JP2020041712A - 複合熱源ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の暖房出力を得つつ運転効率のよい複合熱源ヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】第１負荷側熱交換器４１、第２負荷側熱交換器５１、空調端末３６を上流側から順に負荷側配管３１で環状に接続して形成され循環液Ｌが循環する負荷側循環回路３０と、第１圧縮機４３を備え第１負荷側熱交換器４１を介して循環液Ｌを加熱する第１ヒートポンプ回路４０と、第２圧縮機５３を備え第２負荷側熱交換器５１を介して循環液Ｌを加熱する第２ヒートポンプ回路５０と、両方のヒートポンプ回路４０、５０が作動する場合に、第１圧縮機４３の冷媒目標吐出温度Ｔ１、第２圧縮機５３の冷媒目標吐出温度Ｔ２をＴ１＜Ｔ２となるよう設定する制御手段６とを有し、制御手段６は、ヒートポンプ回路４０、５０の一方のみが作動する場合に、圧縮機４３、５３のうち駆動される方から吐出される冷媒目標吐出温度をＴ３としたとき、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２となるよう設定した。【選択図】図２

Description

本発明は、複合熱源ヒートポンプ装置に関し、特に、空気熱および地中熱を熱源とする複合熱源ヒートポンプ装置に関するものである。

従来この種の複合熱源ヒートポンプ装置においては、地中熱源を利用する第１ヒートポンプ回路と、空気熱源を利用する第２ヒートポンプ回路とを備え、第１ヒートポンプ回路および第２ヒートポンプ回路の両方が作動する場合に、第１圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ１、第２圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｔ２となるように設定し、さらに、第１ヒートポンプ回路および第２ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、第１圧縮機および第２圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ３としたとき、Ｔ３＝Ｔ１となるように設定して、循環回路を流れる循環液を加熱することで、暖房出力を向上させ、所望の暖房出力を得るものがあった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２０１５−１２９６１６号公報

ところで、この従来のものでは、所望の暖房出力を得ることはできるものの、第１ヒートポンプ回路および第２ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合においては、運転効率が悪く、省エネ性の観点から、より一層の効率向上が望まれていた。

本発明は上記課題を解決するために、請求項１では、凝縮器としての第１負荷側熱交換器、凝縮器としての第２負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、第１圧縮機、前記第１負荷側熱交換器、第１減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第１冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第１負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第１ヒートポンプ回路と、第２圧縮機、前記第２負荷側熱交換器、第２減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第２冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第２負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第２ヒートポンプ回路と、前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路の両方が作動する場合に、前記第１圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ１、前記第２圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｔ２となるように設定する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合に、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ３としたとき、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２となるように設定するものとした。

また、請求項２では、凝縮器としての第１負荷側熱交換器、凝縮器としての第２負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、第１圧縮機、前記第１負荷側熱交換器、第１減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第１冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第１負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第１ヒートポンプ回路と、第２圧縮機、前記第２負荷側熱交換器、第２減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第２冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第２負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第２ヒートポンプ回路と、前記負荷側循環回路を循環する循環液の目標温水温度に応じて決定される、冷媒の圧縮後の目標吐出温度を示す第１テーブルデータ、第２テーブルデータ、および第３テーブルデータの３つのテーブルデータを記憶する記憶部と、前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路の両方が作動する場合には、前記第１圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第１テーブルデータを参照して設定し、前記第２圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第２テーブルデータを参照して設定し、前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第３テーブルデータを参照して設定する制御部と、を有し、前記第２テーブルデータの目標吐出温度は、前記第１テーブルデータの目標吐出温度よりも高くされ、前記第３テーブルデータの目標吐出温度は、前記第１テーブルデータの目標吐出温度よりも高く、前記第２テーブルデータの目標吐出温度よりも低くされるものとした。

この発明によれば、第１ヒートポンプ回路および第２ヒートポンプ回路の両方が作動する場合には、第２ヒートポンプ回路の第２圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度が、第１ヒートポンプ回路の第１圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度よりも高く設定されることで、循環液の十分な加熱が行われ、暖房出力が高まり、所望の暖房出力を得ることができ、さらに、第１ヒートポンプ回路および第２ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、第１圧縮機および第２圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度を、運転効率の良い最適な温度に決定することができ、所望の暖房出力を得ることができると共に運転効率が向上するものである。

