温水加熱システム並びに制御装置及び制御方法
【課題】温水系統の過渡状態における昇温速度を適切に制御する。
【解決手段】制御装置４０は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の上流側の水の温度が目標温度に達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の上流側の水の温度が上昇するように、三方弁３４の開度を制御する。または、制御装置４０は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の下流側の水の温度が目標温度に達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の下流側の水の温度が上昇するように、ベーン２３の開度を制御する。
【解決手段】制御装置４０は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の上流側の水の温度が目標温度に達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の上流側の水の温度が上昇するように、三方弁３４の開度を制御する。または、制御装置４０は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の下流側の水の温度が目標温度に達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の下流側の水の温度が上昇するように、ベーン２３の開度を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプに設けられた温熱出力熱交換器を用いて温水を加熱する温水加熱システム、並びに当該温水加熱システムの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、温水を供給する温水系統は、貯熱タンクを備えている。温水系統は、この貯熱タンク内に貯蔵されている一部の水が、温水ヒートポンプ本体に設けられている温熱出力熱交換器から温熱を得ることによって温度制御が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、温水系統に貯熱タンクを設けるため、設置コストや設置スペースが大きくなってしまうという問題があった。また、貯熱タンクに貯めた水を温熱出力熱交換器に循環させて貯熱タンク中の水温を昇温させるため、昇温に時間がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで特許文献２には、温水系統に三方弁を設け、温熱出力熱交換器からの温水の出力の一部を温熱出力熱交換器へ循環させ、温熱出力熱交換器の入口の温度が所定の目標温度になるよう制御する方法が記載されている。本方法を用いることで、温水系統の昇温速度を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４０４００号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８５４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の方法を用いる場合、ヒートポンプの起動時など温水系統が過渡状態にある場合、すなわち温水系統全体の水温が目標温度より低い場合に、三方弁が全開となり、温熱出力熱交換器からの全ての温水の出力が循環する可能性がある。この場合、温水系統の水温は急速に上昇し、温熱出力熱交換器の入口の温度が目標温度に達したときに、初めて三方弁の開度が変化する。しかしながら、三方弁の開閉は瞬時に切り替わるものではないため、三方弁の開閉動作が温水の温度変化に追従できず、温熱出力熱交換器の入口の水温が目標温度を越えてしまう可能性がある。この場合、ヒートポンプの温熱出力熱交換器において交換される熱量が小さくなり、温水加熱システムの効率が悪くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、温水系統の過渡状態における昇温速度を適切に制御する温水加熱システム並びに制御装置及び制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、前記加熱部から前記流出部及び前記循環部への水の流量配分を調整する調整部とを備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定する上流側目標温度設定部と、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する調整量決定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明においては、前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定することが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて、前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水と前記循環部によって循環する水とを混和させた水の温度と、前記加熱部に流通している水の温度との差の温度を、前記調整量の決定に用いる調整温度として算出する調整温度算出部を備え、前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記調整温度算出部が算出した調整温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、前記調整量決定部は、前記ヒートポンプが稼動するまで、前記加熱部へ流入する水の温度が一定になるように、前記調整部による流量配分の調整量を決定することが好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記上流側目標温度設定部は、前記加熱部における最大加熱量と、前記加熱部へ流入する水の流量と、前記加熱部の下流側の水の目標温度とに基づいて前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部とを備えることが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から前記調整部へ流入する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部とを備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明においては、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１８】
また、本発明においては、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から流出する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部と、上記制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部とを備えた温水加熱システムの調整部の調整量を制御する制御方法であって、前記加熱部の上流側の水の目標温度を決定するステップと、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定するステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部とを備えた温水加熱システムのヒートポンプの調整量を制御する制御装置であって、前記加熱部の下流側の水の目標温度を決定するステップと、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、加熱部の上流側の温水の温度が目標温度に達するまで、所定の温度だけ、加熱部の上流側または下流側の温水の温度が上昇するように、調整部による調整量またはヒートポンプの調整量を決定する。これにより、温水系統の過渡状態における昇温速度を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
温水加熱システムは、熱源系統１０から熱を汲み取り温熱を出力するヒートポンプ２０、ヒートポンプ２０から出力される温熱により水を熱する温水系統３０、及び温水系統３０の制御を行う制御装置４０を備える。
【００２５】
ヒートポンプ２０は、熱媒体を充填した配管と、当該配管に接続される蒸発器２１、圧縮機２２、凝縮器２４（温熱出力熱交換器）及び膨張弁２５から構成される。
蒸発器２１は、熱源系統１０から出力される熱により熱媒体の温度を上昇させる。
圧縮機２２は、蒸発器２１により昇温された熱媒体を圧縮して液化させる。
ベーン２３は、圧縮機２２が液化させた熱媒体の流量を調整する。
凝縮器２４は、ベーン２３から流入する熱媒体の熱を温水系統３０に供給する。
膨張弁２５は、凝縮器２４により降温された熱媒体を減圧して気化させる。
【００２６】
温水系統３０は、流入部３１、循環ポンプ３２、加熱部３３、三方弁３４（調整部）、循環部３５、流出部３６から構成される。
流入部３１は、加熱対象から循環ポンプ３２を介して加熱部３３へ水を流入させる。
循環ポンプ３２は、流入した水を加熱部３３へ圧送する。
加熱部３３は、循環ポンプ３２から流入した水を凝縮器２４から供給される熱により加熱し、加熱された水を三方弁３４へ供給する。
三方弁３４は、その開度（流量配分）に応じて加熱部３３が加熱した水の一部を循環部３５へ流入させ、残りを流出部３６へ流入させる。
循環部３５は、三方弁３４から循環ポンプ３２を介して加熱部３３へ水を循環させる。
流出部３６は、三方弁３４から加熱対象へ水を流出させる。
【００２７】
また温水系統３０には、流入部流量検出器５１、流入部温度検出器５２、加熱部流量検出器５３、加熱部上流側温度検出器５４、加熱部下流側温度検出器５５が設けられる。
流入部流量検出器５１は、流入部３１を流れる水の流量Ｆ１を検出する。
流入部温度検出器５２は、流入部３１を流れる水の温度Ｔ１を検出する。
加熱部流量検出器５３は、加熱部３３を流れる水の流量Ｆ２を検出する。
加熱部上流側温度検出器５４は、加熱部３３の上流側における水の温度を検出する。すなわち、加熱部上流側温度検出器５４は、加熱部３３において加熱される前の水の温度Ｔ２を検出する。
加熱部下流側温度検出器５５は、加熱部３３の下流側における水の温度を検出する。すなわち、加熱部下流側温度検出器５５は、加熱部３３において加熱された後の水の温度Ｔ３を検出する。
【００２８】
図２は、本発明の第１の実施形態による制御装置４０の構成を示す概略ブロック図である。
制御装置４０は、センサ情報取得部４０１、上流側温度変化率算出部４０２（調整温度算出部）、上流側目標温度設定部４０３、ヒートポンプ情報入力部４０４、上流側当面目標温度設定部４０５、三方弁制御部４０６（調整量決定部）を備える。
