專利名稱：熱泵熱水機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱泵熱水機(jī)，特別涉及具有將用水-制冷劑熱交換機(jī)加熱的水直接供給到水使用終端的瞬間熱水功能的熱泵熱水機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的熱泵熱水機(jī)一般與電熱水器一樣設(shè)置有大容量的儲(chǔ)水罐，使用夜間廉價(jià)的降價(jià)電力，在夜間用熱泵制冷劑回路煮沸熱水，貯存在儲(chǔ)水罐中，在白天使用上述貯存了的熱水。
但是，在上述給水方式中，儲(chǔ)水罐的熱水量是一定的，使用量多的日子就會(huì)熱水量不足，使用量少的日子則會(huì)因剩下的熱水變冷而損失能量。另外，在使用浴室的情況下，在向浴室注入熱水后，由于熱水變涼而有必要再加熱，在上述現(xiàn)有的熱水機(jī)方式下，由于只有從儲(chǔ)水罐補(bǔ)足熱水這一個(gè)功能，所以無(wú)法適當(dāng)?shù)亟鉀Q問(wèn)題。
作為上述的改進(jìn)方法，特開(kāi)2003-56904號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中揭示了附加了再加熱功能的熱泵熱水機(jī)。
專利文獻(xiàn)1記載的熱泵熱水機(jī)通過(guò)在具有制冷劑-水熱交換器的熱泵回路中循環(huán)由壓縮機(jī)壓縮而成為高溫高壓的制冷劑(二氧化碳)，能夠使熱從熱泵回路內(nèi)的制冷劑向水移動(dòng)而加熱水。被加熱了的水經(jīng)由儲(chǔ)水罐而循環(huán)或經(jīng)由循環(huán)浴室的水的水-水熱交換器而循環(huán)。通過(guò)使加熱了的水在儲(chǔ)水罐中循環(huán)，來(lái)煮沸儲(chǔ)水罐的水。另外，通過(guò)使加熱了的水在水-水熱交換器中循環(huán)，來(lái)再加熱浴室的冷水。
即，揭示了通過(guò)將二氧化碳作為制冷劑，能夠在水-制冷劑熱交換器中將水加熱到約90℃，因此不只將儲(chǔ)水罐的水煮沸，還在熱泵回路中進(jìn)行浴缸的水的再加熱。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-56904號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1揭示的熱泵熱水機(jī)如果打開(kāi)水龍頭，則從上水道向儲(chǔ)水罐的下部供給水，通過(guò)該水壓出儲(chǔ)水罐上部的高溫?zé)崴?，通過(guò)混合閥與上水道的冷水混合，而供給適溫的熱水。
即，專利文獻(xiàn)1的熱泵熱水機(jī)只在夜間進(jìn)行熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)，在儲(chǔ)水罐中儲(chǔ)滿高溫水，然后不進(jìn)行熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)，即使只要1杯的熱水，也要向浴室的給水處和洗臉臺(tái)、廚房等所有地方供給熱水。
因此，實(shí)際的儲(chǔ)水罐使用了300～450L那樣大的罐。如果使用CO2制冷劑，則也能夠貯存90℃高溫水，但由于高溫的部分自然放熱，而會(huì)有很大的能量損失。
這樣的大容量?jī)?chǔ)水罐必需有設(shè)置空間和設(shè)置地板的充分強(qiáng)度。這是因?yàn)樵趦?chǔ)水罐中貯存了全部容量的熱水的情況下，其質(zhì)量會(huì)達(dá)到50kg，因此進(jìn)行設(shè)置地點(diǎn)的基礎(chǔ)施工時(shí)必須確保充分的強(qiáng)度，在公寓或公寓樓的涼臺(tái)那樣的狹窄的地方和強(qiáng)度不充分的地點(diǎn)是難以實(shí)施的。進(jìn)而，在將熱泵熱水機(jī)搬運(yùn)到顧客的設(shè)置地點(diǎn)時(shí)也要耗費(fèi)很多的費(fèi)用和手續(xù)。
另外，執(zhí)行以下這樣的使用方法將電費(fèi)的設(shè)定設(shè)置為夜間降價(jià)設(shè)定而在夜間進(jìn)行熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)，加熱為高溫?zé)崴①A存到儲(chǔ)水罐中，原則上在日間不進(jìn)行熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)，而使用貯存在儲(chǔ)水罐中的熱水。
因此，有時(shí)會(huì)將儲(chǔ)水罐中的熱水使盡，而又不能馬上將水煮沸而發(fā)生沒(méi)有熱水的情況。另外，由于長(zhǎng)時(shí)間貯藏比周圍溫度高的大量的熱水，所以會(huì)從儲(chǔ)水罐的很大的表面放熱而損失能量，由此在夜間有必要多余地加熱溫度下降的部分。
所以，專利文獻(xiàn)1的熱泵熱水機(jī)在具有基于夜間的降價(jià)費(fèi)用的成本優(yōu)點(diǎn)的熱水機(jī)的省能源、地球溫暖化的方面還有問(wèn)題。
