地中熱ヒートポンプ装置
【課題】蒸発器側の冷媒配管が氷結することによる冷媒配管や機能部品の損傷、騒音の発生を未然に防止することができる地中熱ヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】圧縮機４、負荷側熱交換器５、減圧手段６、熱源側熱交換器７を冷媒配管８で環状に接続したヒートポンプ回路９と、地中熱交換器１２と熱源側熱交換器７とを環状に接続した地中熱循環回路１４とを備え、地中熱交換器１２により地中熱を採熱し、熱源側熱交換器７を蒸発器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結を判断する氷結判断手段２２を設け、負荷運転中に、氷結判断手段２２によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断された場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うようにした。
【解決手段】圧縮機４、負荷側熱交換器５、減圧手段６、熱源側熱交換器７を冷媒配管８で環状に接続したヒートポンプ回路９と、地中熱交換器１２と熱源側熱交換器７とを環状に接続した地中熱循環回路１４とを備え、地中熱交換器１２により地中熱を採熱し、熱源側熱交換器７を蒸発器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結を判断する氷結判断手段２２を設け、負荷運転中に、氷結判断手段２２によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断された場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、年間を通じて温度が比較的安定している地中熱をヒートポンプを介して利用する地中熱ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の地中熱ヒートポンプ装置においては、図１８に示すように、圧縮機１０１、負荷側熱交換器１０２、膨張弁１０３、熱源側熱交換器１０４を冷媒配管１０５で環状に接続したヒートポンプ回路１０６と、地盤Ｇ中に埋設された地中熱交換器１０７と、地中熱交換器１０７と熱源側熱交換器１０４との間を熱媒配管１０８で環状に接続した地中熱循環回路１０９と、地中熱循環回路１０９に熱媒として不凍液を循環させる地中熱循環ポンプ１１０とを備え、年間を通じて温度が比較的安定している地中熱を地中熱交換器１０７により採熱し、熱源側熱交換器１０４を蒸発器、負荷側熱交換器１０２を凝縮器として機能させて、負荷側で被空調空間の空気を加熱する暖房運転や給湯水を加熱する沸き上げ運転等の負荷運転を行うものであった。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この従来の地中熱ヒートポンプ装置は、前記負荷運転を継続して行い、地中熱交換器１０７により地盤Ｇ中からの採熱を続けると、時間の経過に伴い地盤Ｇ中の温度が低下していく。特に、寒冷地で冬場に２４時間暖房運転を行うような場合には、それが顕著に現れる。
【０００５】
前記負荷運転が継続して行われ、地盤Ｇ中の温度が低下し、それにより地中熱交換器１０７から熱源側熱交換器１０４に流入する不凍液の温度が低くなり、例えば２℃程度になった場合、熱源側熱交換器１０４を流れる冷媒の温度は０℃またはマイナス域になっている。
【０００６】
そうすると、膨張弁１０３から圧縮機１０１に至るまでの熱源側熱交換器１０４側の冷媒配管１０５、つまり、低圧側の冷媒配管１０５も同じくマイナス域となり、低圧側の冷媒配管１０５の表面に外気中の水分が氷結し、時間の経過に伴い徐々に氷が成長して積層していくこととなる。
【０００７】
ところが、低圧側の冷媒配管１０５が氷結し、氷が成長して積層したとしても、熱源側熱交換器１０４での熱交換能力は低下することがなく、前記負荷運転を継続することについては何ら問題が生じることはなかった。
【０００８】
しかし、低圧側の冷媒配管１０５が氷結し、その氷が成長し積層し過ぎると、氷がヒートポンプ回路１０６を内蔵している筐体や筐体内の仕切板等に干渉し、それによる押力が低圧側の冷媒配管１０５にかかって冷媒配管１０５が損傷するおそれがあり、また、膨張弁１０３等の機能部品も氷結して損傷するおそれがあり、さらに、成長した氷が筐体に筐体内の仕切板等に接触すると、圧縮機１０１の振動が氷を介して筐体に伝わり、騒音を発生するという問題が生じることを本願出願人は知見した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設された地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプとを備え、前記地中熱交換器により地中熱を採熱し、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段を設け、前記負荷運転中に、前記氷結判断手段によって前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断された場合は、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うものとした。
【００１０】
また、請求項２では、請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記計測手段での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するものとした。
【００１１】
また、請求項３では、請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記積算手段での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するものとした。
【００１２】
また、請求項４では、請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第１積算リセット手段を設け、該第１積算リセット手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするものとした。
【００１３】
また、請求項５では、請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第１減算手段を設け、該第１減算手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するものとした。
【００１４】
また、請求項６では、請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が予め設定した第３設定時間に到達していない時は、前記積算手段に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段を設けたものとした。
【００１５】
また、請求項７では、請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第２積算リセット手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２積算リセット手段は、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするものとした。
【００１６】
また、請求項８では、請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第２減算手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２減算手段は、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するものとした。
【００１７】
また、請求項９では、請求項２から８の何れか一項に記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記冷媒温度検出手段の代わりに、前記熱源側熱交換器から流出し前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段を設けたものとした。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の請求項１によれば、負荷運転中に、氷結判断手段によって熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断された場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結に起因する冷媒配管や膨張弁等の機能部品の損傷を未然に防止することができると共に、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結に起因する騒音の発生を未然に防止することができるものである。
【００１９】
また、請求項２によれば、負荷運転中に、冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度検出手段の検出する外気温度が冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段を設けたことで、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった場合の時間だけを計測でき、氷結判断手段は、計測手段での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するので、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、設定時間を設けて熱源側熱交換器側の冷媒配管に氷が積層し過ぎる前に解氷運転を行うことができるものである。
【００２０】
また、請求項３によれば、負荷運転中に、冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度検出手段の検出する外気温度が冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段を設けたことで、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった場合の時間だけを積算し、氷結判断手段は、積算手段での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するので、第２設定時間に到達する直前で負荷運転が停止して、熱源側熱交換器側の冷媒配管に氷が張っていたとしても、積算時間が第２設定時間に到達したら解氷運転が行われるので、設定時間を設けて熱源側熱交換器側の冷媒配管に氷が積層し過ぎる前に解氷運転を行うことができ、氷が解け残ることがないものである。
【００２１】
また、請求項４によれば、第１積算リセット手段は、負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、積算手段に記憶された積算時間をリセットすることで、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷は自然に解氷され、その時は記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２２】
また、請求項５によれば、第１減算手段は、負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、積算手段に記憶された積算時間を減算することで、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２３】
また、請求項６によれば、負荷運転を停止した時に、積算手段により積算された積算時間が予め設定した第３設定時間に到達していない時は、負荷運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器側の冷媒配管に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段により積算手段に積算された積算時間をクリアーして零とするので、積算する必要のない時間を積算手段に積算することがなく、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２４】
また、請求項７によれば、負荷運転を停止した時に、積算手段により積算された積算時間が第３設定時間に到達しており、その後の負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、第２積算リセット手段は、積算手段に記憶された積算時間をリセットすることで、負荷運転を停止して惰性により熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷が解け残ったとしても、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管に解け残った氷は自然に解氷され、その時は記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２５】
また、請求項８によれば、負荷運転を停止した時に、積算手段により積算された積算時間が第３設定時間に到達しており、その後の負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、第２減算手段は、積算手段に記憶された積算時間を減算することで、負荷運転を停止して惰性により熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷が解け残ったとしても、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管に解け残った氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２６】
また、請求項９によれば、冷媒温度検出手段の代わりに、熱源側熱交換器から流出し地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段を設け、熱源側熱交換器の冷媒温度と近似した温度である熱源側熱交換器から流出した熱媒の温度を検出することで、地中往き温度検出手段の検出する熱媒の温度から熱源側熱交換器側の冷媒温度を推定でき、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断を確実に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施形態の概略構成図。
【図２】同第１の実施形態の要部ブロック図。
【図３】同第１の実施形態の解氷運転時の動作を示すフローチャート。
【図４】同第２の実施形態の要部ブロック図。
【図５】同第２の実施形態の解氷運転時の動作を示すフローチャート。
【図６】同第２の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図７】同第３の実施形態の要部ブロック図。
【図８】同第３の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図９】同第４の実施形態の要部ブロック図。
【図１０】同第４の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図１１】同第５の実施形態の要部ブロック図。
【図１２】同第５の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図１３】同第６の実施形態の要部ブロック図。
【図１４】同第６の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図１５】この発明の第１から第６の実施形態における他のヒートポンプ回路概略図。
【図１６】この発明の第１から第６の実施形態におけるさらに他のヒートポンプ回路概略図。
【図１７】この発明の第１から第６の実施形態における他の概略構成図。
【図１８】従来の地中熱ヒートポンプ装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、この発明の第１の実施形態の地中熱ヒートポンプ装置を図１および図２に基づき説明する。
図１のように、本実施形態の地中熱ヒートポンプ装置は、大きく分けてヒートポンプユニット１と、地中熱交換部２と、負荷熱交換部３とから構成されるものである。
【００２９】
前記ヒートポンプユニット１は、冷媒を圧縮する能力可変の圧縮機４と、圧縮機４から吐出された高温冷媒を流通させこの高温冷媒と負荷熱交換部３の負荷側の熱媒との熱交換を行う凝縮器としての負荷側熱交換器５と、負荷側熱交換器５から流出する冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁６と、膨張弁６からの減圧した低温冷媒を流通させこの低温冷媒と地中熱交換部２の熱源側の熱媒との熱交換を行う蒸発器としての熱源側熱交換器７とを備え、これらを冷媒配管８で環状に接続しヒートポンプ回路９を形成しているものである。なお、ヒートポンプユニット１の冷媒としては、二酸化炭素冷媒やＨＦＣ冷媒等の任意の冷媒を用いることができるものである。また、１０は膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８、つまり低圧側の冷媒配管８に設けられ、低圧側の冷媒配管８の表面温度または低圧側の冷媒配管８を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段としての冷媒温度センサであり、１１は外気温度を検出する外気温度検出手段としての外気温度センサである。ここでの外気温度とは、ヒートポンプユニット１外の外気温度およびヒートポンプユニット１内の雰囲気温度を含む表現とする。
【００３０】
前記地中熱交換部２は、熱源側熱交換器７と、熱源側熱交換器７の冷媒を加熱する熱源として地盤Ｇ中に埋設され互いに並列に接続された複数の地中熱交換器１２と、熱源側熱交換器７と地中熱交換器１２との間を熱媒配管１３で環状に接続する地中熱循環回路１４と、地中熱循環回路１４に熱媒である不凍液を循環させる回転数可変の地中熱循環ポンプ１５とを備えているものである。
