热泵供应热水式地板加热系统 本申请是申请号为 200610008344.2、 申请日为 2006 年 2 月 17 日、 发明名称为 “热 泵供应热水式地板加热系统” 的发明专利申请的分案申请。技术领域
本发明涉及热泵供应热水式地板加热系统， 尤其是提供一种能扩大压缩机能力的 变化范围， 能以高的运转效率相应地实现从需要大容量的供应热水运转到以小容量完成的 地板加热运转的热泵供应热水式地板加热系统。 背景技术 近年来， 伴随着热泵供应热水机的普及， 提出了具有地板加热功能的技术方案。
作为这样的热泵供应热水机， 有例如在专利文献 1- 日本特开 2003-247753 号公报 中所公开的机器。这种机器预先在电费便宜的夜间进行热泵运转， 使热水沸腾而贮存在热 水贮存罐中， 根据需要使用热水贮存罐中贮存的热水， 从龙头中放出热水使用， 或者使热水 循环对地板进行加热。
通常， 与热水贮存温度为 60-90℃相反， 从龙头放出热水使用的温度约为 40℃， 而 对地板进行加热时的循环热水温度约为 55-60℃， 在从龙头放出热水或对地板加热的任何 一种情况下， 使用温度都比贮存热水温度低， 在从龙头放出热水使用时需补充供水， 在对地 板加热时， 需将贮存热水混入到对地板加热后返回的热水中进行温度调整。
对于具有上述现有的地板加热功能的热泵供应热水机来说， 需要 400L-600L 那样大容量的热水贮存罐， 在热水贮存罐贮满热水的情况下， 由于仅仅热水量就达到 400kg-600kg， 因而需分开单独设置热泵单元和热水贮存罐单元， 设置面积及安装工作量大 以及需要以现场作业方式在热泵单元和热水贮存罐单元之间进行水管的连接等， 在设置施 工方面存在种种问题。
另外， 由于气候及来客等原因， 在一天中的热水使用量大的情况下， 有可能出现热 水贮存罐贮存的热水使用完了， 而不能供给洗澡热水等尴尬情况。
尤其是在冬季， 由于从龙头供应的热水量， 供洗澡热水补充加热的热水使用量以 及地板加热用热水的使用量等各种热水使用量都增多， 因而热水贮存罐中的热水量容易出 现不足， 需要加大热水贮存罐的容量， 致使除冬季外其容量超过需要量。
再有， 由于具有地板加热功能， 所需要的热水供应量因家庭构成等不同而有很大 差异， 作为使用热泵热水供应机的地板加热功能较多的家庭， 贮存罐贮存的热水量呈现不 足， 而作为使用其它供暖设备而不怎么使用热泵热水供应机的地板加热功能的家庭来说， 则热水贮存罐又大到超过需要。
另外， 在冬季进行热水贮存运转时， 由于要将 10℃左右的水加热到 60℃ -90℃， 虽 然需要有提高温度 50℃ -80℃的加热能力， 但在地板加热运转时， 由于只要使一旦加热了 的水循环， 则仅对循环中已冷却的部分进行加热即可， 例如， 在对地板加热的情况下， 由于 输送 55℃ -60℃的热水对地板加热， 而返回热水的温度达到 45℃ -50℃左右， 因而加热能力
只要较小的 10℃左右就足够了。 因此， 在冬季进行供应热水运转时， 需要使压缩机以高转数 ( 例如 7000 转 / 分 ) 运转， 而在地板加热运转时， 需要使压缩机以低转数 ( 例如 1000 转 / 分 ) 运转。而且， 虽然压缩机设计成以其最大能力可以满足供应热水时的要求， 但由于在环 境温度高时的地板加热运转时为低速运转， 因而， 成为涡轮压缩机构产生因脱离、 失调等不 正常情况引起的能力极度降低或噪音等不正常情况的主要原因， 且有可能使可靠性降低。
即， 由于在供应热水运转时所需要的加热能力和对地板加热时所需要的加热能力 之差很大， 通过现有的压缩机转速控制不能满足其要求， 在地板加热运转的低速运转时， 有 可能产生压缩机构部的脱离或失调、 噪音等问题。
另一方面， 从节能的观点来看， 热泵运转在供水温度一定时， 由于加热放出热水温 度越高其运转效率越低， 因而， 相对于使用温度在热水贮存温度高的条件下， 从龙头供应热 水、 对地板加热都是在运转效率低的条件下进行热泵运转。
再有， 由于在热水贮存罐中贮存有大量的高温热水， 因而， 因散热造成的能量损失 也是个大问题。 发明内容 本发明的目的在于， 对于兼有对地板加热功能的热泵热水供应机提高在对地板加 热时的可靠性。
