专利名称：热泵热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及热泵热水器，尤其涉及包含结霜期的期间中的热泵的最佳运转控 制。
背景技术：
现有的热泵热水器，一般是与电气热水器同样地设置有大容量的热水贮存罐， 使用夜间折扣费用的廉价电力来进行热泵运转，在半夜将热水烧沸，贮存在热水贮存罐 中，在白天使用所贮存的热水的热水贮存式的热泵热水器。与此相对，近年来开发出在主要供给热水使用的白天也进行热泵运转，直接供 给加热后的温水，由此实现了热水贮存罐的大幅度小型化的瞬间式热泵热水器。作为该 瞬间式热泵热水器的现有例，例如存在专利文献1中公开的例子。根据该专利文献1，预先进行热水贮存运转，在60 100L的小型热水贮存罐中 贮存好热水，在使用热水时，在热泵的加热温度未到达适当温度的运转最初，在热泵的 加热水中混入来自热水贮存罐的高温水，达到适当温度来供给热水，当通过热泵运转使 加热温度达到适当温度时，停止来自热水贮存罐的热水供给，直接供给通过热泵运转加 热后的适当温度的水来使用。另外，瞬间式热泵热水器的运转控制，对应于水罐热水贮存或者厨房/盥洗室 热水供给，改变压缩机的转速来调整加热能力，空气冷媒热交换器(蒸发器)的除霜，根 据空气冷媒热交换器的温度检测结霜量，当大量结霜、热泵的加热性能降低后，打开除 霜用旁通阀来进行除霜，都是比较简单的结构。专利文献1 JP特开2003-279133号公报如上述专利文献1中公开的那样，在现有的热泵热水器中，大体对应于热水供 给用途来改变压缩机的转速，调整加热能力。但是，近年来随着热泵热水器普及，使用 用途扩展到多个分支，热水供给温度也变得复杂化。例如关于浴盆热水注入温度，以往 在入浴前不久供给热水，因此热水供给温度约恒定为42°C，而附加事先预先设定好热水 注入时间的功能，就需要供给稍高的45°C热水，同时追加了功能以便可以根据季节选择 38°C 48 °C热水供给温度。另外，关于水罐热水贮存温度也取得了多样化，对应于热水供给使用量的季节 变化，进行了在夏季、春秋的中间期以约65°C贮存热水，在冬季以70 75°C贮存热水， 在冬季低温时以85 90°C贮存热水等设置。针对这些多样化的热水供给使用状况，热泵的运转控制以确保热水供给量为重 点，对应于各个热水供给温度以加热能力优先的方式进行控制，从节能的观点出发未必 成为最佳运转控制。例如在对浴盆热水注入运转进行时间预约时，即使热水注入时间变 长也可以使加热效率优先，但在淋浴那样需要较大热水供给量的情况下，与效率相比必 须使加热能力优先。另外，在冬季，当使连续运转优先时，在长时间供给热水时由结霜 导致的加热能力降低成为问题，当检测空气冷媒热交换器温度来进入除霜运转时，存在在厨房热水供给过程中或洗脸过程中开始除霜而停止供给热水的问题，目前要求针对这 些多样化的使用条件，综合考虑了加热能力、节能、除霜控制等的最佳运转控制方式的 必要性。
发明内容
本发明的目的在于解决这些问题，提供一种在包含冬季除霜时的期间中实现加热能力的确保、加热效率的提高以及节能，综合地进行最佳运转控制的热泵热水器。为了解决所述问题，本发明主要采用以下结构。一种热泵热水器，具备热泵冷媒回路，其具有压缩冷媒的压缩机、进行水和 冷媒的热交换的水冷媒热交换器、膨胀阀、进行空气和冷媒的热交换的空气冷媒热交换 器、和冷媒配管；热水供给回路，其具有贮存有通过所述水冷媒热交换器加热后的温水 的热水贮存罐、机内循环泵、热水供给混合阀、进行与通过所述水冷媒热交换器加热后 的温水的热交换的浴盆用热交换器、浴盆循环用泵、冷热水混合阀、配水管，该热水供 给回路形成在所述热水贮存罐中贮存高温水的热水贮存回路、向出热水部位直接供给 通过所述水冷媒热交换器加热后的温水的直接热水供给回路、向出热水部位供给来自所 述热水贮存罐的温水的水罐热水供给回路、通过所述浴盆循环用泵向浴盆供给通过所述 