JP2017223425A - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの快適性を確保することの可能なヒートポンプシステムを提供する。【解決手段】ヒートポンプシステム１０は、ヒートポンプ装置２０と、外気導入ファン５０と、排気ファン４０と、ＥＣＵ８０とを備える。ヒートポンプ装置２０は、圧縮機２１、第１熱交換器２２、膨張弁２３、及び第２熱交換器２４を有する。外気導入ファン５０は、室外の空気を第２熱交換器２４に導入する。排気ファン４０は、室内の空気を室外に排気する。制御部は、第２熱交換器２４の着霜状態に基づいて、第２熱交換器２４が着霜していることを検出した場合、排気ファン４０の回転速度を増加させる。【選択図】図１

Description

本発明は、室内から室外に排出される空気の有する熱を熱源として利用するヒートポンプシステムに関する。

この種のヒートポンプシステムとしては、特許文献１に記載のシステムがある。特許文献１に記載のヒートポンプシステムは、第１熱交換器と、第２熱交換器と、送風ファン部と、排気ファン部とを備えている。送風ファン部は、外気吸込口から空気を吸い込む。第１熱交換器は、その内部を流れる冷媒と、送風ファン部により吸い込まれた空気との間で熱交換を行うことにより、空気を加熱する。第１熱交換器により加熱された空気は室内に導かれる。排気ファン部は、室内から吸い込んだ空気を室外に排出する。第２熱交換器は、その内部を流れる冷媒と、排気ファン部により室内から排出された空気との間で熱交換を行うことにより、空気の有する熱を冷媒に吸収させ、冷媒を蒸発させる。

特開２００９−８３１７号公報

ところで、特許文献１に記載のヒートポンプシステムは、室内から室外に排出される空気のみを熱源としている。そのため、例えば室内の空気の温度が低下したような場合には、第２熱交換器において冷媒に吸収される熱量が低下するため、結果としてヒートポンプシステムの性能が低下するおそれがある。

これを解決するための方法としては、例えば室内から室外に排出される空気だけでなく、室外の空気を第２熱交換器に導くという方法が考えられる。これにより、室外の空気の有する熱により冷媒を加熱することができるため、ヒートポンプシステムの性能の低下を抑制することができる。

しかしながら、室外の空気は室内の空気よりも温度が低いため、冬期などは第２熱交換器の蒸発温度がゼロ度以下となり、空気中に含まれる水分が氷結し、第２熱交換器の表面に付着する（着霜する）恐れがある。このようにして第２熱交換器が着霜すると、第２熱交換器の通風抵抗が増加するため、室内の空気が室外に排気され難くなる。すなわち、室内から室外に排気される換気風量が低下する。これが、ユーザの快適性を損なう要因となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザの快適性を確保することの可能なヒートポンプシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、ヒートポンプシステム（１０）は、ヒートポンプ装置（２０）と、外気導入ファン（５０）と、排気ファン（４０）と、着霜状態検出部（８２，８３）と、制御部（８０）とを備える。ヒートポンプ装置は、圧縮機（２１）、第１熱交換部（２２）、膨張部（２３）、及び第２熱交換部（２４）を有する。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。第１熱交換部は、圧縮機から吐出される冷媒と加熱対象との間で熱交換することにより加熱対象を加熱する。膨張部は、第１熱交換部から流出する冷媒を膨張させる。第２熱交換部は、膨張部により膨張させられた冷媒と室内から室外に排出される空気との間で熱交換することにより冷媒を蒸発させる。外気導入ファンは、室外の空気を第２熱交換部に導入する。排気ファンは、室内の空気を室外に排気する。着霜状態検出部は、第２熱交換部に付着した霜の状態を検出する。制御部は、排気ファン、ヒートポンプ装置、及び外気導入ファンを制御する。制御部は、着霜状態検出部により検出される第２熱交換部の着霜状態に基づいて、第２熱交換部が着霜していることを検出した場合、排気ファン及び外気導入ファンの少なくとも一方の回転速度を増加させる。

この構成によれば、第２熱交換部に霜が付着した場合には、排気ファン及び外気導入ファンの少なくとも一方の回転速度が増加する。したがって、着霜により第２熱交換部の通風抵抗が増加した場合でも、第２熱交換部を通過する空気の風量を確保することができる。すなわち、室内から室外に排気される換気の風量を確保することができる。よって、ユーザの快適性を確保することができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明によれば、ユーザの快適性を確保することの可能なヒートポンプシステムを提供できる。

図１は、第１実施形態のヒートポンプシステムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態のヒートポンプシステムの電気的な構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態のＥＣＵにより実行される処理の手順の一部を示すフローチャートである。 図４は、第１実施形態のＥＣＵにより実行される処理の手順の一部を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態のヒートポンプシステムで用いられる着霜量と回転速度補正値との関係を示すマップである。 図６（Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態のヒートポンプシステムにおける第２熱交換器の着霜量、及び排気ファンの回転速度のそれぞれの推移を示すタイミングチャートである。 図７は、第２実施形態のＥＣＵにより実行される処理の手順の一部を示すフローチャートである。 図８は、第２実施形態のＥＣＵにより実行される処理の手順の一部を示すフローチャートである。 図９は、他の実施形態のヒートポンプシステムで用いられる着霜量と回転速度補正値との関係を示すマップである。 図１０は、他の実施形態のヒートポンプシステムの概略構成を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
以下、ヒートポンプシステムの一実施形態について説明する。はじめに、図１を参照して、本実施形態のヒートポンプシステム１０の概略構成について説明する。

