CN100432576C

CN100432576C - 热泵供给热水机

Info

Publication number: CN100432576C
Application number: CNB2004100118353A
Authority: CN
Inventors: 上村一朗
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: EP1521046A2; US20050066678A1; JP3858015B2; US7185505B2; CN1603721A; NO20044147L; JP2005106360A; EP1521046A3

Abstract

一种热泵供给热水机，其在环状连接压缩机、水换热器、膨胀阀、室内换热器而构成制冷剂回路，并且具有与所述水换热器连接的供给热水机构的热泵供给热水机中，具备：被连接于水换热器与所述膨胀阀之间且包含室外换热器的第1路径、将所述室外换热器旁通的第2路径、选择所述第1路径及所述第2路径的切换机构、检测水换热器的制冷剂出口温度的温度检测机构、根据来自该温度检测机构的输出来控制切换机构的控制机构。因此，提供当室外气温高时，作为空调用能提高比其他制冷剂性能差的CO₂制冷剂的空调性能，并且当需要制冷及供给热水，或者，制热及供给热水两个功能时，不会导致效率下降，且将排热利用于供给热水的节能供给热水机。

Description

热泵供给热水机

技术领域

本发明涉及热泵供给热水机，特别涉及节能地进行空调功能及供给热水功能的热泵供给热水机。

背景技术

例如，作为以往的热泵供给热水机，并排配置了供给热水单元的换热器及室外换热器，当进行制冷运行时用供给热水单元的换热器及室外换热器的双方对制冷剂进行冷却使之冷凝，而对室内单元制冷。

具体的是，如图6所示，日本专利特开平10-288420号公报的热泵供给热水机10，其具有：室外单元12、室内单元14a、14b及热水储存罐50。上述室外单元12，具有：压缩机16、与压缩机16喷出侧连接的四通阀52、一端与四通阀52连接的室外换热器22、一端与室外换热器22另一端连接的第一膨胀阀24。

并且，各个室内单元14a、14b，具有第二膨胀阀36a、36b、室内换热器38a、38b，第二膨胀阀36a、36b与第一膨胀阀24连接，室内换热器38a、38b与四通阀52连接。

此外，在压缩机16与四通阀52之间具有第一电磁阀54，热水储存罐50，以与室外换热器22并排设置的方式，配置在从压缩机16与第一电磁阀54之间的制冷剂管路分支、且汇合于第一膨胀阀24与第二膨胀阀36a、36b之间的制冷剂管路的路径上。并且，在热水储存罐50的制冷剂出口侧，设有第三膨胀阀56。

在图6的结构中，当只进行制冷运行时，将四通阀52配合在实线的位置，使第一膨胀阀24全开，将第二膨胀阀36截流到规定开度，另外使第三膨胀阀56全闭，同时打开第一电磁阀54。因此，从压缩机16喷出的制冷剂，按室外换热器22、第一膨胀阀24、第二膨胀阀36a、36b、室内换热器38a、38b及储存器44的顺序循环。

此外，在只进行制热运行时，在将四通阀52切换到虚线的位置之后，全开第一膨胀阀24，第二膨胀阀36a、36b截流到规定开度、全闭第三膨胀阀56，同时打开第一电磁阀54。因此，从压缩机16喷出的制冷剂，按室内换热器38a、38b、第二膨胀阀36a、36b、第一膨胀阀24、室外换热器22及储存器44的顺序循环。

此外，在需要供给热水运行时，在将四通阀52配合在虚线的位置，并且全开第一膨胀阀24，将第二膨胀阀36a、36b全闭，将第三膨胀阀56打开到规定的开度。因此，关闭第一电磁阀54，从压缩机16喷出的制冷剂，按热水储存罐50内的供给热水换热器58、第三膨胀阀56、第一膨胀阀24、室外换热器22及储存器44的顺序循环，并通过在供给热水换热器58冷凝，且在室外换热器22蒸发，而能进行供给热水运行。

但是，在上述以往的热泵供给热水机中，必须进行制冷及供给热水，或制热及供给热水双方时，由于热水换热器与室外换热器并排设置，必须将制冷剂向两个方向分配，而导致效率的降低。此外，在进行制冷运行时必须使室外换热器始终运转。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种能通过始终使制冷剂与水换热的结构而提高制冷效率，且，将其排热利用于供给热水的节能供给热水机。此外，利用该结构，在室外气温高时，作为空调使用能提高比其他制冷剂性能差的CO₂制冷剂的空调性能。

