CN102840713A - 冷热水供水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷热水供水装置，其特征为，在从第一热交换器（22）流出的流体从第三热交换器（53）进行吸热的制冷运行模式向加热蓄热箱（55）内的热水的蓄热运行模式变换时，基于由配设于第一热交换器（22）的温度传感器（70）检测的流体的温度，决定使从第一热交换器（22）流出的流体向蓄热箱（55）流动，还是不经由蓄热箱（55）而返回第一热交换器（22），因此，可缩短蓄热箱（55）的加热时间，能够提高能量效率。

Description

冷热水供水装置
技术领域
本发明涉及使用热泵进行向室内空间的冷、暖气设备及蓄热箱的蓄热的冷热水供水装置。
背景技术
目前，已知有具备对室内空间进行冷却的制冷运行模式和对蓄热箱进行加热的蓄热运行模式的冷热水供水装置（例如，参照专利文献1）。
图6表示进行室内空间的冷、暖气设备运行及向蓄热箱300的蓄热的制冷循环装置100。制冷循环装置100中，使制冷剂循环的制冷剂回路110、压缩机111、四通阀112、第一热交换器113、膨胀部件114、空气对流体热交换器115利用配管被连接成环状。
第一热交换器113具备制冷剂回路110、流体回路210。流体回路210具备第一热交换器113、循环装置220、流路切换阀230。流过流体回路210的流体，通过流路切换阀230的切换，流入第三热交换器400或蓄热箱300。第三热交换器400为具备热交换器和送风扇的风机盘管机组（Fan Coil Unit）。
为制冷运行模式时，在第一热交换器113生成低温的流体。该低温的流体经由流路切换阀230流入第三热交换器400，在第三热交换器400从室内空间吸热，对室内空间进行冷却，之后，返回第一热交换器113。
为蓄热运行模式时，制冷循环装置100通过切换四通阀112，制冷剂成为与制冷运行模式的情况相反的流动。因此，为蓄热运行模式时，在第一热交换器113生成高温的流体。该高温的流体经由流路切换阀230流入蓄热箱300，在蓄热箱300散热后，返回第一热交换器113。在蓄热箱300内被加热的温水用于热水供给等。
从制冷运行模式向蓄热运行模式的切换及从蓄热运行模式向制冷运行模式的切换，通过流路切换阀230的切换来进行。
这样，在第一热交换器113所生成的低温的流体和高温的流体，通过切换流路切换阀230来输送。
即，通过切换流路切换阀230，从第一热交换器113流出的流体，在制冷运行模式的情况下，进行室内空间的冷却，在蓄热运行模式的情况下，对蓄热箱300内的水进行加热。
现有专利文献
专利文献1：欧洲专利申请公开第2204620号说明书
但是，在现有构成中，在从制冷运行模式切换为蓄热运行模式后，在第一热交换器113与流路切换阀230之间滞留的低温的流体向蓄热箱300流动。
其结果，由于低温的流体从蓄热箱300吸热，因此，在蓄热运行模式之后，蓄热箱300立刻被冷却而温度降低。而且，由于在温度降低后的蓄热箱300由热泵进行加热，因此，加热需要时间，能量利用效率降低。
发明内容
本发明是为解决现有课题而设立的，其目的在于，提供一种冷热水供水装置，在从制冷运行模式切换为蓄热运行模式时，可缩短蓄热箱的加热时间，能够提高能量效率。
为解决现有的课题，本发明的冷热水供水装置，包括制冷剂回路，其将压缩机、第一热交换器、膨胀部件和第二热交换器连接成环状并流过制冷剂；流体回路，其将所述第一热交换器和第三热交换器连接成环状并流过流体；储存热水的蓄热箱；第一切换配管，其与所述第三热交换器并联连接，使所述蓄热箱内的水与所述流体进行热交换；和控制部件，其切换所述流体向所述第三热交换器的流动和所述流体向所述蓄热箱的流动，该冷热水供水装置具备：蓄热运行模式，通过使所述流体在所述第一切换配管内流动，对所述蓄热箱内的所述水进行加热；和制冷运行模式，通过使所述流体在所述第三热交换器内流动，吸收空气中的热，所述冷热水供水装置设有：温度传感器，其检测所述流体的温度；和第二切换配管，其与所述第三热交换器并联连接且与所述第一切换配管并联连接，流过所述流体，所述控制部件，在从所述制冷运行模式向所述蓄热运行模式变换时，基于由所述温度传感器检测的所述流体的温度，决定使从所述第一热交换器流出的所述流体向所述第二切换配管流动，还是向所述第一切换配管流动。
