(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022135111
(43)【公開日】2022-09-15
(54)【発明の名称】ハイブリッド用ヒートポンプ装置
(51)【国際特許分類】
F25B 30/02 20060101AFI20220908BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20220908BHJP
F24D 3/00 20220101ALI20220908BHJP
F24D 3/18 20060101ALI20220908BHJP
【FI】
F25B30/02 G
F25B30/02 J
F25B1/00 304P
F25B1/00 361A
F25B1/00 371F
F24D3/00 K
F24D3/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021034717
(22)【出願日】2021-03-04
(71)【出願人】
【識別番号】000000538
【氏名又は名称】株式会社コロナ
(74)【代理人】
【識別番号】110003096
【氏名又は名称】特許業務法人第一テクニカル国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】下司 大弥
(72)【発明者】
【氏名】菅 崇
(72)【発明者】
【氏名】大川原 巧実
【テーマコード(参考)】
3L070
【Fターム(参考)】
3L070AA01
3L070BB03
3L070BB14
3L070BC03
3L070DE01
3L070DF07
3L070DG02
(57)【要約】
【課題】第2熱源の受熱を利用して循環液の加温が開始された時に、冷媒の吐出温度が短時間のうちに上昇し目標吐出温度を超えてしまうのを防止し、安定的な制御を確保する。
【解決手段】ヒートポンプユニット5において、負荷配管31におけるガス加熱器43からの受熱の有無を判定する判定部62Bcと、判定部62Bcによりガス加熱器43から受熱されていると判定された場合、吐出温度の上昇抑制制御を行う目標吐出温度調整部62Bbと、を有している。これにより、ガス加熱器43の受熱を利用して循環液Lの加温が開始された時に、冷媒の吐出温度が短時間のうちに上昇し目標吐出温度を超えてしまうのを防止し、安定的な制御を確保することができる。
【選択図】
図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機、凝縮器としての第1負荷側熱交換器、減圧器、及び、第1熱源と熱交換可能な蒸発器としての熱源側熱交換器、を冷媒配管で接続してヒートポンプ回路を形成し、
前記第1負荷側熱交換器及び少なくとも1つの負荷端末を、燃焼式の第2熱源から受熱可能な循環液配管で接続して負荷側回路を形成し、
前記ヒートポンプ回路において、前記圧縮機の吐出側から吐出される冷媒の実吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、
前記吐出温度検出手段により検出される前記実吐出温度が目標吐出温度となるように、前記減圧器の弁開度を制御する吐出温度制御手段と、
前記負荷側回路における循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、
前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が目標循環液温度となるように、前記圧縮機の回転数を制御する圧縮機制御手段と、
を設けたハイブリッド用ヒートポンプ装置において、
前記循環液配管における前記第2熱源からの受熱の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合、前記実吐出温度の上昇抑制制御を行う抑制制御手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド用ヒートポンプ装置。
【請求項2】
外気温を検出する外気温検出手段をさらに有し、
前記抑制制御手段は、
前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合に、前記外気温検出手段により検出された前記外気温、及び、前記循環液温度検出手段により検出された前記循環液温度と前記目標循環液温度との偏差、のうち少なくとも一方に応じて、前記目標吐出温度を可変に低下させる目標吐出温度調整手段である
ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド用ヒートポンプ装置。
【請求項3】
前記抑制制御手段は、
前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合に、前記減圧器の弁開度を開き方向に駆動する減圧器調整手段である
ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド用ヒートポンプ装置。
【請求項4】
前記抑制制御手段は、
前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合に、前記圧縮機の回転数を低下させる圧縮機調整手段である
ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド用ヒートポンプ装置。
【請求項5】
前記第2熱源はガス加熱器であり、
前記循環液配管には、前記ガス加熱器から受熱する温水配管に対して熱交換可能な第2負荷側熱交換器が接続されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のハイブリッド用ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、第1熱源から受熱可能なヒートポンプ回路の第1負荷側熱交換器と負荷端末とを、第2熱源から受熱可能な循環液配管で接続して負荷側回路を形成した、ハイブリッド用ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来よりこの種のヒートポンプ装置においては、特許文献1記載のように、圧縮機と、減圧器と、熱源である外気と熱交換可能な空気熱交換器と、第1負荷側熱交換器とを、冷媒配管で接続してヒートポンプ回路を形成し、前記第1負荷側熱交換器及び負荷端末を、別熱源であるガス加熱器から受熱可能な循環液配管で接続したものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来のものに開示の構成では、ガス加熱器により生成した温水により循環液配管内の循環液を迅速に加熱し、第1負荷側熱交換器におけるヒートポンプ回路の冷媒から循環液への加熱を補助することで、システム全体としての暖房能力を向上させることができる。
【0005】
このとき、通常、ヒートポンプ回路においては、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度が所定の目標吐出温度となるように減圧器の弁開度が制御される。ここで、上記従来のものにおいて前記のガス加熱による加熱補助を行う場合に、ヒートポンプ回路側で上記減圧器の制御が実行されると、以下のような不都合が生じ得る。
【0006】