図１に示されるように、本実施形態のヒートポンプシステム１０は、住宅Ｈの外部の空気を加熱して住宅Ｈの内部を暖房する機能と、住宅Ｈの内部の空気を住宅Ｈの外部に排出することにより住宅Ｈの内部を換気する機能とを有している。本実施形態では、住宅Ｈの外部の空気が、室外の空気に相当する。また、住宅Ｈの内部の空気が室内の空気に相当する。

ヒートポンプシステム１０は、ヒートポンプ装置２０と、第１外気導入ファン３０と、排気ファン４０と、第２外気導入ファン５０とを備えている。これらのうち、ヒートポンプ装置２０、第１外気導入ファン３０、及び第２外気導入ファン５０は、ケース６０の内部に収容されている。

ケース６０は、住宅Ｈに隣接して配置されている。ケース６０は、鉛直方向Ｚ１，Ｚ２に直立して配置される箱状の部材である。ケース６０の内部は、２つの仕切板６１，６２により、鉛直方向Ｚ１，Ｚ２に３つの領域Ａ１〜Ａ３に区画されている。領域Ａ1は圧縮機や図示されない電気部品が納まる機械室である。領域Ａ２は室外の空気を取り込み、第１熱交換器と熱交換させる空間である。領域Ａ３は室内からの排気と室外空気とを混ぜ、第２熱交換器と熱交換させる空間である。なお、鉛直方向Ｚ１，Ｚ２に対してこの順に設置されていなくても構わない。

ケース６０において住宅Ｈに対向する一側面６３とは反対側の他側面６４には、領域Ａ２に対応する位置に開口部６５が形成されている。この開口部６５を介して領域Ａ２は住宅Ｈの外部と連通されている。また、ケース６０の一側面６３には、領域Ａ２と住宅Ｈの内部とを連通させる連通管７０が接続されている。図中に破線の矢印ａ１，ａ２で示されるように、室外の空気は、ケース６０の開口部６５、領域Ａ２、連通管７０を通じて住宅Ｈの内部に導入される。

ケース６０の他側面６４には、領域Ａ３に対応する位置に開口部６６が形成されている。この開口部６６を介して領域Ａ３は住宅Ｈの外部と連通されている。また、ケース６０の一側面６３には、領域Ａ３と住宅Ｈの内部とを連通させる連通管７１が接続されている。図中に破線の矢印ｂ１，ｂ２で示されるように、室内の空気は、連通管７１、ケース６０の領域Ａ３、及び開口部６６を通じて住宅Ｈの外部に排出される。この空気の流れを通じて住宅Ｈの内部の換気が行われる。

ケース６０の一側面６３には、領域Ａ３に対応する位置に開口部６７が形成されている。図中に破線の矢印ｃで示されるように、室外の空気は、この開口部６７を通じてケース６０の領域Ａ３に導入される。

ヒートポンプ装置２０は、圧縮機２１と、第１熱交換器２２と、膨張弁２３と、第２熱交換器２４とを有している。これらの要素２１〜２４は、冷媒循環回路２５を介して環状に接続されている。すなわち、冷媒循環回路２５内の冷媒は、圧縮機２１、第１熱交換器２２、膨張弁２３、第２熱交換器２４、圧縮機２１、・・・の順で流れる。

圧縮機２１は、ケース６０の領域Ａ１に配置されている。圧縮機２１は、冷媒循環回路２５を流れる冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機２１から吐出された冷媒は、第１熱交換器２２に流入する。

第１熱交換器２２は、ケース６０の領域Ａ２に配置されている。第１熱交換器２２は、圧縮機２１から吐出された冷媒と、ケース６０の領域Ａ２内を流れる空気との間で熱交換することにより、冷媒の熱を空気に放熱して空気を加熱する、いわゆる放熱器として機能する。本実施形態では、第１熱交換器２２が第１熱交換部に相当する。第１熱交換器２２から流出した冷媒は、膨張弁２３に流入する。

膨張弁２３は、第１熱交換器２２から流出した冷媒を膨張させて減圧させる。膨張弁２３は、その弁の開度を変更することの可能な可変弁構造を有している。本実施形態では、膨張弁２３が膨張部に相当する。膨張弁２３を通じて減圧した冷媒は、第２熱交換器２４に流入する。

第２熱交換器２４は、ケース６０の領域Ａ３に配置されている。第２熱交換器２４は、膨張弁２３により膨張させられた冷媒と、ケース６０の領域Ａ３内を流れる空気との間で熱交換を行うことにより、冷媒を蒸発させる。すなわち、第２熱交換器２４は、蒸発器として機能する。本実施形態では、第２熱交換器２４が第２熱交換部に相当する。第２熱交換器２４を通じて蒸発した冷媒は、圧縮機２１に流入する。

