JP2011094840A

JP2011094840A - ヒートポンプ装置

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Publication number: JP2011094840A
Application number: JP2009247477A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ueda; 真典上田; Takashi Suga; 菅　　崇
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: JP5524571B2

Abstract

【課題】システムＣＯＰが良い状態で暖房等の負荷運転を行うことができるヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】制御手段１９は、負荷運転中に、冷媒温度検出手段９の検出する温度が所定の目標温度になるように熱源側循環ポンプ１２の回転数を制御するようにしたので、冷媒温度検出手段９で検出する温度の変動により負荷出力の変動を素早く把握して、冷媒温度検出手段９の検出する温度が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ１２の回転数を制御し、熱源側循環回路を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせて所望の負荷出力を出力するまでの時間を短縮することができると共に、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを高く維持したまま負荷運転を行うことができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、ヒートポンプ回路の蒸発側の冷媒温度を安定させて、効率の良い暖房等の負荷運転を行わせるヒートポンプ装置に関するものである。

従来この種のヒートポンプ装置においては、図８に示すように、空気調和機等のヒートポンプユニット１０１と、熱媒循環式の熱源部１０２と、負荷熱交換部１０３とを備え、ヒートポンプユニット１０１は、圧縮機１０４と、圧縮機１０４から吐出された高圧冷媒を流通させ負荷側の熱媒と熱交換する凝縮器としての負荷側熱交換器１０５と、減圧手段としての膨張弁１０６と、膨張弁１０６からの低圧冷媒を流通させ外部の熱媒と熱交換する蒸発器としての熱源側熱交換器１０７とを備え、また、熱源部１０２は、熱源側熱交換器１０７の冷媒を加熱する熱源１０８と、熱源側熱交換器１０７と熱源１０８との間を熱媒配管で環状に接続する熱源側循環回路１０９と、熱源側循環回路１０９に熱媒である水や不凍液を循環させる回転数可変の熱源側循環ポンプ１１０と、熱源側熱交換器１０７から流出する地中熱循環回路１０９の熱媒の温度を検出する熱源側往き温度センサ１１１とを備え、また、負荷熱交換部１０３は、床暖房パネル等の負荷端末１１２と、負荷側熱交換器１０５と負荷端末１１２を循環可能に接続する負荷側循環回路１１３と、負荷側循環回路１１３に熱媒を循環させる負荷側循環ポンプ１１４と、負荷側熱交換器１０５から流出する負荷側循環回路１１３の熱媒の温度を検出する負荷側往き温度センサ１１５を備え、さらに、各センサの信号を受けて、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１１６を備えたものであった。

このようなヒートポンプ装置において、圧縮機１０４、熱源側循環ポンプ１１０、負荷側循環ポンプ１１４を駆動させて、熱源側熱交換器１０７にて、熱源部１０２側の熱を冷媒側に採熱すると共に、その熱を利用して、負荷側熱交換器１０５にて負荷側の熱媒を加熱する負荷運転としての暖房運転を行う場合、この暖房運転時に、制御手段１１６は熱源側往き温度センサ１１１で検出する熱媒の温度が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ１１０の回転数を制御し熱媒の流量を調整するものであった。（例えば、特許文献１参照。）

特公平８−１４４３７号公報

この従来のヒートポンプ装置は、前記暖房運転時に、熱源側往き温度センサ１１１で検出する熱媒の温度（熱源往き温度）が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ１１０の回転数を制御するもので、図９は前記暖房運転時のタイムチャートを示したものであり、ここでは、前記所定の目標温度を８℃に設定し、負荷側往き温度センサ１１５で検出する熱媒の温度（暖房往き温度）が、例えば４５℃になるように圧縮機１０４が制御されるものである。また、時間ｔ０は、前記暖房運転が安定した後の任意の時間とする。なお、図９中の蒸発側冷媒温度は、膨張弁１０６から吐出され圧縮機１０４に吸入されるまでの熱源側熱交換器１０７側の冷媒の温度とする。

