CN102466374B - 热泵式热水供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热泵式热水供给装置，其包括：包括：制冷循环回路；级联压缩机，其对通过了第一制冷剂-第二制冷剂热交换器的第二制冷剂进行压缩；第二制冷剂-水热交换器，其使被级联压缩机压缩的第二制冷剂和水之间进行热交换；级联膨胀机构，其使通过了第二制冷剂-水热交换器的第二制冷剂膨胀；以及水加热流路，其连接成使水先通过第一制冷剂-水热交换器之后再通过第二制冷剂-水热交换器。由于可在由第一制冷剂来加热的第一制冷剂-水热交换器中对水进行第一次加热之后，在由第一制冷剂和第二制冷剂来加热的第二制冷剂-水热交换器中对水进行第二次加热，因此具有可进行有效的热水供给，即使水温低时也能快速地使水升温的优点。

Description

热泵式热水供给装置
技术领域
本发明涉及一种热泵式热水供给装置，特别涉及由制冷剂对水进行加热的热泵式热水供给装置。
背景技术
一般来说，热泵是利用制冷剂的发热或冷凝热，将低温的热源传递至高温或者将高温的热源传递至低温的制冷制热装置。
热泵包括压缩机、冷凝器、膨胀机构及蒸发器，最近为了使化石燃料的消耗最小化，处于开发由制冷剂对水进行加热而利用于热水供给的热泵式热水供给装置的趋势。
热泵式热水供给装置包括：压缩机，其压缩制冷剂；制冷剂-水热交换器，其使在压缩机中被压缩的制冷剂对水进行加热；膨胀机构，其使通过了制冷剂-水热交换器的制冷剂膨胀；以及热交换器，其使在膨胀机构中被膨胀的制冷剂蒸发。
根据现有技术的热泵式热水供给装置，由于在一个压缩机中被压缩的制冷剂在一个制冷剂-水热交换器中对水进行加热，并利用在制冷剂-水热交换器中被加热的水，因此出现提高热水供给温度时伴随着限制性，而不能容易进行基于水温的最佳控制的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种热泵式热水供给装置，该热泵式热水供给装置由第一制冷剂和第二制冷剂对水进行多级加热，由此提高效率，并能使耗电量最小化的同时进行最佳运转。
用于达成上述目的的本发明热泵式热水供给装置，包括制冷循环回路，其包括使第一制冷剂循环的压缩机、两用热交换器、膨胀机构及室外热交换器，上述两用热交换器包括使第一制冷剂和水之间进行热交换的第一制冷剂-水热交换器和使第一制冷剂和第二制冷剂之间进行热交换的第一制冷剂-第二制冷剂热交换器；级联压缩机，其对通过了上述第一制冷剂-第二制冷剂热交换器的第二制冷剂进行压缩；第二制冷剂-水热交换器，其使被上述级联压缩机压缩的第二制冷剂和水之间进行热交换；级联膨胀机构，其使通过了上述第二制冷剂-水热交换器的第二制冷剂膨胀；以及水加热流路，其连接成使水先通过上述第一制冷剂-水热交换器之后再通过上述第二制冷剂-水热交换器。
上述第一制冷剂-水热交换器和上述第一制冷剂-第二制冷剂热交换器通过制冷剂流路并联连接。
上述水加热流路包括：进水管，其使水流入到上述第一制冷剂-水热交换器；热交换器连接管，其将通过了上述第一制冷剂-水热交换器的水引导到上述第二制冷剂-水热交换器；以及出水管，其使通过了上述第二制冷剂-水热交换器的水排出。
上述第一制冷剂-水热交换器具有：吸热流路，其连接上述进水管和热交换器连接管以使水通过，放热流路，其使第一制冷剂通过的同时与水进行热交换；上述第二制冷剂-水热交换器具有：吸热流路，其连接上述热交换器连接管和出水管以使水通过，放热流路，其使第二制冷剂通过的同时与水进行热交换。
上述进水管和出水管分别与热水供给槽相连接。
上述热泵式热水供给装置具有单独加热模式、重新加热模式及多级加热模式，在上述单独加热模式下，上述压缩机得以驱动，上述级联压缩机停止，使上述第一制冷剂流动到第一制冷剂-水热交换器，在上述重新加热模式下，上述压缩机和级联压缩机得以驱动，使上述第一制冷剂流动到第一制冷剂-第二热交换器，在多级加热模式下，上述压缩机和级联压缩机得以驱动，使上述第一制冷剂流动到第一制冷剂-水热交换器和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器。
如果热水供给希望温度低，则上述热泵式热水供给装置在上述单独加热模式下运转；如果上述热水供给希望温度高且当前水温高，则上述热泵式热水供给装置在上述重新加热模式下运转；如果上述热水供给希望温度高且当前水温低，则上述热泵式热水供给装置在上述多级加热模式下运转。
还包括：第一调节阀，其对向上述第一制冷剂-水热交换器流动的第一制冷剂进行调节；以及第二调节阀，其对向上述第一制冷剂-第二制冷剂热交换器流动的第一制冷剂进行调节。
在上述单独加热模式下，上述第一调节阀开放，第二调节阀关闭；在上述重新加热模式下，上述第一调节阀关闭，第二调节阀开放；在上述多级加热模式下，上述第一调节阀和第二调节阀开放。
还包括三通阀，该三通阀对向上述第一制冷剂-水热交换器和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器流动的第一制冷剂进行调节。
