▶ 株式会社コロナの特許一覧 ▶ リンナイ株式会社の特許一覧
(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】2024-06-21
(45)【発行日】2024-07-01
(54)【発明の名称】ハイブリッド温水暖房システム
(51)【国際特許分類】
F24D 3/00 20220101AFI20240624BHJP
F24D 7/00 20220101ALI20240624BHJP
F24H 15/136 20220101ALI20240624BHJP
F24H 15/36 20220101ALI20240624BHJP
F24H 15/38 20220101ALI20240624BHJP
【ＦＩ】
F24D3/00 V
F24D3/00 B
F24D3/00 K
F24D7/00 F
F24H15/136
F24H15/36
F24H15/38
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021021680
(22)【出願日】2021-02-15
(65)【公開番号】P2022124106
(43)【公開日】2022-08-25
【審査請求日】2023-07-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000000538
【氏名又は名称】株式会社コロナ
(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】110003096
【氏名又は名称】弁理士法人第一テクニカル国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊丹 慶介
(72)【発明者】
【氏名】上田 真典
(72)【発明者】
【氏名】川上 岳彦
(72)【発明者】
【氏名】内山 直幸
(72)【発明者】
【氏名】大島 克也
【審査官】河野 俊二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１５９６６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１１２６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２１１７５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１２７７９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２５０５０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５６６０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／１０２９３４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－１４４９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００５１７１３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００８－０５１３５４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２４Ｄ ３／００
Ｆ２４Ｄ ７／００
Ｆ２４Ｈ １５／１０ － １５／４９３
Ｆ２４Ｈ ４／０２
Ｆ２５Ｂ ４７／００
Ｆ２４Ｆ １１／４１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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設けたハイブリッド温水暖房システムにおいて、
前記冷媒循環回路での氷結発生時に、解氷指示を実行可能な操作手段を有し、
前記制御手段は、
前記操作手段を介した前記解氷指示が行われた場合に、
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することにより、前記第２負荷側熱交換器での冷媒による受熱を前記第２熱源側熱交換器へ供給し、かつ、前記冷媒配管内の冷媒の圧縮を開始するように前記圧縮機を制御し、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、解氷運転を行い、
かつ、
前記制御手段は、前記解氷運転時において、
所定の温度指標が第１範囲内にある場合に、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、第１モードと、
前記温度指標が前記第１範囲よりも高温側の第２範囲内にある場合に、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圧縮機を制御する、第２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。
【請求項2】
前記負荷側回路において、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を検出する往き温度検出手段をさらに有し、前記制御手段は、
前記温度指標としての、前記往き温度検出手段により検出された前記循環液温度が前記第１範囲内にあるか前記第２範囲内にあるかに応じて、前記第１モード及び前記第２モードのいずれか一方のモードに切り替わる
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。
【請求項3】
前記第１範囲は、前記負荷側回路内に結露が生じる温度範囲であり、前記第２範囲は、前記負荷側回路内に結露が生じない温度範囲である
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。
【請求項4】
前記制御手段は、前記第１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、
前記第２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。
【請求項5】
前記制御手段は、前記第１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運転停止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強制停止する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のハイブリッド温水暖房システム。
【請求項6】
前記制御手段は、前記第１モードでは、前記減圧手段の開度を第１開度に制御するとともに、
前記第２モードでは、前記減圧手段の開度を前記第１開度よりも大きな第２開度に制御する
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、圧縮機を備えた冷媒循環回路とガス加熱器を備えた温水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。
【背景技術】
【0002】
