CN102022769A - 热泵式温水供暖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供热泵式温水供暖装置，即使将热水贮存箱内的热水用于在供给热水中使用的热水的热交换，也能抑制向供暖终端输送的热水温度下降，不损坏舒适性。该热泵式温水供暖装置包括：热水贮存箱、使热水沸腾的热泵循环、将热水贮存箱内分割为上部空间和下部空间的隔板、使水与热水贮存箱内的热水热交换而成为高温水的热水供给热交换器、向热水供给热交换器输送热水贮存箱内热水的热水供给泵、对室内进行供暖的供暖终端、和向供暖终端输送热水贮存箱内热水的供暖泵，向热水供给热交换器输送处于上部空间的热水，将在热水供给热交换器中进行热交换后的热水从热水贮存箱的底部返回，向供暖终端输送处于下部空间的热水，将在供暖终端进行热交换后的热水从热水贮存箱的底部返回。
Description
技术领域
本发明涉及以使用热泵生成的温水进行供暖的热泵式温水供暖装置。
背景技术
以往，以石油和天然气等燃烧类的燃料为热源的供暖设备的利用占据大半，但近年来，利用热泵技术的供暖市场正急剧扩大。此外，在现有的空气调节器中，也存在利用热泵技术能够利用冷气和供暖两者的空气调节器。
但是，仅在现有的空气调节器中，存在供暖时脚下难以取暖等的问题，为了消除该问题，开发了利用热泵技术的温水供暖装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的温水供给装置中，使高温制冷剂和温水进行热交换，将进行热交换而升温后的热水输送到地板供暖面板等的供暖终端，进行供暖。
图11是现有的热泵式温水供暖装置的结构图。如图11所示，现有的热泵式温水供暖装置将压缩机101、水制冷剂热交换器102的制冷剂流路、减压装置103、蒸发器104依次通过制冷剂配管105环状连接而构成制冷循环106，将水制冷剂热交换器102的水流路、沸腾泵109、热水贮存箱110依次连接为环状而构成沸腾循环。
并且，当开始供暖运转时，温水循环泵111进行驱动从而将热水贮存箱110内的温水向供暖终端108输送。此外，在进行热水供给运转时，用设置在热水贮存箱110内的热水供给热交换器112，使温水和热水贮存箱110内的高温水进行热交换，从而将温水向热水供给终端供给。
专利文献1：日本特开2008-39305号公报
发明内容
但是，在上述现有的结构的热泵式温水供暖装置中，存在如下问题：热水供给交换器112跨越热水贮存箱110内的上下而设置，使用向供暖终端108输送的温水在热水供给热交换器112中生成热水供给用的温水，因此，热水贮存箱110内的温水整体的温度下降，其结果，向供暖终端输送的温水的温度下降，因此，供暖终端的舒适性被损坏。
本发明是为了解决上述现有的问题而提出的，其目的在于，提供一种即使将热水贮存箱内的温水在用于热水供给所使用的热交换中加以使用，也能够抑制向供暖终端输送的温水的温度下降，不会损坏舒适性的热泵式温水供暖装置。
为了解决上述现有的问题，本发明的热泵式温水供暖装置包括：贮存热水的热水贮存箱、使热水贮存箱内的热水沸腾的热泵循环、将热水贮存箱内分割为上部空间和下部空间的隔板、使从供水源供给的水与热水贮存箱内的温水进行热交换而成为高温水的热水供给热交换器、向热水供给热交换器输送热水贮存箱内的温水的热水供给泵、使热水贮存箱内的热水循环从而对室内进行供暖的供暖终端、和向供暖终端输送热水贮存箱内的温水的供暖泵，向热水供给热交换器输送处于上部空间的温水，将在热水供给热交换器中进行热交换后的热水从热水贮存箱的底部返回，向供暖终端输送处于下部空间的温水，将在供暖终端进行热交换后的温水从热水贮存箱的底部返回。
并且，用隔板将热水贮存箱内分割为上部空间和下部空间，而将向热水供给热交换器输送的温水部和向供暖终端输送的温水部分开，由此能够使分别受到的热量的影响变为最小。此外，通过使在热水供给热交换器中散热后的温水从热水贮存箱的底部进入，从而下部空间的温度层不会被损坏，即使在热水供给热交换器中进行热交换也能够向供暖终端输送高温度的热水，不会损坏供暖终端的舒适性。
本发明能够提供一种即使生成在热水供给中使用的温水也能够抑制向供暖终端输送的温水的温度下降，不会损坏舒适性的热泵式温水供暖装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的热泵式温水供暖装置的结构图。
图2是该实施方式1的热水贮存箱的局部截面图。
图3是该实施方式1的AA截面图。
图4是该实施方式1的BB截面图。
图5(a)是表示该实施方式1的热交换单元B的结构的正面图，(b)是表示该实施方式1的热交换单元B的部分的结构的立体图。
图6是该实施方式1的水箱单元的遥控装置的正面图。
图7是该实施方式1的流量调节阀的驱动时间图。
图8是该实施方式1的流量调节阀的特性图。
图9是该实施方式1的流量调节阀的开度过渡图。
图10是该实施方式1的流量调节阀的开度过渡图。
图11是现有的热泵式温水供暖装置的结构图。