すなわち、ガス加熱による加熱補助を行うと短時間のうちに循環液温度が上昇する結果、ヒートポンプ回路側においてもその影響を受け、冷媒の温度が急激に上昇する傾向となる。その結果、前記吐出温度が短時間のうちに前記目標吐出温度を超えてしまい、制御困難となる場合があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1では、圧縮機、凝縮器としての第1負荷側熱交換器、減圧器、及び、第1熱源と熱交換可能な蒸発器としての熱源側熱交換器、を冷媒配管で接続してヒートポンプ回路を形成し、前記第1負荷側熱交換器及び少なくとも1つの負荷端末を、燃焼式の第2熱源から受熱可能な循環液配管で接続して負荷側回路を形成し、前記ヒートポンプ回路において、前記圧縮機の吐出側から吐出される冷媒の実吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出される前記実吐出温度が目標吐出温度となるように、前記減圧器の弁開度を制御する吐出温度制御手段と、前記負荷側回路における循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が目標循環液温度となるように、前記圧縮機の回転数を制御する圧縮機制御手段と、を設けたハイブリッド用ヒートポンプ装置において、前記循環液配管における前記第2熱源からの受熱の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合、前記実吐出温度の上昇抑制制御を行う抑制制御手段と、を有するものである。
【0008】
また、請求項2では、外気温を検出する外気温検出手段をさらに有し、前記抑制制御手段は、前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合に、前記外気温検出手段により検出された前記外気温、及び、前記循環液温度検出手段により検出された前記循環液温度と前記目標循環液温度との偏差、のうち少なくとも一方に応じて、前記目標吐出温度を可変に低下させる目標吐出温度調整手段であるものである。
【0009】
また、請求項3では、前記抑制制御手段は、前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合に、前記減圧器の弁開度を開き方向に駆動する減圧器調整手段であるものである。
【0010】
また、請求項4では、前記抑制制御手段は、前記判定手段により前記第2熱源から受熱されていると判定された場合に、前記圧縮機の回転数を低下させる圧縮機調整手段であるものである。
【0011】
また、請求項5では、前記第2熱源はガス加熱器であり、前記循環液配管には、前記ガス加熱器から受熱する温水配管に対して熱交換可能な第2負荷側熱交換器が接続されているものである。
【発明の効果】
【0012】
この発明の請求項1によれば、負荷端末へ循環液を供給可能な負荷側回路と、外気と熱交換可能なヒートポンプ回路とが備えられ、外気からの吸熱を用いた循環液の加温により、負荷端末を介した暖房運転を行うことができる。
【0013】
すなわち、ヒートポンプ回路において、熱源側熱交換器にて外気と熱交換して受熱しながら蒸発した冷媒が、圧縮機制御手段により制御される圧縮機へ導かれて圧縮されて吐出され、高温高圧となった後、減圧器を介し第1負荷側熱交換器に導かれて放熱しながら凝縮する。これにより、負荷側回路の循環液が加温される。このとき、圧縮機からの冷媒の実吐出温度が吐出温度検出手段により検出され、その実吐出温度が目標吐出温度となるように吐出温度制御手段によって減圧器の弁開度が制御される。
【0014】
また、上記と併せて、循環液配管において燃焼式の第2熱源からの受熱が行われることで、これによっても循環液が加温される。これらの循環液の加温により、負荷端末において十分な暖房能力を確保することができる。
【0015】
そして、本願発明においては、判定手段と、抑制制御手段と、が設けられる。前記のように第2熱源の受熱を利用して循環液の加温が開始されると、前記判定手段によりその受熱が行われていると判定され、その判定結果に基づき、前記抑制制御手段によって前記冷媒の吐出温度の上昇抑制制御が行われる。この結果、本願発明によれば、前記従来技術のように冷媒の吐出温度が短時間のうちに上昇し目標吐出温度を超えてしまうのを防止することができ、安定的な制御を確保することができる。
【0016】
また、請求項2によれば、前記抑制制御手段として、判定手段により第2熱源から受熱されていると判定された場合に目標吐出温度を可変に調整する目標吐出温度調整手段が設けられる。この目標吐出温度調整手段は、外気温検出手段が検出した外気温、若しくは、循環液温度検出手段が検出した循環液温度と前記目標循環液温度との偏差、若しくは、それら外気温と偏差との両方、に基づき、前記目標吐出温度を可変に低下させる。前記吐出温度制御手段は、実吐出温度が目標吐出温度に追従するように減圧器の弁開度を制御しているため、前記のように目標吐出温度を下げることで、冷媒の吐出温度の上昇を抑制することができる。
【0017】
また、検出される循環液温度と目標循環液温度との偏差が大きいほど、あるいは、外気温が高いほど、冷媒の吐出温度は上昇しやすい傾向となる。本願発明においては、目標吐出温度調整手段が、前記外気温、若しくは、前記循環液温度と前記目標循環液温度との偏差、若しくは、それら外気温と偏差との両方、に基づき目標吐出温度を可変に低下させることにより、冷媒の吐出温度の上昇を確実に抑制することができる。
【0018】
また、請求項3によれば、前記抑制制御手段として、減圧器調整手段が設けられる。この減圧器調整手段は、判定手段により第2熱源から受熱されていると判定された場合に減圧器の弁開度を開き方向に駆動する。このように減圧器の弁開度が開き方向に駆動され絞りが小さくなることによって、冷媒の吐出温度の上昇を確実に抑制することができる。
【0019】
また、請求項4によれば、前記抑制制御手段として、圧縮機調整手段が設けられる。この圧縮機調整手段は、判定手段により第2熱源から受熱されていると判定された場合に圧縮機の回転数を低下させる。このように圧縮機回転数が低下することで圧縮度が小さくなるので、冷媒の吐出温度の上昇を確実に抑制することができる。
【0020】
また、請求項5によれば、第2熱源としてガス加熱器が設けられ、ガス加熱器が温水配管内の温水を加熱することができる。すなわち、ガス加熱器から受熱した温水が温水配管により第2負荷側熱交換器に導かれ、第2負荷側熱交換器において循環液配管へと放熱する。これにより負荷側回路の循環液が加温されるので、負荷端末において十分な暖房能力を確保することができる。また、前述の抑制制御手段の制御によって、強力なガス加熱器の加熱で循環液の温度が急上昇し冷媒の吐出温度が短時間に急上昇するのを抑制し、安定的な制御を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【
図1】本発明の一実施形態のハイブリッド用ヒートポンプ装置が適用されたハイブリッド温水暖房システム全体の回路構成図
【
図2】ヒートポンプ単独暖房運転時の作動を説明する図
【
図4】ヒートポンプ・ガス暖房運転時の作動を説明する図
【
図8】吐出温度の上昇抑制制御を行わない比較例における各種温度挙動を表すタイムチャート
【
図10】外気温に基づく温度範囲区分の決定手法を表す図
【
図11】循環液温度と目標循環液温度との偏差に基づく温度範囲区分の決定手法を表す図
【
図12】吐出温度の上昇抑制制御を行う本発明の一実施形態における各種温度挙動を表すタイムチャート
【
図13】膨張弁を開き方向に駆動する変形例におけるヒートポンプ制御装置の機能的構成図
【
図15】圧縮機の回転数を低下させる変形例におけるヒートポンプ制御装置の機能的構成図
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の一実施形態を
図1~
図16に基づいて説明する。
【0023】
