JP7489932B2 - ハイブリッド温水暖房システム - Google Patents

Description

この発明は、ガス加熱器を備えた温水循環回路と圧縮機を備えた冷媒循環回路とを有する、ハイブリッド温水暖房システムに関するものである。

従来よりこの種の暖房システムにおいては、特許文献１記載のように、ガス加熱器、ガス加熱器から受熱する第１熱源側熱交換器、及び、第１負荷側熱交換器を備えた温水循環回路と、圧縮機、外気と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、及び、第２負荷側熱交換器を備えた冷媒循環回路と、第１及び第２負荷側熱交換器の両方から受熱可能な負荷端末を備えた負荷側回路と、を有するものがあった。

この暖房システムでは、冷媒循環回路において、圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する第２負荷側熱交換器の入口側を連通するとともに、圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する第２熱源側熱交換器の入口側に対し、凝縮器として機能する第２負荷側熱交換器の出口側を連通し、第２熱源側熱交換器での冷媒による受熱を用いて負荷側回路の循環液の加温処理を行う暖房運転を実行することができる。

特開２０２０－１５９６６３号公報

上記従来のものでは、暖房運転が一定時間継続すると、外気と熱交換を行う第２熱源側熱交換器にて着霜が生じるため、その着霜を融解する除霜運転を行う必要がある。

上記従来のものでは除霜運転について特に記載はないが、通常は、冷媒循環回路において第２負荷側熱交換器を蒸発器として機能させ、かつ、第２熱源側熱交換器を凝縮器として機能させる。このようにすると、第２負荷側熱交換器にて循環液と熱交換して受熱し蒸発した冷媒は、圧縮機へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、第２熱源側熱交換器に導かれて放熱しながら凝縮し、このときの放熱によって、前述のようにして生じた着霜を融解することができる。

しかしながらこの除霜運転では、第２負荷側熱交換器にて負荷側回路から冷媒循環回路へと放熱することで第２熱源側熱交換器での除霜を行うため、そのままでは、負荷側回路から負荷端末へと流通する循環液の温度が低下してしまい、負荷端末による暖房環境の悪化、例えば室温の低下等を招くという問題がある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、ガス加熱器、前記ガス加熱器から受熱する第１熱源側熱交換器、及び、第１負荷側熱交換器、を温水配管で接続して、温水循環回路を形成し、圧縮機、外気と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、減圧手段、及び、第２負荷側熱交換器、を冷媒配管で接続して、冷媒循環回路を形成し、前記第１負荷側熱交換器、前記第２負荷側熱交換器、少なくとも１つの負荷端末を、前記第２負荷側熱交換器が前記第１負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、少なくとも前記圧縮機及び前記ガス加熱器を制御する制御手段を有し、前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の出口側を連通し、前記第２熱源側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記負荷側回路の前記循環液の加温処理を行う暖房運転を実行する、ハイブリッド温水暖房システムにおいて、前記制御手段は、前記暖房運転中において所定の第１条件が満たされた場合に、前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の出口側を連通し、前記第２負荷側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記第２熱源側熱交換器の除霜を行い、かつ、前記温水配管内の温水の加熱を開始するように前記ガス加熱器を制御可能な、除霜運転を行い、かつ、前記制御手段は、前記除霜運転時において、所定の第２条件が満たされた場合に、前記温水配管内の温水の加熱を行うとともに前記冷媒配管内の冷媒の圧縮を行うように前記ガス加熱器及び前記圧縮機を制御する、ガスアシストモードと、前記第２条件が満たされない場合に、前記温水配管内の温水の加熱を行わず前記冷媒配管内の冷媒の圧縮を行うように前記ガス加熱器及び前記圧縮機を制御する、ヒートポンプモードと、を備えるものである。

また、請求項２では、前記第２条件は、外気温が所定範囲にない場合、及び／又は、前記第２負荷側熱交換器又は前記第１負荷側熱交換器から流出する前記循環液配管内の循環液温度が目標温度以下の場合を含むものである。

また、請求項３では、前記負荷側回路に設けられ、前記循環液配管内の循環液を流通させる循環ポンプをさらに有し、前記制御手段は、前記除霜運転時において、前記ガスアシストモードでは前記循環ポンプの回転数を前記暖房運転時の回転数と略等しくするとともに、前記ヒートポンプモードでは前記循環ポンプの回転数を前記暖房運転時の回転数よりも低減させるポンプ制御手段を含むものである。

また、請求項４では、前記制御手段は、前記ガスアシストモードによる前記圧縮機及び前記ガス加熱器の運転状態において所定の第１運転終了条件が満たされた場合には当該圧縮機及び前記ガス加熱器の運転を終了し、前記ヒートポンプモードによる前記圧縮機の運転状態において所定の第２運転終了条件が満たされた場合には当該圧縮機の運転を終了するものである。

また、請求項５では、前記第１運転終了条件及び前記第２運転終了条件は、前記第２熱源側熱交換器内の冷媒温度が所定範囲にあることを含むものである。

また、請求項６では、前記第１条件は、外気温が所定範囲にあり、かつ、前記外気温と前記第２熱源側熱交換器内の冷媒温度との偏差が所定範囲にあることを含むものである。
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項７では、ガス加熱器、前記ガス加熱器から受熱する第１熱源側熱交換器、及び、第１負荷側熱交換器、を温水配管で接続して、温水循環回路を形成し、圧縮機、外気と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、減圧手段、及び、第２負荷側熱交換器、を冷媒配管で接続して、冷媒循環回路を形成し、前記第１負荷側熱交換器、前記第２負荷側熱交換器、少なくとも１つの負荷端末を、前記第２負荷側熱交換器が前記第１負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、少なくとも前記圧縮機及び前記ガス加熱器を制御する制御手段を有し、前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の出口側を連通し、前記第２熱源側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記負荷側回路の前記循環液の加温処理を行う暖房運転を実行する、ハイブリッド温水暖房システムにおいて、前記制御手段は、前記暖房運転中において所定の第１条件が満たされた場合に、前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の出口側を連通し、前記第２負荷側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記第２熱源側熱交換器の除霜を行い、かつ、前記温水配管内の温水の加熱を開始するように前記ガス加熱器を制御可能な、除霜運転を行い、前記第１条件は、外気温が所定範囲にあり、かつ、前記外気温と前記第２熱源側熱交換器内の冷媒温度との偏差が所定範囲にあることを含むものである。

この発明の請求項１によれば、制御手段の制御により、暖房運転が行われる。すなわち、冷媒循環回路において、蒸発器として機能する第２熱源側熱交換器にて外気と熱交換して受熱し蒸発した冷媒は、圧縮機へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、凝縮器として機能する第２負荷側熱交換器に導かれて放熱しながら凝縮する。これにより、負荷側回路の循環液が加温され、加温後の循環液が負荷端末へと導かれて暖房が行われる。

このような暖房運転が一定時間継続すると、第２熱源側熱交換器において着霜が生じる。そこで本願発明においては、暖房運転中において所定の条件（第１条件）が満たされた場合に、除霜運転が行われる。すなわち、冷媒循環回路において、蒸発器として機能する第２負荷側熱交換器にて負荷側回路と熱交換して受熱し蒸発した冷媒は、圧縮機へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、凝縮器として機能する第２熱源側熱交換器に導かれて放熱しながら凝縮する。このときの放熱により、前述のようにして生じた着霜を融解することができる。

しかしながらこの除霜運転では、第２負荷側熱交換器にて負荷側回路から冷媒循環回路へと放熱して第２熱源側熱交換器での除霜を行うため、そのままでは、負荷側回路から負荷端末へと流通する循環液の温度が低下し、負荷端末による暖房環境の悪化、例えば室温の低下等を招く。

そこで本願発明においては、上記除霜運転時において、制御手段がガス加熱器を制御し、温水配管内の温水の加熱を開始させることができる。これにより、高温となった温水から第１負荷側熱交換器にて負荷側回路へと放熱することで、前述のような第２負荷側熱交換器での放熱による循環液の温度低下を回避し、暖房環境の悪化を防止することができる。

