特許 7636206 加温システムおよび熱源ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-17

(45)【発行日】2025-02-26

(54)【発明の名称】加温システムおよび熱源ユニット

(51)【国際特許分類】

   F25B 30/02 20060101AFI20250218BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20250218BHJP

   F24H 15/375 20220101ALI20250218BHJP

   F24D 3/18 20060101ALI20250218BHJP

【ＦＩ】

F25B30/02 H

F25B1/00 399Y

F25B1/00 361D

F25B1/00 371F

F24H15/375

F24D3/18

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021035138

(22)【出願日】2021-03-05

(65)【公開番号】P2022135376

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2024-02-06

(73)【特許権者】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】日本キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田邊 智明

【審査官】庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０８３６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４１８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６６７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２４６２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００－４９／０４

Ｆ２４Ｈ ４／００－ ４／０２

Ｆ２４Ｆ １／００－１３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機と、第一熱交換器と、絞り装置と、送風ファンと、前記送風ファンによって屋外空気が通風される第二熱交換器と、からなる冷凍サイクルと、
加温対象の利用側機器と、
前記冷凍サイクルの前記第一熱交換器と前記利用側機器とを接続して熱媒体を循環させる環状の媒体流路と、
前記第一熱交換器における前記熱媒体の出口側温度を検出する出口温度センサーと、
前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量を検出する流量検出部と、
外気温度を検出する外気温度センサーと、
前記流量検出部により検出された前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量および前記外気温度センサーにより検出された前記外気温度に基づいて前記熱媒体の前記第一熱交換器における出口側温度の上限値を設定し、前記出口側温度の前記上限値に応じて前記圧縮機の運転周波数を制御することで前記圧縮機の吐出圧力が上限値を超えることを防止する制御部と、を備え、
前記外気温度に基づき前記出口側温度の前記上限値を補正する補正値を決定し、
前記流量の下限値をＲ１、前記Ｒ１における補正係数をα１、
前記流量の定格値をＲ２、前記Ｒ２における補正係数をα２、
前記流量の上限値をＲ３、前記Ｒ３における補正係数をα３、とするとき、
α１＝α２×Ｒ２÷Ｒ１、
α２＝１、
α３＝α２×Ｒ２÷Ｒ３、とし、
前記出口側温度の前記上限値は、設定温度を前記α１、前記α２、前記α３、および前記補正値に基づいて補正して設定される加温システム。

【請求項2】

前記制御部は、
前記出口温度センサーで検出される出口側温度が前記設定された出口側温度の上限値を超えないように前記圧縮機の運転周波数を制御する、請求項１に記載の加温システム。

【請求項3】

前記第一熱交換器における前記熱媒体の入口側温度を検出する入口温度センサーを更に備え、
前記制御部は、
前記設定温度および前記入口温度センサーが検出する入口側温度に応じて、前記圧縮機の運転周波数を決定する請求項２に記載の加温システム。

【請求項4】

圧縮機と、第一熱交換器と、絞り装置と、送風ファンと、前記送風ファンによって屋外空気が通風される第二熱交換器と、からなる冷凍サイクルと、
前記冷凍サイクルの前記第一熱交換器と利用側機器とを接続して熱媒体を循環させる環状の媒体流路に接続するための配管継手と、
前記第一熱交換器における前記熱媒体の出口側温度を検出する出口温度センサーと、
前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量を検出する流量検出部と、
外気温度を検出する外気温度センサーと、
前記流量検出部により検出された前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量および前記外気温度センサーにより検出された前記外気温度に基づいて前記熱媒体の前記第一熱交換器における出口側温度の上限値を設定し、前記出口側温度の前記上限値に応じて前記圧縮機の運転周波数を制御することで前記圧縮機の吐出圧力が上限値を超えることを防止する制御部と、を備え、
前記外気温度に基づき前記出口側温度の前記上限値を補正する補正値を決定し、
前記流量の下限値をＲ１、前記Ｒ１における補正係数をα１、
前記流量の定格値をＲ２、前記Ｒ２における補正係数をα２、
前記流量の上限値をＲ３、前記Ｒ３における補正係数をα３、とするとき、
α１＝α２×Ｒ２÷Ｒ１、
α２＝１、
α３＝α２×Ｒ２÷Ｒ３、とし、
前記出口側温度の前記上限値は、設定温度を前記α１、前記α２、前記α３、および前記補正値に基づいて補正して設定される熱源ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加温システムおよび熱源ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