本発明の実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置の主要なユニットを示す外観構成図。 複合熱源ヒートポンプ装置の全体構成を示す概略構成図。 暖房運転時における第１圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度、および第２圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度の設定処理の内容を示すフローチャート。 第３テーブルデータの一例を示す図。 第１テーブルデータの一例を示す図。 第２テーブルデータの一例を示す図。

本発明の実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置１の構成について、適宜図１と図２を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、複合熱源ヒートポンプ装置１は、第１ヒートポンプ回路４０（図２参照）を備える地中熱ヒートポンプユニット４と、第２ヒートポンプ回路５０（図２参照）を備える空気熱ヒートポンプユニット５とを有している。また、複合熱源ヒートポンプ装置１は、空調端末３６に負荷側循環液Ｌ（例えば、水や不凍液）を循環させる負荷側循環回路３０と、熱源側循環回路２０と、複合熱源ヒートポンプ装置１の動作を制御する制御手段としての制御装置６（６１、６２）と、制御装置６に信号を送るリモコン６０とを有しており、空調端末３６が設置された室内の暖房または冷房を行うものである。

図２に示すように、本実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置１は、外気とは別の熱源、ここでは地中熱源を利用して空調端末３６側の負荷側循環液Ｌを加熱または冷却する第１ヒートポンプ回路４０の第１負荷側熱交換器４１と、外気を熱源として利用して空調端末３６側の負荷側循環液Ｌを加熱または冷却する第２ヒートポンプ回路５０の第２負荷側熱交換器５１とを負荷側循環回路３０に対して直列に接続したものであり、負荷側循環回路３０を循環する負荷側循環液Ｌの流れに対して、第１負荷側熱交換器４１が第２負荷側熱交換器５１よりも上流側に配設されている。この複合熱源ヒートポンプ装置１は、暖房装置および冷房装置として機能させることができるが、この実施形態においては主として暖房装置として使用している場合の構成要素および動作について説明する。

第１ヒートポンプ回路４０は、第１冷媒Ｃ１を圧縮する回転数可変の第１圧縮機４３と、第１四方弁４４と、第１負荷側熱交換器４１と、第１膨張弁４５と、地中熱源熱交換器としての第１熱源側熱交換器４６と、これらを環状に接続する第１冷媒配管４２とを備えて構成されている。

前記第１冷媒配管４２に設けられた第１四方弁４４は、第１ヒートポンプ回路４０における第１冷媒Ｃ１の流れ方向を切り換える切換弁としての機能を有し、第１圧縮機４３から吐出された第１冷媒Ｃ１を、第１負荷側熱交換器４１、第１膨張弁４５、第１熱源側熱交換器４６の順に流通させ、第１圧縮機４３に戻す流路を形成する状態（暖房運転時の状態）と、第１圧縮機４３から吐出された第１冷媒Ｃ１を、第１熱源側熱交換器４６、第１膨張弁４５、第１負荷側熱交換器４１の順に流通させ、第１圧縮機４３に戻す流路を形成する状態（冷房運転時の状態）とに切換可能なものである。

また、図２に示す地中熱ヒートポンプユニット４において、符号４２ａは、第１圧縮機４３から吐出された第１冷媒Ｃ１の温度を検出する第１冷媒吐出温度センサであり、符号４２ｂは、第１膨張弁４５から第１熱源側熱交換器４６までの第１冷媒配管４２に設けられ、低圧側（暖房運転時）または高圧側（冷房運転時）の第１冷媒Ｃ１の温度を検出する第１冷媒温度センサである。

第２ヒートポンプ回路５０は、第２冷媒Ｃ２を圧縮する回転数可変の第２圧縮機５３と、第２四方弁５４と、第２負荷側熱交換器５１と、第２膨張弁５５と、送風ファン５６の作動により送られる外気との熱交換を行う空気熱源熱交換器としての第２熱源側熱交換器５７と、これらを環状に接続する第２冷媒配管５２とを備えて構成されている。

