JP2019163874A - ヒートポンプサイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源側熱交換器の着霜状態に応じた適切な除霜運転が行えるヒートポンプサイクル装置を提供する。【解決手段】制御手段６０は、実暖房能力Ｈｃｒを理論暖房能力Ｈｃｔで除した暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下であるか否かを判断する。暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下であれば、制御手段６０は、現在の能力低下判断回数Ｆに１を加えた新たな能力低下判断回数Ｆが１であるか否かを判断する。能力低下判断回数Ｆが１であれば、制御手段６０は、循環ポンプ３０の回転数を現在のポンプ回転数Ｒｐに加算回転数ΔＲｐを加えた回転数に上昇させる。そして、制御手段６０は、能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなったか否かを判断し、能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなっていれば、ポンプ回転数Ｒｐを元の回転数に戻し、除霜運転を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、ヒートポンプサイクル装置に係わり、詳細には、暖房運転中に蒸発器として機能する熱交換器で発生した霜を融かす除霜運転が行えるヒートポンプサイクル装置に関する。

ヒートポンプサイクル装置が、外気温度が低いときに暖房運転を行っている場合は、蒸発器として機能する熱源側熱交換器に霜が発生する。熱源側熱交換器に発生する霜の量が多いと、熱源側熱交換器における冷媒と外気との熱交換量が減少するため、熱源側熱交換器に霜が発生していない場合や発生している霜の量が少ない場合と比べて、暖房能力が低下する。そこで、暖房運転を行っているときは、熱源側熱交換器において霜が発生している恐れがある場合に、熱源側熱交換器で発生した霜を融かす除霜運転が行われる。

暖房運転中に熱源側熱交換器における霜の発生を検知する方法（以降、着霜検知方法と記載する）としては、暖房運転時に熱源側熱交換器に流入する冷媒の温度や熱源側熱交換器の温度や外気温度を用いる方法がある。例えば、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置では、暖房運転中の熱源側熱交換器における霜の発生を、熱源側熱交換器に流入する冷媒の温度を用いて検知している。具体的には、暖房運転時に熱源側熱交換器に流入する冷媒の温度が予め定められた所定の温度まで低下すれば、熱源側熱交換器で霜が発生したと判断する。また、暖房運転時の熱源側熱交換器の温度と外気温度とを使用した着霜検知方法としては、熱源側熱交換器の温度が外気温度より所定温度以上低い、例えば５℃以上低い状態が１０分間継続した場合は、熱源側熱交換器で霜が発生したと判断するものがある

上記のような着霜検知方法で熱源側熱交換器に霜が発生したことを検知すれば、熱源側熱交換器で発生した霜を融かす除霜運転が行われる。例えば、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置では、暖房運転中に熱源側熱交換器における霜の発生を検知すると、暖房運転を中断して冷媒回路を切り換えて熱源側熱交換器が凝縮器として機能する状態とする。そして、この状態で圧縮機を駆動することで、圧縮機から吐出された高温の冷媒を熱源側熱交換器に流して、熱源側熱交換器で発生した霜を融かす。

特開平１１−３０４６１号公報

前述した着霜検知方法では、暖房運転中に熱源側熱交換器に霜が発生したことは検知できるが、発生した霜の量（以降、着霜量と記載する）まではわからない。従って、外気の湿度が高いことに起因して霜の発生を検知するまでの熱源側熱交換器の着霜量が多量となっている場合は、前述した着霜検知方法によって霜の発生を検知してから除霜運転を行うと、除霜運転を始める前から着霜量が多いことによって暖房能力が低下している恐れがあった。また、外気の湿度が低いことに起因して霜の発生を検知するまでの熱源側熱交換器の着霜量が少量となっている場合に、前述した着霜検知方法によって霜の発生を検知して除霜運転を開始すると、霜による暖房能力の低下が起こってなくて十分な暖房能力が発揮されているにも関わらず、暖房運転を中断して除霜運転がなされるので、使用者の快適性を損なう恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであり、熱源側熱交換器の着霜状態に応じた適切な除霜運転が行えるヒートポンプサイクル装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するものであって、本発明のヒートポンプサイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と膨張弁と熱源側熱交換器とが順次冷媒配管で接続された冷媒回路と、冷媒回路において冷媒が流れる方向を切り換える流路切換手段と、利用側熱交換器に冷媒と熱交換を行う被加熱流体を流す流体流通手段と、利用側熱交換器で冷媒と熱交換を行う前の被加熱流体の温度である第１温度を検出する第１温度検出手段と、利用側熱交換器で冷媒と熱交換を行った後の被加熱流体の温度である第２温度を検出する第２温度検出手段と、利用側熱交換器に流入する被加熱流体の流量を検出する流量検出手段と、圧縮機に吸入される冷媒の状態量である吸入冷媒状態量を検出する状態量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、圧縮機の回転数制御や流路切換手段の操作を行うとともに圧縮機に関わる特性を記憶する制御手段とを有する。制御手段は、流路切換手段を操作して、熱源側熱交換器を蒸発器として機能させるとともに利用側熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行っているとき、第１温度と第２温度との温度差および被加熱流体の流量および被加熱流体の比熱および被加熱流体の密度を用いて、あるいは、吸入冷媒状態量および圧縮機に関わる特性を用いて実暖房能力を算出する。また、制御手段は、外気温度と第１温度の目標温度あるいは第２温度の目標温度とを用いて理論暖房能力を決定する。そして、制御手段は、実暖房能力を理論暖房能力で除した暖房能力比が、予め定められた閾能力比より小さい値であれば、流体流通手段を操作して利用側熱交換器を流通する被加熱流体の流量を増加させ、被加熱流体の流量を増加させた後に再び実暖房能力を算出し、当該実暖房能力を理論暖房能力で除した暖房能力比が、予め定められた閾能力比より小さい値であれば、流路切換手段を操作して、熱源側熱交換器を凝縮器として機能させるとともに利用側熱交換器を蒸発器として機能させる除霜運転を行う。

本発明のヒートポンプサイクル装置は、吸入冷媒状態量および圧縮機に関わる特性を用いて算出する実暖房能力を、外気温度と第１温度の目標温度あるいは第２温度の目標温度とによって決定される理論暖房能力で除した暖房能力比が閾能力比より小さい値であれば、利用側熱交換器を流通する被加熱流体の流量を増加させた後に再び暖房能力比を求めてこれが閾能力比より小さい値であれば、除霜運転を行う。これにより、適切な除霜運転が行える。

