(57)【要約】  ヒートポンプ効率及び暖房能力を向上できるヒートポンプ暖房システムを提供する。  ヒートポンプ暖房システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、液体との間で熱を交換する熱交換器と、熱交換器と暖房機器との間で液体を循環させるポンプと、熱交換器から暖房機器へ送られる液体の温度である往き温度を検知する第一温度センサと、暖房機器から熱交換器へ戻る液体の温度である戻り温度を検知する第二温度センサと、往き温度が閾値より高い場合の往き温度と戻り温度との差が、往き温度が閾値に等しい場合の往き温度と戻り温度との差以下になるように、液体の循環流量を制御する制御装置と、を備える。
2015194038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒と、液体との間で熱を交換する熱交換器と、
前記熱交換器と暖房機器との間で前記液体を循環させるポンプと、
前記熱交換器から前記暖房機器へ送られる前記液体の温度である往き温度を検知する第一温度センサと、
前記暖房機器から前記熱交換器へ戻る前記液体の温度である戻り温度を検知する第二温度センサと、
前記往き温度が閾値より高い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が前記閾値に等しい場合の前記往き温度と前記戻り温度との差以下になるように、前記液体の循環流量を制御する制御装置と、
を備えるヒートポンプ暖房システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記往き温度が前記閾値より高い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が高いほど小さくなるように、前記液体の循環流量を制御する請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記往き温度が前記閾値より高い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が前記閾値に等しい場合の前記往き温度と前記戻り温度との差に等しくなるように、前記液体の循環流量を制御する請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記往き温度が前記閾値より低い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が高いほど大きくなるように、前記液体の循環流量を制御する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項５】
室温を検知する室温検知手段と、
目標室温と前記室温検知手段で検知される現在室温との差に基づいて前記往き温度の目標値を設定する手段と、
をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項６】
前記冷媒が二酸化炭素である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ暖房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、熱源機と室内放熱器との間で水熱媒を循環させる循環ポンプと、熱源機から室内放熱器に向かう水熱媒の温度と、室内放熱器から熱源機に戻る水熱媒の温度との差が所定の範囲内（例えば、４℃以上、２０℃以下）になるように循環ポンプの揚程を制御する制御部とを備えたヒートポンプ温水暖房システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００９−２８７８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示された技術では、暖房機器へ送られる液体の温度が高い場合に、暖房能力を十分に向上できない場合がある。【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ヒートポンプ効率及び暖房能力を向上できるヒートポンプ暖房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】
【０００６】