上述热泵式热水供给装置还包括：室外温度传感器，其用于检测室外温度；水温传感器，其用于检测水温；输入部，其用于输入热水供给希望温度；以及控制部，其根据上述室外温度传感器和水温传感器的检测结果和输入部的输入内容，使上述热泵式热水供给装置在单独加热模式、重新加热模式及多级加热模式中的一种模式下运转。
如果上述水温传感器所检测的水温为重新加热设定温度以上，则上述热泵式热水供给装置在上述重新加热模式下运转；如果上述水温传感器所检测的水温小于重新加热设定温度且大于等于多级加热设定温度，则上述热泵式热水供给装置在上述多级加热模式下运转；如果上述水温传感器所检测的水温小于多级加热设定温度，则上述热泵式热水供给装置在上述单独加热模式下运转。
还包括模式切换阀，该模式切换阀将上述制冷循环回路在热水供给模式和冷水模式之间切换。
如果上述模式切换阀切换至热水供给模式，则上述压缩机和级联压缩机同时得以驱动，或者仅上述压缩机得以驱动。
如果上述模式切换阀切换至冷水模式，则上述压缩机得以驱动，而上述级联压缩机停止。
附图说明
本发明的多个特征及优点可通过跟随的本发明实施例的详细说明和下面的附图，将会更好理解，上述附图中：
图1是本发明热泵式热水供给装置一实施例的结构图；
图2是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以单独加热模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图；
图3是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以重新加热模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图；
图4是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以多级加热模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图；
图5是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以冷却模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图；
图6是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例的基于室外温度和水温的最佳效率点的图表；
图7是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例的运转方法的流程图。
具体实施方式
下面，通过参照具体地实现上述目的的本发明的多个实施例的附图进行说明。
图1是本发明热泵式热水供给装置一实施例的结构图，图2是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以单独加热模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图，图3是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以重新加热模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图，图4是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以多级加热模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图，图5是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例以冷却模式对水进行加热时的制冷剂及水流动的结构图。
通过参照图1至图5进行说明，热泵式热水供给装置包括：制冷循环回路2，其使第一制冷剂对水进行加热的同时使第二制冷剂蒸发；级联回路4，其使由制冷循环回路2蒸发的第二制冷剂对水进行加热；及水加热流路8，其与制冷循环回路2及级联回路4连接，用于使水由第一制冷剂的热和第二制冷剂的热加热。制冷循环回路2形成低温制冷循环，级联回路4形成与低温制冷循环进行热交换的高温制冷循环。第一制冷剂和第二制冷剂由冷凝温度及蒸发温度相互不同的制冷剂构成。优选的是，第一制冷剂由冷凝温度及蒸发温度低并在低温区域效率相对高的R410A构成，第二制冷剂由比第一制冷剂冷凝温度及蒸发温度高并在高温区域效率相对好的R134a构成。
制冷循环回路2包括使第一制冷剂循环的压缩机12、两用热交换器14、膨胀机构16及室外热交换器18。
压缩机12由恒速压缩机或者容量可变压缩机构成。压缩机12能由并联连接的多个恒速压缩机构成，也能由并联连接的多个容量可变压缩机构成，还能由并联连接的恒速压缩机和容量可变压缩机构成。