第１外気導入ファン３０は、ケース６０の領域Ａ２における第１熱交換器２２の空気流れ下流側に配置されている。第１外気導入ファン３０は、室外の空気を開口部６５を介して第１熱交換器２２に導入するとともに、この空気をケース６０の領域Ａ２から連通管７０を通じて住宅Ｈの内部に導入する。すなわち、第１外気導入ファン３０は、図中の破線の矢印ａ１，ａ２で示される空気流を形成する。

排気ファン４０は、連通管７１の内部に配置されている。排気ファン４０は、室内の空気を連通管７１、ケース６０の領域Ａ３、及び開口部６６から室外に排出する。すなわち、排気ファン４０は、図中の破線の矢印ｂ１，ｂ２で示される空気流を形成する。

第２外気導入ファン５０は、ケース６０の領域Ａ３における第２熱交換器２４の空気流れ下流側に配置されている。第２外気導入ファン５０は、室外の空気を開口部６６を通じて第２熱交換器２４に導入する。すなわち、第２外気導入ファン５０は、図中の矢印ｃで示される空気流を形成する。

このヒートポンプシステム１０では、第１外気導入ファン３０の回転により、図中の矢印ａ１で示されるように、室外の空気がケース６０の開口部６５から領域Ａ２に導入される。この領域Ａ２に導入された空気は、第１熱交換器２２の内部の冷媒と熱交換を行うことにより加熱される。第１熱交換器２２において加熱された空気が、図中の矢印ａ２で示されるように、連通管７０を通じて住宅Ｈの内部に導入されることにより、住宅Ｈの内部が暖房される。すなわち、図中の矢印ａ１，ａ２で示される空気の流れにより、住宅Ｈの内部が暖房される。このように、本実施形態のヒートポンプシステム１０は、室外から室内に導入される空気を加熱対象としている。

一方、このヒートポンプシステム１０では、排気ファン４０の回転により、図中の矢印ｂ１で示されるように、住宅Ｈの内部の空気が連通管７０を通じてケース６０の領域Ａ３に導入される。また、第２外気導入ファン５０の回転により、図中に矢印ｃで示されるように、室外の空気がケース６０の開口部６７から領域Ａ３に導入される。これらの連通管７０及びケース６０の開口部６７から領域Ａ３に導入される空気と、第２熱交換器２４の内部を流れる冷媒との間で熱交換が行われることにより、第２熱交換器２４の内部を流れる冷媒が蒸発する。第２熱交換器２４において熱交換を終えた空気は、図中の矢印ｂ２で示されるように、ケース６０の開口部６６を介して住宅Ｈの外部に排出される。すなわち、図中の矢印ｂ１，ｂ２で示される空気の流れにより、住宅Ｈの換気が行われる。

次に、図２を参照して、ヒートポンプシステム１０の電気的な構成について説明する。
図２に示されるように、ヒートポンプシステム１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０と、室内温度センサ８１と、差圧センサ８２と、冷媒温度センサ８３と、外気温センサ８４と、操作部８５と、駆動部８６〜８８とを備えている。

室内温度センサ８１は、住宅Ｈの内部の温度である室内温度Ｔｉｎを検出するとともに、検出された室内温度Ｔｉｎに応じた検出信号をＥＣＵ８０に出力する。

差圧センサ８２は、図１に示される第２熱交換器２４の空気流れ上流側の位置における圧力Ｐ１と、第２熱交換器２４の空気流れ下流側の位置における圧力Ｐ２との差圧ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）を検出するとともに、検出された差圧ΔＰに応じた検出信号をＥＣＵ８０に出力する。この差圧センサ８２により検出される差圧ΔＰに基づいて、第２熱交換器２４に付着した霜の状態を検出することが可能である。

具体的には、第２熱交換器２４に霜が付着した場合、第２熱交換器２４の通風抵抗が増加するため、圧力Ｐ１よりも圧力Ｐ２の方が小さくなり、通風抵抗が増加するほどその差は大きくなる。すなわち、差圧ΔＰが増加する。また、第２熱交換器２４に付着した霜の量である着霜量が増加するほど、第２熱交換器２４の通風抵抗が増加するため、差圧ΔＰも増加する。このように、差圧ΔＰと第２熱交換器２４の着霜量とには相関関係があるため、差圧ΔＰから第２熱交換器２４の着霜量を推定することが可能である。本実施形態では、差圧センサ８２が、第２熱交換器２４に付着する霜の状態を検出する着霜状態検出部に相当する。

冷媒温度センサ８３は、図１に示される冷媒循環回路２５の部分Ｐ３における冷媒の温度、すなわち第２熱交換器２４の出口部分の冷媒の温度を検出するとともに、検出された冷媒温度Ｔｒに応じた検出信号をＥＣＵ８０に出力する。

