WO2011092741A1 - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

　補助熱源出口に温度センサを設けずに済む技術を提供する。利用側冷媒回路（２０）は、熱源側圧縮機（２１）と、熱源側熱交換器（２４）と、水媒体を加熱可能な利用側熱交換器（４１）とで構成される。水媒体回路（８０）は、循環ポンプ（４３）と利用側熱交換器（４１）とで構成され、温水暖房ユニット（９）等と接続されている。補助熱源（５３）は、水媒体回路（８０）において利用側熱交換器（４１）の水媒体出口側に設けられており、水媒体回路（８０）上の水媒体を更に加熱する。暖房能力演算部（１９１）は、熱源側冷媒や熱源側冷媒回路（２０）の構成機器の運転状態量に基づいて、温水暖房ユニット（９）等の暖房能力（Ｈａ）を演算する。循環流量演算部（１９２）は、出入口温度差（ΔＴｗｌ）及び暖房能力（Ｈａ）に基づいて、水媒体回路（８０）上の水媒体の循環流量（Ｆｗｒ）を演算する。予測部（１９３）は、循環流量（Ｆｗｒ）と熱源能力情報（Ｉｈｃ）とに基づいて、補助熱源（５３）における水媒体の出口温度（Ｔｈｌ）を予測する。

Description

ヒートポンプシステム

　本発明は、ヒートポンプシステム、特に、ヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱することが可能なヒートポンプシステムに関する。

　従来より、特許文献１（特開２００３－３１４８３８号公報）に示されるような、ヒートポンプサイクルを利用して水を加熱することが可能なヒートポンプ式温水暖房装置がある。ヒートポンプ式温水暖房装置は、主として、容量可変型の熱源側圧縮機及び熱源側熱交換器を有する室外機と、冷媒－水熱交換器及び循環ポンプを有する温水供給ユニットとを備えている。熱源側圧縮機、熱源側熱交換器及び冷媒－水熱交換器は、熱源側冷媒回路を構成している。このヒートポンプ式温水暖房装置によると、冷媒―水熱交換器における冷媒の放熱によって水が加熱される。これによって得られた温水は、循環ポンプによって昇圧された後、タンク内に貯湯されたり、例えば床暖房機器等の各種の水媒体機器に供給されたりする。

　上述した装置において、外気温度が低い場合や室外熱交換器が凍結した場合の水媒体の加熱能力低下を補うために、冷媒－水熱交換器において一旦熱交換された後の温水が流れる部分に、補助熱源が設けられることがある。この場合、補助熱源の出口温度に基づいて上記装置のフィードバック制御を行うため、補助熱源の出口には温度センサを設ける必要がある。しかしながら、上記装置の構成によっては、市販されているヒータ等を補助熱源として利用できず、上記装置専用の補助熱源を用意せざるを得ない場合がある。この場合、コストが高くなってしまう。
　また、温度センサの検知結果の送受信用配線は、弱電性であるため、ノイズの影響を受け易い。従って、送受信用配線に対しノイズ対策を講じる必要があり、これにより装置自体が大型化する恐れがある。

　そこで、本発明の課題は、補助熱源出口の温度センサを不要にする技術を提供することとする。

　本発明の第１観点に係るヒートポンプシステムは、冷媒回路と、水媒体回路と、補助熱源と、暖房能力演算部と、循環流量演算部と、予測部とを備える。冷媒回路は、圧縮機と、熱源側熱交換器と、冷媒－水熱交換器とを有する。圧縮機は、冷媒を圧縮する。熱源側熱交換器は、冷媒の蒸発器として機能することが可能である。冷媒－水熱交換器は、冷媒の放熱器として機能し、水媒体を加熱することが可能である。水媒体回路は、循環ポンプと冷媒－水熱交換器とを有している。水媒体回路には、冷媒－水熱交換器において冷媒との間で熱交換された水媒体が循環している。更に、水媒体回路は、当該水媒体を利用して運転を行う水媒体機器と接続されている。補助熱源は、水媒体回路において、冷媒－水熱交換器の水媒体出口側に設けられており、水媒体回路上を循環する水媒体を更に加熱することができる。暖房能力演算部は、冷媒回路を流れる冷媒または構成機器の運転状態量に基づいて、水媒体機器の暖房能力を演算する。循環流量演算部は、出入口温度差及び暖房能力に基づいて、水媒体回路上の水媒体の循環流量を演算する。出入口温度差とは、冷媒－水熱交換器における水媒体の入口温度と出口温度との差である。予測部は、循環流量と、補助熱源の能力を示す熱源能力情報とに基づいて、補助熱源が動作した場合の補助熱源における水媒体の出口温度を予測する。
　このヒートポンプシステムでは、演算により得られた水媒体機器の暖房能力と、冷媒－水熱交換器における水媒体の出入口温度差とに基づいて、水媒体回路上の水媒体の循環流量が演算され、この演算結果と補助熱源の能力を示す熱源能力情報とに基づいて、補助熱源における水媒体の出口温度が予測される。従って、補助熱源の出口付近に温度センサを設けずとも、補助熱源における水媒体の出口温度を知ることができる。

　本発明の第２観点に係るヒートポンプシステムは、第１観点に係るヒートポンプシステムにおいて、循環ポンプは、容量可変型のポンプである。循環流量演算部は、動作している循環ポンプの現在の回転数での循環流量を演算する。
　このヒートポンプシステムでは、水媒体回路上の循環ポンプとして、容量可変型のポンプが用いられる。これにより、水媒体回路を循環する水媒体の流量を適切な量確保することができる。そして、このヒートポンプシステムでは、出入口温度差及び暖房能力に基づいて、水媒体回路上の循環ポンプの現在の回転数での循環流量が演算され、該循環流量は、水媒体の出口温度の予測に用いられる。これにより、実際の出口温度をより正確に予測することができる。

　本発明の第３観点に係るヒートポンプシステムは、第２観点に係るヒートポンプシステムにおいて、ポンプ容量制御部を更に備える。ポンプ容量制御部は、補助熱源が動作を開始する際、水媒体回路上の水媒体の流量が循環ポンプの定格流量又は最大流量となるように、循環ポンプの容量を可変する制御を行う。
　このヒートポンプシステムでは、補助熱源が動作する際、水媒体の流量は最大となる。従って、循環ポンプの定格流量または最大流量となる流量の水媒体が冷媒－水熱交換器により加熱された後、当該水媒体は補助熱源によって更に加熱されることとなる。

　本発明の第４観点に係るヒートポンプシステムは、第１観点～第３観点のいずれかに係るヒートポンプシステムにおいて、圧縮機は、容量可変型の圧縮機である。そして、ヒートポンプシステムは、熱源運転制御部を更に備える。熱源運転制御部は、圧縮機の容量が所定容量以上である場合であって、かつ冷媒－水熱交換器における水媒体の出口温度と目標出口温度との差である出口側温度差が第１所定温度差以上である場合、補助熱源に運転を行わせる。
　このヒートポンプシステムでは、圧縮機の容量が所定容量以上であって、かつ冷媒－水熱交換器における水媒体の出口側温度差が第１所定温度差以上である場合、補助熱源は運転を行う。これにより、冷媒－水熱交換器による水媒体の加熱のみでは水媒体の温度が所望する温度となっていない場合であっても、補助熱源による更なる加熱によって、水媒体機器には所望する温度の水媒体が供給されるようになる。

　本発明の第５観点に係るヒートポンプシステムは、第４観点に係るヒートポンプシステムにおいて、熱源運転制御部は、補助熱源が運転している状態において、出口側温度差が第１所定温度差よりも小さい第２所定温度差以下である場合、補助熱源の運転を停止させる。
　このヒートポンプシステムでは、出口側温度差が第１所定温度差よりも小さい第２所定温度差以下、つまりは冷媒－水熱交換器における水媒体の出口温度が目標出口温度に近い場合には、水媒体機器は所望する温度の水媒体を得ており補助熱源をこれ以上運転させる必要がないため、補助熱源は運転を停止する。これにより、補助熱源を不必要に運転することによる電力消費を防ぐことができる。

