热泵式供热水装置和热泵式供热水取暖装置 【技术领域】
本发明涉及用HFC或CO2等冷媒的热泵式供热水装置和热泵式取暖装置。
背景技术
众所周知，现有技术中的这种热泵式供热水取暖装置把用热泵单元交换得到的高温水储存在储热水容器中，并同时将热储存在储热水容器中，将该容器的高温水使用在供热水和洗澡水上，并且用与该高温热交换得到的取暖用温水进行温水取暖，在这样的装置中，当取暖负荷大时不能得足够高温度的温水。
另外，通过将供热水用的水冷媒热交换器和取暖用的水媒热交换器组合在热泵单元的冷媒回路中进行储存热水运行和温水取暖运行也是公知的(例如专利文件1)。
然而，在该装置中，存在下述问题：当在温水取暖运行中取暖负荷变小时，循环水循环路的返回侧的温度变高，因热交换进行得不充分，而使冷媒温度高，使压缩机的负荷变大，为了保护压缩机而不得不停止其运行。因此在取暖用中使用热泵单元的场合下，难于应付取暖用温水循环路的返回温度高的情况。
专利文件1：特开2002-257366号公报。
【发明内容】
因此本发明的目的在于：在能进行储存热水运行和温水取暖运行的装置中，即使在供给热水用的水冷媒热交换器和取暖用地水冷媒热交换器的放热进行得不充分，也能通过另外设置热交换器使冷媒温度下降，从而能适应各种取暖负荷。
为此目的，第一发明的特征在于包括：顺次将压缩机、水冷媒热交换器、内部热交换器、减热装置和空气热交换器连接成环状组成的冷媒回路、使温水在上述水冷媒热交换器与储热水容器之间循环的温水循环路、和为了在利用该温水循环路的储热水运行中、使上述内部热交换器进行从上述水冷媒热交换器中流出的冷媒和从上述空气热交换器中流出的冷媒的热交换而控制的控制器。
第二发明的特征在于包括：顺次将压缩机、第一水冷媒热交换器与第二水冷媒热交换器的并联回路、内部热交换器、减压装置和空气热交换器连接成环状形成的冷媒回路、使温水在上述第一水冷媒热交换器与温水取暖器之间循环的第一温水循环路、使温水在上述第二水冷媒热交换器与储热水容器之间循环的第二温水循环路、和为了在利用上述第一温水循环路的温水取暖运行中使上述内部热交换器进行从上述第一水冷媒热交换器流出的冷媒与从上述空气热交换器中流出的冷媒的热交换而控制的控制器。
第三发明的特征在于包括：顺次将压缩机、第一水冷媒热交换器与第二水冷媒热交换器的并联回路、内部热交换器、减压装置和空气热交换器连接成环状形成的冷媒回路、使温水在上述第一水冷媒热交换器与温水取暖器之间循环的第一温水循环路、使温水在上述第二水冷媒热交换器与储热水容器之间循环的第二温水循环路、和为了在利用上述第二温水循环路的储热水运行中使上述内部热交换器进行从上述第一水冷媒热交换器流出的冷媒与从上述空气热交换器中流出的冷媒的热交换而控制的控制器。
第四发明的特征在于包括：顺次使压缩机、与第一冷媒热交换器与第二冷媒热交换器并联的回路、内部热交换器、减压装置和空气热交换器连接成环状的冷媒回路、使温水在上述第一水冷媒热交换器与温水取暖器之间循环的第一温水循环路、使温水在上述第二水冷媒热交换器与储热水容器之间循环的第二温水循环路、和为了在利用上述第一温水循环路的温水取暖运行中和利用上述第二温水循环路的储热水运行中使上述内部热交换器进行从上述第一水冷媒热交换器和第二水冷媒热交换器路中流出的冷媒与从上述空气热交换器中流出的冷媒的热交换而控制的控制器。
【附图说明】
图1是热泵式供热水取暖装置整个系统图。
【具体实施方式】
