JP6609198B2 - Combined heat source heat pump device - Google Patents
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Description
本発明は、熱源接続路の熱媒または室外空気と熱交換した後のヒートポンプ回路の冷媒に対し熱交換を行わせた循環液を負荷端末へ供給し、冷暖房を実行可能な複合熱源ヒートポンプ装置に関する。 The present invention relates to a combined heat source heat pump apparatus that can supply a circulating fluid that has been subjected to heat exchange with respect to a refrigerant in a heat pump circuit after heat exchange with a heat medium or outdoor air in a heat source connection path to a load terminal, and that can perform air conditioning. .
従来より、この種の複合熱源ヒートポンプ装置においては、特許文献1記載のように、熱媒と熱交換するヒートポンプ回路と、室外空気と熱交換するヒートポンプ回路を併用するにあたって、外気温度と基準温度の比較によりいずれか一方のヒートポンプ回路の圧縮機を主動力源とし、他方のヒートポンプ回路の圧縮機を補助動力源として切り替えて駆動制御するものがあった。
Conventionally, in this type of combined heat source heat pump apparatus, as described in
この従来のものでは、主動力源と補助動力源とが入れ替わった場合、それまで主動力源として駆動されていた圧縮機の駆動条件と、それまで補助動力源として駆動されていた圧縮機の駆動条件とを逆転させることが考えられるが、主動力源/補助動力源を切り替える直前で冷暖房負荷が増加した場合、負荷側回路における循環液の実際の温度と目標循環液温度との間には大きな温度偏差が発生してしまい、このとき前記ように単純に逆転させた場合、そこから圧縮機の回転数が調整され始め、負荷側回路における循環液の温度が目標循環液温度に到達するまでには長い時間を要し、快適性を損なうおそれがあった。 In this conventional system, when the main power source and the auxiliary power source are switched, the driving condition of the compressor that has been driven as the main power source until then, and the driving of the compressor that has been driven as the auxiliary power source until then. However, if the cooling / heating load increases immediately before switching between the main power source / auxiliary power source, there is a large difference between the actual circulating fluid temperature and the target circulating fluid temperature in the load side circuit. When a temperature deviation occurs, and when it is simply reversed as described above, the rotation speed of the compressor starts to be adjusted from that time until the temperature of the circulating fluid in the load side circuit reaches the target circulating fluid temperature. Took a long time and could impair comfort.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1では、第1圧縮機、第1負荷側熱交換器、及び、第1熱源側熱交換器、を第1冷媒配管で接続するとともに、前記第1熱源側熱交換器及び所定の熱源を熱媒配管で接続して、第1ヒートポンプ回路を形成し、第2圧縮機、第2負荷側熱交換器、及び、外気と熱交換可能な第2熱源側熱交換器、を第2冷媒配管で接続して、第2ヒートポンプ回路を形成し、前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、少なくとも1つの負荷端末を、前記第1負荷側熱交換器が前記第2負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、運転時において前記第1圧縮機及び前記第2圧縮機のうちいずれを主動力源としいずれを補助動力源とするかを切り替える、制御手段と、を有し、前記負荷端末による暖房運転を行う複合熱源ヒートポンプ装置において、前記負荷側回路において、前記負荷側熱交換器へ流入する循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、を設け、前記制御手段は、前記運転時に、前記第2圧縮機を主動力源としかつ前記第1圧縮機を補助動力源とした状態で、前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が所定の基準温度よりも低くなったとき、前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態への切り替えを行い、かつ、前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態へ切り替える直前でかつ前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が低下することによって前記循環液温度と目標循環液温度との偏差が所定のしきい値以上になった場合は、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるものである。
In order to solve the above problems, in
また、請求項2では、前記制御手段は、前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が低下することによって前記偏差が前記しきい値以上になった場合に、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるものである。
According to a second aspect of the present invention, the control means is in a case where a state in which it is determined that switching between the compressor as the main power source and the compressor as the auxiliary power source is necessary continues for a predetermined period, and , Immediately before switching to the state where the first compressor is used as a main power source and the second compressor is used as an auxiliary power source, the deviation is caused by a decrease in the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means. if it becomes more than the threshold value, the rotational speed of the main power source and became the first compressor to the switching simultaneously are those which increase the maximum rotational speed of the compressor.
また、請求項3では、前記負荷側回路は、複数の前記負荷端末、前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、を接続しており、前記制御手段は、前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、運転対象となる前記負荷端末の数の増大により前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が低下することによって前記偏差が前記しきい値以上となった場合には、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるものである。
According to a third aspect of the present invention, the load side circuit connects a plurality of the load terminals, the first load side heat exchanger, and the second load side heat exchanger. When the state determined to require switching between the compressor as the power source and the compressor as the auxiliary power source has continued for a predetermined period, and the second compressor is used as the main power source. Immediately before switching to a state in which the compressor is used as an auxiliary power source, the deviation becomes the threshold due to a decrease in the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means due to an increase in the number of load terminals to be operated. when a value or more, the rotation speed of the became switched simultaneously the main power source of the first compressor is intended to increase the maximum rotational speed of the compressor.
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項4では、第1圧縮機、第1負荷側熱交換器、及び、第1熱源側熱交換器、を第1冷媒配管で接続するとともに、前記第1熱源側熱交換器及び所定の熱源を熱媒配管で接続して、第1ヒートポンプ回路を形成し、第2圧縮機、第2負荷側熱交換器、及び、外気と熱交換可能な第2熱源側熱交換器、を第2冷媒配管で接続して、第2ヒートポンプ回路を形成し、前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、少なくとも1つの負荷端末を、前記第1負荷側熱交換器が前記第2負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、運転時において前記第1圧縮機及び前記第2圧縮機のうちいずれを主動力源としいずれを補助動力源とするかを切り替える、制御手段と、を有し、前記負荷端末による冷房運転を行う複合熱源ヒートポンプ装置において、前記負荷側回路において、前記負荷側熱交換器へ流入する循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、を設け、前記制御手段は、前記運転時に、前記第2圧縮機を主動力源としかつ前記第1圧縮機を補助動力源とした状態で、前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が所定の基準温度よりも高くなったとき、前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態への切り替えを行い、かつ、前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態へ切り替える直前でかつ前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が上昇することによって前記循環液温度と目標循環液温度との偏差が所定のしきい値以上になった場合は、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるものである。
In order to solve the above problem, in claim 4 of the present invention , the first compressor, the first load side heat exchanger, and the first heat source side heat exchanger are connected by the first refrigerant pipe. The first heat source side heat exchanger and a predetermined heat source are connected by a heat medium pipe to form a first heat pump circuit, and can exchange heat with the second compressor, the second load side heat exchanger, and outside air. A second heat source side heat exchanger connected by a second refrigerant pipe to form a second heat pump circuit, the first load side heat exchanger, the second load side heat exchanger, and at least one load terminal Are connected with a circulating fluid pipe while the first load side heat exchanger is arranged in series upstream of the second load side heat exchanger to form a load side circuit. Which of the first compressor and the second compressor is the main power source and which is the auxiliary power source In the combined heat source heat pump apparatus that performs cooling operation by the load terminal, the circulating fluid temperature detecting unit that detects the circulating fluid temperature flowing into the load side heat exchanger in the load side circuit And an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, and the control means, during the operation, with the second compressor as a main power source and the first compressor as an auxiliary power source, When the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means becomes higher than a predetermined reference temperature, switching to a state where the first compressor is used as a main power source and the second compressor is used as an auxiliary power source. And the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means is increased immediately before switching to a state where the first compressor is used as a main power source and the second compressor is used as an auxiliary power source. Thus, when the deviation between the circulating fluid temperature and the target circulating fluid temperature exceeds a predetermined threshold value, the rotational speed of the first compressor that has become the main power source simultaneously with the switching is determined. The maximum rotation speed is increased .
また、請求項5では、前記制御手段は、前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が上昇することによって前記偏差が前記しきい値以上になった場合に、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるものである。According to a fifth aspect of the present invention, the control means includes a state in which it is determined that switching between the compressor as the main power source and the compressor as the auxiliary power source is necessary continues for a predetermined period, and Immediately before switching to the state where the first compressor is used as a main power source and the second compressor is used as an auxiliary power source, the deviation is caused by an increase in the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means. When the threshold value is exceeded, the rotational speed of the first compressor that has become the main power source simultaneously with the switching is increased to the maximum rotational speed of the compressor.
また、請求項6では、前記負荷側回路は、複数の前記負荷端末、前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、を接続しており、前記制御手段は、前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、運転対象となる前記負荷端末の数の増大により前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が上昇することによって前記偏差が前記しきい値以上となった場合には、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるものである。According to a sixth aspect of the present invention, the load side circuit connects a plurality of the load terminals, the first load side heat exchanger, and the second load side heat exchanger. When the state determined to require switching between the compressor as the power source and the compressor as the auxiliary power source has continued for a predetermined period, and the second compressor is used as the main power source. Immediately before switching to a state in which the compressor is used as an auxiliary power source, the deviation becomes the threshold due to an increase in the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means due to an increase in the number of load terminals to be operated. When the value exceeds the value, the rotational speed of the first compressor that has become the main power source simultaneously with the switching is increased to the maximum rotational speed of the compressor.
この発明の請求項1によれば、互いに異なる熱源に対し採熱または放熱可能な2つのヒートポンプ回路が備えられている。第1ヒートポンプ回路には、所定の熱源、第1熱源側熱交換器、第1圧縮機、第1負荷側熱交換器、が備えられており、第2ヒートポンプ回路には、熱源としての外気と熱交換可能な第2熱源側熱交換器、第2圧縮機、第2負荷側熱交換器、が備えられている。このとき、第1負荷側熱交換器と第2負荷側熱交換器は循環液配管が循環する負荷側回路に接続されており、上流側の第1負荷側熱交換器で第1ヒートポンプ回路側と熱交換した後に、下流側の第2負荷側熱交換器で第2ヒートポンプ回路側と熱交換した循環液が、負荷端末に供給される。
According to
このように第1負荷側熱交換器での熱交換と第2負荷側熱交換器での熱交換との両方が実行可能な負荷側回路において、通常、外気温度に基づき、制御手段がいずれの熱交換を主としいずれの熱交換を補助とするかを切り替える。例えば冷房運転時には、前記外気温度が低い場合には、外気への大きな放熱を期待できることから前記第2圧縮機が主動力源として駆動されて前記第1圧縮機は補助動力源として駆動される。逆に前記外気温度が高い場合には、外気への放熱をあまり期待できないことから前記第1圧縮機が主動力源として駆動されて前記第2圧縮機は補助動力源として駆動される。また例えば暖房運転時には、前記外気温度が高い場合には、外気からの大きな吸熱を期待できることから前記第2圧縮機が主動力源として駆動されて前記第1圧縮機は補助動力源として駆動される。逆に前記外気温度が低い場合には、外気からの吸熱をあまり期待できないことから前記第1圧縮機が主動力源として駆動されて前記第2圧縮機は補助動力源として駆動される。 Thus, in the load-side circuit capable of performing both heat exchange in the first load-side heat exchanger and heat exchange in the second load-side heat exchanger, the control means is usually based on the outside air temperature. Switching between heat exchange and main heat exchange. For example, at the time of cooling operation, when the outside air temperature is low, large heat radiation to the outside air can be expected. Therefore, the second compressor is driven as a main power source, and the first compressor is driven as an auxiliary power source. On the other hand, when the outside air temperature is high, the first compressor is driven as a main power source and the second compressor is driven as an auxiliary power source because heat radiation to the outside air cannot be expected so much. Also, for example, during heating operation, if the outside air temperature is high, a large heat absorption from the outside air can be expected, so the second compressor is driven as a main power source and the first compressor is driven as an auxiliary power source. . Conversely, when the outside air temperature is low, the first compressor is driven as a main power source and the second compressor is driven as an auxiliary power source because heat absorption from the outside air cannot be expected so much.
そして、外気温度が変化し、それまでの前記の主動力源・補助動力源の割り当てを入れ替えたほうが効率がよいとみなされた場合には、制御手段によって第1圧縮機及び第2圧縮機に対する前記割り当てが入れ替えられ、それまで主動力源だった圧縮機が補助動力源として駆動され、補助動力源だった圧縮機が主動力源として駆動される。 When the outside air temperature changes and it is considered that it is more efficient to change the assignment of the main power source / auxiliary power source up to that time, the control means controls the first compressor and the second compressor. The assignment is switched, and the compressor that has been the main power source until then is driven as an auxiliary power source, and the compressor that has been the auxiliary power source is driven as the main power source.