　本発明の第６観点に係るヒートポンプシステムは、第５観点に係るヒートポンプシステムにおいて、第１所定温度差及び第２所定温度差は、予測部による予測結果に基づいて決定される。
　このヒートポンプシステムでは、第１所定温度差及び第２所定温度差は、予測された補助熱源の水媒体の出口温度に基づいて決定される変数である。これにより、出口温度差が、その時々における予測された補助熱源の水媒体の出口温度によって変更される第１所定温度及び第２所定温度と比較されることによって、補助熱源の運転は適切に開始／停止することができる。

　本発明の第７観点に係るヒートポンプシステムは、第４観点～第６観点のいずれかに係るヒートポンプシステムにおいて、熱源運転制御部は、補助熱源が運転している状態において水媒体機器が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合、圧縮機の運転容量に関係なく補助熱源の運転を停止させる。
　このヒートポンプシステムでは、水媒体機器が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合には、補助熱源の運転は強制的に停止される。これにより、水媒体機器が故障や運転を禁止されている際、補助熱源が運転していることで水媒体が更に加熱され続けることがない。従って、補助熱源が要因となって引き起こされるヒートポンプシステムの更なる故障や事故等を防ぐことができる。また、補助熱源の運転による消費電力を抑えることができる。

　本発明の第８観点に係るヒートポンプシステムは、第４観点～第７観点のいずれかに係るヒートポンプシステムにおいて、熱源運転制御部は、補助熱源が運転している状態において冷媒－水熱交換器における水媒体の入口温度が所定温度以上である場合、補助熱源の運転を停止させる。
　既に述べたように、演算された水媒体機器の暖房能力や水媒体の循環流量等によって補助熱源における水媒体の出口温度が予測されるが、場合によっては、予測結果が実際の水媒体の出口温度とは異なる恐れがある。そこで、このヒートポンプシステムでは、更に、冷媒－水熱交換器に返ってくる水媒体の温度、つまりは冷媒－水熱交換器における水媒体の入口温度をモニターしつつ、必要な場合には補助熱源の運転を停止させる。これにより、仮に予測結果が実際の水媒体の出口温度とは異なっている場合であっても、補助熱源は、水熱源の入口温度に基づいて適切な運転制御がなされるようになる。

　本発明の第９観点に係るヒートポンプシステムは、第１観点～第８観点のいずれかに係るヒートポンプシステムにおいて、補助熱源は、容量可変型の熱源である。そして、ヒートポンプシステムは、補助熱源の容量の設定を受け付け可能な受付部を更に備える。
　このヒートポンプシステムでは、補助熱源の容量を、受付部を備えた例えばリモートコントローラ等の機器によって変更することができる。これにより、例えばヒートポンプシステムが設置される国の電源の状況に応じて、補助電源の容量を適宜可変することができる。

　以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
　本発明の第１観点に係るヒートポンプシステムによると、補助熱源の出口付近に温度センサを設けずとも、補助熱源における水媒体の出口温度を知ることができる。
　本発明の第２観点に係るヒートポンプシステムによると、水媒体回路を循環する水媒体の流量を適切な量確保することができる。更に、このヒートポンプシステムでは、実際の出口温度をより正確に予測することができる。
　本発明の第３観点に係るヒートポンプシステムによると、循環ポンプの定格流量または最大流量となる流量の水媒体が冷媒－水熱交換器により加熱された後、補助熱源によって更に加熱されることとなる。
　本発明の第４観点に係るヒートポンプシステムによると、冷媒－水熱交換器による水媒体の加熱のみでは水媒体の温度が所望する温度となっていない場合であっても、補助熱源による更なる加熱によって、水媒体機器には所望する温度の水媒体が供給されるようになる。

　本発明の第５観点に係るヒートポンプシステムによると、補助熱源を不必要に運転することによる電力消費を防ぐことができる。
　本発明の第６観点に係るヒートポンプシステムでは、出口温度差が、その時々における予測された補助熱源の水媒体の出口温度によって変更される第１所定温度及び第２所定温度と比較されることによって、補助熱源の運転は適切に開始／停止することができる。
　本発明の第７観点に係るヒートポンプシステムでは、補助熱源が要因となって引き起こされるヒートポンプシステムの更なる故障等を防ぐことができる。また、補助熱源の運転による消費電力を抑えることができる。
　本発明の第８観点に係るヒートポンプシステムでは、仮に予測結果が実際の水媒体の出口温度とは異なっている場合であっても、補助熱源は、水熱源の入口温度に基づいて適切な運転制御がなされるようになる。

　本発明の第９観点に係るヒートポンプシステムでは、例えば該システムが設置される国の電源の状況に応じて、補助電源の容量を適宜可変することができる。

本実施形態に係るヒートポンプシステムの概略構成図。 本実施形態に係る熱源側制御部と、該制御部に接続された各種センサ及び各種機器を模式的に示す図。 本実施形態に係る利用側制御部と、該制御部に接続された各種センサ及び各種機器を模式的に示す図。 本実施形態に係るリモートコントローラの外観図。 本実施形態に係るヒートポンプシステムが給湯運転及び暖房運転を行っている場合における、該システムの全体的な動作の流れを示すフロー図。 本実施形態に係るヒートポンプシステムが給湯運転及び暖房運転を行っている場合における、該システムの全体的な動作の流れを示すフロー図。

　以下、本発明に係るヒートポンプの実施形態について、図面に基づいて説明する。
　＜構成＞
　－全体－
　図１は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプシステム１の概略構成図である。ヒートポンプシステム１は、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱する運転等を行うことが可能な装置である。
　ヒートポンプシステム１は、主として、熱源ユニット２と、利用ユニット４と、液冷媒連絡管１３と、ガス冷媒連絡管１４と、貯湯ユニット８と、温水暖房ユニット９と、水媒体連絡管１５，１６と、補助熱源５３と、熱源側通信部１１と、熱源側制御部１２と、利用側通信部１８と、利用側制御部１９と、リモートコントローラ９０とを備えている。熱源ユニット２と利用ユニット４とは、液冷媒連絡管１３及びガス冷媒連絡管１４を介して互いに接続されており、これによって熱源側冷媒回路２０が構成されている。熱源側冷媒回路２０は、主として、熱源側圧縮機２１（後述）と、熱源側熱交換器２４（後述）と、利用側熱交換器４１（後述。冷媒－水熱交換器に相当）とで構成される。そして、利用ユニット４と貯湯ユニット８と温水暖房ユニット９とが水媒体連絡管１５，１６を介して接続されることによって、水媒体回路８０が構成されている。水媒体回路８０は、主として、循環ポンプ４３（後述）と、利用側熱交換器４１（後述）とで構成されている。

　熱源側冷媒回路２０には、ＨＦＣ系冷媒の一種であるＨＦＣ－４１０Ａが熱源側冷媒として封入されており、また、ＨＦＣ系冷媒に対して相溶性を有するエステル系又はエーテル系の冷凍機油が熱源側圧縮機２１（後述）の潤滑のために封入されている。また、水媒体回路８０には、利用側熱交換器４１（後述）によって熱交換された後の水媒体（具体的には、温水）が循環するようになっている。
　－熱源ユニット２－
　熱源ユニット２は、屋外に設置されている。熱源ユニット２は、液冷媒連絡管１３及びガス冷媒連絡管１４を介して利用ユニット４に接続されており、熱源側冷媒回路２０の一部を構成している。
　熱源ユニット２は、主として、熱源側圧縮機２１と、油分離機構２２と、熱源側切換機構２３と、熱源側熱交換器２４と、熱源側膨張弁２５と、吸入戻し管２６と、過冷却器２７と、熱源側アキュムレータ２８と、液側閉鎖弁２９と、ガス側閉鎖弁３０とを有している。