また、請求項１によれば、上記のようにして除霜運転を行う際、例えば温度環境等の条件によっては、ガス加熱器による温水加熱を行うことなく負荷側回路からの冷媒循環回路での受熱のみによって着霜の融解が可能である場合もあり得る。そのような場合にガス加熱器による加熱を開始するとランニングコストの無駄な増大を招く。そこで本願発明においては、制御手段は、制御モードとして、冷媒循環回路の圧縮機による冷媒の圧縮とガス加熱器の加熱との両方を実行するガスアシストモードと、ガス加熱器の加熱を行わずに圧縮機による冷媒の圧縮のみを行うヒートポンプモードと、の２つを備える。そして、所定の第２条件が満たされた場合にはガスアシストモードによる制御を行う一方、所定の第２条件が満たされない場合にはヒートポンプモードによる制御を実行する。これにより、例えば比較的高温側の温度環境の場合はガス加熱器による加熱をなるべく行わないようにし、ランニングコストを低減することができる。

また、請求項２によれば、外気温や負荷側熱交換器から流出する循環液温度によって、ガス加熱器による温水加熱を行うことなく負荷側回路からの冷媒循環回路での受熱のみによって着霜の融解が可能な温度環境等の条件を満たすかどうかを適切に判断することができる。

前述したように、本願発明においては、除霜運転時に、第２負荷側熱交換器にて熱交換を行うことで負荷側回路側から冷媒循環回路側への受熱を用いて除霜を行う。その際、ガス加熱を用いないヒートポンプモードにおいては、循環ポンプの回転数を大きくすると冷媒循環回路中の熱が負荷側回路側へと奪われてしまい、第２熱源側熱交換器の温度が上昇しにくく除霜に時間がかかる。これに対して、ガスアシストモードでは、冷媒循環回路の圧縮機による冷媒の圧縮とガス加熱器の加熱との両方が実行されることで負荷回路側をより高温とすることができるため、循環ポンプの回転数を大きくしても上記弊害は生じない。

そこでこの発明の請求項３によれば、ポンプ制御手段により、ガスアシストモードでは循環ポンプの回転数を暖房運転時の回転数と略等しくし、ヒートポンプモードでは循環ポンプの回転数を暖房運転時の回転数よりも低減させる。これにより、ヒートポンプモードにおいて前述の負荷側回路側への熱逃げを防止して除霜処理の長時間化を防止できるとともに、ガスアシストモードでは第２負荷側熱交換器における熱交換を促進し、冷媒循環回路側への放熱量を増大して除霜処理の短時間化を図ることができる。

また、請求項４によれば、ガスアシストモードでは第１運転終了条件が満たされた場合に圧縮機及びガス加熱器の運転を終了し、ヒートポンプモードでは第２運転終了条件が満たされた場合に圧縮機の運転を終了する。これにより、冷媒循環回路側での十分な加温により除霜が完了した頃合いを見計らって円滑に除霜運転を終了することができる。

また、請求項５によれば、第２熱源側熱交換器内の冷媒温度に基づく第１運転終了条件又は第２運転終了条件が満たされたことに応じて除霜運転終了となる。これにより、冷媒循環回路側における温度上昇により第２熱源側熱交換器において除霜が完了した頃合いを見計らって、円滑に除霜運転を終了することができる。

また、請求項６及び７によれば、外気温や第２熱源側熱交換器内の冷媒温度に基づく第１条件が満たされたことに応じて冷媒循環回路の圧縮機による冷媒の圧縮とガス加熱器の加熱との両方が実行可能となる。これにより、冷媒循環回路側における温度低下により第２熱源側熱交換器に着霜が生じた頃合いを見計らって、円滑に除霜運転を開始することができる。

本発明の一実施形態のハイブリッド温水暖房システム全体の回路構成図 ヒートポンプ単独暖房運転時の作動を説明する図 ガス単独暖房運転時の作動を説明する図 ヒートポンプ・ガス暖房運転時の作動を説明する図 ヒートポンプ制御装置の機能的構成図 熱交換ユニット制御装置の機能的構成図 ボイラー制御装置の機能的構成図 除霜運転（ガスアシストモード）時の作動を説明する図 除霜運転（ヒートポンプモード）時の作動を説明する図 除霜運転時において、熱交換ユニット制御装置、ヒートポンプ制御装置、ボイラー制御装置の協働により実行される制御手順を表すフローチャート図

以下、本発明の一実施形態を図１～図１０に基づいて説明する。

本実施形態は、本発明を複合熱源型のハイブリッド温水暖房システムに適用した場合の実施形態である。

＜全体回路構成＞
本実施形態のハイブリッド温水暖房システム１全体の回路構成を図１に示す。図１に示すように、前記ハイブリッド温水暖房システム１は、熱交換ユニット４Ａと、ガス暖房給湯器ユニット４Ｂと、ヒートポンプユニット５と、を備えている。このハイブリッド温水暖房システム１には、熱交換端末３６（負荷端末に相当）に循環液Ｌ（例えば、水や不凍液）を循環させる、負荷側回路としての端末循環回路３０と、前記熱交換ユニット４Ａ及び前記ガス暖房給湯器ユニット４Ｂに備えられ、ガス加熱による熱源を利用して前記熱交換端末３６側の前記循環液Ｌを加熱可能な温水循環回路４０と、前記ヒートポンプユニット５に備えられ、空気熱源を利用して前記熱交換端末３６側の前記循環液Ｌを加熱又は冷却可能な冷媒循環回路５０と、が設けられている。

＜温水循環回路＞
前記温水循環回路４０は、出力可変のガス加熱器（気体又は液体燃料の燃焼ガスで加熱する燃焼式加熱器であり、いわゆるバーナー）４３と、第１負荷側熱交換器としての第１熱交換器４１と、第１熱源側熱交換器としての暖房熱交換器４５と、温水循環ポンプ４４と、が、温水配管４２によって環状に接続されている。

前記第１熱交換器４１は、例えばプレート式熱交換器で構成されている。このプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、温水Ｃ１（例えば、水や不凍液。後述の図３、図４、図８等参照）を流通させる冷媒流路と前記循環液Ｌを流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されているものである。

前記暖房熱交換器４５は、前記ガス加熱器４３から受熱することで、前記温水配管４２内の温水を加熱する。なお、このとき、前記暖房熱交換器４５と同様に、前記ガス加熱器４３から受熱可能に給湯熱交換器４６が設けられている。前記給湯熱交換器４６に備えられた水配管４７には外部からの市水が供給されており、前記ガス加熱器４３からの受熱により加熱された温水は、前記水配管４７に接続された給湯栓４８へと供給される。すなわち、前記ガス加熱器４３、前記暖房熱交換器４５、及び前記給湯熱交換器４６は、いわゆるボイラーを構成している。

また、前記ガス加熱器４３から導出された前記温水Ｃ１の温度は、ボイラー往き温度センサ４２ａによって検出され、その検出結果は、ボイラー制御装置６３へ入力される。また、前記ボイラー制御装置６３にはリモコン６０が接続されており、前記リモコン６０での手動操作により前記ガス加熱器４３の加熱能力を調節することもできる。

＜冷媒循環回路＞
前記冷媒循環回路５０は、能力可変の圧縮機５３と、第２負荷側熱交換器としての第２熱交換器５１と、減圧手段としての膨張弁５４と、外気と熱交換可能に構成された第２熱源側熱交換器としての空気熱交換器５５とが、冷媒配管５２によって環状に接続されている。この冷媒配管５２には、前記冷媒循環回路５０における冷媒Ｃ２（後述の図２、図４、図８、図９等参照）の流れ方向を切り換える切換弁としての四方弁５８が設けられている。また前記空気熱交換器５５には、送風ファン５６が設けられている。