所以，作為熱泵熱水機(jī)的省能源、防止地球溫暖化的一個(gè)解決方法，有盡量不貯存溫水，而在必要時(shí)提供必要量的溫水，就是所謂的瞬間熱水方式。但是，為了實(shí)現(xiàn)瞬間熱水方式的熱泵裝置，必須在極短的時(shí)間內(nèi)加熱還沒(méi)有加熱的上水，有例如壓縮機(jī)的大容量化、提高水-制冷劑熱交換器的導(dǎo)熱能力等問(wèn)題。其中，如果在希望通過(guò)上水道的水壓輸出熱水時(shí)，為了提高導(dǎo)熱能力而加長(zhǎng)減細(xì)流水的水導(dǎo)熱管，則有水導(dǎo)熱管內(nèi)的水壓壓降增加，出水時(shí)得不到充分的水壓的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種解決上述問(wèn)題，在省能量、防止地球溫暖化方面優(yōu)越的熱泵熱水機(jī)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)具備經(jīng)由制冷劑配管依次將壓縮機(jī)、進(jìn)行水和制冷劑的熱交換的水-制冷劑熱交換器、減壓裝置、進(jìn)行空氣-制冷劑的熱交換的蒸發(fā)器連接起來(lái)的熱泵制冷劑回路；針對(duì)給水源、上述水-制冷劑熱交換器、熱水接頭，用給水配管連接上述給水源和上述水-制冷劑熱交換器，用熱水配管連接上述水-制冷劑熱交換器和熱水接頭的熱泵熱水回路，上述水-制冷劑熱交換器設(shè)置在來(lái)自上述熱泵制冷劑回路的制冷劑流過(guò)的制冷劑導(dǎo)熱管與來(lái)自上述熱泵熱水回路的水流過(guò)的水導(dǎo)熱管進(jìn)行熱交換的位置，通過(guò)在上述給水配管和上述熱水配管之間設(shè)置多個(gè)上述水導(dǎo)熱管，使給水側(cè)的水導(dǎo)熱管至少為2個(gè)，由于基于制冷劑導(dǎo)熱管的加熱面積成為2倍，所以能夠使水導(dǎo)熱管的長(zhǎng)度成為1/2，在能夠減小水熱交換器的同時(shí)，能夠使水導(dǎo)熱管的流水時(shí)的水壓壓降成為1/4，能夠謀求提高熱傳導(dǎo)的效率和降低水導(dǎo)熱管的壓降，實(shí)現(xiàn)直接提供用水-制冷劑熱交換器加熱了的溫水的瞬間熱水方式。
另外，本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)還使水-制冷劑熱交換器的制冷劑導(dǎo)熱管和水導(dǎo)熱管為金屬管，并構(gòu)成為交互接觸而卷成圓筒狀，由此使水導(dǎo)熱管的兩個(gè)側(cè)面各自與制冷劑導(dǎo)熱管接觸，能夠提高熱傳導(dǎo)性。另外，能夠確保不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)徑尺寸的變化和90度彎曲而使水流暢地流過(guò)，并且能夠成為小型化的熱交換器。
進(jìn)而，本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)置輔助罐，并設(shè)置用熱泵熱水回路加熱貯存在輔助罐中的溫水，并混入到供水的溫水中而進(jìn)行供水的輔助罐熱水回路，通過(guò)設(shè)置與上述瞬間熱水回路的雙系統(tǒng)的熱水回路，通過(guò)在熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后大量供給貯存在輔助罐中的溫水，能夠補(bǔ)足運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的給水加熱不足。
另外，在冬天或淋浴等情況下必須供水的量大的時(shí)候，可以同時(shí)使用熱泵熱水回路和輔助罐熱水回路來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，能夠用小輔助罐起到大作用。
進(jìn)而，本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還可以設(shè)置熱泵熱水回路分別具有2個(gè)壓縮機(jī)、減壓裝置、蒸發(fā)器的雙循環(huán)方式，共用水-制冷劑熱交換器，并將各個(gè)制冷劑導(dǎo)熱管與水-制冷劑熱交換器一體地安裝，本來(lái)，為了進(jìn)行瞬間熱水而必須使熱泵循環(huán)整體具有大容量，而具有很多問(wèn)題，但通過(guò)具有雙循環(huán)方式，則具有解決了該問(wèn)題，并且即使萬(wàn)一一臺(tái)出了問(wèn)題，也可以通過(guò)另一臺(tái)進(jìn)行給水的效果。


圖1是展示本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)的熱泵制冷劑回路、貯給熱水回路以及部件的概要結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的模式圖。
圖2是展示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的水-制冷劑熱交換器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是展示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的浴室用熱交換器的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是展示本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)的裝配和輔助罐煮沸時(shí)的動(dòng)作的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖5是展示本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)的、給水使用時(shí)的動(dòng)作的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖6是展示本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)的、浴室供給熱水和浴室再加熱時(shí)的動(dòng)作的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖7是展示基于浴室自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的浴室再加熱的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下，使用圖1到圖3說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1所示的熱泵熱水機(jī)由熱泵制冷劑回路30、熱水回路40、運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50構(gòu)成。
