(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧縮部（１６Ａ）と、前記第１圧縮部の回転軸（１６Ｃ）と連結される第１膨張部（１６Ｂ）とを有する第１流体搬送装置（１１６）と、
前記第１圧縮部、第１放熱器（１７）、膨張弁（１１８）、および第１蒸発器（２０）を順次接続してなる第１冷媒回路（１１１Ｂ）と、
圧縮装置（１１５）、第２放熱器（１７）、前記第１膨張部、および第２蒸発器（２０）を順次接続してなる第２冷媒回路（１１１Ａ）と、
を備え、
前記第１流体搬送装置（１１６）の周波数を、所定の外気温度よりも低くなったときには前記圧縮装置（１１５）よりも低くなるように、前記所定の外気温度よりも高くなったときには前記圧縮装置（１１５）よりも高くなるように、制御する、
ヒートポンプ給湯装置（２）。
【請求項２】
前記圧縮装置（１１５）は、定速で回転駆動され、
前記第１圧縮部（１６Ａ）と前記第１膨張部（１６Ｂ）とは、インバータ制御される、
請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機と膨張機とが同一回転軸により回転駆動される流体搬送装置を備えるヒートポンプ給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「圧縮機と膨張機とを同一の回転軸で連結した流体搬送装置を利用した冷凍装置」の発明が開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２２９８号公報
【特許文献２】特開２００１−６６００６号公報
【特許文献３】特開２００４−３０９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような流体搬送装置では、圧縮機と膨張機との流量比（容積比）は一意に決定されることになる。このため、流体搬送装置周辺の外気温度などが変化すれば、膨張機へ流入する冷媒の量に過不足が生じるおそれがある。ここで、膨張機へ流入する冷媒の量が過少であると膨張機における動力回収効率が低下し、エネルギー効率が悪化することになる。その一方、膨張機へ流入する冷媒の量が過剰であると圧縮機が無駄に運転していることになり、エネルギーのロス（損失）になる。
【０００４】
本発明の課題は、圧縮機と膨張機とを同一の回転軸で連結した流体搬送装置を利用したヒートポンプ給湯装置において、エネルギーを有効に利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係るヒートポンプ給湯装置は、第１流体搬送装置、第１冷媒回路、および第２冷媒回路を備える。第１流体搬送装置は、第１圧縮部および第１膨張部を有する。第１膨張部は、第１圧縮部の回転軸と連結されている。第１冷媒回路は、第１圧縮部、第１放熱器、膨張弁、および第１蒸発器を順次接続してなっている。第２冷媒回路は、圧縮装置、第２放熱器、第１膨張部、および第２蒸発器を順次接続してなっている。第１流体搬送装置の周波数は、所定の外気温度よりも低くなったときには圧縮装置よりも低くなるように、所定の外気温度よりも高くなったときには圧縮装置よりも高くなるように、制御される。
【０００６】
このヒートポンプ給湯装置では、第１膨張部が、第１圧縮部の回転軸と連結されている。そして、第１冷媒回路が、第１圧縮部、第１放熱器、膨張弁、および第１蒸発器を順次接続してなっている。また、第２冷媒回路が、圧縮装置、第２放熱器、第１膨張部、および第２蒸発器を順次接続してなっている。このため、このヒートポンプ給湯装置では、第２冷媒回路において、第１流体搬送装置の第１膨張部と圧縮装置とを独立して制御することができる。したがって、このヒートポンプ給湯装置では、膨張機へ流入する冷媒の量に過不足が生じないようにすることができる。その結果、このヒートポンプ給湯装置では、エネルギーを有効に利用することができる。
【０００７】
第２発明に係るヒートポンプ給湯装置は、第１発明に係るヒートポンプ給湯装置であって、圧縮装置は、定速で回転駆動される。また、第１圧縮部と第１膨張部とは、インバータ制御される。
【０００８】
このヒートポンプ給湯装置では、圧縮装置が定速で回転駆動され、第１圧縮部と第１膨張部とがインバータ制御される。このため、このヒートポンプ給湯装置では、圧縮装置と流体搬送装置の第１膨張部との冷媒循環量を最適に合わせて、流体搬送装置の第１膨張部で効率よく動力回収を行うことができる。また、このヒートポンプ給湯装置では、圧縮装置にインバータ回路が不要となる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、低コストで製造することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明に係るヒートポンプ給湯装置では、第２冷媒回路において、第１流体搬送装置の第１膨張部と圧縮装置とを独立して制御することができる。したがって、このヒートポンプ給湯装置では、膨張機へ流入する冷媒の量に過不足が生じないようにすることができる。その結果、このヒートポンプ給湯装置では、エネルギーを有効に利用することができる。
【００１０】
第２発明に係るヒートポンプ給湯装置では、圧縮装置と流体搬送装置の第１膨張部との冷媒循環量を最適に合わせて、流体搬送装置の第１膨張部で効率よく動力回収を行うことができる。また、このヒートポンプ給湯装置では、圧縮装置にインバータ回路が不要となる。したがって、このヒートポンプ給湯装置は、低コストで製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
ここでは、図１を用いて本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置１について説明する。
【００１２】
〔ヒートポンプ給湯装置の構成〕
本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置１は、図１に示されるように、主に、ヒートポンプユニット１０、貯湯タンクユニット３０、およびこれらのユニット１０，３０を接続する連絡用水配管５１，５２から構成されている。
【００１３】
以下、ヒートポンプユニット１０および貯湯タンクユニット３０についてそれぞれ詳述する。
【００１４】
（１）ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニット１０では、図１に示されるような冷媒回路１１が形成されている。この冷媒回路１１は、図１に示されるように、主冷媒回路１２、バイパス配管１３、およびインジェクション配管１４から構成されている。なお、第１実施形態に係る冷媒回路１１には冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）が封入されており、この冷媒回路１１では高圧側でＣＯ２が超臨界圧力となるようにコントロールされる。
【００１５】
主冷媒回路１２は、図１に示されるように、主に、膨張圧縮機１６、圧縮機１５、水熱交換器１７、空気熱交換器２０、およびそれらの機器１５，１６，１７，２０を配管接続する接続用冷媒配管２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄから構成されている。
【００１６】
