(57)【要約】【課題】  空冷式と水冷式の熱交換機を有するヒートポンプを効率良く運転させることが可能な制御装置を提供する。【解決手段】  空調機器１１と接続された流路４内を循環する熱交換媒体に対して地中３３に埋設した地中内熱交換機３６を通って供給される冷却水を用いて熱交換する水冷式熱交換機２０を有する第１の流路４Ａ、流路４内を循環する熱交換媒体に対して気体を用いて熱交換する空冷式熱交換機５を有する第２の流路４Ｂ、熱交換媒体が流れる流路を第１または第２の流路に切換える切換手段２２〜２５、地中内温度またはそれと相関する温度を検出する温度検出手段３２を有し、温度検出手段からの温度情報が第１の設定温度ＷＴ１に達すると熱交換媒体が流れる流路を第１の流路４Ａとし、温度情報が第２の設定温度ＷＴ２に達すると熱交換媒体が流れる流路を第２の流路４Ｂとするように切換手段を制御手段４０で制御する。【選択図】      図１
2006349332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機器と接続された流路内を循環する熱交換媒体に対して地中に埋設した地中内熱交換機を通って供給される冷却水を用いて熱交換する水冷式熱交換機が設けられた第１の流路と、前記流路内を循環する熱交換媒体に対して気体を用いて熱交換する空冷式熱交換機が設けらたれ第２の流路と、前記熱交換媒体が流れる流路を第１の流路または第２の流路に切換える切換手段とを有し、冷却サイクル及び加熱サイクルを行えるヒートポンプの制御装置であって、
前記地中内温度またはそれと相関する温度を検出する第１の温度検出手段と、
第１の温度検出手段からの温度情報が第１の設定温度に達すると前記熱交換媒体が流れる流路を第１の流路とし、第１の温度検出手段からの温度情報が第２の設定温度に達すると前記熱交換媒体が流れる流路を第２の流路とするように前記切換手段を制御する制御手段とを有することを特徴とするヒートポンプの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のヒートポンプの制御装置において、
前記制御手段は、前記ヒートポンプの始動時から予め設定された所定時間経過するまでは前記熱交換媒体が流れる流路を第１の流路とし、所定時間経過後は前記熱交換媒体が流れる流路を第２の流路となるように前記切換手段を制御することを特徴とするヒートポンプの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のヒートポンプの制御装置において、
地上の温度を検出する第２の温度検出手段と、
第１の温度検出手段で検出される温度に対応した運転効率を推定する第１の推定手段と、
第２の温度検出手段で検出される温度に対応する運転効率を推定する第２の推定手段とを有し、
前記制御手段は、第１及び第２の温度検出手段で検出された温度情報から、当該温度な対応する運転効率を第１及び第２の推定手段から推定し、第１の推定手段側の推定値が第２の推定手段側の推定値よりも高い場合には前記熱交換媒体が流れる流路を第１の流路とし、第２の推定手段側の推定値が第１の推定手段側の推定値よりも高い場合には前記熱交換媒体が流れる流路を第２の流路となるように前記切換手段を制御することを特徴とするヒートポンプの制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載のヒートポンプの制御装置において、
通年の平均気温情報が記憶された記憶手段と、日時を計測する手段とを有し、
前記制御手段は、前記計測手段で計測された日時に対応する平均気温情報を記憶手段から選択すると共に、選択された平均気温情報に基づき前記ヒートポンプの負荷を算出し、その負荷に応じて少なくとも第１の設定温度を設定することを特徴とするヒートポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、熱交換媒体を空気で熱交換する空冷式熱交換機と水熱源で熱交換する水冷式熱交換機の双方を有する空水冷ハイブリッドタイプのヒートポンプの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】  空冷式の熱交換機となるヒートポンプを有する空調装置では、一般に直接膨張方式（以下、直膨方式）を用いて冷却及び加熱を行っている。以下、冷却サイクルを用いて冷却システムについて説明すると、直膨方式は室内に設置された蒸発器に熱交換媒体を送り、コイルの中で膨張気化させてコイルを冷却し、通過する空気と熱交換をし、その空気より吸熱を行っている。本空調装置は、室外に設置された凝縮器で空気と直接熱交換を行う構造であるため、構造が簡単である反面、放熱する空気温度（外気温度）によってその性能が大きく変化する特性となっている。
