CN102809185A - 热泵式热水供暖装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够将热泵回路和储热水箱回路收纳在一个框体内，能够使储热水箱内的热水循环来吸收进行地面供暖和供给热水时的循环路径内的水的膨胀的热泵式热水供暖装置。本发明的热泵式热水供暖装置包括热泵回路和储热水箱回路，将热泵回路和储热水箱回路收纳于一个框体(50)，将储热水箱(7)与密闭式的膨胀箱(37)连接。

Description

热泵式热水供暖装置

技术领域

本发明涉及一种用使用热泵回路而生成的热水进行供暖的热泵式热水供暖装置。

背景技术

现有技术中，以石油和燃气等燃烧类的燃料作为热源的供暖设备的利用占了大半，但近年来利用热泵技术的供暖市场迅速扩大。而且，现有的空调机中也有利用热泵技术从而能够利用供冷和供暖两者的空调机。

但是，在现有的空调机中，供暖时存在脚下难以变暖等课题，为了解决这些课题而开发利用热泵技术的热水供暖装置(专利文献1)。

在专利文献1所述的热水供暖装置中，使高温制冷剂与水进行热交换，将热交换而升温后的热水向地面供暖板等供暖终端输送，进行供暖。

另一方面，已提案有将制冷剂循环与供给热水循环收纳在一个主体单元内的一体型的热泵供给热水机(专利文献2、专利文献3)。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-39305号公报

专利文献2：日本特开2003-404907号公报

专利文献3：日本特开2007-155257号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的热泵式热水供暖装置中，跨越储热水箱内的上下设置有供给热水热交换器，使用向供暖终端输送的热水，在供给热水热交换器中生成供给热水用的热水，所以储热水箱内的热水整体的温度下降，其结果是，向供暖终端输送的热水的温度下降，所以供暖终端的舒适性受损。

另一方面，专利文献2和专利文献3的热泵热水机将在储热水箱中变热后的热水作为要供给的热水送出。

对于这种热泵热水器，特别是在像欧美和中国那样水质硬的情况下，在储热水箱、热交换器、其他的配管内容易附着水垢。

因此，在所利用的水是硬水的情况下，适用使储热水箱内的热水循环来进行地面供暖和供给热水的类型的热泵式热水供暖装置，但需要吸收作为密闭空间的循环路径内的水的膨胀的膨胀箱。

特别是在将储热水箱内的热水用于室内的地面供暖和板式加热器(panel heater)的情况下，密闭空间的容积也会变大，所以膨胀箱必然变大。

本发明就是为了解决上述现有的课题而研发的，其目的在于提供一种能够将热泵回路和储热水箱回路收纳在一个框体内，能够使储热水箱内的热水循环来吸收进行地面供暖和供给热水时的循环路径内的水的膨胀的热泵式热水供暖装置。

用于解决课题的方法

为了解决上述现有的课题，本发明的热泵式热水供暖装置，将热泵回路和储热水箱回路收纳在一个框体内，将储热水箱与密闭式的膨胀箱连接。本发明通过在框体内设置密闭式的膨胀箱，能够吸收构成储热水箱回路的循环路径内的水的膨胀，与将热泵回路和储热水箱回路作为单独的单元的情况相比，散热少，而且在冬季不易发生冻结。

发明效果

本发明能够将热泵回路和储热水箱回路收纳在一个框体内，能够使储热水箱内的热水循环来吸收进行地面供暖和供给热水时的循环路径内的水的膨胀。

附图说明

图1是本发明的实施方式的热泵式热水供暖装置的结构图。

图2是从该实施方式的框体的前表面看的内部的主要部分结构图。

图3是从该框体的一个侧面看的内部的主要部分结构图。

图4是从该框体的另一个侧面看的内部的主要部分结构图。

图5是该框体的背视图。

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    储热水箱

8    分隔板

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   过压泄压阀

15a  上部加热器

15b  下部加热器

16a、16b、16c、16d温度传感器

17   供给热水终端

18   供给热水热交换器

19   供给热水泵

20   出热水口

21   入水口

22   流量调整阀

23   单向阀

24   过压泄压阀

25   排水栓

26    供水管

27    三通阀

28    过压泄压阀

29    过压泄压阀

30    供给热水管

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    热水出水口

37    膨胀箱

50    框体

51    取入连接口

52    取出连接口

53    热水流出口

54    热水流入口

具体实施方式

第一发明的热泵式热水供暖装置，将储热水箱与密闭式的膨胀箱连接。根据本发明，能够吸收构成储热水箱回路的循环路径内的水的膨胀。

第二发明的热泵式热水供暖装置，特别是在第一发明中，作为储热水箱，使用纵长的圆筒形箱，设置向蒸发器进行送风的送风风扇，储热水箱配置于框体内的宽度方向的一方的空间，蒸发器和送风风扇配置于框体内的宽度方向的另一方的空间，膨胀箱配置在比储热水箱高的位置。根据本发明，能够在框体内收纳热泵回路和储热水箱回路，另外，通过使膨胀箱位于比储热水箱高的位置，能够增加相对于储热水箱回路内水量的膨胀箱中的适宜水量。

