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JP5582053B2 - Heat pump hot water heater - Google Patents

Heat pump hot water heater Download PDF

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JP5582053B2
JP5582053B2 JP2011024918A JP2011024918A JP5582053B2 JP 5582053 B2 JP5582053 B2 JP 5582053B2 JP 2011024918 A JP2011024918 A JP 2011024918A JP 2011024918 A JP2011024918 A JP 2011024918A JP 5582053 B2 JP5582053 B2 JP 5582053B2
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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。   The present invention relates to energy saving control of a heat pump hot water heater.

従来のヒートポンプ温水暖房機は、ヒートポンプサイクルと水熱媒サイクルを備え、ヒートポンプサイクルを流れる冷媒が、水熱媒サイクルを流れる水熱媒を水熱媒熱交換器115で加熱し、加熱された水熱媒が複数の室内放熱器125に送水され放熱し、部屋の暖房行う。水熱媒を送水する手段としては、交流もしくは直流電源で駆動する循環ポンプ121が利用されている。   The conventional heat pump hot water heater includes a heat pump cycle and a water heating medium cycle, and the refrigerant flowing through the heat pump cycle heats the water heating medium flowing through the water heating medium cycle by the water heating medium heat exchanger 115, and the heated water. The heat medium is sent to the plurality of indoor radiators 125 to dissipate heat and heat the room. A circulating pump 121 driven by an alternating current or direct current power source is used as a means for feeding the water heating medium.

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。   When an AC power supply circulation pump is used, since it always operates with a constant head, as long as the number of indoor radiators that perform heating operation is the same, the circulation flow rate of the hydrothermal medium is always the same. AC power supply driven circulation pumps are widely used because of their low cost and easy control.

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。   However, since the circulation amount of the hydrothermal medium is constant, the efficiency of the heat pump hot water heater may deteriorate.

室内放熱器の総数が4台で、交流電源駆動の循環ポンプ121が毎分6.0Lの水熱媒を送水しているヒートポンプ温水暖房機にて説明する。   The explanation will be made with a heat pump hot water heater in which the total number of indoor radiators is four and the circulation pump 121 driven by an AC power source supplies 6.0 L of a water heating medium per minute.

ヒートポンプ温水暖房機の効率が悪くなる例として、4台全ての室内放熱器(125a〜125d)に水熱媒を送水し、水熱媒熱交換器115から流出する水熱媒の往き温度Twoが目標往き温度Twotとなり、かつ、水熱媒熱交換器115で水熱媒を加熱する熱量と、室内放熱器125で放熱する熱量とが平衡となっている状態から、利用者の設定により、3台の室内放熱(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止した後の状態が挙げられる。   As an example in which the efficiency of the heat pump hot water heater deteriorates, the water heat medium is sent to all four indoor radiators (125a to 125d), and the forward temperature Two of the water heat medium flowing out from the water heat medium heat exchanger 115 is From a state in which the heat amount that heats the water heat medium by the water heat medium heat exchanger 115 and the heat amount that dissipates the heat from the indoor radiator 125 is equal to the target going temperature Twot, 3 according to the user setting. The state after stopping water supply of the hydrothermal medium to indoor heat dissipation (125a-125c) of a stand is mentioned.

室内放熱器125a〜125dがすべて同じものであると仮定すると、4台全ての室内放熱器に水熱媒を送水している状態では、室内放熱器1台当たりに送水される水熱媒の流量は毎分6.0L/4=1.5Lである。   Assuming that all of the indoor radiators 125a to 125d are the same, the flow rate of the water heating medium sent to each indoor radiator in a state where the water heating medium is fed to all four indoor radiators. Is 6.0 L / 4 = 1.5 L per minute.

ここで、室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の送水を停止すると、残りの室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量は、4倍の毎分6.0Lと大幅に増加する。   Here, when the water supply of the water heat medium to the indoor radiators 125a to 125c is stopped, the circulation amount of the water heat medium in the remaining indoor radiator 125d is greatly increased to 6.0 L per minute, which is four times as much.

実際には、室内放熱器内に敷設された水熱媒配管に流れる水熱媒の量が増加すると、抵抗が増加するため、室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量は、毎分6.0Lよりも少し小さな値となるが、ここでは、単純化するため、毎分6.0Lとなるものとする。   Actually, as the amount of the water heat medium flowing through the water heat medium pipe laid in the indoor radiator increases, the resistance increases. Therefore, the circulation amount of the water heat medium in the indoor radiator 125d is 6. Although the value is a little smaller than 0L, here it is assumed to be 6.0L per minute for simplification.

一般的に、水熱媒熱交換器115から流出する水熱媒の往き温度Two、水熱媒熱交換器115に流入する戻り温度Twi、水熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量をM、そして、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qとの間には、数1で示す関係式が成り立つ。 Generally, the return temperature Two of the water heat medium flowing out from the water heat medium heat exchanger 115, the return temperature Twi flowing into the water heat medium heat exchanger 115, and the circulation of the water heat medium flowing through the water heat medium heat exchanger 115 The relational expression shown in Equation 1 holds between the quantity M E and the quantity of heat Q E for heating the water heat medium in the water heat medium heat exchanger 115.

(数1) Q = (Two−Twi)×M
また、室内放熱器125i(i=a〜d)から流出する水熱媒の温度をTwi、室内放熱器125iを流れる水熱媒の循環量をM、室内放熱器125iにおいて室内に放熱
する熱量をQiとし、室内放熱器125iに流入する水熱媒の温度は往き温度Twoと等しいと仮定すると、数2で示す関係式が成り立つ。
(Equation 1) Q E = (Two−Twi) × M E
Further, the temperature of the hydrothermal medium flowing out from the indoor radiator 125i (i = a to d) is Twi i , the circulation amount of the hydrothermal medium flowing through the indoor radiator 125i is M i , and the indoor radiator 125i radiates heat indoors. Assuming that the amount of heat is Qi and the temperature of the hydrothermal medium flowing into the indoor radiator 125i is equal to the forward temperature Two, the relational expression shown in Equation 2 is established.

(数2) Q = (Two−Twi)×M
数1と数2の間には、Q=ΣQ、M=ΣMが成り立つ。
(Expression 2) Q i = (Two−Twi i ) × M i
Between Equation 1 and Equation 2, Q E = ΣQ i and M E = ΣM i hold.

上記例において、室内放熱器125dにおける放熱量Qが一定であると仮定すると、室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量Mが、毎分1.5Lから4倍の6.0Lに増加すると、数2の関係より、温度差Two−Twiは1/4に縮小することになる。しかし、実際には、室内放熱器125d内に敷設された水熱媒配管内には数Lの水熱媒を保有しているため、即座に温度差Two−Twiは1/4に縮小しない。 In the above example, the heat radiation amount Q d in the indoor radiator 125d is assumed to be constant, the circulating amount M d hydrothermal medium in the indoor radiator 125d is increased four-fold 6.0L per minute 1.5L Then, from the number 2 of the relationship, the temperature difference two-Twi d will be reduced to 1/4. However, in practice, since the indoor radiator laid water heating medium inside the pipe within 125d holds a hydrothermal medium number L, the temperature difference Two-Twi d instantly not reduced to 1/4 .

この理由は、水熱媒の循環量Mが増加しても、その瞬間において、室内放熱器125d内の流出配管により近い位置に存在する水熱媒ほど、水熱媒の循環量Mの増加により配管内を流れる熱流媒の温度低下を小さくする影響を受けずに、室内放熱器125dから流出するためである。すなわち、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twiは徐々に上昇することになる。 The reason for this is that even if the circulation amount M d of the hydrothermal medium increases, the hydrothermal medium that is located closer to the outflow pipe in the indoor radiator 125 d at that moment increases the circulation amount M d of the hydrothermal medium. This is because the flow out from the indoor radiator 125d without being affected by reducing the temperature drop of the heat transfer medium flowing in the pipe due to the increase. That is, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d gradually rises.

次に、水熱媒熱交換器115で加熱された後の水熱媒の往き温度Twoは、戻り温度Twiの上昇に追随して上昇する。熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量Mは毎分6.0Lで変化しないため、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qが一定ならば、数1の関係より、温度差Two−Twiが一定となるからである。 Next, the forward temperature Two of the hydrothermal medium after being heated by the hydrothermal medium heat exchanger 115 rises following the increase of the return temperature Twi. Since the circulation amount M E of the water heat medium flowing through the heat medium heat exchanger 115 does not change at 6.0 L per minute, if the heat amount Q E for heating the water heat medium in the water heat medium heat exchanger 115 is constant, the number This is because the temperature difference Two-Twi is constant from the relationship of 1.

従来のヒートポンプ温水暖房機では、往き温度Twoを、利用者が設定した目標往き温度Twotとなるように、主にヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御している。上記のように往き温度Twoが上昇した場合は、圧縮機の周波数を下げ、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qを下げて、往き温度Twoを低下させる制御を行う。十分に時間が経過した後では、Q=Qとなるまで圧縮機の周波数は下げられており、往き温度Twoは目標往き温度Twotに保持される。 In the conventional heat pump hot water heater, the frequency of the compressor of the heat pump cycle is mainly controlled so that the going temperature Two becomes the target going temperature Two set by the user. If forward as described above temperature Two rises, lowers the frequency of the compressor, the water heat medium heat exchanger 115 lowers the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium, performs a control to reduce the forward temperature Two . After sufficient time has elapsed, the frequency of the compressor is lowered until Q E = Q d , and the forward temperature Two is maintained at the target forward temperature Twot.

