CN103415747B - 热泵式热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提高能量效率。热泵式热水器（1）具备：热泵单元（2），其具有供在冷凝器（22）中冷凝的制冷剂进行循环的制冷剂回路（3）；以及贮热水箱（5），其存积在冷凝器（22）中被加热的温水，所述热泵式热水器（1）能够采用第一流量的加热温水被提供给贮热水箱的循环沸腾模式、和少于第一流量的第二流量的加热温水被提供给贮热水箱（5）的顶部侧的通过沸腾模式，所述热泵式热水器（1）根据提供给冷凝器（22）的制冷剂温度而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。

Description

热泵式热水器
技术领域
本发明涉及具有贮热水箱和热泵单元的热泵式热水器。
背景技术
作为热泵式热水器，已知有利用循环沸腾方式加热温水的装置和利用通过沸腾方式加热温水的装置。在循环沸腾方式中，比较大流量的经加热的温水被提供给贮热水箱，而在通过沸腾方式中，比较小流量的经加热的温水被提供给贮热水箱的顶部侧。此外，作为在热泵单元中采用的制冷剂，采用R410A、R134a、R407C等在冷凝器中冷凝的制冷剂（下面，称为R410A等制冷剂）或CO2等在冷凝器中不冷凝的制冷剂（下面，称为CO2等制冷剂）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-228258号公报
发明内容
发明要解决的课题
在热泵式热水器中，被热泵单元加热的温水被提供给贮热水箱中，但在温水流量大的情况下，由于与温水流量小的情况相比热交换效率高，因此热泵的COP（CoefficientOfPerformance：性能系数）提高。另一方面，在温水流量大的情况下，有时由于贮热水箱内的温水被搅拌，因此入水温度变高，从而热泵的COP降低。在循环沸腾方式和通过沸腾方式中，由于被提供给贮热水箱中的温水流量不同，因此热泵的COP不同。
此外，当例如从贮热水箱提供给冷凝器的温水温度（入水温度）变高时，在循环沸腾方式和通过沸腾方式中的任一方式的情况下COP均降低。并且，在采用CO2等制冷剂的情况下，与入水温度无关地，通过沸腾方式下的COP高于循环沸腾方式下的COP。因此，针对CO2等制冷剂采用通过沸腾方式，由此与循环沸腾方式相比能够提高COP。
与此相对，在采用R410A等制冷剂的情况下，根据入水温度的大小循环沸腾方式下的COP和通过沸腾方式下的COP的大小发生调换。因此，若针对R410A等制冷剂采用了通过沸腾方式，则根据入水温度的大小，与循环沸腾方式相比，有时COP变低。因此，在针对R410A等制冷剂仅采用了通过沸腾方式的情况下，存在根据入水温度的大小，热泵的COP显著降低的问题。
因此，本发明的目的在于，提供一种在采用于冷凝器中冷凝的制冷剂的情况下能够提高热泵的COP（能量效率）的热泵式热水器。
用于解决课题的手段
第一发明的热泵式热水器的特征在于，其具备：热泵单元，其具有供在冷凝器中冷凝的制冷剂进行循环的制冷剂回路；以及贮热水箱，其存积在所述冷凝器中被加热的温水，提供给所述贮热水箱的温水流量随着所述制冷剂回路中的制冷剂温度的变化或连接所述冷凝器和所述贮热水箱的温水回路中的温水温度的变化而改变。
在该热泵式热水器中，提供给贮热水箱的温水流量随着制冷剂回路中的制冷剂温度的变化或温水回路中的温水温度的变化而改变。因此，通过考虑流量增加引起的效率提高和效率变差来改变温水流量，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
第二发明的热泵式热水器的特征在于，在第一发明的热泵式热水器中，根据所述制冷剂回路中的制冷剂的温度或连接所述冷凝器和所述贮热水箱的温水回路中的温水温度，变更提供给所述贮热水箱的温水流量。
在该热泵式热水器中，通过根据制冷剂回路中的制冷剂温度或温水回路中的温水温度变更提供给贮热水箱的温水流量，由此能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
第三发明的热泵式热水器的特征在于，在第一或第二发明的热泵式热水器中，根据沸腾运转时间变更提供给所述贮热水箱的温水流量。
在该热泵式热水器中，通过根据沸腾运转时间变更提供给贮热水箱的温水流量，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
第四发明的热泵式热水器的特征在于，在第一至第三发明中的任一发明的热泵式热水器中，所述热泵式热水器能够采用第一流量的加热温水被提供给所述贮热水箱的循环沸腾模式、和少于所述第一流量的第二流量的加热温水被提供给所述贮热水箱的顶部侧的通过沸腾模式，通过在所述循环沸腾模式和所述通过沸腾模式之间进行切换来改变提供给所述贮热水箱的温水流量。
在该热泵式热水器中，通过切换到循环沸腾模式和通过沸腾模式中的任一模式，而改变提供给贮热水箱的温水流量。因此，即使在循环沸腾模式下的COP和通过沸腾模式下的COP的大小根据制冷剂温度或温水温度的大小发生调换的情况下，通过在COP高的一方的模式下进行运转，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
第五发明的热泵式热水器的特征在于，在第四发明的热泵式热水器中，所述热泵式热水器还具备阀机构，所述阀机构用于在下述的第一状态和第二状态之间进行切换：该第一状态是借助于设置在所述贮热水箱的底部侧的第一回流口对所述贮热水箱提供加热温水的状态，该第二状态是借助于设置在所述贮热水箱的顶部侧的第二回流口对所述贮热水箱提供加热温水的状态，切换所述阀机构，使得在所述循环沸腾模式下成为所述第一状态，并且切换所述阀机构，使得在所述通过沸腾模式下成为所述第二状态。