本发明1所述的热泵供给热水机，在环状连接压缩机、第1换热器、膨胀阀、第2换热器而构成制冷剂回路，并且具有与水进行换热的第3换热器、与该第3换热器连接的供给热水机构的热泵供给热水机中，其特征在于：所述第1换热器与所述第3换热器串联。

根据发明1，由于第1换热器和与水进行换热的上述第3换热器串联，所以除了在供给热水机构可以始终准备高温的热水之外，也可以提高热泵的换热效率，并能实现节能。

此外，本发明2所述的热泵供给热水机，在环状连接压缩机、室外换热器、膨胀阀、室内换热器而构成制冷剂回路，并且具有与所述室外换热器连接的供给热水机构的热泵供给热水机中，其特征在于：所述室外换热器，通过与从所述供给热水机构供给的水进行换热，而具有空调功能及供给热水功能。

根据发明2，通过环状连接与水换热的室外换热器和室内换热器，可以实现降低兼具有空调功能及供给热水功能双方的热泵供给热水机的成本，并能实现节能。

此外，本发明3所述的热泵供给热水机，在环状连接压缩机、水换热器、室外换热器、膨胀阀、室内换热器而构成制冷剂回路，并且具有与所述水换热器连接的供给热水机构的热泵供给热水机中，其特征在于，具备：被连接于所述水换热器与所述膨胀阀之间并包含所述室外换热器的第1路径、被连接于所述水换热器与所述膨胀阀之间并将所述室外换热器旁通的第2路径、选择所述第1路径或第2路径的切换机构，所述水换热器与所述室外换热器串联连接。

根据发明3，在对室内迅速冷却等而需要大的换热量时选择第1路径，另外，在利用水换热器的换热而能获得充分的换热量时选择第2路径，从而能进行适合于必要换热量的运行。

此外，根据发明3所述的热泵供给热水机，发明4的特征在于：具备：检测所述水换热器的制冷剂出口温度的温度检测机构、根据来自该温度检测机构的检测温度与室外气温进行对比来控制所述切换机构的控制机构。

根据发明4，由于在选择第1路径及第2路径的任何一个时，根据检测水换热器制冷剂出口温度的检测机构的输出来控制切换机构，所以能准确地判断有无运行室外换热器的必要，或，准确地判断利用旁通的节能效果。

如上述所表明，本发明1所述的热泵供给热水机，由于在环状连接压缩机、第1换热器、膨胀阀、第2换热器而构成制冷剂回路，并且具有与水进行换热的第3换热器、与该第3换热器连接的供给热水机构的热泵供给热水机中，将上述第1换热器与上述第3换热器串联，所以除了在供给热水机构可以始终准备高温的热水之外，还可以提高热泵的换热效率，并能实现节能。

此外，由于本发明2所述的热泵供给热水机，在环状连接压缩机、室外换热器、膨胀阀、室内换热器而构成制冷剂回路，并且具有与上述室外换热器连接的供给热水机构，且上述室外换热器的热泵供给热水机中，通过与从上述供给热水机构供给的水进行换热，而具有空调功能及供给热水功能，所以能实现降低兼备空调功能及供给热水功能双方的热泵供给热水机的成本，并能实现节能。

此外，由于本发明3所述的热泵供给热水机，在环状连接压缩机、水换热器、室外换热器、膨胀阀、室内换热器所构成的制冷剂回路，并且具有与上述水换热器连接的供给热水机构的热泵供给热水机中，具备被连接于上述水换热器与上述膨胀阀之间且包含室外换热器的第1路径、被连接于上述水换热器与上述膨胀阀之间将上述室外换热器旁通的第2路径、选择上述第1路径及第2路径的切换机构，所以能在急剧冷却室内等而需要大换热量时选择第1路径、并且，在利用水换热器的换热而能获得充分的换热量时选择第2路径，从而能进行适合于必要换热量的运行。

此外，由于发明4所述的热泵供给热水机，在发明3所述的热泵供给热水机中，具备检测上述水换热器的制冷剂出口温度的温度检测机构、根据来自该温度检测机构的输出来控制上述切换机构的控制机构，所以在选择第1路径及第2路径的任何一个时，可以根据检测水换热器制冷剂出口温度的检测机构的输出控制切换机构，能准确地判断有无运行室外换热器的必要，或，准确地判断利用旁通的节能效果，而能以高效率进行节能运行。