一方、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twiは上昇したままになっており、十分に時間が経過した後では、温度差Two−Twiは、数2に基づき、1/4となる。すなわち、戻り温度Twiは上昇し、往き温度Twoに接近している。結果として、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度は高くなり、サイクル効率が悪化してしまう。 On the other hand, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d and remains elevated, after sufficient time has elapsed, the temperature difference Two-Twi d based on the number 2, 1/4 It becomes. That is, the return temperature Twi rises and approaches the forward temperature Two. As a result, the condensation temperature in the heat pump cycle becomes high and the cycle efficiency is deteriorated.

このような事態を避けるため、直流電源駆動で循環流量を制御できる循環ポンプを使用し、ヒートポンプ温水暖房機の高効率化を図る技術がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   In order to avoid such a situation, there is a technique for improving the efficiency of the heat pump hot water heater by using a circulation pump that can control the circulation flow rate by driving a DC power source (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1には、水熱媒の往き温度Twoと戻り温度Twiとの差である往き戻り温度差Two−Twiが、所定の範囲内となるように、循環ポンプの回転数の制御方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a method for controlling the rotational speed of a circulation pump so that a forward return temperature difference Two-Twi, which is a difference between a forward temperature Two and a return temperature Twi of the hydrothermal medium, is within a predetermined range. Has been.

特許文献1では、戻り温度Twiの過度の上昇を抑え、すなわち、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できると記述されている。   In Patent Document 1, an excessive increase in the return temperature Twi is suppressed, that is, an excessive increase in the refrigerant condensation temperature in the hydrothermal heat exchanger is suppressed, cycle efficiency deterioration is prevented, and the power consumption of the circulation pump is reduced. It is described that it can be reduced.

図5に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔTa(=Two−Tw)を算出し(ステップS04)、往き戻り温度差が所定値(4K)よりも小さ
い場合、もしくは、目標往き温度Twotが確保されていない場合は、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する(ステップS09)。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)。
FIG. 5 shows a control flow of the circulation pump of this control method. When the return temperature difference ΔTa (= Two−Tw) is calculated (step S04) and the return temperature difference is smaller than a predetermined value (4K), or when the target return temperature Two is not secured, the water heat The circulation pump is controlled so as to reduce the circulation flow rate of the medium (step S09). On the contrary, if the return temperature difference is equal to or greater than the predetermined value (20K) even if the forward temperature Two is close to the target forward temperature Two, the circulating flow rate of the hydrothermal medium is increased. The circulation pump is controlled (step 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S08)。   That is, only when the return temperature difference is within a predetermined range (4K or more and less than 20K) and the target return temperature Two is ensured, the circulating flow rate of the hydrothermal medium is maintained (step S08).

また、特許文献2には、水熱媒の往き温度Twoが目標往き温度(Twot)となるようにヒートポンプサイクルにおけるヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御し、これと平行して、往き戻り温度差Two−Twiが目標往き戻り温度差となるように循環ポンプを制御する方法が開示されている。   In Patent Document 2, the frequency of the compressor of the heat pump cycle in the heat pump cycle is controlled so that the forward temperature Two of the hydrothermal medium becomes the target forward temperature (Twot). A method of controlling the circulation pump so that Two-Twi becomes a target return temperature difference is disclosed.

図6に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔTa(=Two−Tw)を算出し(ステップS24)、往き戻り温度差ΔTaが目標往き戻り温度差ΔTatよりも大きい状態を所定時間維持しているならば、温度差が大きすぎるとみなして、水熱媒の循環流量を大きくするよう、循環ポンプを制御する(ステップS26)。   FIG. 6 shows a control flow of the circulation pump of this control method. The return temperature difference ΔTa (= Two−Tw) is calculated (step S24), and if the return temperature difference ΔTa is larger than the target return temperature difference ΔTat for a predetermined time, the temperature difference is too large. Therefore, the circulation pump is controlled to increase the circulation flow rate of the water heating medium (step S26).

逆に、往き戻り温度差ΔTaが目標往き戻り温度差ΔTatよりも小さい、もしくは往き戻り温度差ΔTaが目標往き戻り温度差ΔTatよりも大きい状態を所定時間維持できていない場合は、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの関係を調べる(ステップS27)。   On the other hand, when the return / return temperature difference ΔTa is smaller than the target return / return temperature difference ΔTat or the return / return temperature difference ΔTa is larger than the target return / return temperature difference ΔTat for a predetermined time, the return temperature Two The relationship with the target going temperature Twot is examined (step S27).

往き温度Twoが目標往き温度Twot以上の状態が所定時間維持されている状態では、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する(ステップS28)。逆に、往き温度Twoが目標往き温度Twot未満、もしくは、往き温度Twoが目標往き温度Twot以上の状態が所定時間維持されていない状態では、水熱媒の循環流量は据え置く。   In a state in which the state where the going temperature Two is equal to or higher than the target going temperature Two is maintained for a predetermined time, the circulation pump is controlled so as to reduce the circulation flow rate of the hydrothermal medium (step S28). Conversely, in the state where the forward temperature Two is lower than the target forward temperature Two or the state where the forward temperature Two is equal to or higher than the target forward temperature Thot has not been maintained for a predetermined time, the circulating flow rate of the hydrothermal medium is left unchanged.

なお、ステップS26とステップS28において、循環ポンプの制御には、PI制御が用いられている。また、S25以降の処理は一定時間ごと行い、水熱媒の循環流量はその間据え置く。   In step S26 and step S28, PI control is used for controlling the circulation pump. Moreover, the process after S25 is performed for every fixed time, and the circulation flow rate of a hydrothermal medium is deferred in the meantime.

特許文献2でも、特許文献1と同様、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できるとしている。   In Patent Document 2, as in Patent Document 1, excessive increase in the refrigerant condensing temperature in the hydrothermal heat exchanger is suppressed, cycle efficiency deterioration is prevented, and power consumption of the circulation pump can be reduced.

特開2009−287895号公報JP 2009-287895 A 特開2010−196946号公報JP 2010-196946 A

特許文献1には、循環ポンプの回転数の制御のみ記載されており、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御との関連が記載されていない。このような制御を行うと、上述した例では、往き温度Twoが目標往き温度Twotに保てない場合がある。   Patent Document 1 only describes the control of the rotational speed of the circulation pump, and does not describe the relationship with the frequency control of the compressor of the heat pump cycle. When such control is performed, in the above-described example, the forward temperature Two may not be maintained at the target forward temperature Two.

4台全ての室内放熱器(125a〜125d)に水熱媒を送水している状態から、利用
者の設定により、3台の室内放熱(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止した直後は、上述したように、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twiが上昇し、水熱媒熱交換器115に流入する戻り温度Twiも上昇するため、水熱媒熱交換器115を通過した後の往き温度Twoも上昇する。
From the state where the water heat medium is supplied to all four indoor radiators (125a to 125d), the water supply of the water heat medium to the three indoor heat radiators (125a to 125c) is stopped by the user setting. immediately after, as described above, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d increases, since the increased return temperature Twi flowing into the water heat medium heat exchanger 115, the water heating medium heat exchanger The going-out temperature Two after passing through 115 also rises.

特許文献1の制御方法では、往き温度Twoの上昇により、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する(ステップS09)。この結果、水熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量Mは低下する。 In the control method of Patent Document 1, the circulation pump is controlled so as to lower the circulation flow rate of the hydrothermal medium by increasing the going-out temperature Two (step S09). As a result, the circulation amount M E hydrothermal medium flowing through the water heat medium heat exchanger 115 is reduced.

一方、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qは調整せず一定であるため、数1より、往き戻り温度差Two−Twiは拡大する。このとき、戻り温度Twiは上昇する傾向にあるため、往き温度Twoはさらに上昇し、目標往き温度Twotから大きく乖離してしまう恐れがある。 Meanwhile, since the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium in the hydrothermal medium heat exchanger 115 is constant without adjusting, from the number 1, the forward return temperature difference Two-Twi expands. At this time, since the return temperature Twi tends to increase, the forward temperature Two further increases, and there is a possibility that the return temperature Twi may greatly deviate from the target forward temperature Twot.

特許文献2には、循環ポンプの回転数の制御と、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御とが平行して行う旨が記載されている。しかし、両者の制御時間間隔の関係についての記述はなく、制御が不安定になる恐れがある。   Patent Document 2 describes that the control of the rotational speed of the circulation pump and the frequency control of the compressor of the heat pump cycle are performed in parallel. However, there is no description about the relationship between the control time intervals between the two, and there is a possibility that the control becomes unstable.

前述の例で説明すると、3台の室内放熱器(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止すると、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qは明らかに過大である。従って、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御は、往き温度Twoが上昇し、目標往き温度Twotから乖離し始めると、往き温度Twoが目標往き温度Twotを保てるよう、比較的短い時間(10〜30秒)で動作する必要がある。 Referring to the previous example, stopping the water supply of the water heating medium into three indoor radiator (125a-125c), the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium in the hydrothermal medium heat exchanger 115 is clearly excessive It is. Therefore, in the frequency control of the compressor of the heat pump cycle, when the forward temperature Two rises and begins to deviate from the target forward temperature Two, a relatively short time (10 to 30 seconds) is maintained so that the forward temperature Two can maintain the target forward temperature Twot. ) Need to work.

