专利名称：热泵式热水供应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种瞬间沸水型热泵式热水供应装置。
背景技术：
迄今是使用利用燃烧瓦斯或石油的热水供应机作为瞬间沸水型热水供应装置。该等瞬间沸水型热水供应装置具有温度升高快，且展示出强大能力的特征，但其反面，也有因排气而产生的空气污染或对直接燃烧的不安全感、燃烧噪音等无法避免的问题。相对于此，将热水储存于大型热水储存槽并供应热水的热泵式热水供应器，解决由燃烧来运转的热水供应机的问题，而且因热泵而具有较佳的热效率。但是，上述热水供应器有热水储存槽大、重量与设置空间等施工上的问题。虽然有由解决大型热水储存槽的问题的热泵来达到瞬间沸水的想法，但热泵的情形与燃烧热水供应机不同，热泵循环机构的热的升高需要时间。因此，在热水流出方面很花时间而使使用者感到不满。另外，热泵依气温或湿度或水温等自然条件的不同会变化热水供应能力。而且，在热水供应流量有变化的条件下要具有广泛的热水供应能力且维持快速而稳定的热水供应温度是困难的。这样，热泵型热水供应器在稳定地供应热水这一点上有困难。
于日本专利公开公报特开平第2-223767号提出用以解决上述问题的瞬间沸水型热泵式热水供应装置。其概略结构出示于图11中。该热泵式热水供应装置，包含有由制冷剂流路201将压缩机202、放热器203、减压部204、吸热器205连接成闭回路的热泵循环机构207。另外，还包含有具有与放热器203的制冷剂流路208进行热交换的水流路209的热交换器210、将自来水供给至该水流路209的供水管211及连接该水流路209与喷头或水龙头等热水供应末端212的热水供应回路213。而且，还具有设在该热水供应回路213且用以检测热水供应温度的温度传感器214及控制压缩机202的转速的变换器215。而且，使压缩机202根据该温度传感器214的检测温度与设定温度的差来变换该变换器215的输出频率。即，于以往的热水供应装置中是控制为当热水供应温度较设定温度低时则增加该压缩机202的转速，而当热水供应温度较高时则减少转速。
于这样的瞬间沸水型中，在供应热水时的热水供应负荷并不一定，特别是由于使用者因热水供应目的的不同而使流量千变万化，故热水供应负荷会大幅改变。例如在家庭用热水供应的情况下，在供应热水至对淋浴或将澡盆装满热水时为10～20L/min的大流量，而对在厨房清洗餐具或洗脸供应热水时，则为3～5L/min的小流量。另外，热水供应负荷也由于因季节不同而产生的供水温度的变化而大幅改变。
由此，因流量或水温的变化，热水供应负荷会大幅度改变。相对于此，如以往的热泵式热水供应装置那样仅以热水供应温度与设定温度的差来改变压缩机的转速且控制热水供应热量时，在控制的反应性与稳定性会产生不理想的情形。例如，若降低热水供应温度与设定温度的温度差及作为压缩机的转速的系数的控制增益以使控制的稳定性良好，则转速的变化量相对于温度差的变化量会减少。因此，热水供应温度变化会变缓慢，到达设定温度很花时间，且因偏差而有不同的流量或水温，因此热水供应温度的稳定值不会达到设定温度且会变化。若提高控制增益则在热水供应负荷大的大流量中，由于热水供应温度的变化相对于压缩机的转速的变化少，故可稳定地控制。但是，在小流量的热水供应中，热水供应温度的变化相对于压缩机的转速的变化会变得急剧。因此，不但压缩机的转速控制的变化变得急剧，而且热水供应温度不稳定，也可能因相位的偏差引起追逐现象而分散热水供应温度与转速变化的控制。
另外，瞬间沸水型热泵式热水供应装置，于开始供应热水时在升高热泵循环机构整体的压力或温度时需要时间。因此，与瓦斯热水供应机等比较，从热交换器的水流路供应热水会较慢。在以往的结构中，在开始供应热水时，仅以热水供应温度与设定温度的差来设定压缩机的转速。因此，无论大流量或小流量皆如开始供应热水时那样，在热水供应温度低的状态下，压缩机的转速会同样地设定为高标准。所以，在小流量时来自热交换器的热水供应温度会急剧上升且过冲。由此，会有比设定温度高的热水流出且因放热器温度的上升而使压缩机出口的压力异常地变大等不理想的情况发生。
而且，于以往的热泵式热水供应装置中，虽然必须改变单一的压缩机202的运转状态，且改变转速，但在仅改变单一的压缩机的转速的控制中，能力变更幅度有限。例如无法覆盖从冬天的同时使用淋浴与澡盆装满热水的强大能力至夏天的洗碗等微小能力的广泛的热水供应能力。因此会引起淋浴温度下降，而清洗餐具时流出太热的水等不理想的情况。
另外，若因气温或水温或热水供应负荷而改变热泵循环机构的运转条件，则运转效率也有所变化。由于在以往的热泵式热水供应装置中仅依照热水供应温度来改变压缩机的转速，故运转效率会变化，即使是加热效率不良的条件仍继续运转。因此，因条件的不同，不仅是效率会极端地恶化且能力会无法发挥，而且运转成本也会提高。
另一方面，为了缩短热水开始供应时的流出热水温度上升所需的时间，也提出有设置与放热器热进行交换的热水储存槽，且以该热水储存槽包围压缩机的构成。于该结构中，由于一旦供应热水则将热水储存于热水储存槽中，即使停止供应热水，压缩器也不变冷，故再始供应热水时可很快使热水供应温度升高。
然而，一旦热水储存槽变冷则压缩机也会变冷，且会反过来因被热水储存槽夺去压缩机的热而使热泵循环机构的温度升高变慢。另外，由于热水供应是从热水储存槽进行，故一旦该热水储存槽的温度变冷，则流出热水温度也变冷，且至热水储存槽的热水温度上升为止，流出热水的温度不会上升。因此，来自热水储存槽变冷的状态的热水、直至热水流出为止反而需要更多时间。
如上所述，于以往的热泵式热水供应装置中，由于与热水供应负荷大小无关一律进行加热控制，故不易应付广泛的热水供应负荷。另外，不易使热水温度控制的反应性与稳定性并存。而且，有时反倒使热水供应温度的升高变差，且有降低效率等问题。
发明内容
本发明的热水供应装置，包含有热泵循环机构，具有压缩机、放热器、减压部、吸热器及将它们构成为闭回路的制冷剂流路；热交换器，具有用以与该制冷剂流路进行热交换的水流路；供水管，用以将自来水供给至水流路；及热水供应回路，被连接成可从水流路通水至热水供应末端。该热水供应装置进而包括1)用以设定上述热交换器的加热量的负荷设定部及依照该设定值来控制加热量的加热控制部；2)用以加热含有上述热交换器的水流路的前后通路的水的加温部；3)多个压缩机；及4)多个热泵循环机构的其中一者。
图1是本发明第1实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图2是本发明第2实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图3是本发明第3实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图4是本发明第4实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图5是本发明第5实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图6是本发明第6实施例的热泵式热水供应装置的控制框图。
