JP6143662B2 - 複合熱源ヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合熱源ヒートポンプ装置に係り、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。

近時、太陽の熱を受けて大地に蓄えられた「地中熱」は、年間を通して温度変化が少ないためこの地中熱エネルギーを有効活用できる地中熱ヒートポンプが注目されている。特に、地中熱ヒートポンプは、冬の寒さが厳しい寒冷地でも安定した暖房ができるという特質を有する。

従来、地中熱源と空気熱源を並列に連結したヒートポンプサイクル装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載されたヒートポンプサイクル装置は、例えば、暖房運転を行う場合には、外気温度に応じて、空気熱源か地中熱源のいずれか一方を選択して採熱効率の高い熱源を利用して放熱端末側の熱媒（循環液）を加熱する。

特開２００６−１２５７６９号公報（段落０００８、図１参照）

しかしながら、特許文献１に記載されたヒートポンプサイクル装置では、空気熱源か地中熱源のいずれか一方を熱源とするため、特に、冬季の寒冷地等において外気温が低く暖房負荷が過大になるような場合には暖房出力が不足しがちになることが想定される。

また、地中熱ヒートポンプと空気熱ヒートポンプを直列に連結したヒートポンプサイクル装置（例えば、未公開である特願２０１２−１７５６２０）において、暖房運転の立ち上げ時に地中熱ヒートポンプおよび空気熱ヒートポンプの２つの圧縮機を両方とも最大回転速度で駆動すれば、放熱端末側の熱媒（循環液）の温度を迅速に目標温度に到達させることができるが、外気温度や設定された目標温度等によって定まる被空調空間を暖房するための暖房負荷を考慮しなければ目標温度に到達した後にオーバーシュートしたり、いたずらに消費電力の増大を招いたりするという問題がある。
また、外気温度や目標温度に合わせて２つの圧縮機を両方とも制御するのは複雑な制御が必要になり煩雑であるという問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、立ち上げ時において、簡易な制御により設定された目標温度に迅速に到達でき、かつ効率よく消費電力を制御しながらオーバーシュートを効果的に抑制することができきる複合熱源ヒートポンプ装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、放熱端末に循環液を循環させる加熱循環回路と、この加熱循環回路に配設された凝縮器としての第１加熱熱交換器と、前記加熱循環回路に配設された凝縮器としての第２加熱熱交換器と、地中熱を熱源として回路内を循環する冷媒を圧縮する第１圧縮機を備え前記第１加熱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、空気熱を熱源として回路内を循環する冷媒を圧縮する第２圧縮機を備え前記第２加熱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、前記循環液温度を計測する端末温度センサと、外気温度を計測する外気温センサと、動作を制御する制御装置と、を有する複合熱源ヒートポンプ装置であって、前記第１加熱熱交換器は、前記加熱循環回路における第２加熱熱交換器の上流側に直列に配設され、前記制御装置は、暖房運転の立ち上げ時において、前記循環液温度が設定された目標温度に到達するまでは前記第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両方を駆動し、前記外気温度が所定の基準温度よりも高い場合には、前記第２圧縮機を主動力源とし前記第１圧縮機を補助動力源として駆動し、前記外気温度が所定の基準温度よりも低い場合には、前記第１圧縮機を主動力源とし前記第２圧縮機を補助動力源として駆動するとともに、暖房運転の立ち上げ時には前記主動力源よりも前記補助動力源の回転速度を低く設定して立ち上げ運転制御を実行すること、を特徴とする。

本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、地中熱熱源で加熱する前記第１加熱熱交換器を前記加熱循環回路における空気熱熱源で加熱する第２加熱熱交換器の上流側に直列に配設したことで、冬季の寒冷地等において外気温が低く暖房負荷が過大になるような環境では、第１加熱熱交換器が加熱した循環液をさらに第２加熱熱交換器で加熱することができるため、暖房出力を増大させて放熱端末を加熱する循環液を迅速に目標温度まで到達させることができる。

また、本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、前記外気温度が所定の基準温度よりも高い場合には、前記第２圧縮機を主動力源とし前記第１圧縮機を補助動力源として駆動し、前記外気温度が所定の基準温度よりも低い場合には、前記第１圧縮機を主動力源とし前記第２圧縮機を補助動力源として駆動することで、採熱効率の高い熱源を主動力源とするため、効率よく消費電力を抑制することができる。

