JP2015098982A - 温冷水空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ熱源機のＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制する温冷水空調システムを提供する。
【解決手段】水循環ポンプ４の運転によってヒートポンプ熱源機１から流出する水の温度を検出する水温センサー５と、暖房運転のときに、水温センサー５により検出された水温が目標水温よりも低くなると圧縮機をＯＮし、水温が目標水温よりも高い第１温度値以上になると圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ通常制御を行う制御装置６とを有し、制御装置６は、ＯＮ／ＯＦＦ通常制御において、圧縮機のＯＮ／ＯＦＦ運転を圧縮機の運転に必要な最低周波数で繰り返したときに、水温が目標水温よりも低い第２温度値未満になると圧縮機をＯＮし、水温が目標水温よりも高い第３温度値以上になると圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替えて制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ熱源機により生成された温水または冷水を温冷水空調機器に送って室内を暖房または冷房する温冷水空調システムに関するものである。

ヒートポンプサイクルを利用する給湯や暖房を行うヒートポンプ温水暖房システムでは、ヒートポンプサイクルの冷媒から熱交換器を介して加熱された温水を、暖房を行う室内放熱器や貯湯タンクに供給し、その後、利用した温水をヒートポンプサイクルの熱交換器に戻す暖房温水循環回路を有している。その供給する温水を制御するために、暖房温水循環回路には、供給される温水の往き温度を検出する往き温度センサーが設けられている。

これまでのヒートポンプ温水暖房システムでは、主として、ヒートポンプサイクルにおけるヒートポンプ容量（圧縮機の運転周波数）の変化に対して、応答性が早く制御しやすい往き温度制御が行われている。しかしながら、温水暖房システムの負荷側にある室内放熱器の効率が悪い場合や、季節の中間期など必要とする空調給湯負荷が小さいときには、ヒートポンプサイクル熱源側の圧縮機の運転周波数制御による最小供給能力の運転を実施することになるが、この最小供給能力の運転により供給される能力熱量が空調給湯負荷側の放熱量より大きい場合では、暖房温水循環回路の往き温度が目標往き温度を超えるために、応答性が早いが故に圧縮機の運転がＯＮ／ＯＦＦサイクル運転となってしまう。

このようなＯＮ／ＯＦＦサイクル運転の状態に陥ると、ヒートポンプ温水暖房システムとしての効率が悪いばかりでなく、頻繁なＯＮ／ＯＦＦ運転の切り替えに伴う冷媒回路の圧力変動や電気回路のリレー接点の開閉により、圧縮機を含めた冷媒回路部品および電気回路部品の寿命を縮めることに繋がりかねない。

この課題の理想的な解決策としては、空調給湯負荷側における放熱量（温水暖房運転の場合）または吸熱量（冷水冷房運転の場合）がどんなに小さくとも、ヒートポンプ熱源機の最小供給能力の熱量が同等になるように、圧縮機の運転周波数を下げて運転すればよいが、圧縮機の信頼性の理由から圧縮機の運転周波数には下限値を設けてあり、この対応では限界がある。

そのため、従来のヒートポンプ温水暖房システムでは、例えば、暖房負荷が減少したと判断した場合に、暖房用の循環ポンプの回転数を下げて循環水量の流速を下げることで戻り温度を下げる制御を開始し、その後、往き温度が低下するように混合弁を作動させてバイパス流路を開き、排出された温水の一部を合流させる制御を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば、別の従来のヒートポンプ温水暖房機では、ヒートポンプが起動してから暖房用の循環ポンプの回転数を段階的に上げてヒートポンプサイクルを安定させ、まず往き温度が目標温度となるように前記循環ポンプの回転数を制御し、次に戻り温度が目標温度となるように循環ポンプの回転数を制御するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−００８０３６号公報（第７−１２頁、第１−１０図） 特開２０１２−１１２５８３号公報（第４−９頁、第１−５図）

