專利名稱：熱泵式熱水供給機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用了熱泵回路的熱水供給機。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的熱水供給機中，有燃燒式熱水供給機和電熱水器等，該燃燒式熱水供給機不具有儲熱水桶，而是使燃氣等燃燒以其強力的燃燒熱瞬間燒熱水而供給熱水；上述電熱水器具有大容量的儲熱水桶，它是把利用夜間打折的比較便宜的深夜電力在夜間由電加熱器加熱的大量的熱水儲存在儲熱水桶中，在白天使用儲存在儲熱水桶中的熱水。
但是，在最近，公認為比電熱水器能量效率好300～500％的熱泵式熱水供給機開始普及。熱泵式熱水供給機由于將制冷劑的狀態(tài)變化利用在熱源中，因此，其能量效率比電加熱器加熱好數(shù)倍，另外，由于不燃燒燃氣等，因此不排出CO2，對環(huán)境有利。但是，由于沒有像燃燒燃氣等時那樣的強力的熱量，一般是與電熱水器同樣設有大容量的儲熱水桶，使用夜間的廉價電力在夜間由熱泵回路燒沸熱水并儲存在儲熱水桶中，在白天使用儲藏的熱水的方法。因此，在現(xiàn)有的熱泵式熱水供給機中將熱泵回路和大量地儲藏著由熱泵回路燒沸的熱水的儲熱水桶作為分別的裝置設置，由配管等連接而發(fā)揮熱水供給機的功能。
作為該例子人們知道的有日本特開平9-126547號公報記載的熱泵式熱水供給機。它設有熱泵回路和燒水回路，該熱泵回路由壓縮機、冷凝器、減壓裝置、蒸發(fā)器構(gòu)成，該燒水回路具有大容量的儲熱水桶，從儲熱水桶的下部通過循環(huán)泵將水配管連接到成為熱泵回路的冷凝器的水熱交換器，將熱水配管連接到水熱交換器的出口和儲熱水桶的上部。
而且，利用夜間的廉價電力使能量效率良好的熱泵回路運轉(zhuǎn)，用循環(huán)泵一邊使儲熱水桶內(nèi)的水循環(huán)一邊在水熱交換器中漸漸地加熱到規(guī)定的水溫，用溫度檢測器檢測到達到了規(guī)定的溫度時，停止熱泵回路的運轉(zhuǎn)。
在白天，在末端使用熱水時，由混合閥混合從儲熱槽上部取出的熱水和自來水，由此使其成為適當?shù)臏囟榷┙o熱水。
儲熱水桶的熱水溫度降低了時，雖然對于出熱水路徑未作詳細記載，但是記載著用水熱交換器及加熱器再加熱儲熱水桶的熱水后供給到使用末端的情況。
但是，當考慮到用儲存在儲熱水桶中的熱水充滿浴缸時，儲熱水桶的容量接近與浴缸同樣的200L，而且，當對應于其它的熱水使用而具有某種程度的富余量時，也有需要500L容量的情況。在以儲熱水桶的容量滿滿地儲存了熱水時，其質(zhì)量超過200kg～500kg。因此，熱泵式熱水供給機由于需要堅固的地基而要進行基礎施工，而且若不是充分大的設置空間則不能設置熱泵式熱水供給機。
為燒沸大量的熱水，需要大量的能量，而且，作為高溫的熱水進行儲存時，由于與外氣溫度的溫度差大，由于散熱產(chǎn)生的熱損失也變大，因此，使用了更多無謂的能量。
因此，在公寓和高級公寓的陽臺那樣的狹窄的場所或強度不足夠的場所不能安裝。
而且，現(xiàn)有的熱泵式熱水供給機由于基本是進行利用夜間的便宜的電在夜間運轉(zhuǎn)熱泵回路來形成高溫的熱水后儲存在儲熱水桶中，在白天不使熱泵回路運轉(zhuǎn)，使用儲存在儲熱水桶中的熱水的使用方法，因此有時會產(chǎn)生使用盡儲熱水桶的熱水而不能馬上進行燒熱水的斷熱水的情況。即使在上述日本特開平9-126547號公報記載的熱泵式熱水供給機中，也與電熱水器同樣利用夜間電力儲存熱水，在熱水不足了時進行再燒水(追炊さ)運轉(zhuǎn)，該再燒水運轉(zhuǎn)是輔助性的措施。
另外，由于儲存了比外氣溫度高的大量的熱水，從儲熱水桶的表面放射熱量而浪費能量，因此，需要以溫度下降的量在夜間具有富余地加熱。