熱泵制冷劑回路30具備2個(gè)冷凍循環(huán)。各個(gè)循環(huán)經(jīng)由各個(gè)制冷劑配管依次將壓縮機(jī)1a、1b、冷凝器2a、2b、減壓裝置3a、3b、蒸發(fā)器4a、b連接起來(lái)，在各個(gè)循環(huán)中密封了制冷劑。
能夠進(jìn)行容量控制的壓縮機(jī)1a、1b在進(jìn)行大量供給熱水的情況下，在大容量下運(yùn)轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)1a、1b通過(guò)PWM控制、電壓控制(例如PAM控制)和它們的組合控制，而將旋轉(zhuǎn)數(shù)控制為從低速旋轉(zhuǎn)(例如2000轉(zhuǎn)/分鐘)到高速旋轉(zhuǎn)(例如8000轉(zhuǎn)/分鐘)。
水-制冷劑熱交換器2在冷凍循環(huán)中具備作為冷凝器的制冷劑側(cè)導(dǎo)熱管2a、2b和給水側(cè)導(dǎo)熱管2e、2f。例如通過(guò)后述的結(jié)構(gòu)在制冷劑側(cè)導(dǎo)熱管2a、2b和給水側(cè)導(dǎo)熱管2e、2f之間進(jìn)行熱交換。
蒸發(fā)器4a、4b是進(jìn)行空氣和制冷劑的熱交換的空氣-制冷劑熱交換器。
除霜用電磁閥5a、5b是在所具備的電磁線圈中通電期間打開(kāi)的開(kāi)閉閥。電磁閥5a、5b使從壓縮機(jī)1a、1b吐出的高溫高壓的制冷劑氣體通過(guò)蒸發(fā)器4a、4b的入口側(cè)。在冬天蒸發(fā)器4a、4b有霜的時(shí)候，電磁閥5a、5b通過(guò)打開(kāi)開(kāi)閉閥，來(lái)使從壓縮機(jī)1a、1b吐出的高溫高壓的制冷劑氣體通過(guò)制冷劑配管而流入蒸發(fā)器4a、4b，起到融化霜的作用。
熱水回路40切換各個(gè)管路，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行貯存熱水、供給熱水、浴室供給熱水、浴室再加熱等所必需的水循環(huán)回路。
熱泵熱水回路是本實(shí)施例的熱泵熱水機(jī)的主要部分的熱水回路。從作為與上水道的連接口的給水接頭6取得的上水通過(guò)減壓閥7被減壓，并送到通過(guò)閥8。通過(guò)閥8是并不只是向水-制冷劑熱交換器2和輔助罐9供水，還能夠?yàn)榱苏{(diào)節(jié)出水的熱水的溫度而向分支管2供水的比例閥。從該通過(guò)閥8通過(guò)了給水逆止閥23的上水經(jīng)由給水配管2c通過(guò)給水導(dǎo)熱管2e、2f被加熱。加熱了的水在途中經(jīng)由熱交換流量調(diào)整閥11并通過(guò)供給熱水配管2d，從與該供給熱水配管2d連接的熱水輸出接頭13向熱泵熱水機(jī)的外部供給熱水。經(jīng)由水配管依次將各個(gè)結(jié)構(gòu)連接起來(lái)。
罐熱水回路具備輔助罐9，該輔助罐9是由在長(zhǎng)度方向上形成為圓筒狀的小容量的罐構(gòu)成，與現(xiàn)有的儲(chǔ)水方式的熱水機(jī)所具備的儲(chǔ)熱水罐相比為1/3～1/5左右的小儲(chǔ)熱水罐。另外，輔助罐9是在通過(guò)熱泵熱水回路供給的熱水的溫度低的情況下，能夠混入來(lái)自熱泵供給熱水回路的溫水，并貯存某程度高溫的溫水的部件。
具體地說(shuō)，通過(guò)罐流量調(diào)整閥12進(jìn)行打開(kāi)，貯存在輔助罐9中的溫水通過(guò)分支管2h流出到供給熱水配管2d。這時(shí)溫水被從輔助罐9送出是由于通過(guò)給水接頭6而供給的上水伴隨著經(jīng)由減壓閥7和通過(guò)閥8通過(guò)水配管被調(diào)整的水壓，而被注入到輔助罐9的。
在加熱輔助罐9內(nèi)的水時(shí)使用的貯存熱水回路構(gòu)成在輔助罐9和水-制冷劑熱交換器2之間。即，開(kāi)放與從供給熱水配管2d分支的分支管2h連接的罐流量調(diào)整閥12，罐循環(huán)泵10從輔助罐9的下部將水引出。該引出的水經(jīng)由給水配管2c通過(guò)給水導(dǎo)熱管2e、2f進(jìn)行熱交換。通過(guò)了供給熱水配管2d的溫水通過(guò)熱交換流量調(diào)整閥11和罐流量調(diào)整閥12被導(dǎo)入到輔助罐9。該貯存熱水回路被用于再加熱輔助罐9內(nèi)的熱水，換一種說(shuō)法就是再加熱輔助罐9內(nèi)的溫水的情況。
向浴缸供給熱水的浴室熱水回路的基本結(jié)構(gòu)與熱泵熱水回路相同，代替從熱水輸出接頭13放出熱水，而通過(guò)從供給熱水配管2d分支的分支管2j供給熱水。通過(guò)打開(kāi)與該分支管2j連接的浴室熱水注入閥14，通過(guò)浴室傳感器接頭15將熱水注入到與浴室熱水接頭16連接的浴缸18。當(dāng)然，在向浴缸18注入熱水時(shí)，在從水-制冷劑熱交換器2直接供給熱水的同時(shí)，在不使輔助罐9內(nèi)的熱水量成為最小必要量以下的范圍內(nèi)，從輔助罐9向浴缸18進(jìn)行輔助罐熱水供給。
再加熱浴缸18內(nèi)的溫水的浴室再加熱回路是浴缸18和水-水熱交換器20之間的水管道。從浴缸18通過(guò)入出熱水接頭17用浴室循環(huán)泵引出的水被送到浴室導(dǎo)熱管20b并通過(guò)熱交換被加熱，在通過(guò)浴室傳感器接頭15時(shí)測(cè)量熱水的溫度后，通過(guò)熱水進(jìn)入接頭16向浴缸18供給。