一方、空冷式に比べて熱交換率が良いことで、水冷式の熱交換機としてのヒートポンプが種々提案されている。ここで空冷式と水冷式のヒートポンプの差を説明する。この水冷式のヒートポンプは、熱交換媒体を水熱源とする地下水、クーリングタワー内の水等の冷却水に放熱するので、空冷式に比べて熱交換性能が安定する特性がある。しかしながら、冷却水への放熱方式を行おうとしても、この冷却水として水道水を利用するとコストが高く、地下水を利用すると、汲み上げ規制のある地域では十分に利用できるものとは限らない。また、冷却水として水または不凍液を循環させる流路を地中に埋設して熱交換させる場合、ヒートポンプの原理的な問題から冷却水の温度がある一定温度を越えると、冷却水と熱交換媒体との間での熱交換の効率が低減してしまう。【０００３】  ここで、冷却水を熱源とするヒートポンプの原理について説明する。ヒートポンプは、図１５に示すように、エンタルピー（ｈ）と圧力（ｐ）に対して用いる熱交換媒体の飽和線上に変化を示した図で説明される。ヒートポンプは、暖房時と冷房時で室内機と室内機の凝縮器と蒸発器の機能が逆になるが、以下に示すように、暖房時及び冷房時においても、水冷式の方の熱交換効率が向上する。図１５の左側の図を用いて暖房時サイクルを説明する。ヒートポンプにおいては、蒸発器（室外機）が熱源との熱交換機分となり、ここが空冷冷却機と水冷冷却機で異なる部分となる。水の熱伝達率は、空気のそれと比べて数百倍と大変大きく、また、熱容量も大きくなることから、効率的に吸熱反応が行われ、ヒートポンプの動力費（電気消費量）が空気の場合と比べて小さく、効率が向上しており加熱能力がよくなる。図１５の右側の図を用いて冷房時のサイクルを説明すると、室内機と室外機がそれぞれ蒸発器と凝縮器となり、凝縮器での放熱が冷却機の仕事となる。この効率も加熱時と同様に熱伝達率が、圧倒的に空気と比べて高いことから、水による放熱が少ない動力費で行われ、効率が向上して冷却能力もよくなる。このような特性を鑑み、近年、空冷式と水冷式の熱交換機を備えたハイブリッドタイプの空調装置が、例えば特許文献１、２で提案されている。【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１６８００
【特許文献２】特開２００４−１１６８０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  特許文献１，２には、空冷式と水冷式の熱交換機を有する空調装置が提案されているが、冷却、加熱および除湿の運転（サイクル）時において、空冷式と水冷式の熱交換機の最適なタイミングで切換える事は記載されていない。これら空冷式と水冷式の熱交換機の切換えは、所謂冷凍サイクルを備えたヒートポンプ、とりわけ空調装置にヒートポンプにおいては効率的に運転するのに非常に重要な課題となる。
本発明は、空冷式と水冷式の熱交換機を有するヒートポンプを効率良く運転させることが可能な制御装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するため、本発明に係る、空調機器と接続された流路内を循環する熱交換媒体に対して地中に埋設した地中内熱交換機を通って供給される冷却水を用いて熱交換する水冷式熱交換機が設けられた第１の流路と、流路内を循環する熱交換媒体に対して気体を用いて熱交換する空冷式熱交換機が設けらたれ第２の流路と、熱交換媒体が流れる流路を第１の流路または第２の流路に切換える切換手段とを有し、冷却サイクル及び加熱サイクルを行えるヒートポンプの制御装置では、地中内温度またはそれと相関する温度を検知する第１の温度検知手段と、第１の温度検知手段からの温度情報が第１の設定温度に達すると熱交換媒体が流れる流路を第１の流路とし、第１の温度検知手段からの温度情報が第２の設定温度に達すると熱交換媒体が流れる流路を第２の流路とするように切換手段を制御する制御手段とを有することを特徴としている。【０００７】  本発明に係るヒートポンプの制御装置において、制御手段が、ヒートポンプの始動時から予め設定された所定時間経過するまでは熱交換媒体が流れる流路を第１の流路とし、所定時間経過後は熱交換媒体が流れる流路を第２の流路となるように切換手段を制御することを特徴としている。【０００８】  本発明に係るヒートポンプの制御装置において、地上の温度を検知する第２の温度検知手段と、第１の温度検知手段で検知される温度に対応した運転効率を推定する第１の推定手段と、第２の温度検知手段で検知される温度に対応する運転効率を推定する第２の推定手段とを有し、制御手段が、第１及び第２の温度検知手段で検知された温度情報から、当該温度な対応する運転効率を第１及び第２の推定手段から推定し、第１の推定手段側の推定値が第２の推定手段側の推定値よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を第１の流路とし、第２の推定手段側の推定値が第１の推定手段側の推定値よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を第２の流路となるように切換手段を制御することを特徴としている。