CN101191665B - 热泵供热水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵供热水装置，在该热泵供热水装置中可防止热水中断，并且可提高能量效率而与供热水的使用模式无关。热泵供热水装置(100)具有热泵冷媒回路(90)、以及对热泵冷媒回路已加热的水进行贮存的贮存热水箱(21)。在热泵冷媒回路中产生的热水和贮存于贮存热水箱内的热水可提供到热水使用终端(19、36a)。在运转热泵冷媒回路向热水使用终端提供已产生的热水时，如果向热水使用终端停止供给是在热泵冷媒回路开始运转后的规定时间内，则继续热泵冷媒回路的运转。然后，将由热泵冷媒回路加热后的水贮存到贮存热水箱中。

Description

热泵供热水装置

技术领域

本发明涉及一种热泵式的供热水装置。

背景技术

热泵供热水装置大致区分为贮存热水式热泵供热水装置和瞬间式热泵供热水装置。在专利文献1中记载了现有的贮存热水式热泵供热水装置的例子。该公报中所记载的热泵供热水装置的加热能力是4.5～6kW左右，在深夜时间段利用廉价的夜间电力能够加热到65～90℃的高温热水。然后将已加热的高温热水贮存到容量为300～480L的贮存热水箱。在白天提供热水时对贮存热水箱中所贮存的高温热水混合冷水来进行使用。

在专利文献2中记载了现有的瞬间式热泵供热水装置的例子。在该公报所记载的热泵供热水装置中，利用水热交换器对从供水管引入的水进行升温，并直接供给到使用终端，由此不需要大型的贮存热水箱。并且，在热泵回路的运转开始后的压力条件稳定之前，因为不能产生使水升温的充分冷凝热，所以在升温的短时间内对贮存于小型供热水箱中的热水混合来自水热交换器的水，以进行热水供给。

在专利文献3中记载了现有的瞬间式热泵供热水装置的其他例子。在该公报中所记载的热泵供热水装置为了能够应答性和稳定性并存地供给热水，具有：对热交换器的所需加热量进行设定的负荷设定单元，该热交换器具有与热泵循环的放热器的冷媒通路进行热交换的水通路；以及根据该负荷设定单元的设定值对热交换器的加热量进行控制的加热控制单元。

[专利文献1]：特开2005-147608号公报

[专利文献2]：特开2003-279133号公报

[专利文献3]：特开2003-240344号公报

发明内容

在上述专利文献1所记载的贮存热水式热泵供热水装置中，使用预先加热贮存的高温热水，所以如果消耗了相同的热水量，则能量效率不会根据供热水的模式而变化。其原因是能量效率与供热水模式处于相互独立的关系。其结果是，无论是如洗手这样间断的供热水模式，还是如注满浴池这样的长时间连续供热水的供热水模式，供热水的能量效率都是相同的。在用尽储存到贮存热水箱内的高温热水时，可使用与从供给热水开始到供给热水停止的时间无关的、能量效率几乎固定的方法。可是，当用尽贮存热水箱的热水时由于用于供热水装置的加热能力小，所以不能立刻沸腾而导致热水中断。

另一方面，在专利文献2所记载的瞬间式热泵装置中，例如也可以是贮存热水式热泵装置的约5倍的加热能力。其结果是，在想使用热水时可进行必要的加热，并且不需要大型的贮存热水箱，这样可实现小型省空间化。另外，如果利用热泵来加热的水温达到设定温度时，则停止来自供热水箱的输出，因为仅利用热泵供给热水，所以可连续供给热水，而不用但心热水中断。

可是，在该专利文献2所记载的瞬间式热泵供热水装置中，在热泵启动时为了使压缩机和水冷媒热交换器升温还要耗费利用压缩机加压而加热的冷媒气体的热量。其结果是，减少了原本需要供给热水的加热量。作为水加热能力相对于热泵消耗电力的比例的COP、即能量效率下降。这种现象在处于热泵启动的状态中停止运转的间断的供热水模式下比较明显。

即使在专利文献3所记载的瞬间热水沸腾型的热泵供热水装置中，供给热水开始后，利用压缩机来压缩而成为高温的冷媒的热量还要传热给压缩机和水冷媒热交换器，压缩机和水冷媒热交换器的升温导致热量的耗费。其结果是，供给热水开始后的热泵供热水装置的COP下降，从而难以提供使用者希望达到的温度的热水。

本发明是鉴于以上现有技术的问题点而提出的发明，其目的是在热泵供热水装置中能够防止热水中断，并且可提高能量效率而与热水的使用模式无关。

可实现上述目的的本发明的特征为，一种热泵供热水装置，具有对水进行加热的热泵冷媒回路、和对该热泵冷媒回路已加热的水进行贮存的贮存热水箱，该热泵供热水装置可对热水使用终端提供在热泵冷媒回路中产生的热水和贮存于贮存热水箱内的热水，其中，设有控制装置，进行如下控制，从运转热泵冷媒回路开始直至经过了规定时间为止，不停止该热泵冷媒回路的运转。