下面参照附图说明本发明的实施方式。图1是热泵式供热水取暖装置整个系统的系统图。在图1中，A是热泵单元，B是容器单元，C1是温水取暖用的第一温水循环路，C2是储存热水用的第二温水循环路，R是内装在热泵单元A内的冷媒回路。虽然可以用HFC或CO2等冷媒，但在本实施方式用CO2。
1和2是设在第一温水循环路C1中的地板下取暖板，3和4是对应地板下取暖板1和2设置的地板下取暖遥控器(以下称为“地板下取暖遥控”)，在上述第一温水循环路C1中设置热动阀5和6、膨胀容器8、第一水冷媒热交换器9的水流路9A、旁路管10等。
上述冷媒回路R通过顺次把用CO2冷媒的可调能力的二级压缩式压缩机11、上述第一水冷媒热交换器9的冷媒流路9A、第二水冷媒热交换器12的一次流路12A、一端连接在上述冷媒流路9A上的第一开闭阀13和一端连接在一次流路12A上的第二开闭阀14、连接有第一和第二开闭阀13、14的内部热交换器15的一次流路15A，膨胀阀(减压装置)16、空气热交换器17，内部热交换器15的二次流路15B，储存器18顺序连接成环状。
在上述温水循环路C1上设置检测从第一水冷媒热交换器9的水流路9B流出的取暖用温水温度的热敏电阻19、流量调整阀20、浴室取暖用风机盘管21。22是浴室暖房用遥控器(以下称“浴室取暖遥控”)。23是设置在风机盘管21的入口部的热室阀，24是用于通过循环泵7把从膨胀容器8流出的温水的一部分供给地板下取暖板1、2的热动阀，25是检测流入到地板下取暖板1、2中的温水温度的热敏电阻。
上述第二温水循环路C2的第二水冷媒热交换器12的水流路12B和储热水容器26经循环泵27、流量调整阀29连接成环状。30是检测从第二水冷媒热交换器12的水流路12B流出的温水温度的热敏电阻。
水水热交换器31的一次流路31A经循环泵32连接在上述储热水容器26上，并且浴池34经循环泵33连接在水水热交换器31的二次流路31B上。35是连接储热水容器26的上部的供热水管，在该热水管35上设置混合阀36，38是供水管，该供水管38分叉连在储热水容器26的下部和混合阀36上，再经开闭阀39连接在膨胀容器8上。
当房间暖和时，地板下取暖板1、2就几乎不放热，并把50～60℃的高温水从膨胀容器8供给水冷媒热交换器9，所以在水冷媒热交换器9中几乎不进行热交换，冷媒温度也为高温，就将高负荷加在压缩机11上。在此，除上述水冷媒热交换器9之外，作为变成高温的冷媒的冷却机构设置的是上述内部热交换器15。因为在该内部热交换器15放的那部分热被放入通过同一冷媒回路R内的空气热交换器17后的冷媒中，所以还使冷媒回路R的吸热效率提高。
另外，在热泵单元A和容器单元B上分别设置由微机组成的控制装置(控制单元)S1、S2。所述控制装置S1、S2响应来自地板下取暖遥控器3、4和浴室取暖用风机盘管21的运行信号、温度信号、热敏电阻器19、25、30的温度信号等进行压缩机11的运行和频率控制、循环泵7、27运行控制、热动阀5、6、24、膨胀阀16的开度控制、流量调整阀20、29的开度控制等，下面说明其动作。
地板下取暖运行
在利用地板1进行取暖时，使安装在该房间墙壁等上的地板下取暖遥控器3的运行开关接通，于是，与此相对应的热动阀5打开，循环泵7运行，在第一温水循环路C1中，温水按着膨胀容器8→循环泵7→第一水冷媒热交换器9的水流路9B→流量调整阀20→热动阀5→地板下取暖板1→膨胀容器8的顺序流动。另外，旁路管10的作用是：因为打开热动阀5而需花费时间，并且为了在热动阀5发生故障时也能适应，而使温水的一部分旁路，流过微少数量的水。