符号说明
1压缩机
2水制冷剂热交换器
3减压装置
4a蒸发器
4b送风风扇
5四通阀
6制冷剂管
7热水贮存箱
8隔板
9沸腾泵
10水出口
11热水入口
12a、b温度传感器
13流量开关
14过压排出阀(escape valve)
15a上部加热器
15b下部加热器
16a～d温度传感器
17热水供给终端
18热水供给热交换器
19热水供给泵
20热水排出口
21入水口
22流量调节阀
23止回阀
24过压排出阀
25排水塞
26供水管
27三通阀
28过压排出阀
29过压排出阀
30热水供给管
31温度传感器
32备用温度传感器
33流量传感器
34供暖终端
35供暖泵
36热水取出口
37遥控装置
38遥控装置
39a～c控制装置
A热泵单元
B热交换单元
C水箱单元
具体实施方式
第一发明的热泵式温水供暖装置，包括：贮存热水的热水贮存箱、使热水贮存箱内的热水沸腾的热泵循环、将热水贮存箱内分割为上部空间和下部空间的隔板、使从供水源供给的水与热水贮存箱内的温水进行热交换而成为高温水的热水供给热交换器、向热水供给热交换器输送热水贮存箱内的温水的热水供给泵、使热水贮存箱内的热水循环从而对室内进行供暖的供暖终端、和向供暖终端输送热水贮存箱内的温水的供暖泵，向热水供给热交换器输送处于上部空间的温水，将在热水供给热交换器中进行热交换后的热水从热水贮存箱的底部返回，向供暖终端输送处于下部空间的温水，将在供暖终端进行热交换后的温水从热水贮存箱的底部返回。根据本发明，用隔板将热水贮存箱内分割为上部空间和下部空间，将向热水供给热交换器输送的温水部和向供暖终端输送的温水部分开，由此能够使分别受到的热的影响最小。此外，使在热水供给交换器散热后的热水从热水贮存箱的底部入水，由此不会损坏下部空间的温度层，即使在热水供给热交换器进行热交换也能够向供暖终端输送高温度的热水，不会损坏供暖终端的舒适性。
第二发明的热泵式温水供暖装置，特别是在第一发明中，在上部空间具备上部加热器，在下部空间具备下部加热器，在热泵循环中加热后的温水返回下部空间，并且对上部空间的温水进行加热使其温度变得比下部空间的温水更高温。根据本发明，能够向热水供给热交换器供给比向供暖终端输送的热水的温度高的温度的热水，因此能够使向热水供给终端输送的热水的温度在短时间内上升。
第三发明的热泵式温水供暖装置，特别是在第一或第二发明中，在与上部加热器大致相同高度的位置具备第一温度传感器、在比第一温度传感器靠上方的位置具备第二温度传感器，基于第二温度传感器进行上部加热器的加热开始，基于第一温度传感器进行上部加热器的加热停止。根据本发明，即使处于下部空间的温度低的热水流入上部空间，在用处于上方的第二温度传感器检测出规定温度低时开始上部加热器的运转，因此能够不会频繁地开始上部加热器的运转而提高上部加热器的耐久性。
第四发明的热泵式温水供暖装置，特别是在从第一到第三的发明中，在隔板设置有多个开口部。根据本发明，即使向热水供给热交换器输送上部空间的热水，在热水供给热交换器中进行热交换后从热水贮存箱的底部返回，下部空间的热水通过多个开口部向上部空间移动，因此能够不使下部空间的热水搅拌从而不损坏温度层。如果在分割板上没有设置开口部，在从热水贮存箱的底部流入进行热交换后的热水时，下部空间的热水被向上部空间按压，由于隔板而进行搅拌，温度层被损坏，向供暖终端输送的热水的温度下降，损坏舒适性。
第五发明的热泵式温水供暖装置，特别是在从第一到第四的发明中，在多个部位将隔板的周围和热水贮存箱内壁焊接，并且在隔板的周围与热水贮存箱内壁之间设置有规定的间隙。根据本发明，能够防止隔板与热水贮存箱内壁之间的间隙腐蚀。
第六发明的热泵式温水供暖装置，特别在第一发明中，在上部空间具备上部加热器，在下部空间具备下部加热器，设置有能够分别设定上部加热器的沸腾温度和下部加热器的沸腾温度的遥控装置。根据本发明，能够分别设定上部空间的热水的沸腾温度和下部空间的热水的沸腾温度，因此能够向热水供给热交换器和供暖终端可靠地输送所希望的温度的热水。
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于该实施方式。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1的热泵式温水供暖装置的结构图。首先，使用图1对本实施方式的热泵式温水供暖装置的结构进行说明。本实施方式的热泵式温水供暖装置，由热泵单元A、热交换单元B、和水箱单元C的3个单元构成，热泵单元A设置在屋外，热交换单元B和水箱单元C设置在屋内。
并且，本实施方式的热泵式温水供暖装置，包括：将制冷剂压缩而喷出高温制冷剂的压缩机1、使水和高温制冷剂进行热交换而生成温水的水制冷剂热交换器2、对制冷剂进行减压的减压装置3、在空气与制冷剂中进行热交换的蒸发器4a、和对制冷剂的流路进行变更的四通阀5。并且，用制冷剂配管6将压缩机1、水制冷剂热交换器2、减压装置3、蒸发器4a、和四通阀5连接为环状，从而构成热泵循环。进而，设置有送风风扇4b，其对蒸发器4a进行送风并且促进空气与制冷剂的热交换。另外，作为水制冷剂热交换器2能够使用板式热交换器、双重管方式的热交换器。
