JP2013190202A - Geothermal heat utilizing device - Google Patents

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Toshiyuki Hino
野 俊 之 日
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Kajima Corp
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioning heat source device excellent in energy saving, electric power load levelling, and system extensibility, while preventing a large change of the soil temperature in geothermal heat utilization, making an antifreeze solution unnecessary, miniaturizing a geothermal heat exchange coil, and reducing a cost of construction.SOLUTION: In a geothermal heat utilizing device comprising air conditioning devices (2, 2A, and 2B), a heat medium supplied to the air conditioning devices, a geothermal heat exchanger (4) which performs heat exchange between the heat medium thereof and soil, and a heat source mechanism (3) capable of heating or cooling the heat medium, in which the heat source mechanism (3) has a function to cool or heat the heat medium such that the soil temperature ranges in a predetermined temperature span, the air conditioning devices (2, 2A, and 2B), the heat source mechanism (3), and the geothermal heat exchanger (4) use a single heat medium mutually.

Description

本発明は、地中熱を熱源として利用する地中熱利用装置（例えば、地中熱利用ヒートポンプシステム）に関する。   The present invention relates to a geothermal heat utilization device (for example, a geothermal heat utilization heat pump system) that uses geothermal heat as a heat source.

大地は大きな蓄熱容量を有し、地中温度は季節によらず安定しており、地下５〜１０mでは、土壌温度は季節にかかわらずその地域の平均気温に近いとされている。例えば、東京周辺では１６〜１７℃であるため、ヒートポンプの熱源に利用すれば、暖房では採熱（集熱）源、冷房では放熱源として大気よりも優れており、「空気熱源ヒートポンプ」よりも成績係数（ＣＯＰ）、が高くなる可能性を有している。
こうした技術は、「土壌熱源ヒートポンプ」、あるいは「地中熱利用ヒートポンプ」と呼ばれ、これからの省エネルギー技術として注目されている。更に、わが国では、都市のヒートアイランド現象を緩和する技術としても期待されている。 The earth has a large heat storage capacity, the underground temperature is stable regardless of the season, and the soil temperature is said to be close to the average temperature of the region regardless of the season in the underground 5-10 m. For example, it is 16-17 ° C around Tokyo, so if it is used as a heat source for a heat pump, it is superior to the atmosphere as a heat collection (heat collection) source for heating and as a heat radiation source for cooling, more than the “air heat source heat pump” The coefficient of performance (COP) is likely to be high.
Such a technique is called a “soil heat source heat pump” or a “geothermal heat pump”, and is attracting attention as an energy-saving technique in the future. Furthermore, in Japan, it is also expected as a technology to mitigate urban heat island phenomenon.

しかしながら、従来の地熱利用ヒートポンプは、空調運転を数週間から数ヶ月間継続するにつれて、採熱（暖房）運転では、図１７、図１８に示すように土壌温度が徐々に下がり、放熱（冷房）運転では、図１９、図２０に示すように土壌温度が徐々に上がる。このため、採熱能力と放熱能力が不足するようになり、暖房ＣＯＰと冷房ＣＯＰが低下する傾向があった。
ここで、図１７における符号δは、１日で生じる土壌温度の降下量を示している。そして、図１９における符号δは、１日で生じる土壌温度の上昇量を示している。 However, in the conventional geothermal heat pump, as the air conditioning operation is continued for several weeks to several months, in the heat collection (heating) operation, the soil temperature gradually decreases as shown in FIGS. In operation, the soil temperature gradually increases as shown in FIGS. For this reason, the heat collection capacity and the heat radiation capacity are insufficient, and the heating COP and the cooling COP tend to decrease.
Here, the symbol δ in FIG. 17 indicates the amount of decrease in soil temperature that occurs in one day. And the code | symbol (delta) in FIG. 19 has shown the raise amount of the soil temperature which arises in one day.

図１７、図１９は、横軸に経過時間（１日２４時間）を目盛り、縦軸に土壌の温度を目盛り、暖房（図１７）あるいは冷房（図１９）の際における４日間の土壌の温度変化を示している。
図１８、図２０は、暖房開始（図１８）あるいは冷房開始から（図２０）の経過日数を横軸に目盛り、縦軸に土壌の温度を目盛り、暖房開始あるいは冷房開始から１２日間における土壌の温度変化を示している。 17 and 19, the horizontal axis indicates the elapsed time (24 hours per day), the vertical axis indicates the soil temperature, and the soil temperature for 4 days during heating (FIG. 17) or cooling (FIG. 19). It shows a change.
18 and 20, the elapsed time from the start of heating (FIG. 18) or the start of cooling (FIG. 20) is a scale on the horizontal axis, the temperature of the soil is plotted on the vertical axis, and the soil condition in the 12 days from the start of heating or the start of cooling. It shows the temperature change.

特に暖房運転に際して土壌から採熱する運転では、地中熱交換器への循環水温度が下がるため、凍結防止のためにエチレングリコールやプロピレングレコール等を添加した不凍液を用いる必要がある。グリコール類は循環水の粘度を上げる作用があり、そのため循環ポンプの動力を増加させ、熱交換における熱伝達率を低下させるという欠点がある。加えて、不凍液が漏洩した場合には土壌を汚染してしまうという問題をはらんでいる。
なお、熱媒である循環水の凍結は主に冷媒蒸発器の水側で発生し、凍結による水の膨張は、熱交換機を破損させてしまう。
一方、冷房放熱運転では、運転時間の経過につれて土壌温度が上昇するため、空気熱源ヒートポンプよりもＣＯＰが低下していく現象が見られる。 In particular, in the operation of collecting heat from the soil during heating operation, the circulating water temperature to the underground heat exchanger is lowered, so that it is necessary to use an antifreeze liquid to which ethylene glycol, propylene glycol or the like is added in order to prevent freezing. Glycols have the effect of increasing the viscosity of the circulating water, and therefore have the disadvantage of increasing the power of the circulating pump and decreasing the heat transfer rate in heat exchange. In addition, when the antifreeze leaks, the soil is contaminated.
It should be noted that freezing of the circulating water as the heat medium occurs mainly on the water side of the refrigerant evaporator, and the expansion of water due to freezing damages the heat exchanger.
On the other hand, in the cooling heat radiation operation, the soil temperature rises as the operation time elapses, and thus a phenomenon in which the COP is lower than that of the air heat source heat pump is observed.

地中熱利用ヒートポンプに関しては、上述の問題点の他、以下の問題点も有している。
（１） 地中熱交換器の設置面積が大きく、コストが高い。
（２） 土壌温度を長期的に改変してしまう。
（３） 空気熱源ヒートポンプに比べ、省エネルギー効果が不十分である。
（４） 電力負荷の平準化（夜間電力の利用）に対応していることが望ましいが、必ずしも対応できていない。 In addition to the above-described problems, the geothermal heat pump has the following problems.
(1) The installation area of the underground heat exchanger is large and the cost is high.
(2) The soil temperature will be altered over the long term.
(3) The energy saving effect is insufficient compared to the air heat source heat pump.
(4) It is desirable to support power load leveling (use of nighttime power), but this is not always possible.

問題（１）は、数ヶ月にわたる暖冷房期の熱源を土壌熱で賄う必要性から、ボアホール地中熱交換器の間隔を広く（望ましくは５ｍ以上の間隔を）取らざるを得ないことに起因している。そして、この問題（１）は、ボアホールの掘削コストの高騰を惹起する。
問題（２）は、暖房運転における採熱量と、冷房運転における放熱量のアンバランスにより、地熱が十分に回復しないことに起因する。例えば、暖房の採熱量の方が冷房の放熱量よりも多ければ、翌年の冷房開始時に元の地温まで上がらない。逆に、冷房の放熱量の方が暖房の採熱量よりも多ければ、翌年の冷房開始時に元の地温まで下がらない。
この問題は、地中熱利用ヒートポンプの適用件数が少ないうちは潜在的であるが、地中熱利用ヒートポンプが普及が進み、地中熱交換器の埋設密度が高くなると顕在化してくる恐れがある。 The problem (1) is due to the necessity to cover the borehole ground heat exchanger with a wide space (preferably a space of 5 m or more) because it is necessary to cover the heat source during the heating and cooling period for several months with soil heat. doing. And this problem (1) causes the excavation cost of the borehole to rise.
The problem (2) is caused by the fact that the geothermal heat does not sufficiently recover due to the imbalance between the heat collection amount in the heating operation and the heat release amount in the cooling operation. For example, if the amount of heat collected for heating is greater than the amount of heat dissipated for cooling, it will not rise to the original ground temperature at the start of cooling the next year. Conversely, if the amount of heat dissipated by cooling is greater than the amount of heat collected by heating, the temperature will not drop to the original ground temperature at the start of cooling the next year.
This problem is potential while the number of applications of geothermal heat pumps is small, but it may become apparent as the spread of geothermal heat pumps increases and the density of underground heat exchangers increases. .

問題（３）で述べたように、地中熱利用ヒートポンプでは、運転開始当初は空気ヒートポンプよりも有利な熱条件が得られても、暖房採熱運転であれば、運転日数が経過するにつれて、土壌温度が徐々に下がるため（図１８参照）、ヒートポンプの冷媒蒸発温度が低下して、暖房能力とＣＯＰが低下する。冷房放熱運動の場合も同様に、運転開始から日数が経過につれて土壌温度が徐々に上がり（図２０参照）、ヒートポンプの冷媒蒸発温度が上昇するためＣＯＰが低くなる。
問題（４）は、地中熱利用ヒートポンプに固有の問題ではないが、電力を利用する空調熱源装置では、必然性の高い要件である。 As described in the problem (3), in the heat pump that uses geothermal heat, even if a heat condition that is more advantageous than the air heat pump can be obtained at the beginning of the operation, Since the soil temperature gradually decreases (see FIG. 18), the refrigerant evaporation temperature of the heat pump decreases, and the heating capacity and COP decrease. Similarly, in the case of the cooling and heat radiation exercise, the soil temperature gradually increases as the number of days elapses from the start of operation (see FIG. 20), and the COP decreases because the refrigerant evaporation temperature of the heat pump increases.
The problem (4) is not a problem inherent to the underground heat-utilizing heat pump, but is an inevitable requirement for an air-conditioning heat source apparatus that uses electric power.

その他の従来技術として、図２１で示すように、熱媒Ｗ１の温度が凍結温度まで低下した場合に、浴槽からの排出湯Ｑｂ等を利用して熱媒Ｗ１を加熱する技術が提案されている（特許文献１）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）では、浴槽からの排出湯Ｑｂ等を常時利用出来ない場合には、地中熱交換器４の設置面積やコストを低減することが出来ない。
また、冷房が考慮されないため、冷房運転を行う場合には熱バランスが取れなくなってしまう。
さらに、電力負荷平準化の要請に応えることが出来ないという問題を有している。 As another conventional technique, as shown in FIG. 21, when the temperature of the heat medium W1 is lowered to the freezing temperature, a technique for heating the heat medium W1 using the hot water Qb discharged from the bathtub or the like has been proposed. (Patent Document 1).
However, in the related art (Patent Document 1), when the discharged hot water Qb from the bathtub cannot be used at all times, the installation area and cost of the underground heat exchanger 4 cannot be reduced.
In addition, since cooling is not taken into consideration, heat balance cannot be achieved when performing cooling operation.
Furthermore, there is a problem that it is impossible to meet the demand for power load leveling.

別の従来技術としては、図２２で示すように、冷暖房運転を行わない時間帯であり、且つ、電気使用料金が安価な時間帯に、ヒートポンプ１Ｈを逆サイクルで運転して、地中熱交換器２Ｈ側に熱を与えて地中熱温度を回復させる技術が提案されている（特許文献２）。
しかし、この従来技術（特許文献２）では、電気使用料金が安価な時間帯以外における暖房運転の結果として地中温度が低下し過ぎた場合や、冷房運転の結果として地中温度が上昇し過ぎた場合に、暖房運転の採熱能力とＣＯＰ、冷房運転のＣＯＰが低下してしまうという問題に対処する事が出来ない。
さらに、不凍液（ブライン）を必要とするので、当該不凍液の漏洩による土壌汚染の恐れが存在する。 As another conventional technique, as shown in FIG. 22, the heat pump 1H is operated in a reverse cycle in a time zone in which the cooling / heating operation is not performed and the electricity usage fee is low, and the underground heat exchange is performed. A technique has been proposed in which heat is applied to the vessel 2H side to recover the underground heat temperature (Patent Document 2).
However, in this prior art (Patent Document 2), when the underground temperature has decreased too much as a result of the heating operation other than the time period when the electricity usage fee is low, or as a result of the cooling operation, the underground temperature has increased too much. In such a case, it is impossible to cope with the problem that the heat collection capacity and COP of the heating operation and the COP of the cooling operation are lowered.
Further, since antifreeze (brine) is required, there is a risk of soil contamination due to leakage of the antifreeze.

さらにその他の従来技術としては、図２３で示すように、地中における熱交換器１１Ｈと空気（外気）との熱交換器３Ｈを直列に配置し、気相冷媒の凝縮熱の大部分を外気に排出し、液相冷媒の顕熱を地中に排出し、以って、冷却能力を向上して、地中熱交換器の小型化を図る技術が存在する（特許文献３）。
しかし、係る従来技術（特許文献３）では、電気使用料金が安価な時間帯を利用して再生運転を行うことが出来ないので、運転コストが高騰化するという問題を有している。
また、暖房を行う場合には、不凍液（ブライン）を必要とする。 As another prior art, as shown in FIG. 23, a heat exchanger 3H of underground heat exchanger 11H and air (outside air) is arranged in series, and most of the condensation heat of the gas-phase refrigerant is outside air. There is a technique for discharging the sensible heat of the liquid-phase refrigerant into the ground, thereby improving the cooling capacity and reducing the size of the underground heat exchanger (Patent Document 3).
However, the related art (Patent Document 3) has a problem that the operation cost increases because the regeneration operation cannot be performed using a time zone in which the electricity usage fee is low.
Moreover, when heating, antifreeze (brine) is required.

特開平１１−９４３６７号公報JP-A-11-94367 特開２００５−４８９７２号公報JP 2005-48972 A 特開２００６−２８４０２２号公報JP 2006-284022 A

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、空調運転の結果として地中温度が大幅に変動してしまう事態を防止することが出来ると共に、電気使用料金が安価な時間帯以外において暖房運転のＣＯＰや冷房運転のＣＯＰが低下してしまう場合にも対処する事が出来て、不凍液（ブライン）を使用する必要がなく、システム拡張が容易な地中熱利用装置の提供を目的としている。   The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and can prevent a situation in which the underground temperature fluctuates significantly as a result of the air-conditioning operation. It is possible to cope with the case where the COP for heating operation and COP for cooling operation decrease outside the inexpensive time zone, and it is not necessary to use antifreeze liquid (brine), and it is easy to expand the system using geothermal heat The purpose is to provide a device.

本発明の地中熱利用装置（例えば、地中熱利用ヒートポンプシステム１０１、１０２）は、空調機器（例えば、空調用ヒートポンプ２や、給湯設備２Ａ、冷凍冷蔵庫２Ｂ等）と、その空調機器に供給される熱媒体（例えば循環水）と、その熱媒体と土壌との熱交換を行う地中熱交換器（４）と、前記熱媒体を冷却又は加熱可能な熱源機構（例えば熱源用ヒートポンプ３）とを有し、その熱源機構（３）は土壌温度が所定の温度範囲内になるように熱媒体を冷却し又は加熱する機能を有する地中熱利用装置において、
空調機器（２、２Ａ、２Ｂ）と熱源機構（３）と地中熱交換器（４）とが単一の熱媒体を用いることを特徴としている。
本発明の実施に際して、前記土壌温度は熱媒体（例えば循環水）温度を計測することによって求めることが出来る。あるいは、土壌中に温度センサを埋設して、土壌温度を直接計測しても良い。 The geothermal heat utilization apparatus (for example, the geothermal heat utilization heat pump system 101, 102) of the present invention is supplied to an air conditioner (for example, an air conditioner heat pump 2, a hot water supply facility 2A, a refrigerator-freezer 2B, etc.) and the air conditioner. Heat medium (for example, circulating water), an underground heat exchanger (4) that performs heat exchange between the heat medium and soil, and a heat source mechanism (for example, heat source heat pump 3) that can cool or heat the heat medium. And the heat source mechanism (3) is a geothermal heat utilization device having a function of cooling or heating the heat medium so that the soil temperature is within a predetermined temperature range.
The air conditioners (2, 2A, 2B), the heat source mechanism (3), and the underground heat exchanger (4) use a single heat medium.
In carrying out the present invention, the soil temperature can be determined by measuring the temperature of the heat medium (for example, circulating water). Alternatively, a temperature sensor may be embedded in the soil and the soil temperature may be directly measured.

本発明の地中熱利用装置（請求項１の地中熱利用装置）において、前記熱源機構（３）は前記熱媒体の温度（ＴＷ）に基づいて運転する機能を有するのが好ましい。  In the geothermal heat utilization device of the present invention (the geothermal heat utilization device of claim 1), the heat source mechanism (3) preferably has a function of operating based on the temperature (TW) of the heat medium.

そして本発明の地中熱利用装置において、前記熱源機構（３）は前記熱媒体の温度（ＴＷ）と閾値とを比較して運転する機能を有するのが好ましい。  And in the geothermal heat utilization apparatus of this invention, it is preferable that the said heat-source mechanism (3) has a function operated by comparing the temperature (TW) of the said heat medium with a threshold value.

さらに本発明の地中熱利用装置において、前記熱媒体の温度（ＴＷ）を計測する温計測装置（６）が前記地中熱交換器（４）の出口（Ｊｏ）近傍に介装されているのが好ましい。  Furthermore, in the geothermal heat utilization apparatus of the present invention, a temperature measuring device (6) for measuring the temperature (TW) of the heat medium is interposed in the vicinity of the outlet (Jo) of the underground heat exchanger (4). Is preferred.

ここで、「空調機器」なる文言は、暖房や冷房用のヒートポンプ（空調用ヒートポンプ）のみならず、給湯設備、冷凍冷蔵庫等、被空調空間で温熱あるいは冷熱を使用する機器を全て包含する意味で用いられている。
そして、暖房運転なる文言は、空調用ヒートポンプによる暖房運転のみならず、給湯設備を稼動する運転のように、被空調空間に熱を供給する運転を全て包含する。
同様に、冷房運転なる文言は、空調用ヒートポンプによる冷房運転のみならず、冷凍冷蔵庫等を稼動する運転のように、被空調空間から熱を奪う運転を全て包含する。 Here, the term “air-conditioning equipment” is intended to include not only heating and cooling heat pumps (air-conditioning heat pumps) but also all equipment that uses heat or cold in the air-conditioned space, such as hot water supply equipment and refrigerator-freezers. It is used.
The term heating operation includes not only heating operation by an air conditioning heat pump but also all operations for supplying heat to an air-conditioned space, such as an operation for operating a hot water supply facility.
Similarly, the term “cooling operation” includes not only the cooling operation by the air conditioning heat pump but also all the operations that take heat from the air-conditioned space, such as the operation of operating a refrigerator-freezer or the like.

また、熱源機器なる文言は、空気熱源ヒートポンプのみならず、太陽熱源ヒートポンプや、吸収式の冷温水機、その他、循環水を加熱あるいは冷却する能力を有する全ての機器を含む。   The term “heat source device” includes not only an air heat source heat pump but also a solar heat source heat pump, an absorption chiller / heater, and all other devices having the ability to heat or cool circulating water.

