JP5581354B2 - 熱機器 - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は、熱機器に関する。

特許文献１に、外気と冷媒の間で熱交換する第１熱交換器と、冷媒を加圧する圧縮機と、冷媒と熱媒の間で熱交換する第２熱交換器と、冷媒を減圧する膨脹弁を備えており、圧縮機から流出した冷媒を第２熱交換器および膨脹弁を順に経由させて第１熱交換器へ流入させる加熱運転と、圧縮機から流出した冷媒を少なくとも膨脹弁を経由せずに第１熱交換器へ流入させる除霜運転を実施可能なヒートポンプと、第１熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段と、ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間を計測する計時手段を備える熱機器が開示されている。その熱機器は、ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間が着霜判定時間に達した後、第１熱交換機の温度が除霜基準温度を下回る場合に、ヒートポンプの除霜運転を実施するように構成されている。

特開平１０−１０３８１８号公報

熱機器に対して要求される熱負荷の状況によっては、ヒートポンプの加熱運転が短時間で終了してしまう場合がある。ヒートポンプの加熱運転が短時間で終了してしまうと、着霜判定時間を経過する前にヒートポンプの加熱運転が終了してしまうため、着霜判定を行うことができない。従って、仮にヒートポンプに着霜している場合であっても、除霜運転をすることなく、そのまま放置してしまうおそれがある。ヒートポンプが加熱運転を行う際に、着霜のおそれがある場合には、確実に着霜判定を行うことが可能な技術が期待されている。

本明細書は上記課題を解決する技術を提供する。本明細書では、ヒートポンプが加熱運転を行う際に、着霜のおそれがある場合には、確実に着霜判定を行うことが可能な技術を提供する。

本明細書が開示する熱機器は、外気と冷媒の間で熱交換する第１熱交換器と、冷媒を加圧する圧縮機と、冷媒と熱媒の間で熱交換する第２熱交換器と、冷媒を減圧する膨脹弁を備えており、圧縮機から流出した冷媒を第２熱交換器および膨脹弁を順に経由させて第１熱交換器へ流入させる加熱運転と、圧縮機から流出した冷媒を少なくとも膨脹弁を経由せずに第１熱交換器へ流入させる除霜運転を実施可能なヒートポンプと、第１熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段と、ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間を計測する計時手段を備えている。その熱機器は、ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間が着霜判定時間に達した後、第１熱交換機の温度が除霜基準温度を下回る場合に、ヒートポンプの除霜運転を実施するように構成されている。その熱機器は、ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間が着霜判定時間に達する前に、第１熱交換器の温度が除霜基準温度よりも高い判定準備温度を下回る場合に、ヒートポンプの加熱能力を低減させる。

上記の熱機器では、ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間が着霜判定時間に達する前に、第１熱交換器の温度が判定準備温度を下回ると、第１熱交換器へ着霜のおそれがあると判断する。このような場合に、上記の熱機器では、ヒートポンプの加熱能力を低減させることで、ヒートポンプの加熱運転が短時間で終了してしまうことを防ぎ、着霜判定のために必要な運転時間を確保する。このような構成とすることで、第１熱交換器への着霜のおそれがある場合に、確実に着霜判定を行うことができる。

上記の熱機器は、外気温を検出する外気温検出手段をさらに備えており、外気温が所定温度より高い場合には、ヒートポンプの加熱能力を低減させないことが好ましい。

外気温が所定温度より高い場合には、熱交換器に着霜するおそれがないため、熱交換器温度に基づく着霜判定を行う必要もない。上記の熱機器によれば、ヒートポンプの加熱能力を不必要に低減させてしまう事態を防ぐことができる。

上記の熱機器は、燃料ガスの燃焼により熱媒を加熱する補助熱源機をさらに備えることが好ましい。

上記の熱機器によれば、着霜判定時間を確保するためにヒートポンプの加熱能力を低減させた場合に、補助熱源機によって不足する熱量を補うことができ、必要な熱量を供給し続けることができる。

本明細書が開示する技術によれば、ヒートポンプが加熱運転を行う際に、着霜のおそれがある場合には、確実に着霜判定を行うことができる。

給湯暖房システム２の構成を模式的に示す図である。 除霜判定処理のフローチャートである。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る給湯暖房システム２は、給湯系統１０４と、ヒートポンプ系統１０６と、暖房系統１０８と、外気温センサ４０と、制御装置１００とを備えている。

