TW200303407A - Heat pump hot water supply device - Google Patents

Description

200303407 玖、發明說明 L發明所屬之技術領域3 技術領域 本發明係有關於一種瞬間沸水型熱泵式熱水供應裝置 〇 5 【先前技術】 背景技術 迄今係使用利用燃燒瓦斯或石油之熱水供應機作為瞬 間沸水型熱水供應裝置。該等瞬間沸水型熱水供應裝置具 有溫度升高快，且展現出強大能力之特徵，相反地，亦有 10 因排氣而產生之空氣污染或對被直接燃燒的不安全感、燃 燒噪音等無法避免的問題。相對於此，將熱水儲存於大型 熱水儲存槽並供應熱水之熱泵式熱水供應器解決藉燃燒來 運作之熱水供應機的問題，而且因熱泵而具有較佳之熱效 率。但，前述熱水供應器有熱水儲存槽大、重量與設置空 15 間等施工上的問題。雖然有藉由用以解決大型熱水儲存槽 的問題之熱泵來達成瞬間沸水的想法，但熱泵的情形與燃 燒熱水供應機不同，熱泵循環機構之熱的升高需要時間。 因此，在熱水流出方面很花時間而令使用者感到不滿。又 ，熱泵係依氣溫或濕度或水溫等自然條件的不同來變化熱 20 水供應能力。而且，在熱水供應流量有變化之條件下要涵 蓋廣泛的熱水供應能力且維持快速而穩定的熱水供應溫度 是困難的。如此一來熱泵型熱水供應器在穩定地供應熱水 這一點上有困難。 於曰本專利公開公報特開平第2 — 223767號係提出用 6 200303407 玖、發明說明

以解決上述問題之瞬間沸水型熱泵式熱水供應裝置，其概 略構造顯示於第1圖。該熱泵式熱水供應裝置係包含有藉 冷媒流路201將壓縮機202、放熱器203、減壓部204、吸 熱器205連接成閉路之熱泵循環機構207。該熱泵式熱水 5 供應裝置更包含有：具有用以與前述放熱器203之冷媒流 路208進行熱交換之水流路209之熱交換器210、用以將 自來水供給至該水流路209之給水管211及用以連接該水 流路209與蓮蓬頭或水龍頭等熱水供應末端212之熱水供 應迴路213。再者，具有設在該熱水供應迴路213且用以 10 檢測熱水供應温度之溫度感應器214及用以控制前述壓縮 機202的轉數之變換器215。而且，使前述壓縮機202依 照該溫度感應器214之檢測溫度與設定溫度之差來變換該 變換器215之輸出頻率。即，於習知之熱水供應裝置中係 控制成當熱水供應溫度較設定溫度低時則增加該壓縮機 15 202之轉數，而當熱水供應溫度較高時則減少轉數。 於前述瞬間沸水型中熱水供應時之熱水供應負荷並不 一定，特別是由於使用者因熱水供應目的的不同而使流量 千變萬化，故熱水供應負荷會大幅改變。例如家庭用熱水 供應的情況，在供應熱水至對淋浴或泡澡裝滿熱水時為 20 10L/min至20L/min之大流量，而對在廚房清洗餐具或洗 臉供應熱水時則為3L/min至5L/min之小流量。又，熱水 供應負荷亦由於因季節不同而產生之給水溫度的變化而大 幅改變。 如此一來因流量或水溫的變化，熱水供應負荷會大幅 7 200303407 玖、發明說明 改變。相對於此，如習知之熱泵式熱水供應裝置僅以熱水 供應溫度與設定溫度之差來改變壓縮機之轉數且控制熱水 供應熱量時在控制之反應性與穩定性會產生不理想的情形 。例如，若降低熱水供應溫度與設定溫度之溫度差及壓縮 5 機之轉數的係數之控制增益以使控制之穩定性良好，則轉 數的變化量相對於溫度差的變化量會減少。因此，熱水供 應溫度變化會變緩慢，而到達設定溫度很花時間，且因偏 差而有不同的流量或水溫，因此熱水供應溫度之穩定值不 會達到設定溫度且會變化。若提高控制增益則在熱水供應 10 負荷大之大流量中，由於熱水供應溫度的變化相對於壓縮 機之轉數的變化少故可穩定地控制。但，在小流量之熱水 供應中，熱水供應溫度的變化相對於壓縮機之轉數的變化 會變得急遽。因此，不但壓縮機之轉數控制的變化變得急 遽且熱水供應溫度不穩定，也可能因相位的偏差引起追逐 15 現象而分散熱水供應溫度與轉數變化之控制。 又，瞬間沸水型熱泵式熱水供應裝置於開始供應熱水 時在升高熱泵循環機構整體的壓力或溫度時需要時間。因 此，相較於瓦斯熱水供應機等，從熱交換器之水流路供應 熱水會較慢。習知之構造中，在開始供應熱水時，係僅以 20 熱水供應溫度與設定溫度之差來設定壓縮機之轉數。因此 ，無論大流量或小流量皆如開始供應熱水時在熱水供應溫 度低之狀態下，壓縮機之轉數會同樣地設定為高標準。如 此一來，小流量時來自熱交換器之熱水供應溫度會急遽上 升且過衝。藉此有較設定溫度高溫之熱水流出，且因放熱 8 200303407 玖、發明說明 為溫度的上升使壓縮機出口之壓力異常地變大等不理想的 情況發生。 ~ 再者，於習知之熱泵式熱水供應裝置中，雖然必須改 變單-的壓縮機202之運轉狀態，且改變轉數，但在僅改 5變單-的壓縮機之轉數的控制令能力變更幅度有限。例如 無法涵蓋從冬天淋洛與泡澡時同時裝滿熱水之強大能力至 夏天的洗碗等微小能力之廣泛的熱水供應能力。因此會引 起淋浴溫度下降，而清洗餐具時流出熱水等不理想之情況 〇 10 又，右因氣溫或水溫或熱水供應負荷而改變熱泵循環 機構之運轉條件，則運轉效率亦有所變化。由於在習知之 熱系式熱水供應裝置中僅依照熱水供應溫度來改變壓縮機 之轉數，故運轉效率會變化，且即使是加熱效率不良之條 件亦可繼續運轉。因此，因條件的不同，不僅是效率會極 15端地惡化且能力會無法發揮，運轉成本亦會提高。 另一方面，為了縮短熱水開始供應時之流出熱水溫度 上升所需的時間，亦有設置與放熱器熱交換之熱水儲存槽 ，且以該熱水儲存槽包圍壓縮機之方法。於該構造中，由 於一旦供應熱水則將熱水儲存於熱水儲存槽，且即使提止 20供應熱水，壓縮器亦不變冷，故再次供應熱水時可很快使 熱水供應溫度升高。 然而，一旦熱水儲存槽變冷則壓縮機亦會變冷，且會 反過來因被熱水儲存槽奪去壓縮機的熱而使熱果循環機構 之/^度升问’交慢。又，由於熱水供應係從熱水儲存槽進行 200303407 玖、發明說明 ，故一旦該熱水儲存槽之溫度變冷，則流出熱水溫度亦變 冷，且至熱水儲存槽之熱水溫度上升為止，流出熱水溫度 不會上升。因此，來自熱水儲存槽變冷之狀態的熱水供應 至熱水流出為止反而需要更多時間。 5 如上所述，於習知之熱泵式熱水供應裝置中，由於與 熱水供應負荷大小無關一律進行加熱控制，故不易應付廣 泛的熱水供應負荷。又，不易使熱水溫度控制之反應性與 穩定性並存。而且，有時反倒使熱水供應溫度之升高變差 ，且有降低效率等問題。 10 【發明内容】 發明之揭示

本發明之熱水供應裝置係包含有：熱泵循環機構，具 有：壓縮機、放熱器、減壓部、吸熱器及使前述壓縮機、 前述放熱器、前述減壓部及前述吸熱器構成為閉路之冷媒 15 流路；熱交換器，具有用以與前述冷媒流路進行熱交換之 水流路；給水管，用以將自來水供給至前述水流路；及熱 水供應迴路，係連接成可從前述水流路通水至熱水供應末 端者。該熱水供應裝置更包括： 1) 用以設定於前述熱交換器之加熱量之負荷設定部及 20 依照該設定值來控制加熱量之加熱控制部； 2) 用以加熱含有前述熱交換器之水流路之前後通路的 水之加溫部； 3) 多數壓縮機；及 4) 多數熱泵循環機構 10 200303407 玖、發明說明 之其中一者。 圖式簡單說明 第1圖係本發明第1實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 5 第2圖係本發明第2實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第3圖係本發明第3實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第4圖係本發明第4實施形態之熱泵式熱水供應裝置 10 的構成圖。 第5圖係本發明第5實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第6圖係本發明第6實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 15 第7圖係本發明第7實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第8圖係本發明第8實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第9圖係本發明第9實施形態之熱泵式熱水供應裝置 20 的構成圖。 第10圖係本發明第10實施形態之熱泵式熱水供應裝 置的構成圖。 第11圖係習知之熱泵式熱水供應裝置的構成圖。 I：實施方式；j 11 200303407 玖、發明說明 實施發明之最佳形態 以下就本發明之實施形態，一面參照圖示一面說明。 且，於各實施形態中，就相同構造、作相同動作的部分則 賦予同一符號，且省略詳細之說明。 5 (第1實施形態）