しかしながら、温水暖房システムに使用する水循環ポンプが回転数の制御可能な直流駆動式のものでなければ扱うことができず、さらに、水流量制御実現に伴う制御アルゴリズムの複雑化により、これらに対応した製品は高コストとなる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、回転数の制御はできないものの、低コストで制御アルゴリズムも比較的シンプルのまま対応できる交流電源駆動式の水循環ポンプを用いながらも、ヒートポンプ熱源機のＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができる温冷水空調システムを提供することを目的とする。

本発明に係る温冷水空調システムは、運転周波数に応じて駆動する圧縮機を有するヒートポンプ熱源機と、室内の空調を行う空調機器と、ヒートポンプ熱源機と空調機器とを環状に接続して循環水路を形成する配管と、循環水路内の水を循環させる水循環ポンプとを備えた温冷水空調システムにおいて、水循環ポンプの運転によってヒートポンプ熱源機から流出する水の温度を検出する水温センサーと、暖房運転のときに、水温センサーにより検出された水温が目標水温よりも低くなると圧縮機をＯＮし、水温が目標水温よりも高い第１温度値以上になると圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ通常制御を行う制御装置とを有し、制御装置は、ＯＮ／ＯＦＦ通常制御において、圧縮機のＯＮ／ＯＦＦ運転を圧縮機の運転に必要な最低周波数で繰り返したときに、水温が目標水温よりも低い第２温度値未満になると圧縮機をＯＮし、水温が目標水温よりも高い第３温度値以上になると圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替えて制御を行う。

本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦ通常制御において、圧縮機のＯＮ／ＯＦＦ運転を圧縮機の運転に必要な最低周波数で繰り返したときに、水温が目標水温よりも低い第２温度値未満になると圧縮機をＯＮし、水温が目標水温よりも高い第３温度値以上になると圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替えて制御を行うようにしている。これにより、ヒートポンプ熱源機の圧縮機の運転周波数の制御による最小供給能力が空調機器の放熱量（温水暖房の場合）または吸熱量（冷水冷房の場合）よりも大きい場合でも、ＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができ、高効率かつ高寿命な温冷水空調システムを提供することができる。

実施の形態１に係る温冷水空調システムの概略構成を示すブロック図。 図１に示すヒートポンプ熱源機の概略構成を示す冷媒回路図。 実態の形態１に係る温冷水空調システムにおいて温水暖房運転または冷水冷房運転における圧縮機の制御動作を示すフローチャート。 従来の温冷水空調システムにおいて温水暖房運転における圧縮機の運転状態を示すタイムチャート。 実態の形態１に係る温冷水空調システムにおいて温水暖房運転における圧縮機の運転状態を示すタイムチャート。 実態の形態２に係る温冷水空調システムの概略構成を示すブロック図。 実態の形態３に係る温冷水空調システムの概略構成を示すブロック図。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る温冷水空調システムの概略構成を示すブロック図である。
図１に示す温冷水空調システムは、温水暖房または冷水冷房の何れかの運転を行うことができるヒートポンプ熱源機１と、室内の空調を行うための温冷水空調機器（空調機器）２と、ヒートポンプ熱源機１と温冷水空調機器２とを環状に接続して循環水路を形成する配管３と、その循環水路内の水を循環させる水循環ポンプ４と、水循環ポンプ４の運転によってヒートポンプ熱源機１から流出する温水または冷水の温度（以下、「水温」という）を検出する水温センサー５と、制御装置６とを備えている。

温冷水空調機器２は、ヒートポンプ熱源機１から配管３を介して流入する温水または冷水に応じて、室内の空間を暖房または冷房する。水循環ポンプ４は、制御装置６の制御によって交流電源が印加されたときに一定の回転速度で回転する。この水循環ポンプ４を用いることにより、水循環ポンプ４の回転数を制御する必要がないので、制御アルゴリズムを比較的シンプルで低コストにできる。

ここで、ヒートポンプ熱源機１の構成について、図２を用いて説明する。図２は図１に示すヒートポンプ熱源機の概略構成を示す冷媒回路図である。
ヒートポンプ熱源機１は、圧縮機１０３、四方弁１０４、水熱交換器１０２、第１膨張弁１０６、中圧レシーバ１０５、第２膨張弁１０７、空気熱交換器１０１などを備え、これらを順次に配管で接続して冷媒回路が構成されている。この冷媒回路の構成は、一例であって、限定されるものではない。

