专利名称：热泵热水供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以将利用水制冷剂热交换器加热过的热水直接向出水末端供给的热泵热水供给装置。
背景技术：
一般地，热泵热水供给装置通过在电力便宜的夜间使加热装置工作，并将热水注满贮热水箱贮存起来，来供给白天使用。并且，一般，是将给水加热的热源单元的加热能力和贮存被加热过的热水的贮热水箱容量1对1的组合使用，按照贮热水容量设定热泵制冷剂回路的加热能力。即，在这样的热水供给装置中，在相对于小贮热水容量而热泵加热能力大的情况下，由于以超出需要的大能力短时间烧热，故不得不进行效率低下的运转，与此相反，相对于大贮热水容量而热泵加热能力小的情况下，不能在规定的时间内使贮热水箱内全部的水都烧热。
因此，提出了一种装置(参照专利文献1)，该装置具有根据贮热水箱的贮热水容量设定机构的设定、对热泵制冷剂回路的加热能力进行设定的能力设定机构，设定与热源单元组合的贮热水单元的贮热水容量相适的规定的加热能力，来运转热泵制冷剂回路。
这样，相对于一个技术规格的热泵热源单元，即使组合贮热水容量不同的贮热水单元，也可以实现不降低效率的运转，并能够确保需要的热水量。
专利文献特开2003-247748号公报(第3页、第1图)发明内容然而，专利文献1的热水供给装置，丝毫没有考虑设置性、施工性和使用者的使用便利性。在此，关于设置性，由于是贮热水式，需要大容量的贮热水箱，需要大的设置面积和足够的地面强度，很难安装在集合住宅那样狭窄的场所或强度不够大的场所。另外，关于施工性，必须要进行用于强化地面强度的基础工程。
再者，关于使用者的使用便利性，例如，在外部气体温度低的冬天热水的使用量增加时，由于热水量不足，贮热水箱的热水用完，而一旦引起热水断流，到再使规定量的热水烧热需要很长时间。并且，由于长时间贮藏比周围温度高的大量的热水，从贮热水箱的大表面散热而浪费能量，故必须对由此导致的温度下降的部分在夜间以一定裕量地进行加温。
本发明以提供一种具有良好的设置性、施工性、和使用便利性的热泵热水供给装置作为课题。
为了解决上述课题，本发明的热泵供给装置，其特征在于，具有加热单元，其具有利用热泵循环对供给的非加热水进行加热的加热机构和控制该加热机构的控制回路；贮热水单元，其具有连接具备温度传感器的贮热水箱和供水管的非热水导出口；以及利用所述加热机构所加热过的非加热水和所述贮热水箱内的热水、供给基于所述控制回路指令的温度的热水的供给热水回路；通过非加热水配管、加热水配管和控制布线连接所述加热单元和所述贮热水单元。
根据该结构，加热单元可以集约加热所必需的结构，并且还可以集约驱动热泵循环的驱动电源那样的电气布线，而设置性和施工性良好。另外，集约了供水和非加热水的导出以及用加热单元加热后的热水的导入和热水的供给等、水流一圈的贮热水单元，如果设置在水配管集中了的场所附近，就进一步增加了施工性，根据被称为所谓弱电的传感器和电磁阀等电气品的布线结构、用容易引绕的控制布线只与加热单元连接，所以设置性和施工性良好。
除上述结构外，还可以采用这样的构成所述加热单元，还具有向加热机构供给非加热水的非加热水泵，所述控制回路，当没有来自所述热水供给回路的出热水时，驱动所述非加热水泵对所述贮热水箱内的热水进行加热。
为了进一步解决上述课题，本发明的热泵热水供给装置，具有热泵制冷剂回路，其通过制冷剂管道分别连接压缩机、进行与由该压缩机压缩的制冷剂和水间的热交换的水制冷剂热交换器、对热交换后的制冷剂进行减压的减压装置、进行与减压后的制冷剂和空气的热交换的蒸发器；热水供给回路，其通过水管道连接供水口、对供给的水进行分配的旁通阀、供水单向阀、对分配的水进行加热的所述水制冷剂热交换器、通过第1流量调整阀输出加热后的热水的出热水口；供水回路，其通过水管道连接所述供水口、所述旁通阀、使所述热水供给回路的所述第1流量调整阀和所述出热水口之间分配后残留的水合流的流路；贮热水箱追焚回路，其通过水管道连接从所述热水