JP5476604B2

JP5476604B2 - ヒートポンプ温水暖房機

Info

Publication number: JP5476604B2
Application number: JP2010261959A
Authority: JP
Inventors: 大松井; 博荒島; 義和西原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-11-25
Also published as: JP2012112583A

Description

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。

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において放熱し、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。

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。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。

例えば、水熱媒熱交換器から室内放熱器に向かう往き温度Ｔｗｏが、利用者が設定、もしくは、利用者が設定した室内放熱器における要求熱量に基づき制御部が設定した目標往き温度に達してから十分時間が経った状態で、室内暖房負荷が小さく、室内放熱器おける放熱量が小さくなっている場合である。

このとき、制御部では、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を最下限に下げて、その加熱能力を最小に落として運転しているが、放熱量が小さいため、室内放熱器から水熱媒熱交換器に戻る戻り温度Ｔｗｉは、往き温度Ｔｗｏに接近している。この結果、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。

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１には、水熱媒の往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとの温度差が所定の範囲内となるように、循環ポンプの回転数を制御し、戻り温度Ｔｗｉの過度の上昇、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、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する制御方法が開示されている。

この制御方法では、水熱媒の往き温度Ｔｗｏ、戻り温度Ｔｗｉ、水熱媒の循環量Ｍ、そして水熱媒熱交換器において水熱媒を加熱する熱量Ｑとの間に成り立つ下記の関係式が利用されている。

往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉとの温度差との差である往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが小さくなると、熱量Ｑを保った状態で水熱媒の循環量Ｍを小さくして、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉを大きくする。一方、熱量Ｑを保った状態で水熱媒の循環量Ｍを大きくすると、往き戻り温度差Ｔｗｏ−Ｔｗｉが小さくなる。

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Ｔｗｏ−Ｔｗ
ｉを算出し（ステップＳ４）、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Ｓ９）。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）。

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Ｓ８）。

特開２００９−２８７８９５号公報

しかしながら、上記従来の技術では、利用者が設定した往き温度が確保できない可能性がある。例えば、室内暖房負荷が小さくなって、室内放熱器における放熱量が小さくなっている状態では、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、往き戻り温度差は小さくなっている。

この状態で、往き戻り温度差が所定値（例えば、４Ｋ）以下となると、上記従来の制御方法では水熱媒の循環流量を小さくする制御を行う。この結果、往き温度Ｔｗｏは上昇し、目標往き温度Ｔｗｏｔより高い温度となり、目標往き温度Ｔｗｏｔと乖離してしまう。

さらに、次の制御ループでは、たとえ往き戻り温度差が所定範囲内（例えば、４℃以上２０度未満）に回復したとしても、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ないために、さらに水熱媒の循環流量を小さくする制御を行い、往き温度Ｔｗｏはさらに上昇し、目標往き温度Ｔｗｏｔからますます乖離してしまう恐れがあった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔとほぼ同等の温度に保持しつつ、戻り温度Ｔｗｉ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確実に抑え、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。

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熱媒の流量を調整した後、戻り温度検知手段で検知される戻り温度が戻り温度所定範囲に入るように熱媒の流量を調整するものである。これによって、往き温度を利用者が設定した目標往き温度に保持しつつ、熱負荷が少ない状態でも、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度の上昇を抑える。

本発明のヒートポンプ温水暖房機は、往き温度を利用者が設定した目標往き温度とほぼ同等の温度に保持しつつ、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確実に抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率の向上を実現できる。

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構成図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本発明の実施の形態２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特許文献１記載の循環ポンプの制御フローチャート

第１の発明は、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熱媒の流量を調整した後、戻り温度検知手段で検知される戻り温度が戻り温度所定範囲に入るように熱媒の流量を調整するため、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度Ｔｗｉの上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。

第２の発明は、第１の発明において、往き温度検知手段で検知される往き温度を目標往き温度となるように熱媒の流量を調整した後、戻り温度が戻り温度所定範囲内に入っているときは、戻り温度が戻り温度所定範囲内を保つように熱媒の流量を調整するため、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度Ｔｗｉの上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。