膨張圧縮機１６には、主に、冷媒を圧縮するスクロール式圧縮機構１６Ａ、冷媒を膨張させるスクロール式膨張機構１６Ｂ、ならびにスクロール式圧縮機構１６Ａおよびスクロール式膨張機構１６Ｂを駆動させる電動機（図示せず）が収容されている。そして、スクロール式圧縮機構１６Ａとスクロール式膨張機構１６Ｂとは電動機により回転駆動される１本の回転シャフト１６Ｃによって連結されている。つまり、この膨張圧縮機１６では、スクロール式圧縮機構１６Ａとスクロール式膨張機構１６Ｂとが常時、同じ回転数で駆動されることになる。なお、この膨張圧縮機１６にはインバータ回路が搭載されていないため、電動機は常時、定速回転する。また、スクロール式圧縮機構１６Ａは、吐出側が第１接続用冷媒配管２４Ａを介して水熱交換器１７の入口側に接続され、吸入側が第４接続用冷媒配管２４Ｄを介して空気熱交換器２０の出口側に接続されている。スクロール式膨張機構１６Ｂは、流入側が第２接続用冷媒配管２４Ｂを介して水熱交換器１７の出口側に接続され、流出側が第３接続用冷媒配管２４Ｃを介して空気熱交換器２０の入口側に接続されている。なお、ここで、第１接続用冷媒配管２４Ａおよび第４接続用冷媒配管２４Ｄは、図１に示されるような分岐配管である。
【００１７】
圧縮機１５は、インバータ制御可能なスクロール式圧縮機であって、膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａと同様に、吐出側が第１接続用冷媒配管２４Ａを介して水熱交換器１７の入口側に接続され、吸入側が第４接続用冷媒配管２４Ｄを介して空気熱交換器２０の出口側に接続されている。つまり、主冷媒回路１２において、圧縮機１５と膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａとは、並列関係にあることになる。
【００１８】
水熱交換器１７は、主に、水ジャケット（図示せず）と、水ジャケット内に配置される複数回折り返された伝熱管（図示せず）とを備えている。そして、水ジャケットは、入口側が第１水配管２５に接続され、出口側が第２水配管２６に接続されている。また、伝熱管は、入口側が第１接続用冷媒配管２４Ａを介して膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａの吸入側および圧縮機１５の吸入側に接続され、出口側が第２接続用冷媒配管２４Ｂを介して膨張圧縮機１６のスクロール式膨張機構１６Ｂの流入側に接続されている。そして、この水熱交換器１７では、第１水配管２５から水ジャケットに流入する水または温水が、圧縮機から第１接続用冷媒配管２４Ａを通って伝熱管に流入する高温の超臨界冷媒と熱交換して高温の温水（湯）となると同時に伝熱管に流れる超臨界冷媒が冷却される。そして、超臨界冷媒との熱交換を終えた高温の温水（湯）は、その後、第２水配管２６に流入する。
【００１９】
空気熱交換器２０は、クロスフィン・アンド・チューブ式の熱交換器であって、入口側が第３接続用冷媒配管２４Ｃを介して膨張圧縮機１６のスクロール式膨張機構１６Ｂの流出側に接続され、出口側が第４接続用冷媒配管２４Ｄを介して膨張圧縮機１６の圧縮機構１６Ａの吸入側および圧縮機１５の吸入側に接続されている。そして、この空気熱交換器２０では、スクロール式膨張機構１６Ｂにより減圧された超臨界冷媒がファン２１により送風される空気と熱交換してガス冷媒となると同時にその空気が冷却される。なお、ファン２１は、図１に示されるように、主に、羽根車２２とファンモータ２３とから構成されており、羽根車２２がファンモータ２３により回転駆動されることにより送風機能を発揮する。
【００２０】
バイパス配管１３は、図１に示されるように、第２接続用冷媒配管２４Ｂから分岐して第３接続用冷媒配管２４Ｃに合流する配管であって、水熱交換器１７の伝熱管の出口側と空気熱交換器２０の入口側とを結んでいる。そして、このバイパス配管１３には、バイパス配管１３を通る超臨界冷媒の流量を調節する第１冷媒量調節弁（電子膨張弁）１８が設けられている。
【００２１】
インジェクション配管１４は、図１に示されるように、第２接続用冷媒配管２４Ｂのうちバイパス配管１３の分岐点と膨張圧縮機１６のスクロール式膨張機構１６Ｂの流入口（図示せず）との間の部分から分岐してスクロール式膨張機構１６Ｂの膨張過程の途中に合流する配管である。そして、このインジェクション配管１４には、インジェクション配管１４を通る超臨界冷媒の流量を調節する第２冷媒量調節弁１９が設けられている。
【００２２】
なお、圧縮機１５の電動機および膨張圧縮機１６の電動機は、図示しない制御装置に通信接続されており、集中制御されるようになっている。
【００２３】
また、このヒートポンプユニット１０は、屋外に設置される。
【００２４】
（２）貯湯タンクユニット
貯湯タンクユニット３０は、図１に示されるように、主に、貯湯タンク３１、水ポンプ３２、および複数の水配管３３，３４，３５，３６から構成されている。
【００２５】
貯湯タンク３１は、貯湯タンク３１内に貯蔵される水または温水をヒートポンプユニット１０の水熱交換器１７の水ジャケットに供給するための第３水配管３４に接続されていると共に、ヒートポンプユニット１０の水熱交換器１７の水ジャケットから流出される高温の温水あるいは湯を貯湯タンク３１に戻すための第４水配管３３と接続されている。なお、ここで、第３水配管３４は貯湯タンク３１の下部から延びており、第４水配管３３は貯湯タンク３１の上部から延びている。また、第３水配管３４は第１連絡用水配管５１を介して第１水配管２５に接続され、第４水配管３３は第２連絡用水配管５２を介して第２水配管２６に接続されている。また、この貯湯タンク３１は、外部からの水を貯湯タンク３１に供給するための給水配管３５に接続されると共に、住戸に高温の温水または湯を供給するための給湯配管３６に接続されている。なお、ここで、給水配管３５は貯湯タンク３１の下部から延びており、給湯配管３６は貯湯タンク３１の上部から延びている。また、この貯湯タンク３１には内部に図示しない温度センサが挿入されており、温度センサの信号値が所定の閾値（設定湯温）を下回ると、ヒートポンプユニット１０および水ポンプ３２が運転されるようになっている。
【００２６】
水ポンプ３２は、第３水配管３４に設けられており、貯湯タンク３１に貯蔵されている水あるいは温水をヒートポンプユニット１０の水熱交換器１７の水ジャケットに供給する駆動源となる。
【００２７】
〔ヒートポンプ給湯装置の運転制御〕
本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置１は、外気温度などの要因によって運転制御が異なる。以下、目安として、中間期、夏期、および冬期におけるヒートポンプ給湯装置１の運転制御について説明する。
【００２８】
（１）中間期
中間期では、第１冷媒量調節弁１８および第２冷媒量調節弁１９が閉状態とされる。
【００２９】
そして、この状態で、圧縮機１５および膨張圧縮機１６が運転を開始し出すと、ガス冷媒が、圧縮機１５および膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａを通って水熱交換器１７の伝熱管に送られ、水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ３２により貯湯タンク３１に送られる。そして、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ３２により水熱交換器１７に送られることになる。逆に、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、圧縮機１５、膨張圧縮機１６、および水ポンプ３２が停止させられることになる。