外気温センサ８４は、住宅Ｈの外部の温度である外気温Ｔｏｕｔを検出するとともに、検出された外気温Ｔｏｕｔに応じた検出信号をＥＣＵ８０に出力する。

操作部８５は、例えば住宅Ｈの内部に配置されている。操作部８５は、ヒートポンプシステム１０の各種操作を行うためにユーザにより操作される部分である。操作部８５では、例えば住宅Ｈの内部の温度を設定することができる。操作部８５は、ユーザにより行われた操作情報をＥＣＵ８０に送信する。

駆動部８６〜８８は、第１外気導入ファン３０、排気ファン４０、及び第２外気導入ファン５０をそれぞれ回転させる部分である。駆動部８６〜８８は、モータ等により構成されている。

ＥＣＵ８０は、ヒートポンプシステム１０を統括的に制御する部分である。本実施形態では、ＥＣＵ８０が制御部に相当する。ＥＣＵ８０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＣＰＵは、ヒートポンプシステム１０の各種制御に係る演算処理を実行する。ＲＯＭには、ヒートポンプシステム１０の各種制御に必要なプログラムやデータ等が記憶されている。ＲＡＭには、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶される。

例えば、ＥＣＵ８０は、室内温度センサ８１及び冷媒温度センサ８３のそれぞれの出力信号に基づいて、室内温度Ｔｉｎ及び冷媒温度Ｔｒの情報を取得する。また、ＥＣＵ８０は、差圧センサ８２の出力信号に基づいて、差圧ΔＰの情報を取得するとともに、検出された差圧ΔＰから第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを検出する。なお、差圧ΔＰと着霜量Ａｆとの関係は予め実験等により求められており、それらの関係がマップとしてＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶されている。ＥＣＵ８０は、このＲＯＭに記憶されたマップに基づいて差圧ΔＰから着霜量Ａｆを演算する。

また、ＥＣＵ８０は、操作部８５から送信される操作情報に基づいて、ユーザが操作部８５に入力した入力情報を取得する。ＥＣＵ８０は、これらの情報に基づいて、圧縮機２１、膨張弁２３、及び駆動部８６〜８８を駆動させることによりヒートポンプシステム１０を制御する。

例えば、ユーザが操作部８５に対して住宅Ｈの内部の温度を設定すると、その設定温度Ｔｉｎ＊の情報が操作部８５からＥＣＵ８０に送信される。ＥＣＵ８０は、室内温度センサ８１により検出される室内温度Ｔｉｎを設定温度Ｔｉｎ＊に追従させるべく、圧縮機２１の回転速度を制御するとともに、駆動部８８を介して第２外気導入ファン５０の回転速度を制御する。以下では、この制御に基づいて設定される第２外気導入ファン５０の回転速度を「基準回転速度Ｒ５０」と称する。

また、ユーザが操作部８５に対して換気量を設定すると、その設定換気量の情報が操作部８５からＥＣＵ８０に伝達される。ＥＣＵ８０は、この設定換気量に基づいて、駆動部８６及び８７を介して第１外気導入ファン３０及び排気ファン４０の回転速度を制御する。以下では、この制御に基づいて設定される第１外気導入ファン３０及び排気ファン４０の回転速度をそれぞれ「基準回転速度Ｒ３０，Ｒ４０」と称する。

さらに、ＥＣＵ８０は、差圧センサ８２により検出される差圧ΔＰに基づいて第２熱交換器２４の着霜状態を監視している。ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜状態に基づいて、第２熱交換器２４の霜を除去するための除霜運転等を実行する。

次に、図３及び図４を参照して、第２熱交換器２４の着霜状態に基づいてＥＣＵ８０により実行される処理の手順について説明する。なお、ＥＣＵ８０は、図３及び図４に示される処理を所定の演算周期で繰り返し実行する。

図３に示されるように、ＥＣＵ８０は、まず、ステップＳ１として、第２熱交換器２４に霜が付着しているか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ８０は、差圧センサ８２により検出される差圧ΔＰから第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを検出し、検出された着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１以上である場合には、ステップＳ１で肯定判断する。また、ＥＣＵ８０は、着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１未満である場合には、ステップＳ１で否定判断する。なお、第１閾値Ａｆ１は、第２熱交換器２４に霜が付着しているか否かを判断することができるように予め実験等により設定されており、ＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶されている。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ１で肯定判断した場合、すなわち第２熱交換器２４に霜が付着していると判断できる場合には、ステップＳ２として、排気ファン４０の回転速度を基準回転速度Ｒ４０よりも増加させる。具体的には、ＥＣＵ８０のＲＯＭには、図５に示されるような着霜量Ａｆと回転速度補正値ΔＲとの関係を示すマップが予め記憶されている。ＥＣＵ８０は、このマップに基づいて着霜量Ａｆから回転速度補正値ΔＲを演算するとともに、排気ファン４０の回転速度を、基準回転速度Ｒ４０に回転速度補正値ΔＲを加算した回転速度に設定する。

