地中熱ヒートポンプ装置
【課題】負荷運転中、蒸発器として機能する熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結を正確に判断し、精度良く解氷運転を行なえる地中熱ヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】負荷運転中に、熱源側熱交換器７側の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段１０の検出温度が零度以下、且つ、外気温度検出手段１１の検出温度が冷媒温度検出手段１０の検出温度より高い時に所定の単位時間を計時する計時手段２４と、所定の単位時間毎に冷媒温度検出手段１０の検出温度と外気温度検出手段１１の検出温度との温度差に応じた加算値を決定する加算値決定手段２５と、加算値決定手段２５で決定した加算値を積算する積算手段２６とを設け、負荷運転中に、積算手段２６での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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し、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】負荷運転中に、熱源側熱交換器７側の冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段１０の検出温度が零度以下、且つ、外気温度検出手段１１の検出温度が冷媒温度検出手段１０の検出温度より高い時に所定の単位時間を計時する計時手段２４と、所定の単位時間毎に冷媒温度検出手段１０の検出温度と外気温度検出手段１１の検出温度との温度差に応じた加算値を決定する加算値決定手段２５と、加算値決定手段２５で決定した加算値を積算する積算手段２６とを設け、負荷運転中に、積算手段２６での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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し、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１１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があった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
そこで、本願出願人は、先に下記の特許文献２にて、負荷運転中に、低圧側の冷媒配管に設けた冷媒温度センサの検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサの検出する外気温度が冷媒温度センサの検出する冷媒温度より高い時の時間を計測し、その計測時間が予め設定した設定時間に到達したら、低圧側の冷媒配管が氷結していると判断し、低圧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地中熱ヒートポンプ装置を提供した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２３６４０３号公報
【特許文献２】特願２０１０−５１２７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、本願発明者らは、試行を繰り返した結果、低圧側の冷媒配管に設けた冷媒温度センサの検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサの検出する外気温度が冷媒温度センサの検出する冷媒温度より高い時の時間を計測した計測時間が同じであっても、低圧側の冷媒配管の氷の積層度合、つまり、氷の厚みにばらつきがあることを知見した。それにより、計測時間が設定時間に到達した際に、無駄に解氷運転を行ってしまうという問題が生じたり、また、解氷運転を行っても氷が解け残ってしまうという問題が生じたりすることが予想された。
【００１１】
そこで、本発明は、無駄に解氷運転を行うことがなく、また、解氷運転を行っても氷が解け残ることがなく、低圧側の冷媒配管の氷結を正確に判断し、必要なタイミングで精度良く解氷運転を行うことができる地中熱ヒートポンプ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記所定の単位時間毎に前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度と前記外気温度検出手段の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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。
【００１３】
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、前記圧縮機の動作状態を検出し、その動作状態に応じて前記加算値決定手段により決定された加算値を補正する補正手段を設け、前記積算手段は前記補正手段で補正した加算値を積算するものとした。
【００１４】
また、請求項３では、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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記圧縮機の動作状態を検出し、前記所定の単位時間毎に前記圧縮機の動作状態に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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。
【００１５】
また、請求項４では、請求項１から３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】
【００１６】
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。
【００１７】
さらに、計時手段によって熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった時に所定の単位時間計時し、加算値決定手段によって所定の単位時間毎に冷媒温度と外気温度との温度差に応じた加算値を決定し、積算手段によって加算値決定手段で決定した加算値を積算し、氷結判断手段は、積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層スピードに影響を与える冷媒温度と外気温度との温度差を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層度合を推定することができ、必要なタイミングで精度良く解氷運転を行うことができるものである。
【００１８】
また、請求項２によれば、圧縮機の動作状態を検出し、その動作状態に応じて、加算値決定手段で決定された加算値を補正する補正手段を設け、積算手段は補正手段で補正された加算値を積算することで、圧縮機の動作状態から熱源側熱交換器側の冷媒配管を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器側の冷媒配管が周囲から吸熱する吸熱量を考慮した補正が加算値に加えられるので、より一層高精度に熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層度合を推定することができるものである。
【００１９】
また、請求項３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。
【００２０】
さらに、計時手段によって熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった時に所定の単位時間計時し、加算値決定手段は、圧縮機の動作状態から熱源側熱交換器側の冷媒配管を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器側の冷媒配管が周囲から吸熱する吸熱量を考慮して、所定の単位時間毎に圧縮機の動作状態に応じた加算値を決定する。そして、積算手段によって加算値決定手段で決定した加算値を積算し、氷結判断手段は、積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層スピードに影響を与える圧縮機の動作状態を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層度合を推定することができ、必要なタイミングで精度良く解氷運転を行うことができるものである。
【００２１】
また、請求項４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】
【００２２】
【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】この発明の第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】この発明の第３の実施形態の要部ブロック図。
【図７】同第３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８】この発明の第１から第３の実施形態における他のヒートポンプ回路概略図。