图7是本发明第7实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图8是本发明第8实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图9是本发明第9实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图10是本发明第10实施例的热泵式热水供应装置的构成图。
图11是以往的热泵式热水供应装置的构成图。
具体实施例方式
以下就本发明的实施例，一面参照附图一面进行说明。而且，于各实施例中，就相同结构、作相同动作的部分则赋予同一符号，且省略详细的说明。
(第1实施例)图1是本发明第1实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图1中，于热泵循环机构7中是通过制冷剂流路1将压缩机2、第1放热器3A、第2放热器3、减压部4及吸热器5连接成闭回路。热泵循环机构7，是使用例如二氧化碳气作为制冷剂且高压侧的制冷剂压力在制冷剂的临界压力以上的超临界热泵循环机构。压缩机2，通过内置的电动马达(未图示)来驱动，且将被吸引的制冷剂压缩至临界压力并排出之。另外，热交换器10，具有与第2放热器3的制冷剂流路8进行热交换的水流路9。将自来水直接供给至水流路9的供水管11，与可将从水流路9流出的热水通水至由淋浴喷头头16或水龙头17等所构成的热水供应末端12的热水供应回路13相连接。而且，用以加热热水供应回路13的水的加温部38，由并列地连接于热水供应回路上游部39的蓄热部40所构成。蓄热部40，由用以储存热水供应回路13的流水的储存槽41及用以混合上游部39与蓄热部40的流水的混合阀34所构成。储存槽41，其结构是下端为入口管43，而上端为出口管44，且在下部内装有第1放热器3A，并以隔热材料45覆盖。第1放热器3A，兼用于将热水储存槽21内的蓄热温度(以下，称作储存温度)保持于规定温度的保温部。热水供应回路13是从分支部46分支为上游部39与入口管43，且在合流部47，上游部39与出口管44合流。于合流部47设有混合阀34。
另外，于热交换器10中，最好使制冷剂流路8的流动方向与水流路9的流动方向相对，且紧密结合两流路以使其间的热移动更为容易。通过此结构使制冷剂流路8与水流路9的传热均匀，且热交换效率更佳。并且，流出高温热水。
另外，储存槽41的大小是以相当于因热泵循环机构7或热交换器10流出热水时的热反应延迟而产生的不足的热量的蓄热量来决定。例如，于供水温度为5℃且目标温度为45℃，并以10L/min供应热水时，若至目标温度排出热水为止延迟3分钟，则不足热量为(45℃-5℃)×10L/min×3min/8601.4kWh。以80℃的热水储存槽21将其补足时则为1.4kWh×860/(80℃-5℃)＝16L的容量。
于供水管11上，设有用以检测热水供应回路13的流量的流量检测部20及用以检测朝热交换器10的供水温度的水温检测部21。并且，于热水供应回路13上，设有用以检测流出热水温度的热水温度检测部22。另外，于储存槽41上部，设有用以检测储存槽41内的热水温度的储存温度检测部51。使用者用设定热水供应的目标温度的温度设定部23来任意地设定温度。
控制部54，一旦通过流量检测部20检测出流量，则从热水温度检测部22与温度设定部23分别输出的流出热水温度与目标温度的偏差算出反馈控制量。并且，从水温检测部21与温度设定部23与流量检测部20的各值算出热水供应负荷。再将反馈控制量与热水供应负荷相加，并根据该相加值来控制压缩机2的转速。
另外，控制部54，依照用以检测气温的气温检测部28的检测值来修正压缩机2的转速。另外，分别控制减压部4、风扇32，且以最高效率运转热泵循环机构。于热交换器10的加热量，与依照气温来变更压缩机2的转速成正比地变化。于此，控制部54，预先记忆各气温的热交换器10的加热量与压缩机2的转速的关系。然后，依照气温设定控制转速以使所需加热量与热交换器10的加热量一致。以此，即使气温变动也可高精度地控制热水供应。
进而，控制部54驱动混合阀34，且控制来自热水供应回路上游部39的流水与来自储存槽41的流水的混合比例，并使流出热水温度接近目标温度。
另外，控制部54于停止供应热水时，由储存温度检测部51来检测储存温度，且以低速旋转控制压缩机2以将储存温度保持于规定温度(例如80℃)并使其进行保温运转。通过使该保温的规定温度较热水供应的目标温度(例如45℃)高出许多，可提高蓄热密度。由此，储存槽25的尺寸可小型化。
下面，对以上的结构，就其动作、作用加以说明。在图1中，若打开水龙头17则自来水会从供水管11开始流入。流量检测部20检测到这个情况并将信号送至控制部54，压缩机2开始运转。此时，当热泵循环机构7呈完全冷却的状态时，即使运转压缩机2，循环机构整体的压力与温度也不会达到正常状态，因此从水流路9会流出接近供水温度的水。控制部54于开始供应热水后的规定时间(例如3分钟)将混合阀34的混合比例设为例如1∶1。于此，若供水温度为5℃，储存温度为80℃，且来自水流路9的出口温度仍为5℃，则混合阀34的出口温度为(80℃+5℃)/2，即42.5℃的流出热水温度。而后，水流路9的出口温度会缓缓地上升。但是，储存槽41内的储存温度由于从入口管43流入接近供水温度的冷水，故储存槽41的出口温度会缓缓地下降。因此，混合阀34的出口温度是维持混合有各流水而接近热水供应的目标温度(例如45℃)的温度。
如上所述，混合阀34被控制为通过在开始供应热水后立刻利用来自热水储存槽21的热水、以补充来自热交换器10的热水供应延迟。而且，在开始供应热水时，当热交换器10的温度没有变冷时，则从热水温度检测部22输出较目标温度高的值。此时，为了上游部39侧为多的混合比例且使流出热水温度接近目标而进行调整。
然后，热泵循环机构7的温度一旦稳定，则将混合阀34的混合比例切换至上游部39主体。此时，从压缩机2排出的高温高压的制冷剂气体朝第1放热器3A与第2放热器3流入，并加热储存槽41的水，且加热流动于水流路9中的水。然后，被加热的水经过上游部39、热水供应回路13从热水供应末端12流出。另一方面，于第1放热器3A与第2放热器3冷却的制冷剂，由减压部4减压并流入吸热器5，于此，吸收大气热、太阳能等自然能量的热能而蒸发气化，并返回压缩机2。
于热水供应中的控制部54，利用众所皆知的比例积分微分(PID)控制、从流出热水温度与目标温度的偏差算出反馈控制量。此处的控制常数的比例增益或积分系数或微分系数，必须预先设定为可使控制的反应性与稳定性并存的最佳值。而且，反馈控制为比例积分(PI)控制或者比例(P)控制或者模糊或神经控制皆可。然后，一方面，将目标温度与供水温度的差乘上流量检测部20所检测的流量以算出热水供应负荷。这就是所谓的前馈控制量。然后，将反馈控制量与热水供应负荷相加，并利用该相加值来进行压缩机2的转速控制。通过加上该反馈控制，可将流出热水温度正确地控制至目标温度。特别是如PID控制或PI控制那样，通过利用积分要素，使流出热水温度更接近目标温度。另外，通过使用比例控制要素，当刚开始供应热水后等的流出热水温度低时，由于以强大能力加热控制，故反应性良好。另一方面，由于前馈控制为热水供应的温度稳定时的所需热量，故很少会有热量过多或不足的情形且控制的稳定性良好。另外，当热水供应流量或供水温度急剧变化时，由于直接反应且变更控制加热量，故此点的反应性较反馈控制好而且稳定性好。然后，由于是将该反馈控制与前馈控制相加来加以控制，故可活用各自的特征且可达到反应性好并且稳定性良好的控制。
