(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第１水−冷媒熱交換器、第１減圧装置、第２水−冷媒熱交換器、第２減圧装置、及び、大気熱交換器を搭載した熱源機と、
第１タンク及び第１ポンプを搭載した第１給湯モジュールと、
第２タンク及び第２ポンプを搭載した第２給湯モジュールと、備え、
前記圧縮機と、前記第１水−冷媒熱交換器と、前記第１減圧装置と、前記第２水−冷媒熱交換器と、前記第２減圧装置と、前記大気熱交換器と、を順次接続して冷凍サイクルを形成し、
前記第１タンクと、前記第１ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第１水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第１水回路を形成し、
前記第２タンクと、前記第２ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第２水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第２水回路を形成し、
前記第１給湯モジュール及び前記第２給湯モジュールは、前記熱源機に着脱自在に接続されており、
前記第２水−冷媒熱交換器の出口側配管と前記圧縮機の吸入側配管とを開閉弁を介して接続し、前記第２減圧装置及び前記大気熱交換器を並列に配置されたバイパス管を設け、
前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、及び、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げる通常沸き上げ運転モード、
前記開閉弁を開放、前記第２減圧装置の過度を全閉、及び、前記第１減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水に冷排熱を回収する排熱回収沸き上げ運転モード、
及び、
前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、及び、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水に回収した冷排熱を前記冷凍サイクルを循環する冷媒に与える排熱利用沸き上げ運転モード、のいずれかを実行可能にしている
ことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
前記第１タンクには、
利用側ポンプを介して利用側熱交換器が接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
圧縮機、第１水−冷媒熱交換器、第１減圧装置、第２水−冷媒熱交換器、第２減圧装置、及び、大気熱交換器を搭載した熱源機と、
第１タンク及び第１ポンプを搭載した第１給湯モジュールと、
第２タンク及び第２ポンプを搭載した第２給湯モジュールと、備え、
前記圧縮機と、前記第１水−冷媒熱交換器と、前記第１減圧装置と、前記第２水−冷媒熱交換器と、前記第２減圧装置と、前記大気熱交換器と、を順次接続して冷凍サイクルを形成し、
前記第１タンクと、前記第１ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第１水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第１水回路を形成し、
前記第２タンクと、前記第２ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第２水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第２水回路を形成し、
前記第１タンクの下部には、切替弁を介して給水配管が接続されており、
前記切替弁を介して前記第２タンクの下部と前記給水配管とを接続する第１連結管と、前記第２タンクの上部と前記第１タンクの下部とを接続する第２連結管と、によって前記第１タンクと前記第２タンクとを接続し、
前記第１給湯モジュール及び前記第２給湯モジュールは、前記熱源機に着脱自在に接続されており、 
前記第２水−冷媒熱交換器の出口側配管と前記圧縮機の吸入側配管とを開閉弁を介して接続し、前記第２減圧装置及び前記大気熱交換器を並列に配置されたバイパス管を設け、
前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水を前記第１水回路の循環水と異なる温度に沸き上げる２温度沸き上げ運転モード、
前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、及び、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げてから、前記第１ポンプを停止させ、前記第２ポンプを駆動させて、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水を沸き上げる高温沸き上げ運転モード、
及び、
前記開閉弁を開放、前記第２減圧装置の開度を全閉、及び、前記第１減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水の熱を前記冷凍サイクルを循環する冷媒に与える第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モード、のいずれかを実行可能にしている
ことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
前記第１タンクには、
第１利用側ポンプを介して第１利用側熱交換器が接続され、
前記第２タンクには、
第２利用側ポンプを介して第２利用側熱交換器が接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
前記第１利用側熱交換器及び前記第２利用側熱交換器の必要温度に応じて、
前記第１タンクに貯留されている温水と、前記第２タンクに貯留されている温水と選択的に切り替えて利用可能としている
ことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項６】
前記第１利用側熱交換器及び前記第２利用側熱交換器を同一ユニット内に並設し、
前記ユニット内に前記第１利用側熱交換器及び前記第２利用側熱交換器に空気を供給する利用側送風機を設け、
前記利用側送風機により送風される空気の流れに対して、前記第１利用側熱交換器を上流側に、前記第２利用側熱交換器を下流側に配置している
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項７】
前記第２利用側熱交換器で凝縮された空気を、前記第１利用側熱交換器を通して前記利用側送風機により前記ユニット外に送風する再熱除湿運転モードを実行可能にしている
ことを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項８】
前記第１給湯モジュール及び前記第２給湯モジュールを箱体に収容し、
前記箱体の内周壁に真空断熱材を配設した
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項９】
前記第１給湯モジュールを収容した箱体と前記第２給湯モジュールを収容した箱体とを隣接して配置し、
前記真空断熱材を、前記箱体の隣接する壁面の内側に配設した
ことを特徴とする請求項８に記載のヒートポンプ給湯装置。
【請求項１０】
前記冷凍サイクルを循環する冷媒として、
二酸化炭素、炭化水素もしくはＨＦＣのいずれかを適用した
