ヒートポンプ温水暖房システム
【課題】流量低下による室内放熱器の放熱量不足を招くことなく、ヒートポンプサイクルの効率向上を実現することができるヒートポンプ温水暖房システムを得ること。
【解決手段】ヒートポンプ温水暖房システムは、ヒートポンプサイクル１１の冷媒と水熱媒とを冷媒−水熱交換器４を介して熱交換させ、水熱媒を室内放熱器２２に搬送する循環ポンプ６と、この循環ポンプ６の揚程を制御する制御部９とを有するヒートポンプ熱源機２１と、このヒートポンプ熱源機２１からの水熱媒により暖房を行う室内放熱器２２と、水熱媒の往き水温と戻り水温との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部（往き水温検知部７及び戻り水温検知部８）を備え、制御部９は、往き戻り水温差が所定の範囲内となるように循環ポンプ６の揚程を制御する。
【解決手段】ヒートポンプ温水暖房システムは、ヒートポンプサイクル１１の冷媒と水熱媒とを冷媒−水熱交換器４を介して熱交換させ、水熱媒を室内放熱器２２に搬送する循環ポンプ６と、この循環ポンプ６の揚程を制御する制御部９とを有するヒートポンプ熱源機２１と、このヒートポンプ熱源機２１からの水熱媒により暖房を行う室内放熱器２２と、水熱媒の往き水温と戻り水温との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部（往き水温検知部７及び戻り水温検知部８）を備え、制御部９は、往き戻り水温差が所定の範囲内となるように循環ポンプ６の揚程を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させ、この水熱媒を室内放熱器に搬送し暖房を行うヒートポンプ温水暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプサイクルにより採熱した熱で、暖房に使う水熱媒を生成し、室内放熱器に送水して暖房を行うヒートポンプ温水暖房システムとも称される暖房システムにおいては、室内放熱器に水熱媒を搬送する部として、一般に交流電源で駆動する循環ポンプを用いる。この循環ポンプは、従来、運転する室内放熱器の台数や室内暖房負荷の大小に関わらず、常に一定の揚程にて運転するものが一般的であった。
【０００３】
上記のような暖房システムにおいては、室内暖房負荷が最大の場合に必要な放熱量を確保できるような流量が設定されるため、高温の水熱媒生成時に必要以上の流量が流れると、戻り水温が高温となり、ヒートポンプサイクルの冷媒圧力が上昇し、ヒートポンプサイクルの寿命低下、最悪の場合は破損に至る。又、室内暖房負荷が小さい場合、室内放熱器の放熱量が低下することにより、戻り水温が上昇し、凝縮温度が上昇することによりヒートポンプサイクルの効率が悪化する。又、室内暖房負荷が小さい場合、必要以上に流量を流すことにより、無駄に循環ポンプでエネルギーを消費するという課題があり、運転状況に応じて循環ポンプの回転数を制御し、適正な凝縮温度、適正な水温差を確保し、冷媒圧力の高圧化を抑制する必要があった。
【０００４】
循環ポンプの回転数を制御し、流量を可変する技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。この技術では、室内放熱器の放熱負荷の大きさで変動する戻り水温が所定温度となるように循環ポンプの回転数を制御し、排熱回収の最適化を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１８００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献に示される技術は、室内放熱器の放熱負荷の大きさで変動する戻り水温が所定温度となるように循環ポンプの回転数を制御するものであって、ヒートポンプ温水暖房システムへの適用にあたっては、ヒートポンプサイクルの冷媒圧力の高圧化を抑制し、冷媒圧力が所定以下となるようにするための制御技術が必要である。又、ヒートポンプサイクルの効率化に着目した場合も、生成する水熱媒の温度が一定の温度の場合は、上記技術のように戻り水温が所定温度となるように循環ポンプの回転数を制御すれば、高効率化が可能となるが、生成する水熱媒の温度を室内暖房負荷に応じて自動的に可変する暖房システムや室内コントローラで任意に設定が可能であるシステムにおいては、生成する水熱媒の温度に関わらず、所定の戻り水温となるように循環ポンプ回転数を制御すると、例えば、目標とする戻り水温が低すぎると循環ポンプの回転数を必要以上に下げる必要があり、その結果、室内放熱器への水熱媒循環量が低下し、必要な放熱量を確保できない。また、目標とする戻り水温が高すぎるとヒートポンプサイクルの効率が悪化する。又、無駄に循環ポンプでエネルギーを消費するという問題があり、上記技術ではヒートポンプサイクルの冷媒圧力の高圧化抑制、ヒートポンプ温水暖房システムの性能の向上を十分なものとすることが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流量低下による室内放熱器の放熱量不足を招くことなく、ヒートポンプサイクルの効率向上を実現することができるヒートポンプ温水暖房システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために本発明のヒートポンプ温水暖房システムは、ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させ、水熱媒を室内放熱器に搬送する循環ポンプと、この循環ポンプの揚程を制御する制御部とを有する熱源機と、熱源機に接続され熱源機から搬送される水熱媒により暖房を行う室内放熱器とを備えたヒートポンプ温水暖房システムにおいて、熱源機から室内放熱器に向かう水熱媒の温度（往き水温）と、室内放熱器から熱源機に戻る水熱媒の温度（戻り水温）との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部を備え、制御部は、往き戻り水温差が所定の範囲内となるように、循環ポンプの揚程を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、制御部は、往き戻り水温差の減少に伴い、循環ポンプの揚程を下げ、往き戻り水温差の増大に伴い、循環ポンプの揚程を上げることを特徴とする。つまり、往き戻り水温差が往き戻り水温差下限未満である場合、循環ポンプの揚程を下げ、往き戻り水温差が往き戻り水温差上限以上である場合、循環ポンプの揚程を上げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
往き戻り温度差がある一定の範囲内の温度となるように循環ポンプの揚程を制御することにより、流量低下による室内放熱器の放熱量不足を招くことなく、ヒートポンプサイクルの効率向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房システムの実施の形態１のシステム構成図である。図１において、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムは、暖房に使う水熱媒を生成するヒートポンプ熱源機２１と、ヒートポンプ熱源機２１から供給される水熱媒により暖房運転を行う室内放熱器２２とを含んで構成されている。ヒートポンプ熱源機２１は、ヒートポンプサイクルにより採熱した熱で暖房に使う水熱媒を生成する。ヒートポンプ熱源機２１は、水熱媒を貯留するバッファタンク５と、バッファタンク５の水熱媒を循環させる送水手段としての循環ポンプ６と、水熱媒を冷媒−水熱交換器４を介して加熱するヒートポンプサイクル１１とから構成されている。