第1圖係本發明第1實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。第1圖中，於熱泵循環機構7中係藉由冷媒流 路1將壓縮機2、第1放熱器3A、第2放熱器3、減壓部 4及吸熱器5連接成閉路。熱泵循環機構7為使用例如二 10 氧化碳作為冷媒，且高壓側之冷媒壓力在冷媒之臨界壓力 以上之超臨界熱泵循環機構。壓縮機2係藉由内藏之電動 馬達（未圖示）來驅動，且使所吸引之冷媒壓縮至臨界壓力 並排出之。又，熱交換器10係具有用以與第2放熱器3之 冷媒流路8進行熱交換之水流路9。用以將自來水直接供 15 給至水流路9之給水管11係與可使從水流路9流出之熱水 通水至由蓮蓬頭16或水龍頭17等所構成之熱水供應末端 12之熱水供應迴路13相連接。而且，用以加熱熱水供應 迴路13的水之加溫部38係由並列地連接於熱水供應迴路 上游部39之蓄熱部40所構成。蓄熱部40係由用以儲存熱 20 水供應迴路13的流水之儲存槽41及用以混合上游部39與 蓄熱部40的流水之混合閥34所構成。儲存槽41係構造成 下端為入口管43,而上端為出口管44,且下部内藏有第1 放熱器3A，並以隔熱材料45覆蓋者。第1放熱器3A係 兼具用以將熱水儲存槽41内之蓄熱溫度（以下，稱作儲存 12 200303407 玖、發明說明 溫度）保持於預定溫度之保溫部。熱水供應迴路13係從分 歧部46分歧為上游部39與入口管43，且在合流部47自 上游部39與出口管44合流。於合流部47設有混合閥34 5 又，於熱交換器10中，宜使冷媒流路8之流動方向與

水流路9之流動方向相對，且緊密結合兩流路以使其間之 熱移動更為容易。藉由此構造使冷媒流路8與水流路9之 傳熱均勻，且熱交換效率更佳。並且，流出高溫熱水。

又，儲存槽41的大小係以相當於因熱泵循環機構7或 10 熱交換器10供應熱水時之熱反應延遲而產生之不足的熱量 之蓄熱量來決定。例如，於給水溫度5°c且目標溫度45°c ，並以10L/min供應熱水時，若至目標溫度之熱水排出為 止延遲三分鐘，則不足熱量為（45 °C — 5 °C )xl0L/minx3min/860 与 1.4kWh。以 80°C 之熱水儲存槽 41 15 將其補足時則為1.4kWhx860/(80°C —5°C)= 16L之容量。 於給水管11係設有用以檢測熱水供應迴路13的流量 之流量檢測部20及用以檢測朝熱交換器10的給水溫度之 水溫檢測部21。並且，於熱水供應迴路13係設有用以檢 測流出熱水溫度之熱水溫度檢測部22。又，於儲存槽41 20 上部係設有用以檢測儲存槽41内的熱水溫度之儲存溫度檢 測部51。使用者係藉用以設定熱水供應的目標溫度之溫度 設定部23來任意地設定溫度。 控制部54 —旦藉由流量檢測部20檢測出流量，則從 熱水溫度檢測部22與溫度設定部23分別輸出之流出熱水 13 200303407 玖、發明說明 溫度與目標溫度之偏差算出反饋控制量。並且，從水溫檢 測部21與溫度設定部23與流量檢測部20之各值算出熱水 供應負荷。再將反饋控制量與熱水供應負荷相加，並根據 該相加值來控制壓縮機2之轉數。 5 又，控制部54係依照用以檢測氣溫之氣溫檢測部28

的檢測值來修正壓縮機2之轉數。又，分別控制減壓部4 、風扇32,且以最高效率運轉熱泵循環機構。於熱交換器 10之加熱量係與依照氣溫來變更壓縮機2之轉數成正比地 變化。於此，控制部54係預先記憶各氣溫之熱交換器10 10 的加熱量與壓縮機2之轉數的關係。然後，依照氣溫設定 控制轉數以使所需加熱量與熱交換器10之加熱量一致。藉 此，即使氣溫變動亦可高精度地控制熱水供應。

進而，控制部54驅動混合閥34，且控制來自熱水供 應迴路上游部39之流水與來自儲存槽41之流水的混合比 15 例，並使流出熱水溫度接近目標溫度。 又，控制部54於停止供應熱水時，由儲存溫度檢測部 51來檢測儲存溫度，且以低速旋轉控制壓縮機2以將儲存 溫度保持於預定溫度（例如8(TC)並使其保溫運轉。藉由使 該保溫之預定溫度較熱水供應之目標溫度（例如45°C)高出 20 許多，可提高蓄熱密度。藉此，儲存槽25的尺寸可小型化 於以上之構造中，就其動作、作用加以說明。第1圖 中，若打開水龍頭17則自來水會從給水管11開始流入。 以流量檢測部20檢測之並將信號送至控制部54，而壓縮 14 200303407 玖、發明說明

機2開始運轉。此時，當熱泵循環機構7呈完全冷卻之狀 態時，即使運轉壓縮機2，循環機構整體之壓力與溫度亦 不會達到正常狀態，因此從水流路9會流出接近給水溫度 的水。控制部54係於開始供應熱水後之預定時間（例如三 5 分鐘）將混合閥34之混合比例設為例如1 : 1。於此，若給 水溫度5°C，儲存溫度80°C，且來自水流路9之出口溫度 仍為5°C，則混合閥34之出口溫度為（80°C + 5°C)/2，即 42.5°C之流出熱水溫度。而後，水流路9之出口溫度會緩 緩地上升。但，儲存槽41内之儲存溫度由於從入口管43 10 流入接近給水溫度之冷水，故儲存槽41之出口溫度會緩緩 地下降。如此一來，混合閥34之出口溫度係維持混合有各 種流水而接近熱水供應之目標溫度（例如45°C)的溫度。

如上所述，混合閥34係控制成藉由在開始供應熱水後 立刻利用來自儲存槽41之熱水，以補充來自熱交換器10 15 之熱水供應延遲。且，在開始供應熱水時，當熱交換器1 〇 之溫度沒有變冷時，則從熱水溫度檢測部22輸出較目標溫 度高之值。此時係調整成上游部39側為多的混合比例且使 流出熱水溫度接近目標。 然後，熱泵循環機構7之溫度一旦穩定，則將混合閥 20 34之混合比例轉換至上游部39主體。此時，從壓縮機2 排出之高溫高壓的冷媒氣體係朝第1放熱器3A與第2放 熱器3流入，並加熱儲存槽41的水，且加熱流動於水流路 9中的水。然後，經加熱之水經過上游部39、熱水供應迴 路13而從熱水供應末端12流出。另一方面，於第1放熱 15 200303407 玖、發明說明 器3A與第2放熱器3冷卻之冷媒係藉減壓部4減壓並流 入吸熱器5，於此，吸收大氣熱、太陽能等自然能量的熱 能而蒸發氣化，並返回壓縮機2。 於供應熱水中之控制部54係利用眾所皆知之比例一積 5 分一微分（PID)控制從流出熱水溫度與目標溫度之偏差算出 反饋控制量。此處的控制常數之比例增益或積分係數或微 分係數必須預先設定為可使控制之反應性與穩定性並存之 最適當的值。且，反饋控制為比例積分（PI)控制或者比例 (P)控制或者乏晰或類神經控制皆可。然後，另一方面，於 10 目標溫度與給水溫度之差乘上流量檢測部20所檢測之流量 以算出熱水供應負荷。此係所謂前饋控制量。然後，將反 饋控制量與熱水供應負荷相加，且利用該相加值來進行壓 縮機2之轉數控制。藉由加上該反饋控制，可將流出熱水 溫度正確地控制至目標溫度。特別是如PID控制或PI控制 15 般藉由利用積分要素，使流出熱水溫度更接近目標溫度。 又，藉由使用比例控制要素，當剛開始供應熱水後等之流 出熱水溫度低時，由於以強大能力加熱控制故反應性良好 。另一方面，由於前饋控制為熱水供應之溫度穩定時的所 需熱量，故很少會有熱量過多或不足之情形且控制之穩定 20 性良好。又，當熱水供應流量或給水溫度急遽變化時，由 於直接反應且變更控制加熱量，故此點之反應性較反饋控 制佳而且穩定性好。然後，由於係將該反饋控制與前饋控 制相加來加以控制，故可活用各自的特徵且可達成反應性 佳並且穩定性良好之控制。 16 200303407 玖、發明說明

