CN103105020A

CN103105020A - 冷热水供水装置

Info

Publication number: CN103105020A
Application number: CN2012104580187A
Authority: CN
Inventors: 谏山安彦; 青山繁男
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: EP2597381A3; JP2013104605A; CN103105020B; EP2597381B1; EP2597381A2

Abstract

本发明的冷热水供水装置（10）具备：将压缩机（21）、第一热交换器（22）、减压单元（23）和第二热交换器（24）环状连接使制冷剂流过的制冷剂回路（2）；将循环单元（54）、第一热交换器（22）、流路切换单元（60）、第三热交换器（53）环状连接使流体流过的流体回路（5）；蓄热回路（62）；温度传感器（70）；和控制装置（4），在有从制冷运转模式向蓄热运转模式的变更请求，且由温度传感器（70）检测的流体温度不足规定温度的情况下，继续制冷运转模式，在流体温度为规定温度以上的情况下，从制冷运转模式切换为蓄热运转模式，能够抑制低温的流体引起的蓄热罐（55）的温度（蓄热热量）降低，降低能量损失。

Description

冷热水供水装置

技术领域

本发明涉及使用热泵进行室内空间的制热及向蓄热罐的蓄热的冷热水供水装置。

背景技术

目前，已知有具备冷却室内空间的制冷运转模式和将蓄热罐加热的蓄热运转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制冷供暖运转及向蓄热罐300的蓄热的冷冻循环装置100。

冷冻循环装置100将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、膨胀单元114、空气对流体热交换器115利用配管连接成环状。

第一热交换器113具备制冷剂回路110和流体回路210。流体回路210具备第一热交换器113、循环单元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或蓄热罐300。第三热交换器400是具备热交换器和送风风扇的风机盘管单元（fan coil unit）。

在制冷运转模式的情况下，在第一交换器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从室内空间吸热并将室内空间冷却后，返回第一热交换器113。

在蓄热运转模式的情况下，冷冻循环装置100通过切换四通阀112，制冷剂成为与制冷运转模式的情况相反的流动。因此，在蓄热运转模式的情况下，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流入蓄热罐300，在蓄热罐300放热后返回第一热交换器113。在蓄热罐300内被加热的热水由于供热水等。

从制冷运转模式向蓄热运转模式的切换、从蓄热运转模式向制冷运转模式的切换通过流路切换阀230的切换进行。

这样，在第一热交换器113生成的低温的流体、高温的流体通过切换流路切换阀230而进行输送。

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转模式的情况下进行室内空间的冷却，在蓄热运转模式的情况下将蓄热罐300内的水加热。

现有技术文献

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，在现有的构成中，在从制冷运转模式切换为蓄热运转模式的情况下，滞留于第一热交换器113和流路切换阀230之间的低温的流体会流入蓄热罐300。

其结果是，由于低温的流体从蓄热罐300吸热，所以蓄热运转模式之后蓄热罐300被冷却而温度降低。而且，由于需要对温度降低的蓄热罐300通过热泵进行加热，所以加热耗费时间，导致能量利用效率降低。

发明内容

本发明是为了解决现有的课题，其目的在于提供一种冷热水供水装置，在从制冷运转模式切换为蓄热运转模式的情况下，能够抑制低温的流体引起的蓄热罐的温度（蓄热热量）降低，降低能量损失。

为解决所述现有课题，本发明提供一种冷热水供水装置，其特征在于，包括：将压缩机、第一热交换器、减压单元和第二热交换器环状连接使制冷剂流过的制冷剂回路；将循环单元、上述第一热交换器、流路切换单元和第三热交换器环状连接使流体流过的流体回路；从上述流体回路经由上述流路切换单元分支，且经由蓄热罐，与上述第三热交换器和上述第一热交换器之间的上述流体回路连接的蓄热回路；检测经上述第一热交换器加热后的流体的温度的温度传感器；和切换上述流体向上述第三热交换器的流动和上述流体向上述蓄热罐的流动的控制装置，并且该冷热水供水装置具备：通过在上述蓄热回路流过流体而将上述蓄热罐内的上述水加热的蓄热运转模式；和通过在上述第三热交换器中流过上述流体而将空气中的热吸热的制冷运转模式，其中，在上述控制装置中，在有从上述制冷运转模式向上述蓄热运转模式的变更请求，且由上述温度传感器检测的上述流体温度不足规定温度的情况下，继续上述制冷运转模式。