しかしながら、前記のように主動力源と補助動力源とが入れ替わった場合、それまで主動力源として駆動されていた圧縮機の駆動条件と、それまで補助動力源として駆動されていた圧縮機の駆動条件とを逆転させることが考えられるが、主動力源/補助動力源を切り替える直前で冷暖房負荷が増加した場合、負荷側回路における循環液の実際の温度と目標循環液温度との間には大きな温度偏差が発生してしまい、このとき前記ように単純に逆転させた場合、そこから圧縮機の回転数が調整され始め、負荷側回路における循環液の温度が目標循環液温度に到達するまでには長い時間を要し、快適性を損なうおそれがある。 However, when the main power source and the auxiliary power source are switched as described above, the driving conditions of the compressor that has been driven as the main power source and the driving of the compressor that has been driven as the auxiliary power source until then. However, if the cooling / heating load increases immediately before switching between the main power source / auxiliary power source, there is a large difference between the actual circulating fluid temperature and the target circulating fluid temperature in the load side circuit. When a temperature deviation occurs, and when it is simply reversed as described above, the rotation speed of the compressor starts to be adjusted from that time until the temperature of the circulating fluid in the load side circuit reaches the target circulating fluid temperature. Takes a long time and may impair comfort.
そこで請求項1または請求項4によれば、循環液温度検出手段を設けて、負荷側回路において前記負荷側熱交換器へ流入する循環液温度を検出する。そして、循環液温度が低下(又は上昇)することによって前記検出した循環液温度と目標循環液温度との偏差が所定のしきい値以上になった場合には、そのままでは負荷側回路の循環液の温度を目標循環液温度とするまでに長時間を要するとみなし、これを回避するために、切り替えと同時に前記主動力源となった第1圧縮機の回転数を最大回転数まで増大させる。
Therefore, according to
これにより、前記した主動力源と補助動力源との入れ替わり後、負荷側回路の循環液の温度を最も速く目標循環液温度とし、快適性が損なわれるのを確実に防止することができる。
As a result, the temperature of the circulating fluid in the load-side circuit is set to the target circulating fluid temperature most quickly after the main power source and the auxiliary power source are switched, and the comfort can be reliably prevented from being impaired.
また、請求項2または請求項5によれば、主動力源と補助動力源との切り替えが必要な外気温度の変化状態が、ある程度の時間継続するのを待つことで、本当に主動力源と補助動力源との切り替えが必要であることを制御手段が確実に見極めることができる。
According to claim 2 or claim 5 , the main power source and the auxiliary power supply are actually supported by waiting for a certain period of time for the change state of the outside air temperature that needs to be switched between the main power source and the auxiliary power source. The control means can reliably determine that switching to the power source is necessary.
また、請求項3または請求項6によれば、主動力源と補助動力源とが入れ替わったときに、たまたま操作者の操作等によって負荷端末の数が増大したことが原因で前記循環液温度と前記目標循環液温度との間に大きな偏差が生じた場合において、その状態を速やかに解消し、偏差を素早く小さくすることができる。
According to claim 3 or claim 6 , when the main power source and the auxiliary power source are switched, the circulating fluid temperature and When a large deviation occurs with respect to the target circulating fluid temperature, the state can be quickly eliminated and the deviation can be quickly reduced.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図17に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の複合熱源型のヒートポンプ装置を適用した、本実施形態のヒートポンプ装置1の主要なユニットの外観構成を図1に示す。図1において、本実施形態のヒートポンプ装置1は、地中熱ヒートポンプユニット4と、空気熱ヒートポンプユニット5と、熱交換端末36に循環液L(例えば、水や不凍液)を循環させる、負荷側回路としての端末循環回路30と、地中熱循環回路20とを有している。
FIG. 1 shows an external configuration of a main unit of the
本実施形態のヒートポンプ装置1全体の回路構成を図2に示す。図2に示すように、前記ヒートポンプ装置1は、前記地中熱ヒートポンプユニット4に備えられ、地中熱源を利用して前記熱交換端末36側の循環液Lを加熱または冷却可能な第1ヒートポンプ回路としての地中熱ヒートポンプ回路40と、前記空気熱ヒートポンプユニット5に備えられ、空気熱源を利用して前記熱交換端末36側の循環液Lを加熱または冷却可能な第2ヒートポンプ回路としての空気熱ヒートポンプ回路50と、前記端末循環回路30と、第1ヒートポンプ回路としての前記地中熱循環回路20とを有している。
FIG. 2 shows a circuit configuration of the entire
図2において、地中熱ヒートポンプ回路40は、能力可変の第1圧縮機43と、第1負荷側熱交換器としての第1熱交換器41と、第1膨張弁44と、第1熱源側熱交換器としての地中熱源熱交換器45とが、第1冷媒配管42によって環状に接続されている。この第1冷媒配管42には、前記地中熱ヒートポンプ回路40における第1冷媒C1(後述の図3及び図4参照)の流れ方向を切り換える四方弁46が設けられている。
In FIG. 2, the underground
前記第1熱交換器41及び前記地中熱源熱交換器45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、第1冷媒C1を流通させる冷媒流路と熱媒である前記循環液L(または熱媒H1。後述の図3等参照)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ものである。
The
また、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1の温度は、第1冷媒吐出温度センサ42aによって検出される。同様に、第1熱交換器45から第1膨張弁44を介して地中熱源熱交換器45に至るまでの第1冷媒配管42に設けられた冷媒温度センサ42c,42bのうち、第1膨張弁44から地中熱源熱交換器45までの第1冷媒配管42に設けられた第1冷媒温度センサ42bによって、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の温度が検出される。前記第1冷媒吐出温度センサ42a及び前記第1冷媒温度センサ42bの検出結果は、地中熱制御装置61へ入力される。
The temperature of the first refrigerant C1 discharged from the
空気熱ヒートポンプ回路50は、能力可変の第2圧縮機53と、第2負荷側熱交換器としての第2熱交換器51と、第2膨張弁54と、第2熱源側熱交換器としての空気熱源熱交換器55とが、第2冷媒配管52によって環状に接続されている。この第2冷媒配管52には、前記空気熱ヒートポンプ回路50における第2冷媒C2(後述の図3及び図4参照)の流れ方向を切り換える四方弁58が設けられている。
The air heat
前記第2熱交換器51は、前述と同様、例えばプレート式熱交換器で構成されており、前記第2冷媒C2を流通させる冷媒流路と前記循環液L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ものである。
As described above, the
また、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2の温度は、第2冷媒吐出温度センサ52aによって検出される。また、外気の温度が、外気温度検出手段としての外気温度センサ57によって検出される。前記第2冷媒吐出温度センサ52a及び前記外気温度センサ57の検出結果は、空気熱制御装置62へ入力される。また、前記外気温度センサ57の検出結果は、前記地中熱制御装置61にも入力される。
The temperature of the second refrigerant C2 discharged from the
なお、前記地中熱ヒートポンプ回路40の前記第1冷媒C1、および、前記空気熱ヒートポンプ回路50の前記第2冷媒C2としては、例えば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。
In addition, as said 1st refrigerant | coolant C1 of the said geothermal
地中熱循環回路20は、回転速度(単位時間当たりの回転数)可変の地中熱循環ポンプ22と、地中熱源熱交換器45と、前記地中熱源熱交換器45を流通する前記第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、熱媒配管としての地中熱配管21によって環状に接続されている。この地中熱配管21には、前記地中熱循環ポンプ22によって、エチレングリコールやプロピレングリコール等を添加した不凍液が熱媒H1(後述の図3及び図4参照)として循環されるとともに、前記熱媒H1を貯留し地中熱循環回路20の圧力を調整する地中用シスターン24が設けられている。なお、地中熱交換器23は、地中に設けられるのには限られず、例えば湖沼、貯水池、河川、海、温泉、井戸等の、比較的大容量の水源中に設けられ、それらから採放熱するようにしてもよい。
The underground
端末循環回路30は、前記第1熱交換器41と、前記第2熱交換器51と、ファンコイルや床暖房パネルやパネルコンベクタ等の負荷端末としての(この例では2台の)熱交換端末36とが、循環液配管としての負荷配管31によって上流側から順に環状に接続されている。なお、この例では、2つ熱交換端末36が、適宜のヘッダ(図示せず)を介して互いに並列に前記端末循環回路30において接続されている。前記負荷配管31には、端末循環回路30に前記循環液Lを循環させる循環液循環ポンプ32と、循環液Lを貯留し端末循環回路30の圧力を調整する暖房用シスターン35とが設けられている。前記循環液循環ポンプ32は、この例では、定速(一定回転数)にて回転するように構成されている。また、前記熱交換端末36は、特に図示しない端末用リモコンによって運転と停止の切り替え操作が可能であり、運転中には当該熱交換端末36の内部に循環液Lが流通する一方、運転停止中には当該熱交換端末36の内部に循環液Lが流通しない。なお、熱交換端末36は、図2では2つが並列に設けられているが、1つまたは3つ以上設けられてもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。
The
このとき、端末循環回路30においては、前記第1熱交換器41と前記第2熱交換器51とが直列に接続されており、かつ、前記したように、端末循環回路30を循環する循環液Lの流れに対して、前記第1熱交換器41が前記第2熱交換器51よりも上流側に配設されている。すなわち、前記ヒートポンプ装置1は、地中熱源を利用して熱交換端末36側の循環液Lを加熱または冷却する地中熱ヒートポンプ回路40の第1熱交換器41と、空気熱源を利用して熱交換端末36側の循環液Lを加熱または冷却する空気熱ヒートポンプ回路50の第2熱交換器51とが、端末循環回路30に対して直列に接続された、複合熱源ヒートポンプ装置となっているものである。
At this time, in the
なお、負荷配管31には、熱交換端末36から第1熱交換器41に流入する循環液Lの温度を検出する、循環液温度検出手段としての戻り液温度センサ34が設けられており、その検出結果は、前記地中熱制御装置61及び前記空気熱制御装置62へ入力される。なお、空気熱制御装置62は、戻り液温度センサ34に直接接続されず、前記地中熱制御装置61を介して戻り液温度センサ34の検出結果を取得する構成でもよい。
The
ここで、前記ヒートポンプ装置1は、前記の四方弁46,58の切替によって暖房運転を行う暖房装置、若しくは、冷房運転を行う冷房装置、として選択的に機能させることができる。次に、図3及び図4を用いてこの暖房運転及び冷房運転について説明する。
Here, the
図3に、暖房運転時の状態を示す。なお、図示の煩雑を防止するために、図2に示していた各種の信号線は省略している。この図3に示す暖房運転時においては、前記地中熱ヒートポンプ回路40では、図示のように前記四方弁46が切り替えられることで、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1を、第1熱交換器41、第1膨張弁44、地中熱源熱交換器45の順に流通させた後、第1圧縮機43に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第1冷媒C1が前記第1圧縮機43で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記第1熱交換器41において、前記端末循環回路30を流れる循環液Lと熱交換を行って前記循環液Lに熱を放出し加熱しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第1冷媒C1は前記第1膨張弁44において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する前記地中熱源熱交換器45において、前記地中熱循環回路20を流れる熱媒H1と熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し、低温・低圧のガスとして再び前記第1圧縮機43へと戻る。
FIG. 3 shows a state during heating operation. Note that various signal lines shown in FIG. 2 are omitted in order to prevent the illustration from being complicated. In the heating operation shown in FIG. 3, in the geothermal
一方、前記空気熱ヒートポンプ回路50では、図示のように前記四方弁58が切り替えられることで、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を、第2熱交換器51、第2膨張弁54、空気熱源熱交換器55の順に流通させた後、第2圧縮機53に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第2冷媒C2が前記第2圧縮機53で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記第2熱交換器51において、前記端末循環回路30を流れる循環液Lとの熱交換を行って前記循環液Lに熱を放出し加熱しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第2冷媒C2は第2膨張弁54において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する前記空気熱源熱交換器55において、送風ファン56の作動により送られる空気と熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し、低温・低圧のガスとして再び前記第2圧縮機53へと戻る。
On the other hand, in the air heat
また、地中熱循環回路20では、地中熱交換器23によって地中から地中熱が採熱され、その熱を帯びた前記熱媒H1が地中熱循環ポンプ22により地中熱源熱交換器45に供給される。そして、蒸発器として機能する前記地中熱源熱交換器45において、地中熱源熱交換器45の冷媒流路を流通する前記第1冷媒C1と、地中熱源熱交換器45の流体流路を流通する前記熱媒H1とで熱交換が行われ、地中熱交換器23にて採熱された地中熱が第1冷媒C1側に汲み上げられ前記のように第1冷媒C1が加熱される。
Further, in the underground
また、端末循環回路30では、循環液循環ポンプ32により前記第1熱交換器41に流入した循環液Lは、凝縮器として機能する前記第1熱交換器41において、地中熱循環回路20の熱媒H1と熱交換し前記のように加熱された前記第1冷媒C1との熱交換を行って加熱された後、凝縮器として機能する前記第2熱交換器51において、前記空気熱源熱交換器55で外気と熱交換し前記のように加熱された前記第2冷媒C2との熱交換を行ってさらに加熱される。こうして加熱された前記循環液Lは、その後、前記熱交換端末36に供給されて被空調空間を加熱する。
Further, in the
なお、前記においては、地中熱ヒートポンプユニット4および空気熱ヒートポンプユニット5の両方を動作させた暖房運転時の状態を図3に示して説明したが、これに限られない。すなわち、地中熱ヒートポンプユニット4単体のみを動作させての暖房運転や、空気熱ヒートポンプユニット5単体のみを動作させての暖房運転も可能なものである。 In addition, in the above, although the state at the time of the heating operation which operated both the underground heat pump unit 4 and the air heat heat pump unit 5 was shown and demonstrated in FIG. 3, it is not restricted to this. That is, a heating operation in which only the geothermal heat pump unit 4 is operated or a heating operation in which only the air heat heat pump unit 5 is operated is possible.
