专利名称：热泵式热水供给采暖机的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用热泵循环进行热水供给与采暖的热水供给采暖机。
背景技术：
作为现有技术的热泵贮存热水式热水供给采暖机，日本专利特开2002-349964号公报(以下称为专利文献1)中展示了这样的系统设有水循环式热交换器，该热交换器设于高温贮存热水的水箱内的上部，借着贮存(热水)于水箱内的高温水与在采暖机散热返回的低温水在热交换器内循环，从高温贮存热水侧吸热再升温，通过循环泵使热水循环至采暖机，来进行采暖。
本现有技术的水箱内高温热水存贮运转为由循环泵从水箱底部吸入的循环水、和热泵循环的高压高温的冷媒回路进行热交换，使水回路内的水温升温后，再回到水箱上部，进行热水存贮。
从而，一旦从热泵循环、通过进行水回路与冷媒回路的热交换的水冷媒热交换器将高温水存贮于水箱内，由于该高温水与循环于采暖机内的水回路的热交换需用另外设置的水热交换器吸热、进行采暖运转，因此，必须进行用于从热泵循环将高温水存贮到热水水箱中的水冷媒热交换，和用于向采暖机循环高温水的水箱内高温水与采暖水回路间的水水热交换的合计二次热交换。因此，恐怕有热交换效率降低、系统能量效率降低的问题。
另外，作为其他热水供给采暖系统，日本专利特开2002-286231号公报(以下称为专利文献2)展示了例如使甘醇水溶液等的热媒循环、加热存贮热水水箱内的水，进行地面采暖运转。
在专利文献2的系统中，热水供给用的水箱内高温水的热水贮存运转是，由设置于水箱内的电加热器进行，招致热水存贮的能量效率(加热能力/使用电力)在1以下的低效率化。另外，采暖稳定后所使用的热泵循环的采暖回路，由于要单另设置热源机，有系统大型化的问题；同时，由于热泵循环在热水供给中不使用作为暖气专用的热源机构成，在夏季等不需采暖运转时不工作，从全年利用率看，也显得过剩。还有，在冬季，需要暖气升温、使用热量增大，因此，水箱内的贮存热水的热量减少，相应地，有必须加大水箱容量、或进行电价较高的白天贮存热水运转的问题。
特开2002-349964号公报(摘要)[专利文献2]特开2002-286231号公报(摘要)本发明针对上述不良情况，即在采暖运转的情况下，在使高温水存贮于水箱内的热泵运转中，由于从热泵循环吸热，使用冷媒回路与水箱水回路接触或接合的水冷媒热交换器，另外，必须在水箱内设置用于从该高温存贮的高温水可取得使采暖机所用的循环水的温度上升的水热交换器。从而，为循环采暖用热水，一旦将热泵循环中吸热的热源由水冷媒热交换器吸热贮存于水箱水回路，必须从该水箱内高温水通过水热交换器、使采暖机用循环水吸热、形成采暖用热水。在进行热交换的情况下，产生了热交换效率，由于要进行该系统这样从高温冷媒回路向水箱贮存热水的热交换、和再从水箱贮存的高温水向采暖用循环水的热交换的两重热交换，就增加了热损失，招致采暖系统效率降低。另外，采暖的升温，是从贮存水箱内的高温水吸热形成采暖用热水，升温后，在从热泵循环的冷媒回路向采暖用热源吸热的系统中，热泵循环热源机在水箱贮存热水中不使用，成了暖气专用的热源机，因此，贮存热水与升温采暖用高温水，由装用了电加热器的水箱部件运转。稳定时的采暖运转，成了必须有专用的热泵循环热源机，可预想得到，将招致系统的大型化、与夏季不需采暖运转时热泵循环热源机运转率降低。
发明内容
