(57)【要約】【課題】ヒートポンプを利用する熱供給システムにおいて、電源が長期間オフされて熱媒が凍結しているおそれがある場合でも、速やかにヒートポンプを利用可能な状態に復帰させる技術を提供する。【解決手段】  本明細書の熱供給システムは、外気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、ヒートポンプの近傍における熱媒の温度を検出する手段と、ヒートポンプと並列に熱媒を流すことが可能な熱媒流路と、熱媒流路における熱媒の温度を検出する手段と、熱媒を加熱する補助熱源機を備え、ヒートポンプの近傍における熱媒の温度が第１基準温度以下の場合に、熱機器と熱媒流路の間で熱媒を循環させて、補助熱源機によって加熱した熱媒を熱機器へ供給し、熱媒流路における熱媒の温度が第２基準温度より高く、かつヒートポンプの近傍における熱媒の温度が下限温度より高い場合に、ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱機器との間で熱媒を循環させる熱供給システムであって、
外気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、
ヒートポンプの近傍における熱媒の温度を検出する第１温度検出手段と、
ヒートポンプと並列に熱媒を流すことが可能な熱媒流路と、
熱媒流路における熱媒の温度を検出する第２温度検出手段と、
熱媒を加熱する補助熱源機を備えており、
ヒートポンプの近傍における熱媒の温度が第１基準温度以下の場合に、熱機器と熱媒流路の間で熱媒を循環させて、補助熱源機によって加熱した熱媒を熱機器へ供給し、
熱媒流路における熱媒の温度が第２基準温度より高く、かつヒートポンプの近傍における熱媒の温度が下限温度より高い場合に、ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる熱供給システム。
【請求項２】
前記熱媒流路がタンクを備える請求項１の熱供給システム。
【請求項３】
前記熱機器が暖房端末を備える請求項１の熱供給システム。
【請求項４】
ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる第１循環ポンプと、
ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる第２循環ポンプをさらに備えており、
第１循環ポンプはヒートポンプと同じ電力系統から電力を供給されており、
第２循環ポンプはヒートポンプと異なる電力系統から電力を供給されており、
熱媒流路における熱媒の温度が第２基準温度より高く、かつヒートポンプの近傍における熱媒の温度が下限温度より高い場合に、第２循環ポンプを駆動してヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる請求項１の熱供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、熱媒からの放熱を利用して暖房する暖房機との間で熱媒を循環させる熱供給システムが開示されている。この熱供給システムでは、ヒートポンプを利用してタンクの熱媒を循環加熱し、タンクに蓄えられた高温の熱媒を暖房機へ供給する。この熱供給システムでは、ヒートポンプを利用した熱媒の加熱を行わない時でも、必要に応じてタンクとヒートポンプの間で熱媒を循環させる凍結予防運転を行う。これによって、屋外に設置されたヒートポンプの内部や、タンクとヒートポンプの間で熱媒を循環する循環経路の内部における、熱媒の凍結を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８４９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱供給システムの利用者が旅行等によって長期間不在となる場合など、熱供給システムの電源が長期間にわたってオフされる場合がある。熱供給システムの電源が長期間にわたってオフされると、凍結予防運転を行うことが出来ず、その間にヒートポンプの内部や、タンクとヒートポンプの間の循環経路の内部で熱媒が凍結してしまうことがある。熱媒が凍結してしまうと、利用者が帰宅して熱供給システムの電源をオンして、ヒートポンプを利用した加熱を行おうとしても、必要とされる熱媒の循環流量を確保することができず、ヒートポンプを利用した加熱を行うことが出来なくなってしまう。
