ヒートポンプ給湯システム
【課題】空調と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えること。
【解決手段】圧縮機２、給湯熱交換器６、膨張弁４、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させる冷房・給湯循環状態と、給湯熱交換器６と第１熱交換器３とを並列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６及び第１熱交換器３の両者、膨張弁４、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能な循環状態切換手段１０２と、運転制御手段１０３が暖房・給湯同時運転を行う場合に、並列状態に接続された給湯熱交換器６と第１熱交換器３との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合を、第１熱交換器３よりも給湯熱交換器６に優先して分配させる給湯優先モードと、給湯熱交換器６よりも第１熱交換器３に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在なモード切換手段１０４とを備えている。
【解決手段】圧縮機２、給湯熱交換器６、膨張弁４、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させる冷房・給湯循環状態と、給湯熱交換器６と第１熱交換器３とを並列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６及び第１熱交換器３の両者、膨張弁４、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能な循環状態切換手段１０２と、運転制御手段１０３が暖房・給湯同時運転を行う場合に、並列状態に接続された給湯熱交換器６と第１熱交換器３との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合を、第１熱交換器３よりも給湯熱交換器６に優先して分配させる給湯優先モードと、給湯熱交換器６よりも第１熱交換器３に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在なモード切換手段１０４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備えているヒートポンプ給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなヒートポンプ給湯システムは、圧縮機を駆動させてヒートポンプ回路にて冷媒を循環させて、冷房運転や暖房運転等の空調運転を行うとともに、給湯熱交換器において冷媒にて給湯に用いる給湯用水を加熱する給湯運転をも行うことができるものである。これにより、ヒートポンプ回路の冷媒という単一の熱源を用いて、省エネルギー化を図りながら、空調と給湯とを行うことができるシステムとなっている。
【０００３】
このようなヒートポンプ給湯システムでは、空調と給湯とが同時に要求される場合があり、このような場合でも、空調と給湯との両者の要求を満たすことが求められている。そこで、従来、第１熱交換器として室内熱交換器が備えられ、第２熱交換器として室外熱交換器が備えられ、冷房運転、暖房運転、及び、給湯運転の単独運転に加えて、冷房運転と給湯運転とを同時に行う冷房・給湯同時運転と、暖房運転と給湯運転とを同時に行う暖房・給湯同時運転とを行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のシステムでは、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を、圧縮機、給湯熱交換器、室外熱交換器を経由させ又は室外熱交換器を経由させず、膨張弁、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房・給湯循環状態と、圧縮機、給湯熱交換器、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能に構成されている。そして、冷房・給湯同時運転では、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換え、暖房・給湯同時運転では、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のシステムでは、暖房と給湯とが同時に要求された場合には、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を、圧縮機、給湯熱交換器、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態に切り換えて、暖房・給湯同時運転を行うことで、暖房と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えようとするものである。しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、暖房・給湯同時運転を行う場合に、暖房負荷を賄えない、或いは、暖房負荷を賄うようにすれば給湯できなくなり、使用者の要求を満たすことができなくなるという問題点があった。
【０００６】
この問題点について説明する。
暖房・給湯運転では、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換え、圧縮機、給湯熱交換器、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順に直列的に冷媒を循環させる。したがって、給湯熱交換器には常時冷媒が供給されており、室内熱交換器には、給湯熱交換器にて湯水を加熱して温度が低下した冷媒が供給されることになる。したがって、室内熱交換器に供給される冷媒の温度低下により、室内に供給される空気を十分に加熱することができず、要求されている暖房負荷を賄えなくなる。また、特許文献１に記載のシステムでは、暖房・給湯運転において、要求されている給湯負荷に応じて、給湯熱交換器に供給する給湯用水の流量を調整しているので、給湯負荷が大きくなり、給湯熱交換器に供給する給湯用水の流量を増加させると、室内熱交換器に供給される冷媒の温度は更に低下することになり、暖房自体が行えなくなる可能性がある。逆に、暖房負荷を賄うために、給湯熱交換器への給湯用水の供給を停止すると、給湯熱交換器にて給湯用水を加熱できず、給湯を行えなくなる。
【０００７】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、冷房と給湯との両者を同時に行うだけでなく、暖房と給湯との両者についても同時に行うことができ、空調と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができるヒートポンプ給湯システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ給湯システムの特徴構成は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備えているヒートポンプ給湯システムにおいて、
前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態について、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第１熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第２熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能な循環状態切換手段と、前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記冷房・給湯循環状態に切り換える冷房・給湯同時運転、及び、前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記暖房・給湯循環状態に切り換える暖房・給湯同時運転を実行可能な運転制御手段と、その運転制御手段が前記暖房・給湯同時運転を行う場合に、並列状態に接続された前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器との両者に前記圧縮機からの冷媒を分配させる分配割合を、前記第１熱交換器よりも前記給湯熱交換器に優先して分配させる給湯優先モードと、前記給湯熱交換器よりも前記第１熱交換器に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在なモード切換手段とを備えている点にある。
【０００９】
本特徴構成によれば、運転制御手段が、循環状態切換手段によりヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換えて冷房・給湯同時運転を行うことができる。循環状態切換手段が冷房・給湯循環状態に切り換えると、圧縮機、給湯熱交換器、膨張弁、第１熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器では、冷媒にて給湯用水を加熱できながら、第１熱交換器では、室内に供給する空気を冷媒にて冷却することができる。このようにして、運転制御手段が冷房・給湯同時運転を行うことで、冷房と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができる。
【００１０】
運転制御手段が、循環状態切換手段によりヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換えて暖房・給湯同時運転を行うことができる。循環状態切換手段が暖房・給湯循環状態に切り換えると、給湯熱交換器と第１熱交換器とを並列状態で接続して、圧縮機、給湯熱交換器及び第１熱交換器の両者、膨張弁、第２熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器では、冷媒にて給湯用水を加熱できるとともに、第１熱交換器では、室内に供給する空気を冷媒にて加熱することができる。しかしながら、給湯熱交換器と第１熱交換器とを並列状態で接続しているので、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配されるに当たり、その分配割合によっては、給湯熱交換器において給湯用水を十分加熱できなくなる、又は、第１熱交換器において室内に供給する空気を十分加熱できなくなる。そこで、本特徴構成によれば、運転制御手段が暖房・給湯同時運転を行う場合には、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配させる分配割合を調整して、給湯優先モードと空調優先モードとに切換自在なモード切換手段が備えられている。
【００１１】
給湯優先モードでは、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配させる分配割合を第１熱交換器よりも給湯熱交換器に優先して分配させる分配割合としており、給湯熱交換器において給湯用水を十分加熱して要求されている給湯負荷を賄うことができる。しかも、圧縮機からの冷媒が給湯熱交換器に優先して供給されるものの、残りの冷媒が第１熱交換器に供給されるので、第１熱交換器においてもその残りの冷媒にて室内に供給する空気を加熱して暖房することができる。また、空調優先モードでは、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配させる分配割合を給湯熱交換器よりも第１熱交換器に優先して分配させる分配割合としており、第１熱交換器において室内に供給する空気を十分に加熱して要求されている暖房負荷を賄うことができる。しかも、圧縮機からの冷媒が第１熱交換器に優先して供給されるものの、残りの冷媒が給湯熱交換器に供給されるので、給湯熱交換器においてもその残りの冷媒にて給湯用水を加熱して給湯を行うことができる。
このように、給湯優先モードでは、要求されている給湯負荷を賄うことができながら、暖房も行うことができ、逆に、空調優先モードでは、要求されている暖房負荷を賄うことができながら、給湯も行うことができる。そして、例えば、使用者が暖房と給湯とのどちらを優先させるかを選択することで、その使用者の選択に応じて、モード切換手段が給湯優先モードと空調優先モードとの間で切換を行うことができる。したがって、使用者の要求に応じて、暖房を優先させるか又は給湯を優先させるかを切り換えながら、暖房と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができる。
【００１２】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記給湯優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷よりも小さく設定された制限空調負荷を賄うための給湯優先用分配割合に設定されており、前記空調優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷を賄うための空調優先用分配割合に設定されている点にある。
【００１３】
本特徴構成によれば、給湯優先モードでは、分配割合が給湯優先用分配割合に設定されているので、要求されている給湯負荷を賄うとともに、暖房負荷についても制限空調負荷分を賄うことができる。また、空調優先モードでは、分配割合が空調優先用分配割合に設定されているので、要求されている暖房負荷を賄うとともに、その余剰分にて給湯負荷を賄うように割り当てることができる。このように、給湯優先モードと空調優先モードとの夫々に適した分配割合が設定されており、給湯優先モードと空調優先モードとの夫々において適切な運転を行うことができる。
【００１４】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記圧縮機を駆動させるエンジンと、そのエンジンの排熱にて前記給湯用水を加熱する排熱熱交換器とが備えられている点にある。
【００１５】
本特徴構成によれば、エンジンにて圧縮機を駆動させてヒートポンプ回路にて冷媒を循環させることで、冷房・給湯同時運転や暖房・給湯同時運転等の各種の運転を行うことができる。そして、エンジンにて圧縮機を駆動させる場合に、そのエンジンの排熱にて給湯用水を加熱する排熱熱交換器を備えているので、エンジンの排熱を有効に活用して給湯用水を加熱することができ、省エネ性の向上を図ることができる。
また、暖房・給湯同時運転を行う場合に、モード切換手段が空調優先モードに切り換えると、圧縮機からの冷媒が第１熱交換器に優先して供給されるので、給湯熱交換器において残りの冷媒にて給湯用水を加熱するだけでは要求されている給湯負荷を賄うことができない可能性がある。この場合に、給湯用水を、給湯熱交換器だけでなく、排熱熱交換器においても加熱することができ、暖房・給湯同時運転を行う場合に、モード切換手段が空調優先モードに切り換えても、要求されている給湯負荷を賄うことができる。