前記第２冷媒配管５２に設けられた第２四方弁５４は、第２ヒートポンプ回路５０における第２冷媒Ｃ２の流れ方向を切り換える切換弁としての機能を有し、第２圧縮機５３から吐出された第２冷媒Ｃ２を、第２負荷側熱交換器５１、第２膨張弁５５、第２熱源側熱交換器５７の順に流通させ、第２圧縮機５３に戻す流路を形成する状態（暖房運転時の状態）と、第２圧縮機５３から吐出された第２冷媒Ｃ２を、第２熱源側熱交換器５７、第２膨張弁５５、第２負荷側熱交換器５１の順に流通させ、第２圧縮機５３に戻す流路を形成する状態（冷房運転時または除霜運転時）とに切換可能なものである。

また、図２に示す空気熱ヒートポンプユニット５において、符号５２ａは、第２圧縮機５３から吐出された第２冷媒Ｃ２の温度を検出する第２冷媒吐出温度センサであり、符号５２ｂは、第２膨張弁５５から第２熱源側熱交換器５７までの第２冷媒配管５２に設けられ、低圧側（暖房運転時）または高圧側（除霜運転時または冷房運転時）の第２冷媒Ｃ２の温度を検出する第２冷媒温度センサであり、符号５２ｃは外気温度を検出する外気温度検出手段としての外気温度センサである。

なお、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の冷媒としては、Ｒ４１０ＡやＲ３２等のＨＦＣ冷媒や二酸化炭素冷媒等の任意の冷媒を用いることができる。

前記第１負荷側熱交換器４１、第１熱源側熱交換器４６、および第２負荷側熱交換器５１は、例えばプレート式熱交換器で構成されている。このプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、冷媒を流通させる冷媒流路と循環液等の流体を流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されている。

熱源側循環回路２０は、回転数可変の熱源側循環ポンプ２２と、第１熱源側熱交換器４６と、前記第１熱源側熱交換器４６を流通する第１冷媒Ｃ１と熱交換する熱源として（この例では地中に）設置された地中熱交換器２３とが、熱媒配管としての熱源側配管２１によって環状に接続されている。この熱源側配管２１には、熱源側循環ポンプ２２によって、熱媒として熱源側循環液Ｈ（水や不凍液）が循環されると共に、熱源側循環液Ｈを貯留し熱源側循環回路２０の圧力を調整する熱源側シスターン２４が設けられている。

負荷側循環回路３０は、第１負荷側熱交換器４１と、第２負荷側熱交換器５１と、床暖房パネルや冷温水パネルやファンコイル等の負荷端末としての空調端末３６とが、負荷側配管３１によって上流側から順に環状に接続されている。この負荷側配管３１には、負荷側循環回路３０に負荷側循環液Ｌを循環させる負荷側循環ポンプ３２が設けられており、空調端末３６毎に分岐した負荷側配管３１の各々には、その開閉により空調端末３６への負荷側循環液Ｌの供給を制御する熱動弁３３がそれぞれ設けられ、熱動弁３３は、空調端末３６が設置された室内の室温が所定の温度になるように開閉が制御されるものであり、図２では空調端末３６外に設けられているが、空調端末３６に内蔵されていてもよいものである。なお、空調端末３６は、図２では２つ設けられているが、１つであってもよく、３つ以上であってもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。

また、図２に示す負荷側循環回路３０において、符号３４は、負荷側配管３１に設けられ空調端末３６から第１負荷側熱交換器４１に流入する負荷側循環液Ｌの温度を検出する戻り温度センサであり、符号３５は、負荷側循環液Ｌを貯留し負荷側循環回路３０の圧力を調整する負荷側シスターンである。

制御装置６は、熱源側循環回路２０、負荷側循環回路３０、および第１ヒートポンプ回路４０の動作を制御する地中熱ヒートポンプ制御装置６１と、第２ヒートポンプ回路５０の動作を制御する空気熱ヒートポンプ制御装置６２とを備えている。制御装置６は、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えており、外気温度センサ５２ｃ等の温度センサ、およびリモコン６０からの信号を受けて、複合熱源ヒートポンプ装置１の動作を制御できるようになっている。