【００３０】
そして、冷却された超臨界冷媒は、第２接続用冷媒配管２４Ｂを通って膨張圧縮機１６のスクロール式膨張機構１６Ｂに送られ、減圧された後に空気熱交換器２０に供給され、ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。
【００３１】
そして、そのガス冷媒は、第４接続用冷媒配管２４Ｄを通って、再び、圧縮機１５および膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入される。中間期では、このようにして、貯湯タンク３１内の水の沸き上げ運転が行われる。
【００３２】
（２）夏期
夏期では、第１冷媒量調節弁１８が開状態とされ、第２冷媒量調節弁１９が閉状態とされる。なお、第１冷媒量調節弁１８の開度は、外気温度や水熱交換１７に流入する水や温水の温度の変化などに基づいて決定される。
【００３３】
そして、この状態で、圧縮機１５および膨張圧縮機１６が運転を開始し出すと、ガス冷媒が、圧縮機１５および膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａを通って水熱交換器１７の伝熱管に送られ、水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）の流れについては、中間期と同一であるので、説明を省略する。
【００３４】
そして、冷却された超臨界冷媒は、第２接続用冷媒配管２４Ｂを通って膨張圧縮機１６のスクロール式膨張機構１６Ｂに送られるとともに、その一部がバイパス配管１３を通って第１冷媒量調節弁１８に送られる。膨張圧縮機１６のスクロール式膨張機構１６Ｂおよび第１冷媒量調節弁１８に送られた超臨界冷媒は、それぞれ減圧された後に合流して空気熱交換器２０に送られる。空気熱交換器２０に送られた超臨界冷媒は、ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。
【００３５】
そして、そのガス冷媒は、第４接続用冷媒配管２４Ｄを通って、再び、圧縮機１５および膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入される。夏期では、このようにして、貯湯タンク３１内の水の沸き上げ運転が行われる。
【００３６】
（３）冬期
冬期では、第１冷媒量調節弁１８が閉状態とされ、第２冷媒量調節弁１９が開状態とされる。なお、第２冷媒量調節弁１９の開度は、外気温度や水熱交換１７に流入する水や温水の温度の変化などに基づいて決定される。
【００３７】
そして、この状態で、圧縮機１５および膨張圧縮機１６が運転を開始し出すと、ガス冷媒が、圧縮機１５および膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａを通って水熱交換器１７の伝熱管に送られ、水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）の流れについては、中間期と同一であるので、説明を省略する。
【００３８】
そして、冷却された超臨界冷媒は、第２接続用冷媒配管２４Ｂを通って膨張圧縮機１６のスクロール式膨張機構１６Ｂに送られるとともに、その一部がインジェクション配管１４を通ってスクロール式膨張機構１６Ｂの膨張過程の途中に送られ、ともに減圧された後に空気熱交換器２０に送られる。空気熱交換器２０に送られた超臨界冷媒は、ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。
【００３９】
そして、そのガス冷媒は、第４接続用冷媒配管２４Ｄを通って、再び、圧縮機１５および膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入される。冬期では、このようにして、貯湯タンク３１内の水の沸き上げ運転が行われる。
【００４０】
〔ヒートポンプ給湯装置の特徴〕
（１）
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａと圧縮機１５とが、並列に配管接続されている。このため、このヒートポンプ給湯装置１では、圧縮機１５のシリンダ容積、スクロール式圧縮機構１６Ａのシリンダ容積、およびスクロール式膨張機構１６Ｂの吸入容積を最適化し、さらに、外気温度、水熱交換器１７に流入する水または温水の温度の変化によるスクロール式圧縮機構１６Ａの吸入ガス密度、水熱交換器１７の伝熱管の出口側における冷媒密度などを考慮して圧縮機１５の電動機および膨張圧縮機１６の電動機の回転数をそれぞれに決定することができる。したがって、このヒートポンプ給湯装置１では、スクロール式膨張機構１６Ｂへ流入する冷媒の量に過不足が生じないようにすることができる。その結果、このヒートポンプ給湯装置１では、エネルギーを有効に利用することができる。
【００４１】
（２）
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、スクロール式圧縮機構１６Ａとスクロール式膨張機構１６Ｂとが定速で回転駆動され、圧縮機１５がインバータ制御される。このため、このヒートポンプ給湯装置１では、膨張圧縮機１６にインバータ回路が不要となる。したがって、このヒートポンプ給湯装置１は、低コストで製造することが可能となる。
【００４２】
（３）
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１には、主冷媒回路１２に、バイパス配管１３および第１冷媒量調節弁１８が取り付けられている。このため、このヒートポンプ給湯装置１では、スクロール式膨張機構１６Ｂへ流入する冷媒の量が過剰な場合に、その冷媒量を最適化することができ、ひいては圧縮機１５のシリンダ容積、スクロール式圧縮機構１６Ａのシリンダ容積、およびスクロール式膨張機構１６Ｂの吸入容積などの決定に幅を持たせることができる。
【００４３】
（４）
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１には、主冷媒回路１２に、インジェクション配管１４および第２冷媒量調節弁１９が取り付けられている。このため、このヒートポンプ給湯装置１では、スクロール式膨張機構１６Ｂへ流入する冷媒の量が過少な場合に、その冷媒量を最適化することができ、ひいては圧縮機１５のシリンダ容積、スクロール式圧縮機構１６Ａのシリンダ容積、およびスクロール式膨張機構１６Ｂの吸入容積などの決定に幅を持たせることができる。
【００４４】
〔変形例〕
（Ａ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、スクロール式圧縮機構１６Ａが搭載された膨張圧縮機１６が採用されていたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の形式の圧縮機構が搭載された膨張圧縮機が採用されてもかまわない。
【００４５】