センサ情報取得部４０１は、温水系統３０に設けられた各検出器が検出したセンサ情報（流量・温度）を取得する。
上流側温度変化率算出部４０２は、センサ情報取得部４０１が取得したセンサ情報に基づいて、加熱部３３の上流側における水温の変化率（調整温度）、すなわち水温の上昇速度を算出する。なお、水温の変化率はセンサ情報を熱収支モデルに当てはめることで算出する。
上流側目標温度設定部４０３は、ヒートポンプ２０及び温水系統３０が稼動した場合において、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の上流側における水の目標温度を設定する。
ヒートポンプ情報入力部４０４は、ヒートポンプ２０の圧縮機２２が稼動を開始したか否かを示すヒートポンプ情報の入力を受け付ける。
【００２９】
上流側当面目標温度設定部４０５は、センサ情報取得部４０１、上流側温度変化率算出部４０２、上流側目標温度設定部４０３、及びヒートポンプ情報入力部４０４から取得する情報に従って、現在時刻における加熱部３３の上流側における水の当面の目標温度を設定する。具体的には、上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ２０の圧縮機２２が稼動していない状態にあっては、加熱部３３の上流側における現在の水温を、当面の目標温度に設定する。すなわち現在の水温を保存するよう当面目標温度を設定する。また、上流側当面目標温度設定部４０５は、圧縮機２２が稼動した後において、加熱部３３の上流側における現在の水温が上流側目標温度に達するまでは、上流側温度変化率算出部４０２が算出した温度変化率に基づいて当面の目標温度を設定する。そして、上流側当面目標温度設定部４０５は、加熱部３３の上流側における現在の水温が上流側目標温度に達した後は、上流側目標温度設定部４０３が設定した目標温度を当面の目標温度に設定する。
【００３０】
三方弁制御部４０６は、上流側当面目標温度設定部４０５が設定した当面の目標温度と現在の加熱部３３の上流側における現在の水温とに基づくＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ／Ｉｎｔｅｇｒａｌ／Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御により、三方弁３４の開度制御を行う。
【００３１】
次に、本実施形態による温水加熱システムの稼動開始時における制御装置４０の動作について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による制御装置４０の動作を示すフローチャートである。
まず、制御装置４０の上流側目標温度設定部４０３は、温水加熱システムの稼動開始前に、管理者から加熱部３３の上流側の目標温度Ｔ２ｄの入力を受け付ける（ステップＳ１）。
【００３２】
温水加熱システムの管理者は目標温度の設定後、温水系統３０を稼動させる。温水系統３０が稼動すると、上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ情報入力部４０４が入力を受け付けたヒートポンプ情報が、圧縮機２２の稼動開始を示しているか否かを判定する（ステップＳ２）。なお、ヒートポンプ情報は、温水加熱システムの管理者が圧縮機２２を稼動させたときに、圧縮機２２の稼動開始を示す。
【００３３】
上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ情報が、圧縮機２２がまだ稼動していないことを示していると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、センサ情報取得部４０１から、加熱部上流側温度検出器５４が検出した温度Ｔ２を取得し、当該温度Ｔ２を加熱部３３の上流側における水温を当面目標温度Ｔ２ａに設定する（ステップＳ３）。次に、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温が当面目標温度Ｔ２ａ、すなわち現在の温度Ｔ２で一定になるように開度を決定し、当該開度に基づいて三方弁３４を制御する（ステップＳ４）。つまり、三方弁制御部４０６は、循環ポンプ３２による発熱を冷却する分だけの水が流入部３１から流入するように三方弁３４の開度を制御することとなる。これにより、圧縮機２２が稼動するまでの間、三方弁３４は、循環部３５に対し全開から少し閉じた開度、すなわち流出部３６に対し少し開いた開度に調節することとなる。
以降、ステップＳ２に戻り圧縮機２２が稼動するまでステップＳ２〜ステップＳ４の動作を繰り返し実行する。
【００３４】
他方、上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ情報が、圧縮機２２の稼動開始を示していると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、センサ情報取得部４０１から、加熱部上流側温度検出器５４が検出した温度Ｔ２を取得する。次に上流側当面目標温度設定部４０５は、当該温度Ｔ２が、上流側目標温度設定部４０３が設定した目標温度Ｔ２ｄに達したか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３５】
上流側当面目標温度設定部４０５は、温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄ未満であると判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及び熱媒体流量Ｆ１、Ｆ２を用いて加熱部３３の上流側における温度変化率ｄＴ２／ｄｔを算出する（ステップＳ６）。なお温度Ｔ１は、流入部３１を流れる水の温度である。また温度Ｔ２は、加熱部３３の上流側における水の温度である。また温度Ｔ３は、加熱部３３の下流側における水の温度である。また流量Ｆ１は、流入部３１を流れる水の流量である。また流量Ｆ２は、加熱部３３を流れる水の流量である。
【００３６】
ここで、上流側温度変化率算出部４０２は、以下に示す熱収支モデルを示す式（１）に各センサ情報を代入することで、温度変化率ｄＴ２／ｄｔを算出する。
【００３７】
【数１】
【００３８】
但し、Ｍは、加熱部３３が保有する水量を示す。また、ｃｐｎ（ｎは自然数）は、温度Ｔｎにおける水の比熱を示す。なお、比熱は水温によって定まるため、上流側温度変化率算出部４０２は、温度Ｔｎに従って比熱ｃｐｎを算出する。また、Ｑｐｕｍｐは、循環ポンプ３２における水への入熱量を示す。なお、循環ポンプ３２から水への熱量は循環ポンプ３２を通過する水の流量Ｆ２及び循環ポンプ３２の回転数、消費電力並びに特性によって定まるため、上流側温度変化率算出部４０２は、これらの値に従って入熱量Ｑｐｕｍｐを算出する。なお、各検出部が検出するセンサ情報には検出遅れが含まれるため、上流側温度変化率算出部４０２は、水量Ｍ、比熱ｃｐｎ、及び入熱量Ｑｐｕｍｐを実機運転中の過渡状態のデータに基づいて同定することで、推定精度を向上させるようにしても良い。
【００３９】
ここで、式（１）を参照すると、式（１）の右辺の分母は、加熱部３３が保有する水の熱容量を示す。また、式（２）の右辺の分子は、流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水と循環部３５によって循環する水とを混和させた水の熱量と、加熱部３３に流通している水の熱量との差の熱量を示す。つまり、温度変化率ｄＴ２／ｄｔは、流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水と循環部３５によって循環する水とを混和させた水の温度と、加熱部３３に流通している水の温度との差によって算出される。
【００４０】
次に、上流側当面目標温度設定部４０５は、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ２に上流側温度変化率算出部４０２が算出した温度変化率を加算した値を、当面目標温度Ｔ２ａに設定する（ステップＳ７）。次に、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温が当面目標温度Ｔ２ａになるように開度を決定し、当該開度に基づいて三方弁３４を制御する（ステップＳ８）。これにより、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄに達するまで、温水系統３０の特性（各部温度、流量、及び加熱部３３の保水量）に応じた適切な温度変化率で、三方弁３４の開度を制御することができる。以降、ステップＳ５において温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄに達するまで、ステップＳ５〜ステップＳ８の動作を繰り返し実行する。
【００４１】
ステップＳ５において、上流側当面目標温度設定部４０５は、温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄに達したと判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、目標温度Ｔ２ｄを当面目標温度Ｔ２ａに設定する（ステップＳ９）。次に、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温が当面目標温度Ｔ２ａ、すなわち目標温度Ｔ２ｄになるように開度を決定し、当該開度に基づいて三方弁３４を制御する（ステップＳ１０）。以降、制御装置４０は、過渡状態における三方弁３４の制御を終了し、目標温度Ｔ２ｄに基づいて三方弁３４の開度を制御する定常状態の制御を開始する。なお、定常状態における三方弁３４の制御は、ステップＳ９及びステップＳ１０を繰り返し実行する処理と同じである。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、三方弁制御部４０６は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の上流側の水の温度が目標温度Ｔ２ｄに達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の上流側の水の温度が上昇するように、三方弁３４の開度を制御する。これにより、温水系統３０が過渡状態にある場合に、三方弁３４の開閉動作が温水の温度変化に追従できる程度に三方弁３４の開度を制御することができる。特に、本実施形態において所定の温度は、加熱部３３に流通している水、循環部３５によって循環する水、及び流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水の状態に基づいて算出される。これにより、温水加熱システムの特性に応じて三方弁３４の開度の制御をすることができ、適切な昇温速度で、加熱部３３の上流側の水温を目標温度Ｔ２ａまで引き上げることができる。特に、本実施形態に示すように、流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水と循環部３５によって循環する水とを混和させた水の温度と、加熱部３３に流通している水の温度との差の温度である温度変化率ｄＴ２／ｄｔを用いることで、適切な開度の制御を行うことができる。