さらに本発明の地中熱利用装置は、被空調空間（１）に熱を供給しあるいは被空調空間（１）から熱を奪う空調機器（２）と、該空調機器（２）と連通しており且つ地中（土壌）と熱交換を行う機能を有する熱交換器（地中熱交換器４）と、前記空調機器（２）と熱交換器（４）とを連通し且つ内部に熱媒である水が循環する配管系（Ｌｗ）と、該配管系（Ｌｗ）に介装された熱源機器（３）と、配管系（Ｌｗ）の熱交換器（４）の出口に介装されて流過する水の温度（循環水の地中熱交換器出口温度ＴＷ）を計測する水温計測装置（６）と、熱源機器（３）の運転を制御する制御装置（５）とを有し、該制御装置（５）は、空調機器（２）が暖房運転を行っている場合であって、水温計測装置（６）で計測された水温（ＴＷ）が第１の閾値（図４の温度ＴＨＤ２、ＴＨＮ２）よりも低温となった場合には、配管系（Ｌｗ）を流れる水を加熱する様に熱源機器（３）を運転し、熱源機器（３）を運転して水温が第１の閾値よりも高温である第２の閾値（図４の温度ＴＨＤ１、ＴＨＮ１）以上となった場合には、熱源機（３）による配管系（Ｌｗ）を流れる水を加熱する運転を停止する機能を有し、空調機器（２）が冷房運転を行っている場合であって、水温計測装置（６）で計測された水温（ＴＷ）が第４の閾値（図４の温度ＴＣＤ２、ＴＣＮ２）よりも高温となった場合には、配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する様に熱源機器（３）を運転し、熱源機器（３）を運転して水温が第４の閾値よりも低温である第３の閾値（図４の温度ＴＣＤ１、ＴＣＮ１）以下となった場合には、熱源機（３）による配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する運転を停止する機能を有しており、前記第１の閾値〜第４の閾値は、電気使用料金が安価な時間帯（例えば２２時〜８時：夜間）とそれ以外の時間帯（例えば８時〜２２時：日中）とでは異なる様に設定することが出来る。   Furthermore, the geothermal heat utilization apparatus of the present invention communicates with the air conditioner (2) and the air conditioner (2) that supplies heat to the air conditioned space (1) or takes heat away from the air conditioned space (1). And a heat exchanger (ground heat exchanger 4) having a function of exchanging heat with the ground (soil), the air conditioner (2) and the heat exchanger (4) are communicated with each other, and a heat medium is provided inside. A water circulation system (Lw), a heat source device (3) interposed in the piping system (Lw), and an outlet of the heat exchanger (4) of the piping system (Lw). A water temperature measuring device (6) for measuring the temperature of flowing water (ground heat exchanger outlet temperature TW of circulating water) and a control device (5) for controlling the operation of the heat source device (3), The control device (5) is a case where the air conditioner (2) is performing a heating operation, and the water temperature (TW) measured by the water temperature measuring device (6) is the first threshold value. When the temperature becomes lower than the temperatures THD2, THN2) in FIG. 4, the heat source device (3) is operated so as to heat the water flowing through the piping system (Lw), and the heat source device (3) is operated to Is equal to or higher than a second threshold value (temperatures THD1, THN1 in FIG. 4) that is higher than the first threshold value, an operation of heating the water flowing through the piping system (Lw) by the heat source device (3) is performed. In this case, the air conditioner (2) has a function of stopping, and the water temperature (TW) measured by the water temperature measuring device (6) is a fourth threshold value (temperature TCD2, FIG. 4). When the temperature is higher than TCN2), the heat source device (3) is operated so as to cool the water flowing through the piping system (Lw), and the heat source device (3) is operated so that the water temperature is lower than the fourth threshold value. Is lower than the third threshold value (temperatures TCD1, TCN1 in FIG. 4), which is a low temperature, It has a function of stopping the operation of cooling the water flowing through the piping system (Lw) by the source unit (3), and the first threshold value to the fourth threshold value are a time zone where the electricity usage fee is low (for example, It can be set differently between 22:00 to 8:00: nighttime and other time zones (for example, 8:00 to 22:00: daytime).

そして本発明の地中熱利用装置の制御方法は、被空調空間（１）に熱を供給しあるいは被空調空間（１）から熱を奪う空調機器（２）と、空調機器（２）と連通しており且つ地中（土壌）と熱交換を行う機能を有する熱交換器（地中熱交換器４）と、空調機器（２）と熱交換器（４）とを連通し且つ内部に熱媒である水が循環する配管系（Ｌｗ）と、配管系（Ｌｗ）に介装された熱源機器（３）とを有する地中熱利用ヒートポンプの制御方法において、配管系（Ｌｗ）の熱交換器（４）の出口に介装された水温計測手段（６）により前記配管（Ｌｗ）を流過する水の熱交換器出口温度（ＴＷ）を計測する工程（Ｓ１）と、計測された水温（循環水の地中熱交換器出口温度ＴＷ）に基づいて熱源機器（３）の運転を制御する運転制御工程（Ｓ５、Ｓ８、Ｓ１３、Ｓ１６）とを有し、運転制御工程（Ｓ５、Ｓ８、Ｓ１３、Ｓ１６）では、空調機器（２）が暖房運転を行っている場合であって、水温計測装置（６）で計測された水温（ＴＷ）が第１の閾値（図４の温度ＴＨＤ２、ＴＨＮ２）よりも低温となった場合に、配管系（Ｌｗ）を流れる水を加熱する様に熱源機器（３）を運転し、熱源機器（３）を運転して水温が第１の閾値よりも高温の第２の閾値（図４の温度ＴＨＤ１、ＴＨＮ１）以上となった場合に、熱源機（３）による配管系（Ｌｗ）を流れる水を加熱する運転を停止し、空調機器（２）が冷房運転を行っている場合であって、水温計測装置（６）で計測された水温（ＴＷ）が第４の閾値（図４の温度ＴＣＤ２、ＴＣＮ２）よりも高温となった場合に、配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する様に熱源機器（３）を運転し、熱源機器（３）を運転して水温が第４の閾値よりも低温の第３の閾値（図４の温度ＴＣＤ１、ＴＣＮ１）以下となった場合に、熱源機（３）による配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する運転を停止し、前記第１の閾値〜第４の閾値は、電気使用料金が安価な時間帯（例えば２２時〜８時：夜間ｎｔ）とそれ以外の時間帯（例えば８時〜２２時：日中ｄｔ）とでは異なっている様に構成することも出来る。   And the control method of the geothermal heat utilization apparatus of this invention is connected with the air-conditioning equipment (2) which supplies heat to an air-conditioned space (1), or deprives heat from an air-conditioned space (1), and an air-conditioning equipment (2). The heat exchanger (ground heat exchanger 4) having a function of exchanging heat with the ground (soil), the air conditioner (2), and the heat exchanger (4) are connected to each other and heat is internally generated. In the control method of a heat pump using underground heat having a piping system (Lw) through which water as a medium circulates and a heat source device (3) interposed in the piping system (Lw), heat exchange of the piping system (Lw) The step (S1) of measuring the heat exchanger outlet temperature (TW) of the water flowing through the pipe (Lw) by the water temperature measuring means (6) interposed at the outlet of the vessel (4), and the measured water temperature An operation control step (S5) for controlling the operation of the heat source device (3) based on the (circulated water underground heat exchanger outlet temperature TW). S8, S13, S16), and in the operation control step (S5, S8, S13, S16), the air conditioner (2) is performing the heating operation, and is measured by the water temperature measuring device (6). When the water temperature (TW) is lower than the first threshold (temperatures THD2, THN2 in FIG. 4), the heat source device (3) is operated so as to heat the water flowing through the piping system (Lw). When the heat source device (3) is operated and the water temperature becomes equal to or higher than the second threshold value (temperatures THD1, THN1 in FIG. 4) higher than the first threshold value, the piping system (Lw The water temperature (TW) measured by the water temperature measuring device (6) is the fourth threshold value (Fig. 4 temperature TCD2, TCN2)), the piping system (Lw) flows. The heat source device (3) is operated so as to cool the water to be cooled, the heat source device (3) is operated, and the water temperature is lower than the third threshold (temperatures TCD1, TCN1 in FIG. 4) lower than the fourth threshold. In this case, the operation of cooling the water flowing through the piping system (Lw) by the heat source device (3) is stopped, and the first threshold value to the fourth threshold value are a time zone in which the electricity usage fee is inexpensive (for example, 22 It can be configured so that it is different between the time of 8:00 to 8:00: nighttime nt) and other time zones (for example, 8:00 to 22:00: daytime dt).

本発明の地中熱利用装置において、制御装置（５）は、所定の時間帯（例えば、夏季の１３時〜１６時）に冷房運転を行う場合には、水温計測装置（６）で計測された水温（ＴＷ）が第４の閾値（図４の温度ＴＣＤ２）よりも高温の第５の閾値（図１４の温度ＴＣＤ４）よりも高温になった場合にのみ、配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する様に熱源機器（３）を運転する機能を有することが出来る（図１４）。   In the geothermal heat utilization device of the present invention, the control device (5) is measured by the water temperature measurement device (6) when performing a cooling operation in a predetermined time zone (for example, from 13:00 to 16:00 in summer). Water flowing through the piping system (Lw) only when the water temperature (TW) is higher than the fifth threshold (temperature TCD4 in FIG. 14) higher than the fourth threshold (temperature TCD2 in FIG. 4). It is possible to have a function of operating the heat source device (3) so as to cool it (FIG. 14).

あるいは、本発明の地中熱利用装置において、前記制御装置（５）は、所定の時間帯（例えば、夏季の１３時〜１６時）には、熱源機器（３）は配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する運転を行わないように制御する機能を有することが出来る（図１５、図１６）。   Alternatively, in the geothermal heat utilization apparatus of the present invention, the control device (5) is configured so that the heat source device (3) has a piping system (Lw) in a predetermined time zone (for example, from 13:00 to 16:00 in summer). A function of controlling not to perform the operation of cooling the flowing water can be provided (FIGS. 15 and 16).

本発明の地中熱利用装置の制御方法において、所定の時間帯（例えば、夏季の１３時〜１６時）であるか否かを判断する工程（Ｓ４５、Ｓ２３４）と、所定の時間帯に冷房運転を行う場合に、水温計測装置（６）で計測された水温（ＴＷ）が前記第４の閾値（図４の温度ＴＣＤ２）よりも高温の第５の閾値（図１４の温度ＴＣＤ４）よりも高温になった場合にのみ、配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する様に熱源機器（３）を運転する工程とを有することが出来る。   In the control method of the geothermal heat utilization apparatus of the present invention, a step (S45, S234) of determining whether or not a predetermined time zone (for example, 13:00 to 16:00 in summer), and cooling in the predetermined time zone When the operation is performed, the water temperature (TW) measured by the water temperature measuring device (6) is higher than the fifth threshold value (temperature TCD4 in FIG. 14) higher than the fourth threshold value (temperature TCD2 in FIG. 4). Only when the temperature is high, the heat source device (3) can be operated to cool the water flowing through the piping system (Lw).

あるいは、本発明の地中熱利用装置の制御方法において、所定の時間帯（例えば、夏季の１３時〜１６時）であるか否かを判断する工程（Ｓ４５、Ｓ２３４）と、所定の時間帯（例えば、夏季の１３時〜１６時）では、熱源機器（３）は配管系（Ｌｗ）を流れる水を冷却する運転を行わないように制御する工程（Ｓ１０）とを有することが出来る。   Alternatively, in the control method of the geothermal heat utilization apparatus of the present invention, a step (S45, S234) of determining whether or not a predetermined time zone (for example, 13:00 to 16:00 in summer) and a predetermined time zone (For example, in the summer, from 13:00 to 16:00), the heat source device (3) can include a step (S10) of controlling so as not to perform the operation of cooling the water flowing through the piping system (Lw).

上述する構成を具備する本発明によれば、空調機器（例えば、空調用ヒートポンプ２や、給湯設備２Ａ、冷凍冷蔵庫２Ｂ等）が前記循環水及び地中熱交換器（４）を介して地中の熱を奪い（暖房運転時）、あるいは、地中に熱を廃棄しても（冷房運転時）、熱源機器（熱源用ヒートポンプ３、太陽熱源用ヒートポンプ３０、その他）により、暖房運転を行う時期には前記循環水及び地中熱交換器（４）を介して地中に熱を供給し、冷房運転を行う時期には地中の熱を奪うので、地中（土壌）の温度は、年間平均温度よりも低温となり過ぎ（暖房運転を行う時期）、あるいは高温になり過ぎる（冷房運転を行う時期）ことが防止される。すなわち、熱源機器３の夜間運転により、土壌温度を積極的に自然土壌温度へ回復させるため、土壌温度の経年変化は殆んど見られない。
その結果、地中（土壌）温度が、年間平均温度に比較して、異常に下降したりあるいは異常に上昇したりすることに起因する環境への悪影響も、確実に防止される。 According to the present invention having the above-described configuration, an air conditioner (for example, an air conditioning heat pump 2, a hot water supply facility 2 </ b> A, a refrigerator-freezer 2 </ b> B, etc.) is underground through the circulating water and the underground heat exchanger (4). Time of heating operation by heat source equipment (heat source heat pump 3, solar heat source heat pump 30, etc.) even if the heat is taken away (during heating operation) or discarded in the ground (during cooling operation) Since heat is supplied to the ground via the circulating water and the ground heat exchanger (4) and the ground heat is taken away during the cooling operation, the temperature of the ground (soil) is It is possible to prevent the temperature from becoming too low (the time when the heating operation is performed) or too high (the time when the cooling operation is performed) than the average temperature. That is, since the soil temperature is positively restored to the natural soil temperature by the night operation of the heat source device 3, the secular change of the soil temperature is hardly seen.
As a result, it is possible to reliably prevent adverse environmental effects caused by abnormally lowering or abnormally increasing underground (soil) temperature compared to the annual average temperature.

ここで本発明では、熱源機器（３）が（暖房運転が行われている際に）地中へ熱を供給する運転を行い、（冷房運転が行われている際に）地中の熱を奪う運転を行うのは、電気料金の安い夜間に限定されない。
そのため、日中（電気使用料金が安価な時間帯以外の時間帯）に、地中の温度が低下し過ぎて（空調機器２の暖房運転時）しまった場合や、地中の温度が上昇し過ぎて（空調機器２の冷房運転時）しまった場合においても、熱源機器（３）を運転して地中の温度を年間平均温度に近づける（地中あるいは土壌を熱的に再生する運転を行う：地温の再生）ことにより、空調機器（２）の効率が低下するのを防止できる。 Here, in the present invention, the heat source device (3) performs an operation of supplying heat to the ground (when the heating operation is performed), and the heat of the ground (when the cooling operation is performed). Stealing driving is not limited to nights when electricity charges are cheap.
Therefore, if the underground temperature drops too much (during the heating operation of the air conditioner 2) during the daytime (time periods other than the time when the electricity usage fee is cheap), or the underground temperature increases. Even when the air conditioner 2 has passed (during cooling operation of the air conditioner 2), the heat source device (3) is operated to bring the underground temperature close to the annual average temperature (the operation of regenerating the underground or soil thermally is performed). : Regeneration of ground temperature) can prevent the efficiency of the air conditioner (2) from decreasing.

また本発明によれば、共通する熱媒体（例えば循環水）と熱交換をする様に、空調機器（２、２Ａ、２Ｂ等）と熱源機構（例えば熱源用ヒートポンプ３）と前記熱交換器（４）とが配置されているので、同一の熱媒体をシステム全体に循環させる事が出来て、複数種類の熱媒体を用いる必要が無い。
それに起因して本発明によれば、例えば特許文献２の様に、昼間は空調機のための運転を行い、夜間は地中温度回復のための運転を行うという運転の切換を行う必要が無い。そして、係る運転の切換を行う必要が無い本発明によれば、地中温度回復の運転に切り換えたために空調運転が出来なくなる時間帯が生じることは無い。
さらに本発明によれば、例えば特許文献１の様に、地中温度を回復するために、補助熱交換器等を別途設ける必要が無い。 Further, according to the present invention, the air conditioner (2, 2A, 2B, etc.), the heat source mechanism (for example, the heat source heat pump 3), and the heat exchanger (for example, the heat source (for example, circulating water)) and the heat exchanger (for example) 4) is arranged, the same heat medium can be circulated throughout the system, and there is no need to use a plurality of types of heat medium.
For this reason, according to the present invention, as in Patent Document 2, for example, there is no need to switch the operation of performing the operation for the air conditioner during the daytime and performing the operation for recovering the underground temperature at night. . And according to this invention which does not need to perform the switching of the said driving | operation, since it switched to the driving | operation of underground temperature recovery, the time slot | zone which cannot perform an air-conditioning driving | operation does not arise.
Furthermore, according to the present invention, as in Patent Document 1, for example, there is no need to separately provide an auxiliary heat exchanger or the like in order to recover the underground temperature.

本発明において、熱源機器が、例えば夜間の割安な電力を利用して毎日（毎夜）土壌温度を再生（暖房運転を行う際には加熱、冷房運転を行う際には冷却）する様に構成することが可能なので（請求項２）、翌朝には自然土壌温度に戻すことが出来る。
すなわち、暖房運転を行う際には地中からの採熱を行っているので土壌温度は低下するが、夜間に土壌を加熱（再生）して、翌日の暖房運転開始時までには土壌温度を自然温度まで上げている。すなわち、一日サイクルでは、サイクルの始期に土壌温度は自然温度まで上昇している。そのため、土壌温度の長期的な低下傾向を回避することが出来る。
一方、冷房運転を行う際には地中へ放熱するので、土壌温度は上昇するが、夜間に土壌を冷却（再生）して、翌日の暖房運転開始時までには土壌温度を自然温度まで下げている。すなち、一日サイクルでは、サイクルの始期に土壌温度は自然温度まで下がっている。そのため、土壌温度の長期的な上昇傾向を回避することが出来る。 In the present invention, the heat source device is configured to regenerate the soil temperature every day (every night) using, for example, cheap electricity at night (heating when performing heating operation, cooling when performing cooling operation). (Claim 2), it can be returned to the natural soil temperature the next morning.
In other words, when the heating operation is performed, the soil temperature is lowered because the heat is collected from the ground, but the soil is heated (regenerated) at night, and the soil temperature is increased by the start of the heating operation the next day. Raised to natural temperature. That is, in the one-day cycle, the soil temperature rises to the natural temperature at the beginning of the cycle. Therefore, the long-term tendency for the soil temperature to decrease can be avoided.
On the other hand, since the heat is dissipated into the ground during cooling operation, the soil temperature rises, but the soil is cooled (regenerated) at night, and the soil temperature is lowered to the natural temperature by the start of heating operation the next day. ing. That is, in a one-day cycle, the soil temperature has dropped to natural temperature at the beginning of the cycle. Therefore, a long-term increase tendency of soil temperature can be avoided.

本発明において、熱源機器（３）の駆動開始温度が、夜間（電気使用料金が安価な時間帯ｎｔ）と日中（電気使用料金が安価な時間帯以外の時間帯ｄｔ）とでは異なっており、電気料金が安価な時間帯である夜間（ｎｔ）の方が、電気使用料金が安価ではない日中（ｄｔ）に比較して、熱源機器（３）が稼動する頻度あるいは確率が高くなるように設定することが出来る（請求項２）。
その様に構成すれば、熱源機器（３）は主として電気料金が安価な夜間（ｎｔ）に稼動し、日中（ｄｔ）は必要最小限だけ駆動するようにされており、熱源機器（３）を稼動して地中再生を行うコストを必要最低限に抑える事ができる。 In the present invention, the driving start temperature of the heat source device (3) is different between nighttime (time zone nt where the electricity usage fee is cheap) and daytime (time zone dt other than the time zone where the electricity usage fee is cheap). In the nighttime (nt) when the electricity rate is cheaper, the frequency or probability that the heat source device (3) operates is higher than during the daytime (dt) when the electricity usage fee is not cheap. (Claim 2).
With such a configuration, the heat source device (3) operates mainly at night (nt) when the electricity rate is low, and is driven only during the day (dt). It is possible to keep the cost to operate underground and regenerate underground to the minimum necessary.