第３の発明は、第１の発明において、往き温度検知手段で検知される往き温度を目標往き温度となるように熱媒の流量を調整した後、戻り温度が戻り温度所定範囲に入っているとき、または、往き温度が目標往き温度を含む往き温度所定範囲内にある時間が第１所定時間以上であるときには、戻り温度が戻り温度所定範囲内を保つように熱媒の流量を調整するため、第１の発明と同様に、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度Ｔｗｉの上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。

さらに、第１の発明と比較して、制御部に目標戻り温度Ｔｗｉｔを保持する記憶領域を追加する必要が無いという効果を有する。

第４の発明は、第１の発明において、往き温度検知手段で検知される往き温度を目標往き温度となるように熱媒の流量を調整した後、ヒートポンプサイクルに設けられた圧縮機の周波数が予め定められた下限値であるときは、戻り温度が戻り温度所定範囲内を保つように熱媒の流量を調整するため、第１の発明と同様に、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度Ｔｗｉの上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。

さらに、制御部において従来技術でも存在する圧縮機の周波数の設定値を利用して制御するため、第１の発明と比較して、制御部に目標戻り温度Ｔｗｉｔを保持する記憶領域を追加する必要が無いという効果を有する。

第５の発明は、第１〜４の発明において、ヒートポンプサイクル起動時に、ヒートポンプサイクルの冷媒凝縮温度の上昇遅れを防ぎ、往き温度が目標往き温度に到達する時間を早めることができる。

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。

（実施の形態１）
図１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。

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。

一方、水熱媒サイクル１２０は、水熱媒熱交換器１１５の水熱媒側の流路と接続され、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、複数の室内放熱器１２５、そして、個々の室内放熱器１２５への水熱媒供給を制御する複数の開閉弁１２３で構成されている。

ヒートポンプサイクル１１０の冷媒と水熱媒サイクル１２０の水熱媒とは、互いに独立し、混合することはないが、水熱媒熱交換器１１５を介して熱交換可能な構成となっている。水熱媒熱交換器１１５には、二重管式熱交換器やプレート熱交換器が使用される。また、直流電源によって駆動される循環ポンプ１２１は羽根車を有し、この羽根車の回転数をＰＷＭ制御することで、水熱媒サイクル１２０内の水熱媒の循環流量を変更することができる。

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１２５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１２５から水熱媒熱交換器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。

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１２５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。

リモコン１２４と室内放熱器１２５は、共に暖房対象となる部屋内に設置される。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１２５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。

ヒートポンプ温水暖房機１００の利用者は、リモコン１２４において目標往き温度Ｔｗｏｔを設定する。あるいは、暖房強度レベル、例えば、室内放熱器１２５に床暖房パネルを用いる場合は床面温度の高さレベルを設定する。この場合、制御部１３０は、利用者が設定した暖房強度レベルに応じて、目標往き温度Ｔｗｏｔを計算し保持する。

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２は、本発明の第１に実施の形態における制御部１３０の循環ポンプ１２１に対する制御動作を説明したフローチャートである。

まず、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。あるいは、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）。

目標往き温度Ｔｗｏｔ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。例えば、圧縮機１１１の周波数と、空気熱交換器ファン１１３の回転数は、室内放熱器１２５の熱負荷、すなわち外気温度と戻り温度Ｔｗｉによって決まる量に制御し、冷媒流量調整弁１１４の開度は、圧縮機１１１の吐出温度に応じて制御する。

循環ポンプ１２１の回転数の制御としては、まずは、ステップＳ００３の起動時循環流量制御が行われる。起動時循環流量制御とは、循環ポンプ１２１の回転数を、低回転数から段階的に回転数を上げる制御である。

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が起動直後に循環ポンプ１２１の回転数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側の流路を流れる冷媒の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。

なお、起動時循環流量制御は第一の所定時間、例えば１０分経過すると、終了する。

次にステップＳ００４の往き温度制御が行われる。往き温度制御とは、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように、循環ポンプ１２１の制御を行う制御である。具体的には、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差から、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように循環ポンプ１２１の回転数を制御する。より好ましくは、往き温度Ｔｗｏと目標往き温度Ｔｗｏｔとの差と、往き温度Ｔｗｏの変化量とから、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとなるように循環ポンプ１２１の回転数を制御する。この制御には、一般的なＰＩ制御が適用できる。

