(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
運転時において、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いか低いかに応じて、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、
を有する複合熱源ヒートポンプ装置において、
前記第１ヒートポンプ回路において、前記第１熱源側熱交換器へ流入する、若しくは、前記第１熱源側熱交換器から流出する、冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を設け、
前記制御手段は、冷房運転時において、
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第１基準温度よりも低い場合には、前記第２圧縮機を主動力源とし前記第１圧縮機を補助動力源として駆動し、
前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が前記第１基準温度よりも高い場合には、前記第１圧縮機を主動力源とし前記第２圧縮機を補助動力源として駆動するとともに、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が第１しきい値より高くなったら前記第１圧縮機の回転数を低減させる
ことを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。
【請求項２】
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をさらに有し、
前記制御手段は、
前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が前記第１しきい値より高くなり前記第１圧縮機の回転数を低減させた状態において、前記循環液温度検出手段により検出された前記循環液温度が第１目標温度より高くなったら、前記第２圧縮機の回転数を増大させる
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。
【請求項３】
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、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、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、
運転時において、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いか低いかに応じて、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、
を有する複合熱源ヒートポンプ装置において、
前記第１ヒートポンプ回路において、前記第１熱源側熱交換器へ流入する、若しくは、前記第１熱源側熱交換器から流出する、冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を設け、
前記制御手段は、暖房運転時において、
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第２基準温度よりも高い場合には、前記第２圧縮機を主動力源とし前記第１圧縮機を補助動力源として駆動し、
前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が前記第２基準温度よりも低い場合には、前記第１圧縮機を主動力源とし前記第２圧縮機を補助動力源として駆動するとともに、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が第２しきい値より低くなったら前記第１圧縮機の回転数を低減させる
ことを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。
【請求項４】
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をさらに有し、
前記制御手段は、
前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が前記第２しきい値より低くなり前記第１圧縮機の回転数を低減させた状態において、前記循環液温度検出手段により検出された前記循環液温度が第２目標温度より低くなったら、前記第２圧縮機の回転数を増大させる
ことを特徴とする請求項３記載の複合熱源ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源接続路の熱媒又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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１７８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来のものでは、上記のような外気温度の高・低による主・補助の単純切替のみでは、外気温度や負荷条件によっては、熱媒と熱交換する方のヒートポンプ回路が想定動作量を超過し、熱源の温度回復が阻害されたり当該ヒートポンプ回路の効率低下を招くおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、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、外気温度を検出する外気温度検出手段と、運転時において、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いか低いかに応じて、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、を有する複合熱源ヒートポンプ装置において、前記第１ヒートポンプ回路において、前記第１熱源側熱交換器へ流入する、若しくは、前記第１熱源側熱交換器から流出する、冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を設け、前記制御手段は、冷房運転時において、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第１基準温度よりも低い場合には、前記第２圧縮機を主動力源とし前記第１圧縮機を補助動力源として駆動し、前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が前記第１基準温度よりも高い場合には、前記第１圧縮機を主動力源とし前記第２圧縮機を補助動力源として駆動するとともに、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が第１しきい値より高くなったら前記第１圧縮機の回転数を低減させるものである。
【０００６】
また、請求項２では、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をさらに有し、前記制御手段は、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が前記第１しきい値より高くなり前記第１圧縮機の回転数を低減させた状態において、前記循環液温度検出手段により検出された前記循環液温度が第１目標温度より高くなったら、前記第２圧縮機の回転数を増大させるものである。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項３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、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、外気温度を検出する外気温度検出手段と、運転時において、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いか低いかに応じて、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、有する複合熱源ヒートポンプ装置において、前記第１ヒートポンプ回路において、前記第１熱源側熱交換器へ流入する、若しくは、前記第１熱源側熱交換器から流出する、冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を設け、前記制御手段は、暖房運転時において、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第２基準温度よりも高い場合には、前記第２圧縮機を主動力源とし前記第１圧縮機を補助動力源として駆動し、前記外気温度検出手段により検出された前記外気温度が前記第２基準温度よりも低い場合には、前記第１圧縮機を主動力源とし前記第２圧縮機を補助動力源として駆動するとともに、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が第２しきい値より低くなったら前記第１圧縮機の回転数を低減させるものである。