两用热交换器14包括使第一制冷剂和水进行热交换的第一制冷剂-水热交换器40及使第一制冷剂和第二制冷剂进行热交换的第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50，下面，针对第一制冷剂-水热交换器40和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50在后文进行详细说明。
膨胀机构16设在两用热交换器14与室外热交换器18之间，用于使在两用热交换器14中被冷凝的第一制冷剂膨胀。膨胀机构16由能改变其开度的LEV、EEV等电子膨胀阀构成。
室外热交换器18设在膨胀机构16与压缩机12之间，用于使在膨胀机构16中被膨胀的第一制冷剂蒸发。热泵式热水供给装置还包括使室外空气流动到室外热交换器18的室外风扇19。室外风扇19当驱动压缩机12时旋转，将室外空气吹送到室外热交换器18。
制冷循环回路2还包括调节制冷剂的流动方向的模式切换阀20。模式切换阀20使第一制冷剂以压缩机12、两用热交换器14、膨胀机构16及室外热交换器18的顺序循环或者以压缩机12、室外热交换器18、膨胀机构16及两用热交换器14的顺序循环。
制冷循环回路2可以不包括模式切换阀20，为了室外热交换器18的除霜或冷水生成等，可以包括模式切换阀20。
模式切换阀20切换热水供给模式和冷水模式(或者除霜模式，下面称冷水模式)。热水供给模式时，使第一制冷剂以压缩机12、两用热交换器14、膨胀机构16及室外热交换器18的顺序循环。模式切换阀20当冷水模式时，使第一制冷剂以压缩机12、室外热交换器18、膨胀机构16及两用热交换器14的顺序循环。下面，将制冷循环回路2说明为其包括模式切换阀20。
压缩机12和模式切换阀20由制冷剂流路22(即压缩机出口流路)连接。模式切换阀20和两用热交换器18由制冷剂流路24(即模式切换阀-两用热交换器连接流路)连接。两用热交换器18和膨胀机构16由制冷剂流路26(即为两用热交换器-膨胀机构连接流路)连接。膨胀机构16和室外热交换器18由制冷剂流路28(即膨胀机构-室外热交换器连接流路)连接。室外热交换器18和模式切换阀20由制冷剂流路30(即室外热交换器-制冷制热切换阀连接流路)连接。模式切换阀20和压缩机12由制冷剂流路32(即压缩机入口流路)连接。
下面，对两用热交换器14进行说明。
第一制冷剂-水热交换器40起着使水通过的同时第一次对其进行加热的第一热水供给热交换器的作用，第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50起着使第一制冷剂和第二制冷剂进行热交换的级联热交换器的作用。
第一制冷剂-水热交换器40具有使水通过的吸热流路42以及使第一制冷剂通过的同时与水进行热交换的放热流路44。第一制冷剂-水热交换器40由如下的板型热交换器构成：吸热流路42和放热流路44将传热部件置于中间而交替。第一制冷剂-水热交换器40由如下的双重管热交换器构成；吸热流路42和放热流路44中的任一个包裹另一个。第一制冷剂-水热交换器40由使第一制冷剂和水中的任一个通过的外壳以及使第一制冷剂和水中的另一个通过并位于外壳内部的具有多个管的外壳-管热交换器构成。
第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50具有使第一制冷剂通过的同时被冷凝的冷凝流路52以及使第二制冷剂通过的同时被蒸发的蒸发流路54。第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50由如下的板型热交换器构成：冷凝流路52和蒸发流路54将传热部件置于中间而交替。并且第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50也能由如下的双重管热交换器构成：冷凝流路52和蒸发流路54中的任一个包裹另一个。并且第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50还能由使第一制冷剂和第二制冷剂中的任一个通过的外壳以及使第一制冷剂和第二制冷剂中的另一个通过并位于外壳内部的具有多个管的外壳-管热交换器构成。
第一制冷剂-水热交换器40和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50通过制冷剂流路24、26并联连接。
模式切换阀20与两用热交换器14之间的制冷剂流路24包括：第一共用流路62，其连接于模式切换阀20；第一分支流路64，其连接第一共用流路62和第一制冷剂-水热交换器40；第二分支流路66，其连接第一共用流路64和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50。
两用热交换器14与膨胀机构16之间的制冷剂流路26包括：第二共用流路72，其连接于膨胀机构16；第三分支流路74，其连接第二共用流路72和第一制冷剂-水热交换器40；第四分支流路76，其连接第二共用流路72和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50。