例えば、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔよりも高く、かつ、往き温度Ｔｗｏの変化量が小さい場合や、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとほぼ一致していても、往き温度Ｔｗｏが急上昇している場合などは、循環ポンプ１２１の回転数を上昇させる。逆に、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔよりも低く、かつ、往き温度Ｔｗｏの変化量が小さい場合や、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔとほぼ一致していても、往き温度Ｔｗｏが急降下している場合などは、循環ポンプ１２１の回転数を低下させる。

ステップＳ００４の往き温度制御は所定時間ごと、例えば３分ごとに処理される。この時間は、循環ポンプ１２１の回転数を変更してから、水熱媒が水熱媒サイクル１２０を循環し、往き温度Ｔｗｏや戻り温度Ｔｗｉが変化し安定するまでに要する時間を考慮している。

そして、ステップＳ００４の処理が終わって、次の制御を行う前（３分後）に、まず、
ステップＳ００５にて、目標戻り温度Ｔｗｉｔを設定し、制御部１３０の記憶領域（図示せず）に保持する。目標戻り温度Ｔｗｉｔとは、例えば、外気温度と戻り温度Ｔｗｉとから決められる圧縮機１１１の周波数が、最下限となる戻り温度のことであり、制御部１３０が計算、設定する。目標戻り温度Ｔｗｉｔの値は、外気温度７℃、目標往き温度Ｔｗｏｔが４０℃の場合、例えば３３℃である。なお、圧縮機１１１の周波数の最下限は、圧縮機１１１の信頼性上の理由から予め決められている。信頼性上の理由とは、例えば、これ以上低い周波数で長時間運転すると圧縮機１１１の機構部に潤滑油が供給されにくくなり、機構部が磨耗するなどの理由である。

次に、ステップＳ００６にて、戻り温度Ｔｗｉを目標戻り温度Ｔｗｉｔと比較する。もし、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔ以上、かつ、（目標戻り温度Ｔｗｉｔ＋目標戻り温度用所定値ΔＴｗｉｔ）未満である場合は、圧縮機１１１の周波数が最下限となって、ヒートポンプサイクル１１０の加熱量が最小となっていると判断し、ステップＳ００７の戻り温度制御に移行する。目標戻り温度用所定値ΔＴｗｉｔは、例えば、１Ｋと予め設定されている。

逆に、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔ未満、あるいは、（目標戻り温度Ｔｗｉｔ＋目標戻り温度用所定値ΔＴｗｉｔ）以上の場合は、部屋が十分に暖まっていない可能性や、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔと大きく異なっている可能性があるため、再度ステップＳ００４の往き温度制御を行う。

なお、一般的な起動後の運転状態では、往き温度制御（ステップ００４）が行われることで、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔにまで上昇するように、循環ポンプ１２１の回転数を下げる制御が行われる。このため、往き温度Ｔｗｏの上昇の方が戻り温度Ｔｗｉの上昇よりも早い。すなわち、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔ以上、かつ、（目標戻り温度Ｔｗｉｔ＋目標戻り温度用所定値ΔＴｗｉｔ）未満となり、往き温度制御（ステップＳ００４）から戻り温度制御（ステップＳ００７）への切り換える状態では、往き温度Ｔｗｏは目標往き温度Ｔｗｏｔに到達している場合がほとんどである。

ステップＳ００７の戻り温度制御では、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとなるように、循環ポンプ１２１の制御を行う。具体的には、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの差から、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとなるように循環ポンプ１２１の回転数を制御する。より好ましくは、戻り温度Ｔｗｉと目標戻り温度Ｔｗｉｔとの差と、戻り温度Ｔｗｉの変化量とから、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとなるように循環ポンプ１２１の回転数を制御する。この制御には、一般的なＰＩ制御が適用できる。