【０００５】
本明細書では、ヒートポンプを利用する熱供給システムにおいて、電源が長期間オフされてヒートポンプとの間の循環経路の熱媒が凍結しているおそれがある場合でも、速やかにヒートポンプを利用可能な状態に復帰させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、熱機器との間で熱媒を循環させる熱供給システムを開示する。その熱供給システムは、外気から吸熱して熱媒を加熱するヒートポンプと、ヒートポンプの近傍における熱媒の温度を検出する第１温度検出手段と、ヒートポンプと並列に熱媒を流すことが可能な熱媒流路と、熱媒流路における熱媒の温度を検出する第２温度検出手段と、熱媒を加熱する補助熱源機を備えている。その熱供給システムでは、ヒートポンプの近傍における熱媒の温度が第１基準温度以下の場合に、熱機器と熱媒流路の間で熱媒を循環させて、補助熱源機によって加熱した熱媒を熱機器へ供給する。その熱供給システムでは、熱媒流路における熱媒の温度が第２基準温度より高く、かつヒートポンプの近傍における熱媒の温度が下限温度より高い場合に、ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる。
【０００７】
上記の熱供給システムでは、ヒートポンプの近傍における熱媒の温度が第１基準温度以下の場合、熱機器と熱媒流路の間で熱媒を循環させて、補助熱源機によって加熱した熱媒を熱機器へ供給する。これによって、補助熱源機で加熱され、熱機器で放熱した後の、余熱を有する熱媒が熱媒流路に流入する。その後、熱媒流路における熱媒の温度が第２基準温度より高く、かつヒートポンプの近傍における熱媒の温度が下限温度より高い場合に、ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる。これによって、ヒートポンプと熱媒流路の間の循環経路に存在する熱媒を、第２基準温度よりも高い熱媒流路内の熱媒と置き換える。このような構成とすることによって、電源が長期間オフされてヒートポンプと熱媒流路の間の循環経路の熱媒が凍結しているおそれがある場合でも、速やかにヒートポンプを利用可能な状態に復帰させることができる。
【０００８】
上記の熱供給システムは、前記熱媒流路がタンクを備えるように構成することができる。
【０００９】
上記の熱供給システムによれば、ヒートポンプで加熱された熱媒をタンクに貯え、必要に応じてタンクから高温の熱媒を熱機器へ供給することができる。
【００１０】
上記の熱供給システムは、前記熱機器が暖房端末を備えるように構成することができる。
【００１１】
上記の熱供給システムによれば、ヒートポンプと補助熱源機を利用した暖房を行うことができる。
【００１２】
上記の熱供給システムは、ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる第１循環ポンプと、ヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させる第２循環ポンプをさらに備えており、第１循環ポンプはヒートポンプと同じ電力系統から電力を供給されており、第２循環ポンプはヒートポンプと異なる電力系統から電力を供給されており、熱媒流路における熱媒の温度が第２基準温度より高く、かつヒートポンプの近傍における熱媒の温度が下限温度より高い場合に、第２循環ポンプを駆動してヒートポンプと熱媒流路の間で熱媒を循環させるように構成することができる。
【００１３】