【００１３】
ヒートポンプサイクル１１は、室外空気から熱を採熱する熱源側熱交換器２と、ヒートポンプサイクル１１内を循環し熱を搬送する冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒の流量を調整する冷媒流量調節弁１０と、冷媒と水熱媒の熱交換をする冷媒−水熱交換器４の一次流路とで構成された熱媒循環閉路である。ヒートポンプサイクル１１の冷媒と室内放熱器循環サイクルの水熱媒とは相互に独立し、混じり合うことはないが冷媒−水熱交換器４により熱的には接続している。上記構成のヒートポンプ熱源機２１は、単一のケーシングに収められ、室外に設置される。
【００１４】
バッファタンク５には、往き側接続口５ａと、戻り側接続口５ｂが設けられていて、往き側接続口５ａは、循環ポンプ６の吸入側に配管接続され、戻り側接続口５ｂは、ヒートポンプ熱源機２１から供給される水熱媒により暖房運転を行う室内放熱器２２からの戻り側配管が接続されている。循環ポンプ６の吐出側には採熱用の冷媒−水熱交換器４の二次流路の入口側（戻り配管側接続口）４ａが配管接続され、冷媒−水熱交換器４の出口側（往き配管側接続口）４ｂには室内放熱器２２への往き側配管が接続される。室内放熱器２２への往き側配管には、冷媒−水熱交換器４の出口の水熱媒温度を検知する往き水温検知部７が設けられている。また、室内放熱器２２からの戻り側配管には、室内放熱器２２からの戻り水温を検知する戻り水温検知部８が設けられている。この往き水温検知部７と戻り水温検知部８とは、ヒートポンプ熱源機２１から室内放熱器２２に向かう水熱媒の温度（往き水温）と、室内放熱器２２からヒートポンプ熱源機２１に戻る水熱媒の温度（戻り水温）との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部を構成している。
【００１５】
制御部９は、マイコンを主体として構成され循環ポンプ６や圧縮機３及び室外空気の熱を採熱する熱源側送風ファン１等を制御する。循環ポンプ６はインペラを有し、このインペラを回転させることにより循環回路内の水熱媒を強制循環させ、室内放熱器２２に水熱媒を循環させる。本実施の形態においては、循環ポンプ６は、制御部９によってＰＷＭ制御されるモータを備え速度指令電圧によりインペラの回転数が任意に可変できる直流電源で駆動するポンプが用いられる。
【００１６】
ヒートポンプ熱源機２１が室外に設置されているのに対して、室内には１機または複数機の室内放熱器２２とコントローラ２３が設けられている。室内放熱器２２は、ヒートポンプ熱源機２１から供給される水熱媒により暖房運転を行う。室内放熱器２２は、例えば床下に設置され、輻射暖房を行う床暖房パネル、室内壁面に設置され輻射暖房を行うパネルヒーター、室内空気循環用の送風機と室内空気と水熱媒をする熱交換器を備え、強制対流により暖房を行うファンコンベクターなどで構成される。
【００１７】
コントローラ２３には、室温を検知する室温検知手段（図示せず）と、目標とする室温を設定する室温設定手段（図示せず）と、水熱媒の温度を設定する水熱媒温度設定手段（図示せず）とが設けられている。水熱媒温度設定手段は、任意の水温で固定して運転する水温固定運転と、設定室温と現在室温から推定される暖房負荷に応じて、暖房負荷が高い場合は高い水温で運転し、暖房負荷が小さい場合は低い水温で運転するように自動的に水温を可変する水温自動運転の切り替え手段を構成している。
【００１８】
制御部９は、室内に設置されたコントローラ２３と双方向の通信が可能となるように設置されており、コントローラ２３から設定室温や現在室温や設定水温情報や冷媒−水熱交換器４の出口の水熱媒温度を検知する往き水温検知部７や室内放熱器２２からの戻り水温を検知する戻り水温検知部８の出力が、ヒートポンプ熱源機２１の循環ポンプ６や圧縮機３及び熱源側送風ファン１等を制御するための制御情報として取り込まれる。
【００１９】
次にヒートポンプ暖房システムの動作について説明する。図２は本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムの制御動作を示すフローチャートである。図２において、まず、ステップＳ１にて、室内放熱器２２のコントローラ２３のいずれかが運転開始操作されると、コントローラ２３から、ヒートポンプ熱源機２１の制御部９に運転開始情報、設定室温、現在室温、設定水温情報（水温固定運転の場合はコントローラ２３で設定された任意の水温、水温自動運転の場合は水温自動運転が選択されているという情報）が伝達される。
【００２０】
次に、ステップＳ２において、制御部９は循環ポンプ６が制御部９に予め記憶された初期回転数で運転するように速度指令電圧を与えるとともに往き水温が目標の水温となるようにヒートポンプサイクルを制御する。目標とする水温は水温固定の場合はコントローラ２３で設定された水温、水温自動の場合は設定室温、現在室温情報から演算される水温である。なお、初期回転数は一定ではなく目標とする往き水温に応じて可変しても良い。
【００２１】
次に、ステップＳ３にて、往き水温検知部７で往き水温を検知する。次いで、ステップＳ４にて、戻り水温検知部８で戻り水温を検知するとともに、検知した戻り水温を制御部９のマイコンに記憶する。
【００２２】
次に、ステップＳ５にて、往き戻り水温差（ΔＴａ）（往き水温−戻り水温）が往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）以上であるか否かを判断する。そして、往き戻り水温差ΔＴａが往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）未満である場合はステップＳ８に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ下げる処理、すなわち、循環ポンプ６の揚程を下げる処理を行い、その後、ステップＳ１０に進み、３分は現状の回転数を維持し（ステップＳ７）、３分経過後、ステップＳ３に戻る。ここで、往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）はヒートポンプの効率を向上するために最低限必要な温度差である。
【００２３】
一方、ステップＳ５の判断にて、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）以上である場合、ステップＳ６に進み、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）以下であるか判断する。そして、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）を超える場合、ステップＳ９に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ上げる処理、すなわち、循環ポンプ６の揚程を上げる処理を行い、その後、ステップＳ１０に進み、３分は現状の回転数を維持し（ステップＳ７）、３分経過後、ステップＳ３に戻る。
【００２４】
また、ステップＳ６の判断にて、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）以下である場合、ステップＳ７に進み、循環ポンプ６の現状回転数を維持し、ステップＳ１０に進み、３分経過後、ステップＳ３に戻る。ここで、往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）は流量低下により室内放熱器２２が放熱量不足とならないために許容できる最大の温度差である。
【００２５】
