热泵式空调供热水机

摘要

本发明提供一种实现了提高制冷储热水运转的制冷循环效率的热泵式空调供热水机，具有：制冷循环，具备压缩机、室外热交换器、室内热交换器、四通阀、节流机构；高温储热水箱，存储通过利用室外热交换器的热交换作用而被加热为高温的热水；以及低温储热水箱，存储通过利用室外热交换器中的热交换作用而被加热为低温的热水；在该热泵式空调供热水机中，在适用夜间减价收费的深夜电力运转中将高温的热水存储到高温储热水箱中，在不适用夜间减价收费的白天的制冷储热水运转中将低温的热水存储到低温储热水箱中，并在供热水运转时将上述高温储热水箱的高温热水及上述低温储热水箱的低温热水混合使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵式空调供热水机，搭载有热泵机组，该热泵机组一边强制地使冷媒膨胀、蒸发、压缩、冷凝一边使其循环而进行热交换，尤其是能够回收制冷运转时的废热。

背景技术

以往，使用热泵式空调供热水机来回收制冷运转时的废热。

如图6及图7所示，以往的热泵式空调供热水机61包括：空调的多个室内机62；供热水用的储热水箱63；以及进行空调运转及供热水运转的热泵机组64；并且具有制冷循环65和水循环66。

在热泵机组64中，为了能够进行空调运转和供热水机运转，设置有：作为制冷循环65的构成要件的空气热交换器67；以及储热水热交换器(水加热热交换器)68，与该空气热交换器67并列连接，二者被有选择地使用。

如图8所示，热泵式空调供热水机61在制冷运转时，将从室内空气获取的热量，从室外的热泵机组64的空气热交换器67放热到大气中。在外部空气温度为35℃时，此时的冷凝温度为大致45℃。

另一方面，如图9所示，在制冷储热水运转(制冷废热回收运转)中，不使用空气热交换器67而使用储热水热交换器68，将储热水箱63下部的冷水(20℃)一举加热到65℃(当前所存储的热水温度)，而存储到储热水箱63。

然而，在这样的制冷储热水运转中，由于在65℃的高温下进行储热水，所以冷凝温度成为大致60℃，其高于制冷运转时的冷凝温度45℃，制冷循环运转的效率变差。在将废热利用到供热水加热中时，改善了能量效率，但仍存在该制冷储热水运转的制冷循环效率比制冷运转中的制冷循环效率差的缺点。

并且，在下述专利文献1中提出一种热泵式空调供热水机，在制冷循环内组装有蓄热·保冷槽和供热水槽，并能够保持规定的空调能力和供热水能力不变地减小蓄热·保冷槽和供热水槽的占用容积；该蓄热·保冷槽为，制冷循环内的冷媒和作为蓄热材料的水在蓄热热交换器中进行热交换，而能够对水进行保冷及蓄热；该供热水槽为，冷媒及水在供热热交换器中进行热交换，而能够供给热水；但在该热泵式空调供热水机中，存有不能够同时进行制冷运转和供热水运转的缺点。

专利文献1：日本特开平6-221717号公报

发明内容

本发明是考虑到上述情况而做出的，其目的在于提供一种热泵式空调供热水机，实现了提高制冷储热水运转的制冷循环效率。

为了达成上述目的，本发明的热泵式空调供热水机为，具有：制冷循环，具备压缩机、室外热交换器、室内热交换器、四通阀及节流机构；高温储热水箱，存储通过利用上述室外热交换器的热交换作用而被加热为高温的热水；以及低温储热水箱，存储通过利用上述室外热交换器的热交换作用而被加热为低温的热水；该热泵式空调供热水机的特征在于，在适用减价收费的深夜电力运转中，将高温的热水存储到上述高温储热水箱中，在不适用减价收费的白天的制冷储热水运转中，将低温的热水存储到上述低温储热水箱中，在供热水运转时将上述高温储热水箱的高温热水及上述低温储热水箱的低温热水混合进行使用。