接著，就熱水供應停止時之動作加以說明。雖然儲存 槽41以隔熱材料45覆蓋，但儲存溫度會因散熱而緩緩地 下降。控制部54係由儲存溫度檢測部51來檢測儲存溫度 。然後，若儲存溫度降至下限溫度（例如75°C)以下，則控 5 制壓縮機2以低速旋轉，且藉由第1放熱器3 A加熱以使 儲存槽25内之溫度上升。此時，雖然亦加熱第2放熱器3 ，但由於在水流路9中，水並未流動，故一旦熱交換器10 是溫熱的，則不再吸取熱量。然後，若儲存溫度超過預定 溫度（例如80°C)則停止運轉壓縮機2。如此一來，可進行 10 保溫運轉以使儲存槽41之溫度保持於接近預定溫度。 又，雖然於本實施形態中係將第1放熱器3A設於儲 存槽41内部，但亦可構造成將放熱器捲繞在儲存槽41外 周等緊密結合於外周者。又，不利用第1放熱器3A，而是 藉由一般的加熱器來進行儲存槽41之保溫亦可。

15 又，於本實施形態中，混合閥34係控制成於開始供應 熱水時依照經過時間與混合溫度來變更混合比例者。但， 亦可以混合閥34為可變換儲存槽41的流水與熱水供應迴 路上游部39的流水之變換闊。此時一旦儲存槽41之儲存 溫度設定成熱水供應之目標溫度，且來自水流路9之出口 20 溫度上升至接近目標溫度，則控制成將流水從儲存槽41變 換至上游部39。依此構造，相較於混合閥34，變換閥為較 簡易之機構且容易控制，並適合低成本化。 又，於本實施形態之熱水供應裝置中，熱泵循環機構 7為冷媒壓力在臨界壓力以上之超臨界熱泵循環機構。而 17 200303407 玖、發明說明

且，藉由升壓至臨界壓力以上之冷媒來加熱熱交換器10之 水流路9的流水。流動於熱交換器10之冷媒流路8的冷媒 係由於藉壓縮機2加壓至臨界壓力以上，故即使被水流路 9之流水將熱奪去而溫度下降亦不會凝結。因此，於熱交 5 換器10整個領域中，在冷媒流路8與水流路9容易形成溫 度差，並可得到高溫熱水，且可提高熱交換效率。但，亦 可使用一般的臨界壓力以下之熱泵循環機構。此在下述之 各實施形態中亦相同。 又，於本實施形態之熱水供應裝置中，在熱交換器10 10 中，冷媒流路8之流動方向與水流路9之流動方向係湘對 。藉此，於熱交換器10中，冷媒流路8與冷媒流路9之傳 熱可均勻，且熱交換效率佳並可流出高溫熱水。此在下述 之各實施形態中亦相同。 (第2實施形態）

15 第2圖係本發明第2實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。第2圖中，與第1實施形態之構成不同之處為 設有取代加溫部38之加溫部60。加溫部60係構造成設有 與熱水供應迴路13排成一列之蓄熱部61。另一不同點是 蓄熱部61將入口管63配置於儲存槽62上部且於儲存槽 20 62内部混合儲存槽62的熱水與來自熱交換器的水（熱水）。 而且，將儲存槽62進行保溫運轉時之儲存溫度設為與熱水 供應之目標溫度（例如45°C )相同之溫度。但，若儲存溫度 低，則儲存槽62之容量要大。 於以上之構造中，若從熱交換器10完全冷卻之狀態開 18 200303407 玖、發明說明

始供應熱水，則接近給水溫度之冷水會從入口管63流入儲 存槽62。如此一來，於儲存槽62内部，從與内部之溫水 的溫度差看來，流入的水會流入儲存槽62底部，而僅裡面 的溫水會出口管44流出。因此，從開始供應熱水後立刻可 5 流出接近熱水供應之目標溫度的熱水。若從入口管63流入 之溫度上升，則會於儲存槽62内與上部之溫水混合並從出 口管44流出。又，當流出較儲存溫度高溫之熱水時，較儲 存溫度高溫之熱水會從入口管63流入儲存槽62。此時， 由於所流入之熱水的比重輕，故會流至儲存槽62上端，且 10 仍舊從出口管44流出。如此一來，於儲存槽62内部可進 行熱水與水之變換混合。

如上所述，於本實施形態中，正因為將蓄熱部61直列 地連接於熱水供應迴路13，而可彌補開始供應熱水時之熱 水供應延遲並實現穩定的溫度之熱水供應。又，由於在儲 15 存槽62内部可自然且適溫地混合，故不需要混合部而可降 低成本。 (第3實施形態） 第3圖係本發明第3實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。第3圖中，與第2實施形態之構成不同之處為 20 設有取代加溫部60之加溫部70。加溫部70係構造成設有 與給水管11排成一列之蓄熱部71。另一不同點是蓄熱部 71將入口管73配置於儲存槽72底部。而且，將儲存槽72 進行保溫運轉時之儲存溫度設為與熱水供應之目標溫度（例 如45°C)相同之溫度。 19 200303407 玖、發明說明 於以上之構造中，若從熱交換器ίο完全冷卻之狀態開 始供應熱水，則冷水會從給水管11流入儲存槽72底部， 且儲存槽72之溫水會從出口管44流出。然後，當增加熱 交換器10之加熱量時，係藉由熱水溫度檢測部22之檢測 5 溫度來控制壓縮機2之轉數，並維持目標溫度之流出熱水 溫度。

如上所述，於本實施形態中，係於熱交換器10之上游 側配置有蓄熱部71。藉此，當熱交換器10之加熱延遲時 ，蓄熱部71則予以補充。當熱交換器10之加熱能力升高 10 時，則藉由流出熱水温度之反饋控制來控制壓縮機2，且 通常可維持目標之熱水供應溫度。又，即使變更目標溫度 ，亦可立刻改變流出熱水溫度。

再者，由於在開始供應熱水時，藉由儲存槽72之溫水 來溫熱熱交換器10，故熱泵循環機構7之溫度升高速度亦 15 變快。 又，於本實施形態中，係構造成使蓄熱部51與給水管 11排成一列。但，若與給水管11並列地配置，且將儲存 溫度設為較熱水供應之目標溫度高，並將給水管11的流水 與蓄熱部的溫水混合成接近目標溫度的溫度，並且使其流 20 至熱交換器10，則因高溫蓄熱，蓄熱部71可小型化。 又，於第1、第2實施形態中係將蓄熱部配置於熱交 換器10之下游，而於第3實施形態則配置於上游。但，亦 可並列地配置蓄熱部以與熱交換器10並聯，亦可在熱交換 器10之上游側配置蓄熱部，以混合水流路11的流水與蓄 20 200303407 玖、發明說明 熱部的流水。再者，即使配置成於蓄熱部内藏熱交換器10 亦可得到同樣的效果。 (第4實施形態）

第4圖係本發明第4實施形態之熱泵式熱水供應裝置 5 的構成圖。第4圖中，與第1實施形態之構成不同之處為 設有取代加溫部38之加溫部80。加溫部80係由包含水流 路9而形成之水循環路81及配置於水循環路81上之蓄熱 部82所構成。然後，為了保持水循環路81與蓄熱部82之 循環水的溫度，係驅動熱泵循環機構7且加熱熱交換器10 10 之水流路9，並於水循環路81產生自然對流。蓄熱部82 係由上下配置有入口管43與出口管44之儲存槽83及用以 混合來自出口管44的流水與來自水流路9的流水且使其流 至熱水供應配管15之混合閥34所構成。水循環路81係構 造成將水流路9與混合閥34與儲存槽83連通成環狀者。