前述したように、圧縮機周波数のみを低下させた場合、往き温度Twoの上昇は抑制され、低下に転じる。一方で、戻り温度Twiは徐々に上昇し、往き戻り温度差Two−Twiは徐々に縮小する。   As described above, when only the compressor frequency is decreased, the increase in the going temperature Two is suppressed and starts to decrease. On the other hand, the return temperature Twi gradually increases, and the return temperature difference Two-Twi gradually decreases.

もし、図6におけるステップS23の「一定時間」と、ステップS25やステップS27の「所定時間」が、圧縮機の周波数制御が行われる時間間隔と同等以下の場合は、循環ポンプ121のPI制御は、上記のような過渡状態において行われることになり、圧縮機の周波数制御の影響が反映されてしまう。もちろん、圧縮機の周波数制御にも、循環ポンプの制御の影響が反映され、制御全体が不安定に陥る恐れがある。   If the “certain time” in step S23 in FIG. 6 and the “predetermined time” in steps S25 and S27 are equal to or less than the time interval during which the frequency control of the compressor is performed, the PI control of the circulation pump 121 is performed. In this transient state, the influence of the compressor frequency control is reflected. Of course, the influence of the control of the circulation pump is reflected also in the frequency control of the compressor, and there is a possibility that the whole control becomes unstable.

圧縮機の周波数制御の影響を排除するため、ステップS23の「一定時間」と、ステップS25やステップS27の「所定時間」は、ともに十分長く取る必要がある。制御による省エネ効果を発揮するためには、該時間をできるだけ短く設定したほうがよいが、室内放熱器125a〜125dが異なる広さを持ち、上記過渡状態が送水する室内放熱器ごとに違う場合も考慮すると、上記時間の具体的な設定方法を明確化する必要があった。   In order to eliminate the influence of the frequency control of the compressor, both the “certain time” in step S23 and the “predetermined time” in steps S25 and S27 need to be sufficiently long. In order to exert the energy saving effect by the control, it is better to set the time as short as possible. However, it is considered that the indoor radiators 125a to 125d have different sizes and the above transient state is different for each indoor radiator to be supplied with water. Then, it was necessary to clarify the specific setting method of the said time.

本発明は前記従来の課題を解決するもので、特に室内暖房負荷が小さい場合に、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の上昇を抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率が高いヒートポンプ温水暖房機を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and particularly to provide a heat pump hot water heater that suppresses an increase in condensation temperature in a heat pump cycle and has high operation efficiency of the heat pump cycle, particularly when the indoor heating load is small. To do.

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、往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入った場合にのみ、戻り温度が目標戻り温度となるように、循環ポンプにより水熱媒の流量を調整するものである。   In order to solve the above-mentioned conventional problems, the heat pump hot water heater of the present invention has a time variation amount of the return temperature that falls within the allowable temperature change range, and a time variation amount of the return temperature detected by the return temperature detection means returns. The flow rate of the hydrothermal medium is adjusted by the circulation pump so that the return temperature becomes the target return temperature only when the temperature change is within the allowable range and the difference between the forward temperature and the target forward temperature is within the allowable range of the forward temperature error. To do.

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、熱負荷が急激に低下した場合でも、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度の上昇を抑える。   As a result, while the forward temperature is maintained at the target forward temperature set by the user, even when the thermal load is suddenly reduced, the circulating flow rate of the water heating medium is lowered to suppress the return temperature from rising.

本発明によれば、特に室内暖房負荷が小さい場合、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したヒートポンプ温水暖房機を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, especially when an indoor heating load is small, the raise of the condensation temperature in a heat pump cycle can be suppressed reliably, and the heat pump hot water heater which implement | achieved the improvement of the operating efficiency of a heat pump cycle can be provided.

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Control flow chart of circulation pump of heat pump hot water heater in Embodiment 1 of the present invention 同ヒートポンプ温水暖房機起動後の、圧縮機の周波数、循環ポンプの回転数、往き温度、戻り温度の時間変化を示した図The figure which showed the time change of the frequency of the compressor, the number of rotations of the circulation pump, the going temperature, and the return temperature after starting the heat pump hot water heater 同一部の室内放熱器への送水を停止した後の、圧縮機の周波数、循環ポンプの回転数、往き温度、戻り温度の時間変化を示した図The figure which showed the time change of the frequency of a compressor, the number of rotations of a circulation pump, the going temperature, and the return temperature after stopping water supply to the indoor radiator of the same part 同ヒートポンプ温水暖房機の構成図Configuration diagram of the heat pump hot water heater 従来の循環ポンプの制御フローチャートConventional circulation pump control flowchart 従来の他の循環ポンプの制御フローチャートControl flow chart of another conventional circulation pump

第1の発明は、往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、かつ、往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入り、圧縮機の周波数が一定になった場合にのみ、戻り温度が目標戻り温度となるように、循環ポンプにより水熱媒の流量を調整する。   According to the first aspect of the present invention, the time change amount of the return temperature is in the return temperature change allowable range, the time change amount of the return temperature detected by the return temperature detecting means is in the return temperature change allowable range, and the return temperature and the target The flow rate of the water heating medium is adjusted by the circulation pump so that the return temperature becomes the target return temperature only when the difference from the return temperature is within the allowable range of the return temperature error and the frequency of the compressor becomes constant.

このため、圧縮機の制御と、循環ポンプの制御とが、お互いに干渉することがなく、それぞれの制御が不安定にならずに、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度Twiの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。   For this reason, the control of the compressor and the control of the circulation pump do not interfere with each other, and each control does not become unstable, and the return flow rate Twi is increased by lowering the circulating flow rate of the hydrothermal medium. It is possible to reliably suppress, prevent an increase in the condensation temperature, prevent a decrease in the efficiency of the heat pump cycle, and reduce the operating power of the circulation pump.

第2の発明は、循環ポンプによる水熱媒の流量の調整量に上限を設けており、第1の発明の効果に加えて、循環ポンプを制御した場合の、往き温度の過度な変化を防止することができる。   In the second invention, an upper limit is set for the adjustment amount of the flow rate of the hydrothermal medium by the circulation pump, and in addition to the effect of the first invention, an excessive change in the going temperature when the circulation pump is controlled is prevented. can do.

第3の発明は、第1または第2の発明における目標戻り温度を、人体の皮膚の温受容器が感受する温覚刺激が優位な、34℃以上45℃以下の第1温度範囲から選択するようにしている。このため、特に室内放熱器が床暖房パネルの場合に、触って冷たいと不快を感じることがない範囲で、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ことができると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。   In the third invention, the target return temperature in the first or second invention is selected from the first temperature range of 34 ° C. or higher and 45 ° C. or lower in which the thermal stimulation sensed by the human skin temperature receptor is dominant. I am doing so. For this reason, especially in the case where the indoor radiator is a floor heating panel, it is possible to prevent an increase in the condensing temperature and prevent a decrease in the efficiency of the heat pump cycle, as long as it is not touched and feels uncomfortable. The operating power of the circulation pump can be reduced.

第4の発明は、第3の発明において、目標往き温度から目標戻り温度を引いた温度差が所定温度差未満の場合は、前記目標往き温度から前記所定温度差を引いた温度を前記目標戻り温度としている。   In a fourth aspect based on the third aspect, when the temperature difference obtained by subtracting the target return temperature from the target forward temperature is less than the predetermined temperature difference, the temperature obtained by subtracting the predetermined temperature difference from the target forward temperature is set as the target return temperature. It is temperature.

このため、余熱運転を行うような、目標往き温度を40℃以下の比較的低い温度に設定する場合でも、戻り温度が往き温度に接近することを抑え、ヒートポンプサイクルの効率低下を防止することができる。また、この場合でも、循環ポンプの運転動力を削減することができる。   For this reason, even when the target outbound temperature is set to a relatively low temperature of 40 ° C. or less, such as in the case of preheating operation, it is possible to prevent the return temperature from approaching the outbound temperature and prevent a decrease in efficiency of the heat pump cycle. it can. Even in this case, the driving power of the circulation pump can be reduced.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図4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。
(Embodiment 1)
FIG. 4 is a configuration diagram of a heat pump hot water heater 100 that is an object of the present invention. The heat pump hot water heater 100 includes a heat pump cycle 110, a water heating medium cycle 120, and a control unit 130.

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。   The heat pump cycle 110 sucks and compresses a refrigerant in a gaseous state, discharges a high-temperature and high-pressure refrigerant, an air heat exchanger 112 that collects heat from outdoor air, and forcibly uses outdoor air as an air heat exchanger 112. The air heat exchanger fan 113 to be introduced into the refrigerant, the refrigerant flow rate adjusting valve 114 for adjusting the flow rate of the refrigerant, and the water heat medium heat exchanger 115 for performing heat exchange between the refrigerant and the water heat medium.

一方、水熱媒サイクル120は、水熱媒熱交換器115と接続され、水熱媒サイクル120内の水熱媒を循環させる循環ポンプ121、水熱媒を貯留するバッファタンク122、4台の室内放熱器125a〜125d、そして、個々の室内放熱器125への水熱媒供給を制御する開閉弁123で構成されている。   On the other hand, the water heat medium cycle 120 is connected to the water heat medium heat exchanger 115 and circulates the water heat medium in the water heat medium cycle 120, the circulation pump 121, the buffer tank 122 storing the water heat medium, and four units. The indoor radiators 125a to 125d and the on-off valve 123 that controls the supply of the hydrothermal medium to the individual indoor radiators 125 are configured.