図4に、冷房運転時の状態を示す。なお、図示の煩雑を防止するために、図2に示していた各種の信号線は省略している。この図4に示す冷房運転時においては、前記地中熱ヒートポンプ回路40では、図示のように前記四方弁46が切り替えられることで、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1を、地中熱源熱交換器45、第1膨張弁44、第1熱交換器41の順に流通させた後、第1圧縮機43に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第1冷媒C1が前記第1圧縮機43で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記地中熱源交換機45において、前記地中熱循環回路20を流れる熱媒H1と熱交換を行って前記熱媒H1に熱を放出しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第1冷媒C1は前記第1膨張弁44において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する前記第1熱交換器41において、前記端末循環回路30を流れる循環液Lと熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し前記循環液Lを冷却した後、低温・低圧のガスとして再び前記第1圧縮機43へと戻る。
FIG. 4 shows a state during the cooling operation. Note that various signal lines shown in FIG. 2 are omitted in order to prevent the illustration from being complicated. In the cooling operation shown in FIG. 4, in the geothermal
一方、前記空気熱ヒートポンプ回路50では、図示のように前記四方弁58が切り替えられることで、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を、空気熱源熱交換器55、第2膨張弁54、第2熱交換器51の順に流通させた後、第2圧縮機53に戻す流路を形成する。これにより、低温・低圧で吸入されたガス状態の第2冷媒C2が前記第2圧縮機53で圧縮されて高温・高圧のガスとなった後、凝縮器として機能する前記空気熱源熱交換器55において、送風ファン56の作動により送られる空気との熱交換を行って外気へ熱を放出しながら高圧の液体に変化する。こうして液体となった第2冷媒C2は前記第2膨張弁54において減圧されて低圧の液体となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する前記第2熱交換器51において、前記端末循環回路30を流れる循環液Lと熱交換を行って蒸発してガスに変化することで吸熱し前記循環液Lを冷却した後、低温・低圧のガスとして再び前記第2圧縮機53へと戻る。
On the other hand, in the air heat
また、地中熱循環回路20では、前記熱媒H1が地中熱循環ポンプ22により地中熱源熱交換器45に供給される。そして、凝縮器として機能する前記地中熱源熱交換器45において、地中熱源熱交換器45の冷媒流路を流通する前記第1冷媒C1と、地中熱源熱交換器45の流体流路を流通する前記熱媒H1とが対向して流れて熱交換が行われ、高温となっている第1冷媒C1の熱が熱媒H1側に放熱されて第1冷媒C1が冷却された後、熱媒H1の熱は地中熱交換器23によって地中へと放熱される。
In the underground
また、端末循環回路30では、循環液循環ポンプ32により第1熱交換器41に流入した循環液Lは、蒸発器として機能する前記第1熱交換器41において、地中熱循環回路20の熱媒H1と熱交換し前記のように冷却された前記第1冷媒C1との熱交換を行って冷却された後、蒸発器として機能する前記第2熱交換器51において、前記空気熱源熱交換器55で外気と熱交換し前記のように冷却された前記第2冷媒C2との熱交換を行ってさらに冷却される。こうして冷却された循環液Lは、その後、前記熱交換端末36に供給されて被空調空間を冷却する。
In the
なお、前記においては、地中熱ヒートポンプユニット4および空気熱ヒートポンプユニット5の両方を動作させた冷房運転時の状態を図4に示して説明したが、これに限られない。すなわち、地中熱ヒートポンプユニット4単体のみを動作させての冷房運転や、空気熱ヒートポンプユニット5単体のみを動作させての冷房運転も可能なものである。 In addition, in the above, although the state at the time of the air_conditionaing | cooling operation which operated both the underground heat pump unit 4 and the air heat pump unit 5 was demonstrated and demonstrated in FIG. 4, it is not restricted to this. That is, a cooling operation in which only the geothermal heat pump unit 4 is operated or a cooling operation in which only the air heat heat pump unit 5 is operated is possible.
次に、地中熱制御装置61及び空気熱制御装置62について説明する。前記地中熱制御装置61及び前記空気熱制御装置62は、詳細な図示を省略するが、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いる。まず、暖房運転時における、前記地中熱制御装置61及び前記空気熱制御装置62の機能的構成を図5により説明する。
Next, the underground
図5に示すように、前記地中熱制御装置61は、圧縮機制御部61Aと、膨張弁制御部61Bと、ポンプ制御部61Cとを機能的に備えている。また、地中熱制御装置61は、熱交換端末36それぞれに備えられた端末制御装置36a及びメインリモコン60aに対し、通信可能に接続されている(図2参照)。
As shown in FIG. 5, the underground
圧縮機制御部61Aは、切替制御部61p(詳細は後述)を備えており、前記戻り液温度センサ34により検出された循環液L(温水)の温度(以下適宜、「戻り温水温度」という。図3参照)に応じて、前記第1圧縮機43の回転数を制御する。特にこの例では、圧縮機制御部61Aは、前記戻り液温度センサ34により検出される循環液Lの前記戻り温水温度が、例えば前記メインリモコン60aの操作に対応した所望の目標戻り温水温度となるように、前記第1圧縮機43の回転数を制御する。
The compressor control unit 61A includes a switching
膨張弁制御部61Bは、第1冷媒吐出温度センサ42aにより検出される第1冷媒C1の冷媒吐出温度に応じて、前記第1膨張弁44の弁開度を制御する。特にこの例では、膨張弁制御部61Bは、第1冷媒吐出温度センサ42aにより検出される第1冷媒C1の冷媒吐出温度が、例えば前記メインリモコン60aの操作に対応した制御上の目標温度となるように、前記第1膨張弁44の弁開度を制御する。
The expansion
ポンプ制御部61Cは、前記第1冷媒温度センサ42bにより検出された第1冷媒C1の温度(このとき地中熱源熱交換器45は蒸発器として機能することから、以下適宜、「蒸発器入口冷媒温度」という)に応じて、前記地中熱循環ポンプ22の前記回転数を制御する(図2も参照)。特にこの例では、前記ポンプ制御部61Cは、前記第1冷媒温度センサ42bにより検出される前記第1冷媒C1の蒸発器入口冷媒温度が略一定値となるように、前記地中熱循環ポンプ22の前記回転数を制御する。
The
また、前記空気熱制御装置62は、圧縮機制御部62Aと、膨張弁制御部62Bと、ファン制御部62Cとを機能的に備えている。また空気熱制御装置62は、前記地中熱制御装置61に対し、通信可能に接続されている(図2参照)。
The
圧縮機制御部62Aは、切替制御部62p(詳細は後述)を備えており、前記戻り液温度センサ34により検出された前記戻り温水温度(図3参照)に応じて、前記第2圧縮機53の回転数を制御する。特にこの例では、圧縮機制御部62Aは、前記戻り液温度センサ34により検出される戻り温水温度が、例えば前記メインリモコン60aの操作に対応した所望の目標戻り温水温度となるように、前記第2圧縮機53の回転数を制御する。なお、この空気熱制御装置62の圧縮機制御部62Aと前記地中空気熱制御装置61の前記圧縮機制御部61Aとは、必要に応じて互いに連携しつつ、対象となる第1圧縮機43または第2圧縮機53の制御を行う。
The
膨張弁制御部62Bは、第2冷媒吐出温度センサ52aにより検出される第2冷媒C2の冷媒吐出温度に応じて、前記第2膨張弁54の弁開度を制御する。特にこの例では、膨張弁制御部62Bは、第2冷媒吐出温度センサ52aにより検出される第2冷媒C2の冷媒吐出温度が、例えば前記メインリモコン60aの操作に対応した制御上の目標温度となるように、前記第2膨張弁54の弁開度を制御する。なお、この空気熱制御装置62の膨張弁制御部62Bと前記地中空気熱制御装置61の前記膨張弁制御部61Bとは、必要に応じて互いに連携しつつ、対象となる第1膨張弁44または第2膨張弁54の制御を行う。
The expansion
ファン制御部62Cは、前記外気温度センサ57により検出された外気の温度に応じて、前記送風ファン56の回転数を制御する(図2も参照)。
The
なお、図5を参照した以上の説明においては、暖房運転時における情報の入出力に基づいて説明したが、冷房運転時には図6に示すように地中熱制御装置61及び空気熱制御装置62の構成はそのままで入出力する情報の内容が異なる。すなわち、戻り液温度センサ34が検出する循環液Lの温度はいわゆる冷水の温度(以下適宜、「戻り冷水温度」という。図4参照)であり、この戻り冷水温度が各圧縮機制御部61A,62Aに入力される。また、圧縮機制御部61A,62Aは、前記戻り液温度センサ34により検出される戻り冷水温度が、例えば前記メインリモコン60aの操作に対応した所望の目標戻り冷水温度となるように、前記第1圧縮機43及び前記第2圧縮機53の回転数を制御する。さらに、第1冷媒温度センサ42bが検出する冷媒C1の温度、すなわち凝縮器出口冷媒温度(このとき地中熱源熱交換器45は凝縮器として機能している)が、ポンプ制御部61Cに入力される。
In the above description with reference to FIG. 5, the description has been made based on the input / output of information during the heating operation. However, during the cooling operation, as shown in FIG. 6, the underground
以上の基本構成及び作動であるヒートポンプ装置1において、本実施形態の要部は、地中熱制御装置61及び空気熱制御装置62側それぞれの圧縮機制御部61A,62Aに新たに設けた切替制御部61p,62p(詳細は後述)による第1、第2圧縮機43,53に対する制御内容(第1及び第2圧縮機43,53への主動力源/補助動力源の切替制御及び回転数増加制御。詳細は後述)にある。以下、その詳細を順を追って説明する。
In the
まず、本実施形態のヒートポンプ装置1は、上述したように地中熱源と空気熱源の2つの熱源を複合的に利用しているが、これら異なる熱源をいかに効率的に組み合わせて利用するか(言い替えれば、地中熱源と空気熱源との切り替えや組み合わせをどのように決定するか)が重要である。しかし、流体(気相)である室外空気と、固体(固相)である地中の土とでは、それらの間で熱源としての特性や取り扱い方が大きく相違する。例えば、室外空気は夏期と冬期の温度変化が大きい一方、地中では通年を通して温度の変化が小さい。また、いずれの熱源も全体の熱容量は大きいものの、室外空気の場合は熱伝達速度が高くまたファンで送風することにより循環可能である一方、地中の土の場合は熱伝達速度が低くまた固定化されて循環できない。このため、室外空気は外気全体での温度検出が容易であるが、地中の土は局部的に温度分布が偏りやすいため地中全体での温度検出が困難である。
First, as described above, the
以上のことから、まず本実施形態では、外気温度を基準として空気熱源と地中熱源の切り替えや組み合わせを決定する。つまり、外気温度センサ57により検出される外気温度に基づき(図5及び図6参照)、各圧縮機制御部61,62がそれぞれ備える制御手段としての切替制御部61p,62pが連携して、第1熱交換器41での熱交換と第2熱交換器51での熱交換との両方が実行可能な端末循環回路30において、いずれの熱交換を主としいずれの熱交換を補助とするかを切り替える。
From the above, first, in the present embodiment, the switching and combination of the air heat source and the underground heat source are determined based on the outside air temperature. That is, based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 57 (see FIGS. 5 and 6), the switching
例えば冷房運転時には、図7(a)に示すように、春期や秋期などでなどで前記外気温度があまり高くない場合(この例では30℃未満または35℃未満の場合。後述)には、外気への大きな放熱を期待できることから空気熱源を利用する前記第2圧縮機53が主動力源として優先的に駆動され、地中熱源を利用する前記第1圧縮機43は補助動力源として駆動される。
For example, during cooling operation, as shown in FIG. 7 (a), when the outside air temperature is not so high, such as in spring or autumn (in this example, less than 30 ° C. or less than 35 ° C., which will be described later) Therefore, the
逆に夏期などで前記外気温度が比較的高い場合(この例では30℃以上または35℃以上の場合。後述)には、外気への放熱をあまり期待できないことから地中熱源を利用する前記第1圧縮機43が主動力源として優先的に駆動され、空気熱源を利用する前記第2圧縮機53は補助動力源として駆動される。
On the contrary, when the outside air temperature is relatively high in summer or the like (in this example, 30 ° C. or more or 35 ° C. or more, which will be described later), since the heat radiation to the outside air cannot be expected so much, The
すなわち、本実施形態では、冷房運転を開始する際に、まず、外気温度が基準温度としての30℃未満であれば、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53を主動力源とすると共に、地中熱ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43を補助動力源として、冷房運転を開始させる。また、外気温度が基準温度としての30℃以上であれば、地中熱ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43を主動力源とすると共に、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53を補助動力源として、冷房運転を開始させる。
That is, in this embodiment, when starting the cooling operation, first, if the outside air temperature is less than 30 ° C. as the reference temperature, the
そして、本実施形態では、上記のようにして冷房運転を開始した後、外気温度が変化した場合には、その変化の度合いに応じて、適宜、上記主動力源と補助動力源とを入れ替える。 In the present embodiment, after the cooling operation is started as described above, when the outside air temperature changes, the main power source and the auxiliary power source are appropriately switched according to the degree of the change.
