專(zhuān)利名稱(chēng):熱泵式熱水供給器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種可靠性較高的熱泵式熱水供給器，即便反復(fù)進(jìn)行水的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)與空氣熱交換器的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)也能防止空氣熱交換器的疲勞破壞。熱泵式熱水供給器構(gòu)成為至少能在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)與除霜運(yùn)轉(zhuǎn)之間切換，具備：主回路，升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其按照壓縮機(jī)、流路切換閥、使水與制冷劑進(jìn)行熱交換的水熱交換器、第一流量調(diào)整閥以及使空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換的空氣熱交換器的順序?qū)⑺鼈冞B接；和旁通回路，其構(gòu)成為包括與壓縮機(jī)的吸入側(cè)連接并使液態(tài)制冷劑或二相制冷劑向所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)分流的旁通配管、和設(shè)于旁通配管的第二流量調(diào)整閥，升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)供給至水熱交換器的水的水溫進(jìn)行檢測(cè)，除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)水溫為基準(zhǔn)水溫以上時(shí)，使第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度從基準(zhǔn)開(kāi)度增加。
【專(zhuān)利說(shuō)明】熱泵式熱水供給器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及對(duì)于除霜運(yùn)轉(zhuǎn)使用反向循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的熱泵式熱水供給器。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的熱泵式熱水供給器將水熱交換器用作冷凝器，并將空氣熱交換器用作蒸發(fā)器。由于在外部空氣溫度較低時(shí)進(jìn)行水的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)，若在作為蒸發(fā)器的空氣熱交換器流動(dòng)的制冷劑達(dá)到0°c以下，則會(huì)在空氣熱交換器的表面產(chǎn)生霜，蒸發(fā)性能變差而無(wú)法發(fā)揮能力。為了維持升溫能力，需要在與結(jié)霜量對(duì)應(yīng)的時(shí)刻實(shí)施除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0003]作為進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的通常的方法，存在反向循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。反向循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)是相對(duì)于空氣熱交換器對(duì)制冷劑的流動(dòng)進(jìn)行切換以使該空氣熱交換器成為冷凝器，由此使高溫、高壓的制冷劑向空氣熱交換器流入，使空氣熱交換器的表面溫度上升，從而使在空氣熱交換器產(chǎn)生的霜融解(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0004]該反向循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)并不局限于針對(duì)熱泵式熱水供給器的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，還成為在熱泵式空調(diào)機(jī)等其他熱泵回路中也通用的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2002 - 243276號(hào)公報(bào)(參照【0077】段等)
[0006]在熱泵式熱水供給器的情況下，雖然水熱交換器在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)中作為蒸發(fā)器而發(fā)揮功能，但作為蒸發(fā)器的熱源而使用熱水貯存槽內(nèi)的熱水的熱量。
[0007]該熱水通常以10°C?60°C的范圍內(nèi)的溫度向水熱交換器供給，與此相對(duì)，在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)中，向水熱交換器供給的制冷劑為0°c以下，有時(shí)隨著外部空氣溫度的降低而低于一200C，因此，水與制冷劑的溫差增大，制冷劑有時(shí)成為具有20°C以上的過(guò)熱度的氣態(tài)制冷劑并從水熱交換器通過(guò)。
[0008]從水熱交換器排出之后的高過(guò)熱度氣態(tài)制冷劑被向壓縮機(jī)吸入并被壓縮，從而成為高壓、高溫的氣態(tài)制冷劑，但在將其向壓縮機(jī)吸入時(shí)，由于其具有較大的過(guò)熱度，因此，從壓縮機(jī)排出的氣態(tài)制冷劑的溫度變?yōu)楦邷兀⒈幌蚩諝鉄峤粨Q器供給。
[0009]這樣，制冷劑因從水熱交換器通過(guò)而從熱水接受較大的熱量的供給，因此，與空氣熱源的熱泵回路相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，除霜時(shí)間縮短幾分鐘左右。
[0010]然而，當(dāng)在熱泵式熱水供給器的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)中使用反向循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)方法時(shí)，存在以下冋題。
[0011]針對(duì)在水的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)中變?yōu)榈蜏氐目諝鉄峤粨Q器，若熱泵式熱水供給器切換為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，則高溫氣態(tài)制冷劑會(huì)流入到空氣熱交換器，從而使得熱交換器的溫度大幅上升。例如在外部空氣的溫度為2°C時(shí)進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在空氣熱交換器產(chǎn)生40°C以上的溫差。
[0012]若在空氣熱交換器產(chǎn)生這種較大的溫度變化，則存在如下問(wèn)題:熱應(yīng)力反復(fù)施加于金屬的連接部等，最終導(dǎo)致疲勞破壞。
[0013]因此，通過(guò)進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)與除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的切換而使制冷劑回路部件的溫度變化減小，由此提高熱交換器的可靠性。實(shí)用新型內(nèi)容
[0014]本實(shí)用新型是為了應(yīng)對(duì)上述課題而產(chǎn)生的，其目的在于提供一種可靠性較高的熱泵式熱水供給器，即便熱泵式熱水供給器反復(fù)進(jìn)行水的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)與空氣熱交換器的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，也能夠防止空氣熱交換器的疲勞破壞。