前記第２熱交換器５１は、前述と同様、例えばプレート式熱交換器で構成されており、前記冷媒Ｃ２を流通させる冷媒流路と前記循環液Ｌを流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されているものである。

また、前記圧縮機５３から吐出された冷媒温度は、冷媒吐出温度センサ５２ａによって検出される。同様に、前記膨張弁５４から前記空気熱交換器５５までの前記冷媒配管５２に設けられた冷媒温度センサ５２ｂによって、低圧側（暖房時）又は高圧側（冷房時や除霜時）の冷媒温度が検出される。なお、本実施形態では、この冷媒温度センサ５２ｂにより検出される温度が、実質的に、空気熱交換器５５内の冷媒温度として機能するものである。さらに、外気温が、例えば前記空気熱交換器５５又はその近傍に設置された外気温センサ５７によって検出される。前記冷媒吐出温度センサ５２ａ、前記冷媒温度センサ５２ｂ、及び前記外気温センサ５７の検出結果は、ヒートポンプ制御装置６２へ入力される。また、前記ヒートポンプ制御装置６２には前記リモコン６０が通信可能に接続されており、前記リモコン６０での手動操作により前記冷媒循環回路５０の能力を調節することができる（詳細は後述）。

なお、前記冷媒循環回路５０の前記冷媒Ｃ２としては、例えばＲ４１０ＡやＲ３２等のＨＦＣ冷媒や二酸化炭素冷媒等の任意の冷媒を用いることができる。

＜端末循環回路＞
前記端末循環回路３０は、前記第１熱交換器４１と、前記第２熱交換器５１と、少なくとも１つの熱交換端末３６とが、循環液配管としての負荷配管３１によって上流側から順に環状に接続されている。前記熱交換端末３６としては、例えば、床暖房パネル、暖房パネル、冷温水パネル、ラジエータ、ファンコイル、パネルコンベクタ等が含まれる。図示の例では、１つの床暖房パネルが接続された例を示している。この負荷配管３１には、前記端末循環回路３０に前記循環液Ｌを循環させる循環液循環ポンプ３２（循環ポンプに相当）と、前記循環液Ｌを貯留し前記端末循環回路３０の圧力を調整する圧力調整タンク（図示省略）とが設けられている。また、前記熱交換端末３６は、端末用リモコン（図示省略）によって操作可能である。なお、前記熱交換端末３６は、図１では１つ設けられているが、２つ以上であってもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。

このとき、前記端末循環回路３０においては、前記第１熱交換器４１と前記第２熱交換器５１とが直列に接続されており、かつ、前記したように、前記端末循環回路３０を循環する前記循環液Ｌの流れに対して、前記第２熱交換器５１が前記第１熱交換器４１よりも上流側に配設されている。すなわち、前記ハイブリッド温水暖房システム１は、ガス加熱による熱源を利用して前記熱交換端末３６側の前記循環液Ｌを加熱可能な前記温水循環回路４０の前記第１熱交換器４１と、空気熱源を利用して前記熱交換端末３６側の前記循環液Ｌを加熱又は冷却する前記冷媒循環回路５０の前記第２熱交換器５１とが、前記端末循環回路３０に対して直列に接続された、複合熱源ヒートポンプ装置となっているものである。

なお、前記負荷配管３１には、前記熱交換端末３６から前記第２熱交換器５１に流入する前記循環液Ｌの温度を検出する戻り温度センサ３４と、前記第２熱交換器５１から前記第１熱交換器４１側へ流出する前記循環液Ｌの温度を検出する第２往き温度センサ３５と、前記第１熱交換器４１から前記熱交換端末３６側へ流出する前記循環液Ｌの温度を検出する第１往き温度センサ３３と、が設けられている。前記第１往き温度センサ３３の検出結果は、熱交換ユニット制御装置６１へ入力される。前記戻り温度センサ３４及び前記第２往き温度センサ３５の検出結果は、ヒートポンプ制御装置６２へ入力される。

また、前記ヒートポンプ制御装置６２、前記熱交換ユニット制御装置６１、及び、前記ボイラー制御装置６３は、互いに情報送受信可能に接続されており、前述のように入力された各センサの検出結果を互いに共有することができる。

＜暖房運転＞
ここで、前記ハイブリッド温水暖房システム１は、前記四方弁５８の切替によって暖房運転を行う暖房装置、若しくは、冷房運転を行う冷房装置として選択的に機能させることができる。特に暖房運転の場合は、前記冷媒循環回路５０を介した空気熱源の利用のみにより前記循環液Ｌの加熱を行う暖房運転（以下適宜、「ＨＰ単独暖房運転」という）と、前記温水循環回路４０を介したガス加熱による熱源の利用のみにより前記循環液Ｌの加熱を行う暖房運転（以下適宜、「ガス単独暖房運転」という）と、前記冷媒循環回路５０を介した空気熱源の利用と前記温水循環回路４０を介したガス加熱による熱源の利用との両方により前記循環液Ｌの加熱を行う暖房運転（以下適宜、「ＨＰ・ガス暖房運転」という）と、の３つを選択的に実行することができる。

＜ＨＰ単独暖房運転＞
図２に、ＨＰ単独暖房運転時の状態を示す。なお、図示の煩雑を防止するために、図１に示していた各種の信号線は省略している。この図２に示すＨＰ単独暖房運転時においては、前記冷媒循環回路５０では、図示のように前記四方弁５８が切り替えられることで、前記圧縮機５３から吐出された前記冷媒Ｃ２を、前記第２熱交換器５１、前記膨張弁５４、前記空気熱交換器５５の順に流通させた後、前記圧縮機５３に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の前記冷媒Ｃ２が前記圧縮機５３で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記第２熱交換器５１において前記端末循環回路３０を流れる前記循環液Ｌと熱交換を行って前記循環液Ｌを加熱しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった前記冷媒Ｃ２は前記膨張弁５４において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する前記空気熱交換器５５において、前記送風ファン５６の作動により送られる空気との熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱した後、低温・低圧のガスとして再び前記圧縮機５３へと戻る。

このとき、前記端末循環回路３０では、前記循環液循環ポンプ３２により前記第２熱交換器５１に流入した前記循環液Ｌは、蒸発器として機能する前記第２熱交換器５１において、前記空気熱交換器５５で外気と熱交換し前記のように加熱された前記冷媒Ｃ２との熱交換を行って受熱する。こうして加温された前記循環液Ｌは、その後、前記熱交換端末３６に供給されて被空調空間を加温する。

なお、以上においては暖房運転を例にとって説明したが、前記熱交換端末３６として冷房可能な端末が用いられる場合には、前記四方弁５８が切り替えられることで、前記圧縮機５３から吐出された前記冷媒Ｃ２を、前記空気熱交換器５５、前記膨張弁５４、前記第２熱交換器５１の順に流通させた後、前記圧縮機５３に戻す流路を形成し、冷房運転を行うこともできる（詳細な説明は省略）。

＜ガス単独暖房運転＞
図３に、ガス単独暖房運転時の状態を示す。前述と同様、図１に示していた各種の信号線は省略している。この図３に示すガス単独暖房運転時においては、前記温水循環ポンプ４４により前記暖房熱交換器４５に流入した前記温水Ｃ１が、前記暖房熱交換器４５において前記ガス加熱器４３の火力により加熱され、高温となる。その後、高温となっている前記温水Ｃ１は、前記第１熱交換器４１において前記端末循環回路３０を流れる前記循環液Ｌと熱交換を行って前記循環液Ｌを加熱して温度降下した後、再び前記暖房熱交換器４５へと戻る。

このとき、前記端末循環回路３０では、前記循環液循環ポンプ３２により前記第１熱交換器４１に流入した前記循環液Ｌは、前記第１熱交換器４１において、前記ガス加熱器４３で前記のように加熱された前記温水Ｃ１との熱交換を行って受熱する。こうして加温された前記循環液Ｌは、その後、前記熱交換端末３６に供給されて被空調空間を加温する。