水冷媒热交换器加热后的温水的浴盆热水注入回路、通过所述浴盆循环用泵向浴盆供给 来自所述浴盆用热交换器的温水的浴盆再加热回路；以及运转控制部，其通过出热水 部位遥控器和浴盆遥控器的操作设定，控制各构成要素来进行热水贮存运转、直接热水 供给运转、水罐热水供给运转、浴盆热水注入运转、浴盆再加热运转，所述热泵热水器 中，所述运转控制部，以热泵热水器的周围温度、所述空气冷媒热交换器的温度、以及 包含向水罐贮存热水、向出热水部位供给热水、浴盆热水注入、预定时间以上的运转中 的热水供给在内的热水供给/热水贮存模式作为判定基准来进行最佳运转控制，该最佳 运转控制用于判定加热效率优先运转、加热能力优先运转、中间除霜运转这3种运转方 式中的某一个。另外，在所述热泵热水器中，所述运转控制部，当判定为所述加热效率优先运 转时以加热效率达到最大的压缩机转速运转，当判定为所述加热能力优先运转时以加热 能力达到最大的压缩机转速运转，当判定为所述中间除霜运转时以加热能力达到最大的 压缩机转速运转、并且在经过所推定的热泵运转时间的约1/2的时间后进行除霜运转。 而且所述运转控制部，作为所述判定基准，将所述周围温度划分为约+7°C以上或约_7°C 以下、和约_7°C +7°C的至少两部分以上。另外，在所述热泵热水器中，所述运转控制部，作为所述判定基准，将所述空 气冷媒热交换器温度划分为约0°c以上和不到约o°c这两部分。而且，所述运转控制部， 作为所述判定基准，针对每个热水供给模式学习热泵运转时间，在推定运转时间为约60 分钟以上的热水供给模式的情况下，判定中间除霜运转作为最佳运转控制。而且，所述 运转控制部，在热泵运转的加热运转结束后进行所述空气冷媒热交换器的结霜判定，当 判定为结霜时，进行除霜运转，然后停止热泵运转，当判定为未结霜时，不进行除霜运 转地停止热泵运转。根据本发明，能够判定充分考虑了热泵热水器的使用条件的最佳运转，可以包含冬季除霜时来实现加热能力的确保、加热效率的提高以及节能，综合地选择最佳的运 转方式。另外，通过更具体地详细规定最佳运转方式的判定基准、和加热效率优先运 转、加热能力优先运转、中间除霜运转这3种运转方式，可以进一步在实现最佳运转方 式的选定的同时，容易进行产品化。另外，检测运转结束时的结霜，仅在有结霜时进行除霜运转然后停止运转，因 此，在下一次的运转开始时可以在没有结霜的状态下开始运转，可以实现运转开始时的 加热升温特性的提高，并且，在外部空气温度低或降雪等条件下可以防止运转结束时的 结霜在停止期间内增长。根据与附图相关的以下的本发明的实施例的记载，可以明了本发明的其它目 的、特征以及优点。
图1是表示本发明的实施方式的热泵热水器的构成要素和连接路径的整体结构 图。图2是表示本发明的实施方式的热泵热水器的、打开厨房水龙头来使用热水时 的热水供给运转的流程的流程图。图3是表示一般的热泵热水器中的加热能力和加热效率的关系的图表。图4是表示决定本实施方式的热泵热水器中的最佳运转方式的判定条件和判定 基准的表。图5是表示一般的热泵热水器中的冬季连续运转的情况下的加热能力的时间变 化的图表。图6是表示本实施方式的热泵热水器中，在冬季推定热水供给时间长(例如70 分钟)的情况下的连续运转和中间除霜运转的加热量的比较的说明图。图7是表示本实施方式的热泵热水器中，在冬季推定热水供给时间短(例如50 分钟)的情况下的连续运转和中间除霜运转的加热量的比较的说明图。
