JP6039869B2

JP6039869B2 - ヒートポンプ装置

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Publication number: JP6039869B2
Application number: JP2013008227A
Authority: JP
Inventors: 真典上田; 剛史佐藤
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: JP2014139492A

Description

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

従来この種のヒートポンプ装置においては、図１２に示すように、空気調和機等のヒートポンプユニット１０１と、熱媒循環式の熱源熱交換部１０２と、負荷熱交換部１０３とを備え、ヒートポンプユニット１０１は、圧縮機１０４と、圧縮機１０４から吐出された高圧冷媒を流通させ負荷側の熱媒と熱交換する凝縮器としての負荷側熱交換器１０５と、減圧手段としての膨張弁１０６と、膨張弁１０６からの低圧冷媒を流通させ外部の熱媒と熱交換する蒸発器としての熱源側熱交換器１０７と、熱源側熱交換器１０７側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ１０８とを備え、圧縮機１０４、負荷側熱交換器１０５、膨張弁１０６、熱源側熱交換器１０７を冷媒配管で環状に接続しヒートポンプ回路１０９を形成しているものである。また、熱源熱交換部１０２は、熱源側熱交換器１０７の冷媒を加熱する熱源１１０と、熱源側熱交換器１０７と熱源１１０との間を熱媒配管で環状に接続する熱源側循環回路１１１と、熱源側循環回路１１１に熱媒である水や不凍液を循環させる回転数可変の熱源側循環ポンプ１１２とを備え、また、負荷熱交換部１０３は、床暖房パネル等の負荷端末１１３と、負荷側熱交換器１０５と負荷端末１１３を循環可能に接続する負荷側循環回路１１４と、負荷側循環回路１１４に熱媒を循環させる負荷側循環ポンプ１１５とを備え、さらに、各センサの信号を受けて、各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有する制御手段１１６を備えたものであった。

このようなヒートポンプ装置において、圧縮機１０４、熱源側循環ポンプ１１２、負荷側循環ポンプ１１５を駆動させ、熱源側熱交換器１０７を蒸発器として機能させると同時に、負荷側熱交換器１０５を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転としての暖房運転を行う場合、制御手段１１６は、暖房運転中に、冷媒温度センサ１０８の検出する温度が所定の目標温度になるように熱源側循環ポンプ１１２の回転数を制御することで、熱源側循環ポンプ１１２の消費電力低減、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰ（＝「暖房負荷÷（圧縮機１０４消費電力＋熱源側循環ポンプ１１２消費電力）」とする）の向上を図っていた。（例えば、特許文献１参照。）

特開２０１１−９４８４０号公報

この従来のヒートポンプ装置は、前記暖房運転時に、冷媒温度センサ１０８の検出する冷媒の温度が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ１１２の回転数を制御するものであるが、前記所定の目標温度を暖房負荷の全負荷領域で固定の温度とし、全負荷領域において前記固定の温度になるように熱源側循環ポンプ１１２の回転数を制御しようとすると、暖房負荷が低負荷の場合、前記固定の温度を維持しようとして熱源側循環ポンプ１１２の回転数を制御した結果、その暖房負荷に対して地中からの採熱量が過剰な状態となる、すなわち、熱源側循環ポンプ１１２が過剰に回転する状態となり、暖房負荷が低負荷のときは、熱源側循環ポンプ１１２の消費電力が大きくなってしまっており、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰの向上を妨げているという問題点を有するものであった。

また、従来のヒートポンプ装置のヒートポンプ回路１０９を逆サイクルとし、圧縮機１０４、熱源側循環ポンプ１１２、負荷側循環ポンプ１１５を駆動させ、負荷側熱交換器１０５を蒸発器として機能させると同時に、熱源側熱交換器１０７を凝縮器として機能させて負荷側を冷却する負荷運転としての冷房運転を行わせる場合、冷房運転時に、冷媒温度センサ１０８の検出する冷媒の温度が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ１１２の回転数を制御することが考えられるが、前記所定の目標温度を冷房負荷の全負荷領域で固定の温度とし、全負荷領域において前記固定の温度になるように熱源側循環ポンプ１１２の回転数を制御しようとすると、冷房負荷が低負荷の場合、前記固定の温度を維持しようとして熱源側循環ポンプ１１２の回転数を制御した結果、その冷房負荷に対して地中への放熱量が過剰な状態となる、すなわち、熱源側循環ポンプ１１２が過剰に回転する状態となり、冷房負荷が低負荷のときは、熱源側循環ポンプ１１２の消費電力が大きくなってしまっており、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰの向上を妨げているという問題点を有するものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、前記熱源側熱交換器の冷媒を加熱する熱媒循環式の熱源部と、該熱源部の熱源と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると同時に前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転中に、前記制御手段が、前記冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように前記熱源側循環ポンプの回転数を制御するヒートポンプ装置において、前記制御手段は、前記所定の目標温度を、前記圧縮機の回転数または周波数に応じて設定するようにし、前記圧縮機の回転数または周波数が下がるにつれて、前記所定の目標温度を下げるものとした。

また、請求項２では、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、負荷側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、前記熱源側熱交換器の冷媒を冷却する熱媒循環式の熱源部と、該熱源部の熱源と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、前記減圧手段と前記熱源側熱交換器とを接続する前記冷媒配管を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させると同時に前記負荷側熱交換器を蒸発器として機能させて負荷側を冷却する負荷運転中に、前記制御手段が、前記冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように前記熱源側循環ポンプの回転数を制御するヒートポンプ装置において、前記制御手段は、前記所定の目標温度を、前記圧縮機の回転数または周波数に応じて設定するようにし、前記圧縮機の回転数または周波数が下がるにつれて、前記所定の目標温度を上げるものとした。