15 於以上之構造中，若從熱交換器10完全冷卻之狀態開 始供應熱水，則冷水會從給水管11流入水流路9與儲存槽 83，且來自水流路9的出口之冷水與來自儲存槽83之溫水 會藉混合閥34混合並流至熱水供應迴路13。此時，由於 藉由熱水溫度檢測部22之檢測溫度來決定混合閥34之開 20 啟度，故流至熱水供應迴路13之熱水溫度會控制於目標溫 度。然後，當增加熱交換器10之加熱量時，係藉由熱水溫 度檢測部22之檢測溫度來減少從儲存槽83流出之熱水比 例。若從水流路9流出之熱水溫度達到目標溫度，則停止 從儲存槽83流出熱水。 21 200303407 玖、發明說明 當停止供應熱水時，儲存槽83内之蓄熱量會因供應熱 水時所流入之給水而下降。於此，控制部54係首先使混合 閥34回到混合狀態。然後，一旦藉由儲存溫度檢測部51 檢測出儲存溫度下降（例如75°C以下），則驅動熱泵循環機 5 構7，且運轉壓縮機2以低速旋轉。藉此，高溫高壓之冷 媒係流至冷媒流路8，且加熱水流路9。若水流路9中之水 溫上升且較儲存槽83内之水溫高，則因兩者之溫度差，水 流路9内的水會上升，而於水循環路81内產生對流。而且 ，若儲存槽83内之溫度上升，且儲存溫度檢測部51之檢 10 測溫度超過預定溫度（例如80°C)，則停止運轉熱泵循環機 構7。藉由反覆該運轉及停止，可保持蓄熱部82與水循環 路81之循環水的溫度。 以上，根據第4實施形態之構造，係保持水流路9及 包含蓄熱部82之水循環路81的溫度，且於開始供應熱水 15 時使水循環路81的熱水流出。因而，從熱水供應末端12 流出之熱水的溫度升高會變快。又，由於在停止熱泵循環 機構7時，水循環路81的熱會溫熱熱交換器10，故熱泵 循環機構7之溫度升高亦會變快。 又，由於藉由熱泵來進行水循環路81之保溫，故相較 20 於加熱器等，其效率佳，且無結冰之虞。 再者，由於在蓄熱部82儲存高溫熱水，且藉混合閥 34混合成適溫而流出熱水，故即使在開始供應熱水時冷水 流入水循環路81，亦可防止流出熱水溫度過低。 又，雖然於本實施形態中在保溫運轉中之水循環路81 22 200303407 玖、發明說明 内的水循環係利用因自然對流而產生之流水，但亦可於水 循環路81設置泵，而強制性地使流水循環。此時由於可獲 得穩定的流量，故容易控制儲存溫度與在熱交換器之加熱 熱量。 5 又，雖然於本實施形態中係藉由混合閥34使混合比例

改變，但亦可以固定於一定比例之合流構件來構成。此時 必須藉由壓縮機2來控制熱交換器10之加熱量以配合儲存 槽83之熱水的減少而使流出熱水溫度達到目標溫度。根據 該構造，由於係使用簡便的混合閥34，故可降低成本。 10 再者，雖然於本實施形態中係將蓄熱部82配置於水循

環路81，但即使是沒有蓄熱部82之水循環路81的構造亦 可。此時係配置成藉由儲存溫度檢測部51來檢測水循環路 81之循環水的溫度，且進行保溫運轉以將循環水之溫度保 持於預定溫度。依該構造，雖然流出熱水溫度會稍微變動 15 ，但不需要蓄熱部82，而可大幅降低成本。 於本實施形態中係藉由驅動熱泵循環機構7且加熱熱 交換器10之水流路9，而於水循環路81產生自然對流並 加熱保溫之。如此一來，由於藉由熱泵來進行水循環路之 保溫，故相較於加熱器等，其效率佳，又，由於在保溫時 20 驅動熱泵循環機構7，故熱泵循環機構7本身的溫度升高 速度亦變快。又，亦可直接以加熱器加熱水循環路81，亦 可直接以加熱器加熱儲存槽83。 又，在平常的熱水供應使用狀態下，冷媒流路8與水 流路9之溫度差愈小，熱泵循環機構7之效率則愈好。因 23 200303407 玖、發明說明 此，若依照水溫檢測部21所檢測之給水溫度，且確保在熱 交換器10之所需加熱量，並控制減壓部4之冷媒流路阻力 以使冷媒流路8與水流路9之溫度差減到最小，則可進行 高效率之運轉。 5 根據第1至第4實施形態，由於除了以熱交換器加熱

自來水以外亦以加溫部加熱，故即使在熱交換器之加熱不 充分，亦可補其不足而藉加溫部來加熱。又，由於加溫部 不會直接影響由熱交換器進行之熱水溫度控制，故控制性 佳。再者，由於冷媒與水之熱交換係與加溫部無關而以熱 10 交換器來進行，故可進行高效率之熱交換。又，由於蓄熱 部之熱水係保持於預定溫度，故即使在壓縮機或熱交換器 完全冷卻之狀態下開始供應熱水，由於藉由蓄熱部之熱水 來加熱給水管與熱交換器與熱水供應迴路之其中一者的水 ，故流出熱水溫度之升高速度可非常快速。又，由於藉由 15 熱泵來進行蓄熱部之保溫，故相較於加熱器等，其效率佳 ，又，由於在保溫時驅動熱泵循環機構，故在開始供應熱 水時之溫度升高速度會變快。又，由於保持給水管與水流 路與熱水供應迴路之至少一者的溫度，故在開始供應熱水 時，水循環路之熱水會流出，且溫度升高速度會變快。又 20 ，由於水循環路之熱會溫熱熱交換器，故熱泵循環機構之 溫度升高速度亦很快。又，由於蓄熱部的尺寸相當合適， 故無蓄熱部過大而增加散熱損耗，且設置空間或重量變大 等問題。再者，因使蓄熱部之熱水溫度較熱水供應溫度高 ，而提高蓄熱密度，因而縮小蓄熱部尺寸，藉此可減少設 24 200303407 玖、發明說明 置空間與重量。又’以熱水供應所使用的水作為蓄執部來 使用，藉此在流通時，若抽出水則可減輕重量。又，作為 蓄熱材料，其比熱大，而且安全。 又’若使用超臨界熱泵循環機構，則流動於熱交換器 之冷媒流路的冷媒會藉壓縮機加壓至臨界墨力以上。因而 ’即使因熱交換器之水流路的流水將熱奪走而溫度降低亦 不會凝結。因此，^熱交換器整個領域中，在冷媒流路虚 水流路容易形成溫度差，並可得到高溫熱水，且可提高韵 交換效率。 10 又，根據第i、第4實施形態，係藉由改變蓄熱部側 之流量，而可自由地設定藉由蓄熱部之熱來加熱給水管與 熱交換器與熱水供應迴路之其中_者的水之熱量。又，由 於來自蓄熱料熱水可與給水管和熱交換器和熱水供應迴 路之其中-者的水以預定比例混合加熱，故可立刻得到預 15