【０００９】  本発明に係るヒートポンプの制御装置において、通年の平均気温情報が記憶された記憶手段と、日時を計測する手段とを有し、制御手段が、計測手段で計測された日時に対応する平均気温情報を記憶手段から選択すると共に、選択された平均気温情報に基づき前記ヒートポンプの負荷を算出し、その負荷に応じて少なくとも第１の設定温度を設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、地中内温度またはそれと相関する温度を検知する第１の温度検知手段からの温度情報が第１の設定温度に達すると熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機が設けられた第１の流路と、第１の温度検知手段からの温度情報が第２の設定温度に達すると熱交換媒体が流れる流路を空冷式熱交換機が設けられた第２の流路とするように切換手段が制御されるので、地中内温度またはそれと相関する温度変動に応じて、空冷式熱交換機と水冷式熱交換機の何れかに熱交換媒体が案内されて熱交換されるので、空冷式と水冷式の熱交換機を有するヒートポンプを地中の温度状態に応じて効率良く運転させることができる。【００１１】  本発明によれば、ヒートポンプの始動時から予め設定された所定時間経過するまでは熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機が設けられた第１の流路とし、所定時間経過後は熱交換媒体が流れる流路を空冷式熱交換機が設けられた第２の流路となるように切換手段が制御されるので、運転開始時のような負荷が大きい場合には地中内熱交換機で熱交換された冷却水を熱源とするので、空冷式熱交換機を用いる場合よりも立ち上がり時の消費電力を抑えられ、立上がり時においてヒートポンプの効率良く運転させることができる。【００１２】  本発明によれば、第１及び第２の温度検知手段で検知された温度情報から、当該温度な対応する運転効率を第１及び第２の推定手段から推定し、第１の推定手段側の推定値が第２の推定手段側の推定値よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機が設けられた第１の流路とし、第２の推定手段側の推定値が第１の推定手段側の推定値よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を空冷式交換機が設けられた第２の流路となるように切換手段が制御されるので、水冷式あるいは空冷式の何れか効率の高い熱交換機を使った熱交換を行え、ヒートポンプを効率良く運転させることができる。【００１３】  本発明によれば、計測手段で計測された日時に対応する平均気温情報を記憶手段から選択すると共に、選択された平均気温情報に基づきヒートポンプの負荷を算出し、その負荷に応じて少なくとも第１の設定温度を設定するので、ヒートポンプの負荷に応じた最適な切換え温度を設定することができ、ヒートポンプを効率良く運転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。最初にヒートポンプ１を備えた空調システムの全体構成を説明し、その後に制御の形態毎に分類して説明する。図１はハイブリッド方式の空調システムを示す概略図である。図１において、符号１は室内に装着される空調機器としてのファンコイルユニット１１と接続するヒートポンプを示す。このヒートポンプ１は、そのケーシング１００の内部に、電磁式の四方弁２、膨張弁３、四方弁２と膨張弁３とを結ぶ流路４上に配置された空冷式熱交換機５、四方弁２と圧縮機６とを結ぶ低圧の流路７上にアキュムレータ８と低圧開閉弁９、四方弁２と膨張弁３の流路４を閉鎖してヒートポンプ１とファンコイルユニット１１を切り離し可能とする停止弁１０Ａ，１０Ｂ、水冷式熱交換機２０、水冷式熱交換機２０に冷却水を循環させる冷却水流路３０がそれぞれ設けられている。空冷式熱交換機５と対向する部位には、駆動モータ１９によって回転駆動される冷却用のファン１８が設けられている。圧縮機６と四方弁２とを結ぶ高圧の流路１２には、周知の消音器１３と圧力開閉弁１４が設けられている。これら各構成により、ファンコイルユニット１１と流路４内を循環する熱交換媒体の熱交換を行い、冷却と加熱を行う冷凍サイクルが行なわれる。熱交換媒体は、最適な性能を得られる量が流路４内に充填されている。熱交換媒体としては、ＣＦＣ系のＲ−１２、ＨＣＦＣ系のＲ−２２，Ｒ−１２３、ＨＦＣ系のＲ−１３４ａ，Ｒ−４０７（ＨＦＣ−３２、１２５ｄ、１３４ａ混合），Ｒ４１０Ａ（ＨＦＣ−３２、１２５混合）等の科学冷媒が用いられている。【００１５】  水冷式熱交換機２０は、空冷式熱交換機５を迂回するように流路４に接続された流路４Ａに配設されている。流路４Ａは、流路４内を流れる熱交換媒体を水冷式熱交換機２０へ案内する第１の流路を構成する。水冷式熱交換機２０に対して迂回流路となる流路４Ｂには空冷式熱交換機５が配設されていて、第２の流路を構成している。水冷式熱交換機２０の上流側と下流側に位置する流路４Ａには電磁弁２２，２３が、水冷式熱交換機５の上流側と下流側に位置する流路４Ｂには電磁弁２４，２５がそれぞれ配設されている。これら電磁弁は、オフ状態では各流路を閉じて水冷式熱交換機２０と空冷式熱交換機５への熱交換媒体の流入をそれぞれ停止し、オン状態となると各流路を開いて各熱交換機に対して熱交換媒体をそれぞれ流入するように構成されている。