專利名稱：熱水供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用了熱泵的熱水供給裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，已知有將利用熱泵得到的熱水向利用側(cè)供給的熱水供給裝置。
例如，專利文獻(xiàn)1公開的熱水供給裝置用一個(gè)熱泵單元生成90℃左右的高溫水，將蓄存在熱水儲(chǔ)箱內(nèi)的高溫水向利用側(cè)供給。該熱水供給裝置通過與高溫水進(jìn)行熱交換而生成中溫水，將得到的中溫水向地面取暖用放熱器等溫?zé)崂迷O(shè)備供給。
另外，在專利文獻(xiàn)2公開的熱水供給裝置中，用一個(gè)熱泵單元分別生成90℃左右的高溫水和60℃～80℃左右的中溫水。該熱水供給裝置將得到的高溫水向利用側(cè)供給，并將得到的中溫水向地面取暖用放熱器等溫?zé)崂迷O(shè)備供給。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2003-056905號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利特開2002-364912號(hào)公報(bào)發(fā)明公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在上述專利文獻(xiàn)1公開的那種熱水供給裝置、即從高溫水生成中溫水的熱水供給裝置中，例如即使是僅需要供給中溫水的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，為了生成中溫水也必須生成高溫水。因此，這種熱水供給裝置有可能會(huì)導(dǎo)致電力等能量的消耗量過大。
另外，在上述專利文獻(xiàn)2公開的那種熱水供給裝置、即用一個(gè)熱泵單元分別生成高溫水和中溫水的熱水供給裝置中，需要與在單一的制冷劑回路內(nèi)循環(huán)的制冷劑進(jìn)行熱交換來生成溫度不同的兩種熱水。因此，若將制冷劑回路內(nèi)的制冷循環(huán)條件例如設(shè)定在適合生成高溫水的條件，則得到的中溫水的溫度受到制約，有可能不能根據(jù)利用側(cè)的要求來設(shè)定中溫水的溫度等，從而熱水供給裝置很難進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)轉(zhuǎn)控制。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電力等能量的消耗量少、且熱水供給溫度等的設(shè)定自由度高從而運(yùn)轉(zhuǎn)控制容易的熱水供給裝置。
用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案第一發(fā)明的熱水供給裝置，可進(jìn)行將熱水向利用側(cè)供給的動(dòng)作，且可進(jìn)行將比該熱水的溫度低的中等溫度的載熱體作為加熱用的流體向溫?zé)崂迷O(shè)備45供給的動(dòng)作。并且，該熱水供給裝置包括用于在與所述溫?zé)崂迷O(shè)備45之間使載熱體循環(huán)的載熱體通路40；使第一制冷劑循環(huán)來進(jìn)行制冷循環(huán)、使所述載熱體通路40的載熱體與第一制冷劑進(jìn)行熱交換從而加熱到中等溫度的第一制冷劑回路20；以及使第二制冷劑循環(huán)來進(jìn)行制冷循環(huán)、用該第二制冷劑對(duì)水進(jìn)行加熱從而生成供給用的熱水的第二制冷劑回路60，而且，所述第二制冷劑回路60具有使第二制冷劑與所述載熱體通路40的載熱體進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器，構(gòu)成以該載熱體通路40的載熱體為熱源的熱泵。
第二發(fā)明的熱水供給裝置，在上述第一發(fā)明的基礎(chǔ)上，載熱體通路40可進(jìn)行將通過溫?zé)崂迷O(shè)備45后的載熱體向第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50供給的動(dòng)作。
第三發(fā)明的熱水供給裝置，在上述第一發(fā)明的基礎(chǔ)上，載熱體通路40可進(jìn)行將加熱到中等溫度的載熱體向溫?zé)崂迷O(shè)備45和第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50分配的動(dòng)作。
第四發(fā)明的熱水供給裝置，在上述第二或第三發(fā)明的基礎(chǔ)上，載熱體通路40可進(jìn)行將加熱到中等溫度的載熱體僅向第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50供給的動(dòng)作。
第五發(fā)明的熱水供給裝置，在上述第一至第四發(fā)明中任一發(fā)明的基礎(chǔ)上，第一制冷劑回路20具有使第一制冷劑與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的空調(diào)用熱交換器24。
第六發(fā)明的熱水供給裝置，在上述第五發(fā)明的基礎(chǔ)上，第一制冷劑回路20可切換為空調(diào)用熱交換器24用作蒸發(fā)器的動(dòng)作、以及該空調(diào)用熱交換器24用作冷凝器的動(dòng)作。