ヒートポンプ系統１０６は、ヒートポンプ５０を備える。ヒートポンプ５０は、冷媒（例えばＨＦＣ冷媒（Ｒ４１０Ａ）またはＣＯ_２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０と、冷媒バイパス路６４と、開閉弁６６とを備えている。冷媒循環路５２は、三流体熱交換器５８内を通過している。また、空気熱交換器５４と、圧縮機６２と、膨張弁６０とは、冷媒循環路５２内に設置されている。

空気熱交換器５４（第１熱交換器に相当する）は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。後で説明するように、空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。空気熱交換器５４の入口側には、空気熱交換器５４に流入する冷媒の温度を検出する温度センサ５４ａ（熱交換器温度検出手段に相当する）が設けられている。本実施例では、温度センサ５４ａにより検出される温度を、空気熱交換器５４の温度として扱う。

圧縮機６２は、冷媒循環路５２内の冷媒を圧縮して三流体熱交換器５８側に送り出す。圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器５８側に送り出す。これによって、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。

三流体熱交換器５８（第２熱交換器に相当する）の冷媒循環路５２には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の水（給湯用の熱媒に相当する）との間で熱交換を行うことができる。さらに、三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述の熱回収路８８内の水（暖房用の熱媒に相当する）との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。

膨張弁６０には、三流体熱交換器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に供給される。

冷媒バイパス路６４は、一端が、冷媒循環路５２のうち、膨脹弁６０の上流側に接続され、他端が、冷媒循環路５２のうち、膨張弁６０の下流側に接続されている。即ち、冷媒バイパス路６４は、膨張弁６０の上流側と下流側とを接続する。冷媒バイパス路６４内には、冷媒バイパス路６４を開閉する開閉弁６６が備えられている。

従って、開閉弁６６を閉じた状態で、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、冷媒バイパス路６４内を流れず、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８において、タンク水循環路２０内の水、又は、熱回収路８８内の水が加熱される。ヒートポンプ５０をこのように動作させることを、ヒートポンプ５０の加熱運転という。一方、開閉弁６６を開いた状態で、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、冷媒バイパス路６４の順に循環し、膨張弁６０に流れない。この時、循環ポンプ２２を停止させ、調整弁９０の開度を暖房用バイパス路９４側に全開とすることで、三流体熱交換器５８において、タンク水循環路２０内の水、又は、熱回収路８８内の水が加熱されない。ヒートポンプ５０をこのように動作させることを、ヒートポンプ５０の除霜運転という。

給湯系統１０４は、タンク１０と、タンク水循環路２０と、水道水導入路２４と、供給路３６と、バーナ加熱装置８１を備える。

タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された温水を貯える。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで水が貯留されている。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１８がタンク１０の高さ方向に略均等間隔で取り付けられている。各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、その取付位置の水の温度を測定する。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、タンク水循環路２０内の水を上流側から下流側へ送り出す。また、上述したように、タンク水循環路２０は、三流体熱交換器５８を通過している。そのため、ヒートポンプ５０を作動させると、タンク水循環路２０内の水が三流体熱交換器５８で加熱される。従って、循環ポンプ２２とヒートポンプ５０を作動させると、タンク１０の下部の水が三流体熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。タンク水循環路２０は、タンク１０に蓄熱するための水路である。

水道水導入路２４は、上流端が水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、供給路３６の途中に接続されている。第１導入路２４ａには、逆止弁２６が介装されている。第２導入路２４ｂには、逆止弁２８が介装されている。

供給路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、供給路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。供給路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から供給路３６へ流入する水の流量と、第２導入路２４ｂから供給路３６へ流入する水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の供給路３６には、バーナ加熱装置８１（補助熱源機に相当する）が介装されている。バーナ加熱装置８１は、供給路３６内の水を加熱する。バーナ加熱装置８１の上流側と下流側は、バーナバイパス路３３によって接続されている。バーナバイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。供給路３６の下流端は給湯栓３８に接続されている。

暖房系統１０８は、シスターン７０と、暖房用水循環路７１と、バーナ加熱装置８２と、暖房機７６と、を備えている。暖房用水循環路７１は、暖房往路７２と、暖房復路８４と、調整弁９０と、熱回収路８８と、暖房用バイパス路９４と、循環流路９６を備えている。暖房用水循環路７１は、シスターン７０内の水を循環させるための水路である。暖房用水循環路７１内の水は、バーナ加熱装置８２、三流体熱交換器５８によって加熱される。

シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に水を貯留している。シスターン７０には、循環流路９６の下流端と、暖房往路７２の上流端とが接続されている。シスターン７０内には、循環流路９６から水が流入する。シスターン７０内の水は、暖房往路７２に導入される。

暖房往路７２は、上流端がシスターン７０に接続され、下流端が暖房機７６の往き口に接続されている。暖房往路７２には、循環ポンプ７４が介装されている。循環ポンプ７４は、暖房往路７２内の水を下流側に送り出す。暖房機７６より上流側の暖房往路７２には、バーナ加熱装置８２（補助熱源機に相当する）が介装されている。バーナ加熱装置８２は、暖房往路７２内の水を加熱する。バーナ加熱装置８２は、ヒートポンプ５０よりも、暖房用水循環路７１内を循環する水を加熱する能力が高い。言い換えると、バーナ加熱装置８２は、ヒートポンプ５０よりも、単位時間当りの加熱量が高い。バーナ加熱装置８２で加熱された水は、暖房機７６に供給される。

暖房機７６は、暖房往路７２から供給される水の熱を利用して、居室を暖房する。暖房往路７２から供給される水は、暖房に利用されると、熱を奪われ、比較的低温の水となる。暖房に利用された後の比較的低温の水は、暖房復路８４に導入される。

暖房復路８４は、上流端が暖房機７６の戻り口に接続され、下流端が、暖房用バイパス路９４の上流端及び熱回収路８８の上流端に接続されている。暖房復路８４には、サーミスタ８６が介装されている。サーミスタ８６は、暖房復路８４内の水の温度を測定する。

熱回収路８８は、上流端が暖房用バイパス路９４の上流端及び暖房復路８４の下流端に接続され、下流端が暖房用バイパス路９４の下流端及び循環流路９６の上流端に接続されている。熱回収路８８は、三流体熱交換器５８を通過している。そのため、ヒートポンプ５０を作動させると、熱回収路８８内の水が三流体熱交換器５８で加熱される。熱回収路８８の三流体熱交換器５８の上流側には、サーミスタ９２が介装されている。サーミスタ９２は、三流体熱交換器５８を通過する前の熱回収路８８内の水の温度を測定する。

暖房用バイパス路９４は、上流端が暖房復路８４の下流端及び熱回収路８８の上流端に接続され、下流端が熱回収路８８の下流端及び循環流路９６の上流端に接続されている。即ち、暖房用バイパス路９４は、三流体熱交換器５８の上流側と下流側とをバイパスする。

調整弁９０は、暖房復路８４の下流端と、熱回収路８８の上流端と、暖房用バイパス路９４の上流端との接続部分に取り付けられている。調整弁９０は、その開度を変化させることによって、熱回収路８８を通過する水の流量（三流体熱交換器５８を通過する水の流量）と、暖房用バイパス路９４を通過する水の流量との割合を変化させることができる。本実施例の調整弁９０には、例えば三方弁が用いられる。

循環流路９６は、上流端が熱回収路８８の下流端及び暖房用バイパス路９４の下流端に接続され、下流端がシスターン７０に接続されている。

外気温センサ４０は、給湯系統１０４のタンク１０付近に備えられており、外気温を測定可能である。

制御装置１００は、給湯系統１０４、ヒートポンプ系統１０６、暖房系統１０８、及び、外気温センサ４０と電気的に接続されており、各構成要素の動作を制御する。制御装置１００は、タイマ１００ａ（計時手段に相当する）を備えている。

（給湯暖房システムの動作）
次いで、本実施例の給湯暖房システム２の動作について説明する。以下では、給湯暖房システム２が実施する、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転及び除霜運転について説明する。

（蓄熱運転）
蓄熱運転は、ヒートポンプ５０で生成した熱により、タンク１０内の水を加熱する運転である。制御装置１００によって蓄熱運転の実行が指示されると、ヒートポンプ５０が作動するとともに、循環ポンプ２２が回転する。この際、ヒートポンプ５０は、開閉弁６６を閉じた状態で圧縮機６２を駆動する加熱運転を行う。