第三发明的热泵式热水供暖装置，特别是在第二发明中，膨胀箱配置于储热水箱的上方空间，用隔热材料覆盖膨胀箱。根据本发明，由于高温水被导入膨胀箱内，所以能够减少送风风扇所产生的气流的影响，并且用隔热材料防止散热，由此能够提高热效率。

第四发明的热泵式热水供暖装置，特别是在第一或第二发明中，储热水箱回路具有供给热水回路，在沸腾回路中，通过驱动沸腾泵，将储热水箱的水导入到水制冷剂热交换器，使在水制冷剂热交换器中生成的热水返回储热水箱，在供给热水回路中，通过驱动供给热水泵，将储热水箱的热水导入到供给热水热交换器，使在供给热水热交换器中与流经供给热水管的热水进行热交换后的供给热水(給湯水，用于供给的热水)返回储热水箱，在供暖回路中，通过驱动供暖泵，将储热水箱的热水导入到供暖终端，使在供暖终端散热后的热水返回储热水箱，框体包括：向供给热水热交换器供给供给热水的取入连接口；将在供给热水热交换器中变热后的供给热水导入到供给热水终端的取出连接口；向供暖终端供给热水的热水流出口；和使来自供暖终端的热水返回储热水箱的热水流入口，将蒸发器与框体的背面和框体的另一个侧面相对地配置，闭塞框体的宽度方向的一方的前表面，使框体的宽度方向的另一方的前表面形成为送风风扇的空气吹出口，在框体的背面的下部配置有：取入连接口、取出连接口、热水流出口和热水流入口。根据本发明，能够在一个框体内，划分出流过空气进行热交换的空间和防止散热的空间，将四个连接口配置在背面的下部，由此能够例如沿着建筑物的壁面设置框体，能够缩短连接框体和室内的配管，所以能够防止冬季的冻结。

第五发明的热泵式热水供暖装置，特别是在第四发明中，储热水箱具有：将储热水箱内分割成上空间和下空间的分隔板；配置于上空间的上部加热器；和配置于下空间的下部加热器，在沸腾回路中，使在水制冷剂热交换器中生成的热水返回下空间，在供给热水回路中，将上空间的热水导入到供给热水热交换器，在供暖回路中，将下空间的热水导入到供暖终端。根据本发明，能够将比热泵回路的沸腾温度高的高温水储存在储热水箱内，并且能够将高温水用于供给热水。

第六发明的热泵式热水供暖装置，特别是在第一至第五发明中，制冷剂使用R407C。根据本发明，能够获得比R410A高温的水。

第七发明的热泵式热水供暖装置，特别是在第一至第六发明中，使框体的背面与建筑物的壁面相对，将框体设置于室外。根据本发明，能够缩短连接框体与室内的配管，所以能够防止冬季的冻结。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明并非限定于本实施方式。

图1是本发明的实施方式的热泵式热水供暖装置的结构图。首先，使用图1说明本实施方式的热泵式热水供暖装置的结构。本实施方式的热泵式热水供暖装置包括热泵回路和储热水箱回路，将热泵回路和储热水箱回路收纳在一个框体50中设置在室外。

热泵回路包括：压缩制冷剂并排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热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；由空气和制冷剂进行热交换的蒸发器4a；和改变制冷剂的流路的四通阀5。而且，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、四通阀5环状连接构成热泵循环。另外，在构成热泵循环的基础上设置送风风扇4b，该送风风扇4b向蒸发器4a送风，促进空气和制冷剂的热交换。此外，作为水制冷剂热交换器2，能够使用板式热交换器或二重管方式的热交换器。在热泵循环中，制冷剂使用R410A，但R407C的氟制冷剂更适用。

另一方面，在储热水箱回路中具有储存热水的储热水箱7。在储热水箱7的内部，在储热水箱7的高度方向的大致中间部配置有分隔板8。在储热水箱7的内部，比分隔板8更靠上空间成为供给热水用热水部7a，比分隔板8更靠下空间成为供暖用热水部7b。像这样，通过将储热水箱7的内部分割成上空间和下空间，供给热水用热水部7a内的热水能够用于供给热水时的热交换，供暖用热水部7b内的热水能够在供暖时用于向供暖终端循环。

而且，在储热水箱7的下方部设置有水出口10。在用于从水出口10向水制冷剂热交换器2输送低温水的水配管中配备有沸腾泵9。而且通过驱动沸腾泵9，从水出口10向水制冷剂热交换器2输送低温水，在水制冷剂热交换器2中从制冷剂吸热而生成热水。

另外，在水制冷剂热交换器2中生成的热水，返回设置于供暖用热水部7b的上部的热水入口11。像这样，在本实施方式中，用水配管连接储热水箱7、水出口10、沸腾泵9、水制冷剂热交换器2、热水入口11构成沸腾回路。此外，沸腾泵9使用循环流量一定的AC泵。