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか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、ヒートポンプ給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、風呂の沸き上げや浴槽温水の排熱を回収して給湯タンクの沸き上げを行うようにしたヒートポンプ給湯装置が存在している。そのようなものとして、「圧縮機、給湯用熱交換器、第１の膨張弁、風呂用熱交換器、第２の膨張弁、及び熱源側熱交換器を配管で順に環状に接続し、圧縮機の吐出側配管と風呂用熱交換器の入口側配管とを接続して給湯用熱交換器及び第１の膨張弁をバイパスする第１のバイパス管と、風呂用熱交換器の出口側配管と圧縮機の吸入側配管とを接続して第２の膨張弁及び熱源側熱交換器をバイパスする第２のバイパス管とを有し、第１のバイパス管には第１の開閉弁を、第２のバイパス管には第２の開閉弁を備えたヒートポンプ装置」が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。  
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０９０４４号公報（第２１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯装置のようなものでは、排熱回収の熱源としては、浴槽温水の利用に限られているため、通常のタンク沸き上げ運転で大気中に捨てられている冷排熱の回収ができず、エネルギーの有効利用ができていないといった問題があった。また、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯装置のようなものでは、浴槽追焚き運転を行う際、膨張弁入口の冷媒温度が高く、特に二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒として用いた冷凍サイクルではサイクル効率が著しく低下してしまうといった問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、複数のタンクモジュール（給湯モジュール）を熱源機に接続した構成により、冷排熱の回収利用や利用熱源の温度に応じた複数のタンク沸き上げを可能とし、高効率なヒートポンプ給湯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、第１水−冷媒熱交換器、第１減圧装置、第２水−冷媒熱交換器、第２減圧装置、及び、大気熱交換器を搭載した熱源機と、第１タンク及び第１ポンプを搭載した第１給湯モジュールと、第２タンク及び第２ポンプを搭載した第２給湯モジュールと、備え、前記圧縮機と、前記第１水−冷媒熱交換器と、前記第１減圧装置と、前記第２水−冷媒熱交換器と、前記第２減圧装置と、前記大気熱交換器と、を順次接続して冷凍サイクルを形成し、前記第１タンクと、前記第１ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第１水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第１水回路を形成し、前記第２タンクと、前記第２ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第２水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第２水回路を形成し、前記第１給湯モジュール及び前記第２給湯モジュールは、前記熱源機に着脱自在に接続されており、前記第２水−冷媒熱交換器の出口側配管と前記圧縮機の吸入側配管とを開閉弁を介して接続し、前記第２減圧装置及び前記大気熱交換器を並列に配置されたバイパス管を設け、前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、及び、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げる通常沸き上げ運転モード、前記開閉弁を開放、前記第２減圧装置の過度を全閉、及び、前記第１減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水に冷排熱を回収する排熱回収沸き上げ運転モード、及び、前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、及び、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水に回収した冷排熱を前記冷凍サイクルを循環する冷媒に与える排熱利用沸き上げ運転モード、のいずれかを実行可能にしていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、第１水−冷媒熱交換器、第１減圧装置、第２水−冷媒熱交換器、第２減圧装置、及び、大気熱交換器を搭載した熱源機と、第１タンク及び第１ポンプを搭載した第１給湯モジュールと、第２タンク及び第２ポンプを搭載した第２給湯モジュールと、備え、前記圧縮機と、前記第１水−冷媒熱交換器と、前記第１減圧装置と、前記第２水−冷媒熱交換器と、前記第２減圧装置と、前記大気熱交換器と、を順次接続して冷凍サイクルを形成し、前記第１タンクと、前記第１ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第１水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第１水回路を形成し、前記第２タンクと、前記第２ポンプと、前記熱源機に搭載されている前記第２水−冷媒熱交換器と、を順次接続して第２水回路を形成し、前記第１タンクの下部には、切替弁を介して給水配管が接続されており、前記切替弁を介して前記第２タンクの下部と前記給水配管とを接続する第１連結管と、前記第２タンクの上部と前記第１タンクの下部とを接続する第２連結管と、によって前記第１タンクと前記第２タンクとを接続し、前記第１給湯モジュール及び前記第２給湯モジュールは、前記熱源機に着脱自在に接続されており、前記第２水−冷媒熱交換器の出口側配管と前記圧縮機の吸入側配管とを開閉弁を介して接続し、前記第２減圧装置及び前記大気熱交換器を並列に配置されたバイパス管を設け、前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水を前記第１水回路の循環水と異なる温度に沸き上げる２温度沸き上げ運転モード、前記開閉弁を閉塞、前記第１減圧装置の開度を全開、及び、前記第２減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げてから、前記第１ポンプを停止させ、前記第２ポンプを駆動させて、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水を沸き上げる高温沸き上げ運転モード、及び、前記開閉弁を開放、前記第２減圧装置の開度を全閉、及び、前記第１減圧装置の開度を絞るように制御するとともに、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを駆動させて、前記第１水−冷媒熱交換器で前記第１水回路の循環水を沸き上げ、前記第２水−冷媒熱交換器で前記第２水回路の循環水の熱を前記冷凍サイクルを循環する冷媒に与える第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モード、のいずれかを実行可能にしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置によれば、第１給湯モジュール及び第２給湯モジュールを熱源機に対して着脱自在に構成しているので、必要に応じて第２給湯モジュールを追加することができ、様々な運転モードを実行することができる。すなわち、第１タンクの沸き上げ運転と同時に冷排熱を第２タンクに回収する排熱回収運転モードが可能となり、大気へのエネルギーの無駄な排出を無くすことができる。また、浴槽追焚き運転等において回収した冷排熱を利用して膨張弁（第２減圧装置）入口の冷媒を冷却する排熱利用運転モードが可能となり、サイクル効率を向上することができる。さらに、第１タンクの温水と第２タンクの冷水を冷熱源とすることで、冷排熱を利用した効率良い再熱除湿運転のモードが可能となる。
【０００９】
