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確実に抑えるとともに、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が、目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように圧縮機１１１の動作周波数Ｆｃを制御しながら、水熱媒熱交換器１１５との間で水熱媒を循環させる室内放熱器１２５の数がＮ１からＮ２に減少した場合、変化前の水熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、循環ポンプ１２１を制御する。また、室内放熱器１２５の数が増加した場合、水熱媒の流量が最大となるよう、循環ポンプ１２１を制御するものである。
【解決手段】往き温度Ｔｗｏが、目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように圧縮機１１１の動作周波数Ｆｃを制御しながら、水熱媒熱交換器１１５との間で水熱媒を循環させる室内放熱器１２５の数がＮ１からＮ２に減少した場合、変化前の水熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、循環ポンプ１２１を制御する。また、室内放熱器１２５の数が増加した場合、水熱媒の流量が最大となるよう、循環ポンプ１２１を制御するものである。
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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）。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）。
【００２５】
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）。
【００２６】
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）。
【００２７】
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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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】
【００３３】
【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】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、往き温度を目標往き温度に保持しつつ、戻り温度の上昇を抑え、特に室内暖房負荷が小さい場合において、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】
【００４５】
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、往き温度が、目標往き温度となるように圧縮機の動作周波数を制御しながら、熱媒熱交換器との間で水熱媒を循環させる室内放熱器の数をＮ１からＮ２に変化させた場合、変化前の水熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御するものである。これによって、利用者の設定により、熱媒熱交換器との間で水熱媒を循環させる室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合でも、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、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】
【００４６】
本発明によれば、往き温度を目標往き温度に保持しつつ、戻り温度の上昇を抑え、特に室内暖房負荷が小さい場合において、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できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【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】同室内放熱器に水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係図、および、循環ポンプが送出する水熱媒の流量と圧力との関係図
【図４】本発明の実施の形態３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５】同ヒートポンプ温水暖房機の構成図
【図６】従来の循環ポンプの制御フローチャート
【図７】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】
【００４８】
第１の発明は、往き温度が目標往き温度となるように圧縮機の動作周波数を制御しつつ、水熱媒を供給する室内放熱器の数がＮ１からＮ２に変化した場合、変化前の水熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御する。
【００４９】
このため、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、水熱媒の流量を急低下させて、戻り温度の上昇を即座に抑え、ヒートポンプサイクルの凝縮温度の上昇を防ぐ。この結果、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。
【００５０】
第２の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数が変化し、水熱媒を供給する室内放熱器の内部配管に保有する水熱媒の容積の和が、Ｌ１からＬ２に変化した場合に、変化前の水熱媒の流量にＬ２／Ｌ１を乗じた流量となるよう、循環ポンプを制御する。
【００５１】
このため、特に、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、水熱媒の流量を、室内放熱器の面積や内部配管仕様の違いを考慮した量に急低下させる。
【００５２】
たとえば、水熱媒を供給する室内放熱器の数が４台から１台に減ったとき、残りの１台の室内放熱器の面積が広く、水熱媒保有量が大きい場合は、水熱媒の流量を多めに設定する。逆に、残りの１台の室内放熱器の面積が狭く、水熱媒保有量が小さい場合は、水熱媒の流量を少なく設定する。
【００５３】
したがって、第２の発明は、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、目標とする水熱媒の流量を、第１の発明に比べて適切に設定することができるとともに、第１の発明と同じく、戻り温度の上昇を即座に抑え、凝縮温度の上昇を防ぎ、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。
【００５４】
第３の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数を減少させた場合、減少前の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以内のときのみ、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋は十分暖まっていると判断し、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させる。
【００５５】
このため、利用者が、十分暖まっている部屋の室内放熱器への水熱媒の供給を停止し、暖まっていない部屋の室内放熱器だけに水熱媒を供給するよう設定変更した場合などにおいては、水熱媒の流量が低下して、往き温度が一時的に上昇して圧縮機の周波数が低下し、当該室内放熱器に供給する熱量が低下する可能性があるが、第３の発明はこれを防止することができる。
【００５６】
第４の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数を減少させた場合、減少前の戻り温度が目標戻り温度以上のときに、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋は十分暖まっているものと判断し、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させる。
【００５７】