例えば、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔよりも高く、かつ、戻り温度Ｔｗｉの変化量が小さい場合や、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとほぼ一致していても、戻り温度Ｔｗｉが急上昇している場合などは、循環ポンプ１２１の回転数を低下させる。逆に、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔよりも低く、かつ、戻り温度Ｔｗｉの変化量が小さい場合や、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔとほぼ一致していても、戻り温度Ｔｗｉが急降下している場合などは、循環ポンプ１２１の回転数を上昇させる。

ステップＳ００７の戻り温度制御は、ステップＳ００４の往き温度制御と同じ一定周期ごと、例えば３分ごとに処理される。そして、ステップＳ００７の処理が終わって、次の制御を行う前（３分後）に、ステップＳ００８にて、往き温度Ｔｗｏを目標往き温度Ｔｗｏｔと比較する。往き温度Ｔｗｏを監視するステップＳ００８の処理を行うのは、ステップＳ００７の戻り温度制御を繰り返すと、往き温度Ｔｗｏが少しずつ上昇するためである。この理由を下記に説明する。

ステップＳ００７の戻り温度制御が行われているとき、圧縮機１１１の回転数は最下限となり、水熱媒熱交換器１１５において水熱媒が加熱される熱量も最小となっている。この運転状態を継続すると、室内放熱器１２５が設置された部屋内の温度は上昇して、室内放熱器１２５を流れる水熱媒との温度差は徐々に小さくなり、室内放熱器１２５における放熱量も小さくなっていく。

このため、戻り温度Ｔｗｉは上昇する傾向となるが、これを抑えるため、ステップＳ００７の戻り温度制御では循環ポンプ１２１の回転数を少しずつ下げて、戻り温度Ｔｗｉを下げようとする。しかし、同時に循環ポンプ１２１の回転数を下げることで、水熱媒サイクル１２０を流れる循環流量が低下し、水熱媒熱交換器１１５の水熱媒側の流路の出口と入口の温度差が拡大するため、往き温度Ｔｗｏも上昇してしまうことになる。すなわち、ステップＳ００７の戻り温度制御を繰り返すと、循環ポンプ１２１の回転数は少しずつ下がる一方で、往き温度Ｔｗｏが少しずつ上昇する。

そこで、ステップＳ００８では、往き温度Ｔｗｏが（目標往き温度Ｔｗｏｔ＋目標往き温度用所定値ΔＴｗｏｔ）よりも高い場合は、部屋内の温度は十分上昇し、室内放熱器１２５にさらなる熱供給が必要ないと判断し、直ちにステップＳ００９のサーモＯＦＦ制御に移行する。目標戻り温度用所定値ΔＴｗｉｔは、例えば、１Ｋと予め設定されている。また、サーモＯＦＦ制御とは、圧縮機１１１と空気熱交換器ファン１１３の運転を停止し、ヒートポンプサイクル１１０の加熱量をゼロにする制御である。

なお、サーモＯＦＦ制御突入後の循環ポンプ１２１の回転数は低くなっているが、サーモＯＦＦした状態においても、循環ポンプ１２１の回転数は、サーモＯＦＦ制御が動作する直前の回転数で維持されることが望ましい。この理由は、サーモＯＦＦ状態でも、水熱媒サイクル１２０における水熱媒の往き温度Ｔｗｏと戻り温度Ｔｗｉを正確に検出するためと、サーモＯＦＦ状態から圧縮機１１１等を再運転させた後に、ヒートポンプサイクル１１０の状態がサーモＯＦＦ制御に入る直前の状態に復帰しやすいためである。

一方、往き温度Ｔｗｏが（目標往き温度Ｔｗｏｔ＋目標往き温度用所定値ΔＴｗｏｔ）以下の場合は、ステップＳ００５に戻り、改めて戻り温度Ｔｗｉの設定を行う。

ステップＳ００９に至って、ヒートポンプサイクル１１０がサーモＯＦＦした状態となると、例えば３分ごとに往き温度Ｔｗｏの検出を行い、往き温度Ｔｗｏの低下量を監視する（ステップＳ０１０）。そして、往き温度Ｔｗｏの低下量が往き温度低下量用所定値ΔＴｗｏ（たとえば２Ｋ）を超えると、ステップＳ００５に戻り、改めて戻り温度Ｔｗｉの設定を行う。