すなわち、(冷房運転開始時の外気温度が30℃未満で)前記第2圧縮機53が主動力源、前記第1圧縮機43が補助動力源として運転開始した後、図8に示すように、外気温度が上昇して基準温度である35[℃]以上となるまで(35[℃]未満の場合)はそのまま前記第2圧縮機53を主動力源とし前記第1圧縮機43を補助動力源とする。その後、外気温度が35[℃]以上に上昇したら、地中熱源を利用する前記地中熱ヒートポンプ回路40の前記第1圧縮機43を主動力源とし、空気熱源を利用する前記空気熱ヒートポンプ回路50の前記第2圧縮機53を補助動力源とする。
That is, after the operation is started with the
逆に、(冷房運転開始時の外気温度が30℃以上で)前記第1圧縮機43が主動力源、前記第2圧縮機53が補助動力源として運転開始した後、図8に示すように、外気温度が低下して30[℃]未満とならないうち(30[℃]以上の場合)はそのまま前記第1圧縮機43を主動力源とし前記第2圧縮機53を補助動力源とする。その後、外気温度が30[℃]未満に低下したら、空気熱源を利用する前記空気熱ヒートポンプ回路50の前記第2圧縮機53を主動力源とし、地中熱源を利用する前記地中熱ヒートポンプ回路40の前記第1圧縮機43を補助動力源とする。
Conversely, after the
すなわち、図8に矢印で示すように、前記のような外気温度の上昇方向では、主動力源と補助動力源を切り替える区切りとなる前記基準温度を35[℃]とする一方、外気温度の低下方向では、前記基準温度を変えて30[℃]とする(=主動力源/補助動力源の切り替え挙動にヒステリシスを持たせている)。 That is, as indicated by the arrows in FIG. 8, in the direction of the increase in the outside air temperature as described above, the reference temperature serving as a delimiter for switching between the main power source and the auxiliary power source is set to 35 [° C.], while the outside air temperature is decreased. In the direction, the reference temperature is changed to 30 [° C.] (= the switching behavior of the main power source / auxiliary power source is provided with hysteresis).
また例えば暖房運転時には、図7(b)に示すように、冬期などで前記外気温度が比較的低い場合(この例では2℃未満または5℃未満の場合。後述)には、外気から吸熱することにより空気熱源熱交換器55が着霜する問題があることから前記第1圧縮機43が主動力源として優先的に駆動され、前記第2圧縮機53は補助動力源として駆動される。
Further, for example, during heating operation, as shown in FIG. 7B, when the outside air temperature is relatively low in winter or the like (in this example, less than 2 ° C. or less than 5 ° C., described later), heat is absorbed from the outside air. As a result, there is a problem that the air heat
逆に秋期や春期などで前記外気温度があまり低くない場合(この例では2℃以上または5℃以上の場合。後述)には、外気から吸熱しても空気熱源熱交換器55が着霜しにくいことから前記第2圧縮機53が主動力源として優先的に駆動され、前記第1圧縮機43は補助動力源として駆動される。
On the other hand, when the outside air temperature is not so low (eg, 2 ° C. or more or 5 ° C. or more in this example, which will be described later) in autumn or spring, the air heat
すなわち、本実施形態では、暖房運転を開始する際に、まず、外気温度が基準温度としての5℃未満であれば、地中熱ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43を主動力源とすると共に、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53を補助動力源として、暖房運転を開始させる。また、外気温度が基準温度としての5℃以上であれば、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53を主動力源とすると共に、地中熱ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43を補助動力源として、暖房運転を開始させる。
That is, in this embodiment, when starting the heating operation, first, if the outside air temperature is less than 5 ° C. as the reference temperature, the
そして、本実施形態では、上記のようにして暖房運転を開始した後、外気温度が変化した場合には、その変化の度合いに応じて、適宜、上記主動力源と補助動力源とを入れ替える。 In the present embodiment, after the heating operation is started as described above, when the outside air temperature changes, the main power source and the auxiliary power source are appropriately switched according to the degree of the change.
すなわち、(暖房運転開始時の外気温度が5℃未満で)前記第1圧縮機43が主動力源、前記第2圧縮機53が補助動力源として運転開始した後、図9に示すように、外気温度が上昇して基準温度である5[℃]以上となるまで(5[℃]未満の場合)はそのまま前記第1圧縮機43を主動力源とし前記第2圧縮機53を補助動力源とする。その後、外気温度が5[℃]以上に上昇したら、空気熱源を利用する前記空気熱ヒートポンプ回路50の前記第2圧縮機53を主動力源とし、地中熱源を利用する前記地中熱ヒートポンプ回路40の前記第1圧縮機43を補助動力源とする。
That is, after starting operation with the
逆に、(暖房運転開始時の外気温度が5℃以上で)前記第2圧縮機53が主動力源、前記第1圧縮機43が補助動力源として運転開始した後、図9に示すように、外気温度が低下して2[℃]未満とならないうち(2[℃]以上の場合)はそのまま前記第2圧縮機53を主動力源とし前記第1圧縮機43を補助動力源とする。その後、外気温度が2[℃]未満に低下したら、地中熱源を利用する前記地中熱ヒートポンプ回路40の前記第1圧縮機43を主動力源とし、空気熱源を利用する前記空気熱ヒートポンプ回路50の前記第2圧縮機53を補助動力源とする。
Conversely, after the operation is started with the
すなわち、図9に矢印で示すように、前記のような外気温度の上昇方向では、主動力源と補助動力源を切り替える区切りとなる前記基準温度を5[℃]とする一方、外気温度の低下方向では、前記基準温度を変えて2[℃]とする(=主動力源/補助動力源の切り替え挙動にヒステリシスを持たせている)。 That is, as indicated by an arrow in FIG. 9, in the direction of the increase in the outside air temperature as described above, the reference temperature, which is a delimiter for switching between the main power source and the auxiliary power source, is set to 5 [° C.], while the outside air temperature is decreased. In the direction, the reference temperature is changed to 2 [° C.] (= the switching behavior of the main power source / auxiliary power source has a hysteresis).
以上のように、外気温度が変化し、それまでの前記の主動力源・補助動力源の割り当てを入れ替えたほうが効率がよいとみなされた場合には、各切替制御部61p,62pによって第1圧縮機43及び第2圧縮機53に対する前記割り当てが入れ替えられ、それまで主動力源だった圧縮機が補助動力源として駆動され、補助動力源だった圧縮機が主動力源として駆動される。そして、前記戻り液温度センサ34により検出される循環液Lの前記戻り温水温度または前記戻り冷水温度が、例えば前記メインリモコン60aの操作に対応した所望の目標温度となるように、各圧縮機43,53の回転数(この例では、主動力源として駆動される圧縮機のみ。後述の図16及び図17参照)が制御される。
As described above, when the outside air temperature changes and it is considered that it is more efficient to replace the assignment of the main power source and the auxiliary power source up to that point, the first
しかしながら、前記のように主動力源と補助動力源とが入れ替わった場合、それまで主動力源として駆動されていた圧縮機の駆動条件と、それまで補助動力源として駆動されていた圧縮機の駆動条件とを逆転させることが考えられる。しかしながら、このようにして主動力源/補助動力源を切り替える直前で冷暖房負荷がたまたま増加した場合、端末循環回路30における循環液Lの実際の温度(例えば前記戻り温水温度や前記戻り冷水温度)と目標温度(前記の例では目標戻り温水温度や目標戻り冷水温度)との間には大きな温度偏差が発生してしまい、このとき前記ように単純に逆転させた場合、そこから圧縮機の回転数が調整され始めることから、端末循環回路30における循環液Lの温度が前記目標温度に到達するまでには長い時間を要し、快適性を損なうおそれがある。
However, when the main power source and the auxiliary power source are switched as described above, the driving conditions of the compressor that has been driven as the main power source and the driving of the compressor that has been driven as the auxiliary power source until then. It is possible to reverse the conditions. However, when the cooling / heating load happens to increase just before switching between the main power source / auxiliary power source in this way, the actual temperature of the circulating fluid L in the terminal circulation circuit 30 (for example, the return hot water temperature or the return cold water temperature) A large temperature deviation occurs between the target temperature (in the above example, the target return hot water temperature and the target return cold water temperature). Therefore, it takes a long time for the temperature of the circulating fluid L in the
例えば、実際に主動力源/補助動力源を切り替える直前で前記熱交換端末36の実運転台数が増加したために戻り温水温度(または戻り冷水温度)が急激に変動した場合(後述の図11、図14参照)や、実際に主動力源/補助動力源を切り替える直前でメインリモコン60aでの設定温度変更操作により冷暖房負荷が増加して目標戻り温水温度(または目標戻り冷水温度)が急激に変動した場合(後述の図12、図15参照)、等においては、目標戻り温水温度(または目標戻り冷水温度)と実際の戻り温水温度(または戻り冷水温度)の間に大きな温度偏差が発生してしまう。
For example, the return hot water temperature (or return cold water temperature) fluctuates abruptly because the actual number of
このような場合、この大きな温度偏差を小さくするように各ヒートポンプユニット4,5の出力(言い替えれば各圧縮機43,53の回転数)が調整される。しかしながら、上述したように主動力源/補助動力源の切り替え直後においては、実際の戻り温水温度(または戻り冷水温度)を目標戻り温水温度(または目標戻り冷水温度)に近づけて温度偏差を小さくし、被空調空間を本来の温度にて空調できるまでには、通常よりも長い時間を要することになる。
In such a case, the outputs of the heat pump units 4 and 5 (in other words, the rotational speeds of the
そこで本実施形態では、戻り液温度センサ34が検出する前記戻り温水温度(または前記戻り冷水温度)と前記目標戻り温水温度(または前記目標戻り冷水温度)との間の偏差(温度偏差)が所定のしきい値以上になった場合、各圧縮機制御部61A,62Aに設けた各切替制御部61p,62pが、切り替え後に前記主動力源となった圧縮機の回転数を増大させる。特に本実施形態では、主動力源となった圧縮機の回転数を最大回転数まで増大させることで、素早く温度偏差を小さくする。
Therefore, in this embodiment, a deviation (temperature deviation) between the return hot water temperature (or the return chilled water temperature) detected by the return
以上の制御による各ヒートポンプユニットの挙動の詳細を、図10〜図15を用いてさらに具体的に説明する。なお、以下では、地中熱ヒートポンプユニット4と空気熱ヒートポンプユニット5とがほぼ同等の性能・仕様であり、圧縮機43,53の回転数が同等であれば互いに同じ出力となる場合を例にとって説明する。
Details of the behavior of each heat pump unit by the above control will be described more specifically with reference to FIGS. In the following, the geothermal heat pump unit 4 and the air heat heat pump unit 5 have substantially the same performance and specifications, and the same output is obtained if the rotation speeds of the