圧縮機１０３は、インバータ装置等を備え、制御装置６により制御される運転周波数に応じて、冷媒を吸入圧縮して吐出する容量を細かく変化させる。四方弁１０４は、温水暖房運転時に圧縮機１０３からの冷媒が水熱交換器１０２に流れるように切り替えると共に、空気熱交換器１０１からの冷媒が圧縮機１０３に吸入されるように切り替える。また、四方弁１０４は、冷水冷房運転時に圧縮機１０３からの冷媒が空気熱交換器１０１に流れるように切り替えると共に、水熱交換器１０２からの冷媒が圧縮機１０３に吸入されるように切り替える。この四方弁１０４の切り替えは、制御装置６によって行われる。

水熱交換器１０２は、冷媒回路を流れる冷媒と配管３内を流れる水との熱交換を行う。この水熱交換器１０２は、温水暖房運転時に放熱器（凝縮器）として作用し、配管３内を流れる水を加熱する。また、水熱交換器１０２は、冷水冷房運転時に吸熱器（蒸発器）として作用し、配管３内を流れる水を冷却する。なお、本実施の形態では、水熱交換器１０２をヒートポンプ熱源機１に内蔵させているが、例えば、水熱交換器１０２をヒートポンプ熱源機１から分離して独立に設けるようにしてもよいし、温冷水空調機器２内に設けてもよい。

第１膨張弁１０６は、冷媒の流量を調整して、例えば水熱交換器１０２を流れる冷媒の圧力を調整（減圧）する。中圧レシーバ１０５は、冷媒回路の第１膨張弁１０６と第２膨張弁１０７との間に設けられ、冷媒回路の余剰冷媒を溜める。中圧レシーバ１０５には、四方弁１０４から圧縮機１０３の吸入側に接続されている吸入配管が通過している。この中圧レシーバ１０５は、吸入配管を通過する冷媒と余剰冷媒との熱交換を行うことができ、内部熱交換器としての機能を備えている。

また、第２膨張弁１０７は、第１膨張弁１０６と同様に、冷媒の流量を調整して、圧力を調整する。これらの膨張弁１０６、１０７には、制御装置６からの指示に基づいて弁の開度を変化させることができる電子膨張弁が用いられている。空気熱交換器１０１は、冷媒と送風機により送られる外気との熱交換を行う、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器である。この空気熱交換器１０１は、温水暖房運転時には吸熱器（蒸発器）として作用し、冷水冷房運転時には放熱器（凝縮器）として作用する。

ヒートポンプ熱源機１の冷媒回路を流れる冷媒として、例えば、ＨＦＣ系の混合冷媒であるＲ４１０ＡあるいはＲ４０７Ｃ、さらには、地球温暖化係数が低いＨＦＣ系の単一冷媒であるＲ３２の何れかを用いてもよい。また、これらに代えて、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒（ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅなど）、ＨＣ系のＲ２９０（プロパン）あるいはＲ１２７０（プロピレン）の単一または混合冷媒の何れかを用いてもよい。

前述の制御装置６は、水温センサー５により検出される水温に基づいて、圧縮機１０３のＯＮ／ＯＦＦ運転、圧縮機１０３の運転周波数を制御する。また、制御装置６は、利用者のリモコン操作によって設定された室内設定温度、温冷水空調機器２の空調によって得られる室内温度、水温センサー５により検出される水温などを基に、ヒートポンプ熱源機１の運転を制御する。

前記のように構成された温冷水空調システムにおいて、温水暖房運転または冷水冷房運転を行っているときの水サイクルについて説明する。
温水暖房運転においては、一定の回転速度で回転する水循環ポンプ４により、水がヒートポンプ熱源機１と温冷水空調機器２との間を循環する。水循環ポンプ４から吐出される循環水は、ヒートポンプ熱源機１に流入し、ヒートポンプ熱源機１の水熱交換器１０２を通過しながら加熱される。加熱された循環水の温水は、温冷水空調機器２へ供給されて室内の空気と熱交換（放熱）し、室内を暖房する。そして、その熱交換によって温度が下がった温水は、再び水循環ポンプ４に吸引され、ヒートポンプ熱源機１へ送り込まれて循環する。