第七發(fā)明的熱水供給裝置，在上述第一發(fā)明的基礎(chǔ)上，第一制冷劑回路20和第二制冷劑回路60中的一方或雙方設(shè)置有多個(gè)，而載熱體通路40僅設(shè)置有一個(gè)，各第一制冷劑回路20的第一制冷劑和各第二制冷劑回路60的第二制冷劑與在一個(gè)載熱體通路40內(nèi)循環(huán)的載熱體進(jìn)行熱交換。
-作用-在上述第一發(fā)明中，熱水供給裝置10不僅可進(jìn)行將熱水向利用側(cè)供給的動(dòng)作，且可進(jìn)行將中等溫度的載熱體向溫?zé)崂迷O(shè)備45供給的動(dòng)作。在第一制冷劑回路20中，通過使第一制冷劑循環(huán)來進(jìn)行制冷循環(huán)。此時(shí)，第一制冷劑向載熱體通路40的載熱體放熱而冷凝。流經(jīng)載熱體通路40的載熱體因第一制冷劑的加熱而成為中等溫度，然后向溫?zé)崂迷O(shè)備45和第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50輸送。在溫?zé)崂迷O(shè)備45中，利用所供給的載熱體對(duì)室內(nèi)空氣等對(duì)象物進(jìn)行加熱。在第二制冷劑回路60中，通過使第二制冷劑循環(huán)來進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，第二制冷劑從載熱體通路40的載熱體吸熱而蒸發(fā)。即，第二制冷劑回路60構(gòu)成以載熱體為熱源的熱泵。在該熱水供給裝置10中，利用第二制冷劑回路60中的第二制冷劑來對(duì)水進(jìn)行加熱，從而生成供給用的熱水。
在上述第二發(fā)明中，載熱體通路40可進(jìn)行將通過溫?zé)崂迷O(shè)備45后的載熱體向第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50供給的動(dòng)作。在該動(dòng)作中，第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50位于載熱體通路40中的載熱體循環(huán)方向的溫?zé)崂迷O(shè)備45的下游，在溫?zé)崂迷O(shè)備45中放熱而溫度稍稍降低的載熱體在第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50中與第二制冷劑進(jìn)行熱交換。另外，在該動(dòng)作中，第一制冷劑回路20的第一制冷劑與因向第二制冷劑放熱而溫度更低的載熱體進(jìn)行熱交換。
在上述第三發(fā)明中，載熱體通路40可進(jìn)行將因與第一制冷劑進(jìn)行熱交換而被加熱的載熱體向溫?zé)崂迷O(shè)備45和第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50分配的動(dòng)作。在該動(dòng)作中，載熱體通路40中的中等溫度的載熱體不僅向溫?zé)崂迷O(shè)備45供給，還向第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50供給，在第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50中第二制冷劑從中等溫度的載熱體吸熱。
在上述第四發(fā)明中，載熱體通路40可進(jìn)行將加熱到中等溫度的載熱體僅向第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50供給的動(dòng)作。該動(dòng)作在不需通過溫?zé)崂迷O(shè)備45對(duì)對(duì)象物進(jìn)行加熱時(shí)進(jìn)行。
在上述第五發(fā)明中，第一制冷劑回路20中設(shè)置有空調(diào)用熱交換器24。在第一制冷劑回路20內(nèi)循環(huán)的第一制冷劑也向空調(diào)用熱交換器24輸送。空調(diào)用熱交換器24使室內(nèi)空氣與第一制冷劑進(jìn)行熱交換從而對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行冷卻或加熱。
在上述第六發(fā)明中，在空調(diào)用熱交換器24用作蒸發(fā)器的動(dòng)作中，在該空調(diào)用熱交換器24中室內(nèi)空氣被冷卻。另一方面，在空調(diào)用熱交換器24用作冷凝器的動(dòng)作中，在該空調(diào)用熱交換器24中室內(nèi)空氣被加熱。本發(fā)明的熱水供給裝置10可切換為室內(nèi)空氣在空調(diào)用熱交換器24中被冷卻的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)、以及室內(nèi)空氣在空調(diào)用熱交換器24中被加熱的取暖運(yùn)轉(zhuǎn)。
在上述第七發(fā)明中，第一制冷劑回路20和第二制冷劑回路60中的一方或雙方設(shè)置有多個(gè)，這些第一制冷劑回路20及第二制冷劑回路60與一個(gè)載熱體通路40連接。例如在設(shè)置有多個(gè)第一制冷劑回路20的狀態(tài)下，所有的第一制冷劑回路20的第一制冷劑都可與載熱體通路40內(nèi)的載熱體進(jìn)行熱交換。另外，在設(shè)置有多個(gè)第二制冷劑回路60的狀態(tài)下，所有的第二制冷劑回路60的第二制冷劑都可與載熱體通路40內(nèi)的載熱體進(jìn)行熱交換。