本発明に係るヒートポンプ給湯装置によれば、第１給湯モジュール及び第２給湯モジュールを熱源機に対して着脱自在に構成しているので、必要に応じて第２給湯モジュールを追加することができ、様々の運転モードを実行することができる。すなわち、第１タンクの沸き上げ温度と第２タンクの沸き上げ温度を異なる温度で沸き上げる２温度沸き上げ運転モードにより、利用側の必要温度に応じたタンク内温水温度の使い分けが可能となる。これにより、タンクの無駄な高温沸き上げや放熱の増加を抑制することができる。また、浴槽等の沸き上げにより生成した第２タンク内の中温水を利用して、第１タンクを高効率に沸き上げる第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードを実行可能にしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯装置１００のシステム構成を示す概略構成図である。図１に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００の回路構成（冷媒回路及び水回路）及び動作について説明する。このヒートポンプ給湯装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、水回路を導通する水を湯に沸き上げるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１００は、大きく分けて熱源機１０と、第１給湯モジュール２０と、第２給湯モジュール３０と、で構成されている。熱源機１０は、冷凍サイクルに冷媒を循環させることで水を湯に沸き上げる機能を有している。第１給湯モジュール２０は、熱源機１０で沸き上げられた湯を貯え、その湯を外部（蛇口や浴槽）に供給する機能を有している。第２給湯モジュール３０は、冷凍サイクルを循環する冷媒に熱を与える機能を有している。そして、冷凍サイクルと第１水回路とは、第１水−冷媒熱交換器２を介して接続されており、冷凍サイクルと第２水回路とは、第２水−冷媒熱交換器４を介して接続されている。以下、各構成機器の構成及び機能について説明する。
【００１２】
［熱源機１０］
この熱源機１０は、圧縮機１と、放熱器としての第１水−冷媒熱交換器２と、第１減圧装置としての第１膨張弁３と、蒸発器としての第２水−冷媒熱交換器４と、第２減圧装置としての第２膨張弁５と、大気熱交換器６とが冷媒配管１１で順次環状に接続された冷凍サイクルを備えている。また、熱源機１０には、第２水−冷媒熱交換器４の出口側配管と圧縮機１の吸入側配管とを接続し、第２膨張弁５及び大気熱交換器６をバイパスするバイパス管８を設けている。つまり、バイパス管８は、第２膨張弁５及び大気熱交換器６と並列に配置されるように接続されている。このバイパス管８には、開閉弁である二方弁７が設けられている。さらに、熱源機１０には、大気熱交換器６に空気を送風するファンなどの送風機９が設けられている。
【００１３】
圧縮機１は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成するとよい。第１水−冷媒熱交換器２は、圧縮機１から吐出された高温・高圧の冷媒と、第１給湯モジュール２０の接続配管２５を導通する水との間で熱交換を行ない、接続配管２５を導通する水の温度を上昇させるものである。第１膨張弁３は、第１水−冷媒熱交換器２で水の沸き上げを行った後の冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁（ＬＥＶ）等で構成するとよい。
【００１４】
第２水−冷媒熱交換器４は、第１膨張弁３で減圧された冷媒と、第２給湯モジュール３０の接続配管３５を導通する水との間で熱交換を行ない、冷凍サイクルを循環する冷媒の温度を上昇させるものである。第２膨張弁５は、第２水−冷媒熱交換器２で水の沸き上げを行った後の冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。大気熱交換器６は、蒸発器として機能し、送風機９から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化するものである。二方弁７は、開閉制御されることでバイパス管８に冷媒を流入させたり、させなかったりするものである。
【００１５】
［第１給湯モジュール２０］
この第１給湯モジュール２０は、第１タンク２１と、第１ポンプ２２と、第１水−冷媒熱交換器２とが接続配管２５（第１接続配管２５ａ及び第２接続配管２５ｂ）で順次環状に接続された第１水回路を備えている。ただし、第１水−冷媒熱交換器２は熱源機１０に搭載されているため、第１接続配管２５ａを、接続口２６ａを介して第１給湯モジュール２０に、水側接続口２ａを介して熱源機１０にそれぞれ接続し、第２接続配管２５ｂを、接続口２６ｂを介して第１給湯モジュール２０に、水側接続口２ｂを介して熱源機１０にそれぞれ接続することで、熱源機１０と第１給湯モジュール２０とを接続するようになっている。
【００１６】
すなわち、第１給湯モジュール２０は、接続口（接続口２６ａ及び接続口２６ｂ）及び水側接続口（水側接続口２ａ及び水側接続口２ｂ）を介して熱源機１０に着脱自在になっている。また、第１給湯モジュール２０は、第１タンク２１の上部と、第１利用側ポンプ２４と、第１利用側熱交換器２３と、第１タンク２１の下部とを順次接続した第１利用側回路を備えている。さらに、第１タンク２１の下部には、第１タンク２１に貯留するための水を第１タンク２１に供給するための給水配管２７が接続されており、第１タンク２１の上部には、第１タンク２１に貯留されている温水を浴槽や蛇口を介して供給するための給湯配管２８が接続されている。なお、接続配管２５は、水や温水を導通できるものであればよく、材質を特に限定するものではない。
【００１７】
第１タンク２１は、給水配管２７から供給される水や第１水−冷媒熱交換器２により加熱された湯を貯留するものである。第１ポンプ２２は、第１タンク２１に貯留されている水を第１タンク２１の底部より吸引し、第１水−冷媒熱交換器２を介して、第１タンク２１の上部に戻すものである。第１利用側ポンプ２４は、第１タンク２１に貯留されている温水を第１タンク２１の上部より吸引し、第１利用側熱交換器２３を介して、第１タンク２１の下部に戻すものである。第１利用側熱交換器２３は、後述する浴槽４０等に蓄えられる水などと、第１利用側ポンプ２４によって吸引され、後述する第１利用側水配管を導通する水との間で熱交換するものである。
【００１８】
［第２給湯モジュール３０］
この第２給湯モジュール３０は、第２タンク３１と、第２ポンプ３２と、第２水−冷媒熱交換器４とが接続配管３５（第１接続配管３５ａ及び第２接続配管３５ｂ）で順次環状に接続された第２水回路を備えている。ただし、第２水−冷媒熱交換器４は熱源機１０に搭載されているため、第１接続配管３５ａを、接続口３６ａを介して第２給湯モジュール３０に、水側接続口４ａを介して熱源機１０にそれぞれ接続し、第２接続配管３５ｂを、接続口３６ｂを介して第２給湯モジュール３０に、水側接続口４ｂを介して熱源機１０にそれぞれ接続することで、熱源機１０と第２給湯モジュール３０とを接続するようになっている。
【００１９】
すなわち、第２給湯モジュール３０は、接続口（接続口３６ａ及び接続口３６ｂ）及び水側接続口（水側接続口４ａ及び水側接続口４ｂ）を介して熱源機１０に着脱自在になっている。第２タンク３１は、第２水−冷媒熱交換器４で冷媒に放熱することにより冷却された水、つまり第２水−冷媒熱交換器４で排熱を回収するための水を貯留するものである。第２ポンプ３２は、第２タンク３１に貯留されている水を第２タンク３１の底部より吸引し、第２水−冷媒熱交換器４を介して、第２タンク３１の上部に戻すものである。なお、接続配管３５は、第１給湯モジュール２０の接続配管２５と同様に、水や温水を導通できるものであればよく、材質を特に限定するものではない。
【００２０】
図２は、ヒートポンプ給湯装置１００の具体的なシステム構成例を示すシステム構成図である。図２に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００の具体的な構成例について説明する。ヒートポンプ給湯装置１００は、上述したように、室外に設置され、送風機９が搭載されている熱源機１０と、熱源機１０と接続配管２５を介して接続される第１給湯モジュール２０と、熱源機１０と接続配管３５を介して接続される第２給湯モジュール３０と、で構成されている。また、第１給湯モジュール２０には、第１利用側水配管２３ａ及び第１利用側水配管２３ｂを介して浴槽４０が接続されている。
