供給することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記メインタンクユニットは、前記市水流入口から流入する市水を分岐して直接外部に供給する市水流出口を有し、
前記サブタンクを有すると共に、前記メインタンクユニットの前記市水流出口から供給される市水を前記サブタンクから流出する温水または前記メインタンクユニットの前記高温水流出口から流入する温水に混合して外部の給湯部側に給湯するサブユニット混合弁と、を有するサブタンクユニットを備え、
前記メインタンクに蓄えられている給湯温度以上の温水を前記高温水流出口を通って直接前記サブユニット混合弁に流入させ、前記サブユニット混合弁で前記メインタンクユニットの前記市水流出口を通って供給された市水と混合して前記給湯温度の温水として前記給湯部側に供給し、前記メインタンクに蓄えられていた前記給湯温度以上の温水を供給した後、前記サブタンクに蓄えられている温水を供給するように水側回路を構成し、前記サブタンクを高温側、前記メインタンクを低温側となるように蓄熱した温水を前記低温側から供給することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
圧縮機と、水冷媒熱交換器と、膨張弁と、蒸発器と、を順次接続して冷媒を循環させるヒートポンプユニット、
温水を蓄えるメインタンクと、前記水冷媒熱交換器の水流出口に接続され温水を流入する高温水流入配管と、温水をサブタンク側に流出する高温水流出口と、水源から導入する市水を前記メインタンクの底部に流入する市水流入口と、前記市水流入口から流入する市水を前記サブタンク側へ流出する市水流出口と、前記高温水流出口の上流側に設けられ、前記市水流入口から流入する市水を温水に混合可能な混合弁と、前記高温水流入配管と前記メインタンクの上部と前記混合弁に接続されてその３流路の開閉を切り替え可能な流路切替弁と、一端が前記水冷媒熱交換器の水流入口に接続され他端が前記メインタンクの下部に接続される低温水配管と、前記メインタンクの上部と前記サブタンクとを接続する前記サブタンク接続口と、を有するメインタンクユニット、
温水を蓄える前記サブタンクと、前記メインタンクユニットの前記高温水流出口に接続され温水を流入するサブユニット高温水流入口と、温水を給湯部側に流出するサブユニット高温水流出口と、前記メインタンクユニットの前記市水流出口に接続され市水を流入するサブユニット市水流入口と、前記サブユニット市水流入口から流入する市水を前記サブタンクとは別の下流側サブタンク側へ流出するサブユニット市水流出口と、前記サブユニット高温水流出口の上流側に設けられ、前記サブユニット市水流入口から流入する市水を温水に混合可能なサブユニット混合弁と、前記サブユニット高温水流入口と前記サブタンクの上部と前記サブユニット混合弁に接続されてその３流路の開閉を切り替え可能なサブユニット流路切替弁と、前記サブタンクの上部と前記下流側サブタンクとを接続するサブユニット用サブタンク接続口と、前記メインタンクユニットの前記サブタンク接続口と前記サブタンクの下部とを接続するサブユニット用メイン側タンク接続口と、を有するサブタンクユニット、
及び前記メインタンクと前記水冷媒熱交換器間で前記メインタンク内の水を循環させる水循環ポンプ、を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記サブタンクユニットを２台以上備え、前記メインタンクに接続するサブタンクを上流側サブタンクとし、前記上流側サブタンクを有するサブタンクユニットを上流側サブタンクユニットとし、前記上流側サブタンクに接続するサブタンクを下流側サブタンクとし、前記下流側サブタンクを有するサブタンクユニットを下流側サブタンクユニットとしたとき、前記上流側サブタンクユニットの前記サブユニット高温水流出口と前記下流側サブタンクユニットの前記サブユニット高温水流入口とを接続し、前記上流側サブタンクユニットの前記サブユニット用サブタンク接続口と前記下流側サブタンクユニットの前記サブユニット用メイン側タンク接続口とを接続し、前記上流側サブタンクユニットの前記サブユニット市水流出口と前記下流側サブタンクユニットの前記サブユニット市水流入口とを接続して、前記下流側サブタンクユニットを増設可能とし、前記下流側サブタンクユニットの前記サブユニット高温水流出口の下流側で給湯することを特徴とする請求項４記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
前記ヒートポンプユニットを運転すると共に、
前記サブタンクユニットのうちで前記メインタンクから最も離れて接続されるサブタンクを有するユニットの前記流路切替弁を上記高温水流入口と前記タンクの上部を接続するように切り替え、他のユニットの前記流路切替弁を前記高温水流入口または前記高温水流入配管と前記混合弁を接続するように切り替えて、前記水循環ポンプを運転し、前記水冷媒熱交換器で高温となった温水を前記メインタンクから最も離れた前記サブタンクに蓄え、その後順次前記メインタンクに近づくように前記サブタンクまたは前記メインタンクに温水を蓄える沸き上げ運転を行うことを特徴とする請求項４または請求項５記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
前記サブタンクユニットのうちで前記メインタンクから最も離れて接続されるサブタンクを有するユニットの前記流路切替弁を前記タンクの上部と前記混合弁とを接続するように切り替え、他のユニットの前記流路切替弁を前記タンクの上部から流出しないように切り替えて、前記メインタンクから最も離れて接続されるサブタンク内の温水を給湯する給湯運転を行うことを特徴とする請求項４または請求項５または請求項６記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
前記メインタンクユニットの前記流路切替弁を前記メインタンクの上部と前記混合弁とを接続するように切り替え、他の前記サブタンクユニットの前記流路切替弁を前記高温水流入口と前記混合弁とを接続するように切り替えて、前記メインタンク内の温水を給湯し、その後前記メインタンクから最も離れて接続されるサブタンクを有するサブタンクユニットの前記流路切替弁を前記サブタンクの上部と前記混合弁とを接続するように切り替え、前記メインタンクユニットの前記流路切替弁を前記メインタンクの上部から流出しないように切り替えて、前記メインタンクから最も離れて接続されるサブタンク内の温水を給湯するように、最初に前記メインタンクの温水を給湯し、次に前記メインタンクから最も離れて接続されるサブタンク内の温水を給湯する給湯運転を行うことを特徴とする請求項４または請求項５または請求項６記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項９】
前記メインタンクユニットの前記流路切替弁を前記メインタンクの上部と前記混合弁とを接続するように切り替え、他の前記サブタンクユニットの前記流路切替弁を前記高温水流入口と前記混合弁とを接続するように切り替えて、前記メインタンク内の温水を給湯し、その後前記メインタンクに接続する前記サブタンクを有する上流側サブタンクユニットの前記流路切替弁を前記サブタンクの上部と前記混合弁とを接続するように切り替えて前記サブタンクの温水を給湯するように、最初に前記メインタンクの温水を給湯し、次に、前記給湯した前記メインタンクまたはサブタンクに接続されているサブタンクの温水を順次給湯する給湯運転を行うことを特徴とする請求項４または請求項５または請求項６記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１０】
前記メインタンクの上部に貯留されている水の温度を検出する温度検出手段を備え、前記メインタンクの上部に貯留されている水が給湯温度よりも高い温水のとき、最初に前記メインタンク内の給湯温度よりも高い温水を給湯することを特徴とする請求項８または請求項９記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１１】
圧縮機と、水冷媒熱交換器と、膨張弁と、蒸発器と、を順次接続して冷媒を循環させるヒートポンプユニットと、
前記水冷媒熱交換器で加熱された温水を貯留するメインタンクと、前記加熱された温水を直接外部へ流出または前記メインタンクに貯留した温水を外部へ流出可能に構成された高温水配管と、を有するメインタンクユニットと、
前記高温水配管からの温水を貯留すると共に前記メインタンクの上部と接続されるサブタンクと、前記メインタンクユニットからの温水を直接外部へ流出または前記サブタンクに貯留した温水を外部に流出可能に構成されたサブユニット高温水配管と、を有するサブタンクユニットを備え、
前記メインタンクユニットは、前記メインタンクの底部に市水を導入すると共に市水を直接外部へ流出可能に構成された市水流入配管を有し、
前記サブタンクユニットは、前記市水流入配管と接続されると共に市水を外部へ流出可能に構成されたサブユニット市水流入配管と、前記サブユニット市水流入配管で供給される市水と前記サブユニット高温水配管で供給される温水とを混合して給湯部側に供給するサブユニット混合弁を有することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項１２】
浴槽から輸送された浴槽水と前記メインタンクの上部から輸送された温水とを熱交換する浴槽追焚き熱交換器と、前記浴槽と前記浴槽追焚き熱交換器間で前記浴槽水を循環させる浴槽追焚き送水ポンプと、前記メインタンクと前記浴槽追焚き熱交換器間で前記メインタンクの温水を循環させる浴槽追焚き循環ポンプと、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１３】
利用者が要求したとき、または前記浴槽水の温度が予め設定されている浴槽水設定温度より低くなったときに、前記浴槽追焚き送水ポンプと前記浴槽追焚き循環ポンプを動作させ、前記メインタンクの温水と前記浴槽水とを熱交換して前記浴槽水の温度を上昇させる浴槽追焚き運転を行うことを特徴とする請求項１２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項１４】