※例示が単数の場合は「など」、例示が複数の場合は「等」の標記に統一しております。
ヒートポンプ式冷凍サイクルを用いて温水を発生させるヒートポンプ式熱源機を用いた加温システムが知られている。給湯装置や床暖房等の加温システムは、加温対象である負荷に対して温水などの熱媒体を供給して暖房などの加温を行なう。ここで、水を加熱する手段として、外気などの空気を熱源としたヒートポンプ式熱源機である熱源ユニットが用いられる。

【0003】

例えば、加温システムは、圧縮機、水熱交換器、膨張弁、および空気熱交換器を接続する環状の冷媒流路を有するヒートポンプサイクルと、給湯用の温水を貯える貯湯タンクと、水熱交換器と貯湯タンクとを接続する温水流路と、を備えている。加温システムは、冷媒流路の出口側の冷媒温度と温水流路の入口側の温水温度との差が目標温度差よりも小さくなると、膨張弁を開く方向に制御し、冷媒流路の出口側の冷媒温度と温水流路の入口側の温水温度との差が目標温度差よりも大きくなると、膨張弁を閉じる方向に制御する。

【0004】

但し、この加温システムは、冷媒流路の出口側の冷媒温度と流体流路の入口側の流体温度との温度差が目標温度差よりも小さく、膨張弁を開く方向に制御する際に、給湯用流体の目標給湯温度が確保されるように、ヒートポンプサイクルの高圧側冷媒圧力を所定の冷媒圧力以上に維持する制御を行う。この制御により、加温システムは、ヒートポンプサイクルの高圧側冷媒圧力を所定の冷媒圧力以上に維持し、給湯用流体の目標給湯温度を確保する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－２０６８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の加温システムは、外気温度が高くなるにつれ、目標給湯温度の上限値を低く設定することで、圧縮機の吐出圧力が使用圧力範囲を逸脱しないように規制していた。

【0007】

しかしながら、このような加温システムでは、循環流量が多い場合、冷媒流路の出口側の冷媒温度と流体流路の入口側の流体温度との温度差が小さくなる。そのため、目標出口側温度到達時の入口水温、および圧縮機の吐出圧力が高くなり、圧縮機の吐出圧力が使用圧力範囲を逸脱してしまう場合があった。この場合、圧縮機にかかる負荷が大きくなるため、圧縮機が故障したり、圧縮機の寿命が低下したりする虞があった。

【0008】

そこで、本発明は、適切に目標出口側温度の上限値を規制することにより、圧縮機の吐出圧力が上限値を超えないように制御でき、圧縮機の故障や寿命低下を抑制することで、信頼性を向上できる加温システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る加温システムは、圧縮機と、第一熱交換器と、絞り装置と、送風ファンと、前記送風ファンによって屋外空気が通風される第二熱交換器と、からなる冷凍サイクルと、加温対象の利用側機器と、前記冷凍サイクルの前記第一熱交換器と前記利用側機器とを接続して熱媒体を循環させる環状の媒体流路と、前記第一熱交換器における前記熱媒体の出口側温度を検出する出口温度センサーと、前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量を検出する流量検出部と、外気温度を検出する外気温度センサーと、前記流量検出部により検出された前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量および前記外気温度センサーにより検出された前記外気温度に基づいて前記熱媒体の前記第一熱交換器における出口側温度の上限値を設定し、前記出口側温度の前記上限値に応じて前記圧縮機の運転周波数を制御することで前記圧縮機の吐出圧力が上限値を超えることを防止する制御部と、を備え、前記外気温度に基づき前記出口側温度の前記上限値を補正する補正値を決定し、前記流量の下限値をＲ１、前記Ｒ１における補正係数をα１、前記流量の定格値をＲ２、前記Ｒ２における補正係数をα２、前記流量の上限値をＲ３、前記Ｒ３における補正係数をα３、とするとき、α１＝α２×Ｒ２÷Ｒ１、α２＝１、α３＝α２×Ｒ２÷Ｒ３、とし、前記出口側温度の前記上限値は、設定温度を前記α１、前記α２、前記α３、および前記補正値に基づいて補正して基づいて設定される。