　熱源側圧縮機２１は、熱源側冷媒を圧縮するための機構であって、容量可変型の圧縮機である。具体的には、ケーシング（図示せず）内に収容されたロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）が、同じくケーシング内に収容された熱源側圧縮機モータ２１ａによって駆動される密閉式圧縮機である。この熱源側圧縮機２１のケーシング内には、圧縮要素において圧縮された後の熱源側冷媒が充満する高圧空間（図示せず）が形成されており、この高圧空間には、冷凍機油が溜められている。熱源側圧縮機モータ２１ａは、インバータ装置（図示せず）によって、当該モータ２１ａの回転数（即ち、運転周波数）を可変でき、これにより熱源側圧縮機２１の容量制御が可能になっている。
　油分離機構２２は、熱源側圧縮機２１から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離して熱源側圧縮機の吸入に戻すための機構である。油分離機構２２は、主として、熱源側圧縮機２１の熱源側吐出管２１ｂに設けられた油分離器２２ａと、油分離器２２ａ及び熱源側圧縮機２１の熱源側吸入管２１ｃを接続する油戻し管２２ｂとを有している。油分離器２２ａは、熱源側圧縮機２１から吐出された熱源側冷媒中に含まれる冷凍機油を分離する機器である。油戻し管２２ｂは、キャピラリチューブを有している。油戻し管２２ｂは、油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油を、熱源側圧縮機２１の熱源側圧縮機２１の熱源側吸入管２１ｃに戻す冷媒管である。

　熱源側切換機構２３は、熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の放熱器として機能させる熱源側放熱運転状態と、熱源側熱交換器２４を熱源側冷媒の蒸発器として機能させる熱源側蒸発運転状態と、を切り換え可能な四路切換弁である。熱源側切換機構２３は、熱源側吐出管２１ｂと、熱源側吸入管２１ｃと、熱源側熱交換器２４のガス側に接続された第１熱源側ガス冷媒管２３ａと、ガス側閉鎖弁３０に接続された第２熱源側ガス冷媒管２３ｂとに接続されている。そして、熱源側切換機構２３は、熱源側吐出管２１ｂと第１熱源側ガス冷媒管２３ａとを連通させると共に、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂと熱源側吸入管２１ｃとを連通（熱源側放熱状態に対応、図１の熱源側切換機構２３の実線を参照）させたり、熱源側吐出管２１ｂと第２熱源側ガス冷媒管２３ｂとを連通させると共に、第１熱源側ガス冷媒管２３ａと熱源側吸入管２１ｃとを連通（熱源側蒸発運転状態に対応。図１の熱源側切換機構２３の破線を参照）させたりする切り換えを行うことができる。

　尚、熱源側切換機構２３は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の熱源側冷媒の流れ方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。
　熱源側熱交換器２４は、熱源側冷媒と室外空気との熱交換を行うことで熱源側冷媒の放熱器または蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器２４の液側には、熱源側液冷媒管２４ａが接続されており、当該熱交換器２４のガス側には、第１熱源側ガス冷媒管２３ａが接続されている。この熱源側熱交換器２４において熱源側冷媒と熱交換を行う室外空気は、熱源側ファンモータ３２ａによって駆動される熱源側ファン３２によって供給されるようになっている。
　熱源側膨張弁２５は、熱源側熱交換器２４を流れる熱源側冷媒の減圧などを行う電動膨張弁であり、熱源側液冷媒管２４ａに設けられている。

　吸入戻し管２６は、熱源側液冷媒管２４ａを流れる熱源側冷媒の一部を分岐して熱源側圧縮機２１の吸入に戻す冷媒管である。ここでは、吸入戻し管２６の一端は、熱源側液冷媒管２４ａに接続されており、当該管２６の他端は、熱源側吸入管２１ｃに接続されている。そして、吸入戻し管２６には、開度制御が可能な吸入戻し膨張弁２６ａが設けられている。尚、吸入戻し膨張弁２６ａは、電動膨張弁で構成されている。
　過冷却器２７は、熱源側液冷媒管２４ａを流れる熱源側冷媒と吸入戻し管２６を流れる熱源側冷媒（より具体的には、吸入戻し膨張弁２６ａによって減圧された後の冷媒）との熱交換を行う熱交換器である。
　熱源側アキュムレータ２８は、熱源側吸入管２１ｃに設けられており、熱源側冷媒回路２０を循環する熱源側冷媒を熱源側吸入管２１ｃから熱源側圧縮機２１に吸入される前に一次的に溜めるための容器である。

　液側閉鎖弁２９は、熱源側液冷媒管２４ａと液冷媒連絡管１３との接続部に設けられた弁である。ガス側閉鎖弁３０は、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂとガス冷媒連絡管１４との接続部に設けられた弁である。
　また、熱源ユニット２には、各種センサが設けられている。具体的には、熱源ユニット２には、熱源側吸入圧力センサ３３、熱源側吐出圧力センサ３４、熱源側熱交温度センサ３５、外気温度センサ３６が設けられている。熱源側吸入圧力センサ３３は、熱源側圧縮機２１の吸入における熱源側冷媒の圧力である熱源側吸入圧力Ｐｓを検出する。熱源側吐出圧力センサ３４は、熱源側圧縮機２１の吐出における熱源側冷媒の圧力である熱源側吐出圧力Ｐｄを検出する。熱源側熱交温度センサ３５は、熱源側熱交換器２４の液側における熱源側冷媒の温度である熱源側熱交換器温度Ｔｈｘを検出する。外気温度センサ３６は、外気温度Ｔｏを検出する。

　－液冷媒連絡管－
　液冷媒連絡管１３は、液側閉鎖弁２９を介して熱源側液冷媒管２４ａに接続されている。液冷媒連絡管１３は、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態である場合において、熱源側冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器２４の出口から熱源ユニット２の外部に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管である。また、液冷媒連絡管１３は、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態である場合において、熱源ユニット２の外部から熱源側冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器２４の入口に熱源側冷媒を導入することが可能な冷媒管である。
　－ガス冷媒連絡管－
　ガス冷媒連絡管１４は、ガス側閉鎖弁３０を介して第２熱源側ガス冷媒管２３ｂに接続されている。ガス冷媒連絡管１４は、熱源側切換機構２３が熱源側放熱運転状態である場合において、熱源ユニット２の外部から熱源側圧縮機２１の吸入に熱源側冷媒を導入することが可能な冷媒管である。また、ガス冷媒連絡管１４は、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態である場合において、熱源側圧縮機２１の吐出から熱源ユニット２の外部に熱源側冷媒を導出することが可能な冷媒管である。

　－利用ユニット－
　利用ユニット４は、屋内に設置されている。利用ユニット４は、液冷媒連絡管１３及びガス冷媒連絡管１４を介して熱源ユニット２に接続されており、熱源側冷媒回路２０の一部を構成している。また、利用ユニット４は、水媒体連絡管１５，１６を介して貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９に接続されており、該ユニット４の内部には水媒体回路８０が構成されている。
　利用ユニット４は、暖房運転時及び給湯運転時には、水媒体を加熱する運転を行うことができる。利用ユニット４は、主として、利用側熱交換器４１と、利用側流量調節弁４２と、循環ポンプ４３とを有している。
　利用側熱交換器４１は、熱源側冷媒と水媒体との熱交換を行う。具体的には、利用側熱交換器４１は、暖房運転時及び給湯運転時には、熱源側冷媒の放熱器として機能することで、熱源側冷媒と水媒体との間で熱交換を行わせ、水媒体を加熱することができる。利用側熱交換器４１のうち、熱源側冷媒が流れる流路の液側には、利用側冷媒管４５が接続されており、熱源側冷媒が流れる流路のガス側には、利用側冷媒管４６が接続されている。また、利用側熱交換器４１のうち、水媒体が流れる流路の入口側には、利用側水入口管４７が接続されており、水媒体が流れる流路の出口側には、利用側水出口管４８が接続されている。利用側冷媒管４５には、液冷媒連絡管１３が接続されており、利用側冷媒管４６には、ガス冷媒連絡管１４が接続されている。利用側水入口管４７には、水媒体連絡管１５が接続されており、利用側水出口管４８には、水媒体連絡管１６が接続されている。