冷水冷房運転においては、水循環ポンプ４から吐出される循環水は、ヒートポンプ熱源機１の水熱交換器１０２により冷却される。冷却された循環水の冷水は、温冷水空調機器２へ供給されて室内の空気と熱交換（吸熱）し、室内を冷房する。そして、その熱交換により温度が上がった冷水は、再び水循環ポンプ４に吸引され、ヒートポンプ熱源機１へ送り込まれて循環する。

次に、この温冷水空調システムにおいて温水暖房運転における圧縮機１０３の制御ついて、図３に基づいて説明をする。図３は実態の形態１に係る温冷水空調システムにおいて温水暖房運転または冷水冷房運転における圧縮機の制御動作を示すフローチャートである。

まず、制御装置６は、四方弁１０４を駆動して、圧縮機１０３の吐出側と水熱交換器１０２とを接続すると共に、空気熱交換器１０１と圧縮機１０３の吸入側とを接続する。次いで、制御装置６は、圧縮機１０３を駆動して冷媒を吐出させ、冷媒回路内を循環させる。そして、制御装置６は、水循環ポンプ４を一定の回転速度で回転させて配管３内の水を循環させ、温水暖房の運転を開始する。

その後、制御装置６は、圧縮機１０３のサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御（ＯＮ／ＯＦＦ通常制御）に入る（ステップＳ１）。まず、制御装置６は、水温センサー５により検出された水温を読み込み、次いで、読み込んだ水温と目標水温とを比較する。この目標水温は、例えばユーザーのリモコン操作によって設定された値である。

制御装置６は、水温センサー５により検出された水温が目標水温よりも低いときには圧縮機１０３を運転し（サーモＯＮ）、水温が上昇して目標水温＋α（例えば、α＝２ｄｅｇで、第１温度値に相当する）以上になったときには圧縮機１０３の運転を停止する（サーモＯＦＦ）。制御装置６は、サーモＯＮのときには、水温と目標水温との温度差に応じて圧縮機１０３の運転周波数を変化させ、水温が目標水温となるようにする。このサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御での運転中に、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御への切替判定を実施する。その内容については、以下に説明する。

まず、制御装置６は、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３の運転周波数が最低周波数（例えば、２５Ｈｚ）かどうかを判定する（ステップＳ２）。制御装置６は、圧縮機１０３の運転周波数が最低周波数でなければ、ステップＳ３に進んで、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御への切替判定のためのカウント値をゼロにリセットし、再度ステップＳ１に戻って、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御を継続する。また、制御装置６は、圧縮機１０３の運転周波数が最低周波数のときには、ステップＳ４に進む。

制御装置６は、ステップＳ４において、サーモＯＮ、即ち圧縮機１０３の運転周波数を最低周波数にしてから第１設定時間（例えば１０分）以内にサーモＯＦＦしたかどうかを判定する。制御装置６は、サーモＯＮしてから第１設定時間以内にサーモＯＦＦしていないときには、ステップＳ３に進んで、カウント値をゼロにリセットし、再度ステップＳ１に戻って、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御を継続する。制御装置６は、サーモＯＮしてから第１設定時間以内にサーモＯＦＦしたときには、ステップＳ５に進む。この場合は、最低周波数で運転される圧縮機１０３の運転能力よりも温冷水空調機器２の必要熱量（放熱量）が小さくなっている状態である。

制御装置６は、ステップＳ５に入ると、前回カウント値に＋１してから第２設定時間（例えば１０分）を経過したかどうかを判定する。制御装置６は、第２設定時間を経過していないときには、ステップＳ６に進み、第２設定時間を経過したときには、ステップＳ３に進んで、前述のカウント値をゼロにリセットし、再度ステップＳ１に戻って、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御を継続する。なお、前回のカウント値がゼロの場合、つまりサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御への切替判定のためのカウント値がゼロのときには、ステップＳ５の判定を実行することなくステップＳ６に進む。また、第１設定時間および第２設定時間を１０分としているが、この時間は限定されるものではない。