【００１０】
また、請求項４では、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をさらに有し、前記制御手段は、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度が前記第２しきい値より低くなり前記第１圧縮機の回転数を低減させた状態において、前記循環液温度検出手段により検出された前記循環液温度が第２目標温度より低くなったら、前記第２圧縮機の回転数を増大させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
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又は放熱可能な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。
【００１２】
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、外気温度検出手段により検出される外気温度に基づき、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、外気から吸熱しても第２熱源側熱交換器が着霜しにくいことから前記第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、外気から吸熱することにより第２熱源側熱交換器が着霜する問題があることから前記第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。
【００１３】
しかしながら、前記のような外気温度の高・低による主・補助の単純切替のみでは、外気温度や負荷条件によっては前記第１ヒートポンプ回路が想定動作量を超過し、前記熱源の温度回復が阻害されたり第１ヒートポンプ回路の効率低下を招くおそれがある。
【００１４】
そこで請求項１によれば、冷媒温度検出手段を設けて、第１ヒートポンプ回路において前記第１熱源側熱交換器から流出する冷媒温度（冷房時）、若しくは、前記第１熱源側熱交換器へ流入する冷媒温度（暖房時）、を検出する。そして、前記制御手段が、検出した前記冷媒温度と所定のしきい値との大小に応じて、前記第１圧縮機の回転数を低減させる。
【００１５】
例えば、冷房運転時には前記検出された冷媒温度が所定のしきい値（第１しきい値）より高くなったら前記第１圧縮機の回転数を低減させる。これにより、前記外気温度が高く前記第１圧縮機が主動力源として駆動された状態において、前記第１ヒートポンプ回路が過剰に動作するのを抑制することができる。
【００１６】
また例えば、暖房運転時には前記検出された冷媒温度が所定のしきい値（第２しきい値）より低くなったら前記第１圧縮機の回転数を低減させる。これにより、前記外気温度が低く前記第１圧縮機が主動力源として駆動された状態において、前記第１ヒートポンプ回路が過剰に動作するのを抑制することができる。
【００１７】
以上のようにして、請求項１によれば、冷房運転時においても暖房運転時においても前記第１ヒートポンプ回路が過剰に動作するのを抑制できるので、第１ヒートポンプ回路の効率を常に高く保つことができる。また、第１ヒートポンプ回路が想定動作量を超過するのを防止できることで前記熱源の温度回復が阻害されることがなく、温度回復を早めることができる。
さらに、請求項１によれば、冷房運転時において、前記外気温度が高い場合に前記第１圧縮機を主動力源として駆動することで、前記第１ヒートポンプ回路による前記熱源への大きな放熱量を確保することができ、かつ、そのときに前記第１ヒートポンプ回路が過剰に動作するのを抑制することができる。この結果、冷房運転時において、第１ヒートポンプ回路の効率を確実に高く保つことができる。
【００１８】
また、請求項２によれば、循環液温度検出手段が設けられ、検出された循環液温度の値に応じて前記第２ヒートポンプ回路側の前記第２圧縮機の回転数が増大制御される。これにより、前記制御手段が実行する前記第１圧縮機の回転数低減制御による前記第１ヒートポンプ回路側と負荷側回路との熱交換量の低下を、前記第２ヒートポンプ回路側で補い、装置全体の冷房出力（又は暖房出力）の低下を防止することができる。
さらに、請求項２によれば、前記第１ヒートポンプ回路側と負荷側回路との熱交換量の低下による前記循環液温度の上昇を、負荷側回路から前記第２ヒートポンプ回路への放熱で抑制し、装置全体の冷房出力の低下を防止することができる。
【００２１】
また、この発明の請求項３によれば、暖房運転時において、前記外気温度が低い場合に前記第１圧縮機を主動力源として駆動することで、前記第１ヒートポンプ回路による前記熱源からの大きな吸熱量を確保することができ、かつ、そのときに前記第１ヒートポンプ回路が過剰に動作するのを抑制することができる。この結果、暖房運転時において、第１ヒートポンプ回路の効率を確実に高く保つことができる。
【００２２】
また、請求項４によれば、前記第１ヒートポンプ回路側と負荷側回路との熱交換量の低下による前記循環液温度の低下を、前記第２ヒートポンプ回路から負荷側回路への放熱で抑制し、装置全体の暖房出力の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態のヒートポンプ装置の主要なユニットの外観構成図
【図２】ヒートポンプ装置全体の回路構成図
【図３】冷房運転時の作動を説明する図
【図４】暖房運転時の作動を説明する図
【図５】冷房運転時における地中熱制御装置と空気熱制御装置の機能的構成図
【図６】暖房運転時における地中熱制御装置と空気熱制御装置の機能的構成図
【図７】冷房運転時における主動力源と補助動力源の切り替えを説明する図、及び、暖房運転時における主動力源と補助動力源の切り替えを説明する図
【図８】主動力源・補助動力源の併用運転による効果を表す説明図
【図９】冷房運転時において第１圧縮機の回転数低減を行うときの、凝縮器出口冷媒温度及び地中温度の挙動を表す説明図
【図１０】暖房運転時において第１圧縮機の回転数低減を行うときの、蒸発器入口冷媒温度及び地中温度の挙動を表す説明図
【図１１】冷房運転時におけるヒートポンプ装置の挙動を表す図
【図１２】暖房運転時におけるヒートポンプ装置の挙動を表す図
【図１３】冷房運転時に切替制御部が協働して実行する制御手順を表すフローチャート図
【図１４】暖房運転時に切替制御部が協働して実行する制御手順を表すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
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を加熱又は冷却可能な第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を加熱又は冷却可能な第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。
【００２７】
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切換弁としての四方弁４６が設けられている。
【００２８】
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。
【００２９】
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に設けられた冷媒温度検出手段としての第１冷媒温度センサ４２ｂによって、低圧側（暖房運転時）又は高圧側（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。
