JP2019174029A - Composite heat source heat pump device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、異なる熱源にそれぞれ接続された２つのヒートポンプ回路を備えた複合熱源ヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a composite heat source heat pump apparatus including two heat pump circuits respectively connected to different heat sources.
従来よりこの種の複合熱源ヒートポンプ装置においては、特許文献１記載のように、地中を熱源とするヒートポンプ回路と、外気を熱源とするヒートポンプ回路と、を備えたものがあった。
Conventionally, in this type of composite heat source heat pump device, as described in
この従来のものでは、外気を熱源とするヒートポンプ回路に設けられる熱交換器には送風ファンが設けられており、通常、前記送風ファンの周囲には通風用の開口が設けられている。このため、特にこのヒートポンプ回路側における熱交換量が多く送風ファンや圧縮機の回転数が大きくなる場合に、その高回転数による騒音が大きくなるおそれがあるという問題があった。 In this conventional device, a heat exchanger provided in a heat pump circuit using outside air as a heat source is provided with a blower fan, and normally, an opening for ventilation is provided around the blower fan. For this reason, especially when the heat exchange amount on the heat pump circuit side is large and the rotational speed of the blower fan or the compressor is increased, there is a problem that noise due to the high rotational speed may be increased.
上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、第１圧縮機、第１負荷側熱交換器、及び、外気と熱交換可能な第１熱源側熱交換器、を第１冷媒配管で接続して、第１ヒートポンプ回路を形成するとともに、前記第１熱源側熱交換器に外気を通風する送風ファンを設け、第２圧縮機、第２負荷側熱交換器、及び、所定の熱源からの熱媒と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、を第２冷媒配管で接続して、第２ヒートポンプ回路を形成し、前記第２負荷側熱交換器、前記第１負荷側熱交換器、少なくとも１つの負荷端末を、循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、前記第１ヒートポンプ回路の前記第１圧縮機及び前記送風ファンのうち少なくとも一方を制御する第１制御手段と、前記第２ヒートポンプ回路の前記第２圧縮機を制御する第２制御手段と、を有する複合熱源ヒートポンプ装置において、前記第１制御手段及び前記第２制御手段は、互いに連携して、前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を通常時第１上限値とする、通常モードと、互いに連携して、前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を、前記通常時第１上限値よりも小さな低騒音時第１上限値とし、その上限値の低下による前記第１ヒートポンプ回路における出力低下分を第２ヒートポンプ回路で補う、低騒音モードと、を切替可能に備えるものである。
In order to solve the above-mentioned problem, in
また、請求項２では、前記第１制御手段及び前記第２制御手段は、互いに連携して、前記通常モードでは、前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を前記通常時第１上限値とすると共に、前記第２圧縮機の回転数の上限値を通常時第２上限値とし、前記低騒音モードでは、前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を前記低騒音時第１上限値とすると共に、前記第２圧縮機の回転数の上限値を、前記通常時第２上限値よりも大きな低騒音時第２上限値とするものである。 According to a second aspect of the present invention, the first control unit and the second control unit cooperate with each other to set an upper limit value of the rotation speed of the first compressor or the rotation speed of the blower fan in the normal mode. In addition to the normal first upper limit value, the upper limit value of the rotation speed of the second compressor is set to the normal second upper limit value. In the low noise mode, the rotation speed of the first compressor or the rotation of the blower fan is set. The upper limit value of the number is used as the first upper limit value during low noise, and the upper limit value of the rotation speed of the second compressor is used as the second upper limit value during low noise that is larger than the second upper limit value during normal operation. It is.
また、請求項３では、前記第２圧縮機、前記第２負荷側熱交換器、及び前記第２熱源側熱交換器を内包する第２筐体と、前記第１圧縮機、前記第１負荷側熱交換器、前記第１熱
源側熱交換器、及び前記送風ファンを内包する第１筐体と、をさらに有し、前記第１筐体は、前記送風ファンによる通風用の開口部を備えるものである。
Moreover, in Claim 3, the 2nd housing | casing which contains the said 2nd compressor, the said 2nd load side heat exchanger, and the said 2nd heat source side heat exchanger, the said 1st compressor, and the said 1st load A side heat exchanger, the first heat source side heat exchanger, and a first housing containing the blower fan, and the first housing includes an opening for ventilation by the blower fan. Is.
また、請求項４では、前記第２制御手段及び前記第１制御手段は、操作手段を介した手動切替指示、若しくは、予め設定された切替時間の到来時における自動切替指示、に基づき、前記通常モードから前記低騒音モードへの切替を行うものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the second control unit and the first control unit are configured to perform the normal switching based on a manual switching instruction via an operating unit or an automatic switching instruction when a preset switching time arrives. The mode is switched to the low noise mode.
また、請求項５では、前記負荷端末の運転時において、所望の切替条件に基づき、前記第２圧縮機及び前記第１圧縮機のうちいずれを主動力源としいずれを補助動力源とするかの動力源割り当てを切り替え可能な、切替制御手段を有し、 前記切替制御手段は、前記通常モード及び前記低騒音モードの相互間のモード切替前後において、前記動力源割り当てを切り替えることなく維持するものである。
Further, in
また、請求項６では、前記切替制御手段は、外気温検出手段により検出された外気温が所定のしきい値以上であるか否か、を前記切替条件とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, the switching control means sets whether or not the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined threshold value.
この発明の請求項１によれば、互いに異なる熱源に対し吸熱または放熱可能な２つのヒートポンプ回路が備えられている。第１ヒートポンプ回路には、熱源としての外気と熱交換可能な第１熱源側熱交換器、第１圧縮機、第１負荷側熱交換器、が備えられており、第２ヒートポンプ回路には、所定の熱源（例えば地中熱交換器）からの熱媒と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、第２圧縮機、第２負荷側熱交換器、が備えられている。このとき、第１負荷側熱交換器と第２負荷側熱交換器は循環液が循環する負荷側回路に接続されており、上流側の第２負荷側熱交換器で第２ヒートポンプ回路側と熱交換した後に、下流側の第１負荷側熱交換器で第１ヒートポンプ回路側と熱交換した循環液が、負荷端末に供給される。 According to the first aspect of the present invention, two heat pump circuits capable of absorbing or radiating heat from different heat sources are provided. The first heat pump circuit includes a first heat source side heat exchanger that can exchange heat with outside air as a heat source, a first compressor, and a first load side heat exchanger, and the second heat pump circuit includes: A second heat source side heat exchanger, a second compressor, and a second load side heat exchanger capable of exchanging heat with a heat medium from a predetermined heat source (for example, an underground heat exchanger) are provided. At this time, the first load-side heat exchanger and the second load-side heat exchanger are connected to a load-side circuit through which the circulating fluid circulates, and the upstream side second load-side heat exchanger is connected to the second heat pump circuit side. After the heat exchange, the circulating fluid heat-exchanged with the first heat pump circuit side by the first load-side heat exchanger on the downstream side is supplied to the load terminal.
このとき、第１ヒートポンプ回路に設けられる第１熱源側熱交換器には、外気と熱交換するための送風ファンが設けられており、通常、前記送風ファンの周囲には通風用の開口が設けられている。このため、特に第１ヒートポンプ回路側における熱交換量が多く、送風ファンや第１圧縮機の回転数が大きくなる場合には、その高回転数による騒音が大きくなるおそれがある。 At this time, the first heat source side heat exchanger provided in the first heat pump circuit is provided with a blower fan for exchanging heat with the outside air, and normally, an opening for ventilation is provided around the blower fan. It has been. For this reason, especially when the amount of heat exchange on the first heat pump circuit side is large and the rotational speed of the blower fan or the first compressor increases, there is a risk that noise due to the high rotational speed will increase.
そこで、請求項１によれば、第１ヒートポンプ回路の前記第１圧縮機や前記送風ファンを制御する第１制御手段が、通常モード及び低騒音モードの２つのモードを切替可能に備えている。そして、低騒音モードに切り替えられたときには、第１制御手段は、第１圧縮機（または送風ファン）の回転数の上限値を、前記通常モード時の回転数の上限値（通常時第１上限値）よりも小さい、低騒音時第１上限値とする。これにより、前述の高回転数による騒音増大を軽減し、騒音を抑制することができる。
Therefore, according to
そしてこのとき、前記の第１制御手段での切替と連携し、第２ヒートポンプ回路の前記第２圧縮機を制御する第２制御手段が、前記低騒音モードへの切替時において、前記第１制御手段の制御による前記回転数上限値の低下による第１ヒートポンプ回路側の出力低下分を、第２ヒートポンプ回路側で補う。これにより、ヒートポンプ装置全体としての出力を維持することができる。 Then, at this time, the second control means for controlling the second compressor of the second heat pump circuit in cooperation with the switching by the first control means, the first control at the time of switching to the low noise mode. The second heat pump circuit side compensates for the output decrease on the first heat pump circuit side due to the lowering of the rotation speed upper limit value by means of the means. Thereby, the output as the whole heat pump apparatus is maintainable.
以上の結果、請求項１によれば、装置全体としての出力を維持しつつ、騒音の抑制を図ることができる。
As a result, according to
また、請求項２によれば、第２ヒートポンプ回路の前記第２圧縮機を制御する第２制御
手段が、前記低騒音モードへの切替時において、第２圧縮機の回転数の上限値を、前記通常モード時の回転数の上限値（通常時第２上限値）よりも大きい、低騒音時第２上限値とする。これにより、前記第１制御手段の制御による前記回転数上限値の低下による第１ヒートポンプ回路側の出力低下分を、前記第２制御手段の制御による前記回転数上限値の上昇による第２ヒートポンプ回路側で確実に補い、ヒートポンプ装置全体としての出力を確実に維持することができる。
According to claim 2, the second control means for controlling the second compressor of the second heat pump circuit sets the upper limit value of the rotation speed of the second compressor at the time of switching to the low noise mode. The second upper limit value during low noise is greater than the upper limit value (the second upper limit value during normal operation) of the rotation speed in the normal mode. As a result, the output decrease on the first heat pump circuit side due to the decrease in the rotation speed upper limit value under the control of the first control means is replaced with the second heat pump circuit due to the increase in the rotation speed upper limit value under the control of the second control means. It is possible to reliably make up for the heat pump device and to maintain the output of the heat pump device as a whole.
また、請求項３によれば、低騒音モードへの切替時に、開口部を備えた第１筐体内に配置された前記第１圧縮機や前記送風ファンの回転数上限値を低下させることで、確実に騒音抑制を図ることができる。 Further, according to claim 3, by switching to the low noise mode, by reducing the rotation speed upper limit value of the first compressor and the blower fan disposed in the first housing having an opening, Noise suppression can be achieved reliably.
また、請求項４によれば、操作手段の手動操作により、若しくは、予め定められた切替時間の到来により、通常モードから低騒音モードへの切替を実行し、騒音抑制を図ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to suppress noise by switching from the normal mode to the low noise mode by manual operation of the operating means or when a predetermined switching time arrives.
