ヒートポンプ温水暖房機
【課題】ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の過度の上昇を抑えるとともに、循環ポンプの消費電力を削減し、効率が高いヒートポンプ温水暖房機を提供すること。
【解決手段】往き温度Ｔｗｏの時間変化量ΔＴｗｏが往き温度変化許容範囲ε１に入り、戻り温度Ｔｗｉの時間変化量ΔＴｗｉが戻り温度変化許容範囲ε２に入り、かつ、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差が往き温度誤差許容範囲ε３に入った場合にのみ、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとなるように、循環ポンプ１２１により水熱媒の流量を調整することで、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度の上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【解決手段】往き温度Ｔｗｏの時間変化量ΔＴｗｏが往き温度変化許容範囲ε１に入り、戻り温度Ｔｗｉの時間変化量ΔＴｗｉが戻り温度変化許容範囲ε２に入り、かつ、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差が往き温度誤差許容範囲ε３に入った場合にのみ、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとなるように、循環ポンプ１２１により水熱媒の流量を調整することで、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度の上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ温水暖房機の省エネルギー制御に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ温水暖房機は、ヒートポンプサイクルと水熱媒サイクルを備え、ヒートポンプサイクルを流れる冷媒が、水熱媒サイクルを流れる水熱媒を水熱媒熱交換器１１５で加熱し、加熱された水熱媒が複数の室内放熱器１２５に送水され放熱し、部屋の暖房行う。水熱媒を送水する手段としては、交流もしくは直流電源で駆動する循環ポンプ１２１が利用されている。
【０００３】
交流電源駆動の循環ポンプを利用した場合、常に一定の揚程で運転するため、暖房運転を行う室内放熱器の数が同じである限り、常に水熱媒の循環流量は同じとなる。交流電源駆動の循環ポンプは、低コストで制御が容易であるという利点から、広く利用されている。
【０００４】
しかし、水熱媒の循環量が一定であるため、ヒートポンプ温水暖房機の効率が悪くなる場合がある。
【０００５】
室内放熱器の総数が４台で、交流電源駆動の循環ポンプ１２１が毎分６．０Ｌの水熱媒を送水しているヒートポンプ温水暖房機にて説明する。
【０００６】
ヒートポンプ温水暖房機の効率が悪くなる例として、４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を送水し、水熱媒熱交換器１１５から流出する水熱媒の往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとなり、かつ、水熱媒熱交換器１１５で水熱媒を加熱する熱量と、室内放熱器１２５で放熱する熱量とが平衡となっている状態から、利用者の設定により、３台の室内放熱（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した後の状態が挙げられる。
【０００７】
室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄがすべて同じものであると仮定すると、４台全ての室内放熱器に水熱媒を送水している状態では、室内放熱器１台当たりに送水される水熱媒の流量は毎分６．０Ｌ／４＝１．５Ｌである。
【０００８】
ここで、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の送水を停止すると、残りの室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量は、４倍の毎分６．０Ｌと大幅に増加する。
【０００９】
実際には、室内放熱器内に敷設された水熱媒配管に流れる水熱媒の量が増加すると、抵抗が増加するため、室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量は、毎分６．０Ｌよりも少し小さな値となるが、ここでは、単純化するため、毎分６．０Ｌとなるものとする。
【００１０】
一般的に、水熱媒熱交換器１１５から流出する水熱媒の往き温度Ｔｗｏ、水熱媒熱交換器１１５に流入する戻り温度Ｔｗｉ、水熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量をＭＥ、そして、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥとの間には、数１で示す関係式が成り立つ。
【００１１】
（数１） ＱＥ ＝ （Ｔｗｏ−Ｔｗｉ）×ＭＥ
また、室内放熱器１２５ｉ（ｉ＝ａ〜ｄ）から流出する水熱媒の温度をＴｗｉｉ、室内放熱器１２５ｉを流れる水熱媒の循環量をＭｉ、室内放熱器１２５ｉにおいて室内に放熱
する熱量をＱｉとし、室内放熱器１２５ｉに流入する水熱媒の温度は往き温度Ｔｗｏと等しいと仮定すると、数２で示す関係式が成り立つ。
【００１２】
（数２） Ｑｉ ＝ （Ｔｗｏ−Ｔｗｉｉ）×Ｍｉ
数１と数２の間には、ＱＥ＝ΣＱｉ、ＭＥ＝ΣＭｉが成り立つ。
【００１３】
上記例において、室内放熱器１２５ｄにおける放熱量Ｑｄが一定であると仮定すると、室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量Ｍｄが、毎分１．５Ｌから４倍の６．０Ｌに増加すると、数２の関係より、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉｄは１／４に縮小することになる。しかし、実際には、室内放熱器１２５ｄ内に敷設された水熱媒配管内には数Ｌの水熱媒を保有しているため、即座に温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉｄは１／４に縮小しない。
【００１４】
この理由は、水熱媒の循環量Ｍｄが増加しても、その瞬間において、室内放熱器１２５ｄ内の流出配管により近い位置に存在する水熱媒ほど、水熱媒の循環量Ｍｄの増加により配管内を流れる熱流媒の温度低下を小さくする影響を受けずに、室内放熱器１２５ｄから流出するためである。すなわち、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄは徐々に上昇することになる。
【００１５】
次に、水熱媒熱交換器１１５で加熱された後の水熱媒の往き温度Ｔｗｏは、戻り温度Ｔｗｉの上昇に追随して上昇する。熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥは毎分６．０Ｌで変化しないため、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥが一定ならば、数１の関係より、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが一定となるからである。
【００１６】
従来のヒートポンプ温水暖房機では、往き温度Ｔｗｏを、利用者が設定した目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように、主にヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御している。上記のように往き温度Ｔｗｏが上昇した場合は、圧縮機の周波数を下げ、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥを下げて、往き温度Ｔｗｏを低下させる制御を行う。十分に時間が経過した後では、ＱＥ＝Ｑｄとなるまで圧縮機の周波数は下げられており、往き温度Ｔｗｏは目標往き温度Ｔｗｏｔに保持される。
【００１７】
一方、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄは上昇したままになっており、十分に時間が経過した後では、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉｄは、数２に基づき、１／４となる。すなわち、戻り温度Ｔｗｉは上昇し、往き温度Ｔｗｏに接近している。結果として、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度は高くなり、サイクル効率が悪化してしまう。
【００１８】
このような事態を避けるため、直流電源駆動で循環流量を制御できる循環ポンプを使用し、ヒートポンプ温水暖房機の高効率化を図る技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１９】
特許文献１には、水熱媒の往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとの差である往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが、所定の範囲内となるように、循環ポンプの回転数の制御方法が開示されている。
【００２０】
特許文献１では、戻り温度Ｔｗｉの過度の上昇を抑え、すなわち、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できると記述されている。
【００２１】
図５に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔＴａ（＝Ｔｗｏ−Ｔｗ）を算出し（ステップＳ０４）、往き戻り温度差が所定値（４Ｋ）よりも小さ
い場合、もしくは、目標往き温度Ｔｗｏｔが確保されていない場合は、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ０９）。逆に、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとほぼ近い温度を確保していても、往き戻り温度差が所定値（２０Ｋ）以上となっている場合は、水熱媒の循環流量を大きくするよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ１０）。
【００２２】
すなわち、往き戻り温度差が所定範囲内（４Ｋ以上２０Ｋ未満）で、かつ目標往き温度Ｔｗｏｔが確保されている場合のみ、水熱媒の循環流量は保持される（ステップＳ０８）。
【００２３】
また、特許文献２には、水熱媒の往き温度Ｔｗｏが目標往き温度（Ｔｗｏｔ）となるようにヒートポンプサイクルにおけるヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御し、これと平行して、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが目標往き戻り温度差となるように循環ポンプを制御する方法が開示されている。
【００２４】
図６に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔＴａ（＝Ｔｗｏ−Ｔｗ）を算出し（ステップＳ２４）、往き戻り温度差ΔＴａが目標往き戻り温度差ΔＴａｔよりも大きい状態を所定時間維持しているならば、温度差が大きすぎるとみなして、水熱媒の循環流量を大きくするよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ２６）。
【００２５】
逆に、往き戻り温度差ΔＴａが目標往き戻り温度差ΔＴａｔよりも小さい、もしくは往き戻り温度差ΔＴａが目標往き戻り温度差ΔＴａｔよりも大きい状態を所定時間維持できていない場合は、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの関係を調べる（ステップＳ２７）。
【００２６】
往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔ以上の状態が所定時間維持されている状態では、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ２８）。逆に、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔ未満、もしくは、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔ以上の状態が所定時間維持されていない状態では、水熱媒の循環流量は据え置く。
【００２７】
なお、ステップＳ２６とステップＳ２８において、循環ポンプの制御には、ＰＩ制御が用いられている。また、Ｓ２５以降の処理は一定時間ごと行い、水熱媒の循環流量はその間据え置く。
【００２８】
特許文献２でも、特許文献１と同様、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２００９−２８７８９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
特許文献１には、循環ポンプの回転数の制御のみ記載されており、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御との関連が記載されていない。このような制御を行うと、上述した例では、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに保てない場合がある。
【００３１】
４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を送水している状態から、利用
者の設定により、３台の室内放熱（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した直後は、上述したように、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄが上昇し、水熱媒熱交換器１１５に流入する戻り温度Ｔｗｉも上昇するため、水熱媒熱交換器１１５を通過した後の往き温度Ｔｗｏも上昇する。
【００３２】
特許文献１の制御方法では、往き温度Ｔｗｏの上昇により、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ０９）。この結果、水熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥは低下する。
【００３３】