【００３０】
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切換弁としての四方弁５８が設けられている。
【００３１】
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。
【００３２】
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。同様に、第２膨張弁５４から空気熱源熱交換器５５までの第２冷媒配管５２に設けられた第２冷媒温度センサ５２ｂによって、低圧側（暖房時）又は高圧側（冷房時）の第２冷媒Ｃ２の温度が検出される。さらに、外気の温度が、外気温度検出手段としての外気温センサ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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、井戸等の水源中に設けられ、それらから採熱するようにしてもよい。
【００３５】
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。この負荷配管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、端末用リモコン６０ｂによって操作可能である。なお、熱交換端末３６は、図２では１つ設けられているが、２つ以上並列に設けてもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。
【００３６】
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を加熱又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を加熱又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。
【００３７】
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。
【００３８】
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を用いてこの冷房運転及び暖房運転について説明する。
【００３９】
図３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３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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
図４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４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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、前記冷房運転時における、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。
【００５０】
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）。
【００５１】
圧縮機制御部６１Ａは、前記戻り液温度センサ３４により検出された循環液Ｌ（冷水）の温度（以下適宜、「戻り冷水温度」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。
【００５２】
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。
【００５３】
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は凝縮器として機能することから、以下適宜、「凝縮器出口冷媒温度」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の凝縮器出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。
【００５４】
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）。
【００５５】
圧縮機制御部６２Ａは、前記戻り液温度センサ３４により検出された前記戻り冷水温度（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（目標戻り温度）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又は第２圧縮機５３の制御を行う。
【００５６】
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又は第２膨張弁５４の制御を行う。
【００５７】
ファン制御部６２Ｃは、前記外気温センサ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）。
【００５８】
なお、図５を参照した以上の説明においては、冷房運転時における情報の入出力に基づいて説明したが、暖房運転時には図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の温度はいわゆる温水の温度（以下適宜、「戻り温水温度」という。図４参照）であり、この戻り温水温度が各圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａに入力される。また、第１冷媒温度センサ４２ｂが検出する冷媒Ｃ１の温度、すなわち蒸発器入口冷媒温度（このとき地中熱源熱交換器４５は蒸発器として機能している）が、ポンプ制御部６１Ｃに入力される。
【００５９】
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側の圧縮機制御部６１Ａに新たに設けた切替制御部６１ｐ（詳細は後述）による、前記第１圧縮機４３に対する制御内容（第１圧縮機４３の回転数の低減制御。詳細は後述）にある。以下、その詳細を順を追って説明する。
【００６０】
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）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。
【００６１】
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が互いに連携して、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。
【００６２】
例えば冷房運転時には、図７（ａ）に示すように、春期や秋期などで前記外気温度があまり高くない場合（この例では３０℃未満の場合）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。
【００６３】
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℃以上の場合）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。
【００６４】
すなわち、本実施形態では、冷房運転の際に、主動力源・補助動力源を切り替える基準温度（第１基準温度）が、３０℃となっている（図示参照）。
【００６５】
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５℃未満の場合）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。
【００６６】
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５℃以上の場合）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。
【００６７】
すなわち、本実施形態では、暖房運転の際に、主動力源・補助動力源を切り替える基準温度（第２基準温度）が、５℃となっている（図示参照）。
【００６８】