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。   The refrigerant of the heat pump cycle 110 and the hydrothermal medium of the hydrothermal medium cycle 120 are independent of each other and do not mix, but are configured to be able to exchange heat via the hydrothermal medium heat exchanger 115. As the water heat medium heat exchanger 115, a double tube heat exchanger or a plate heat exchanger is used. The circulation pump 121 driven by a DC power supply has an impeller, and the circulation flow rate of the water heat medium in the water heat medium cycle 120 can be changed by PWM control of the rotation speed of the impeller. .

水熱媒サイクル120において、水熱媒熱交換器115の出口側には、水熱媒熱交換器115から室内放熱器125a〜125dに向かう水熱媒の往き温度Twoを計測する往き温度検知センサ126が設置されている。また、水熱媒熱交換器115の入口側には、室内放熱器125a〜125dから水熱媒交換器115に戻る水熱媒の戻り温度Twiを計測する戻り温度検知センサ127が設置されている。   In the water heat medium cycle 120, a forward temperature detection sensor that measures the forward temperature Two of the water heat medium from the water heat medium heat exchanger 115 toward the indoor radiators 125 a to 125 d is provided on the outlet side of the water heat medium heat exchanger 115. 126 is installed. In addition, a return temperature detection sensor 127 that measures the return temperature Twi of the water heat medium returning from the indoor radiators 125 a to 125 d to the water heat medium exchanger 115 is installed on the inlet side of the water heat medium heat exchanger 115. .

制御部130は、マイコン(図示せず)に組み込まれた制御プログラムで、室外温度、圧縮機111の吐出温度(ともに図示しない温度センサにより検知)、往き温度検知センサ126で検知した往き温度Two、戻り温度検知センサ127で検知した戻り温度Twiを取得し、圧縮機111の周波数、空気熱交換器ファン113の回転数、冷媒流量調整弁114の開度、使用する室内放熱器125a〜125dと接続した開閉弁123の開度、および、循環ポンプ121の回転数を制御する。   The control unit 130 is a control program incorporated in a microcomputer (not shown), the outdoor temperature, the discharge temperature of the compressor 111 (both detected by a temperature sensor not shown), the forward temperature Two detected by the forward temperature detection sensor 126, The return temperature Twi detected by the return temperature detection sensor 127 is acquired and connected to the frequency of the compressor 111, the rotation speed of the air heat exchanger fan 113, the opening of the refrigerant flow rate adjustment valve 114, and the indoor radiators 125a to 125d to be used. The opening degree of the open / close valve 123 and the rotational speed of the circulation pump 121 are controlled.

リモコン124と室内放熱器125a〜125dは、共に暖房対象となる部屋内に設置される。リモコン124は、4台接続して、室内放熱器125a〜125dを個別に制御するようにしても、2〜3台接続して、室内放熱器125a〜125dのうち数台ごとに制御するようにしても、1台接続して、室内放熱器125a〜125dの全てを制御するようにしてもよい。   Remote controller 124 and indoor radiators 125a to 125d are both installed in a room to be heated. Even if four remote controllers 124 are connected to control indoor radiators 125a to 125d individually, two or three remote controllers 124 are connected to control every few of indoor radiators 125a to 125d. Alternatively, one unit may be connected to control all of the indoor radiators 125a to 125d.

リモコン124の操作により、ヒートポンプ温水暖房機100が稼動し、加熱された水熱媒が循環ポンプ121により室内放熱器125a〜125dに搬送され放熱することにより、部屋の暖房が行われる。なお、室内放熱器125としては、床に埋め込まれ輻射暖房を行う床暖房パネル、室内壁面に設置され輻射暖房を行うラジエータ、送風機を使い室
内放熱器125の熱を強制的に部屋内に供給するファンコンベクターなどを利用する。
By operating the remote controller 124, the heat pump hot water heater 100 is operated, and the heated hydrothermal medium is conveyed to the indoor radiators 125a to 125d by the circulation pump 121 to dissipate heat, thereby heating the room. As the indoor radiator 125, a floor heating panel embedded in the floor for radiant heating, a radiator installed on the indoor wall surface for radiant heating, and a blower are used to forcibly supply the heat of the indoor radiator 125 into the room. Use a fancon vector.

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。   The user of the heat pump hot water heater 100 sets the target going temperature Twoot using the remote control 124. Or when using a floor heating panel for the indoor radiator 125, for example, the height level of floor surface temperature is set. In this case, the control unit 130 calculates and holds the target forward temperature Twot according to the heating intensity level set by the user.

また、ヒートポンプ温水暖房機100の利用者は、リモコン124において目標戻り温度Twitを設定する。この目標戻り温度Twitは、必ずしも利用者が設定しなくてもよい。   Further, the user of the heat pump hot water heater 100 sets the target return temperature Twit using the remote controller 124. The target return temperature Twit is not necessarily set by the user.

次に、ヒートポンプ温水暖房機100の動作について説明する。図1は、本発明の第1に実施の形態における、制御部130の循環ポンプ121に対する制御動作を説明したフローチャートである。   Next, the operation of the heat pump hot water heater 100 will be described. FIG. 1 is a flowchart illustrating a control operation for the circulation pump 121 of the control unit 130 in the first embodiment of the present invention.

まず、ヒートポンプ温水暖房機100を起動し、加熱した水熱媒を、室内放熱器125a〜125dへ一斉に搬送開始してから、往き温度Twoが目標往き温度Twotに、戻り温度Twiが目標戻り温度Twitになるまでの制御動作について説明する。   First, after starting the heat pump hot water heater 100 and starting to convey the heated hydrothermal medium to the indoor radiators 125a to 125d all at once, the forward temperature Two becomes the target forward temperature Two, and the return temperature Twi becomes the target return temperature. A control operation up to Twit will be described.

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。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)。   When the user performs a driving start operation (step S001) with the remote controller 124, the remote controller 124 transmits the target forward temperature Two set by the user to the control unit 130 together with the driving start command. The control unit 130 holds the received target going temperature Twot. When the remote controller 124 transmits the heating intensity level to the control unit 130, the control unit 130 calculates and holds the target forward temperature Twot according to the received heating intensity level (step S002).

次に、ステップS003において、リモコン124は、利用者が設定した目標戻り温度Twitを制御部130に送信する。制御部130は受信した目標戻り温度Twitを保持する。利用者が、リモコン124において、目標戻り温度Twitを設定しない、あるいは、設定できない場合は、制御部130が自動的に目標戻り温度Twitを設定する。   Next, in step S003, the remote control 124 transmits the target return temperature Twit set by the user to the control unit 130. The control unit 130 holds the received target return temperature Twit. When the user does not set or cannot set the target return temperature Twit on the remote controller 124, the control unit 130 automatically sets the target return temperature Twit.

人間の皮膚には、冷受容器と温受容器とで構成される温度受容器が存在する。一般的に、皮膚が触れる温度が32.5℃〜33.5℃のとき、冷・温受容器が受ける刺激が同程度となり、熱くも冷たくも感じない無感温度となる。34℃〜45℃では、皮膚の温受容器のみが刺激を受けて温かいと感じるが、36℃を超えると、その刺激の強さは温度上昇とともに低下する。また、45℃を越えると、皮膚の冷受容器も刺激されて熱いと感じるようになる。   In human skin, there is a temperature receptor composed of a cold receptor and a warm receptor. In general, when the temperature touched by the skin is 32.5 ° C. to 33.5 ° C., the stimulation received by the cold / heat receptor is about the same, resulting in a dead temperature that does not feel hot or cold. At 34 ° C. to 45 ° C., only the skin thermoreceptor feels warm when stimulated, but when it exceeds 36 ° C., the intensity of the stimulation decreases with increasing temperature. When the temperature exceeds 45 ° C., the cold receptors in the skin are also stimulated and feel hot.

以上の知見と、戻り温度Twiは、室内放熱器125の表面の最も低い温度よりも若干高い程度であることを考慮すると、目標戻り温度Twitは、人間の皮膚の温受容器のみが刺激を受け、温かいと感じる34℃〜45℃とするのが望ましい。さらには、ヒートポンプサイクルは、凝縮温度を下げたほうが高効率となるため、戻り温度Twiを、できるだけ低くするほうが有効である。皮膚が触れる温度が36℃を超えると、皮膚の温受容器の刺激の強さは温度上昇とともに低下することも考慮すると、目標戻り温度Twitは、34℃〜36℃とすることが最も望ましい。   Considering the above knowledge and the fact that the return temperature Twi is slightly higher than the lowest temperature on the surface of the indoor radiator 125, the target return temperature Twit is stimulated only by the human skin temperature receptor. It is desirable to set the temperature to 34 ° C. to 45 ° C. which feels warm. Furthermore, since the heat pump cycle is more efficient when the condensation temperature is lowered, it is more effective to make the return temperature Twi as low as possible. Considering that when the temperature touched by the skin exceeds 36 ° C., the intensity of stimulation of the skin temperature receptor decreases with increasing temperature, the target return temperature Twit is most preferably set to 34 ° C. to 36 ° C.