この発明の請求項１によれば、負荷側を加熱する負荷運転中において、制御手段が、冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように熱源側循環ポンプの回転数を制御し、熱源側循環回路を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせて所望の負荷を出力するまでの時間を短縮することができ、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを高く維持したまま負荷運転を行うことができ、さらに、制御手段は、所定の目標温度を、圧縮機の回転数または周波数に応じて設定することで、負荷に応じた最適な採熱を実行しつつ、熱源側循環ポンプの消費電力を抑え、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを向上させることができ、その上、制御手段は、圧縮機の回転数または周波数が下がるにつれて、所定の目標温度を下げるようにしたことで、所望の負荷に対して熱源からの採熱量を減らし、熱源側循環ポンプの回転数を減少させることができ、特に、低負荷の時に、最適な採熱を行わせつつ熱源側循環ポンプの消費電力を抑えることができ、システムＣＯＰを向上させることができるものである。

また、請求項２によれば、負荷側を冷却する負荷運転中において、制御手段が、冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように熱源側循環ポンプの回転数を制御し、熱源側循環回路を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な放熱を行わせて所望の負荷を出力するまでの時間を短縮することができ、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを高く維持したまま負荷運転を行うことができ、さらに、制御手段は、所定の目標温度を、圧縮機の回転数または周波数に応じて設定することで、負荷に応じた最適な放熱を実行しつつ、熱源側循環ポンプの消費電力を抑え、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを向上させることができ、その上、制御手段は、圧縮機の回転数または周波数が下がるにつれて、所定の目標温度を上げるようにしたことで、所望の負荷に対して熱源への放熱量を減らし、熱源側循環ポンプの回転数を減少させることができ、特に、低負荷の時に、最適な放熱を行わせつつ熱源側循環ポンプの消費電力を抑えることができ、システムＣＯＰを向上させることができるものである。

この発明の一実施形態のヒートポンプ装置の概略構成図。同一実施形態の暖房運転時の動作を示すフローチャート。同一実施形態の圧縮機の回転数と目標温度との関係を示す図。同一実施形態の暖房運転時の動作を示すタイムチャート。従来のヒートポンプ装置の暖房運転時の動作を示すタイムチャート。この発明の他の実施形態のヒートポンプ装置の概略構成図。同他の実施形態の冷房運転時の動作を示すフローチャート。同他の実施形態の圧縮機の回転数と目標温度との関係を示す図。同他の実施形態の冷房運転時の動作を示すタイムチャート。従来のヒートポンプ装置を冷房運転させた場合の動作を示すタイムチャート。この発明のその他の実施形態のヒートポンプ装置におけるヒートポンプ回路の概略構成図。従来のヒートポンプ装置の概略構成図。

次に、この発明の一実施形態のヒートポンプ装置を図１に基づき説明する。
図示のように、本実施形態のヒートポンプ装置は、大きく分けてヒートポンプユニット１と、熱源部としての熱媒循環式の熱源熱交換部２と、負荷熱交換部３とから構成されるものである。

前記ヒートポンプユニット１は、冷媒を圧縮する回転数可変の圧縮機４と、圧縮機４から吐出された高温高圧冷媒を流通させこの高温高圧冷媒と負荷熱交換部３の負荷側の熱媒との熱交換を行う凝縮器としての負荷側熱交換器５と、負荷側熱交換器５から流出する冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁６と、膨張弁６からの低温低圧冷媒を流通させこの低温低圧冷媒と熱源熱交換部２の熱源側の熱媒との熱交換を行う蒸発器としての熱源側熱交換器７とを備え、これらを冷媒配管８で環状に接続しヒートポンプ回路９を形成しているものである。なお、ヒートポンプユニット１の冷媒としては、二酸化炭素冷媒やＨＦＣ冷媒等の任意の冷媒を用いることができるものである。また、１０は膨張弁６の出口と熱源熱交換器７の入口とを接続する熱源側熱交換器７側の冷媒配管８、つまり低圧側の冷媒配管８に設けられ、膨張弁６を流出し熱源側熱交換器７に流入するまでの冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段としての冷媒温度センサである。

前記熱源熱交換部２は、熱源側熱交換器７と、熱源側熱交換器７の冷媒を加熱する熱源として地中に埋設された地中熱交換器１１と、熱源側熱交換器７と地中熱交換器１１との間を熱媒配管１２で環状に接続する熱源側循環回路としての地中熱循環回路１３と、地中熱循環回路１３に熱媒である水や不凍液を循環させる回転数可変の熱源側循環ポンプとしての地中熱循環ポンプ１４とを備えているものである。

ここで、前記熱源熱交換部２では、後述する負荷運転を行う際に、前記地中熱交換器１１によって地中から地中熱を採熱し、その熱を帯びた熱媒が地中熱循環ポンプ１４により熱源側熱交換器７に供給される。そして、熱源側熱交換器７にて冷媒と熱媒とが対向して流れて熱交換が行われ、地中熱交換器１１にて採熱された地中熱がヒートポンプユニット１の冷媒側に汲み上げられ、熱源側熱交換器７は蒸発器として機能するものとなる。

前記負荷熱交換部３は、負荷側に熱を与える前記負荷側熱交換器５と、被空調空間を加熱する床暖房パネル等の負荷端末１５と、負荷側熱交換器５と負荷端末１５との間を循環液配管１６で環状に接続する負荷側循環回路１７と、負荷側循環回路１７に循環液として不凍液を循環させる負荷側循環ポンプ１８と、負荷端末１５毎に分岐した負荷側循環回路１７に各々設けられその開閉により負荷端末１５への循環液の供給を制御する熱動弁１９（１９ａ、１９ｂ）とを備えているものである。なお、２０は負荷側循環回路１７に設けられ、負荷端末１５から流出し負荷側熱交換器５に戻ってくる循環液の温度を検出する負荷温度センサである。

前記負荷端末１５によって加熱される被空調空間には、リモコン（図示せず）が各々設置されており、このリモコンにより被空調空間の加熱の指示がなされると、圧縮機４および地中熱循環ポンプ１４および負荷側循環ポンプ１８の駆動が開始され、熱源側熱交換器７を蒸発器として機能させると同時に、負荷側熱交換器５を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転としての暖房運転が行われる。この暖房運転の際、前記負荷側熱交換器５では、冷媒と循環液とが対向して流れて熱交換が行われ、負荷側熱交換器５にて加熱された循環液は、熱動弁１９を介して負荷端末１５に送られ、リモコンにより指示を受けた被空調空間を加熱するものである。

