(57)【要約】【課題】室内空気の冷却能力や湯水の加熱能力を確実に確保する。【解決手段】沸上・冷房運転時には、二方弁１２１が開き状態、二方弁１２２が閉じ状態、二方弁１２３が閉じ状態、二方弁１２４が開き状態に切り替えられる。さらに膨張弁１１２が△Ｈ制御され、膨張弁１１３が全開状態に制御される。圧縮機１４から吐出された冷媒ガスは水冷媒熱交換器１５において放熱し凝縮して貯湯タンク２への水を加熱し、その後室内熱交換器２７で蒸発して室内空気から吸熱し、さらに室外熱交換器１７で蒸発して外気からも吸熱し圧縮機１４へと戻る。これにより、運転開始後の時間経過で冷房負荷が小さくなり室内熱交換器２７での吸熱量が小さくなった場合でも、室外熱交換器１７における吸熱量を適宜の手法で大きくすることで上記小さくなった分の吸熱量を補い、水冷媒熱交換器１５における湯水の加熱能力を確実に維持することができる。【選択図】図１０
2018063090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と外気との熱交換を行う、凝縮器又は蒸発器として選択的に機能可能なヒートポンプ熱交換器と、
前記ヒートポンプ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、
前記冷媒と水との熱交換を行う、凝縮器としての水冷媒熱交換器と、
前記冷媒と室内空気との熱交換を行う、凝縮器又は蒸発器として選択的に機能可能な室内熱交換器と
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、
前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機、前記水冷媒熱交換器の冷媒側、及び、前記室内熱交換器を冷媒配管で接続して冷媒循環回路を形成する冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機において、
凝縮器としての前記ヒートポンプ熱交換器、若しくは、前記水冷媒熱交換器に対し、前記圧縮機の吐出側を選択的に接続可能な第１接続手段と、
蒸発器としての前記室内熱交換器の入口側に接続された第１減圧器に対し、前記凝縮器としての前記ヒートポンプ熱交換器の出口側に接続された第２減圧器、若しくは、前記水冷媒熱交換器を選択的に接続可能な第２接続手段と、
前記圧縮機の吸入側に対し、前記蒸発器としての前記室内熱交換器の出口側を、前記第２減圧器及び蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器を介して、若しくは、それら蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器及び前記第２減圧器を介さずに、選択的に接続可能な第３接続手段と
を有することを特徴とする冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
冷房運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記凝縮器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記第２減圧器、前記第１減圧器、前記蒸発器としての前記室内熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替えるとともに、
沸上・冷房運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記水冷媒熱交換器、前記第１減圧器、前記蒸発器としての前記室内熱交換器、前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替える、切替手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記第１接続手段は、
前記圧縮機の吐出側を、前記水冷媒熱交換器の入口側、若しくは、前記ヒートポンプ熱交換器に対し、選択的に連通させる四方弁と、
前記水冷媒熱交換器の入口側と前記四方弁との間の管路を開閉可能な第１開閉弁と
を備えており、
前記第２接続手段は、
前記第２減圧器と前記第１減圧器との間の管路を開閉可能な第２開閉弁と、
前記水冷媒熱交換器の出口側と前記第１減圧器との間の管路を開閉可能な第３開閉弁と
を備えており、
前記第３接続手段は、
前記室内熱交換器の反第１減圧器側と前記圧縮機との間の管路を開閉可能な第４開閉弁と、
前記室内熱交換器の反第１減圧器側と前記第２減圧器との間の管路を開閉可能な第５開閉弁と
を備えていることを特徴とする請求項２記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記四方弁及び前記第２減圧器は、
前記ヒートポンプ熱交換器及び前記圧縮機を内包する室外機に設けられており、
前記第１乃至第５開閉弁は、
前記貯湯タンク及び前記水冷媒熱交換器を内包する貯湯ユニットに設けられており、
前記第１減圧器は、
前記貯湯ユニット、若しくは、前記室内熱交換器を内包する室内機に設けられている
ことを特徴とする請求項３記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
前記ヒートポンプ熱交換器に外気を通じるための室外ファンと、
前記室内熱交換器に室内空気を通じるための室内ファンと
をさらに有し、
前記冷房運転時においては、前記ヒートポンプ熱交換器を凝縮器として機能させるために前記室外ファンが回転駆動されるとともに、前記室内熱交換器を蒸発器として機能させるために前記室内ファンが回転駆動され、
前記沸上・冷房運転時においては、前記ヒートポンプ熱交換器を蒸発器として機能させるために前記室外ファンが回転駆動されるとともに、前記室内熱交換器を蒸発器として機能させるために前記室内ファンが回転駆動され、
冷房運転時及び沸上・冷房運転時においては、
前記第２減圧器の弁開度が全開状態に固定されるとともに、前記第１減圧器の弁開度が運転状態に応じて可変に制御される
ことを特徴とする請求項４記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
前記切替手段は、
沸上運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記水冷媒熱交換器、前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替える
ことを特徴とする請求項４または請求項５記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
沸上運転時においては、
前記第３開閉弁が開き状態にされるとともに、前記第２減圧器の弁開度が運転状態に応じて可変に制御される
ことを特徴とする請求項６記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
前記切替手段は、
暖房運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記凝縮器としての前記室内熱交換器、前記第１減圧器、前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替えるとともに、
沸上・暖房運転時においては、前記圧縮機の吐出側から、前記凝縮器としての前記室内熱交換器及び前記水冷媒熱交換器へと分流した後、前記室内熱交換器の下流側の前記第１減圧器及び前記水冷媒熱交換器から合流して前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器を経て、前記圧縮機の吸入側へ至る経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替える
ことを特徴とする請求項４乃至請求項７の何れか１項に記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項９】
暖房運転時及び沸上・暖房運転時においては、
前記第１減圧器の弁開度が全開状態に固定されるとともに、前記第２減圧器の弁開度が運転状態に応じて可変に制御される
ことを特徴とする請求項８記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【請求項１０】
前記冷媒循環回路は、
前記第１開閉弁及び前記第４開閉弁と前記四方弁とを連通する第１連通管路と、
前記第２開閉弁及び前記第５開閉弁と前記第２減圧器とを連通する第２連通管路と、
前記第１減圧器と前記室内熱交換器の前記第１減圧器側とを連通する第３連通管路と、
前記第４開閉弁及び前記第５開閉弁と前記室内熱交換器の反第１減圧器側とを連通する第４連通管路と、
を備えており、
前記貯湯ユニットと前記室外機とが、前記第１連通管路及び前記第２連通管路によって接続されており、
前記貯湯ユニットと前記室内機とが、前記第３連通管路及び前記第４連通管路によって接続されている
ことを特徴とする請求項４乃至請求項９の何れか１項に記載の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、室内空気の冷却及び貯湯タンク内の湯水の加熱を並行して行う沸上・冷房運転を実行可能な、冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の給湯機においては、特許文献１記載のように、圧縮機の吐出側を凝縮器としてのヒートポンプ熱交換器（室外熱交換器）の入口側に接続し、ヒートポンプ熱交換器の出口側を凝縮器としての水冷媒熱交換器の入口側に接続し、水冷媒熱交換器の出口側を蒸発器としての室内熱交換器に接続し、室内熱交換器の出口側を圧縮機の吸入側に接続したものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５２４２７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の従来技術においては、室内空気の冷却のみを単独で行う冷房運転と、室内空気の冷却及び貯湯タンク内の湯水の加熱を並行して行う沸上・冷房運転とを両立しつつ、それぞれにおいて前記室内空気の冷却能力や前記湯水の加熱能力を確実に確保するという観点からは、十分なものとは言えないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、冷媒と外気との熱交換を行う、凝縮器又は蒸発器として選択的に機能可能なヒートポンプ熱交換器と、前記ヒートポンプ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、前記冷媒と水との熱交換を行う、凝縮器としての水冷媒熱交換器と、前記冷媒と室内空気との熱交換を行う、凝縮器又は蒸発器として選択的に機能可能な室内熱交換器とを有し、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、前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機、前記水冷媒熱交換器の冷媒側、及び、前記室内熱交換器を冷媒配管で接続して冷媒循環回路を形成する冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機において、凝縮器としての前記ヒートポンプ熱交換器、若しくは、前記水冷媒熱交換器に対し、前記圧縮機の吐出側を選択的に接続可能な第１接続手段と、蒸発器としての前記室内熱交換器の入口側に接続された第１減圧器に対し、前記凝縮器としての前記ヒートポンプ熱交換器の出口側に接続された第２減圧器、若しくは、前記水冷媒熱交換器を選択的に接続可能な第２接続手段と、前記圧縮機の吸入側に対し、前記蒸発器としての前記室内熱交換器の出口側を、前記第２減圧器及び蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器を介して、若しくは、それら蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器及び前記第２減圧器を介さずに、選択的に接続可能な第３接続手段とを有するものである。
