JP6721116B2 - 熱媒循環システム - Google Patents

Description

本発明は、熱媒循環システムに関する。

冷媒と空気との間で熱を交換させる空気熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機とを有するヒートポンプにより加熱された液状の熱媒を暖房端末へ循環させる暖房システムが知られている。外気温が低いときに暖房運転を実施すると、空気熱交換器に霜が付着する場合がある。この場合には、暖房運転を一時的に中断し、霜を除去するための除霜運転を行う必要がある。

下記特許文献１に開示されたシステムでは、以下のようにする。除霜運転終了後に運転を再開する場合に、床暖房機器へ供給される温水の温度の上限値を、５５℃、５０℃、４５℃等に設定する。上限値５５℃における時間を５分とし、上限値５０℃における時間を５分とする。

日本特開２００６−０４６７０３号公報

暖房端末への熱媒の供給温度が高くなり過ぎると、快適性を損なう可能性がある。そのため、供給温度が所定温度を超えた場合には暖房運転を停止することが考えられる。しかしながら、圧縮機の起動及び停止の頻度が高いと、エネルギーをロスしたり、圧縮機の寿命が短くなったりするという弊害が生じる可能性がある。

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、熱媒を加熱する加熱手段が備える圧縮機の起動及び停止の頻度を低くすることのできる熱媒循環システムを提供することを目的とする。

本発明の熱媒循環システムは、冷媒と空気との間で熱を交換する空気熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機とを有し、液状の熱媒を加熱する加熱手段と、暖房端末と加熱手段とを通る循環回路に熱媒を循環させるポンプと、加熱手段及びポンプに対して電気的に接続され、加熱手段で加熱された熱媒を暖房端末へ供給する暖房運転と、空気熱交換器に付着した霜を融かす除霜運転とを実行するように構成された制御手段と、加熱手段から暖房端末へ供給される熱媒の温度である供給温度を検出する手段と、を備え、制御手段は、除霜運転から暖房運転への切替時点から所定時間が経過した後の暖房運転においては供給温度が第一停止温度を超えると圧縮機を停止し、切替時点から所定時間が経過するまでの期間である除霜後期間の暖房運転においては供給温度が第一停止温度を超えても圧縮機を停止しないように構成されているものである。

本発明によれば、熱媒を加熱する加熱手段が備える圧縮機の起動及び停止の頻度を低くすることが可能となる。

実施の形態１による熱媒循環システムを示す図である。 実施の形態１の熱媒循環システムの暖房運転のときの冷媒及び熱媒の循環回路を示す図である。 実施の形態１の熱媒循環システムの除霜運転のときの冷媒の循環回路を示す図である。 暖房運転、除霜運転、暖房運転再開、の順に運転を切り替えたときの実供給温度の時間的な変動の例を示すグラフである。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による熱媒循環システム１を示す図である。図１に示すように、熱媒循環システム１は、ヒートポンプ装置１００と、タンクユニット２００と、制御装置１０とを備える。この熱媒循環システム１は、ヒートポンプ式給湯暖房システムに相当する。ヒートポンプ装置１００とタンクユニット２００との間は、第一通路３、第二通路９、及び電気配線（図示省略）を介して接続される。ヒートポンプ装置１００は、屋外に設置される。タンクユニット２００は、屋外に設置されてもよいし、屋内に設置されてもよい。

実施の形態１の熱媒循環システム１は、ヒートポンプ装置１００とタンクユニット２００とが分かれた構成である。このような構成に限らず、ヒートポンプ装置１００とタンクユニット２００とが一体化していてもよい。

実施の形態１のヒートポンプ装置１００は、液状の熱媒を加熱する加熱手段の例である。熱媒は、液体の水でもよいし、例えば、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液、アルコール、のいずれかのような水以外の液状の熱媒でもよい。ヒートポンプ装置１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１３と、熱交換器１５と、冷媒を減圧させる減圧装置１６と、空気熱交換器１７と、これらの機器を環状に接続する冷媒配管１４とを含む冷媒回路を備える。ヒートポンプ装置１００は、この冷媒回路でヒートポンプサイクルすなわち冷凍サイクルの運転を行う。この冷媒回路に封入される冷媒は、例えば、二酸化炭素、アンモニア、プロパン、イソブタン、ＨＦＣなどのフロン、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのいずれかでもよい。熱交換器１５は、圧縮機１３で圧縮された高温高圧の冷媒と、熱媒との間で、熱を交換させる。減圧装置１６は、熱交換器１５を通過した高圧冷媒を減圧及び膨張させる。減圧装置１６は、開度を電気的に制御可能な膨張弁でもよい。減圧装置１６を通過した冷媒は、空気熱交換器１７に流入する。空気熱交換器１７は、屋外の空気と冷媒との間で熱を交換させる。暖房運転及び蓄熱運転のとき、空気熱交換器１７において空気の熱を冷媒が吸収することで冷媒が蒸発する。ヒートポンプ装置１００は、外気を空気熱交換器１７へ送る図示しない送風機を備えてもよい。