本發(fā)明的目的是提供一種設置所需要的空間及質(zhì)量小的能量效率良好的熱水供給機。
本發(fā)明的第二目的是提供一種在是設置所需要的空間和質(zhì)量小的熱水機時，在進行供熱水時可以縮短到熱水溫度穩(wěn)定的時間的熱水供給機。
本發(fā)明的第三目的是提供一種設置所需要的空間及質(zhì)量小的供水機，該供水機可以輔助性地燒浴缸的熱水。
發(fā)明內(nèi)容
為了達到上述目的，本發(fā)明的熱泵式熱水供給機，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，具有將從供水管導入的水通過上述第一熱交換器供給到使用側(cè)末端的運轉(zhuǎn)模式。
為了達到上述第二目的，本發(fā)明的熱泵式熱水供給裝置，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，具有混合通過上述第一熱交換器從供水管導入的水與上述供熱水箱的水并供給到使用側(cè)末端的模式。
另外，為了達到上述目的本發(fā)明的熱泵式熱水供給裝置，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，具有混合通過上述第一熱交換器從供水管導入的水和從上述供水管導入的水并供給到使用側(cè)末端的運轉(zhuǎn)模式。
為了達到上述第二目的，本發(fā)明的熱泵式熱水供給裝置，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，具有混合通過上述第一熱交換器從供水管導入的水與上述供熱水箱的水、再與從供水管導入的水混合并供給到使用側(cè)末端的模式。
為了達到上述第三目的，本發(fā)明的熱泵式熱水供給裝置，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，具有將來自浴缸的水通過上述第一熱交換器返回到上述浴缸的再燒水模式。
為了達到上述目的，本發(fā)明的熱泵式熱水供給裝置，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，將上述供熱水箱的容量做成為60升～100升。
為了達到上述目的，本發(fā)明的熱泵式熱水供給裝置，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，上述供熱水箱的容量為60升～100升，上述壓縮機、上述第一熱交換器、上述第二熱交換器、上述減壓裝置及上述供熱水箱收納在相同的箱體內(nèi)。
為了達到上述目的，本發(fā)明的熱泵式熱水供給裝置，具有壓縮機、對從該壓縮機排出的制冷劑與水進行熱交換的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的減壓裝置、設在該減壓裝置與上述壓縮機之間的第二熱交換器、儲存由上述第一熱交換器加熱了的水的供熱水箱、將該供熱水箱內(nèi)的水通過上述第一熱交換器返回到該供熱水箱的水循環(huán)路徑，其特征在于，上述供熱水箱的容量為60升～100升，上述壓縮機、上述第一熱交換器、上述第二熱交換器、上述減壓裝置及上述供熱水箱收納在相同的箱體內(nèi)，將上述供熱水箱設置在箱體的上部。
圖1是表示本發(fā)明的熱泵式熱水供給機的熱泵回路及水回路的一圖2是熱泵回路運轉(zhuǎn)開始后的水的溫度與時間的特性曲線。
圖3是將供熱水箱組裝入熱泵回路的下部的構(gòu)成圖。
圖4是將供熱水箱組裝入熱泵回路的上部的構(gòu)成圖。
圖5是將供熱水箱組裝入熱泵回路的側(cè)部的構(gòu)成圖。
圖6是將供熱水箱設置到熱泵回路本體之外的構(gòu)成圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)