また、請求項５によれば、前記のように第２負荷側熱交換器での熱交換と第１負荷側熱交換器での熱交換との両方が実行可能な負荷側回路に対し、例えば外気温度等の所望の切替条件に基づき、切替制御手段により、いずれの熱交換を主としいずれの熱交換を補助とするかが切り替えられる。すなわち、暖房運転時において、例えば前記外気温度が高い場合には、外気からの大きな吸熱を期待できることから前記第１圧縮機が主動力源として駆動されて前記第２圧縮機は補助動力源として駆動される。逆に前記外気温度が低い場合には、外気からの吸熱をあまり期待できないことから前記第２圧縮機が主動力源として駆動されて前記第１圧縮機は補助動力源として駆動される。また、冷房運転時において、例えば前記外気温度が低い場合には、外気への大きな放熱を期待できることから前記第１圧縮機が主動力源として駆動されて前記第２圧縮機は補助動力源として駆動される。逆に前記外気温度が高い場合には、外気への放熱をあまり期待できないことから前記第２圧縮機が主動力源として駆動されて前記第１圧縮機は補助動力源として駆動される。
Further, according to
ここで、請求項５によれば、前記のような第２圧縮機及び第１圧縮機に対する主動力源及び補助動力源の割り当てがなされている状態で前記低騒音モードへの切替が実行されても、モード切替前後において前記動力源の割り当てが切り替えられることはなく、そのまま維持される。これにより、仮に、主動力源として駆動されている第１圧縮機の回転数が、（前記低騒音モードへの切替によって）補助動力源として駆動されている第２圧縮機の回転数よりも小さくなったとしても、その後の暖房又は冷房負荷の減少等によっていずれかの回転数を低下させるときには、効率の低い補助動力源である前記第２圧縮機の回転数が先に低下し、効率の高い主動力源である前記第１圧縮機の回転数は（低下することなく）維持される。これにより、（効率の高い）第１圧縮機の回転数を先に低下させる場合に比べて、装置全体の効率を向上することができる。
According to
また、請求項６によれば、外気温としきい値との大小に基づき前記動力源の割り当てを切り替えることで、前記第２負荷側熱交換器での熱交換と前記第１負荷側熱交換器での熱交換とのうちいずれの熱交換を主としいずれの熱交換を補助とするか、を切り替えることができる。 According to claim 6, by switching the allocation of the power source based on the magnitude of the outside air temperature and the threshold value, heat exchange in the second load side heat exchanger and the first load side heat exchanger are switched. It is possible to switch which heat exchange is the main and which heat exchange is the auxiliary.
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明を適用した、本実施形態の複合熱源型のヒートポンプ装置１の主要なユニットの外観構成を図１に示す。図１において、本実施形態のヒートポンプ装置１は、外郭としての筐体４Ａ（第２筐体に相当）を備えた地中熱ヒートポンプユニット４と、外郭としての筐体５Ａ（第１筐体）を備えた空気熱ヒートポンプユニット５と、熱交換端末３６に循環液Ｌ（例えば、水や不凍液）を循環させる、負荷側回路としての端末循環回路３０と、地中熱循環回路２０とを有している。
FIG. 1 shows an external configuration of a main unit of the composite heat source type
本実施形態のヒートポンプ装置１全体の回路構成を図２に示す。図２に示すように、上記ヒートポンプ装置１は、上記地中熱ヒートポンプユニット４に備えられ、地中熱源を利用して上記熱交換端末３６側の循環液Ｌを加熱または冷却可能な第２ヒートポンプ回路としての地中熱ヒートポンプ回路４０と、上記空気熱ヒートポンプユニット５に備えられ、空気熱源を利用して上記熱交換端末３６側の循環液Ｌを加熱または冷却可能な第１ヒートポンプ回路としての空気熱ヒートポンプ回路５０と、上記端末循環回路３０と、第２ヒートポンプ回路としての上記地中熱循環回路２０とを有している。
FIG. 2 shows a circuit configuration of the entire
図２において、地中熱ヒートポンプ回路４０は、能力可変の第２圧縮機４３と、第２負荷側熱交換器としての第２熱交換器４１と、第２膨張弁４４と、第２熱源側熱交換器としての地中熱源熱交換器４５とが、第２冷媒配管４２によって環状に接続されている。この第２冷媒配管４２には、上記地中熱ヒートポンプ回路４０における第２冷媒Ｃ１（後述の図３及び図４参照）の流れ方向を切り換える四方弁４６が設けられている。なお、第２圧縮機４３、第２熱交換器４１、及び地中熱源熱交換器４５は、上記筐体４Ａ内に内包されている。
In FIG. 2, the underground
上記第２熱交換器４１及び上記地中熱源熱交換器４５は、例えばプレート式熱交換器で構成されている。このプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、第２冷媒Ｃ１を流通させる冷媒流路と熱媒である上記循環液Ｌ（または熱媒Ｈ１。後述の図３等参照）を流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されているものである。
The said
また、第２圧縮機４３から吐出された第２冷媒Ｃ１の温度は、第２冷媒吐出温度センサ４２ａによって検出される。同様に、第２熱交換器４１から第２膨張弁４４を介して地中熱源熱交換器４５に至るまでの第２冷媒配管４２に設けられた冷媒温度センサ４２ｃ，４２ｂのうち、第２膨張弁４４から地中熱源熱交換器４５までの第２冷媒配管４２に設けられた第２冷媒温度センサ４２ｂによって、低圧側（暖房運転時）または高圧側（冷房運転時）の第２冷媒Ｃ１の温度が検出される。上記第２冷媒吐出温度センサ４２ａ及び上記第２冷媒温度センサ４２ｂの検出結果は、地中熱制御装置６１へ入力される。
The temperature of the second refrigerant C1 discharged from the
空気熱ヒートポンプ回路５０は、能力可変の第１圧縮機５３と、第１負荷側熱交換器としての第１熱交換器５１と、第１膨張弁５４と、第１熱源側熱交換器としての空気熱源熱交換器５５とが、第１冷媒配管５２によって環状に接続されている。空気熱源熱交換器５５には、当該空気熱源熱交換器５５に外気を通風するための送風ファン５６が設けられている。また、前記第１冷媒配管５２には、上記空気熱ヒートポンプ回路５０における第１冷媒Ｃ２（後述の図３及び図４参照）の流れ方向を切り換える四方弁５８が設けられている。なお、第１圧縮機５３、第１熱交換器５１、空気熱源熱交換器５５、及び送風ファン５６は、上記筐体５Ａ内に内包されており、筐体５Ａには、前記送風ファン５６による通風用の開口部５Ｂが備えられている（図１参照）。
The air heat
上記第１熱交換器５１は、前述と同様、例えばプレート式熱交換器で構成されており、上記第１冷媒Ｃ２を流通させる冷媒流路と上記循環液Ｌを流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されているものである。
As described above, the
また、第１圧縮機５３から吐出された第１冷媒Ｃ２の温度は、第１冷媒吐出温度センサ５２ａによって検出される。また、外気の温度が、外気温度検出手段としての外気温度センサ５７によって検出される。上記第１冷媒吐出温度センサ５２ａ及び上記外気温度センサ５７の検出結果は、空気熱制御装置６２へ入力される。また、上記外気温度センサ５７の検出結果は、上記地中熱制御装置６１にも入力される。
Further, the temperature of the first refrigerant C2 discharged from the
なお、上記地中熱ヒートポンプ回路４０の上記第２冷媒Ｃ１、および、上記空気熱ヒートポンプ回路５０の上記第１冷媒Ｃ２としては、例えばＲ４１０ＡやＲ３２等のＨＦＣ冷媒や二酸化炭素冷媒等の任意の冷媒を用いることができる。
In addition, as said 2nd refrigerant | coolant C1 of the said geothermal
地中熱循環回路２０は、回転速度（単位時間当たりの回転数）可変の地中熱循環ポンプ２２と、地中熱源熱交換器４５と、上記地中熱源熱交換器４５を流通する上記第２冷媒Ｃ１と熱交換する熱源として（この例では地中に）設置された地中熱交換器２３とが、熱媒配管としての地中熱配管２１によって環状に接続されている。この地中熱配管２１には、上記地中熱循環ポンプ２２によって、エチレングリコールやプロピレングリコール等を添加した不凍液が熱媒Ｈ１（後述の図３及び図４参照）として循環されるとともに、上記熱媒Ｈ１を貯留し地中熱循環回路２０の圧力を調整する地中用シスターン２４が設けられている。なお、地中熱交換器２３は、地中に設けられるのには限られず、例えば湖沼、貯水池、河川、海、温泉、井戸等の、比較的大容量の水源中に設けられ、それらから採放熱するようにしてもよい。
The underground
端末循環回路３０は、上記第２熱交換器４１と、上記第１熱交換器５１と、ファンコイルや床暖房パネルやパネルコンベクタ等の負荷端末としての（この例では２台の）熱交換端末３６とが、循環液配管としての負荷配管３１によって上流側から順に環状に接続されている。なお、この例では、２つ熱交換端末３６が、適宜のヘッダ（図示せず）を介して互いに並列に上記端末循環回路３０において接続されている。上記負荷配管３１には、端末循環回路３０に上記循環液Ｌを循環させる循環液循環ポンプ３２と、循環液Ｌを貯留し
端末循環回路３０の圧力を調整する冷暖房用シスターン３５とが設けられている。上記循環液循環ポンプ３２は、この例では、定速（一定回転数）にて回転するように構成されている。また、上記熱交換端末３６は、特に図示しない端末用リモコンによって運転と停止の切り替え操作が可能であり、運転中には当該熱交換端末３６の内部に循環液Ｌが流通する一方、運転停止中には当該熱交換端末３６の内部に循環液Ｌが流通しない。なお、熱交換端末３６は、図２では２つが並列に設けられているが、１つまたは３つ以上設けられてもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。
The
このとき、端末循環回路３０においては、上記第２熱交換器４１と上記第１熱交換器５１とが直列に接続されており、かつ、上記したように、端末循環回路３０を循環する循環液Ｌの流れに対して、上記第２熱交換器４１が上記第１熱交換器５１よりも上流側に配設されている。すなわち、上記ヒートポンプ装置１は、地中熱源を利用して熱交換端末３６側の循環液Ｌを加熱または冷却する地中熱ヒートポンプ回路４０の第２熱交換器４１と、空気熱源を利用して熱交換端末３６側の循環液Ｌを加熱または冷却する空気熱ヒートポンプ回路５０の第１熱交換器５１とが、端末循環回路３０に対して直列に接続された、複合熱源ヒートポンプ装置となっているものである。
At this time, in the
なお、負荷配管３１には、熱交換端末３６から第２熱交換器４１に流入する循環液Ｌの温度を検出する、循環液温度検出手段としての戻り液温度センサ３４が設けられており、その検出結果は、上記地中熱制御装置６１及び上記空気熱制御装置６２へ入力される。なお、空気熱制御装置６２は、戻り液温度センサ３４に直接接続されず、上記地中熱制御装置６１を介して戻り液温度センサ３４の検出結果を取得する構成でもよい。
The
ここで、上記ヒートポンプ装置１は、上記の四方弁４６，５８の切替によって暖房運転を行う暖房装置、若しくは、冷房運転を行う冷房装置、として選択的に機能させることができる。次に、図３及び図４を用いてこの暖房運転及び冷房運転について説明する。
Here, the
図３に、暖房運転時の状態を示す。なお、図示の煩雑を防止するために、図２に示していた各種の信号線は省略している。この図３に示す暖房運転時においては、上記地中熱ヒートポンプ回路４０では、図示のように上記四方弁４６が切り替えられることで、第２圧縮機４３から吐出された第２冷媒Ｃ１を、第２熱交換器４１、第２膨張弁４４、地中熱源熱交換器４５の順に流通させた後、第２圧縮機４３に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第２冷媒Ｃ１が上記第２圧縮機４３で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する上記第２熱交換器４１において、上記端末循環回路３０を流れる循環液Ｌと熱交換を行って上記循環液Ｌに熱を放出し加熱しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第２冷媒Ｃ１は上記第２膨張弁４４において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する上記地中熱源熱交換器４５において、上記地中熱循環回路２０を流れる熱媒Ｈ１と熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し、低温・低圧のガスとして再び上記第２圧縮機４３へと戻る。
FIG. 3 shows a state during heating operation. Note that various signal lines shown in FIG. 2 are omitted in order to prevent the illustration from being complicated. In the heating operation shown in FIG. 3, the geothermal
一方、上記空気熱ヒートポンプ回路５０では、図示のように上記四方弁５８が切り替えられることで、第１圧縮機５３から吐出された第１冷媒Ｃ２を、第１熱交換器５１、第１膨張弁５４、空気熱源熱交換器５５の順に流通させた後、第１圧縮機５３に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第１冷媒Ｃ２が上記第１圧縮機５３で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する上記第１熱交換器５１において、上記端末循環回路３０を流れる循環液Ｌとの熱交換を行って上記循環液Ｌに熱を放出し加熱しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第１冷媒Ｃ２は第１膨張弁５４において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する上記空気熱源熱交換器５５において、送風ファン５６の作動により送られ