図３に示されるように、ＥＣＵ８０は、ステップＳ２を実行した場合、又はステップＳ１で否定判断した場合には、ステップＳ３として、ヒートポンプ装置２０の運転を継続するか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ８０は、ヒートポンプ装置２０の運転停止条件が成立した場合には、ステップＳ３で否定判断し、運転停止条件が非成立の場合には、ステップＳ３で肯定判断する。運転停止条件は、例えば室内温度Ｔｉｎが設定温度Ｔｉｎ＊に達するといった条件や、ヒートポンプ装置２０を停止する操作が操作部８５に対して行われるといった条件を採用することができる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ３で肯定判断した場合には、すなわちヒートポンプ装置２０の運転を継続する場合には、ステップＳ４として、除霜運転を開始するか否かを判断する。除霜運転は、第２熱交換器２４に付着した霜が除去されるようにヒートポンプ装置２０を駆動させる運転モードである。具体的には、ＥＣＵ８０は、差圧センサ８２により検出される差圧ΔＰから第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを推定し、推定された着霜量Ａｆが第２閾値Ａｆ２に達している場合には、ステップＳ４で肯定判断し、着霜量Ａｆが第２閾値Ａｆ２に達していない場合には、ステップＳ４で否定判断する。第２閾値Ａｆ２は、ステップＳ１で用いられる第１閾値Ａｆ１よりも大きい値である。第２閾値Ａｆ２は、除霜運転が必要か否かを判断することができるように予め実験等により設定されており、ＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶されている。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ４で否定判断した場合、すなわち除霜運転を開始する必要が無い場合には、ステップＳ１に戻る。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ４で肯定判断した場合、すなわち除霜運転を開始する必要がある場合には、ステップＳ５として、除霜運転を開始する。具体的には、ＥＣＵ８０は、除霜運転として、第２熱交換器２４を流れる冷媒の温度が高くなるようにヒートポンプ装置２０を駆動させる。第２熱交換器２４を流れる冷媒の温度を高める方法としては、例えば膨張弁２３の開度を基準開度よりも大きくするといった方法や、圧縮機２１の回転速度を増加させるといった方法がある。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ５に続くステップＳ６として、第２外気導入ファン５０を停止させる必要があるか否かを判定する。この判定処理は、以下のことを目的として設けられている。

ステップＳ５で除霜運転が開始される状況は、除霜運転を開始しなければならない程度に第２外気導入ファン５０に霜が付着している状況である。このような状況では、例えば第２熱交換器２４を流れる冷媒の温度が外気温Ｔｏｕｔよりも高い場合や、外気温Ｔｏｕｔが「０［℃］」付近まで低下しているような場合、室外の空気を第２熱交換器２４に導入すると、室外の空気により第２熱交換器２４が冷却されてしまう。そのため、除霜運転の霜除去効率が低下するため、除霜運転の実行時間が長くなる等の弊害が生じる可能性がある。

そこで、本実施形態のＥＣＵ８０は、例えば冷媒温度Ｔｒが外気温Ｔｏｕｔよりも高い場合や、外気温Ｔｏｕｔが所定温度以下である場合には、第２外気導入ファン５０を動作させると除霜運転による霜の除去効率が低下する可能性があると判断し、第２外気導入ファン５０を停止させる必要があると判定する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ステップＳ６で肯定判定する。なお、所定温度は、例えば「５［℃］」に設定される。ＥＣＵ８０は、ステップＳ６で肯定判定した場合、ステップＳ７として、第２外気導入ファン５０を停止させる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ６で否定判断した場合、あるいはステップＳ７を実行した場合には、ステップＳ８として、差圧センサ８２により検出される差圧ΔＰから第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを検出する。ＥＣＵ８０は、ステップＳ８に続くステップＳ９として、排気ファン４０の回転速度を低下させる。具体的には、ＥＣＵ８０は、図５に示されるマップに基づいて着霜量Ａｆから回転速度補正値ΔＲを演算するとともに、排気ファン４０の回転速度を、基準回転速度Ｒ４０に回転速度補正値ΔＲを加算した回転速度に設定する。これにより、除霜運転の実行により第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少するほど、回転速度補正値ΔＲが小さくなるため、結果として排気ファン４０の回転速度を低下させることができる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ９に続くステップＳ１０として、除霜運転を終了するか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１未満となった場合には、除霜運転を終了すると判断し、着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１以上である場合には、除霜運転を終了しないと判断する。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ１０で否定判断した場合、すなわち除霜運転を終了しないと判断した場合には、ステップＳ８に戻る。これにより、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１未満となるまで除霜運転が継続されるとともに、着霜量Ａｆが減少するほど排気ファン４０の回転速度が低下する。

その後、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１未満になると、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１０で肯定判断する。この場合、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１１として、ヒートポンプ装置２０の運転を継続するか否かを判断する。このステップＳ１１の処理は、ステップＳ３の処理と同様の処理である。ＥＣＵ８０は、ステップＳ１１で肯定判断した場合、すなわちヒートポンプ装置２０の運転を継続する場合には、ステップＳ１２として、ステップＳ７で第２外気導入ファン５０を停止させている場合には、第２外気導入ファン５０の回転速度を基準回転速度Ｒ５０に戻した後、ステップＳ１に戻る。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ１１で否定判断した場合には、ステップＳ１３として、圧縮機２１を停止させることにより、ヒートポンプ装置２０を停止させる。この際、ＥＣＵ８０は、第１外気導入ファン３０、及び第２外気導入ファン５０も同様に停止させる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ３で否定判断した場合、すなわちヒートポンプ装置２０を停止させる場合には、図４に示される処理を実行する。図４に示されるように、ＥＣＵ８０は、まず、ステップＳ１４として、ヒートポンプ装置２０を停止させる。ＥＣＵ８０は、ステップＳ１４に続くステップＳ１５として、第２外気導入ファン５０を停止させる必要があるか否かを判定する。この判定処理は、以下のことを目的として設けられている。

