專利名稱：熱泵熱水器的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱泵熱水器在低溫情況下結霜時，改善使用的便利性。
背景技術：
原有的熱泵熱水器一般為貯存熱水方式，即與電氣熱水器相同，配備300L～500L的大容量熱水貯存罐，使用價格便宜的夜間低谷電價的電力在夜間進行熱泵運轉，將水加熱后貯存于熱水貯存罐，在白天使用上述貯存的熱水。
近年來，提出了一種即熱式熱泵熱水器的技術方案，它通過設置在運轉開始時從熱水貯存罐供應熱水的熱水貯存罐供應熱水回路和直接供給通過熱泵運轉加熱的熱水的直接供應熱水回路，在由水龍頭等用水末端使用熱水時，隨時進行熱泵運轉，將加熱后的熱水直接供給到用水末端。
在日本特開2003-240339號公報(專利文獻1)中公開了一種這樣的即熱式熱泵熱水器。
熱水貯存罐內的熱水是在運轉開始時使用的熱水，供應熱水停止后，如果熱水貯存罐內的熱水溫度降低，則對熱泵循環進行的運轉，在熱水貯存罐內的熱水達到預定溫度后停止運轉。
在專利文獻1所公開的熱泵熱水器中，在冬季低溫情況下進行供應洗澡熱水(熱水注入)等長時間的熱泵運轉時，雖與外部空氣溫度也有關，但在空氣換熱器的整個表面上會結霜。在這種情況下，在停止供應熱水后如果進行熱水貯存罐內熱水補充加熱的熱水貯存罐內的貯存熱水運轉，因為空氣換熱器的結霜，處于加熱能力低的狀態，因此熱水貯存罐的貯存熱水運轉需要很長的時間。而且，當沒有充分的補充加熱熱水貯存罐內的熱水就開始隨后的供應熱水時，就有可能對供應熱水帶來故障。
也就是說，在通過外部空氣集熱的空氣換熱器結霜的狀態下，當進行熱水貯存罐的貯存熱水運轉時，則結霜愈加嚴重而形成結冰狀態。那樣會進一步降低空氣換熱器的性能，即使從供應洗澡熱水至熱水貯存罐內的補充加熱，連續地進行熱泵運轉，也會使加熱能力顯著降低。
比如，冬季外部空氣溫度在低溫時，完成供應洗澡熱水后，當在短時間內使用噴淋時，空氣換熱器將處于結霜狀態，容易發生熱水量不足或者供應的熱水溫度低的情況。
發明內容
本發明的目的在于提供一種熱泵熱水器，它可以將結霜而對加熱能力降低的影響控制在最小限度、以提高使用的方便性。
為解決上述問題，本發明的熱泵熱水器檢測空氣換熱器的溫度，預先設定表示因結霜而需要除霜運轉的狀態的除霜開始溫度、以及比除霜開始溫度低的必需除霜溫度。必需除霜溫度使指結霜有相當程度的堆積，如果不優先進行除霜運轉則加熱能力將處于明顯降低狀態的溫度。
本發明的熱泵熱水器為具有設定有這些除霜開始溫度、必需除霜溫度的熱水貯存罐的熱泵熱水器，通過溫度來判別冬季低溫時空氣換熱器的結霜狀態，通過進行適合于結霜狀態的運轉控制來達成上述目的。
本發明第一方案的熱泵熱水器，具有熱泵制冷劑回路，該熱泵制冷劑回路通過制冷劑管道依次將壓縮機、供給的水與制冷劑進行換熱的水-制冷劑換熱器、減壓裝置、進行空氣與制冷劑的換熱的空氣換熱器連接而成；供應熱水回路，該供應熱水回路由上述水-制冷劑換熱器、用于貯存由水-制冷劑換熱器加熱了的熱水的熱水貯存罐、冷熱水混合閥、流量調節閥、以及連接上述部件的水管組成；控制裝置，該控制裝置預先設定上述空氣換熱器的除霜開始溫度以及比此除霜開始溫度低的必需除霜溫度，當上述空氣換熱器的溫度在上述除霜開始溫度與上述必需除霜溫度的范圍內時，供應熱水運轉停止后，在完成向熱水貯存罐貯存熱水后進行上述空氣換熱器的除霜；當上述空氣換熱器的溫度比必需除霜溫度低時，供應熱水運轉停止后，在完成上述空氣換熱器的除霜后向熱水貯存罐貯存熱水。
這樣，通過溫度判別空氣換熱器的結霜狀態，除了通常的結霜狀態的除霜開始溫度以外，設定立刻需要除霜運轉的必需除霜溫度，根據空氣換熱器的溫度改變對除霜的控制。具體的，通過設置改變除霜運轉開始時間的控制裝置，使用者可以不必考慮怎樣去做，就能夠進行適合于結霜狀態的運轉控制，可以提高在冬季低溫時的使用方便性。
本發明第二方案的熱泵熱水器是在第一方案的基礎上，上述供應熱水回路具有將由水-制冷劑換熱器加熱了的熱水直接供給到用水末端的直接供應熱水回路和從熱水貯存罐向用水末端供應熱水的熱水貯存罐供應熱水回路。通過熱水貯存罐供應熱水，可以彌補熱泵開始運轉時的加熱延遲，可以通過使熱水貯存罐大幅度小型化而實現熱水貯存單元與熱泵單元的一體化，能夠更顯著地提高第一方案的即熱式熱泵熱水器的效果。