【００４３】
なお、本実施形態において三方弁制御部４０６は、上流側温度変化率算出部４０２が算出した温度変化率ｄＴ２／ｄｔを用いて開度の制御を行う場合を説明したが、これに限られず、他の所定の温度だけ、加熱部３３の上流側の水温が上昇するように三方弁３４の開度を制御するようにしても良い。但し、当該所定の温度が過小に設定されていると、開度が流出部３６に対して開き気味に制御され、加熱部３３の上流側の水温の昇温が遅くなり、温水系統３０が定常状態に遷移するまでに時間がかかることとなる。他方、当該所定の温度が過大に設定されていると、開度が循環部３５に対して開き気味に制御され、加熱部３３の上流側の水温の昇温が早くなり、三方弁３４の開閉動作が温水の温度変化に追従できなくなることがある。この場合、ヒートポンプ２０の凝縮器２４において交換される熱量が小さくなり、温水加熱システムの効率が悪くなってしまうという問題がある。
【００４４】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態による温水加熱システムは、熱源系統１０と温水系統３０の特性に基づいて温水系統３０の加熱部３３の上流側の目標温度を設定する。
図４は、本発明の第２の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
第２の実施形態による温水加熱システムは、第１の実施形態による温水加熱システムの温水系統３０に、熱源上流側温度検出器５６及び熱源流量検出器５７を備えるものであり、制御装置４０の動作が異なる。
熱源上流側温度検出器５６は、熱源系統１０の上流側における熱水の温度Ｔ４を検出する。
熱源流量検出器５７は、熱源系統１０を流れる熱水の流量Ｆ３を検出する。
【００４５】
図５は、本発明の第２の実施形態による制御装置４０の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による制御装置４０は、第１の実施形態による制御装置４０の構成に加えて、下流側目標温度設定部４０７を備え、上流側目標温度設定部４０３の動作が異なる。
下流側目標温度設定部４０７は、ヒートポンプ２０及び温水系統３０が稼動した場合において、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の下流側における水の目標温度を設定する。
上流側目標温度設定部４０３は、下流側の目標温度と、センサ情報取得部４０１が取得したセンサ情報に基づいて、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の上流側における水の目標温度を設定する。
【００４６】
次に、本実施形態による温水加熱システムの稼動開始時における制御装置４０の動作について説明する。
第２の実施形態による制御装置４０の動作は、第１の実施形態における制御装置４０の動作とステップＳ１の動作が異なるものであり、ステップＳ１以降の動作は第１の実施形態と同じものである。
【００４７】
したがって、ここでは第２の実施形態におけるステップＳ１の動作について説明する。
まず、制御装置４０の下流側目標温度設定部４０７は、温水加熱システムの稼動開始前に、管理者から加熱部３３の下流側の目標温度Ｔ３ｄの入力を受け付ける。次に、上流側目標温度設定部４０３は、センサ情報取得部４０１から熱源上流側温度検出器５６及び熱源流量検出器５７が検出した温度Ｔ４及び流量Ｆ３を取得する。そして、上流側目標温度設定部４０３は、取得した温度Ｔ４及び流量Ｆ３に基づいてヒートポンプ２０の最大出力時における凝縮器２４の最大加熱量を算出する。次に、上流側目標温度設定部４０３は、算出した最大加熱量、加熱部３３を流れる水の流量Ｆ２及び下流側の目標温度Ｔ３ｄに基づいて、加熱部３３の上流側の目標温度Ｔ２ｄを算出する。具体的には、上流側目標温度設定部４０３は、ヒートポンプ２０の最大出力によって加熱部３３の下流側の水温を目標温度Ｔ３ｄとするために要する加熱部３３の上流側の水温を、目標温度Ｔ２ｄとする。
【００４８】
以降、第１の実施形態と同様にステップＳ２以降の処理を実行することで、熱源系統１０の条件に応じてヒートポンプ２０の能力を最大に生かすよう温水系統３０の温度を制御することができる。
【００４９】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態による温水加熱システムは、温水系統３０の加熱部３３の下流側の温度に基づいてヒートポンプ２０のベーン２３の開度（ヒートポンプ制御の調整量）を制御する。
図６は、本発明の第３の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
第３の実施形態による温水加熱システムは、第１の実施形態による温水加熱システムの温水系統３０に凝縮器温度検出器５８を備えるものであり、制御装置４０の動作が異なる。また、第３の実施形態による温水加熱システムにおいては、流入部温度検出器５２及び流入部流量検出器５１は備えなくても良い。
凝縮器温度検出器５８は、ヒートポンプ２０の凝縮器２４の温度Ｔ５を検出する。
【００５０】
図７は、本発明の第３の実施形態による制御装置４０の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態による制御装置４０は、センサ情報取得部４０１、下流側温度変化率算出部４０８（ヒートポンプ調整温度算出部）、下流側目標温度設定部４０７、下流側当面目標温度設定部４０９、ベーン制御部４１０（ヒートポンプ調整量決定部）を備える。
センサ情報取得部４０１は、温水系統３０及び凝縮器２４に設けられた各検出器が検出したセンサ情報（流量・温度）を取得する。
下流側温度変化率算出部４０８は、センサ情報取得部４０１が取得したセンサ情報に基づいて、加熱部３３の下流側における水温の変化率（ヒートポンプ調整温度）、すなわち水温の上昇速度を算出する。なお、水温の変化率はセンサ情報を熱収支モデルに当てはめることで算出する。
下流側目標温度設定部４０７は、ヒートポンプ２０が稼動した場合において、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の下流側における水の目標温度を設定する。
【００５１】
下流側当面目標温度設定部４０９は、センサ情報取得部４０１、下流側温度変化率算出部４０８、及び下流側目標温度設定部４０７から取得する情報に従って、現在時刻における加熱部３３の下流側における水の当面の目標温度を設定する。具体的には、下流側当面目標温度設定部４０９は、加熱部３３の下流側における現在の水温が下流側目標温度に達するまでは、下流側温度変化率算出部４０８が算出した温度変化率に基づいて当面の目標温度を設定する。そして、下流側当面目標温度設定部４０９は、加熱部３３の下流側における現在の水温が下流側目標温度に達した後は、下流側目標温度設定部４０７が設定した目標温度を当面の目標温度に設定する。
【００５２】
ベーン制御部４１０は、下流側当面目標温度設定部４０９が設定した当面の目標温度と現在の加熱部３３の下流側における現在の水温とに基づくＰＩＤ制御により、ベーン２３の開度の制御を行う。
【００５３】
次に、本実施形態による温水加熱システムの稼動開始時における制御装置４０の動作について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態による制御装置４０の動作を示すフローチャートである。
まず、制御装置４０の下流側目標温度設定部４０７は、温水加熱システムの稼動開始前に、管理者から加熱部３３の下流側の目標温度Ｔ３ｄの入力を受け付ける（ステップＳ１１）。
【００５４】
温水加熱システムの管理者は目標温度の設定後、温水系統３０を稼動させ、その後圧縮機２２を稼動させる。
下流側当面目標温度設定部４０９は、センサ情報取得部４０１から、加熱部下流側温度検出器５５が検出した温度Ｔ３を取得する。次に下流側当面目標温度設定部４０９は、当該温度Ｔ３が、下流側目標温度設定部４０７が設定した目標温度Ｔ３ｄに達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５５】
下流側当面目標温度設定部４０９は、温度Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄ未満であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５及び熱媒体流量Ｆ２を用いて加熱部３３の下流側における温度変化率ｄＴ３／ｄｔを算出する（ステップＳ１３）。なお温度Ｔ２は、加熱部３３の上流側における水の温度である。また温度Ｔ３は、加熱部３３の下流側における水の温度である。また、温度Ｔ５は、凝縮器２４内の熱媒体の温度である。また流量Ｆ２は、加熱部３３を流れる水の流量である。
【００５６】
ここで、下流側温度変化率算出部４０８は、以下に示す熱収支モデルを示す式（２）に各センサ情報を代入することで、温度変化率ｄＴ３／ｄｔを算出する。
【００５７】
【数２】
【００５８】
但し、Ｕ及びＡは、それぞれ凝縮器２４の総括熱伝達率及び伝熱面積を示す。Ｕ及びＡの値は、ヒートポンプ２０の設計値として予め算出しておいても良いが、これに限られず実機運転中の定常状態におけるデータから同定しても良い。なお、Ｕ・Ａは、以下に示す式（３）の計算により算出することができる。
【００５９】
【数３】
【００６０】
ここで、式（２）を参照すると、式（２）の右辺の分母は、加熱部３３が保有する水の熱容量を示す。また、式（２）の右辺の分子は、加熱部３３に流通している水の熱量と加熱部３３において加熱される熱量の和から、加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の熱量との差の熱量を示す。つまり、温度変化率ｄＴ３／ｄｔは、加熱部３３に流通している水が加熱部３３によって加熱されたときの当該水の温度と加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の温度との差によって算出される。
【００６１】