一方、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥは調整せず一定であるため、数１より、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは拡大する。このとき、戻り温度Ｔｗｉは上昇する傾向にあるため、往き温度Ｔｗｏはさらに上昇し、目標往き温度Ｔｗｏｔから大きく乖離してしまう恐れがある。
【００３４】
特許文献２には、循環ポンプの回転数の制御と、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御とが平行して行う旨が記載されている。しかし、両者の制御時間間隔の関係についての記述はなく、制御が不安定になる恐れがある。
【００３５】
前述の例で説明すると、３台の室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止すると、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥは明らかに過大である。従って、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御は、往き温度Ｔｗｏが上昇し、目標往き温度Ｔｗｏｔから乖離し始めると、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔを保てるよう、比較的短い時間（１０〜３０秒）で動作する必要がある。
【００３６】
前述したように、圧縮機周波数のみを低下させた場合、往き温度Ｔｗｏの上昇は抑制され、低下に転じる。一方で、戻り温度Ｔｗｉは徐々に上昇し、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは徐々に縮小する。
【００３７】
もし、図６におけるステップＳ２３の「一定時間」と、ステップＳ２５やステップＳ２７の「所定時間」が、圧縮機の周波数制御が行われる時間間隔と同等以下の場合は、循環ポンプ１２１のＰＩ制御は、上記のような過渡状態において行われることになり、圧縮機の周波数制御の影響が反映されてしまう。もちろん、圧縮機の周波数制御にも、循環ポンプの制御の影響が反映され、制御全体が不安定に陥る恐れがある。
【００３８】
圧縮機の周波数制御の影響を排除するため、ステップＳ２３の「一定時間」と、ステップＳ２５やステップＳ２７の「所定時間」は、ともに十分長く取る必要がある。制御による省エネ効果を発揮するためには、該時間をできるだけ短く設定したほうがよいが、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄが異なる広さを持ち、上記過渡状態が送水する室内放熱器ごとに違う場合も考慮すると、上記時間の具体的な設定方法を明確化する必要があった。
【００３９】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、特に室内暖房負荷が小さい場合に、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の上昇を抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率が高いヒートポンプ温水暖房機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ温水暖房機は、往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入った場合にのみ、戻り温度が目標戻り温度となるように、循環ポンプにより水熱媒の流量を調整するものである。
【００４１】
これによって、往き温度を利用者が設定した目標往き温度に保持しつつ、熱負荷が急激に低下した場合でも、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度の上昇を抑える。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、特に室内暖房負荷が小さい場合、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の上昇を確実に抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率の向上を実現したヒートポンプ温水暖房機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ温水暖房機の循環ポンプの制御フローチャート
【図２】同ヒートポンプ温水暖房機起動後の、圧縮機の周波数、循環ポンプの回転数、往き温度、戻り温度の時間変化を示した図
【図３】同一部の室内放熱器への送水を停止した後の、圧縮機の周波数、循環ポンプの回転数、往き温度、戻り温度の時間変化を示した図
【図４】同ヒートポンプ温水暖房機の構成図
【図５】従来の循環ポンプの制御フローチャート
【図６】従来の他の循環ポンプの制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００４４】
第１の発明は、往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、かつ、往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入り、圧縮機の周波数が一定になった場合にのみ、戻り温度が目標戻り温度となるように、循環ポンプにより水熱媒の流量を調整する。
【００４５】
このため、圧縮機の制御と、循環ポンプの制御とが、お互いに干渉することがなく、それぞれの制御が不安定にならずに、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度Ｔｗｉの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【００４６】
第２の発明は、循環ポンプによる水熱媒の流量の調整量に上限を設けており、第１の発明の効果に加えて、循環ポンプを制御した場合の、往き温度の過度な変化を防止することができる。
【００４７】
第３の発明は、第１または第２の発明における目標戻り温度を、人体の皮膚の温受容器が感受する温覚刺激が優位な、３４℃以上４５℃以下の第１温度範囲から選択するようにしている。このため、特に室内放熱器が床暖房パネルの場合に、触って冷たいと不快を感じることがない範囲で、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止することができると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【００４８】
第４の発明は、第３の発明において、目標往き温度から目標戻り温度を引いた温度差が所定温度差未満の場合は、前記目標往き温度から前記所定温度差を引いた温度を前記目標戻り温度としている。
【００４９】
このため、余熱運転を行うような、目標往き温度を４０℃以下の比較的低い温度に設定する場合でも、戻り温度が往き温度に接近することを抑え、ヒートポンプサイクルの効率低下を防止することができる。また、この場合でも、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。
【００５１】
（実施の形態１）
図４は、本発明の対象となるヒートポンプ温水暖房機１００の構成図である。ヒートポンプ温水暖房機１００は、ヒートポンプサイクル１１０、水熱媒サイクル１２０、そして制御部１３０とで構成される。
【００５２】
ヒートポンプサイクル１１０は、気体状態の冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機１１１、室外空気から採熱する空気熱交換器１１２、室外空気を強制的に空気熱交換器１１２に導入する空気熱交換器ファン１１３、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁１１４、そして、冷媒と水熱媒との熱交換を行う水熱媒熱交換器１１５で構成されている。
【００５３】
一方、水熱媒サイクル１２０は、水熱媒熱交換器１１５と接続され、水熱媒サイクル１２０内の水熱媒を循環させる循環ポンプ１２１、水熱媒を貯留するバッファタンク１２２、４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄ、そして、個々の室内放熱器１２５への水熱媒供給を制御する開閉弁１２３で構成されている。
【００５４】
ヒートポンプサイクル１１０の冷媒と水熱媒サイクル１２０の水熱媒とは、互いに独立し、混合することはないが、水熱媒熱交換器１１５を介して熱交換可能な構成となっている。水熱媒熱交換器１１５には、二重管式熱交換器やプレート熱交換器が使用される。また、直流電源によって駆動される循環ポンプ１２１は羽根車を有し、この羽根車の回転数をＰＷＭ制御することで、水熱媒サイクル１２０内の水熱媒の循環流量を変更することができる。
【００５５】
水熱媒サイクル１２０において、水熱媒熱交換器１１５の出口側には、水熱媒熱交換器１１５から室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに向かう水熱媒の往き温度Ｔｗｏを計測する往き温度検知センサ１２６が設置されている。また、水熱媒熱交換器１１５の入口側には、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄから水熱媒交換器１１５に戻る水熱媒の戻り温度Ｔｗｉを計測する戻り温度検知センサ１２７が設置されている。
【００５６】
制御部１３０は、マイコン（図示せず）に組み込まれた制御プログラムで、室外温度、圧縮機１１１の吐出温度（ともに図示しない温度センサにより検知）、往き温度検知センサ１２６で検知した往き温度Ｔｗｏ、戻り温度検知センサ１２７で検知した戻り温度Ｔｗｉを取得し、圧縮機１１１の周波数、空気熱交換器ファン１１３の回転数、冷媒流量調整弁１１４の開度、使用する室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄと接続した開閉弁１２３の開度、および、循環ポンプ１２１の回転数を制御する。
【００５７】
リモコン１２４と室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄは、共に暖房対象となる部屋内に設置される。リモコン１２４は、４台接続して、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄを個別に制御するようにしても、２〜３台接続して、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄのうち数台ごとに制御するようにしても、１台接続して、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄの全てを制御するようにしてもよい。
【００５８】
リモコン１２４の操作により、ヒートポンプ温水暖房機１００が稼動し、加熱された水熱媒が循環ポンプ１２１により室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに搬送され放熱することにより、部屋の暖房が行われる。なお、室内放熱器１２５としては、床に埋め込ま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ラジエータ、送風機を使い室
内放熱器１２５の熱を強制的に部屋内に供給するファンコンベクターなどを利用する。
【００５９】
ヒートポンプ温水暖房機１００の利用者は、リモコン１２４において目標往き温度Ｔｗｏｔを設定する。あるいは、暖房強度レベル、例えば、室内放熱器１２５に床暖房パネルを用いる場合は床面温度の高さレベルを設定する。この場合、制御部１３０は、利用者が設定した暖房強度レベルに応じて、目標往き温度Ｔｗｏｔを計算し保持する。
【００６０】
また、ヒートポンプ温水暖房機１００の利用者は、リモコン１２４において目標戻り温度Ｔｗｉｔを設定する。この目標戻り温度Ｔｗｉｔは、必ずしも利用者が設定しなくてもよい。
【００６１】
次に、ヒートポンプ温水暖房機１００の動作について説明する。図１は、本発明の第１に実施の形態における、制御部１３０の循環ポンプ１２１に対する制御動作を説明したフローチャートである。
【００６２】
まず、ヒートポンプ温水暖房機１００を起動し、加熱した水熱媒を、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄへ一斉に搬送開始してから、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔになるまでの制御動作について説明する。
【００６３】
利用者がリモコン１２４で運転開始操作（ステップＳ００１）をすると、リモコン１２４は、運転開始指令とともに、利用者が設定した目標往き温度Ｔｗｏｔを制御部１３０に送信する。制御部１３０は受信した目標往き温度Ｔｗｏｔを保持する。リモコン１２４が暖房強度レベルを制御部１３０に送信した場合は、制御部１３０は、受信した暖房強度レベルに応じた目標往き温度Ｔｗｏｔを計算し、保持する（ステップＳ００２）。
【００６４】
次に、ステップＳ００３において、リモコン１２４は、利用者が設定した目標戻り温度Ｔｗｉｔを制御部１３０に送信する。制御部１３０は受信した目標戻り温度Ｔｗｉｔを保持する。利用者が、リモコン１２４において、目標戻り温度Ｔｗｉｔを設定しない、あるいは、設定できない場合は、制御部１３０が自動的に目標戻り温度Ｔｗｉｔを設定する。
【００６５】
人間の皮膚には、冷受容器と温受容器とで構成される温度受容器が存在する。一般的に、皮膚が触れる温度が３２．５℃〜３３．５℃のとき、冷・温受容器が受ける刺激が同程度となり、熱くも冷たくも感じない無感温度となる。３４℃〜４５℃では、皮膚の温受容器のみが刺激を受けて温かいと感じるが、３６℃を超えると、その刺激の強さは温度上昇とともに低下する。また、４５℃を越えると、皮膚の冷受容器も刺激されて熱いと感じるようになる。
【００６６】
以上の知見と、戻り温度Ｔｗｉは、室内放熱器１２５の表面の最も低い温度よりも若干高い程度であることを考慮すると、目標戻り温度Ｔｗｉｔは、人間の皮膚の温受容器のみが刺激を受け、温かいと感じる３４℃〜４５℃とするのが望ましい。さらには、ヒートポンプサイクルは、凝縮温度を下げたほうが高効率となるため、戻り温度Ｔｗｉを、できるだけ低くするほうが有効である。皮膚が触れる温度が３６℃を超えると、皮膚の温受容器の刺激の強さは温度上昇とともに低下することも考慮すると、目標戻り温度Ｔｗｉｔは、３４℃〜３６℃とすることが最も望ましい。
【００６７】
また、利用者が部屋を離れる場合などに行う余熱運転では、目標往き温度Ｔｗｏｔが比較的低く（４０℃以下）に設定される。この場合、目標往き温度Ｔｗｏｔと、３４〜４５℃の範囲から選択される目標戻り温度Ｔｗｉｔとの間の温度差は小さくなり、余熱運転中のヒートポンプサイクルの効率が悪化する恐れがある。たとえば、目標往き温度Ｔｗｏｔが３５℃と設定されている場合、目標戻り温度Ｔｗｉｔの下限値は３４℃となり、それら