＜ＨＰ・ガス暖房運転＞
図４に、ＨＰ・ガス暖房運転時の状態を示す。前述と同様、図１に示していた各種の信号線は省略している。この図４に示すＨＰ・ガス暖房運転時においては、図２を用いて前述した前記冷媒循環回路５０における前記空気熱交換器５５による前記冷媒Ｃ２の加熱と、図３を用いて前述した前記温水循環回路４０における前記ガス加熱器４３による前記温水Ｃ１の加熱と、の両方が行われる。

そして、前記端末循環回路３０では、前記循環液循環ポンプ３２により前記第２熱交換器５１に流入した前記循環液Ｌが、前記第２熱交換器５１において、前述のように加熱された前記冷媒Ｃ２との熱交換を行って受熱した後、前記第１熱交換器４１に流入する。前記第１熱交換器４１に流入した前記循環液Ｌは、前述のように加熱された前記温水Ｃ１との熱交換を行ってさらに受熱する。これらのようにして空気熱源とガス加熱による熱源とにより加温された前記循環液Ｌは、その後前記熱交換端末３６に供給され、被空調空間を加温する。

＜制御装置の機能的構成＞
次に、本実施形態における前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ボイラー制御装置６３、及び前記ヒートポンプ制御装置６２について説明する。前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ボイラー制御装置６３、及び前記ヒートポンプ制御装置６２は、詳細な図示を省略するが、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えている。これら前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ボイラー制御装置６３、及び前記ヒートポンプ制御装置６２の機能的構成を図５、図６、及び図７により説明する。なお、以下の図５、図６、及び図７においては、前述のように互いに送受信可能である前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ボイラー制御装置６３、前記ヒートポンプ制御装置６２同士の信号送受信、及び、各制御装置を介した信号送受信については、適宜図示を省略し、実質的に後述の各制御部に入出力される信号を示している。

＜ヒートポンプ制御装置＞
図５に示すように、前記ヒートポンプ制御装置６２は、圧縮機制御部６２Ａと、膨張弁制御部６２Ｂと、ポンプ制御部６２Ｃと、ファン制御部６２Ｄと、四方弁制御部６２Ｅと、を機能的に備えている。

前記圧縮機制御部６２Ａは、例えば前記戻り温度センサ３４及び前記第２往き温度センサ３５により検出された前記循環液Ｌの温度に応じて、前記圧縮機５３の回転数を制御する。特にこの例では、前記圧縮機制御部６２Ａは、前記第２往き温度センサ３５により検出される前記循環液Ｌの温度が、例えば前記リモコン６０の操作に対応した所望の目標温度となるように、前記圧縮機５３の回転数を制御する。

前記膨張弁制御部６２Ｂは、前記冷媒吐出温度センサ５２ａにより検出される冷媒温度に応じて、前記膨張弁５４の弁開度を制御する。特にこの例では、前記膨張弁制御部６２Ｂは、前記冷媒吐出温度センサ５２ａにより検出される冷媒温度が、例えば前記リモコン６０の操作に対応した制御上の目標温度となるように、前記膨張弁５４の弁開度を制御する。

前記ポンプ制御部６２Ｃは、例えば前記循環液Ｌの所望の目標温度や運転の種類に応じて、前記循環液循環ポンプ３２の回転数を制御する。

前記ファン制御部６２Ｄは、前記外気温センサ５７により検出された前記外気温に応じて、前記送風ファン５６の回転数を制御する。

前記四方弁制御部６２Ｅには、前記リモコン６０からの運転指示（暖房運転、冷房運転等のうちいずれの運転開始及び運転停止を指示する制御信号）、前記外気温センサ５７によって検出される外気温、前記冷媒温度センサ５２ｂによって検出される前記空気熱交換器５５内の冷媒温度、及び、熱交換ユニット制御装置６１からの運転ＯＮ・ＯＦＦ信号、が入力される。前記四方弁制御部６２Ｅは、上記運転指示に応じて、実際に前記冷媒循環回路５０をどのような運転態様で運転するかを決定し、対応する運転情報を、前記圧縮機制御部６２Ａ、前記膨張弁制御部６２Ｂ、前記ポンプ制御部６２Ｃ、前記ファン制御部６２Ｄ、及び前記熱交換ユニット制御装置６１へと出力する。それら前記圧縮機制御部６２Ａ、前記膨張弁制御部６２Ｂ、前記ポンプ制御部６２Ｃ、前記ファン制御部６２Ｄ、及び前記熱交換ユニット制御装置６１は、上述したそれぞれの制御対象に対し、四方弁制御部６２Ｅから入力した運転情報にも応じて制御を行う。
また前記四方弁制御部６２Ｅは、上記決定された運転態様に対応する制御信号を前記四方弁５８へ出力し、前記四方弁５８を切り替える。

なお、前記の運転情報には、前記のＨＰ単独暖房運転、ガス単独暖房運転、ＨＰ・ガス暖房運転に加え、後述の除霜運転に係わる情報（除霜を開始するか否かの判定結果、除霜運転を終了するか否かの判定結果）等も含まれる。特にこの運転情報には、ガス加熱器４３による加熱補助（＝バックアップ）に係わるバックアップ禁止状態であるか否かの情報も含まれる。バックアップ禁止状態とは、例えばユーザーが前記ガス加熱器４３を使いたくない場合、自然災害などにより前記ガス加熱器４３が使用できない場合、等にユーザーが前記リモコン６０の操作によって設定される、前記ガス加熱器４３及び前記温水循環ポンプ４４の運転が禁止された状態や、温水循環ポンプ４４及び／又は前記ガス加熱器４３が故障するなどによって前記ガス加熱器４３及び前記温水循環ポンプ４４の運転が禁止された状態である。また、温度環境等の条件によって前記ガス加熱器４３による温水加熱を必要としない場合に前記ガス加熱器４３及び前記温水循環ポンプ４４の運転が禁止された状態も、バックアップ禁止状態である。

＜熱交換ユニット制御装置＞
図６に示すように、前記熱交換ユニット制御装置６１は、運転制御部６１Ａと、加熱制御部６１Ｂと、ポンプ制御部６１Ｃと、を機能的に備えている。

前記運転制御部６１Ａは、例えば前記外気温センサ５７により検出された外気温、前記第１往き温度センサ３３、前記戻り温度センサ３４、及び前記第２往き温度センサ３５により検出された前記循環液Ｌの温度、前記冷媒温度センサ５２ｂによって検出される前記空気熱交換器５５内の冷媒温度及び、前記ヒートポンプ制御装置６２から入力された前述の運転情報等に基づき、前記温水循環回路４０の前記ガス加熱器４３等の運転・非運転、詳細には、前記冷媒循環回路５０の前記圧縮機５３等とともに前記温水循環回路４０の前記ガス加熱器４３等を運転する（前述のＨＰ・ガス暖房運転）か、あるいは前記冷媒循環回路５０の前記圧縮機５３等が運転されていない状態で前記温水循環回路４０の前記ガス加熱器４３等を運転する（前述のガス単独暖房運転）か、を判定する。そして、その判定結果に基づき、前記ヒートポンプ制御装置６２及び前記ボイラー制御装置６３に対し、運転を行う場合に対応する運転ＯＮ又は運転を行わない場合に対応する運転ＯＦＦ信号を出力する。

前記加熱制御部６１Ｂは、例えば前記リモコン６０からの運転指示（暖房運転、冷房運転等のうちいずれの運転開始及び運転停止を指示する制御信号）と、前記第１往き温度センサ３３により検出された前記第１熱交換器４１からの前記循環液Ｌの往き温度とに基づき、前記ガス加熱器４３の出力の大小を制御するための加熱制御信号を前記ボイラー制御装置６３へと出力する。

前記ポンプ制御部６１Ｃは、例えば前記循環液Ｌの所望の目標温度や運転の種類に応じて、前記温水循環ポンプ４４の回転数を制御するための回転制御信号を前記ボイラー制御装置６３へと出力する。