供给回路分出的分歧配管、通过第2流量调整阀连接的贮热水箱、在所述热水供给回路的旁通阀和供水单向阀间从所述贮热水箱的下部使热水合流的流路、与所述热水供给回路的供水单向阀并连的循环泵、所述热水供给回路的水制冷剂热交换器；控制回路；浴池遥控器；厨房遥控器；和各传感器；由运转控制机构构成，该运转控制机构根据所述各遥控器的操作·设定和各传感器的检测值，所述控制回路运转控制所述热泵制冷剂回路、热水供给回路、供水回路、贮热水箱追焚回路的部件；该热泵热水供给装置具有控制机构，该控制机构在热泵制冷剂回路在逐渐升温的过程中，在调整第1流量调整阀和第2流量调整阀的开度的同时，从箱出热水切换成同时出热水，当热泵制冷剂回路进一步充分升温时，从同时出热水切换成直接出热水，其特征在于，通过供水侧连接配管、热水供给侧连接配管、低电压控制配管连接热源单元和贮热水单元，该热源单元由热泵制冷剂回路、热水供给回路的供水单向阀和水制冷剂热交换器、贮热水箱追焚回路的循环泵、运转控制机构的控制回路和各传感器构成，该贮热水单元由根据所述运转控制机构指令进行直接出热水和箱出热水及同时出热水切换的热水供给回路、供水回路、贮热水箱追焚回路、所述运转控制机构的各传感器构成。
根据上述结构，由于在热泵制冷剂回路升温后，从用水制冷剂热交换器加热后的热水和箱内热水的混合出水，切换成只直接出热水，所以可以减少贮热水箱内贮存的热水的使用量，减小贮热水箱容量，可以使之轻量化，因此，可以将和热源单元分离的贮热水单元设置在狭窄的场所或具有正常强度的场所。该情况下，由于贮热水单元通过低电压控制布线与热源单元的控制回路连接，所以不需要在贮热水箱测确保专用电源。
并且，为了达成本发明的目的，在上述结构的基础上，还具有由设定贮热水单元的贮热水容量的贮热水容量设定机构、存储连续供给热水的最大负载的连续最大负荷存储机构、算出所需要的直接出热水能力的直接出热水能力运算机构，将热源单元的热泵加热能力设定为规定值的热泵加热能力设定机构，来控制压缩机运转台数和压缩机转数。
根据上述结构，使用者可根据使用者的生活方式或人数构成、设置面积等选择贮热水单元的贮热水容量，同时，热泵制冷剂回路备有多台由逆变器控制可以控制转数的压缩机，因此可以通过热泵加热能力设定机构、根据贮热水容量将热泵加热能力设定成规定的值，必要时可以热水不断地供给需要量的热水。
并且，由于具有将循环泵的水循环量控制为不打乱贮热水箱内温度的两层分布的规定循环量的循环泵控制机构，所以即使因使用者的房屋状况而热源单元、贮热水单元、和连接配管的设置状况不同、造成水配管的压力损失离散的情况下，也可以将水循环量控制为最佳，因此，可以维持热泵的高效率。
并且，在外部气温、或滞留在贮热水箱追焚回路的水管道内的水的温度下降到比第一规定温度低的情况下，使所述贮热水箱追焚回路的水循环，在下降到低于比第一规定温度还低的第二规定温度的情况下，使热泵制冷剂回路运转，使所述贮热水箱追焚回路的水循环，由此，可以防止水管道内水的冻结。
并且，使热泵热水供给装置的热源单元的加热能力为10～15kW，且贮热水单元的贮热水容量为20～200L左右，这样，可以使热泵制冷剂回路的压缩机为1台，可以以低电耗确保直接出热水能力、正常使用时的连续出热水能力，也可以缩短贮热水箱烧热时间，能够以更小型、轻量、低成本提供设置性、施工性、和使用者的使用便利性俱佳的热水供给装置。
并且，当热泵制冷剂回路中使用的制冷剂为二氧化碳时，超临界状态的制冷剂的特性对于高温的热水供给加热或成为加热介质的热水的加热可以做到是合适的。
根据本发明，能够消除热水告磬，并且能够提高设置性、施工性和使用者的使用便利性。涉及一种将热源部和贮热水部分离，提高了设置性、施工性和使用者的使用便利性的热泵热水供给装置。
图1是表示本实施方式的热泵热水供给装置的一例的部件结构图；图2是表示本实施方式的热泵热水供给装置的一例的功能结构图；图3是表示本实施方式的热泵热水供给装置的一例的水循环量特性图；图4是表示本实施方式的热泵热水供给装置的一例的出热水能力特性图。