ここで、このような主動力源と補助動力源の併用運転による効果の一例を、冷房運転の場合を例にとって図８により説明する。例えば比較的外気温度が高い場合（この例では３０℃）の冷房運転において、前記空気熱ヒートポンプユニット５の前記空気熱ヒートポンプ回路５０のみだけで単独運転した場合の挙動を図８（ａ）に示す。
【００６９】
図８（ａ）に示すように、この場合、所定の運転条件（循環液Ｌの流量１０［Ｌ／ｍｉｎ］）で、前記第２熱交換器５１に流入する循環液Ｌの温度（前記戻り冷水温度）が１７℃であり、前記空気熱ヒートポンプユニット５の前記空気熱ヒートポンプ回路５０のみが出力７［ｋＷ］で運転されることにより、前記第２熱交換器５１から流出する循環液Ｌの温度が７℃となっている。このときの、空気熱ヒートポンプユニット５のＣＯＰ（成績係数）は３．０となる。
【００７０】
なお、前記ＣＯＰは、
ＣＯＰ＝ヒートポンプユニット４（または５）の冷房能力［ｋＷ］／（圧縮機４３（または５３）の消費電力［ｋＷ］＋制御装置６１（または６２）の消費電力［ｋＷ］
で算出されるものである。
【００７１】
そして、このときの全体のシステムＣＯＰは、（前記のように空気熱ヒートポンプユニット５の単独運転であることから）前記ＣＯＰと同一の３．０となる。このときのシステムＣＯＰ（ＳＣＯＰ）は、前記ＣＯＰをさらにユニット全体に拡張したものであり、
ＳＣＯＰ＝ヒートポンプユニット４及び５の冷房能力［ｋＷ］／ヒートポンプユニット４及び５の合計消費電力［ｋＷ］
で表される。具体的には、
ＳＣＯＰ≒ヒートポンプユニット４及び５の冷房能力［ｋＷ］／（圧縮機４３及び５３の消費電力［ｋＷ］＋制御装置６１及び６２の消費電力［ｋＷ］＋循環液循環ポンプ３２の消費電力［ｋＷ］＋地中熱循環ポンプ２２の消費電力［ｋＷ］）
で表されるものである。
【００７２】
一方、図８（ａ）の前記挙動に対応し、前記地中熱ヒートポンプユニット４の前記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の前記空気熱ヒートポンプ回路５０とを併用運転した場合の挙動を図８（ｂ）に示す。
【００７３】
図８（ｂ）に示すように、この場合、上記とほぼ同等の運転条件（循環液Ｌの流量１０［Ｌ／ｍｉｎ］、地中側戻り冷水温度：２５℃）で、前記地中熱ヒートポンプユニット４の前記第１熱交換器４１に流入する循環液Ｌの温度（前記戻り冷水温度）が１７℃であり、前記地中熱ヒートポンプ回路４０が出力３［ｋＷ］で運転されることにより、前記第１熱交換器４１から流出する循環液Ｌの温度が１３℃となる。そして、この１３℃の循環液Ｌが、前記空気熱ヒートポンプユニット５の前記第２熱交換器５１に流入し、その際に前記空気熱ヒートポンプ回路５０が出力４［ｋＷ］で運転されることにより、前記第２熱交換器５１から流出する循環液Ｌの温度が７℃となっている。
【００７４】
すなわち、図８（ａ）に示す挙動と、図８（ｂ）に示す挙動とは、入口側の冷水温度（１７℃）と出口側の冷水温度（７℃）が同一であり、また冷却を行うヒートポンプ回路全体の出力も７［ｋＷ］で同一となる。そして、前記図８（ｂ）に示す併用運転の場合、空気熱ヒートポンプユニット５の前記ＣＯＰは前記と同様の３．０である一方、地中熱ヒートポンプユニット４の前記ＣＯＰが５．２となり、結果として、全体の前記システムＣＯＰを３．６６に向上することができる。
【００７５】
しかしながら、図８（ｂ）に示すような前記併用運転において、前記のような外気温度の高・低による主・補助の単純切替のみでは、外気温度や負荷条件によっては、地中熱源を利用する前記地中熱ヒートポンプ回路４０が想定動作量を超過し、地中の温度回復が阻害されたり地中熱ヒートポンプ回路４０の効率低下を招くおそれがある。
【００７６】
具体的には、前記地中熱ヒートポンプ回路４０においては、地中熱交換器２３の近傍周囲だけ局所的に温度の増減が進んで固定化しやすいことから、地中熱交換器２３における吸熱性能・放熱性能が低下して地中熱源全体の大きな熱容量を有効に使い切れずに効率が低下しやすい。また地中熱源では温度回復が遅いため、再起動時にも効率が低下しやすい。特に、本実施形態のように空気熱源と地中熱源とを複合的に利用する（いわゆるハイブリッド型の）ヒートポンプ装置１では、空気熱源の併用を見込んで、地中熱源単独使用の場合（すなわち地中熱ヒートポンプ回路４０のみで構成する場合）の例えば半分の長さで地中熱交換器２３を埋設することがあり、上述したような過剰な吸放熱による効率低下が生じやすい。このことを、図９を用いて説明する。
【００７７】
図９は、一例として、前記外気温度が３０℃より高く、地中熱源を利用する前記第１圧縮機４３が主動力源として駆動されるとともに空気熱源を利用する前記第２圧縮機５３が補助動力源として駆動されている場合の、冷房運転例を示す。まず、前記のような外気温度の高・低による主・補助の単純切替のみを行う場合を、比較例として破線で示す。
【００７８】
図示破線のように、前記地中熱ヒートポンプユニット４による出力（図中「地中熱出力」と表記）と前記空気熱ヒートポンプユニット５による出力（図中「空気熱出力」と表記）とがそれぞれ一定で運転され、前記ＳＣＯＰが一定に維持されていたとしても、前記したように地中熱交換器２３の近傍周囲が局所的に加熱されることで放熱効率が次第に低下する結果、前記凝縮器出口冷媒温度が次第に上昇する。そして凝縮器出口冷媒温度が３０℃に達すると（時間ｔｏ参照）、それ以降は、前記地中熱ヒートポンプユニット４による出力と前記空気熱ヒートポンプユニット５による出力をそれぞれ一定に維持して運転しても、前記第１冷媒Ｃ１全体の温度が上昇していき、地中熱ヒートポンプユニット４側の効率が低下し、結果的に前記ＳＣＯＰが低下してしまう。
【００７９】
上記同様の問題は暖房運転時にも生じる。その一例として、前記外気温度が５℃より低く、地中熱源を利用する前記第１圧縮機４３が主動力源として駆動されるとともに空気熱源を利用する前記第２圧縮機５３が補助動力源として駆動されている場合の暖房運転例を図１０に示す。前記同様、まず、外気温度の高・低による主・補助の単純切替のみを行う場合を、比較例として破線で示す。
【００８０】
図示破線のように、前記地中熱ヒートポンプユニット４による出力（図中「地中熱出力」と表記）と前記空気熱ヒートポンプユニット５による出力（図中「空気熱出力」と表記）とがそれぞれ一定で運転され、前記ＳＣＯＰが一定に維持されていたとしても、前記したように地中熱交換器２３の近傍周囲が局所的に冷却されることで吸熱効率が次第に低下する結果、前記蒸発器入口冷媒温度が次第に低下する。そして蒸発器入口冷媒温度が−１０℃まで低下すると（時間ｔｏ参照）、それ以降は、前記地中熱ヒートポンプユニット４による出力と前記空気熱ヒートポンプユニット５による出力をそれぞれ一定に維持して運転しても、前記第１冷媒Ｃ１全体の温度が低下していき、地中熱ヒートポンプユニット４側の効率が低下し、結果的に前記ＳＣＯＰが低下してしまう。
【００８１】
そこで、本実施形態においては、前記第１冷媒温度センサ４２ｂにより、地中熱ヒートポンプ回路４０において前記地中熱源熱交換器４５から流出する凝縮器出口冷媒温度（冷房運転時）、若しくは、前記地中熱源熱交換器へ流入する蒸発器入口冷媒温度（暖房運転時）、を検出する。そして、前記地中熱制御装置６１に備えられた前記切替制御部６１ｐが、検出した前記凝縮器出口冷媒温度又は前記蒸発器入口冷媒温度と所定のしきい値との大小に応じて、前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。
【００８２】
すなわち、例えば冷房運転時には、図９中に実線で示すように、前記検出された凝縮器出口冷媒温度が所定のしきい値（以下適宜、「第１しきい値」という。この例では３０℃）より高くなったら（時間ｔｏ参照）、前記切替制御部６１ｐが前記第１圧縮機４３の回転数を低減し、前記地中熱ヒートポンプユニット４の出力を低下させる。そして、これに対応して、本実施形態では、冷房負荷に対する前記地中熱ヒートポンプユニット４の出力低減分を補足させるよう前記空気熱ヒートポンプユニット５の出力を増加する。これらの結果、前記のように地中熱ヒートポンプユニット４が過剰に動作して地中熱交換器２３の近傍周囲が局所的に加熱し過ぎることによる、放熱効率の低下を抑制することができる（この結果、前記比較例とは異なり前記凝縮器出口冷媒温度は３０℃から次第に低下している）とともに、システム全体の前記ＳＣＯＰの低下を防止し、一定に維持することができる。また、図示のようにヒートポンプ装置１全体の運転を停止した後には、比較例よりも地中温度を早く低温に回復できることから、次の運転開始時におけるＳＣＯＰを向上できる効果もある。