前記メインタンクの蓄熱量が前記浴槽追焚き運転に必要な熱量よりも少なくなったときに、前記ヒートポンプユニットと前記水循環ポンプを動作させ、前記メインタンクの水と前記ヒートポンプユニットの冷媒とを熱交換して前記メインタンクに前記浴槽追焚き運転に必要な熱量を蓄熱する追焚き蓄熱運転を行うことを特徴とする請求項１２または請求項１３記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ給湯機として、例えば、圧縮機から吐出された圧縮冷媒と供給水とを熱交換し、供給水を加熱して高温水に変える水熱交換器を備えたヒートポンプ式熱源機と、筐体内に複数の貯湯タンクを備えたメインタンクユニットと、筐体内に複数のサブ貯湯タンクを備えたサブタンクユニットとを備えたヒートポンプ給湯装置がある（例えば、特許文献１参照）。そして、メインタンクユニットは、貯湯タンクＡ、Ｂを備え、貯湯タンクＡの底部は低温水供給管を介して水熱交換器の吸込み部に接続され、水熱交換器の吐出部は高温水供給管を介して貯湯タンクＢの上部に接続されている。貯湯タンクＡ、Ｂの間には、貯湯タンクＡの上部と貯湯タンクＢの底部が接続されるタンク間接続管があり、このタンク間接続管に介設された、配管接続を維持もしくは切り離し自在な補助配管を備えている。また、貯湯タンクＡの底部と水源に接続され、貯湯タンクＢの上部は給湯口に接続されている。
【０００３】
また、サブタンクユニットは、筐体内にサブ貯湯タンクＣ、Ｄを備え、サブ貯湯タンクＤの上部に接続される高温水供給管、サブ貯湯タンクＣの底部と接続される低温水供給管、サブ貯湯タンクＤ底部とサブ貯湯タンクＣの上部を接続するタンク間接続管を備える。メインタンクユニットとサブタンクユニットを接続するときは、メインタンクユニットの補助配管を切り離し、貯湯タンクＡ上部とサブ貯湯タンクＣ底部を接続し、貯湯タンクＢ底部とサブ貯湯タンクＤ上部を接続することで、貯湯タンクを直列に接続する。貯湯タンクをモジュール化することで、必要最低限の種類のタンクで多くのユーザに対応するシステムとなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２７６４０号公報（第７頁〜第８頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のヒートポンプ給湯機は、タンクユニット内に複数タンクがあるため、タンク間の熱ロスによって効率が低下するという課題があった。特にメインタンクユニットに収納されている複数のタンクは、一方が水熱交換器の吐出部に接続され、他方が水熱交換器の吸込み部に接続されるので、タンク間の温度差が大きく、熱ロスが大きくなるという課題があった。また、ヒートポンプ給湯機の課題として、貯湯タンク高温部と低温部の境界層に中温水が存在し、ヒートポンプ沸上げ時に給水温度が上昇することによる加熱効率の低下が挙げられる。さらに、従来のヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクをモジュール化できるものの、給湯単独での使用に限られ、一般的な家庭用のヒートポンプ給湯機の基本機能である、浴槽追焚き機能等に対応できないという課題があった。
【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクをモジュール化でき、タンク間の熱ロスを低減して効率を向上できる構成のヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。また、効率低下を招く可能性のある中温水を有効に利用できるヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。さらに、浴槽追焚き等、家庭用のヒートポンプ給湯機の基本機能を備えるヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わるヒートポンプ給湯機は、
圧縮機と、水冷媒熱交換器と、膨張弁と、蒸発器とを順次接続して冷媒を循環させる冷媒側回路を構成するヒートポンプユニットと、前記水冷媒熱交換器によって加熱された温水を蓄えるメインタンクを有するメインタンクユニットと、前記水冷媒熱交換器によって加熱された温水を蓄えるサブタンクと、を備え、
前記メインタンクユニットは、前記メインタンクを備えると共に、前記水冷媒熱交換器によって加熱された温水を前記メインタンクに供給する高温水流入配管と、前記高温水流入配管から流入する温水を前記サブタンクに供給する高温水流出口と、外部水源から供給される市水を前記メインタンクの底部に供給する市水流入口と、前記市水流入口から前記メインタンクの底部に供給して蓄えられた水を前記水冷媒熱交換器に供給する低温水配管と、前記メインタンクの上部を前記サブタンクの下部に接続するサブタンク接続口と、を有し、
前記市水流入口から前記メインタンクの底部に供給されて蓄えられた水を前記低温水配管を通って前記水冷媒熱交換器に供給し、前記水冷媒熱交換器で加熱された温水を前記メインタンクユニットの前記高温水流入配管及び前記高温水流出口を通り、前記サブタンクに蓄え、前記サブタンクの下部から前記メインタンクユニットの前記サブタンク接続口を通って前記メインタンクに蓄えるように水側回路を構成し、前記サブタンクを高温側、前記メインタンクを低温側となるように蓄熱することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のヒートポンプ給湯機によれば、１つのユニット内での熱ロスを低減できる構成で、貯湯タンクをモジュール化し、必要に応じて給湯容量を拡大できる。また、中温水を有効に利用して、効率よく給湯することが可能となる。さらに、浴槽追焚き等、家庭用のヒートポンプ給湯機の基本機能を備えるヒートポンプ給湯機が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係わるヒートポンプ給湯機について、図に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機の全体構成を示す概略図である。
ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１００と、メインタンクユニット２００と、サブタンクユニット３００とを備えている。この図では、例えば１台のサブタンクユニット３００を有する構成を示している。
ヒートポンプユニット１００内には、圧縮機１、水と冷媒とを熱交換する水冷媒熱交換器２、膨張弁３、蒸発器４を順次環状に接続し、冷媒を循環させて冷媒側回路を構成する冷凍サイクルと、蒸発器４に外気を送風するファン５とが搭載されている。水冷媒熱交換器２は、例えば水流入口２ｂと水流出口２ａを通る水流路と、冷凍サイクルの冷媒流路の一部を構成する冷媒流路が隣接し、冷媒と水との熱交換が可能な構成である。
【００１０】
メインタンクユニット２００内には、負荷側媒体である水を水冷媒熱交換器２に送水する水循環ポンプ６と、水循環ポンプ６により送水されて水冷媒熱交換器２で加熱された温水を蓄えるメインタンク７ａと、を備える。また、水源となる市水供給部からメインタンクユニット２００に市水を導入する部分には市水流入口２１ａを備える。ここで、市水とは水源から導入する水のことで、通常は上水を用いるが、井戸水、や工業水を用いてもよく、また、海、川、湖などから導入した水でもよい。メインタンクユニット２００とヒートポンプユニット１００とを接続する部分には、水冷媒熱交換器２の水流入口２ｂに接続する給水流出口２２と、水冷媒熱交換器２の水流出口２ａと接続する高温水流入口２３ａと、を備える。また、メインタンクユニット２００とサブタンクユニット３００とを接続する部分には、市水流出口２４ａと、高温水流出口２５ａと、サブタンク接続口２６ａと、を備える。また、メインタンクユニット２００と浴槽（図示せず）とを接続する部分には、浴槽水流入口２７と、浴槽水流出口２８と、を備える。
【００１１】
さらに、メインタンクユニット２００内には、市水流入口２１ａとタンク７ａの底部を接続する配管８ａと、配管８ａ上に配置された減圧弁９と、流路切替弁１０ａと、混合弁１１ａと、浴槽追焚き熱交換器１２と、浴槽追焚き循環ポンプ１３と、浴槽追焚き送水ポンプ１４と、を備えている。さらには、配管８ａと市水流出口２４ａを接続する配管８ｂと、配管８ｂから分岐して混合弁１１ａと接続する配管８ｃと、高温水流入口２３ａと流路切替弁１０ａを接続する高温水流入配管８ｄと、タンク７上部と流路切替弁１０ａを接続する配管８ｅと、流路切替弁１０ａと混合弁１１ａを接続する配管８ｆと、混合弁１１ａと高温水流出口２５ａを接続する配管８ｇと、タンク７ａ上部とサブタンク接続口２６ａを接続する配管８ｈと、を備えている。低温水配管２２ａはメインタンク７ａの下部と給水流出口２２を接続する配管であり、例えば低温水配管２２ａの途中に水循環ポンプ６が配置されている。
【００１２】
即ち、高温水流入口２３ａは冷媒熱交換器２の水流出口２ａに接続されて高温水を流入し、高温水流出口２５ａは高温水をサブタンク７ｂ側に流出する。流路切替弁１０ａは、配管８ｄ、８ｅ、８ｆによって、高温水流入口２３ａとメインタンク７ａの上部と混合弁１１ａに接続され、その３流路（配管８ｄ、８ｅ、８ｆ）のうちの２流路を接続することで３流路の開閉を切り替え可能とする。低温水配管２２ａは、一端が水冷媒熱交換器２の水流入口２ｂに接続され他端がメインタンク７ａの底部に接続される。サブタンク接続口２６ａは、内部では配管８ｈに接続されて、メインタンク７ａの上部とサブタンク７ｂとを接続する。市水流入口２１ａは、配管８ａによってメインタンク７ａの底部に接続され、水源から導入する市水をメインタンク７ａの底部に流入する。市水流出口２４ａは、配管８ｂによって、市水流入口２１ａから流入する市水をサブタンク７ｂ側へ流出する。流路切替弁１０ａと高温水流出口２５ａの間に設けられる混合弁１１ａは、配管８ａ、８ｂ、８ｃによって、市水流入口２１ａから市水を流入し、配管８ｆを流れる高温水に混合して配管８ｇから高温水流出口２５ａに流出可能とする。高温水流出口２５ａの後流に給湯部が接続されている場合、混合弁１１ａによって混合される市水の量は、設定されている給湯温度に応じて可変である。給湯部は利用者が温水を使用する部分であり、例えば、高温水流出口２５ａから複数に分岐され、台所や洗面所の給湯や、浴室のシャワー、浴槽の給湯などを対象とする。このとき利用者が必要な温水の温度を給湯温度として設定する。また、高温水流出口２５ａの後流に別のサブタンクユニットが接続されている場合、混合弁１１ａでは市水を混合することなく高温水のまま高温水流出口２５ａに流れる。