图中1...热泵制冷剂回路3...热水供给回路5...运转控制机构14...水制冷剂热交换器33...旁通阀45...循环泵47...供水单向阀60...出热水流量调整阀70...箱流量调整阀75...贮热水箱A...热源单元B...贮热水单元具体实施方式
下面，参照
本发明的实施方式。
实施例1图1是表示使用本发明构成的热泵热水供给装置的部件结构图。如图所示，热泵热水供给装置的部件结构，具有热泵制冷剂回路1；热水供给回路3；以及运转控制机构5。并且，在设置方式上，由热源单元A和贮热水单元B构成，并通过供水侧连接配管91、热水供给侧连接配管93、和低电压控制布线95互相连接。并且，热源单元A与各遥控器及电源(未图示)连接，贮热水单元B与供水及出热水配管连接。
热泵制冷剂回路，采用由2个制冷剂回路构成的2循环方式，由第一闭合回路和第二闭合回路构成，该第一闭合回路依次连接有压缩机11a、水制冷剂热交换器14、减压装置17a、蒸发器22a，该第二闭合回路依次连接有压缩机11b、水制冷剂热交换器14、减压装置17b、蒸发器22b，在各回路中密封有制冷剂。压缩机11a、11b是容量可控制的，在进行大量热水供给的情况下可以以大容量运转。在此，压缩机11a、11b通过PWM(脉宽调制)控制、电压控制(例如PAM控制)和它们的组合控制，可以从低速(例如1000转/分)到高速(例如8000转/分)自由控制转数。水制冷剂热交换器14由制冷剂侧传热管和供水侧传热管构成，在该制冷剂侧传热管和给水侧传热管之间进行热交换。蒸发器22a、22b由进行空气和制冷剂的热交换的空气制冷剂热交换器构成。
热水供给回路3，由直接出热水回路、箱出热水回路、贮热水箱追焚回路构成。直接出热水回路，设于贮热水单元B上的供水口，通过具有减压阀和检测供水的供水水量传感器(均未图示)的配管31，并通过旁通阀33、配管35、配管38、供水侧连接配管91，依次连接到热源单元A。进而，通过配管42、供水单向阀47、配管49、水制冷剂热交换器的供水侧传热管51、52、热水供给配管54、热水供给侧配管93，再通过水配管依次连接贮热水单元B的配管56、配管58、出热水流量调整阀60、配管62、配管64而构成。在此，旁通阀33，不仅向直接出热水回路的水管道供水，而且是为对出热水的水温进行调节可以经分歧配管36向出热水配管64分配水的比例阀。另外，，供水单向阀47，是只向一个方向流水，防止逆流。
在上述结构中，当出热水末端的水龙头打开时，由于水道压力从供水口流入的水流，在旁通阀33、分歧配管36、出热水配管64的路径流动时，供水水量传感器检测供水，由运转控制机构5打开出热水流量调节阀60，使热泵制冷剂回路1开始运转，同时，通过水道压力将水导向水制冷剂热交换器14进行热交换，使加热后的热水能够直接出热水。另外，出热水量可以通过调整出热水流量调整阀60的开度，来自由调整。
箱出热水回路，设于贮热水单元B上的供水口，通过具有减压阀和检测供水的供水水量传感器(均未图示)的配管31连接至旁通阀33，通过配管35、配管40依次连接至贮热水箱75，进而，经箱上部的配管72和箱流量调整阀70、经水配管依次连接到所述直接出热水回路。在上述结构中，当与直接出热水回路同样地检测供水时，由运转控制机构5打开出热水流量调整阀60和箱流量调整阀70，使热泵制冷剂回路1开始运转，同时，利用水道压力通过配管40将水导向贮热水箱75，从贮热水箱75的下面将水向上提升，由此，可以输出贮存在上部的热水。并且，可以通过调整出热水流量调整阀60和箱流量调整阀70，自由调整出热水量。