制御装置６は、ステップＳ６に入ると、カウント値に１を加えて、そのカウント値が一定回数（例えば３回）以上かどうかを判定する（ステップＳ７）。制御装置６は、カウント値が一定回数未満のときには、再度ステップＳ１に戻って、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御を継続する。また、制御装置６は、前述のカウント値が一定回数以上のときには、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御へ切り替える（ステップＳ８）。なお、一定回数を３回としたが、これに限定されるものではなく、４回以上でもよい。

以上のステップＳ２からステップＳ７までは、圧縮機１０３のサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御（ＯＮ／ＯＦＦ抑制制御）への切替判定である。

水温センサー５により検出された水温が目標水温に達しておらず、その温度差が大きいときには、圧縮機１０３の運転周波数を上げて圧縮機１０３の供給熱量を高める。これにより、ヒートポンプ熱源機１の供給能力が温冷水空調機器２の放熱量よりも大きくなったときには、水温センサー５により検出される水温が上昇する。そして、水温が目標水温に到達したときには、その状態を維持するために、ヒートポンプ熱源機１の供給能力と温冷水空調機器２の放熱量がほぼ等しくなるように、圧縮機１０３の運転周波数を徐々に下げる。

この時、圧縮機１０３の運転周波数が最低周波数（２５Ｈｚ）となっても、水温センサー５により検出される水温が上昇し続けてサーモＯＦＦ（水温≧目標水温＋α）となれば、圧縮機１０３の最低周波数運転でのヒートポンプ熱源機１の最小供給能力は、温冷水空調機器２の放熱量よりも大きいと見なせる。そして、サーモＯＦＦして圧縮機１０３が停止すると、ヒートポンプ熱源機１の供給能力はゼロとなるので、水温センサー５により検出された水温が再び目標水温よりも低くなりサーモＯＮ（水温≦目標水温）する。しかし、サーモＯＮしてもヒートポンプ熱源機１の最小供給能力は、温冷水空調機器２の放熱量よりも大きいため、さらに再びサーモＯＦＦする。

つまり、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が温冷水空調機器２の放熱量よりも大きい場合は、サーモＯＮ（最低周波数での圧縮機１０３の運転）→サーモＯＦＦ（圧縮機１０３の停止）→サーモＯＮ（最低周波数での圧縮機１０３の運転）→サーモＯＦＦ（圧縮機１０３の停止）→・・・の繰り返しでＯＮ／ＯＦＦサイクル運転となるため、第２設定時間内で、このＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を１回として３回以上となったかどうかをステップＳ２からステップＳ７で判定している。

ステップＳ８では、前述したように、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替わる。

サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御では、制御装置６は、水温センサー５により検出された水温が目標水温よりも低いときに、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３を運転し（サーモＯＮ）、水温が目標水温＋α（α＝２ｄｅｇ）以上のときには圧縮機１０３の運転を停止する（サーモＯＦＦ）。

一方、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御では、制御装置６は、水温センサー５により検出された水温が目標水温−β（例えば、β＝５ｄｅｇで、第２温度値に相当する）よりも低いときに、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３を運転し、水温が目標水温＋γ（例えば、γ＝５ｄｅｇで、第３温度値に相当する）以上となったときには、圧縮機１０３の運転を停止するサーモＯＮ／ＯＦＦ運転を繰り返す。なお、第２温度値βおよび第３温度値γを５ｄｅｇとしているが、その温度は限定されるものではない。

制御装置６は、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御を行っているときに、水温センサー５により検出された水温が温冷水空調機器２に設定された許容上限温度を超えていないかどうかを判定する。制御装置６は、水温が許容上限温度を超えたときには、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３の運転を停止するようにする。これは、温冷水空調機器２が高温水で破損しないようにするためである。なお、許容上限温度は、例えば、温冷水空調機器２の許容上限温度に合わせて、ユーザーのリモコン操作などで設定された値である。

サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御で動作しているときには、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御への切替判定（復帰判定）を行う。