此外，将水制冷剂热交换器2配置在热交换单元B内，将压缩机1、减压装置3、蒸发器4a、四通阀5配置在热泵单元A内。屋内和屋外用制冷剂配管6连接，使水制冷剂热交换器2和热水贮存箱7循环的水配管配置在屋内，因此即使在热泵式温水供暖装置设置在寒冷地带的情况下，水配管也难以冻结。此外，在本实施方式中，将制冷剂作为R410A进行说明，但并不限定于此，例如能够使用R407C等氟利昂(flon)类制冷剂。
此外，在水箱单元C内具有贮存热水的热水贮存箱7。在热水贮存箱7的内部，在水箱7的高度方向的大致中间部配置有隔板8。热水贮存箱7的内部，比隔板8靠上的上部空间成为热水供给用温水部7a、比隔板8靠下的下部空间成为供暖用温水部7b。这样，通过将热水贮存箱7的内部分割为上部空间和下部空间，热水供给用温水部7a内的热水能够用于供给热水时的热交换，供暖用温水部7b内的热水能够用于供暖时向供暖终端循环。
进而，在热水贮存箱7的下方部设置有水出口10。用于从水出口10向水制冷剂交换器2输送低温水的水配管具有沸腾泵9。并且，通过使沸腾泵9驱动，将低温水从水出口10向水制冷剂热交换器2输送，在水制冷剂热交换器2中由制冷剂吸热而生成温水。
此外，在水制冷剂热交换器2中生成的温水，向设置在供暖用温水部7b的上部的热水入口11返回。这样，在本实施方式中，用水配管将热水贮存箱7、水出口10、沸腾泵9、水制冷剂热交换器2、和热水入口11连接而构成沸腾循环。另外，沸腾泵9使用循环流量为一定的AC泵。
图2是热水贮存箱7的局部截面图，图3是图2的AA截面图。如图2、图3所示，在热水贮存箱7的大致中间部配置有隔板8。此外，如图3所示，在隔板8上设置有多个开口部8a，在由热泵循环加热了的温水向供暖用温水部7b返回时，温水通过开口部8a向热水供给用温水部7a流入。另外，在本实施方式中在四个部位设置有开口部8a，但并不限定于此。
此外，隔板8的周围和热水贮存箱7的内壁在四个部位的焊接点8b被焊接，在焊接部位以外的隔板8的周围与热水贮存箱7之间空出间隙。并且，从热水入口11返回的温水，通过在隔板8的周围与热水贮存箱7的内壁之间形成的间隙，温水向热水供给用温水部7a流入。另外，在本实施方式中，在四个部位设置有焊接点8b，但并不限定于此。
图4是图3的BB截面图。如图4所示，隔板8通过臂8c与热水贮存箱7焊接。并且，臂8c构成为以从热水贮存箱7的内壁分离的方式形成角度θ，在焊接点8d与热水贮存箱7焊接。此外，隔板8与臂8c在焊接点8b焊接。
此外，从抗蚀性的观点出发，热水贮存箱7和隔板8使用不锈钢。但是，如果不锈钢彼此的间隙狭小，则产生间隙腐蚀，其结果，有可能产生漏水。因此，在本实施方式中，在隔板8与热水贮存箱7的内壁之间设置有规定的间隙La，在隔板8与臂8c之间设置有规定的间隙Lb。在本实施方式中，分别取50μm以上的间隙。另外，间隙腐蚀在不锈钢彼此的间隙不足40μm时产生，因此通过使规定的间隙La和Lb为40μm以上，能够可靠地防止间隙腐蚀。
此外，在水制冷剂热交换器2的水侧入口设置有对入水温度进行检测的温度传感器12a、和在水制冷剂交换器2的水侧出口设置有对出热水温度进行检测的温度传感器12b。此外，设置有用于对热水流入沸腾循环内进行检测的流量开关13。
图5(a)是表示热交换单元B的结构的正面图，图5(b)是表示热交换单元B的部分的结构的立体图。如图5(a)、(b)所示，在热交换单元B内，在水制冷剂热交换器2的侧方空间，设置有沸腾泵9、流量开关13、和过压排出阀14。流量开关13对热水的流动进行检测。流量开关13配置在比沸腾泵9靠近下游的位置。这样，通过将流量开关13配置在比沸腾泵9靠近下游的位置，能够检测沸腾泵9没有正常动作。
此外，进行沸腾循环内的压力调整的过压排出阀14设置在比沸腾泵9靠近上方的位置，当沸腾循环内产生异常而内压上升，变得比过压排出阀14的设定压力高时，能够将膨胀后的热水从过压排出阀14排出。
此外，在热水供给用温水部7a配置有上部加热器15a，在供暖用温水部7b配置有下部加热器15b。上部加热器15a用于对热水供给用温水部7a内的热水进行加热，下部加热器15b用于对供暖用温水部7b内的温水进行加热。
进而，在热水贮存箱7的侧壁配置有温度传感器16a～16d，对热水贮存箱7内的热水的温度进行检测。温度传感器16a配置在比上部加热器15a靠近上方的位置，温度传感器16b配置在与上部加热器15a大致相同的高度。此外，温度传感器16c配置在比隔板8靠近下方并且比下部加热器15b靠近上方的位置，温度传感器16d配置在与下部加热器15b大致相同的高度。
此外，在水箱单元C内设置有生成向热水供给终端17输送的温水的热水供给热交换器18。并且，热水贮存箱7内的高温水被输送到热水供给热交换器18的初级侧的流路，低温水从供水源被输送到热水供给热交换器18的次级侧的流路。