在该热泵式热水器中，在循环沸腾模式下，从贮热水箱的底部侧提供比较大流量的加热温水，由此利用自然对流（由于温差而产生的对流）对贮热水箱内进行搅拌，在通过沸腾模式下，从贮热水箱的顶部侧提供比较小流量的加热温水，由此能够避免发生搅拌。
第六发明的热泵式热水器的特征在于，在第四或第五发明的热泵式热水器中，在从所述贮热水箱提供给所述冷凝器的温水的温度小于阈值的情况下，切换到所述循环沸腾模式，并且，在从所述贮热水箱提供给所述冷凝器的温水的温度在阈值以上的情况下，切换到所述通过沸腾模式。
在该热泵式热水器中，在提供给冷凝器的温水的温度低的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，在提供给冷凝器的温水的温度高的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，因此能够提高效率。
第七发明的热泵式热水器的特征在于，在第四或第五发明的热泵式热水器中，在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度小于阈值的情况下，切换到所述循环沸腾模式，并且，在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度在阈值以上的情况下，切换到所述通过沸腾模式。
在该热泵式热水器中，在冷凝器的中间部分的制冷剂温度低的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，在冷凝器的中间部分的制冷剂温度高的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，因此能够提高效率。
第八发明的热泵式热水器的特征在于，在第四或第五发明的热泵式热水器中，在所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度小于阈值的情况下，切换到所述通过沸腾模式，并且，在所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度在阈值以上的情况下，切换到所述循环沸腾模式。
在该热泵式热水器中，在冷凝器的出口附近的制冷剂温度低的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，在冷凝器的出口附近的制冷剂温度高的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，因此能够提高效率。
第九发明的热泵式热水器的特征在于，在第四或第五发明的热泵式热水器中，在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度与所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度之间的温度差小于阈值的情况下，切换到所述通过沸腾模式，并且，在所述温度差在阈值以上的情况下，切换到所述循环沸腾模式。
在该热泵式热水器中，在冷凝器的中间部分与出口附近的制冷剂温度之间的温差小的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，在上述温差大的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，因此能够提高效率。
第十发明的热泵式热水器的特征在于，在第六至第九发明中的任一发明的热泵式热水器中，根据所述制冷剂回路的蒸发器中的吸入空气温度来变更所述阈值。
在该热泵式热水器中，由于循环沸腾模式和通过沸腾模式的能量消耗效率均根据蒸发器的吸入空气温度发生变化，因此，通过根据吸入空气温度来变更用于切换模式的阈值，能够进一步提高能量消耗效率。
第十一发明的热泵式热水器的特征在于，在第四至第十发明中的任一发明的热泵式热水器中，所述通过沸腾模式下的所述第二流量按照如下变更：存积在所述贮热水箱中的温水的沸腾目标温度与提供给所述冷凝器的温水的温度之间的温度差越大，该流量越小。
在该热泵式热水器中，在通过沸腾模式下，沸腾目标温度与提供给冷凝器的温水的温度之间的温度差越大，提供给贮热水箱的温水的流量越小，由此能够使提供给贮热水箱的温水的温度接近沸腾目标温度。
如在以上的说明中所述的那样，根据本发明，能够获得以下效果。
发明效果
在第一发明中，提供给贮热水箱的温水流量随着制冷剂回路中的制冷剂温度的变化或温水回路中的温水温度的变化而改变。因此，通过考虑流量增加引起的效率提高和效率变差来改变温水流量，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
在第二发明中，通过根据制冷剂回路中的制冷剂温度或温水回路中的温水温度变更提供给贮热水箱的温水流量，由此能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
在第三发明中，根据沸腾运转时间改变提供给贮热水箱的温水流量，由此能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
在第四发明中，通过切换到循环沸腾模式和通过沸腾模式中的任一模式，而改变提供给贮热水箱的温水流量。因此，即使在循环沸腾模式下的COP和通过沸腾模式下的COP的大小根据制冷剂温度或温水温度的大小发生变化的情况下，通过在COP高的一方的模式下进行运转，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