＜ボイラー制御装置＞
図７に示すように、前記ボイラー制御装置６３は、例えば前記加熱制御部６１Ｂからの加熱制御信号、前記ポンプ制御部６１Ｃからの回転制御信号、及び、前記ボイラー往き温度センサ４２ａによって検出された前記温水Ｃ１の往き温度、等に基づき、前記温水循環ポンプ４４の回転数及び前記ガス加熱器４３の出力を制御する。

＜着霜の発生＞
以上の基本構成及び作動であるハイブリッド温水暖房システム１において、前記冷媒循環回路５０の前記圧縮機５３等を運転する暖房運転（前述のＨＰ単独暖房運転及びＨＰ・ガス暖房運転）が一定時間継続すると、前記空気熱交換器５５において着霜が生じる。本実施形態では、それら前記圧縮機５３等を運転する暖房運転中において前記空気熱交換器５５で着霜が生じている場合に、前記空気熱交換器５５における着霜を融解する所定の除霜運転が行われる。本実施形態では、除霜運転の態様として、前記のバックアップ禁止状態である場合に実行されるヒートポンプモードと、前記バックアップ禁止状態ではない場合に実行されるガスアシストモードと、の２態様がある。

＜除霜運転（ガスアシストモード）＞
まず図８に、前記ガスアシストモードでの除霜運転時の状態を示す。前記冷媒循環回路５０では、図示のように前記四方弁５８が切り替えられることで、前記圧縮機５３の吐出側に前記空気熱交換器５５の入口側を連通するとともに、前記圧縮機５３の吸入側に出口側が連通された前記第２熱交換器５１の入口側に対し、前記空気熱交換器５５の出口側を連通する。すなわち、前記圧縮機５３から吐出された前記冷媒Ｃ２を、前記空気熱交換器５５、前記膨張弁５４、前記第２熱交換器５１の順に流通させた後、前記圧縮機５３に戻す流路を形成する。低温・低圧で吸入されたガス状態の前記冷媒Ｃ２は、前記圧縮機５３で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記空気熱交換器５５において、前記送風ファン５６の作動により送られる空気との熱交換を行って熱を放出しながら高圧の液体に変化する。このときの熱によって前記空気熱交換器５５における着霜の融解が行われる。液体となった前記冷媒Ｃ２は前記膨張弁５４において減圧されて低圧の蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する前記第２熱交換器５１において、前記端末循環回路３０を流れる前記循環液Ｌと熱交換を行って蒸発した後、低温・低圧のガスとして再び前記圧縮機５３へと戻る。

前記温水循環回路４０においては、前述のＨＰ・ガス単独運転時と同様に、前記温水循環ポンプ４４により前記暖房熱交換器４５に流入した前記温水Ｃ１が、前記暖房熱交換器４５において前記ガス加熱器４３の火力により加熱され、高温となる。その後、高温となった前記温水Ｃ１は、前記第１熱交換器４１において前記端末循環回路３０を流れる前記循環液Ｌと熱交換を行って前記循環液Ｌを加熱して温度降下した後、再び前記暖房熱交換器４５へと戻る。

このとき、前記端末循環回路３０では、前記循環液循環ポンプ３２により前記第２熱交換器５１に流入した前記循環液Ｌが、前記第２熱交換器５１において低圧の前記冷媒Ｃ２と熱交換し前記冷媒Ｃ２へ放熱した後、前記第１熱交換器４１に流入する。前記第１熱交換器４１に流入した前記循環液Ｌは、前述のように加熱された前記温水Ｃ１との熱交換を行って受熱し、加温される。このようにしてガス加熱による熱源により加温された前記循環液Ｌは、前記熱交換端末３６を経て再び前記第２熱交換器５１に流入し、前記冷媒Ｃ２への放熱を行う。なおこのとき、後述するように、前記循環液循環ポンプ３２の回転数は、前記ＨＰ単独暖房運転やＨＰ・ガス暖房運転時の回転数と略等しく維持されている（後述の図１０のＳ６０参照）。以上のように、前記ガス加熱器４３の加熱により高温となった前記温水Ｃ１から前記第１熱交換器４１において前記循環液Ｌへと放熱することで、前記第２熱交換器５１からの冷媒Ｃ２の受熱量を増大させることができる。

＜除霜運転（ヒートポンプモード）＞
図９に、前記ヒートポンプモードでの除霜運転時の状態を示す。

このヒートポンプモードでは、図示するように、前記ガスアシストモードとは異なり、前記ガス加熱器４３による前記温水Ｃ１の加熱を行うことなくそれ以外は前述の図８と同様の動作態様となることで、前記端末循環回路３０からの前記冷媒循環回路５０での受熱のみによって前記空気熱交換器５５における着霜の融解が行われる。なお、このヒートポンプモードでは、前述のガスアシストモードとは異なり、前記循環液循環ポンプ３２の回転数は、前記ＨＰ単独暖房運転やＨＰ・ガス暖房運転時の回転数よりも低減されている（後述の図１０のＳ２５参照）。

＜制御手順＞
図８及び図９に示される前記除霜運転を実現するために、熱交換ユニット制御装置６１、ヒートポンプ制御装置６２、ボイラー制御装置６３が協働して実行する制御手順を、図１０に示す。

図１０において、まずＳ２で、加熱制御部６１Ｂにより、前記リモコン６０に設けられた暖房運転スイッチ（図示省略）の操作を介して操作者から暖房運転の開始指示があったか否かが判定される。なお以下適宜、この暖房運転スイッチが操作されることを「運転スイッチＯＮ」のように称する（図示も同様）。運転スイッチがＯＮされたらＹｅｓ判定され、Ｓ４へ移行する。

Ｓ４では、圧縮機制御部６２Ａ及びポンプ制御部６２Ｃにより、前記ＨＰ単独暖房運転又はＨＰ・ガス暖房運転が開始され、前記圧縮機５３が駆動開始されるとともに循環液循環ポンプ３２が駆動開始される。その後、Ｓ５へ移行する。

Ｓ５では、所定の除霜準備運転条件を満たしているか否かが判定される。この除霜準備運転条件とは、ＨＰ単独暖房運転又はＨＰ・ガス暖房運転中において前記空気熱交換器５５で着霜が生じており除霜が必要であるか否かを判定する指標である。ここでは、前記外気温センサ５７によって検出される外気温及び前記冷媒温度センサ５２ｂによって検出される前記空気熱交換器５５内の冷媒温度に基づいて前記除霜準備運転条件が規定されている。詳細には、前記外気温センサ５７によって検出される外気温が所定範囲（例えば－１０℃以上、かつ、２℃未満）であり、かつ、前記外気温センサ５７によって検出される外気温から前記空気熱交換器５５内の冷媒温度を差し引いた温度差が所定範囲（例えば８℃より大きい）という条件となる。すなわち、外気温がかなり低く、しかも、空気熱交換器５５内の冷媒の温度がその外気温よりもかなり低い場合は、除霜が必要なほど着霜量が多い状態であると推定されるからである。そして、Ｓ５において前記除霜準備運転条件を満たしている場合にはＹｅｓ判定され、Ｓ１０へ移行する。

次に、Ｓ１０で、前記バックアップ禁止状態であるか否かが判定される。ここで、バックアップ禁止状態とは、上述のように、故障、設定、及び温度環境等の条件などによって前記ガス加熱器４３及び前記温水循環ポンプ４４の運転が禁止された状態である。前記除霜運転と関連するバックアップ禁止状態としては、比較的短時間に除霜完了可能な温度条件を満たす場合が該当する。具体的には、前記外気温センサ５７によって検出される外気温が所定範囲（例えば０℃以上２℃未満）の場合には、空気熱交換器５５の雰囲気温度が氷の融点以上であり、前記ヒートポンプモードによる除霜運転であっても短時間で除霜完了できるため、この外気温の条件を満たす場合にはバックアップ禁止状態とされる。また、前記第１往き温度センサ３３又は前記第２往き温度センサ３５により検出される前記循環液Ｌの往き温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記ヒートポンプモードによる除霜運転であっても熱源の熱量に余裕があるため、除霜によって前記循環液Ｌ側の熱がとられても、前記熱交換端末３６への往き温度を過剰に低下させる前に除霜完了できるため、この往き温度の条件を満たす場合にもバックアップ禁止状態とされる。そして、Ｓ１０においてバックアップ禁止状態である場合にはＹｅｓ判定され、図９に示される前記端末循環回路３０から前記冷媒循環回路５０での受熱のみによって前記空気熱交換器５５を除霜する前記ヒートポンプモードによる除霜運転を行うために、Ｓ１５に移行する。なお、この例では「バックアップ禁止状態ではない」ことが第２条件に相当しており、前記のようにＹｅｓ判定されることが第２条件が満たされないことに相当している。