接着，就热水供应停止时的动作加以说明。虽然储存槽41以隔热材料45覆盖，但储存温度会因散热而缓缓地下降。控制部54是由储存温度检测部51来检测储存温度。然后，若储存温度降至下限温度(例如75℃)以下，则控制压缩机2以低速旋转，且通过第1放热器3A加热以使储存槽25内的温度上升。此时，虽然也加热第2放热器3，但由于在水流路9中，水并未流动，故一旦热交换器10是温热的，则不再吸取热量。然后，若储存温度超过规定温度(例如80℃)则停止运转压缩机2。这样，可进行保温运转以将储存槽41的温度保持于接近规定温度。
另外，虽然于本实施例中将第1放热器3A设于储存槽41内部，但也可将放热器卷绕在储存槽41外周等紧密结合于外周的结构。另外，不利用第1放热器3A，而通过一般的加热器也可进行储存槽41的保温。
另外，于本实施例中，混合阀34被控制为在开始供应热水时依照经过时间与混合温度来变更混合比例者。但是，混合阀34也可以为可切换储存槽41的流水与热水供应回路上游部39的流水的切换阀。此时储存槽41的储存温度被设定成热水供应的目标温度，并控制为当来自水流路9的出口温度上升至接近目标温度时，将流水从储存槽41切换至上游部39。依此结构，与混合阀34比较，切换阀为较简易的机构且容易控制，并适合低成本化。
另外，于本实施例的热水供应装置中，热泵循环机构7为制冷剂压力在临界压力以上的超临界热泵循环机构。而且，通过升压至临界压力以上的制冷剂来加热热交换器10的水流路9的流水。流动于热交换器10的制冷剂流路8的制冷剂，由于用压缩机2加压至临界压力以上，故即使被水流路9的流水将热夺去而温度下降也不会凝结。因此，于热交换器10整个领域中，在制冷剂流路8与水流路9容易形成温度差，并可得到高温热水，且可提高热交换效率。但是，也可使用一般的临界压力以下的热泵循环机构。这在下述的各实施例中也相同。
另外，于本实施例的热水供应装置中，在热交换器10中，制冷剂流路8的流动方向与水流路9的流动方向是相对的。由此，于热交换器10中，制冷剂流路8与水流路9的传热可均匀，且热交换效率好并可流出高温热水。这在下述的各实施例中也相同。
(第2实施例)图2是本发明第2实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图2中，与第1实施例的构成不同之处为设有取代加温部38的加温部60。加温部60，设有与热水供应回路13排成一列的蓄热部61。另一不同点是蓄热部61，将入口管63配置于储存槽62上部且于储存槽62内部混合储存槽62的热水与来自热交换器的水(热水)。而且，将储存槽62进行保温运转时的储存温度设为与热水供应的目标温度(例如45℃)相同的温度。但是，若储存温度低，则储存槽62的容量要大。
于以上的结构中，若热交换器10从完全冷却的状态开始供应热水，则接近供水温度的冷水会从入口管63流入储存槽62。于是，在储存槽62内部，由于与内部的温水的温度差，流入的水会流入储存槽62底部，而仅其中的温水会从出口管44流出。因此，从开始供应热水后立刻可流出接近热水供应的目标温度的热水。若从入口管63流入的温度上升，则会于储存槽62内与上部的温水混合并从出口管44流出。另外，当流出比储存温度高温的热水时，比储存温度高温的热水会从入口管63流入储存槽62中。此时，由于所流入的热水的比重轻，故会流至储存槽62上端，且原样从出口管44流出。这样，于储存槽62内部可进行热水的切换混合。
如上所述，于本实施例中，只将蓄热部61排成一列地连接于热水供应回路13中就可弥补开始供应热水时的热水供应延迟并实现稳定的温度的热水供应。另外，由于在储存槽62内部可自然且适温地混合，故不需要混合部而降低成本。
(第3实施例)图3是本发明第3实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图3中，与第2实施例的构成不同之处为设有取代加温部60的加温部70。加温部70，设有与供水管11排成一列的蓄热部71。另一不同点是在蓄热部71的储存槽72底部配置有入口管73。而且，将储存槽72进行保温运转时的储存温度设为与热水供应的目标温度(例如45℃)相同的温度。
于以上的结构中，若从热交换器10完全冷却的状态开始供应热水，则冷水会从供水管11流入储存槽72底部，储存槽72的温水会从出口管44流出。然后，当增加热交换器10的加热量时，通过热水温度检测部22的检测温度来控制压缩机2的转速，并维持目标温度的流出热水温度。
如上所述，在本实施例中，是于热交换器10的上游侧配置蓄热部71。由此，当热交换器10的加热延迟时，蓄热部71则予以补充。当热交换器10的加热能力升高时，则通过流出热水温度的反馈控制来控制压缩机2，总是可维持目标的热水供应温度。另外，即使改变目标温度，也可立刻改变流出热水温度。
而且，由于在开始供应热水时，通过储存槽72的温水来温热热交换器10，故热泵循环机构7的温度升高速度也变快。
另外，于本实施例中，是使蓄热部51与供水管11排成一列。但，若与供水管11并列地配置，且将储存温度设为较热水供应的目标温度高，并将供水管11的流水与蓄热部的温水混合成接近目标温度的温度、使其流至热交换器10，则因高温蓄热，蓄热部71可小型化。
另外，于第1、第2实施例中，是将蓄热部配置于热交换器10的下游，而于第3实施例配置于上游。但是，也可并列地配置蓄热部以与热交换器10并联，也可在热交换器10的上游侧，以混合水流路11的流水与蓄热部的流水的方式进行配置。而且，即使配置成于蓄热部内装热交换器10也可得到同样的效果。
(第4实施例)图4是本发明第4实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图4中，与第1实施例的构成不同之处为设有取代加温部38的加温部80。加温部80是由包含水流路9而形成的水循环路81及配置于水循环路81上的蓄热部82所构成。然后，为了保持水循环路81与蓄热部82的循环水的温度，驱动热泵循环机构7且加热热交换器10的水流路9，并于水循环路81中产生自然对流。蓄热部82是由上下配置有入口管43与出口管44的储存槽83及用以混合来自出口管44的流水与来自水流路9的流水且使其流至热水供应配管15的混合阀34所构成。水循环路81，构成将水流路9与混合阀34与储存槽83连通成环状结构。
于以上的结构中，若从热交换器10完全冷却的状态开始供应热水，则冷水会从供水管11流入水流路9与储存槽83，且来自水流路9的出口的冷水与来自储存槽83的温水由混合阀34混合并流至热水供应回路13。此时，由于通过热水温度检测部22的检测温度来决定混合阀34的开启度，故流至热水供应回路13的热水温度被控制于目标温度。然后，当增加热交换器10的加热量时，通过热水温度检测部22的检测温度来减少从储存槽83流出的热水比例。若从水流路9流出的热水温度达到目标温度，则停止从储存槽83流出热水。