具体实施例方式以下，参照图1 图7详细说明本发明的实施方式的热泵热水器。图1是表示 本发明的实施方式的热泵热水器的构成要素和连接路径的整体结构图。在图1中，本实 施方式的热泵热水器作为整体，由热泵冷媒回路30、热水供给回路40和运转控制单元50 构成。热泵冷媒回路30以第一冷媒回路30a以及第二冷媒回路30b的双循环方式构成， 分别经由冷媒配管将压缩机la、lb、在水冷媒热交换器2中配置的冷媒侧传热管2a、 2b、膨胀阀3a、3b、空气冷媒热交换器4a、4b依次连接而构成，在其中封入了冷媒。压缩机la、Ib能够进行容量控制，在供给大量热水时，以大容量进行运转。在 此，压缩机la、Ib通过PWM控制、电压控制(例如PAM控制)以及它们的组合控制， 可以从低速(例如700转/分钟)到高速(例如7000转/分钟)进行转速控制。水冷媒 热交换器2具备冷媒侧传热管2a、2b以及供水侧传热管2c、2d，在冷媒侧传热管2a、2b和供水侧 传热管2c、2d之间进行热交换。作为膨胀阀3a、3b—般使用开度调整时的响应性快的电动膨胀阀，对经由水冷 媒热交换器2输送来的中温高压冷媒进行减压，作为容易蒸发的低压冷媒向空气冷媒热 交换器4a、4b输送。另外，膨胀阀3a、3b起到改变冷媒通路的开度来调节热泵冷媒回 路内的冷媒循环量的作用，也执行增大开度，向空气冷媒热交换器4a、4b大量输送中温 冷媒来溶解霜的除霜装置的任务。空气冷媒热交换器4a、4b通过送风风扇5a、5b的旋转取入外部空气，进行空气 和冷媒的热交换，执行从外部空气吸收热量的任务。热水供给回路40具备用于进行以下 动作的水循环回路(1)热水贮存、(2)直接热水供给、(3)水罐热水供给、(4)浴盆热 水注入、(5)浴盆再加热。热水贮存回路(1)是用于通过水罐沸腾运转，在热水贮存罐16中贮存高温水的 水回路，经由配水管将热水贮存罐16、机内循环泵17、水热交流量传感器10、供水侧传 热管2c、2d、热水供给混合阀11、热水贮存罐16依次连接而构成。直接热水供给回路(2)，经由配水管将供水金属零件6、减压阀7、供水水量传 感器8、供水侧止回阀9、水热交流量传感器10、供水侧传热管2c、2d、热水供给混合阀 11、冷热水混合阀12、流量调整阀13、厨房出热水金属零件14依次连接而构成。供水 金属零件6与水管等供水源连接，厨房出热水金属零件14与厨房水龙头15等连接。水罐热水供给回路(3)，经由配水管将供水金属零件6、减压阀7、供水水量传 感器8、供水侧止回阀9、热水贮存罐16、热水供给混合阀11、冷热水混合阀12、流量调 整阀13、厨房出热水金属零件14依次连接而构成。浴盆热水注入回路(4)，经由配水管将供水金属零件6、减压阀7、供水水量传 感器8、供水侧止回阀9、水热交流量传感器10、供水侧传热管2c、2d、热水供给混合阀 11、冷热水混合阀12、流量调整阀13、浴盆热水注入阀18、流量开关19、浴盆循环泵 20、水位传感器21、浴盆热水输入输出金属零件22、浴盆循环适配器23、浴盆24依次连 接而构成。另外，从浴盆热水输入输出金属零件22与浴盆24连接，同时还与浴盆水龙 头25或淋浴器(未图示)连接，以便向其供给热水。在浴盆热水注入时，与浴盆热水注 入回路的直接热水供给的同时，在热水贮存罐16内的热水量不达到最低必要量以下的范 围内也进行从热水贮存罐16向浴盆24的水罐热水供给。浴盆再加热回路(5)，经由配水管将浴盆24、浴盆循环适配器23、浴盆热水输 入输出金属零件22、水位传感器21、浴盆循环泵20、流量开关19、浴盆用热交换器27 的浴盆水传热管27b、浴盆出热水金属零件26、浴盆循环适配器23、浴盆24依次连接而 构成。在浴盆再加热时，与浴盆再加热回路(5)的浴盆水的水循环的同时，运转热泵运 转以及机内循环泵17，并且打开温水开闭阀28，使得通过水冷媒热交换器2加热后的温 水在浴盆用热交换器27内设置的温水传热管27a中循环，在温水传热管27a和浴盆水传 热管27b之间进行热交换，进行浴盆再加热。接着，运转控制单元50，通过厨房遥控器51 (不限于厨房，盥洗室等出热水处 的遥控器)以及浴盆遥控器52的操作设定，进行热泵冷媒回路30的运转/停止以及压缩 机la、Ib的转速控制，同时通过控制膨胀阀3a、3b的冷媒开度调整、机内循环泵17、浴 盆循环泵20的运转/停止以及热水供给混合阀11、冷热水混合阀12、流量调整阀13、浴盆热水注入阀18、温水开闭阀28，进行热水贮存运转、直接热水供给运转、水罐热水供给运转、浴盆热水注入运转、浴盆再加热运转。