JP5150300B2 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンク内の水をヒートポンプ冷媒回路の熱交換器に循環させることにより、貯湯タンク内に湯を貯留するヒートポンプ式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種ヒートポンプ式給湯装置は、湯を貯留可能な貯湯タンクを有する貯湯タンクユニットと、圧縮機、熱交換器、膨張弁等の減圧装置及び蒸発器とを配管接続することによりヒートポンプ冷媒回路が構成されたヒートポンプユニットから成る。上記熱交換器は、貯湯タンクユニットの貯湯タンク内からの水と、ヒートポンプユニットの冷媒回路を流れる冷媒とが熱交換可能に構成されている。そして、貯湯タンクの水を熱交換器に循環させ、そこで熱交換器を流れる圧縮機からの高温高圧の冷媒と熱交換させる。これにより、冷媒から熱を奪い加熱され、高温の湯となった水を貯湯タンクに戻して、当該貯湯タンク内に貯留するものであった。

また、熱交換器にて水に熱を奪われて放熱した冷媒は、膨張弁（減圧装置）で減圧された後、蒸発器に流入する。蒸発器に流入した冷媒は、当該蒸発器にて周囲の空気から吸熱し蒸発した後、圧縮機に吸い込まれて、再び、圧縮されるサイクルを繰り返すものであった（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記のようなヒートポンプ式給湯装置では、従来、熱交換器にて冷媒が水と熱交換し、その際に水から奪った冷熱は、利用されることなく蒸発器にてそのまま外気に廃棄されていた。そこで、冷熱の有効利用を図るものとし、蒸発器による吸熱作用を利用して蓄熱タンク内に氷を生成し（即ち、氷蓄熱）、この氷の熱（冷熱）を室内の冷房（空調）など、被冷却対象の冷却に利用する試みも成されてきている。
特開２００７−２５５８２０号公報

しかしながら、上述のように蓄熱タンク内に氷を生成する場合、冷媒の蒸発温度が０℃以下に低下し、氷の成長と共に、温度低下をもらたすため、効率が低下するという問題が生じていた。

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、ヒートポンプ式給湯装置において、蒸発器における温度の低下に伴う効率の悪化を改善することを目的とする。

即ち、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機、冷媒対水熱交換器及び蒸発器を有して構成されたヒートポンプ冷媒回路と、湯を貯留可能とした貯湯タンクとを備え、この貯湯タンク内の水を冷媒対水熱交換器に循環させることにより、貯湯タンク内に湯を貯留するものであって、ヒートポンプ冷媒回路は、圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、補助絞り手段と、中間熱交換器と、主絞り手段及び蒸発器を有し、冷媒対水熱交換器から出た冷媒を二つの流れに分流して、第１の冷媒流を補助絞り手段を経て中間熱交換器の第１の流路に流し、第２の冷媒流を中間熱交換器の第２の流路に流した後、主絞り手段を経て蒸発器に流すことにより、中間熱交換器にて第１の冷媒流と第２の冷媒流とを熱交換させ、蒸発器から出た冷媒を圧縮機の低圧部に吸い込ませ、中間熱交換器から出た第１の冷媒流を圧縮機の中間圧部に吸い込ませると共に、蒸発器による吸熱作用を利用して氷を生成する蓄熱タンクと、中間熱交換器の第１の流路に第１の冷媒流を流すか流さないかを制御する弁装置と、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づいて弁装置を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、冷媒の蒸発温度が所定の下限値より低下した場合、弁装置により第１の冷媒流を流すと共に、冷媒の蒸発温度が下限値以上である場合には、第１の冷媒流を流さないことを特徴とする。

請求項２の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記発明において蓄熱タンク内に生成される氷を利用して被冷却対象の冷却を行うことを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機、冷媒対水熱交換器及び蒸発器を有して構成されたヒートポンプ冷媒回路と、湯を貯留可能とした貯湯タンクとを備え、この貯湯タンク内の水を冷媒対水熱交換器に循環させることにより、貯湯タンク内に湯を貯留するヒートポンプ式給湯装置において、ヒートポンプ冷媒回路は、圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、補助絞り手段と、中間熱交換器と、主絞り手段及び蒸発器を有し、冷媒対水熱交換器から出た冷媒を二つの流れに分流して、第１の冷媒流を補助絞り手段を経て中間熱交換器の第１の流路に流し、第２の冷媒流を中間熱交換器の第２の流路に流した後、主絞り手段を経て蒸発器に流すことにより、中間熱交換器にて第１の冷媒流と第２の冷媒流とを熱交換させ、蒸発器から出た冷媒を圧縮機の低圧部に吸い込ませ、中間熱交換器から出た第１の冷媒流を圧縮機の中間圧部に吸い込ませると共に、蒸発器による吸熱作用を利用して氷を生成する蓄熱タンクと、中間熱交換器の第１の流路に第１の冷媒流を流すか流さないかを制御する弁装置と、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づいて弁装置を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、冷媒の蒸発温度が所定の下限値より低下した場合、弁装置により第１の冷媒流を流すと共に、冷媒の蒸発温度が下限値以上である場合には、第１の冷媒流を流さないので、冷媒の蒸発温度が所定の下限値より低下した場合、中間熱交換器に第１の冷媒流を流し、中間熱交換器を流れる第２の冷媒流と熱交換させて、蒸発器に入る第２の冷媒流の比エンタルピーを小さくすることができる。これにより、蒸発器におけるエンタルピー差が拡大するので、冷凍効果を高めることができるようになる。

また、中間熱交換器から出た第１の冷媒流を圧縮機の中間圧部に吸い込ませることで、蒸発器から圧縮機の低圧部に吸い込まれる冷媒の量が減少し、低圧から中間圧まで圧縮するための圧縮仕事量を減らすことができる。これにより、圧縮機における圧縮動力が低下するので、成績係数の向上を図ることができるようになる。

更に、中間熱交換器から出た第１の冷媒流を圧縮機の中間圧部に吸い込ませることで、第１の冷媒流により中間圧部の温度が低下し、圧縮機から吐出される冷媒温度も下げることができるようになる。これらにより、ヒートポンプ式給湯装置の効率を改善することができるようになる。

特に、請求項２の発明の如く蓄熱タンク内に生成される氷を利用して被冷却対象の冷却を行うものとすれば、蓄熱タンク内の氷の融解潜熱を有効に利用することができる。これにより、省エネルギーに寄与することができる。