【図９】この発明の第１から第３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１０】この発明の第１から第３の実施形態における他の概略構成図。
【図１１】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】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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ことを検知した時に所定の単位時間を計時する計時手段２４と、計時手段２４の計時する所定の単位時間毎に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定する第１加算値決定手段２５と、第１加算値決定手段２５で決定した加算値を積算する第１積算手段２６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設定値を記憶する第１記憶手段２７とを備えているものである。なお、前記第１設定値は予め試験等を行って導き出し設定された値である。
【００３１】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に、第１積算手段２６により積算された積算値と第１記憶手段２７により記憶された第１設定値とを比較し、その積算値が第１設定値に到達した時に、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。
【００３２】
また、前記第１加算値決定手段２５は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定するもので、この加算値は、所定の単位時間当たりに熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に積層する氷の厚さの目安としての数値であり、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度との温度差が大きい程、大きな加算値を決定するものである。これは、前記温度差が大きい程、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層するスピードが速くなるためである。そのため、第１加算値決定手段２５には、温度差が大きい程、大きな加算値を決定するように、温度差毎に加算値を対応させたデータテーブル等が予め記憶されているものである。
【００３３】
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。
【００３４】
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、計時手段２４により所定の単位時間、例えば１時間の計時を開始させ、所定の単位時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ２）、所定の単位時間が経過したと判断すると、第１加算値決定手段２５は、その時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照し、その温度差（＝外気温度−冷媒温度）を算出して、その温度差に応じた加算値を決定し（ステップＳ３）、第１積算手段２６は、第１加算値決定手段２５で決定した加算値を積算し、（ステップＳ４）、氷結判断手段２２は、第１積算手段２６で積算された積算値と第１記憶手段２７により記憶された第１設定値とを比較し、その積算値が第１設定値に到達したか否かを判断し（ステップＳ５）、積算値が第１設定値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。
【００３５】
そして、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１〜ステップＳ５までの処理を繰り返して、ステップＳ５の処理において、氷結判断手段２２が、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値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Ｓ６）。
【００３６】
前記ステップＳ６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Ｓ７）、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Ｓ８）、解氷運転が終了すると第１積算手段２６の積算値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。
【００３７】
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、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し（ステップＳ９）、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものであり、前記第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１〜ステップＳ５までの処理を繰り返し行っている途中で、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Ｓ９で第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものである。
【００３８】
なお、暖房運転が停止された場合は、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、第１積算手段２６に保持記憶した積算値から積算を開始するものである。
【００３９】
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。
【００４０】
また、前記ステップＳ２で、計時手段２４によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結条件がそろった時に所定の単位時間を計時し、前記ステップＳ３で、第１加算値決定手段２５によって所定の単位時間毎に冷媒温度と外気温度との温度差に応じた加算値を決定し、前記ステップＳ４で、第１積算手段２６によって第１加算値決定手段２５で決定した加算値を積算し、前記ステップＳ５で、氷結判断手段２２は、第１積算手段２６での積算値が予め設定した第１設定値に到達したと判断したら、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、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層スピードに影響を与える冷媒温度と外気温度との温度差を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層度合を推定することができ、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、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、必要なタイミングで精度良く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。
【００４１】
また、本実施形態では、前記ステップＳ２での所定の単位時間を１時間としたが、所定の単位時間を２時間や５時間としてもよく、また１分や１秒としてもよいものであり、所定の単位時間が短く設定される程、熱源側熱交換器７の冷媒配管８の氷の積層度合を推定する正確さが増すものである。
【００４２】
また、前記ステップＳ３にて、第１加算値決定手段２５は、所定の単位時間経過時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照し、その温度差（＝外気温度−冷媒温度）を算出し、その算出した温度差に応じた加算値を決定するようにしたが、前記ステップＳ１で氷結条件が成立した時点で、冷媒温度と外気温度を参照して、その温度差を算出すると共に、所定の単位時間経過時の冷媒温度と外気温度を参照して、その温度差を算出し、算出した双方の温度差の平均をとって、その平均温度差に応じた加算値を第１積算手段２６に積算する加算値としてもよいものである。
【００４３】
また、前記ステップＳ３にて、第１加算値決定手段２５が、所定の単位時間経過時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照した際、冷媒温度と外気温度との関係が、例えば、冷媒温度が−１℃で外気温度が−２℃で、外気温度−冷媒温度で算出される温度差が、温度差≦０であった場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層には影響を与えないとして加算値を０に決定し、前記ステップＳ４で、第１積算手段２６にて０を積算するようにしてもよく、また、第１加算値決定手段２５が、所定の単位時間経過時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照した際、冷媒温度と外気温度との温度差が、温度差≦０であっても、例えば、前記ステップＳ１で氷結条件が成立した時点で、冷媒温度が−１℃、外気温度が１℃、温度差が２℃であり、所定の単位時間経過時に、冷媒温度が−１℃、外気温度が−２℃、温度差が−１℃である場合は、算出した双方の温度差の平均をとって、平均温度差＝（２−１）／２＝０．５が０より大きい場合は、平均温度差に応じた加算値を決定し、前記ステップＳ４で、第１積算手段２６にてその加算値を積算するようにしてもよいものである。