另外，运转控制单元50控制压缩机la、Ib的转速，在运转开始时慢慢增加转 速，为了缩短加热升温时间而以预定的高转速运转，但在厨房·盥洗室热水供给(约 42°C )那样的通常负荷的情况下，在运转稳定后返回中速运转，并且在热负荷大的热水 贮存运转(约65 90°C )时控制为比较高速的运转。而且，在热泵热水器中设置了 用于检测热水贮存罐16的热水贮存温度或热水 贮存量的水罐热敏电阻16a 16e、检测周围温度的周围温度热敏电阻(未图示)、检测 空气冷媒热交换器的温度的空气热交热敏电阻以及检测各部的温度的热敏电阻(未图示) 或检测压缩机la、Ib的排出压力的压力传感器(未图示)、检测浴盆24内的水位的水位 传感器21等，将各检测信号输入到运转控制单元50。运转控制单元50根据这些信号控 制各设备。此外，热水供给混合阀11，在热水供给运转最初，水冷媒热交换器2侧和冷热 水混合阀12侧间、以及热水贮存罐16侧和冷热水混合阀12侧间同时打开，从水冷媒热 交换器2以及热水贮存罐16双方供给热水，当通过热泵的水冷媒热交换器2的加热温度 达到热水供给温度(约42°C)时，将热水贮存罐16侧和冷热水混合阀12侧间关闭，仅从 水冷媒热交换器2供给热水。另外，温水开闭阀28被设置在水冷媒热交换器2和浴盆用热交换器27之间，在 浴盆再加热时打开，进行浴盆再加热运转，在此外的时间关闭水回路，用于防止从水冷 媒热交换器2向浴盆用热交换器27的热量的泄漏。另外，供水侧止回阀9仅在一个方向 流过水，防止回流。接着，参照图1的热泵冷媒回路30以及热水供给回路40，根据图2的热水供给 运转流程图说明本实施方式的热泵热水器的运转动作。图2是表示本发明的实施方式的 热泵热水器中的、打开厨房水龙头来使用热水时的热水供给运转的流程的流程图。当打开厨房水龙头15来开始使用热水时(步骤61)，通过供水水量传感器8的检 测，运转控制单元50使压缩机la、Ib运转，开始热泵的冷媒回路30的运转，同时通过 供水金属零件6、减压阀7、供水水量传感器8、供水侧止回阀9、水热交流量传感器10、 供水侧传热管2c、2d、热水供给混合阀11、冷热水混合阀12、流量调整阀13、厨房出热 水金属零件14、厨房水龙头15的直接热水供给回路开始直接热水供给运转(步骤62)。 同时，通过供水金属零件6、减压阀7、供水水量传感器8、供水侧止回阀9、热水贮存罐 16、热水供给混合阀11、冷热水混合阀12、流量调整阀13、厨房出热水金属零件14、厨 房水龙头15的水罐热水供给回路，开始水罐热水供给运转(步骤63)。在此，热泵冷媒回路30把通过压缩机la、Ib压缩而得的高温高压冷媒送入水冷 媒热交换器2的冷媒侧传热管2a、2b，加热在供水侧传热管2c、2d中流动的水后，使其 向热水供给混合阀11侧循环，但在运转后不久的升温时，送入到水冷媒热交换器2的冷 媒未充分的达到高温高压，温度较低，并且水冷媒热交换器2整体冷却，因此对水进行 加热的加热能力不够，因此需要供给来自热水贮存罐16的高温水的水罐热水供给(步骤 63)。随着时间的经过，冷媒成为高温高压，因此，产生的来自冷媒的放热量增加，对水 的加热能力不断增加。
在热泵运转的加热能力达到适当温度状态前需要数分钟，因此，运转控制单元 50在从运转开始直到达到适当温度状态为止的期间使压缩机la、Ib的转速比正常时高 速，同时并行地进行从热水贮存罐16供给高温水的水罐热水供给运转(步骤63)，从厨房 水龙头15供给适当温度的水。另外，进行热泵运转的加热温度判定(步骤64)，若未到规 定温度，则继续直接热水供给和水罐热水供给的并行运转，若达到规定温度以上，则停 止水罐热水供水(步骤65)，继续通过直接热水供给的单独运转来供给热水(步骤66)。此外，运转控制单元50，当热水供给混合阀11后的混合热水温度比适当温度低 得多时，增加水罐热水供给量，并且使热水供给混合阀11动作，以便随着大致接近适当 温度而减少水罐热水供给量，调整流量比例来达到适当温度。