なお、往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）は、室内放熱器２２の放熱特性により定まるもので、上記の値は様々な種類の室内放熱器２２に対応できるように設定したものであるが、使用する室内放熱器２２の種類が制限される場合は、室内放熱器２２の放熱特性に合せて最適な値を設定しても良い。
【００２６】
また、ステップＳ７における循環ポンプ６の回転数を維持する時間は３分、ステップＳ８及びステップＳ９における回転数可変量は３００ｒｐｍとしたが、循環ポンプ６の回転数可変量と現状回転数を維持する時間は循環ポンプ６の回転数可変量を大きくすれば、ヒートポンプサイクル及び戻り水温の安定に時間がかかるため、現状回転数を維持する時間を長くし、循環ポンプ６の回転数可変量を小さくすれば、ヒートポンプサイクル及び戻り水温の安定に時間がかからないため、現状回転数を維持する時間を短くしても良い。
【００２７】
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、制御部９が、往き戻り温度差がある一定の範囲内の温度となるように循環ポンプ６の回転数を制御することにより、流量低下による室内放熱器２２の放熱量不足を招くことなく、ヒートポンプサイクルの効率向上を実現することができる。
【００２８】
実施の形態２．
本実施の形態はヒートポンプ温水暖房システムの構成、制御フローは実施の形態１と同一であるが、実施の形態１における往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）を往き水温に応じて設定するようにしたものである。図３に往き水温と適正水温差の関係を示す。図３に示されるように、適正水温差は往き水温に比例する。そして、適正水温差に対して、往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）は適正水温差−１℃、往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）は適正水温差＋１℃の値で設定される。
【００２９】
このように往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）との間に２℃の温度幅を持たせることによりヒートポンプ温水熱源機の制御収束性を安定させることが可能となる。
【００３０】
なお、往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差は２℃としたが、往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差は大きいほうがヒートポンプ温水熱源機の制御収束性が高まるため、ヒートポンプ温水熱源機の制御収束性が遅い場合は往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差を大きく、逆に、ヒートポンプ温水熱源機の制御収束性が早い場合は往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差を小さくしても良い。
【００３１】
また、適正水温差は、室内放熱器２２の放熱特性から求められるものであり、室内放熱器２２に定格流量を流した場合の水温差である。即ち、往き水温が高い場合は室内放熱器２２での放熱量が大きいため適正水温差は大きく、往き水温が低い場合は室内放熱器２２での放熱量が小さいため適正水温差は小さくなる。床暖房パネルの場合、図３に示すように、往き水温６０℃の場合、適正水温差は１０℃、往き水温４０℃の場合、適正水温差は６℃とする。
【００３２】
なお、制御部９は任意の適正水温差を設定することが可能となるように構成されており、放熱特性が未知の室内放熱器２２と組合せ使用する場合は、任意の適正水温差を設定することにより、様々な室内放熱器２２との組合せが可能となるようになっている。
【００３３】
なお、高温水生成時は必要以上の流量が流れると、戻り水温が高温となり、冷媒凝縮温度が上昇し、冷媒が高圧となることから、戻り水温を下げ、適正な水温差を確保する必要がある。即ち、ヒートポンプサイクルに繰り返し加わる冷媒圧力に対して、冷媒回路の耐圧寿命が満足する水温差を確保する必要がある。上記の往き水温６０℃時の適正水温差１０℃は冷媒回路の耐圧寿命を満足する運転が可能となる水温差である。
【００３４】
以上のように、往き水温に応じて目標とする行き戻り温度差を設定するとともに、目標とする往き戻り温度差となるように循環ポンプ６の回転数を制御することにより、室内放熱器２２の放熱特性に応じて最適な往き戻り温度差を確保することが可能となる。その結果、ヒートポンプサイクルの効率を実施の形態１以上に向上することができる。また、ヒートポンプサイクルの冷媒高圧化抑制による機器寿命の長期化が実現できる。
【００３５】
実施の形態３．
本実施の形態はヒートポンプ温水暖房システムの構成、制御フローは実施の形態１と同一であるが、実施の形態１の制御フローのステップＳ８とステップＳ９における回転数可変量を制御部９に記憶した前時刻戻り水温と現在の戻り水温の差である戻り水温変化量（ΔＴｂ）（前時刻戻り水温−現在戻り水温）により可変するようにしたものである。
【００３６】
本実施の形態の回転数可変量は、図４に示すように、循環ポンプ６の回転数を下げる処理を行う場合は、ΔＴｂが小さいほど回転数変化量を大きくする。室内放熱器２２の運転台数が増加した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて下がった場合（ΔＴｂ＞２）の循環ポンプ６の回転数可変量は−１００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数に変化がない場合など前時刻戻り水温に対して現在戻り水温の変化が２℃以内の場合（２≧ΔＴｂ≧−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は−３００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数が減少した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて上がった場合（ΔＴｂ＜−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は−５００ｒｐｍとする。
【００３７】
逆に、循環ポンプ６の回転数を上げる処理を行う場合、戻り水温変化量（ΔＴｂ）が大きいほど回転数変化量を大きくする。室内放熱器２２の運転台数が増加した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて下がった場合（ΔＴｂ＞２）の循環ポンプ６の回転数可変量は＋５００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数に変化がない場合など前時刻戻り水温に対して現在戻り水温の変化が２℃以内の場合（２≧ΔＴｂ≧−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は＋３００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数が減少した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて上がった場合（ΔＴｂ＜−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は＋１００ｒｐｍとする。
【００３８】