（Ｂ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、スクロール式膨張機構１６Ｂが搭載された膨張圧縮機１６が採用されていたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の形式の膨張機構が搭載された膨張圧縮機が採用されてもかまわない。
【００４６】
（Ｃ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、膨張圧縮機１６の電動機が定速運転されていたが、膨張圧縮機１６の電動機は、インバータ制御されてもかまわない。
【００４７】
なお、かかる場合、制御装置により両電動機の回転数が調節される。
【００４８】
（Ｄ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、スクロール式の圧縮機１５が採用されたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の方式の圧縮機が採用されてもかまわない。
【００４９】
（Ｅ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、主冷媒回路１２に、インジェクション配管１４および第２冷媒量調節弁１９が取り付けられていたが、これに代えて、圧縮機１５の吸入側および膨張圧縮機１６のスクロール式圧縮機構１６Ａの吸入側の少なくとも一方に膨張弁を設けてもかまわない。また、それに代えて、第１接続用冷媒配管２４Ａが分岐する前の部分に膨張弁を設けてもかまわない。
【００５０】
（Ｆ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、主冷媒回路１２に、バイパス配管１３および第１冷媒量調節弁１８ならびにインジェクション配管１４および第２冷媒量調節弁１９が取り付けられていたが、圧縮機１５のシリンダ容積、スクロール式圧縮機構１６Ａのシリンダ容積、およびスクロール式膨張機構１６Ｂの吸入容積を最適化し、さらに、外気温度、水熱交換器１７に流入する水または温水の温度の変化によるスクロール式圧縮機構１６Ａの吸入ガス密度、水熱交換器１７の伝熱管の出口側における冷媒密度などを考慮して圧縮機１５の電動機および膨張圧縮機１６の電動機の回転数をそれぞれに決定すれば、バイパス配管１３および第１冷媒量調節弁１８、ならびにインジェクション配管１４および第２冷媒量調節弁１９を省くことも可能である。
【００５１】
（Ｇ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、主冷媒回路１２に、バイパス配管１３および第１冷媒量調節弁１８ならびにインジェクション配管１４および第２冷媒量調節弁１９が取り付けられていたが、圧縮機１５のシリンダ容積、スクロール式圧縮機構１６Ａのシリンダ容積、およびスクロール式膨張機構１６Ｂの吸入容積を最適化し、さらに、外気温度、水熱交換器１７に流入する水または温水の温度の変化によるスクロール式圧縮機構１６Ａの吸入ガス密度、水熱交換器１７の伝熱管の出口側における冷媒密度などを考慮して圧縮機１５の電動機および膨張圧縮機１６の電動機の回転数をそれぞれに決定すれば、バイパス配管１３および第１冷媒量調節弁１８のみを省くことも可能である。
【００５２】
（Ｈ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、主冷媒回路１２に、バイパス配管１３および第１冷媒量調節弁１８ならびにインジェクション配管１４および第２冷媒量調節弁１９が取り付けられていたが、圧縮機１５のシリンダ容積、スクロール式圧縮機構１６Ａのシリンダ容積、およびスクロール式膨張機構１６Ｂの吸入容積を最適化し、さらに、外気温度、水熱交換器１７に流入する水または温水の温度の変化によるスクロール式圧縮機構１６Ａの吸入ガス密度、水熱交換器１７の伝熱管の出口側における冷媒密度などを考慮して圧縮機１５の電動機および膨張圧縮機１６の電動機の回転数をそれぞれに決定すれば、インジェクション配管１４および第２冷媒量調節弁１９のみを省くことも可能である。
【００５３】
（Ｉ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、冷媒回路１１に冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）が封入されていたが、この冷媒を、フロン系や、アンモニア、炭化水素などの冷媒としてもかまわない。ただし、かかる場合、水熱交換器１７はガスクーラとして機能するのではなく凝縮器として機能することになる。
【００５４】
（Ｊ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１では、水ポンプ３２が貯湯タンクユニット３０に設けられたが、水ポンプ３２はヒートポンプユニット１０に設けられてもかまわない。
【００５５】
＜第２実施形態＞
ここでは、図２を用いて本発明の第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置２について説明する。
【００５６】
〔ヒートポンプ給湯装置の構成〕
本発明の第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置２は、図２に示されるように、主に、ヒートポンプユニット１１０、貯湯タンクユニット３０、およびこれらのユニット３０，１１０を接続する連絡用水配管１５１，１５２から構成されている。なお、本実施の形態に係る貯湯タンクユニットは、第１実施形態に係る貯湯タンクユニット３０と同一であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５７】
以下、ヒートポンプユニット１１０、およびヒートポンプユニット１１０と貯湯タンクユニット３０との接続態様について詳述する。
【００５８】
（１）ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニット１１０では、図２に示されるような２つの冷媒回路１１１Ａ，１１１Ｂが形成されている。なお、以下、符号１１１Ａを付した冷媒回路を第１冷媒回路と称し、符号１１１Ｂを付した冷媒回路を第２冷媒回路と称する。なお、第２実施形態に係る第１冷媒回路１１１Ａおよび第２冷媒回路１１１Ｂには冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）が封入されており、これらの冷媒回路１１１Ａ，１１１Ｂでは、高圧側でＣＯ２が超臨界圧力となるようにコントロールされる。
【００５９】
第１冷媒回路１１１Ａは、図２に示されるように、主に、圧縮機１１５、第１水熱交換器１７、膨張圧縮機１１６、第１空気熱交換器２０、およびそれらの機器１１５，１１６，１７，２０を配管接続する接続用冷媒配管１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄから構成される。なお、本実施の形態に係る第１水熱交換器および第１空気熱交換器は、第１実施形態に係る水熱交換器１７および空気熱交換器２０と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態において空気熱交換器２０に送風を行うファンも第１実施形態に係るファン２１と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００６０】
