(57)【要約】【課題】圧縮機の運転周波数を上げる際に、高圧側の圧力が急激に上昇することを抑制し、安定して温水を生成することができるヒートポンプ装置を提供すること。【解決手段】本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機１１、水冷媒熱交換器２１、減圧装置１２、蒸発器１３を接続してなるヒートポンプサイクルと、水冷媒熱交換器２１へ湯水を供給するポンプ２２と、水冷媒熱交換器２１の出口温度を検出する出湯温度検出手段２３とを備え、出湯温度検出手段で検出する温度が設定出湯温度となるように、圧縮機の運転周波数を段階的に上げる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続してなるヒートポンプサイクルと、前記水冷媒熱交換器へ湯水を供給するポンプと、前記水冷媒熱交換器の出口温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、前記出湯温度検出手段で検出する温度が設定出湯温度となるように、前記圧縮機の運転周波数を段階的に上げることを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差に応じて、前記圧縮機の運転周波数の上昇幅を変更することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差が、所定温度よりも小さくなると前記圧縮機の運転周波数を上げないことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサを備え、前記出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差が、所定温度よりも小さくなり、かつ、前記圧力センサで検出する圧力が所定の圧力以上の時は、前記圧縮機の運転周波数を上げないことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを用いて温水を生成するヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から圧縮機、減圧装置、蒸発器などの冷凍サイクルを使用し水を沸かすシステムにおいて、沸き上げられた出湯温度に基づき圧縮機の運転周波数を可変し設定出湯温度になるように加熱能力の調整を行う制御が提案されている。そして、この制御によって沸き上げられた出湯温度が設定出湯温度より低い場合には圧縮機の運転周波数を上げることで出湯温度を調整している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、圧縮機の運転周波数を上げ加熱能力を増すことでいち早く設定出湯
温度を得られることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２２３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のヒートポンプ装置の制御では、出湯温度が設定出湯温度より低い場合には圧縮機の運転周波数を一気に上げる形態となっている。図７は、従来の形態における圧縮機の運転周波数制御のタイムチャート、図８は、従来の圧縮機の運転周波数制御を行った時のモリエル線図の変化を示した図、図９は高圧保護制御を示した図である。図７、図８に示すように、出湯温度が設定出湯温度よりも小さいと圧縮機の運転周波数を一気に上げており、その結果、サイクルＡの状態から、本来必要なサイクルＢを超えて、サイクルＣの状態へと変化してしまい、オーバーシュート気味で高圧が必要以上に上昇して高圧保護制御が行われる。そして高圧保護制御が働いた結果、図９に示すように、所定の圧力ａを越えた場合には、圧縮機の運転周波数を下げ、所定の圧力ｂを超えた場合には圧縮機の運転を停止させてしまう場合がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧縮機の運転周波数を上げる際に、高圧側の圧力が急激に上昇することを抑制し、安定して温水を生成することができるヒートポンプ装置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】
【０００７】
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装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続してなるヒートポンプサイクルと、水冷媒熱交換器へ湯水を供給するポンプと、水冷媒熱交換器の出口温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、出湯温度検出手段で検出する温度が設定出湯温度となるように、圧縮機の運転周波数を段階的に上げることにより、圧縮機の運転周波数を上げる際に高圧の急激な上昇を抑制し、ヒートポンプ装置の能力安定を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、圧縮機の運転周波数を上げる際に、高圧側の圧力が急激に上昇することを抑制し、安定して温水を生成することができるヒートポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置を用いた温水暖房装置の構成図
【図２】同実施の形態１における圧縮機の運転周波数制御のタイムチャート
【図３】同実施の形態１における他の圧縮機の運転周波数制御のタイムチャート
【図４】同実施の形態１における他の圧縮機の運転周波数制御のタイムチャート
【図５】同実施の形態１における他の圧縮機の運転周波数制御および吐出圧力のタイムチャート
【図６】同実施の形態１における温水暖房装置のモリエル線図
【図７】従来の実施の形態における圧縮機の運転周波数制御のタイムチャート
【図８】従来の実施の形態におけるモリエル線図
【図９】従来の実施の形態における高圧保護制御図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧装置、蒸発器を接続してなるヒートポンプサイクルと、水冷媒熱交換器へ湯水を供給するポンプと、水冷媒熱交換器の出口温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、出湯温度検出手段で検出する温度が設定出湯温度となるように、圧縮機の運転周波数を段階的に上げることにより、圧縮機の運転周波数を上げる際に高圧の急激な上昇を抑制し、ヒートポンプ装置の能力安定を向上させることができる。
【００１１】
第２の発明のヒートポンプ装置は、特に第１の発明において、出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差に応じて、圧縮機の運転周波数の上昇幅を変更することで、確実に高圧側の上昇を抑えることができる。
【００１２】