在使上述地板下取暖遥控器3的运行开关接通时，在热泵单元A的压缩机11运行的同时，打开第一开闭阀13，在冷媒回路R中，冷媒按着压缩机11→第一水冷媒热交换器9的冷媒流路9A→第一开闭阀13→内部热交换器15的一次流路15A→膨胀阀16→空气热交换器17→内部热交换器15的二次流路15B→储存器18→压缩机11的顺序流动。这时，因为不进行储存热水，而第二开闭阀14关闭，在水冷媒热交换器12的一次流路12A中冷媒不流动。
供给上述地板下取暖板的温水的温度是60～70℃，为了使热敏电阻器19检测的温水的温度达到该温度而进行压缩机11的频率控制、膨胀阀16的开度控制和流量调整阀20的阀开度控制。
地板下取暖控制利用搭载在地板暖房遥控器3上的室温热敏电阻器(未示出)检测室温，根据设定温度与室温的偏差，开闭控制热动阀5，通过控制流过地板下取暖板中的温水量进行。
在用地板下取暖板2同时进行地板下取暖时，通过使地板下取暖遥控器4的运行开关接通，同样地开闭控制热动阀6，同时向地板下取暖板1和2供给温水，通过个别地控制流过地板下取暖板1和2中的温水量，就能进行地板下取暖的个别控制。
在进行这样的地板下取暖运行时，当地板下取暖的房间温暖起来时，来自地板下取暖板1和2的放热量变小，就从膨胀容器8向水冷媒热交换器9的水流路9B供给50～60℃的温水。因此在水冷媒热交换器9中几乎不进行热交换，冷媒温度也变成高温，将负载加在压缩机11中。作为这样场合的冷媒的冷却机构设置的是内部热交换器15，因为在内部热交换器15的一次流路15A的那份放热再次被处在相同冷媒回路R上的内部热交换器15的二次流路15B吸收，所以可以无浪费地和不使效率降低地构成冷媒回路R。
浴室取暖运行
在利用风机盘管21的浴室的温风取暖时，使浴室取暖遥控器22接通。于是，风机盘管21入口部的热动阀23打开，循环泵7运行。在第一温水循环路C1中，温水按着膨胀容器8→循环泵7→第一水冷媒热交换器9的水流路9B→流量调整阀20→热动阀23→风机盘管21→膨胀容器8的顺序流动。旁路管10的作用是：因为打开热动阀而需花费时间，并且为了在热动阀23发生故障时也能适应，而使温水的一部分旁路，流过微少数量的温水。
热泵单元A的动作和冷媒循环是与地板下取暖运行相同，因为不进行热水储存，所以第二开闭阀14关闭，在水冷媒热交换器12的一次流路12A中冷媒不流动。
虽然供给上述风机盘管21的温水温度是80℃，但用于此的温水控制与取暖运行的情况相同。并且取暖控制利用搭载在风机盘管21上的室温热敏电阻器(未示出)检测室温，控制风机转数，并通过控制开闭热动阀23进行。
地板下取暖和浴室取暖的同时运行
在同时进行利用取暖板1、2的取暖和利用风机盘管21的浴室取暖时，使各自的遥控器3、4、22的运行开关接通。于是热动阀5、6、23打开，循环泵7运行，在第一温水循环路C1中，温水按着膨胀容器8→循环泵7→第一水冷媒热交换器9的水流路9B，流量调整阀20→热动阀5、6→地板下取暖板1、2→膨胀容器8的顺序流动。同时，温水按着膨胀容器8→循环泵7→第一水冷媒热交换器9的水流路9B→流量调整阀20→热动阀23→风机盘管21→膨胀容器8的顺序流动。
旁路管10的作用是：因为打开热动阀5、6、23而需花费时间，并且为了在热动阀5、6、23发生故障时也能适应，而使温水的一部分旁路，流过微少数量的水流。