由此，在从制冷运行模式向蓄热运行模式切换之后，在流体为低温的情况下，不流经蓄热箱而在第一热交换器中进行循环而被加热，流体的温度上升，由此，能够减少低温的流体导致的蓄热箱的温度降低。
另外，在从制冷运行模式向蓄热运行模式切换之后，在流体为高温的情况下，高温流体能够立刻对蓄热箱进行加热，能够高效地蓄热。
发明效果
根据本发明，在从制冷运行模式切换到蓄热运行模式的情况下，可缩短蓄热箱的加热时间，能够提高能量效率。
发明的第一方面提供一种冷热水供水装置，其设有检测流体的温度的温度传感器、与第三热交换器并联连接并且与第一切换配管并联连接且流过流体的第二切换配管，控制部件在从制冷运行模式向蓄热运行模式变换时，基于由温度传感器检测的流体的温度，决定使从第一热交换器流出的流体向第二切换配管流动，还是向第一切换配管流动。
由此，在从制冷运行模式向蓄热运行模式变换时，能够根据温度选择使流体向第二切换配管流动，还是向第一切换配管流动。而且，在流体为低温的情况下，不流过蓄热箱而在第一热交换器进行循环而被加热，流体的温度上升，由此，能够减少低温的流体导致的蓄热箱的温度降低。
另外，在从制冷运行模式被切换为蓄热运行模式后，在流体为高温的情况下，高温流体能够立刻对蓄热箱进行加热，能够高效地蓄热。
发明第二方面的冷热水供水装置，尤其是在发明第一方面的基础上，其特征为，控制部件在从制冷运行模式向蓄热运行模式变换时，在由温度传感器检测的流体的温度未达到规定温度时，使从第一热交换器流出的流体向第二切换配管流动。
由此，在从制冷运行模式向蓄热运行模式切换时，在流体为低温时，不流过蓄热箱而在第一热交换器中进行循环而被加热，流体的温度上升，由此，能够减少低温的流体导致的蓄热箱的温度降低。
本发明第三方面的冷热水供水装置，尤其是在发明第一方面的基础上，其特征为，控制部件在从制冷运行模式向蓄热运行模式变换时，在由温度传感器检测的流体温度为规定温度以上时，使从第一热交换器流出的流体向第一切换配管流动。
发明第四方面的冷热水供水装置，尤其是在发明第二或第三方面的基础上，其特征为，具备检测蓄热箱的温度的蓄热箱温度传感器，控制部件基于第二温度传感器的检测温度来决定规定温度。
由此，在蓄热箱的温度低时规定温度也变低，因此，能够在早的阶段从蓄热待机运行切换至蓄热运行。
其结果，能够缩短蓄热待机时间，因此，能够提高能量效率。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的冷热水供水装置的流体回路的概略说明图（制冷运行模式）；
图2是同一冷热水供水装置的流体回路的概略说明图（从制冷运行模式向蓄热运行模式切换时）；
图3是同一冷热水供水装置的流体回路的概略说明图（蓄热运行模式）；
图4是同一冷热水供水装置的运行动作流程图；
图5是本发明的实施方式2的冷热水供水装置的流体回路的概略说明图；
图6是现有冷热水供水装置的概略构成图。
附图标记说明
2、制冷剂回路
4、控制部件
5、流体回路
10、冷热水供水装置
21、压缩机
22、第一热交换器
23、膨胀部件
24、第二热交换器
53、第三热交换器
54、循环装置
55、蓄热箱
60、第一流路切换阀
61、第二流路切换阀
62、第一切换配管
63、第二切换配管
70、温度传感器
71、蓄热箱温度传感器
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明不被该实施方式限定。
（实施方式1）
使用图1~图4说明本发明的实施方式1的冷热水供水装置。