目標戻り温度は、目標往き温度よりは低いが、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋が十分暖まっていることを判断できる温度に設定する。戻り温度が目標戻り温度以上のときは、各室内放熱器の内部配管に存在する水熱媒の温度は少なくとも目標戻り温度程度に達し、各室内放熱器が設置された部屋は十分に暖まっていると考えることができる。
【００５８】
このため、第４の発明は、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋が暖まっているかどうかを判断できる。
【００５９】
第５の発明は、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。
【００６０】
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程度に、床暖房パネルが暖まっているかどうかを判断することができる。
【００６１】
第６の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加した場合は、水熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御し、往き温度を最大限に低下させる。
【００６２】
このため、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加した場合に、圧縮機の周波数の速やかな上昇を促し、新たに水熱媒の供給を開始した室内放熱器を迅速に暖めることができる。
【００６３】
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。
【００６４】
（実施の形態１）
図５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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。目標戻り温度Ｔｗｉｔの具体的な値については後述する。
【００７６】
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の圧縮機１１１、および、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。
【００７７】
以下、図１のフローチャートを用いて、本実施形態の制御動作を、ステップＳ００１から順に説明する。
【００７８】
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。
【００７９】
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）。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
以上より、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。
【００８４】
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。
【００８５】
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が比較的低い温度、たとえば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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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Ｆｓｍａｘ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）。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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）。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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１１４の開度は、目標往き温度Ｔｗｏｔに応じて制御する。
【００９７】
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Ｆｓｍａｘに達している。この時点から、制御部１３０は、利用者のリモコン１２４操作による、水熱媒を供給する室内放熱器の数の変化の監視（Ｓ００９）と、往き温度Ｔｗｏの監視（ステップＳ０１０）を始める。
【００９８】
本実施の形態では、一例として、４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を供給し、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）への水熱媒の供給を停止した後の、制御動作について説明する。
【００９９】
図２に、上記例における、圧縮機１１１の周波数Ｆｃと循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御の時間推移と、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。
【０１００】
図２の前提条件として、まず、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止する時刻Ｔ１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（たとえば、３５℃）になっているものとする。
【０１０１】
このため、時刻Ｔ１以前の制御部１３０は、利用者が、リモコン１２４の操作により水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数を変えると、ステップＳ０１１に移って回転数Ｆｓを制御する状態となっている。
【０１０２】
また、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄはすべて同じものであるとする。時刻Ｔ１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Ｔ１以前では、室内放熱器１台当たりに供給される水熱媒の流量は毎分６．０Ｌ／４＝１．５Ｌである。
【０１０３】
そして、時刻Ｔ１以降では、残りの室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量を毎分１．５Ｌに維持するよう、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを制御する。
【０１０４】
さらに、時刻Ｔ１前後において、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Ｔ１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Ｔ１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。
【０１０５】
時刻Ｔ１において、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止すると、ステップＳ００９において、水熱媒を供給する室内放熱器の数が４から１に変化したと判断する。次に、ステップＳ０１０において、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差が数３を満たしているかどうかを調べる。
【０１０６】
（数３） ｜Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ｜＜ε１
数３のε１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。
ステップＳ０１０において往き温度Ｔｗｏの監視を行うのは、水熱媒を供給している室内放熱器１２５が設置された部屋が十分暖まっているかどうかを判断するためである。
【０１０７】
もし、ステップＳ０１０の判断をしないとすると、水熱媒の供給を停止する室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃは十分に暖まっているが、室内放熱器１２５ｄのみが暖まっていない場合でも、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少するため、ステップＳ０１２において、水熱媒の流量を低下させることになる。
【０１０８】
水熱媒の流量が低下すると、往き温度が一時的に上昇して圧縮機の周波数が低下する、あるいは、周波数の上昇が遅れるので、暖まっていない室内放熱器１２５ｄに十分な熱量が供給できない恐れがある。