【００３１】
ここで、前記地中熱交換部２では、後述する負荷運転を行う際に、地中熱交換器１２によって地盤Ｇ中から地中熱を採熱し、その熱を帯びた熱媒が地中熱循環ポンプ１５により熱源側熱交換器７に供給される。そして、熱源側熱交換器７にて冷媒と熱媒とが対向して流れて熱交換が行われ、地中熱交換器１２にて採熱された地中熱がヒートポンプユニット１の冷媒側に汲み上げられ、熱源側熱交換器７は蒸発器として機能するものとなる。
【００３２】
前記負荷熱交換部３は、負荷側に熱を与える負荷側熱交換器５と、被空調空間を加熱する床暖房パネル等の負荷端末１６と、負荷側熱交換器５と負荷端末１６を循環可能に環状に接続する負荷側循環回路１７と、負荷側循環回路１７に加熱用循環液を循環させる負荷側循環ポンプ１８と、負荷端末１６毎に分岐した負荷側循環回路１７に各々設けられ、その開閉により負荷端末１６への加熱用循環液の供給を制御する熱動弁１９（１９ａ、１９ｂ）とを備えているものである。なお、２０は負荷側循環回路１７に設けられ負荷側熱交換器５から負荷端末１６に流入する加熱用循環液の温度を検出する負荷往き温度センサである。
【００３３】
前記負荷端末１６によって加熱される被空調空間には、リモコン（図示せず）が各々設置されており、このリモコンにより被空調空間の加熱の指示がなされると、圧縮機４及び及び地中熱循環ポンプ１５及び負荷側循環ポンプ１８の駆動が開始され、熱源側熱交換器７を蒸発器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転としての暖房運転が行われる。この暖房運転の際、負荷側熱交換器５では冷媒と加熱用循環液とが対向して流れて熱交換が行われ、負荷側熱交換器５にて加熱された加熱用循環液は、熱動弁１９を介して負荷端末１６に送られ、リモコンにより指示を受けた被空調空間を加熱するものである。
【００３４】
２１は冷媒温度センサ１０、外気温度センサ１１、負荷往き温度センサ２０の入力や前記リモコンからの信号を受けて、圧縮機４、膨張弁６、地中熱循環ポンプ１５、負荷側循環ポンプ１８の各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有する制御手段である。
【００３５】
前記制御手段２１は、前記暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、前記暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、前記暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段２４と、前記暖房運転を中断し後述する解氷運転を開始する基準となる第１設定時間を記憶する第１記憶手段２５とを備えているものである。なお、第１設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定されているものである。
【００３６】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に計測手段２４により計測された前記氷結条件が成立している間の計測時間と第１記憶手段２５により記憶された第１設定時間とを比較し、その計測時間が第１設定時間に到達した時に、膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結している、つまり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層していると判断するものであり、氷結判断手段２２が熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断すると、前記制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を全開または暖房運転時よりも大きくして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を行うものである。なお、解氷運転は一定時間行われ、この一定時間は熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷を解かすのに必要な時間を予め試験等により導き出し設定したものである。
【００３７】
次に、図１および図２に示す第１の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作について図３に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷端末１６による被空調空間の暖房の指示がなされると、前記制御手段２１は圧縮機４、地中熱循環ポンプ１５、負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。ここで、暖房運転開始時において、地中熱循環ポンプ１５は予め設定された一定回転数で駆動を開始させるものである。暖房運転が開始されると、負荷側熱交換器５では負荷側循環ポンプ１８により循環される加熱用循環液と圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された加熱用循環液が負荷端末１６に供給され被空調空間を加熱すると共に、熱源側熱交換器７では、地中熱循環ポンプ１５により循環され地中熱交換器１２を介して地中熱を採熱した熱媒と膨張弁６から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させるものである。
【００３８】
前記暖房運転中に、氷結条件判定手段２３は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いか否か、つまり前記氷結条件が成立するか否かを判定し（ステップＳ１）、氷結条件が成立すると判定したら、計測手段２４により時間を計測させ、氷結判断手段２２は、計測手段２４で計測された計測時間と第１記憶手段２５により記憶された第１設定時間とを比較し、その計測時間が第１設定時間、例えば３０時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２）、計測時間が第１設定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものである。
【００３９】
そして、ステップＳ１でＹＥＳ→ステップＳ２でＮＯ→ステップＳ１でＹＥＳ→ステップＳ２でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ２の処理において、氷結判断手段２２が、前記ステップＳ１の氷結条件が連続して成立する間に計測手段２４で計測された計測時間が第１記憶手段２５により記憶された第１設定時間に到達したと判断した場合、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を例えば全開にして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を開始するものである（ステップＳ３）。
【００４０】
前記ステップＳ３で、制御手段２１は解氷運転を開始すると、一定時間、例えば５分が経過したか否かを判断し（ステップＳ４）、一定時間が経過したと判断すると、解氷運転を終了し（ステップＳ５）、解氷運転が終了すると計測手段２４の計測時間が零にクリアーされると共に、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ暖房運転を再開するものである。
【００４１】
一方、前記ステップＳ１で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合は、計測手段２４の計測時間を零とし（ステップＳ６）、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものであり、上記のステップＳ１でＹＥＳ→ステップＳ２でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ１で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合も、前記ステップＳ６で、計測手段２４の計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものである。なお、暖房運転が停止された場合は、計測手段２４の計測時間はクリアーされ零となるものである。
【００４２】
以上説明した暖房運転中の解氷運転において、暖房運転中に、氷結判断手段２２によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断された場合は、解氷運転を行うので、氷結に起因する冷媒配管８や膨張弁６等の機能部品の損傷を未然に防止することができると共に、氷結に起因する騒音の発生を未然に防止することができるものである。
【００４３】
また、前記ステップＳ１で、氷結条件判定手段２３の判定により、計測手段２４は熱源側熱交換器７の冷媒配管８表面に氷が張る氷結条件が成立する間の時間だけを計測することができ、前記ステップＳ２で、氷結判断手段２２は計測手段２４での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断するので、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、設定時間を設けて熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層し過ぎる前に適切に解氷運転を行うことができるものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００４４】
なお、制御手段２１は、前記ステップＳ４で予め設定した一定時間が経過したと判断したら、前記ステップＳ５で解氷運転を終了するようにしてしているが、制御手段２１は、解氷運転中に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が、予め試験等により導き出し設定された所定温度に達したら、解氷運転を終了するようにしてもよい。これは、冷媒温度センサ１０が低圧側の冷媒配管８の表面温度を検出するものであった場合、解氷運転中に低圧側の冷媒配管８に氷が張っている状態だと、冷媒温度センサ１０の検出する検出温度はあまり上昇せず、低圧側の冷媒配管８の氷が解けてくると、徐々に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が上昇するからであり、解氷運転を終了する所定温度を予め試験等により導き出し設定しておけば、低圧側の冷媒配管８表面に氷が解け残ることなく解氷運転を終了することができるものである。
【００４５】
次に、図１および図４に示す本発明の第２の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第１の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００４６】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間をリセットする第１積算リセット手段２８とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定されているものである。
【００４７】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に積算手段２６により積算された積算時間と第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間とを比較し、その積算時間が第２設定時間に到達した時に、膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結している、つまり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層していると判断するものであり、氷結判断手段２２が熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断すると、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を全開または暖房運転時よりも大きくして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を行うものである。なお、解氷運転は一定時間行われ、この一定時間は熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷を解かすのに必要な時間を予め試験等により導き出し設定したものである。
【００４８】
次に、図１および図４に示す第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作について図５に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷端末１６による被空調空間の暖房の指示がなされると、前記制御手段２１は圧縮機４、地中熱循環ポンプ１５、負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。ここで、暖房運転開始時において、地中熱循環ポンプ１５は予め設定された一定回転数で駆動を開始させるものである。暖房運転が開始されると、負荷側熱交換器５では負荷側循環ポンプ１８により循環される加熱用循環液と圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された加熱用循環液が負荷端末１６に供給され被空調空間を加熱すると共に、熱源側熱交換器７では、地中熱循環ポンプ１５により循環され地中熱交換器１２を介して地中熱を採熱した熱媒と膨張弁６から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させるものである。
【００４９】
前記暖房運転中に、氷結条件判定手段２３は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いか否か、つまり前記氷結条件が成立するか否かを判定し（ステップＳ７）、氷結条件が成立すると判定したら、積算手段２６により時間を積算させ、氷結判断手段２２は、積算手段２６で積算された積算時間と第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間とを比較し、その積算時間が第２設定時間、例えば３０時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ８）、積算時間が第２設定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ７の処理に戻るものである。
【００５０】
そして、ステップＳ７でＹＥＳ→ステップＳ８でＮＯ→ステップＳ７でＹＥＳ→ステップＳ８でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ８の処理において、氷結判断手段２２が、前記ステップＳ８で積算手段２６で積算された積算時間が第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間に到達したと判断した場合、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を例えば全開にして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を開始するものである（ステップＳ９）。
【００５１】
前記ステップＳ９で、制御手段２１は解氷運転を開始すると、一定時間、例えば５分が経過したか否かを判断し（ステップＳ１０）、一定時間が経過したと判断すると、解氷運転を終了し（ステップＳ１１）、解氷運転が終了すると積算手段２６の積算時間が零にクリアーされると共に、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ暖房運転を再開するものである。
【００５２】
一方、前記ステップＳ７で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合は、積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し（ステップＳ１２）、再び前記ステップＳ７の処理に戻るものであり、上記のステップＳ７でＹＥＳ→ステップＳ８でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ７で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合も、前記ステップＳ１２で積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し、再び前記ステップＳ７の処理に戻るものである。
【００５３】
なお、暖房運転が停止された場合は、積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、積算手段２６に保持記憶した積算時間から積算を開始するものである。
【００５４】
以上説明した暖房運転中の解氷運転において、前記ステップＳ７で、氷結条件判定手段２３の判定により、氷結条件が成立する時は積算手段２６により時間を積算し、氷結条件が成立しない時は、前記ステップＳ１２で、積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し、前記ステップＳ８で、氷結判断手段２２は積算手段２６での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断することで、例えば、積算時間が第２設定時間に到達する直前で暖房運転が停止した時に、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が張ったままだとしても、積算時間が第２設定時間に到達したら解氷運転が行われるので、設定時間を設けて熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に氷が積層し過ぎる前に適切に解氷運転を行うことができ、且つ、氷が解け残ることがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００５５】