此外，在用于向热水供给热交换18输送热水贮存箱7内的高温水的水配管上设置有热水供给泵19。在热水贮存箱7，在热水供给用温水部7a的上部设置有热水排出口20，在供暖用温水部7b的下部设置有入水口21。并且，通过使热水供给泵19进行驱动，将高温水从热水排出口20向热水供给热交换器18的初级侧的流路输送。
并且，在热水供给热交换器18进行热交换后的温水，从入水口21返回热水贮存箱7。这样，在本实施方式中，用水配管将热水贮存箱7、热水排出口20、热水供给热交换器18、热水供给泵19、入水口21连接而构成热水供给循环。另外，热水供给泵19使用循环流量一定的AC泵。
此外，在供给泵19与入水口21之间的水配管，设置有对沸腾循环内的热水的循环流量进行调整的流量调节阀22、止回阀23。止回阀23是为了防止热水供给循环内的热水的对流而设置的。这是为了防止在没有使热水供给泵19进行驱动时，处于热水贮存箱7的上部的高温水通过热水供给热交换器18流入到热水贮存箱7的下部。这是因为，当高温水流入热水贮存箱7的下部时，向水制冷剂热交换器2输送的热水的温度变高，沸腾效率下降。
于是，在本实施方式中，通过设置止回阀23，使得仅在变为某规定的负载以上的流量时，热水在热水供给循环内沿正向循环。在本实施方式中，仅在对止回阀23的正向施加有20g的负载时，热水沿正向流动。另外，负载的值并不限定于20g。
此外，进行热水供给循环内的压力调整的过压排出阀24设置于从热水排出口20到热水供给热交换器18为止的水配管，当热水供给循环内的压力变得比过压排出阀24的设定压力高时，能够将热水从过压排出阀24排出。此外，在热水贮存箱7的下部设置有排水塞25，能够将热水贮存箱7内的热水排出到外部。
此外，将从供水源延伸的水道管与供水管26连接，供水管26经由三通阀27，与热水贮存箱7的底部和热水供给热交换器18的次级侧流路连接。此外，在三通阀27与热水贮存箱7之间的水配管上设置有过压排出阀28，能够将膨胀水排出。
并且，在设置水箱单元C之际，将三通阀27切换到与热水贮存箱7连接的流路而进行充水，在热水贮存箱7装满水后，将三通阀27切换到与热水供给热交换器18连接的流路。这样，通过在向热水贮存箱7入水后，将三通阀27切换到与热水供给热交换器18连接的流路，包括热水贮存箱7的水回路成为闭合回路，因此新鲜的水不会进入，即使是在含有大量矿物质成分的硬水的地域，也能够将刻度(scale)的析出抑制在仅最初进入热水贮存箱7的水量份。
此外，在三通阀27与热水供给热交换器18之间的水配管上设置有过压排出阀29。这是因为，从供水源直接向热水供给热交换器18施加供水压力，因此在供水压力高的情况下，当从供水源直接向热水供给热交换器18入水时，存在损坏热水供给热交换器18而使之发生故障的可能性。因此，通过设置过压排出阀29，在某供水压以上的热水入水的情况下，通过过压排出阀29向外部排水，能够预先防止热水供给热交换器18的故障。
并且，当从供水源供给的低温水在热水供给热交换器18中升温时，通过热水供给管30被向热水供给终端17供给。此外，在热水供给管30上具有对热水的温度进行检测的作为热水供给温度检测单元的温度传感器31和备用温度传感器32、以及用于对流量进行检测的作为流量检测单元的流量传感器33。
此外，具有对居室内进行供暖的供暖终端34，能够使热水贮存箱7内的温水在供暖终端34的内部循环从而对居室内进行供暖。因此，具有用于从热水贮存箱7的供暖用温水部7b向供暖终端34输送温水的供暖泵35。另外，向供暖终端34输送的温水，被从设置在热水入口11的附近的热水取出口36取出，供暖用温水部7b的温水被向供暖终端34供给。并且，在供暖终端34进行热交换后的温水返回到热水贮存箱7的底部。另外，供暖泵35使用循环流量为一定的AC泵。
此外，在热交换单元B和水箱单元C，设置有用于进行设定的遥控装置37和38。进而，在热泵单元A、热交换单元B和水箱单元C中设置有对配置在各自的单元内的驱动设备发出指示的控制装置39a～c。
下面，在以上那样构成的热泵式温水供暖装置中，对热泵式温水供暖装置的动作进行说明。
首先，对沸腾运转进行说明。首先，使用者使用设置于热交换单元B的遥控装置37，对水制冷剂热交换器2中的热水的沸腾温度Th进行设定。并且，当沸腾运转开始时，沸腾泵9进行驱动并且向水制冷剂热交换器2供给热水贮存箱7内的温水。并且，由温度传感器12b检测出的温度超过沸腾温度Th为止持续由热泵循环进行的沸腾运转。另外，在使热水贮存箱7内的热水在热泵循环沸腾时，对四通阀5进行切换，使得变为从压缩机1喷出的高温制冷剂向水制冷剂热交换器2流入的流路。
其结果，从压缩机1喷出的高温制冷剂流入水制冷剂热交换器2，通过向热水散热，能够生成高温水。另外，在水制冷剂热交换器2内，水与制冷剂对流从而提高热交换效率。
另外，当由温度传感器12b检测出的从水制冷剂热交换器2排出的热水的温度接近沸腾温度h时，减小压缩机1的转速从而降低能力。并且，当由温度传感器12b检测出的温度变得比沸腾温度Th高出规定温度Ta(例如2℃)时，停止压缩机1的运转从而结束沸腾运转。然后，向热水贮存箱7装满沸腾温度Th的热水。