以上のように、本実施の形態では、ヒートポンプ温水暖房機１００が起動して、起動時循環量制御（ステップＳ００３）で水熱媒の循環流量を徐々に上げて、ヒートポンプサイクル１１０を安定させた後、まず、往き温度制御（ステップＳ００４）にて、往き温度を利用者が設定した目標往き温度Ｔｗｏｔとなるよう循環ポンプ１２１の回転数を制御する。

次に、戻り温度Ｔｗｉが目標戻り温度Ｔｗｉｔに到達すると、戻り温度制御（ステップＳ００７）に切り換えて、水熱媒の循環流量を下げるように循環ポンプ１２１を制御するため、戻り温度Ｔｗｉの上昇を抑え、冷媒の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１２１の運転動力を削減することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における、制御部１３０の循環ポンプ１２１に対する制御動作を説明したフローチャートである。なお、本発明の対象となるヒートポンプ温水暖房機１００の構成は、第１の実施の形態に記載の構成と同じなので、その説明は省略する。

図３は、図２と比較して、ステップＳ００５の目標戻り温度設定がなく、ステップＳ００６の代わりに、往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入っているかどうかを判断するステップＳ０１１と、往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入ってからの経過時間を監視するステップＳ０１２が入っている。その他のステップについては、第１の実施の形態と同じ機能、判断となるため、それらの説明は省略する。

ステップＳ０１１では、往き温度Ｔｗｏが、例えば、目標往き温度Ｔｗｏｔ以上目標往き温度Ｔｗｏｔ＋２Ｋ以下であるかどうかを判断し、もし、往き温度Ｔｗｏが所定範囲内（この場合、目標往き温度Ｔｗｏｔ以上目標往き温度Ｔｗｏｔ＋２Ｋ以下）に入っていると判断すると、ステップＳ０１２にて、所定時間以上経過したかどうかを判断する。

往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入ってからの時間カウントは、最初に往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入ってから開始し、往き温度Ｔｗｏが所定範囲から外れるとリセットされる。

所定時間は、例えば一定値１５分であっても良いし、外気温度と目標往き温度とで決まる値であっても良いが、往き温度Ｔｗｏが目標往き温度Ｔｗｏｔに到達してから、圧縮機１１１の周波数が最下限に落ちると想定されるまでの時間が設定されていれば良い。

また、この所定時間は、一度サーモＯＦＦ制御が動作した後は、前述した値よりも短い時間に設定しても良い。なお、ステップＳ０１１において、往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入っていないと判断すると、ステップＳ００４の戻り温度制御に移行する。

ステップＳ０１２において、往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入ってから所定時間以上経過したと判断すると、圧縮機１１１の周波数が最下限になっているものとみなし、ステップＳ００７の戻り温度制御に移行する。一方、往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入ってから所定時間以上経過していないと判断すると、ステップＳ００４の戻り温度制御に移行する。

上記のように、本実施の形態では、ヒートポンプ温水暖房機１００が起動して、起動時循環量制御（ステップＳ００３）で水熱媒の循環流量を徐々に上げて、ヒートポンプサイクル１１０を安定させた後、まず、往き温度制御（ステップＳ００４）にて、往き温度を利用者が設定した目標往き温度Ｔｗｏｔとなるよう循環ポンプ１２１の回転数を制御する。

次に、往き温度Ｔｗｏが所定範囲内に入ってから所定時間以上経過したと判断した場合には、圧縮機１１１の周波数が最下限にまで低下しているとみなし、戻り温度制御（ステップＳ００７）に切り換えて、水熱媒の循環流量を下げるように循環ポンプ１２１を制御する。

以上により、第１の実施の形態と同様に、戻り温度Ｔｗｉの上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。

