JP6079507B2

JP6079507B2 - 温冷水空調システム

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Publication number: JP6079507B2
Application number: JP2013177864A
Authority: JP
Inventors: 崇大牛島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP2015045479A

Description

この発明は、ヒートポンプ温冷水空調システムのヒートポンプ熱源機と利用側放熱器や貯湯タンクに温冷水を供給循環させる循環水の温度による運転制御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、その後利用された温水を前記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、前記循環回路には、供給される温水の往き温度を検知する往き温度検知手段と、前記熱交換器に戻る温水の温度を検知する戻り温度検知手段が備えられている。

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時は、ヒートポンプサイクル熱源側の圧縮機運転周波数制御による最小能力運転を実施することになるが、この最小能力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、前記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運転の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、ヒートポンプとしての効率が悪いばかりでなく、頻繁なＯＮ／ＯＦＦ切換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（温水暖房の場合）または吸熱量（冷水冷房の場合）がどんなに小さくとも、ヒートポンプ熱源の最小能力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、暖房用循環ポンプの回転数を下げて循環水量の流速をさげることで戻り温度を下げる制御を開始して、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（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。

この発明は、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の提供を目的とする。

この発明に係る温冷水空調システムは、ヒートポンプ熱源、温冷水空調器具、循環ポンプを配管で環状して水回路を形成し、前記ヒートポンプ熱源から前記温冷水空調器具へ温水または冷水を供給し温水暖房または冷水冷房を行う温冷水空調システムにおいて、前記ヒートポンプ熱源で生成された温水または冷水を前記温冷水空調器具へ循環させる水回路の出口に往き水温センサを設けるとともに、前記水回路の前記ヒートポンプ熱源側の入口に戻り水温センサを設け、前記往き水温センサにより検知された往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）と目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する往き水温制御から、前記戻り水温センサにより検知された戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）と目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する戻り水温制御に切り換える制御装置を備え、前記制御装置は、前記往き水温センサにより検知された往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が前記目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）以下のとき前記ヒートポンプ熱源の圧縮機を運転し、前記往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が前記目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）より所定値α以上となったら前記圧縮機を停止させるサーモＯＮ／ＯＦＦ運転にもとづく判定の回数を判定カウント数として計測し、前記判定カウント数が所定値以上になると前記ヒートポンプ熱源の最小供給能力が前記温冷水空調器具の必要熱量を上回っていると判断し、前記往き水温制御から前記戻り水温制御に切り換えるものである。

この発明の温冷水空調システムは、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小能力が温冷水空調機器の放熱量（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効果を有する。

また、循環水路に設けた循環ポンプの回転数を制御する必要がないので、一定速回転の交流電源駆動式の水循環ポンプを利用できるとともに、制御アルゴリズムも比較的シンプルで低コストにできるという効果を有する。

この発明の実施の形態１における温冷水空調システムの水回路図である。この発明の実施の形態１にけるヒートポンプ熱源の構成図である。この発明の実態の形態１における温冷水空調システムの温水暖房運転または冷水冷房運転の制御動作を示すフローチャートである。この発明の実態の形態１に係り、従来制御おける温冷水空調システムの温水暖房運転の圧縮機運転状態を示すタイムチャート図である。この発明の実態の形態１における温冷水空調システムの温水暖房運転の圧縮機運転状態を示すタイムチャート図である。この発明の実態の形態２における温冷水空調システムの水回路図である。この発明の実態の形態３における温冷水空調システムの水回路図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による温冷水空調システムを示す水回路図である。基本構成は、圧縮機、空気熱交換器、膨張装置、水熱交換器（たとえばプレート熱交換器）を順次冷媒配管を介して接続した冷凍サイクルを構成したヒートポンプ熱源１、温冷水空調機器２、循環ポンプ３、これらを接続するための循環水路形成手段４（たとえば配管）から構成されている。

この温冷水空調システムには、制御装置７が設置されており、利用者の設定空調温度と実空調温度、さらには水回路上に設けた温度センサで検出した循環水温度などを基に、ヒートポンプ熱源１の圧縮機駆動や循環ポンプ３の駆動を制御する。

ヒートポンプ熱源１に接続された水回路の出口には往き水温センサ５が設けられており、温冷水空調機器２へ供給する温水または冷水の温度（以下、往き水温という）を計測するものである。また、ヒートポンプ熱源１に接続された水回路の入口には戻り水温センサ６が設けられており、ヒートポンプ熱源１へ戻る温水または冷水の温度（以下、戻り水温という）を計測するものである。