热泵式热水供给装置还包括对向第一制冷剂-水热交换器40流动的第一制冷剂进行调节的第一调节阀68以及对向第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50流动的第一制冷剂进行调节的第二调节阀78。
第一调节阀68设在第一分支流路64和第三分支流路74中一侧，并由开关操作的电子开闭阀构成或者由能改变其开度的LEV、EEV等电子膨胀阀构成。
第二调节阀78设在第二分支流路66和第四分支流路76中一侧，并由开关操作的电子开闭阀构成或者由能改变其开度的LEV、EEV等电子膨胀阀构成。
当第一调节阀68和第二调节阀78由电子膨胀阀构成时，通过使第一制冷剂膨胀能调节过冷度，当然还可以代替膨胀机构16。即，当第一调节阀68设在第三分支流路74，而第二调节阀78设在第四分支流路78时，使第一制冷剂在第一制冷剂-水热交换器40或第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50中被冷凝之后，在第一调节阀68或第二调节阀78中被膨胀，并通过第一调节阀68的开度调节能调节过冷度。
制冷循环回路2能包括代替第一调节阀68和第二调节阀78的对向第一制冷剂-水热交换器68和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器78流动的第一制冷剂进行调节的三通阀。
当制冷循环回路2处于热水供给模式时，使在压缩机12中被压缩的制冷剂在第一制冷剂-水热交换器40和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50中的至少一个热交换器中被冷凝，使被冷凝的制冷剂在膨胀机构16中被膨胀，使被膨胀的制冷剂在室外热交换器18中被蒸发，使被蒸发的制冷剂回收到压缩机12。
当制冷循环回路2处于冷水模式时，使在压缩机12中被压缩的制冷剂在室外热交换器18中被冷凝，使被冷凝的制冷剂在膨胀机构16中被膨胀，使被膨胀的制冷剂在第一制冷剂-水热交换器40中被蒸发，使被蒸发的制冷剂回收到压缩机12。
级联回路4与制冷循环回路2共用第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50。级联回路4包括使第二制冷剂循环的第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50、级联压缩机82、第二制冷剂-水热交换器84及级联膨胀机构86。
级联压缩机82压缩通过了第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的第二制冷剂。级联压缩机82由恒速压缩机或者容量可变压缩机构成。级联压缩机82由并联连接的多个恒速压缩机构成，能由并联连接的多个容量可变压缩机构成，还能由并联连接的恒速压缩机和容量可变压缩机构成。级联压缩机82由级联压缩机入口流路88与第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50连接，由级联压缩机出口流路90与第二制冷剂-水热交换器84连接。级联压缩机入口流路88连接于第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的蒸发流路54。级联压缩机出口流路90连接于下述的第二制冷剂-水热交换器84的放热流路94。
第二制冷剂-水热交换器84使在级联压缩机82中被压缩的第二制冷剂和水进行热交换。第二制冷剂-水热交换器84起着使水通过的同时第二次对其进行加热的第二热水供给热交换器的作用。
第二制冷剂-水热交换器84具有使水通过的吸热流路92以及使第二制冷剂通过的同时与水进行热交换的放热流路94。第二制冷剂-水热交换器84能由如下的板型热交换器构成：吸热流路92和放热流路94将传热部件置于中间而交替。第二制冷剂-水热交换器84能由如下的双重管热交换器构成：吸热流路92和放热流路94中的任一个包裹另一个。第二制冷剂-水热交换器84能由使第二制冷剂和水中的任一个通过的外壳以及使第二制冷剂和水中的另一个通过并位于外壳内部的具有多个管的外壳-管热交换器构成。第二制冷剂-水热交换器84由级联膨胀机构连接流路96与级联膨胀机构86连接。
级联膨胀机构86使通过了第二制冷剂-水热交换器84的第二制冷剂膨胀。级联膨胀机构86由能改变其开度的LEV、EEV等电子膨胀阀构成。级联膨胀机构86由膨胀机构-热交换器连接流路98与第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50连接，膨胀机构-热交换器连接流路98连接于第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的蒸发流路54。