【００２１】
ここで、ヒートポンプ給湯装置１００の各運転モードについて説明する。
［通常沸き上げ運転モード］
図３は、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する通常の沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。図３に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する通常の沸き上げ運転モード（以下、通常沸き上げ運転モードと称する）について詳細に説明する。なお、説明を分かりやすくするために、冷凍サイクルにおける冷媒の流れ及び第１水回路における水の流れを太線で示している。
【００２２】
圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２に流入する。第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１ポンプ２２によって第１タンク２１から吸引され、水側接続口２ｂより第１水−冷媒熱交換器２の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。このとき使用する冷媒が、たとえば二酸化炭素（ＣＯ2 ）のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以上となるものであれば、冷媒は、超臨界状態のまま気液相転移しないで温度低下して放熱する。また、使用する冷媒が、たとえばＨＣ冷媒もしくはＨＦＣ冷媒のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。
【００２３】
第１水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒から放熱された熱で、高温に沸き上げられ、第１ポンプ２２によって第１タンク２１の上部に戻ることになる。こうすることにより、第１タンク２１内の水を沸き上げていく。そして、第１水−冷媒熱交換器２から流出した低温・高圧の冷媒は、全開の第１膨張弁３及び第２水−冷媒熱交換器４を通過して第２膨張弁５に流入する。このとき、第２膨張弁５の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第２膨張弁５に流入した冷媒は、この第２膨張弁５を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。
【００２４】
第２膨張弁５を流出した低温・低圧の冷媒は、大気熱交換器６に流入する。大気熱交換器６に流入した冷媒は、送風機９により送風された空気と熱交換し、空気から吸熱して、蒸発ガス化される。大気熱交換器６で蒸発し、低圧となったガス冷媒は、大気熱交換器６から流出し、圧縮機１に再度吸入される。このようにして、冷凍サイクル内に冷媒を循環させることで、第１給湯モジュール２０の第１タンク２１に貯留する水を第１水−冷媒熱交換器２で沸き上げるようになっている。なお、図３に示すように、通常沸き上げ運転モードでは、第２水回路に水を循環させないようになっている。以上のように、ヒートポンプ給湯装置１００は、通常沸き上げ運転モードを実行する。
【００２５】
［排熱回収沸き上げ運転モード］
図４は、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する排熱回収沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。図４に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する、排熱を回収した沸き上げ運転モード（以下、排熱回収沸き上げ運転モードと称する）について詳細に説明する。なお、説明を分かりやすくするために、冷凍サイクルにおける冷媒の流れ、第１水回路における水の流れ及び第２水回路における水の流れを太線で示している。
【００２６】
圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２に流入する。第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１ポンプ２２によって第１タンク２１から吸引され、水側接続口２ｂより第１水−冷媒熱交換器２の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。このとき使用する冷媒が、たとえば二酸化炭素のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以上となるものであれば、冷媒は、超臨界状態のまま気液相転移しないで温度低下して放熱する。また、使用する冷媒が、たとえばＨＣ冷媒もしくはＨＦＣ冷媒のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。
【００２７】
第１水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒から放熱された熱で、高温に沸き上げられ、第１ポンプ２２によって第１タンク２１の上部に戻ることになる。こうすることにより、第１タンク２１内の水を沸き上げていく。そして、第１水−冷媒熱交換器２から流出した低温・高圧の冷媒は、第１膨張弁３に流入する。このとき、第１膨張弁３の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第１膨張弁３に流入した冷媒は、この第１膨張弁３を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。そして、低圧気液二相の冷媒は、第２水−冷媒熱交換器４に流入する。
【００２８】
第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２ポンプ３２によって第２タンク３１から吸引され、第２接続配管３５ａを通って水側接続口４ａより第２水−冷媒熱交換器４の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水から吸熱し、蒸発ガス化する。第２水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒に放熱することで、低温になり、第２ポンプ３２によって第２タンク３１の上部に戻ることになる。このように、第２タンク３１内の水を低温に冷却し貯留することで、排熱（通常、大気熱交換器６で大気に放出していた冷排熱）を回収するようになっている。
【００２９】
そして、第２水−冷媒熱交換器４から流出した低圧のガス冷媒は、二方弁７を介してバイパス管８を導通し、圧縮機１に再度吸入される。すなわち、排熱回収沸き上げ運転モードにおいては、二方弁７が開制御されており、第２水−冷媒熱交換器４を流出した冷媒を第２膨張弁５及び大気熱交換器６を迂回させる冷凍サイクルを構成しているのである。このとき、第２膨張弁５は全閉状態に制御されている。このようにして、冷凍サイクル内に冷媒を循環させることで、第１給湯モジュール２０の第１タンク２１に貯留する水を第１水−冷媒熱交換器２で沸き上げるとともに、第２給湯モジュール３０の第２タンク３１に貯留する水を第２水−冷媒熱交換器４で冷却するようになっている。以上のように、ヒートポンプ給湯装置１００は、排熱回収沸き上げ運転モードを実行する。
【００３０】
［排熱利用沸き上げ運転モード］
図５は、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する排熱利用沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。図５に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する、排熱を利用した沸き上げ運転モード（以下、排熱利用沸き上げ運転モードと称する）について詳細に説明する。なお、説明を分かりやすくするために、冷凍サイクルにおける冷媒の流れ、第１水回路における水の流れ及び第２水回路における水の流れを太線で示している。なお、排熱利用沸き上げ運転モードは、排熱回収沸き上げ運転モードにより冷却された第２タンク３１内の低温水を利用した運転モードである。