総じて、冷熱を有効に利用しながら、ヒートポンプ式給湯装置の性能を確保して、効率良く運転することができるようになる。

本発明は、従来ヒートポンプ式給湯装置において外気に廃棄されていた冷熱を蓄えて、この蓄えられた冷熱を室内の冷房などの被冷却対象の冷却に用いる場合、蒸発器における冷媒の蒸発温度の低下により、効率が低下する不都合を解消するために成されたものである。蒸発温度の低下に伴う効率の悪化を改善するという目的を、冷媒対水熱交換器から出た冷媒を二つの流れに分流して、第１の冷媒流を補助絞り手段を経て中間熱交換器の第１の流路に流し、第２の冷媒流を中間熱交換器の第２の流路に流した後、主絞り手段を経て蒸発器に流すことにより、中間熱交換器にて第１の冷媒流と第２の冷媒流とを熱交換させ、蒸発器から出た冷媒を圧縮機の低圧部に吸い込ませ、中間熱交換器から出た第１の冷媒流を圧縮機の中間圧部に吸い込ませると共に、蒸発器による吸熱作用を利用して氷を生成する蓄熱タンクと、中間熱交換器の第１の流路に第１の冷媒流を流すか流さないかを制御する弁装置と、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づいて弁装置を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、冷媒の蒸発温度が所定の下限値より低下した場合、弁装置により第１の冷媒流を流すと共に、冷媒の蒸発温度が下限値以上である場合には、第１の冷媒流を流さないことにより実現した。以下、本発明の実施の形態を詳述する。

図１は、本発明を適用したヒートポンプ式給湯装置の一実施例の全体構成図である。このヒートポンプ式給湯装置Ｈは、ヒートポンプユニット１０を有する室外機ユニット２０と、給湯タンクユニット３０とから構成されている。

ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１、冷媒対水熱交換器１２、分流器１３、補助絞り手段としての高圧側膨張弁１４、中間熱交換器１５、主絞り手段としての低圧側膨張弁１６、１７、蒸発器１８、１９及びアキュムレータ２２とを備えて、これらを配管接続することによりヒートポンプ冷媒回路が構成されている。

本実施例の圧縮機１１は、密閉容器２４内に低段側圧縮要素としての第１の圧縮要素１１Ａと、高段側圧縮要素としての第２の圧縮要素１１Ｂと、両圧縮要素を起動する単一のモータ（図示せず）とを備えたものであり、密閉容器２４内が中間圧となる内部中間圧型の多段圧縮機である。本実施例の圧縮機１１は、第１の圧縮要素１１Ａに低圧の冷媒を吸い込んで圧縮して中間圧とし、密閉容器２４内（即ち、密閉容器２４内は中間圧部となる）に吐出した後、第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込んで高圧まで圧縮するよう構成されている。

第１の圧縮要素１１Ａの冷媒吸込側（入口側）には、冷媒導入管４０の一端が接続されており、ここから第１の圧縮要素１１Ａ内に低温低圧の冷媒ガスが導入される。当該冷媒導入管４０の他端は、アキュムレータ２２に接続されている。

また、第２の圧縮要素１１Ｂの冷媒吐出側（出口側）には、冷媒吐出管４２の一端が接続されており、この冷媒吐出管４２から第２の圧縮要素１１Ｂにて圧縮された高温高圧の冷媒ガスが圧縮機１１の外部に吐出される。また、冷媒吐出管４２の他端は後述する冷媒対水熱交換器１２の一側（加熱部１２Ａの冷媒入口側）に接続されている。この冷媒対水熱交換器１２の他側（即ち、加熱部１２Ａの冷媒出口側）には分流器１３に至る配管４４が接続されている。

上記分流器１３は、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａから出た冷媒を二つの流れに分岐させるための分流手段である。本実施例の分流器１３は、冷媒対水熱交換器１２から出た冷媒を第１の冷媒流と第２の冷媒流とに分流し、第１の冷媒流を膨張弁１４を経て中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａに至る補助回路に流し、第２の冷媒流を中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂ、膨張弁１６を経て蒸発器１８に至る主回路に流すか、若しくは、第２の流路１５Ｂに流した後、膨張弁１７を経て蒸発器１９に流すように構成されている。即ち、分流器１３の一方の出口には膨張弁１４に至る配管４５が接続され、他方の出口には中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂに至る配管４７が接続されている。

尚、上記主回路とは、圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａ、密閉容器２４内、第２の圧縮要素１１Ｂ、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａ、分流器１３、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂ、膨張弁１６、蒸発器１８及びアキュムレータ２２から成る環状の冷媒回路であり、補助回路とは、分流器１３から膨張弁１４、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａを順次経て密閉容器２４内に至る回路を指す。

前記膨張弁１４は、分流器１３で分流された第１の冷媒流を減圧するための補助絞り手段であると共に、第１の冷媒流を中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａに流すか流さないかを制御する弁装置として機能する。この膨張弁１４は、後述するコントローラＣに接続されており、開閉動作が当該コントローラＣにより制御されている。

また、前記中間熱交換器１５は、前記補助回路を流れる膨張弁１４で減圧された後の第１の冷媒流と主回路を流れる第２の冷媒流とを熱交換させるための熱交換器である。この中間熱交換器１５には、第１の冷媒流が流れる第１の流路１５Ａと第２の冷媒流が流れる第２の流路１５Ｂとが交熱的に配置されている。更に、本実施例の中間熱交換器１５は、当該中間熱交換器１５において第１の冷媒流と第２の冷媒流とが対向流となるように各流路１５Ａ、１５Ｂが設けられている。このように中間熱交換器１５を設けることで、膨張弁１４にて減圧され、第１の流路１５Ａに流入した第１の冷媒流は、第２の流路１５Ｂを流れる第２の冷媒流から熱を奪う。他方、第２の冷媒流は第１の冷媒流により冷却される。これにより、蒸発器１８（或いは、蒸発器１９）に入る冷媒の比エンタルピーを小さくすることができる。

一方、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａの出口は、圧縮機１１の密閉容器２４に至る配管４６が接続されており、第１の流路１５Ａから出た冷媒が配管４６から中間圧部である密閉容器２４に吸い込まれるよう構成されている。

