特許 7482764 ヒートポンプシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-02

(45)【発行日】2024-05-14

(54)【発明の名称】ヒートポンプシステム

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/136 20220101AFI20240507BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20240507BHJP

   F24H 4/02 20220101ALI20240507BHJP

   F24H 15/258 20220101ALI20240507BHJP

   F24H 15/38 20220101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

F24H15/136

F24H1/18 G

F24H4/02 F

F24H15/258

F24H15/38

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020200534

(22)【出願日】2020-12-02

(65)【公開番号】P2022088220

(43)【公開日】2022-06-14

【審査請求日】2023-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】姫野 竜佑

【審査官】大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２２２３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２８１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８０７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７０７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８７８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６８４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０１６１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ１／１８，４／００－４／０６，１５／００－１５／４９３

Ｆ２５Ｂ３０／００－３０／０６，４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を循環させるための冷媒循環路と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒循環路内の前記冷媒と熱媒との間で熱交換を行う凝縮器と、前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記冷媒と外気との間で熱交換する蒸発器を備えるヒートポンプユニットと、
前記熱媒を蓄えるタンクを備えるタンクユニットと、
前記タンクと前記凝縮器の間で前記熱媒を循環させるための熱媒循環路と、
前記熱媒循環路に設けられた循環ポンプと、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
制御手段を備えるヒートポンプシステムであって、
前記制御手段は、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧手段、前記蒸発器の順に前記冷媒循環路内の前記冷媒を循環させ、かつ、前記循環ポンプを駆動して前記タンクと前記凝縮器の間で前記熱媒を循環させる蓄熱運転と、
前記圧縮機、前記蒸発器の順に前記冷媒循環路内の前記冷媒を循環させる除霜運転を実行可能であり、
前記制御手段は、前記除霜運転の実行中に、前記循環ポンプが継続的に停止している時間である停止継続時間が基準時間に達した場合に、前記循環ポンプの駆動と停止を行うように構成されており、
前記基準時間は、前記外気温度検出手段で検出される前記外気温度が低いほど、短く設定される、ヒートポンプシステム。

【請求項2】

前記制御手段は、前記蓄熱運転を中断して前記除霜運転を開始する際に、前記循環ポンプを停止するように構成されており、
前記停止継続時間が、前記除霜運転の開始からの経過時間として特定される、請求項１のヒートポンプシステム。

【請求項3】

前記ヒートポンプユニットが屋外に配置されており、
前記タンクユニットが屋内に配置されている、請求項１または２のヒートポンプシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示する技術は、ヒートポンプシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、冷媒を循環させるための冷媒循環路と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒循環路内の前記冷媒と熱媒との間で熱交換を行う凝縮器と、前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記冷媒と外気との間で熱交換する蒸発器を備えるヒートポンプユニットと、前記熱媒を蓄えるタンクを備えるタンクユニットと、前記タンクと前記凝縮器の間で前記熱媒を循環させるための熱媒循環路と、前記熱媒循環路に設けられた循環ポンプと、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御手段を備えるヒートポンプシステムが開示されている。前記制御手段は、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧手段、前記蒸発器の順に前記冷媒循環路内の前記冷媒を循環させ、かつ、前記循環ポンプを駆動して前記タンクと前記凝縮器の間で前記熱媒を循環させる蓄熱運転と、前記圧縮機、前記蒸発器の順に前記冷媒循環路内の前記冷媒を循環させる除霜運転を実行可能である。前記制御手段は、前記蓄熱運転や前記除霜運転が実行されていない時に、前記タンクユニットの内部に配置された往路サーミスタによって検出される前記熱媒の温度と、前記ヒートポンプユニットの内部に配置された入口側サーミスタによって検出される前記熱媒の温度のうち、低い方の温度が所定温度を下回った場合に、前記循環ポンプの駆動と停止を行うように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２２８１９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のヒートポンプシステムでは、タンクユニットの内部に配置された往路サーミスタや、ヒートポンプユニットの内部に配置された入口側サーミスタで検出される熱媒の温度に基づいて、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結するおそれがあると判断される場合に、循環ポンプの駆動を開始している。しかしながら、往路サーミスタや入口側サーミスタで検出される温度は、熱媒循環路の内部の熱媒の温度よりも高くなってしまう場合がある。例えば、ヒートポンプシステムが除霜運転を実行中は、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結するおそれがあるにも関わらず、圧縮機で圧縮されて高温となった冷媒からの伝熱によってヒートポンプユニットの内部が温められて、入口側サーミスタで検出される温度がそれほど低温とならないことがある。また、タンクユニットが屋内に配置されている場合や、タンクユニットの内部が他の熱源からの伝熱によって温められる場合には、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結するおそれがあるにも関わらず、往路サーミスタで検出される温度がそれほど低温とならないことがある。本明細書では、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結するおそれがある場合に、熱媒の凍結を確実に抑制することが可能な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示するヒートポンプシステムは、冷媒を循環させるための冷媒循環路と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒循環路内の前記冷媒と熱媒との間で熱交換を行う凝縮器と、前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記冷媒と外気との間で熱交換する蒸発器を備えるヒートポンプユニットと、前記熱媒を蓄えるタンクを備えるタンクユニットと、前記タンクと前記凝縮器の間で前記熱媒を循環させるための熱媒循環路と、前記熱媒循環路に設けられた循環ポンプと、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御手段を備えている。前記制御手段は、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧手段、前記蒸発器の順に前記冷媒循環路内の前記冷媒を循環させ、かつ、前記循環ポンプを駆動して前記タンクと前記凝縮器の間で前記熱媒を循環させる蓄熱運転と、前記圧縮機、前記蒸発器の順に前記冷媒循環路内の前記冷媒を循環させる除霜運転を実行可能である。前記制御手段は、前記除霜運転の実行中に、前記循環ポンプが継続的に停止している時間である停止継続時間が基準時間に達した場合に、前記循環ポンプの駆動と停止を行うように構成されている。前記基準時間は、前記外気温度検出手段で検出される前記外気温度が低いほど、短く設定される。