即，第二制冷剂在级联压缩机82中被压缩之后，在第二制冷剂-水热交换器84的放热流路94中被冷凝，并在级联膨胀机构86中被膨胀之后，在第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的蒸发流路54中被蒸发，重新回收到级联压缩机82。
水加热流路8连接成使水先通过第一制冷剂-水热交换器40之后再通过第二制冷剂-水热交换器84。
水加热流路8连接成使热水供给槽6的水先通过第一制冷剂-水热交换器40之后再通过第二制冷剂-水热交换器84而回收到热水供给槽6。在此，热水供给槽6作为装有用于热水供给的水的储水槽，连接有向热水供给槽6流入外部的水的供水部6A和向外部排出热水供给槽6的水的排水部6B。
水加热流路8包括：进水管100，其使水流入到第一制冷剂-水热交换器40，热交换器连接管102，其使通过了第一制冷剂-水热交换器40的水引导到上述第二制冷剂-水热交换器84，出水管104，其使通过了第二制冷剂-水热交换器84的水排出；进水管100和出水管104分别与热水供给槽6相连接。
即，进水管100由第一制冷剂-水热交换器40的吸热流路42与热水供给槽6连接，热交换器连接管102连接第一制冷剂-水热交换器40的吸热流路42和第二制冷剂-水热交换器84的吸热流路92，出水管104连接第二制冷剂-水热交换器84的吸热流路92和热水供给槽6。如上述连接时，第一制冷剂-水热交换器40将进水管100及热交换器连接管102连接于吸热流路42，由此使水通过。并且，第二制冷剂-水热交换器84将热交换器连接管102及出水管104连接于吸热流路92，由此使水通过。
在水加热流路8上设有水泵106。水泵106使水流动，以使热水供给槽6的水依次通过第一制冷剂-水热交换器40的吸热流路42和第二制冷剂-水热交换器84的吸热流路92之后回收到热水供给槽6。水泵106设置成使热水供给槽6的水通过进水管100流出，而使出水管104的水流入到热水供给槽6。
即，水加热流路8连接成使热水供给槽6的水在第一制冷剂-水热交换器40的吸热流路42中第一次被加热之后在第二制冷剂-水热交换器84的吸热流路92中第二次被加热，并使其重新回收到热水供给槽6。
制冷循环回路2和级联回路4根据水加热流路8的温度，使制冷循环回路2和级联回路4一起运转或者仅使制冷循环回路2运转。制冷循环回路2如果具有热水供给负载或冷水负载，则会总是运转，级联回路4根据水加热流路8的温度选择性地运转。当停止制冷循环回路时，级联回路4不运转而被停止。
如果模式切换阀20处于热水供给模式，则压缩机12和级联压缩机82一起驱动，或者仅压缩机12驱动。
如果模式切换阀20处于冷水模式，则压缩机12驱动，级联压缩机82停止。
即，当热泵式热水供给装置处于热水供给模式时，水泵106驱动，室外风扇19旋转，模式切换阀20控制为使在压缩机12中被压缩的制冷剂流动到两用热交换器14，压缩机12驱动，级联压缩机82选择性地驱动。
并且，当热泵式热水供给装置处于冷水模式时，水泵106驱动，室外风扇19旋转，模式切换阀20控制为使在压缩机12中被压缩的制冷剂流动到室外热交换器18，压缩机12驱动，级联压缩机82停止。
热泵式热水供给装置的热水供给模式包括单独加热模式、重新加热模式及多级加热模式。
下面，通过参照图2对单独加热模式进行详细地说明。
单独加热模式是指仅使第一制冷剂的热向水传递的模式，此时，压缩机12驱动，级联压缩机82停止，第一调节阀68开放，第二调节阀78关闭。
单独加热模式中，由第一制冷剂使第一制冷剂-水热交换器40加热，并使热水供给槽6的水通过第一制冷剂-水热交换器40的同时对其进行加热。
首先，当驱动压缩机12时，使在压缩机12中被压缩的第一制冷剂通过模式切换阀20在第一制冷剂-水热交换器40的放热流路44中与水进行热交换而被冷凝之后，通过第一调节阀68和膨胀机构16的同时被第一调节阀68和膨胀机构16中的至少一个膨胀，并在室外热交换器18中与室外空气进行热交换而被蒸发之后回收到压缩机12。
此时，热水供给槽6的水先通过第一制冷剂-水热交换器40之后再通过第二制冷剂-水热交换器84，当通过第一制冷剂-水热交换器40的吸热流路42时，接收第一制冷剂的热，被加热之后回收到热水供给槽6，由此热水供给槽6的水会升温。
下面，通过参照图3对重新加热模式详细地进行说明。
重新加热模式是指第一制冷剂的热向第二制冷剂传递，第二制冷剂的热向水传递的模式，此时，压缩机12和级联压缩机82驱动，第一调节阀68关闭，第二调节阀78开放。
重新加热模式中，由第一制冷剂使第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50加热，由第二制冷剂使第二制冷剂-水热交换器84加热，使热水供给槽6的水通过第二制冷剂-水热交换器84的同时对其进行加热。