由此，在流体温度不足规定温度的情况下，判断为当流体流入蓄热罐中时，蓄热罐内的热水被冷却，维持流路切换单元向第三热交换器侧的连接，使不足规定温度的流体流入第三热交换器，由此，不足规定温度的流体不会流入蓄热罐。

其结果是，不足规定温度的流体不会流入蓄热罐，使得能够防止蓄热罐的温度降低，因此，能够防止蓄热罐的蓄热热量的降低、即能量损失。

另外，本发明提供一种冷热水供水装置，其特征在于，包括：将压缩机、第一热交换器、减压单元和第二热交换器环状连接使制冷剂流过的制冷剂回路；将循环单元、上述第一热交换器、流路切换单元和第三热交换器环状连接使流体流过的流体回路；从上述流体回路经由上述流路切换单元分支，且经由蓄热罐，与上述第三热交换器和上述第一热交换器之间的上述流体回路连接的蓄热回路；检测经上述第一热交换器加热后的流体的温度的温度传感器；和切换上述流体向上述第三热交换器的流动和上述流体向上述蓄热罐的流动的控制装置，并且该冷热水供水装置具备：通过在上述蓄热回路流过流体而将上述蓄热罐内的上述水加热的蓄热运转模式；和通过在上述第三热交换器中流过上述流体而将空气中的热吸热的制冷运转模式，其中，在上述控制装置中，在从上述制冷运转模式变更为上述蓄热运转模式后，由上述温度传感器检测的上述流体温度为规定温度以上的情况下，继续上述蓄热运转模式，在由上述温度传感器检测的上述流体温度不足上述规定温度的情况下，变更上述循环单元的运转动作，使上述流体的循环停止或使上述流体的循环量降低。

由此，第一热交换器内的流体被加热而向蓄热罐被输送。之后，在流体温度成为规定温度以上的情况下，在判断为即使流体流入蓄热罐，蓄热罐内的热水也未被冷却之后，使加热的流体流入蓄热罐。

另一方面，在流体温度不足规定温度的情况下，使循环单元间歇运转，由此，将向蓄热罐输送的低温的流体的容积抑制在存在于第一热交换器出口和流路切换单元的连接配管内的容积。即使流体温度不足规定温度的情况下，与现有的相比，也能够减少向蓄热罐输送的低温流体的容积。

其结果是，即使在流体温度不足规定温度的情况下，也能够减少从蓄热罐吸热的热量，抑制蓄热罐的温度降低，能够防止蓄热罐的吸热热量的降低、即能量损失。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在从制冷抑制模式切换为蓄热运转模式的情况下，能够抑制低温的流体引起的蓄热罐的温度（蓄热热量）降低，降低能量损失的冷热水供水装置。

附图说明

图1是本发明实施方式1的冷热水供水装置的流体回路的简要说明图（制冷运转模式）；

图2是同一冷热水供水装置的流体回路的简要说明图（蓄热运转模式）；

图3是同一冷热水供水装置的运转动作流程图；

图4是本发明实施方式2的冷热水供水装置的运转动作流程图；

图5是本发明实施方式3的冷热水供水装置的流体回路的简要说明图；

图6是现有的冷热水供水装置的概略构成图。

符号说明

2制冷剂回路

4控制装置

5流体回路

10冷热水供水装置（冷热水供水装置）

21压缩机

22第一热交换器

23减压单元

24第二热交换器

53第三热交换器

54循环单元

55蓄热罐

60流路切换阀（流路切换单元）

71蓄热罐温度传感器

具体实施方式

第一发明提供一种冷热水供水装置，其特征在于，在控制装置中，在有从制冷运转模式向蓄热运转模式的变更请求，且由温度传感器检测的流体温度不足规定温度的情况下，继续制冷运转模式。