圧縮機１１５は、定速運転されるスクロール式圧縮機であって、吐出側が第５接続用冷媒配管１２４Ａを介して第１水熱交換器１７の伝熱管の入口側に接続され、吸入側が第８接続用冷媒配管１２４Ｄを介して第１空気熱交換器２０の出口側に接続されている。
【００６１】
膨張圧縮機１１６には、第１実施形態に係る膨張圧縮機１６と同様に、冷媒を圧縮するスクロール式圧縮機構１６Ａ、冷媒を膨張させるスクロール式膨張機構１６Ｂ、ならびにスクロール式圧縮機構１６Ａおよびスクロール式膨張機構１６Ｂを駆動させる電動機（図示せず）が収容されている。そして、第１実施形態に係る膨張圧縮機１６と同様に、スクロール式圧縮機構１６Ａとスクロール式膨張機構１６Ｂとが電動機により回転駆動される１本の回転シャフト１６Ｃによって連結されている。つまり、この膨張圧縮機１１６では、第１実施形態に係る膨張圧縮機１６と同様に、スクロール式圧縮機構１６Ａとスクロール式膨張機構１６Ｂとが常時、同じ回転数で駆動されることになる。なお、この膨張圧縮機１１６にはインバータ回路が搭載されており、この膨張圧縮機１１６ではインバータ回路により電動機の回転数を変化させることが可能となっている。また、本実施形態では、膨張圧縮機１１６のうちスクロール式膨張機構１６Ｂのみが第１冷媒回路１１１Ａに接続されている。ちなみに、本実施形態において、スクロール式膨張機構１６Ｂは、流入側が第６接続用冷媒配管１２４Ｂを介して第１水熱交換器１７の伝熱管の出口側に接続され、流出側が第７接続用冷媒配管１２４Ｃを介して第１空気熱交換器２０の入口側に接続されている。
【００６２】
第２冷媒回路１１１Ｂは、図２に示されるように、主に、膨張圧縮機１１６、第２水熱交換器１７、電子膨張弁１１８、第２空気熱交換器２０、およびそれらの機器１７，２０，１１６，１１８を配管接続する接続用冷媒配管２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃ，２２４Ｄから構成される。なお、本実施の形態に係る第２水熱交換器および第２空気熱交換器は、第１実施形態に係る水熱交換器１７および空気熱交換器２０と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態において空気熱交換器２０に送風を行うファンも第１実施形態に係るファン２１と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００６３】
本実施形態では、膨張圧縮機１１６のうちスクロール式圧縮機構１６Ａのみが第２冷媒回路１１１Ｂに接続されている。ちなみに、本実施形態において、スクロール式圧縮機構１６Ａは、吐出側が第９接続用冷媒配管２２４Ａを介して第２水熱交換器１７の伝熱管の入口側に接続され、吸入側が第１２接続用冷媒配管２２４Ｄを介して第１空気熱交換器２０の出口側に接続されている。
【００６４】
電子膨張弁１１８は、第２水熱交換器１７から流れてくる冷媒を減圧するためのものであって、入口側が第２水熱交換器１７の伝熱管の出口側に接続され、出口側が第２空気熱交換器２０の入口側に接続されている。
【００６５】
なお、このヒートポンプユニット１１０は、屋外に設置される。
【００６６】
また、このヒートポンプユニット１１０は、中間期において膨張圧縮機１１６の電動機の回転数が圧縮機１１５の電動機の回転数と同一になるように設計されている。さらに、このヒートポンプユニット１１０は、外気温度が中間期に想定される外気温度よりも低くなった場合（吸入ガス密度が小さくなった場合）、冷媒循環量を合わせるために膨張圧縮機１１６の電動機の回転数が圧縮機１１５の電動機の回転数よりも低くなるように設計されており、一方、外気温度が中間期に想定される外気温度よりも高くなった場合（吸入ガス密度が大きくなった場合）、冷媒循環量を合わせるために膨張圧縮機１１６の電動機の回転数が圧縮機１１５の電動機の回転数よりも高くなるように設計されている。
【００６７】
また、圧縮機１１５の電動機および膨張圧縮機１１６の電動機は、図示しない制御装置に通信接続されており、集中制御されるようになっている。
【００６８】
（２）ヒートポンプユニット１１０と貯湯タンクユニット３０との接続態様
貯湯タンクユニット３０の第３水配管３４は、第３連絡用水配管１５１を介してヒートポンプユニット１１０の第１水熱交換器１７および第２水交換器１７の水ジャケットの入口から延びている第１水配管２５に接続されている。また、貯湯タンクユニット３０の第４水配管３３は、第４連絡用水配管１５２を介してヒートポンプユニット１１０の第１水熱交換器１７および第２水交換器１７の水ジャケットの出口から延びている第２水配管２６に接続されている。なお、ここで、第３連絡用水配管１５１および第４連絡用水配管１５２は、図２に示されるような分岐配管である。
【００６９】
〔ヒートポンプ給湯装置の運転〕
圧縮機１５および膨張圧縮機１６が運転を開始し出すと、第１冷媒回路１１１Ａでは、ガス冷媒が、圧縮機１１５に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第５接続用冷媒配管１２４Ａを通って第１水熱交換器１７の伝熱管に送られ、第１水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。その一方、第２冷媒回路１１１Ｂでは、ガス冷媒が、膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第９接続用冷媒配管２２４Ａを通って第２水熱交換器１７の伝熱管に送られ、第２水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、第１水熱交換器１７および第２水熱交換器１７の伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ３２により貯湯タンク３１に送られる。そして、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ３２により第１水熱交換器１７および第２水熱交換器１７に送られることになる。逆に、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、圧縮機１１５、膨張圧縮機１１６、および水ポンプ３２が停止させられることになる。
【００７０】
そして、第１冷媒回路１１１Ａでは、冷却された超臨界冷媒が、第６接続用冷媒配管１２４Ｂを通って膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂに送られ、減圧された後に第１空気熱交換器２０に供給され、第１ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。その一方、第２冷媒回路１１１Ｂでは、冷却された超臨界冷媒が、第１０接続用冷媒配管２２４Ｂを通って電子膨張弁１１８に送られ、減圧された後に第２空気熱交換器２０に供給され、第２ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。
【００７１】