首先，当压缩机12和级联压缩机82驱动时，在压缩机12中被压缩的第一制冷剂通过模式切换阀20并在第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的冷凝流路52中与第二制冷剂进行热交换而被冷凝，然后通过第二调节阀78和膨胀机构16的同时被第二调节阀78和膨胀机构16中的至少一个膨胀，并在室外热交换器18中与室外空气进行热交换而蒸发之后回收到压缩机12。
并且，在级联压缩机82中被压缩的第二制冷剂在第二制冷剂-水热交换器84的放热流路94中与水进行热交换而被冷凝，然后在级联膨胀机构86中被膨胀，并在第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的蒸发流路54中与第一制冷剂进行热交换而被蒸发之后回收到级联压缩机82。
此时，热水供给槽6的水先通过第一制冷剂-水热交换器40之后再通过第二制冷剂-水热交换器84，当通过第二制冷剂-水热交换器84的吸热流路92时，接收第二制冷剂的热，被加热之后回收到热水供给槽6，由此热水供给槽6的水会升温。
下面，通过参照图4对多级加热模式详细地进行说明。
多级加热模式是指使第一制冷剂的热向水和第二制冷剂传递，使第二制冷剂的热向水传递的模式，此时，压缩机12和级联压缩机82驱动，第一调节阀68和第二调节阀78开放。
多级加热模式中，由第一制冷剂使第一制冷剂-水热交换器40加热，由第二制冷剂使第二制冷剂-水热交换器84加热，热水供给槽6的水通过第一制冷剂-水热交换器40的同时第一次被加热，然后通过第二制冷剂-水热交换器84的同时第二次被加热。
首先，当压缩机12和级联压缩机82驱动时，在压缩机12中被压缩的第一制冷剂通过模式切换阀20之后分散而流动到第一制冷剂-水热交换器40和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50。
流动到第一制冷剂-水热交换器40的第一制冷剂在第一制冷剂-水热交换器40的放热流路44中与水进行热交换而被冷凝之后，通过第一调节阀68流动到膨胀机构16，流动到第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的第一制冷剂在第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的冷凝流路52中与第二制冷剂进行热交换而被冷凝，然后通过第二调节阀78并与通过了第一调节阀68的制冷剂混合而流动到膨胀机构16。
在第一制冷剂-水热交换器40中被冷凝的第一制冷剂在第一调节阀68和膨胀机构16中的至少一个中被膨胀，在第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50中被冷凝的第一制冷剂在第二调节阀78和膨胀机构16中的至少一个中被膨胀，第一制冷剂流动到室外热交换器18并在室外热交换器18中与室外空气进行热交换而被蒸发，然后回收到压缩机12。
并且，在级联压缩机82中被压缩的第二制冷剂在第二制冷剂-水热交换器84的放热流路94中与水进行热交换而被冷凝，然后在级联膨胀机构86中被膨胀，并在第一制冷剂-第二制冷剂热交换器50的蒸发流路54中与第一制冷剂进行热交换而被蒸发之后回收到级联压缩机82。
此时，热水供给槽6的水先通过第一制冷剂-水热交换器40之后再通过第二制冷剂-水热交换器84，当通过第一制冷剂-水热交换器40的吸热流路42时，上述水第一次接收第一制冷剂的热而被加热，当通过第二制冷剂-水热交换器84的吸热流路92时，上述水通过第二次接收第二制冷剂的热，被加热之后回收到热水供给槽6，由此热水供给槽6的水会升温。
下面，通过参照图5对冷水模式详细地进行说明。
冷水模式是指由第一制冷剂使热水供给槽6的水冷却的模式，此时，压缩机12驱动，级联压缩机82停止，第一调节阀68开放，第二调节阀78关闭。
冷水模式中，由第一制冷剂使第一制冷剂-水热交换器40冷却，热水供给槽6的水通过第一制冷剂-水热交换器40的同时被冷却。
首先，当压缩机12驱动时，在压缩机12中被压缩的第一制冷剂通过模式切换阀20流动到室外热交换器18并在室外热交换器18中被冷凝，然后，通过膨胀机构16和第一调节阀68的同时被膨胀机构16和第一调节阀68中的至少一个膨胀，在第一制冷剂-水热交换器40的放热流路44中与水进行热交换而被蒸发之后回收到压缩机12。
此时，热水供给槽6的水先通过第一制冷剂-水热交换器40之后再通过第二制冷剂-水热交换器84，当通过第一制冷剂-水热交换器40的吸热流路42时，被第一制冷剂夺去热而被冷却之后回收到热水供给槽6，由此热水供给槽6的水温下降。
另一方面，热泵式热水供给装置能将制冷循环回路2的各个结构和级联回路4的各个结构设在一个单元上，还能分开而设在室外机O和热水供给单元H上。
热泵式热水供给装置中，将制冷循环回路2中的压缩机2、膨胀机构16、室外热交换器18、室外风扇18及模式切换阀20设在室外机O，并将制冷循环回路2中的两用热交换器14、第一、第二调节阀68、78及循环回路4设在热水供给单元H上。