【0010】

また、本発明の実施形態に係る熱源ユニットは、圧縮機と、第一熱交換器と、絞り装置と、送風ファンと、前記送風ファンによって屋外空気が通風される第二熱交換器と、からなる冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの前記第一熱交換器と利用側機器とを接続して熱媒体を循環させる環状の媒体流路に接続するための配管継手と、前記第一熱交換器における前記熱媒体の出口側温度を検出する出口温度センサーと、前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量を検出する流量検出部と、外気温度を検出する外気温度センサーと、前記流量検出部により検出された前記媒体流路を循環する前記熱媒体の流量および前記外気温度センサーにより検出された前記外気温度に基づいて前記熱媒体の前記第一熱交換器における出口側温度の上限値を設定し、前記出口側温度の前記上限値に応じて前記圧縮機の運転周波数を制御することで前記圧縮機の吐出圧力が上限値を超えることを防止する制御部と、を備え、前記外気温度に基づき前記出口側温度の前記上限値を補正する補正値を決定し、前記流量の下限値をＲ１、前記Ｒ１における補正係数をα１、前記流量の定格値をＲ２、前記Ｒ２における補正係数をα２、前記流量の上限値をＲ３、前記Ｒ３における補正係数をα３、とするとき、α１＝α２×Ｒ２÷Ｒ１、α２＝１、α３＝α２×Ｒ２÷Ｒ３、とし、前記出口側温度の前記上限値は、設定温度を前記α１、前記α２、前記α３、および前記補正値に基づいて補正して基づいて設定される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る加温システムの冷凍サイクルを示す系統図。

【図2】図１の加温システムにおける制御部を概略的に示すブロック図。

【図3】外気温度と出口側温度の上限規制との関係を示すグラフ。

【図4】循環流量と補正係数との関係を示すグラフ。

【図5】加温システムの制御処理を示すフローチャート。

【図6】加温システムの変形例における制御処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、保護回路および電気機器の実施形態について詳細に説明する。

【0013】

図１は、実施形態に係る加温システムの冷凍サイクル回路を示す系統図である。

【0014】

図２は、図１の加温システムにおける制御部を概略的に示すブロック図である。

【0015】

図３は、外気温度と出口側温度の上限規制との関係を示すグラフである。

【0016】

図４は、循環流量と補正係数との関係を示すグラフである。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の加温システムは、ヒートポンプ式の温水生成装置１である。温水生成装置１は、大別すると、冷媒と室外の空気（外気）との間で熱交換を行うと共に、機外から供給される水と冷媒との間で熱交換を行う熱源ユニット２と、当該熱源ユニット２に接続される床暖房装置などの負荷ユニット３である利用側熱交換器３１と、を備えている。また、温水生成装置１は、ユーザーによる操作を受け付ける入力装置としてのコントローラー２９と、当該コントローラー２９の操作に基づいて熱源ユニット２および負荷ユニット３を制御する制御部５と、を備えている。コントローラー２９は、液晶などで構成された表示部を備え、この表示部に設定内容や運転状態を表示するようになっている。コントローラー２９は、ユーザーが所望する温水の設定温度を設定する。

【0018】

熱源ユニット２は、圧縮機２１、四方弁２２、第一熱交換器（この場合、水熱交換器）として機能する凝縮器２３、絞り装置としての膨張弁２４、および第二熱交換器（この場合、空気熱交換器）として機能する蒸発器２５が冷媒配管２８により順次接続されて、冷媒が循環する冷凍サイクル２０を有する。蒸発器２５には、送風ファン２６と、外気温度（ＴＯ）を検出する外気温度センサー１１と、が設けられている。圧縮機２１は、高圧容器に圧縮機構と、この圧縮機構を駆動するＤＣブラシレスモーターと、が内蔵されて構成されている。圧縮機２１のＤＣブラシレスモーターは、商用交流電源から電力を受ける三相インバーター装置５１の出力により可変速駆動される。