并且在该特征中，控制装置在运转热泵冷媒回路对水进行加热并持续对热水使用终端供给热水时，如果在该热泵冷媒回路运转开始后经过规定时间之前停止了向热水使用终端的供给，则希望控制为不停止该热泵冷媒回路的运转，将利用热泵冷媒回路加热的水贮存到贮存热水箱内。另外，控制装置如果在切换为向贮存热水箱贮存热水之后经过了规定时间时或者贮存热水箱内热水的液面位置到达规定位置，则可以停止热泵冷媒回路。此外，可以将上述规定时间设为1分钟至5分钟。

另外，贮存热水箱具有多个热水流入流出口，在贮存热水箱的上部以及中间部形成该流入流出口，控制装置可以根据由热泵冷媒回路加热的水的温度来切换流入流出口。另外，热泵冷媒回路具有冷媒与水进行热交换的水冷媒热交换器，热泵供热水装置设有：混水阀，其混合由水冷媒热交换器加热的热水和贮存热水箱上部的热水；以及切换阀，其连接水冷媒热交换器、混水阀和贮存热水箱的中间部，该切换阀最好具有如下的切换位置：使水冷媒热交换器仅与混水阀连通的切换位置；使水冷媒热交换器仅与贮存热水箱的中间部连通的切换位置；使贮存热水箱的中间部仅与混水阀连通的切换位置。

此外，在贮存热水箱的上部以及中间部设有热水的流入流出口，控制装置在仅供给该贮存热水箱的热水时，可以使用设置在贮存热水箱的上部以及中间部的流入流出口来供给贮存热水箱的热水。如果从热水使用终端有热水使用请求，则控制装置从贮存热水箱提供热水，在经过了预定的时间时如果使用请求继续，则启动所述热泵冷媒回路。可以将该预定的时间设为10秒至1分钟。

根据本发明，避免了热泵供热水装置所具有的压缩机的短时间运转，因此可防止热泵供热水装置的热水中断，并且在任何供热水的使用模式下都可以使热泵供热水装置的能量效率提高。

附图说明

图1是本发明热泵供热水装置的一实施例的回路图。

图2是图1所示的热泵供热水装置的各部分的回路图。

图3是对热水使用终端的启动关闭与热泵冷媒回路运转停止的关系进行说明的图。

图4是对图1所示的热泵供热水装置的供热水运转进行说明的图。

图5是对图1所示的热泵供热水装置的供热水运转进行说明的图。

图6是对图1所示的热泵供热水装置的贮存热水运转进行说明的图。

图7是对图1所示的热泵供热水装置的贮存热水运转进行说明的图。

符号说明：

1压缩机；2水冷媒热交换器；3膨胀阀；4蒸发器；13供热水流量传感器；15水冷媒热交换器流量传感器；16第1混水阀；17第2热水混合器；18流量调整阀；21贮存热水箱；31注入热水电磁阀；36浴缸；40切换阀；50排出温度传感器；51排出压力传感器；52蒸发器冷媒入口温度传感器；53蒸发器冷媒出口温度传感器；61水冷媒热交换器水入口温度传感器；62水冷媒热交换器水出口温度传感器；63混合温度传感器；64供热水温度传感器；90热泵冷媒回路；100热泵供热水装置；120控制装置

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的热泵供热水装置的一实施例进行说明。在图1以及图2中表示热泵供热水装置100的系统图。热泵供热水装置100大致划分为热泵冷媒回路90以及供水回路91、供热水回路92、浴池热水注满回路93、浴池重热加热回路94、浴池重热吸热回路95、箱沸腾返回回路96。热泵冷媒回路90的冷媒是二氧化碳，从热泵冷媒回路90可供给高温的热水。

接着，对各个回路的结构进行以下说明。热泵冷媒回路90的结构为利用冷媒配管来连接对冷媒进行压缩以作成高温冷媒的压缩机1、对利用该压缩机1进行压缩而成为高温的冷媒和为了供热水而提供的水(供水)进行热交换的水冷媒热交换器2、对流出该水冷媒热交换器2的冷媒进行减压的膨胀阀3、使流出该膨胀阀3的低温低压冷媒蒸发的蒸发器4。

压缩机1可通过变换器控制来进行容量控制，使转速从低速(例如1000rpm)到高速(例如6000rpm)可变。蒸发器4是空气冷媒热交换器，利用室外鼓风机5对室外的大量空气和减压后的冷媒进行热交换。

水冷媒热交换器2具有冷媒侧传热管2a和水侧传热管2b，冷媒侧传热管2a的冷媒的流向与水侧传热管2b的水的流向成相对流向。然后，对高温高压的冷媒和低温的水进行热交换。即，在水冷媒热交换器2的入口处，低温的水在通过水侧传热管2b时缓缓进行加热，在水冷媒热交换器2的出口处升温至由后述的控制装置120设定的规定温度。

供水回路91具有：用于从外部取入自来水的供水组件11、将取入的自来水调整为适当的水压的减压阀12、测量供水量的供水流量传感器13、对向水冷媒热交换器2流入了多少供水进行测量的水冷媒热交换器流量传感器15、用于防止水从水冷媒热交换器2侧向供水组件11侧逆流的止回阀14。利用配水管从供水组件11连接到水冷媒热交换器2的水侧传热管2b。