なお、制御手段２１は、前記ステップＳ１０で予め設定した一定時間が経過したと判断したら、前記ステップＳ１１で解氷運転を終了するようにしてしているが、制御手段２１は、解氷運転中に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が、予め試験等により導き出し設定された所定温度に達したら、解氷運転を終了するようにしてもよい。これは、冷媒温度センサ１０が低圧側の冷媒配管８の表面温度を検出するものであった場合、解氷運転中に低圧側の冷媒配管８に氷が張っている状態だと、冷媒温度センサ１０の検出する検出温度はあまり上昇せず、低圧側の冷媒配管８の氷が解けてくると、徐々に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が上昇するからであり、解氷運転を終了する所定温度を予め試験等により導き出し設定しておけば、低圧側の冷媒配管８表面に氷が解け残ることなく解氷運転を終了することができるものである。
【００５６】
次に、図１および図４に示す第２の実施形態の暖房運転停止中の動作を図６に示すフローチャートに基づき説明する。
暖房運転が停止されると、第１積算リセット手段２８は、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいか否か、つまり積算手段２６に積算時間が記憶されている状態か否かを判断し（ステップＳ１３）、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいと判断すると、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ１４）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ１５）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１３の処理に戻るものである。
【００５７】
そして、ステップＳ１４でＹＥＳ→ステップＳ１５でＮＯ→ステップＳ１４でＹＥＳ→ステップＳ１５でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ１５の処理において、第１積算リセット手段２８が、前記ステップＳ１４の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に記憶されている積算時間を零にリセットするものである（ステップＳ１６）。
【００５８】
一方、前記ステップＳ１３で、第１積算リセット手段２８が、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間であると判断すると、第１積算リセット手段２８は何の動作も行わず終了するものである。また、前記ステップＳ１４で、第１積算リセット手段２８により条件が成立しないと判定された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１４の処理に戻るものであり、上記のステップＳ１４でＹＥＳ→ステップＳ１５でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ１４で、第１積算リセット手段２８により条件が成立しないと判定された場合も計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１４の処理に戻るものである。
【００５９】
なお、暖房運転停止中に、第１積算リセット手段２８により、積算手段２６に記憶された積算時間が零にリセットされる前に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に記憶されていた積算時間から積算を開始するものである。
【００６０】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第１積算リセット手段２８により積算手段２６に記憶された積算時間をリセットするようにしたことで、暖房運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に氷が張っていたとしても、その氷は自然に解氷され、その時は記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００６１】
次に、図１および図７に示す本発明の第３の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第２の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００６２】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間を減算する第１減算手段２９とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定されているものである。
【００６３】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に積算手段２６により積算された積算時間と第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間とを比較し、その積算時間が第２設定時間に到達した時に、膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結している、つまり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層していると判断するものであり、氷結判断手段２２が熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断すると、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を全開または暖房運転時よりも大きくして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を行うものである。なお、解氷運転は一定時間行われ、この一定時間は熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷を解かすのに必要な時間を予め試験等により導き出し設定したものである。
【００６４】
次に、図１および図７に示す第３の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図８に示すフローチャートに基づき説明する。
【００６５】
前記暖房運転が停止されると、第１減算手段２９は、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいか否か、つまり積算手段２６に積算時間が記憶されている状態か否かを判断し（ステップＳ１７）、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいと判断すると、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ１８）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ１９）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１８の処理に戻るものである。
【００６６】
そして、ステップＳ１８でＹＥＳ→ステップＳ１９でＮＯ→ステップＳ１８でＹＥＳ→ステップＳ１９でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ１９の処理において、第１減算手段２９が、前記ステップＳ１８の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に保持記憶されている積算時間を所定量、例えば１時間分減算し（ステップＳ２０）、計測時間を零として前記ステップＳ１７の処理に戻り、前記ステップＳ１７で積算手段２６に記憶された減算後の積算時間が零時間より大きいと判断した場合は、再び前記ステップＳ１８の処理に進むものである。
【００６７】
一方、前記ステップＳ１７で、第１減算手段２９が、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間であると判断すると、第１減算手段２９は何の動作も行わず終了するものである。また、前記ステップＳ１８で、第１減算手段２９により条件が成立しないと判定された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１８の処理に戻るものであり、上記のステップＳ１８でＹＥＳ→ステップＳ１９でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ１８で、第１減算手段２９により条件が成立しないと判定された場合も計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１８の処理に戻るものである。
【００６８】
なお、暖房運転停止中に、第１減算手段２９により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算される前に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は暖房運転を停止した時に記憶されていた積算時間から積算を開始するものであり、また、暖房運転停止中に、第１減算手段２９により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算された後に、再び暖房運転が開始されるような場合は、積算手段２６は積算手段２６に記憶されている減算後の積算時間から積算を開始するものである。
【００６９】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第１減算手段２９により積算手段２６に記憶された積算時間を所定量減算するようにしたことで、暖房運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に氷が張っていたとしても、その氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００７０】
次に、図１および図９に示す本発明の第４の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第２の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００７１】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間と暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間を零にクリアーするか否かを決定する基準となる第３設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が第３設定時間に到達していない時は、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段３０とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間および第３設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、第２設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定され、第３設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば１５時間といった長い時間が設定されるものであり、第２設定時間と第３設定時間とは、第２設定時間＞第３設定時間の関係を有するものである。
【００７２】
次に、図１および図９に示す第４の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図１０に示すフローチャートに基づき説明する。
【００７３】
前記暖房運転が停止されると、積算クリアー手段３０は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間が前記第２設定時間より短く設定された前記第３設定時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２１）、積算時間が前記第３設定時間に到達したと判断すると、何の動作も行わず終了し、前記ステップＳ２１において、積算クリアー手段３０が、積算時間が前記第３設定時間に到達したと判断すると、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーして零にするものである（ステップＳ２２）。
【００７４】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しない短い時間の場合は、暖房運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段３０により、その積算時間をクリアーして零とすることで、積算手段２６に積算する必要のない時間を積算することがなく、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確に行うことができ、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００７５】
次に、図１および図１１に示す本発明の第５の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第４の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００７６】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間および暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間を零にクリアーするか否かを決定する基準となる第３設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が第３設定時間に到達していない時は、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段３０と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間をリセットする第２積算リセット手段３１とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間および第３設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、第２設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定され、第３設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば１５時間といった長い時間が設定されるものであり、第２設定時間と第３設定時間とは、第２設定時間＞第３設定時間の関係を有するものである。
【００７７】
次に、図１および図１１に示す第５の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、上述の第４の実施形態と同じく、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図１２に示すフローチャートに基づき説明する。
【００７８】
前記暖房運転が停止されると、積算クリアー手段３０は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間が前記第２設定時間より短く設定された前記第３設定時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２３）、積算時間が前記第３設定時間に到達していないと判断すると、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーして零にするものである（ステップＳ２４）。
【００７９】
前記ステップＳ２３で、積算クリアー手段３０が、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間に到達している、つまり、積算手段２６に記憶された積算時間が第３設定時間より長く、第２設定時間より短い時間であると判断すると、第２積算リセット手段３１は、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ２５）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ２６）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ２５の処理に戻るものである。
【００８０】
そして、ステップＳ２５でＹＥＳ→ステップＳ２６でＮＯ→ステップＳ２５でＹＥＳ→ステップＳ２６でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ２６の処理において、第２積算リセット手段３１が、前記ステップＳ２５の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に記憶されている積算時間を零にリセットするものである（ステップＳ２７）。
【００８１】
一方、前記ステップＳ２５で、第２積算リセット手段３１により条件が成立しないと判断された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ２５の処理に戻るものであり、上記のステップＳ２５でＹＥＳ→ステップＳ２６でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ２５で、第２積算リセット手段３１により条件が成立しないと判定された場合も計測時間を零とし、再び前記ステップＳ２５の処理に戻るものである。