　利用側流量調節弁４２は、該調節弁４２自身の開度調整が行われることで、利用側熱交換器４１を流れる熱源側冷媒の流量を可変することが可能な電動膨張弁である。利用側流量調節弁４２は、利用側冷媒管４５に接続されている。
　循環ポンプ４３は、水媒体の昇圧を行う機構であって、利用側水入口管４７に設けられている。具体的には、循環ポンプ４３としては、遠心式や容積式のポンプ要素（図示せず）が循環ポンプモータ４４によって駆動されるポンプが採用されている。循環ポンプモータ４４は、インバータ装置（図示せず）によってその回転数（即ち、運動周波数）を個々に異なる回転数に可変でき、これにより循環ポンプ４３の容量制御が可能になっている。
　また、利用ユニット４には、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用ユニット４には、利用側熱交換温度センサ５０、水媒体入口温度センサ５１及び水媒体出口温度センサ５２が設けられている。利用側熱交換温度センサ５０は、利用側熱交換器４１の液側における熱源側冷媒の温度である利用側冷媒温度Ｔｓｃ１を検出する。水媒体入口温度センサ５１は、利用側熱交換器４１の入口における水媒体の温度である入口温度Ｔｗｒを検出する。水媒体出口温度センサ５２は、利用側熱交換器４１の出口における水媒体の温度である出口温度Ｔｗｌを検出する。

　－貯湯ユニット－
　貯湯ユニット８は、利用ユニット４から供給される水媒体を利用して運転を行う水媒体機器であって、屋内に設置されている。貯湯ユニット８は、水媒体連絡管１５，１６を介して利用ユニット４と接続されることで、水媒体回路８０に接続されている。
　貯湯ユニット８は、主として、貯湯タンク８１と、熱交換コイル８２とを有している。
　貯湯タンク８１は、給湯に供される水媒体としての水を溜める容器である。貯湯タンク８１の上部には、蛇口やシャワー等に温水となった水媒体を送るための給湯管８３が接続されており、下部には、給湯管８３によって消費された水媒体の補充を行うための給水管８４が接続されている。
　熱交換コイル８２は、貯湯タンク８１内に設けられている。熱交換コイル８２は、水媒体回路８０を循環する水媒体と貯湯タンク８１内の水媒体との熱交換を行うことで貯湯タンク８１内の水媒体の加熱器として機能する熱交換器である。熱交換コイル８２の入口には、水媒体連絡管１６が接続され、熱交換コイル８２の出口には、水媒体連絡管１５が接続されている。

　これにより、貯湯ユニット８は、給湯運転時及び暖房運転時には、利用ユニット４において加熱された水媒体回路８０を循環する水媒体によって、貯湯タンク８１内の水媒体を加熱して温水として溜めることが可能となっている。尚、ここでは、貯湯ユニット８として、利用ユニット４において加熱された水媒体との熱交換によって加熱された水媒体を貯湯タンクに溜める型式の貯湯ユニットを採用しているが、利用ユニット４において加熱された水媒体を貯湯タンクに溜める型式の貯湯ユニットが採用されもよい。
　また、貯湯ユニット８には、各種センサが設けられている。具体的に、貯湯ユニット８には、貯湯タンク８１に溜められる水媒体の温度である貯湯温度Ｔｗｈを検出するための貯湯温度センサ８５が設けられている。
　－温水暖房ユニット－
　温水暖房ユニット９は、利用ユニット４から供給される水媒体を利用して暖房運転を行う水媒体機器であって、屋内に設置されている。温水暖房ユニット９は、水媒体連絡管１５，１６を介して利用ユニット４に接続されることで、水媒体回路８０に接続されている。
　温水暖房ユニット９は、主として、熱交換パネル９１を有しており、コンベクターや床暖房パネル、ラジエータ等を構成している。
　熱交換パネル９１は、コンベクター及びラジエータの場合には、室内の壁際等に設けられ、床暖房パネルの場合には、室内の床下等に設けられている。熱交換パネル９１は、水媒体回路８０を循環する水媒体の放熱器として機能する熱交換器である。熱交換パネル９１の入口には、水媒体連絡管１６が接続されており、熱交換パネル９１の出口には、水媒体連絡管１５が接続されている。

　－水媒体連絡管－
　水媒体連絡管１５は、給湯ユニット８の熱交換コイル８２の出口及び温水暖房ユニット９の熱交換パネル９１の出口に接続されている。水媒体連絡管１６は、貯湯ユニット８の熱交換コイル８２の入口及び温水暖房ユニット９の熱交換パネル９１の入口に接続されている。水媒体連絡管１６には、水媒体回路８０を循環する水媒体を貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９の両方、又は、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９のいずれか一方に水媒体を供給するかの切り換えを行うことが可能な水媒体側切換機構１６１が設けられている。この水媒体側切換機構１６１は、三方弁で構成される。
　－補助熱源－
　補助熱源５３は、水媒体回路８０において利用側熱交換器４１の水媒体出口側、より具体的には、水媒体連絡管１６上に設けられており、利用側熱交換器４１にて加熱され水媒体回路８０上を循環する水媒体を、更に加熱することができる。特に、本実施形態に係る補助熱源５３は、その容量（例えば、３ｋW，１２ｋW等）を変更することができる熱源であって、具体的には補助ヒータが挙げられる。補助熱源５３は、水媒体連絡管１６に対して着脱可能に設けられている。そのため、補助熱源５３は、ヒートポンプシステム１の設置時に利用ユニット４に外付けされることができる。
　－熱源側通信部－
　熱源側通信部１１は、図１及び図２に示すように、熱源側制御部１２に電気的に接続されており、熱源ユニット２内に設けられている。熱源側通信部１１は、利用側通信部１８と電気的に接続されている。熱源側通信部１１は、ヒートポンプシステム１の運転状態及び制御に関する各種情報や各種データ等を、利用側通信部１８から受信したり、利用側通信部１８に送信したりすることができる。
　特に、本実施形態に係る熱源側通信部１１は、熱源側冷媒回路２０を流れる冷媒または構成機器の運転状態量等を、利用側通信部１８に送信することができる。ここで、当該運転状態量としては、熱源側圧縮機２１の回転数、熱源側吐出圧力センサ３４の検出結果である熱源側吐出圧力Ｐｄ、熱源側冷媒回路２０を構成する各種機器の運転電流値であるアクチュエータ運転情報等が挙げられる。

　－熱源側制御部－
　熱源側制御部１２は、ＣＰＵやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータであって、熱源ユニット２内に設けられている。熱源側制御部１２は、図２に示すように、熱源ユニット２が有する熱源側圧縮機モータ２１ａ、熱源側切換機構２３、熱源側膨張弁２５及び各種センサ３３～３６と接続されている。熱源側制御部１２は、各種センサ３３～３６による検出結果等に基づいて、接続された各種機器の制御を行う。具体的には、熱源側制御部１２は、熱源側圧縮機モータ２１ａの回転数制御（即ち、運転周波数制御）による熱源側圧縮機２１の運転容量制御、熱源側切換機構２３の状態切換制御及び熱源側膨張弁２５の開度制御を行う。例えば、熱源側制御部１２は、熱源側冷媒の凝縮温度を所定の凝縮目標温度にするために熱源側圧縮機２１の運転容量を制御したり、ヒートポンプシステム１の運転の種類に応じて熱源側切換機構２３の状態を切り換えたりする。
　－利用側通信部－
　利用側通信部１８は、図１及び図３に示すように、利用側制御部１９に電気的に接続されており、利用ユニット４内に設けられている。利用側通信部１８は、熱源側通信部１１と電気的に接続されている。利用側通信部１８は、ヒートポンプシステム１の運転状態及び制御に関する各種情報や各種データを、熱源側通信部１１から受信したり、熱源側通信部１１に送信したりすることができる。
　特に、本実施形態に係る利用側通信部１８は、上述した熱源側冷媒回路２０を流れる冷媒または構成機器の運転状態量等を、熱源側通信部１１から受信することができる。
　－利用側制御部－
　利用側制御部１９は、ＣＰＵやメモリ等で構成されるマイクロコンピュータであって、利用ユニット４内に設けられている。利用側制御部１９は、図３に示すように、利用ユニット４が有する利用側流量調節弁４２、循環ポンプモータ４４、及び各種センサ５０～５２と接続されている。利用側制御部１９は、各種センサ５０～５２による検出結果等に基づいて、接続された各種機器の制御を行う。具体的には、利用側制御部１９は、利用側流量調節弁４２の開度制御による熱源側冷媒の流量制御、及び循環ポンプモータ４４の回転数制御による循環ポンプ４３の容量制御を行う。例えば、利用側制御部１９は、熱源側冷媒回路２０における熱源側冷媒の流量を安定させるべく、冷媒について過冷却度が一定となるように利用側流量調節弁４２の開度制御を行う。また、利用側制御部１９は、水媒体回路８０における水媒体の流量を適切な流量にするべく、利用側熱交換器４１における水媒体の出口温度Ｔｗｌと入口温度Ｔｗｒとの温度差ΔＴｗが所定の温度差となるように、循環ポンプ４３の容量制御を行ったりする。
　特に、本実施形態に係る利用側制御部１９は、補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌの予測、補助熱源５３の運転に伴う循環ポンプ４３の容量制御、補助熱源５３の運転制御を行う。このような制御を行うため、利用側制御部１９は、暖房能力演算部１９１、循環流量演算部１９２、予測部１９３、ポンプ容量制御部１９４及び熱源運転制御部１９５として機能する。