【0006】

上記のヒートポンプシステムでは、除霜運転の実行中に、循環ポンプが停止している時間が基準時間以上となると、循環ポンプの駆動と停止を行って、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結してしまうことを抑制する。この際に、外気温度が高い場合には、循環ポンプを停止していても、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結するおそれが低いので、基準時間が長く設定される。一方で、外気温度が低い場合には、循環ポンプを停止していると、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結するおそれが高いので、基準時間が短く設定される。上記のヒートポンプシステムによれば、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結してしまうことを確実に抑制することができる。

【0007】

前記制御手段は、前記蓄熱運転を中断して前記除霜運転を開始する際に、前記循環ポンプを停止するように構成されていてもよい。前記停止継続時間は、前記除霜運転の開始からの経過時間として特定されてもよい。

【0008】

多くの場合、蓄熱運転を中断して除霜運転を開始する際には、循環ポンプも合わせて停止されるので、除霜運転の開始からの経過時間と循環ポンプの停止継続時間は略等しくなる。上記の構成によれば、制御手段において、循環ポンプの停止継続時間を、除霜運転の開始からの経過時間とは別個に計時する必要がないので、制御手段における処理の負荷を軽減することができる。

【0009】

前記ヒートポンプユニットは、屋外に配置されていてもよい。前記タンクユニットは、屋内に配置されていてもよい。

【0010】

屋内にタンクユニットが配置されている場合、タンクユニットの内部に配置されたサーミスタによって、屋外の熱媒循環路の内部で熱媒が凍結するおそれがあるか否かを正確に判別することが困難となる。上記の構成によれば、屋外の熱媒循環路の内部の熱媒の温度を検出するためのサーミスタを別途設けることなく、熱媒循環路の内部で熱媒が凍結してしまうことを確実に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例の給湯システム１０の構成を模式的に示す図である。

【図2】実施例の給湯システム１０において蓄熱運転の実行中にコントローラ１１が行う処理のフローチャートである。

【図3】実施例の給湯システム１０における外気温度と基準時間の対応関係の例を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施例）
図１は本実施例の給湯システム１０の構成を示している。図１に示すように、給湯システム１０は、タンクユニット２０と、ＨＰ熱源ユニット４０と、ガス熱源ユニット６０と、コントローラ１１を備えている。本実施例において、ＨＰ熱源ユニット４０は、屋外に配置されており、タンクユニット２０と、ガス熱源ユニット６０は、屋内に配置されている。

【0013】

ＨＰ熱源ユニット４０は、圧縮機４１と、第１熱交換器４３と、膨張弁４４と、第２熱交換器４５を備えるヒートポンプ４７を備えている。ヒートポンプ４７では、圧縮機４１の吐出側と四方弁４２と第１熱交換器４３の冷媒流路４３ａと膨張弁４４と第２熱交換器４５と四方弁４２と圧縮機４１の吸入側が、冷媒配管４６によって順に接続されており、冷媒がこの順に循環する。冷媒は、例えばＲ７４４（ＣＯ２冷媒）であってもよいし、Ｒ３２（ＨＦＣ冷媒）であってもよい。第１熱交換器４３は、冷媒流路４３ａと循環水流路４３ｂとを備えている。第２熱交換器４５の近傍にはファン４８が設置されている。第２熱交換器４５は、ファン４８によって送られる外気と冷媒との間で熱交換を行う。冷媒配管４６には、圧縮機４１の吐出側と四方弁４２との間と、膨張弁４４と第２熱交換器４５との間に、除霜経路４９が接続されている。除霜経路４９には、除霜弁５０が設けられている。