【００８２】
なお、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間より長く、第２設定時間より短い時間であり、その後の暖房運転停止中に、第２積算リセット手段３１によって、積算手段２６に記憶された積算時間が零にリセットされる前に、再び暖房運転が開始されるような場合は、積算手段２６は暖房運転を停止した時に積算手段２６に記憶されていた積算時間から積算を開始するものである。
【００８３】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しない短い時間の場合は、暖房運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段３０により、その積算時間をクリアーして零とすることで、積算手段２６に積算する必要のない時間を積算することがなく、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確に行うことができ、無駄な解氷運転を行うことがないものであり、さらに、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第２積算リセット手段３１により積算手段２６に記憶された積算時間をリセットするようにしたことで、暖房運転を停止して惰性により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が解け残ったとしても、暖房運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に解け残った氷は自然に解氷され、その時は、第２積算リセット手段３１により積算手段２６に記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００８４】
次に、図１および図１３に示す本発明の第６の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第４の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００８５】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間と暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間を零にクリアーするか否かを決定する基準となる第３設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が第３設定時間に到達していない時は、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段３０と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間を減算する第２減算手段３２とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間および第３設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、第２設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定され、第３設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば１５時間といった長い時間が設定されるものであり、第２設定時間と第３設定時間とは、第２設定時間＞第３設定時間の関係を有するものである。
【００８６】
次に、図１および図１３に示す第６の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、上述の第４の実施形態と同じく、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図１４に示すフローチャートに基づき説明する。
【００８７】
前記暖房運転が停止されると、積算クリアー手段３０は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間が前記第２設定時間より短く設定された前記第３設定時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２８）、積算時間が前記第３設定時間に到達していないと判断すると、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーして零にするものである（ステップＳ２９）。
【００８８】
前記ステップＳ２８で、積算クリアー手段３０が、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間に到達している、つまり、積算手段２６に記憶された積算時間が第３設定時間より長く、第２設定時間より短い時間であると判断すると、第２減算手段３２は、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいか否か、つまり積算手段２６に積算時間が記憶されている状態か否かを判断し（ステップＳ３０）、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいと判断すると、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ３１）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ３２）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ３１の処理に戻るものである。
【００８９】
そして、ステップＳ３１でＹＥＳ→ステップＳ３２でＮＯ→ステップＳ３１でＹＥＳ→ステップＳ３２でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ３２の処理において、第２減算手段３２が、前記ステップＳ３１の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に記憶されている積算時間を所定量、例えば１時間分減算し（ステップＳ３３）、計測時間を零として前記ステップＳ３０の処理に戻り、前記ステップＳ３０で積算手段２６に記憶された減算後の積算時間が零時間より大きいと判断した場合は、再び前記ステップＳ３１の処理に進むものである。
【００９０】
一方、前記ステップＳ３０で、第２減算手段３２が、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間であると判断すると、第２減算手段３２はその動作を終了するものである。また、前記ステップＳ３１で、第２減算手段３２により条件が成立しないと判断された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ３１の処理に戻るものであり、上記のステップＳ３１でＹＥＳ→ステップＳ３２でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ３１で、第２減算手段３２により条件が成立しないと判断された場合も計測時間を零とし、再び前記テップＳ３１の処理に戻るものである。
【００９１】
なお、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間より長く第２設定時間より短い時間であり、その後の暖房運転停止中に、第２減算手段３２により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算される前に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は暖房運転を停止した時に記憶されていた積算時間から氷結条件時の積算を開始するものであり、また、暖房運転停止中に、第２減算手段３２により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算された後に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は積算手段２６に記憶された減算後の積算時間から積算を開始するものである。
【００９２】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しない短い時間の場合は、暖房運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段３０により、その積算時間をクリアーして零とすることで、積算手段２６に積算する必要のない時間を積算することがなく、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確に行うことができ、無駄な解氷運転を行うことがないものであり、さらに、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第２減算手段３２により積算手段２６に記憶された積算時間を所定量減算するようにしたことで、暖房運転を停止して惰性により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が解け残ったとしても、暖房運転停止中に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に解け残った氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は第２減算手段３２により積算手段２６に記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００９３】
なお、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、解氷運転時に膨張弁６を全開にして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７に流すようにしたが、図１５に示すように、ヒートポンプ回路９に負荷側熱交換器５および膨張弁６をバイパスするバイパス管３３と、そのバイパス管３３を開閉する開閉弁３４とを設け、解氷運転時に開閉弁３４を開弁して、圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７に直接流入させて、熱源側熱交換器７に高温冷媒を流すようにしてもよく、さらに、図１６に示すように、ヒートポンプ回路９に、暖房運転時は熱源側熱交換器７を蒸発器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を凝縮器として機能させ負荷側を加熱し、解氷運転時は熱源側熱交換器７を凝縮器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を蒸発器として機能させ熱源側を加熱するように切り換える四方弁３５を設け、解氷運転時に熱源側熱交換器７を凝縮器として機能させるように四方弁３５を切り換え、図中の点線矢印で示したように、圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７に直接流入させて、熱源側熱交換器７に高温冷媒を流すようにしてもよいものである。
【００９４】
また、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、地盤Ｇ中に埋設された複数の地中熱交換器１２は互いに並列に接続されているが、複数の地中熱交換器１２を互いに直列に接続してもよく、さらに、地中熱交換器１２を複数埋設せず、地盤Ｇ中から所望の採熱ができるのであれば、地中熱交換器１２を１本だけ埋設したものであってもよい。
【００９５】
また、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、床暖房パネル等の負荷端末１６により被空調空間である室内を加熱する熱媒循環式の暖房運転を負荷運転としたが、被空調空間である室内に負荷側熱交換器５を有する室内機（図示せず）を設け、この室内機内で圧縮機４から吐出された高温冷媒を室内空気と直接熱交換し、送風により室内を加熱する暖房運転を負荷運転としてもよいものであり、また、負荷端末１６を給湯等に使用する湯水を貯湯する貯湯タンク（図示せず）とし、貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転を負荷運転としてもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。
【００９６】
また、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、氷結判断手段２２は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度に基づき、熱源側熱交換器７の冷媒配管８が氷結しているか否かの判断を行っているが、図１７に示すように、冷媒温度センサ１０の代わりに、熱源側熱交換器７から流出し地中熱交換器１２に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段としての地中往き温度センサ３６を設け、氷結判断手段２２は、この地中往き温度センサ３６の検出する熱媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度に基づき、熱源側熱交換器７の冷媒配管８が氷結しているか否かの判断を行うようにしてもよい。これは、熱源側熱交換器７から流出する熱媒の温度が熱源側熱交換器７に流入する冷媒温度に近似した温度であり、その熱媒温度から熱源側熱交換器７側の冷媒温度を推定できるためであり、氷結判断手段２２は、地中往き温度センサ３６の検出する熱媒温度を利用して、熱源側熱交換器７の冷媒配管８の氷結の判断を確実に行うことができるものである。
【符号の説明】
【００９７】
４ 圧縮機
５ 負荷側熱交換器
６ 膨張弁
７ 熱源側熱交換器
８ 冷媒配管
９ ヒートポンプ回路
１０ 冷媒温度センサ
１１ 外気温度センサ
１２ 地中熱交換器
１３ 熱媒配管
１４ 地中熱循環回路
１５ 地中熱循環ポンプ
２２ 氷結判断手段
２４ 計測手段
２６ 積算手段
２８ 第１積算リセット手段
２９ 第１減算手段
３０ 積算クリアー手段
３１ 第２積算リセット手段
３２ 第２減算手段
３６ 地中往き温度センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、年間を通じて温度が比較的安定している地中熱をヒートポンプを介して利用する地中熱ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の地中熱ヒートポンプ装置においては、図１８に示すように、圧縮機１０１、負荷側熱交換器１０２、膨張弁１０３、熱源側熱交換器１０４を冷媒配管１０５で環状に接続したヒートポンプ回路１０６と、地盤Ｇ中に埋設された地中熱交換器１０７と、地中熱交換器１０７と熱源側熱交換器１０４との間を熱媒配管１０８で環状に接続した地中熱循環回路１０９と、地中熱循環回路１０９に熱媒として不凍液を循環させる地中熱循環ポンプ１１０とを備え、年間を通じて温度が比較的安定している地中熱を地中熱交換器１０７により採熱し、熱源側熱交換器１０４を蒸発器、負荷側熱交換器１０２を凝縮器として機能させて、負荷側で被空調空間の空気を加熱する暖房運転や給湯水を加熱する沸き上げ運転等の負荷運転を行うものであった。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この従来の地中熱ヒートポンプ装置は、前記負荷運転を継続して行い、地中熱交換器１０７により地盤Ｇ中からの採熱を続けると、時間の経過に伴い地盤Ｇ中の温度が低下していく。特に、寒冷地で冬場に２４時間暖房運転を行うような場合には、それが顕著に現れる。
【０００５】
前記負荷運転が継続して行われ、地盤Ｇ中の温度が低下し、それにより地中熱交換器１０７から熱源側熱交換器１０４に流入する不凍液の温度が低くなり、例えば２℃程度になった場合、熱源側熱交換器１０４を流れる冷媒の温度は０℃またはマイナス域になっている。
【０００６】
そうすると、膨張弁１０３から圧縮機１０１に至るまでの熱源側熱交換器１０４側の冷媒配管１０５、つまり、低圧側の冷媒配管１０５も同じくマイナス域となり、低圧側の冷媒配管１０５の表面に外気中の水分が氷結し、時間の経過に伴い徐々に氷が成長して積層していくこととなる。
【０００７】
ところが、低圧側の冷媒配管１０５が氷結し、氷が成長して積層したとしても、熱源側熱交換器１０４での熱交換能力は低下することがなく、前記負荷運転を継続することについては何ら問題が生じることはなかった。
【０００８】
しかし、低圧側の冷媒配管１０５が氷結し、その氷が成長し積層し過ぎると、氷がヒートポンプ回路１０６を内蔵している筐体や筐体内の仕切板等に干渉し、それによる押力が低圧側の冷媒配管１０５にかかって冷媒配管１０５が損傷するおそれがあり、また、膨張弁１０３等の機能部品も氷結して損傷するおそれがあり、さらに、成長した氷が筐体に筐体内の仕切板等に接触すると、圧縮機１０１の振動が氷を介して筐体に伝わり、騒音を発生するという問題が生じることを本願出願人は知見した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設された地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプとを備え、前記地中熱交換器により地中熱を採熱し、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段を設け、前記負荷運転中に、前記氷結判断手段によって前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断された場合は、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うものとした。
【００１０】
また、請求項２では、請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記計測手段での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するものとした。