[0015]本實(shí)用新型所涉及的熱泵式熱水供給器構(gòu)成為至少能夠在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)與除霜運(yùn)轉(zhuǎn)之間進(jìn)行切換，并具備:主回路，在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該主回路按照壓縮機(jī)、流路切換閥、使水與制冷劑進(jìn)行熱交換的水熱交換器、第一流量調(diào)整閥、以及使空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換的空氣熱交換器的順序?qū)⑦@些部件連接；以及旁通回路，該旁通回路構(gòu)成為包括旁通配管以及第二流量調(diào)整閥，其中，該旁通配管與壓縮機(jī)的吸入側(cè)連接，并使液態(tài)制冷劑或者二相制冷劑向壓縮機(jī)的吸入側(cè)分流，該第二流量調(diào)整閥設(shè)于上述旁通配管，該熱泵式熱水供給器的特征在于，構(gòu)成為:在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)供給至水熱交換器的水的水溫進(jìn)行檢測(cè)，在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)水溫為基準(zhǔn)水溫以上時(shí)，使第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度從基準(zhǔn)開(kāi)度增加。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型所涉及的熱泵式熱水供給器，即便反復(fù)進(jìn)行水的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)以及空氣熱交換器的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，也能夠防止空氣熱交換器的疲勞破壞，從而能夠提供可靠性較高的熱泵式熱水供給器。
[0017]優(yōu)選地，所述熱泵式熱水供給器構(gòu)成為:在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)所述水溫不足基準(zhǔn)水溫時(shí)，將所述第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度維持為所述基準(zhǔn)開(kāi)度。
[0018]優(yōu)選地，所述熱泵式熱水供給器構(gòu)成為:在所述升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)所述空氣熱交換器的制冷劑蒸發(fā)溫度進(jìn)行檢測(cè)，在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)所述制冷劑蒸發(fā)溫度為基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度以下時(shí)，使所述第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度從基準(zhǔn)開(kāi)度增加。
[0019]優(yōu)選地，所述熱泵式熱水供給器構(gòu)成為:在所述升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)所述空氣熱交換器的制冷劑蒸發(fā)溫度進(jìn)行檢測(cè)，在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)所述制冷劑蒸發(fā)溫度大于基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度時(shí)，將所述第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度維持為基準(zhǔn)開(kāi)度。
[0020]優(yōu)選地，所述熱泵式熱水供給器構(gòu)成為:在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使所述第一流量調(diào)整閥的開(kāi)度形成為完全打開(kāi)的開(kāi)度。
[0021]優(yōu)選地，所述旁通配管將所述第一流量調(diào)整閥和所述空氣熱交換器之間、與所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)連接。
[0022]優(yōu)選地，在所述第一流量調(diào)整閥與所述空氣熱交換器之間設(shè)置有接收器，并且，在所述接收器與所述空氣熱交換器之間設(shè)有第三流量調(diào)整閥，所述旁通配管將所述第一流量調(diào)整閥和所述接收器之間、與所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)連接。
[0023]優(yōu)選地，在所述流路切換閥與所述壓縮機(jī)之間設(shè)置有蓄積器，所述旁通配管將所述第一流量調(diào)整閥和所述空氣熱交換器之間、與所述蓄積器的吸入側(cè)連接。

【附圖說(shuō)明】

[0024]圖1是實(shí)施方式I所涉及的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路圖。
[0025]圖2是示出實(shí)施方式I所涉及的空氣熱交換器5進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)的圖。
[0026]圖3是示出實(shí)施方式I所涉及的空氣熱交換器5進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)的圖。
[0027]圖4是在實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將第二電子膨脹閥關(guān)閉的情況下的莫里爾線(xiàn)圖。
[0028]圖5是在實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將第二電子膨脹閥打開(kāi)的情況下的莫里爾線(xiàn)圖。
[0029]圖6是在實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將第二電子膨脹閥打開(kāi)的情況下與將第二電子膨脹閥關(guān)閉的情況下的空氣熱交換器(集管(header)部)的溫度變化的比較圖。
[0030]圖7是實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第一電子膨脹閥與第二電子膨脹閥的控制流程圖。
[0031]圖8是示出實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥的開(kāi)度修正的圖。
[0032]圖9是基于實(shí)施方式2所涉及的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度對(duì)第二電子膨脹閥進(jìn)行控制的流程圖。
[0033]圖10是示出實(shí)施方式2所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥的開(kāi)度修正的圖。
[0034]圖11是示出實(shí)施方式I所涉及的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路的其他例子的制冷劑回路圖。
[0035]圖12是示出實(shí)施方式I所涉及的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路的其他例子的制冷劑回路圖。
[0036]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0037]I…壓縮機(jī)；2…四通閥(流路切換閥)；3…水熱交換器；3a...溫度檢測(cè)器；4..?第一電子膨脹閥(第一流量調(diào)整閥)；5…空氣熱交換器；5a…集管；5b…枝管；5c…分流器；5cl...溫度檢測(cè)器；6…旁通回路；7…第二電子膨脹閥(第二流量調(diào)整閥)；10…接收器；
11…第三電子膨脹閥；12…蓄積器。

【具體實(shí)施方式】
[0038]以下，利用附圖對(duì)本實(shí)用新型所涉及的熱泵式熱水供給器進(jìn)行說(shuō)明。
[0039]此外，以下說(shuō)明的結(jié)構(gòu)等為一個(gè)例子，本實(shí)用新型所涉及的熱泵式熱水供給器不限定于這種結(jié)構(gòu)等。
[0040]另外，將重復(fù)或者類(lèi)似的說(shuō)明適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化或者省略。
[0041]實(shí)施方式1.