贮热水箱追焚回路，通过贮热水单元B的贮热水箱75、配管40、配管38、供水侧连接配管91连接到热源单元A。进而，通过配管42、循环泵45、配管49、水制冷剂热交换器的供水侧传热管51、52、热水供给配管54、热水供给侧连接配管93，再次连接到贮热水单元B的配管56，经箱流量调整阀70通过配管72依次连接到贮热水箱75。在上述结构中，利用运转控制机构5，进行热泵制冷剂回路1的运转，在水制冷剂热交换器14的温度充分升高后箱流量调整阀70打开、当使循环泵45运转时，经由水配管将贮热水箱75下部的低温水导向水制冷剂热交换器14，再次加热后，再作为充分升温了的热水贮存在贮热水箱75的上部。在此，贮热水箱75构成为呈圆筒状沿纵长方向形成的小容量箱，是以往贮热水方式的贮热水箱的1/10～1/2左右的小贮热水箱，在用直接出热水回路的水制冷剂热交换器14加热的热水的温度低的情况下，是贮存可以与来自直接出热水回路的热水混合的高温的热水。
运转控制机构5中，控制回路101存在于热源单元A的内部，根据浴池遥控器器103、厨房遥控器器104的操作设定和各传感器的检测值，进行热泵制冷剂回路101的运转·停止及压缩机11a、11b的转数控制，同时，通过控制循环泵45的运转·停止、旁通阀33、出热水流量调整阀60、箱流量调整阀70，进行直接出热水运转、箱出热水运转、同时出热水运转、贮热水箱追焚运转。另外，各传感器中包括检测各部的温度状态的温度传感器、检测压力的压力传感器、检测水量的水量传感器。
在此，当供水水量传感器检测出的流量未达到规定值时，只进行箱出热水运转，在规定值以上时，如上所述从箱出热水运装经同时出热水运转切换成只进行直接出热水运转。并且，进行如下控制控制压缩机11a、11b的转数，以使在运转刚开始后为缩短加热启动时间以规定的高速转数运转。另外，在出热水末端的热水供给使用后，具有进行贮热水箱追焚运转后停止运转的功能。
其次，参照图1对实施本发明的热泵热水供给装置的运转动作概要进行说明。打开出热水末端的水龙头，未图示，或当进行浴槽的热水注入时，运转控制机构5如上所述检测出供水，使压缩机11a、11b起动，使热泵制冷剂回路3开始运转，通过直接出热水回路的供水口、旁通阀33、供水单向阀47、水制冷剂热交换器14、出热水流量调整阀60、出热水配管64，进行直接出热水运转，同时，通过箱出热水回路的供水口、旁通阀33、贮热水箱75、箱流量调整阀70、分支配管72、出热水流量调整阀60、出热水配管64等的箱出热水回路进行箱出热水运转。这时，通过调整箱流量调整阀70和出热水流量调整阀60的阀的开度，可以慢慢减少箱出热水量而增加直接出热水量。
在此，热泵制冷剂回路1，将用压缩机11a、11b压缩的高温制冷剂送至水制冷剂热交换器，对从供水配管49流入的水进行加热并流向热水供给配管54出。在运转启动时，运转控制机构5在达到高温稳定状态所需要的规定时间内、将压缩机的转数控制成比正常高速的旋转，将热水供给运转的启动时间缩短至2～3分钟左右。然后，在运转刚开始后的规定时间内，进行了从贮热水箱供给热水的箱出热水运转之后，运转控制机构5动作，停止箱出热水运转，切换成只进行直接出热水运转。另外，运转控制机构5，在贮热水箱75的残余热水量为规定值以下时，停止箱出热水运转，切换成只进行直接出热水运转。这时，热泵制冷剂回路1的加热能力为大约25～30kW左右，通过2循环方式实现。另外，由于是利用热泵的加热方式，即使加热能力为25～30kW左右，而需要的耗电却只为5～6kW左右。
再者，当热水使用结束关闭出热水末端的水龙头时，在热水使用后在进行箱出热水运转和直接出热水运转的情况下，立即停止所述两种运转，如果只有直接出热水运转，则停止直接出热水运转。进而，运转控制机构5，开始贮热水箱追焚的运转，在通过温度传感器等检测到贮热水结束并判定为贮热水结束后终止运转。如上所述，在运转控制机构5中，在所有运转中终止作为目标的运转后，必须在贮热水结束之前进行贮热水箱追焚运转。