在第五发明中，在循环沸腾模式下，从贮热水箱的底部侧提供比较大流量的加热温水，利用自然对流（由于温差而产生的对流）对贮热水箱内进行搅拌，在通过沸腾模式下，从贮热水箱的顶部侧提供比较小流量的加热温水，由此能够避免发生搅拌。
在第六发明中，在提供给冷凝器的温水的温度低的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，在提供给冷凝器的温水的温度高的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，因此能够提高效率。
在第七发明中，在冷凝器的中间部分的制冷剂温度低的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，在冷凝器的中间部分的制冷剂温度高的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，由此能够提高效率。
在第八发明中，在冷凝器的出口附近的制冷剂温度低的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，在冷凝器的出口附近的制冷剂温度高的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，由此能够提高效率。
在第九发明中，在冷凝器的中间部分与出口附近的制冷剂温度的温度差大的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的循环沸腾模式下运转，在上述温度差小的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的能量消耗效率高的通过沸腾模式下运转，由此能够提高效率。
在第十发明中，由于循环沸腾模式和通过沸腾模式的能量消耗效率均根据蒸发器的吸入空气温度发生变化，因此，通过根据吸入空气温度来变更用于切换模式的阈值，能够进一步提高能量消耗效率。
在第十一发明中，在通过沸腾模式下，沸腾目标温度与提供给冷凝器的温水的温度之间的温度差越大，越减少提供给贮热水箱的温水的流量，由此能够使提供给贮热水箱的温水的温度接近沸腾目标温度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的热泵式热水器的配管系统图。
图2是图1的热泵式热水器的控制框图。
图3是示出入水温度与COP之间的关系的曲线图。
图4是示出入水温度与COP之间的关系的曲线图，并且是用于比较外部空气温度不同的情况的曲线图。
图5是本发明的第二实施方式的热泵式热水器的控制框图。
图6是示出冷凝器的中间温度与COP之间的关系的曲线图。
图7是本发明的第三实施方式的热泵式热水器的控制框图。
图8是示出冷凝器的出口温度与COP之间的关系的曲线图。
图9是本发明的第四实施方式的热泵式热水器的控制框图。
图10是示出冷凝器的中间出口温差与COP之间的关系的图。
图11是本发明的第一实施方式的变形例的热泵式热水器的配管系统图。
具体实施方式
<第一实施方式>
下面，对本发明的第一实施方式的热泵式热水器1进行说明。
如图1所示，本实施方式的热泵式热水器1具备热泵单元2、贮热水箱5、循环泵6、三通阀（阀机构）7和控制部10（参照图2）。供热水终端A和供水源B与贮热水箱5连接。热泵式热水器1进行对贮入于贮热水箱5中的温水进行加热（烧煮）的沸腾运转、和向供热水终端A提供贮热水箱5中的温水的供热水运转。在供热水运转中，从贮热水箱5向供热水终端A提供温水，并且还进行从供水源B向贮热水箱5的供水。在沸腾运转中，从贮热水箱5取出温水，利用热泵单元2的冷凝器22对取出的温水进行加热后使其返回到贮热水箱5中。利用未图示的遥控器来设定存积在贮热水箱5内的温水的沸腾目标温度（例如65℃）。
热泵单元2具有供制冷剂进行循环的制冷剂回路3。在制冷剂回路3中顺序地设置有压缩机21、冷凝器22、膨胀阀23和蒸发器24。此外，在蒸发器24的附近配置有风扇25。作为在制冷剂回路3进行循环的制冷剂，可采用例如R410A制冷剂、R143a制冷剂、R32制冷剂等在冷凝器22进行冷凝（液化）的制冷剂。
在该制冷剂回路3中，通过起动压缩机21而使低压的气态制冷剂被吸入到压缩机21中并通过压缩机21压缩而成为高温高压的气态制冷剂。然后，高温高压的气态制冷剂在冷凝器22中与从贮热水箱5中送出的温水进行热交换，从而被冷却而凝结。冷凝后的制冷剂在膨胀阀23中被减压后，在蒸发器24中通过与空气的热交换而被加热并蒸发，再次成为低压的气态制冷剂而返回到压缩机21中。
在冷凝器22的制冷剂配管的中间部分附设有用于检测制冷剂温度的中间温度传感器31。在制冷剂回路3的冷凝器22的出口附近附设有用于检测通过冷凝器22后的制冷剂温度的出口温度传感器32。此外，热泵单元2具有外部空气温度传感器33。利用外部空气传感器33来检测被吸入到蒸发器24中的空气的温度。
贮热水箱5和热泵单元2的冷凝器22通过温水回路4而连接。在贮热水箱5的底部设置有第一回流口5a、排出口5b和供水口5c，在贮热水箱5的顶部设置有第二回流口5d和出热水口5e。
回水分支管4c与第一回流口5a连接，回水分支管4d与第二回流口5d连接。回水分支管4c、4d构成温水回路4的一部分。回水分支管4c、4d借助于三通阀7与返回配管4b连接。返回配管4b与冷凝器22连接。