当停止供应热水时，储存槽83内的蓄热量会因供应热水时所流入的供水而下降。于此，控制部54是首先使混合阀34回到混合状态。然后，一旦通过储存温度检测部51检测出储存温度下降(例如75℃以下)，则驱动热泵循环机构7，且运转压缩机2以低速旋转。由此，高温高压的制冷剂是流至制冷剂流路8，且加热水流路9。若水流路9中的水温上升且较储存槽83内的水温高，则因两者的温度差，水流路9内的水会上升，而于水循环路81内产生对流。而且，若储存槽83内的温度上升，且储存温度检测部51的检测温度超过规定温度(例如80℃)，则停止运转热泵循环机构7。通过反覆该运转及停止，可保持蓄热部82与水循环路81的循环水的温度。
以上，根据第4实施例的结构，是保持水流路9及包含蓄热部82的水循环路81的温度，且于开始供应热水时使水循环路81的热水流出。因而，从热水供应末端12流出的热水的温度升高会变快。另外，由于在停止热泵循环机构7时，水循环路81的热会温热热交换器10，故热泵循环机构7的温度升高也会变快。
另外，由于通过热泵来进行水循环路81的保温，故与加热器等相比其效率高，且无结冰的危险。
而且，由于在蓄热部82储存高温热水，且由混合阀34混合成适温而流出热水，故即使在开始供应热水时冷水流入水循环路81，也可防止流出热水温度过低。
另外，虽然于本实施例中在保温运转中的水循环路81内的水循环是利用由自然对流而产生的流水，但也可于水循环路81中设置泵，而强制性地使流水循环。此时由于可获得稳定的流量，故容易控制储存温度和在热交换器的加热热量。
另外，虽然于本实施例中是通过混合阀34使混合比例改变，但也可以由固定于一定比例的合流构件来构成。此时必须通过压缩机2来控制热交换器10的加热量以配合储存槽83的热水的减少而使流出热水温度达到目标温度。根据该结构，由于是使用简便的混合阀34，故可降低成本。
而且，虽然于本实施例中是将蓄热部82配置于水循环路81中，但即使是没有蓄热部82的水循环路81的结构也可。此时，配置成通过储存温度检测部51来检测水循环路81的循环水的温度，且进行保温运转以将循环水的温度保持于规定温度。依该结构，虽然流出热水温度会稍微变动，但不需要蓄热部82，而可大幅降低成本。
于本实施例中，是通过驱动热泵循环机构7且加热热交换器10的水流路9而在水循环路81中产生自然对流并进行加热保温的。这样，由于通过热泵来进行水循环路的保温，故与加热器等相比较，其效率好，另外，由于在保温时驱动热泵循环机构，故热泵循环机构本身的温度升高速度也变快。另外，也可直接以加热器加热水循环路81，也可直接以加热器加热储存槽83。
另外，在平常的热水供应使用状态下，制冷剂流路8与水流路9的温度差越小，热泵循环机构7的效率则越好。因此，若依照水温检测部21所检测的供水温度，可确保在热交换器10的所需加热量，并控制减压部4的制冷剂流路阻力以使制冷剂流路8与水流路9的温度差减到最小，则可进行高效率的运转。
根据第1至第4实施例，由于除了以热交换器加热自来水以外，也以加温部加热，故即使在热交换器的加热不充分的情况下，也可补其不足而由加温部来加热。另外，由于加温部不会直接影响由热交换器进行的流出热水温度控制，故控制性好。并且，由于制冷剂与水的热交换是在与加温部无关的热交换器进行的，故可进行高效率的热交换。另外，由于蓄热部的热水是保持于规定温度，故即使在压缩机或热交换器完全冷却的状态下开始供应热水，但由于通过蓄热部的热水来加热供水管与热交换器与热水供应回路的其中一者的水，故流出热水温度的升高速度可非常快。另外，由于通过热泵来进行蓄热部的保温，故与加热器等相比较，其效率好，另外，由于在保温时驱动热泵循环机构，故在开始供应热水时的温度升高速度会变快。另外，由于保持供水管与水流路与热水供应回路的至少一者的温度，故在开始供应热水时，水循环路的热水会流出，且温度升高速度会变快。另外，由于水循环路的热会温热热交换器，故热泵循环机构的温度升高速度也很快。另外，由于蓄热部的尺寸相当合适，故无蓄热部过大而增加散热损耗和设置空间或重量变大等问题。再者，因使蓄热部的热水温度较热水供应温度高，而提高蓄热密度，因而缩小蓄热部尺寸，由此可减少设置空间与重量。另外，以热水供应所使用的水作为蓄热部来使用，由此在流通时，若放出水则可减轻重量。另外，作为蓄热材料，其比热大，而且安全。
另外，若使用超临界热泵循环机构，则流动于热交换器的制冷剂流路的制冷剂会由压缩机加压至临界压力以上。因而，即使因热交换器的水流路的流水将热夺走而温度降低也不会凝结。因此，于热交换器整个领域中，在制冷剂流路与水流路中容易形成温度差，并可得到高温热水，且可提高热交换效率。
另外，根据第1、第4实施例，是通过改变蓄热部侧的流量，而可自由地设定通过蓄热部的热来加热供水管与热交换器与热水供应回路的其中一者的水的热量。另外，由于来自蓄热部的热水可与供水管和热交换器和热水供应回路的其中一者的水以规定比例混合加热，故可立刻得到规定的流出热水温度。另外，由于可切换来自蓄热部的热水与供水管和热交换器和热水供应回路的其中一者的水并使其流动，故当开始供应热水时或除霜时等来自热交换器的加热不足时，可利用来自蓄热部的热水，而不会令使用者感到不满意。
(第5实施例)图5是本发明第5实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图5中，于热泵循环机构7中是通过制冷剂流路1将压缩机2、放热器3、减压部4及吸热器5连接成闭回路。热交换器10，具有用以与放热器3的制冷剂流路8进行热交换的水流路9。用以将自来水直接供给至水流路9的供水管11，与可使从水流路9流出的热水通水至由淋浴喷头16或水龙头17等所构成的热水供应末端12的热水供应回路13相连接。而且，负荷设定部18用以设定热交换器10的所需的加热量。加热控制部19是依照负荷设定部18的设定值来控制热交换器10的加热量。于供水管11，设有用以检测热水供应回路13的流量的流量检测部20及用以检测朝热交换器10的供水温度的水温检测部21。在热水供应回路13中设有用以检测来自水流路9的流出热水温度的热水温度检测部22。使用者是由用以设定热水供应的目标温度的温度设定部23来任意地设定温度。
负荷设定部18，包含有第1算定部24、第2算定部25及加算部26。第1算定部24，从热水温度检测部22与温度设定部23分别输出的流出热水温度与目标温度的偏差算出第1所需加热量。第2算定部25，从水温检测部21与温度设定部23与流量检测部20的各值算出第2所需加热量。加算部26，将第1所需加热量与第2所需加热量相加。负荷设定部18，输出经相加的所需加热量。
加热控制部19，具有用以变更压缩机2的转速的频率控制部27，且依照由负荷设定部18所设定的所需加热量来控制压缩机2的转速。
加热控制部18，依照用以检测气温的气温检测部28的检测值来变更作为热泵循环机构的运转条件的压缩机2的转速且控制热交换器的加热量。于热交换器10的加热量，与依照气温来变更压缩机2的转速成正比地变化。因此，加热控制部19，预先记忆各气温的热交换器10的加热量与压缩机2的转速的关系。然后，依照气温来设定控制转速，以便由负荷设定部18所设定的所需加热量与热交换器10的加热量一致。由此，即使气温变动也可高精度地进行热水供应控制。
另外，负荷设定部18与加热控制部19构成相当于第1至第4实施例的控制部54的控制部29。这些控制部也可一体地构成。