まず、本実施形態のヒートポンプ装置1において暖房運転の際に行われる制御の一例として、前記熱交換端末36の実運転台数の増減やメインリモコン60aでの設定温度変更操作等がなく、目標戻り温水温度と実際の戻り温水温度との間に大きな偏差が生じない場合を図10に示すグラフにより説明する。なお、後述の図11〜図15との対比のために、この制御が実行される状態(場面)を、図10において「場面1」と表記している。
First, as an example of the control performed during the heating operation in the
図示において、図10(a)は、外気温度[℃](前記の例では外気温度センサ57により検出)の経時推移を示している。図10(b)は、前記戻り温水温度[℃]の経時推移を示しており、実線が実際に検出された戻り温水温度[℃](前記の例では戻り液温度センサ34により検出)を示し、破線が目標戻り温水温度[℃](この例では40[℃])を示している。また、図10(c)は、前記地中熱ヒートポンプ回路40の前記第1圧縮機43の回転数[rps]の経時推移を示している。また、図10(d)は、前記空気熱ヒートポンプ回路50の前記第2圧縮機53の回転数[rps]の経時推移を示している。
In FIG. 10, FIG. 10A shows a temporal transition of the outside air temperature [° C.] (detected by the outside
この例では、最初に外気温度が5[℃]以上ある状態で、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53を主動力源とし、地中熱ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43を補助動力源として、運転が行われている(図10(a)の時間t1〜t2参照)。このとき、主動力源である前記第2圧縮機53の回転数は60[rps](図10(d)の時間t1〜t2参照)で、補助動力源である前記第1圧縮機43の回転数は45[rps](図10(c)の時間t1〜t2参照)となっており、前記戻り温水温度は、前記目標戻り温水温度にほぼ等しい、約40[℃」で略一定となっている(図10(b)の時間t1〜t2参照)。
In this example, in the state where the outside air temperature is initially 5 [° C.] or higher, the
前記の状態の後、外気温度が低下して2[℃]を割ると(図10(a)の時間t2参照)、これを契機として、前記切替制御部61p,62pによって、第1及び第2圧縮機43,53における主動力源/補助動力源の切り替えが行われる。但しこのとき、切替制御部61p,62pは、外気温度の変化により前記主動力源/補助動力源の切り替えが必要であると判定しても、直ちに実際の切り替え動作を行うのではなく、その必要であるという判定となっている状態が所定の期間(この例では30分)継続した場合に(後述の図16のステップS40参照)前記切り替えを行う。これは、突風により外気温度が短時間だけ上昇しすぐ低下する場合等、偶発的要因による瞬時的な外気温度の変動を除外し、傾向的な外気温度の変化だけに対応して前記切り替えを行うようにすることで、各圧縮機43,53の作動安定性を確保するためである。
After the above state, when the outside air temperature drops and divides 2 [° C.] (see time t2 in FIG. 10A), the first and second
したがって、初めに外気温度が2[℃]を下回ったと判定した時点から前記の状態で所定時間である30分が経過したとき、主動力源/補助動力源の切り替えが行われる。すなわち、前記第2圧縮機53は主動力源から補助動力源に切り替えられてその回転数は(それまでの第1圧縮機43の回転数と同じである)45[rps]に低減され(図10(d)の時間t3参照)、前記第1圧縮機43は補助動力源から主動力源に切り替えられてその回転数は(それまでの第2圧縮機53の回転数と同じである)60[rps]に増大する(図10(c)の時間t3参照)。
Accordingly, when 30 minutes, which is a predetermined time, has elapsed in the above-described state from the time when the outside air temperature is initially determined to be below 2 [° C.], the main power source / auxiliary power source is switched. That is, the
そして、前記のように、この場合、前記熱交換端末36の実運転台数の増減による暖房負荷の変動や、メインリモコン60aでの設定温度変更操作等がないことから、前記戻り温水温度及び前記目標戻り温水温度も(前記切替前後で特に変動することなく)そのまま略一定に維持される(図10(b)の時間t3〜t4参照)。
As described above, in this case, since there is no change in the heating load due to the increase or decrease in the actual number of the
次に、暖房運転中に、前記熱交換端末36の運転台数が変わり暖房負荷が変動した場合の制御の例を「場面2」として、前記図10に対応する図11により説明する。
Next, an example of control when the number of operating
例えば、図11に示すように、前記図10と同様に前記第2圧縮機53の回転数が60[rps](図11(d)の時間t1〜t2参照)、前記第1圧縮機43の回転数が45[rps](図11(c)の時間t1〜t2参照)、前記戻り温水温度及び前記目標戻り温水温度が約40[℃」の状態の後に外気温度が2[℃]に下がり、切替制御部61p,62pにより前記主動力源/補助動力源の切り替えが必要であると判定された状態が継続して前記所定の期間(前記の例では30分)経過する前に、それまで停止していた熱交換端末36の運転が開始される場合がある。この場合、この熱交換端末36の台数の増大により暖房負荷が増加することから、前記戻り温水温度が急激に低下し、目標戻り温水温度との間に大きな偏差が発生する(図11(b)の時間t3参照)。
For example, as shown in FIG. 11, the rotational speed of the
本実施形態では、上記に対応し、前記目標戻り温水温度と前記戻り温水温度との間の前記偏差が所定のしきい値(この例では4[℃])以上になったら、切替制御部61p,62pの制御により、前記切り替えによって主動力源となっている前記第1圧縮機43の回転数を、最大回転数(この例では90[rps])まで増大させる(図11(c)の時間t3参照)。この結果、主動力源側の地中熱ヒートポンプユニット4の最大能力を引き出し、迅速に前記偏差を小さくして前記戻り温水温度を前記目標戻り温水温度に近づけて復帰させ(図11(b)の時間t3〜t4参照)、被空調空間の温度をより早く所望の温度とすることができる。なお、その際、前記戻り温水温度が前記目標戻り温水温度まで回復した後には、前記図10を用いて説明した通常の制御(いわゆる戻り温度制御)により前記偏差が小さく維持される。その際は、各圧縮機43,53の作動安定性を考慮し、所定時間間隔で圧縮機の回転数は段階的に増減される。この場合は、前述のように最大回転数となった第1圧縮機43の回転数が、段階的に低減制御されて、回転数60[rps]に移行している(図11(c)の時間t3〜t4参照)。
In the present embodiment, in response to the above, when the deviation between the target return hot water temperature and the return hot water temperature is equal to or higher than a predetermined threshold (4 [° C.] in this example), the switching
次に、暖房運転中に、前記メインリモコン60aでの設定温度変更操作があり、これによって暖房負荷が変動した場合の制御の例を「場面3」として、前記図10及び図11に対応する図12により説明する。
Next, during the heating operation, there is an operation for changing the set temperature with the main
前記同様、例えば、図12に示すように、前記第2圧縮機53の回転数が60[rps](図12(d)の時間t1〜t2参照)、前記第1圧縮機43の回転数が45[rps](図12(c)の時間t1〜t2参照)、前記戻り温水温度及び前記目標戻り温水温度が約40[℃」の状態の後に外気温度が2[℃]に下がり、切替制御部61p,62pにより前記主動力源/補助動力源の切り替えが必要であると判定された状態が継続して前記所定の期間(前記の例では30分)経過する前に、前記メインリモコン60aの設定温度の変更(上昇)操作により、前記目標戻り温水温度が上昇する場合がある。この場合も、図11と同様、この目標戻り温水温度の上昇により暖房負荷が増加することから、実際の目標戻り温水温度との間に大きな偏差が発生することとなる(図12(b)の時間t3参照)。
Similarly to the above, for example, as shown in FIG. 12, the rotation speed of the
本実施形態はこの場合にも対応可能であり、前記と同様、前記目標戻り温水温度と前記戻り温水温度との前記偏差が前記しきい値(4[℃])以上になったら、切替制御部61p,62pの制御により、前記切り替えによって主動力源となっている前記第1圧縮機43の回転数が、最大回転数(この例では90[rps])まで増大する(図12(c)の時間t3の直後を参照)。この結果、前記と同様、地中熱ヒートポンプユニット4の最大能力を引き出して迅速に前記戻り温水温度を急上昇させて前記目標戻り温水温度に近づけて前記偏差を小さくし(図12(b)の時間t3〜t4参照)、被空調空間の温度をより早く所望の温度とすることができる。なお、前記と同様、前記戻り温水温度が前記目標戻り温水温度に到達した後は通常の戻り温度制御により前記偏差が小さく維持される。前述のように最大回転数となった第1圧縮機43の回転数は、段階的に低減制御されて、回転数60[rps]に移行する(図12(c)の時間t3〜t4参照)。
The present embodiment can also cope with this case, and, similarly to the above, when the deviation between the target return hot water temperature and the return hot water temperature is equal to or higher than the threshold (4 [° C.]), the switching control unit Under the control of 61p and 62p, the rotational speed of the
なお、以上では暖房運転時を例にとって説明したが、本実施形態においては、冷房運転時でも同様の制御が実行される。まず、本実施形態のヒートポンプ装置1において冷房運転の際に行われる制御の一例として、前記図10と同様、前記熱交換端末36の実運転台数の増減やメインリモコン60aでの設定温度変更操作等がなく、目標戻り温水温度と実際の戻り温水温度との間に大きな偏差が生じない場合を、「場面4」として図13に示すグラフにより説明する。
In the above description, the heating operation is described as an example, but in the present embodiment, the same control is executed even during the cooling operation. First, as an example of control performed at the time of cooling operation in the
図示において、図13(a)は、前記図10(a)と同様、外気温度[℃](前記の例では外気温度センサ57により検出)の経時推移を示している。図13(b)は、前記戻り冷水温度[℃]の経時推移を示しており、実線が実際に検出された戻り冷水温度[℃](前記の例では戻り液温度センサ34により検出)を示し、破線が目標戻り冷水温度[℃](この例では15[℃])を示している。また、図13(c)は、前記図10(c)と同様、前記地中熱ヒートポンプ回路40の前記第1圧縮機43の回転数[rps]の経時推移を示している。また、図13(d)は、前記図10(d)と同様、前記空気熱ヒートポンプ回路50の前記第2圧縮機53の回転数[rps]の経時推移を示している。
In the drawing, FIG. 13A shows the time course of the outside air temperature [° C.] (detected by the outside
この例では、最初に外気温度が30[℃]未満である状態で、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53を主動力源とし、地中熱ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43を補助動力源として、運転が行われている(図13(a)の時間t1〜t2参照)。このとき、主動力源である前記第2圧縮機53の回転数は60[rps](図13(d)の時間t1〜t2参照)で、補助動力源である前記第1圧縮機43の回転数は45[rps](図13(c)の時間t1〜t2参照)となっており、前記戻り冷水温度は、前記目標戻り冷水温度にほぼ等しい、約15[℃」で略一定となっている(図13(b)の時間t1〜t2参照)。
In this example, in the state where the outside air temperature is initially lower than 30 [° C.], the
前記の状態の後、外気温度が上昇して35[℃]を超えると(図13(a)の時間t2参照)、これを契機として、前記切替制御部61p,62pによって、第1及び第2圧縮機43,53における主動力源/補助動力源の切り替えが行われる。但しこのとき、前記と同様、瞬時的な外気温度の変動を除外し各圧縮機43,53の作動安定性を確保するために、切替制御部61p,62pは、外気温度の変化により前記主動力源/補助動力源の切り替えが必要であるという判定となっている状態が所定の期間(この例では30分)継続した場合に(後述の図17のステップS140参照)前記切り替えを行う。
After the above state, when the outside air temperature rises and exceeds 35 [° C.] (see time t2 in FIG. 13A), the switching
すなわち、初めに外気温度が35[℃]を上回ったと判定した時点から前記の状態で所定時間である30分が経過したとき、前記第2圧縮機53は主動力源から補助動力源に切り替えられてその回転数は(それまでの第1圧縮機43の回転数と同じである)45[rps]に低減され(図13(d)の時間t3参照)、前記第1圧縮機43は補助動力源から主動力源に切り替えられてその回転数は(それまでの第2圧縮機53の回転数と同じである)60[rps]に増大する(図13(c)の時間t3参照)。
That is, when 30 minutes, which is a predetermined time, has elapsed in the above state from the time when it is determined that the outside air temperature has first exceeded 35 [° C.], the
そして、前記と同様、この場合、前記熱交換端末36の実運転台数の増減による冷房負荷の変動や、メインリモコン60aでの設定温度変更操作等がないことから、前記戻り冷水温度及び前記目標戻り冷水温度も(前記切替前後で特に変動することなく)そのまま略一定に維持される(図13(b)の時間t3〜t4参照)。
As in the above case, in this case, there is no change in the cooling load due to the increase or decrease in the actual number of the
次に、冷房運転中に、前記熱交換端末36の運転台数が変わり冷房負荷が変動した場合の制御の例を「場面5」として、前記図13に対応する図14により説明する。