【0014】

第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂの入口側には循環往路接続経路５１が接続されており、出口側には循環復路接続経路５２が接続されている。循環往路接続経路５１には、入口側サーミスタ５３が設けられており、循環復路接続経路５２には出口側サーミスタ５４が設けられている。入口側サーミスタ５３は、第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂに流入する循環水の温度を検出し、出口側サーミスタ５４は、第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂから流出する循環水の温度を検出する。

【0015】

ＨＰ熱源ユニット４０にはさらに、第２熱交換器４５の温度を検出する熱交温度サーミスタ５５と、外気温度を検出する外気温度サーミスタ５６が設けられている。

【0016】

タンクユニット２０は、タンク２１と混合器２４とを備えている。タンク２１の底部には、タンク２１に水道水を給水する給水経路２２が接続されている。給水経路２２の水道水入口２２ａの近傍には、減圧弁２３が設けられている。減圧弁２３は、給水経路２２への給水圧力を調整する。給水経路２２の減圧弁２３より下流側には、混合器２４の混合給水経路２６が接続されている。混合給水経路２６には、給水制御弁２６ａと、給水流量センサ２６ｂと、給水サーミスタ２６ｃが設けられている。給水制御弁２６ａは、混合給水経路２６を流れる水道水の流量を調整する。給水流量センサ２６ｂと給水サーミスタ２６ｃは、混合給水経路２６を流れる水道水の流量及び温度を検出する。タンク２１内の温水が減少したり、給水制御弁２６ａが開いたりすると、減圧弁２３の下流側圧力が低下する。減圧弁２３は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、タンク２１内の温水が減少したり、混合器２４の給水制御弁２６ａが開いたりすると、これらに水道水が給水される。

【0017】

給水経路２２において、混合給水経路２６の接続部よりも下流側には、排水経路３１が接続されている。排水経路３１の途中には、排水弁３２が設けられている。排水弁３２は手動で開閉することができる。排水弁３２を開くと、タンク２１内の水が排水経路３１を通じて外部に排水される。

【0018】

タンク２１の底部には、循環往路３３の一端が接続されており、タンク２１の上部には、循環復路３４の一端が接続されている。循環往路３３の他端は、ＨＰ熱源ユニット４０の循環往路接続経路５１に接続されており、循環復路３４の他端は、循環復路接続経路５２に接続されている。循環往路３３には、往路サーミスタ３６と循環ポンプ３７とが設けられている。往路サーミスタ３６は、タンク２１から循環往路３３に流出した水の温度を検出する。循環ポンプ３７が駆動すると、タンク２１の下部から循環往路３３に水が吸出され、この水が第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂを流れて、循環復路３４を通じてタンク２１の上部に戻される。このようにして、タンク２１とヒートポンプ４７との間の循環経路が構成されている。

【0019】

タンクユニット２０の内部の循環復路３４の途中には、圧力開放経路３８が接続されており、圧力開放経路３８には、リリーフ弁３８ａが設けられている。リリーフ弁３８ａの開弁圧力は、減圧弁２３の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２３の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３８ａが開き、タンク２１内の圧力が耐圧可能な圧力を超えるのを防止する。タンク２１には、上部から下方に向けて、タンクサーミスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが取り付けられている。例えば、タンクサーミスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、それぞれ、タンク２１の上部から６Ｌ，１２Ｌ，３０Ｌ，５０Ｌの位置の水温を検出する。なお、タンクサーミスタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの位置は、これに限られるものではなく、給湯システム１０の仕様に応じて適宜決定することができる。

【0020】

タンク２１の上部には、混合器２４の温水経路２５が接続されている。温水経路２５には、温水制御弁２５ａと、温水流量センサ２５ｂと、温水サーミスタ２５ｃが設けられている。温水制御弁２５ａは、タンク２１から温水経路２５へ流れる水の流量を調整する。温水流量センサ２５ｂは、タンク２１から温水経路２５へ流れる水の流量を検出する。温水サーミスタ２５ｃは、温水経路２５を流れる水の温度を検出する。温水経路２５と混合給水経路２６とは合流して第１混合経路２７に接続されている。第１混合経路２７には、第１混合経路２７を流れる混合水の温度を検出する混合サーミスタ２７ａが設けられている。