ステップＳ１４でヒートポンプ装置２０を停止させた際、第２熱交換器２４に霜が付着している状況が考えられる。このような状況でも、排気ファン４０により室内の暖かい空気が第２熱交換器２４に供給されることにより、第２熱交換器２４に付着した霜を除去することが可能である。しかしながら、外気温Ｔｏｕｔが「０［℃］」付近まで低下しているような場合には、室外の空気を第２熱交換器２４に導入すると、室外の空気により第２熱交換器２４が冷やされてしまう。そのため、第２熱交換器２４の霜を除去するのに要する時間が長くなるといった弊害が生じる可能性がある。

そこで、本実施形態のＥＣＵ８０は、例えば外気温Ｔｏｕｔが所定温度以下である場合には、第２外気導入ファン５０を動作させると霜の除去効率が低下する可能性があると判断し、第２外気導入ファン５０を停止させる必要があると判定する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１５で肯定判定する。なお、所定温度は、例えば「５［℃］」に設定される。ＥＣＵ８０は、ステップＳ１５で肯定判定した場合、ステップＳ１６として、第２外気導入ファン５０を停止させる。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ１５で否定判断した場合、あるいはステップＳ１６を実行した場合には、ステップＳ１７として、差圧センサ８２により検出される差圧ΔＰから第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを検出する。ＥＣＵ８０は、ステップＳ１７に続くステップＳ１８として、排気ファン４０の回転速度を低下させる。このステップＳ１８の処理は、図５に示されるステップＳ９と同様の処理である。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ１８に続くステップＳ１９として、第２熱交換器２４に付着した霜が除去されたか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１以下となった場合には、第２熱交換器２４に付着した霜が除去されたと判断し、着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１を超えている場合には、第２熱交換器２４に付着した霜が除去されていないと判断する。

ＥＣＵ８０は、ステップＳ１９で否定判断した場合、すなわち第２熱交換器２４に付着した霜が除去されていない場合には、ステップＳ１７に戻る。これにより、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１以下となるまでは、着霜量Ａｆが減少するほど排気ファン４０の回転速度が低下する。

その後、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１以下になると、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１９で肯定判断し、ステップＳ２０として、排気ファン４０の回転速度を基準回転速度Ｒ４０に設定する。また、ＥＣＵ８０は、ステップＳ２０に続くステップＳ２１として、第１外気導入ファン３０、及び第２外気導入ファン５０を停止させる。
次に、本実施形態のヒートポンプシステム１０の動作例について説明する。

図６（Ａ）に示されるように、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが時刻ｔ１から徐々に増加したとする。この場合、時刻ｔ２で第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第１閾値Ａｆ１に達すると、図６（Ｂ）に示されるように、排気ファン４０の回転速度が増加する。以降、着霜量Ａｆが増加するほど、排気ファン４０の回転速度が増加する。

その後、図６（Ａ）に示されるように、時刻ｔ３で第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが第２閾値Ａｆ２に達すると、この時点でヒートポンプ装置２０が除霜運転を開始する。そのため、時刻ｔ３以降、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少する。以降、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少するほど、排気ファン４０の回転速度が低下する。

以上説明した第１実施形態のヒートポンプシステム１０によれば、以下の（１）〜（７）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）第２熱交換器２４に霜が付着した場合に排気ファン４０の回転速度が増加する。したがって、着霜により第２熱交換器２４の通風抵抗が増加した場合でも、第２熱交換器２４を通過する空気の風量を確保することができる。すなわち、室内から室外に排気される換気の風量を確保することができる。よって、ユーザの快適性を確保することができる。

（２）ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが増加するほど、すなわち第２熱交換器２４の通風抵抗が増加するほど、排気ファン４０の回転速度を増加させる。これにより、より的確に換気風量を維持することができるため、ユーザの快適性を向上させることができる。

（３）ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少するほど、すなわち第２熱交換器２４の通風抵抗が減少するほど、排気ファン４０の回転速度を減少させる。これにより、より的確に換気風量を維持することができるため、ユーザの快適性を向上させることができる。

（４）ＥＣＵ８０は、除霜運転の実行の際に外気温Ｔｏｕｔが所定温度以下である場合には、第２外気導入ファン５０を停止させる。これにより、除霜運転による霜の除去効率の低下を抑制することができるため、除霜運転の実行時間の長期化を回避することができる。

（５）ＥＣＵ８０は、除霜運転の実行の際に外気温Ｔｏｕｔが所定温度よりも高い場合には、第２外気導入ファン５０の回転を継続する。そして、ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少するほど、第２外気導入ファン５０の回転速度を減少させる。これにより、第２外気導入ファン５０を回転させるために必要な消費電力を低減することができる。