２１は冷媒温度センサ１０、負荷温度センサ２０の入力や前記リモコンからの信号を受けて、圧縮機４、膨張弁６、地中熱循環ポンプ１４、負荷側循環ポンプ１８の各アクチュエータの作動を制御するマイコンを有する制御手段であり、制御手段２１は前記暖房運転の際に、冷媒温度センサ１０の検出する温度が所定の目標温度になるように地中熱循環ポンプ１４の回転数を制御して地中熱循環回路１３を循環する熱媒の流量を調整するものであり、また、負荷温度センサ２０の検出する温度が所定温度になるように圧縮機４の回転数または周波数を制御するものである。

次に、図１に示す一実施形態の暖房運転時の動作について図２に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷端末１５による被空調空間の暖房の指示がなされると、前記制御手段２１は圧縮機４、地中熱循環ポンプ１４、負荷側循環ポンプ１８を駆動させ、暖房運転を開始させ、負荷側熱交換器５では負荷側循環ポンプ１８により循環される循環液と圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された循環液が負荷端末１５に供給され被空調空間を加熱すると共に、熱源側熱交換器７では、地中熱循環ポンプ１４により循環され地中熱交換器１１を介して地中熱を採熱した熱媒と膨張弁６から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させるものである。

前記暖房運転中、制御手段２１は、後述する設定方法に基づき、圧縮機４の回転数に応じて低圧側の冷媒の目標温度を所定の目標温度Xに設定し（ステップＳ１）、冷媒温度センサ１０で低圧側の冷媒の温度を検出し（ステップＳ２）、検出した冷媒の温度と前記所定の目標温度Xとの比較を行うものである（ステップＳ３）。

前記ステップＳ３で、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｘであると判断したら、それまでの地中熱循環ポンプ１４の回転数を維持するように制御して地中熱循環回路１３を循環する熱媒の循環流量を一定に保つようにし（ステップＳ４）、前記ステップＳ１の処理に戻るものである。

また、前記ステップＳ３にて、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｘでないと判断したら、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｘより低いか否か判断し（ステップＳ５）、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｘより低いと判断したら、地中熱循環ポンプ１４の回転数を所定回転数増加させ、地中熱循環回路１３を循環する熱媒の循環流量を増加させ（ステップＳ６）、前記ステップＳ１の処理に戻るものである。一方、前記ステップＳ５にて、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｘより高いと判断したら、地中熱循環ポンプ１４の回転数を所定回転数減少させ、地中熱循環回路１３を循環する熱媒の循環流量を減少させ（ステップＳ７）、前記ステップＳ１の処理に戻るものである。

ここで、前記ステップＳ１における所定の目標温度Ｘの設定方法について説明すると、図３に示すように、圧縮機４の回転数に応じた複数のゾーンｚ１〜ｚ３を設け、各々のゾーンｚ１〜ｚ３に所定の目標温度Ｘが設定されており、例えば、太線αより下の領域であるゾーンｚ１では前記目標温度Ｘを−１．５℃、太線αと太線βとで挟まれた領域であるゾーンｚ２では前記目標温度Ｘを０℃、太線βより上の領域であるゾーンｚ３では前記目標温度Ｘを２℃とした場合、前記暖房運転中に、圧縮機４が２２００ｒｐｍで回転しているときは、圧縮機４の回転数はゾーンｚ１に含まれるので、制御手段２１は所定の目標温度Ｘを−１．５℃に設定し、圧縮機４が３０００ｒｐｍで回転しているときは、圧縮機４の回転数はゾーンｚ２に含まれるので、制御手段２１は所定の目標温度Ｘを０℃に設定し、圧縮機４が４５００ｒｐｍで回転しているときは、圧縮機４の回転数はゾーンｚ３に含まれるので、制御手段２１は所定の目標温度Ｘを２℃に設定するものである。

また、図３に示した上向き矢印ｕ１のように、ゾーンｚ１に含まれる回転数で回転していた圧縮機４が、暖房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ１とゾーンｚ２の境界線である太線αを越えてゾーンｚ２に含まれる回転数に上がる場合、すなわち、２２００ｒｐｍで回転していた圧縮機４が、暖房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ１とゾーンｚ２の境界である２７００ｒｐｍを越えて、３０００ｒｐｍに上がった場合、所定の目標温度Ｘは、−１．５℃から０℃に変更されるものであり、さらに、図３に示した上向き矢印ｕ２のように、ゾーンｚ２に含まれる回転数で回転していた圧縮機４が、暖房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ２とゾーンｚ３の境界線である太線βを越えてゾーンｚ３に含まれる回転数に上がる場合、すなわち、３０００ｒｐｍで回転していた圧縮機４が、暖房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ２とゾーンｚ３の境界である３６００ｒｐｍを越えて、４５００ｒｐｍに上がった場合、所定の目標温度Ｘは、０℃から２℃に変更されるものである。

逆に、図３に示した下向き矢印ｄ１のように、ゾーンｚ３に含まれる回転数で回転していた圧縮機４の回転数が、暖房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ３とゾーンｚ２の境界線である太線βを越えてゾーンｚ２に含まれる回転数に下がる場合、すなわち、４５００ｒｐｍで回転していた圧縮機４の回転数が、暖房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ３とゾーンｚ２の境界である３３００ｒｐｍを越えて、３０００ｒｐｍに下がった場合、所定の目標温度Ｘは、２℃から０℃に変更されるものであり、さらに、図３に示した下向き矢印ｄ２のように、ゾーンｚ２に含まれる回転数で回転していた圧縮機４の回転数が、暖房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ２とゾーンｚ１の境界線である太線αを越えてゾーンｚ１に含まれる回転数に下がる場合、すなわち、３０００ｒｐｍで回転していた圧縮機４の回転数が、暖房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ２とゾーンｚ１の境界である２４００ｒｐｍを越えて、２２００ｒｐｍに下がった場合、所定の目標温度Ｘは、０℃から−１．５℃に変更されるものである。なお、前記制御手段２１には、この図３に示した圧縮機４の回転数と所定の目標温度Ｘとの関係が予め記憶されており、暖房運転中はその情報を基に、圧縮機４の回転数に応じて所定の目標温度Ｘを設定しているものである。