タンクユニット２００は、蓄熱槽２、切替弁６、及び循環ポンプ１１を備える。蓄熱槽２内には、熱媒が貯留される。蓄熱槽２内では、温度の違いによる熱媒の比重の差により、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成できる。蓄熱槽２の下部に下部入口通路１８が接続される。比較的温度の低い熱媒が下部入口通路１８を通って蓄熱槽２内に流入する。蓄熱槽２の上部に上部出口通路１９が接続される。蓄熱槽２に貯留された熱媒は、上部出口通路１９を通って、熱需要部（図示省略）へ供給される。当該熱需要部は、熱媒と水との間で熱を交換することで水を加熱する給湯用熱交換器でもよい。当該熱需要部を通過した熱媒が下部入口通路１８を通って蓄熱槽２の下部に戻るような循環回路が形成されてもよい。また、蓄熱槽２に湯が熱媒として貯留されている場合には、蓄熱槽２から湯が上部出口通路１９を通って例えば給湯栓、浴槽、シャワーのような熱需要部へ直接供給されてもよい。

蓄熱槽２は、出口２５及び入口２６を有する。蓄熱槽２の内部の熱媒が出口２５から出る。ヒートポンプ装置１００で加熱された熱媒が入口２６から蓄熱槽２の内部へ入る。出口２５は、蓄熱槽２の下部にある。入口２６は、蓄熱槽２の上部にある。切替弁６は、第一ポート６ａ、第二ポート６ｂ、及び第三ポート６ｃを有する。切替弁６は、第三ポート６ｃを第一ポート６ａに連通させて第二ポート６ｂを遮断する状態と、第三ポート６ｃを第二ポート６ｂに連通させて第一ポート６ａを遮断する状態とを切り替え可能である。

下部出口通路８は、蓄熱槽２の出口２５と、第二通路９の上流端との間を接続する。第二通路９の下流端は、ヒートポンプ装置１００の熱交換器１５の熱媒入口に接続される。第二通路９の途中に、循環ポンプ１１が接続されている。循環ポンプ１１は、その動作速度が可変である。循環ポンプ１１は、制御装置１０からの速度指令電圧により動作速度を変えられるパルス幅変調制御型の直流モータを備えたものでもよい。図示の構成では、循環ポンプ１１をタンクユニット２００に設置している。この構成に代えて、循環ポンプ１１は、ヒートポンプ装置１００に設置されてもよい。第一通路３は、ヒートポンプ装置１００の熱交換器１５の熱媒出口と、切替弁６の第三ポート６ｃとの間を接続する。上部入口通路４は、切替弁６の第一ポート６ａと、蓄熱槽２の入口２６との間を接続する。図示の構成では、循環ポンプ１１を第二通路９の途中に接続している。この構成に代えて、循環ポンプ１１は、第一通路３の途中に接続されてもよい。

暖房端末１２は、少なくとも一つの暖房器具２４を備える。暖房器具２４は、熱媒の熱を散逸させることで、室内を暖める。暖房器具２４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またはパネルヒーター、及び、ファンコンベクターのうち、少なくとも一種を用いることができる。暖房端末１２が複数の暖房器具２４を備える場合、それらの種類は同じでもよいし異なっていてもよい。暖房端末１２が複数の暖房器具２４を有する場合、複数の暖房器具２４の接続方法は、直列、並列、直列及び並列の組み合わせ、のいずれでもよい。

タンクユニット２００と暖房端末１２との間は、外部通路２２及び外部通路２３を介して接続される。タンクユニット２００は、出口２７及び入口２８を有する。タンクユニット２００から暖房端末１２へ供給される熱媒は、出口２７からタンクユニット２００外へ出る。第三通路５は、タンクユニット２００の内部で、切替弁６の第二ポート６ｂと、出口２７との間を接続する。外部通路２２の上流端は、タンクユニット２００の外側から出口２７に接続される。外部通路２２の下流端は、暖房端末１２の入口に接続される。外部通路２３の上流端は、暖房端末１２の出口に接続される。外部通路２３の下流端は、タンクユニット２００の外側から入口２８に接続される。第四通路７は、タンクユニット２００の内部で、入口２８と、第二通路９の上流端との間を接続する。暖房端末１２からタンクユニット２００へ戻る熱媒は、入口２８からタンクユニット２００内へ入る。