　　－暖房能力演算部－
　暖房能力演算部１９１は、利用側通信部１８が受信した熱源側冷媒回路２０を流れる冷媒または構成機器の運転状態量に基づいて、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９の暖房能力を演算する。具体的には、暖房能力演算部１９１は、熱源側圧縮機２１の回転数、熱源側吐出圧力センサ３４の検出結果である熱源側吐出圧力Ｐｄ、熱源側冷媒回路２０を構成する各種機器の運転電流値であるアクチュエータ運転情報等により、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９の暖房能力Ｈａを演算する。
　　－循環流量演算部－
　循環流量演算部１９２は、利用側熱交換器４１における水媒体の入口温度Ｔｗｒと出口温度Ｔｗｌとの温度差である出入口温度差ΔＴｗと、暖房能力演算部１９１によって演算された暖房能力Ｈａとに基づいて、水媒体回路８０上の水媒体の循環流量Ｆｒｗを演算する。より具体的には、循環流量演算部１９２は、水媒体入口温度センサ５１及び水媒体出口温度センサ５２の各検出結果Ｔｗｒ，Ｔｗｌの差を出入口温度差ΔＴｗとして求めると共に（ΔＴｗ＝Ｔｗｒ－Ｔｗｌ）、現在動作している循環ポンプ４３の回転数ｒｐを検出する。そして、循環流量演算部１９２は、この求めた値ΔＴｗと演算により得られた暖房能力Ｈａとによって、動作している循環ポンプ４３の現在の回転数ｒｐでの水媒体の循環流量Ｆｒｗを演算する。

　　－予測部－
　予測部１９３は、循環流量演算部１９２によって演算された水媒体の循環流量Ｆｒｗと、補助熱源５３の能力を示す熱源能力情報Ｉｈｃとに基づいて、補助熱源５３が動作した場合の補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌを予測する。ここで、熱源能力情報Ｉｈｃは、補助熱源５３が水媒体を温める能力であって、補助熱源５３の設置時にインプットされる情報（例えば、５℃等とインプットされている情報）である。一例としては、予測部１９３は、熱源能力情報Ｉｈｃと水媒体の循環流量Ｆｒｗとを乗算することで、補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌを予測する。
　このようにして予測された補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌは、補助熱源５３の運転に係るフィードバック制御（後述）等に用いられる。

　　－ポンプ容量制御部－
　ポンプ容量制御部１９４は、補助熱源５３が動作を開始する際、水媒体回路８０上の水媒体の流量が循環ポンプ４３の定格流量または最大流量となるように、循環ポンプ４３の容量を可変する制御を行う。即ち、補助熱源５３が動作を開始する際は、循環ポンプ４３の回転数は最大値に引き上げられ、よって水媒体回路８０上の水媒体の循環量は最大値となる。
　　－熱源運転制御部－
　熱源運転制御部１９５は、熱源側圧縮機２１の容量が所定容量以上である場合に、利用側熱交換器４１における水媒体の出口温度Ｔｗｌと目標出口温度Ｔｗｌｓとの差である出口側温度差ΔＴｗｌが第１所定温度差ΔＴ１以上である場合（ΔＴｗｌ＝Ｔｗｌｓ－Ｔｗｌ＞ΔＴ１）、補助熱源５３に運転を行わせる。つまり、熱源側圧縮機２１の運転容量が適切な量となるようにヒートポンプシステム１が運転している状態においても、凝縮器として機能する利用側熱交換器４１における水媒体出口温度Ｔｗｌが目標出口温度Ｔｗｌｓに達しておらず、出口側温度差ΔＴｗｌが比較的大きい場合には、利用側熱交換器４１だけでは水媒体を所望の温度まで加熱することができないため、補助熱源５３は補助的に水媒体の加熱を行う。例えば、利用側熱交換器４１における水媒体の出口温度Ｔｗｌが５３℃であって、目標出口温度Ｔｗｌｓが６０℃であれば、出口側温度差ΔＴｗｌは８℃となる。この場合、第１所定温度差ΔＴ１が４℃であれば、出口側温度差ΔＴｗｌは第１所定温度差ΔＴ１以上となるため、補助熱源５３はオンして水媒体の加熱を行う。これにより、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９には、利用側熱交換器４１における水媒体の出口温度Ｔｗｌよりも高い温度の水媒体が供給されるようになる。

　逆に、熱源運転制御部１９５は、補助熱源５３が運転している状態において、出口側温度差ΔＴｗｌが第１所定温度差ΔＴ１よりも小さい第２所定温度差ΔＴ２以下である場合（ΔＴｗｌ＜ΔＴ２＜ΔＴ１）、補助熱源５３の運転を停止させる。例えば、利用側熱交換器４１における水媒体の出口温度Ｔｗｌが５９℃であって、目標出口温度Ｔｗｌｓが６０℃であれば、出口側温度差ΔＴｗｌは１℃となる。この場合、第２所定温度差ΔＴ２が２℃であれば、出口側温度差ΔＴｗｌは第２所定温度差ΔＴ２以下となるため、補助熱源５３はオフする。即ち、出口側温度差ΔＴｗｌは比較的小さいため、利用側熱交換器４１のみでの水媒体の加熱で十分であると判断することができ、よって補助熱源５３はオフする。このように、利用側熱交換器４１における水媒体の出口温度Ｔｗｌが目標出口温度Ｔｗｌｓに近い場合には、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９は所望する温度の水媒体を得ており補助熱源５３をこれ以上運転させる必要がないため、補助熱源５３はオフとなる。これにより、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９には、利用側熱交換器４１によって加熱された水媒体が供給されるようになる。

　尚、上述した第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２は、共に変数であって、予測部１９３によって予測された補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌに基づいて決定される。例えば、第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２は、補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌを変数とする関数式で決定される。また、第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２は、机上計算やシミュレーション、実験等によって実際の補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｗｌと第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２との関係が表されたテーブルを用いて、その時々の予測部１９３による予測結果Ｔｈｌを当てはめることで決定されてもよい。
　即ち、本実施形態に係る第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２は、補助熱源５３の動作範囲を定義していると言える。従って、第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２の決定に用いられる予測部１９３の予測結果Ｔｈｌは、補助熱源５３の動作のフィードバック制御に用いられると言える。