定之流出熱水溫度。又，由於可變換來自f熱部的熱水與 給水管和熱交換H和熱水供應迴路之其巾—者的水並使其 流動，故當開始供應、熱水時或除霜時等來自熱$換器之加 熱不足時，可利用來自蓄熱部的熱水，而不會令使用者感 到不滿意。 (第5實施形態） 第5圖係本發明第5實施形態之熱聚式熱水供應裝置 的構成圖。第5圖中，於熱泵循環機構7中係藉由冷媒流 路1將壓縮機2、放熱器3、減壓部4及吸熱器5連接成閉 路。熱交換H 10係具有用以與放熱器3之冷媒流路8進行 25 200303407 玖、發明說明 熱交換之水流路9。用以將自來水直接供給至水流路9之 給水管11係與可使從水流路9流出之熱水通水至由蓮蓬頭 16或水龍頭17等所構成之熱水供應末端12之熱水供應迴 路13相連接。而且，負荷設定部18係用以設定於熱交換 5 器10之所需加熱量。加熱控制部19係依照負荷設定部18 之設定值來控制熱交換器10之加熱量。於給水管11係設 有用以檢測熱水供應迴路13的流量之流量檢測部20及用 以檢測朝熱交換器10的給水溫度之水溫檢測部21。於熱 水供應迴路13係設有用以檢測來自水流路9的流出熱水溫 10 度之熱水溫度檢測部22。使用者係藉用以設定熱水供應的 目標溫度之溫度設定部23來任意地設定溫度。 負荷設定部18係包含有第1算定部24、第2算定部 25及加算部26。第1算定部24係從熱水溫度檢測部22與 溫度設定部23分別輸出之流出熱水溫度與目標溫度之偏差 15 算出第1所需加熱量。第2算定部25係從水溫檢測部21 與溫度設定部23與流量檢測部20之各值算出第2所需加 熱量。加算部26係將第1所需加熱量與第2所需加熱量相 加。負荷設定部18係輸出經相加之所需加熱量。 加熱控制部19係具有用以變更壓縮機2的轉數之頻率 20 控制部27，且依照由負荷設定部18所設定之所需加熱量 來控制壓縮機2之轉數。 加熱控制部19係依照用以檢測氣溫之氣溫檢測部28 的檢測值來變更熱泵循環機構的運轉條件之壓縮機2的轉 數且控制熱交換器之加熱量。於熱交換器10之加熱量係與 26 200303407 玖、發明說明 依照氣溫來變更壓縮機2之轉數成正比地變化。因此，加 熱控制部19係預先記憶各氣溫之熱交換器1()的加熱量與 壓縮機2之轉數的關係。然後，依照氣溫來設定控制轉數 ，以使由負荷設定部18所設定之所需加熱量與熱交換器 10之加熱里一致。藉此，即使氣溫變動亦可高精度地進行 熱水供應控制。 又，負荷設定部18與加熱控制部19係構造成相當於 第1至第4實施形態的控制部54之控制部29。該等控制 部亦可一體地構成。 1〇 於以上之構造中，就其動作、作用加以說明。第5圖 中’若打開水龍頭17則自來水會從給水管^開始流入。 以流量檢測部20檢測之並將信號送至負荷設定部18。負 荷δ又疋部18係异出所需加熱量，且加熱控制部19係根據 该异定值來控制壓縮機2之轉數。然後，從壓縮機2排出 15之同溫向壓的冷媒氣體係朝放熱器3流入，且加熱流動於 水流路9的水。然後，經加熱的水係經過熱水供應迴路13 而從熱水供應末端12流出。另一方面，於放熱器3冷卻之 冷媒係藉減壓部4減壓並流入吸熱器5，於此，吸收大氣 熱、太陽能等自然能量的熱能而蒸發氣化，並返回壓縮機 20 2。因此’ 一旦檢測出熱水流出，則來自壓縮機2之高溫高 壓的冷媒氣體會立刻流入放熱器3 ,且加熱其中的水，而 從熱水供應末端12流出熱水。 於供應熱水時之負荷設定部18中，係利用與第1實施 形態之控制部54同樣的控制方式，從熱水供應溫度與目標 27 200303407 玖、發明說明 溫度之偏差算出以第1算定部24算定之第1所需加熱量。 即，進行流出熱水溫度之反饋控制。又，亦可從流出熱水 溫度與目標溫度之偏差的變化速度來判定第1所需加熱量 。若因供應熱水中之流量或給水溫度而改變熱水供應負荷 5 ，則在流出熱水溫度與目標溫度之偏差的變化速度會顯現 出不同。例如，在相同的加熱量下，流量愈多流出熱水溫 度之上升則愈緩慢，而流量愈少則愈快速。預先記憶該速 度變化與所需加熱量之關係，且從流出熱水溫度與目標溫 度之偏差的變化速度來設定所需加熱量。如此一來，較單 10 純以溫度偏差來控制加熱量之情形，可更縮短穩定地控制 至所需加熱量的時間。 另一方面，以第2算定部25算定之第2所需加熱量係 算出熱水供應負荷且以該熱水供應負荷為所需加熱量。即 ，於目標溫度與給水溫度之差乘上流量檢測部20所檢測之 15 流量而求出熱水供應負荷，並以其為第2所需加熱量，此 係所謂前饋控制量。然後，以加算部26將第1所需加熱量 與第2所需加熱量相加而求出所需加熱量。藉由加上該所 需加熱量反饋控制，可將熱水供應溫度正確地控制至目標 溫度。該控制亦與第1實施形態之控制部54的控制相同。 20 如上所述，於本實施形態之熱水供應裝置中，熱泵循 環機構7係藉由冷媒流路1將壓縮機2、放熱器3、減壓部 4及吸熱器5連接成閉路。冷媒流路1係通過用以與水流 路9進行熱交換之熱交換器10。水流路9為了與熱水供應 末端12相通而構成有熱水供應迴路13。並且設有用以設 28 200303407 玖、發明說明

定於熱交換器10的所需加熱量之負荷設定部25及依照負 荷設定部25之設定值來控制熱交換器10的加熱量之加熱 控制部19。以負荷設定部25所設定之所需加熱量為包含 熱水供應負荷或熱反應延遲等之於熱交換器之必要的熱交 5 換熱量。而且，由於加熱控制部19係依照該所需加熱量來 控制熱交換器之加熱量，故可進行沒有過多或不足之情形 的熱水供應控制。 又，本實施形態之熱水供應裝置係具有用以檢測熱水 供應迴路的流量之流量檢測部20。負荷設定部25係以流 10 量檢測部20之檢測值為標準求出所需加熱量。由於熱水供 應負荷與流量成正比，故於此所推定之所需加熱量係與熱 水供應負荷有關。因此，即使熱水供應負荷因流量變化而 急遽改變，亦可依照熱水供應負荷之變化而快速地進行相 對應之加熱控制。

15 又，本實施形態之熱水供應裝置係具有用以檢測給水 管的給水溫度之水溫檢測部21，而負荷設定部25係以水 溫檢測部21之檢測值為標準求出所需加熱量。由於熱水供 '應負荷與給水溫度和目標溫度之差成正比，故若給水溫度 下降則所需加熱量會增加，而給水溫度上升則所需加熱量 20 會減少。因此，若可藉由該給水溫度來推定所需加熱量而 進行熱交換器之加熱控制，則即使給水溫度變動，亦可將 伴隨該變動之流出熱水溫度變化抑制至最低限度。 又，本實施形態之熱水供應裝置係具有用以設定熱水 供應的目標溫度之溫度設定部23。因由溫度設定部23來 29 200303407 玖、發明說明 設定前述目標溫度，故可設定符合使用者所希望之熱水溫 度之正確的熱水供應負荷作為所需加熱量。 又，本實施形態之熱水供應裝置係具有用以檢測水流 路的流出熱水溫度之熱水溫度檢測部22，而負荷設定部25 5 係從熱水溫度檢測部22所檢測之流出熱水溫度與目標溫度 之偏差算出所需加熱量。於此所算定之所需加熱量係從偏 差之變化速度來判定熱水供應負荷。若因供應熱水中之流 量或給水溫度而改變熱水供應負荷，則在流出熱水溫度與 目標溫度之偏差的變化速度會顯現出不同。例如，在相同 10 的加熱量下，流量愈多流出熱水溫度之上升則愈緩慢，而 流量愈少則愈快速。由於抓住該速度變化，而設定所需加 熱量，故較單純以溫度偏差來控制加熱量之情形，可更縮 短穩定地控制至所需加熱量的時間。又，本實施形態之熱 水供應裝置更具有用以檢測給水管的給水溫度之水溫檢測 15 部21及用以檢測熱水供應迴路13的流量之流量檢測部20 。然後，負荷設定部25係從熱水溫度檢測部22的檢測值 與目標溫度之偏差算出與反饋控制相關之第1所需加熱量 。又，從水溫檢測部21與流量檢測部20之檢測值與目標 溫度之值算出與前饋控制相關之第2所需加熱量。然後， 20 將第1所需加熱量與第2所需加熱量相加。藉此，由於藉 由前饋控制而很快地設定目標熱量5且藉由反饋控制來修 正目標熱量與現狀，故可進行穩定且快速之控制。 又，於本實施形態之熱水供應裝置中，加熱控制部19 係可控制壓縮機之轉數。即，預先設定轉數與在熱交換器 30 200303407 玫、發明說明 1 〇之加熱里的關係，且控制轉數以達成所設定之所需加熱 量。藉此，可控制在可於短時間内得到所需加熱量之轉數 又，本實施形態之熱水供應裝置係具有用以檢測氣溫 5之氣溫檢測部28。而且，加熱控制部19係依照氣溫檢測 部28之檢測值來變更負荷設定部25之設定值且控制熱交 換器10之加熱量。如此一來，修正因氣溫變化而產生之熱 父換器10之加熱量的誤差。由於熱泵循環機構7利用大氣 熱且由吸熱器5來吸熱，故於熱交換器1〇之加熱量會對氣 1〇溫帶來很大的影響。因此，例如，當控制壓縮機2之轉數 時，即使是同一轉數，加熱量亦會因氣溫而改變。藉由控 制熱父換态10之加熱量以抵銷因該氣溫而產生之影響，可 進行正確的熱水供應控制。

15 20 於本實施形態中係於加算部26將第i所需加熱量與第 2所需加熱量相加而求出所需加熱量。但，亦可就以第^ 所需加熱量為所需加熱量，且亦可就以第2所需加熱量為 所需加熱量。X，亦可不將其相加，而依照熱水供應時間 或流出熱水溫度來變換’且亦可於第1所需加熱量與第2 所需加熱量分別乘上係數且相加。再者，亦可變換單獨利 用第1所需加熱量和第2所需加熱量之情形與將其相加之 情形。如上所述，因改變第”斤需加熱量與第2所需加敎 量之相加的組合或相加條件而有不同的熱水供應條件，藉 此可更提高控制之穩定性與反應性。