本実施形態は、本発明のハイブリッド用ヒートポンプ装置を複合熱源型のハイブリッド温水暖房システムに適用した場合の実施形態である。
【0024】
<全体回路構成>
本実施形態のハイブリッド温水暖房システム1全体の回路構成を
図1に示す。
図1に示すように、前記ハイブリッド温水暖房システム1は、熱交換ユニット4Aと、ガス暖房給湯器ユニット4Bと、ヒートポンプユニット5と、を備えている。このハイブリッド温水暖房システム1には、熱交換端末36(負荷端末に相当)に循環液L(例えば、水や不凍液)を循環させる、負荷側回路としての端末循環回路30と、前記熱交換ユニット4A及び前記ガス暖房給湯器ユニット4Bに備えられ、ガス加熱による熱源(後述)を利用して前記熱交換端末36側の前記循環液Lを加熱可能な温水循環回路40と、前記ヒートポンプユニット5に備えられ、外気(第1熱源に相当)を利用して前記熱交換端末36側の前記循環液Lを加熱又は冷却可能な冷媒循環回路50(ヒートポンプ回路に相当)と、が設けられている。
【0025】
<温水循環回路>
前記温水循環回路40は、出力可変のガス加熱器(いわゆるバーナー。第2熱源に相当)43と、第2負荷側熱交換器としての第1熱交換器41と、暖房熱交換器45と、温水循環ポンプ44と、が、温水配管42によって環状に接続されている。
【0026】
前記第1熱交換器41は、例えばプレート式熱交換器で構成されている。このプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、温水C1(例えば、水や不凍液。後述の
図3、
図4等参照)を流通させる冷媒流路と前記循環液Lを流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されているものである。
【0027】
前記暖房熱交換器45は、前記ガス加熱器43から受熱することで、前記温水配管42内の温水を加熱する。なお、このとき、前記暖房熱交換器45と同様に、前記ガス加熱器43から受熱可能に給湯熱交換器46が設けられている。前記給湯熱交換器46に備えられた水配管47には外部からの市水が供給されており、前記ガス加熱器43からの受熱により加熱された温水は、前記水配管47に接続された給湯栓48へと供給される。すなわち、前記ガス加熱器43、前記暖房熱交換器45、及び前記給湯熱交換器46は、いわゆるボイラーを構成している。
【0028】
また、前記ガス加熱器43から導出された前記温水C1の温度は、ボイラー往き温度センサ42aによって検出され、その検出結果は、ボイラー制御装置63へ入力される。また、前記ボイラー制御装置63にはリモコン60が接続されており、前記リモコン60での手動操作により前記ガス加熱器43の加熱能力を調節することもできる。
【0029】
<冷媒循環回路>
前記冷媒循環回路50は、能力可変の圧縮機53と、第1負荷側熱交換器としての第2熱交換器51と、減圧器としての膨張弁54と、外気と熱交換可能に構成された熱源側熱交換器としての空気熱交換器55とが、冷媒配管52によって環状に接続されている。この冷媒配管52には、前記冷媒循環回路50における冷媒C2(後述の
図2、
図4等参照)の流れ方向を切り換える切換弁としての四方弁58が設けられている。また前記空気熱交換器55には、送風ファン56が設けられている。
【0030】
前記第2熱交換器51は、前述と同様、例えばプレート式熱交換器で構成されており、前記冷媒C2を流通させる冷媒流路と前記循環液Lを流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されているものである。
【0031】
また、前記圧縮機53から吐出された冷媒温度は、冷媒吐出温度センサ52a(吐出温度検出手段に相当)によって検出される。同様に、前記膨張弁54から前記空気熱交換器55までの前記冷媒配管52に設けられた冷媒温度センサ52bによって、低圧側(暖房時)又は高圧側(冷房時)の冷媒温度が検出される。また、外気温Toutが例えば前記空気熱交換器55又はその近傍に設置された外気温センサ57(外気温検出手段に相当)によって検出される。前記冷媒吐出温度センサ52a、前記冷媒温度センサ52b、及び前記外気温センサ57の検出結果は、ヒートポンプ制御装置62へ入力される。また、ヒートポンプ制御装置62にはリモコン60が通信可能に接続されており、リモコン60での手動操作により冷媒循環回路50の能力を調節することができる(詳細は後述)。
【0032】
なお、前記冷媒循環回路50の前記冷媒C2としては、例えばR410AやR32等のHFC冷媒や二酸化炭素冷媒等の任意の冷媒を用いることができる。
【0033】
<端末循環回路>
前記端末循環回路30は、前記第1熱交換器41と、前記第2熱交換器51と、少なくとも1つの熱交換端末36とが、循環液配管としての負荷配管31によって上流側から順に環状に接続されている。
なお、前記端末循環回路30と、前記ヒートポンプユニット5と、熱交換端末36とが、ハイブリッド用ヒートポンプ装置に相当している。
【0034】
前記熱交換端末36としては、例えば、床暖房パネル、暖房パネル、冷温水パネル、ラジエータ、ファンコイル、パネルコンベクタ等が含まれる。図示の例では、1つの床暖房パネルが接続された例を示している。この負荷配管31には、前記端末循環回路30に前記循環液Lを循環させる循環液循環ポンプ32と、前記循環液Lを貯留し前記端末循環回路30の圧力を調整する圧力調整タンク(図示省略)とが設けられている。また、前記熱交換端末36は、端末用リモコン(図示省略)によって操作可能である。なお、前記熱交換端末36は、
図1では1つ設けられているが、2つ以上であってもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。
【0035】
このとき、前記端末循環回路30においては、前記第1熱交換器41と前記第2熱交換器51とが直列に接続されており、かつ、前記したように、前記端末循環回路30を循環する前記循環液Lの流れに対して、前記第2熱交換器51が前記第1熱交換器41よりも上流側に配設されている。なお、前記第2熱交換器51が前記第1熱交換器41よりも下流側に配設される構成でもよい。すなわち、前記ハイブリッド温水暖房システム1は、ガス加熱による第2熱源を利用して前記熱交換端末36側の前記循環液Lを加熱可能な前記温水循環回路40の前記第1熱交換器41と、外気による第1熱源を利用して前記熱交換端末36側の前記循環液Lを加熱又は冷却する前記冷媒循環回路50の前記第2熱交換器51とが、前記端末循環回路30に対して直列に接続された、複合熱源ヒートポンプ装置となっているものである。
【0036】
なお、前記負荷配管31には、前記熱交換端末36から前記第2熱交換器51に流入する前記循環液Lの温度T(循環液温度に相当)を検出する戻り温度センサ34(循環液温度検出手段に相当)と、前記第2熱交換器51から前記第1熱交換器41側へ流出する前記循環液Lの温度T(循環液温度に相当)を検出する第2往き温度センサ35(循環液温度検出手段に相当)と、前記第1熱交換器41から前記熱交換端末36側へ流出する前記循環液Lの温度Tを検出する第1往き温度センサ33と、が設けられている。前記第1往き温度センサ33の検出結果は、熱交換ユニット制御装置61へ入力される。前記戻り温度センサ34及び前記第2往き温度センサ35の検出結果は、ヒートポンプ制御装置62へ入力される。
【0037】
また、前記ヒートポンプ制御装置62、前記熱交換ユニット制御装置61、及び、前記ボイラー制御装置63は、互いに情報送受信可能に接続されており、前述のように入力された各センサの検出結果を互いに共有することができる。
【0038】
<暖房運転>