【0021】

タンクユニット２０は、第１給湯経路２９を備えている。第１給湯経路２９には、給湯サーミスタ２９ａが設けられている。第１給湯経路２９の先端には、給湯栓１８が接続されている。給湯栓１８は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓１８を１つで代表している）。第１混合経路２７の途中と第１給湯経路２９の途中は、給湯バイパス経路２８によって接続されている。給湯バイパス経路２８には、バイパス制御弁２８ａが設けられている。バイパス制御弁２８ａを開いた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が給湯バイパス経路２８へ流れ、バイパス制御弁２８ａを閉じた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が、後記するガス熱源ユニット６０の第２混合経路６１へ流れる。

【0022】

ガス熱源ユニット６０は、バーナ熱交換器６２とバーナ６３等を備えている。バーナ熱交換器６２には、第２混合経路６１を介して、タンクユニット２０の第１混合経路２７からの混合水が流入する。第２混合経路６１には、入水サーミスタ６１ａと給湯流量センサ６１ｂと水量サーボ６１ｃとが設けられている。入水サーミスタ６１ａと給湯流量センサ６１ｂは、それぞれ第２混合経路６１を流れる水の温度及び流量を検出する。水量サーボ６１ｃは、第２混合経路６１を流れる水の流量を調整する。ガス燃焼式のバーナ６３は、バーナ熱交換器６２を加熱する。バーナ熱交換器６２で加熱された水は、第２給湯経路６４を介して、タンクユニット２０の第１給湯経路２９に流れ込む。第２給湯経路６４には、バーナ熱交換器６２の出口近傍に、缶体サーミスタ６５が設けられており、その下流側に出湯サーミスタ６６が設けられている。第２混合経路６１における水量サーボ６１ｃの下流側と、第２給湯経路６４の缶体サーミスタ６５と出湯サーミスタ６６との間には、熱源機バイパス経路６７が接続されている。第２混合経路６１と熱源機バイパス経路６７との接続部には、熱源機バイパス制御弁６８が設けられている。熱源機バイパス制御弁６８の開度を調整することによって、第２混合経路６１を流れる水の一部が熱源機バイパス経路６７に流れ、その水の流量が調整される。

【0023】

コントローラ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、コントローラ１１に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。詳細には、ＲＡＭには、上記した各種のサーミスタおよびセンサの検出信号が入力され、これらの情報が一時的に記憶される。コントローラ１１では、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて、タンクユニット２０、ＨＰ熱源ユニット４０およびガス熱源ユニット６０の各種機器に対して駆動信号を出力する。また、コントローラ１１には、リモコン１３が接続されている。リモコン１３には、給湯システム１０を操作するためのスイッチ１６、給湯システム１０の動作状態を表示する液晶表示器１７等が設けられており、リモコン１３で設定された情報がコントローラ１１に入力される。

【0024】

（蓄熱運転）
給湯システム１０では、ヒートポンプ４７によってタンク２１の水を加熱して高温の温水とし、この温水をタンク２１に貯湯する蓄熱運転を実行可能である。

【0025】

蓄熱運転では、ＨＰ熱源ユニット４０において、除霜弁５０を閉じた状態で圧縮機４１とファン４８を駆動する。これによって、図１に実線矢印で示すように、圧縮機４１で圧縮された冷媒が、第１熱交換器４３の冷媒流路４３ａを流れる際に循環水流路４３ｂを流れる循環水を加熱する。冷媒流路４３ａから流出した冷媒は、膨張弁４４で膨張して冷却され、第２熱交換器４５を流れる際に外気から吸熱して昇温する。昇温した冷媒が圧縮機４１に流入して再び圧縮されることによってさらに昇温する。

【0026】

タンクユニット２０では、循環ポンプ３７が作動し、タンク２１では、低温層の上部に高温層が積層した温度成層が形成される。タンク２１に高温の温水が戻され続けると、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなり、最大限に蓄熱された状態では、タンク２１の全体に高温の温水が貯まった状態になる。タンク２１に温度成層が形成されていると、タンク２１に最大限に蓄熱が行われていなくても、タンク２１の上部に接続されている温水経路２５に高温の温水を送り出すことが可能となる。タンク２１の内部が高温の温水で満たされた状態となると、蓄熱運転は終了する。

【0027】

（給湯運転）
給湯運転では、混合器２４で給湯設定温度に調整された混合水を給湯バイパス経路２８を通じて給湯栓１８から給湯する第１給湯運転と、混合器２４で給湯設定温度よりも低い温度に調整された混合水をガス熱源ユニット６０で加熱して給湯栓１８から給湯する第２給湯運転のいずれかを実行する。