[0042]圖1是實(shí)施方式I所涉及的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路圖。
[0043]圖2是示出實(shí)施方式I所涉及的空氣熱交換器5進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)的圖。
[0044]圖3是示出實(shí)施方式I所涉及的空氣熱交換器5進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)的圖。
[0045]如圖1所示，實(shí)施方式I的熱泵式熱水供給器主要構(gòu)成為包括:壓縮機(jī)1，其對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮；四通閥2 (相當(dāng)于本實(shí)用新型的流路切換閥)，其在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與水的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)制冷循環(huán)的制冷劑的流向進(jìn)行切換；水熱交換器3，其使水與制冷劑進(jìn)行熱交換；第一電子膨脹閥4(相當(dāng)于本實(shí)用新型的第一流量調(diào)整閥)，其通過(guò)調(diào)整制冷劑的流量而進(jìn)行減壓；空氣熱交換器5，其使外部空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換；以及旁通回路6，借助該旁通回路6而在空氣熱交換器5的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將處于第一電子膨脹閥4的上游側(cè)的制冷劑配管與壓縮機(jī)I的吸入側(cè)連結(jié)，由此使制冷劑分流。另外，在旁通回路6設(shè)置有第二電子膨脹閥
7(相當(dāng)于本實(shí)用新型的第二流量調(diào)整閥)，該第二電子膨脹閥7用于對(duì)流動(dòng)的制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整。
[0046]在圖1中用實(shí)線(xiàn)記載了升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷循環(huán)中的制冷劑的流動(dòng)。
[0047]將在壓縮機(jī)I內(nèi)成為高壓高溫的氣體的制冷劑從壓縮機(jī)I的排出口排出并輸送至四通閥2。四通閥2是對(duì)制冷劑的回路進(jìn)行切換的閥，并以下述方式被固定:在熱泵式熱水供給器作為熱水供給器進(jìn)行動(dòng)作(水的升溫運(yùn)轉(zhuǎn))的情況下，將從壓縮機(jī)I排出的制冷劑輸送至使水與制冷劑進(jìn)行熱交換的水熱交換器3。
[0048]被送入到水熱交換器3的制冷劑在水熱交換器3內(nèi)與水進(jìn)行熱交換。高壓高溫的氣態(tài)制冷劑對(duì)水賦熱，從而冷凝并成為高壓中溫的液態(tài)制冷劑。同時(shí)，向水熱交換器3流入的水從制冷劑接受熱量，使得水溫上升。水熱交換器3作為制冷循環(huán)的冷凝器發(fā)揮作用。
[0049]第一電子膨脹閥4進(jìn)行控制，以使在作為冷凝器發(fā)揮作用的水熱交換器3冷凝的出口處的制冷劑的過(guò)冷卻度恒定。
[0050]在過(guò)冷卻度較小的情況下，通過(guò)減小第一電子膨脹閥4的開(kāi)度而使制冷劑的流量減少，從而使過(guò)冷卻度增大。在過(guò)冷卻度較大的情況下，通過(guò)增大第一電子膨脹閥4的開(kāi)度而使制冷劑的流量增加，從而使過(guò)冷卻度減小。
[0051]利用對(duì)制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整而使其減壓的第一電子膨脹閥4，對(duì)從水熱交換器3排出的制冷劑進(jìn)行減壓，從而使該制冷劑成為低壓低溫的液態(tài)制冷劑。制冷劑從第一電子膨脹閥4流入到空氣熱交換器5，外部空氣與制冷劑在該空氣熱交換器5進(jìn)行熱交換。雖在第一電子膨脹閥4與空氣熱交換器5之間連接有旁通回路6，但在進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，由于第二電子膨脹閥7處于閉合的狀態(tài)，因此，制冷劑不會(huì)流至旁通回路6。
[0052]流入到空氣熱交換器5的制冷劑的溫度為低溫，因此，從外部空氣接受熱量，從而蒸發(fā)并成為低壓低溫的氣態(tài)制冷劑。同時(shí)，外部空氣被冷卻而使形成為較低的溫度，且該空氣從空氣熱交換器5通過(guò)?？諝鉄峤粨Q器5作為制冷循環(huán)的蒸發(fā)器發(fā)揮作用。
[0053]從空氣熱交換器5排出的低壓低溫的氣態(tài)制冷劑再次流入到對(duì)制冷劑回路進(jìn)行切換的四通閥2，并借助四通閥2而被送入到壓縮機(jī)I的吸入口。送入到壓縮機(jī)I的吸入口的低壓低溫的氣態(tài)制冷劑在壓縮機(jī)I內(nèi)被壓縮，從而成為高壓高溫的氣態(tài)制冷劑，并被從排出口排出。
[0054]在使制冷循環(huán)進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，重復(fù)以上循環(huán)，從而成為利用將從外部空氣獲得的熱量傳遞至水的熱泵作用而生成熱水的熱水供給器。
[0055]作為制冷劑，只要使用例如R410A之類(lèi)的用于空調(diào)機(jī)的制冷劑，便能夠以低廉的成本構(gòu)成制冷循環(huán)系統(tǒng)，并且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的效率也較好。另外，在例如使用了 CO2之類(lèi)的制冷劑的情況下，成為能夠供給更高溫的熱水的熱水供給器。