ここで、前記ハイブリッド温水暖房システム1は、前記四方弁58の切替によって暖房運転を行う暖房装置、若しくは、冷房運転を行う冷房装置として選択的に機能させることができる。特に暖房運転の場合は、前記冷媒循環回路50を介した外気による第1熱源の利用のみにより前記循環液Lの加熱を行う暖房運転(以下適宜、「HP単独暖房運転」という)と、前記温水循環回路40を介したガス加熱による第2熱源の利用のみにより前記循環液Lの加熱を行う暖房運転(以下適宜、「ガス単独暖房運転」という)と、前記冷媒循環回路50を介した外気による第1熱源の利用と前記温水循環回路40を介したガス加熱による第2熱源の利用との両方により前記循環液Lの加熱を行う暖房運転(以下適宜、「HP・ガス暖房運転」という)と、の3つを選択的に実行することができる。
【0039】
<HP単独暖房運転>
図2に、HP単独暖房運転時の状態を示す。なお、図示の煩雑を防止するために、
図1に示していた各種の信号線は省略している。この
図2に示すHP単独暖房運転時においては、前記冷媒循環回路50では、図示のように前記四方弁58が切り替えられることで、前記圧縮機53から吐出された前記冷媒C2を、前記第2熱交換器51、前記膨張弁54、前記空気熱交換器55の順に流通させた後、前記圧縮機53に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の前記冷媒C2が前記圧縮機53で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記第2熱交換器51において前記端末循環回路30を流れる前記循環液Lと熱交換を行って前記循環液Lを加熱しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった前記冷媒C2は前記膨張弁54において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する前記空気熱交換器55において、前記送風ファン56の作動により送られる空気との熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱した後、低温・低圧のガスとして再び前記圧縮機53へと戻る。
【0040】
このとき、前記端末循環回路30では、前記循環液循環ポンプ32により前記第2熱交換器51に流入した前記循環液Lは、凝縮器として機能する前記第2熱交換器51において、前記空気熱交換器55で外気と熱交換し前記のように加熱された前記冷媒C2との熱交換を行って受熱する。こうして加温された前記循環液Lは、その後、前記熱交換端末36に供給されて被空調空間を加温する。
【0041】
なお、以上においては暖房運転を例にとって説明したが、前記熱交換端末36として冷房可能な端末が用いられる場合には、前記四方弁58が切り替えられることで、前記圧縮機53から吐出された前記冷媒C2を、前記空気熱交換器55、前記膨張弁54、前記第2熱交換器51の順に流通させた後、前記圧縮機53に戻す流路を形成し、冷房運転を行うこともできる(詳細な説明は省略)。
【0042】
<ガス単独暖房運転>
図3に、ガス単独暖房運転時の状態を示す。前述と同様、
図1に示していた各種の信号線は省略している。この
図3に示すガス単独暖房運転時においては、前記温水循環ポンプ44により前記暖房熱交換器45に流入した前記温水C1が、前記暖房熱交換器45において前記ガス加熱器43の火力により加熱され、高温となる。その後、高温となっている前記温水C1は、前記第1熱交換器41において前記端末循環回路30を流れる前記循環液Lと熱交換を行って前記循環液Lを加熱して温度降下した後、再び前記暖房熱交換器45へと戻る。
【0043】
このとき、端末循環回路30では、前記循環液循環ポンプ32により前記第1熱交換器41に流入した前記循環液Lが、前記第1熱交換器41において、前記ガス加熱器43で前記のように加熱された前記温水C1との熱交換を行って受熱する。こうして加温された前記循環液Lは、その後、前記熱交換端末36に供給されて被空調空間を加温する。
【0044】
<HP・ガス暖房運転>
図4に、HP・ガス暖房運転時の状態を示す。前述と同様、
図1に示していた各種の信号線は省略している。この
図4に示すHP・ガス暖房運転時においては、
図2を用いて前述した前記冷媒循環回路50における前記空気熱交換器55による前記冷媒C2の加熱と、
図3を用いて前述した前記温水循環回路40における前記ガス加熱器43による前記温水C1の加熱と、の両方が行われる。
【0045】
そして、前記端末循環回路30では、前記循環液循環ポンプ32により前記第2熱交換器51に流入した前記循環液Lが、前記第2熱交換器51において、前述のように加熱された前記冷媒C2との熱交換を行って受熱した後、前記第1熱交換器41に流入する。前記第1熱交換器41に流入した前記循環液Lは、前述のように加熱された前記温水C1との熱交換を行ってさらに受熱する。これらのようにして空気熱源とガス加熱による熱源とにより加温された前記循環液Lは、その後前記熱交換端末36に供給され、被空調空間を加温する。
【0046】
<制御装置の機能的構成>
次に、本実施形態における前記熱交換ユニット制御装置61、前記ボイラー制御装置63、及び前記ヒートポンプ制御装置62について説明する。前記熱交換ユニット制御装置61、前記ボイラー制御装置63、及び前記ヒートポンプ制御装置62は、詳細な図示を省略するが、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えている。これら前記熱交換ユニット制御装置61、前記ボイラー制御装置63、及び前記ヒートポンプ制御装置62の機能的構成を
図5、
図6、及び
図7により説明する。なお、以下の
図5、
図6、及び
図7においては、前述のように互いに送受信可能である前記熱交換ユニット制御装置61、前記ボイラー制御装置63、前記ヒートポンプ制御装置62同士の信号送受信、及び、各制御装置を介した信号送受信については、適宜図示を省略し、実質的に後述の各制御部に入出力される信号を示している。
【0047】
<ヒートポンプ制御装置>
図5に示すように、前記ヒートポンプ制御装置62は、圧縮機制御部62Aと、膨張弁制御部62Bと、ポンプ制御部62Cと、ファン制御部62Dと、四方弁制御部62Eと、を機能的に備えている。
【0048】
前記圧縮機制御部62A(圧縮機制御手段に相当)は、例えば前記戻り温度センサ34及び前記第2往き温度センサ35により検出された前記循環液Lの温度Tに応じて、前記圧縮機53の回転数を制御する。特にこの例では、前記圧縮機制御部62Aは、前記第2往き温度センサ35により検出される前記循環液Lの温度Tが目標温度To(目標循環液温度に相当)となるように、前記圧縮機53の回転数を制御する。
【0049】
前記膨張弁制御部62Bは、吐出温度制御部62Ba(吐出温度制御手段に相当)と、目標吐出温度調整部62Bb(抑制制御手段、目標吐出温度調整手段に相当)と、判定部62Bc(判定手段に相当)と、を機能的に備えている。
【0050】
前記吐出温度制御部62Baは、前記冷媒吐出温度センサ52aにより検出される冷媒温度(実吐出温度に相当)に応じて、前記膨張弁54の弁開度を制御する。特にこの例では、前記膨張弁制御部62Bは、前記冷媒吐出温度センサ52aにより検出される実吐出温度が目標温度(目標吐出温度に相当)となるように、前記膨張弁54の弁開度を制御する。
【0051】