る空気と熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し、低温・低圧のガスとして再び上記第１圧縮機５３へと戻る。
On the other hand, in the air heat
また、地中熱循環回路２０では、地中熱交換器２３によって地中から地中熱が採熱され、その熱を帯びた上記熱媒Ｈ１が地中熱循環ポンプ２２により地中熱源熱交換器４５に供給される。そして、蒸発器として機能する上記地中熱源熱交換器４５において、地中熱源熱交換器４５の冷媒流路を流通する上記第２冷媒Ｃ１と、地中熱源熱交換器４５の流体流路を流通する上記熱媒Ｈ１とで熱交換が行われ、地中熱交換器２３にて採熱された地中熱が第２冷媒Ｃ１側に汲み上げられ上記のように第２冷媒Ｃ１が加熱される。
Further, in the underground
また、端末循環回路３０では、循環液循環ポンプ３２により上記第２熱交換器４１に流入した循環液Ｌは、凝縮器として機能する上記第２熱交換器４１において、地中熱循環回路２０の熱媒Ｈ１と熱交換し上記のように加熱された上記第２冷媒Ｃ１との熱交換を行って加熱された後、凝縮器として機能する上記第１熱交換器５１において、上記空気熱源熱交換器５５で外気と熱交換し上記のように加熱された上記第１冷媒Ｃ２との熱交換を行ってさらに加熱される。こうして加熱された上記循環液Ｌは、その後、上記熱交換端末３６に供給されて被空調空間を加熱する。
In the
なお、上記においては、地中熱ヒートポンプユニット４および空気熱ヒートポンプユニット５の両方を動作させた暖房運転時の状態を図３に示して説明したが、これに限られない。すなわち、地中熱ヒートポンプユニット４単体のみを動作させての暖房運転や、空気熱ヒートポンプユニット５単体のみを動作させての暖房運転も可能なものである。
In addition, in the above, although the state at the time of the heating operation which operated both the underground
図４に、冷房運転時の状態を示す。なお、図示の煩雑を防止するために、図２に示していた各種の信号線は省略している。この図４に示す冷房運転時においては、上記地中熱ヒートポンプ回路４０では、図示のように上記四方弁４６が切り替えられることで、第２圧縮機４３から吐出された第２冷媒Ｃ１を、地中熱源熱交換器４５、第２膨張弁４４、第２熱交換器４１の順に流通させた後、第２圧縮機４３に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第２冷媒Ｃ１が上記第２圧縮機４３で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する上記地中熱源交換機４５において、上記地中熱循環回路２０を流れる熱媒Ｈ１と熱交換を行って上記熱媒Ｈ１に熱を放出しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第２冷媒Ｃ１は上記第２膨張弁４４において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する上記第２熱交換器４１において、上記端末循環回路３０を流れる循環液Ｌと熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し上記循環液Ｌを冷却した後、低温・低圧のガスとして再び上記第２圧縮機４３へと戻る。
FIG. 4 shows a state during the cooling operation. Note that various signal lines shown in FIG. 2 are omitted in order to prevent the illustration from being complicated. In the cooling operation shown in FIG. 4, in the geothermal
一方、上記空気熱ヒートポンプ回路５０では、図示のように上記四方弁５８が切り替えられることで、第１圧縮機５３から吐出された第１冷媒Ｃ２を、空気熱源熱交換器５５、第１膨張弁５４、第１熱交換器５１の順に流通させた後、第１圧縮機５３に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第１冷媒Ｃ２が上記第１圧縮機５３で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する上記空気熱源熱交換器５５において、送風ファン５６の作動により送られる空気との熱交換を行って外気へ熱を放出しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第１冷媒Ｃ２は上記第１膨張弁５４において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する上記第１熱交換器５１において、上記端末循環回路３０を流れる循環液Ｌと熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し上記循環液Ｌを冷却した後、低温・低圧のガスとして再び上記第１圧縮機５３へと戻る。
On the other hand, in the air heat
また、地中熱循環回路２０では、上記熱媒Ｈ１が地中熱循環ポンプ２２により地中熱源
熱交換器４５に供給される。そして、凝縮器として機能する上記地中熱源熱交換器４５において、地中熱源熱交換器４５の冷媒流路を流通する上記第２冷媒Ｃ１と、地中熱源熱交換器４５の流体流路を流通する上記熱媒Ｈ１とが対向して流れて熱交換が行われ、高温となっている第２冷媒Ｃ１の熱が熱媒Ｈ１側に放熱されて第２冷媒Ｃ１が冷却された後、熱媒Ｈ１の熱は地中熱交換器２３によって地中へと放熱される。
In the underground
また、端末循環回路３０では、循環液循環ポンプ３２により第２熱交換器４１に流入した循環液Ｌは、蒸発器として機能する上記第２熱交換器４１において、地中熱循環回路２０の熱媒Ｈ１と熱交換し上記のように冷却された上記第２冷媒Ｃ１との熱交換を行って冷却された後、蒸発器として機能する上記第１熱交換器５１において、上記空気熱源熱交換器５５で外気と熱交換し上記のように冷却された上記第１冷媒Ｃ２との熱交換を行ってさらに冷却される。こうして冷却された循環液Ｌは、その後、上記熱交換端末３６に供給されて被空調空間を冷却する。
Further, in the
なお、上記においては、地中熱ヒートポンプユニット４および空気熱ヒートポンプユニット５の両方を動作させた冷房運転時の状態を図４に示して説明したが、これに限られない。すなわち、地中熱ヒートポンプユニット４単体のみを動作させての冷房運転や、空気熱ヒートポンプユニット５単体のみを動作させての冷房運転も可能なものである。
In addition, in the above, although the state at the time of the air_conditionaing | cooling operation which operated both the underground
次に、地中熱制御装置６１及び空気熱制御装置６２について説明する。上記地中熱制御装置６１及び上記空気熱制御装置６２は、詳細な図示を省略するが、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えている。まず、暖房運転時における、上記地中熱制御装置６１及び上記空気熱制御装置６２の機能的構成を図５により説明する。
Next, the underground
図５に示すように、上記地中熱制御装置６１は、圧縮機制御部６１Ａと、膨張弁制御部６１Ｂと、ポンプ制御部６１Ｃとを機能的に備えている。また、地中熱制御装置６１は、熱交換端末３６それぞれに備えられた端末制御装置３６ａ及びメインリモコン６０ａ（操作手段に相当）に対し、通信可能に接続されている（図２参照）。
As shown in FIG. 5, the
圧縮機制御部６１Ａは、切替制御部６１ｐ（詳細は後述）を備えており、上記戻り液温度センサ３４により検出された循環液Ｌ（温水）の温度（以下適宜、「戻り温水温度」という。図３参照）に応じて、上記第２圧縮機４３の回転数を制御する。特にこの例では、圧縮機制御部６１Ａは、上記戻り液温度センサ３４により検出される循環液Ｌの上記戻り温水温度が、例えば上記メインリモコン６０ａの操作に対応した所望の目標戻り温水温度となるように、上記第２圧縮機４３の回転数を制御する。
The compressor control unit 61A includes a switching
膨張弁制御部６１Ｂは、第２冷媒吐出温度センサ４２ａにより検出される第２冷媒Ｃ１の冷媒吐出温度に応じて、上記第２膨張弁４４の弁開度を制御する。特にこの例では、膨張弁制御部６１Ｂは、第２冷媒吐出温度センサ４２ａにより検出される第２冷媒Ｃ１の冷媒吐出温度が、例えば上記メインリモコン６０ａの操作に対応した制御上の目標温度となるように、上記第２膨張弁４４の弁開度を制御する。
The expansion
ポンプ制御部６１Ｃは、上記第２冷媒温度センサ４２ｂにより検出された第２冷媒Ｃ１の温度（このとき地中熱源熱交換器４５は蒸発器として機能することから、以下適宜、「蒸発器入口冷媒温度」という）に応じて、上記地中熱循環ポンプ２２の上記回転数を制御する（図２も参照）。特にこの例では、上記ポンプ制御部６１Ｃは、上記第２冷媒温度センサ４２ｂにより検出される上記第２冷媒Ｃ１の蒸発器入口冷媒温度が略一定値となるように、上記地中熱循環ポンプ２２の上記回転数を制御する。
The
また、上記空気熱制御装置６２は、圧縮機制御部６２Ａと、膨張弁制御部６２Ｂと、ファン制御部６２Ｃとを機能的に備えている。また空気熱制御装置６２は、上記地中熱制御装置６１に対し、通信可能に接続されている（図２参照）。
The air
圧縮機制御部６２Ａは、切替制御部６２ｐ（詳細は後述）を備えており、上記戻り液温度センサ３４により検出された上記戻り温水温度（図３参照）に応じて、上記第１圧縮機５３の回転数を制御する。特にこの例では、圧縮機制御部６２Ａは、上記戻り液温度センサ３４により検出される戻り温水温度が、例えば上記メインリモコン６０ａの操作に対応した所望の目標戻り温水温度となるように、上記第１圧縮機５３の回転数を制御する。なお、この空気熱制御装置６２の圧縮機制御部６２Ａと上記地中空気熱制御装置６１の上記圧縮機制御部６１Ａとは、必要に応じて互いに連携しつつ、対象となる第２圧縮機４３または第１圧縮機５３の制御を行う。
The
膨張弁制御部６２Ｂは、第１冷媒吐出温度センサ５２ａにより検出される第１冷媒Ｃ２の冷媒吐出温度に応じて、上記第１膨張弁５４の弁開度を制御する。特にこの例では、膨張弁制御部６２Ｂは、第１冷媒吐出温度センサ５２ａにより検出される第１冷媒Ｃ２の冷媒吐出温度が、例えば上記メインリモコン６０ａの操作に対応した制御上の目標温度となるように、上記第１膨張弁５４の弁開度を制御する。なお、この空気熱制御装置６２の膨張弁制御部６２Ｂと上記地中空気熱制御装置６１の上記膨張弁制御部６１Ｂとは、必要に応じて互いに連携しつつ、対象となる第２膨張弁４４または第１膨張弁５４の制御を行う。
The expansion
ファン制御部６２Ｃは、上記外気温度センサ５７により検出された外気の温度に応じて、上記送風ファン５６の回転数を制御する（図２も参照）。
The
なお、図５を参照した以上の説明においては、暖房運転時における情報の入出力に基づいて説明したが、冷房運転時には図６に示すように地中熱制御装置６１及び空気熱制御装置６２の構成はそのままで入出力する情報の内容が異なる。すなわち、戻り液温度センサ３４が検出する循環液Ｌの温度はいわゆる冷水の温度（以下適宜、「戻り冷水温度」という。図４参照）であり、この戻り冷水温度が各圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａに入力される。また、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、上記戻り液温度センサ３４により検出される戻り冷水温度が、例えば上記メインリモコン６０ａの操作に対応した所望の目標戻り冷水温度となるように、上記第２圧縮機４３及び上記第１圧縮機５３の回転数を制御する。さらに、第２冷媒温度センサ４２ｂが検出する冷媒Ｃ１の温度、すなわち凝縮器出口冷媒温度（このとき地中熱源熱交換器４５は凝縮器として機能している）が、ポンプ制御部６１Ｃに入力される。
In the above description with reference to FIG. 5, the description has been made based on the input / output of information during the heating operation. However, during the cooling operation, as shown in FIG. 6, the underground
以上において、本実施形態のヒートポンプ装置１においては、地中熱制御装置６１及び空気熱制御装置６２側それぞれの圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａに設けた切替制御部６１ｐ，６２ｐにより、第２及び第１圧縮機４３，５３への主動力源／補助動力源の切替制御が行われる。
In the above, in the
すなわち、本実施形態のヒートポンプ装置１は、上述したように地中熱源と空気熱源の２つの熱源を複合的に利用しているが、これら異なる熱源をいかに効率的に組み合わせて利用するか（言い替えれば、地中熱源と空気熱源との動力源割当ての切り替えや組み合わせをどのように決定するか）が重要である。しかし、流体（気相）である室外空気と、固体（固相）である地中の土とでは、それらの間で熱源としての特性や取り扱い方が大きく相違する。例えば、室外空気は夏期と冬期の温度変化が大きい一方、地中では通年を通して温度の変化が小さい。また、いずれの熱源も全体の熱容量は大きいものの、室外空気の場合は熱伝達速度が高くまたファンで送風することにより循環可能である一方、地中の土