そして、地中あるいは土壌の温度が年間平均温度に比較して過度に低下する事がないので、熱媒として水（空調機器あるいは熱源機器と地中熱交換器との間を循環する循環水）を用いても、凍結する恐れがなくなる。そのため、不凍液（ブライン）の使用が不要となり、不凍液の漏洩による土壌汚染の恐れも無い。   And since the temperature of the underground or soil does not decrease excessively compared to the annual average temperature, water as a heat medium (circulated water circulating between the air conditioning equipment or heat source equipment and the underground heat exchanger) Even if is used, there is no risk of freezing. Therefore, the use of antifreeze liquid (brine) becomes unnecessary, and there is no fear of soil contamination due to leakage of antifreeze liquid.

それに加えて、本発明によれば地中（土壌）の温度は、年間平均温度よりも低温となり過ぎ（暖房運転を行う時期）、あるいは高温になり過ぎる（冷房運転を行う時期）ことが回避されるので、地中熱交換器を管状のコイルで構成した場合に、コイルから熱を放出あるいは吸収する際に、隣接するピッチの領域から放出され或いは吸収される熱によって悪影響を受けてしまう恐れが少ない。
そのため、伝熱管を高密度に配置した地中熱交換器（例えば、コイル状の地中熱交換器）を地中に埋設することが可能となり、従来技術のように地中深い箇所に長いロッド状の地中熱交換器を埋設する必要がない。
換言すれば、本発明によれば、比較的深度が浅い領域にコイル状の地中熱交換器を配置することが可能であり、地中熱交換器埋設のためのコストを低く抑える事が出来る。 In addition, according to the present invention, it is avoided that the temperature of the underground (soil) becomes too low (time for heating operation) or too high (time for cooling operation) than the annual average temperature. Therefore, when the underground heat exchanger is constituted by a tubular coil, when releasing or absorbing heat from the coil, it may be adversely affected by the heat released or absorbed from the adjacent pitch region. Few.
Therefore, it is possible to embed underground heat exchangers (for example, coiled underground heat exchangers) in which heat transfer tubes are arranged at high density, and long rods in deep underground locations as in the prior art. There is no need to bury the underground heat exchanger.
In other words, according to the present invention, it is possible to arrange a coiled underground heat exchanger in a relatively shallow area, and the cost for burying the underground heat exchanger can be kept low. .

本発明において、例えば夏季の１３時〜１６時の様に、電力負荷がピークである時間帯に、電力消費がピークとなる時間帯に電力を消費しないと割引される契約等を電力会社と締結している場合には、熱源機器（３）の運転（地中の熱を除去する冷却運転）を開始する温度（循環水の温度：例えば、地中熱交換器出口における水温ＴＷ）を高温に設定し（図１４：ＴＣＤ４）、あるいは、熱源機器（３）を運転しない様に構成することも可能である。
そのように構成すれば、地中熱利用ヒートポンプシステムの運転コストをさらに低下する事が可能である。 In the present invention, for example, in the summer, from 13:00 to 16:00, a contract is concluded with an electric power company that is discounted if power is not consumed during a peak power consumption period during a peak power load period. If it is, the temperature (the temperature of the circulating water: for example, the water temperature TW at the outlet of the underground heat exchanger) for starting the operation of the heat source device (3) (cooling operation for removing underground heat) is increased It is also possible to configure (FIG. 14: TCD4) or not to operate the heat source device (3).
If comprised in that way, it is possible to further reduce the operating cost of the geothermal heat pump system.

本発明は、地中熱利用と土壌蓄熱の両面で効果を発揮するものである。すなわち、循環水温度が自然土壌温度よりも低い場合は、夜間電力による加熱（土壌蓄熱）に加えて、周囲の土壌から地中熱交換器（４）に熱が流入する。
一方、循環水温度が自然土壌温度よりも高い場合には、夜間電力を用いた冷却（土壌への蓄冷）に加えて、周囲の土壌へ熱が流出する。
以って、地中熱の有効利用が図られるのである。 The present invention is effective in both ground heat utilization and soil heat storage. In other words, when the circulating water temperature is lower than the natural soil temperature, heat flows from the surrounding soil into the underground heat exchanger (4) in addition to heating by night electricity (soil heat storage).
On the other hand, when the circulating water temperature is higher than the natural soil temperature, heat flows out to the surrounding soil in addition to cooling using the nighttime electric power (cooling to the soil).
Therefore, effective use of geothermal heat is achieved.

また、配管系（Ｌｗ）を循環する循環水は土壌と熱交換を行うので、その温度（循環水温度）は、年間を通じて、例えば自然土壌温度±５℃（首都圏では１２〜２２℃）程度に保つことが出来る。そのため、空調機器（水熱源ヒートポンプ２）においては、暖房サイクルと冷房サイクルのいずれの運転を行う場合にも、高い効率を得ることが出来る。   In addition, since the circulating water circulating through the piping system (Lw) exchanges heat with the soil, the temperature (circulating water temperature) is, for example, about natural soil temperature ± 5 ° C (12-22 ° C in the metropolitan area) throughout the year. Can be kept. Therefore, in the air conditioner (water heat source heat pump 2), high efficiency can be obtained when performing either the heating cycle or the cooling cycle.

なお、循環水配管系（Ｌｗ）に複数台の空調機（２）を接続し、暖房サイクルと冷房サイクルの運転が混在するような場合には、冷房サイクルの排熱を暖房サイクルで採熱する様に構成することが出来るので、冷房サイクルの排熱を暖房サイクルで利用する（暖房サイクル側で熱回収をする）ことが出来る。その様に構成すれば、冷房サイクルの排熱の分だけ、熱源機（３）と地中熱交換器（４）の負担を減らすことが出来る。   In addition, when a plurality of air conditioners (2) are connected to the circulating water piping system (Lw) and the operation of the heating cycle and the cooling cycle is mixed, the exhaust heat of the cooling cycle is collected by the heating cycle. Thus, the exhaust heat of the cooling cycle can be used in the heating cycle (heat recovery is performed on the heating cycle side). If comprised in that way, the burden of a heat source machine (3) and a ground heat exchanger (4) can be reduced by the part of the waste heat of a cooling cycle.

本発明において、熱媒体（例えば循環水）の温度（例えば循環水の地中熱交換器出口水温ＴＷ）と閾値とを比較して熱媒体を冷却するか加熱するかを決定する様に構成すれば（請求項３、請求項４）、空調機器（２、２Ａ、２Ｂ）の運転状況を考慮することなく、地中温度のみを考慮して熱源機（３）を運転することができる。
そして、冷房する空間と暖房する空間とが混在するような建物であっても、上述した様な本発明のシステムを稼動して、空調の要求に対処することが出来る。 In the present invention, the temperature of the heat medium (for example, circulating water) (for example, the ground water exchanger outlet water temperature TW of the circulating water) is compared with a threshold value to determine whether to heat or heat the heat medium. (Claim 3 and Claim 4), the heat source unit (3) can be operated considering only the underground temperature without considering the operation status of the air conditioner (2, 2A, 2B).
Even in a building in which a space to be cooled and a space to be heated are mixed, the system of the present invention as described above can be operated to cope with the demand for air conditioning.

本発明の第１実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. 地中熱交換器の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of an underground heat exchanger. 図２の地中熱交換器の平面図である。It is a top view of the underground heat exchanger of FIG. 第１実施形態における制御の概要を示す時刻−循環水温特性図である。It is a time-circulation water temperature characteristic figure which shows the outline | summary of control in 1st Embodiment. 第１実施形態の制御フローチャートである。It is a control flowchart of a 1st embodiment. 第１実施形態の制御フローチャートの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the control flowchart of 1st Embodiment. 暖房運転時における第１実施形態の効果を示す時刻−循環水温特性図である。It is a time-circulation water temperature characteristic figure which shows the effect of 1st Embodiment at the time of heating operation. 暖房運転時における第１実施形態の効果を示す経過日数−循環水温特性図である。It is an elapsed days-circulation water temperature characteristic figure which shows the effect of 1st Embodiment at the time of heating operation. 冷房運転時における第１実施形態の効果を示す時刻−循環水温特性図である。It is a time-circulation water temperature characteristic figure which shows the effect of 1st Embodiment at the time of air_conditionaing | cooling operation. 冷房運転時における第１実施形態の効果を示す経過日数−循環水温特性図である。It is an elapsed days-circulation water temperature characteristic figure which shows the effect of 1st Embodiment at the time of air_conditionaing | cooling operation. 第１実施形態の第１変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第２変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd modification of 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 2nd Embodiment of this invention. 第３実施形態における制御の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the control in 3rd Embodiment. 第３実施形態の制御フローチャートである。It is a control flowchart of a 3rd embodiment. 第３実施形態の制御フローチャートの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the control flowchart of 3rd Embodiment. 暖房運転時における従来技術の問題を示す時刻−循環水温特性図である。It is a time-circulation water temperature characteristic figure which shows the problem of the prior art at the time of heating operation. 暖房運転時における従来技術の問題を示す経過日数−循環水温特性図である。It is the elapsed days-circulating water temperature characteristic figure which shows the problem of the prior art at the time of heating operation. 冷房運転時における従来技術の問題を示す時刻−循環水温特性図である。It is a time-circulation water temperature characteristic figure which shows the problem of the prior art at the time of air_conditionaing | cooling operation. 冷房運転時における従来技術の問題を示す経過日数−循環水温特性図である。It is the elapsed days-circulating water temperature characteristic figure which shows the problem of the prior art at the time of air_conditionaing | cooling operation. その他の従来技術を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other prior art. 別の従来技術を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another prior art. さらにその他の従来技術を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other prior art.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図面において、同様な部材には同様な符号を付して示してある。
最初に図１〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係る地中熱利用ヒートポンプシステム（地中熱利用装置）１０１の全体構成を示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
In the drawings, similar members are denoted by the same reference numerals.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an overall configuration of a geothermal heat pump system (ground heat utilization apparatus) 101 according to the first embodiment.

図１において、全体を符号１０１で示す地中熱利用ヒートポンプシステムは、４台の水熱源ヒートポンプ（空調用ヒートポンプ）２と、空気熱源ヒートポンプ（熱源用ヒートポンプ）３と、地中熱交換器４と、制御手段であるコントロールユニット５を有している。
分散型ヒートポンプである４台の空調用ヒートポンプ２は、被空調空間（空調側）１に並列に設置され、熱源用ヒートポンプ３は屋外に設置されている。 In FIG. 1, a ground heat utilization heat pump system generally indicated by reference numeral 101 includes four water heat source heat pumps (air conditioning heat pumps) 2, an air heat source heat pump (heat source heat pump) 3, and a geothermal heat exchanger 4. The control unit 5 is a control means.
Four air conditioning heat pumps 2 that are distributed heat pumps are installed in parallel in the air-conditioned space (air conditioning side) 1, and the heat source heat pump 3 is installed outdoors.

地中熱交換器４は、空調側１近傍の地中に埋設され、熱媒循環系（循環水ライン）Ｌｗによって、４台の空調用ヒートポンプ２及び熱源用ヒートポンプ３と接続されている。
ここで、循環水ラインＬｗにおいて、４台の空調用ヒートポンプ２は、熱源用ヒートポンプ３に対して、並列に配置されている。
循環水ラインＬｗにおける地中熱交換器４の出口Ｊｏ近傍には、熱媒である水（循環水）の温度を計測する温度センサ６が介装されている。 The underground heat exchanger 4 is buried in the ground in the vicinity of the air conditioning side 1 and is connected to the four air conditioning heat pumps 2 and the heat source heat pump 3 by a heat medium circulation system (circulation water line) Lw.
Here, in the circulating water line Lw, the four air conditioning heat pumps 2 are arranged in parallel to the heat source heat pump 3.
Near the outlet Jo of the underground heat exchanger 4 in the circulating water line Lw, a temperature sensor 6 for measuring the temperature of water (circulated water) as a heat medium is interposed.

熱源用ヒートポンプ３は、地中熱交換器４を埋設した地下の土壌温度を回復（上昇あるいは下降）させるために設けられている。
熱源用ヒートポンプ３は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転をしている期間（例えば冬季）には、土壌の温度を上昇するために、地中熱交換器４を循環する循環水を加熱する運転を行い、空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行っている期間（例えば夏季）には、土壌の温度を低下するため、循環水を冷却する運転を行う機能を有している。
換言すれば、熱源用ヒートポンプ３は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転を行っている際には、空気中から熱を奪って、図１７の符号δで示す水温の分だけ循環水を加熱する。
また、熱源用ヒートポンプ３は、空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行っている際には、空気中に熱を放出して、図１９の符号δで示す水温の分だけ循環水を冷却する。 The heat source heat pump 3 is provided to recover (increase or decrease) the underground soil temperature in which the underground heat exchanger 4 is embedded.
The heat source heat pump 3 performs an operation of heating the circulating water circulating in the underground heat exchanger 4 in order to increase the temperature of the soil during a period in which the air conditioning heat pump 2 performs the heating operation (for example, in winter). In the period when the air-conditioning heat pump 2 is performing the cooling operation (for example, summer), it has a function of performing an operation of cooling the circulating water in order to reduce the temperature of the soil.
In other words, when the air conditioning heat pump 2 is performing the heating operation, the heat source heat pump 3 takes heat from the air and heats the circulating water by the amount of the water temperature indicated by the symbol δ in FIG.
Further, when the air conditioning heat pump 2 is performing the cooling operation, the heat source heat pump 3 releases heat into the air and cools the circulating water by the amount of the water temperature indicated by the symbol δ in FIG.

循環水ラインＬｗに付した矢印Ｆは、熱媒である循環水の流れの方向を示している。
循環水ラインＬｗにおける温度センサ６の下流側には、分岐点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が設けられている。
分岐点Ｂ４の一方の分岐ラインＬＤ−５には、図１における最左端の空調側ヒートポンプ２が接続されている。同様に、分岐点Ｂ２の分岐ラインＬＤ−２、分岐Ｂ３の分岐ラインＬＤ−３、分岐Ｂ４の分岐ラインＬＤ−４には、それぞれ、空調側ヒートポンプ２が接続されている。
空調側ヒートポンプ２が接続されている分岐ラインＬＤ−４、ＬＤ−３、ＬＤ−２は、それぞれ、下流側の合流点Ｇ４、Ｇ３、Ｇ２に接続している。 An arrow F attached to the circulating water line Lw indicates the direction of the circulating water that is the heat medium.
On the downstream side of the temperature sensor 6 in the circulating water line Lw, branch points B1, B2, B3, and B4 are provided.
The leftmost air conditioning side heat pump 2 in FIG. 1 is connected to one branch line LD-5 at the branch point B4. Similarly, the air conditioning side heat pump 2 is connected to the branch line LD-2 at the branch point B2, the branch line LD-3 at the branch B3, and the branch line LD-4 at the branch B4, respectively.
The branch lines LD-4, LD-3, and LD-2 to which the air conditioning side heat pump 2 is connected are connected to the downstream junctions G4, G3, and G2, respectively.

分岐点Ｂ１における分岐ラインＬＤ−１には熱源用ヒートポンプ３が介装されており、且つ、分岐ラインＬＤ−１は合流点Ｇ１に接続している。ここで、分岐ラインＬＤ−１、熱源用ヒートポンプ３分岐点Ｂ１、合流点Ｇ１は、空調側１の外部に配置されている。
図１では図示を省略しているが、循環水ラインＬｗに循環水の膨張、収縮の影響を排除するために、膨張タンク等を介装しても良い。 A heat source heat pump 3 is interposed in the branch line LD-1 at the branch point B1, and the branch line LD-1 is connected to the junction G1. Here, the branch line LD-1, the heat source heat pump 3 branch point B1, and the junction G1 are disposed outside the air conditioning side 1.
Although not shown in FIG. 1, an expansion tank or the like may be interposed in the circulating water line Lw in order to eliminate the influence of expansion and contraction of the circulating water.

図１の最左方の空調用ヒートポンプ２にのみ符号が図示されているが、各々の空調用ヒートポンプ２は、圧縮機２１と、循環水−冷媒熱交換器２２（凝縮器あるいは蒸発器）と、冷媒−空気熱交換器２３（蒸発器あるいは凝縮器）と、冷媒ラインＬｃとを備えている。
冷媒ラインＬｃには、方向切換弁（四方弁）２４と、膨張弁２５とが介装されている。方向切換弁（四方弁）２４は、冷媒の循環方向を切り換え以って冷房運転と暖房運転との切り換えを可能とする機能を有している。
循環水−冷媒熱交換器２２と接続された循環水ラインＬｗの流入側（図１において循環水−冷媒熱交換器２２の下方）には、循環ポンプＰｗが介装されている。循環水−冷媒熱交換器２２と接続された循環水ラインＬｗの流出側（図１における循環水−冷媒熱交換器２２の上方）には、逆止弁Ｖｃが介装されている。逆止弁Ｖｃは、運転を停止している空調用ヒートポンプ２に、運転中の他のヒートポンプ２から出た循環水が逆流するのを防止するために介装している。 Only the leftmost air-conditioning heat pump 2 in FIG. 1 is indicated by a symbol, but each air-conditioning heat pump 2 includes a compressor 21, a circulating water-refrigerant heat exchanger 22 (condenser or evaporator), and the like. The refrigerant-air heat exchanger 23 (evaporator or condenser) and the refrigerant line Lc are provided.
A direction switching valve (four-way valve) 24 and an expansion valve 25 are interposed in the refrigerant line Lc. The direction switching valve (four-way valve) 24 has a function of enabling switching between the cooling operation and the heating operation by switching the refrigerant circulation direction.
A circulation pump Pw is interposed on the inflow side of the circulating water line Lw connected to the circulating water-refrigerant heat exchanger 22 (below the circulating water-refrigerant heat exchanger 22 in FIG. 1). A check valve Vc is interposed on the outflow side of the circulating water line Lw connected to the circulating water-refrigerant heat exchanger 22 (above the circulating water-refrigerant heat exchanger 22 in FIG. 1). The check valve Vc is interposed in the air-conditioning heat pump 2 that has stopped operating in order to prevent the circulating water from the other heat pumps 2 that are operating from flowing back.

図１では、４台の空調用ヒートポンプ２の各々に、小型ポンプＰｗを分散設置して、熱媒である水（循環水）を循環しているが、１台のポンプにより、空調側１全体に循環水を循環させるように構成しても良い。
また、図１において、熱利用機器として空調用ヒートポンプ２が図示されているが、空調用ヒートポンプ２に代えて、図１３の第２実施形態で示すように、給湯用ヒートポンプや、冷凍冷蔵庫等を設ける事も可能である。 In FIG. 1, small pumps Pw are dispersedly installed in each of the four air conditioning heat pumps 2 to circulate water (circulating water) as a heat medium. You may comprise so that circulating water may be circulated.
In FIG. 1, an air conditioning heat pump 2 is illustrated as a heat utilization device, but instead of the air conditioning heat pump 2, as shown in the second embodiment of FIG. It is also possible to provide it.