本發(fā)明的實施例。圖1是本發(fā)明的熱泵式熱水供給機的一實施例。
首先從冷凍循環(huán)起進行說明。各自的機器由制冷劑配管連接著，在其中封入制冷劑并對其密封，構(gòu)成熱泵回路10，為了實現(xiàn)供給熱水所需要的大能力，由增加了另一個熱泵回路10a的兩個回路構(gòu)成。另外，在本實施例中，雖然由兩個熱泵回路構(gòu)成熱水供給器，但是根據(jù)壓縮機或熱交換器的性能、供熱水能力既可以是一個回路也可以是使用三個以上回路。
由壓縮機1及壓縮機1a壓縮的制冷劑(二氧化碳)流入熱交換器2。熱交換器2中一體地組裝入了使制冷劑冷凝的冷凝器3、3a和燒熱熱水的水熱交換器11、浴缸水熱交換器44。從熱交換器2流出的制冷劑在減壓裝置5、減壓裝置5a的作用下被減壓而成為低溫低壓的制冷劑。然后在蒸發(fā)器6、蒸發(fā)器6a中從由送風機9及送風機9a送來的外氣吸收熱量，然后通過散熱器7、散熱器7a再次被吸入到壓縮機1及壓縮機1a中。
8及8a是旁通閥，通過打開該旁通閥使從壓縮機1及壓縮機1a排出的高溫高壓的制冷劑流過蒸發(fā)器6及6a，使附著在蒸發(fā)器6及6a上的霜熔解(除霜控制)。該除霜控制的時刻既可以是兩個制冷劑回路同時進行，也可以是相互錯開地進行。在錯開的情況下，雖然能力多少降低些，但是具有可無間斷地供給熱水的效果。
接著，對從自來水管16取入水、通過熱交換器2直接將熱水供給到使用側(cè)、或如后所述地通過在內(nèi)部使水循環(huán)使其加熱到規(guī)定的溫度的水循環(huán)回路22的供熱水回路進行說明。
在該水循環(huán)回路22中，通過由水配管連接熱交換器2、減壓單向閥17、流量傳感器21、單向閥48、49、供熱水箱13、循環(huán)泵15、混合來自供熱水箱13的熱水和來自水熱交換器11的熱水混合閥61、混合來自混合閥61的熱水與水的混合閥62、調(diào)整熱水的流量的熱水調(diào)整閥63而構(gòu)成。
另外，浴缸水回路由熱交換器2、注熱水電磁閥51、單向閥50、水位傳感器60、浴缸用的循環(huán)泵46構(gòu)成。
本實施例的熱泵式熱水供給機不像原來的那樣使用大型的儲熱水桶，它是小型輕量的熱供給機。即在通過用水熱交換器11對熱泵回路10的高溫冷制劑與水循環(huán)回路22的水進行熱交換而燒熱熱水的熱水供給機中，通過做成為由水熱交換器11使從供水管16導入的水升溫，原樣地供給到使用末端27的瞬間式，可以不需要現(xiàn)有技術(shù)那樣的大型的儲熱水箱。另外，由于直到熱泵回路10的運轉(zhuǎn)剛剛開始后的壓力條件穩(wěn)定的期間不能產(chǎn)生用于加熱水的充分的冷凝熱，因此，其上升的短時間通過混合儲存在供熱水箱13中的熱水和來自水熱交換器11的水來供給熱水，可以實現(xiàn)一邊保持設定溫度一邊實現(xiàn)供熱水箱13的小型化。而且，在熱泵回路10的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、成為了燒好了設定溫度的熱水的狀態(tài)時，停止儲存在供熱箱13中的熱水的使用而直接供給熱水。以下進行詳細的說明。
說明向熱泵式熱水供給機供給水。從供水管16供給的水流入減壓單向閥17，此后，一方通過供水管19分流到供熱水箱13，另一方通過連接在與熱交換器11之間的水配管分流到熱交換器2，另外，向使用末端27的供熱水通過混合閥61、62、流量調(diào)整閥63被變成為設定溫度后進行供給。
本實施例所示的熱泵式熱水供給機設想為基本上是由熱交換器2將從供水管16供給的水上升到使用者設定的溫度，向使用末端27供給熱水的瞬間熱水器。因此，在冷凍循環(huán)的能力高時或如果水交換器11的性能高，則不需要設置供熱水箱13。因此有可能成為比重量及設置空間大的現(xiàn)有的電熱熱水器緊湊得多的熱水供給機。