【００１６】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記給湯熱交換器を通過した前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給するように構成されている点にある。
【００１７】
本特徴構成によれば、まず、給湯熱交換器において冷媒にて給湯用水を加熱することができ、更に、その加熱された給湯用水を排熱熱交換器においてエンジンの排熱にて加熱することができるので、給湯用水を高温まで加熱することができる。したがって、給湯熱交換器において冷媒にて高温まで給湯用水を加熱しなくてもよいので、凝縮圧力が高くなり圧縮機の駆動力が大きくなるという問題を生じることなく、給湯用水を高温まで加熱することができ、高温の給湯用水が要求されている場合でも、その要求に適切に応えることができる。
【００１８】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、貯湯タンクに貯留されている前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給し、前記排熱熱交換器を通過した前記給湯用水を前記貯湯タンクに戻す給湯用水循環手段を備え、前記運転制御手段は、給湯の要求が無くて前記エンジンにて前記圧縮機を駆動させる場合に、前記給湯用水循環手段を作動させて前記排熱熱交換器にて加熱された前記給湯用水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を行うように構成されている点にある。
【００１９】
本特徴構成によれば、空調運転のみを行う場合等、給湯の要求が無くてエンジンにて圧縮機を駆動させる場合に、運転制御手段が、給湯用水循環手段を作動させて排熱熱交換器にて加熱された給湯用水を貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を行うことができる。これにより、空調運転のみを行う場合には、エンジンの排熱を単に放熱させるのではなく、エンジンの排熱を貯湯タンクに蓄熱しておくことができるので、例えば、給湯が要求された場合等に、貯湯タンクに蓄熱している熱を用いることができ、省エネ性の向上を図ることができる。
【００２０】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記循環状態切換手段は、前記冷房・給湯循環状態として、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを直列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記第２熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる直列用冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第２熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる並列用冷房・給湯循環状態とに切換自在に構成されている点にある。
【００２１】
本特徴構成によれば、循環状態切換手段が直列用冷房・給湯循環状態に切り換えた場合に、給湯熱交換器と第２熱交換器とを直列状態で接続して、圧縮機、給湯熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、第１熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器だけでなく、第２熱交換器にも冷媒を供給させて第２熱交換器において冷媒から熱を放熱させることで、ヒートポンプ回路を効率よく作動させることができる。また、循環状態切換手段が並列用冷房・給湯循環状態に切り換えた場合に、給湯熱交換器と第２熱交換器とを並列状態で接続して、圧縮機、給湯熱交換器及び第２熱交換器の両者、膨張弁、第１熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器だけでなく、第２熱交換器にも冷媒を供給させて第２熱交換器において冷媒から熱を放熱させることで、ヒートポンプ回路を効率よく作動させることができる。
そして、循環状態切換手段は、例えば、給湯熱交換器に供給される給湯用水の給水温度、給湯熱交換器を通過した冷媒の給湯用熱交出口温度、及び、第２熱交換器に通風される流体の通風流体温度に基づいて、直列用冷房・給湯循環状態と並列用冷房・給湯循環状態との間で切換を行うことができる。したがって、給湯熱交換器だけでなく、第２熱交換器にも冷媒を供給させる場合に、給水温度、給湯用熱交出口温度、及び、通風流体温度等の温度条件に基づいて、直列用冷房・給湯循環状態と並列用冷房・給湯循環状態との間で切り換えることで、給湯熱交換器及び第２熱交換器における冷媒からの放熱を適切に行うことができ、ヒートポンプ回路を効率よく作動させることを適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける冷房・貯湯同時運転での状態を示す図
【図２】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける冷房・給湯同時運転での状態を示す図
【図３】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける暖房・貯湯同時運転での状態を示す図
【図４】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける暖房・給湯同時運転での状態を示す図
【図５】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける給湯運転での状態を示す図
【図６】第２実施形態のヒートポンプ給湯システムにおいて直列用冷房・給湯循環状態に切り換えた状態を示す図
【図７】第２実施形態のヒートポンプ給湯システムにおいて並列用冷房・給湯循環状態に切り換えた状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
まず、図１〜図５は、ヒートポンプ給湯システム１００の概略構成を示す図であり、冷媒Ｒ、排熱回収媒体Ｃ、給湯用水Ｍの通流する部位が異なっている。図１〜図５では、冷媒Ｒ、排熱回収媒体Ｃ、給湯用水Ｍの通流する部位を太線にて示しており、電動弁Ｄ１〜Ｄ７及び三方弁Ｓ１〜Ｓ５について、閉状態のものを黒塗りで示しており、開状態のものを白塗りで示している。
【００２４】
第１実施形態におけるヒートポンプ給湯システム１００は、図１〜図５に示すように、圧縮機２を駆動するエンジン１と、圧縮機２、第１熱交換器３、膨張弁４、第２熱交換器５、及び、給湯用水Ｍを加熱する給湯熱交換器６から構成されるヒートポンプ回路ＨＰとを備えている。これにより、ヒートポンプ給湯システム１００は、エンジン１により圧縮機２を駆動させてヒートポンプ回路ＨＰにて冷媒Ｒを循環させ、冷房運転や暖房運転の空調運転を行うとともに、給湯熱交換器６において冷媒Ｒにて給湯に用いる給湯用水Ｍを加熱する給湯運転を行うように構成されている。また、ヒートポンプ給湯システム１００は、エンジン１の排熱を回収した排熱回収媒体Ｃ（例えば、エンジン冷却水）にて給湯用水Ｍを加熱する排熱熱交換器７を備えており、ヒートポンプ回路ＨＰの冷媒Ｒだけでなく、エンジン１の排熱によっても、給湯用水Ｍを加熱できるように構成されている。
【００２５】
第１熱交換器３は、室内機に備えられた室内熱交換器にて構成されており、図外の室内ファンにて通風される空気と冷媒Ｒとを熱交換させるようにしている。第２熱交換器５は、室外機に備えられた室外熱交換器にて構成されており、図外の室外ファンにて通風される外気と冷媒Ｒとを熱交換させるようにしている。図示のものでは、第２熱交換器５として、第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとの２つの室外熱交換器を備えた例を示しており、第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとが並列状態で備えられている。
【００２６】
ヒートポンプ回路ＨＰは、冷媒Ｒを通流させる複数の流路部位Ｐ１〜Ｐ８を備えて構成されている。流路部位としては、圧縮機２の吐出側と第２熱交換器５とを接続する第１流路部位Ｐ１と、その第１流路部位Ｐ１の途中部位と給湯熱交換器６とを接続する第２流路部位Ｐ２と、給湯熱交換器６と第１熱交換器３とを接続する第３流路部位Ｐ３と、その第３流路部位Ｐ３の途中部位と第２熱交換器５とを接続する第４流路部位Ｐ４と、第１熱交換器３と圧縮機２の流入側とを接続する第５流路部位Ｐ５と、その第５流路部位Ｐ５の途中部位と第１流路部位Ｐ１の途中部位とを接続する第６流路部位Ｐ６と、第２熱交換器５と第５流路部位Ｐ５の途中部位とを接続する第７流路部位Ｐ７とが備えられている。また、第１室外熱交換器５ａ及び第２室外熱交換器５ｂに冷媒Ｒを通流させるために、第１室外熱交換器５ａ側に冷媒Ｒを通流させるための第１並列流路部位Ｐ８ａと第２室外熱交換器５ｂ側に冷媒Ｒを通流させるための第２並列流路部位Ｐ８ｂとに並列状態に接続された第８流路部位Ｐ８が備えられており、この第８流路部位Ｐ８により第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとが並列状態で接続されている。
【００２７】
第１流路部位Ｐ１は、その途中部位に第１電動弁Ｄ１が備えられており、冷媒Ｒの通流方向の下流側端部が、第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとを並列状態で接続する第８流路部位Ｐ８に接続されている。第２流路部位Ｐ２は、その一端部が第１流路部位Ｐ１において圧縮機２との接続箇所と第１電動弁Ｄ１の配設箇所との間の部位に接続されており、その途中部位に第２電動弁Ｄ２が備えられている。第３流路部位Ｐ３の途中部位には、第３電動弁Ｄ３が備えられている。第４流路部位Ｐ４は、その一端部が第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６との接続箇所と第３電動弁Ｄ３の配設箇所との間の部位に接続されており、その第３流路部位Ｐ３と第４流路部位Ｐ４との接続箇所には第１三方弁Ｓ１が備えられている。第４流路部位Ｐ４は、その途中部位に第４電動弁Ｄ４が備えられており、その他端部が第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとを並列状態で接続する第８流路部位Ｐ８に接続されている。第５流路部位Ｐ５の途中部位には、第５電動弁Ｄ５が備えられ、第６流路部位Ｐ６の途中部位にも、第６電動弁Ｄ６が備えられている。第６流路部位Ｐ６は、その一端部が第５流路部位Ｐ５において第１熱交換器３との接続箇所と第５電動弁Ｄ５の配設箇所との間の部位に接続され、且つ、その他端部が第１流路部位Ｐ１において圧縮機２との接続箇所と第１電動弁Ｄ１の配設箇所との間の部位に接続されている。第７流路部位Ｐ７の途中部位には、第７電動弁Ｄ７が備えられている。第７流路部位Ｐ７は、その一端部が第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとを並列状態で接続する第８流路部位Ｐ８に接続され、且つ、その他端部が第５流路部位Ｐ５において圧縮機２との接続箇所と第５電動弁Ｄ５の配設箇所との間の部位に接続されている。
【００２８】
ヒートポンプ給湯システム１００は、ヒートポンプ回路ＨＰに加え、エンジン１の排熱を回収した排熱回収媒体Ｃ（例えば、エンジン冷却水）を排熱熱交換器７に供給自在な排熱回路９を備えている。排熱回路９は、エンジン１の排熱を回収した排熱回収媒体Ｃを排熱熱交換器７に供給する排熱往き路１０と、排熱熱交換器７を通過した排熱回収媒体Ｃをエンジン１に戻す排熱戻り路１１と、エンジン１からの排熱往き路１０の排熱回収媒体Ｃを排熱熱交換器７をバイパスして排熱戻り路１１に供給する排熱バイパス路１２とを備えている。また、排熱回路９は、排熱回収媒体Ｃが高温になり過ぎた場合に、図外の室外ファンにて通風される外気に放熱して排熱回収媒体Ｃの温度を低下させるために、排熱用放熱器８を備えている。この排熱放熱器８は、排熱流路１３にて排熱戻り路１１に対して並列状態で備えられている。
排熱往き路１０と排熱バイパス路１２との接続箇所に第２三方弁Ｓ２が備えられ、排熱戻り路１１と排熱流路１３の上流側端部との接続箇所に第３三方弁Ｓ３が備えられている。排熱戻り路１１において排熱バイパス路１２との接続箇所とエンジン１との接続箇所との間の部位に、排熱回路９にて排熱回収媒体Ｃを循環させる排熱循環ポンプ１４が備えられている。
【００２９】
ヒートポンプ給湯システム１００は、ヒートポンプ回路ＨＰ及び排熱回路９に加え、給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給自在な給湯用水回路１５を備えている。給湯用水回路１５は、貯湯タンク１６に貯留されている給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給し、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを貯湯タンク１６に戻す給湯用水循環路１７（給湯用水循環手段に相当する）と、貯湯タンク１６に給水する給水路１８と、貯湯タンク１６に貯留されている給湯用水Ｍ及び排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを給湯栓等の給湯利用箇所に給湯する給湯路１９とを備えて構成されている。
【００３０】
貯湯タンク１６は、例えば、密閉型のタンクにて構成されており、温度が高い水（温水）は上方側に且つ温度が低い水は下方側に温度成層を形成する状態で給湯用水Ｍを貯留自在に構成されている。給湯用水循環路１７の一端部は、貯湯タンク１６の下部に接続されており、貯湯タンク１６の下部から取り出した給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給自在に構成されている。また、給湯用水循環路１７の他端部は、貯湯タンク１６の上部に接続されており、給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７にて加熱された給湯用水を貯湯タンク１６の上部に戻すように構成されている。給湯用水循環路１７には、給湯用水循環ポンプ２０が備えられ、この給湯用水循環ポンプ２０を作動させることで、貯湯タンク１６の給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給し、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを貯湯タンク１６に戻すようにしている。給湯用水循環路１７には、貯湯タンク１６からの給湯用水Ｍを給湯熱交換器６をバイパスして排熱熱交換器７に供給する給湯用水バイパス路２３が接続されており、その給湯用水循環路１７と給湯用水バイパス路２３との接続箇所に第４三方弁Ｓ４が備えられている。
【００３１】