發(fā)明效果在本發(fā)明中，通過第一制冷劑回路20進(jìn)行制冷循環(huán)來對(duì)載熱體通路40內(nèi)的載熱體進(jìn)行加熱，通過以該載熱體為熱源使第二制冷劑回路60進(jìn)行制冷循環(huán)來生成供給用的熱水。因此，例如在不需要供給熱水而需要向溫?zé)崂迷O(shè)備45供給載熱體的狀態(tài)下，可僅使第一制冷劑回路20進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，不需使第二制冷劑回路60進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)來生成供給用的熱水。因此，采用本發(fā)明，無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣僅為了得到中等溫度的載熱體而生成高溫的熱水，可抑制電力等能量的白白消耗。
另外，在本發(fā)明的熱水供給裝置10中，在中等溫度的載熱體的需求和載熱體溫度的要求值發(fā)生變化時(shí)，可通過變更第一制冷劑回路20的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來調(diào)節(jié)對(duì)載熱體進(jìn)行加熱的加熱量，在熱水供給需求和熱水供給溫度的要求值發(fā)生變化時(shí)，可通過變更第二制冷劑回路60的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來調(diào)節(jié)對(duì)水進(jìn)行加熱的加熱量。因此，采用本發(fā)明，通過分別對(duì)第一制冷劑回路20和第二制冷劑回路60進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，可適當(dāng)?shù)貙?duì)應(yīng)中等溫度的載熱體的需求等和熱水供給需求等，可實(shí)現(xiàn)容易對(duì)應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制的熱水供給裝置10。
在上述第二發(fā)明中，可進(jìn)行將通過溫?zé)崂迷O(shè)備45后的載熱水向第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50供給的動(dòng)作，在該動(dòng)作中，因向第二制冷劑放熱而溫度更低的載熱體與第一制冷劑回路20的第一制冷劑進(jìn)行熱交換。因此，可使與載熱體進(jìn)行熱交換的第一制冷劑的焓值降低，由此可增大第一制冷劑從外部氣體等熱源吸收的熱量，可提高第一制冷劑回路20中的制冷循環(huán)的COP(性能系數(shù))。
在上述第三發(fā)明中，可進(jìn)行將與第一制冷劑進(jìn)行熱交換而被加熱的載熱體向溫?zé)崂迷O(shè)備45和第二制冷劑回路60的蒸發(fā)器50分配的動(dòng)作，該動(dòng)作中，第二制冷劑回路60的第二制冷劑從中等溫度的載熱體中吸熱。即，在本發(fā)明中，使第二制冷劑回路60中的第二制冷劑盡可能地與溫度高的載熱體進(jìn)行熱交換。因此，采用本發(fā)明，可將第二制冷劑回路60中的制冷循環(huán)的低壓設(shè)定得較高，可通過減少壓縮第二制冷劑所需的動(dòng)力來減少制冷循環(huán)的COP。
采用上述第四發(fā)明，可截?cái)嘞虿恍枰\(yùn)轉(zhuǎn)的溫?zé)崂迷O(shè)備45供給的載熱體。因此，可避免不需要運(yùn)轉(zhuǎn)的溫?zé)崂迷O(shè)備45中的載熱體的放熱浪費(fèi)。
采用上述第五發(fā)明及第六發(fā)明，可使用熱水供給裝置10的第一制冷劑回路20進(jìn)行室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)。因此，與熱水供給裝置10和空調(diào)裝置分開設(shè)置的情況相比，可減少設(shè)備的設(shè)置空間。尤其是若采用第六發(fā)明，則可進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)和取暖運(yùn)轉(zhuǎn)的切換，可提高熱水供給裝置10的空氣調(diào)節(jié)功能。
在上述第七發(fā)明中，熱水供給裝置10中設(shè)置有多個(gè)第一制冷劑回路20和第二制冷劑回路60中的一方或雙方，這些第一制冷劑回路20及第二制冷劑回路60與一個(gè)載熱體通路40連接。因此，例如在設(shè)置有多個(gè)第一制冷劑回路20時(shí)，若僅一個(gè)第一制冷劑回路20進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)對(duì)載熱體加熱的加熱量不足的狀態(tài)，則可使其他第一制冷劑回路20也進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，采用本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)能自如應(yīng)對(duì)負(fù)荷變動(dòng)且使用方便的熱水供給裝置10。


圖1是表示實(shí)施例的熱水供給裝置的概略構(gòu)成和制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作的配管系統(tǒng)圖。