【００８３】
同様に、暖房運転時には、図１０中に実線で示すように、前記検出された蒸発器入口冷媒温度が所定のしきい値（以下適宜、「第２しきい値」という。この例では−１０℃）より低くなったら（時間ｔｏ参照）、前記切替制御部６１ｐが前記第１圧縮機４３の回転数を低減し、前記地中熱ヒートポンプユニット４の出力を低下させる。そして、これに対応して、本実施形態では、暖房負荷に対する前記地中熱ヒートポンプユニット４の出力低減分を補足させるよう前記空気熱ヒートポンプユニット５の出力を増加する。これらの結果、前記のように地中熱ヒートポンプユニット４が過剰に動作して地中熱交換器２３の近傍周囲が局所的に冷却され過ぎることによる、吸熱効率の低下を抑制することができる（この結果、前記比較例とは異なり前記蒸発器入口冷媒温度は−１０℃から次第に上昇している）とともに、システム全体の前記ＳＣＯＰの低下を防止し、一定に維持することができる。また、図示のようにヒートポンプ装置１全体の運転を停止した後には、比較例よりも地中温度を早く高温に回復できることから、次の運転開始時におけるＳＣＯＰを向上できる効果もある。
【００８４】
なお、この暖房運転時の前記ＣＯＰは、
ＣＯＰ＝ヒートポンプユニット４（または５）の暖房能力［ｋＷ］／（圧縮機４３（または５３）の消費電力［ｋＷ］＋制御装置６１（または６２）の消費電力［ｋＷ］
で算出され、全体の前記システムＣＯＰは、
ＳＣＯＰ＝ヒートポンプユニット４及び５の暖房能力［ｋＷ］／ヒートポンプユニット４及び５の合計消費電力［ｋＷ］
具体的には、
ＳＣＯＰ≒ヒートポンプユニット４及び５の暖房能力［ｋＷ］／（圧縮機４３及び５３の消費電力［ｋＷ］＋制御装置６１及び６２の消費電力［ｋＷ］＋循環液循環ポンプ３２の消費電力［ｋＷ］＋地中熱循環ポンプ２２の消費電力［ｋＷ］）
で表されるものである。
【００８５】
以上のような、前記比較例と対比したときの本実施形態の効果について、まず、冷房運転時を例にとって図１１を参照しつつさらに詳細に説明する。図示において、図１１（ａ）は、空気熱源を利用した空気熱ヒートポンプユニット５におけるＣＯＰ（図中では「空気ＣＯＰ」と表記、以下同様）の経時推移を示しており、図１１（ｂ）は、地中熱源を利用した地中熱ヒートポンプユニット４におけるＣＯＰ（図中では「地中ＣＯＰ」と表記、以下同様）の経時推移を示している。また、図１１（ｃ）は、前記空気熱ヒートポンプユニット５の冷房出力値［ｋｗ］（図中では「空気熱出力」と表記。以下同様）の経時推移を示しており、図１１（ｄ）は、前記地中熱ヒートポンプユニット４の冷房出力値［ｋｗ］（図中では「地中熱出力」と表記。以下同様）の経時推移を示している。また、図１１（ｅ）は、地中熱交換器２３の近傍周囲における地中温度［℃］の経時推移を示しており、図１１（ｆ）は、地中熱ヒートポンプ回路４０における前記凝縮器出口冷媒温度［℃］（本実施形態では第１冷媒温度センサ４２ｂにより検出。以下同様）の経時推移を示している。
【００８６】
まず、破線で示す比較例において、例えばヒートポンプ装置１の冷房運転開始時においては、空気熱ヒートポンプユニット５の出力と地中熱ヒートポンプユニット４の出力とがほぼ同時に増加し、それぞれの目標出力で一定に維持される（図１１（ｃ）（ｄ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）。なおこのとき、主である地中熱ヒートポンプユニット４の出力が、補助である空気熱ヒートポンプユニット５より高くなる。またこれに伴い、空気熱ヒートポンプユニット５のＣＯＰと地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰも増加し、それぞれの目標出力に対応して一定に維持される（図１１（ａ）（ｂ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）。この起動時及び定常運転時の間は、前記地中熱交換器２３の近傍周囲の加熱が進むことから地中温度が継続的に上昇し（図１１（ｅ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）、それにより地中熱交換器２３における放熱効果も次第に低下することから前記凝縮器出口冷媒温度もまた継続的に上昇する（図１１（ｆ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）。
【００８７】
そして、比較例では、前記したように前記凝縮器出口冷媒温度が３０℃を超えてもなお空気熱ヒートポンプユニット５の出力と地中熱ヒートポンプユニット４の出力とが一定に維持されることから（図１１（ｃ）（ｄ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）、前記地中温度及び前記凝縮器出口冷媒温度がさらに継続して上昇する（図１１（ｅ）（ｆ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。このとき、前記したように地中熱交換器２３の近傍周囲における放熱効果が低下するため、地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰは次第に減少する（図１１（ｂ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。この結果、前記したように、前記凝縮器出口冷媒温度が３０℃を超えた後は、ヒートポンプ装置１全体の前記成績係数ＳＣＯＰが低下してしまう（前記図９の時間ｔｏ参照）。
【００８８】
そして、その後、ヒートポンプ装置１の冷房運転を停止したとき（時間ｔ１１参照）、その後は地中温度は次第に低下するものの（図１１（ｅ）の時間ｔ１１〜ｔ１５参照）、元の温度まで回復するにはかなりの時間がかかる。このため、比較的短期間のうちに地中温度がまだ下がりきらないうちにヒートポンプ装置１を再起動した場合（時間ｔ１５参照）には、一度元の温度に下がった前記凝縮器出口冷媒温度が前回の運転開始時より早く上昇することになり（図１１（ｆ）の時間ｔ１５〜ｔ２０参照）、地中熱ヒートポンプユニット４の出力を前回と同じとした場合であっても、ＣＯＰがさらに低下してしまう（図１１（ｂ）の時間ｔ１６〜ｔ２０参照）。
【００８９】
これに対し、実線で示される本実施形態においては、前記のような地中温度の過熱による地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰの低下を防止するために、前記凝縮器出口冷媒温度が前記第１しきい値の３０℃より高くなった際に、地中熱制御装置６１の切替制御部６１ｐが前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。この結果、前記凝縮器出口冷媒温度が前記第１しきい値の３０℃を維持するよう、地中熱ヒートポンプユニット４の出力が一定にセーブされる（図１１（ｄ）の時間ｔ７〜ｔ１１参照）。これにより、地中熱循環回路２０における熱媒Ｈ１の温度が３０℃未満まで低下し（図１１（ｅ）の時間ｔ７〜ｔ９参照）、３０℃より少し低い温度まで低下して維持される（図１１（ｅ）の時間ｔ９〜ｔ１１参照）。このように地中熱ヒートポンプユニット４の出力がセーブされることで、地中熱交換器２３の近傍周囲における放熱効果が良好に維持される結果、地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰが向上し、高い値で維持される（図１１（ｂ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。
【００９０】
またこのとき、本実施形態では、前記した地中熱ヒートポンプユニット４の出力の低減分を補足させるよう、空気熱制御装置６２の切替制御部６２ｐが前記第２圧縮機５３の回転数を増加させ、空気熱ヒートポンプユニット５の出力を増大させる（図１１（ｃ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。この結果、空気熱ヒートポンプユニット５のＣＯＰは低下するものの（図１１（ａ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）、その低下分を地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰの増加分が相殺する。したがって、結果的に、前記図９に示したように、凝縮器出口冷媒温度が３０℃を超えた後でも、ヒートポンプ装置１全体の前記成績係数ＳＣＯＰを低下させることなく高いまま維持できる。
