(57)【要約】【課題】ヒートポンプ給湯機において、ヒートポンプの能力以上の給湯を行う。【解決手段】ヒートポンプ給湯機（１）は、ヒートポンプ式の冷媒回路（３）及び給湯用回路（５）を備えている。冷媒回路（３）には、冷媒の循環方向において、膨張弁（７）、室外熱交換器（９）、圧縮機（１１）、水熱交換器（１３）、及び蓄熱ユニット（１５）が順に配置されている。給湯用回路（５）はその始端が上水道に接続され、その終端が給水栓に接続されている。給湯用回路（５）には、水道水の循環方向において、蓄熱ユニット（１５）、及び水熱交換器（１３）が順に配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温熱を蓄える蓄熱手段（１５）と、
圧縮機（１１）、凝縮器（１３）、上記蓄熱手段（１５）を加熱する加熱熱交換器（１５ａ）、膨張機構（７）、及び蒸発器（９）を有する冷媒回路（３）と、
上記凝縮器（１３）及び上記蓄熱手段（１５）の温熱を利用して温水を供給する水回路（５）とを備え、
水を上記水回路（５）に流通させることにより、上記凝縮器（１３）及び上記蓄熱手段（１５）で水を加熱する給湯運転と、
水を上記水回路（５）に流通させないことにより、上記加熱熱交換器（１５ａ）で上記蓄熱手段（１５）を加熱する蓄熱運転とを行うヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
請求項１記載のヒートポンプ給湯機であって、
水回路（５）は、上記蓄熱手段（１５）に設けられた第１熱回収熱交換器（１５ｂ）と、上記凝縮器（１３）に設けられた第２熱回収熱交換器（１３ｂ）とを有し、
水回路（５）において、上記第２熱回収熱交換器（１３ｂ）は上記第１熱回収熱交換器（１５ｂ）の下流側に設けられているヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
請求項１記載のヒートポンプ給湯機であって、
水回路（５）は、上記蓄熱手段（１５）に設けられた第１熱回収熱交換器（１５ｂ）と、上記凝縮器（１３）に設けられた第２熱回収熱交換器（１３ｂ）とを有し、
水回路（５）において、上記第１熱回収熱交換器（１５ｂ）は上記第２熱回収熱交換器（１３ｂ）の下流側に設けられているヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
請求項１記載のヒートポンプ給湯機であって、
冷媒回路（３）は、上記凝縮器として第１及び第２凝縮器（１３，１７）を有し、
水回路（５）は、上記蓄熱手段（１５）に設けられた第１熱回収熱交換器（１５ｂ）と、上記第１凝縮器（１３）に設けられた第２熱回収熱交換器（１３ｂ）と、上記第２凝縮器（１７）に設けられた第３熱回収熱交換器（１７ｂ）とを有し、
水回路（５）において、上流側から上記第３熱回収熱交換器（１７ｂ）、上記第１熱回収熱交換器（１５ｂ）、及び上記第２熱回収熱交換器（１３ｂ）の順に設けられているヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
圧縮機（１１ａ，１１ｂ）、凝縮器（１９，２５）、膨張機構（７ａ，７ｂ）、及び蒸発器（９ａ，９ｂ）をそれぞれ有する第１及び第２冷媒回路（３ａ，３ｂ）と、
水を流通させる水回路（５）とを備え、
第１及び第２冷媒回路（３ａ，３ｂ）の少なくとも一方は、温熱を蓄える蓄熱手段（２１）と、該蓄熱手段（２１）を加熱する加熱熱交換器（２１ａ）とを更に有し、
水回路（５）は、上記凝縮器（１９，２５）及び上記蓄熱手段（２１）の温熱を利用して温水を供給し、
水を上記水回路（５）に流通させることにより、上記凝縮器（１９，２５）及び上記蓄熱手段（２１）で水を加熱する給湯運転と、
水を上記水回路（５）に流通させないことにより、上記加熱熱交換器（２１ａ）で上記蓄熱手段（２１）を加熱する蓄熱運転とを行うヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
請求項５記載のヒートポンプ給湯機であって、
第２冷媒回路（３ｂ）の冷媒の凝縮温度が、第１冷媒回路（３ａ）の冷媒の凝縮温度より低く設定されているヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ヒートポンプ給湯機が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプ式の冷媒回路及び水回路を備えている。
【０００４】
冷媒回路には、膨張弁、室外熱交換器、圧縮機、水熱交換器、及び蓄熱器が順に配置されている。
【０００５】
水回路はその始端が上水道に接続され、その終端が蛇口に接続されている。水回路には、蓄熱器、及び水熱交換器が配置されている。
【０００６】
水熱交換器には、冷媒回路の一部である冷媒用配管と、水回路の一部である第１給湯用配管とが設けられている。そして、冷媒用配管を流通する冷媒と第１給湯用配管を流通する水道水とが熱交換を行うことにより、水道水が加熱される。
【０００７】
蓄熱器には蓄熱材が充填されるとともに、冷媒回路の一部である蓄熱用配管と、水回路の一部である第２給湯用配管とが設けられている。そして、蓄熱材と蓄熱用配管を流通する冷媒とが熱交換を行うことにより、蓄熱材に温熱が蓄えられる。また、蓄熱材と第２給湯用配管を流通する水道水とが熱交換を行うことにより、水道水が加熱される。
【０００８】
給湯を行うときには、蛇口を開き、圧縮機を起動する。それにより、給水が開始され、ヒートポンプ（ＨＰ）が起動する。
【０００９】
ここで、ヒートポンプ起動直後は冷媒の温度が低いため、図７に示すように、冷媒とともに、蓄熱器に蓄えられた温熱により水道水は加熱される。また、蓄熱器は給湯中に冷媒から吸熱して温熱を蓄える。
【００１０】
給湯を終了するときには、蛇口を閉じ、圧縮機を停止する。それにより、給水が停止され、ヒートポンプが停止する。
【００１１】
【特許文献１】