【００１６】  水冷式熱交換機２０は、冷却水を、その内部に導入する流入口２０Ａ、内部の通過して熱交換された冷却水を排出する排出口２０Ｂとを備えている。流入口２０Ａには冷却水流路３０を構成する給水流路３４の一端３４Ａが接続され、排出口２０Ｂには冷却水流路３０を構成する排水流路３７の一端３７Ａが連結されている。給水流路３４には、その他端３４Ｂ側に接続される図示しない給水用ポンプから冷却水が供給される。この冷却水は水冷式熱交換機２０内に導入されて排水流路３７から排出される。すなわち、冷却水流路３０は、水冷式熱交換機２０に冷却水を流通する流路であり、水冷式熱交換機２０は流通する冷却水によって、ファンコイルユニット１１との間で循環する熱交換媒体を冷却あるいは加熱するように構成されている。給水流路３４には、給水流路３４を開閉する開閉手段としての電磁弁３１と、地下の温度と相関する冷却水の温度を検知する第１の温度検知手段としての水温センサ３２が設けられている。第１の温度検知手段としては、冷却水の温度ではなく、地下３３の温度を直接検知するものであってもよい。【００１７】  給水流路３４の他端３４Ｂと、排水経路３７の他端３７Ｂには、地下３３に設けた熱交換井３５に挿入された地中内熱交換機を構成するＵ字状の熱交換パイプ３６が接続されていて、図示しないポンプ額どうして電磁弁３１が開くことで、冷却水が水冷式熱交換機２０と熱交換パイプ３６の間を循環するように構成されている。本形態において、冷却水を送る給水用ポンプの制御は別な系統で適宜オン／オフ制御される。【００１８】  アキュムレータ８の一次側に位置する流路７と水冷式熱交換機２０とは、第３の流路２６で接続されて連通している。この第３の流路２６は、電磁弁２２，２３がオフ、かつ電磁弁２４，２５がオンの時に、水冷式熱交換機２０内にある熱交換媒体をアキュムレータ８に導入するための媒体回収通路を構成する。アキュムレータ８の一次側に位置する流路７と空冷式熱交換機５とは、第４の流路２７で接続されて連通している。この第４の流路２７は、電磁弁２２，２３がオン、かつ電磁弁２４，２５がオフの時に、空冷式熱交換機５内にある熱交換媒体をアキュムレータ８に導入するための媒体回収通路を構成する。これら第３及び第４の流路２６，２７には、同流路をそれぞれ開閉可能とする開閉手段としての電磁式の開閉弁２８，２９が設けられている。すなわち、電磁弁２２，３３及び電磁弁２４，２５は、そのオン／オン状態に応じて流路４Ａと流路４Ｂとを切換える切換手段を構成している。【００１９】  ケーシング１００には、ヒートポンプ１の周囲の温度としての外気温を検知する第２の温度センチ手段としての外気温検知センサ３８が装着されている。この外気温検知センサ３８は、ファン１８の回転により発生する気流の影響を受けない部位に配置するのが、空冷式熱交換機５で熱交換された熱気流の影響を受けにくくなるので好ましい。【００２０】  駆動モータ１９、電磁弁２２，２３，２４，２５、開閉弁２８，２９及び電磁弁３１のオン／オフ制御は、図２に示す制御手段４０で制御されるように構成されている。制御手段４０は、図示を省略したが、ＣＰＵ（中央処理装置）、Ｉ／Ｏ（入出力）ポート、ＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み書き可能な記憶装置）およびタイマー等をそれぞれ備え、これらが信号バスによって接続された構成を有する周知のコンピュータで構成されている。制御手段４０の入力側には、水温センサ３２，外気温検知センサ３８、空調システムの操作部５０が接続されている。本形態において、各温度センサには周知のサーミスタを用いるが、これ以外の構成であっても構わない。操作部５０には、図３に示すように、冷却サイクルとなる冷房モードを選択する際に操作する冷房スイッチ５１、加熱サイクルとなる暖房モードを選択する際に操作する暖房スイッチ５２、除湿サイクルとしての除湿モードを選択する際に操作する除湿スイッチ５３、電源をオン／オフする���源スイッチ５４が設けられている。【００２１】  制御手段４０の出力側には、四方弁２、圧縮機６、駆動モータ１９、電磁弁２２〜２５、開閉弁２８，２９、電磁弁３１及び圧縮機６が接続されている。制御手段４０のＲＯＭには、電磁弁２２，２３と開閉弁２９と電磁弁３１及び電磁弁２４，２５と開閉弁２８、駆動モータ１９をオン／オフするためのパラメーターとなる各種温度情報、冷房運転モードと暖房運転モードが予め記憶設定されている。各種温度情報としては、第１の設定温度ＷＴ１と第２の設定温度ＷＴ２がそれぞれ設定されている。第１の設定温度ＷＴ１と第２の設定温度ＷＴ２とは、冷房運転モード時と暖房運転モード時で異なる値が設定されている。第１の設定温度ＷＴ１と第２の設定温度ＷＴ２は、冷房運転モード時にはＷＴ１＜ＷＴ２、暖房運転モード時にはＷＴ１＞ＷＴ２の関係とされている。【００２２】  制御手段４０は、図４に示す基本動作処理と、予め設定された複数の運転モードの内、任意のものを実行するルーチンが設定される。例えば冷房スイッチ５１が操作されたときに始動する冷房運転処理ルーチンと、暖房スイッチ５２が操作されたときに始動する暖房運転処理ルーチンを備えている。なお、本形態において、四方弁２は、通常オフとされていて、この状態の時には図１において実線で示す矢印方向に熱交換媒体を移動させるように流路４を連通し、オン状態となると図１において破線で示す矢印方向に熱交換媒体を移動させるように流路４を連通するように切り替わる。四方弁２は、冷却モード及び除湿モードの時にはオフ状態とされ、暖房モードの時にはオンされるように制御される。【００２３】  以下、制御装置４０による制御動作の形態について順次説明する。