在上述的结构、控制中，热水供给运转的启动时，放出贮存在贮热水箱内的热水，补充作为热泵热水供给装置的特征的启动时的热泵能力不足，由于在一旦热泵制冷剂回路升温后，从供水口供水，将由水制冷剂热交换器加热的热水直接放出，同时，在热水供给动作终止后，一定要进行贮热水箱追焚，以备下一次出热水动作，所以，可以将贮热水容量作成与各使用者的生活方式或可设置的面积相适应的、需要最小限度的大小。因此，贮热水单元被小型、轻量化，可以设置在集体住宅的管道空间、仪器盒、或者室内未利用的空间等，地面的强度也不需要特别强化。而且，由于只通过2根水配管和低电压控制布线与热源单元进行连接，所以施工简单至极。即，通过将主要的电气回路和需要电力的设备及电源回路集中于一个地方，所以能够减轻在电气工程上的负担。另外，选择设置场所，例如以提高出热水的即刻应答性为目的，将箱单元设置在离热水的利用部位近的场所，只通过控制布线和水配管与热源单元连接，所以设置上的负担非常小。
实施方式2如上述所说明，各使用者根据希望，可以选择与贮热水容量的大小对应的贮热水单元。在此，我们考虑选择了贮热水容量为50L和100L时的两种情况。在贮热水式的情况下，使注满贮热水容量的热水在规定的时间内以最好的效率烧热固然重要，但是在具有直接出热水功能的情况下，重要的是不受时刻的制约、任何时候都能够以最高的效率实现无断热水的热水供给。一般地，贮热水箱内的贮热水温度从卫生方面来讲被控制在60℃或60℃以上，直接出热水的热水温度为38℃～45℃左右，在考虑到热泵制冷剂回路的效率和贮热水时的散热损失的情况下，尽量进行直接出热水效率会更高。
在此，在图2中，运转控制机构5，具有存储使用者连续发生的热水供给负荷的最大值的机构125，扣除由贮热水箱补充的负荷分担量121，算出用直接出热水供给的所必需的能力127，利用能力设定机构将该能力设定为最大能力，可以利用转数控制机构130控制热泵制冷剂回路的压缩机的运转转数。另外，连续最大负荷存储机构125的初始值，假定浴槽的热水注满和淋浴使用的热水量，在通常时期将17℃的水300L加热成42℃所需的热量，为以大约8700W加热15分钟的35kW。例如，在以贮热水温度65℃贮热水容量为50L的情况下，与17℃的水46L混合，可以补充42℃的热水96L，所以，直接出热水能力必须为能够在15分钟内供给42℃的热水204L的24kW左右。同样，在贮热水容量为100L的情况下，与17℃的水92L混合，可以补充42℃的热水192L，所以，直接出热水能力，决定为能够在15分钟内供给42℃的热水108L的13kW左右。这样，在热水供给负荷相同的情况下，当贮热水容量小时，最大能力被设定得高，但是如上所述，由于热泵制冷剂回路由2循环构成，压缩机的运转台数和转数可以自由控制，所以，与最大能力的大小无关，可以进行运转控制。另外，根据实际运转，在最大负荷变化了的情况下，被更新为新负荷，但是根据学习效果，可以设定对热泵效率最佳的最大能力和压缩机的转数。
实施例3其次，参照图3对循环泵45的水循环量的控制进行说明。如上所述，在每次进行出热水时都进行贮热水箱追焚运转，所以其次数对整体效率有很大的影响。在用水制冷剂热交换器对贮热水箱下部的低温水进行再加热的情况下，贮热水箱追焚运转时的热泵效率被维持在高效率的状态。然而，当确保贮热水箱内的热水和低温水的二层分布的分界层(热水·水混合层)被打乱时，贮热水箱内下部的低温水的温度上升，进入水制冷剂热交换器的水温上升，热泵效率极端降低。因此，既要确保贮热水箱内的二层分布，又要进行追焚运转是非常重要的，特别是在贮热水箱变为小型时，其重要度变得更高。为了确保贮热水箱内的二层分布，必须控制循环泵的动作，准确地控制水循环量，使其尽量不搅拌分界层。
然而，在实际的安装状态中，根据热源单元和贮热水单元间的连接配管的长度、弯曲数的不同等，水配管内的压力损失变化，未必能够进行确保贮热水箱内的二层分布的适当的运转。例如，在交流泵中，如图3所示，在安装状态的压力负荷为P1时，由于以相当于用实线表示的50HZ、60HZ的水循环特性曲线的交点的水循环量V50、V60的一定的循环量突然开始循环，所以，特别是在小型的贮热水箱中分界层被搅拌扰乱，进入水制冷剂热交换器中的水温上升，因此，不得不进行效率低下的运转。