由此，在流体温度不足规定温度的情况下，判断为当流体流入蓄热罐时，蓄热罐内的热水被冷却，维持流路切换单元向第三热交换器侧的连结，通过使不足规定温度的流体流入第三热交换器，而使不足规定温度的流体不向蓄热罐流入。

其结果是，不使不足规定温度的流体流入蓄热罐，能够防止蓄热罐的温度降低，因此，能够防止蓄热罐的蓄热热量的降低、即能量损失。

第二发明特别是在第一发明的冷热水供水装置中，其特征在于，在控制装置中，在有从制冷运转模式向蓄热运转模式的变更请求，且由温度传感器检测的流体温度为规定温度以上的情况下，从制冷运转模式切换为蓄热运转模式。

由此，在从制冷运转模式变更为蓄热运转模式后，经由第一热交换器将流体加热，从而流体温度上升。之后，流体温度成为规定温度以上，判断为即使流体流入蓄热罐，蓄热罐内的热水也未冷却，而且将流路切换单元切换到蓄热回路侧，由此，使被加热的流体流入蓄热罐中。

其结果是，能够使规定温度以上的流体流入蓄热罐，能够有效地进行向蓄热罐的蓄热。

第三发明提供一种冷热水供水装置，其特征在于，在控制装置中，在从制冷运转模式变更为蓄热运转模式后，由温度传感器检测的流体温度为规定温度以上的情况下，继续蓄热运转模式，在由温度传感器检测的流体温度不足规定温度的情况下，变更循环单元的运转动作，使流体的循环停止或使流体的循环量降低。

由此，将第一热交换器内的流体加热并输送到蓄热罐。之后，在流体温度成为规定温度以上的情况下，在判断为即使流体流入蓄热罐，蓄热罐内的热水也未被冷却后，使加热的流体流入蓄热罐。

另一方面，在流体温度不足规定温度的情况下，通过使循环单元间歇运转，将向蓄热罐输送的低温的流体的容积抑制在存在于第一热交换器出口和流路切换单元的连接配管内的容积。即使流体温度不足规定温度的情况下，与现有的相比，向蓄热罐输送的低温的流体的容积也会减少。

其结果是，即使在流体温度不足规定温度的情况下，也能够减少从蓄热罐吸热的热量，蓄热罐的温度降低的情况得到抑制，能够防止蓄热罐中的蓄热热量的降低、即能量损失。

下面，参照附图说明本发明的实施方式。此外，本发明不受本实施方式限定。

（实施方式1）

使用图1～图3说明本发明实施方式1的冷热水供水装置。

图1、图2是本实施方式的冷热水供水装置的简要构成图，图1是表示制冷运转模式的流体的流动的简要构成图，图2是表示蓄热运转模式的流体的流动的简要构成图，图3是本实施方式的冷热水供水装置的运转动作流程图。

使用图1说明本发明实施方式第一的冷热水供水装置。

冷热水供水装置10具备流动循环装置1、流体回路5、第三热交换器53、蓄热罐55。

冷冻循环装置1具备使制冷剂循环的制冷剂回路2，作为制冷剂，例如可以使用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将压缩机21、第一热交换器22、膨胀单元23和第二热交换器24通过配管环状连接而构成。第一热交换器22是在制冷剂和流体之间进行热交换的热交换器。膨胀单元23使用膨胀阀、毛细管。第二热交换器24是在制冷剂和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蓄积器26。另外，在制冷剂回路2中设有用于切换加热蓄热罐55的蓄热运转模式和第三热交换器53进行吸热的制冷运转模式的四通阀25。

在本实施方式中，冷冻循环装置1将由第一热交换器22生成的低温的流体用于在第三热交换器53的吸热，将由第一热交换器22生成的高温的流体用于蓄热罐55的加热等，构成冷热水生成装置。第一热交换器22为在制冷剂和流体之间进行热交换的热交换器。