熱源用ヒートポンプ３は、循環水−冷媒熱交換器２２で熱交換を行う冷媒への熱の授受が異なる。
空調用ヒートポンプ２では、冷房時には、室内の空気の保有する熱が冷媒−空気熱交換器２３により冷媒に投入され、冷媒が保有する熱が循環水−冷媒熱交換器２２で循環水へ投入される（矢印Ｙ２）。一方、暖房時には、循環水が保有する熱量が循環水−冷媒熱交換器２２で冷媒に投入され、冷媒が保有する熱が冷媒−空気熱交換器２３により室内空気に投入される（矢印Ｙ２とは逆）。 The heat source heat pump 3 is different in heat transfer to the refrigerant that exchanges heat with the circulating water-refrigerant heat exchanger 22.
In the air conditioning heat pump 2, during cooling, the heat held by the indoor air is input to the refrigerant by the refrigerant-air heat exchanger 23, and the heat held by the refrigerant is input to the circulating water by the circulating water-refrigerant heat exchanger 22. (Arrow Y2). On the other hand, at the time of heating, the amount of heat held by the circulating water is input to the refrigerant by the circulating water-refrigerant heat exchanger 22, and the heat stored by the refrigerant is input to the indoor air by the refrigerant-air heat exchanger 23 (arrow Y2 and Is the opposite).

それに対して、熱源用ヒートポンプ３では、空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行っている時期には、循環水が保有する熱が循環水−冷媒熱交換器２２で冷媒へ投入され、冷媒の保有する熱が冷媒−空気熱交換器２３により空気中に放散される（矢印Ｙ３）。一方、暖房時には、空気が保有する熱が冷媒−空気熱交換器２３により冷媒に投入され、冷媒が保有する熱量が循環水−冷媒熱交換器２２で循環水に投入される（矢印Ｙ３とは逆）。
熱源用ヒートポンプ３におけるその他の構成は、空調用ヒートポンプ２と同様である。 On the other hand, in the heat source heat pump 3, when the air conditioning heat pump 2 is performing the cooling operation, the heat held by the circulating water is input to the refrigerant by the circulating water-refrigerant heat exchanger 22 and is held by the refrigerant. Heat is dissipated into the air by the refrigerant-air heat exchanger 23 (arrow Y3). On the other hand, at the time of heating, the heat held by the air is input to the refrigerant by the refrigerant-air heat exchanger 23, and the amount of heat held by the refrigerant is input to the circulating water by the circulating water-refrigerant heat exchanger 22 (What is the arrow Y3? Vice versa).
Other configurations of the heat source heat pump 3 are the same as those of the air conditioning heat pump 2.

ここで、熱源機用機器として、加熱用にはボイラー（石油やガス）、太陽熱温水器、各種排熱（廃棄物やバイオマス焼却施設、下水、地下鉄など）を用いることも出来る。また、冷却用には冷凍機（電気式や吸収式）があり、冷却塔、河川や湖沼水なども温度条件によっては利用することが出来る。
しかし、適用性を考慮すると、図１で示すように、循環水の加熱運転と冷却運転とが可能な空気熱源用ヒートポンプ３が好適である。 Here, boilers (oil and gas), solar water heaters, and various waste heats (waste and biomass incineration facilities, sewage, subways, etc.) can be used as the heat source equipment. In addition, there are refrigerators (electric type and absorption type) for cooling, and cooling towers, rivers, lake water, etc. can be used depending on temperature conditions.
However, in consideration of applicability, as shown in FIG. 1, an air heat source heat pump 3 capable of heating and cooling the circulating water is suitable.

また、図１のように４台の空調用ヒートポンプ２と熱源用ヒートポンプ３とを並列接続することにより、空調用ヒートポンプ２の各々における冷房運転・暖房運転の要求に応じて、各空調用ヒートポンプ２が設けられた空調空間を、冷房あるいは暖房することが出来る。
図１において、コントロールユニット５と温度センサ６とは入力信号ラインＳｉによって接続され、コントロールユニット５と熱源用ヒートポンプ３とは制御用信号ラインＳｏによって接続されている。 Further, as shown in FIG. 1, four air conditioning heat pumps 2 and a heat source heat pump 3 are connected in parallel, so that each air conditioning heat pump 2 has a cooling operation / heating operation request according to each air conditioning heat pump 2. The air-conditioned space provided with can be cooled or heated.
In FIG. 1, the control unit 5 and the temperature sensor 6 are connected by an input signal line Si, and the control unit 5 and the heat source heat pump 3 are connected by a control signal line So.

地中熱利用ヒートポンプシステムにおける地中熱交換器４が、図２、図３で詳細に示されている。
図２、図３において、地中熱交換器４は、所定距離だけ隔てて立設（埋設）した２本の円筒状支持部材７に、所定のピッチＰで、架橋ポリエチレン管８を巻き付けた構造である。
図示の例では、架橋ポリエチレン管８の直径は１０〜２０ｍｍ、巻き付けたピッチＰは数十ｃｍで、架橋ポリエチレン管８の全長は１００ｍ程度である。
コイルユニット９の幅Ｂと高さＨは数ｍ（例えば２〜４ｍ）である。 The underground heat exchanger 4 in the underground heat utilization heat pump system is shown in detail in FIGS.
2 and 3, the underground heat exchanger 4 has a structure in which a cross-linked polyethylene pipe 8 is wound at a predetermined pitch P around two cylindrical support members 7 erected (embedded) at a predetermined distance. It is.
In the illustrated example, the diameter of the crosslinked polyethylene pipe 8 is 10 to 20 mm, the wound pitch P is several tens of cm, and the total length of the crosslinked polyethylene pipe 8 is about 100 m.
The width B and height H of the coil unit 9 are several m (for example, 2 to 4 m).

図示は省略するが、従来技術では、地中熱交換器として、例えば、１本のボアホール（例えばφ２００〜２５０ｍｍ程度）にＵ字状に折り曲げた管を挿入して用いていた。しかし、Ｕ字状に折り曲げた管では、Ｕ字の往路と復路との間の距離を十分にとれないため、相互に熱的な影響を及ぼし合ってしまい、熱交換の効率が低い。あるいは、単管であるため、管の埋設深さを１００ｍ程度まで掘り下げないと、十分な熱交換面積が得られないという問題を有している。   Although illustration is omitted, in the prior art, as an underground heat exchanger, for example, a tube bent in a U shape is inserted into one bore hole (for example, about φ200 to 250 mm) and used. However, in a pipe bent in a U-shape, a sufficient distance between the U-shaped forward path and the return path cannot be obtained, so that they have a thermal influence on each other, and the efficiency of heat exchange is low. Or since it is a single pipe | tube, it has the problem that sufficient heat exchange area will not be obtained unless the burial depth of a pipe | tube is dug down to about 100m.

これに対して、図２、図３で示す地中熱交換器４では、上述したようにコイル間隔（巻付けピッチＰ）は、数十ｃｍ程度に高密度化する事が出来る。そして、全長も十分に長いので、熱交換面積を十分確保できる。
また、コイルユニット９の幅Ｂ及び高さＨを数ｍ程度にすれば、コイルユニット９を工場で組立て、そのまま現場にトラック搬送が出来る。したがって施工現場では、設備容量に応じた個数のユニット９を地中埋設するだけで済み、工期の大幅短縮が可能となる。
ここで、図２、図３で示す地中熱交換器４において、コイル間隔（巻付けピッチＰ）を、数十ｃｍ程度に高密度化する事が出来る理由については、後述する。 On the other hand, in the underground heat exchanger 4 shown in FIGS. 2 and 3, the coil interval (winding pitch P) can be increased to about several tens of cm as described above. And since the full length is also sufficiently long, a sufficient heat exchange area can be secured.
If the width B and height H of the coil unit 9 are set to about several meters, the coil unit 9 can be assembled at the factory and transported to the site as it is. Therefore, at the construction site, it is only necessary to embed the number of units 9 according to the equipment capacity underground, and the construction period can be greatly shortened.
Here, in the underground heat exchanger 4 shown in FIGS. 2 and 3, the reason why the coil interval (winding pitch P) can be increased to about several tens of centimeters will be described later.

図１で示す地中熱利用ヒートポンプシステムの制御について、図１、図４を参照しつつ、図５のフローチャートに基づいて説明する。
図４では、暖房運転時及び冷房運転時の双方における循環水の地中熱交換器出口水温（縦軸）と、時刻（横軸）との特性が示されている。
図４で示す２本の特性線の内、上方の特性線（点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６を通る特性線）は、空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行う際における特性線である。それに対して、図４における下方の特性線（点ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ１５、ｔ１６を通る特性線）は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転を行う際における特性線である。 Control of the geothermal heat pump system shown in FIG. 1 will be described based on the flowchart of FIG. 5 with reference to FIGS.
In FIG. 4, the characteristics of the underground heat exchanger outlet water temperature (vertical axis) and the time (horizontal axis) of the circulating water during both the heating operation and the cooling operation are shown.
Of the two characteristic lines shown in FIG. 4, the upper characteristic lines (characteristic lines passing through points t1, t2, t3, t4, t5, and t6) are characteristic lines when the air conditioning heat pump 2 performs the cooling operation. is there. On the other hand, the lower characteristic lines in FIG. 4 (characteristic lines passing through the points t11, t12, t13, t14, t15, and t16) are characteristic lines when the air conditioning heat pump 2 performs the heating operation.

図５で示す制御では、地中熱交換器４出口に介装された温度センサ６によって、循環水の地中熱交換器出口水温（ＴＷ）を、適宜測定する。
ステップＳ２では、コントロールユニット５により、空調用ヒートポンプ２によって暖房運転を行うのか、冷房運転を行うのか、あるいは空調用ヒートポンプ２を作動させないのかを判断する。
空調用ヒートポンプ２を作動させないのであれば、熱源用ヒートポンプ３を作動する必要はないので、ステップＳ１０まで進む。空調用ヒートポンプ２により冷房運転を行うのであればステップＳ３に進み、暖房運転であればステップＳ１１に進む。 In the control shown in FIG. 5, the temperature sensor 6 interposed at the outlet of the underground heat exchanger 4 appropriately measures the underground heat exchanger outlet water temperature (TW) of the circulating water.
In step S2, the control unit 5 determines whether the heating operation is performed by the air conditioning heat pump 2, the cooling operation is performed, or the air conditioning heat pump 2 is not operated.
If the air-conditioning heat pump 2 is not operated, it is not necessary to operate the heat source heat pump 3, and the process proceeds to step S10. If the cooling operation is performed by the air conditioning heat pump 2, the process proceeds to step S3. If the heating operation is performed, the process proceeds to step S11.

空調用ヒートポンプ２で冷房運転を行うステップＳ３では、料金の安価な時間帯（いわゆる「夜間電力」の時間帯）となっているか否かを判断する。
夜間電力の時間帯ｎｔになっていなければ（ステップＳ３がＮＯ）ステップＳ４に進み、夜間電力の時間帯ｎｔであれば（ステップＳ３がＹＥＳ）ステップＳ７まで進む。
図示の実施形態では、図４で明示されている様に、夜間電力の時間帯ｎｔは、夜の２２時〜翌朝の８時である。 In step S3 in which the air-conditioning heat pump 2 performs the cooling operation, it is determined whether or not it is a low-cost time zone (so-called “night power” time zone).
If it is not the time zone nt for night power (step S3 is NO), the process proceeds to step S4, and if it is the time zone nt for night power (YES in step S3), the process proceeds to step S7.
In the illustrated embodiment, as clearly shown in FIG. 4, the time zone nt for nighttime power is from 22:00 at night to 8:00 at the next morning.

ステップＳ３がＮＯであれば、その時点は夜間電力の時間帯ｎｔではなく、日中（図４における８時〜２２時の時間帯ｄｔ）である。ステップＳ４では、日中において、循環水の地中熱交換器出口水温ＴＷが、温度ＴＣＤ２を超えているか否かを判断する。ここで、温度ＴＣＤ２は、熱源用ヒートポンプ３の昼間の冷房運転時において、熱源用ヒートポンプ３を起動して、循環水の冷却運転を開始する温度（地中熱交換器出口水温）の設定値（閾値）である。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３起動温度設定値ＴＣＤ２を超えていなければ（ステップＳ４がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３を作動する必要はないので、ステップＳ１０まで進む。
一方、図４における時刻ｔ３（１５時）近傍のように、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３起動温度設定値ＴＣＤ２を超えていれば（ステップＳ４がＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。 If step S3 is NO, the time is not the time zone nt of nighttime power but the daytime (time zone dt from 8:00 to 22:00 in FIG. 4). In step S4, it is determined whether the underground heat exchanger outlet water temperature TW of the circulating water exceeds the temperature TCD2 during the daytime. Here, the temperature TCD2 is a set value of a temperature (ground heat exchanger outlet water temperature) at which the heat source heat pump 3 is started and the circulating water cooling operation is started during the daytime cooling operation of the heat source heat pump 3. Threshold).
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW does not exceed the heat source heat pump 3 starting temperature set value TCD2 (NO in step S4), it is not necessary to operate the heat source heat pump 3, and the process proceeds to step S10.
On the other hand, if the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW exceeds the heat source heat pump 3 starting temperature setting value TCD2 (step S4 is YES) as in the vicinity of time t3 (15:00) in FIG. Proceed to

循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、熱源用ヒートポンプ３の昼間の冷房運転時における起動温度の設定値ＴＣＤ２を超えた状態であるステップＳ５では、循環水を冷却して土壌温度を低下する必要があると判断して、熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転を行う。熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転を行えば、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷは徐々に低下（降温）する。
ステップＳ６では、徐々に低下する循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、停止温度設定値ＴＣＤ１に達したか否かを判断する。ここで、設定値ＴＣＤ１は、熱源用ヒートポンプ３の昼間の冷房運転時において、熱源用ヒートポンプ３を停止して循環水の冷却運転を停止する温度（循環水地中熱交換器出口水温）の設定値（閾値）である。 In step S5, where the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW exceeds the starting temperature setting value TCD2 during the daytime cooling operation of the heat source heat pump 3, the circulating water is cooled to lower the soil temperature. It judges that it is necessary and performs the circulating water cooling operation by the heat pump 3 for heat sources. If the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is performed, the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW gradually decreases (decreases).
In step S6, it is determined whether or not the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW that has gradually decreased has reached the stop temperature set value TCD1. Here, the set value TCD1 is a setting of the temperature at which the heat source heat pump 3 is stopped and the cooling operation of the circulating water is stopped during the daytime cooling operation of the heat source heat pump 3 (circulating water underground heat exchanger outlet water temperature). Value (threshold).

図４から明らかな様に、熱源用ヒートポンプ３を起動する設定値ＴＣＤ２は、熱源用ヒートポンプ３を停止する設定値ＴＣＤ１に比較して若干高温となっている。両者の間に温度差（図４の例では、１℃）を設けたのは、設定値ＴＣＤ２と設定値ＴＣＤ１とが同一温度であれば、熱源用ヒートポンプ３の起動と停止が頻繁に繰り返される恐れがあり、熱源用ヒートポンプ３の破損を惹起するからである。同様な理由により、後述する設定温度ＴＣＮ２、ＴＣＮ１、設定温度ＴＨＮ１、ＴＨＮ２、設定温度ＴＨＤ１、ＴＨＤ２も、温度差（図４の例では、１℃）を設けて設定されている。   As is apparent from FIG. 4, the set value TCD2 for starting the heat source heat pump 3 is slightly higher than the set value TCD1 for stopping the heat source heat pump 3. A temperature difference (1 ° C. in the example of FIG. 4) is provided between the two. If the set value TCD2 and the set value TCD1 are the same temperature, the heat source heat pump 3 is frequently started and stopped. This is because the heat source heat pump 3 may be damaged. For similar reasons, set temperatures TCN2 and TCN1, set temperatures THN1 and THN2, and set temperatures THD1 and THD2, which will be described later, are also set with a temperature difference (1 ° C. in the example of FIG. 4).

循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の冷房運転時における停止温度設定値ＴＣＤ１に達したなら（ステップＳ６がＹＥＳ：図４の時刻ｔ５）、ステップＳ１０に進み、熱源用ヒートポンプ３を停止する。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、熱源用ヒートポンプ３を停止する設定値ＴＣＤ１に達していない場合には（ステップＳ６がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転を続行する（ステップＳ６がＮＯのループ：図４における時刻ｔ３〜時刻ｔ４）。
図４の例では、時刻ｔ５（１８時）で空調用ヒートポンプ２の冷房運転を停止している。そのため、時刻ｔ５以降では、循環用冷却水の温度が低下（回復）して、循環水の温度低下の温度勾配が急になる。 If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has reached the stop temperature set value TCD1 during the cooling operation of the heat source heat pump 3 (YES in step S6: time t5 in FIG. 4), the process proceeds to step S10, and the heat source heat pump 3 is stopped.
When the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has not reached the set value TCD1 for stopping the heat source heat pump 3 (NO in step S6), the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is continued (step S6). Loop in which S6 is NO: time t3 to time t4 in FIG.
In the example of FIG. 4, the cooling operation of the heat pump 2 for air conditioning is stopped at time t5 (18:00). Therefore, after time t5, the temperature of the circulating cooling water decreases (recovers), and the temperature gradient of the temperature decrease of the circulating water becomes steep.

ステップＳ７では、夜間電力の時間帯ｎｔ、すなわち時刻ｔ６（２２時）〜時刻ｔ２（翌朝の８時）における時間帯を対象としており、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、熱源用ヒートポンプ３起動設定値ＴＣＮ２を超えているか否かを判断する。ここで設定値ＴＣＮ２は、空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行っている時期において、夜間に熱源用ヒートポンプ３を起動して、循環水を冷却する運転を開始する温度（循環水地中熱交換器出口水温）の設定値（閾値）である。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３起動設定値ＴＣＮ２を超えていなければ（ステップＳ７がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３は運転する必要がないので、ステップＳ１０で停止する。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３起動設定値ＴＣＮ２を超えていれば（ステップＳ７がＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転を開始する。熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転を行えば、土壌温度及び循環水水温は低下する。 In step S7, the time zone nt of nighttime electric power, that is, the time zone from time t6 (22:00) to time t2 (8 o'clock the next morning), the circulating water heat exchanger outlet water temperature TW is the heat source heat pump. It is determined whether or not 3 activation set value TCN2 is exceeded. Here, the set value TCN2 is the temperature at which the heat source heat pump 3 is activated at night and the operation for cooling the circulating water is started at the time when the air conditioning heat pump 2 is performing the cooling operation (circulating water underground heat exchanger). This is the set value (threshold value) of the outlet water temperature.
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW does not exceed the heat source heat pump 3 activation set value TCN2 (NO in step S7), the heat source heat pump 3 does not need to be operated, and is stopped in step S10.
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW exceeds the heat source heat pump 3 activation set value TCN2 (YES in step S7), the process proceeds to step S8, and the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is started. If the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is performed, the soil temperature and the circulating water temperature decrease.

ステップＳ９では、低下する循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、熱源用ヒートポンプ３の停止温度設定値ＴＣＮ１に達したか否かを判断する。この温度設定値ＴＣＮ１は、空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行っている時期において、夜間に熱源用ヒートポンプ３による循環水の冷却運転を停止する温度（循環水地中熱交換器出口水温）の設定値（閾値）である。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の停止温度設定値ＴＣＮ１に達したなら（ステップＳ９がＹＥＳ：図４の時刻ｔ１）、ステップＳ１０に進み熱源用ヒートポンプ３を停止する。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の停止温度設定値ＴＣＮ１に達していないなら（ステップＳ９がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の冷却運転を続行する（ステップＳ９がＮＯのループ：図４の時刻ｔ６〜時刻ｔ１）。 In step S9, it is determined whether or not the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has reached the stop temperature set value TCN1 of the heat source heat pump 3. This temperature set value TCN1 is a setting of the temperature at which the cooling operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is stopped at night (the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature) when the air conditioning heat pump 2 is performing the cooling operation. Value (threshold).
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW reaches the stop temperature setting value TCN1 of the heat source heat pump 3 (YES in step S9: time t1 in FIG. 4), the process proceeds to step S10 and the heat source heat pump 3 is stopped.
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has not reached the stop temperature setting value TCN1 of the heat source heat pump 3 (NO in step S9), the cooling operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is continued (step S9). NO loop: time t6 to time t1 in FIG.