圖2是表示實(shí)施例的熱水供給裝置的概略構(gòu)成和取暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作的配管系統(tǒng)圖。
圖3是表示實(shí)施例的變形例1的熱水供給裝置的概略構(gòu)成的配管系統(tǒng)圖。
圖4是表示實(shí)施例的變形例2的熱水供給裝置的概略構(gòu)成的配管系統(tǒng)圖。
(符號(hào)說明)10熱水供給裝置20第一制冷劑回路24空調(diào)用熱交換器40中溫水回路(載熱體通路)45地面取暖用放熱器(溫?zé)崂迷O(shè)備)50第二熱交換器(第二制冷劑回路的蒸發(fā)器)60第二制冷劑回路具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例的熱水供給裝置10由熱源單元11、空調(diào)用室內(nèi)單元12、高溫水供給單元13、熱水儲(chǔ)存單元14構(gòu)成。該熱水供給裝置10具有第一制冷劑回路20、中溫水回路40、第二制冷劑回路60、高溫水回路80。
第一制冷劑回路20形成在熱源單元11和室內(nèi)單元12內(nèi)。在該第一制冷劑回路20中設(shè)置有第一壓縮機(jī)21、四通切換閥22、室外熱交換器23、室內(nèi)熱交換器24、第一熱交換器30、兩個(gè)電動(dòng)膨脹閥25、26。其中，收納在室內(nèi)單元12中的只有室內(nèi)熱交換器24，剩下的都收納在熱源單元11中。另外，在第一制冷劑回路20中填充有第一制冷劑。作為該第一制冷劑除R407C和R410A等所謂的氟利昂制冷劑外，還可使用甲烷和丙烷等碳化氫制冷劑(HC制冷劑)。
室外熱交換器23和室內(nèi)熱交換器24均由交叉翅片式的翅片管型熱交換器構(gòu)成。室外熱交換器23用于使第一制冷劑與室外空氣進(jìn)行熱交換。室內(nèi)熱交換器24用于使第一制冷劑與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換。該室內(nèi)熱交換器24構(gòu)成空調(diào)用熱交換器。第一熱交換器30由所謂的板式熱交換器構(gòu)成，具有多個(gè)互相分隔的第一流路31和第二流路32。
四通切換閥22可在以下兩個(gè)狀態(tài)之間自由切換第一孔口與第三孔口互相連通且第二孔口與第四孔口互相連通的第一狀態(tài)(圖1所示的狀態(tài))、以及第一孔口與第四孔口互相連通且第二孔口與第三孔口互相連通的第二狀態(tài)(圖2所示的狀態(tài))。
在第一制冷劑回路20中，第一壓縮機(jī)21的排出側(cè)與四通切換閥22的第一孔口連接，吸入側(cè)與四通切換閥22的第二孔口連接。室外熱交換器23的一端與四通切換閥的第三孔口連接。室外熱交換器23的另一端與第一電動(dòng)膨脹閥25的一端和第二電動(dòng)膨脹閥26的一端雙方連接。第一電動(dòng)膨脹閥25的另一端與室內(nèi)熱交換器24的一端連接。室內(nèi)熱交換器24的另一端與四通切換閥22的第四孔口連接。另一方面，第二電動(dòng)膨脹閥26的另一端與第一熱交換器30中的第一流路31的一端連接。第一熱交換器30中的第一流路31的另一端連接在第一壓縮機(jī)21的排出側(cè)與四通切換閥22之間。
中溫水回路40形成在熱源單元11和高溫水供給單元13內(nèi)。該中溫水回路40中設(shè)置有第一熱交換器30、泵41、三通調(diào)節(jié)閥42、第二熱交換器50。其中，收納在高溫水供給單元13中的只有第二熱交換器50，剩下的都收納在熱源單元11中。另外，中溫水回路40與作為溫?zé)崂迷O(shè)備的地面取暖用放熱器45連接。該中溫水回路40構(gòu)成使作為載熱體填充的水(載熱水)在其與地面取暖用放熱器45之間循環(huán)的載熱體通路。
另外，填充在中溫水回路40中的載熱體并不限定為水，例如也可將乙二醇水溶液等鹽水作為載熱體使用。另外，作為溫?zé)崂迷O(shè)備連接在中溫水回路40中的并不限定為地面取暖用放熱器45。例如，也可將利用載熱水來加熱空氣的熱水取暖機(jī)、浴室干燥機(jī)等作為溫?zé)崂迷O(shè)備連接在中溫水回路40中。
三通調(diào)節(jié)閥42可進(jìn)行將流入第一孔口的流體向第二孔口和第三孔口中的任一方輸送的動(dòng)作、以及將流入第一孔口的流體向第二孔口和第三孔口雙方輸送的動(dòng)作。另外，在三通調(diào)節(jié)閥42中，流入第一孔口的流體中的流向第二孔口與流向第三孔口的流量比例可變。第二熱交換器50由所謂的板式熱交換器構(gòu)成，具有多個(gè)互相分隔的第一流路51和第二流路52。
在中溫水回路40中，泵41的排出側(cè)與三通調(diào)節(jié)閥42的第一孔口連接。第二熱交換器50的第一流路51的一端與三通調(diào)節(jié)閥42的第二孔口連接，另一端與第一熱交換器30的第二流路32的一端連接。第一熱交換器30的第二流路32的另一端與泵41的吸入側(cè)連接。三通調(diào)節(jié)閥42的第三孔口與地面取暖用放熱器45的一端連接。地面取暖用放熱器45的另一端與連接第二熱交換器50的第一流路51與第一熱交換器30的第二流路32的配管連接。
第二制冷劑回路60收納在高溫水供給單元13中。在該第二制冷劑回路60中設(shè)置有第二壓縮機(jī)61、第三熱交換器70、電動(dòng)膨脹閥62、第二熱交換器50。另外，在第二制冷劑回路60中填充有第二制冷劑。作為該第二制冷劑使用二氧化碳(CO2)。
第三熱交換器70由所謂的板式熱交換器構(gòu)成，具有多個(gè)互相分隔的第一流路71和第二流路72。