[0056]在這種熱泵式熱水供給器中，為了從外部空氣采熱而進(jìn)行熱交換，使得制冷劑的飽和溫度低于外部空氣溫度。因此，在外部空氣溫度較低的情況下，制冷劑的飽和溫度達(dá)到露點(diǎn)溫度以下，外部空氣中的水分在空氣熱交換器5的表面凝固而結(jié)霜。
[0057]若空氣熱交換器5的通風(fēng)性能因霜而降低，則無(wú)法從外部空氣獲得充足的蒸發(fā)熱，因此，制冷劑的蒸發(fā)壓力降低，向壓縮機(jī)I吸入的制冷劑的密度降低，制冷劑的循環(huán)量降低。伴隨著該循環(huán)量的降低，作為熱水供給器的性能也降低。
[0058]因此，為了確保外部空氣溫度較低的情況下的熱水供給器的性能，需要進(jìn)行將在空氣熱交換器5的表面附著的霜除去的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0059]在采用反向式除霜方式的本實(shí)用新型的實(shí)施方式I所涉及的熱水供給器中，利用四通閥2對(duì)制冷循環(huán)進(jìn)行切換，由此實(shí)施除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0060]在圖1中用虛線(xiàn)記載了除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷循環(huán)中的制冷劑的流動(dòng)。
[0061]在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，切換為利用四通閥2將由壓縮機(jī)I排出的高壓高溫的氣態(tài)制冷劑供給至空氣熱交換器5。
[0062]送入到空氣熱交換器5的高壓高溫的氣態(tài)制冷劑對(duì)附著于空氣熱交換器5的霜賦熱而冷凝。附著于空氣熱交換器5的霜因熱而融解，從而成為液體并從空氣熱交換器5流下。這樣，空氣熱交換器5作為冷凝器發(fā)揮作用。
[0063]利用第一電子膨脹閥4對(duì)冷凝后的高壓中溫的液態(tài)制冷劑進(jìn)行減壓，該液態(tài)制冷劑成為低壓低溫的液態(tài)制冷劑并向水熱交換器3流入。在水熱交換器3內(nèi)，水與制冷劑進(jìn)行熱交換，水被冷卻，并且，制冷劑獲得熱量而蒸發(fā)，成為低壓低溫的氣態(tài)制冷劑。即，水熱交換器3作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用。
[0064]將從水熱交換器3排出的低壓低溫的氣態(tài)制冷劑再次借助四通閥2而送入到壓縮機(jī)I的吸入口。送入到壓縮機(jī)I的吸入口的低壓低溫的氣態(tài)制冷劑在壓縮機(jī)I內(nèi)被壓縮，成為高壓高溫的氣態(tài)制冷劑并被從排出口排出。在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，重復(fù)以上循環(huán)，借助熱量使附著于空氣熱交換器5的霜融解液化，由此將該霜從空氣熱交換器5除去。
[0065]這里，當(dāng)從升溫運(yùn)轉(zhuǎn)向除霜運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)，短時(shí)間內(nèi)在空氣熱交換器5產(chǎn)生較大的溫差。即，產(chǎn)生如下現(xiàn)象:短時(shí)間內(nèi)從作為升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸發(fā)器發(fā)揮功能的低溫狀態(tài)切換為作為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷凝器發(fā)揮功能的高溫狀態(tài)。
[0066]產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因在于，在熱泵式熱水供給器的情況下，將熱水貯存槽內(nèi)的熱水的熱量用作除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸發(fā)器的熱源。
[0067]圖4是在實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將第二電子膨脹閥7閉合的情況下的莫里爾線(xiàn)圖。
[0068]該熱水以10°C?60°C的范圍內(nèi)的溫度被供給至水熱交換器3，與此相對(duì)，除霜運(yùn)轉(zhuǎn)中供給至水熱交換器3的制冷劑的溫度比外部空氣的溫度低，因此，該制冷劑的溫度通常為0°C以下，伴隨著外部空氣溫度的降低，有時(shí)會(huì)低于一 20°C。因此，水與制冷劑的溫差增大，如圖4所示的莫里爾線(xiàn)圖那樣，制冷劑有時(shí)還會(huì)成為具有20°C以上的過(guò)熱度的氣態(tài)制冷劑并從水熱交換器3通過(guò)。
[0069]以熱水為熱源而從水熱交換器3排出之后的高過(guò)熱度氣態(tài)制冷劑，被向壓縮機(jī)I吸入并被壓縮，從而成為高壓高溫的氣態(tài)制冷劑，但是，由于在被向壓縮機(jī)I吸入時(shí)具有較大的過(guò)熱度，因此，從壓縮機(jī)I排出的氣態(tài)制冷劑的溫度變得較高，并被向空氣熱交換器5供給。
[0070]若從升溫運(yùn)轉(zhuǎn)切換為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，則該高過(guò)熱度的高溫氣態(tài)制冷劑向低溫的空氣熱交換器5流入，由此使得空氣熱交換器5的溫度驟然上升。例如在外部空氣溫度為2°C時(shí)進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，產(chǎn)生40°C以上的溫差。由于該溫差而在構(gòu)成空氣熱交換器5的部件產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。