特開平２−１９７７６１号公報
【特許文献２】
特開平２−２２３７６８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、浴槽の湯張りやシャワーの利用等に例示されるように、即座に給湯を行うときには、家庭用のヒートポンプ給湯機は短時間に大量に給湯することが求められる。具体的には、ヒートポンプ給湯機は、４０ｋｗ程度の能力を有することが要求される。
【００１３】
ここで、仮にヒートポンプ給湯機のＣＯＰを４とすると、必要な電気容量は５０Ａとなり、一般家庭の電気容量を越えてしまう。
【００１４】
そこで、ヒートポンプ給湯機がヒートポンプの能力以上の給湯を行うことが望まれる。
【００１５】
しかし、従来のヒートポンプ給湯機では、図７に示すように、給湯しながら蓄熱器に温熱を蓄えているため、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことができなかった。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒートポンプ給湯機において、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、温熱を蓄える蓄熱手段と、圧縮機、凝縮器、上記蓄熱手段を加熱する加熱熱交換器、膨張機構、及び蒸発器を有する冷媒回路と、上記凝縮器及び上記蓄熱手段の温熱を利用して温水を供給する水回路とを備え、水を上記水回路に流通させることにより、上記凝縮器及び上記蓄熱手段で水を加熱する給湯運転と、水を上記水回路に流通させないことにより、上記加熱熱交換器で上記蓄熱手段を加熱する蓄熱運転とを行うヒートポンプ給湯機である。
【００１８】
これにより、ヒートポンプ給湯機は給湯運転とともに蓄熱運転を行う。そして、蓄熱運転時には水が流通しないため、冷媒回路により蓄熱装置だけを加熱することができる。その結果、蓄熱手段に十分な温熱を蓄えることができる。したがって、給湯運転時には、凝縮器及び十分な温熱を蓄えた蓄熱手段により水を加熱することができ、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことができる。
【００１９】
請求項２の発明は更に、水回路が、上記蓄熱手段に設けられた第１熱回収熱交換器と、上記凝縮器に設けられた第２熱回収熱交換器とを有し、水回路において、上記第２熱回収熱交換器が上記第１熱回収熱交換器の下流側に設けられているものである。
【００２０】
これにより、水回路において、蓄熱手段の第１熱回収熱交換器が凝縮器の第２熱回収熱交換器の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水は蓄熱手段、凝縮器の順に加熱される。すなわち、蓄熱手段に流入する水の温度は、凝縮器に流入する水の温度より低い。その結果、蓄熱手段と蓄熱手段に流入する水との温度差を大きくすることができる。したがって、蓄熱手段から水への熱移動を容易に行うことができる。
【００２１】
請求項３の発明は更に、水回路が、上記蓄熱手段に設けられた第１熱回収熱交換器と、上記凝縮器に設けられた第２熱回収熱交換器とを有し、水回路において、上記第１熱回収熱交換器が上記第２熱回収熱交換器の下流側に設けられているものである。
【００２２】
これにより、水回路において、凝縮器の第２熱回収熱交換器が蓄熱手段の第１熱回収熱交換器の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水は凝縮器、蓄熱手段の順に加熱される。すなわち、凝縮器に流入する水の温度は、蓄熱手段に流入する水の温度より低い。そのため、水が凝縮器を流通することにより、凝縮器を流通する冷媒は過冷却される。したがって、ヒートポンプ給湯機のＣＯＰが向上する。
【００２３】
請求項４の発明は更に、冷媒回路が、上記凝縮器として第１及び第２凝縮器を有し、水回路が、上記蓄熱手段に設けられた第１熱回収熱交換器と、上記第１凝縮器に設けられた第２熱回収熱交換器と、上記第２凝縮器に設けられた第３熱回収熱交換器とを有し、水回路において、上流側から上記第３熱回収熱交換器、上記第１熱回収熱交換器、及び上記第２熱回収熱交換器の順に設けられているものである。
【００２４】
これにより、水回路において、蓄熱手段の第１熱回収熱交換器が第１凝縮器の第２熱回収熱交換器の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水は蓄熱手段、第１凝縮器の順に加熱される。すなわち、蓄熱手段に流入する水の温度は、第１凝縮器に流入する水の温度より低い。その結果、蓄熱手段と蓄熱手段に流入する水との温度差を大きくすることができる。したがって、蓄熱手段から水への熱移動を容易に行うことができる。
【００２５】
また、水回路において、水回路において、上流側から第２凝縮器の第３熱回収熱交換器、蓄熱手段の第１熱回収熱交換器、及び第１凝縮器の第２熱回収熱交換器の順に設けられているため、給湯運転時において、水は第２凝縮器、蓄熱手段、第１凝縮器の順に加熱される。すなわち、第２凝縮器に流入する水の温度は、蓄熱手段及び第１凝縮器に流入する水の温度より低い。そのため、水が第２凝縮器を流通することにより、第２凝縮器を流通する冷媒は過冷却される。したがって、ヒートポンプ給湯機のＣＯＰが向上する。
【００２６】
請求項５の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張機構、及び蒸発器をそれぞれ有する第１及び第２冷媒回路と、水を流通させる水回路とを備え、第１及び第２冷媒回路の少なくとも一方が、温熱を蓄える蓄熱手段と、該蓄熱手段を加熱する加熱熱交換器を更に有し、水回路が、上記凝縮器及び上記蓄熱手段の温熱を利用して温水を供給し、水を上記水回路に流通させることにより、上記凝縮器及び上記蓄熱手段で水を加熱する給湯運転と、水を上記水回路に流通させないことにより、上記加熱熱交換器で上記蓄熱手段を加熱する蓄熱運転とを行うヒートポンプ給湯機である。