三通阀7用于在将返回配管4b和回水分支管4c连接起来的第一状态和将返回配管4b和回水分支管4d连接起来的第二状态之间进行切换。在三通阀7为第一状态的情况下，被冷凝器22加热的温水经第一回流口5a而被提供给贮热水箱5，在三通阀7为第二状态的情况下，被冷凝器22加热的温水经第二回流口5d而被提供给贮热水箱5。在返回配管4b附设有用于检测通过冷凝器22后的温水温度的出热水温度传感器42。
到达冷凝器22的去程配管4a与排出口5b连接。去程配管4a构成温水回路4的一部分。在去程配管4a中介入设置有循环泵6，并且附设有用于检测流入到冷凝器22中的温水的温度（下面，称为入水温度）的入水温度传感器41。
循环泵6用于在沸腾运转时利用温水回路4使温水进行循环，并且调整被提供给贮热水箱5的温水的流量。通过使循环泵6驱动，由此贮热水箱5中的温水（包括凉水的情况）从排出口5b被引入到去程配管4a中，并且在冷凝器22中被加热后，经第一回流口5a或第二回流口5d返回到贮热水箱5。此外，通过增大循环泵6的转速，提供给贮热水箱5的温水的流量增大，在减小循环泵6的转速的情况下，其流量减小。
供水口5c与供水源B连接，出热水口5e与供热水终端A连接。在供热水运转时，高温的温水从贮热水箱5的出热水口5e流出，并且低温的水从贮热水箱5的供水口5c流入。
在贮热水箱5的外侧面安装有箱温度传感器43。箱温度传感器43用于检测贮热水箱5中的温水的温度。箱温度传感器43设置在贮热水箱5的上下方向上的大致中间部。在供热水运转时，高温的温水从贮热水箱5的出热水口5e流出，并且低温的水从贮热水箱5的供水口5c流入，因此贮热水箱5的温水成为顶部侧高温、底部侧低温。并且，随着热水供给的进行，底部侧的低温温水的区域向上方扩大。因此，能够根据箱温度传感器43检测出的温度，检测出在贮热水箱5中剩余有多少高温的温水（剩余热水量检测）。
作为沸腾运转的运转模式，本实施方式的热泵式热水器1具有循环沸腾模式和通过沸腾模式。根据本实施方式的热泵式热水器1，能够根据从贮热水箱5提供给冷凝器22中的温水的温度（入水温度）在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。
循环沸腾模式是如下的模式：使三通阀7为第一状态，将在冷凝器22中被加热的温水经第一回流口5a提供给贮热水箱5的底部侧。在本实施方式中，在循环沸腾模式时提供给贮热水箱5中的流量是比较大流量的固定值即第一流量。此外，通过向贮热水箱5的底部侧提供高温的温水，由此在贮热水箱5内产生由于温差而导致的对流，因而贮热水箱5内的温水被搅拌，因此贮热水箱5中的温水温度大致被均匀化。因此，通过继续进行循环沸腾模式运转，整个贮热水箱5中的温水的温度逐渐上升。
通过沸腾模式是如下的模式：使三通阀7为第二状态，将比第一流量小的流量的温水提供给贮热水箱5的顶部侧。在通过沸腾模式中，由于向贮热水箱5的顶部侧提供小流量的高温温水，因此在贮热水箱5内不产生由于温差而导致的对流。在本实施方式中，在通过沸腾模式时提供给贮热水箱5的流量是小于第一流量的第二流量，并且是根据沸腾目标温度而改变并使得在贮热水箱5内几乎不发生搅拌的流量。这样，在通过沸腾模式中，为了避免发生搅拌，向贮热水箱5的顶部侧提供高温温水，因此，通过继续进行通过沸腾模式运转，由此高温温水的区域从贮热水箱5的顶部侧朝向底部侧扩大。
下面，对用于切换循环沸腾模式和通过沸腾模式的入水温度的阈值进行说明。图3是示出入水温度与COP之间的关系的曲线图的一个示例。COP（CoefficientOfPerformance：性能系数）是表示每1kW消耗电力的加热能力的值，是表示能量消耗效率的指标。COP越大能量消耗效率越高。
在图3中，采用了R410A制冷剂，外部空气温度与Ta的条件对应。如图3所示，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中，均为入水温度越高COP越降低，但与循环沸腾模式相比，通过沸腾模式的降低较缓和。此外，循环沸腾模式的曲线与通过沸腾模式的曲线交叉，在入水温度低于阈值TA的情况下，与通过沸腾模式相比，循环沸腾模式的COP高，在入水温度高于阈值TA的情况下，与循环沸腾模式相比，通过沸腾模式的COP较高。
这样，在入水温度低于阈值TA的情况下，与通过沸腾模式相比，循环沸腾模式的COP较高，这是因为，由于入水温度低，因此在温水流量大的情况下热交换效率高的情况下引起的效率提高（由于流量增加引起的效率提高）的影响大于在温水流量大的情况下由于入水温度高而导致的效率变差（由于流量增加导致的效率变差）的影响。
另一方面，在入水温度高于阈值TA的情况下，与循环沸腾模式相比，通过沸腾模式的COP较高，这是因为，由于入水温度高，因此在温水流量大的情况下入水温度高而导致的效率变差（由于流量增加导致的效率变差）的影响大于在温水流量大的情况下热交换效率高引起的效率提高（由于流量增加引起的效率提高）的影响。
并且，在沸腾运转开始时，由于入水温度低于阈值TA，因此在循环沸腾模式下运转，然后，在通过进行沸腾运转而使入水温度变得高于阈值TA时，切换到通过沸腾模式的运转，由此能够在COP高的一方的模式下进行运转。
图4示出了当在图3的条件下外部空气温度从Ta降低到Ta’（其中，Ta’<Ta）的情况下入水温度和COP之间的关系如何变化。如图4所示，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中，均为外部空气温度越低COP越低。因此，循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP的大小交替的入水温度的阈值TA随着外部空气温度的降低而低至TA’。