此外，在分隔板8设置有多个开口部，当在热泵循环中加热后的热水返回到供暖用热水部7b时，热水通过开口部流入到供给热水用热水部7a。

另外，分隔板8的周围和储热水箱7的内壁在多处焊接点被焊接，在焊接部位以外的分隔板8的周围与储热水箱7之间设置有缝隙。而且，从热水入口11返回的热水通过设置于分隔板8的周围与储热水箱7之间的缝隙，流入到供给热水用热水部7a。

另外，从耐腐蚀性的观点出发，储热水箱7和分隔板8采用不锈钢。

另外，在水制冷剂热交换器2的水入口侧设置有检测入水温度的温度传感器12a，在水制冷剂热交换器2的水出口侧设置有检测出水温度的温度传感器12b。另外还设置有用于检测热水在沸腾回路内流动的流量开关(flow switch)13。

在水制冷剂热交换器2的上游和下游配管设置有：沸腾泵9、流量开关13和过压泄压阀14。流量开关13检测热水水流。在比沸腾泵9更靠下游配置有流量开关13。像这样，通过将流量开关13设置在比沸腾泵9更靠下游，能够检测出沸腾泵9没有正常工作。

另外，进行沸腾回路内的压力调整的过压泄压阀14设置在比沸腾泵9更靠上方，在沸腾回路内发生异常而使内压上升，从而变得比过压泄压阀14的设定压力高时，能够从过压泄压阀14排出膨胀后的热水。

另外，在供给热水用热水部7a配置有上部加热器15a，在供暖用热水部7b配置有下部加热器15b。上部加热器15a用于加热供给热水用热水部7a内的热水，下部加热器15b用于加热供暖用热水部7b内的热水。

而且，在储热水箱7的侧壁设置有温度传感器16a、16b、16c、16d，检测储热水箱7内的热水的温度。温度传感器16a配置在比上部加热器15a更靠上方，温度传感器16b配置在与上部加热器15a大致相同的高度。另外，温度传感器16c配置在比分隔板8更靠下方且比下部加热器15b更靠上方，温度传感器16d配置在与下部加热器15b大致相同的高度。

另外，在储热水箱回路设置有生成向供给热水终端17输送的热水的供给热水热交换器18。而且，储热水箱7内的高温水被输送到供给热水热交换器18的一次侧流路，低温水从供水源被送入供给热水热交换器18的二次侧流路。

另外，在向供给热水热交换器18输送储热水箱7内的高温水的水配管中设置有供给热水泵19。在储热水箱7中，在供给热水用热水部7a的上部设置有出热水口20，在供暖用热水部7b的下部设置有入水口21。而且，通过驱动供给热水泵19，从出热水口20向供给热水热交换器18的一次侧流路输送高温水。

然后，在供给热水热交换器18中进行热交换后的热水，从入水口21返回储热水箱7。像这样，在本实施方式中，用水配管连接储热水箱7、出热水口20、供给热水热交换器18、供给热水泵19、入水口21，构成供给热水回路。另外，供给热水泵19使用循环流量一定的AC泵。

另外，在供给热水泵19与入水口21之间的水配管中设置有：调整沸腾回路内的热水的循环流量的流量调节阀22和单向阀23。单向阀23是为了防止供给热水回路内的热水的对流而配备的。这是为了防止在未驱动供给热水泵19时，位于储热水箱7的上部的高温水通过供给热水热交换器18进入储热水箱7的下部。这是因为，如果高温水流入储热水箱7的下部，则向水制冷剂热交换器2输送的热水的温度就会增高，沸腾效率下降。

于是，在本实施方式中，通过设置单向阀23，仅在变成某个规定的负载以上的流量时，热水在供给热水回路内正向循环。在本实施方式中，仅在对单向阀23的正向施加20g的负载时，热水正向流动。另外，负载值并非限定于20g。

另外，进行供给热水回路内的压力调整的过压泄压阀24设置于从出热水口20至供给热水热交换器18的水配管中，当供给热水回路内的压力变得比过压泄压阀24的设定压力高时，从过压泄压阀24排出热水。另外，在储热水箱7的下部设置有排水栓25，能够将储热水箱7内的热水排向外部。

另外，从供水源延伸出的水道管通过取入连接口51与供水管26连接。供水管26经由三通阀27，与储热水箱7的底部和供给热水热交换器18的二次侧流路连接。

而且，在设置储热水箱回路时，将三通阀27切换至与储热水箱7连接的流路并进行水封，在储热水箱7中充满水后，将三通阀27切换至与供给热水热交换器18连接的流路。像这样，向储热水箱7进水后，将三通阀27切换至与供给热水热交换器18连接的流路，由此，包含储热水箱7的水回路变成关闭回路，所以新鲜的水不会注入，即使是在含有大量矿物成分的硬水地区，也能够将水垢的析出抑制在最初进入储热水箱7中的水量。

另外，在三通阀27与供给热水热交换器18之间的水配管中设置有过压泄压阀29。由于供水压从供水源直接施加到供给热水热交换器18，所以在供水压高的情况下，如果从供水源向供给热水热交换器18直接进水，则有可能损坏供给热水热交换器18使其发生故障。因此，通过设置过压泄压阀29，在注入某个供水压以上的热水的情况下，通过过压泄压阀29向外部排水，能够防范供给热水热交换器18的故障。