在第二制冷劑回路60中，第二壓縮機(jī)61的排出側(cè)與第三熱交換器70的第一流路71的一端連接。第三熱交換器70的第一流路71的另一端通過電動(dòng)膨脹閥62與第二熱交換器50的第二流路52的一端連接。第二熱交換器50的第二流路52的另一端與第二壓縮機(jī)61的吸入側(cè)連接。
高溫水回路80形成在高溫水供給單元13和熱水儲(chǔ)存單元14內(nèi)。在該高溫水回路80中設(shè)置有熱水儲(chǔ)箱81、泵82、第三熱交換器70、混合閥83。
混合閥83構(gòu)成為使流入第一孔口的流體與流入第二孔口的流體混合后從第三孔口送出。另外，混合閥83可改變流入第一孔口的流體與流入第二孔口的流體的流量比例。熱水儲(chǔ)箱81形成為縱長(zhǎng)的圓筒形密閉容器狀。
在高溫水回路80中，泵82的排出側(cè)與第三熱交換器70的第二流路72的一端連接。第三熱交換器70的第二流路72的另一端與混合閥83的第一孔口連接?；旌祥y83的第二孔口與泵82的吸入側(cè)連接。在混合閥83的第三孔口上連接有向廚房、洗臉臺(tái)、浴池等利用側(cè)延伸的熱水供給管85。熱水儲(chǔ)箱81的底部與連接混合閥83與泵82的配管連接，頂部與連接第三熱交換器70的第二流路72與混合閥83的配管連接。從外部向該高溫水回路80內(nèi)供給的水向泵82的吸入側(cè)附近導(dǎo)入。
-運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作-下面對(duì)上述熱水供給裝置10的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行說明。該熱水供給裝置10可切換為室內(nèi)單元12對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制冷的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)、以及室內(nèi)單元12對(duì)室內(nèi)進(jìn)行取暖的取暖運(yùn)轉(zhuǎn)。
首先對(duì)第一制冷劑回路20的動(dòng)作進(jìn)行說明。
如圖1所示，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)中的第一制冷劑回路20中，四通切換閥22設(shè)定為第一狀態(tài)。另外，在第一制冷劑回路20中，適當(dāng)調(diào)節(jié)第一電動(dòng)膨脹閥25的開度，第二電動(dòng)膨脹閥26的開度設(shè)定為基本全開。在該狀態(tài)下使第一壓縮機(jī)21運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第一制冷劑在第一制冷劑回路20內(nèi)循環(huán)，進(jìn)行制冷循環(huán)。此時(shí)，在第一制冷劑回路20中，室外熱交換器23和第一熱交換器30成為冷凝器，室內(nèi)熱交換器24成為蒸發(fā)器。在該制冷運(yùn)轉(zhuǎn)中，第一制冷劑回路20構(gòu)成以室內(nèi)空氣為熱源的熱泵。
具體而言，從第一壓縮機(jī)21排出的第一制冷劑的一部分通過四通切換閥22流入室外熱交換器23，剩下的部分流入第一熱交換器30的第一流路31。流入室外熱交換器23的第一制冷劑向室外空氣放熱而冷凝。流入第一熱交換器30的第一流路31的第一制冷劑向中溫水回路40的載熱水放熱而冷凝，然后通過第二電動(dòng)膨脹閥26與在室外熱交換器23冷凝的第一制冷劑匯合。接著，第一制冷劑在通過第一電動(dòng)膨脹閥25時(shí)被減壓，然后流入室內(nèi)熱交換器24。在室內(nèi)熱交換器24中，流入的第一制冷劑從室內(nèi)空氣中吸熱而蒸發(fā)，從而室內(nèi)空氣被冷卻。在室內(nèi)熱交換器24中蒸發(fā)的第一制冷劑通過四通切換閥22后被吸入第一壓縮機(jī)21中而被壓縮。
如圖2所示，在取暖運(yùn)轉(zhuǎn)中的第一制冷劑回路20中，四通切換閥22設(shè)定為第二狀態(tài)。另外，在第一制冷劑回路20中，適當(dāng)調(diào)節(jié)第一電動(dòng)膨脹閥25及第二電動(dòng)膨脹閥26的開度。在該狀態(tài)下使第一壓縮機(jī)21運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第一制冷劑在第一制冷劑回路20內(nèi)循環(huán)，進(jìn)行制冷循環(huán)。此時(shí)，在第一制冷劑回路20中，室內(nèi)熱交換器24和第一熱交換器30成為冷凝器，室外熱交換器23成為蒸發(fā)器。在該取暖運(yùn)轉(zhuǎn)中，第一制冷劑回路20構(gòu)成以室外空氣為熱源的熱泵。
具體而言，從第一壓縮機(jī)21排出的第一制冷劑的一部分通過四通切換閥22流入室內(nèi)熱交換器24，剩下的部分流入第一熱交換器30的第一流路31。在室內(nèi)熱交換器24中，流入的制冷劑向室內(nèi)空氣放熱而冷凝，從而室內(nèi)空氣被加熱。流入第一熱交換器30的第一流路31的第一制冷劑向中溫水回路40的載熱水放熱而冷凝。在室內(nèi)熱交換器24中冷凝的第一制冷劑在通過第一電動(dòng)膨脹閥25時(shí)被減壓，在第一熱交換器30的第一流路31中冷凝的第一制冷劑在通過第二電動(dòng)膨脹閥26時(shí)被減壓，然后分別流入室外熱交換器23。在室外熱交換器23中，流入的第一制冷劑從室外空氣中吸熱而蒸發(fā)。在室外熱交換器23中蒸發(fā)的第一制冷劑通過四通切換閥22后被吸入第一壓縮機(jī)21中而被壓縮。