本発明のヒートポンプ暖房システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、液体との間で熱を交換する熱交換器と、熱交換器と暖房機器との間で液体を循環させるポンプと、熱交換器から暖房機器へ送られる液体の温度である往き温度を検知する第一温度センサと、暖房機器から熱交換器へ戻る液体の温度である戻り温度を検知する第二温度センサと、往き温度が閾値より高い場合の往き温度と戻り温度との差が、往き温度が閾値に等しい場合の往き温度と戻り温度との差以下になるように、液体の循環流量を制御する制御装置と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のヒートポンプ暖房システムによれば、ヒートポンプ効率及び暖房能力を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１のヒートポンプ暖房システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１のヒートポンプ暖房システムの暖房運転において制御装置が実施する制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１における往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における往き温度、戻り温度、及び液体温度差ΔＴａの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ暖房システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１のヒートポンプ暖房システム１は、ヒートポンプ熱源機２及びタンクユニット３を備える。ヒートポンプ熱源機２は、暖房機器４による暖房に使う熱媒体となる液体を加熱する。この液体として、例えば、水、不凍液、またはブラインなどを使用できる。暖房機器４は、ヒートポンプ熱源機２から供給される液体の熱で、室内を暖房する。図１では、二つの暖房機器４が並列に接続されているが、暖房機器４の個数は１個でも３個以上でも良い。
【００１１】
ヒートポンプ熱源機２は、ヒートポンプサイクル装置７を有する。ヒートポンプサイクル装置７は、蒸発器８、圧縮機９、冷媒−液熱交換器１０の一次流路、及び冷媒流量調節弁１１を環状に接続した冷媒回路を有する。蒸発器８は、低温熱源の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させる。本実施の形態１では、低温熱源は外気である。蒸発器８は、冷媒と空気との熱を交換する熱交換器で構成される。冷媒−液熱交換器１０は、冷媒が通る一次流路と、液体が通る二次流路とを有する。冷媒−液熱交換器１０は、圧縮機９で圧縮されることで高温高圧になった冷媒と液体との間で熱を交換することで液体を加熱する。冷媒流量調節弁１１の開度を調整することで冷媒の循環流量を調節できる。本実施の形態１のヒートポンプ熱源機２は、室外に設置される。ヒートポンプ熱源機２は、蒸発器８へ外気を送る送風ファン２１と、外気温を検知する外気温センサ２４とを備える。
【００１２】
タンクユニット３は、液体を貯留するタンク５、液体を循環させるポンプ６、及び、液体の流路を切り替える三方弁１２を備える。三方弁１２は、ａポート、ｂポート、及びｃポートを有する。暖房機器４の液体出口と、冷媒−液熱交換器１０の二次流路の入口１０ａとの間は、戻り流路１３により接続される。冷媒−液熱交換器１０の二次流路の出口１０ｂと、三方弁１２のａポートとの間は、往き流路１４により接続される。往き流路１４の途中にポンプ６が接続される。三方弁１２のｂポートと、タンク５の上部との間は、上部流路１５により接続される。三方弁１２のｃポートと、暖房機器４の液体入口との間は、往き流路１６により接続される。タンク５の下部は、下部流路１７を介して、戻り流路１３の途中に接続される。
【００１３】
暖房運転では、冷媒−液熱交換器１０で加熱された液体が、往き流路１４、ポンプ６、三方弁１２、往き流路１６、暖房機器４、及び戻り流路１３を通り、冷媒−液熱交換器１０に戻るように循環する。上記の循環経路が暖房回路に相当する。
【００１４】
タンク５に熱を蓄積する蓄熱運転では、タンク５の下部の液体が下部流路１７及び戻り流路１３の一部を通って冷媒−液熱交換器１０に送られるとともに、冷媒−液熱交換器１０で加熱された液体が往き流路１４、ポンプ６、三方弁１２、及び上部流路１５を通ってタンク５の上部に戻る。上記の循環経路が蓄熱回路に相当する。三方弁１２で液体の流路を切り替えることで、暖房回路と蓄熱回路とを切り替えることができる。
【００１５】
往き流路１４の途中には、冷媒−液熱交換器１０から暖房機器４へ送られる液体の温度である往き温度を検知する第一温度センサ１８が設けられている。戻り流路１３の途中には、暖房機器４から冷媒−液熱交換器１０へ戻る液体の温度である戻り温度を検知する第二温度センサ１９が設けられている。
【００１６】
ヒートポンプ暖房システム１は、制御装置２０を備える。制御装置２０は、例えばマイクロコンピュータ等により構成できる。制御装置２０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含む記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムに基いて演算処理を実行する演算処理装置（ＣＰＵ）と、演算処理装置に対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを有する。ヒートポンプ暖房システム１が備える各種アクチュエータ類及び各種センサ類は、制御装置２０に電気的に接続される。制御装置２０は、ポンプ６、圧縮機９、冷媒流量調節弁１１、三方弁１２、及び送風ファン２１等の動作を制御することで、ヒートポンプ暖房システム１の運転を制御する。