供热水回路92包括从水冷媒热交换器2的水侧传热管2b到与热泵供给热水装置100外部的供热配水管相连接的供热水组件19的水管路、以及各部件。在水冷媒热交换器2与供热水组件19之间配置有：贮存热水箱21，其贮存用水侧传热管2b进行加热的热水；第1混水阀16，其用于对利用水侧传热管2b进行加热的热水和蓄入贮存热水箱21的热水进行混合；第2混水阀17，其用于对通过了第1混水阀16的热水和从供水回路91供给的水进行混合；以及流量调整阀18，其用于调整通过了第2混水阀17的热水的流量。

另外，切换阀40设置于水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与第1混水阀16之间，可与贮存热水箱21的中间部21b连接。此外，贮存热水箱21的上部21a与第1混水阀16连接，贮存热水箱21的下部21c与供水回路91连接。

切换阀40为三通阀。切换阀40可切换为：水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与第1混水阀16连通，水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与贮存热水箱21的中间部21b连通，贮存热水箱21的中间部21b与第1混水阀16连通。

对将切换阀40切换为水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与第1混水阀16连通的情况进行说明。利用第1混水阀16来混合通过水侧传热管2b进行加热的热水和蓄入贮存热水箱21的上部21a的热水。由此形成供热水回路。

在贮存热水箱21中蓄入箱沸腾返回回路96的水冷媒热交换器2预先进行了加热的热水。通过控制装置120的指令，利用第1混水阀16使蓄入贮存热水箱21的约60～90℃的高温热水与由水冷媒热交换器2提供的热水进行混合。具体来说，在利用水冷媒热交换器2进行加热的热水升温到预先设定的温度之前，由第1混水阀16提供控制装置120所设定的规定温度的热水。

此外，在使用者希望的温度和出热水量(供热水负荷)超过了热泵冷媒回路90的加热能力时，对没有达到水冷媒热交换器2所提供的希望温度的热水始终混合蓄入贮存热水箱21的高温热水。然后，将由控制装置120所决定的规定温度的热水提供给使用者。

当将切换阀40切换为水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与贮存热水箱21的中间部21b连通时，形成箱沸腾返回回路96。对于箱沸腾返回回路96在后面进行说明。当将切换阀40切换为贮存热水箱21的中间部21b与第1混水阀16连通时，形成供热水回路92。此时，用第1混水阀16对蓄入贮存热水箱21的中间部21b的中温热水和蓄入贮存热水箱21的上部21a的高温热水进行混合。

第2混水阀17的一个流入口与水管路17b连接。水管路17b连接是从供水回路91分支而形成的。通过控制装置120的指令，利用第2混水阀17对通过第1混水阀16混合的热水和从供水回路91提供的水进行混合。控制装置120为了从供热水组件19输出已设定的供热水温度(约35～60℃左右)的热水，控制第1混水阀16和第2混水阀17。

浴池热水注满回路93是从连接了供热水回路92的流量调整阀18和供热水组件19的管路19a分支而形成的。浴池热水注满回路93包括从分支部19a到用于对浴缸提供热水的出入热水组件35。在浴池热水注满回路93的配管中顺次配置有注热水电磁阀31以及流量开关32、浴池循环泵33、水位传感器34。

注热水电磁阀31用于从分支部19a向浴缸36侧导入热水。流量开关32用于检测浴池热水注满回路93中的热水流量。浴池循环泵33用于在重热时向浴池重热热交换器29供给浴缸36的热水。水位传感器34用于检测注入浴缸36内的热水的水位。用水管路36b连接出入热水组件35和安装到浴缸36的浴池循环适配器36a。

浴池重热加热回路94是用于对浴缸36的热水进行再加热的回路。其具有浴池重热热交换器29。在浴池重热热交换器29的2次冷媒传热管29a的出口侧连接有机内循环泵23。机内循环泵23对水管路29c内的水进行加压，然后提供到水冷媒热交换器2的水侧传热管2b。在水侧传热管2b中对水进行加热。经过加热而升温的水(高温水)通过重热电磁阀27和止回阀28，该重热电磁阀27和止回阀28设置在从供热水回路92分支的配管27b中。这里，在浴池重热加热回路94工作中，重热电磁阀27为开状态。

经过了止回阀28的高温水流入浴池重热热交换器29的2次冷媒侧传热管29a。在浴池重热热交换器29中，2次冷媒侧传热管29a内的高温水的流向与浴缸水侧传热管29b内的热水的流向成相对流向。与浴缸水侧传热管29b内的热水热交换后的高温水温度下降为低温水，并流入机内循环泵23。之后，低温水从与供水回路91的止回阀14下游侧连接的水管路14b返回到水冷媒热交换器2。以后，在继续浴池重热运转期间使水循环于该浴池重热加热回路94。

浴池重热吸热回路95是对浴缸36内的热水进行加温的回路。从设置在浴缸36中的浴池循环适配器36a，将浴缸水通过出入热水组件35导入浴池重热热交换器29。从浴缸36取出的浴缸水经过水位传感器34导入浴池循环泵33。浴池循环泵33对浴缸水进行加压，经由流量开关32提供到浴池重热热交换器29。此时，使设置在浴池热水注满回路93的注入热水电磁阀31成为关闭状态，将浴缸水导入浴池重热热交换器29。浴缸水在流过浴池重热热交换器29的浴缸水侧传热管29b时进行加热，并经由出入热水组件37返回浴池循环适配器36a。

