JP2013190186A - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機からの放熱を水の加熱に利用する水熱交換器を設けることによってヒートポンプの運転効率を高めることができるとともに、ヒートポンプの起動後にヒートポンプユニットからの出湯温度が目標出湯温度に到達するまでの時間が長くなることを抑制することのできるヒートポンプ式給湯機を提供すること。
【解決手段】本発明のヒートポンプ式給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器２と、膨張弁３と、空気熱交換器４とを有する冷媒回路と、圧縮機１の熱を水に受熱させる水熱交換器７と、貯湯タンク８から取り出された水を水冷媒熱交換器２および水熱交換器７に送り、加熱された高温水を貯湯タンク８内に流入させる貯湯回路２０１と、貯湯タンク８の中間取出し口８ｅから取り出された水を水熱交換器７に送り、水熱交換器７を通過した水を戻し口８ｆから貯湯タンク８内に流入させる圧縮機予熱回路２０３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯機に関する。

空気の熱を利用して湯を沸かすことのできるヒートポンプ式給湯機が広く用いられている。ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニットには、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁および空気熱交換器を順次環状に接続し、冷媒が循環する冷媒回路と、空気熱交換器に外気を送風するファンとが搭載されている。ヒートポンプ式給湯機で湯を沸かす貯湯運転時には、冷媒回路を構成する要素の中で、圧縮機表面の温度が最大温度となり、外気温度よりも高温となる。従来のヒートポンプ式給湯機では、運転効率を向上させるために、圧縮機の外周にグラスウールなどの断熱材を巻き、圧縮機表面からの放熱量を低減させている。

また、下記特許文献１では、圧縮機シェルの表面に水熱交換器（圧縮機シェル熱交換器）を設置し、圧縮機からの放熱を水の加熱に利用する方法が提案されている。

特開２００８−２５６３６０号公報

特許文献１に記載されたヒートポンプ式給湯機では、圧縮機からの放熱を圧縮機シェル表面の水熱交換器により回収し、ヒートポンプの運転効率を高めることができる。しかしながら、圧縮機表面に水熱交換器が設置されているため、従来のヒートポンプユニットに比べて、ヒートポンプユニットの起動後、圧縮機の温度が上昇するのに時間がかかる。そのため、貯湯タンクから導いた水を加熱して生成した湯を貯湯タンクに戻して貯える貯湯運転を行う場合に、起動から安定状態に至るまでの時間が長くなる傾向がある。その結果、ヒートポンプの起動後、ヒートポンプユニットからの出湯温度が目標出湯温度に到達するまでの時間が長くなり、目標出湯温度に到達する前の湯は貯湯タンクの下部に戻されるため、貯湯タンク下部の水温を上昇させることになり、貯湯運転の運転効率を低下させるという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機からの放熱を水の加熱に利用する水熱交換器を設けることによってヒートポンプの運転効率を高めることができるとともに、ヒートポンプの起動後にヒートポンプユニットからの出湯温度が目標出湯温度に到達するまでの時間が長くなることを抑制することのできるヒートポンプ式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ式給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒と空気との熱交換を行う空気熱交換器とを有する冷媒回路と、圧縮機の熱を水に受熱させる水熱交換器と、湯水を、温度成層を形成させて貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクに設けられた取水口から取り出された水を水冷媒熱交換器および水熱交換器に送り、水冷媒熱交換器および水熱交換器にて加熱された高温水を貯湯タンクに設けられた貯湯口から貯湯タンク内に流入させる貯湯回路と、貯湯タンクの取水口より上層側であって貯湯口より下層側に設けられた中間取出し口と、貯湯タンクの中間取出し口より下層側に設けられた戻し口と、中間取出し口から取り出された水を水熱交換器に送り、水熱交換器を通過した水を戻し口から貯湯タンク内に流入させる圧縮機予熱回路とを備えたものである。

本発明によれば、圧縮機からの放熱を水の加熱に利用する水熱交換器を設けることによってヒートポンプの運転効率を高めることができるとともに、ヒートポンプの起動後にヒートポンプユニットからの出湯温度が目標出湯温度に到達するまでの時間が長くなることを抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態１のヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態２のヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態のヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプユニット１００と、タンクユニット２００と、浴槽ユニット３００とを備えている。ヒートポンプユニット１００とタンクユニット２００との間は、接続配管９ｂ，９ｄおよび９ｊと、図示しない電気配線とを介して接続されている。また、タンクユニット２００と浴槽ユニット３００との間は、接続配管９ｅおよび９ｆを介して接続されている。