[0071]空氣熱交換器5例如為翅片管式熱交換器并具有多個(gè)路徑。對(duì)于水平設(shè)置的多根管，路徑形成為將恒定根數(shù)的管連結(jié)，各路徑的一端側(cè)經(jīng)由枝管5b與集管(header) 5a連接而匯合，進(jìn)而與制冷劑回路連接。即，各枝管5b通過(guò)釬焊等方式而大致成直角地安裝于集管5a并與各路徑連接。另外，各路徑的另一端側(cè)借助分流器5c而匯合，且同樣與制冷劑回路連接。
[0072]在圖2所示的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)中，空氣熱交換器5的溫度為低溫，因此，集管5a在長(zhǎng)度方向上收縮。而且，若溫度因圖3所示的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)而變?yōu)楦邷兀瑒t集管5a在長(zhǎng)度方向上伸長(zhǎng)。若由于該升溫運(yùn)轉(zhuǎn)與除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的溫差而反復(fù)產(chǎn)生集管5a的收縮、伸長(zhǎng)，則例如在各枝管5b與集管5a的連接部分產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致疲勞破壞。另外，在其他通過(guò)釬焊等方式連接的部分即各路徑的導(dǎo)熱管、各枝管5b、翅片、分流器5c等部件的接合部分，也有可能產(chǎn)生同樣的疲勞破壞。
[0073]圖5是在實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將第二電子膨脹閥打開(kāi)的情況下的莫里爾線(xiàn)圖。
[0074]圖6是在實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將第二電子膨脹閥打開(kāi)的情況下與將第二電子膨脹閥關(guān)閉的情況下的空氣熱交換器(集管部)的溫度變化的比較圖。
[0075]在實(shí)施方式I所涉及的熱泵式熱水供給器中，進(jìn)行如下控制，即:通過(guò)在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將第二電子膨脹閥7打開(kāi)，使制冷劑流入到旁通回路6，使流至水熱交換器3的制冷劑的量相對(duì)減少。由此，在旁通回路6流動(dòng)的制冷劑與在水熱交換器3流動(dòng)的制冷劑在被向壓縮機(jī)I吸入之前匯合，如圖5所示的莫里爾線(xiàn)圖那樣，能夠?qū)ξ氲綁嚎s機(jī)I的制冷劑的過(guò)熱度進(jìn)行抑制。因此，從壓縮機(jī)I排出的制冷劑的排出溫度降低，如圖6所示，通過(guò)對(duì)空氣熱交換器5的溫度變化進(jìn)行抑制，能夠使熱應(yīng)力降低。
[0076]吸入到壓縮機(jī)I的制冷劑的過(guò)熱度根據(jù)第二電子膨脹閥7的開(kāi)度而變化。若將第二電子膨脹閥7大幅度地打開(kāi)，則分流的制冷劑的流量增加，因而，被向壓縮機(jī)I吸入的過(guò)熱度降低，但是，此時(shí)若與在水熱交換器3流動(dòng)的制冷劑的流量之間的平衡被破壞，則過(guò)熱度變?yōu)?TC，液態(tài)制冷劑被向壓縮機(jī)I吸入，這成為壓縮機(jī)I產(chǎn)生不良情況的原因。因此，壓縮機(jī)I的吸入過(guò)熱度優(yōu)選設(shè)定為幾度左右(例如1°C )。
[0077]這里，對(duì)實(shí)施方式I所涉及的第一電子膨脹閥4與第二電子膨脹閥7的控制方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0078]圖7是實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第一電子膨脹閥與第二電子膨脹閥的控制流程圖。
[0079]圖8是示出實(shí)施方式I所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥的開(kāi)度修正的圖。
[0080]首先，在步驟I中，判斷在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)中是否需要進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。該判斷如下:例如利用溫度檢測(cè)器5d對(duì)蒸發(fā)溫度進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)?shù)陀谝?guī)定溫度的情況持續(xù)規(guī)定時(shí)間以上時(shí)，判斷為在空氣熱交換器5附著有霜。
[0081]若判斷為需要進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，則在步驟2中，將第一電子膨脹閥4與第二電子膨脹閥7這兩個(gè)電子膨脹閥中的第一電子膨脹閥4完全打開(kāi)。
[0082]這是為了防止由于在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)中對(duì)兩個(gè)電子膨脹閥進(jìn)行控制而使得控制的響應(yīng)性減慢。另外，其目的還在于，防止由于對(duì)第一電子膨脹閥4實(shí)施節(jié)流而使得制冷劑的壓力損失增加、進(jìn)而產(chǎn)生制冷劑不足的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0083]接下來(lái)，對(duì)步驟3?5的第二電子膨脹閥7的控制進(jìn)行說(shuō)明。