第３の発明のヒートポンプ装置は、特に第１または第２の発明において、出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差が、所定温度よりも小さくなると圧縮機の運転周波数を上げないことにより、確実に高圧側の上昇を抑えることができる。
超えてしまう可能性がある。
第４の発明のヒートポンプ装置は、特に第１または第２の発明において、圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサを備え、出湯温度検出手段で検出する温度と、設定出湯温度との温度差が、所定温度よりも小さくなり、かつ、圧力センサで検出する圧力が所定の圧力以上の時は、圧縮機の運転周波数を上げないことを特徴とするものである。
【００１３】
これにより、能力不足のために運転周波数を増加させているにもかかわらず、高圧保護制御に入ってしまい運転周波数を減少させてしまう可能性があるので、高圧保護制御が働かないように圧力センサをモニタリングし、確実に能力を確保することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ装置を用いた温水暖房装置の構成図である。図１において、本実施の形態の温水暖房装置４０は、圧縮機１１、減圧装置１２、蒸発器１３の冷凍サイクル部品を有し、吐出圧力を検出する圧力センサ１４を設けたヒートポンプユニット１０と、冷媒と水とで熱交換する水冷媒熱交換器２１、水を循環させる循環ポンプ２２を有し、出湯温度を検出する出湯温度検出手段である出湯温度センサ２３を設けた熱交換ユニット２０を備えている。
【００１６】
また、温水暖房装置４０にて沸き上げ、熱交換された温水はポンプ２２によってタンク３０に送られタンク３０に温水が貯められる。また、タンク３０に貯められた温水はタン
クポンプ３１によって温水暖房端末５０に送られ居住空間を暖める。
【００１７】
ヒートポンプユニット１０には蒸発器１３は空気と冷媒とで熱交換を行い、圧縮機１１は冷媒を高温高圧冷媒に圧縮し、熱交換ユニット２０の水冷媒熱交換器２１で放熱した後の冷媒を減圧する減圧装置１２を配設しており、水冷媒熱交換器２１と減圧装置１２と蒸発器１３と圧縮機１１とを順次冷媒配管にて環状に接続して冷凍サイクルを構成している。なお冷凍サイクル内の流れる冷媒には、Ｒ４１０Ａや二酸化炭素などを用いる。
【００１８】
温水暖房端末５０は、パネルヒーターや床暖房パネルなどを指し、熱交換器５１を有して、熱交換器５１内に水冷媒熱交換器２１で暖められた温水を流すことによって、居室内を暖める構成となっている。
【００１９】
図２は、圧縮機の運転周波数制御のタイムチャートである。圧縮機の運転開始後、所定の時間Ａ１を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値Ｂ１以上ある場合、圧縮機の運転周波数を段階的に上げ、高圧の急激な上昇を抑制し、温水暖房装置の能力安定を向上させるとともに、加熱能力を増すことでいち早く設定出湯温度を得られることができる。
【００２０】
図３は、他の実施の形態の圧縮機の運転周波数制御のタイムチャートである。圧縮機の運転開始後、所定の時間Ａ１を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値Ｂ２以上ある場合、圧縮機の運転周波数を所定値Ｃ２上昇させる。また、設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値Ｂ３以上ある場合、圧縮機の運転周波数を所定値Ｃ３上昇させる。さらに、設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値Ｂ４以上ある場合、圧縮機の運転周波数を所定値Ｃ４上昇させることで高圧の急激な上昇を抑制し、温水暖房装置の能力安定を向上させるとともに、加熱能力を増すことでいち早く設定出湯温度を得られることができる。
【００２１】
図４は、他の実施の形態における圧縮機の運転周波数制御のタイムチャートである。圧縮機の運転開始後、所定の時間Ａ１を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値Ｂ５以上ある場合、圧縮機の運転周波数を段階的および設定出湯温度と出湯温度との温度差によって予め決められた値でもって上昇させ、出湯温度が設定出湯温度よりも所定値Ｂ６だけ低い状態になると圧縮機の運転周波数を上げる制御を停止する。この制御により、高圧の急激な上昇を抑制し、図９にて説明した高圧保護制御にかかることを防ぐことで温水暖房装置の能力安定を向上させることができる。
【００２２】
図５は、他の実施の形態における圧縮機の運転周波数制御および吐出圧力のタイムチャートである。上述したように圧縮機の運転開始後、所定の時間Ａ１を経過した時に設定出湯温度と出湯温度との温度差が所定値Ｂ５以上ある場合、圧縮機の運転周波数を段階的および設定出湯温度と出湯温度との温度差によって予め決められた値でもって上昇させ、出湯温度が設定出湯温度よりも所定値Ｂ６だけ低い状態、かつ、吐出圧力が高圧保護制御領域に入る圧力よりも所定値Ｄ１だけ低い状態になると圧縮機の運転周波数を上げる制御を停止する。この制御により、高圧の急激な上昇を抑制し、図９にて説明した高圧保護制御にかかることを防ぐことで温水暖房装置の能力安定を向上させることができる。
【００２３】
図６は、実施の形態１における温水暖房装置のモリエル線図である。圧縮機の運転周波数を上げる直前をサイクルＡとした場合、圧縮機の運転周波数を段階的および設定出湯温度と出湯温度との温度差によって予め決められた値でもって上昇させることで、サイクルＢ、サイクルＣとなり、本来必要なサイクルＤとした場合、オーバーシュート気味で高圧が必要以上に上昇しないため高圧保護制御にかかることなく温水暖房装置の能力安定を向上させるとともに、加熱能力を増すことでいち早く設定出湯温度を得られることができる
。
【００２４】
なお、発明の効果が得られるための構成は図１に示したものに限ったものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明のヒートポンプ装置は、タンクを還して温水暖房端末に温水を流す温水暖房装置の熱源としたが、これに限定されることはなく、温水暖房端末に直接水冷媒熱交換器で生成される温水を流してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ヒートポンプユニット
１１  圧縮機
１２  減圧装置
１３  蒸発器
１４  圧力センサ
２０  熱交換ユニット
２１  水冷媒熱交換器
２２  循環ポンプ
２３  出湯温度センサ
３０  タンク
３１  タンクポンプ
４０  温水暖房装置
５０  温水暖房端末
５１  熱交換器（暖房側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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