図示の構成において、制御装置１０は、タンクユニット２００内に設置されている。制御装置１０と端末装置２１との間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。端末装置２１は、暖房器具２４が備えられた室内に設置されてもよい。端末装置２１は、運転動作指令、設定値の変更、その他に関するユーザーの操作を受け付ける機能を有する。端末装置２１は、操作表示端末またはユーザーインターフェースの例である。端末装置２１は、熱媒循環システム１の状態等の情報を表示するディスプレイ、ユーザーが操作するボタンまたはキーのような操作部、スピーカ、マイク等を備えてもよい。熱媒循環システム１は、異なる場所に設置される複数台の端末装置２１を備えてもよい。上記ディスプレイは、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、操作部の機能を兼ね備えるタッチスクリーンのいずれかでもよい。端末装置２１は、スピーカから音声案内を出力してもよい。端末装置２１は、ディスプレイによる表示と、スピーカからの音声案内との少なくとも一方を行うことで、ユーザーに対する報知手段として機能する。

蓄熱槽２の表面には、複数の温度センサ（図示省略）が、鉛直方向に間隔をあけて、取り付けられていてもよい。制御装置１０は、これらの温度センサにより、蓄熱槽２内の鉛直方向の温度分布を検出することで、蓄熱槽２内の蓄熱量を計算できる。

第一通路３の途中に、流量センサ３０及び供給温度センサ３１が設置されている。流量センサ３０は、第一通路３を通る熱媒の体積流量を検出する。以下の説明では、ヒートポンプ装置１００から流出する熱媒の温度を「供給温度」と称する。暖房運転のときの「供給温度」は、ヒートポンプ装置１００から暖房端末１２へ供給される熱媒の温度に相当する。供給温度センサ３１により供給温度を検出できる。実施の形態１では、流量センサ３０及び供給温度センサ３１をタンクユニット２００に設置している。この構成に代えて、流量センサ３０及び供給温度センサ３１をヒートポンプ装置１００に設置してもよい。

第二通路９には、戻り温度センサ３２が設けられている。戻り温度センサ３２は、ヒートポンプ装置１００に流入する熱媒の温度を検出する。ヒートポンプ装置１００に流入する熱媒の温度を以下「戻り温度」とも呼ぶ。図示の構成では、戻り温度センサ３２をタンクユニット２００に設置している。この構成に代えて、戻り温度センサ３２をヒートポンプ装置１００に設置してもよい。

ヒートポンプ装置１００の加熱能力は、可変でもよい。加熱能力とは、単位時間当たりにヒートポンプ装置１００が熱媒に与える熱量である。加熱能力の単位は、例えば「ワット」である。制御装置１０は、例えば、圧縮機１３の容量を変えることで、加熱能力を制御してもよい。制御装置１０は、例えば、圧縮機１３の回転速度を変えることで、圧縮機１３の容量を制御してもよい。制御装置１０は、例えば、インバータ制御により、圧縮機１３の回転速度を変えてもよい。

次に、熱媒循環システム１の蓄熱運転について説明する。蓄熱運転では、以下のようになる。切替弁６は、第三ポート６ｃを第一ポート６ａに連通させ、かつ、第二ポート６ｂを遮断する状態になる。ヒートポンプ装置１００及び循環ポンプ１１が運転される。蓄熱槽２の下部にある低温の熱媒が、出口２５、下部出口通路８、及び第二通路９を通り、熱交換器１５に送られる。熱交換器１５で加熱された高温の熱媒が、第一通路３、切替弁６の第三ポート６ｃ、第一ポート６ａ、上部入口通路４、及び、入口２６を通り、蓄熱槽２の上部に流入する。蓄熱運転では、上記のように熱媒が循環することで、蓄熱槽２の内部で上から下に向かって高温の熱媒が蓄積していく。これにより、蓄熱槽２の蓄熱量が増加する。上述した蓄熱運転のときの熱媒の循環回路を「蓄熱回路」と称する。

