(57)【要約】【課題】エネルギの利用効率が高い、複数のヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ式冷温水システムを得ること。【解決手段】ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、冷温水回路１０と、第１ヒートポンプサイクル２０と、第２ヒートポンプサイクル４０とを有する。冷温水回路１０は、水がポンプ１２、放熱器１３及び第１熱交換器３０を循環する経路である第１副回路１１ｘと、第１副回路１１ｘと並列な経路であって水がポンプ１２、放熱器１３及び第２熱交換器５０を循環する経路である第２副回路１１ｙとを有する。第１熱交換器３０は、第１副回路１１ｘを流れる水と第１ヒートポンプサイクル２０の第１媒体との熱交換を行い、第２熱交換器５０は、第２副回路１１ｙを流れる水と第２ヒートポンプサイクル４０の第２媒体との熱交換を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が循環する冷温水回路と、
第１媒体が循環する第１ヒートポンプサイクルと、
前記水と前記第１媒体との熱交換を行う第１熱交換器と、
第２媒体が循環する第２ヒートポンプサイクルと、
前記水と前記第２媒体との熱交換を行う第２熱交換器とを備えるヒートポンプ式冷温水システムであって、
前記冷温水回路は、前記水を循環させるポンプと、前記水の熱を前記ヒートポンプ式冷温水システムの外部に放出する放熱器とを有すると共に、前記水が前記ポンプ、前記放熱器及び前記第１熱交換器を循環する経路である第１副回路と、前記第１副回路と並列な経路であって前記水が前記ポンプ、前記放熱器及び前記第２熱交換器を循環する経路である第２副回路とを有し、
前記第１熱交換器は、前記冷温水回路の前記第１副回路を流れる前記水と前記第１ヒートポンプサイクルの前記第１媒体との熱交換を行い、
前記第２熱交換器は、前記冷温水回路の前記第２副回路を流れる前記水と前記第２ヒートポンプサイクルの前記第２媒体との熱交換を行い、
前記冷温水回路は、前記第１副回路における前記水の流れを止めることができる第１止水弁を更に有する
ことを特徴とするヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項２】
前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させる状態と、前記第２ヒートポンプサイクルのみを運転させる状態とを切換える切換制御部を更に備え、
前記切換制御部は、前記第２ヒートポンプサイクルのみを運転させる場合、前記冷温水回路が有する前記第１止水弁を閉じる
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項３】
前記切換制御部は、前記第１止水弁を閉じる場合と前記第１止水弁を開く場合とで前記ポンプの回転数を切換える
ことを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項４】
前記第１ヒートポンプサイクルは、前記第１媒体を圧縮する第１圧縮機を有し、
前記第２ヒートポンプサイクルは、前記第２媒体を圧縮する第２圧縮機を有し、
前記切換制御部は、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させる場合の前記第１圧縮機の駆動周波数および前記第２圧縮機の駆動周波数とに基づく成績係数と、前記第２ヒートポンプサイクルのみを運転させる場合の前記第２圧縮機の駆動周波数に基づく成績係数とによって、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させるか、前記第２ヒートポンプサイクルのみを運転させるかを切換える
ことを特徴とする請求項２から３のいずれか１項に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項５】
（１）前記第２ヒートポンプサイクルが運転して前記第１ヒートポンプサイクルが運転しない場合における前記第２圧縮機の最大周波数に対する駆動周波数の割合である第１割合と成績係数との関係を示す曲線が第１曲線であり、（２）前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方が運転する場合における前記第１圧縮機の最大周波数に対する駆動周波数の割合と前記第２圧縮機の最大周波数に対する駆動周波数の割合との合計である第２割合と成績係数との関係を示す曲線が第２曲線であって、（３）前記第１曲線と前記第２曲線との交点における前記第１割合及び前記第２割合が交点割合であると定義され、
前記切換制御部は、（Ａ）前記第１割合及び前記第２割合が前記交点割合より低いあらかじめ決められた第１周波数の割合以下である場合、前記第２ヒートポンプサイクルのみを運転させ、（Ｂ）前記第１割合及び前記第２割合が前記交点割合より高いあらかじめ決められた第２周波数の割合以上である場合、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させ、（Ｃ）前記第１割合及び前記第２割合が前記第１周波数の割合より高くかつ前記第２周波数の割合より低い場合、（Ｃ１）前記第２ヒートポンプサイクルのみが運転していて前記第１割合が前記第１周波数の割合から上昇したとき前記第１割合が前記第２周波数の割合に到達するまで前記第２ヒートポンプサイクルのみを運転させる状態を維持し、（Ｃ２）前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方が運転していて前記第２割合が前記第２周波数の割合から下降したとき前記第２割合が前記第１周波数の割合に到達するまで前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させる状態を維持する
ことを特徴とする請求項４に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項６】
前記第１ヒートポンプサイクルの異常を検知する第１検知部と、
前記第１検知部が前記第１ヒートポンプサイクルの異常を検知した場合に前記第１止水弁を閉じる第１閉制御部と、
前記第２ヒートポンプサイクルの異常を検知する第２検知部と、
前記第２検知部が前記第２ヒートポンプサイクルの異常を検知した場合、前記第２副回路における前記水の流れを止めることができる第２止水弁を閉じる第２閉制御部とを更に備え、
前記冷温水回路は、前記第２止水弁を有する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項７】
前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させる状態と前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの一方のみを運転させる状態とを切換える切換制御部を更に備え、
前記冷温水回路は、前記第２副回路における前記水の流れを止めることができる第２止水弁を更に有し、
前記切換制御部は、前記第２ヒートポンプサイクルのみを運転させる場合に前記冷温水回路が有する前記第１止水弁を閉じ、前記第１ヒートポンプサイクルのみを運転させる場合に前記冷温水回路が有する前記第２止水弁を閉じる
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項８】
前記切換制御部は、前記第１止水弁および前記第２止水弁のいずれかを閉じる場合と前記第１止水弁および前記第２止水弁の双方を開く場合とで前記ポンプの回転数を切換える
ことを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項９】
前記第１ヒートポンプサイクルは、前記第１媒体を圧縮する第１圧縮機を有し、
前記第２ヒートポンプサイクルは、前記第２媒体を圧縮する第２圧縮機を有し、
前記切換制御部は、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させる場合の前記第１圧縮機の駆動周波数および前記第２圧縮機の駆動周波数とに基づく成績係数と、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルの一方のみを運転させる場合の前記第１圧縮機または前記第２圧縮機の駆動周波数に基づく成績係数とによって、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させるか、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルの一方のみを運転させるかを切換える
ことを特徴とする請求項７から８のいずれか１項に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項１０】
（１）前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの一方のみが運転する場合における前記第１圧縮機又は前記第２圧縮機の最大周波数に対する駆動周波数の割合である第１割合と成績係数との関係を示す曲線が第１曲線であり、（２）前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方が運転する場合における前記第１圧縮機の最大周波数に対する駆動周波数の割合と前記第２圧縮機の最大周波数に対する駆動周波数の割合との合計である第２割合と成績係数との関係を示す曲線が第２曲線であって、（３）前記第１曲線と前記第２曲線との交点における前記第１割合及び前記第２割合が交点割合であると定義され、