流体回路5具备流入管51、第一热交换器22、流出管52、流路切换阀60、第三热交换器53、循环单元54。流体回路5还具备蓄热回路62和控制装置4。蓄热回路62从流路切换阀60分支，经由蓄热罐55，与第一热交换器22和第三热交换器53之间的流体回路5连接。在第一热交换器22连接有检测流体温度的温度传感器70。

下面，对如上构成的冷热水供水装置说明其动作、作用。

图1中，在第一热交换器22生成的低温的流体由箭头表示第三热交换器53进行吸热的制冷运转模式的情况的制冷剂及流体的流动方向。

第一流体切换阀60通过控制装置4以流体在第三热交换器53流动的方式进行切换。

从压缩机21喷出的高压气体制冷剂经由四通阀25流入第二热交换器24，将冷凝热散热进行冷凝。通过冷凝而冷却的高压液制冷剂从第二热交换器24流出。

从第二热交换器24流出的高压液制冷剂在通过膨胀单元23减压并膨胀后，流入第一热交换器22。流入第一热交换器22的低压二相制冷剂从流体吸热气化热而蒸发，成为低压的二相制冷剂或过热制冷剂并从第一热交换器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并在蓄积器26进行了气液分离后，将气相制冷剂吸入压缩机21。

在第一热交换器22冷却的流体在流出管52流动，经由流路切换阀60流入设于室内空间的第三热交换器53。之后，流体从第三热交换器53进行吸热，经由循环单元54并通过流入管51流入第一热交换器22进行循环。

控制装置41进行流入切换阀60向蓄热回路62侧、第三热交换器53侧的切换的控制。

在有流体加热蓄热罐55的蓄热运转的请求的情况下，从压缩机21喷出的高压制冷剂经由四通阀25流入第一热交换器22，将在第一热交换器22流通的流体加热。流体为水或防冻液。

从第一热交换器22流出的高压液制冷剂在通过减压单元23减压而膨胀后，流入第二热交换器24。流入第二热交换器24的低压二相制冷剂蒸发而从空气吸热气化热而蒸发，成为低压的二相制冷剂或过热制冷剂并从第二热交换器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在蓄积器26进行气液分离后，将气相制冷剂吸入压缩机21。

通过上述动作，在第一热交换器22生成高温的流体。在第一热交换器22生成的高温的流体从流出管52流出。

图2中箭头表示蓄热运转模式下的流体的流动。

在由设于第一热交换器22的温度传感器70检测的流体温度Tw不足规定温度To的情况下，流路切换阀60向第三热交换器53侧切换，维持制冷运转模式。在流体温度Tw为规定温度To以上的情况下，将流路切换阀60向蓄热回路62侧切换，使流体在第一热交换器22和蓄热回路62循环。

在此，通常，作为设置蓄热罐55的环境，多设定为摄氏20度左右，因此，在本实施方式中，规定温度To例如也设定为摄氏20度。

下面，对如上构成的冷热水供水装置说明其动作、作用。

使用图3所示的流程图详细说明蓄热运转模式及制冷运转模式的情况下的控制动作。

基于由温度传感器70检测到的温度，控制装置4控制流路切换阀60。

首先，控制装置4判定是否存在蓄热运转请求（步骤1）。在没有蓄热运转请求的情况下，维持现在的状态，在有蓄热运转请求的情况下，第一热交换器22的温度传感器70检测流体温度Tw（步骤2），将流体温度Tw和规定温度To进行比较（步骤3）。

在流体温度Tw不足规定温度To的情况下，判断为低温的流体在蓄热回路62流动，从蓄热罐55吸热，冷却蓄热罐55的可能性高，将流路切换阀60切换为第三热交换器53侧（步骤4）。