箱沸腾返回回路96是将利用水冷媒热交换器2进行加热的热水导入贮存热水箱21的回路。以下，对将切换阀40切换为水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与第1混水阀16连通的情况进行说明。此时，在箱沸腾返回回路96中包括：贮存热水箱21、用于向该贮存热水箱21送入热水的机内循环泵23、切换阀40和第1混水阀16。在使箱沸腾返回回路96工作时，关闭浴池重热加热回路94所具有的重热电磁阀27。

用第1混水阀16连通水冷媒热交换器2和贮存热水箱21侧。用第2混水阀17切断第1混水阀16和供水侧。在此状态下，运转机内循环泵23，将贮存热水箱21内的水从贮存热水箱21的下部向水冷媒热交换器2供给。利用水冷媒热交换器2将贮存热水箱21内的水加热至约60～90℃的高温水。加热后的高温水经过第1混水阀16返回贮存热水箱21的上部。

此外，在热泵冷媒回路90开始工作时等，热泵冷媒回路90的加热能力不充分。因此，在水冷媒热交换器2将水加热到规定的温度之前，使用浴池重热加热回路94进行预热工作。具体来说，打开重热电磁阀27，切断第1混水阀16的水冷媒热交换器2侧和贮存热水箱21侧。还切断第2混水阀17的第1混水阀16和供水侧。在此状态下，运转机内循环泵23使水循环于水冷媒热交换器2和浴池重热热交换器29之间。

以下，对将切换阀40切换为水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与贮存热水箱21的中间部21b连通的情况进行说明。此情况下的箱沸腾返回回路96包括：贮存热水箱21、用于向该贮存热水箱21送入热水的机内循环泵23和切换阀40。在使箱沸腾返回回路96工作时，关闭浴池重热加热回路94所具有的重热电磁阀27。

第1混水阀16切断贮存热水箱21侧和第2混水阀17侧。在此状态下，运转机内循环泵23，将贮存热水箱21内的水从贮存热水箱21的下部21C向水冷媒热交换器2供给。利用水冷媒热交换器2将贮存热水箱21内的水加热至比60℃低的、例如约40℃的中温水。中温水经过切换阀40返回贮存热水箱21的中间部21b。

此外，将中温水贮存于贮存热水箱21的中间部21b为如下的情况。在运转热泵冷媒回路90来供给热水时，如果在比规定时间短的时间内停止了从供热水回路92的供热水组件19来的供给热水，则不停止热泵冷媒回路90，将利用水冷媒热交换器2进行了加热的热水的送热水目的地从供热水组件19变更为贮存热水箱21。然后，在贮存热水箱21中贮存已加热的热水，并延长热泵冷媒回路90的运转时间。由此，缩短如在热泵冷媒回路90启动的状态下停止运转的、在能量效率低的状态下的使用时间。

例如，在从供热水组件19供给42℃的热水时，如果以上述温度状态(中温水)贮存于贮存热水箱21中，则将贮存热水箱21的贮存热水位置作为中间部21b。如果判断为贮存热水箱21的剩余热水量少时，则利用水冷媒热交换器2加热至比从供热水组件19供给的热水温度高的温度、例如60℃～90℃的高温水。然后，将该高温水贮存于贮存热水箱21的上部21a。这样，理想的是对照贮存热水箱21的剩余热水量来设定供给的水在水冷媒热交换器2中的加热温度，根据已设定的加热温度选定贮存热水箱21的贮存热水口并进行贮存。

以下，对于进行上述各回路的动作时的使用控制装置120的切换动作进行说明。控制装置120使热泵冷媒回路90运转/停止。另外，对压缩机1的转速及膨胀阀3的打开程度进行控制。此外，还对供热水回路92的混水阀16、17、流量调整阀18等水关系设备输出控制信号(CS)来进行控制。另外，本实施例所示的热泵供热水装置100在热泵冷媒回路90的压缩机1的排出侧具有压缩机排出压力传感器51。热泵供热水装置100还具有多个温度传感器，这些温度传感器尽管省略图示但与控制装置120连接。

在热泵冷媒回路90中分别在压缩机1的排出侧设有压缩机排出温度传感器50、蒸发器4的冷媒入口侧设有蒸发器冷媒入口温度传感器52、冷媒出口侧设有蒸发器冷媒出口温度传感器53、蒸发器4的附近设有外界空气温度传感器54。在供水回路91中，分别在供水组件11的附近设有供水温度传感器60、在作为供水管路中处于水冷媒热交换器2的水入口的上侧设有水冷媒热交换器水入口温度传感器61。

在供热水回路92中，分别在水冷媒热交换器2的水出口的下游侧设有水冷媒热交换器水出口温度传感器62、在第1混水阀16和第2混水阀17之间的供热水管路上设有混合温度传感器63、第2混水阀17下游的供热水管路上设有供热水温度传感器64。贮存热水箱21中在高度方向上改变位置地设有多个箱温度传感器65a～65c。

这样，在配置了各种传感器的热泵供热水装置100中，使用者利用在屋内配置的未图示的遥控器来设定希望的供热水温度Tws。控制装置120根据已设定的希望供热水温度Tws来控制上述各阀等，以使从供热水设备中供给希望温度的热水。即，控制装置120将设置在第2混水阀17下游的供热水温度传感器64的目标温度设定为比设定供热水温度高α0的温度(Tws+α0)。将在第1混水阀16和第2混水阀17之间设定的混合温度传感器63的目标温度设定为比上述温度还高α1的温度(Tws+α0+α1)。水冷媒热交换器水出口温度传感器62的目的温度设定为再高α2的温度(Tws+α0+α1+α2)。