[0084]升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流入到水熱交換器3的熱水的水溫，成為為了抑制壓縮機(jī)I的吸入過(guò)熱度而控制第二電子膨脹閥7的開(kāi)度時(shí)的重要參數(shù)。若流入到水熱交換器3的水溫度較高，則與制冷劑之間的熱交換量增大，因此，過(guò)熱度增大。因此，需要增大第二電子膨脹閥7的開(kāi)度，使液態(tài)或者干燥度較低的二相制冷劑向壓縮機(jī)I的吸入側(cè)分流。反之，若流入到水熱交換器3的水溫度較低，則與制冷劑之間的熱交換量減小，因此制冷劑的過(guò)熱度減小。因此，需要減小第二電子膨脹閥7的開(kāi)度，使干燥度較低的制冷劑向壓縮機(jī)I的吸入側(cè)分流的流量減小。
[0085]因此，在決定向除霜運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)渡的時(shí)刻，利用溫度檢測(cè)器3a對(duì)升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流入到水熱交換器3的熱水的水溫Tw進(jìn)行測(cè)定，并將其預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器。
[0086]在步驟3中讀取該水溫Tw。
[0087]然后，在步驟4中判斷水溫Tw是否為基準(zhǔn)水溫Twstd以上。若水溫Tw為基準(zhǔn)水溫Twstd以上，則進(jìn)入步驟5，按照從除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基準(zhǔn)開(kāi)度增加的方向?qū)Τ\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度進(jìn)行修正。
[0088]若水溫Tw不足基準(zhǔn)水溫Twstd，則進(jìn)入步驟6，將除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度維持為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基準(zhǔn)開(kāi)度。
[0089]S卩，如圖8所示，若水溫Tw為基準(zhǔn)水溫Twstd以上，則根據(jù)水溫Tw與基準(zhǔn)水溫Twstd的偏差并按照從除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基準(zhǔn)開(kāi)度例如成比例地增加的方向，對(duì)除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度進(jìn)行修正。
[0090]以該方式預(yù)先存儲(chǔ)進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的水溫Tw，在向除霜運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)渡時(shí)讀取水溫Tw并對(duì)第二電子膨脹閥7的開(kāi)度進(jìn)行運(yùn)算，因此，能夠在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)設(shè)定第二電子膨脹閥7的開(kāi)度，在從升溫運(yùn)轉(zhuǎn)切換為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠迅速地進(jìn)行第二電子膨脹閥7的開(kāi)度控制。
[0091]由于流入到水熱交換器3的水溫度為熱泵式熱水供給器的熱水貯存槽的熱水的水溫，且在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生變化，因此，能夠在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)確定第二電子膨脹閥7的開(kāi)度，從而能夠?qū)⒌诙娮优蛎涢y7控制為最佳的開(kāi)度。因此，無(wú)需在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一邊測(cè)定制冷劑的過(guò)熱度一邊進(jìn)行第二電子膨脹閥7的開(kāi)度調(diào)整，能夠應(yīng)對(duì)短時(shí)間內(nèi)的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0092]利用以下的算式I來(lái)計(jì)算第二電子膨脹閥7的開(kāi)度。
[0093]Cv2 = Cvl X α + β X (Tw — Twstd)(式 I)
[0094]這里，各變量如下。
[0095]Cvl:第一電子膨脹閥4完全打開(kāi)時(shí)的Cv值
[0096]Cv2:成為第二電子膨脹閥7的相當(dāng)開(kāi)度的Cv值
[0097]Tw:在除霜開(kāi)始前向水熱交換器3流入的熱水的水溫
[0098]Twstd:基準(zhǔn)水溫
[0099]α:系數(shù)
[0100]β:針對(duì)水溫(Tw)與基準(zhǔn)水溫(Twstd)的偏差的修正值
[0101]第二電子膨脹閥7的開(kāi)度為根據(jù)由式I算出的Cv2而求出的電子膨脹閥的相當(dāng)開(kāi)度。
[0102]將通常在熱泵式熱水供給器中使用的水溫設(shè)為基準(zhǔn)水溫Twstd，將系數(shù)α確定為，使得壓縮機(jī)I的吸入過(guò)熱度在以該基準(zhǔn)水溫Twstd進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為1°C。此時(shí)的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基準(zhǔn)開(kāi)度。
[0103]另外，對(duì)流入到水熱交換器3的水的水溫Tw相對(duì)于基準(zhǔn)水溫Twstd發(fā)生變化時(shí)的修正值β進(jìn)行確定。預(yù)先通過(guò)試驗(yàn)確定上述3個(gè)參數(shù)(Tw、α、β)之間的關(guān)系。
[0104]實(shí)施方式2.