ここで、図４から明らかな様に、空調用ヒートポンプ２の冷房運転時において、熱源用ヒートポンプ３の夜間における起動設定値ＴＣＮ２は、昼間における起動設定値ＴＣＤ２よりも低温である。従って、夜間においては、昼間に比較して、熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転がされ易くなる。これにより、電力料金が安価な夜間に熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転を集中して、システム１０１全体の運転コストを低減することが可能となる。   Here, as is apparent from FIG. 4, during the cooling operation of the air conditioning heat pump 2, the start setting value TCN2 of the heat source heat pump 3 at night is lower than the start setting value TCD2 in the daytime. Therefore, at night, the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is easier to perform than in the daytime. Thereby, it is possible to concentrate the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 at night when the power rate is low, and to reduce the operation cost of the entire system 101.

ステップＳ２で暖房運転（空調用ヒートポンプ２が暖房運転）が選択されたならば、ステップＳ１１において、その時点が夜間電力の時間帯ｎｔであるか否かを判断する。夜間電力の時間帯でなければ（ステップＳ１１がＮＯ)、ステップＳ１２に進み、夜間電力の時間帯であれば（ステップＳ１１がＹＥＳ）、ステップＳ１５まで進む。
ここで、「夜間電力の時間帯ではない」という時間帯（昼間の時間帯ｄｔ）は、図４における時刻ｔ１ｄ（８時）〜ｔ１６（２２時）の範囲である。係る時間帯において、ステップＳ１２では、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の起動温度設定値ＴＨＤ２未満であるか否かを判断する。ここで、起動温度設定値ＴＨＤ２は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転を行っている時期に、昼間の時間帯ｄｔ（図４における時刻ｔ１ｄ〜時刻ｔ１６）において、熱源用ヒートポンプ３を起動して、循環水の加熱運転を行う温度（循環水地中熱交換器出口水温）の設定値（閾値）である。 If the heating operation (the air conditioning heat pump 2 is in the heating operation) is selected in step S2, it is determined in step S11 whether or not the time is the nighttime power time zone nt. If it is not the nighttime power time zone (NO in step S11), the process proceeds to step S12. If it is the nighttime power time zone (YES in step S11), the process proceeds to step S15.
Here, a time zone (not a nighttime power time zone) (daytime time zone dt) is a range from time t1d (8 o'clock) to t16 (22:00) in FIG. In such a time zone, in step S12, it is determined whether or not the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is lower than the starting temperature set value THD2 of the heat source heat pump 3. Here, the activation temperature set value THD2 is activated during the daytime period dt (time t1d to time t16 in FIG. 4) at the time when the air conditioning heat pump 2 performs the heating operation. It is a set value (threshold value) for the temperature at which the circulating water is heated (circulated water underground heat exchanger outlet water temperature).

循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の起動温度設定値ＴＨＤ２以上であれば（ステップＳ１２がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転は不要と判断して、ステップＳ１０まで進む。一方、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の起動温度設定値ＴＨＤ２未満であれば（ステップＳ１２がＹＥＳ：図４の時刻ｔ１３の領域）、ステップＳ１３に進む。   If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is equal to or higher than the starting temperature setting value THD2 of the heat source heat pump 3 (NO in step S12), it is determined that the heating operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is unnecessary. Proceed to S10. On the other hand, if the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is lower than the starting temperature setting value THD2 of the heat source heat pump 3 (YES in step S12: region at time t13 in FIG. 4), the process proceeds to step S13.

ステップＳ１３では、熱源用ヒートポンプ３により循環水を加熱して、土壌温度を昇温する運転を開始する。熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転を行えば、循環水の温度は徐々に上昇する。
ステップＳ１４では、上昇する循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の停止温度設定値ＴＨＤ１に達したか否かを判断する。ここで停止温度設定値ＴＨＤ１は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転を行っている時期に、昼間の時間帯ｄｔ（図４における時刻ｔ１ｄ〜時刻ｔ１６）において、熱源用ヒートポンプ３を停止して、循環水を加熱する運転を停止する温度（循環水地中熱交換器出口水温）の設定値である。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の停止温度設定値ＴＨＤ１に達したなら（ステップＳ１４がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱が不要であると判断して、ステップＳ１０で熱源用ヒートポンプ３を停止する。循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、熱源用ヒートポンプ３の停止温度設定値ＴＨＤ１に達していないなら（ステップＳ１４がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転を繰り返す（ステップＳ１４がＮＯのループ：図４の時刻ｔ１３〜ｔ１４の時間帯）。 In step S13, the circulating water is heated by the heat source heat pump 3 to start the operation for raising the soil temperature. If the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is performed, the temperature of the circulating water gradually rises.
In step S14, it is determined whether or not the rising circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has reached the stop temperature setting value THD1 of the heat source heat pump 3. Here, the stop temperature set value THD1 is circulated by stopping the heat source heat pump 3 in the daytime period dt (time t1d to time t16 in FIG. 4) during the heating operation of the air conditioning heat pump 2. It is a set value of the temperature (circulating water underground heat exchanger outlet water temperature) at which the operation of heating water is stopped.
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW reaches the stop temperature setting value THD1 of the heat source heat pump 3 (YES in step S14), it is determined that heating of the circulating water by the heat source heat pump 3 is unnecessary, In step S10, the heat source heat pump 3 is stopped. If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has not reached the stop temperature setting value THD1 of the heat source heat pump 3 (NO in step S14), the heating operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is repeated (step S14). NO loop: time period from time t13 to time t14 in FIG.

ステップＳ２で暖房運転（空調用ヒートポンプ２が暖房運転）が選択された場合において、ステップＳ１１で夜間電力の時間帯ｎｔであると判断されたならば、その時間帯は、図４の時刻ｔ１６（２２時）〜時刻ｔ１ｄ（翌朝の８時）の範囲である。その時間帯ｎｔ（夜間電力の時間帯：時刻ｔ１６〜時刻ｔ１ｄ）において、ステップＳ１５で、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが熱源用ヒートポンプ３の起動温度設定値ＴＨＮ２未満か否かを判断する。ここで起動温度設定値ＴＨＮ２は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転を行っている時期に、夜間電力の時間帯ｎｔ（図４における時刻ｔ１６〜時刻ｔ１ｄ）において、熱源用ヒートポンプ３を起動して、循環水を加熱する運転を開始する温度（循環水地中熱交換器出口水温）の設定値である。   When heating operation (air conditioning heat pump 2 heating operation) is selected in step S2, if it is determined in step S11 that it is a time zone nt of nighttime power, that time zone is set to time t16 ( 22:00) to time t1d (8am the next morning). In the time zone nt (time zone of nighttime power: time t16 to time t1d), in step S15, it is determined whether or not the circulating water ground heat exchanger outlet water temperature TW is lower than the starting temperature set value THN2 of the heat source heat pump 3. To do. Here, the activation temperature set value THN2 activates the heat source heat pump 3 during the nighttime power period nt (time t16 to time t1d in FIG. 4) during the heating operation of the air conditioning heat pump 2. It is a set value of the temperature at which the operation for heating the circulating water is started (circulated water underground heat exchanger outlet water temperature).

循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが起動温度設定値ＴＨＮ２以上であれば（ステップＳ１５がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転は不要と判断して、ステップＳ１０まで進む。
一方、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷがＴＨＮ２未満であれば（ステップＳ１５がＹＥＳ）、ステップＳ１６に進み、熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転を開始する。 If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is equal to or higher than the startup temperature set value THN2 (NO in step S15), it is determined that the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is unnecessary, and the process proceeds to step S10.
On the other hand, if the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is lower than THN2 (YES in step S15), the process proceeds to step S16, and the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is started.

熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転により、循環水温度あるいは土壌温度は徐々に上昇する。
ステップＳ１７では、上昇する循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、熱源用ヒートポンプ３の停止温度設定値ＴＨＮ１に達したか否かを判断する。ここで停止温度設定値ＴＨＮ１は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転を行っている時期に、夜間電力の時間帯ｎｔ（図４における時刻ｔ１６〜時刻ｔ１ｄ）において、熱源用ヒートポンプ３を停止して、循環水を加熱する運転も停止する温度（循環水地中熱交換器出口水温）の設定値である。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが停止温度設定値ＴＨＮ１に達したなら（ステップＳ１７がＹＥＳ：図４の時刻ｔ１１）、熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転は不要と判断して、ステップＳ１０で熱源用ヒートポンプ３を停止する。
循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが停止温度設定値ＴＨＮ１に達していなければ（ステップＳ１７がＮＯ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転を続行する（ステップＳ１７がＮＯのループ：図４の時刻ｔ１６〜時刻ｔ１１）。 The circulating water temperature or the soil temperature gradually rises by the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3.
In step S17, it is determined whether or not the rising circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has reached the stop temperature set value THN1 of the heat source heat pump 3. Here, the stop temperature set value THN1 stops the heat source heat pump 3 in the nighttime power time zone nt (time t16 to time t1d in FIG. 4) at the time when the air conditioning heat pump 2 performs the heating operation. This is the set value of the temperature at which the operation of heating the circulating water is stopped (the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature).
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW has reached the stop temperature set value THN1 (YES in step S17: time t11 in FIG. 4), it is determined that the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is unnecessary, and the step In S10, the heat source heat pump 3 is stopped.
If the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW does not reach the stop temperature set value THN1 (NO in step S17), the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is continued (step S17 is NO loop: FIG. 4). From time t16 to time t11).

ここで、図４から明らかな様に、空調用ヒートポンプ２による暖房運転時において、熱源用ヒートポンプ３の夜間における起動設定値ＴＨＮ２は、昼間における起動設定値ＴＨＤ２よりも高温である。従って、夜間においては、昼間に比較して、熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転がされ易くなる。これにより、電力料金が安価な夜間に熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転を集中して、空調用ヒートポンプ２による暖房運転時においても、システム１０１全体の運転コストを低減することが可能となる。
図５におけるステップＳ１０において、熱源用ヒートポンプを停止した後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降を繰り返す。 Here, as is apparent from FIG. 4, during the heating operation by the air conditioning heat pump 2, the start setting value THN2 of the heat source heat pump 3 at night is higher than the start setting value THD2 in the daytime. Therefore, at night, the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is more easily performed than in the daytime. As a result, it is possible to concentrate the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 at night when the power rate is low, and to reduce the operation cost of the entire system 101 even during the heating operation by the air conditioning heat pump 2.
In step S10 in FIG. 5, after stopping the heat source heat pump, the process returns to step S1, and step S1 and subsequent steps are repeated.

図４では、土壌温度の年間平均温度（あるいは自然土壌温度）を１７℃に想定し、夜間の目標温度を１７℃、昼間の上限目標温度を２２℃、昼間の下限目標温度を１２℃に設定したものと仮定する。
これらの設定値は、地域や地中熱交換器４のコイルの埋設深度、設計計画等によって変更することも可能である。
また、図４では、夜間電力の時間帯（電力の夜間料金時間帯）は夜の２２時から翌朝の８時までになっているが、これに限定される訳ではない。夜間電力の時間帯の具体的な時刻については、電力会社や契約内容によって異なる。 In FIG. 4, the annual average temperature (or natural soil temperature) of the soil temperature is assumed to be 17 ° C, the nighttime target temperature is set to 17 ° C, the daytime upper limit target temperature is set to 22 ° C, and the daytime lower limit target temperature is set to 12 ° C. Assuming that
These set values can be changed according to the region, the embedment depth of the coil of the underground heat exchanger 4, the design plan, and the like.
In FIG. 4, the nighttime power time zone (nighttime charge time zone) is from 22:00 at night to 8:00 the next morning, but is not limited to this. The specific time of the nighttime power time zone varies depending on the electric power company and contract details.

図４において、符号Ｔｃで示す温度特性線は、例えば夏季において空調用ヒートポンプ２による冷房運転を想定した場合に、地中熱交換器４の出口に設けられた温度センサ６で計測された循環水温度の特性線である。
図４の温度変化線Ｔｈは、例えば冬季における空調用ヒートポンプ２による暖房運転を想定した場合に、地中熱交換器４の出口に設けられた温度センサ６で計測された循環水温度の特性線を示している。
図４において、各温度の具体的な数値を、以下に例示する。
熱源用ヒートポンプ３の夜間冷却運転起動設定温度ＴＣＮ２：１８．５℃
熱源用ヒートポンプ３の夜間冷却運転停止設定温度ＴＣＮ１：１７．５℃
熱源用ヒートポンプ３の昼間冷却運転起動設定温度ＴＣＤ２：２３℃
熱源用ヒートポンプ３の昼間冷却運転停止設定温度ＴＣＤ１：２２℃
熱源用ヒートポンプ３の夜間加熱運転起動設定温度ＴＨＮ２：１５．５℃
熱源用ヒートポンプ３の夜間加熱運転停止設定温度ＴＨＮ１：１６．５℃
熱源用ヒートポンプ３の昼間加熱運転起動設定温度ＴＨＤ２：１１℃
熱源用ヒートポンプ３の昼間加熱運転停止設定温度ＴＨＤ１：１２℃ In FIG. 4, the temperature characteristic line indicated by the symbol Tc indicates the circulating water measured by the temperature sensor 6 provided at the outlet of the underground heat exchanger 4 when the cooling operation by the air conditioning heat pump 2 is assumed in summer, for example. It is a characteristic line of temperature.
The temperature change line Th of FIG. 4 is a characteristic line of the circulating water temperature measured by the temperature sensor 6 provided at the outlet of the underground heat exchanger 4, for example, assuming a heating operation by the air conditioning heat pump 2 in winter. Is shown.
In FIG. 4, the specific numerical value of each temperature is illustrated below.
Night cooling operation start set temperature TCN2 of heat source heat pump 3: 18.5 ° C
Night-time cooling operation stop set temperature TCN1: 17.5 ° C of heat source heat pump 3
Heating source heat pump 3 daytime cooling start setting temperature TCD2: 23 ° C.
Heat source heat pump 3 daytime cooling operation stop set temperature TCD1: 22 ° C
Heat source heat pump 3 night heating operation start set temperature THN2: 15.5 ° C
Heat source heat pump 3 night heating operation stop set temperature THN1: 16.5 ° C
Daytime heating operation start set temperature THD2 of heat source heat pump 3: 11 ° C.
Heat source heat pump 3 daytime heating operation stop set temperature THD1: 12 ° C

ここで、第１実施形態における制御は、図５に限定されるものではない。
図５で示す制御では、ステップＳ２において、暖房運転時であるか冷房運転時であるかを判断している。
これに対して、図６で示す制御は、第１実施形態における制御の変形例であり、図５のステップＳ２に相当する判断（暖房運転か冷房運転かを判断する論理回路）を省略している。 Here, the control in the first embodiment is not limited to FIG.
In the control shown in FIG. 5, it is determined in step S2 whether it is a heating operation or a cooling operation.
On the other hand, the control shown in FIG. 6 is a modification of the control in the first embodiment, and omits the judgment corresponding to step S2 in FIG. 5 (the logic circuit for judging whether the heating operation or the cooling operation). Yes.

以下、図６を主に参照しつつ、図１で示す地中熱利用ヒートポンプシステム１０１の制御について説明する。
熱媒体の温度として、循環水の地中熱交換器出口水温ＴＷを計測する（ステップＳ２１）。そして、水温ＴＷを計測した時点が昼間であるか夜間であるかを判定し（ステップＳ２２）、昼間であれば（ステップＳ２２が「ｄｔ」）ステップＳ２３に進み、夜間であれば（ステップＳ２２が「ｎｔ」）ステップＳ３１に進む。 Hereinafter, control of the geothermal heat pump system 101 shown in FIG. 1 will be described with reference mainly to FIG.
As the temperature of the heat medium, the underground heat exchanger outlet water temperature TW of the circulating water is measured (step S21). Then, it is determined whether the time when the water temperature TW is measured is daytime or nighttime (step S22). If it is daytime (step S22 is “dt”), the process proceeds to step S23. "Nt") Proceed to step S31.

ステップＳ２３（水温ＴＷを計測した時点が昼間の場合）では、水温ＴＷと温度ＴＣＤ２（昼間における第４の閾値）と比較し、水温ＴＷが温度ＴＣＤ２以上であれば（ステップＳ２３がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３（熱源機構）により循環水（熱媒体）を冷却して（ステップＳ２４）、ステップＳ２７に進む。
水温ＴＷが温度ＴＣＤ２よりも低温であれば（ステップＳ２３がＮＯ）、ステップＳ２５に進み、水温ＴＷと温度ＴＣＤ１（昼間における第３の閾値）とを比較する。
水温ＴＷが温度ＴＣＤ１以下である場合には（ステップＳ２５がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３（熱源機構）による循環水（熱媒体）の冷却運転は行わず（ステップＳ２６）に、ステップＳ２７に進む。水温ＴＷが温度ＴＣＤ１よりも高温であれば（ステップＳ２５がＮＯ）、ステップＳ２７に進む。 In step S23 (when the time when the water temperature TW is measured is daytime), the water temperature TW is compared with the temperature TCD2 (fourth threshold value in the daytime). If the water temperature TW is equal to or higher than the temperature TCD2 (YES in step S23), the heat source The circulating water (heat medium) is cooled by the heat pump 3 (heat source mechanism) (step S24), and the process proceeds to step S27.
If the water temperature TW is lower than the temperature TCD2 (NO in step S23), the process proceeds to step S25, and the water temperature TW and the temperature TCD1 (third threshold value in the daytime) are compared.
When the water temperature TW is equal to or lower than the temperature TCD1 (step S25 is YES), the cooling water (heat medium) is not cooled by the heat source heat pump 3 (heat source mechanism) (step S26), and the process proceeds to step S27. If the water temperature TW is higher than the temperature TCD1 (NO in step S25), the process proceeds to step S27.

ステップＳ２７では、循環水の地中熱交換器出口水温ＴＷを温度ＴＨＤ１（昼間における第２の閾値）と比較し、水温ＴＷが温度ＴＨＤ１以上であれば（ステップＳ２７がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水（熱媒体）の加熱運転は行わず（ステップＳ２８）、ステップＳ２１に戻る。水温ＴＷが温度ＴＨＤ１より低温であれば（ステップＳ２７がＮＯ）、ステップＳ２９に進む。
ステップＳ２９では水温ＴＷと温度ＴＨＤ２（昼間における第１の閾値）と比較し、水温ＴＷが温度ＴＨＤ２以下の場合には（ステップＳ２９がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転を行い（ステップＳ３０）、ステップＳ２１に戻る。
水温ＴＷが温度ＴＨＤ２よりも高温であれば（ステップＳ２９がＮＯ）、ステップＳ２１に戻る。 In step S27, the ground water heat exchanger outlet water temperature TW of the circulating water is compared with the temperature THD1 (second threshold value in the daytime), and if the water temperature TW is equal to or higher than the temperature THD1 (YES in step S27), the heat source heat pump 3 is used. The circulating water (heat medium) is not heated by (step S28), and the process returns to step S21. If the water temperature TW is lower than the temperature THD1 (step S27 is NO), the process proceeds to step S29.
In step S29, the water temperature TW is compared with the temperature THD2 (first threshold value in the daytime). When the water temperature TW is equal to or lower than the temperature THD2 (YES in step S29), the circulating heat is heated by the heat source heat pump 3 ( Step S30) and return to Step S21.
If the water temperature TW is higher than the temperature THD2 (NO in step S29), the process returns to step S21.