但是，由于被供給的水的溫度低、冷凍循環(huán)不穩(wěn)定、熱交換器2不充分熱的理由，也有供熱水溫度達不到設定溫度情況。
因此，在本實施例中設置了必要最小限的供熱水箱13，輔助性地使用存儲在供熱箱13中的熱水來確保使用末端27處的熱水供給溫度，直到在從熱交換器2輸出的水的溫度到達設定溫度。
根據(jù)情況不同，也考慮到了從熱交換器2輸出的熱水的溫度永遠不上升的情況。在這種情況下，在使用末端27處的熱水的使用中斷了時，通過在供熱水箱13內(nèi)儲存規(guī)定高的溫度的熱水，在下次使用熱水時可以確保供給設定溫度的熱水。對于各部的動作由以下的說明就可明白。
混合閥61是如下這樣的閥，該閥在如上述那樣地在熱泵回路剛剛運轉(zhuǎn)開始后，從熱交換器2(水熱交換器11)出來的熱水的溫度未充分地上升到頭時，輔助性地混合供熱水箱13的熱水而將成為設定溫度的熱水供給到使用末端27。混合閥61和供熱水箱13由供熱水管20連接。
混合閥62具有在從混合閥61供給的熱水的溫度比設定溫度高時通過與從供水管16供給的水混合使熱水溫度降低而使其成為設定溫度的功能。
另外，流量調(diào)整閥63是具有為了使供熱水量不超過預定總量而控制流量的功能的閥。
另外，在各部上配置供水溫度傳感器52、水熱交換器出口水溫傳感器53、測量被混合的供水箱的熱水和水熱交換器出口的水的溫度的水溫傳感器54、測量最終供出熱水水溫的供出熱水溫度傳感器55、用于測量供熱水箱13的剩余熱水量的箱溫度傳感器56(a、b、c)，在冷凍循環(huán)側(cè)配置測量蒸發(fā)器6、6a的中間溫度的蒸發(fā)器溫度傳感器58、58a、感知壓縮機的吸入溫度的吸入溫度傳感器59、59a。
而且，在后述的箱體23中收容著熱泵回路10、10a、含有供熱水箱13的水循環(huán)回路22及其它的機器。
使用末端27設置有廚房等的水龍頭24、浴室的淋浴器25、由注熱水電磁閥51和單向閥50劃分的浴缸26等。該單向閥50是從衛(wèi)生上考慮用于使浴缸26的熱水不混入到從供水管16供給的熱水中的閥。在本實施例中雖未特別說明，但是也可以根據(jù)需要在各自的末端上附設水用末端。
本實施例的熱泵式熱水供給機具有這樣的構(gòu)成，進行以下說明那樣的動作。熱泵式熱水供給機與電熱水器相比其能量效率好300～500％。利用該熱泵式回路10向瞬間熱水器那樣地直接向使用末端供給熱水。但是，如在前也說明過的那樣，熱泵回路10在從運轉(zhuǎn)剛剛開始后到熱泵回路穩(wěn)定的期間不能充分地供給由水熱交換器加熱水所需要的冷凝熱，不能直接向使用末端27供給熱水。在本實施例的熱泵式熱水供給機中，在其上升的數(shù)分鐘期間，輔助性地供給儲存在小容量的供熱水箱13內(nèi)的高溫的熱水進行使用。
首先，對于供水箱13的容量進行說明。除了極端的情況外，一般家庭中的淋浴的水箱是11.8升/分，廚房是8.5升/分，洗漱間是7.5升/分，連續(xù)使用時間是，淋浴9.7分鐘，廚房是13.4分鐘。若不考慮同時使用的情況，必要的連續(xù)的熱水供給量是114升。將供熱水溫度設定為40℃、將儲存在供熱水箱13中的熱水溫度設定為可以殺滅沙門氏菌等的60℃，考慮到最差狀態(tài)而將從熱交換器2供給的水的溫度假定為8℃。在該條件下，當計算必須儲存在供熱水箱13中的熱水量時，是約70升。但是，由于不能認為從熱交換器2供給的水的溫度經(jīng)常是8℃，因此若比其高10℃而為約18℃，則供熱水箱13的溫度可以是60升。
另外，當將現(xiàn)在市場上銷售的組裝式空調(diào)(バツケ-ジエアコン)的室外機的大小作為家庭用供熱水機的允許的大小時，是高度為1.4m、寬度為0.9m、厚度為0.3m左右，將供熱水箱13的形狀形成為圓筒形狀，將供熱水箱13收納在室外機的箱體內(nèi)時，供熱水箱13的可以允許的最大的大小是，直徑為0.3m、高度為1.4m。該容量是0.1立方米(100升)。