下面對(duì)中溫水回路40、第二制冷劑回路60及高溫水回路80的動(dòng)作進(jìn)行說明。這些動(dòng)作不論是在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)中還是在取暖運(yùn)轉(zhuǎn)中都是相同的。
當(dāng)使中溫水回路40的泵41運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，載熱水在中溫水回路40內(nèi)循環(huán)。流入第一熱交換器30的第二流路32的載熱水被在第一流路31內(nèi)流動(dòng)的第一制冷劑加熱。在通過該第二流路32的期間被加熱而成為30℃～60℃左右的中等溫度的載熱水流入三通調(diào)節(jié)閥42。假設(shè)三通調(diào)節(jié)閥42設(shè)定為第一孔口與第二及第三孔口連通的狀態(tài)，則中等溫度的載熱水的一部分流入地面取暖用放熱器45，剩下的部分流入第二熱交換器50的第一流路51。在地面取暖用放熱器45中向室內(nèi)空氣等放熱的載熱水與在第二熱交換器50中向第二流路52的第二制冷劑放熱后的載熱水一起流入第一熱交換器30的第二流路32中而被加熱。
另外，若操作三通調(diào)節(jié)閥42，則可改變流向地面取暖用放熱器45的載熱水的流量與流向第二熱交換器50的載熱水的流量的比率。另外，若將三通調(diào)節(jié)閥42設(shè)定為第一孔口僅與第二孔口連通的狀態(tài)，則在第一熱交換器30中被加熱后的載熱水僅向第二熱交換器50供給。另外，若將三通調(diào)節(jié)閥42設(shè)定為第一孔口僅與第三孔口連通的狀態(tài)，則在第一熱交換器30中被加熱后的載熱水僅向地面取暖用放熱器45供給。
當(dāng)使第二制冷劑回路60的第二壓縮機(jī)61運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第二制冷劑在第二制冷劑回路60內(nèi)循環(huán)，進(jìn)行制冷循環(huán)。此時(shí)，在第二制冷劑回路60中，第三熱交換器70成為冷凝器，第二熱交換器50成為蒸發(fā)器。另外，在第二制冷劑回路60中，制冷循環(huán)的高壓設(shè)定為比第二制冷劑的臨界壓力高。即，在第二制冷劑回路60中，進(jìn)行所謂的超臨界循環(huán)。該第二制冷劑回路60構(gòu)成以中溫水回路40的載熱水為熱源的熱泵。
具體而言，從第二壓縮機(jī)61排出的第二制冷劑流入第三熱交換器70的第一流路71，向流經(jīng)第二流路72的供給用水放熱而冷凝。在第三熱交換器70中冷凝的第二制冷劑在通過電動(dòng)膨脹閥62時(shí)被減壓，然后流入第二熱交換器50的第二流路52。流入第二熱交換器50的第二流路52的第二制冷劑從流經(jīng)第一流路51的載熱體吸熱而蒸發(fā)。在第二熱交換器50中蒸發(fā)的制冷劑被吸入第二壓縮機(jī)61中而被壓縮。
當(dāng)使高溫水回路80的泵41運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，供給用熱水在高溫水回路80內(nèi)流通。從泵82排出的供給用熱水流入第三熱交換器70的第二流路72，并被流經(jīng)第一流路71的第二制冷劑加熱。在第三熱交換器70中被加熱而成為60℃～90℃左右的高溫的供給用水通過熱水供給管85向利用側(cè)供給、或者蓄存在熱水儲(chǔ)箱81內(nèi)。另外，若操作混合閥83，則流入第一孔口的高溫供給用水與流入第二孔口的常溫水的流量比例發(fā)生變化，其結(jié)果是，可調(diào)節(jié)從第三孔口向熱水供給管85流入的熱水的溫度。
-實(shí)施例的效果-在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，通過第一制冷劑回路20進(jìn)行制冷循環(huán)來對(duì)中溫水回路40內(nèi)的載熱水進(jìn)行加熱，通過以該載熱水為熱源使第二制冷劑回路60進(jìn)行制冷循環(huán)來將供給用熱水加熱到60℃～90℃左右的高溫。因此，例如在不需要供給熱水而需要向地面取暖用放熱器45供給載熱水的狀態(tài)下，可僅使第一制冷劑回路20進(jìn)行制冷循環(huán)，不需使第二制冷劑回路60進(jìn)行制冷循環(huán)而將供給用熱水加熱到高溫。因此，采用上述熱水供給裝置10，無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣僅為了得到中等溫度的載熱體而生成高溫水，可抑制電力的白白消耗。