Ｓ１５では、所定の除霜開始条件を満たしているか否かが判定される。この例では、上記Ｓ５での条件、すなわち外気温が前記所定範囲（例えば－１０℃以上、かつ、２℃未満）でかつ前記外気温と前記空気熱交換器５５内の冷媒温度との温度差が所定範囲（例えば８℃より大きい）という条件を満たした状態で所定時間（例えば数分程度）が経過したこと、が除霜開始条件となる。なお、この例では、前記外気温が前記所定範囲でかつ前記温度差が前記所定範囲であることが、この場合の第１条件に相当している。前記除霜運転条件が満たされた場合にはＳ１５がＹｅｓ判定され、Ｓ２０へ移行する。

Ｓ２０では、前記図９に示した前記ヒートポンプモードによる除霜運転が開始される。具体的には、前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱が行われない状態で、前記ヒートポンプ制御装置６２により前記四方弁５８が、前記圧縮機５３の吐出側に前記空気熱交換器５５の入口側を連通するとともに前記圧縮機５３の吸入側に出口側が連通された前記第２熱交換器５１の入口側に対し前記空気熱交換器５５の出口側を連通するように切り替えられる。

その後、Ｓ２５で、ヒートポンプ制御装置６２の前記ポンプ制御部６２Ｃにより、前記循環液循環ポンプ３２の回転数が前記のＨＰ単独暖房運転やＨＰ・ガス暖房運転時の回転数よりも低減される。一例としては、前記循環液循環ポンプ３２の回転数を前記のＨＰ単独暖房運転やＨＰ・ガス暖房運転時の３５００ｒｐｍから１０００ｒｐｍまで低下させる。その後、Ｓ３０へ移行する。

Ｓ３０では、このヒートポンプモード時における所定の除霜終了条件（第２運転終了条件に相当）を満たしているか否かが判定される。この除霜終了条件とは、ヒートポンプモードによる除霜運転中において前記空気熱交換器５５で着霜が十分に融解して除霜が完了しているか否かを判定する指標である。この場合は、前記冷媒温度センサ５２ｂによって検出される前記空気熱交換器５５内の冷媒温度に基づいて前記除霜終了条件が規定されている。詳細には、前記空気熱交換器５５内の冷媒温度が所定値（例えば８℃）以上である状態が一定期間（例えば６０秒程度）以上継続するという条件となる。この条件が満たされる場合には、前記空気熱交換器５５における着霜が十分に融解して除霜が完了しているものと推定されるからである。そして、Ｓ３０において前記除霜終了条件を満たしている場合にはＹｅｓ判定され、Ｓ３５へ移行する。

Ｓ３５では、Ｓ２０により開始された前記除霜運転を終了し、前記ＨＰ単独暖房運転又はＨＰ・ガス暖房運転に復帰する処理がなされる。具体的には、ヒートポンプ制御装置６２により前記四方弁５８が、前記圧縮機５３の吐出側に対し前記第２熱交換器５１の入口側を連通するとともに前記圧縮機５３の吸入側に出口側が連通された前記空気熱交換器５５の入口側に対し前記第２熱交換器５１の出口側を連通するように切り替えられる。

そして、Ｓ４０で、ヒートポンプ制御装置６２のポンプ制御部６２Ｃによりにより前記循環液循環ポンプ３２の回転数が前記ＨＰ単独暖房運転又はＨＰ・ガス暖房運転時の回転数（前記の例では３５００ｒｐｍ）に戻され、後述のＳ８０へ移行する。

一方、前記Ｓ１０で前記バックアップ禁止状態ではないと判定された場合にはＮｏ判定され、図８に示される前記端末循環回路３０及び前記温水循環回路４０から前記冷媒循環回路５０での受熱によって前記空気熱交換器５５を除霜する前記ガスアシストモードによる除霜運転を行うために、Ｓ４５に移行する。なお、前記したようにこの「バックアップ禁止状態ではない」ことが第２条件に相当し、前記のようにＮｏ判定されることが第２条件が満たされたことに相当している。

Ｓ４５では、前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱を行うバックアップ運転が開始される。具体的には、暖房運転がＨＰ単独暖房運転である場合には、前記ボイラー制御装置６３により前記温水循環ポンプ４４及び前記ガス加熱器４３が起動されて前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱が開始される。また、暖房運転がＨＰ・ガス暖房運転である場合には、すでに前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱が行われているため、この状態を維持するために、前記ボイラー制御装置６３により前記温水循環ポンプ４４及び前記ガス加熱器４３の運転が継続される。そして、Ｓ５０に移行する。

Ｓ５０では、所定の除霜開始条件を満たしているか否かが判定される。この例では、前記Ｓ１５と同様、上記Ｓ５での条件、すなわち外気温が前記所定範囲でかつ前記外気温と前記空気熱交換器５５内の冷媒温度との温度差が前記所定範囲という条件を満たした状態で前記所定時間が経過したこと、が除霜開始条件となる。前記同様、前記外気温が前記所定範囲でかつ前記温度差が前記所定範囲であることが、この場合でも第１条件に相当している。前記除霜運転条件が満たされた場合にはＹｅｓ判定され、Ｓ５５へ移行する。

Ｓ５５では、前記図８に示した前記ガスアシストモードによる除霜運転が開始される。具体的には、前記Ｓ２０と同様、前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱が行われている状態で、前記ヒートポンプ制御装置６２により前記四方弁５８が、前記圧縮機５３の吐出側に前記空気熱交換器５５の入口側を連通するとともに前記圧縮機５３の吸入側に出口側が連通された前記第２熱交換器５１の入口側に対し前記空気熱交換器５５の出口側を連通するように切り替えられる。

その後、Ｓ６０で、ヒートポンプ制御装置６２の前記ポンプ制御部６２Ｃにより、前記循環液循環ポンプ３２の回転数が前記のＨＰ単独暖房運転やＨＰ・ガス暖房運転時の回転数と略等しくされる（ここでは、前記３５００ｒｐｍに維持させる）。その後、Ｓ６５へ移行する。

Ｓ６５では、このガスアシストモード時における所定の除霜終了条件（第１運転終了条件に相当）を満たしているか否かが判定される。この除霜終了条件とは、ガスアシストモードによる除霜運転中において前記空気熱交換器５５で着霜が十分に融解して除霜が完了しているか否かを判定する指標である。この例では、前記ヒートポンプモードによる除霜運転時と同じく、前記冷媒温度センサ５２ｂによって検出される前記空気熱交換器５５内の冷媒温度に基づいて前記除霜終了条件が規定されている。すなわち、前記空気熱交換器５５内の冷媒温度が所定値（例えば８℃）以上である状態が一定期間（例えば６０秒程度）以上継続するという条件となる。この条件が満たされる場合には、前記空気熱交換器５５における着霜が十分に融解して除霜が完了しているものと推定されるからである。そして、Ｓ６５において前記除霜終了条件を満たしている場合にはＹｅｓ判定され、Ｓ７０へ移行する。