前記切換制御部は、（Ａ）前記第１割合及び前記第２割合が前記交点割合より低いあらかじめ決められた第１周波数の割合以下である場合、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの一方のみを運転させ、（Ｂ）前記第１割合及び前記第２割合が前記交点割合より高いあらかじめ決められた第２周波数の割合以上である場合、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させ、（Ｃ）前記第１割合及び前記第２割合が前記第１周波数の割合より高くかつ前記第２周波数の割合より低い場合、（Ｃ１）前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの一方のみが運転していて前記第１割合が前記第１周波数の割合から上昇したとき前記第１割合が前記第２周波数の割合に到達するまで前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとのうちの運転している方のヒートポンプサイクルのみを運転させる状態を維持し、（Ｃ２）前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方が運転していて前記第２割合が前記第２周波数の割合から下降したとき前記第２割合が前記第１周波数の割合に到達するまで前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させる状態を維持する
ことを特徴とする請求項９に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項１１】
前記第１ヒートポンプサイクルの稼働時間と前記第２ヒートポンプサイクルの稼働時間とを個別に計測する計測部を更に備え、
前記切換制御部は、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの一方のみを運転させる場合、次に前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させるまで、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとのうちの前記計測部によって計測された稼働時間の累積値が短い方のヒートポンプサイクルを運転させ続ける
ことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項１２】
前記切換制御部は、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの一方のみを運転させる場合、次に前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとの双方を運転させるまで、前記第１ヒートポンプサイクルと前記第２ヒートポンプサイクルとのうちの、前回に停止していた方のヒートポンプサイクルを運転させ続ける
ことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【請求項１３】
前記第１ヒートポンプサイクルの異常を検知する第１検知部と、
前記第１検知部が前記第１ヒートポンプサイクルの異常を検知した場合に前記第１止水弁を閉じる第１閉制御部と、
前記第２ヒートポンプサイクルの異常を検知する第２検知部と、
前記第２検知部が前記第２ヒートポンプサイクルの異常を検知した場合に前記第２止水弁を閉じる第２閉制御部とを更に備える
ことを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載のヒートポンプ式冷温水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ式冷温水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のヒートポンプサイクルを用いて冷水及び温水を生成し、冷房、暖房及び給湯を行うヒートポンプ式冷温水システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来のヒートポンプ式冷温水システムは、冷温水回路を循環する水と複数のヒートポンプサイクルの各々を循環する媒体との熱交換を行う熱交換器を複数個有する。従来の冷温水回路において水が流れる冷温水管はひとつの環状の管であるので、複数個の熱交換器は冷温水管において直列に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ式冷温水システムでは、運転の負荷が小さい場合、例えばひとつのヒートポンプサイクルのみが運転してその他のヒートポンプサイクルの運転が停止した方が、複数のヒートポンプサイクルのすべてが運転するよりも、エネルギの利用効率を高くすることができる可能性がある。
【０００５】
従来のヒートポンプ式冷温水システムでは、複数個の熱交換器が冷温水管において直列に設けられているので、ひとつのヒートポンプサイクルのみが運転する場合、水は熱交換を行わない熱交換器の内部を通る。水が熱交換を行わない熱交換器の内部を通ると、暖房運転時における水の温度は熱交換を行わない熱交換器において低下し、冷房運転時における水の温度は熱交換を行わない熱交換器において上昇する。
【０００６】
つまり、従来のヒートポンプ式冷温水システムでは、複数個の熱交換器が冷温水管において直列に設けられているので、冷温水管を流れる水の温度は熱交換を行わない熱交換器において目標温度から外れる。冷温水管を流れる水の温度を目標温度に近づけるためには運転中のヒートポンプサイクルにおける圧縮機の駆動周波数を上げる必要があるため、従来のヒートポンプ式冷温水システムでは、エネルギの利用効率は高いとは言えない。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、エネルギの利用効率が高い、複数のヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ式冷温水システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、水が循環する冷温水回路と、第１媒体が循環する第１ヒートポンプサイクルと、前記水と前記第１媒体との熱交換を行う第１熱交換器と、第２媒体が循環する第２ヒートポンプサイクルと、前記水と前記第２媒体との熱交換を行う第２熱交換器とを有する。前記冷温水回路は、前記水を循環させるポンプと、前記水の熱をヒートポンプ式冷温水システムの外部に放出する放熱器とを有すると共に、前記水が前記ポンプ、前記放熱器及び前記第１熱交換器を循環する経路である第１副回路と、前記第１副回路と並列な経路であって前記水が前記ポンプ、前記放熱器及び前記第２熱交換器を循環する経路である第２副回路とを有する。前記第１熱交換器は、前記冷温水回路の前記第１副回路を流れる前記水と前記第１ヒートポンプサイクルの前記第１媒体との熱交換を行う。前記第２熱交換器は、前記冷温水回路の前記第２副回路を流れる前記水と前記第２ヒートポンプサイクルの前記第２媒体との熱交換を行う。前記冷温水回路は、前記第１副回路における前記水の流れを止めることができる第１止水弁を更に有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エネルギの利用効率が高い、複数のヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ式冷温水システムを得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システムの構成を示す図
【図２】実施の形態１において、１台のヒートポンプサイクルが運転する場合と２台のヒートポンプサイクルが運転する場合との各々について、圧縮機周波数割合と成績係数との関係の一例を示す図
【図３】実施の形態１において、冷温水回路におけるポンプの単位時間当たりの回転数を制御する方法を説明するための図
【図４】実施の形態２のヒートポンプ式冷温水システムの構成を示す図
【図５】実施の形態３のヒートポンプ式冷温水システムの構成を示す図
【図６】実施の形態４のヒートポンプ式冷温水システムの構成を示す図
【図７】実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システムを構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路であることを示す図
【図８】実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システムを構成する少なくとも一部の構成要素がプロセッサであることを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかるヒートポンプ式冷温水システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
まず、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａの構成を説明する。図１は、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａの構成を示す図である。ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、水が循環する冷温水回路１０と、第１媒体が循環する第１ヒートポンプサイクル２０と、冷温水回路１０を循環する水と第１ヒートポンプサイクル２０を循環する第１媒体との熱交換を行う第１熱交換器３０とを有する。
【００１３】
ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、第２媒体が循環する第２ヒートポンプサイクル４０を更に有する。第２ヒートポンプサイクル４０の機能は第１ヒートポンプサイクル２０の機能と同じであり、第１ヒートポンプサイクル２０及び第２ヒートポンプサイクル４０はいずれも、独立して運転することができる。
