CN105008817A - 供热水装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种不用在储热水箱安装温度检测器等便能避免热水用尽的危险性，并能利用现有的储热水箱的低成本的供热水装置。使用温控器(21)对注入热泵装置(2A)的水温进行检测，而所述热泵装置(2A)对从储热水箱(1)注入的水进行加热并使加热后的水返回至储热水箱(1)，当达到规定水温以上时，停止热泵装置(2A)的运转，在从所述热泵装置(2A)的运转停止起经过了规定时间(例如6小时)之后，使热泵装置(2A)工作(接通)。藉此，通过恰当地设定热泵装置(2A)的运转间隔，不用在储热水箱(1)安装温度检测器等，便能避免热水用尽的危险性。

Description

供热水装置
技术领域
本发明涉及一种利用热泵的供热水装置，详细而言，涉及一种控制热泵的运转间隔以避免热水用尽(日文：湯切り)的危险性的供热水装置。
背景技术
近年来，从节省能源的观点出发，扩大了利用热泵的供热水装置的使用。这种供热水装置构成为包括储热水箱、供水管、热泵单元、供热水管等(例如参照专利文献1)，其中，上述供水管将低温的水供给到上述储热水箱的下部，上述热泵单元具有热泵装置，该热泵装置通过配管与储热水箱连接，并对来自箱下部的水进行加热而制成高温的水(热水)，并将该热水返回至箱上部，上述供热水管将积存于储热水箱内的热水供给至外部。在上述供热水装置中，当使用储热水箱内的热水时，根据使用量对箱下部供给低温的水，储热水箱内处于划分为高温水层(热水的层)、低温水层(冷水的层)以及两层边界的混合层(热水与冷水混合后的温水状态的层)的状态，随着热水的使用增加低温水的量，以使混合层向箱上部移动。因此，当将兼用作剩余热水检测的温度检测器配置于储热水箱的恰当位置，且温度检测器检测到比规定的热水温度低的温度时，判断为热水的剩余量较少，使热泵单元工作，以对储热水箱下部的水加热并使加热后的水返回至储热水箱上部，从而不会产生没有热水的状态(热水用尽)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008－116131号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，如现有技术那样利用温度检测器等检测储热水箱的剩余热水量，并根据该检测状态对热泵单元的工作进行控制的控制方式中，在想要利用现有的箱构筑这种供热水装置的情况下，需要在箱侧安装将温度检测器等。作为不用在箱侧安装温度检测器的热泵单元的工作控制方式，可考虑例如使用计时器在预先设定的工作开始时刻使热泵单元工作的计时器方式。但是，在这种控制方式中，当热水的使用量变多时，可能会在热泵单元的工作开始时刻以前产生热水用尽的情况。
本发明着眼于上述问题而作，其目的在于提供一种即便不在储热水箱安装温度检测器等，也能避免热水用尽的危险性的供热水装置。
解决技术问题所采用的技术方案
因此，本发明的供热水装置的特征是，包括：储热水箱，该储热水箱对供给至外部的高温的水进行积存；热泵装置，该热泵装置对从上述储热水箱注入的水进行加热并使加热后的水返回至上述储热水箱；温度检测元件，该温度检测元件对注入上述热泵装置的水温进行检测；以及控制元件，当上述温度检测元件的检测水温达到规定水温以上时，上述控制元件控制为使上述热泵装置停止，在从上述热泵装置的停止起经过了规定时间之后，上述控制元件控制为使上述热泵装置工作。
发明效果
根据本发明的供热水装置，当储热水箱内的水温达到规定水温以上时，在从停止热泵装置起经过了规定时间之后控制为使该热泵装置工作，从而始终在储热水箱因高温水(热水)处于满箱的状态下使热泵装置停止，因此，通过以在储热水箱内的高温水(热水)用完之前使热泵装置工作的方式恰当地设定从停止起的规定时间(运转间隔)，即便不对储热水箱内的剩余热水量进行检测，也能避免热水用尽的危险性。因而，能实现不用在储热水箱安装温度检测器等便能避免热水用尽的危险性，不用新设置储热水箱而利用了现有的储热水箱的供热水装置，从而能提供低成本的供热水装置。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的示意结构图。