本发明作为解决上述现有技术的具有地板加热功能的热水贮存式热泵供应热水 机的问题的手段提供的热泵供应热水式地板加热系统， 它不在夜间预先进行热泵运转， 而 是在使用热水时进行热泵运转， 在将加热了的水直接对使用终端供应热水的直接供应热水 式热泵供应热水机上增加地板加热功能的同时， 作为压缩机的控制方法通过分别有效地使 用转数控制和容量控制， 从而解决了现有技术存在的问题。
本发明第一方案的热泵供应热水式地板加热系统， 具有 ： 由压缩机、 制冷剂开关 阀、 供应热水用换热器、 地板加热用换热器、 减压装置、 蒸发器构成的热泵制冷剂回路构成 的热源回路， 加热所供应的水并供应热水的供应热水回路， 加热循环的载热体并供热的地 板加热回路 ； 其特征在于 ： 具有在对上述供应热水回路供热时， 对上述压缩机进行转数控 制； 在对上述地板加热回路供热时， 对上述压缩机进行容量控制的运转控制装置， 由于不需 要大容量的热水贮存罐， 故在可以实现产品的小型轻量化， 可以大幅度地改善设置施工条 件的同时， 可以消除热水中断并减小从热水贮存罐散发的热。 另外， 由于可以使热泵运转时 经加热后放出的热水温度分别与各种使用的热水温度一致， 因而， 可以相应提高使用热水 温度低于现有技术的热水贮存温度部分的运转效率。
进而， 由于压缩机的控制分别采用高负荷时的转数控制和低负荷时的容量控制， 因而， 可以扩大压缩机的加热能力的可变化范围， 并消除因低负荷运转时的压缩机构部的 脱离、 失调导致的性能降低及噪声等现有技术的问题， 且可以有效地满足从需要大容量的 冬季的供应热水运转到小容量即可的地板加热运转的要求。 另外， 采用本发明， 可提高直接 供应热水式的热泵供应热水式地板加热系统的可靠性， 并且可实现小型轻量化。
本发明第二方案的热泵供应热水式地板加热系统， 在第一方案的基础上， 上述热 泵制冷剂回路在上述压缩机的制冷剂压缩中间部分和上述蒸发器与上述压缩机之间具有 容量控制阀， 上述容量控制阀在上述压缩机进行转数控制时预先关闭， 且在进行容量控制
时打开， 所以， 在现有的压缩机结构中， 利用在制冷剂压缩的中间部分设置中间排出口， 并 连接具有开关功能的容量控制阀的简单的机构， 就可以实现压缩机的容量控制， 从而实现 以小容量就可提高地板加热运转时的运转效率。另外， 由于通过容量控制便减轻了压缩机 的制冷剂压缩负荷， 因而可以消除低速运转导致的涡轮机构的脱离、 失调、 噪声等问题。另 外， 采用这种结构， 无需开发内置有新的容量控制机构的新型压缩机， 从而可以实现压缩机 开发费用的节约和可靠性的提高。
本发明第三方案的热泵供应热水式地板加热系统， 在第一方案的基础上， 上述热 源回路由多个热泵制冷剂回路构成， 在供应热水运转时， 多个热泵制冷剂回路运转， 在地板 加热运转时， 单独的热泵制冷剂回路运转。因此， 供应热水能力的范围进一步扩大， 且从需 要大容量的冬季供应热水运转到以小容量就能满足的地板加热运转都能进行最佳运转。
另外， 通过在需要大容量的供应热水时使用多个热泵制冷剂回路， 并在以小容量 即可的地板加热时使用单独的热泵制冷剂回路， 可以进行与用途一致的最佳运转， 从而可 以获得顺利地控制、 节能等效果。
本发明第四方案的热泵供应热水式地板加热系统， 在第三方案的基础上， 上述热 源回路由具有容量控制功能的热泵制冷剂回路和没有容量控制功能的热泵制冷剂回路两 个热泵制冷剂回路构成 ； 在供应热水运转时， 两个热泵制冷剂回路都运转 ； 在地板加热运 转时， 只有具有容量控制的热泵制冷剂回路运转 ； 在洗澡水补充加热时， 只有没有容量控制 的热泵制冷剂回路运转。 由于进行容量控制的压缩机只用一个即可， 因而减少了一次投资， 且在两个热泵制冷剂回路有效地用于满足供应热水负荷并且使用方便性良好的同时， 由于 将两个热泵制冷剂回路分别使用于地板加热运转和洗澡水补充加热运转， 因而， 可实现运 转时间的平衡并提高寿命可靠性。