　また、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が故障もしくは強制的に運転を禁止された後、補助熱源５３が未だ運転していると、もはや貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９には供給されないはずの水媒体（即ち、温水）の温度が無駄に加熱されていることとなる。この運転は、場合によっては、ヒートポンプシステム１の故障や事故を引き起こす恐れがある他、補助熱源５３において無駄にエネルギーが消費されてしまうこととなる。そこで、熱源運転制御部１９５は、補助熱源５３が運転している際に、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合には、熱源側圧縮機２１の運転容量に関係なく、補助熱源５３の運転を停止させる。尚、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が強制的に運転を禁止された場合としては、ユーザによってリモートコントローラ９０を介して貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９の運転をオフにする指示がなされた場合等が挙げられる。

　また、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合とは別に、熱源運転制御部１９５は、補助熱源５３が運転している状態において、利用側熱交換器４１における水媒体入口温度Ｔｗｒが所定温度以上である場合にも、補助熱源５３の運転を停止させる。例えば、所定温度が６０℃であって、利用側熱交換器４１における水媒体入口温度Ｔｗｒが６２℃である場合、水媒体入口温度Ｔｗｒは所定温度よりも高いため、補助熱源５３の運転は停止される。この制御は、演算により得られた暖房能力Ｈａ及び循環流量Ｆｒｗと実際の暖房能力及び循環流量との間で演算による誤差があり、この誤差により、予測された補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌが実際の出口温度と異なってしまっている場合を補うための制御である。
　－リモートコントローラ－
　リモートコントローラ９０は、屋内に設置されており、図１に示すように、熱源側通信部１１や利用側通信部１８と有線や無線を介して通信可能に接続されている。リモートコントローラ９０は、図４に示すように、主として、表示部９５及び操作部９６を有している。ユーザは、リモートコントローラ９０を介して、ヒートポンプシステム１の水媒体の温度を設定したり、各種運転に関する指示を行ったりすることができる。
　特に、本実施形態のリモートコントローラ９０に係る操作部９６には、メニューボタン９６ａ（受付部に相当）が含まれている。このメニューボタン９６ａは、ヒートポンプシステム１において各種設定を受け付けるためのボタンである。更に、このメニューボタン９６ａを押下することで、ヒートポンプシステム１の施工者やユーザは、例えばヒートポンプシステム１の設置される国の電源事情に応じて補助熱源５３の容量（例えば、３ｋＷ、６ｋＷ、１２ｋＷ等）を変更する設定を行うこともできる。

　＜動作＞
　次に、ヒートポンプシステム１の動作について説明する。ヒートポンプシステム１の運転種類としては、主として、給湯運転及び暖房運転が挙げられる。
　－給湯運転及び暖房運転－
　給湯運転及び暖房運転のいずれの場合にも、熱源側冷媒回路２０においては、熱源側切換機構２３が熱源側蒸発運転状態（図１の熱源側切換機構２３の破線で示された状態）に切り換えられ、吸入戻し膨張弁２６ａが閉止された状態となる。尚、熱源側熱交換器２４は、蒸発器として機能し、利用側熱交換器４１は、放熱器として機能する。
　このような状態の熱源側冷媒回路２０において、冷凍サイクルにおける低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮された後に、熱源側吐出管２１ｂに吐出される。熱源側吐出管２１ｂに吐出された高圧の熱源側冷媒は、油分離器２２ａにおいて冷凍器油が分離される。油分離器２２ａにおいて熱源側冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管２２ｂを通じて、熱源側吸入管２１ｃに戻される。冷凍機油が分離された高圧の熱源側冷媒は、熱源側切換機構２３、第２熱源側ガス冷媒管２３ｂ及びガス側閉鎖弁３０を通じて、熱源ユニット２からガス冷媒連絡管１４に送られる。
　ガス冷媒連絡管１４に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用ユニット４に送られる。利用ユニット４に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側冷媒管４６，４５を介して利用側熱交換器４１に送られる。利用側熱交換器４１に送られた高圧の熱源側冷媒は、利用側熱交換器４１において、水媒体回路８０を循環する水媒体と熱交換を行って放熱する。利用側熱交換器４１において放熱した高圧の熱源側冷媒は、利用側流量調節弁４２及び利用側冷媒管４５それぞれを通じて、利用ユニット４から液冷媒連絡管１３に送られる。

　液冷媒連絡管１３に送られた熱源側冷媒は、熱源ユニット２に送られる。熱源ユニット２に送られた熱源側冷媒は、液側閉鎖弁２９を通じて、過冷却器２７に送られる。過冷却器２７に送られた熱源側冷媒は、吸入戻し管２６に熱源側冷媒が流れていないため（即ち、吸入戻し膨張弁２６ａが閉じられている）、過冷却器２７においては熱交換を行うことなく、熱源側膨張弁２５に送られる。熱源側膨張弁２５に送られた熱源側冷媒は、熱源側膨張弁２５において減圧されて、低圧の気液二相状態になり、熱源側液冷媒管２４ａを通じて、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた低圧の冷媒は、熱源側熱交換器２４において、熱源側ファン３２によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器２４において蒸発した低圧の熱源側冷媒は、第１熱源側ガス冷媒管２３ａ及び熱源側切換機構２３を通じて、熱源側アキュムレータ２８に送られる。熱源側アキュムレータ２８に送られた低圧の熱源側冷媒は、熱源側吸入管２１ｃを通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

　また、給湯運転及び暖房運転のいずれの場合も、水媒体回路８０においては、水媒体を加熱する運転が行われる。即ち、利用側熱交換器４１における熱源側冷媒の放熱によって、水媒体回路８０を循環する水媒体が加熱される。利用側熱交換器４１において加熱された水媒体（即ち、温水）は、利用側水出口管４８を介して水媒体側切換機構１６１に導入される。
　ここで、給湯運転の場合、水媒体側切換機構１６１は、温水暖房ユニット９へは水媒体を供給せず、貯湯ユニット８側のみに水媒体を供給する状態に切り換えられる。従って、給湯運転の場合、循環ポンプ４３によって昇圧された水媒体（即ち、温水）は、利用ユニット４から水媒体連絡管１６を介して貯湯ユニット８に送られる。貯湯ユニット８に送られた水媒体は、熱交換コイル８２において貯湯タンク８１内の水媒体と熱交換を行って放熱する。これにより、貯湯タンク８１内の水媒体は加熱される。

　また、暖房運転の場合、水媒体側切換機構１６１は、貯湯ユニット８側及び温水暖房ユニット９、又は温水暖房ユニット９のみに水媒体を供給する状態に切り換えられる。従って、暖房運転の場合、循環ポンプ４３によって昇圧された水媒体（即ち、温水）は、利用ユニット４から水媒体連絡管１６を介して貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９、又は温水暖房ユニット９のみに送られる。貯湯ユニット８に送られた水媒体（即ち、温水）は、熱交換コイル８２において貯湯タンク８１内の水媒体と熱交換を行って放熱する。これにより、貯湯タンク８１内の水媒体は加熱される。また、温水暖房ユニット９に送られた水媒体は、熱交換パネル９１それぞれにおいて放熱する。これにより、室内の壁際等や室内の床が加熱されるようになる。
　尚、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９にて熱交換された後の水媒体は、循環ポンプ４３にて吸入され昇圧された後、利用側水入口管４７を介して利用側熱交換器４１に送られ、熱源側冷媒との間で再び熱交換を行う。

　－ヒートポンプシステム１の全体的な動作の流れ－
　図５，６は、本実施形態に係るヒートポンプシステム１が給湯運転または暖房運転を行う場合における、該システム１の全体的な動作の流れを示すフロー図である。尚、以下では、はじめにヒートポンプシステム１は、運転していない状態にあるとする。
　ステップＳ１～Ｓ２：ユーザ等により、リモートコントローラ９０のメニューボタン９６ａが押されたことによって補助熱源５３の容量の可変が指示された場合（Ｓ１のＹｅｓ）、補助熱源５３の容量は、指示された容量値に設定される（Ｓ２）。
　尚、補助熱源５３の容量の可変が指示されなかった場合には（Ｓ１のＮｏ）、補助熱源５３の容量は、予め決定されているデフォルト値もしくは前回設定された容量値に設定される。