本発明の実施形態における、ヒートポンプサイクル装置の構成図である。 本発明の実施形態における、理論暖房能力テーブルである。 本発明の実施形態における、除霜運転を行う際の処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１は、本実施形態のヒートポンプサイクル装置であるヒートポンプ式温水暖房装置１００の構成を示している。このヒートポンプ式温水暖房装置１００は、圧縮機１と、四方弁２と、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器３と、膨張弁４と熱源側熱交換器５と、アキュムレータ６とが順に冷媒配管１１で接続された冷媒回路１０と、水冷媒熱交換器３と、流量計３１と、室内ユニット４０と、循環ポンプ３０とが順に水配管１６で接続された温水回路２０と、制御手段６０とを有している。尚、水冷媒熱交換器３で冷媒と熱交換を行う水が、本発明の被加熱流体である。

＜冷媒回路の構成について＞
圧縮機１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。四方弁２は、冷媒回路１０における冷媒循環方向を切り換えるための弁である。水冷媒熱交換器３は、冷媒配管１１を流れて水冷媒熱交換器３に流入した冷媒と水配管１６を流れて水冷媒熱交換器３に流入した水とを熱交換させる。膨張弁４は、ステッピングモータを用いてパルス制御により弁の開度を制御するものであり、熱源側熱交換器５に流入あるいは熱源側熱交換器５から流出する冷媒量を調整する。熱源側熱交換器５は、冷媒配管１１を流れて熱源側熱交換器５に流入した冷媒と図示しないファンの回転により取り込まれた外気とを熱交換させる。アキュムレータ６は、四方弁２から流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離し、ガス冷媒のみを圧縮機１に吸入させる。尚、水冷媒熱交換器３が本発明の利用側熱交換器である。また、四方弁２が本発明の流路切換手段である。

冷媒回路１０には、以下に説明する各種センサが設けられている。冷媒配管１１における圧縮機１の吐出口付近には、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ５１と、圧縮機１から吐出された冷媒の温度である吐出温度を検出する吐出温度センサ５２とが備えられている。冷媒配管１１におけるアキュムレータ６の冷媒流入側付近には、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ５３と、圧縮機１に吸入される冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度センサ５４とが備えられている。尚、吸入圧力と吸入温度とが本発明の吸入冷媒状態量であり、吸入圧力センサ５３と吸入温度センサ５４とが本発明の状態量検出手段である。

冷媒配管１１における水冷媒熱交換器３と膨張弁４との間の膨張弁４の接続口付近には、暖房運転時に膨張弁４に流入する冷媒の温度を、除霜運転時には膨張弁４から流出する冷媒の温度をそれぞれ検出する冷媒温度センサ５５が備えられている。冷媒配管１１における膨張弁４と熱源側熱交換器５との間には、暖房運転時に熱源側熱交換器５に流入する冷媒の温度を、除霜運転時には熱源側熱交換器５から流出する冷媒の温度を検出する熱交温度センサ５７が備えられている。熱源側熱交換器５の近傍には、外気温度を検出するための外気温度センサ５５が設けられている。尚、外気温度センサ５５が、本発明の外気温度検出手段である。

＜温水回路の構成について＞
水冷媒熱交換器３には、前述したように、冷媒配管１１と水配管１６が接続されており、水配管１６には、流量計３１と室内ユニット４０と循環ポンプ３０とが順次接続されて、温水回路２０が形成されている。循環ポンプ３０は、図示しない回転数変更可能なモータによって駆動されることで、温水回路２０を図１に示す矢印８０の方向に水を循環させる。室内ユニット４０は、床暖房装置やラジエタなどといった室内を暖房する端末である。流量計３１は、温水回路２０における単位時間あたりの水の流量を計測する。尚、流量計３１が、本発明の流量検出手段である。また、循環ポンプ３０が、本発明の流体流通手段である。

温水回路２０には、以下に説明する各種センサが設けられている。水配管１６における水冷媒熱交換器３の水の出口側には、水冷媒熱交換器３から流出するする水の温度である往き温度を検出する往き温度センサ５８が備えられている。水配管１６における水冷媒熱交換器３の水の入口側には、水冷媒熱交換器３に流入する水の温度である戻り温度を検出する戻り温度センサ５９が備えられている。尚、戻り温度が本発明の第１温度であり、戻り温度センサ５９が本発明の第１温度検出手段である。また、往き温度が本発明の第２温度であり、往き温度センサ５８が本発明の第２温度検出手段である。

＜制御手段について＞
制御手段６０は、それぞれ図示は省略するが、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の運転制御に関わる各種プログラムや後述する理論暖房能力テーブル２００を記憶する記憶部と、上述した冷媒回路１０や温水回路２０に備えられた各種センサでの検出値を取り込むセンサ入力部と、室内ユニット４０を操作するための図示しないリモコンから送信される信号を受信する受信部を有する。制御手段６０は、各種センサで検出した値をセンサ入力部を介して取り込み、また、使用者のリモコン操作によって送信される室内ユニット４０の運転に関わる各種要求を受信部を介して取り込む。そして、制御手段６０は、取り込んだ各種センサで検出した値や運転に関わる各種要求に基づいて、圧縮機１や循環ポンプ３０の駆動制御、四方弁２の切り換え制御、膨張弁４の開度調整などといった、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の各装置の制御を行う。

＜冷媒回路および温水回路の動作＞
次に、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転あるいは除霜運転を行う際の、冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作、および、温水回路２０における水の流れや各部の動作について、図１を用いて説明する。以下の説明では、まず、ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行う場合について説明し、次に、ヒートポンプ式温水暖房装置１００が除霜運転を行う場合について説明する。

＜暖房運転＞
ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行う場合は、四方弁２が操作されて冷媒回路１０が暖房サイクルとされる。この状態で圧縮機１が駆動すると、冷媒回路１０を図１に実線矢印７０の方向に冷媒が流れる。具体的には、圧縮機１から吐出された冷媒は、冷媒配管１１を流れて四方弁２を経て水冷媒熱交換器３に流入する。ここで、圧縮機１の回転数は、往き温度センサ５８で検出する水温である往き温度が、室内ユニット４０で使用者が要求する暖房能力に応じた目標往き温度となるように制御される。

水冷媒熱交換器３に流入した冷媒は、温水回路２０を循環して水冷媒熱交換器３に流入した水と熱交換を行って凝縮する。水冷媒熱交換器３から冷媒配管１１に流出した冷媒は、膨張弁４を通過する際に減圧されて熱源側熱交換器５に流入する。ここで、膨張弁４の開度は、水冷媒熱交換器３の冷媒出口側（暖房運転時の膨張弁４側）における冷媒過冷却度が、圧縮機１の回転数と吐出温度センサ５１で検出する吐出圧力とに応じて定められる目標冷媒過冷却度となるように調整される。尚、目標冷媒過冷却度は、制御手段６０に予め圧縮機１の回転数と吐出圧力とに応じて目標冷媒過冷却度が定められたテーブルを記憶しておき、現在の圧縮機1の回転数と検出した吐出圧力とに応じた目標冷媒過冷却度をこのテーブルから抽出すればよい。熱源側熱交換器５に流入した冷媒は、外気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器５から冷媒配管１１に流出した冷媒は、四方弁２、アキュムレータ６を介して圧縮機１に吸入されて再び圧縮される。