前記判定部62Bcは、前記負荷配管31における前記ガス加熱器43からの受熱の有無を判定する。特にこの例では、前記判定部62Bcは、前記熱交換ユニット制御装置61からのガス運転通知(前記ガス加熱器43の運転通知)を受信したか否かを判定する。この例では、前記熱交換ユニット制御装置61から前記ボイラー制御装置63へのON信号(詳細は後述)が前記熱交換ユニット制御装置61からのガス運転通知に相当している。なお、前記判定部62Bcによる前記負荷配管31における前記ガス加熱器43からの受熱の有無の判定は、前記ガス加熱器43の運転通知の受信の有無に限られるものではなく、前記熱交換ユニット4A及び前記ガス暖房給湯器ユニット4Bの各部の状態量からガス運転しているか否かを推定するものであってもよい。
【0052】
前記目標吐出温度調整部62Bbは、前記判定部62Bcがガス運転通知を受信することで前記ガス加熱器43から受熱されていると判定した場合には、前記吐出温度の上昇抑制制御を行う。この上昇抑制制御の詳細については後述する。
【0053】
前記ポンプ制御部62Cは、例えば前記循環液Lの所望の目標温度や運転の種類に応じて、前記循環液循環ポンプ32の回転数を制御する。
【0054】
前記ファン制御部62Dは、前記外気温センサ57により検出された前記外気温Toutに応じて、前記送風ファン56の回転数を制御する。
【0055】
前記四方弁制御部62Eには、前記リモコン60からの運転指示(暖房運転、冷房運転等のうちいずれの運転開始及び運転停止を指示する制御信号)、前記外気温センサ57によって検出される外気温Tout、前記冷媒温度センサ52bによって検出される前記空気熱交換器55内の冷媒温度、及び、熱交換ユニット制御装置61からの運転ON・OFF信号、が入力される。前記四方弁制御部62Eは、上記運転指示に応じて、実際に前記冷媒循環回路50をどのような運転態様で運転するかを決定し、対応する運転情報を、前記圧縮機制御部62A、前記膨張弁制御部62B、前記ポンプ制御部62C、前記ファン制御部62D、及び前記熱交換ユニット制御装置61へと出力する。それら前記圧縮機制御部62A、前記膨張弁制御部62B、前記ポンプ制御部62C、前記ファン制御部62D、及び前記熱交換ユニット制御装置61は、上述したそれぞれの制御対象に対し、四方弁制御部62Eから入力した運転情報にも応じて制御を行う。また前記四方弁制御部62Eは、上記決定された運転態様に対応する制御信号を前記四方弁58へ出力し、前記四方弁58を切り替える。
【0056】
<熱交換ユニット制御装置>
図6に示すように、前記熱交換ユニット制御装置61は、運転制御部61Aと、加熱制御部61Bと、ポンプ制御部61Cと、を機能的に備えている。
【0057】
前記運転制御部61Aは、例えば前記外気温センサ57により検出された外気温Tout、前記第1往き温度センサ33、前記戻り温度センサ34、及び前記第2往き温度センサ35により検出された前記循環液Lの温度T、前記冷媒温度センサ52bによって検出される前記空気熱交換器55内の冷媒温度及び、前記ヒートポンプ制御装置62から入力された前述の運転情報等に基づき、前記温水循環回路40の前記ガス加熱器43等の運転・非運転、詳細には、冷媒循環回路50の圧縮機53等とともに前記温水循環回路40の前記ガス加熱器43等を運転する(前述のHP・ガス暖房運転)か、あるいは(冷媒循環回路50の圧縮機53等が運転されていない状態で)温水循環回路40のガス加熱器43等を運転する(前述のガス単独暖房運転)か、を判定する。そして、その判定結果に基づき、前記ヒートポンプ制御装置62及び前記ボイラー制御装置63に対し、運転を行う場合に対応する運転ON又は運転を行わない場合に対応する運転OFF信号を出力する。
【0058】
前記加熱制御部61Bは、例えば前記リモコン60からの運転指示(暖房運転、冷房運転等のうちいずれの運転開始及び運転停止を指示する制御信号)と、前記第1往き温度センサ33により検出された前記第1熱交換器41からの前記循環液Lの往き温度とに基づき、前記ガス加熱器43の出力の大小を制御するための加熱制御信号を前記ボイラー制御装置63へと出力する。
【0059】
前記ポンプ制御部61Cは、例えば前記循環液Lの所望の目標温度や運転の種類に応じて、前記温水循環ポンプ44の回転数を制御するための回転制御信号を前記ボイラー制御装置63へと出力する。
【0060】
<ボイラー制御装置>
図7に示すように、前記ボイラー制御装置63は、例えば前記加熱制御部61Bからの加熱制御信号、前記ポンプ制御部61Cからの回転制御信号、及び、前記ボイラー往き温度センサ42aによって検出された前記温水C1の往き温度、等に基づき、前記温水循環ポンプ44の回転数及び前記ガス加熱器43の出力を制御する。
【0061】
<HP単独暖房運転からHP・ガス暖房運転に切り替わる際の技術課題>
以上の構成を有するハイブリッド温水暖房システム1では、上記のように、HP単独暖房運転、及び、HP・ガス暖房運転が可能であり、これらの暖房運転時のいずれにおいても、前記冷媒循環回路50を有するヒートポンプユニット5では、前述のように、基本的に、前記第2往き温度センサ35により検出された前記循環液Lの温度Tが目標温度となるように前記圧縮機53の回転数が制御され、前記冷媒吐出温度センサ52aにより検出される冷媒温度が目標温度となるように前記膨張弁54の弁開度が制御されている。そして、HP単独暖房運転のみで前記循環液Lの加熱が不十分になる場合には、前記熱交換ユニット制御装置61から前記ボイラー制御装置63にON信号が発信されて、HP・ガス暖房運転へと切り替わるようになっている。
【0062】
ここで、HP単独暖房運転からHP・ガス暖房運転に切り替わる際、すなわち、前記冷媒循環回路50のみによる加熱に加えてガス加熱による加熱補助を行う際に、上記制御のみを行っている場合(詳細を後述する冷媒C2の吐出温度の上昇抑制制御を行わない場合)に、以下のような技術課題が生じる。この技術課題を、上記吐出温度の上昇抑制制御を行わない比較例を用いて
図8により説明する。
【0063】
<比較例における温度挙動>
図8は、上記比較例における各種温度挙動を表すタイムチャートである。
図8において、例えば時間t0においてHP単独暖房運転が開始されることで、前述の制御により、圧縮機53から吐出される冷媒C2の吐出温度(前記実吐出温度。図中では「実温度」と略記。以下同様)はその後の時間t1~t2の間、目標温度(前記目標吐出温度。図中では単に「目標温度」と略記。以下同様)へ向かって徐々に上昇し、これに伴い、膨張弁54の開度も段階的に小さくなる(この例では時間t3まで段階的に小さくされている)。またこれらに対応して循環液Lの温度T(前記循環液温度。図中では「実温度」と略記。以下同様)も、目標温度To(前記目標循環液温度。図中では単に「目標温度」と略記。以下同様)に向かってゆっくりと上昇する。
【0064】
その後、時間t2においてHP単独暖房運転からHP・ガス暖房運転に切り替わってガス加熱器43による加熱補助が開始される。すると、前記循環液Lの温度Tが急上昇し、時間t6において一気に前記目標循環液温度Toに達する。
【0065】
このように、短時間のうちに前記循環液Lの温度Tが上昇する結果、冷媒循環回路50側においてもその影響を受けて、冷媒C2の吐出温度も時間t2以降急激に上昇する。このとき、時間t4で膨張弁54が少し開かれ、その後時間t5において膨張弁54がさらに少し開かれるが、冷媒C2の吐出温度の急激な上昇を抑えることができず、時間t4の直前で前記目標吐出温度を超え(オーバーシュート)てしまう。
【0066】
図8に示す例では、上記循環液Lの温度が目標温度Toに到達したことに対応して時間t6においてHP・ガス暖房運転からHP単独暖房運転へと再度切り替わることでガス加熱器43による加熱補助が終了する。これによって冷媒C2の吐出温度は急激に降下し、前記目標吐出温度を下回るようになる。このため時間t7では再び膨張弁54の開度が小さくされ、これによって冷媒C2の吐出温度は再び上昇に転じ、時間t8において目標吐出温度に達して安定する。