制御装置６は、ステップＳ９において、圧縮機１０３の運転周波数が最低周波数（２５Ｈｚ）よりも高い周波数（２６Ｈｚ以上）で第３設定時間（例えば６０分）以上の連続運転を行ったかどうかを判定する。制御装置６は、圧縮機１０３の運転周波数が最低周波数のときには、再びステップＳ８に戻って、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御を継続して運転する。なお、第３設定時間を６０分としているが、その時間は限定されるものではない。

制御装置６は、圧縮機１０３の運転周波数が最低周波数よりも高い周波数で第３設定時間以上の連続運転を行っているときには、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が温冷水空調機器２の放熱量以下と見なせるので、ステップＳ３に進んで、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御への切替判定のためのカウント値をゼロにリセットし、ステップＳ１に戻って、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御の動作に復帰する。

なお、冷水冷房運転においては、四方弁１０４の切り替えにより、冷媒の流れは、温水暖房運転のときと反転する。つまり、空気熱交換器１０１が放熱器（凝縮器）として作用し、水熱交換器１０２が吸熱器（蒸発器）として作用し、水熱交換器１０２を流れる水を冷却する。サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御では、水温≧目標水温のときにサーモＯＮ、水温≦目標水温−α（例えばα＝２ｄｅｇで、第４温度値に相当する）のときにはサーモＯＦＦとなる。このサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御への切替判定は、図３に示すステップＳ２からステップＳ７と同様である。サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御においては、水温≧目標水温＋β（例えばβ＝５ｄｅｇで、第５温度値に相当する）のときにサーモＯＮ、水温≦目標水温−γ（例えばγ＝５ｄｅｇで、第６温度値に相当する）のときにはサーモＯＦＦとなる。この場合、水温と温冷水空調機器２に設定された許容上限温度との比較動作は行わない。また、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御への切替判定（復帰判定）もステップＳ９と同様である。なお、第４温度値を２ｄｅｇ、第５温度値および第６温度値を共に５ｄｅｇとしているが、それぞれの温度値は限定されるものではない。

ここで、従来の圧縮機の運転状態と本実態の形態における圧縮機の運転状態の相違を図４および図５を用いて説明する。
図４は従来の温冷水空調システムにおいて温水暖房運転における圧縮機の運転状態を示すタイムチャート、図５は実態の形態１に係る温冷水空調システムにおいて温水暖房運転における圧縮機の運転状態を示すタイムチャートである。なお、図５は、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御を行っているときの水温の変化と圧縮機１０３の運転状態を示している。

従来の圧縮機１０３の運転では、図４に示すように、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御のみである。水温センサー５により検出される水温の応答性が早いがゆえに、サーモＯＮしてから間も無く水温が目標水温以上となりサーモＯＦＦ（ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３の運転を停止）となる。その後、その水温は、間も無く（圧縮機１０３は停止しているが、水循環ポンプ４は駆動して循環水は流れているので）目標水温よりも低くなりサーモＯＮする。つまり、圧縮機１０３はサーモＯＮ／ＯＦＦサイクル運転となり、ヒートポンプ熱源機１はＯＮ／ＯＦＦ運転を行うことになる。

これに対して、本実施の形態においては、ＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を検出判断して、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御へ切り替える。サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御では、図５に示すように、サーモＯＦＦ中はサーモＯＮするまでの時間が長くなり、サーモＯＮ中はサーモＯＦＦする時間が長くなるので、サーモＯＮ／ＯＦＦ運転の繰り返し回数が抑制される。

以上のように実施の形態１によれば、ＯＮ／ＯＦＦ通常制御により、圧縮機１０３の運転に必要な最低周波数で圧縮機１０３を運転したときに、水温が目標水温−β未満（または水温が目標水温＋β以上）になると圧縮機１０３をＯＮし、水温が目標水温＋γ以上（または水温が目標水温−γ未満）になると圧縮機１０３の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替えて制御を行うようにしている。これにより、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３の運転周波数の制御による最小供給能力が温冷水空調機器２の放熱量（温水暖房の場合）または吸熱量（冷水冷房の場合）よりも大きい場合でも、圧縮機１０３のＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができ、高効率かつ高寿命な温冷水空調システムを提供することができる。