另一方面，热泵式热水供给装置还包括检测室外温度的室外温度传感器110、检测流入到第一制冷剂-水热交换器40的水的温度或从第二制冷剂-水热交换器84排出的水的温度的水温传感器112。
热泵式热水供给装置还包括能让用户输入热水供给希望温度等的输入部(未图示)和控制部(未图示)，热水供给模式时，该控制部根据室外温度传感器110所检测的室外温度、水温传感器112所检测的水温、通过输入部所输入的热水供给希望温度，使热泵式热水供给装置选择性地实施单独加热模式、重新加热模式及多级加热模式。
图6A～图6C是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例的基于室外温度和水温的最佳效率点的图表，图7是表示本发明热泵式热水供给装置一实施例的运转方法的流程图。
当热泵式热水供给装置处于热水供给模式时，如图6A～图6C所示，根据不同室外温度(Tair：A℃、B℃、C℃)，基于水温(Twater)的最佳效率点(Tturning)会有所不同，能够控制基于室外温度(Tair：A℃、B℃、C℃)和水温(Twater)的最佳效率点。
优选的是，当热泵式热水供给装置的热水供给希望温度低时，以单独加热模式运转，当热水供给希望温度高且当前水温高时，以重新加热模式运转，当热水供给希望温度高且当前水温低时，以多级加热模式运转。
热泵式热水供给装置能够通过数学式或表格计算出检测室外温度(Tair)决定多级加热模式进入与否的多级加热设定温度(Tturning)，并能够由通过输入部所输入的热水供给希望温度计算出重新加热模式进入与否的重新加热设定温度(Tre)，通过将水温与多级加热设定温度(Tturning)和重新加热设定温度(Tre)进行比较，能够切换热水供给模式、重新加热模式及多级加热模式。
热泵式热水供给装置的控制方法，包括以下步骤：当热水供给模式时，室外温度传感器110检测室外温度(Tair)，水温传感器112检测水温(Twater)(S1)。
并且，包括多级加热设定温度计算步骤，由室外温度传感器110所检测的室外温度来计算多级加热设定温度(Tturning)(S2)。
并且，包括重新加热设定温度(Tre)计算步骤，由通过输入部所输入的热水供给希望温度来计算重新加热设定温度(Tre)(S3)。
并且，包括重新加热模式运转步骤，如果水温传感器112所检测的水温(Twater)达到重新加热设定温度(Tre)以上，如图3所示，则以重新加热模式运转热泵式热水供给装置(S4)(S5)。
并且，包括多级加热模式运转步骤，如果水温传感器112所检测的水温(Twater)不到重新加热设定温度(Tre)，而达到多级加热设定温度(Tturning)，如图4所示，则以多级加热模式运转热泵式热水供给装置(S6)(S7)。
并且，包括单独加热模式运转步骤，如果水温传感器112所检测的水温(Twater)不到多级加热设定温度(Tturning)，如图2所示，则以单独加热模式运转热泵式热水供给装置(S6)(S8)。
本发明具有如下优点。
第一，热泵式热水供给装置由于在由第一制冷剂来加热的第一制冷剂-水热交换器中对水进行第一次加热之后，在由第一制冷剂和第二制冷剂来加热的第二制冷剂-水热交换器中对水进行第二次加热，因此具有进行有效的热水供给，即使水温低时也能快速地使水升温的优点。
第二，由于能根据水温或热水供给希望温度选择单独加热模式、重新加热模式及多级加热模式，因此具有使耗电量最小化的同时提高热水供给性能的优点。
第三，具有能选择基于室外温度和水温的最佳模式的优点。
第四，具有通过制冷循环回路的冷水模式使热水供给槽的水冷却的优点。
尽管在上述已说明几个实施例，然而本领域技术人员应当理解本发明不超过其主旨及范畴之下，能以其他多种形态来实施。
上述实施例不是限制性的，而是例示性的，所附的权利要求书及其同等范围内的所有实施例将包括在本发明的范畴内。

Claims (15)

1.一种热泵式热水供给装置，其特征在于，包括：
制冷循环回路，其包括使第一制冷剂循环的压缩机、两用热交换器、膨胀机构及室外热交换器，所述两用热交换器包括使第一制冷剂和水之间进行热交换的第一制冷剂-水热交换器和使第一制冷剂和第二制冷剂之间进行热交换的第一制冷剂-第二制冷剂热交换器；
级联压缩机，其对通过了所述第一制冷剂-第二制冷剂热交换器的第二制冷剂进行压缩；
第二制冷剂-水热交换器，其使被所述级联压缩机压缩的第二制冷剂和水之间进行热交换；
级联膨胀机构，其使通过了所述第二制冷剂-水热交换器的第二制冷剂膨胀；以及
水加热流路，其连接成使水先通过所述第一制冷剂-水热交换器之后再通过所述第二制冷剂-水热交换器。
2.根据权利要求1所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，所述第一制冷剂-水热交换器和所述第一制冷剂-第二制冷剂热交换器通过制冷剂流路并联连接。
3.根据权利要求1所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，所述水加热流路包括：