【0067】
以上のように、この比較例においては、HP単独暖房運転からHP・ガス暖房運転への移行による冷媒C2の吐出温度の急上昇、及び、HP・ガス暖房運転からHP単独暖房運転への移行による冷媒C2の吐出温度の急降下、という不安定な制御状態が生じ、甚だしい場合は制御困難となるおそれがある。
【0068】
<吐出温度の上昇抑制制御>
そこで、上記に対応して、本実施形態のハイブリッド温水暖房システム1では、膨張弁制御部62Bの前記目標吐出温度調整部62Bbによって、前記冷媒C2の前記吐出温度の上昇抑制制御が行われる。この上昇抑制制御は、外気温センサ57により検出された前記外気温Tout、及び、前記温度センサ34,35により検出された前記循環液Lの温度Tと前記目標循環液温度Toとの偏差△T(=To-T)、のうち少なくとも一方に応じて、前記目標吐出温度を可変に低下させる制御である。特にこの例では、前記目標吐出温度調整部62Bbは、外気温センサ57により検出された前記外気温Tout、及び、前記第2往き温度センサ35により検出された前記循環液Lの温度Tと前記目標循環液温度Toとの偏差△Tに応じて、前記目標吐出温度を可変に低下させる。
【0069】
具体的には、
図9に示すテーブルを用いて目標吐出温度を低下させる下げ幅が決定される。このテーブルは、例えば膨張弁制御部62Bに予め用意されており、図示のように、前記下げ幅は、外気温Toutの温度範囲と、循環液Lの温度Tと目標循環液温度Toとの偏差△Tの温度範囲、に応じて規定される。
【0070】
この例では、外気温Toutの温度範囲は、高いほうから低いほうへ順番に、温度範囲(1)、温度範囲(2)、温度範囲(3)の3つの範囲に区分されており、外気温Toutが高いほど、前記温度下げ幅が大きくなるように規定されている。各温度範囲(1)~(3)の具体的な一例を
図10に示す。
【0071】
図10に示すように、この例では、上記3つの温度範囲(1)~(3)の区分は、制御ハンチングを防ぎ制御安定性を向上する等の目的で、温度上昇側と温度低下側とでヒステリシスを持たせたものとなっている。
すなわち、外気温Toutが上昇挙動にある場合は、外気温Tout<9℃の範囲が温度範囲(3)に区分され、9℃≦外気温Tout<15℃の範囲が温度範囲(2)に区分され、15℃≦外気温Toutの範囲が温度範囲(1)に区分される。一方、外気温Toutが低下挙動にある場合は、外気温Tout>13℃の範囲が温度範囲(1)に区分され、13℃≧外気温Tout>7℃の範囲が温度範囲(2)に区分され、7℃≧外気温Toutの範囲が温度範囲(3)に区分される。
【0072】
図9に戻り、循環液Lの温度Tと目標循環液温度Toとの偏差△Tの温度範囲は、この例では、高いほうから低いほうへ順番に、温度範囲(A)、温度範囲(B)、温度範囲(C)の3つの範囲に区分されており、偏差△Tが大きいほど、前記温度下げ幅が大きくなるように規定されている。各温度範囲(A)~(C)の具体的な一例を
図11に示す。
【0073】
図11に示すように、この例においても、前記
図10と同様、上記3つの温度範囲(A)~(C)の区分は、制御ハンチングを防ぎ制御安定性を向上する等の目的で、温度上昇側と温度低下側とでヒステリシスを持たせたものとなっている。
すなわち、偏差△Tが増大挙動にある場合は、偏差△T<13℃の範囲が温度範囲(C)に区分され、13℃≦偏差△T<20℃の範囲が温度範囲(B)に区分され、20℃≦偏差△Tの範囲が温度範囲(A)に区分される。一方、偏差△Tが減少挙動にある場合は、偏差△T>15℃の範囲が温度範囲(A)に区分され、15℃≧偏差△T>10℃の範囲が温度範囲(B)に区分され、10℃≧偏差△Tの範囲が温度範囲(C)に区分される。
【0074】
以上のような外気温Toutの温度範囲(1)(2)(3)及び偏差△Tの温度範囲(A)(B)(C)の区分設定に基づき、前述の目標吐出温度の下げ幅は、
図9に示すように、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は25℃、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は23℃、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は20℃に規定されている。
また、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は15℃、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は13℃、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は10℃に規定されている。
また、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は5℃、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は3℃、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は0℃に規定されている。
【0075】
なお、上記の前記吐出温度の上昇抑制制御に使用される温度範囲や温度下げ幅の値は一例にすぎず、システム構成や機器構成などに応じて適宜設定される。
【0076】
<実施形態における温度挙動>
図12は、上述した内容の上昇抑制制御が行われる本実施形態における各種温度挙動を表すタイムチャートであり、上記
図8に対応する図である。
【0077】
図12において、例えば時間t10においてHP単独暖房運転が開始されることで、前述の
図8と同様、冷媒C2の吐出温度(実吐出温度)はその後の時間t11~t12の間、目標温度(目標吐出温度)へ向かって徐々に上昇し、これに伴い、膨張弁54の開度も段階的に小さくなる。またこれらに対応して循環液Lの温度T(循環液温度)も、目標温度To(目標循環液温度)に向かってゆっくりと上昇する。
【0078】
その後、時間t12においてHP単独暖房運転からHP・ガス暖房運転に切り替わってガス加熱器43による加熱補助が開始される。これにより、
図8と同様、前記循環液Lの温度Tが急上昇し、時間t6において一気に前記目標循環液温度Toに達する。
【0079】
このとき、本実施形態では、時間t12におけるHP・ガス暖房運転への切り替わりに応じた目標吐出温度調整部62Bbによる前記の制御により、
図9のテーブルを用いて決定された下げ幅だけ、前記目標吐出温度が低下する(時間t12参照)。これにより、これ以降(後述の時間t14まで)膨張弁54の開度は小さくされずに維持され、
図8の比較例に比べて前記膨張弁54の絞り量が減少することになる。この結果、
図8とは異なり、前記実吐出温度の上昇は緩やかになり、ゆっくりと上昇する挙動となる。その後、時間t12の後の時間t13では、前述した態様の目標吐出温度調整部62Bbの制御により前記下げ幅は少し小さくなり、膨張弁54の開度がさらに小さくなった時間t14より後の時間t15では下げ幅は0になるが、前記実吐出温度の緩やかな上昇傾向は維持される。その後、時間t16で膨張弁54の開度はさらに小さくなり、時間t17でHP・ガス暖房運転からHP単独暖房運転へと切り替わってガス加熱器43による加熱補助が終了した後、時間t18において前記実吐出温度は緩やかに目標吐出温度に達して安定する。このように、本実施形態では、前記比較例とは異なり、前記冷媒C2の前記実吐出温度が短時間のうちに上昇し前記目標吐出温度を超えてしまうのを防止することができ、安定的な制御を確保することができる。