【0028】

タンク２１のタンクサーミスタ２１ａの検出水温が、リモコン１３で設定されている給湯設定温度よりも高い第１基準温度（例えば給湯設定温度＋５℃）以上である場合には、第１給湯運転が行われる。第１給湯運転では、コントローラ１１がバイパス制御弁２８ａを開状態とし、水量サーボ６１ｃを全閉状態とする。コントローラ１１は、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度となるように、温水制御弁２５ａの開度と給水制御弁２６ａの開度を調整する。給湯設定温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れた後に、給湯バイパス経路２８及び第１給湯経路２９を通じて給湯栓１８から給湯される。

【0029】

一方、タンクサーミスタ２１ａの検出水温が第１基準温度未満である場合には、第２給湯運転が行われる。第２給湯運転では、コントローラ１１が、バイパス制御弁２８ａを全閉状態とし、水量サーボ６１ｃを所定開度に設定する。コントローラ１１は、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度よりも低い第２基準温度（例えば給湯設定温度－５℃）となるように、温水制御弁２５ａの開度と給水制御弁２６ａの開度を調整する。第２基準温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れ、ガス熱源ユニット６０の第２混合経路６１を流れてバーナ熱交換器６２に流入し、バーナ６３により加熱される。バーナ６３の加熱能力は、バーナ熱交換器６２の出口に設けられている缶体サーミスタ６５で検出される水温が６０℃以上となるように制御される。これにより、配管に結露水が発生することを抑制することができる。第２混合経路６１を流れる混合水の一部が熱源機バイパス経路６７を通じて第２給湯経路６４に流入し、バーナ熱交換器６２からの６０℃以上の水と熱源機バイパス経路６７からの第２基準温度の水とが混合されて、給湯設定温度の水が第１給湯経路２９に送られる。このようにして、給湯設定温度に調温された水が、第１給湯経路２９を通じて給湯栓１８から給湯される。これにより、第１給湯運転中にタンク２１に貯湯しておいた温水を消費しつくした場合にも、給湯設定温度に調温された温水を給湯し続けることができる。

【0030】

なお、上記した蓄熱運転と給湯運転は、別個に行われることもあるし、同時に行われることもある。

【0031】

（除霜運転）
冬季などの外気温が低い状態でヒートポンプ４７を駆動すると、第２熱交換器４５に着霜してしまうことがある。第２熱交換器４５に着霜してしまうと、外気との間の熱交換効率が低下して、ヒートポンプ４７での循環水の加熱能力が低下してしまう。そこで、本実施例の給湯システム１０では、蓄熱運転の実行中に、第２熱交換器４５に着霜したと判断される場合に、蓄熱運転を中断して除霜運転を実行する。具体的には、コントローラ１１は、蓄熱運転の実行中に、図２に示す処理を実行する。

【0032】

Ｓ２では、コントローラ１１は、熱交温度サーミスタ５５で検出される温度（以下では熱交温度ともいう）が着霜判定温度を下回る状態が所定時間（例えば６０秒間）継続するか否かを判断する。着霜判定温度は、外気温度サーミスタ５６で検出される外気温度に基づいて－１５℃から－５℃の範囲内で設定される。熱交温度が着霜判定温度以上である場合、あるいは、熱交温度が着霜判定温度を下回る状態が所定時間継続していない場合（ＮＯの場合）は、Ｓ２の処理が繰り返し実行される。熱交温度が着霜判定温度を下回る状態が所定時間継続すると（ＹＥＳとなると）、処理はＳ４へ進む。

【0033】

Ｓ４では、コントローラ１１は、蓄熱運転を中断して、除霜運転を開始する。すなわち、コントローラ１１は、タンクユニット２０において、循環ポンプ３７を停止するとともに、ＨＰ熱源ユニット４０において、ファン４８を停止し、除霜弁５０を開いた状態で圧縮機４１を駆動する。これによって、図１に破線矢印で示すように、圧縮機４１から吐出した高温の冷媒は、除霜経路４９を通じて第２熱交換器４５に流れて、圧縮機４１に戻るように循環する。高温の冷媒が第２熱交換器４５を流れることで、第２熱交換器４５から除霜することができる。