另外，在水制冷剂热交换器2生成的高温水返回供暖用温水部7b，但通过隔板8的周围与热水贮存箱7之间形成的间隙，热水供给用温水部7a也装满沸腾温度Th的热水。此时，在控制装置39b中存储入水温度Ti，该入水温度Ti为在停止压缩机1的运转时由温度传感器12a检测出的入水温度Ti。
此外，由热泵循环进行的沸腾运转结束后，也使沸腾泵9驱动而使热水贮存箱7内的温水向水制冷剂热交换器2循环。这是因为，即使在沸腾运转停止中，也需要由温度传感器12a和温度传感器12b对热水贮存箱7内的热水的温度进行检测，当热水贮存箱7内的温水的温度下降时必须立即重新开始由热泵循环进行的沸腾运转。
然后，在热水供给运转停止中也使沸腾泵9驱动，由温度传感器12a常时对热水贮存箱7内的热水进行检测，由温度传感器12b检测出的温度比在停止压缩机1的运转时存储的入水温度Ti小规定温度Tb(例如，5℃)时，重新开始压缩机1的运转，开始沸腾运转。
例如，当将沸腾温度Th设定为55℃时，在由温度传感器12b检测出的温度超过57℃(＝55℃+2℃)时，停止压缩机1的运转。并且，当令停止压缩机1的运转时的温度为53℃时，储存入水温度Ti为53℃。然后，在压缩机1的运转停止后也进行沸腾泵9的驱动，在由温度传感器12b检测出的温度比入水温度Ti小规定温度Tb(例如，5℃)时，重新开始压缩机1的运转。此外，本实施方式表示的规定温度Ta、Tb是一个实施例，并不限定于本实施方式。
此外，在设置于水箱单元C的遥控装置38中，能够设定在上部加热器15a中的沸腾温度。图6是遥控装置38的正面图。如图6所示，在遥控装置38具有操作部38a、显示部38b，对操作部38a进行操作从而能够设定温度。在本实施方式中，通过对操作部38a进行操作，能够设定上部加热器15a的沸腾温度Tu、下部加热器15b的沸腾温度Tbo、向热水供给终端17的热水供给温度Tk。
并且，在本实施方式中，通过将上部加热器15a的沸腾温度Tu设定为比用遥控装置37设定的沸腾温度Th高的温度，能够使热水供给用温水部7a内的热水沸腾到沸腾温度Tu为止。例如，当用遥控装置37将沸腾温度Th设定为55℃，用遥控装置38将沸腾温度Tu设定为75℃时，用水制冷剂热交换器2进行沸腾运转，直至沸腾温度Th(55℃)为止，进而用上部加热器15a进行沸腾运转，直至75℃为止。
这样，能够在隔板8的上部空间和下部空间设定不同的沸腾温度，因此能够与各自的终端一致地沸腾到最佳温度，能够提高使用性。
接着，对上部加热器15a的沸腾运转进行说明。在开始上部加热器15a的运转时，当检测到由设置在比上部加热器15a高的位置的温度传感器16a检测出的温度为比沸腾温度Tu低规定温度Tc(例如，5℃)的温度时，接通(ON)上部加热器15a的输出。然后，利用上部加热器15a对热水供给用温水部7a内的热水进行加热，当检测到由设置在与上部加热器15a相同的位置的温度传感器16b检测出的温度为比沸腾温度Tu高规定温度Td(例如，2℃)的温度时，断开(OFF)上部加热器15a的输出。
像这样，通过使在上部加热器15a接通(ON)时进行判断的温度传感器、和在上部加热器15a断开(OFF)时进行判断的温度传感器不同，不会频繁地切换上部加热器15a的接通(ON)、断开(OFF)，提高上部加热器15a的耐久性。此外，在本实施方式所示的规定温度Tc、Td是一个实施例，并不限定于本实施方式。
接着，对下部加热器15b的沸腾运转进行说明。通过使下部加热器15b在由热泵单元A进行的沸腾运转不能进行时接通(ON)，能够防止供暖用温水部7b内的温水的温度下降。
例如，当继续供暖运转时，会在蒸发器4a结霜，必须进行除霜运转。此时，通过用四通阀5切换制冷剂流路，使从压缩机1喷出的高温制冷剂流入蒸发器4a，在制冷剂的温度下进行除霜。
但是，在除霜运转时不能在水制冷剂热交换器2中使制冷剂散热，因此在水制冷剂热交换器2中不能生成热水。其结果，供暖用温水部7b内的热水减少，使向供暖终端34供给的热水的温度下降。为了防止这种情况，通过使下部加热器15b接通(ON)，能够防止供暖用温水部7b内的温水的减少，能够维持供暖终端34的舒适性。另外，不仅是除霜运转，即使在热泵单元A发生故障时，也能够利用下部加热器15b对供暖用温水部7b内的热水进行加热。
并且，在本实施方式中，能够用遥控装置38设定下部加热器15b的沸腾温度Tbo。另一方面，沸腾温度Tbo多被设定为与沸腾温度Th相同的温度。此外，在供暖用温水部7b内，存在上部的温度高，下部的温度低的温度分布。
因此，即使从水制冷剂热交换器2返回的热水的温度为沸腾温度Th(＝Tbo)，由温度传感器16d检测出的温度也变得比沸腾温度Th(＝Tbo)低。这是因为，在供暖终端34中散热后的温水和在热水供给热交换器18中散热后的温水返回热水贮存箱7的下方部。