ここで、水温ＴＷが温度ＴＣＤ１（昼間における第３の閾値）以下で（ステップＳ２５がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３（熱源機構）による循環水（熱媒体）の冷却運転は行わず（ステップＳ２６）、且つ、水温ＴＷが温度ＴＨＤ１（昼間における第２の閾値）以上で（ステップＳ２７がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水（熱媒体）の加熱運転は行わない（ステップＳ２８）場合は、昼間における「熱媒体の温度が第２の閾値以上で且つ第３の閾値以下」の場合に相当し、熱源用ヒートポンプ３は冷却運転も加熱運転も行わない状態、すなわち「熱源機構を停止」した状態となる。  Here, the water temperature TW is equal to or lower than the temperature TCD1 (third threshold value in the daytime) (YES in step S25), and the cooling operation of the circulating water (heat medium) by the heat source heat pump 3 (heat source mechanism) is not performed (step S26). If the water temperature TW is equal to or higher than the temperature THD1 (second threshold value in the daytime) (YES in step S27), and the heating operation of the circulating water (heat medium) by the heat source heat pump 3 is not performed (step S28), the daytime Corresponds to the case where the temperature of the heat medium is equal to or higher than the second threshold value and equal to or lower than the third threshold value, and the heat source heat pump 3 is in a state where neither the cooling operation nor the heating operation is performed, that is, the state where the heat source mechanism is stopped. It becomes.

前述した通り、ステップＳ２２において、水温ＴＷを測定した時間が夜間である場合には（ステップＳ２２が「ｎｔ」）、ステップＳ３１に進む。
ステップＳ３１では水温ＴＷと温度ＴＣＮ２（夜間における第４の閾値）と比較し、水温ＴＷが温度ＴＣＮ２以上であれば（ステップＳ３１がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却して（ステップＳ３２）、ステップＳ３５に進む。
水温ＴＷが温度ＴＣＮ２よりも低温であれば（ステップＳ３２がＮＯ）、ステップＳ３３に進み、水温ＴＷと温度ＴＣＮ１（夜間における第３の閾値）とを比較する。
水温ＴＷが温度ＴＣＮ１以下である場合には（ステップＳ３３がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の冷却運転は行わず（ステップＳ３４）に、ステップＳ３５に進む。水温ＴＷが温度ＴＣＮ１よりも高温であれば（ステップＳ３３がＮＯ）、ステップＳ３５に進む。 As described above, in step S22, when the time when the water temperature TW is measured is nighttime (step S22 is “nt”), the process proceeds to step S31.
In step S31, the water temperature TW is compared with the temperature TCN2 (fourth threshold value at night). If the water temperature TW is equal to or higher than the temperature TCN2 (YES in step S31), the circulating water is cooled by the heat source heat pump 3 (step S32). ), And proceeds to step S35.
If the water temperature TW is lower than the temperature TCN2 (NO in step S32), the process proceeds to step S33, and the water temperature TW and the temperature TCN1 (third threshold at night) are compared.
When the water temperature TW is equal to or lower than the temperature TCN1 (YES in step S33), the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is not performed (step S34), and the process proceeds to step S35. If the water temperature TW is higher than the temperature TCN1 (NO in step S33), the process proceeds to step S35.

ステップＳ３５では、水温ＴＷを温度ＴＨＮ１（夜間における第２の閾値）と比較し、水温ＴＷが温度ＴＨＮ１以上であれば（ステップＳ３５がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転は行わず（ステップＳ３６）、ステップＳ２１に戻る。水温ＴＷが温度ＴＨＮ１より低温であれば（ステップＳ３５がＮＯ）、ステップＳ３７に進む。
ステップＳ３７では水温ＴＷと温度ＴＨＮ２（夜間における第１の閾値）と比較し、水温ＴＷが温度ＴＨＮ２以下の場合には（ステップＳ３７がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転を行い（ステップＳ３８）、ステップＳ２１に戻る。
水温ＴＷが温度ＴＨＮ２よりも高温の場合には（ステップＳ３７がＮＯ）、ステップＳ２１に戻る。 In step S35, the water temperature TW is compared with the temperature THN1 (second threshold value at night). If the water temperature TW is equal to or higher than the temperature THN1 (YES in step S35), the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is not performed. (Step S36), the process returns to Step S21. If the water temperature TW is lower than the temperature THN1 (NO in step S35), the process proceeds to step S37.
In step S37, the water temperature TW is compared with the temperature THN2 (first threshold value at night). If the water temperature TW is equal to or lower than the temperature THN2 (YES in step S37), the circulating heat is heated by the heat source heat pump 3 ( Step S38) and return to Step S21.
When the water temperature TW is higher than the temperature THN2 (step S37 is NO), the process returns to step S21.

ここで、水温ＴＷが温度ＴＣＮ１（夜間における第３の閾値）以下で（ステップＳ３３がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３（熱源機構）による循環水（熱媒体）の冷却運転は行わず（ステップＳ３４）、且つ、水温ＴＷが温度ＴＨＮ１（夜間における第２の閾値）以上で（ステップＳ３５がＹＥＳ）、熱源用ヒートポンプ３による循環水（熱媒体）の加熱運転は行わない（ステップＳ３６）場合は、夜間における「熱媒体の温度が第２の閾値以上で且つ第３の閾値以下」の場合に相当し、熱源用ヒートポンプ３は冷却運転も加熱運転も行わない状態、すなわち「熱源機構を停止」した状態となる。  Here, the water temperature TW is equal to or lower than the temperature TCN1 (third threshold at night) (YES in step S33), and the cooling operation of the circulating water (heat medium) by the heat source heat pump 3 (heat source mechanism) is not performed (step S34). When the water temperature TW is equal to or higher than the temperature THN1 (second threshold value at night) (step S35 is YES), the circulating water (heat medium) is not heated by the heat source heat pump 3 (step S36). Corresponds to the case where the temperature of the heat medium is equal to or higher than the second threshold value and equal to or lower than the third threshold value, and the heat source heat pump 3 is in a state where neither the cooling operation nor the heating operation is performed, that is, the state where the heat source mechanism is stopped. It becomes.

図６で示す制御について、図４の温度特性線をも参照して説明する。
最初に、空調用ヒートポンプ２による冷房運転を行う時期（熱源用ヒートポンプ３は冷却運転：図４における上側の実線）における制御について述べる。
図６において、空調用ヒートポンプ２による冷房運転を行う時期（熱源用ヒートポンプ３は冷却運転）において、図４の時刻ｔ１〜ｔ２間では、空調用ヒートポンプ２は運転していない。そして、循環水の地中熱交換器出口温度ＴＷは、温度ＴＣＮ１近傍の温度であり、熱源用ヒートポンプ３も停止している。 The control shown in FIG. 6 will be described with reference to the temperature characteristic line of FIG.
First, the control at the time when the cooling operation by the air conditioning heat pump 2 is performed (the heat source heat pump 3 is the cooling operation: the upper solid line in FIG. 4) will be described.
In FIG. 6, at the time when the cooling operation is performed by the air conditioning heat pump 2 (the heat source heat pump 3 is the cooling operation), the air conditioning heat pump 2 is not operated between the times t1 and t2 in FIG. And the underground heat exchanger exit temperature TW of circulating water is the temperature of temperature TCN1 vicinity, and the heat pump 3 for heat sources is also stopped.

図４のｔ１〜ｔ２間の制御ルーチンを、図６で示すと、ステップＳ２１で循環水地中熱交換器出口温度ＴＷを計測した後、ステップＳ２２では「ｎｔ（夜間電力の時間帯）」と判断される。ｔ１〜ｔ２間では温度ＴＷはＴＣＮ１近傍の温度なので、ＴＷ＜ＴＣＮ２であり、ステップＳ３１は「ＮＯ」となる。そして温度ＴＷはＴＣＮ１近傍の温度なので、ステップＳ３３は「ＹＥＳ」であり、ステップＳ３４にて熱源用ヒートポンプ３による循環水の冷却運転を行わない制御が選択される。
そしてステップＳ３５では、温度ＴＷはＴＣＮ１近傍の温度なので「ＮＯ」となり、ステップＳ３６で熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱はしない制御が選択される。
以後、ｔ１〜ｔ２間では、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６のループが繰り返される。 The control routine between t1 and t2 in FIG. 4 is shown in FIG. 6, and after measuring the circulating water underground heat exchanger outlet temperature TW in step S21, in step S22, “nt (night power time zone)” To be judged. Since the temperature TW is a temperature in the vicinity of TCN1 between t1 and t2, TW <TCN2, and Step S31 is “NO”. Since the temperature TW is a temperature in the vicinity of TCN1, “YES” is determined in step S33, and control in which the cooling operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is not performed is selected in step S34.
In step S35, the temperature TW is in the vicinity of TCN1, so "NO" is selected. In step S36, control for not heating the circulating water by the heat source heat pump 3 is selected.
Thereafter, the loop of S21, S22, S31, S33, S34, S35, and S36 is repeated between t1 and t2.

図４の時刻ｔ２から空調用ヒートポンプ２による昼間の冷房運転が開始されるので、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷは上昇する。
図４の時刻ｔ２〜ｔ３間では、循環水地中熱交換器出口温度ＴＷ＜ＴＣＤ２である。時刻ｔ２〜ｔ３間の制御ルーチンは、図６において、ステップＳ２２では「ｄｔ（昼間：夜間電力の時間帯ではない時間帯）」となり、ＴＷ＜ＴＣＤ２なのでステップＳ２３は「ＮＯ」、ステップＳ２５は「ＹＥＳ」である。その結果、ステップＳ２６で、熱源用ヒートポンプ３は循環水を冷却する運転は行わないと判断される。 Since the daytime cooling operation by the air conditioning heat pump 2 is started from time t2 in FIG. 4, the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW rises.
Between the times t2 and t3 in FIG. 4, the circulating water underground heat exchanger outlet temperature TW <TCD2. The control routine between times t2 and t3 in FIG. 6 is “dt (daytime: time zone that is not a nighttime power time zone)” in step S22. Since TW <TCD2, step S23 is “NO”, and step S25 is “ YES ”. As a result, in step S26, it is determined that the heat source heat pump 3 does not perform the operation of cooling the circulating water.

図４の時刻ｔ２〜ｔ３間では、ＴＷ＞ＴＨＤ１なので、ステップＳ２７は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２８で、熱源用ヒートポンプ３は循環水を加熱する運転は行わないと判断される。
それ以降は、時刻ｔ２〜ｔ３間では、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ２８のループとなる。
ただし、時刻ｔ２〜ｔ３において、ＴＣＤ２＞ＴＷ＞ＴＣＤ１の領域では、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２７、Ｓ２８のループとなる。 Since TW> THD1 between times t2 and t3 in FIG. 4, step S27 is “YES”, and in step S28, it is determined that the heat source heat pump 3 does not perform the operation of heating the circulating water.
Thereafter, a loop of S21, S22, S23, S25, S26, S27, and S28 is performed between times t2 and t3.
However, at time t2 to t3, the loop of S21, S22, S23, S25, S27, and S28 is performed in the region of TCD2>TW> TCD1.

図４の時刻ｔ３では、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷ＝ＴＣＤ２となる。その際には、ステップＳ２３は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２４で、熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却する運転を行う制御が選択される。
図４の時刻ｔ４では、ＴＷ＞ＴＣＤ１なので、ステップＳ２７は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２８で、熱源用ヒートポンプ３により循環水を加熱する運転は行わないと判断される。 At time t3 in FIG. 4, the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW = TCD2. In that case, step S23 becomes "YES" and the control which performs the driving | operation which cools circulating water with the heat pump 3 for heat sources is selected by step S24.
At time t4 in FIG. 4, since TW> TCD1, step S27 is “YES”, and it is determined in step S28 that the operation of heating the circulating water by the heat source heat pump 3 is not performed.

図４の時刻ｔ３〜ｔ４においては、先行する制御サイクル（時刻ｔ３について説明した制御）におけるステップＳ２４で、熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却する運転を行う制御が選択されており、熱源用ヒートポンプ３による冷却運転で水温ＴＷは低下し、ＴＷ≦ＴＣＤ２となるが、ＴＷ＞ＴＣＤ１である。すなわち、時刻ｔ３〜ｔ４においては、ＴＣＤ２≧ＴＷ＞ＴＣＤ１となっている。
図６のステップＳ２３でＴＷとＴＣＤ２とが比較される際に、上述した様に時刻ｔ３〜ｔ４ではＴＣＤ２≧ＴＷ＞ＴＣＤ１なので、ステップＳ２３は「ＮＯ」となり、そして、ステップＳ２５も「ＮＯ」と判断される。ここで、ステップＳ２６を経由しないでステップＳ２７に進むことになるため、熱源用ヒートポンプ３による冷却運転は続行される。 At time t3 to t4 in FIG. 4, the control for cooling the circulating water by the heat source heat pump 3 is selected in step S24 in the preceding control cycle (control described for time t3), and the heat source heat pump is selected. In the cooling operation according to 3, the water temperature TW decreases and becomes TW ≦ TCD2, but TW> TCD1. That is, from time t3 to t4, TCD2 ≧ TW> TCD1.
When TW and TCD2 are compared in step S23 of FIG. 6, since TCD2 ≧ TW> TCD1 at times t3 to t4 as described above, step S23 is “NO”, and step S25 is also “NO”. To be judged. Here, since the process proceeds to step S27 without going through step S26, the cooling operation by the heat source heat pump 3 is continued.

時刻ｔ３〜ｔ４ではＴＣＤ２≧ＴＷ＞ＴＣＤ１なので、図６のステップＳ２７では「ＹＥＳ」と判断され、ステップＳ２８において、熱源用ヒートポンプ３による循環水加熱運転は行わない旨が選択される。
その結果、上述した時刻ｔ３における制御で、図６のステップＳ２４において開始された熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転が、依然として続行される。
換言すれば、ｔ３〜ｔ４では、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２７、Ｓ２８のループとなり、ステップＳ２６は実行しないので、時刻ｔ３の制御サイクルにおけるステップＳ２４における「熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転」が続行されるのである。 Since TCD2 ≧ TW> TCD1 at times t3 to t4, “YES” is determined in step S27 of FIG. 6, and it is selected in step S28 that the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is not performed.
As a result, the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 started in step S24 of FIG. 6 is still continued by the control at the time t3 described above.
In other words, from t3 to t4, a loop of S21, S22, S23, S25, S27, and S28 is performed, and step S26 is not executed. Therefore, in step S24 in the control cycle at time t3, “circulating water cooling operation by heat pump 3 for heat source” Will continue.

図４の時刻ｔ４（１８時）では、空調用ヒートポンプ２が停止される。その結果、空調用ヒートポンプ２において循環水に熱が投入されなくなり、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが降温する。
時刻ｔ５では、ＴＷ＝ＴＣＤ１となるので、図６における制御において、ステップＳ２５は「ＹＥＳ」と判定され、熱源用ヒートポンプ３における循環水の冷却運転は行わない（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の制御が行われることにより、熱源用ヒートポンプ３の循環水冷却運転が停止する。
図４の時刻ｔ５〜ｔ６間ではＴＣＤ１＞ＴＷなので、図６において、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ２８のループとなる。 At time t4 (18:00) in FIG. 4, the air conditioning heat pump 2 is stopped. As a result, heat is not input to the circulating water in the air conditioning heat pump 2, and the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is lowered.
Since TW = TCD1 at time t5, step S25 is determined as “YES” in the control in FIG. 6, and the cooling operation of the circulating water in the heat source heat pump 3 is not performed (step S26). By performing the control in step S26, the circulating water cooling operation of the heat source heat pump 3 is stopped.
Since TCD1> TW between times t5 and t6 in FIG. 4, a loop of S21, S22, S23, S25, S26, S27, and S28 is performed in FIG.

図４の時刻ｔ６（２２時）からは夜間電力の時間帯となり、図６のステップＳ２２は「ｎｔ（夜間）」となる。
時刻ｔ６ではＴＷ＞ＴＣＮ２であるので、図４のｔ６〜ｔ１間では、図６のステップＳ３１は「ＹＥＳ」となり、ステップＳ３２で熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転が行われる。 From time t6 (22:00) in FIG. 4, it is a time zone for nighttime power, and step S22 in FIG. 6 is “nt (nighttime)”.
Since TW> TCN2 at time t6, step t31 in FIG. 6 is “YES” between t6 and t1 in FIG. 4, and the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is performed in step S32.

時刻ｔ６〜ｔ１間では、図６において、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３５、Ｓ３６のループとなり、熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転が続行される。
ここで、図４から明らかな様にＴＣＤ２＞ＴＣＮ２なので、熱源用ヒートポンプ３による循環水冷却運転は、電力料金が安い夜間電力の時間帯（ｔ６〜ｔ１間）において、集中して行われることとなる。 Between time t6 and t1, in FIG. 6, it becomes a loop of S21, S22, S31, S32, S35, S36, and the circulating water cooling operation by the heat pump 3 for heat source is continued.
Here, as apparent from FIG. 4, since TCD2> TCN2, the circulating water cooling operation by the heat source heat pump 3 is performed in a concentrated manner in the nighttime power period (between t6 and t1) when the power rate is low. Become.

次に、空調用ヒートポンプ２による暖房運転を行う時期（熱源用ヒートポンプ３は加熱運転：図４における下側の実線）における制御を説明する。
図４の時刻ｔ１１〜ｔ１２間では、空調用ヒートポンプ２は運転しておらず、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷは、温度ＴＨＮ１近傍に維持される。図４のｔ１１〜ｔ１２間の制御ルーチンは、図６において、ステップＳ２２では「ｎｔ（夜間）」と判断され、ＴＷ＝ＴＨＮ１なのでステップＳ３１は「ＮＯ」であるが、ステップＳ３３は「ＹＥＳ」となる。そして、ステップＳ３４で、熱源用ヒートポンプ３で循環水を冷却しない旨を選択する。 Next, the control at the time when the heating operation by the air conditioning heat pump 2 is performed (the heat source heat pump 3 is the heating operation: the lower solid line in FIG. 4) will be described.
Between times t11 to t12 in FIG. 4, the air conditioning heat pump 2 is not operated, and the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is maintained in the vicinity of the temperature THN1. The control routine between t11 and t12 in FIG. 4 is determined as “nt (nighttime)” in step S22 in FIG. 6, and TW = THN1, so step S31 is “NO”, but step S33 is “YES”. Become. In step S34, it is selected that the circulating water is not cooled by the heat source heat pump 3.

ステップＳ３５では、ＴＷ＝ＴＨＮ１なので「ＹＥＳ」となり、ステップＳ３６で、熱源用ヒートポンプ３で循環水を加熱しない旨を選択する。
すなわち、図４の時刻ｔ１１〜ｔ１２間では、図６のＳ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６のループとなる。 In step S35, since TW = THN1, “YES” is set, and in step S36, it is selected that the circulating water is not heated by the heat pump 3 for heat source.
That is, a loop of S21, S22, S31, S33, S34, S35, and S36 in FIG. 6 is performed between times t11 and t12 in FIG.