の場合は熱伝達速度が低くまた固定化されて循環できない。このため、室外空気は外気全体での温度検出が容易であるが、地中の土は局部的に温度分布が偏りやすいため地中全体での温度検出が困難である。
That is, the
以上のことから、本実施形態では、外気温度を基準として空気熱源と地中熱源の動力源割当ての切り替えや組み合わせを決定する。つまり、外気温度センサ５７により検出される外気温度に基づき（図５及び図６参照）、各圧縮機制御部６１，６２がそれぞれ備える切替制御部６１ｐ，６２ｐ（切替制御手段に相当）が連携して、第２熱交換器４１での熱交換と第１熱交換器５１での熱交換との両方が実行可能な端末循環回路３０において、いずれの熱交換を主としいずれの熱交換を補助とするかを切り替える。
From the above, in the present embodiment, the switching and combination of the power source allocation of the air heat source and the underground heat source are determined based on the outside air temperature. That is, based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 57 (see FIGS. 5 and 6), the switching
例えば冷房運転時には、図７（ａ）に示すように、春期や秋期などでなどで上記外気温度があまり高くない場合（この例では３０℃未満または３５℃未満の場合。後述）には、外気への大きな放熱を期待できることから空気熱源を利用する上記第１圧縮機５３が主動力源として優先的に駆動され、地中熱源を利用する上記第２圧縮機４３は補助動力源として駆動される。
For example, during cooling operation, as shown in FIG. 7 (a), when the outside air temperature is not so high (such as in the case of less than 30 ° C. or less than 35 ° C. in this example), such as in spring or autumn, the outside air Therefore, the
逆に夏期などで上記外気温度が比較的高い場合（この例では３０℃以上または３５℃以上の場合。後述）には、外気への放熱をあまり期待できないことから地中熱源を利用する上記第２圧縮機４３が主動力源として優先的に駆動され、空気熱源を利用する上記第１圧縮機５３は補助動力源として駆動される。
On the other hand, when the outside air temperature is relatively high in summer, etc. (in this example, 30 ° C. or higher or 35 ° C. or higher, which will be described later), since the heat release to the outside air cannot be expected so much, The two
すなわち、本実施形態では、冷房運転を開始する際に、まず、外気温度が基準温度としての３０℃未満であれば、空気熱ヒートポンプ回路５０の第１圧縮機５３を主動力源とすると共に、地中熱ヒートポンプ回路４０の第２圧縮機４３を補助動力源として、冷房運転を開始させる。また、外気温度が基準温度としての３０℃以上であれば、地中熱ヒートポンプ回路４０の第２圧縮機４３を主動力源とすると共に、空気熱ヒートポンプ回路５０の第１圧縮機５３を補助動力源として、冷房運転を開始させる。
That is, in this embodiment, when starting the cooling operation, first, if the outside air temperature is less than 30 ° C. as the reference temperature, the
そして、本実施形態では、上記のようにして冷房運転を開始した後、外気温度が変化した場合には、その変化の度合いに応じて、適宜、上記主動力源と補助動力源とを入れ替える。すなわち、第２圧縮機４３と第１圧縮機５３の何れの動力源を主とするか、従（補助）とするかを入れ替える。
In the present embodiment, after the cooling operation is started as described above, when the outside air temperature changes, the main power source and the auxiliary power source are appropriately switched according to the degree of the change. That is, the power source of the
本実施形態では、上記切替制御部６１ｐ，６２ｐは、上記外気温度センサ５７により検出された外気温が所定のしきい値以上であるか否か、を切替条件とする。すなわち、外気温としきい値との大小に基づき上記動力源の割り当てを切り替えることで、上記第２熱交換器４１での熱交換と上記第１熱交換器５１での熱交換とのうちいずれの熱交換を主としいずれの熱交換を補助とするか、を切り替える。
In the present embodiment, the switching
すなわち、（冷房運転開始時の外気温度が３０℃未満で）上記第１圧縮機５３が主動力源、上記第２圧縮機４３が補助動力源として運転開始した後、図８に示すように、外気温度が上昇して基準温度である３５［℃］以上となるまで（３５［℃］未満の場合）はそのまま上記第１圧縮機５３を主動力源とし上記第２圧縮機４３を補助動力源とする。その後、外気温度が３５［℃］以上に上昇したら、地中熱源を利用する上記地中熱ヒートポンプ回路４０の上記第２圧縮機４３を主動力源とし、空気熱源を利用する上記空気熱ヒートポンプ回路５０の上記第１圧縮機５３を補助動力源とする。
That is, after starting operation with the
逆に、（冷房運転開始時の外気温度が３０℃以上で）上記第２圧縮機４３が主動力源、上記第１圧縮機５３が補助動力源として運転開始した後、図８に示すように、外気温度が
低下して３０［℃］未満とならないうち（３０［℃］以上の場合）はそのまま上記第２圧縮機４３を主動力源とし上記第１圧縮機５３を補助動力源とする。その後、外気温度が３０［℃］未満に低下したら、空気熱源を利用する上記空気熱ヒートポンプ回路５０の上記第１圧縮機５３を主動力源とし、地中熱源を利用する上記地中熱ヒートポンプ回路４０の上記第２圧縮機４３を補助動力源とする。
Conversely, after the operation is started with the
すなわち、図８に矢印で示すように、前述のような外気温度の上昇方向では、主動力源と補助動力源を切り替える区切りとなる上記基準温度を３５［℃］とする一方、外気温度の低下方向では、上記基準温度を変えて３０［℃］とする（＝主動力源／補助動力源の切り替え挙動にヒステリシスを持たせている）。 That is, as indicated by the arrows in FIG. 8, in the direction of the increase in the outside air temperature as described above, the reference temperature serving as a delimiter for switching between the main power source and the auxiliary power source is set to 35 [° C.], while the outside air temperature is decreased. In the direction, the reference temperature is changed to 30 [° C.] (= the switching behavior of the main power source / auxiliary power source has hysteresis).
また例えば暖房運転時には、図７（ｂ）に示すように、冬期などで上記外気温度が比較的低い場合（この例では２℃未満または５℃未満の場合。後述）には、外気から吸熱することにより空気熱源熱交換器５５が着霜する問題があることから上記第２圧縮機４３が主動力源として優先的に駆動され、上記第１圧縮機５３は補助動力源として駆動される。
Further, for example, during heating operation, as shown in FIG. 7B, when the outside air temperature is relatively low in the winter season or the like (in this example, less than 2 ° C. or less than 5 ° C., described later), heat is absorbed from the outside air. As a result, there is a problem that the air heat
逆に秋期や春期などで上記外気温度があまり低くない場合（この例では２℃以上または５℃以上の場合。後述）には、外気から吸熱しても空気熱源熱交換器５５が着霜しにくいことから上記第１圧縮機５３が主動力源として優先的に駆動され、上記第２圧縮機４３は補助動力源として駆動される。
On the other hand, if the outside air temperature is not so low in autumn or spring (in this example, 2 ° C. or more or 5 ° C. or more, which will be described later), the air heat
すなわち、本実施形態では、暖房運転を開始する際に、まず、外気温度が基準温度としての５℃未満であれば、地中熱ヒートポンプ回路４０の第２圧縮機４３を主動力源とすると共に、空気熱ヒートポンプ回路５０の第１圧縮機５３を補助動力源として、暖房運転を開始させる。また、外気温度が基準温度としての５℃以上であれば、空気熱ヒートポンプ回路５０の第１圧縮機５３を主動力源とすると共に、地中熱ヒートポンプ回路４０の第２圧縮機４３を補助動力源として、暖房運転を開始させる。
That is, in this embodiment, when starting the heating operation, first, if the outside air temperature is less than 5 ° C. as the reference temperature, the
そして、本実施形態では、上記のようにして暖房運転を開始した後、外気温度が変化した場合には、その変化の度合いに応じて、適宜、上記主動力源と補助動力源とを入れ替える。すなわち、第２圧縮機４３と第１圧縮機５３の何れの動力源を主とするか、従（補助）とするかを入れ替える。
In the present embodiment, after the heating operation is started as described above, when the outside air temperature changes, the main power source and the auxiliary power source are appropriately switched according to the degree of the change. That is, the power source of the
すなわち、（暖房運転開始時の外気温度が５℃未満で）上記第２圧縮機４３が主動力源、上記第１圧縮機５３が補助動力源として運転開始した後、図９に示すように、外気温度が上昇して基準温度である５［℃］以上となるまで（５［℃］未満の場合）はそのまま上記第２圧縮機４３を主動力源とし上記第１圧縮機５３を補助動力源とする。その後、外気温度が５［℃］以上に上昇したら、空気熱源を利用する上記空気熱ヒートポンプ回路５０の上記第１圧縮機５３を主動力源とし、地中熱源を利用する上記地中熱ヒートポンプ回路４０の上記第２圧縮機４３を補助動力源とする。
That is, after the operation is started with the
逆に、（暖房運転開始時の外気温度が５℃以上で）上記第１圧縮機５３が主動力源、上記第２圧縮機４３が補助動力源として運転開始した後、図９に示すように、外気温度が低下して２［℃］未満とならないうち（２［℃］以上の場合）はそのまま上記第１圧縮機５３を主動力源とし上記第２圧縮機４３を補助動力源とする。その後、外気温度が２［℃］未満に低下したら、地中熱源を利用する上記地中熱ヒートポンプ回路４０の上記第２圧縮機４３を主動力源とし、空気熱源を利用する上記空気熱ヒートポンプ回路５０の上記第１圧縮機５３を補助動力源とする。
Conversely, after the
すなわち、図９に矢印で示すように、上記のような外気温度の上昇方向では、主動力源
と補助動力源を切り替える区切りとなる上記基準温度を５［℃］とする一方、外気温度の低下方向では、上記基準温度を変えて２［℃］とする（＝主動力源／補助動力源の切り替え挙動にヒステリシスを持たせている）。
That is, as indicated by the arrows in FIG. 9, in the above-described increase direction of the outside air temperature, the reference temperature serving as a delimiter for switching between the main power source and the auxiliary power source is set to 5 [° C.], while the outside air temperature decreases. In the direction, the reference temperature is changed to 2 [° C.] (= the switching behavior of the main power source / auxiliary power source has hysteresis).