为了解决上述课题，使用由热泵循环热源机直接供给热水和进行采暖的热水供给采暖系统，为了同样也提高采暖时的热交换效率，在热水供给用水冷媒热交换器之外，另行并列设置使冷媒管与采暖用温水专用于采暖地直接进行热交换的水冷媒热交换器。另外，压缩机出口的高温冷媒，由设置于热水供给用与采暖用的水冷媒热交换器近前的切换阀变更冷媒回路，在减压装置近前，热水供给用热交换器与采暖用热交换器的各出口管合流。而且，从采暖用的水冷媒热交换器出口和热水供给用水冷媒热交换器出口的合流部近前，设置向着减压装置侧的流动方向的逆止阀，以防止采暖停止时的循环管内的冷媒冷凝。
由于构成这样的采暖用回路，可从热泵循环的高温冷媒回路直接有效地向采暖用热源吸热，可使得水冷媒热交换器小型化，可进行高效率的采暖运转。另外，本发明的热泵循环热源机为高输出，不使用存贮热水用的大容量水箱部件，在热水供给时，由热泵循环冷媒回路与热水供给回路的热水供给用水冷媒热交换器直接进行热水供给。采暖时也一样，由于由冷媒回路与采暖水回路的水冷媒热交换器来进行，所以热交换器、切换阀、逆止阀等可收纳于热泵循环热源机内，对得到热水供给采暖系统的集中紧凑构造和降低制造成本有利。
由于由冷冻循环、热水供给用水冷媒热交换器、采暖用水冷媒热交换器、采暖机器、切换阀等构成上述这样的热泵热水供给采暖机的热水供给回路与采暖回路，可得到采暖热源的高效率热交换与采暖回路的低造价构成。
图1是本发明一实施例的热水供给采暖机的构成图。
图2是本发明的可用于热水供给和续烧浴池的水冷媒热交换器的构造图。
图3是可使用于本发明的采暖机的水冷媒热交换器的构造图。
图4是用于进行本发明的地板采暖运转控制的构成图。
图5是本发明的热水供给、采暖同时运转的冷媒回路中使用三向阀的构成图。
具体实施例方式
下边借图1说明本发明的一实施例。图1示出了本实施例的采用热泵循环热源机的热水供给与地板采暖回路，1是转速可控制的压缩机，2是由与外气热交换进行吸热的蒸发器，3是向蒸发器2送风、促进热交换的送风机，4是对冷凝了的高温高压冷媒进行减压的减压装置，5是低温时外气在蒸发器上结霜、结霜量与运转时间同时增大时，使高温冷媒气体流入蒸发器进行除霜的两向阀。在本实施例中，热泵循环独立构成二个系统，压缩机、蒸发器、减压装置、风扇各用二台，注脚a与b用来区别用于循环的机器的系统。a表示第一系统的热泵循环，b表示第二系统的热泵循环。热水供给用的水冷媒热交换器6，是冷媒回路与热水供给·水箱沸腾·续烧浴池水回路接触进行热交换。地板采暖用水冷媒热交换器8将由循环泵7向铺设于采暖板9的管送去的水加温成热水。21是用于切换热水供给与地板采暖运转的冷媒回路的三向切换阀。10是逆止阀，设置于采暖用水冷媒热交换器8的冷媒回路出口与减压装置4a间。热水供给用水冷媒热交换器的冷媒回路成螺旋状设置于辅助热水贮存水箱13的周围，由于以绝热材料覆盖于其周围，冷媒回路可隔绝水箱的热传导而保持高温，停止工作时冷媒不会冷凝。11是进行热水供给、浴池蓄热水时的给水口，12是用于向盥洗室、厨房等供给热水的热水出口。旁通比例阀19是用于使供给的水混合于排出热水的水而使其通过的阀。水比例阀20，根据需要将在混合阀18混合的从热水供给用水冷媒热交换器6来的水与从热水存贮水箱13来的水所形成的高温水、与从给水口11来的低温水混合，进行其温度变得合适的热水排出量的调节。热水出口12的17是表示在向浴池15自动蓄热水的情况下的注入热水的电磁阀。另外，16是表示在续烧浴池15情况下的循环泵。14是在辅助存贮热水水箱13中存贮热水的情况下、通过水冷媒热交换器6使其在水箱内循环的水箱沸腾用泵。