【０００６】
また、請求項２では、冷房運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記凝縮器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記第２減圧器、前記第１減圧器、前記蒸発器としての前記室内熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替えるとともに、沸上・冷房運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記水冷媒熱交換器、前記第１減圧器、前記蒸発器としての前記室内熱交換器、前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替える、切替手段を有するものである。
【０００７】
また、請求項３では、前記第１接続手段は、前記圧縮機の吐出側を、前記水冷媒熱交換器の入口側、若しくは、前記ヒートポンプ熱交換器に対し、選択的に連通させる四方弁と、前記水冷媒熱交換器の入口側と前記四方弁との間の管路を開閉可能な第１開閉弁とを備えており、前記第２接続手段は、前記第２減圧器と前記第１減圧器との間の管路を開閉可能な第２開閉弁と、前記水冷媒熱交換器の出口側と前記第１減圧器との間の管路を開閉可能な第３開閉弁とを備えており、前記第３接続手段は、前記室内熱交換器の反第１減圧器側と前記圧縮機との間の管路を開閉可能な第４開閉弁と、前記室内熱交換器の反第１減圧器側と前記第２減圧器との間の管路を開閉可能な第５開閉弁とを備えているものである。
【０００８】
また、請求項４では、前記四方弁及び前記第２減圧器は、前記ヒートポンプ熱交換器及び前記圧縮機を内包する室外機に設けられており、前記第１乃至第５開閉弁は、前記貯湯タンク及び前記水冷媒熱交換器を内包する貯湯ユニットに設けられており、前記第１減圧器は、前記貯湯ユニット、若しくは、前記室内熱交換器を内包する室内機に設けられているものである。
【０００９】
また、請求項５では、前記ヒートポンプ熱交換器に外気を通じるための室外ファンと、前記室内熱交換器に室内空気を通じるための室内ファンとをさらに有し、前記冷房運転時においては、前記ヒートポンプ熱交換器を凝縮器として機能させるために前記室外ファンが回転駆動されるとともに、前記室内熱交換器を蒸発器として機能させるために前記室内ファンが回転駆動され、前記沸上・冷房運転時においては、前記ヒートポンプ熱交換器を蒸発器として機能させるために前記室外ファンが回転駆動されるとともに、前記室内熱交換器を蒸発器として機能させるために前記室内ファンが回転駆動され、冷房運転時及び沸上・冷房運転時においては、前記第２減圧器の弁開度が全開状態に固定されるとともに、前記第１減圧器の弁開度が運転状態に応じて可変に制御されるものである。
【００１０】
また、請求項６では、前記切替手段は、沸上運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記水冷媒熱交換器、前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替えるものである。
【００１１】
また、請求項７では、沸上運転時においては、前記第３開閉弁が開き状態にされるとともに、前記第２減圧器の弁開度が運転状態に応じて可変に制御されるものである。
【００１２】
また、請求項８では、前記切替手段は、暖房運転時においては、前記圧縮機の吐出側、前記凝縮器としての前記室内熱交換器、前記第１減圧器、前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器、前記圧縮機の吸入側の経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替えるとともに、沸上・暖房運転時においては、前記圧縮機の吐出側から、前記凝縮器としての前記室内熱交換器及び前記水冷媒熱交換器へと分流した後、前記室内熱交換器の下流側の前記第１減圧器及び前記水冷媒熱交換器から合流して前記第２減圧器、前記蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器を経て、前記圧縮機の吸入側へ至る経路で前記冷媒が流れるように、前記第１接続手段、前記第２接続手段、及び、前記第３接続手段を切り替えるものである。
【００１３】
また、請求項９では、暖房運転時及び沸上・暖房運転時においては、前記第１減圧器の弁開度が全開状態に固定されるとともに、前記第２減圧器の弁開度が運転状態に応じて可変に制御されるものである。
【００１４】
また、請求項１０では、前記冷媒循環回路は、前記第１開閉弁及び前記第４開閉弁と前記四方弁とを連通する第１連通管路と、前記第２開閉弁及び前記第５開閉弁と前記第２減圧器とを連通する第２連通管路と、前記第１減圧器と前記室内熱交換器の前記第１減圧器側とを連通する第３連通管路と、前記第４開閉弁及び前記第５開閉弁と前記室内熱交換器の反第１減圧器側とを連通する第４連通管路と、を備えており、前記貯湯ユニットと前記室外機とが、前記第１連通管路及び前記第２連通管路によって接続されており、前記貯湯ユニットと前記室内機とが、前記第３連通管路及び前記第４連通管路によって接続されているものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の請求項１によれば、ヒートポンプ熱交換器、水冷媒熱交換器、室内熱交換器、圧縮機、第１減圧器、第２減圧器等を選択的に適宜に接続可能な第１〜第３接続手段が備えられている。
【００１６】
これら第１〜第３接続手段によれば、例えば、第１接続手段が前記圧縮機の吐出側を凝縮器としての前記ヒートポンプ熱交換器に接続し、さらに第２接続手段がそのヒートポンプ熱交換器を第２減圧器及び第１減圧器を介して蒸発器としての前記室内熱交換器に接続し、さらに第３接続手段がその室内熱交換器を前記圧縮機の吸入側に接続することができる。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、冷房運転が実現される。
【００１７】
また例えば、第１接続手段が前記圧縮機の吐出側を前記水冷媒熱交換器に接続し、さらに第２接続手段がその水冷媒熱交換器を前記第１減圧器を介して蒸発器としての前記室内熱交換器に接続し、さらに第３接続手段がその室内熱交換器を第２減圧器及び蒸発器としての前記ヒートポンプ熱交換器を介して、前記圧縮機の吸入側に接続することもできる。この場合は、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において貯湯タンクへ通じる湯水配管へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後室内熱交換器で蒸発することで室内空気から吸熱した後、さらにヒートポンプ熱交換器で蒸発することで外気からも吸熱して圧縮機へと戻る。これにより、室内空気を冷却すると共に貯湯タンク内の湯水を加熱する、沸上・冷房運転が実現される。
【００１８】
そして、前記沸上・冷房運転においては、上述したように、前記室内熱交換器（蒸発器として機能）での吸熱と、前記ヒートポンプ熱交換器（蒸発器として機能）での吸熱と、を合計したものが、前記水冷媒熱交換器（凝縮器として機能）での湯水の加熱に用いられる。したがって、例えば運転開始後の時間経過によって冷房負荷が小さくなり室内熱交換器での吸熱量が小さくなった場合であっても、ヒートポンプ熱交換器における吸熱量を適宜の手法で大きくすることで上記小さくなった分を補うことができ、これによって、前記水冷媒熱交換器における湯水の加熱能力を（低下させることなく）確実に維持することができる。
【００１９】
以上のようにして、請求項１によれば、第１〜第３接続手段による接続の切替により、冷房運転においては（ヒートポンプ熱交換器を凝縮器として用いることで）通常の室内空気の冷却能力を確保するとともに、沸上・冷房運転におけては（ヒートポンプ熱交換器を蒸発器として用いることで）貯湯タンクの湯水の加熱能力を確実に確保することができる。
【００２０】
また、請求項２によれば、切替手段による第１〜第３接続手段の切替により、冷房運転時には、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、冷媒経路が実現される。また、沸上・冷房運転時には、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において貯湯タンクへ通じる湯水配管へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後室内熱交換器で蒸発することで室内空気から吸熱した後、さらにヒートポンプ熱交換器で蒸発することで外気からも吸熱して圧縮機へと戻る、冷媒経路が実現される。
【００２１】
また、請求項３によれば、凝縮器としてのヒートポンプ熱交換器若しくは水冷媒熱交換器に対して圧縮機の吐出側を選択的に接続する第１接続手段の機能、蒸発器としての室内熱交換器の入口側に接続された第１減圧器に対して凝縮器としてのヒートポンプ熱交換器の出口側の第２減圧器若しくは水冷媒熱交換器を選択的に接続する第２接続手段の機能、蒸発器としての室内熱交換器の出口側を、圧縮機の吸入側に対し、第２減圧器及び蒸発器としてのヒートポンプ熱交換器を介し若しくはそれらを介さずに選択的に接続する第３接続手段の機能を、各種の弁を組み合わせた具体的な構成として実現することができる。
【００２２】
また、請求項４によれば、前述の運転切替に伴う冷媒経路の変更を実行するのに必要なアクチュエータである前記第１〜第５開閉弁及び前記第１減圧器の、全部又は大部分（第１〜第５開閉弁）が、貯湯タンクを内包する関係上大型構造で配置スペースの広い貯湯ユニットに集約配置される。この結果、それらの一部を室外機や室内機に配置する場合に比べ、省スペース化を図ることができる。また、前記のようにアクチュエータを貯湯ユニットに集約することで、室外機及び室内機については、エアコン用に通常用いられるものを流用することができる。これにより、製品構成の共通化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。