制御装置６は、暖房運転中、第１負荷側熱交換器４１の直上流側の負荷側循環液Ｌの温度を検出する戻り温度センサ３４の検出値が、リモコン６０の設定値に基づいて設定される目標温水温度になるように、第１ヒートポンプ回路４０の第１圧縮機４３の回転速度と、第２ヒートポンプ回路５０の第２圧縮機５３の回転速度とをそれぞれ制御する。すなわち、制御装置６は、空調端末３６から流出した負荷側循環液Ｌの温度から全体の暖房負荷を把握して、これに応じて第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の作動を制御するように構成されている。

また、制御装置６は、第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度を、戻り温度センサ３４の検出値に基づいて制御される第１圧縮機４３の回転速度とリモコン６０の設定値とに基づいて決定し設定する。そして、制御装置６は、暖房運転中、冷媒吐出温度センサ４２ａの検出する第１圧縮機４３から吐出された冷媒の温度が、設定された目標吐出温度になるように、第１膨張弁４５の開度を開閉制御する。さらに、制御装置６は、第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度を、戻り温度センサ３４の検出値に基づいて制御される第２圧縮機５３の回転速度とリモコン６０の設定値とに基づいて決定し設定する。そして、制御装置６は、暖房運転中、冷媒吐出温度センサ５２ａの検出する第２圧縮機５３から吐出された冷媒の温度が、設定された目標吐出温度になるように、第２膨張弁５５の開度を開閉制御する。

次に、図１および図２に示す複合熱源ヒートポンプ装置１の動作について説明する。なお、図２中の矢印は、冷媒や循環液の流れる方向を示したものである。

空調端末３６によって加熱される被空調空間にはリモコン６０が各々設置されており、リモコン６０から被空調空間の加熱の指示がなされると、制御装置６は、外気温度センサ５２ｃの検出する外気温度に基づき、地中熱源を利用する第１ヒートポンプ回路４０および空気熱源を利用する第２ヒートポンプ回路５０のうち、熱源として採熱効率のよい方を選択して作動させる。

例えば春季や秋季のように外気温度がそれほど低くない場合（例えば５℃以上）で、暖房負荷が小さい場合には、制御装置６は、空気熱源を利用する第２ヒートポンプ回路５０のみを作動させる。この場合、制御装置６は、第２圧縮機５３、第２膨張弁５５、送風ファン５６、および負荷側循環ポンプ３２の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。暖房運転が開始されると、第２負荷側熱交換器５１では負荷側循環ポンプ３２により循環される負荷側循環液Ｌと第２圧縮機５３から吐出された高温高圧の第２冷媒Ｃ２とが熱交換され、加熱された負荷側循環液Ｌが空調端末３６に供給され被空調空間を加熱するとともに、第２熱源側熱交換器５７では、送風ファン５６の作動により送られる空気と第２膨張弁５５から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、空気熱により冷媒を加熱し蒸発させる。なお、この場合、負荷側循環回路３０を循環する負荷側循環液Ｌは、第１負荷側熱交換器４１も通過することになるが、このときには第１ヒートポンプ回路４０は作動していないため、第１負荷側熱交換器４１では加熱されることなく通過する。

一方、冬季のように外気温度が低い場合（例えば５℃以下）には、制御装置６は、地中熱源を利用する第１ヒートポンプ回路４０のみを作動させる。この場合、制御装置６は、第１圧縮機４３、第１膨張弁４５、熱源側循環ポンプ２２、および負荷側循環ポンプ３２の駆動を開始させ、暖房運転が開始される。暖房運転が開始されると、第１負荷側熱交換器４１では負荷側循環ポンプ３２により循環される負荷側循環液Ｌと第１圧縮機４３から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された負荷側循環液Ｌが空調端末３６に供給され被空調空間を加熱するとともに、第１熱源側熱交換器４６では、熱源側循環ポンプ２２により循環され地中熱交換器２３を介して地中熱を採熱した熱媒と第１膨張弁４５から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させる。なお、この場合、負荷側循環回路３０を循環する負荷側循環液Ｌは、第２負荷側熱交換器５１も通過することになるが、このときには第２ヒートポンプ回路５０は作動していないため、第２負荷側熱交換器５１では加熱されることなく通過する。