基本動作処理は、図４のステップＨ１で電源スイッチ５４が操作されて電源がオンとなると、ステップＨ２おいて運転モードが判断される。本形態では、ステップＨ２において運転モードが冷房の場合にはステップＨ３に進んで冷房運転処理が行われ、ステップＨ２において運転モードが冷房でない場合にはステップＨ４に進む。ステップＨ４において運転モードが暖房の場合にはステップＨ５に進んで暖房運転処理が行われ、ステップＨ４において運転モードが冷房でない場合にはステップＨ６に進む。ステップＨ６において運転モードが除湿の場合にはステップＨ７に進んで除湿運転処理が行われる。そして、各運転処理が実行されていても、電源スイッチ５４が操作されて電源オフとなると装置を停止させる。除湿運転は、冷房の一形態となるので、除湿運転処理は冷房運転処理と同一な処理内とし、除湿時の処理動作の説明は省力するものとする。【００２４】（冷房運転処理）
図４のステップＨ２において冷房運転が選択されると、図５の冷房運転処理が開始される。この処理では、ステップＡ１において運転モードの変更がないかが判断される。ここでは、操作部５０で設定した冷房モードが他の運転モードに変更されたか否かが判断され、冷房モードの場合にはステップＡ２に進む。ステップＡ１において運転モードが冷房以外に変更されている場合には、この冷房運手処理を継続しないで、図４のステップＨ２にリターンして再度運転モードの確認が実行される。【００２５】  ステップＡ２では、電磁弁３１をオンして冷却水流路３０及び水冷式熱交換機２０内に対して冷却水を流通させてステップＡ３に進む。ステップＡ３では水温センサ３２で検知した水温情報ＷＴの読込みが行なわれ、ステップＡ４に進む。ステップＡ４では水温センサ３２からの水温情報ＷＴと第１の設定温度ＷＴ１とが比較され、水温情報ＷＴが第１の設定温度ＷＴ１に達すると、ステップＡ５において熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機２０が設けられた流路４Ａとする水冷モードを作動する。【００２６】  ステップＡ５において水冷モードが作動すると、電磁弁２２，２３、開閉弁２９、圧縮機６がオン状態とされるとともに、電磁弁２４，２５、開閉弁２８及び駆動モータ１９がオフ状態とされる。このため、熱交換媒体は、ファンコイルユニット１１から四方弁２を介して図１において実線示す矢印方向に移動する。この時、電磁弁２２，２３はオンされて流路４Ａが開放されているので、熱交換媒体は水冷式熱交換機２０へ導入される。また、開閉弁２８はオフ状態、開閉弁２９はオン状態とされるので、第４の流路２７が開放されて使用しない空冷式熱交換機５内の存在する熱交換媒体が、アキュムレータ８の負圧によりアキュムレータ８に回収される。このため、流路４内を循環する熱交換媒体の量が、充填時の量とほぼ同一の量とされて水冷式熱交換機２０へ導入される。導入された熱交換媒体は、水冷式熱交換機２０内の冷却水と間で熱交換されて冷却され、膨張弁３を介してファンコイルユニット１１へと戻される。水冷式熱交換機２０での熱交換時には、駆動モータ１９が停止状態となるので、省エネと、ファン１８の回転に伴い発生する風切り音などの騒音を低減することができる。【００２７】  ステップＡ５で水冷モードが作動するとステップＡ６に進み、水温センサ３２からの水温情報ＷＴと第２の設定温度ＷＴ２とが比較され、水温情報ＷＴが第２の設定温度ＷＴ２に達すると、ステップＡ７で電磁弁３１をオフして冷却水の流れを止め、ステップＡ８において熱交換媒体が流れる流路を空冷式熱交換機５が設けられた流路４Ｂとする空冷モードが作動する。【００２８】  ステップＡ８の空冷モードが作動すると、圧縮機６、電磁弁２４，２５、開閉弁２８、駆動モータ１９がオン状態とされるとともに、電磁弁２２，２３と開閉弁２９がオフ状態となる。このため、第１の流路４Ａは閉じ、第２の流路４Ｂが開放されて流路切換えが行われるとともに、第３の流路２６が開放されて使用しない水冷式熱交換機２０内の存在する熱交換媒体がアキュムレータ８の負圧によりアキュムレータ８に回収されるとともにファン１８が回転する。このため、圧縮機６、四方弁２を通過した���交換媒体は、全て空冷式熱交換機５へ案内され、ファン１８の回転に発生する気流により空気と間で熱交換されて冷却され、膨張弁３を介してファンコイルユニット１１へと戻される。【００２９】（暖房運転処理）