ここで、図９に示す前記暖房運転時のタイムチャートについて説明する。まず、時間ｔ１〜ｔ２にかけて暖房往き温度が低下すると、負荷端末１１２での暖房出力（負荷出力）が足りないとして、制御手段１１６は圧縮機１０４の回転数を増加させ始める（時間ｔ２）。また、それと連動して蒸発側冷媒温度が低下し始める（時間ｔ２）。

そして、蒸発側冷媒温度が低下していき、蒸発側冷媒温度の低下を受けて遅延して熱源往き温度が低下し始める（時間ｔ３）。そうすると、制御手段１１６は熱源往き温度が前記所定の目標温度を下回ったことを検知して、熱源側循環ポンプ１１０の回転数を増加させ始める（時間ｔ４）。

時間ｔ４において、熱源側循環ポンプ１１０の回転数を増加させ始めると、熱源側熱交換器１０７で熱源部１０２側から汲み上げる採熱出力も増加していき、また、蒸発側冷媒温度が上昇していく。その後、蒸発側冷媒温度の上昇を受けて遅延して熱源往き温度が上昇し始める（時間ｔ５）。

そして、時間ｔ７において、暖房往き温度が４５℃となり、暖房出力を満足すると共に、熱源往き温度が前記所定の目標温度である８℃に達したので、熱源側循環ポンプ１１０の回転数をその時の回転数に維持して、その後、安定した暖房運転を継続するものである。

ところで、このような従来のヒートポンプ装置は、前記暖房運転時に、熱源側往き温度センサ１１１で検出する熱媒の温度（熱源往き温度）が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ１１０の回転数を制御すると、図９に示されるように、暖房出力の変動、ここでは暖房出力の増加が熱源往き温度に反映されるまでに時間差があり、所望の暖房出力を出すことができるまでに時間がかかってしまうと共に、その間、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰ（＝「暖房出力÷（圧縮機１０４消費電力＋熱源側循環ポンプ１１０消費電力）」とする）も悪くなってしまっていた。なお、ここでは、暖房出力が増加した場合について説明したが、暖房出力が減少した場合についても同様の課題を有するものであった。

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、前記熱源側熱交換器の冷媒を加熱する熱媒循環式の熱源部と、該熱源部の熱源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熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、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、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると同時に、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ヒートポンプ装置であって、前記制御手段は、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように前記熱源側循環ポンプの回転数を制御するものとした。

また、請求項２では、前記熱源側循環回路に前記熱源側熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する熱源側戻り温度検出手段を設け、前記制御手段は、前記負荷運転中に、前記熱源側戻り温度検出手段の検出する温度が高い程、前記所定の目標温度を高い温度に設定するものとした。

この発明の請求項１によれば、冷媒温度検出手段で検出する温度の変動により負荷出力の変動を素早く把握して、冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプの回転数を制御し熱源側循環回路を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせて所望の負荷出力を出力するまでの時間を短縮することができると共に、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを高く維持したまま負荷運転を行うことができるものである。

また、請求項２によれば、負荷運転中に、熱源側戻り温度検出手段の検出する温度が高い程、所定の目標温度を高い温度に設定するようにしたことで、圧縮機の消費電力を小さくすることができ、ヒートポンプ装置のＣＯＰ向上、ひいてはヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを向上させることができるものである。

この発明の一実施形態のヒートポンプ装置の概略構成図。同一実施形態の負荷運転時の作動を示すフローチャート。同一実施形態の負荷運転時の作動を示すタイムチャート。同一実施形態の負荷運転時の作動を示すタイムチャート。同一実施形態の負荷運転時の別の作動を示すフローチャート。同一実施形態の負荷運転を給湯等に使用する湯水を加熱沸き上げする沸き上げ運転とした場合の概略図。同一実施形態の負荷運転を空調用の室内機で被空調空間を暖める暖房運転とした場合の概略図。従来のヒートポンプ装置の概略構成図。従来のヒートポンプ装置の暖房運転時の作動を示すタイムチャート。

次に、この発明の一実施形態のヒートポンプ装置を図１に基づき説明する。
図示のように、本実施形態の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、熱源部として熱媒循環式の地中熱交換部２と、負荷熱交換部３とから構成されるものである。