附图说明

图1是本发明一实施例的热泵供给热水机的回路图。

图2是上述热泵供给热水机在进行制冷运行时温度传感器显示高于室外气温值时制冷剂流动的回路图。

图3是上述热泵供给热水机在进行制冷运行时温度传感器显示低于室外气温值时制冷剂流动的回路图。

图4是上述热泵供给热水机在进行制热运行时制冷剂流动的回路图。

图5是上述热泵供给热水机在只进行供给热水运行时制冷剂流动的回路图。

图6是以往热泵供给热水机的回路图。

图中：10-热泵供给热水机，12-热源侧单元，14-利用侧单元，16-压缩机，18-气体冷却器，20-第一电磁阀，22-室外换热器，24-第一膨胀阀，26-四通分支路，28-第三电磁阀，30-储存热水槽，32-水管，34-水泵，36-第二膨胀阀，38-室内换热器，40-第四电磁阀，42-第五电磁阀，44-储存器，46-第二电磁阀，48-温度传感器。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

图1是使用CO₂制冷剂的热泵供给热水机10的回路图，该热泵供给热水机10其具有热源侧单元12、利用侧单元14。热源侧单元12，其通过以实线表示的制冷剂管路依次经压缩机16、与该压缩机16喷出侧连接的气体冷却器18、第一电磁阀20、室外换热器22、第一膨胀阀24，并且向利用侧单元14进行连接。

并且，在气体冷却器18与第一电磁阀20之间，具有制冷剂管路向四方分支的四通分支路26，来自该四通分支路26的一制冷剂管路，介由第三电磁阀28，在热源侧单元12内与从第一膨胀阀24向利用侧单元14连接的制冷剂管路连接。

在热源侧单元12内具有储存热水槽30，并配置了水管32，以使储存热水槽30内的水能在气体冷却器18中进行制冷剂与水的换热。在贯通该气体冷却器18的水管32上，安装了用于进行水循环的水泵34。

另一方面，利用侧单元14，例如，具有两个室内单元14a、14b，两个室内单元14a、14b，分别具有：与第一膨胀阀24及第三电磁阀28连接的第二膨胀阀36a、36b，从该第二膨胀阀36a、36b介由制冷剂管路连接的室内换热器38a、38b，第四电磁阀40a、40b，以及，与第四电磁阀40a、40b并联设置的第五电磁阀42a、42b。

来自第四电磁阀40a、40b的制冷剂管路，其连接利用侧单元14和热源侧单元12，并介由储存器44而与压缩机16的吸气侧连接。并且，来自第五电磁阀42a、42b的制冷剂管路，与四通分支路26的最后一端连接。即，从四通分支路26起设有与气体冷却器18、第一电磁阀20、第三电磁阀28、第五电磁阀42a、42b连接的制冷剂管路。

此外，在连接第四电磁阀40a、40b和储存器44的制冷剂管路的热源侧单元12侧具有分支管路，介由第二电磁阀46与室外换热器22连接，形成整体制冷剂循环。

在本实施例中，室内单元为两台，但室内单元的数量并不限定于此。并且，随着室内单元数量，室内换热器38、第二膨胀阀36、第四、五电磁阀40、42的数量也变化，此外，各室内换热器其与热源侧单元并联连接。

【实施例1】

当进行制冷运行时，如图2所示，打开第一、第二膨胀阀24、36a、36b，并且打开第一、第四电磁阀20、40a、40b，关闭第二、第三、第五电磁阀46、28、42a、42b。从压缩机16喷出的制冷剂，在气体冷却器18被冷却一次，到达四通分支路26。这里，由于第三、第五电磁阀28、42a、42b关闭，所以制冷剂流过第一电磁阀20，被室外换热器22进一步冷却、冷凝。冷凝了的制冷剂，如上所述由于关闭了第三电磁阀28，所以从第一膨胀阀24流向第二膨胀阀36a、36b，并在室内换热器38a、38b内蒸发。利用制冷剂在室内换热器38a、38b内蒸发，利用侧单元14a、14b进行制冷运行。