図４の時刻ｔ１２において、空調用ヒートポンプ２の暖房運転が開始される（時刻ｔ１２で空調用ヒートポンプ２の予熱運転が開始される）ので、地中熱交換器出口水温ＴＷは降下し始める。
図４の時刻ｔ１２〜ｔ１３間における昼間の時刻ｔ１ｄ〜ｔ１３間では、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷはＴＨＤ２よりも高温（ＴＷ＞ＴＨＤ２）で、図６のステップＳ２３は「ＮＯ」となる。
図４の時刻ｔ１ｄ〜ｔ１３間では、水温ＴＷは温度ＴＣＤ１以下（ＴＷ≦ＴＣＤ１）なので、ステップＳ２５は「ＹＥＳ」となり、熱源用ヒートポンプ３による循環水の冷却運転は行われない（ステップＳ２６）。 Since the heating operation of the air conditioning heat pump 2 is started at time t12 in FIG. 4 (the preheating operation of the air conditioning heat pump 2 is started at time t12), the underground heat exchanger outlet water temperature TW starts to drop.
Between times t1d to t13 in the daytime between times t12 and t13 in FIG. 4, the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW is higher than THD2 (TW> THD2), and step S23 in FIG. Become.
Since the water temperature TW is equal to or lower than the temperature TCD1 (TW ≦ TCD1) between the times t1d to t13 in FIG. 4, Step S25 is “YES”, and the cooling operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is not performed (Step S26).

図４の時刻ｔ１ｄ〜ｔ１３間において、ＴＷ≧ＴＨＤ１であればステップＳ２７が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２８で、熱源用ヒートポンプ３により循環水を加熱しない旨が選択される。
ＴＨＤ１＞ＴＷ＞ＴＨＤ２の場合には、ステップＳ２７、ステップＳ２９は共に「ＮＯ」となる。この場合には、図４の時刻ｔ１ｄ〜ｔ１３間において、ＴＷ≧ＴＨＤ１の際にステップＳ２８で実行された「熱源用ヒートポンプ３により循環水を加熱しない」旨の制御が続行される。 If TW ≧ THD1 between times t1d and t13 in FIG. 4, step S27 is “YES”, and in step S28, the heat source heat pump 3 selects not to heat the circulating water.
When THD1>TW> THD2, both step S27 and step S29 are “NO”. In this case, during the time t1d to t13 in FIG. 4, the control that “the circulating water is not heated by the heat source heat pump 3” executed in step S28 when TW ≧ THD1 is continued.

図４の時刻ｔ１３において、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷ＝ＴＨＤ２となる。その際には、図６において、ステップＳ２３は「ＮＯ」、ステップＳ２５は「ＹＥＳ」となり、熱源用ヒートポンプ３による循環水は冷却されない（ステップＳ２６）。そしてステップＳ２７において、ＴＷ＜ＴＨＤ１であるため「ＮＯ」と判定される。
ステップＳ２９ではＴＷ＝ＴＨＤ２であるため「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳ３０で熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転が行われる。
図４の時刻ｔ１３〜ｔ１４において、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転が行われる結果、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷは上昇する。 At time t13 in FIG. 4, the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW = THD2. In that case, in FIG. 6, step S23 becomes "NO", step S25 becomes "YES", and the circulating water by the heat source heat pump 3 is not cooled (step S26). In step S27, since TW <THD1, it is determined “NO”.
In step S29, since TW = THD2, it is determined “YES”, and in step S30, the circulating water is heated by the heat source heat pump 3.
At time t13 to t14 in FIG. 4, the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is performed, so that the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW rises.

図４の時刻ｔ１３〜ｔ１４において、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転が行われる結果、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷは上昇し、ＴＷ＞ＴＨＤ２となる。
図４の時刻ｔ１３〜ｔ１４におけるＴＷ＞ＴＨＤ２の状態では、図６のステップＳ２３は「ＮＯ」、ステップＳ２５は「ＹＥＳ」、ステップＳ２７では「ＮＯ」となり、ステップＳ２９に進む。ここで、ＴＷ＞ＴＨＤ２なので、ステップＳ２９は「ＮＯ」となり、ステップＳ２１に戻る。以下、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２７、Ｓ２９のループを繰り返す。
上述した図４の時刻ｔ１３〜ｔ１４におけるループでは、ステップＳ２８は経由しないので、時刻ｔ１３の制御における「熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転を行う制御（ステップＳ３０）」が続行される。 As a result of the heating operation of the circulating water performed by the heat source heat pump 3 at times t13 to t14 in FIG. 4, the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW rises and becomes TW> THD2.
In the state of TW> THD2 at times t13 to t14 in FIG. 4, step S23 in FIG. 6 is “NO”, step S25 is “YES”, and step S27 is “NO”, and the process proceeds to step S29. Here, since TW> THD2, step S29 is “NO”, and the process returns to step S21. Thereafter, the loop of steps S21, S22, S23, S25, S27, and S29 is repeated.
In the loop from time t13 to time t14 of FIG. 4 described above, step S28 is not passed, so “control for heating circulating water by heat source heat pump 3 (step S30)” in control at time t13 is continued.

図４の時刻ｔ１４（１８時）では、空調用ヒートポンプ２が停止される。その結果、空調用ヒートポンプ２において循環水から熱を奪うのも停止し、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが上昇し、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷの温度上昇勾配が急になる（温度ＴＷの上昇が早くなる）。そして、時刻ｔ１５でＴＷ＝ＴＨＤ１となる。
図６において、時刻ｔ１５では、ステップＳ２３は「ＮＯ」、ステップＳ２５は「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳ２６を介して、ステップＳ２７において「ＹＥＳ」と判定される。そして、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱は行わない旨の制御が為される（ステップＳ２８）。その結果、時刻ｔ１５において、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転は停止される。
時刻ｔ１５〜ｔ１６では、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ２８のループとなる。 At time t14 (18:00) in FIG. 4, the air conditioning heat pump 2 is stopped. As a result, the heat pump 2 for air conditioning also stops taking heat from the circulating water, the circulating water heat exchanger outlet water temperature TW rises, and the temperature gradient of the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW suddenly increases. (Temperature TW rises faster) At time t15, TW = THD1.
In FIG. 6, at time t15, step S23 is determined as “NO”, step S25 is determined as “YES”, and step S26 is determined as “YES” in step S27. Then, control is performed so that the circulating water is not heated by the heat source heat pump 3 (step S28). As a result, at time t15, the circulating water heating operation by the heat source heat pump 3 is stopped.
From time t15 to t16, a loop of steps S21, S22, S23, S25, S26, S27, and S28 is performed.

図４の時刻ｔ１６（２２時）からは夜間電力の時間帯ｎｔとなり、図６のステップＳ２２は「ｎｔ（夜間）」となる。そして、図４の時刻ｔ１６（２２時）において、ＴＷ＜ＴＨＮ２である。
図４のｔ１６〜ｔ１１間の制御は、図６において、ステップＳ２２は「ｎｔ」、ステップＳ３１は「ＮＯ」、ステップＳ３３は「ＹＥＳ」と判定され、熱源用ヒートポンプ３による循環水の冷却運転を行わない制御を行う（ステップＳ３４）。そして、ステップＳ３５が「ＮＯ」と判定され、ステップＳ３７において「ＹＥＳ」と判定される。ステップＳ３８においては、熱源用ヒートポンプ３により循環水の加熱運転が行われる。 From time t16 (22:00) in FIG. 4, it becomes the time zone nt of nighttime power, and step S22 in FIG. 6 becomes “nt (nighttime)”. At time t16 (22:00) in FIG. 4, TW <THN2.
The control between t16 and t11 in FIG. 4 is determined in FIG. 6 as “nt” in step S22, “NO” in step S31, and “YES” in step S33, and the cooling operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is performed. Control that is not performed is performed (step S34). Then, step S35 is determined as “NO”, and “YES” is determined in step S37. In step S <b> 38, the circulating water is heated by the heat source heat pump 3.

図４から明らかな様に、ＴＨＮ２＞ＴＨＤ２なので、夜間電力の時間帯の方が、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱が行われ易くなる。これにより、電力料金が安価な夜間電力の時間帯において、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱を集中して、システム全体のランニングコストを抑制することが出来る。   As is clear from FIG. 4, THN2> THD2, so that the circulating water is more easily heated by the heat source heat pump 3 in the nighttime power period. This makes it possible to concentrate the heating of the circulating water by the heat source heat pump 3 during the nighttime electric power hours when the power rate is low, thereby suppressing the running cost of the entire system.

図１〜図６で説明した第１実施形態の作用効果を、図７〜図１０を参照して説明する。
ここで、図７、図８は、空調用ヒートポンプ２が暖房運転を行った場合における第１実施形態の効果を示しており、図９、図１０は空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行った場合の効果を示している。
図７は、第１実施形態のヒートポンプシステム１０１において、空調用ヒートポンプ２を暖房運転に稼動した場合に、１日２４時間の土壌温度の変化Ｔｗｈを模式的に示している。図７では、自然土壌温度を１７℃としている。そして図７では、８時から１８時までを空調用ヒートポンプ２で暖房運転を行い、土壌から採熱する運転を行う時間帯、１８時から２２時までを運転休止による自然回復時間帯、２２時から翌朝の８時までを夜間電力を利用して熱源用ヒートポンプ３で循環水を加熱することにより、土壌温度を強制的に回復する時間帯としている。 The effect of 1st Embodiment demonstrated in FIGS. 1-6 is demonstrated with reference to FIGS.
7 and 8 show the effect of the first embodiment when the air conditioning heat pump 2 performs the heating operation, and FIGS. 9 and 10 illustrate the case where the air conditioning heat pump 2 performs the cooling operation. Shows the effect.
FIG. 7 schematically shows a change Twh of soil temperature for 24 hours per day when the air-conditioning heat pump 2 is operated for heating operation in the heat pump system 101 of the first embodiment. In FIG. 7, the natural soil temperature is 17 ° C. In FIG. 7, the heating operation is performed with the air-conditioning heat pump 2 from 8 o'clock to 18 o'clock and the operation for collecting heat from the soil is performed, the natural recovery time zone from the operation from 18 o'clock to 22 o'clock, and 22:00 To 8 am of the following morning is a time zone in which the soil temperature is forcibly recovered by heating the circulating water with the heat source heat pump 3 using nighttime power.

図７において、翌朝の７時には土壌温度が自然土壌温度（１７℃）まで回復しているので、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転を停止している。
ここで２２時には、熱源用ヒートポンプ３による循環水の加熱運転を開始しているので、２２時前後で土壌温度の回復の度合い、すなわち温度勾配が変化している。 In FIG. 7, since the soil temperature has recovered to the natural soil temperature (17 ° C.) at 7 o'clock the next morning, the heating operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is stopped.
Here, at 22:00, the heating operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is started, so the degree of recovery of the soil temperature, that is, the temperature gradient, changes around 22:00.

図９は、第１実施形態のヒートポンプシステム１０１において、空調用ヒートポンプ２で冷房運転を行う際に、１日２４時間における土壌温度の変化を模式的に示している。図９では、自然土壌温度が１７℃であり、８時から１８時までが空調用ヒートポンプ２で冷房運転を行って土壌に放熱する運転を行う時間帯、１８時から２２時までが空調用ヒートポンプ２による冷房運転休止による土壌温度が自然に低下する時間帯（自然回復時間帯）、２２時から翌朝の８時までが夜間電力を利用して熱源用ヒートポンプ３を駆動して循環水を冷却することにより、土壌温度を強制的に低下する時間帯（強制回復時間帯）となっている。   FIG. 9 schematically shows changes in soil temperature during 24 hours a day when the air conditioning heat pump 2 performs a cooling operation in the heat pump system 101 of the first embodiment. In FIG. 9, the natural soil temperature is 17 ° C., the time zone from 8 o'clock to 18 o'clock is the time for performing the cooling operation with the air conditioning heat pump 2 to dissipate heat to the soil, and the heat pump for air conditioning from 18 o'clock to 22 o'clock. During the time zone when the soil temperature naturally drops due to the cooling operation suspension by 2 (natural recovery time zone), from 22:00 to 8:00 the next morning, the heat pump 3 for the heat source is driven using nighttime power to cool the circulating water Thus, it is a time zone (forced recovery time zone) in which the soil temperature is forcibly lowered.

図９において、翌朝の７時には土壌温度が自然土壌温度（１７℃）まで回復しているので、熱源用ヒートポンプ３による冷却運転を停止している。
２２時には、熱源用ヒートポンプ３による冷却運転を開始するので、２２時前後で土壌温度の変化、すなわち温度勾配が変わっている。 In FIG. 9, since the soil temperature has recovered to the natural soil temperature (17 ° C.) at 7 o'clock in the next morning, the cooling operation by the heat source heat pump 3 is stopped.
At 22:00, since the cooling operation by the heat source heat pump 3 is started, the change of the soil temperature, that is, the temperature gradient is changed around 22:00.

上述した構成の第１実施形態によれば、図７及び図８で示すように、空調用ヒートポンプで暖房運転を行う際に、土壌温度は朝には自然土壌温度まで上昇（復帰）するので、空調用ヒートポンプによる暖房運転開始から日数が経過しても、土壌温度の低下は生じない。
また、図９及び図１０に示すように、空調用ヒートポンプで冷房運転を行う際に、土壌温度は朝には自然土壌温度まで低下（復帰）するので、空調用ヒートポンプによる冷房運転開始から日数が経過しても、土壌温度の上昇は生じない。
なお、土壌温度の変化は、熱交換の変動などで、実際には図８、図１０とは異なり複雑な曲線となる。 According to 1st Embodiment of the structure mentioned above, when performing heating operation with the heat pump for an air conditioning, as shown in FIG.7 and FIG.8, since soil temperature rises (returns) to natural soil temperature in the morning, Even if the number of days elapses from the start of heating operation by the air conditioning heat pump, the soil temperature does not decrease.
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, when the cooling operation is performed by the air conditioning heat pump, the soil temperature is lowered (returned) to the natural soil temperature in the morning, so that the number of days from the start of the cooling operation by the air conditioning heat pump is increased. Even after the passage of time, the soil temperature does not increase.
The change in the soil temperature is actually a complicated curve unlike FIGS. 8 and 10 due to fluctuations in heat exchange and the like.

また、第１実施形態によれば、地中（土壌）の温度は、暖房運転を行う時期においては年間平均温度よりも低温となり過ぎることが回避され、冷房運転を行う時期には高温になり過ぎることが回避される。そのため、図２、図３で示すように、地中熱交換器４を管状のコイルを短いピッチで巻き付けて構成しても、短いピッチだけ隔てた隣接するコイルから放出あるいは吸収される熱による影響が少ない。
図示の実施形態では、コイル状の地中熱交換器４を地中における浅い領域に埋設することが可能となり、従来技術のように地中深い箇所にロッド状の地中熱交換器を埋設する必要がない。
図示の実施形態では、自然土壌温度が一定（例えば１７℃）である場合を説明しているが、地中熱交換器４を浅い領域に埋設する場合には、自然土壌温度を季節によって変動させる制御を行うことが望ましい。
自然土壌温度は計算して予測することもできるが、温度センサー（検出器）を土中埋設して、その信号を制御に用いることもできる。そして、温度センサーは、地中熱交換器の温度影響を受けない距離で、地中熱交換器の代表的な深さ（例えば、地中熱交換器端部より５メートル離し、地表より４メートルの深さ）に埋設することが望ましい。 Moreover, according to 1st Embodiment, it is avoided that the temperature of underground (soil) becomes too low temperature rather than annual average temperature in the period which performs heating operation, and becomes too high in the period which performs cooling operation. It is avoided. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, even if the underground heat exchanger 4 is formed by winding a tubular coil at a short pitch, the influence of heat released or absorbed from adjacent coils separated by a short pitch is sufficient. Less is.
In the illustrated embodiment, the coiled underground heat exchanger 4 can be embedded in a shallow area in the ground, and a rod-shaped underground heat exchanger is embedded in a deep underground position as in the prior art. There is no need.
In the illustrated embodiment, the case where the natural soil temperature is constant (for example, 17 ° C.) is described. However, when the underground heat exchanger 4 is embedded in a shallow region, the natural soil temperature is changed according to the season. It is desirable to control.
The natural soil temperature can be calculated and predicted, but a temperature sensor (detector) can be embedded in the soil and the signal can be used for control. The temperature sensor is a distance that is not affected by the temperature of the underground heat exchanger, and is a typical depth of the underground heat exchanger (for example, 5 meters away from the end of the underground heat exchanger and 4 meters from the ground surface). It is desirable to embed at a depth of

また図１〜図１０で示す第１実施形態によれば、システム１０１全体に共通する熱媒体である循環水と熱交換をする様に、空調機器である空調用ヒートポンプ２と、熱源機構である熱源用ヒートポンプ３と、地中熱交換器４とが配置されているので、循環水のみを単一の熱媒体として用いる事が出来る。
従って第１実施形態によれば、例えば図２２で示す特許文献２の様に、昼間は空調機のための運転を行い、夜間は地中温度回復のための運転を行うという運転の切換を行う必要が無い。そして、地中温度回復のために熱源用ヒートポンプ３を運転しているので、空調用ヒートポンプ２の運転が出来なくなるという時間帯が生じることはない。
さらに第１実施形態によれば、例えば図２１で示す特許文献１の様に、地中温度を回復するために、補助熱交換器等を別途設ける必要が無い。 Moreover, according to 1st Embodiment shown in FIGS. 1-10, it is the heat pump 2 for an air conditioning which is an air-conditioning apparatus, and a heat source mechanism so that heat exchange with the circulating water which is a heat medium common to the whole system 101 may be carried out. Since the heat source heat pump 3 and the underground heat exchanger 4 are disposed, only circulating water can be used as a single heat medium.
Therefore, according to the first embodiment, for example, as in Patent Document 2 shown in FIG. 22, the operation is switched for performing the operation for the air conditioner in the daytime and performing the operation for recovering the underground temperature at night. There is no need. And since the heat source heat pump 3 is operated to recover the underground temperature, there is no time zone during which the air conditioning heat pump 2 cannot be operated.
Furthermore, according to the first embodiment, there is no need to separately provide an auxiliary heat exchanger or the like in order to recover the underground temperature as in Patent Document 1 shown in FIG. 21, for example.

また、第１実施形態では、循環水の地中熱交換器出口水温ＴＷと閾値とを比較して、熱源用ヒートポンプ３によって循環水を冷却するか加熱するかを決定しているので、空調用ヒートポンプ２が冷房運転を行っているのか暖房運転を行っているのかを考慮することなく、地中温度のみを考慮して熱源用ヒートポンプ３を運転し、制御することができる。
そして、冷房する空間と暖房する空間とが混在するような建物であっても、第１実施形態に係る地中熱利用ヒートポンプシステム１０１を適用することが可能である。 In the first embodiment, the ground water heat exchanger outlet water temperature TW of the circulating water is compared with the threshold value, and it is determined whether the circulating water is cooled or heated by the heat source heat pump 3. Without considering whether the heat pump 2 is performing a cooling operation or a heating operation, the heat source heat pump 3 can be operated and controlled in consideration of only the underground temperature.
And even if it is a building where the space to cool and the space to heat are mixed, it is possible to apply the geothermal heat utilization heat pump system 101 which concerns on 1st Embodiment.

ここで、図１では、循環水ラインＬｗにおいて、４台の空調用ヒートポンプ２は、熱源用ヒートポンプ３に対して、並列に配置されている。しかし、並列に配置された４台の空調用ヒートポンプ２を、熱源用ヒートポンプ３に対して直列に配置することも可能である。
図１１は第１実施形態の第１変形例を示しており、地中熱交換器４の出口側は熱源用ヒートポンプ３の入口側に連通しており、熱源用ヒートポンプ３の出口側が並列に配置された４台の空調用ヒートポンプ２に連通している。そして、並列に配置された４台の空調用ヒートポンプ２の出口側が地中熱交換器４の入口側に連通している。 Here, in FIG. 1, the four air conditioning heat pumps 2 are arranged in parallel to the heat source heat pump 3 in the circulating water line Lw. However, it is also possible to arrange four air conditioning heat pumps 2 arranged in parallel with the heat source heat pump 3 in series.
FIG. 11 shows a first modification of the first embodiment, wherein the outlet side of the underground heat exchanger 4 communicates with the inlet side of the heat source heat pump 3, and the outlet side of the heat source heat pump 3 is arranged in parallel. The four air conditioning heat pumps 2 communicated with each other. The outlet sides of the four air conditioning heat pumps 2 arranged in parallel communicate with the inlet side of the underground heat exchanger 4.