所以，在本发明中，由运转控制机构5的循环泵转数控制机构，在循环开始时压力负荷为P1的情况下，以虚线a表示的特性开始运转，控制成能够在不扰乱分界层的情况下开始循环的水循环量V1，然后，应与热泵效率为最大的规定水循环量相一致地进行使循环量慢慢变化的转矩控制，在到用虚线b表示的特性的运转的最大设定循环量VN的范围内调整转矩，可以将水循环量控制为规定的水循环量。因此，即使在因安装状态而导致水配管的压力损失变化的情况下，也能够通过循环泵控制机构控制为规定的循环量，可成为不扰乱贮热水箱内的分界层的、理想的热水循环，故可维持箱追焚时的高效率，所以，可以提高热泵热水供给装置的综合效率。作为实现该控制的方法，有如下方法使用DC驱动泵的方法；使用逆变器控制泵的方法；以及仍用AC泵、而利用箱流量调整阀70的开度调整循环量的方法等。
实施例4其次，在本发明中，由于贮热水单元的小型·轻量化，在设置场所上可以选择各种场所，同时，有的设置场所，热水供给回路整体的水配管的引绕部分变多，所以，高效地进行水配管的防冻是很重要的。在图1中，由于热源单元A需要从外部空气中汲取热，所以一般被设置在室外。另一方面，贮热水单元B，是根据使用者的希望来选择设置场所，但是在阳台等空间狭小的集体住宅等中，多设置于室内的卫生间附近的管道空间、玄关附近的仪器盒内，在独户住宅中多设置于室外。另外，关于水配管的冻结，地域差别很大。
像这样为了根据安装状况和安装地域高效地采用措施不同的水配管的防冻机构，在外部气体温度传感器(未图示)和供水温度传感器(未图示)的检测温度的逻辑和，比由运转控制机构5决定的第一规定温度低的情况下，通过打开箱流量调整阀70，使循环泵45运转，来使贮热水箱追焚回路内的水配管的水循环以实现防冻。另外，在该情况下，调整箱流量调整阀70的开度，调整循环泵45的循环水量，这样，即使是小型的贮热水箱，也能够将分界层的搅拌抑制到最低限度。
再者，在所述外部气体温度传感器和所述供水温度传感器检测的温度的逻辑和比由运转控制机构5决定的第二规定温度低的情况下，使热泵制冷剂回路运转，同时，使贮热水箱追焚回路内的水配管的水循环，以实现防冻。在该情况下，通过调整箱流量调整阀70的开度，调整循环泵45的循环水量，也可以将贮热水箱内的分界层的搅拌抑制到最低限度。根据以上的结构、控制，可以根据安装状况和安装地域高效地采用不同的水配管的防冻机构。
实施例5其次，特别对适合人数少的热水供给的热水供给装置进行说明。随着核心家庭化、少子女化等社会性变化、单身赴任等的劳动环境的变化，引发面向人数少的热水供给装置的必要性。特别是以单身赴任住户为中心，开始需要不使用火的安全小型且低耗电的热泵热水供给装置。在本发明的热水供给装置中，具有直接出热水功能，即使在集体住宅的管道空间或仪表盒等狭窄且不需要特别的强度的场所也可以安装贮热水单元，日益被广泛使用。可是，像热泵热水供给装置这样的电气式热水供给或冷、暖气设备、烹饪等全部通过电气进行的全电气化住宅中，从运转(工作)成本方面考虑理想的是在10kVA或10kVA以下供给契约电气容量。
本发明的热泵热水供给装置，为了确保直接出热水能力，将热泵制冷剂回路设为2循环式，假定输出为30kW，但是即使在制冷系数(COP)为5.0时，也需要消耗电气容量6kVA，成为被普及的障碍。所以，作为单身赴任住户或人数少的住户的热水供给装置，可以用1台压缩机确保直接出热水能力的热泵热水供给装置正逐渐受到关注。即，热泵制冷剂回路的热水供给加热能力为10～15kW左右，贮热水单元的贮热水容量为20～200L左右，符合使用者的生活方式且可选择的热水供给装置，对于单身赴任的住户或人数少的住户是合适的。
对本发明的热泵热水供给装置进行说明。图4表示各种热泵热水供给装置的直接出热水能力、30分钟连续出热水能力、20分钟连续出热水能力、贮热水箱烧热时间。直接输出能力，表示在贮热水箱内不贮存热水、直接放出用水制冷剂热交换器加热的热水的能力，一般贮热水式能力小，而瞬间沸水式则能力大。30分钟连续出热水能力，表示用水制冷剂热交换器加热直接放出的热水、和放出打算30分钟使用结束的在贮热水箱内贮存的热水的情况下的合计的出热水能力，贮热水容量越大，该能力越大。20分钟连续出热水能力也为相同的定义，贮热水容量越大其20分钟连续出热水能力更大。另一方面，贮热水箱烧热时间，表示注满贮热水箱的水升温至规定温度的热水所需要的时间，贮热水容量越大、热水供给加热能力越小，则烧热越需要时间，一般贮热水式热水供给装置中烧热所需要的时间长。