綜上所述，供熱水箱13的儲熱水量最好是60升～100升的范圍。當將供熱水箱13的儲熱水容量收在該范圍中時，如上所述在不給熱水使用帶來障礙的范圍內(nèi)，可以向組裝式空調(diào)機和室內(nèi)空調(diào)機那樣地將室外機收納在一個箱子中。即，可以將供熱水箱13與作為主要構(gòu)成要素的壓縮機1、室外熱交換器6、水熱交換器11及減壓裝置5一起收容在一個框體內(nèi)。
在使用CFC類氟制冷劑的冷凍循環(huán)中，60℃是最高的燒熱溫度，但是在制冷劑使用二氧化碳時，可以使熱水溫度進一步上升，與進一步使其上升的部分對應地可以減少供熱水箱13的儲熱水能量。
在使用浴缸26以外的使用末端時，流量傳感器21感知末端的使用，起動壓縮機1而開始熱泵回路10的運轉(zhuǎn)。在運轉(zhuǎn)初始階段，熱泵回路10還是上升狀態(tài)，因此，成為利用供熱水箱10的供熱水運轉(zhuǎn)。從供水管16導入的水通過減壓閥17、供水管19到達供熱水箱13的下部。在供熱水箱13中從其下部供給水，由其水壓將儲存在供熱水箱13的上部的高溫的熱水壓出到供熱水管20中。
另外，來自供水管16的水為了由冷凍循環(huán)10加熱水，被分到流入水熱交換器10的水回路。為了在混合來自供熱水箱13的熱水和來自水熱交換器11的熱水的混合閥61中成為設定的溫度而由溫度傳感器54感知溫度，由來自儲熱水箱13的熱水和來自由冷凍循10加熱的水熱交換器11的水的量進行調(diào)整。在該運轉(zhuǎn)初期的情況下，通過水熱交換器11來的水由于不充分的熱，因此來自供熱水箱13的熱水的量多，流過水熱交換器11的水的量變少(混合運轉(zhuǎn)模式)。在此，在運轉(zhuǎn)初始階段中，在減少了流過水熱交換器11的水的量時，可以急劇地使少量的水的溫度上升。
在該混合運轉(zhuǎn)模式中，當使用末端27的熱水溫度過高(成為設定值以上)時，混合閥62被打開，混合來自供水管16的水來調(diào)節(jié)熱水溫度。
當繼續(xù)運轉(zhuǎn)時，熱泵回路10漸漸地開始穩(wěn)定，從水熱交換器11出來的熱水的溫度也成為高溫，混合來自供熱水箱13的熱水和來自水熱交換器11的熱水的混合閥61漸漸地減少來自供熱水箱13的熱水供出，在來自水熱交換器11的熱水溫度成為設定溫度時，將從供熱水箱13的熱水供給完全關(guān)閉，只由通過由熱泵回路10加熱的水熱交換器11的熱水向末端供給熱水(瞬間熱水模式)。
這時，為了以設定的溫度向末端供給熱水，由溫度傳感器55測量溫度，用混合從水熱水交換器出來并通過了混合閥61的熱水和被分支的水的混合閥62向末端供給被設定的熱水。特別是在夏季等的從供水管16供給的水的溫度高時，從水熱交換器11輸出的熱水的溫度比設定溫度高。這時，為了使之成為設定溫度，通過調(diào)節(jié)混合閥61來混合適當?shù)乃蚰┒斯┙o熱水(水混合模式)。
另外，若將冷凍循10做成為可以控制壓縮機1的轉(zhuǎn)速的變換器控制(インバ-タ制御)，用溫度傳感器53感知水熱交換器11的出水溫度，控制壓縮機1的轉(zhuǎn)速可以使其成為被設定的水溫。
而且，冷凍循環(huán)10本身調(diào)整膨脹閥5而使配置在蒸發(fā)器6的中間的溫度傳感器58與壓縮機吸入溫度傳感器的差成為一定。
而且在關(guān)閉了使用末端時，流量傳感器21感知其狀態(tài)，在供熱水箱13的熱水溫度是設定定值以下時，轉(zhuǎn)移到供熱水箱13的再燒水運轉(zhuǎn)。