图2是上述第一实施方式的热泵单元的结构图。
图3是表示上述第一实施方式的运转间隔控制的例子的时序图。
图4是本发明第二实施方式的热泵单元的结构图。
图5示出了上述第二实施方式的通过时间间隔学习进行的运转间隔控制例，其是将运转间隔改变得较短的情况下的时序图。
图6示出了上述第二实施方式的通过时间间隔学习进行的运转间隔控制例，其是将运转间隔改变得较长的情况下的时序图。
图7示出了本发明第三实施方式的通过时间带学习进行的运转间隔控制例，其是将运转间隔改变得较短的情况下的时序图。
图8示出了本发明第三实施方式的通过时间带学习进行的运转间隔控制例，其是将运转间隔改变得较短的情况下的时序图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的供热水装置的第一实施方式的示意结构图，其示出了能对多个用户供热水的集体住宅用的例子。
在图1中，本实施方式的供热水装置包括储热水箱1、热泵单元2、电加热器3以及加热器控制部4。
上述储热水箱1积存在热泵单元2的热泵装置2A(图2所示)中加热后的高温的水(例如65℃的热水)，供水管5和连接配管6连接到储热水箱1的底部附近的大致相同高度位置处，其中，上述供水管5朝储热水箱1下部供给低温的水(自来水等)，上述连接配管6将储热水箱1下部的低温水向热泵装置2A的注水部注入。另外，储热水箱1的连接配管7和供热水管8连接到储热水箱1的顶部附近的大致相同高度位置处，其中，上述连接配管7将加热后的高温水(热水)从热泵装置2A的出水部返回至储热水箱1上部，上述供热水管8将储热水箱1内的高温水供给至各个家庭。
在上述供热水管8中设置有返回配管8a和分岔配管8b，其中，上述返回配管8a用于使该供热水管8内的水返回至储热水箱1的上部，上述分岔配管8b将供热水管8内的高温水供给至各家庭。在上述返回配管8a中，夹装有使储热水箱1内的高温水经由供热水管8及返回配管8a循环的循环泵9。另外，在上述分岔配管8b中分别夹装有供热水阀10。另外，在图1中，符号11是供给热泵单元2、加热器控制部4的驱动电源的电源线。
如图2所示，上述热泵单元2包括：热泵装置2A，该热泵装置2A对从储热水箱1经由连接配管6注入的低温水进行加热，并将高温水(热水)经由连接配管7返回至储热水箱1上部；以及作为控制元件的控制装置2B，该控制装置2B对上述热泵装置2A的驱动进行控制。上述热泵装置2A采用以下结构，在制冷剂(例如CO2等)的循环路径中夹装有压缩机、冷凝器(热交换器)、膨胀阀、蒸发器(热交换器)，在蒸发器中吸入空气的热量，在冷凝器中对从储热水箱1下部经由连接配管6注入的低温水进行加热，并将高温水经由连接配管7返回至储热水箱1上部。当注入热泵装置2A的水的水温达到规定水温以上时，控制装置2B控制为使热泵装置2A停止，在从热泵装置2A停止开始经过规定时间之后，控制装置2B控制为使热泵装置2A工作，控制装置2B包括作为温度检测元件的温控器21、操作部22、断开计时器23以及控制部24。
上述温控器21对从储热水箱1下部经由连接配管6注入热泵装置2A的水的水温进行检测，例如当检测到检测水温达到预先设定的规定水温(例如50℃)以上时，由接通变为断开。另外，在本实施方式中，示出了将温控器21作为热泵单元2的一部分装入热泵单元2内的结构，但也可以是将温控器21与热泵单元2分体配置于外部以对连接配管6内的水温进行检测的结构。
上述操作部22设定从由控制部24进行的热泵装置2A的运转停止到运转开始(工作)为止的上述规定时间(运转间隔)等。
断开计时器23对从热泵装置2A停止运转后到开始运转为止的时间进行计时。
当温控器21的检测水温达到规定水温以上时，控制部24控制热泵装置2A以使其停止，当断开计时器23的计时达到操作部22中设定的规定时间时，控制部24控制热泵装置2A以使其工作。