【００４４】
また、前記ステップＳ７において、制御手段２１は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Ｓ８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が熱源側熱交換器７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と、２８は圧縮機４の動作状態、すなわち、圧縮機４の駆動周波数または駆動電流値等を検出し、その動作状態を示す検出値に応じて前記第１加算値決定手段２５により決定された加算値を補正する補正手段であり、本実施形態では、前記第１積算手段２６は補正手段２８で補正された加算値を積算するものである。
【００４６】
また、前記補正手段２８は、第１加算値決定手段２５により決定された加算値に対して、圧縮機４の動作状態を示す駆動周波数や駆動電流値等の検出値に応じた補正係数を掛けて加算値を補正するものであり、圧縮機４の検出値が大きい程、加算値を増やす方向に大きく補正するようしている。これは、圧縮機４の検出値が大きい程、ヒートポンプ回路９を循環する冷媒の循環流量が大きくなり、それに伴い、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量も大きくなり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量が増大し、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層するスピードが速くなるためである。そのため、前記補正手段２８には、圧縮機４の検出値が大きい程、第１加算値決定手段２５により決定された加算値を増やす方向に補正するように、検出値毎に補正係数を対応させたデータテーブル等が予め記憶されているものである。なお、補正係数は加算値を増やす方向に補正する値だけでなく、加算値を減らす方向に補正する値を含んでいてもよいものである。
【００４７】
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。
【００４８】
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Ｓ１０）、氷結条件が成立すると判定したら、計時手段２４により所定の単位時間、例えば１時間の計時を開始させ、所定の単位時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１１）、所定の単位時間が経過したと判断すると、第１加算値決定手段２５は、その時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照し、その温度差（＝外気温度−冷媒温度）を算出して、その温度差に応じた加算値を決定し（ステップＳ１２）、補正手段２８は、その時の圧縮機４の動作状態、例えば圧縮機４の駆動周波数を検出し、その検出値に応じた補正係数を第１加算値決定手段２５が決定した加算値に掛けて加算値を補正し（ステップＳ１３）、第１積算手段２６は、補正手段２８で補正した加算値を積算し、（ステップＳ１４）、氷結判断手段２２は、第１積算手段２６で積算された積算値と第１記憶手段２７により記憶された第１設定値とを比較し、その積算値が第１設定値に到達したか否かを判断し（ステップＳ１５）、積算値が第１設定値に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１０の処理に戻るものである。
【００４９】
そして、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１０〜ステップＳ１５までの処理を繰り返して、ステップＳ１５の処理において、氷結判断手段２２が、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値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Ｓ１６）。
【００５０】
前記ステップＳ１６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Ｓ１７）、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Ｓ１８）、解氷運転が終了すると第１積算手段２６の積算値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。
【００５１】
一方、前記ステップＳ１０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、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し（ステップＳ１９）、再び前記ステップＳ１０の処理に戻るものであり、前記第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１０〜ステップＳ１５までの処理を繰り返し行っている途中で、前記ステップＳ１０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Ｓ１９で第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び前記ステップＳ１０の処理に戻るものである。
【００５２】
なお、暖房運転が停止された場合は、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、第１積算手段２６に保持記憶した積算値から積算を開始するものである。
【００５３】
以上説明した暖房運転中の解氷運転の中で、本実施形態の特徴的な部分において、前記ステップＳ１３で、補正手段２８は、圧縮機４の動作状態から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量を考慮した補正を、第１加算値決定手段２５で決定された加算値に加え、ステップＳ１４で、第１積算手段２６は補正手段２８で補正された加算値を積算するので、より一層高精度に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層度合を推定することができるものである。
【００５４】
次に、図１および図６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。
【００５５】
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ことを検知した時に所定の単位時間を計時する計時手段２４と、圧縮機４の動作状態、すなわち、圧縮機４の駆動周波数または駆動電流値等を検出し、計時手段２４の計時する所定の単位時間毎に圧縮機４の動作状態を示す検出値に応じた加算値を決定する第２加算値決定手段２９と、第２加算値決定手段２９で決定した加算値を積算する第２積算手段３０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２設定値を記憶する第２記憶手段３１とを備えているものである。なお、前記第２設定値は予め試験等を行って導き出し設定された値である。
【００５６】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に、第２積算手段３０により積算された積算値と第２記憶手段３１により記憶された第２設定値とを比較し、その積算値が第２設定値に到達した時に、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。
【００５７】
また、前記第２加算値決定手段２９は、圧縮機４の動作状態を示す駆動周波数や駆動電流値等の検出値に応じた加算値を決定するもので、この加算値は、所定の単位時間当たりに熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に積層する氷の厚さの目安としての数値であり、圧縮機４の検出値が大きい程、大きな加算値に決定するようにしている。これは、圧縮機４の検出値が大きい程、ヒートポンプ回路９を循環する冷媒の循環流量が大きくなり、それに伴い、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量も大きくなり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量が増大し、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層するスピードが速くなるためである。そのため、第２加算値決定手段２９には、圧縮機４の検出値が大きい程、大きな加算値を決定するように、検出値毎に加算値を対応させたデータテーブル等が予め記憶されているものである。
【００５８】
次に、図１および図６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図７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。
【００５９】