　ステップＳ３：リモートコントローラ９０を介してユーザにより給湯運転または暖房運転の指示がなされた場合（Ｓ３のＹｅｓ）、ヒートポンプシステム１は、給湯運転または暖房運転を開始する。
　ステップＳ４：ヒートポンプシステム１が給湯運転または暖房運転を開始した後、暖房能力演算部１９１として機能する利用側制御部１９は、熱源側冷媒回路２０を流れる冷媒または構成機器の運転状態量に基づいて、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９の暖房能力Ｈａを演算する。
　ステップＳ５：次いで、循環流量演算部１９２として機能する利用側制御部１９は、動作している循環ポンプ４３の現在の回転数ｒｐを検出する。そして、利用側制御部１９は、利用側熱交換器４１における水媒体の出入口温度差ΔＴｗｌと、ステップＳ４に係る暖房能力Ｈａとに基づいて、循環ポンプ４３の現在の回転数ｒｐでの水媒体の循環流量Ｆｒｗを演算する。

　ステップＳ６：次いで、予測部１９３として機能する利用側制御部１９は、ステップＳ５に係る水媒体の循環流量Ｆｒｗと、熱源能力情報Ｉｈｃとに基づいて、補助熱源５３が動作した場合の補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌを予測する。
　ステップＳ７：熱源運転制御部１９５として機能する利用側制御部１９は、ステップＳ６にて予測された補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌに基づいて、第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２を決定する。
　ステップＳ８～Ｓ１０：熱源側圧縮機２１の容量が所定容量以上であって（Ｓ８のＹｅｓ）、利用側熱交換器４１における出口側温度差ΔＴｗｌが第１所定温度差ΔＴ１以上である場合（ステップＳ９のＹｅｓ，ΔＴｗｌ＞ΔＴ１）、利用側制御部１９は、水媒体回路８０上の水媒体の流量が循環ポンプ４３の定格流量または最大流量となるように、循環ポンプ４３の容量を可変させ、補助熱源５３をオンさせる（Ｓ１０）。補助熱源５３がオンした後、利用側制御部１９は、水媒体回路８０上の水媒体の流量が所定流量となるように、循環ポンプ４３の容量制御を行う。

　尚、ステップＳ８において、熱源側圧縮機２１の容量が所定容量以上でない場合（Ｓ８のＮｏ）、ステップＳ４以降の動作が繰り返される。
　ステップＳ１１～Ｓ１２：利用側熱交換器４１における出口側温度差ΔＴｗｌが第２所定温度差ΔＴ２以下である場合（ステップＳ１１のＹｅｓ，ΔＴｗｌ＜ΔＴ２）、利用側制御部１９は、補助熱源５３をオフさせる（Ｓ１２）。
　尚、ステップＳ９において、利用側熱交換器４１における出口側温度差ΔＴｗｌが第１所定温度差ΔＴ１以上ではなく（Ｓ９のＮｏ）、かつステップＳ１１において、利用側熱交換器４１における出口側温度差ΔＴｗｌが第２所定温度差ΔＴ２以下でもない場合（Ｓ１１のＮｏ）、現時点での補助熱源５３の状態（具体的には、補助熱源５３が運転している状態、または運転していない状態）が維持されたまま、ステップＳ４以降の動作が繰り返される。

　ステップＳ１３～Ｓ１４：ステップＳ１０において、補助熱源５３がオンした後（Ｓ１０のＹｅｓ)、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合（Ｓ１３のＹｅｓ）、または利用側熱交換器４１における水媒体入口温度Ｔｗｒが所定温度以上である場合（Ｓ１４のＹｅｓ）、利用側制御部１９は、補助熱源５３をオフさせる（Ｓ１２）。
　尚、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が故障もしくは強制的に運転が禁止されることなく（Ｓ１３のＮｏ）、かつ利用側熱交換器４１における水媒体入口温度Ｔｗｒが所定温度以下である場合（Ｓ１４のＮｏ）、ステップＳ４以降の動作が繰り返される。

　＜特徴＞
　このヒートポンプシステム１には、以下のような特徴がある。
　（１）
　このヒートポンプシステム１では、演算により得られた貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９の暖房能力Ｈａと、利用側熱交換器４１における水媒体の出入口温度差ΔＴｗｌとに基づいて、水媒体回路８０上の水媒体の循環流量Ｆｒｗが演算される。そして、当該演算結果Ｆｒｗと補助熱源５３の能力を示す熱源能力情報Ｉｈｃとに基づいて、補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌが予測される。従って、補助熱源５３の出口付近に温度センサを設けずとも、補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌを知ることができる。
　（２）
　このヒートポンプシステム１は、水媒体回路８０上の循環ポンプ４３として、容量可変型のポンプが用いられる。これにより、水媒体回路８０を循環する水媒体の流量を適切な量確保することができる。そして、このヒートポンプシステム１では、出入口温度差ΔＴｗｌ及び暖房能力Ｈａに基づいて、水媒体回路８０上の循環ポンプ４３の現在の回転数での循環流量Ｆｒｗが演算され、該循環流量Ｆｒｗは、水媒体の出口温度Ｔｈｌの予測に用いられる。これにより、実際の出口温度Ｔｈｌをより正確に予測することができる。

　（３）
　このヒートポンプシステム１では、補助熱源５３が動作する際、水媒体の流量は最大となる。従って、循環ポンプ４３の定格流量または最大流量となる流量の水媒体が利用側熱交換器４１により加熱された後、当該水媒体は補助熱源５３によって更に加熱されることとなる。
　（４）
　このヒートポンプシステム１では、熱源側圧縮機２１の容量が所定容量以上であって、かつ利用側熱交換器４１における水媒体の出口側温度差ΔＴｗｌが第１所定温度差ΔＴ１以上である場合、補助熱源５３は運転を行う。これにより、利用側熱交換器４１による水媒体の加熱のみでは水媒体の温度が所望する温度となっていない場合であっても、補助熱源５３による更なる加熱によって、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９には所望する温度の水媒体が供給されるようになる。

　（５）
　このヒートポンプシステム１では、出口側温度差ΔＴｗｌが第１所定温度差ΔＴ１よりも小さい第２所定温度差ΔＴ２以下、つまりは利用側熱交換器４１における水媒体の出口温度Ｔｗｌが目標出口温度Ｔｗｌｓに近い場合には、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９は所望する温度の水媒体を得ており補助熱源５３をこれ以上運転させる必要がないため、補助熱源５３は運転を停止する。これにより、補助熱源５３を不必要に運転することによる電力消費を防ぐことができる。
　（６）
　このヒートポンプシステム１では、第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２は、予測された補助熱源５３の水媒体の出口温度Ｔｈｌに基づいて決定される変数である。これにより、出口温度差ΔＴｗｌが、その時々における予測された補助熱源５３の水媒体の出口温度Ｔｈｌによって変更される第１所定温度差ΔＴ１及び第２所定温度差ΔＴ２と比較されることによって、補助熱源５３の運転は、適切に開始／停止することができる。

　（７）
　このヒートポンプシステム１では、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合には、補助熱源５３の運転は強制的に停止される。これにより、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９が故障や運転を禁止されている際、補助熱源５３が運転していることで水媒体が更に加熱され続けることがない。従って、補助熱源５３が要因となって引き起こされるヒートポンプシステム１の更なる故障や事故等を防ぐことができる。また、補助熱源５３の運転による消費電力を抑えることができる。
　（８）
　上述のように、演算された貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９の暖房能力Ｈａや水媒体の循環流量Ｆｒｗ等によって補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌが予測されるが、場合によっては、予測結果Ｔｈｌが実際の水媒体の出口温度とは異なる恐れがある。そこで、このヒートポンプシステム１では、更に、利用側熱交換器４１に返ってくる水媒体の温度、つまりは利用側熱交換器４１における水媒体の入口温度Ｔｗｒをモニターしつつ、必要な場合には補助熱源５３の運転を停止させる。これにより、仮に予測結果Ｔｈｌが実際の水媒体の出口温度とは異なっている場合であっても、補助熱源５３は、水熱源の入口温度Ｔｗｒに基づいて適切な運転制御がなされるようになる。
　（９）
　このヒートポンプシステム１では、補助熱源５３の容量を、リモートコントローラ９０等のメニューボタン９６ａを介して変更することができる。これにより、例えばヒートポンプシステム１が設置される国の電源の状況に応じて、補助熱源５３の容量を適宜可変することができるようになる。