以上のように、外気温度が変化し、それまでの上記の主動力源・補助動力源の割り当てを入れ替えたほうが効率がよいとみなされた場合には、各切替制御部６１ｐ，６２ｐによって第２圧縮機４３及び第１圧縮機５３に対する上記割り当てが入れ替えられ、それまで主動力源だった圧縮機が補助動力源として駆動され、補助動力源だった圧縮機が主動力源として駆動される。そして、上記戻り液温度センサ３４により検出される循環液Ｌの上記戻り温水温度または上記戻り冷水温度が、例えば上記メインリモコン６０ａの操作に対応した所望の目標温度となるように、各圧縮機４３，５３の回転数（この例では、主動力源として駆動される圧縮機のみ）が制御される。
As described above, when the outside air temperature changes and it is considered that it is more efficient to change the assignment of the main power source / auxiliary power source up to that point, the second
以上の基本構成及び作動であるヒートポンプ装置１において、本実施形態の特徴は、前記第２圧縮機４３及び前記第１圧縮機５３の制御において、低騒音モード、通常モード、の２つの動作モードを設けたことにある。以下、その詳細を順を追って説明する。
In the
上述したように、本実施形態のヒートポンプ装置１においては、地中熱ヒートポンプ回路４０の第２熱交換器４１と空気熱ヒートポンプ回路５０の第１熱交換器５１とがともに負荷配管３１に接続され、この例では上流側の第２熱交換器４１で地中熱ヒートポンプ回路３０側と熱交換した後に、下流側の第１熱交換器５１で空気熱ヒートポンプ回路５０側と熱交換した循環液Ｌが、２つ熱交換端末３６に供給される。
As described above, in the
このとき、空気熱ヒートポンプ回路５０に設けられる空気熱源熱交換器５５には、外気と熱交換するための前記送風ファン５６が設けられており、筐体５Ａのうち前記送風ファン５６の周囲に前記開口部５Ｂ（図１参照）が設けられている。このため、特に空気熱ヒートポンプ回路５０における熱交換量が多く第１圧縮機５３の回転数が大きくなる場合には、その高回転数による大きな音が開口部５Ｂから空気熱ヒートポンプユニット５の外部へ漏れて、周囲環境への騒音が大きくなるおそれがある。
At this time, the air heat
そこで本実施形態では、前記第１圧縮機５３を制御する圧縮機制御部６２Ａ、及び、前記第２圧縮機４３を制御する圧縮機制御部６１Ａが、通常モード及び低騒音モードの２つのモードを切替可能に備えている。そして、低騒音モードに切り替えられたときには、圧縮機制御部６２Ａは、第１圧縮機５３の回転数の上限値を、通常モード時の回転数の上限値よりも小さい値とする。そしてこのとき、前述の圧縮機制御部６２Ａでの切替と連携し、圧縮機制御部６１Ａは、前記低騒音モードへの切替時において、第２圧縮機４３の回転数の上限値を、通常モード時の回転数の上限値よりも大きい値とする。
Therefore, in the present embodiment, the
上記低騒音モード及び通常モードからなる２つのモードにおける、第２圧縮機４３及び第１圧縮機５３の回転数の切替挙動の一例を、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）により説明する。この例では、空気熱ヒートポンプ回路５０の第１圧縮機５３が主動力源として駆動され、地中熱ヒートポンプ回路４０の第２圧縮機４３が補助動力源として駆動される場合を例にとって示している。また、以下では、理解の容易と説明の便宜のために、地中熱ヒートポンプユニット４と空気熱ヒートポンプユニット５とがほぼ同等の性能・仕様であり、圧縮機４３，５３の回転数が同等であれば互いに同じ出力となる場合を例にとって説明する。
An example of the switching behavior of the rotation speeds of the
前記通常モードの場合の挙動を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）において、この例では、例えば前記２つの熱交換端末３６，３６のうち１つの熱交換端末３６が運転開始されることで、まず主動力源である第１圧縮機５３（図中「空気熱利用（主）」の実線で示す
）が起動されて回転数が上昇を開始する。その後、時間ｔ１で第１圧縮機５３の回転数はＲａまで上昇して一定となる。そのとき、その時間ｔ１において補助動力源である第２圧縮機４３（図中「地中熱利用（補助）」の一点鎖線で示す）が起動され、第２圧縮機４３の回転数もその後時間ｔ２でＲｌ（＜Ｒａ）まで上昇して一定となる。
The behavior in the normal mode is shown in FIG. In FIG. 10A, in this example, for example, one of the two
その後、例えば時間ｔ３で残りの１つの熱交換端末３６が運転開始されることによる負荷の増大に対応して、まず主動力源である第１圧縮機５３の回転数が前記Ｒａから上昇を開始し、時間ｔ４で上限値Ｒａｍａｘ（通常時第１上限値に相当）まで上昇してその後は一定となる。なお、このＲａｍａｘの値は、例えば第１圧縮機５３の性能上の最高回転数である。その時間ｔ４において、補助動力源である第２圧縮機４３の回転数が前記Ｒｌから上昇を開始し、時間ｔ５で上限値Ｒｌｍａｘ（＜Ｒａｍａｘ；通常時第２上限値に相当）まで上昇してその後は一定となる。
Thereafter, for example, in response to an increase in load due to the start of operation of the remaining one
なお、上記のように、本願明細書においては、冷暖房負荷の増大に伴って先に回転数が増大する圧縮機が「主動力源」であり、それに後続して回転数が増大する圧縮機が「補助動力源」である。また、冷暖房負荷の減少に伴って先に回転数が減少する圧縮機が「補助動力源」であり、それに後続して回転数が減少する圧縮機が「主動力源」である。またこのとき、回転数の値そのものの大小関係は関係なく、「主動力源」である圧縮機の回転数が「補助動力源」である圧縮機の回転数よりも大きい場合もあるし、「主動力源」である圧縮機の回転数が「補助動力源」である圧縮機の回転数よりも小さい場合もあり得るものである。 Note that, as described above, in the present specification, the compressor whose rotational speed first increases as the cooling / heating load increases is the “main power source”, and the compressor whose rotational speed subsequently increases is described below. “Auxiliary power source”. Further, the compressor whose rotational speed decreases first as the cooling / heating load decreases is the “auxiliary power source”, and the compressor whose rotational speed subsequently decreases is the “main power source”. At this time, the rotational speed of the compressor itself, which is the “main power source”, may be greater than the rotational speed of the compressor, which is the “auxiliary power source”. There is a possibility that the rotational speed of the compressor as the “main power source” is smaller than the rotational speed of the compressor as the “auxiliary power source”.
前記低騒音モードの場合の挙動を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）において、前述と同様、例えば１つの熱交換端末３６が運転開始されることで主動力源である第１圧縮機５３が起動し、回転数が時間ｔ１でＲａまで上昇して一定となる。時間ｔ１にて補助動力源である第２圧縮機４３が起動し、回転数が時間ｔ２でＲｌ（＜Ｒａ）まで上昇して一定となる。
The behavior in the low noise mode is shown in FIG. In FIG. 10B, as described above, for example, when one
その後、例えば時間ｔ３で残りの１つの熱交換端末３６が運転開始されることによる負荷の増大に対応して、前述と同様、まず主動力源である第１圧縮機５３の回転数が前記Ｒａから上昇を開始する。但しこの低騒音モードの場合は、前述したように、第１圧縮機５３の回転数の上限値は、図１０（ａ）に示したＲａｍａｘよりも小さなＲａｍａｘ′に制限される。このため、上昇開始した第１圧縮機５３の回転数は、前述の時間ｔ４よりも早いタイミングの時間ｔ４′で前記上限値Ｒａｍａｘ′（低騒音時第１上限値に相当）に達して、その後はこの値で一定となる。これにより、前述の高回転数による騒音増大を軽減し、周囲環境への騒音を抑制することができる。
Thereafter, for example, in response to an increase in load due to the start of operation of the remaining one
そしてこれに対応して、その時間ｔ４′において、補助動力源である第２圧縮機４３の回転数が前記Ｒｌから上昇を開始し、時間ｔ５′で前述の上限値Ｒｌｍａｘよりも大きな上限値Ｒｌｍａｘ′（低騒音時第２上限値に相当）にまで到達し、その後一定となる。このときの第２圧縮機４３の回転数上限値Ｒｌｍａｘ′は、第１圧縮機５３の回転数上限値Ｒａｍａｘ′よりも大きい（このＲｌｍａｘ′の値は、例えば第２圧縮機４３の性能上の最高回転数であり、すなわち第２圧縮機４３の回転数と第１圧縮機５３の回転数の大小が、前述の通常モードの場合と逆転する態様となる）。これにより、前記第１圧縮機５３の回転数上限値の低下による空気熱ヒートポンプ回路５０側の出力低下分を、前記第２圧縮機４３による回転数上限値の上昇による地中熱循環回路２０側の出力向上によって補うことができる。
Correspondingly, at the time t4 ′, the rotational speed of the
なお、上記通常モードと低騒音モードとの相互間での切替は、例えば上記メインリモコン６０ａを介した操作者（ユーザ）の手動切替指示によって行えば足りる。あるいは、予
め通常モードとなる時間帯、低騒音モードとなる時間帯が設定されており、通常モードの時間帯から低騒音モードの時間帯になるとき、低騒音モードの時間帯から通常モードの時間帯になるとき、にその設定された切替時間の到来時に対応して自動切替指示が発せられ、その指示に基づいて切替を行ってもよい。
Note that switching between the normal mode and the low noise mode may be performed by a manual switching instruction from an operator (user) via the main
そして、本実施形態においては、図８、図９で示すような外気温度変動による主動力源／補助動力源の切り替えがない限り、前記のようにして動作モードが切り替えられるときであっても、前述した第２圧縮機４３及び第１圧縮機５３に対する主動力源及び動力源の割り当ては、そのモード切替前後で（変化することなく）維持される。このことを図１１及び図１２を用いて説明する。
In the present embodiment, as long as there is no switching of the main power source / auxiliary power source due to fluctuations in the outside air temperature as shown in FIGS. 8 and 9, even when the operation mode is switched as described above, The assignment of the main power source and the power source to the
図１１は、外気温５［℃］にて暖房運転が行われる場合の例である。前述のようにこの場合、上記第１圧縮機５３が主動力源として優先的に駆動され、上記第２圧縮機４３は補助動力源として駆動される。図示の例では、まず、例えば前述の２つの熱交換端末３６，３６が暖房運転されている。そして、前述の低騒音モードの結果、主動力源である空気熱利用の第１圧縮機５３の回転数が７０［ｒｐｓ］であり、補助動力源である地中熱利用の第２圧縮機４３の回転数が第１圧縮機５３よりも高い９０［ｒｐｓ］となっており、前記負荷配管３１内の循環液Ｌの温度（以下適宜、単に「温水温度」という。図示も同様）は目標温度の４０［℃］で安定している状態である。
FIG. 11 shows an example in which the heating operation is performed at an outside air temperature of 5 [° C.]. As described above, in this case, the
この状態から、例えば時間ｔ１１において、２つのうち１つの熱交換端末３６が運転停止されると、暖房負荷が減少するためそのままでは出力過多となり、前記温水温度が上昇する。この上昇に対応し、時間ｔ１２になると、補助動力源である第２圧縮機４３の回転数が９０［ｒｐｓ］から低下を開始し、時間ｔ１３で３０［ｒｐｓ］まで低下する（なお、この時間ｔ１３までの間、主動力源である第１圧縮機５３の回転数は前記７０［ｒｐｓ］に維持されたままである）。これにより、温水温度の上昇は止まり、その後、時間ｔ１４になると、主動力源である第１圧縮機５３の回転数が後続して７０［ｒｐｓ］から低下を開始し、これに伴って温水温度も低下しはじめる。
From this state, for example, at time t11, when one of the two