在流体温度Tw为规定温度To以上的情况下，判断为低温的流体在蓄热回路62流通并从蓄热罐55吸热，冷却蓄热罐55的可能性低，将流路切换阀60从第三热交换器53侧切换为蓄热回路62侧（步骤5）。控制装置4继续现在的状态，直至有蓄热运转的请求（步骤1）。

如上，在本实施方式中，在有从第三热交换器53进行吸热的制冷运转模式向经流路切换阀60的流体加热蓄热罐55的蓄热运转模式的变更请求，且由温度传感器70检测的流体温度Tw不足规定温度To的情况下，维持制冷循环模式。

由此，在从制冷运转模式变更为蓄热运转模式后，经由第一热交换器22加热流体，流体温度上升。

之后，在流体温度Tw不足规定温度To的情况下，判断为当流体流入蓄热罐55时蓄热罐55内的热水被冷却，将流体切换阀60维持在第三热交换器53侧，使不足规定温度To的流体流入第三热交换器53，因此，不足规定温度To的流体不会流入蓄热罐55。

其结果，不足规定温度To的流体不会流入蓄热罐55，能够防止蓄热罐55的温度降低，因此，能够防止蓄热罐55的蓄热热量的降低、即能量损失。

另外，在有从制冷运转模式向蓄热运转模式进行变更的请求，且由温度传感器70检测的流体温度Tw为规定温度To以上的情况下，将流路切换阀60切换到蓄热回路62侧，使流体在第一热交换器22和蓄热回路62循环。

由此，在从制冷运转模式变更为蓄热运转模式后，经由第一热交换器22将流体加热，流体温度上升。之后，流体温度Tw成为规定温度To以上，在判断为即使流体流入蓄热罐55，蓄热罐55内的热水也不会被冷却后，将流路切换阀60切换到蓄热回路侧，由此，被加热的流体流入蓄热罐。

其结果是，可以使规定温度To以上的流体流入蓄热罐55，可以高效地进行向蓄热罐55的蓄热。

（实施方式2）

图4是本发明第二实施方式的冷热水供水装置的运转动作的流程图。基于由温度传感器70检测出的温度，控制装置4控制流路切换阀60。参照图4的流程图说明控制装置4的控制。此外，在本实施方式中，对于与第一实施方式相同构成部分标注同一符号，省略其说明。

首先，控制装置4判定是否有蓄热运转的请求（步骤1）。在没有蓄热运转的请求的情况下，维持现在的状态，在有蓄热运转的请求的情况下，将流距切换阀60从第三热交换器53侧切换到蓄热回路62侧（步骤2）。

第一热交换器22的温度传感器70检测流体温度Tw（3），将流体温度Tw和规定温度To进行比较（步骤4）。

在由温度传感器70检测的流体温度Tw为规定温度To以上的情况下，使流体在第一热交换器22和蓄热回路62之间循环。

在由温度传感器70检测的流体温度Tw不足规定温度To的情况下，使循环单元54的运转动作停止或使流体回路5的循环量降低，设定为不足规定流量Go（步骤5）。

作为规定流量Go设定为比额定运转的流量少的流量，在本实施方式中，规定流量Go被设定为例如额定的1/10。

之后，第一热交换器22的温度传感器70检测流体温度Tw（步骤6），将流体温度Tw和规定温度To进行（步骤7）。

在流体温度Tw为规定温度To以上的情况下，判断为即使流体流入蓄热罐55，蓄热罐55内的热水也未被冷却，将流体回路5的循环量设定为规定流量Go以上（步骤8），使加热的流体流入蓄热罐55。控制装置4继续现在的状态直至有蓄热运转的请求（步骤1）。

另一方面，在流体温度Tw不足规定温度To的情况下，判断为流体流入蓄热罐55而将蓄热罐55内的热水冷却，使循环单元54间歇运转，维持现在的状态，检测流体温度Tw（步骤6）。

如上所述，在本实施方式中，在从第三热交换器53进行吸热的制冷运转模式变更为经由流路切换阀60的流体加热蓄热罐55的蓄热运转模式后，在由温度传感器70检测的流体温度Tw为规定温度To以上的情况下，使流体在第一热交换器22和蓄热回路62之间循环，在由温度传感器70检测的流体温度Tw不足规定温度To的情况下，使循环单元54的运转动作停止或使流体回路5的循环量降低。