また、暖房運転の立ち上げ時など、暖房負荷が大きいときに第１ヒートポンプ回路４０もしくは第２ヒートポンプ回路５０のどちらか一方の作動のみでは所望の暖房出力が得られない場合に、制御装置６は、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方を作動させる。この場合、制御装置６は、第１圧縮機４３、第１膨張弁４５、熱源側循環ポンプ２２、第２圧縮機５３、第２膨張弁５５、送風ファン５６、および負荷側循環ポンプ３２を駆動させ暖房運転を行う。暖房運転中、第１負荷側熱交換器４１では、負荷側循環ポンプ３２により循環される負荷側循環液Ｌと第１圧縮機４３から吐出された高温高圧の冷媒とが対向して流れて熱交換が行われて負荷側循環液Ｌが加熱され、また、第２負荷側熱交換器５１では、負荷側循環ポンプ３２により循環される負荷側循環液Ｌと第２圧縮機５３から吐出された高温高圧の冷媒とが対向して流れて熱交換が行われて負荷側循環液Ｌが加熱される。このように、負荷側循環回路３０を循環する負荷側循環液Ｌは、第１負荷側熱交換器４１で加熱された後、第２負荷側熱交換器５１でも加熱されて、熱動弁３３を介して空調端末３６に送られ、リモコン６０により指示された被空調空間を加熱する。

次に、図３のフローチャートを参照して、暖房運転時における第１ヒートポンプ回路４０の第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度、および第２ヒートポンプ回路５０第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度の設定処理について説明する。

図３に示すように暖房運転時において、制御装置６は、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０のうち、第１ヒートポンプ回路４０のみが作動しているか否かを判断する（ステップＳ１）。

前記ステップＳ１において第１ヒートポンプ回路４０のみが作動していると判断された場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御装置６は、図４に示す第３テーブルデータＴＣを参照して、第１ヒートポンプ回路４０の第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ３を決定して設定する（ステップＳ２）。なお、この目標吐出温度Ｔ３は、後記する第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動する場合の第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ１よりも高く、後記する第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動する場合の第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ２よりも低い値とされる。

図４は、第３テーブルデータＴＣの一例を示す図である。第３テーブルデータＴＣは、圧縮機４３，５３の回転速度と、リモコン６０で設定される設定温度とに基づいて決まる、圧縮機４３，５３から吐出される冷媒の目標吐出温度を示している。この第３テーブルデータＴＣは、第１ヒートポンプ回路４０が単独で作動する場合に第１ヒートポンプ回路４０について参照され、あるいは後記するように第２ヒートポンプ回路５０が単独で作動する場合に第２ヒートポンプ回路５０について参照される。なお、第３テーブルデータＴＣは、制御装置６に内蔵される記憶部に保存されている。そして、ステップＳ２の後、制御装置６は、ステップＳ１に処理を戻す。

一方、ステップＳ１において第１ヒートポンプ回路４０のみが作動している状態ではないと判断された場合（ステップＳ１でＮｏ）、制御装置６は、ステップＳ３に処理を移行させる。

前記ステップＳ３では、制御装置６は、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０のうち、第２ヒートポンプ回路５０のみが作動しているか否かを判断する。

前記ステップＳ３において第２ヒートポンプ回路５０のみが作動していると判断された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御装置６は、図４に示す第３テーブルデータＴＣを参照して、第２ヒートポンプ回路５０の第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ３を決定して設定する。（ステップＳ２）。そして、ステップＳ２の後、制御装置６は、ステップＳ１に処理を戻す。

一方、前記ステップＳ３において第２ヒートポンプ回路５０のみが作動している状態ではないと判断された場合（ステップＳ３でＮｏ）、制御装置６は、ステップＳ４に処理を移行させる。