接著，說(shuō)明本實(shí)施例的熱泵熱水機(jī)的控制。熱泵熱水機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50根據(jù)廚房遙控器51和浴室遙控器52的操作設(shè)置，進(jìn)行熱泵制冷劑回路30的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止和壓縮機(jī)1a、2b的旋轉(zhuǎn)數(shù)控制，同時(shí)通過(guò)控制罐循環(huán)泵10、浴室循環(huán)泵19的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止和通過(guò)閥8、熱交換流量調(diào)整閥11、罐流量調(diào)整閥12、浴室熱水注入電磁閥14、水開(kāi)閉閥21，進(jìn)行貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)、供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)、浴池供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)、再加熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50在熱泵回路運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后，為了加速開(kāi)始加熱的時(shí)間，理想的是控制為以比通常的供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)速度快的高速旋轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，具有在熱水輸出終端的供給熱水使用后，進(jìn)行罐貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)后停止運(yùn)轉(zhuǎn)的每次貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)功能。
接著，說(shuō)明本實(shí)施例的設(shè)置在熱本熱水機(jī)中的其他控制關(guān)聯(lián)機(jī)器。設(shè)置與檢測(cè)從浴室傳感器接頭15向浴缸18的熱水溫度一樣檢測(cè)用水-制冷劑熱交換器2加熱了的水和貯存在輔助罐9中的水以及供給的溫水等的溫度狀態(tài)和其他各部分的溫度狀態(tài)的溫度傳感器、檢測(cè)壓縮機(jī)1a、1b的吐出壓力的壓力傳感器、檢測(cè)浴缸18內(nèi)的水位的水位傳感器等(它們都沒(méi)有圖示)，各檢測(cè)信號(hào)被輸入到運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50。運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50根據(jù)這些信號(hào)控制各機(jī)器。
水開(kāi)閉閥21被設(shè)置與從熱水回路分支的分支管2g的連接位置，即在水-制冷劑熱交換器2和浴室熱交換器20之間的位置。在浴室再加熱時(shí)以外，關(guān)閉到浴室熱交換器20的水回路，防止熱從水制冷劑熱交換器2向浴室熱交換器20的泄漏。例如，如果不設(shè)置該水開(kāi)閉閥21，通過(guò)管道內(nèi)的水將熱水回路的供給熱水配管2d和作為水-水熱交換器的浴室熱交換器20連接起來(lái)，則由于水不從熱水回路向分支管2g流而熱連接，所以熱會(huì)從浴室熱交換器20泄漏。同樣，在從供給熱水配管2d分支的分支管2h、2i、2j中，通過(guò)根據(jù)需要開(kāi)關(guān)在它們前面連接的罐流量調(diào)節(jié)閥12、通過(guò)閥8和浴室熱水注入閥14的管道結(jié)構(gòu)，來(lái)使供給熱水時(shí)的熱泄漏非常少。
另外，浴室逆止閥22、給水逆止閥23使水只向一個(gè)方向流，防止逆流。浴室熱水注入閥14也起相同的作用。即，到分支管2j為止是上水或加熱了上水的水，但在浴室熱水注入閥14之后是浴缸18的水，在分支管2j的上流側(cè)混入了浴缸18的水。
放水閥24在輔助罐內(nèi)的熱水壓力在規(guī)定以上的情況下動(dòng)作，針對(duì)壓力保護(hù)裝置。
通過(guò)圖2說(shuō)明水-制冷劑熱交換器2的實(shí)施例。在水-制冷劑熱交換器2中有2個(gè)制冷劑導(dǎo)熱管2a、2b、2個(gè)給水導(dǎo)熱管2e、2f，構(gòu)成為使制冷劑導(dǎo)熱管2a、2b和給水導(dǎo)熱管2e、2f交互接觸并卷成圓筒形狀。給水導(dǎo)熱管2e、2f位于水-制冷劑熱交換器2內(nèi)，在通過(guò)給水接頭6取得的水或來(lái)自輔助罐9的水所流過(guò)的給水配管2c和通過(guò)水-制冷劑熱交換器2加熱了的水所流過(guò)的熱水供給配管2d之間是并排分開(kāi)的2個(gè)管路。與一個(gè)的情況相比，通過(guò)給水導(dǎo)熱管2e、2f的通水面積和與制冷劑導(dǎo)熱管2a、2b的接觸面積成為2倍，能夠使各個(gè)的長(zhǎng)度成為1/2，并能夠?qū)⑼ㄋ畷r(shí)的內(nèi)部阻力降低為1/4。所以，通水時(shí)的水-制冷劑熱交換器2的內(nèi)部壓降與一個(gè)的情況相比成為1/4，同時(shí)能夠降低整體的高度，容易制作和容納。
特別地在使用煤氣的瞬間加熱那樣的使用熱泵進(jìn)行瞬間供給熱水的情況下，通過(guò)給水源的水壓進(jìn)行水循環(huán)。但是，水-制冷劑熱交換器2的內(nèi)部壓降成為直接通水時(shí)的阻力，出水壓力成為負(fù)。例如在水壓為200kPa的情況下，在現(xiàn)有的水-制冷劑熱交換器中，如果壓降為100kPa，則出水壓力成為100kPa，有水壓下降、出水量不足的可能。但是，在本實(shí)施例的水-制冷劑熱交換器2的情況下，壓降成為1/4的25kPa，出水壓力為175kPa，能夠維持充分的水壓、出水量。在具備再加熱浴缸的水的功能的、用熱泵直接加熱上水而供水的熱泵熱水機(jī)中，本發(fā)明的水-制冷劑熱交換器2的結(jié)構(gòu)適合于水和制冷劑的熱交換，通過(guò)將浴室的再加熱用熱交換器從水-制冷劑熱交換器分離出來(lái)，更加提高了水-制冷劑熱交換器的熱交換效率。