一方、温水回路２０では、循環ポンプ３０が駆動することで温水回路２０を図１に示す実線矢印８０の方向に水が流れる。水配管１６を流れて水冷媒熱交換器３に流入した水は冷媒によって加熱されて温水となって、室内ユニット４０に流入する。室内ユニット４０に温水が流れることで、室内ユニット４０が設置された部屋の暖房が行われる。

＜除霜運転＞
ヒートポンプ式温水暖房装置１００が除霜運転を行う場合は、四方弁２が操作されて熱源側熱交換器５が凝縮器として機能するように、冷媒回路１０における冷媒の流れ方向を切り換える。この状態で圧縮機１が駆動すると、冷媒回路１０を図１に破線矢印７１の方向に冷媒が流れる。具体的には、圧縮機１から吐出された冷媒は、冷媒配管１１を流れて四方弁２を経て熱源側熱交換器５に流入する。ここで、除霜運転時の圧縮機１の回転数は、吸入圧力センサ５３で検出する吸入圧力が圧縮機１に個別に定められる使用可能圧力範囲の下限値を下回ることを防ぎつつ、圧縮機１から吐出される冷媒の温度をできる限り高くできる所定の回転数（例えば、７０ｒｐｓ）とされる。

熱源側熱交換器５に流入した冷媒は、熱源側熱交換器５で発生した霜を融かす。熱源側熱交換器５から冷媒配管１１に流出した冷媒は、開度が全開とされている膨張弁４を通過して水冷媒熱交換器３に流入し、温水回路２０を循環して水冷媒熱交換器３に流入した水と熱交換を行って蒸発する。水冷媒熱交換器３から冷媒配管１１に流出した冷媒は、四方弁２、アキュムレータ６を介して圧縮機１に吸入されて再び圧縮される。

尚、除霜運転時の温水回路２０における水の流れや各部の動作については、水冷媒熱交換器３における熱交換の状態が異なる（暖房運転時は水が冷媒によって加熱され、除霜運転時は水が冷媒によって冷却される）こと以外は、前述した暖房運転時と同じであるため、詳細な説明は省略する。

＜除霜運転の要否判断と除霜運転時の制御＞
次に、図１乃至図３を用いて、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００が、暖房運転中に除霜運転を行うときの制御について、具体的に説明する。本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００では、暖房運転中に実際に発揮されている暖房能力である実暖房能力を定期的に算出し、算出した実暖房能力と、次に説明する理論暖房能力テーブル２００に定められている理論上の暖房能力である理論暖房能力とを比較して、除霜運転の要否を判断する。

＜実暖房能力の算出＞
本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００では、制御手段６０が、以下に記載する温水回路２０側の各種パラメータと数式１とを用いて、暖房運転時の実暖房能力（以降、実暖房能力Ｈｃｒと記載する）を算出する。

Ｈｃｒ＝（Ｔｇ−Ｔｂ）×ＦＲ×ｃｗ×ｄｗ ・・・数式１
Ｈｃｒ：実暖房能力（単位：ＫＷ）
Ｔｇ：往き温度
Ｔｂ：戻り温度
ＦＲ：温水流量
ｃｗ：水の比熱
ｄｗ：水の密度
※Ｔｇ、Ｔｂ、ＦＲ、ｃｗ、および、ｄｗが、温水回路２０側の各種パラメータに
相当

往き温度Ｔｇは、往き温度センサ５８で検出する温度である。戻り温度Ｔｂは、戻り温度センサ５９で検出する温度である。温水流量ＦＲは、流量計３１で検出する値である。水の比熱ｃｗは定数であり、予め制御手段６０に記憶されている。水の密度ｄｗは、往き温度Ｔｇを用いて求めることができる。例えば、制御手段６０に予め往き温度Ｔｇに応じて水の密度ｄｗが定められたテーブルを記憶しておき、検出した往き温度Ｔｇに応じた水の密度ｄｗをこのテーブルを参照して抽出すればよい。制御手段６０は、往き温度Ｔｇ、戻り温度Ｔｂ、および温水流量ＦＲを、それぞれ定期的（例えば、３分間毎）に取り込み、これら各値を取り込む度に数式１を用いて実暖房能力Ｈｃｒを算出し、算出した実暖房能力Ｈｃｒを時系列で記憶している。

＜理論暖房能力テーブル２００＞
一方、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００では、理論暖房能力は図２に示す理論暖房能力テーブル２００として予め制御手段６０に記憶されている。理論暖房能力テーブル２００では、外気温度（以降、外気温度Ｔｏと記載する）と目標往き温度（以降、目標往き温度Ｔｇｔと記載する）とに応じて、ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行うときの理論暖房能力（以降、理論暖房能力Ｈｃｔと記載する）が定められている。ここで、目標往き温度Ｔｇｔは、室内ユニット４０の使用者が要求する暖房能力に応じて定められるものであり、使用者が要求する暖房能力を変更する度にその値が変化するものである。

理論暖房能力テーブル２００は予め試験などを行って定められるものである。具体的には、ヒートポンプ式温水暖房装置１００を標準的な設置条件とする、例えば、冷媒配管１１の長さをもっとも多く採用される長さとし、水回路２０に接続される室内ユニット４０をもっとも頻繁に用いられるものとして、暖房運転が可能な範囲で外気温度Ｔｏを変化させる。そして、外気温度Ｔｏ毎にヒートポンプ式温水暖房装置１００で設定可能とされている複数の目標往き温度Ｔｇｔとして、目標往き温度Ｔｇｔ毎にヒートポンプ式温水暖房装置１００で発揮される暖房能力を前述した数式１を用いて算出し、算出した暖房能力を外気温度Ｔｏと目標往き温度Ｔｇｔに対応する理論暖房能力Ｈｃｔとして記憶する。尚、本実施形態では、暖房運転が可能な外気温度Ｔｏの範囲を−２０℃〜３５℃とし、また、設定可能とされている目標往き温度Ｔｇｔを３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃、５５℃、および、６０℃としている。

理論暖房能力テーブル２００では、各外気温度Ｔｏにおいて目標往き温度Ｔｇｔが高くなるほど理論暖房能力Ｈｃｔが小さい値となっている。ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行っているときは、往き温度センサ５８で検出する往き温度Ｔｇが高くなるのに応じて、戻り温度センサ５９で検出する戻り温度Ｔｂも高くなる。そして、往き温度Ｔｇと戻り温度Ｔｂとの温度差は、往き温度Ｔｇが高くなるのにつれて小さくなる。前述した数式１より、往き温度Ｔｇと戻り温度Ｔｂとの温度差が小さい値であれば暖房能力も小さくなる。このため、理論暖房能力テーブル２００では、目標往き温度Ｔｇｔが高くなるほど理論暖房能力Ｈｃｔが小さい値となっている。