　＜本実施形態に係るヒートポンプシステム１の変形例＞
　（Ａ）
　上述のヒートポンプシステム１では、補助熱源５３は、ヒートポンプシステム１の設置時に水媒体連絡管１６に外付けされると説明した。しかし、補助熱源５３は、利用ユニット４組み立て時（利用ユニット４の出荷前）に、利用ユニット４内部の利用側熱交換器４１の出口付近に取り付けられていてもよい。
　（Ｂ）
　上述のヒートポンプシステム１では、利用ユニット４側の利用側制御部１９にて、暖房能力Ｈａ、循環流量Ｆｗｒの演算、ならびに、補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌの予測がされると説明した。しかし、暖房能力Ｈａ、循環流量Ｆｗｒの演算、ならびに、補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌの予測は、熱源ユニット２側の熱源側制御部１２にて行われても良い。また、例えば暖房能力Ｈａの演算は熱源側制御部１２で行われ、循環流量Ｆｗｒの演算及び補助熱源５３における水媒体の出口温度Ｔｈｌの予測は、利用側制御部１９で行われても良い。
　（Ｃ）
　上述のヒートポンプシステム１では、図５，６のＳ４に示すように、暖房能力Ｈａの演算が定期的に行われる場合について説明した。しかし、暖房能力Ｈａの演算は、暖房能力Ｈａの値が比較的変化しにくい値である場合には、例えばヒートポンプシステム１の起動時にのみ行われても良い。

　（Ｄ）
　上述のヒートポンプシステム１では、図１に示すように、熱源ユニット２と利用ユニット４とが別々に設けられている場合について説明した。しかし、熱源ユニット２及び利用ユニット４は、例えば１つのユニットとして構成されていてもよい。この場合においても、補助熱源５３は、貯湯ユニット８及び温水暖房ユニット９に供給される水媒体が流れる水媒体連絡管１５，１６上に取り付けられている。
　（Ｅ）
　上述のヒートポンプシステム１では、１台の熱源ユニット２に利用ユニット４が１台接続されている場合について説明した。しかし、利用ユニット４の台数は、複数台であってもよい。この場合、各利用ユニット４には、貯湯ユニット８や温水暖房ユニット９等の水媒体機器が接続され、当該水媒体機器と各利用ユニット４とを繋ぐ各水媒体連絡管１６上には、補助熱源５３が取り付けられている。

　（Ｆ）
　上述のヒートポンプシステム１では、熱源ユニット２に、水媒体を利用する利用ユニット４が接続されている場合について説明した。しかし、熱源ユニット２には、水媒体を利用する利用ユニット４に加え、熱源側冷媒を用いて空気を空調する空調機が更に接続されていてもよい。

　本発明を利用すれば、補助熱源を備えており、ヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱することが可能なヒートポンプシステムにおいて、補助熱源の出口付近に温度センサを設けずとも、補助熱源における水媒体の出口温度を知ることができる。

１　ヒートポンプシステム
２　熱源ユニット
４　利用ユニット
８　貯湯ユニット
９　温水暖房ユニット
１１　熱源側通信部
１２　熱源側制御部
１５，１６　水媒体連絡管
１８　利用側通信部
１９　利用側制御部
２１　熱源側圧縮機
２１ａ　熱源側圧縮機モータ
２４　熱源側熱交換器
４１　利用側熱交換器
４２　利用側流量調節弁
４３　循環ポンプ
４４　循環ポンプモータ
８０　水媒体回路
９０　リモートコントローラ
９６ａ　メニューボタン
１９１　暖房能力演算部
１９２　循環流量演算部
１９３　予測部
１９４　ポンプ容量制御部
１９５　熱源運転制御部
１６１　水媒体切換機構

特開２００３－３１４８３８号公報

Claims (9)

1. 　冷媒を圧縮する圧縮機（２１）と、冷媒の蒸発器として機能することが可能な熱源側熱交換器（２４）と、冷媒の放熱器として機能し水媒体を加熱可能な冷媒－水熱交換器（４１）とを有する冷媒回路（２０）と、
   　循環ポンプ（４３）と前記冷媒－水熱交換器（４１）とを有しており、前記冷媒－水熱交換器（４１）において冷媒との間で熱交換された水媒体が循環しており、かつ、この水媒体を利用して運転を行う水媒体機器（８，９）と接続された水媒体回路（８０）と、
   　前記水媒体回路（８０）において前記冷媒－水熱交換器（４１）の水媒体出口側に設けられ、前記水媒体回路（８０）上を循環する水媒体を更に加熱可能な補助熱源（５３）と、
   　前記冷媒回路（２０）を流れる冷媒または構成機器の運転状態量に基づいて前記水媒体機器（８，９）の暖房能力を演算する暖房能力演算部（１９１）と、
   　前記冷媒－水熱交換器（４１）における水媒体の入口温度と出口温度との差である出入口温度差及び前記暖房能力に基づいて、前記水媒体回路（８０）上の水媒体の循環流量を演算する循環流量演算部（１９２）と、
   　前記循環流量と前記補助熱源（５３）の能力を示す熱源能力情報とに基づいて、前記補助熱源（５３）が動作した場合の前記補助熱源（５３）における水媒体の出口温度を予測する予測部（１９３）と、
   を備える、ヒートポンプシステム（１）。
2. 　前記循環ポンプ（４３）は、容量可変型のポンプであって、
   　前記循環流量演算部（１９２）は、動作している前記循環ポンプの現在の回転数での前記循環流量を演算する、
   請求項１に記載のヒートポンプシステム（１）。
3. 　前記補助熱源（５３）が動作を開始する際、前記水媒体回路（８０）上の水媒体の流量が前記循環ポンプ（４３）の定格流量又は最大流量となるように、前記循環ポンプ（４３）の容量を可変する制御を行うポンプ容量制御部（１９４）、
   を更に備える、
   請求項２に記載のヒートポンプシステム（１）。
4. 　前記圧縮機（２１）は、容量可変型の圧縮機であって、
   　前記圧縮機（２１）の容量が所定容量以上である場合に前記冷媒－水熱交換器（４１）における水媒体の出口温度と目標出口温度との差である出口側温度差が第１所定温度差以上である場合、前記補助熱源（５３）に運転を行わせる熱源運転制御部（１９５）、
   を更に備える、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム（１）。
5. 　前記熱源運転制御部（１９５）は、前記補助熱源（５３）が運転している状態において、前記出口側温度差が前記第１所定温度差よりも小さい第２所定温度差以下である場合、前記補助熱源（５３）の運転を停止させる、
   請求項４に記載のヒートポンプシステム（１）。
6. 　前記第１所定温度差及び前記第２所定温度差は、前記予測部（１９３）による予測結果に基づいて決定される、
   請求項５に記載のヒートポンプシステム（１）。
7. 　前記熱源運転制御部（１９５）は、前記補助熱源（５３）が運転している状態において前記水媒体機器（８，９）が故障もしくは強制的に運転を禁止された場合、前記圧縮機（２１）の運転容量に関係なく前記補助熱源（５３）の運転を停止させる、
   請求項４～６のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム（１）。
8. 　前記熱源運転制御部（１９５）は、前記補助熱源（５３）が運転している状態において前記冷媒－水熱交換器（４１）における水媒体の入口温度が所定温度以上である場合、前記補助熱源（５３）の運転を停止させる、
   請求項４～７のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム（１）。
9. 　前記補助熱源（５３）は、容量可変型の熱源であって、
   　前記補助熱源（５３）の容量の設定を受け付け可能な受付部（９６ａ）、
   を更に備える、
   請求項１～８のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム（１）。

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