本發明第三方案的熱泵熱水器是在第一方案的基礎上，因為上述必需除霜溫度為與外部空氣溫度相對應地設定的多個溫度，一般地因外部空氣溫度越低其絕對濕度也越低，空氣換熱器的結霜量也會減少，所以，通過將必需除霜溫度設定為與外部空氣溫度相對應的較低溫度，能夠進行適合于結霜量的運轉控制，不會優先地進行非緊急的除霜運轉，可提供使用更加方便的除霜必要控制裝置。
本發明第四方案的熱泵熱水器是在第一方案的基礎上，因為上述除霜必要控制裝置在達到必需除霜溫度時，通過文字顯示或者文字的閃爍來進行警示，使用者可以通過視覺明白處于因為結霜量多而需要優先進行除霜運轉的狀態，即使供應熱水量減少，也不必為此而擔心，同時可以采取稍微推遲使用熱水等對策。
本發明第五方案的熱泵熱水器是在第一方案的基礎上，因為上述除霜必要控制裝置在達到必需除霜溫度時，通過聲音來進行警示，使用者可以通過聲音明白處于因為結霜量多而需要優先進行除霜運轉的狀態，即使不看廚房遙控器等的顯示，也能方便地進行判斷，可以消除對供應熱水量的減少的不安感，并可以采取稍微推遲使用熱水等對策。
根據本發明，能夠消除使用者的不安感，可提高冬季低溫時的使用方便性。
圖1是表示本發明的熱泵熱水器的熱泵制冷劑回路、供應熱水回路、運轉控制裝置以及部件的大致結構的一個實施例的示意圖。
圖2是表示本發明的熱泵熱水器的安裝以及管道連接時的確認動作的一個實施例的流程圖。
圖3是表示本發明的熱泵熱水器在熱水貯存罐貯存熱水運轉時的動作的一個實施例的流程圖。
圖4是表示本發明的熱泵熱水器的使用熱水時的動作的一個實施例的流程圖。
圖5是表示本發明的熱泵熱水器的外部空氣溫度和空氣換熱器的溫度以及除霜開始溫度和必需除霜溫度的設定值的一個實施例的溫度線圖。
圖6是表示浴槽自動運轉的浴槽內注入熱水時的動作的一個實施例的流程圖。
圖7是表示浴槽自動運轉的浴槽保溫時的動作的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
下面，采用附圖來說明本發明的實施例。
實施例1圖1所示的本發明的一個實施例的熱泵熱水器，具有熱泵制冷劑回路30、供應熱水回路40以及運轉控制裝置50。
熱泵制冷劑回路30為各部件各有兩個的雙循環方式，通過制冷劑管道分別依次連接有壓縮機1a、1b、配置在水-制冷劑換熱器2上的制冷劑側傳熱管2a、2b、減壓裝置3a、3b、空氣換熱器4a、4b，該制冷劑回路30內密封有制冷劑。
壓縮機1a、1b能進行容量控制，進行大量的供應熱水時以大容量運轉。這里，壓縮機1a、1b通過PWM控制、電壓控制(比如PAM控制)以及這些控制方式的組合控制，來進行從低速(比如700轉/分)到高速(比如7000轉/分)的轉數控制。
水-制冷劑換熱器2具有制冷劑側傳熱管2a、2b及供給冷水側傳熱管2c、2d，制冷劑側傳熱管2a、2b和供給冷水側傳熱管2c、2d之間進行換熱。
減壓裝置3a、3b一般使用電動膨脹閥，將經過水-制冷劑換熱器2送來的中溫高壓制冷劑減壓，作為易蒸發的低壓制冷劑送至空氣換熱器4a、4b。另外，減壓裝置3a、3b還具有通過改變制冷劑通路的節流量來調節熱泵回路內的制冷劑循環量的功能、和使節流量為最小、將大量的中溫制冷劑送至空氣換熱器4a、4b來溶化結霜的除霜裝置的作用。
空氣換熱器4a、4b設置在主體的外表面部分，通過風機(未圖示)的通風來進行外部空氣與制冷劑的換熱，具有空氣-制冷劑換熱器的作用。
供應熱水回路40具有用于進行直接供應熱水、熱水貯存罐貯存熱水、熱水貯存罐供應熱水、對浴槽注入熱水、洗澡水補充加熱的水循環回路。
直接供應熱水回路具有供給冷水管和供應熱水管。供給冷水管與供給冷水管接頭5、水-制冷劑換熱器2的供給冷水側傳熱管2c、2d連接，供給冷水管接頭5和自來水管等作為裝置外部的水源的供水管連接。供應熱水管與水-制冷劑換熱器2的供給冷水側傳熱管2c、2d、廚房熱水排出管接頭15連接，該廚房熱水排出管接頭15通過管道與裝置外部的一個熱水排出末端的廚房水龍頭16連接。
該供給冷水管的中途依次設置有減壓閥6、對所供給的水的水量進行計量的供水水量傳感器7、供水止回閥10、水熱交換器水量傳感器11。