【０１０９】
ステップＳ０１０において数３を満たさない場合は、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄ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。
【０１１０】
なお、ステップＳ０１０の判断は、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの差が数４を満たしているかどうかで行ってもよい。
【０１１１】
（数４） ｜Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ｜＜ε２
数４のε２は戻り温度誤差許容範囲であり、この値は、たとえば、０．３Ｋとする。
戻り温度Ｔｗｉが、人体の皮膚の温受容器が感受する温覚刺激が優位となる目標戻り温度Ｔｗｉｔ（３４〜４５℃）以上に達していると、水熱媒を供給している室内放熱器１２５が設置された部屋は十分暖まっていると判断できる。
【０１１２】
上記例では、時刻Ｔ１において、数３を満たした状態であるから、ステップＳ０１１に移って、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量を１／４の毎分１．５Ｌ／分になるよう、回転数Ｆｓを制御する。
【０１１３】
さて、実際に循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量は、流量センサを水熱媒サイクル１２０に設置して計測する必要がある。しかし、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量と揚程との関係と、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄを流れる水熱媒の流量と圧力損失との関係が明確であれば、推定することも可能である。
【０１１４】
図３は、横軸に循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量、縦軸には圧力損失を取り、４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係を線Ｐ４、室内放熱器１２５ｄのみに水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係を線Ｐ１で示している。
【０１１５】
また、図３には、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを変えた場合の、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量と圧力（揚程）との関係を線Ｎで示している。この関係は、上に凸の曲線となり、回転数Ｆｓが大きいほど、線Ｎは、図３中で上方に移動する。
【０１１６】
４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに、６Ｌ／分の水熱媒を供給する場合、点Ａを通る線Ｎ１の回転数Ｆｓとする必要がある。時刻Ｔ１において、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止し、図１のステップＳ０１１で、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量を１／４の毎分１．５Ｌ／分にするためには、点Ｃを通る線Ｎ２の回転数Ｆｓまで落とすことになる。
【０１１７】
なお、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止した状態で、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを維持した場合は、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とはならず、循環ポンプ１２１の状態は点Ｂに移り、水熱媒の
圧力損失が増えて流量は減少する。
【０１１８】
時刻Ｔ１後の、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化を、図２を参照して説明する。
【０１１９】
ステップＳ０１１で、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量を１／４の毎分１．５Ｌ／分に制御しても、室内放熱器１２５ｄを流れる水熱媒の循環量Ｍｄは、実質的には変化しない。よって、数２に基づき、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄはほとんど変化しない。すなわち、戻り温度Ｔｗｉもほとんど変化しない。
【０１２０】
一方で、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は急上昇する。この現象は数１の関係に基づいており、熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥが毎分６．０Ｌから１．５Ｌと１／４となったため、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、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが４倍となり、かつ、戻り温度Ｔｗｉがほとんど変化しないからである。
【０１２１】
この状態においては、制御部１３０は、ステップＳ００７とＳ００８において、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御を行う。往き温度Ｔｗｏが急上昇するため、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すため、圧縮機１１１の周波数Ｆｃは急低下することになる。この結果、往き温度Ｔｗｏの上昇は速やかに止まり、逆に下降に転じる。
【０１２２】
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２中の時刻Ｔ２）、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Ｔ１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。
【０１２３】
一方、戻り温度Ｔｗｉは、時刻Ｔ１直後の往き温度Ｔｗｏの一時的な急上昇の影響を受け、上昇する瞬間もあるが、時刻Ｔ２では、行き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは、時刻Ｔ１以前と同程度に落ち着いている。
【０１２４】
すなわち、本実施の形態によれば、一部の室内放熱器１２５への水熱媒の供給を停止するような、熱負荷の急な低下があっても、水熱媒の循環量を室内放熱器１２５の数に比例した量となるように、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを制御するので、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。
【０１２５】
また、水熱媒を供給する室内放熱器の数が急減した場合、水熱媒の循環量が急減し、往き温度が急上昇するので、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの速やかな低下を促し、結果として、ヒートポンプ温水暖房機１００の省エネルギー運転を実現することができる。
【０１２６】
（実施の形態２）
本実施の形態において、ヒートポンプ温水暖房機１００の構成は図４と同じであるため、その構成要素の説明は省略する。また、制御部１３０の、圧縮機１１１、および、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は図１と同じであるが、ステップＳ０１１において、水熱媒の流量を設定する方法が異なる。
【０１２７】
実施の形態１では、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄはすべて同じものであると仮定して説明したが、一般的に、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄは、それぞれ、面積や内部配管仕様の違いを有している。概して、室内放熱器の内部配管内の水熱媒保有量が大きいほど、面積が大きく、熱負荷も大きい。そこで、本実施形態では、図１のステップＳ０１１にお
いて設定する水熱媒の流量には、水熱媒保有量の情報を考慮する。
【０１２８】