次に、一実施形態のヒートポンプ装置における暖房運転の動作を、先に説明した図２の制御を交えて図４のタイムチャートを用いて説明する。ここで、図４のタイムチャートにおいて、時間ｔ０は暖房運転を開始した時間ではなく、暖房運転がある程度行われ安定した後の任意の時間とする。なお、図５のタイムチャートは、図１２に示した従来のヒートポンプ装置で暖房運転を行ったときのタイムチャートで、図４のタイムチャートとの比較に用いるものであり、図５のタイムチャートにおいて、時間ｔ０は暖房運転を開始した時間ではなく、暖房運転がある程度行われ安定した後の任意の時間とし、時間ｔ０〜時間ｔ１２は図４のタイムチャートの時間ｔ０〜ｔ１２と同タイミングを表しているものである。また、図５のタイムチャート中において、低圧側の冷媒の目標温度は固定の温度（２℃）に設定してあるものとする。

まず、図４中の前記暖房運転がある程度行われ安定した後の時間ｔ０において、制御手段２１は圧縮機４の回転数を４５００ｒｐｍで制御しており、制御手段２１は、この時の低圧側の冷媒の目標温度Ｘを、図３に示した圧縮機４と目標温度との関係から２℃に設定し（前記ステップＳ１）、冷媒温度センサ１０で低圧側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ２）、冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が２℃であるか否かを判断し（前記ステップＳ３）、検出した冷媒の温度が２℃であるので、地中熱循環ポンプ１４の回転数をそれまでの回転数である３５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ４）。時間ｔ０から時間ｔ１までは、圧縮機４の回転数は４５００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｘを２℃に設定しているものである。

続いて、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて、負荷端末１５での暖房負荷が５ｋＷから徐々に減少していくと、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に減少させていく。それと連動して低圧側の冷媒の温度が上昇していくものであるが、この時、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｘより高いと判断し（前記ステップＳ５）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ７）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｘの２℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ２において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図３に示すゾーンｚ３とゾーンｚ２の境界である３３００ｒｐｍを越えて下がったことを検知すると、目標温度Ｘを２℃から０℃に変更するものである。

そして、時間ｔ２から時間ｔ３の間に、圧縮機４の回転数が３０００ｒｐｍまで減少するが、３０００ｒｐｍは図３に示すゾーンｚ２に含まれる回転数なので、目標温度Ｘの設定は０℃のままである。この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｘの０℃より高いと判断し（前記ステップＳ５）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ７）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｘの０℃になるように制御するものであり、時間ｔ３において、制御手段２１が冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が目標温度Ｘと同温度の０℃であると判断すると（前記ステップＳ３）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を２５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ４）。時間ｔ３から時間ｔ４までは、圧縮機４の回転数は３０００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｘを０℃に設定しているものである。

続いて、時間ｔ４から時間ｔ５にかけて、負荷端末１５での暖房負荷が４ｋＷから徐々に減少していくと、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に減少させていく。それと連動して低圧側の冷媒の温度が上昇していくものであるが、この時、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｘより高いと判断し（前記ステップＳ５）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ７）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｘの０℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ５において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図３に示すゾーンｚ２とゾーンｚ１の境界である２４００ｒｐｍを越えて下がったことを検知すると、目標温度Ｘを０℃から−１．５℃に変更するものである。

そして、時間ｔ５から時間ｔ６の間に、圧縮機４の回転数が２２００ｒｐｍまで減少するが、２２００ｒｐｍは図３に示すゾーンｚ１に含まれる回転数なので、目標温度Ｘの設定は−１．５℃のままである。この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｘの−１．５℃より高いと判断し（前記ステップＳ５）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ７）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｘの−１．５℃になるように制御するものであり、時間ｔ６において、制御手段２１が冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が目標温度Ｘと同温度の−１．５℃であると判断すると（前記ステップＳ３）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を１５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ４）。時間ｔ６から時間ｔ７までは、圧縮機４の回転数は２２００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｘを−１．５℃に設定しているものである。

続いて、時間ｔ７から時間ｔ８にかけて、負荷端末１５での暖房負荷が３ｋＷから徐々に増加していくと、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に増加させていく。それと連動して低圧側の冷媒の温度が低下していくものであるが、この時、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｘより低いと判断し（前記ステップＳ５）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を増加させ（前記ステップＳ６）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｘの−１．５℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ８において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図３に示すゾーンｚ１とゾーンｚ２の境界である２７００ｒｐｍを越えて上がったことを検知すると、目標温度Ｘを−１．５℃から０℃に変更するものである。

そして、時間ｔ８から時間ｔ９にかけて、暖房負荷が徐々に増加していき、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に増加させるが、この期間の圧縮機４の回転数は図３に示すゾーンｚ２に含まれる回転数なので、目標温度Ｘの設定は０℃のままである。また、この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｘの０℃より低いと判断し（前記ステップＳ５）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を増加させ（前記ステップＳ６）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｘの０℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ９において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図３に示すゾーンｚ２とゾーンｚ３の境界である３６００ｒｐｍを越えて上がったことを検知すると、目標温度Ｘを０℃から２℃に変更するものである。