の温度差は１Ｋしかない。このような場合は、目標往き温度Ｔｗｏｔ＝３５℃から、所定値、たとえば５Ｋ低い、３０℃を目標戻り温度Ｔｗｉｔとする。
【００６８】
なお、この所定値は、リモコン１２４において、利用者が設定できるようにしてもよい。
【００６９】
目標往き温度Ｔｗｏｔと目標戻り温度Ｔｗｉｔとを設定すると、制御部１３０は、圧縮機１１１、空気熱交換器ファン１１３、冷媒流量調整弁１１４、循環ポンプ１２１の運転を開始する。
【００７０】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓに関しては、Ｆｓ＝０から段階的に上げる起動時循環流量制御を行う。起動時循環流量制御は、循環ポンプ１２１の起動開始（ステップＳ００３）から、所定時間、例えば１０分経過するまで行われる。一般的には、該所定時間内に、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数に達するよう、３〜５段階に分けて、回転数Ｆｓを上昇させる（ステップＳ００６）。
【００７１】
起動時循環流量制御を実施する理由は、ヒートポンプサイクル１１０起動直後に、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを急激に上げてしまうと、室内放熱器１２５に滞留していた冷えた水熱媒が水熱媒熱交換器１１５に大量に流れて、水熱媒熱交換器１１５におけるヒートポンプサイクル１１０側の冷媒凝縮温度の上昇が遅れ、室内放熱器１２５の温度上昇に時間を要する恐れがあり、これを避けるためである。
【００７２】
上記の起動時循環流量制御と同時に、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御も行う。この制御の最も基本的な手法は、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの調整を行うＰ制御（比例制御）である。
【００７３】
圧縮機１１１の周波数ＦｃのＰ制御（比例制御）では、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔに、比例ゲインＫｐ１を乗じたＫｐ１×（Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ）を、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを修正する値とする（ステップＳ００７とステップＳ００８）。
【００７４】
比例ゲインＫｐ１の値は、次のような効果が出るよう、負の値をとる。すなわち、Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ＞０のときは、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを低下させて、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥを低下させる。逆に、Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ＜０のときは、圧縮機１１１の周波数を上昇させ、熱量ＱＥを上昇させる。
【００７５】
圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御方法としては、Ｐ制御の替わりに、いわゆるＰＩ制御を用いてもよい。ＰＩ制御では、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔの時間積分に積分ゲインＫｉ１を乗じたＫｉ１×∫（Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ）ｄｔ と、Ｐ制御（比例制御）のＫｐ１×（Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ）との和を用いて、圧縮機１１１の周波数を修正する。
【００７６】
Ｐ制御では、往き温度Ｔｗｏの変化がなくなった状態（定常状態）でも、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの間に、残留偏差（オフセット）が生じる可能性がある。しかし、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとを適切に設定したＰＩ制御を用いると、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに確実に収束させることができる。
【００７７】
なお、制御部１３０は、起動時循環流量制御を実施中、空気熱交換器ファン１１３の回転数と、冷媒流量調整弁１１４の開度も、それぞれ制御する。たとえば、空気熱交換器ファン１１３の回転数は、圧縮機１１１の周波数Ｆｃに応じて制御し、冷媒流量調整弁１１
４の開度は、目標往き温度Ｔｗｏｔに応じて制御する。
【００７８】
さて、起動時循環流量制御が所定時間（たとえば１０分）経過して終了すると、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓは最大回転数に達している。この時点から、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏの変化量ΔＴｗｏ、および戻り温度Ｔｗｉの変化量ΔＴｗｉが、それぞれ、数３、数４を満たしているかどうかの監視を開始する（ステップＳ００９とステップＳ０１０）。
【００７９】
（数３） ｜ΔＴｗｏ｜＜ε１
（数４） ｜ΔＴｗｉ｜＜ε２
なお、数３におけるε１は、往き温度変化許容範囲、数４におけるε２は、戻り温度変化許容範囲を示し、それぞれの値は、たとえば、０．５Ｋとする。
【００８０】
往き温度Ｔｗｏの変化量ΔＴｗｏ、および戻り温度Ｔｗｉの変化量ΔＴｗｉは、現在の計測値と、現在から所定時間（たとえば５分）前の計測値との差としてもよいし、所定時間内（たとえば５分）の、それぞれの計測値の最大値から最小値を引いた値を用いても良い。
【００８１】
数３と数４とを同時に満たさない場合は、ステップＳ００７とステップＳ００８の処理、すなわち、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御を行う。逆に、数３と数４とを同時に満たす場合には、ヒートポンプ温水暖房機１００の運転状態は、定常状態になっているとみなし、ステップＳ０１１に移行し、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達しているかどうかを判断する。
【００８２】
ステップＳ０１１では、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差が数５を満たしているかどうかを調べる。数５において、ε３は往き温度誤差許容範囲であり、この値は、たとえば、０．３Ｋとする。
【００８３】
（数５） ｜Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ｜＜ε３
ステップＳ０１１において、数５を満たさない場合は、室内放熱器１２５が放熱している部屋が、十分に暖まっていない可能性があるため、ステップＳ００７とステップＳ００８の処理、すなわち、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御を継続する。
【００８４】
一方、数５を満たしている場合は、室内放熱器１２５が放熱している部屋が、十分に暖まっていると判断し、ステップＳ０１２に移行して、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御を行う。この制御の最も基本的な手法は、戻り温度Ｔｗｉが目標往き温度Ｔｗｉｔとなるように、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの調整を行うＰ制御（比例制御）である。
【００８５】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの調整を行うＰ制御（比例制御）では、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの温度差Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔに、比例ゲインＫｐ２を乗じたＫｐ２×（Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ）を、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを修正する値とする（ステップＳ０１２とステップＳ０１３）。
【００８６】
比例ゲインＫｐ２の値は、次のような効果が出るよう、負の値をとる。すなわち、Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ＞０のときは、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを低下させ、往き温度Ｔｗｏとの温度差を拡大させることでＴｗｉを下げる。逆に、Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ＜０のときは、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを上昇させ、往き温度Ｔｗｏとの温度差を縮小させることでＴｗｉを上げる。
【００８７】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御方法としては、Ｐ制御の替わりに、いわゆるＰＩ
制御を用いてもよい。ＰＩ制御では、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの温度差Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔの時間積分に積分ゲインＫｉ２を乗じたＫｉ２×∫（Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ）ｄｔ と、Ｐ制御（比例制御）のＫｐ２×（Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ）との和を用いて、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを修正する。
【００８８】
Ｐ制御では、戻り温度Ｔｗｉの変化がなくなった状態（定常状態）でも、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの間に、残留偏差（オフセット）が生じる可能性がある。しかし、比例ゲインＫｐ２と積分ゲインＫｉ２とを適切に設定したＰＩ制御を用いると、戻り温度Ｔｗｉを目標戻り温度Ｔｗｉｔに確実に収束させることができる。
【００８９】
図２に、ヒートポンプ温水暖房機１００が起動後、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達してからの、圧縮機１１１の周波数Ｆｃと循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御の様子と、これらの制御に伴う、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化の概要を示す。なお、目標往き温度Ｔｗｏｔは５０℃、目標戻り温度Ｔｗｉｔは３５℃と設定されているものとする。
【００９０】
また、時刻Ｔ１では、戻り温度Ｔｗｉは４０℃に達し、時刻Ｔ１以降は、室内放熱器１２５において放熱する熱量（熱負荷）は一定であるものとする。
【００９１】
時刻Ｔ１において、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になる定常状態となり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達したと判断し（ステップＳ００９〜ステップＳ０１１）、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの回転数を制御する（ステップＳ０１２とステップＳ０１３）。時刻Ｔ１における戻り温度Ｔｗｉ（＝４０℃）は、目標戻り温度Ｔｗｉｔ（＝３５℃）よりも高いため、戻り温度Ｔｗｉを下げるために、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを下げる。
【００９２】
この時点では、まだ圧縮機１１１の周波数Ｆｃは制御していないため、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥは変わらない。よって、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓのみが低下することになり、数２の関係より、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは拡大する。実際は、数Ｌの水熱媒を保有する室内放熱器１２５から戻る水熱媒の温度Ｔｗｉの変化は遅いため、まずは往き温度Ｔｗｏが急上昇しはじめる。
【００９３】
なお、この往き温度Ｔｗｏの急上昇は、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの変化量に比例する。この変化量があまり大きいと、往き温度Ｔｗｏの上昇が２〜３Ｋ以上となる。特に室内放熱器１２５に床暖房パネルを使用する場合、床面の温度の変化が大きくなり、利用者の快適性が損なわれる可能性がある。
【００９４】
したがって、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの変化量には上限値を設け、往き温度Ｔｗｏの上昇を抑えることが望ましい。その上限値は、たとえば、現在の循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの１０〜２０％に設定する。
【００９５】
往き温度Ｔｗｏが急上昇すると、ステップＳ００９で数３を満たさなくなるため、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御（ステップＳ００７とＳ００８）に移行する。そして、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すために、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを落とす。この結果、往き温度Ｔｗｏの上昇は止まり、逆に下降に転じる。
【００９６】