【0034】

Ｓ６では、コントローラ１１は、外気温度サーミスタ５６で外気温度が下限温度（例えば－７℃）以上であるか否かを判断する。循環ポンプ３７を駆動していない状態では、第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂや、循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部に循環水が滞留する。冬季などの外気温度が低い状態で、除霜運転を実行して、循環ポンプ３７を駆動しない状態のまま長時間が経過すると、屋外に配置されている循環往路接続経路５１や循環復路接続経路５２の内部で循環水が凍結してしまうことがある。循環水が凍結してしまうと、除霜運転を終了した後も、凍結した循環水が溶融するまで、蓄熱運転を再開できなくなってしまう。そこで、本実施例の給湯システム１０では、除霜運転の実行時に、外気温度が低い場合には、循環水の凍結を防止するための循環運転を行う。Ｓ６において、外気温度が下限温度を下回る場合（ＮＯの場合）、処理はＳ８へ進む。

【0035】

Ｓ８では、コントローラ１１は、外気温度サーミスタ５６で検出される外気温度に基づいて基準時間を設定する。基準時間は、外気温度が低いほど、短い時間に設定される。例えば、図３に示すように、外気温度が－７℃から－９℃までの範囲内にある場合、基準時間は４８０秒に設定される。外気温度が－９℃から－１１℃までの範囲内にある場合、基準時間は３２０秒に設定される。外気温度が－１１℃から－１３℃までの範囲内にある場合、基準時間は２４０秒に設定される。外気温度が－１３℃よりも低い場合、基準時間は１８０秒に設定される。

【0036】

Ｓ１０では、コントローラ１１は、循環フラグをオンに設定する。Ｓ１０の後、処理はＳ１４へ進む。

【0037】

Ｓ６において、外気温度が下限温度以上の場合（ＹＥＳの場合）、処理はＳ１２へ進む。Ｓ１２では、コントローラ１１は、循環フラグをオフに設定する。Ｓ１２の後、処理はＳ１４へ進む。

【0038】

Ｓ１４では、コントローラ１１は、循環フラグがオンであるか否かを判断する。循環フラグがオフである場合（ＮＯの場合）、処理はＳ２８へ進む。循環フラグがオンである場合（ＹＥＳの場合）、処理はＳ１６へ進む。

【0039】

Ｓ１６では、コントローラ１１は、Ｓ４で除霜運転を開始してからの経過時間が、Ｓ８で設定された基準時間に達したか否かを判断する。Ｓ１６の処理を実行する時点における、Ｓ４で除霜運転を開始してからの経過時間は、Ｓ４で循環ポンプ３７を停止してから循環ポンプ３７が継続的に停止している時間と略等しい。除霜運転を開始してからの経過時間が基準時間に達していない場合（ＮＯの場合）、Ｓ１６の処理が繰り返し実行される。除霜運転を開始してからの経過時間が基準時間に達している場合（ＹＥＳの場合）、処理はＳ１８へ進む。

【0040】

Ｓ１８では、コントローラ１１は、タンクユニット２０において、循環ポンプ３７を駆動する。これによって、タンク２１内の水がタンク２１の底部から循環往路３３に吸出される。循環往路３３に吸出された水は、ＨＰ熱源ユニット４０の第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂを通過した後、循環復路３４を流れてタンク２１の上部に戻される。この循環が行われることによって、除霜運転の実行中に、循環往路３３および循環復路３４が凍結してしまうことを防止することができる。

【0041】

Ｓ２０では、コントローラ１１は、判定対象水温が所定の循環終了温度（例えば２℃）以上であるか否かを判断する。本実施例において、判定対象水温は、往路サーミスタ３６で検出される水温、タンクサーミスタ２１ｃで検出される水温、タンクサーミスタ２１ｄで検出される水温、入口側サーミスタ５３で検出される水温および出口側サーミスタ５４で検出される水温のうち、最も低い水温である。判定対象水温が循環終了温度を下回る場合（ＮＯの場合）、処理はＳ２２へ進む。

【0042】

Ｓ２２では、コントローラ１１は、Ｓ１８で循環ポンプ３７を駆動してからの経過時間が所定の循環終了時間（例えば１２０秒）に達したか否かを判断する。循環ポンプ３７を駆動してからの経過時間が循環終了時間に達していない場合（ＮＯの場合）、処理はＳ２０へ戻る。

【0043】

Ｓ２０において、判定対象水温が循環終了温度以上である場合（ＹＥＳの場合）や、Ｓ２２において、循環ポンプ３７を駆動してからの経過時間が循環終了時間に達した場合（ＹＥＳの場合）、処理はＳ２４へ進む。

【0044】

Ｓ２４では、コントローラ１１は、循環ポンプ３７を停止する。

【0045】

Ｓ２６では、コントローラ１１は、循環フラグをオフに設定する。

【0046】

Ｓ２８では、コントローラ１１は、Ｓ４で除霜運転を開始してからの経過時間が、所定の除霜終了時間（例えば２０分）に達したか否かを判断する。除霜運転を開始してからの経過時間が除霜終了時間に達していない場合（ＮＯの場合）、処理はＳ３０へ進む。