【００３１】
圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２に流入する。第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１ポンプ２２によって第１タンク２１から吸引され、水側接続口２ｂより第１水−冷媒熱交換器２の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。このとき使用する冷媒が、たとえば二酸化炭素のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以上となるものであれば、冷媒は、超臨界状態のまま気液相転移しないで温度低下して放熱する。また、使用する冷媒が、たとえばＨＣ冷媒もしくはＨＦＣ冷媒のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。
【００３２】
第１水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒から放熱された熱で、高温に沸き上げられ、第１ポンプ２２によって第１タンク２１の上部に戻ることになる。こうすることにより、第１タンク２１内の水を沸き上げていく。そして、第１水−冷媒熱交換器２から流出した中温・高圧の冷媒は、第１膨張弁３に流入する。このとき、第１膨張弁３の開度を全開に設定しておく。したがって、第１膨張弁３に流入した冷媒は、この中温・高圧の状態のまま第１膨張弁３を通過する。そして、この中温・高圧の冷媒は、第２水−冷媒熱交換器４に流入する。
【００３３】
第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２水回路を循環する低温循環水と熱交換する。つまり、第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２ポンプ３２によって第２タンク３１から吸引され、第２接続配管３５ａを通って水側接続口４ａより第２水−冷媒熱交換器４の水側流路に流入した低温循環水に冷却されて、低温・高圧の冷媒となる。このように、第２タンク３１に貯留されている低温水を利用することにより、冷凍サイクルを循環する冷媒を冷却するようになっている。そして、第２水−冷媒熱交換器４から流出した低温・高圧の冷媒は、第２膨張弁５に流入する。このとき、第２膨張弁５の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第２膨張弁５に流入した冷媒は、この第２膨張弁５を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。
【００３４】
第２膨張弁５を流出した低圧気液二相冷媒は、大気熱交換器６に流入する。大気熱交換器６に流入した冷媒は、送風機９により送風された空気と熱交換し、空気から吸熱して、蒸発ガス化される。大気熱交換器６で蒸発し、低圧となったガス冷媒は、大気熱交換器６から流出し、圧縮機１に再度吸入される。このようにして、冷凍サイクル内に冷媒を循環させることで、第１給湯モジュール２０の第１タンク２１に貯留する水を第１水−冷媒熱交換器２で沸き上げるとともに、第２給湯モジュール３０の第２タンク３１に貯留されている低温水を利用して第２水−冷媒熱交換器４で冷媒を冷却するようになっている。以上のように、ヒートポンプ給湯装置１００は、排熱利用沸き上げ運転モードを実行する。
【００３５】
このように構成されたヒートポンプ給湯装置１００においては、給湯モジュール（第１給湯モジュール２０及び第２給湯モジュール３０）を熱源機１０に対して着脱可能にしたため、通常の貯湯タンク（第１タンク２１）を有する第１給湯モジュール２０に加え、第２給湯モジュール３０を追加接続できるため、通常沸き上げ運転モードにおいて大気に放出していた冷排熱を第２タンク３１に冷水として蓄えることが可能となり、大気へのエネルギーの無駄な排出を無くすことができる。
【００３６】
また、第１タンク２１内に貯留されている温水を利用して浴槽４０の追焚き運転を行うと、第１タンク２１内の高温水は、４０℃程度まで温度が低下した中温水で満たされることになる。この状態の第１タンク２１内の中温水で通常沸き上げ運転モードを実行すると、冷媒が、たとえば超臨界状態となる二酸化炭素の場合、図６に示すＰ−Ｈ線図の実線のような動作状態となり、第１水−冷媒熱交換器２の出口の冷媒温度は４０℃以上となり、大気熱交換器６の出入口エンタルピー差ΔＨ１が大きくとれないために、冷凍サイクルの効率が低下する。
【００３７】
しかしながら、第１タンク２１内の中温水で排熱回収沸上げモードを実行することにより、第１水−冷媒熱交換器２を流出した４０℃程度の高圧冷媒を、第２タンク３１内に貯留する冷水で冷却すれば、たとえば２０℃程度まで低温にすることが可能となり、大気熱交換器６の出入口エンタルピー差をΔＨ２と拡大することができる（図６に示すＰ−Ｈ線図の破線のような動作状態）。したがって、ヒートポンプ給湯装置１００では、排熱回収沸き上げ運転モードを実行、つまり第２給湯モジュール３０で排熱を回収することによって、排熱冷凍サイクルの効率が向上することができる。
【００３８】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るヒートポンプ給湯装置２００のシステム構成を示す概略構成図である。図７に基づいて、ヒートポンプ給湯装置２００の回路構成（冷媒回路及び水回路）及び動作について説明する。このヒートポンプ給湯装置２００は、ヒートポンプ給湯装置１００と同様に冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、水回路を導通する水を湯に沸き上げるものである。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００３９】
この実施の形態２では、第１給湯モジュール２０と第２給湯モジュール３０とが接続している点で実施の形態１と相違している。第２給湯モジュール３０の第２タンク３１の下部には第１連結管３７が接続されており、この第１連結管３７は第１タンク２１の下部に接続している。また、第２給湯モジュール３０の第２タンク３１の上部には第２連結管３９が接続されており、この第１連結管３７は切替弁２９を介して第１タンク２１の下部に接続している給水配管２７に接続している。さらに、第２給湯モジュール３０は、第２タンク３１の上部と、第２利用側ポンプ３４と、第２利用側熱交換器３３と、第２タンク３１の下部とを順次接続した第２利用側回路を備えている。
【００４０】
切替弁２９は、制御されることで水の流路を切り替えるものである。つまり、切替弁２９は、給水配管２７に、第２タンク３１の下部を接続させるか、第１タンク２１の下部を接続させるかを切り替えるものである。第２利用側ポンプ３４は、第２タンク３１に貯留されている水を第２タンク３１の上部より吸引し、第２利用側熱交換器３３を介して、第２タンク３１の下部に戻すものである。第２利用側熱交換器３３は、床暖房装置５０周辺の空気などと、後述する第２利用側水配管を導通する水との間で熱交換するものである。
【００４１】
図８は、ヒートポンプ給湯装置２００の具体的なシステム構成例を示すシステム構成図である。図８に基づいて、ヒートポンプ給湯装置２００の具体的な構成例について説明する。ヒートポンプ給湯装置２００は、基本的な構成についてはヒートポンプ給湯装置１００と同様であるが、第２給湯モジュール３０に床暖房装置５０を接続している点で相違している。つまり、第２給湯モジュール３０には、第２利用側水配管３３ａ及び第２利用側水配管３３ｂを介しては床暖房装置５０が接続されている。
【００４２】
ここで、ヒートポンプ給湯装置２００の各運転モードについて説明する。
［２温度沸き上げ運転モード］