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Ｓ２０）、氷結条件が成立すると判定したら、計時手段２４により所定の単位時間、例えば１時間の計時を開始させ、所定の単位時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ２１）、所定の単位時間が経過したと判断すると、第２加算値決定手段２９は、所定の単位時間経過時の圧縮機４の動作状態を示す検出値、例えば圧縮機４の駆動周波数を検出し、その検出値に応じた加算値を決定し（ステップＳ２２）、第２積算手段３０は、第２加算値決定手段２９で決定した加算値を積算し、（ステップＳ２３）、氷結判断手段２２は、第２積算手段３０で積算された積算値と第２記憶手段３１により記憶された第２設定値とを比較し、その積算値が第２設定値に到達したか否かを判断し（ステップＳ２４）、積算値が第２設定値に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ２０の処理に戻るものである。
【００６０】
そして、第２積算手段３０の積算値が第２記憶手段３１に記憶された第２設定値に到達するまでステップＳ２０〜ステップＳ２４までの処理を繰り返して、ステップＳ２４の処理において、氷結判断手段２２が、第２積算手段３０の積算値が第２記憶手段３１に記憶された第２設定値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Ｓ２５）。
【００６１】
前記ステップＳ２５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Ｓ２６）、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Ｓ２７）、解氷運転が終了すると第２積算手段３０の積算値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。
【００６２】
一方、前記ステップＳ２０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、第２積算手段３０はそれまで積算した積算値を保持記憶し（ステップＳ２８）、再び前記ステップＳ２０の処理に戻るものであり、前記第２積算手段３０の積算値が第２記憶手段３１に記憶された第２設定値に到達するまでステップＳ２０〜ステップＳ２４までの処理を繰り返し行っている途中で、前記ステップＳ２０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Ｓ２８で第２積算手段３０はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び前記ステップＳ２０の処理に戻るものである。
【００６３】
なお、暖房運転が停止された場合は、第２積算手段３０はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、第２積算手段３０に保持記憶した積算値から積算を開始するものである。
【００６４】
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。
【００６５】
また、前記ステップＳ２１で、計時手段２４によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結条件がそろった時に所定の単位時間を計時し、前記ステップＳ２２で、第２加算値決定手段２９は、圧縮機４の動作状態を示す検出値から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量を考慮して、計時手段２４の計時した所定の単位時間毎に圧縮機４の動作状態を示す検出値に応じた加算値を決定し、前記ステップＳ２３で、第２積算手段３０によって第２加算値決定手段２９で決定した加算値を積算し、前記ステップＳ２４で、氷結判断手段２２は、第２積算手段３０での積算値が予め設定した第２設定値に到達したと判断したら、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、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層スピードに影響を与える圧縮機４の動作状態を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層度合を推定することができ、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、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、必要なタイミングで精度良く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。
【００６６】
また、本実施形態では、前記ステップＳ２１での所定の単位時間を１時間としたが、所定の単位時間を２時間や５時間としてもよく、また１分や１秒としてもよいものであり、所定の単位時間が短く設定される程、熱源側熱交換器７の冷媒配管８の氷の積層度合を推定する正確さが増すものである。
【００６７】
また、前記ステップＳ２２にて、第２加算値決定手段２９は、所定の単位時間経過時の圧縮機４の動作状態を示す検出値、例えば圧縮機４の駆動周波数を検出し、その検出値に応じた加算値を決定するようにしたが、前記ステップＳ２０で氷結条件が成立した時点で、圧縮機４の動作状態を示す検出値を検出すると共に、所定の単位時間経過時の圧縮機４の動作状態を示す検出値を検出し、検出した双方の検出値の平均をとって、その平均検出値に応じた加算値を第２積算手段３０に積算する加算値としてもよいものである。
【００６８】
また、前記ステップＳ２６において、制御手段２１は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Ｓ２７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が熱源側熱交換器７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。
【００６９】
なお、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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８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３２と、そのバイパス管３２を開閉する開閉弁３３とを設け、解氷運転時に開閉弁３３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９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３４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３４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。
【００７０】
また、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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。
【００７１】
また、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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。
【００７２】
また、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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に流入する地中熱循環回路１４の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３５を設け、氷結判断手段２２は、この地中往き温度センサ３５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３５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】
【００７３】
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 計時手段
２５ 第１加算値決定手段
２６ 第１積算手段
２８ 補正手段
２９ 第２加算値決定手段
３０ 第２積算手段
３５ 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１１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があった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
そこで、本願出願人は、先に下記の特許文献２にて、負荷運転中に、低圧側の冷媒配管に設けた冷媒温度センサの検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサの検出する外気温度が冷媒温度センサの検出する冷媒温度より高い時の時間を計測し、その計測時間が予め設定した設定時間に到達したら、低圧側の冷媒配管が氷結していると判断し、低圧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地中熱ヒートポンプ装置を提供した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２３６４０３号公報