接著，通過(guò)圖3說(shuō)明浴室再加熱用熱交換器20的一個(gè)實(shí)施例。浴室再加熱用熱交換器20是2重管道結(jié)構(gòu)，在使用了銅管的溫水導(dǎo)熱管20a的內(nèi)側(cè)設(shè)置由浴室水導(dǎo)熱管20b分出的空間20c。在該空間20c中，在溫水導(dǎo)熱管20a的兩側(cè)通過(guò)連接的溫水配管20d使通過(guò)水-制冷劑熱交換器2加熱了的溫水流動(dòng)。浴缸內(nèi)的熱水流過(guò)的浴室水配管20b與從溫水導(dǎo)熱管20a的兩前端部分20f導(dǎo)出的浴室水配管20e連接。溫水導(dǎo)熱管20a一般使用銅直管，絞合其兩前端部分20f并與浴室水配管20e的外側(cè)接合并密封。浴室水導(dǎo)熱管20b為了使與溫水的接觸面積大，所以使截面圓周為凹凸?fàn)?、星形狀、或多葉管等。溫水配管20d在溫水導(dǎo)熱管20a的兩端側(cè)內(nèi)部開(kāi)口，與溫水流過(guò)的空間20c導(dǎo)通。
浴室再加熱用熱交換器20通過(guò)構(gòu)成為上述的2重管，而在作為加熱體的溫水的流通空間內(nèi)設(shè)置作為被加熱體的浴缸18內(nèi)的水所流過(guò)的浴室水導(dǎo)熱管20b。因此，浴室再加熱用熱交換器20通過(guò)其整個(gè)外周向浴室水導(dǎo)熱管20b導(dǎo)熱，能夠以小型化成為導(dǎo)熱性良好的水-水熱交換器。
另外，在現(xiàn)有的浴室再加熱用熱交換器中，由于通過(guò)制冷劑導(dǎo)熱管和浴室水導(dǎo)熱管進(jìn)行熱交換，所以在萬(wàn)一內(nèi)側(cè)管破損了的情況下，高壓制冷劑浸入到水回路中，有對(duì)熱水機(jī)中的飲料水的上水系統(tǒng)帶來(lái)影響的可能，不能采用一個(gè)管貫通到另一個(gè)管內(nèi)側(cè)的2重管結(jié)構(gòu)，而如圖2所示，制冷劑管和水配管必須是各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。
另外，該浴室再加熱熱交換器20還考慮了以下問(wèn)題。即，在浴室水的循環(huán)水中有可能包含雜物。如果該浴室水流到空間20C側(cè)，則成為了在管表面的凹凸上積累雜物的原因。所以，在本實(shí)施例中，使經(jīng)過(guò)了水制冷劑熱交換器2的溫水流過(guò)該空間2C。
即，在本發(fā)明的實(shí)施例中，將浴室再加熱用熱交換器20和水-制冷劑熱交換器2分離，通過(guò)進(jìn)行加熱循環(huán)水和浴室循環(huán)水的水-水熱交換，而能夠采用2重管道結(jié)構(gòu)。
通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的熱泵熱水機(jī)與熱水使用開(kāi)始同時(shí)地開(kāi)始熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)水-制冷劑熱交換器2煮沸的熱水直接提供到熱水輸出終端，另外，通過(guò)2重管結(jié)構(gòu)的浴室用熱交換器20對(duì)浴室18的熱水進(jìn)行再加熱，能夠得到省能量、防止溫暖化的效果。
接著，根據(jù)圖4～圖7的流程圖，參照?qǐng)D1的熱泵回路30和熱水回路40說(shuō)明本熱泵熱水機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作。
圖4是展示安裝時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的流程的一個(gè)例子。熱泵熱水機(jī)從制造地點(diǎn)搬運(yùn)并安裝到使用者所希望的設(shè)置地點(diǎn)(步驟60)，將給水接頭6連接到水道等給水源上，并打開(kāi)給水源的開(kāi)關(guān)(步驟61)后，則開(kāi)始從給水源給水(步驟62)，在水通過(guò)減壓閥7被調(diào)整為一定壓力后，流入貯存熱水罐9、水-制冷劑熱交換器2和各水配管內(nèi)，貯存水直到滿水狀態(tài)為止(步驟63)。
另外，熱泵熱水機(jī)的安裝時(shí)的各機(jī)器被設(shè)置為以下這樣的初始狀態(tài)。通過(guò)閥8在輔助罐9側(cè)打開(kāi)，作為熱水輸出接頭13側(cè)的分支管2i側(cè)為閉狀態(tài)，熱交換流量調(diào)整閥11、罐流量調(diào)整閥12、水開(kāi)閉閥21都是開(kāi)狀態(tài)，浴室熱水注入閥14是閉狀態(tài)。
接著，在步驟63確認(rèn)了滿水的情況下，判斷為給水結(jié)束，接通電源開(kāi)關(guān)(步驟64)。這樣通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50的控制，熱泵制冷劑回路30和熱水回路40開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行罐貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟65)。在該罐貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)中，壓縮機(jī)1a、1b開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)1a、1b內(nèi)的氣體狀制冷劑被壓縮加熱成為高溫高壓的制冷劑，并被送入水-制冷劑熱交換器2。