ヒートポンプユニット１００内には、圧縮機１、水冷媒熱交換器２、膨張弁３および空気熱交換器４を順次環状に接続し、冷媒が循環する冷凍サイクル（冷媒回路）１０１と、空気熱交換器４に外気を送風するファン５と、流路を切り替え可能な三方弁で構成される第１の切替弁１５とが搭載されている。また、圧縮機１の外側（外周部）には、圧縮機１の表面から放出される熱を回収するための水熱交換器（ウォータージャケット）７が設置されている。水熱交換器７は、圧縮機１のシェル表面と、水とが熱交換可能な形状であればいかなる構成でも良く、例えば、シェル外周に円管を巻きつけた形状でも良いし、シェル外周を円筒で覆い、シェルと円筒とで二重管式熱交換器を模した形状としても良い。また、図示を省略するが、水熱交換器７の表面からの放熱量を低減するために水熱交換器７の外周に断熱材を配置しても良い。

タンクユニット２００内には、負荷側媒体である水を水冷媒熱交換器２に送水する沸き上げ用ポンプ６ａと、流路を切り替え可能な三方弁で構成される第２の切替弁１６と、湯水を温度成層を形成させて貯留する貯湯タンク８とが搭載されている。

第１の切替弁１５と、水熱交換器７の入口側とは、接続配管９ａを介して接続されている。水熱交換器７の出口と、第２の切替弁１６とは、接続配管９ｂを介して接続されている。第２の切替弁１６と、貯湯タンク８の上部に設けられた貯湯口８ｂとは、接続配管９ｍを介して接続されている。貯湯タンク８の下部に設けられた取水口８ａと、沸き上げ用ポンプ６ａの入口とは、接続配管９ｃを介して接続されている。沸き上げ用ポンプ６ａの出口と、水冷媒熱交換器２の水入口とは、接続配管９ｄを介して接続されている。水冷媒熱交換器２の水出口は、第１の切替弁１５と接続されている。

貯湯タンク８の貯湯口８ｂより下層側であって取水口８ａより上層側に設けられた中間取出し口８ｅと、第１の切替弁１５とは、接続配管９ｊを介して接続されている。接続配管９ｊの途中には、送水ポンプとしての循環ポンプ６ｃが設置されている。第２の切替弁１６と、貯湯タンク８の中間取出し口８ｅより下層側に設けられた戻し口８ｆとは、接続配管９ｋを介して接続されている。

第１の切替弁１５は、水冷媒熱交換器２の水出口と接続配管９ａとを連通させ、接続配管９ｊを遮断する状態に切り替え可能になっている。また、第２の切替弁１６は、接続配管９ｂと接続配管９ｍとを連通させ、接続配管９ｋを遮断する状態に切り替え可能になっている。第１の切替弁１５および第２の切替弁１６をこのように切り替えることにより、貯湯タンク８の取水口８ａと、沸き上げ用ポンプ６ａと、水冷媒熱交換器２と、第１の切替弁１５と、水熱交換器７と、第２の切替弁１６と、貯湯タンク８の貯湯口８ｂとを水が流通可能に接続された貯湯回路２０１が形成される。

なお、本実施の形態における貯湯回路２０１は、貯湯タンク８の取水口８ａから流出させた水をまず水冷媒熱交換器２で加熱し、その後に水熱交換器７で更に加熱するように構成されているが、貯湯タンク８の取水口８ａから流出させた水をまず水熱交換器７で加熱し、その後に水冷媒熱交換器２で更に加熱するように構成されていても良い。

また、第１の切替弁１５は、接続配管９ｊと接続配管９ａとを連通させ、水冷媒熱交換器２の水出口側を遮断する状態に切り替え可能になっている。また、第２の切替弁１６は、接続配管９ｂと接続配管９ｋとを連通させ、接続配管９ｍを遮断する状態に切り替え可能になっている。第１の切替弁１５および第２の切替弁１６をこのように切り替えることにより、貯湯タンク８の中間取出し口８ｅと、循環ポンプ６ｃと、第１の切替弁１５と、水熱交換器７と、第２の切替弁１６と、貯湯タンク８の戻し口８ｆとを水が流通可能に接続された圧縮機予熱回路２０３が形成される。