続いて、時間ｔ９から時間ｔ１０の間に、圧縮機４の回転数が４５００ｒｐｍまで増加するが、４５００ｒｐｍは図３に示すゾーンｚ３に含まれる回転数なので、目標温度Ｘの設定は２℃のままである。この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｘの２℃より低いと判断し（前記ステップＳ５）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を増加させ（前記ステップＳ６）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｘの２℃になるように制御するものであり、時間ｔ１０において、制御手段２１が冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が目標温度Ｘと同温度の２℃であると判断すると（前記ステップＳ３）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を３５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ４）。時間ｔ１０から時間ｔ１１までは、圧縮機４の回転数は４５００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｘが２℃に設定されており、冷媒温度センサ１０で検出する冷媒の温度は目標温度Ｘと同温度の２℃であり、地中熱循環ポンプ１４の回転数が３５００ｒｐｍに維持されるものであり、前記リモコンから暖房運転の停止指示がなされるまで、図４のタイムチャートに示したような動作で暖房運転を行うものである。

なお、上述の暖房運転において、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度を監視することで、暖房負荷の変動を素早く把握することができたが、例えば暖房負荷に変動がなく一定の状態で推移している時に、地中の熱を連続して採熱したために地中の温度が低下してきた場合においても、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度は低下するので、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度を監視することで、地中の温度の変動、すなわち採熱出力の変動も素早く把握することができ、その場合も制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が所定の目標温度Ｘになるように地中熱循環ポンプ１４の回転数を制御するものである。

以上説明した暖房運転において、制御手段２１が、冷媒温度センサ１０の検出する温度が所定の目標温度Ｘになるように地中熱循環ポンプ１４の回転数を制御し、地中熱循環回路１３を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせて所望の暖房負荷を出力するまでの時間を短縮することができ、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを高く維持したまま暖房運転を行うことができ、さらに、制御手段２１は、低圧側の冷媒の目標温度を、圧縮機４の回転数に応じて所定の目標温度Ｘに設定することで、暖房負荷に応じた最適な採熱を実行しつつ、地中熱循環ポンプ１４の消費電力を抑えることができ、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰ（＝「暖房負荷÷（圧縮機４消費電力＋地中熱循環ポンプ１４消費電力」とする）を向上させることができるものである。

また、図４のタイムチャートと図５のタイムチャートとの比較から分かるように、図４のタイムチャートの時間ｔ０〜時間ｔ７のように、暖房負荷の減少に伴い、圧縮機４の回転数が下がるにつれて、前記所定の目標温度Ｘの設定を下げるようにしたことで、所望の暖房負荷に対して地中からの採熱量を減らし、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させることができ、暖房負荷に対して地中からの採熱量が過剰な状態、すなわち、地中熱循環ポンプ１４が過剰に回転する状態がなく、特に、暖房負荷が低負荷の時に、最適な採熱を行わせつつ地中熱循環ポンプ１４の消費電力を従来よりも抑えることができ、システムＣＯＰを向上させることができるものである。

また、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、圧縮機４の回転数に応じて所定の目標温度を設定するようにしたが、圧縮機４の回転数の代わりに圧縮機４の周波数を用いて、圧縮機４の周波数に応じて所定の目標温度を設定するようにしてもよいものである。

また、本実施形態では、圧縮機４の回転数に応じて３つ目標温度を設定できるようにしたが、３つに限定する必要はなく、圧縮機４の回転数に応じた目標温度を必要分用意すればよいものである。

また、本実施形態では、負荷側熱交換器５で熱交換して加熱された循環液を床暖房パネル等の負荷端末１５に供給することにより被空調空間である室内を暖房する暖房運転時に本発明の制御を適用したが、一般的にエアコンと呼ばれるような、被空調空間である室内に設置された空調用室内機に直接的に圧縮機４から吐出された高温高圧冷媒を供給して室内を暖房するものにおいて、暖房運転時に本発明の制御を適用してもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。

また、本実施形態では、熱媒循環式の熱源部として、地中熱を地中熱交換器１１で採熱する熱源熱交換部２を採用したが、熱源部としては、川・湖・海の水を循環させて熱源側熱交換器７の冷媒を加熱するような熱媒循環式のものでもよく、さらに、貯湯タンクに貯湯された湯水を直接的または間接的に利用、または井戸水を直接的または間接的に利用して熱源側熱交換器７の冷媒を加熱するような熱媒循環式のものでもよく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。

次に、図６に示すこの発明の他の実施形態のヒートポンプ装置について説明するが、この実施形態は先に説明した一実施形態と同じ構成についての説明は省略し、相違点についてのみ説明すると、負荷熱交換部３が空調用の室内機で、被空調空間を冷房するものであり、負荷熱交換部３としての室内機には、室内の空調を行う負荷側熱交換器５と、負荷側熱交換器５に送風し負荷側熱交換器５の放熱を行って室内に供給する送風ファン２２とが備えられ、負荷熱交換部３としての室内機によって冷房される被空調空間には、リモコン（図示せず）が設置されており、このリモコンにより被空調空間の冷房の指示がなされると、圧縮機４の駆動を開始させ、負荷側熱交換器５を蒸発器として機能させて負荷側を冷却する負荷運転としての冷房運転が行われる。冷房運転の際、負荷側熱交換器５では、膨張弁６から吐出された低温低圧冷媒と送風ファン２２の駆動により送風される被空調空間の空気とで熱交換が行われ、負荷側熱交換器５にて冷却された空気は被空調空間に送られ、リモコンにより指示を受けた被空調空間を冷房するものである。なお、本実施形態のヒートポンプ装置における熱源熱交換部３は、熱源側熱交換器７の冷媒を冷却する熱媒循環式のものであり、また、冷媒温度センサ１０は、凝縮器として機能する熱源側熱交換器７の出口と膨張弁６の入口とを接続する冷媒配管８、つまり高圧側の冷媒配管８に設けられ、熱源側熱交換器７を流出し膨張弁６に流入するまでの冷媒の温度を検出するものとなる。

ここで、前記冷房運転の際、熱源熱交換部２の熱源側熱交換器７では、圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒と、地中熱循環ポンプ１４の駆動により地中熱循環回路１３を循環する熱媒とが対向して流れて熱交換が行われ、熱源側熱交換器７を凝縮器として機能させて熱源熱交換部２側に熱を与え、その熱を帯びた熱媒が地中熱交換器１１に供給され、地中熱交換器１１により地中に放熱されるものである。