【００１１】
また、請求項３では、請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記積算手段での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するものとした。
【００１２】
また、請求項４では、請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第１積算リセット手段を設け、該第１積算リセット手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするものとした。
【００１３】
また、請求項５では、請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第１減算手段を設け、該第１減算手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するものとした。
【００１４】
また、請求項６では、請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が予め設定した第３設定時間に到達していない時は、前記積算手段に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段を設けたものとした。
【００１５】
また、請求項７では、請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第２積算リセット手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２積算リセット手段は、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするものとした。
【００１６】
また、請求項８では、請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第２減算手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２減算手段は、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するものとした。
【００１７】
また、請求項９では、請求項２から８の何れか一項に記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記冷媒温度検出手段の代わりに、前記熱源側熱交換器から流出し前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段を設けたものとした。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の請求項１によれば、負荷運転中に、氷結判断手段によって熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断された場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結に起因する冷媒配管や膨張弁等の機能部品の損傷を未然に防止することができると共に、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結に起因する騒音の発生を未然に防止することができるものである。
【００１９】
また、請求項２によれば、負荷運転中に、冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度検出手段の検出する外気温度が冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段を設けたことで、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった場合の時間だけを計測でき、氷結判断手段は、計測手段での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するので、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、設定時間を設けて熱源側熱交換器側の冷媒配管に氷が積層し過ぎる前に解氷運転を行うことができるものである。
【００２０】
また、請求項３によれば、負荷運転中に、冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度検出手段の検出する外気温度が冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段を設けたことで、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった場合の時間だけを積算し、氷結判断手段は、積算手段での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するので、第２設定時間に到達する直前で負荷運転が停止して、熱源側熱交換器側の冷媒配管に氷が張っていたとしても、積算時間が第２設定時間に到達したら解氷運転が行われるので、設定時間を設けて熱源側熱交換器側の冷媒配管に氷が積層し過ぎる前に解氷運転を行うことができ、氷が解け残ることがないものである。
【００２１】
また、請求項４によれば、第１積算リセット手段は、負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、積算手段に記憶された積算時間をリセットすることで、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷は自然に解氷され、その時は記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２２】
また、請求項５によれば、第１減算手段は、負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、積算手段に記憶された積算時間を減算することで、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２３】
また、請求項６によれば、負荷運転を停止した時に、積算手段により積算された積算時間が予め設定した第３設定時間に到達していない時は、負荷運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器側の冷媒配管に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段により積算手段に積算された積算時間をクリアーして零とするので、積算する必要のない時間を積算手段に積算することがなく、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２４】
また、請求項７によれば、負荷運転を停止した時に、積算手段により積算された積算時間が第３設定時間に到達しており、その後の負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、第２積算リセット手段は、積算手段に記憶された積算時間をリセットすることで、負荷運転を停止して惰性により熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷が解け残ったとしても、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管に解け残った氷は自然に解氷され、その時は記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２５】
また、請求項８によれば、負荷運転を停止した時に、積算手段により積算された積算時間が第３設定時間に到達しており、その後の負荷運転停止中に、外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、第２減算手段は、積算手段に記憶された積算時間を減算することで、負荷運転を停止して惰性により熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷が解け残ったとしても、負荷運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器側の冷媒配管に解け残った氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。
【００２６】
また、請求項９によれば、冷媒温度検出手段の代わりに、熱源側熱交換器から流出し地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段を設け、熱源側熱交換器の冷媒温度と近似した温度である熱源側熱交換器から流出した熱媒の温度を検出することで、地中往き温度検出手段の検出する熱媒の温度から熱源側熱交換器側の冷媒温度を推定でき、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結の判断を確実に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施形態の概略構成図。
【図２】同第１の実施形態の要部ブロック図。
【図３】同第１の実施形態の解氷運転時の動作を示すフローチャート。
【図４】同第２の実施形態の要部ブロック図。
【図５】同第２の実施形態の解氷運転時の動作を示すフローチャート。
【図６】同第２の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図７】同第３の実施形態の要部ブロック図。
【図８】同第３の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図９】同第４の実施形態の要部ブロック図。
【図１０】同第４の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図１１】同第５の実施形態の要部ブロック図。
【図１２】同第５の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図１３】同第６の実施形態の要部ブロック図。
【図１４】同第６の実施形態の暖房運転停止中の動作を示すフローチャート。
【図１５】この発明の第１から第６の実施形態における他のヒートポンプ回路概略図。
【図１６】この発明の第１から第６の実施形態におけるさらに他のヒートポンプ回路概略図。
【図１７】この発明の第１から第６の実施形態における他の概略構成図。
【図１８】従来の地中熱ヒートポンプ装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、この発明の第１の実施形態の地中熱ヒートポンプ装置を図１および図２に基づき説明する。
図１のように、本実施形態の地中熱ヒートポンプ装置は、大きく分けてヒートポンプユニット１と、地中熱交換部２と、負荷熱交換部３とから構成されるものである。
【００２９】
前記ヒートポンプユニット１は、冷媒を圧縮する能力可変の圧縮機４と、圧縮機４から吐出された高温冷媒を流通させこの高温冷媒と負荷熱交換部３の負荷側の熱媒との熱交換を行う凝縮器としての負荷側熱交換器５と、負荷側熱交換器５から流出する冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁６と、膨張弁６からの減圧した低温冷媒を流通させこの低温冷媒と地中熱交換部２の熱源側の熱媒との熱交換を行う蒸発器としての熱源側熱交換器７とを備え、これらを冷媒配管８で環状に接続しヒートポンプ回路９を形成しているものである。なお、ヒートポンプユニット１の冷媒としては、二酸化炭素冷媒やＨＦＣ冷媒等の任意の冷媒を用いることができるものである。また、１０は膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８、つまり低圧側の冷媒配管８に設けられ、低圧側の冷媒配管８の表面温度または低圧側の冷媒配管８を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段としての冷媒温度センサであり、１１は外気温度を検出する外気温度検出手段としての外気温度センサである。ここでの外気温度とは、ヒートポンプユニット１外の外気温度およびヒートポンプユニット１内の雰囲気温度を含む表現とする。
【００３０】
前記地中熱交換部２は、熱源側熱交換器７と、熱源側熱交換器７の冷媒を加熱する熱源として地盤Ｇ中に埋設され互いに並列に接続された複数の地中熱交換器１２と、熱源側熱交換器７と地中熱交換器１２との間を熱媒配管１３で環状に接続する地中熱循環回路１４と、地中熱循環回路１４に熱媒である不凍液を循環させる回転数可変の地中熱循環ポンプ１５とを備えているものである。
【００３１】
ここで、前記地中熱交換部２では、後述する負荷運転を行う際に、地中熱交換器１２によって地盤Ｇ中から地中熱を採熱し、その熱を帯びた熱媒が地中熱循環ポンプ１５により熱源側熱交換器７に供給される。そして、熱源側熱交換器７にて冷媒と熱媒とが対向して流れて熱交換が行われ、地中熱交換器１２にて採熱された地中熱がヒートポンプユニット１の冷媒側に汲み上げられ、熱源側熱交換器７は蒸発器として機能するものとなる。
【００３２】
前記負荷熱交換部３は、負荷側に熱を与える負荷側熱交換器５と、被空調空間を加熱する床暖房パネル等の負荷端末１６と、負荷側熱交換器５と負荷端末１６を循環可能に環状に接続する負荷側循環回路１７と、負荷側循環回路１７に加熱用循環液を循環させる負荷側循環ポンプ１８と、負荷端末１６毎に分岐した負荷側循環回路１７に各々設けられ、その開閉により負荷端末１６への加熱用循環液の供給を制御する熱動弁１９（１９ａ、１９ｂ）とを備えているものである。なお、２０は負荷側循環回路１７に設けられ負荷側熱交換器５から負荷端末１６に流入する加熱用循環液の温度を検出する負荷往き温度センサである。
【００３３】
前記負荷端末１６によって加熱される被空調空間には、リモコン（図示せず）が各々設置されており、このリモコンにより被空調空間の加熱の指示がなされると、圧縮機４及び及び地中熱循環ポンプ１５及び負荷側循環ポンプ１８の駆動が開始され、熱源側熱交換器７を蒸発器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転としての暖房運転が行われる。この暖房運転の際、負荷側熱交換器５では冷媒と加熱用循環液とが対向して流れて熱交換が行われ、負荷側熱交換器５にて加熱された加熱用循環液は、熱動弁１９を介して負荷端末１６に送られ、リモコンにより指示を受けた被空調空間を加熱するものである。
【００３４】
２１は冷媒温度センサ１０、外気温度センサ１１、負荷往き温度センサ２０の入力や前記リモコンからの信号を受けて、圧縮機４、膨張弁６、地中熱循環ポンプ１５、負荷側循環ポンプ１８の各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有する制御手段である。
【００３５】
前記制御手段２１は、前記暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、前記暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、前記暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段２４と、前記暖房運転を中断し後述する解氷運転を開始する基準となる第１設定時間を記憶する第１記憶手段２５とを備えているものである。なお、第１設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定されているものである。
【００３６】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に計測手段２４により計測された前記氷結条件が成立している間の計測時間と第１記憶手段２５により記憶された第１設定時間とを比較し、その計測時間が第１設定時間に到達した時に、膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結している、つまり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層していると判断するものであり、氷結判断手段２２が熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断すると、前記制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を全開または暖房運転時よりも大きくして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を行うものである。なお、解氷運転は一定時間行われ、この一定時間は熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷を解かすのに必要な時間を予め試験等により導き出し設定したものである。
【００３７】
次に、図１および図２に示す第１の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作について図３に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷端末１６による被空調空間の暖房の指示がなされると、前記制御手段２１は圧縮機４、地中熱循環ポンプ１５、負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。ここで、暖房運転開始時において、地中熱循環ポンプ１５は予め設定された一定回転数で駆動を開始させるものである。暖房運転が開始されると、負荷側熱交換器５では負荷側循環ポンプ１８により循環される加熱用循環液と圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された加熱用循環液が負荷端末１６に供給され被空調空間を加熱すると共に、熱源側熱交換器７では、地中熱循環ポンプ１５により循環され地中熱交換器１２を介して地中熱を採熱した熱媒と膨張弁６から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させるものである。