また、理論暖房能力テーブル２００では、外気温度Ｔｏが２４℃のときの理論暖房能力Ｈｃｔが各目標往き温度Ｔｇｔにおいてもっとも大きな値となっており、外気温度Ｔｏが−２０℃から２４℃までは、各目標往き温度Ｔｇｔにおいて外気温度Ｔｏが高くなるほど理論暖房能力Ｈｃｔが大きい値となっている。ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行っているときは、熱源側熱交換器５が蒸発器として機能し、外気温度Ｔｏが高いほど熱源側熱交換器５における蒸発能力が大きくなって暖房能力が大きくなる。このため、理論暖房能力テーブル２００では、外気温度Ｔｏが−２０℃から２４℃までは、各目標往き温度Ｔｇｔにおいて外気温度Ｔｏが高くなるほど理論暖房能力Ｈｃｔが大きい値となっている。

一方で、理論暖房能力テーブル２００では、外気温度Ｔｏが２４℃から３５℃までは、各目標往き温度Ｔｇｔにおいて外気温度Ｔｏが高くなるほど理論暖房能力Ｈｃｔが小さい値となっている。ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行っているときは、蒸発能力が大きくなると吸入圧力センサ５３で検出する吸入圧力が高くなり、これに伴って吐出圧力センサ５１で検出する吐出圧力も高くなる。そして、外気温度Ｔｏが２４℃より高くなると、吐出圧力が圧縮機１に個別に定められる使用可能圧力範囲の上限値を上回る恐れがあるので、暖房運転中に外気温度Ｔｏが２４℃より高くなる場合は、外気温度Ｔｏが高くなるのに従って圧縮機１の回転数を低下させる。このため、理論暖房能力テーブル２００では、外気温度Ｔｏが２４℃から３５℃までは、各目標往き温度Ｔｇｔにおいて外気温度Ｔｏが高くなるほど理論暖房能力Ｈｃｔが小さい値となっている。

＜除霜運転に関わる制御＞
制御手段６０は、以上説明した実暖房能力Ｈｃｒと理論暖房能力Ｈｃｔとを用いて、ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行っているときに、実暖房能力Ｈｃｒに支障をきたすほど熱源側熱交換器５の着霜量が増加しているか否か、つまり、除霜運転が必要か否かを判断し、除霜運転が必要と判断した場合は暖房運転を中断し、前述したように冷媒回路１０を冷房サイクルとして除霜運転を行うことで、熱源側熱交換器５を除霜する。以下に、制御手段６０が上述した除霜運転を行う際の処理の流れについて、図３を用いて説明する。

図３に示すのは、ヒートポンプ式温水暖房装置１００が除霜運転を行うときに、制御手段６０が実行する処理の流れを示すフローチャートである。図３において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。尚、図３は、本発明に関わる処理を中心に説明するものであり、これ以外の処理、例えば、暖房運転時の圧縮機１の具体的な回転数制御の方法などといった、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の一般的な制御に関わる処理については、説明を省略する。

また、図３では、先に説明した外気温度Ｔｏ、往き温度Ｔｇ、戻り温度Ｔｂ、目標往き温度Ｔｇｔ、温水流量ＦＲ、水の密度ｄｗ、水の比熱ｃｗ、実暖房能力Ｈｃｒ、および、理論暖房能力Ｈｃｔに加えて、実暖房能力Ｈｃｒを理論暖房能力Ｈｃｔで除した暖房能力比の閾値である閾能力比をＣｎ、循環ポンプ３０の回転数であるポンプ回転数をＲｐ、循環ポンプ３０の加算回転数をΔＲｐ、暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となった回数である能力低下判断回数をＦ、能力低下判断回数Ｆの閾値である閾回数をＦｔとしている。

ここで、ポンプ回転数Ｒｐは、予め制御手段６０に記憶されている回転数であり、後述する除霜運転要否を判定する場合を除いて、暖房運転／除霜運転に関わらず変化させない。また、循環ポンプ３０の加算回転数ΔＲｐも、予め試験などを行って定められて制御手段６０に記憶されているものであり、ポンプ回転数Ｒｐを加算回転数ΔＲｐだけ上昇させることで、温水回路２０における水の循環量が増加して実暖房能力Ｈｃｒが大きくなることが判明しているものである。一例として、加算回転数ΔＲｐは５００ｒｐｍである。

また、閾能力比Ｃｎは、予め試験などを行って定められて制御手段６０に記憶されているものであり、一例として０．９である。暖房能力比が１より小さい、つまり、理論暖房能力Ｈｃｔに対して実暖房能力Ｈｃｒが小さいときは、その原因として一時的な暖房負荷の上昇（例えば、暖房運転中に換気のために部屋の窓が開かれる）や熱源側熱交換器５での着霜が考えられる。上述した閾能力比Ｃｎは、暖房能力比がこの閾能力比Ｃｎより小さい値であれば、実暖房能力Ｈｃｒに支障をきたすほどの量の霜が熱源側熱交換器５で発生している可能性が高いことを示すものである。

また、能力低下判断回数Ｆの閾回数Ｆｔは、予め試験などを行って定められて制御手段６０に記憶されているものであり、暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となる回数が閾回数Ｆｔだけ連続して起これば、一時的な暖房負荷の上昇が原因ではなく、熱源側熱交換器５における着霜量が多いことが原因で暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となっている、つまりは、実暖房能力Ｈｃｒが理論暖房能力Ｈｃｔより小さい値となっていると考えられるものである。一例として、閾回数Ｆｔは３回である。尚、能力低下判断回数Fは、暖房運転開始時は０とされている。

ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行っているとき、制御手段６０は、外気温度Ｔｏと往き温度Ｔｇと戻り温度Ｔｂと温水流量ＦＲとを取り込む（ＳＴ１）。前述したように、制御手段６０は、外気温度Ｔｏと往き温度Ｔｇと戻り温度Ｔｂとを、それぞれを検出する各温度センサから、また、温水流量ＦＲを流量計３１から、定期的に取り込んでいる。

次に、制御手段６０は、水の密度ｄｗを抽出する（ＳＴ２）。前述したように、制御手段６０は、予め往き温度Ｔｇに応じて水の密度ｄｗが定められたテーブルを記憶しており、記憶しているテーブルを参照してＳＴ１で取り込んだ往き温度Ｔｇに対応する水の密度ｄｗを抽出する。

次に、制御手段６０は、水の比熱ｃｗと目標往き温度Ｔｇｔとを読み出す（ＳＴ３）。前述したように、水の比熱ｃｗは予め制御手段６０が記憶している値であり、制御手段６０はこの記憶している水の比熱ｃｗを読み出す。また、前述したように、目標往き温度Ｔｇｔは、室内ユニット４０の使用者が要求する暖房能力に応じて定められて制御手段６０に記憶されるものであり、制御手段６０はこの記憶している目標往き温度Ｔｇｔを読み出す。