【００１３】
サブタンクユニット３００内には、温水を蓄えるタンク７ｂと、流路切替弁１０ｂと、混合弁１１ｂと、を備える。サブタンクユニット３００とメインタンクユニット２００とを接続する部分には、市水流入口２１ｂと、高温水流入口２３ｂと、メイン側タンク接続口２９ｂと、を備える。サブタンクユニット３００と他のサブタンクユニット（図示せず）、例えばサブタンク７ｂに下流側サブタンクが接続され、下流側サブタンクを有するサブタンクユニットを下流側サブタンクユニットと称するとき、サブタンク７ｂは下流側サブタンクに対して上流側サブタンクとなり、サブタンクユニット３００は上流側サブタンクユニットとなる。上流側サブタンクユニットと下流側サブタンクユニットとを接続する部分には、市水流出口２４ｂと、高温水流出口２５ｂと、サブタンク接続口２６ｂと、を備える。配管８ｉは市水流入口２１ｂと市水流出口２４ｂとを接続する配管であり、配管８ｊはメイン側タンク接続口２９ｂとタンク７ｂの下部とを接続する配管である。他の各要素と接続する配管は、メインタンクユニット２００と同様のため省略する。配管８ａ〜８ｊ及びメインタンク７ａと水冷媒熱交換器２の水流入口２ｂ、水流出口２ａを循環する配管とで水側回路を構成している。
【００１４】
メインタンクユニット２００とサブタンクユニット３００は、それぞれ、高温水流出口２５ａとサブユニット高温水流入口２３ｂ、市水流出口２４ａとサブユニット市水流入口２１ｂ、サブタンク接続口２６ａとメイン側タンク接続口２９ｂとで接続される。サブタンクユニット３００が複数台接続される場合は、同様な接続でサブタンクユニット３００同士を接続する。タンクユニットがメインタンクユニット２００単独の場合は、サブタンク接続口２６ａおよび市水流出口２４ａを閉じた状態とすることで、所望の動作が可能となる。本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機は、メインタンクユニット２００のみでもヒートポンプ給湯機としての機能を有し、サブタンクユニット３００を増設することで、タンクの容量が増加される。
【００１５】
即ち、サブユニット高温水流入口２３ｂはメインタンクユニット２００の高温水流出口２５ａに接続されて高温水を流入し、サブユニット高温水流出口２５ｂは高温水を給湯部（図示せず）側に流出する。サブユニット流路切替弁１０ｂは、配管８ｄ、８ｅ、８ｆによって、サブユニット高温水流入口２３ｂとサブタンク７ｂの上部とサブユニット混合弁１１ｂに接続され、その３流路（配管８ｄ、８ｅ、８ｆ）のうちの２流路を接続することで３流路の開閉を切り替え可能とする。サブユニット用サブタンク接続口２６ｂは、内部では配管８ｈに接続されて、上流側サブタンク７ｂの上部と下流側サブタンク（図示せず）とを接続する。サブユニット用メイン側タンク接続口２９ｂは、内部では配管８ｊに接続され、メインタンクユニット２００のサブタンク接続口２６ａと上流側サブタンク７ｂの下部とを接続する。サブユニット市水流入口２１ｂはメインタンクユニット２００の市水流出口２４ａに接続され市水を流入する。サブユニット市水流出口２４ｂは、配管８ｉに接続され、サブユニット市水流入口２１ｂから流入する市水を下流側サブタンク（図示せず）側へ流出する。サブユニット高温水流出口２５ｂの上流側に設けられるサブユニット混合弁１１ｂは、配管８ｉ、８ｃによって、サブユニット市水流入口２１ｂから市水を流入し、配管８ｆを流れる高温水に混合して配管８ｇからサブユニット高温水流出口２５ｂに流出可能とする。サブユニット高温水流出口２５ｂの後流に給湯部が接続されている場合、サブユニット混合弁１１ｂによって混合される市水の量は、設定されている給湯温度に応じて可変である。また、サブユニット高温水流出口２５ｂの後流にさらに別のサブタンクユニットが接続されている場合、サブユニット混合弁１１ｂでは市水を混合することなく高温水のままサブユニット高温水流出口２５ｂに流れる。
【００１６】
なお、メインタンク７ａと水冷媒熱交換器２間でメインタンク７ａ内の水を循環させる水循環ポンプ６は、必ずしもメインタンクユニット２００に設置する必要はなく、ヒートポンプユニット１００側に搭載してもよい。また、ヒートポンプユニット１００は、メインタンクユニット２００と一体としてもよい。その際、給水流出口２２と高温水流入口２３ａは不要となり、直接低温水配管２２ａで水冷媒熱交換器２の水流入口２ｂと接続し、高温水流入配管８ｄで水冷媒熱交換器２の水流出口２ａと接続する接続すればよい。
【００１７】
次に、ヒートポンプユニット１００の動作について説明する。冷凍サイクルを循環する冷媒は、圧縮機１で高圧高温に圧縮され、水冷媒熱交換器２で被加熱流体である水を加熱し、冷媒自体は冷却される。水冷媒熱交換器２は冷媒と水の流れが対向流的に流れると効率がよい。さらに、水冷媒熱交換器２で冷却された高圧冷媒は、膨張弁３で減圧され、低圧低温状態となる。膨張弁３は、開度が可変な電子式膨張弁にすると制御性がよく、冷凍サイクルの運転状態（温度情報や圧力情報）を検知し、効率よく運転することができる。次に、蒸発器４においてファン５で送風される空気によって蒸発し、ガス化した状態で圧縮機１に戻り、冷凍サイクルを循環する。ここでは、ヒートポンプユニット１００の基本的な構成のみを記載しているが、機能を付加するための要素部品、例えば水冷媒熱交換器２の出口冷媒と、圧縮機１吸入の冷媒を熱交換する高低圧熱交換器等を付加し、高効率を図ることもできる。つまり、図１記載の構成に限定されるわけではなく、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機に搭載する冷凍サイクルの構成は、幅広く対応できるものである。
【００１８】
また、ヒートポンプユニット１００は、圧縮機１から吐出する冷媒の圧力や温度を変化させられるように、圧縮機駆動装置（図示せず）をインバータ制御のＤＣブラシレスモータを使用して回転数を可変としたものとするが、複数台の圧縮機１を組合せて構成し、この組合せを切り替えて全体の能力を可変としてもよい。また、圧縮機１の吸入側に冷媒音を低減させるサクションマフラーのような容器を設けたり、圧縮機１の吐出側に流出した潤滑油を回収する装置を設けるなど、図１の構成に他の目的の構造を付加してもよい。即ち、図１に示すヒートポンプユニット１００は基本的な回路だけを説明している。このヒートポンプ給湯機の冷媒としては、高温出湯ができる冷媒、例えば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどの冷媒が適しているが、特にこれらに限定されるものではない。
【００１９】
次に、本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機の運転動作について説明する。ヒートポンプ給湯機の運転モードは、例えば、タンクの湯を沸き上げる沸上げ運転モード、沸き上げたタンクの湯を給湯として使用する給湯運転モード、浴槽の湯を昇温する浴槽追焚きモード、浴槽追焚き運転するために湯を沸き上げる追焚き蓄熱運転モードがある。また、給湯運転モードには、タンクの高温の湯と低温の市水を混合して給湯する通常給湯運転モードと、タンクの中温の湯を直接給湯する、または給湯温度によっては低温の市水と混合して給湯する中温水給湯運転モードがある。
【００２０】
［沸上げ運転モード］
タンクの湯を沸上げる沸上げ運転モードの動作について説明する。まず、図２は本実施の形態に係わり、メインタンクユニット２００を有し、サブタンクユニットを備えていないメインタンクユニット２００単独の構成のヒートポンプ給湯機における沸上げ運転モードの動作を示す説明図である。
図中、太線で示した接続配管は、この沸き上げ運転モードで冷媒又は水又は温水が流れる配管を示している。また、矢印は冷媒又は水又は温水の流れ方向を示している。メインタンクユニット２００において、流路切替弁１０ａを高温水流入口２３ａとタンク７ａ上部が接続するように動作して配管８ｄ、８ｅを開とする。また、サブタンクユニット３００に接続する市水流出口２４ａとサブタンク接続口２６ａは閉状態（黒塗り表示）とする。次に、ヒートポンプユニット１００及び水循環ポンプ６を運転し、タンク７ａ底部から低温水配管２２ａ、給水流出口２２を通して低温水をヒートポンプユニット１００へ供給する。メインタンクユニット２００の給水流出口２２から供給された低温水は、ヒートポンプユニット１００の水冷媒熱交換器２で高温に加熱され、メインタンクユニット２００の高温水流入口２３ａへ戻される。高温水流入口２３ａに戻された高温水は高温水流入配管８ｄ、流路切替弁１０ａ、配管８ｅを通り、タンク７ａ上部に流入し、タンク７ａ上部から高温水が貯留する。
【００２１】
沸上げ運転を所定時間行ない、メインタンク７ａに必要蓄熱量を確保したら、ヒートポンプユニット１００および水循環ポンプ６の運転を停止し、流路切替弁１０ａはタンク７ａ上部と混合弁１１ａが接続するように動作し、沸上げ運転が完了する。流路切替弁１０ａをタンク７ａ上部と混合弁１１ａに接続することで、高温水流出口２５ａから給湯する給湯運転モードに切り換えられる。ここで、タンク７ａの蓄熱量は、タンク７ａの側面に設けた１つ又は複数の温度検出手段、例えばタンク温度センサ３０等によってメインタンク７ａの下部に貯留されている水の温度やタンク７ａから流出する水の温度を検出し、検出された情報から、演算等によって判定される。
【００２２】
次に、図３に示すようにタンクユニットがメインタンクユニット２００と１台のサブタンクユニット３００を備えた構成のヒートポンプ給湯機で、沸き上げ運転モードについて説明する。まず、メインタンクユニット２００において、流路切替弁１０ａを高温水流入口２３ａと混合弁１１ａが接続するように動作し、サブタンクユニット３００において、流路切替弁１０ｂを高温水流入口２３ｂとタンク７ｂ上部が接続するように動作する。また、メインタンクユニット２００とサブタンクユニット３００間では、市水流出口２４ａとサブユニット市水流入口２１ｂ、サブタンク接続口２６ａとサブユニット用メイン側タンク接続口２９ｂ、高温水流出口２５ａとサブユニット高温水流入口２３ｂが接続されている。また、さらに下流のサブタンクユニット（図示せず）に接続するサブユニット市水流出口２４ｂとサブユニット用下流側タンク接続口２６ｂは閉状態（黒塗り表示）とする。