【特許文献２】特願２０１０−５１２７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、本願発明者らは、試行を繰り返した結果、低圧側の冷媒配管に設けた冷媒温度センサの検出する冷媒温度が零度以下、且つ、外気温度センサの検出する外気温度が冷媒温度センサの検出する冷媒温度より高い時の時間を計測した計測時間が同じであっても、低圧側の冷媒配管の氷の積層度合、つまり、氷の厚みにばらつきがあることを知見した。それにより、計測時間が設定時間に到達した際に、無駄に解氷運転を行ってしまうという問題が生じたり、また、解氷運転を行っても氷が解け残ってしまうという問題が生じたりすることが予想された。
【００１１】
そこで、本発明は、無駄に解氷運転を行うことがなく、また、解氷運転を行っても氷が解け残ることがなく、低圧側の冷媒配管の氷結を正確に判断し、必要なタイミングで精度良く解氷運転を行うことができる地中熱ヒートポンプ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記所定の単位時間毎に前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度と前記外気温度検出手段の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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。
【００１３】
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、前記圧縮機の動作状態を検出し、その動作状態に応じて前記加算値決定手段により決定された加算値を補正する補正手段を設け、前記積算手段は前記補正手段で補正した加算値を積算するものとした。
【００１４】
また、請求項３では、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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記圧縮機の動作状態を検出し、前記所定の単位時間毎に前記圧縮機の動作状態に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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。
【００１５】
また、請求項４では、請求項１から３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】
【００１６】
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。
【００１７】
さらに、計時手段によって熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった時に所定の単位時間計時し、加算値決定手段によって所定の単位時間毎に冷媒温度と外気温度との温度差に応じた加算値を決定し、積算手段によって加算値決定手段で決定した加算値を積算し、氷結判断手段は、積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層スピードに影響を与える冷媒温度と外気温度との温度差を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層度合を推定することができ、必要なタイミングで精度良く解氷運転を行うことができるものである。
【００１８】
また、請求項２によれば、圧縮機の動作状態を検出し、その動作状態に応じて、加算値決定手段で決定された加算値を補正する補正手段を設け、積算手段は補正手段で補正された加算値を積算することで、圧縮機の動作状態から熱源側熱交換器側の冷媒配管を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器側の冷媒配管が周囲から吸熱する吸熱量を考慮した補正が加算値に加えられるので、より一層高精度に熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層度合を推定することができるものである。
【００１９】
また、請求項３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。
【００２０】
さらに、計時手段によって熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷結条件がそろった時に所定の単位時間計時し、加算値決定手段は、圧縮機の動作状態から熱源側熱交換器側の冷媒配管を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器側の冷媒配管が周囲から吸熱する吸熱量を考慮して、所定の単位時間毎に圧縮機の動作状態に応じた加算値を決定する。そして、積算手段によって加算値決定手段で決定した加算値を積算し、氷結判断手段は、積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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、熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層スピードに影響を与える圧縮機の動作状態を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器側の冷媒配管の氷の積層度合を推定することができ、必要なタイミングで精度良く解氷運転を行うことができるものである。
【００２１】
また、請求項４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】
【００２２】
【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】この発明の第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】この発明の第３の実施形態の要部ブロック図。
【図７】同第３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８】この発明の第１から第３の実施形態における他のヒートポンプ回路概略図。
【図９】この発明の第１から第３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１０】この発明の第１から第３の実施形態における他の概略構成図。
【図１１】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】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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ことを検知した時に所定の単位時間を計時する計時手段２４と、計時手段２４の計時する所定の単位時間毎に冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定する第１加算値決定手段２５と、第１加算値決定手段２５で決定した加算値を積算する第１積算手段２６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設定値を記憶する第１記憶手段２７とを備えているものである。なお、前記第１設定値は予め試験等を行って導き出し設定された値である。
【００３１】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に、第１積算手段２６により積算された積算値と第１記憶手段２７により記憶された第１設定値とを比較し、その積算値が第１設定値に到達した時に、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。
【００３２】
また、前記第１加算値決定手段２５は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定するもので、この加算値は、所定の単位時間当たりに熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に積層する氷の厚さの目安としての数値であり、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度との温度差が大きい程、大きな加算値を決定するものである。これは、前記温度差が大きい程、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層するスピードが速くなるためである。そのため、第１加算値決定手段２５には、温度差が大きい程、大きな加算値を決定するように、温度差毎に加算値を対応させたデータテーブル等が予め記憶されているものである。
【００３３】
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。
【００３４】