次に、下流側当面目標温度設定部４０９は、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ３に下流側温度変化率算出部４０８が算出した温度変化率を加算した値を、当面目標温度Ｔ３ａに設定する（ステップＳ１４）。次に、ベーン制御部４１０は、加熱部３３の下流側の水温が当面目標温度Ｔ３ａになるようにベーン２３の開度を決定し、当該開度になるようベーン２３を制御する（ステップＳ１５）。これにより、ベーン制御部４１０は、加熱部３３の下流側の水温Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄに達するまで、加熱部３３の特性に応じた適切な温度変化率で、ベーン２３の開度を制御することができる。以降、ステップＳ１２において温度Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄに達するまで、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の動作を繰り返し実行する。
【００６２】
ステップＳ１２において、下流側当面目標温度設定部４０９は、温度Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄに達したと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、目標温度Ｔ３ｄを当面目標温度Ｔ３ａに設定する（ステップＳ１６）。次に、ベーン制御部４１０は、加熱部３３の下流側の水温が当面目標温度Ｔ３ａ、すなわち目標温度Ｔ３ｄになるように開度を決定し、当該開度でベーン２３を制御する（ステップＳ１７）。以降、制御装置４０は、過渡状態における圧縮機２２の制御を終了し、目標温度Ｔ３ｄに基づいてベーン２３の開度を制御する定常状態の制御を開始する。なお、定常状態におけるベーン２３の制御は、ステップＳ１６及びステップＳ１７を繰り返し実行する処理と同じである。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、ベーン制御部４１０は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の下流側の水の温度が目標温度Ｔ３ｄに達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の下流側の水の温度が上昇するように、ベーン２３の開度を制御する。これにより、温水系統３０が過渡状態にある場合に、ベーン２３の開度制御が温水の温度変化に追従できる程度にベーン２３の開度を制御することができる。特に、本実施形態において所定の温度は、加熱部３３に流通している水及び加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の状態並びに加熱部３３における加熱量に基づいて算出される。これにより、温水加熱システムの特性に応じてベーン２３の開度の制御をすることができ、適切な昇温速度で、加熱部３３の下流側の水温を目標温度Ｔ３ａまで引き上げることができる。特に、本実施形態に示すように、加熱部３３に流通している水が加熱部３３によって加熱されたときの当該水の温度と加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の温度との差の温度である温度変化率ｄＴ３／ｄｔを用いることで、適切な開度の制御を行うことができる。
【００６４】
なお、本実施形態においてベーン制御部４１０は、下流側温度変化率算出部４０８が算出した温度変化率ｄＴ３／ｄｔを用いて開度の制御を行う場合を説明したが、これに限られず、他の所定の温度だけ、加熱部３３の下流側の水温が上昇するようにベーン２３の開度を制御するようにしても良い。但し、当該所定の温度が過小に設定されていると、開度の上昇レートが抑え気味に制御され、加熱部３３の下流側の水温の昇温が遅くなり、温水系統３０が定常状態に遷移するまでに時間がかかることとなる。他方、当該所定の温度が過大に設定されていると、開度の上昇レートが高めに制御され、加熱部３３の下流側の水温の昇温が早くなり、ベーン２３の開度制御が温水の温度変化に追従できなくなることがある。この場合、ヒートポンプ２０の凝縮器２４において交換される熱量が小さくなり、温水加熱システムの効率が悪くなってしまうという問題がある。
【００６５】
《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態による温水加熱システムは、第２の実施形態と同様に温水系統３０の状態に基づいて三方弁３４の開度を制御しつつ、第３の実施形態と同様に温水系統３０の加熱部３３の状態に基づいてヒートポンプ２０のベーン２３の開度を制御する。
【００６６】
図９は、本発明の第４の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
第４の実施形態による温水加熱システムは、第２の実施形態による温水加熱システムの構成と、第３の実施形態による温水加熱システムの構成とを併せ持つ。なお、第４の実施形態による制御装置４０の構成も、第２の実施形態による制御装置４０の構成と、第３の実施形態による制御装置４０の構成とを併せ持ったものである。
【００６７】
第４の実施形態による温水加熱システムの動作は、第２の実施形態の動作と第３の実施形態の動作を併せたものである。
具体的には、第３の実施形態のステップＳ１１による下流側目標温度の設定がされたときに、当該下流側目標温度を用いて第２の実施形態のステップＳ１による上流側目標温度の算出を行う。
また、第２の実施形態によるステップＳ２〜ステップＳ４では、制御装置４０は三方弁３４の開度制御のみを行う。他方、制御装置４０は、ステップＳ５〜ステップＳ８の処理を実行している間、並行して第３の実施形態によるステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理を実行する。そして、制御装置４０は、第２の実施形態によるステップＳ９及びステップＳ１０の処理を実行するときに、第３の実施形態によるステップＳ１６及びステップＳ１７の処理を行う。
これにより、制御装置４０は、三方弁３４の開度とベーン２３の開度をそれぞれ適切に制御することができる。
【００６８】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００６９】
なお、上述の制御装置４０は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００７０】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１０…熱源系統 ２０…ヒートポンプ ２１…蒸発器 ２２…圧縮機 ２３…凝縮器 ２４…膨張弁 ３０…温水系統 ３１…流入部 ３２…循環ポンプ ３３…加熱部 ３４…三方弁 ３５…循環部 ３６…流出部 ４０…制御装置 ５１…流入部流量検出器 ５２…流入部温度検出器 ５３…加熱部流量検出器 ５４…加熱部上流側温度検出器 ５５…加熱部下流側温度検出器 ５６…熱源上流側温度検出器 ５７…熱源流量検出器 ５８…凝縮器温度検出器 ４０１…センサ情報取得部 ４０２…上流側温度変化率算出部 ４０３…上流側目標温度設定部 ４０４…ヒートポンプ情報入力部 ４０５…上流側当面目標温度設定部 ４０６…三方弁制御部 ４０７…下流側目標温度設定部 ４０８…下流側温度変化率算出部 ４０９…下流側当面目標温度設定部 ４１０…ベーン制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプに設けられた温熱出力熱交換器を用いて温水を加熱する温水加熱システム、並びに当該温水加熱システムの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、温水を供給する温水系統は、貯熱タンクを備えている。温水系統は、この貯熱タンク内に貯蔵されている一部の水が、温水ヒートポンプ本体に設けられている温熱出力熱交換器から温熱を得ることによって温度制御が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、温水系統に貯熱タンクを設けるため、設置コストや設置スペースが大きくなってしまうという問題があった。また、貯熱タンクに貯めた水を温熱出力熱交換器に循環させて貯熱タンク中の水温を昇温させるため、昇温に時間がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで特許文献２には、温水系統に三方弁を設け、温熱出力熱交換器からの温水の出力の一部を温熱出力熱交換器へ循環させ、温熱出力熱交換器の入口の温度が所定の目標温度になるよう制御する方法が記載されている。本方法を用いることで、温水系統の昇温速度を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４０４００号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８５４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の方法を用いる場合、ヒートポンプの起動時など温水系統が過渡状態にある場合、すなわち温水系統全体の水温が目標温度より低い場合に、三方弁が全開となり、温熱出力熱交換器からの全ての温水の出力が循環する可能性がある。この場合、温水系統の水温は急速に上昇し、温熱出力熱交換器の入口の温度が目標温度に達したときに、初めて三方弁の開度が変化する。しかしながら、三方弁の開閉は瞬時に切り替わるものではないため、三方弁の開閉動作が温水の温度変化に追従できず、温熱出力熱交換器の入口の水温が目標温度を越えてしまう可能性がある。この場合、ヒートポンプの温熱出力熱交換器において交換される熱量が小さくなり、温水加熱システムの効率が悪くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、温水系統の過渡状態における昇温速度を適切に制御する温水加熱システム並びに制御装置及び制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、前記加熱部から前記流出部及び前記循環部への水の流量配分を調整する調整部とを備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定する上流側目標温度設定部と、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する調整量決定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明においては、前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定することが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて、前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水と前記循環部によって循環する水とを混和させた水の温度と、前記加熱部に流通している水の温度との差の温度を、前記調整量の決定に用いる調整温度として算出する調整温度算出部を備え、前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記調整温度算出部が算出した調整温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、前記調整量決定部は、前記ヒートポンプが稼動するまで、前記加熱部へ流入する水の温度が一定になるように、前記調整部による流量配分の調整量を決定することが好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記上流側目標温度設定部は、前記加熱部における最大加熱量と、前記加熱部へ流入する水の流量と、前記加熱部の下流側の水の目標温度とに基づいて前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部とを備えることが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から前記調整部へ流入する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部とを備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明においては、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１８】