【0080】
<実施形態の効果>
以上説明したように、本実施形態によれば、ヒートポンプ制御装置62の膨張弁制御部62Bにおいて、判定部62Bcと目標吐出温度調整部62Bbとが設けられる。前記のように前記ガス加熱器43の受熱を利用して前記循環液Lの加温が開始されると、前記判定部62Bcによりその受熱が行われていると判定され、その判定結果に基づき、前記目標吐出温度調整部62Bbによって前記した冷媒C2の前記吐出温度の上昇抑制制御が行われる。この結果、本実施形態によれば、前記比較例のように冷媒C2の前記実吐出温度が短時間のうちに上昇し前記目標吐出温度を超えてしまうのを防止することができ、安定的な制御を確保することができる。
【0081】
また、本実施形態によれば、前記判定部62Bcにより前記ガス加熱器43から受熱されていると判定された場合に前記目標吐出温度を可変に調整する前記目標吐出温度調整部62Bbが設けられる。この目標吐出温度調整部62Bbは、前記外気温センサ57が検出した前記外気温Tout、若しくは、前記戻り温度センサ34や前記第2往き温度センサ35が検出した前記循環液温度と前記目標循環液温度Toとの偏差△T、若しくは、それら外気温Toutと偏差△Tとの両方、に基づき、前記目標吐出温度を可変に低下させる。前記目標吐出温度調整部62Bbは、前記実吐出温度が前記目標吐出温度に追従するように前記膨張弁54の弁開度を制御しているため、前記のように前記目標吐出温度を下げることで、前記冷媒C2の前記吐出温度の上昇を抑制することができる。
【0082】
また、検出される前記循環液Lの温度Tと前記目標循環液温度Toとの偏差△Tが大きいほど、あるいは、前記外気温Toutが高いほど、前記C2冷媒の前記吐出温度は上昇しやすい傾向となる。本実施形態においては、前記目標吐出温度調整部62Bbが、前記外気温Tout、若しくは、前記循環液温度と前記目標循環液温度Toとの偏差△T、若しくは、それら外気温Toutと偏差△Tとの両方、に基づき前記目標吐出温度を可変に低下させることにより、前記冷媒C2の前記吐出温度の上昇を確実に抑制することができる。
【0083】
なお、上記のような構成のヒートポンプユニット5において、例えば検出される前記実吐出温度が所定の制限温度に達した場合に前記圧縮機53の回転数を低下させることで、前記実吐出温度を低下させる制御が行われる場合がある。このような場合であっても、本実施形態においては前記のように前記吐出温度の上昇を抑制する制御を行うことで前記制限温度への到達を防止できるので、圧縮機53の回転数の低下が生じることがない。これにより、圧縮機53の回転数を高い値で維持でき、ヒートポンプユニット5の出力の変動を最小限に抑えることができるので、効率よく安定的な運転を行うことができる。また圧縮機53の回転数が維持され変動しないことにより、前記ヒートポンプユニット5の動作時に生じる騒音が改善されるという効果もある。
【0084】
また、本実施形態では特に、第2熱源として前記ガス加熱器43が設けられ、前記ガス加熱器43が前記温水配管42内の温水C1を加熱することができる。すなわち、前記ガス加熱器43から受熱した温水C1が前記温水配管42により前記第1熱交換器41に導かれ、前記第1熱交換器41において前記負荷配管31へと放熱する。これにより前記端末循環回路30の前記循環液Lが加温されるので、前記熱交換端末36において十分な暖房能力を確保することができる。また、前述の前記目標吐出温度調整部62Bbの制御によって、強力な前記ガス加熱器43の加熱で前記循環液Lの温度Tが急上昇し前記冷媒C2の前記吐出温度が短時間に急上昇するのを抑制し、安定的な制御を確保することができる。
【0085】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【0086】
(1)膨張弁を開き方向に駆動する場合
上記実施形態では、前記抑制制御手段としての前記目標吐出温度調整部62Bbが、外気温センサ57が検出した外気温Tout、及び、戻り温度センサ34や第2往き温度センサ35が検出した循環液Lの温度Tと目標循環液温度Toとの偏差△Tの少なくとも一方に基づき、前記目標吐出温度を可変に低下させたが、この手法に限定されるものではない。
【0087】
すなわち、本変形例では、
図13に示すように、前記抑制制御手段として、膨張弁制御部62Bにおいて、前記目標吐出温度調整部62Bbに代え、前記膨張弁54の弁開度を開き方向に駆動する膨張弁調整部62Bd(減圧器調整手段に相当)が設けられる。前記膨張弁調整部62Bdは、前記判定部62Bcにより前記ガス加熱器43から受熱されていると判定された場合に、前記吐出温度の上昇抑制制御として、外気温センサ57により検出された前記外気温Tout、及び、前記温度センサ34,35により検出された前記循環液Lの温度Tと前記目標循環液温度Toとの偏差△T、のうち少なくとも一方に応じて、前記膨張弁54の弁開度を可変に開き方向に駆動する制御を行う。
【0088】
具体的には
図14に示すテーブルを用いて膨張弁54の弁開度の開き量が決定される。このテーブルは、例えば膨張弁制御部62Bに予め用意されており、図示のように、前記開き量は、前記
図9と同様、外気温Toutの温度範囲と、循環液Lの温度Tと目標循環液温度Toとの偏差△Tの温度範囲と、に応じて規定される。
【0089】
この例では、前記
図9と同様、外気温Toutの温度範囲は、高いほうから低いほうへ順番に、温度範囲(1)、温度範囲(2)、温度範囲(3)の3つの範囲に区分されており、外気温Toutが高いほど、前記開き量が大きくなるように規定されている。また循環液Lの温度Tと目標循環液温度Toとの偏差△Tの温度範囲は、この例では、高いほうから低いほうへ順番に、温度範囲(A)、温度範囲(B)、温度範囲(C)の3つの範囲に区分されており、偏差△Tが大きいほど、前記開き量が大きくなるように規定されている。なお、各温度範囲(1)~(3)及び温度範囲(A)~(C)の具体的な規定の例については、前述の
図10及び
図11に示した手法をそのまま用いれば足りる。
【0090】
なお、
図14では、膨張弁54の開き量を、当該膨張弁54の弁体を駆動する駆動手段(モータ等)へのパルス数(
図14中では[pls]と表記)での換算にて表している。すなわち、膨張弁54の開き量は、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は60パルス相当、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は55パルス相当、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は50パルス相当に規定されている。
また、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は40パルス相当、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は35パルス相当、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は30パルス相当に規定されている。
また、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は20パルス相当、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は15パルス相当、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は10パルス相当に規定されている。