また、利用者が部屋を離れる場合などに行う余熱運転では、目標往き温度Twotが比較的低く(40℃以下)に設定される。この場合、目標往き温度Twotと、34〜45℃の範囲から選択される目標戻り温度Twitとの間の温度差は小さくなり、余熱運転中のヒートポンプサイクルの効率が悪化する恐れがある。たとえば、目標往き温度Twotが35℃と設定されている場合、目標戻り温度Twitの下限値は34℃となり、それら
の温度差は1Kしかない。このような場合は、目標往き温度Twot=35℃から、所定値、たとえば5K低い、30℃を目標戻り温度Twitとする。
Further, in the residual heat operation performed when the user leaves the room, the target going temperature Twot is set to be relatively low (40 ° C. or lower). In this case, the temperature difference between the target forward temperature Twit and the target return temperature Twit selected from the range of 34 to 45 ° C. becomes small, and the efficiency of the heat pump cycle during the remaining heat operation may be deteriorated. For example, when the target forward temperature Twit is set to 35 ° C., the lower limit value of the target return temperature Twit is 34 ° C., and the temperature difference between them is only 1K. In such a case, a target return temperature Twit is set to a predetermined value, for example, 30 ° C., which is 5K lower than the target forward temperature Twit = 35 ° C.

なお、この所定値は、リモコン124において、利用者が設定できるようにしてもよい。   The predetermined value may be set by the user using the remote controller 124.

目標往き温度Twotと目標戻り温度Twitとを設定すると、制御部130は、圧縮機111、空気熱交換器ファン113、冷媒流量調整弁114、循環ポンプ121の運転を開始する。   When the target going temperature Twot and the target return temperature Twit are set, the control unit 130 starts the operation of the compressor 111, the air heat exchanger fan 113, the refrigerant flow rate adjustment valve 114, and the circulation pump 121.

循環ポンプ121の回転数Fsに関しては、Fs=0から段階的に上げる起動時循環流量制御を行う。起動時循環流量制御は、循環ポンプ121の起動開始(ステップS003)から、所定時間、例えば10分経過するまで行われる。一般的には、該所定時間内に、循環ポンプ121の回転数Fsが最大回転数に達するよう、3〜5段階に分けて、回転数Fsを上昇させる(ステップS006)。   With respect to the rotation speed Fs of the circulation pump 121, the circulation flow rate control at the time of start-up that is gradually increased from Fs = 0 is performed. The start-up circulation flow rate control is performed until a predetermined time, for example, 10 minutes elapses after the start of the circulation pump 121 (step S003). Generally, the rotational speed Fs is increased in three to five stages so that the rotational speed Fs of the circulation pump 121 reaches the maximum rotational speed within the predetermined time (step S006).

起動時循環流量制御を実施する理由は、ヒートポンプサイクル110起動直後に、循環ポンプ121の回転数Fsを急激に上げてしまうと、室内放熱器125に滞留していた冷えた水熱媒が水熱媒熱交換器115に大量に流れて、水熱媒熱交換器115におけるヒートポンプサイクル110側の冷媒凝縮温度の上昇が遅れ、室内放熱器125の温度上昇に時間を要する恐れがあり、これを避けるためである。   The reason for carrying out the startup circulation flow rate control is that if the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is suddenly increased immediately after the heat pump cycle 110 is started, the cooled water heat medium staying in the indoor radiator 125 becomes hydrothermal. A large amount flows to the medium heat exchanger 115, and the rise of the refrigerant condensing temperature on the heat pump cycle 110 side in the water heat medium heat exchanger 115 is delayed, and it may take time to increase the temperature of the indoor radiator 125. Because.

上記の起動時循環流量制御と同時に、圧縮機111の周波数Fcの制御も行う。この制御の最も基本的な手法は、往き温度Twoが目標往き温度Twotとなるように、圧縮機111の周波数Fcの調整を行うP制御(比例制御)である。   Simultaneously with the above-described circulation flow rate control at startup, the frequency Fc of the compressor 111 is also controlled. The most basic method of this control is P control (proportional control) that adjusts the frequency Fc of the compressor 111 so that the forward temperature Two becomes the target forward temperature Twot.

圧縮機111の周波数FcのP制御(比例制御)では、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの温度差Two−Twotに、比例ゲインKp1を乗じたKp1×(Two−Twot)を、圧縮機111の周波数Fcを修正する値とする(ステップS007とステップS008)。   In the P control (proportional control) of the frequency Fc of the compressor 111, Kp1 × (Two−Twot) obtained by multiplying the temperature difference Two−Twot between the forward temperature Two and the target forward temperature Two by the proportional gain Kp1 is expressed by the compressor 111. The frequency Fc is a value to be corrected (steps S007 and S008).

比例ゲインKp1の値は、次のような効果が出るよう、負の値をとる。すなわち、Two−Twot>0のときは、圧縮機111の周波数Fcを低下させて、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qを低下させる。逆に、Two−Twot<0のときは、圧縮機111の周波数を上昇させ、熱量Qを上昇させる。 The value of the proportional gain Kp1 takes a negative value so that the following effects can be obtained. That is, when the Two-Twot> 0, by reducing the frequency Fc of the compressor 111, reducing the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium in the hydrothermal medium heat exchanger 115. Conversely, when the Two-Twot <0, increases the frequency of the compressor 111, increase the heat quantity Q E.

圧縮機111の周波数Fcの制御方法としては、P制御の替わりに、いわゆるPI制御を用いてもよい。PI制御では、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの温度差Two−Twotの時間積分に積分ゲインKi1を乗じたKi1×∫(Two−Twot)dt と、P制御(比例制御)のKp1×(Two−Twot)との和を用いて、圧縮機111の周波数を修正する。   As a method for controlling the frequency Fc of the compressor 111, so-called PI control may be used instead of P control. In the PI control, Ki1 × ∫ (Two−Twot) dt obtained by multiplying the time integral of the temperature difference Two−Twot between the forward temperature Two and the target forward temperature Two by the integral gain Ki1, and Kp1 × (P control (proportional control) Kp1 × ( The frequency of the compressor 111 is corrected using the sum of “Two−Twot”.

P制御では、往き温度Twoの変化がなくなった状態(定常状態)でも、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの間に、残留偏差(オフセット)が生じる可能性がある。しかし、比例ゲインKpと積分ゲインKiとを適切に設定したPI制御を用いると、往き温度Twoを目標往き温度Twotに確実に収束させることができる。   In the P control, there is a possibility that a residual deviation (offset) may occur between the forward temperature Two and the target forward temperature Two even when the forward temperature Two no longer changes (steady state). However, when the PI control in which the proportional gain Kp and the integral gain Ki are appropriately set is used, the forward temperature Two can be reliably converged to the target forward temperature Two.

なお、制御部130は、起動時循環流量制御を実施中、空気熱交換器ファン113の回転数と、冷媒流量調整弁114の開度も、それぞれ制御する。たとえば、空気熱交換器ファン113の回転数は、圧縮機111の周波数Fcに応じて制御し、冷媒流量調整弁11
4の開度は、目標往き温度Twotに応じて制御する。
In addition, the control part 130 also controls the rotation speed of the air heat exchanger fan 113 and the opening degree of the refrigerant | coolant flow rate adjustment valve 114, respectively, during the starting circulation flow rate control. For example, the rotational speed of the air heat exchanger fan 113 is controlled according to the frequency Fc of the compressor 111, and the refrigerant flow rate adjustment valve 11 is controlled.
The opening degree of 4 is controlled according to the target forward temperature Twot.

さて、起動時循環流量制御が所定時間(たとえば10分)経過して終了すると、循環ポンプ121の回転数Fsは最大回転数に達している。この時点から、制御部130は、往き温度Twoの変化量ΔTwo、および戻り温度Twiの変化量ΔTwiが、それぞれ、数3、数4を満たしているかどうかの監視を開始する(ステップS009とステップS010)。   Now, when the start-up circulation flow rate control ends after a predetermined time (for example, 10 minutes), the rotation speed Fs of the circulation pump 121 reaches the maximum rotation speed. From this time point, the control unit 130 starts monitoring whether the change amount ΔTwo of the forward temperature Two and the change amount ΔTwi of the return temperature Twi satisfy Equations 3 and 4, respectively (Step S009 and Step S010). ).

(数3) |ΔTwo|<ε1
(数4) |ΔTwi|<ε2
なお、数3におけるε1は、往き温度変化許容範囲、数4におけるε2は、戻り温度変化許容範囲を示し、それぞれの値は、たとえば、0.5Kとする。
(Equation 3) | ΔTwo | <ε1
(Equation 4) | ΔTwi | <ε2
Note that ε1 in Equation 3 indicates an allowable temperature change range, ε2 in Equation 4 indicates a return temperature change allowable range, and each value is, for example, 0.5K.

往き温度Twoの変化量ΔTwo、および戻り温度Twiの変化量ΔTwiは、現在の計測値と、現在から所定時間(たとえば5分)前の計測値との差としてもよいし、所定時間内(たとえば5分)の、それぞれの計測値の最大値から最小値を引いた値を用いても良い。   The change amount ΔTwo of the going temperature Two and the change amount ΔTwi of the return temperature Twi may be a difference between the current measurement value and the measurement value before a predetermined time (for example, 5 minutes) from the present time, or within a predetermined time (for example, A value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the respective measurement values may be used.