図４のステップＨ４において、暖房運転が選択されると、図６に示す暖房運転処理が開始される。この処理では、ステップＡ１１において運転モードの変換がないかが判断される。ここでは、操作部５０のスイッチが操作されて他の運転モードに変更されたか否かが判断され、暖房モードの場合にはステップＡ１２に進む。ステップＡ１において運転モードが暖房以外に変更されている場合には、この暖房運手処理を継続しないで、図４のステップＨ２にリターンして再度運転モードの確認が実行される。【００３０】  ステップＡ１２では、四方弁２をオンして流路４を冷房用流路から暖房用流路へと切換え、ステップＡ１３に進む。ステップＡ１３では、電磁弁３１をオンして冷却水流路３０及び水冷式熱交換機２０に対して冷却水を流通させてステップＡ１４に進む。ステップＡ１４では、水温センサ３２で検知した水温情報ＷＴの読込みが行なわれステップＡ１５に進む。ステップＡ１５では、水温センサ３２からの水温情報ＷＴと第１の設定温度ＷＴ１とが比較され、水温情報ＷＴが第１の設定温度ＷＴ１に達すると、ステップＡ１６において熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機２０が設けられた流路４Ａとする水冷モードを作動する。【００３１】  ステップＡ１５において水冷モードが作動すると、電磁弁２２，２３、開閉弁２９、圧縮機５がオン状態とされ、電磁弁２４，２５、開閉弁２８及び駆動モータ１９がオフ状態とされる。但し、四方弁２はオンされているので、暖房運転する場合、熱交換媒体はファンコイルユニット１１から停止弁１０Ｂを介して流路７に流入し、図１において破線で示す矢印方向にして、四方弁２から停止弁１０Ａを介してファンコイルユニット１１に戻される。この時、電磁弁２２，２３はオンされて第１の流路４Ａが開放されているので、熱交換媒体は水冷式熱交換機２０へ導入される。また、開閉弁２８はオフ状態、開閉弁２９はオン状態とされるので、第４の流路２７が開放されて使用しない空冷式熱交換機５内の存在する熱交換媒体が、アキュムレータ８の負圧によりアキュムレータ８に回収される。このため、流路４内を循環する熱交換媒体の量が、充填時の量とほぼ同一の量とされて水冷式熱交換機２０へ導入される。導入された熱交換媒体は、水冷式熱交換機２０内の冷却水と間で熱交換されて冷却され、四方弁２を介してファンコイルユニット１１へと戻される。水冷式熱交換機２０での熱交換を時には、駆動モータ１９が停止状態となるので、省エネと、ファン１８の回転に伴い発生する風切り音などの騒音を低減することができる。【００３２】  ステップＡ１５で水冷モードが作動すると、ステップＡ１６に進み、水温センサ３２からの水温情報ＷＴと第２の設定温度ＷＴ２とが比較され、水温情報ＷＴが第２の設定温度ＷＴ２に達すると、ステップＡ１８で電磁弁３１をオフして冷却水の流れを止め、ステップＡ１９において熱交換媒体が流れる流路を空冷式熱交換機５が設けられた流路４Ｂとする空冷モードが作動する。【００３３】  ステップＡ１９の空冷モードが作動すると、圧縮機６、電磁弁２４，２５、開閉弁２８、駆動モータ１９がオン状態とされるとともに、電磁弁２２，２３と開閉弁２９がオフ状態となる。無論暖房モードであるので���四方弁２はオン状態とされている。このため、流路４Ａは閉じ、第１の流路４Ｂが開放されて流路切換えが行われるとともに第３の流路２６が開放されて使用しない水冷式熱交換機２０内の存在する熱交換媒体がアキュムレータ８の負圧によりアキュムレータ８に回収されるとともにファン１８が回転する。このため、圧縮機６、四方弁２を通過した熱交換媒体は、全て空冷式熱交換機５へ案内され、ファン１８の回転に発生する気流により空気と間で熱交換されて冷却され、膨張弁３を介してファンコイルユニット１１へと戻される。【００３４】  つまり、本形態においては、水温センサ３２からの温度情報（水温情報）ＷＴが第１の設定温度ＷＴ１を超えて第２の設定温度ＷＴ２に到達するまでは冷却水による熱交換効率が良いものとして、熱交換媒体が流れる流路を、水冷式熱交換機２０を有する第１の流路４Ａとし、水温センサ３２からの温度情報（水温情報）ＷＴが第２の設定温度ＷＴ２に到達すると、地中が暖まり冷却水による熱交換よりも空気による熱交換効率が良いものとして、空冷式熱交換機５を有する第２の流路４Ｂへ熱交換媒体が流れる流路が切換えられる。
このため、流路４内を循環している熱交換媒体は、水冷式熱交換機２０の熱交換効率が低減すると、空冷式熱交換機５に案内されて熱交換されるので、空冷式と水冷式の熱交換機を有するヒートポンプ１を効率良く運転させることができる。【００３５】  本発明の別な制御形態について説明する。この形態は、図７に示すように、制御手段４０を用いてヒートポンプ１の始動時から予め設定された所定時間Ｔ１を経過するまでは熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機２０が設けられた第１の流路４Ａとし、所定時間Ｔ１経過後は熱交換媒体が流れる流路を空冷式熱交換機５が設けられた第２の流路４Ｂとなるように切換え制御するものである。【００３６】  本形態に係るヒートポンプ１の構成は図１と同一構成であり、制御手段４０の構成が図７に示すようになる。すなわち、本形態に係る制御手段４０は、図２に示す制御手段に対してタイマー６０を追加した構成とされている。この制御手段４０では、冷房スイッチ５１、暖房スイッチ５２あるいは除湿スイッチ５３が操作された時点からタイマー６０による計測を開始するとともに、ＲＯＭ内に所定時間Ｔ１が設定されている。