図９は、ヒートポンプ給湯装置２００が実行する２温度沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。図９に基づいて、ヒートポンプ給湯装置２００が実行する、第１水回路の循環水及び第２水回路の循環水を沸き上げる運転モード（以下、２温度沸き上げ運転モードと称する）について詳細に説明する。なお、説明を分かりやすくするために、冷凍サイクルにおける冷媒の流れ、第１水回路における水の流れ及び第２水回路における水の流れを太線で示している。
【００４３】
圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２に流入する。第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１ポンプ２２によって第１タンク２１から吸引され、水側接続口２ｂより第１水−冷媒熱交換器２の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。このとき使用する冷媒が、たとえば二酸化炭素のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以上となるものであれば、冷媒は、超臨界状態のまま気液相転移しないで温度低下して放熱する。また、使用する冷媒が、たとえばＨＣ冷媒もしくはＨＦＣ冷媒のように高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。
【００４４】
第１水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒から放熱された熱で、高温に沸き上げられ、第１ポンプ２２によって第１タンク２１の上部に戻ることになる。こうすることにより、第１タンク２１内の水を沸き上げていく。そして、第１水−冷媒熱交換器２から流出した中温・高圧の冷媒は、第１膨張弁３に流入する。このとき、第１膨張弁３の開度を全開に設定しておく。したがって、第１膨張弁３に流入した冷媒は、この中温・高圧の状態のまま第１膨張弁３を通過する。そして、この中温・高圧の冷媒は、第２水−冷媒熱交換器４に流入する。
【００４５】
第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２水回路を循環する低温循環水と熱交換する。つまり、第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２ポンプ３２によって第２タンク３１から吸引され、第２接続配管３５ａを通って水側接続口４ａより第２水−冷媒熱交換器４の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。こうすることにより、第２水−冷媒熱交換器４で第２水回路の循環水を中温として、この循環水を第２タンク３１の上部に戻すことで第２タンク３１内の水を沸き上げていく。
【００４６】
そして、第２水−冷媒熱交換器４で第２水回路の循環水を加熱して、第２水−冷媒熱交換器４から流出した低温・高圧の冷媒は、第２膨張弁５に流入する。このとき、第２膨張弁５の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第２膨張弁５に流入した冷媒は、この第２膨張弁５を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。第２膨張弁５を流出した低圧気液二相冷媒は、大気熱交換器６に流入する。大気熱交換器６に流入した冷媒は、送風機９により送風された空気と熱交換し、空気から吸熱して、蒸発ガス化される。大気熱交換器６で蒸発し、低圧となったガス冷媒は、大気熱交換器６から流出し、圧縮機１に再度吸入される。
【００４７】
このようにして、冷凍サイクル内に冷媒を循環させることで、第１給湯モジュール２０の第１タンク２１に貯留する水を第１水−冷媒熱交換器２で沸き上げるとともに、第２給湯モジュール３０の第２タンク３１に貯留する水を第２水−冷媒熱交換器４で沸き上げるようになっている。つまり、この２温度沸き上げ運転モードでは、第１水−冷媒熱交換器２で第１水回路の循環水を高温に沸き上げ、第２水−冷媒熱交換器４で第２水回路の循環水を中温に沸き上げるようになっているのである。以上のように、ヒートポンプ給湯装置２００は、２温度沸き上げ運転モードを実行する。
【００４８】
［高温沸き上げ運転モード］
図１０は、ヒートポンプ給湯装置２００が実行する高温沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。図３及び図１０に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する、第１水回路の循環水及び第２水回路の循環水を高温に沸き上げる運転モード（以下、高温沸き上げ運転モードと称する）について詳細に説明する。なお、説明を分かりやすくするために、冷凍サイクルにおける冷媒の流れ及び第２水回路における水の流れを太線で示している。また、第１水回路の循環水を高温に沸き上げ（図３）と、第２水回路の循環水を高温に沸き上げ（図１０）とを分けて説明する。
【００４９】
まず、図３に基づいて第１タンク２１内に貯留する水を高温に沸き上げる場合について説明する。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２に流入する。第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１ポンプ２２によって第１タンク２１から吸引され、水側接続口２ｂより第１水−冷媒熱交換器２の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。
【００５０】
第１水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒から放熱された熱で、高温に沸き上げられ、第１ポンプ２２によって第１タンク２１の上部に戻ることになる。こうすることにより、第１タンク２１内の水を高温に沸き上げていく。そして、第１水−冷媒熱交換器２から流出した低温・高圧の冷媒は、全開の第１膨張弁３及び第２水−冷媒熱交換器４を通過して第２膨張弁５に流入する。このとき、第２膨張弁５の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第２膨張弁５に流入した冷媒は、この第２膨張弁５を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。
【００５１】
第２膨張弁５を流出した低温・低圧の冷媒は、大気熱交換器６に流入する。大気熱交換器６に流入した冷媒は、送風機９により送風された空気と熱交換し、空気から吸熱して、蒸発ガス化される。大気熱交換器６で蒸発し、低圧となったガス冷媒は、大気熱交換器６から流出し、圧縮機１に再度吸入される。このようにして、冷凍サイクル内に冷媒を循環させることで、第１給湯モジュール２０の第１タンク２１に貯留する水を第１水−冷媒熱交換器２で高温に沸き上げるようになっている。
【００５２】
次に、図１０に基づいて第２タンク３１内に貯留する水を高温に沸き上げる場合について説明する。ヒートポンプ給湯装置２００では、第１タンク２１内に貯留する水を高温に沸き上げる運転が終了した後、第１ポンプ２２を停止させ、第２ポンプ３２を起動させて第２タンク３１内に貯留する水を高温に沸き上げる運転に移行する。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２及び全開の第１膨張弁３を通過し、第２水−冷媒熱交換器４に流入する。
【００５３】
第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２ポンプ３２によって第２タンク３１から吸引され、第２接続配管３５ａを通って水側接続口４ａより第２水−冷媒熱交換器４の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。こうすることにより、第２水−冷媒熱交換器４で第２水回路の循環水を高温として、この循環水を第２タンク３１の上部に戻すことで第２タンク３１内の水を高温に沸き上げていく。
【００５４】