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、負荷端末を備えた負荷側回路に、圧縮機を備えた冷媒循環回路と熱交換する熱交換器と、ガス加熱器により加熱された温水が流通する温水循環回路と熱交換する熱交換器とを設け、冷媒側及び温水側それぞれから受熱可能に構成したものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２０－１５９６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば寒冷地で使用される場合に、厳冬期に暖房運転を行わない状態が長期間継続すると、冷媒循環回路（特に空気熱交換器）において積雪による氷結が生じる場合があり得る。上記従来のものでは、そのような氷結状態の発生について特に配慮されておらず、氷結状態を解氷するための手法は何ら開示されていなかった
【課題を解決するための手段】
【0005】
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設けたハイブリッド温水暖房システムにおいて、前記冷媒循環回路での氷結発生時に、解氷指示を実行可能な操作手段を有し、前記制御手段は、前記操作手段を介した前記解氷指示が行われた場合に、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することにより、前記第２負荷側熱交換器での冷媒による受熱を前記第２熱源側熱交換器へ供給し、かつ、前記冷媒配管内の冷媒の圧縮を開始するように前記圧縮機を制御し、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、解氷運転を行い、かつ、前記制御手段は、前記解氷運転時において、所定の温度指標が第１範囲内にある場合に、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、第１モードと、前記温度指標が前記第１範囲よりも高温側の第２範囲内にある場合に、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圧縮機を制御する、第２モードと、を備えるものである。
【0007】
また、請求項２では、前記負荷側回路において、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を検出する往き温度検出手段をさらに有し、前記制御手段は、前記温度指標としての、前記往き温度検出手段により検出された前記循環液温度が前記第１範囲内にあるか前記第２範囲内にあるかに応じて、前記第１モード及び前記第２モードのいずれか一方のモードに切り替わるものである。
【0008】
また、請求項３では、前記第１範囲は、前記負荷側回路内に結露が生じる温度範囲であり、前記第２範囲は、前記負荷側回路内に結露が生じない温度範囲であるものである。
【0009】
また、請求項４では、前記制御手段は、前記第１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、前記第２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。
【0010】
また、請求項５では、前記制御手段は、前記第１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運転停止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強制停止するものである。
【0011】
また、請求項６では、前記制御手段は、前記第１モードでは、前記減圧手段の開度を第１開度に制御するとともに、前記第２モードでは、前記減圧手段の開度を前記第１開度よりも大きな第２開度に制御するものである。
【発明の効果】
【0012】
この発明の請求項１によれば、負荷端末へ循環液を供給可能な負荷側回路と、外気と熱交換可能な冷媒循環回路とが備えられ、外気からの吸熱を用いた循環液の加温により、負荷端末を介した暖房運転を行うことができる。すなわち、冷媒循環回路において、第２熱源側熱交換器にて外気と熱交換して蒸発し受熱した冷媒が圧縮機へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、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。
【0013】
例えば厳冬期においては、風雪等の影響により冷媒循環回路（例えば外気と熱交換する第２熱源側熱交換器）において氷結が生じる場合があり得る。本願発明においては、これに対応して、解氷指示が行われた場合に、解氷運転が行われる。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蒸発し受熱した冷媒が、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氷結の融解を図ることができる。
【0014】
その際、上記解氷運転では第２負荷側熱交換器における負荷側回路からの受熱により第２熱源側熱交換器での放熱を行うものの、負荷側回路から得られる熱には限りがある。また、氷結が生じている場合は暖房運転を行わない状態が長期間継続した状態が想定され、負荷側回路における循環液の温度がもともと比較的低い。これらの結果、そのままでは第２熱源側熱交換器において十分な放熱を行うことができず、解氷が困難となる可能性もある。
【0015】
そこで本願発明では、上記解氷運転時には、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、第１負荷側熱交換器における負荷側回路での受熱量を増やし、負荷側回路内を循環する循環液をより高温とすることができる。この結果、前記した第２負荷側熱交換器における負荷側回路からの冷媒の受熱量を増大させて、第２熱源側熱交換器において十分な放熱を行うことができるので、確実に解氷を行うことができる。
【0016】
また、上記のようにして解氷運転を行う際、温度環境によっては、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氷結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。そこで本願発明の請求項１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第１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第２モードと、の２つを備える。そして、温度指標が低温側の第１範囲内にある場合には第１モードによる制御を行う一方、温度指標が高温側の第２範囲内にある場合には第２モードによる制御を実行する。これにより、比較的高温側の温度環境で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。
【0017】
また、請求項２によれば、温度指標として、第２負荷側熱交換器又は第１負荷側熱交換器から流出する循環液温度（いわゆる往き温度）が用いられる。往き温度検出手段により検出された循環液温度が高温側の第２範囲内にある場合にはガス加熱器による加熱は必ずしも必要ではないとみなして第２モードによる制御が行われる。その一方、検出された循環液温度が低温側の第１範囲内にある場合にはガス加熱器による加熱が必要とみなして第１モードによる制御が行われる。これにより、高温側の温度環境においてガス加熱器による加熱を確実に行わないようにすることができる。
【0018】
また、請求項３によれば、負荷側回路内に結露が生じるか生じないかによって第１範囲と第２範囲とを区分して設定する。これにより、温度指標が結露が生じうる第１範囲内にある場合は第１モードによりガス加熱器による加熱を行う一方、温度指標が結露が生じない程度の第２範囲内にある場合は第２モードによりガス加熱器による加熱を行わない。このように、結露が生じるぎりぎりまでなるべくガス加熱器による加熱を行わないようにすることで、ランニングコストを確実に低減することができる。