在本实施方式的热泵式热水器1中，在外部空气温度为Ta的情况下，能够根据循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP的大小交替时的入水温度的阈值TA而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。在入水温度传感器41检测出的入水温度小于阈值TA的情况下，在循环沸腾模式下进行沸腾运转，在入水温度在阈值TA以上的情况下，在通过沸腾模式下进行沸腾运转。这样，通过根据入水温度而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换，由此与仅在循环沸腾模式下进行沸腾运转的情况和仅在通过沸腾模式下进行沸腾运转的情况相比能够提高COP。
此外，如图4所示，由于循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP的大小交替时的入水温度的阈值TA根据外部空气温度而变化，因此，在本实施方式的热泵式热水器1中，根据外部空气温度来变更用于切换模式的入水温度的阈值TA。具体而言，按照外部空气温度越低阈值TA越低的方式进行变更。
下面，对控制部10进行说明。如图2所示，控制部10具有阈值确定部11、模式切换部12、三通阀控制部13和循环泵控制部14。
阈值确定部11根据由外部空气温度传感器33检测出的外部空气温度来确定关于入水温度的阈值TA。阈值确定部11以与多个外部空气温度分别对应的方式存储有循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小交替的入水温度阈值TA。因此，阈值确定部11从所存储的多个阈值TA中选择并确定与外部空气温度对应的阈值TA。
模式切换部12在沸腾运转时根据由入水温度传感器41检测出的入水温度和由阈值确定部11确定的阈值TA，而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。在入水温度小于阈值TA的情况下，切换到循环沸腾模式，在入水温度在阈值TA以上的情况下，切换到通过沸腾模式。
三通阀控制部13根据由模式切换部12确定的模式，在沸腾运转时切换三通阀7。在循环沸腾模式的情况下，将三通阀7切换到第一状态，在通过沸腾模式的情况下，将三通阀7切换到第二状态。
循环泵控制部14根据由模式切换部12确定的模式，在沸腾运转时控制循环泵6的转速。在循环沸腾模式的情况下，控制循环泵6的转速，使得提供给贮热水箱5的温水的流量成为预先设定的第一流量。此外，在通过沸腾模式的情况下，根据入水温度与沸腾目标温度之间的温差来控制循环泵6的转速。入水温度与沸腾目标温度之间的温差越大，循环泵6的转速越小。在通过沸腾模式的情况下，循环泵控制部14在提供给贮热水箱5的温水的流量不超过如上述那样地小于第一流量且使得在贮热水箱5内几乎不发生搅拌的流量即第二流量的范围内控制循环泵6的转速。
在本实施方式的热泵式热水器1中，根据提供给冷凝器22的入水温度而切换到循环沸腾模式和通过沸腾模式中的任一模式。因此，即使在根据入水温度的大小循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小发生调换的情况下，通过在COP高的一方的模式下进行运转，由此能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
在本实施方式中，在提供给冷凝器22的入水温度低于阈值TA的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的COP高的循环沸腾模式下运转，在提供给冷凝器22的入水温度在阈值TA以上的情况下，在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的COP高的通过沸腾模式下运转，因此能够提高效率。
在本实施方式中，循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP均根据外部空气温度（蒸发器24中的吸入空气温度）发生变化，但通过根据外部空气温度改变用于切换模式的阈值TA，能够进一步提高COP。
在本实施方式中，在循环沸腾模式中，通过从贮热水箱5的底部侧提供比较大流量的加热温水，由此利用自然对流（由于温差引起的对流）搅拌贮热水箱5内的温水，但在通过沸腾模式中，通过从贮热水箱5的顶部侧提供比较小流量的加热温水，能够避免发生搅拌。
在本实施方式中，在通过沸腾模式中，入水温度与沸腾目标温度的温差越大则越减小提供给贮热水箱5的温水的流量，由此能够使提供给贮热水箱5的温水的温度接近沸腾目标温度。
<第二实施方式>
下面，对本发明的第二实施方式进行说明。
本实施方式的热泵式热水器101在根据冷凝器22的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度（下面，称为中间温度）在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换这点上与第一实施方式不同。除此以外的结构与第一实施方式相同。对于具有与第一实施方式相同的结构的部件，采用相同的标号并适当地省略其说明。
如图5所示，本实施方式的热泵式热水器101的控制部110具有阈值确定部111、模式切换部112、三通阀控制部13和循环泵控制部14。
图6是示出中间温度与COP之间的关系的曲线图的一个示例。如图6所示，循环沸腾模式的曲线与通过沸腾模式的曲线交叉，在中间温度低于阈值TB的情况下，与通过沸腾模式相比，循环沸腾模式的COP高，在中间温度在阈值TB以上的情况下，与循环沸腾模式相比，通过沸腾模式的COP高。