そして、第２水−冷媒熱交換器４で第２水回路の循環水を加熱して、第２水−冷媒熱交換器４から流出した低温・高圧の冷媒は、第２膨張弁５に流入する。このとき、第２膨張弁５の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第２膨張弁５に流入した冷媒は、この第２膨張弁５を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。第２膨張弁５を流出した低圧気液二相冷媒は、大気熱交換器６に流入する。大気熱交換器６に流入した冷媒は、送風機９により送風された空気と熱交換し、空気から吸熱して、蒸発ガス化される。大気熱交換器６で蒸発し、低圧となったガス冷媒は、大気熱交換器６から流出し、圧縮機１に再度吸入される。
【００５５】
［第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モード］
図１１は、ヒートポンプ給湯装置２００が実行する第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。図１２は、第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードを実行する際の冷媒の流れ及び水の流れを説明するためのシステム構成図である。図１１及び図１２に基づいて、ヒートポンプ給湯装置１００が実行する、第２水回路の循環水の熱を利用して第１水回路の循環水を沸き上げる運転モード（以下、第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードと称する）について詳細に説明する。なお、説明を分かりやすくするために、第２給湯モジュール３０における利用側回路における水の流れを太線で示している。
【００５６】
図１１に示すように、この第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードは、第２タンク３１内の中温水を第２利用側ポンプ３４で吸引し、床暖房（図８で示す床暖房装置５０）などの用途として第２利用側熱交換器３３で利用し、再び第２タンク３１に戻すことによって、第２タンク３１内が中温水で満たされた状態で実行される。このようにして、ヒートポンプ給湯装置２００は、第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードを実行する。
【００５７】
図１２に基づいて、第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードを実行する際における冷凍サイクルを循環する冷媒の流れ、第１水回路を循環する水の流れ及び第２水回路を循環する水の流れについて説明する。圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２に流入する。第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１ポンプ２２によって第１タンク２１から吸引され、水側接続口２ｂより第１水−冷媒熱交換器２の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。
【００５８】
第１水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒から放熱された熱で、高温に沸き上げられ、第１ポンプ２２によって第１タンク２１の上部に戻ることになる。こうすることにより、第１タンク２１内の水を沸き上げていく。そして、第１水−冷媒熱交換器２から流出した低温・高圧の冷媒は、第１膨張弁３に流入する。このとき、第１膨張弁３の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第１膨張弁３に流入した冷媒は、この第１膨張弁３を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。そして、低圧気液二相の冷媒は、第２水−冷媒熱交換器４に流入する。
【００５９】
第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２ポンプ３２によって第２タンク３１から吸引され、第２接続配管３５ａを通って水側接続口４ａより第２水−冷媒熱交換器４の水側流路に流入した中温循環水と熱交換し、加熱されて蒸発ガス化する。そして、第２水−冷媒熱交換器４から流出した低圧のガス冷媒は、二方弁７を介してバイパス管８を導通し、圧縮機１に再度吸入される。
【００６０】
［再熱除湿運転モード］
図１３は、ヒートポンプ給湯装置２００が実行する再熱除湿運転モードを説明するためのシステム構成図である。図１４は、ヒートポンプ給湯装置２００の具体的なシステム構成例を示すシステム構成図である。図１３及び図１４に基づいて、ヒートポンプ給湯装置２００が実行する再熱除湿運転モードについて詳細に説明する。なお、説明を分かりやすくするために、冷凍サイクルにおける冷媒の流れ、第１水回路における水の流れ及び第２水回路における水の流れを太線で示している。この再熱除湿運転モードは、２つのタンク（第１タンク２１及び第２タンク３１）にそれぞれ高温水及び低温水を作り、これを用いた運転モードである。
【００６１】
図１３に示すように、第１利用側熱交換器２３及び第２利用側熱交換器３３は、１つの再熱除湿ユニット６０の中に並べて配置されるようになっている。また、再熱除湿ユニット６０には、利用側送風機６１が設けられている。そして、第１利用側熱交換器２３及び第２利用側熱交換器３３は、再熱除湿ユニット６０の中で、利用側送風機６１により送風される風の流れに対し、第１利用側熱交換器２３が上流側に、第２利用側熱交換器３３が下流側に配置されている。また、再熱除湿ユニット６０は、図１４に示すように、第１給湯モジュール２０及び第２給湯モジュール３０の利用側配管にそれぞれ接続された構成となる。
【００６２】
圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１水−冷媒熱交換器２に流入する。第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第１水−冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、第１ポンプ２２によって第１タンク２１から吸引され、水側接続口２ｂより第１水−冷媒熱交換器２の水側流路に流入した循環水と熱交換し、この循環水へ放熱しながら温度低下する。第１水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒から放熱された熱で、高温に沸き上げられ、第１ポンプ２２によって第１タンク２１の上部に戻ることになる。こうすることにより、第１タンク２１内の水を沸き上げていく。
【００６３】
そして、第１水−冷媒熱交換器２から流出した低温・高圧の冷媒は、第１膨張弁３に流入する。このとき、第１膨張弁３の開度を小さく絞るように設定しておく。したがって、第１膨張弁３に流入した冷媒は、この第１膨張弁３を通過する際に、低圧気液二相の状態に減圧される。そして、低圧気液二相の冷媒は、第２水−冷媒熱交換器４に流入する。第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２水回路を循環する循環水と熱交換する。つまり、第２水−冷媒熱交換器４に流入した冷媒は、第２ポンプ３２によって第２タンク３１から吸引され、第２接続配管３５ａを通って水側接続口４ａより第２水−冷媒熱交換器４の水側流路に流入した循環水から吸熱し、蒸発ガス化する。
【００６４】
そして、第２水−冷媒熱交換器４から流出した低圧のガス冷媒は、二方弁７を介してバイパス管８を導通し、圧縮機１に再度吸入される。一方、第２水回路を循環する水は、冷凍サイクルを循環する冷媒に放熱することで、低温になり、第２ポンプ３２によって第２タンク３１の上部に戻ることになる。このように、第２タンク３１内の水を低温に冷却し貯留するようになっている。第２タンク３１内に貯留された低温水は、第２利用側ポンプ３４によって吸引され、第２利用側熱交換器３３に流入する。
【００６５】