下面，对在以上的结构中，其动作、作用加以说明。在图5中，若打开水龙头17则自来水会从供水管11开始流入。由流量检测部20进行检测并将信号送至负荷设定部18。负荷设定部18算出所需加热量，且加热控制部19根据该算定值来控制压缩机2的转速。然后，从压缩机2排出的高温高压的制冷剂气体，朝放热器3流入，且加热流动于水流路9中的水。然后，经加热的水是经过热水供应回路13而从热水供应末端12流出。另一方面，于放热器3冷却的制冷剂，由减压部4减压并流入吸热器5，于此，吸收大气热、太阳能等自然能量的热能而蒸发气化，并返回压缩机2。因此，一旦检测出热水流出，则来自压缩机2的高温高压的制冷剂气体会立刻流入放热器3，加热其中的水，并从热水供应末端12流出热水。
在供应热水时的负荷设定部18中，利用与第1实施例的控制部54同样的控制方式，从热水供应温度与目标温度的偏差算出以第1算定部24算定的第1所需加热量。即，进行流出热水温度的反馈控制。另外，也可从流出热水温度与目标温度的偏差的变化速度来判定第1所需加热量。若因供应热水中的流量或供水温度而改变热水供应负荷，则在流出热水温度与目标温度的偏差的变化速度会显现出不同。例如，在相同的加热量下，流量越多流出热水温度的上升则越缓慢，而流量越少则越快速。预先记忆该速度变化与所需加热量的关系，且从流出热水温度与目标温度的偏差的变化速度来设定所需加热量。这样，比单纯以温度偏差来控制加热量的情形，可更缩短稳定地控制至所需加热量的时间。
另一方面，以第2算定部25算定的第2所需加热量是算出热水供应负荷且以该热水供应负荷为所需加热量。即，于目标温度与供水温度的差乘上流量检测部20所检测的流量而求出热水供应负荷，并以其作为第2所需加热量。即所谓前馈控制量。然后，以加算部26将第1所需加热量与第2所需加热量相加而求出所需加热量。通过加上该所需加热量反馈控制，可将热水供应温度正确地控制至目标温度。该控制也与第1实施例的控制部54的控制相同。
如上所述，于本实施例的热水供应装置中，热泵循环机构7，通过制冷剂流路1将压缩机2、放热器3、减压部4及吸热器5连接成闭回路。制冷剂流路1，通过与水流路9进行热交换的热交换器10。水流路9，与热水供应末端12相通而构成热水供应回路13。并且设有用以设定于热交换器10的所需加热量的负荷设定部25及依照负荷设定部25的设定值来控制热交换器10的加热量的加热控制部19。由负荷设定部25所设定的所需加热量，为包含热水供应负荷或热反应延迟等的于热交换器的必要的热交换热量。而且，由于加热控制部19是依照该所需加热量来控制热交换器的加热量，故可进行没有过多或不足的情形的热水供应控制。
另外，本实施例的热水供应装置，具有用以检测热水供应回路的流量的流量检测部20。负荷设定部25，以流量检测部20的检测值为标准求出所需加热量。由于热水供应负荷与流量成正比，故于此所推定的所需加热量，与热水供应负荷有关。因此，即使热水供应负荷因流量变化而急剧改变，也可依照热水供应负荷的变化而快速地进行相对应的加热控制。
另外，本实施例的热水供应装置，具有用以检测供水管的供水温度的水温检测部21，而负荷设定部25是以水温检测部21的检测值为标准求出所需加热量。由于热水供应负荷与供水温度和目标温度的差成正比，故若供水温度下降则增加所需加热量，而供水温度上升则减少所需加热量。因此，若可通过该供水温度来推定所需加热量而进行热交换器的加热控制，则即使供水温度变动，也可将伴随该变动的流出热水温度变化抑制至最低限度。
另外，本实施例的热水供应装置，具有用以设定热水供应的目标温度的温度设定部23。因由温度设定部23来设定上述目标温度，故可设定符合使用者所希望的热水温度的正确的热水供应负荷作为所需加热量。
另外，本实施例的热水供应装置，具有用以检测水流路的流出热水温度的热水温度检测部22，而负荷设定部25，从热水温度检测部22所检测的流出热水温度与目标温度的偏差算出所需加热量。于此所算定的所需加热量，是从偏差的变化速度来判定热水供应负荷。若因供应热水中的流量或供水温度而改变热水供应负荷，则在流出热水温度与目标温度的偏差的变化速度会显现出不同。例如，在相同的加热量下，流量越多流出热水温度的上升则越缓慢，而流量越少则越快速。由于捕捉该速度变化而设定所需加热量，故比单纯地以温度偏差来控制加热量的情形，可更缩短稳定地控制至所需加热量的时间。另外，本实施例的热水供应装置，还具有用以检测供水管的供水温度的水温检测部21及用以检测热水供应回路13的流量的流量检测部20。然后，负荷设定部25，从热水温度检测部22的检测值与目标温度的偏差算出与反馈控制相关的第1所需加热量。另外，从水温检测部21与流量检测部20的检测值与目标温度的值、算出与前馈控制相关的第2所需加热量。然后，将第1所需加热量与第2所需加热量相加。由此，通过前馈控制而很快地设定目标热量，并通过反馈控制来修正目标热量与现状，故可进行稳定且快速的控制。
另外，于本实施例的热水供应装置中，加热控制部19可控制压缩机的转速。即，预先确定转速与在热交换器10的加热量的关系，控制转速以达到所设定的所需加热量。由此，可控制在可于短时间内得到所需加热量的转速。
另外，本实施例的热水供应装置，具有用以检测气温的气温检测部28。而且，加热控制部19，依照气温检测部28的检测值来变更负荷设定部25的设定值且控制热交换器10的加热量。这样，修正因气温变化而产生的热交换器10的加热量的误差。由于热泵循环机构7利用大气热由吸热器5来吸热，故热交换器10的加热量会由气温产生很大的影响。因此，例如，当控制压缩机2的转速时，即使是同一转速，加热量也会因气温而改变。通过控制热交换器10的加热量以抵销因该气温而产生的影响，可进行正确的热水供应控制。
于本实施例中，在加算部26将第1所需加热量与第2所需加热量相加而求出所需加热量。但是，也可就以第1所需加热量作为所需加热量，且也可就以第2所需加热量作为所需加热量。另外，也可不将其相加，而依照热水供应经过时间或流出热水温度来进行切换，也可于第1所需加热量与第2所需加热量分别乘上系数再相加。进而，也可对单独利用第1所需加热量和第2所需加热量的情形与将其相加的情形进行切换。如上所述，由第1所需加热量与第2所需加热量的相加的组合或改变相加条件而有不同的热水供应条件，由此可更提高控制的稳定性与反应性。
另外，于本实施例中，在第2算定部25中，对目标温度与供水温度的偏差乘上流量而求出作为第2所需加热量而运算的热水供应负荷。但是，若仅进行概略的热水供应负荷设定，则也可利用在流量上乘上规定常数的推定值。此时，虽然热水供应负荷的计算精度会变差，但由于不需要水温检测部21与温度设定部23，故可使成本降低。
而且，也可利用在供水温度与假设的目标温度的差上乘上规定常数的推定值来进行第2算定部25中的热水供应负荷的运算。此时虽然热水供应负荷的计算精度也会变差，但由于不需要流量检测部20与温度设定部23故可低成本化。但是，用以检测热水开始供应的流量开关则是必要的。
(第6实施例)图6是本发明第6实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图6中，与第5实施例的构成不同之处为负荷设定部18的结构。即，具有用以设定符合热泵循环机构7或热交换器10的热反应延迟的热量的升高设定部30，在设定所需加热量时，以加算部26加算升高设定部30的设定值。当从热泵循环机构7冷却的状态开始供应热水时，压缩机2或放热器3的温度会上升，另外，吸热器5的温度会下降，至变成本来正常的运转状态为止，需要除了热水供应负荷以外的热量。所谓符合热泵循环机构7或热交换器10的上述热反应延迟的热量则意指该热量。