寒冷地においては、通常の電力系統のほかに、期間と用途を限定した特別な電力系統が提供されることがある。この場合に、上記の熱供給システムでは、ヒートポンプと第１循環ポンプに特別な電力系統から電力を供給し、第２循環ポンプには通常の電力系統から電力を供給することで、特別な電力系統が利用できない期間においても、凍結予防運転を行うことができる。また、上記の熱供給システムによれば、特別な電力系統が利用できない期間であっても、第２循環ポンプを利用することで、ヒートポンプを利用可能な状態に復帰させる動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例の暖房システム２の構成を模式的に示す図。
【図２】第１実施例の暖房システム２が実行する復帰運転を説明するフローチャート。
【図３】第２実施例の暖房システム１１２の構成を模式的に示す図。
【図４】第２実施例の暖房システム１１２が実行する復帰運転を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施例）
図１に示すように、本実施例に係る暖房システム２は、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット１０と、タンクユニット２０と、バーナユニット４０と、制御装置７０とを備えている。暖房システム２は、暖房機５０との間で暖房用熱媒を循環させることで暖房機５０に熱を供給する、熱供給システムである。
【００１６】
ＨＰユニット１０は、ヒートポンプ１２と、ＨＰ循環ポンプ１４と、ＨＰ往き管１６と、ＨＰ戻り管１８とを備える。なお、本実施例の暖房システム２では、ＨＰユニット１０のうち、ヒートポンプ１２と、ＨＰ循環ポンプ１４と、ＨＰ往き管１６の一部と、ＨＰ戻り管１８の一部とは屋外に設置されることが想定されている。
【００１７】
ヒートポンプ１２は、外気から吸熱して高温となった冷媒と、ＨＰ往き管１６から供給される暖房用熱媒との間で熱交換を行う熱交換器（図示省略）を備える。本実施例では、暖房用熱媒にエチレングリコール等を含む不凍液を用いている。他の例では、暖房用熱媒に水を用いてもよい。熱交換器は、暖房用熱媒が流れる熱媒管と、冷媒が流れる冷媒管とを備える（図示省略）。熱媒管の両端部は、それぞれ、ＨＰ往き管１６と、ＨＰ戻り管１８に接続している。冷媒管内を流れる冷媒には、二酸化炭素、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）等のガスを用いることができる。本実施例では、ＨＰ往き管１６を流れてきた暖房用熱媒は、熱交換器の熱媒管を通過する間に冷媒管内の冷媒（高温高圧）と熱交換を行う（冷媒から熱を受け取る）ことによって加熱される。熱交換によって高温となった暖房用熱媒は、ＨＰ戻り管１８へと送り出される。熱媒管内の暖房用熱媒と、冷媒管内の冷媒は、互いに逆方向に流れる（カウンターフロー）ことが、効率よく熱交換を行う上では好ましい。また、ヒートポンプ１２は、外気温を測定する温度センサ１５と、ＨＰ往き管１６から熱媒管に流入する暖房用熱媒の温度を測定する温度センサ１７を備えている。
【００１８】
ＨＰ往き管１６は、一端がタンク２２（後述）の下部と接続し、他端がヒートポンプ１２の熱媒管の入口側と接続する。ＨＰ往き管１６は、タンク２２の下部の暖房用熱媒を、ヒートポンプ１２の熱媒管に送り出す。ＨＰ往き管１６は、タンク２２の下部からＨＰ往き管１６に流入する暖房用熱媒の温度を測定する温度センサ３９を備える。
【００１９】
ＨＰ戻り管１８は、一端がヒートポンプ１２の熱媒管の出口側と接続し、他端がタンク２２の上部と接続する。ＨＰ戻り管１８は、ヒートポンプ１２で加熱された暖房用熱媒をタンク２２へと送り出す。ＨＰ戻り管１８は、ＨＰ戻り管１８からタンク２２へ流れ込む暖房用熱媒の温度を測定する温度センサ３８を備える。さらに、ＨＰ戻り管１８は、ＨＰ戻り管１８を流れる暖房用熱媒の温度が異常に高温になる場合に、制御装置７０に異常を報知するための過熱検出機構３６を備える。
【００２０】
図１の例では、ＨＰ循環ポンプ１４は、ＨＰユニット１０に設けられている。ＨＰ循環ポンプ１４を動作させることにより、ＨＰ往き管１６とＨＰ戻り管１８とを介して、ヒートポンプ１２とタンク２２との間で暖房用熱媒が循環する。なお、ＨＰ循環ポンプ１４は、タンクユニット２０の内部でタンク２２の近傍に設けられていてもよい。
【００２１】