前記ステップＳ４では、制御装置６は、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動しているか否かを判断する。

前記ステップＳ４において第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動していると判断された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御装置６は、図５に示す第１テーブルデータＴＡを参照して、第１ヒートポンプ回路４０の第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ１を決定して設定するとともに、図６に示す第２テーブルデータＴＢを参照して、第２ヒートポンプ回路５０の第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ２を決定して設定する（ステップＳ５）。

図５は、第１テーブルデータＴＡの一例を示す図である。第１テーブルデータＴＡは、第１圧縮機４３の回転速度と、リモコン６０で設定される設定温度とに基づいて決まる、第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度を示している。この第１テーブルデータＴＡは、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動する場合に第１ヒートポンプ回路４０について参照される。なお、第１テーブルデータＴＡは、制御装置６に内蔵される記憶部に保存されている。

図６は、第２テーブルデータＴＢの一例を示す図である。第２テーブルデータＴＢは、第２圧縮機５３の回転速度と、リモコン６０で設定される設定温度とに基づいて決まる、第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度を示している。この第２テーブルデータＴＢは、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動する場合に第２ヒートポンプ回路５０について参照される。なお、第２テーブルデータＴＢは、制御装置６に内蔵される記憶部に保存されている。

図５と図６とを比較すればわかるように、図６に示す目標吐出温度の値は、図５に示す目標吐出温度の値よりも高くされている。したがって、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動して暖房運転が行われている場合には、第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ２は、第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ１よりも大きくなるように設定される。そして、ステップＳ５の後、またはステップＳ４でＮｏと判断された場合、制御装置６は、ステップＳ１に処理を戻す。

前記したように、本実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置１は、第１負荷側熱交換器４１、第２負荷側熱交換器５１、および空調端末３６を上流側から順に負荷側配管３１で環状に接続して形成され、負荷側循環液Ｌが循環する負荷側循環回路３０と、第１圧縮機４３を備え第１負荷側熱交換器４１を介して負荷側循環液Ｌを加熱する第１ヒートポンプ回路４０と、第２圧縮機５３を備え第２負荷側熱交換器５１を介して負荷側循環液Ｌを加熱する第２ヒートポンプ回路５０と、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動する場合に、第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ１、第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｔ２となるように設定する制御装置６とを有している。

したがって、このような本実施形態によれば、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動する場合には、第２ヒートポンプ回路５０の第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ２が、第１ヒートポンプ回路４０の第１圧縮機４３から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ１よりも高く設定される。これにより、第２負荷側熱交換器５１を流通する冷媒の温度が高くなり、第２負荷側熱交換器５１に流入する負荷側循環液Ｌの既に高くなった温度をさらに上昇させるのに十分な加熱が第２負荷側熱交換器５１を介して行われ、暖房出力が高まり、所望の暖房出力を得ることができるものである。また、第２圧縮機５３から吐出される冷媒の目標吐出温度を上げることにより、第２熱源側熱交換器５７での冷媒の温度と第２圧縮機５３に吸入される冷媒の温度との差が大きくなるため、第２ヒートポンプ回路５０における冷凍サイクルの効率が向上する。

また、本実施形態では、制御装置６は、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０のうちの一方のみが作動する場合に、第１圧縮機４３および第２圧縮機５３のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ３としたとき、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２となるように設定する。

ここで、従来、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０のうちの一方のみが作動する場合に、第１圧縮機４３および第２圧縮機５３のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ３としたとき、Ｔ３＝Ｔ１となるように設定していたものを、効率向上を目的として実験を行い、目標吐出温度Ｔ３をＴ１＜Ｔ３＜Ｔ２としたところ数パーセント運転効率が向上するという結果が得られた。このことから、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０のうちの一方のみが作動する場合には、第１圧縮機４３および第２圧縮機５３のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度Ｔ３を、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２となるように設定したことで、単独運転時において運転効率の良い最適な温度に決定することができ、所望の暖房出力を得ることができると共に運転効率が向上するものである。

なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものでなく、本実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。また、前記実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。