ところが、室内放熱器１２５で放熱する熱量（熱負荷）は一定であるため、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを落とした影響を受けて、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔを下回ってしまうようになる。そこで、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すために、再度、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを上げる（ステップＳ００７とＳ００
８）。
【００９７】
一方、戻り温度Ｔｗｉは、上述したような、往き温度Ｔｗｏの急上昇の影響を受けて細かい変化をするが、数分単位のスパンで見ると、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが低下したことによる、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉを拡大させようとする効果と、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻そうとする圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御の影響を受けて、徐々に低下する。
【００９８】
こうして、ある程度時間が経過した時刻Ｔ３では、圧縮機１１１の周波数Ｆｃは、時刻Ｔ１以前と同じとなり、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓのみが低下している。そして、再び、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値となり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達した状態となる。ただし、戻り温度Ｔｗｉは、時刻Ｔ１の４０℃よりも目標戻り温度Ｔｗｉｔ（＝３５℃）に近い値になる。
【００９９】
制御部１３０は、時刻Ｔ３において、再び、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを下げるように制御する。循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが制御された後の、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御、および、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの変化は上記と同様となる。こうして、ある程度時間が経過した時刻Ｔ５では、戻り温度Ｔｗｉは、時刻Ｔ３よりもさらに目標戻り温度Ｔｗｉｔ（３５℃）に近い値になる。
【０１００】
以上のように、制御部１３０は、ヒートポンプ温水暖房機１００が起動して、起動時循環量制御（ステップＳ００３）で水熱媒の循環流量を徐々に上げて、ヒートポンプサイクル１１０を安定させた後、まず、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達するまで、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御のみを行う。
【０１０１】
往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達すると、圧縮機１１１の周波数Ｆｃはほとんど変化しない状態となる。制御部１３０は、この状態になったときのみ、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとなるように、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御を行う。
【０１０２】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御を行うと、往き温度Ｔｗｏが往き温度許容変化範囲ε１を超えてしまう。そこで、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化が小さくなるまで、再度、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御のみを行う。
【０１０３】
このように、本実施の形態では、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの、それぞれの値と時間変化を監視しながら、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御と、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御とを、お互いの制御の影響を受けないように、切り換えて実施するため、それぞれの制御が不安定に陥ることはない。
【０１０４】
この結果、戻り温度Ｔｗｉの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【０１０５】
さて、次に、４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を送水し、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達した状態から、利用者の設定により、３台の室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した後の、ヒートポンプ温水暖房機１００の動作について説明する。
【０１０６】
図３に、３台の室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した後の、圧縮機１１１の周波数Ｆｃと循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御の様子と、これらの制御に伴う、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化の概要を示す。
【０１０７】
図３の前提条件として、まず、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の送水を停止する時刻Ｔ６において、往き温度Ｔｗｏは目標往き温度Ｔｗｏｔ（＝５０℃）に、戻り温度Ｔｗｉｔは目標戻り温度Ｔｗｉｔ（＝３５℃）になっているものとする。
【０１０８】
次に、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄはすべて同じものであるとする。時刻Ｔ６において、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量が毎分６Ｌであるとすると、時刻Ｔ６以前では、室内放熱器１台当たりに送水される水熱媒の流量は毎分６．０Ｌ／４＝１．５Ｌである。そして、時刻Ｔ６以降では、残りの室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量は、４倍の毎分６．０Ｌと大幅に増加する。
【０１０９】
さらに、時刻Ｔ６以前の、４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄにおいて放熱する熱量（熱負荷）は、それぞれ同じであるものとする。すなわち、時刻Ｔ６以降に、室内放熱器１２５ｄにおいて放熱する熱量（熱負荷）は、時刻Ｔ６以前の、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄにおいて放熱する熱量（熱負荷）の合計の１／４になっている。
【０１１０】
次に、図３について説明する。時刻Ｔ６において、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の送水を停止すると、室内放熱器１２５ｄを流れる水熱媒の循環量Ｍｄは、４倍の毎分６．０Ｌと大幅に増加する。この影響を受けて、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄは徐々に上昇し始める。この現象は、数２の関係式に基づいているが、温度Ｔｗｉｄは、ステップ的に急上昇はしない。
【０１１１】
この理由は、室内放熱器１２５ｄ内の水熱媒配管内には数Ｌの水熱媒が存在し、水熱媒の循環量Ｍｄが増加しても、時刻Ｔ６において、室内放熱器１２５ｄ内の流出配管により近い位置に存在する水熱媒ほど、水熱媒の循環量Ｍｄの増加により配管内を流れる熱流媒の温度低下が小さくなる影響を受けずに、室内放熱器１２５ｄから流出するためである。
【０１１２】
次に、水熱媒熱交換器１１５で加熱された後の水熱媒の往き温度Ｔｗｏは、戻り温度Ｔｗｉの上昇に追随して上昇する。熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥは毎分６．０Ｌで変化しないため、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥが一定ならば、数１の関係より、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが一定となるからである。
【０１１３】
この状態においては、制御部１３０は、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御（ステップＳ００７とＳ００８）を行う。そして、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すために、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを落とす。この結果、往き温度Ｔｗｏの上昇は止まり、逆に下降に転じる。
【０１１４】
比例ゲインＫｐ１、もしくは積分ゲインＫｉ１を適切に設定していれば、ある程度時間が経つと（図３中の時刻Ｔ７）、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔとなっている。また、圧縮機１１１の周波数Ｆｃは、時刻Ｔ６以前に、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱していた熱量ＱＥが１／４となる周波数に落ち着いている。
【０１１５】
一方、戻り温度Ｔｗｉは、往き温度Ｔｗｏの一時的な上昇の影響を受け、過度に上昇する瞬間もあるが、時刻Ｔ７では、行き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが、時刻Ｔ６以前の１／４となる温度に落ち着いている。Ｔｗｏ＝Ｔｗｏｔ＝５０℃、Ｔｗｏ−Ｔｗｉ＝（５０−３５）／４＝３．７５Ｋであるため、Ｔｗｉは５０−３．７５＝約４６．３℃となっている。
【０１１６】
この後の、制御部１３０の制御は、前述した起動時の制御と全く同様である。すなわち、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になる定常状態となり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達しているかどうかを監視し（ステップＳ００９〜ステップＳ０１１）、これらの条件を満たしていれば、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの回転数を制御する（ステップＳ０１２とステップＳ０１３）。満たしていなければ、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御（ステップＳ００７とＳ００８）のみを行う。
【０１１７】
すなわち、本実施の形態によれば、一部の室内放熱器１２５への水熱媒の送水を停止するような、熱負荷の急な低下があっても、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの、それぞれの値と時間変化を監視しながら、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御と、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御とを、お互いの制御の影響を受けないように、切り換えて実施するため、それぞれの制御が不安定に陥ることはない。
【０１１８】
この結果、戻り温度Ｔｗｉの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房機は、ヒートポンプサイクルの冷媒から水熱媒熱交換器において加熱された水熱媒が、循環ポンプにより室内放熱器に搬送され部屋を暖房するとともに、熱負荷の急な低下があっても、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止して、循環ポンプの運転動力を削減することができるので、ランニングコストの小さいヒートポンプ温水暖房機に適用できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１００ ヒートポンプ温水暖房機
１１０ ヒートポンプサイクル
１１１ 圧縮機
１１２ 空気熱交換器
１１３ 空気熱交換器ファン
１１４ 冷媒流量調整弁
１１５ 水熱媒熱交換器
１２０ 水熱媒サイクル
１２１ 循環ポンプ
１２２ バッファタンク
１２３ 開閉弁
１２４ リモコン
１２５ 室内放熱器
１２６ 往き温度検知センサ
１２７ 戻り温度検知センサ
１３０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ温水暖房機の省エネルギー制御に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ温水暖房機は、ヒートポンプサイクルと水熱媒サイクルを備え、ヒートポンプサイクルを流れる冷媒が、水熱媒サイクルを流れる水熱媒を水熱媒熱交換器１１５で加熱し、加熱された水熱媒が複数の室内放熱器１２５に送水され放熱し、部屋の暖房行う。水熱媒を送水する手段としては、交流もしくは直流電源で駆動する循環ポンプ１２１が利用されている。
【０００３】
交流電源駆動の循環ポンプを利用した場合、常に一定の揚程で運転するため、暖房運転を行う室内放熱器の数が同じである限り、常に水熱媒の循環流量は同じとなる。交流電源駆動の循環ポンプは、低コストで制御が容易であるという利点から、広く利用されている。
【０００４】
しかし、水熱媒の循環量が一定であるため、ヒートポンプ温水暖房機の効率が悪くなる場合がある。
【０００５】
室内放熱器の総数が４台で、交流電源駆動の循環ポンプ１２１が毎分６．０Ｌの水熱媒を送水しているヒートポンプ温水暖房機にて説明する。
【０００６】
ヒートポンプ温水暖房機の効率が悪くなる例として、４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を送水し、水熱媒熱交換器１１５から流出する水熱媒の往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとなり、かつ、水熱媒熱交換器１１５で水熱媒を加熱する熱量と、室内放熱器１２５で放熱する熱量とが平衡となっている状態から、利用者の設定により、３台の室内放熱（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した後の状態が挙げられる。