【００１７】
ポンプ６は、インペラと、このインペラを回転させるモータとを有する。ポンプ６のインペラを回転させることで、暖房回路または蓄熱回路の液体を循環させることができる。制御装置２０は、ポンプ６の動作速度を変化させることで、液体の循環流量を変えることができる。ポンプ６としては、例えば、制御装置２０からの速度指令電圧により回転速度を任意に可変できるパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）型の直流モータを備えたものを好ましく用いることができる。
【００１８】
タンクユニット３は、室内に設置される。タンクユニット３は、メイン操作パネル２２を有する。メイン操作パネル２２は、制御装置２０と通信可能に接続される。メイン操作パネル２２は、目標とする室温を使用者が設定可能に構成された室温設定手段２２ａと、往き温度を使用者が設定可能に構成された往き温度設定手段２２ｂとを有する。
【００１９】
暖房機器４としては、例えば、床下に設置される床暖房パネル、室内壁面に設置されるラジエータ（パネルヒーター）、及びファンコンベクターのうちの少なくとも一種を用いることができる。ファンコンベクターは、室内空気循環用の送風機と、室内空気及び液体の熱を交換する熱交換器とを備え、強制対流により暖房を行う。各暖房機器４に対し、操作パネル２３が設けられている。操作パネル２３は、室温を検知する室温検知手段２３ａを有する。操作パネル２３は、有線または無線により制御装置２０と通信可能に接続される。または、操作パネル２３とメイン操作パネル２２とが有線または無線により通信可能に接続されても良い。この場合は、操作パネル２３は、メイン操作パネル２２を介して制御装置２０と通信できる。
【００２０】
本実施の形態１のヒートポンプ暖房システム１の暖房運転は、往き温度固定運転、ヒートカーブ運転、及び室温制御運転を含む。往き温度固定運転の場合、制御装置２０は、往き温度の目標値を、往き温度設定手段２２ｂで設定された温度に固定する。制御装置２０は、ヒートカーブ運転の場合に、外気温センサ２４で検知される外気温に応じて、往き温度の目標値を設定する機能を有する。ヒートカーブ運転のとき、制御装置２０は、外気温が低い場合には暖房要求が高いと想定して往き温度の目標値を高めに設定し、外気温が高い場合には暖房要求が低いと想定して往き温度の目標値を低めに設定するようにしても良い。制御装置２０は、室温制御運転の場合に、暖房負荷に応じて、往き温度の目標値を設定する機能を有する。室温制御運転のとき、制御装置２０は、暖房負荷が高い場合には往き温度の目標値を高めに設定し、暖房負荷が低い場合には往き温度の目標値を低めに設定するようにしても良い。制御装置２０は、室温設定手段２２ａで設定された目標室温と、室温検知手段２３ａで検知される現在室温とから、暖房負荷を推定できる。すなわち、制御装置２０は、目標室温と現在室温との差が大きいほど、暖房負荷が高いと推定できる。使用者は、メイン操作パネル２２を操作することで、往き温度固定運転、ヒートカーブ運転、及び室温制御運転から一つを選択できる。
【００２１】
図２は、本実施の形態１のヒートポンプ暖房システム１の暖房運転において制御装置２０が実施する制御動作を示すフローチャートである。図２のステップＳ１で、暖房機器４の操作パネル２３にて使用者が運転開始操作を行うと、制御装置２０は、暖房運転を開始する。ステップＳ１では、往き温度固定運転、ヒートカーブ運転、及び室温制御運転のいずれが選択されているかの情報と、室温設定手段２２ａで設定された目標室温、室温検知手段２３ａで検知される現在室温、往き温度設定手段２２ｂで設定された温度、及び外気温センサ２４で検知される外気温の情報とが制御装置２０に伝達される。また、ステップＳ１で、制御装置２０は、三方弁１２が蓄熱回路側になっている場合には、三方弁１２を暖房回路側に切り替える。
【００２２】
次に、ステップＳ２で、制御装置２０は、初期動作速度でポンプ６を運転するように速度指令電圧を与える。初期動作速度は、制御装置２０に予め記憶されている。次に、ステップＳ３で、制御装置２０は、第一温度センサ１８で往き温度を検知する。続いて、ステップＳ４で、制御装置２０は、ステップＳ３で検知された往き温度に基づいて、往き温度が目標値に近づくように、ヒートポンプサイクル装置７を制御する。例えば、ステップＳ４で、制御装置２０は、圧縮機９の容量と冷媒流量調節弁１１の開度との一方または両方を制御する。前述したように、ステップＳ４の往き温度の目標値は、往き温度固定運転の場合には往き温度設定手段２２ｂで設定された値であり、ヒートカーブ運転の場合には外気温に応じて設定される値であり、室温制御運転の場合には目標室温及び現在室温から演算される値である。本実施の形態１では、往き温度の目標値は、３５℃から６０℃の範囲で設定されるものとする。ステップＳ２の初期動作速度は、一定値でも良いが、往き温度の目標値に応じて変化させても良い。