給水路１８は、給湯用水循環路１７において貯湯タンク１６の下部との接続箇所と給湯熱交換器６との接続箇所との間の部位に接続されており、給湯用水循環路１７の一部を通して貯湯タンク１６の下部に給水自在に構成されている。給湯路１９は、給湯用水循環路１７において排熱熱交換器７との接続箇所と貯湯タンク１６の上部との接続箇所との間の部位に接続されており、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍ又は貯湯タンク１６の上部から取り出した給湯用水Ｍを給湯利用箇所に給湯自在に構成されている。給湯用水循環路１７と給湯路１９との接続箇所に第５三方弁Ｓ５が備えられており、この第５三方弁Ｓ５によって、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを給湯路１９に供給する状態と貯湯タンク１６に貯留されている給湯用水Ｍを取り出して給湯路１９に供給する状態とに切換自在に構成されている。また、給湯路１９には、給湯路１９の給湯用水Ｍを加熱して給湯利用箇所に給湯自在とする補助加熱器２１が備えられ、その補助加熱器２１よりも給湯用水Ｍの通流方向の下流側部位に、給湯路１９の給湯用水Ｍに給水路１８の給湯用水Ｍを混合させる混合流路２２が接続されている。この混合流路２２には、給湯路１９の給湯用水Ｍに対して、給水路１８の給湯用水Ｍを混合させる混合量を調整自在な混合量調整弁２４が備えられている。
【００３２】
ヒートポンプ給湯システム１００の運転を制御する制御装置１０１が備えられており、この制御装置１０１が、エンジン１の運転、補助加熱器２１の運転、排熱循環ポンプ１４の作動、給湯用水循環ポンプ２０の作動、第１〜第５電動弁Ｄ１〜Ｄ５の作動、及び、第１〜第５三方弁Ｓ１〜Ｓ５の作動を制御することで、ヒートポンプ給湯システム１００の運転を制御している。
【００３３】
制御装置１０１には、ヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を切換自在な循環状態切換手段１０２と、その循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を切り換えて各種の運転を行う運転制御手段１０３と、その運転制御手段１０３が暖房・給湯同時運転を行う場合に、給湯優先モードと空調優先モードとに切換自在なモード切換手段１０４とが備えられている。
【００３４】
循環状態切換手段１０２は、第１〜第５電動弁Ｄ１〜Ｄ５の作動、及び、第１〜第５三方弁Ｓ１〜Ｓ５の作動を制御することで、ヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態について、冷房・給湯循環状態と暖房循環状態と暖房・給湯循環状態と給湯循環状態とに切換自在に構成されている。
【００３５】
冷房・給湯循環状態では、図１及び図２に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第３電動弁Ｄ３、及び、第５電動弁Ｄ５を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３の冷媒Ｒをそのまま第３流路部位Ｐ３にて第１熱交換器３に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、冷房・給湯循環状態では、圧縮機２、給湯熱交換器６、第３電動弁Ｄ３（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３６】
暖房循環状態では、図３に示すように、循環状態切換手段１０２が、第６電動弁Ｄ６、第３電動弁Ｄ３、第４電動弁Ｄ４、第７電動弁Ｄ７を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において第１熱交換器３側からの冷媒Ｒを第４流路部位Ｐ４に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、暖房循環状態では、圧縮機２、第１熱交換器３、第４電動弁Ｄ４（膨張弁４に相当する）、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３７】
暖房・給湯循環状態では、図４に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第６電動弁Ｄ６、第３電動弁Ｄ３、第４電動弁Ｄ４、第７電動弁Ｄ７を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６側からの冷媒Ｒと第１熱交換器３側からの冷媒Ｒとを合流させて第４流路部位Ｐ４に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、暖房・給湯循環状態では、給湯熱交換器６と第１熱交換器３とを並列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６及び第１熱交換器３の両者、第４電動弁Ｄ４（膨張弁４に相当する）、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３８】
給湯循環状態では、図５に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第４電動弁Ｄ４、第７電動弁Ｄ７を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６側からの冷媒Ｒを第４流路部位Ｐ４に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、給湯循環状態では、圧縮機２、給湯熱交換器６、第４電動弁Ｄ４（膨張弁４に相当する）、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３９】
運転制御手段１０３は、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を切り換えるとともに、エンジン１の運転、第２〜第５三方弁Ｓ２〜Ｓ５の作動、排熱循環ポンプ１４の作動、及び、給湯用水循環ポンプ２０の作動を制御することで、冷房運転、暖房運転、給湯運転、貯湯運転等の各種の運転を行うように構成されている。そして、冷房運転又は暖房運転の空調運転の要求については、例えば、使用者が空調用リモコンを操作することで要求されており、給湯運転の要求については、例えば、給湯利用箇所の給湯栓が使用者により開操作される、或いは、使用者がリモコンを操作することで要求されている。また、運転制御手段１０３は、冷房運転のみ又は暖房運転のみを行う場合等、給湯の要求が無くてエンジン１にて圧縮機２を駆動させる場合に、貯湯運転を行うように構成されている。
【００４０】
このようにして、運転制御手段１０３は、使用者の要求に応じて、冷房運転と貯湯運転とを同時に行う冷房・貯湯同時運転と、冷房運転と給湯運転とを同時に行う冷房・給湯同時運転と、暖房運転と貯湯運転とを同時に行う暖房・貯湯同時運転と、暖房運転と給湯運転とを同時に行う暖房・給湯同時運転と、単独での給湯運転との各種の運転を行うように構成されている。
【００４１】
以下、各運転での動作について説明する。
（冷房・貯湯同時運転）
冷房・貯湯同時運転では、図１に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、貯湯タンク１６の下部から取り出した給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて貯湯タンク１６の上部に戻すように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４２】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気から吸熱して冷却し、その冷却された空気を室内に供給して冷房を行っている。給湯用水回路１５では、貯湯タンク１６の下部から取り出された給湯用水Ｍが、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、貯湯タンク１６の上部に戻している。貯湯タンク１６に高温の給湯用水Ｍ（例えば、６０℃の温水）を貯湯している。このようにして、室内の冷房と貯湯タンク１６への貯湯との両者を同時に行っている。
【００４３】
（冷房・給湯同時運転）
冷房・給湯同時運転では、図２に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて給湯路１９に供給するように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４４】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気から吸熱して冷却し、その冷却された空気を室内に供給して冷房を行っている。給湯用水回路１５では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍが、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、給湯路１９に供給される。そして、給湯路１９の給湯用水Ｍは、混合流路２２からの給湯用水Ｍと混合されて給湯設定温度に調整されて給湯利用箇所に給湯される。ここで、給湯設定温度については、リモコンにて使用者が設定自在に構成されており、給湯設定温度への調整については、例えば、運転制御手段１０３が、図外の温度センサや流量センサ等の検出情報に基づいて、混合量調整弁２４の開度を制御することで、混合流路２２からの給湯用水Ｍが混合された給湯用水Ｍの温度が給湯設定温度になるように、混合流路２２からの給湯用水Ｍの混合量を調整するようにしている。ちなみに、要求されている給湯設定温度が高い場合等、要求されている給湯負荷を賄うことができない場合には、運転制御手段１０３が、補助加熱器２１を運転させることで、要求されている給湯負荷を賄うようにしている。
このようにして、室内の冷房と給湯利用箇所への給湯との両者を同時に行っている。また、冷房・給湯同時運転では、運転制御手段１０３が、給湯用水回路１５について第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えることで、例えば、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍと貯湯タンク１６に貯湯されている高温の給湯用水Ｍとを混合させて給湯路１９に供給することもできる。
【００４５】
（暖房・貯湯同時運転）
暖房・貯湯同時運転では、図３に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を暖房循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、貯湯タンク１６の下部から取り出した給湯用水Ｍを排熱熱交換器７に供給して、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを貯湯タンク１６の上部に戻すように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４６】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気を加熱して放熱され、その加熱された空気を室内に供給して暖房を行い、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気から吸熱している。給湯用水回路１５では、貯湯タンク１６の下部から取り出された給湯用水Ｍが、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され貯湯タンク１６の上部に戻されて、貯湯タンク１６への高温の給湯用水Ｍ（例えば、６０℃の温水）の貯湯を行っている。このようにして、室内の暖房と貯湯タンク１６への貯湯との両者を同時に行っている。
【００４７】
（暖房・給湯同時運転）
暖房・給湯同時運転では、図４に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて給湯路１９に供給するように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４８】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気を加熱して放熱され、その加熱された空気を室内に供給して暖房を行うとともに、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気から吸熱している。給湯用水回路１５では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍは、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、給湯路１９に供給される。そして、上述の冷房・給湯同時運転と同様に、給湯路１９の給湯用水Ｍは、混合流路２２からの給湯用水Ｍと混合されて給湯設定温度に調整されて給湯利用箇所に給湯される。したがって、室内の暖房と給湯利用箇所への給湯との両者を同時に行うことができる。
【００４９】
この暖房・給湯同時運転では、室内の暖房と給湯利用箇所への給湯とを同時に行うのであるが、要求されている暖房負荷が大きい等の状況によっては、その暖房負荷を賄うことができなくなる、或いは、その暖房負荷を賄うようにすれば給湯できなくなり、使用者の要求を応えることができなくなる可能性がある。
そこで、本実施形態では、モード切換手段１０４が、給湯優先モードと空調優先モードとに切換自在に構成されている。給湯優先モードに切り換えるか、或いは、空調優先モードに切り換えるかについては、例えば、リモコン等にモード切換スイッチを備え、使用者がそのモード切換スイッチを操作することで、給湯優先モードに切り換えるか、或いは、空調優先モードに切り換えるかを選択できるように構成されている。
【００５０】
暖房・給湯同時運転では、循環状態切換手段１０２にて暖房・給湯循環状態に切り換えており、圧縮機２からの冷媒Ｒを、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６とに分配供給することで、暖房と給湯とを同時に行うようにしている。そこで、モード切換手段１０４は、第２電動弁Ｄ２及び第６電動弁Ｄ６の開度を制御することで、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合を、第１熱交換器３よりも給湯熱交換器６に優先して分配させる給湯優先モードと、給湯熱交換器６よりも第１熱交換器３に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在に構成されている。
【００５１】