また、本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、前記循環液温度が設定された目標温度に到達するまでは前記第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両方を駆動し、前記主動力源よりも前記補助動力源の回転速度を低く設定して立ち上げ運転制御を実行することで、簡易な制御により、目標温度到達後の通常運転制御に移行する際の循環液温度のオーバーシュートを効果的に抑制することができる。

このようにして、本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、立ち上げ時において、簡易な制御により循環液温度を設定された目標温度に迅速に到達でき、かつ効率よく消費電力を制御しながら目標温度に対する循環液温度のオーバーシュートを効果的に抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の複合熱源ヒートポンプ装置であって、前記立ち上げ運転制御は、所定の目標時間が経過する前に前記循環液温度が前記目標温度に到達した場合には、前記補助動力源を停止すること、を特徴とする。

本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、前記目標温度に到達したときに前記補助動力源を停止することで、消費電力を抑制することができると共に、簡易な制御により、目標温度到達後の通常運転制御に移行する際の循環液温度のオーバーシュートをより効果的に抑制することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の複合熱源ヒートポンプ装置であって、前記立ち上げ運転制御は、前記所定の目標時間経過後に前記循環液温度が前記目標温度に到達したかどうかを判定し、当該循環液温度が当該目標温度に到達してない場合には、前記補助動力源の圧縮機を、前記立ち上げ時において低く設定した回転速度よりも回転速度を増大して駆動すること、を特徴とする。

本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、所定の目標時間経過後に前記循環液温度が前記目標温度に到達したかどうかを判定することで、放熱端末の熱負荷が大きく所定の目標時間を経過しても目標温度に到達していない場合には、補助動力源の圧縮機の回転速度を増大させることで、循環液温度を目標温度により迅速に到達できるようにしたものである。

請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の複合熱源ヒートポンプ装置であって、前記立ち上げ運転制御は、前記所定の目標時間内の所定の立ち上げ時間経過後において、所定の経過時間ごとにそれぞれ当該経過時間内における前記循環液温度の温度上昇率を求め、前記温度上昇率が所定の閾値に満たない場合には、前記補助動力源の圧縮機を、前記立ち上げ時において低く設定した回転速度よりも回転速度を増大して駆動すること、を特徴とする。

本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、所定の立ち上げ時間経過後において、所定の経過時間ごとにそれぞれ当該経過時間内における前記循環液温度の温度上昇率を求めることで、熱負荷の大きさを予測することができる。

このため、前記制御装置は、前記温度上昇率が所定の閾値に満たない場合には、前記立ち上げ時において低く設定した補助動力源の圧縮機の回転速度を増大して駆動することで、循環液温度を目標温度により迅速に到達できる。

つまり、本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、立ち上げ時において、放熱端末における熱負荷が高い場合もそれほど高くない場合も前記第１圧縮機と前記第２圧縮機を両方とも最大回転速度で駆動するのではなく、補助動力源側の圧縮機の回転速度を抑制して立ち上げ運転制御を行い、所定の立ち上げ時間経過後の温度上昇率を求めて、温度上昇率が所定の閾値に満たない場合には熱負荷が高いと判断して補助動力源の圧縮機の回転速度を増大させることで、循環液温度を目標温度により迅速に到達できる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の複合熱源ヒートポンプ装置であって、前記立ち上げ運転制御は、前記主動力源の圧縮機を予め設定した最大回転速度で駆動すること、を特徴とする。

本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、前記主動力源の圧縮機を予め設定した最大回転速度で駆動することで、簡易な制御により目標温度に迅速に到達できる。
なお、「最大回転速度」の用語は、厳格に適用する趣旨ではなく、許容回転速度や許容回転速度から安全率を見込んだもの等も含まれるものとする。

請求項６に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の複合熱源ヒートポンプ装置であって、前記補助動力源の圧縮機を、予め設定した最大回転速度に増大して駆動すること、を特徴とする。

本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、前記補助動力源の圧縮機を予め設定した最大回転速度で駆動することで、簡易な制御により目標温度に迅速に到達できる。