次に、制御手段６０は、実暖房能力Ｈｃｒを算出する（ＳＴ４）。制御手段６０は、ＳＴ１で取り込んだ往き温度Ｔｇおよび戻り温度Ｔｂおよび温水流量ＦＲと、ＳＴ２で算出した水の密度ｄｗと、ＳＴ３で読み出した水の比熱ｃｗとを、記憶している数式１に代入して実暖房能力Ｈｃｒを算出する。

次に、制御手段６０は、理論暖房能力Ｈｃｔを抽出する（ＳＴ５）。制御手段６０は、ＳＴ１で取り込んだ外気温度Ｔｏと、ＳＴ３で取り込んだ目標往き温度Ｔｇｔとを用い、記憶している理論暖房能力テーブル２００を参照して、取り込んだ外気温度Ｔｏと目標往き温度Ｔｇｔとに応じた理論暖房能力Ｈｃｔを抽出する。

次に、制御手段６０は、実暖房能力Ｈｃｒを理論暖房能力Ｈｃｔで除した暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下であるか否かを判断する（ＳＴ６）。制御手段６０は、ＳＴ４で算出した実暖房能力ＨｃｒとＳＴ５で抽出した理論暖房能力Ｈｃｔとを用いて暖房能力比を算出し、算出した暖房能力比と記憶している閾能力比Ｃｎとを比較する。

暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下でなければ（ＳＴ６−Ｎｏ）、つまり、実暖房能力Ｈｃｒが理論暖房能力Ｈｃｔ以上であれば、制御手段６０は、ＳＴ１に処理を戻す。暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下であれば（ＳＴ６−Ｙｅｓ）、つまり、実暖房能力Ｈｃｒが理論暖房能力Ｈｃｔより小さい場合は、制御手段６０は、現在の能力低下判断回数Ｆに１を加え（ＳＴ７）、ＳＴ７で算出した新たな能力低下判断回数Ｆが１であるか否かを判断する（ＳＴ８）。

能力低下判断回数Ｆが１でなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、制御手段６０は、ＳＴ１０に処理を進める。能力低下判断回数Ｆが１であれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、循環ポンプ３０の回転数を現在のポンプ回転数Ｒｐに記憶している加算回転数ΔＲｐを加えた回転数に上昇させて（ＳＴ９）、ＳＴ１０に処理を進める。

ＳＴ１０において、制御手段６０は、能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなったか否かを判断する。能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなっていなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、制御手段６０は、ＳＴ１に処理を戻す。能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなっていれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、ポンプ回転数Ｒｐを元の回転数に戻す（ＳＴ１１）、つまり、ＳＴ９で加算回転数ΔＲｐを加算する前の回転数に戻し、除霜運転を行う（ＳＴ１２）。

以上説明した、ＳＴ６からＳＴ１０までの処理が、除霜運転の要否判断に関わる処理である。この処理の中で、ＳＴ９の処理、つまり、暖房運転中に初めて暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となったときに、ポンプ回転数Ｒｐを加算回転数ΔＲｐだけ高くする理由を説明する。

前述したように、理論暖房能力Ｈｃｔに対して実暖房能力Ｈｃｒが小さいときは、熱源側熱交換器５での着霜量が多いこと以外が原因であることも考えられる。これは、暖房能力比が閾能力比Ｃｎより小さい値となるほど理論暖房能力Ｈｃｔに対して実暖房能力Ｈｃｒが小さい場合も同じであり、実暖房能力Ｈｃｒに支障をきたすほどの量の霜が熱源側熱交換器５で発生している可能性が高いものの、暖房能力比が閾能力比Ｃｎより小さい値となった回数が2回までであれば、熱源側熱交換器５での着霜量が多いこと以外の原因で、実暖房能力Ｈｃｒが小さくなっている可能性が残る。

そこで、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００では、初めて暖房能力比が閾能力比Ｃｎより小さい値となったときに、ポンプ回転数Ｒｐを加算回転数ΔＲｐだけ高くして温水回路２０の温水流量ＦＲを大きくして、実暖房能力Ｈｃｒが上昇するか否かを判断している。ポンプ回転数Ｒｐを加算回転数ΔＲｐだけ高くしたことによって実暖房能力Ｈｃｒが上昇して暖房能力比が閾能力比Ｃｎより大きい値となれば、実暖房能力Ｈｃｒが小さいのは熱源側熱交換器５での着霜以外が原因であると判断する。一方、ポンプ回転数Ｒｐを加算回転数ΔＲｐだけ高くしても能力低下判断回数Ｆが連続して閾回数Ｆｔとなる場合は、熱源側熱交換器５での着霜量が多いことが、実暖房能力Ｈｃｒ低下の原因であると判断する。

除霜運転を行っているとき、制御手段６０は、除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ１３）。ここで、除霜運転終了条件は、予め試験などを行って定められて制御手段６０に記憶されているものであり、熱源側熱交換器５で発生した霜が融解したと考えられる条件である。一例として、除霜運転終了条件は、熱源側熱交換器５の温度が１０℃となった場合、である。

除霜運転開始条件が成立していなければ（ＳＴ１３−Ｎｏ）、制御手段６０は、ＳＴ１１に処理を戻して除霜運転を継続する。除霜運転開始条件が成立していれば（ＳＴ１３−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、能力低下判断回数Ｆを０として暖房運転を再開し（ＳＴ１４）、ＳＴ１に処理を戻す。

以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００は、暖房運転時に算出した実暖房能力Ｈｃｒを、外気温度Ｔｏと目標往き温度Ｔｇｔとに応じた理論暖房能力Ｈｃｔで除した暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となれば、循環ポンプ３０のポンプ回転数Ｒｐを上昇させ、ポンプ回転数Ｒｐを上昇させた後も、暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となる状態が続いて能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなれば、実暖房能力Ｈｃｒが小さくなっている原因が熱源側熱交換器５での着霜量が多いことによるものと判断して除霜運転を実施する。これにより、熱源側熱交換器５に霜が発生していても十分な実暖房能力Ｈｃｒが発揮される状態である場合は除霜運転を行わず、熱源側熱交換器５での着霜量が多いことで実暖房能力Ｈｃｒが低下している場合は除霜運転を行う。つまり、熱源側熱交換器５の着霜状態に応じて適切に除霜運転を行える。