給湯優先モードでは、モード切換手段１０４が、第６電動弁Ｄ６の開度を第２電動弁Ｄ２の開度よりも開き側に制御して、圧縮機２からの冷媒Ｒを第１熱交換器３よりも給湯熱交換器６に優先して供給している。この給湯優先モードでは、その分配割合について、第１熱交換器３にて取得される熱出力により要求されている空調負荷よりも小さく設定された制限空調負荷（例えば、要求されている空調負荷よりも１０〜３０％ダウンさせた空調負荷）を賄うための給湯優先用分配割合に設定されている。ここで、要求されている空調負荷については、現在の室内温度と冷房設定温度との温度差等に基づいて求められる。これにより、給湯優先モードでは、モード切換手段１０４が、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合が給湯優先用分配割合になるように、第２電動弁Ｄ２及び第６電動弁Ｄ６の開度を制御している。給湯優先モードでは、要求されている給湯負荷を適切に賄うことができる給湯を行うことができながら、残りの冷媒Ｒにて室内に供給する空気を加熱して、要求されている暖房負荷よりも小さいものの、制限空調負荷を賄うことができる暖房を行うことができる。
【００５２】
空調優先モードでは、モード切換手段１０４が、第２電動弁Ｄ２の開度を第６電動弁Ｄ６の開度よりも開き側に制御して、圧縮機２からの冷媒Ｒを給湯熱交換器６よりも第１熱交換器３に優先して供給している。この空調優先モードでは、その分配割合について、第１熱交換器３にて取得される熱出力により要求されている空調負荷を賄うための空調優先用分配割合に設定されている。これにより、空調優先モードでは、モード切換手段１０４が、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合が空調優先用分配割合になるように、第２電動弁Ｄ２及び第６電動弁Ｄ６の開度を制御している。空調優先モードでは、要求されている暖房負荷を適切に賄うことができる暖房を行うことができながら、残りの冷媒Ｒにて給湯用水Ｍを加熱して給湯することができる。
【００５３】
本実施形態では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍが、給湯熱交換器６だけでなく、排熱熱交換器７においても加熱されて給湯路１９に供給されるので、空調優先モードに切り換えた場合でも、給湯利用箇所に給湯設定温度の給湯用水Ｍを給湯することができ、要求されている給湯負荷を賄うことができる給湯を行うことができる。また、要求されている給湯設定温度が高い場合等、要求されている給湯負荷が大きくて給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７にて加熱するだけでは要求されている給湯負荷を賄うことができない場合でも、運転制御手段１０３が、補助加熱器２１を運転させることで、要求されている給湯負荷を賄うようにしている。
【００５４】
給湯優先モード及び空調優先モードにおける分配割合については、一定の分配割合とする、或いは、変更設定できるように構成することができる。分配割合を変更設定する場合には、例えば、使用者の要求に応じて変更設定することもできる。
【００５５】
（給湯運転）
給湯運転では、図５に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて給湯路１９に供給するように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００５６】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気から吸熱している。給湯用水回路１５では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍが、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、給湯路１９に供給される。そして、上述の冷房・給湯同時運転と同様に、給湯路１９の給湯用水Ｍは、混合流路２２からの給湯用水Ｍと混合されて給湯設定温度に調整されて給湯利用箇所に給湯される。このようにして、給湯利用箇所への給湯を行っている。
【００５７】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、図２に示すように、循環状態切換手段１０２が冷房・給湯循環状態に切り換えた場合に、圧縮機２、給湯熱交換器６、第３電動弁Ｄ３（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させている。
これに代えて、この第２実施形態では、循環状態切換手段１０２が、冷房・給湯循環状態として、図６に示す直列用冷媒・給湯循環状態と、図７に示す並列用冷媒・給湯循環状態とに切換自在に構成されている。
【００５８】
ヒートポンプ回路ＨＰは、第１〜第８流路部位Ｐ１〜Ｐ８に加えて、第３流路部位Ｐ３の途中部位と第１流路部位Ｐ１の途中部位とを接続する第９流路部位Ｐ９が備えられている。この第９流路部位Ｐ９は、その途中部位に第８電動弁Ｄ８が備えられ、その一端部が第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６との接続箇所と第１三方弁Ｓ１の配設箇所との間の部位に接続され、且つ、その他端部が第１流路部位Ｐ１において第１電動弁Ｄ１の配設箇所と第８流路部位Ｐ８との接続箇所との間の部位に接続されている。また、第３流路部位Ｐ３には、第９流路部位Ｐ９との接続箇所と第１三方弁Ｓ１の配設箇所との間の部位に第９電動弁Ｄ９が備えられている。
【００５９】
直列用冷媒・給湯循環状態では、図６に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第８電動弁Ｄ８、第４電動弁Ｄ４、第３電動弁Ｄ３、第５電動弁Ｄ５を開状態とするとともに、第４流路部位Ｐ４の冷媒Ｒを第３流路部位Ｐ３において第１熱交換器３側に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、直列用冷媒・給湯循環状態では、給湯熱交換器６と第２熱交換器５とを直列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６、第２熱交換器５、第４電動弁Ｄ４及び第３電動弁Ｄ３の一方又は両者（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させる。
【００６０】
並列用冷媒・給湯循環状態では、図７に示すように、循環状態切換手段１０２が、第１電動弁Ｄ１、第２電動弁Ｄ２、第９電動弁Ｄ９、第４電動弁Ｄ４、第３電動弁Ｄ３、第５電動弁Ｄ５を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６側からの冷媒Ｒと第４流路部位Ｐ４の冷媒Ｒとを合流させて第３流路部位Ｐ３において第１熱交換器３側に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、給湯熱交換器６と第２熱交換器５とを並列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６及び第２熱交換器５の両者、又は、給湯熱交換器６及び第２熱交換器５の夫々に単独、第３電動弁Ｄ３（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させる。
【００６１】
直列用冷媒・給湯循環状態と並列用冷媒・給湯循環状態との間での切換については、循環状態切換手段１０２が、給湯熱交換器６に供給される給湯用水Ｍの給水温度ｔ１、給湯熱交換器６を通過した冷媒Ｒの給湯用熱交出口温度ｔ２、及び、第２熱交換器５に通風される流体（外気）の通風流体温度（外気温度）ｔ３に基づいて、直列用冷媒・給湯循環状態と並列用冷媒・給湯循環状態との間で切換を行うように構成されている。
【００６２】
この第２実施形態では、給湯熱交換器６に供給される給湯用水Ｍの給水温度ｔ１を検出する第１温度センサＴ１、給湯熱交換器６を通過した冷媒Ｒの給湯用熱交出口温度ｔ２を検出する第２温度センサＴ２、第２熱交換器５に通風される流体（外気）の通風流体温度（外気温度）ｔ３を検出する第３温度センサＴ３が備えられている。
循環状態切換手段１０２は、第１温度センサＴ１による給水温度ｔ１が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも低く、且つ、第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３が第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２よりも低い場合に、図６に示すように、直列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。そして、循環状態切換手段１０２は、第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも高い場合にも、図６に示すように、直列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。これにより、給湯熱交換器６、第２熱交換器５の順に直列に冷媒Ｒを供給することで、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱し、更に、第２熱交換器５にて給湯熱交換器６にて放熱した冷媒Ｒが外気を加熱して放熱して、ヒートポンプ回路ＨＰを効率よく作動させている。
【００６３】
また、循環状態切換手段１０２は、第１温度センサＴ１による給水温度ｔ１が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも高く、且つ、第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３が第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２よりも高い場合に、図７に示すように、並列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。そして、循環状態切換手段１０２は、第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも低い場合にも、図７に示すように、並列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。これにより、給湯熱交換器６と第２熱交換器５とに並列に冷媒Ｒを供給することで、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱するとともに、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気を加熱して放熱し、ヒートポンプ回路ＨＰを効率よく作動させている。
【００６４】
〔別実施形態〕
（１）上記第１及び第２実施形態では、冷房運転や暖房運転を行う場合に、貯湯運転も同時に行うようにしているが、貯湯運転は行わずに、冷房運転や暖房運転を単独にて行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備え、冷房と給湯との両者を同時に行うだけでなく、暖房と給湯との両者についても同時に行うことができ、空調と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができる各種のヒートポンプ給湯システムに適応可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１ エンジン
２ 圧縮機
３ 第１熱交換器
４ 膨張弁
５ 第２熱交換器
６ 給湯用熱交換器
７ 排熱熱交換器
１６ 貯湯タンク
１７ 給湯用水循環路（給湯用水循環手段）
１０２ 循環状態切換手段
１０３ 運転制御手段
１０４ モード切換手段
ＨＰ ヒートポンプ回路
Ｃ 排熱回収媒体
Ｍ 給湯用水
Ｒ 冷媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備えているヒートポンプ給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなヒートポンプ給湯システムは、圧縮機を駆動させてヒートポンプ回路にて冷媒を循環させて、冷房運転や暖房運転等の空調運転を行うとともに、給湯熱交換器において冷媒にて給湯に用いる給湯用水を加熱する給湯運転をも行うことができるものである。これにより、ヒートポンプ回路の冷媒という単一の熱源を用いて、省エネルギー化を図りながら、空調と給湯とを行うことができるシステムとなっている。
【０００３】
このようなヒートポンプ給湯システムでは、空調と給湯とが同時に要求される場合があり、このような場合でも、空調と給湯との両者の要求を満たすことが求められている。そこで、従来、第１熱交換器として室内熱交換器が備えられ、第２熱交換器として室外熱交換器が備えられ、冷房運転、暖房運転、及び、給湯運転の単独運転に加えて、冷房運転と給湯運転とを同時に行う冷房・給湯同時運転と、暖房運転と給湯運転とを同時に行う暖房・給湯同時運転とを行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のシステムでは、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を、圧縮機、給湯熱交換器、室外熱交換器を経由させ又は室外熱交換器を経由させず、膨張弁、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房・給湯循環状態と、圧縮機、給湯熱交換器、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能に構成されている。そして、冷房・給湯同時運転では、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換え、暖房・給湯同時運転では、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のシステムでは、暖房と給湯とが同時に要求された場合には、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を、圧縮機、給湯熱交換器、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態に切り換えて、暖房・給湯同時運転を行うことで、暖房と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えようとするものである。しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、暖房・給湯同時運転を行う場合に、暖房負荷を賄えない、或いは、暖房負荷を賄うようにすれば給湯できなくなり、使用者の要求を満たすことができなくなるという問題点があった。
【０００６】
この問題点について説明する。