本発明に係る複合熱源ヒートポンプ装置は、立ち上げ時において、簡易な制御により循環液温度を設定された目標温度に迅速に到達でき、かつ効率よく消費電力を制御しながら目標温度に対する循環液温度のオーバーシュートを効果的に抑制することができる。

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全体構成を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る立ち上げ運転制御における低負荷時の基本動作を示すグラフであり、（ａ）は２台の圧縮機の回転速度の推移を示し、（ｂ）は循環液の温度の推移を示す。 本発明の実施形態に係る立ち上げ運転制御における高負荷時の基本動作を示すグラフであり、（ａ）は２台の圧縮機の回転速度の推移を示し、（ｂ）は循環液の温度の推移を示す。 本発明の第１の実施例に係る立ち上げ運転制御における動作を示す流れ図である。 本発明の第２の実施例に係る立ち上げ運転制御における動作を示す流れ図である。 本発明の実施形態に係る通常運転制御における動作を説明するための流れ図である。

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。
複合熱源ヒートポンプ装置１は、図１に示すように、放熱端末２に熱媒としての循環液Ｌ（例えば、温水）を循環させる加熱熱交換部３と、地中熱を熱源とする地中熱ヒートポンプ装置４と、空気熱を熱源とする空気熱ヒートポンプ装置５と、動作を制御する制御装置６（６１，６２）と、制御装置６に信号を送るリモコン６０と、を備えている。

複合熱源ヒートポンプ装置１は、図２に示すように、第１ヒートポンプ回路である地中熱ヒートポンプ装置４と、第２ヒートポンプ回路である空気熱ヒートポンプ装置５とを直列に連結したハイブリッド型のヒートポンプ装置であり、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、以下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。

放熱端末２（２１，２２）は、図２に示すように、被空調空間を加熱する床暖房パネルやパネルコンベクタであり、複数を配設することができるが、数量や仕様が特に限定されるものではないため、詳細な説明は省略する。

加熱熱交換部３は、放熱端末２に循環液Ｌを循環させる加熱循環回路３１と、加熱循環回路３１に配設され循環液Ｌを圧送する加熱循環ポンプ３２と、放熱端末２に供給する循環液Ｌの供給をそれぞれ制御する熱動弁３３（３３ａ，３３ｂ）と、放熱端末２から流出して戻ってくる循環液Ｌの温度を計測する端末温度センサ３４と、流路の圧力を調整するシスターン３５と、を備えている。

加熱循環回路３１は、地中熱ヒートポンプ装置４の凝縮器としての第１加熱熱交換器４１と、空気熱ヒートポンプ装置５の凝縮器としての第２加熱熱交換器５１と、を備えている。
第１加熱熱交換器４１は、加熱循環回路３１における第２加熱熱交換器５１の上流側に直列に配設されている。

かかる構成により、冬季の寒冷地等において外気温が低く暖房負荷が過大になるような環境では、第１加熱熱交換器４１が加熱した循環液Ｌをさらに第２加熱熱交換器５１で加熱することができるため、放熱端末２を加熱する循環液Ｌを迅速に目標温度まで到達させることができる。

端末温度センサ３４は、加熱循環回路３１における第１加熱熱交換器４１の上流側に配設され、放熱端末２から流出した循環液Ｌの温度を検出して快適な暖房が得られるように制御装置６で制御する。

地中熱ヒートポンプ装置４は、第１加熱熱交換器４１に高温の冷媒Ｃ１（例えば、Ｒ４１０ＡやＲ３２等のＨＦＣ冷媒や、二酸化炭素冷媒）を供給する冷媒循環路４２と、第１加熱熱交換器４１に冷媒Ｃ１を圧縮して送出する第１圧縮機４３と、第１圧縮機４３で圧縮された冷媒Ｃ１の温度を検出する温度センサ４２ａと、第１加熱熱交換器４１から流出された冷媒Ｃ１を減圧する第１膨張弁４４と、第１膨張弁４４によって減圧された低温の冷媒Ｃ１の温度を検出する温度センサ４２ｂと、第１膨張弁４４によって減圧された低温の冷媒Ｃ１を加熱する地中熱源熱交換器４５と、地中熱源熱交換器４５に熱媒Ｈ１（例えば、不凍液）を供給する熱媒循環路４６と、熱媒循環路４６の熱媒Ｈ１を圧送する地中熱循環ポンプ４７と、熱媒循環路４６に配設された地中熱交換器４８と、熱媒循環路４６の圧力を調整するシスターン４９と、を備えている。