根据本发明的热泵式空调供热水机，能够提供一种热泵式空调供热水机，实现了提高制冷储热水运转的制冷循环效率。

附图说明

图1为表示本发明一个实施例的热泵式空调供热水机的概要的示意图。

图2为表示本发明一个实施例的热泵式空调供热水机的具体的示意图。

图3为本发明一个实施例的热泵式空调供热水机的高温储热水运转时的动作说明图。

图4为本发明一个实施例的热泵式空调供热水机的低温储热水运转时的动作说明图。

图5为本发明一个实施例的热泵式空调供热水机的制冷供热水运转时的动作说明图。

图6为表示以往的热泵式空调供热水机的概要的示意图。

图7为表示以往的热泵式空调供热水机的具体的示意图。

图8为以往的制冷运转时的动作说明图。

图9为以往的制冷储热水运转时的动作说明图。

具体实施方式

参照附图对本发明一个实施例的热泵式空调供热水机进行说明。

图1为表示本发明一个实施例的热泵式空调供热水机的概要的示意图，图2为表示本发明一个实施例的热泵式空调供热水机的具体的示意图。

如图1及图2所示，本发明一个实施例的热泵式空调供热水机1为，例如具有多个室内机的热泵式空调供热水机，包括：空调的多个室内机2；成为供热水用的储热水箱的高温储热水箱3；与该高温储热水箱3并列配置的、成为低温蓄热槽的低温储热水箱4；以及，进行空调储热水的热泵机组5；并具有制冷循环6和水循环7。

热泵机组5配管连接有压缩机11、第1电磁阀12、储热水热交换器13、以及由脉冲马达驱动阀构成的自由控制冷媒流量的电子膨胀阀14，并且，与第1电磁阀12、储热水热交换器(冷媒管)13、第1电子膨胀阀14并列地配管连接有第2电磁阀15、四通阀16、空气热交换器17、以及第2电子膨胀阀18。

储热水热交换器13为由在内部流通冷媒的冷媒管、和设置在冷媒管外侧并在内部流通水的水管构成的双重管结构。

并且，并列配置有多个室内机2，在各个室内机2中内装有室内热交换器19、20，该室内热交换器19、20的一侧经由第3、第4电子膨胀阀21、22与热泵机组5的第1电子膨胀阀14、第2电子膨胀阀18连接，另一侧与四通阀16连接，而形成制冷循环6。

另一方面，水循环7由供水路径30和供热水路径40构成。

供水路径30配管连接水道管31、高温储热水箱3的下部3a、第1水用开关阀32、储热水泵33、第2水用开关阀34和储热水热交换器(水管)13。

供热水路40为，将储热水热交换器(水管)13、第3水用开关阀41、高温储热水箱3的上部3b、混合阀42与供热水管43连接，并且，与高温储热水箱3并列配置低温储热水箱4，该低温储热水箱4的上部4b与第3水用开关阀41连接、下部4a经由第4水用开关阀44与储热水泵33连接，并且，低温储热水箱4的下部4a与水道管31连接、上部4b经由第5水用开关阀45与混合阀42连接，而且，第6水用开关阀46与低温储热水箱4及第5水用开关阀45并列地配管连接在水道管31和混合阀42之间。

并且，分别在距高温储热水箱3的下部3a为1/3高度的箱侧面上设置有第1温度传感器47、在储热水热交换器13侧的水配管上设置第2温度传感器48。

储热水热交换器13由高温冷媒通过的冷媒管和水通过的水管构成，水在通过储热水热交换器13的期间与冷媒进行热交换而被加热。

在成为低温蓄热槽的低温储热水箱4中收纳有多个球状的塑料制容器，在该容器中封入有在大致35℃进行相变的石蜡等潜热蓄热材料4c，水在容器彼此的间隙中流过。并且，分别在距低温储热水箱4的下部4a为1/3高度的箱侧面上设置有第3温度传感器49、在储热水热交换器13侧的水配管上设置有第4温度传感器50。