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、計時手段２４により所定の単位時間、例えば１時間の計時を開始させ、所定の単位時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ２）、所定の単位時間が経過したと判断すると、第１加算値決定手段２５は、その時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照し、その温度差（＝外気温度−冷媒温度）を算出して、その温度差に応じた加算値を決定し（ステップＳ３）、第１積算手段２６は、第１加算値決定手段２５で決定した加算値を積算し、（ステップＳ４）、氷結判断手段２２は、第１積算手段２６で積算された積算値と第１記憶手段２７により記憶された第１設定値とを比較し、その積算値が第１設定値に到達したか否かを判断し（ステップＳ５）、積算値が第１設定値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。
【００３５】
そして、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１〜ステップＳ５までの処理を繰り返して、ステップＳ５の処理において、氷結判断手段２２が、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値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Ｓ６）。
【００３６】
前記ステップＳ６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Ｓ７）、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Ｓ８）、解氷運転が終了すると第１積算手段２６の積算値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。
【００３７】
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、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し（ステップＳ９）、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものであり、前記第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１〜ステップＳ５までの処理を繰り返し行っている途中で、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Ｓ９で第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び前記ステップＳ１の処理に戻るものである。
【００３８】
なお、暖房運転が停止された場合は、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、第１積算手段２６に保持記憶した積算値から積算を開始するものである。
【００３９】
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。
【００４０】
また、前記ステップＳ２で、計時手段２４によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結条件がそろった時に所定の単位時間を計時し、前記ステップＳ３で、第１加算値決定手段２５によって所定の単位時間毎に冷媒温度と外気温度との温度差に応じた加算値を決定し、前記ステップＳ４で、第１積算手段２６によって第１加算値決定手段２５で決定した加算値を積算し、前記ステップＳ５で、氷結判断手段２２は、第１積算手段２６での積算値が予め設定した第１設定値に到達したと判断したら、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、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層スピードに影響を与える冷媒温度と外気温度との温度差を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層度合を推定することができ、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、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、必要なタイミングで精度良く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。
【００４１】
また、本実施形態では、前記ステップＳ２での所定の単位時間を１時間としたが、所定の単位時間を２時間や５時間としてもよく、また１分や１秒としてもよいものであり、所定の単位時間が短く設定される程、熱源側熱交換器７の冷媒配管８の氷の積層度合を推定する正確さが増すものである。
【００４２】
また、前記ステップＳ３にて、第１加算値決定手段２５は、所定の単位時間経過時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照し、その温度差（＝外気温度−冷媒温度）を算出し、その算出した温度差に応じた加算値を決定するようにしたが、前記ステップＳ１で氷結条件が成立した時点で、冷媒温度と外気温度を参照して、その温度差を算出すると共に、所定の単位時間経過時の冷媒温度と外気温度を参照して、その温度差を算出し、算出した双方の温度差の平均をとって、その平均温度差に応じた加算値を第１積算手段２６に積算する加算値としてもよいものである。
【００４３】
また、前記ステップＳ３にて、第１加算値決定手段２５が、所定の単位時間経過時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照した際、冷媒温度と外気温度との関係が、例えば、冷媒温度が−１℃で外気温度が−２℃で、外気温度−冷媒温度で算出される温度差が、温度差≦０であった場合は、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層には影響を与えないとして加算値を０に決定し、前記ステップＳ４で、第１積算手段２６にて０を積算するようにしてもよく、また、第１加算値決定手段２５が、所定の単位時間経過時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照した際、冷媒温度と外気温度との温度差が、温度差≦０であっても、例えば、前記ステップＳ１で氷結条件が成立した時点で、冷媒温度が−１℃、外気温度が１℃、温度差が２℃であり、所定の単位時間経過時に、冷媒温度が−１℃、外気温度が−２℃、温度差が−１℃である場合は、算出した双方の温度差の平均をとって、平均温度差＝（２−１）／２＝０．５が０より大きい場合は、平均温度差に応じた加算値を決定し、前記ステップＳ４で、第１積算手段２６にてその加算値を積算するようにしてもよいものである。
【００４４】
また、前記ステップＳ７において、制御手段２１は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Ｓ８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が熱源側熱交換器７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と、２８は圧縮機４の動作状態、すなわち、圧縮機４の駆動周波数または駆動電流値等を検出し、その動作状態を示す検出値に応じて前記第１加算値決定手段２５により決定された加算値を補正する補正手段であり、本実施形態では、前記第１積算手段２６は補正手段２８で補正された加算値を積算するものである。
【００４６】
また、前記補正手段２８は、第１加算値決定手段２５により決定された加算値に対して、圧縮機４の動作状態を示す駆動周波数や駆動電流値等の検出値に応じた補正係数を掛けて加算値を補正するものであり、圧縮機４の検出値が大きい程、加算値を増やす方向に大きく補正するようしている。これは、圧縮機４の検出値が大きい程、ヒートポンプ回路９を循環する冷媒の循環流量が大きくなり、それに伴い、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量も大きくなり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量が増大し、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層するスピードが速くなるためである。そのため、前記補正手段２８には、圧縮機４の検出値が大きい程、第１加算値決定手段２５により決定された加算値を増やす方向に補正するように、検出値毎に補正係数を対応させたデータテーブル等が予め記憶されているものである。なお、補正係数は加算値を増やす方向に補正する値だけでなく、加算値を減らす方向に補正する値を含んでいてもよいものである。
【００４７】
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。
【００４８】