かかる構成により、地中熱ヒートポンプ装置４は、地中熱源熱交換器４５では、熱媒循環路４６を循環する熱媒Ｈ１と冷媒循環路４２を循環する冷媒Ｃ１とが対向して流れて熱交換が行われるため、地中熱交換器４８が採熱した地中熱を冷媒Ｃ１に伝達する。そして、この冷媒Ｃ１を第１圧縮機４３により圧縮して第１加熱熱交換器４１に供給する。
第１加熱熱交換器４１では、第１圧縮機４３により圧縮された高温の冷媒Ｃ１と加熱循環回路３１を通って放熱端末２から戻ってきた低温の循環液Ｌとが対向して流れて熱交換が行われ、循環液Ｌを加熱するようになっている。

空気熱ヒートポンプ装置５は、第２加熱熱交換器５１に高温の冷媒Ｃ２（例えば、Ｒ４１０ＡやＲ３２等のＨＦＣ冷媒や、二酸化炭素冷媒）を供給する冷媒循環路５２と、第２加熱熱交換器５１に冷媒Ｃ２を圧縮して送出する第２圧縮機５３と、第２圧縮機５３で圧縮された冷媒Ｃ２の温度を検出する温度センサ５２ａと、第２加熱熱交換器５１から流出された冷媒Ｃ２を減圧する第２膨張弁５４と、第２膨張弁５４によって減圧された低温の冷媒Ｃ２の温度を検出する温度センサ５２ｂと、第２膨張弁５４によって減圧された低温の冷媒Ｃ２を加熱する空気熱源熱交換器５５と、外気温を検出する外気温センサ５７と、冷媒循環路５２における冷媒Ｃ２の流れ方向を変えて暖房と冷房を切り替える４方弁５８と、を備えている。
空気熱源熱交換器５５は、送風ファン５６から送風される空気と冷媒Ｃ２との熱交換を行って冷媒Ｃ２を加熱する。

かかる構成により、空気熱ヒートポンプ装置５は、第２加熱熱交換器５１では、第２圧縮機５３により圧縮された高温の冷媒Ｃ２と加熱循環回路３１の上流側に配設された第１加熱熱交換器４１から流出してくる循環液Ｌとが対向して流れて熱交換が行われ、第１加熱熱交換器４１で加熱された循環液Ｌをさらに加熱できるようになっている。

制御装置６は、加熱熱交換部３および地中熱ヒートポンプ装置４の動作を制御する地中熱ヒートポンプ制御装置６１と、空気熱ヒートポンプ装置５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、外気温センサ５７や温度センサ４２ａ，４２ｂ等の各温度センサ、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、暖房運転の立ち上げ時には循環液Ｌの温度がリモコン６０等により設定された目標温度に到達するまでは、立ち上げ運転制御（図３と図４参照）を実行し、目標温度に到達した後に通常運転制御（図７参照）に移行する。

＜立ち上げ運転制御＞
立ち上げ運転制御は、立ち上げ時から通常運転制御（図７参照）に移行するまでの制御動作を広く含み、循環液Ｌの温度が設定された目標温度に到達するまでは地中熱ヒートポンプ装置４および空気熱ヒートポンプ装置５の両方を駆動して迅速に目標温度に到達できるように制御する。

このとき、地中熱ヒートポンプ装置４の第１圧縮機４３および空気熱ヒートポンプ装置５の第２圧縮機５３の両方を最大回転速度で駆動するのではなく、外気温度に応じて２台の圧縮機（４３，５３）のうち一方を回転速度を高く設定した主動力源とし、他方を回転速度を低く設定した補助動力源として駆動する。

具体的には、外気温センサ５７で検出した外気温度が所定の基準温度（例えば、５度）よりも高い場合には、空気熱ヒートポンプ装置５の方が採熱効率が高いため、第２圧縮機５３を主動力源とし第１圧縮機４３を補助動力源として駆動する。
一方、外気温度が所定の基準温度（例えば、５度）よりも低い場合には、地中熱ヒートポンプ装置４の方が採熱効率が高いため、第１圧縮機４３を主動力源とし第２圧縮機５３を補助動力源として駆動する。