（６）ＥＣＵ８０は、ヒートポンプ装置２０を停止させた際に外気温Ｔｏｕｔが所定温度以下である場合には、第２外気導入ファン５０を停止させる。これにより、ヒートポンプ装置２０を停止させた際に第２熱交換器２４に霜が付着しているような状況で、室外の空気の導入により第２熱交換器２４が冷却されるような状況を回避できるため、第２熱交換器２４の霜を除去するのに要する時間が長時間化するような状況が発生し難くなる。

（７）ＥＣＵ８０は、ヒートポンプ装置２０を停止させた際に外気温Ｔｏｕｔが所定温度よりも高い場合には、第２外気導入ファン５０の回転を継続する。そして、ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少するほど、第２外気導入ファン５０の回転速度を低下させる。これにより、第２外気導入ファン５０を回転させるために必要な消費電力を低減することができる。

＜第２実施形態＞
次に、ヒートポンプシステムの第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態のヒートポンプシステム１０との相違点を中心に説明する。

図７に示されるように、本実施形態のＥＣＵ８０は、ステップＳ１で肯定判断した場合、すなわち第２熱交換器２４に霜が付着していると判断できる場合には、ステップＳ３０として、第２外気導入ファン５０の回転速度を増加させる。具体的には、ＥＣＵ８０は、図５に示されるマップと同一又は類似のマップに基づいて着霜量Ａｆから回転速度補正値ΔＲを演算する。そして、ＥＣＵ８０は、第２外気導入ファン５０の回転速度を、基準回転速度Ｒ５０に回転速度補正値ΔＲを加算した回転速度に設定する。

また、図７に示されるように、ＥＣＵ８０は、ステップＳ８で第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを検出した後、ステップＳ３１として、第２外気導入ファン５０の回転速度を低下させる。具体的には、ＥＣＵ８０は、図５に示されるマップと同一又は類似のマップに基づいて着霜量Ａｆから回転速度補正値ΔＲを演算するとともに、第２外気導入ファン５０の回転速度を、基準回転速度Ｒ５０に回転速度補正値ΔＲを加算した回転速度に設定する。これにより、除霜運転の実行により第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少するほど、回転速度補正値ΔＲが小さくなるため、結果として第２外気導入ファン５０の回転速度を低下させることができる。

さらに、図８に示されるように、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１７で第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを検出した後、ステップＳ３２として、第２外気導入ファン５０の回転速度を低下させる。このステップＳ３２の処理は、図７に示されるステップＳ３１と同様の処理である。

以上説明した第２実施形態のヒートポンプシステム１０によれば、上記の（４）〜（７）に示される作用及び効果に加え、以下の（８）〜（１０）に示される作用及び効果を得ることができる。

（８）第２熱交換器２４に霜が付着した場合に第２外気導入ファン５０の回転速度が増加する。したがって、着霜により第２熱交換器２４の通風抵抗が増加した場合でも、第２熱交換器２４を通過する空気の風量を確保することができる。すなわち、室内から室外に排気される換気の風量を確保することができる。よって、ユーザの快適性を確保することができる。

（９）ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが増加するほど、すなわち第２熱交換器２４の通風抵抗が増加するほど、第２外気導入ファン５０の回転速度を増加させる。これにより、より的確に換気風量を一定量に維持することができるため、ユーザの快適性を向上させることができる。

（１０）ＥＣＵ８０は、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆが減少するほど、すなわち第２熱交換器２４の通風抵抗が減少するほど、第２外気導入ファン５０の回転速度を低下させる。これにより、より的確に換気風量を一定量に維持することができるため、ユーザの快適性を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・排気ファン４０の回転速度補正値ΔＲと第２熱交換器２４の着霜量Ａｆとの関係を示すマップは、図５に示されるマップに限らず、適宜変更可能である。例えば図９に示されるように、排気ファン４０の回転速度補正値ΔＲが第２熱交換器２４の着霜量Ａｆの変化に対して階段状に変化するマップを用いてもよい。図９に示されるようなマップを用いれば、第１実施形態のヒートポンプシステム１０では、図３のステップＳ２において、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆの増加量に対して、排気ファン４０の回転速度を階段状に増加させることができる。また、図３のステップＳ９、及び図４のステップＳ１８において、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆの減少量に対して、排気ファン４０の回転速度を階段状に減少させることができる。なお、第２実施形態のヒートポンプシステム１０でも、同様に、第２外気導入ファン５０の回転速度補正値ΔＲと第２熱交換器２４の着霜量Ａｆとの関係を示すマップを適宜変更してもよい。

・第１実施形態のヒートポンプシステム１０では、図３のステップＳ２の処理を実行する際に、排気ファン４０の回転速度だけでなく、第２外気導入ファン５０の回転速度も増加させてもよい。また、図３のステップＳ９の処理、及び図４のステップＳ１８の処理を実行する際に、排気ファン４０の回転速度だけでなく、第２外気導入ファン５０の回転速度も低下させてもよい。