上記の回転数可変量の一例を示したが、回転数可変量は循環ポンプ６の回転数と流量特性によって最適な値を選択すれば良い。
【００３９】
上記のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、回転数可変量を、制御部９に記憶した前時刻戻り水温と現在の戻り水温の差である戻り水温変化量（ΔＴｂ）により求めることにより、室内放熱器２２の運転台数変更などによる急激な負荷変動に対する追従性を高めている。
【００４０】
実施の形態４．
本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムの構成は実施の形態１と同一であるが、実施の形態１の制御フローのステップＳ５において、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）以上である場合にステップＳ１１の目標往き水温が確保されているか（目標往き水温に達しているか）確認する処理を追加したものである。
【００４１】
ステップＳ１１において目標往き水温が確保されていない場合、ステップＳ８に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ下げる処理を行い、その後、ステップＳ１０に進み、３分経過後、ステップＳ３に戻る。
【００４２】
ステップＳ１１において目標往き水温が確保されている場合はステップＳ６に進み、以降は実施の形態１と同一の処理を行う。
【００４３】
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、目標往き水温が確保されていない場合、循環ポンプ６の回転数を下げる処理を行うことにより、ヒートポンプ温水暖房システムの立ち上り時や室内放熱器２２の運転台数が増加により流量が増加し、往き水温が低下した場合などに往き水温の立ち上げを早めることが可能となる。
【００４４】
実施の形態５．
本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムの構成は実施の形態１と同一であるが、実施の形態４の制御フローのステップＳ１１において、目標往き水温が確保されていない場合にステップＳ１２の除霜運転中か確認する処理を追加したものである。
【００４５】
ステップＳ１２において除霜運転中であった場合はステップＳ７に進み、循環ポンプ６の回転数は現状を維持し、以降は実施の形態４と同一の処理を行う。
【００４６】
ステップＳ１２において除霜運転中ではない場合はステップＳ８に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ下げる処理を行い、以降は実施の形態４と同一の処理を行う。
【００４７】
除霜運転は熱源側熱交換器２に付着した霜により暖房能力が低下することを防ぐために行うものであって、ヒートポンプサイクルを冷房運転に切り替え、水熱媒の熱により霜を溶かすものである。よって除霜運転を行うことにより水熱媒の温度は一時的に低下する。
【００４８】
除霜運転中かどうかの判断は除霜運転が終了していても、目標とする往き水温まで水温が上昇するまでの時間は現状回転数を維持することが望ましいため、除霜運転終了後５分間は除霜運転中と判断する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、除霜運転中は、循環ポンプ６の回転数を変化させずに維持することにより、除霜運転による水温変化による不必要な回転数変更を排除することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明は、ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させ水熱媒を室内放熱器に搬送する循環ポンプを有する熱源機を備えたヒートポンプ温水暖房システムに有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明にかかるヒートポンプ温水暖房システムの実施の形態１のシステム構成図である。
【図２】実施の形態１の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２の往き水温と適正水温の関係を示す図である。
【図４】実施の形態３の循環ポンプの回転数可変量を示す図である。
【図５】実施の形態４の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態５の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１ 熱源側送風ファン
２ 熱源側熱交換器
３ 圧縮機
４ 冷媒−水熱交換機
４ａ 入口側（戻り配管側接続口）
４ｂ 出口側（往き配管側接続口）
５ バッファタンク
５ａ 往き側接続口
５ｂ 戻り側接続口
６ 循環ポンプ
７ 往き水温検知部（往き戻り水温検出部）
８ 戻り水温検知部（往き戻り水温検出部）
９ 制御部
１０ 冷媒流量調節弁
１１ ヒートポンプサイクル
２１ ヒートポンプ熱源機（熱源機）
２２ 室内放熱器
２３ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させ、この水熱媒を室内放熱器に搬送し暖房を行うヒートポンプ温水暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプサイクルにより採熱した熱で、暖房に使う水熱媒を生成し、室内放熱器に送水して暖房を行うヒートポンプ温水暖房システムとも称される暖房システムにおいては、室内放熱器に水熱媒を搬送する部として、一般に交流電源で駆動する循環ポンプを用いる。この循環ポンプは、従来、運転する室内放熱器の台数や室内暖房負荷の大小に関わらず、常に一定の揚程にて運転するものが一般的であった。
【０００３】
上記のような暖房システムにおいては、室内暖房負荷が最大の場合に必要な放熱量を確保できるような流量が設定されるため、高温の水熱媒生成時に必要以上の流量が流れると、戻り水温が高温となり、ヒートポンプサイクルの冷媒圧力が上昇し、ヒートポンプサイクルの寿命低下、最悪の場合は破損に至る。又、室内暖房負荷が小さい場合、室内放熱器の放熱量が低下することにより、戻り水温が上昇し、凝縮温度が上昇することによりヒートポンプサイクルの効率が悪化する。又、室内暖房負荷が小さい場合、必要以上に流量を流すことにより、無駄に循環ポンプでエネルギーを消費するという課題があり、運転状況に応じて循環ポンプの回転数を制御し、適正な凝縮温度、適正な水温差を確保し、冷媒圧力の高圧化を抑制する必要があった。
【０００４】