进水管，其使水流入到所述第一制冷剂-水热交换器；
热交换器连接管，其将通过了所述第一制冷剂-水热交换器的水引导到所述第二制冷剂-水热交换器；以及
出水管，其使通过了所述第二制冷剂-水热交换器的水排出。
4.根据权利要求3所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，
所述第一制冷剂-水热交换器具有：
第一吸热流路，其连接所述进水管和热交换器连接管以使水通过，
第一放热流路，其使第一制冷剂通过的同时与水进行热交换；
所述第二制冷剂-水热交换器具有：
第二吸热流路，其连接所述热交换器连接管和出水管以使水通过，
第二放热流路，其使第二制冷剂通过的同时与水进行热交换。
5.根据权利要求4所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，所述进水管和出水管分别与热水供给槽相连接。
6.根据权利要求1所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，
所述热泵式热水供给装置具有单独加热模式、重新加热模式及多级加热模式，
在所述单独加热模式下，所述压缩机得以驱动，所述级联压缩机停止，使所述第一制冷剂流动到第一制冷剂-水热交换器，
在所述重新加热模式下，所述压缩机和级联压缩机得以驱动，使所述第一制冷剂流动到第一制冷剂-第二热交换器，
在多级加热模式下，所述压缩机和级联压缩机得以驱动，使所述第一制冷剂流动到第一制冷剂-水热交换器和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器。
7.根据权利要求6所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，
如果热水供给希望温度低，则所述热泵式热水供给装置在所述单独加热模式下运转；
如果所述热水供给希望温度高且当前水温高，则所述热泵式热水供给装置在所述重新加热模式下运转；
如果所述热水供给希望温度高且当前水温低，则所述热泵式热水供给装置在所述多级加热模式下运转。
8.根据权利要求6所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，还包括：
第一调节阀，其对向所述第一制冷剂-水热交换器流动的第一制冷剂进行调节；以及
第二调节阀，其对向所述第一制冷剂-第二制冷剂热交换器流动的第一制冷剂进行调节。
9.根据权利要求8所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，
在所述单独加热模式下，所述第一调节阀开放，第二调节阀关闭；
在所述重新加热模式下，所述第一调节阀关闭，第二调节阀开放；
在所述多级加热模式下，所述第一调节阀和第二调节阀开放。
10.根据权利要求6所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，还包括三通阀，该三通阀对向所述第一制冷剂-水热交换器和第一制冷剂-第二制冷剂热交换器流动的第一制冷剂进行调节。
11.根据权利要求6所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，所述热泵式热水供给装置还包括：
室外温度传感器，其用于检测室外温度；
水温传感器，其用于检测水温；
输入部，其用于输入热水供给希望温度；以及
控制部，其根据所述室外温度传感器和水温传感器的检测结果和输入部的输入内容，使所述热泵式热水供给装置在单独加热模式、重新加热模式及多级加热模式中的一种模式下运转。
12.根据权利要求11所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，
如果所述水温传感器所检测的水温为重新加热设定温度以上，则所述热泵式热水供给装置在所述重新加热模式下运转；
如果所述水温传感器所检测的水温小于重新加热设定温度且大于等于多级加热设定温度，则所述热泵式热水供给装置在所述多级加热模式下运转；
如果所述水温传感器所检测的水温小于多级加热设定温度，则所述热泵式热水供给装置在所述单独加热模式下运转。
13.根据权利要求1所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，还包括模式切换阀，该模式切换阀将所述制冷循环回路在热水供给模式和冷水模式之间切换。
14.根据权利要求13所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，如果所述模式切换阀切换至热水供给模式，则所述压缩机和级联压缩机同时得以驱动，或者仅所述压缩机得以驱动。
15.根据权利要求13所述的热泵式热水供给装置，其特征在于，如果所述模式切换阀切换至冷水模式，则所述压缩机得以驱动，而所述级联压缩机停止。
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