【００２３】
制御装置２０は、ステップＳ４からステップＳ５へ進む。ステップＳ５で、制御装置２０は、第二温度センサ１９で戻り温度を検知する。以下の説明では、往き温度と戻り温度との差を「液体温度差」と称し、記号ΔＴａで表す。次に、ステップＳ６で、制御装置２０は、往き温度の目標値と、閾値とを比較する。本実施の形態１では、閾値を５０℃とする。本発明では閾値は５０℃以外でも良い。ステップＳ６で往き温度の目標値が閾値（５０℃）以上であるとき、すなわち往き温度の目標値が５０℃から６０℃の範囲にあるときには、制御装置２０は、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７で、制御装置２０は、暖房能力優先モードと判定する。これに対し、ステップＳ６で往き温度の目標値が閾値（５０℃）未満であるとき、すなわち往き温度の目標値が３５℃以上５０℃未満の範囲にあるときには、制御装置２０は、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８で、制御装置２０は、省エネルギー優先モードと判定する。
【００２４】
図３は、本実施の形態１における往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係を示す図である。制御装置２０は、往き温度の目標値に応じて、図３に示す関係に基づき、液体温度差ΔＴａの目標値を設定する。以下の説明では、温度と温度差との区別を分かり易くするため、温度差の単位をＫ（ケルビン）で表す。本実施の形態１では、図３に示す関係は、以下のようなものである。往き温度の目標値が閾値（５０℃）に等しいときの液体温度差ΔＴａの目標値は、２０Ｋである。往き温度の目標値が閾値（５０℃）以上であるとき、すなわち往き温度の目標値が５０℃から６０℃の範囲にあるときには、往き温度の目標値が高くなるにつれて液体温度差ΔＴａの目標値が小さくなる。往き温度の目標値が６０℃のときの液体温度差ΔＴａの目標値は、１０Ｋである。これに対し、往き温度の目標値が閾値（５０℃）未満であるとき、すなわち往き温度の目標値が３５℃以上５０℃未満の範囲にあるときには、往き温度の目標値が高くなるにつれて液体温度差ΔＴａの目標値が大きくなる。往き温度の目標値が３５℃のときの液体温度差ΔＴａの目標値は、５Ｋである。
【００２５】
ステップＳ７に進んだ場合、制御装置２０は、以下のように制御する。ステップＳ７で、制御装置２０は、図３に示す関係に基づき、液体温度差ΔＴａの目標値を設定する。すなわち、ステップＳ７では、制御装置２０は、往き温度の目標値が高いほど、液体温度差ΔＴａの目標値を小さくする。次に、ステップＳ９で、制御装置２０は、第一温度センサ１８及び第二温度センサ１９で検知される現在の液体温度差ΔＴａと、ステップＳ７で設定した目標値とを比較し、ポンプ６の動作速度を調整することで、液体の循環流量を制御する。ポンプ６の動作速度を速くすることで液体の循環流量を増加させると、液体温度差ΔＴａは小さくなる方向へ変化する。逆に、ポンプ６の動作速度を遅くすることで液体の循環流量を減少させると、液体温度差ΔＴａは大きくなる方向へ変化する。ステップＳ９で、制御装置２０は、現在の液体温度差ΔＴａが目標値より大きい場合にはポンプ６の動作速度を速くする方向へ調整し、現在の液体温度差ΔＴａが目標値より小さい場合にはポンプ６の動作速度を遅くする方向へ調整する。次に、ステップＳ１０で、制御装置２０は、第一温度センサ１８及び第二温度センサ１９で液体温度差ΔＴａを再び検知し、液体温度差ΔＴａが目標値に一致したかどうかを判断する。すなわち、ステップＳ１０で、制御装置２０は、検知された液体温度差ΔＴａが目標値に対して許容範囲内（例えば目標値±１℃の範囲内）にあれば液体温度差ΔＴａが目標値に一致したと判定し、そうでない場合には液体温度差ΔＴａが目標値に一致していないと判定する。ステップＳ１０で液体温度差ΔＴａが目標値に一致していない場合には、制御装置２０は、ステップＳ９へ戻り、ポンプ６の動作速度を再び調整する。ステップＳ１０で液体温度差ΔＴａが目標値に一致した場合には、制御装置２０は、ステップＳ１１へ進む。制御装置２０は、ステップＳ１１でポンプ６の動作速度を現在の速度に維持し、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２で、制御装置２０は、ステップＳ１１の経過時間が所定時間（例えば５分間）に達したかどうかを判断する。制御装置２０は、ステップＳ１１の経過時間が所定時間に達した後、ステップＳ３へ戻る。
【００２６】