在本实施方式的热泵式热水器101中，能够根据循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP的大小交替的中间温度的阈值TB，在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。当由中间温度传感器31检测出的温度小于阈值TB的情况下，在循环沸腾模式下进行沸腾运转，当中间温度在阈值TB以上的情况下，在通过沸腾模式下进行沸腾运转。这样，通过根据中间温度在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换，从而与仅在循环沸腾模式下进行沸腾运转的情况和仅在通过沸腾模式下进行沸腾运转的情况相比能够提高COP。
阈值确定部111根据由外部空气温度传感器33检测出的外部空气温度来确定关于中间温度的阈值TB。阈值确定部111与第一实施方式同样地，以与多个外部空气温度分别对应的方式存储有循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小交替的中间温度的阈值TB。因此，阈值确定部111从所存储的多个阈值TB中选择并确定与外部空气温度对应的阈值TB。
模式切换部112在沸腾运转时根据由中间温度传感器31检测出的中间温度和由阈值确定部111确定的阈值TB而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。在中间温度小于阈值TB的情况下，切换到循环沸腾模式，在中间温度在阈值TB以上的情况下，切换到通过沸腾模式。
在本实施方式的热泵式热水器101中，根据冷凝器22的中间温度而切换到循环沸腾模式和通过沸腾模式中的任一模式。因此，即使在根据中间温度的大小循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小调换的情况下，通过在COP高的一方的模式下进行运转，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
<第三实施方式>
下面，对本发明的第三实施方式进行说明。
本实施方式的热泵式热水器201在根据冷凝器22的制冷剂配管的出口部分的制冷剂温度（下面，称为出口温度）在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换这点上与第一实施方式不同。除此以外的结构与第一实施方式相同。对于具有与第一实施方式相同的结构的部件，采用相同标号并适当地省略其说明。
如图7所示，本实施方式的热泵式热水器201的控制部210具有阈值确定部211、模式切换部212、三通阀控制部13和循环泵控制部14。
图8是示出出口温度与COP之间的关系的图的一个示例。如图8所示，循环沸腾模式的曲线与通过沸腾模式的曲线交叉，当出口温度低于阈值TC的情况下，与循环沸腾模式相比，通过沸腾模式的COP高，当出口温度在阈值TC以上的情况下，与通过沸腾模式相比，循环沸腾模式的COP高。
在本实施方式的热泵式热水器201中，能够根据循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP的大小交替的出口温度的阈值TC而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。当由出口温度传感器32检测出的温度小于阈值TC的情况下，在通过沸腾模式下进行沸腾运转，当出口温度在阈值TC以上的情况下，在循环沸腾模式下进行沸腾运转。这样，通过根据出口温度而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换，从而与仅在循环沸腾模式下进行沸腾运转的情况和仅在通过沸腾模式下进行沸腾运转的情况相比能够提高COP。
阈值确定部211根据由外部空气温度传感器33检测出的外部空气温度来确定关于出口温度的阈值TC。阈值确定部211与第一实施方式同样地以与多个外部空气温度分别对应的方式存储有循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小交替的出口温度的阈值TC。因此，阈值确定部211从所存储的多个阈值TC中选择并确定与外部空气温度对应的阈值TC。
模式切换部212在沸腾运转时根据由出口温度传感器32检测出的出口温度和由阈值确定部211确定的阈值TC而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。在出口温度小于阈值TC的情况下，切换到循环沸腾模式，在出口温度在阈值TC以上的情况下，切换到通过沸腾模式。
在本实施方式的热泵式热水器201中，根据提供给冷凝器22中的出口温度而切换到循环沸腾模式和通过沸腾模式中的任一模式。因此，即使在循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小根据出口温度的大小发生调换的情况下，通过在COP高的一方的模式下进行运转，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
<第四实施方式>
下面，对本发明的第四实施方式进行说明。
本实施方式的热泵式热水器301在根据冷凝器22的出口附近的制冷剂温度与冷凝器22的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度之差（下面，称为中间/出口温差）而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换这点上与第一实施方式不同。除此以外的结构与第一实施方式相同。对于具有与第一实施方式相同的结构的部件，采用相同标号并适当地省略其说明。