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Ｓ１０）、氷結条件が成立すると判定したら、計時手段２４により所定の単位時間、例えば１時間の計時を開始させ、所定の単位時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１１）、所定の単位時間が経過したと判断すると、第１加算値決定手段２５は、その時の冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度と外気温度センサ１１の検出する外気温度とを参照し、その温度差（＝外気温度−冷媒温度）を算出して、その温度差に応じた加算値を決定し（ステップＳ１２）、補正手段２８は、その時の圧縮機４の動作状態、例えば圧縮機４の駆動周波数を検出し、その検出値に応じた補正係数を第１加算値決定手段２５が決定した加算値に掛けて加算値を補正し（ステップＳ１３）、第１積算手段２６は、補正手段２８で補正した加算値を積算し、（ステップＳ１４）、氷結判断手段２２は、第１積算手段２６で積算された積算値と第１記憶手段２７により記憶された第１設定値とを比較し、その積算値が第１設定値に到達したか否かを判断し（ステップＳ１５）、積算値が第１設定値に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ１０の処理に戻るものである。
【００４９】
そして、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１０〜ステップＳ１５までの処理を繰り返して、ステップＳ１５の処理において、氷結判断手段２２が、第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値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Ｓ１６）。
【００５０】
前記ステップＳ１６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Ｓ１７）、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Ｓ１８）、解氷運転が終了すると第１積算手段２６の積算値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。
【００５１】
一方、前記ステップＳ１０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、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し（ステップＳ１９）、再び前記ステップＳ１０の処理に戻るものであり、前記第１積算手段２６の積算値が第１記憶手段２７に記憶された第１設定値に到達するまでステップＳ１０〜ステップＳ１５までの処理を繰り返し行っている途中で、前記ステップＳ１０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Ｓ１９で第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び前記ステップＳ１０の処理に戻るものである。
【００５２】
なお、暖房運転が停止された場合は、第１積算手段２６はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、第１積算手段２６に保持記憶した積算値から積算を開始するものである。
【００５３】
以上説明した暖房運転中の解氷運転の中で、本実施形態の特徴的な部分において、前記ステップＳ１３で、補正手段２８は、圧縮機４の動作状態から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量を考慮した補正を、第１加算値決定手段２５で決定された加算値に加え、ステップＳ１４で、第１積算手段２６は補正手段２８で補正された加算値を積算するので、より一層高精度に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層度合を推定することができるものである。
【００５４】
次に、図１および図６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。
【００５５】
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ことを検知した時に所定の単位時間を計時する計時手段２４と、圧縮機４の動作状態、すなわち、圧縮機４の駆動周波数または駆動電流値等を検出し、計時手段２４の計時する所定の単位時間毎に圧縮機４の動作状態を示す検出値に応じた加算値を決定する第２加算値決定手段２９と、第２加算値決定手段２９で決定した加算値を積算する第２積算手段３０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２設定値を記憶する第２記憶手段３１とを備えているものである。なお、前記第２設定値は予め試験等を行って導き出し設定された値である。
【００５６】
ここで、前記氷結判断手段２２は、暖房運転中に、第２積算手段３０により積算された積算値と第２記憶手段３１により記憶された第２設定値とを比較し、その積算値が第２設定値に到達した時に、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。
【００５７】
また、前記第２加算値決定手段２９は、圧縮機４の動作状態を示す駆動周波数や駆動電流値等の検出値に応じた加算値を決定するもので、この加算値は、所定の単位時間当たりに熱源側熱交換器７側の冷媒配管８に積層する氷の厚さの目安としての数値であり、圧縮機４の検出値が大きい程、大きな加算値に決定するようにしている。これは、圧縮機４の検出値が大きい程、ヒートポンプ回路９を循環する冷媒の循環流量が大きくなり、それに伴い、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量も大きくなり、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量が増大し、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８表面に氷が積層するスピードが速くなるためである。そのため、第２加算値決定手段２９には、圧縮機４の検出値が大きい程、大きな加算値を決定するように、検出値毎に加算値を対応させたデータテーブル等が予め記憶されているものである。
【００５８】
次に、図１および図６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図７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。
【００５９】
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Ｓ２０）、氷結条件が成立すると判定したら、計時手段２４により所定の単位時間、例えば１時間の計時を開始させ、所定の単位時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ２１）、所定の単位時間が経過したと判断すると、第２加算値決定手段２９は、所定の単位時間経過時の圧縮機４の動作状態を示す検出値、例えば圧縮機４の駆動周波数を検出し、その検出値に応じた加算値を決定し（ステップＳ２２）、第２積算手段３０は、第２加算値決定手段２９で決定した加算値を積算し、（ステップＳ２３）、氷結判断手段２２は、第２積算手段３０で積算された積算値と第２記憶手段３１により記憶された第２設定値とを比較し、その積算値が第２設定値に到達したか否かを判断し（ステップＳ２４）、積算値が第２設定値に到達していないと判断した場合、再び前記ステップＳ２０の処理に戻るものである。
【００６０】
そして、第２積算手段３０の積算値が第２記憶手段３１に記憶された第２設定値に到達するまでステップＳ２０〜ステップＳ２４までの処理を繰り返して、ステップＳ２４の処理において、氷結判断手段２２が、第２積算手段３０の積算値が第２記憶手段３１に記憶された第２設定値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Ｓ２５）。
【００６１】
前記ステップＳ２５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Ｓ２６）、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Ｓ２７）、解氷運転が終了すると第２積算手段３０の積算値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。
【００６２】
一方、前記ステップＳ２０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、第２積算手段３０はそれまで積算した積算値を保持記憶し（ステップＳ２８）、再び前記ステップＳ２０の処理に戻るものであり、前記第２積算手段３０の積算値が第２記憶手段３１に記憶された第２設定値に到達するまでステップＳ２０〜ステップＳ２４までの処理を繰り返し行っている途中で、前記ステップＳ２０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Ｓ２８で第２積算手段３０はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び前記ステップＳ２０の処理に戻るものである。
【００６３】
なお、暖房運転が停止された場合は、第２積算手段３０はそれまで積算した積算値を保持記憶し、再び暖房運転が開始された時は、第２積算手段３０に保持記憶した積算値から積算を開始するものである。