この制御装置７は、往き水温センサ５と戻り水温センサ６からの計測情報に基づいて、ヒートポンプ熱源１の運転ＯＮ／ＯＦＦ動作および圧縮機運転周波数を制御する機能を備えている。

ここで、ヒートポンプ熱源１について、図２を用いて説明する。図２はヒートポンプ熱源１の構成例を示す図である。ヒートポンプ熱源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を有し、配管接続して冷媒回路を構成している。

圧縮機１０３はインバータ装置等を備え、駆動運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機での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、冷媒回路における配管接続関係について、圧縮機の吸入側と吐出側を入れ替えることができ、水熱交換器における温水生成運転と冷水生成運転とにおける冷媒の循環方向を切り替える。

水熱交換器１０２は、循環水路を流れる水と冷媒回路を流れる冷媒との熱交換を行う。この水熱交換器１０２では、温水暖房運転時には放熱器（凝縮器）として循環水路を流れる水を加熱し、一方、冷水冷房運転時には循環水路の水から吸熱する吸熱器（蒸発器）となり、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１に内蔵させているが、例えば独立して設けるようにしてもよい。

第１膨張弁１０６は、冷媒の流量を調整し、例えば水熱交換器１０２を流れる冷媒の圧力調整（減圧）を行う。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との間に位置し、余剰冷媒を溜めておく。ここで、圧縮機１０３の吸入側と接続している吸入配管が中圧レシーバ１０５の内部を通過しており、この吸入配管の貫通部を通過する冷媒と中圧レシーバ１０５内の冷媒との熱交換を行うことができる。このため、中圧レシーバ１０５は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は冷媒の流量を調整し、圧力調整を行う。これらの膨張弁は制御装置からの指示に基づいて、その開度を変化させることができる電子膨張弁である。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。温水暖房運転時には吸熱作用（蒸発器）を行い、一方、冷水冷房運転時には放熱作用（凝縮器）を行う。

ここで、ヒートポンプ熱源１が構成する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や、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒（ＨＦＯ１２３４ｙｆや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を用いる。

次に、この温冷水空調システムでの温水暖房における水サイクルについて説明する。ヒートポンプ熱源１が駆動する温冷水空調システム運転時は、一定速回転の循環ポンプ３により水回路内を循環水が循環する。循環ポンプ３から吐出された循環水はヒートポンプ熱源１に流入し、そこで内設された水熱交換器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器具２へ供給されて温冷水空調器具２が設置された空間へ放熱される。そして放熱されて温度が下がった温水は再び循環ポンプに吸入されて循環することになる。

冷水冷房運転については、温水暖房に対して熱の動きが反転する（具体的には、循環水はヒートポンプ熱源１により冷却され、温冷水空調器具２が設置された空間から吸熱される）のみで、循環水路を循環する水が流れるしくみは同じである。

この温冷水空調システムでの温水暖房運転について、図３に基づき説明をする。図３は温冷水空調システムの温水暖房運転または冷水冷房運転の制御動作を示すフローチャートである。

まず、温水暖房運転は往き水温制御から開始する。（ステップＳ１）
往き水温制御では、制御装置７が、往き水温センサ５により検知した往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）と目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）を比較して、ヒートポンプ熱源１の運転ＯＮ／ＯＦＦ動作（サーモＯＮ／ＯＦＦ）および圧縮機運転周波数を制御する。

目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）は、例えばユーザーがリモコンなどで設定する値である。往き水温センサ５により検知した往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が、前記目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）以下であればサーモＯＮとなり圧縮機が運転され、一方、前記目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）＋α（例えば、α＝２ｄｅｇ）以上であればサーモＯＦＦとなり圧縮機は停止される。

この往き水温制御による運転中に、戻り水温制御への移行判定を実施する。その内容について以下説明する。

まず、ステップＳ２でヒートポンプ熱源１の圧縮機運転周波数が最小周波数（例えば、２５Ｈｚ）かどうかを判定する。その時の圧縮機運転周波数が最小周波数でなければ、ステップＳ３に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ｎｃｏｕｎｔをリセットして再度ステップＳ１に戻り、往き水温制御を継続する。圧縮機運転周波数が最小周波数であれば、ステップＳ４に進む。