暖房・給湯運転では、ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換え、圧縮機、給湯熱交換器、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順に直列的に冷媒を循環させる。したがって、給湯熱交換器には常時冷媒が供給されており、室内熱交換器には、給湯熱交換器にて湯水を加熱して温度が低下した冷媒が供給されることになる。したがって、室内熱交換器に供給される冷媒の温度低下により、室内に供給される空気を十分に加熱することができず、要求されている暖房負荷を賄えなくなる。また、特許文献１に記載のシステムでは、暖房・給湯運転において、要求されている給湯負荷に応じて、給湯熱交換器に供給する給湯用水の流量を調整しているので、給湯負荷が大きくなり、給湯熱交換器に供給する給湯用水の流量を増加させると、室内熱交換器に供給される冷媒の温度は更に低下することになり、暖房自体が行えなくなる可能性がある。逆に、暖房負荷を賄うために、給湯熱交換器への給湯用水の供給を停止すると、給湯熱交換器にて給湯用水を加熱できず、給湯を行えなくなる。
【０００７】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、冷房と給湯との両者を同時に行うだけでなく、暖房と給湯との両者についても同時に行うことができ、空調と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができるヒートポンプ給湯システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明に係るヒートポンプ給湯システムの特徴構成は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備えているヒートポンプ給湯システムにおいて、
前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態について、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第１熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第２熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能な循環状態切換手段と、前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記冷房・給湯循環状態に切り換える冷房・給湯同時運転、及び、前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記暖房・給湯循環状態に切り換える暖房・給湯同時運転を実行可能な運転制御手段と、その運転制御手段が前記暖房・給湯同時運転を行う場合に、並列状態に接続された前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器との両者に前記圧縮機からの冷媒を分配させる分配割合を、前記第１熱交換器よりも前記給湯熱交換器に優先して分配させる給湯優先モードと、前記給湯熱交換器よりも前記第１熱交換器に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在なモード切換手段とを備えている点にある。
【０００９】
本特徴構成によれば、運転制御手段が、循環状態切換手段によりヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換えて冷房・給湯同時運転を行うことができる。循環状態切換手段が冷房・給湯循環状態に切り換えると、圧縮機、給湯熱交換器、膨張弁、第１熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器では、冷媒にて給湯用水を加熱できながら、第１熱交換器では、室内に供給する空気を冷媒にて冷却することができる。このようにして、運転制御手段が冷房・給湯同時運転を行うことで、冷房と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができる。
【００１０】
運転制御手段が、循環状態切換手段によりヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換えて暖房・給湯同時運転を行うことができる。循環状態切換手段が暖房・給湯循環状態に切り換えると、給湯熱交換器と第１熱交換器とを並列状態で接続して、圧縮機、給湯熱交換器及び第１熱交換器の両者、膨張弁、第２熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器では、冷媒にて給湯用水を加熱できるとともに、第１熱交換器では、室内に供給する空気を冷媒にて加熱することができる。しかしながら、給湯熱交換器と第１熱交換器とを並列状態で接続しているので、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配されるに当たり、その分配割合によっては、給湯熱交換器において給湯用水を十分加熱できなくなる、又は、第１熱交換器において室内に供給する空気を十分加熱できなくなる。そこで、本特徴構成によれば、運転制御手段が暖房・給湯同時運転を行う場合には、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配させる分配割合を調整して、給湯優先モードと空調優先モードとに切換自在なモード切換手段が備えられている。
【００１１】
給湯優先モードでは、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配させる分配割合を第１熱交換器よりも給湯熱交換器に優先して分配させる分配割合としており、給湯熱交換器において給湯用水を十分加熱して要求されている給湯負荷を賄うことができる。しかも、圧縮機からの冷媒が給湯熱交換器に優先して供給されるものの、残りの冷媒が第１熱交換器に供給されるので、第１熱交換器においてもその残りの冷媒にて室内に供給する空気を加熱して暖房することができる。また、空調優先モードでは、圧縮機からの冷媒を給湯熱交換器と第１熱交換器とに分配させる分配割合を給湯熱交換器よりも第１熱交換器に優先して分配させる分配割合としており、第１熱交換器において室内に供給する空気を十分に加熱して要求されている暖房負荷を賄うことができる。しかも、圧縮機からの冷媒が第１熱交換器に優先して供給されるものの、残りの冷媒が給湯熱交換器に供給されるので、給湯熱交換器においてもその残りの冷媒にて給湯用水を加熱して給湯を行うことができる。
このように、給湯優先モードでは、要求されている給湯負荷を賄うことができながら、暖房も行うことができ、逆に、空調優先モードでは、要求されている暖房負荷を賄うことができながら、給湯も行うことができる。そして、例えば、使用者が暖房と給湯とのどちらを優先させるかを選択することで、その使用者の選択に応じて、モード切換手段が給湯優先モードと空調優先モードとの間で切換を行うことができる。したがって、使用者の要求に応じて、暖房を優先させるか又は給湯を優先させるかを切り換えながら、暖房と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができる。
【００１２】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記給湯優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷よりも小さく設定された制限空調負荷を賄うための給湯優先用分配割合に設定されており、前記空調優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷を賄うための空調優先用分配割合に設定されている点にある。
【００１３】
本特徴構成によれば、給湯優先モードでは、分配割合が給湯優先用分配割合に設定されているので、要求されている給湯負荷を賄うとともに、暖房負荷についても制限空調負荷分を賄うことができる。また、空調優先モードでは、分配割合が空調優先用分配割合に設定されているので、要求されている暖房負荷を賄うとともに、その余剰分にて給湯負荷を賄うように割り当てることができる。このように、給湯優先モードと空調優先モードとの夫々に適した分配割合が設定されており、給湯優先モードと空調優先モードとの夫々において適切な運転を行うことができる。
【００１４】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記圧縮機を駆動させるエンジンと、そのエンジンの排熱にて前記給湯用水を加熱する排熱熱交換器とが備えられている点にある。
【００１５】
本特徴構成によれば、エンジンにて圧縮機を駆動させてヒートポンプ回路にて冷媒を循環させることで、冷房・給湯同時運転や暖房・給湯同時運転等の各種の運転を行うことができる。そして、エンジンにて圧縮機を駆動させる場合に、そのエンジンの排熱にて給湯用水を加熱する排熱熱交換器を備えているので、エンジンの排熱を有効に活用して給湯用水を加熱することができ、省エネ性の向上を図ることができる。
また、暖房・給湯同時運転を行う場合に、モード切換手段が空調優先モードに切り換えると、圧縮機からの冷媒が第１熱交換器に優先して供給されるので、給湯熱交換器において残りの冷媒にて給湯用水を加熱するだけでは要求されている給湯負荷を賄うことができない可能性がある。この場合に、給湯用水を、給湯熱交換器だけでなく、排熱熱交換器においても加熱することができ、暖房・給湯同時運転を行う場合に、モード切換手段が空調優先モードに切り換えても、要求されている給湯負荷を賄うことができる。
【００１６】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記給湯熱交換器を通過した前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給するように構成されている点にある。
【００１７】
本特徴構成によれば、まず、給湯熱交換器において冷媒にて給湯用水を加熱することができ、更に、その加熱された給湯用水を排熱熱交換器においてエンジンの排熱にて加熱することができるので、給湯用水を高温まで加熱することができる。したがって、給湯熱交換器において冷媒にて高温まで給湯用水を加熱しなくてもよいので、凝縮圧力が高くなり圧縮機の駆動力が大きくなるという問題を生じることなく、給湯用水を高温まで加熱することができ、高温の給湯用水が要求されている場合でも、その要求に適切に応えることができる。
【００１８】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、貯湯タンクに貯留されている前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給し、前記排熱熱交換器を通過した前記給湯用水を前記貯湯タンクに戻す給湯用水循環手段を備え、前記運転制御手段は、給湯の要求が無くて前記エンジンにて前記圧縮機を駆動させる場合に、前記給湯用水循環手段を作動させて前記排熱熱交換器にて加熱された前記給湯用水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を行うように構成されている点にある。
【００１９】
本特徴構成によれば、空調運転のみを行う場合等、給湯の要求が無くてエンジンにて圧縮機を駆動させる場合に、運転制御手段が、給湯用水循環手段を作動させて排熱熱交換器にて加熱された給湯用水を貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を行うことができる。これにより、空調運転のみを行う場合には、エンジンの排熱を単に放熱させるのではなく、エンジンの排熱を貯湯タンクに蓄熱しておくことができるので、例えば、給湯が要求された場合等に、貯湯タンクに蓄熱している熱を用いることができ、省エネ性の向上を図ることができる。
【００２０】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの更なる特徴構成は、前記循環状態切換手段は、前記冷房・給湯循環状態として、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを直列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記第２熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる直列用冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第２熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる並列用冷房・給湯循環状態とに切換自在に構成されている点にある。
【００２１】
本特徴構成によれば、循環状態切換手段が直列用冷房・給湯循環状態に切り換えた場合に、給湯熱交換器と第２熱交換器とを直列状態で接続して、圧縮機、給湯熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、第１熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器だけでなく、第２熱交換器にも冷媒を供給させて第２熱交換器において冷媒から熱を放熱させることで、ヒートポンプ回路を効率よく作動させることができる。また、循環状態切換手段が並列用冷房・給湯循環状態に切り換えた場合に、給湯熱交換器と第２熱交換器とを並列状態で接続して、圧縮機、給湯熱交換器及び第２熱交換器の両者、膨張弁、第１熱交換器の順に冷媒を循環させるので、給湯熱交換器だけでなく、第２熱交換器にも冷媒を供給させて第２熱交換器において冷媒から熱を放熱させることで、ヒートポンプ回路を効率よく作動させることができる。
そして、循環状態切換手段は、例えば、給湯熱交換器に供給される給湯用水の給水温度、給湯熱交換器を通過した冷媒の給湯用熱交出口温度、及び、第２熱交換器に通風される流体の通風流体温度に基づいて、直列用冷房・給湯循環状態と並列用冷房・給湯循環状態との間で切換を行うことができる。したがって、給湯熱交換器だけでなく、第２熱交換器にも冷媒を供給させる場合に、給水温度、給湯用熱交出口温度、及び、通風流体温度等の温度条件に基づいて、直列用冷房・給湯循環状態と並列用冷房・給湯循環状態との間で切り換えることで、給湯熱交換器及び第２熱交換器における冷媒からの放熱を適切に行うことができ、ヒートポンプ回路を効率よく作動させることを適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける冷房・貯湯同時運転での状態を示す図
【図２】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける冷房・給湯同時運転での状態を示す図
【図３】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける暖房・貯湯同時運転での状態を示す図
【図４】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける暖房・給湯同時運転での状態を示す図
【図５】第１実施形態のヒートポンプ給湯システムにおける給湯運転での状態を示す図
【図６】第２実施形態のヒートポンプ給湯システムにおいて直列用冷房・給湯循環状態に切り換えた状態を示す図