循環ポンプの回転数を制御し、流量を可変する技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。この技術では、室内放熱器の放熱負荷の大きさで変動する戻り水温が所定温度となるように循環ポンプの回転数を制御し、排熱回収の最適化を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１８００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献に示される技術は、室内放熱器の放熱負荷の大きさで変動する戻り水温が所定温度となるように循環ポンプの回転数を制御するものであって、ヒートポンプ温水暖房システムへの適用にあたっては、ヒートポンプサイクルの冷媒圧力の高圧化を抑制し、冷媒圧力が所定以下となるようにするための制御技術が必要である。又、ヒートポンプサイクルの効率化に着目した場合も、生成する水熱媒の温度が一定の温度の場合は、上記技術のように戻り水温が所定温度となるように循環ポンプの回転数を制御すれば、高効率化が可能となるが、生成する水熱媒の温度を室内暖房負荷に応じて自動的に可変する暖房システムや室内コントローラで任意に設定が可能であるシステムにおいては、生成する水熱媒の温度に関わらず、所定の戻り水温となるように循環ポンプ回転数を制御すると、例えば、目標とする戻り水温が低すぎると循環ポンプの回転数を必要以上に下げる必要があり、その結果、室内放熱器への水熱媒循環量が低下し、必要な放熱量を確保できない。また、目標とする戻り水温が高すぎるとヒートポンプサイクルの効率が悪化する。又、無駄に循環ポンプでエネルギーを消費するという問題があり、上記技術ではヒートポンプサイクルの冷媒圧力の高圧化抑制、ヒートポンプ温水暖房システムの性能の向上を十分なものとすることが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流量低下による室内放熱器の放熱量不足を招くことなく、ヒートポンプサイクルの効率向上を実現することができるヒートポンプ温水暖房システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために本発明のヒートポンプ温水暖房システムは、ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させ、水熱媒を室内放熱器に搬送する循環ポンプと、この循環ポンプの揚程を制御する制御部とを有する熱源機と、熱源機に接続され熱源機から搬送される水熱媒により暖房を行う室内放熱器とを備えたヒートポンプ温水暖房システムにおいて、熱源機から室内放熱器に向かう水熱媒の温度（往き水温）と、室内放熱器から熱源機に戻る水熱媒の温度（戻り水温）との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部を備え、制御部は、往き戻り水温差が所定の範囲内となるように、循環ポンプの揚程を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、制御部は、往き戻り水温差の減少に伴い、循環ポンプの揚程を下げ、往き戻り水温差の増大に伴い、循環ポンプの揚程を上げることを特徴とする。つまり、往き戻り水温差が往き戻り水温差下限未満である場合、循環ポンプの揚程を下げ、往き戻り水温差が往き戻り水温差上限以上である場合、循環ポンプの揚程を上げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
往き戻り温度差がある一定の範囲内の温度となるように循環ポンプの揚程を制御することにより、流量低下による室内放熱器の放熱量不足を招くことなく、ヒートポンプサイクルの効率向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房システムの実施の形態１のシステム構成図である。図１において、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムは、暖房に使う水熱媒を生成するヒートポンプ熱源機２１と、ヒートポンプ熱源機２１から供給される水熱媒により暖房運転を行う室内放熱器２２とを含んで構成されている。ヒートポンプ熱源機２１は、ヒートポンプサイクルにより採熱した熱で暖房に使う水熱媒を生成する。ヒートポンプ熱源機２１は、水熱媒を貯留するバッファタンク５と、バッファタンク５の水熱媒を循環させる送水手段としての循環ポンプ６と、水熱媒を冷媒−水熱交換器４を介して加熱するヒートポンプサイクル１１とから構成されている。
【００１３】
ヒートポンプサイクル１１は、室外空気から熱を採熱する熱源側熱交換器２と、ヒートポンプサイクル１１内を循環し熱を搬送する冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒の流量を調整する冷媒流量調節弁１０と、冷媒と水熱媒の熱交換をする冷媒−水熱交換器４の一次流路とで構成された熱媒循環閉路である。ヒートポンプサイクル１１の冷媒と室内放熱器循環サイクルの水熱媒とは相互に独立し、混じり合うことはないが冷媒−水熱交換器４により熱的には接続している。上記構成のヒートポンプ熱源機２１は、単一のケーシングに収められ、室外に設置される。
【００１４】
バッファタンク５には、往き側接続口５ａと、戻り側接続口５ｂが設けられていて、往き側接続口５ａは、循環ポンプ６の吸入側に配管接続され、戻り側接続口５ｂは、ヒートポンプ熱源機２１から供給される水熱媒により暖房運転を行う室内放熱器２２からの戻り側配管が接続されている。循環ポンプ６の吐出側には採熱用の冷媒−水熱交換器４の二次流路の入口側（戻り配管側接続口）４ａが配管接続され、冷媒−水熱交換器４の出口側（往き配管側接続口）４ｂには室内放熱器２２への往き側配管が接続される。室内放熱器２２への往き側配管には、冷媒−水熱交換器４の出口の水熱媒温度を検知する往き水温検知部７が設けられている。また、室内放熱器２２からの戻り側配管には、室内放熱器２２からの戻り水温を検知する戻り水温検知部８が設けられている。この往き水温検知部７と戻り水温検知部８とは、ヒートポンプ熱源機２１から室内放熱器２２に向かう水熱媒の温度（往き水温）と、室内放熱器２２からヒートポンプ熱源機２１に戻る水熱媒の温度（戻り水温）との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部を構成している。
【００１５】
制御部９は、マイコンを主体として構成され循環ポンプ６や圧縮機３及び室外空気の熱を採熱する熱源側送風ファン１等を制御する。循環ポンプ６はインペラを有し、このインペラを回転させることにより循環回路内の水熱媒を強制循環させ、室内放熱器２２に水熱媒を循環させる。本実施の形態においては、循環ポンプ６は、制御部９によってＰＷＭ制御されるモータを備え速度指令電圧によりインペラの回転数が任意に可変できる直流電源で駆動するポンプが用いられる。
【００１６】
ヒートポンプ熱源機２１が室外に設置されているのに対して、室内には１機または複数機の室内放熱器２２とコントローラ２３が設けられている。室内放熱器２２は、ヒートポンプ熱源機２１から供給される水熱媒により暖房運転を行う。室内放熱器２２は、例えば床下に設置され、輻射暖房を行う床暖房パネル、室内壁面に設置され輻射暖房を行うパネルヒーター、室内空気循環用の送風機と室内空気と水熱媒をする熱交換器を備え、強制対流により暖房を行うファンコンベクターなどで構成される。
【００１７】
コントローラ２３には、室温を検知する室温検知手段（図示せず）と、目標とする室温を設定する室温設定手段（図示せず）と、水熱媒の温度を設定する水熱媒温度設定手段（図示せず）とが設けられている。水熱媒温度設定手段は、任意の水温で固定して運転する水温固定運転と、設定室温と現在室温から推定される暖房負荷に応じて、暖房負荷が高い場合は高い水温で運転し、暖房負荷が小さい場合は低い水温で運転するように自動的に水温を可変する水温自動運転の切り替え手段を構成している。
【００１８】
制御部９は、室内に設置されたコントローラ２３と双方向の通信が可能となるように設置されており、コントローラ２３から設定室温や現在室温や設定水温情報や冷媒−水熱交換器４の出口の水熱媒温度を検知する往き水温検知部７や室内放熱器２２からの戻り水温を検知する戻り水温検知部８の出力が、ヒートポンプ熱源機２１の循環ポンプ６や圧縮機３及び熱源側送風ファン１等を制御するための制御情報として取り込まれる。
【００１９】