【００９１】
そして、前記のようにヒートポンプ装置１の冷房運転を停止したとき（時間ｔ１１参照）、前記比較例と異なり、その時点で地中温度が十分に低くなっている（図１１（ｅ）の時間ｔ１１参照）。したがって、比較的短期間にヒートポンプ装置１を再起動時した場合でも、一度元の温度に下がった前記凝縮器出口冷媒温度は前回の運転開始時と同等に上昇することになり（図１１（ｆ）の時間ｔ１５〜ｔ２０参照）、前回と同じ地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰを維持できる（図１１（ｂ）の時間ｔ１６〜ｔ２０参照）。
【００９２】
なお、以上は冷房運転時を例にとって説明したが、前述したように、暖房運転時においても同様の課題が生じる。このことを、図１１（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応した、図１２（ａ）〜（ｆ）により説明する。図示において、図１２（ａ）は、前記図１１（ａ）同様の空気熱源を利用した空気熱ヒートポンプ回路５０におけるＣＯＰの経時推移を示しており、図１２（ｂ）は、前記図１１（ｂ）同様の地中熱源を利用した地中熱ヒートポンプ回路４０におけるＣＯＰの経時推移を示している。また、図１２（ｃ）は、前記図１１（ｃ）同様の前記空気熱ヒートポンプ回路５０の暖房出力値［ｋｗ］（図中では「空気熱出力」と表記。以下同様）の経時推移を示しており、図１２（ｄ）は、前記図１１（ｄ）同様の前記地中熱ヒートポンプユニット４５０の暖房出力値［ｋｗ］（図中では「地中熱出力」と表記。以下同様）の経時推移を示している。また、図１２（ｅ）は、前記図１１（ｅ）同様の地中熱交換器２３の近傍周囲における地中温度［℃］の経時推移を示しており、図１２（ｆ）は、前記図１１（ｆ）同様の地中熱ヒートポンプ回路４０の前記蒸発器入口冷媒温度［℃］（本実施形態では第１冷媒温度センサ４２ｂにより検出。以下同様）の経時推移を示している。
【００９３】
まず、破線で示す比較例において、例えばヒートポンプ装置１の暖房運転開始時においては、前記冷房時と同様、空気熱ヒートポンプユニット５の出力と地中熱ヒートポンプユニット４の出力とがほぼ同時に増加してそれぞれの目標出力で一定に維持される（図１２（ｃ）（ｄ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）、主である地中出力が補助である空気熱出力より高くなる。またこれに伴い、空気熱ヒートポンプユニット５のＣＯＰと地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰも増加し、それぞれの目標出力に対応して一定に維持される（図１２（ａ）（ｂ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）。この起動時と定常運転時の間は、前記地中熱交換器２３の近傍周囲の冷却が進むことから地中温度が継続的に低下し（図１２（ｅ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）、それにより地中熱交換器２３における吸熱効果も次第に低下することから前記蒸発器入口冷媒温度もまた継続的に低下する（図１２（ｆ）の時間ｔ１〜ｔ６等参照）。
【００９４】
そして、比較例では、前記したように前記蒸発器入口冷媒温度が−１０℃を下回ってもなお空気熱ヒートポンプユニット５の出力と地中熱ヒートポンプユニット４の出力とが一定に維持されることから（図１２（ｃ）（ｄ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）、前記地中温度及び前記蒸発器入口冷媒温度がさらに継続して低下する（図１２（ｅ）（ｆ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。このとき、前記したように地中熱交換器２３の近傍周囲における吸熱効果が低下するため、地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰが次第に減少する（図１２（ｂ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。この結果、前記したように、前記蒸発器入口冷媒温度が−１０℃を下回った後にはヒートポンプ装置１全体の前記成績係数ＳＣＯＰが低下してしまう（前記図１０の時間ｔｏ参照）。
【００９５】
そして、その後、ヒートポンプ装置１の暖房運転を停止したとき（時間ｔ１１参照）、その後は地中温度は次第に上昇するものの（図１２（ｅ）の時間ｔ１１〜ｔ１５参照）、元の温度への回復にはかなりの時間がかかる。このため、比較的短期間のうちに地中温度がまだ上がりきらないうちにヒートポンプ装置１を再起動した場合（時間ｔ１５参照）には、一度元の温度に上がった前記蒸発器入口冷媒温度が前回の運転開始時より早く低下することになり（図１２（ｆ）の時間ｔ１５〜ｔ２０参照）、地中熱ヒートポンプユニット４の出力を前回と同じとした場合であっても、ＣＯＰがさらに低下してしまう（図１２（ｂ）の時間ｔ１６〜ｔ２０参照）。
【００９６】
これに対し、実線で示される本実施形態においては、前記のような地中温度の過冷による地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰの低下を防止するために、前記蒸発器入口冷媒温度が所定のしきい値（以下適宜、「第２しきい値」という。この例では−１０℃）より低くなった際に、地中熱制御装置６１の切替制御部６１ｐが前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。この結果、前記蒸発器入口冷媒温度が前記第２しきい値の−１０℃を維持するよう、地中熱ヒートポンプユニット４の出力が一定にセーブされる（図１２（ｄ）の時間ｔ７〜ｔ１１参照）。これにより、地中熱循環回路２０における熱媒Ｈ１が０℃より高くなり（図１２（ｅ）の時間ｔ７〜ｔ９参照）、０℃より少し高い温度まで上昇して維持される（図１２（ｅ）の時間ｔ９〜ｔ１１参照）。このように地中熱ヒートポンプユニット４の出力がセーブされることで、地中熱交換器２３の近傍周囲における吸熱効果が良好に維持される結果、地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰが向上し、高い値で維持される（図１２（ｂ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。
【００９７】
またこのとき、本実施形態では、前記した地中熱ヒートポンプユニット４の出力の低減分を補足させるよう、前記冷房運転時と同様、空気熱制御装置６２の切替制御部６２ｐが前記第２圧縮機５３の回転数を増加させ、空気熱ヒートポンプユニット５の出力を増大させる（図１２（ｃ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）。このため、空気熱ヒートポンプユニット５のＣＯＰは低下するものの（図１２（ａ）の時間ｔ６〜ｔ１１参照）、その低下分を地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰの増加分が相殺する。したがって、結果的に、前記図１０に示したように、蒸発器入口冷媒温度が−１０℃を下回った後でもヒートポンプ装置１全体の前記成績係数ＳＣＯＰを低下させることなく高いまま維持できる。
【００９８】
そして、前記のようにヒートポンプ装置１の暖房運転を停止したとき（時間ｔ１１参照）、前記比較例と異なり、その時点で地中温度が十分に高くなっている（図１２（ｅ）の時間ｔ１１参照）。したがって、比較的短期間にヒートポンプ装置１を再起動時した場合でも、一度元の温度に上がった前記蒸発器入口冷媒温度は前回の運転開始時と同等に低下することになり（図１２（ｆ）の時間ｔ１５〜ｔ２０参照）、前回と同じ地中熱ヒートポンプユニット４のＣＯＰを維持できる（図１２（ｂ）の時間ｔ１６〜ｔ２０参照）。
【００９９】