在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，若改變第一壓縮機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載量，則對(duì)第一熱交換器30中的載熱水進(jìn)行加熱的加熱量發(fā)生變化。因此，在中等溫度的載熱水的需求和載熱水溫度的要求值發(fā)生變化時(shí)，通過第一壓縮機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)這些變化的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，在該熱水供給裝置10中，若改變第二壓縮機(jī)61的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載量，則對(duì)第三熱交換器70中的供給用熱水進(jìn)行加熱的加熱量發(fā)生變化。因此，在熱水供給需求和熱水供給溫度的要求值發(fā)生變化時(shí)，通過第二壓縮機(jī)61的運(yùn)轉(zhuǎn)控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)這些變化的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
這樣，采用本實(shí)施例，可分別對(duì)第一壓縮機(jī)21和第二壓縮機(jī)61進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，從而可適當(dāng)?shù)貙?duì)應(yīng)中等溫度的載熱水的需求等和熱水供給需求等。因此，采用本實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)容易對(duì)應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制的熱水供給裝置10。
另外，在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，可進(jìn)行將與第一制冷劑進(jìn)行熱交換而被加熱的載熱水向地面取暖用放熱器45和第二熱交換器50分配的動(dòng)作，該動(dòng)作中，第二制冷劑回路60的第二制冷劑從第一熱交換器30中流出的中等溫度的載熱水中吸熱。即，在該熱水供給裝置10中，使第二制冷劑回路60中的第二制冷劑盡可能地與溫度高的載熱水進(jìn)行熱交換。因此，采用本實(shí)施例，可將第二制冷劑回路60中的制冷循環(huán)的低壓設(shè)定得較高，可通過減少第二壓縮機(jī)61的消耗電力來減少制冷循環(huán)的COP。
另外，采用本實(shí)施例的熱水供給裝置10，可截?cái)嘞虿恍枰\(yùn)轉(zhuǎn)的地面取暖用放熱器45供給的載熱水。因此，可避免不需要運(yùn)轉(zhuǎn)的地面取暖用放熱器45中的載熱水的放熱浪費(fèi)。
另外，采用本實(shí)施例的熱水供給裝置10，可使用第一制冷劑回路20進(jìn)行室內(nèi)的取暖和制冷。因此，與將熱水供給裝置10和空調(diào)機(jī)分開設(shè)置的情況相比，可減少設(shè)備的設(shè)置空間。
在此，一般地，若熱交換能力相同，則使制冷劑與水進(jìn)行熱交換的熱交換器的外形比使制冷劑與空氣進(jìn)行熱交換的熱交換器的外形小。另一方面，在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，用于對(duì)高溫水回路80內(nèi)的供給用熱水進(jìn)行加熱的第二制冷劑回路60構(gòu)成以中溫水回路40內(nèi)的載熱水為熱源的熱泵，第二制冷劑回路60中的成為蒸發(fā)器的第二熱交換器50由使第二制冷劑與載熱水進(jìn)行熱交換的板式熱交換器構(gòu)成。因此，采用本實(shí)施例，與用于對(duì)中溫水回路40內(nèi)的載熱水進(jìn)行加熱的第一制冷劑回路20、以及用于對(duì)高溫水回路80內(nèi)的供給用熱水進(jìn)行加熱的第二制冷劑回路60雙方都是以空氣為熱源的熱泵的情況相比，可大幅減小熱水供給裝置10的外形。
-實(shí)施例的變形例1-在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，也可變更中溫水回路40的構(gòu)成。
具體而言，如圖3所示，在中溫水回路40中，也可將地面取暖用放熱器45的另一端與連接三通調(diào)節(jié)閥42與第二熱交換器50的配管連接。在該變形例的中溫水回路40中，在地面取暖用放熱器45中放熱的載熱水通過第二熱交換器50的第一流路51后流入第一熱交換器30的第二流路32。
這樣，在本變形例的熱水供給裝置10中，可進(jìn)行將通過地面取暖用放熱器45后的載熱水向第二熱交換器50供給的動(dòng)作。在該動(dòng)作中，在地面取暖用放熱器45放熱后的載熱水在第二熱交換器50中繼續(xù)向第二制冷劑放熱，然后在第一熱交換器30中與第一制冷劑進(jìn)行熱交換。因此，可使第一熱交換器30的第一流路31出口處的第一制冷劑的焓值降低，由此可增大第一制冷劑從外部氣體等熱源吸收的熱量。因此，采用本變形例，可提高第一制冷劑回路20中的制冷循環(huán)的COP(性能系數(shù))。
-實(shí)施例的變形例2-在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，也可變更第一制冷劑回路20的構(gòu)成。
具體而言，如圖4所示，也可從第一制冷劑回路20中省去室內(nèi)熱交換器24和四通切換閥22。在該變形例的第一制冷劑回路20中，第一壓縮機(jī)21的排出側(cè)與第一熱交換器30的第一流路31連接，吸入側(cè)與室外熱交換器23連接。