本实施例考虑到在水管路中的放热，越处于供热水回路92的上游侧、越接近水冷媒热交换器2，温度设定得高。由于干扰等原因，即使水冷媒热交换器2的水侧传热管2b的出口温度、或从第1混水阀16流出的热水混合温度稍微变动，也因为将温度设定为比希望供热水温度稍高，并为了成为该设定温度而控制与流入第2混水阀17的热水混合的水量，因而可以调整为希望的温度。其结果是可实现温度变动小的供热水。

在使箱沸腾返回回路96工作的运转中，在将切换阀40切换为从贮存热水箱21的上部21a贮存热水时，根据季节和热水使用量等条件，使水冷媒热交换器水出口温度传感器62的目标温度在作为高温水温度的60℃～90℃的范围内变化。在将切换阀40切换为从贮存热水箱21的中间部21b贮存热水时，将水冷媒热交换器水出口温度传感器62的目标温度设定为例如约40℃的中温水。

将温度设定为中温水，是在运转热泵冷媒回路90进行供热水时，在比规定时间短的时间内结束了来自供热水回路92的供热水组件19的供热水的情况。在此情况下，不使热泵冷媒回路90停止，将利用水冷媒热交换器2进行加热的热水的送热水目的地从供热水组件19变更为贮存热水箱21。不大幅变更水冷媒热交换器水出口温度传感器62的目标温度，设定为与从供热水组件19供给的中温的供给热水同程度的温度。因为直接以中温水进行贮存热水，所以可节约用于从中温(例如40℃)升至高温(例如60℃)的加热所需的能量。

在使热泵冷媒回路90工作时，对压缩机1进行转速控制。因为包含水冷媒热交换器2的冷媒循环系统的热容量大，所以即使压缩机1的转速变化，水冷媒热交换器2的水出口温度也不立刻变化。即，水出口温度的应答速度慢。因此，作为与水冷媒热交换器2的水出口温度有关联的特性，将应答速度快的压缩机1的排出压力用于控制目标。在贮存热水式热泵供热水装置中可瞬间供给希望温度的热水，不过在瞬间式热泵供热水装置100中，由热泵冷媒回路90的启动特性来左右供给定时。

以下，对改善瞬间式热泵供热水装置100的启动特性的方法进行说明。水冷媒热交换器2的水出口温度越高压缩机1的排出压力越高。目标排出压力Pd0是水冷媒热交换器2的水出口温度目标值Twh(＝Tws+α0+α1+α2)的函数，利用公式1进行表示。

Pd0＝f(Twh)    (公式1)

控制压缩机1的转速，以使目标排出压力Pd0与实际排出压力Pd的偏差ΔEpd(＝Pd0-Pd)为0。此时例如将压缩机1的转速作为偏差ΔEpd以及(偏差ΔEpd-上次偏差ΔEpd)的函数进行增减。

在热泵冷媒回路90内流动的水的流量变化，即使实际排出压力Pd到达目标排出压力Pd0，也能预想到水冷媒热交换器2的水出口温度脱离了目标值的情况。为了水冷媒热交换器2的水出口温度接近于目标值，而随时对目标排出压力Pd0进行补正。

即，以使用者侧控制龙头等的打开程度来决定希望的流量，并利用遥控器设定希望的供热水温度Tws，因此控制装置120根据这些设定温度以及使用流量来控制压缩机1的转速，使水冷媒热交换器2的水出口温度成为目标值Twh。另外，对膨胀阀3的打开程度进行过热度控制。具体来说，控制膨胀阀3的打开程度，以使过热度为规定值，该过热度为蒸发器4的冷媒出口温度与冷媒入口温度的温度差。

以下，对从供热水开始到结束的一连串运转中的热泵供热水装置100的动作进行说明。在与供热水组件19、注入热水电磁阀31或浴缸组件37等连接的热水使用终端中的热水的使用时间短于数十秒左右时，不启动压缩机1。作为替代，从贮存热水箱21向热水使用终端提供热水。

在图3中利用时序图来表示在开闭热水使用终端时热泵冷媒回路90如何进行运转/停止。图3(a)是从热泵冷媒回路90的运转开始例如经过180秒以上后关闭了热水使用终端的情况，图3(b)是从热泵冷媒回路90的运转开始例如没有经过180秒就关闭了热水使用终端的情况。为了防止由于压缩机1频繁运转/停止而导致的性能下降，即使打开热水使用终端在规定时间内也不运转压缩机1。只要压缩机1启动、热泵冷媒回路90启动，则无论什么情况下在关闭热水使用终端后直至经过了规定时间例如180秒之前，继续运转热泵冷媒回路90。