そして、第１冷媒回路１１１Ａでは、第１空気熱交換器１７から流出したガス冷媒が、第８接続用冷媒配管１２４Ｄを通って、再び、圧縮機１１５に吸入される。その一方、第２冷媒回路１１１Ｂでは、第２空気熱交換器１７から流出したガス冷媒が第１２接続用冷媒配管２２４Ｄを通って、再び、膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入される。
【００７２】
このようにして、貯湯タンク３１内の水の沸き上げ運転が行われる。
【００７３】
〔ヒートポンプ給湯装置の特徴〕
（１）
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置２では、第１冷媒回路１１１Ａが圧縮機１１５、第１水熱交換器１７、膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂ、および第１空気熱交換器２０を順次接続してなっており、第２冷媒回路１１１Ｂが膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａ、第２水熱交換器１７、電子膨張弁１１８、および第２空気熱交換器２０を順次接続してなっている。このため、このヒートポンプ給湯装置２では、第１冷媒回路１１１Ａにおいて、膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂと圧縮機１１５とを独立して制御することができる。したがって、このヒートポンプ給湯装置２では、スクロール式膨張機構１６Ｂへ流入する冷媒の量に過不足が生じないようにすることができる。その結果、このヒートポンプ給湯装置２では、エネルギーを有効に利用することができる。
【００７４】
（２）
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置２では、圧縮機１１５の電動機が定速で回転駆動され、膨張圧縮機１１６の電動機がインバータ制御される。このため、このヒートポンプ給湯装置２では、圧縮機１１５と膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂとの冷媒循環量を最適に合わせて、膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂで効率よく動力回収を行うことができる。また、このヒートポンプ給湯装置２では、圧縮機１１５にインバータ回路が不要となる。したがって、このヒートポンプ給湯装置２は、低コストで製造することが可能となる。
〔変形例〕
（Ａ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置２では、スクロール式圧縮機構１６Ａが搭載された膨張圧縮機１１６が採用されていたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の形式の圧縮機構が搭載された膨張圧縮機が採用されてもかまわない。
【００７５】
（Ｂ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置２では、スクロール式膨張機構１６Ｂが搭載された膨張圧縮機１１６が採用されていたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の形式の膨張機構が搭載された膨張圧縮機が採用されてもかまわない。
【００７６】
（Ｃ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置２では、圧縮機１１５の電動機が定速運転されていたが、圧縮機１１５の電動機は、インバータ制御されてもかまわない。
【００７７】
なお、かかる場合、制御装置により両電動機の回転数が調節される。
【００７８】
（Ｄ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置２では、スクロール式の圧縮機１１５が採用されたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の方式の圧縮機が採用されてもかまわない。
【００７９】
（Ｅ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置２では、第１冷媒回路１１１Ａおよび第２冷媒回路１１１Ｂに冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）が封入されていたが、この冷媒を、フロン系や、アンモニア、炭化水素などの冷媒としてもかまわない。ただし、かかる場合、第１水熱交換器１７および第２水熱交換器１７はガスクーラとして機能するのではなく凝縮器として機能することになる。
【００８０】
＜第３実施形態＞
ここでは、図３を用いて本発明の第３実施形態に係るヒートポンプ給湯装置３について説明する。
【００８１】
〔ヒートポンプ給湯装置の構成〕
本発明の第３実施形態に係るヒートポンプ給湯装置３は、図３に示されるように、主に、第１ヒートポンプユニット３１０Ａ、第２ヒートポンプユニット３１０Ｂ、貯湯タンクユニット３０、およびこれらのユニット３０，３１０Ａ，３１０Ｂを接続する連絡用水配管３５１，３５２から構成されている。なお、本実施の形態に係る貯湯タンクユニットは、第１実施形態に係る貯湯タンクユニット３０と同一であるので、同じ符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態では、第１ヒートポンプユニット３１０Ａと第２ヒートポンプユニット３１０Ｂと組み合わせたものをヒートポンプユニット３１０と称する。
【００８２】
以下、第１ヒートポンプユニット３１０Ａ、第２ヒートポンプユニット３１０Ｂ、ならびに第１ヒートポンプユニット３１０Ａおよび第２ヒートポンプユニット３１０Ｂと貯湯タンクユニット３０との接続態様について詳述する。
【００８３】
（１）第１ヒートポンプユニット
第１ヒートポンプユニット３１０Ａでは、図３に示されるような第３冷媒回路３１１Ａが形成されている。そして、この第３冷媒回路３１１Ａには冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）が封入されており、この第３冷媒回路３１１Ａでは、高圧側でＣＯ２が超臨界圧力となるようにコントロールされる。
【００８４】
第３冷媒回路３１１Ａは、図３に示されるように、主に、圧縮機１５、第３水熱交換器１７、電子膨張弁１１８、第３空気熱交換器２０、およびそれらの機器１５，１７，２０，１１８を配管接続する接続用冷媒配管３２４Ａ，３２４Ｂ，３２４Ｃ，３２４Ｄから構成される。なお、本実施の形態に係る圧縮機、第３水熱交換器、および第３空気熱交換器は、第１実施形態に係る圧縮機１５、水熱交換器１７、および空気熱交換器２０と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態において空気熱交換器２０に送風を行うファンも第１実施形態に係るファン２１と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態に係る電子膨張弁は、第２実施形態に係る電子膨張弁１１８と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００８５】