进而，当通过热水供给混 合阀11后的混合热水温度高于适当温度时，也可以通过调整来自冷热水混合阀12的供水 量，调整向使用终端的热水供给温度。 因此，热水贮存罐16的任务是，作为热泵运转的加热能力使热水供给温度达到 足够的温度前的升温时的辅助，热泵冷媒回路30的能力、特别是压缩机la、Ib的输出越 大，越可以缩短升温时间，减小热水贮存罐16的容量。另外，为了仅通过直接热水供给 来应对在厨房热水供给的同时进行浴盆热水注入等那样多处的同时使用，压缩机la、Ib 的容量，相对于在现有的热水贮存式中一般使用的5kW左右，希望增大到20kW左右， 但不仅需要开发新压缩机，热泵冷媒回路30的各部件也需要新的研究，极其困难。因此，在本发明的实施方式中，做成使用了两个现有压缩机的两倍左右的压缩 机的双循环热泵方式30a、30b，确保了现有技术的利用和实际的可靠性，只要压缩机的 容量足够，即使在单循环热泵方式中本发明的应用/效果也没有不同。接着，当经过运转升温时而变为直接热水供给的单独运转时(步骤66)时，根 据把周围温度(外部空气温度)、空气冷媒热交换器4a、4b的温度、以及热水供给模式 (图2中，厨房热水供给)作为判定项目(步骤67)的判定基准，进行最佳运转方式的判 定(步骤68)。通过最佳运转方式的判定(步骤68)，当判定为方式A时，设为加热效率优先运 转(步骤69)，当判定为方式B时，设为加热能力优先运转(步骤70)，当判定为方式C 时，设为中间除霜运转(在后面叙述，在热水供给运转的过程中进行除霜运转)来继续直 接热水供给运转(步骤71)。此后，当热水使用结束时(步骤72)，停止直接热水供给(步骤73)，同时进行 空气冷媒热交换器4a、4b的结霜判定(步骤74)，当判定为结霜时(例如在周围温度在 O0C以下时判定为结霜)进行除霜运转(步骤75)，然后停止热泵运转(步骤76)，当判定 为未结霜时，不进行除霜运转地停止热泵运转(步骤76)。接着，参照图3和图4说明本实施方式的热泵热水器的最佳运转控制方式的判定 基准以及最佳运转方式A、B、C的内容。图3是表示一般的热泵热水器的加热能力和 加热效率的关系的图表。图4是表示决定本实施方式的热泵热水器的最佳运转方式的判 定条件和判定基准的表。图3表示热泵运转时的加热能力和加热效率的关系，线图A表示厨房热水供给 (约42°C)的情况，线图B表示水罐热水贮存(向水罐供给热水，所述的热水贮存回路 (1))(约65°C)的情况，表示在一定的热水供给温度下，加热能力越高，加热效率越低。这是由于为了增大加热能力，提高压缩机的转速来进行高速旋转，因此压缩机的机械损 耗增大而导致的，与在汽车中相对于通常速度，在高速行驶时汽油的燃料利用效率降低 是同样的。图3的线图A，在一定的条件，例如周围温度16°C、供水温度17°C时，为了在 一定的流量(例如5L/分钟)以上加热到厨房热水供给温度(约42°C )，最低的加热能力 Amin是必要的。接着，当从加热能力Amin增大加热能力时，加热效率逐渐降低，达到 加热能力最大点Amax。线图B与线图A在同一条件下，在进行水罐热水贮存运转(所 述的热水贮存回路(1)的运转)时，为了加热到水罐热水贮存温度(约65°C)，最低的加 热能力Bmin是必要的，当从加热能力Bmin增大加热能力时，加热效率逐渐降低，达到 加热能力最大点BmM。此外，加热能力最大点Amax、Bmax根据热泵的加热能力、以 及热水供给温度、热水供给流量等也不同。由线图A和线图B可知，在同一条件下，热水供给温度越高需要越大的加热能 力，因此与提高加热能力时同样地，当热水供给温度高时加热效率降低。接着，在图4中表示最佳运转方式判定基准的一例。作为运转条件，设置周围 温度(外部空气温度)、空气冷媒热交换器温度、以及热水供给模式这三个项目。