供應熱水管的中途依次設置有混合來自熱水貯存罐8的熱水的供應熱水混合閥12、與供給冷水管的分支水管連接的冷熱水混合閥13、調節排出的熱水和冷水的流量的流量調節閥14。
減壓閥6將比如由作為水源的自來水管供給的200～500kPa的不同程度的高水壓控制為大約170kPa的適合使用的一定水壓。供水止回閥10控制水只向一個方向流動，防止回流。
廚房熱水排出管接頭15除了連接到廚房水龍頭16外，還能夠向洗澡水龍頭26和淋浴器27等供應熱水。
熱水貯存罐貯存熱水回路通過水管將熱水貯存罐8、熱水器內循環泵9、水熱交換器水量傳感器11、供給冷水側傳熱管2c、2d、供應熱水混合閥12、熱水貯存罐8依次連接而成。
熱水貯存罐供應熱水回路在上述供給冷水管和供應熱水管的各自的中途分支而設置，熱水貯存罐8通過水管在止回閥10的前后與供給冷水管連接，通過水管在供應熱水混合閥12處與供應熱水管連接。此回路主要是通過所供給的水的水壓將存留在熱水貯存罐8內的供應熱水至供應熱水管。
對浴槽注入熱水回路的上述供給冷水管和至供給冷水側傳熱管2c、2d的管路與直接供應熱水回路是共用的。并且，供應熱水管的流量調節閥14的前方為對浴槽注入熱水管道，與熱水排入/排出管接頭20連接。通過水管依次將向浴槽22內注入熱水時打開的洗澡熱水注入閥17、檢測水的流向的流向開關18、洗澡水循環泵19、熱水排入/排出管接頭20連接到對浴槽注入熱水管道。而熱水排入/排出管接頭20及排出洗澡熱水管接頭24通過洗澡水循環轉接器21與浴槽22連接。
并且，對浴槽注入熱水時，在通過上述對浴槽注入熱水回路直接供應熱水的同時，在熱水貯存罐8內的熱水量不小于最小必要量的范圍內，也從熱水貯存罐8向浴槽22進行熱水貯存罐供應熱水。這里所謂最小必要量是指對浴槽注入熱水完成之后為了淋浴而保留的熱水貯存罐內熱水保留量。
洗澡水補充加熱回路通過水管將浴槽22、洗澡水循環轉接器21、熱水排入/排出管接頭20、洗澡水循環泵19、流向開關18、洗澡水傳熱管23b、排出洗澡熱水管接頭24、洗澡水循環轉接器21、浴槽22依次連接而成。
并且，洗澡水補充加熱時，在通過上述洗澡水補充加熱回路進行浴槽水的水循環的同時，進行熱泵運轉及熱水器內循環泵9的運轉，使由水-制冷劑換熱器2加熱的熱水經過熱水開關閥25循環至設置在洗澡水用換熱器23上的熱水傳熱管23a，在熱水傳熱管23a和洗澡水傳熱管23b之間換熱，進行洗澡水補充加熱。
運轉控制裝置50在通過廚房遙控器51及浴槽遙控器52的設定操作進行熱泵制冷劑回路30的運轉和停止以及壓縮機1a、1b的轉數控制的同時，通過控制減壓裝置3a、3b的制冷劑節流量的調節、熱水器內循環泵9、洗澡水循環泵19的運轉和停止以及供應熱水混合閥12、冷熱水混合閥13、流量調節閥14、洗澡熱水注入閥17、熱水開關閥25，來進行熱水貯存罐貯存熱水運轉、直接供應熱水運轉、熱水貯存罐供應熱水運轉、對浴槽注入熱水運轉、洗澡水補充加熱運轉以及除霜運轉。
運轉控制裝置50控制壓縮機1a、1b的轉數，運轉剛開始時為了加快加熱升溫時間以高轉數運轉，穩定時以適合供應熱水溫度和流量的轉數運轉。
運轉控制裝置50具有每次進行熱水貯存罐貯存熱水運轉裝置，通過在用水末端停止使用熱水后，進行完熱水貯存罐貯存熱水運轉后停止運轉，來控制熱水貯存罐內經常處于保貯存有預定溫度的熱水的狀態。
并且，停止供應熱水后的熱水貯存罐貯存熱水運轉不是每次都進行，可以基于熱水貯存罐的熱敏電阻8a～8d的溫度來判斷是否需要進行熱水貯存罐貯存熱水運轉。
運轉控制裝置50具有除霜必需的控制裝置，其用來經常檢測外部空氣溫度及空氣換熱器4a、4b的溫度，設定顯示處于結霜狀態的除霜開始溫度、及顯示必需立即進行除霜運轉的必需除霜溫度，在達到必需除霜溫度以下時起動，進行在遙控器顯示畫面的文字顯示、閃爍顯示或者通過聲音的警示以及進行優先除霜的運轉控制。
也就是說，供應熱水運轉停止時，在空氣換熱器的溫度高于除霜開始溫度的情況下，完成供應熱水后不進行除霜運轉，而在進行熱水貯存罐貯存熱水運轉后停止運轉；在空氣換熱器的溫度處于除霜開始溫度和必需除霜溫度的范圍內時，完成供應熱水后，進行熱水貯存罐貯存熱水運轉后進行除霜運轉，然后停止運轉；在空氣換熱器的溫度低于必需除霜溫度的情況下，在進行文字顯示或者閃爍顯示或者通過聲音的警示的同時，完成供應熱水后先進行除霜運轉，然后進行熱水貯存罐貯存熱水運轉后停止運轉。