【００３８】
前記暖房運転中に、氷結条件判定手段２３は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いか否か、つまり前記氷結条件が成立するか否かを判定し（ステップＳ１）、氷結条件が成立すると判定したら、計測手段２４により時間を計測させ、氷結判断手段２２は、計測手段２４で計測された計測時間と第１記憶手段２５により記憶された第１設定時間とを比較し、その計測時間が第１設定時間、例えば３０時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２）、計測時間が第１設定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものである。
【００３９】
そして、ステップＳ１でＹＥＳ→ステップＳ２でＮＯ→ステップＳ１でＹＥＳ→ステップＳ２でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ２の処理において、氷結判断手段２２が、前記ステップＳ１の氷結条件が連続して成立する間に計測手段２４で計測された計測時間が第１記憶手段２５により記憶された第１設定時間に到達したと判断した場合、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を例えば全開にして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を開始するものである（ステップＳ３）。
【００４０】
前記ステップＳ３で、制御手段２１は解氷運転を開始すると、一定時間、例えば５分が経過したか否かを判断し（ステップＳ４）、一定時間が経過したと判断すると、解氷運転を終了し（ステップＳ５）、解氷運転が終了すると計測手段２４の計測時間が零にクリアーされると共に、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ暖房運転を再開するものである。
【００４１】
一方、前記ステップＳ１で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合は、計測手段２４の計測時間を零とし（ステップＳ６）、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものであり、上記のステップＳ１でＹＥＳ→ステップＳ２でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ１で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合も、前記ステップＳ６で、計測手段２４の計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものである。なお、暖房運転が停止された場合は、計測手段２４の計測時間はクリアーされ零となるものである。
【００４２】
以上説明した暖房運転中の解氷運転において、暖房運転中に、氷結判断手段２２によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断された場合は、解氷運転を行うので、氷結に起因する冷媒配管８や膨張弁６等の機能部品の損傷を未然に防止することができると共に、氷結に起因する騒音の発生を未然に防止することができるものである。
【００４３】
また、前記ステップＳ１で、氷結条件判定手段２３の判定により、計測手段２４は熱源側熱交換器７の冷媒配管８表面に氷が張る氷結条件が成立する間の時間だけを計測することができ、前記ステップＳ２で、氷結判断手段２２は計測手段２４での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断するので、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、設定時間を設けて熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層し過ぎる前に適切に解氷運転を行うことができるものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００４４】
なお、制御手段２１は、前記ステップＳ４で予め設定した一定時間が経過したと判断したら、前記ステップＳ５で解氷運転を終了するようにしてしているが、制御手段２１は、解氷運転中に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が、予め試験等により導き出し設定された所定温度に達したら、解氷運転を終了するようにしてもよい。これは、冷媒温度センサ１０が低圧側の冷媒配管８の表面温度を検出するものであった場合、解氷運転中に低圧側の冷媒配管８に氷が張っている状態だと、冷媒温度センサ１０の検出する検出温度はあまり上昇せず、低圧側の冷媒配管８の氷が解けてくると、徐々に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が上昇するからであり、解氷運転を終了する所定温度を予め試験等により導き出し設定しておけば、低圧側の冷媒配管８表面に氷が解け残ることなく解氷運転を終了することができるものである。
【００４５】
次に、図１および図４に示す本発明の第２の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第１の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００４６】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間をリセットする第１積算リセット手段２８とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定されているものである。
【００４７】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に積算手段２６により積算された積算時間と第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間とを比較し、その積算時間が第２設定時間に到達した時に、膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結している、つまり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層していると判断するものであり、氷結判断手段２２が熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断すると、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を全開または暖房運転時よりも大きくして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を行うものである。なお、解氷運転は一定時間行われ、この一定時間は熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷を解かすのに必要な時間を予め試験等により導き出し設定したものである。
【００４８】
次に、図１および図４に示す第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作について図５に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷端末１６による被空調空間の暖房の指示がなされると、前記制御手段２１は圧縮機４、地中熱循環ポンプ１５、負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。ここで、暖房運転開始時において、地中熱循環ポンプ１５は予め設定された一定回転数で駆動を開始させるものである。暖房運転が開始されると、負荷側熱交換器５では負荷側循環ポンプ１８により循環される加熱用循環液と圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された加熱用循環液が負荷端末１６に供給され被空調空間を加熱すると共に、熱源側熱交換器７では、地中熱循環ポンプ１５により循環され地中熱交換器１２を介して地中熱を採熱した熱媒と膨張弁６から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させるものである。
【００４９】
前記暖房運転中に、氷結条件判定手段２３は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いか否か、つまり前記氷結条件が成立するか否かを判定し（ステップＳ７）、氷結条件が成立すると判定したら、積算手段２６により時間を積算させ、氷結判断手段２２は、積算手段２６で積算された積算時間と第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間とを比較し、その積算時間が第２設定時間、例えば３０時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ８）、積算時間が第２設定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ７の処理に戻るものである。
【００５０】
そして、ステップＳ７でＹＥＳ→ステップＳ８でＮＯ→ステップＳ７でＹＥＳ→ステップＳ８でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ８の処理において、氷結判断手段２２が、前記ステップＳ８で積算手段２６で積算された積算時間が第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間に到達したと判断した場合、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を例えば全開にして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を開始するものである（ステップＳ９）。
【００５１】
前記ステップＳ９で、制御手段２１は解氷運転を開始すると、一定時間、例えば５分が経過したか否かを判断し（ステップＳ１０）、一定時間が経過したと判断すると、解氷運転を終了し（ステップＳ１１）、解氷運転が終了すると積算手段２６の積算時間が零にクリアーされると共に、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８の駆動を開始させ暖房運転を再開するものである。
【００５２】
一方、前記ステップＳ７で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合は、積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し（ステップＳ１２）、再び前記ステップＳ７の処理に戻るものであり、上記のステップＳ７でＹＥＳ→ステップＳ８でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ７で、氷結条件判定手段２３により氷結条件が成立しないと判定された場合も、前記ステップＳ１２で積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し、再び前記ステップＳ７の処理に戻るものである。
【００５３】
なお、暖房運転が停止された場合は、積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、積算手段２６に保持記憶した積算時間から積算を開始するものである。
【００５４】
以上説明した暖房運転中の解氷運転において、前記ステップＳ７で、氷結条件判定手段２３の判定により、氷結条件が成立する時は積算手段２６により時間を積算し、氷結条件が成立しない時は、前記ステップＳ１２で、積算手段２６はそれまで積算した積算時間を保持記憶し、前記ステップＳ８で、氷結判断手段２２は積算手段２６での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断することで、例えば、積算時間が第２設定時間に到達する直前で暖房運転が停止した時に、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が張ったままだとしても、積算時間が第２設定時間に到達したら解氷運転が行われるので、設定時間を設けて熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に氷が積層し過ぎる前に適切に解氷運転を行うことができ、且つ、氷が解け残ることがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００５５】
なお、制御手段２１は、前記ステップＳ１０で予め設定した一定時間が経過したと判断したら、前記ステップＳ１１で解氷運転を終了するようにしてしているが、制御手段２１は、解氷運転中に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が、予め試験等により導き出し設定された所定温度に達したら、解氷運転を終了するようにしてもよい。これは、冷媒温度センサ１０が低圧側の冷媒配管８の表面温度を検出するものであった場合、解氷運転中に低圧側の冷媒配管８に氷が張っている状態だと、冷媒温度センサ１０の検出する検出温度はあまり上昇せず、低圧側の冷媒配管８の氷が解けてくると、徐々に冷媒温度センサ１０の検出する検出温度が上昇するからであり、解氷運転を終了する所定温度を予め試験等により導き出し設定しておけば、低圧側の冷媒配管８表面に氷が解け残ることなく解氷運転を終了することができるものである。
【００５６】
次に、図１および図４に示す第２の実施形態の暖房運転停止中の動作を図６に示すフローチャートに基づき説明する。
暖房運転が停止されると、第１積算リセット手段２８は、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいか否か、つまり積算手段２６に積算時間が記憶されている状態か否かを判断し（ステップＳ１３）、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいと判断すると、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ１４）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ１５）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１３の処理に戻るものである。
【００５７】
そして、ステップＳ１４でＹＥＳ→ステップＳ１５でＮＯ→ステップＳ１４でＹＥＳ→ステップＳ１５でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ１５の処理において、第１積算リセット手段２８が、前記ステップＳ１４の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に記憶されている積算時間を零にリセットするものである（ステップＳ１６）。
【００５８】
一方、前記ステップＳ１３で、第１積算リセット手段２８が、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間であると判断すると、第１積算リセット手段２８は何の動作も行わず終了するものである。また、前記ステップＳ１４で、第１積算リセット手段２８により条件が成立しないと判定された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１４の処理に戻るものであり、上記のステップＳ１４でＹＥＳ→ステップＳ１５でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ１４で、第１積算リセット手段２８により条件が成立しないと判定された場合も計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１４の処理に戻るものである。
【００５９】
なお、暖房運転停止中に、第１積算リセット手段２８により、積算手段２６に記憶された積算時間が零にリセットされる前に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に記憶されていた積算時間から積算を開始するものである。
【００６０】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第１積算リセット手段２８により積算手段２６に記憶された積算時間をリセットするようにしたことで、暖房運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に氷が張っていたとしても、その氷は自然に解氷され、その時は記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００６１】
次に、図１および図７に示す本発明の第３の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第２の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００６２】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間を減算する第１減算手段２９とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定されているものである。