本发明第五方案的热泵供应热水式地板加热系统， 在第一方案的基础上， 上述运 转控制装置在同时进行供应热水用和地板加热用或洗澡水补充加热用时， 优先进行供应热 水运转的转数控制。例如， 在地板加热过程中， 在用厨房龙头供应热水进行餐具的清洗时， 由于厨房供应热水优先， 因而， 不会影响对餐具的清洗， 在餐具清洗的几分钟时间里， 虽然 也有降低了地板加热能力的情况， 但因循环的载热体在地板加热前后的温度差本来就只有 10℃左右， 因而影响很小。 再有， 在洗澡水补充加热时在厨房龙头供应热水进行餐具的清洗 的情况下， 虽然存在洗澡水补充加热推迟的情况， 但防止了清洗餐具时变为冷水的情况， 且 可减小影响。另外， 在供应洗澡热水中， 利用厨房龙头供应热水进行餐具的清洗时， 由于厨 房供应热水优先， 虽然也有洗澡水加热时间要延长 5 分钟左右的情况， 但可以说影响很小。
这样， 当由于供应热水和地板加热或洗澡水补充加热同时使用而出现加热能力不 足的情况下， 通过采用厨房供应热水最优先， 可以将对其它的影响降低到最小限度， 从而可 以提高使用的方便性。
本发明第六方案的热泵供应热水式地板加热系统， 在第一方案的基础上， 上述供 应热水回路具有从热水贮存罐对使用终端供应热水的贮存罐供应热水回路， 和将由供应热 水用换热器加热的热水直接对使用终端供应热水的直接供应热水回路。 在热水贮存罐中总 是预先贮存了热水， 在供应热水时， 利用贮存罐供应热水以弥补热泵运转刚开始后的加热 能力的不足， 当热泵运转的加热能力达到供应热水的适当温度 ( 约 40℃ ) 时， 通过停止贮存 罐供应热水而切换成只直接供应热水， 则可以用小容量的热水贮存储实现缩短供应热水时的温度上升时间。
另外， 通过将热泵运转稳定后的热水温度设定在比贮存罐贮存的热水温度 ( 约 65℃ ) 低的终端使用温度 ( 约 40℃ )， 可以提高加热运转的效率。
根据本发明， 可以提高地板加热运转时的可靠性。 附图说明 图 1 是表示本发明的第一实施例的热泵供应热水式地板加热系统的热泵制冷剂 回路、 供应热水回路、 地板加热回路、 运转控制装置及零部件的大致结构的一个实施例的示 意图。
图 2 是表示本发明的热泵供应热水式地板加热系统的安装及管道连接时的确认 过程的一个实施例的流程图。
图 3 是表示本发明的热泵供应热水式地板加热系统的对厨房供应热水时的过程 的一个实施例的流程图。
图 4 是表示在本发明的热泵供应热水式地板加热系统中， 转数控制及容量控制时 的压缩机的转速与加热能力的关系的一个实施例的运转特性图。
图 5 是表示本发明的热泵供应热水式地板加热系统的通过洗澡水自动运转而使 洗澡热水注满浴缸时的过程的一个实施例的流程图。
图 6 是表示本发明的热泵供应热水式地板加热系统的洗澡水自动运转的洗澡热 水保温时的过程的一个实施例的流程图。
图 7 是表示本发明的第二实施例的热泵供应热水式地板加热系统的热泵制冷剂 回路、 供应热水回路、 地板加热回路、 运转控制装置及零部件的大致结构的一个实施例的示 意图。
具体实施方式
实施例 1
下面， 根据图 1- 图 6 说明本发明的第一实施例。
图 1 中， 热泵供应热水式地板加热系统的结构具有 ： 由地板加热侧制冷剂回路 41 及洗澡水侧制冷剂回路 42 这两个系统的热泵制冷剂回路构成的热源回路 40， 供应热水回 路 45， 作为地板加热回路 50 的构成部件的地板加热用换热器 8 及运转控制装置 55。
上述热源回路 40、 供应热水回路 45 及地板加热用换热器 8 成为一体地容纳于同一 个箱体中， 运转控制装置 55 由另外单独设置的厨房遥控器 56 及洗澡水遥控器 57 构成。
此外， 作为上述地板加热回路 50 的构成部件的地板加热装置 31、 32 就如地板加热 用配电盘那样， 与热泵供应热水式地板加热系统分开单独设置， 利用地板加热用供应热水 五金件 29 及地板加热用热水返回五金件 30 与热泵供应热水式地板加热系统连接以使用。