【0091】
なお、本変形例における上記の前記吐出温度の上昇抑制制御に使用される温度範囲や膨張弁54の開き量の値は一例にすぎず、システム構成や機器構成などに応じて適宜設定される。
また、上記の例では、膨張弁54の開き量が可変に開き方向に駆動されているが、前記開き量を一律固定的に設定してもよい。
また、吐出温度が目標吐出温度となるように膨張弁54の開度を閉じ方向に駆動しようとしている場合において、その閉じ量と前記開き量とを差し引きするようにするものも含む。
【0092】
本変形例によれば、前記抑制制御手段として、前記膨張弁調整部62Bdが設けられており、前記判定部62Bcにより前記ガス加熱器43から受熱されていると判定された場合に前記膨張弁54の弁開度を開き方向に駆動させる。これにより、HP単独暖房運転からHP・ガス暖房運転に切り替わった直後から前記膨張弁54の弁開度の閉まり方向への駆動が抑えられて前記膨張弁54の絞り量が減少することになる。この結果、前記冷媒C2の前記吐出温度の上昇が緩やかになるので、前記比較例と異なり、前記冷媒C2の前記吐出温度が短時間のうちに上昇し前記目標吐出温度を超えてしまうのを防止することができ、安定的な制御を確保することができる。
【0093】
(2)圧縮機の回転数を低下させる場合
すなわち、本変形例では、
図15に示すように、前記抑制制御手段として、膨張弁制御部62Bにおいて、前記目標吐出温度調整部62Bbに代え、前記圧縮機53の回転数を低下させる圧縮機調整部62Aa(圧縮機調整手段に相当)が設けられる。前記圧縮機調整部62Aaは、前記判定部62Bcにより前記ガス加熱器43から受熱されていると判定された場合に、前記吐出温度の上昇抑制制御として、外気温センサ57により検出された前記外気温Tout、及び、前記温度センサ34,35により検出された前記循環液Lの温度Tと前記目標循環液温度Toとの偏差△T、のうち少なくとも一方に応じて、前記圧縮機53の回転数を可変に低下させる制御を行う。
【0094】
具体的には
図16に示すテーブルを用いて圧縮機53の回転数の低下量が決定される。このテーブルは、例えば圧縮機制御部62Aに予め用意されており、図示のように、回転数低下量は、前記
図9と同様、外気温Toutの温度範囲と、循環液Lの温度Tと目標循環液温度Toとの偏差△Tの温度範囲と、に応じて規定される。
【0095】
この例では、前記
図9及び
図14と同様、外気温Toutの温度範囲は、高いほうから低いほうへ順番に、温度範囲(1)、温度範囲(2)、温度範囲(3)の3つの範囲に区分されており、外気温Toutが高いほど、前記回転数低下量が大きくなるように規定されている。また循環液Lの温度Tと目標循環液温度Toとの偏差△Tの温度範囲は、この例では、高いほうから低いほうへ順番に、温度範囲(A)、温度範囲(B)、温度範囲(C)の3つの範囲に区分されており、偏差△Tが大きいほど、前記回転数低下量が大きくなるように規定されている。なお、各温度範囲(1)~(3)及び温度範囲(A)~(C)の具体的な規定の例については、前述の
図10及び
図11に示した手法をそのまま用いれば足りる。
【0096】
すなわち、圧縮機53の回転数低下量は、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は20rps、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は10rps、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(A)の場合は8rpsに規定されている。
また、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は10rps、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は8rps、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(B)の場合は5rpsに規定されている。
また、外気温Toutの温度範囲(1)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は5rps、外気温Toutの温度範囲(2)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は3rps、外気温Toutの温度範囲(3)かつ偏差△Tの温度範囲(C)の場合は0rpsに規定されている。
【0097】
なお、本変形例における上記の前記吐出温度の上昇抑制制御に使用される温度範囲や圧縮機53の回転数低下量の値は一例にすぎず、システム構成や機器構成などに応じて適宜設定される。
【0098】
本変形例によれば、前記抑制制御手段として、前記圧縮機調整部62Aaが設けられており、前記判定部62Bcにより前記ガス加熱器43から受熱されていると判定された場合に前記圧縮機53の回転数を低下させる。これにより、HP単独暖房運転からHP・ガス暖房運転に切り替わった直後から前記圧縮機53の回転数が低下することで圧縮度が小さくなる。この結果、前記冷媒C2の前記吐出温度の上昇が緩やかになるので、前記比較例とは異なり、前記冷媒C2の前記吐出温度が短時間のうちに上昇し前記目標吐出温度を超えてしまうのを防止することができ、安定的な制御を確保することができる。
【0099】
(3)その他
なお、以上においては、前記端末循環回路30において、循環する前記循環液Lの流れに対して前記第2熱交換器51が前記第1熱交換器41よりも上流側に配設されている場合を例にとって説明したが、これに限られず、反対に前記第1熱交換器41が前記第2熱交換器51よりも上流側に配設されてもよい。さらには、前記端末循環回路30において前記第1熱交換器41と前記第2熱交換器51とが並列に接続されてもよい。
【0100】
また、上記実施形態及び変形例では、第2熱源としてガス燃焼式の前記ガス加熱器43を使用したが、これに限られるものではなく、石油燃焼式の第2熱源を使用してもよい。
【0101】
また、上記実施形態及び変形例では、1台の熱交換端末が接続される場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち2台以上の熱交換端末が接続される構成でも良い。
【0102】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【0103】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【0104】
5 ヒートポンプユニット
30 端末循環回路(負荷側回路)
31 負荷配管(循環液配管)
34 戻り温度センサ(循環液温度検出手段)
35 第2往き温度センサ(循環液温度検出手段)
36 熱交換端末(負荷端末)
41 第1熱交換器(第2負荷側熱交換器)
42 温水配管
43 ガス加熱器(第2熱源)
50 冷媒循環回路(ヒートポンプ回路)
51 第2熱交換器(第1負荷側熱交換器)
52 冷媒配管
52a 冷媒吐出温度センサ(吐出温度検出手段)
53 圧縮機
54 膨張弁(減圧器)
55 空気熱交換器(熱源側熱交換器)
57 外気温センサ(外気温検出手段)
62A 圧縮機制御部(圧縮機制御手段)
62Aa 圧縮機調整部(抑制制御手段、圧縮機調整手段)
62Ba 吐出温度制御部(吐出温度制御手段)
62Bb 目標吐出温度調整部(抑制制御手段、目標吐出温度調整手段)
62Bc 判定部(判定手段)
62Bd 膨張弁調整部(抑制制御手段、減圧器調整手段)
C1 温水
C2 冷媒
L 循環液
T 循環液温度
To 目標循環液温度
Tout 外気温