次に、図６に示す他の実施形態の冷房運転時の動作について図７に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷熱交換部３としての室内機による被空調空間の冷房の指示がなされると、前記制御手段２１は圧縮機４、地中熱循環ポンプ１４、送風ファン２２を駆動させ、冷房運転を開始させ、負荷側熱交換器５では送風ファンにより送風される被空調空間の空気と膨張弁６から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、冷却された空気が被空調空間に供給され被空調空間の冷房が行われると共に、熱源側熱交換器７では、圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒と地中熱循環ポンプ１４により循環された熱媒（不凍液）とが熱交換され、その熱を帯びた熱媒が地中熱交換器１１に供給され、地中熱交換器１１により地中に放熱されるものである。

前記冷房運転中、制御手段２１は、後述する設定方法に基づき、圧縮機４の回転数に応じて高圧側の冷媒の目標温度を所定の目標温度Ｙに設定し（ステップＳ８）、冷媒温度センサ１０で高圧側の冷媒の温度を検出し（ステップＳ９）、検出した冷媒の温度と前記所定の目標温度Ｙとの比較を行うものである（ステップＳ１０）。

前記ステップＳ１０で、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｙであると判断したら、それまでの地中熱循環ポンプ１４の回転数を維持するように制御して地中熱循環回路１３を循環する熱媒の循環流量を一定に保つようにし（ステップＳ１１）、前記ステップＳ８の処理に戻るものである。

また、前記ステップＳ１０にて、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｙでないと判断したら、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｙより低いか否か判断し（ステップＳ１２）、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｙより低いと判断したら、地中熱循環ポンプ１４の回転数を所定回転数減少させ、地中熱循環回路１３を循環する熱媒の循環流量を減少させ（ステップＳ１３）、前記ステップＳ８の処理に戻るものである。一方、前記ステップＳ１２にて、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が所定の目標温度Ｙより高いと判断したら、地中熱循環ポンプ１４の回転数を所定回転数増加させ、地中熱循環回路１３を循環する熱媒の循環流量を増加させ（ステップＳ１４）、前記ステップＳ８の処理に戻るものである。

ここで、前記ステップＳ８における所定の目標温度Ｙの設定方法について説明すると、図８に示すように、圧縮機４の回転数に応じた複数のゾーンｚ４〜ｚ６を設け、各々のゾーンｚ４〜ｚ６に所定の目標温度Ｙが設定されており、例えば、太線γより下の領域であるゾーンｚ４では前記目標温度Ｙを３１℃、太線γと太線δとで挟まれた領域であるゾーンｚ５では前記目標温度Ｙを２９℃、太線δより上の領域であるゾーンｚ６では前記目標温度Ｙを２７．５℃とした場合、前記冷房運転中に、圧縮機４が２２００ｒｐｍで回転しているときは、圧縮機４の回転数はゾーンｚ４に含まれるので、制御手段２１は所定の目標温度Ｙを３１℃に設定し、圧縮機４が３０００ｒｐｍで回転しているときは、圧縮機４の回転数はゾーンｚ５に含まれるので、制御手段２１は所定の目標温度Ｙを２９℃に設定し、圧縮機４が４５００ｒｐｍで回転しているときは、圧縮機４の回転数はゾーンｚ６に含まれるので、制御手段２１は所定の目標温度Ｙを２７．５℃に設定するものである。

また、図８に示した上向き矢印ｕ３のように、ゾーンｚ４に含まれる回転数で回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ４とゾーンｚ５の境界線である太線γを越えてゾーンｚ５に含まれる回転数に上がる場合、すなわち、２２００ｒｐｍで回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ４とゾーンｚ５の境界である２７００ｒｐｍを越えて、３０００ｒｐｍに上がった場合、所定の目標温度Ｙは、３１℃から２９℃に変更されるものであり、さらに、図８に示した上向き矢印ｕ４のように、ゾーンｚ５に含まれる回転数で回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ５とゾーンｚ６の境界線である太線δを越えてゾーンｚ６に含まれる回転数に上がる場合、すなわち、３０００ｒｐｍで回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の増加に伴い、ゾーンｚ５とゾーンｚ６の境界である３６００ｒｐｍを越えて、４５００ｒｐｍに上がった場合、所定の目標温度Ｙは、２９℃から２７．５℃に変更されるものである。

逆に、図８に示した下向き矢印ｄ３のように、ゾーンｚ６に含まれる回転数で回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ６とゾーンｚ５の境界線である太線δを越えてゾーンｚ５に含まれる回転数に下がる場合、すなわち、４５００ｒｐｍで回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ６とゾーンｚ５の境界である３３００ｒｐｍを越えて、３０００ｒｐｍに下がった場合、所定の目標温度Ｙは、２７．５℃から２９℃に変更されるものであり、さらに、図８に示した下向き矢印ｄ４のように、ゾーンｚ５に含まれる回転数で回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ５とゾーンｚ４の境界線である太線γを越えてゾーンｚ４に含まれる回転数に下がる場合、すなわち、３０００ｒｐｍで回転していた圧縮機４の回転数が、冷房負荷の減少に伴い、ゾーンｚ５とゾーンｚ４の境界である２４００ｒｐｍを越えて、２２００ｒｐｍに下がった場合、所定の目標温度Ｙは、２９℃から３１℃に変更されるものである。なお、前記制御手段２１には、この図８に示した圧縮機４の回転数と所定の目標温度Ｙとの関係が予め記憶されており、冷房運転中はその情報を基に、圧縮機４の回転数に応じて所定の目標温度Ｙを設定しているものである。

次に、他の実施形態のヒートポンプ装置における冷房運転の動作を、先に説明した図７の制御を交えて図９のタイムチャートを用いて説明する。ここで、図９のタイムチャートにおいて、時間ｔ０は冷房運転を開始した時間ではなく、冷房運転がある程度行われ安定した後の任意の時間とする。なお、図１０のタイムチャートは、図１２に示した従来のヒートポンプ装置で冷房運転を行った場合のタイムチャートで、図９のタイムチャートとの比較に用いるものであり、図１０のタイムチャートにおいて、時間ｔ０は冷房運転を開始した時間ではなく、冷房運転がある程度行われ安定した後の任意の時間とし、時間ｔ０〜時間ｔ１２は図９のタイムチャートの時間ｔ０〜ｔ１２と同タイミングを表しているものである。また、図１０のタイムチャート中において、熱源側熱交換器７を流出し膨張弁６に流入するまでの高圧側の冷媒の目標温度は固定の温度（２７．５℃）に設定してあるものとする。