【００１４】
ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、冷温水回路１０を循環する水と第２ヒートポンプサイクル４０を循環する第２媒体との熱交換を行う第２熱交換器５０を更に有する。第１熱交換器３０及び第２熱交換器５０が行う熱交換によって、冷温水回路１０を循環する水の温度は上昇し又は下降する。
【００１５】
ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とを切換える切換制御部６０を更に有する。
【００１６】
冷温水回路１０は、循環する水が流れる冷温水管１１と、冷温水管１１において水を循環させるポンプ１２と、冷温水管１１を流れる水の熱をヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部に放出する放熱器１３とを有する。放熱器１３は、例えば、部屋の床下に設置されて輻射熱により当該部屋を暖房する床暖房パネルである。又は、放熱器１３は、例えば、部屋の壁面に設置されて輻射熱により当該部屋を暖房するパネルヒータである。いずれにしても、放熱器１３は、冷温水管１１を流れる水の熱をヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部に放出する。
【００１７】
冷温水管１１は、放熱器１３の一端とポンプ１２とを接続する第１共通管１１ａと、放熱器１３の他端に接続された第２共通管１１ｂと、第２共通管１１ｂとポンプ１２とを第１熱交換器３０を介して接続する第１分岐管１１ｃと、第１分岐管１１ｃと並列に設けられた管であって第２共通管１１ｂとポンプ１２とを第２熱交換器５０を介して接続する第２分岐管１１ｄとを有する。第２共通管１１ｂの放熱器１３と接続されていない方の端部は、第１分岐管１１ｃと第２分岐管１１ｄとの分岐点１１ｅである。
【００１８】
すなわち、冷温水回路１０は、水がポンプ１２、放熱器１３及び第１熱交換器３０を循環する経路である第１副回路１１ｘと、第１副回路１１ｘと並列な経路であって水がポンプ１２、放熱器１３及び第２熱交換器５０を循環する経路である第２副回路１１ｙとを有する。第１副回路１１ｘは第１共通管１１ａ、第２共通管１１ｂ及び第１分岐管１１ｃによって構成され、第２副回路１１ｙは第１共通管１１ａ、第２共通管１１ｂ及び第２分岐管１１ｄによって構成される。
【００１９】
冷温水回路１０は、第１分岐管１１ｃにおける水の流れを止めることができる第１止水弁１４と、第２分岐管１１ｄにおける水の流れを止めることができる第２止水弁１５とを更に有する。すなわち、第１止水弁１４は第１副回路１１ｘにおける水の流れを止めることができる弁であり、第２止水弁１５は第２副回路１１ｙにおける水の流れを止めることができる弁である。第１止水弁１４は、第１分岐管１１ｃにおいて、放熱器１３と第１熱交換器３０との間に設けられている。第２止水弁１５は、第２分岐管１１ｄにおいて、放熱器１３と第２熱交換器５０との間に設けられている。第１止水弁１４は、第１分岐管１１ｃにおいて、第１熱交換器３０とポンプ１２との間に設けられてもよい。第２止水弁１５は、第２分岐管１１ｄにおいて、第２熱交換器５０とポンプ１２との間に設けられてもよい。冷温水回路１０は、冷温水管１１を循環する水の温度を検知する温度センサ１６を更に有する。
【００２０】
第１ヒートポンプサイクル２０は、循環する第１媒体が流れる第１媒体管２１と、第１媒体管２１を流れる第１媒体を圧縮する第１圧縮機２２と、第１媒体管２１を流れる第１媒体の流量を調整する第１膨張弁２３とを有する。第１ヒートポンプサイクル２０は、第１媒体管２１を流れる第１媒体とヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部の媒体との熱交換を行う第３熱交換器２４と、第３熱交換器２４よりもヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部寄りに位置する第１室外ファン２５とを更に有する。
【００２１】
第３熱交換器２４は、第１室外ファン２５が回転することによりヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部から内部に流入する空気と、第１媒体管２１を流れる第１媒体との熱交換を行う。上記のヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部の媒体は、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部から内部に流入する空気である。
【００２２】
冷温水管１１における第１分岐管１１ｃの一部１１１と、第１ヒートポンプサイクル２０における第１媒体管２１の一部２１１とは、第１熱交換器３０の内部に位置する。第１熱交換器３０は、第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れる水と第１媒体管２１の一部２１１を流れる第１媒体との熱交換を行うことによって、冷温水回路１０における冷温水管１１の第１副回路１１ｘを流れる水と第１ヒートポンプサイクル２０の第１媒体との熱交換を行う。第１分岐管１１ｃの一部１１１と第１媒体管２１の一部２１１とは互いに独立しており、そのため水と第１媒体とは混じりあわない。
【００２３】
第２ヒートポンプサイクル４０は、循環する第２媒体が流れる第２媒体管４１と、第２媒体管４１を流れる第２媒体を圧縮する第２圧縮機４２と、第２媒体管４１を流れる第２媒体の流量を調整する第２膨張弁４３とを有する。第２ヒートポンプサイクル４０は、第２媒体管４１を流れる第２媒体とヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部の媒体との熱交換を行う第４熱交換器４４と、第４熱交換器４４よりもヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部寄りに位置する第２室外ファン４５とを更に有する。
【００２４】
第４熱交換器４４は、第２室外ファン４５が回転することによりヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部から内部に流入する空気と、第２媒体管４１を流れる第２媒体との熱交換を行う。上記のヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部の媒体は、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部から内部に流入する空気である。
【００２５】
冷温水管１１における第２分岐管１１ｄの一部１１２と、第２ヒートポンプサイクル４０における第２媒体管４１の一部４１１とは、第２熱交換器５０の内部に位置する。第２熱交換器５０は、第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れる水と第２媒体管４１の一部４１１を流れる第２媒体との熱交換を行うことによって、冷温水回路１０における冷温水管１１の第２副回路１１ｙを流れる水と第２ヒートポンプサイクル４０の第２媒体との熱交換を行う。第２分岐管１１ｄの一部１１２と第２媒体管４１の一部４１１とは互いに独立しており、そのため水と第２媒体とは混じりあわない。
【００２６】
上述のように、冷温水回路１０の冷温水管１１は、第１副回路１１ｘと、第１副回路１１ｘと並列な第２副回路１１ｙとを有する。具体的には、冷温水管１１は、第１副回路１１ｘを構成する第１分岐管１１ｃと、第１分岐管１１ｃと並列であって第２副回路１１ｙを構成する第２分岐管１１ｄとを有する。第１熱交換器３０は、冷温水回路１０における冷温水管１１の第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れる水と、第１ヒートポンプサイクル２０の第１媒体管２１の一部２１１を流れる第１媒体との熱交換を行う。第２熱交換器５０は、冷温水回路１０における冷温水管１１の第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れる水と、第２ヒートポンプサイクル４０の第２媒体管４１の一部４１１を流れる第２媒体との熱交換を行う。第１熱交換器３０と第２熱交換器５０とは、冷温水管１１において並列に設けられている。
【００２７】
切換制御部６０の機能について、更に説明する。切換制御部６０は、上述の通り、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とを切換える。切換制御部６０は、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる場合に冷温水回路１０が有する第１止水弁１４を閉じ、第１ヒートポンプサイクル２０のみを運転させる場合に冷温水回路１０が有する第２止水弁１５を閉じる。切換制御部６０は上述した機能とは別の機能も有するが、切換制御部６０の別の機能については、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａの動作を説明する際に図２を用いて説明する。
【００２８】
次に、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａの動作を説明する。説明を簡単に行うために、以下の説明では、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは暖房運転を行うと仮定する。加えて、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａのユーザによって設定された温度を実現するための水の温度は目標温度であると仮定する。当該水は、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａにおける冷温水回路１０を循環する水である。