尚、以上説明した実施形態では、初めて暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となったときに、循環ポンプ３０のポンプ回転数Ｒｐを上昇させて、実暖房能力Ｈｃｒの低下が熱源側熱交換器５での着霜量が多いことによるものか否かを判断する場合を説明した。これに代えて、ポンプ回転数Ｒｐを上昇させることなく暖房能力比と閾能力比Ｃｎとを比較し、暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となる状態が続いて能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなれば、除霜運転を行うようにしてもよい。あるいは、暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となる能力低下判断回数Ｆが１回でも起これば、除霜運転を行うようにしてもよい。ただし、ポンプ回転数Ｒｐを上昇させずに除霜運転の要否を判断する場合や、能力低下判断回数Ｆが１回で除霜運転を行う場合は、本実施形態の場合の閾能力比Ｃｎより低い値（例えば、０．８）として、実暖房能力Ｈｃｒの低下が熱源側熱交換器５での着霜量が多いことによるものである可能性がより高い場合とするのが望ましい。

次に、本発明のヒートポンプサイクル装置の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、制御手段６０は、ヒートポンプ式暖房装置１００が暖房運転を行うときに、実暖房能力Ｈｃｒを温水回路２０側の各パラメータを用いて算出する場合を説明した。これに対し、第２の実施形態では、制御手段６０は、ヒートポンプ式暖房装置１００が暖房運転を行うときに、冷媒回路１０側のパラメータを用いて実暖房能力Ｈｃｒを算出する。

制御手段６０が、以下に記載する冷媒回路１０側の各種パラメータを用いて実暖房能力Ｈｃｒを算出する場合は、以下に記載する数式２を用いる。

Ｈｃｒ＝Ｒｃ×Ａｖｃ×ｄｒｓ×Ｖｅ ・・・数式２
Ｈｃｒ：実暖房能力（単位：ＫＷ）
Ｒｃ：圧縮機１の回転数
Ａｖｃ：圧縮機１の排除容積
ｄｒｓ：圧縮機１の吸入冷媒密度
Ｖｅ：圧縮機１の体積効率
※ＲＣｎｖｃ、ｄｒｓ、および、Ｖｅが、冷媒回路１０側の各種パラメータに相当

圧縮機１の回転数Ｒｃは、ヒートポンプ式温水暖房装置１００が暖房運転を行っているときの回転数である。圧縮機１の排除容積Ａｖｃは定数であり、予め制御手段６０に記憶されている。圧縮機１の吸入冷媒密度ｄｒｓは、吸入圧力センサ５３で検出する吸入圧力と、吸入温度センサ５４で検出する吸入温度とを用いて算出する。具体的には、吸入圧力と吸入温度とで定まる冷媒の比体積の逆数が吸入冷媒密度ｄｒｓとなる。圧縮機１の体積効率Ｖｅは、圧縮機１の回転数を用いて求めることができる。例えば、制御手段６０に予め圧縮機１の回転数に対応させて圧縮機１の体積効率Ｖｅを定めたテーブルを記憶しておき、現在の圧縮機１の回転数に応じた圧縮機１の体積効率Ｖｅをこのテーブルを参照して抽出すればよい。尚、圧縮機１の排除容積Ａｖｃと圧縮機１の体積効率Ｖｅとが、本発明の圧縮機に関わる特性である。

本実施形態において、制御手段６０が、図３に示すフローチャートに従って除霜運転に関わる処理を行う場合は、ＳＴ１〜ＳＴ４に関わる処理が第１の実施形態と異なる。すなわち、制御手段６０がＳＴ１の処理を行うときは、往き温度Ｔｇと戻り温度Ｔｂと温水流量ＦＲとを取り込むことに代えて、吸入圧力センサ５３で検出する吸入圧力と、吸入温度センサ５４で検出する吸入温度とを取り込む。また、制御手段６０がＳＴ２の処理を行うときは、水の密度ｄｗを抽出することに代えて、ＳＴ１で取り込んだ吸入圧力と吸入温度とを用いて吸入冷媒密度ｄｒｓを算出する。また、制御手段６０がＳＴ３の処理を行うときは、水の密度ｃｗと目標往き温度Ｔｇｔとを読み出すことに代えて、圧縮機１の排除容積Ａｖｃと圧縮機１の体積効率Ｖｅとを読み出す。そして、制御手段６０がＳＴ４の処理を行うときは、ＳＴ１〜ＳＴ３で取り込むあるいは読み出すあるいは算出した冷媒回路１０側の各種パラメータを数式２に代入して、実暖房能力Ｈｃｒを算出する。尚、ＳＴ５以降の処理については、第１の実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。

以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００は、暖房運転時に冷媒回路１０側のパラメータを用いて算出した実暖房能力Ｈｃｒを、外気温度Ｔｏと目標往き温度Ｔｇｔとに応じた理論暖房能力Ｈｃｔで除した暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となれば、循環ポンプ３０のポンプ回転数Ｒｐを上昇させ、ポンプ回転数Ｒｐを上昇させた後も、暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となる状態が続いて能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなれば、実暖房能力Ｈｃｒが小さくなっている原因が熱源側熱交換器５での着霜量が多いことによるものと判断して除霜運転を実施する。これにより、第１の実施形態の場合と同様に、熱源側熱交換器５に霜が発生していても十分な実暖房能力Ｈｃｒが発揮される状態である場合は除霜運転を行わず、熱源側熱交換器５での着霜量が多いことで実暖房能力Ｈｃｒが低下している場合は除霜運転を行う。つまり、熱源側熱交換器５の着霜状態に応じて適切に除霜運転を行える。また、第１の実施形態では、温水流量ＦＲを検出するために流量計３１が必要であるが、本実施形態のように冷媒回路１０側ノパラメータを用いて実暖房能力Ｈｃｒを求めれば、流量計３１が不要となり、ヒートポンプ式温水暖房装置１００をより安価とできる。

次に、本発明のヒートポンプサイクル装置の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態および第２の実施形態では、予め試験などを行って定められた理論暖房能力テーブル２００を用いる場合を説明した。これに対し、本実施形態では、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の設置後に、実際に暖房運転を行って算出した実暖房能力Ｈｃｒを用いて、理論暖房能力テーブル２００を補正する。

前述したように、室内ユニット４０としては、床暖房装置やラジエタなどといった様々な種類の暖房端末が温水回路２０に接続される可能性があり、また、接続される暖房端末の定格能力も大小様々な能力のものである可能性がある。つまり、どのような種類および能力の暖房端末が室内ユニット４０として温水回路２０に接続されるかは、使用者の好みやヒートポンプ式温水暖房装置１００が設置される環境によって様々となる。これに対し、理論暖房能力テーブル２００は、ヒートポンプ式温水暖房装置１００を所定の条件下において求めるものであるため、上述した全ての種類の暖房端末が温水回路２０に接続された場合の理論暖房能力テーブル２００を各々求めて制御手段６０に全てを記憶しておくことは、理論暖房能力テーブル２００を求める際の設計工数が増大し、また、制御手段６０の記憶容量も大きくしなければならず、現実的ではない。