数3と数4とを同時に満たさない場合は、ステップS007とステップS008の処理、すなわち、圧縮機111の周波数Fcの制御を行う。逆に、数3と数4とを同時に満たす場合には、ヒートポンプ温水暖房機100の運転状態は、定常状態になっているとみなし、ステップS011に移行し、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達しているかどうかを判断する。   When Equations 3 and 4 are not satisfied at the same time, the processing of Step S007 and Step S008, that is, the control of the frequency Fc of the compressor 111 is performed. On the other hand, when Equations 3 and 4 are satisfied at the same time, the operation state of the heat pump hot water heater 100 is regarded as being in a steady state, the process proceeds to Step S011, and the forward temperature Two becomes the target forward temperature Twot. Determine if it has reached.

ステップS011では、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの差が数5を満たしているかどうかを調べる。数5において、ε3は往き温度誤差許容範囲であり、この値は、たとえば、0.3Kとする。   In step S011, it is checked whether or not the difference between the going temperature Two and the target going temperature Two satisfies Equation 5. In Equation 5, ε3 is an allowable temperature error range, and this value is, for example, 0.3K.

(数5) |Two−Twot|<ε3
ステップS011において、数5を満たさない場合は、室内放熱器125が放熱している部屋が、十分に暖まっていない可能性があるため、ステップS007とステップS008の処理、すなわち、圧縮機111の周波数Fcの制御を継続する。
(Equation 5) | Two-Twot | <ε3
If the number 5 is not satisfied in step S011, the room where the indoor radiator 125 is dissipating heat may not be sufficiently heated, so the processing in steps S007 and S008, that is, the frequency of the compressor 111 Continue to control Fc.

一方、数5を満たしている場合は、室内放熱器125が放熱している部屋が、十分に暖まっていると判断し、ステップS012に移行して、循環ポンプ121の回転数Fsの制御を行う。この制御の最も基本的な手法は、戻り温度Twiが目標往き温度Twitとなるように、循環ポンプ121の回転数Fsの調整を行うP制御(比例制御)である。   On the other hand, when the number 5 is satisfied, it is determined that the room where the indoor radiator 125 is radiating heat is sufficiently warm, and the process proceeds to step S012 to control the rotational speed Fs of the circulation pump 121. . The most basic method of this control is P control (proportional control) that adjusts the rotational speed Fs of the circulation pump 121 so that the return temperature Twi becomes the target forward temperature Twit.

循環ポンプ121の回転数Fsの調整を行うP制御(比例制御)では、戻り温度Twiと目標戻り温度Twitとの温度差Twi−Twitに、比例ゲインKp2を乗じたKp2×(Twi−Twit)を、循環ポンプ121の回転数Fsを修正する値とする(ステップS012とステップS013)。   In the P control (proportional control) for adjusting the rotation speed Fs of the circulation pump 121, Kp2 × (Twi−Twit) obtained by multiplying the temperature difference Twi−Twit between the return temperature Twi and the target return temperature Twit by the proportional gain Kp2 is obtained. The rotation speed Fs of the circulation pump 121 is set to a value to be corrected (Steps S012 and S013).

比例ゲインKp2の値は、次のような効果が出るよう、負の値をとる。すなわち、Twi−Twit>0のときは、循環ポンプ121の回転数Fsを低下させ、往き温度Twoとの温度差を拡大させることでTwiを下げる。逆に、Twi−Twit<0のときは、循環ポンプ121の回転数Fsを上昇させ、往き温度Twoとの温度差を縮小させることでTwiを上げる。   The value of the proportional gain Kp2 takes a negative value so that the following effects can be obtained. That is, when Twi-Twit> 0, the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is decreased, and the temperature difference from the forward temperature Two is increased to decrease Twi. Conversely, when Twi−Twit <0, the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is increased, and the temperature difference from the forward temperature Two is reduced to increase Twi.

循環ポンプ121の回転数Fsの制御方法としては、P制御の替わりに、いわゆるPI
制御を用いてもよい。PI制御では、戻り温度Twiと目標戻り温度Twitとの温度差Twi−Twitの時間積分に積分ゲインKi2を乗じたKi2×∫(Twi−Twit)dt と、P制御(比例制御)のKp2×(Twi−Twit)との和を用いて、循環ポンプ121の回転数Fsを修正する。
As a method of controlling the rotational speed Fs of the circulation pump 121, a so-called PI is used instead of the P control.
Control may be used. In the PI control, Ki2 × ∫ (Twi−Twit) dt obtained by multiplying the time integral of the temperature difference Twi−Twit between the return temperature Twi and the target return temperature Twit by the integral gain Ki2, and Kp2 × (P control (proportional control) Kp2 × (proportional control). The rotational speed Fs of the circulation pump 121 is corrected using the sum of (Twi−Twit).

P制御では、戻り温度Twiの変化がなくなった状態(定常状態)でも、戻り温度Twiと目標戻り温度Twitとの間に、残留偏差(オフセット)が生じる可能性がある。しかし、比例ゲインKp2と積分ゲインKi2とを適切に設定したPI制御を用いると、戻り温度Twiを目標戻り温度Twitに確実に収束させることができる。   In the P control, there is a possibility that a residual deviation (offset) may occur between the return temperature Twi and the target return temperature Twit even when the return temperature Twi does not change (steady state). However, when the PI control in which the proportional gain Kp2 and the integral gain Ki2 are appropriately set is used, the return temperature Twi can be reliably converged to the target return temperature Twit.

図2に、ヒートポンプ温水暖房機100が起動後、往き温度Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達してからの、圧縮機111の周波数Fcと循環ポンプ121の回転数Fsの制御の様子と、これらの制御に伴う、往き温度Twoと戻り温度Twiの時間変化の概要を示す。なお、目標往き温度Twotは50℃、目標戻り温度Twitは35℃と設定されているものとする。   FIG. 2 shows that the frequency Fc of the compressor 111 after the heat pump hot water heater 100 is started and the forward temperature Two and the return temperature Twi are substantially constant and the forward temperature Two reaches the target forward temperature Twot. The control of the rotational speed Fs of the circulation pump 121 and the outline of the time change of the forward temperature Two and the return temperature Twi accompanying these controls are shown. Note that the target forward temperature Twit is set to 50 ° C., and the target return temperature Twit is set to 35 ° C.

また、時刻T1では、戻り温度Twiは40℃に達し、時刻T1以降は、室内放熱器125において放熱する熱量(熱負荷)は一定であるものとする。   In addition, at time T1, the return temperature Twi reaches 40 ° C., and after time T1, the amount of heat (heat load) radiated in the indoor radiator 125 is assumed to be constant.

時刻T1において、制御部130は、往き温度Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値になる定常状態となり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達したと判断し(ステップS009〜ステップS011)、循環ポンプ121の回転数Fsの回転数を制御する(ステップS012とステップS013)。時刻T1における戻り温度Twi(=40℃)は、目標戻り温度Twit(=35℃)よりも高いため、戻り温度Twiを下げるために、循環ポンプ121の回転数Fsを下げる。   At time T1, the control unit 130 determines that the forward temperature Two and the return temperature Twi are in a steady state where the return temperature Twi is substantially constant, and that the forward temperature Two has reached the target forward temperature Two (steps S009 to S011). The number of rotations Fs of the circulation pump 121 is controlled (steps S012 and S013). Since the return temperature Twi (= 40 ° C.) at the time T1 is higher than the target return temperature Twit (= 35 ° C.), the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is lowered to lower the return temperature Twi.

この時点では、まだ圧縮機111の周波数Fcは制御していないため、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qは変わらない。よって、循環ポンプ121の回転数Fsのみが低下することになり、数1の関係より、往き戻り温度差Two−Twiは拡大する。実際は、数Lの水熱媒を保有する室内放熱器125から戻る水熱媒の温度Twiの変化は遅いため、まずは往き温度Twoが急上昇しはじめる。
At this point, since the still frequency Fc of the compressor 111 is not controlled, the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium in the hydrothermal medium heat exchanger 115 is not changed. Therefore, only the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is reduced, and the return temperature difference Two-Twi is expanded from the relationship of Equation 1 . Actually, since the change in the temperature Twi of the water heat medium returning from the indoor radiator 125 having a few liters of the water heat medium is slow, first, the forward temperature Two starts to rise rapidly.

なお、この往き温度Twoの急上昇は、循環ポンプ121の回転数Fsの変化量に比例する。この変化量があまり大きいと、往き温度Twoの上昇が2〜3K以上となる。特に室内放熱器125に床暖房パネルを使用する場合、床面の温度の変化が大きくなり、利用者の快適性が損なわれる可能性がある。   Note that the rapid increase in the forward temperature Two is proportional to the amount of change in the rotational speed Fs of the circulation pump 121. If this amount of change is too large, the increase in the going temperature Two becomes 2 to 3K or more. In particular, when a floor heating panel is used as the indoor radiator 125, a change in the temperature of the floor surface becomes large, and the user's comfort may be impaired.

したがって、循環ポンプ121の回転数Fsの変化量には上限値を設け、往き温度Twoの上昇を抑えることが望ましい。その上限値は、たとえば、現在の循環ポンプ121の回転数Fsの10〜20%に設定する。   Therefore, it is desirable to provide an upper limit for the amount of change in the rotational speed Fs of the circulation pump 121 to suppress an increase in the going temperature Two. The upper limit value is set to 10 to 20% of the current rotational speed Fs of the circulation pump 121, for example.