【００２３】
また、請求項５によれば、まず、冷房運転時において、ヒートポンプ熱交換器から蒸発器としての室内熱交換器までの経路に存在する第２減圧器及び第１減圧器のうち、上流側の室外機にある第２減圧器の弁開度が全開にされ、下流側の貯湯ユニット又は室内機にある第１減圧器の弁開度が可変制御される。
【００２４】
ここで、仮に室外機内の第２減圧器の弁開度を可変制御して冷媒の膨張動作を制御すると、第２減圧器で低温低圧となった冷媒が室外機を出て貯湯ユニットや室内機へ導入されることとなる。この場合、冷媒配管のうちそれら室内機や貯湯ユニットから外部に露出している接続部分を通過するとき、冷媒の冷気が排出され、熱量のロスとなる。また比較的高温の貯湯ユニット内を低温低圧状態で長い距離通過することにより、同様の冷気排出による熱量ロスが生じるとともに、（低圧であることで）大きな圧力損失が生じて圧縮機における冷媒密度が低下し、冷房運転効率の低下を招く。
【００２５】
請求項５によれば、室外機内の第２減圧器は全開固定としつつ、貯湯ユニット（又は室内機）内の第１減圧器の弁開度が可変制御されて冷媒の膨張動作を制御する。これにより、前記と異なり、冷媒は高温高圧の状態で室外機を出て貯湯ユニットや室内機へ導入されるので、前記の熱量ロスの弊害が回避される。さらに、前記外部に露出している接続部分において冷媒配管から外気への放熱も行えることから、放熱区間を拡大することができ、冷房運転効率が向上する。さらに通常夏場においては給湯量が少ないことから貯湯タンク内に未加熱水が比較的多く貯留されており、貯湯ユニット内の温度は外気温よりは低い場合が多い。この結果、冷媒配管の前記接続部分のみならず第１減圧器より上流側の部分においても貯湯ユニット内へ放熱を行うことができ、さらに放熱区間を拡大して冷房運転効率を向上できる。
【００２６】
また、低温低圧となるのは第１減圧器の下流側に限定され、低温低圧状態での通過距離が短くなることにより、前記の圧力損失増大による弊害を回避することができる。これによっても、冷房運転効率を向上することができる。
【００２７】
また、請求項５によれば、前記同様、沸上・冷房運転時においても、第２減圧器の弁開度が全開にされ、貯湯ユニット又は室内機にある第１減圧器の弁開度が可変制御される。この場合、水冷媒熱交換器→第１減圧器→凝縮器としての室内熱交換器→第２減圧器→蒸発器としてのヒートポンプ熱交換器という冷媒経路において、水冷媒熱交換器で熱交換後の冷媒を、第１減圧器において確実に低温低圧状態に膨張させて室内熱交換器に供給することができる。これにより、貯湯タンク内の湯水への加熱（排熱）を利用した高効率な運転を行うことができる。
【００２８】
また、このような高効率な沸上・冷房運転が行えることで、通常、例えば夜中に行われる沸上運転（未加熱水の加熱による貯湯タンク内の加熱水の増量）において生成する加熱水の量を減らすことができる。これにより、貯湯タンク内の未加熱水の量が相対的に多くなり、貯湯ユニット内の温度がさらに低下する傾向となるので、前記した、冷房運転時の第１減圧器より上流側の部分における放熱効果がさらに高まる。
【００２９】
また、請求項６によれば、沸上運転時において、切替手段による第１〜第３接続手段の切替により、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において貯湯タンクへ通じる湯水配管へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後ヒートポンプ熱交換器で蒸発することで外気から吸熱して圧縮機へと戻る、冷媒経路が実現される。
【００３０】
また、請求項７によれば、沸上運転時において、貯湯ユニットにある第３開閉弁が開き状態にされ、室外機にある第２減圧器の弁開度が可変制御される。この場合、水冷媒熱交換器→第３開閉弁→第２減圧器→蒸発器としてのヒートポンプ熱交換器という冷媒経路において、（例えば第３開閉弁に膨張弁を用いて冷媒の膨張動作を制御するのではなく）第２減圧器で冷媒の膨張動作を制御することで、低温低圧になった状態で通過するヒートポンプ熱交換器までの距離を短くすることができる。これにより、前記のような圧力損失増大による弊害を回避することができ、沸上運転効率を向上することができる。
【００３１】
また、請求項８によれば、切替手段による第１〜第３接続手段の切替により、暖房運転時には、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスが室内熱交換器で室内空気へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後ヒートポンプ熱交換器で蒸発することで外気から吸熱して圧縮機へと戻る、冷媒経路が実現される。また、沸上・暖房運転時には、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスの、一部が室内熱交換器で室内空気へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、残りは水冷媒熱交換器において貯湯タンクへ通じる湯水配管へ放熱し凝縮して液体冷媒となり、その後それら液体冷媒が合流してヒートポンプ熱交換器で蒸発することで外気から吸熱して圧縮機へと戻る、冷媒経路が実現される。
【００３２】
また、請求項９によれば、まず、暖房運転時において、貯湯ユニットにある第１減圧器が開き状態にされ、室外機にある第２減圧器の弁開度が可変制御される。この場合、室内熱交換器→第１減圧器→第２減圧器→蒸発器としてのヒートポンプ熱交換器という冷媒経路において、第１減圧器でなく第２減圧器で冷媒の膨張動作を制御することで、低温低圧になった状態で通過するヒートポンプ熱交換器までの距離を短くすることができる。
【００３３】
また、沸上・暖房運転時においても、貯湯ユニットにある第１減圧器が開き状態にされ、室外機にある第２減圧器の弁開度が可変制御される。この場合、圧縮機の吐出側から、室内熱交換器及び第１減圧器、又は、水冷媒熱交換器を介し、第２減圧器→蒸発器としてのヒートポンプ熱交換器という冷媒経路において、ヒートポンプ熱交換器により近い第２減圧器で冷媒の膨張動作を制御することで、前記同様、低温低圧になった状態で通過するヒートポンプ熱交換器までの距離を短くすることができる。
【００３４】
以上の結果、暖房運転及び沸上・暖房運転のいずれの場合であっても、前記のような圧力損失増大による弊害を回避することができ、運転効率を向上することができる。また、冷媒は貯湯ユニット内を高温高圧状態のまま通過することから、冬期において貯湯タンク周辺における凍結防止を図ることもできる。
【００３５】
また、請求項１０によれば、貯湯ユニットが、室外機に対して２つの連通管路（第１連通管路及び第２連通管路）によって接続され、また室内機に対して別の２つの連通管路（第３連通管路及び第４連通管路）によって接続される構成である。この結果、比較的大型構造でスペースに余裕のある貯湯ユニットでは、必要となる連通管路用の接続口の数を４個とする一方、比較的小型でスペースに余裕のない室外機及び室内機においては、必要となる連通管路用の接続口の数を２個にとどめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機の主要なユニットの外観構成図
【図２】ヒートポンプ給湯機全体の回路構成図
【図３】ヒーポン制御部の機能的構成図
【図４】貯湯制御部の機能的構成図
【図５】エアコン制御部の機能的構成図
【図６】沸上運転時の作動を説明する図
【図７】暖房運転時の作動を説明する図
【図８】沸上・暖房運転時の作動を説明する図
【図９】冷房運転時の作動を説明する図
【図１０】沸上・冷房運転時の作動を説明する図
【図１１】二方弁、膨張弁、四方弁の開閉挙動をまとめて表す図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
【００３８】
本実施形態の冷暖房機能付きヒートポンプ給湯機１の主要なユニットの外観構成を図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（後述の図２等参照）を備えた貯湯ユニット１００と、室外機としてのヒートポンプユニット３００と、室内機としてのエアコンユニット２００とを有している。
【００３９】
本実施形態のヒートポンプ給湯機１全体の回路構成を図２に示す。図２に示すように、前記貯湯ユニット１００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凝縮器として機能する水冷媒熱交換器１５と、沸上ポンプ１９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。
【００４０】
加熱往き管５は、前記貯湯タンク２の下部に接続され、加熱戻り管６は、前記貯湯タンク２の上部に接続されている。前記沸上ポンプ１９は、前記加熱往き管５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が設けられている。
【００４１】
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。前記貯湯タンク２の下部にはまた、貯湯タンク２に水を給水する給水管７が接続され、前記貯湯タンク２の上部にはまた、貯湯されている高温水を出湯する出湯管８が接続され、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。さらに、出湯管８からの湯と給水バイパス管９からの水とを混合して給湯設定温度の湯とする混合弁１０と、混合弁１０で混合後の給湯温度を検出する給湯温度センサ１１と、が設けられている。
【００４２】
一方、前記水冷媒熱交換器１５における熱交換（詳細は後述）によって前記貯湯タンク２内の湯水を加熱可能な冷媒循環回路３０が、前記ヒートポンプユニット３００、前記貯湯ユニット１００、及び前記エアコンユニット２００にわたって設けられている。前記冷媒循環回路３０は、前記ヒートポンプユニット３００内に配置されたヒーポン回路部３０Ａと、前記貯湯ユニット１００内に配置された貯湯回路部３０Ｂと、前記エアコンユニット２００内に配置されたエアコン回路部３０Ｃとを含んでいる。
【００４３】
前記ヒーポン回路部３０Ａは、前記冷媒の流路となる冷媒配管１８を備えており、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。
【００４４】
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、沸上運転時（後述の図６参照）等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。前記配管部１８ｂは、ヒートポンプユニット３００外への出口となる接続口６８ａにおいて、前記ヒートポンプユニット３００と前記貯湯ユニット１００とを接続する第１連通管路としての連通管路１０１に連通している。
【００４５】