実施の形態２．
図６は実態の形態２に係る温冷水空調システムの概略構成を示すブロック図である。
この実施の形態２は、実施の形態１の温冷水空調システムにおいて、ヒートポンプ熱源機１と水温センサー５との間に循環水を加熱する補助ヒーター７を備えたものである。温水暖房運転において、ヒートポンプ熱源機１の供給能力が不足したときに、補助ヒーター７を補助熱源として循環水を加熱する。補助ヒーター７への電力供給は、制御装置６によって行われる。

実施の形態２においては、温水暖房運転または冷水冷房運転での圧縮機１０３の制御動作は図３に示すフローチャートと同じである。つまり、制御装置６は、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が温冷水空調機器２が必要とする放熱量（温水暖房）または吸熱量（冷水冷房）を上回っていることを検知すると、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替える。また、制御装置６は、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が温冷水空調機器２が必要とする放熱量または吸熱量を下回っていることを検知すると、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御に切り替える。

このように、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３の運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調機器２の放熱量（温水暖房）または吸熱量（冷水冷房）よりも大きい場合でも、圧縮機１０３のサーモＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができる。また、ヒートポンプ熱源機１と水温センサー５との間に循環水を加熱する補助ヒーター７を備えているので、温水暖房運転における温水を目標温度により早く近づけることができる。

実施の形態３．
図７は実態の形態３に係る温冷水空調システムの概略構成を示すブロック図である。
この実施の形態３は、実施の形態２の温冷水空調システムにおいて、熱交換器８が内蔵された貯湯タンク９を備えたものである。熱交換器８の一端は、補助ヒーター７と温冷水空調機器２との間の配管３に挿入された分岐管１２ａ（分岐点）に配管１２を介して接続され、熱交換器８の他端は、水循環ポンプ４と温冷水空調機器２との間の配管３に挿入された電動三方弁１１（合流点）に配管１２を介して接続されている。貯湯タンク９には、熱交換器８により加熱される水温を検出するタンク水温センサー１０が取り付けられている。

実施の形態３における制御装置６は、例えばユーザーのリモコン操作に従って、温水暖房運転または冷水冷房運転、給湯運転の何れかを選択する。制御装置６は、温水暖房運転または冷水冷房運転のときには、前述したようにヒートポンプ熱源機１と温冷水空調機器２との間で水（温水または冷水）が循環するように電動三方弁１１を駆動する。また、制御装置６は、給湯運転のときには、ヒートポンプ熱源機１と熱交換器８との間で温水が循環するように電動三方弁１１を駆動する。

実施の形態３においては、温水暖房運転または冷水冷房運転での圧縮機１０３の制御動作は、実施の形態１と同様である（図３参照）。制御装置６は、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が温冷水空調機器２が必要とする放熱量（温水暖房）または吸熱量（冷水冷房）を上回っていることを検知すると、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替える。また、制御装置６は、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が温冷水空調機器２が必要とする放熱量または吸熱量を下回っていることを検知したときには、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御に切り替える。

このように、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３の運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調機器２の放熱量（温水暖房）または吸熱量（冷水冷房）よりも大きい場合でも、圧縮機１０３のサーモＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができる。

また、実施の形態３においては、給湯運転での圧縮機１０３の制御動作も実施の形態１と同様である（図３参照）。この場合、制御装置６は、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が熱交換器８が必要とする放熱量を上回っていることを検知すると、サーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替える。また、制御装置６は、ヒートポンプ熱源機１の最小供給能力が熱交換器８が必要とする放熱量を下回っていることを検知したときには、サーモＯＮ／ＯＦＦ抑制制御からサーモＯＮ／ＯＦＦ通常制御に切り替える。

このように給湯運転においても、ヒートポンプ熱源機１の圧縮機１０３の運転周波数の制御による最小供給能力が熱交換器８の放熱量よりも大きい場合に、圧縮機１０３のサーモＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができる。