ステップＳ８に進んだ場合、制御装置２０は、以下のように制御する。ステップＳ８で、制御装置２０は、図３に示す関係に基づき、液体温度差ΔＴａの目標値を設定する。すなわち、ステップＳ８では、制御装置２０は、往き温度の目標値が高いほど、液体温度差ΔＴａの目標値を大きくする。次に、ステップＳ１３で、制御装置２０は、第一温度センサ１８及び第二温度センサ１９で検知される現在の液体温度差ΔＴａと、ステップＳ８で設定した目標値とを比較し、ポンプ６の動作速度を調整することで、液体の循環流量を制御する。ステップＳ１３で、制御装置２０は、現在の液体温度差ΔＴａが目標値より大きい場合にはポンプ６の動作速度を速くする方向へ調整し、現在の液体温度差ΔＴａが目標値より小さい場合にはポンプ６の動作速度を遅くする方向へ調整する。次に、ステップＳ１４で、制御装置２０は、第一温度センサ１８及び第二温度センサ１９で液体温度差ΔＴａを再び検知し、液体温度差ΔＴａが目標値に一致したかどうかを判断する。すなわち、ステップＳ１４で、制御装置２０は、検知された液体温度差ΔＴａが目標値に対して許容範囲内（例えば目標値±１℃の範囲内）にあれば液体温度差ΔＴａが目標値に一致したと判定し、そうでない場合には液体温度差ΔＴａが目標値に一致していないと判定する。ステップＳ１４で液体温度差ΔＴａが目標値に一致していない場合には、制御装置２０は、ステップＳ１３へ戻り、ポンプ６の動作速度を再び調整する。ステップＳ１４で液体温度差ΔＴａが目標値に一致した場合には、制御装置２０は、ステップＳ１５へ進む。制御装置２０は、ステップＳ１５でポンプ６の動作速度を現在の速度に維持し、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６で、制御装置２０は、ステップＳ１５の経過時間が所定時間（例えば５分間）に達したかどうかを判断する。制御装置２０は、ステップＳ１５の経過時間が所定時間に達した後、ステップＳ３へ戻る。
【００２７】
ステップＳ９またはステップＳ１３でポンプ６の動作速度が調整されることで液体の循環流量が変化すると、往き温度及び戻り温度も変化する。ステップＳ１２またはステップＳ１６の所定時間が経過することで、往き温度及び戻り温度の変化が安定する。その後、ステップＳ３以下の処理が再び行われることで、往き温度及び液体温度差ΔＴａがそれぞれの目標値に再び一致するように制御される。以上のような手順が繰り返されることで、往き温度及び液体温度差ΔＴａをそれぞれの目標値に一致させるように制御できる。
【００２８】
本実施の形態１における制御装置２０は、暖房運転時に、上述したようにして、往き温度が閾値（５０℃）より高い場合の液体温度差ΔＴａが、往き温度が閾値（５０℃）に等しい場合の液体温度差ΔＴａ以下になるように、液体の循環流量を制御できる。往き温度が閾値（５０℃）より高い場合は、暖房要求が高いと推定できる。往き温度が高い場合は、暖房機器４で液体の熱が多く奪われ易い。よって、往き温度が高い場合は、暖房機器４での液体の温度低下幅、すなわち液体温度差ΔＴａが大きくなり易い。液体温度差ΔＴａが大きくなると、暖房機器４の内部の液体の平均温度が低くなるので、暖房能力が低下する。このように、往き温度が高い場合には、暖房要求が高いと推定できるにもかかわらず、液体温度差ΔＴａが増大することで、暖房能力が低下する可能性がある。これに対し、ヒートポンプ暖房システム１によれば、往き温度が閾値（５０℃）より高い場合の液体温度差ΔＴａを、往き温度が閾値（５０℃）に等しい場合の液体温度差ΔＴａ以下にすることで、暖房要求が高い場合の液体温度差ΔＴａの増大を抑制できる。その結果、暖房要求が高い場合に暖房能力を向上できる。
【００２９】
特に、本実施の形態１では、往き温度が閾値（５０℃）より高い場合の液体温度差ΔＴａが、往き温度が高いほど小さくなるように制御できる。これにより、往き温度が高い場合ほど、すなわち暖房要求が高い場合ほど、液体温度差ΔＴａをより小さくでき、暖房能力をさらに向上できる。
【００３０】
図４は、本実施の形態１における往き温度、戻り温度、及び液体温度差ΔＴａの関係を示す図である。図４の関係は、図３の関係に対応している。戻り温度が低いほど、ヒートポンプ効率を示すＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は大きくなる。ヒートポンプ暖房システム１によれば、往き温度が閾値（５０℃）より低い場合、すなわち暖房要求が比較的低い場合には、液体温度差ΔＴａを十分に確保することで、戻り温度を十分に低くできる。その結果、ヒートポンプ効率を向上できる。特に、本実施の形態１では、往き温度が閾値（５０℃）より低い場合の液体温度差ΔＴａが、往き温度が高いほど大きくなるように制御できる。これにより、図４に示すように、往き温度が閾値（５０℃）より低い場合、すなわち暖房要求が比較的低い場合に、戻り温度をより確実に低く抑制できる。その結果、ヒートポンプ効率をさらに向上できる。また、図４に示すように、本実施の形態１では、往き温度が閾値（５０℃）より低い場合に、往き温度によらずに戻り温度が一定（３０℃）になるように制御できる。
【００３１】