制御装置１０は、蓄熱槽２内の蓄熱量が、予め設定された低レベル以下になった場合に、蓄熱運転を開始してもよい。蓄熱運転により、蓄熱槽２内の蓄熱量が増加して、予め設定された高レベルに達した場合に、制御装置１０は、蓄熱運転を終了してもよい。なお、本発明は、上記のような蓄熱槽２を備えないシステム、すなわち蓄熱運転を実施しないシステムにも適用可能である。

次に、図２を参照して、熱媒循環システム１の暖房運転について説明する。図２は、実施の形態１の熱媒循環システム１の暖房運転のときの冷媒及び熱媒の循環回路を示す図である。図２中の矢印は、冷媒及び熱媒が流れる方向を示す。暖房運転では、以下のようになる。切替弁６は、第三ポート６ｃを第二ポート６ｂに連通させ、かつ、第一ポート６ａを遮断する状態になる。ヒートポンプ装置１００及び循環ポンプ１１が運転される。ヒートポンプ装置１００の熱交換器１５で加熱された熱媒が、第一通路３、切替弁６の第三ポート６ｃ、第二ポート６ｂ、第三通路５、出口２７、及び、外部通路２２を通り、暖房端末１２へ送られる。この熱媒は、暖房端末１２の暖房器具２４を通過する間に、室内空気または床などに熱を奪われることで、温度低下する。この温度低下した熱媒は、外部通路２３、入口２８、第四通路７、及び、第二通路９を通り、ヒートポンプ装置１００の熱交換器１５に戻る。熱交換器１５に戻った熱媒は、再加熱され、再循環する。上述した暖房運転のときの熱媒の循環回路を「暖房回路」と称する。実施の形態１では、切替弁６により、蓄熱回路と暖房回路とを切り替え可能である。

暖房器具２４が備えられた室内には、室温センサを備えた室内端末（図示省略）が設置されてもよい。室内端末と、制御装置１０とは、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続される。室内端末は、室温センサで検出された室温の情報を制御装置１０へ送信できる。暖房器具２４が備えられた室内に端末装置２１が設置される場合には、端末装置２１が室温センサを備え、端末装置２１が室温情報を制御装置１０へ送信してもよい。室温センサで検出された室温を以下「実室温」と称す。ユーザーは、端末装置２１または室内端末を用いて、希望する「目標室温」の値を設定できる。制御装置１０は、室内端末または端末装置２１から受信した情報に基づき、実室温が目標室温に達したときに、暖房運転を終了してもよい。

供給温度センサ３１で検出される供給温度を以下「実供給温度」と称す。暖房運転及び蓄熱運転のとき、制御装置１０は、以下のようにして、実供給温度が目標供給温度に等しくなるように、フィードバック制御を実行できる。制御装置１０は、循環ポンプ１１の動作速度を増減すること、すなわち熱媒の循環流量を増減することで、実供給温度を制御できる。実供給温度が目標供給温度より高い場合には、制御装置１０は、熱媒の循環流量を増加させることで、実供給温度を低下させて目標供給温度に近づけることができる。実供給温度が目標供給温度より低い場合には、制御装置１０は、熱媒の循環流量を低下させることで、実供給温度を上昇させて目標供給温度に近づけることができる。制御装置１０は、循環ポンプ１１の動作速度に代えて、ヒートポンプ装置１００の加熱能力を調整することで、実供給温度を制御してもよい。暖房運転のときの目標供給温度の値は、例えば、２５℃から６０℃の範囲内の値でもよい。蓄熱運転のときの目標供給温度の値は、例えば、６０℃から８０℃の範囲内の値でもよい。

制御装置１０は、以下のいずれかの方法により、暖房運転における目標供給温度を決定してもよい。
（１）ユーザーは、端末装置２１または室内端末を用いて、目標供給温度の値を設定可能である。制御装置１０は、ユーザーにより設定された値を目標供給温度として決定してもよい。
（２）ユーザーは、端末装置２１または室内端末を用いて、外気温と目標供給温度との関係を予め設定可能である。制御装置１０は、当該関係と、外気温センサ（図示省略）により検出された外気温とに基づいて、目標供給温度を決定してもよい。
（３）制御装置１０は、実室温、目標室温、実供給温度、外気温、戻り温度センサ３２により検出された戻り温度のうちの２以上のパラメータを用いて、所定の演算または予め用意されたテーブル値などに基づき、その時点において適切な目標供給温度を決定してもよい。