【０００７】
室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄがすべて同じものであると仮定すると、４台全ての室内放熱器に水熱媒を送水している状態では、室内放熱器１台当たりに送水される水熱媒の流量は毎分６．０Ｌ／４＝１．５Ｌである。
【０００８】
ここで、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の送水を停止すると、残りの室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量は、４倍の毎分６．０Ｌと大幅に増加する。
【０００９】
実際には、室内放熱器内に敷設された水熱媒配管に流れる水熱媒の量が増加すると、抵抗が増加するため、室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量は、毎分６．０Ｌよりも少し小さな値となるが、ここでは、単純化するため、毎分６．０Ｌとなるものとする。
【００１０】
一般的に、水熱媒熱交換器１１５から流出する水熱媒の往き温度Ｔｗｏ、水熱媒熱交換器１１５に流入する戻り温度Ｔｗｉ、水熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量をＭＥ、そして、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥとの間には、数１で示す関係式が成り立つ。
【００１１】
（数１） ＱＥ ＝ （Ｔｗｏ−Ｔｗｉ）×ＭＥ
また、室内放熱器１２５ｉ（ｉ＝ａ〜ｄ）から流出する水熱媒の温度をＴｗｉｉ、室内放熱器１２５ｉを流れる水熱媒の循環量をＭｉ、室内放熱器１２５ｉにおいて室内に放熱
する熱量をＱｉとし、室内放熱器１２５ｉに流入する水熱媒の温度は往き温度Ｔｗｏと等しいと仮定すると、数２で示す関係式が成り立つ。
【００１２】
（数２） Ｑｉ ＝ （Ｔｗｏ−Ｔｗｉｉ）×Ｍｉ
数１と数２の間には、ＱＥ＝ΣＱｉ、ＭＥ＝ΣＭｉが成り立つ。
【００１３】
上記例において、室内放熱器１２５ｄにおける放熱量Ｑｄが一定であると仮定すると、室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量Ｍｄが、毎分１．５Ｌから４倍の６．０Ｌに増加すると、数２の関係より、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉｄは１／４に縮小することになる。しかし、実際には、室内放熱器１２５ｄ内に敷設された水熱媒配管内には数Ｌの水熱媒を保有しているため、即座に温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉｄは１／４に縮小しない。
【００１４】
この理由は、水熱媒の循環量Ｍｄが増加しても、その瞬間において、室内放熱器１２５ｄ内の流出配管により近い位置に存在する水熱媒ほど、水熱媒の循環量Ｍｄの増加により配管内を流れる熱流媒の温度低下を小さくする影響を受けずに、室内放熱器１２５ｄから流出するためである。すなわち、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄは徐々に上昇することになる。
【００１５】
次に、水熱媒熱交換器１１５で加熱された後の水熱媒の往き温度Ｔｗｏは、戻り温度Ｔｗｉの上昇に追随して上昇する。熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥは毎分６．０Ｌで変化しないため、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥが一定ならば、数１の関係より、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが一定となるからである。
【００１６】
従来のヒートポンプ温水暖房機では、往き温度Ｔｗｏを、利用者が設定した目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように、主にヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御している。上記のように往き温度Ｔｗｏが上昇した場合は、圧縮機の周波数を下げ、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥを下げて、往き温度Ｔｗｏを低下させる制御を行う。十分に時間が経過した後では、ＱＥ＝Ｑｄとなるまで圧縮機の周波数は下げられており、往き温度Ｔｗｏは目標往き温度Ｔｗｏｔに保持される。
【００１７】
一方、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄは上昇したままになっており、十分に時間が経過した後では、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉｄは、数２に基づき、１／４となる。すなわち、戻り温度Ｔｗｉは上昇し、往き温度Ｔｗｏに接近している。結果として、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度は高くなり、サイクル効率が悪化してしまう。
【００１８】
このような事態を避けるため、直流電源駆動で循環流量を制御できる循環ポンプを使用し、ヒートポンプ温水暖房機の高効率化を図る技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【００１９】
特許文献１には、水熱媒の往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとの差である往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが、所定の範囲内となるように、循環ポンプの回転数の制御方法が開示されている。
【００２０】
特許文献１では、戻り温度Ｔｗｉの過度の上昇を抑え、すなわち、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できると記述されている。
【００２１】
図５に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔＴａ（＝Ｔｗｏ−Ｔｗ）を算出し（ステップＳ０４）、往き戻り温度差が所定値（４Ｋ）よりも小さ
い場合、もしくは、目標往き温度Ｔｗｏｔが確保されていない場合は、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ０９）。逆に、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとほぼ近い温度を確保していても、往き戻り温度差が所定値（２０Ｋ）以上となっている場合は、水熱媒の循環流量を大きくするよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ１０）。
【００２２】
すなわち、往き戻り温度差が所定範囲内（４Ｋ以上２０Ｋ未満）で、かつ目標往き温度Ｔｗｏｔが確保されている場合のみ、水熱媒の循環流量は保持される（ステップＳ０８）。
【００２３】
また、特許文献２には、水熱媒の往き温度Ｔｗｏが目標往き温度（Ｔｗｏｔ）となるようにヒートポンプサイクルにおけるヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御し、これと平行して、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが目標往き戻り温度差となるように循環ポンプを制御する方法が開示されている。
【００２４】
図６に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔＴａ（＝Ｔｗｏ−Ｔｗ）を算出し（ステップＳ２４）、往き戻り温度差ΔＴａが目標往き戻り温度差ΔＴａｔよりも大きい状態を所定時間維持しているならば、温度差が大きすぎるとみなして、水熱媒の循環流量を大きくするよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ２６）。
【００２５】
逆に、往き戻り温度差ΔＴａが目標往き戻り温度差ΔＴａｔよりも小さい、もしくは往き戻り温度差ΔＴａが目標往き戻り温度差ΔＴａｔよりも大きい状態を所定時間維持できていない場合は、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの関係を調べる（ステップＳ２７）。
【００２６】
往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔ以上の状態が所定時間維持されている状態では、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ２８）。逆に、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔ未満、もしくは、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔ以上の状態が所定時間維持されていない状態では、水熱媒の循環流量は据え置く。
【００２７】
なお、ステップＳ２６とステップＳ２８において、循環ポンプの制御には、ＰＩ制御が用いられている。また、Ｓ２５以降の処理は一定時間ごと行い、水熱媒の循環流量はその間据え置く。
【００２８】
特許文献２でも、特許文献１と同様、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２００９−２８７８９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
特許文献１には、循環ポンプの回転数の制御のみ記載されており、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御との関連が記載されていない。このような制御を行うと、上述した例では、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに保てない場合がある。
【００３１】
４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を送水している状態から、利用
者の設定により、３台の室内放熱（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した直後は、上述したように、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄが上昇し、水熱媒熱交換器１１５に流入する戻り温度Ｔｗｉも上昇するため、水熱媒熱交換器１１５を通過した後の往き温度Ｔｗｏも上昇する。
【００３２】
特許文献１の制御方法では、往き温度Ｔｗｏの上昇により、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する（ステップＳ０９）。この結果、水熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥは低下する。
【００３３】
一方、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥは調整せず一定であるため、数１より、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは拡大する。このとき、戻り温度Ｔｗｉは上昇する傾向にあるため、往き温度Ｔｗｏはさらに上昇し、目標往き温度Ｔｗｏｔから大きく乖離してしまう恐れがある。
【００３４】
特許文献２には、循環ポンプの回転数の制御と、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御とが平行して行う旨が記載されている。しかし、両者の制御時間間隔の関係についての記述はなく、制御が不安定になる恐れがある。
【００３５】
前述の例で説明すると、３台の室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止すると、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥは明らかに過大である。従って、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御は、往き温度Ｔｗｏが上昇し、目標往き温度Ｔｗｏｔから乖離し始めると、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔを保てるよう、比較的短い時間（１０〜３０秒）で動作する必要がある。
【００３６】
前述したように、圧縮機周波数のみを低下させた場合、往き温度Ｔｗｏの上昇は抑制され、低下に転じる。一方で、戻り温度Ｔｗｉは徐々に上昇し、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは徐々に縮小する。
【００３７】
もし、図６におけるステップＳ２３の「一定時間」と、ステップＳ２５やステップＳ２７の「所定時間」が、圧縮機の周波数制御が行われる時間間隔と同等以下の場合は、循環ポンプ１２１のＰＩ制御は、上記のような過渡状態において行われることになり、圧縮機の周波数制御の影響が反映されてしまう。もちろん、圧縮機の周波数制御にも、循環ポンプの制御の影響が反映され、制御全体が不安定に陥る恐れがある。
【００３８】
圧縮機の周波数制御の影響を排除するため、ステップＳ２３の「一定時間」と、ステップＳ２５やステップＳ２７の「所定時間」は、ともに十分長く取る必要がある。制御による省エネ効果を発揮するためには、該時間をできるだけ短く設定したほうがよいが、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄが異なる広さを持ち、上記過渡状態が送水する室内放熱器ごとに違う場合も考慮すると、上記時間の具体的な設定方法を明確化する必要があった。
【００３９】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、特に室内暖房負荷が小さい場合に、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の上昇を抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率が高いヒートポンプ温水暖房機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ温水暖房機は、往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入った場合にのみ、戻り温度が目標戻り温度となるように、循環ポンプにより水熱媒の流量を調整するものである。