【００２７】
これにより、ヒートポンプ給湯機は給湯運転とともに蓄熱運転を行う。そして、蓄熱運転時には、水が流通しないため、冷媒回路により蓄熱手段だけを加熱することができる。その結果、蓄熱手段に十分な温熱を蓄えることができる。したがって、給湯運転時において、凝縮器及び十分な温熱を蓄えた蓄熱手段により水を加熱することができ、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことができる。
【００２８】
請求項６の発明は更に、第２冷媒回路の冷媒の凝縮温度が、第１冷媒回路の冷媒の凝縮温度より低く設定されているものである。
【００２９】
これにより、第２冷媒回路の冷媒の凝縮温度が第１冷媒回路の冷媒の凝縮温度より低く設定されているため、第２冷媒回路のＣＯＰが向上する。したがって、ヒートポンプ給湯機全体の平均のＣＯＰはヒートポンプ給湯機が単一の冷媒回路で形成されている場合に比べて高くなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）は、ヒートポンプ式の冷媒回路（３）及び水回路としての給湯用回路（５）を備えている。
【００３２】
冷媒回路（３）は蒸気圧縮冷凍サイクルを行うものであり、回路（３）内にはＨＦＣ系又はＨＣ系の冷媒が充填されている。冷媒の凝縮温度は、例えば、約６０℃である。
【００３３】
冷媒回路（３）には、冷媒の循環方向において、膨張弁（７）、蒸発器としての室外熱交換器（９）、アキュムレータ（１０）、圧縮機（１１）、凝縮器としての水熱交換器（１３）、及び蓄熱手段としての蓄熱ユニット（１５）が順に配置されている。
【００３４】
給湯用回路（５）はその始端が上水道（図示せず）に接続され、その終端が給水栓（図示せず）に接続されている。給湯用回路（５）には、水道水の循環方向において、蓄熱ユニット（１５）、及び水熱交換器（１３）が順に配置されている。
【００３５】
膨張弁（７）は、主に冷媒回路（３）の冷媒を減圧し、体積増加させるものである。膨張弁（７）は、冷媒回路（３）の冷媒の流量を調整する機能も有する。
【００３６】
室外熱交換器（９）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成されている。この室外熱交換器（９）は、冷媒回路（３）の冷媒を室外空気と熱交換させる。
【００３７】
圧縮機（１１）は、冷媒回路（３）の冷媒を圧縮するものである。
【００３８】
水熱交換器（１３）には、冷媒回路（３）の一部である冷媒用伝熱管（１３ａ）と給湯用回路（５）の一部である第１給湯用伝熱管（１３ｂ）とが設けられている。冷媒用伝熱管（１３ａ）及び第１給湯用伝熱管（１３ｂ）は銅で形成されている。そして、冷媒用伝熱管（１３ａ）を流通する冷媒と第１給湯用伝熱管（１３ｂ）を流通する水道水とが熱交換を行う。なお、本発明に係る第２熱回収熱交換器は第１給湯用熱交換器（１３ｂ）によって構成されている。
【００３９】
蓄熱ユニット（１５）には蓄熱材が充填され、冷媒回路（３）の一部である蓄熱用伝熱管（１５ａ）と給湯用回路（５）の一部である第２給湯用伝熱管（１５ｂ）とが設けられている。なお、本発明に係る加熱熱交換器は蓄熱用伝熱管（１５ａ）によって構成され、第１熱回収熱交換器は第２給湯用伝熱管（１５ｂ）によって構成されている。
【００４０】
蓄熱材は潜熱蓄熱用の蓄熱物質である。蓄熱材は、例えば、融点５５℃の酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）によって形成されている。この蓄熱材としては、融点が５０℃以上９０℃以下の物質を用いるのが望ましい。なお、蓄熱材の融点の温度は、冷媒の凝縮温度より低い。
【００４１】
蓄熱用伝熱管（１５ａ）は銅で形成されている。そして、蓄熱材と蓄熱用伝熱管（１５ａ）を流通する冷媒とが熱交換を行う。
【００４２】
第２給湯用伝熱管（１５ｂ）は銅で形成されている。そして、蓄熱材と第２給湯用伝熱管（１５ｂ）を流通する水道水とが熱交換を行う。
【００４３】
−ヒートポンプ給湯機の運転動作−
本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）では、蓄熱ユニット（１５）に温熱を蓄える蓄熱運転と、蓄熱ユニット（１５）に蓄えた温熱及び水熱交換器（１３）を利用して給湯を行う給湯運転とが行われる。
【００４４】
《蓄熱運転》
蓄熱運転時には、圧縮機（１１）を運転する。それにより、冷媒回路（３）において冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。また、このとき、給水栓は閉じられている。そのため、水道水は給湯用回路（５）を流通していない。
【００４５】
具体的には、圧縮機（１１）から吐出された冷媒は冷媒用伝熱管（１３ａ）を介して蓄熱ユニット（１５）の蓄熱用伝熱管（１５ａ）へ導入され、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。蓄熱材は、冷媒から吸熱して融解し、冷媒から付与された温熱を蓄える。
【００４６】
蓄熱材へ放熱した冷媒は膨張弁（７）へ導入され、膨張弁（７）を通過する際に減圧される。
【００４７】
膨張弁（７）を通過した冷媒は室外熱交換器（９）へ導入される。室外熱交換器（９）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。
【００４８】
室外熱交換器（９）で蒸発した冷媒は圧縮機（１１）へ導入される。圧縮機（１１）では、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
【００４９】
《給湯運転》