また、本発明においては、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から流出する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定することが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部と、上記制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部とを備えた温水加熱システムの調整部の調整量を制御する制御方法であって、前記加熱部の上流側の水の目標温度を決定するステップと、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定するステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部とを備えた温水加熱システムのヒートポンプの調整量を制御する制御装置であって、前記加熱部の下流側の水の目標温度を決定するステップと、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、加熱部の上流側の温水の温度が目標温度に達するまで、所定の温度だけ、加熱部の上流側または下流側の温水の温度が上昇するように、調整部による調整量またはヒートポンプの調整量を決定する。これにより、温水系統の過渡状態における昇温速度を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
温水加熱システムは、熱源系統１０から熱を汲み取り温熱を出力するヒートポンプ２０、ヒートポンプ２０から出力される温熱により水を熱する温水系統３０、及び温水系統３０の制御を行う制御装置４０を備える。
【００２５】
ヒートポンプ２０は、熱媒体を充填した配管と、当該配管に接続される蒸発器２１、圧縮機２２、凝縮器２４（温熱出力熱交換器）及び膨張弁２５から構成される。
蒸発器２１は、熱源系統１０から出力される熱により熱媒体の温度を上昇させる。
圧縮機２２は、蒸発器２１により昇温された熱媒体を圧縮して液化させる。
ベーン２３は、圧縮機２２が液化させた熱媒体の流量を調整する。
凝縮器２４は、ベーン２３から流入する熱媒体の熱を温水系統３０に供給する。
膨張弁２５は、凝縮器２４により降温された熱媒体を減圧して気化させる。
【００２６】
温水系統３０は、流入部３１、循環ポンプ３２、加熱部３３、三方弁３４（調整部）、循環部３５、流出部３６から構成される。
流入部３１は、加熱対象から循環ポンプ３２を介して加熱部３３へ水を流入させる。
循環ポンプ３２は、流入した水を加熱部３３へ圧送する。
加熱部３３は、循環ポンプ３２から流入した水を凝縮器２４から供給される熱により加熱し、加熱された水を三方弁３４へ供給する。
三方弁３４は、その開度（流量配分）に応じて加熱部３３が加熱した水の一部を循環部３５へ流入させ、残りを流出部３６へ流入させる。
循環部３５は、三方弁３４から循環ポンプ３２を介して加熱部３３へ水を循環させる。
流出部３６は、三方弁３４から加熱対象へ水を流出させる。
【００２７】
また温水系統３０には、流入部流量検出器５１、流入部温度検出器５２、加熱部流量検出器５３、加熱部上流側温度検出器５４、加熱部下流側温度検出器５５が設けられる。
流入部流量検出器５１は、流入部３１を流れる水の流量Ｆ１を検出する。
流入部温度検出器５２は、流入部３１を流れる水の温度Ｔ１を検出する。
加熱部流量検出器５３は、加熱部３３を流れる水の流量Ｆ２を検出する。
加熱部上流側温度検出器５４は、加熱部３３の上流側における水の温度を検出する。すなわち、加熱部上流側温度検出器５４は、加熱部３３において加熱される前の水の温度Ｔ２を検出する。
加熱部下流側温度検出器５５は、加熱部３３の下流側における水の温度を検出する。すなわち、加熱部下流側温度検出器５５は、加熱部３３において加熱された後の水の温度Ｔ３を検出する。
【００２８】
図２は、本発明の第１の実施形態による制御装置４０の構成を示す概略ブロック図である。
制御装置４０は、センサ情報取得部４０１、上流側温度変化率算出部４０２（調整温度算出部）、上流側目標温度設定部４０３、ヒートポンプ情報入力部４０４、上流側当面目標温度設定部４０５、三方弁制御部４０６（調整量決定部）を備える。
センサ情報取得部４０１は、温水系統３０に設けられた各検出器が検出したセンサ情報（流量・温度）を取得する。
上流側温度変化率算出部４０２は、センサ情報取得部４０１が取得したセンサ情報に基づいて、加熱部３３の上流側における水温の変化率（調整温度）、すなわち水温の上昇速度を算出する。なお、水温の変化率はセンサ情報を熱収支モデルに当てはめることで算出する。
上流側目標温度設定部４０３は、ヒートポンプ２０及び温水系統３０が稼動した場合において、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の上流側における水の目標温度を設定する。
ヒートポンプ情報入力部４０４は、ヒートポンプ２０の圧縮機２２が稼動を開始したか否かを示すヒートポンプ情報の入力を受け付ける。
【００２９】
上流側当面目標温度設定部４０５は、センサ情報取得部４０１、上流側温度変化率算出部４０２、上流側目標温度設定部４０３、及びヒートポンプ情報入力部４０４から取得する情報に従って、現在時刻における加熱部３３の上流側における水の当面の目標温度を設定する。具体的には、上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ２０の圧縮機２２が稼動していない状態にあっては、加熱部３３の上流側における現在の水温を、当面の目標温度に設定する。すなわち現在の水温を保存するよう当面目標温度を設定する。また、上流側当面目標温度設定部４０５は、圧縮機２２が稼動した後において、加熱部３３の上流側における現在の水温が上流側目標温度に達するまでは、上流側温度変化率算出部４０２が算出した温度変化率に基づいて当面の目標温度を設定する。そして、上流側当面目標温度設定部４０５は、加熱部３３の上流側における現在の水温が上流側目標温度に達した後は、上流側目標温度設定部４０３が設定した目標温度を当面の目標温度に設定する。
【００３０】
三方弁制御部４０６は、上流側当面目標温度設定部４０５が設定した当面の目標温度と現在の加熱部３３の上流側における現在の水温とに基づくＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ／Ｉｎｔｅｇｒａｌ／Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御により、三方弁３４の開度制御を行う。
【００３１】
次に、本実施形態による温水加熱システムの稼動開始時における制御装置４０の動作について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による制御装置４０の動作を示すフローチャートである。
まず、制御装置４０の上流側目標温度設定部４０３は、温水加熱システムの稼動開始前に、管理者から加熱部３３の上流側の目標温度Ｔ２ｄの入力を受け付ける（ステップＳ１）。
【００３２】
温水加熱システムの管理者は目標温度の設定後、温水系統３０を稼動させる。温水系統３０が稼動すると、上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ情報入力部４０４が入力を受け付けたヒートポンプ情報が、圧縮機２２の稼動開始を示しているか否かを判定する（ステップＳ２）。なお、ヒートポンプ情報は、温水加熱システムの管理者が圧縮機２２を稼動させたときに、圧縮機２２の稼動開始を示す。
【００３３】
上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ情報が、圧縮機２２がまだ稼動していないことを示していると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、センサ情報取得部４０１から、加熱部上流側温度検出器５４が検出した温度Ｔ２を取得し、当該温度Ｔ２を加熱部３３の上流側における水温を当面目標温度Ｔ２ａに設定する（ステップＳ３）。次に、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温が当面目標温度Ｔ２ａ、すなわち現在の温度Ｔ２で一定になるように開度を決定し、当該開度に基づいて三方弁３４を制御する（ステップＳ４）。つまり、三方弁制御部４０６は、循環ポンプ３２による発熱を冷却する分だけの水が流入部３１から流入するように三方弁３４の開度を制御することとなる。これにより、圧縮機２２が稼動するまでの間、三方弁３４は、循環部３５に対し全開から少し閉じた開度、すなわち流出部３６に対し少し開いた開度に調節することとなる。
以降、ステップＳ２に戻り圧縮機２２が稼動するまでステップＳ２〜ステップＳ４の動作を繰り返し実行する。
【００３４】
他方、上流側当面目標温度設定部４０５は、ヒートポンプ情報が、圧縮機２２の稼動開始を示していると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、センサ情報取得部４０１から、加熱部上流側温度検出器５４が検出した温度Ｔ２を取得する。次に上流側当面目標温度設定部４０５は、当該温度Ｔ２が、上流側目標温度設定部４０３が設定した目標温度Ｔ２ｄに達したか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３５】