開閉弁６６を閉じた状態で、ヒートポンプ５０が作動することにより、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、循環ポンプ２２が回転すると、タンク水循環路２０内をタンク１０内の水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された水が三流体熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の水が貯められる。タンク１０の上部には、高温の水の層が形成され、下部には、低温の水の層が形成される。

（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転中にも実行することができる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の温水が、供給路３６を介して給湯栓３８に供給される。

制御装置１００は、タンク１０から供給路３６に供給される水の温度（即ち、サーミスタ１２の検出温度）が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから供給路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、供給路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から供給路３６に供給される水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、バーナ加熱装置８１を作動させる。従って、供給路３６を通過する水がバーナ加熱装置８１によって加熱される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、バーナ加熱装置８１の出力を制御する。

（暖房運転）
暖房運転は、暖房機７６を作動させて居室を暖房する運転である。ユーザによって暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、調整弁９０の開度を暖房機７６の負荷に応じて調整し、循環ポンプ７４を回転させる。これにより、暖房復路８４から導入される水の全部又は一部が三流体熱交換器５８を通過する。シスターン７０内の水が、暖房往路７２、バーナ加熱装置８２、暖房機７６、暖房復路８４、熱回収路８８、及び、循環流路９６を通過してシスターン７０に戻る経路が形成される。同時に、制御装置１００は、バーナ加熱装置８２を作動させる。さらに、制御装置１００は、開閉弁６６を閉じた状態で圧縮機６２を駆動し、ヒートポンプ５０を加熱運転させる。これにより、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒の温度が高温になる。そのため、上記経路を循環する水は、暖房往路７２を通過する際にバーナ加熱装置８２によって加熱されるとともに、熱回収路８８を通過する際に、三流体熱交換器５８内で、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱される。この結果、暖房機７６には、バーナ加熱装置８２とヒートポンプ５０の両方を用いて加熱された水が供給される。暖房機７６は、供給された水の熱を利用して、居室を暖房する。

暖房運転においては、調整弁９０の開度が必要に応じて調整される。また、暖房運転においては、バーナ加熱装置８２の動作が必要に応じて調整される。

（除霜運転）
除霜運転は、外気温が低い状況において、ヒートポンプ５０の空気熱交換器５４に付着する霜を除去するための運転である。ヒートポンプ５０の空気熱交換器５４は、外気と冷媒との間で熱交換を行って、冷媒を加熱する。従って、外気温が低い状況では、空気熱交換器５４の温度が低くなり易いため、空気熱交換器５４の表面に霜が付着し易くなる。空気熱交換器５４の表面に霜が付着すると、外気と冷媒との間の熱交換が阻害されてしまう。そこで、本実施例の給湯暖房システム２では、空気熱交換器５４への着霜の有無を判断する着霜判定処理を行い、空気熱交換器５４に着霜していると判断される場合には、空気熱交換器５４を除霜する除霜運転を行う。

本実施例の給湯暖房システム２では、蓄熱運転や暖房運転などでヒートポンプ５０が加熱運転を開始すると、図２に示す着霜判定処理を実施する。

ステップＳ２では、ヒートポンプ５０の加熱運転の開始からの経過時間を計測するタイマ１００ａのカウントを開始する。

ステップＳ４では、タイマ１００ａで計測される経過時間が所定の着霜判定時間（例えば２０分）に達したか否かを判断する。経過時間が着霜判定時間に達していない場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、外気温センサ４０で検出される外気温が所定の基準外気温（例えば３℃）を超えているか否かを判断する。外気温が基準外気温を超えている場合（ステップＳ６でＹＥＳの場合）、外気温が高く、空気熱交換器５４に着霜するおそれがないため、図２の着霜判定処理を終了する。外気温が基準外気温以下の場合（ステップＳ６でＮＯの場合）、処理はステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、温度センサ５４ａで検出される熱交換器温度が所定の判定準備温度（例えば−２℃）以下であるか否かを判断する。ステップＳ８を実施する時点では、ヒートポンプ５０の加熱運転を開始してからそれほど時間が経過しておらず、まだ冷媒の温度は安定していないため、正確な着霜判定はできない。しかしながら、ステップＳ８を実施する時点で熱交換器温度がある程度低い場合には、着霜のおそれがあると考えられるため、確実に着霜判定を行う必要がある。ステップＳ８において熱交換器温度が判定準備温度以下の場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ８で熱交換器温度が判定準備温度を超えている場合（ＮＯの場合）、ステップＳ４へ戻る。