【００２９】
冷温水回路１０における温度センサ１６が検知する温度が目標温度に到達するまで、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転する。すなわち、第１ヒートポンプサイクル２０における第１圧縮機２２と、第２ヒートポンプサイクル４０における第２圧縮機４２とが運転する。そのとき、冷温水回路１０では、第１止水弁１４及び第２止水弁１５はいずれも開いており、ポンプ１２は運転する。
【００３０】
冷温水回路１０における水の一部はポンプ１２が運転することにより第１熱交換器３０の内部の第１分岐管１１ｃの一部１１１に到達し、第１ヒートポンプサイクル２０における第１媒体は第１圧縮機２２によって圧縮されて高温になり、第１熱交換器３０の内部の第１媒体管２１の一部２１１に到達する。第１熱交換器３０は、第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れる水と、第１媒体管２１の一部２１１を流れる第１媒体との熱交換を行う。第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れる水は、熱交換によって加熱される。すなわち、第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れる水の温度は上昇する。
【００３１】
冷温水回路１０における第１分岐管１１ｃの一部１１１に到達した水は、第１熱交換器３０において熱交換が行われた後に第１熱交換器３０から第２共通管１１ｂに移動し、第２熱交換器５０から第２共通管１１ｂに移動してくる水と合流してポンプ１２に進み、放熱器１３を通過して冷温水回路１０において循環する。
【００３２】
また、冷温水回路１０における水の一部はポンプ１２が運転することにより第２熱交換器５０の内部の第２分岐管１１ｄの一部１１２に到達し、第２ヒートポンプサイクル４０における第２媒体は第２圧縮機４２によって圧縮されて高温になり、第２熱交換器５０の内部の第２媒体管４１の一部４１１に到達する。第２熱交換器５０は、第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れる水と、第２媒体管４１の一部４１１を流れる第２媒体との熱交換を行う。第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れる水は、熱交換によって加熱される。すなわち、第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れる水の温度は上昇する。
【００３３】
冷温水回路１０における第２分岐管１１ｄの一部１１２に到達した水は、第２熱交換器５０において熱交換が行われた後に第２熱交換器５０から第２共通管１１ｂに移動し、第１熱交換器３０から第２共通管１１ｂに移動してくる水と合流してポンプ１２に進み、放熱器１３を通過して冷温水回路１０において循環する。
【００３４】
第１熱交換器３０及び第２熱交換器５０が行う熱交換によって冷温水回路１０を循環する水は加熱され、加熱された水が有する熱は、放熱器１３によって、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部に放出される。その結果、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａが設置されている空間は温められる。
【００３５】
第１ヒートポンプサイクル２０における第１媒体は第１媒体管２１において第１熱交換器３０から第１膨張弁２３に移動し、更に第３熱交換器２４に移動する。第３熱交換器２４は、第１室外ファン２５が回転することによりヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部から内部に流入する空気と、第１媒体管２１を流れる第１媒体との熱交換を行う。第１圧縮機２２は、第１媒体を圧縮して高温にする。第１ヒートポンプサイクル２０において、上記の動作が繰り返される。すなわち、第１媒体は、第１媒体管２１において循環する。
【００３６】
第２ヒートポンプサイクル４０における第２媒体は第２媒体管４１において第２熱交換器５０から第２膨張弁４３に移動し、更に第４熱交換器４４に移動する。第４熱交換器４４は、第２室外ファン４５が回転することによりヒートポンプ式冷温水システム１Ａの外部から内部に流入する空気と、第２媒体管４１を流れる第２媒体との熱交換を行う。第２圧縮機４２は、第２媒体を圧縮して高温にする。第２ヒートポンプサイクル４０において、上記の動作が繰り返される。すなわち、第２媒体は、第２媒体管４１において循環する。
【００３７】
上述の通り、冷温水回路１０における温度センサ１６が検知する温度が目標温度に到達するまで、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転する。その際、第１ヒートポンプサイクル２０における第１圧縮機２２と、第２ヒートポンプサイクル４０における第２圧縮機４２との各々は、温度センサ１６が検知する温度が目標温度になるように制御される。
【００３８】
すなわち、第１ヒートポンプサイクル２０における第１圧縮機２２及び第２ヒートポンプサイクル４０における第２圧縮機４２の各々の駆動周波数は、冷温水回路１０における温度センサ１６が検知する温度と目標温度との差と、あらかじめ設定された一定の時間において温度センサ１６が検知する温度の変動とによって決定される。
【００３９】
例えば、温度センサ１６が検知する温度が目標温度より低く、温度センサ１６が検知する温度の上昇率が暖房運転が開始する際のあらかじめ決められた値より低い場合、第１圧縮機２２及び第２圧縮機４２が有する能力をより大きく発揮させるために、第１圧縮機２２及び第２圧縮機４２の各々は、駆動周波数がより高くなるように制御される。また例えば、温度センサ１６が検知する温度の上昇率が上記のあらかじめ決められた値の程度に高い場合、第１圧縮機２２及び第２圧縮機４２は適切に運転しているため、第１圧縮機２２及び第２圧縮機４２の各々は、駆動周波数が維持されるように制御される。温度センサ１６が検知する温度が目標温度に到達すると、第１圧縮機２２及び第２圧縮機４２の各々は、冷温水回路１０における水の温度の変動があらかじめ決められた範囲より小さくなるように制御される。
【００４０】
上述の通り、冷温水回路１０における温度センサ１６が検知する温度が目標温度に到達するまでは、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転する。それにより、冷温水回路１０における水の温度は目標温度まで上昇する。温度センサ１６が検知する温度が目標温度に到達すると、切換制御部６０は、温度センサ１６が検知する温度が目標温度である状態が維持されると共に成績係数が高くなるように、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とを切換える。
【００４１】
切換制御部６０は、例えば図２が示す関係をもとに成績係数が高くなるように、切り換えを制御する。図２は、実施の形態１において、１台のヒートポンプサイクルが運転する場合と２台のヒートポンプサイクルが運転する場合との各々について、圧縮機周波数割合と成績係数との関係の一例を示す図である。１台のヒートポンプサイクルは、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のヒートポンプサイクルである。２台のヒートポンプサイクルは、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方のヒートポンプサイクルである。図２が示す関係はあくまで一例であって、成績係数はヒートポンプサイクルの能力により変更される。
【００４２】
図２において、横軸は圧縮機の最大周波数に対する駆動周波数の割合を示しており、縦軸は成績係数を示している。図２の横軸が示す割合は、２台のヒートポンプサイクルが運転する場合、２台のヒートポンプサイクルの各々の割合の合計である。一般に、ヒートポンプサイクルでは、最高駆動周波数よりも低い駆動周波数において、成績係数は最大となる。図２において、２台のヒートポンプサイクルが運転する場合も１台のヒートポンプサイクルが運転する場合も、成績係数は、圧縮機周波数割合を示す横軸に対して上に凸の曲線で示される。
【００４３】
以下の説明のために、次のことを定義する。第１に、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみが運転する場合における第１圧縮機２２又は第２圧縮機４２の最大周波数に対する駆動周波数の割合が第１割合であると定義し、第１割合と成績係数との関係を示す曲線が第１曲線Ｃ１であると定義する。第２に、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転する場合における第１圧縮機２２の最大周波数に対する駆動周波数の割合と第２圧縮機４２の最大周波数に対する駆動周波数の割合との合計が第２割合であると定義し、第２割合と成績係数との関係を示す曲線が第２曲線Ｃ２であると定義する。第３に、第１曲線Ｃ１と第２曲線Ｃ２との交点における第１割合及び第２割合が交点割合であると定義する。
【００４４】
例えば、切換制御部６０は、第１曲線Ｃ１と第２曲線Ｃ２との交点における交点割合が切換えの境界であると判断し、第１割合及び第２割合が交点割合より低い場合、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる。切換制御部６０は、第１割合及び第２割合が交点割合より高い場合、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる。