たとえば、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄにおいて、水熱媒の保有量が、２Ｌ、３Ｌ、３Ｌ、３．５Ｌであった場合、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに水熱媒を供給していた状態から、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止した後、残りの室内放熱器１２５ｄへ供給する水熱媒の流量は、６Ｌ／分×３．５／（２＋３＋３＋３．５）＝１．８Ｌとする。
【０１２９】
以上により、面積が広く、水熱媒保有量が大きい室内放熱器に水熱媒を供給する場合は、水熱媒の流量を多めに設定することができる。逆に、室内放熱器の面積が狭く、水熱媒保有量が小さい場合は、水熱媒の流量を少なく設定することができる。
【０１３０】
したがって、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、目標とする水熱媒の流量を、室内放熱器の水熱媒保有量に応じて適切に設定することができる。また、実施の形態１と同様、戻り温度の上昇を即座に抑え、凝縮温度の上昇を防ぎ、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。
【０１３１】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における、制御部１３０の、圧縮機１１１、および、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図である。
【０１３２】
なお、本実施の形態において、ヒートポンプ温水暖房機１００の構成は図４と同じであるため、その構成要素の説明は省略する。以下、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が増え、熱負荷が増加した場合の動作について、図１のフローチャートからの追加点であるステップＳ０１２、Ｓ０１３について説明する。
【０１３３】
起動時循環流量制御が所定時間（たとえば１０分）経過して終了し、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数Ｆｓｍａｘに達すると、制御部１３０は、利用者のリモコン１２４操作による、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数の変化を監視（Ｓ００９）し始める。
【０１３４】
利用者が、リモコン１２４により、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数を増やすと、ステップＳ０１２にて、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が減ったのか増えたのかを判断する。
【０１３５】
水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が減った場合は、実施の形態１と同様、ステップＳ０１０で室内放熱器１２５を設置した部屋が十分に暖まっていると判断した上で、ステップＳ０１１に移行し、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを調整する。逆に、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が増えた場合は、ステップＳ０１３に移り、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを最大回転数Ｆｓｍａｘとする。
【０１３６】
室内放熱器１２５ｄのみに水熱媒を供給していた状態から、時刻Ｔ３に、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃの３台への水熱媒の供給を開始する場合について説明する。
【０１３７】
ステップＳ０１３により、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数Ｆｓｍａｘとなると、水熱媒の循環量が最大となり、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとの温度差は、数１の関係式に基づき、小さくなる。
【０１３８】
時刻Ｔ３以降しばらくは、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃの内部配管に滞留した、加熱
されていない冷えた水熱媒が、一斉にバッファタンク１２２を通って、水熱媒熱交換器１１５に流入するため、戻り温度Ｔｗｉは最も低くなる。したがって、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数Ｆｓｍａｘにすると、往き温度Ｔｗｏｔは最も低くなる。
【０１３９】
この結果、ステップＳ０１０で数３を満たさなくなり、ステップＳ００７およびステップＳ００８の処理に移行した後は、目標往き温度Ｔｗｏｔと往き温度Ｔｗｏとの温度差が大きいため、Ｐ制御（比例制御）あるいはＰＩ制御を用いれば、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの速やかな上昇を促すことになる。
【０１４０】
すなわち、本実施の形態によれば、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加し、熱負荷の急激な増加が生じても、水熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御し、往き温度を最大限に低下させるので、圧縮機の周波数の速やかな上昇を促し、新たに水熱媒の供給を開始した室内放熱器を迅速に暖めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
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、水熱媒を供給する室内放熱器の数の増減など、熱負荷の急な変化があっても、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】
【０１４２】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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）。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）。
【００２５】
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）。
【００２６】
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）。
【００２７】
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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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】
【００３３】
【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】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、往き温度を目標往き温度に保持しつつ、戻り温度の上昇を抑え、特に室内暖房負荷が小さい場合において、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】
【００４５】
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、往き温度が、目標往き温度となるように圧縮機の動作周波数を制御しながら、熱媒熱交換器との間で水熱媒を循環させる室内放熱器の数をＮ１からＮ２に変化させた場合、変化前の水熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御するものである。これによって、利用者の設定により、熱媒熱交換器との間で水熱媒を循環させる室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合でも、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、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】
【００４６】