如图9所示，本实施方式的热泵式热水器301的控制部310具有阈值确定部311、模式切换部312、三通阀控制部13和循环泵控制部14。
图10是示出中间/出口温度与COP之间的关系的曲线图的一个示例。如图10所示，循环沸腾模式的曲线与通过沸腾模式的曲线交叉，当中间/出口温度低于阈值TD的情况下，与循环沸腾模式相比，通过沸腾模式的COP高，当中间/出口温度在阈值TD以上的情况下，与通过沸腾模式相比，循环沸腾模式的COP高。
在本实施方式的热泵式热水器301中，能够根据循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP的大小交替的中间/出口温度的阈值TD而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。当由中间温度传感器31检测出的中间温度与由出口温度传感器32检测出的出口温度之间的温差即中间出口温差小于阈值TD的情况下，在通过沸腾模式下进行沸腾运转，当中间出口温差在阈值TD以上的情况下，在循环沸腾模式下进行沸腾运转。这样，通过根据中间出口温差在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换，由此与仅在循环沸腾模式下进行沸腾运转的情况和仅在通过沸腾模式下进行沸腾运转的情况相比能够提高COP。
阈值确定部311根据由外部空气温度传感器33检测出的外部空气温度来确定关于中间出口温差的阈值TD。阈值确定部311与第一实施方式同样地以与多个外部空气温度分别对应的方式存储有循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小交替的中间出口温差的阈值TD。因此，阈值确定部311从所存储的多个阈值TD中选择并确定与外部空气温度对应的阈值TD。
模式切换部312在沸腾运转时根据中间出口温差和由阈值确定部311确定的阈值TD在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。当中间出口温差小于阈值TD的情况下，切换到通过沸腾模式，当中间出口温差在阈值TD以上的情况下，切换到循环沸腾模式。
在本实施方式的热泵式热水器301中，根据提供给冷凝器22的中间温度与出口温度的温差而切换到循环沸腾模式和通过沸腾模式中的任一模式。因此，即使在循环沸腾模式的COP和通过沸腾模式的COP的大小根据中间出口温差的大小发生调换的情况下，通过在COP高的一方的模式下进行运转，能够提高热泵式热水器的能量消耗效率。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但应考虑到本发明的具体的结构并不限于上述实施方式。本发明的范围不仅是通过上述实施方式的说明示出，还通过权利要求书来示出，并且包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。
在上述实施方式中，能够根据入水温度、中间温度、出口温度、中间出口温差中的任一项而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换，但不限于这些，也可以根据沸腾运转时间而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。由于该沸腾运转时间与入水温度、中间温度、出口温度、中间出口温差的变化对应，因此与上述实施方式同样地能够进行循环沸腾模式与通过沸腾模式之间的切换。
在上述实施方式中，通过控制循环泵6的转速，控制提供给贮热水箱5的温水的流量，但也可以通过在去程配管4a或返回配管4b设置流量调整阀并控制该流量调整阀，而控制提供给贮热水箱5的温水的流量。
此外，在上述实施方式中，根据外部空气温度来改变阈值，但也可以与外部空气温度无关地采用固定的阈值来进行模式的切换。也可以采用例如外部空气温度为平均值的情况下的循环沸腾模式和通过沸腾模式的COP的大小交替的阈值。
在上述实施方式的循环沸腾模式中，向贮热水箱5的底部侧提供温水，但也可以向贮热水箱5的顶部侧提供温水。在该变更方式的情况下，如图11所示，由于在循环沸腾模式和通过沸腾模式中的任一模式下均向贮热水箱5的顶部侧提供温水，因此无需控制三通阀7。因此，也可以不设置三通阀7和回水分支管4c。此外，在该变更方式的贮热水箱5内以与第二回流口5d对置的方式配置有防搅拌部件。因此，能够防止通过从第二回流口5d提供的温水来搅拌贮热水箱5内的温水。
在上述实施方式的循环沸腾模式下，被提供给贮热水箱5的底部侧的温水的流量（第一流量）始终为相同的值，但也可以根据沸腾目标温度或入水温度而改变。
在上述实施方式中，采用了R410A制冷剂，但也可以采用例如R134A、R407C等其它的在冷凝器中不冷凝的制冷剂。
在上述实施方式中，能够根据入水温度、中间温度、出口温度、中间出口温差中的任一项在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换，但不限于这些，也可以根据制冷剂回路中的其它部分的制冷剂温度或将冷凝器和贮热水箱连接起来的温水回路中的其它部分的温水温度而在循环沸腾模式和通过沸腾模式之间进行切换。
产业上的可利用性
利用本发明，能够提高能量效率。
标号说明
1、101、201、301：热泵式热水器；
2：热泵单元；
3：制冷剂回路；