【0047】

Ｓ３０では、コントローラ１１は、熱交温度サーミスタ５５で検出される熱交温度が除霜終了温度を上回るか否かを判断する。除霜終了温度は、外気温度サーミスタ５６で検出される外気温度に基づいて５℃から１０℃の範囲内で設定される。熱交温度が除霜終了温度以下の場合（ＮＯの場合）、処理はＳ１４に戻る。

【0048】

Ｓ２８において、除霜運転を開始してからの経過時間が除霜終了時間に達した場合（ＹＥＳの場合）や、Ｓ３０において、熱交温度が除霜終了温度を上回る場合（ＹＥＳの場合）、処理はＳ３２へ進む。

【0049】

Ｓ３２では、コントローラ１１は、除霜運転を終了して、蓄熱運転を再開する。すなわち、コントローラ１１は、タンクユニット２０において、循環ポンプ３７を駆動するとともに、ＨＰ熱源ユニット４０において、除霜弁５０を閉じた状態で圧縮機４１とファン４８を駆動する。Ｓ３２の後、処理はＳ２に戻る。

【0050】

なお、上記の図２のＳ１６の処理において、コントローラ１１が、除霜運転を開始してからの経過時間が基準時間に達したか否かを判断する代わりに、循環ポンプ３７が継続的に停止している時間が基準時間に達したか否かを判断する構成としてもよい。この場合、Ｓ２６の処理において、コントローラ１１は、循環フラグをオフとすることなくオンのまま維持してもよい。このような構成とすることによって、除霜運転の実行中に、循環ポンプ３７が長時間停止した状況となる度に、循環ポンプ３７の駆動と停止を繰り返し行うことができる。

【0051】

上記の実施例では、ヒートポンプ４７とタンク２１の間で循環させる熱媒として、給湯で供給する水道水（上水）を使用する構成について説明した。これとは異なり、例えばヒートポンプ４７とタンク２１の間で循環させる熱媒として不凍液を使用し、給湯で供給する水道水（上水）とタンク２１に貯められた不凍液の間で熱交換する熱交換器を別途設けることで、タンク２１の蓄熱を給湯に利用する構成としてもよい。

【0052】

上記の実施例では、タンク２１に貯めた熱媒を給湯に利用する構成について説明した。これとは異なり、例えばタンク２１に貯めた熱媒を床暖房や浴室乾燥暖房機などの暖房に利用する構成としてもよい。あるいは、タンク２１に貯めた熱媒を給湯と暖房の両方に利用する構成としてもよい。

【0053】

上記の実施例では、循環ポンプ３７が、タンクユニット２０内の循環往路３３に設けられている構成について説明した。これとは異なり、循環ポンプ３７は、ＨＰ熱源ユニット４０内の循環往路接続経路５１に設けられていてもよい。

【0054】

以上のように、１またはそれ以上の実施形態において、給湯システム１０（ヒートポンプシステムの例）は、冷媒を循環させるための冷媒配管４６、除霜経路４９（冷媒循環路の例）と、冷媒を圧縮する圧縮機４１と、冷媒配管４６内の冷媒と水（熱媒の例）との間で熱交換を行う第１熱交換器４３（凝縮器の例）と、冷媒を減圧する膨張弁４４（減圧手段の例）と、冷媒と外気との間で熱交換する第２熱交換器４５（蒸発器の例）を備えるＨＰ熱源ユニット４０（ヒートポンプユニットの例）と、水を蓄えるタンク２１を備えるタンクユニット２０と、タンク２１と第１熱交換器４３の間で水を循環させるための循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４（熱媒循環路の例）と、循環往路３３に設けられた循環ポンプ３７と、外気温度を検出する外気温度サーミスタ５６（外気温度検出手段の例）と、コントローラ１１（制御手段の例）を備えている。コントローラ１１は、圧縮機４１、第１熱交換器４３、膨張弁４４、第２熱交換器４５の順に冷媒配管４６内の冷媒を循環させ、かつ、循環ポンプ３７を駆動してタンク２１と第１熱交換器４３の間で水を循環させる蓄熱運転と、圧縮機４１、第２熱交換器４５の順に冷媒配管４６、除霜経路４９内の冷媒を循環させる除霜運転を実行可能である。コントローラ１１は、除霜運転の実行中に、循環ポンプ３７が継続的に停止している時間である停止継続時間が基準時間に達した場合に、循環ポンプ３７の駆動と停止を行うように構成されている。基準時間は、外気温度サーミスタ５６で検出される外気温度が低いほど、短く設定される。