ここで再熱除湿ユニット６０内の利用側送風機６１によって、たとえば浴室等の高湿・空気が送風され、第２利用側熱交換器３３内を流れる低温水と熱交換し、浴室の高湿空気は、第２利用側熱交換器３３で凝縮して除湿され、低温・低湿の空気となる。一方、第１タンク２１内に貯留された高温水は、第１利用側ポンプ２４によって吸引され、第１利用側熱交換器２３に流入し、第２利用側熱交換器３３を通過した低温・低湿の空気を加熱して、高温・低湿の空気として再熱除湿ユニット６０から浴室に送風される。
【００６６】
このように構成されたヒートポンプ給湯装置２００においては、給湯モジュール（第１給湯モジュール２０及び第２給湯モジュール３０）を熱源機１０に対して着脱可能にしたため、通常の貯湯タンク（第１タンク２１）を有する第１給湯モジュール２０に加え、第２給湯モジュール３０を追加接続でき、どちらのモジュールも利用側熱源として利用可能な構成としたため、２温度沸き上げ運転モードによって、２つの異なる温水温度を同時に生成することができる。そのため、高温熱源が必要な浴槽追焚きや中温熱源で十分な床暖房などの用途に応じて利用熱源（第１タンク２１内の温水、第２タンク内の温水）を選択的に使い分ける、つまり切り替えて利用することが可能となり、エネルギーの有効な利用が可能となる。
【００６７】
また、高温沸き上げ運転モードにより、第１給湯モジュール２０と第２給湯モジュール３０との両方を高温で沸き上げできるため、たとえば家族の人数が増加して給湯負荷が大きくなっても、後付けで第２給湯モジュール３０を追加接続することにより、給湯負荷をまかなう（補填する）ことができる。さらに、長期の使用により、第１水−冷媒熱交換器２の水配管内部にスケールが堆積し使用不可となった場合でも、第２水−冷媒熱交換器４を用いて第２給湯モジュール３０を高温に沸き上げることができるため、応急的な運転を実現することが可能となる。
【００６８】
第２給湯モジュール３０の第２タンク３１の温水を床暖房（床暖房装置５０）などに利用して、第２タンク３１内の温水温度が低下し、利用用途のない無駄な残湯となった場合でも、第２タンク３１内の熱エネルギーを回収して第１給湯モジュール２０の沸き上げに利用できる第２タンク熱利用第１タンク沸上げ運転モードを有するため、エネルギーの有効利用が可能となる。また、再熱除湿運転モードとして、大気に排熱することなく第１給湯モジュール２０と第２給湯モジュール３０とに温水と冷水とを同時に生成し、再熱除湿運転に利用できるため、効率の高い運転ができるとともに、たとえば浴室の除湿乾燥運転を行う場合、浴室の温度が低下せず、除湿速度を速くすることもできる。
【００６９】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３に係るヒートポンプ給湯装置を構成する第１給湯モジュール２０ａ及び第２給湯モジュール３０ａの概略構成を示す概略構成図である。図１５に基づいて、第１給湯モジュール２０ａ及び第２給湯モジュール３０ａの構成について説明する。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００７０】
図１５に示すように、第１給湯モジュール２０ａを収容する箱体及び第２給湯モジュール３０ａを収容する箱体の内部（内周壁）にはそれぞれ真空断熱材７０が配設されている。この真空断熱材７０は、第１給湯モジュール２０ａと第２給湯モジュール３０ａとの隣接する壁面の内側に配設されている。なお、真空断熱材７０は、たとえばガスバリア性のアルミ箔ラミネートフィルムなどで構成された外包材の中に粉末や発泡体、繊維体などを芯材として挿入し、その内部を数Ｐａ（パスカル）の真空度に保つように構成されたものであればよい。
【００７１】
このように構成されたヒートポンプ給湯装置においては、第１給湯モジュール２０ａと第２給湯モジュール３０ａの間に断熱性能が高い真空断熱材７０を配設しているため、たとえば排熱回収沸き上げ運転モードのように、第１給湯モジュール２０ａ内の第１タンク２１内に高温水、第２給湯モジュール３０ａ内の第２タンク３１内に冷水を貯溜するようなタンク間の温度差が大きい状態においても、第１タンク２１から第２タンク３１への熱伝導による熱ロスを低減可能となり、第１モジュール２０ａと第２モジュール３０ａの間隔を空けることなく省スペースで設置が可能となる。なお、この実施の形態３を実施の形態１及び実施の形態２に適用することが可能であるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施の形態１に係るヒートポンプ給湯装置のシステム構成を示す概略構成図である。
【図２】ヒートポンプ給湯装置の具体的なシステム構成例を示すシステム構成図である。
【図３】ヒートポンプ給湯装置が実行する通常の沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。
【図４】ヒートポンプ給湯装置が実行する排熱回収沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。
【図５】ヒートポンプ給湯装置が実行する排熱利用沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。
【図６】冷凍サイクルの圧力とエンタルピとの関係を示すＰ−Ｈ線図である。
【図７】実施の形態２に係るヒートポンプ給湯装置のシステム構成を示す概略構成図である。
【図８】ヒートポンプ給湯装置の具体的なシステム構成例を示すシステム構成図である。
【図９】ヒートポンプ給湯装置が実行する２温度沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。
【図１０】ヒートポンプ給湯装置が実行する高温沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。
【図１１】ヒートポンプ給湯装置が実行する第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードを説明するためのシステム構成図である。
【図１２】第２タンク熱利用第１タンク沸き上げ運転モードを実行する際の冷媒の流れ及び水の流れを説明するためのシステム構成図である。
【図１３】ヒートポンプ給湯装置が実行する再熱除湿運転モードを説明するためのシステム構成図である。
【図１４】ヒートポンプ給湯装置の具体的なシステム構成例を示すシステム構成図である。
【図１５】実施の形態３に係るヒートポンプ給湯装置を構成する第１給湯モジュール及び第２給湯モジュールの概略構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  圧縮機、２  第１冷媒熱交換器、２ａ  水側接続口、２ｂ  水側接続口、３  第１膨張弁、４  第２冷媒熱交換器、４ａ  水側接続口、４ｂ  水側接続口、５  第２膨張弁、６  大気熱交換器、７  二方弁、８  バイパス管、９  送風機、１０  熱源機、１１  冷媒配管、２０  第１給湯モジュール、２０ａ  第１給湯モジュール、２１  第１タンク、２２  第１ポンプ、２３  第１利用側熱交換器、２３ａ  利用側水配管、２３ｂ  利用側水配管、２４  第１利用側ポンプ、２５  接続配管、２５ａ  第１接続配管、２５ｂ  第２接続配管、２６ａ  接続口、２６ｂ  接続口、２７  給水配管、２８  給湯配管、２９  切替弁、３０  第２給湯モジュール、３０ａ  第２給湯モジュール、３１  第２タンク、３２  第２ポンプ、３３  第２利用側熱交換器、３３ａ  利用側水配管、３３ｂ  利用側水配管、３４  第２利用側ポンプ、３５  第１接続配管、３５ａ  第２接続配管、３５ｂ  接続配管、３６ａ  接続口、３６ｂ  接続口、３７  第１連結管、３９  第２連結管、４０  浴槽、５０  床暖房装置、６０  再熱除湿ユニット、６１  利用側送風機、７０  真空断熱材、１００  ヒートポンプ給湯装置、２００  ヒートポンプ給湯装置。
【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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