由此，在水-制冷劑熱交換器2中，流過(guò)制冷劑導(dǎo)熱管2a、2b的高溫制冷劑和流過(guò)給水導(dǎo)熱管2e、2f的水進(jìn)行熱交換，制冷劑放熱，水被加熱。加熱了的制冷劑通過(guò)減壓裝置3a、3b被減壓，進(jìn)而通過(guò)蒸發(fā)器4a、4b膨脹蒸發(fā)成為氣體狀，并再次返回壓縮機(jī)1a、1b。通過(guò)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)該熱泵，來(lái)加熱通過(guò)水-制冷劑熱交換器2內(nèi)的水。
在罐貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)中，與熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)一起，在貯存熱水回路中開(kāi)始罐循環(huán)泵10的運(yùn)轉(zhuǎn)，從輔助罐9的下部的通水口引出的水經(jīng)由罐循環(huán)泵10、水-制冷劑熱交換器2、熱交換流量調(diào)整閥11以及罐流量調(diào)整閥12，循環(huán)到輔助罐9。
由此，通過(guò)水-制冷劑熱交換器2加熱了的溫水從輔助罐9上部被貯存，如果到達(dá)煮沸了輔助罐9全體的狀態(tài)，則判斷為貯存結(jié)束(步驟66)，停止運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟67)。
另外，例如通過(guò)水位傳感器和壓力傳感器等檢測(cè)滿水狀態(tài)來(lái)進(jìn)行罐滿水判斷，例如通過(guò)熱敏電阻檢測(cè)輔助罐9的上中下各部分的水溫來(lái)進(jìn)行貯存結(jié)束判斷(未圖示)。
圖5是展示熱水使用時(shí)的流程的一個(gè)實(shí)施例。
如果在熱水輸出終端打開(kāi)水龍頭使用熱水(步驟70)，則運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50啟動(dòng)壓縮機(jī)1a、1b，開(kāi)始熱泵回路30的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)給水接頭6、減壓閥7、通過(guò)閥8、給水逆止閥23、水-制冷劑熱交換器2、熱交換流量調(diào)整閥11、熱水輸出接頭13的熱水回路進(jìn)行瞬間供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟71)。同時(shí)，通過(guò)給水接頭6、減壓閥7、通過(guò)閥8、貯存熱水罐9、罐流量調(diào)整閥12、熱水輸出接頭13的熱水回路進(jìn)行罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟77)。
在此，熱泵制冷劑回路30將用壓縮機(jī)1a、1b壓縮了的高溫制冷劑送到水-制冷劑熱交換器2，加熱從給水配管2c流入的水，并從供給熱水配管2d流出，但開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)送入水-制冷劑熱交換器2的制冷劑并沒(méi)有達(dá)到充分的高溫高壓而溫度低，并且水-制冷劑熱交換器2整體冷，因而沒(méi)有充分加熱水的加熱能力。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，制冷劑成為高溫高壓，由此產(chǎn)生的冷凝制冷劑熱增加，對(duì)水的加熱能力增加。
但是，到熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)的加熱能力達(dá)到高溫穩(wěn)定狀態(tài)為止的時(shí)間通常需要大約5、6分鐘。所以運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50到達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后的高溫穩(wěn)定狀態(tài)為止，將壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)數(shù)控制為以比通常高的高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)與在水-制冷劑熱交換器2內(nèi)設(shè)置多個(gè)前面說(shuō)明了的水導(dǎo)熱管疊加的效果，在本實(shí)施例中，能夠使開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間成為1～2分鐘左右。另外，在謀求到熱泵回路穩(wěn)定為止貯存必要的熱水的輔助罐的充分小型化的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)使用了熱泵的瞬間供給熱水方式。
然后，在運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后的規(guī)定時(shí)間(約1～2分鐘左右)進(jìn)行從輔助罐供給熱水的罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)后，運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50動(dòng)作，停止罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)，只切換到瞬間供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟72、78、79)。根據(jù)測(cè)量熱泵回路的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以及實(shí)際流過(guò)供給熱水配管2d的熱水的溫度，來(lái)進(jìn)行該步驟78的罐供給熱水判斷。