前記ヒートポンプユニット１は、冷媒を圧縮する回転数可変の圧縮機４と、圧縮機４から吐出された高圧冷媒を流通させこの高圧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からの低圧冷媒を流通させこの低圧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、これらを冷媒配管で環状に接続しヒートポンプ回路８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、９は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、膨張弁６から吐出され圧縮機４に吸入されるまでの熱源側熱交換器７側の冷媒配管に設けられているものである。

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１０と、熱源側熱交換器７と地中熱交換器１０との間を熱媒配管で環状に接続する熱源側循環回路としての地中熱循環回路１１と、地中熱循環回路１１に熱媒である水や不凍液を循環させる回転数可変の熱源側循環ポンプとしての地中熱循環ポンプ１２と、地中熱循環回路１１に設けられ地中熱交換器１０から流出し熱源側熱交換器７に流入する熱媒の温度を検出する熱源側戻り温度検出手段としての地中戻り温度センサ１３とを備えているものである。

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、前記地中熱交換器１０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１２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１０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。

前記負荷熱交換部３は、負荷側に熱を与える前記負荷側熱交換器５と、被空調空間を加熱する床暖房パネル等の負荷端末１４と、負荷側熱交換器５と負荷端末１４を循環可能に環状に接続する負荷側循環回路１５と、負荷側循環回路１５に加熱用循環液を循環させる負荷側循環ポンプ１６と、負荷端末１４毎に分岐した負荷側循環回路１５に各々設けられその開閉により負荷端末１４への加熱用循環液の供給を制御する熱動弁１７（１７ａ、１７ｂ）とを備えているものである。なお、１８は負荷側循環回路１５に設けられ負荷側熱交換器５から負荷端末１４に流入する加熱用循環液の温度を検出する負荷側往き温度センサである。

前記負荷端末１４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１２及び負荷側循環ポンプ１６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、前記負荷側熱交換器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１７を介して負荷端末１４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。

１９は冷媒温度センサ９、地中戻り温度センサ１３、暖房往き温度センサ１８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１２、負荷側循環ポンプ１６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り、制御手段１９は前記暖房運転の際に、冷媒温度センサ９の検出する温度が所定の目標温度になるように地中熱循環ポンプ１２の回転数を制御し地中熱循環回路１１を循環する熱媒の流量を調整するものであり、また、負荷側往き温度センサ１８の検出する温度が所定温度になるように圧縮機４を制御するものである。

次に、図１に示す一実施形態の暖房運転時の作動について図２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１４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１９は圧縮機４、地中熱循環ポンプ１２、負荷側循環ポンプ１６の駆動を開始させ、前記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１２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、前記負荷側熱交換器５では負荷側循環ポンプ１６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１４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１２により循環され地中熱交換器１０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。

前記暖房運転中は、冷媒温度センサ９で熱源側熱交換器７側の冷媒の温度を検出し（ステップＳ１）、検出した冷媒の温度と前記所定の目標温度との比較を行うものである（ステップＳ２）。ここで、前記所定の目標温度は、ヒートポンプ装置を用いて予め行った試験によりシステムＣＯＰ（＝「暖房出力÷（圧縮機４消費電力＋地中熱循環ポンプ１２消費電力）」とする）が良い値を示している時の熱源側熱交換器７側の冷媒の温度であり、その温度を所定の目標温度として設定し制御手段１９に記憶しておくものである。なお、所定の目標温度は制御する上で±Ａ℃のヒステリシスを有していてもよく、Ａは０以上の任意の値を使用するものとする。

前記ステップＳ２で、制御手段１９は、冷媒温度センサ９で検出した冷媒の温度が所定の目標温度、ここでは５℃であるか否かを判断し、検出した冷媒の温度が所定の目標温度であると判断したら、それまでの地中熱循環ポンプ１２の回転数を維持するように制御し地中熱循環回路１１の熱媒の循環流量を一定に保つようにし（ステップＳ３）、前記ステップＳ１の処理に戻るものである。