【0019】
また、請求項４によれば、圧縮機による冷媒の圧縮とガス加熱器の加熱とを行う第１モードによる運転中に第１運転終了条件が満たされた場合は、圧縮機及びガス加熱器の運転が終了する。同様に、圧縮機による冷媒の圧縮のみを行う第２モードによる運転中に第２運転終了条件が満たされた場合は、圧縮機の運転が終了する。これにより、氷結が融解した状態となったときに対応させて確実に運転を終了させることができる。
【0020】
また、請求項５によれば、第１モードにより圧縮機及びガス加熱器が運転している状態で、予め定められた運転停止条件が満たされた場合、それらの運転が強制停止される。これにより、システムのいずれかの部位に不具合があったり尋常でない量の氷結が生じていたり等によって、ある程度の時間解氷運転しても氷結が解消しない場合に、それ以上無駄に運転を継続するのを回避することができる。
【0021】
また、請求項６によれば、ガス加熱器による加熱を行わない第２モードよりも、ガス加熱器による加熱を行う第１モード時のほうが、減圧手段がより小さい開度に絞られる。これにより、第１モード時では圧縮機からの冷媒の吐出温度を上昇させることで、放熱量をより増大させて迅速な解氷を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】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
【図2】ヒートポンプ単独暖房運転時の作動を説明する図
【図3】ガス単独暖房運転時の作動を説明する図
【図4】ヒートポンプ・ガス暖房運転時の作動を説明する図
【図5】ヒートポンプ制御装置の機能的構成図
【図6】熱交換ユニット制御装置の機能的構成図
【図7】ボイラー制御装置の機能的構成図
【図8】解氷運転（ヒートポンプ・ガス）時の作動を説明する図
【図9】解氷運転（ヒートポンプ単独）時の作動を説明する図
【図10】解氷運転時において、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
【発明を実施するための形態】
【0023】
【0024】
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。
【0025】
＜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。
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。
【0026】
＜温水循環回路＞
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。
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。
【0027】
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。
【0028】
前記暖房熱交換器４５は、ガス加熱器４３から受熱することで、温水配管４２内の温水を加熱する。なお、このとき、暖房熱交換器４５と同様に、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。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、ガス加熱器４３からの受熱により加熱された温水は、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、ガス加熱器４３、暖房熱交換器４５、及び給湯熱交換器４６は、いわゆるボイラーを構成している。
【0029】
また、ガス加熱器４３から導出された温水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、ボイラー制御装置６３にはリモコン６０が接続されており、リモコン６０での手動操作によりガス加熱器４３の加熱能力を調節することもできる。
【0030】
＜冷媒循環回路＞
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。
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。
【0031】
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。
【0032】
また、圧縮機５３から吐出された冷媒Ｃ２の温度は、冷媒吐出温度センサ５２ａによって検出される。同様に、膨張弁５４から空気熱交換器５５までの冷媒配管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）の冷媒Ｃ２の温度が検出される。さらに、外気の温度が、例えば空気熱交換器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、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、ヒートポンプ制御装置６２にはリモコン６０が通信可能に接続されており、リモコン６０での手動操作により冷媒循環回路５０の能力を調節することができる（詳細は後述）。
【0033】
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。
【0034】
＜端末循環回路＞
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。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、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と、循環液Ｌを貯留し端末循環回路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、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。
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。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、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と、循環液Ｌを貯留し端末循環回路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、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。
【0035】
このとき、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、端末循環回路３０を循環する循環液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側の循環液Ｌを加熱可能な温水循環回路４０の第１熱交換器４１と、空気熱源を利用して熱交換端末３６側の循環液Ｌを加熱又は冷却する冷媒循環回路５０の第２熱交換器５１とが、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。
【0036】