对本热泵式空调供热水机的动作进行说明。

首先，对制冷储热水运转(制冷废热回收运转)的深夜电力运转的高温储热水运转进行说明。

如图3所示，在制冷储热水运转的制冷循环6侧，为了不使冷媒流入空气热交换器17，而截止第2电磁阀15及第2电子膨胀阀18。在该冷媒不流入空气热交换器17的状态下，由压缩机11压缩的高温高压冷媒经由第1电磁阀12流入储热水热交换器13，与水循环7侧的水进行热交换，被冷却而液化，经由第1电子膨胀阀14、第3电子膨胀阀21及第4电子膨胀阀22流入室内热交换器19及室内热交换器20，蒸发而冷却室内，成为气体而经由四通阀16返回到压缩机11。

另一方面，在水循环7侧，截止第4水用开关阀44，成为水不能流入低温储热水箱4的状态。当第2温度传感器48检测到高温储热水箱3的储热水热交换器13侧水配管、即高温储热水箱3下部的例如水温20℃时，导通第1水用开关阀32，通过储热水泵33的工作，向储热水热交换器13送水，与在制冷循环6中流动的高温冷媒进行热交换而被加热到高温例如65℃，生成65℃的热水并存储到高温储热水箱3中。

这种高温储热水运转通过深夜电力运转来进行，制冷储热水运转的低温储热水运转在白天进行。

下面，对该低温储热水运转进行说明。

如图4所示，如果在高温储热水箱3中存储了65℃的热水，则第1温度传感器47迅速检测到热水温度65℃，并开始低温储热水运转。

该低温储热水运转的开始为，截止第1水用开关阀32而停止向高温储热水箱3供热水，导通第4水用开关阀44，将例如35℃以下的水注入储热水热交换器13中。于是，该水与冷媒进行热交换而被加热到40℃，并储存到低温储热水箱4中。

通过储热水泵33的工作，使利用制冷废热在储热水热交换器13中进行热交换而生成的热水，在低温储热水箱4与储热水热交换器13之间循环。

通过存储在低温储热水箱4中的热水，潜热蓄热材料4c在大致35℃进行相变(融解)，而在潜热蓄热材料4c中蓄热。当该潜热蓄热材料4c完全融解时，循环水温达到35℃以上，第4温度传感器50检测到该温度，使制冷储热水运转结束。其热量作为潜热而蓄热在潜热蓄热材料4c中，因此对低温储热水箱4进行充分的蓄热。

在该低温储热水运转中，储热水热交换器13的温度保持在大约45℃的低温，所以不会像以往那样冷凝温度成为高温并使制冷循环6的效率降低，即使是制冷储热水运转也能够提高制冷循环6的效率。并且，将第3温度传感器49设置在距低温储热水箱的下部43为大致1/3的高度，将第4温度传感器50设置在储热水热交换器13侧的水配管上，因此，当在供热水运转中使用一定量热水、热水温度下降时，能够进行制冷废热回收运转，潜热蓄热材溶解而充分蓄热之后使废热回收运转结束。

下面，对制冷运转进行说明。

当潜热蓄热材料4c的相变完全结束，且低温储热水箱4的热水温度从35℃上升时，第3温度传感器49检测到该温度，截止第1电磁阀12，导通第2电磁阀15，由压缩机11压缩的高温高压冷媒经由四通阀16流入空气热交换器17中，与外部空气进行热交换，被冷却而液化，经由第2电子膨胀阀18、第3电子膨胀阀21或者第4电子膨胀阀22流到室内热交换器19或者室内热交换器20，蒸发并冷却室内。

并且，对制冷供热水运转(制冷废热供热水运转)进行说明。

导通混合阀42及第5水用开关阀45，截止第6水用开关阀46，经由水道管31分别从下部3a向高温储热水箱3、从下部4a向低温储热水箱4供水，并从上部3b将高温储热水箱3的65℃的高温热水、从上部4a将低温储热水箱4的35℃的低温热水送到混合阀42进行混合，并供给到供热水管43。

在该制冷供热水运转时，可进行使用了空气热交换器17的制冷运转。

根据本实施例的热泵式空调供热水机，使用适用夜间减价收费的深夜电力来进行高温储热水运转，在不适用夜间减价收费的白天时进行低温储热水运转来对潜热蓄热材料进行蓄热，因此，可实现一种热泵式空调供热水机，在低温储热水运转时，冷凝温度不上升，实现了提高制冷储热水运转的制冷循环效率。