【００２３】
次に、ヒートポンプユニット１００および水循環ポンプ６を運転し、タンク７ａ底部から給水流出口２２を通して低温水をヒートポンプユニット１００へ供給する。メインタンクユニット２００の給水流出口２２から供給された低温水は、ヒートポンプユニット１００の水冷媒熱交換器２で高温に加熱され、メインタンクユニット２００の高温水流入口２３ａへ戻される。高温水流入口２３ａに戻された高温水は流路切替弁１０ａ、混合弁１１ａを通り、高温水流出口２５ａからサブタンクユニット３００の高温水流入口２３ｂへ供給される。高温水流入口２３ｂに流入した高温水は流路切替弁１０ｂをとおり、タンク７ｂ上部に流入し、タンク７ｂ上部から高温水が貯留する。
【００２４】
また、タンク７ａ上部とタンク７ｂ底部を接続しており、タンク７ｂ内が高温水で満たされると、タンク７ｂ底部からタンク７ａ上部に高温水が流れ、タンク７ａに湯が蓄熱される。即ち、タンク７ｂ、タンク７ａに順次湯が蓄熱される。この沸上げを順次行ない、必要蓄熱量を確保したら、ヒートポンプユニット１００および水循環ポンプ６の運転を停止し、沸上げ運転が完了する。流路切替弁１０ｂはタンク７ｂ上部と混合弁１１ｂが接続するように動作する。流路切替弁１０ｂをタンク７ｂ上部と混合弁１１ｂに接続することで、高温水流出口２５ｂから給湯する給湯運転モードに切り換えられる。ここで、タンク７ａ、７ｂの蓄熱量は、前記と同様、タンク７ａ、７ｂの側面に設けた１つ又は複数のセンサ（図示せず）等によって検知された情報から、演算等によって判定される。
【００２５】
さらに、図４に示すように、サブタンクユニット３００が複数台接続されている場合も同様の動作により沸上げ運転が可能である。その際には、サブタンクユニット３００のうちでメインタンク７ａから最も離れて接続されるサブタンク７ｃを有するユニット３００ｂの流路切替弁１０ｃを高温水流入口２３ｃとタンク７ｃの上部を接続するように切り替え、他のユニット２００、３００ａの流路切替弁１０ａ、１０ｂを高温水流入口２３ａ、２３ｂと混合弁１１ａ、１１ｂを接続するように切り替えて、水循環ポンプ６を運転し、水冷媒熱交換器２で高温となった高温水をメインタンク７ａから最も離れたサブタンク７ｃに蓄え、その後順次メインタンクに近づくように高温水を蓄える沸き上げ運転を行う。即ち、メインタンク７ａから最も離れて接続されているサブタンク７ｃの上部から高温水が蓄熱され、次にサブタンク７ｃ、７ｂ同士がタンク接続口２９ｃ、２６ｂを介して配管８ｊ、８ｈで接続されているので、サブタンクユニット３００ａのサブタンク７ｂの上部から蓄熱され、最後にタンク７ｂ、７ａ同士がタンク接続口２９ｂ、２６ａを介して配管８ｊ、８ｈで接続されているので、メインタンクユニット２００のメインタンク７ａの上部から蓄熱される。
【００２６】
以上のように、メインタンクユニット２００単独やサブタンクユニット３００を複数台接続しても蓄熱することが可能となる。
【００２７】
［給湯運転モード（通常給湯運転モード）］
以下、通常給湯運転モードの運転動作について説明する。図５は、本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機としてメインタンクユニット単独の給湯運転モード（通常給湯運転モード）の動作を示す説明図である。図中、図１と同一符号は同一、又は相当部分を示し、白抜き矢印は外部からヒートポンプ給湯機への水の流入方向、又はヒートポンプ給湯機から外部への温水の流出方向を示す。流路切替弁１０ａは沸上げ運転モード終了時に、タンク上部７ａと混合弁１１ａを接続するように動作しており、この状態を維持している。また、タンク７ａには温水が蓄熱されている。詳しく図示していないが、高温水流出口２５ａの後流には給湯部４０として利用者が使用する開閉栓があり、利用者が開閉栓を開くと給湯が開始される。利用者が開閉栓を開くと、水源からの市水が、市水流入口２１ａを通してメインタンクユニット２００に流入し、減圧弁９により減圧されて配管８ａを通り、タンク７ａ底部よりタンク７ａに流入する。
【００２８】
さらに、タンク７ａ底部から流入した市水により、タンク７ａ内の高温水はタンク７ａ上部より流出し、配管８ｅ、流路切替弁１０ａ、配管８ｆを通って混合弁１１ａへ流入する。また、減圧弁９を通った市水の一部は配管８ｂ、配管８ｃを通り、混合弁１１ａへ流入する。混合弁１１ａではタンク７ａから流入した高温水と、市水から流入した低温水を混合し、あらかじめ利用者の設定した給湯温度に調整され、配管８ｇを通り、高温水流出口２５ａを通して給湯される。そして、利用者が開閉栓を閉じると、市水の供給が停止するため、給湯運転（通常給湯運転モード）が完了する。
【００２９】
次に、図６は本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機のメインタンクユニット１００と１台のサブタンクユニット３００を接続した場合の給湯運転モード（通常給湯運転モード）の動作を示す説明図である。流路切替弁１０ａはタンク７ａ上部からタンク７ａ内の水が流出しないようにタンク７ａに接続する配管８ｅを閉止する。流路切替弁１０ｂは沸上げ運転モード終了時に、タンク上部７ｂと混合弁１１ｂを接続するように動作しており、この状態を維持している。また、タンク７ａおよびタンク７ｂには湯が蓄熱されている。詳しく図示していないが、高温水流出口２５ｂの後流には給湯部４０として利用者が使用する開閉栓があり、利用者が開閉栓を開くと給湯が開始される。利用者が開閉栓を開くと、水源からの市水が、市水流入口２１ａを通してメインタンクユニット２００に流入し、減圧弁９により減圧されて配管８ａを通ってタンク７ａ底部よりタンク７ａに流入する。
【００３０】
さらに、タンク７ａ底部から流入した市水により、タンク７ａ内の高温水はタンク７ａ上部より流出する。このとき流路切替弁１０ａによって配管８ｅが閉止されているため、タンク７ａ内の高温水は、配管８ｈ、サブタンク接続口２６ａからメイン側タンク接続口２９ｂ、配管８ｊを通り、タンク７ｂ底部へ流入する。さらにはタンク７ｂ底部へ湯が流入することで、タンク７ｂ上部から高温水が流出し、配管８ｅ、配管８ｆを通って混合弁１１ｂへ流入する。また、減圧弁９を通った市水の一部は、配管８ｂ、市水流出口２４ａ、市水流入口２１ｂ、配管８ｉ、８ｃを通り、混合弁１１ｂへ流入する。混合弁１１ｂではタンク７ｂから流入した高温水と、市水流入口２１ｂから流入した低温水を混合し、あらかじめ利用者の設定した給湯温度に調整され、配管８ｇ、高温水流出口２５ｂを通して給湯される。そして、利用者が開閉栓を閉じると、市水の供給が停止するため、給湯運転が完了する。
【００３１】
以上のように、メインタンクユニット２００単独やサブタンクユニット３００を複数台接続しても給湯することが可能となる。例えば図４のようにサブタンクユニット３００を複数台備えている場合には、サブタンクユニットのうちでメインタンク７ａから最も離れて接続されるサブタンク７ｃを有するユニット３００ｂの流路切替弁１０ｃをタンク７ｃの上部と混合弁１１ｃとを接続するように切り替え、他のユニット２００、３００ａの流路切替弁１０ａ、１０ｂをタンク７ａ、７ｂの上部から流出しないように切り替えて、メインタンク７ａから最も離れて接続されるサブタンク７ｃに温水を給湯する。そして、メインタンクユニット２００から最も離れたサブタンクユニット３００ｂのサブタンク７ｃの上部から高温水が利用者に供給され、使用された高温水の量だけ次のサブタンクユニット３００ａのサブタンク７ｂの上部からタンク接続口２６ｂ、２９ｃを介して配管８ｈ、８ｊを通りサブタンク７ｃの底部へと補充される。即ち、高温水は、メインタンクユニット２００のメインタンク７ａ内の高温水が最初になくなり、次にメインタンクユニット２００に接続されたサブタンク７ｂの高温水がなくなり、次にサブタンク７ｂに接続されたサブタンク・・サブタンク７ｃへと順次高温水がなくなるように供給される。
【００３２】
［給湯運転モード（中温水給湯運転モード）］
中温水給湯運転モードの運転動作について説明する。
ヒートポンプ給湯機を設置する場合、利用者の使用環境や状況に応じて必要蓄熱量が決定される。この必要蓄熱量と温水を蓄えるタンクの容量とで、蓄熱温度が決定される。タンク内の温水がすべて蓄熱温度の時、蓄熱量が最大となるが、給湯部で利用者が温水を使用すると、その使用した分だけ市水がタンクに供給される。このため、タンク全体では高温側と低温側の温度分布が生じる。このとき、蓄熱温度近傍の温度の高い高温水はタンクの上部に存在し、市水温度近傍の温度の低い低温水はタンクの下部に存在するのであるが、その境界付近では蓄熱温度よりも低く、市水温度よりも高い中間の温度の水が存在することになり、これを中温水と称する。例えば一般家庭用のヒートポンプ給湯機の場合、蓄熱温度を９０℃程度として、ヒートポンプユニット１００の冷凍サイクルの冷媒に二酸化炭素を使用するとする。蓄熱温度９０℃程度の温水が高温水、市水温度５℃程度の水が低温水、高温水（例えば９０℃）と低温水（例えば５℃）の間の境界層に存在する例えば４０〜５０℃程度の温水が中温水となる。ヒートポンプユニット１００の冷凍サイクルにおいて、例えば冷媒として二酸化炭素を使用した場合、水冷媒熱交換器２に低温水よりも高い中温水が流入すると、水冷媒熱交換器２の冷媒出口温度が高くなって冷凍サイクルのＣＯＰが低下すると考えられる。このため、本実施の形態では中温水を積極的に利用する中温水給湯運転モードを備え、高温水と低温水の間の境界層を低減すれば、冷凍サイクルのＣＯＰの低下を防止できる。
【００３３】
また、蓄熱温度（高温水）よりも低く市水温度（低温水）よりも高い温度の中温水は、ヒートポンプユニット１００を使って沸き上げた温水の一部が、メインタンク７ａ内で市水と接することで温度が低下したものである。温度が低下した中温水のうちの給湯温度以上の中温水を給湯に使うことで、沸き上げた熱量を有効に利用できる。さらに、中温水に市水を混合して給湯温度として給湯部４０に供給すると、高温水を給湯する場合よりも市水の量が少なくてよいので、市水を節約することもできる。
【００３４】