又，於本實施形態中 係在第2算定部25中，於目標 31 200303407 玖、發明說明 溫度與給水溫度之偏差乘上流S而求出熱水供應負何’並 以所演算之熱水供應負荷作為第2所需加熱量。但，若僅 欲進行概略的熱水供應負荷設定，則亦可利用於流量乘上 預定常數之推定值。此時，雖然熱水供應負荷之計算精度 5 會變差，但由於不需要水溫檢測部21與溫度設定部23， 故可使成本降低。 再者，亦可利用於給水溫度與假設的目標溫度之差乘 上預定常數之推定值來進行第2算定部25中之熱水供應負 荷的演算。此時雖然熱水供應負荷之計算精度亦會變差， 10 但由於不需要流量檢測部20與溫度設定部23故可低成本 化。但，用以檢測熱水開始供應之流量開關則是必要的。 (第6實施形態） 第6圖係本發明第6實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。第6圖中，與第5實施形態之構成不同之處為 15 負荷設定部18之構造。即，具有用以設定符合熱泵循環機 構7或熱交換器10之熱反應延遲的熱量之升高設定部30 ，且於設定所需加熱量時，以加算部26加算升高設定部 30之設定值。當從熱泵循環機構7冷卻之狀態開始供應熱 水時，壓縮機2或放熱器3之溫度會上升，又，吸熱器5 20 之溫度會下降，且至變成本來正常的運轉狀態為止，需要 除了熱水供應負荷以外的熱量。所謂符合熱泵循環機構7 或熱交換器10之前述熱反應延遲的熱量則意指該熱量。 該熱量係於熱泵循環機構7或熱交換器10運轉前之溫 度與正常運轉時之溫度差乘上熱容量而求得。但，正常運 32 200303407 玖、發明說明

轉時之溫度差會因部位而有很大的不同。因此，於第6實 施形態中，係採用運轉前之溫度檢測部22所檢測之溫度與 溫度設定部23之設定值的溫度差為代表值，且於其乘上係 數而求得。但，由於以升高設定部30所求出之熱量為溫度 5 升高所需之總熱量，故為了控制壓縮機2必須變換成每單 位時間之熱量。因此，於加算部26中首先係將以第2算定 部25算定之熱水供應負荷與升高設定部30之設定熱量相 加。接著，使該相加熱量除以壓縮機2之最大轉數時之最 大加熱量，而求出該最大加熱量之運轉時間。然後，將該 10 時間内之所需加熱量設為壓縮機2之最大加熱量。一旦超 過該運轉時間，則結束升高設定部30之設定值的相加，並 回到如第5實施形態之運轉狀態。

如上所述，於第6實施形態中，將開始熱水供應運轉 時之熱泵循環機構7或熱交換器10之熱反應延遲部分的熱 15 量加在熱水供應負荷上，且以壓縮機2之最大加熱量來加 熱熱反應延遲部分的熱量。即，本實施形態之熱水供應裝 置係負荷設定部18包含有用以設定符合熱泵循環機構7或 熱交換器10之熱反應延遲的熱量之升高設定部30。而且 ，於設定所需加熱量時加上升高設定部3 0之設定值。因此 20 ，可於開始供應熱水時或熱水供應負荷變更時進行業已加 上熱反應延遲部分之加熱控制，並可將熱反應延遲抑制至 最低限度。 又，於運轉前之熱水溫度檢測部22所檢測之溫度與溫 度設定部23之設定值的溫度差乘上係數而求出熱反應延遲 33 200303407 玖、發明說明 部分的熱量。因而，無須特別準備檢測部，而可以低成本 實現該控制。 又，於第6實施形態中，係於運轉前之熱水溫度檢測 部22所檢測之溫度與溫度設定部23之設定值的溫度差乘 5 上係數而求出熱反應延遲部分的熱量。但，亦可利用熱交 換器10或壓縮機2、吸熱器5、冷媒流路1之壓縮機2的 排出部等之溫度。 (第7實施形態） 第7圖係本發明第7實施形態之熱泵式熱水供應裝置 10 的構成圖。第7圖中，與第5實施形態之構成不同之處為 加熱控制部19不只控制壓縮機2，亦控制減壓部4之冷媒 流路阻力及吸熱器5之吸熱量。 減壓部4係由限流器（未圖示）及用以驅動該限流器之 步進馬達（未圖示）所構成，且藉由驅動限流器來變更冷媒 15 流路阻力。然後，加熱控制部19係預先設定減壓部4之冷 媒流路阻力與在加熱交換器10之加熱量的關係，且控制冷 媒流路阻力以達成由負荷設定部18所設定之所需加熱量。 當必須流出高溫熱水，或者因外面空氣溫度低使加熱量不 足時等，有藉由增加冷媒流路阻力以確保熱交換器之加熱 20 量為所需加熱量的作用。 又，在平常的熱水供應使用狀態下，冷媒流路8與水 流路9之溫度差愈小，則熱泵循環機構7之效率愈好。因 此，若依照水溫檢測部21所檢測之給水溫度，且確保於熱 交換器10之所需加熱量，並控制減壓部4之冷媒流路阻力 34 200303407 玖、發明說明 以將冷媒流路8與水流路9之溫度差減至最小，則可高效 率地運轉。 吸熱器5之吸熱量係藉由變更風扇32之馬達的轉數且 變更朝吸熱器5之送風量來控制。加熱控制部19係預先設 5 定風扇32之風量與在熱交換器10之加熱量的關係，且控 制風扇32之風量以達成所設定之所需加熱量。當於熱水供 應負荷極小且熱交換器10之所需加熱量過小而且壓縮機2 之轉數控制中無法再縮小時等，則減少風扇32之風量。藉 此，減少熱交換器10之加熱量且控制至所需加熱量。又， 10 當即使用壓縮機2之最大轉數加熱量亦不足時，則增加風 扇32之風量且增加熱交換器10之加熱量以控制至所需加 熱量。 如上所述，本實施形態之熱水供應裝置係加熱控制部 19可控制減壓部4之冷媒流路阻力。即，預先設定減壓部 15 4之冷媒流路阻力與在熱交換器10之加熱量的關係，且控 制冷媒流路阻力以達成所設定之所需加熱量。因此，當必 須流出高溫熱水，或者因外面空氣溫度低使加熱量不足時 等，藉由增加冷媒流路阻力，可確保熱交換器之加熱量為 所需加熱量。又，依照水溫檢測部21之檢測溫度來進行減 20 壓部4之冷媒流路阻力的控制。即，預先設定符合給水溫 度之減壓部4的冷媒流路阻力與在熱交換器10之加熱量的 關係，且控制冷媒流路阻力以達成所設定之所需加熱量。 當必須流出高溫熱水，或者因外面空氣溫度低使加熱量不 足時等，藉由增加冷媒流路阻力，可確保熱交換器10之加 200303407 玖、發明說明 熱量為所需加熱量。又，於平常供應熱水時，亦可藉由給 水溫度而控制成加熱效率最佳之冷媒流路阻力。 又，本實施形態之熱水供應裝置係加熱控制部19可控 制吸熱器5之吸熱量。因此，藉由風扇32之風量來控制吸 5熱器5從大氣熱吸取之吸熱量。然後，預先設定風扇π之 風置與在熱交換H 1〇之加熱量的關係，且控制風U之 風量以達成所設定之所需加熱量。當於熱水供應負荷極小 且熱父換器1G之所需加熱量過小而且壓縮機2之轉數控制 中無法再縮小時等，則減少風扇32之風量，藉此可減少熱 10父換器10之加熱量且控制至所需加熱量。 (第8實施形態） 15 第8圖係本發明第8實施形態之熱栗式熱水供應裝置 的構成圖。第8圖中，與第5實施形態之構成不同之處為 從熱父換10之水流路9的中央部分出分歧管，且與 設於熱水供應迴路13之混合閥34相連接，而變更熱交換 器10之傳熱條件。於该構造中，加熱控制部19係藉由控 又木徑制從水流路7 <^刀3义耳w版 動於下游之水里n藉由控制水流路9之流量或流速 ，且改變冷媒流路8與水流路9之傳熱條件，來控制在熱 20 交換器10之加熱量。 若水量降低，則水流路9内之熱傳導 率會下降，結果 加熱I會下降。然後，若不從水流路9 之分歧管33流動於下游’則與無法進行熱交換，且傳熱面 積約變為-：者有同樣的作用。如此一來，若改變水流路 之長度或水里加熱！會成正比地改變。由於若改變該 36 200303407 玖、發明說明 等條件則加熱量會立刻改變，故可進行提高熱反應性之控 制’亦可應付所需加熱量急遽改變之情況。 如此一來，於本實施形態之熱水供應裝置中，加熱控 制部19係變更熱交換器1〇之水流路9的流速或熱量等傳 熱條件來控制加熱量。具體而言，係變更熱交換器10之水 流路的長度或水量。由於熱交換器1〇之加熱量與傳熱面積 或熱傳導率成正比，故若改變水流路之長度或水量則可成 正比地改變加熱量。由於若改變該等條件則加熱量會立刻 改變’故可進行提高熱反應性之控制。 又’雖然於第8實施形態中係從熱交換器1〇之中央部 分出分歧管33，但亦可於熱交換器10之上游分歧而與熱 交換器10並聯，以變更流動於熱交換器1〇整體之流量。 又，從熱交換器10之上游側或下游側分歧皆可得到同樣的 效果。 又，亦可包含第5至第8實施形態所述之負荷設定部 18與加熱控制部19而構成第丨至第4實施形態之控制部 54。，若構成如上，則可進行更為細腻之熱水供應溫度控 制，並提高對熱水供應負荷之隨動性。 (弟9實施形態） 第9圖係本發明第9實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。如第9圖所示，本實施形態係將三台壓縮機2A 、2B、2C並列地設置於熱泵循環機構7，且控制部54係 控制壓縮機2A、2B、2C之台數與轉數。於本實施形態中 ，係控制壓縮機2A之轉數，且進行微妙之加熱能力控制 37 200303407 玖、發明說明 ，而壓縮機2B、2C則進行開關控制。當在淋浴或泡澡之 裒滿熱水等熱水供應負荷需要強大能力時，係運轉兩台或 三台壓縮機。當夏天在廚房清洗餐具等熱水供應負荷極少 時，則藉由單獨運轉壓縮機2A，來應付廣泛的熱水供應負 5 何變化。 如上所述，本實施形態之熱水供應裝置係於熱泵循環 機構7備有多數壓縮機2A、2B、2C，且控制部54係控制 壓縮機之台數。當使用在熱水供應負荷會大幅改變時，一 台壓縮機在控制幅度方面有其限度，而無法進行滿意的熱 1〇水七、應控制。但，如上所述，於控制壓縮機的台數之方法 中若依妝熱水供應負荷來改變台數，則可應付廣泛的熱 水供應負荷變化。 又，壓縮機之台數為兩台亦可，且即使是三台以上亦 可得到同樣的效果。又，亦可控制所有多台壓縮機之轉數 15且順利地控制台數變換。再者，亦可使壓縮機排成一列 地連接，並控制排出壓力。 (第10實施形態） 第10圖係本發明第10實施形態之熱泵式熱水供應裝 置的構成圖。如第10圖所示，本實施形態之熱泵式熱水供 20應裝置係具有兩台熱果循環機構。用以構成第i個熱果循 衣機構之第1單元92D係收納有包含風扇32D之吸熱器 513、壓縮機2D、減壓部4D及驅動部93D，且配置於屋外 乍為至外機為。用以構成第2個熱泵循環機構之第2單元 係收納有包含風扇32E之吸熱器5E、壓縮機2E、減 200303407 玖、發明說明 壓部4E及驅動部93E，且同樣地配置於屋外作為室外機器 。然後，於第3單元86係收納有與給水管11和流出熱水 配管13相連接之熱交換器87且配置於屋内。