その後、第１圧縮機５３の回転数は、時間ｔ１５で３０［ｒｐｓ］まで低下する。その際、前記時間ｔ１３以降３０［ｒｐｓ］に維持されていた第２圧縮機４３の回転数は、この時間ｔ１５で０［ｒｐｓ］となり、すなわち第２圧縮機４３が駆動停止される。そして時間ｔ１５以降は、第１圧縮機５３のみが回転数３０［ｒｐｓ］で駆動される。この結果、前記のようにして低下し続けていた温水温度は、下げ止まってほぼ安定する。
Thereafter, the rotational speed of the
すなわち、図１１に示した例では、低騒音モードによって、当初、主動力源である第１圧縮機５３の回転数が補助動力源である第２圧縮機４３の回転数よりも低いが、前述の暖房負荷の低下に伴って、（低回転数側である第１圧縮機５３ではなく）高回転数側である第２圧縮機４３の回転数が先行して低下するものである。
That is, in the example shown in FIG. 11, the rotation speed of the
図１２は、外気温−５［℃］にて暖房運転が行われる場合の例である。前述のようにこの場合、上記第２圧縮機４３が主動力源として優先的に駆動され、上記第１圧縮機５３は補助動力源として駆動される。図示の例では、前述と同様、まず２つの熱交換端末３６，３６が暖房運転されている。そして、前述の低騒音モードの結果、補助動力源である空気熱利用の第１圧縮機５３の回転数が７０［ｒｐｓ］であり、主動力源である地中熱利用の第２圧縮機４３の回転数が第１圧縮機５３よりも高い９０［ｒｐｓ］となっており、前記温水温度が目標温度の４０［℃］で安定している状態である。
FIG. 12 shows an example in which the heating operation is performed at an outside temperature of −5 [° C.]. As described above, in this case, the
この状態から、前述と同様、例えば時間ｔ２１において１つの熱交換端末３６が運転停止され前記温水温度が上昇すると、この上昇に対応し、時間ｔ２２において補助動力源で
ある第１圧縮機５３の回転数が７０［ｒｐｓ］から低下を開始し、時間ｔ２３で３０［ｒｐｓ］まで低下する（なお、この時間ｔ２３までの間、主動力源である第１圧縮機５３の回転数は前記７０［ｒｐｓ］に維持されたままである）。これにより、温水温度の上昇は止まり、その後、時間ｔ２４になると、主動力源である第２圧縮機４３の回転数が後続して９０［ｒｐｓ］から低下を開始し、これに伴って温水温度も低下しはじめる。
From this state, as described above, for example, when one
その後、第２圧縮機４３の回転数は、時間ｔ２５で３０［ｒｐｓ］まで低下する。その際、前記時間ｔ２３以降３０［ｒｐｓ］に維持されていた第１圧縮機５３の回転数は、この時間ｔ２５で０［ｒｐｓ］となり、すなわち第１圧縮機５３が駆動停止される。そして時間ｔ２５以降は、第２圧縮機４３のみが回転数３０［ｒｐｓ］で駆動される。この結果、前記のようにして低下し続けていた温水温度は、下げ止まってほぼ安定する。
Thereafter, the rotation speed of the
すなわち、図１２に示した例では、低騒音モードによって、補助動力源である第１圧縮機５３の回転数が主動力源である第２圧縮機４３の回転数よりも低い状態にあり、前述の暖房負荷の低下に伴って、低回転数側である第１圧縮機５３の回転数が（補助動力源であることから）そのまま第２圧縮機４３に先行して低下するものである。
That is, in the example shown in FIG. 12, the rotation speed of the
以上図１１及び図１２に示したように、低騒音モードにおいても、前述の外気温の高・低に応じて決められる第２圧縮機４３及び第１圧縮機５３に対する主動力源・補助動力源の割り当ては、変更されることなく維持される。
As shown in FIGS. 11 and 12, the main power source / auxiliary power source for the
次に、以上の手法を実現するために、前記圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａが協働して実行する制御手順を図１３及び図１４のフローチャートにより説明する。
Next, in order to realize the above-described method, a control procedure executed by the
まず、暖房運転時の制御手順を図１３に示す。図１３において、まずステップＳ５で、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前述のような手動又は自動による低騒音モードへの切替指示があったか否かを判定する。低騒音モードの指示がない場合はステップＳ５の判定が満たされず（Ｓ５：Ｎｏ）、ステップＳ８に移行し、低騒音モードの指示がある場合はステップＳ５の判定が満たされ（Ｓ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ７に移る。
First, the control procedure at the time of heating operation is shown in FIG. In FIG. 13, first, in step S5, the
ステップＳ７では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、低騒音モードに対応する切り替えフラグＦを「１」にする。その後、ステップＳ１０に移行する。一方、ステップＳ８では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記切り替えフラグＦを「０」にする。その後、ステップＳ１０に移行する。
In step S7, the
ステップＳ１０では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、ヒートポンプ装置１が運転開始状態となったか否かを判定する。具体的には、運転開始状態とは、例えば、操作者による適宜のヒートポンプ装置１の運転開始操作がなされることで停止状態から起動される場合、若しくは、運転停止後から再起動してヒートポンプ装置１の運転が再び開始される場合（詳細は後述）、である。運転開始状態となるまではステップＳ１０の判定が満たされず（Ｓ１０：Ｎｏ）ループ待機し、運転開始状態となるとステップＳ１０の判定が満たされ（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に移る。
In step S10, the
ステップＳ１１では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、暖房運転を開始する際の、地中熱ヒートポンプ回路４０の第２圧縮機４３、及び、空気熱ヒートポンプ回路５０の第１圧縮機５３のいずれを主動力源とし、いずれを補助動力源とするかの設定を行う。すなわち、上記外気温度センサ５７によって検出された外気温度が上記基準温度（前述の例では５℃）未満であれば、上記第２圧縮機４３を主動力源とすると共に上記第１圧縮機５３を補助動力源として、暖房運転を開始する。外気温度が上記基準温度（５℃）以上であれば、上記第１圧縮機５３を主動力源とすると共に上記第２圧縮機４３を補助動力源として、暖
房運転を開始する。その後、ステップＳ１２に移る。
In step S <b> 11, the
ステップＳ１２では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記切り替えフラグＦが「１」であるか否かを判定する。切り替えフラグＦが「０」であればステップＳ１２の判定が満たされず（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１３に移行する。
In step S12, the
ステップＳ１３では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、第２圧縮機４３の回転数の上限値を前述の通常時第２上限値（図１０（ａ）の例ではＲｌｍａｘ）とし、ステップＳ１４に移行する。
In step S13, the
ステップＳ１４では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、第１圧縮機５３の回転数の上限値を前述の通常時第１上限値（図１０（ａ）の例ではＲａｍａｘ）とする。その後、後述のステップＳ１５に移行する。
In step S14, the
一方、前記ステップＳ１２で、切り替えフラグＦが「１」であればステップＳ１２の判定が満たされ（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３′に移る。 On the other hand, if the switching flag F is “1” in step S12, the determination in step S12 is satisfied (S12: Yes), and the process proceeds to step S13 ′.
ステップＳ１３′では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、第２圧縮機４３の回転数の上限値を前述の通常時第２上限値よりも大きい低騒音時第２上限値（図１０（ｂ）の例ではＲｌｍａｘ′）とし、ステップＳ１４′に移行する。
In step S13 ′, the
ステップＳ１４′では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、第１圧縮機５３の回転数の上限値を前述の通常時第１上限値よりも小さい低騒音時第１上限値（図１０（ｂ）の例ではＲａｍａｘ′）とする。その後、ステップＳ１５に移行する。
In step S14 ′, the
ステップＳ１５では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、ヒートポンプ装置１が運転終了状態となったか否かを判定する。すなわち、後述のような回転数の制御の下で暖房運転を行って暖房負荷が小さくなると、ヒートポンプ装置１を動作させずとも、上記端末循環回路３０の上記戻り液温度センサ３４で検出される循環液Ｌの上記戻り温水温度が上記目標戻り温水温度以上に達する場合がある。この場合は、上記地中熱制御装置６１及び上記空気熱制御装置６２による公知の制御によりヒートポンプ装置１が停止され、待機状態となる（すなわち、いったんヒートポンプ装置１の運転が終了される）。ステップＳ１５では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、ヒートポンプ装置１がこの待機状態となったか否かを判定するものである。運転終了状態（すなわち待機状態）となっていた場合はステップＳ１５の判定が満たされ（Ｓ１５：ＹＥＳ）、このフローを終了する。一方、運転終了状態（すなわち待機状態）となっていない間はステップＳ１５の判定は満たされず（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ２０に移る。
In step S15, the
ステップＳ２０では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、この時点で戻り液温度センサ３４から検出された上記戻り温水温度が上記目標戻り温水温度（上記の例では４０［℃］）を下回っているか否かを判定する。戻り温水温度が目標戻り温水温度を下回っている場合、判定が満たされ（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２５に移り、戻り温水温度が目標戻り温水温度を下回っていない場合、判定が満たされず（Ｓ２０：ＮＯ）、ステップＳ３０に移る。
In step S20, the
ステップＳ２５では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を増大する。なお、主動力源の圧縮機の回転数の増大だけに限らず、適宜、補助動力源の圧縮機の回転数も（主動力源の圧縮機の回転数の増大に後続するタイミングにて）増大させてもよい。この増大の際において、圧縮機回転数は、前記ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１３′、ステップＳ１４′で決定された上限値以下に
制限される。すなわち、ステップＳ２５においては、圧縮機の回転数は、前記ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１３′、ステップＳ１４′で決定された上限値の範囲内で、戻り温水温度が目標戻り温水温度に等しくなるように、増大制御される。その後、上記ステップＳ１５に戻り、以後は同じ手順を繰り返す。
In step S25, the
ステップＳ３０では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を低減する。なお、主動力源の圧縮機の回転数の低減だけに限らず、適宜、補助動力源の圧縮機の回転数も（主動力源の圧縮機の回転数の低減に先行するタイミングにて）低減させてもよい。その後、上記ステップＳ１５に戻り、以後は同じ手順を繰り返す。
In step S30, the
なお、図１３に示したフローは、暖房運転開始時において通常モードから低騒音モードへの切替指示がなされた場合を例にとって説明したが、暖房運転開始後、その運転中に、通常モードから低騒音モードへの切替指示が出される場合もあり得る。この場合は、図１３に示した制御内容からステップＳ１０及びステップＳ１１が省略（ステップＳ５よりも前にステップＳ１０，Ｓ１１に対応する内容の処理がすでに行われている）されたものが実行されることとなる。 Note that the flow shown in FIG. 13 has been described by taking as an example a case where an instruction to switch from the normal mode to the low noise mode is given at the start of the heating operation. There may be a case where an instruction to switch to the noise mode is issued. In this case, step S10 and step S11 are omitted from the control content shown in FIG. 13 (the processing corresponding to steps S10 and S11 has already been performed before step S5). It will be.