また前記冷媒配管１８は、前記圧縮機１４の吸入側となる配管部１８ｃと、沸上運転時（後述の図６参照）等において前記室外熱交換器１７の圧縮機１４側（言い替えれば前記沸上運転時等における出口側、以下同様。後述の図６等参照）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と、前記室外熱交換器１７の反圧縮機１４側（言い替えれば前記沸上運転時等における入口側、以下同様。後述の図６等参照）に接続される配管部１８ｅとを含んでいる。前記配管部１８ｅは、第２減圧器としての膨張弁１１３を備えており、前記接続口６８ａとは別の接続口６８ｂにおいて、前記ヒートポンプユニット３００と前記貯湯ユニット１００とを接続する第２連通管路としての連通管路１０２に連通している。
【００４６】
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接続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、後述する図６の状態に切り替えられた場合（以下適宜、「暖房側への切替」等と称する）は、前記圧縮機１４の吐出側である前記配管部１８ａを前記水冷媒熱交換器１５の入口側である前記配管部１８ｂに連通させ、後述する図９の状態に切り替えられた場合（以下適宜、「冷房側への切替」等と称する）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に連通させる。
【００４７】
なお、前記の圧縮機１４、四方弁３１、室外熱交換器１７、室外ファン６７、及び膨張弁１１３等は、前記ヒートポンプユニット３００の筐体に内包されている（図１参照）。
【００４８】
前記貯湯回路部３０Ｂは、前記冷媒の流路となる冷媒配管２５を備えており、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。
【００４９】
詳細には、前記冷媒配管２５は、貯湯ユニット１００外への出口となる接続口７５ａにおいて前記連通管路１０１に連通する配管部２５ａと、前記配管部２５ａから分岐して接続されるとともに、反配管部２５ａ側が前記水冷媒熱交換器１５（詳細には前記冷媒側の流路１５ｂ）の入口側に接続される配管部２５ｂと、前記水冷媒熱交換器１５（詳細には前記冷媒側の流路１５ｂ）の出口側に接続される配管部２５ｃとを含んでいる。前記配管部２５ｂは、前記四方弁３１と前記水冷媒熱交換器１５の入口側である前記配管部２５ｂを開閉可能な、第１開閉弁としての二方弁１２１を備えており、前記配管部２５ｃは第３開閉弁としての全閉機能付きの膨張弁１１１を備えている。
【００５０】
また前記冷媒配管２５は、前記配管部２５ｂ同様、前記配管部２５ａから分岐して接続される配管部２５ｄを含んでいる。前記配管部２５ｄの反配管部２５ａ側は、貯湯ユニット１００外への出口となる接続口９５ａにおいて、前記貯湯ユニット１００と前記エアコンユニット２００とを接続する第４連通管路としての連通管路１０４に連通している。
【００５１】
さらに前記冷媒配管２５は、前記配管部２５ｃの反水冷媒熱交換器１５側から分岐して接続されるとともに、反配管部２５ｃ側が、前記接続口７５ａとは別の接続口７５ｂにおいて前記連通管路１０２に連通する配管部２５ｅと、前記配管部２５ｄと前記配管部２５ｅとを連通する配管部２５ｆと、前記配管部２５ｅ同様に前記配管部２５ｃの反水冷媒熱交換器１５側から分岐して接続されるとともに、貯湯ユニット１００外への出口となる接続口９５ｂにおいて、前記貯湯ユニット１００と前記エアコンユニット２００とを接続する第３連通管路としての連通管路１０３に連通する配管部２５ｇとを含んでいる。前記配管部２５ｄは、前記配管部２５ａとの接続点と前記配管部２５ｆとの接続点の間に配管部２５ｄを開閉可能な第４開閉弁としての二方弁１２２を備えており、前記配管部２５ｅは、前記配管部２５ｇとの接続点と前記配管部２５ｆとの接続点の間に配管部２５ｅを開閉可能な第２開閉弁としての二方弁１２３を備えており、前記配管部２５ｆは、配管部２５ｆを開閉可能な第５開閉弁としての二方弁１２４を備えており、前記配管部２５ｇは第１減圧器としての全閉機能付きの膨張弁１１２を備えている。この結果、前記二方弁１２３は、前記膨張弁１１３と前記膨張弁１１２との間の管路を開閉する機能を備え、前記膨張弁１１１は、前記水冷媒熱交換器１５の出口側と前記膨張弁１１２との間の管路を開閉する機能を備える。また、前記連通管路１０１は、前記二方弁１２１，１２２と前記四方弁３１とを連通する機能を備え、前記連通管路１０２は、前記二方弁１２３，１２４と前記膨張弁１１３とを連通する機能を備える。言い換えれば、貯湯ユニット１００とヒートポンプユニット３００とは、前記連通管路１０１，１０２によって接続されている（図１も参照）。
【００５２】
なお、前記の二方弁１２１，１２２，１２３，１２４、膨張弁１１１，１１２、水冷媒熱交換器１５、及び貯湯タンク２等は、前記貯湯ユニット１００の筐体に内包されている（図１参照）。なお、前記膨張弁１１２は後述の配管部２６ｂ（すなわち前記エアコンユニット２００の筐体内）に設けても良い。
【００５３】
前記エアコン回路部３０Ｃは、前記冷媒の流路となる冷媒配管２６を備えており、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。
【００５４】
詳細には、前記冷媒配管２６は、エアコンユニット２００外への出口となる接続口７６ａにおいて前記連通管路１０４に連通するとともに、反連通管路１０４側が前記室内熱交換器２７の前記接続口７６ａ側（言い替えれば暖房運転時等における入口側、以下同様。後述の図７等参照）に接続される配管部２６ａと、前記接続口７６ａとは別の接続口７６ｂにおいて前記連通管路１０３に連通するとともに、反連通管路１０３側が前記室内熱交換器２７の前記接続口７６ｂ側（言い替えれば暖房運転時等における出口側、以下同様。後述の図７等参照）に接続される配管部２６ｂとを含んでいる。この結果、前記二方弁１２２は、前記室内熱交換器２７の反膨張弁１１２側である前記配管部２６ａと圧縮機１４との間の管路を開閉する機能を備え、前記二方弁１２４は、前記室内熱交換器２７の反膨張弁１１２側である前記配管部２６ａと前記膨張弁１１３との間の管路を開閉する機能を備える。また、前記連通管路１０３は、前記膨張弁１１２と前記室内熱交換器２７の前記膨張弁１１２側とを連通する機能を備え、前記連通管路１０４は、前記二方弁１２２，１２４と前記室内熱交換器２７の反膨張弁１１２側とを連通する機能を備える。言い換えれば、貯湯ユニット１００とエアコンユニット２００とは、前記連通管路１０３，１０４によって接続されている（図１も参照）。
【００５５】
なお、前記の室内熱交換器２７及び室内ファン７７等は、前記エアコンユニット２００の筐体に内包されている（図１参照）。
【００５６】
前記冷媒循環回路３０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、前記ヒーポン回路部３０Ａの前記冷媒配管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の空気入口側には、外気温度Ｔａｉｒを検出する外気温度センサ２２が設けられ、かつ室外熱交換器１７内には、ヒーポン熱交温度Ｔｅｘ（蒸発器として作用している時の蒸発冷媒温度）を検出する熱交温度センサ３５が設けられている。これらのセンサ２０，３２，２２，３５の検出結果は、ヒートポンプユニット３００に設けられたヒーポン制御部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やエアコンユニット２００に設けられたエアコン制御部４３０へも入力される（ヒーポン制御部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）。
【００５７】
また、前記貯湯回路部３０Ｂの前記冷媒配管２５において、前記配管部２５ｃ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、貯湯ユニット１００に設けられた貯湯制御部４２０に入力され、さらに適宜、ヒートポンプユニット３００に設けられた前記ヒーポン制御部４１０やエアコンユニット２００に設けられた前記エアコン制御部４３０へも入力される（貯湯制御部４２０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）。
【００５８】
また、前記エアコン回路部３０Ｃの前記冷媒配管２６に関して、前記室内熱交換器２７には、空調対象空間の室内温度Ｔｒ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、エアコンユニット２００に設けられたエアコン制御部４３０に入力され、さらに適宜、ヒートポンプユニット３００に設けられた前記ヒーポン制御部４１０や貯湯ユニット１００に設けられた前記貯湯制御部４２０へも入力される（エアコン制御部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）。
【００５９】
そして、前記貯湯ユニット１００の前記貯湯制御部４２０、前記ヒートポンプユニット３００の前記ヒーポン制御部４１０、及び、前記エアコンユニット２００の前記エアコン制御部４３０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、前記ヒートポンプユニット３００、前記エアコンユニット２００内の各機器・アクチュエータの動作を制御する。特に、前記二方弁１２１，１２２，１２３，１２４及び前記膨張弁１１１，１１２，１１３の開閉動作や開度を制御し、冷媒の流れる経路を切り替えることにより、貯湯タンク２内の湯水を加熱して（加熱された湯水の供給）沸上を行う沸上運転、前記空調対象空間の室内冷房を行う冷房運転、前記空調対象空間の室内暖房を行う暖房運転、前記沸上と前記冷房とを並行して行う沸上・冷房運転、及び、前記沸上と前記暖房とを並行して行う沸上・暖房運転を選択的に実行することができる。
【００６０】
このとき、前記エアコンユニット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、例えば前記エアコン制御部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、前記の沸上運転、冷房運転、及び、暖房運転のいずれの運転を行うかを指示することができる。なお、沸上・冷房運転（又は沸上・暖房運転）については、ユーザによりリモコン６０を介し前記冷房運転（又は暖房運転）の指示があったとき、貯湯タンク２内における貯湯状況（未加熱水の量など）に応じて、適宜、自動的に沸上・冷房運転（又は沸上・暖房運転）に切り替えられるものである。さらに、このリモコン６０における適宜の操作により、前記沸上運転時における沸上モード（例えば強力沸上モード、通常沸上モード、等）や、前記冷房運転又は暖房運転時におけるエアコン運転モード（例えば強力モード、通常モード、節電モード等）やエアコン設定温度Ｔｃｏｎ等も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、エアコンユニット２００に設けられた前記エアコン制御部４３０に入力され、さらに適宜、ヒートポンプユニット３００に設けられた前記ヒーポン制御部４１０や貯湯ユニット１００に設けられた前記貯湯制御部４２０へも入力される（エアコン制御部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）。