タンクユニット２０は、タンク２２と、膨張タンク３０と、暖房往き管４２と、暖房戻り管４４と、バイパス路６０と、流量調整弁６２とを備えている。タンク２２は、ヒートポンプ１２によって加熱された暖房用熱媒を貯える。タンク２２の容量は、例えば３０Ｌである。タンク２２は、高さ方向に沿って三個の温度センサ２４、２６、２８を備える。各温度センサ２４、２６、２８は、それぞれの高さにおけるタンク２２内の暖房用熱媒の温度を測定する。タンク２２は、ヒートポンプ１２との間で暖房用熱媒を循環させることもできるし、ヒートポンプ１２と並列に暖房用熱媒を流すこともできる。
【００２２】
膨張タンク３０は、タンク２２の下部と連結管３２を介して連結されている。タンク２２内の暖房用熱媒が高温になると、タンク２２内の暖房用熱媒が膨張して体積が増す。膨張タンク３０は、膨張して体積が増した分の暖房用熱媒を貯える。なお、膨脹タンク３０は、連結管３２を介して暖房往き管４２に連結されていてもよいし、連結管３２を介して暖房戻り管４４に連結されていてもよい。
【００２３】
暖房往き管４２は、一端がタンク２２の上部と接続し、他端が暖房機５０と接続する。暖房往き管４２は、タンク２２の上部から送り出される暖房用熱媒を、暖房機５０に送り出す。
【００２４】
暖房機５０は、暖房往き管４２から供給される暖房用熱媒からの放熱を利用して暖房を行う。放熱により、暖房用熱媒の温度は低くなる。放熱後の暖房用熱媒は、暖房戻り管４４に送り出される。
【００２５】
暖房戻り管４４は、一端が暖房機５０と接続し、他端がタンク２２の下部と接続する。暖房戻り管４４は、暖房機５０から送り出される放熱後の暖房用熱媒を、タンク２２に送り出す。
【００２６】
バイパス路６０は、暖房往き管４２と暖房戻り管４４との間に設けられている。バイパス路６０は、一端が暖房往き管４２と接続し、他端が暖房戻り管４４と接続している。バイパス路６０を備えることにより、暖房戻り管４４を流れる暖房用熱媒の一部又は全部を、タンク２２を経由することなく、暖房往き管４２に戻すことができる。また、暖房戻り管４４とバイパス路６０とが接続する部分には、流量調整弁６２が設けられている。これにより、例えば、暖房往き管４２を通って暖房機５０に送られる暖房用熱媒の温度が高過ぎるときに、暖房戻り管４４内の放熱後の暖房用熱媒を、バイパス路６０を介して暖房往き管４２内の暖房用熱媒に合流させて、暖房機５０に送られる暖房用熱媒の温度を低下させることができる。
【００２７】
暖房往き管４２には、タンク２２から暖房往き管４２に送り出される暖房用熱媒の温度を測定する温度センサ５２と、バイパス路６０が合流する部分よりも上流側の暖房用熱媒の温度を測定する温度センサ５４と、バイパス路６０が合流する部分よりも下流側の暖房用熱媒の温度を測定する温度センサ５６が設けられている。また、暖房戻り管４４には、暖房機５０から暖房戻り管４４に送り出される暖房用熱媒の温度を測定する温度センサ５８が設けられている。
【００２８】
バーナユニット４０は、暖房循環ポンプ４６と、バーナ４８とを備える。
【００２９】
暖房循環ポンプ４６は、バーナユニット４０の暖房往き管４２の途中に設けられている。暖房循環ポンプ４６を動作させることにより、暖房往き管４２と暖房戻り管４４とを介して、タンク２２と暖房機５０との間で暖房用熱媒が循環する。なお、暖房循環ポンプ４６は、タンクユニット２０の内部に設けられていてもよい。また、暖房循環ポンプ４６は、暖房戻り管４４に設けられていてもよい。
【００３０】
バーナ４８は、都市ガスやＬＰガス等の燃料を燃焼させ、その燃焼熱によって熱媒往き管４２内を流れる暖房用熱媒を加熱する。バーナ４８は、暖房往き管４２内の暖房用熱媒が、暖房機５０で必要とされる温度に満たない場合に動作する補助熱源機である。
【００３１】
制御装置７０は、ＨＰユニット１０、タンクユニット２０、及び、バーナユニット４０と電気的に接続されており、各ユニット１０、２０、４０の各構成要素の動作を制御する。制御装置７０は、蓄熱運転、暖房運転、凍結防止運転等の各種運転を本実施例の暖房システム２に実行させる。
【００３２】