周围温 度分为由于温度高或绝对湿度低，因此几乎不结霜的+7°C以上或-7°C以下，和容易结霜 的-7°C +7°C，空气冷媒热交换器温度分为0°C以上和不到0°C (若热交换器温度在0°C 以上，则霜难以附着)。另一方面，热水供给模式划分为水罐热水贮存、厨房·盥 洗室热水供给、浴盆热水注入、淋浴、以及各模式共同的60分钟以上的热水供给模式。 针对所划分的每个热水供给模式，对应于周围温度以及空气冷媒热交换器温度的划分， 规定了最佳运转方式，通过应用这些条件，作为最佳运转方式，判定A(加热效率优先运 转)、B(加热能力优先运转)、C(中间除霜运转)。周围温度分为不结霜的温度区域和容易结霜的温度区域的两个阶段，但不限于 此，也可以把容易结霜的区域_7°C +7°C进一步分为两个阶段，例如分为最容易结霜 的-2°C +3°C、和除了该区域以外的_7°C +7°C范围内的温度区域，总共划分为3个区 域，在-2V +3°C的情况下可以控制成进一步打开膨胀阀的开度来进行除霜。在图4所示的例子中，以150L来划分水罐热水贮存运转，推定了在冬季高温沸 腾(约80°C 90°C)时60分钟前后的区别，根据热泵的加热能力等，划分容量不同。另 夕卜，把热水注入、淋浴设为加热能力优先B，是为了缩短入浴前的等待时间，以及避免 淋浴时的热水供给量不足，但在推定基于预约时间的自动热水注入、特别是不需要强水 势的淋浴时，也可以判定为运转效率优先A。
在此，最佳运转方式的A主要进行使加热效率优先的运转控制，因此，进行把 图3中的Amin或Bmin作为目标的加热效率最大运转。最佳运转方式的B主要进行使 加热能力优先的运转控制，因此，进行把图3中的Amax或Bmax作为目标的加热能力最 大运转。另外，最佳运转方式的C进行中间除霜运转(热水供给运转的过程中的除霜运 转)，但它是考虑了冬季低温时由结霜导致的加热效率降低的结霜期最佳运转方式，使用 图5 图7进行以下说明。图5是表示一般的热泵热水器中的冬季连续运转的情况下的加热能力的时间变 化的图表。图5的线A表示在冬季低温时(周围温度约_7°C +7°C)连续运转的情况下的运转时间和加热能力的变化。随着运转时间的经过，在空气冷媒热交换器4a、4b的表面结霜，经过约30分钟后，空气冷媒热交换器的热交换性能降低，加热能力降低。在 把运转初期的加热能力设为100%时，经过约1小时后有时会降低到50%以下，需要除霜运转。若在热水供给运转的过程中进行除霜运转，则再次恢复到初始的加热能力，但 除霜运转停止热水供给，因此在热水供给量为零的状态下需要消耗电力，导致加热效率 的降低，因此在30分钟以上的连续热水供给运转的情况下，判断在途中进行除霜运转还 是不进行除霜运转而在加热能力降低的状态下继续热水供给运转，是与使用条件或热水 供给运转时间等复杂地相关的难题。本实施方式，作为针对该课题的最佳运转控制方法，根据图4所示的最佳运转 控制判定基准，在150L以上的水罐热水贮存时、以及通过使用条件或学习控制判断出推 定热水供给时间在1小时以上时，选择中间除霜运转C，在经过推定热水供给时间的约 1/2小时热水供给运转时进行除霜运转。在此，推定运转时间为60分钟以上的热水供给 模式，例如根据每天的经验学习在某热水供给模式下决定到下午6点供给热水60分钟以 上的状况时，到当天的下午6点开始该某个热水供给模式时，由于学习效果而推定为60 分钟以上的热水供给模式。图6是表示本实施方式的热泵热水器中，在冬季推定热水供给时间长的情况下 的连续运转和中间除霜运转中的加热量的比较的说明图。在图6中，表示推定热水供给 时间为约70分钟时的加热能力变化，因此，在进行了连续热水供给运转时成为线Al那 样，线Al下方面积成为70分钟期间的合计加热量。在本实施方式中，推定热水供给时间在60分钟以上，因此判定为中间除霜运 转，如线Bl和线B2的虚线所示那样，超过约经过1/2小时的30分钟来进行除霜运转， 线Bl以及线B2的下方面积成为70分钟期间的合计加热量。