更に、貯湯タンク８の上部に設けられた出湯口８ｃから、浴槽１０内の浴槽水を追焚き（加熱または保温）するための追焚き熱交換器１２を経由して、追焚き用ポンプ６ｂまでの間を接続する接続配管９ｅと、追焚き用ポンプ６ｂと貯湯タンク８に設けられた戻し口８ｄとを接続する接続配管９ｆとにより、追焚き加熱回路２０２が形成されている。

また、浴槽１０と浴槽循環ポンプ１１とを接続する接続配管９ｇと、浴槽循環ポンプ１１と追焚き熱交換器１２とを接続する接続配管９ｈと、追焚き熱交換器１２と浴槽１０とを接続する接続配管９ｉとにより、追焚き負荷側回路３０１が形成されている。

本実施の形態のヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク８に貯留された湯（高温水）を取り出し、水源から供給される低温水と混合することにより温度調節した混合温水を生成し、その混合温水を例えば浴槽１０、シャワー、蛇口などに給湯する機構を更に備えているが、図示を省略する。

圧縮機１を駆動する圧縮機駆動装置は、インバータ制御のＤＣブラシレスモータを使用して、回転数を可変としたものとすることが好ましい。これにより、圧縮機１から吐出する冷媒の圧力や温度を変化させ、圧縮機１の能力を可変とすることができる。また、複数台の圧縮機１を組み合せて、この組み合せを切換えて全体の能力を可変としても良い。また、圧縮機１の吸入側に冷媒音を低減させるサクションマフラーのような容器や、圧縮機１の吐出側に流出した潤滑油を回収する装置など、他の目的の構造を付加しても良い。このヒートポンプ式給湯機の冷媒としては、高温出湯ができる冷媒、例えば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどの冷媒が適しているが、特にこれらに限定されるものではない。

ヒートポンプユニット１００内には、貯湯回路２０１において、入水温度センサ１３ａが水冷媒熱交換器２の水入口側に設けられ、出湯温度センサ１３ｂが水熱交換器７の出口側に設けられており、それぞれ設置場所の水温を計測する。また、ヒートポンプユニット１００の外郭またはその近傍に設けた外気温度センサ１３ｃは、ヒートポンプユニット１００の周囲の外気温度を計測する。冷凍サイクル１０１において、吐出温度センサ１３ｄが圧縮機１の出口側に、吸入温度センサ１３ｅが圧縮機１の入口側に設けられており、蒸発温度センサ１３ｆが蒸発器４の入口から中間部に設けられており、それぞれ配置場所の冷媒温度を計測する。また、タンクユニット２００内の貯湯タンク８の表面には、貯湯温度センサ１３ｇ〜１３ｊが設けられており、貯湯タンク８内の水温を計測する。

浴槽ユニット３００内の浴槽１０には、浴槽水温センサ１３ｋが設けられ、浴槽の水温を計測する。追焚き負荷側回路３０１において、入口温度センサ１３ｌが追焚き熱交換器１２の入口側に設けられ、出口温度センサ１３ｍが追焚き熱交換器１２の出口側に設けられ、浴槽循環ポンプ１１にて循環する浴槽水の温度をそれぞれ設置場所で計測する。

ヒートポンプユニット１００内には、制御手段としての制御装置１４が設けられている。この制御装置１４は、各温度センサ１３ａ〜１３ｍなどによる計測情報や、本ヒートポンプ式給湯機の使用者からリモコン装置（図示せず）などにより指示される運転指令情報の内容に基づいて、圧縮機１の運転方法、膨張弁３の開度、沸き上げ用ポンプ６ａ、追焚き用ポンプ６ｂ、循環ポンプ６ｃおよび浴槽循環ポンプ１１の運転方法、後述する貯湯運転や圧縮機予熱回路２０３の動作などを制御する。