まず、図９中の前記冷房運転がある程度行われ安定した後の時間ｔ０において、制御手段２１は圧縮機４の回転数を４５００ｒｐｍで制御しており、制御手段２１は、この時の前記高圧側の冷媒の目標温度Ｙを、図８に示した圧縮機４と目標温度との関係から２７．５℃に設定し（前記ステップＳ８）、冷媒温度センサ１０で高圧側の冷媒の温度を検出し（前記ステップＳ９）、冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が２７．５℃であるか否かを判断し（前記ステップＳ１０）、検出した冷媒の温度が２７．５℃であるので、地中熱循環ポンプ１４の回転数をそれまでの回転数である３５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ１１）。時間ｔ０から時間ｔ１までは、圧縮機４の回転数は４５００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｙを２７．５℃に設定しているものである。

続いて、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて、負荷端末１５での冷房負荷が５ｋＷから徐々に減少していくと、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に減少させていく。それと連動して高圧側の冷媒の温度が低下していくものであるが、この時、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｙより低いと判断し（前記ステップＳ１２）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ１３）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｙの２７．５℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ２において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図８に示すゾーンｚ６とゾーンｚ５の境界である３３００ｒｐｍを越えて下がったことを検知すると、目標温度Ｙを２７．５℃から２９℃に変更するものである。

そして、時間ｔ２から時間ｔ３の間に、圧縮機４の回転数が３０００ｒｐｍまで減少するが、３０００ｒｐｍは図８に示すゾーンｚ５に含まれる回転数なので、目標温度Ｙの設定は２９℃のままである。この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｙの２９℃より低いと判断し（前記ステップＳ１２）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ１３）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｙの２９℃になるように制御するものであり、時間ｔ３において、制御手段２１が冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が目標温度Ｙと同温度の２９℃であると判断すると（前記ステップＳ１０）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を２５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ１１）。時間ｔ３から時間ｔ４までは、圧縮機４の回転数は３０００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｙを２９℃に設定しているものである。

続いて、時間ｔ４から時間ｔ５にかけて、負荷端末１５での冷房負荷が４ｋＷから徐々に減少していくと、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に減少させていく。それと連動して高圧側の冷媒の温度が低下していくものであるが、この時、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｙより低いと判断し（前記ステップＳ１２）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ１３）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｙの２９℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ５において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図８に示すゾーンｚ５とゾーンｚ４の境界である２４００ｒｐｍを越えて下がったことを検知すると、目標温度Ｙを２９℃から３１℃に変更するものである。

そして、時間ｔ５から時間ｔ６の間に、圧縮機４の回転数が２２００ｒｐｍまで減少するが、２２００ｒｐｍは図８に示すゾーンｚ４に含まれる回転数なので、目標温度Ｙの設定は３１℃のままである。この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｙの３１℃より低いと判断し（前記ステップＳ１２）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させ（前記ステップＳ１３）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｙの３１℃になるように制御するものであり、時間ｔ６において、制御手段２１が冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が目標温度Ｙと同温度の３１℃であると判断すると（前記ステップＳ１０）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を１５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ１１）。時間ｔ６から時間ｔ７までは、圧縮機４の回転数は２２００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｙを３１℃に設定しているものである。

続いて、時間ｔ７から時間ｔ８にかけて、負荷端末１５での冷房負荷が３ｋＷから徐々に増加していくと、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に増加させていく。それと連動して高圧側の冷媒の温度が上昇していくものであるが、この時、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｙより高いと判断し（前記ステップＳ１２）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を増加させ（前記ステップＳ１４）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｙの３１℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ８において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図８に示すゾーンｚ４とゾーンｚ５の境界である２７００ｒｐｍを越えて上がったことを検知すると、目標温度Ｙを３１℃から２９℃に変更するものである。

そして、時間ｔ８から時間ｔ９にかけて、冷房負荷が徐々に増加していき、制御手段２１は圧縮機４の回転数を徐々に増加させるが、この期間の圧縮機４の回転数は図８に示すゾーンｚ５に含まれる回転数なので、目標温度Ｙの設定は２９℃のままである。また、この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｙの２９℃より高いと判断し（前記ステップＳ１２）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を増加させ（前記ステップＳ１４）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｙの２９℃になるように制御するものである。次に、時間ｔ９において、制御手段２１は、圧縮機４の回転数が図８に示すゾーンｚ５とゾーンｚ６の境界である３６００ｒｐｍを越えて上がったことを検知すると、目標温度Ｙを２９℃から２７．５℃に変更するものである。

続いて、時間ｔ９から時間ｔ１０の間に、圧縮機４の回転数が４５００ｒｐｍまで増加するが、４５００ｒｐｍは図８に示すゾーンｚ６に含まれる回転数なので、目標温度Ｙの設定は２７．５℃のままである。この期間、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出した冷媒の温度が目標温度Ｙの２７．５℃より高いと判断し（前記ステップＳ１２）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を増加させ（前記ステップＳ１４）、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒の温度が目標温度Ｙの２７．５℃になるように制御するものであり、時間ｔ１０において、制御手段２１が冷媒温度センサ１０で検出した冷媒の温度が目標温度Ｙと同温度の２７．５℃であると判断すると（前記ステップＳ１０）、地中熱循環ポンプ１４の回転数を３５００ｒｐｍに維持する（前記ステップＳ１１）。時間ｔ１０から時間ｔ１１までは、圧縮機４の回転数は４５００ｒｐｍなので、この期間は目標温度Ｙが２７．５℃に設定されており、冷媒温度センサ１０で検出する冷媒の温度は目標温度Ｙと同温度の２７．５℃であり、地中熱循環ポンプ１４の回転数が３５００ｒｐｍに維持されるものであり、前記リモコンから冷房運転の停止指示がなされるまで、図９のタイムチャートに示したような動作で冷房運転を行うものである。