上述电加热器3用作在热泵装置2A的加热能力不足时的辅助热源，上述电加热器3配置于与储热水箱1下部连接的供水管5附近，并利用加热器控制部4，与热泵装置2A独立地驱动控制电加热器3。另外，若将电加热器3配置于储热水箱1下部，则能在驱动电加热器3时在储热水箱1内生成较多的高温水。
接着，对本实施方式的供热水装置的动作进行说明。
当电源开关(未图示)接通而使电源经由电源线11供给至热泵单元2时，利用控制装置2B使热泵装置2A进行工作。通过热泵装置2A的工作，对从储热水箱1下部经由连接配管6注入热泵装置2A的低温水进行加热，并使高温水经由连接配管7返回至储热水箱1上部。此外，当从连接配管6注入热泵装置2A的水的温度达到规定水温以上时，温控器21从接通变为断开。当控制部24判断出温控器21从接通变为断开时，储热水箱1内因高温水而处于满箱状态而判断为沸腾完成，从而控制为使热泵装置2A停止。与此同时，使断开计时器23工作，并开始从停止热泵装置2A起的经过时间的计时。
通过操作部22以不会发生热水用尽的方式恰当地预先设定从热泵装置2A的运转停止起到工作开始为止的规定时间(例如6小时)，控制部24将上述规定时间和断开计时器23的计时进行比较，以判断断开计时器23的计时是否达到规定时间。此外，当断开计时器23的计时达到规定时间后，控制部24控制热泵装置2A以使其工作，从而开始利用热泵装置2A向储热水箱1供给高温水。因而，如图3所示，热泵装置2A以在操作部22中预先设定的运转间隔(图3中为6小时)反复工作。
根据本实施方式的供热水装置，在热泵装置2A停止开始(即从储热水箱1因高温水而处于满箱的状态开始)经过预先设定的规定时间之后，使热泵装置2A进行工作，因此，只要以在储热水箱1内的高温水用完之前使热泵装置2A工作的方式恰当地设定运转间隔，即便不在储热水箱1设置温度检测器来监视剩余热水量，也能避免热水用尽的危险性。因此，不用在现有的储热水箱新安装温度检测器等，便能避免热水用尽的危险性，从而能以较短的施工期间提供不用新设置储热水箱而利用现有的储热水箱的低成本的供热水装置。
另外，能利用操作部22在1小时～23小时的范围中任意改变从热泵装置2A停止起到工作为止的运转间隔，因此，当例如冬季这样的热水的使用量增加时，将运转间隔设定得较短以避免热水用尽的危险性，当夏季这样的热水的使用量减少时，通过在不产生热水用尽的范围中将运转间隔设定得较长，以减少热泵装置2A的运转次数，从而能在避免热水用尽的危险性的同时降低电力消耗。
另外，利用循环泵9使储热水箱1内的高温水经由供热水管8和返回配管8返回至储热水箱1来使高温水循环，因此，高温的水始终在供热水管8内流动，当将供热水阀10开阀时，能立即供给高温水。
接着，对本发明第二实施方式的供热水装置的进行说明。
第二实施方式的供热水装置采用以下结构：根据从热泵装置2A工作起到停止为止的热泵装置运转时间，对从热泵装置2A停止起到工作为止的规定时间(运转间隔)进行可变控制。
如图4所示，本实施方式的供热水装置在热泵单元2的控制装置2B中追加接通计时器25和存储部26这点上与第一实施方式有所不同。其它结构与第一实施方式相同。
上述接通计时器25对从热泵装置2A的运转开始起到运转停止为止的时间进行计时。上述存储部26对接通计时器25所计时的热泵装置2A的运转时间进行存储。此外，控制部24基于存储在存储部26中的热泵装置运转时间的历史数据，对从热泵装置2A的停止起到工作为止的规定时间(运转间隔)进行可变控制。
在本实施方式的供热水装置中，控制部24在断开计时器23的计时达到操作部22中设定的规定时间来控制为使热泵装置2A工作的同时，使接通计时器25工作，以开始热泵装置2A的运转时间的计时。然后，当根据热泵装置2A的加热动作，使温控器21的检测水温达到规定水温以上而使温控器21从接通变为断开时，判断为储热水箱1内因高温水而处于满箱，从而控制为使热泵装置2A停止，同时使断开计时器23工作以开始从热泵装置2A停止起的经过时间的计时。另外，控制部24使热泵装置2A停止时的接通计时器25的计时时间(热泵装置运转时间)存储在存储部26中。此外，基于存储在存储部26中的热泵装置运转时间的历史数据，自动设定热泵装置2A的运转间隔。如上所述，在本实施方式的供热水装置中，基于所存储的热泵装置运转时间的历史数据，学习并自动调节不会产生热水用尽的运转间隔。