以上の如く分流器１３で分流された第１の冷媒流は、膨張弁１４で減圧された後、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａを通過する過程で第２の流路１５Ｂを流れる第２の冷媒流と熱交換して、蒸発する。蒸発して冷媒ガスとなった第１の冷媒流は、第１の流路１５Ａから出て圧縮機１１の密閉容器２４内に吸い込まれ、第１の圧縮要素１１Ａで圧縮され、この圧縮要素１１Ａから密閉容器２４内に吐出された冷媒と合流した後、第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込まれることとなる。

他方、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂの出口に接続された配管４８は途中で二股に分岐し、分岐した一方の配管４８Ａは、膨張弁１６の入口に接続され、膨張弁１６を出た配管５０は蒸発器１８の入口に接続されている。また、分岐した他方の配管４９Ｂは、膨張弁１７に接続され、膨張弁１７を出た配管５２は蒸発器１９の入口に接続されている。この場合、上記膨張弁１６は、分流器１３で分流された第２の冷媒流を減圧するための主絞り手段である。

上記蒸発器１９は、ファン１９Ｆから通風される空気から熱を奪って冷媒を蒸発させる空冷方式の熱交換器である。この蒸発器１９の出口は、アキュムレータ２２に至る配管５４が接続されている。

また、前記蒸発器１８は、蓄熱タンク６０内に設けられ、当該蓄熱タンク６０内に貯留された水と交熱的に設けられた配管から構成されている。この蒸発器１８を通過する過程で、冷媒は蓄熱タンク６０内の水から熱を奪って蒸発する。即ち、当該蒸発器１８は蓄熱タンク６０内の水から熱を奪って蒸発する水冷方式の熱交換器である。当該蒸発器１８の出口に接続された配管５６は、アキュムレータ２２に至る前記配管５４の途中部に接続されている。

本実施例の膨張弁１６、１７は、第２の冷媒流を減圧するための絞り手段であると共に、第２の冷媒流を蒸発器１８に流すか、蒸発器１９に流すかを制御する流路切換手段としても機能する。各膨張弁１６、１７は、前記コントローラＣに接続されて、開閉動作がコントローラＣにより制御されている。

即ち、蒸発器１８に冷媒を流す場合には、コントローラＣにより膨張弁１７が全閉されると共に、所定の絞り効果が得られるように膨張弁１６の開度が制御される。これにより、分流器１３にて分流された後の第２の冷媒流が膨張弁１６を経て蒸発器１８に流れた後、アキュムレータ２２を介して、圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａ、密閉容器２４内、第２の圧縮要素１１Ｂ、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａを経て再び分流器１３にて分流されるサイクルを繰り返すこととなる。

他方、蒸発器１９に冷媒を流す場合には、コントローラＣにより膨張弁１６が全閉されると共に、所定の絞り効果が得られるように膨張弁１７の開度が制御される。これにより、分流器１３にて分流された後の第２の冷媒流が膨張弁１７を経て蒸発器１９に流れた後、アキュムレータ２２を介して、圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａ、密閉容器２４内、第２の圧縮要素１１Ｂ、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａを経て再び分流器１３にて分流されるサイクルを繰り返すこととなる。

このヒートポンプ冷媒回路には、二酸化炭素が冷媒として用いられる。この二酸化炭素冷媒は、圧縮機１１の第２の圧縮要素１１Ｂにて超臨界圧力まで圧縮されて、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａに送られることとなる。この超臨界状態で加熱部１２Ａに流入した冷媒により冷媒対水熱交換器１２の被加熱部１２Ｂを流れる水を＋９０℃以上の高温に加熱することができる。尚、ヒートポンプ冷媒回路の蒸発器１９及び中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａ及び第１の流路１５Ａを出た配管４６上には各冷媒温度を検出するための温度センサＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３がそれぞれ介設されており、各温度センサＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３はそれぞれコントローラＣに接続されている。

前述した冷媒対水熱交換器１２は、ヒートポンプ冷媒回路を流れる圧縮機１１の第２の圧縮要素１１Ｂから出た高温高圧の冷媒と貯湯タンクユニット３０の温水生成回路を流れる水とを熱交換させるための熱交換器である。具体的に、実施例の冷媒対水熱交換器１２は、冷媒が流れる加熱部１２Ａと、貯湯タンクユニット３０の水が流れる被加熱部１２Ｂとが熱交換関係に一体化されたものであって、加熱部１２Ａを流れる冷媒と被加熱部１２Ｂを流れる水の流れが対向流となるよう構成されている。

また、上記貯湯タンクユニット３０は、湯を貯留する貯湯タンク３１を備える。この貯留タンク３１は、前記冷媒対水熱交換器１２にて冷媒と熱交換して加熱された湯を貯留可能とした縦長円筒状を呈するタンクである。当該貯湯タンク３１の下方には、温水生成回路の配管３２が接続されている。この配管３２は、貯湯タンク３１内の下部にて一端が開口すると共に、他端が冷媒対水熱交換器１２の他側（即ち、被加熱部１２Ｂの水入口側）に接続されており、当該配管３２から貯湯タンク３１内の水が取り出し可能に構成されている。冷媒対水熱交換器１２の一側（即ち、被加熱部１２Ｂの水出口側）には、配管３３が接続されている。また、貯湯タンク３１の上方の側面には、温水生成回路の配管３６が接続され、配管３６の一端が貯湯タンク３１内の上部にて開口している。配管３６の他端は三方弁３５の一方の出口に接続されている。更に、貯湯タンク３１の上下方向（高さ方向）の略中心付近の側面には、配管３７が接続され、一端が貯湯タンク３１内の略中心部にて開口すると共に、他端が三方弁３５の他方の出口に接続されている。

上記三方弁３５は、前記冷媒対水熱交換器１２の被加熱部１２Ｂの水出口側に接続された配管３３からの水、即ち、冷媒対水熱交換器１２の被加熱部１２Ｂを通過して当該熱交換器１２にて冷媒により加熱され、高温となった湯を貯湯タンク３１内の上方に戻すか、上下方向の中心付近に戻すかを切り換えるための流路切換手段である。通常、湯の生成が行われる場合には、配管３３からの湯が配管３６を介して貯湯タンク３１内の上方に戻るように、三方弁３５が切り換えられる。尚、風呂の浴槽内の湯の追い炊き運転などの際に、配管３３からの湯が配管３７を介して貯湯タンク３１に戻るように三方弁３５が切り換えられる。