そこで、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００では、例えば、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の設置時に、現在の外気温度Ｔｏを検出するとともに暖房運転を開始し、目標往き温度Ｔｇｔを３０℃〜６０℃へと変化させたときの実暖房能力Ｈｃｒを数式１あるいは数式２を用いて算出する。次に、理論暖房能力テーブル２００における現在の外気温度Ｔｏと目標往き温度Ｔｇｔに応じた理論暖房能力Ｈｃｔを、算出した実暖房能力Ｈｃｒに置き換える。そして、現在の外気温度Ｔｏにおける実暖房能力Ｈｃｒと元々理論暖房能力テーブル２００に定められていた理論暖房能力Ｈｃｔとの差である能力差を算出し、この能力差を用いて他の外気温度Ｔｏにおける理論暖房能力Ｈｃｔを一律で補正する。

以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ式温水暖房装置１００では、予め制御手段６０に記憶している理論暖房能力テーブル２００を、ヒートポンプ式温水暖房装置１００を設置した後に行う暖房運転で算出した実暖房能力Ｈｃｒを用いて補正する。これにより、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の設計工数を抑えるとともに制御手段６０の記憶容量も大きくする必要がなく、理論暖房能力テーブル２００をヒートポンプ式温水暖房装置１００の設置状態に則したものとできる。

尚、以上説明した実施形態では、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の設置時に理論暖房能力テーブル２００を補正する場合について説明したが、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の設置後も定期的に（例えば、１か月に一度）補正を行うようにしてもよい。定期的に理論暖房能力テーブル２００の補正を行えば、さらにヒートポンプ式温水暖房装置１００の設置状態に則した理論暖房能力テーブル２００とすることができる。

次に、本発明のヒートポンプサイクル装置の第４の実施形態について説明する。第１の実施形態〜第３の実施形態では、ヒートポンプサイクル装置として、水冷媒熱交換器３を有し冷媒と熱交換を行った温水を室内ユニット４０に流して部屋の暖房を行うヒートポンプ式温水暖房装置１００を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、以下に説明する、室内熱交換器で冷媒と熱交換を行った室内空気を部屋に吹き出すことで部屋の暖房を行う空気調和機にも適用することができる。

ヒートポンプサイクル装置が空気調和機である場合は、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の水冷媒熱交換器３に対応する装置が、冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器となる。また、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の循環ポンプ３０に対応する装置が、室内熱交換器に室内空気を流通させる室内ファンとなる。また、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の戻り温度Ｔｂに対応する値が室内熱交換器に流入する室内空気の温度である吸入温度となり、戻り温度Ｔｂを検出する戻り温度センサ５９に対応する装置が吸入温度センサとなる。また、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の往き温度Ｔｇに対応する値が室内熱交換器で冷媒と熱交換を行った室内空気の温度である吹出温度となり、往き温度Ｔｇを検出する往き温度センサ５８に対応する装置が往き温度センサ５８となる。

尚、室内空気が本発明の被加熱流体に相当し、室内熱交換器が本発明の利用側熱交換器に相当し、室内ファンが本発明の流体流通手段に相当し、吸入温度センサが本発明の第１温度検出手段に相当し、吹出温度センサが本発明の第２温度検出手段に相当する。これら各装置が、空気調和機の室内機に格納される。また、吸込温度が本発明の第１温度に相当し、吹出温度が本発明の第２温度に相当する。

一方、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の圧縮機１と四方弁２と膨張弁４と熱源側熱交換器５とアキュムレータ６とは、空気調和装置においても同じものが室外機に格納される。そして、室内機と室外機とが冷媒配管で接続されて、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の冷媒回路１０に対応する冷媒回路が形成される。尚、空気調和機には、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の温水回路２０に相当するものはない。

以上説明した空気調和機で実暖房能力Ｈｃｒは、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の冷媒回路１０側に相当する室外機側でのパラメータ、あるいは、ヒートポンプ式温水暖房装置１００の温水回路２０側に相当する室内機側のパラメータ、のうちのいずれかを用いて算出できる。ここで、室外機側のパラメータを用いた実暖房能力Ｈｃｒの算出については、第１の実施形態で説明した数式１と同じであるため説明を省略し、以下の説明では、室内機側のパラメータを用いた実暖房能力Ｈｃｒの算出方法について説明する。

本実施形態の空気調和機では、空気調和機の制御手段が以下に記載する室内機側の各種パラメータを用いて実暖房能力Ｈｃｒを算出する場合は、以下に記載する数式３を用いる。

Ｈｃｒ＝（Ｔｄ−Ｔｓ）×ＦＲａ×ｃａ×ｄａ ・・・数式３
Ｈｃｒ：実暖房能力（単位：ＫＷ）
Ｔｄ：吹出温度
Ｔｓ：吸込温度
ＦＲａ：空気流量
ｃａ：空気の比熱
ｄａ：空気の密度
※Ｔｄ、Ｔｓ、ＦＲａ、ｃａ、および、ｄａが、室内機側の各種パラメータに相当

吹出温度Ｔｄは吹出温度センサで検出する温度である。吸込温度Ｔｓは吸込温度センサで検出する温度である。空気流量ＦＲａは、制御手段６０に予め記憶されている風速と空気流量ＦＲａとを関連付けたテーブルを参照して、風速計で検出した風速に応じた空気流量ＦＲａをテーブルから抽出すればよい。空気の比熱ｃａは定数であり、予め制御手段に記憶されている。空気の密度ｄａは、制御手段６０に予め記憶されている吹出温度Ｔｄと空気の密度ｄａとを関連付けたテーブルを参照し、検出した吹出温度Ｔｄに応じた空気の密度ｄａをこのテーブルを参照して抽出すればよい。制御手段は、吹出温度Ｔｄ、吸込温度Ｔｓ、および空気流量ＦＲａを、それぞれ定期的（例えば、３分間毎）に取り込み、これら各値を取り込む度に数式３を用いて実暖房能力Ｈｃｒを算出し、算出した実暖房能力Ｈｃｒを時系列で記憶している。尚、本実施形態では、上述した室内ファンの回転数に応じた空気流量ＦＲａを抽出する制御手段６０が、本発明の流量検出手段である。

一方、理論暖房能力Ｈｃｔについては、第１の実施形態で説明した理論暖房能力テーブル２００に相当するテーブルを制御手段に記憶している。ただし、第１の実施形態とは異なり、本実施形態の理論暖房能力テーブルでは、外気温度Ｔｏと吸込温度Ｔｓの目標温度すなわち設定温度とに対応させて、理論暖房能力Ｈｃｔが定められる。具体的には、本実施形態の理論暖房能力テーブルは、空気調和機に個別に定められる暖房運転時の設定温度の範囲、例えば、１６℃〜３０℃の範囲において、外気温度Ｔｏ毎に設定温度に応じた理論暖房能力Ｈｃｔが定められている。