這樣，只在運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)從輔助罐9過(guò)渡性地供給熱水，然后，直接供給通過(guò)水-制冷劑熱交換器2加熱的溫水，因而在能夠解決運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的加熱緩慢的同時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，還能夠特別地減小輔助罐9的容量。另外，到穩(wěn)定狀態(tài)為止盡量加速提升水-制冷劑熱交換器2的加熱能力，縮短使用輔助罐9的熱水的過(guò)渡性的罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，也能夠更加減小輔助罐9的容量。
因此，希望能夠?qū)岜弥评鋭┗芈?0的能力特別增大到現(xiàn)在一般使用的壓縮機(jī)輸出的5kW左右的3倍以上的15kW左右，但不只是要開(kāi)發(fā)新的壓縮機(jī)，還要同時(shí)研究熱泵制冷劑回路的各個(gè)新部件，這是極其困難的。所以在本發(fā)明的實(shí)施例中，如上所述，設(shè)置為使用2個(gè)壓縮機(jī)的雙循環(huán)方式，如果再活用現(xiàn)有技術(shù)，則確保了實(shí)際的可靠性。
另外，運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50在輔助罐9的剩余熱水量成為規(guī)定值以下時(shí)，停止罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)，只進(jìn)行瞬間供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟78、79)。
接著，如果熱水使用結(jié)束關(guān)閉熱水輸出終端的水龍頭(步驟80)，則在熱水使用后在進(jìn)行罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)和熱泵供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，停止熱泵供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)和罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)雙方。如果罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)結(jié)束，只進(jìn)行熱泵供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)，則停止瞬間供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟73、79)。
進(jìn)而，運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50在同時(shí)停止罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)和熱泵供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)后，必須開(kāi)始罐貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟74)，通過(guò)熱敏電阻等檢測(cè)貯存熱水結(jié)束，判斷出貯存熱水結(jié)束(步驟75)后，結(jié)束運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟76)。
但是，經(jīng)常地進(jìn)行基于熱敏電阻的罐貯存熱水狀態(tài)的檢測(cè)，在為了極短時(shí)間使用的熱泵熱水運(yùn)轉(zhuǎn)停止后，在輔助罐中水溫、熱水量都與貯存熱水結(jié)束狀態(tài)幾乎相同的情況下，判斷為貯存熱水結(jié)束，而不進(jìn)行貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)。
通過(guò)上述，運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置50必須具有以下的每次貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)功能在某運(yùn)轉(zhuǎn)中結(jié)束了成為目的的運(yùn)轉(zhuǎn)后，到貯存熱水結(jié)束為止進(jìn)行罐貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)，因而貯存熱水罐中經(jīng)常具有滿罐的規(guī)定溫度的熱水，能夠消除運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)的熱水溫度低和使用途中熱水用盡的擔(dān)心。
圖6是展示基于浴室自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的熱水注入動(dòng)作的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。按下浴室自動(dòng)按鈕為ON(步驟85)，如果到達(dá)設(shè)置時(shí)間，則與浴室供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟87)同時(shí)地，進(jìn)行罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟92)。浴室供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行圖5所示的熱泵供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)，向浴室浴缸18供給熱水。