図７は本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機のメインタンクユニット２００と１台のサブタンクユニット３００を接続した場合の給湯運転モード（中温水給湯運転モード）の動作を示す説明図である。このヒートポンプ給湯機で中温水給湯運転の運転動作について説明する。中温水は、高温水と低温水の境界層付近にできる温水である。図の様にタンクがメインタンク７ａ−サブタンク７ｂで構成されている場合、メインタンク７ａの底部に低温水が貯留されサブタンク７ｂの上部に高温水が貯留される。そして、メインタンク７ａの上部が境界層付近になると、ここに中温水が貯留されることになる。また、後述の浴槽追焚き運転をした後にはメインタンク７ａの底部に存在する中温水が、サブタンク７ｂの高温水を給湯に使用するに従ってメインタンク７ａの上部に移動して、ここに中温水が貯留される場合もある。中温水給湯運転は中温水がタンク７ａ上部にあるときに動作する。例えばタンク７ａ上部付近に温度検出手段ここではタンク温度センサ３０を配置し、タンク７ａの上部付近に貯留されている水の温度を検出する。この温度が中温水を示す温度であるときに境界層を検知したとし、メインタンクユニット２００の流路切替弁１０ａをタンク７ａ上部と混合弁１１ａを接続するように動作する。また、サブタンクユニット３００の流路切替弁１０ｂを高温水流入口２３ｂと混合弁１１ｂを接続するように動作する。
【００３５】
詳しく図示していないが、高温水流出口２５ｂの後流には給湯部４０として利用者が使用する開閉栓があり、利用者が開閉栓を開くと給湯が開始される。利用者が開閉栓を開くと、水源からの市水が、市水流入口２１ａを通してメインタンクユニット２００に流入し、減圧弁９により減圧されて配管８ａを通り、タンク７ａ底部よりタンク７ａに流入する。さらに、タンク７ａ底部から流入した市水により、タンク７ａ内の温水はタンク７ａ上部より流出し、配管８ｅ、流路切替弁１０ａ、配管８ｆ、混合弁１１ａおよび配管８ｇを通り、高温水流出口２５ａからサブタンクユニット３００へ供給される。
【００３６】
サブタンクユニット３００へ供給された高温水は高温水流入口２３ｂから流入し、配管８ｄ、流路切替弁１０ｂ、配管８ｆを通り、混合弁１１ｂへ流入する。また、減圧弁９を通った市水の一部は、配管８ｂ、市水流出口２４ａ、市水流入口２１ｂ、配管８ｉ、配管８ｃを通り、混合弁１１ｂへ流入する。混合弁１１ｂでは高温水流入口２３ｂから流入した高温水と、市水流入口２１ｂから流入した低温水を混合し、あらかじめ利用者の設定した給湯温度に調整され、配管８ｇ、高温水流出口２５ｂを通して給湯される。そして、利用者が開閉栓を閉じると、市水の供給が停止するため、給湯運転が完了する。
メインタンク７ａ内の中温水が給湯に使用されてしまった後にも給湯要求がある場合には、図６で示したように、流路切替弁１０ａ、１０ｂを切り替えて、サブタンク７ｂ内の高温水を給湯するように動作すればよい。
【００３７】
例えば図４のようにサブタンクユニット３００を複数台備えている場合には、メインタンクユニット２００の流路切替弁１０ａをメインタンク７ａの上部と混合弁１１ａとを接続するように切り替え、他のサブタンクユニット３００ａ、３００ｂの流路切替弁１０ｂ、１０ｃを高温水流入口２３ｂ、２３ｃと混合弁１１ｂ、１１ｃとを接続するように切り替えて、メインタンク７ａ内の温水を給湯する。メインタンク７ａ内に中温水がなくなった後にも給湯要求がある場合には、メインタンク７ａから最も離れて接続されるサブタンク７ｃを有するサブタンクユニット３００ｂの流路切替弁１０ｂをサブタンク７ｃの上部と混合弁１１ｃとを接続するように切り替え、メインタンクユニット２００の流路切替弁１０ａをメインタンク７ａの上部から流出しないように切り替えて、メインタンク７ａから最も離れて接続されるサブタンク７ｃ内の温水を給湯する。このように、最初にメインタンク７ａの温水を給湯し、次にメインタンク７ａから最も離れて接続されるサブタンク７ｃ内の温水を給湯する給湯運転を行えばよい。
【００３８】
以上のように運転すれば、メインタンクユニット２００とサブタンクユニット３００を複数台接続する構成のヒートポンプ給湯機で、中温水を優先して給湯することが可能となる。
【００３９】
例えばヒートポンプユニット１００の冷凍サイクルにおいて、冷媒として二酸化炭素を使用した場合、水冷媒熱交換器２に流入する水の温度が高温（例えば９０℃）と低温（例えば５℃）の間にできる境界層（例えば４０〜５０℃）になる。通常、利用者が設定する温水の利用温度は４０℃以下であり、境界層の中温水を供給しても十分対応できる。そこで、メインタンク７ａ内の中温水を優先して使用することで、メインタンク７ａ内に貯留する境界層が低減される。このため、中温水を有効に利用できると共に、ヒートポンプ沸き上げ運転を行ったときに、中温水が水冷媒熱交換器２に流入するのを防止でき、加熱効率を向上できる。
【００４０】
なお、通常給湯運転モードと中温水給湯運転モードの運転制御を図８に示す。図８は本実施の形態に係り、給湯要求された場合の通常給湯運転モードと中温水給湯運転モードの動作の一例を示すフローチャートである。
利用者によって給湯要求がされた場合、給湯温度がメインタンク７ａの上部に貯留している中温水よりも低いかどうかを比較する（ＳＴＥＰ１）。給湯温度が中温水よりも高いまたは同じ場合には、ＳＴＥＰ４で通常給湯運転モードを行う。一方、給湯温度が中温水よりも低い場合には、ＳＴＥＰ２でメインタンク７ａの上部に中温水があるかどうかを判断する。これは例えばメインタンク７ａの上方側面に設置したタンク温度センサ３０によって検出する。メインタンク７ａの上部に中温水がない場合には、ＳＴＥＰ４で通常給湯運転モードを行う。ＳＴＥＰ２の判断で、メインタンク７ａの上部に中温水がある場合には中温水給湯運転モードを例えば所定の時間行う（ＳＴＥＰ３）。ＳＴＥＰ３で中温水をある所定量使った後、給湯要求が継続している場合には、まだ中温水があるかどうか判断するＳＴＥＰ２に戻る。
【００４１】
このように、通常給湯運転モードと中温水給湯運転モードの運転制御を行えば、メインタンク７ａ内の中温水を有効に利用して、効率のよいヒートポンプ給湯機が得られる。また、利用者に安定して希望の温度の温水を供給できる。
【００４２】
なお、上記ではメインタンク７ａ上部に中温水が存在する場合に中温水給湯運転モードを行うとしたが、メインタンク７ａ上部に高温水が存在する場合に中温水給湯運転モードを行ってもよい。メインタンク７ａの上部が高温水であるとしても、その下層には中温水の境界層が存在する。このため、メインタンク７ａの高温水と中温水を給湯に使用した後、サブタンク７ｂまたは、複数のタブタンクを有する場合にはメインタンクから最も離れて接続されているサブタンク７ｃの高温水を使用する通常給湯運転を行うようにしてもよい。即ち、メインタンク７ａの上部に貯留されている水の温度を検出する温度検出手段３０を備え、メインタンク７ａの上部に貯留されている水が給湯温度以上の温度の高温水または中温水のとき、最初にメインタンク７ａ内の給湯温度以上の温度の温水を給湯する。
最初にメインタンク７ａ内の中温水を使用することで、前述したようにメインタンク７ａ内に貯留する境界層が低減される。このため、ヒートポンプ沸き上げ運転を行ったときに、中温水が水冷媒熱交換器２に流入するのを防止でき、加熱効率を向上できる。
【００４３】
本実施の形態では、メインタンク７ａで浴槽水を追焚きする機能を備えている。このための構成として、メインタンクユニット２００と浴槽（図示せず）とを接続する部分には、浴槽水流入口２７と、浴槽水流出口２８と、を備えている。さらに、浴槽から輸送された浴槽水とメインタンク７ａの上部から輸送された温水とを熱交換する浴槽追焚き熱交換器１２と、浴槽と浴槽追焚き熱交換器１２間で浴槽水を循環させる浴槽追焚き送水ポンプ１４と、メインタンク７ａと浴槽追焚き熱交換器１２間でメインタンク７ａの温水を循環させる浴槽追焚き循環ポンプ１３と、を備えている。そして、浴槽を追焚きするのに必要な運転モードとして追焚き蓄熱運転モードと浴槽追焚き運転モードを有する。追焚き蓄熱運転モードは、浴槽水を追焚きするのに必要な熱量をメインタンク７ａに蓄える運転であり、浴槽追焚き運転モードは、実際に浴槽水の温度を昇温する運転である。
【００４４】
［追焚き蓄熱運転モード］
以下、追焚き蓄熱運転モードの運転動作について説明する。図９は本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機のメインタンクユニット２００と１台のサブタンクユニット３００を接続した場合の追焚き蓄熱運転モードの動作を示す説明図である。このヒートポンプ給湯機で追焚き蓄熱運転の運転動作について説明する。本実施の形態では、メインタンク７ａに貯留されている温熱によって浴槽水を追焚きする。このため、メインタンクユニット２００のメインタンク７ａに浴槽水の追焚きに必要な熱量が不足している場合には、追焚き蓄熱運転を実施する。メインタンクユニット２００の流路切替弁１０ａを高温水流入口２３ａとタンク７ａ上部を接続するように動作する。この沸上げ動作は、図２に示したメインタンクユニット２００単独の沸上げ運転モードと同じため、ここでは省略する。なお、浴槽水の追焚きに必要な熱量がメインタンク７ａに不足しているかどうかは、例えばメインタンク７ａの側面に設けた１つ又は複数の温度検出手段、ここではタンク温度センサ３０の計測値によって判断できる。例えば、タンク温度センサ３０によって、タンク７ａの下部の温度を検出するか、又はタンク７ａから水冷媒熱交換器２へ流出する水の温度を検出することで、タンク７ａ内の蓄熱量を判断できる。
【００４５】
メインタンク７ａの蓄熱量が浴槽追焚き運転に必要な熱量よりも少なくなったときに、ヒートポンプユニット１００と水循環ポンプ６を動作させ、メインタンク７ａの水とヒートポンプユニット１００の冷媒とを熱交換してメインタンク７ａに浴槽追焚き運転に必要な熱量を蓄熱する追焚き蓄熱運転モードを備えていることで、メインタンクユニット２００とサブタンクユニット３００を複数台接続しても、サブタンクユニット３００の蓄熱状態によらず、浴槽追焚きに必要な熱量をメインタンク７ａに確保することが可能となる。通常、浴槽水の追焚きは、例えば１５℃〜３０℃程度の浴槽水を４０℃程度に昇温すればよいので、その分の熱量をメインタンク７ａに蓄熱しておけばよい。
この追焚き蓄熱運転モードを例えば浴槽への湯はり後に行うことで、湯はり後に常に浴槽の追焚き要求に対応することができ、利用者に快適なヒートポンプ給湯機を提供できる。
【００４６】
［浴槽追焚き運転モード］