【図７】第２実施形態のヒートポンプ給湯システムにおいて並列用冷房・給湯循環状態に切り換えた状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るヒートポンプ給湯システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
まず、図１〜図５は、ヒートポンプ給湯システム１００の概略構成を示す図であり、冷媒Ｒ、排熱回収媒体Ｃ、給湯用水Ｍの通流する部位が異なっている。図１〜図５では、冷媒Ｒ、排熱回収媒体Ｃ、給湯用水Ｍの通流する部位を太線にて示しており、電動弁Ｄ１〜Ｄ７及び三方弁Ｓ１〜Ｓ５について、閉状態のものを黒塗りで示しており、開状態のものを白塗りで示している。
【００２４】
第１実施形態におけるヒートポンプ給湯システム１００は、図１〜図５に示すように、圧縮機２を駆動するエンジン１と、圧縮機２、第１熱交換器３、膨張弁４、第２熱交換器５、及び、給湯用水Ｍを加熱する給湯熱交換器６から構成されるヒートポンプ回路ＨＰとを備えている。これにより、ヒートポンプ給湯システム１００は、エンジン１により圧縮機２を駆動させてヒートポンプ回路ＨＰにて冷媒Ｒを循環させ、冷房運転や暖房運転の空調運転を行うとともに、給湯熱交換器６において冷媒Ｒにて給湯に用いる給湯用水Ｍを加熱する給湯運転を行うように構成されている。また、ヒートポンプ給湯システム１００は、エンジン１の排熱を回収した排熱回収媒体Ｃ（例えば、エンジン冷却水）にて給湯用水Ｍを加熱する排熱熱交換器７を備えており、ヒートポンプ回路ＨＰの冷媒Ｒだけでなく、エンジン１の排熱によっても、給湯用水Ｍを加熱できるように構成されている。
【００２５】
第１熱交換器３は、室内機に備えられた室内熱交換器にて構成されており、図外の室内ファンにて通風される空気と冷媒Ｒとを熱交換させるようにしている。第２熱交換器５は、室外機に備えられた室外熱交換器にて構成されており、図外の室外ファンにて通風される外気と冷媒Ｒとを熱交換させるようにしている。図示のものでは、第２熱交換器５として、第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとの２つの室外熱交換器を備えた例を示しており、第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとが並列状態で備えられている。
【００２６】
ヒートポンプ回路ＨＰは、冷媒Ｒを通流させる複数の流路部位Ｐ１〜Ｐ８を備えて構成されている。流路部位としては、圧縮機２の吐出側と第２熱交換器５とを接続する第１流路部位Ｐ１と、その第１流路部位Ｐ１の途中部位と給湯熱交換器６とを接続する第２流路部位Ｐ２と、給湯熱交換器６と第１熱交換器３とを接続する第３流路部位Ｐ３と、その第３流路部位Ｐ３の途中部位と第２熱交換器５とを接続する第４流路部位Ｐ４と、第１熱交換器３と圧縮機２の流入側とを接続する第５流路部位Ｐ５と、その第５流路部位Ｐ５の途中部位と第１流路部位Ｐ１の途中部位とを接続する第６流路部位Ｐ６と、第２熱交換器５と第５流路部位Ｐ５の途中部位とを接続する第７流路部位Ｐ７とが備えられている。また、第１室外熱交換器５ａ及び第２室外熱交換器５ｂに冷媒Ｒを通流させるために、第１室外熱交換器５ａ側に冷媒Ｒを通流させるための第１並列流路部位Ｐ８ａと第２室外熱交換器５ｂ側に冷媒Ｒを通流させるための第２並列流路部位Ｐ８ｂとに並列状態に接続された第８流路部位Ｐ８が備えられており、この第８流路部位Ｐ８により第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとが並列状態で接続されている。
【００２７】
第１流路部位Ｐ１は、その途中部位に第１電動弁Ｄ１が備えられており、冷媒Ｒの通流方向の下流側端部が、第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとを並列状態で接続する第８流路部位Ｐ８に接続されている。第２流路部位Ｐ２は、その一端部が第１流路部位Ｐ１において圧縮機２との接続箇所と第１電動弁Ｄ１の配設箇所との間の部位に接続されており、その途中部位に第２電動弁Ｄ２が備えられている。第３流路部位Ｐ３の途中部位には、第３電動弁Ｄ３が備えられている。第４流路部位Ｐ４は、その一端部が第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６との接続箇所と第３電動弁Ｄ３の配設箇所との間の部位に接続されており、その第３流路部位Ｐ３と第４流路部位Ｐ４との接続箇所には第１三方弁Ｓ１が備えられている。第４流路部位Ｐ４は、その途中部位に第４電動弁Ｄ４が備えられており、その他端部が第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとを並列状態で接続する第８流路部位Ｐ８に接続されている。第５流路部位Ｐ５の途中部位には、第５電動弁Ｄ５が備えられ、第６流路部位Ｐ６の途中部位にも、第６電動弁Ｄ６が備えられている。第６流路部位Ｐ６は、その一端部が第５流路部位Ｐ５において第１熱交換器３との接続箇所と第５電動弁Ｄ５の配設箇所との間の部位に接続され、且つ、その他端部が第１流路部位Ｐ１において圧縮機２との接続箇所と第１電動弁Ｄ１の配設箇所との間の部位に接続されている。第７流路部位Ｐ７の途中部位には、第７電動弁Ｄ７が備えられている。第７流路部位Ｐ７は、その一端部が第１室外熱交換器５ａと第２室外熱交換器５ｂとを並列状態で接続する第８流路部位Ｐ８に接続され、且つ、その他端部が第５流路部位Ｐ５において圧縮機２との接続箇所と第５電動弁Ｄ５の配設箇所との間の部位に接続されている。
【００２８】
ヒートポンプ給湯システム１００は、ヒートポンプ回路ＨＰに加え、エンジン１の排熱を回収した排熱回収媒体Ｃ（例えば、エンジン冷却水）を排熱熱交換器７に供給自在な排熱回路９を備えている。排熱回路９は、エンジン１の排熱を回収した排熱回収媒体Ｃを排熱熱交換器７に供給する排熱往き路１０と、排熱熱交換器７を通過した排熱回収媒体Ｃをエンジン１に戻す排熱戻り路１１と、エンジン１からの排熱往き路１０の排熱回収媒体Ｃを排熱熱交換器７をバイパスして排熱戻り路１１に供給する排熱バイパス路１２とを備えている。また、排熱回路９は、排熱回収媒体Ｃが高温になり過ぎた場合に、図外の室外ファンにて通風される外気に放熱して排熱回収媒体Ｃの温度を低下させるために、排熱用放熱器８を備えている。この排熱放熱器８は、排熱流路１３にて排熱戻り路１１に対して並列状態で備えられている。
排熱往き路１０と排熱バイパス路１２との接続箇所に第２三方弁Ｓ２が備えられ、排熱戻り路１１と排熱流路１３の上流側端部との接続箇所に第３三方弁Ｓ３が備えられている。排熱戻り路１１において排熱バイパス路１２との接続箇所とエンジン１との接続箇所との間の部位に、排熱回路９にて排熱回収媒体Ｃを循環させる排熱循環ポンプ１４が備えられている。
【００２９】
ヒートポンプ給湯システム１００は、ヒートポンプ回路ＨＰ及び排熱回路９に加え、給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給自在な給湯用水回路１５を備えている。給湯用水回路１５は、貯湯タンク１６に貯留されている給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給し、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを貯湯タンク１６に戻す給湯用水循環路１７（給湯用水循環手段に相当する）と、貯湯タンク１６に給水する給水路１８と、貯湯タンク１６に貯留されている給湯用水Ｍ及び排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを給湯栓等の給湯利用箇所に給湯する給湯路１９とを備えて構成されている。
【００３０】
貯湯タンク１６は、例えば、密閉型のタンクにて構成されており、温度が高い水（温水）は上方側に且つ温度が低い水は下方側に温度成層を形成する状態で給湯用水Ｍを貯留自在に構成されている。給湯用水循環路１７の一端部は、貯湯タンク１６の下部に接続されており、貯湯タンク１６の下部から取り出した給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給自在に構成されている。また、給湯用水循環路１７の他端部は、貯湯タンク１６の上部に接続されており、給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７にて加熱された給湯用水を貯湯タンク１６の上部に戻すように構成されている。給湯用水循環路１７には、給湯用水循環ポンプ２０が備えられ、この給湯用水循環ポンプ２０を作動させることで、貯湯タンク１６の給湯用水Ｍを給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７に供給し、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを貯湯タンク１６に戻すようにしている。給湯用水循環路１７には、貯湯タンク１６からの給湯用水Ｍを給湯熱交換器６をバイパスして排熱熱交換器７に供給する給湯用水バイパス路２３が接続されており、その給湯用水循環路１７と給湯用水バイパス路２３との接続箇所に第４三方弁Ｓ４が備えられている。
【００３１】
給水路１８は、給湯用水循環路１７において貯湯タンク１６の下部との接続箇所と給湯熱交換器６との接続箇所との間の部位に接続されており、給湯用水循環路１７の一部を通して貯湯タンク１６の下部に給水自在に構成されている。給湯路１９は、給湯用水循環路１７において排熱熱交換器７との接続箇所と貯湯タンク１６の上部との接続箇所との間の部位に接続されており、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍ又は貯湯タンク１６の上部から取り出した給湯用水Ｍを給湯利用箇所に給湯自在に構成されている。給湯用水循環路１７と給湯路１９との接続箇所に第５三方弁Ｓ５が備えられており、この第５三方弁Ｓ５によって、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを給湯路１９に供給する状態と貯湯タンク１６に貯留されている給湯用水Ｍを取り出して給湯路１９に供給する状態とに切換自在に構成されている。また、給湯路１９には、給湯路１９の給湯用水Ｍを加熱して給湯利用箇所に給湯自在とする補助加熱器２１が備えられ、その補助加熱器２１よりも給湯用水Ｍの通流方向の下流側部位に、給湯路１９の給湯用水Ｍに給水路１８の給湯用水Ｍを混合させる混合流路２２が接続されている。この混合流路２２には、給湯路１９の給湯用水Ｍに対して、給水路１８の給湯用水Ｍを混合させる混合量を調整自在な混合量調整弁２４が備えられている。
【００３２】
ヒートポンプ給湯システム１００の運転を制御する制御装置１０１が備えられており、この制御装置１０１が、エンジン１の運転、補助加熱器２１の運転、排熱循環ポンプ１４の作動、給湯用水循環ポンプ２０の作動、第１〜第５電動弁Ｄ１〜Ｄ５の作動、及び、第１〜第５三方弁Ｓ１〜Ｓ５の作動を制御することで、ヒートポンプ給湯システム１００の運転を制御している。
【００３３】
制御装置１０１には、ヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を切換自在な循環状態切換手段１０２と、その循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を切り換えて各種の運転を行う運転制御手段１０３と、その運転制御手段１０３が暖房・給湯同時運転を行う場合に、給湯優先モードと空調優先モードとに切換自在なモード切換手段１０４とが備えられている。
【００３４】
循環状態切換手段１０２は、第１〜第５電動弁Ｄ１〜Ｄ５の作動、及び、第１〜第５三方弁Ｓ１〜Ｓ５の作動を制御することで、ヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態について、冷房・給湯循環状態と暖房循環状態と暖房・給湯循環状態と給湯循環状態とに切換自在に構成されている。
【００３５】
冷房・給湯循環状態では、図１及び図２に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第３電動弁Ｄ３、及び、第５電動弁Ｄ５を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３の冷媒Ｒをそのまま第３流路部位Ｐ３にて第１熱交換器３に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、冷房・給湯循環状態では、圧縮機２、給湯熱交換器６、第３電動弁Ｄ３（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３６】
暖房循環状態では、図３に示すように、循環状態切換手段１０２が、第６電動弁Ｄ６、第３電動弁Ｄ３、第４電動弁Ｄ４、第７電動弁Ｄ７を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において第１熱交換器３側からの冷媒Ｒを第４流路部位Ｐ４に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、暖房循環状態では、圧縮機２、第１熱交換器３、第４電動弁Ｄ４（膨張弁４に相当する）、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３７】
暖房・給湯循環状態では、図４に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第６電動弁Ｄ６、第３電動弁Ｄ３、第４電動弁Ｄ４、第７電動弁Ｄ７を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６側からの冷媒Ｒと第１熱交換器３側からの冷媒Ｒとを合流させて第４流路部位Ｐ４に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、暖房・給湯循環状態では、給湯熱交換器６と第１熱交換器３とを並列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６及び第１熱交換器３の両者、第４電動弁Ｄ４（膨張弁４に相当する）、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３８】
給湯循環状態では、図５に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第４電動弁Ｄ４、第７電動弁Ｄ７を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６側からの冷媒Ｒを第４流路部位Ｐ４に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、給湯循環状態では、圧縮機２、給湯熱交換器６、第４電動弁Ｄ４（膨張弁４に相当する）、第２熱交換器５の順に冷媒Ｒを循環させている。
【００３９】