Ｓ７０では、前記Ｓ３５と同様、Ｓ５５により開始された前記除霜運転を終了し、前記ＨＰ単独暖房運転又はＨＰ・ガス暖房運転に復帰する処理がなされる。具体的には、ヒートポンプ制御装置６２により前記四方弁５８が、前記圧縮機５３の吐出側に対し前記第２熱交換器５１の入口側を連通するとともに前記圧縮機５３の吸入側に出口側が連通された前記空気熱交換器５５の入口側に対し前記第２熱交換器５１の出口側を連通するように切り替えられる。

そして、Ｓ７５で、Ｓ４５で開始された、前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱を行うバックアップ運転が終了される。具体的には、暖房運転がＨＰ単独暖房運転である場合には、前記ボイラー制御装置６３により前記温水循環ポンプ４４及び前記ガス加熱器４３が停止されて前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱が停止される。暖房運転がＨＰ・ガス暖房運転である場合には、前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱を継続する必要があるため、前記温水循環ポンプ４４及び前記ガス加熱器４３の運転が継続される。その後、Ｓ８０へ移行する。

Ｓ８０では、加熱制御部６１Ｂにより、前記リモコン６０に設けられた運転停止スイッチ（図示省略）の操作を介して操作者から暖房運転の停止指示があったか否かが判定される。なお以下適宜、この運転停止スイッチが操作されることを「運転スイッチＯＦＦ」のように称する（図示も同様）。運転スイッチがＯＦＦされたらＹｅｓ判定されてＳ８５へ移行し、ヒートポンプ制御装置６２の圧縮機制御部６２Ａ及びポンプ制御部６２Ｃにより、圧縮機５３が駆動停止されるとともに循環液循環ポンプ３２が駆動停止され、このフローを終了する。

なお、以上説明した図１０に示す各手順を実行する、前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ヒートポンプ制御装置６２、及び前記ボイラー制御装置６３が、制御手段の一例に相当している。またポンプ制御部６２Ｃがポンプ制御手段の一例に相当している。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のハイブリッド温水暖房システム１によれば、前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ヒートポンプ制御装置６２、及び前記ボイラー制御装置６３の制御により、ＨＰ単独暖房運転やＨＰ・ガス暖房運転が行われる。すなわち、前記冷媒循環回路５０において、蒸発器として機能する前記空気熱交換器５５にて外気と熱交換して受熱し蒸発した前記冷媒Ｃ２は、前記圧縮機５３へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、凝縮器として機能する前記第２熱交換器５１に導かれて放熱しながら凝縮する。これにより、前記端末循環回路３０の前記循環液Ｌが加温され、加温後の前記循環液Ｌが前記熱交換端末３６へと導かれて暖房が行われる。

これらの暖房運転が一定時間継続すると、前記空気熱交換器５５において着霜が生じる。そこで本実施形態においては、前記ＨＰ単独暖房運転やＨＰ・ガス暖房運転中において前記除霜開始条件が満たされた場合に、除霜運転が行われる。すなわち、前記冷媒循環回路５０において、蒸発器として機能する前記第２熱交換器５１にて前記端末循環回路３０と熱交換して受熱し蒸発した前記冷媒Ｃ２は、前記圧縮機５３へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、凝縮器として機能する空気熱交換器５５に導かれて放熱しながら凝縮する。このときの放熱により、前述のようにして生じた着霜を融解することができる。

しかしながらこの除霜運転では、前記第２熱交換器５１にて前記端末循環回路３０から前記冷媒循環回路５０へと放熱して前記空気熱交換器５５での除霜を行うため、そのままでは、前記端末循環回路３０から前記熱交換端末３６へと流通する前記循環液Ｌの温度が低下し、前記熱交換端末３６による暖房環境の悪化、例えば室温の低下等を招く。

そこで本実施形態においては、上記図８に示したガスアシストモードによる除霜運転において、前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ヒートポンプ制御装置６２、及び前記ボイラー制御装置６３が前記ガス加熱器４３を制御し、前記温水配管４２内の前記温水Ｃ１の加熱を開始させることができる。これにより、高温となった前記温水Ｃ１から前記第１熱交換器４１にて前記端末循環回路３０へと放熱することで、前述のような前記第２熱交換器５１での放熱による前記循環液Ｌの温度低下を回避し、暖房環境の悪化を防止することができる。

また、上記のようにして除霜運転を行う際、例えば温度環境等の条件によっては、前記ガス加熱器４３による温水加熱を行うことなく前記端末循環回路３０からの前記冷媒循環回路５０での受熱のみによって着霜の融解が可能である場合もあり得る。そのような場合に前記ガス加熱器４３による加熱を開始するとランニングコストの無駄な増大を招く。そこで本実施形態においては、前記熱交換ユニット制御装置６１、前記ヒートポンプ制御装置６２、及び前記ボイラー制御装置６３は、制御モードとして、前記冷媒循環回路５０の前記圧縮機５３による前記冷媒Ｃ２の圧縮と前記ガス加熱器４３の加熱との両方を実行する前記のガスアシストモード（図８参照）と、前記ガス加熱器４３の加熱を行わずに前記圧縮機５３による前記冷媒Ｃ２の圧縮のみを行うヒートポンプモード（図９参照）と、の２つを備える。そして、前記バックアップ禁止状態ではない場合にはガスアシストモードによる制御を行う（図１０のＳ４５～Ｓ７５参照）一方、前記バックアップ禁止状態である場合にはヒートポンプモードによる制御を実行する（図１０のＳ１５～Ｓ４０参照）。これにより、例えば比較的高温側の温度環境の場合は前記ガス加熱器４３による加熱をなるべく行わないようにし、ランニングコストを低減することができる。

また、外気温や前記熱交換器４１，５１から流出する循環液温度によって、前記ガス加熱器４３による温水加熱を行うことなく端末循環回路３０からの冷媒循環回路５０での受熱のみによって着霜の融解が可能な温度環境等の条件を満たすかどうかを適切に判断することができる。

また、前述したように、本実施形態においては、前記除霜運転時に、前記第２熱交換器５１にて熱交換を行うことで前記端末循環回路３０側から前記冷媒循環回路５０側への受熱を用いて除霜を行う。その際、ガス加熱を用いない前記ヒートポンプモードにおいては、前記循環液循環ポンプ３２の回転数を大きくすると前記冷媒循環回路５０中の熱が前記端末循環回路３０側へと奪われてしまい、前記空気熱交換器５５の温度が上昇しにくく除霜に時間がかかる。これに対して、前記ガスアシストモードでは、前記冷媒循環回路５０の前記圧縮機５３による前記冷媒Ｃ２の圧縮と前記ガス加熱器４３の加熱との両方が実行されることで前記端末循環回路３０側をより高温とすることができるため、前記循環液循環ポンプ３２の回転数を大きくしても上記弊害は生じない。

そこで、本実施形態では特に、前記ポンプ制御部６２Ｃにより、前記ガスアシストモードでは前記循環液循環ポンプ３２の回転数を前記暖房運転時の回転数と略等しくし（前述の例では３５００ｒｐｍ）、前記ヒートポンプモードでは循環液循環ポンプ３２の回転数を前記暖房運転時の回転数よりも低減させる（前述の例では１０００ｒｐｍ）。これにより、前記ヒートポンプモードにおいて前述の端末循環回路３０側への熱逃げを防止して除霜処理の長時間化を防止できるとともに、前記ガスアシストモードでは第２熱交換器５１における熱交換を促進し、前記冷媒循環回路５０側での受熱量を増大して除霜処理の短時間化を図ることができる。

また、本実施形態では特に、前記ガスアシストモードにおいて所定の前記除霜終了条件が満たされた場合に前記圧縮機５３及び前記ガス加熱器４３の運転を終了し、前記ヒートポンプモードにおいても所定の前記除霜終了条件が満たされた場合に前記圧縮機５３の運転を終了する。これにより、冷媒循環回路５０側での十分な加温により除霜が完了した頃合いを見計らって円滑に前記除霜運転を終了することができる。なお、本実施形態では前記ガスアシストモード及び前記ヒートポンプモードにおける除霜終了条件をいずれも同じ条件にしているが、異なる条件であってもよい。