【００３７】  このような構成による制御フローを図８に示す。図８においてステップＢ１で電源スイッチ５４がオンされ、ステップＢ２において冷房スイッチ５１、暖房スイッチ５２あるいは除湿スイッチ５３の何れかのスイッチが操作されると、ステップＢ３においてタイマー６０による計測を開始してステップＢ４に進む。ステップＢ４では水冷モードを作動し、ステップＢ５においてタイマー６０による計測時間Ｔと所定時間Ｔ１とを比較する。ここで、計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を経過するまでは水冷モードを作動させ、計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えると、ステップＢ６に道んで空冷モードを作動させる。【００３８】  つまり、本形態においては、始動時から予め設定された所定時間Ｔ１を経過するまでは熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機２０が設けられた第１の流路４Ａとし、所定時間Ｔ１経過後は熱交換媒体が流れる流路を空冷式熱交換機５が設けられた第２の流路４Ｂとなるように切換手段となる電磁弁２２，３３及び電磁弁２４，２５を制御する。このため、ヒートポンプ１の運転開始時のような負荷が大きい場合には、地中３３に埋設された熱交換パイプ３６で熱交換された冷却水を熱源とするので、空冷式熱交換機５を用いる場合よりも立ち上がり時の消費電力を抑えられ、立上がり時においてヒートポンプ１を効率良く運転させることができる。
図８に示す制御は、例えば図５，図６に示す冷暖房運転処理に対して所定時間毎に割り込み処理する形態としても良いし、図５，図６の処理内に予め組み込む形態としても良い。【００３９】  熱交換パイプ３６による地中３３への吸収／放熱量は、地中３３の特性によって異なるので、所定温度Ｔ１は、これら地中３３の特性やヒートポンプ１の使用形態を考慮して適宜増減するようにすることで、地中３３の特性やヒートポンプ１の使用形態により対応させることができ、ヒートポンプ１の運転の更なる効率化を図ることができる。【００４０】  本発明の別な形態について図９から図１１を用いて説明する。この形態は、水温センサ３２で検知される温度に対応した運転効率を推定する第１の推定手段６１と、外気温度検知センサ３８で検知される温度に対応する運転効率を推定する第２の推定手段６２とを有し、制御手段４０を用いて、水温センサ３２と外気温度検知センサ３８で検知された温度情報から、当該温度な対応する運転効率を第１及び第２の推定手段６１，６２から推定し、第１の推定手段側の推定値Ｌ１が第２の推定手段側の推定値Ｌ２よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機２０が設けられた第１の流路４Ａとし、第２の推定手段側の推定値Ｌ２が第１の推定手段側の推定値Ｌ１よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を空冷式熱交換機５が設けられた第２の流路４Ｂとなるように制御することを特徴としている。【００４１】  第１の推定手段６１及び第２の推定手段６２は、図９に示すように縦軸をエネルギー消費効率（ＣＯＰ）、横軸を温度（℃）とした運転効率特性マップである。このマップは予めヒートポンプ１の出力特性と温度の関係を変化させながら測定したデータであって、それぞれ温度に対応する特性線図とされている。【００４２】  本形態に係る制御手段４０は、図１０に示すように、図示しないＲＯＭにこれら第１の推定手段６１及び第２の推定手段６２が記憶されていて、各温度センサによって検知される温度情報に対応するＣＯＰの推定値Ｌ１，Ｌ２を選択し、これら推定値Ｌ１，Ｌ２に応じて熱交換媒体が流れる流路を切換るように構成されている。【００４３】  図１１に示す制御フローを用いて本形態に係る制御手段４０による制御内容を説明する。図１１において、ステップＣ１では、水温センサ３２及び外気温度検知センサ３８から温度情報を読込み、ステップＣ２において読込んだ温度情報に対応する推定値Ｌ１，Ｌ２を第１及び第２の推定手段６１，６２からそれぞれ選択する。ステップＣ３では選択した推定値Ｌ１，Ｌ２を比較する。そして推定値Ｌ１が推定値Ｌ２よりも高い場合にはステップＣ４に進んで水冷モードを作動し、推定値Ｌ１が推定値Ｌ２よりも高くない場合、すなわち推定値Ｌ２が推定値Ｌ１よりも高い場合にはステップＣ５に進んで空冷モードを作動する。【００４４】  各温度センサ３２，３８で検知された温度情報ＷＴ，Ｔから、当該温度に対応する運転効率を第１及び第２の推定手段６１，６２から選択し、推定値Ｌ１が推定値Ｌ２よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を水冷式熱交換機２０が設けられた第１の流路４Ａとし、推定値Ｌ２が推定値Ｌ１よりも高い場合には熱交換媒体が流れる流路を空冷式交換機５が設けられた第２の流路４Ｂとなるように各電磁弁を制御するので、水冷式あるいは空冷式の何れか効率の高い熱交換機を使った熱交換を行え、ヒートポンプ１を効率良く運転させることができる。