【００４１】
これによって、往き温度を利用者が設定した目標往き温度に保持しつつ、熱負荷が急激に低下した場合でも、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度の上昇を抑える。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、特に室内暖房負荷が小さい場合、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の上昇を確実に抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率の向上を実現したヒートポンプ温水暖房機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ温水暖房機の循環ポンプの制御フローチャート
【図２】同ヒートポンプ温水暖房機起動後の、圧縮機の周波数、循環ポンプの回転数、往き温度、戻り温度の時間変化を示した図
【図３】同一部の室内放熱器への送水を停止した後の、圧縮機の周波数、循環ポンプの回転数、往き温度、戻り温度の時間変化を示した図
【図４】同ヒートポンプ温水暖房機の構成図
【図５】従来の循環ポンプの制御フローチャート
【図６】従来の他の循環ポンプの制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００４４】
第１の発明は、往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、かつ、往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入り、圧縮機の周波数が一定になった場合にのみ、戻り温度が目標戻り温度となるように、循環ポンプにより水熱媒の流量を調整する。
【００４５】
このため、圧縮機の制御と、循環ポンプの制御とが、お互いに干渉することがなく、それぞれの制御が不安定にならずに、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度Ｔｗｉの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【００４６】
第２の発明は、循環ポンプによる水熱媒の流量の調整量に上限を設けており、第１の発明の効果に加えて、循環ポンプを制御した場合の、往き温度の過度な変化を防止することができる。
【００４７】
第３の発明は、第１または第２の発明における目標戻り温度を、人体の皮膚の温受容器が感受する温覚刺激が優位な、３４℃以上４５℃以下の第１温度範囲から選択するようにしている。このため、特に室内放熱器が床暖房パネルの場合に、触って冷たいと不快を感じることがない範囲で、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止することができると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【００４８】
第４の発明は、第３の発明において、目標往き温度から目標戻り温度を引いた温度差が所定温度差未満の場合は、前記目標往き温度から前記所定温度差を引いた温度を前記目標戻り温度としている。
【００４９】
このため、余熱運転を行うような、目標往き温度を４０℃以下の比較的低い温度に設定する場合でも、戻り温度が往き温度に接近することを抑え、ヒートポンプサイクルの効率低下を防止することができる。また、この場合でも、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【００５０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。
【００５１】
（実施の形態１）
図４は、本発明の対象となるヒートポンプ温水暖房機１００の構成図である。ヒートポンプ温水暖房機１００は、ヒートポンプサイクル１１０、水熱媒サイクル１２０、そして制御部１３０とで構成される。
【００５２】
ヒートポンプサイクル１１０は、気体状態の冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機１１１、室外空気から採熱する空気熱交換器１１２、室外空気を強制的に空気熱交換器１１２に導入する空気熱交換器ファン１１３、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁１１４、そして、冷媒と水熱媒との熱交換を行う水熱媒熱交換器１１５で構成されている。
【００５３】
一方、水熱媒サイクル１２０は、水熱媒熱交換器１１５と接続され、水熱媒サイクル１２０内の水熱媒を循環させる循環ポンプ１２１、水熱媒を貯留するバッファタンク１２２、４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄ、そして、個々の室内放熱器１２５への水熱媒供給を制御する開閉弁１２３で構成されている。
【００５４】
ヒートポンプサイクル１１０の冷媒と水熱媒サイクル１２０の水熱媒とは、互いに独立し、混合することはないが、水熱媒熱交換器１１５を介して熱交換可能な構成となっている。水熱媒熱交換器１１５には、二重管式熱交換器やプレート熱交換器が使用される。また、直流電源によって駆動される循環ポンプ１２１は羽根車を有し、この羽根車の回転数をＰＷＭ制御することで、水熱媒サイクル１２０内の水熱媒の循環流量を変更することができる。
【００５５】
水熱媒サイクル１２０において、水熱媒熱交換器１１５の出口側には、水熱媒熱交換器１１５から室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに向かう水熱媒の往き温度Ｔｗｏを計測する往き温度検知センサ１２６が設置されている。また、水熱媒熱交換器１１５の入口側には、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄから水熱媒交換器１１５に戻る水熱媒の戻り温度Ｔｗｉを計測する戻り温度検知センサ１２７が設置されている。
【００５６】
制御部１３０は、マイコン（図示せず）に組み込まれた制御プログラムで、室外温度、圧縮機１１１の吐出温度（ともに図示しない温度センサにより検知）、往き温度検知センサ１２６で検知した往き温度Ｔｗｏ、戻り温度検知センサ１２７で検知した戻り温度Ｔｗｉを取得し、圧縮機１１１の周波数、空気熱交換器ファン１１３の回転数、冷媒流量調整弁１１４の開度、使用する室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄと接続した開閉弁１２３の開度、および、循環ポンプ１２１の回転数を制御する。
【００５７】
リモコン１２４と室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄは、共に暖房対象となる部屋内に設置される。リモコン１２４は、４台接続して、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄを個別に制御するようにしても、２〜３台接続して、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄのうち数台ごとに制御するようにしても、１台接続して、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄの全てを制御するようにしてもよい。
【００５８】
リモコン１２４の操作により、ヒートポンプ温水暖房機１００が稼動し、加熱された水熱媒が循環ポンプ１２１により室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに搬送され放熱することにより、部屋の暖房が行われる。なお、室内放熱器１２５としては、床に埋め込ま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ラジエータ、送風機を使い室
内放熱器１２５の熱を強制的に部屋内に供給するファンコンベクターなどを利用する。
【００５９】
ヒートポンプ温水暖房機１００の利用者は、リモコン１２４において目標往き温度Ｔｗｏｔを設定する。あるいは、暖房強度レベル、例えば、室内放熱器１２５に床暖房パネルを用いる場合は床面温度の高さレベルを設定する。この場合、制御部１３０は、利用者が設定した暖房強度レベルに応じて、目標往き温度Ｔｗｏｔを計算し保持する。
【００６０】
また、ヒートポンプ温水暖房機１００の利用者は、リモコン１２４において目標戻り温度Ｔｗｉｔを設定する。この目標戻り温度Ｔｗｉｔは、必ずしも利用者が設定しなくてもよい。
【００６１】
次に、ヒートポンプ温水暖房機１００の動作について説明する。図１は、本発明の第１に実施の形態における、制御部１３０の循環ポンプ１２１に対する制御動作を説明したフローチャートである。
【００６２】
まず、ヒートポンプ温水暖房機１００を起動し、加熱した水熱媒を、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄへ一斉に搬送開始してから、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔになるまでの制御動作について説明する。
【００６３】
利用者がリモコン１２４で運転開始操作（ステップＳ００１）をすると、リモコン１２４は、運転開始指令とともに、利用者が設定した目標往き温度Ｔｗｏｔを制御部１３０に送信する。制御部１３０は受信した目標往き温度Ｔｗｏｔを保持する。リモコン１２４が暖房強度レベルを制御部１３０に送信した場合は、制御部１３０は、受信した暖房強度レベルに応じた目標往き温度Ｔｗｏｔを計算し、保持する（ステップＳ００２）。
【００６４】
次に、ステップＳ００３において、リモコン１２４は、利用者が設定した目標戻り温度Ｔｗｉｔを制御部１３０に送信する。制御部１３０は受信した目標戻り温度Ｔｗｉｔを保持する。利用者が、リモコン１２４において、目標戻り温度Ｔｗｉｔを設定しない、あるいは、設定できない場合は、制御部１３０が自動的に目標戻り温度Ｔｗｉｔを設定する。
【００６５】
人間の皮膚には、冷受容器と温受容器とで構成される温度受容器が存在する。一般的に、皮膚が触れる温度が３２．５℃〜３３．５℃のとき、冷・温受容器が受ける刺激が同程度となり、熱くも冷たくも感じない無感温度となる。３４℃〜４５℃では、皮膚の温受容器のみが刺激を受けて温かいと感じるが、３６℃を超えると、その刺激の強さは温度上昇とともに低下する。また、４５℃を越えると、皮膚の冷受容器も刺激されて熱いと感じるようになる。
【００６６】
以上の知見と、戻り温度Ｔｗｉは、室内放熱器１２５の表面の最も低い温度よりも若干高い程度であることを考慮すると、目標戻り温度Ｔｗｉｔは、人間の皮膚の温受容器のみが刺激を受け、温かいと感じる３４℃〜４５℃とするのが望ましい。さらには、ヒートポンプサイクルは、凝縮温度を下げたほうが高効率となるため、戻り温度Ｔｗｉを、できるだけ低くするほうが有効である。皮膚が触れる温度が３６℃を超えると、皮膚の温受容器の刺激の強さは温度上昇とともに低下することも考慮すると、目標戻り温度Ｔｗｉｔは、３４℃〜３６℃とすることが最も望ましい。
【００６７】
また、利用者が部屋を離れる場合などに行う余熱運転では、目標往き温度Ｔｗｏｔが比較的低く（４０℃以下）に設定される。この場合、目標往き温度Ｔｗｏｔと、３４〜４５℃の範囲から選択される目標戻り温度Ｔｗｉｔとの間の温度差は小さくなり、余熱運転中のヒートポンプサイクルの効率が悪化する恐れがある。たとえば、目標往き温度Ｔｗｏｔが３５℃と設定されている場合、目標戻り温度Ｔｗｉｔの下限値は３４℃となり、それら
の温度差は１Ｋしかない。このような場合は、目標往き温度Ｔｗｏｔ＝３５℃から、所定値、たとえば５Ｋ低い、３０℃を目標戻り温度Ｔｗｉｔとする。
【００６８】
なお、この所定値は、リモコン１２４において、利用者が設定できるようにしてもよい。
【００６９】
目標往き温度Ｔｗｏｔと目標戻り温度Ｔｗｉｔとを設定すると、制御部１３０は、圧縮機１１１、空気熱交換器ファン１１３、冷媒流量調整弁１１４、循環ポンプ１２１の運転を開始する。
【００７０】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓに関しては、Ｆｓ＝０から段階的に上げる起動時循環流量制御を行う。起動時循環流量制御は、循環ポンプ１２１の起動開始（ステップＳ００３）から、所定時間、例えば１０分経過するまで行われる。一般的には、該所定時間内に、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数に達するよう、３〜５段階に分けて、回転数Ｆｓを上昇させる（ステップＳ００６）。
【００７１】
起動時循環流量制御を実施する理由は、ヒートポンプサイクル１１０起動直後に、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを急激に上げてしまうと、室内放熱器１２５に滞留していた冷えた水熱媒が水熱媒熱交換器１１５に大量に流れて、水熱媒熱交換器１１５におけるヒートポンプサイクル１１０側の冷媒凝縮温度の上昇が遅れ、室内放熱器１２５の温度上昇に時間を要する恐れがあり、これを避けるためである。
【００７２】
上記の起動時循環流量制御と同時に、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御も行う。この制御の最も基本的な手法は、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの調整を行うＰ制御（比例制御）である。
【００７３】
圧縮機１１１の周波数ＦｃのＰ制御（比例制御）では、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔに、比例ゲインＫｐ１を乗じたＫｐ１×（Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ）を、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを修正する値とする（ステップＳ００７とステップＳ００８）。
【００７４】
比例ゲインＫｐ１の値は、次のような効果が出るよう、負の値をとる。すなわち、Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ＞０のときは、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを低下させて、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥを低下させる。逆に、Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ＜０のときは、圧縮機１１１の周波数を上昇させ、熱量ＱＥを上昇させる。