热源回路 40 是作为供应热水、 对地板加热及对洗澡水补充加热时的加热源发挥 作用的设备， 采用地板加热侧制冷剂回路 41 及洗澡水侧制冷剂回路 42 这种双循环热泵方 式。地板加热侧制冷剂回路 41 由通过水管依次连接有压缩机 1a、 制冷剂开关阀 2a、 配置于 供应热水用换热器 3 上的制冷剂侧传热管 3a、 减压装置 4a、 蒸发器 5a 的回路， 和通过水管 依次连接有压缩机 1a、 制冷剂开关阀 2b、 配置于地板加热用换热器 8 上的地板加热用制冷剂管 8a、 减压装置 4c、 蒸发器 5a 的回路构成 ； 洗澡水侧制冷剂回路 42 由通过水管依次连接 有压缩机 1b、 制冷剂开关阀 2c、 配置于供应热水用换热器 3 上的制冷剂侧传热管 3b、 减压装 置 4b， 蒸发器 5b 的回路， 和通过水管依次连接有压缩机 1b、 制冷剂开关阀 2d、 配置于洗澡水 用换热器 7 上的洗澡水用制冷剂管 7a、 减压装置 4b、 蒸发器 5b 的回路构成。制冷剂封装在 这些回路中， 回路间的制冷剂流道的切换通过使制冷剂开关阀 2a、 2b、 2c、 2d 开关来进行。
压缩机 1a、 1b 是能适用于直接供应热水式热泵供应热水机那样大容量的压缩机， 并且是可以根据供应热水量改变转数的转数控制式压缩机。即， 压缩机 1a、 1b 通过 PWM 控 制， 电压控制 ( 例如 PAM 控制 ) 及它们的组合， 进行从低速 ( 例如 1000 转 / 分 ) 到高速 ( 例 如 7000 转 / 分 ) 的转数控制。
另外， 在地板加热侧制冷剂回路 41 的压缩机 1a 的制冷剂压缩中间部分和蒸发器 5a 与压缩机 1a 之间设置容量控制阀 6， 通过在供应热水时预先关闭容量控制阀 6， 在地板加 热运转时打开该阀而使压缩机 1a 的中间制冷剂返回， 就可以对制冷剂循环量进行调整， 进 行减轻制冷剂压缩负荷的容量控制运转。
即， 在厨房供应热水和供应洗澡热水的情况下， 地板加热侧制冷剂回路 41、 洗澡水 侧制冷剂回路 42 都进行转数控制运转。在地板加热的情况下， 地板加热侧制冷剂回路 41 进行容量控制运转， 而洗澡水侧制冷剂回路 42 预先停止。另外， 在洗澡水补充加热的情况 下， 使地板加热侧制冷剂回路 41 预先停止， 对洗澡水侧制冷剂回路 42 进行控制， 使其进行 转数控制运转。 此外， 供应热水时的转数控制， 在需要大能力的冬季设定在高速 7000 转 / 分附近， 在不需要大能力的夏季设定在中速 3000 转 / 分附近。
另一方面， 为了以转数控制来满足需要热量少的地板加热运转， 有时需要使用一 个循环， 并且以 1000 转 / 分左右的低速进行运转， 则有可能产生压缩机构部的脱离、 失调、 噪音等。 因此， 本发明在需要进行低速运转的地板加热时， 则只对地板加热侧制冷剂回路 41 进行容量控制运转。
供应热水用换热器 3 的构成为具有制冷剂侧传热管 3a、 3b 及供水侧传热管 3c、 3d， 并在制冷剂侧传热管 3a、 3b 与供水侧传热管 3c、 3d 之间进行热交换。
减压装置 4a、 4b、 4c 通常使用毛细管或温度式膨胀阀、 电动膨胀阀等， 对经供应热 水用换热器 3、 洗澡水用换热器 7、 地板加热用换热器 8 送过来的中温高压制冷剂进行减压 后， 作为易蒸发的低压制冷剂送到蒸发器 5a、 5b。 另外， 在热泵供应热水机的情况下， 减压装 置 4a、 4b、 4c 宜采用电动膨胀阀。这是因为， 它能与加热能力相应地改变制冷剂流道的节流 量， 起到调节热泵回路内的制冷剂循环量的作用， 或者将上述节流量全开， 使中温制冷剂大 量送到蒸发器 5a、 5b， 起到融霜的除霜装置的作用。
另外， 蒸发器 5a、 5b 由进行空气与制冷剂的热交换的空气制冷剂换热器构成。
下面， 对供应热水运转、 地板加热运转、 洗澡水补充加热运转时的热泵运转进行说 明。
供应热水运转时， 地板加热侧制冷剂回路 41 及洗澡水侧制冷剂回路 42 都运转， 被 压缩机 1a、 1b 压缩的高温高压的制冷剂通过制冷剂开关阀 2a 及制冷剂开关阀 2c 流到制冷 剂侧传热管 3a、 3b， 加热流经供水侧传热管 3c、 3d 所供应的水， 通过减压装置 4a、 4b、 蒸发器 5a、 5b， 变成低压低温的制冷剂返回到压缩机 1a、 1b。 通过反复进行这种制冷剂循环， 可以对
所供应的水连续加热后供应热水。
此外， 在上述供应热水运转中， 压缩机 1a、 1b 进行与供水温度及供应热水温度等 供应热水负荷相应的转数控制运转。