而且，从供水源供给的低温水，在供给热水热交换器18中升温时，通过供给热水管30被供给到供给热水终端17。供给热水终端17通过输出连接口52与供给热水管30连接。在供给热水管30中具有：作为检测热水的温度的供给热水温度检测机构的温度传感器31和备用温度传感器32，以及作为用于检测流量的流量检测机构的流量传感器33。

另外，还具有对居室内进行供暖的供暖终端34，能够使储热水箱7内部的热水在供暖终端34的内部循环来对居室内进行供暖。供暖终端34通过热水流出口53和热水流入口54与储热水箱7连接。供暖泵35从储热水箱7的供暖用热水部7b经由热水流出口53向供暖终端34输送热水，从供暖终端34经由热水流入口54，返回储热水箱7的供暖用热水部7b。另外，向供暖终端34输送的热水，从设置于热水入口11附近的热水取出口36出水，向供暖终端34供给供暖用热水部7b的热水。然后，在供暖终端34中进行热交换后的热水返回储热水箱7的底部。供暖泵35使用循环流量一定的AC泵。

将储热水箱7与密闭式的膨胀箱37连接。膨胀箱37的内部被隔板(Diaphragm)分离形成水室与空气室，利用隔板改变水室和空气室的容积。因此，膨胀阀37能够吸收构成储热水箱回路的循环路径内的水的膨胀。膨胀箱37可以与从供暖泵35至热水流出口53的配管或者从热水流入口54至储热水箱7的配管连接，优选与储热水箱7的上部连接。

在采用以上方式构成的热泵式热水供暖装置中，下面，对热泵式热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，设定水制冷剂热交换器2中的热水的沸腾温度Th。然后开始沸腾运转时，驱动沸腾泵9，将储热水箱7内的热水供给到水制冷剂热交换器2。然后，继续进行热泵回路的沸腾运转，直至由温度传感器12b检测出的温度超过沸腾温度Th。另外，储热水箱7内的热水在热泵回路中沸腾时，切换四通阀5以形成从压缩机1排出的高温制冷剂流入到水制冷剂热交换器2的流路。

其结果是，从压缩机1排出的高温制冷剂流入到水制冷剂热交换器2，向热水散热，由此能够生成高温水。另外，在水制冷剂热交换器2内，水和制冷剂形成反流，提高热交换效率。

然后，当由温度传感器12b检测出的从水制冷剂热交换器2流出的热水的温度接近沸腾温度Th时，减少压缩机1的转数来降低能力。然后，当由温度传感器12b检测出的温度比沸腾温度Th高规定温度Ta(例如2℃)时，停止压缩机1的运转，结束沸腾运转。然后，储热水箱7中被沸腾温度Th的热水充满。

此外，在水制冷剂热交换器2中生成的高温水返回供暖用热水部7b，而通过在分隔板8的周围与储热水箱7之间形成的缝隙，供给热水用热水部7a也被沸腾温度Th的热水充满。此时，存储停止压缩机1的运转时由温度传感器12a检测出的进水温度Ti。

另外，在热泵回路的沸腾运转结束后，也驱动沸腾泵9使储热水箱7内的热水向水制冷剂热交换器2循环。这是因为，即使是在沸腾运转停止中，也需要由温度传感器12a和温度传感器12b检测储热水箱7内的热水的温度，当储热水箱7内的热水的温度下降时，必须立即重新开始热泵回路的沸腾运转。

然后，在供给热水运转停止中也驱动沸腾泵9，用温度传感器12a经常检测储热水箱7内的热水，当由温度传感器12b检测出的温度比在停止压缩机1的运转时所存储的进水温度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，如果将沸腾温度Th设定为55℃，则当由温度传感器12b检测出的温度超过57℃(＝55℃+2℃)时，停止压缩机1的运转。然后，当停止压缩机1的运转时的温度传感器12a的温度是53℃时，将进水温度Ti存储为53℃。然后，压缩机1的运转停止后也进行沸腾泵9的驱动，当由温度传感器12b检测出的温度比进水温度Ti小规定温度Tb(例如5℃)时，重新开始压缩机1的运转。另外，本实施方式所示的规定温度Ta、Tb是一个实施例，并不限定于本实施方式。

另外，在储热水箱回路中，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、向供给热水终端17供给热水的供给热水温度Tk。

而且，在本实施方式中，通过将上部加热器15a的沸腾温度Tu设定为比沸腾温度Th高的温度，能够使供给热水用热水部7a内的热水沸腾至沸腾温度Tu。例如，如果将沸腾温度Th设定为55℃，将沸腾温度Tu设定为75℃，则进行在水制冷剂热交换器2中沸腾至沸腾温度Th(55℃)，而且在上部加热器15a中沸腾直至75℃的运转。