在此，在对70分钟期间的 合计加热量进行比较时，根据图6可以明确，与连续热水供给运转时的结霜导致的加热 量降低量E(从B2的虚线减去Al的实线部分后的量)相比，除霜运转导致的加热量降低 量D (经过30分钟后的除霜运转中加热量消失的量)较少，因此，中间除霜运转(Bi和 B2)比连续运转(Al)加热量多，作为运转整体，加热效率良好。图7是表示本实施方式的热泵热水器中，在冬季推定热水供给时间短的情况下 的连续运转和中间除霜运转中的加热量的比较的说明图。在图7中，作为推定热水供给 时间不到60分钟的例子，说明了 50分钟的情况。在进行了连续热水供给运转的情况下， 如线A2那样，对应于时间短的量，加热能力降低量E减少，变得比中间进行了除霜运转 的情况下的除霜导致的加热量降低量D少。因此，线A2的下侧面积所表示的连续运转 的合计加热量，比线Cl、C2的下侧面积表示的中间除霜运转的合计加热量多，连续运转 比中间除霜运转的加热效率好。如上所述，本发明的实施方式的特征为，以周围温度、空气冷媒热交换器温 度、热水供给模式作为判定基准来判定最佳运转方式，根据所述判定选择加热效率优先 运转、加热能力优先运转、中间除霜运转中的最佳运转方式，总体地进行最佳运转控 制，实现必要的加热能力的确保、加热效率的提高以及节能。该特征的具体的结构， 具备经由冷媒配管将压缩机、进行水和冷媒的热交换的水冷媒热交换器、膨胀阀、进行空气和冷媒的 热交换的空气冷媒热交换器依次连接而得的热泵冷媒回路；由所述水冷 媒热交换器、热水供给混合阀、用于贮存通过水冷媒热交换器加热后的温水的热水贮存 罐、机内循环泵、以及在这些部件间连接的配水管构成的热水贮存回路；由供给金属 零件、所述热水贮存罐、热水供给混合阀、冷热水混合阀、流量调整阀、出热水金属零 件、以及在这些部件间连接的配水管构成的热水供给回路；以及控制所述压缩机、膨胀 阀、热水供给混合阀、机内循环泵、冷热水混合阀、流量调整阀等的动作的运转控制单 元，所述运转控制单元具有根据周围温度或空气冷媒热交换器温度、以及热水供给模 式中采用的最佳运转方式的判定基准，判定最佳运转方式，作为所述最佳运转方式，至 少设置了加热效率优先运转、加热能力优先运转、以及中间除霜运转这3种运转方式的 最佳运转控制单元。于是，本实施方式的运转控制单元，具体的特征之一在于，通过推定热水供给 时间，在热水供给时间长，中间除霜运转的话效率良好的情况下，进行中间除霜运转， 在热水供给时间短，连续运转的话效率良好的情况下，进行连续运转，因此可以进行结 霜期中的最佳运转。并且，本实施方式的运转控制单元，通过周围温度(外部空气温 度)、空气冷媒热交换器温度、以及在热水供给模式中采用的最佳运转方式的判定基准， 判定加热效率优先运转、加热能力优先运转、以及中间除霜运转来选择最佳运转方式， 在本实施方式中，说明了应用于进行直接热水供给运转的瞬间式热泵热水器的情况，但 在热水贮存式热泵热水器中，通过热水贮存罐的容量大、通过学习控制在每天改变热水 贮存量来使用等情况下应用本实施方式，也可以得到瞬间式同样的效果。上述记载是针对实施例所做出的，但本发明并不限于此，本领域技术人员应当 明了，在本发明的主旨和附加的请求专利保护的范围内可以进行各种变更以及修正。
权利要求
1.一种热泵热水器，具备热泵冷媒回路，其具有压缩冷媒的压缩机、进行水和冷媒的热交换的水冷媒热交换 器、膨胀阀、进行空气和冷媒的热交换的空气冷媒热交换器、和冷媒配管；热水供给回路，其具有贮存有通过所述水冷媒热交换器加热后的温水的热水贮存 罐、机内循环泵、热水供给混合阀、进行与通过所述水冷媒热交换器加热后的温水的热 交换的浴盆用热交换器、浴盆循环用泵、冷热水混合阀、配水管，该热水供给回路形 成在所述热水贮存罐中贮存高温水的热水贮存回路、向出热水部位直接供给通过所述 水冷媒热交换器加热后的温水的直接热水供给回路、向出热水部位供给来自所述热水贮 存罐的温水的水罐热水供给回路、通过所述浴盆循环用泵向浴盆供给通过所述水冷媒热 交换器加热后的温水的浴盆热水注入回路、通过所述浴盆循环用泵向浴盆供给来自所述 