次に、以上説明した手法を実現するために、２つの切替制御部６１ｐ，６２ｐが協働して実行する制御手順を図１３及び図１４のフローチャートにより説明する。
【０１００】
まず、図１３を用いて冷房運転時における制御手順を説明する。なおこの図１３では、前記外気温度が３０℃より高く、前記地中熱源を利用する前記第１圧縮機４３が既に主動力源として駆動され、前記空気熱源を利用する前記第２圧縮機５３が補助動力源として駆動されている場合を例にとって説明する。
【０１０１】
図１３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、上述した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Ｓ１５に移る。
【０１０２】
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、後述のような圧縮機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温度以下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。
【０１０３】
ステップＳ２０では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、この時点で前記第１冷媒温度センサ４２ｂから検出された前記凝縮器出口冷媒温度が第１しきい値（この例では３０℃）を超えているか否かを判定する。凝縮器出口冷媒温度が３０℃以下である場合、判定は満たされず（Ｓ２０：ＮＯ）、ステップＳ１５に戻り同様の手順を繰り返す。一方、凝縮器出口冷媒温度が３０℃を超えていた場合、判定が満たされ（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２５に移る。
【０１０４】
ステップＳ２５では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記地中熱ヒートポンプ回路４０の前記第１圧縮機４３の回転数を低減し、地中熱ヒートポンプユニット４の出力を低減する。その後、ステップＳ３０に移る。
【０１０５】
ステップＳ３０では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、この時点で前記戻り液温度センサ３４から検出された戻り冷水温度が制御上の目標設定温度（第１目標温度に相当。既に前記した目標温度と同じでも良いし別の温度でもよい。例えば冷房負荷に応じて適宜設定される）を超えているか否かを判定する。戻り冷水温度が前記目標設定温度を超えている場合、判定が満たされ（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ステップＳ３５に移る。
【０１０６】
ステップＳ３５では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記空気熱ヒートポンプ回路５０の前記第２圧縮機５３の回転数を増大し、空気熱ヒートポンプユニット５の出力を増大する。その後、ステップＳ１５に戻り、同様の手順を繰り返す。
【０１０７】
一方、前記ステップＳ３０の判定において、戻り冷水温度が前記目標設定温度以下である場合、判定は満たされず（Ｓ３０：ＮＯ）、ステップＳ４０に移る。
【０１０８】
ステップＳ４０では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記空気熱ヒートポンプ回路５０の前記第２圧縮機５３の回転数を減少させ、空気熱ヒートポンプユニット５の出力を低減する。その後、ステップＳ１５に戻り、同様の手順を繰り返す。但し、前記ステップＳ３０の判定において戻り冷水温度が前記目標設定温度に等しかった場合については、ステップＳ３０の判定は満たされないものの、必ずしも前記のように第２圧縮機５３の回転数を減少させる必要はなく、回転数をそのまま維持するようにしても良い。
【０１０９】
以上のようにして、本実施形態では、冷房運転時において、ステップＳ２０，Ｓ２５での処理により、前記凝縮器出口冷媒温度がおよそ３０℃を維持するよう第１圧縮機４３の回転数（言い換えれば地中熱ヒートポンプユニット４の出力）が制御され、ステップＳ３０，Ｓ３５，Ｓ４０での処理により、地中熱ヒートポンプユニット４の出力の不足分を補足するよう第２圧縮機５３の回転数（言い換えれば空気熱ヒートポンプユニット５の出力）が制御される。
【０１１０】
次に、図１４を用いて暖房運転時における制御手順を説明する。なおこの図１４では、前記外気温度が５℃より低く、前記地中熱源を利用する前記第１圧縮機４３が既に主動力源として駆動され、前記空気熱源を利用する前記第２圧縮機５３が補助動力源として駆動されている場合を例にとって説明する。
【０１１１】
図１４において、まずステップＳ１１０で、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、ヒートポンプ装置１が前記同様の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Ｓ１１５に移る。
【０１１２】
ステップＳ１１５では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、ヒートポンプ装置１が運転終了状態となったか否かを判定する。この場合、後述のような圧縮機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ったときに、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、前記冷房運転時と同様の待機状態となる（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（すなわち待機状態）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（すなわち待機状態）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。
【０１１３】
ステップＳ１２０では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、この時点で前記第１冷媒温度センサ４２ｂから検出された前記蒸発器入口冷媒温度が前記第２しきい値（この例では−１０℃）を下回っているか否かを判定する。蒸発器入口冷媒温度が−１０℃以上である場合、判定は満たされず（Ｓ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１１５に戻り同様の手順を繰り返す。一方、蒸発器入口冷媒温度が−１０℃を下回っていた場合、判定が満たされ（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２５に移る。
【０１１４】
ステップＳ１２５では、前記ステップＳ２５と同様、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記地中熱ヒートポンプ回路４０の前記第１圧縮機４３の回転数を低減し、地中熱ヒートポンプユニット４の出力を低減する。その後、ステップＳ１３０に移る。
【０１１５】
ステップＳ１３０では、前記ステップＳ３０と同様、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、この時点で前記戻り液温度センサ３４から検出された戻り温水温度が制御上の目標設定温度（第２目標温度に相当。既に前記した目標温度と同じでも良いし別の温度でも良い、例えば暖房負荷に応じて設定される）を下回っているか否かを判定する。戻り温水温度が前記目標設定温度を下回っている場合、判定が満たされ（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、ステップＳ１３５に移る。
【０１１６】
ステップＳ１３５では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記ステップＳ３５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の回転数を増大し、空気熱ヒートポンプユニット５の出力を増大する。その後、ステップＳ１１５に戻り、同様の手順を繰り返す。
【０１１７】