并且，在除霜開始溫度和必需除霜溫度的范圍內時，完成供應熱水后，可以在熱水貯存罐貯存預定量的熱水后進行除霜，在除霜后，再進行熱水貯存罐內剩余部分的熱水貯存。這樣，考慮到停止供應熱水后再次供應熱水的情況，能夠在較短的時間內完成預定量的熱水貯存罐貯存熱水和除霜。
再有，在熱泵熱水器中還設置有檢測供給冷水溫度的供給冷水熱敏電阻7a，檢測水-制冷劑換熱器2的排出熱水溫度的水換熱器熱敏電阻2e，檢測熱水貯存罐8的貯存熱水溫度及熱水貯存量的熱水貯存罐熱敏電阻8a、8b、8c、8d，檢測通過熱泵直接供給的熱水和從熱水貯存罐供給的熱水貯存罐熱水的混合溫度的混合溫度熱敏電阻12a，檢測供應熱水溫度的供應熱水熱敏電阻14a，檢測浴槽水的溫度的洗澡水熱敏電阻18a以及檢測空氣換熱器4a、4b的溫度的空氣換熱器熱敏電阻4c、4d，檢測外部空氣溫度的空氣熱敏電阻(未圖示)及檢測壓縮機1a、1b的出口壓力的壓力傳感器1c、1d和檢測浴槽22內的水位的水位傳感器22a，各檢測信號輸入至運轉控制裝置50。運轉控制裝置50根據這些信號控制各設備。
冷熱水開關閥25設置在水-制冷劑換熱器2和洗澡水用換熱器23之間，用于除洗澡水補充加熱時以外關閉水回路，以防止熱量從水-制冷劑換熱器2向洗澡水用換熱器23泄漏。
供水止回閥10控制水只向一個方向流動，防止逆流。溢流閥28在熱水貯存罐8內的熱水壓力達到預定壓力以上時起動，起水回路零部件的壓力保護的作用。
下面，參照圖1的熱泵回路30及供應熱水回路40，根據圖2～圖7的流程圖對本熱泵熱水器的運轉動作加以說明。
圖2是表示安裝時的必要操作的流程圖的一個實施例。
熱泵熱水器從制造場所被搬運并安裝到使用者所希望設置的地方，供給冷水管接頭5與自來水管等供水源連接，廚房熱水排出管接頭15與廚房水龍頭16、洗澡水龍頭26、淋浴器27連接，熱水排入/排出管接頭20與洗澡水循環轉接器21、洗澡水龍頭26及淋浴器27連接，排出洗澡熱水管接頭24與洗澡水循環轉接器21連接(步驟60)。然后，為排空空氣，打開廚房水龍頭16或者溢流閥28(步驟61)。打開供水源的總閥門(步驟62)時，從供水源開始給熱水器內供水，水通過減壓閥6經減壓并調節到一定壓力后，流入到熱水貯存罐8及水-制冷劑換熱器2以及各水管內(步驟63)。在通過水從水龍頭16、26或溢流閥28溢出確認熱水器內處于充滿水的狀態(步驟64)后，關閉水龍頭16、26或溢流閥28，完成往熱水器內供水(步驟65)。
熱泵熱水器在安裝時，各設備被設定為如下的初始狀態，即供應熱水混合閥12、冷熱水混合閥13處于雙向打開的狀態，流量調節閥14、熱水開關閥25處于打開的狀態，洗澡熱水注入閥17處于關閉狀態。
然后，打開電源開關(步驟66)，進行浴槽內注水運轉(步驟67)。
浴槽內注水運轉時，打開洗澡熱水注入閥17對浴槽注水，直至水溢出(步驟68)。通過水位傳感器22a和供水水量傳感器7自動計算出浴槽的容量(步驟69)，進行浴槽容量的設定(步驟70)，并應用于設定以后的浴槽自動運轉中對浴槽注入熱水和洗澡水補充加熱時的熱水量的控制。因此，上述浴槽內注水運轉只在設置熱泵熱水器時需要進行一次。
圖3是表示加熱熱水貯存罐內的水的熱水貯存罐貯存熱水運轉的動作的流程圖的一個實施例。
當通過運轉控制裝置50的控制發出進行熱水貯存罐貯存熱水運轉的指示(步驟71)時，由熱水貯存罐熱敏電阻8a～8d進行熱水貯存溫度及熱水貯存量的判定(步驟72)，如果在規定以內則保持原狀不進行運轉；如果貯存的熱水被使用，減少到規定以下，則開始熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟73)。