[0105]在實(shí)施方式2所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)中，除了基于實(shí)施方式I所涉及的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)向水熱交換器3流入的水的水溫對(duì)第二電子膨脹閥7的開(kāi)度的控制之外，還采用基于升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度對(duì)第二電子膨脹閥7的開(kāi)度的控制。
[0106]圖9是基于實(shí)施方式2所涉及的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度對(duì)第二電子膨脹閥7的控制的流程圖。
[0107]圖10是示出實(shí)施方式2所涉及的除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度修正的圖。
[0108]對(duì)相對(duì)于實(shí)施方式I追加的控制流程進(jìn)行說(shuō)明。
[0109]在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度較低的情況下，切換為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空氣熱交換器5的溫度上升的變化增大。因此，在步驟3中，對(duì)過(guò)渡至除霜運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻的升溫運(yùn)轉(zhuǎn)中的空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度Te進(jìn)行讀取，在步驟7中，判斷該蒸發(fā)溫度Te是否為基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度Testd以下。在蒸發(fā)溫度Te為基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度Testd以下的情況下，使除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從壓縮機(jī)I供給的氣態(tài)制冷劑的溫度降低，因此，在步驟8中，進(jìn)行使第二電子膨脹閥7的開(kāi)度從除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基準(zhǔn)開(kāi)度增加的修正。反之，在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)中的空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度Te大于基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度Testd的情況下，在步驟9中，將第二電子膨脹閥7的開(kāi)度維持為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基準(zhǔn)開(kāi)度。
[0110]即，如圖10所示，若升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸發(fā)溫度Te為基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度Testd以下，則根據(jù)蒸發(fā)溫度Te與基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度Testd的偏差并按照從除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基準(zhǔn)開(kāi)度例如成比例地增加的方向，對(duì)除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度進(jìn)行修正。
[0111]以該方式預(yù)先存儲(chǔ)進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸發(fā)溫度Te，在向除霜運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)渡時(shí)讀取蒸發(fā)溫度Te并對(duì)第二電子膨脹閥7的開(kāi)度進(jìn)行運(yùn)算，因此，能夠在除霜運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)設(shè)定第二電子膨脹閥7的開(kāi)度，在從升溫運(yùn)轉(zhuǎn)切換為除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠迅速地進(jìn)行第二電子膨脹閥7的開(kāi)度控制。
[0112]另外，也可以取代基于上述升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度Te對(duì)第二電子膨脹閥7的開(kāi)度的修正，將如下修正追加到控制中，即:測(cè)定外部空氣溫度，在外部空氣溫度較低的情況下，判斷為空氣熱交換器5的溫度降低，使除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從壓縮機(jī)I供給的氣態(tài)制冷劑的溫度降低，因此，使得第二電子膨脹閥7的開(kāi)度增加。
[0113]此時(shí)，在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸發(fā)溫度較低的情況下、或者外部空氣溫度較低的情況下，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的制冷劑的溫度為0°c以下時(shí)，該低溫制冷劑有可能在剛開(kāi)始進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)之后流入到水熱交換器3，從而作為熱交換介質(zhì)的熱水有可能凍結(jié)。因此，通過(guò)上述那樣的基于升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空氣熱交換器5的蒸發(fā)溫度或者外部空氣溫度而對(duì)第二電子膨脹閥7的開(kāi)度進(jìn)行控制，還能夠起到如下效果:在蒸發(fā)溫度或者外部空氣溫度較低的情況下，能夠使低溫制冷劑向水熱交換器3分流而防止熱水凍結(jié)。
[0114]圖11是示出實(shí)施方式I所涉及的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路的其他例子的制冷劑回路圖。