以下进行更加详细地说明。当打开与供热水组件19连接的未图示的龙头时，利用自来水管压力从供水组件11流入的自来水依次经由减压阀12以及供水流量传感器13、止回阀14、水冷媒热交换器流量传感器15、水冷媒热交换器2、切换阀40、第1混水阀16、第2混水阀17、流量调整阀18、供热水组件19从龙头流出。此外，为了连通水冷媒热交换器2和第1混水阀16而切换切换阀40。此时，在设置到上述供热水管路的供水流量传感器13检测出水流之后，例如在30秒间不启动热泵冷媒回路90的压缩机1。以控制装置120具备的未图示的计时器来测量供水流量传感器13的检测时间的长度。计时器可设置在供水流量传感器13上。

为了从贮存热水箱21向热水使用终端供给热水，通过混合温度传感器63的目标温度与贮存热水箱21的中间部箱温度传感器65b的温度的关系，存在2种供给方法。图4表示与图1所示相同的热泵供热水装置的系统图。在该图4中以粗实线表示在混合了贮存于贮存热水箱21的上部21a的高温热水和贮存于贮存热水箱21的中间部21b的中温热水进行供给时所形成的水流路。是混合温度传感器63的目标温度比贮存热水箱21的中间部箱温度传感器65b的温度高的情况。

即，向热水使用终端供热水的混合温度传感器63的目标温度比贮存热水箱21的上部21a的60℃～90℃的高温水的温度低。因此，如果贮存热水箱21的中间部21b的热水温度比混合温度传感器63的目标温度低，则只要适当混合贮存热水箱21的上部21a的热水与中间部21b的热水，就能够生成混合温度传感器63的目标温度的热水。此时，切换阀40切换为贮存热水箱21的中间部21b和第1混水阀16连通。

在贮存热水箱21贮存的中温水来源有2种。1种是以高温贮存到贮存热水箱21后通过放热使温度下降的热水。另一种是在运转热泵冷媒回路90进行供热水时短时间内从供热水回路92的供热水组件19供热水后结束的情况。在后者的情况下，不停止热泵冷媒回路90，将利用水冷媒热交换器2进行加热的热水的送热水目的地从供热水组件19变更为贮存热水箱21。

这些中温水的温度低于作为供热水的温度，所以不能作为供热水使用。但是，如果与高温水混合则可有效地进行利用。即，能够充分有效地使用中温水的热量，该中温水为在热泵冷媒回路90中生成了热水之后因某种原因而导致温度降低而成为中温的水。与此同时降低了贮存热水箱21内的中温水量，所以在箱沸腾返回时可降低水冷媒热交换器2的水入口温度，并提高箱沸腾返回中的COP。其原因是只要沸腾返回温度相同则水冷媒热交换器2的入水温度越低COP越高。

控制装置120控制第1混水阀16的打开程度，使混合温度传感器63的温度成为目标温度(Tws+α0+α1)。然后，利用第1混水阀16混合贮存热水箱21的上部21a的高温热水和中间部21b的中温水。此外，控制装置120还控制由下游的第2混水阀17进行混合的水量，使供热水温度传感器64的温度成为目标温度(Tws+α0)。利用第2混水阀17对热水的混合量进行调整，向龙头供给适温的热水。

图5表示与图1相同的热泵供热水装置100的系统图。在该图5中省略了控制装置120以及各传感器与控制装置120的连接关系，不过这些内容与图1的实施例相同。用粗实线表示混合了贮存于贮存热水箱21的上部21a的高温热水和通过了水冷媒热交换器2的水侧传热管2b的供给水再进行供给热水的水流路。本图相当于混合温度传感器63的目标温度为贮存热水箱21的中间部箱温度传感器65b的温度以下的情况。切换阀40切换为水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与第1混水阀16连通。

控制装置120控制第1混水阀16的打开程度，使混合温度传感器63的温度成为目标温度(Tws+α0+α1)。然后，利用第1混水阀16混合贮存热水箱21的上部21a的高温热水和从水冷媒热交换器2流出后没有进行加热的水。此外，控制装置120还控制由下游的第2混水阀17进行混合的水量，使供热水温度传感器64的温度成为目标温度(Tws+α0)。利用第2混水阀17对热水的混合量进行调整，向龙头供给适温的热水。

在本实施例中，如果龙头等热水使用终端的使用在30秒以内则不启动压缩机1。仅使用在箱沸腾返回回路96的贮存热水运转中生成的贮存热水箱21内的热水。因此，如果检测水流则与启动压缩机1的现有方法相比，压缩机1的使用时间变短。与此同时可防止压缩机1的频繁启动/停止。此外，在没有供热水请求时可运转热泵冷媒回路90和机内循环泵23，将产生的热水贮存到贮存热水箱21中。此时，贮存热水箱21的水以机内循环泵23以及水冷媒热交换器2、第1混水阀16的顺序在水路径中循环。

此外，在本实施例中作为热泵冷媒回路90的运转开始条件使用从供热水开始的规定时间。可是，如果例如供热水量大导致贮存热水箱21的剩余热水量为规定量以下、或者温度传感器的温度为规定值以下时，则即使从供热水开始没有经过规定时间，也可以提前开始热泵冷媒回路90的运转。

在从热水使用终端持续30秒以上使用热水时，使热泵冷媒回路90工作。即，如果从供水流量传感器13检测水流后经过了30秒，则启动压缩机1。此时的水路径与图5所示的路径相同。将切换阀40切换为水冷媒热交换器2的水侧传热管2b与第1混水阀16连通。