また、前記ステップＳ２にて、制御手段１９は、検出した冷媒の温度が所定の目標温度でないと判断したら、検出した冷媒の温度が所定の目標温度より低いか否か判断し（ステップＳ４）、検出した冷媒の温度が所定の目標温度より低いと判断したら、地中熱循環ポンプ１２の回転数を所定回転数増加させ、地中熱循環回路１１の熱媒の循環流量を増加させ（ステップＳ５）、前記ステップＳ１の処理に戻るものである。一方、前記ステップＳ４にて、検出した冷媒の温度が所定の目標温度より高いと判断したら、地中熱循環ポンプ１２の回転数を所定回転数減少させ、地中熱循環回路１１の熱媒の循環流量を減少させ（ステップＳ６）、前記ステップＳ１の処理に戻るものである。

次に、図２のフローチャートで示した暖房運転の作動を、図３、図４のタイムチャートを用いて説明する。ここで、初期条件として前記所定の目標温度を５℃とし、負荷端末１４の暖房運転において、制御手段１９は負荷側往き温度センサ１８で検出する熱媒の温度（暖房往き温度）が、例えば４５℃になるように圧縮機４を制御するものとする。また、時間ｔ０は、前記暖房運転が安定した後の任意の時間とする。なお、図３、図４中の蒸発側冷媒温度は、膨張弁６から吐出され圧縮機４に吸入されるまでの熱源側熱交換器７側の冷媒の温度とし、地中往き温度は、熱源側熱交換器７から流出する地中熱循環回路１１の熱媒の温度であり、図９に示したタイムチャートの熱源往き温度に相当する温度である。

まず、図３のタイムチャートから説明すると、時間ｔ１において、冷媒温度センサ９で熱源側熱交換器７側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ１）、制御手段１９は、冷媒温度センサ９で検出した冷媒の温度が５℃であるか否かを判断し（前記ステップＳ２）、検出した冷媒の温度が５℃であるので、それまでの地中熱循環ポンプ１２の回転数を維持する（前記ステップＳ３）。

続いて、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて暖房往き温度が低下していき、制御手段１９は、時間ｔ２において負荷側往き温度センサ１８の検出する暖房往き温度が低下したことを検知すると、負荷端末１４での暖房出力（負荷出力）が足りないとして、圧縮機４の回転数を増加させ始める。また、圧縮機４の回転数増加と連動して蒸発側冷媒温度が低下し始める。なお、時間ｔ２においては、時間ｔ１と同様に、前記ステップＳ１、前記ステップＳ２、前記ステップＳ３の順に処理を行うものである。

そして、時間ｔ２から時間ｔ３にかけて蒸発側冷媒温度が低下していき、時間ｔ３において、冷媒温度センサ９で熱源側熱交換器７側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ１）、制御手段１９は、冷媒温度センサ９で検出した冷媒の温度が５℃であるか否かを判断し（前記ステップＳ２）、検出した冷媒の温度が５℃ではないので、前記ステップＳ４の処理に進み、前記ステップＳ４で、検出した冷媒の温度が５℃より低いと判断し、地中熱循環ポンプ１２の回転数をそれまでの回転数より所定回転数増加させる（前記ステップＳ５）。

そうすると、時間ｔ３から時間ｔ４にかけて蒸発側冷媒温度が上昇していき、熱源側熱交換器７で地中熱交換部２側から汲み上げる採熱出力も増加していき、時間ｔ４においては、時間ｔ３と同様に、前記ステップＳ１、前記ステップＳ２、前記ステップＳ４、前記ステップＳ５の順に処理を行い、時間ｔ４から時間ｔ５にかけて蒸発側冷媒温度が上昇していき、熱源側熱交換器７で地中熱交換部２側から汲み上げる採熱出力も増加していく。

そして、時間ｔ５において、冷媒温度センサ９で熱源側熱交換器７側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ１）、制御手段１９は、冷媒温度センサ９で検出した冷媒の温度が５℃であるか否かを判断し（前記ステップＳ２）、検出した冷媒の温度が５℃であるので、それまでの地中熱循環ポンプ１２の回転数を維持する（前記ステップＳ３）と共に、暖房往き温度が４５℃で所望の暖房出力となり、時間ｔ５以降は安定した暖房運転を継続するものである。