給湯運転時にも、圧縮機（１１）を運転する。それにより、冷媒回路（３）において冷凍サイクルが行われる。また、このとき、給水栓は開かれている。そのため、上水道から圧送された水道水が給湯用回路（５）を流通する。
【００５０】
具体的には、圧縮機（１１）から吐出された冷媒は冷媒用伝熱管（１３ａ）へ導入され、第１給湯用伝熱管（１３ｂ）の水道水に対して放熱して凝縮する。
【００５１】
水道水へ放熱した冷媒は蓄熱用伝熱管（１５ａ）へ導入され、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。このとき、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材に温熱は蓄えられない。
【００５２】
その後、冷媒は、蓄熱運転時と同じ経路をたどる。
【００５３】
一方、上水道から給湯用回路（５）へ流入した水道水は第２給湯用伝熱管（１５ｂ）へ導入され、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材から吸熱する。この蓄熱材は第２給湯用伝熱管（１５ｂ）の水道水へ放熱して凝固する。
【００５４】
蓄熱材から吸熱した水道水は第１給湯用伝熱管（１３ｂ）へ導入され、冷媒用伝熱管（１３ａ）の冷媒から吸熱する。
【００５５】
そして、蓄熱材と冷媒の両方から吸熱した水道水は温水として給水栓へ供給される。
【００５６】
なお、図２に示すように、給湯運転の初期においては、水道水は蓄熱材及び冷媒から吸熱している。その後、水道水の蓄熱材からの吸熱量は徐々に減り、水道水の冷媒からの吸熱量は徐々に増える。給湯運転を開始してから数分後には、冷媒の温度が、例えば、約６０〜６５℃になる。蓄熱材に蓄えられた温熱が切れた（蓄熱材の温度が、例えば、約４５℃になった）後は、水道水は冷媒だけから吸熱する。
【００５７】
給湯運転終了後、蓄熱運転を再び行う。
【００５８】
以上より、本実施形態によれば、ヒートポンプ給湯機（１）は給湯運転とともに蓄熱運転を行う。そして、蓄熱運転時には水道水が流通しないため、冷媒回路（３）により蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材だけを加熱することができる。その結果、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材に十分な温熱を蓄えることができる。したがって、給湯運転時には、水熱交換器（１３）及び十分な温熱を蓄えた蓄熱ユニット（１５）により水道水を加熱することができ、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことができる。
【００５９】
また、給湯用回路（５）において、蓄熱ユニット（１５）の第２給湯用伝熱管（１５ｂ）が水熱交換器（１３）の第１給湯用伝熱管（１３ｂ）の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水道水は蓄熱ユニット（１５）、水熱交換器（１３）の順に加熱される。すなわち、蓄熱ユニット（１５）に流入する水道水の温度は、水熱交換器（１３）に流入する水道水の温度より低い。その結果、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材と蓄熱ユニット（１５）に流入する水道水との温度差を大きくすることができる。したがって、蓄熱ユニット（１５）から水道水への熱移動を容易に行うことができ、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱用伝熱管（１５ａ）及び第２給湯用伝熱管（１５ｂ）の構造のコンパクト化を図ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態の蓄熱材は酢酸ナトリウム３水和物によって形成されているが、他の潜熱蓄熱材であってもよい。例えば、蓄熱材は、他の水和物、パラフィン、糖アルコール等で形成されてもよい。
【００６１】
（実施形態２）
図３に示すように、本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）は、実施形態１のヒートポンプ給湯機（１）の水熱交換器（１３）及び蓄熱ユニット（１５）の配置順が逆になったものである。その他の点に関しては、実施形態１のヒートポンプ給湯機（１）とほぼ同じ構造である。
【００６２】
冷媒回路（３）には、冷媒の循環方向において、膨張弁（７）、室外熱交換器（９）、アキュムレータ（１０）、圧縮機（１１）、蓄熱ユニット（１５）、及び水熱交換器（１３）が順に配置されている。
【００６３】
給湯用回路（５）には、水道水の循環方向において、水熱交換器（１３）、及び蓄熱ユニット（１５）が順に配置されている。
【００６４】
−ヒートポンプ給湯機の運転動作−
《蓄熱運転》
本実施形態の蓄熱運転は、実施形態１の蓄熱運転とほぼ同様である。
【００６５】
《給湯運転》
圧縮機（１１）から吐出された冷媒は蓄熱用伝熱管（１５ａ）へ導入され、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。このとき、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材には、温熱は蓄えられない。
【００６６】
蓄熱ユニット（１５）から流出した冷媒は冷媒用伝熱管（１３ａ）へ導入され、第１給湯用伝熱管（１３ｂ）の水道水に対して放熱して過冷却される。
【００６７】
一方、上水道から給湯用回路（５）へ流入した水道水は第１給湯用伝熱管（１３ｂ）へ導入され、冷媒用伝熱管（１３ａ）の冷媒から吸熱する。
【００６８】
冷媒から吸熱した水道水は第２給湯用伝熱管（１５ｂ）へ導入され、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材から吸熱する。この蓄熱材は第２給湯用伝熱管（１５ｂ）の水道水へ放熱して凝固する。