ステップＳ１０では、ヒートポンプ５０の加熱能力に制限を加えて、ヒートポンプ５０の加熱能力を低減させる。ヒートポンプ５０の加熱能力を低減させるには、例えば圧縮機６２の回転数を低減させる。本実施例の給湯暖房システム２では、圧縮機６２の回転数を最低回転数まで低減させる。これにより、ヒートポンプ５０が短時間で加熱運転を終了してしまう事態を防ぐことができる。ステップＳ１０の後、処理はステップＳ４へ戻る。

ステップＳ４で、タイマ１００ａで計測される経過時間が着霜判定時間に達すると、処理はステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、もしステップＳ１０でヒートポンプ５０の加熱能力を低減させていた場合に、ヒートポンプ５０の加熱能力を通常通りに戻す。

ステップＳ１４では、温度センサ５４ａで検出される熱交換器温度が所定の除霜基準温度（例えば−５℃）以下であるか否かを判断する。ステップＳ１４を実行する時点では、ヒートポンプ５０の加熱運転開始からの経過時間が着霜判定時間を越えており、ヒートポンプ５０の冷媒の温度は安定している。このため、正確な着霜判定を実施することができる。ステップＳ１４で熱交換器温度が除霜基準温度を超えている場合（ＮＯの場合）、空気熱交換器５４には着霜していないと判断し、図２に示す着霜判定処理を終了する。ステップＳ１４で熱交換器温度が除霜基準温度以下の場合（ＹＥＳの場合）、空気熱交換器５４に着霜していると判断して、処理はステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では、ヒートポンプ５０の除霜運転を実施する。除霜運転を開始する際に、暖房運転を実施している場合、すなわち循環ポンプ７４が駆動している場合には、制御装置１００は、調整弁９０の開度を暖房用バイパス路９４側に全開とする。また、除霜運転を開始する際に、蓄熱運転を実施している場合、すなわち循環ポンプ２２が駆動している場合には、循環ポンプ２２を停止する。その上で、制御装置１００は、ヒートポンプ５０の開閉弁６６を開く。開閉弁６６を開いた状態で、圧縮機６２を作動させると、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、冷媒バイパス路６４の順に循環し、膨張弁６０に流れない。この場合、圧縮機６２から流出する冷媒は、三流体熱交換器５８を放熱することなく通過した後、冷媒バイパス路６４を経由して、高温のまま空気熱交換器５４へ流入する。その結果、空気熱交換器５４の表面に付着した霜を溶かすことができる。開閉弁６６を開いてから、所定時間（例えば５分）が経過すると、開閉弁６６を閉じて、除霜運転を終了する。また、除霜運転の開始前に循環ポンプ２２が駆動していた場合には、循環ポンプ２２の駆動を再開させる。さらに、除霜運転の開始前に暖房運転を実施していた場合には、調整弁９０を除霜運転の開始前の状態に戻す。

本実施例の給湯暖房システム２によれば、ヒートポンプ５０の加熱運転を開始してからの経過時間が着霜判定時間に達する前に、空気熱交換器５４の温度が除霜基準温度よりも高い判定準備温度を下回る場合に、ヒートポンプ５０の加熱能力を低減させる。これにより、空気熱交換器５４への着霜のおそれがある場合に、ヒートポンプ５０が短時間で加熱運転を終了してしまうことを防ぎ、着霜判定を行うために必要な運転時間を確保することができる。空気熱交換器５４への着霜のおそれがある場合に、確実に着霜判定を行うことができる。

本実施例の給湯暖房システム２は、バーナ加熱装置８１とバーナ加熱装置８２を備えている。従って、図２の除霜判定処理において、ヒートポンプ５０の加熱能力を低減した場合であっても、バーナ加熱装置８１，８２により不足する熱量を補うことができ、必要な熱量を供給し続けることができる。

本実施例の給湯暖房システム２では、外気温センサ４０で検出される外気温が基準外気温を超える場合には、着霜のおそれがないものとして、熱交換器温度に基づく着霜判断を行わない。このような構成とすることで、図２の除霜判定処理において、ヒートポンプ５０の加熱能力を不必要に低減させてしまう事態を防ぐことができる。ヒートポンプ５０の加熱能力を最大限に活用し、給湯暖房システム２のエネルギー効率を高めることができる。