次にヒートポンプ暖房システムの動作について説明する。図２は本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムの制御動作を示すフローチャートである。図２において、まず、ステップＳ１にて、室内放熱器２２のコントローラ２３のいずれかが運転開始操作されると、コントローラ２３から、ヒートポンプ熱源機２１の制御部９に運転開始情報、設定室温、現在室温、設定水温情報（水温固定運転の場合はコントローラ２３で設定された任意の水温、水温自動運転の場合は水温自動運転が選択されているという情報）が伝達される。
【００２０】
次に、ステップＳ２において、制御部９は循環ポンプ６が制御部９に予め記憶された初期回転数で運転するように速度指令電圧を与えるとともに往き水温が目標の水温となるようにヒートポンプサイクルを制御する。目標とする水温は水温固定の場合はコントローラ２３で設定された水温、水温自動の場合は設定室温、現在室温情報から演算される水温である。なお、初期回転数は一定ではなく目標とする往き水温に応じて可変しても良い。
【００２１】
次に、ステップＳ３にて、往き水温検知部７で往き水温を検知する。次いで、ステップＳ４にて、戻り水温検知部８で戻り水温を検知するとともに、検知した戻り水温を制御部９のマイコンに記憶する。
【００２２】
次に、ステップＳ５にて、往き戻り水温差（ΔＴａ）（往き水温−戻り水温）が往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）以上であるか否かを判断する。そして、往き戻り水温差ΔＴａが往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）未満である場合はステップＳ８に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ下げる処理、すなわち、循環ポンプ６の揚程を下げる処理を行い、その後、ステップＳ１０に進み、３分は現状の回転数を維持し（ステップＳ７）、３分経過後、ステップＳ３に戻る。ここで、往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）はヒートポンプの効率を向上するために最低限必要な温度差である。
【００２３】
一方、ステップＳ５の判断にて、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）以上である場合、ステップＳ６に進み、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）以下であるか判断する。そして、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）を超える場合、ステップＳ９に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ上げる処理、すなわち、循環ポンプ６の揚程を上げる処理を行い、その後、ステップＳ１０に進み、３分は現状の回転数を維持し（ステップＳ７）、３分経過後、ステップＳ３に戻る。
【００２４】
また、ステップＳ６の判断にて、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）以下である場合、ステップＳ７に進み、循環ポンプ６の現状回転数を維持し、ステップＳ１０に進み、３分経過後、ステップＳ３に戻る。ここで、往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）は流量低下により室内放熱器２２が放熱量不足とならないために許容できる最大の温度差である。
【００２５】
なお、往き戻り水温差下限４℃（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限２０℃（ΔＴａＨ）は、室内放熱器２２の放熱特性により定まるもので、上記の値は様々な種類の室内放熱器２２に対応できるように設定したものであるが、使用する室内放熱器２２の種類が制限される場合は、室内放熱器２２の放熱特性に合せて最適な値を設定しても良い。
【００２６】
また、ステップＳ７における循環ポンプ６の回転数を維持する時間は３分、ステップＳ８及びステップＳ９における回転数可変量は３００ｒｐｍとしたが、循環ポンプ６の回転数可変量と現状回転数を維持する時間は循環ポンプ６の回転数可変量を大きくすれば、ヒートポンプサイクル及び戻り水温の安定に時間がかかるため、現状回転数を維持する時間を長くし、循環ポンプ６の回転数可変量を小さくすれば、ヒートポンプサイクル及び戻り水温の安定に時間がかからないため、現状回転数を維持する時間を短くしても良い。
【００２７】
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、制御部９が、往き戻り温度差がある一定の範囲内の温度となるように循環ポンプ６の回転数を制御することにより、流量低下による室内放熱器２２の放熱量不足を招くことなく、ヒートポンプサイクルの効率向上を実現することができる。
【００２８】
実施の形態２．
本実施の形態はヒートポンプ温水暖房システムの構成、制御フローは実施の形態１と同一であるが、実施の形態１における往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）を往き水温に応じて設定するようにしたものである。図３に往き水温と適正水温差の関係を示す。図３に示されるように、適正水温差は往き水温に比例する。そして、適正水温差に対して、往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）は適正水温差−１℃、往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）は適正水温差＋１℃の値で設定される。
【００２９】
このように往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）との間に２℃の温度幅を持たせることによりヒートポンプ温水熱源機の制御収束性を安定させることが可能となる。
【００３０】
なお、往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差は２℃としたが、往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差は大きいほうがヒートポンプ温水熱源機の制御収束性が高まるため、ヒートポンプ温水熱源機の制御収束性が遅い場合は往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差を大きく、逆に、ヒートポンプ温水熱源機の制御収束性が早い場合は往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）と往き戻り水温差上限（ΔＴａＨ）の温度差を小さくしても良い。
【００３１】
また、適正水温差は、室内放熱器２２の放熱特性から求められるものであり、室内放熱器２２に定格流量を流した場合の水温差である。即ち、往き水温が高い場合は室内放熱器２２での放熱量が大きいため適正水温差は大きく、往き水温が低い場合は室内放熱器２２での放熱量が小さいため適正水温差は小さくなる。床暖房パネルの場合、図３に示すように、往き水温６０℃の場合、適正水温差は１０℃、往き水温４０℃の場合、適正水温差は６℃とする。
【００３２】
なお、制御部９は任意の適正水温差を設定することが可能となるように構成されており、放熱特性が未知の室内放熱器２２と組合せ使用する場合は、任意の適正水温差を設定することにより、様々な室内放熱器２２との組合せが可能となるようになっている。
【００３３】