在地板加热运转时， 只进行地板加热侧制冷剂回路 41 运转， 被压缩机 1a 压缩的高 温高压的制冷剂通过制冷剂开关阀 2b 而流入地板加热用制冷剂管 8a 中， 对流经地板加热 用水管 8b 的载热体加热， 通过减压装置 4c、 蒸发器 5a， 变成低压低温的制冷剂返回到压缩 机 1a。通过反复进行这种制冷剂循环， 可以连续地加热地板加热用载热体以实现取暖。
此外， 在上述地板加热运转时， 通过使制冷剂的一部分从压缩机 1a 的制冷剂压缩 中间部分返回到蒸发器 5a 和压缩机 1a 之间而进行容量控制， 则可以减小热泵制冷剂回路 的制冷剂循环量， 可以减轻压缩机 1a 的负荷， 即使其以低转数 ( 约 1000 转 / 分 ) 运转， 也 能得到稳定的运转。
另外， 在洗澡水补充加热时， 只进行洗澡水侧制冷剂回路 42 的运转， 被压缩机 1b 压缩的高温高压的制冷剂通过制冷剂开关阀 2d 流入洗澡水用制冷剂管 7a， 加热流经洗澡 水用水管 7b 的浴缸用水， 通过减压装置 4b、 蒸发器 5b 后变成低压低温的制冷剂返回到压 缩机 1b。通过反复进行这种制冷剂循环， 可以连续地加热浴缸用水而实现洗澡水的补充加 热。 此外， 在上述洗澡水补充加热运转中， 压缩机 1b 进行与浴缸用水温度及环境温度 等的供应热水负荷相应的转数控制运转。
下面， 说明具有用于进行厨房供应热水、 洗澡水供应热水、 洗澡水补充加热的水循 环回路的供应热水回路 45 的结构。
厨房热水供应回路由通过水管依次连接的供水五金件 10、 减压阀 11、 供水水量传 感器 12、 供水用单向阀 13、 供水侧传热管 3c、 3d、 供应热水混合阀 16、 热水凉水混合阀 17、 流 量调节阀 18、 厨房放出热水五金件 19 构成。
此外， 供水五金件 10 与自来水管等供水源连接， 厨房放出热水五金件 19 与厨房龙 头 20 等连接。
洗澡热水供应回路由通过水管依次连接的供水五金件 10、 减压阀 11、 供水水量传 感器 12、 供水用单向阀 13、 供水侧传热管 3c、 3d、 供应热水混合阀 16、 热水凉水混合阀 17、 流 量调节阀 18、 洗澡热水注入阀 21、 液压开关 22、 洗澡水循环泵 23、 水位传感器 24、 热水出入 五金件 25 构成。
洗澡水补充加热回路由通过水管依次连接的热水出入五金件 25、 水位传感器 24、 洗澡水循环泵 23、 液压开关 22、 洗澡水用换热器 7 的洗澡水用水管 7b、 洗澡热水放出五金件 28 构成。此外， 热水出入五金件 25 的结构是， 通过洗澡水循环控制阀 26 与浴缸 27 连接， 在 供应洗澡热水时， 从水位传感器 24 侧向浴缸 27 侧供应热水， 在洗澡水补充加热时， 从浴缸 27 侧向水位传感器 24 侧进行水循环。
另外， 在洗澡水补充加热时， 洗澡水循环泵 23 运转， 在利用上述洗澡水补充加热 回路进行浴缸水的水循环的同时， 通过洗澡水侧制冷剂回路 42 的转数控制进行热泵运转， 由洗澡水用换热器 7 加热浴缸 27 的剩余热水并使其返回浴缸 27 以进行洗澡水的补充加 热。
另外， 地板加热运转是这样进行的 ： 通过对压缩机 1a 进行容量控制运转， 在进行
地板加热用制冷剂回路 41 的容量控制运转的同时， 通过地板加热用循环泵 9 的运转， 使在 地板加热用换热器 8 内被加热的载热体在由地板加热用水管 8b、 地板加热用供应热水五金 件 29、 地板加热用供应热水管 31a、 32a、 地板加热用回水五金件 30、 地板加热用循环泵 9、 地 板加热用水管 8b 构成的地板加热回路中循环， 载热体在地板加热用水管 8b 中吸热， 而在地 板加热用供应热水管 31a、 32a 中散热以进行地板加热运转。
并且， 运转控制装置 55 通过厨房遥控器 56 及洗澡水遥控器 57 的操作设定来进行 热源回路 40 的运转或停止的控制及压缩机 1a、 1b 的转数控制或容量控制的同时， 通过控制 制冷剂开关阀 2a 2d 的开关、 减压装置 4a、 4b、 4c 的制冷剂节流量的调整、 地板加热用循环 泵 9、 贮存罐循环泵 15 及洗澡水循环泵 23 的运转或停止的控制以及控制供应热水混合阀 16、 热水凉水混合阀 17、 流量调节阀 18、 洗澡热水注入阀 21 来进行供应热水运转、 注满洗澡 热水运转、 洗澡水补充加热运转及地板加热运转等。