此外，当只使室内单元14a进行制冷运行，且不运行室内单元14b时，只要关闭室内单元14b侧的第二膨胀阀36b即可。相反地，当只使室内单元14b进行制冷运行，且不运行室内单元14a时，同样地通过关闭室内单元14a侧的第二膨胀阀36a，可以只使所要求的室内单元进行制冷运行。

蒸发了的制冷剂，由于第五电磁阀42a、42b被关闭，所以其通过第四电磁阀40a、40b，返回到热源侧单元12。最后，由于第二电磁阀46被关闭，所以流向储存器44，并使制冷剂系统循环。

制冷中即使在不需要供给热水功能时，也使水泵34接通，在气体冷却器18中进行制冷剂与水的换热。根据在气体冷却器18中进行换热，当被安装于气体冷却器18制冷剂出口的温度传感器48，其显示比室外气温低的数值时，从图2的状态切换到如图3所示的关闭第一膨胀阀24、第一电磁阀20，打开第二、第三电磁阀46、28的状态。

如上所述利用阀的开关，被气体冷却器18冷却的制冷剂，其不通过室外换热器22，而介由四通分支路26、第三电磁阀28，到达利用侧单元14，能在利用侧单元14中进行制冷运行。在利用侧单元14内的制冷剂流路及动作，与图2时的一样，但返回到热源侧单元12的制冷剂剩余部分，由于第二电磁阀46被打开，所以流入室外换热器22，并起到缓冲器的作用。

【实施例2】

制热运行时，如图4所示，打开第一、第二膨胀阀24、36a、36b，关闭第一、第三、第四电磁阀20、28、40a、40b，打开第二、第五电磁阀46、42a、42b。此时，从压缩机16喷出的制冷剂，通过气体冷却器18，与制冷运行相反，由于第一、第三电磁阀20、28关闭，所以制冷剂流向第五电磁阀42a、42b，在室内换热器38a、38b中进行冷凝。通过制冷剂在室内换热器38a、38b被冷凝，利用侧单元14成为制热运行。当只用一个室内单元进行制热运行时，关闭不运行室内单元侧的第五电磁阀42。

在室内换热器38a、38b被冷凝的制冷剂，由于关闭了第三电磁阀28，而介由第二、第一膨胀阀36a、36b、24到达室外换热器22，并蒸发。蒸发了的制冷剂，由于第一、第四电磁阀20、40a、40b被关闭，而通过第二电磁阀46，介由储存器44返回压缩机16。

在制热运行过程中，制热运行时，若利用气体冷却器进行制冷剂的冷却，则有可能降低制热效率。因此，水泵的运转，须符合供给热水功能，并在0～100％的范围控制流量。即，在不需要供给热水功能时停止水泵34。

【实施例3】

在只需要供给热水功能时，如图5所示，打开第一膨胀阀24，关闭第二膨胀阀36a、36b，关闭第一、第五电磁阀20、42a、42b，打开第二、第三、第四电磁阀46、28、40a、40b。因此，制冷剂在热源侧单元内循环，而利用侧单元不流通。

压缩机16喷出的制冷剂，在气体冷却器18中与水进行换热，并被冷凝。冷凝了的制冷剂到达四通分支路26，由于第一、第五电磁阀20、42a、42b被关闭，而流过第三电磁阀28。然后，冷凝了的制冷剂，到达连接第一、第二膨胀阀的制冷剂管路，但由于第二膨胀阀36a、36b关闭，而流向第一膨胀阀24，并在室外换热器22内蒸发。蒸发了的制冷剂，介由第二电磁阀46，向储存器44循环，剩余的制冷剂由手第四电磁阀40a、40b被打开，而流入室内换热器38，室内换热器38起到缓冲器的作用。

Claims

1.一种热泵供给热水机，环状连接压缩机、水换热器、室外换热器、膨胀阀、室内换热器而构成制冷剂回路，并且具有与所述水换热器连接的供给热水机构，所述水换热器与所述室外换热器串联连接，其特征在于，具备：

被连接于所述水换热器与所述膨胀阀之间并包含所述室外换热器的第1路径；

被连接于所述水换热器与所述膨胀阀之间并将所述室外换热器旁通的第2路径；

选择所述第1路径或第2路径的切换机构；

检测所述水换热器的制冷剂出口温度的温度检测机构；和

根据来自该温度检测机构的检测温度与室外气温进行对比来控制所述切换机构的控制机构。