なお、高温水生成時は必要以上の流量が流れると、戻り水温が高温となり、冷媒凝縮温度が上昇し、冷媒が高圧となることから、戻り水温を下げ、適正な水温差を確保する必要がある。即ち、ヒートポンプサイクルに繰り返し加わる冷媒圧力に対して、冷媒回路の耐圧寿命が満足する水温差を確保する必要がある。上記の往き水温６０℃時の適正水温差１０℃は冷媒回路の耐圧寿命を満足する運転が可能となる水温差である。
【００３４】
以上のように、往き水温に応じて目標とする行き戻り温度差を設定するとともに、目標とする往き戻り温度差となるように循環ポンプ６の回転数を制御することにより、室内放熱器２２の放熱特性に応じて最適な往き戻り温度差を確保することが可能となる。その結果、ヒートポンプサイクルの効率を実施の形態１以上に向上することができる。また、ヒートポンプサイクルの冷媒高圧化抑制による機器寿命の長期化が実現できる。
【００３５】
実施の形態３．
本実施の形態はヒートポンプ温水暖房システムの構成、制御フローは実施の形態１と同一であるが、実施の形態１の制御フローのステップＳ８とステップＳ９における回転数可変量を制御部９に記憶した前時刻戻り水温と現在の戻り水温の差である戻り水温変化量（ΔＴｂ）（前時刻戻り水温−現在戻り水温）により可変するようにしたものである。
【００３６】
本実施の形態の回転数可変量は、図４に示すように、循環ポンプ６の回転数を下げる処理を行う場合は、ΔＴｂが小さいほど回転数変化量を大きくする。室内放熱器２２の運転台数が増加した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて下がった場合（ΔＴｂ＞２）の循環ポンプ６の回転数可変量は−１００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数に変化がない場合など前時刻戻り水温に対して現在戻り水温の変化が２℃以内の場合（２≧ΔＴｂ≧−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は−３００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数が減少した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて上がった場合（ΔＴｂ＜−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は−５００ｒｐｍとする。
【００３７】
逆に、循環ポンプ６の回転数を上げる処理を行う場合、戻り水温変化量（ΔＴｂ）が大きいほど回転数変化量を大きくする。室内放熱器２２の運転台数が増加した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて下がった場合（ΔＴｂ＞２）の循環ポンプ６の回転数可変量は＋５００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数に変化がない場合など前時刻戻り水温に対して現在戻り水温の変化が２℃以内の場合（２≧ΔＴｂ≧−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は＋３００ｒｐｍとし、室内放熱器２２の運転台数が減少した場合など、前時刻戻り水温に対して現在戻り水温が２℃を超えて上がった場合（ΔＴｂ＜−２）の循環ポンプ６の回転数可変量は＋１００ｒｐｍとする。
【００３８】
上記の回転数可変量の一例を示したが、回転数可変量は循環ポンプ６の回転数と流量特性によって最適な値を選択すれば良い。
【００３９】
上記のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、回転数可変量を、制御部９に記憶した前時刻戻り水温と現在の戻り水温の差である戻り水温変化量（ΔＴｂ）により求めることにより、室内放熱器２２の運転台数変更などによる急激な負荷変動に対する追従性を高めている。
【００４０】
実施の形態４．
本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムの構成は実施の形態１と同一であるが、実施の形態１の制御フローのステップＳ５において、往き戻り水温差（ΔＴａ）が往き戻り水温差下限（ΔＴａＬ）以上である場合にステップＳ１１の目標往き水温が確保されているか（目標往き水温に達しているか）確認する処理を追加したものである。
【００４１】
ステップＳ１１において目標往き水温が確保されていない場合、ステップＳ８に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ下げる処理を行い、その後、ステップＳ１０に進み、３分経過後、ステップＳ３に戻る。
【００４２】
ステップＳ１１において目標往き水温が確保されている場合はステップＳ６に進み、以降は実施の形態１と同一の処理を行う。
【００４３】
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、目標往き水温が確保されていない場合、循環ポンプ６の回転数を下げる処理を行うことにより、ヒートポンプ温水暖房システムの立ち上り時や室内放熱器２２の運転台数が増加により流量が増加し、往き水温が低下した場合などに往き水温の立ち上げを早めることが可能となる。
【００４４】
実施の形態５．
本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムの構成は実施の形態１と同一であるが、実施の形態４の制御フローのステップＳ１１において、目標往き水温が確保されていない場合にステップＳ１２の除霜運転中か確認する処理を追加したものである。
【００４５】
ステップＳ１２において除霜運転中であった場合はステップＳ７に進み、循環ポンプ６の回転数は現状を維持し、以降は実施の形態４と同一の処理を行う。
【００４６】
ステップＳ１２において除霜運転中ではない場合はステップＳ８に進み、循環ポンプ６の回転数を３００ｒｐｍ下げる処理を行い、以降は実施の形態４と同一の処理を行う。
【００４７】
除霜運転は熱源側熱交換器２に付着した霜により暖房能力が低下することを防ぐために行うものであって、ヒートポンプサイクルを冷房運転に切り替え、水熱媒の熱により霜を溶かすものである。よって除霜運転を行うことにより水熱媒の温度は一時的に低下する。
【００４８】
除霜運転中かどうかの判断は除霜運転が終了していても、目標とする往き水温まで水温が上昇するまでの時間は現状回転数を維持することが望ましいため、除霜運転終了後５分間は除霜運転中と判断する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態のヒートポンプ温水暖房システムにおいては、除霜運転中は、循環ポンプ６の回転数を変化させずに維持することにより、除霜運転による水温変化による不必要な回転数変更を排除することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明は、ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させ水熱媒を室内放熱器に搬送する循環ポンプを有する熱源機を備えたヒートポンプ温水暖房システムに有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明にかかるヒートポンプ温水暖房システムの実施の形態１のシステム構成図である。
【図２】実施の形態１の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２の往き水温と適正水温の関係を示す図である。
【図４】実施の形態３の循環ポンプの回転数可変量を示す図である。