熱交換器87係於水流路9之上游側與下游側具有放熱 5 器88與放熱器89兩個放熱器，且兩放熱器係分別加熱水 流路9之流水。然後，冷媒流路90D與冷媒流路91D係使 第1單元92D與第3單元86之放熱器88相連接。又，冷

媒流路90E與冷媒流路91E係使第2單元92E與第3單元 86之放熱器89相連接。然後，控制部94係依照所算出之 10 熱水供應負荷，而將運轉指示輸出至驅動部93D與驅動部 93E以進行熱水供應控制。依照此時的熱水供應負荷，而 停止第2單元92E，並藉由控制壓縮機2D與壓縮機2E之 轉數來實現目標溫度之熱水供應。控制部94與驅動部93D 或驅動部93E之組合係相當於第1至第4實施形態之控制 15 部54或第5至第8實施形態之控制部29。於前述任何一 者包含第5至第8實施形態之負荷設定部18與加熱控制部 19而構成亦可。 於以上之構造中，由於藉由增減所構成之熱泵的台數 來改變最大熱水供應能力，故可藉由台數而簡單地調整因 20 家庭人數的不同等而相異之所需熱水供應能力。又，由於 將兩個熱泵循環機構分成三個單元來配置，故可分散重量 ，且搬運或施工會較容易。 又，當使用在熱水供應負荷會大幅改變時，如上所述 ，一台習知構造之熱泵循環機構在控制幅度方面有其限度 39 200303407 玖、發明說明 ，而無法進行滿意的熱水供應控制。如本實施形態所述， 於設置兩個熱泵循環機構，且控制運轉台數或壓縮機之轉 數的方法中，可依照熱水供應負荷來進行廣泛的熱水供應 能力變更。又，於開始運轉時，藉由充分運轉兩個熱泵循 5 環機構，使熱水溫度之升高速度變快。 再者，由於當熱水供應負荷少時可停止一台熱泵循環 機構，故即使於低負荷時，亦可進行高效率運轉。 又，雖然於本實施形態中係對水流路9直列地配置熱 交換器86之放熱器88與放熱器89於上游側與下游側，但 10 亦可對水流路9並列地配置兩放熱器。此時由於可同時使 水流路9個別對放熱器之入口水溫與自來水溫度相同，故 熱交換率會提高。又，如上所述，亦可藉由配置成並列兩 個放熱器，且使水流路9對該等放熱器亦並列地分流，並 使其分別相對，而使兩放熱器之加熱量分別獨立並加以控 15 制。此時，為多數並列地設置熱交換器之構造亦可。再者 ，藉由控制該並列之水流路所合流之混合比例，亦可控制 熱水供應溫度。 又，與其他實施形態同樣地，若設置氣溫檢測部28， 且將其檢測結果輸入控制部94，並反映在驅動部93D、 20 93E之控制上，則進而可更細腻地控制熱水供應能力。 又，於本實施形態中，雖然係構造成具有兩個熱泵循 環機構，但藉由進一步增加熱泵循環機構數量，可實現強 大能力且廣泛的熱水供應能力可變性。 又，於本實施形態中，雖然係構造成將熱泵循環機構 40 200303407 玖、發明說明 分割成三個單元，但即使一體地構成亦可提高熱水供應能 力。 又，如上所述，若將設置多數熱泵循環機構且控制運 轉台數或壓縮機之轉數的方法適用於第1至第9實施形態 ，則玎進一步提高對熱水供應負荷之隨動性。 f圖式簡單說^明】 第1圖係本發明第1實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第2圖係本發明第2實施形態之熱泵式熱水供應裝置 1〇

的構成圖。 第3圖係本發明第3實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第4圖係本發明第4實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。

第5圖係本發明第5實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第6圖係本發明第6實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第7圖係本發明第7實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第8圖係本發明第8實施形態之熱泵式熱水供應裝置 的構成圖。 第9圖係本發明第9實施形態之熱聚式熱水供應裝置 的構成圖。 41 200303407 玖、發明說明 第10圖係本發明第10實施形態之熱泵式熱水供應裝 置的構成圖。 第11圖係習知之熱泵式熱水供應裝置的構成圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 1…祕流路 22...熱水溫度檢測部 2、2D、2E...壓縮機 23…溫度設定部 3··.第2放熱器 24…第1算定部 3A·.·第1放熱器 25...第2算定部 4、4D、4E···減壓部 26...加算部 5、5D、5E··.吸熱器 27...頻率控制部 7…熱系循環機構 28...氣溫檢測部 8…料某流路 29...控制部 9…水流路 30…升高設定部 10…熱交換器 32、32D、32E··.風扇 11···給水管 33···分歧管 12…熱水供應末端 34…混合閥 13…熱水供應迴路 38…加溫部 15··.熱水供應配管 39".上游部 16···蓮蓬頭 40…蓄熱部 17…水龍頭 41…儲存槽 18…負荷設定部 43···入口管 19…加熱控制部 44.。。出口管 20…流量檢測部 45…隔熱材料 .21…水溫檢測部 46…分歧部

42 200303407 87…熱交換器 88、89...放熱器 90D、90E、91D、91E···冷媒流路 玖、發明說明 47···合流部 51…儲存溫度檢測部 54.. .控制部 60···加溫部 61···蓄熱部 62··.儲存槽 63.. .入口管 70···加溫部 71."蓄熱部 72…儲存槽 73·.·入口管 80".加溫部 81…水循環路 82···儲存槽 83.. .入口管 86…第3單元 92D...第1單元 92E··.第2單元 93D、93E···驅動部 94.. .控制部 201…冷媒流路 202.. .壓縮機 203···放熱器 204···減壓部 205.. .吸熱器 207…熱泵循環機構 208…冷媒流路 209…水流路 210.. .熱交換器 211…給水管 212…熱水供應末端 213…熱水供應迴路 214…溫度感應器 215.. .變換器