【００６３】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に積算手段２６により積算された積算時間と第２記憶手段２７により記憶された第２設定時間とを比較し、その積算時間が第２設定時間に到達した時に、膨張弁６から圧縮機４に至るまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結している、つまり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層していると判断するものであり、氷結判断手段２２が熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結していると判断すると、制御手段２１は、地中熱循環ポンプ１５および負荷側循環ポンプ１８を停止して、暖房運転を一時中断し、膨張弁６の開度を全開または暖房運転時よりも大きくして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７側の冷媒配管８内に流して熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷を解氷する解氷運転を行うものである。なお、解氷運転は一定時間行われ、この一定時間は熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷を解かすのに必要な時間を予め試験等により導き出し設定したものである。
【００６４】
次に、図１および図７に示す第３の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図８に示すフローチャートに基づき説明する。
【００６５】
前記暖房運転が停止されると、第１減算手段２９は、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいか否か、つまり積算手段２６に積算時間が記憶されている状態か否かを判断し（ステップＳ１７）、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいと判断すると、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ１８）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ１９）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１８の処理に戻るものである。
【００６６】
そして、ステップＳ１８でＹＥＳ→ステップＳ１９でＮＯ→ステップＳ１８でＹＥＳ→ステップＳ１９でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ１９の処理において、第１減算手段２９が、前記ステップＳ１８の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に保持記憶されている積算時間を所定量、例えば１時間分減算し（ステップＳ２０）、計測時間を零として前記ステップＳ１７の処理に戻り、前記ステップＳ１７で積算手段２６に記憶された減算後の積算時間が零時間より大きいと判断した場合は、再び前記ステップＳ１８の処理に進むものである。
【００６７】
一方、前記ステップＳ１７で、第１減算手段２９が、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間であると判断すると、第１減算手段２９は何の動作も行わず終了するものである。また、前記ステップＳ１８で、第１減算手段２９により条件が成立しないと判定された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１８の処理に戻るものであり、上記のステップＳ１８でＹＥＳ→ステップＳ１９でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ１８で、第１減算手段２９により条件が成立しないと判定された場合も計測時間を零とし、再び前記ステップＳ１８の処理に戻るものである。
【００６８】
なお、暖房運転停止中に、第１減算手段２９により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算される前に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は暖房運転を停止した時に記憶されていた積算時間から積算を開始するものであり、また、暖房運転停止中に、第１減算手段２９により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算された後に、再び暖房運転が開始されるような場合は、積算手段２６は積算手段２６に記憶されている減算後の積算時間から積算を開始するものである。
【００６９】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、積算手段２６に積算時間が記憶された状態であって、且つ、暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第１減算手段２９により積算手段２６に記憶された積算時間を所定量減算するようにしたことで、暖房運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に氷が張っていたとしても、その氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００７０】
次に、図１および図９に示す本発明の第４の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第２の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００７１】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間と暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間を零にクリアーするか否かを決定する基準となる第３設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が第３設定時間に到達していない時は、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段３０とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間および第３設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、第２設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定され、第３設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば１５時間といった長い時間が設定されるものであり、第２設定時間と第３設定時間とは、第２設定時間＞第３設定時間の関係を有するものである。
【００７２】
次に、図１および図９に示す第４の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図１０に示すフローチャートに基づき説明する。
【００７３】
前記暖房運転が停止されると、積算クリアー手段３０は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間が前記第２設定時間より短く設定された前記第３設定時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２１）、積算時間が前記第３設定時間に到達したと判断すると、何の動作も行わず終了し、前記ステップＳ２１において、積算クリアー手段３０が、積算時間が前記第３設定時間に到達したと判断すると、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーして零にするものである（ステップＳ２２）。
【００７４】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しない短い時間の場合は、暖房運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段３０により、その積算時間をクリアーして零とすることで、積算手段２６に積算する必要のない時間を積算することがなく、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確に行うことができ、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００７５】
次に、図１および図１１に示す本発明の第５の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第４の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００７６】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間および暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間を零にクリアーするか否かを決定する基準となる第３設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が第３設定時間に到達していない時は、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段３０と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間をリセットする第２積算リセット手段３１とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間および第３設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、第２設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定され、第３設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば１５時間といった長い時間が設定されるものであり、第２設定時間と第３設定時間とは、第２設定時間＞第３設定時間の関係を有するものである。
【００７７】
次に、図１および図１１に示す第５の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、上述の第４の実施形態と同じく、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図１２に示すフローチャートに基づき説明する。
【００７８】
前記暖房運転が停止されると、積算クリアー手段３０は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間が前記第２設定時間より短く設定された前記第３設定時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２３）、積算時間が前記第３設定時間に到達していないと判断すると、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーして零にするものである（ステップＳ２４）。
【００７９】
前記ステップＳ２３で、積算クリアー手段３０が、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間に到達している、つまり、積算手段２６に記憶された積算時間が第３設定時間より長く、第２設定時間より短い時間であると判断すると、第２積算リセット手段３１は、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ２５）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ２６）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ２５の処理に戻るものである。
【００８０】
そして、ステップＳ２５でＹＥＳ→ステップＳ２６でＮＯ→ステップＳ２５でＹＥＳ→ステップＳ２６でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ２６の処理において、第２積算リセット手段３１が、前記ステップＳ２５の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に記憶されている積算時間を零にリセットするものである（ステップＳ２７）。
【００８１】
一方、前記ステップＳ２５で、第２積算リセット手段３１により条件が成立しないと判断された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ２５の処理に戻るものであり、上記のステップＳ２５でＹＥＳ→ステップＳ２６でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ２５で、第２積算リセット手段３１により条件が成立しないと判定された場合も計測時間を零とし、再び前記ステップＳ２５の処理に戻るものである。
【００８２】
なお、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間より長く、第２設定時間より短い時間であり、その後の暖房運転停止中に、第２積算リセット手段３１によって、積算手段２６に記憶された積算時間が零にリセットされる前に、再び暖房運転が開始されるような場合は、積算手段２６は暖房運転を停止した時に積算手段２６に記憶されていた積算時間から積算を開始するものである。
【００８３】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しない短い時間の場合は、暖房運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段３０により、その積算時間をクリアーして零とすることで、積算手段２６に積算する必要のない時間を積算することがなく、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確に行うことができ、無駄な解氷運転を行うことがないものであり、さらに、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第２積算リセット手段３１により積算手段２６に記憶された積算時間をリセットするようにしたことで、暖房運転を停止して惰性により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が解け残ったとしても、暖房運転を停止している時に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に解け残った氷は自然に解氷され、その時は、第２積算リセット手段３１により積算手段２６に記憶された積算時間をリセットして零とするので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００８４】
次に、図１および図１３に示す本発明の第６の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した第４の実施形態と同一部分については同一符号を付し説明を一部省略し、相違する構成や動作について説明する。
【００８５】
前記制御手段２１は、暖房運転中に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段２２と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高いという氷結条件が成立するか否かを判定する氷結条件判定手段２３と、暖房運転中に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサ１１の検出する外気温度が冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段２６と、暖房運転を中断し解氷運転を開始する基準となる第２設定時間と暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間を零にクリアーするか否かを決定する基準となる第３設定時間を記憶する第２記憶手段２７と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が第３設定時間に到達していない時は、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段３０と、暖房運転を停止した時に、積算手段２６により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、積算手段２６に記憶された積算時間を減算する第２減算手段３２とを備えているものである。なお、前記第２記憶手段２７に記憶された第２設定時間および第３設定時間は予め試験等により導き出し設定された時間であり、第２設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば３０時間といった長い時間が設定され、第３設定時間は秒単位または分単位ではなく、時間単位の例えば１５時間といった長い時間が設定されるものであり、第２設定時間と第３設定時間とは、第２設定時間＞第３設定時間の関係を有するものである。
【００８６】
次に、図１および図１３に示す第６の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作については、上述の第４の実施形態と同じく、図５に示した上述の第２の実施形態の暖房運転中の解氷運転の動作と同様の動作をするため説明を省略し、暖房運転停止中の動作を図１４に示すフローチャートに基づき説明する。
【００８７】
前記暖房運転が停止されると、積算クリアー手段３０は、暖房運転を停止した時に積算手段２６に保持記憶された積算時間が前記第２設定時間より短く設定された前記第３設定時間に到達したか否かを判断し（ステップＳ２８）、積算時間が前記第３設定時間に到達していないと判断すると、積算手段２６に積算された積算時間をクリアーして零にするものである（ステップＳ２９）。
【００８８】