【００４５】
暖房運転において第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転することにより、冷温水回路１０における温度センサ１６が検知する温度が目標温度に到達すると、暖房運転の負荷は小さくなる。負荷が小さくなると、第１ヒートポンプサイクル２０における第１圧縮機２２の駆動周波数も第２ヒートポンプサイクル４０における第２圧縮機４２の駆動周波数も低下する。
【００４６】
第１圧縮機２２の駆動周波数及び第２圧縮機４２の駆動周波数が低下して、第２割合が交点割合より低くなると、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態から、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態に切換える。つまり、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる。
【００４７】
他方、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみが運転している状態で温度センサ１６が検知する温度と目標温度とに差異が生じると、運転している方のヒートポンプサイクルの圧縮機の駆動周波数は増大し、ひいては第１割合は増大する。第１割合が交点割合より高くなると、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態から、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態に切換える。
【００４８】
上述の通り、切換制御部６０は、第１割合及び第２割合が交点割合より低い場合に第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させ、第１割合及び第２割合が交点割合より高い場合に第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる。それにより、切換制御部６０は、成績係数が高い状態が維持されるように、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０とを運転させることができる。
【００４９】
ところで、第１曲線Ｃ１と第２曲線Ｃ２との交点における交点割合が切換えの境界である場合、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみが運転する状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転する状態とが頻繁に切換わる可能性がある。つまり、交点割合が切換えの境界である場合、チャタリングが発生する可能性がある。チャタリングが発生すると、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方又は双方が故障する可能性がある。例えば、チャタリングが発生すると、第１ヒートポンプサイクル２０における第１圧縮機２２と、第２ヒートポンプサイクル４０における第２圧縮機４２との一方又は双方が故障する可能性がある。
【００５０】
切換制御部６０は、チャタリングが発生する可能性を抑制するために以下の切換えの制御を行う。切換制御部６０は、第１割合及び第２割合が交点割合より低いあらかじめ決められた第１周波数の割合以下である場合、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる。切換制御部６０は、第１割合及び第２割合が交点割合より高いあらかじめ決められた第２周波数の割合以上である場合、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる。
【００５１】
第１割合及び第２割合が第１周波数の割合より高くて第２周波数の割合より低い場合、切換制御部６０は、以下の通りに第１ヒートポンプサイクル２０及び第２ヒートポンプサイクル４０の運転を制御する。切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみが運転していて第１割合が第１周波数の割合から上昇したとき第１割合が第２周波数の割合に到達するまで、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０とのうちの運転している方のヒートポンプサイクルのみを運転させる状態を維持する。
【００５２】
他方、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転していて第２割合が第２周波数の割合から下降したとき第２割合が第１周波数の割合に到達するまで、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態を維持する。切換制御部６０が上記の制御を行うことにより、チャタリングが発生する可能性は抑制される。その結果、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方又は双方が故障することを抑制することができる。
【００５３】
交点割合と第１周波数の割合との差は、例えば交点割合の１０％である。交点割合と第２周波数の割合との差も、例えば交点割合の１０％である。交点割合と第１周波数の割合との差も、交点割合と第２周波数の割合との差も、例えば実験によって決定される。つまり、第１周波数の割合及び第２周波数の割合は、例えば実験によって決定される。
【００５４】
上述の通り、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる場合の第１圧縮機２２の駆動周波数及び第２圧縮機４２の駆動周波数とに基づく成績係数と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる場合の第１圧縮機２２の駆動周波数又は第２圧縮機４２の駆動周波数に基づく成績係数とによって、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させるか、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させるかを切換える。
【００５５】
又は、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみが運転していた時間と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転していた時間と、切換えの判断基準となる運転時間に関する規則とを対照して、切換えを制御してもよい。
【００５６】
次に、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転する状態から、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみが運転する状態に切換った後のヒートポンプ式冷温水システム１Ａの動作を説明する。切換え後に、例えば第１ヒートポンプサイクル２０が運転を停止して第２ヒートポンプサイクル４０のみが運転を維持する場合、第１熱交換器３０は熱交換を行わない。
【００５７】
冷温水回路１０における冷温水管１１において、水が第１分岐管１１ｃを移動すると、第１熱交換器３０が熱交換を行わないので、冷温水回路１０を循環する水の温度は低下し、第２ヒートポンプサイクル４０における第２圧縮機４２の駆動周波数は増大する。第２圧縮機４２の駆動周波数が増大することにより、冷温水回路１０を循環する水の温度が低下することは抑制されるが、第２圧縮機４２の駆動周波数が増大すると、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａのエネルギの利用は増大する。
【００５８】
切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０が運転を停止して第２ヒートポンプサイクル４０のみが運転を維持する場合、エネルギの利用が増大することを抑制するために、冷温水回路１０が有する第１止水弁１４を閉じる。つまり、切換制御部６０は、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる場合、第１止水弁１４を閉じる。第１止水弁１４が閉じられると、冷温水回路１０において、水は第１分岐管１１ｃを移動しなくなり、冷温水回路１０を循環する水の温度が低下することは抑制される。
【００５９】
第１止水弁１４が閉じられると、冷温水回路１０において循環する水の流量が減少するため、放熱器１３が放出する熱の量も低下し、ひいてはヒートポンプ式冷温水システム１Ａが設置されている空間を暖房する能力は低下する。循環する水の流量が減少することを抑制するために、切換制御部６０は、冷温水回路１０におけるポンプ１２の単位時間当たりの回転数を多くする。ポンプ１２の単位時間当たりの回転数が多くなることにより、循環する水の流量は維持され、その結果、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａが設置されている空間を暖房する能力の低下は抑制される。
【００６０】