图1~图3是本实施方式的冷热水给热水装置的概略构成图，图1是表示制冷运行模式中的流体的流动的概略构成图，图2是表示从制冷运行模式向蓄热运行模式切换时的流体的流动的概略构成图，图3是表示蓄热运行模式的流体的流动的概略构成图，图4是本实施方式的冷热水供水装置的运行动作流程图。
使用图1说明本发明的实施方式1的第一冷热水供水装置。
冷热水供水装置10具备：制冷循环装置1、流体回路5、第三热交换器53、蓄热箱55。
制冷循环装置1具备使制冷剂循环的制冷剂回路2，作为制冷剂，可以使用例如R410A等近共沸混合制冷剂、或R32等单一制冷剂等。
制冷剂回路2为压缩机21、第一热交换器22、膨胀部件23和第二热交换器24通过配管连接成环状而构成。第一热交换器22为在制冷剂与流体之间进行热交换的热交换器。膨胀部件23使用膨胀阀及毛细管。第二热交换器24为在制冷剂与空气之间进行热交换的热交换器。
在本实施方式中，在压缩机21的流入侧配管设有进行气液分离的储液器（accumulator）26。另外，在制冷剂回路2中设有四通阀25，用于切换对蓄热箱55进行加热的蓄热运行模式和第三热交换器53进行吸热的制冷运行模式。
在本实施方式中，制冷循环装置1构成将在第一热交换器22生成的低温的流体用于在第三热交换器53的吸热，将在第一热交换器22生成的高温的流体用于蓄热箱55的加热等的冷热水生成装置。第一热交换器22成为在制冷剂与流体之间进行热交换的热交换器。
流体回路5为第一热交换器22及第三热交换器53由配管连接成环状而构成。流体在流体回路5中流过。流体为水或防冻液。第三热交换器53设置在室内空间，进行室内的制冷及制热。
流入管51为从第三热交换器53到第一热交换器22的配管，流出管52为从第一热交换器22到第三热交换器53的配管。
在流出管52设有第一流路切换阀60和第二流路切换阀61。另外，在流入管51设有循环装置54。
第一切换配管62从第一流路切换阀60分支，经由蓄热箱55与流入管51连接。即，第一切换配管62与第三热交换器53并联连接且使蓄热箱55内的水与流体进行热交换。第一切换配管62与流入管51的连接比循环装置54更靠上游侧。
第二切换配管63从第二流路切换阀61分支并与流入管51连接。即，第二切换配管63与第三热交换器53并联连接并且与第一切换配管62并联连接，流过流体。与第二切换配管63的流入管51的连接比循环装置54更靠上游侧。
在第一热交换器22设置有检测流体温度的温度传感器70。
控制部件4输入来自温度传感器70的信号，控制第一流路切换阀60和第二流路切换阀61。
冷热水供水装置10具备：通过使流体在第一切换配管62中流动，对蓄热箱55内的水进行加热的蓄热运行模式；通过使流体在第三热交换器53中流动，吸收空气中的热的制冷运行模式；和通过使流体在第三热交换器53中流动而向空气中散热的制热运行模式。
控制部件4在从制冷运行模式向蓄热运行模式变换时，基于用温度传感器70检测的流体的温度，决定使从第一热交换器22流出的流体向第二切换配管61流动，还是向第一切换配管61流动。而且，在用温度传感器70检测的流体的温度未达到规定温度时，使从第一热交换器22流出的流体向第二切换配管63流动。另外，在用温度传感器70检测的流体的温度为规定温度以上时，使从第一热交换器22流出的流体向第一切换配管61流动。
下面，对如上构成的冷热水供水装置，说明其动作、作用。
在图1中，用箭头表示在第一热交换器22生成的低温的流体，在第三热交换器53进行吸热的制冷运行模式中的制冷剂和流体的流动方向。
第一流路切换阀60通过控制部件4进行切换，以使流体在第三热交换器53中流动。
从压缩机21排出的高压气体制冷剂，经由四通阀25流入第二热交换器24，释放冷凝热而进行冷凝。通过冷凝被冷却的高压液体制冷剂，从第二热交换器24流出。
从第二热交换器24流出的高压液体制冷剂，通过膨胀部件23被减压而膨胀后，流入第一热交换器22。流入第一热交换器22的低压气液二相制冷剂从流体吸收气化热而蒸发，成为低压的二相制冷剂或过热制冷剂，从第一热交换器22流出。