上流側当面目標温度設定部４０５は、温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄ未満であると判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及び熱媒体流量Ｆ１、Ｆ２を用いて加熱部３３の上流側における温度変化率ｄＴ２／ｄｔを算出する（ステップＳ６）。なお温度Ｔ１は、流入部３１を流れる水の温度である。また温度Ｔ２は、加熱部３３の上流側における水の温度である。また温度Ｔ３は、加熱部３３の下流側における水の温度である。また流量Ｆ１は、流入部３１を流れる水の流量である。また流量Ｆ２は、加熱部３３を流れる水の流量である。
【００３６】
ここで、上流側温度変化率算出部４０２は、以下に示す熱収支モデルを示す式（１）に各センサ情報を代入することで、温度変化率ｄＴ２／ｄｔを算出する。
【００３７】
【数１】
【００３８】
但し、Ｍは、加熱部３３が保有する水量を示す。また、ｃｐｎ（ｎは自然数）は、温度Ｔｎにおける水の比熱を示す。なお、比熱は水温によって定まるため、上流側温度変化率算出部４０２は、温度Ｔｎに従って比熱ｃｐｎを算出する。また、Ｑｐｕｍｐは、循環ポンプ３２における水への入熱量を示す。なお、循環ポンプ３２から水への熱量は循環ポンプ３２を通過する水の流量Ｆ２及び循環ポンプ３２の回転数、消費電力並びに特性によって定まるため、上流側温度変化率算出部４０２は、これらの値に従って入熱量Ｑｐｕｍｐを算出する。なお、各検出部が検出するセンサ情報には検出遅れが含まれるため、上流側温度変化率算出部４０２は、水量Ｍ、比熱ｃｐｎ、及び入熱量Ｑｐｕｍｐを実機運転中の過渡状態のデータに基づいて同定することで、推定精度を向上させるようにしても良い。
【００３９】
ここで、式（１）を参照すると、式（１）の右辺の分母は、加熱部３３が保有する水の熱容量を示す。また、式（２）の右辺の分子は、流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水と循環部３５によって循環する水とを混和させた水の熱量と、加熱部３３に流通している水の熱量との差の熱量を示す。つまり、温度変化率ｄＴ２／ｄｔは、流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水と循環部３５によって循環する水とを混和させた水の温度と、加熱部３３に流通している水の温度との差によって算出される。
【００４０】
次に、上流側当面目標温度設定部４０５は、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ２に上流側温度変化率算出部４０２が算出した温度変化率を加算した値を、当面目標温度Ｔ２ａに設定する（ステップＳ７）。次に、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温が当面目標温度Ｔ２ａになるように開度を決定し、当該開度に基づいて三方弁３４を制御する（ステップＳ８）。これにより、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄに達するまで、温水系統３０の特性（各部温度、流量、及び加熱部３３の保水量）に応じた適切な温度変化率で、三方弁３４の開度を制御することができる。以降、ステップＳ５において温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄに達するまで、ステップＳ５〜ステップＳ８の動作を繰り返し実行する。
【００４１】
ステップＳ５において、上流側当面目標温度設定部４０５は、温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｄに達したと判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、目標温度Ｔ２ｄを当面目標温度Ｔ２ａに設定する（ステップＳ９）。次に、三方弁制御部４０６は、加熱部３３の上流側の水温が当面目標温度Ｔ２ａ、すなわち目標温度Ｔ２ｄになるように開度を決定し、当該開度に基づいて三方弁３４を制御する（ステップＳ１０）。以降、制御装置４０は、過渡状態における三方弁３４の制御を終了し、目標温度Ｔ２ｄに基づいて三方弁３４の開度を制御する定常状態の制御を開始する。なお、定常状態における三方弁３４の制御は、ステップＳ９及びステップＳ１０を繰り返し実行する処理と同じである。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、三方弁制御部４０６は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の上流側の水の温度が目標温度Ｔ２ｄに達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の上流側の水の温度が上昇するように、三方弁３４の開度を制御する。これにより、温水系統３０が過渡状態にある場合に、三方弁３４の開閉動作が温水の温度変化に追従できる程度に三方弁３４の開度を制御することができる。特に、本実施形態において所定の温度は、加熱部３３に流通している水、循環部３５によって循環する水、及び流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水の状態に基づいて算出される。これにより、温水加熱システムの特性に応じて三方弁３４の開度の制御をすることができ、適切な昇温速度で、加熱部３３の上流側の水温を目標温度Ｔ２ａまで引き上げることができる。特に、本実施形態に示すように、流入部３１から加熱部３３の上流側へ流入する水と循環部３５によって循環する水とを混和させた水の温度と、加熱部３３に流通している水の温度との差の温度である温度変化率ｄＴ２／ｄｔを用いることで、適切な開度の制御を行うことができる。
【００４３】
なお、本実施形態において三方弁制御部４０６は、上流側温度変化率算出部４０２が算出した温度変化率ｄＴ２／ｄｔを用いて開度の制御を行う場合を説明したが、これに限られず、他の所定の温度だけ、加熱部３３の上流側の水温が上昇するように三方弁３４の開度を制御するようにしても良い。但し、当該所定の温度が過小に設定されていると、開度が流出部３６に対して開き気味に制御され、加熱部３３の上流側の水温の昇温が遅くなり、温水系統３０が定常状態に遷移するまでに時間がかかることとなる。他方、当該所定の温度が過大に設定されていると、開度が循環部３５に対して開き気味に制御され、加熱部３３の上流側の水温の昇温が早くなり、三方弁３４の開閉動作が温水の温度変化に追従できなくなることがある。この場合、ヒートポンプ２０の凝縮器２４において交換される熱量が小さくなり、温水加熱システムの効率が悪くなってしまうという問題がある。
【００４４】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態による温水加熱システムは、熱源系統１０と温水系統３０の特性に基づいて温水系統３０の加熱部３３の上流側の目標温度を設定する。
図４は、本発明の第２の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
第２の実施形態による温水加熱システムは、第１の実施形態による温水加熱システムの温水系統３０に、熱源上流側温度検出器５６及び熱源流量検出器５７を備えるものであり、制御装置４０の動作が異なる。
熱源上流側温度検出器５６は、熱源系統１０の上流側における熱水の温度Ｔ４を検出する。
熱源流量検出器５７は、熱源系統１０を流れる熱水の流量Ｆ３を検出する。
【００４５】
図５は、本発明の第２の実施形態による制御装置４０の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による制御装置４０は、第１の実施形態による制御装置４０の構成に加えて、下流側目標温度設定部４０７を備え、上流側目標温度設定部４０３の動作が異なる。
下流側目標温度設定部４０７は、ヒートポンプ２０及び温水系統３０が稼動した場合において、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の下流側における水の目標温度を設定する。
上流側目標温度設定部４０３は、下流側の目標温度と、センサ情報取得部４０１が取得したセンサ情報に基づいて、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の上流側における水の目標温度を設定する。
【００４６】
次に、本実施形態による温水加熱システムの稼動開始時における制御装置４０の動作について説明する。
第２の実施形態による制御装置４０の動作は、第１の実施形態における制御装置４０の動作とステップＳ１の動作が異なるものであり、ステップＳ１以降の動作は第１の実施形態と同じものである。
【００４７】
したがって、ここでは第２の実施形態におけるステップＳ１の動作について説明する。
まず、制御装置４０の下流側目標温度設定部４０７は、温水加熱システムの稼動開始前に、管理者から加熱部３３の下流側の目標温度Ｔ３ｄの入力を受け付ける。次に、上流側目標温度設定部４０３は、センサ情報取得部４０１から熱源上流側温度検出器５６及び熱源流量検出器５７が検出した温度Ｔ４及び流量Ｆ３を取得する。そして、上流側目標温度設定部４０３は、取得した温度Ｔ４及び流量Ｆ３に基づいてヒートポンプ２０の最大出力時における凝縮器２４の最大加熱量を算出する。次に、上流側目標温度設定部４０３は、算出した最大加熱量、加熱部３３を流れる水の流量Ｆ２及び下流側の目標温度Ｔ３ｄに基づいて、加熱部３３の上流側の目標温度Ｔ２ｄを算出する。具体的には、上流側目標温度設定部４０３は、ヒートポンプ２０の最大出力によって加熱部３３の下流側の水温を目標温度Ｔ３ｄとするために要する加熱部３３の上流側の水温を、目標温度Ｔ２ｄとする。
【００４８】
以降、第１の実施形態と同様にステップＳ２以降の処理を実行することで、熱源系統１０の条件に応じてヒートポンプ２０の能力を最大に生かすよう温水系統３０の温度を制御することができる。
【００４９】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態による温水加熱システムは、温水系統３０の加熱部３３の下流側の温度に基づいてヒートポンプ２０のベーン２３の開度（ヒートポンプ制御の調整量）を制御する。
図６は、本発明の第３の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
第３の実施形態による温水加熱システムは、第１の実施形態による温水加熱システムの温水系統３０に凝縮器温度検出器５８を備えるものであり、制御装置４０の動作が異なる。また、第３の実施形態による温水加熱システムにおいては、流入部温度検出器５２及び流入部流量検出器５１は備えなくても良い。
凝縮器温度検出器５８は、ヒートポンプ２０の凝縮器２４の温度Ｔ５を検出する。