以下、浴槽追焚き運転モードの運転動作について説明する。利用者からの浴槽追焚き指示または、浴槽自動保温運転中に浴槽水の温度が予め設定されている浴槽水設定温度を下回った場合に浴槽追焚き運転を実施する。図１０でメインタンクユニット２００単独の構成のヒートポンプ給湯機で浴槽追焚き運転する場合について説明する。浴槽追焚き送水ポンプ１４を動作し、浴槽（図示せず）内の浴槽水を浴槽水流入口２７を通して追焚き熱交換器１２へ導入する。次に又はこれと同時に、浴槽追焚き循環ポンプ１３を動作させて、タンク７ａ上部の高温水を浴槽追焚き熱交換器１２へ導入し、浴槽水を加熱する。浴槽水に熱を伝えて冷却された水はタンク７ａ底部へ流入する。加熱された浴槽水は、浴槽水流出口２８を通り、浴槽へ送水される。浴槽追焚き運転は、浴槽水の温度が利用者の設定した温度となるまで継続し、所望の温度に達すると、浴槽追焚き循環ポンプ１３を停止し、さらに浴槽追焚き送水ポンプ１４を停止することで、浴槽追焚き運転が終了する。
【００４７】
図１１に示すように、メインタンクユニット２００とサブタンクユニット３００が接続している構成の場合でも、浴槽追焚き運転の運転動作はメインタンクユニット２００のみの運転動作と同様である。利用者が要求したとき、または浴槽水の温度が予め設定されている温度より低くなったときに、浴槽追焚き送水ポンプ１４と浴槽追焚き循環ポンプ１３を動作させ、メインタンク７ａの温水と浴槽水とを熱交換して浴槽水の温度を上昇させればよい。
このように、メインタンクユニット２００単独やサブタンクユニット３００を複数台接続しても、浴槽追焚き熱交換器１２、浴槽追焚き循環ポンプ１３、浴槽追焚き送水ポンプ１４を備え、浴槽水及びメインタンク７ａ内の温水を循環させることで、メインタンク７ａ内の温熱を使って浴槽追焚きが可能となる。
【００４８】
以上のように、利用者が要求したとき、または浴槽水の温度が予め設定されている浴槽水設定温度より低くなったときに、浴槽追焚き送水ポンプ１４と浴槽追焚き循環ポンプ１３を動作させ、メインタンク７ａの温水と浴槽水とを熱交換して浴槽水の温度を上昇させる浴槽追焚き運転を行うことができる。また、メインタンク７ａの蓄熱量が浴槽追焚き運転に必要な熱量よりも少なくなったときに、ヒートポンプユニット１００と水循環ポンプ６を動作させ、メインタンク７ａの水とヒートポンプユニット１００の冷媒とを熱交換してメインタンク７ａに浴槽追焚き運転に必要な熱量を蓄熱する追焚き蓄熱運転を行うことができる。
即ち、このようにメインタンクユニット２００及びサブタンクユニット３００を構成することで、複数のサブタンクユニット３００を接続しても、沸上げ運転、給湯運転、浴槽追焚き運転、追焚き蓄熱運転が可能となる。即ち、浴槽追焚き等、家庭用のヒートポンプ給湯機の基本機能を備え、中温水の有効利用を可能とし、貯湯タンクをモジュール化して、容易にタンク容量を増設できる。
【００４９】
ヒートポンプ給湯機が、浴槽追焚き運転及び追焚き蓄熱運転を備えている場合、図１０及び図１１に示すように、メインタンク７ａ内の上部の高温水は浴槽水を加熱して中温水となってメインタンク７ａ底部に戻ってくる。即ち、メインタンク７ａ内には、中温水が多くなり、この状態で例えばメインタンク７ａの沸き上げ運転を行うと、中温水がヒートポンプユニット１００の冷凍サイクルを構成する熱交換器２に循環して、冷凍サイクルのＣＯＰが低下する可能性がある。これに対し、本実施の形態では、図７に示したようにメインタンク７ａ内の中温水を優先して給湯に使用する運転モードを有する。中温水給湯運転によって、特にヒートポンプ給湯機の運転効率に対して効果的である。
【００５０】
なお、本実施の形態では浴槽追焚き機能を備えているが、必要のない場合には、浴槽追焚き運転及び追焚き蓄熱運転を備えないヒートポンプ給湯機を構成してもよい。即ち、浴槽追焚き熱交換器１２、浴槽追焚き循環ポンプ１３、浴槽追焚き送水ポンプ１４、浴槽水流入口２７、浴槽水流出口２８を備えずに、ヒートポンプ給湯機を構成してもよい。
また、本実施の形態では、１つのユニット内では１つの流路切替弁１０で３流路を切り替えているが、流路構成によっては、２つ以上の複数の流路切替弁によって３流路を切り替えるように構成してもよい。
【００５１】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の機器構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。また、ヒートポンプユニット１００の動作も同様であるため省略する。ここでは例えば２台のサブタンクユニット３００ａ、３００ｂを備えた構成のヒートポンプ給湯機について説明するが、１台のサブタンクユニット３００の構成でも同様である。
【００５２】
次に、ヒートポンプ給湯機の運転動作について説明する。ヒートポンプ給湯機の運転モードは、タンクの湯を沸き上げる沸上げ運転モード、沸き上げたタンクの湯を給湯として使用する第２の給湯運転モード、浴槽の湯を昇温する浴槽追焚きモード、浴槽追焚き運転するために湯を沸き上げる追焚き蓄熱運転モードがある。なお、沸上げ運転モード、浴槽追焚きモード、追焚き蓄熱運転モードは実施の形態１と同様の運転動作のため、ここでは説明を省略する。
【００５３】
［第２の給湯運転モード］
第２の給湯運転モードの運転動作について図に基づいて説明する。図１２は本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機の第２の給湯運転モードの運転動作を示す説明図である。図中、実施の形態１と同一符号は同一、または相当部分を示す。メインタンクユニット２００の流路切替弁１０ａをタンク７ａ上部と混合弁１１ａを接続するように動作する。また、サブタンクユニット３００ａ、３００ｂの流路切替弁１０ｂ、１０ｃを高温水流入口２３ｂ、２３ｃと混合弁１１ｂ、１１ｃを接続するように動作する。
【００５４】
ここで、メインタンク７ａから最も離れて接続されるサブタンク７ｃを有するサブタンクユニット３００ｂは、本実施の形態に係わるヒートポンプ給湯機の構成で、最も下流側に接続されているサブタンクユニットである。即ち、詳しく図示していないが、高温水流出口２５ｃの後流には給湯部４０として利用者が使用する開閉栓があり、利用者が開閉栓を開くと給湯が開始される。利用者が開閉栓を開くと、水源からの市水が、市水流入口２１ａを通してメインタンクユニット２００に流入し、減圧弁９により減圧されて配管８ａを通ってタンク７ａ底部よりタンク７ａに流入する。さらに、タンク７ａ底部から流入した市水により、タンク７ａ内の高温水はタンク７ａ上部より流出し、配管８ｅ、流路切替弁１０ａ、配管８ｆ、混合弁１１ａ、配管８ｇを通り、高温水流出口２５ａからサブタンクユニット３００ａへ供給される。
【００５５】
サブタンクユニット３００ａへ供給された高温水は、高温水流入口２３ｂから流入し、配管８ｄ、流路切替弁１０ｂ、配管８ｆ、混合弁１１ｂ、配管８ｇを通り、高温水流出口２５ｂから隣接するサブタンクユニット３００へ流入する。そして、最終端に位置するサブタンクユニット３００ｂへ供給された高温水は、高温水流入口２３ｃから流入し、配管８ｄ、流路切替弁１０ｃ、配管８ｆを通り、混合弁１１ｃへ流入する。また、減圧弁９を通った市水の一部は、配管８ｂを通り市水流出口２４ａからサブタンクユニット３００ａへ流出する。サブタンクユニット３００ａでは、市水流入口２１ｂから流入した市水は、配管８ｉを通って市水流出口２４ｂから隣接するサブタンクユニット３００へ流入する。そして、最終端に位置するサブタンクユニット３００ｃへ供給された市水は市水流入口２１ｃから流入し、配管８ｉ、配管８ｃを通り混合弁１１ｃへ流入する。
【００５６】
混合弁１１ｃでは高温水流入口２３ｃから流入した高温水と、市水流入口２１ｃから流入した低温水を混合し、あらかじめ利用者の設定した温度に調整され、配管８ｇ、高温水流出口２５ｃを通して給湯される。この給湯運転によって、最初にメインタンク７ａ内の温水が給湯に使用され、メインタンク７ａ内の温水の温度が、利用者が設定した給湯温度よりも低くなった場合にメインタンク７ａの温水がなくなったと判断する。これは例えばメインタンク７ａの上部側面に温度検出手段としてタンク温度センサ３０ａを設け、このセンサ３０ａによってメインタンク７ａの上部に貯留されている水の温度を検出し、この温度が給湯温度よりも低い温度になった場合に、メインタンク７ａの温水がなくなったと判断できる。
【００５７】
次に、メインタンクユニット２００のタンク７ａの温水がなくなった後、給湯要求がされた場合の動作について、図１３に基づいて説明する。メインタンクユニット２００の流路切替弁１０ａを、タンク７ａの上部から配管８ｅを通って流出しないように、高温水流入口２３ａと混合弁１１ａを接続する。また、サブタンクユニット３００ａの流路切替弁１０ｂをタンク上部７ｂと混合弁１１ｂを接続するように動作する。この動作によって、タンク７ａ底部から流入した市水は、タンク７ａ上部を通り、さらに配管８ｈ、サブタンク接続口２６ａ、メイン側タンク接続口２９ｂを通りサブタンクユニット３００ａへ流出する。サブタンクユニット３００ａでは、メイン側タンク接続口２９ｂから流入した低温水が配管８ｊを通ってタンク７ｂ底部へ流入し、高温水がタンク７ｂ上部から流出する。そして、配管８ｅ、流路切替弁１０ｂ、配管８ｆ、混合弁１１ｂ、配管８ｇを通り、高温水流出口２５ｂから隣接するサブタンクユニット３００へ流入する。
【００５８】
その後は、上記同様の動作により、最終端に位置するサブタンクユニット３００ｂで、あらかじめ利用者の設定した給湯温度に調整され、高温水流出口２５ｃを通して給湯される。そして、利用者が開閉栓を閉じると、市水の供給が停止するため、給湯運転が完了する。
【００５９】
以上のように、メインタンクユニット２００の流路切替弁１０ａをメインタンク７ａの上部と混合弁１１ａとを接続するように切り替え、他のサブタンクユニット３００の流路切替弁１０ｂ、１０ｃを高温水流入口２３ｂ、２３ｃと混合弁１０ｂ、１０ｃとを接続するように切り替えて、メインタンク７ａ内の温水を給湯し、その後メインタンク７ａに接続するサブタンク７ｂを有する上流側サブタンクユニット３００ａの流路切替弁１０ｂをサブタンク７ｂの上部とサブタンク混合弁１１ｂとを接続するように切り替えてサブタンク７ｂの高温水を給湯するように、最初にメインタンク７ａの温水を給湯し、次に、給湯したメインタンク７ａまたはサブタンク７ｂに接続されているサブタンク７ｂ、７ｃの温水を順次給湯する給湯運転を行う。