【図５】実施の形態４の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態５の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１ 熱源側送風ファン
２ 熱源側熱交換器
３ 圧縮機
４ 冷媒−水熱交換機
４ａ 入口側（戻り配管側接続口）
４ｂ 出口側（往き配管側接続口）
５ バッファタンク
５ａ 往き側接続口
５ｂ 戻り側接続口
６ 循環ポンプ
７ 往き水温検知部（往き戻り水温検出部）
８ 戻り水温検知部（往き戻り水温検出部）
９ 制御部
１０ 冷媒流量調節弁
１１ ヒートポンプサイクル
２１ ヒートポンプ熱源機（熱源機）
２２ 室内放熱器
２３ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させる熱源機と、前記熱源機に接続され該熱源機から搬送される前記水熱媒により暖房を行う室内放熱器とを備えたヒートポンプ温水暖房システムにおいて、
前記水熱媒を前記熱交換器と前記室内放熱器との間で循環させる循環ポンプと、
前記熱源機から前記室内放熱器に向かう前記水熱媒の温度（往き水温）と前記室内放熱器から前記熱源機に戻る前記水熱媒の温度（戻り水温）との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部と、
前記往き戻り水温検出部の検出値に応じて、前記往き戻り水温差が所定の範囲内となるように、前記循環ポンプの揚程を制御する制御部と
を備えたことを特徴とするヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記往き戻り水温差の減少に伴い、前記循環ポンプの揚程を下げ、前記往き戻り水温差の増大に伴い、前記循環ポンプの揚程を上げる
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記往き戻り水温差が往き戻り水温差下限未満であるとき、前記循環ポンプの揚程を下げ、往き戻り水温差が往き戻り水温差上限以上であるとき、前記循環ポンプの揚程を上げる
ことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項４】
前記制御部は、水熱媒温度に応じて、目標とする往き戻り温度差を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項５】
前記制御部は、水熱媒温度に応じて、往き水温が高いとき、目標とする往き戻り水温差を大きくし、往き水温が低いとき、目標とする往き戻り水温差を小さくする
ことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項６】
前記制御部は、往き戻り水温差下限及び往き戻り水温差上限を、往き水温に比例する適正水温差に基づいて変更し、該適正水温差から所定値減算した値を前記往き戻り水温差下限とし、前記適正水温差に所定値加算した値を前記往き戻り水温差上限とする
ことを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記循環ポンプの回転数を下げる処理を行うときに、戻り水温変化量が小さいほど回転数変化量を大きくし、前記循環ポンプの回転数を上げる処理を行うときに、戻り水温変化量が大きいほど回転数変化量を大きくする
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記水熱媒の温度が目標に達していない場合は前記循環ポンプの回転数を下げる
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記ヒートポンプサイクルが除霜運転中は、前記水熱媒の温度が目標に達していない場合でも前記循環ポンプの回転数を変化させない
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項１】
ヒートポンプサイクルの冷媒と水熱媒とを熱交換器を介して熱交換させる熱源機と、前記熱源機に接続され該熱源機から搬送される前記水熱媒により暖房を行う室内放熱器とを備えたヒートポンプ温水暖房システムにおいて、
前記水熱媒を前記熱交換器と前記室内放熱器との間で循環させる循環ポンプと、
前記熱源機から前記室内放熱器に向かう前記水熱媒の温度（往き水温）と前記室内放熱器から前記熱源機に戻る前記水熱媒の温度（戻り水温）との差である往き戻り水温差を検出する往き戻り水温検出部と、
前記往き戻り水温検出部の検出値に応じて、前記往き戻り水温差が所定の範囲内となるように、前記循環ポンプの揚程を制御する制御部と
を備えたことを特徴とするヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記往き戻り水温差の減少に伴い、前記循環ポンプの揚程を下げ、前記往き戻り水温差の増大に伴い、前記循環ポンプの揚程を上げる
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記往き戻り水温差が往き戻り水温差下限未満であるとき、前記循環ポンプの揚程を下げ、往き戻り水温差が往き戻り水温差上限以上であるとき、前記循環ポンプの揚程を上げる
ことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項４】
前記制御部は、水熱媒温度に応じて、目標とする往き戻り温度差を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項５】
前記制御部は、水熱媒温度に応じて、往き水温が高いとき、目標とする往き戻り水温差を大きくし、往き水温が低いとき、目標とする往き戻り水温差を小さくする
ことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項６】
前記制御部は、往き戻り水温差下限及び往き戻り水温差上限を、往き水温に比例する適正水温差に基づいて変更し、該適正水温差から所定値減算した値を前記往き戻り水温差下限とし、前記適正水温差に所定値加算した値を前記往き戻り水温差上限とする
ことを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記循環ポンプの回転数を下げる処理を行うときに、戻り水温変化量が小さいほど回転数変化量を大きくし、前記循環ポンプの回転数を上げる処理を行うときに、戻り水温変化量が大きいほど回転数変化量を大きくする
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記水熱媒の温度が目標に達していない場合は前記循環ポンプの回転数を下げる
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記ヒートポンプサイクルが除霜運転中は、前記水熱媒の温度が目標に達していない場合でも前記循環ポンプの回転数を変化させない
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートポンプ温水暖房システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２８７８９５（Ｐ２００９−２８７８９５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４３３８７（Ｐ２００８−１４３３８７）
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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