像这样，能够在分隔板8的上空间与下空间设定不同的沸腾温度，所以能够与各个终端匹配地沸腾至最佳的温度，能够提高使用性。

接着，对在上部加热器15a中的沸腾运转进行说明。在开始上部加热器15a的运转时，当由设置于比上部加热器15a高的位置的温度传感器16a检测出的温度比沸腾温度Tu低规定温度Tc(例如5℃)时，开启上部加热器15a的输出。然后，利用上部加热器15a加热供给热水用热水部7a内的热水，在由设置于与上部加热器15a相同位置的温度传感器16b检测出的温度比沸腾温度Tu高规定温度Td(例如2℃)的温度时，关闭上部加热器15a的输出。

像这样，通过使上部加热器15a开启时进行判断的温度传感器与上部加热器15a关闭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的开启、关闭(ON·OFF)，提高上部加热器15a的耐久性。另外，本实施方式所示的规定温度Tc、Td是一个实施例，并非限定于本实施方式。

接着，对下部加热器15b的沸腾运转进行说明。通过在不能进行利用热泵单元A的沸腾运转时使下部加热器15b开启，能够防止供暖用热水部7b内的热水的温度下降。

例如，如果继续供暖运转，则会在蒸发器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排出的高温制冷剂流入到蒸发器4a，在制冷剂的温度下进行除霜。

但是，除霜运转时，在水制冷剂热交换器2中由于无法使制冷剂散热，所以在水制冷剂热交换器2中无法生成热水。其结果是，供暖用热水部7b内的热水减少，供给到供暖终端34的热水的温度下降。为了防止发生这种情况，通过开启下部加热器15b，能够防止供暖用热水部7b内的热水的减少，维持供暖终端34的舒适性。另外，不仅在除霜运转时，即使在热泵单元A发生故障时，也能够利用下部热交换器15b加热供暖用热水部7b内的热水。

在本实施方式中，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(例如10℃)的情况下，控制成开启下部加热器15b。

其结果是，在设定成沸腾温度Tbo＝沸腾温度Th的情况下，在供暖用热水部7b中，利用热泵回路沸腾至沸腾温度Th，只要未检测出由温度传感器16d检测出温度比沸腾温度Tbo低规定温度Te，就不开启下部加热器15b。

另外，在蒸发器4a的除霜运转时和热泵回路的能力不能发挥时，能够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，开启下部加热器15b，并且能够进行效率非常高的沸腾运转。

另外，在进行下部加热器15b的沸腾运转的情况下，在停止下部加热器15b时，如果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℃)，则将下部加热器15b关闭，进行沸腾运转。

如上所述，通过并用热泵回路的沸腾运转和下部加热器15b的沸腾运转，即使在因蒸发器4a的除霜运转等不进行热泵单元A的沸腾运转的状态下，也将供暖用热水部7b内的热水维持在沸腾温度Tbo的状态，能够稳定地向供暖终端34输送热水，不会破坏舒适性。另外，本实施方式所示的规定温度Te、Tf是一个实施例，并非限定于本实施方式。

接着，对供暖运转进行说明。当开始供暖运转时，驱动供暖泵35，供暖用热水部7b内的热水被供给到供暖终端34。然后，在供暖终端34中散热后的热水返回储热水箱7的下方部。此时，由于供暖泵35使用AC泵，所以在供暖运转时仅使一定流量的热水循环。

接着，对供给热水运转进行说明。设定供给热水设定温度Tk。然后，当从供给热水终端17送出热水，由流量传感器33检测出成为规定的流量以上时，驱动供给热水泵19，将供给热水用热水部7a中的高温水向供给热水热交换器18输送。

然后，根据由温度传感器31检测出的温度T1与供给热水设定温度Tk的温度偏差来调节流量调整阀22的开度，进行回馈控制以使由温度传感器31检测出的温度T1变成供给热水设定温度Tk。然后，在供给热水热交换器18中散热后的热水返回供暖用热水部7b的下方部。

另一方面，由于在供暖用热水部7b内形成越往上部温度越高的温度层，所以即使在供给热水热交换器18中散热后的热水返回供暖用热水部7b的下方部，对向供暖终端34输送的热水的温度的影响也小。

像这样，向供给热水热交换器18输送的热水使用供给热水用热水部7a内的高温水，向供暖终端34输送的热水使用供暖用热水部7b内的高温水，所以能够抑制向供暖终端34输送的热水所受到的供给热水运转的影响。

另外，在流量传感器33未检测出热水水流的情况下，如果由温度传感器31检测出的热水温度T1为供给热水异常温度Tj(例如65℃)以上，则判断为发生了异常，停止驱动供给热水泵19并且完全关闭流量调整阀22的开度，确实地防止将储热水箱7内的高温水向供给热水热交换器18输送。由此，能够防止浪费储热水箱7内的高温水，防止储热水箱7内的热水用光。另外，本实施方式所示的供给热水异常温度Tj是一个实施例，并非限定于本实施方式。

另外，本实施方式的热泵式热水供暖装置设置有备用温度传感器32。由此，使其不会从供给热水终端17送出高温水。接着，对供给热水运转时的备用温度传感器32的异常检测进行说明。