次に、このヒートポンプ式給湯機における運転動作について説明する。まず、貯湯運転について説明する。貯湯運転（沸き上げ運転）とは、貯湯回路２０１を形成して冷凍サイクル１０１および沸き上げ用ポンプ６ａを動作させることにより、貯湯タンク８の取水口８ａから流出させた低温水を水冷媒熱交換器２および水熱交換器７に送水し、水冷媒熱交換器２での冷媒との熱交換、および、水熱交換器７での圧縮機１内の冷媒との熱交換により加熱して高温水に沸き上げ、この高温水を貯湯タンク８の貯湯口８ｂから貯湯タンク８内に流入させることにより、貯湯タンク８内に高温水を貯える動作である。

ヒートポンプユニット１００の冷凍サイクル１０１において、圧縮機１のシェル内を満たす高温高圧のガス冷媒は、水熱交換器７を通過する貯湯回路２０１側の水に放熱（水を加熱）して、水冷媒熱交換器２に流入する。水冷媒熱交換器２に流入した冷媒は、水へ放熱しながら温度低下する。このとき、高圧側冷媒圧力が臨界圧以上であれば、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、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。つまり、冷媒から放熱された熱を負荷側媒体（ここでは、貯湯回路２０１を流れる水）に与えることで、給湯加熱（沸き上げ）を行う。給湯加熱をして水冷媒熱交換器２から流出した高圧低温の冷媒は、膨張弁３を通過する。

膨張弁３を通過した冷媒は、ここで低圧気液二相の状態に減圧される。膨張弁３を通過した冷媒は空気熱交換器４に流入し、そこで外気の空気から吸熱し、蒸発ガス化される。空気熱交換器４を出た低圧冷媒は圧縮機１に吸入されて循環し、冷凍サイクル１０１を形成する。

また、貯湯回路２０１側では、貯湯タンク８内の水が、沸き上げ用ポンプ６ａにより貯湯タンク８の下部の取水口８ａから導かれ、接続配管９ｃ，９ｄを通過して水冷媒熱交換器２内に搬送される。そして、ここで冷媒と熱交換して加熱（沸き上げ）され、更に水熱交換器７内に流入して加熱される。その後、接続配管９ｂ，９ｍを通過して、貯湯タンク８の上部の貯湯口８ｂから貯湯タンク８内に流入する。これにより、貯湯タンク８内は、温度成層が形成され、上層側が高温水で下層側が低温水の状態となる。

次に、このヒートポンプ式給湯機での貯湯運転の制御動作について説明する。まず、回転数等で制御される圧縮機１の運転容量および沸き上げ用ポンプ６ａの回転数は、制御装置１４で算出される後述の加熱能力に基づいて調整される。つまり、加熱能力および出湯温度センサ１３ｂで計測される水熱交換器７の出口における水の温度（以下、「出湯温度」と称する。）が、予め定められた目標出湯温度となるように調整制御される。その目標出湯温度は、使用者からリモコン装置にて指示される運転指令情報から設定されるか、あるいはリモコン装置内もしくは制御装置１４に設けられたマイコンにて過去の給湯使用量から算出される蓄熱エネルギー（貯湯量）を確保できるように設定される。また、目標出湯温度は、予め範囲が決められており、例えば６５℃から９０℃の範囲に設定されている。

そして、目標出湯温度範囲の最大値で所定の加熱能力を確保できれば、目標出湯温度の範囲内で所定の加熱能力を確保できる。したがって、水冷媒熱交換器２と水熱交換器７とを合わせた加熱能力である圧縮機１の回転数は、上述したように例えば外気温度と給水温度とに基づき調整することで、どのような目標出湯温度においても所定の加熱能力を確保することができる。換言すれば、圧縮機１の出力は、どのような外部条件に対しても給湯機として要求される湯の温度を何時でも確保できる加熱能力を準備しており、この結果、常に所望の温度の湯が給湯装置として得ることができる。また、圧縮機１の回転数は、耐久性の観点から上限回転数および下限回転数が設けられている。

膨張弁３の開度は、吐出温度を所定値（目標吐出温度）になるように制御される。目標吐出温度は、目標出湯温度を確保できる温度とするため、目標出湯温度より高い温度、すなわち目標出湯温度＋α［℃］に設定されている。αの値は、例えば外気温度や目標出湯温度の関数とする。このように、目標出湯温度に応じた目標吐出温度とすることで、要求された出湯温度を確保することができる。また、圧縮機１の耐久性や冷凍機油劣化などの観点から、通常、吐出温度には上限温度が設けられている。