進行熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟73)時，壓縮機1a、1b開始運轉，壓縮機1a、1b內的氣體狀態的制冷劑被壓縮加熱，成為高溫高壓的制冷劑，并輸送至水-制冷劑換熱器2。這樣，在水-制冷劑換熱器2中，流經制冷劑側傳熱管2a、2b內的高溫制冷劑與流經供給冷水側傳熱管2c、2d內的冷水進行熱交換，制冷劑放熱，冷水被加熱。放熱后的制冷劑通過減壓裝置3a、3b減壓，然后在空氣換熱器4a、4b內膨脹蒸發而形成氣體狀，再次返回到壓縮機1a、1b。通過連續的這種熱泵運轉，經過水-制冷劑換熱器2內的冷水被加熱。
在上述熱泵運轉中，當提高壓縮機1a、1b的轉數、增大減壓裝置3a、3b的制冷劑節流量時，加熱能力雖增加；但機械損耗和熱損耗都增加，運轉效率降低。相反，通過降低壓縮機1a、1b的轉數、減少減壓裝置3a、3b的制冷劑節流量，雖然加熱能力降低，但是機械損耗和熱損耗減少，相對的運轉效率有所提高。也就是說，在熱泵的加熱運轉中，以低溫來進行長時間的加熱能夠提高加熱效率。
比如，比起加熱到60℃以上的高溫來進行熱水貯存罐的貯存熱水運轉，加熱到42℃的使用溫度來供應熱水的直接供應熱水運轉可以說是高效率的運轉。
在熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟73)中，在上述熱泵運轉的同時，熱水貯存罐貯存熱水回路中的供應熱水混合閥12從水-制冷劑換熱器2側將熱水貯存罐8側打開，而將冷熱水混合閥13側關閉(步驟73a)，并將熱水開關閥25關閉(步驟73b)。進而，熱水器內循環泵9開始運轉，水從熱水貯存罐8下部的通水口，向熱水器內循環泵9、水換熱器水量傳感器11、水-制冷劑換熱器2、供應熱水混合閥12、熱水貯存罐8循環。這樣，由水-制冷劑換熱器2加熱的熱水從熱水貯存罐8的上部開始貯存，熱水貯存罐8整體達到貯存高溫熱水狀態時判定熱水貯存完成(步驟76)，停止運轉(步驟77)。
判定從水-制冷劑換熱器2排出的熱水的溫度是否合適的熱水排出溫度判定(步驟74)通過水換熱器熱敏電阻2e來進行。當排出熱水溫度在規定值以內時，則繼續進行熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟75)；在規定值以外時，通過控制壓縮機1a、1b的轉數、調節減壓裝置3a、3b的制冷劑節流量、控制熱水器內循環泵9的轉數來進行排出熱水溫度的調節(步驟74a)。
熱水貯存溫度及貯存量的判定通過熱水貯存罐熱敏電阻8a～8d來進行。如果熱水貯存罐熱敏電阻8a～8d全部達到規定溫度內，則判斷為熱水貯存完成，停止運轉，熱水貯存罐貯存熱水結束(步驟77)。
圖4是表示打開廚房水龍頭16使用熱水時的動作的流程圖的一個實施例。打開廚房水龍頭16開始使用熱水(步驟80)時，運轉控制裝置50在起動壓縮機1a、1b、開始熱泵制冷劑回路30的運轉的同時，通過供給冷水管接頭5、減壓閥6、供水水量傳感器7、供水止回閥10、水換熱器水量傳感器11、水-制冷劑換熱器2、供應熱水混合閥12、冷熱水混合閥13、流量調節閥14、廚房熱水排出管接頭15、廚房水龍頭16的供應熱水回路進行直接供應熱水運轉(步驟81)。同時，通過供給冷水管接頭5、減壓閥6、供水水量傳感器7、熱水貯存罐8、供應熱水混合閥12、冷熱水混合閥13、流量調節閥14、廚房熱水排出管接頭15、廚房水龍頭16的供應熱水回路進行熱水貯存罐供應熱水運轉(步驟82)。
此處，熱泵制冷劑回路30將被壓縮機1a、1b壓縮了的高溫制冷劑送至水-制冷劑換熱器2的制冷劑側傳熱管2a、2b，將從供給冷水側傳熱管2c、2d流入的水加熱向從供應熱水混合閥12側流出。但是，運轉開始時送至水-制冷劑換熱器2的制冷劑沒有充分地達到高溫高壓，其溫度低，并且由于整個水-制冷劑換熱器2的溫度低，加熱水的加熱能力不足。隨著時間的推移，制冷劑達到高溫高壓，與之相應，通過制冷劑產生的散熱量增加，對水的加熱能力增強。
另外，由于熱泵運轉的加熱能力直到達到高溫穩定狀態需要幾分鐘的時間，因而，運轉開始后直到達到高溫穩定狀態的預定時間內，運轉控制裝置50以比通常高的轉數對壓縮機的轉數進行運轉控制，這樣可以縮短水加熱、供應熱水運轉的起動時間，在運轉開始后的預定時間內，同時進行從熱水貯存罐供應熱水的熱水貯存罐供應熱水運轉(步驟82)以后，運轉控制裝置50起動，停止熱水貯存罐供應熱水運轉(步驟84b)，切換到只進行直接供應熱水運轉，繼續供應熱水運轉(步驟85)。