首先，在正在进行供给热水运转时，在备用温度传感器32中检测出向供给热水终端17供给的热水的温度，检测出由温度传感器31检测出的温度T1与由备用温度传感器32检测出的温度T2的温度偏差。

然后，如果检测出温度T2比温度T1高规定温度Tg(例如8℃)，则温度传感器31有可能误动作，有可能向供给热水终端17输送高温水，所以停止驱动供给热水泵19，而且完全关闭流量调整阀22的开度。其结果是，高温水不会从供给热水终端17送出，能够确保安全性。另外，本实施方式所示的规定温度Tg是一个实施例，并非限定于本实施方式。

接着，对供给热水运转时流量调整阀22的控制进行说明。

首先，当从供给热水终端17送出热水时，在流量传感器33中检测到已经变成规定的流量以上。然后，当由流量传感器33检测到已经变成规定的流量以上时，开始驱动供给热水泵19。

然后，在开始供给热水泵19的驱动经过规定时间α(例如8秒)后，开始驱动流量调整阀22，调整流量调整阀22的开度，以使由温度传感器31检测出的温度T1变成供给热水设定温度Tk。另外，在规定时间α期间，将流量调整阀22维持在规定的开度。

像这样，通过使开始驱动流量调整阀22的时刻从开始驱动供给热水泵19后晚规定时间α，能够防止供给到供给热水终端17的热水的温度摆动(hunting)。

如果上一次供给热水运转结束后长时间不进行供给热水运转，则供给热水热交换器18就会冷却，所以从开始供给热水运转至供给热水热交换器18的温度稳定为止，通过使从储热水箱7向供给热水热交换器18送出的热水的流量一定，防止供给到供给热水终端17的热水的温度摆动。

接着，对供给热水运转中的流量调整阀22的开度进行说明。通常的供给热水运转中的流量调整阀22的控制基于由温度传感器31检测出的温度T1来进行。通过设定供给热水设定温度Tk，调节流量调整阀22的开度，以使由温度传感器31检测出的温度变成供给热水设定温度Tk。

但是，如果因操作供给热水终端17而使从供水源向供给热水热交换器18送出的热水的流量发生变化，则从储热水箱7向供给热水热交换器18送出的高温水与从供水源向供给热水热交换器18送出的低温水的平衡会遭到破坏，供给到供给热水终端17的热水的温度摆动。

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来决定流量调整阀22的开度。

首先，当从供给热水终端17送出热水时，调整流量调整阀22的开度，以使由温度传感器31检测出的温度T1变成供给热水设定温度Tk。接着，如果因操作供给热水终端17由流量传感器33检测出的流量有变化，则供给热水热交换器18中的热平衡就会遭到破坏。

因此，从供给到供给热水终端17的热水的流量发生变化至由温度传感器31检测出温度T1出现变化需要数秒，如果基于由温度传感器31检测出的温度T1来控制流量调整阀22的开度，则供给到供给热水终端17的热水的温度会上下摆动。

于是，在本实施方式中，经常存储规定时间La前的流量Qa，比较当前流量Qo和规定时间La前的流量Qa。而且，在比较流量的结果是存在流量Qd以上的增加的情况下，不论由温度传感器31检测出的温度T1如何，都将流量调整阀22的开度驱动至目标开度Pt。

另外，目标开度Pt根据当前流量Qo、规定时间La前的流量Qa和流量调整阀22的当前开度Pn来决定。此时，当前流量Qo比规定时间La前的流量Qa大幅增加意味着，供给到供给热水终端17的热水的量增加，所以需要从储热水箱7进一步向供给热水热交换器18供给高温水，所以目标开度Pt与当前开度Pn相比向打开方向移动。

接着，比较当前流量Qo和规定时间La前的流量Qa，在存在流量Qd以上的减少的情况下，不论由温度传感器31检测出的温度T1如何，都将流量调整阀22驱动至目标开度Pt。

另外，目标开度Pt根据当前流量Qo、规定时间La前的流量Qa和流量调整阀22的当前开度Pn来决定。此时，当前流量Qo比规定时间La前的流量Qa大幅减少意味着，供给到供给热水终端17的热水的量减少，所以需要缩减从储热水箱7向供给热水热交换器18供给的高温水，所以目标开度Pt与当前开度Pn相比向关闭方向移动。

如上所述，在供给到供给热水终端17的热水的流量大幅变化时，不论由温度传感器31检测出的温度T1如何，都将流量调整阀22驱动至目标开度Pt，由此能够抑制供给到供给热水终端17的热水的温度摆动。

而且，即使从当前开度Pn向目标开度Pt变化，也存在由温度传感器31检测出的温度T1大幅过冲(overshoot)的情况。于是，在本实施方式中，在由温度传感器31检测出的温度T1比供给热水设定温度Tk高规定温度Ty(例如3℃)以上的情况下，将流量调整阀22的开度进一步缩小规定开度D。