【００７５】
圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御方法としては、Ｐ制御の替わりに、いわゆるＰＩ制御を用いてもよい。ＰＩ制御では、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔの時間積分に積分ゲインＫｉ１を乗じたＫｉ１×∫（Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ）ｄｔ と、Ｐ制御（比例制御）のＫｐ１×（Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ）との和を用いて、圧縮機１１１の周波数を修正する。
【００７６】
Ｐ制御では、往き温度Ｔｗｏの変化がなくなった状態（定常状態）でも、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの間に、残留偏差（オフセット）が生じる可能性がある。しかし、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとを適切に設定したＰＩ制御を用いると、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに確実に収束させることができる。
【００７７】
なお、制御部１３０は、起動時循環流量制御を実施中、空気熱交換器ファン１１３の回転数と、冷媒流量調整弁１１４の開度も、それぞれ制御する。たとえば、空気熱交換器ファン１１３の回転数は、圧縮機１１１の周波数Ｆｃに応じて制御し、冷媒流量調整弁１１
４の開度は、目標往き温度Ｔｗｏｔに応じて制御する。
【００７８】
さて、起動時循環流量制御が所定時間（たとえば１０分）経過して終了すると、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓは最大回転数に達している。この時点から、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏの変化量ΔＴｗｏ、および戻り温度Ｔｗｉの変化量ΔＴｗｉが、それぞれ、数３、数４を満たしているかどうかの監視を開始する（ステップＳ００９とステップＳ０１０）。
【００７９】
（数３） ｜ΔＴｗｏ｜＜ε１
（数４） ｜ΔＴｗｉ｜＜ε２
なお、数３におけるε１は、往き温度変化許容範囲、数４におけるε２は、戻り温度変化許容範囲を示し、それぞれの値は、たとえば、０．５Ｋとする。
【００８０】
往き温度Ｔｗｏの変化量ΔＴｗｏ、および戻り温度Ｔｗｉの変化量ΔＴｗｉは、現在の計測値と、現在から所定時間（たとえば５分）前の計測値との差としてもよいし、所定時間内（たとえば５分）の、それぞれの計測値の最大値から最小値を引いた値を用いても良い。
【００８１】
数３と数４とを同時に満たさない場合は、ステップＳ００７とステップＳ００８の処理、すなわち、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御を行う。逆に、数３と数４とを同時に満たす場合には、ヒートポンプ温水暖房機１００の運転状態は、定常状態になっているとみなし、ステップＳ０１１に移行し、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達しているかどうかを判断する。
【００８２】
ステップＳ０１１では、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差が数５を満たしているかどうかを調べる。数５において、ε３は往き温度誤差許容範囲であり、この値は、たとえば、０．３Ｋとする。
【００８３】
（数５） ｜Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ｜＜ε３
ステップＳ０１１において、数５を満たさない場合は、室内放熱器１２５が放熱している部屋が、十分に暖まっていない可能性があるため、ステップＳ００７とステップＳ００８の処理、すなわち、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御を継続する。
【００８４】
一方、数５を満たしている場合は、室内放熱器１２５が放熱している部屋が、十分に暖まっていると判断し、ステップＳ０１２に移行して、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御を行う。この制御の最も基本的な手法は、戻り温度Ｔｗｉが目標往き温度Ｔｗｉｔとなるように、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの調整を行うＰ制御（比例制御）である。
【００８５】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの調整を行うＰ制御（比例制御）では、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの温度差Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔに、比例ゲインＫｐ２を乗じたＫｐ２×（Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ）を、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを修正する値とする（ステップＳ０１２とステップＳ０１３）。
【００８６】
比例ゲインＫｐ２の値は、次のような効果が出るよう、負の値をとる。すなわち、Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ＞０のときは、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを低下させ、往き温度Ｔｗｏとの温度差を拡大させることでＴｗｉを下げる。逆に、Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ＜０のときは、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを上昇させ、往き温度Ｔｗｏとの温度差を縮小させることでＴｗｉを上げる。
【００８７】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御方法としては、Ｐ制御の替わりに、いわゆるＰＩ
制御を用いてもよい。ＰＩ制御では、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの温度差Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔの時間積分に積分ゲインＫｉ２を乗じたＫｉ２×∫（Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ）ｄｔ と、Ｐ制御（比例制御）のＫｐ２×（Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ）との和を用いて、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを修正する。
【００８８】
Ｐ制御では、戻り温度Ｔｗｉの変化がなくなった状態（定常状態）でも、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの間に、残留偏差（オフセット）が生じる可能性がある。しかし、比例ゲインＫｐ２と積分ゲインＫｉ２とを適切に設定したＰＩ制御を用いると、戻り温度Ｔｗｉを目標戻り温度Ｔｗｉｔに確実に収束させることができる。
【００８９】
図２に、ヒートポンプ温水暖房機１００が起動後、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達してからの、圧縮機１１１の周波数Ｆｃと循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御の様子と、これらの制御に伴う、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化の概要を示す。なお、目標往き温度Ｔｗｏｔは５０℃、目標戻り温度Ｔｗｉｔは３５℃と設定されているものとする。
【００９０】
また、時刻Ｔ１では、戻り温度Ｔｗｉは４０℃に達し、時刻Ｔ１以降は、室内放熱器１２５において放熱する熱量（熱負荷）は一定であるものとする。
【００９１】
時刻Ｔ１において、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になる定常状態となり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達したと判断し（ステップＳ００９〜ステップＳ０１１）、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの回転数を制御する（ステップＳ０１２とステップＳ０１３）。時刻Ｔ１における戻り温度Ｔｗｉ（＝４０℃）は、目標戻り温度Ｔｗｉｔ（＝３５℃）よりも高いため、戻り温度Ｔｗｉを下げるために、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを下げる。
【００９２】
この時点では、まだ圧縮機１１１の周波数Ｆｃは制御していないため、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥは変わらない。よって、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓのみが低下することになり、数２の関係より、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは拡大する。実際は、数Ｌの水熱媒を保有する室内放熱器１２５から戻る水熱媒の温度Ｔｗｉの変化は遅いため、まずは往き温度Ｔｗｏが急上昇しはじめる。
【００９３】
なお、この往き温度Ｔｗｏの急上昇は、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの変化量に比例する。この変化量があまり大きいと、往き温度Ｔｗｏの上昇が２〜３Ｋ以上となる。特に室内放熱器１２５に床暖房パネルを使用する場合、床面の温度の変化が大きくなり、利用者の快適性が損なわれる可能性がある。
【００９４】
したがって、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの変化量には上限値を設け、往き温度Ｔｗｏの上昇を抑えることが望ましい。その上限値は、たとえば、現在の循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの１０〜２０％に設定する。
【００９５】
往き温度Ｔｗｏが急上昇すると、ステップＳ００９で数３を満たさなくなるため、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御（ステップＳ００７とＳ００８）に移行する。そして、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すために、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを落とす。この結果、往き温度Ｔｗｏの上昇は止まり、逆に下降に転じる。
【００９６】
ところが、室内放熱器１２５で放熱する熱量（熱負荷）は一定であるため、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを落とした影響を受けて、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔを下回ってしまうようになる。そこで、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すために、再度、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを上げる（ステップＳ００７とＳ００
８）。
【００９７】
一方、戻り温度Ｔｗｉは、上述したような、往き温度Ｔｗｏの急上昇の影響を受けて細かい変化をするが、数分単位のスパンで見ると、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが低下したことによる、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉを拡大させようとする効果と、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻そうとする圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御の影響を受けて、徐々に低下する。
【００９８】
こうして、ある程度時間が経過した時刻Ｔ３では、圧縮機１１１の周波数Ｆｃは、時刻Ｔ１以前と同じとなり、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓのみが低下している。そして、再び、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値となり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達した状態となる。ただし、戻り温度Ｔｗｉは、時刻Ｔ１の４０℃よりも目標戻り温度Ｔｗｉｔ（＝３５℃）に近い値になる。
【００９９】
制御部１３０は、時刻Ｔ３において、再び、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを下げるように制御する。循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが制御された後の、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御、および、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの変化は上記と同様となる。こうして、ある程度時間が経過した時刻Ｔ５では、戻り温度Ｔｗｉは、時刻Ｔ３よりもさらに目標戻り温度Ｔｗｉｔ（３５℃）に近い値になる。
【０１００】
以上のように、制御部１３０は、ヒートポンプ温水暖房機１００が起動して、起動時循環量制御（ステップＳ００３）で水熱媒の循環流量を徐々に上げて、ヒートポンプサイクル１１０を安定させた後、まず、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達するまで、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御のみを行う。