運転制御手段１０３は、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を切り換えるとともに、エンジン１の運転、第２〜第５三方弁Ｓ２〜Ｓ５の作動、排熱循環ポンプ１４の作動、及び、給湯用水循環ポンプ２０の作動を制御することで、冷房運転、暖房運転、給湯運転、貯湯運転等の各種の運転を行うように構成されている。そして、冷房運転又は暖房運転の空調運転の要求については、例えば、使用者が空調用リモコンを操作することで要求されており、給湯運転の要求については、例えば、給湯利用箇所の給湯栓が使用者により開操作される、或いは、使用者がリモコンを操作することで要求されている。また、運転制御手段１０３は、冷房運転のみ又は暖房運転のみを行う場合等、給湯の要求が無くてエンジン１にて圧縮機２を駆動させる場合に、貯湯運転を行うように構成されている。
【００４０】
このようにして、運転制御手段１０３は、使用者の要求に応じて、冷房運転と貯湯運転とを同時に行う冷房・貯湯同時運転と、冷房運転と給湯運転とを同時に行う冷房・給湯同時運転と、暖房運転と貯湯運転とを同時に行う暖房・貯湯同時運転と、暖房運転と給湯運転とを同時に行う暖房・給湯同時運転と、単独での給湯運転との各種の運転を行うように構成されている。
【００４１】
以下、各運転での動作について説明する。
（冷房・貯湯同時運転）
冷房・貯湯同時運転では、図１に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、貯湯タンク１６の下部から取り出した給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて貯湯タンク１６の上部に戻すように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４２】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気から吸熱して冷却し、その冷却された空気を室内に供給して冷房を行っている。給湯用水回路１５では、貯湯タンク１６の下部から取り出された給湯用水Ｍが、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、貯湯タンク１６の上部に戻している。貯湯タンク１６に高温の給湯用水Ｍ（例えば、６０℃の温水）を貯湯している。このようにして、室内の冷房と貯湯タンク１６への貯湯との両者を同時に行っている。
【００４３】
（冷房・給湯同時運転）
冷房・給湯同時運転では、図２に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を冷房・給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて給湯路１９に供給するように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４４】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気から吸熱して冷却し、その冷却された空気を室内に供給して冷房を行っている。給湯用水回路１５では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍが、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、給湯路１９に供給される。そして、給湯路１９の給湯用水Ｍは、混合流路２２からの給湯用水Ｍと混合されて給湯設定温度に調整されて給湯利用箇所に給湯される。ここで、給湯設定温度については、リモコンにて使用者が設定自在に構成されており、給湯設定温度への調整については、例えば、運転制御手段１０３が、図外の温度センサや流量センサ等の検出情報に基づいて、混合量調整弁２４の開度を制御することで、混合流路２２からの給湯用水Ｍが混合された給湯用水Ｍの温度が給湯設定温度になるように、混合流路２２からの給湯用水Ｍの混合量を調整するようにしている。ちなみに、要求されている給湯設定温度が高い場合等、要求されている給湯負荷を賄うことができない場合には、運転制御手段１０３が、補助加熱器２１を運転させることで、要求されている給湯負荷を賄うようにしている。
このようにして、室内の冷房と給湯利用箇所への給湯との両者を同時に行っている。また、冷房・給湯同時運転では、運転制御手段１０３が、給湯用水回路１５について第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えることで、例えば、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍと貯湯タンク１６に貯湯されている高温の給湯用水Ｍとを混合させて給湯路１９に供給することもできる。
【００４５】
（暖房・貯湯同時運転）
暖房・貯湯同時運転では、図３に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を暖房循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、貯湯タンク１６の下部から取り出した給湯用水Ｍを排熱熱交換器７に供給して、排熱熱交換器７を通過した給湯用水Ｍを貯湯タンク１６の上部に戻すように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４６】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気を加熱して放熱され、その加熱された空気を室内に供給して暖房を行い、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気から吸熱している。給湯用水回路１５では、貯湯タンク１６の下部から取り出された給湯用水Ｍが、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され貯湯タンク１６の上部に戻されて、貯湯タンク１６への高温の給湯用水Ｍ（例えば、６０℃の温水）の貯湯を行っている。このようにして、室内の暖房と貯湯タンク１６への貯湯との両者を同時に行っている。
【００４７】
（暖房・給湯同時運転）
暖房・給湯同時運転では、図４に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を暖房・給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて給湯路１９に供給するように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００４８】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、第１熱交換器３にて冷媒Ｒが図外の室内ファンにて通風される空気を加熱して放熱され、その加熱された空気を室内に供給して暖房を行うとともに、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気から吸熱している。給湯用水回路１５では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍは、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、給湯路１９に供給される。そして、上述の冷房・給湯同時運転と同様に、給湯路１９の給湯用水Ｍは、混合流路２２からの給湯用水Ｍと混合されて給湯設定温度に調整されて給湯利用箇所に給湯される。したがって、室内の暖房と給湯利用箇所への給湯との両者を同時に行うことができる。
【００４９】
この暖房・給湯同時運転では、室内の暖房と給湯利用箇所への給湯とを同時に行うのであるが、要求されている暖房負荷が大きい等の状況によっては、その暖房負荷を賄うことができなくなる、或いは、その暖房負荷を賄うようにすれば給湯できなくなり、使用者の要求を応えることができなくなる可能性がある。
そこで、本実施形態では、モード切換手段１０４が、給湯優先モードと空調優先モードとに切換自在に構成されている。給湯優先モードに切り換えるか、或いは、空調優先モードに切り換えるかについては、例えば、リモコン等にモード切換スイッチを備え、使用者がそのモード切換スイッチを操作することで、給湯優先モードに切り換えるか、或いは、空調優先モードに切り換えるかを選択できるように構成されている。
【００５０】
暖房・給湯同時運転では、循環状態切換手段１０２にて暖房・給湯循環状態に切り換えており、圧縮機２からの冷媒Ｒを、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６とに分配供給することで、暖房と給湯とを同時に行うようにしている。そこで、モード切換手段１０４は、第２電動弁Ｄ２及び第６電動弁Ｄ６の開度を制御することで、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合を、第１熱交換器３よりも給湯熱交換器６に優先して分配させる給湯優先モードと、給湯熱交換器６よりも第１熱交換器３に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在に構成されている。
【００５１】
給湯優先モードでは、モード切換手段１０４が、第６電動弁Ｄ６の開度を第２電動弁Ｄ２の開度よりも開き側に制御して、圧縮機２からの冷媒Ｒを第１熱交換器３よりも給湯熱交換器６に優先して供給している。この給湯優先モードでは、その分配割合について、第１熱交換器３にて取得される熱出力により要求されている空調負荷よりも小さく設定された制限空調負荷（例えば、要求されている空調負荷よりも１０〜３０％ダウンさせた空調負荷）を賄うための給湯優先用分配割合に設定されている。ここで、要求されている空調負荷については、現在の室内温度と冷房設定温度との温度差等に基づいて求められる。これにより、給湯優先モードでは、モード切換手段１０４が、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合が給湯優先用分配割合になるように、第２電動弁Ｄ２及び第６電動弁Ｄ６の開度を制御している。給湯優先モードでは、要求されている給湯負荷を適切に賄うことができる給湯を行うことができながら、残りの冷媒Ｒにて室内に供給する空気を加熱して、要求されている暖房負荷よりも小さいものの、制限空調負荷を賄うことができる暖房を行うことができる。
【００５２】
空調優先モードでは、モード切換手段１０４が、第２電動弁Ｄ２の開度を第６電動弁Ｄ６の開度よりも開き側に制御して、圧縮機２からの冷媒Ｒを給湯熱交換器６よりも第１熱交換器３に優先して供給している。この空調優先モードでは、その分配割合について、第１熱交換器３にて取得される熱出力により要求されている空調負荷を賄うための空調優先用分配割合に設定されている。これにより、空調優先モードでは、モード切換手段１０４が、並列状態に接続された第１熱交換器３と給湯熱交換器６との両者に圧縮機２からの冷媒Ｒを分配させる分配割合が空調優先用分配割合になるように、第２電動弁Ｄ２及び第６電動弁Ｄ６の開度を制御している。空調優先モードでは、要求されている暖房負荷を適切に賄うことができる暖房を行うことができながら、残りの冷媒Ｒにて給湯用水Ｍを加熱して給湯することができる。
【００５３】
本実施形態では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍが、給湯熱交換器６だけでなく、排熱熱交換器７においても加熱されて給湯路１９に供給されるので、空調優先モードに切り換えた場合でも、給湯利用箇所に給湯設定温度の給湯用水Ｍを給湯することができ、要求されている給湯負荷を賄うことができる給湯を行うことができる。また、要求されている給湯設定温度が高い場合等、要求されている給湯負荷が大きくて給湯熱交換器６及び排熱熱交換器７にて加熱するだけでは要求されている給湯負荷を賄うことができない場合でも、運転制御手段１０３が、補助加熱器２１を運転させることで、要求されている給湯負荷を賄うようにしている。
【００５４】
給湯優先モード及び空調優先モードにおける分配割合については、一定の分配割合とする、或いは、変更設定できるように構成することができる。分配割合を変更設定する場合には、例えば、使用者の要求に応じて変更設定することもできる。
【００５５】
（給湯運転）
給湯運転では、図５に示すように、ヒートポンプ回路ＨＰについて、運転制御手段１０３が、エンジン１を運転させるとともに、循環状態切換手段１０２にてヒートポンプ回路ＨＰにおける冷媒Ｒの循環状態を給湯循環状態に切り換えている。排熱回路９については、運転制御手段１０３が、エンジン１、排熱熱交換器７の順に排熱回収媒体Ｃが循環するように、第２三方弁Ｓ２及び第３三方弁Ｓ３の状態を切り換えて排熱循環ポンプ１４を作動させている。給湯用水回路１５については、運転制御手段１０３が、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍを、給湯熱交換器６、排熱熱交換器７の順に通過させて給湯路１９に供給するように、第４三方弁Ｓ４及び第５三方弁Ｓ５の状態を切り換えて給湯用水循環ポンプ２０を作動させている。
【００５６】
ヒートポンプ回路ＨＰでは、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱され、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気から吸熱している。給湯用水回路１５では、給水路１８にて給水される給湯用水Ｍが、まず、給湯熱交換器６に供給されて冷媒Ｒにて加熱され、更に、排熱熱交換器７に供給されて排熱回収媒体Ｃにて加熱され、給湯路１９に供給される。そして、上述の冷房・給湯同時運転と同様に、給湯路１９の給湯用水Ｍは、混合流路２２からの給湯用水Ｍと混合されて給湯設定温度に調整されて給湯利用箇所に給湯される。このようにして、給湯利用箇所への給湯を行っている。
【００５７】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、図２に示すように、循環状態切換手段１０２が冷房・給湯循環状態に切り換えた場合に、圧縮機２、給湯熱交換器６、第３電動弁Ｄ３（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させている。
これに代えて、この第２実施形態では、循環状態切換手段１０２が、冷房・給湯循環状態として、図６に示す直列用冷媒・給湯循環状態と、図７に示す並列用冷媒・給湯循環状態とに切換自在に構成されている。
【００５８】
ヒートポンプ回路ＨＰは、第１〜第８流路部位Ｐ１〜Ｐ８に加えて、第３流路部位Ｐ３の途中部位と第１流路部位Ｐ１の途中部位とを接続する第９流路部位Ｐ９が備えられている。この第９流路部位Ｐ９は、その途中部位に第８電動弁Ｄ８が備えられ、その一端部が第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６との接続箇所と第１三方弁Ｓ１の配設箇所との間の部位に接続され、且つ、その他端部が第１流路部位Ｐ１において第１電動弁Ｄ１の配設箇所と第８流路部位Ｐ８との接続箇所との間の部位に接続されている。また、第３流路部位Ｐ３には、第９流路部位Ｐ９との接続箇所と第１三方弁Ｓ１の配設箇所との間の部位に第９電動弁Ｄ９が備えられている。