暖房運転のときに暖房器具２４を流れる熱媒の温度が高すぎると、快適性を損ねたり、暖房器具２４の耐熱温度を超えて故障の原因となる可能性がある。暖房運転において、制御装置１０は、実供給温度が「第一停止温度」を超えると、圧縮機１３及び循環ポンプ１１を停止する。これにより、高すぎる温度の熱媒が暖房器具２４に流れることを確実に防止できる。制御装置１０は、目標供給温度に基づいて第一停止温度を決定してもよい。例えば、制御装置１０は、目標供給温度より所定値だけ高い温度を第一停止温度として設定してもよい。例えば、制御装置１０は、目標供給温度より２℃高い温度を第一停止温度として設定してもよい。

外気温が低い条件で暖房運転を実施すると、空気熱交換器１７に霜が付着する場合がある。空気熱交換器１７に霜が付着すると、空気熱交換器１７の熱交換効率が低下し、ヒートポンプ装置１００の加熱能力が低下する。制御装置１０は、空気熱交換器１７に霜が付着した場合には、暖房運転を一時的に中断し、空気熱交換器１７に付着した霜を融かすための除霜運転を実施する。

制御装置１０は、暖房運転の実行中に、除霜運転が必要であるかどうかを判定する。本実施の形態では、霜取温度センサ２９で検出される温度に基づいて、除霜運転が必要であるかどうかを判定可能である。霜取温度センサ２９は、空気熱交換器１７の温度を検出する。制御装置１０は、霜取温度センサ２９が所定の閾値以下の温度を所定時間以上連続して検出した場合に、除霜運転が必要であると判定する。当該閾値は例えば−３℃でもよい。当該所定時間は例えば３分間でもよい。

図３は、実施の形態１の熱媒循環システム１の除霜運転のときの冷媒の循環回路を示す図である。図３中の矢印は、冷媒が流れる方向を示す。除霜運転では、以下のようになる。制御装置１０は、圧縮機１３で圧縮された高温の冷媒ガスであるホットガスが空気熱交換器１７へ流入するように制御する。減圧装置１６の開度は全開にされる。これにより、ホットガスが熱交換器１５及び減圧装置１６を通過する間に温度低下することを防止できる。空気熱交換器１７に流入したホットガスの熱で霜が融かされる。本実施の形態であれば、冷媒の流路を切り替えることなく除霜運転を実施できるので、簡易な構成で除霜運転を実施できる。

制御装置１０は、除霜運転中は循環ポンプ１１を停止させる。これにより、熱交換器１５に熱媒が流れなくなるので、圧縮機１３から吐出されたホットガスの熱が熱媒に奪われることをより確実に抑制できる。その結果、空気熱交換器１７へ流入するホットガスの熱量をより高くできるので、除霜能力をより高くできる。

制御装置１０は、除霜運転中に、空気熱交換器１７に付着した霜を除去できたかどうかを判定する。本実施の形態では、霜取温度センサ２９で検出される温度に基づいて、霜を除去できたかどうかを判定可能である。例えば、制御装置１０は、霜取温度センサ２９が所定の閾値以上の温度を一定時間以上連続して検出した場合に、霜を除去できたと判定する。霜を除去できたと判定された場合には、制御装置１０は、除霜運転を終了して暖房運転を再開する。

図４は、暖房運転、除霜運転、暖房運転再開、の順に運転を切り替えたときの実供給温度の時間的な変動の例を示すグラフである。以下、図４を参照して、実施の形態１の特徴について説明する。

図４の例では、以下のようになっている。目標供給温度は、４５℃である。第一停止温度は、４７℃である。図４中の時刻ｔ１までの暖房運転では、実供給温度は、目標供給温度にほぼ等しい温度で安定している。暖房運転が継続する間に空気熱交換器１７に霜が付着する。除霜運転が必要であると制御装置１０が判定すると、暖房運転から除霜運転に切り替わる。時刻ｔ１は、暖房運転から除霜運転への切替時点に相当する。除霜運転中は、循環ポンプ１１が停止し、供給温度センサ３１及び暖房端末１２への熱媒の供給がなくなる。このため、時刻ｔ１から、供給温度センサ３１で検出される実供給温度は低下していく。