【００５０】
図７は、本発明の第３の実施形態による制御装置４０の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態による制御装置４０は、センサ情報取得部４０１、下流側温度変化率算出部４０８（ヒートポンプ調整温度算出部）、下流側目標温度設定部４０７、下流側当面目標温度設定部４０９、ベーン制御部４１０（ヒートポンプ調整量決定部）を備える。
センサ情報取得部４０１は、温水系統３０及び凝縮器２４に設けられた各検出器が検出したセンサ情報（流量・温度）を取得する。
下流側温度変化率算出部４０８は、センサ情報取得部４０１が取得したセンサ情報に基づいて、加熱部３３の下流側における水温の変化率（ヒートポンプ調整温度）、すなわち水温の上昇速度を算出する。なお、水温の変化率はセンサ情報を熱収支モデルに当てはめることで算出する。
下流側目標温度設定部４０７は、ヒートポンプ２０が稼動した場合において、温水系統３０が定常状態になったときにおける加熱部３３の下流側における水の目標温度を設定する。
【００５１】
下流側当面目標温度設定部４０９は、センサ情報取得部４０１、下流側温度変化率算出部４０８、及び下流側目標温度設定部４０７から取得する情報に従って、現在時刻における加熱部３３の下流側における水の当面の目標温度を設定する。具体的には、下流側当面目標温度設定部４０９は、加熱部３３の下流側における現在の水温が下流側目標温度に達するまでは、下流側温度変化率算出部４０８が算出した温度変化率に基づいて当面の目標温度を設定する。そして、下流側当面目標温度設定部４０９は、加熱部３３の下流側における現在の水温が下流側目標温度に達した後は、下流側目標温度設定部４０７が設定した目標温度を当面の目標温度に設定する。
【００５２】
ベーン制御部４１０は、下流側当面目標温度設定部４０９が設定した当面の目標温度と現在の加熱部３３の下流側における現在の水温とに基づくＰＩＤ制御により、ベーン２３の開度の制御を行う。
【００５３】
次に、本実施形態による温水加熱システムの稼動開始時における制御装置４０の動作について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態による制御装置４０の動作を示すフローチャートである。
まず、制御装置４０の下流側目標温度設定部４０７は、温水加熱システムの稼動開始前に、管理者から加熱部３３の下流側の目標温度Ｔ３ｄの入力を受け付ける（ステップＳ１１）。
【００５４】
温水加熱システムの管理者は目標温度の設定後、温水系統３０を稼動させ、その後圧縮機２２を稼動させる。
下流側当面目標温度設定部４０９は、センサ情報取得部４０１から、加熱部下流側温度検出器５５が検出した温度Ｔ３を取得する。次に下流側当面目標温度設定部４０９は、当該温度Ｔ３が、下流側目標温度設定部４０７が設定した目標温度Ｔ３ｄに達したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５５】
下流側当面目標温度設定部４０９は、温度Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄ未満であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５及び熱媒体流量Ｆ２を用いて加熱部３３の下流側における温度変化率ｄＴ３／ｄｔを算出する（ステップＳ１３）。なお温度Ｔ２は、加熱部３３の上流側における水の温度である。また温度Ｔ３は、加熱部３３の下流側における水の温度である。また、温度Ｔ５は、凝縮器２４内の熱媒体の温度である。また流量Ｆ２は、加熱部３３を流れる水の流量である。
【００５６】
ここで、下流側温度変化率算出部４０８は、以下に示す熱収支モデルを示す式（２）に各センサ情報を代入することで、温度変化率ｄＴ３／ｄｔを算出する。
【００５７】
【数２】
【００５８】
但し、Ｕ及びＡは、それぞれ凝縮器２４の総括熱伝達率及び伝熱面積を示す。Ｕ及びＡの値は、ヒートポンプ２０の設計値として予め算出しておいても良いが、これに限られず実機運転中の定常状態におけるデータから同定しても良い。なお、Ｕ・Ａは、以下に示す式（３）の計算により算出することができる。
【００５９】
【数３】
【００６０】
ここで、式（２）を参照すると、式（２）の右辺の分母は、加熱部３３が保有する水の熱容量を示す。また、式（２）の右辺の分子は、加熱部３３に流通している水の熱量と加熱部３３において加熱される熱量の和から、加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の熱量との差の熱量を示す。つまり、温度変化率ｄＴ３／ｄｔは、加熱部３３に流通している水が加熱部３３によって加熱されたときの当該水の温度と加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の温度との差によって算出される。
【００６１】
次に、下流側当面目標温度設定部４０９は、センサ情報取得部４０１が取得した温度Ｔ３に下流側温度変化率算出部４０８が算出した温度変化率を加算した値を、当面目標温度Ｔ３ａに設定する（ステップＳ１４）。次に、ベーン制御部４１０は、加熱部３３の下流側の水温が当面目標温度Ｔ３ａになるようにベーン２３の開度を決定し、当該開度になるようベーン２３を制御する（ステップＳ１５）。これにより、ベーン制御部４１０は、加熱部３３の下流側の水温Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄに達するまで、加熱部３３の特性に応じた適切な温度変化率で、ベーン２３の開度を制御することができる。以降、ステップＳ１２において温度Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄに達するまで、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の動作を繰り返し実行する。
【００６２】
ステップＳ１２において、下流側当面目標温度設定部４０９は、温度Ｔ３が目標温度Ｔ３ｄに達したと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、目標温度Ｔ３ｄを当面目標温度Ｔ３ａに設定する（ステップＳ１６）。次に、ベーン制御部４１０は、加熱部３３の下流側の水温が当面目標温度Ｔ３ａ、すなわち目標温度Ｔ３ｄになるように開度を決定し、当該開度でベーン２３を制御する（ステップＳ１７）。以降、制御装置４０は、過渡状態における圧縮機２２の制御を終了し、目標温度Ｔ３ｄに基づいてベーン２３の開度を制御する定常状態の制御を開始する。なお、定常状態におけるベーン２３の制御は、ステップＳ１６及びステップＳ１７を繰り返し実行する処理と同じである。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、ベーン制御部４１０は、ヒートポンプ２０が稼動してから加熱部３３の下流側の水の温度が目標温度Ｔ３ｄに達するまで、所定の温度だけ、加熱部３３の下流側の水の温度が上昇するように、ベーン２３の開度を制御する。これにより、温水系統３０が過渡状態にある場合に、ベーン２３の開度制御が温水の温度変化に追従できる程度にベーン２３の開度を制御することができる。特に、本実施形態において所定の温度は、加熱部３３に流通している水及び加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の状態並びに加熱部３３における加熱量に基づいて算出される。これにより、温水加熱システムの特性に応じてベーン２３の開度の制御をすることができ、適切な昇温速度で、加熱部３３の下流側の水温を目標温度Ｔ３ａまで引き上げることができる。特に、本実施形態に示すように、加熱部３３に流通している水が加熱部３３によって加熱されたときの当該水の温度と加熱部３３から三方弁３４へ流入する水の温度との差の温度である温度変化率ｄＴ３／ｄｔを用いることで、適切な開度の制御を行うことができる。
【００６４】
なお、本実施形態においてベーン制御部４１０は、下流側温度変化率算出部４０８が算出した温度変化率ｄＴ３／ｄｔを用いて開度の制御を行う場合を説明したが、これに限られず、他の所定の温度だけ、加熱部３３の下流側の水温が上昇するようにベーン２３の開度を制御するようにしても良い。但し、当該所定の温度が過小に設定されていると、開度の上昇レートが抑え気味に制御され、加熱部３３の下流側の水温の昇温が遅くなり、温水系統３０が定常状態に遷移するまでに時間がかかることとなる。他方、当該所定の温度が過大に設定されていると、開度の上昇レートが高めに制御され、加熱部３３の下流側の水温の昇温が早くなり、ベーン２３の開度制御が温水の温度変化に追従できなくなることがある。この場合、ヒートポンプ２０の凝縮器２４において交換される熱量が小さくなり、温水加熱システムの効率が悪くなってしまうという問題がある。
【００６５】
《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態による温水加熱システムは、第２の実施形態と同様に温水系統３０の状態に基づいて三方弁３４の開度を制御しつつ、第３の実施形態と同様に温水系統３０の加熱部３３の状態に基づいてヒートポンプ２０のベーン２３の開度を制御する。
【００６６】
図９は、本発明の第４の実施形態による温水加熱システムの概略構成図である。
第４の実施形態による温水加熱システムは、第２の実施形態による温水加熱システムの構成と、第３の実施形態による温水加熱システムの構成とを併せ持つ。なお、第４の実施形態による制御装置４０の構成も、第２の実施形態による制御装置４０の構成と、第３の実施形態による制御装置４０の構成とを併せ持ったものである。
【００６７】
第４の実施形態による温水加熱システムの動作は、第２の実施形態の動作と第３の実施形態の動作を併せたものである。
具体的には、第３の実施形態のステップＳ１１による下流側目標温度の設定がされたときに、当該下流側目標温度を用いて第２の実施形態のステップＳ１による上流側目標温度の算出を行う。
また、第２の実施形態によるステップＳ２〜ステップＳ４では、制御装置４０は三方弁３４の開度制御のみを行う。他方、制御装置４０は、ステップＳ５〜ステップＳ８の処理を実行している間、並行して第３の実施形態によるステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理を実行する。そして、制御装置４０は、第２の実施形態によるステップＳ９及びステップＳ１０の処理を実行するときに、第３の実施形態によるステップＳ１６及びステップＳ１７の処理を行う。
これにより、制御装置４０は、三方弁３４の開度とベーン２３の開度をそれぞれ適切に制御することができる。
【００６８】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００６９】