【００６１】
次に、前記ヒートポンプユニット３００に備えられた前記ヒーポン制御部４１０について説明する。ヒーポン制御部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。このヒーポン制御部４１０の機能的構成を図３により説明する。
【００６２】
図３に示すように、前記ヒーポン制御部４１０は、四方弁制御部４１０Ａと、圧縮機制御部４１０Ｂと、膨張弁制御部４１０Ｃと、室外ファン制御部４１０Ｄとを機能的に備えている。
【００６３】
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（沸上運転、冷房運転、暖房運転）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（沸上運転、冷房運転、沸上・冷房運転、暖房運転、沸上・暖房運転）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、及び、貯湯制御部４２０、エアコン制御部４３０に出力する。また四方弁制御部４１０Ａは、上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）。
【００６４】
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により設定された前記エアコン設定温度Ｔｃｏｎ及び前記沸上モードとが入力される（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（沸上運転、冷房運転、沸上・冷房運転、暖房運転、及び沸上・暖房運転のいずれの運転が行われるかを表す）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（詳細な制御内容は後述）。なおこのときの圧縮機１４の回転数（制御値）は、後述の貯湯制御部４２０の膨張弁制御部４２０Ｂにも出力される（図示省略）。
【００６５】
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、前記熱交温度センサ３５により検出された前記ヒーポン熱交温度Ｔｅｘ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）。
【００６６】
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と、前記リモコン６０により設定された前記エアコン運転モードとが入力される。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及び運転モードに基づき、前記室外ファン６７の回転数を制御する（詳細な制御内容は後述）。
【００６７】
なお、前記運転態様の決定は、貯湯制御部４２０やエアコン制御部４３０で行っても良い。この場合は、それら貯湯制御部４２０やエアコン制御部４３０から、決定された運転態様に対応した前記運転情報がヒーポン制御部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が各種制御を行う。
【００６８】
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、前記ヒーポン制御部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４により説明する。
【００６９】
図４に示すように、前記貯湯制御部４２０は、ポンプ制御部４２０Ａと、膨張弁制御部４２０Ｂと、二方弁制御部４２０Ｃとを機能的に備えている。
【００７０】
ポンプ制御部４２０Ａには、前記ヒーポン制御部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４２０Ａは、前記のようにしてヒーポン制御部４１０から入力される（沸上運転、冷房運転、沸上・冷房運転、暖房運転、及び沸上・暖房運転のいずれの運転が行われるかを表す）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（詳細な制御内容は後述）。
【００７１】
膨張弁制御部４２０Ｂには、前記ヒーポン制御部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、前記リモコン６０により設定された前記エアコン運転モードと、前記ヒーポン制御部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４２０Ｂは、前記ヒーポン制御部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モード設定や回転数のうち少なくとも１つに基づき、前記膨張弁１１１，１１２の開度を制御する（詳細な制御内容は後述）。
【００７２】
二方弁制御部４２０Ｃには、前記ヒーポン制御部４１０からの前記運転情報が入力される。二方弁制御部４２０Ｃは、前記運転情報に基づき、前記二方弁１２１，１２２，１２３，１２４の開閉動作を制御する（詳細な制御内容は後述）。
【００７３】
なお、前記と同様、運転態様の決定を、貯湯制御部４２０内（例えば前記二方弁制御部４２０Ｃ）やエアコン制御部４３０で行っても良い。この場合は、それら二方弁制御部４２０Ｃやエアコン制御部４３０で決定した運転態様に対応する運転情報に応じて、ポンプ制御部４２０Ａ、膨張弁制御部４２０Ｂ、二方弁制御部４２０Ｃが各種制御を行う。
【００７４】
次に、前記エアコンユニット２００に備えられた前記エアコン制御部４３０について説明する。エアコン制御部４３０は、前記ヒーポン制御部４１０及び貯湯制御部４２０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。
【００７５】
図５に示すように、前記エアコン制御部４３０は、室内ファン制御部４３０Ａを機能的に備えている。
【００７６】
室内ファン制御部４３０Ａには、前記ヒーポン制御部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、前記ヒーポン制御部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（詳細な制御内容は後述）。
【００７７】
なお、前記と同様、運転態様の決定を、エアコン制御部４３０内や貯湯制御部４２０で行っても良い。この場合は、それらエアコン制御部４３０や貯湯制御部４２０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。
【００７８】
前記したように、本実施形態のヒートポンプ給湯機１は、沸上運転、冷房運転、暖房運転、沸上・冷房運転、沸上・暖房運転の５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。
【００７９】
まず、図６を用いて、沸上運転について説明する。この図６に示す沸上運転時においては、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１８ｂに連通させると共に前記配管部１８ｃを前記配管部１８ｄに連通させる位置（前記した暖房側）に切り替えられる。また前記二方弁制御部４２０Ｃにより、二方弁１２１が開き状態、二方弁１２２が閉じ状態、二方弁１２３が開き状態、二方弁１２４が閉じ状態に切り替えられる。さらに前記膨張弁制御部４２０Ｂにより前記膨張弁１１１が全開状態かつ前記膨張弁１１２が全閉状態に制御され、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより前記膨張弁１１３が開き状態（詳細には後述の△Ｈ制御が行われている）に制御される。
【００８０】
この結果、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ａ→配管部１８ｂ→連通管路１０１→配管部２５ａ→配管部２５ｂ→水冷媒熱交換器１５の冷媒側の流路１５ｂ→配管部２５ｃ（膨張弁１１１）→配管部２５ｅ→連通管路１０２→配管部１８ｅ（膨張弁１１３）→室外熱交換器１７→配管部１８ｄ→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水冷媒熱交換器１５の前記冷媒側の流路１５ｂにおいて前記水側の流路１５ａを流れる水と熱交換を行って前記水に熱を放出し加熱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全開状態の前記膨張弁１１１を経て前記膨張弁１１３において減圧されて低温・低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発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蒸発してガスに変化することで吸熱し、低温・低圧のガスとして再び圧縮機１４へと戻る。このとき、貯湯タンク２下部に接続された前記加熱往き管５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高温まで加熱された後、貯湯タンク２上部に接続された加熱戻り管６から貯湯タンク２内に戻されることで、貯湯タンク２内に順次高温水（加熱水）が積層状に貯湯される。
【００８１】
以上の作動において、前記圧縮機１４の回転数は、前記圧縮機制御部４１０Ｂの制御により、外気温度Ｔａｉｒに基づき決定される。すなわち、外気温度Ｔａｉｒが低い場合は圧縮機回転数が大きくなるように制御され、外気温度Ｔａｉｒが高い場合は圧縮機回転数が小さくなるように制御される。また前記室外ファン６７の回転数は、前記室外ファン制御部４１０Ｄの制御により、外気温度Ｔａｉｒに基づき決定される。すなわち、外気温度Ｔａｉｒが低い場合はファン回転数が大きくなるように制御され、外気温度Ｔａｉｒが高い場合はファン回転数が小さくなるように制御される。
【００８２】
また沸上ポンプ１９の回転数は、前記ポンプ制御部４２０Ａの制御により、前記沸上温度Ｔｂが所定の目標温度となるように、フィードバック制御される。すなわち、沸上温度Ｔｂが目標温度より低い場合はポンプ回転数が小さくなる（流量が低下する）ように制御され、沸上温度Ｔｂが目標温度より高い場合はポンプ回転数が大きくなる（流量が増大する）ように制御される。なお、室内ファン７７は、前記室内ファン制御部４３０Ａの制御により回転停止される。
【００８３】