・第１外気導入ファン３０及び第２外気導入ファン５０のそれぞれの基準回転速度Ｒ３０，Ｒ５０は、予め定められた一定の回転速度であってもよい。なお、第１外気導入ファン３０の基準回転速度Ｒ３０と、第２外気導入ファン５０の基準回転速度Ｒ５０は、同一の回転速度であってもよいし、異なる回転速度であってもよい。また、排気ファン４０の基準回転速度Ｒ４０も、予め定められた一定の回転速度であってもよい。

・第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを推定する方法は、第２熱交換器２４の前後差圧ΔＰを用いる方法に限らず、適宜変更可能である。例えば、ＥＣＵ８０は、冷媒温度センサ８３により検出される冷媒温度Ｔｒに基づいて、第２熱交換器２４の着霜量Ａｆを推定してもよい。

・各実施形態のヒートポンプシステム１０の構成は、室外から室内に導入される空気を加熱対象とするものに限らず、任意の加熱対象を加熱するヒートポンプシステムに適用することが可能である。例えば図１０に示されるように、ヒートポンプシステム１０は、第１熱交換器２２を流れる冷媒と、貯湯タンク９０の内部に蓄えられる給湯水との間で熱交換を行うことにより、貯湯タンク９０内の給湯水を加熱するものであってもよい。貯湯タンク９０内の給湯水は、住宅Ｈの蛇口や浴槽等に供給される。この変形例では、ヒートポンプシステム１０の加熱対象は貯湯タンク９０内の給湯水である。

・ＥＣＵ８０が提供する手段及び／又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えばＥＣＵ８０がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。

・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０：ヒートポンプシステム
２０：ヒートポンプ装置
２１：圧縮機
２２：第１熱交換器（第１熱交換部）
２３：膨張弁（膨張部）
２４：第２熱交換器（第２熱交換部）
４０：排気ファン
５０：外気導入ファン
８０：ＥＣＵ（制御部）
８２：差圧センサ（着霜状態検出部）
８３：冷媒温度センサ（着霜状態検出部）
８４：外気温センサ

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（２１）、前記圧縮機から吐出される冷媒と加熱対象との間で熱交換することにより前記加熱対象を加熱する第１熱交換部（２２）、前記第１熱交換部から流出する冷媒を膨張させる膨張部（２３）、及び前記膨張部により膨張させられた冷媒と室内から室外に排出される空気との間で熱交換することにより前記冷媒を蒸発させる第２熱交換部（２４）を有するヒートポンプ装置（２０）と、
   前記室外の空気を前記第２熱交換部に導入する外気導入ファン（５０）と、
   前記室内の空気を室外に排気する排気ファン（４０）と、
   前記第２熱交換部に付着した霜の状態を検出する着霜状態検出部（８２，８３）と、
   前記排気ファン、前記ヒートポンプ装置、及び前記外気導入ファンを制御する制御部（８０）と、を備え、
   前記制御部は、
   前記着霜状態検出部により検出される前記第２熱交換部の着霜状態に基づいて、前記第２熱交換部が着霜していることを検出した場合、前記排気ファン及び前記外気導入ファンの少なくとも一方の回転速度を増加させる
   ヒートポンプシステム。
2. 前記制御部は、
   前記第２熱交換部の着霜量が増加するほど、前記排気ファン及び前記外気導入ファンの少なくとも一方の回転速度を増加させる
   請求項１に記載のヒートポンプシステム。
3. 前記制御部は、
   前記第２熱交換部の着霜量が減少するほど、前記排気ファン及び前記外気導入ファンの少なくとも一方の回転速度を減少させる
   請求項１又は２に記載のヒートポンプシステム。
4. 前記室外の温度である外気温を検出する外気温センサ（８４）を更に備え、
   前記制御部は、
   前記第２熱交換部に付着する霜を除去する除霜運転を前記ヒートポンプ装置により実行するものであり、
   前記除霜運転の実行の際に前記外気温が所定温度以下である場合には、前記外気導入ファンを停止させる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
5. 前記制御部は、
   前記除霜運転の実行の際に前記外気温が前記所定温度よりも高い場合には、前記外気導入ファンの回転を継続しつつ、前記着霜状態検出部により前記第２熱交換部の着霜量を検出し、前記第２熱交換部の着霜量が減少するほど、前記外気導入ファンの回転速度を低下させる
   請求項４に記載のヒートポンプシステム。
6. 前記室外の温度である外気温を検出する外気温センサ（８４）を更に備え、
   前記制御部は、
   前記ヒートポンプ装置を停止させた際に前記外気温が所定温度以下である場合には、前記外気導入ファンを停止させる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒートポンプシステム。
7. 前記制御部は、
   前記ヒートポンプ装置を停止させた際に前記外気温が前記所定温度よりも高い場合には、前記外気導入ファンの回転を継続しつつ、前記着霜状態検出部により前記第２熱交換部の着霜量を検出し、前記第２熱交換部の着霜量が減少するほど、前記外気導入ファンの回転速度を低下させる
   請求項６に記載のヒートポンプシステム。

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