本発明によれば、往き温度を目標往き温度に保持しつつ、戻り温度の上昇を抑え、特に室内暖房負荷が小さい場合において、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できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【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】同室内放熱器に水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係図、および、循環ポンプが送出する水熱媒の流量と圧力との関係図
【図４】本発明の実施の形態３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５】同ヒートポンプ温水暖房機の構成図
【図６】従来の循環ポンプの制御フローチャート
【図７】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】
【００４８】
第１の発明は、往き温度が目標往き温度となるように圧縮機の動作周波数を制御しつつ、水熱媒を供給する室内放熱器の数がＮ１からＮ２に変化した場合、変化前の水熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御する。
【００４９】
このため、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、水熱媒の流量を急低下させて、戻り温度の上昇を即座に抑え、ヒートポンプサイクルの凝縮温度の上昇を防ぐ。この結果、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。
【００５０】
第２の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数が変化し、水熱媒を供給する室内放熱器の内部配管に保有する水熱媒の容積の和が、Ｌ１からＬ２に変化した場合に、変化前の水熱媒の流量にＬ２／Ｌ１を乗じた流量となるよう、循環ポンプを制御する。
【００５１】
このため、特に、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、水熱媒の流量を、室内放熱器の面積や内部配管仕様の違いを考慮した量に急低下させる。
【００５２】
たとえば、水熱媒を供給する室内放熱器の数が４台から１台に減ったとき、残りの１台の室内放熱器の面積が広く、水熱媒保有量が大きい場合は、水熱媒の流量を多めに設定する。逆に、残りの１台の室内放熱器の面積が狭く、水熱媒保有量が小さい場合は、水熱媒の流量を少なく設定する。
【００５３】
したがって、第２の発明は、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、目標とする水熱媒の流量を、第１の発明に比べて適切に設定することができるとともに、第１の発明と同じく、戻り温度の上昇を即座に抑え、凝縮温度の上昇を防ぎ、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。
【００５４】
第３の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数を減少させた場合、減少前の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以内のときのみ、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋は十分暖まっていると判断し、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させる。
【００５５】
このため、利用者が、十分暖まっている部屋の室内放熱器への水熱媒の供給を停止し、暖まっていない部屋の室内放熱器だけに水熱媒を供給するよう設定変更した場合などにおいては、水熱媒の流量が低下して、往き温度が一時的に上昇して圧縮機の周波数が低下し、当該室内放熱器に供給する熱量が低下する可能性があるが、第３の発明はこれを防止することができる。
【００５６】
第４の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数を減少させた場合、減少前の戻り温度が目標戻り温度以上のときに、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋は十分暖まっているものと判断し、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させる。
【００５７】
目標戻り温度は、目標往き温度よりは低いが、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋が十分暖まっていることを判断できる温度に設定する。戻り温度が目標戻り温度以上のときは、各室内放熱器の内部配管に存在する水熱媒の温度は少なくとも目標戻り温度程度に達し、各室内放熱器が設置された部屋は十分に暖まっていると考えることができる。
【００５８】
このため、第４の発明は、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋が暖まっているかどうかを判断できる。
【００５９】
第５の発明は、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。
【００６０】
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程度に、床暖房パネルが暖まっているかどうかを判断することができる。
【００６１】
第６の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加した場合は、水熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御し、往き温度を最大限に低下させる。
【００６２】
このため、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加した場合に、圧縮機の周波数の速やかな上昇を促し、新たに水熱媒の供給を開始した室内放熱器を迅速に暖めることができる。
【００６３】
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。
【００６４】
（実施の形態１）
図５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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。目標戻り温度Ｔｗｉｔの具体的な値については後述する。
【００７６】
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の圧縮機１１１、および、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。
【００７７】
以下、図１のフローチャートを用いて、本実施形態の制御動作を、ステップＳ００１から順に説明する。
【００７８】
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。
【００７９】
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）。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
以上より、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。
【００８４】
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。
【００８５】
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が比較的低い温度、たとえば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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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Ｆｓｍａｘ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）。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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）。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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１１４の開度は、目標往き温度Ｔｗｏｔに応じて制御する。