该热量是热泵循环机构7或热交换器10运转前的温度与正常运转时的温度差乘上热容量而求得。但是，正常运转时的温度差会因部位而有很大的不同。因此，于第6实施例中，是采用运转前的热水温度检测部22所检测的温度与温度设定部23的设定值的温度差为代表值，且在其上乘上系数而求得。但是，由于以升高设定部30所求出的热量为温度升高所需的总热量，故为了控制压缩机2必须变换成每单位时间的热量。因此，于加算部26中，首先将由第2算定部25算定的热水供应负荷与升高设定部30的设定热量相加。接着，使该相加热量除以压缩机2的最大转速时的最大加热量，而求出该最大加热量的运转时间。然后，将该时间内的所需加热量设为压缩机2的最大加热量。一旦超过该运转时间，则结束升高设定部30的设定值的相加，并回到如第5实施例的运转状态。
如上所述，于第6实施例中，将开始热水供应运转时的热泵循环机构7或热交换器10的热反应延迟部分的热量加在热水供应负荷上，且以压缩机2的最大加热量来加热热反应延迟部分的热量。即，本实施例的热水供应装置，负荷设定部18包含有用以设定符合热泵循环机构7或热交换器10的热反应延迟的热量的升高设定部30。而且，在设定所需加热量时，加上升高设定部30的设定值。因此，可于开始供应热水时或热水供应负荷变更时等进行已加上热反应延迟部分的加热控制，并可将热反应延迟抑制至最低限度。
另外，于运转前的热水温度检测部22所检测的温度与温度设定部23的设定值的温度差上乘上系数而求出热反应延迟部分的热量。因而，无须特别准备检测部，而可以低成本实现该控制。
另外，于第6实施例中，在运转前的热水温度检测部22所检测的温度与温度设定部23的设定值的温度差上乘上系数而求出热反应延迟部分的热量。但是，也可利用热交换器10或压缩机2、吸热器5、制冷剂流路1的压缩机2的排出部等的温度。
(第7实施例)图7是本发明第7实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图7中，与第5实施例的构成不同之处为加热控制部19不只控制压缩机2，也控制减压部4的制冷剂流路阻力及吸热器5的吸热量。
减压部4是由限流阀(未图示)及用以驱动该限流阀的步进马达(未图示)构成，通过驱动限流阀来改变制冷剂流路阻力。并且，加热控制部19，预先设定减压部4的制冷剂流路阻力与在加热交换器10的加热量的关系，且控制制冷剂流路阻力以达到由负荷设定部18所设定的所需加热量。当必须流出高温热水或者因外面空气温度低等使加热量不足时等，有通过增加制冷剂流路阻力以确保热交换器的加热量为所需加热量的作用。
另外，在平常的热水供应使用状态下，制冷剂流路8与水流路9的温度差越小，则热泵循环机构7的效率越好。因此，若依照水温检测部21所检测的供水温度，且确保于热交换器10的所需加热量，并控制减压部4的制冷剂流路阻力以将制冷剂流路8与水流路9的温度差减至最小，则可高效率地运转。
吸热器5的吸热量，通过改变风扇31的马达32的转速且改变朝吸热器5的送风量来控制。加热控制部19，预先设定风扇32的风量与在热交换器10的加热量的关系，且控制风扇32的风量以达到所设定的所需加热量。当于热水供应负荷极小且热交换器10的所需加热量过小而且压缩机2的转速控制中无法再缩小时等，则减少风扇32的风量。由此，减少热交换器10的加热量且控制至所需加热量。另外，当即使用压缩机2的最大转速加热量也不足时，则增加风扇32的风量且增加热交换器10的加热量以控制至所需加热量。
如上所述，本实施例的热水供应装置，加热控制部19可控制减压部4的制冷剂流路阻力。即，预先设定减压部4的制冷剂流路阻力与在热交换器10的加热量的关系，且控制制冷剂流路阻力以达到所设定的所需加热量。因此，当必须流出高温热水或者因外面空气温度低而使加热量不足时等，通过增加制冷剂流路阻力，可确保热交换器的加热量为所需加热量。另外，依照水温检测部21的检测温度来进行减压部4的制冷剂流路阻力的控制。即，预先设定符合供水温度的减压部4的制冷剂流路阻力与由热交换器10的加热量的关系，且控制制冷剂流路阻力以达到所设定的所需加热量。当必须流出高温热水或者因外面空气温度低使加热量不足时等，通过增加制冷剂流路阻力，可确保热交换器10的加热量为所需加热量。另外，于平常供应热水时，也可通过供水温度而控制成加热效率高的制冷剂流路阻力。
另外，本实施例的热水供应装置，加热控制部19可控制吸热器5的吸热量。因此，通过风扇31的风量来控制吸热器5从大气热吸取的吸热量。然后，预先设定风扇31的风量与由热交换器10的加热量的关系，且控制风扇31的风量以达到所设定的所需加热量。当于热水供应负荷极小且热交换器10的所需加热量过小而且压缩机2的转速控制中无法再缩小时等，则减少风扇31的风量，由此可减少热交换器10的加热量且控制至所需加热量。
(第8实施例)图8是本发明第8实施例的热泵式热水供应装置的构成图。在图8中，与第5实施例的构成不同之处为从热交换器10的水流路9的中央部分出分支管33，且与设于热水供应回路13中的混合阀34相连接，而变更热交换器10的传热条件。于该结构中，加热控制部19，通过控制混合阀34的开启度，来控制从水流路9的分支管33流动于下游的水量。然后，通过控制水流路9的流量或流速并改变制冷剂流路8与水流路9的传热条件，来控制在热交换器10的加热量。若水量降低，则水流路9内的热传导率会下降，结果，加热量会下降。并且，若不从水流路9的分支管33流动于下游，则无法进行热交换，且传热面积约变为一半者有同样的作用。这样，若改变水流路的长度或水量，则加热量会成正比地改变。由于若改变这些条件则加热量会立刻改变，故可进行提高热反应性的控制，也可应付所需加热量急剧改变的情况。
这样，于本实施例的热水供应装置中，加热控制部19，改变热交换器10的水流路9的流速或流量等传热条件来控制加热量。具体而言，是改变热交换器10的水流路的长度或水量。由于热交换器10的加热量与传热面积或热传导率成正比，故若改变水流路的长度或水量则可成正比地改变加热量。由于若改变这些条件则加热量会立刻改变，故可进行提高热反应性的控制。
另外，虽然于第8实施例中从热交换器10的中央部分出分支管33，但也可于热交换器10的上游分支而与热交换器10形成旁通路，以变更流动于热交换器10整体的流量。另外，从热交换器10的上游侧或下游侧分支皆可得到同样的效果。
另外，也可包含第5至第8实施例所述的负荷设定部18与加热控制部19而构成第1至第4实施例的控制部54。若组成如上的结构，则可进行更为细腻的热水供应温度控制，并提高对热水供应负荷的随动性。
(第9实施例)图9是本发明第9实施例的热泵式热水供应装置的构成图。如图9所示，本实施例是将三台压缩机2A、2B、2C并列地设置于热泵循环机构7中，且控制部54控制压缩机2A、2B、2C的台数与转速。于本实施例中，控制压缩机2A的转速，且进行微妙的加热能力控制，而压缩机2B、2C进行开关控制。当在淋浴或澡盆的装满热水等热水供应负荷需要大能力时，运转两台或三台压缩机。当夏天在厨房清洗餐具等热水供应负荷极小时，则通过单独运转压缩机2A，来应付广泛的热水供应负荷变化。
如上所述，本实施例的热水供应装置，在热泵循环机构7中备有多个压缩机2A、2B、2C，且控制部54控制压缩机的台数。当使用在热水供应负荷会大幅改变时，一台压缩机在控制幅度方面有其限度，而无法进行满意的热水供应控制。但是，如上所述，于控制压缩机的台数的方法中，若依照热水供应负荷来改变台数，则可应付广泛的热水供应负荷变化。