このとき、主動力源の圧縮機ＨＰ１は、例えば最大回転速度（例えば、９０ｒｐｓ）で駆動し、補助動力源の圧縮機ＨＰ２は、主動力源に対して例えば半分程度の回転速度（例えば、５０ｒｐｓ）に低く設定して駆動する。なお、最大回転速度は、ヒートポンプ装置の仕様や圧縮機の性能を考慮して適宜設定し、圧縮機の最大回転速度でもよいし最大回転速度から低く設定してもよい。

続いて、立ち上げ運転制御における基本動作について、図３と図４を参照しながら説明する。図３は、放熱端末２における暖房負荷が低い場合の基本動作を説明するためのグラフであり、（ａ）は２台の圧縮機ＨＰ１、ＨＰ２の回転速度の推移を示し、（ｂ）は循環液の温度の推移を示す。図４は、放熱端末２における暖房負荷が高い場合の基本動作を説明するためのグラフであり、（ａ）は２台の圧縮機ＨＰ１、ＨＰ２の回転速度の推移を示し、（ｂ）は循環液の温度の推移を示す。

なお、暖房負荷は、暖房する対象である被空調空間（不図示）を暖房するために必要な負荷（熱量）であり、放熱端末２の仕様、圧縮機の回転速度、外気温、設定された目標温度等によって定まる。

［主として低負荷時の基本動作Ａ］
図３に示すように、複合熱源ヒートポンプ装置１は、放熱端末２（図２参照）における暖房負荷が低い場合には、主動力源の圧縮機ＨＰ１よりも補助動力源の圧縮機ＨＰ２の回転速度を低く設定して立ち上げ運転制御を実行し、目標温度（図３（ｂ）参照）に到達したときに補助動力源の圧縮機ＨＰ２を停止して、立ち上げ運転制御から通常運転制御（図７参照）に移行する。

具体的には、制御装置６は、起動後（ｔ０）、主動力源の圧縮機ＨＰ１は９０ｒｐｓで駆動し（ｔ２〜）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２は５０ｒｐｓで駆動する（ｔ１〜）。制御装置６は、時刻ｔ３において、端末温度センサ３４（図２参照）により循環液Ｌの温度が目標温度に到達したことを判定すると、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を停止し、主動力源の圧縮機ＨＰ１は通常運転制御（図７参照）に移行して管理する。

［主として高負荷時の基本動作Ｂ，Ｃ］
暖房負荷が高い場合には、制御装置６は、以下の基本動作Ｂ，Ｃを選択または組み合わせて実行する。
基本動作Ｂは、図４に示すように、所定の立ち上げ時間経過後（ｔ０〜ｔ３、例えば３分経過後）において、所定の経過時間ごと（ｔ３〜ｔ４，ｔ４〜ｔ５、例えば１分間ごと）に、端末温度センサ３４（図２参照）によりそれぞれ当該経過時間内における循環液Ｌの温度の温度上昇率を求め、温度上昇率が所定の閾値（例えば１分間に３度上昇）に満たない場合には、立ち上げ時において低く設定した補助動力源の圧縮機ＨＰ２を予め設定した最大回転速度（例えば、９０ｒｐｓ）まで増大して駆動する制御動作である。

基本動作Ｃは、所定の目標時間経過後（ｔ０〜ｔ５、例えば１０分経過後）に、端末温度センサ３４により循環液Ｌの温度が目標温度（図４（ｂ）参照）に到達したかどうかを判定し、循環液Ｌの温度が目標温度に到達してない場合には、立ち上げ時において低く設定した補助動力源の圧縮機ＨＰ２を予め設定した最大回転速度（例えば、９０ｒｐｓ）まで増大して駆動する制御動作である。