本実施例では、上述する貯湯タンク３１、配管３２、冷媒対水熱交換器１２、配管３３、三方弁３５、配管３６及び配管３７により温水生成回路が構成されている。また、配管３２には温水生成回路に貯湯タンク３１内の水を循環させるためのポンプ３２Ｐが介設されている。即ち、温水生成回路は、ポンプ３２Ｐの動作により貯湯タンク３１内の下部の水を貯湯タンク３１内から取り出して、冷媒対水熱交換器１２に供給した後、貯湯タンク３１内の上部、或いは、上下方向の略中心部に戻すよう構成されている。

尚、図１において、３３Ｖは逆止弁、３８は一端が貯湯タンクの下端に接続され、ここから貯湯タンク３１内への給水を行う給水配管であり、この給水配管３８の他端は水道水などの給水源に接続されている。また、貯湯タンク３１の上端には、当該貯湯タンク３１内の湯を取り出すための図示しない温水取出配管が接続されている。この温水取出配管は、当該貯湯タンク３１内上部にて一端が開口し、そこから貯湯タンク３１の外部に延出して、風呂やシャワー等の蛇口に接続されている。これにより、当該温水取出配管から取り出された貯湯タンク３１内の湯が家庭用水として使用可能に構成されている。

ここで、前述した蓄熱タンク６０は、内部に設けられた蒸発器１８の吸熱作用を利用して氷を生成するものである。即ち、蓄熱タンク６０内には水等の流体（本実施例では水）が貯留されており、蒸発器１８を流れる冷媒が蒸発するときに周囲の水から熱を奪うため、これにより、蓄熱タンク６０内に氷が生成されるのである。この蓄熱タンク６０内に蓄えられた冷熱は、図示しない利用側熱交換器に供給可能に構成されている。例えば、蓄熱タンク６０と利用側熱交換器とを配管により接続し、昼間などの給湯運転停止時に配管内の流体（水など）を利用側熱交換器に循環供給することで、流体を介して蓄熱タンク６０内の冷熱を利用側熱交換器に輸送することができる。この場合、蓄熱タンク６０からの冷熱の利用には、このように、蓄熱タンク６０内の氷の融解潜熱を利用して比冷却対象の冷却に利用することで、省エネルギーに寄与することができる。

尚、前述したコントローラＣは、ヒートポンプ式給湯装置Ｈの制御を司る制御装置である。コントローラＣは、ヒートポンプユニット１０の圧縮機１１の運転、各膨張弁１４、１６、１７の開閉動作を制御すると共に、給湯タンクユニットのポンプ３２Ｐの運転及び三方弁３５の動作等を制御している。

ところで、上述したように本発明のヒートポンプ式給湯装置Ｈでは、給湯運転時に外気に放出されていた冷熱を貯えて後に有効利用する蓄熱動作を行うことができる。これは、冷媒を前述した蓄熱タンク６０内の蒸発器１８に流し、そこで蒸発させることにより、蒸発器１８による吸熱作用を利用して蓄熱タンク６０内に氷を生成することで、冷媒対水熱交換器１２にてヒートポンプユニット３０の温水生成回路を流れる水から奪った冷熱を当該蓄熱タンク６０内に貯えるものである。

この給湯運転時の蓄熱動作について説明すると、コントローラＣにより膨張弁１７が閉じられ、膨張弁１６が所定の絞り効果が得られるような開度とされると共に、圧縮機１１及びポンプ３２Ｐが始動される。このとき、給湯タンクユニット３０の温水循環回路は、配管３３からの水が配管３６に流れるようにコントローラＣにより三方弁３５が制御されるものとする。

圧縮機１１が起動されると、冷媒導入管４０から圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａに低温低圧の冷媒ガスが吸い込まれる。そして、第１の圧縮要素１１Ａで圧縮されて中間圧となった冷媒ガスは、中間圧部である密閉容器２４内に吐出される。この密閉容器２４内の中間圧の冷媒ガスは、高段側の第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込まれて圧縮される。第２の圧縮要素１１Ｂにおける圧縮動作により二酸化炭素冷媒は超臨界状態まで圧縮され、この状態で圧縮機１１から吐出され、冷媒吐出管４２を経て冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａに流入する。

また、前記給湯タンクユニット３０のポンプ３２Ｐの始動により、貯湯タンク３１内の下部に貯留された低温の水が当該貯湯タンク３１から取り出される。そして、貯湯タンク３２から出た水は、配管３２上のポンプ３２Ｐに吸い込まれた後、冷媒対水熱交換器１２側に吐出され、当該冷媒対水熱交換器１２の被加熱部１２Ｂに流入する。

一方、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａに流入した高温高圧の冷媒は、当該加熱部１２Ａと交熱的に設けられた被加熱部１２Ｂを流れる水と熱交換して放熱する。このとき、当該冷媒対水熱交換器１２に流入した冷媒は温度が略＋１００℃まで上昇しており、当該熱交換器１２において被加熱部１２Ｂを流れる水を高温に加熱することができる。冷媒により加熱された水（湯）は冷媒対水熱交換器１２を出た後、配管３３を経て三方弁３５に至る。このとき、三方弁３５はコントローラＣにより配管３３からの水（湯）が配管３６に流れるように流路が切り替えられているので、水は三方弁３５を経て配管３６に入り、そこから貯湯タンク３１内上部に戻るサイクルを繰り返す。

このような給湯運転を継続して行うことで、貯湯タンク３１内は高温の湯の層が上部から中間部、更には、下部へと移り、最終的に貯湯タンク３１内全体を高温の湯で満たすことができる。そして、貯湯タンク３１に貯留された湯は前述したように温水取出配管から取り出され、風呂やシャワーとして使用される。この場合、温水取出配管から取り出された高温の湯は必要に応じて給水配管３８からの水と混合され、所定の温度（例えば、＋３８℃）に調整された後、風呂やシャワーなどに供給される。尚、上述した夜間電力を利用した給湯運転に限らず、貯湯タンク３１内の湯が所定量より少なくなった場合にも、給水配管３８から貯湯タンク３１内に水道水が供給され、上述した給湯運転が実行されるものとする。

他方、冷媒対水熱交換器１２において冷媒自体は冷却されて当該熱交換器１２から流出し、配管４４、分流器１３、配管４７、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂ、配管４８、配管４８Ａを経て膨張弁１６に至る。そして、冷媒はこの膨張弁１６を通過する過程で圧力低下した後、蓄熱タンク６０内に設けられた蒸発器１８に流入する。