【００６９】
そして、冷媒と蓄熱材の両方から吸熱した水道水は、温水として給水栓へ供給される。
【００７０】
以上より、本実施形態によれば、給湯用回路（５）において、水熱交換器（１３）の第１給湯用伝熱管（１３ｂ）が蓄熱ユニット（１５）の第２給湯用伝熱管（１５ｂ）の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水道水は水熱交換器（１３）、蓄熱ユニット（１５）の順に加熱される。すなわち、水熱交換器（１３）に流入する水道水の温度は、蓄熱ユニット（１５）に流入する水道水の温度より低い。そのため、水道水が水熱交換器（１３）を流通することにより、水熱交換器（１３）を流通する冷媒は過冷却される。したがって、ヒートポンプ給湯機（１）のＣＯＰが向上する。
【００７１】
（実施形態３）
図４に示すように、本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）は、実施形態１のヒートポンプ給湯機（１）に水熱交換器（１７）をさらに加えたものである。その他の点に関しては、実施形態１のヒートポンプ給湯機（１）とほぼ同じ構造である。
【００７２】
冷媒回路（３）には、冷媒の循環方向において、膨張弁（７）、室外熱交換器（９）、アキュムレータ（１０）、圧縮機（１１）、第１水熱交換器（１３）、蓄熱ユニット（１５）及び第２水熱交換器（１７）が順に配置されている。
【００７３】
給湯用回路（５）には、水道水の循環方向において、第２水熱交換器（１７）、蓄熱ユニット（１５）、及び第１水熱交換器（１３）が順に配置されている。
【００７４】
第１水熱交換器（１３）には、第１冷媒用伝熱管（１３ａ）が設けられている。
【００７５】
第２水熱交換器（１７）には、第２冷媒用伝熱管（１７ａ）と、第３給湯用伝熱管（１７ｂ）とが設けられている。
【００７６】
−ヒートポンプ給湯機の運転動作−
《蓄熱運転》
本実施形態の蓄熱運転は、実施形態１の蓄熱運転とほぼ同様である。
【００７７】
《給湯運転》
圧縮機（１１）から吐出された冷媒は第１冷媒用伝熱管（１３ａ）へ導入され、第１給湯用伝熱管（１３ｂ）の水道水に対して放熱して凝縮する。
【００７８】
水道水へ放熱した冷媒は蓄熱用伝熱管（１５ａ）へ導入され、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。このとき、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材には、温熱は蓄えられない。
【００７９】
蓄熱ユニット（１５）から流出した冷媒は第２冷媒用伝熱管（１７ａ）へ導入され、第３給湯用伝熱管（１７ｂ）の水道水に対して放熱して過冷却される。
【００８０】
一方、上水道から給湯用回路（５）へ流入した水道水は第３給湯用伝熱管（１７ｂ）へ導入され、第２冷媒用伝熱管（１７ａ）の冷媒から吸熱する。
【００８１】
冷媒から吸熱した水道水は第２給湯用伝熱管（１５ｂ）へ導入され、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材から吸熱する。この蓄熱材は第２給湯用伝熱管（１５ｂ）の水道水へ放熱して凝固する。
【００８２】
蓄熱材から吸熱した水道水は第１給湯用伝熱管（１３ｂ）へ導入され、第１冷媒用伝熱管（１３ａ）の冷媒から吸熱する。
【００８３】
そして、冷媒と蓄熱材の両方から吸熱した水道水は、温水として給水栓へ供給される。
【００８４】
以上より、本実施形態によれば、給湯用回路（５）において、蓄熱ユニット（１５）の第２給湯用伝熱管（１５ｂ）が第１水熱交換器（１３）の第１給湯用伝熱管（１３ｂ）の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水道水は蓄熱ユニット（１５）、第１水熱交換器（１３）の順に加熱される。すなわち、蓄熱ユニット（１５）に流入する水道水の温度は、第１水熱交換器（１３）に流入する水道水の温度より低い。その結果、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱材と蓄熱ユニット（１５）に流入する水道水との温度差を大きくすることができる。したがって、蓄熱ユニット（１５）から水道水への熱移動を容易に行うことができ、蓄熱ユニット（１５）の蓄熱用伝熱管（１５ａ）及び第２給湯用伝熱管（１５ｂ）の構造のコンパクト化を図ることができる。
【００８５】
また、給湯用回路（５）において、第２水熱交換器（１７）の第３給湯用伝熱管（１７ｂ）が蓄熱ユニット（１５）の第２給湯用伝熱管（１５ｂ）の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水道水は第２水熱交換器（１７）、蓄熱ユニット（１５）、第１水熱交換器（１３）の順に加熱される。すなわち、第２水熱交換器（１７）に流入する水道水の温度は、蓄熱ユニット（１５）及び第１水熱交換器（１３）に流入する水道水の温度より低い。そのため、水道水が第２水熱交換器（１７）を流通することにより、第２水熱交換器（１７）を流通する冷媒は過冷却される。したがって、ヒートポンプ給湯機（１）のＣＯＰが向上する。
【００８６】
なお、本実施形態では、ヒートポンプ給湯機（１）が２つの水熱交換器（１３，１７）を備えているが、３以上の水熱交換器を備えていてもよい。
【００８７】
（実施形態４）
図５に示すように、本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）は、冷媒回路（３）を２つ備えているものである。その他の点に関しては、実施形態１のヒートポンプ給湯機（１）とほぼ同じ構造である。
【００８８】
高温側冷媒回路（３ａ）には、冷媒の循環方向において、高温側膨張弁（７ａ）、高温側室外熱交換器（９ａ）、高温側アキュムレータ（１０ａ）、高温側圧縮機（１１ａ）、高温側水熱交換器（１９）、及び高温側蓄熱ユニット（２１）が順に配置されている。高温側冷媒回路（３ａ）の冷媒の凝縮温度は、例えば、約６０℃である。