本実施の形態１では、往き温度が６０℃のときの戻り温度（すなわち、戻り温度の上限値）を５０℃にしている。戻り温度が高すぎると、冷媒凝縮温度が上昇し、冷媒が高圧になることがある。この観点において、戻り温度の上限値は、冷媒の種類及び冷媒回路構成などに応じて、適宜調整することが望ましい。
【００３２】
図３に示すように、本実施の形態１では、往き温度が閾値（５０℃）に等しい場合に液体温度差ΔＴａが最大（２０Ｋ）になり、往き温度が下限値（３５℃）に等しい場合に液体温度差ΔＴａが最小（５Ｋ）になる。液体温度差ΔＴａの最大値及び最小値は、暖房機器４の放熱特性に応じて定めることが望ましい。本実施の形態１の液体温度差ΔＴａの最大値及び最小値は、様々な種類の暖房機器４に対応できる値である。使用する暖房機器４の種類が制限される場合には、暖房機器４の放熱特性に合わせて、液体温度差ΔＴａの最大値及び最小値を最適な値に設定しても良い。
【００３３】
ヒートポンプサイクル装置７の冷媒として、臨界温度を超える領域、すなわち超臨界領域を利用できる二酸化炭素等の冷媒を用いても良い。超臨界領域を利用できる二酸化炭素等の冷媒を用いる場合にも、本実施の形態１の制御を行うことで、ヒートポンプ効率及び暖房能力を向上できる。一般に、利用側の液体を循環させるシステムにおいては、戻り温度が比較的高くなる。二酸化炭素冷媒の特性上、液体温度差ΔＴａが小さいときには、ＣＯＰが低下し易いという課題がある。これに対し、本実施の形態１によれば、省エネルギー優先モードにおいては液体温度差ΔＴａを大きく制御することでＣＯＰを向上でき、暖房能力優先モードにおいては液体温度差ΔＴａを小さく制御することで暖房能力を向上できる。したがって、ヒートポンプ効率の向上と暖房能力の向上とを両立できる。
【００３４】
本実施の形態１では、図３に示すように、往き温度の目標値が閾値（５０℃）より高い範囲での往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係が直線的な関係である。このような構成に限らず、本発明では、往き温度の目標値が閾値より高い範囲での往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係が曲線的な関係または多段的な関係になるようにしても良い。
【００３５】
本実施の形態１では、図３に示すように、往き温度の目標値が閾値（５０℃）より低い範囲での往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係が直線的な関係である。このような構成に限らず、本発明では、往き温度の目標値が閾値より低い範囲での往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係が曲線的な関係または多段的な関係になるようにしても良い。
【００３６】
実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図５は、本実施の形態２における往き温度の目標値と液体温度差ΔＴａの目標値との関係を示す図である。本実施の形態２において、制御装置２０は、暖房運転のとき、図３に示す関係に代えて、図５に示す関係に基づき、液体温度差ΔＴａの目標値を設定する。
【００３７】
図５に示すように、本実施の形態２では、制御装置２０は、往き温度が閾値（５０℃）より高い場合の液体温度差ΔＴａが、往き温度が閾値（５０℃）に等しい場合の液体温度差ΔＴａに等しくなるように、液体の循環流量を制御する。本実施の形態２では、制御装置２０は、往き温度が閾値（５０℃）より高い場合に、往き温度によらずに液体温度差ΔＴａが一定（２０Ｋ）になるように制御する。本実施の形態２によれば、往き温度が閾値（５０℃）より高い場合の液体温度差ΔＴａを、往き温度が閾値（５０℃）に等しい場合の液体温度差ΔＴａに等しくすることで、暖房要求が高い場合の液体温度差ΔＴａの増大を抑制できる。その結果、暖房要求が高い場合に暖房能力を向上できる。また、往き温度が閾値（５０℃）より低い場合、すなわち暖房要求が比較的低い場合には、液体温度差ΔＴａを十分に確保することで、戻り温度を十分に低くできる。その結果、ヒートポンプ効率を向上できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ヒートポンプ暖房システム、２  ヒートポンプ熱源機、３  タンクユニット、４  暖房機器、５  タンク、６  ポンプ、７  ヒートポンプサイクル装置、８  蒸発器、９  圧縮機、１０  冷媒−液熱交換器、１０ａ  入口、１０ｂ  出口、１１  冷媒流量調節弁、１２  三方弁、１３  戻り流路、１４  往き流路、１５  上部流路、１６  往き流路、１７  下部流路、１８  第一温度センサ、１９  第二温度センサ、２０  制御装置、２１  送風ファン、２２  メイン操作パネル、２２ａ  室温設定手段、２２ｂ  往き温度設定手段、２３  操作パネル、２３ａ  室温検知手段、２４  外気温センサ
【図１】
2015194038.tif 000003