【００４５】  本形態では、推定値Ｌ１，Ｌ２を選択する第１及び第２の推定手段６１，６２を個別に設けたが、二つのものが１つとなった推定手段であってもよい。また本形態の制御は、図５，図６の制御に所定時間毎に割り込みルーチンとする形態であっても良いし、予め組み込んだ形態であってもよい。第１及び第２の推定手段６１，６２は制御手段４０のＲＯＭではなく、これとは個別に設けた記憶手段に記憶しておいてもよい。【００４６】  本発明の別な形態について図１２〜図１４を用いて説明する。この形態は、図１２に示すように、通年の平均気温情報が記憶された記憶手段６５と、日時を計測する手段としてのタイマー等のカレンダー機能６６とを有し、制御手段４０を用いてカレンダー機能６６で計測された日時に対応する平均気温情報を記憶手段６５から選択すると共に、選択された平均気温情報に基づき、ヒートポンプ１の負荷Ｐ１を算出し、その負荷Ｐ１に応じて少なくとも第１の設定温度ＷＴ１や第２の設定温度ＷＴ２を設定／変更することを特徴としている。平均気温情報は、図１３に示すように記憶手段６５にデータとしてマップ化されて記憶されている。ヒートポンプ１の負荷Ｐ１は周知の負荷計算式によって算出される。記憶手段６５には、平均気温情報に基づくヒートポンプ１の負荷Ｐが予め記憶されている。【００４７】  図１４に示す制御フローを用いて、本形態に係る制御手段４０による制御内容を説明する。図１４において、ステップＤ１では、カレンダー機能６６から、ある日時を特定するとともにそれに対応する負荷Ｐを読み出す。例えば、翌日の年平均気気温から翌日の負荷Ｐを選択しておく。ステップＤ２では、水温センサ３２及び外気温度検知センサ３８から温度情報を読込む。ステップＤ３では、読込んだ温度情報ＷＴ，Ｔのうち外気温度検知センサ３８からの温度情報Ｔから図示しない負荷計算式を用いて実際（当日）の負荷Ｐ１を算出する。ステップＤ４では、推定負荷Ｐと実際の温度から算出した負荷Ｐ１とを比較し、両者の差が所定の範囲であれば、ステップＤ５において第１及び第２の設定温度ＷＴ１、ＷＴ２は初期設定のままとする。これに対し、負荷Ｐと負荷Ｐ１との差が所定の範囲を超えている場合には、翌日の負荷が大きくなるものとして、ステップＤ６に進んで第１及び第２の設定温度ＷＴ１，ＷＴ２を変更する。図１４に示す制御は、例えば図５，図６に示す冷暖房運転処理に対して所定時間毎に割り込み処理する形態としても良いし、図５，図６の処理内に予め組み込む形態としても良い。【００４８】  このように、本形態では負荷Ｐと負荷Ｐ１の差に応じて第１及び第２の設定温度ＷＴ１，ＷＴ２の設定を変更するので、ヒートポンプ１の負荷に応じた最適な切換え温度を設定することができ、ヒートポンプ１を効率良く運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】  本発明の一形態であるヒートポンプを備えた空調システムの概略構成図である。
【図２】  ヒートポンプの制御手段とこれにつながる構成要素を示すブロック図である。
【図３】  操作部の一形態を示す構成図である。
【図４】  制御手段による基本動作処理の一形態を示すフローチャートである。
【図５】  冷房運転処理の一形態を示すフローチャートである。
【図６】  暖房運転処理の一形態を示すフローチャートである。
【図７】  本発明の別な制御形態に用いる制御手段とこれにつながる構成要素を示すブロック図である。
【図８】  図７に示す制御手段による制御の一形態を示すフローチャートである。
【図９】  本発明の別な制御形態に用いる温度とエネルギー消費効率の関係を示す特性図である。
【図１０】  図１０の特製図を用いる制御手段とこれにつながる構成要素を示すブロック図である。
【図１１】  図１０に示す制御手段による制御の一形態を示すフローチャートである。
【図１２】  本発明の別な制御形態に用いる制御手段とこれにつながる構成要素を示すブロック図である。
【図１３】  記憶手段に記憶された平均気温情報の特性を示す図である。
【図１４】  図１２に示す制御手段による制御の一形態を示すフローチャートである。
【図１５】  モリエ線図による空冷と水冷の性能比較概念図である。
【符号の説明】
【００５０】１    ヒートポンプ
４    流路内
４Ａ    第１の流路
４Ｂ    第２の流路
５    空冷式熱交換機
１１    空調機器
２０    水冷式熱交換機
２２〜２５    切換手段
３０    冷却水流路
３２    第１の温度検知手段
３８    第２の温度検知手段
４０    制御装置
６１    第１の推定手段
６２    第２の推定手段
６５    記憶手段
６６    計測する手段
Ｔ１    所定時間
ＷＴ、Ｔ    温度情報
ＷＴ１    第１の設定温度
ＷＴ２    第２の設定温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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