图4的直接输出能力，表示在外部气温为16℃的中间期内、将17℃的水加热至42℃时的每分钟的出热水量，在输出为4.5kW、贮热水容量为300L的贮热水式中，为不到3L，而在输出为10kW的瞬间沸水型中，约为6L，在输出为15kW的瞬间沸水型中，约为9L，在瞬间沸水型中在使用1栓出热水末端可以确保无障碍的流量。相反，在贮热水式的情况下，在万一发生热水切断时，只能每分钟出热水不到3L，是致命的缺陷。为了防止该缺陷，在贮热水式中，要超出需要地长时间地进行大量的热水贮存。
并且，图4的30分钟连续出热水能力、20分钟连续出热水能力，进行在该时间内将贮热水箱内的65℃的热水全部使用完的计算，贮热水式热水供给装置最好，但是关于30分钟连续出热水能力，输出15kW、贮热水容量200L的瞬间沸水型和贮热水容量300L的贮热水式具有同等程度的能力。在此，在单身赴任住户或人数少的住户中，家庭人数少，同时打开多个出热水末端的几率低，所以认为如果能够确保20分钟连续出热水能力为10L/分就没有问题，即使是输出10kW贮热水容量为50L的瞬间沸水型热水供给装置也不会产生使用困难。
而且，图4的贮热水箱烧热时间，表示将满箱的17℃水在各输出升温至65℃所需的时间，用输出为10kW贮热水容量为200L的瞬间沸水型超过1个小时，但是在其他的瞬间沸水型中全部在1小时之内。与此相对，贮热水式需要近4个小时，万一出现热水断流的情况，在近4个小时的时间内不能使用热水，这成为致命的缺陷。
如上所述，在热水加热能力为10～15kW左右、贮热水单元的贮热水容量为20～200L左右的瞬间沸水型热泵热水供给装置中，能够提供正好适合于单身赴任住户或人数少的住户，也适合关心节省能源和节约光热费的家庭的、小型、轻量的热水容给装置。特别是，对于回家时间晚、在夜里10点以后、热水注满浴槽等使用大量的热水的单身赴任住户中，通过有效利用按时间带的电力合同的夜间费用，可以获得和贮热水式同样便宜的运转成本。
实施方式6其次，在图1的热泵制冷剂回路1中使用的制冷剂为二氧化碳的情况下，作为制冷剂的二氧化碳气，体被压缩机11a、11b压缩，压力和温度，为二氧化碳的临界压力、临界温度以上的超临界状态。众所周知，在通过对流使该高温制冷剂和被加热流体的水进行热交换的情况下，在从水制冷剂热交换器14的制冷剂传热管的制冷剂入口和制冷剂出口之间，及从供水传热管的供水入口和供水出口之间，加热流体的制冷剂和被加热流体的水之间的温度差在各部分大致均匀，进行非常高效的加热。这样，通过将适合用于被加热流体的加热的二氧化碳作为制冷剂使用，本发明就可以得到更好的效果。
权利要求
1.一种热泵热水供给装置，其特征在于，具有加热单元，其具有利用热泵循环对所供给的非加热水进行加热的加热机构和控制该加热机构的控制回路；和贮热水单元，其具有连接具备温度传感器的贮热水箱和供水管的非热水导出口、以及利用所述加热机构所加热过的非加热水和所述贮热水箱内的热水、供给基于所述控制回路指令的温度的热水的供给热水回路；通过非加热水配管、加热水配管和控制布线连接所述加热单元和所述贮热水单元。
2.根据权利要求1中所述的热泵热水供给装置，其特征在于，所述加热单元，具有向加热机构供给非加热水的非加热水泵；所述控制回路，在没有来自所述热水供给回路的出热水时，驱动所述非加热水泵，对所述贮热水箱内的热水进行加热。