上述のように、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる場合、運転しない方のヒートポンプサイクルの止水弁を閉じる。すなわち、切換制御部６０は、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる場合に冷温水回路１０が有する第１止水弁１４を閉じ、第１ヒートポンプサイクル２０のみを運転させる場合に冷温水回路１０が有する第２止水弁１５を閉じる。加えて、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる場合、ポンプ１２の単位時間当たりの回転数を上げる。つまり、切換制御部６０は、第１止水弁１４及び第２止水弁１５のいずれかを閉じる場合と第１止水弁１４及び第２止水弁１５の双方を開く場合とでポンプ１２の単位時間当たりの回転数を切換える。
【００６１】
次に、図３を用いて冷温水回路１０におけるポンプ１２の単位時間当たりの回転数を制御する方法を説明する。図３は、実施の形態１において、冷温水回路１０におけるポンプ１２の単位時間当たりの回転数を制御する方法を説明するための図である。すなわち、図３は、冷温水回路１０を循環する水の流量と機外揚程との関係と、循環する水の流量と圧力損失との関係とを示す図である。
【００６２】
図３において、左上から右下に伸びる第３曲線Ｃ３及び第４曲線Ｃ４は、ポンプ１２の単位時間当たりの二つの回転数の各々について、冷温水回路１０を循環する水の流量と機外揚程との関係を示している。図３及び以下では、循環する水の流量を「循環流量」と記載する。具体的には、第３曲線Ｃ３は、ポンプ１２の単位時間当たりの回転数が２９００（ｍｉｎ−１）である場合の循環流量と機外揚程との関係を示しており、第４曲線Ｃ４は、ポンプ１２の単位時間当たりの回転数が３２００（ｍｉｎ−１）である場合の循環流量と機外揚程との関係を示している。図３が示す関係はあくまで一例であって、循環流量と機外揚程との関係は、ポンプ１２の能力と冷温水回路１０における圧力損失とにより変更される。
【００６３】
図３において、左下から右上に伸びる第５曲線Ｃ５及び第６曲線Ｃ６の各々は、循環流量と圧力損失との関係を示す図である。具体的には、第５曲線Ｃ５は、冷温水回路１０における第１止水弁１４と第２止水弁１５との一方が開いていて他方が閉じている場合における循環流量と圧力損失との関係を示している。第６曲線Ｃ６は、冷温水回路１０における第１止水弁１４と第２止水弁１５との双方が開いている場合における循環流量と圧力損失との関係を示している。
【００６４】
例えば、第３曲線Ｃ３及び第４曲線Ｃ４の各々と第５曲線Ｃ５及び第６曲線Ｃ６の各々との交点をもとに、循環流量が一定となるようにポンプ１２の単位時間当たりの回転数は制御される。図３において、循環流量が１０（Ｌ／ｍｉｎ）である場合、第１止水弁１４と第２止水弁１５との双方が開いているときのポンプ１２の単位当たりの回転数は２９００ｍｉｎ−１であり、第１止水弁１４と第２止水弁１５との一方のみが開いているときのポンプ１２の単位当たりの回転数は３２００ｍｉｎ−１である。
【００６５】
第１止水弁１４と第２止水弁１５との双方が開いているときのポンプ１２の単位当たりの回転数が２９００ｍｉｎ−１である場合、第１止水弁１４と第２止水弁１５との一方が閉じられたとき、ポンプ１２の単位当たりの回転数を３２００ｍｉｎ−１に上げることにより、循環流量を１０（Ｌ／ｍｉｎ）に維持することができる。このように、循環流量が一定に維持されるように、ポンプ１２の単位時間当たりの回転数は制御される。なお、流量センサを用いて循環流量を計測し、流量センサによって得られる値が一定となるように、ポンプ１２の単位時間当たりの回転数は制御されてもよい。
【００６６】
図１を用いて説明した通り、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａでは、冷温水回路１０は、第１副回路１１ｘと、第１副回路１１ｘと並列な第２副回路１１ｙとを有する。具体的には、冷温水管１１は、第１副回路１１ｘを構成する第１分岐管１１ｃと、第１分岐管１１ｃと並列であって第２副回路１１ｙを構成する第２分岐管１１ｄとを有する。ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、冷温水管１１において並列に設けられている第１熱交換器３０と第２熱交換器５０とを有する。
【００６７】
第１熱交換器３０は、冷温水回路１０における冷温水管１１の第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れる水と第１ヒートポンプサイクル２０の第１媒体管２１の一部２１１を流れる第１媒体との熱交換を行うことによって、冷温水回路１０における冷温水管１１の第１副回路１１ｘを流れる水と第１ヒートポンプサイクル２０の第１媒体管２１を流れる第１媒体との熱交換を行う。
【００６８】
第２熱交換器５０は、冷温水回路１０における冷温水管１１の第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れる水と第２ヒートポンプサイクル４０の第２媒体管４１の一部４１１を流れる第２媒体との熱交換を行うことによって、冷温水回路１０における冷温水管１１の第２副回路１１ｙを流れる水と第２ヒートポンプサイクル４０の第２媒体管４１を流れる第２媒体との熱交換を行う。
【００６９】
切換制御部６０は、成績係数が高くなるように、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とを切換える。その際、切換制御部６０は、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる場合に冷温水回路１０が有する第１止水弁１４を閉じ、第１ヒートポンプサイクル２０のみを運転させる場合に冷温水回路１０が有する第２止水弁１５を閉じる。
【００７０】
第２ヒートポンプサイクル４０のみが運転する場合、第１止水弁１４は閉じられるので、水は第１分岐管１１ｃを流れない。すなわち、第２ヒートポンプサイクル４０のみが運転する場合、第１止水弁１４は閉じられるので、水は第１副回路１１ｘを流れない。同様に、第１ヒートポンプサイクル２０のみが運転する場合、第２止水弁１５は閉じられるので、水は第２分岐管１１ｄを流れない。すなわち、第１ヒートポンプサイクル２０のみが運転する場合、第２止水弁１５は閉じられるので、水は第２副回路１１ｙを流れない。したがって、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみが運転する場合、冷温水回路１０を循環する水が運転しないヒートポンプサイクルに対応する熱交換器を通らないので、エネルギの利用効率が高い熱交換を行うことができる。すなわち、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａでは、エネルギの利用効率は高い。
【００７１】
なお、実施の形態１では、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは第１止水弁１４及び第２止水弁１５を有する。しかしながら、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、第１止水弁１４のみを有し、第２止水弁１５を有さなくてもよい。ヒートポンプ式冷温水システム１Ａが第１止水弁１４のみを有して第２止水弁１５を有さない場合、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる場合、第２ヒートポンプサイクル４０を運転させると共に第１止水弁１４を閉じる。切換制御部６０は、第１止水弁１４を閉じる場合と第１止水弁１４を開く場合とでポンプ１２の単位時間当たりの回転数を切換える。具体的には、切換制御部６０は、第１止水弁１４を閉じる場合のポンプ１２の単位時間当たりの回転数を、第１止水弁１４を開く場合のポンプ１２の単位時間当たりの回転数より上げる。
【００７２】
切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０とのうちの第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる状態とを切換える場合、以下の通りに運転を切換えてもよい。すなわち、切換制御部６０は、第１割合及び第２割合が交点割合より低いあらかじめ決められた第１周波数の割合以下である場合、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる。切換制御部６０は、第１割合及び第２割合が交点割合より高いあらかじめ決められた第２周波数の割合以上である場合、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる。
【００７３】
つまり、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる場合の第１圧縮機２２の駆動周波数及び第２圧縮機４２の駆動周波数とに基づく成績係数と、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる場合の第２圧縮機４２の駆動周波数に基づく成績係数とによって、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させるか、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させるかを切換える。
【００７４】
第１割合及び第２割合が第１周波数の割合より高くて第２周波数の割合より低い場合、第２ヒートポンプサイクル４０のみが運転していて第１割合が第１周波数の割合から上昇したとき第１割合が第２周波数の割合に到達するまで、切換制御部６０は第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる状態を維持する。他方、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方が運転していて第２割合が第２周波数の割合から下降したとき第２割合が第１周波数の割合に到達するまで、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態を維持する。