そして、前記膨張弁１１３の開度は、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより、沸上運転の運転状態に応じて可変に制御される。詳細には、前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔと前記冷媒流出温度Ｔ２との温度差△Ｈ＝Ｔｏｕｔ−Ｔ２が、所定の目標温度差△Ｈｍとなるように、膨張弁１１３の開度を所定の周期でフィードバック制御する（△Ｈ制御）。すなわち、前記膨張弁制御部４１０Ｃは、△Ｈ＜△Ｈｍの場合は膨張弁１１３の開度を閉じる方向に制御し、△Ｈ＞△Ｈｍの場合は、膨張弁１１３の開度を開く方向に制御し、△Ｈ＝△Ｈｍの場合は、膨張弁１１３の開度を現状のまま維持する。あるいは、この△Ｈ制御に代え、前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが所定の一定値となるように、膨張弁１１３の開度をフィードバック制御してもよい（吐出制御）。この場合、前記膨張弁制御部４１０Ｃは、冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが低すぎる場合は膨張弁１１３の開度を閉じる方向に制御し、冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが高すぎる場合は膨張弁１１３の開度を開く方向に制御する。
【００８４】
次に、図７を用いて、暖房運転について説明する。この図７に示す暖房運転時においては、前記四方弁制御部４１０Ａにより、前記沸上運転と同様、前記四方弁３１は、前記暖房側に切り替えられる。また前記二方弁制御部４２０Ｃにより、二方弁１２１が閉じ状態、二方弁１２２が開き状態、二方弁１２３が開き状態、二方弁１２４が閉じ状態に切り替えられる。さらに前記膨張弁制御部４２０Ｂにより前記膨張弁１１１が全閉状態かつ前記膨張弁１１２が全開状態に制御され、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより前記膨張弁１１３が開き状態（詳細には後述のＳＨ制御が行われている）に制御される。
【００８５】
この結果、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ａ→配管部１８ｂ→連通管路１０１→配管部２５ａ→配管部２５ｄ→連通管路１０４→配管部２６ａ→室内熱交換器２７→配管部２６ｂ→連通管路１０３→配管部２５ｇ（膨張弁１１２）→配管部２５ｅ→連通管路１０２→配管部１８ｅ（膨張弁１１３）→室外熱交換器１７→配管部１８ｄ→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室内熱交換器２７において室内空気と熱交換を行って熱を放出し空調対象空間を加熱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全開状態の前記膨張弁１１２を経て前記膨張弁１１３において減圧されて低温・低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発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蒸発してガスに変化することで吸熱し、低温・低圧のガスとして再び圧縮機１４へと戻る。
【００８６】
以上の作動において、前記圧縮機１４の回転数は、前記圧縮機制御部４１０Ｂの制御により、室内温度Ｔｒとエアコン設定温度Ｔｃｏｎとの差に基づき決定される。すなわち、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が大きい場合は圧縮機回転数が大きくなるように制御され、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が小さい場合は圧縮機回転数が小さくなるように制御される。また前記室外ファン６７の回転数は、前記室外ファン制御部４１０Ｄの制御により、外気温度Ｔａｉｒとエアコン運転モードに基づき決定される。すなわち、複数用意されたエアコン運転モード（例えば強力モード、通常モード、節電モード等）のそれぞれにおいて、外気温度Ｔａｉｒが低い場合はファン回転数が大きくなるように制御され、外気温度Ｔａｉｒが高い場合はファン回転数が小さくなるように制御される。
【００８７】
また前記室内ファン７７の回転数は、前記室内ファン制御部４３０Ａの制御により、室内温度Ｔｒとエアコン設定温度Ｔｃｏｎとの差に基づき決定される。すなわち、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が大きい場合はファン回転数が大きくなるように制御され、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が小さい場合はファン回転数が小さくなるように制御される。なお、沸上ポンプ１９は、前記ポンプ制御部４２０Ａの制御により回転停止される。
【００８８】
そして、前記膨張弁１１３の開度は、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより、暖房運転の運転状態に応じて可変に制御される。詳細には、前記冷媒吸入温度Ｔｉｎと前記ヒーポン熱交温度Ｔｅｘとの温度差Ｔｉｎ−Ｔｅｘが所定の一定値となるように、膨張弁１１３の開度をフィードバック制御する（ＳＨ制御）。すなわち、前記膨張弁制御部４１０Ｃは、Ｔｉｎ−Ｔｅｘが小さすぎる場合は膨張弁１１３の開度を閉じる方向に制御し、Ｔｉｎ−Ｔｅｘが大きすぎる場合は膨張弁１１３の開度を開く方向に制御する。
【００８９】
次に、図８を用いて、沸上・暖房運転について説明する。この図８に示す沸上・暖房運転時においても、前記四方弁制御部４１０Ａにより、前記四方弁３１は、前記暖房側に切り替えられる。また前記二方弁制御部４２０Ｃにより、二方弁１２１が開き状態、二方弁１２２が開き状態、二方弁１２３が開き状態、二方弁１２４が閉じ状態に切り替えられる。さらに前記膨張弁制御部４２０Ｂにより前記膨張弁１１１が全開状態かつ前記膨張弁１１２も全開状態に制御され、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより前記膨張弁１１３が開き状態（詳細には後述の吐出制御が行われている）に制御される。
【００９０】
この結果、冷媒経路は、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ａ→配管部１８ｂ→連通管路１０１→配管部２５ａを経て２つに分かれ、一方は、配管部２５ｂ→水冷媒熱交換器１５の冷媒側の流路１５ｂ→配管部２５ｃ（膨張弁１１１）を経て配管部２５ｅに至り、他方は、配管部２５ｄ→連通管路１０４→配管部２６ａ→室内熱交換器２７→配管部２６ｂ→連通管路１０３→配管部２５ｇ（膨張弁１１２）を経て前記配管部２５ｅへと合流する。その後の経路は、配管部２５ｅ→連通管路１０２→配管部１８ｅ（膨張弁１１３）→室外熱交換器１７→配管部１８ｄ→圧縮機１４の吸入側の配管部１８ｃとなる。
【００９１】
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に前記のように分流し、前記一方の流れは前記水冷媒熱交換器１５（凝縮器として機能）で前記同様に凝縮して前記水側の流路１５ａを流れる水を加熱することで貯湯タンク２内へ順次高温水（加熱水）を供給し、前記他方の流れは室内熱交換器２７（凝縮器として機能）において前記同様に凝縮して室内空気に熱を放出することで空調対象空間を加熱する。前記の熱交換器１５，２７での凝縮で高圧の液体に変化した冷媒は前記膨張弁１１３において減圧されて低温・低圧の液体となった後前記室外熱交換器１７（蒸発器として機能）において蒸発して外気から吸熱し、低温・低圧のガスとして再び圧縮機１４へと戻る。
【００９２】
以上の作動において、前記圧縮機１４の回転数は、前記圧縮機制御部４１０Ｂの制御により、前記暖房運転時と同様の、室内温度Ｔｒとエアコン設定温度Ｔｃｏｎとの差に基づく決定と、前記沸上運転時と同様の、外気温度Ｔａｉｒに基づく決定とが加味される（詳細は省略）。また前記室外ファン６７の回転数は、前記室外ファン制御部４１０Ｄの制御により、前記暖房運転時と同様、外気温度Ｔａｉｒとエアコン運転モードに基づき、各エアコン運転モードにおいて、外気温度Ｔａｉｒが低い場合はファン回転数が大きくなるように、外気温度Ｔａｉｒが高い場合はファン回転数が小さくなるように制御される。
【００９３】
また沸上ポンプ１９の回転数は、前記ポンプ制御部４２０Ａの制御により、前記沸上運転と同様、前記沸上温度Ｔｂが目標温度より低い場合はポンプ回転数が小さくなり、沸上温度Ｔｂが目標温度より高い場合はポンプ回転数が大きくなるように制御される。また前記室内ファン７７の回転数は、前記室内ファン制御部４３０Ａの制御により、前記暖房運転時と同様、室内温度Ｔｒとエアコン設定温度Ｔｃｏｎとの差に基づき、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が大きい場合はファン回転数が大きくなるように、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が小さい場合はファン回転数が小さくなるように制御される。
【００９４】
そして、前記膨張弁１１３の開度は、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより、沸上・暖房運転の運転状態に応じて可変に制御される。詳細には、前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが所定の一定値となるように膨張弁１１３の開度がフィードバック制御（吐出制御）され、冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが低すぎる場合は膨張弁１１３の開度を閉じる方向に、冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが高すぎる場合は膨張弁１１３の開度を開く方向に制御する。
【００９５】
次に、図９を用いて、冷房運転について説明する。この図９に示す冷房運転時においては、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（前記暖房側とは異なる冷房側）に切り替えられる。また前記二方弁制御部４２０Ｃにより、前記暖房運転時と同様、二方弁１２１が閉じ状態、二方弁１２２が開き状態、二方弁１２３が開き状態、二方弁１２４が閉じ状態に切り替えられる。さらに前記膨張弁制御部４２０Ｂにより前記膨張弁１１１が全閉状態に制御されかつ前記膨張弁１１２が開き状態（詳細には後述のフィードフォワード制御が行われている）に制御され、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより前記膨張弁１１３が全開状態に制御される。
【００９６】
この結果、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ａ→配管部１８ｄ→室外熱交換器１７→配管部１８ｅ（膨張弁１１３）→連通管路１０２→配管部２５ｅ→配管部２５ｇ（膨張弁１１２）→連通管路１０３→配管部２６ｂ→室内熱交換器２７→配管部２６ａ→連通管路１０４→配管部２５ｄ→配管部２５ａ→連通管路１０１→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全開状態の前記膨張弁１１３を経て前記膨張弁１１２において減圧されて低温・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。
【００９７】