【００８９】
低温側冷媒回路（３ｂ）には、冷媒の循環方向において、低温側膨張弁（７ｂ）、低温側室外熱交換器（９ｂ）、低温側アキュムレータ（１０ｂ）、低温側圧縮機（１１ｂ）、低温側蓄熱ユニット（２３）、及び低温側水熱交換器（２５）が順に配置されている。
【００９０】
低温側冷媒回路（３ｂ）の冷媒の凝縮温度は、例えば、約３６℃である。低温側冷媒回路（３ｂ）の冷媒の凝縮温度は、高温側冷媒回路（３ａ）の冷媒の凝縮温度より低く設定されている。
【００９１】
給湯用回路（５）には、水道水の循環方向において、低温側水熱交換器（２５）、低温側蓄熱ユニット（２３）、高温側蓄熱ユニット（２１）、及び高温側水熱交換器（１９）が順に配置されている。
【００９２】
高温側水熱交換器（１９）には、高温側冷媒用伝熱管（１９ａ）と、第１高温側給湯用伝熱管（１９ｂ）とが設けられている。
【００９３】
高温側蓄熱ユニット（２１）には、高温側蓄熱用伝熱管（２１ａ）と、第２高温側給湯用伝熱管（２１ｂ）とが設けられている。
【００９４】
高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材は、融点５５℃の酢酸ナトリウム３水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）によって形成されている。この蓄熱材としては、融点が５０℃以上９０℃以下の物質を用いるのが望ましい。
【００９５】
低温側蓄熱ユニット（２３）には、低温側蓄熱用伝熱管（２３ａ）と、第１低温側給湯用伝熱管（２３ｂ）とが設けられている。
【００９６】
低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材は、融点３１℃の硫酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ）によって形成されている。この蓄熱材としては、融点が２０℃以上４０℃以下の物質を用いるのが望ましい。
【００９７】
低温側水熱交換器（２５）には、低温側冷媒用伝熱管（２５ａ）と、第２低温側給湯用伝熱管（２５ｂ）とが設けられている。
【００９８】
−ヒートポンプ給湯機の運転動作−
《蓄熱運転》
蓄熱運転時には、高温側及び低温側圧縮機（１１ａ，１１ｂ）を運転する。それにより、高温側及び低温側冷媒回路（３ａ，３ｂ）において冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。また、このとき、給水栓は閉じられている。そのため、水道水は給湯用回路（５）を流通していない。
【００９９】
その他の点に関しては、実施形態１の蓄熱運転とほぼ同様である。
【０１００】
それにより、高温側及び低温側蓄熱ユニット（２１，２３）の蓄熱材のそれぞれに温熱が蓄えられる。
【０１０１】
《給湯運転》
高温側圧縮機（１１ａ）から吐出された冷媒は高温側冷媒用伝熱管（１９ａ）へ導入され、第１高温側給湯用伝熱管（１９ｂ）の水道水に対して放熱して凝縮する。
【０１０２】
水道水へ放熱した冷媒は高温側蓄熱用伝熱管（２１ａ）へ導入され、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。このとき、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材には、温熱は蓄えられない。
【０１０３】
一方、低温側圧縮機（１１ｂ）から吐出された冷媒は低温側蓄熱用伝熱管（２３ａ）へ導入され、低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。このとき、低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材には、温熱は蓄えられない。
【０１０４】
低温側蓄熱ユニット（２３）から流出した冷媒は低温側冷媒用伝熱管（２５ａ）へ導入され、低温側給湯用伝熱管（２５ｂ）の水道水に対して放熱して過冷却される。
【０１０５】
また、上水道から給湯用回路（５）へ流入した水道水は第２低温側給湯用伝熱管（２５ｂ）へ導入され、低温側冷媒用伝熱管（２５ａ）の冷媒から吸熱する。
【０１０６】
冷媒から吸熱した水道水は第１低温側給湯用伝熱管（２３ｂ）へ導入され、低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材から吸熱する。この蓄熱材は第１低温側給湯用伝熱管（２３ｂ）の水道水へ放熱して凝固する。
【０１０７】
低温側蓄熱ユニット（２３）から吸熱した水道水は第２高温側給湯用伝熱管（２１ｂ）へ導入され、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材から吸熱する。この蓄熱材は第２高温側給湯用伝熱管（２１ｂ）の水道水へ放熱して凝固する。
【０１０８】
高温側蓄熱ユニット（２１）から吸熱した水道水は第１高温側給湯用伝熱管（１９ｂ）へ導入され、高温側冷媒用伝熱管（１９ａ）の冷媒から吸熱する。
【０１０９】
そして、冷媒と蓄熱材の両方から吸熱した水道水は、温水として給水栓へ供給される。
【０１１０】
以上より、本実施形態によれば、ヒートポンプ給湯機（１）は給湯運転とともに蓄熱運転を行う。そして、蓄熱運転時には、水道水が流通していないため、各冷媒回路（３ａ，３ｂ）によりそれぞれの蓄熱ユニット（２１，２３）だけを加熱することができる。その結果、蓄熱ユニット（２１，２３）のそれぞれに十分な温熱を蓄えることができる。したがって、給湯運転時において、水熱交換器（１９，２５）及び十分な温熱を蓄えた蓄熱ユニット（２１，２３）により水道水を加熱することができ、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことができる。