なお、負荷配管３１には、熱交換端末３６から第２熱交換器５１に流入する循環液Ｌの温度を検出する戻り温度センサ３４と、第２熱交換器５１から第１熱交換器４１側へ流出する循環液Ｌの温度を検出する第２往き温度センサ３５と、第１熱交換器４１から熱交換端末３６側へ流出する循環液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。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。戻り温度センサ３４及び第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。なお、ヒートポンプ制御装置６２には、操作部７０からの操作信号が入力されるが、これについては後述する。
【0037】
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。
【0038】
＜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、前記の四方弁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、冷媒循環回路５０を介した空気熱源の利用のみにより循環液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、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、冷媒循環回路５０を介した空気熱源の利用と温水循環回路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。
ここで、前記ハイブリッド温水暖房システム１は、前記の四方弁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、冷媒循環回路５０を介した空気熱源の利用のみにより循環液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、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、冷媒循環回路５０を介した空気熱源の利用と温水循環回路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。
【0039】
＜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、圧縮機５３から吐出された冷媒Ｃ２を、第２熱交換器５１、膨張弁５４、空気熱交換器５５の順に流通させた後、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、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。
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、圧縮機５３から吐出された冷媒Ｃ２を、第２熱交換器５１、膨張弁５４、空気熱交換器５５の順に流通させた後、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、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。
【0040】
このとき、端末循環回路３０では、循環液循環ポンプ３２により第２熱交換器５１に流入した循環液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。
【0041】
なお、以上においては暖房運転を例にとって説明したが、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、四方弁５８が切り替えられることで、圧縮機５３から吐出された冷媒Ｃ２を、空気熱交換器５５、膨張弁５４、第２熱交換器５１の順に流通させた後、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）。
【0042】
＜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、温水循環ポンプ４４により暖房熱交換器４５に流入した温水Ｃ１が、暖房熱交換器４５においてガス加熱器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、再び暖房熱交換器４５へと戻る。
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、温水循環ポンプ４４により暖房熱交換器４５に流入した温水Ｃ１が、暖房熱交換器４５においてガス加熱器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、再び暖房熱交換器４５へと戻る。
【0043】
このとき、端末循環回路３０では、循環液循環ポンプ３２により第１熱交換器４１に流入した循環液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。
【0044】
＜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における空気熱交換器５５による冷媒Ｃ２の加熱と、図３を用いて前述した前記温水循環回路４０におけるガス加熱器４３による温水Ｃ１の加熱と、の両方が行われる。
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における空気熱交換器５５による冷媒Ｃ２の加熱と、図３を用いて前述した前記温水循環回路４０におけるガス加熱器４３による温水Ｃ１の加熱と、の両方が行われる。
【0045】
そして、端末循環回路３０では、循環液循環ポンプ３２により第２熱交換器５１に流入した循環液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、第１熱交換器４１に流入する。第１熱交換器４１に流入した循環液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。
【0046】
＜制御装置の機能的構成＞
次に、本実施形態における熱交換ユニット制御装置６１、ボイラー制御装置６３、及び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、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、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、図７においては、前述のように互いに送受信可能である熱交換ユニット制御装置６１、ボイラー制御装置６３、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。
次に、本実施形態における熱交換ユニット制御装置６１、ボイラー制御装置６３、及び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、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、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、図７においては、前述のように互いに送受信可能である熱交換ユニット制御装置６１、ボイラー制御装置６３、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。
【0047】
＜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。
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。
【0048】