【００９７】
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Ｆｓｍａｘに達している。この時点から、制御部１３０は、利用者のリモコン１２４操作による、水熱媒を供給する室内放熱器の数の変化の監視（Ｓ００９）と、往き温度Ｔｗｏの監視（ステップＳ０１０）を始める。
【００９８】
本実施の形態では、一例として、４台全ての室内放熱器（１２５ａ〜１２５ｄ）に水熱媒を供給し、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）への水熱媒の供給を停止した後の、制御動作について説明する。
【００９９】
図２に、上記例における、圧縮機１１１の周波数Ｆｃと循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓの制御の時間推移と、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。
【０１００】
図２の前提条件として、まず、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止する時刻Ｔ１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（たとえば、３５℃）になっているものとする。
【０１０１】
このため、時刻Ｔ１以前の制御部１３０は、利用者が、リモコン１２４の操作により水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数を変えると、ステップＳ０１１に移って回転数Ｆｓを制御する状態となっている。
【０１０２】
また、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄはすべて同じものであるとする。時刻Ｔ１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Ｔ１以前では、室内放熱器１台当たりに供給される水熱媒の流量は毎分６．０Ｌ／４＝１．５Ｌである。
【０１０３】
そして、時刻Ｔ１以降では、残りの室内放熱器１２５ｄにおける水熱媒の循環量を毎分１．５Ｌに維持するよう、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを制御する。
【０１０４】
さらに、時刻Ｔ１前後において、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Ｔ１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Ｔ１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。
【０１０５】
時刻Ｔ１において、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止すると、ステップＳ００９において、水熱媒を供給する室内放熱器の数が４から１に変化したと判断する。次に、ステップＳ０１０において、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差が数３を満たしているかどうかを調べる。
【０１０６】
（数３） ｜Ｔｗｏ−Ｔｗｏｔ｜＜ε１
数３のε１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。
ステップＳ０１０において往き温度Ｔｗｏの監視を行うのは、水熱媒を供給している室内放熱器１２５が設置された部屋が十分暖まっているかどうかを判断するためである。
【０１０７】
もし、ステップＳ０１０の判断をしないとすると、水熱媒の供給を停止する室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃは十分に暖まっているが、室内放熱器１２５ｄのみが暖まっていない場合でも、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少するため、ステップＳ０１２において、水熱媒の流量を低下させることになる。
【０１０８】
水熱媒の流量が低下すると、往き温度が一時的に上昇して圧縮機の周波数が低下する、あるいは、周波数の上昇が遅れるので、暖まっていない室内放熱器１２５ｄに十分な熱量が供給できない恐れがある。
【０１０９】
ステップＳ０１０において数３を満たさない場合は、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄ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。
【０１１０】
なお、ステップＳ０１０の判断は、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの差が数４を満たしているかどうかで行ってもよい。
【０１１１】
（数４） ｜Ｔｗｉ−Ｔｗｉｔ｜＜ε２
数４のε２は戻り温度誤差許容範囲であり、この値は、たとえば、０．３Ｋとする。
戻り温度Ｔｗｉが、人体の皮膚の温受容器が感受する温覚刺激が優位となる目標戻り温度Ｔｗｉｔ（３４〜４５℃）以上に達していると、水熱媒を供給している室内放熱器１２５が設置された部屋は十分暖まっていると判断できる。
【０１１２】
上記例では、時刻Ｔ１において、数３を満たした状態であるから、ステップＳ０１１に移って、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量を１／４の毎分１．５Ｌ／分になるよう、回転数Ｆｓを制御する。
【０１１３】
さて、実際に循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量は、流量センサを水熱媒サイクル１２０に設置して計測する必要がある。しかし、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量と揚程との関係と、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄを流れる水熱媒の流量と圧力損失との関係が明確であれば、推定することも可能である。
【０１１４】
図３は、横軸に循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量、縦軸には圧力損失を取り、４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係を線Ｐ４、室内放熱器１２５ｄのみに水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係を線Ｐ１で示している。
【０１１５】
また、図３には、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを変えた場合の、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量と圧力（揚程）との関係を線Ｎで示している。この関係は、上に凸の曲線となり、回転数Ｆｓが大きいほど、線Ｎは、図３中で上方に移動する。
【０１１６】
４台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに、６Ｌ／分の水熱媒を供給する場合、点Ａを通る線Ｎ１の回転数Ｆｓとする必要がある。時刻Ｔ１において、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止し、図１のステップＳ０１１で、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量を１／４の毎分１．５Ｌ／分にするためには、点Ｃを通る線Ｎ２の回転数Ｆｓまで落とすことになる。
【０１１７】
なお、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止した状態で、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを維持した場合は、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とはならず、循環ポンプ１２１の状態は点Ｂに移り、水熱媒の
圧力損失が増えて流量は減少する。
【０１１８】
時刻Ｔ１後の、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉの時間変化を、図２を参照して説明する。
【０１１９】
ステップＳ０１１で、循環ポンプ１２１が送出する水熱媒の流量を１／４の毎分１．５Ｌ／分に制御しても、室内放熱器１２５ｄを流れる水熱媒の循環量Ｍｄは、実質的には変化しない。よって、数２に基づき、室内放熱器１２５ｄから流出する水熱媒の温度Ｔｗｉｄはほとんど変化しない。すなわち、戻り温度Ｔｗｉもほとんど変化しない。