【０１１１】
また、低温側冷媒回路（３ｂ）の冷媒の凝縮温度が高温側冷媒回路（３ａ）の冷媒の凝縮温度より低く設定されているため、低温側冷媒回路（３ｂ）のＣＯＰが向上する。したがって、ヒートポンプ給湯機（１）全体の平均のＣＯＰはヒートポンプ給湯機が単一の冷媒回路で形成されている場合に比べて高くなる。
【０１１２】
また、水道水は第１低温側給湯用伝熱管（２３ｂ）、第２高温側給湯用伝熱管（２１ｂ）の順に流れる。ここで、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材の融点は低温側蓄熱ユニット（２３）の融点より高い。そのため、水道水は、加熱温度が高くなる順に加熱されることになる。したがって、水道水と各蓄熱ユニット（２１，２３）との間の熱交換を効率良く行うことができる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材の融点が高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材の融点と異なるが、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材の融点が低温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材の融点と同じであってもよい。
【０１１４】
また、本実施形態では、高温側及び低温側冷媒回路（３ａ，３ｂ）の両方に蓄熱ユニット（２１，２３）が設けられているが、少なくとも一方の冷媒回路、好ましくは、少なくとも低温側冷媒回路（３ｂ）に蓄熱ユニットが設けられていればよい。
【０１１５】
また、本実施形態では、ヒートポンプ給湯機（１）が２つの冷媒回路（３ａ，３ｂ）を備えているが、３以上の冷媒回路を備えていてもよい。
【０１１６】
（実施形態５）
図６に示すように、本実施形態のヒートポンプ給湯機（１）は、実施形態４のヒートポンプ給湯機（１）の高温側及び低温側冷媒回路（３ａ，３ｂ）のそれぞれにさらに水熱交換器（２７，２９）を加えたものである。その他の点に関しては、実施形態４のヒートポンプ給湯機（１）とほぼ同じ構造である。
【０１１７】
高温側冷媒回路（３ａ）には、冷媒の循環方向において、高温側膨張弁（７ａ）、高温側室外熱交換器（９ａ）、高温側アキュムレータ（１０ａ）、高温側圧縮機（１１ａ）、第１高温側水熱交換器（１９）、高温側蓄熱ユニット（２１）、及び第２高温側水熱交換器（２７）が順に配置されている。
【０１１８】
低温側冷媒回路（３ｂ）には、冷媒の循環方向において、低温側膨張弁（７ｂ）、低温側室外熱交換器（９ｂ）、低温側アキュムレータ（１０ｂ）、低温側圧縮機（１１ｂ）、第１低温側水熱交換器（２９）、低温側蓄熱ユニット（２３）、及び第２低温側水熱交換器（２５）が順に配置されている。
【０１１９】
給湯用回路（５）には、水道水の循環方向において、第２低温側水熱交換器（２５）、低温側蓄熱ユニット（２３）、第１低温側水熱交換器（２９）、第２高温側水熱交換器（２７）、高温側蓄熱ユニット（２１）、及び第１高温側水熱交換器（１９）が順に配置されている。
【０１２０】
第１高温側水熱交換器（１９）には、第１高温側冷媒用伝熱管（１９ａ）が設けられている。
【０１２１】
第２高温側水熱交換器（２７）には、第２高温側冷媒用伝熱管（２７ａ）と、第３高温側給湯用伝熱管（２７ｂ）とが設けられている。
【０１２２】
第１低温側水熱交換器（２９）には、第１低温側冷媒用伝熱管（２９ａ）と、第３低温側給湯用伝熱管（２９ｂ）とが設けられている。
【０１２３】
第２低温側水熱交換器（２５）には、第２低温側冷媒用伝熱管（２５ａ）が設けられている。
【０１２４】
−ヒートポンプ給湯機の運転動作−
《蓄熱運転》
本実施形態の蓄熱運転は、実施形態４の蓄熱運転とほぼ同様である。
【０１２５】
《給湯運転》
高温側圧縮機（１１ａ）から吐出された冷媒は第１高温側冷媒用伝熱管（１９ａ）へ導入され、第１高温側給湯用伝熱管（１９ｂ）の水道水に対して放熱して凝縮する。
【０１２６】
水道水へ放熱した冷媒は高温側蓄熱用伝熱管（２１ａ）へ導入され、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。このとき、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材には、温熱は蓄えられない。
【０１２７】
高温側蓄熱ユニット（２１）から流出した冷媒は第２高温側冷媒用伝熱管（２７ａ）へ導入され、第３高温側給湯用伝熱管（２７ｂ）の水道水に対して放熱して凝縮する。
【０１２８】
一方、低温側圧縮機（１１ｂ）から吐出された冷媒は第１低温側冷媒用伝熱管（２９ａ）へ導入され、第３高温側給湯用伝熱管（２９ｂ）の水道水に対して放熱して凝縮する。
【０１２９】
水道水へ放熱した冷媒は低温側蓄熱用伝熱管（２３ａ）へ導入され、低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材に対して放熱して凝縮する。このとき、低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材には、温熱は蓄えられない。
【０１３０】
低温側蓄熱ユニット（２３）から流出した冷媒は第２低温側冷媒用伝熱管（２５ａ）へ導入され、第２低温側給湯用伝熱管（２５ｂ）の水道水に対して放熱して過冷却される。
【０１３１】
また、上水道から給湯用回路（５）へ流入した水道水は第２低温側給湯用伝熱管（２５ｂ）へ導入され、第２低温側冷媒用伝熱管（２５ａ）の冷媒から吸熱する。
【０１３２】
冷媒から吸熱した水道水は第１低温側給湯用伝熱管（２３ｂ）へ導入され、低温側蓄熱ユニット（２３）の蓄熱材から吸熱する。この蓄熱材は第１低温側給湯用伝熱管（２３ｂ）の水道水へ放熱して凝固する。
【０１３３】