【0019】

温水生成装置１において冷凍サイクル２０は、冷媒配管２８により接続された圧縮機２１、四方弁２２、凝縮器２３、膨張弁２４、蒸発器２５、および四方弁２２を、冷媒が環状に順次循環するよう構成されている。

【0020】

負荷ユニット３は、利用側機器３１と、循環ポンプ３３と、を備える。また、温水生成装置１は、熱源ユニット２内の水熱交換器として機能する凝縮器２３と、負荷ユニット３の利用側機器３１とが熱媒体としての水を循環させる環状の媒体流路３２で接続されている。負荷ユニット３側の媒体流路３２には可変速回転する循環ポンプ３３が設けられ、この循環ポンプ３３の作用で、凝縮器２３と利用側機器３１との間で水を循環させ、凝縮器２３で冷媒と水とを熱交換させ、加熱した湯を利用側機器３１へ供給する。加熱された湯は、利用側機器３１としての暖房装置などの、例えば床暖房システムを流通して熱源ユニット２内の凝縮器２３に返送される。すなわち、水は熱源ユニット２と、利用側機器３１である暖房装置の放熱器などの外部の放熱装置との間を循環する。なお、媒体流路３２には、配管継手３５、３６が設けられており、これら配管継手３５、３６を介して熱源ユニット２と負荷ユニット３とが着脱可能となっている。熱媒体としては、一般的に水が適切であるが、凍結防止を考慮して不凍液を用いることも可能である。

【0021】

媒体流路３２の凝縮器２３における入口側には、熱媒体としての水の入口側温度（ＴＷＩ）を検出する入口温度センサー１２が設けられている。また、媒体流路３２の凝縮器２３における出口側には、熱媒体としての水の出口側温度（ＴＷＯ）を検出する出口温度センサー１３が設けられている。さらに、熱源ユニット２内の媒体流路３２には、当該媒体流路３２を循環する熱媒体としての水の流量（循環流量Ｒ）を検出する流量検出部である流量計２７が設けられている。なお、水の循環流量Ｒとしては、流量計２７によって検出された流量を用いることに限らず、循環ポンプ３３の回転数に対応して予め記憶された流量を用いても良いし、手動入力で設定した流量を用いても良いし、推定した流量で運転し変化が生じたら補正するようにしても良い。なお、流量計２７は、負荷ユニット３側の媒体流路３２の途中に設けても良い。同様に循環ポンプ３３の配置も、負荷ユニット３側でも熱源ユニット２内の媒体流路３２のいずれの位置でも良い。

【0022】

図２に示すように、制御部５は、コントローラー２９の操作に基づき、熱源ユニット２および負荷ユニット３の運転を制御する。すなわち、制御部５は、コントローラー２９を介したユーザーの操作（運転入力操作や温度設定操作等）に基づいて、圧縮機２１、インバーター装置５１、四方弁２２、膨張弁２４、および送風ファン２６等の動作を制御する。また、制御部５は、少なくとも外気温度センサー１１、入口温度センサー１２、および出口温度センサー１３等の各種センサーによる各種検出値、または流量計２７による検出値のうちの一つ以上に基づいて、圧縮機２１、四方弁２２、膨張弁２４、および送風ファン２６のうちの少なくとも圧縮機２１または送風ファン２６の動作を制御する。

【0023】

本実施形態の制御部５は、不図示のプロセッサ（ＣＰＵ）、メモリおよびその周辺回路などのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。

【0024】

ここで、圧縮機２１は、冷媒を圧縮して高温高圧状態として吐出する。冷媒を圧縮して昇圧し、高温高圧状態で吐出する。圧縮機２１は、公知のインバーター制御によって運転周波数を変更可能である。圧縮機２１の回転数を上げることで、高温部分へ移動する熱量が増加し、回転数を下げることで、高温部分へ移動する熱量が低下する。また、本実施形態に用いられる冷媒は、Ｒ４１０ＡまたはＲ３２等である。さらに、膨張弁２４は、例えば電子膨張弁（Pulse Motor Valve：ＰＭＶ）であり、その開度を調節できる。膨張弁２４は、凝縮器２３と蒸発器２５との間の冷媒配管２８に直列に配置され、冷媒を減圧して低温低圧状態とする。