Next, an example of control when the number of operating
例えば、図14に示すように、前記図13と同様に前記第2圧縮機53の回転数が60[rps](図14(d)の時間t1〜t2参照)、前記第1圧縮機43の回転数が45[rps](図14(c)の時間t1〜t2参照)、前記戻り温水温度及び前記目標戻り冷水温度が約15[℃」の状態の後に外気温度が35[℃]に上がり、切替制御部61p,62pにより前記主動力源/補助動力源の切り替えが必要であると判定された状態が継続して前記所定の期間(前記の例では30分)経過する前に、前記図11と同様、それまで停止していた熱交換端末36の運転が開始される場合がある。この場合、この熱交換端末36の台数の増大により冷房負荷が増加することから、前記戻り冷水温度が急激に上昇し、目標戻り冷水温度との間に大きな偏差が発生する(図14(b)の時間t3参照)。
For example, as shown in FIG. 14, as in FIG. 13, the rotation speed of the
本実施形態では、上記にも対応し、前記目標戻り冷水温度と前記戻り冷水温度との間の前記偏差が所定のしきい値(この例では4[℃])以上になったら、切替制御部61p,62pの制御により、前記切り替えによって主動力源となっている前記第1圧縮機43の回転数を、最大回転数(この例では90[rps])まで増大させる(図14(c)の時間t3参照)。この結果、前記と同様、主動力源側の地中熱ヒートポンプユニット4の最大能力を引き出し、迅速に前記偏差を小さくして前記戻り冷水温度を前記目標戻り冷水温度に近づけて復帰させ(図14(b)の時間t3〜t4参照)、被空調空間の温度をより早く所望の温度とすることができる。なお、その際、前記戻り冷水温度が前記目標戻り冷水温度まで低下した後には、前記図10を用いて説明した通常の制御(いわゆる戻り温度制御)により前記偏差が小さく維持される。その際は、各圧縮機43,53の作動安定性を考慮し、所定時間間隔で圧縮機の回転数は段階的に増減される。この場合は、前述のように最大回転数となった第1圧縮機43の回転数が、段階的に低減制御されて、回転数60[rps]に移行している(図14(c)の時間t3〜t4参照)。
In the present embodiment, in response to the above, when the deviation between the target return chilled water temperature and the return chilled water temperature is equal to or higher than a predetermined threshold value (4 [° C.] in this example), the switching control unit Under the control of 61p and 62p, the rotational speed of the
次に、冷房運転中に、前記メインリモコン60aでの設定温度変更操作があり、これによって冷房負荷が変動した場合の制御の例を「場面6」として、前記図13及び図14に対応する図15により説明する。
Next, during cooling operation, there is an operation for changing the set temperature with the main
前記同様、例えば、図15に示すように、前記第2圧縮機53の回転数が60[rps](図15(d)の時間t1〜t2参照)、前記第1圧縮機43の回転数が45[rps](図15(c)の時間t1〜t2参照)、前記戻り冷水温度及び前記目標戻り冷水温度が約15[℃」の状態の後に外気温度が35[℃]に上がり、切替制御部61p,62pにより前記主動力源/補助動力源の切り替えが必要であると判定された状態が継続して前記所定の期間(前記の例では30分)経過する前に、前記メインリモコン60aの設定温度の変更(下降)操作により、前記目標戻り冷水温度が低下する場合がある。この場合も、図14と同様、この目標戻り冷水温度の低下により冷房負荷が増加することから、実際の目標戻り冷水温度との間に大きな偏差が発生することとなる(図15(b)の時間t3参照)。
Similarly to the above, for example, as shown in FIG. 15, the rotation speed of the
本実施形態はこの場合にも対応可能であり、前記と同様、前記目標戻り冷水温度と前記戻り冷水温度との前記偏差が前記しきい値(4[℃])以上になったら、切替制御部61p,62pの制御により、前記切り替えによって主動力源となっている前記第1圧縮機43の回転数が、最大回転数(この例では90[rps])まで増大する(図15(c)の時間t3の直後を参照)。この結果、前記と同様、地中熱ヒートポンプユニット4の最大能力を引き出して迅速に前記戻り温水温度を急降下させて前記目標戻り冷水温度に近づけて前記偏差を小さくし(図15(b)の時間t3〜t4参照)、被空調空間の温度をより早く所望の温度とすることができる。なお、前記と同様、前記戻り冷水温度が前記目標戻り冷水温度に到達した後は通常の戻り温度制御により前記偏差が小さく維持される。前述のように最大回転数となった第1圧縮機43の回転数は、段階的に低減制御されて、回転数60[rps]に移行する(図15(c)の時間t3〜t4参照)。
The present embodiment can also cope with this case, and similarly to the above, when the deviation between the target return chilled water temperature and the return chilled water temperature is equal to or higher than the threshold (4 [° C.]), the switching control unit Under the control of 61p and 62p, the rotational speed of the
次に、以上の手法を実現するために、切替制御部61p,62pが協働して実行する制御手順を図16及び図17のフローチャートにより説明する。
Next, a control procedure executed by the switching
まず、暖房運転時の制御手順を図16に示す。図16において、まずステップS10で、切替制御部61p,62pは、ヒートポンプ装置1が運転開始状態となったか否かを判定する。具体的には、運転開始状態とは、例えば、操作者による適宜のヒートポンプ装置1の運転開始操作がなされることで停止状態から起動される場合、若しくは、運転停止後から再起動してヒートポンプ装置1の運転が再び開始される場合(詳細は後述)、である。運転開始状態となるまではステップS10の判定が満たされず(S10:No)ループ待機し、運転開始状態となるとステップS10の判定が満たされ(S10:Yes)、ステップS12に移る。
First, the control procedure during heating operation is shown in FIG. In FIG. 16, first, in step S10, the switching
ステップS12では、切替制御部61p,62pは、暖房運転を開始する際の、第1地中熱ヒートポンプ回路40の圧縮機43、及び、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53のいずれを主動力源とし、いずれを補助動力源とするかの設定を行う。すなわち、前記外気温度センサ57によって検出された外気温度が前記基準温度(前述の例では5℃)未満であれば、前記第1圧縮機43を主動力源とすると共に前記第2圧縮機53を補助動力源として、暖房運転を開始する。外気温度が前記基準温度(5℃)以上であれば、前記第2圧縮機53を主動力源とすると共に前記第1圧縮機43を補助動力源として、暖房運転を開始する。その後、ステップS15に移る。
In step S12, the switching
ステップS15では、切替制御部61p,62pは、ヒートポンプ装置1が運転終了状態となったか否かを判定する。すなわち、後述のような回転数の制御の下で暖房運転を行って暖房負荷が小さくなると、ヒートポンプ装置1を動作させずとも、前記端末循環回路30の前記戻り液温度センサ34で検出される循環液Lの前記戻り温水温度が前記目標戻り温水温度以上に達する場合がある。この場合は、前記地中熱制御装置61及び前記空気熱制御装置62による公知の制御によりヒートポンプ装置1が停止され、待機状態となる(すなわち、いったんヒートポンプ装置1の運転が終了される)。ステップS15では、切替制御部61p,62pは、ヒートポンプ装置1がこの待機状態となったか否かを判定するものである。運転終了状態(すなわち待機状態)となっていた場合はステップS15の判定が満たされ(S15:YES)、このフローを終了する。一方、運転終了状態(すなわち待機状態)となっていない間はステップS15の判定は満たされず(S15:NO)、ステップS20に移る。
In step S15, the switching
ステップS20では、切替制御部61p,62pは、この時点で戻り液温度センサ34から検出された前記戻り温水温度が前記目標戻り温水温度(前記の例では40[℃])を下回っているか否かを判定する。戻り温水温度が目標戻り温水温度を下回っている場合、判定が満たされ(S20:YES)、ステップS25に移る。
In step S20, the switching
ステップS25では、切替制御部61p,62pは、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を増大する。なお、主動力源の圧縮機の回転数の増大だけに限らず、適宜、補助動力源の圧縮機の回転数も増大させてもよい。その後、後述のステップS35に移る。
In step S25, the switching
一方、前記ステップS20の判定において、前記戻り温水温度が前記目標戻り温水温度以上である場合、判定は満たされず(S20:NO)、ステップS30に移る。 On the other hand, in the determination in step S20, if the return hot water temperature is equal to or higher than the target return hot water temperature, the determination is not satisfied (S20: NO), and the process proceeds to step S30.
ステップS30では、切替制御部61p,62pは、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を低減する。なお、主動力源の圧縮機の回転数の低減だけに限らず、適宜、補助動力源の圧縮機の回転数も低減させてもよい。その後、ステップS35に移る。
In step S30, the switching
ステップS35では、切替制御部61p,62pは、外気温度センサ57が検出した外気温度に対し、前記図9に示した前記基準温度(外気温度の上昇方向では5[℃]、低下方向では2[℃])を参照して、主動力源/補助動力源の切り替えが必要か否かを判定する。主動力源/補助動力源の切り替えが不要である場合、判定は満たされず(S35:NO)、前記ステップS15に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S35, the switching
一方、主動力源/補助動力源の切り替えが必要である場合、判定が満たされ(S35:YES)、ステップS40に移る。 On the other hand, when the main power source / auxiliary power source needs to be switched, the determination is satisfied (S35: YES), and the routine goes to Step S40.
ステップS40では、切替制御部61p,62pは、前記所定の期間としての30分間が経過したか否かを判定する。30分が経過しないうちは判定が満たされず(S40:NO)、前記ステップS35に戻って同様の手順を繰り返す。30分が経過したら判定が満たされ(S40:YES)、ステップS50に移る。
In step S40, the switching
ステップS50では、切替制御部61p,62pは、この時点で主動力源であった圧縮機を補助動力源としての回転数に切り替えると共に、この時点で補助動力源であった圧縮機を主動力源としての回転数に切り替える。なお、前記図10〜図12では、地中熱ヒートポンプユニット4と空気熱ヒートポンプユニット5とがほぼ同等の性能・仕様である場合(圧縮機43,53の回転数が同等であれば互いに同じ出力となる場合)を例にとり、互いの回転数を単純に交換する場合を説明したが、前記ヒートポンプユニット4,5の性能・仕様が異なる場合(各圧縮機43,53の回転数に対する暖房出力が互いに異なる場合)には、暖房出力を互いに交換するような、対応する回転数にそれぞれ切り替える。その後、ステップS55に移る。
In step S50, the switching
ステップS55では、切替制御部61p,62pは、この時点に設定されている前記目標戻り温水温度の値と、この時点で戻り液温度センサ34が検出した前記戻り温水温度との偏差を算出し、この偏差の大きさ(絶対値)が4[℃]以上であるか否かを判定する。4[℃]より小さい場合、判定は満たされず(S55:NO)、前記ステップS15に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S55, the switching
一方、前記偏差の大きさが4[℃]以上あった場合、判定が満たされ(S55:YES)、ステップS60に移る。 On the other hand, when the magnitude of the deviation is 4 [° C.] or more, the determination is satisfied (S55: YES), and the routine goes to Step S60.
ステップS60では、切替制御部61p,62pは、この時点で主動力源となっている圧縮機の回転数を増加させる(この例では最大回転数まで増加させる)。その後、前記ステップS15に戻って、同様の手順を繰り返す。
In step S60, the switching
以上のようにして、ステップS20、ステップS25、及びステップS30の処理により、前記戻り温水温度が前記目標戻り温水温度に一致するよう主動力源の圧縮機(及び、必要に応じて補助動力源の圧縮機)の回転数を制御する通常の前記戻り温水温度制御が行われ、ステップS35〜ステップS50の処理により主動力源/補助動力源の切り替え制御が行われ、ステップS55及びステップS60の処理により前記戻り温水温度と前記目標戻り温水温度との偏差に基づいた主動力源側の最大出力制御が行われる。 As described above, by the processing of step S20, step S25, and step S30, the compressor of the main power source (and the auxiliary power source of the auxiliary power source if necessary) so that the return hot water temperature matches the target return hot water temperature. The normal return hot water temperature control for controlling the rotation speed of the compressor) is performed, and the switching control of the main power source / auxiliary power source is performed by the processing of step S35 to step S50, and the processing of step S55 and step S60 is performed. Maximum output control on the main power source side is performed based on a deviation between the return hot water temperature and the target return hot water temperature.