続いて、ステップＳ４ではサーモＯＮしてから所定時間ＴＡ以内にサーモＯＦＦしたかどうかを判定する。サーモＯＮしてから所定時間ＴＡ以内にサーモＯＦＦしていなければステップＳ３に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ｎｃｏｕｎｔをゼロにリセットして再度ステップＳ１に戻り、往き水温制御を継続する。サーモＯＮしてから所定時間以内にサーモＯＦＦしたら、ステップＳ５に進む。つまり、最小周波数の運転能力より負荷側の必要熱量が小さくなっている状態の時である。

ステップＳ５では、ステップＳ４でサーモＯＦＦしてから所定時間ＴＢ以内にサーモＯＮしたかどうかを判定する。サーモＯＦＦしてから所定時間ＴＢ以内にサーモＯＮしなければ、ステップＳ３に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数をリセットして再度ステップＳ１に戻り、往き水温制御を継続する。サーモＯＦＦしてから所定時間ＴＢ以内にサーモＯＮしたら、ステップＳ６に進む。

ステップ６では、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ｎｃｏｕｎｔに１を加えて、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ステップＳ６でカウントされた戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ｎｃｏｕｎｔが一定回数以上であるかどうかを判定する。戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ｎｃｏｕｎｔが一定回数未満であれば、再度ステップＳ１に戻り、往き水温制御を継続する。戻り水温制御への移行判定の判定カウント数が一定回数（例えば３回）以上であれば、ステップＳ８に進み、戻り水温制御を行う。

以上のステップＳ２からステップＳ７までは、往き水温制御の作動中における戻り水温制御への移行判定である。

往き水温センサ５により検知した往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）に達しておらずその差が大きい時、制御装置７は圧縮機運転周波数を上げて供給熱量を高める。これにより、ヒートポンプ熱源１の能力が温冷水空調器具２の放熱量よりも大きくなれば、往き水温センサ５による往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が上昇する。そして、この往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）に到達してきたら、その温度を維持するために、制御装置７はヒートポンプ熱源１の供給能力と温冷水空調器具２の放熱量が釣り合うように圧縮機の運転周波数を徐々に下げる。このとき、圧縮機運転周波数が最小周波数（例えば、２５Ｈｚ）なっても、往き水温センサ５による往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が上昇し続けてサーモＯＦＦとなれば、ヒートポンプ熱源１の最小周波数運転での最小能力は温冷水空調器具２の放熱量よりも大きいと見なせる。

そして、サーモＯＦＦして圧縮機が停止すると、ヒートポンプ熱源１の供給能力はゼロとなるので、往き水温センサ５による往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が再び目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）以下となりサーモＯＮする。しかし、サーモＯＮしてもヒートポンプ熱源１の最小能力は温冷水空調器具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１の最小能力が温冷水空調器具２の放熱量よりも大きい場合は、サーモＯＮ（圧縮機最小周波数運転）→サーモＯＦＦ（圧縮機停止）→サーモＯＮ（圧縮機最小周波数運転）→サーモＯＦＦ（圧縮機停止）→・・・の繰り返しでＯＮ／ＯＦＦサイクル運転となるため、一定の時間内でこのＯＮ／ＯＦＦサイクル運転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、温水暖房運転は往き水温制御から戻り水温制御に切り換わる。

戻り水温制御では、制御装置７が、戻り水温センサ６により検知した戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）と目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）を比較して、ヒートポンプ熱源１の運転ＯＮ／ＯＦＦ動作（サーモＯＮ／ＯＦＦ）および圧縮機運転周波数を制御する。この目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）は、往き水温制御から戻り水温制御に移行した時点でサーモＯＦＦしてしまわないように制御装置７が演算した値（例えば、戻り水温制御に移行する前の往き水温制御動作中に、戻り水温センサ６が検知した最高温度の検知温度）である。そして、戻り水温センサ６により検知した戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）が目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）以下であれば、サーモＯＮとなり圧縮機が運転し、戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）が目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）＋β（例えば、β＝２ｄｅｇ）以上であれば、サーモＯＦＦとなる。

また、往き水温が高温になることで、温冷水空調器具２に許容上限温度以上の高温水が流入して破損するのを防止するために、制御装置７は往き水温センサ５により検知した往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）と往き水温上限値Ｔｘ（ｏｕｔ）の関係もサーモＯＮ／ＯＦＦ判定に使用する。往き水温上限値Ｔｘ（ｏｕｔ）は、例えば温冷水空調器具２の許容上限温度に合わせて、ユーザーがリモコンなどで設定する値である。往き水温センサ５により検知した往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が［往き水温上限値Ｔｘ（ｏｕｔ）−γ］以下であればサーモＯＮすることができ、往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が往き水温上限値Ｔｘ（ｏｕｔ）以上であれば、サーモＯＮさせない。ここで、上述のβとγの関係は、β＜γとなる。