なお、上述の冷房運転において、制御手段２１は、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度を監視することで、冷房負荷の変動を素早く把握することができ、冷媒温度センサ１０の検出する冷媒温度が所定の目標温度Ｙになるように地中熱循環ポンプ１４の回転数を制御するものである。

以上説明した冷房運転において、制御手段２１が、冷媒温度センサ１０の検出する温度が所定の目標温度Ｙになるように地中熱循環ポンプ１４の回転数を制御し、地中熱循環回路１３を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な放熱を行わせて所望の冷房負荷を出力するまでの時間を短縮することができ、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰを高く維持したまま冷房運転を行うことができ、さらに、制御手段２１は、熱源側熱交換器７を流出し膨張弁６に流入するまでの高圧側の冷媒の目標温度を、圧縮機４の回転数に応じて所定の目標温度Ｙに設定したことで、冷房負荷に応じた最適な放熱を実行しつつ、地中熱循環ポンプ１４の消費電力を抑えることができ、ヒートポンプ装置のシステムＣＯＰ（＝「冷房負荷÷（圧縮機４消費電力＋地中熱循環ポンプ１４消費電力」とする）を向上させることができるものである。

また、図９のタイムチャートと図１０のタイムチャートとの比較から分かるように、図９のタイムチャートの時間ｔ０〜時間ｔ７のように、冷房負荷の減少に伴い、圧縮機４の回転数が下がるにつれて、前記所定の目標温度Ｙの設定を上げるようにしたことで、所望の冷房負荷に対して地中への放熱量を減らし、地中熱循環ポンプ１４の回転数を減少させることができ、冷房負荷に対して地中への放熱量が過剰な状態、すなわち、地中熱循環ポンプ１４が過剰に回転する状態がなく、特に、冷房負荷が低負荷の時に、最適な放熱を行わせつつ地中熱循環ポンプ１４の消費電力を従来よりも抑えることができ、システムＣＯＰを向上させることができるものである。

また、本発明は上記の他の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、圧縮機４の回転数に応じて所定の目標温度を設定するようにしたが、圧縮機４の回転数の代わりに圧縮機４の周波数を用いて、圧縮機４の周波数に応じて所定の目標温度を設定するようにしてもよいものである。

また、本実施形態では、負荷熱交換部３としての室内機の負荷側熱交換器５にて膨張弁６から吐出された冷媒と被空調空間の空気とで直接熱交換して被空調空間を冷却する冷房運転をするものにおいて、本発明の制御を適用したが、本発明は上記の他の実施形態に限定されるものではなく、負荷熱交換部３を熱媒循環式のものとして、負荷側熱交換器５で膨張弁６から吐出された冷媒と負荷熱交換部３側の循環液とで熱交換して、循環液を循環させて負荷端末により被空調空間である室内を冷却する冷房運転を行うものにおいても、本制御を適用してもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。

また、本実施形態では、熱媒循環式の熱源部として、地中熱交換器１１を介して地中に熱を放熱する熱源熱交換部２を採用したが、熱源部としては、川・湖・海の水を循環させて熱源側熱交換器７の冷媒を冷却するような熱媒循環式のものでもよく、さらに、貯湯タンクに貯湯された湯水を直接的または間接的に利用、または井戸水を直接的または間接的に利用して熱源側熱交換器７の冷媒を冷却するような熱媒循環式のものでもよく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。

また、先に説明した本発明の一実施形態では、負荷側を加熱する暖房運転等の負荷運転のみが行えるヒートポンプ装置を示し、本発明の他の実施形態では、負荷側を冷却する冷房運転等の負荷運転のみが行えるヒートポンプ装置を示したが、図１１に示すように、ヒートポンプ回路９に四方弁２３を備え、四方弁２３の切り替えにより、負荷側を加熱する暖房運転等の負荷運転と負荷側を冷却する冷房運転等の負荷運転との両方が行えるようなヒートポンプ装置において、暖房運転等の負荷運転時に一実施形態で説明した本発明の制御を、冷房運転等の負荷運転時に他の実施形態で説明した本発明の制御を適用してもよいものである。

２熱源熱交換部
４圧縮機
５負荷側熱交換器
６膨張弁
７熱源側熱交換器
８冷媒配管
９ヒートポンプ回路
１０冷媒温度センサ
１１地中熱交換器
１２熱媒配管
１３地中熱循環回路
１４地中熱循環ポンプ
２１制御手段

Claims

圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、前記熱源側熱交換器の冷媒を加熱する熱媒循環式の熱源部と、該熱源部の熱源と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、前記熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると同時に前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転中に、前記制御手段が、前記冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように前記熱源側循環ポンプの回転数を制御するヒートポンプ装置において、前記制御手段は、前記所定の目標温度を、前記圧縮機の回転数または周波数に応じて設定するようにし、前記圧縮機の回転数または周波数が下がるにつれて、前記所定の目標温度を下げるようにしたことを特徴とするヒートポンプ装置。
圧縮機、熱源側熱交換器、減圧手段、負荷側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、前記熱源側熱交換器の冷媒を冷却する熱媒循環式の熱源部と、該熱源部の熱源と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、前記減圧手段と前記熱源側熱交換器とを接続する前記冷媒配管を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させると同時に前記負荷側熱交換器を蒸発器として機能させて負荷側を冷却する負荷運転中に、前記制御手段が、前記冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように前記熱源側循環ポンプの回転数を制御するヒートポンプ装置において、前記制御手段は、前記所定の目標温度を、前記圧縮機の回転数または周波数に応じて設定するようにし、前記圧縮機の回転数または周波数が下がるにつれて、前記所定の目標温度を上げるようにしたことを特徴とするヒートポンプ装置。