另外， 运转控制装置 55 还进行如下控制， 即： 控制压缩机 1a、 1b 的转数， 在运转开 始之后马上以预定的高转速运转以便缩短加热升温时间， 在热负荷比较轻的洗澡水补充加 热运转时， 则以与加热温度相应的低转速运转。
再有， 在热泵供应热水机中， 还设有检测供水温度的供水热敏电阻、 检测供应热水 用换热器 3 的热水出口温度的换热器热敏电阻、 检测供应热水温度的供应热水热敏电阻、 检测浴缸水的温度的洗澡水热敏电阻、 以及检测压缩机 1a、 1b 的排出压力的压力传感器 ( 以上均未图示 )、 检测浴缸 27 内的水位的水位传感器 24 ； 各检测信号都被输入到运转控 制装置 55 中。运转控制装置 55 根据这些信号对各种设备进行控制。
另外， 在运转控制装置 55 中， 还设定了因使用终端同时使用导致加热能力不足的 情况下的优先顺序， 即在同时进行供应热水用和地板加热用或洗澡水补充加热用的使用 时， 优先供应热水 ； 在同时进行厨房供应热水用和供应洗澡热水使用的情况下， 厨房供应热 水优先。
另外， 减压阀 11 用于将例如从供水源的自来水管供给的压力在 200-600kPa 范围 内波动的高水压控制到压力约为 170kPa 左右的使用上适当的一定水压 ； 供水用单向阀 13 用于使水只在一个方向上流动以防止逆流。
下面， 参照图 1 的热源回路 40 及供应热水回路 45 并根据图 2- 图 6 的流程图等对 本发明的热泵供应热水机的运转过程进行说明。
图 2 是表示安装时所需要的操作的流程图的一个实施例。
热泵供应热水机从制造场所运输并安装到使用者所希望的设置场所， 在将供水五 金件 10 连接到自来水管等供水源上， 将厨房出热水五金件 19 连接到厨房龙头 20 上， 将热 水进出五金件 25 及洗澡热水放出五金件 28 连接到洗澡水循环控制阀 26 上 ( 步骤 60) 之 后， 为了排气打开厨房龙头 20( 步骤 61)， 打开供水源的旋塞 ( 步骤 62) 时， 便开始从供水源 向机内供水， 水经减压阀 11 减压并调节到一定压力后， 流入到供应热水用换热器 3 及各水 管内 ( 步骤 63)。当通过水从厨房龙头 20 的溢出确认了机内水回路已处于注满水的状态 ( 步骤 64) 之后， 关闭厨房龙头 20， 结束向机内供水 ( 步骤 65)。
随后， 在安装热泵供应热水机时将各设备设定为如下的初始状态。 即， 供应热水混 合阀 16 及热水凉水混合阀 17 处于三向打开状态， 流量调节阀 18 处于全开状态， 洗澡热水 注入阀 21 处于全关状态。接着， 接通电源开关 ( 步骤 66)， 进行浴缸水注满运转 ( 步骤 67)。浴缸水注满运 转是将洗澡热水流入阀 21 打开， 对浴缸 27 注入水， 直到水溢出为止， 判断浴缸 27 已注满水 ( 步骤 68) ； 利用水位传感器 24 和供水水量传感器 12 检测浴缸 27 内的水位和水量， 运转控 制装置 55 自动计算浴缸 27 的总容量及水量和水位高度的关系 ( 步骤 69)， 进行浴缸 27 的 适当水量和由补充水量决定的水位变化量的设定 ( 步骤 70)， 并运用到设定以后的洗澡水 自动运转的洗澡热水注满或洗澡热水未注满时的热水量控制等。因此， 上述的洗澡热水注 满运转只需要在热泵供应热水机设定时进行一次。
其次， 图 3 是表示打开厨房龙头 20 供应热水用时的工作过程的流程图的一个实施 例。