圧縮機制御部６２Ａは、例えば前記戻り温度センサ３４及び第２往き温度センサ３５により検出された循環液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、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。
【0049】
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Ｃ２の温度に応じて、前記膨張弁５４の弁開度を制御する。特にこの例では、膨張弁制御部６２Ｂは、冷媒吐出温度センサ５２ａにより検出される冷媒Ｃ２の温度が、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。
【0050】
ポンプ制御部６２Ｃは、例えば循環液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。
【0051】
ファン制御部６２Ｄは、前記外気温センサ５７により検出された外気の温度に応じて、前記送風ファン５６の回転数を制御する。
【0052】
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、冷風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）、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。四方弁制御部６２Ｅは、上記運転指示に応じて、実際に冷媒循環回路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、圧縮機制御部６２Ａ、膨張弁制御部６２Ｂ、ポンプ制御部６２Ｃ、ファン制御部６２Ｄ、及び熱交換ユニット制御装置６１へと出力する。運転情報には、操作手段としての操作部７０の操作に基づく後述の解氷運転を行うか否かの運転情報も含まれる。また四方弁制御部６２Ｅは、上記決定された運転態様に対応する制御信号を四方弁５８へ出力し、四方弁５８を切り替える。
【0053】
なお、以上の各制御部６２Ａ～６２Ｅには操作部７０からの操作信号も入力されるが、これについては後述する。
【0054】
＜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。
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。
【0055】
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の温度、第１往き温度センサ３３により検出された第１熱交換器４１からの循環液Ｌの往き温度、及び、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、温水循環回路４０のガス加熱器４３等の運転・非運転、詳細には、冷媒循環回路５０の圧縮機５３等とともに温水循環回路４０のガス加熱器４３等を運転する（前述のＨＰ・ガス暖房運転）か、あるいは（冷媒循環回路５０の圧縮機５３等が運転されていない状態で）温水循環回路４０のガス加熱器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、ヒートポンプ制御装置６２及びボイラー制御装置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。
【0056】
加熱制御部６１Ｂは、第１往き温度センサ３３により検出された第１熱交換器４１からの循環液Ｌの往き温度に基づき、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ボイラー制御装置６３へと出力する。
【0057】
ポンプ制御部６１Ｃは、例えば循環液Ｌの所望の目標温度や運転の種類に応じて、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ボイラー制御装置６３へと出力する。
【0058】
＜ボイラー制御装置＞
図７に示すように、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、ボイラー往き温度センサ４２ａによって検出された温水Ｃ１の往き温度、等に基づき、温水循環ポンプ４４の回転数及びガス加熱器４３の出力を制御する。
図７に示すように、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、ボイラー往き温度センサ４２ａによって検出された温水Ｃ１の往き温度、等に基づき、温水循環ポンプ４４の回転数及びガス加熱器４３の出力を制御する。
【0059】
＜氷結の発生＞
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、例えば厳冬期において暖房運転を行わない状態が長期間継続したり、暖房運転時であっても風雪が長時間吹き付けたりすると、冷媒循環回路５０（特に空気熱交換器５５）において積雪・着雪等により氷結が生じる場合があり得る。本実施形態においては、これに対応して、操作者が操作部７０を手動操作して解氷指示を行うことで、所定の解氷運転が行われる。なお、操作部７０は、例えば空気熱交換器５５、送風ファン５６、圧縮機５３、膨張弁５４、等を内蔵した室外機（図示省略）の筐体内に設けられる。その場合、操作部７０は、例えば、通常は操作できず、ねじ止めされている筐体の外壁部分を取り外し、内部を露出させた場合に操作可能に構成される。言い換えれば、操作部７０は、ユーザが通常操作することはできず、上記ねじ止めを解除して外壁部分を取り外すことのできる作業者のみによって操作可能となっている。
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、例えば厳冬期において暖房運転を行わない状態が長期間継続したり、暖房運転時であっても風雪が長時間吹き付けたりすると、冷媒循環回路５０（特に空気熱交換器５５）において積雪・着雪等により氷結が生じる場合があり得る。本実施形態においては、これに対応して、操作者が操作部７０を手動操作して解氷指示を行うことで、所定の解氷運転が行われる。なお、操作部７０は、例えば空気熱交換器５５、送風ファン５６、圧縮機５３、膨張弁５４、等を内蔵した室外機（図示省略）の筐体内に設けられる。その場合、操作部７０は、例えば、通常は操作できず、ねじ止めされている筐体の外壁部分を取り外し、内部を露出させた場合に操作可能に構成される。言い換えれば、操作部７０は、ユーザが通常操作することはできず、上記ねじ止めを解除して外壁部分を取り外すことのできる作業者のみによって操作可能となっている。
【0060】
＜解氷運転＞
図８に、上記解氷運転時の状態を示す。図８に示すように、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、圧縮機５３の吐出側に空気熱交換器５５の入口側を連通するとともに、圧縮機５３の吸入側に出口側が連通された第２熱交換器５１の入口側に対し、空気熱交換器５５の出口側を連通する。すなわち、圧縮機５３から吐出された冷媒Ｃ２を、空気熱交換器５５、膨張弁５４、第２熱交換器５１の順に流通させた後、圧縮機５３に戻す流路を形成する。なおこのとき、後述するように、膨張弁５４は適宜に開度が絞られて全開よりは小さな開度となっている(図１０のＳ４５参照）。低温・低圧で吸入されたガス状態の冷媒Ｃ２は、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、氷結した空気熱交換器５５に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氷結の融解が図られる。液体となった冷媒Ｃ２は膨張弁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第２熱交換器５１において、前記端末循環回路３０を流れる循環液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。