一方、前記ステップＳ１３０の判定において、戻り温水温度が前記目標設定温度以上である場合、判定は満たされず（Ｓ１３０：ＮＯ）、ステップＳ１４０に移る。
【０１１８】
ステップＳ１４０では、切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記ステップＳ４０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の回転数を減少させ、空気熱ヒートポンプユニット５の出力を低減する。その後、ステップＳ１１５に戻り、同様の手順を繰り返す。但し、前記ステップＳ１３０の判定において戻り温水温度が前記目標設定温度に等しかった場合については、ステップＳ１３０の判定は満たされないものの、必ずしも前記のように第２圧縮機５３の回転数を減少させる必要はなく、回転数をそのまま維持するようにしても良い。
【０１１９】
以上のようにして、本実施形態では、暖房運転時において、ステップＳ１２０，Ｓ１２５での処理により、前記蒸発器入口冷媒温度がおよそ−１０℃を維持するよう第１圧縮機４３の回転数（言い替えれば地中熱ヒートポンプユニット４の出力）が制御され、ステップＳ１３０，Ｓ１３５，Ｓ１４０での処理により、地中熱ヒートポンプユニット４の出力の不足分を補足するよう第２圧縮機５３の回転数（言い替えれば空気熱ヒートポンプユニット５の出力）が制御される。
【０１２０】
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、第１冷媒温度センサ４２ｂを設けて、地中熱ヒートポンプ回路４０において前記凝縮器出口冷媒温度（冷房運転時）若しくは前記蒸発器入口冷媒温度（暖房運転時）を検出し、前記切替制御部６１ｐ，６２ｐがその検出された冷媒温度と前記第１しきい値若しくは前記第２しきい値との大小に応じて、前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。
【０１２１】
例えば、冷房運転時には前記凝縮器出口冷媒温度が３０℃より高くなったら前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。これにより、前記外気温度が高く前記第１圧縮機４３が主動力源として駆動された状態において、前記地中熱ヒートポンプ回路４０が過剰に動作して地中温度が過剰に高くなるのを抑制することができる。また例えば、暖房運転時には前記蒸発器入口冷媒温度が−１０℃より低くなったら前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。これにより、前記外気温度が低く前記第１圧縮機４３が主動力源として駆動された状態において、前記地中熱ヒートポンプ回路４０が過剰に動作して地中温度が過剰に低くなるのを抑制することができる。
【０１２２】
以上のようにして、冷房運転時においても暖房運転時においても前記地中熱ヒートポンプ回路４０が過剰に動作するのを抑制できるので、地中熱ヒートポンプ回路４０の効率（言い替えれば地中熱ヒートポンプユニット４の前記ＣＯＰ）を高く保つことができる（図１１（ｂ）、図１２（ｂ）参照）。
【０１２３】
また、本実施形態では特に、戻り液温度センサ３４が設けられ、検出された前記戻り冷水温度（又は前記戻り温水温度）の値に応じて前記空気熱ヒートポンプ回路５０側の前記第２圧縮機５３の回転数が増大制御される。これにより、前記第１圧縮機４３の回転数低減制御による前記地中熱ヒートポンプ回路４０と端末循環回路３０との熱交換量の低下を、前記空気熱ヒートポンプ回路側５０で補い、装置全体の冷房出力（又は暖房出力）の低下を防止することができる。
【０１２４】
また、本実施形態では特に、各切替制御部６１ｐ，６２ｐは、冷房運転時において、前記外気温センサ５７により検出された前記外気温度が３０℃よりも低い場合には、前記第２圧縮機５３を主動力源とし前記第１圧縮機４３を補助動力源として駆動する。また各切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記外気温センサ５７により検出された前記外気温度が３０℃よりも高い場合には、前記第１圧縮機４３を主動力源とし前記第２圧縮機５３を補助動力源として駆動するとともに、その後前記凝縮器出口冷媒温度が３０℃より高くなったら前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。
【０１２５】
これにより、冷房運転時において、前記外気温度が高い場合に前記第１圧縮機４３を主動力源として駆動することで、前記地中熱ヒートポンプ回路４０による前記地中熱交換器２３への大きな放熱量を確保することができ、かつ、そのときに前記地中熱ヒートポンプ回路４０が過剰に動作するのを抑制することができる。この結果、冷房運転時において、地中熱ヒートポンプ回路４０の効率を確実に高く保つことができる。
【０１２６】
また、本実施形態では特に、各切替制御部６１ｐ，６２ｐは、冷房運転時において、前記凝縮器出口冷媒温度が３０℃より高くなり前記第１圧縮機４３の回転数を低減させた状態において、前記戻り冷水温度が前記目標設定温度より高くなったら、前記第２圧縮機５３の回転数を増大させる。これにより、前記地中熱ヒートポンプ回路４０と前記端末循環回路３０との熱交換量の低下による前記戻り冷水温度の上昇を、前記端末循環回路３０から前記空気熱ヒートポンプ回路５０への放熱で抑制し、装置全体の冷房出力の低下を防止することができる。
【０１２７】
また、本実施形態では特に、各切替制御部６１ｐ，６２ｐは、暖房運転時において、前記外気温センサ５７により検出された前記外気温度が５℃よりも高い場合には、前記第２圧縮機５３を主動力源とし前記第１圧縮機４３を補助動力源として駆動する。また各切替制御部６１ｐ，６２ｐは、前記外気温センサ５７により検出された前記外気温度が５℃よりも低い場合には、前記第１圧縮機４３を主動力源とし前記第２圧縮機５３を補助動力源として駆動するとともに、その後前記蒸発器入口冷媒温度が−１０℃より低くなったら前記第１圧縮機４３の回転数を低減させる。
【０１２８】
これにより、暖房運転時において、前記外気温度が低い場合に前記第１圧縮機４３を主動力源として駆動することで、前記地中熱ヒートポンプ回路４０による前記地中熱交換器２３からの大きな吸熱量を確保することができ、かつ、そのときに前記地中熱ヒートポンプ回路４０が過剰に動作するのを抑制することができる。この結果、暖房運転時において、地中熱ヒートポンプ回路４０の効率を確実に高く保つことができる。
【０１２９】
また、本実施形態では特に、各切替制御部６１ｐ，６２ｐは、暖房運転時において、前記蒸発器入口冷媒温度が−１０℃より低くなり前記第１圧縮機４３の回転数を低減させた状態において、前記戻り温水温度が前記目標設定温度より低くなったら、前記第２圧縮機５３の回転数を増大させる。これにより、前記地中熱ヒートポンプ回路４０と前記端末循環回路３０との熱交換量の低下による前記戻り温水温度の低下を、前記空気熱ヒートポンプ回路５０から前記端末循環回路３０への放熱で抑制し、装置全体の暖房出力の低下を防止することができる
【０１３０】
なお、本発明は上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、前記地中又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で前記地中又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、井戸等の水源に接続され、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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【符号の説明】
【０１３３】
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
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              戻り液温度センサ（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
【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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