上述した実暖房能力Ｈｃｒや理論暖房能力Ｈｃｔを用いた、空気調和機の除霜運転時に制御手段が行う処理については、図３に示すフローチャートにおけるＳＴ１〜ＳＴ４までの処理、および、ＳＴ９の処理を除いて、第１の実施形態においてヒートポンプ式温水暖房装置１００が除霜運転を行う際に制御手段６０が行う処理と同じである。

具体的には、制御手段がＳＴ１の処理を行うときは、往き温度Ｔｇと戻り温度Ｔｂと温水流量ＦＲとを取り込むことに代えて、吸込温度センサで検出する吸込温度Ｔｓと、吹出温度センサで検出する吹出温度Ｔｄと、風速計で検出する空気流量ＦＲａとを取り込む。また、制御手段がＳＴ２の処理を行うときは、水の密度ｄｗを算出することに代えて、ＳＴ１で取り込んだ吹出温度Ｔｄを用いて空気の密度ｄａを算出する。また、制御手段がＳＴ３の処理を行うときは、水の密度ｃｗと目標往き温度Ｔｇｔとを読み出すことに代えて、空気の密度ｃａと設定温度とを読み出す。そして、制御手段がＳＴ４の処理を行うときは、ＳＴ１〜ＳＴ３で取り込むあるいは読み出すあるいは算出した室内機側のパラメータを数式３に代入して実暖房能力Ｈｃｒを算出する。

制御手段がＳＴ５以降の処理を行って、ＳＴ８の処理で能力低下判断回数Ｆが１であれば、制御手段はＳＴ９の処理を行う。ＳＴ９の処理では、制御手段は、室内ファンの回転数を回転数に所定の加算回転数を加えた回転数に上昇させてＳＴ１０に処理を進める。そして、制御手段は、ＳＴ１０以降の処理を行う。

以上説明したように、本実施形態の空気調和機では、暖房運転時に算出した実暖房能力Ｈｃｒを、外気温度Ｔｏと設定温度とに応じた理論暖房能力Ｈｃｔで除した暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となれば、室内ファンの回転数を上昇させ、室内ファンの回転数を上昇した後も、暖房能力比が閾能力比Ｃｎ以下となる状態が続いて能力低下判断回数Ｆが閾回数Ｆｔとなれば、実暖房能力Ｈｃｒが小さくなっている原因が熱源側熱交換器５での着霜によるものと判断して除霜運転を実施する。これにより、ヒートポンプサイクル装置が空気調和機であっても、熱源側熱交換器５に霜が発生していても十分な実暖房能力Ｈｃｒが発揮される状態である場合は除霜運転を行わず、熱源側熱交換器５での着霜量が多いことで実暖房能力Ｈｃｒが低下している場合は除霜運転を行う。つまり、熱源側熱交換器５の着霜状態に応じて適切に除霜運転を行える。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 水冷媒熱交換器
４ 膨張弁
５ 熱源側熱交換器
１０ 冷媒回路
１１ 冷媒配管
１６ 水配管
２０ 温水回路
３０ 循環ポンプ
３１ 流量計
４０ 室内ユニット
５１ 吐出圧力センサ
５３ 吸入圧力センサ
５８ 往き温度センサ
５９ 戻り温度センサ
１００ ヒートポンプサイクル装置
２００ 理論暖房能力テーブル
Ａｖｃ 排除容積
Ｃｎ 閾能力比
ｃａ 空気の比熱
ｃｗ 水の比熱
ｄａ 空気の密度
ｄｗ 水の密度
ｄｒｓ 吸入冷媒密度
ＦＲ 温水流量
ＦＲａ 空気流量
Ｒｃ 圧縮機の回転数
Ｐｐ ポンプ回転数
ΔＲｐ 加算回転数
Ｔｂ 戻り温度
Ｔｇ 往き温度
Ｔｇｔ 目標往き温度
Ｔｄ 吹出温度
Ｔｓ 吸込温度
Ｔｏ 外気温度
Ｖｅ 体積効率

Claims (3)

1. 圧縮機と利用側熱交換器と膨張弁と熱源側熱交換器とが順次冷媒配管で接続された冷媒回路と、
   前記冷媒回路において冷媒が流れる方向を切り換える流路切換手段と、
   前記利用側熱交換器に冷媒と熱交換を行う被加熱流体を流す流体流通手段と、
   前記利用側熱交換器で冷媒と熱交換を行う前の前記被加熱流体の温度である第１温度を検出する第１温度検出手段と、 前記利用側熱交換器で冷媒と熱交換を行った後の前記被加熱流体の温度である第２温度を検出する第２温度検出手段と、
   前記利用側熱交換器に流入する前記被加熱流体の流量を検出する流量検出手段と、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の状態量である吸入冷媒状態量を検出する状態量検出手段と、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記圧縮機の回転数制御や前記流路切換手段の操作を行うとともに、前記圧縮機に関わる特性を記憶する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記流路切換手段を操作して、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させるとともに前記利用側熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行っているとき、
   前記第１温度と前記第２温度との温度差および前記被加熱流体の流量および前記被加熱流体の比熱および前記被加熱流体の密度を用いて、あるいは、前記吸入冷媒状態量および前記圧縮機に関わる特性を用いて実暖房能力を算出し、
   前記外気温度と前記第１温度の目標温度あるいは前記第２温度の目標温度とを用いて理論暖房能力を決定し、
   前記実暖房能力を前記理論暖房能力で除した暖房能力比が予め定められた閾能力比より小さい値であれば、前記流体流通手段を操作して前記利用側熱交換器を流通する前記被加熱流体の流量を増加させ、
   前記被加熱流体の流量を増加させた後に再び前記実暖房能力を算出し、当該実暖房能力を前記理論暖房能力で除した暖房能力比が、予め定められた閾能力比より小さい値であれば、前記流路切換手段を操作して、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させるとともに前記利用側熱交換器を蒸発器として機能させる除霜運転を行う、
   ことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
2. 前記制御手段は、
   前記実暖房能力を定期的に算出し、前記実暖房能力を算出する度に暖房能力比を算出し、
   前記被加熱流体の流量を増加させた後に、前記暖房能力比が前記閾能力比より小さい値となることが連続して所定の回数起これば、前記除霜運転を行う、
   請求項１に記載のヒートポンプサイクル装置。
3. 前記制御手段は、
   前記外気温度と前記目標温度とに応じて前記理論暖房能力が定められた理論暖房能力テーブルを予め記憶しており、
   前記ヒートポンプサイクル装置が設置された後に、前記理論暖房能力テーブルに記憶されている前記目標温度となるように暖房運転を行って前記実暖房能力を算出し、
   算出した前記実暖房能力と前記理論暖房能力テーブルに記憶されている前記理論暖房能力との差である能力差に基づいて、前記理論暖房能力テーブルに記憶されている前記理論暖房能力を補正する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のヒートポンプサイクル装置。

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