なお、上述の制御装置４０は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００７０】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１０…熱源系統 ２０…ヒートポンプ ２１…蒸発器 ２２…圧縮機 ２３…凝縮器 ２４…膨張弁 ３０…温水系統 ３１…流入部 ３２…循環ポンプ ３３…加熱部 ３４…三方弁 ３５…循環部 ３６…流出部 ４０…制御装置 ５１…流入部流量検出器 ５２…流入部温度検出器 ５３…加熱部流量検出器 ５４…加熱部上流側温度検出器 ５５…加熱部下流側温度検出器 ５６…熱源上流側温度検出器 ５７…熱源流量検出器 ５８…凝縮器温度検出器 ４０１…センサ情報取得部 ４０２…上流側温度変化率算出部 ４０３…上流側目標温度設定部 ４０４…ヒートポンプ情報入力部 ４０５…上流側当面目標温度設定部 ４０６…三方弁制御部 ４０７…下流側目標温度設定部 ４０８…下流側温度変化率算出部 ４０９…下流側当面目標温度設定部 ４１０…ベーン制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、
前記加熱部から前記流出部及び前記循環部への水の流量配分を調整する調整部と
を備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、
前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定する上流側目標温度設定部と、
前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する調整量決定部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて、前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水と前記循環部によって循環する水とを混和させた水の温度と、前記加熱部に流通している水の温度との差の温度を、前記調整量の決定に用いる調整温度として算出する調整温度算出部を備え、
前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記調整温度算出部が算出した調整温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記調整量決定部は、前記ヒートポンプが稼動するまで、前記加熱部へ流入する水の温度が一定になるように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記上流側目標温度設定部は、前記加熱部における最大加熱量と、前記加熱部へ流入する水の流量と、前記加熱部の下流側の水の目標温度とに基づいて前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、
前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から前記調整部へ流入する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と
を備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、
前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、
前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から流出する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、
前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部と、
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする温水加熱システム。
【請求項１３】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、
前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部と
を備えた温水加熱システムの調整部の調整量を制御する制御方法であって、
前記加熱部の上流側の水の目標温度を決定するステップと、
前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定するステップと
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と
を備えた温水加熱システムのヒートポンプの調整量を制御する制御装置であって、
前記加熱部の下流側の水の目標温度を決定するステップと、
前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項１】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、
前記加熱部から前記流出部及び前記循環部への水の流量配分を調整する調整部と
を備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、
前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定する上流側目標温度設定部と、
前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する調整量決定部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記加熱部に流通している水、前記循環部によって循環する水、及び前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水の状態に基づいて、前記流入部から前記加熱部の上流側へ流入する水と前記循環部によって循環する水とを混和させた水の温度と、前記加熱部に流通している水の温度との差の温度を、前記調整量の決定に用いる調整温度として算出する調整温度算出部を備え、
前記調整量決定部は、前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記調整温度算出部が算出した調整温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記調整量決定部は、前記ヒートポンプが稼動するまで、前記加熱部へ流入する水の温度が一定になるように、前記調整部による流量配分の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記上流側目標温度設定部は、前記加熱部における最大加熱量と、前記加熱部へ流入する水の流量と、前記加熱部の下流側の水の目標温度とに基づいて前記加熱部の上流側の水の目標温度を設定することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、
前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から前記調整部へ流入する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から前記調整部へ流入する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と
を備えた温水加熱システムを制御する制御装置であって、
前記加熱部の下流側の水の目標温度を設定する下流側目標温度設定部と、
前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するヒートポンプ調整量決定部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて算出される所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記加熱部に流通している水及び前記加熱部から流出する水の状態並びに前記加熱部における加熱量に基づいて、前記加熱部に流通している水が前記加熱部によって加熱されたときの当該水の温度と前記加熱部から流出する水の温度との差の温度を、ヒートポンプ制御の調整量の決定に用いるヒートポンプ調整温度として算出するヒートポンプ調整温度算出部を備え、
前記ヒートポンプ調整量決定部は、前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、前記ヒートポンプ調整温度算出部が算出したヒートポンプ調整温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、
前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部と、
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする温水加熱システム。
【請求項１３】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と、
前記加熱部から前記循環部及び前記流出部への水の流量配分を調整する調整部と
を備えた温水加熱システムの調整部の調整量を制御する制御方法であって、
前記加熱部の上流側の水の目標温度を決定するステップと、
前記加熱部の上流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の上流側の水の温度が上昇するように、前記調整部による流量配分の調整量を決定するステップと
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
熱源系統から熱を汲み取り温熱を出力する温熱出力熱交換器を有するヒートポンプと、
前記温熱出力熱交換器から得た温熱によって水を加熱する加熱部と、
前記加熱部が加熱した水を加熱対象へ流出させる流出部と、
前記加熱部が加熱した水を前記加熱部の上流側へ循環させる循環部と、
加熱対象から前記加熱部の上流側へ水を流入させる流入部と
を備えた温水加熱システムのヒートポンプの調整量を制御する制御装置であって、
前記加熱部の下流側の水の目標温度を決定するステップと、
前記加熱部の下流側の水の温度が前記目標温度に達するまで、所定の温度だけ、前記加熱部の下流側の水の温度が上昇するように、ヒートポンプ制御の調整量を決定するステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０４６０１（Ｐ２０１３−１０４６０１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８０３０（Ｐ２０１１−２４８０３０）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
[ Back to top ]