戻り水温制御による動作中には、往き水温制御への移行判定（復帰判定）を行う。

ステップＳ９でヒートポンプ熱源１の圧縮機が最小運転周波数より大きい周波数で一定時間連続して運転しているかどうか（例えば、最小運転周波数が２５Ｈｚだとすると、２６Ｈｚ以上で一定時間連続運転）を判定する。圧縮機運転周波数が最小であれば、再びステップＳ８に戻り、戻り水温制御により継続して運転する。

圧縮機が最小運転周波数より大きい周波数で一定時間（例えば、６０分）連続運転していれば、ヒートポンプ熱源１の最小供給能力が温冷水空調器具２の放熱量以下と見なせるので、ステップＳ３に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数をリセットして、ステップＳ１に戻り、往き水温制御の動作に復帰する。

図３のフローチャートは冷水冷房運転についての動作も示しており、温水暖房に対してヒートポンプ熱源１の冷凍サイクルにおける熱の動きが反転するため、サーモＯＮ／ＯＦＦ判定条件（検知値と目標値の大小）が異なるのみで、他の考え方は同じである。

ここで、図４にヒートポンプ熱源１の最小供給能力が温冷水空調機器２より大きい場合における従来の温水暖房機器の運転状態を示し、図５に本実施の形態による運転状態を示す。図４に示すように、従来の温水暖房機器の運転では往き水温制御のみであり、往き水温センサ５による往き水温検知温度の応答性が早いがゆえに、サーモＯＮしてからまもなく往き水温センサ５による往き水温検知温度は目標往き水温を超えてサーモＯＦＦ（ヒートポンプ熱源１の圧縮機運転を停止）し、その後まもなく（圧縮機は停止しているが水回路の循環ポンプ３は駆動して循環水は流れているので）往き水温検知温度は目標往き水温以下となりサーモＯＮしている。つまりサーモＯＮ／ＯＦＦサイクル運転となり、ヒートポンプ熱源１の圧縮機がＯＮ／ＯＦＦ運転を行うことになる。

これに対して、図５に示すように、本実施の形態ではＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を検出判断して、往き水温制御運転から戻り水温制御運転に切り換えるので、戻り水温センサ６により検知した戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）を用いるため往き水温に比べて応答性は遅く、また、温冷水空調器具２での放熱があるため、戻り水温センサ６により検知した戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）はしばらく目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）を超えないため、サーモＯＮ状態を継続できる。

以上のように、実施の形態１の温冷水空調システムでは、ヒートポンプ熱源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上回っていることを検出すると往き水温制御から戻り水温制御に切り換え、一方、ヒートポンプ熱源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出すると戻り水温制御から往き水温制御に切り換えて運転をする制御装置７を備えることで、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調器具の温水暖房の場合の放熱量または冷水冷房の場合の吸熱量より大きい場合でも、サーモＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによるヒートポンプ熱源の圧縮機のＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができるので、高効率かつ高寿命な温冷水空調システムを提供する。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２による温冷水空調システムを示す水回路図である。この実施の形態２は、実施の形態１において、ヒートポンプ熱源１と往き水温センサ５の間に循環水を加熱する補助ヒータ８を備えている点が異なるだけである。温水暖房運転においてヒートポンプ熱源１の供給能力が不足したときに補助熱源として循環水を加熱するものである。

本実施の形態における温水暖房運転または冷水冷房運転の動作は実施の形態１と同じであり、ヒートポンプ熱源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上回っていることを検出すると往き水温制御から戻り水温制御に切り換え、一方、ヒートポンプ熱源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出すると戻り水温制御から往き水温制御に切り換えて運転をする制御装置７を備えるため、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調器具の温水暖房の場合の放熱量または冷水冷房の場合の吸熱量より大きい場合でも、サーモＯＮ／ＯＦＦサイクル運転を抑制することができる。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３による温冷水空調システムを示す水回路図である。この実施の形態３は実施の形態２をもとにすると、水回路において、往き水温センサ５と温冷水空調器具２の間に分岐点を設けるとともに、温冷水空調器具２から流出して循環ポンプ３に流入する間に合流点を設け、温冷水空調器具２に対して並列に循環水路形成手段４で接続された熱交換器９を内蔵した貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０内の水温を検知するタンク水温センサ１１と、分岐点ないし合流点のいずれかに温冷水空調器具２側の回路と熱交換器９側の回路を切り替えるための電動三方弁１２を備えている点が異なるものである。