【図２】
2015194038.tif 000004
【図３】
2015194038.tif 000005
【図４】
2015194038.tif 000006
【図５】
2015194038.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月20日(2014.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒と、液体との間で熱を交換する熱交換器と、
前記熱交換器と暖房機器との間で前記液体を循環させるポンプと、
前記熱交換器から前記暖房機器へ送られる前記液体の温度である往き温度を検知する第一温度センサと、
前記暖房機器から前記熱交換器へ戻る前記液体の温度である戻り温度を検知する第二温度センサと、
前記往き温度が閾値より高い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が前記閾値に等しい場合の前記往き温度と前記戻り温度との差以下で、かつ、前記往き温度が高いほど小さくなるように、前記液体の循環流量を制御する制御装置と、
を備えるヒートポンプ暖房システム。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記制御装置は、前記往き温度が前記閾値より低い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が高いほど大きくなるように、前記液体の循環流量を制御する請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項５】
室温を検知する室温検知手段と、
目標室温と前記室温検知手段で検知される現在室温との差に基づいて前記往き温度の目標値を設定する手段と、
をさらに備える請求項１または請求項４に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項６】
前記冷媒が二酸化炭素である請求項１、請求項４、及び請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ暖房システム。
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月14日(2016.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒と、液体との間で熱を交換する熱交換器と、
前記熱交換器と暖房機器との間で前記液体を循環させるポンプと、
前記熱交換器から前記暖房機器へ送られる前記液体の温度である往き温度を検知する第一温度センサと、
前記暖房機器から前記熱交換器へ戻る前記液体の温度である戻り温度を検知する第二温度センサと、
前記往き温度が閾値より高い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が前記閾値に等しい場合の前記往き温度と前記戻り温度との差以下で、かつ、前記往き温度が高いほど小さくなるように、前記液体の循環流量を制御する制御装置と、
を備えるヒートポンプ暖房システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記往き温度が前記閾値より低い場合の前記往き温度と前記戻り温度との差が、前記往き温度が高いほど大きくなるように、前記液体の循環流量を制御する請求項１に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項３】
室温を検知する室温検知手段と、
目標室温と前記室温検知手段で検知される現在室温との差に基づいて前記往き温度の目標値を設定する手段と、
をさらに備える請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ暖房システム。
【請求項４】
前記冷媒が二酸化炭素である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ暖房システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のヒートポンプ暖房システムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒と、液体との間で熱を交換する熱交換器と、熱交換器と暖房機器との間で液体を循環させるポンプと、熱交換器から暖房機器へ送られる液体の温度である往き温度を検知する第一温度センサと、暖房機器から熱交換器へ戻る液体の温度である戻り温度を検知する第二温度センサと、往き温度が閾値より高い場合の往き温度と戻り温度との差が、往き温度が閾値に等しい場合の往き温度と戻り温度との差以下で、かつ、往き温度が高いほど小さくなるように、液体の循環流量を制御する制御装置と、を備えるものである。
【国際調査報告】
2015194038.tif 000008
2015194038.tif 000009