低温側蓄熱ユニット（２３）から吸熱した水道水は第３低温側給湯用伝熱管（２９ｂ）へ導入され、第１低温側冷媒用伝熱管（２９ａ）の冷媒から吸熱する。
【０１３４】
冷媒から吸熱した水道水は第３低温側給湯用伝熱管（２７ｂ）へ導入され、第２高温側冷媒用伝熱管（２７ａ）の冷媒から吸熱する。
【０１３５】
冷媒から吸熱した水道水は第２高温側給湯用伝熱管（２１ｂ）へ導入され、高温側蓄熱ユニット（２１）の蓄熱材から吸熱する。この蓄熱材は第２高温側給湯用伝熱管（２１ｂ）の水道水へ放熱して凝固する。
【０１３６】
高温側蓄熱ユニット（２１）から吸熱した水道水は第１高温側給湯用伝熱管（１９ｂ）へ導入され、第１高温側冷媒用伝熱管（１９ａ）の冷媒から吸熱する。
【０１３７】
そして、冷媒と蓄熱材の両方から吸熱した水道水は、温水として給水栓へ供給される。
【０１３８】
以上より、本実施形態では、実施形態４と同様の効果が得られる。
【０１３９】
なお、本実施形態では、冷媒回路（３ａ，３ｂ）がそれぞれ２つの水熱交換器（１９，２７；２９，２５）を備えているが、３以上の水熱交換器を備えていてもよい。
【０１４０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ヒートポンプ給湯機は給湯運転とともに蓄熱運転を行う。そして、蓄熱運転時には水が流通しないため、冷媒回路により蓄熱装置だけを加熱することができる。その結果、蓄熱手段に十分な温熱を蓄えることができる。したがって、給湯運転時には、凝縮器及び十分な温熱を蓄えた蓄熱手段により水を加熱することができ、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことができる。
【０１４１】
請求項２の発明によれば、水回路において、蓄熱手段の第１熱回収熱交換器が凝縮器の第２熱回収熱交換器の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水は蓄熱手段、凝縮器の順に加熱される。すなわち、蓄熱手段に流入する水の温度は、凝縮器に流入する水の温度より低い。その結果、蓄熱手段と蓄熱手段に流入する水との温度差を大きくすることができる。したがって、蓄熱手段から水への熱移動を容易に行うことができる。
【０１４２】
請求項３の発明によれば、水回路において、凝縮器の第２熱回収熱交換器が蓄熱手段の第１熱回収熱交換器の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水は凝縮器、蓄熱手段の順に加熱される。すなわち、凝縮器に流入する水の温度は、蓄熱手段に流入する水の温度より低い。そのため、水が凝縮器を流通することにより、凝縮器を流通する冷媒は過冷却される。したがって、ヒートポンプ給湯機のＣＯＰが向上する。
【０１４３】
請求項４の発明によれば、水回路において、蓄熱手段の第１熱回収熱交換器が第１凝縮器の第２熱回収熱交換器の上流側に設けられているため、給湯運転時において、水は蓄熱手段、第１凝縮器の順に加熱される。すなわち、蓄熱手段に流入する水の温度は、第１凝縮器に流入する水の温度より低い。その結果、蓄熱手段と蓄熱手段に流入する水との温度差を大きくすることができる。したがって、蓄熱手段から水への熱移動を容易に行うことができる。
【０１４４】
また、水回路において、水回路において、上流側から第２凝縮器の第３熱回収熱交換器、蓄熱手段の第１熱回収熱交換器、及び第１凝縮器の第２熱回収熱交換器の順に設けられているため、給湯運転時において、水は第２凝縮器、蓄熱手段、第１凝縮器の順に加熱される。すなわち、第２凝縮器に流入する水の温度は、蓄熱手段及び第１凝縮器に流入する水の温度より低い。そのため、水が第２凝縮器を流通することにより、第２凝縮器を流通する冷媒は過冷却される。したがって、ヒートポンプ給湯機のＣＯＰが向上する。
【０１４５】
請求項５の発明によれば、ヒートポンプ給湯機は給湯運転とともに蓄熱運転を行う。そして、蓄熱運転時には、水が流通しないため、冷媒回路により蓄熱手段だけを加熱することができる。その結果、蓄熱手段に十分な温熱を蓄えることができる。したがって、給湯運転時において、凝縮器及び十分な温熱を蓄えた蓄熱手段により水を加熱することができ、ヒートポンプの能力以上の給湯を行うことができる。
【０１４６】
請求項６の発明によれば、第２冷媒回路の冷媒の凝縮温度が第１冷媒回路の冷媒の凝縮温度より低く設定されているため、第２冷媒回路のＣＯＰが向上する。したがって、ヒートポンプ給湯機全体の平均のＣＯＰはヒートポンプ給湯機が単一の冷媒回路で形成されている場合に比べて高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図２】実施形態に係るヒートポンプ給湯機の運転状態と熱量との関係を示した図である。
【図３】実施形態に係るヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図４】実施形態に係るヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図５】実施形態に係るヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図６】実施形態に係るヒートポンプ給湯機の回路図である。
【図７】従来におけるヒートポンプ給湯機の運転状態と熱量との関係を示した図である。
【符号の説明】
（１）    ヒートポンプ給湯機
（３）    冷媒回路
（５）    給湯用回路（水回路）
（７）    膨張弁（膨張機構）
（９）    室外熱交換器（蒸発器）
（１１）  圧縮機
（１３）  水熱交換器（凝縮器）
（１５）  蓄熱ユニット（蓄熱手段）
【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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