１ ヒートポンプ熱源機、２ 温冷水空調機器、３ 配管、４ 水循環ポンプ、５ 水温センサー、６ 制御装置、７ 補助ヒーター、８ 熱交換器、９ 貯湯タンク、１０ タンク水温センサー、１１ 電動三方弁、１２ 配管、１２ａ 分岐管、１０１ 空気熱交換器、１０２ 水熱交換器、１０３ 圧縮機、１０４ 四方弁、１０５ 中圧レシーバ、１０６ 第１膨張弁、１０７ 第２膨張弁。

Claims (7)

1. 運転周波数に応じて駆動する圧縮機を有するヒートポンプ熱源機と、室内の空調を行う空調機器と、前記ヒートポンプ熱源機と前記空調機器とを環状に接続して循環水路を形成する配管と、前記循環水路内の水を循環させる水循環ポンプとを備えた温冷水空調システムにおいて、
   前記水循環ポンプの運転によって前記ヒートポンプ熱源機から流出する水の温度を検出する水温センサーと、
   暖房運転のときに、前記水温センサーにより検出された水温が目標水温よりも低くなると前記圧縮機をＯＮし、前記水温が前記目標水温よりも高い第１温度値以上になると前記圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ通常制御を行う制御装置とを有し、
   前記制御装置は、前記ＯＮ／ＯＦＦ通常制御において、前記圧縮機のＯＮ／ＯＦＦ運転を当該圧縮機の運転に必要な最低周波数で繰り返したときに、前記水温が前記目標水温よりも低い第２温度値未満になると前記圧縮機をＯＮし、前記水温が前記目標水温よりも高い第３温度値以上になると前記圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ抑制制御に切り替えて制御を行うことを特徴とする温冷水空調システム。
2. 前記制御装置は、冷房運転のときに、前記水温センサーにより検出された水温が目標水温以上になると前記圧縮機をＯＮし、前記水温が前記目標水温よりも低い第４温度値未満になると前記圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ通常制御を行い、
   前記ＯＮ／ＯＦＦ通常制御において、前記圧縮機のＯＮ／ＯＦＦ運転を当該圧縮機の運転に必要な最低周波数で繰り返したときに、前記水温が前記目標水温よりも高い第５温度値以上になると前記圧縮機をＯＮし、前記水温が前記目標水温よりも低い第６温度値未満になると前記圧縮機の運転をＯＦＦするＯＮ／ＯＦＦ抑制制御を行うことを特徴とする請求項１記載の温冷水空調システム。
3. 前記制御装置は、前記最低周波数での前記圧縮機のＯＮ／ＯＦＦを第１設定時間内で行ったときに１回としてカウントし、このカウント値が前記第１設定時間以上の第２設定時間内で一定回数以上になったときに、前記ＯＮ／ＯＦＦ通常制御から前記ＯＮ／ＯＦＦ抑制制御へ切り替えることを特徴とする請求項１又は２記載の温冷水空調システム。
4. 前記制御装置は、前記圧縮機をＯＮした際に当該圧縮機の運転周波数が前記最低周波数でないときに前記カウント値をリセットし、前記最低周波数での前記圧縮機のＯＮ／ＯＦＦ運転が第１設定時間を超えたときに前記カウント値をリセットし、さらに、前記カウント値が前記一定回数に達する前に第２設定時間を超えたときに前記カウント値をリセットすることを特徴とする請求項３記載の温冷水空調システム。
5. 前記制御装置は、前記ＯＮ／ＯＦＦ抑制制御を行っているときに、前記圧縮機が前記最低周波数よりも高い周波数で第３設定時間以上連続して運転を行ったときには、前記ＯＮ／ＯＦＦ抑制制御から前記ＯＮ／ＯＦＦ通常制御へ復帰することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の温冷水空調システム。
6. 前記ヒートポンプ熱源機と前記水温センサーとの間に補助ヒーターを備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の温冷水空調システム。
7. 前記水温センサーと前記空調機器との間を分岐点とし、前記空調機器と前記水循環ポンプとの間を合流点として、前記空調機器に対し並列に配管で接続された熱交換器を有する貯湯タンクと、
   前記分岐点あるいは前記合流点の何れかに設けられ、前記水循環ポンプにより循環する水を前記空調機器側あるいは前記貯湯タンク側の何れかに流れるように切り替える三方弁とを備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の温冷水空調システム。

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