[0115]圖11所示的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路如下，在圖1所示的實(shí)施方式I中的第一電子膨脹閥4與空氣熱交換器5之間設(shè)置有對(duì)剩余制冷劑進(jìn)行預(yù)存的接收器(Receiver) 10，并且，在接收器10與空氣熱交換器5之間設(shè)置有第三電子膨脹閥11，從第一電子膨脹閥4與接收器10之間將旁通回路6與壓縮機(jī)I的吸入側(cè)連接。
[0116]在具備這種制冷劑回路的熱泵式熱水供給器中，也進(jìn)行上述實(shí)施方式1、2所記載的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度控制，從而能夠起到相同的效果。
[0117]此外，圖12是示出實(shí)施方式I所涉及的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路的其他例子的制冷劑回路圖。
[0118]圖12所示的熱泵式熱水供給器的制冷劑回路為如下結(jié)構(gòu)，在圖1所示的實(shí)施方式I中的壓縮機(jī)I與四通閥2之間設(shè)置有對(duì)剩余制冷劑進(jìn)行預(yù)存的蓄積器(Accumulator) 12，并且，在四通閥2與蓄積器12之間連接有旁通回路6。
[0119]在具備這種制冷劑回路的熱泵式熱水供給器中，也進(jìn)行上述實(shí)施方式1、2所記載的第二電子膨脹閥7的開(kāi)度控制，從而能夠起到相同的效果。
[0120]以上雖然對(duì)實(shí)施方式1、2進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限定于如上對(duì)各實(shí)施方式的說(shuō)明。例如，還能夠?qū)Ω鲗?shí)施方式的全部或者一部分進(jìn)行組合。
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵式熱水供給器，其構(gòu)成為至少能夠在升溫運(yùn)轉(zhuǎn)與除霜運(yùn)轉(zhuǎn)之間進(jìn)行切換，并具備: 主回路，在所述升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該主回路按照壓縮機(jī)、流路切換閥、使水與制冷劑進(jìn)行熱交換的水熱交換器、第一流量調(diào)整閥、以及使空氣與制冷劑進(jìn)行熱交換的空氣熱交換器的順序?qū)⑦@些部件連接；以及 旁通回路，該旁通回路構(gòu)成為包括旁通配管以及第二流量調(diào)整閥，其中，該旁通配管與所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)連接，并使液態(tài)制冷劑或者二相制冷劑向所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)分流，該第二流量調(diào)整閥設(shè)于所述旁通配管， 所述熱泵式熱水供給器的特征在于，構(gòu)成為: 在所述升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)供給至所述水熱交換器的水的水溫進(jìn)行檢測(cè)， 在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)所述水溫為基準(zhǔn)水溫以上時(shí)，使所述第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度從基準(zhǔn)開(kāi)度增加。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵式熱水供給器，其特征在于， 構(gòu)成為:在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)所述水溫不足基準(zhǔn)水溫時(shí)，將所述第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度維持為所述基準(zhǔn)開(kāi)度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵式熱水供給器，其特征在于， 構(gòu)成為:在所述升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)所述空氣熱交換器的制冷劑蒸發(fā)溫度進(jìn)行檢測(cè)， 在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)所述制冷劑蒸發(fā)溫度為基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度以下時(shí)，使所述第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度從基準(zhǔn)開(kāi)度增加。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的熱泵式熱水供給器，其特征在于， 構(gòu)成為:在所述升溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)所述空氣熱交換器的制冷劑蒸發(fā)溫度進(jìn)行檢測(cè)， 在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)所述制冷劑蒸發(fā)溫度大于基準(zhǔn)蒸發(fā)溫度時(shí)，將所述第二流量調(diào)整閥的開(kāi)度維持為基準(zhǔn)開(kāi)度。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的熱泵式熱水供給器，其特征在于， 構(gòu)成為:在所述除霜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使所述第一流量調(diào)整閥的開(kāi)度形成為完全打開(kāi)的開(kāi)度。6.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的熱泵式熱水供給器，其特征在于， 所述旁通配管將所述第一流量調(diào)整閥和所述空氣熱交換器之間、與所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的熱泵式熱水供給器，其特征在于， 在所述第一流量調(diào)整閥與所述空氣熱交換器之間設(shè)置有接收器，并且，在所述接收器與所述空氣熱交換器之間設(shè)有第三流量調(diào)整閥， 所述旁通配管將所述第一流量調(diào)整閥和所述接收器之間、與所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的熱泵式熱水供給器，其特征在于， 在所述流路切換閥與所述壓縮機(jī)之間設(shè)置有蓄積器， 所述旁通配管將所述第一流量調(diào)整閥和所述空氣熱交換器之間、與所述蓄積器的吸入側(cè)連接。
【文檔編號(hào)】F25B49-02GK204301351SQ201420692328
【發(fā)明者】?jī)?nèi)野進(jìn)一 [申請(qǐng)人]三菱電機(jī)株式會(huì)社