沸き上げ用ポンプ６ａの回転数は、出湯温度が目標出湯温度となるように制御される。膨張弁３で吐出温度が目標出湯温度＋α［℃］に制御される（すなわち、冷凍サイクル１０１側の加熱能力が一定に維持されている）ため、確実に出湯温度を確保することができる。

以下、水熱交換器７の効果について説明する。吸入配管から圧縮機１内部の圧縮室に流入した低温低圧の冷媒は、圧縮室で圧縮され、圧縮機１のシェル内に高温高圧の状態で流出する。シェル内に満たされた高温高圧の冷媒は、シェル外に接する水熱交換器７の内部を通過する水と熱交換して放熱し、温度が低下して、吐出配管より流出する。

水熱交換器７を通過する水は、圧縮機１のシェル内に吐出された高温高圧の冷媒と熱交換して昇温する。目標出湯温度が９０℃であれば、水熱交換器７出口の水温（出湯温度）が９０℃になるように、制御装置１４により、沸き上げ用ポンプ６ａの回転数が制御される。そのため、水熱交換器７の表面温度も出湯温度とほぼ同等の９０℃となる。このとき、圧縮機１のシェル内に流出する冷媒の温度は、１２０℃程度となる。

圧縮機１および水熱交換器７の周囲外気温度が、例えば７℃であるとき、圧縮機１の周囲に水熱交換器７が設置されているため、外気との温度差は約８０℃となる。これに対し、水熱交換器７がない場合には、圧縮機１のシェルと外気との温度差は約１１０℃となる。放熱量は温度差に比例して大きくなる。本実施の形態では、水熱交換器７を設けたことにより、外気温度との温度差を小さくし、冷凍サイクル１０１からの放熱を低減できる。また、圧縮機１からの放熱を水の加熱に利用できるため、ヒートポンプ式給湯機の運転効率を高めることができる。

次に、本実施の形態の特徴である圧縮機予熱回路２０３の効果について説明する。圧縮機予熱回路２０３は、貯湯運転の開始前など、圧縮機１が低温状態の場合に利用する。前述したように、貯湯タンク８内は、温度成層が形成され、上層側が高温水で下層側が低温水の状態となる。また、追焚き加熱回路２０２および追焚き負荷側回路３０１を動作させて浴槽１０の追焚きを行った場合、高温水が追焚き熱交換器１２で浴槽水へ放熱して中温水となり、この中温水が戻し口８ｄから貯湯タンク８に流入する。貯湯タンク８内では、上層側の高温水と、下層側の低温水との間に、この中温水の層が形成される。圧縮機予熱回路２０３を形成して循環ポンプ６ｃを動作させると、貯湯タンク８の内の中温水が中間取出し口８ｅから流出し、循環ポンプ６ｃおよび第１の切替弁１５を通って水熱交換器７に送られる。圧縮機１は、貯湯運転の開始前などには低温状態にあるため、このようにして水熱交換器７に送られた中温水により圧縮機１を加熱することができる。

貯湯運転など、冷凍サイクル１０１の動作開始前は、圧縮機１や水冷媒熱交換器２が低温状態にある。そのため、冷凍サイクル１０１の動作開始後、圧縮機１や水冷媒熱交換器２の温度が十分に上昇して冷凍サイクル１０１の動作状態が安定状態に至るまでに時間を要し、出湯温度が目標出湯温度に到達するまで時間を要する。特に、圧縮機１を覆う水熱交換器７が設けられている場合には、圧縮機１の温度が水熱交換器７に奪われるため、圧縮機予熱回路２０３による予熱を行わないと、圧縮機１の温度上昇が遅くなり易い。

このような問題への対策として、本実施形態では、貯湯運転の開始前に、上述した圧縮機予熱回路２０３によって圧縮機１を予め加熱しておくことができる。このため、冷凍サイクル１０１の動作開始後、冷凍サイクル１０１の動作状態が安定に至るまでの時間が短縮され、ヒートポンプユニット１００からの出湯温度が目標出湯温度に到達するまで時間を短縮することが可能となる。