而且，在由流量传感器33检测出的当前流量Qo是大流量时与是小流量时，使规定开度D不同。即，判断当前流量Qo是否比规定流量Qb(例如5L/min)大，在当前流量Qo比规定流量Qb大的情况下，进一步将流量调整阀22的开度缩小规定开度Da，在当前流量Qo比规定流量Qb小的情况下，进一步将流量调整阀22的开度缩小规定开度Db。此时，具有规定开度Da＞规定开度Db的关系。

流量调整阀22的开度小时的流量的变化量，与流量调整阀22的开度大时的流量的变化量不同。例如，如果从作为大流量的开度Pa的点Ma降低流量Qx，则需要降低至作为开度Pb的点Mb，但如果从作为小流量的开度Pc的点Mc降低流量Qx，则只要降低至作为开度Pd的点Md即可。即可知，越是大流量，如果不大幅缩小开度，流量就越不会下降。于是，在本实施方式中，以规定开度Da＞规定开度Db的关系，当前流量Qo越是大流量，越大幅缩小开度。

另外，作为流量调整阀22的特性，具有开度越小流量变化越大的特性，所以进行控制，以使将流量调整阀22的开度缩小规定开度Da时的驱动速度，比将流量调整阀22的开度缩小规定开度Db时的驱动速度快。

如上所述，根据当前流量Qo是比规定流量Qb大的流量，还是比规定流量Qb小的流量，将流量调整阀22的变化开度控制分成规定开度Da和规定开度Db两种进行控制，而且将流量调整阀22的驱动速度分成当前流量Qo是大流量时和是小流量时进行控制，由此能够根据流量调整阀22的特性进行控制，还能够缩短过冲的时间。另外，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，并非限定于本实施方式。

接着，对停止供给热水运转时的流量调整阀22的开度进行说明。首先，如果是在供给热水运转结束后的规定时间β(例如10分钟)以内，则供给热水热交换器18存储有热量，所以流量调整阀22的开度保持供给热水运转结束时的开度，再次从供给热水终端17送出热水时，以与上一次供给热水运转时相同的温度向供给热水终端17供给热水。

但是，供给热水运转结束后的规定时间β以后，存在供给热水热交换器18的温度下降或者储热水箱7内的热水沸腾的可能性，所以下一次从供给热水终端17送出热水时，从供给热水热交换器18送出的热水的温度会摆动，高温的热水有可能被供给到供给热水终端17。

对供给热水运转结束后的流量调整阀22的开度进行说明。

首先，供给热水运转结束后的规定时间β以后，判断供给热水运转结束时的流量调整阀22的开度是否比规定开度Ka大。然后，如果流量调整阀22的开度比规定开度Ka大，则在下一次供给热水运转时有可能向供给热水终端送出高温水，所以将流量调整阀22的开度驱动至变成规定开度Ka。

然后，在将流量调整阀22的开度驱动至规定开度Ka时，暂时完全关闭流量调整阀22，在确认原点位置后，驱动至规定开度Ka。像这样，通过确认原点位置，能够以正确的开度保持流量调整阀22，防止在下一次供给热水运转时向供给热水终端17送出高温水。

另外，如果供给热水运转时的流量调整阀22的开度比规定开度Ka小，则没有在下一次供给热水运转时向供给热水终端输送高温水的可能性，所以将流量调整阀22的开度保持在供给热水运转时的开度，准备下一次的供给热水运转。

如上所述，通过调整未进行供给热水运转时的流量调整阀22的开度，能够防止在下一次的供给热水运转时向供给热水终端17输送高温水。另外，对于规定开度Ka，不论从供给热水终端17送出多少流量的热水，所供给的热水的温度也是不会超过规定温度的值，能够根据各个系统适当地更改。另外，本实施方式所示的规定时间α、β是一个实施例，并非限定于本实施方式。

接着，对本实施方式的热泵式热水供暖装置中的框体进行说明。

图2是从前表面观察到该框体的内部的主要部分结构图，图3是从该框体的一个侧面观察到的内部的主要部分结构图，图4是从该框体的另一个侧面观察到的内部的主要部分结构图，图5是该框体的背面图。

储热水箱7使用纵长的圆筒形箱。

在框体50内的宽度方向的一方的空间配置储热水箱7。另外，在框体50内的宽度方向的另一方的空间配置蒸发器4a、送风风扇4b、压缩机1、水制冷剂热交换器2、沸腾泵9、供给热水泵19和供暖泵35。优选将送风风扇4b在高度方向上设置两个。将压缩机1、水制冷剂热交换器2、沸腾泵9、供给热水泵19和供暖泵35配置于框体50内的宽度方向的另一个空间的下部，将蒸发器4a和送风风扇4b配置于框体50内的宽度方向的另一个空间的上部。

膨胀箱37配置于比储热水箱7高的位置。通过使膨胀箱37位于比储热水箱7更高的位置，能够增加相对于储热水箱回路内水量的膨胀箱37中的适宜水量。优选将膨胀箱37配置于储热水箱7的上方空间。另外，用隔热材料38覆盖膨胀箱37。由于高温水被导入到膨胀箱37，所以能够减少送风风扇4b的空气气流的影响，并且通过用隔热材料38防止散热，能够提高热效率。