次に、図４のタイムチャートを説明すると、時間ｔ１において、冷媒温度センサ９で熱源側熱交換器７側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ１）、制御手段１９は、冷媒温度センサ９で検出した冷媒の温度が５℃であるか否かを判断し（前記ステップＳ２）、検出した冷媒の温度が５℃であるので、それまでの地中熱循環ポンプ１２の回転数を維持する（前記ステップＳ３）。

続いて、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて暖房往き温度が上昇していき、制御手段１９は、時間ｔ２において負荷側往き温度センサ１８の検出する暖房往き温度が上昇したことを検知すると、負荷端末１４での暖房出力が過剰だとして、圧縮機４の回転数を減少させ始める。また、圧縮機４の回転数減少と連動して蒸発側冷媒温度が上昇し始める。なお、時間ｔ２においては、時間ｔ１と同様に、前記ステップＳ１、前記ステップＳ２、前記ステップＳ３の順に処理を行うものである。

そして、時間ｔ２から時間ｔ３にかけて蒸発側冷媒温度が上昇していき、時間ｔ３において、冷媒温度センサ９で熱源側熱交換器７側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ１）、制御手段１９は、冷媒温度センサ９で検出した冷媒の温度が５℃であるか否かを判断し（前記ステップＳ２）、検出した冷媒の温度が５℃ではないので、前記ステップＳ４の処理に進み、前記ステップＳ４で、検出した冷媒の温度が５℃より高いと判断し、地中熱循環ポンプ１２の回転数をそれまでの回転数より所定回転数減少させる（前記ステップＳ６）。

そうすると、時間ｔ３から時間ｔ４にかけて蒸発側冷媒温度が減少していき、熱源側熱交換器７で地中熱交換部２側から汲み上げる採熱出力も減少していき、時間ｔ４においては、時間ｔ３と同様に、前記ステップＳ１、前記ステップＳ２、前記ステップＳ４、前記ステップＳ６の順に処理を行い、時間ｔ４から時間ｔ５にかけて蒸発側冷媒温度が減少していき、熱源側熱交換器７で地中熱交換部２側から汲み上げる採熱出力も減少していく。

なお、上述の暖房運転において、制御手段１９は、冷媒温度センサ９の検出する冷媒温度を監視することで、暖房出力（負荷出力）の変動を素早く把握することができたが、例えば暖房出力に変動がなく一定の状態で推移している時に、地盤Ｇ中の熱を連続して採熱したために地盤Ｇ中の温度が低下してきた場合においても、冷媒温度センサ９の検出する冷媒温度は低下するので、制御手段１９は、冷媒温度センサ９の検出する冷媒温度を監視することで、地盤Ｇ中の温度の変動、すなわち採熱出力の変動も素早く把握することができ、その場合も制御手段１９は、冷媒温度センサ９の検出する冷媒温度が所定の目標温度になるように地中熱循環ポンプ１２の回転数を制御するものである。

以上説明した暖房運転において、制御手段１９は、冷媒温度センサ９で熱源側熱交換器７側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ１）、検出した冷媒の温度と所定の目標温度との比較を行い（前記ステップＳ２）、冷媒温度センサ９の検出する温度が所定の目標温度になるように地中熱循環ポンプ１２の回転数を制御し（前記ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ６）、地中熱循環回路１１を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせて所望の暖房出力を出力するまでの時間を短縮することができると共に、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを高く維持したまま暖房運転を行うことができるものである。