例えば、本実施形態では、制御装置６は、図４〜６に示す第１テーブルデータＴＡ、第２テーブルデータＴＢ、第３テーブルデータＴＣを参照して、圧縮機４３，５３から吐出される冷媒の目標吐出温度を決定し設定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御装置６は、目標吐出温度の設定の際に参照対象となる一つのテーブルデータを用意しておき、暖房運転の状況として、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０の両方が作動する場合なのか、第１ヒートポンプ回路４０および第２ヒートポンプ回路５０のうちの一方のみが作動する場合なのかによって、当該テーブルデータの値に対し、運転状況に応じた所定の値を加減算した上で参照するようにしてもよい。

また、本実施形態では、地中熱交換器２３を１本だけ地中に設置しているが、地中熱交換器２３は地中に複数設置されていてもよく、その複数の地中熱交換器２３は互いに並列に接続されていてもよく、直列に接続されていてもよい。

また、本実施形態では、地中熱交換器２３を地中に設置するものとし、地中熱交換器２３は地中に直接埋設され地中熱を採熱しているが、地中熱交換器２３を井戸の中に設置し、例えば暖房運転の場合には地中熱によって温められた井戸水から採熱するものも地中熱交換器２３を地中に設置するものに含まれるものである。

１ 複合熱源ヒートポンプ装置
６ 制御装置
３０ 負荷側循環回路
３６ 空調端末
４０ 第１ヒートポンプ回路
４１ 第１負荷側熱交換器
４２ 第１冷媒配管
４３ 第１圧縮機
４５ 第１膨張弁
４６ 第１熱源側熱交換器（地中熱源熱交換器）
５０ 第２ヒートポンプ回路
５１ 第２負荷側熱交換器
５２ 第２冷媒配管
５２ｃ 外気温度センサ
５３ 第２圧縮機
５５ 第２膨張弁
５７ 第２熱源側熱交換器（空気熱源熱交換器）
Ｌ 負荷側循環液

Claims (2)

1. 凝縮器としての第１負荷側熱交換器、凝縮器としての第２負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、
   第１圧縮機、前記第１負荷側熱交換器、第１減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第１冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第１負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第１ヒートポンプ回路と、
   第２圧縮機、前記第２負荷側熱交換器、第２減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第２冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第２負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第２ヒートポンプ回路と、
   前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路の両方が作動する場合に、前記第１圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ１、前記第２圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｔ２となるように設定する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合に、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度をＴ３としたとき、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２となるように設定することを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。
2. 凝縮器としての第１負荷側熱交換器、凝縮器としての第２負荷側熱交換器、および空調端末を上流側から順に負荷側配管で環状に接続して形成され、循環液が循環する負荷側循環回路と、
   第１圧縮機、前記第１負荷側熱交換器、第１減圧手段、および地中熱を利用する蒸発器としての地中熱源熱交換器を第１冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第１負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第１ヒートポンプ回路と、
   第２圧縮機、前記第２負荷側熱交換器、第２減圧手段、および空気熱を利用する蒸発器としての空気熱源熱交換器を第２冷媒配管で環状に接続して形成され、冷媒が循環するとともに前記第２負荷側熱交換器を介して前記循環液を加熱する第２ヒートポンプ回路と、
   前記負荷側循環回路を循環する循環液の目標温水温度に応じて決定される、冷媒の圧縮後の目標吐出温度を示す第１テーブルデータ、第２テーブルデータ、および第３テーブルデータの３つのテーブルデータを記憶する記憶部と、
   前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路の両方が作動する場合には、前記第１圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第１テーブルデータを参照して設定し、前記第２圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第２テーブルデータを参照して設定し、前記第１ヒートポンプ回路および前記第２ヒートポンプ回路のうちの一方のみが作動する場合には、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうちの駆動される方から吐出される冷媒の目標吐出温度を、前記第３テーブルデータを参照して設定する制御部と、を有し、
   前記第２テーブルデータの目標吐出温度は、前記第１テーブルデータの目標吐出温度よりも高くされ、前記第３テーブルデータの目標吐出温度は、前記第１テーブルデータの目標吐出温度よりも高く、前記第２テーブルデータの目標吐出温度よりも低くされていることを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。

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