次に、冷房運転時の制御手順を図17に示す。図17において、まずステップS110で、切替制御部61p,62pは、前記図16の前記ステップS10と同様、ヒートポンプ装置1が前記運転開始状態となったか否かを判定する。運転開始状態となるまではステップS110の判定が満たされず(S110:No)ループ待機し、運転開始状態となるとステップS110の判定が満たされ(S110:Yes)、ステップS112に移る。
Next, the control procedure during the cooling operation is shown in FIG. In FIG. 17, first, in step S110, the switching
ステップS112では、切替制御部61p,62pは、冷房運転を開始する際の、第1地中熱ヒートポンプ回路40の圧縮機43、及び、空気熱ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53のいずれを主動力源とし、いずれを補助動力源とするかの設定を行う。すなわち、前記外気温度センサ57によって検出された外気温度が前記基準温度(前述の例では30℃)以上であれば、前記第1圧縮機43を主動力源とすると共に前記第2圧縮機53を補助動力源として、冷房運転を開始する。外気温度が前記基準温度(30℃)未満であれば、前記第2圧縮機53を主動力源とすると共に前記第1圧縮機43を補助動力源として、冷房運転を開始する。その後、ステップS115に移る。
In step S112, the switching
ステップS115では、切替制御部61p,62pは、前記図16の前記ステップS15と同様、ヒートポンプ装置1が運転終了状態となったか否かを判定する。すなわち、後述のような回転数の制御の下で冷房運転を行って冷房負荷が小さくなると、ヒートポンプ装置1を動作させずとも、前記端末循環回路30の前記戻り液温度センサ34で検出される循環液Lの前記戻り冷水温度が前記目標戻り冷水温度以下となる場合がある。この場合は、前記地中熱制御装置61及び前記空気熱制御装置62による公知の制御によりヒートポンプ装置1が停止され、待機状態となる(すなわち、いったんヒートポンプ装置1の運転が終了される)。ステップS115では、切替制御部61p,62pは、ヒートポンプ装置1がこの待機状態となったか否かを判定するものである。運転終了状態となっていた場合はステップS115の判定が満たされ(S115:YES)、このフローを終了する。一方、運転終了状態となっていない間はステップS115の判定は満たされず(S115:NO)、ステップS120に移る。
In step S115, the switching
ステップS120では、切替制御部61p,62pは、この時点で戻り液温度センサ34から検出された前記戻り冷水温度が前記目標戻り冷水温度(前記の例では15[℃])を超えているか否かを判定する。戻り冷水温度が目標戻り冷水温度を超えている場合、判定が満たされ(S120:YES)、ステップS125に移る。
In step S120, the switching
ステップS125では、切替制御部61p,62pは、前記図16の前記ステップS25と同様、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を増大する。なお、前記と同様、主動力源の圧縮機の回転数の増大だけに限らず、適宜、補助動力源の圧縮機の回転数も増大させてもよい。その後、後述のステップS135に移る。
In step S125, the switching
一方、前記ステップS120の判定において、前記戻り冷水温度が前記目標戻り冷水温度以下である場合、判定は満たされず(S120:NO)、ステップS130に移る。 On the other hand, in the determination in step S120, if the return chilled water temperature is equal to or lower than the target return chilled water temperature, the determination is not satisfied (S120: NO), and the process proceeds to step S130.
ステップS130では、切替制御部61p,62pは、前記図16の前記ステップS30と同様、この時点の主動力源となっている圧縮機の回転数を低減する。なお、主動力源の圧縮機の回転数の低減だけに限らず、適宜、補助動力源の圧縮機の回転数も低減させてもよい。その後、ステップS135に移る。
In step S130, the switching
ステップS135では、切替制御部61p,62pは、外気温度センサ57が検出した外気温度に対し、前記図10に示した前記基準温度(外気温度の上昇方向では35[℃]、低下方向では30[℃])を参照して、主動力源/補助動力源の切り替えが必要か否かを判定する。主動力源/補助動力源の切り替えが不要である場合、判定は満たされず(S135:NO)、前記ステップS115に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S135, the switching
一方、主動力源/補助動力源の切り替えが必要である場合、判定が満たされ(S135:YES)、ステップS140に移る。 On the other hand, when the main power source / auxiliary power source needs to be switched, the determination is satisfied (S135: YES), and the routine goes to Step S140.
ステップS140では、切替制御部61p,62pは、前記所定の期間としての30分間が経過したか否かを判定する。30分が経過しないうちは判定が満たされず(S140:NO)、前記ステップS135に戻って同様の手順を繰り返す。30分が経過したら判定が満たされ(S140:YES)、ステップS150に移る。
In step S140, the switching
ステップS150では、切替制御部61p,62pは、前記図16の前記ステップS50と同様、この時点で主動力源であった圧縮機を補助動力源としての回転数に切り替えると共に、この時点で補助動力源であった圧縮機を主動力源としての回転数に切り替える。なお、前記図13〜図15では、地中熱ヒートポンプユニット4と空気熱ヒートポンプユニット5とがほぼ同等の性能・仕様である場合(圧縮機43,53の回転数が同等であれば互いに同じ出力となる場合)を例にとり、互いの回転数を単純に交換する場合を説明したが、前記ヒートポンプユニット4,5の性能・仕様が異なる場合(各圧縮機43,53の回転数に対する冷房出力が互いに異なる場合)には、冷房出力を互いに交換するような、対応する回転数にそれぞれ切り替える。その後、ステップS155に移る。
In step S150, the switching
ステップS155では、切替制御部61p,62pは、この時点に設定されている前記目標戻り冷水温度の値と、この時点で戻り液温度センサ34が検出した前記戻り冷水温度との偏差を算出し、この偏差の大きさ(絶対値)が4[℃]以上であるか否かを判定する。4[℃]より小さい場合、判定は満たされず(S155:NO)、前記ステップS115に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S155, the switching
一方、前記偏差の大きさが4[℃]以上あった場合、判定が満たされ(S155:YES)、ステップS160に移る。 On the other hand, when the magnitude of the deviation is 4 [° C.] or more, the determination is satisfied (S155: YES), and the routine goes to Step S160.
ステップS160では、切替制御部61p,62pは、前記図16の前記ステップS60と同様、この時点で主動力源となっている圧縮機の回転数を増加させる(この例では最大回転数まで増加させる)。その後、前記ステップS115に戻って、同様の手順を繰り返す。
In step S160, the switching
以上のようにして、ステップS120、ステップS125、及びステップS130の処理により、前記戻り冷水温度が前記目標戻り冷水温度に一致するよう主動力源の圧縮機(及び、必要に応じて補助動力源の圧縮機)の回転数を制御する通常の前記戻り冷水温度制御が行われ、ステップS135〜ステップS150の処理により主動力源/補助動力源の切り替え制御が行われ、ステップS155及びステップS160の処理により前記戻り冷水温度と前記目標戻り冷水温度との偏差に基づいた主動力源側の最大出力制御が行われる。 As described above, by the processing of step S120, step S125, and step S130, the compressor of the main power source (and the auxiliary power source of the auxiliary power source if necessary) so that the return chilled water temperature matches the target return chilled water temperature. The normal return chilled water temperature control for controlling the rotation speed of the compressor) is performed, and the switching control of the main power source / auxiliary power source is performed by the processing of step S135 to step S150, and the processing of step S155 and step S160 is performed. Maximum output control on the main power source side is performed based on a deviation between the return chilled water temperature and the target return chilled water temperature.
以上説明したように、本実施形態のヒートポンプ装置1によれば、戻り液温度センサ34を設けて、端末循環回路30において前記第1熱交換器41へ流入する戻り温水温度(暖房運転時)または戻り冷水温度(冷房運転時)を検出する。そして、検出した前記戻り温水温度(または前記戻り冷水温度)と前記目標戻り温水温度(または前記目標戻り冷水温度)との偏差(詳細にはその絶対値)が所定のしきい値(前記の例では4[℃])以上になっている場合には、各切替制御部61p,62pの制御によって、主動力源/補助動力源の切り替え後に前記主動力源となっている圧縮機の回転数を増大させる。これにより、前記戻り温水温度(または前記戻り冷水温度)と前記目標戻り温水温度(または前記目標戻り冷水温度)との温度偏差を素早く小さくすることができ、快適性を損なうことがない。
As described above, according to the
また、本実施形態では特に、外気温度センサ57により検出される外気温度に基づき、各切替制御部61p,62pが主動力源と補助動力源とを切り替える。これにより、確実に効率のよい熱交換を図ることができる。
In the present embodiment, particularly, each switching
また、本実施形態では特に、主動力源/補助動力源の切り替えが必要な外気温度の変化状態が、ある程度の時間(前記所定時間としての30分間)継続するのを待つ。これにより、本当に主動力源/補助動力源の切り替えが必要であることを確実に見極めることができる。 In the present embodiment, in particular, it waits for a certain amount of time (30 minutes as the predetermined time) to continue for a change in the outside air temperature that requires switching between the main power source and the auxiliary power source. As a result, it is possible to reliably determine that the main power source / auxiliary power source needs to be switched.
また、本実施形態では特に、前記のようにして主動力源の圧縮機と補助動力源の圧縮機とが入れ替わったときに、たまたま操作者の操作等によって熱交換端末36の数が増大したことが原因で、前記戻り温水温度(または前記戻り冷水温度)と前記目標戻り温水温度(または前記目標戻り冷水温度)との間に大きな温度偏差が生じた場合(前記図11及び前記図14参照)においても、その状態を速やかに解消し、温度偏差を素早く小さくすることができる。
Further, in the present embodiment, in particular, when the compressor of the main power source and the compressor of the auxiliary power source are switched as described above, the number of the
また、本実施形態では特に、前記のようにして主動力源の圧縮機と補助動力源の圧縮機とが入れ替わったときに、たまたま操作者の指示によって前記目標戻り温水温度または前記目標戻り冷水温度が変更されたことが原因で前記戻り温水温度(または前記戻り冷水温度)と前記目標戻り温水温度(または前記目標戻り冷水温度)との間に大きな温度偏差が生じた場合(前記図12及び前記図15参照)においても、その状態を速やかに解消し、温度偏差を素早く小さくすることができる。 Further, particularly in the present embodiment, when the compressor of the main power source and the compressor of the auxiliary power source are switched as described above, the target return hot water temperature or the target return cold water temperature happens to be in accordance with an operator's instruction. When a large temperature deviation occurs between the return hot water temperature (or the return chilled water temperature) and the target return hot water temperature (or the target return chilled water temperature) due to the change of Also in FIG. 15), the state can be quickly resolved and the temperature deviation can be quickly reduced.
また、本実施形態では特に、各切替制御部61p,62pの制御によって、主動力源/補助動力源の切り替え後に前記主動力源となっている圧縮機の回転数を、最大回転数まで増大させる。これにより、前記戻り温水温度(または前記戻り冷水温度)と前記目標戻り温水温度(または前記目標戻り冷水温度)との温度偏差を、最も早く小さくすることができ、快適性が損なわれるのを確実に防止することができる。
In the present embodiment, in particular, the rotation speed of the compressor serving as the main power source is increased to the maximum speed after switching between the main power source / auxiliary power source by the control of each switching
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、前記地中または前記比較的大容量の水源中に地中熱交換器23を設け、この地中熱熱交換器23で前記地中または前記水源と熱交換した熱媒H1を、地中熱循環回路20において循環させたが、これに限られない。すなわち、このような循環回路を構成するのではなく、開放型の管路を地中熱循環ポンプ22に接続するようにしても良い。この場合、地中熱循環ポンプ22の上流側(ポンプ流入側)及び下流側(ポンプ流出側)がそれぞれ前述の湖沼、貯水池、河川、海、温泉、井戸等の水源(あるいは一定温度の水を供給する冷水器でもよい)に接続され、その水源等の水を前記地中熱循環ポンプ22で直接汲み上げて使用する。すなわち、前記水源等の水は、ポンプ上流側に接続された管路(上流側管路)を通じて前記地中熱循環ポンプ22に供給され、ポンプ下流側に接続された管路(下流側管路)へ吐出された後、その下流側管路に設けられた前記地中熱源熱交換器45に導かれて前記第1冷媒C1と熱交換を行った後、さらに前記下流側管路を通じて前記水源等に戻される。この場合、前記上流側管路に接続される水源等と前記下流側管路に接続される水源等は同一のものでもよいし、別々のものでもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not change the summary of invention. For example, in the above-described embodiment, a ground heat exchanger 23 is provided in the ground or the relatively large capacity water source, and the ground heat exchanger 23 exchanges heat with the ground or the water source. Although H1 was circulated in the underground
また例えば、上記実施形態では、地中熱交換器23を1本だけ地中に設けた場合を例にとって説明しているが、これに限られず、地中熱交換器23は地中に複数設けられていてもよい。その場合、それら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いし、直列に接続されていてもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, a case where only one underground heat exchanger 23 is provided in the ground is described as an example, but the present invention is not limited to this, and a plurality of underground heat exchangers 23 are provided in the underground. It may be done. In that case, the plurality of underground heat exchangers 23 may be connected in parallel to each other or may be connected in series.