参照图5及图6的各时序图，对由本实施方式的供热水装置进行的运转间隔的自动调节的例子进行说明。
图5及图6的例子是基于存储在存储部26中的前次(最新)的热泵装置运转时间，自动调节从热泵装置2A停止起到本次的热泵装置2A的运转开始为止的运转间隔的例子。
图5是当存储在存储部26中的前次(最新)的热泵装置运转时间比通常的运转时间(例如3小时)长的情况下，判断为热水的使用量较多而将热泵装置2A的运转间隔改变为通过操作部22设定的运转间隔(例如6小时)短(例如4小时)的例子。在这种情况下，存在如图5(A)这样的仅将从前次的热泵装置2A的运转停止起到本次的热泵装置2A的运转开始为止的运转间隔从6小时缩短为4小时的情况和如图5(B)这样的不仅是本次，还将之后的热泵装置2A的运转间隔缩短为4小时的情况，能在两者中任意地选择。
图6是当存储在存储部26中的前次(最新)的热泵装置运转时间比通常的运转时间(例如3小时)短的情况下，判断为热水的使用量较少而将热泵装置2A的运转间隔改变为通过操作部22设定的运转间隔(例如6小时)长的例子。在这种情况下，存在如图6(A)这样的仅将从前次的热泵装置2A的运转停止起到本次的热泵装置2A的运转开始为止的运转间隔增加的情况和如图6(B)这样的不仅是本次，还将之后的热泵装置2A的运转间隔增加的情况，能在两者中任意地选择。
另外，比通常的运转时间长或短的判断只要例如以小时单位进行即可。另外，运转间隔的调节只要根据运转时间的长度，使例如运转时间比通常长(或短)1小时，就将运转时间调节成短(或长)1小时即可。但是，也可以与运转时间的长度无关地预先设定运转间隔的调节时间。
本实施方式的供热水装置的运转间隔的自动调节控制并不限于如图5及图6这样仅以前次的运转时间历史进行调节的情况，也可基于到前次为止的多个运转时间历史来进行自动调节控制。例如，在热泵装置运转时间比通常的运转时间长(或短)的状态连续出现设定次数以上的情况下，也可以判断为热水的使用频率较高(或较低)，而将到本次的热泵装置运转为止的间隔改变成比通常的运转间隔短(或长)。另外，也可从规定次数的运转时间历史的趋势(例如平均运转时间等)判断为热水的使用频率较高(或较低)，来缩短(或增加)运转间隔。在这种情况下，例如确定运转次数、运转日数并将其作为热泵装置运转时间的历史信息存储在存储部26中。只要按照每个热泵装置运转时间的计时逐次更新存储在存储部26中的热泵装置运转时间的历史信息即可。
根据上述供热水装置，基于过去的热泵装置运转时间历史，学习并自动调节不会产生热水用尽这样的运转间隔，因此，不仅能避免热水用尽的危险性，而且能降低电力消耗。
接着，对本发明第三实施方式的供热水装置进行说明。
第三实施方式的供热水装置根据按每个预先设定的时间带的热泵装置运转时间历史，对热泵装置2A的运转间隔进行可变控制。另外，本实施方式的供热水装置的结构与第二实施方式相同，仅在运转间隔的可变控制方式上有所不同。
在本实施方式的供热水装置中，例如将1天(24小时)划分为0～6点(深夜)、6点～12点(清晨)、12点～18点(白天)、18点～24点(夜晚)这四个时间带。通过操作部22设定时间带，使按每个时间带的热泵装置运转时间历史存储在存储部26中。控制部24基于存储在存储部26中的每个时间带的热泵装置运转时间的历史，按每个时间带对热泵装置2A的运转间隔进行可变控制。
参照图7及图8的各时序图，对由本实施方式的供热水装置进行的运转间隔的自动调节的例子进行说明。
图7及图8是基于上一天的各时间带的运转时间历史，自动调节第二天的时间带的运转间隔的例子，图7是自动调节为较短的运转间隔的例子，图8是自动调节为较长的运转间隔的例子。
在图7中，当存储在存储部26中的上一天的6点～12点(清晨)的时间带的运转时间(图7中为从9点起的热泵装置运转时间)比通常的运转时间(例如3小时)长(例如为5小时)的情况下，判断为该时间带的热水的使用量较多，将第二天的6点～12点(清晨)的时间带的热泵装置运转开始前的运转间隔改变为比通常(例如6小时)短的运转间隔(例如为4小时)。