另外，压缩机的台数也可为两台，且即使是三台以上也可得到同样的效果。另外，也可控制所有多台压缩机的转速，且顺利地控制台数变换。再者，也可使压缩机排成一列地连接，并控制排出压力。
(第10实施例)图10是本发明第10实施例的热泵式热水供应装置的构成图。如图10所示，本实施例的热泵武热水供应装置，具有两台热泵循环机构。用以构成第1个热泵循环机构的第1单元92D，收纳有包含风扇32D的吸热器5D、压缩机2D、减压部4D及驱动部93D，且配置于屋外作为室外机器。用以构成第2个热泵循环机构的第2单元92E，收纳有包含风扇32E的吸热器5E、压缩机2E、减压部4E及驱动部93E，且同样地配置于屋外作为室外机器。然后，于第3单元86，收纳有与供水管11和流出热水配管13相连接的热交换器87且配置于屋内。
热交换器87，于水流路9的上游侧与下游侧具有放热器88与放热器89两个放热器，分别加热水流路9的流水。然后，制冷剂流路90D与制冷剂流路91D，使第1单元92D与第3单元86的放热器88相连接。另外，制冷剂流路90E与制冷剂流路91E，使第2单元92E与第3单元86的放热器89相连接。然后，控制部94，依照所算出的热水供应负荷，而将运转指示输出至驱动部93D与驱动部93E以进行热水供应控制。依照此时的热水供应负荷，停止第2单元92E，或通过控制压缩机2D与压缩机2E的转速来实现目标温度的热水供应。控制部94与驱动部93D或驱动部93E的组合相当于第1至第4实施例的控制部54或第5至第8实施例的控制部29。也可在上述任何一者中包含第5至第8实施例的负荷设定部18与加热控制部19而构成。
于以上的结构中，由于通过增减所构成的热泵的台数来改变最大热水供应能力，故可通过台数而简单地调整因家庭人数的不同等而相异的所需热水供应能力。另外，由于将两个热泵循环机构分成三个单元来配置，故可分散重量，且搬运或施工会较容易。
另外，在以使热水供应负荷大幅改变的使用情况下，如上所述，一台以往结构的热泵循环机构在控制幅度方面有其限度，而无法进行满意的热水供应控制。如本实施例所述，在设置两个热泵循环机构且控制运转台数或压缩机的转速的方法中，可依照热水供应负荷来进行广泛的热水供应能力变化。另外，在开始运转时，通过充分运转两个热泵循环机构，使热水温度的升高速度变快。
再者，由于当热水供应负荷少时可停止一台热泵循环机构，故即使于低负荷时，也可进行高效率运转。
另外，虽然于本实施例中对水流路9直列地配置热交换器86的放热器88与放热器89于上游侧和下游侧，但也可对水流路9并列地配置两放热器。此时由于可同时使水流路9分别对放热器的入口水温与自来水温度相同，故热交换率会提高。另外，如上所述，也可通过配置成并列两个放热器，且使水流路9对该两个放热器并列地分流，使其分别相对向，这样使两放热器的加热量分别独立并加以控制。此时，也可为多个并列地设置热交换器的结构。再者，通过控制该并列的水流路所合流的混合比例，也可控制热水供应温度。
另外，与其他实施例同样地，若设置气温检测部28，且将其检测结果输入控制部94，并反映在驱动部93D、93E的控制上，则进而可更细腻地控制热水供应能力，另外，于本实施例中，虽然是具有两个热泵循环机构的结构，但通过进一步增加热泵循环机构数量，可实现强大能力且广泛的热水供应能力可变性。
另外，于本实施例中，虽然是将热泵循环机构分割成三个单元的结构，但即使一体地构成也可提高热水供应能力。
另外，如上所述，若将设置多个热泵循环机构且控制运转台数或压缩机的转速的方法通用于第1至第9实施例，则可进一步提高对热水供应负荷的随动性。
(生产上的可利用性)如上所述，根据本发明，可提供具有对热水供应温度的上升和随动性、控制性好的、能够高效率供应热水的瞬间沸水型热泵式热水供应装置。
权利要求书(按照条约第19条的修改)而形成的水循环路，且保持所述水循环路的循环水的温度。
9.如权利要求8所述的热泵式热水供应装置，驱动所述热泵循环机构且通过所述水流路来保持所述水循环路的循环水的温度。
10.如权利要求8所述的热泵式热水供应装置，其中在所述水循环路中包含有蓄热部。
11.如权利要求2、3或10中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述蓄热部，以相当于因所述热泵循环机构和所述热交换器的至少一者的热反应延迟而产生的不足的热量为蓄热量。
12.如权利要求2、3或10中任意一项所述的热泵式热水供应装置，使所述蓄热部的蓄热温度较所述热水供应回路的热水供应温度高。
13.如权利要求2、3或10中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述蓄热部，具有用以储存由所述供水管和所述热交换器和所述热水供应回路所构成的水循环路的至少一处的水的储存槽。
14.一种热泵式热水供应装置，包含有热泵循环机构，具有压缩机、放热器、减压部、吸热器及使所述压缩机、所述放热器、所述减压部和所述吸热器构成为闭回路的制冷剂流路；热交换器，具有用以与所述制冷剂流路进行热交换的水流路；供水管，用以将自来水供给至所述水流路；热水供应回路，被连接成可从所述水流路通水至热水供应末端；负荷设定部，依照向所述热水供应末端通水的热水供应负荷，设定所述热交换器的加热量；及加热控制部，依照所述负荷设定部的设定值来控制所述热交换器的加热量。
15.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测所述热水供应回路的流量的流量检测部，且所述负荷设定部，以所述流量检测部的检测值为基准求出加热量。
16.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测所述供水管的供水温度的水温检测部，且所述负荷设定部，以所述水温检测部的检测值为基准求出加热量。
17.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以设定
权利要求
1.一种热泵式热水供应装置，包含有热泵循环机构，具有压缩机、放热器、减压部、吸热器及使所述压缩机、所述放热器、所述减压部和所述吸热器构成为闭回路的制冷剂流路；热交换器，具有用以与所述制冷剂流路进行热交换的水流路；供水管，用以将自来水供给至所述水流路；热水供应回路，被连接成从所述水流路通水至热水供应末端；及加温部，用以加热由所述供水管与所述水流路与所述热水供应回路所构成的通路的至少一处的水。
2.如权利要求1所述的热泵式热水供应装置，其中所述加温部，包含有与所述供水管和所述热交换器和所述热水供应回路中任一者排成一列的蓄热部。
3.如权利要求1所述的热泵式热水供应装置，其中所述加温部，具有并列地连接于所述供水管和所述热交换器和所述热水供应回路中任一者的蓄热部。
4.如权利要求2或3中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述加温部，具有用以混合所述供水管和所述热交换器和所述热水供应回路中任一者的流水与通过所述蓄热部加热的水的混合部。
5.如权利要求2或3中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述加温部，具有用以切换所述供水管和所述热交换器和所述热水供应回路中任一者的流水与通过所述蓄热部加热的水并使其流动的切换部。