供熱水箱的再燒水運轉(zhuǎn)在使冷凍循10在運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下等待水熱交換器出口溫度成為高溫(儲熱水溫度)，使泵15運轉(zhuǎn)。由此，儲存在供熱水箱13的下部的水到達水熱交換器11成為高溫的熱水，通過單向閥49返回到供熱水箱13的上部。該單向閥49起到防止在上述通常供熱水時從箱的熱水供出由混合閥61成為全閉時的從供熱水箱13供出熱水的作用。
這時的水熱交換器出口溫度通過使壓縮機1的轉(zhuǎn)速、循環(huán)泵15的流量變化進行，由箱溫度傳感53感知供熱水箱燒水完畢，結(jié)束供熱水箱13的再燒水，成為待機狀態(tài)。
從供熱水箱13向末端的供熱水由于由來自供管16的水的供給進行，保持滿箱的狀態(tài)，原則上沒有供熱水箱13內(nèi)的熱水量減少的情況。在安裝完畢時或長期間不使用時，由于將供熱水箱13內(nèi)的熱水放出后的使用開始時在供熱水箱13內(nèi)沒有熱水，需要供水(供熱水)。這時，當打開使用末端27的浴淋器25或水龍頭24時，來自供水管16的水通過水熱交換器11流到使用末端11。這時，由于供出熱水溫度傳感器55的檢測值為低溫，混合閥62成為熱水側(cè)(來自供水管16的水不被混合)。另外，由于供出熱水溫度傳感器54的檢測值也為低溫，混合閥61打開，使來自水熱交換器11的熱水和來自供熱水箱20的熱水混合。但是，由于在供熱水箱13內(nèi)水還未裝滿，因此不通過混合閥61從供熱水箱13輸出水。而且，由于混合閥61也打開了供熱水箱13側(cè)而排出的空氣，因此，來自供水管16的水流入水熱交換器11的同時也流入供熱水箱13中。而且，在成為滿箱時，當關(guān)閉使用側(cè)末端21的栓時，開始在先說明了的供熱箱13的再燒水。
可是，即使使冷凍循環(huán)10的壓縮機1變換器化(インバ-タ化)，在冷凍循環(huán)中也存在著最低能力和最高能力，供熱水所需要的能力可以由供水溫度傳感器52、流量傳感器21、設定出熱水溫度推測。
在必要供熱水能力為冷凍循環(huán)的最低能力以下時，冷凍循環(huán)10不運轉(zhuǎn)，使用與通常供熱水時同樣的回路(混合來自水熱交換器11的熱水(水)和來自供熱水箱13的熱水的運轉(zhuǎn)回路)只由供熱水箱13以設定溫度供出熱水。在箱內(nèi)的剩余熱水量(熱水溫度變低)變少時，進行箱再燒水運轉(zhuǎn)，成為向箱內(nèi)補給熱水的運轉(zhuǎn)。
在燃氣熱水供給機那樣的瞬間熱水機由于不具有輔助箱，在最低能力以下不能供給熱水(由使用側(cè)末端的混合栓調(diào)整溫度)，但是，在本實施例中，由于具有供熱水箱13，即使在這樣的情況下也可以以設定溫度向末端供給熱水。
另外，在供給熱水能力超過了冷凍循環(huán)10的最大能力時，將流量調(diào)整閥63做成為通過調(diào)整節(jié)流流量使其成為設定供出熱水溫度來供熱水的構(gòu)造。
通常的熱泵式熱水供給機是利用深夜電力將水燒熱為70℃～90℃并儲存在300升以上的大型箱內(nèi)，由于必須以高溫進行燒水，因此熱效率低，但是若采用本發(fā)明，由于以末端所需要的熱水的溫度(例如一般所使用的42℃)燒熱水，因此與其它的熱泵式熱水供給機相比，其熱效率非常好。
在向浴缸26供給熱水進行充滿熱水時，進行上述同樣的供熱水運轉(zhuǎn)，通過打開注熱水電磁閥51，將熱水裝滿浴缸26。另外，由于考慮到在向浴缸26的注熱水中斷了時，浴缸26的熱水會逆流，因此，從衛(wèi)生方面考慮，由單向閥50防止該逆流。
另外，向浴缸27注熱水、注滿由于是充滿容量為180升以上的熱水，也可以改變上述的供給熱水運轉(zhuǎn)的情況，在運轉(zhuǎn)初期，不使用供熱水箱13的熱水，運轉(zhuǎn)熱泵回路10直接注入水熱交換器11的運轉(zhuǎn)。這是因為，為了向浴缸26內(nèi)充滿熱水，需要180升以上的熱水，冷凍循環(huán)10的上升時間相對于全體來說只是微小的時間。浴缸26的水位由于由水位傳感器60監(jiān)視著，在成為設定水位時，中止向浴缸的注入熱水、充滿熱水運轉(zhuǎn)。