図１２は第１実施形態の第２変形例を示しており、地中熱交換器４の出口側は並列に配置された４台の空調用ヒートポンプ２に連通しており、並列に配置された４台の空調用ヒートポンプ２の出口側が熱源用ヒートポンプ３の入口側に連通している。そして、熱源用ヒートポンプ３の出口側が地中熱交換器４の入口側に連通している。
図１１の第１変形例と図１２の第２変形例におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１０の第１実施形態と同様である。 FIG. 12 shows a second modification of the first embodiment, and the outlet side of the underground heat exchanger 4 communicates with four air conditioning heat pumps 2 arranged in parallel and arranged in parallel. The outlet side of the four air conditioning heat pumps 2 communicates with the inlet side of the heat source heat pump 3. The outlet side of the heat source heat pump 3 communicates with the inlet side of the underground heat exchanger 4.
Other configurations and operational effects of the first modification example of FIG. 11 and the second modification example of FIG. 12 are the same as those of the first embodiment of FIGS.

次に、図１３を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図１３において、全体を符号１０２で示す地中熱利用ヒートポンプシステムは、熱源側機器として、図１の熱源用ヒートポンプ３の代わりに太陽熱利用ヒートポンプ３０を備えている。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 13, the underground heat utilization heat pump system generally indicated by reference numeral 102 includes a solar heat utilization heat pump 30 instead of the heat source heat pump 3 of FIG. 1 as a heat source side device.

太陽熱利用ヒートポンプ３０は、冷媒を蒸発させる屋外パネル３０Ｐを用いて、太陽熱を集熱し、曇天日や夜間には外気からも集熱してヒートポンプ加熱に用いている。また、屋外パネル３０Ｐを冷媒凝縮器として運転し、夜間には長波長放射と外気放熱とを併用して、ヒートポンプ冷却する。さらに、屋外パネル３０Ｐの表面に太陽電池ＳＧを取付けて、太陽光発電が可能なように構成されており、当該発電により得られた電力（符号ＥＳで示す）により、ヒートポンプその他の機器を駆動することも可能である。   The solar heat utilization heat pump 30 collects solar heat using an outdoor panel 30P that evaporates the refrigerant, and collects heat from outside air on a cloudy day or at night and uses it for heat pump heating. In addition, the outdoor panel 30P is operated as a refrigerant condenser, and the long-wave radiation and the outdoor heat radiation are used in combination at night to cool the heat pump. Furthermore, the solar cell SG is attached to the surface of the outdoor panel 30P so that solar power generation is possible, and the heat pump and other devices are driven by the electric power (indicated by reference sign ES) obtained by the power generation. It is also possible.

地中熱利用ヒートポンプシステム１０２は、空調側１に空調用ヒートポンプ２の他に、給湯用ヒートポンプ２Ａ、冷凍冷蔵庫２Ｂ、地中熱を直接利用するシステム２Ｃを備えている。ここで、システム２Ｃとしては、例えば冷房輻射パネルや、外気予熱器等がある。
給湯用ヒートポンプ２Ａは循環水ラインＬｗの循環水を冷却し、冷凍冷蔵庫２Ｂは循環水を加熱する。
システム２Ｃについては、自然土壌温度（例えば１７℃）はプラスマイナス数度の範囲に収まっているため、循環水を、例えば天井輻射冷房（冷房輻射パネル）に供給して、冷房に利用できる。また、外気予熱器は、寒冷な外気を予熱し、高温な外気を予冷することにより、外気負荷を低減する。 In addition to the air conditioning heat pump 2 on the air conditioning side 1, the ground heat utilization heat pump system 102 includes a hot water supply heat pump 2A, a freezer refrigerator 2B, and a system 2C that directly uses ground heat. Here, examples of the system 2C include a cooling radiation panel and an outside air preheater.
The hot water supply heat pump 2A cools the circulating water in the circulating water line Lw, and the refrigerator-freezer 2B heats the circulating water.
As for the system 2C, the natural soil temperature (for example, 17 ° C.) is within a range of plus or minus several degrees. Therefore, the circulating water can be supplied to, for example, ceiling radiation cooling (cooling radiation panel) and used for cooling. Further, the outside air preheater reduces the outside air load by preheating cold outside air and precooling high temperature outside air.

図１３において、地中熱交換器４は、ヘッダＨ１およびヘッダＨ２を介して、太陽熱利用ヒートポンプ３０、空調用ヒートポンプ２、給湯用ヒートポンプ２Ａ、冷凍冷蔵庫２Ｂ、地中熱を直接利用するシステム２Ｃへ並列に接続されている。
より詳細には、太陽熱利用ヒートポンプ３０には、ヘッダＨ１、ライン４−３０Ｉを介して地中熱交換器４からの循環水が供給され、太陽熱利用ヒートポンプ３０で熱交換を行った循環水は、ライン４−３０Ｏ、ヘッダＨ２を介して地中熱交換器４に戻される。
空調用ヒートポンプ２には、ヘッダＨ１、ライン４−２Ｉを介して循環水が供給され、ライン４−２Ｏ、ヘッダＨ２を介して循環水が地中熱交換器４に戻される。 In FIG. 13, the underground heat exchanger 4 goes to the system 2C that directly uses the underground heat using the solar heat utilization heat pump 30, the air conditioning heat pump 2, the hot water supply heat pump 2 </ b> A, the refrigerator / freezer 2 </ b> B via the header H <b> 1 and the header H <b> 2. Connected in parallel.
More specifically, the circulating water from the underground heat exchanger 4 is supplied to the solar heat utilization heat pump 30 via the header H1 and the line 4-30I. It returns to the underground heat exchanger 4 via the line 4-30O and the header H2.
Circulating water is supplied to the air conditioning heat pump 2 via the header H1 and the line 4-2I, and the circulating water is returned to the underground heat exchanger 4 via the line 4-2O and the header H2.

給湯用ヒートポンプ２Ａの循環水供給側は、ヘッダＨ１、ライン４−２ＡＩを介して地中熱交換器４に連通し、循環水吐出側は、ライン４−２ＡＯ、ヘッダＨ２を介して地中熱交換器４と連通する。
冷凍冷蔵庫２Ｂの循環水供給側は、ヘッダＨ１、ライン４−２ＢＩを介して地中熱交換器４に連通し、循環水吐出側は、ライン４−２ＢＯ、ヘッダＨ２を介して地中熱交換器４と連通する。
システム２Ｃにおいては、ヘッダＨ１、ライン４−２ＣＩを介して循環水が供給され、吐出された循環水は、ライン４−２ＣＯ、ヘッダＨ２を介して地中熱交換器４へ送られる。 The circulating water supply side of the hot water supply heat pump 2A communicates with the underground heat exchanger 4 via the header H1, line 4-2AI, and the circulating water discharge side communicates with the underground heat via the line 4-2AO, header H2. It communicates with the exchanger 4.
The circulating water supply side of the refrigerator / freezer 2B communicates with the underground heat exchanger 4 via the header H1, line 4-2BI, and the circulating water discharge side communicates with the underground heat via the line 4-2BO, header H2. Communicate with vessel 4.
In the system 2C, circulating water is supplied via the header H1 and the line 4-2CI, and the discharged circulating water is sent to the underground heat exchanger 4 via the line 4-2CO and the header H2.

図１３で示す第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１０の第１実施形態と同様である。   Other configurations and operational effects of the second embodiment shown in FIG. 13 are the same as those of the first embodiment of FIGS.

図１４〜図１６を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。
第３実施形態では、例えば夏季の１３時〜１６時の様に、電力負荷が最大となる時間帯に、熱源用ヒートポンプの冷却運転（循環水の冷却運転）の起動温度を、その他の時間帯よりも高く設定し、あるいは、熱源用ヒートポンプの冷却運転を行わない様にして、熱源用ヒートポンプの冷却運転による電力消費を節約している。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the third embodiment, for example, from 13:00 to 16:00 in summer, the starting temperature of the cooling operation (cooling operation of the circulating water) of the heat pump for the heat source is set in other time zones in the time zone in which the power load is maximum. The power consumption by the cooling operation of the heat source heat pump is saved by setting the value higher than that or by not performing the cooling operation of the heat source heat pump.

第３実施形態の制御は、図１〜図１０の第１実施形態に係る地中熱利用ヒートポンプシステム１０１に適用可能であるし、あるいは、図１３の第２実施形態に係る地中熱利用ヒートポンプシステム１０２に適用しても良い。換言すれば、図１の第１実施形態のみならず、図１３の第２実施形態についても、第３実施形態に係る制御（図１４〜図１６で示す制御）を適用する事が出来る。   The control of the third embodiment can be applied to the geothermal heat pump system 101 according to the first embodiment of FIGS. 1 to 10, or the geothermal heat pump according to the second embodiment of FIG. You may apply to the system 102. FIG. In other words, the control according to the third embodiment (the control shown in FIGS. 14 to 16) can be applied not only to the first embodiment of FIG. 1 but also to the second embodiment of FIG.

図１４は、暖房運転時及び冷房運転時の双方における循環水の地中熱交換器出口水温の設定値と、時刻とが示されている。
図１４において、時刻１３時から時刻１６時の間は、空調用ヒートポンプ２の冷房運転に際して、熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却する運転の起動温度（循環水地中熱交換器出口水温）設定値ＴＣＤ４（図示の例では２８℃）と、熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却する運転を停止する温度（循環水地中熱交換器出口水温）設定値ＴＣＤ３（図示の例では２７℃）とが設定されている。 FIG. 14 shows the set value and the time of the ground water heat exchanger outlet water temperature of the circulating water during both the heating operation and the cooling operation.
In FIG. 14, during the cooling operation of the air conditioning heat pump 2 from the time 13:00 to the time 16:00, the starting temperature (the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature) set value TCD4 for cooling the circulating water by the heat source heat pump 3 is set. (28 ° C in the illustrated example) and a temperature (circulating water underground heat exchanger outlet water temperature) set value TCD3 (27 ° C in the illustrated example) for stopping the operation of cooling the circulating water by the heat source heat pump 3 are set. Has been.

起動温度設定値ＴＣＤ４（２８℃）は、１３時〜１６時の時間帯を除くと、空調用ヒートポンプ２の冷房運転に際して、昼間に熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却する運転を開始する温度設定値ＴＣＤ２（図示の例では２３℃）よりも５℃高く設定されている。
また、停止温度設定値ＴＣＤ３（２７℃）は、１３時〜１６時の時間帯を除くと、空調用ヒートポンプ２の冷房運転に際して、昼間に熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却する運転を停止する温度設定値ＴＣＤ１（図示の例では２２℃）よりも５℃高く設定されている。 The starting temperature setting value TCD4 (28 ° C.) is a temperature setting for starting the operation of cooling the circulating water by the heat source heat pump 3 during the daytime during the cooling operation of the air conditioning heat pump 2 except for the time zone from 13:00 to 16:00. It is set 5 ° C. higher than the value TCD2 (23 ° C. in the illustrated example).
Further, the stop temperature setting value TCD3 (27 ° C.) stops the operation of cooling the circulating water by the heat source heat pump 3 during the daytime during the cooling operation of the air conditioning heat pump 2 except for the time zone from 13:00 to 16:00. It is set 5 ° C. higher than the temperature set value TCD1 (22 ° C. in the illustrated example).

次に、図１５を参照して、第３実施形態に係る制御について説明する。
ここで、図１４では、夏季における１３時〜１６時の間は、循環水地中熱交換器出口水温ＴＷが、熱源用ヒートポンプ３により循環水を冷却する運転を開始する温度設定値ＴＣＤ２（他の時間帯よりも５℃高く設定）以上であれば、熱源用熱交換器３を駆動する。
それに対して図１５の制御では、夏季の１３時〜１６時には、熱源用ヒートポンプ３は駆動せず、循環水の冷却運転を行わない。 Next, control according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
Here, in FIG. 14, during 13:00 to 16:00 in the summer, the circulating water underground heat exchanger outlet water temperature TW starts the operation for cooling the circulating water by the heat source heat pump 3, the temperature set value TCD2 (other time). If it is higher than the belt by 5 ° C., the heat source heat exchanger 3 is driven.
On the other hand, in the control of FIG. 15, the heat source heat pump 3 is not driven and the cooling operation of the circulating water is not performed from 13:00 to 16:00 in the summer.

図１５では、ステップＳ４（図５と同じ）とステップＳ５（図５と同じ）との間に、「夏季の１３時〜１６時か？」を判断する工程であるステップＳ４５を追加し、夏季の１３時〜１６時の場合（ステップＳ４５がＹＥＳ）には、熱源用ヒートポンプ３を停止している。
図１５で示す制御のその他の部分については、図５で示す制御と同様である。 In FIG. 15, Step S45, which is a process of determining “Summer 13:00 to 16:00?” Is added between Step S4 (same as FIG. 5) and Step S5 (same as FIG. 5). In the case of 13:00 to 16:00 (step S45 is YES), the heat source heat pump 3 is stopped.
Other parts of the control shown in FIG. 15 are the same as the control shown in FIG.

第３実施形態における制御も、図１５に限定されるものではない。
図１６で示す制御は、図１５の制御の変形例を示しており、図１５のステップＳ２に相当する制御（暖房運転か冷房運転かの判断）を省略している。
図１６の制御では、ステップＳ２３が「ＹＥＳ」の場合に「夏季の１３時〜１６時であるか否か」を判定し（ステップＳ２３４）、夏季の１３時〜１６時であれば（ステップＳ２３４がＹＥＳ）、ステップＳ２６において熱源用ヒートポンプ３による循環水の冷却運転を行わない。
図１６の制御におけるその他の部分については、図６で示す制御と同様である。 The control in the third embodiment is not limited to FIG.
The control shown in FIG. 16 shows a modification of the control of FIG. 15, and the control corresponding to step S2 of FIG. 15 (determination of heating operation or cooling operation) is omitted.
In the control of FIG. 16, when step S23 is “YES”, it is determined whether or not it is from 13:00 to 16:00 in summer (step S234), and if it is from 13:00 to 16:00 in summer (step S234). Is YES), the cooling operation of the circulating water by the heat source heat pump 3 is not performed in step S26.
The other parts in the control of FIG. 16 are the same as the control shown in FIG.

換言すれば、図１４で示す制御は、夏季の１３時〜１６時において、熱源用ヒートポンプ２の冷却運転（循環水の冷却運転）を開始する循環水の地中熱交換器出口温度ＴＷを、温度ＴＣＤ２よりも高温である温度ＴＣＤ４に設定し、熱源用ヒートポンプ３の冷却運転（循環水の冷却運転）を停止する循環水の地中熱交換器出口温度を、温度ＴＣＤ１よりも高温であるが、温度ＴＣＤ４よりも低温な温度ＴＣＤ３に設定している。   In other words, the control shown in FIG. 14 is performed by changing the underground heat exchanger outlet temperature TW of the circulating water that starts the cooling operation (cooling operation of the circulating water) of the heat source heat pump 2 from 13:00 to 16:00 in summer. Although the temperature TCD4, which is higher than the temperature TCD2, is set to the temperature TCD4, the outlet temperature of the ground water heat exchanger 3 for stopping the cooling operation (circulating water cooling operation) of the heat source heat pump 3 is higher than the temperature TCD1. The temperature TCD3 is set lower than the temperature TCD4.

一方、図１５、図１６の制御では、夏季の１３時〜１６時には、熱源用ヒートポンプによる循環水の冷却運転（循環水の冷却運転）を行わない様に制御している。
何れの場合においても、図１４〜図１６で説明したように制御すれば、熱源用ヒートポンプが循環水を冷却する時間あるいは頻度は低下する。
図１４〜図１６の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１３の実施形態と同様である。 On the other hand, in the control of FIGS. 15 and 16, control is performed so that the cooling operation of the circulating water (cooling operation of the circulating water) by the heat pump for heat source is not performed from 13:00 to 16:00 in summer.
In any case, if the control is performed as described with reference to FIGS. 14 to 16, the time or frequency with which the heat source heat pump cools the circulating water decreases.
Other configurations and operational effects in the third embodiment of FIGS. 14 to 16 are the same as those of the embodiment of FIGS.

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態ではコイル状の地中熱交換器が示されているが、複数のヘアピンが連続した形状の地中熱交換器を用いることができる。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
For example, although a coiled underground heat exchanger is shown in the illustrated embodiment, an underground heat exchanger having a shape in which a plurality of hairpins are continuous can be used.

１・・・被空調空間／空調側
２・・・空調機器／空調用ヒートポンプ
３・・・熱源機器／熱源用ヒートポンプ
４・・・熱交換器／地中熱交換器
５・・・制御手段／コントロールユニット
６・・・水温計測手段／温度センサ
７・・・円筒状支持部材
８・・・架橋ポリエチレン管
Ｌｗ・・・配管系／循環水ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air-conditioned space / Air-conditioning side 2 ... Air conditioning equipment / Heat pump for air conditioning 3 ... Heat source equipment / Heat pump for heat source 4 ... Heat exchanger / Ground heat exchanger 5 ... Control means / Control unit 6 ... water temperature measuring means / temperature sensor 7 ... cylindrical support member 8 ... crosslinked polyethylene pipe Lw ... piping system / circulating water line

Claims (4)

空調機器（２、２Ａ、２Ｂ）と、その空調機器に供給される熱媒体と、その熱媒体と土壌との熱交換を行う地中熱交換器（４）と、前記熱媒体を冷却又は加熱可能な熱源機構（３）とを有し、その熱源機構（３）は土壌温度が所定の温度範囲内になるように熱媒体を冷却し又は加熱する機能を有する地中熱利用装置において、
空調機器（２、２Ａ、２Ｂ）と熱源機構（３）と地中熱交換器（４）とが単一の熱媒体を用いることを特徴とする地中熱利用装置。 Air conditioner (2, 2A, 2B), heat medium supplied to the air conditioner, underground heat exchanger (4) for exchanging heat between the heat medium and soil, and cooling or heating the heat medium A heat source mechanism (3), and the heat source mechanism (3) is a geothermal heat utilization device having a function of cooling or heating the heat medium so that the soil temperature is within a predetermined temperature range.
A ground heat utilization apparatus, wherein the air conditioner (2, 2A, 2B), the heat source mechanism (3), and the underground heat exchanger (4) use a single heat medium. 前記熱源機構（３）は前記熱媒体の温度（ＴＷ）に基づいて運転する機能を有する請求項１に記載の地中熱利用装置。  The geothermal heat utilization device according to claim 1, wherein the heat source mechanism (3) has a function of operating based on a temperature (TW) of the heat medium. 前記熱源機構（３）は前記熱媒体の温度（ＴＷ）と閾値とを比較して運転する機能を有する請求項２に記載の地中熱利用装置。  The geothermal heat utilization device according to claim 2, wherein the heat source mechanism (3) has a function of operating by comparing a temperature (TW) of the heat medium with a threshold value. 前記熱媒体の温度（ＴＷ）を計測する温計測装置（６）が前記地中熱交換器（４）の出口（Ｊｏ）近傍に介装されている請求項１〜３の何れか１項に記載の地中熱利用装置。  The temperature measuring device (6) for measuring the temperature (TW) of the heat medium is interposed in the vicinity of the outlet (Jo) of the underground heat exchanger (4). The geothermal heat utilization device described.
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