以上の作動において、前記暖房運転時と同様、前記圧縮機１４の回転数は、前記圧縮機制御部４１０Ｂの制御により、前記Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が大きい場合は圧縮機回転数が大きくなるように、前記Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が小さい場合は圧縮機回転数が小さくなるように制御される。また前記室外ファン６７の回転数は、前記室外ファン制御部４１０Ｄの制御により、エアコン運転モードが例えば強力モードの場合はファン回転数が大きくなるように制御され、通常モードや節電モードの場合はファン回転数が小さくなるように制御される。さらに各エアコン運転モードにおいて、外気温度Ｔａｉｒが低い場合はファン回転数が小さくなるように、外気温度Ｔａｉｒが高い場合はファン回転数が大きくなるように制御される。また前記室内ファン７７の回転数は、前記室内ファン制御部４３０Ａの制御により、前記Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が大きい場合はファン回転数が大きくなるように、前記Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が小さい場合はファン回転数が小さくなるように制御される。沸上ポンプ１９は、前記ポンプ制御部４２０Ａの制御により回転停止される。
【００９８】
そして、前記膨張弁１１２の開度は、前記膨張弁制御部４２０Ｂにより、冷房運転の運転状態に応じて可変に制御される。すなわち、前記外気温度Ｔａｉｒ及び前記エアコン運転モードと、圧縮機１４の回転数とに基づき決定される。すなわち、前記膨張弁制御部４２０Ｂは、前記複数のエアコン運転モード（例えば強力モード、通常モード、節電モード等）のそれぞれにおいて、前記外気温度Ｔａｉｒの高低と、前記圧縮機制御部４１０Ｂからの圧縮機回転数の高低とを加味して、膨張弁１１２の開度をフィードフォワード制御する（詳細は省略）。
【００９９】
次に、図１０を用いて、沸上・冷房運転について説明する。この図１０に示す沸上・冷房運転時においては、前記四方弁制御部４１０Ａにより、前記四方弁３１は、（前記冷房側ではなく）前記暖房側に切り替えられる。また前記二方弁制御部４２０Ｃにより、二方弁１２１が開き状態、二方弁１２２が閉じ状態、二方弁１２３が閉じ状態、二方弁１２４が開き状態に切り替えられる。さらに前記膨張弁制御部４２０Ｂにより前記膨張弁１１１が全開状態に制御されるとともに前記膨張弁１１２が開き状態（詳細には後述の△Ｈ制御が行われている）に制御され、前記膨張弁制御部４１０Ｃにより前記膨張弁１１３が全開状態に制御される。
【０１００】
この結果、冷媒経路は、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ａ→配管部１８ｂ→連通管路１０１→配管部２５ａ→配管部２５ｂ→水冷媒熱交換器１５の冷媒側の流路１５ｂ→配管部２５ｃ（膨張弁１１１）→配管部２５ｇ（膨張弁１１２）→連通管路１０３→配管部２６ｂ→室内熱交換器２７→配管部２６ａ→連通管路１０４→配管部２５ｄ→配管部２５ｆ→配管部２５ｅ→連通管路１０２→配管部１８ｅ（膨張弁１１３）→室外熱交換器１７→配管部１８ｄ→圧縮機１４の吸入側の配管部１８ｃとなる。
【０１０１】
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、まず前記水冷媒熱交換器１５（凝縮器として機能）で前記同様に凝縮して前記水側の流路１５ａを流れる水を加熱することで貯湯タンク２内へ順次高温水（加熱水）を供給し、液体となった冷媒は全開状態の前記膨張弁１１１を経て前記膨張弁１１２において減圧されて低温・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、さらに前記膨張弁１１３を経て、室外ファン６７の回転駆動とともに蒸発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蒸発してガスに変化することで吸熱し、低温・低圧のガスとして再び圧縮機１４へと戻る。
【０１０２】
以上の作動において、前記圧縮機１４の回転数は、前記圧縮機制御部４１０Ｂの制御により、前記冷房運転時と同様の、室内温度Ｔｒとエアコン設定温度Ｔｃｏｎとの差に基づき決定される。また前記室外ファン６７の回転数は、前記室外ファン制御部４１０Ｄの制御により、前記冷房運転時と同様、各エアコン運転モードにおいて外気温度Ｔａｉｒが低い場合はファン回転数が大きくなるように、外気温度Ｔａｉｒが高い場合はファン回転数が小さくなるように制御されるが、適宜の手法によって冷房運転時よりは低回転数に制御される。
【０１０３】
また沸上ポンプ１９の回転数は、前記ポンプ制御部４２０Ａの制御により、前記沸上運転や沸上・暖房運転と同様、前記沸上温度Ｔｂが目標温度より低い場合はポンプ回転数が小さくなり、沸上温度Ｔｂが目標温度より高い場合はポンプ回転数が大きくなるように制御される。また前記室内ファン７７の回転数は、前記室内ファン制御部４３０Ａの制御により、前記冷房運転等のときと同様、室内温度Ｔｒとエアコン設定温度Ｔｃｏｎとの差に基づき、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が大きい場合はファン回転数が大きくなるように、Ｔｃｏｎ−Ｔｒの値が小さい場合はファン回転数が小さくなるように制御される。
【０１０４】
そして、前記膨張弁１１２の開度は、前記膨張弁制御部４２０Ｂにより、沸上・冷房運転の運転状態に応じて可変に制御される。詳細には、前記沸上運転時の膨張弁制御部４１０Ｃによる膨張弁１１３への制御と同様、前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔと前記冷媒流出温度Ｔ２との温度差△Ｈ＝Ｔｏｕｔ−Ｔ２が、所定の目標温度差△Ｈｍとなるように、膨張弁１１２の開度を所定の周期でフィードバック制御する（△Ｈ制御）。すなわち、前記膨張弁制御部４２０Ｂは、△Ｈ＜△Ｈｍの場合は膨張弁１１２の開度を閉じる方向に制御し、△Ｈ＞△Ｈｍの場合は、膨張弁１１２の開度を開く方向に制御し、△Ｈ＝△Ｈｍの場合は、膨張弁１１２の開度を現状のまま維持する。あるいは、この△Ｈ制御に代え、前記冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが所定の一定値となるように、膨張弁１１２の開度をフィードバック制御してもよい（吐出制御）。この場合、前記膨張弁制御部４２０Ｂは、冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが低すぎる場合は膨張弁１１２の開度を閉じる方向に制御し、冷媒吐出温度Ｔｏｕｔが高すぎる場合は膨張弁１１２の開度を開く方向に制御する。
【０１０５】
なお、冷房運転及び沸上・冷房運転の説明にて前記したように、前記四方弁３１と前記二方弁１２１とが、凝縮器としての前記室外熱交換器１７、若しくは、前記水冷媒熱交換器１５に対し、前記圧縮機１４の吐出側を選択的に接続可能な第１接続手段として機能する。また、前記二方弁１２３及び前記膨張弁１１１が、蒸発器としての前記室内熱交換器２７の入口側に接続された前記膨張弁１１２に対し、凝縮器としての前記室外熱交換器１７の出口側に接続された前記膨張弁１１３、若しくは、前記水冷媒熱交換器１５を選択的に接続可能な第２接続手段として機能する。さらに、前記二方弁１２２，１２４が、前記圧縮機１４の吸入側に対し、蒸発器としての前記室内熱交換器２７の出口側を、前記膨張弁１１３及び蒸発器としての前記室外熱交換器１７を介して、若しくは、それら蒸発器としての室外熱交換器１７及び前記膨張弁１１３を介さずに、選択的に接続可能な第３接続手段として機能する。前記した各運転における、四方弁３１、二方弁１２１〜１２４、膨張弁１１１〜１１３の開閉挙動を、図１１に一覧可能にまとめて示す。
【０１０６】
また、前記貯湯制御部４２０の前記二方弁制御部４２０Ｃと、前記ヒーポン制御部４１０の前記四方弁制御部４１０Ａ及び前記膨張弁制御部４１０Ｃとが、前記第１接続手段、前記第２接続手段、前記第３接続手段を切り替える切替手段として機能する。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ給湯機１によれば、前記四方弁３１及び前記二方弁１２１（第１接続手段として機能）、前記二方弁１２３及び前記膨張弁１１１（第２接続手段として機能）、前記二方弁１２２，１２４（第３接続手段として機能）が、室外熱交換器１７、水冷媒熱交換器１５、室内熱交換器２７、圧縮機１４、膨張弁１１２、膨張弁１１３等を選択的に適宜に接続可能である。例えば、図９に示すように、前記四方弁３１が前記圧縮機１４の吐出側を凝縮器としての前記室外熱交換器１７に接続し、さらに前記二方弁１２３がその室外熱交換器１７を膨張弁１１３，１１２を介して蒸発器としての前記室内熱交換器２７に接続し、さらに前記二方弁１２２がその室内熱交換器２７を前記圧縮機１４の吸入側に接続することができる。この場合、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、前記冷房運転が実現される。
【０１０８】
また例えば、図１０に示すように、前記四方弁３１及び前記二方弁１２１が前記圧縮機１４の吐出側を前記水冷媒熱交換器１５に接続し、さらに前記膨張弁１１１がその水冷媒熱交換器１５を前記膨張弁１１２を介して蒸発器としての前記室内熱交換器２７に接続し、さらに前記二方弁１２４がその室内熱交換器２７を膨張弁１１３及び蒸発器としての前記室外熱交換器１７を介して、前記圧縮機１４の吸入側に接続することもできる。この場合は、圧縮機１４から吐出された高温高圧の冷媒ガスが水冷媒熱交換器１５において貯湯タンク２へ通じる水側の流路１５ｂ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た後、さらに室外熱交換器１７で蒸発することで外気からも吸熱して圧縮機１４へと戻る。これにより、室内空気を冷却すると共に貯湯タンク２内の湯水を加熱する、前記沸上・冷房運転が実現される。
【０１０９】
そして、図１０に示す前記沸上・冷房運転においては、前記したように、前記室内熱交換器２７（蒸発器として機能）での吸熱と、前記室外熱交換器１７（蒸発器として機能）での吸熱と、を合計したものが、前記水冷媒熱交換器１５（凝縮器として機能）での湯水の加熱に用いられる。したがって、例えば運転開始後の時間経過によって冷房負荷が小さくなり室内熱交換器２７での吸熱量が小さくなった（前記のように、通常、室内ファン７７の回転数は室内温度Ｔｒとエアコン設定温度Ｔｃｏｎとの差に基づき決定される）場合であっても、室外熱交換器１７における吸熱量を適宜の手法で大きくする（例えば室外ファン６７の回転数を増大させる等）ことで上記小さくなった分を補うことができ、これによって、前記水冷媒熱交換器１５における湯水の加熱能力を（低下させることなく）確実に維持することができる。
【０１１０】
以上の結果、本実施形態のヒートポンプ給湯機１によれば、四方弁３１、二方弁１２１〜１２４、膨張弁１１１〜１１３等による接続の切替により、冷房運転においては（室外熱交換器１７を凝縮器として用いることで）通常の室内空気の冷却能力を確保するとともに、沸上・冷房運転におけては（室外熱交換器１７を蒸発器として用いることで）貯湯タンク２の湯水の加熱能力を確実に確保することができる。