なお、上記の実施例では、空気熱交換器５４の入口側に設けられた温度センサ５４ａにより検出される冷媒の温度を、空気熱交換器５４の温度として扱っているが、空気熱交換器５４そのものの温度をサーミスタ等により直接計測する構成としてもよい。

上記の実施例では、三流体熱交換器５８において、ヒートポンプ５０の冷媒とタンク１０からの水（給湯用の熱媒に相当する）との熱交換と、ヒートポンプ５０の冷媒とシスターン７０からの水（暖房用の熱媒に相当する）との熱交換の双方を行う構成について説明した。これとは異なり、三流体熱交換器５８の代わりに通常の液／液熱交換器を用いて、ヒートポンプ５０の冷媒とタンク１０からの水との熱交換のみ行う構成としてもよいし、ヒートポンプ５０の冷媒とシスターン７０からの水との熱交換のみを行う構成としてもよい。

上記の実施例では、冷媒バイパス経路６４が膨脹弁６０の上流側と下流側とを接続しており、除霜運転において、圧縮機６２から流出した冷媒が膨脹弁６０を経由せずに空気熱交換器５４に流入する構成について説明した。これとは異なり、冷媒バイパス経路６４が三流体熱交換器５８の上流側と膨脹弁６０の下流側とを接続しており、除霜運転において、圧縮機６２から流出した冷媒が三流体熱交換器５８と膨脹弁６０を経由せずに空気熱交換器５４に流入する構成としてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ 給湯暖房システム
１０ タンク
１２，１４，１６，１８ サーミスタ
２０ タンク水循環路
２２ 循環ポンプ
２４ 水道水導入路
２４ａ 第１導入路
２４ｂ 第２導入路
２６ 逆止弁
２８ 逆止弁
３０ 混合弁
３２ 水道水供給源
３３ バーナバイパス路
３４ バイパス弁
３６ 供給路
３８ 給湯栓
４０ 外気温センサ
５０ ヒートポンプ
５２ 冷媒循環路
５４ 空気熱交換器
５４ａ 温度センサ
５６ ファン
５８ 三流体熱交換器
６０ 膨張弁
６２ 圧縮機
６４ 冷媒バイパス路
６６ 開閉弁
７０ シスターン
７１ 暖房用水循環路
７２ 暖房往路
７４ 循環ポンプ
７６ 暖房機
８１，８２ バーナ加熱装置
８４ 暖房復路
８６ サーミスタ
８８ 熱回収路
９０ 調整弁
９２ サーミスタ
９４ 暖房用バイパス路
９６ 循環流路
１００ 制御装置
１００ａ タイマ
１０４ 給湯系統
１０６ ヒートポンプ系統
１０８ 暖房系統

Claims (3)

1. 外気と冷媒の間で熱交換する第１熱交換器と、冷媒を加圧する圧縮機と、冷媒と熱媒の間で熱交換する第２熱交換器と、冷媒を減圧する膨脹弁を備えており、圧縮機から流出した冷媒を第２熱交換器および膨脹弁を順に経由させて第１熱交換器へ流入させる加熱運転と、圧縮機から流出した冷媒を少なくとも膨脹弁を経由せずに第１熱交換器へ流入させる除霜運転を実施可能なヒートポンプと、
   第１熱交換器の温度を検出する熱交換器温度検出手段と、
   ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間を計測する計時手段を備えており、
   ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間が着霜判定時間に達した後、第１熱交換機の温度が除霜基準温度を下回る場合に、ヒートポンプの除霜運転を実施するように構成された熱機器であって、
   ヒートポンプの加熱運転を開始してからの経過時間が着霜判定時間に達する前に、第１熱交換器の温度が除霜基準温度よりも高い判定準備温度を下回る場合に、ヒートポンプの加熱能力を低減させることを特徴とする熱機器。
2. 外気温を検出する外気温検出手段をさらに備えており、
   外気温が所定温度より高い場合には、ヒートポンプの加熱能力を低減させないことを特徴とする請求項１の熱機器。
3. 燃料ガスの燃焼により熱媒を加熱する補助熱源機をさらに備えることを特徴とする請求項１または２の熱機器。

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