図８に、上記解氷運転時の状態を示す。図８に示すように、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、圧縮機５３の吐出側に空気熱交換器５５の入口側を連通するとともに、圧縮機５３の吸入側に出口側が連通された第２熱交換器５１の入口側に対し、空気熱交換器５５の出口側を連通する。すなわち、圧縮機５３から吐出された冷媒Ｃ２を、空気熱交換器５５、膨張弁５４、第２熱交換器５１の順に流通させた後、圧縮機５３に戻す流路を形成する。なおこのとき、後述するように、膨張弁５４は適宜に開度が絞られて全開よりは小さな開度となっている(図１０のＳ４５参照）。低温・低圧で吸入されたガス状態の冷媒Ｃ２は、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、氷結した空気熱交換器５５に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氷結の融解が図られる。液体となった冷媒Ｃ２は膨張弁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第２熱交換器５１において、前記端末循環回路３０を流れる循環液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。
【0061】
温水循環回路４０においては、前述のＨＰ・ガス単独運転又はガス単独運転時と同様に、温水循環ポンプ４４により暖房熱交換器４５に流入した温水Ｃ１が、暖房熱交換器４５においてガス加熱器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、再び暖房熱交換器４５へと戻る。
【0062】
このとき、端末循環回路３０では、循環液循環ポンプ３２により第２熱交換器５１に流入した循環液Ｌが、前記第２熱交換器５１において前述のように低圧の液体となっている前記冷媒Ｃ２と熱交換し冷媒Ｃ２へ放熱した後、第１熱交換器４１に流入する。第１熱交換器４１に流入した循環液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循環液Ｌは、前記熱交換端末３６を経て再び第２熱交換器５１に流入し、前記冷媒Ｃ２への放熱を行う。以上のように、ガス加熱器４３の加熱により高温となった温水Ｃ１から第１熱交換器４１において循環液Ｌへと放熱することで、第２熱交換器５１から冷媒Ｃ２への放熱量を増大させることができる。
【0063】
なお、上記のような冷媒循環回路５０での氷結の融解を図る解氷運転を行う際、温度環境によっては、（ガス加熱器４３による温水Ｃ１の加熱を行うことなく）端末循環回路３０から冷媒循環回路５０での受熱のみによって氷結の融解が可能である場合もあり得る。本実施形態では、そのような場合には、ガス加熱器４３による加熱を行わない、図９に示すような解氷運転を行う。この場合の解氷運転は言い換え得れば冷媒循環回路５０側のみ単独の解氷運転である（図９では「ＨＰ単独」と表記。これに対応して前述の図８では「ＨＰ・ガス」と表記）。図示するように、ガス加熱器４３による温水Ｃ１の加熱及び温水循環ポンプ４４の運転が行われず、それ以外は前述の図８と同様の動作態様となる。
【0064】
【0065】
図１０において、まずＳ５で、操作部７０を介し、操作者の手動操作による解氷運転の開始指示があったか否かが判定される。解氷運転の指示があったらＹｅｓ判定され、Ｓ１０へ移行する。
【0066】
Ｓ１０ではヒートポンプ制御装置６２により圧縮機５３が解氷運転用の所定周期で起動されると共に循環液循環ポンプ３２が所定回転数で起動され、その後のＳ１５でヒートポンプ制御装置６２により前記膨張弁５４の開度が全開に制御される。この場合の全開開度が第２開度の一例である。これにより、前記図９に示した冷媒循環回路５０側単独による解氷運転が開始されたことになる。その際、前記のように前記膨張弁５４の開度が全開に制御されることにより、端末循環回路３０側の熱を冷媒循環回路５０が過度に取得するのを抑制して循環液Ｌの温度が過度に低下するのを防止できる。この結果、解氷を実行しつつ、前記熱交換端末３６における結露の発生を防止することができる。その後、Ｓ２０へ移行する。
【0067】
Ｓ２０では、上記Ｓ１５の状態から所定時間（この例では２分）が経過するまで待機状態とされ、２分が経過したらＹｅｓ判定されて、Ｓ２５へ移行する。なお、この所定時間の待機の目的は、後述のＳ２５において端末循環回路３０の循環液Ｌの温度を正しく計測するためである。すなわち、仮に前記所定時間の経過を待たずに即時に計測を行ったとすると、循環液Ｌの温度ではなく前記室外機内の構造物自体の温度や内部雰囲気の温度の影響を強く受けるおそれがある。前記所定時間の経過を待ってから計測を行うことで、その間の端末循環回路３０内の循環液Ｌの循環によって、解氷運転開始初期における端末循環回路３０内の循環液Ｌの温度を正しく計測することができるものである。
【0068】
Ｓ２５では、解氷運転開始初期に第２往き温度センサ３５により検出される温度、すなわち第２熱交換器５１から第１熱交換器４１側へ流出する循環液Ｌの往き温度が、予め定められた所定温度（この例では７℃）以上であるか否か、が判定される。この所定温度は、前記のように冷媒循環回路５０側単独での解氷運転を行ったとき、端末循環回路３０及び熱交換端末３６に結露が生じるか否かの境界となる温度である。すなわち、前記所定温度は、一般的な住宅における冬季の室内相対湿度（例えば３０～６０％ＲＨ）を考慮したうえで事前に行った適宜の実験、若しくは、適宜の手法による解析・シミュレーションにより、前記往き温度が当該所定温度以上であれば端末循環回路３０及び熱交換端末３６に前記結露が生じず、前記往き温度が当該所定温度未満であれば端末循環回路３０及び熱交換端末３６に前記結露が生じることが判明している温度である。
【0069】
このときの前記循環液Ｌの往き温度が、所定の温度指標の一例であり、第２往き温度センサ３５が往き温度検出手段の一例である。なお、第２往き温度センサ３５により検出される第２熱交換器５１からの循環液Ｌの往き温度に代えて、第１往き温度センサ３３により検出される第１熱交換器４１からの循環液Ｌの往き温度を用いてもよい。この場合は当該往き温度が、所定の温度指標の一例であり、第１往き温度センサ３３が往き温度検出手段の一例である。
【0070】
Ｓ２５において第２熱交換器５１からの循環液Ｌの往き温度前記７℃以上であればＹｅｓ判定され、端末循環回路３０から冷媒循環回路５０での受熱のみによって氷結の融解が可能であるとみなされ、Ｓ３０へ移行する。
【0071】
Ｓ３０では、予め定められた解氷運転の終了条件が満たされたか否か、が判定される。この解氷終了条件は、例えば、前記冷媒温度センサ５２ｂで検出された、空気熱交換器５５から流出する冷媒Ｃ２の往き温度が所定値（例えば８℃）以上である状態が、一定期間（例えば６０秒程度）継続したこと、等である。なお、この場合、この条件が第２運転終了条件の一例である。解氷終了条件が満たされない間はＳ３０がＮｏ判定され、Ｓ２５に戻って同様の処理が繰り返される。すなわち、Ｓ３０における解氷処理条件が満たされるまで、Ｓ１０での圧縮機５３の起動による、冷媒循環回路５０側での運転によってのみ解氷が図られることになる。このときの処理が第２モードに相当しており、前述の例における７℃以上の温度範囲が第２範囲に相当している。解氷処理条件が満たされたらＳ３０がＹｅｓ判定となり、Ｓ３５へ移行する。