具體的，為使混合溫度熱敏電阻12a達到目標溫度，對混合閥12的開度進行調節。即，如果直接供應熱水的溫度達不到目標值，則追加由熱水貯存罐供應熱水；如果直接供應熱水的溫度達到目標值，則不從熱水貯存罐供應熱水，而只進行直接供應熱水。
在此期間，通過供應熱水熱敏電阻14a、供水水量傳感器7進行供應熱水溫度及流量的判定(步驟83)，如果在規定范圍外，則調節溫度、流量(步驟84a)；如果在規定范圍內，則進一步進行直接供應熱水溫度的判定(步驟84)。
在進行直接供應熱水溫度的判定(步驟84)時，在水-制冷劑換熱器2的加熱溫度不充分、直接供應熱水的溫度達不到規定溫度的狀態下，則繼續進行熱泵運轉的溫度流量調節(步驟84a)，同時進行熱水貯存罐供應熱水運轉(步驟82)。如果水-制冷劑換熱器2的加熱溫度提高到達到供應熱水溫度，直接供應熱水溫度達到規定范圍內時，則停止熱水貯存罐供應熱水運轉(步驟84b)，僅通過直接供應熱水運轉(步驟81)繼續供應熱水(步驟85)。
因此，熱水貯存罐8的作用是，在熱泵運轉的加熱能力未充分地達到供應熱水溫度(通常為40～42℃)之前的起動時間內的輔助功能，熱泵制冷劑回路30的能力、特別是壓縮機的輸出壓力越大，越能縮短起動時間，可以減小熱水貯存罐8。
為了滿足在對浴槽注入熱水的同時，對廚房供應熱水等多處同時使用熱水的要求，即使在運轉開始時同時使用熱水貯存罐供應熱水，作為加熱穩定后的供應熱水能力，雖然希望壓縮機的容量大到現在一般所使用的5kw左右的4倍以上的20kw左右，但這不僅需要開發新型的壓縮機，還需要同時開發熱泵制冷劑回路30的各個新型部件，這是非常困難的。因此，在本發明的實施例中，作為使用了兩臺原有壓縮機2倍左右的壓縮機的雙循環熱泵方式30a、30b，既靈活運用了現有技術，又確保了實際使用的可靠性。如果壓縮機的容量使用1臺就足夠的話，單循環熱泵方式也同樣適用于本發明，其效果不變。
隨后，當關閉水龍頭、使用熱水結束時(步驟86)，若是處于熱水貯存罐供應熱水停止而只進行直接供應熱水運轉時，則停止直接供應熱水運轉；在熱水使用完后處于同時進行熱水貯存罐供應熱水運轉和直接供應熱水運轉時，則停止直接供應熱水運轉和熱水貯存罐供應熱水運轉兩者。(步驟87)進而，運轉控制裝置50由空氣換熱器熱敏電阻4c、4d檢測并判定空氣換熱器4a、4b的溫度，在完成以下運轉后停止熱泵運轉。
首先，在停止供應熱水運轉時(步驟87)，當空氣換熱器4a、4b的溫度在除霜開始溫度以上，則在停止供應熱水運轉后不進行除霜運轉，在完成熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟89a)后停止運轉(步驟90)。
其次，當空氣換熱器4a、4b的溫度在除霜開始溫度與必需除霜溫度之間時，則在停止供應熱水運轉后，在完成熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟89b)，進而進行除霜運轉后(步驟89c)停止運轉。(步驟90)另外，當空氣換熱器4a、4b的溫度在必需除霜溫度以下時，則通過除霜必需控制裝置以在遙控器操作面板上的文字顯示或者閃爍顯示或者聲音等手段來對需要除霜進行警示(步驟89d)，在停止供應熱水運轉后，進行除霜運轉(步驟89e)，再進行熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟89f)后，停止運轉(步驟90)。
上述熱水貯存罐貯存熱水運轉通過熱水貯存罐熱敏電阻8a～8d檢測貯存熱水溫度、貯存熱水量，在達到規定值內后停止熱水貯存罐貯存熱水運轉。
但是，通過熱水貯存罐熱敏電阻8a～8d對熱水貯存罐的貯存熱水狀態的檢測每時每刻都在進行，即使在為了極短時間內的使用的水加熱、供應熱水運轉停止后，在熱水貯存罐8內的熱水溫度、熱水量均在預定值以上時，也被判定為完成了貯存熱水，不再進行熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟88)。