从第一热交换器22流出的低压制冷剂，通过四通阀25在储液器26进行气液分离之后，气相制冷剂被吸入压缩机21。
在第一热交换器22中被冷却的流体流过流出管52，经由第一流路切换阀60和第二流路切换阀61流入设置于室内空间的第三热交换器53。然后，流体从第三热交换器53进行吸热，经由循环装置54流过流入管51后流入第一热交换器22并进行循环。
控制部件4进行第一流路切换阀60向第一切换配管62侧或第三热交换器53侧切换的控制、及第二流路切换阀61向第二切换配管63侧或第三热交换器53侧切换的控制。
图2中，用箭头表示从制冷运行模式向蓄热运行模式切换时的流体的流动。
在从制冷运行模式向流体对蓄热箱55进行加热的蓄热运行模式的变换时，在用温度传感器70检测的流体温度Tw未达到规定温度To时，控制部件4进行将第一流路切换阀60向第三热交换器53侧切换、且，将第二流路切换阀61从第三热交换器53侧向第二切换配管63侧切换的控制。
从压缩机21排出的高压制冷剂经由四通阀25流入第一热交换器22，对流过第一热交换器22的流体进行加热。流体为水或防冻液。
从第一热交换器22流出的高压液体制冷剂，通过膨胀部件23被减压而膨胀之后，流入第二热交换器24。流入第二热交换器24的低压二相制冷剂从空气吸收气化热而蒸发，成为低压二相制冷剂或过热制冷剂，然后从第二热交换器24流出。
从第二热交换器24流出的低压制冷剂，通过四通阀25在储液器26进行气液分离之后，气相制冷剂被吸入压缩机21。
通过上述动作，在第一热交换器22中生成高温的流体。
在第一热交换器22生成的高温的流体流过流出管52，经由第一流路切换阀60和第二流路切换阀61流入第二切换配管63。而且，流体经由循环装置54流过流入管51、流入第一热交换器22并进行循环。
在图3中，用箭头表示蓄热运行模式的流体的流动。
在用设于第一热交换器22的温度传感器70检测的流体温度Tw为规定温度To以上时，将第一流路切换阀60从第三热交换器53侧向第一切换配管62侧切换。
在此，一般而言，作为设置蓄热箱55的环境，大多设定为摄氏20度前后，因此，在本实施方式中规定温度To也设定为例如摄氏20度。
下面，对以上构成的冷热水供水装置，说明其动作、作用。
使用图4所示的流程图对蓄热运行及制冷运行时的控制动作详细地进行说明。
控制部件4基于用温度传感器70检测的温度，控制第一流路切换阀60及第二流路切换阀61。
首先，控制部件4判定有无蓄热运行的请求（步骤1）。在没有蓄热运行请求时，维持现在的状态，在有蓄热运行请求时，第一热交换器22的温度传感器70检测流体温度Tw（步骤2），对流体温度Tw和规定温度To进行比较（步骤3）。
在流体温度Tw未达到规定温度To时，低温的流体在第一切换配管62流过，从蓄热箱55吸热，判断为对蓄热箱55进行冷却的可能性高，将第一流路切换阀60向第三热交换器53切换，且将第二流路切换阀61从第三热交换器53向第二切换配管63切换（步骤4）。
在流体温度Tw为规定温度To以上时，低温的流体流过第一切换配管62而从蓄热箱55吸热，判断为对蓄热箱55进行冷却的可能性低，将第一流路切换阀60从第三热交换器53向第一切换配管62切换（步骤5）。控制部件4继续现在的状态，直到有蓄热运行的请求（步骤1）。
如上所述，在本实施方式中，在从制冷运行模式向蓄热运行模式切换时，在用温度传感器70检测的流体温度Tw未达到规定温度To时，将第一流路切换阀60向第三热交换器53切换，且，将第二流路切换阀61从第三热交换器53向第二切换配管63切换。
由此，在从制冷运行模式向蓄热运行模式切换之后，低温的流体立刻在第一热交换器22、第一流路切换阀60、第二流路切换阀61、第二切换配管63和循环装置54中循环，在第一热交换器22被加热，流体的温度上升。
其结果是，在从制冷运行模式向蓄热运行模式切换之后，低温的流体不从蓄热箱55流过，可减少蓄热箱55的温度降低。