さらに、第１の実施の形態と比較して、制御部１３０に目標戻り温度Ｔｗｉｔを保持する記憶領域を追加する必要が無いという効果を有する。

（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。なお、本発明の対象となるヒートポンプ温水暖房機１００の構成は、第１の実施の形態に記載の構成と同じなので、その説明は省略する。また、図４は、図２と比較して、ステップＳ００５の目標戻り温度設定がなく、ステップＳ００６の代わりにステップＳ０１３が入っている。その他のステップについては、第１の実施の形態と同じ機能、判断となるため、それらの説明は省略する。

ステップＳ０１３では、圧縮機１１１の周波数が最下限（例えば１５Ｈｚ）となっているかどうかを判断する。制御部１３０は、圧縮機１１１の制御も行っているため、圧縮機１１１の周波数の設定値を参照すれば、現在の圧縮機１１１の周波数を把握することができる。ステップＳ０１３において、もし、圧縮機１１１の周波数が最下限となっていた場合は、ヒートポンプサイクル１１０の加熱量が最小になっていると判断し、ステップＳ００７の戻り温度制御に移行する。逆に、圧縮機１１１の周波数が最下限となっていない場合は、再度ステップＳ００４の往き温度制御を行う。

次に、圧縮機１１１の周波数が最下限にまで低下すると、戻り温度制御（ステップＳ００７）に切り換えて、水熱媒の循環流量を下げるように循環ポンプ１２１を制御する。

以上により、第１もしくは第２の実施の形態よりも確実に、ヒートポンプサイクルの加熱量が最小になっていることを判断でき、かつ、第１もしくは第２の実施の形態と同様に、戻り温度Ｔｗｉの上昇を抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。

さらに、制御部１３０において従来技術でも存在する圧縮機の周波数の設定値を利用して制御するため、第１の実施の形態と比較して、制御部１３０に目標戻り温度Ｔｗｉｔを保持する記憶領域を追加する必要が無いという効果を有する。

以上の実施の形態では、熱媒の流量の調整には、循環ポンプ１２１の回転数を調整するものとしているが、これに限ることなく、例えば、流量調整弁の開度を調整するものとしてもよい。この場合には、循環ポンプは回転数を調整できない交流電源駆動の循環ポンプであってもよい。

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、部屋の暖房負荷が小さい場合でも、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。

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

Claims

ヒートポンプサイクルの冷媒と熱媒との熱交換をする熱媒熱交換器と、前記熱媒により暖房を行う室内放熱器と、前記熱媒熱交換器と前記室内放熱器との間で前記熱媒を循環させる循環ポンプと、前記熱媒熱交換器から前記室内放熱器に向かう前記熱媒の温度を検知する往き温度検知手段と、前記室内放熱器から前記熱媒熱交換器に戻る前記熱媒の温度を検知する戻り温度検知手段とを備え、前記往き温度検知手段で検知される往き温度が目標往き温度となるように前記熱媒の流量を調整した後、前記戻り温度検知手段で検知される戻り温度が戻り温度所定範囲に入るように前記熱媒の流量を調整することを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。
前記往き温度検知手段で検知される往き温度を目標往き温度となるように前記熱媒の流量を調整した後、前記戻り温度が前記戻り温度所定範囲内に入っているときは、前記戻り温度が前記戻り温度所定範囲内を保つように前記熱媒の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房機。
前記往き温度検知手段で検知される往き温度を目標往き温度となるように前記熱媒の流量を調整した後、前記戻り温度が前記戻り温度所定範囲に入っているとき、または、前記往き温度が前記目標往き温度を含む往き温度所定範囲内にある時間が第１所定時間以上であるときには、前記戻り温度が前記戻り温度所定範囲内を保つように前記熱媒の流量を調整することを特徴とした請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房機。
前記往き温度検知手段で検知される往き温度を目標往き温度となるように前記熱媒の流量を調整した後、前記ヒートポンプサイクルに設けられた圧縮機の周波数が予め定められた下限値であるときは、前記戻り温度が前記戻り温度所定範囲内を保つように前記熱媒の流量を調整することを特徴とした請求項１に記載のヒートポンプ温水暖房機。
ヒートポンプ温水暖房機の起動後、第２所定時間を経過するまでは、前記熱媒の循環流量を徐々に増加させることを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ温水暖房機。