4：温水回路；
5：贮热水箱；
5a：第一回流口；
5d：第二回流口；
6：循环泵；
7：三通阀（阀机构）；
22：冷凝器；
24：蒸发器。

Claims (15)

1.一种热泵式热水器，其特征在于，
所述热泵式热水器具备：
热泵单元，其具有供在冷凝器中冷凝的制冷剂进行循环的制冷剂回路；以及
贮热水箱，其存积在所述冷凝器中被加热的温水，
提供给所述贮热水箱的温水流量随着所述制冷剂回路中的制冷剂的温度变化或连接所述冷凝器和所述贮热水箱的温水回路中的温水温度的变化而改变，
所述热泵式热水器能够采用第一流量的加热温水被提供给所述贮热水箱的循环沸腾模式、和少于所述第一流量的第二流量的加热温水被提供给所述贮热水箱的顶部侧的通过沸腾模式，
通过在所述循环沸腾模式和所述通过沸腾模式之间进行切换来改变提供给所述贮热水箱的温水流量。
2.根据权利要求1所述的热泵式热水器，其特征在于，
根据所述制冷剂回路中的制冷剂的温度或连接所述冷凝器和所述贮热水箱的温水回路中的温水温度，变更提供给所述贮热水箱的温水流量。
3.根据权利要求1所述的热泵式热水器，其特征在于，
所述热泵式热水器还具备阀机构，所述阀机构用于在下述的第一状态和第二状态之间进行切换：该第一状态是借助于设置在所述贮热水箱的底部侧的第一回流口对所述贮热水箱提供加热温水的状态，该第二状态是借助于设置在所述贮热水箱的顶部侧的第二回流口对所述贮热水箱提供加热温水的状态，
切换所述阀机构，使得在所述循环沸腾模式下成为所述第一状态，并且切换所述阀机构，使得在所述通过沸腾模式下成为所述第二状态。
4.根据权利要求1所述的热泵式热水器，其特征在于，
在从所述贮热水箱提供给所述冷凝器的温水的温度小于阈值的情况下，切换到所述循环沸腾模式，并且，在从所述贮热水箱提供给所述冷凝器的温水的温度在阈值以上的情况下，切换到所述通过沸腾模式。
5.根据权利要求3所述的热泵式热水器，其特征在于，
在从所述贮热水箱提供给所述冷凝器的温水的温度小于阈值的情况下，切换到所述循环沸腾模式，并且，在从所述贮热水箱提供给所述冷凝器的温水的温度在阈值以上的情况下，切换到所述通过沸腾模式。
6.根据权利要求1所述的热泵式热水器，其特征在于，
在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度小于阈值的情况下，切换到所述循环沸腾模式，并且，在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度在阈值以上的情况下，切换到所述通过沸腾模式。
7.根据权利要求3所述的热泵式热水器，其特征在于，
在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度小于阈值的情况下，切换到所述循环沸腾模式，并且，在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度在阈值以上的情况下，切换到所述通过沸腾模式。
8.根据权利要求1所述的热泵式热水器，其特征在于，
在所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度小于阈值的情况下，切换到所述通过沸腾模式，并且，在所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度在阈值以上的情况下，切换到所述循环沸腾模式。
9.根据权利要求3所述的热泵式热水器，其特征在于，
在所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度小于阈值的情况下，切换到所述通过沸腾模式，并且，在所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度在阈值以上的情况下，切换到所述循环沸腾模式。
10.根据权利要求1所述的热泵式热水器，其特征在于，
在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度与所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度之间的温度差小于阈值的情况下，切换到所述通过沸腾模式，并且，在所述温度差在阈值以上的情况下，切换到所述循环沸腾模式。
11.根据权利要求3所述的热泵式热水器，其特征在于，
在所述冷凝器的制冷剂配管的中间部分的制冷剂温度与所述冷凝器的制冷剂配管的出口附近的制冷剂温度之间的温度差小于阈值的情况下，切换到所述通过沸腾模式，并且，在所述温度差在阈值以上的情况下，切换到所述循环沸腾模式。
12.根据权利要求4至11中的任一项所述的热泵式热水器，其特征在于，
根据所述制冷剂回路的蒸发器中的吸入空气温度来变更所述阈值。
13.根据权利要求1所述的热泵式热水器，其特征在于，
所述通过沸腾模式下的所述第二流量按如下变更：存积在所述贮热水箱中的温水的沸腾目标温度与提供给所述冷凝器的温水的温度之间的温度差越大，该流量越小。
14.根据权利要求3至11中的任一项所述的热泵式热水器，其特征在于，
所述通过沸腾模式下的所述第二流量按如下变更：存积在所述贮热水箱中的温水的沸腾目标温度与提供给所述冷凝器的温水的温度之间的温度差越大，该流量越小。
15.根据权利要求12所述的热泵式热水器，其特征在于，
所述通过沸腾模式下的所述第二流量按如下变更：存积在所述贮热水箱中的温水的沸腾目标温度与提供给所述冷凝器的温水的温度之间的温度差越大，该流量越小。
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