具体的には、制御装置６は、起動後（ｔ０）、主動力源の圧縮機ＨＰ１は９０ｒｐｓで駆動し（ｔ２〜）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２は５０ｒｐｓで駆動する（ｔ１〜）。そして、制御装置６は、所定の目標時間経過後（ｔ０〜ｔ５、例えば１０分経過後）に、端末温度センサ３４（図２参照）により循環液Ｌの温度が目標温度（図４（ｂ）参照）に到達したかどうかを判定する。
時刻ｔ５において、循環液Ｌの温度は目標温度に到達してないが、立ち上げ時に低く設定した補助動力源の圧縮機ＨＰ２をすでに時刻ｔ４において最大回転速度（例えば、９０ｒｐｓ）まで増大して駆動しているため、時刻ｔ５ではそのまま回転速度を９０ｒｐｓで維持する。

なお、本実施形態においては、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を最大回転速度（主動力源の圧縮機ＨＰ１と同じ９０ｒｐｓ）まで増大したが、これに限定されるものではなく、主動力源の圧縮機ＨＰ１よりも低い回転速度としてもよい。

続いて、本発明の実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置１の第１の実施例と第２の実施例について図５から図７を参照しながら説明する。
［第１の実施例］
第１の実施例は、立ち上げ運転制御において、基本動作Ａ，Ｂ，Ｃを実行する制御動作である。
第１の実施例に係る制御装置６Ａは、図５に示すように、運転開始後（Ｓ１）、外気温センサ５７が検出した外気温度と予め設定した所定の基準温度（例えば、５度）とを対比して、主動力源の圧縮機ＨＰ１と補助動力源の圧縮機ＨＰ２を決定する（Ｓ２）。その後、基本動作Ａを実行して、主動力源の圧縮機ＨＰ１は９０ｒｐｓで駆動し、補助動力源の圧縮機ＨＰ２は５０ｒｐｓで駆動する（Ｓ３）。

制御装置６Ａは、端末温度センサ３４が検出した放熱端末２から戻ってくる循環液Ｌの温度と設定された目標温度とを対比して、循環液Ｌの温度が目標温度に到達したかどうかを判定する（Ｓ４）。このステップＳ４において、循環液Ｌの温度が目標温度に到達した場合には（Ｓ４のＹｅｓ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を停止して（Ｓ５）、通常運転制御（図７参照）に移行し、通常運転制御のステップＳ１０６（図７の７Ａ参照）に飛ぶ。

ステップＳ４において、制御装置６Ａは、循環液Ｌの温度が目標温度に到達していない場合には（Ｓ４のＮｏ）、基本動作Ｂを実行し、所定の立ち上げ時間経過後（３分経過後）において、所定の経過時間ごと（１分間ごと）に、１分間ごとの循環液Ｌの温度の温度上昇率を求め（Ｓ６）、温度上昇率が１分間に３度に満たない場合には（Ｓ６のＹｅｓ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を最大回転速度（例えば、９０ｒｐｓ）まで増大して駆動し（Ｓ７）、通常運転制御（図７参照）に移行する（Ｓ８）。

一方、Ｓ６において、温度上昇率が１分間に３度以上である場合には（Ｓ６のＮｏ）、基本動作Ｃを実行し、主動力源の圧縮機ＨＰ１および補助動力源の圧縮機ＨＰ２を駆動してから所定の目標時間（１０分）を経過したかどうかを判定し（Ｓ９）、所定の目標時間（１０分）を経過している場合には（Ｓ９のＹｅｓ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を最大回転速度（例えば、９０ｒｐｓ）まで増大して駆動し（Ｓ１０）、通常運転制御（図７参照）に移行する（Ｓ１１）。

ステップＳ９において、所定の目標時間（１０分）を経過していない場合には（Ｓ９のＮｏ）、ステップＳ４に戻って循環液Ｌの温度が目標温度に到達したかどうかを判定する。

［第２の実施例］
第２の実施例は、立ち上げ運転制御において、基本動作Ａ，Ｃを実行する制御動作である。第２の実施例において、基本動作Ａ（Ｓ１〜Ｓ５）は同様であるので、重複する説明は省略する。
第２の実施例に係る制御装置６Ｂは、図５に示すように、ステップＳ４において、循環液Ｌの温度が目標温度に到達していない場合には（Ｓ４のＮｏ）、基本動作Ｃを実行し、主動力源の圧縮機ＨＰ１および補助動力源の圧縮機ＨＰ２を駆動してから所定の目標時間（１０分）を経過したかどうかを判定し（Ｓ９）、所定の目標時間（１０分）を経過している場合には（Ｓ９のＹｅｓ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を最大回転速度（例えば、９０ｒｐｓ）まで増大して駆動し（Ｓ１０）、通常運転制御（図７参照）に移行する（Ｓ１１）。