除霜運転によって霜が除去されたと制御装置１０が判定すると、除霜運転から暖房運転に切り替わる。すなわち、暖房運転が再開され、循環ポンプ１１の動作が再開し、供給温度センサ３１及び暖房端末１２へ熱媒を供給していく。図４中の時刻ｔ２は、除霜運転から暖房運転への切替時点に相当する。除霜運転中は、圧縮機１３からのホットガスが熱交換器１５を通って空気熱交換器１７へ供給されている。これにより、除霜運転中の熱交換器１５の温度は、暖房運転開始前の熱交換器１５の温度に比べて、高くなっている。このため、除霜運転から暖房運転へ切り替わった直後の実供給温度は、暖房運転の開始直後の実供給温度に比べて、速く上昇する。その結果、実供給温度を目標供給温度に一致させるためのフィードバック制御において、循環ポンプ１１の動作速度の調整あるいはヒートポンプ装置１００の加熱能力の調整が追い付かなくなることで、実供給温度が目標供給温度をオーバーシュートしやすい。図４の例では、実供給温度は、目標供給温度である４５℃を超えて４９℃まで上昇した後に、４５℃に安定するように変化する。

図４中の時刻ｔ３において、実供給温度は、第一停止温度である４７℃に達する。実供給温度が第一停止温度を超えた時点で制御装置１０が圧縮機１３及び循環ポンプ１１を停止すると仮定すると、時刻ｔ３において圧縮機１３及び循環ポンプ１１が停止される。図４の例では、時刻ｔ３は、除霜運転から暖房運転への切替時点の時刻ｔ２から約９分後である。時刻ｔ３の時点では、実室温が目標室温にまだ達していないと考えられるため、圧縮機１３及び循環ポンプ１１が停止されることは好ましくない。

上記のような事項に鑑みて、本実施の形態において制御装置１０は、除霜後期間の暖房運転においては、実供給温度が第一停止温度を超えても圧縮機１３及び循環ポンプ１１を停止しないように構成されている。「除霜後期間」は、除霜運転から暖房運転への切替時点から所定時間が経過するまでの期間である。図４に示す例では、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間が「除霜後期間」に相当する。図４に示す例では、上記所定時間すなわち除霜後期間の長さは、１５分間である。除霜後期間の長さは、これに限らず、例えば、１０分間から１時間の範囲にある時間でもよい。本実施の形態であれば、例えば以下の効果が得られる。図４中の時刻ｔ３において圧縮機１３及び循環ポンプ１１が停止されることなく、暖房運転が継続される。このように、除霜運転の後に実供給温度が急上昇した際に圧縮機１３及び循環ポンプ１１が停止されることを防止できるので、圧縮機１３及び循環ポンプ１１の起動及び停止の頻度を低くできる。よって、熱媒循環システム１の運転において、圧縮機１３の起動及び停止に起因するエネルギーロスを低減できるとともに、圧縮機１３の寿命が短くなることを防止できる。

除霜運転から暖房運転への切替時点から十分な時間が経過すれば、実供給温度は、目標供給温度の近傍に安定すると考えられる。すなわち、図４の例において、時刻ｔ４より後の暖房運転においては、実供給温度は、目標供給温度の近傍に安定すると考えられる。このため、除霜後期間より後の暖房運転においては、圧縮機１３及び循環ポンプ１１を停止する停止温度の条件を緩和する必要はない。よって、除霜後期間より後の暖房運転においては、実供給温度が第一停止温度を超えると、制御装置１０は、圧縮機１３及び循環ポンプ１１を停止する。これにより、除霜後期間より後の暖房運転において、ユーザーの期待よりも高い温度の熱媒が暖房端末１２へ流入することを確実に防止できる。

本実施の形態では、制御装置１０は、除霜後期間の暖房運転において、実供給温度が「第二停止温度」を超えると、圧縮機１３及び循環ポンプ１１を停止する。「第二停止温度」は、「第一停止温度」より高い温度である。制御装置１０は、目標供給温度に基づいて第二停止温度を決定してもよい。例えば、制御装置１０は、目標供給温度より所定値だけ高い温度を第二停止温度として設定してもよい。例えば、制御装置１０は、目標供給温度より５℃高い温度を第二停止温度として設定してもよい。図４の例では、第二停止温度は、５０℃である。本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。除霜後期間の暖房運転において、第二停止温度より高い温度の熱媒が暖房端末１２に流入することを確実に防止できる。