なお、図１３のフローにおける、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１３′、ステップＳ１４′を実行する圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａが、第１制御手段及び第２制御手段に相当している。
In the flow of FIG. 13, the
次に、冷房運転時の制御手順を図１４に示す。図１４において、まずステップＳ１０５で、前記ステップＳ５と同様、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記低騒音モードの指示があったか否かを判定する。低騒音モードの指示がなければステップＳ１０５の判定が満たされず（Ｓ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０８に移行してステップＳ８と同様に前記切り替えフラグＦ＝０とし、低騒音モードの指示があればステップＳ１０５の判定が満たされ（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に移行してステップＳ７と同様に前記切り替えフラグＦ＝１とする。ステップＳ１０７、ステップＳ１０８の後はステップＳ１１０に移る。
Next, FIG. 14 shows a control procedure during the cooling operation. In FIG. 14, first, in step S105, as in step S5, the
ステップＳ１１０では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記ステップＳ１０と同様、ヒートポンプ装置１が運転開始状態となったか否かを判定し、運転開始状態となるまではステップＳ１１０の判定が満たされず（Ｓ１１０：Ｎｏ）ループ待機し、運転開始状態となるとステップＳ１１０の判定が満たされ（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１に移る。
In step S110, the
ステップＳ１１１では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記ステップＳ１１と同様、冷房運転を開始する際の、前記第２圧縮機４３及び前記第１圧縮機５３のいずれを主動力源とし、いずれを補助動力源とするかの設定を行う。すなわち、上記外気温度センサ５７によって検出された外気温度が上記基準温度（前述の例では３０℃）以上であれば、上記第２圧縮機４３を主動力源とすると共に上記第１圧縮機５３を補助動力源として、冷房運転を開始する。外気温度が上記基準温度（３０℃）未満であれば、上記第１圧縮機５３を主動力源とすると共に上記第２圧縮機４３を補助動力源として、冷房運転を開始する。その後、ステップＳ１１２に移る。
In step S111, the
ステップＳ１１２では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記ステップＳ１２と同様、Ｆ＝１であるか否かを判定し、Ｆ＝０であればステップＳ１１２の判定が満たされず（Ｓ１１２：Ｎｏ）ステップＳ１１３に移行し、Ｆ＝１であればステップＳ１１２の判定が満たされ（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１３′に移る。
In step S112, the
ステップＳ１１３では、前記ステップＳ１３と同様、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、第２圧縮機４３の回転数の上限値を通常時第２上限値とし、その後、ステップＳ１１４で、前記ステップＳ１４と同様、第１圧縮機５３の回転数の上限値を通常時第１上限値とし、ステップＳ１１５に移行する。
In step S113, as in step S13, the
一方、ステップＳ１１３′では、前記ステップＳ１３′と同様、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、第２圧縮機４３の回転数の上限値を低騒音時第２上限値とし、その後、ステップＳ１１４′で、前記ステップＳ１４′と同様、第２圧縮機４３の回転数の上限値を低騒音時第１上限値とし、ステップＳ１１５に移行する。
On the other hand, in step S113 ′, similarly to step S13 ′, the
ステップＳ１１５では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記ステップＳ１５と同様、ヒートポンプ装置１が運転終了状態となったか否かを判定する。すなわち、後述のような回転数の制御の下で冷房運転を行って冷房負荷が小さくなると、ヒートポンプ装置１を動作させずとも、上記端末循環回路３０の上記戻り液温度センサ３４で検出される循環液Ｌの上記戻り冷水温度が上記目標戻り冷水温度以下となる場合がある。この場合は、上記地中熱制御装置６１及び上記空気熱制御装置６２による公知の制御によりヒートポンプ装置１が停止され、待機状態となる（すなわち、いったんヒートポンプ装置１の運転が終了される）。ステップＳ１１５では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、ヒートポンプ装置１がこの待機状態となったか否かを判定するものである。運転終了状態となっていた場合はステップＳ１１５の判定が満たされ（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、このフローを終了する。一方、運転終了状態となっていない間はステップＳ１１５の判定は満たされず（Ｓ１１５：ＮＯ）、ステップＳ１２０に移る。
In step S115, the
ステップＳ１２０では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、この時点で戻り液温度センサ３４から検出された上記戻り冷水温度が上記目標戻り冷水温度（上記の例では１５［℃］）を超えているか否かを判定する。戻り冷水温度が目標戻り冷水温度を超えている場合、判定が満たされ（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２５に移り、上記戻り冷水温度が上記目標戻り冷水温度以下である場合、判定は満たされず（Ｓ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１３０に移る。
In step S120, the
ステップＳ１２５では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記ステップＳ２５と同様、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を増大する（補助動力源についても同様）。この増大の際において、圧縮機回転数は、前記ステップＳ１１３、ステップＳ１１４、ステップＳ１１３′、ステップＳ１１４′で決定された上限値以下に制限される。すなわち、ステップＳ１２５においては、圧縮機の回転数は、前記ステップＳ１１３、ステップＳ１１４、ステップＳ１１３′、ステップＳ１１４′で決定された上限値の範囲内で、戻り冷水温度が目標戻り冷水温度に等しくなるように、増大制御される。その後、上記ステップＳ１１５に戻り、以後は同じ手順を繰り返す。
In step S125, the
ステップＳ１３０では、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａは、前記ステップＳ３０と同様、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を低減する（補助動力源についても同様）。その後、上記ステップＳ１１５に戻り、以後は同じ手順を繰り返す。
In step S130, the
なお、図１４に示したフローは、冷房運転開始時において通常モードから低騒音モードへの切替指示がなされた場合を例にとって説明したが、冷房運転開始後、その運転中に、通常モードから低騒音モードへの切替指示が出される場合もあり得る。この場合は、図１４に示した制御内容からステップＳ１１０及びステップＳ１１１が省略（ステップＳ１０５よりも前にステップＳ１１０，Ｓ１１１に対応する内容の処理がすでに行われている）されたものが実行されることとなる。 The flow shown in FIG. 14 has been described by taking as an example a case where an instruction to switch from the normal mode to the low noise mode is given at the start of the cooling operation. However, after starting the cooling operation, the flow from the normal mode is reduced during the operation. There may be a case where an instruction to switch to the noise mode is issued. In this case, the control contents shown in FIG. 14 in which steps S110 and S111 are omitted (the contents corresponding to steps S110 and S111 have already been performed before step S105) are executed. It will be.
なお、図１４のフローにおける、ステップＳ１０５、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８、ステップＳ１１２、ステップＳ１１３、ステップＳ１１４、ステップＳ１１３′、ステップＳ１１４′を実行する圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａが、第１制御手段及び第２制御手段に相当している。
In addition,
以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ装置１においては、前記低騒音モードに切り替えられたとき、圧縮機制御部６２Ａが第１圧縮機５３の回転数の上限値を、通常モード時の回転数の上限値よりも小さい値とし、また圧縮機制御部６１Ａが、第２圧縮機４３の回転数の上限値を、通常モード時の回転数の上限値よりも大きい値とする。これにより、前述の高回転数による騒音増大を軽減し、騒音を抑制することができる。また、上記回転数上限値の低下による空気熱ヒートポンプ回路５０側の出力低下分を、上記回転数上限値の上昇による地中熱ヒートポンプ回路４０側の出力向上によって補い、ヒートポンプ装置１全体としての出力を維持することができる。以上の結果、装置全体としての出力を維持しつつ、騒音の抑制を図ることができる。
As described above, in the
また、本実施形態では特に、低騒音モードへの切替時に、開口部５Ｂを備えた空気熱ヒートポンプユニット５の筐体５Ａ内に配置された第１圧縮機５３の回転数上限値を低下させることで、確実に騒音抑制を図ることができる。
In the present embodiment, in particular, at the time of switching to the low noise mode, the rotation speed upper limit value of the
また、本実施形態では特に、メインリモコン６０ａの手動操作により（若しくは、予め定められた切替時間の到来により）、通常モードから低騒音モードへの切替を実行し、騒音抑制を図ることができる。
In the present embodiment, in particular, switching from the normal mode to the low noise mode can be performed by manual operation of the main
また、本実施形態では特に、図１１及び図１２を用いて前述したように、第２圧縮機４３及び第１圧縮機５３に対する主動力源及び補助動力源の割り当てがなされている状態で前記低騒音モードへの切替が実行されても、モード切替前後において動力源の割り当てが切り替えられることはなく、そのまま維持される。これにより、仮に、主動力源として駆動されている第１圧縮機５３の回転数が、（低騒音モードへの切替によって）補助動力源として駆動されている第２圧縮機４３の回転数よりも小さくなったとしても、その後の暖房又は冷房負荷の減少等によっていずれかの回転数を低下させるときには、効率の低い補助動力源である第２圧縮機４３の回転数が先に低下し、効率の高い主動力源である第１圧縮機５３の回転数は低下することなく維持される（例えば前述の図１１の時間ｔ１２〜ｔ１４参照）。これにより、効率の高い第１圧縮機５３の回転数を先に低下させる場合に比べて、装置全体の効率を向上することができる。
Further, in the present embodiment, as described above with reference to FIGS. 11 and 12, the low power is obtained in a state where the main power source and the auxiliary power source are assigned to the
また、本実施形態では特に、図７〜図９等を用いて前述したように、切替制御部６１ｐ，６２ｐにより、外気温としきい値との大小に基づき動力源の割り当てが切り替えられる。これにより、第２熱交換器４１での熱交換と第１熱交換器５１での熱交換とのうちいずれの熱交換を主としいずれの熱交換を補助とするか、を切り替えることができる。
Further, in the present embodiment, as described above with reference to FIGS. 7 to 9 and the like, the allocation of the power source is switched by the switching
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not change the summary of invention. Hereinafter, such modifications will be described in order.