-實(shí)施例的變形例3-在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，也可設(shè)置多個(gè)第一制冷劑回路20。此時(shí)，在中溫水回路40中串聯(lián)或并聯(lián)連接多個(gè)第一熱交換器30，在各第一熱交換器30的第一流路31上各連接一個(gè)第一制冷劑回路20。并且，若僅一個(gè)第一制冷劑回路20進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)對(duì)載熱水加熱的加熱量不足的狀態(tài)，則可通過使其他第一制冷劑回路20運(yùn)轉(zhuǎn)來補(bǔ)充加熱量的不足部分。因此，采用本變形例，可實(shí)現(xiàn)能自如應(yīng)對(duì)負(fù)荷變動(dòng)且使用方便的熱水供給裝置10。
同樣地，在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，也可設(shè)置多個(gè)第二制冷劑回路60。此時(shí)，在中溫水回路40中串聯(lián)或并聯(lián)連接多個(gè)第二熱交換器50，在各第二熱交換器50的第二流路52上各連接一個(gè)第二制冷劑回路60。
-實(shí)施例的變形例4-在本實(shí)施例的熱水供給裝置10中，也可將高溫水供給單元13和熱水儲(chǔ)存單元14形成為一體。即，可以將第二制冷劑回路60和高溫水回路80收納在一個(gè)殼體內(nèi)。這樣，若將高溫水供給單元13和熱水儲(chǔ)存單元14形成為一體，則可減少熱水供給裝置10的設(shè)置面積。
工業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明對(duì)熱水供給裝置來說有用。
權(quán)利要求
1.一種熱水供給裝置，可進(jìn)行將熱水向利用側(cè)供給的動(dòng)作，且可進(jìn)行將比該熱水的溫度低的中等溫度的載熱體作為加熱用的流體向溫?zé)崂迷O(shè)備(45)供給的動(dòng)作，其特征在于，包括用于在與所述溫?zé)崂迷O(shè)備(45)之間使載熱體循環(huán)的載熱體通路(40)；使第一制冷劑循環(huán)來進(jìn)行制冷循環(huán)、使所述載熱體通路(40)的載熱體與第一制冷劑進(jìn)行熱交換從而加熱到中等溫度的第一制冷劑回路(20)；以及使第二制冷劑循環(huán)來進(jìn)行制冷循環(huán)、用該第二制冷劑對(duì)水進(jìn)行加熱從而生成供給用的熱水的第二制冷劑回路(60)，所述第二制冷劑回路(60)具有使第二制冷劑與所述載熱體通路(40)的載熱體進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器，構(gòu)成以該載熱體通路(40)的載熱體為熱源的熱泵。
2.如權(quán)利要求1所述的熱水供給裝置，其特征在于，載熱體通路(40)可進(jìn)行將通過溫?zé)崂迷O(shè)備(45)后的載熱體向第二制冷劑回路(60)的蒸發(fā)器(50)供給的動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求1所述的熱水供給裝置，其特征在于，載熱體通路(40)可進(jìn)行將加熱到中等溫度的載熱體向溫?zé)崂迷O(shè)備(45)和第二制冷劑回路(60)的蒸發(fā)器(50)分配的動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求2或3所述的熱水供給裝置，其特征在于，載熱體通路(40)可進(jìn)行將加熱到中等溫度的載熱體僅向第二制冷劑回路(60)的蒸發(fā)器(50)供給的動(dòng)作。
5.如權(quán)利要求1所述的熱水供給裝置，其特征在于，第一制冷劑回路(20)具有使第一制冷劑與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的空調(diào)用熱交換器(24)。
6.如權(quán)利要求5所述的熱水供給裝置，其特征在于，第一制冷劑回路(20)可切換為空調(diào)用熱交換器(24)用作蒸發(fā)器的動(dòng)作、以及該空調(diào)用熱交換器(24)用作冷凝器的動(dòng)作。
7.如權(quán)利要求1所述的熱水供給裝置，其特征在于，第一制冷劑回路(20)和第二制冷劑回路(60)中的一方或雙方設(shè)置有多個(gè)，而載熱體通路(40)僅設(shè)置有一個(gè)，各第一制冷劑回路(20)的第一制冷劑和各第二制冷劑回路(60)的第二制冷劑與在一個(gè)載熱體通路(40)內(nèi)循環(huán)的載熱體進(jìn)行熱交換。
全文摘要
熱水供給裝置(10)設(shè)置有第一制冷劑回路(20)、中溫水回路(40)、第二制冷劑回路(60)及高溫水回路(80)。第一制冷劑回路(20)構(gòu)成以室外空氣為熱源的熱泵，對(duì)中溫水回路(40)內(nèi)的載熱水進(jìn)行加熱。在中溫水回路(40)中，載熱水在地面取暖用放熱器(45)和第二熱交換器(50)與第一熱交換器(30)之間進(jìn)行循環(huán)。第二制冷劑回路(60)構(gòu)成以中溫水回路(40)的載熱水為熱源的熱泵，對(duì)高溫水回路(80)內(nèi)的供給用水進(jìn)行加熱。
文檔編號(hào)F25B30/02GK1969154SQ20058001918
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者西村忠史, 山口貴弘 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社