即，在熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后的2分鐘的之間，同時(shí)進(jìn)行浴室供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)和罐貯存熱水運(yùn)轉(zhuǎn)，如果浴室熱水溫度到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，則停止罐供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟93、94)，只進(jìn)行浴室供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在浴室供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)中，持續(xù)檢測(cè)浴室熱水溫度和浴缸內(nèi)熱水量，如果浴缸內(nèi)規(guī)定溫度的熱水到達(dá)了規(guī)定的熱水量，則停止浴室供給熱水運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟89、90、91)。
圖7是展示基于浴室自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的浴室再加熱的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。按下浴室自動(dòng)按鈕成為ON(步驟95)，則浴室供給熱水后，每隔規(guī)定時(shí)間(例如30分鐘)檢測(cè)浴缸內(nèi)的熱水溫度和熱水量(步驟96)，再熱水溫度或熱水量成為規(guī)定值以外的情況下，進(jìn)行浴室再加熱運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟97)，使熱水溫度和熱水量成為規(guī)定值以內(nèi)，停止浴室運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟98～101)。
如以上說(shuō)明的那樣，通過(guò)本發(fā)明，用熱泵方式實(shí)現(xiàn)必要時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，只提供必要量的必要溫度的熱水的瞬間供給熱水方式，能夠得到貯存熱水罐的大幅小型化、省能量等效果。
權(quán)利要求
1.一種熱泵熱水機(jī)，其特征在于包括經(jīng)由制冷劑配管依次將壓縮機(jī)、進(jìn)行水-制冷劑的熱交換的水-制冷劑熱交換器、減壓裝置、進(jìn)行空氣和制冷劑的熱交換的蒸發(fā)器連接起來(lái)的熱泵制冷劑回路；針對(duì)給水源、上述水-制冷劑熱交換器、熱水接頭，用給水配管連接上述給水源和上述水-制冷劑熱交換器，用熱水配管連接上述水-制冷劑熱交換器和熱水接頭的熱泵熱水回路，其中上述水-制冷劑熱交換器設(shè)置在來(lái)自上述熱泵制冷劑回路的制冷劑所流過(guò)的制冷劑導(dǎo)熱管和來(lái)自上述熱泵熱水回路的水所流過(guò)的水導(dǎo)熱管進(jìn)行熱交換的位置，在上述給水配管和上述熱水配管之間設(shè)置多個(gè)上述水導(dǎo)熱管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵熱水機(jī)，其特征在于上述水-制冷劑熱交換器的上述制冷劑導(dǎo)熱管和上述水導(dǎo)熱管由金屬管構(gòu)成，各個(gè)管被設(shè)計(jì)為相互接觸的配置，上述水-制冷劑熱交換器的形狀為將上述制冷劑導(dǎo)熱管和上述水導(dǎo)熱管卷起來(lái)的圓筒形狀，使得上述接觸配置的方向與中心軸平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱泵熱水機(jī)，其特征在于具備貯存溫水的輔助罐，設(shè)置將來(lái)自該輔助罐的溫水添加到來(lái)自上述熱泵熱水回路的熱水并輸出熱水的輔助罐熱水回路，并具有上述熱泵熱水回路和輔助罐熱水回路的雙系統(tǒng)的熱水回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱泵熱水機(jī)，其特征在于上述熱泵制冷劑回路具備2個(gè)壓縮機(jī)、2個(gè)減壓裝置、2個(gè)蒸發(fā)器，并由上述水-制冷劑熱交換器的上述制冷劑導(dǎo)熱管與各自的壓縮機(jī)連接的2個(gè)冷凍循環(huán)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱泵熱水機(jī)，其特征在于上述熱泵制冷劑回路設(shè)置了與上述水-制冷劑熱交換器不同的用來(lái)再加熱浴室水的熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明的熱泵熱水機(jī)具備經(jīng)由制冷劑配管依次將壓縮機(jī)、進(jìn)行水－制冷劑的熱交換的水－制冷劑熱交換器、減壓裝置、進(jìn)行空氣和制冷劑的熱交換的蒸發(fā)器連接起來(lái)的熱泵制冷劑回路；針對(duì)給水源、上述水－制冷劑熱交換器、熱水接頭，用給水配管連接上述給水源和上述水－制冷劑熱交換器，用熱水配管連接上述水－制冷劑熱交換器和熱水接頭的熱泵熱水回路，其中上述水－制冷劑熱交換器設(shè)置在來(lái)自上述熱泵制冷劑回路的制冷劑所流過(guò)的制冷劑導(dǎo)熱管和來(lái)自上述熱泵熱水回路水所流過(guò)的水導(dǎo)熱管進(jìn)行熱交換的位置，在上述給水配管和上述熱水配管之間設(shè)置多個(gè)上述水導(dǎo)熱管。
文檔編號(hào)F28D7/02GK1573226SQ200410001898
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者齊藤健一, 福島功一, 大川豐和, 岡村哲信, 權(quán)守仁彥 申請(qǐng)人:日立家用電器公司