【０１１１】
また、本実施形態では特に、凝縮器としての室外熱交換器１７若しくは水冷媒熱交換器１５に対して圧縮機１４の吐出側を選択的に接続する前記第１接続手段の機能、蒸発器としての室内熱交換器２７の入口側に接続された膨張弁１１２に対して凝縮器としての室外熱交換器１７の出口側の膨張弁１１３若しくは水冷媒熱交換器１５を選択的に接続する前記第２接続手段の機能、蒸発器としての室内熱交換器２７の出口側を、圧縮機１４の吸入側に対し、膨張弁１１３及び蒸発器としての室外熱交換器１７を介し若しくはそれらを介さずに選択的に接続する第３接続手段の機能を、各種の弁（前記の例では四方弁３１、二方弁１２１〜１２４、膨張弁１１１〜１１３等）を組み合わせた具体的な構成として実現することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では特に、前記の運転切替に伴う冷媒経路の変更を実行するのに必要なアクチュエータである前記二方弁１２１〜１２４及び膨張弁１１１，１１２の全部が、貯湯タンク２を内包する関係上大型構造で配置スペースの広い貯湯ユニット１００に集約配置される。この結果、それらの一部をヒートポンプユニット３００やエアコンユニット２００に配置する場合に比べ、省スペース化を図ることができる。また、前記のようにアクチュエータを貯湯ユニット１００に集約することで、ヒートポンプユニット３００やエアコンユニット２００については、エアコン用に通常用いられるものを流用することができる。これにより、製品構成の共通化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。
【０１１３】
また、本実施形態では特に、図９に示す前記冷房運転時において、室外熱交換器１７から蒸発器としての室内熱交換器２７までの経路に存在する膨張弁１１３及び膨張弁１１２のうち、上流側の膨張弁１１３が全開にされ、下流側の膨張弁１１２の弁開度が可変制御（前記の例ではフィードフォワード制御）される。ここで、仮に上流側の膨張弁１１３の弁開度を可変制御して冷媒の膨張動作を制御すると、膨張弁１１３で低温低圧となった冷媒がヒートポンプユニット３００を出て連通管路１０２を介し貯湯ユニット１００へ導入されることとなる。この場合、ヒートポンプユニット３００や貯湯ユニット１００から外部に露出している接続部分（すなわち連通管路１０２）を通過するとき、冷媒の冷気が排出され、熱量のロスとなる。また比較的高温の貯湯ユニット１００内を低温低圧状態で長い距離（図９中の距離Ｌ１参照）通過することにより、同様の冷気排出による熱量ロスが生じるとともに、（低圧であることで）大きな圧力損失が生じて圧縮機１４における冷媒密度が低下し、冷房運転効率の低下を招く。
【０１１４】
本実施形態によれば、上流側の膨張弁１１３は全開固定としつつ、下流側の貯湯ユニット１００内の膨張弁１１２の弁開度が可変制御されて冷媒の膨張動作を制御する。これにより、前記と異なり、冷媒は高温高圧の状態でヒートポンプユニット３００を出て貯湯ユニット１００内へ導入されるので、前記の熱量ロスの弊害が回避される。さらに、前記外部に露出している連通管路１０２において外気への放熱も行えることから、放熱区間を拡大することができ、冷房運転効率が向上する。さらに通常夏場においては給湯量が少ないことから貯湯タンク２内に未加熱水が比較的多く貯留されており、貯湯ユニット１００内の温度は外気温よりは低い場合が多い。この結果、前記連通管路１０２のみならず、冷媒配管２５のうちの膨張弁１１２より上流側部分（配管部２５ｇの一部及び配管部２５ｅ）においても貯湯ユニット１００内へ放熱を行うことができ、さらに放熱区間を拡大して冷房運転効率を向上できる。また、低温低圧となるのは膨張弁１１２の下流側に限定され、低温低圧状態での通過距離が短くなる（図９中の距離Ｌ２参照）ことにより、前記の圧力損失増大による弊害を回避することができる。これによっても、冷房運転効率を向上することができる。
【０１１５】
さらに、本実施形態によれば、前記同様、図１０に示す沸上・冷房運転時においても、膨張弁１１３が全開にされ、貯湯ユニット１００内にある膨張弁１１２の弁開度が可変制御される。この場合、水冷媒熱交換器１５→膨張弁１１２→凝縮器としての室内熱交換器２７→膨張弁１１３→蒸発器としての室外熱交換器１７という冷媒経路において、水冷媒熱交換器１５で熱交換後の冷媒を、膨張弁１１２において確実に低温低圧状態に膨張させて室内熱交換器２７に供給することができる。これにより、貯湯タンク２内の湯水への加熱（排熱）を利用した高効率な運転を行うことができる。また、このような高効率な沸上・冷房運転が行えることで、通常、例えば夜中に行われる前記沸上運転において生成する加熱水の量を減らすことができる。これにより、貯湯タンク２内の未加熱水の量が相対的に多くなり、貯湯ユニット１００内の温度がさらに低下する傾向となるので、前記した、冷房運転時における膨張弁１１２より上流側の部分における放熱効果がさらに高まる。
【０１１６】
また、本実施形態では特に、図６に示す沸上運転時において、貯湯ユニット１００にある膨張弁１１１が開き状態にされ、ヒートポンプユニット３００にある膨張弁１１３の弁開度が可変制御される。この場合、水冷媒熱交換器１５→膨張弁１１１→膨張弁１１３→蒸発器としての室外熱交換器１７という冷媒経路において、（膨張弁１１１で冷媒の膨張動作を制御するのではなく）膨張弁１１３で冷媒の膨張動作を制御することで、低温低圧になった状態で通過するヒートポンプ熱交換器までの距離を短くすることができる（図６中の距離Ｌ３参照）。これにより、前記のような圧力損失増大による弊害を回避することができ、沸上運転効率を向上することができる。
【０１１７】
また、本実施形態では特に、図７に示す暖房運転時において、貯湯ユニット１００にある膨張弁１１２が全開状態にされ、ヒートポンプユニット３００にある膨張弁１１３の弁開度が可変制御（前記の例ではＳＨ制御）される。この場合、室内熱交換器２７→膨張弁１１２→膨張弁１１３→蒸発器としての室外熱交換器１７という冷媒経路において、膨張弁１１２でなく膨張弁１１３で冷媒の膨張動作を制御することで、低温低圧になった状態で通過する室外熱交換器１７までの距離を短くすることができる（図７中の距離Ｌ３参照）。
【０１１８】
また、図８に示す沸上・暖房運転時においても、貯湯ユニット１００にある膨張弁１１２が全開状態にされ、ヒートポンプユニット３００にある膨張弁１１３の弁開度が可変制御（前記の例では吐出制御）される。この場合、圧縮機１４の吐出側の配管部１８ｂ→配管部２５ａという経路から、配管部２５ｄ→配管部２６ａ→室内熱交換器２７→配管部２６ｂ→配管部２５ｇ（膨張弁１１２）、又は、配管部２５ｂ→水冷媒熱交換器１５→配管部２５ｃを経て、配管部２５ｅ→配管部１８ｅ（膨張弁１１３）→蒸発器としての室外熱交換器１７という冷媒経路において、室外熱交換器１７により近い膨張弁１１３で冷媒の膨張動作を制御することで、前記同様、低温低圧になった状態で通過するヒートポンプ熱交換器までの距離を短くすることができる（図８中の距離Ｌ３参照）。
【０１１９】
以上の結果、暖房運転及び沸上・暖房運転のいずれの場合であっても、前記のような圧力損失増大による弊害を回避することができ、運転効率を向上することができる。また、冷媒は貯湯ユニット１００内を高温高圧状態のまま通過することから、冬期において貯湯タンク２の周辺における凍結防止を図ることもできる。
【０１２０】
また、本実施形態では特に、貯湯ユニット１００が、ヒートポンプユニット３００に対して２つの連通管路１０１，１０２によって接続され、またエアコンユニット２００に対して別の２つの連通管路１０３，１０４によって接続される構成である（図２、図１等参照）。この結果、比較的大型構造でスペースに余裕のある貯湯ユニット１００では、必要となる連通管路用の接続口の数を４個（前記接続口７５ａ，７５ｂ，９５ａ，９５ｂ）とする一方、比較的小型でスペースに余裕のないヒートポンプユニット３００及びエアコンユニット２００においては、必要となる連通管路用の接続口の数を２個（前記接続口６８ａ，６８ｂ及び前記接続口７６ａ，７６ｂ）にとどめることができる。
【０１２１】
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、例えば、前記二方弁１２１〜１２４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。
【符号の説明】
【０１２２】
１                ヒートポンプ給湯機
２                貯湯タンク
４                加熱循環回路（湯水循環回路）
５                加熱往き管（湯水配管）
６                加熱戻り管（湯水配管）
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
２７              室内熱交換器
３０              冷媒循環回路
３１              四方弁（第１接続手段）
６７              室外ファン
６８ａ，６８ｂ    接続口
７５ａ，７５ｂ    接続口
７７              室内ファン
１００            貯湯ユニット
１０１            連通管路（第１連通管路）
１０２            連通管路（第２連通管路）
１０３            連通管路（第３連通管路）
１０４            連通管路（第４連通管路）
１１１            膨張弁（第３開閉弁、第２接続手段）
１１２            膨張弁（第１減圧器）
１１３            膨張弁（第２減圧器）
１２１            二方弁（第１開閉弁、第１接続手段）
１２２            二方弁（第４開閉弁、第３接続手段）
１２３            二方弁（第２開閉弁、第２接続手段）
１２４            二方弁（第５開閉弁、第３接続手段）
２００            ヒートポンプユニット（室外機）
３００            エアコンユニット（室内機）
４１０            ヒーポン制御部
４１０Ａ          四方弁制御部（切替手段）
４１０Ｃ          膨張弁制御部（切替手段）
４２０            貯湯制御部
４２０Ｃ          二方弁制御部（切替手段）
４３０            エアコン制御部
Ｔ２              冷媒流出温度
Ｔａｉｒ          外気温度
Ｔｂ              沸上温度
Ｔｃｏｎ          エアコン設定温度
Ｔｅｘ            ヒーポン熱交温度
Ｔｉｎ            冷媒吸入温度
Ｔｏｕｔ          冷媒吐出温度
Ｔｒ              室内温度
【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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