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Claims (1)

1. 200303407 拾、申請專利範圍 1· 一種熱泵式熱水供應裝置，包含有·· 熱泵循環機構，I右·阿^ M /、有·壓縮機、放熱器、減壓部 、吸熱器及使前述壓縮機、二、I、， 、、機别述放熱器、前述減壓部 及前述吸熱器構成為閉路之冷媒流路； 5 熱交換器’具有用以與前述冷媒流路進行熱交換 之水流路； 給水管，用以將自來水供給至前述水流路； ”，、水i、應迴路，係連接成可從前述水流路通水& φ 熱水供應末端者；及 加服部’用以加熱由前述給水管與前述水流路與 前述熱水供應迴路所構成之通路之至少一處的水。 如申叫專利範圍帛1項之熱栗式熱水供應裝置，其中 前述加溫部係包含有與前述給水管與前述熱交換器與 珂述熱水供應迴路中任一者排成一列之蓄熱部。 •如申请專利範圍第1項之熱果式熱水供應裝置，其中 岫述加溫部具有並列地連接於前述給水管與前述熱交 馨 換器與别述熱水供應迴路中任一者之蓄熱部。 4·如申請專利範圍第2與3項中任一項之熱泵式熱水供 應裝置’其中前述加溫部具有用以混合前述給水管與 如述熱父換器與前述熱水供應迴路中任一者之流水與 藉由前述蓄熱部加熱之水之混合部。 •如申請專利範圍第2與3項中任一項之熱泵式熱水供 應裝置’其中前述加溫部具有用以變換前述給水管與 月述熱交換器與前述熱水供應迴路中任一者之流水與 44 200303407 5 10 拾、申請專利範圍 藉由m述畜熱部加熱之水並使其流動之變換部。 如申4專利範圍第2與3項中任一項之熱泵式熱水供 〜裝置，其中如述加溫部具有用以將蓄熱溫度保持於 預定溫度之保溫部。 如申5月專利範圍帛6項之熱泵式熱水供應裂置，其中 月、j述加溫部包含前述放熱器。 8·二申請專利第丨項之餘式財供應裝置，其中 月1】連加溫部具有至少包含前述給水管與前述熱交換器 與前述熱水供應迴路之其中—個而形成之水循環路， 且保持前述水循環路之循環水的溫度。 9·如:請專利範圍第8項之熱i式熱水供應裝置，係驅 動刖述熱果循環機構且藉由前述水流路來保持前述水 循環路之循環水的溫度。

   15 10=申請專利範圍第8項之熱栗式熱水供應裝置其 前述水循環路係包含有蓄熱部。 11.如申請專利範圍第2、3或10項中任一項之熱H 水供應裝置’其中前述蓄熱部係以相當於因前述^ 循環機構與前述熱交換器 ^ ^ 主少一者的熱反應延遲fl 產生之不足的熱量為蓄熱量。 12·如申請專利範圍第2、3武tS a , 3或10項中任一項之熱泵式毒 水供應裝置，係使前诚芬办& _ 亍便引述⑽熱部之蓄熱溫度較前述熱4 供應迴路之熱水供應溫度高。 13·如申請專利範圍第2、3戎 次10項中任一項之熱泵式靜 水供應裝置’其中前述蓄孰 <⑽熟αίΜγ、具有用以儲存由前述

   45 20 200303407 拾、申請專利範圍 給水管及前述熱交換器及前述熱水供應迴路所構成之 水循環路之至少一處的水之儲存槽。 14. 一種熱泵式熱水供應裝置，包含有·· 熱栗循環機構，具有：壓縮機、放熱器、減壓部 5 、吸熱器及使前述壓縮機、前述放熱器、前述減壓部 及前述吸熱器構成為閉路之冷媒流路； 熱父換器’具有用以與前述冷媒流路進行熱交換 之水流路； 給水管’用以將自來水供給至前述水流路； 1〇 熱水供應迴路’係連接成可從前述水流路通水至 熱水供應末端者； 負荷設定部，用以設定於前述熱交換器之加熱量 :及 加熱控制部，係依照前述負荷設定部之設定值來 15 控制前述熱交換器之加熱量者。 15·如申凊專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，更具 有用以檢測前述熱水供應迴路的&量之流量檢測部， 且則述負何设定部係以前述流量檢測部之檢測值為基 準求出加熱量。 20 16料職圍第14項之歸絲水供應裝置，更具 有用以檢測前述給水管的給水溫度之水溫檢測部，且 則述負何設定部係以前述水溫檢測部之檢測值為基準 求出加熱量。 17.如申請專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，更具 46 200303407 拾、申請專利範圍 有用以設定熱水供應的目標溫度之溫度設定部，且前 述負荷設定部係以前述溫度設定部之設定值為基準算 出加熱量。 8·如申明專利範圍第17項之熱泵式熱水供應裝置，更具 5 有用以檢測前述熱水供應迴路的流出熱水溫度之熱水 溫度檢測部，且前述負荷設定部係以前述流出熱水溫 度與目標溫度之偏差為基準算出第1加熱量。 19·如申明專利範圍第18項之熱泵式熱水供應裝置，更具 有用以檢測前述給水管的給水溫度之水溫檢測部及用 1〇 以檢測熱水供應迴路的流量之流量檢測部，且以前述 水溫檢測部與前述溫度設定部與前述流量檢測部之值 為基準算出第2加熱量，並將前述第1加熱量與第2 加熱量相加。 20.如申請專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，其中 15 前述負荷設定部係具有用以訂定滿足前述熱泵循環機 構與前述熱交換器之至少一者的熱反應延遲之熱量之 升高設定部， 且於設定加熱量時加入前述升高設定部之設定值 〇 20 21·如申請專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，其中 刖述加熱控制部可控制前述壓縮機之轉數。 22. 如申請專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，其中 則述加熱控制部係用以控制前述冷媒流路之阻力。 23. 如申請專利範圍第22項之熱泵式熱水供應裝置，更具 47 2〇〇3〇34〇7 拾、申請專利範廣 有用以檢測前述給水管的給水溫度之水溫檢測部， 且前述冷媒流路之阻力控制係依照前述水溫檢測 部之檢測溫度來進行。 24.如申請專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，其中 ‘述加熱控制部可控制前述吸熱器之吸熱量。 25·如申請專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，其中

   刖述加熱控制部可變更前述熱交換器中之前述水流路 内的流速與流量之至少一者。 26.如申請專利範圍第14項之熱泵式熱水供應裝置，更具 有用以檢測氣溫之氣溫檢測部， 且前述加熱控制部係依照前述氣溫檢測部之檢測 值來控制前述熱交換器之加熱量。 27· —種熱泵式熱水供應裝置，包含有：

   熱栗循環機構’具有：多數壓縮機、放熱器、減 壓部、吸熱器及使前述壓縮機、前述放熱器、前述減 壓部及前述吸熱器構成為閉路之冷媒流路； 熱交換器，具有用以與前述冷媒流路進行熱交換 之水流路； 給水管，用以將自來水供給至前述水流路；及 熱水仏應迎路，係連接成可從前述水流路通水至 熱水供應末端。 28· —種熱泵式熱水供應裝置，包含有· 多數熱泵循環機構，星古· 具有·壓縮機、放熱器、減 壓部、吸熱器及使前述壓飨^ ^ ^ I細私：、則述放熱器、前述減 48 20 200303407 拾、申請專利範塵 壓部及前述吸熱器構成為閉路之冷媒流路； 熱交換器，具有用以與前述冷媒流路進行熱交換 之水流路； 給水官’係用以將自來水供給至前述水流路，·及 ”、、水i、應迴路，係連接成從前述水流路至熱水供 應末端可通水者。 29.=申料利範圍第28項之μ式熱水供應裝置，係將 月，j述熱交換器與前述多數熱果循環機構分割為複數個 單元而配置。 3〇·如申4專利範圍第28項之熱系式熱水供應裝置，係依 照熱水供應負荷來變更前述多數熱栗循環機構之運轉 台數量。 31·如申請專利範圍第卜14、27或28項中任一項之熱泵 式熱水供應裝置，其中前述熱泵循環機構為冷媒壓力 在臨界壓力以上之超臨界熱泵循環機構，且藉由升壓 至界壓力以上之該冷媒來加熱前述熱交換器中之前 述水流路的流水。 32·如申請專利範圍第！、14、27或28項中任一項之熱泵 式熱水供應裝置，係於前述熱交換器中，使前述冷媒 流路之流動方向與前述水流路之流動方向相對。 49