当打开厨房龙头 20 开始使用热水时 ( 步骤 71)， 供水水量传感器 12 检测流量并进 行开始供应热水的判断 ( 步骤 72)， 只要流量超过一定值则判断为开始供应热水， 运转控制 装置 55 便启动压缩机 1a、 1b， 开始热泵运转 ( 步骤 73)， 通过由供水五金件 10、 减压阀 11、 供水水量传感器 12、 供水用单向阀 13、 供水侧传热管 3c、 3d、 供应热水混合阀 16、 热水凉水 混合阀 17、 流量调节阀 18、 厨房出热水五金件 19、 厨房龙头 20 构成的供应热水回路开始供 应热水 ( 步骤 74)。 在此， 运转控制装置 55 以转速控制运转压缩机 1a、 1b， 使被压缩的高温高压制冷 剂循环的同时， 通过打开热源回路 40 的制冷剂开关阀 2a 及 2c， 关闭制冷剂开关阀 2b 及 2d， 虽然在供应热水用换热器 3 中使制冷剂循环， 但在洗澡水用换热器 7 和地板加热用换热器 8 中却不进行制冷剂循环。另外， 打开减压装置 4a、 4b 并进行调节， 而减压装置 4c 却关闭。
即， 将被压缩机 1a、 1b 压缩了的高温高压制冷剂送入到供应热水用换热器 3 的制 冷剂侧传热管 3a、 3b 中， 加热流经供水侧传热管 3c、 3d 所供应的水并流向热水凉水混合阀 16 侧， 但是， 由于在运转刚开始之后， 送入到供应热水用换热器 3 中的制冷剂没有充分地 达到高温高压而温度较低， 并且整个供应热水用换热器 3 较冷， 因而， 加热水的加热能力不 足。 随着经过一定时间后制冷剂达到高温高压， 与之相应， 由经压缩的制冷剂散发的热量增 加， 对水的加热能力也逐渐增加， 但从该运转开始直到供应热水温度达到适当的温度 ( 约 40℃ ) 的运转升温期间， 预先贮存在热水贮存罐中的高于适当温度的热水流出， 利用供应 热水混合阀 17 与从供水侧传热管 3c、 3d 流出来的热水混合成为高于适当温度的高温水， 进 而， 利用热水凉水混合阀 17 与从供水水量传感器 12 侧流过来的凉水适量混合达到适于使 用的温度后， 通过流量调节阀 18、 厨房出热水五金件 19 向厨房龙头 20 供应热水。
在上述供应热水运转中， 图 1 的地板加热侧制冷剂回路 41 及洗澡水侧制冷剂回路 42 都运转， 压缩机 1a、 1b 通过运转控制装置 55 进行如图 4(a) 所示的转速控制 ； 在从水源 的自来水管道等供给的水温较高的夏季， 由于以小的加热量即可， 可以进行如 B 点所示的 低转速运转 ； 但在供水温度低的冬季， 由于需要大的加热量， 因而可以进行如 C 点所示的高 转速运转。
在现有的热水贮存式热泵供应热水机中， 预先以 2000-3000 转 / 分的转速使压缩 机运转并贮存高温热水。在地板加热用的情况下， 使贮存在热水贮存罐中的热水循环来进 行地板加热， 而压缩机不运转。
但是， 在本实施例的即时式热泵热水供应机中， 以与供应热水使用负荷相应的压 缩机转数进行运转， 如瞬间热水沸腾器那样供应热水。 如热水贮存式热泵供应热水机那样，
在地板加热时使用热水贮存罐贮存的热水进行地板加热时， 由于其效率极低， 因而， 在地板 加热时也如瞬间式一样使压缩机运转以提高效率。因此， 如地板加热时那样的轻负荷 ( 如 上所述例如， 温度差小于 10℃ ) 的情况下， 需要以低转速运转， 以进行容量控制作为其对 策。
此外， 图 4(b) 是表示压缩机以转数控制和容量控制运转情况下的压缩机转数与 加热能力的关系图。 在地板加热运转时， 如先前说明的那样， 由于地板加热用载热体的出入 温度差只有 10℃左右， 因而， 在本发明中， 如 A 点所示， 进行可以以低速稳定运转的容量控 制运转。
即， 在图 1 中， 只进行地板加热侧制冷剂回路 41 的运转， 在压缩机 1a 运转的同时， 打开容量控制阀 6， 使制冷剂从压缩机 1a 的中间压力部分返回到蒸发器 5a 和压缩机 1a 之 间， 以减小制冷剂循环量， 从而在调节加热能力的同时， 减小了压缩机的负荷， 可使压缩机 继续进行稳定的运转。
再返回图 3， 在上述供应热水运转开始 ( 步骤 74) 后， 利用供水水量传感器 12、 供 水热敏电阻、 供热水热敏电阻等的检测数据， 运转控制装置 55 进行供应热水温度和流量的 调节 ( 步骤 75)， 继续进行适当温度、 适当流量的供应热水运转。此外， 对供应热水温度及 流量的判断不断地进行 ( 步骤 76)， 只要在规定范围内都继续进行供应热水直到关闭龙头 20( 步骤 77)。 当厨房龙头 20 关闭、 使用热水结束时 ( 步骤 78)， 运转控制装置 55 便停止压缩机 1a、 1b( 步骤 79)， 运转结束 ( 步骤 80)。