在图8中，当存储在存储部26中的上一天的6点～12点(清晨)的时间带的运转时间(图8中为从9点起的热泵装置运转时间)比通常的运转时间(例如3小时)短(例如为1小时)的情况下，判断为该时间带的热水的使用量较少，将第二天的6点～12点(清晨)的时间带的热泵装置运转开始前的运转间隔改变为比通常(例如6小时)长的运转间隔(例如为8小时)。
另外，在图7及图8中，示出了同时使用了基于上述第二实施方式的图5(A)及图6(A)中说明的前次的热泵装置运转时间的运转间隔学习控制的例子。
如图1中虚线所示，本发明的供热水装置也可构成为能连接从电力公司等外部发送来的电力供给信息的信号线30，将上述信号线30与热泵单元2的控制装置2B连接，并同时使用基于上述电力供给信息的热泵装置2A的工作及停止控制。另外，此处，上述电力供给信息例如是指将电费在电力需求较多时设定得比通常高、在电力需求较少时设定得比通常便宜，或是以在电力需求较多时停止电力供给、在电力需求较少时开始电力供给为条件来使电费便宜的合同这样的上述电费的改变、电力供给的停止/开始的时间点等控制信息。
作为同时使用基于电力供给信息的热泵装置2A的工作及停止控制的例子，例如，在经过从停止热泵装置2A的运转起到下次的热泵装置运转开始为止的规定时间之前，从电力供给信息的信号线30输入了表示比通常更便宜的电费或是电力供给开始的信息的情况下，不管上述规定时间的经过状况如何，均根据电力供给信息的输入使热泵装置2A工作，并以比通常更便宜的电费使热泵装置2A工作。藉此，能降低电费。另外，例如，在热泵装置2A的运转中，当在从电力供给信息的信号线30输入表示比通常更高的电费或是电力供给停止的信息而停止热泵装置2A的运转的情况下，判断为储热水箱1内的高温水的量较少，为了避免热水用尽的危险性，将到下次的热泵装置2A的运转开始为止的规定时间改变为比通常的设定时间短。另外，同时使用了基于电力供给信息的热泵装置2A的工作及停止控制的情况的控制模式并不局限于上述例子。
符号说明
1    储热水箱
2    热泵单元
2A   热泵装置
2B   控制装置
21   温控器
22   操作部
23   断开计时器
24   控制部
25   接通计时器
26   存储部
30   信号线

Claims (7)

1.一种供热水装置，其特征在于，包括：
储热水箱，该储热水箱对供给至外部的高温的水进行积存；
热泵装置，该热泵装置对从所述储热水箱注入的水进行加热并使加热后的水返回至所述储热水箱；
温度检测元件，该温度检测元件对注入所述热泵装置的水温进行检测；以及
控制元件，当所述温度检测元件的检测水温达到规定水温以上时，所述控制元件控制为使所述热泵装置停止，在从所述热泵装置的停止起经过了规定时间之后，所述控制元件控制为使所述热泵装置工作。
2.如权利要求1所述的供热水装置，其特征在于，
所述控制元件是能改变所述规定时间的结构。
3.如权利要求2所述的供热水装置，其特征在于，
所述控制元件基于从所述热泵装置工作起到停止为止的热泵装置运转时间，来改变所述规定时间。
4.如权利要求3所述的供热水装置，其特征在于，
所述控制元件对所述热泵装置运转时间进行存储，并根据所存储的热泵装置运转时间的历史，来改变所述规定时间。
5.如权利要求3或4所述的供热水装置，其特征在于，
所述控制元件对预先设定的每个时间带的热泵装置运转时间进行存储，并根据所存储的每个所述时间带的热泵装置运转时间的历史，来按每个时间带改变所述规定时间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的供热水装置，其特征在于，
所述控制元件是能基于来自外部的电力供给信息控制为使所述热泵装置工作及停止的结构。
7.如权利要求1至6中任一项所述的供热水装置，其特征在于，
包括返回配管，该返回配管将供热水管内的水返回至所述储热水箱，其中，所述供热水管将所述储热水箱内的高温的水供给至外部。
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