其结果，当对下部加热器15b进行控制，使得由温度传感器16d检测出的温度维持在沸腾温度Tbo时，如果由温度传感器16d检测出的温度稍微小于沸腾温度Tbo，则下部加热器15b接通(ON)，频繁地用下部加热器15b进行沸腾运转。
但是，一般地，供暖用温水部7b内的热水不使用下部加热器15b，而尽可能地使用热泵单元A来进行沸腾运转的方式效率良好。于是，在本实施方式中，仅限于在检测到由温度传感器16d检测出的温度为比沸腾温度Tbo低规定温度Te(例如，10℃)的情况下，以下部加热器15b接通(ON)的方式进行控制。
其结果，在设定为沸腾温度Tbo＝沸腾温度Th的情况下，供暖用温水部7b能够通过热泵单元A沸腾到沸腾温度Th为止，仅限于没有检测出温度传感器16d所检测出的温度比沸腾温度Tbo低规定温度Te时，不会接通(ON)下部加热器15b。
此外，在蒸发器4a的除霜运转时和热泵单元A的能力不发挥时，仅限于在检测出由温度传感器16d检测出的温度比沸腾温度Tbo低规定温度Te时，能够使下部加热器15b接通(ON)，能够进行效率非常良好的沸腾运转。
此外，在进行由下部加热器15b进行的沸腾运转的情况下，在停止下部加热器15b的情况下，当检测出由温度传感器16d检测出的温度比沸腾温度Tbo高规定温度Tf(例如，2℃)时，进行沸腾运转，使得下部加热器15b断开(OFF)。
如以上那样，通过并用由热泵单元A进行的沸腾运转、和由下部加热器15b进行的沸腾运转，即使在由热泵单元A进行的沸腾运转由于蒸发器4a的除霜运转等而不能进行的状态下，供暖用温水部7b内的热水被维持在沸腾温度Tbo的状态，能够稳定地向供暖终端34输送热水，不会损坏舒适性。此外，本实施方式所示的规定温度Te、Tf是一个实施例，并不限定于本实施方式。
接下来，对供暖运转进行说明。当使用者对遥控装置38进行操作而使供暖运转开始时，供暖泵35进行驱动，供暖用温水部7b内的温水被向供暖终端34供给。并且，在供暖终端34散热后的温水向热水贮存箱7的下方部返回。此时，供暖泵35使用AC泵，因此在供暖运转时使一定流量的热水循环。
接下来，对热水供给运转进行说明。使用者首先用遥控装置38对热水供给设定温度Tk进行设定。然后，使用者开始从热水供给终端17开始热水的输出，当用流量传感器33检测出已变为规定的流量以上时，热水供给泵19进行驱动，向热水供给热交换器18输送热水供给用温水部7a中的高温水。
然后，根据由温度传感器31检测出的温度T1与热水供给设定温度Tk的温度偏差对流量调节阀22的开度进行调节，以由温度传感器31检测出的温度T1变为热水供给设定温度Tk的方式进行反馈(feedback)控制。然后，在热水供给热交换器18散热后的热水向供暖用温水部7b的下方部返回。
另一方面，在供暖用温水部7b内形成有温度高到与上部相同的温度层，因此即使在热水供给热交换器18散热后的温水向供暖用温水部7b的下方部返回，向供暖终端34输送的温水的温度所受到影响少。
这样，向热水供给热交换器18输送的温水使用热水供给用温水部7a内的高温水，向供暖终端34输送的温水使用供暖用温水部7b内的高温水，因此能够抑制向供暖终端34输送的温水所受到的热水供给运转的影响。
此外，在流量传感器33中没有检测出热水的流动的情况下，当检测出由温度传感器31检测出的热水温度T1为热水供给异常温度Tj(例如，65℃)以上时，判断为发生异常，将热水供给泵19的驱动停止，并且将流量调节阀22的开度全闭，从而可靠地防止将热水贮存箱7内的高温热水向热水供给热交换器18输送。由此，能够防止浪费地使用热水贮存箱7内的高温热水，能够防止热水贮存箱7内的热水不足。另外，本实施方式所示的规定温度Tj是一个实施例，不限定于本实施方式。
此外，本实施方式的热泵式温水供暖装置设置有备用温度传感器32。由此，不会从热水供给终端17输出高温水。接下来，对热水供给运转时的备用温度传感器32进行的异常检测进行说明。
首先，在进行热水供给运转中，对备用温度传感器32中向热水供给终端17供给的温水的温度进行检测，对由温度传感器31检测出的热水温度T1与用备用温度传感器32检测出的热水温度T2的温度偏差进行检测。
然后，当检测出热水温度T2比热水温度T1高规定温度Tg(例如，8℃)时，存在温度传感器31误动作的可能性，存在使高温水向热水供给终端17进行供给的可能性，因此，将供给泵19的驱动停止，进而，将流量调节阀22的开度全部关闭。其结果，不会从热水供给终端17输出高温水，能够确保安全性。此外，本实施方式所示的规定温度Tg是一个实施例，并不限定于本实施方式。
接着，对热水供给运转时的流量调节阀22的控制进行说明。图7是表示热水供给泵19和流量调节阀22的驱动的时间图。
首先，当使用者使热水从热水供给终端17输出时，用流量传感器33检测出成为规定流量以上。然后，当用流量传感器33检测出已变为规定的流量以上时，使热水供给泵19的驱动开始。
然后，从将热水供给泵19的驱动开始后，经过规定时间α(例如，8秒)后使流量调节阀22的驱动开始，对流量调节阀22的开度进行调整，使得由温度传感器31检测出的温度T1变为热水供给设定温度Tk。另外，在规定时间α期间，流量调节阀22的开度保持在规定的开度。