また、前記所定の目標温度は、前記暖房運転時の作動を表す図５のフローチャートに示すように、地中戻り温度センサ１３の検出する熱媒の温度に応じて設定するようにしてもよい。詳細に説明すると、暖房運転中において、制御手段１９は、地中戻り温度センサ１３の検出する熱媒の温度を検出し（ステップＳ７）、検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度、例えば１０℃より低いか否か判断し（ステップＳ８）、検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度より低いと判断したら、所定の目標温度をα℃、例えば５℃に設定し（ステップＳ９）、一方、前記ステップＳ８で、検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度以上と判断したら、所定の目標温度をβ（β＞αとする）℃、例えば７℃に設定し（ステップＳ１０）、前記ステップＳ９または前記ステップＳ１０の処理が行われた後は、図２のフローチャートで示した前記ステップＳ１〜前記ステップＳ６の処理と同じ処理をステップＳ１１〜ステップＳ１６にて行い、前記ステップＳ７の処理に戻るものである。

このように、制御手段１９は、暖房運転中に、地中戻り温度センサ１３の検出する熱媒の温度が高い程、つまり熱源側が保有する熱量に余裕がある程、所定の目標温度を高い温度に設定するようにすると、所定の目標温度を高くした分、圧縮機４へ吸入される冷媒温度が高くなり、そうすると、圧縮機４から吐出される冷媒温度、例えば７０℃を得ようとした場合、圧縮機４への吸入冷媒温度が低い場合に比べて圧縮機４への吸入冷媒温度が高い方が圧縮機４の回転数が小さくて済む、すなわち圧縮機４の消費電力が小さくて済むのである。よって、暖房運転中に、地中戻り温度センサ１３の検出する熱媒の温度が高い程、所定の目標温度を高い温度に設定することで、ヒートポンプ装置のＣＯＰ（＝「暖房出力÷圧縮機１０４消費電力」とする）向上、ひいてはシステムＣＯＰを向上させることができるものである。

なお、制御手段１９は、前記ステップＳ８で、地中戻り温度センサ１３で検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度より低いか否か判断し、前記ステップＳ９または前記ステップＳ１０で、所定の目標温度をα℃またはβ℃にするようにしたが、地中戻り温度センサ１３の検出する熱媒の温度が高い程、所定の目標温度を高い温度に設定してあればよく、例えば、予め行った試験により、地中戻り温度センサ１３で検出する温度毎に所定の目標温度を対応させたデータテーブルを制御手段１９に記憶させておいてもよいものである。

また、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、床暖房パネル等の負荷端末１４により被空調空間である室内を加熱する暖房運転時に本発明の制御を適用したが、図６に示すように、負荷端末１４が給湯等に使用する湯水を貯湯する貯湯タンク２０であり、負荷運転として貯湯タンク２０内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転に本発明の制御を適用してもよいものであり、また、図７に示すように、負荷運転として空調用の室内機２１による暖房運転に本発明の制御を適用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。

また、本実施形態では、地盤Ｇ中に埋設された複数の地中熱交換器１０は互いに並列に接続されているが、複数の地中熱交換器１０を互いに直列に接続してもよく、さらに、地中熱交換器１０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１０を１本だけ埋設したものであってもよい。

また、本実施形態では、熱媒循環式の熱源部として、地盤Ｇ中の地中熱を地中熱交換器１０で採熱する地中熱交換部２を採用したが、熱源部としては、川・湖・海の水を循環させて熱源側熱交換器７の冷媒を加熱するような熱媒循環式のものでもよく、さらに、貯湯タンクに貯湯された湯水を直接的または間接的に利用して熱源側熱交換器７の冷媒を加熱するような熱媒循環式のものでもよく、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。

２地中熱交換部
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ヒートポンプ回路
９冷媒温度センサ
１０地中熱交換器
１１地中熱循環回路
１２地中熱循環ポンプ
１３地中戻り温度センサ
１９制御手段

Claims

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、前記熱源側熱交換器の冷媒を加熱する熱媒循環式の熱源部と、該熱源部の熱源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熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、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、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると同時に、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ヒートポンプ装置であって、前記制御手段は、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように前記熱源側循環ポンプの回転数を制御するようにしたことを特徴とするヒートポンプ装置。
前記熱源側循環回路に前記熱源側熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する熱源側戻り温度検出手段を設け、前記制御手段は、前記負荷運転中に、前記熱源側戻り温度検出手段の検出する温度が高い程、前記所定の目標温度を高い温度に設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。