ステップＳ９において、所定の目標時間（１０分）を経過していない場合には（Ｓ９のＮｏ）、ステップＳ４に戻って循環液Ｌの温度が目標温度に到達したかどうかを判定する。

［通常運転制御］
通常運転制御（Ｓ１０１）では、制御装置６は、図７に示すように、端末温度センサ３４が検出した放熱端末２から戻ってくる循環液Ｌの温度と設定された目標温度とを対比して、循環液Ｌの温度が目標温度に到達したかどうかを判定する（Ｓ１０２）。このステップＳ２において、循環液Ｌの温度が目標温度に到達した場合には（Ｓ１０２のＹｅｓ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２の回転速度を一段階下げて（Ｓ１０３）、下限の回転速度Ｎｒｐｓ以下になったかどうかを判定する（Ｓ１０４）。
一方、ステップＳ１０２において、循環液Ｌの温度が目標温度に到達していない場合には（Ｓ１０２のＮｏ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２が９０ｒｐｓで駆動しているかどうかを判定して（Ｓ１１２）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２が９０ｒｐｓで駆動していないときは（Ｓ１１２のＮｏ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２の回転速度を一段階上げて（ステップＳ１１３）、ステップＳ２に戻る。
ステップＳ１１２において、補助動力源の圧縮機ＨＰ２が９０ｒｐｓで駆動しているときは（Ｓ１１２のＹｅｓ）、そのままステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０４において、補助動力源の圧縮機ＨＰ２の回転速度が下限の回転速度Ｎ以下になった場合には（Ｓ１０４のＹｅｓ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を停止して（Ｓ１０５）、循環液Ｌの温度が目標温度に到達したかどうかを判定する（Ｓ１０６）。
一方、ステップＳ１０４において、補助動力源の圧縮機ＨＰ２の回転速度が下限の回転速度Ｎｒｐｓ以下になっていない場合には（Ｓ１０４のＮｏ）、ステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０６において、循環液Ｌの温度が目標温度に到達した場合には（Ｓ１０６のＹｅｓ）、主動力源の圧縮機ＨＰ１の回転速度を一段階下げて（Ｓ１０７）、下限の回転速度Ｎｒｐｓ以下になったかどうかを判定し（Ｓ１０８）、下限の回転速度Ｎ以下になったときに主動力源の圧縮機ＨＰ１を停止する（Ｓ１０９）。
一方、ステップＳ１０６において、循環液Ｌの温度が目標温度に到達していない場合には（Ｓ１０６のＮｏ）、主動力源の圧縮機ＨＰ１が９０ｒｐｓで駆動しているかどうかを判定して（Ｓ１１４）、主動力源の圧縮機ＨＰ１が９０ｒｐｓで駆動しているときは（Ｓ１１４のＹｅｓ）、補助動力源の圧縮機ＨＰ２を起動して（Ｓ１１５）、ステップＳ１０２に戻る。
ステップＳ１１４において、主動力源の圧縮機ＨＰ１が９０ｒｐｓで駆動していないときは（Ｓ１１４のＮｏ）、主動力源の圧縮機ＨＰ１の回転速度を一段階上げて（Ｓ１１６）、ステップＳ１０６に戻る。

ステップＳ１０９において、主動力源の圧縮機ＨＰ１を停止した後、循環液Ｌの温度を監視して、循環液Ｌの温度が目標温度よりも低下したかどうかを判定し（Ｓ１１０）、循環液Ｌの温度が目標温度よりも低下した場合には（Ｓ１１０のＹｅｓ）、主動力源の圧縮機ＨＰ１を起動して（Ｓ１１１）、ステップＳ１０６に戻る。
循環液Ｌの温度が目標温度よりも低下していない場合には（Ｓ１１０のＮｏ）、循環液Ｌの温度を監視してステップＳ１１０を繰り返す。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されず、適宜変形して実施することが可能である。例えば、本実施形態においては、地中熱ヒートポンプ装置４と空気熱ヒートポンプ装置５の２台のヒートポンプを直列に連結したが、これに限定されるものではなく、３台以上を連結してもよい。