熱媒循環システム１は、第二停止温度を決定するためのパラメータの値をユーザーが設定可能にする手段を備えてもよい。例えば、以下のようにしてもよい。制御装置１０は、目標供給温度にパラメータＹを加算した値を第二停止温度として決定する。パラメータＹの値をユーザーが端末装置２１を用いて設定できるようにしてもよい。このようにすることで、外部通路２２及び２３等の配管長、暖房器具２４の数、設置環境などの条件に応じて、より適切に第二停止温度を決定できるので、利便性が向上する。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。実施の形態２の熱媒循環システム１のハードウェア構成は、実施の形態１と同じであるので、図示を省略する。

本実施の形態２では、以下のようにする。実施の形態１のような「第二停止温度」は設定されない。制御装置１０は、除霜後期間の暖房運転において、実供給温度にかかわらず、圧縮機１３及び循環ポンプ１１を停止しないようにする。これにより、以下の効果が得られる。除霜後期間の暖房運転において、圧縮機１３及び循環ポンプ１１が停止されることをより確実に防止できる。このため、圧縮機１３及び循環ポンプ１１の起動及び停止の頻度を実施の形態１よりもさらに低くできる。

実施の形態１及び２の少なくとも一方において、熱媒循環システム１は、除霜後期間の長さ、すなわち前述した所定時間の値を、ユーザーが設定可能にする手段を備えてもよい。例えば、除霜後期間の長さをユーザーが端末装置２１を用いて設定できるようにしてもよい。このようにすることで、外部通路２２及び２３等の配管長、暖房器具２４の数、設置環境などの条件に応じて、除霜後期間の長さをより適切に決定できるので、利便性が向上する。

実施の形態１及び２の少なくとも一方において、制御装置１０は、実室温が目標室温に達した場合には、実供給温度にかかわらず、圧縮機１３を停止してもよい。すなわち、制御装置１０は、実室温が目標室温に達した場合には、実供給温度が第一停止温度を超えていなくても、圧縮機１３を停止する。これにより、室温が上がり過ぎることを確実に防止でき、快適さを保つことができる。

制御装置１０は、第一停止温度及び第二停止温度が所定の上限温度を超えないように制限してもよい。当該上限温度は、例えば、外部通路２２の耐熱温度または暖房端末１２の耐熱温度に応じた温度である。これにより、外部通路２２及び暖房端末１２をより確実に保護できる。

実施の形態１及び２の少なくとも一方において、熱媒循環システム１は、除霜後期間においては供給温度が通常よりも高くなる可能性があることをユーザーに報知する手段を備えてもよい。例えば、以下のようにしてもよい。除霜後期間の暖房運転のときに、端末装置２１のディスプレイに「高温注意」との語句を表示する。これにより、ユーザーは、暖房器具２４に触れないように注意を払うため、不快さを能動的に回避しやすくなる。

実施の形態１及び２の少なくとも一方において、制御装置１０は、除霜運転の直後の熱媒の循環流量が、当該除霜運転の直前の熱媒の循環流量に比べて高くなるように、循環ポンプ１１を運転してもよい。これにより、以下の効果が得られる。除霜運転の直後の熱媒の循環流量を高くすると、熱交換器１５から熱を奪う熱媒の量が多くなるため、実供給温度が上がりにくくなる。よって、除霜後期間の暖房運転における実供給温度の上昇を遅くすることができ、圧縮機１３が停止されることをより確実に防止できる。

実施の形態１及び２の少なくとも一方において、以下のようにしてもよい。制御装置１０は、暖房異常温度を記憶している。暖房異常温度は、例えば、７５℃でもよい。暖房異常温度は、暖房運転におけるヒートポンプ装置１００の故障あるいは循環ポンプ１１の故障のような異常を判定するための値である。制御装置１０は、除霜後期間より後の暖房運転においては、実供給温度が暖房異常温度を超えると、圧縮機１３を停止するとともに、端末装置２１を用いてユーザーに対して異常を報知する。これに対し、制御装置１０は、除霜後期間の暖房運転においては、実供給温度が暖房異常温度を超えても、圧縮機１３を停止せず、ユーザーに対する異常の報知も実行しない。このようにすることで、除霜後期間の暖房運転において、圧縮機１３が不必要に停止することをより確実に防止できる。また、制御装置１０は、除霜後期間の暖房運転において、実供給温度が暖房異常温度を超えた場合には、ヒートポンプ装置１００からの熱媒が暖房端末１２ではなく蓄熱槽２に流入するように、切替弁６を切り替えてもよい。蓄熱槽２に流入する熱媒の温度は、暖房異常温度を超えても問題ない。よって、暖房運転において実供給温度が暖房異常温度を超えた場合に一時的に蓄熱運転に切り替えるようにすれば、快適性を損なわないとともに、高温の熱媒の熱を無駄にすることなく蓄熱槽２に貯えることができる。