以下對洗澡水的再燒水進行說明。與現(xiàn)有的浴鍋同樣地已經(jīng)在浴缸26中充滿水，在想要燒熱它時，在大型的水箱內(nèi)儲存著熱水的電熱水器等中不能燒熱裝滿在浴缸中的水。
但是，在本實施例中，由于做成為一體地組裝入了使制冷劑冷凝的冷凝器3、將水燒熱的水熱交換器11、浴缸水熱交換器44的熱交換器2，因此，通過運轉(zhuǎn)熱泵回路10、使循環(huán)泵16運轉(zhuǎn)來使充滿浴缸26的水循環(huán)，可以燒熱浴缸內(nèi)的水。即、充滿浴缸26的水由循環(huán)泵46送到浴缸水熱交換器被升溫，再返回到浴缸26，而且，具有在設在浴缸水熱交換器44上游側(cè)的、用于檢測浴缸內(nèi)的水溫的洗澡水溫度傳感器57的檢測值為設定溫度時，停止熱泵回路(主要是壓縮機1)及循環(huán)泵46的運轉(zhuǎn)的功能。即、帶有自動地將浴缸內(nèi)的熱水溫度保持為設定值的自動功能。
如上所述，由于可以完成對于浴缸26的注熱水、充滿熱水、燒熱水，因此具有浴缸26的熱水變少時的補足熱水，熱水變涼時的再燒水等的多彩的洗澡水自動功能。
將運轉(zhuǎn)初期的過渡時期的時間與水溫度關(guān)系的實驗特性曲線表示在圖2中。
在一般家庭中的使用末端27使用的熱水的溫度和熱水的量公認為是約40～42℃、6～8升/分。以此為基礎、加上冬季的外氣條件，在實驗中將供給的水溫設定為8℃。
曲線圖表示與運轉(zhuǎn)熱泵回路10同時向水熱水交換器11供給水時的、水熱交換器11出口的水溫的變化。向水熱交換器11的入口供給8℃的水，到水熱交換器11出口的熱水溫度成為42℃需要約7分鐘。
在廚房的水龍頭24或淋浴器25處持續(xù)等待到水溫上升了的7分鐘是不能忍耐的。
在本實施例中，以該實驗為基礎，設置了約30升的小容量的供熱水箱13(在現(xiàn)實中具有富余的是90升)，儲存著約60℃的熱水。
在使用末端處，由于在60℃的熱水中加入初始值為8℃的來自水熱交換器11的自來水而被降溫為42℃進行使用，因此，例如來自水熱交換器11的水溫即使保持8℃的狀態(tài)不變，如果有30升的60℃的熱水，則可以補償5分鐘。另外，如果是該程度大小的供熱水箱則可以一體地收納在熱泵回路箱中，因此，也不會像現(xiàn)有技術(shù)的熱泵式熱水供給機那樣需要大的設置空間，另外，由于其質(zhì)量也小，也不需要牢固的地基，因此，可以設置在公寓或高級公寓的陽臺等上。
以下對供熱水箱11的組裝位置進行說明。供熱水箱13的安裝位置如圖3所示考慮了設在熱泵回路10的下部的構(gòu)造、如圖4所示設在熱泵回路10的上部的構(gòu)造、或如圖5所示設在熱泵回路10的側(cè)部的構(gòu)造。
如圖3所示，在設在熱泵回路10的下部時，加入了熱水的供熱水箱13由于處于在箱體的下部，熱泵式熱水供給機的穩(wěn)定性好，而且，由于在制造工程中也可以順序地組裝在供熱水箱13之上，因此，其作業(yè)性良好，由于在維修中只要將箱體23卸下就可以檢修內(nèi)部的機器，因此提高了維修性。另外，30是控制電路，是根據(jù)各種傳感器等的輸出控制壓縮機1、減壓裝置5、各種混合閥、風扇9等的控制電路。對于以下的圖也是相同的。
但是，在設在箱體的下部時，由于儲存著高溫的熱水的供熱水箱13接近地面，因此從供熱水箱13的表面散出的熱量多，浪費能量。為了避免這種現(xiàn)象，通過若干犧牲組裝性、維修性而將供熱水箱13如圖4所示地設置在熱泵回路10的上部。在這時，由于由熱泵回路10產(chǎn)生的熱量包裹著供熱水箱13，因此，可以減少來自供給熱水箱13的無謂的散熱。