【０１２０】
一方で、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は急上昇する。この現象は数１の関係に基づいており、熱媒熱交換器１１５を流れる水熱媒の循環量ＭＥが毎分６．０Ｌから１．５Ｌと１／４となったため、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、温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが４倍となり、かつ、戻り温度Ｔｗｉがほとんど変化しないからである。
【０１２１】
この状態においては、制御部１３０は、ステップＳ００７とＳ００８において、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの制御を行う。往き温度Ｔｗｏが急上昇するため、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔに戻すため、圧縮機１１１の周波数Ｆｃは急低下することになる。この結果、往き温度Ｔｗｏの上昇は速やかに止まり、逆に下降に転じる。
【０１２２】
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２中の時刻Ｔ２）、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Ｔ１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。
【０１２３】
一方、戻り温度Ｔｗｉは、時刻Ｔ１直後の往き温度Ｔｗｏの一時的な急上昇の影響を受け、上昇する瞬間もあるが、時刻Ｔ２では、行き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉは、時刻Ｔ１以前と同程度に落ち着いている。
【０１２４】
すなわち、本実施の形態によれば、一部の室内放熱器１２５への水熱媒の供給を停止するような、熱負荷の急な低下があっても、水熱媒の循環量を室内放熱器１２５の数に比例した量となるように、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを制御するので、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。
【０１２５】
また、水熱媒を供給する室内放熱器の数が急減した場合、水熱媒の循環量が急減し、往き温度が急上昇するので、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの速やかな低下を促し、結果として、ヒートポンプ温水暖房機１００の省エネルギー運転を実現することができる。
【０１２６】
（実施の形態２）
本実施の形態において、ヒートポンプ温水暖房機１００の構成は図４と同じであるため、その構成要素の説明は省略する。また、制御部１３０の、圧縮機１１１、および、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は図１と同じであるが、ステップＳ０１１において、水熱媒の流量を設定する方法が異なる。
【０１２７】
実施の形態１では、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄはすべて同じものであると仮定して説明したが、一般的に、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄは、それぞれ、面積や内部配管仕様の違いを有している。概して、室内放熱器の内部配管内の水熱媒保有量が大きいほど、面積が大きく、熱負荷も大きい。そこで、本実施形態では、図１のステップＳ０１１にお
いて設定する水熱媒の流量には、水熱媒保有量の情報を考慮する。
【０１２８】
たとえば、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄにおいて、水熱媒の保有量が、２Ｌ、３Ｌ、３Ｌ、３．５Ｌであった場合、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｄに水熱媒を供給していた状態から、３台の室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃへの水熱媒の供給を停止した後、残りの室内放熱器１２５ｄへ供給する水熱媒の流量は、６Ｌ／分×３．５／（２＋３＋３＋３．５）＝１．８Ｌとする。
【０１２９】
以上により、面積が広く、水熱媒保有量が大きい室内放熱器に水熱媒を供給する場合は、水熱媒の流量を多めに設定することができる。逆に、室内放熱器の面積が狭く、水熱媒保有量が小さい場合は、水熱媒の流量を少なく設定することができる。
【０１３０】
したがって、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、目標とする水熱媒の流量を、室内放熱器の水熱媒保有量に応じて適切に設定することができる。また、実施の形態１と同様、戻り温度の上昇を即座に抑え、凝縮温度の上昇を防ぎ、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。
【０１３１】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における、制御部１３０の、圧縮機１１１、および、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図である。
【０１３２】
なお、本実施の形態において、ヒートポンプ温水暖房機１００の構成は図４と同じであるため、その構成要素の説明は省略する。以下、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が増え、熱負荷が増加した場合の動作について、図１のフローチャートからの追加点であるステップＳ０１２、Ｓ０１３について説明する。
【０１３３】
起動時循環流量制御が所定時間（たとえば１０分）経過して終了し、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数Ｆｓｍａｘに達すると、制御部１３０は、利用者のリモコン１２４操作による、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数の変化を監視（Ｓ００９）し始める。
【０１３４】
利用者が、リモコン１２４により、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数を増やすと、ステップＳ０１２にて、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が減ったのか増えたのかを判断する。
【０１３５】
水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が減った場合は、実施の形態１と同様、ステップＳ０１０で室内放熱器１２５を設置した部屋が十分に暖まっていると判断した上で、ステップＳ０１１に移行し、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを調整する。逆に、水熱媒を供給する室内放熱器１２５の数が増えた場合は、ステップＳ０１３に移り、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓを最大回転数Ｆｓｍａｘとする。
【０１３６】
室内放熱器１２５ｄのみに水熱媒を供給していた状態から、時刻Ｔ３に、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃの３台への水熱媒の供給を開始する場合について説明する。
【０１３７】
ステップＳ０１３により、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数Ｆｓｍａｘとなると、水熱媒の循環量が最大となり、往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとの温度差は、数１の関係式に基づき、小さくなる。
【０１３８】
時刻Ｔ３以降しばらくは、室内放熱器１２５ａ〜１２５ｃの内部配管に滞留した、加熱
されていない冷えた水熱媒が、一斉にバッファタンク１２２を通って、水熱媒熱交換器１１５に流入するため、戻り温度Ｔｗｉは最も低くなる。したがって、循環ポンプ１２１の回転数Ｆｓが最大回転数Ｆｓｍａｘにすると、往き温度Ｔｗｏｔは最も低くなる。
【０１３９】
この結果、ステップＳ０１０で数３を満たさなくなり、ステップＳ００７およびステップＳ００８の処理に移行した後は、目標往き温度Ｔｗｏｔと往き温度Ｔｗｏとの温度差が大きいため、Ｐ制御（比例制御）あるいはＰＩ制御を用いれば、圧縮機１１１の周波数Ｆｃの速やかな上昇を促すことになる。