【００５９】
直列用冷媒・給湯循環状態では、図６に示すように、循環状態切換手段１０２が、第２電動弁Ｄ２、第８電動弁Ｄ８、第４電動弁Ｄ４、第３電動弁Ｄ３、第５電動弁Ｄ５を開状態とするとともに、第４流路部位Ｐ４の冷媒Ｒを第３流路部位Ｐ３において第１熱交換器３側に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、直列用冷媒・給湯循環状態では、給湯熱交換器６と第２熱交換器５とを直列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６、第２熱交換器５、第４電動弁Ｄ４及び第３電動弁Ｄ３の一方又は両者（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させる。
【００６０】
並列用冷媒・給湯循環状態では、図７に示すように、循環状態切換手段１０２が、第１電動弁Ｄ１、第２電動弁Ｄ２、第９電動弁Ｄ９、第４電動弁Ｄ４、第３電動弁Ｄ３、第５電動弁Ｄ５を開状態とするとともに、第３流路部位Ｐ３において給湯熱交換器６側からの冷媒Ｒと第４流路部位Ｐ４の冷媒Ｒとを合流させて第３流路部位Ｐ３において第１熱交換器３側に供給する状態に第１三方弁Ｓ１を切り換えている。これにより、給湯熱交換器６と第２熱交換器５とを並列状態で接続して、圧縮機２、給湯熱交換器６及び第２熱交換器５の両者、又は、給湯熱交換器６及び第２熱交換器５の夫々に単独、第３電動弁Ｄ３（膨張弁４に相当する）、第１熱交換器３の順に冷媒Ｒを循環させる。
【００６１】
直列用冷媒・給湯循環状態と並列用冷媒・給湯循環状態との間での切換については、循環状態切換手段１０２が、給湯熱交換器６に供給される給湯用水Ｍの給水温度ｔ１、給湯熱交換器６を通過した冷媒Ｒの給湯用熱交出口温度ｔ２、及び、第２熱交換器５に通風される流体（外気）の通風流体温度（外気温度）ｔ３に基づいて、直列用冷媒・給湯循環状態と並列用冷媒・給湯循環状態との間で切換を行うように構成されている。
【００６２】
この第２実施形態では、給湯熱交換器６に供給される給湯用水Ｍの給水温度ｔ１を検出する第１温度センサＴ１、給湯熱交換器６を通過した冷媒Ｒの給湯用熱交出口温度ｔ２を検出する第２温度センサＴ２、第２熱交換器５に通風される流体（外気）の通風流体温度（外気温度）ｔ３を検出する第３温度センサＴ３が備えられている。
循環状態切換手段１０２は、第１温度センサＴ１による給水温度ｔ１が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも低く、且つ、第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３が第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２よりも低い場合に、図６に示すように、直列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。そして、循環状態切換手段１０２は、第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも高い場合にも、図６に示すように、直列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。これにより、給湯熱交換器６、第２熱交換器５の順に直列に冷媒Ｒを供給することで、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱し、更に、第２熱交換器５にて給湯熱交換器６にて放熱した冷媒Ｒが外気を加熱して放熱して、ヒートポンプ回路ＨＰを効率よく作動させている。
【００６３】
また、循環状態切換手段１０２は、第１温度センサＴ１による給水温度ｔ１が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも高く、且つ、第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３が第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２よりも高い場合に、図７に示すように、並列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。そして、循環状態切換手段１０２は、第２温度センサＴ２による給湯用熱交出口温度ｔ２が第３温度センサＴ３による外気温度ｔ３よりも低い場合にも、図７に示すように、並列用冷媒・給湯循環状態に切り換えている。これにより、給湯熱交換器６と第２熱交換器５とに並列に冷媒Ｒを供給することで、給湯熱交換器６にて冷媒Ｒが給湯用水Ｍを加熱して放熱するとともに、第２熱交換器５にて冷媒Ｒが外気を加熱して放熱し、ヒートポンプ回路ＨＰを効率よく作動させている。
【００６４】
〔別実施形態〕
（１）上記第１及び第２実施形態では、冷房運転や暖房運転を行う場合に、貯湯運転も同時に行うようにしているが、貯湯運転は行わずに、冷房運転や暖房運転を単独にて行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備え、冷房と給湯との両者を同時に行うだけでなく、暖房と給湯との両者についても同時に行うことができ、空調と給湯との両者を同時に行いたいという使用者の要求に応えることができる各種のヒートポンプ給湯システムに適応可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１ エンジン
２ 圧縮機
３ 第１熱交換器
４ 膨張弁
５ 第２熱交換器
６ 給湯用熱交換器
７ 排熱熱交換器
１６ 貯湯タンク
１７ 給湯用水循環路（給湯用水循環手段）
１０２ 循環状態切換手段
１０３ 運転制御手段
１０４ モード切換手段
ＨＰ ヒートポンプ回路
Ｃ 排熱回収媒体
Ｍ 給湯用水
Ｒ 冷媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備えているヒートポンプ給湯システムであって、
前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態について、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第１熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第２熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能な循環状態切換手段と、
前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記冷房・給湯循環状態に切り換える冷房・給湯同時運転、及び、前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記暖房・給湯循環状態に切り換える暖房・給湯同時運転を実行可能な運転制御手段と、
その運転制御手段が前記暖房・給湯同時運転を行う場合に、並列状態に接続された前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器との両者に前記圧縮機からの冷媒を分配させる分配割合を、前記第１熱交換器よりも前記給湯熱交換器に優先して分配させる給湯優先モードと、前記給湯熱交換器よりも前記第１熱交換器に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在なモード切換手段とを備えているヒートポンプ給湯システム。
【請求項２】
前記給湯優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷よりも小さく設定された制限空調負荷を賄うための給湯優先用分配割合に設定されており、前記空調優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷を賄うための空調優先用分配割合に設定されている請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項３】
前記圧縮機を駆動させるエンジンと、そのエンジンの排熱にて前記給湯用水を加熱する排熱熱交換器とが備えられている請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項４】
前記給湯熱交換器を通過した前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給するように構成されている請求項３に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項５】
貯湯タンクに貯留されている前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給し、前記排熱熱交換器を通過した前記給湯用水を前記貯湯タンクに戻す給湯用水循環手段を備え、前記運転制御手段は、給湯の要求が無くて前記エンジンにて前記圧縮機を駆動させる場合に、前記給湯用水循環手段を作動させて前記排熱熱交換器にて加熱された前記給湯用水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を行うように構成されている請求項３又は４に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項６】
前記循環状態切換手段は、前記冷房・給湯循環状態として、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを直列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記第２熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる直列用冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第２熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる並列用冷房・給湯循環状態とに切換自在に構成されている請求項１〜５の何れか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項１】
圧縮機、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器、及び、給湯用水を加熱する給湯熱交換器から構成されるヒートポンプ回路を備えているヒートポンプ給湯システムであって、
前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態について、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第１熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第２熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房・給湯循環状態とに切換可能な循環状態切換手段と、
前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記冷房・給湯循環状態に切り換える冷房・給湯同時運転、及び、前記ヒートポンプ回路における冷媒の循環状態を前記循環状態切換手段により前記暖房・給湯循環状態に切り換える暖房・給湯同時運転を実行可能な運転制御手段と、
その運転制御手段が前記暖房・給湯同時運転を行う場合に、並列状態に接続された前記給湯熱交換器と前記第１熱交換器との両者に前記圧縮機からの冷媒を分配させる分配割合を、前記第１熱交換器よりも前記給湯熱交換器に優先して分配させる給湯優先モードと、前記給湯熱交換器よりも前記第１熱交換器に優先して分配させる空調優先モードとに切換自在なモード切換手段とを備えているヒートポンプ給湯システム。
【請求項２】
前記給湯優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷よりも小さく設定された制限空調負荷を賄うための給湯優先用分配割合に設定されており、前記空調優先モードでは、前記分配割合が、前記第１熱交換器にて取得される熱出力により要求されている空調負荷を賄うための空調優先用分配割合に設定されている請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項３】
前記圧縮機を駆動させるエンジンと、そのエンジンの排熱にて前記給湯用水を加熱する排熱熱交換器とが備えられている請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項４】
前記給湯熱交換器を通過した前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給するように構成されている請求項３に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項５】
貯湯タンクに貯留されている前記給湯用水を前記排熱熱交換器に供給し、前記排熱熱交換器を通過した前記給湯用水を前記貯湯タンクに戻す給湯用水循環手段を備え、前記運転制御手段は、給湯の要求が無くて前記エンジンにて前記圧縮機を駆動させる場合に、前記給湯用水循環手段を作動させて前記排熱熱交換器にて加熱された前記給湯用水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を行うように構成されている請求項３又は４に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項６】
前記循環状態切換手段は、前記冷房・給湯循環状態として、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを直列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器、前記第２熱交換器、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる直列用冷房・給湯循環状態と、前記給湯熱交換器と前記第２熱交換器とを並列状態で接続して、前記圧縮機、前記給湯熱交換器及び前記第２熱交換器の両者、前記膨張弁、前記第１熱交換器の順に冷媒を循環させる並列用冷房・給湯循環状態とに切換自在に構成されている請求項１〜５の何れか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３２８８３（Ｐ２０１３−３２８８３Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９４７３（Ｐ２０１１−１６９４７３）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
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