また、本実施形態では特に、空気熱交換器５５内の冷媒温度に基づく前記除霜終了条件（前述の例では前記空気熱交換器５５内の冷媒温度が８℃以上の状態を６０秒程度以上継続するという条件）が満たされたことに応じて除霜運転終了となる。これにより、前記冷媒循環回路５０側における温度上昇により空気熱交換器５５において除霜が完了した頃合いを見計らって、円滑に前記除霜運転を終了することができる。

また、本実施形態では特に、外気温や前記空気熱交換器５５内の冷媒温度に基づく前記第１条件（前述の例では、前記外気温センサ５７によって検出される外気温が－１０℃以上、かつ、２℃未満であり、かつ、前記外気温センサ５７によって検出される外気温から前記空気熱交換器５５内の冷媒温度を差し引いた温度差（偏差）が８℃より大きいという条件）が満たされたことに応じて、前記冷媒循環回路５０の前記圧縮機５３による前記冷媒Ｃ２の圧縮と前記ガス加熱器４３の加熱との両方が実行される。これにより、前記冷媒循環回路５０側における温度低下により空気熱交換器５５に着霜が生じた頃合いを見計らって、円滑に前記除霜運転を開始することができる。

＜変形例＞
なお、以上においては、前記端末循環回路３０において、循環する前記循環液Ｌの流れに対して前記第２熱交換器５１が前記第１熱交換器４１よりも上流側に配設されている場合を例にとって説明したが、これに限られず、反対に前記第１熱交換器４１が前記第２熱交換器５１よりも上流側に配設されてもよい。さらには、前記端末循環回路３０において前記第１熱交換器４１と前記第２熱交換器５１とが並列に接続されてもよい。

また、上記実施形態では、１台の熱交換端末が接続される場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち２台以上の熱交換端末が接続される構成でも良い。

なお、図１０に示すフローチャートは本発明を上記フローに示す手順に限定するものではなく、発明の趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ ハイブリッド温水暖房システム
３０ 端末循環回路（負荷側回路）
３１ 負荷配管（循環液配管）
３２ 循環液循環ポンプ（循環ポンプ）
３６ 熱交換端末（負荷端末）
４０ 温水循環回路
４１ 第１熱交換器（第１負荷側熱交換器）
４２ 温水配管
４３ ガス加熱器
４４ 膨張弁（減圧手段）
４５ 暖房熱交換器（第１熱源側熱交換器）
５０ 冷媒循環回路
５１ 第２熱交換器（第２負荷側熱交換器）
５２ 冷媒配管
５３ 圧縮機
５４ 膨張弁（減圧手段）
５５ 空気熱交換器（第２熱源側熱交換器）
６１ 熱交換ユニット制御装置（制御手段）
６２Ｃ ポンプ制御部（ポンプ制御手段）
６２ ヒートポンプ制御装置（制御手段）
６３ ボイラー制御装置（制御手段）
Ｃ１ 温水
Ｃ２ 冷媒
Ｌ 循環液

Claims (7)

1. ガス加熱器、前記ガス加熱器から受熱する第１熱源側熱交換器、及び、第１負荷側熱交換器、を温水配管で接続して、温水循環回路を形成し、
   圧縮機、外気と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、減圧手段、及び、第２負荷側熱交換器、を冷媒配管で接続して、冷媒循環回路を形成し、
   前記第１負荷側熱交換器、前記第２負荷側熱交換器、少なくとも１つの負荷端末を、前記第２負荷側熱交換器が前記第１負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、
   少なくとも前記圧縮機及び前記ガス加熱器を制御する制御手段を有し、
   前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の出口側を連通し、前記第２熱源側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記負荷側回路の循環液の加温処理を行う暖房運転を実行する、ハイブリッド温水暖房システムにおいて、
   前記制御手段は、
   前記暖房運転中において所定の第１条件が満たされた場合に、前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の出口側を連通し、前記第２負荷側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記第２熱源側熱交換器の除霜を行い、かつ、前記温水配管内の温水の加熱を開始するように前記ガス加熱器を制御可能な、除霜運転を行い、
   かつ、
   前記制御手段は、前記除霜運転時において、
   所定の第２条件が満たされた場合に、前記温水配管内の温水の加熱を行うとともに前記冷媒配管内の冷媒の圧縮を行うように前記ガス加熱器及び前記圧縮機を制御する、ガスアシストモードと、
   前記第２条件が満たされない場合に、前記温水配管内の温水の加熱を行わず前記冷媒配管内の冷媒の圧縮を行うように前記ガス加熱器及び前記圧縮機を制御する、ヒートポンプモードと、
   を備えることを特徴とするハイブリッド温水暖房システム。
2. 前記第２条件は、
   外気温が所定範囲にない場合、及び／又は、前記第２負荷側熱交換器又は前記第１負荷側熱交換器から流出する前記循環液配管内の循環液温度が目標温度以下の場合を含む
   ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド温水暖房システム。
3. 前記負荷側回路に設けられ、前記循環液配管内の前記循環液を流通させる循環ポンプをさらに有し、
   前記制御手段は、前記除霜運転時において、
   前記ガスアシストモードでは前記循環ポンプの回転数を前記暖房運転時の回転数と略等しくするとともに、前記ヒートポンプモードでは前記循環ポンプの回転数を前記暖房運転時の回転数よりも低減させるポンプ制御手段を含む
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のハイブリッド温水暖房システム。
4. 前記制御手段は、
   前記ガスアシストモードによる前記圧縮機及び前記ガス加熱器の運転状態において所定の第１運転終了条件が満たされた場合には当該圧縮機及び前記ガス加熱器の運転を終了し、
   前記ヒートポンプモードによる前記圧縮機の運転状態において所定の第２運転終了条件が満たされた場合には当該圧縮機の運転を終了する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のハイブリッド温水暖房システム。
5. 前記第１運転終了条件及び前記第２運転終了条件は、
   前記第２熱源側熱交換器内の冷媒温度が所定範囲にあることを含む
   ことを特徴とする請求項４記載のハイブリッド温水暖房システム。
6. 前記第１条件は、
   外気温が所定範囲にあり、かつ、前記外気温と前記第２熱源側熱交換器内の冷媒温度との偏差が所定範囲にあることを含む
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のハイブリッド温水暖房システム。
7. ガス加熱器、前記ガス加熱器から受熱する第１熱源側熱交換器、及び、第１負荷側熱交換器、を温水配管で接続して、温水循環回路を形成し、
   圧縮機、外気と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、減圧手段、及び、第２負荷側熱交換器、を冷媒配管で接続して、冷媒循環回路を形成し、
   前記第１負荷側熱交換器、前記第２負荷側熱交換器、少なくとも１つの負荷端末を、前記第２負荷側熱交換器が前記第１負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、
   少なくとも前記圧縮機及び前記ガス加熱器を制御する制御手段を有し、
   前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２負荷側熱交換器の出口側を連通し、前記第２熱源側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記負荷側回路の循環液の加温処理を行う暖房運転を実行する、ハイブリッド温水暖房システムにおいて、
   前記制御手段は、
   前記暖房運転中において所定の第１条件が満たされた場合に、前記圧縮機の吐出側に対し凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の入口側を連通するとともに、前記圧縮機の吸入側に出口側が連通された蒸発器として機能する前記第２負荷側熱交換器の入口側に対し、前記凝縮器として機能する前記第２熱源側熱交換器の出口側を連通し、前記第２負荷側熱交換器での冷媒による受熱を用いて前記第２熱源側熱交換器の除霜を行い、かつ、前記温水配管内の温水の加熱を開始するように前記ガス加熱器を制御可能な、除霜運転を行い、
   前記第１条件は、
   外気温が所定範囲にあり、かつ、前記外気温と前記第２熱源側熱交換器内の冷媒温度との偏差が所定範囲にあることを含む
   ことを特徴とするハイブリッド温水暖房システム。
   

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