在热泵冷媒回路90启动之前，从热泵冷媒回路90供给的热水没有到达控制装置120设定的规定目标温度。因此，混合用水冷媒热交换器2加热的热水和贮存于贮存热水箱21内的例如约60℃的热水。调整第1混水阀16的打开程度，使混合温度传感器63检测的温度成为规定的目标温度。

当启动压缩机1时，随着时间的经过热泵冷媒回路90的加热能力缓缓增加。其结果是，在第1混水阀16中缓缓增加水冷媒热交换器2侧的流量，并缓缓减少贮存热水箱21侧的流量。如果使用者希望的温度与出热水量在热泵冷媒回路90的加热能力以下，则当水冷媒热交换器2侧的温度到达规定的温度时，停止从贮存热水箱21侧供给热水，仅从热泵冷媒回路90侧连续供给热水。

另一方面，在使用者希望的温度与出热水量超过了热泵冷媒回路90的加热能力时，从水冷媒热交换器2供给没有达到规定温度的热水。在没有达到该规定温度的热水中混合贮存于贮存热水箱21的高温热水，从热水使用终端供给使用者所希望的温度与出热水量的热水。如果贮存于贮存热水箱21中的高温热水用尽时，则流量调整阀18缩小流量至以热泵冷媒回路90的加热能力可保持供热水温度地进行供给的流量。在此状态下，从热泵冷媒回路90对热水使用终端连续供给热水。

在供水流量传感器13检测到关闭了热水使用终端的情况时，在从热泵冷媒回路90运转开始的经过时间内，如图3所示热泵供热水装置100的动作不同。在从热泵冷媒回路90运转开始经过了180秒以上时，如果贮存热水箱21的温度传感器65a～65c检测到的热水温度在设定值以上，则未图示的控制装置120判断为剩余热水量多，停止压缩机1。

在贮存热水箱21的温度传感器65a～65c检测到的热水温度未达到设定值时，判断未剩余热水量少，使用沸腾返回回路96进行沸腾返回运转。在图6中以粗线来表示在此时的贮存热水运转中的水路径。从贮存热水箱21的上部21a贮存约60～90℃的高温水。在该图6中还省略了控制装置以及控制装置与各传感器的连接关系，不过这些与图1所示的实施例相同。

在从热泵冷媒回路90运转开始没有经过180秒时，不停止热泵冷媒回路90，将利用水冷媒热交换器2进行加热的热水的送热水目的地从热水使用终端变更为贮存热水箱21。通过在贮存热水箱21中贮存热水可延长热泵冷媒回路90的运转时间。此时，在贮存热水箱21的温度传感器65a～65c检测出热水温度未达到设定值时，判断为剩余热水量少。然后，与图6所示的例子相同，从贮存热水箱21的上部21a贮存约60～90℃的高温水。如果在贮存热水箱21中热水已贮存到了规定的高度，则停止热泵冷媒回路90。

在除上述以外的情况下，还形成在图7中用粗线表示的水路径。在此情况下，从贮存热水箱21的中间部21b贮存中温水。使水冷媒热交换器水出口温度传感器62的目标温度不大幅变更。设定与提供到热水使用终端的中温(例如42℃)的供给热水同程度的温度。即，根据热泵冷媒回路90的出热水温度，贮存热水至贮存热水箱21的适当位置。在切换为向贮存热水箱21贮存热水之后经过了规定时间时、或者在贮存热水箱21中热水已贮存到了规定的高度时，停止热泵冷媒回路90。

根据本实施例，可避免在启动状态下刚运转热泵供热水机就停止这样的、能量效率低的运转以及短时间运转。此外本实施例，在供水流量传感器13检测到打开了热水使用终端的情况再经过了30秒之后，启动压缩机1，不过可以按每个使用者来改变压缩机的启动时间。另外，在使用时间段中也可以改变该时间。此外，还可以使用学习控制来学习使用者的供热水模式，统计供热水时间短的情况和供热水时间长的情况，决定压缩机的启动时间。

在本实施例中对具有1各贮存热水箱21的情况进行了说明，不过即使是串联连接了多个贮存热水箱也能够通过履行同样的步骤来取得同样的效果。此时，可以在串联连接多个贮存热水箱的配管部设置切换阀40。

此外，图1所示的热泵供热水装置100还具有浴池自动热水注满功能。当使用者利用未图示的遥控器将洗澡水温度设定为例如42℃、将未图示的浴池自动热水注满按钮置为ON时，浴池热水注满回路93的注入热水电磁阀31打开。此时，利用自来水管压力从供水组件11流入的水，经由减压阀12以及供水流量传感器13、止回阀14、水冷媒热交换器流量传感器15、水冷媒热交换器2、第1混水阀16、第2混水阀17、流量调整阀18、注入热水电磁阀31、流量开关32、浴池循环泵33、水位传感器34、出入热水组件35、浴池循环适配器36a加热后，向浴缸36供给。

在浴池自动热水注满中，供水流量传感器13检测自来水的供水。可是因为浴池自动热水注满按钮为ON，所以当供热水时间长时，控制装置120自动进行判断。因此，控制装置120在供水流量传感器13检测出水流后不经过30秒的期间内，启动热泵冷媒回路90的压缩机1。