１ 複合熱源ヒートポンプ装置
２ 放熱端末
３ 加熱熱交換部
４ 地中熱ヒートポンプ装置
５ 空気熱ヒートポンプ装置
６，６Ａ，６Ｂ 制御装置
３１ 加熱循環回路
３２ 加熱循環ポンプ
３４ 端末温度センサ
４１ 第１加熱熱交換器
４２ａ，４２ｂ 温度センサ
４３ 第１圧縮機
４４ 第１膨張弁
４５ 地中熱源熱交換器
４６ 熱媒循環路
４７ 地中熱循環ポンプ
４８ 地中熱交換器
５１ 第２加熱熱交換器
５２ａ，５２ｂ 温度センサ
５３ 第２圧縮機
５４ 第２膨張弁
５５ 空気熱源熱交換器
５７ 外気温センサ
６１ 地中熱ヒートポンプ制御装置
６２ 空気熱ヒ−トポンプ制御装置
Ｃ１，Ｃ２ 冷媒
Ｈ１ 熱媒
ＨＰ１ 主動力源の圧縮機
ＨＰ２ 補助動力源の圧縮機
Ｌ 循環液

Claims (6)

1. 放熱端末に循環液を循環させる加熱循環回路と、
   この加熱循環回路に配設された凝縮器としての第１加熱熱交換器と、
   前記加熱循環回路に配設された凝縮器としての第２加熱熱交換器と、
   地中熱を熱源として回路内を循環する冷媒を圧縮する第１圧縮機を備え前記第１加熱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、
   空気熱を熱源として回路内を循環する冷媒を圧縮する第２圧縮機を備え前記第２加熱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、
   前記循環液温度を計測する端末温度センサと、
   外気温度を計測する外気温センサと、
   動作を制御する制御装置と、を有する複合熱源ヒートポンプ装置であって、
   前記第１加熱熱交換器は、前記加熱循環回路における第２加熱熱交換器の上流側に直列に配設され、
   前記制御装置は、暖房運転の立ち上げ時において、前記循環液温度が設定された目標温度に到達するまでは前記第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両方を駆動し、
   前記外気温度が所定の基準温度よりも高い場合には、前記第２圧縮機を主動力源とし前記第１圧縮機を補助動力源として駆動し、前記外気温度が所定の基準温度よりも低い場合には、前記第１圧縮機を主動力源とし前記第２圧縮機を補助動力源として駆動するとともに、
   暖房運転の立ち上げ時には前記主動力源よりも前記補助動力源の回転速度を低く設定して立ち上げ運転制御を実行すること、
   を特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。
2. 前記立ち上げ運転制御は、所定の目標時間が経過する前に前記循環液温度が前記目標温度に到達した場合には、前記補助動力源を停止すること、
   を特徴とする請求項１記載の複合熱源ヒートポンプ装置。
3. 前記立ち上げ運転制御は、前記所定の目標時間経過後に前記循環液温度が前記目標温度に到達したかどうかを判定し、当該循環液温度が当該目標温度に到達してない場合には、
   前記補助動力源の圧縮機を、前記立ち上げ時において低く設定した回転速度よりも回転速度を増大して駆動すること、
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の複合熱源ヒートポンプ装置。
4. 前記立ち上げ運転制御は、前記所定の目標時間内の所定の立ち上げ時間経過後において、所定の経過時間ごとにそれぞれ当該経過時間内における前記循環液温度の温度上昇率を求め、前記温度上昇率が所定の閾値に満たない場合には、
   前記補助動力源の圧縮機を、前記立ち上げ時において低く設定した回転速度よりも回転速度を増大して駆動すること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合熱源ヒートポンプ装置。
5. 前記立ち上げ運転制御は、前記主動力源の圧縮機を予め設定した最大回転速度で駆動すること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の複合熱源ヒートポンプ装置。
6. 前記補助動力源の圧縮機を、予め設定した最大回転速度に増大して駆動すること、
   を特徴とする請求項３または請求項４に記載の複合熱源ヒートポンプ装置。

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