3.一种热泵热水供给装置，其特征在于，具有热泵制冷剂回路，其通过制冷剂管道分别连接压缩机、进行由该压缩机压缩的制冷剂和水间的热交换的水制冷剂热交换器、对热交换后的制冷剂进行减压的减压装置、以及进行减压后的制冷剂和空气间的热交换的蒸发器；热水供给回路，其通过水管道连接供水口、对供给的水进行分配的旁通阀、供水单向阀、对分配的水进行加热的所述水制冷剂热交换器、以及通过第1流量调整阀输出加热后的热水的出热水口；供水回路，其通过水管道连接所述供水口、所述旁通阀、以及使在所述热水供给回路的所述第1流量调整阀和所述出热水口之间所分配的残留的水合流的流路；贮热水箱追焚回路，其通过水管道连接从所述热水供给回路分出的分支配管、通过第2流量调整阀连接的贮热水箱、在所述热水供给回路的旁通阀和供水单向阀间从所述贮热水箱的下部使热水合流的流路、与所述热水供给回路的供水单向阀并列连接的循环泵、以及所述热水供给回路的水制冷剂热交换器；控制回路；浴池遥控器和厨房遥控器；以及各传感器；由运转控制机构构成，该运转控制机构根据所述各遥控器的操作·设定和各传感器的检测值，所述控制回路运转控制所述热泵制冷剂回路、热水供给回路、供水回路、贮热水箱追焚回路的部件；该热泵热水供给装置，具有直接出热水功能，其在打开出热水末端的期间，从所述热水供给回路的供水口进入的水由所述热泵制冷剂回路的水制冷剂热交换器进行加热、并由所述出热水口供给；箱出热水功能，其在打开出热水末端的期间，从所述出热水口供给贮存在所述贮热水箱内的热水；和同时出热水功能，其将直接出热水和箱出热水的两种出热水合并，从所述出热水口供给；通过供水侧连接配管、热水供给侧连接配管、低电压控制配管，连接有热源单元，其由所述热泵制冷剂回路、所述热水供给回路的供水单向阀和水制冷剂热交换器、所述贮热水箱追焚回路的循环泵、所述运转控制机构的控制回路和各传感器构成；和贮热水单元，其由根据所述运转控制机构指令进行直接出热水和箱出热水及同时出热水切换的所述热水供给回路、所述供水回路、所述贮热水箱追焚回路、所述运转控制机构的各传感器构成。
4.根据权利要求1所述的热泵热水供给装置，其特征在于，具有由贮热水容量设定机构，其设定贮热水单元的贮热水容量；连续最大负荷存储机构，其存储连续供给的热水的最大大负荷；和直接出热水能力运算机构，其算出所需要的直接出热水能力；将热源单元的热泵加热能力设定为规定值的热泵加热能力设定机构，来控制压缩机运转台数和压缩机转数。
5.根据权利要求1所述的热泵热水供给装置，其特征在于，具有循环泵控制机构，其与连接贮热水单元和热源单元的水配管的压力损失无关，将循环泵的水循环量控制为不扰乱贮热水箱内的温度的二层分布的规定的循环量。
6.根据权利要求1所述的热泵热水供给装置，其特征在于，在外部气温、或滞留在贮热水箱追焚回路的水管道内的水的温度下降到比第一规定温度低的情况下，使所述贮热水箱追焚回路的水循环，在下降到低于比第一规定温度还低的第二规定温度的情况下，使热泵制冷剂回路运转，使所述贮热水箱追焚回路的水循环，来进行水管道内水的防冻。
7.根据权利要求1所述的热泵热水供给装置，其特征在于，所述热泵热水供给装置的热源单元的加热能力为10～15kW，且贮热水单元的贮热水容量为20～200L。
8.根据权利要求1至5的任意一项所述的热泵热水供给装置，其特征在于，所述热泵制冷剂回路中使用的制冷剂为二氧化碳。
全文摘要
本发明的热水供给装置，具有热泵制冷剂回路，其通过制冷剂管道连接压缩机、水制冷剂热交换器、减压装置和蒸发器；热水供给回路，其通过水管道连接供水口、旁通阀、供水单向阀、水制冷剂热交换器和通过第1流量调整阀输出加热后的热水的出热水口；供水回路；以及贮热水箱追焚回路，其通过水管道连接从所述热水供给回路分出的分歧配管和将来自贮热水箱的水送至水制冷剂热交换器的循环泵；该热水供给装置，其特征在于，通过水配管和低电压控制布线连接了对水进行加热的热源单元和贮热水单元，故此，可以提供设置性、施工性、使用便利性均优的瞬间烧水壶形热泵热水供给装置。
文档编号F24H1/00GK1782613SQ200510055429
公开日2006年6月7日 申请日期2005年3月17日 优先权日2004年12月3日
发明者松林秀, 舟越砂穗, 石山明彦, 齐藤健一, 权守仁彦 申请人:日立家用电器公司