【０１４０】
すなわち、本実施の形態によれば、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加し、熱負荷の急激な増加が生じても、水熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御し、往き温度を最大限に低下させるので、圧縮機の周波数の速やかな上昇を促し、新たに水熱媒の供給を開始した室内放熱器を迅速に暖めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
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、水熱媒を供給する室内放熱器の数の増減など、熱負荷の急な変化があっても、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】
【０１４２】
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複数の室内放熱器と、前記熱媒熱交換器と複数の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、前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間の前記熱媒の循環の有無を制御する熱媒供給制御手段とを備え、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ヒートポンプ温水暖房機において、前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数がＮ１からＮ２に変化した場合、変化前の前記熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御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】
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複数の室内放熱器と、前記熱媒熱交換器と複数の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、前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間の前記熱媒の循環の有無を制御する熱媒供給制御手段と、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ヒートポンプ温水暖房機において、前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が変化し、前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の内部配管に保有する前記熱媒の容積の和が、Ｌ１からＬ２に変化した場合、変化前の前記熱媒の流量にＬ２／Ｌ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。
【請求項３】
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が減少した場合、減少前の前記往き温度と前記目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲以内のときに、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項４】
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が減少した場合、減少前の前記戻り温度が目標戻り温度以上のときに、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項５】
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４に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項６】
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が増加した場合は、前記熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項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複数の室内放熱器と、前記熱媒熱交換器と複数の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、前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間の前記熱媒の循環の有無を制御する熱媒供給制御手段とを備え、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ヒートポンプ温水暖房機において、前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数がＮ１からＮ２に変化した場合、変化前の前記熱媒の流量にＮ２／Ｎ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御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】
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複数の室内放熱器と、前記熱媒熱交換器と複数の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、前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間の前記熱媒の循環の有無を制御する熱媒供給制御手段と、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ヒートポンプ温水暖房機において、前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が変化し、前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の内部配管に保有する前記熱媒の容積の和が、Ｌ１からＬ２に変化した場合、変化前の前記熱媒の流量にＬ２／Ｌ１を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。
【請求項３】
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が減少した場合、減少前の前記往き温度と前記目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲以内のときに、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項４】
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が減少した場合、減少前の前記戻り温度が目標戻り温度以上のときに、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項５】
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４に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項６】
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が増加した場合は、前記熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項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７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６７８９０（Ｐ２０１２−１６７８９０Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０４８１（Ｐ２０１１−３０４８１）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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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