6.如权利要求2或3中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述加温部，具有用以将蓄热温度保持于规定温度的保温部。
7.如权利要求6所述的热泵式热水供应装置，其中所述保温部，包含所述放热器。
8.如权利要求1所述的热泵式热水供应装置，其中所述加温部，具有至少包含所述供水管和所述热交换器和所述热水供应回路的其中一个而形成的水循环路，且保持所述水循环路的循环水的温度。
9.如权利要求8所述的热泵式热水供应装置，驱动所述热泵循环机构且通过所述水流路来保持所述水循环路的循环水的温度。
10.如权利要求8所述的热泵式热水供应装置，其中在所述水循环路中包含有蓄热部。
11.如权利要求2、3或10中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述蓄热部，以相当于因所述热泵循环机构和所述热交换器的至少一者的热反应延迟而产生的不足的热量为蓄热量。
12.如权利要求2、3或10中任意一项所述的热泵式热水供应装置，使所述蓄热部的蓄热温度较所述热水供应回路的热水供应温度高。
13.如权利要求2、3或10中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述蓄热部，具有用以储存由所述供水管和所述热交换器和所述热水供应回路所构成的水循环路的至少一处的水的储存槽。
14.一种热泵式热水供应装置，包含有热泵循环机构，具有压缩机、放热器、减压部、吸热器及使所述压缩机、所述放热器、所述减压部和所述吸热器构成为闭回路的制冷剂流路；热交换器，具有用以与所述制冷剂流路进行热交换的水流路；供水管，用以将自来水供给至所述水流路；热水供应回路，被连接成可从所述水流路通水至热水供应末端；负荷设定部，用以设定所述热交换器的加热量；及加热控制部，依照所述负荷设定部的设定值来控制所述热交换器的加热量。
15.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测所述热水供应回路的流量的流量检测部，且所述负荷设定部，以所述流量检测部的检测值为基准求出加热量。
16.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测所述供水管的供水温度的水温检测部，且所述负荷设定部，以所述水温检测部的检测值为基准求出加热量。
17.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以设定热水供应的目标温度的温度设定部，且所述负荷设定部，以所述温度设定部的设定值为基准算出加热量。
18.如权利要求17所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测所述热水供应回路的流出热水温度的热水温度检测部，且所述负荷设定部，以所述流出热水温度与目标温度的偏差为基准算出第1加热量。
19.如权利要求18所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测所述供水管的供水温度的水温检测部及用以检测热水供应回路的流量的流量检测部，且以所述水温检测部和所述温度设定部和所述流量检测部的值为基准算出第2加热量，并将所述第1加热量与第2加热量相加。
20.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，其中所述负荷设定部，具有用以设定对应所述热泵循环机构与所述热交换器的至少一者的热反应延迟的热量的升高设定部，且于设定加热量时加入所述升高设定部的设定值。
21.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，其中所述加热控制部，控制所述压缩机的转速。
22.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，其中所述加热控制部，用以控制所述制冷剂流路的阻力。
23.如权利要求22所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测所述供水管的供水温度的水温检测部，且所述制冷剂流路的阻力控制，依照所述水温检测部的检测温度来进行。
24.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，其中所述加热控制部，控制所述吸热器的吸热量。
25.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，其中所述加热控制部，变更所述热交换器中的所述水流路内的流速与流量的至少一者。
26.如权利要求14所述的热泵式热水供应装置，进而具有用以检测气温的气温检测部，且所述加热控制部，依照所述气温检测部的检测值来控制所述热交换器的加热量。
27.一种热泵式热水供应装置，包含有热泵循环机构，具有多个压缩机、放热器、减压部、吸热器及使所述压缩机、所述放热器、所述减压部和所述吸热器构成为闭回路的制冷剂流路；热交换器，具有用以与所述制冷剂流路进行热交换的水流路；供水管，用以将自来水供给至所述水流路；及热水供应回路，被连接成从所述水流路通水至热水供应末端。
28.一种热泵式热水供应装置，包含有多个热泵循环机构，具有压缩机、放热器、减压部、吸热器及使所述压缩机、所述放热器、所述减压部及所述吸热器构成为闭回路的制冷剂流路；热交换器，具有用以与所述制冷剂流路进行热交换的水流路；供水管，用以将自来水供给至所述水流路；及热水供应回路，被连接成从所述水流路通水至热水供应末端。
29.如权利要求28所述的热泵式热水供应装置，将所述热交换器与所述多个热泵循环机构分割为多个单元而配置。
30.如权利要求28所述的热泵式热水供应装置，依照热水供应负荷来变更所述多个热泵循环机构的运转台数。
31.如权利要求1、14、27或28中任意一项所述的热泵式热水供应装置，其中所述热泵循环机构，为制冷剂压力在临界压力以上的超临界热泵循环机构，且通过升压至临界压力以上的该制冷剂来加热所述热交换器中的所述水流路的流水。
32.如权利要求1、14、27或28中任意一项所述的热泵式热水供应装置，于所述热交换器中，使所述制冷剂流路的流动方向与所述水流路的流动方向相对向。
全文摘要
一种瞬间沸水型热泵式热水供应装置，将自来水直接通水至以制冷剂流路与水流路进行热交换的热交换器的水流路中，且利用从该水流路流出的热水，而该瞬间沸水型热泵式热水供应装置至少包括(1)用以设定上述热交换器的加热量的负荷设定部及依照该设定值来控制加热量的加热控制部；(2)用以加热含有热交换器的水流路的前后通路的水的加温部；(3)多个压缩机；及(4)多个热泵循环机构的其中一者。该热水供应装置，开始供应热水时的热水供应温度的升高速度快，而且控制性、效率好。
文档编号F24D17/02GK1509396SQ0380027
公开日2004年6月30日 申请日期2003年2月10日 优先权日2002年2月12日
发明者国本启次郎, 渡边竹司, 近藤龙太, 松本聪, 今林敏, 司, 太 申请人:松下电器产业株式会社