【００６４】
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。
【００６５】
また、前記ステップＳ２１で、計時手段２４によって熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷結条件がそろった時に所定の単位時間を計時し、前記ステップＳ２２で、第２加算値決定手段２９は、圧縮機４の動作状態を示す検出値から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８を流れる冷媒の循環流量を推定し、その冷媒の循環流量から熱源側熱交換器７側の冷媒配管８が周囲から吸熱する吸熱量を考慮して、計時手段２４の計時した所定の単位時間毎に圧縮機４の動作状態を示す検出値に応じた加算値を決定し、前記ステップＳ２３で、第２積算手段３０によって第２加算値決定手段２９で決定した加算値を積算し、前記ステップＳ２４で、氷結判断手段２２は、第２積算手段３０での積算値が予め設定した第２設定値に到達したと判断したら、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、熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層スピードに影響を与える圧縮機４の動作状態を考慮した加算値を用いて、より正確に熱源側熱交換器７側の冷媒配管８の氷の積層度合を推定することができ、無駄な解氷運転を行うことがなく、また、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、必要なタイミングで精度良く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。
【００６６】
また、本実施形態では、前記ステップＳ２１での所定の単位時間を１時間としたが、所定の単位時間を２時間や５時間としてもよく、また１分や１秒としてもよいものであり、所定の単位時間が短く設定される程、熱源側熱交換器７の冷媒配管８の氷の積層度合を推定する正確さが増すものである。
【００６７】
また、前記ステップＳ２２にて、第２加算値決定手段２９は、所定の単位時間経過時の圧縮機４の動作状態を示す検出値、例えば圧縮機４の駆動周波数を検出し、その検出値に応じた加算値を決定するようにしたが、前記ステップＳ２０で氷結条件が成立した時点で、圧縮機４の動作状態を示す検出値を検出すると共に、所定の単位時間経過時の圧縮機４の動作状態を示す検出値を検出し、検出した双方の検出値の平均をとって、その平均検出値に応じた加算値を第２積算手段３０に積算する加算値としてもよいものである。
【００６８】
また、前記ステップＳ２６において、制御手段２１は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Ｓ２７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が熱源側熱交換器７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。
【００６９】
なお、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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８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３２と、そのバイパス管３２を開閉する開閉弁３３とを設け、解氷運転時に開閉弁３３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９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３４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３４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。
【００７０】
また、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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。
【００７１】
また、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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。
【００７２】
また、本発明は先に説明した第１から第３の実施形態に限定されるものでなく、第１から第３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に流入する地中熱循環回路１４の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３５を設け、氷結判断手段２２は、この地中往き温度センサ３５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３５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】
【００７３】
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 計時手段
２５ 第１加算値決定手段
２６ 第１積算手段
２８ 補正手段
２９ 第２加算値決定手段
３０ 第２積算手段
３５ 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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記所定の単位時間毎に前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度と前記外気温度検出手段の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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、前記圧縮機の動作状態を検出し、その動作状態に応じて前記加算値決定手段により決定された加算値を補正する補正手段を設け、前記積算手段は前記補正手段で補正した加算値を積算するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項３】
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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記圧縮機の動作状態を検出し、前記所定の単位時間毎に前記圧縮機の動作状態に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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４】
請求項１から３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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記所定の単位時間毎に前記冷媒温度検出手段の検出する冷媒温度と前記外気温度検出手段の検出する外気温度との温度差に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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、前記圧縮機の動作状態を検出し、その動作状態に応じて前記加算値決定手段により決定された加算値を補正する補正手段を設け、前記積算手段は前記補正手段で補正した加算値を積算するようにした地中熱ヒートポンプ装置。
【請求項３】
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、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に所定の単位時間を計時する計時手段と、前記圧縮機の動作状態を検出し、前記所定の単位時間毎に前記圧縮機の動作状態に応じた加算値を決定する加算値決定手段と、前記加算値決定手段で決定した加算値を積算する積算手段と、前記積算手段での積算値が予め設定した設定値に到達したら、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氷結判断手段とを設け、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４】
請求項１から３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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２２６６６０（Ｐ２０１１−２２６６６０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４１１１（Ｐ２０１０−９４１１１）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
[ Back to top ]