【００６０】
即ち、第２の給湯運転モードでは、メインタンクユニット２００と複数のサブタンクユニット３００を接続した場合に、メインタンクユニット２００側から最終端に位置する下流側のサブタンクユニット３００ｂへ向けて順次、高温水を利用するよう動作する。このように動作することで、常に高温水と低温水の境界層に位置する中温水を利用することができ、蓄熱された湯を有効利用できる。また、追焚き蓄熱運転でタンク７ａに蓄熱された湯を浴槽追焚き運転で利用したあとに、タンク７ａに残湯があった場合に、メインタンクユニット２００側から給湯することで、沸き上げた湯を無駄なく利用することが可能となり、効率のよい給湯ができる。
【００６１】
ここで、実施の形態１及び実施の形態２に係わり、中温水を有効に使用することによる効果について、さらに詳しく説明する。一般にヒートポンプユニット１００の水冷媒熱交換器２の冷媒出口温度が低いと冷凍サイクルのＣＯＰが高く、冷媒出口温度が高いと冷凍サイクルのＣＯＰが低くなる。これを例えばヒートポンプユニット１００の冷媒を二酸化炭素（ＣＯ２）とした場合について説明する。水冷媒熱交換器２は、例えば熱交換効率のよい対向流で構成する。このため、水冷媒熱交換器２での冷媒出口温度が高いということは、水冷媒熱交換器２での水入口温度即ち給水温度が高いということである。図１４は本発明の実施の形態１、２に係わり、冷媒がＣＯ２の場合の水冷媒熱交換器の冷媒出口温度が変化したときの冷凍サイクルを示すグラフで、横軸にＨ（エンタルピー）、縦軸にＰ（圧力）を示す。図において、ＭはＣＯ２の飽和線で、曲線Ｍの内側では気相と液相の二相状態である。点Ｘは臨界点、曲線Ｎ１及び曲線Ｎ２は等温線であり、それぞれ温度Ｔ１、Ｔ２を示しており、Ｔ１＜Ｔ２である。冷媒出口温度がＴ１、Ｔ２の時の水冷媒熱交換器２のエンタルピー差をそれぞれｈｇｃ（Ｔ１）、ｈｇｃ（Ｔ２）とする。特に超臨界では、臨界点Ｘ付近の比熱変化が大きいため、温度変化に伴ってエンタルピーの変化が大きくなる領域がある。例えば給水温度が市水温度程度で低い時には水冷媒熱交換器２の冷媒出口温度が温度Ｔ１であるとし、給水温度が高くなって冷媒出口温度が矢印Ｙ方向に高くなり、温度Ｔ２になったとする。この時、エンタルピー差はｈｇｃ（Ｔ１）からｈｇｃ（Ｔ２）になる。即ち、ＣＯＰ＝ｈｇｃ／ｈｃｏｍｐであるので、冷媒出口温度がＴ１の場合のＣＯＰ（Ｔ１）＝ｈｇｃ（Ｔ１）／ｈｃｏｍｐと、冷媒出口温度がＴ２に上昇した場合のＣＯＰ（Ｔ２）＝ｈｇｃ（Ｔ２）／ｈｃｏｍｐを比較した場合、ＣＯＰ（Ｔ１）＞ＣＯＰ（Ｔ２）となり、ＣＯＰ（Ｔ２）では大幅にＣＯＰが下がることが明らかである。
【００６２】
このように、ＣＯＰが急激に低下する温度帯が存在し、その様子を図１５に示す。図１５は、本発明の実施の形態１、２に係わり、水冷媒熱交換器の冷媒出口温度とＣＯＰの関係を示すグラフの一例で、横軸に水冷媒熱交換器の冷媒出口温度（℃）、縦軸にＣＯＰを示す。曲線Ｓ１は圧力Ｐが８ＭＰａ、曲線Ｓ２は圧力Ｐが９ＭＰａ、曲線Ｓ３は圧力Ｐが１０ＭＰａ、曲線Ｓ４は圧力Ｐが１１ＭＰａ、曲線Ｓ５は圧力Ｐが１２ＭＰａのときの変化を示している。ヒートポンプユニットを運転する際の沸き上げ温度が例えば９０℃程度の時には高圧を１２ＭＰａ程度、６５℃程度の時には９．５ＭＰａ程度というように、沸き上げ温度に応じて高圧値は変化するのであるが、一般に高圧が９〜１２ＭＰａで動作する場合、給水温度（＝冷媒出口温度）が４０℃程度以上でＣＯＰが急低下している。図１５から、給水温度が略３０℃程度以下であれば、高圧が８ＭＰａ以上で高いＣＯＰで運転することができる。このため、メインタンク７ａに蓄えられている少なくとも３０℃以上の温水は中温水として給湯に利用し、メインタンク７ａ底部から低温水配管２２ａを通って水冷媒熱交換器２の水入口部に供給される水は３０℃程度よりも低い温度となるように構成するのが望ましい。
なお、図１４及び図１５は冷媒がＣＯ２の場合について説明したが、他の超臨界で動作する冷媒の場合にも同様であり、給水温度が高くなるとＣＯＰが低下する現象を示すので、そのＣＯＰが急低下する付近の温度よりも給水温度を低く保ってＣＯＰの低減を防ぐことができる。また、高圧が臨界点以下の圧力で動作する冷媒、例えば４１０Ａなどの場合にも、給水温度が高くなって冷媒出口温度が高くなるとＣＯＰの低減を招くことになり、同様のことが言える。
【００６３】
以上のように、圧縮機１と、水冷媒熱交換器２と、膨張弁３と、蒸発器４とを順次接続して冷媒を循環させる冷媒側回路を構成するヒートポンプユニット１００と、前記水冷媒熱交換器２によって加熱された温水を蓄えるメインタンク７ａを有するメインタンクユニット２００と、前記水冷媒熱交換器２によって加熱された温水を蓄えるサブタンク７ｂと、を備え、
前記メインタンクユニット２００は、前記メインタンク７ａを備えると共に、前記水冷媒熱交換器２によって加熱された温水を前記メインタンク７ａに供給する高温水流入配管８ｄ、８ｅと、前記高温水流入配管８ｄから流入する温水を前記サブタンク７ｂに供給する高温水流出口２５ａと、外部水源から供給される市水を前記メインタンク７ａの底部に供給する市水流入口２１と、前記市水流入口２１から前記メインタンク７ａの底部に供給して蓄えられた水を前記水冷媒熱交換器２に供給する低温水配管２２ａと、前記メインタンク７ａの上部を前記サブタンク７ｂの下部に接続するサブタンク接続口２６ａと、を有し、
前記市水流入口２１から前記メインタンク７ａの底部に供給されて蓄えられた水を前記低温水配管２２ａを通って前記水冷媒熱交換器２に供給し、前記水冷媒熱交換器２で加熱された温水を前記メインタンクユニット２００の前記高温水流入配管８ｄ及び前記高温水流出口２５ａを通り、前記サブタンク７ｂに蓄え、前記サブタンク７ｂの下部から前記メインタンクユニット２００の前記サブタンク接続口２６ａを通って前記メインタンク７ａに蓄えるように水側回路を構成し、前記サブタンク７ｂを高温側、前記メインタンク７ａを低温側となるように蓄熱することで、１つのユニット内での熱ロスを低減できる構成で、必要に応じて給湯容量を拡大できるヒートポンプ給湯機を提供できる効果がある。
【００６４】
また、前記メインタンクユニット２００は、前記市水流入口２１ａから流入する市水を分岐して直接外部に供給する市水流出口２４ａを有し、
前記サブタンク７ｂを有すると共に、前記メインタンクユニット２００の前記市水流出口２４ａから供給される市水を前記サブタンク７ｂから流出する温水に混合して外部の給湯部４０側に供給するサブユニット混合弁１１ｂと、を有するサブタンクユニット３００を備え、
前記サブタンク７ｂに蓄えられている温水を前記サブユニット混合弁１１ｂに流入させ、前記サブユニット混合弁１１ｂで前記メインタンクユニット２００の前記市水流出口２４ａから供給された市水と混合して設定されている給湯温度の温水として前記外部の給湯部４０側に供給すると共に、前記メインタンクユニット２００に蓄えられている温水を前記サブタンク接続口２６ａを通って前記サブタンク７ｂに供給するように水側回路を構成し、前記サブタンク７ｂを高温側、前記メインタンク７ａを低温側となるように蓄熱した水を前記高温側から供給することにより、１つのユニット内での熱ロスを低減できる構成で、必要に応じて給湯容量を拡大できるヒートポンプ給湯機を提供できる効果がある。
【００６５】
また、前記メインタンクユニット２００は、前記市水流入口２１ａから流入する市水を分岐して直接外部に供給する市水流出口２４ａを有し、
前記サブタンク７ｂを有すると共に、前記メインタンクユニット２００の前記市水流出口２４ａから供給される市水を前記サブタンク７ｂから流出する温水または前記メインタンクユニット２００の前記高温水流出口２５ａから流入する温水に混合して外部の給湯部４０側に給湯するサブユニット混合弁１１ｂと、を有するサブタンクユニット３００を備え、
前記メインタンク７ａに蓄えられている給湯温度以上の温水を前記高温水流出口２５ａを通って直接前記サブユニット混合弁１１ｂに流入させ、前記サブユニット混合弁１１ｂで前記メインタンクユニット２００の前記市水流出口２４ａを通って供給された市水と混合して設定されている給湯温度の温水として前記外部の給湯部４０側に供給し、前記メインタンク７ａに蓄えられていた給湯温度以上の温水を供給した後、前記サブタンク７ｂに蓄えられている温水を供給するように水側回路を構成し、前記サブタンク７ｂを高温側、前記メインタンク７ａを低温側となるように蓄熱した水を前記低温側から供給することにより、１つのユニット内での熱ロスを低減できる構成で、必要に応じて給湯容量を拡大でき、中温水を有効に利用して、効率よく給湯することができるヒートポンプ給湯機を提供できる効果がある。
【００６６】
さらに、圧縮機１と、水冷媒熱交換器２と、膨張弁３と、蒸発器４と、を順次接続して冷媒を循環させるヒートポンプユニット１００、
温水を蓄えるメインタンク７ａと、前記水冷媒熱交換器２の水流出口２ａに接続され温水を流入する高温水流入口２３ａと、温水をサブタンク７ｂ側に流出する高温水流出口２５ａと、水源から導入する市水を前記メインタンク７ａの底部に流入する市水流入口２１ａと、前記市水流入口２１ａから流入する市水を前記サブタンク７ｂ側へ流出する市水流出口２４ａと、前記高温水流出口２５ａの上流側に設けられ、前記市水流入口２４ａから流入する市水を温水に混合可能な混合弁１１ａと、前記高温水流入口２３ａと前記メインタンク７ａの上部と前記混合弁１１ａに接続されてその３流路の開閉を切り替え可能な流路切替弁１０ａと、一端が前記水冷媒熱交換器２の水流入口２ｂに接続され他端が前記メインタンク７ａの下部に接続される低温水配管２２ａと、前記メインタンク７ａの上部と前記サブタンク７ｂとを接続する前記サブタンク接続口２６ａと、を有するメインタンクユニット２００、