なお、この第３冷媒回路３１１Ａでは、圧縮機１５の吐出側が第１３接続用冷媒配管３２４Ａを介して第３水熱交換器１７の伝熱管の入口側に接続され、第３水熱交換器１７の伝熱管の出口側が第１４接続用冷媒配管３２４Ｂを介して電子膨張弁１１８の入口側に接続され、電子膨張弁１１８の出口側が第１５接続用冷媒配管３２４Ｃを介して第３空気熱交換器２０の入口側に接続され、第３空気熱交換器２０の出口側が第１６接続用冷媒配管３２４Ｄを介して圧縮機１５の吸入側に接続されている。
【００８６】
なお、この第１ヒートポンプユニット３１０Ａは、屋外に設置される。
【００８７】
（２）第２ヒートポンプユニット
第２ヒートポンプユニット３１０Ｂでは、図３に示されるような第４冷媒回路３１１Ｂが形成されている。そして、この第４冷媒回路３１１Ｂには冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）が封入されており、この第４冷媒回路３１１Ｂでは、高圧側でＣＯ２が超臨界圧力となるようにコントロールされる。
【００８８】
第４冷媒回路３１１Ｂは、図３に示されるように、主に、膨張圧縮機１１６、第４水熱交換器１７、第４空気熱交換器２０、およびそれらの機器１７，２０，１１６を配管接続する接続用冷媒配管４２４Ａ，４２４Ｂ，４２４Ｃ，４２４Ｄから構成される。なお、本実施の形態に係る膨張圧縮機は、第２実施形態に係る膨張圧縮機１１６と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態に係る第４水熱交換器および第４空気熱交換器は、第１実施形態に係る水熱交換器１７および空気熱交換器２０と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態において空気熱交換器２０に送風を行うファンも第１実施形態に係るファン２１と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。
【００８９】
なお、この第４冷媒回路３１１Ｂでは、膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａの吐出側が第１７接続用冷媒配管４２４Ａを介して第４水熱交換器１７の伝熱管の入口側に接続され、第４水熱交換器１７の伝熱管の出口側が第１８接続用冷媒配管４２４Ｂを介して膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂの流入側に接続され、膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂの流出側が第１９接続用冷媒配管４２４Ｃを介して第４空気熱交換器２０の入口側に接続され、第４空気熱交換器２０の出口側が第２０接続用冷媒配管４２４Ｄを介して膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａの吸入側に接続されている。
【００９０】
なお、この第２ヒートポンプユニット３１０Ｂは、屋外に設置される。
【００９１】
また、膨張圧縮機１６の電動機と第１ヒートポンプユニット３１０Ａの圧縮機１５の電動機とは、図示しない制御装置に通信接続されており、回転数などが集中制御されるようになっている。
【００９２】
（３）第１ヒートポンプユニット３１０Ａおよび第２ヒートポンプユニット３１０Ｂと貯湯タンクユニット３０との接続態様
貯湯タンクユニット３０の第３水配管３４は、第５連絡用水配管３５１を介して第１ヒートポンプユニット３１０Ａの第３水熱交換器１７および第２ヒートポンプユニット３１０Ｂの第４水熱交換器１７の水ジャケットの入口から延びている第１水配管２５に接続されている。また、貯湯タンクユニット３０の第４水配管３３は、第６連絡用水配管３５２を介して第１ヒートポンプユニット３１０Ａの第３水熱交換器１７および第２ヒートポンプユニット３１０Ｂの第４水交換器１７の水ジャケットの出口から延びている第２水配管２６に接続されている。なお、ここで、第５連絡用水配管３５１および第６連絡用水配管３５２は、図３に示されるような分岐配管である。
【００９３】
〔ヒートポンプ給湯装置の運転〕
このヒートポンプ給湯装置３では、夜間貯湯などの低能力でよい場合には膨張圧縮機１１６のみが運転され、給湯負荷が集中した場合など、大能力が必要な場合に膨張圧縮機１１６に加えて圧縮機１５が運転される。
【００９４】
（１）低能力運転
低能力運転では、膨張圧縮機１１６が運転を開始し出すと、ガス冷媒が、膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１７接続用冷媒配管４２４Ａを通って第４水熱交換器１７の伝熱管に送られ、第４水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、第４水熱交換器１７の伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ３２により貯湯タンク３１に送られる。そして、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ３２により第４水熱交換器１７に送られることになる。逆に、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、膨張圧縮機１１６および水ポンプ３２が停止させられることになる。
【００９５】
そして、冷却された超臨界冷媒が、第１８接続用冷媒配管４２４Ｂを通って膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂに送られ、減圧された後に第４空気熱交換器２０に供給され、第１ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。
【００９６】
そして、第４空気熱交換器１７から流出したガス冷媒が、第２０接続用冷媒配管４２４Ｄを通って、再び、膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入される。このようにして、低能力運転が行われる。
【００９７】
（２）大能力運転
大能力運転では、圧縮機１５および膨張圧縮機１１６が運転を開始し出すと、第３冷媒回路３１１Ａでは、ガス冷媒が、圧縮機１５に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１３接続用冷媒配管３２４Ａを通って第３水熱交換器１７の伝熱管に送られ、第３水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。その一方、第４冷媒回路３１１Ｂでは、ガス冷媒が、膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１７接続用冷媒配管４２４Ａを通って第４水熱交換器１７の伝熱管に送られ、第４水熱交換器１７の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、第３水熱交換器１７および第４水熱交換器１７の伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ３２により貯湯タンク３１に送られる。そして、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ３２により第３水熱交換器１７および第４水熱交換器１７に送られることになる。逆に、貯湯タンク３１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、圧縮機１５、膨張圧縮機１１６、および水ポンプ３２が停止させられることになる。