使蒸发器4a与框体50的背面和框体50的另一个侧面相对地配置。

框体50的宽度方向的一方的前表面闭塞，框体50的宽度方向的另一方的前表面形成送风风扇4b的空气吹出口。

在框体50的背面的下部配置有：取入连接口51、取出连接口52、热水流入口53和热水流入口54。

另外，在本实施方式中，通过驱动沸腾泵9，将储热水箱7内的水直接导入到水制冷剂热交换器2，使在水制冷剂热交换器2中生成的热水返回储热水箱7，加热储热水箱7内的热水，另外，通过驱动供暖泵35，将储热水箱7内的热水直接导入到供暖终端34，使在供暖终端34中散热后的热水返回储热水箱7内，但是也可以将在水制冷剂热交换器2中生成的热水直接导入到供暖终端34，另外，也可以用在水制冷剂热交换器2中生成的热水加热储热水箱7内的水。

根据本实施方式，在一个框体50内能够划分出空气流动进行热交换的空间和防止散热的空间，将取入连接口51、取出连接口52、热水流出口53和热水流入口54配置在背面的下部，例如能够沿着建筑物的壁面设置框体50，能够缩短连接框体50和室内的配管，所以能够实现冬季的结冻的防止。

产业上的利用可能性

本发明是一种适合硬水且寒冷地带的热泵式热水供暖装置。

Claims (7)

1.一种热泵式热水供暖装置，其特征在于：

包括热泵回路和储热水箱回路，

所述热泵回路具有：压缩制冷剂而排出高温制冷剂的压缩机；使水和高温制冷剂进行热交换以生成热水的水制冷剂热交换器；对制冷剂进行减压的减压装置；和由空气和制冷剂进行热交换的蒸发器，

所述储热水箱回路具有沸腾回路和供暖回路，

在所述沸腾回路中，利用所述水制冷剂热交换器加热所述储热水箱内的水，

在所述供暖回路中，将在所述水制冷剂热交换器中生成的所述热水直接或者经由所述储热水箱导入到供暖终端，在所述供暖终端散热，

所述热泵回路和所述储热水箱回路收纳于一个框体，其中

所述储热水箱与密闭式的膨胀箱连接。

2.如权利要求1所述的热泵式热水供暖装置，其特征在于：

作为所述储热水箱，使用纵长的圆筒形箱，

设置向所述蒸发器进行送风的送风风扇，

所述储热水箱配置于所述框体内的宽度方向的一方的空间，

所述蒸发器和所述送风风扇配置于所述框体内的宽度方向的另一方的空间，

所述膨胀箱配置在比所述储热水箱高的位置。

3.如权利要求2所述的热泵式热水供暖装置，其特征在于：

所述膨胀箱配置于所述储热水箱的上方空间，用隔热材料覆盖所述膨胀箱。

4.如权利要求1或2所述的热泵式热水供暖装置，其特征在于：

所述储热水箱回路具有供给热水回路，

在所述沸腾回路中，通过驱动沸腾泵，将所述储热水箱的水导入到所述水制冷剂热交换器，使在所述水制冷剂热交换器中生成的热水返回所述储热水箱，

在所述供给热水回路中，通过驱动供给热水泵，将所述储热水箱的热水导入到供给热水热交换器，使在所述供给热水热交换器中与流经供给热水管的热水进行热交换后的所述供给热水返回所述储热水箱，

在所述供暖回路中，通过驱动供暖泵，将所述储热水箱的所述热水导入到所述供暖终端，使在所述供暖终端散热后的所述热水返回所述储热水箱，

所述框体包括：

向所述供给热水热交换器供给所述供给热水的取入连接口；

将在所述供给热水热交换器中变热后的所述供给热水导入到供给热水终端的取出连接口；

向所述供暖终端供给所述热水的热水流出口；和

使来自所述供暖终端的所述热水返回所述储热水箱的热水流入口，

将所述蒸发器与所述框体的背面和所述框体的另一个侧面相对地配置，

闭塞所述框体的宽度方向的一方的前表面，

使所述框体的宽度方向的另一方的前表面形成为所述送风风扇的空气吹出口，

在所述框体的所述背面的下部配置有：所述取入连接口、所述取出连接口、所述热水流出口和所述热水流入口。

5.如权利要求4所述的热泵式热水供暖装置，其特征在于：

所述储热水箱具有：

将所述储热水箱内分割成上空间和下空间的分隔板；

配置于所述上空间的上部加热器；和

配置于所述下空间的下部加热器，

在所述沸腾回路中，使在所述水制冷剂热交换器中生成的所述热水返回所述下空间，

在所述供给热水回路中，将所述上空间的所述热水导入到所述供给热水热交换器，

在所述供暖回路中，将所述下空间的所述热水导入到所述供暖终端。

6.如权利要求1～5中任一项所述的热泵式热水供暖装置，其特征在于：

所述制冷剂使用R407C。

7.如权利要求1～6中任一项所述的热泵式热水供暖装置，其特征在于：

使所述框体的所述背面与建筑物的壁面相对，将所述框体设置于室外。

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