蒸発器１８に流入した冷媒は、蒸発器１８周囲の水と熱交換する。即ち、冷媒は蓄熱タンク６０内の水から吸熱することにより蒸発する。このとき、冷媒と熱交換することにより蓄熱タンク６０内の水の熱が奪われる。そして、蒸発器１８にて蒸発した冷媒は、その後、蒸発器１８から出て、配管５６、配管５４、アキュムレータ２２を介して冷媒導入管４０から圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａに吸い込まれるサイクルを繰り返す。

このような動作を繰り返すことで、蓄熱タンク６０内の水は徐々に温度低下して、最終的に氷となる。これにより、蒸発器１８による吸熱作用を利用して蓄熱タンク６０内に氷を生成することができる。

ところで、上述したように蓄熱タンク６０に蓄熱する（蓄熱タンク６０内に氷を生成する）場合、蒸発器１８における冷媒の蒸発温度は０℃以下に低下し、氷の成長と共に、温度低下をもらたすため、効率が低下するという問題が生じていた。即ち、蒸発器１８における温度が低下すると、エンタルピー差を十分に確保できなくなるので、冷凍効果が低下する。この場合、冷凍効果を向上させるためには、圧縮機１１の圧縮動力を増大して、蒸発器１８により多くの冷媒を流さなければならない。このため、圧縮動力が増大し、成績係数（ＣＯＰ）が低下し、効率の悪化を招いていた。

そこで、本発明では係る蒸発器１８における冷媒の蒸発温度が低下した場合には、前述した通常のサイクル（以下、１段膨張サイクルと称する）から膨張弁による分岐回路を用いた２段膨張サイクルに運転を切り替えるものとする。具体的に、当該分岐サイクルは、冷媒対水熱交換１２で冷却された冷媒を２つの冷媒流に分流し、分流された一方の冷媒流（第１の冷媒流）を補助回路に流し、即ち、膨張弁１４で絞った後に中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａに流し、もう一方の冷媒流（第２の冷媒流）を主回路に流す、即ち、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａと交熱的に設けられた第２の流路１５Ｂに流した後、膨張弁１６を介して蒸発器１８にて蒸発させるものである（以下、スプリットサイクルと称する）。

本発明のヒートポンプ式給湯装置Ｈでは、コントローラＣが蒸発器１８における冷媒の蒸発温度に基づき、膨張弁１４を制御することで、１段膨張サイクルとスプリットサイクルとの運転を切り替えるものとしている。具体的に、コントローラＣは温度センサＴＳ１にて検出される蒸発器１８における冷媒の蒸発温度が所定の下限値より低下した場合、膨張弁１４により第１の冷媒流を流すと共に、蒸発温度が所定の下限値以上である場合には、第１の冷媒流を流さないように膨張弁１４の動作を制御している。

ここで、本発明のヒートポンプ式給湯装置Ｈのサイクル切換の制御動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。給湯運転は、通常、電気の使用量が一日のうちでもっとも少ない夜間に夜間電力を利用して実行される。例えば、コントローラＣは、タイマー機能を備えており、予め設定された所定の時間になると、係る給湯運転を開始するものとする。

先ず、ヒートポンプ式給湯装置Ｈの電源が投入されて、図１のステップＳ１の氷蓄熱運転が開始されると、コントローラＣは、ステップＳ２に移行して、温度センサＴＳ１にて検出される蒸発器１８における冷媒の蒸発温度Ｔが予め設定された所定の下限値Ｔ０より低いか否かを判定する。このステップＳ２にてコントローラＣは、温度センサＴＳ１にて検出される蒸発温度Ｔが下限値Ｔ０以上である場合には、ステップＳ３に移行して、通常の１段膨張運転を開始する。

即ち、コントローラＣは、ステップＳ３にて膨張弁１４及び膨張弁１７を全閉とすると共に、所定の絞り効果が得られるように膨張弁１６の開度を制御しながら、圧縮機１１とポンプ３２Ｐの運転を開始する。尚、当該運転では、給湯タンクユニット３０の温水循環回路は、配管３３からの水が配管３６に流れるようにコントローラＣにより三方弁３５が制御されているものとする。尚、図３は当該１段膨張運転におけるヒートポンプ冷媒回路の冷媒の流れを示す図である。即ち、図３において、矢印が当該１段膨張運転時の冷媒の流れを示している。

圧縮機１１が起動されると、冷媒導入管４０から圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａに低温低圧の冷媒ガスが吸い込まれる。そして、当該第１の圧縮要素１１Ａで圧縮されて、中間圧となった冷媒は、中間圧部である密閉容器２４内に吐出された後、高段側の第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込まれて圧縮される。この第２の圧縮要素１１Ｂにおける圧縮動作により二酸化炭素冷媒は超臨界状態まで圧縮され、この状態で圧縮機１１から吐出され、冷媒吐出管４２を経て冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａに流入する。

また、前記給湯タンクユニット３０のポンプ３２Ｐの始動により、貯湯タンク３１内の下部に貯留された低温の水が当該貯湯タンク３１から取り出される。尚、貯湯タンクユニット３０における温水生成動作は前述した通りであるので、ここでは説明を省略する。

一方、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａに流入した高温高圧の冷媒は、当該加熱部１２Ａと交熱的に設けられた被加熱部１２Ｂを流れる水と熱交換して放熱する。冷媒対水熱交換器１２において被加熱部１２Ｂを流れる水により冷却された冷媒は、当該熱交換器１２から流出し、分流器１３に至る。このとき、膨張弁１４が全閉とされているため、冷媒は当該分流器１３にて分流されること無く、分流器１３から配管４７に流れ、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂを通過する。尚、上述したように膨張弁１４が全閉とされているため、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａを冷媒が流れないので、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂを流れる冷媒はそこで放熱することなく、当該第２の流路１５Ｂから出て配管４８に流入する。

また、前述したように膨張弁１７が全閉とされているため、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂから配管４８に流入した冷媒は、膨張弁１７から蒸発器１９に流れることなく、全て配管４８Ａを経て膨張弁１６に至る。そして、冷媒は当該膨張弁１６を通過する過程で、圧力低下した後、蓄熱タンク６０内に設けられた蒸発器１８に流入する。