像这样，通过使开始流量调节阀22的驱动的时刻从开始热水供给泵19的驱动后延迟规定时间，能够防止向热水供给终端17供给的热水的温度波动。
如果从上次热水供给运转结束后长时间进行热水供给运转，热水供给热交换器18变凉，因此从开始热水供给运转后到热水供给热交换器18的温度稳定为止，使从热水贮存箱7向热水供给热交换器18输送的热水的流量一定，由此防止向热水供给终端17供给的热水的温度的波动。
接着，对热水供给运转中的流量调节阀22的开度进行说明。通常的热水供给运转的流量调节阀22的控制，根据由温度传感器31检测出的温度T1而进行。用遥控装置38对热水供给设定温度Tk进行设定，因此，对流量调节阀22的开度进行调节，使得由温度传感器31检测出的温度成为热水供给设定温度Tk。
但是，通过对热水供给终端17进行操作，从供水源向热水供给热交换器18输送的热水的流量变化时，从热水贮存箱7向热水供给热交换器18供给的高温热水与从供水源向热水供给热交换器18输送的低温水的平衡崩溃，向热水供给终端17供给的热水的温度波动。
于是，在本实施方式中，根据由流量传感器33检测出的热水的流量变化决定流量调节阀22的开度。
首先，当使用者开始从热水供给终端17排出热水时，调整流量调节阀22的开度，使得由温度传感器31检测出的温度T1成为热水供给设定温度Tk。并且，使用者对热水供给终端17进行操作而由流量传感器33检出的流量发生变化时，热水供给热交换器18中的热平衡崩溃。
因此，向热水供给终端17供给的热水的流量变化后，到由温度传感器31检测出的温度出现变化为止需要几秒，当根据由温度传感器31检测出的温度对流量调节阀22的开度进行控制时，向热水供给终端17供给的热水的温度上下波动。
于是，在本实施方式中，通常存储规定时间La前的流量Qa，对现在的流量Qo与规定时间La前的流量Qa进行比较。然后，对流量进行比较的结果，在存在流量Qd以上的增加的情况下，由温度传感器31检测出的温度T1无论为怎样的温度，均将流量调节阀22的开度进行驱动直至目标开度Pt为止。
此外，目标开度Pt根据现在流量Qo、规定时间La前的流量Qa和现在的流量调节阀22的开度Pn来决定。此时，现在流量Qo与规定时间La前的流量Qa相比大幅增加，是向热水供给终端17供给的热水的量增加，因此，更加需要从热水贮存箱7向热水供给热交换器18供给高温热水，因此，目标开度Pt与现在开度Pn相比沿敞开方向移动。
接着，将现在流量Qo与规定时间La前的流量Qa进行比较，在存在流量Qd以上的减小的情况下，由温度传感器31检测出的温度T1无论是怎样的温度，对流量调节阀22的开度进行驱动直至目标开度Pt为止。
此外，目标开度Pt根据现在流量Qo、规定时间La前的流量Qa和现在的流量调节阀22的开度Pn来决定。此时，现在流量Qo与规定时间La前的流量Qa相比大幅减小的情况，是向热水供给终端17供给的热水的量减少，因此，需要减少从热水贮存箱7向热水供给热交换器18供给高温热水，因此，目标开度Pt与现在开度Pn相比沿关闭方向移动。
如以上所述，在向热水供给终端17供给的热水的流量大幅变化时，由温度传感器31检测出的温度无论是怎样的温度，均使流量调节阀22的开度驱动为目标开度Pt，能够抑制向供给终端17供给的热水的温度波动。
进而，存在如下情况：即使使从现在开度Pn向目标开度Pt变化，由温度传感器31检测出的温度T1大幅超越。于是，在本实施方式中，在由温度传感器31检测出的温度T1比热水供给设定温度Tk高规定温度Ty(例如，3℃)以上的情况下，进一步将流量调节阀22的开度减小规定开度D。
进而，使规定开度D，在由流量传感器33检测出的现在流量Qo为大流量时与小流量时不同。即，对现在流量Qo是否比规定流量Qb(例如，5L/min)大进行判断，在现在流量Qo比规定流量Qb大的情况下，进一步将流量调节阀22的开度下降规定开度Da，在现有流量Qo比规定流量Qb小的情况下，进一步使流量调节阀22的开度下降规定开度Db。此时，存在规定开度Da＞规定开度Db这样的关系。
在此，图8是流量调节阀22的特征图。在图8中，横轴表示流量调节阀22的开度P，纵轴表示流量Q。并且，如图8所示，可知：流量调节阀22的开度小时的流量的变化量与流量调节阀22的开度大时的流量的变化量不同。例如，当想要从作为大流量的开度Pa的点Ma下降流量Qx时，需要下降到作为开度Pb的点Mb为止，但想要从作为小流量的开度Pc的点Mc下降流量Qx，只要下降到作为开度Pd的点Md为止即可。即，可知：如果不是越大流量越减小开度，则流量不下降。于是，在本实施方式中令规定开度Da＞规定开度Db，现在流量Qo越为大流量则越大幅度减小开度。