【0072】
Ｓ３５では、Ｓ１０で起動された圧縮機５３及び循環液循環ポンプ３２がヒートポンプ制御装置６２により停止され、このフローを終了する。
【0073】
一方、前記Ｓ２５で前記循環液Ｌの往き温度が前記所定温度（前記の例では７℃）未満であった場合Ｎｏ判定となり、端末循環回路３０から冷媒循環回路５０での受熱のみによっては氷結の融解が不可能であり、ガス加熱器４３による加熱が必要であるとみなされ、Ｓ４０へ移行する。
【0074】
Ｓ４０では、熱交換ユニット制御装置６１及びボイラー制御装置６３により、ガス加熱器４３が起動され、出力最大運転が開始される。これにより、前記図８に示した冷媒循環回路５０側と温水循環回路４０との協働による解氷運転が開始されたことになる。この処理が第１モードに相当しており、前述の例における７℃未満の温度範囲が第１範囲に相当している。このときガス加熱器４３の出力を最大とすることにより、ガス暖房給湯器ユニット４Ｂの結露防止が図られる。
【0075】
その後Ｓ４５において、ヒートポンプ制御装置６２により、前記膨張弁５４の開度が、前述の全開よりも若干小さい開度、一例としては前回の３／４程度の開度に制御される。これにより、冷媒Ｃ２の吐出温度の上昇が図られる。なおこのときの開度が第１開度の一例である。
【0076】
そして、Ｓ５０で、Ｓ４５の状態から所定時間（前述と同じ２分でもよいし、前述とは異なる別の時間でもよい）が経過するまで待機状態とされ、所定時間が経過したらＹｅｓ判定され、Ｓ５５へ移行する。
【0077】
Ｓ５５では、前記Ｓ２５と同様、第２往き温度センサ３５により検出される第２熱交換器５１からの循環液Ｌの往き温度が所定温度（この例では７℃）以上であるか否か、が判定される。前記ガス加熱器４３により加熱された温水Ｃ１からの受熱により循環液Ｌの上記往き温度が所定温度未満であればＮｏ判定され、そのＮｏ判定から１５分が経過するまではＳ７５がＮｏ判定されてＳ５５へ戻り、同様の手順が繰り返される。この繰り返しの間に上記往き温度が所定温度以上になればＳ５５がＹｅｓ判定され、Ｓ６０へ移行する。
【0078】
Ｓ６０では、前記Ｓ３０と同様、前記解氷運転の終了条件が満たされたか否か、が判定される。前述の例では、解氷終了条件は、例えば、前記冷媒温度センサ５２ｂで検出した空気熱交換器５５からの冷媒Ｃ２の往き温度が、例えば８℃以上である状態が例えば６０秒程度継続したことである。なお、この場合、この条件が第１運転終了条件の一例である。解氷終了条件が満たされない間はＳ６０がＮｏ判定され、Ｓ５５に戻って同様の処理が繰り返される。すなわち、Ｓ６０における解氷処理条件が満たされるまで、冷媒循環回路５０側と温水循環回路４０との協働による運転による解氷運転が継続されることになる。解氷処理条件が満たされたらＳ６０がＹｅｓ判定となり、Ｓ６５へ移行する。
【0079】
Ｓ６５では、Ｓ１０で起動された圧縮機５３及び循環液循環ポンプ３２がヒートポンプ制御装置６２により停止され、その後Ｓ７０においてＳ４０で起動されたガス加熱器４３が熱交換ユニット制御装置６１及びボイラー制御装置６３により停止され、このフローを終了する。
【0080】
なお、前述のように第２往き温度センサ３５により検出される第２熱交換器５１からの循環液Ｌの往き温度が７℃未満のままＳ５５がＮｏ判定されてＳ５５→Ｓ７５→Ｓ５５が繰り返される間に１５分が経過した場合、Ｓ７５がＹｅｓ判定されてＳ８０へ移行する。
【0081】
Ｓ８０では、例えばシステムのいずれかの部位に不具合があったり尋常でない量の氷結が生じている等によりこれ以上運転を継続するのは無駄であるとみなされる。その結果、圧縮機５３及びガス加熱器４３がヒートポンプ制御装置６２及び熱交換ユニット制御装置６１及びボイラー制御装置６３により強制停止され、このフローを終了する。なおこのときの、第２熱交換器５１からの循環液Ｌの往き温度が７℃以上の状態が１５分継続、という条件が所定の運転停止条件の一例である。
【0082】
なお、以上説明した図１０に示す各手順を実行する、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、制御手段の一例に相当している。
【0083】
＜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、熱交換端末３６へ循環液Ｌを供給可能な端末循環回路３０と、外気と熱交換可能な冷媒循環回路５０とが備えられ、外気からの吸熱を用いた循環液Ｌの加温により、熱交換端末３６を介した暖房運転を行うことができる。すなわち、冷媒循環回路５０において、空気熱交換器５５にて外気と熱交換して蒸発し受熱した冷媒Ｃ２が圧縮機５３へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、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、端末循環回路３０の循環液Ｌが加温され、加温後の循環液Ｌが熱交換端末３６へと導かれて暖房が行われる。
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、熱交換端末３６へ循環液Ｌを供給可能な端末循環回路３０と、外気と熱交換可能な冷媒循環回路５０とが備えられ、外気からの吸熱を用いた循環液Ｌの加温により、熱交換端末３６を介した暖房運転を行うことができる。すなわち、冷媒循環回路５０において、空気熱交換器５５にて外気と熱交換して蒸発し受熱した冷媒Ｃ２が圧縮機５３へ導かれ圧縮されて高温高圧となった後、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、端末循環回路３０の循環液Ｌが加温され、加温後の循環液Ｌが熱交換端末３６へと導かれて暖房が行われる。
【0084】
例えば厳冬期において暖房運転を行わない状態が長期間継続したり、暖房運転時であっても風雪が長時間吹き付けたりしたとき冷媒循環回路５０（特に空気熱交換器５５及びその周辺）において積雪・着雪等により氷結が生じる場合があるが、本実施形態においては、これに対応して、操作部７０の手動操作により解氷指示が行われた場合に、解氷運転が行われる。すなわち、図８に示すように、冷媒循環回路５０において、蒸発器として機能する第２熱交換器５１にて端末循環回路３０と熱交換して蒸発し受熱した冷媒Ｃ２が、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氷結の融解を図ることができる。
【0085】
その際、上記解氷運転では第２熱交換器５１における端末循環回路３０からの受熱により空気熱交換器５５での放熱を行うものの、端末循環回路３０から得られる熱には限りがある。また、氷結が生じている場合は前述のように暖房運転を行わない状態が長期間継続した状態であり、端末循環回路３０における循環液Ｌの温度がもともと比較的低い。これらの結果、端末循環回路３０側から冷媒循環回路５０への受熱だけでは空気熱交換器５５において十分な放熱を行うことができず、解氷が困難となる可能性もある。
【0086】
そこで本実施形態では、上記解氷運転時には、図８に示すように、ガス加熱器４３が制御されて温水配管４２内の温水Ｃ１の加熱を開始する。これにより、高温となった温水Ｃ１から第１熱交換器４１にて端末循環回路３０へと放熱することで、前述のような第２熱交換器５１からの放熱量を増大させ、確実に冷媒循環回路５０における解氷を行うことができる。
【0087】