図７における電動三方弁１２を動作させて温水または冷水の流れを切り替えることで、温水暖房運転または冷水冷房運転と貯湯タンク１０への給湯運転が選択できるものである。

本実施の形態では温水暖房運転または冷水冷房運転の動作および給湯運転の動作におけるヒートポンプ熱源１の圧縮機駆動制御と往き水温制御または戻り水温制御は実施の形態１と同じであり、ヒートポンプ熱源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上回っていることを検出すると往き水温制御から戻り水温制御に切り換え、一方、ヒートポンプ熱源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出すると戻り水温制御から往き水温制御に切り換えて運転をする制御装置７を備えるため、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調器具の温水暖房の場合の放熱量または冷水冷房の場合の吸熱量より大きい場合でも、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、２温冷水空調器具、３循環ポンプ、４循環水路形成手段、５往き水温センサ、６戻り水温センサ、７制御装置、８補助ヒータ、９熱交換器、１０貯湯タンク、１１タンク水温センサ、１２電動三方弁、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

ヒートポンプ熱源、温冷水空調器具、循環ポンプを配管で環状して水回路を形成し、前記ヒートポンプ熱源から前記温冷水空調器具へ温水または冷水を供給し温水暖房または冷水冷房を行う温冷水空調システムにおいて、前記ヒートポンプ熱源で生成された温水または冷水を前記温冷水空調器具へ循環させる水回路の出口に往き水温センサを設けるとともに、前記水回路の前記ヒートポンプ熱源側の入口に戻り水温センサを設け、前記往き水温センサにより検知された往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）と目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する往き水温制御から、前記戻り水温センサにより検知された戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）と目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する戻り水温制御に切り換える制御装置を備え、前記制御装置は、前記往き水温センサにより検知された往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が前記目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）以下のとき前記ヒートポンプ熱源の圧縮機を運転し、前記往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）が前記目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）より所定値α以上となったら前記圧縮機を停止させるサーモＯＮ／ＯＦＦ運転にもとづく判定の回数を判定カウント数として計測し、前記判定カウント数が所定値以上になると前記ヒートポンプ熱源の最小供給能力が前記温冷水空調器具の必要熱量を上回っていると判断し、前記往き水温制御から前記戻り水温制御に切り換えることを特徴とする温冷水空調システム。
前記サーモＯＮによる運転が所定時間ＴＡ以上、またはサーモＯＦＦの停止が所定時間ＴＢ以上に経過していると前記判定カウント数をリセットすることを特徴とする請求項１記載の温冷水空調システム。
ヒートポンプ熱源、温冷水空調器具、循環ポンプを配管で環状して水回路を形成し、前記ヒートポンプ熱源から前記温冷水空調器具へ温水または冷水を供給し温水暖房または冷水冷房を行う温冷水空調システムにおいて、前記ヒートポンプ熱源で生成された温水または冷水を前記温冷水空調器具へ循環させる水回路の出口に往き水温センサを設けるとともに、前記水回路の前記ヒートポンプ熱源側の入口に戻り水温センサを設け、前記ヒートポンプ熱源の最小供給能力が前記温冷水空調器具の必要熱量を上回っていると判断し、前記往き水温センサにより検知された往き水温検知温度Ｔｍ（ｏｕｔ）と目標往き水温Ｔｔ（ｏｕｔ）との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する往き水温制御から、前記戻り水温センサにより検知された戻り水温検知温度Ｔｍ（ｉｎ）と目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する戻り水温制御に切り換える制御装置を備え、前記制御装置は、前記往き水温制御から前記戻り水温制御に切り換わるとき、前記目標戻り水温Ｔｔ（ｉｎ）を切り換わる前の往き水温制御中での戻り水温検知温度から演算して設定することを特徴とする温冷水空調システム。
前記制御装置は、前記戻り水温制御で運転中に、前記ヒートポンプ熱源の圧縮機が最小運転周波数より大きい運転周波数で所定時間以上の連続運転をしていれば前記往き水温制御に復帰することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の温冷水空調システム。
前記水回路に、前記往き水温センサと温冷水空調器具の間を分岐点とし、前記温冷水空調器具と循環ポンプの間を合流点とし、前記温冷水空調器具に対して並列に配管で接続された熱交換器を有した貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水温を検知するタンク水温センサと、前記分岐点ないし前記合流点のいずれかに前記温冷水空調器具側の回路と前記貯湯タンク側の回路を切り換えるための三方弁を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の温冷水空調システム。