此外，如图8所示，具有如下特性：作为流量调节阀22的特性，开度越小，流量变化越大，因此进行控制，使得将流量调节阀22的开度下降规定开度Da时的驱动速度比将流量调节阀22的开度下降规定开度Db时的驱动速度快。如以上那样，现在流量Qo处于比规定流量Qb大的流量，或者处于比规定流量Qb小的流量，将流量调节阀22的变化开度分为规定开度Da和规定开度Db的两类来进行控制，进而，将流量调节阀22的驱动速度分为现在流量Qo为大流量时和小流量时进行控制，由此能够进行与流量调节阀22的特性相应的控制，进而能够更加缩短超越的时间。此外，本实施方式所示的规定温度Ty、规定流量Qb、规定开度Da、Db是一个实施例，不限定于本实施方式。
接着，对停止热水供给运转时的流量调节阀22的开度进行说明。首先，如果是热水供给运转结束后的规定时间β(例如，10分钟)以内，则热水供给热交换器18保有热量，因此流量调节阀22的开度保持热水供给运转结束时的开度，再次从热水供给终端17输出热水时，以与上次的热水供给运转时相同的温度向热水供给终端17供给热水。但是，热水供给运转结束后的规定时间β以后，存在热水供给热交换器18的温度下降，或热水贮存箱7内的热水沸腾的可能性，因此存在下次从热水供给终端17输出热水时从热水供给热交换器18输出的热水的温度波动，高温的热水向热水供给终端17供给的可能性。
图9和图10是表示热水供给运转结束后的流量调节阀22的开度的图。以下，使用图9和图10对流量调节阀22的开度进行说明。首先，如图9所示热水供给运转结束后的规定时间β以后，对热水供给运转结束时的流量调节阀22的开度是否比规定开度Ka大进行判断。并且，如果流量调节阀22的开度比规定开度Ka大，则存在下次热水供给运转时向热水供给终端输送高温热水的可能性，因此将流量调节阀22的开度驱动到规定开度Ka为止。并且，在将流量调节阀22的开度驱动到规定开度Ka为止时，在暂时将流量调节阀22全闭从而确认原点位置后，到规定开度Ka为止进行驱动。这样通过对原点位置进行确认，能够以正确的开度保持流量调节阀22，防止在下次热水供给运转时向热水供给终端17输出高温水。
此外，如图10所示，如果热水供给运转结束时的流量调节阀22的开度小于规定开度Ka，则没有在下次供给运转时向热水供给终端输送高温热水的可能性，因此流量调节阀22的开度保持在热水供给运转结束时的原样，准备下次的热水供给运转。如以上所述，通过对没有进行供给运转时的流量调节阀22的开度进行调整，能够防止在下次向热水供给运转时向热水供给终端17输送高温热水。另外，规定开度Ka，无论从供给终端17输出怎样流量的热水，均能够作为被供给的热水的温度不超过规定温度的值，根据各自的系统进行适当变更。此外，在本实施方式中表示的规定时间α、β是一个例子，不限定于本实施方式。
工业上的可利用性
如以上那样，本发明的热泵式温水供暖装置，即使将一个热水贮存箱内的热水兼用做热水供给运转的热源和用于供暖运转的热源，也将各自的影响最小化，使用性非常高的供暖装置。此外，供暖终端能够使用地面供暖面板和辐射面板等。
Claims (6)
1.一种热泵式温水供暖装置，其特征在于，包括：
贮存热水的热水贮存箱、使所述热水贮存箱内的热水沸腾的热泵循环、将所述热水贮存箱内分割为上部空间和下部空间的隔板、使从供水源供给的水与所述热水贮存箱内的温水进行热交换而成为高温水的热水供给热交换器、向所述热水供给热交换器输送所述热水贮存箱内的温水的热水供给泵、使所述热水贮存箱内的热水循环从而对室内进行供暖的供暖终端、和向所述供暖终端输送所述热水贮存箱内的温水的供暖泵，
向所述热水供给热交换器输送处于所述上部空间的温水，将在所述热水供给热交换器中进行热交换后的热水从所述热水贮存箱的底部返回，向所述供暖终端输送处于所述下部空间的温水，将在所述供暖终端进行热交换后的温水从所述热水贮存箱的底部返回。
2.如权利要求1所述的热泵式温水供暖装置，其特征在于：
在所述上部空间具备上部加热器，在所述下部空间具备下部加热器，在所述热泵循环中加热后的温水返回所述下部空间，并且对所述上部空间的温水进行加热使其温度变得比所述下部空间的温水更高温。
3.如权利要求2所述的热泵式温水供暖装置，其特征在于：
在与所述上部加热器大致相同高度的位置具备第一温度传感器、在比所述第一温度传感器靠上方的位置具备第二温度传感器，基于所述第二温度传感器进行所述上部加热器的加热开始，基于所述第一温度传感器进行所述上部加热器的加热停止。
4.如权利要求1～3中任一项所述的热泵式温水供暖装置，其特征在于：
所述隔板设置有多个开口部。
5.如权利要求1～4中任一项所述的热泵式温水供暖装置，其特征在于：
在多个部位将所述隔板的周围和所述热水贮存箱内壁焊接，并且在所述隔板的周围与所述热水贮存箱内壁之间设置有规定的间隙。
6.如权利要求1所述的热泵式温水供暖装置，其特征在于：
在所述上部空间具备上部加热器，在所述下部空间具备下部加热器，设置有能够分别设定所述上部加热器的沸腾温度和所述下部加热器的沸腾温度的遥控装置。
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Application publication date: 20110420 |