由此，第一热交换器22内的流体被加热而向蓄热罐55输送。之后，在流体温度Tw成为规定温度To以上的情况下，在判断为即使流体流入蓄热罐55，蓄热罐55内的热水也不被冷却后，使加热的流体流入蓄热罐55。

另一方面，在流体温度Tw不足规定温度To的情况下，使循环单元54间歇运转，由此，将向蓄热罐55输送的低温的流休的容积抑制在存在于第一热交换器22出口和流路切换阀60的连接配管内的容积。即使流体温度Tw不足规定温度To的情况下，与现有的相比，也能够减小向蓄热罐55输送的低温的流体的容积。

其结果是，即使在流体温度不足规定温度To的情况下，由于从蓄热罐55吸热的热量减少，所以也能够抑制蓄热罐55的温度降低，能够防止蓄热罐的蓄热热量的降低、即能量损失。

（实施方式3）

图5表示本发明实施方式3的冷热水供水装置。此外，在本实施方式中，对于与实施方式1、2相同的构成部分标注同一符号并省略其说明。

本实施方式中设有检测蓄热罐55的温度的蓄热罐温度传感器71。以规定温度To为蓄热罐55的温度以下的方式进行设定。

由此，通过将流体的规定温度To设定为比开始蓄热运转模式的时刻的蓄热罐55的温度低，使得即使运转条件发生变动，也能够将循环单元54的运转状态停止或循环量降低的时间抑制在最小限度。

其结果是，在流体的规定温度To被固定的情况下，即使分别变更运转条件，也能够实现有助于蓄热时间的增加，因此能够提高能量效率。

工业上的可利用性

如上所述，本发明的冷热水供水装置在从制冷运转模式切换为蓄热运转模式的情况下，能够抑制因低温流体引起的蓄热罐的蓄热罐温度（蓄热温度）降低，且能够降低能量损失，因此，也可以适用于加热流体，将该流体用于室内空间的加热的冷热水供水制热装置等中。

Claims

1.一种冷热水供水装置，其特征在于，包括：

将压缩机、第一热交换器、减压单元和第二热交换器环状连接使制冷剂流过的制冷剂回路；

将循环单元、所述第一热交换器、流路切换单元和第三热交换器环状连接使流体流过的流体回路；

从所述流体回路经由所述流路切换单元分支，且经由蓄热罐，与所述第三热交换器和所述第一热交换器之间的所述流体回路连接的蓄热回路；

检测经所述第一热交换器加热后的流体的温度的温度传感器；和

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罐的流动的控制装置，

并且该冷热水供水装置具备：

通过在所述蓄热回路流过流体而将所述蓄热罐内的所述水加热的蓄热运转模式；和

通过在所述第三热交换器中流过所述流体而将空气中的热吸热的制冷运转模式，其中，

在所述控制装置中，在有从所述制冷运转模式向所述蓄热运转模式的变更请求，且由所述温度传感器检测的所述流体温度不足规定温度的情况下，继续所述制冷运转模式。

2.如权利要求1所述的冷热水供水装置，其特征在于：

在所述控制装置中，在有从所述制冷运转模式向所述蓄热运转模式的变更请求，且由所述温度传感器检测的所述流体温度为所述规定温度以上的情况下，从所述制冷运转模式切换为所述蓄热运转模式。

3.一种冷热水供水装置，其特征在于，包括：

并且该冷热水供水装置具备：

在所述控制装置中，在从所述制冷运转模式变更为所述蓄热运转模式后，由所述温度传感器检测的所述流体温度为规定温度以上的情况下，继续所述蓄热运转模式，在由所述温度传感器检测的所述流体温度不足所述规定温度的情况下，变更所述循环单元的运转动作，使所述流体的循环停止或使所述流体的循环量降低。