另外，在从制冷运行模式向蓄热运行模式切换时，在用温度传感器70检测的流体温度Tw为规定温度To以上时，将第一流路切换阀60从第三热交换器53侧向第一切换配管62侧切换。
由此，在第一热交换器22被加热的流体对蓄热箱55进行加热。
其结果，流体回路5中低温的流体不会对蓄热箱55进行冷却，可缩短蓄热箱55的加热时间。
（实施方式2）
图5表示本发明的实施方式2的冷热水供热水装置。另外，在本实施方式中，对与实施方式1相同的构成部分附带同一符号，并省略其说明。
在本实施方式中，基本构成与实施方式1也同样，但设有蓄热箱温度传感器71。即，为了设定实施方式1的规定温度To，设有蓄热箱温度传感器71。
伴随设置上述蓄热箱温度传感器71，规定温度To设定为与设置于蓄热箱55的蓄热箱温度传感器71的检测温度Tt相等的温度。但是，规定温度To可以设定为比蓄热箱温度传感器71的检测温度Tt低几度或高几度。
该情况下，由于是以蓄热箱55的温度为基础设定规定温度To，因此，相对于实施方式1所示的规定温度To为摄氏20度的情况，在蓄热箱55的温度低时，规定温度也变低，在规定温度To成为蓄热箱温度传感器71的检测温度Tt、或成为其附近的温度的时刻，将第一流路切换阀60从第三热交换器53侧向第一切换配管62切换，因此，与实施方式1的情况相比，能够在更早的阶段从蓄热待机运行模式向蓄热运行模式切换（图4的步骤5）。
其结果，能够缩短蓄热待机时间，能够提高能量效率。
另外，在图1~图3及图5中，从流体回路5向第二切换配管63的分支点，位于第一流路切换阀60与第三热交换器53之间，但也可以位于第一热交换器22与第一流路切换阀60之间。
工业上的可利用性
如上所述，本发明的冷热水供水装置，从制冷运行模式向蓄热运行模式切换时，在流体温度为规定温度以上时，通过切换第一流路切换阀，使规定温度以上的流体流入蓄热箱，因此，能够减少蓄热运行模式时的蓄热箱的温度降低，所以，也可适用于对流体进行加热，将其流体应用于室内空间的加热的冷热水供水供暖装置。

Claims (4)

1.一种冷热水供水装置，其特征在于，包括：
制冷剂回路，其将压缩机、第一热交换器、膨胀部件和第二热交换器连接成环状并流过制冷剂；
流体回路，其将所述第一热交换器和第三热交换器连接成环状并流过流体；
储存热水的蓄热箱；
第一切换配管，其与所述第三热交换器并联连接，使所述蓄热箱内的水与所述流体进行热交换；和
控制部件，其切换所述流体向所述第三热交换器的流动和所述流体向所述蓄热箱的流动，
该冷热水供水装置具备：
蓄热运行模式，通过使所述流体在所述第一切换配管内流动，对所述蓄热箱内的所述水进行加热；和
制冷运行模式，通过使所述流体在所述第三热交换器内流动，吸收空气中的热，
所述冷热水供水装置设有：
温度传感器，其检测所述流体的温度；和
第二切换配管，其与所述第三热交换器并联连接且与所述第一切换配管并联连接，流过所述流体，
所述控制部件，在从所述制冷运行模式向所述蓄热运行模式变换时，基于由所述温度传感器检测的所述流体的温度，决定使从所述第一热交换器流出的所述流体向所述第二切换配管流动，还是向所述第一切换配管流动。
2.如权利要求1所述的冷热水供水装置，其特征在于：
所述控制部件，在从所述制冷运行模式向所述蓄热运行模式变换时，在由所述温度传感器检测的所述流体的温度未达到规定温度时，使从所述第一热交换器流出的所述流体向所述第二切换配管流动。
3.如权利要求1所述的冷热水供水装置，其特征在于：
在所述控制部件中，在从所述制冷运行模式向所述蓄热运行模式变换时，在由所述温度传感器检测的所述流体的温度为规定温度以上时，使从所述第一热交换器流出的所述流体向所述第一切换配管流动。
4.如权利要求2或3所述的冷热水供水装置，其特征在于：
具备检测所述蓄热箱的温度的蓄热箱温度传感器，所述控制部件，基于所述蓄热箱温度传感器的检测温度来决定所述规定温度。
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