この蒸発器１８に流入した冷媒は、蓄熱タンク６０内の水から吸熱することにより蒸発する。このとき、冷媒と熱交換することにより蓄熱タンク６０内の水の熱が奪われる。そして、蒸発器１８にて蒸発した冷媒は、その後、蒸発器１８から出て、配管５６、配管５４、アキュムレータ２２を介して冷媒導入管４０から圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａに吸い込まれるサイクルを繰り返す。

このような動作を繰り返すことで、蓄熱タンク６０内の水は徐々に温度低下して、最終的に氷となる。これにより、蒸発器１８による吸熱作用を利用して蓄熱タンク６０内に氷を生成することができる。

尚、上述した通常のサイクル（１段膨張サイクル）での氷蓄熱運転は、温度センサＴＳ１にて検出される蒸発器１８における冷媒の蒸発温度ＴがＴ０に低下するまで継続して行われる。即ち、コントローラＣは図２に示すステップＳ２にて蒸発温度ＴがＴ０以上であると判断すると、ステップＳ３に移行して上記１段膨張サイクルでの運転制御を行った後、ステップＳ２に戻り、以降、温度センサＴＳ１にて検出される蒸発器１８における冷媒の蒸発温度ＴがＴ０に低下するまで、ステップＳ２→ステップＳ３を繰り返す。

一方、温度センサＴＳ１にて検出される蒸発器１８における冷媒の蒸発温度ＴがＴ０に低下すると、コントローラＣはステップＳ２からステップＳ４に移行して、スプリットサイクル運転を開始する。

即ち、コントローラＣは、ステップＳ４にて膨張弁１７を全閉としたまま、所定の絞り効果が得られるように膨張弁１４及び膨張弁１６の開度を制御しながら、圧縮機１１とポンプ３２Ｐを運転する。尚、この場合も給湯タンクユニット３０の温水循環回路は、配管３３からの水が配管３６に流れるようにコントローラＣにより三方弁３５が制御されているものとする。図４はこの場合のヒートポンプ冷媒回路の冷媒の流れを示す図である。即ち、図４において矢印は当該スプリットサイクル運転時における冷媒の流れを示している。

これにより、冷媒対水熱交換器１２にて被加熱部１２Ｂを流れる水と熱交換して放熱した後、加熱部１２Ａを出た冷媒は、分流器１３にて第１の冷媒流と第２の冷媒流に分流される。尚、貯湯タンクユニット３０における温水生成動作は前記同様であるため、説明を省略する。

上記分流器１３にて分流された第１の冷媒流は、配管４５を経て膨張弁１４に至り、そこを流れる過程で圧力低下した後、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａに流入する。一方、分流器１３にて分流された第２の冷媒流は、配管４７を経て中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂを通過する。当該中間熱交換器１５にて第１の流路１５Ａを流れる第１の冷媒流と第２の流路１５Ｂを流れる第２の冷媒流とが熱交換する。即ち、第１の流路１５Ａを流れる第１の冷媒流は、第２の流路１５Ｂを流れる第２の冷媒流により加熱される。その後、第１の流路１５Ａを出た第１の冷媒流は、配管４６を経て圧縮機１１の密閉容器２４に吸い込まれて、第１の圧縮要素１１Ａから吐出された冷媒と合流する。その後、合流した冷媒は第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込まれて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、圧縮機１１から吐出され、冷媒吐出管４２、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａ、配管４４を経て分流器１３に戻るサイクルを繰り返す。

他方、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂにて第２の冷媒流は、第１の流路１５Ａを流れる第１の冷媒流と熱交換して、放熱する。このように、中間熱交換器１５において、第２の流路１５Ｂを出た第２の冷媒流を第１の流路１５Ａを流れる第１の冷媒流と熱交換させて、当該第１の冷媒流により冷却することができる。

その後、第２の冷媒流は中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂから出て配管４８、配管４８Ａを経て膨張弁１６を通過する。この膨張弁１６を通過する過程で圧力低下した冷媒は、次に、蓄熱タンク６０内に設けられた蒸発器１８に流入し、蒸発器１８周囲の水と熱交換する。即ち、冷媒は蓄熱タンク６０内の水から吸熱することにより蒸発する。

このとき、蒸発器１８に入る冷媒（第２の冷媒流）は、中間熱交換器１５にて第１の冷媒流により、冷却された冷媒である。即ち、中間熱交換器１５にて第１の冷媒流と第２の冷媒流とを熱交換させることで、蒸発器１８に入る第２の冷媒流の比エンタルピーを小さくすることができる。これにより、蒸発器１８におけるエンタルピー差が拡大するので、冷凍効果を高めることができるようになる。

そして、蒸発器１８にて蒸発した冷媒は、その後、蒸発器１８から出て、配管５６、配管５４、アキュムレータ２２を介して冷媒導入管４０から圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａに吸い込まれる。

この第１の圧縮要素１１Ａにて冷媒は中間圧まで圧縮され、密閉容器２４内に吐出される。当該密閉容器２４内に吐出された第１の圧縮要素１１Ａからの冷媒は、そこで、前記第１の冷媒流と合流する。その後、合流した冷媒は第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込まれて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、圧縮機１１から吐出され、冷媒吐出管４２、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａ、配管４４を経て分流器１３に戻るサイクルを繰り返す。

ここで、スプリットサイクルにおける低温での優位性について図５及び図６を用いて更に詳述する。図５はスプリットサイクルにおける冷媒のモリエル線図（ｐ−ｈ線図）である。図５において、ａは圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａの入口（吸込側）、ｂは第１の圧縮要素１１Ａの出口（吐出側）、ｃは第２の圧縮要素１１Ｂの入口（密閉容器２４内）、ｄは第２の圧縮要素１１Ｂの出口、ｅは分流器１３、ｆは中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂの出口、ｊは膨張弁１４出口、ｋは中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａの出口の状態をそれぞれ示している。また、Ｇ’は冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａを流れる冷媒の流量、Ｇｅは蒸発器１８を流れる、即ち、主回路を流れる第２の冷媒流の流量、Ｇｉは分流器１３で分流された後、補助回路に流れる第１の冷媒流の流量をそれぞれ示している。