また、貯湯タンク８の中間部に貯められた中温水は、給湯に用いることができずに無効となるばかりでなく、貯湯運転時に、ヒートポンプ式給湯機の運転効率を低下させる要因となる。これは、ヒートポンプユニット１００に流入する水の温度（沸き上げ前の水温）が高いほど、ヒートポンプ式給湯機の運転効率が低くなるためである。この問題に対し、本実施形態では、圧縮機予熱回路２０３によって貯湯タンク８内の中温水を水熱交換器７に通過させ、温度を低下させて貯湯タンク８内に戻すことができる。このため、貯湯運転時にヒートポンプユニット１００に流入する水の温度を低下させることができるので、ヒートポンプ式給湯機の運転効率を高めることも可能となる。

圧縮機予熱回路２０３を動作させる制御方法としては、例えば、制御装置１４により貯湯運転の実行要求が出された場合に、圧縮機１の運転を開始する前の所定時間（例えば１０分間程度）、貯湯タンク８の中温水を水熱交換器７に循環させて圧縮機１を予熱するように、圧縮機予熱回路２０３の循環ポンプ６ｃを運転する。これにより、貯湯運転の開始に先立って、適切なタイミングで圧縮機１を予熱することができる。

また、他の制御方法としては、圧縮機１または水熱交換器７の温度（表面温度）を検出する温度センサを取り付け、この温度センサにより検出される表面温度が第１の所定温度（例えば２０℃）以下になった場合に、循環ポンプ６ｃを運転して圧縮機予熱回路２０３により圧縮機１を加熱し、同表面温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度（例えば４０℃）以上になった場合に、循環ポンプ６ｃを停止する。このような制御によれば、圧縮機１の温度を常に第１の所定温度と第２の所定温度との間の範囲に保つことができるので、例えば、貯湯タンク８内に湯がなくなり、夜間時間帯以外に貯湯運転が突然必要になった場合などにも、冷凍サイクル１０１を起動後に迅速に安定状態にすることができ、目標出湯温度の湯が得られるまでの時間を短縮することが可能となる。

実施の形態２．
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図２は、本発明の実施の形態２のヒートポンプ式給湯機を示す構成図である。

図２に示すように、本実施の形態のヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニット１００内には、実施の形態１における第１の切替弁１５に代えて第１の切替弁１７が搭載されている。第１の切替弁１７と、水冷媒熱交換器２の水入口とは、接続配管９ｎを介して接続されている。沸き上げ用ポンプ６ａの出口と、第１の切替弁１７とは、接続配管９ｄを介して接続されている。貯湯タンク８の中間取出し口８ｅと、第１の切替弁１７とは、接続配管９ｊを介して接続されている。水冷媒熱交換器２の水出口と、水熱交換器７の入口とは、接続配管９ａを介して接続されている。

第１の切替弁１７は、接続配管９ｄと接続配管９ｎとを連通させ、接続配管９ｊを遮断する状態に切り替え可能になっている。また、第２の切替弁１６は、接続配管９ｂと接続配管９ｍとを連通させ、接続配管９ｋを遮断する状態に切り替え可能になっている。第１の切替弁１７および第２の切替弁１６をこのように切り替えることにより、貯湯タンク８の取水口８ａと、沸き上げ用ポンプ６ａと、第１の切替弁１７と、水冷媒熱交換器２と、水熱交換器７と、第２の切替弁１６と、貯湯タンク８の貯湯口８ｂとを水が流通可能に接続された貯湯回路２０１が形成される。

また、第１の切替弁１７は、接続配管９ｊと接続配管９ｎとを連通させ、接続配管９ｄを遮断する状態に切り替え可能になっている。また、第２の切替弁１６は、接続配管９ｂと接続配管９ｋとを連通させ、接続配管９ｍを遮断する状態に切り替え可能になっている。第１の切替弁１７および第２の切替弁１６をこのように切り替えることにより、貯湯タンク８の中間取出し口８ｅと、循環ポンプ６ｃと、第１の切替弁１７と、水冷媒熱交換器２と、水熱交換器７と、第２の切替弁１６と、貯湯タンク８の戻し口８ｆとを水が流通可能に接続された圧縮機予熱回路２０３が形成される。