通常電力系統７２と融雪電力系統７４はいずれも電力会社が提供する。通常電力系統７２は、常時利用可能な一般的な電力系統である。一方、融雪電力系統７４は、寒冷地において、主に冬期（１０月〜５月）の間に限って利用可能な特別の電力系統である。なお、融雪電力系統７４が利用不可能な期間（６月〜９月）には、電力会社が融雪電力系統７４への電力供給を停止する。一般的に、融雪電力系統７４からの電力の利用は、暖房目的のものに限られるという規則が定められている。さらに、一般的に、融雪電力系統７４を利用可能な期間においては、毎日、所定の時間帯（例えば毎日１６時〜２１時）の間に、電力を遮断する遮断期間を設ける必要があるという規則も定められている。遮断期間は、毎日、所定の時間帯の間（例えば毎日１６時〜２１時の間）に、合計で２時間設ける必要がある。遮断期間は、利用者が事前に設定しておく。従って、利用者は、例えば、毎日１６時〜１８時の２時間を遮断期間として設定することができる。また、他の例では、毎日１６時〜２１時の間に、３０分間の遮断期間を断続的に４回設けてもよい。毎日、１６時〜２１時の間に、合計で２時間の遮断期間を設けることができれば、遮断期間の設定方法は任意とすることができる。
【００３３】
融雪電力系統７４はタイマ７６を備えている。タイマ７６は、融雪電力系統７４を利用可能な期間（上記の例における１０月〜５月）の間に動作する。融雪電力系統７４を利用可能な期間中に、タイマ７６が、遮断期間であることを示す場合、ブレーカ（図示省略）によって電力供給が遮断されて、融雪電力系統７４が一時的に利用不可能となる（遮断される）。
【００３４】
本実施例の暖房システム２では、タンクユニット２０、バーナユニット４０および制御装置７０は、通常電力系統７２から電力の供給を受けて動作し、ＨＰユニット１０は、融雪電力系統７４から電力の供給を受けて動作する。
【００３５】
ＨＰユニット１０は屋外に設置されているので、外気温が低下した状態で、ヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８の内部に暖房用熱媒を長期間滞留させると、暖房用熱媒が凍結するおそれがある。そこで、本実施例の暖房システム２においては、ＨＰユニット１０による暖房用熱媒の加熱を行わない場合であっても、融雪電力系統７４が利用可能な期間において、定期的にＨＰ循環ポンプ１４を駆動して、ＨＰユニット１０とタンクユニット２０の間で暖房用熱媒を循環させる。このような凍結予防運転を行うことによって、暖房用熱媒がヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８内に長期間滞留することを防ぎ、これらの配管の内部で暖房用熱媒が凍結してしまうことを予防することができる。
【００３６】
暖房システム２の利用者が旅行等によって長期間不在となる場合、通常は、暖房システム２の電源がオフされる。暖房システム２の電源がオフされている間は、上記のような凍結予防運転を行うことが出来ず、その間にヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８の内部で暖房用熱媒が凍結してしまうことがある。暖房用熱媒が凍結してしまうと、利用者が帰宅して暖房システム２の電源をオンして、ＨＰ循環ポンプ１４を駆動しても、ＨＰユニット１０を利用して加熱をする場合に必要な暖房用熱媒の最低流量を確保することができず、ＨＰユニット１０を利用した加熱を行うことが出来なくなってしまう。そこで、本実施例では、暖房システム２の電源がオンされると、制御装置７０が図２に示す復帰処理を実行する。
【００３７】
ステップＳ２では、ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度（例えば−１２℃）を超えるか否かを判断する。ＨＰ暖房用熱媒温度とは、ヒートポンプ１２の近傍における暖房用熱媒の温度のことをいう。本実施例では、温度センサ１７で測定される温度をＨＰ暖房用熱媒温度とする。第１基準温度は、暖房用熱媒が完全には凍結していないものの、温度の低下に伴って暖房用熱媒の粘性が高くなっており、ＨＰ循環ポンプ１４を駆動してもヒートポンプ１２での加熱に必要な最低流量を確保できない上限の温度である。ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度を超える場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、ＨＰユニット１０を用いた暖房用熱媒の循環加熱が可能であるため、図２の処理を終了して、通常運転へ移行する。ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度以下の場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、処理はステップＳ４へ進む。
【００３８】
ステップＳ４では、タンク暖房用熱媒温度が第２基準温度（例えば−５℃）を超えるか否かを判断する。タンク暖房用熱媒温度とは、タンク２２の内部における暖房用熱媒の温度のことをいう。本実施例では、タンク２２の最下部に設けられている温度センサ２４で測定される温度をタンク暖房用熱媒温度とする。第２基準温度は第１基準温度よりも高い温度である。タンク暖房用熱媒温度が第２基準温度以下の場合（ステップＳ４でＮＯの場合）、そのままステップＳ４で待機する。この間に、暖房機５０の運転が開始されると、暖房循環ポンプ４６が駆動し、バーナ４８の燃焼運転が開始し、バーナ４８によって加熱された暖房用熱媒が暖房機５０へ送られる。暖房用熱媒は暖房機５０で放熱した後も余熱を有しており、中程度の温度となって暖房戻り管４４に送られる。暖房戻り管４４からタンク２２の下部へ中程度の温度の暖房用熱媒が戻されることで、タンク暖房用熱媒温度が上昇していく。タンク暖房用熱媒温度が第２基準温度を超えると（ステップＳ４でＹＥＳとなると）、処理はステップＳ６へ進む。
【００３９】
ステップＳ６では、ＨＰ暖房用熱媒温度が下限温度（例えば−１５℃）を超えるか否かを判断する。下限温度とは、暖房用熱媒が凍結してしまっており、ＨＰ循環ポンプ１４を安全に駆動させることができない温度のことをいう。ＨＰ暖房用熱媒温度が下限温度以下の場合は、処理はステップＳ４へ戻る。昼間の外気温の上昇などによって、ヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８がある程度暖められると、暖房用熱媒の凍結が緩んで、ＨＰ循環ポンプ１４の駆動によって暖房用熱媒を循環させることが可能となる。ＨＰ暖房用熱媒温度が下限温度を超えると（ステップＳ６でＹＥＳとなると）、処理はステップＳ８へ進む。
【００４０】
ステップＳ８では、ＨＰ循環ポンプ１４を駆動する。これによって、タンク２２からＨＰ往き管１６に暖房用熱媒が送り出され、ＨＰ往き管１６、ヒートポンプ１２の熱媒管、およびＨＰ戻り管１８の内部の暖房用熱媒が第２基準温度を超える温度の暖房用熱媒で置き換えられる。
【００４１】
ステップＳ１０では、ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度を超えるまで待機する。ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度を超えると、処理はステップＳ１２へ進む。
【００４２】
ステップＳ１２では、ＨＰ循環ポンプ１４を停止する。ステップＳ１２の処理の後は、ＨＰユニット１０を用いた暖房用熱媒の循環加熱が可能な状態となっているため、図２の処理を終了して、通常運転へ移行する。
【００４３】
本実施例の暖房システム２によれば、長期間にわたって電源がオフされている間にヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８の内部で暖房用熱媒が凍結してしまった場合であっても、電源がオンされた後に行われるバーナ４８を利用した暖房運転の余熱を利用して、ヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８の内部の暖房用熱媒の凍結を解除することができる。ＨＰユニット１０を循環加熱が可能な状態に速やかに復帰させることができる。
【００４４】