それぞれの回路を流れる冷媒流量を考えた場合、質量保存則として、（１）式が成り立つ。

Ｇ’＝Ｇｅ＋Ｇｉ ・・・（１）式
この場合、中間熱交換器１５でのエネルギー保存則から（２）式が成り立つ。

Ｇｅ×（ｈｊ−ｈｉ）＝Ｇｉ×（ｈｋ−ｈｊ）＝（Ｇ’−Ｇｅ）×（ｈｋ−ｈｊ）
Ｇｅ＝Ｇ’×（ｈｋ−ｈｊ）／（ｈｋ−ｈｉ） ・・・（２）式
そして、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａ出口ｋ点の第１の冷媒流の過熱度を０、蒸発器１８出口ａ点の第２の冷媒流の過熱度を０とそれぞれ仮定し、ｉ点は中間圧で、ラインｆ−ｎと交差する点として、この交点が飽和液線と交わるとすると、上記（２）は、
Ｇ’＝Ｇｅ／（１−Ｘ） ・・・（３）式
となる。上記（３）式中のＸは中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａ入口ｊ点の乾き度とする。

ここで、スプリットサイクルと１段膨張サイクルにおいて、蒸発器１８の冷媒流量が一定の場合、冷媒対水熱交換器１２における熱交換能力はおおよそ流量比倍（１／（１−Ｘ））大きくなるが、増大する冷媒流量は２段目である第２の圧縮要素１１Ｂ以降にのみ流入し、１段目である第１の圧縮要素１１Ａには通常の１段膨張サイクルと同じ冷媒流量が流れる。従って、１段膨張サイクルに比べて第２の圧縮要素１１Ｂの入力が増大するため、１段膨張サイクルに比較して常温ではＣＯＰは大きくは上昇しない。

サイクルの効率の向上は、蒸発器１８での能力が一定の場合、冷媒対水熱交換器１２の能力向上により達成される。ここで、（３）式に示すように冷媒対水熱交換器１２の能力は第１の流路１５Ａを流れる冷媒が膨張弁１４を通過後の乾き度Ｘに依存し、１段膨張サイクルとスプリットサイクルが同様の加熱条件でサイクルを構成する場合は、乾き度Ｘが大きな条件ほど優位に働くこととなる。二酸化炭素冷媒の特性として乾き度Ｘは、低圧が低い条件ほど大きくなる傾向にあることから、運転条件としては外気温度が低い等の理由で蒸発温度が低くなるほど優位に働くこととなる。図６は、１段膨張サイクルとスプリットサイクルの外気温度に対する性能（ＣＯＰ）を比較した図である。このように、スプリットサイクルは外気温度が低いなどの理由で蒸発器の蒸発温度が低くなると１段膨張サイクルより性能が良くなることがわかった。

実際に、本実施例のヒートポンプ式給湯装置Ｈにて運転した場合、−１０℃の蒸発温度で１段膨張サイクルと比較して１０％性能が上昇し、−２０℃の蒸発温度では１７％も性能がアップした。

このように、蒸発器の温度が低い場合にスプリットサイクルを利用することで、１段膨張サイクルにて運転するより、成績係数を良くすることができるようになり、効率の向上を図ることが可能となる。

更に、中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａから出た第１の冷媒流を、圧縮機１１の中間圧部に吸い込ませて、第１の圧縮要素１１Ａからの高温のガスと合流させることで、当該第１の冷媒流により、２段目である第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込まれる冷媒ガスの温度を下げることができるので、第２の圧縮要素１１Ｂから吐出される冷媒ガスの温度も下げることができる。

ところで、当該スプリットサイクル運転において前記膨張弁１４の開度は中間熱交換器１５を出た第１の冷媒流の過熱度により制御されている。即ち、スプリットサイクル運転において最適な性能を実現するためには、膨張弁１４の開度を制御して、膨張弁１４で減圧された後の第１の冷媒流を最適な流量とする必要がある。具体的に、膨張弁１４を調節して、膨張弁１４で減圧された後の冷媒（第１の冷媒流）を最適な中間圧とすることで、第１の冷媒流の冷媒流量を最適な値とすることができ、これにより、中間熱交換器１５において、第２の冷媒流を効果的に冷却して、蒸発器１８の入口の比エンタルピーを小さくし、冷凍効果を大きくすることが可能となる。

この場合、中間熱交換器１５から密閉容器２４に戻す冷媒は、第２の圧縮要素１１Ｂにおける液圧縮を回避するためにも、中間熱交換器１５にて第２の冷媒流と熱交換することで蒸発して、完全にガス化させる必要がある。このため、中間熱交換器１５における蒸発温度Ｔ２より幾分高い冷媒温度、即ち、幾分過熱された状態となるように過熱度が確保された状態となるように膨張弁１４の開度を制御することが望ましい。

即ち、過熱度が高すぎるということは、中間熱交換器１５にて第１の流路１５Ａを流れる第１の冷媒流が少なく、第２の流路１５Ｂを流れる第２の冷媒流との熱交換により完全にガス化され、更に過熱された状態であることが明らかである。この場合、中間熱交換器１５にて第２の冷媒流を第１の流路１５Ａを流れる第１の冷媒流により効果的に冷却できない。従って、蒸発器１８入口の比エンタルピーが大きくなるため、冷凍効果を向上させることが困難となる。このように過熱度が高すぎる場合には、膨張弁１４の開度を大きくして、第１の冷媒流を多くすることが望ましい。

一方、過熱度が殆ど無い状態では、中間熱交換器１５にて第１の流路１５Ａを流れる第１の冷媒流が多く、第２の流路１５Ｂを流れる第２の冷媒流との熱交換により完全にガス化されることができず、密閉容器２４内に液が混在した状態で吸い込まれる恐れがある。この場合には、膨張弁１４の開度を小さくして、第１の冷媒流を少なくし、過熱度を確保して密閉容器２４内に吸い込まれる第１の冷媒流を完全にガス化し、第２の圧縮要素１１Ｂにて液圧縮が生じる不都合を回避しなければならない。

そこで、コントローラＣは、図２のステップＳ４にてスプリットサイクル運転が開始されると、次のステップＳ５にて過熱度制御を実行する。この場合、コントローラＣは、ステップＳ５にて前記温度センサＴＳ２にて検出される中間熱交換器１５の第１の流路１５Ａの冷媒温度Ｔ２と、温度センサＴＳ３にて検出される第１の流路１５Ａを出た冷媒温度Ｔ１から第１の冷媒流の過熱度（Ｔ１−Ｔ２）を算出し、算出された過熱度（Ｔ１−Ｔ２）が、予め設定された過熱度Ｔｓｐにある値αを足した値より高いか、否かを判断する。尚、αはディファレンシャルであり、０より大きい正数とする。