这里，热水存贮水箱是小容量的，处于热水供给开始时的热泵循环升温的过渡状态时，通过混合阀18向热水供给回路辅助供给水箱内的热水。
图2是本实施例示出的热水供给、续烧用水冷媒热交换器的一例，25是第一系统的热泵循环的冷媒管，26是热水供给、水箱沸腾用水管，27是第二系统的热泵循环的冷媒管，28是续烧浴池用的水管并增加分别成形为扁平状的管的接触面积。各第一系统热泵循环冷媒管、热水供给用水管、第二系统热泵循环冷媒管、续烧浴池用水管四根一组成形为螺旋状，设置于辅助热水贮存水箱的周围。
图3是地板采暖用的水冷媒热交换器，29是第一热泵循环的冷媒管，30是地板采暖用的热水管，第一热泵循环冷媒管、地板采暖用水管二根为1组成形为螺旋状，和热水供给用水冷媒热交换器一样，设置于辅助热水贮存水箱周围。
而且，作为热水供给用与采暖用水冷媒热交换器，也可使用从水管周围压入多根冷媒用细管成形的热交换器等、以螺旋管或直管成形的各种热交换器。
在这样构成的热泵式热水供给采暖机中，热水供给与浴池蓄水、续烧浴池、水箱沸腾运行同时驱动一系统与二系统的热泵循环，因而可减少从水箱来的辅助热水，可从热泵循环的吸热直接进行大部分的热水供给，成为高效率的热水供给运行。
另一方面，在由本发明的构成进行地板采暖的情况下，如图4所示，仅运转第一系统的热泵循环，冷媒流路切换阀将冷媒流路切换于地板采暖一侧，运转循环泵以使热水循环向地板采暖板。一般，由于地板采暖的初始负荷为3KW、稳定时负荷少1-2KW左右，仅以第一系统运转即可对付。另外，地板采暖用的热水，由于与热泵循环的高温侧冷媒热交换，热交换效率较高，可进行能量效率优良的地板采暖运转，地板采暖的温度调节是，检测板(パネル)温度与来自遥控器23的设定温度的温度差，由控制器22调整热泵循环的压缩机转速，从而增减从水冷媒热交换器来的吸热量、控制板温度。但是，在地板采暖运转中有热水供给要求的情况下，首先，起动在地板采暖回路中未连接的第二系统的热泵循环，进行热水供给运转。进而在产生超过第二系统热泵循环的热水供给能力的热水供给负荷的情况下，由切换阀将第一系统的热泵循环的冷媒流路切换到热水供给回路侧，暂时停止地板采暖运转。
在进行地板采暖运转了一段时间的情况下，由于地板采暖板内的热水变得足够热，进行如下的运转控制是有效的。即，在第一系统的热泵循环进行地板采暖运转时有热水供给要求的情况下，在第二系统的热泵循环开始运转的同时，切换已经处于运转状态的第一系统的热泵循环的三向切换阀21，使整个高温高压的冷媒流量流向热水供给用水冷媒热交换器6。
如第二系统的热泵循环的冷媒温度变得足够高可单独供给热水时，热水供给仅由第二系统的热泵循环进行热水供给运转。第一系统的热泵循环、由三向切换阀21切换流路，回到原来的地板采暖运转。
在本实施例中，由于将三向切换阀21用于冷媒流路切换，在地板采暖运转中，第一系统的热泵循环的热水供给侧的运转被停止，但如图5所示，如使用了可同时向三向中的二向流出的阀，第二系统的热泵循环与第一系统的热泵循环能力中，由于解除采暖负荷的能力可追加于热水供给侧，可同时进行地板采暖与高负荷的热水供给的运转。
另外，即使在热水供给用水冷媒热交换器与采暖用水冷媒热交换器各自的出口侧设置开度可变的电动式膨胀阀，也可进行同样的控制。
而且，在本实施例中，作为采暖机，连接了地板采暖板，但也可连接浴室干燥、浴室采暖、与室内采暖机等，另外，也可连接多个采暖机机器。