【0055】

上記の給湯システム１０では、除霜運転の実行中に、循環ポンプ３７が停止している時間が基準時間以上となると、循環ポンプ３７の駆動と停止を行って、循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部で水が凍結してしまうことを抑制する。この際に、外気温度が高い場合には、循環ポンプ３７を停止していても、循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部で水が凍結するおそれが低いので、基準時間が長く設定される。一方で、外気温度が低い場合には、循環ポンプ３７を停止していると、循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部で水が凍結するおそれが高いので、基準時間が短く設定される。上記の給湯システム１０によれば、循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部で水が凍結してしまうことを確実に抑制することができる。

【0056】

１またはそれ以上の実施形態において、コントローラ１１は、蓄熱運転を中断して除霜運転を開始する際に、循環ポンプ３７を停止するように構成されている。停止継続時間は、除霜運転の開始からの経過時間として特定される。

【0057】

給湯システム１０では、蓄熱運転を中断して除霜運転を開始する際には、循環ポンプ３７も合わせて停止されるので、除霜運転の開始からの経過時間と循環ポンプ３７の停止継続時間は略等しくなる。上記の構成によれば、コントローラ１１において、循環ポンプ３７の停止継続時間を、除霜運転の開始からの経過時間とは別個に計時する必要がないので、コントローラ１１における処理の負荷を軽減することができる。

【0058】

１またはそれ以上の実施形態において、ＨＰ熱源ユニット４０は、屋外に配置されている。タンクユニット２０は、屋内に配置されている。

【0059】

屋内にタンクユニット２０が配置されている場合、タンクユニット２０の内部に配置された往路サーミスタ３６によって、屋外の循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部で水が凍結するおそれがあるか否かを正確に判別することが困難となる。上記の構成によれば、屋外の循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部の水の温度を検出するためのサーミスタを別途設けることなく、循環往路３３、循環往路接続経路５１、循環復路接続経路５２、循環復路３４の内部で水が凍結してしまうことを確実に抑制することができる。

【0060】

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。

【符号の説明】

【0061】

１０ ：給湯システム
１１ ：コントローラ
１３ ：リモコン
１６ ：スイッチ
１７ ：液晶表示器
１８ ：給湯栓
２０ ：タンクユニット
２１ ：タンク
２１ａ ：タンクサーミスタ
２１ｂ ：タンクサーミスタ
２１ｃ ：タンクサーミスタ
２１ｄ ：タンクサーミスタ
２２ ：給水経路
２２ａ ：水道水入口
２３ ：減圧弁
２４ ：混合器
２５ ：温水経路
２５ａ ：温水制御弁
２５ｂ ：温水流量センサ
２５ｃ ：温水サーミスタ
２６ ：混合給水経路
２６ａ ：給水制御弁
２６ｂ ：給水流量センサ
２６ｃ ：給水サーミスタ
２７ ：第１混合経路
２７ａ ：混合サーミスタ
２８ ：給湯バイパス経路
２８ａ ：バイパス制御弁
２９ ：第１給湯経路
２９ａ ：給湯サーミスタ
３１ ：排水経路
３２ ：排水弁
３３ ：循環往路
３４ ：循環復路
３６ ：往路サーミスタ
３７ ：循環ポンプ
３８ ：圧力開放経路
３８ａ ：リリーフ弁
４０ ：ＨＰ熱源ユニット
４１ ：圧縮機
４２ ：四方弁
４３ ：第１熱交換器
４３ａ ：冷媒流路
４３ｂ ：循環水流路
４４ ：膨張弁
４５ ：第２熱交換器
４６ ：冷媒配管
４７ ：ヒートポンプ
４８ ：ファン
４９ ：除霜経路
５０ ：除霜弁
５１ ：循環往路接続経路
５２ ：循環復路接続経路
５３ ：入口側サーミスタ
５４ ：出口側サーミスタ
５５ ：熱交温度サーミスタ
５６ ：外気温度サーミスタ
６０ ：ガス熱源ユニット
６１ ：第２混合経路
６１ａ ：入水サーミスタ
６１ｂ ：給湯流量センサ
６１ｃ ：水量サーボ
６２ ：バーナ熱交換器
６３ ：バーナ
６４ ：第２給湯経路
６５ ：缶体サーミスタ
６６ ：出湯サーミスタ
６７ ：熱源機バイパス経路
６８ ：熱源機バイパス制御弁

【図1】

【図2】

【図3】