【0025】

蒸発器２５は、その近傍に設置された送風ファン２６から送風される空気と冷媒との間で熱交換を行う。外気温度センサー１１は、正確な外気温度（以下、これを外気温とも称す。）を検出するために、送風ファン２６による送風方向において蒸発器２５の上流側に設置される。

【0026】

なお、冷凍サイクル２０は、水を加熱する運転中に四方弁２２によって冷媒配管２８における冷媒の流通方向を切替えることで、除霜運転を実施する。除霜運転を実施する際、温水生成装置１は、四方弁２２を反転させて冷凍サイクル２０に水を湯に加熱する冷媒の流れと逆向きの冷媒の流れを生じさせる。すなわち、冷媒を圧縮機、四方弁２２、第二熱交換器２５、膨張弁２４、第一熱交換器２３、四方弁２２、および圧縮機２１の順に流通させる。この除霜運転中は、第二熱交換器２５は凝縮器として機能し、表面に付着した霜を溶解し、第一熱交換器２３は蒸発器として機能する。

【0027】

また、除霜運転が不要な温暖地域向けとして、冷凍サイクル２０は、四方弁２２を備えない水の加熱専用のものとしても良い。この場合、圧縮機２１の吐出側は冷媒配管２８を介して凝縮器２３に接続され、圧縮機２１の吸込側は冷媒配管２８を介して蒸発器２５に接続される。

【0028】

このように構成された温水生成装置１では、媒体流路３２を循環する熱媒体の温度がユーザーの設定する設定温度となるように、制御部５がインバーター装置５１の出力周波数を制御して、圧縮機２１の回転数を上げ下げすることで、利用側機器３１へ供給される水（湯）の加熱量を制御する。

【0029】

ここで、温水生成装置１では、外気温が高くなるにつれ圧縮機２１の吐出圧力が高くなる。そのため、外気温が高くなるほど媒体流路３２の凝縮器２３における出口側温度の上限を低く設定する必要がある。そのため、外気温と熱媒体の循環流量によって出口側温度の上限値が設定される。外気温に基づき出口側温度の上限値を補正する補正値△Ｔが決定され、熱媒体の循環流量に基づき補正係数αが設定される。この補正値△Ｔと補正係数αの２つのパラメータによって出口側温度の上限値が設定される。

【0030】

外気温と、媒体流路３２の凝縮器２３における出口側温度の上限値を補正する補正値ΔＴとの関係は、横軸に外気温、縦軸に補正値ΔＴを表す図３のようになる。例えば、外気温が４０℃であるＰ４では、補正値ΔＴが－１．０となる。そして、補正係数αが１である定格循環流量において、出口側温度の目標値となる上限値は、出口側温度の上限値＝設定温度＋ΔＴによって求められる。よって、外気温が４０℃の場合、出口側温度の上限値は、設定温度より１℃低くなるように設定を補正する必要がある。なお、図３中のＰ１～Ｐ６間は、直線で補間される。なお、外気温が図３中のＰ２点よりも低い場合には、吐出温度が保護を必要とする温度まで上昇することがないため、補正値ΔＴは「０」のままである。

【0031】

温水生成装置１では、水の循環流量が少ないと媒体流路３２の凝縮器２３における入口側温度と出口側温度との温度差が大きくなる一方、水の循環流量が多いと媒体流路３２の凝縮器２３における入口側温度と出口側温度との温度差が小さくなる。そのため、水の循環流量が少ない場合には、凝縮器２３における出口側温度の上限値の規制を大きく、すなわち上限値を低くする必要がある一方、水の循環流量が多い場合には、凝縮器２３における出口側温度の上限値の規制を小さく、すなわち上限値を高くすることができる。