如上所述，運轉控制裝置50由于具有在所有的運轉中作為目的的運轉完成后，必須在貯存熱水完成之前進行熱水貯存罐貯存熱水運轉(步驟88)的每次熱水貯存罐貯存熱水運轉功能，因此，熱水貯存罐8中總是貯存有高于預定量的、預定溫度的熱水，可以消除對運轉開始時的熱水溫度低或者使用中供應熱水中斷的擔心。
圖5是表示用于通過所述外部空氣溫度及空氣換熱器溫度說明上述除霜開始溫度、上述必需除霜溫度及除霜完成溫度的溫度線圖。縱軸表示空氣換熱器溫度，橫軸表示外部空氣溫度，按照溫度從高到低的順序，線圖A表示除霜完成溫度，線圖B表示除霜開始溫度，線圖C表示必需除霜溫度。
比如，對于冬季的外部空氣溫度為5℃，在廚房進行餐具清洗的情況下，熱水使用時間即使再長也就5分鐘～10分鐘左右，結霜量比較少，在線圖BC之間的E點。在清洗餐具一結束，停止供應熱水運轉后，進行熱水貯存罐貯存熱水運轉后進行除霜運轉，然后停止運轉。
但是，在與上述同樣條件下進行對浴槽注入熱水運轉時，供應熱水運轉時間大約需要30分鐘，結霜量增多，會妨礙空氣換熱器的通風，使加熱能力降低。并且，當通風受到阻礙時，空氣與制冷劑的換熱量減少，空氣換熱器的溫度更加降低，低至比線圖C低的F點。
當與空氣換熱器的溫度在E點時的情形相同地先進行熱水貯存罐貯存熱水運轉時，由于加熱能力不足使熱水貯存罐貯存熱水運轉需要很長的時間。在熱水貯存罐貯存熱水量不足的狀態下使用淋浴或者水龍頭時，容易發生供應熱水量不足或者供應熱水溫度低等問題。
因此，設置除霜必需控制裝置，當處于線圖C以下時，顯示除霜運轉必須優先并通報使用者，同時，在完成對浴槽注入熱水運轉后，先進行除霜運轉，再進行熱水貯存罐貯存熱水運轉，然后停止運轉。
由于除霜運轉是在圖1中使減壓裝置3a、3b的制冷劑節流量為最小，將高溫制冷劑以原狀送至空氣換熱器4a、4b中，通過制冷劑的熱量來溶化霜，因而，在短時間內達到線圖A的除霜完成溫度，此后便迅速地進行熱水貯存罐貯存熱水運轉，從而能盡快地完成熱水貯存罐貯存熱水。
在溫度達到0℃以下時，由于外部空氣的絕對濕度極低，結霜量減少，因此，將線圖B的除霜開始溫度及線圖C的必需除霜溫度設定得較低。線圖A所示的除霜完成溫度與此相反，由于外部空氣溫度越低，加熱除霜需要的時間越長，所以當外部空氣溫度在0℃以下時，設定的溫度稍高。
當空氣換熱器的溫度高于線圖B的除霜開始溫度時，處于幾乎不結霜的狀態，不必進行除霜運轉。
圖5的線圖A、B、C是一個例子，根據熱泵回路的零部件構成和容量等會有所不同，即使線圖的溫度、彎曲等各不相同，采用本發明也能得到同樣的效果。
圖6是表示浴槽自動運轉的浴槽內注入熱水時的動作的流程圖的一個實施例。按下浴槽自動按鈕，使其處于ON的狀態(步驟91)，當達到設定的時刻時，開始對浴槽注入熱水運轉(步驟92)，打開洗澡熱水注入閥17，供應洗澡熱水(步驟93)。
供應洗澡熱水(步驟93)與圖4中說明的使用熱水相同地同時進行直接供應熱水運轉和熱水貯存罐供應熱水運轉。也就是說，在剛開始熱泵運轉的幾分鐘內同時進行直接供應熱水運轉和熱水貯存罐供應熱水運轉，當直接供應熱水溫度達到穩定狀態時，停止熱水貯存罐供應熱水運轉，只進行直接供應熱水運轉。
在供應洗澡熱水運轉中，通過浴槽熱敏電阻18a檢測供應洗澡熱水溫度，判定供應熱水溫度(步驟94)。若在規定范圍外，則進行溫度調節(步驟94a)；若在規定范圍內，則繼續供應洗澡熱水(步驟95)。
進而，由水位傳感器22a檢測浴槽內的水位，判定對浴槽注入熱水量(步驟96)。
在判定對浴槽注入熱水量(步驟96)時，若在規定量以下時，繼續注入熱水(步驟95)，當達到規定量時，餓停止對浴槽注入熱水及熱泵運轉。(步驟97)對浴槽注入熱水運轉停止(步驟97)時，與上述圖4相同，進行空氣換熱器的溫度判定(步驟98)，根據是否為除霜開始溫度及必需除霜溫度的判斷，進行必需除霜顯示、熱水貯存罐貯存熱水運轉及除霜運轉(步驟99a～99f)后，停止運轉。(步驟100)圖7是表示通過浴槽自動運轉進行洗澡水補充加熱的動作的流程圖的一個實施例。按下浴槽自動按鈕，使其處于ON的狀態(步驟101)，當達到設定時刻時，開始上述圖6中說明的對浴槽注入熱水運轉(步驟102)，此后終止對浴槽注入熱水運轉(步驟103)，開始浴槽保溫運轉(步驟104)。