なお、上記の実施例では、ＨＰ暖房用熱媒温度として、温度センサ１７で測定される、ＨＰ往き管１６から熱媒管に流入する暖房用熱媒の温度を用いているが、ＨＰ暖房用熱媒温度は、暖房用熱媒が凍結するおそれのある箇所であれば、どのような箇所で測定してもよい。
【００４５】
上記の実施例では、タンク暖房用熱媒温度として、タンク２２の最下部の温度センサ２４で測定された温度を用いているが、例えば温度センサ２６、２８で測定された温度を用いてもよい。あるいは、タンク暖房用熱媒温度の代わりに、温度センサ３８で測定されるタンク２２へ流入する暖房用熱媒の温度や、温度センサ３９で測定されるタンク２２から流出する暖房用熱媒の温度を用いてもよい。あるいは、温度センサ５２や温度センサ５４で測定されるタンク２２から暖房往き管４２へ流出する暖房用熱媒の温度や、温度センサ５８で測定される暖房戻り管４４からタンク２２へ流入する暖房用熱媒の温度を用いてもよい。
【００４６】
以上のように、本実施例の暖房システム２（熱供給システムに相当する）は、暖房機５０（熱機器に相当する）との間で暖房用熱媒を循環させる。暖房システム２は、外気から吸熱して暖房用熱媒を加熱するヒートポンプ１２と、ヒートポンプ１２の近傍における暖房用熱媒の温度を検出する温度センサ１７（第１温度検出手段に相当する）と、ヒートポンプ１２と並列に暖房用熱媒を流すことが可能なタンク２２（熱媒流路に相当する）と、タンク２２における暖房用熱媒の温度を検出する温度センサ２４（第２温度検出手段に相当する）と、暖房用熱媒を加熱するバーナ４８（補助熱源機に相当する）を備えている。暖房システム２では、ヒートポンプ１２の近傍における暖房用熱媒の温度が第１基準温度以下の場合に、暖房機５０とタンク２２の間で暖房用熱媒を循環させて、バーナ４８によって加熱した暖房用熱媒を暖房機５０へ供給する。暖房システム２では、タンク２２における暖房用熱媒の温度が第２基準温度より高く、かつヒートポンプ１２の近傍における暖房用熱媒の温度が下限温度より高い場合に、ヒートポンプ１２とタンク２２の間で暖房用熱媒を循環させる。
【００４７】
（第２実施例）
図３を参照して、第２実施例の暖房システム１１２について説明する。図３に示すように、第２実施例の暖房システム１１２も、その基本的な構成は第１実施例の暖房システム２と共通する。第２実施例の暖房システム１１２は、図３に示すように、ＨＰ往き管１６と並列に凍結防止管１００が接続され、その凍結防止管１００に凍結防止ポンプ（以下「凍防ポンプ」と呼ぶ）１０２が設けられている点が第１実施例の暖房システム２と異なる。また、ＨＰ往き管１６には、凍防ポンプ１０２と並列に逆止弁１０４が設けられている。
【００４８】
凍防ポンプ１０２は、通常電力系統７２から電力の供給を受けて動作する。凍防ポンプ１０２は、融雪電力系統７４の遮断期間中に、暖房用熱媒を循環させるためのポンプである。凍防ポンプ１０２を回転させることにより、ＨＰ往き管１６とＨＰ戻り管１８とを介して暖房用熱媒が循環し、遮断期間中に暖房用熱媒が凍結することを防止することができる。凍防ポンプ１０２は、暖房用熱媒の凍結を防止することができる程度に暖房用熱媒を循環させられればよく、比較的小型のポンプを採用することができる。ただし、小型の凍防ポンプ１０２を熱媒の循環経路へ設けると、ＨＰ循環ポンプ１４の運転時において、凍防ポンプ１０２が大きな抵抗となってしまう。そこで、本実施例では、上記の通り、凍防ポンプ１０２に対して逆止弁１０４を並列に設けている。これにより、ＨＰ循環ポンプ１４の運転時には、暖房用熱媒が逆止弁１０４を通って循環し、凍防ポンプ１０２がバイパスされることから、暖房用熱媒が凍防ポンプ１０２による抵抗を受けることがない。一方、凍防ポンプ１０２の運転時には、逆止弁１０４によって、凍防ポンプ１０２から送り出された暖房用熱媒が、凍防ポンプ１０２の入口側に戻ることを防ぐことができる。これにより、タンク２２とヒートポンプ１２との間で暖房用熱媒を確実に循環させることができる。
【００４９】
暖房システム１１２においても、暖房システム２の電源が長期間にわたってオフされると、凍防ポンプ１０２を利用した凍結予防運転を行うことが出来ず、その間にヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８の内部で暖房用熱媒が凍結してしまうことがある。そこで、本実施例では、暖房システム１１２の電源がオンされると、制御装置７０が図４に示す復帰処理を実行する。