また、本実施形態では特に、上記のようにして解氷運転を行う際、温度環境によっては、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氷結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、制御モードとして、冷媒循環回路５０の圧縮機５３による冷媒の圧縮とガス加熱器４３の加熱との両方を実行する第１モード（図８参照）と、ガス加熱器４３の加熱を行わずに圧縮機５３による冷媒の圧縮のみを行う第２モード（図９参照）と、の２つを備える。そして、温度環境が相対的に低温側の前記第１範囲内（前述の例では第１熱交換器４１側へ流出する循環液Ｌの往き温度７℃未満）にある場合には第１モードによる制御を行う一方、温度環境が相対的に高温側の前記第２範囲内（前述の例では第１熱交換器４１側へ流出する循環液Ｌの往き温度７℃以上）にある場合には第２モードによる制御を実行する。
これにより、比較的高温側の温度環境ではガス加熱器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。
これにより、比較的高温側の温度環境ではガス加熱器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。
【0088】
また、本実施形態では特に、温度指標として、第２熱交換器５１又は第１熱交換器４１から流出する循環液Ｌの温度（往き温度）が用いられる。第２往き温度センサ３５又は第１往き温度センサ３３により検出された循環液Ｌの温度が高温側の第２範囲内（前述の例では７℃以上）にある場合にはガス加熱器４３による加熱は必ずしも必要ではないとみなして第２モードによる制御が行われる。その一方、検出された循環液Ｌの温度が低温側の第１範囲内（前述の例では７℃未満）にある場合にはガス加熱器４３による加熱が必要とみなして第１モードによる制御が行われる。これにより、高温側の温度環境においてガス加熱器４３による加熱を確実に行わないようにすることができる。
【0089】
また、本実施形態では特に、端末循環回路３０内に結露が生じるか生じないかによって第１範囲と第２範囲とを区分して設定する。これにより、温度指標が結露が生じうる第１範囲内（前述の例では第１熱交換器４１側へ流出する循環液Ｌの往き温度７℃未満）にある場合は第１モードによりガス加熱器４３による加熱を行う一方、温度指標が結露が生じない程度の第２範囲内（前述の例では第１熱交換器４１側へ流出する循環液Ｌの往き温度７℃以上）にある場合は第２モードによりガス加熱器４３による加熱を行わない。このように、結露が生じるぎりぎりまでなるべくガス加熱器４３による加熱を行わないようにすることで、ランニングコストを確実に低減することができる。
【0090】
また、本実施形態では特に、圧縮機５３による冷媒の圧縮とガス加熱器４３の加熱とを行う第１モードによる運転中に第１運転終了条件（前述の例では冷媒温度センサ５２ｂで検出した冷媒Ｃ２の往き温度が８℃以上である状態が６０秒程度継続）が満たされた場合は、圧縮機５３及びガス加熱器４３の運転が終了する。同様に、圧縮機５３による冷媒の圧縮のみを行う第２モードによる運転中に第２運転終了条件（前述の例では第１運転終了条件と同じ）が満たされた場合は、圧縮機５３の運転が終了する。これにより、氷結が融解した状態となったときに対応させて確実に運転を終了させることができる。
【0091】
また、本実施形態では特に、第１モードにより圧縮機５３及びガス加熱器４３が運転している状態で、予め定められた運転停止条件（前述の例では第２熱交換器５１からの循環液Ｌの往き温度が７℃以上の状態が１５分継続）が満たされた場合、それらの運転が強制停止される。これにより、システムのいずれかの部位に不具合があったり尋常でない量の氷結が生じていたり等によって、ある程度の時間解氷運転しても氷結が解消しない場合に、それ以上無駄に運転を継続するのを回避することができる。
【0092】
また、本実施形態では特に、ガス加熱器４３による加熱を行わない第２モードよりも、ガス加熱器４３による加熱を行う第１モード時のほうが、膨張弁５４がより小さい開度に絞られる。これにより、第１モード時では圧縮機５３からの冷媒Ｃ２の吐出温度を上昇させることで、放熱量をより増大させて迅速な解氷を図ることができる。
【0093】
＜変形例＞
なお、以上においては、端末循環回路３０において、循環する循環液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、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。
なお、以上においては、端末循環回路３０において、循環する循環液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、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。
【0094】
また、以上においては、前記第２熱交換器５１の出口側（流出側）の前記第２往き温度センサ３５により検出された循環液Ｌの往き温度に応じて、前記圧縮機５３の回転数を制御する、いわゆる往き温度制御を行ったが、これに限られない。第２熱交換器５１の入口側（流入側）の前記戻り温度センサ３４により検出された循環液Ｌの往き温度に応じて、前記圧縮機５３の回転数を制御する、いわゆる戻り温度制御を行ってもよい。
【0095】
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。
【0096】
また、図１０のステップＳ４０において、ガス加熱器４３が最大出力運転される場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えばボイラー制御装置６３（又は熱交換ユニット制御装置６１）により、ボイラー往き温度センサ４２ａにより検出された温水Ｃ１の温度が所定の解氷運転用の目標温度となるように出力制御したり、所定の解氷用上限温度を超えたら運転停止し、所定の解氷用下限温度を下回ったら運転再開するようにしてもよい。
【0097】
また、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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【符号の説明】
【0100】
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
３４ 戻り温度センサ
３５ 第２往き温度センサ（往き温度検出手段）
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
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）
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）
７０ 操作部（操作手段）
Ｃ１ 温水
Ｃ２ 冷媒
Ｌ 循環液
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
３４ 戻り温度センサ
３５ 第２往き温度センサ（往き温度検出手段）
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
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）
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）
７０ 操作部（操作手段）
Ｃ１ 温水
Ｃ２ 冷媒
Ｌ 循環液
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】