【0032】

循環流量Ｒと、媒体流路３２の凝縮器２３における出口側温度の上限値の補正係数αとの関係は、横軸に循環流量Ｒ、縦軸に補正係数αを表す図４のようになる。下限値の循環流量をＲ１、定格循環流量値をＲ２、上限値の循環流量をＲ３、およびそれぞれの循環流量Ｒ１～Ｒ３の補正係数をα１、α２、α３とすると、α１＝α２×Ｒ２÷Ｒ１、α３＝α２×Ｒ２÷Ｒ３となる。なお、定格値の循環流量Ｒ２の場合の補正係数α２＝１とする。そして、循環流量Ｒを考慮した凝縮器２３における出口側温度の上限値は、「出口側温度の上限値＝設定温度＋ΔＴ×α」とする。なお、図４中のＰ２～Ｐ４間はＰ２～Ｐ４を通る近似曲線で補間される。

【0033】

このように、本実施形態の温水生成装置１では、媒体流路３２における水の循環流量Ｒに応じて、ユーザーが設定する設定温度に対する出口側温度の上限値を目標に周波数を制御する。つまり、本実施形態の温水生成装置１では、媒体流路３２における水の循環流量Ｒを考慮して、凝縮器２３における出口側温度の上限値を補正し、当該補正した上限値を凝縮器２３における出口側温度の目標値として、制御部５がインバーター装置５１を制御して圧縮機２１の運転周波数を制御する。この結果、凝縮器２３の出口側温度は、出口側温度の上限値を超えることがないように制御される。すなわち、凝縮器２３の出口側温度が出口側温度の上限値を超えれば、すぐに圧縮機２１の運転周波数を低減することによって、凝縮器２３の出口側温度が出口側温度の上限値以下に制御される。

【0034】

次に、本実施形態の温水生成装置１における制御部５による圧縮機２１の制御動作について説明する。

【0035】

図５は、加温システムの制御処理を示すフローチャートである。

【0036】

図６は、加温システムの変形例における制御処理を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、フローチャートにおける各「ステップ」については、「ＳＴ」と表記する。

【0037】

図５に示すように、まず、制御部５は、コントローラー２９から運転の開始に係る信号が入力されたか否かを判断し（ＳＴ１）、運転の開始に係る信号が入力されるまで待機する（ＳＴ１：Ｎｏ）。そして、運転の開始に係る信号が入力された場合（ＳＴ１：Ｙｅｓ）、制御部５は、媒体流路３２の凝縮器２３における入口側温度が設定温度よりも低いか否か判断し（ＳＴ２）、当該入口側温度が設定温度よりも高ければ、熱媒体の加熱は不要であるため、設定温度よりも低くなるまで待機する（ＳＴ２：Ｎｏ）。そして、制御部５は、凝縮器２３における入口側温度が設定温度よりも低い場合（ＳＴ２：Ｙｅｓ）、圧縮機２１の運転を開始させ熱媒体の加熱を開始する（ＳＴ３）、外気温度センサー１１により外気温を取得する（ＳＴ４）。

【0038】

次に、制御部５は、取得した外気温に基づいて図３に示したように、外気温に応じた媒体流路３２の凝縮器２３における出口側温度の補正値ΔＴを算出する（ＳＴ５）。続いて、制御部５は、流量計２７によって媒体流路３２における水の循環流量Ｒを取得する（ＳＴ６）。

【0039】

次いで、制御部５は、図４に示したような媒体流路３２の凝縮器２３における出口側温度の上限値の補正係数αを算出する（ＳＴ７）。

【0040】

続いて、設定温度に基づく媒体流路３２の凝縮器２３における出口側温度の目標とする上限値である、設定温度＋ΔＴ×α、を算出する（ＳＴ８）。

【0041】

次に、制御部５は、出口温度センサー１３により検出された現在の出口側温度が出口側温度の上限値よりも高いか否かを判断し（ＳＴ１０）、現在の出口側温度が上限値よりも高い場合（ＳＴ１０：Ｙｅｓ）、圧縮機２１の運転周波数を下げ（ＳＴ１１）、圧縮機２１が過負荷になることを防止する。一方、制御部５は、現在の出口側温度が上限値よりも低い場合（Ｔ１０：Ｎｏ）、圧縮機２１の負荷に余裕があることから、圧縮機２１の運転周波数を上げて循環する熱媒体の温度を更に上昇させる（ＳＴ１２）。すなわち、制御部５は、取得した外気温を加味して媒体流路３２の凝縮器２３における出口側温度の上限値を設定し、出口温度センサー１３で検出される出口側温度が、設定された上限値となるように、圧縮機２１の運転周波数を上げ下げして制御する。