图 5 是表示洗澡水自动运转的注满热水的工作过程的流程的一个实施例。
预先按压洗澡水自动按钮使其接通 “ON” ( 步骤 91)， 当设定的时刻到来时， 开始注 满洗澡热水运转 ( 步骤 92)， 打开洗澡热水注入阀 21， 进行洗澡热水的供应 ( 步骤 93)。
这种洗澡热水的供应 ( 步骤 93) 与图 3 中说明的供应热水用同样地进行热泵运 转， 通过上述洗澡热水供应回路对浴缸 27 供应热水， 以代替向厨房龙头 20 供应热水。
另外， 在洗澡热水供应运转中， 用洗澡水热敏电阻检测供应的洗澡热水温度并判 断供应热水温度 ( 步骤 94)， 若在规定范围外就进行温度调节 ( 步骤 94a)， 若在规定范围内 则继续洗澡热水的供应 ( 步骤 95)。
再有， 用水位传感器 24 检测浴缸内的水位， 判断洗澡热水的注入量 ( 步骤 96)。 在该洗澡热水注入量的判断中 ( 步骤 96)， 若其量在规定外， 则继续供应洗澡热水 ( 步骤 95)， 若其量达到规定范围内， 则停止供应洗澡热水 ( 步骤 97)， 通过停止压缩机 1a、 1b( 步骤 98)， 注入洗澡热水的运转结束 ( 步骤 99)。
图 6 是表示洗澡水自动运转的洗澡水补充加热的流程的一个实施例。
预先按压洗澡水自动按钮使其接通 “ON” ( 步骤 100)， 当设定的时刻来到时， 开始 上述图 5 已说明的洗澡热水注入运转 ( 步骤 101)， 其后当结束洗澡热水注入运转时 ( 步骤 102)， 开始洗澡水保温运转 ( 步骤 103)。
开始洗澡水保温运转 ( 步骤 103) 后， 由洗澡水热敏电阻检测热水温度， 在判断浴 缸内的热水温度 ( 步骤 104) 时， 若温度在规定值内则继续洗澡水保温， 在温度低于规定值 的情况下， 则进行洗澡水补充加热运转 ( 步骤 105)。 另外， 每隔一定时间 ( 例如 10 分钟 ) 由 水位传感器 24 检测浴缸内的热水量， 在进行洗澡热水注入量判断 ( 步骤 106) 时， 若其量在
规定值内则继续保温， 若在低于规定值的情况下， 则进行补足洗澡热水的运转 ( 步骤 107)。
进而， 在经过所设定的洗澡水自动运转的时间后， 则结束洗澡水保温运转 ( 步骤 108)， 洗澡水自动运转便结束 ( 步骤 109)。
上述实施例虽然说明的是具有热水贮存罐的适用于直接供应热水式的热泵方式 的情况， 但是， 即使在没有热水贮存罐的直接供应热水式的热泵方式中也可以适用并具有 同样的效果。
实施例 2
下面， 根据图 7 说明本发明的第二实施例。
图 7 中， 与图 1 不同的零部件有以下三个 ： 作为洗澡水用换热器 37 的加热侧的加 热用水管 37a， 开关流向上述加热用水管 37a 的加热用水的加热用水开关阀 35 及检测供应 热水用换热器 3 的流量的换热用流量传感器 36。
图 7 中， 与在图 1 中已说明的第一实施例不同之点在于 ： 将作为洗澡水用换热器 7 的加热侧的洗澡水用制冷剂管 7a 置换成加热用水管 37a ； 该加热用水管 37a 用于使从被供 应热水用换热器 3 加热了的供水侧传热管 3c、 3d 通过加热用水开关阀 35 流入的热水流过。
另外， 其目的和效果是， 通过将图 1 所示的洗澡水用换热器 7 的的洗澡水用制冷剂 管 7a 置换成加热用水管 37a， 由于能避免使高压力的制冷剂流经洗澡水用换热器 37， 因而 能使加热用水管 37a 的壁很薄且重量很轻， 从而可减小洗澡水用换热器 37 的体积， 可以将 整个洗澡水用换热器 37 做成双层管结构， 从而可实现小形轻量化， 并降低成本。 另外， 将加热用水开关阀 35 做成只在洗澡水补充加热时打开， 使来自供水侧传热 管 3c、 3d 的加热用水流经加热用水管 37a， 从而可以加热流过洗澡水用水管 37b 的浴缸水。
此外， 换热器用流量传感器 36 用来检测供应热水用换热器 3 的流量， 以进行更精 细地控制， 它也可适用于实施例 1。
第二实施例采用以上的结构， 其热泵运转、 供应热水运转、 地板加热运转及洗澡热 水注入、 洗澡水自动运转等都可以与第一实施例一样进行相同的动作， 发挥相同的作用并 获得同样的效果。