另外，如圖5所示，通過設置在熱泵回路10的側(cè)部，可以在確保了組裝性、維修性不變的狀態(tài)下，可以減少來自供熱水箱13的無謂的散熱量。
或者如圖6所示，不一體地收納在箱體之中，將供熱水箱13設置在收納了熱泵回路10的箱體的旁邊。這時，分別地構(gòu)成與制冷劑有關(guān)的熱泵回路10和與供熱水有關(guān)的水回路部分，可以分別平行地生產(chǎn)產(chǎn)品，因此產(chǎn)品的生產(chǎn)性變好，即使在安裝中，由于可以分別個別地進行作業(yè)，因此安裝工程容易，在維修中可以進一步改善維修的作業(yè)性。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種設置所需的空間小、質(zhì)量小的能量效率好的熱水供給機。
另外，根據(jù)本發(fā)明可以提供一種設置所需的空間小、質(zhì)量小的熱水供給機，并且該熱水供給機在供給熱水時可以縮短到熱水溫度穩(wěn)定的時間。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種設置所需的空間小、質(zhì)量小的熱水供給機，而且該熱水供給機可以輔助燒浴缸的熱水。
權(quán)利要求
1.熱泵式熱水供給機，其特征在于，包括具有多個壓縮機、對從這些壓縮機排出的制冷劑和從供水管導入的水進行熱交換并向使用末端供給的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的多個減壓裝置、設在這些減壓裝置與上述多個壓縮機之間的多個第二熱交換器的多個熱泵回路，這些熱泵回路具有具有使高溫的制冷劑向上述多個第二熱交換器傳導的除霜控制功能，使該除霜控制的時刻在上述多個熱泵回路的每個上錯開。
2.熱泵式熱水供給機，其特征在于，包括具有第一壓縮機、對從該第一壓縮機排出的制冷劑和從供水管導入的水進行熱交換并向使用末端供給的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的第一減壓裝置、設在該第一減壓裝置與上述第一壓縮機之間的第1第二熱交換器的第一熱泵回路；具有第二壓縮機、對從該第二壓縮機排出的制冷劑和從供水管導入的水進行熱交換并向使用末端供給的第一熱交換器、對來自該第一熱交換器的制冷劑進行減壓的第二減壓裝置、設在該第二減壓裝置與上述第二壓縮機之間的第2第二熱交換器的第二熱泵回路，上述第一以及第二熱泵回路分別具有使高溫的制冷劑向上述第1以及第2第二熱交換器傳導的除霜控制功能，錯開上述第一熱泵回路的除霜控制時刻和上述第二熱泵回路的除霜控制時刻。
全文摘要
本發(fā)明的熱泵式熱水供給機提供一種小型輕量的熱水供給機。在由水熱交換器(11)使熱泵回路(10)的高溫制冷劑和水循環(huán)回路(22)的水熱交換而燒熱水的熱水供給機中，通過做成由水熱水交換器(11)使從供水管(16)導入的水升溫并直接供給到使用末端(27)的瞬間式，可以不需要現(xiàn)有技術(shù)那樣的大型的儲熱水箱。另外，由于到熱泵回路(10)的剛剛運轉(zhuǎn)開始后的壓力條件穩(wěn)定不能使其產(chǎn)生用于燒水的充分的冷凝熱，因此其上升的短時間通過混合儲存在供熱水箱(13)中的熱水與來自水熱交換器(11)的水進行供給熱水，可以在保持設定溫度同時實現(xiàn)供熱水箱(13)的小型化。
文檔編號F24H4/04GK1740705SQ20051010758
公開日2006年3月1日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者齊藤健一, 権守仁彥, 小暮博志, 蘆田春子, 小澤武夫, 岡村哲信 申請人:株式會社日立制作所