【0042】

次いで、制御部５は、媒体流路３２の凝縮器２３における入口側温度が設定温度以上であるか否か判断し（ＳＴ１３）、当該入口側温度が設定温度以上になるまで、これらＳＴ１～ＳＴ１２のルーチンを繰り返し（ＳＴ１３：Ｎｏ）、媒体流路３２の凝縮器２３における入口側温度が設定温度以上になると（ＳＴ１３：Ｙｅｓ）、熱媒体の温度が十分に上昇し、これ以上運転すると熱媒体の温度が上がり過ぎてしまうため、圧縮機２１の運転を停止し（ＳＴ１４）、ＳＴ１へ戻る。つまり、制御部５は、設定温度および入口温度センサー１２が検出する入口側温度に応じて、圧縮機２１の運転周波数を決定する。

【0043】

なお、本実施形態の温水生成装置１において、制御部５による圧縮機２１の運転制御は、前述した手順に限ることはない。例えば、図５との対応部分に同一符号を付した図６に示すように、制御部５は、設定温度に対する圧縮機２１の目標周波数を算出する（ＳＴ２０）。ここで、図５に示した実施形態では、出口側温度が上限値を超えないように制御するためのＳＴ１１とＳＴ１２において、圧縮機２１の運転周波数を決定した。これに対し、図６に示す変形例においては、まずは設定温度と入口温度センサー１２で検出された入口側温度との差に基づき圧縮機の目標周波数を算出する。この算出においては、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御を用いることができる。算出された目標周波数を実際の運転周波数とするか否かが、ＳＴ２１で決定される。ＳＴ２１では、出口温度センサー１３により検出された現在の出口側温度が出口側温度の上限値よりも高いか否かが判断される。このとき、現在の出口側温度が上限値よりも高い場合（ＳＴ２１：Ｙｅｓ）、制御部５は、圧縮機２１の運転周波数をその時点の運転周波数よりも下げる（ＳＴ２２）。一方、現在の出口側温度が上限値よりも低い場合（ＳＴ２１：Ｎｏ）、運転周波数を制限する必要はないため、前段のＳＴ２０で算出した目標周波数で圧縮機２１の運転を制御する（ＳＴ２３）。すなわち、制御部５は、出口温度センサーで検出される出口側温度が、設定された出口側温度の上限値を超えないように、圧縮機２１の運転周波数を制御する。この方式では、出口側温度が上限値よりも低い場合は、設定温度と入口側温度との差に基づき算出された圧縮機の目標周波数で運転されるため、圧縮機の運転周波数の安定性が高くなる。

【0044】

このように、温水生成装置１は、循環流量Ｒに応じて設定された出口側温度の上限値を超えないように、設定温度と出口側温度とを比較し、出口側温度が上限を超えそうになった場合、圧縮機２１の運転周波数を下げる保護的な制御を行う。

【0045】

以上、説明したように、本実施形態の温水生成装置１および熱源ユニットによれば、制御部５は、媒体流路３２の凝縮器２３における水などの熱媒体の流量に基づいて設定される上限値を凝縮器２３の出口側温度が超えないように圧縮機２１の周波数を制御することにより、圧縮機２１の吐出圧力が上限値を超えないように、すなわち、圧縮機２１の使用圧力範囲を逸脱することのないように制御でき、圧縮機２１の故障や寿命低下を抑制することで、温水生成装置１および熱源ユニットの信頼性を向上させることができる。

【0046】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0047】

１…温水生成装置、２…熱源ユニット、３…負荷ユニット、５…制御部、１１…外気温度センサー、１２…入口温度センサー、１３…出口温度センサー、２０…冷凍サイクル、２１…圧縮機、２２…四方弁、２３…凝縮器（第一熱交換器、水熱交換器）、２４…膨張弁、２５…蒸発器（第二熱交換器、空気熱交換器）、２６…送風ファン、２７…流量計、２８…冷媒配管、２９…コントローラー、３１…利用側機器、３２…媒体流路、３３…循環ポンプ、５１…インバーター装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】