對浴槽注入熱水運轉(步驟103)停止后，由浴槽熱敏電阻18a檢測熱水溫度，在進行浴槽內熱水溫度判定時(步驟105)，若在規定值以內，則繼續浴槽保溫；若在規定值以下時，則進行洗澡水補充加熱運轉(步驟106)。另外，由水位傳感器22a按照預定時間間隔(比如每10分鐘)檢測浴槽內的熱水量，在進行對浴槽注入熱水量判定(步驟107)中，若在規定值以內，則繼續浴槽保溫；若在規定值以下時，則向浴槽內添加熱水(步驟108)。
進而，在經過浴槽自動運轉的設定時間后，浴槽保溫運轉停止(步驟109)，浴槽自動運轉停止(步驟110)。
如以上詳細地說明那樣，本發明對于消除具有熱水貯存罐的即熱式熱泵在冬季低溫時因結霜而產生的不便、改善熱水貯存罐貯存熱水運轉、增加節能效果、提高使用方便性等具有顯著的效果。
當結霜量很多處于必須優先進行除霜運轉狀態時，可以通過遙控器顯示或者通過聲音來告知使用者，即使出現熱水供應量減少也可以不必擔心，同時，當因結霜導致熱水貯存罐貯存熱水運轉出現故障時，供應熱水停止后，由于在完成除霜運轉后進行熱水貯存罐貯存熱水運轉，因此，能夠高效率地進行除霜、熱水貯存罐貯存熱水，可以大幅度地提高冬季低溫時的使用方便性。
權利要求
1.一種熱泵熱水器，其具有熱泵制冷劑回路，該熱泵制冷劑回路通過制冷劑管道依次將壓縮機、供給的水與制冷劑進行換熱的水-制冷劑換熱器、減壓裝置、進行空氣與制冷劑的換熱的空氣換熱器連接而成；供應熱水回路，該供應熱水回路由上述水-制冷劑換熱器、用于貯存由水-制冷劑換熱器加熱了的熱水的熱水貯存罐、冷熱水混合閥、流量調節閥、以及連接上述部件的水管組成；控制裝置，該控制裝置預先設定上述空氣換熱器的除霜開始溫度以及比此除霜開始溫度低的必需除霜溫度，當上述空氣換熱器的溫度在上述除霜開始溫度與上述必需除霜溫度的范圍內時，供應熱水運轉停止后，在完成向熱水貯存罐貯存熱水后進行上述空氣換熱器的除霜；當上述空氣換熱器的溫度比必需除霜溫度低時，供應熱水運轉停止后，在完成上述空氣換熱器的除霜后向熱水貯存罐貯存熱水。
2.根據權利要求1所記載的熱泵熱水器，其特征在于，上述供應熱水回路具有將由水-制冷劑換熱器加熱了的熱水直接供給到用水末端的直接供應熱水回路和從熱水貯存罐向用水末端供應熱水的熱水貯存罐供應熱水回路。
3.根據權利要求1所記載的熱泵熱水器，其特征在于，上述必需除霜溫度為與外部空氣溫度相對應地設定的多個溫度。
4.根據權利要求1所記載的熱泵熱水器，其特征在于，上述除霜必要控制裝置在達到必需除霜溫度時，通過文字顯示或者文字的閃爍來進行警示。
5.根據權利要求1所記載的熱泵熱水器，其特征在于，上述除霜必要控制裝置在達到必需除霜溫度時，通過聲音來進行警示。
6.一種熱泵熱水器，其具有熱泵制冷劑回路，該熱泵制冷劑回路通過制冷劑管道依次將壓縮機、進行水與制冷劑的換熱的水-制冷劑換熱器、減壓裝置、進行空氣與制冷劑的換熱的空氣換熱器連接而成；供應熱水回路，該供應熱水回路由上述水-制冷劑換熱器、用于貯存由水-制冷劑換熱器加熱了的熱水的熱水貯存罐、使熱水器內的熱水和冷水循環的熱水器內循環泵、冷熱水混合閥、流量調節閥、以及連接上述部件的水管組成；控制裝置，該控制裝置預先設定上述空氣換熱器的除霜開始溫度以及比此除霜開始溫度低的必需除霜溫度，根據上述空氣換熱器的溫度改變除霜運轉的開始時間。
全文摘要
本發明要解決的問題是，在開始運轉時能夠一邊從熱水貯存罐供應熱水，一邊直接供應加熱的熱水的熱泵熱水器中，在冬季外部空氣溫度低時，當進行對浴槽注入熱水等長時間的運轉時，因空氣換熱器結霜而延長下次開始運轉時所需要的熱水貯存罐貯存熱水運轉的時間，有可能在此期間影響到熱水的使用。本發明的熱泵熱水器，檢測空氣換熱器的溫度，設定除霜開始溫度及比除霜開始溫度低的必需除霜溫度，當處于除霜開始溫度與必需除霜溫度之間時，在完成熱水貯存罐貯存熱水運轉后進行除霜運轉，然后停止運轉；當在必需除霜溫度以下，在進行警示的同時，優先進行除霜運轉后進行熱水貯存罐貯存熱水運轉，然后停止運轉。
文檔編號F25B49/00GK1837707SQ20061006591
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月23日 優先權日2005年3月24日
發明者遠藤和廣, 權守仁彥, 高木純一 申請人:日立家用電器公司