浴盆用热交换器的温水的浴盆再加热回路；以及运转控制部，其通过出热水部位遥控器和浴盆遥控器的操作设定，控制各构成要素 来进行热水贮存运转、直接热水供给运转、水罐热水供给运转、浴盆热水注入运转、浴 盆再加热运转，所述热泵热水器的特征在于，所述运转控制部，以热泵热水器的周围温度、所述空气冷媒热交换器的温度、以及 包含向水罐贮存热水、向出热水部位供给热水、浴盆热水注入、预定时间以上的运转中 的热水供给在内的热水供给/热水贮存模式作为判定基准来进行最佳运转控制，该最佳 运转控制用于判定加热效率优先运转、加热能力优先运转、中间除霜运转这3种运转方 式中的某一个。
2.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述运转控制部，当判定为所述加热效率优先运转时以加热效率达到最大的压缩机 转速运转，当判定为所述加热能力优先运转时以加热能力达到最大的压缩机转速运转， 当判定为所述中间除霜运转时以加热能力达到最大的压缩机转速运转、并且在经过所推 定的热泵运转时间的约1/2的时间后进行除霜运转。
3.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述运转控制部，作为所述判定基准，将所述周围温度划分为约+7°C以上或约_7°C 以下、和约_7°C +7°C的至少两部分以上。
4.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述运转控制部，作为所述判定基准，将所述空气冷媒热交换器温度划分为约0°C以 上和不到约O°C这两部分。
5.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述运转控制部，作为所述判定基准，针对每个热水供给模式学习热泵运转时间， 在推定运转时间为约60分钟以上的热水供给模式的情况下，判定中间除霜运转作为最佳 运转控制。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的热泵热水器，其特征在于，所述运转控制部，在热泵运转的加热运转结束后进行所述空气冷媒热交换器的结霜 判定，当判定为结霜时，进行除霜运转，然后停止热泵运转，当判定为未结霜时，不进行除霜运转地停止热泵运转。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的热泵热水器，其特征在于， 所述热泵冷媒回路是分别使用两个所述压缩机、两个所述水冷媒热交换器、两个所 述膨胀阀、两个所述空气冷媒热交换器、两个所述冷媒配管的双循环热泵冷媒回路。
全文摘要
本发明的热泵热水器，为了在包含冬季除霜时的期间内实现加热能力的确保、加热效率的提高和节能，综合地进行最佳的运转控制，具备具有压缩机、水冷媒热交换器、膨胀阀、空气冷媒热交换器的热泵冷媒回路(30)；具有热水贮存罐、机内循环泵、热水供给混合阀、浴盆用热交换器、浴盆循环用泵、冷热水混合阀，形成水罐热水贮存、从水冷媒热交换器的直接热水供给、从水罐的热水供给、浴盆热水注入、浴盆再加热的热水供给回路(40)；通过出热水处遥控器(51)和浴盆遥控器(52)的操作设定，进行热水贮存运转、直接热水供给运转、水罐热水供给运转、浴盆热水注入运转、浴盆再加热运转的运转控制部(50)。运转控制部，进行以周围温度、空气冷媒热交换器温度、热水供给和热水贮存模式作为判定基准，判定加热效率优先运转、加热能力优先运转、中间除霜运转这3种运转方式中的某一种的最佳运转控制。
文档编号F24H1/00GK102016439SQ20088012872
公开日2011年4月13日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年4月21日
发明者权守仁彦, 村山昌巳, 榎津丰 申请人:日立空调·家用电器株式会社