前記ステップＳ２８で、積算クリアー手段３０が、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間に到達している、つまり、積算手段２６に記憶された積算時間が第３設定時間より長く、第２設定時間より短い時間であると判断すると、第２減算手段３２は、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいか否か、つまり積算手段２６に積算時間が記憶されている状態か否かを判断し（ステップＳ３０）、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間より大きいと判断すると、外気温度センサ１１で検出する外気温度が零度より高い所定温度、例えば５℃より高いか否かを判断し（ステップＳ３１）、外気温度センサ１１で検出する外気温度が所定温度より高いと判断すると、時間を計測し、計測時間と予め設定された所定時間とを比較し、その計測時間が所定時間、例えば３０分に到達したか否かを判断し（ステップＳ３２）、計測時間が所定時間に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ３１の処理に戻るものである。
【００８９】
そして、ステップＳ３１でＹＥＳ→ステップＳ３２でＮＯ→ステップＳ３１でＹＥＳ→ステップＳ３２でＮＯ→…を繰り返して、ステップＳ３２の処理において、第２減算手段３２が、前記ステップＳ３１の条件が連続して成立する間に計測された計測時間が所定時間に到達したと判断した場合、積算手段２６に記憶されている積算時間を所定量、例えば１時間分減算し（ステップＳ３３）、計測時間を零として前記ステップＳ３０の処理に戻り、前記ステップＳ３０で積算手段２６に記憶された減算後の積算時間が零時間より大きいと判断した場合は、再び前記ステップＳ３１の処理に進むものである。
【００９０】
一方、前記ステップＳ３０で、第２減算手段３２が、積算手段２６に記憶された積算時間が零時間であると判断すると、第２減算手段３２はその動作を終了するものである。また、前記ステップＳ３１で、第２減算手段３２により条件が成立しないと判断された場合は、計測時間を零とし、再び前記ステップＳ３１の処理に戻るものであり、上記のステップＳ３１でＹＥＳ→ステップＳ３２でＮＯの繰り返し処理の途中に、前記ステップＳ３１で、第２減算手段３２により条件が成立しないと判断された場合も計測時間を零とし、再び前記テップＳ３１の処理に戻るものである。
【００９１】
なお、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に保持記憶された積算時間が第３設定時間より長く第２設定時間より短い時間であり、その後の暖房運転停止中に、第２減算手段３２により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算される前に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は暖房運転を停止した時に記憶されていた積算時間から氷結条件時の積算を開始するものであり、また、暖房運転停止中に、第２減算手段３２により、積算手段２６に記憶された積算時間が減算された後に、再び暖房運転が開始されるような場合、積算手段２６は積算手段２６に記憶された減算後の積算時間から積算を開始するものである。
【００９２】
以上説明した暖房運転停止中の動作において、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しない短い時間の場合は、暖房運転を停止した際に惰性で熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に流れる高温の冷媒により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に積層した氷は解氷されるので、その場合は、積算クリアー手段３０により、その積算時間をクリアーして零とすることで、積算手段２６に積算する必要のない時間を積算することがなく、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確に行うことができ、無駄な解氷運転を行うことがないものであり、さらに、暖房運転を停止した時に、積算手段２６に記憶された積算時間が、第３設定時間に到達しており、その後再び暖房運転が開始されるまでの暖房運転停止中に、外気温度センサ１１の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出した時に、第２減算手段３２により積算手段２６に記憶された積算時間を所定量減算するようにしたことで、暖房運転を停止して惰性により熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に高温の冷媒が流れた際、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が解け残ったとしても、暖房運転停止中に、外気温度が高く、その状態が所定時間継続するような場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に解け残った氷は多少なりとも自然に解氷され、その時は第２減算手段３２により積算手段２６に記憶された積算時間を減算するので、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の解け残りを考慮しつつ、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結の判断をより正確にし、無駄な解氷運転を行うことがないものである。また、無駄な解氷運転を行わないことにより、暖房出力を安定させることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができるものである。
【００９３】
なお、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、解氷運転時に膨張弁６を全開にして圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７に流すようにしたが、図１５に示すように、ヒートポンプ回路９に負荷側熱交換器５および膨張弁６をバイパスするバイパス管３３と、そのバイパス管３３を開閉する開閉弁３４とを設け、解氷運転時に開閉弁３４を開弁して、圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７に直接流入させて、熱源側熱交換器７に高温冷媒を流すようにしてもよく、さらに、図１６に示すように、ヒートポンプ回路９に、暖房運転時は熱源側熱交換器７を蒸発器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を凝縮器として機能させ負荷側を加熱し、解氷運転時は熱源側熱交換器７を凝縮器として機能させると共に、負荷側熱交換器５を蒸発器として機能させ熱源側を加熱するように切り換える四方弁３５を設け、解氷運転時に熱源側熱交換器７を凝縮器として機能させるように四方弁３５を切り換え、図中の点線矢印で示したように、圧縮機４から吐出される高温冷媒を熱源側熱交換器７に直接流入させて、熱源側熱交換器７に高温冷媒を流すようにしてもよいものである。
【００９４】
また、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、地盤Ｇ中に埋設された複数の地中熱交換器１２は互いに並列に接続されているが、複数の地中熱交換器１２を互いに直列に接続してもよく、さらに、地中熱交換器１２を複数埋設せず、地盤Ｇ中から所望の採熱ができるのであれば、地中熱交換器１２を１本だけ埋設したものであってもよい。
【００９５】
また、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、床暖房パネル等の負荷端末１６により被空調空間である室内を加熱する熱媒循環式の暖房運転を負荷運転としたが、被空調空間である室内に負荷側熱交換器５を有する室内機（図示せず）を設け、この室内機内で圧縮機４から吐出された高温冷媒を室内空気と直接熱交換し、送風により室内を加熱する暖房運転を負荷運転としてもよいものであり、また、負荷端末１６を給湯等に使用する湯水を貯湯する貯湯タンク（図示せず）とし、貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転を負荷運転としてもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。
【００９６】
また、本発明は先に説明した第１から第６の実施形態に限定されるものでなく、第１から第６の実施形態では、氷結判断手段２２は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度に基づき、熱源側熱交換器７の冷媒配管８が氷結しているか否かの判断を行っているが、図１７に示すように、冷媒温度センサ１０の代わりに、熱源側熱交換器７から流出し地中熱交換器１２に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段としての地中往き温度センサ３６を設け、氷結判断手段２２は、この地中往き温度センサ３６の検出する熱媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度に基づき、熱源側熱交換器７の冷媒配管８が氷結しているか否かの判断を行うようにしてもよい。これは、熱源側熱交換器７から流出する熱媒の温度が熱源側熱交換器７に流入する冷媒温度に近似した温度であり、その熱媒温度から熱源側熱交換器７側の冷媒温度を推定できるためであり、氷結判断手段２２は、地中往き温度センサ３６の検出する熱媒温度を利用して、熱源側熱交換器７の冷媒配管８の氷結の判断を確実に行うことができるものである。
【符号の説明】
【００９７】
４ 圧縮機
５ 負荷側熱交換器
６ 膨張弁
７ 熱源側熱交換器
８ 冷媒配管
９ ヒートポンプ回路
１０ 冷媒温度センサ
１１ 外気温度センサ
１２ 地中熱交換器
１３ 熱媒配管
１４ 地中熱循環回路
１５ 地中熱循環ポンプ
２２ 氷結判断手段
２４ 計測手段
２６ 積算手段
２８ 第１積算リセット手段
２９ 第１減算手段
３０ 積算クリアー手段
３１ 第２積算リセット手段
３２ 第２減算手段
３６ 地中往き温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設された地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプとを備え、前記地中熱交換器により地中熱を採熱し、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段を設け、前記負荷運転中に、前記氷結判断手段によって前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断された場合は、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うようにしたことを特徴とする地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記計測手段での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項３】
請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記積算手段での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第１積算リセット手段を設け、該第１積算リセット手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項５】
請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第１減算手段を設け、該第１減算手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項６】
請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が予め設定した第３設定時間に到達していない時は、前記積算手段に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段を設けた地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項７】
請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第２積算リセット手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２積算リセット手段は、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項８】
請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第２減算手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２減算手段は、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項９】
請求項２から８の何れか一項に記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記冷媒温度検出手段の代わりに、前記熱源側熱交換器から流出し前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段を設けた地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項１】
圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設された地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプとを備え、前記地中熱交換器により地中熱を採熱し、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結しているか否かを判断する氷結判断手段を設け、前記負荷運転中に、前記氷結判断手段によって前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断された場合は、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管に高温冷媒を流して解氷する解氷運転を行うようにしたことを特徴とする地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を計測する計測手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記計測手段での計測時間が予め設定した第１設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項３】
請求項１記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度が零度以下、且つ、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度より高い時の時間を積算する積算手段とを設け、前記氷結判断手段は、前記積算手段での積算時間が予め設定した第２設定時間に到達したら、前記熱源側熱交換器側の冷媒配管が氷結していると判断するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第１積算リセット手段を設け、該第１積算リセット手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項５】
請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第１減算手段を設け、該第１減算手段は、前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項６】
請求項３記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が予め設定した第３設定時間に到達していない時は、前記積算手段に積算された積算時間をクリアーする積算クリアー手段を設けた地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項７】
請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットする第２積算リセット手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２積算リセット手段は、前記積算手段に記憶された積算時間をリセットするようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項８】
請求項６記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記積算手段に記憶された積算時間を減算する第２減算手段を設け、前記負荷運転を停止した時に、前記積算手段により積算された積算時間が前記第３設定時間に到達しており、その後の前記負荷運転停止中に、前記外気温度検出手段の検出する外気温度が零度より高い所定温度を所定時間検出したら、前記第２減算手段は、前記積算手段に記憶された積算時間を減算するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項９】
請求項２から８の何れか一項に記載の地中熱ヒートポンプ装置において、前記冷媒温度検出手段の代わりに、前記熱源側熱交換器から流出し前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段を設けた地中熱ヒートポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−１８５５２９（Ｐ２０１１−１８５５２９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１２７８（Ｐ２０１０−５１２７８）
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
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