【００９８】
そして、第３冷媒回路３１１Ａでは、冷却された超臨界冷媒が、第１４接続用冷媒配管３２４Ｂを通って電子膨張弁１１８に送られ、減圧された後に第３空気熱交換器２０に供給され、第３ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。その一方、第４冷媒回路３１１Ｂでは、冷却された超臨界冷媒が、第１８接続用冷媒配管４２４Ｂを通って膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂに送られ、減圧された後に第４空気熱交換器２０に供給され、第４ファン２１から送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となる。
【００９９】
そして、第３冷媒回路３１１Ａでは、第３空気熱交換器１７から流出したガス冷媒が、第１６接続用冷媒配管３２４Ｄを通って、再び、圧縮機１１５に吸入される。その一方、第４冷媒回路３１１Ｂでは、第４空気熱交換器１７から流出したガス冷媒が第２０接続用冷媒配管４２４Ｄを通って、再び、膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａに吸入される。このようにして、大能力運転が行われる。
【０１００】
〔ヒートポンプ給湯装置の特徴〕
本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、第３冷媒回路３１１Ａが圧縮機１５、第３水熱交換器１７、電子膨張弁１１８、および第３空気熱交換器２０を順次接続してなっており、第４冷媒回路３１１Ｂが膨張圧縮機１１６のスクロール式圧縮機構１６Ａ、第４水熱交換器１７、膨張圧縮機１１６のスクロール式膨張機構１６Ｂ、および第４空気熱交換器２０を順次接続してなっている。また、このヒートポンプ給湯装置３では、夜間貯湯などの低能力でよい場合には膨張圧縮機１１６のみが運転され、給湯負荷が集中した場合など、大能力が必要な場合に膨張圧縮機１１６に加えて圧縮機１５が運転される。このため、このヒートポンプ給湯装置３では、エネルギーを有効に利用することができる。
【０１０１】
〔変形例〕
（Ａ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、スクロール式圧縮機構１６Ａが搭載された膨張圧縮機１１６が採用されていたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の形式の圧縮機構が搭載された膨張圧縮機が採用されてもかまわない。
【０１０２】
（Ｂ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、スクロール式膨張機構１６Ｂが搭載された膨張圧縮機１１６が採用されていたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の形式の膨張機構が搭載された膨張圧縮機が採用されてもかまわない。
【０１０３】
（Ｃ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、膨張圧縮機１１６の電動機がインバータ制御されていたが、膨張圧縮機１１６の電動機は、定速運転されてもかまわない。
【０１０４】
（Ｄ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、圧縮機１５の電動機がインバータ制御されていたが、圧縮機１５の電動機は、定速運転されてもかまわない。
【０１０５】
（Ｅ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、圧縮機１５および膨張圧縮機１１６の電動機が共にインバータ制御されていたが、圧縮機１５および膨張圧縮機１１６の電動機は共に定速運転されてもかまわない。
【０１０６】
（Ｆ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、スクロール式の圧縮機１５が採用されたが、これに代えて、ロータリー式やスイング式などの他の方式の圧縮機が採用されてもかまわない。
【０１０７】
（Ｇ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置３では、第３冷媒回路３１１Ａおよび第４冷媒回路３１１Ｂに冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）が封入されていたが、この冷媒を、フロン系や、アンモニア、炭化水素などの冷媒としてもかまわない。ただし、かかる場合、第３水熱交換器１７および第４水熱交換器１７はガスクーラとして機能するのではなく凝縮器として機能することになる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置は、エネルギーを有効に利用することができるという特徴を有し、高いエネルギー効率が求められる空気調和装置や給湯装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】第１実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の簡易構成図である。
【図２】第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の簡易構成図である。
【図３】第３実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の簡易構成図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１，２，３      ヒートポンプ給湯装置
１１        冷媒回路
１３        バイパス配管（バイパス流路、冷媒流入量調節部）
１４        インジェクション配管（インジェクション流路、冷媒流入量調節部）
１５，１１５      圧縮機（圧縮装置）
１６，１１６      膨張圧縮機（流体搬送装置、第１流体搬送装置、第３流体搬送装置）
１６Ａ      スクロール式圧縮機構（圧縮部、第１圧縮部、第３圧縮部）
１６Ｂ      スクロール式膨張機構（膨張部、第１膨張部、第３膨張部）
１６Ｃ      回転シャフト（回転軸）
１７        水熱交換器（放熱器、第１放熱器、第２放熱器、第３放熱器、第４放熱器）
１８        第１冷媒量調節弁（第１流量調節機構、冷媒流入量調節部）
１９        第２冷媒量調節弁（第２流量調節機構、冷媒流入量調節部）
２０        空気熱交換器（蒸発器、第１蒸発器、第２蒸発器、第３蒸発器、第４蒸発器）
１１１Ａ      第１冷媒回路（第２冷媒回路）
１１１Ｂ      第２冷媒回路（第１冷媒回路）
１１８        電子膨張弁（膨張弁）
３１１Ａ      第３冷媒回路（第４冷媒回路）
３１１Ｂ      第４冷媒回路（第３冷媒回路）
【図１】
0004736727.tif 000002
【図２】
0004736727.tif 000003
【図３】
0004736727.tif 000004