また、上記実施形態では、地中熱を用いた地中熱ヒートポンプ回路40と空気熱を用いた空気熱ヒートポンプ回路50とを1つずつ備えた複合熱源型のヒートポンプ装置に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、地中熱ヒートポンプ回路40と空気熱ヒートポンプ回路50を含み3つ以上のヒートポンプ回路を備えた複合熱源型のヒートポンプ装置に適用してもよい。この場合には、1つのヒートポンプ回路の圧縮機だけを主動力源とし、それ以外の他のヒートポンプ回路の圧縮機を補助動力源としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where this invention is applied to the composite heat source type heat pump apparatus provided with the geothermal
さらに、上記実施形態では、室内端末機として、1台または2台の熱交換端末36が接続される場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち3台以上の室内端末機が接続される構成でも良い。
Furthermore, although the said embodiment demonstrated as an example the case where one or two
1 ヒートポンプ装置
20 地中熱循環回路(第1ヒートポンプ回路)
21 地中熱配管(熱媒配管)
22 地中熱循環ポンプ
23 地中熱交換器(熱源)
30 端末循環回路(負荷側回路)
31 負荷配管(循環液配管)
32 循環液循環ポンプ(負荷側循環ポンプ)
34 戻り冷水温度センサ(循環液温度検出手段)
36 熱交換端末(負荷端末)
40 地中熱ヒートポンプ回路(第1ヒートポンプ回路)
41 第1熱交換器(第1負荷側熱交換器)
42 第1冷媒配管
42a 第1冷媒吐出温度センサ
42b 第1冷媒温度センサ(冷媒温度検出手段)
43 第1圧縮機
44 第1膨張弁
45 地中熱源熱交換器(第1熱源側熱交換器)
50 空気熱ヒートポンプ回路(第2ヒートポンプ回路)
51 第2熱交換器(第2負荷側熱交換器)
52 第2冷媒配管
52a 第2冷媒吐出温度センサ
53 第2圧縮機
54 第2膨張弁
55 空気熱源熱交換器(第2熱源側熱交換器)
57 外気温度センサ(外気温度検出手段)
61 地中熱制御装置
61A 圧縮機制御部
61B 膨張弁制御部
61C ポンプ制御部
61p 切替制御部(制御手段)
62 空気熱制御装置
62A 圧縮機制御部
62B 膨張弁制御部
62C ファン制御部
62p 切替制御部(制御手段)
C1 第1冷媒
C2 第2冷媒
H1 熱媒
L 循環液
1
21 Underground heat pipe (heat medium pipe)
22 Geothermal circulation pump 23 Geothermal heat exchanger (heat source)
30 Terminal circulation circuit (load side circuit)
31 Load piping (circulating fluid piping)
32 Circulating fluid circulation pump (load-side circulation pump)
34 Return chilled water temperature sensor (circulating fluid temperature detection means)
36 Heat exchange terminal (load terminal)
40 Geothermal heat pump circuit (first heat pump circuit)
41 1st heat exchanger (1st load side heat exchanger)
42 1st refrigerant |
43
50 Air-heat heat pump circuit (second heat pump circuit)
51 2nd heat exchanger (2nd load side heat exchanger)
52 2nd refrigerant |
57 Outside air temperature sensor (outside air temperature detection means)
61 Geothermal control device 61A
62 air
C1 First refrigerant C2 Second refrigerant H1 Heat medium L Circulating fluid
Claims (6)
第2圧縮機、第2負荷側熱交換器、及び、外気と熱交換可能な第2熱源側熱交換器、を第2冷媒配管で接続して、第2ヒートポンプ回路を形成し、
前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、少なくとも1つの負荷端末を、前記第1負荷側熱交換器が前記第2負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、
運転時において前記第1圧縮機及び前記第2圧縮機のうちいずれを主動力源としいずれを補助動力源とするかを切り替える、制御手段と、
を有し、前記負荷端末による暖房運転を行う複合熱源ヒートポンプ装置において、
前記負荷側回路において、前記負荷側熱交換器へ流入する循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
を設け、
前記制御手段は、
前記運転時に、前記第2圧縮機を主動力源としかつ前記第1圧縮機を補助動力源とした状態で、前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が所定の基準温度よりも低くなったとき、前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態への切り替えを行い、かつ、
前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態へ切り替える直前でかつ前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が低下することによって前記循環液温度と目標循環液温度との偏差が所定のしきい値以上になった場合は、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させる
ことを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。 The first compressor, the first load side heat exchanger, and the first heat source side heat exchanger are connected by a first refrigerant pipe, and the first heat source side heat exchanger and the predetermined heat source are connected by a heat medium pipe. Connect to form a first heat pump circuit;
A second compressor, a second load side heat exchanger, and a second heat source side heat exchanger capable of exchanging heat with the outside air are connected by a second refrigerant pipe to form a second heat pump circuit;
The first load side heat exchanger, the second load side heat exchanger, and at least one load terminal are arranged in series on the upstream side of the second load side heat exchanger. Connected with the circulating fluid piping while forming the load side circuit,
A control means for switching which of the first compressor and the second compressor is a main power source and which is an auxiliary power source during operation;
Have a, in the composite source heat pump apparatus which performs heating operation by the load terminal,
In the load side circuit, a circulating fluid temperature detecting means for detecting a circulating fluid temperature flowing into the load side heat exchanger ;
Outside temperature detecting means for detecting outside temperature;
Provided,
The control means includes
During the operation, the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means is lower than a predetermined reference temperature in a state where the second compressor is a main power source and the first compressor is an auxiliary power source. Switching to a state where the first compressor is a main power source and the second compressor is an auxiliary power source, and
The circulating liquid by the circulating fluid temperature by the first compressor immediately before toggle its to the state of the main power Toshikatsu Minamoto the second compressor and the auxiliary power source and the circulating fluid temperature detecting means detects drops If the deviation between the temperature and the target temperature of the circulating fluid exceeds a predetermined threshold value, the maximum rotational speed of the compressor rotation speed of the first compressor became the main power source to the switching and simultaneous composite source heat pump apparatus characterized by increasing the.
前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が低下することによって前記偏差が前記しきい値以上になった場合に、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させる
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。 The control means includes
When the state determined to require switching between the compressor serving as the main power source and the compressor serving as the auxiliary power source continues for a predetermined period, and the first compressor as the main power source if the difference is equal to or greater than the threshold value by immediately before switching to the state in which the second compressor and the auxiliary power source, the circulating fluid temperature, wherein the circulating fluid temperature detecting unit detects is decreased, the switching composite heat source heat pump apparatus according to claim 1, wherein the rotational speed of the same time becomes the main power source of the first compressor, characterized in that to increase the maximum rotational speed of the compressor.
複数の前記負荷端末、前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、を接続しており、
前記制御手段は、
前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、運転対象となる前記負荷端末の数の増大により前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が低下することによって前記偏差が前記しきい値以上となった場合には、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させる
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。 The load side circuit is:
Connecting a plurality of the load terminals, the first load-side heat exchanger, the second load-side heat exchanger,
The control means includes
When the state determined to require switching between the compressor serving as the main power source and the compressor serving as the auxiliary power source continues for a predetermined period, and the first compressor as the main power source Immediately before switching to the state where the second compressor is used as an auxiliary power source, the deviation is caused by the decrease in the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means due to an increase in the number of load terminals to be operated. if equal to or more than the threshold value, according to claim 1, characterized in that to increase the rotational speed of the became switched simultaneously the main power source of the first compressor to the maximum rotational speed of the compressor or The composite heat source heat pump apparatus according to claim 2 .
第2圧縮機、第2負荷側熱交換器、及び、外気と熱交換可能な第2熱源側熱交換器、を第2冷媒配管で接続して、第2ヒートポンプ回路を形成し、A second compressor, a second load side heat exchanger, and a second heat source side heat exchanger capable of exchanging heat with the outside air are connected by a second refrigerant pipe to form a second heat pump circuit;
前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、少なくとも1つの負荷端末を、前記第1負荷側熱交換器が前記第2負荷側熱交換器の上流側に直列に配設されるようにしつつ循環液配管で接続して、負荷側回路を形成し、The first load side heat exchanger, the second load side heat exchanger, and at least one load terminal are arranged in series on the upstream side of the second load side heat exchanger. Connected with the circulating fluid piping while forming the load side circuit,
運転時において前記第1圧縮機及び前記第2圧縮機のうちいずれを主動力源としいずれを補助動力源とするかを切り替える、制御手段と、A control means for switching which of the first compressor and the second compressor is a main power source and which is an auxiliary power source during operation;
を有し、前記負荷端末による冷房運転を行う複合熱源ヒートポンプ装置において、In a composite heat source heat pump device that performs cooling operation by the load terminal,
前記負荷側回路において、前記負荷側熱交換器へ流入する循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、In the load side circuit, a circulating fluid temperature detecting means for detecting a circulating fluid temperature flowing into the load side heat exchanger;
外気温度を検出する外気温度検出手段と、Outside temperature detecting means for detecting outside temperature;
を設け、Provided,
前記制御手段は、The control means includes
前記運転時に、前記第2圧縮機を主動力源としかつ前記第1圧縮機を補助動力源とした状態で、前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が所定の基準温度よりも高くなったとき、前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態への切り替えを行い、かつ、During the operation, the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means becomes higher than a predetermined reference temperature in a state where the second compressor is used as a main power source and the first compressor is used as an auxiliary power source. Switching to a state where the first compressor is a main power source and the second compressor is an auxiliary power source, and
前記第1圧縮機を主動力源としかつ前記第2圧縮機を補助動力源とした状態へ切り替える直前でかつ前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が上昇することによって前記循環液温度と目標循環液温度との偏差が所定のしきい値以上になった場合は、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるImmediately before switching to the state where the first compressor is used as a main power source and the second compressor is used as an auxiliary power source, and the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means is increased, the circulating fluid temperature is increased. And the target circulating fluid temperature exceed a predetermined threshold value, the rotational speed of the first compressor that is the main power source is increased to the maximum rotational speed of the compressor simultaneously with the switching. Make
ことを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。A composite heat source heat pump device characterized by that.
前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が上昇することによって前記偏差が前記しきい値以上になった場合に、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるWhen the state determined to require switching between the compressor serving as the main power source and the compressor serving as the auxiliary power source continues for a predetermined period, and the first compressor as the main power source Immediately before switching to the state where the second compressor is used as an auxiliary power source, the switching is performed when the deviation exceeds the threshold value due to the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means rising. At the same time, the rotational speed of the first compressor that is the main power source is increased to the maximum rotational speed of the compressor.
ことを特徴とする請求項4記載の複合熱源ヒートポンプ装置。The combined heat source heat pump apparatus according to claim 4, wherein
複数の前記負荷端末、前記第1負荷側熱交換器、前記第2負荷側熱交換器、を接続しており、Connecting a plurality of the load terminals, the first load-side heat exchanger, the second load-side heat exchanger,
前記制御手段は、The control means includes
前記主動力源となる圧縮機と前記補助動力源となる圧縮機との切り替えが必要であると判定した状態が所定の期間継続した場合で、かつ、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た状態へ切り替える直前で、運転対象となる前記負荷端末の数の増大により前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が上昇することによって前記偏差が前記しきい値以上となった場合には、前記切り替えと同時に前記主動力源となった前記第1圧縮機の回転数を当該圧縮機の最大回転数に増大させるWhen the state determined to require switching between the compressor serving as the main power source and the compressor serving as the auxiliary power source continues for a predetermined period, and the first compressor as the main power source Immediately before switching to the state where the second compressor is used as an auxiliary power source, the deviation is caused by an increase in the circulating fluid temperature detected by the circulating fluid temperature detecting means due to an increase in the number of load terminals to be operated. When the threshold value is exceeded, the rotational speed of the first compressor that has become the main power source at the same time as the switching is increased to the maximum rotational speed of the compressor.
ことを特徴とする請求項4または請求項5記載の複合熱源ヒートポンプ装置。The composite heat source heat pump device according to claim 4 or 5, wherein
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