本実施の形態では、圧縮機予熱回路２０３を形成して循環ポンプ６ｃを動作させると、貯湯タンク８の内の中温水が中間取出し口８ｅから流出し、循環ポンプ６ｃおよび第１の切替弁１７を通って、水冷媒熱交換器２、水熱交換器７に順次送られる。このようにして、水冷媒熱交換器２および水熱交換器７に送られた中温水により、圧縮機１に加えて、水冷媒熱交換器２を加熱することができる。このような構成により、本実施の形態では、圧縮機予熱回路２０３により、貯湯運転の開始前に、圧縮機１に加えて水冷媒熱交換器２を予熱しておくことができる。これにより、冷凍サイクル１０１の起動後、冷凍サイクル１０１が安定状態に至るまでの時間を、実施の形態１に比べて、更に短縮することが可能となる。そのため、貯湯運転開始から、ヒートポンプユニット１００からの出湯温度が目標出湯温度に到達するまでの時間を更に短くすることが可能となる。

１ 圧縮機
２ 水冷媒熱交換器
３ 膨張弁
４ 空気熱交換器
５ ファン
６ａ 沸き上げ用ポンプ
６ｂ 追焚き用ポンプ
６ｃ 循環ポンプ
７ 水熱交換器
８ 貯湯タンク
８ａ 取水口
８ｂ 貯湯口
８ｃ 出湯口
８ｄ，８ｆ 戻し口
８ｅ 中間取出し口
９ａ〜９ｋ，９ｍ，９ｎ 接続配管
１０ 浴槽
１１ 浴槽循環ポンプ
１２ 追焚き熱交換器
１３ａ 入水温度センサ
１３ｂ 出湯温度センサ
１３ｃ 外気温度センサ
１３ｄ 吐出温度センサ
１３ｅ 吸入温度センサ
１３ｆ 蒸発温度センサ
１３ｇ〜１３ｊ 貯湯温度センサ
１３ｋ 浴槽水温センサ
１３ｌ 入口温度センサ
１３ｍ 出口温度センサ
１４ 制御装置
１５，１７ 第１の切替弁
１６ 第２の切替弁
１００ ヒートポンプユニット
１０１ 冷凍サイクル
２００ タンクユニット
２０１ 貯湯回路
２０２ 追焚き加熱回路
２０３ 圧縮機予熱回路
３００ 浴槽ユニット
３０１ 追焚き負荷側回路

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒と空気との熱交換を行う空気熱交換器とを有する冷媒回路と、
   前記圧縮機の熱を水に受熱させる水熱交換器と、
   湯水を、温度成層を形成させて貯留する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに設けられた取水口から取り出された水を前記水冷媒熱交換器および前記水熱交換器に送り、前記水冷媒熱交換器および前記水熱交換器にて加熱された高温水を前記貯湯タンクに設けられた貯湯口から前記貯湯タンク内に流入させる貯湯回路と、
   前記貯湯タンクの前記取水口より上層側であって前記貯湯口より下層側に設けられた中間取出し口と、
   前記貯湯タンクの前記中間取出し口より下層側に設けられた戻し口と、
   前記中間取出し口から取り出された水を前記水熱交換器に送り、前記水熱交換器を通過した水を前記戻し口から前記貯湯タンク内に流入させる圧縮機予熱回路と、
   を備えるヒートポンプ式給湯機。
2. 前記圧縮機予熱回路は、前記中間取出し口から取り出された水を前記水熱交換器および前記水冷媒熱交換器に送り、前記水熱交換器および前記水冷媒熱交換器を通過した水を前記戻し口から前記貯湯タンク内に流入させる請求項１記載のヒートポンプ式給湯機。
3. 前記圧縮機または前記水熱交換器の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度が第１の所定温度以下となった場合に前記圧縮機予熱回路に水を循環させ、前記温度検出手段により検出された温度が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度以上となった場合に前記圧縮機予熱回路の水の循環を停止させる制御手段と、
   を備える請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯機。
4. 前記冷媒回路を作動させるとともに前記貯湯回路に水を循環させる貯湯運転の開始前に、前記圧縮機予熱回路に水を循環させる制御手段を備える請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯機。
5. 前記冷媒が二酸化炭素である請求項１乃至４の何れか１項記載のヒートポンプ式給湯機。

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