【００５０】
ステップＳ２２では、ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度（例えば−１２℃）を超えるか否かを判断する。ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度を超える場合（ステップＳ２２でＹＥＳの場合）、ＨＰユニット１０を用いた暖房用熱媒の循環加熱が可能であるため、図４の処理を終了して、通常運転へ移行する。ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度以下の場合（ステップＳ２２でＮＯの場合）、処理はステップＳ２４へ進む。
【００５１】
ステップＳ２４では、タンク暖房用熱媒温度が第２基準温度（例えば−５℃）を超えるか否かを判断する。タンク暖房用熱媒温度が第２基準温度以下の場合（ステップＳ２４でＮＯの場合）、そのままステップＳ２４で待機する。この間に、暖房機５０の運転が開始されると、バーナ４８の燃焼運転が開始し、バーナ４８によって加熱された暖房用熱媒が暖房機５０へ送られる。暖房用熱媒は暖房機５０で放熱した後も余熱を有しており、中程度の温度となって暖房戻り管４４に送られる。暖房戻り管４４からタンク２２の下部へ中程度の温度の暖房用熱媒が戻されることで、タンク暖房用熱媒温度が上昇していく。タンク暖房用熱媒温度が第２基準温度を超えると（ステップＳ２４でＹＥＳとなると）、処理はステップＳ２６へ進む。
【００５２】
ステップＳ２６では、ＨＰ暖房用熱媒温度が下限温度（例えば−１５℃）を超えるか否かを判断する。ＨＰ暖房用熱媒温度が下限温度以下の場合は、処理はステップＳ４へ戻る。昼間の外気温の上昇などによって、ヒートポンプ１２の熱媒管や、ＨＰ往き管１６や、ＨＰ戻り管１８の暖房用熱媒がある程度暖められると、暖房用熱媒の凍結が緩んで、凍防ポンプ１０２の駆動によって暖房用熱媒を循環させることが可能となる。ＨＰ暖房用熱媒温度が下限温度を超えると（ステップＳ２６でＹＥＳとなると）、処理はステップＳ２８へ進む。
【００５３】
ステップＳ２８では、凍防ポンプ１０２を駆動する。これによって、タンク２２からＨＰ往き管１６に暖房用熱媒が送り出され、ＨＰ往き管１６、ヒートポンプ１２の熱媒管、およびＨＰ戻り管１８の内部の暖房用熱媒が第２基準温度を超える温度の暖房用熱媒で置き換えられる。
【００５４】
ステップＳ３０では、ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度を超えるまで待機する。ＨＰ暖房用熱媒温度が第１基準温度を超えると、処理はステップＳ３２へ進む。
【００５５】
ステップＳ３２では、凍防ポンプ１０２を停止する。ステップＳ３２の処理の後は、ＨＰユニット１０を用いた暖房用熱媒の循環加熱が可能となっているため、図４の処理を終了して、通常運転へ移行する。
【００５６】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５７】
２：暖房システム
１０：ＨＰユニット
１２：ヒートポンプ
１４：ＨＰ循環ポンプ
１５：温度センサ
１６：ＨＰ往き管
１７：温度センサ
１８：ＨＰ戻り管
２０：タンクユニット
２２：タンク
２４、２６、２８：温度センサ
３０：膨張タンク
３２：連結管
３６：過熱検出機構
３８、３９：温度センサ
４０：バーナユニット
４２：暖房往き管
４４：暖房戻り管
４６：暖房循環ポンプ
４８：バーナ
５０：暖房機
５２、５４、５６、５８：温度センサ
６０：バイパス路
６２：流量調整弁
７０：制御装置
７２：通常電力系統
７４：融雪電力系統
７６：タイマ
１００：凍結防止管
１０２：凍防ポンプ
１０４：逆止弁
１１２：暖房システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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