【００７５】
実施の形態２．
次に、実施の形態２のヒートポンプ式冷温水システム１Ｂを説明する。図４は、実施の形態２のヒートポンプ式冷温水システム１Ｂの構成を示す図である。ヒートポンプ式冷温水システム１Ｂは、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａが有するすべての構成要素を有すると共に、第１ヒートポンプサイクル２０の稼働時間と第２ヒートポンプサイクル４０の稼働時間とを個別に計測する計測部７０を有する。例えば、計測部７０は、第１ヒートポンプサイクル２０における第１圧縮機２２の稼働時間と第２ヒートポンプサイクル４０における第２圧縮機４２の稼働時間とを個別に計測することにより、第１ヒートポンプサイクル２０の稼働時間と第２ヒートポンプサイクル４０の稼働時間とを個別に計測する。実施の形態２では、実施の形態１と相違する部分を説明する。
【００７６】
切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる場合、次に第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させるまで、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０とのうちの計測部７０によって計測された稼働時間の累積値が短い方のヒートポンプサイクルを運転させ続ける。
【００７７】
切換制御部６０が上述の通りに第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との運転を制御することにより、第１ヒートポンプサイクル２０の稼働時間と第２ヒートポンプサイクル４０の稼働時間との一方が他方に比べて著しく長くなることを抑制することができる。すなわち、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との各々の稼働時間の偏りを抑制することができる。その結果、負荷が第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方に集中することが抑制され、ひいては第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方が他方より著しく早く故障することを抑制することができる。
【００７８】
なお、切換制御部６０は、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる場合、次に第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させるまで、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０とのうちの、前回に停止していた方のヒートポンプサイクルを運転させ続けてもよい。切換制御部６０が上述の通りに第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との運転を制御することにより、第１ヒートポンプサイクル２０の稼働時間と第２ヒートポンプサイクル４０の稼働時間との一方が他方に比べて著しく長くなることを抑制することができる。その結果、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方が他方より著しく早く故障することを抑制することができる。
【００７９】
実施の形態３．
次に、実施の形態３のヒートポンプ式冷温水システム１Ｃを説明する。図５は、実施の形態３のヒートポンプ式冷温水システム１Ｃの構成を示す図である。ヒートポンプ式冷温水システム１Ｃは、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａが有するすべての構成要素を有すると共に、第１検知部７１と、第１閉制御部７２と、第２検知部７３と、第２閉制御部７４とを有する。実施の形態３では、実施の形態１と相違する部分を説明する。
【００８０】
第１検知部７１は、第１ヒートポンプサイクル２０の異常を検知する。例えば、第１検知部７１は、サーミスタを利用する温度センサを用いて、第１ヒートポンプサイクル２０の温度があらかじめ決められた温度以上であることを検出することにより、第１ヒートポンプサイクル２０の異常を検知する。また例えば、第１検知部７１は、第１圧縮機２２が有するモータの異常を検出することにより、第１ヒートポンプサイクル２０の異常を検知する。第１閉制御部７２は、第１検知部７１が第１ヒートポンプサイクル２０の異常を検知した場合に第１止水弁１４を閉じる。
【００８１】
第１ヒートポンプサイクル２０が異常である場合、第１熱交換器３０において、第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れる水と第１媒体管２１の一部２１１を流れる第１媒体との熱交換は行われない場合がある。第１熱交換器３０において熱交換が行われない状態で、水が第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れると、暖房運転時においては冷温水回路１０を循環する水の温度は低下し、冷房運転時においては冷温水回路１０を循環する水の温度は上昇する。
【００８２】
第１ヒートポンプサイクル２０が異常であって第１熱交換器３０において熱交換が行われない場合、暖房運転時において冷温水回路１０を循環する水の温度が低下することを抑制するために、又は冷房運転時において冷温水回路１０を循環する水の温度が上昇することを抑制するために、第２ヒートポンプサイクル４０における負担は増大する。その結果、ヒートポンプ式冷温水システム１Ｃのエネルギの利用効率は低下する。エネルギの利用効率が低下することを抑制するために、第１閉制御部７２は、第１検知部７１が第１ヒートポンプサイクル２０の異常を検知した場合に第１止水弁１４を閉じる。
【００８３】
第２検知部７３は、第２ヒートポンプサイクル４０の異常を検知する。例えば、第２検知部７３は、サーミスタを利用する温度センサを用いて、第２ヒートポンプサイクル４０の温度があらかじめ決められた温度以上であることを検出することにより、第２ヒートポンプサイクル４０の異常を検知する。また例えば、第２検知部７３は、第２圧縮機４２が有するモータの異常を検出することにより、第２ヒートポンプサイクル４０の異常を検知する。第２閉制御部７４は、第２検知部７３が第２ヒートポンプサイクル４０の異常を検知した場合に第２止水弁１５を閉じる。
【００８４】
第２ヒートポンプサイクル４０が異常である場合、第２熱交換器５０において、第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れる水と第２媒体管４１の一部４１１を流れる第２媒体との熱交換は行われない場合がある。第２熱交換器５０において熱交換が行われない状態で、水が第２分岐管１１ｄの一部１１２を流れると、暖房運転時においては冷温水回路１０を循環する水の温度は低下し、冷房運転時においては冷温水回路１０を循環する水の温度は上昇する。
【００８５】
第２ヒートポンプサイクル４０が異常であって第２熱交換器５０において熱交換が行われない場合、暖房運転時において冷温水回路１０を循環する水の温度が低下することを抑制するために、又は冷房運転時において冷温水回路１０を循環する水の温度が上昇することを抑制するために、第１ヒートポンプサイクル２０における負担は増大する。その結果、ヒートポンプ式冷温水システム１Ｃのエネルギの利用効率は低下する。エネルギの利用効率が低下することを抑制するために、第２閉制御部７４は、第２検知部７３が第２ヒートポンプサイクル４０の異常を検知した場合に第２止水弁１５を閉じる。
【００８６】
実施の形態４．
次に、実施の形態４のヒートポンプ式冷温水システム１Ｄを説明する。図６は、実施の形態４のヒートポンプ式冷温水システム１Ｄの構成を示す図である。ヒートポンプ式冷温水システム１Ｄは、実施の形態２のヒートポンプ式冷温水システム１Ｂが有するすべての構成要素を有すると共に、第１検知部７１、第１閉制御部７２、第２検知部７３及び第２閉制御部７４を有する。第１検知部７１、第１閉制御部７２、第２検知部７３及び第２閉制御部７４の各々は、実施の形態３において説明したものである。実施の形態４では、実施の形態２と相違する部分を説明する。
【００８７】
第１ヒートポンプサイクル２０が異常である場合、第１検知部７１は第１ヒートポンプサイクル２０の異常を検知し、第１閉制御部７２は第１止水弁１４を閉じる。第１ヒートポンプサイクル２０が異常である場合、第１熱交換器３０において熱交換が行われない場合があり、その場合、水が第１分岐管１１ｃの一部１１１を流れると、暖房運転時においては冷温水回路１０を循環する水の温度は低下し、冷房運転時においては冷温水回路１０を循環する水の温度は上昇する。
【００８８】
第１ヒートポンプサイクル２０が異常であって第１熱交換器３０において熱交換が行われない場合、暖房運転時において冷温水回路１０を循環する水の温度が低下することを抑制するために、又は冷房運転時において冷温水回路１０を循環する水の温度が上昇することを抑制するために、第２ヒートポンプサイクル４０における負担は増大する。その結果、ヒートポンプ式冷温水システム１Ｄのエネルギの利用効率は低下する。エネルギの利用効率が低下することを抑制するために、第１閉制御部７２は、第１検知部７１が第１ヒートポンプサイクル２０の異常を検知した場合に第１止水弁１４を閉じる。
【００８９】
同様に、ヒートポンプ式冷温水システム１Ｄのエネルギの利用効率が低下することを抑制するために、第２ヒートポンプサイクル４０が異常である場合、第２検知部７３は第２ヒートポンプサイクル４０の異常を検知し、第２閉制御部７４は第２止水弁１５を閉じる。