（１）地中熱利用の圧縮機の最大回転数を両モードで同等とする場合
すなわち、上記実施形態においては、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を用いて前述したように、第２圧縮機４３の回転数の上限値は、前記通常モードにおいては、第１圧縮機５３の性能上の最高回転数であるＲａｍａｘよりも小さいＲｌｍａｘ（時間ｔ５以降参照）であり、前記低騒音モードにおいては、Ｒｌｍａｘよりも、最高回転数である大きな上限値Ｒｌｍａｘ′となっていた。
(1) When the maximum rotation speed of a geothermal compressor is made equal in both modes That is, in the above embodiment, as described above with reference to FIGS. 10 (a) and 10 (b), In the normal mode, the upper limit value of the rotational speed of the two
しかしながらこれに限られるものではなく、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に対応する図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、前記通常モードにおける、第２圧縮機４３の回転数の上限値Ｒｌｍａｘを、第１圧縮機５３の性能上の最高回転数であるＲａｍａｘと同じ値（言い替えれば第２圧縮機４３の性能上の最高回転数）としてもよい。
However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b) corresponding to FIGS. 10 (a) and 10 (b), the
この場合、第２圧縮機４３の回転数において、通常モードでの上限値Ｒｌｍａｘと低騒音モードでの上限値Ｒｌｍａｘ′とが同じ値となる。すなわち、いずれのモードにおいても、第２圧縮機４３の回転数の上限値は前記の性能上の最高回転数となるものの、その範囲内で、特に低騒音モード時においては、空気熱ヒートポンプ回路５０の前記第１圧縮機５３の回転数上限値の低下による出力低下分を、前記第２圧縮機４３による回転数の上昇による地中熱循環回路２０側の出力向上によって補って、前記同様の効果を得ることができる。
In this case, at the rotation speed of the
（２）送風ファンの回転数への拡大適用
また例えば、以上においては、前記低騒音モードに切り替えられたとき、圧縮機制御部６２Ａが第１圧縮機５３の回転数の上限値を、通常モード時の回転数の上限値よりも小さい値としたが、これに代えて、前記ファン制御部６２Ｃにより、送風ファン５６の回転数の上限値を、通常モード時の回転数の上限値（この場合の通常時第１上限値に相当）よりも小さい値（この場合の低騒音時第１上限値に相当）としてもよい。この場合も、前記同様、送風ファン５６の高回転数による騒音増大を軽減し、周囲環境への騒音を抑制することができる。あるいは、前記第１圧縮機５３の回転数上限値の制限と前記送風ファン５６の回転数上限値の制限との両方を併せて行ってもよい。
(2) Expansion application to rotation speed of blower fan For example, in the above, when the low noise mode is switched, the
（３）地中熱ヒートポンプ回路及び空気熱ヒートポンプ回路の熱交換器接続順序のバリエーション
また例えば、上記実施形態では、端末循環回路３０において、循環する循環液Ｌの流れに対して、地中熱ヒートポンプ回路４０の前記第２熱交換器４１が空気熱ヒートポンプ回路５０の前記第１熱交換器５１よりも上流側に配設されている場合を例にとって説明したが、これに限られず、反対に前記第１熱交換器５１が前記第２熱交換器４１よりも上流側に配設されてもよい。さらには、端末循環回路３０において前記第２熱交換器４１と前記第１熱交換器５１とが並列に接続されてもよい。
(3) Variation of heat exchanger connection order of geothermal heat pump circuit and air heat heat pump circuit For example, in the above-described embodiment, in the
（４）地中熱源・回路構成等のバリエーション
また例えば、上記実施形態では、上記地中または上記比較的大容量の水源中に地中熱交換器２３を設け、この地中熱熱交換器２３で上記地中または上記水源と熱交換した熱媒Ｈ１を、地中熱循環回路２０において循環させたが、これに限られない。すなわち、このような循環回路を構成するのではなく、開放型の管路を地中熱循環ポンプ２２に接続するようにしても良い。この場合、地中熱循環ポンプ２２の上流側（ポンプ流入側）及び下流側（ポンプ流出側）がそれぞれ前述の湖沼、貯水池、河川、海、温泉、井戸等の水源（あるいは一定温度の水を供給する冷水器でもよい）に接続され、その水源等の水を上記地中熱循環ポンプ２２で直接汲み上げて使用する。すなわち、上記水源等の水は、ポンプ上流側に接続された管路（上流側管路）を通じて上記地中熱循環ポンプ２２に供給され、ポンプ下流側に接続された管路（下流側管路）へ吐出された後、その下流側管路に設けられた上記地中熱源熱交換器４５に導かれて上記第２冷媒Ｃ１と熱交換を行った後、さらに上記下流側管路を通じて上記水源等に戻される。この場合、上記上流側管路に接続される水源等と上記下流側管路に接続される水源等は同一のものでもよいし、別々のものでもよい。
(4) Variation of underground heat source, circuit configuration, etc. Further, for example, in the above-described embodiment, the
また例えば、上記実施形態では、地中熱交換器２３を１本だけ地中に設けた場合を例にとって説明しているが、これに限られず、地中熱交換器２３は地中に複数設けられていて
もよい。その場合、それら複数の地中熱交換器２３は互いに並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment, the case where only one
また、上記実施形態では、地中熱を用いた地中熱ヒートポンプ回路４０と空気熱を用いた空気熱ヒートポンプ回路５０とを１つずつ備えた複合熱源型のヒートポンプ装置に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、地中熱ヒートポンプ回路４０と空気熱ヒートポンプ回路５０を含み３つ以上のヒートポンプ回路を備えた複合熱源型のヒートポンプ装置に適用してもよい。この場合には、１つのヒートポンプ回路の圧縮機だけを主動力源とし、それ以外の他のヒートポンプ回路の圧縮機を補助動力源としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where this invention is applied to the composite heat source type heat pump apparatus provided with the geothermal
（５）その他
さらに、上記実施形態では、室内端末機として、１台または２台の熱交換端末３６Ａ、３６Ｂが接続される場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち３台以上の室内端末機が接続される構成でも良い。
(5) Others In the above embodiment, the case where one or two
１ ヒートポンプ装置
４Ａ 筐体（第２筐体）
５Ａ 筐体（第１筐体）
５Ｂ 開口部
２０ 地中熱循環回路（第２ヒートポンプ回路）
２１ 地中熱配管（熱媒配管）
２２ 地中熱循環ポンプ
２３ 地中熱交換器（熱源）
３０ 端末循環回路（負荷側回路）
３１ 負荷配管（循環液配管）
３６ 熱交換端末（負荷端末）
４０ 地中熱ヒートポンプ回路（第２ヒートポンプ回路）
４１ 第２熱交換器（第２負荷側熱交換器）
４２ 第２冷媒配管
４３ 第２圧縮機
４４ 第２膨張弁
４５ 地中熱源熱交換器（第２熱源側熱交換器）
５０ 空気熱ヒートポンプ回路（第１ヒートポンプ回路）
５１ 第１熱交換器（第１負荷側熱交換器）
５２ 第１冷媒配管
５３ 第１圧縮機
５４ 第１膨張弁
５５ 空気熱源熱交換器（第１熱源側熱交換器）
５６ 送風ファン
５７ 外気温度センサ（外気温度検出手段）
６０ａ メインリモコン（操作手段）
６１ 地中熱制御装置
６１Ａ 圧縮機制御部
６１Ｂ 膨張弁制御部
６１Ｃ ポンプ制御部
６１ｐ 切替制御部（切替制御手段）
６２ 空気熱制御装置
６２Ａ 圧縮機制御部
６２Ｂ 膨張弁制御部
６２Ｃ ファン制御部
６２ｐ 切替制御部（切替制御手段）
Ｃ１ 第２冷媒
Ｃ２ 第１冷媒
Ｈ１ 熱媒
Ｌ 循環液
1
5A case (first case)
5B opening 20 underground heat circulation circuit (second heat pump circuit)
21 Underground heat pipe (heat medium pipe)
22
30 Terminal circulation circuit (load side circuit)
31 Load piping (circulating fluid piping)
36 Heat exchange terminal (load terminal)
40 Geothermal heat pump circuit (second heat pump circuit)
41 2nd heat exchanger (2nd load side heat exchanger)
42 2nd refrigerant | coolant piping 43
50 Pneumatic heat pump circuit (first heat pump circuit)
51 1st heat exchanger (1st load side heat exchanger)
52 1st refrigerant piping 53
56
60a Main remote control (operation means)
61 Geothermal control device 61A
62 air
C1 Second refrigerant C2 First refrigerant H1 Heat medium L Circulating fluid
Claims (6)
第２圧縮機、第２負荷側熱交換器、及び、所定の熱源からの熱媒と熱交換可能な第２熱源側熱交換器、を第２冷媒配管で接続して、第２ヒートポンプ回路を形成し、
前記第１負荷側熱交換器、前記第２負荷側熱交換器、少なくとも１つの負荷端末を、循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、
前記第１ヒートポンプ回路の前記第１圧縮機及び前記送風ファンのうち少なくとも一方を制御する第１制御手段と、
前記第２ヒートポンプ回路の前記第２圧縮機を制御する第２制御手段と、
を有する複合熱源ヒートポンプ装置において、
前記第１制御手段及び前記第２制御手段は、
互いに連携して、前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を通常時第１上限値とする、通常モードと、
互いに連携して、前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を、前記通常時第１上限値よりも小さな低騒音時第１上限値とし、その上限値の低下による前記第１ヒートポンプ回路における出力低下分を第２ヒートポンプ回路で補う、低騒音モードと、
を切替可能に備える
ことを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。 The first compressor, the first load side heat exchanger, and the first heat source side heat exchanger capable of exchanging heat with the outside air are connected by a first refrigerant pipe to form a first heat pump circuit, and the first 1 Install a blower fan that ventilates the outside air to the heat source side heat exchanger,
A second compressor, a second load side heat exchanger, and a second heat source side heat exchanger capable of exchanging heat with a heat medium from a predetermined heat source are connected by a second refrigerant pipe, and a second heat pump circuit is connected. Forming,
Connecting the first load-side heat exchanger, the second load-side heat exchanger, and at least one load terminal with a circulating fluid pipe to form a load-side circuit;
First control means for controlling at least one of the first compressor and the blower fan of the first heat pump circuit;
Second control means for controlling the second compressor of the second heat pump circuit;
In a composite heat source heat pump device having
The first control means and the second control means are:
In normal mode, in cooperation with each other, the upper limit value of the rotation speed of the first compressor or the rotation speed of the blower fan is set as the first upper limit value during normal time,
In cooperation with each other, the upper limit value of the rotation speed of the first compressor or the rotation speed of the blower fan is set as the first upper limit value at the time of low noise smaller than the first upper limit value at the normal time, and the upper limit value is reduced. A low noise mode in which the output reduction in the first heat pump circuit is compensated by the second heat pump circuit;
A heat source heat pump device comprising:
前記通常モードでは、
前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を前記通常時第１上限値とすると共に、前記第２圧縮機の回転数の上限値を通常時第２上限値とし、
前記低騒音モードでは、
前記第１圧縮機の回転数若しくは前記送風ファンの回転数の上限値を前記低騒音時第１上限値とすると共に、前記第２圧縮機の回転数の上限値を、前記通常時第２上限値よりも大きな低騒音時第２上限値とする
ことを特徴とする請求項１記載の複合熱源ヒートポンプ装置。 The first control means and the second control means cooperate with each other,
In the normal mode,
The upper limit value of the rotation speed of the first compressor or the rotation speed of the blower fan is set as the normal first upper limit value, and the upper limit value of the rotation speed of the second compressor is set as the normal second upper limit value.
In the low noise mode,
The upper limit value of the rotation speed of the first compressor or the rotation speed of the blower fan is set as the first upper limit value during low noise, and the upper limit value of the rotation speed of the second compressor is set as the second upper limit value during the normal time. 2. The composite heat source heat pump device according to claim 1, wherein the second upper limit value is set at a low noise level larger than the value.
前記第２圧縮機、前記第２負荷側熱交換器、及び前記第２熱源側熱交換器を内包する第２筐体と、
をさらに有し、
前記第１筐体は、
前記送風ファンによる通風用の開口部を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の複合熱源ヒートポンプ装置。 A first housing containing the first compressor, the first load side heat exchanger, the first heat source side heat exchanger, and the blower fan;
A second housing containing the second compressor, the second load side heat exchanger, and the second heat source side heat exchanger;
Further comprising
The first housing is
The composite heat source heat pump device according to claim 1, further comprising an opening for ventilation by the blower fan.
操作手段を介した手動切替指示、若しくは、予め設定された切替時間の到来時における自動切替指示、に基づき、前記通常モードから前記低騒音モードへの切替を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の複合熱源ヒートポンプ装置。 The first control means and the second control means are:
2. The switching from the normal mode to the low noise mode is performed based on a manual switching instruction via an operation unit or an automatic switching instruction when a preset switching time arrives. The composite heat source heat pump device according to claim 3.
り替え可能な、切替制御手段を有し、
前記切替制御手段は、
前記通常モード及び前記低騒音モードの相互間のモード切替前後において、前記動力源割り当てを切り替えることなく維持する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の複合熱源ヒートポンプ装置。 When operating the load terminal, based on a desired switching condition, it is possible to switch the power source assignment of which one of the first compressor and the second compressor is the main power source and which is the auxiliary power source. , Having a switching control means,
The switching control means includes
The composite heat source heat pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the power source assignment is maintained without switching before and after mode switching between the normal mode and the low noise mode. apparatus.
外気温検出手段により検出された外気温が所定のしきい値以上であるか否か、を前記切替条件とする
ことを特徴とする請求項５記載の複合熱源ヒートポンプ装置。 The switching control means includes
6. The composite heat source heat pump device according to claim 5, wherein whether or not the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined threshold is set as the switching condition.
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