往き温度Twoが急上昇すると、ステップS009で数3を満たさなくなるため、圧縮機111の周波数Fcの制御(ステップS007とS008)に移行する。そして、制御部130は、往き温度Twoを目標往き温度Twotに戻すために、圧縮機111の周波数Fcを落とす。この結果、往き温度Twoの上昇は止まり、逆に下降に転じる。   When the going temperature Two suddenly rises, Equation 3 is not satisfied in step S009, and the process shifts to control of the frequency Fc of the compressor 111 (steps S007 and S008). Then, the control unit 130 decreases the frequency Fc of the compressor 111 in order to return the going temperature Two to the target going temperature Twot. As a result, the increase in the forward temperature Two stops and conversely begins to decrease.

ところが、室内放熱器125で放熱する熱量(熱負荷)は一定であるため、圧縮機111の周波数Fcを落とした影響を受けて、往き温度Twoが目標往き温度Twotを下回ってしまうようになる。そこで、制御部130は、往き温度Twoを目標往き温度Twotに戻すために、再度、圧縮機111の周波数Fcを上げる(ステップS007とS00
8)。
However, since the amount of heat (heat load) radiated by the indoor radiator 125 is constant, the going temperature Two becomes lower than the target going temperature Two due to the influence of decreasing the frequency Fc of the compressor 111. Therefore, the control unit 130 increases the frequency Fc of the compressor 111 again in order to return the going temperature Two to the target going temperature Two (steps S007 and S00).
8).

一方、戻り温度Twiは、上述したような、往き温度Twoの急上昇の影響を受けて細かい変化をするが、数分単位のスパンで見ると、循環ポンプ121の回転数Fsが低下したことによる、往き戻り温度差Two−Twiを拡大させようとする効果と、往き温度Twoを目標往き温度Twotに戻そうとする圧縮機111の周波数Fcの制御の影響を受けて、徐々に低下する。   On the other hand, the return temperature Twi changes finely under the influence of the rapid increase in the going temperature Two as described above, but when viewed in a span of several minutes, the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is reduced. It gradually decreases under the influence of the effect of increasing the return temperature difference Two-Twi and the control of the frequency Fc of the compressor 111 that attempts to return the return temperature Two to the target return temperature Twot.

こうして、ある程度時間が経過した時刻T3では、圧縮機111の周波数Fcは、時刻T1以前と同じとなり、循環ポンプ121の回転数Fsのみが低下している。そして、再び、往き温度Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値となり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達した状態となる。ただし、戻り温度Twiは、時刻T1の40℃よりも目標戻り温度Twit(=35℃)に近い値になる。   Thus, at time T3 when a certain amount of time has elapsed, the frequency Fc of the compressor 111 is the same as that before time T1, and only the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is decreased. Then, the forward temperature Two and the return temperature Twi become substantially constant values, and the forward temperature Two reaches the target forward temperature Two. However, the return temperature Twi is closer to the target return temperature Twit (= 35 ° C.) than 40 ° C. at time T1.

制御部130は、時刻T3において、再び、循環ポンプ121の回転数Fsを下げるように制御する。循環ポンプ121の回転数Fsが制御された後の、圧縮機111の周波数Fcの制御、および、往き温度Twoと戻り温度Twiの変化は上記と同様となる。こうして、ある程度時間が経過した時刻T5では、戻り温度Twiは、時刻T3よりもさらに目標戻り温度Twit(35℃)に近い値になる。   The control unit 130 performs control so as to decrease the rotational speed Fs of the circulation pump 121 again at time T3. The control of the frequency Fc of the compressor 111 and the change in the forward temperature Two and the return temperature Twi after the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is controlled are the same as described above. Thus, at time T5 when a certain amount of time has elapsed, the return temperature Twi is closer to the target return temperature Twit (35 ° C.) than at time T3.

以上のように、制御部130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Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達するまで、圧縮機111の周波数Fcの制御のみを行う。   As described above, the control unit 130 stabilizes the heat pump cycle 110 by activating the heat pump hot water heater 100 and gradually increasing the circulation flow rate of the hydrothermal medium in the startup circulation amount control (step S003). First, only the control of the frequency Fc of the compressor 111 is performed until the forward temperature Two and the return temperature Twi are substantially constant and the forward temperature Two reaches the target forward temperature Two.

往き温度Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達すると、圧縮機111の周波数Fcはほとんど変化しない状態となる。制御部130は、この状態になったときのみ、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Fsの制御を行う。   When the forward temperature Two and the return temperature Twi become substantially constant values, and the forward temperature Two reaches the target forward temperature Two, the frequency Fc of the compressor 111 hardly changes. The controller 130 controls the rotational speed Fs of the circulation pump 121 so that the return temperature Twi becomes the target return temperature Twit only when this state is reached.

循環ポンプ121の回転数Fsの制御を行うと、往き温度Twoが往き温度許容変化範囲ε1を超えてしまう。そこで、制御部130は、往き温度Twoと戻り温度Twiの時間変化が小さくなるまで、再度、圧縮機111の周波数Fcの制御のみを行う。   When the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is controlled, the forward temperature Two exceeds the forward temperature allowable change range ε1. Therefore, the control unit 130 performs only the control of the frequency Fc of the compressor 111 again until the temporal change of the forward temperature Two and the return temperature Twi becomes small.

このように、本実施の形態では、往き温度Twoと戻り温度Twiの、それぞれの値と時間変化を監視しながら、圧縮機111の周波数Fcの制御と、循環ポンプ121の回転数Fsの制御とを、お互いの制御の影響を受けないように、切り換えて実施するため、それぞれの制御が不安定に陥ることはない。   As described above, in the present embodiment, the frequency Fc of the compressor 111 and the rotation speed Fs of the circulation pump 121 are controlled while monitoring the respective values and temporal changes of the forward temperature Two and the return temperature Twi. Are switched so that they are not affected by each other's control, so that each control does not become unstable.

この結果、戻り温度Twiの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。   As a result, it is possible to reliably suppress an increase in the return temperature Twi, prevent an increase in the condensation temperature, prevent a decrease in the efficiency of the heat pump cycle, and reduce the operating power of the circulation pump.

さて、次に、4台全ての室内放熱器(125a〜125d)に水熱媒を送水し、往き温度Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達した状態から、利用者の設定により、3台の室内放熱器(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止した後の、ヒートポンプ温水暖房機100の動作について説明する。   Next, the water heating medium is sent to all four indoor radiators (125a to 125d), the return temperature Two and the return temperature Twi are substantially constant, and the return temperature Two is the target return temperature Twot. The operation of the heat pump hot water heater 100 after the water supply of the hydrothermal medium to the three indoor radiators (125a to 125c) is stopped by the setting of the user from the state reached to the above will be described.

図3に、3台の室内放熱器(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止した後の、圧縮機111の周波数Fcと循環ポンプ121の回転数Fsの制御の様子と、これらの制御に伴う、往き温度Twoと戻り温度Twiの時間変化の概要を示す。   FIG. 3 shows how the frequency Fc of the compressor 111 and the rotational speed Fs of the circulation pump 121 are controlled after stopping the water supply of the water heat medium to the three indoor radiators (125a to 125c). The outline of the time change of the going temperature Two and the return temperature Twi accompanying control is shown.

図3の前提条件として、まず、3台の室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の送水を停止する時刻T6において、往き温度Twoは目標往き温度Twot(=50℃)に、戻り温度Twitは目標戻り温度Twit(=35℃)になっているものとする。   As a precondition in FIG. 3, first, at time T6 when water supply of the water heat medium to the three indoor radiators 125a to 125c is stopped, the return temperature Two is set to the target return temperature Two (= 50 ° C.), and the return temperature Twit. Is the target return temperature Twit (= 35 ° C.).

次に、室内放熱器125a〜125dはすべて同じものであるとする。時刻T6において、循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量が毎分6Lであるとすると、時刻T6以前では、室内放熱器1台当たりに送水される水熱媒の流量は毎分6.0L/4=1.5Lである。そして、時刻T6以降では、残りの室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量は、4倍の毎分6.0Lと大幅に増加する。   Next, it is assumed that the indoor radiators 125a to 125d are all the same. Assuming that the flow rate of the hydrothermal medium sent out by the circulation pump 121 at time T6 is 6 L / min, before the time T6, the flow rate of the hydrothermal medium sent per indoor radiator is 6.0 L / min. /4=1.5L. And after the time T6, the circulation amount of the hydrothermal medium in the remaining indoor radiator 125d significantly increases to 6.0 L / min, which is four times as much.

さらに、時刻T6以前の、4台の室内放熱器125a〜125dにおいて放熱する熱量(熱負荷)は、それぞれ同じであるものとする。すなわち、時刻T6以降に、室内放熱器125dにおいて放熱する熱量(熱負荷)は、時刻T6以前の、室内放熱器125a〜125dにおいて放熱する熱量(熱負荷)の合計の1/4になっている。   Furthermore, it is assumed that the amount of heat (heat load) radiated in the four indoor radiators 125a to 125d before time T6 is the same. That is, after time T6, the amount of heat radiated in the indoor radiator 125d (thermal load) is ¼ of the total amount of heat radiated (thermal load) in the indoor radiators 125a to 125d before time T6. .