【００９０】
なお、上述した実施の形態１から４では、切換制御部６０が、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とを切換える。しかしながら、上述したヒートポンプ式冷温水システム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とを切換えるための操作部であってユーザの手動で操作される第１操作部を有していてもよい。
【００９１】
すなわち、ユーザは、第１操作部を操作して、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とを切換えてもよい。加えて、上述したヒートポンプ式冷温水システム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、第１止水弁１４と第２止水弁１５との各々を個別に閉じるための操作部であってユーザの手動で操作される第２操作部を有していてもよい。ユーザは、第２ヒートポンプサイクル４０のみを運転させる場合に第２操作部を操作して第１止水弁１４を閉じ、第１ヒートポンプサイクル２０のみを運転させる場合に第２操作部を操作して第２止水弁１５を閉じる。
【００９２】
また、上述した実施の形態１から４では、第１ヒートポンプサイクル２０の機能は第２ヒートポンプサイクル４０の機能と同じであるが、第１ヒートポンプサイクル２０の機能は第２ヒートポンプサイクル４０の機能と異なっていてもよい。第１ヒートポンプサイクル２０の機能と第２ヒートポンプサイクル４０の機能とが異なっていても、成績係数が高くなるように、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との双方を運転させる状態と、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との一方のみを運転させる状態とが切換えられる。
【００９３】
また、上述した実施の形態１から４では、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、第１ヒートポンプサイクル２０と第２ヒートポンプサイクル４０との２個のヒートポンプサイクルを有する。しかしながら、ヒートポンプ式冷温水システムは３個以上のヒートポンプサイクルを有してもよい。ヒートポンプ式冷温水システムが３個以上のヒートポンプサイクルを有する場合、３個以上のヒートポンプサイクルのうちのいずれか２個のヒートポンプサイクルと冷温水回路との関係が実施の形態１から４までのいずれかのヒートポンプ式冷温水システムにおける第１ヒートポンプサイクル２０及び第２ヒートポンプサイクル４０と冷温水回路１０との関係と同じである場合、実施の形態１から４までのいずれかにおいて説明したことが３個以上のヒートポンプサイクルを有するヒートポンプ式冷温水システムにも当てはまる。
【００９４】
また、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する切換制御部６０及び温度センサ１６の一部又は全部は、処理回路８１によって実現されてもよい。図７は、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路８１であることを示す図である。処理回路８１は、専用のハードウェアである。すなわち、処理回路８１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ(Application  Specific  Integrated  Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable  Gate  Array)、又はこれらを組み合わせたものである。ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する切換制御部６０及び温度センサ１６の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。
【００９５】
ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する切換制御部６０及び温度センサ１６の一部は、メモリ９１に格納されるプログラムを実行するプロセッサ９２であってもよい。図８は、実施の形態１のヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する少なくとも一部の構成要素がプロセッサ９２であることを示す図である。プロセッサ９２は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ(Digital  Signal  Processor)である。
【００９６】
ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する少なくとも一部の構成要素がプロセッサ９２である場合、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する少なくとも一部の構成要素の機能は、プロセッサ９２と、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９１に格納される。プロセッサ９２は、メモリ９１に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する一部の構成要素の機能を実現する。
【００９７】
すなわち、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する一部の構成要素がプロセッサ９２である場合、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａは、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する一部の構成要素によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９１を有する。メモリ９１に格納されるプログラムは、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する一部の構成要素が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。メモリ９１は、例えば、ＲＡＭ(Random  Access  Memory)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ(Erasable  Programmable  Read  Only  Memory)、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory)等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ(Digital  Versatile  Disk)等である。
【００９８】
ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する複数の構成要素の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、残部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。このように、ヒートポンプ式冷温水システム１Ａを構成する複数の構成要素の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
【００９９】
実施の形態２のヒートポンプ式冷温水システム１Ｂを構成する切換制御部６０、温度センサ１６及び計測部７０の少なくとも一部の構成要素は処理回路８１又はプロセッサ９２であってもよい。実施の形態３のヒートポンプ式冷温水システム１Ｃを構成する切換制御部６０、温度センサ１６、第１検知部７１、第１閉制御部７２、第２検知部７３及び第２閉制御部７４の少なくとも一部の構成要素は処理回路８１又はプロセッサ９２であってもよい。実施の形態４のヒートポンプ式冷温水システム１Ｄを構成する切換制御部６０、温度センサ１６、計測部７０、第１検知部７１、第１閉制御部７２、第２検知部７３及び第２閉制御部７４の少なくとも一部の構成要素は処理回路８１又はプロセッサ９２であってもよい。
【０１００】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  ヒートポンプ式冷温水システム、１０  冷温水回路、１１  冷温水管、１１ａ  第１共通管、１１ｂ  第２共通管、１１ｃ  第１分岐管、１１ｄ  第２分岐管、１１ｅ  分岐点、１１ｘ  第１副回路、１１ｙ  第２副回路、１２  ポンプ、１３  放熱器、１４  第１止水弁、１５  第２止水弁、１６  温度センサ、２０  第１ヒートポンプサイクル、２１  第１媒体管、２２  第１圧縮機、２３  第１膨張弁、２４  第３熱交換器、２５  第１室外ファン、３０  第１熱交換器、４０  第２ヒートポンプサイクル、４１  第２媒体管、４２  第２圧縮機、４３  第２膨張弁、４４  第４熱交換器、４５  第２室外ファン、５０  第２熱交換器、６０  切換制御部、７０  計測部、７１  第１検知部、７２  第１閉制御部、７３  第２検知部、７４  第２閉制御部、８１  処理回路、９１  メモリ、９２  プロセッサ。
【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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