実施の形態１及び２の熱媒循環システム１が備える制御装置１０の各機能は、処理回路により実現されてもよい。図示の例では、制御装置１０の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１０ａと少なくとも１つのメモリ１０ｂとを備える。処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１０ａと少なくとも１つのメモリ１０ｂとを備える場合、制御装置１０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１０ｂに格納されてもよい。少なくとも１つのプロセッサ１０ａは、少なくとも１つのメモリ１０ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１０の各機能を実現してもよい。少なくとも１つのメモリ１０ｂは、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等を含んでもよい。

制御装置１０の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェアを備えてもよい。処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェアを備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものでもよい。制御装置１０の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、制御装置１０の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。制御装置１０の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、制御装置１０の各機能を実現しても良い。

単一の制御装置により熱媒循環システム１の動作が制御される構成に限定されるものではなく、複数の制御装置が連携することで熱媒循環システム１の動作を制御する構成にしてもよい。

１ 熱媒循環システム、 ２ 蓄熱槽、 ６ 切替弁、 １０ 制御装置、 １１ 循環ポンプ、 １２ 暖房端末、 １３ 圧縮機、 １４ 冷媒配管、 １５ 熱交換器、 １６ 減圧装置、 １７ 空気熱交換器、 ２１ 端末装置、 ２４ 暖房器具、 ２９ 霜取温度センサ、 ３０ 流量センサ、 ３１ 供給温度センサ、 １００ ヒートポンプ装置、 ２００ タンクユニット

Claims (9)

1. 冷媒と空気との間で熱を交換する空気熱交換器と、前記冷媒を圧縮する圧縮機とを有し、液状の熱媒を加熱する加熱手段と、
   暖房端末と前記加熱手段とを通る循環回路に前記熱媒を循環させるポンプと、
   前記加熱手段及び前記ポンプに対して電気的に接続され、前記加熱手段で加熱された前記熱媒を前記暖房端末へ供給する暖房運転と、前記空気熱交換器に付着した霜を融かす除霜運転とを実行するように構成された制御手段と、
   前記加熱手段から前記暖房端末へ供給される前記熱媒の温度である供給温度を検出する手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記除霜運転から前記暖房運転への切替時点から所定時間が経過した後の前記暖房運転においては前記供給温度が第一停止温度を超えると前記圧縮機を停止し、前記切替時点から前記所定時間が経過するまでの期間である除霜後期間の前記暖房運転においては前記供給温度が前記第一停止温度を超えても前記圧縮機を停止しないように構成されている
   熱媒循環システム。
2. 第二停止温度は、前記第一停止温度より高い温度であり、
   前記制御手段は、前記除霜後期間の前記暖房運転においては前記供給温度が前記第二停止温度を超えると前記圧縮機を停止するように構成されている請求項１に記載の熱媒循環システム。
3. 前記制御手段は、前記除霜後期間の前記暖房運転においては前記供給温度にかかわらず前記圧縮機を停止しないように構成されている請求項１に記載の熱媒循環システム。
4. 前記所定時間の値をユーザーが設定可能にする手段を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱媒循環システム。
5. 前記第二停止温度を決定するためのパラメータの値をユーザーが設定可能にする手段を備える請求項２に記載の熱媒循環システム。
6. 前記暖房端末が設置された空間の温度である実室温を検出する手段を備え、
   前記制御手段は、前記実室温が目標室温に達すると、前記供給温度にかかわらず前記圧縮機を停止するように構成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱媒循環システム。
7. 前記除霜後期間においては前記供給温度が通常よりも高くなる可能性があることをユーザーに報知する手段を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱媒循環システム。
8. 前記制御手段は、前記除霜運転の直後の前記熱媒の循環流量が、当該除霜運転の直前の前記熱媒の循環流量に比べて高くなるように、前記ポンプを運転するように構成されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の熱媒循環システム。
9. ユーザーに情報を報知する報知手段を備え、
   前記制御手段は、前記除霜後期間より後の前記暖房運転においては前記供給温度が暖房異常温度を超えると前記圧縮機の停止及び前記報知手段を用いた異常の報知を実行し、前記除霜後期間の前記暖房運転においては前記供給温度が前記暖房異常温度を超えても前記圧縮機の停止及び前記報知手段を用いた異常の報知を実行しないように構成されている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の熱媒循環システム。

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