这里，控制装置120控制流量调整阀18的打开程度，使供水流量传感器13的流量为规定值。在热泵冷媒回路90启动之前的热水温度比在控制装置120中设定的规定目标温度低。因此，通过第1混水阀16混合利用水冷媒热交换器2进行加热的热水和贮存在贮存热水箱21内的约60℃的热水。然后，控制装置120控制在第1混水阀16中的混合量，使混合温度传感器63检测的温度为目标温度。此外，再加热或贮存贮存热水箱21的热水的情况与来自上述热水使用终端的供给热水后相同。另外，控制装置120在热泵冷媒回路90启动时，与从热水使用终端供给热水相同，切换各阀进行控制。

如果水位传感器34检测到浴缸36的热水成为规定的水位，则控制装置120将注入热水电磁阀31置为OFF。遥控器利用音乐等来通知浴池内洗澡水已注满的情况。此时，如果安装在贮存热水箱21内的温度传感器65a的热水温度未达到设定值，则控制装置120判断为剩余热水量小。然后，使用沸腾返回回路96进行沸腾返回运转。如果温度传感器65a的热水温度在设定值以上，则控制装置120判断为剩余热水量多，并使压缩机停止。

如以上所述，根据本实施例，在开始供热水后经过了规定时间之后启动压缩机，所以可避免在短时间供热水中的热泵冷媒回路的启动，可降低能量效率低的启动运转的运转时间。另外，在使用热泵冷媒回路向热水使用终端供给热水时，如果在比规定时间短的时间内结束向热水使用终端的供热水，则不用停止热泵冷媒回路，通过转移至向贮存热水箱的贮存热水运转，可回避热泵冷媒回路的短时间运转。因此，热泵供热水装置的能量效率提高。

此外，在上述实施例中，打开了热水使用终端经过30秒后运转热泵冷媒回路，但如果该时间是10秒至1分钟左右的范围，则可避免压缩机的频繁启动/停止。另外，热泵冷媒回路运转后要持续运转3分钟以上，但该时间也可以是1分钟至5分钟左右。

Claims (9)

1.一种热泵供热水装置，具有对水进行加热的热泵冷媒回路、以及对该热泵冷媒回路加热过的水进行贮存的贮存热水箱，所述热泵供热水装置可使所述热泵冷媒回路运转从而将水加热作为热水提供给热水使用终端、并且可对热水使用终端提供贮存于所述贮存热水箱内的热水，其特征在于，

设有控制装置，其进行如下控制：从运转所述热泵冷媒回路开始直至经过了预先设定的时间为止不停止该热泵冷媒回路的运转，

所述控制装置，在运转所述热泵冷媒回路对水进行加热并持续对热水使用终端供给热水时，如果在该热泵冷媒回路运转开始后经过预先设定的时间之前停止了向热水使用终端的供给，则进行如下控制：不停止该热泵冷媒回路的运转，将由热泵冷媒回路加热过的水贮存到所述贮存热水箱内。

2.根据权利要求1所述的热泵供热水装置，其特征在于，

所述贮存热水箱具有多个热水的流入流出口，在贮存热水箱的上部以及中间部形成该流入流出口，所述控制装置根据由所述热泵冷媒回路加热过的水的温度来切换流入流出口。

3.根据权利要求1所述的热泵供热水装置，其特征在于，

所述热泵冷媒回路具有冷媒与水进行热交换的水冷媒热交换器，

所述热泵供热水装置设有：混水阀，其混合由所述水冷媒热交换器加热的热水和所述贮存热水箱上部的热水；以及切换阀，其连接所述水冷媒热交换器、所述混水阀和所述贮存热水箱的中间部，

该切换阀具有如下的切换位置：使所述水冷媒热交换器仅与所述混水阀连通的切换位置；使所述水冷媒热交换器仅与所述贮存热水箱的中间部连通的切换位置；使贮存热水箱的中间部仅与混水阀连通的切换位置。

4.根据权利要求1所述的热泵供热水装置，其特征在于，

在所述贮存热水箱的上部以及中间部设有热水的流入流出口，所述控制装置在仅供给该贮存热水箱的热水时，使用设置在贮存热水箱的上部以及中间部的流入流出口来供给贮存热水箱的热水。

5.根据权利要求1所述的热泵供热水装置，其特征在于，

如果从热水使用终端有热水使用请求，则所述控制装置从贮存热水箱提供热水，在经过了预定的时间时如果使用请求继续，则启动所述热泵冷媒回路。

6.根据权利要求1所述的热泵供热水装置，其特征在于，

将所述预先设定的时间设为1分钟至5分钟。

7.根据权利要求5所述的热泵供热水装置，其特征在于，

将所述预定的时间设为10秒至1分钟。

8.根据权利要求1所述的热泵供热水装置，其特征在于，

如果从切换为向贮存热水箱贮存热水开始经过了预先设定的时间时或者贮存热水箱内热水的液面位置到达预先设定的位置，则所述控制装置停止所述热泵冷媒回路。

9.根据权利要求1所述的热泵供热水装置，其特征在于，

进行如下控制：即使停止了向热水使用终端的供给，从运转所述热泵冷媒回路开始直至经过了预先设定的时间为止该热泵冷媒回路也继续运转，使与热水使用终端出热水目标温度同等温度的热水流入贮存热水箱的中间位置。

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