【０１０１】
往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達すると、圧縮機１１１の周波数Ｆｃはほとんど変化しない状態となる。制御部１３０は、この状態になったときのみ、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとなるように、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御を行う。
【０１０２】
循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御を行うと、往き温度Ｔｗｏが往き温度許容変化範囲ε１を超えてしまう。そこで、制御部１３０は、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化が小さくなるまで、再度、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御のみを行う。
【０１０３】
このように、本実施の形態では、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの、それぞれの値と時間変化を監視しながら、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御と、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御とを、お互いの制御の影響を受けないように、切り換えて実施するため、それぞれの制御が不安定に陥ることはない。
【０１０４】
この結果、戻り温度Ｔｗｉの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【０１０５】
さて、次に、４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を送水し、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達した状態から、利用者の設定により、３台の室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した後の、ヒートポンプ温水暖房機１００の動作について説明する。
【０１０６】
図３に、３台の室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｃ）への水熱媒の送水を停止した後の、圧縮機１１１の周波数Ｆｃと循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御の様子と、これらの制御に伴う、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化の概要を示す。
【０１０７】
図３の前提条件として、まず、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の送水を停止する時刻Ｔ６において、往き温度Ｔｗｏは目標往き温度Ｔｗｏｔ（＝５０℃）に、戻り温度Ｔｗｉｔは目標戻り温度Ｔｗｉｔ（＝３５℃）になっているものとする。
【０１０８】
次に、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄはすべて同じものであるとする。時刻Ｔ６において、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量が毎分６Ｌであるとすると、時刻Ｔ６以前では、室内放熱器１台当たりに送水される水熱媒の流量は毎分６．０Ｌ／４＝１．５Ｌである。そして、時刻Ｔ６以降では、残りの室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量は、４倍の毎分６．０Ｌと大幅に増加する。
【０１０９】
さらに、時刻Ｔ６以前の、４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄにおいて放熱する熱量（熱負荷）は、それぞれ同じであるものとする。すなわち、時刻Ｔ６以降に、室内放熱器１２５ｄにおいて放熱する熱量（熱負荷）は、時刻Ｔ６以前の、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄにおいて放熱する熱量（熱負荷）の合計の１／４になっている。
【０１１０】
次に、図３について説明する。時刻Ｔ６において、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の送水を停止すると、室内放熱器１２５ｄを流れる水熱媒の循環量Ｍｄは、４倍の毎分６．０Ｌと大幅に増加する。この影響を受けて、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄは徐々に上昇し始める。この現象は、数２の関係式に基づいているが、温度Ｔｗｉｄは、ステップ的に急上昇はしない。
【０１１１】
この理由は、室内放熱器１２５ｄ内の水熱媒配管内には数Ｌの水熱媒が存在し、水熱媒の循環量Ｍｄが増加しても、時刻Ｔ６において、室内放熱器１２５ｄ内の流出配管により近い位置に存在する水熱媒ほど、水熱媒の循環量Ｍｄの増加により配管内を流れる熱流媒の温度低下が小さくなる影響を受けずに、室内放熱器１２５ｄから流出するためである。
【０１１２】
次に、水熱媒熱交換器１１５で加熱された後の水熱媒の往き温度Ｔｗｏは、戻り温度Ｔｗｉの上昇に追随して上昇する。熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥは毎分６．０Ｌで変化しないため、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱する熱量ＱＥが一定ならば、数１の関係より、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが一定となるからである。
【０１１３】
この状態においては、制御部１３０は、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御（ステップＳ００７とＳ００８）を行う。そして、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すために、圧縮機１１１の周波数Ｆｃを落とす。この結果、往き温度Ｔｗｏの上昇は止まり、逆に下降に転じる。
【０１１４】
比例ゲインＫｐ１、もしくは積分ゲインＫｉ１を適切に設定していれば、ある程度時間が経つと（図３中の時刻Ｔ７）、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔとなっている。また、圧縮機１１１の周波数Ｆｃは、時刻Ｔ６以前に、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒を加熱していた熱量ＱＥが１／４となる周波数に落ち着いている。
【０１１５】
一方、戻り温度Ｔｗｉは、往き温度Ｔｗｏの一時的な上昇の影響を受け、過度に上昇する瞬間もあるが、時刻Ｔ７では、行き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが、時刻Ｔ６以前の１／４となる温度に落ち着いている。Ｔｗｏ＝Ｔｗｏｔ＝５０℃、Ｔｗｏ−Ｔｗｉ＝（５０−３５）／４＝３．７５Ｋであるため、Ｔｗｉは５０−３．７５＝約４６．３℃となっている。
【０１１６】
この後の、制御部１３０の制御は、前述した起動時の制御と全く同様である。すなわち、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとがほぼ一定値になる定常状態となり、かつ、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに達しているかどうかを監視し（ステップＳ００９〜ステップＳ０１１）、これらの条件を満たしていれば、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの回転数を制御する（ステップＳ０１２とステップＳ０１３）。満たしていなければ、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御（ステップＳ００７とＳ００８）のみを行う。
【０１１７】
すなわち、本実施の形態によれば、一部の室内放熱器１２５への水熱媒の送水を停止するような、熱負荷の急な低下があっても、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの、それぞれの値と時間変化を監視しながら、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御と、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御とを、お互いの制御の影響を受けないように、切り換えて実施するため、それぞれの制御が不安定に陥ることはない。
【０１１８】
この結果、戻り温度Ｔｗｉの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房機は、ヒートポンプサイクルの冷媒から水熱媒熱交換器において加熱された水熱媒が、循環ポンプにより室内放熱器に搬送され部屋を暖房するとともに、熱負荷の急な低下があっても、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止して、循環ポンプの運転動力を削減することができるので、ランニングコストの小さいヒートポンプ温水暖房機に適用できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１００ ヒートポンプ温水暖房機
１１０ ヒートポンプサイクル
１１１ 圧縮機
１１２ 空気熱交換器
１１３ 空気熱交換器ファン
１１４ 冷媒流量調整弁
１１５ 水熱媒熱交換器
１２０ 水熱媒サイクル
１２１ 循環ポンプ
１２２ バッファタンク
１２３ 開閉弁
１２４ リモコン
１２５ 室内放熱器
１２６ 往き温度検知センサ
１２７ 戻り温度検知センサ
１３０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、冷媒と熱媒との間で熱交換を行う熱媒熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とで構成されるヒートポンプサイクルと、前記熱媒により暖房を行う室内放熱器と、前記熱媒熱交換器と前記室内放熱器との間で前記熱媒を循環させる循環ポンプと、前記熱媒熱交換器から前記室内放熱器に向かう前記熱媒の温度を検知する往き温度検知手段と、前記室内放熱器から前記熱媒熱交換器に戻る前記熱媒の温度を検知する戻り温度検知手段とを備え、前記往き温度検知手段で検知される往き温度が、目標往き温度となるように前記圧縮機の動作周波数を制御するとともに、前記往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、前記戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、前記往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入った場合に、前記戻り温度が目標戻り温度となるように、前記循環ポンプにより前記熱媒の流量を調整することを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。
【請求項２】
前記循環ポンプによる前記熱媒の流量の調整量に、上限値を設けてい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機。
【請求項３】
前記目標戻り温度は、３４℃以上４５℃以下の第１温度範囲より選択することを特徴とした請求項１または２に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項４】
前記目標往き温度から前記目標戻り温度を引いた温度差が所定温度差未満の場合に、前記目標往き温度から前記所定温度差を引いた温度を前記目標戻り温度とすることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項１】
圧縮機と、冷媒と熱媒との間で熱交換を行う熱媒熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とで構成されるヒートポンプサイクルと、前記熱媒により暖房を行う室内放熱器と、前記熱媒熱交換器と前記室内放熱器との間で前記熱媒を循環させる循環ポンプと、前記熱媒熱交換器から前記室内放熱器に向かう前記熱媒の温度を検知する往き温度検知手段と、前記室内放熱器から前記熱媒熱交換器に戻る前記熱媒の温度を検知する戻り温度検知手段とを備え、前記往き温度検知手段で検知される往き温度が、目標往き温度となるように前記圧縮機の動作周波数を制御するとともに、前記往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、前記戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、前記往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入った場合に、前記戻り温度が目標戻り温度となるように、前記循環ポンプにより前記熱媒の流量を調整することを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。
【請求項２】
前記循環ポンプによる前記熱媒の流量の調整量に、上限値を設けてい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機。
【請求項３】
前記目標戻り温度は、３４℃以上４５℃以下の第１温度範囲より選択することを特徴とした請求項１または２に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項４】
前記目標往き温度から前記目標戻り温度を引いた温度差が所定温度差未満の場合に、前記目標往き温度から前記所定温度差を引いた温度を前記目標戻り温度とすることを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【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２０１２−１６３２７５（Ｐ２０１２−１６３２７５Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９１８（Ｐ２０１１−２４９１８）
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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