温水を蓄える前記サブタンク７ｂと、前記メインタンクユニット２００の前記高温水流出口２５ａに接続され温水を流入するサブユニット高温水流入口２３ｂと、温水を給湯部４０側に流出するサブユニット高温水流出口２５ｂと、前記メインタンクユニット２００の前記市水流出口２４ａに接続され市水を流入するサブユニット市水流入口２１ｂと、前記サブユニット市水流入口２１ｂから流入する市水を前記サブタンク７ｂとは別の下流側サブタンク側へ流出するサブユニット市水流出口２４ｂと、前記サブユニット高温水流出口２５ｂの上流側に設けられ、前記サブユニット市水流入口２１ｂから流入する市水を温水に混合可能なサブユニット混合弁１１ｂと、前記サブユニット高温水流入口２３ｂと前記サブタンク７ｂの上部と前記サブユニット混合弁１１ｂに接続されてその３流路の開閉を切り替え可能なサブユニット流路切替弁１０ｂと、前記サブタンク７ｂの上部と前記下流側サブタンクとを接続するサブユニット用サブタンク接続口２６ｂと、前記メインタンクユニット２００の前記サブタンク接続口２６ａと前記サブタンク７ｂの下部とを接続するサブユニット用メイン側タンク接続口２９ｂと、を有するサブタンクユニット３００、
及び前記メインタンク７ａと前記水冷媒熱交換器２間で前記メインタンク７ａ内の水を循環させる水循環ポンプ６、を備えたことにより、１つのユニット内での熱ロスを低減できる構成で、貯湯タンクをモジュール化し、必要に応じて給湯容量を拡大できる。また、中温水を有効に利用して、効率よく給湯することが可能となるヒートポンプ給湯機を提供できる効果がある。
【００６７】
なお、実施の形態１、２に示したように、高温水が通る配管８ｄ、８ｅ、８ｆおよびこの配管の開閉を切り替える流路切替弁１０ａ、１０ｂを備えた構成でなくてもよい。例えば３本の別々の配管で高温水流入口２３ａ、２３ｂとタンク７ａ、７ｂの上部、タンク７ａ、７ｂの上部と混合弁１１ａ、１１ｂ及び高温水流入口２３ａ、２３ｂと混合弁１１ａ、１１ｂを接続し、それぞれの配管に開閉弁を設置して３流路の開閉を実現してもよい。
また、市水の配管は、メインタンクユニット２００では配管８ａでメインタンク７ａ底部に市水を導入し、配管８ｂで市水を直接外部へ流出可能に構成し、配管８ｃで市水を混合弁１１ａに導いている。また、サブタンクユニット３００では配管８ｉで市水流入配管８ｂと接続されると共に市水を外部へ流出可能に構成し、配管８ｃで市水を混合弁１１ａに導いている。ここで同様の市水の流路が得られるなら、他の配管構成でもよい。
【００６８】
即ち、圧縮機１と、水冷媒熱交換器２と、膨張弁３と、蒸発器４と、を順次接続して冷媒を循環させるヒートポンプユニット１００と、
前記水冷媒熱交換器２で加熱された温水を貯留するメインタンク７ａと、前記加熱された温水を直接外部へ流出または前記メインタンク７ａに貯留した温水を外部へ流出可能に構成された高温水配管８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇと、を有するメインタンクユニット２００と、
前記高温水配管８ｇからの高温水を貯留すると共に前記メインタンク７ａの上部と接続されるサブタンク７ｂと、前記メインタンクユニット２００からの温水を直接外部へ流出または前記サブタンク７ｂに貯留した温水を外部に流出可能に構成されたサブタンクユニット高温水配管８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇと、を有するサブタンクユニット３００を備え、
前記メインタンクユニット２００は、前記メインタンク７ａ底部に市水を導入すると共に市水を直接外部へ流出可能に構成された市水流入配管８ａ、８ｂを有し、
前記サブタンクユニット３００は、前記市水流入配管８ｂと接続されると共に市水を外部へ流出可能に構成されたサブユニット市水流入管８ｉと、前記サブユニット市水流入配管８ｉで供給される市水と前記サブユニット高温水配管８ｆで供給される温水とを混合して給湯部４０側に供給するサブユニット混合弁１１ｂを有することにより、１つのユニット内での熱ロスを低減できる構成で、貯湯タンクをモジュール化し、必要に応じて給湯容量を拡大できる。また、中温水を有効に利用して、効率よく給湯することが可能となるヒートポンプ給湯機を提供できる効果がある。
【００６９】
上記実施の形態１、２において、メインタンクユニット２００内やサブタンクユニット３００内のタンクの数は基本的には１台で構成する。もちろん複数のタンクで構成してもよいが、複数のタンクで構成しても、同一ユニット内ではタンク間で連続して水または温水が流れる構成とする。即ち同一ユニット内ではタンクに貯留される水の温度差はそれほど大きくならないように構成するので、タンク間の熱ロスを防止できる。
【００７０】
上記実施の形態１、２において、利用者の要求に応じて、ヒートポンプユニット１００とメインタンクユニット２００のみ、またこれにサブタンクユニット３００を１台プラスしたり、複数台プラスしてヒートポンプ給湯機を構成できる。このためより多くの利用者の要求に答えることができるヒートポンプ給湯機を提供できる。
【００７１】
さらに、図４、図１３でサブタンクユニット３００ａとサブタンクユニット３００ｂを接続する場合、メインタンク７ａに接続するサブタンク７ｂを有するサブタンクユニット３００ａを上流側サブタンクユニット、上流側サブタンク７ｂに接続する下流側サブタンク７ｃを有するサブタンクユニット３００ｂを下流側サブタンクユニットとしたとき、上流側サブタンクユニット３００ａのサブユニット高温水流出口２５ｂと下流側サブタンクユニット３００ｂのサブユニット高温水流入口２３ｃとを接続し、上流側サブタンクユニット３００ａのサブユニット用サブタンク接続口２６ｂと下流側サブタンクユニット３００ｂのサブユニット用メイン側タンク接続口２９ｃとを接続し、上流側サブタンクユニット３００ａのサブユニット市水流出口２４ｂと下流側サブタンクユニット３００ｂのサブユニット市水流入口２１ｃとを接続して、下流側サブタンクユニットを増設可能とし、下流側サブタンクユニット３００ｂのサブユニット高温水流出口２５ｃの下流側で給湯すればよい。即ち、サブタンクユニット３００を増加する際、上流側サブタンクユニットと下流側サブタンクユニット間で、市水流出口２４と市水流入口２１、サブタンク接続口２６とメイン側タンク接続口２９、高温水流出口２５と高温水流入口２３の３箇所を接続するだけで大きな容量のタンクを有するように構成できる。このように容易に給湯タンクの大容量化を図ることができる。
【００７２】
また、実施の形態１、２によれば、一般家庭で通常必要とされる浴槽追焚き運転も有する構成とすることができる。特に、浴槽追焚き運転をメインタンクユニット２００によって行う構成であるため、サブタンクユニットを備える必要のない利用者に対しても、メインタンクユニット２００単独の構成でも、浴槽追焚き機能を有するヒートポンプ給湯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１に係わるヒートポンプ給湯機の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニット単独の沸上げ運転モードの動作を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニットとサブタンクユニットを接続した場合の沸上げ運転モードの動作を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニットとサブタンクユニットを複数台接続した場合の沸上げ運転モードの動作を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニット単独の給湯運転モード（通常給湯運転モード）の動作を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニットとサブタンクユニットを接続した場合の給湯運転モード（通常給湯運転モード）の動作を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニットとサブタンクユニットを接続した場合の給湯運転モード（中温水給湯運転モード）の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係わる中温水給湯運転モードの動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニットとサブタンクユニットを接続した場合の追焚き蓄熱運転モードの動作を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニット単独の浴槽追焚き運転モードの動作を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係わるメインタンクユニットとサブタンクユニットを接続した場合の浴槽追焚き運転モードの動作を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係わる第２の給湯運転モードの動作を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係わる第２の給湯運転モードの動作を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態１、２に係わり、水冷媒熱交換器の冷媒出口温度が変化したときの冷凍サイクルを示すグラフで、横軸にＨ（エンタルピー）、縦軸にＰ（圧力）を示す。
【図１５】本発明の実施の形態１、２に係わり、水冷媒熱交換器の冷媒出口温度とＣＯＰの関係を示すグラフで、横軸に水冷媒熱交換器の冷媒出口温度（℃）、縦軸にＣＯＰを示す。
【符号の説明】
【００７４】
１  圧縮機、  ２  水冷媒熱交換器、  ３  膨張弁、  ４  蒸発器、  ５  ファン、  ６  ポンプ、  ７  タンク、  ８ａ〜８ｊ  配管、  ９  減圧弁、  １０  流路切替弁、  １１  混合弁、  １２  浴槽追焚き熱交換器、  １３  浴槽追焚き循環ポンプ、  １４  浴槽追焚き送水ポンプ、  ２１  市水流入口、  ２２  給水流出口、  ２３  高温水流入口、  ２４  市水流出口、  ２５  高温水流出口、  ２６  サブタンク接続口、  ２７  浴槽水流入口、  ２８  浴槽水流出口、  ２９  メイン側タンク接続口、  ３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  温度検出手段、４０  給湯部、１００  ヒートポンプユニット、  ２００  メインタンクユニット、  ３００  サブタンクユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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