次に、図3について説明する。時刻T6において、3台の室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の送水を停止すると、室内放熱器125dを流れる水熱媒の循環量Mは、4倍の毎分6.0Lと大幅に増加する。この影響を受けて、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twiは徐々に上昇し始める。この現象は、数2の関係式に基づいているが、温度Twiは、ステップ的に急上昇はしない。 Next, FIG. 3 will be described. When water supply of the water heat medium to the three indoor radiators 125a to 125c is stopped at time T6, the circulation amount M d of the water heat medium flowing through the indoor radiator 125d is four times as large as 6.0 L per minute. To increase. In response to this effect, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d gradually begins to rise. This phenomenon is based on the number 2 of the equation, the temperature Twi d is stepwise jump are not.

この理由は、室内放熱器125d内の水熱媒配管内には数Lの水熱媒が存在し、水熱媒の循環量Mが増加しても、時刻T6において、室内放熱器125d内の流出配管により近い位置に存在する水熱媒ほど、水熱媒の循環量Mの増加により配管内を流れる熱流媒の温度低下が小さくなる影響を受けずに、室内放熱器125dから流出するためである。 The reason is, there is hydrothermal medium number L in water heating medium in the pipe of the indoor radiator 125d, even if the increased circulation amount M d hydrothermal medium, at time T6, the indoor radiator in 125d as hydrothermal medium present in the position closer to the outlet pipe of the unaffected temperature drop of the heat flow medium flowing through the pipe by increasing the circulation amount M d hydrothermal medium is reduced, and flows out from the indoor radiator 125d Because.

次に、水熱媒熱交換器115で加熱された後の水熱媒の往き温度Twoは、戻り温度Twiの上昇に追随して上昇する。熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量Mは毎分6.0Lで変化しないため、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量Qが一定ならば、数1の関係より、温度差Two−Twiが一定となるからである。 Next, the forward temperature Two of the hydrothermal medium after being heated by the hydrothermal medium heat exchanger 115 rises following the increase of the return temperature Twi. Since the circulation amount M E of the water heat medium flowing through the heat medium heat exchanger 115 does not change at 6.0 L per minute, if the heat amount Q E for heating the water heat medium in the water heat medium heat exchanger 115 is constant, the number This is because the temperature difference Two-Twi is constant from the relationship of 1.

この状態においては、制御部130は、圧縮機111の周波数Fcの制御(ステップS007とS008)を行う。そして、往き温度Twoを目標往き温度Twotに戻すために、圧縮機111の周波数Fcを落とす。この結果、往き温度Twoの上昇は止まり、逆に下降に転じる。   In this state, the control unit 130 controls the frequency Fc of the compressor 111 (steps S007 and S008). Then, the frequency Fc of the compressor 111 is lowered in order to return the going temperature Two to the target going temperature Twot. As a result, the increase in the forward temperature Two stops and conversely begins to decrease.

比例ゲインKp1、もしくは積分ゲインKi1を適切に設定していれば、ある程度時間が経つと(図3中の時刻T7)、往き温度Twoを目標往き温度Twotとなっている。また、圧縮機111の周波数Fcは、時刻T6以前に、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱していた熱量Qが1/4となる周波数に落ち着いている。 If the proportional gain Kp1 or the integral gain Ki1 is appropriately set, the forward temperature Two becomes the target forward temperature Two after a certain period of time (time T7 in FIG. 3). The frequency Fc of the compressor 111, the time T6 previously, in the hydrothermal medium heat exchanger 115 was heated hydrothermal medium heat Q E is settled to frequencies of 1/4.

一方、戻り温度Twiは、往き温度Twoの一時的な上昇の影響を受け、過度に上昇する瞬間もあるが、時刻T7では、行き戻り温度差Two−Twiが、時刻T6以前の1/4となる温度に落ち着いている。Two=Twot=50℃、Two−Twi=(50−35)/4=3.75Kであるため、Twiは50−3.75=約46.3℃となっている。   On the other hand, the return temperature Twi is affected by the temporary increase in the going temperature Two and sometimes rises excessively. However, at the time T7, the return temperature difference Two−Twi is ¼ before the time T6. It is settled at the temperature. Since Two = Twot = 50 ° C. and Two−Twi = (50−35) /4=3.75K, Twi is 50−3.75 = about 46.3 ° C.

この後の、制御部130の制御は、前述した起動時の制御と全く同様である。すなわち、往き温度Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値になる定常状態となり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達しているかどうかを監視し(ステップS009〜ステップS011)、これらの条件を満たしていれば、循環ポンプ121の回転数Fsの回転数を制御する(ステップS012とステップS013)。満たしていなければ、圧縮機111の周波数Fcの制御(ステップS007とS008)のみを行う。   Subsequent control of the control unit 130 is exactly the same as the above-described control at startup. That is, it is monitored whether or not the forward temperature Two and the return temperature Twi are in a steady state where the return temperature Twi is substantially constant, and the forward temperature Two has reached the target forward temperature Two (steps S009 to S011). If it satisfies, the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is controlled (steps S012 and S013). If not satisfied, only the control of the frequency Fc of the compressor 111 (steps S007 and S008) is performed.

すなわち、本実施の形態によれば、一部の室内放熱器125への水熱媒の送水を停止するような、熱負荷の急な低下があっても、往き温度Twoと戻り温度Twiの、それぞれの値と時間変化を監視しながら、圧縮機111の周波数Fcの制御と、循環ポンプ121の回転数Fsの制御とを、お互いの制御の影響を受けないように、切り換えて実施するため、それぞれの制御が不安定に陥ることはない。   That is, according to the present embodiment, even if there is a sudden drop in the heat load, such as stopping the water supply of water to some of the indoor radiators 125, the forward temperature Two and the return temperature Twi In order to switch between the control of the frequency Fc of the compressor 111 and the control of the rotational speed Fs of the circulation pump 121 while monitoring each value and time change so as not to be affected by the mutual control, Each control does not become unstable.

この結果、戻り温度Twiの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。   As a result, it is possible to reliably suppress an increase in the return temperature Twi, prevent an increase in the condensation temperature, prevent a decrease in the efficiency of the heat pump cycle, and reduce the operating power of the circulation pump.

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、熱負荷の急な低下があっても、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止して、循環ポンプの運転動力を削減することができるので、ランニングコストの小さいヒートポンプ温水暖房機に適用できる。   As described above, in the heat pump hot water heater according to the present invention, the water heat medium heated in the water heat medium heat exchanger from the refrigerant of the heat pump cycle is conveyed to the indoor radiator by the circulation pump, and the room is heated. Even if there is a sudden decrease in heat load, the efficiency of the heat pump cycle can be prevented from decreasing and the operating power of the circulation pump can be reduced, so that it can be applied to a heat pump hot water heater with a low running cost.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Heat pump hot water heater 110 Heat pump cycle 111 Compressor 112 Air heat exchanger 113 Air heat exchanger fan 114 Refrigerant flow rate adjustment valve 115 Water heat medium heat exchanger 120 Water heat medium cycle 121 Circulation pump 122 Buffer tank 123 On-off valve 124 Remote control 125 Indoor radiator 126 Outward temperature detection sensor 127 Return temperature detection sensor 130 Control unit

Claims (4)

圧縮機と、冷媒と熱媒との間で熱交換を行う熱媒熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とで構成されるヒートポンプサイクルと、前記熱媒により暖房を行う室内放熱器と、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圧縮機の動作周波数を制御するとともに、前記往き温度の時間変化量が往き温度変化許容範囲に入り、前記戻り温度検知手段で検知される戻り温度の時間変化量が戻り温度変化許容範囲に入り、前記往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲に入った場合に、前記戻り温度が目標戻り温度となるように、前記循環ポンプにより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。 A heat pump cycle composed of a compressor, a heat medium heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the heat medium, an expansion valve, and a heat source side heat exchanger, and indoor heat radiation for heating by the heat medium. A circulation pump that circulates the heat medium between the heat medium heat exchanger and the indoor radiator, and a temperature sensor that detects the temperature of the heat medium from the heat medium heat exchanger toward the indoor radiator. Temperature detection means and return temperature detection means for detecting the temperature of the heat medium returning from the indoor radiator to the heat medium heat exchanger, and the forward temperature detected by the forward temperature detection means is a target forward temperature. The operation frequency of the compressor is controlled so that the amount of time change of the forward temperature is within the allowable temperature change range, and the amount of time change of the return temperature detected by the return temperature detecting means is the return temperature change. Enter the allowable range, Heat pump hot water heating, wherein the flow rate of the heat medium is adjusted by the circulation pump so that the return temperature becomes the target return temperature when the difference from the reference temperature is within the allowable temperature error tolerance range Machine. 前記循環ポンプによる前記熱媒の流量の調整量に、上限値を設けてい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。 The heat pump hot water heater according to claim 1, wherein an upper limit value is provided for an adjustment amount of the flow rate of the heat medium by the circulation pump. 前記目標戻り温度は、34℃以上45℃以下の第1温度範囲より選択することを特徴とした請求項1または2に記載のヒートポンプ温水暖房機。 The heat pump hot water heater according to claim 1 or 2, wherein the target return temperature is selected from a first temperature range of 34 ° C or higher and 45 ° C or lower. 前記目標往き温度から前記目標戻り温度を引いた温度差が所定温度差未満の場合に、前記目標往き温度から前記所定温度差を引いた温度を前記目標戻り温度とすることを特徴とする請求項3に記載のヒートポンプ温水暖房機。 The temperature obtained by subtracting the predetermined temperature difference from the target forward temperature is set as the target return temperature when a temperature difference obtained by subtracting the target return temperature from the target forward temperature is less than a predetermined temperature difference. 3. A heat pump hot water heater according to 3.
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