虽然利用这时的热敏电阻器19的温水温度达到该温度控制是80℃，但是用80℃的温水作为地板下取暖板1、2用的温度会使取暖温度过高，为了解决这个问题，而通过打开热动阀24，使来自膨胀容器8中的温水掺合在80℃的温水中，为了使被热敏电阻25检测的温水温度变成60～70℃而进行控制。并且在因过度掺入中温水时而变成低温时就关闭热动阀24，进行根据热敏电阻25的检测温度的热动阀24的开闭控制。
因为热泵单元A的动作和冷媒循环是与地板下取暖运行或浴室取暖运行相同，不进行储热水，所以第二开闭阀14关闭，在水冷媒热交换器12的一次流路12A中冷媒不流动。
储存热水运行
当储热水容器26储存热水时，循环泵27运行，在第二温水循环路C2中，供给热水用的温水按照储热水容器26→循环泵27→第二水冷媒热交换器12的水流路12B→流量调整阀29→储热水容器26的顺序流动，储存在储热水容器26中。
在热泵单元A中，在压缩机11运行的同时，第二开闭阀14打开，而在冷媒回路R中，冷媒按照压缩机11→第二水冷媒热交换器12的一次流路12A→内部热交换器15的一次流路15A→膨胀阀16→空气热交换器17→内部热交换器15的二次流路15B→储存器18→压缩机11的顺序流动。这时因为取暖不进行，所以第一开闭阀13关闭，在水冷媒热交换器9的一次流路9A中冷媒不流动。
因此，在向储热水容器26中储存热水时，上述内部热交换器15也进行从第二水冷媒热交换器12中流出的冷媒和从空气热交换器17中流出的冷媒的热交换，所以也可以适应更高温度的供水，并且能进行整个储热水容器26的更高温度的保温。
虽然供给储热水容器26的温水的温度是90℃，但为了使热敏电阻30检测的温度变成该温度，而可以进行压缩机11的频率控制，膨胀阀16的阀开度控制，流量调整阀29的阀开度控制。
将储存在储热水容器26中的高温水经混合阀36调整到适当的温度，用作从供热水管35到厨房和淋浴器的供热水和到在浴池34的热水等。于是，当进行供热水时，就从给水管38向储热水容器26供水，并且通过运行循环泵32、32在水水热交换器31中进行储热水容器26的高温水与浴池34的温水的热交换，还可以对浴池34的温水进行再加热。
取暖与储存热水同时运行
这时取暖用温水的循环路和储存热水用的温水循环路径如上述那样。在冷媒回路R中，在第一和第二开闭阀13、14一同打开后，按照压缩机11→第一水冷媒热交换器9的冷媒回路9A和第二水冷媒热交换器12的一次流路12A→内部热交换器15的一次流路15A→膨胀阀16→空气热交换器17→内部热交换器15的二次流路15B→储存器18→压缩机11的顺序流动。不用说，这时在第一水冷媒热交换器9、第二水冷媒热交换器12和内部热交换器15中进行热交换。
另外，为了使在热敏电阻19、25、30中分别达到上述目标温度，而进行压缩机11的频率控制，膨胀阀16的阀开度控制，流量调整阀20、29的阀开度控制。在同时运行的场合，使压缩机11尽量以最大的能力运行，以便能在取暖侧和储热水侧得到充分的能力。
虽然上面是就本发明的实施方式说明的，但是根据上述的说明，对本技术领域的普通技术人员而言，各种替换例、修改或变型是可能的，包含在不违背本发明要旨的范围内上述的各种替换例、修改或变型。
上述的本发明在能进行储存热水和取暖运行的装置中，即使在供给热水用的水冷媒热交换器和取暖用的水冷媒热交换器中的放热进行得不充分，也能通过其它热交换器使冷媒温度下降，从而可以适应各种取暖负荷。