另外，在使用于热泵循环的冷媒为天然系冷媒的情况下，特别是如使用二氧化碳将高温水(90℃)贮存于现有的热水贮存式水箱中，由于与周围温度的温差变大，增加从水箱的散热量。在本发明中，当产生热水供给或采暖运转要求时，使热泵循环运转，在冷媒回路与热水回路进行高效率的热交换，由于保温而没有热量泄漏，热水供给采暖系统呈现出显著的省电。
如上所说明，如依本发明，使用了二台可控制转速的压缩机，构成了各自独立的热泵循环系统，在第一系统的热泵循环的冷媒回路中设置采暖用水冷媒热交换器，从该热交换器的吸热，将升温了的热水由循环泵循环于采暖机器内，借此可进行有效的采暖运转。另外，由于热泵循环构成了各自独立的二个系统，在采暖运转中，第二系统的热泵循环可进行热水供给运转，也可同时进行以第二系统热泵循环能力提供的热水供给负荷与采暖运转。
在同时产生第二系统热泵循环的热水供给能力以上的热水供给负荷与采暖要求的情况下，由于在第一系统热泵循环的三向切换阀构造中使用二个方向可同时流出的切换阀，故使高负荷的热水供给与采暖可同时进行。
如上所述，如依本发明，可提供在热泵热水供给采暖机中以较少的零件构成有效完成热水供给与采暖运转的热水供给采暖机。
如上说明，如依本发明，可进行有效的采暖运转。
权利要求
1.一种热泵式热水供给采暖机，其特征在于，它具有热泵循环、热水供给回路、采暖用水冷媒热交换器和热水采暖回路；所述热泵循环依次连接着用以供给从压缩冷媒的压缩机排出的高温冷媒的热水供给用水冷媒热交换器、对在此进行了热交换的冷媒进行减压的减压装置，和使被减压的冷媒气化的蒸发器；所述热水供给回路具有对被供给的水进行减压的减压阀，和对在前述水冷媒热交换器升温的水的热水出水量进行调节的水比例阀；所述采暖用水冷媒热交换器借助从前述热泵循环分支出来的冷媒进行热交换；所述热水采暖回路使由前述采暖用热交换器升温了的水循环于采暖机器。
2.按权利要求1所述的热泵式热水供给采暖机，其特征在于，对前述热水供给用水冷媒热交换器具有二个热泵循环，根据采暖机器的运转要求运行热泵循环的压缩机，用以供给与该采暖机器对应的温水采暖回路进行热交换用的冷媒。
3.按权利要求1所述的热泵式热水供给采暖机，其特征在于，在前述采暖用水冷媒热交换器中，借助设于前述热泵循环内并设于前述热水供给用水冷媒热交换器的冷媒流路上游侧的切换阀供给冷媒。
4.按权利要求3所述的热泵式热水供给采暖机，其特征在于，前述切换阀不仅切换冷媒流路，且可向多个流路供给冷媒。
5.按权利要求2所述的热泵式热水供给采暖机，其特征在于，在使一个热泵循环工作进行采暖运转的时候接受热水供给要求的情况下，起动另外的热泵循环进行热水供给运转，在其热水排出量较多的高负荷热水供给的情况下，对进行采暖运转的热泵循环的冷媒分配或供给到前述热水供给用水冷媒热交换器进行切换。
6.按权利要求1所述的热泵式热水供给采暖机，其特征在于，热泵循环中使用的冷媒为天然系冷媒。
全文摘要
切换向热水供给用水冷媒热交换器供给的热泵循环的高温冷媒的流路，送至采暖用水冷媒热交换器，通过使用在此直接热交换的热水可高效率地进行采暖运行。从而解决在现有技术中，贮存从热泵循环的冷媒回路吸热而成的高温水、从该贮存热水为采暖用再度吸热用于形成采暖用热水的系统效率降低的问题。
文档编号F25B13/00GK1530590SQ200410001908
公开日2004年9月22日 申请日期2004年1月15日 优先权日2003年3月14日
发明者店网太一, 中村英幸, 北村哲也, 权守仁彥, 远藤和广, 冈村哲信, , 也, 信, 幸, 广 申请人:日立家用电器公司