そして、算出された過熱度（Ｔ１−Ｔ２）が、Ｔｓｐ＋αより高い場合、コントローラＣは第１の冷媒流が少なすぎると判断し、次の図２のステップＳ６に移行して、膨張弁１４を数ステップ開いた後、図２のステップＳ２に戻る。これにより、膨張弁１４の開度が大きくなり、第１の冷媒流を増やすことができる。

一方、ステップＳ５にて算出された過熱度（Ｔ１−Ｔ２）がＴｓｐ＋α以下である場合には、コントローラＣは図２のステップＳ７に移行して、設定された過熱度Ｔｓｐからある値αを引いた値より低いか、否かを判断する。

この場合、算出された過熱度（Ｔ１−Ｔ２）が、Ｔｓｐ−αより低い場合、コントローラＣは第１の冷媒流が多すぎて、密閉容器２４に液冷媒が戻る可能性があると判断して、図２のステップＳ８に移行し、膨張弁１４を数ステップ閉じた後、図２のステップＳ２に戻る。これにより、膨張弁１４の開度が小さくなり、第１の冷媒流を減らすことができる。

他方、ステップＳ７にて算出された過熱度（Ｔ１−Ｔ２）が、Ｔｓｐ−α以上である場合には、第１の冷媒流が最適な量であると判断して、膨張弁１４の開度を維持した状態で、図２のステップＳ２に戻る。

このように、スプリットサイクル運転においてコントローラＣにより上述の如く膨張弁１３の開度を制御することで、第１の冷媒流の冷媒流量を最適な値とすることができる。これにより、スプリットサイクル運転のメリットを発揮させることが可能となる。

尚、給湯運転時に蓄熱運転を行わない場合、即ち、給湯運転時に蓄熱タンク６０の冷熱の貯留が不要である場合には、コントローラＣにより蒸発器１９に冷媒が流れるように流路制御される。この場合、コントローラＣにより膨張弁１６が閉じられ、膨張弁１７が所定の絞り効果が得られるような開度とされて、圧縮機１１及びポンプ３２Ｐが始動される。これにより、冷媒は、分流器１３から配管４７、中間熱交換器１５の第２の流路１５Ｂ、配管４８、配管４８Ｂを経て膨張弁１７を通過する。この膨張弁１７を通過する過程で圧力低下した冷媒は、蒸発器１９に流入し、周囲の空気と熱交換する。即ち、冷媒はファンにて送風される空気から吸熱することにより蒸発する。

そして、蒸発器１９にて蒸発した冷媒は、その後、蒸発器１９から出た、配管５６、配管５４、アキュムレータ２２を介して冷媒導入管４０から圧縮機１１の第１の圧縮要素１１Ａに吸い込まれる。第１の圧縮要素１１Ａにて冷媒は中間圧まで圧縮され、密閉容器２４内に吐出される。その後、冷媒は第２の圧縮要素１１Ｂに吸い込まれて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、圧縮機１１から吐出され、冷媒吐出管４２、冷媒対水熱交換器１２の加熱部１２Ａ、配管４４を経て分流器１３に戻るサイクルを繰り返す。

本発明を適用した一実施例のヒートポンプ式給湯装置の全体構成図である（実施例１）。 図１のヒートポンプ式給湯装置の制御動作を説明するフローチャートである。 図１のヒートポンプ式給湯装置の１段膨張サイクル運転時における冷媒の流れを示す図である。 図１のヒートポンプ式給湯装置のスプリットサイクル運転時における冷媒の流れを示す図である。 図４に示すスプリットサイクル運転時における冷媒のモリエル線図（ｐ−ｈ線図）である 通常のサイクル（１段膨張サイクル）運転とスプリットサイクル運転における成績係数（ＣＯＰ）と外気温度との関係を示す図である。

符号の説明

Ｃ コントローラ
Ｈ ヒートポンプ式給湯装置
１０ ヒートポンプユニット
１１ 圧縮機
１１Ａ 第１の圧縮要素
１１Ｂ 第２の圧縮要素
１２ 冷媒対水熱交換器
１２Ａ 加熱部
１２Ｂ 被加熱部
１３ 分流器
１４ 膨張弁（補助絞り手段）
１５ 中間熱交換器
１５Ａ 第１の流路
１５Ｂ 第２の流路
１６、１７ 膨張弁（主絞り手段）
１８、１９ 蒸発器
２０ 室外機ユニット
２２ アキュムレータ
２４ 密閉容器
３０ 給湯タンクユニット
６０ 蓄熱タンク
ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３ 温度センサ

Claims (2)

1. 圧縮機、冷媒対水熱交換器及び蒸発器を有して構成されたヒートポンプ冷媒回路と、湯を貯留可能とした貯湯タンクとを備え、該貯湯タンク内の水を前記冷媒対水熱交換器に循環させることにより、前記貯湯タンク内に湯を貯留するヒートポンプ式給湯装置において、
   前記ヒートポンプ冷媒回路は、前記圧縮機と、前記冷媒対水熱交換器と、補助絞り手段と、中間熱交換器と、主絞り手段及び前記蒸発器を有し、前記冷媒対水熱交換器から出た冷媒を二つの流れに分流して、第１の冷媒流を前記補助絞り手段を経て前記中間熱交換器の第１の流路に流し、第２の冷媒流を前記中間熱交換器の第２の流路に流した後、前記主絞り手段を経て前記蒸発器に流すことにより、前記中間熱交換器にて前記第１の冷媒流と前記第２の冷媒流とを熱交換させ、前記蒸発器から出た冷媒を前記圧縮機の低圧部に吸い込ませ、前記中間熱交換器から出た前記第１の冷媒流を前記圧縮機の中間圧部に吸い込ませると共に、
   前記蒸発器による吸熱作用を利用して氷を生成する蓄熱タンクと、
   前記中間熱交換器の第１の流路に前記第１の冷媒流を流すか流さないかを制御する弁装置と、
   前記蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づいて前記弁装置を制御する制御装置とを備え、
   該制御装置は、前記冷媒の蒸発温度が所定の下限値より低下した場合、前記弁装置により前記第１の冷媒流を流すと共に、前記冷媒の蒸発温度が下限値以上である場合には、前記第１の冷媒流を流さないことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 前記蓄熱タンク内に生成される氷を利用して被冷却対象の冷却を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。

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