(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、蒸発器としての負荷側熱交換器、減圧手段、及び、熱源側と熱交換可能な凝縮器としての熱源側熱交換器、を冷媒配管で接続してヒートポンプ回路を形成し、
前記負荷側熱交換器及び少なくとも１つの負荷端末を循環液配管で接続して負荷側回路を形成し、
前記負荷側回路において、前記負荷端末から前記負荷側熱交換器へと戻る、循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、
前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が目標循環液温度となるように、前記圧縮機の回転数を制御する圧縮機制御手段と、
を設けたヒートポンプ装置において、
前記ヒートポンプ回路において、前記負荷側熱交換器へ流入する冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、
前記ヒートポンプ回路における冷媒循環量に係わる冷媒状態量を検出する状態量検出手段と、
前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度と前記状態量検出手段により検出された前記冷媒状態量とに対応させて、前記圧縮機制御手段の制御における前記圧縮機の回転数の上限値を設定する、上限値設定手段と、
前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度と前記状態量検出手段により検出された前記冷媒状態量とに基づき、前記負荷側熱交換器から前記負荷端末へと供給される前記循環液の推定温度を算出する推定温度算出手段と、
を設け、
前記上限値設定手段は、
前記推定温度算出手段により算出された前記推定温度に応じて、前記圧縮機制御手段の制御における前記圧縮機の回転数の上限値を、前記推定温度が高いほど前記上限値を高く設定し、前記推定温度が低いほど前記上限値を低く設定する
ことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記状態量検出手段は、
前記冷媒状態量としての、前記圧縮機の回転数と前記減圧手段の弁開度とを検出し、
前記推定温度算出手段は、
前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度と前記状態量検出手段により検出された前記回転数及び前記弁開度とに基づき、前記推定温度を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記推定温度算出手段は、
前記冷媒温度と、前記回転数に対応した回転数係数と、前記弁開度に対応した弁開度係数と、を用いて、前記推定温度を算出する
ことを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記推定温度算出手段は、
前記冷媒温度と、前記回転数係数と、前記弁開度係数の和により前記推定温度を算出する
ことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記ヒートポンプ回路において、前記圧縮機から吐出される冷媒温度を検出する吐出温度検出手段と、
前記吐出温度検出手段により検出された前記冷媒温度に応じて、前記減圧手段の弁開度を制御する減圧制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源側と熱交換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、冷房を実行可能なヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のヒートポンプ装置においては、特許文献１記載のように、負荷側回路において負荷端末から負荷側熱交換器へと戻る循環液の温度を検出し、この戻り循環液温度が予め設定された目標戻り循環液温度になるように、ヒートポンプ回路の圧縮機の回転速度を制御する（戻り温度制御）ものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２９６１６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、このような戻り温度制御を行うことにより、負荷回路の冷房負荷が小さいときには比較的高温の循環液を負荷端末に供給することができ、効率向上を図ることができる。その一方、負荷回路の冷房負荷が大きいときには、比較的低温の循環液が負荷端末に供給されることとなるが、戻り温度制御を行っている関係上、負荷端末に向かう循環液の温度は成り行きの温度となり、運転条件によっては循環液が著しく低温となる場合がある。この時、その低温の循環液が負荷端末に供給されると、負荷端末の筐体が冷やされて負荷端末の筐体表面に結露が生じる場合があった。
【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、圧縮機、蒸発器としての負荷側熱交換器、減圧手段、及び、熱源側と熱交換可能な凝縮器としての熱源側熱交換器、を冷媒配管で接続してヒートポンプ回路を形成し、前記負荷側熱交換器及び少なくとも１つの負荷端末を循環液配管で接続して負荷側回路を形成し、前記負荷側回路において、前記負荷端末から前記負荷側熱交換器へと戻る、循環液温度を検出する循環液温度検出手段と、前記循環液温度検出手段が検出した前記循環液温度が目標循環液温度となるように、前記圧縮機の回転数を制御する圧縮機制御手段と、を設けたヒートポンプ装置において、前記ヒートポンプ回路において、前記負荷側熱交換器へ流入する冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、前記ヒートポンプ回路における冷媒循環量に係わる冷媒状態量を検出する状態量検出手段と、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度と前記状態量検出手段により検出された前記冷媒状態量とに対応させて、前記圧縮機制御手段の制御における前記圧縮機の回転数の上限値を設定する、上限値設定手段と、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度と前記状態量検出手段により検出された前記冷媒状態量とに基づき、前記負荷側熱交換器から前記負荷端末へと供給される前記循環液の推定温度を算出する推定温度算出手段と、を設け、前記上限値設定手段は、前記推定温度算出手段により算出された前記推定温度に応じて、前記圧縮機制御手段の制御における前記圧縮機の回転数の上限値を、前記推定温度が高いほど前記上限値を高く設定し、前記推定温度が低いほど前記上限値を低く設定するものである。
【０００８】
また、請求項２では、前記状態量検出手段は、前記冷媒状態量としての、前記圧縮機の回転数と前記減圧手段の弁開度とを検出し、前記推定温度算出手段は、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷媒温度と前記状態量検出手段により検出された前記回転数及び前記弁開度とに基づき、前記推定温度を算出するものである。
【０００９】
また、請求項３では、前記推定温度算出手段は、前記冷媒温度と、前記回転数に対応した回転数係数と、前記弁開度に対応した弁開度係数と、を用いて、前記推定温度を算出するものである。
【００１０】
また、請求項４では、前記推定温度算出手段は、前記冷媒温度と、前記回転数係数と、前記弁開度係数の和により前記推定温度を算出するものである。
【００１１】
また、請求項５では、前記ヒートポンプ回路において、前記圧縮機から吐出される冷媒温度を検出する吐出温度検出手段と、前記吐出温度検出手段により検出された前記冷媒温度に応じて、前記減圧手段の弁開度を制御する減圧制御手段とを有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の請求項１によれば、例えば冷房運転時には、ヒートポンプ回路において圧縮機から吐出され高温高圧となっている冷媒が熱源側熱交換器において熱交換し、冷媒は熱源側に放熱しながら凝縮し高圧の液体となる。前記凝縮後、ヒートポンプ回路において減圧手段で減圧されて低温低圧となった冷媒は、負荷側回路において循環される循環液と負荷側熱交換器において熱交換し、前記循環液から吸熱して蒸発する。前記負荷側回路の前記循環液は、前記のように負荷側熱交換器において吸熱され冷却された後、負荷端末に供給されて被空調空間を冷却する。
【００１３】
このとき、負荷側回路には、前記負荷端末から前記負荷側熱交換器へと戻る循環液温度を検出する循環液温度検出手段が設けられている。そして、ヒートポンプ回路の前記圧縮機の回転数は、圧縮機制御手段により、前記循環液温度検出手段が検出する前記循環液温度に応じて、その循環液温度が例えば操作者の指示値に対応した目標循環液温度となるように、制御される。
【００１４】
このような負荷端末から戻る循環液に対し温度制御（いわゆる戻り温度制御）を行うことにより、負荷回路の冷房負荷が小さいときには比較的高温の循環液を負荷端末に供給することができ、効率向上を図ることができる。その一方、負荷回路の冷房負荷が大きいときには、比較的低温の循環液が負荷端末に供給されることとなる。その際、運転条件によっては循環液が著しく低温となり、その低温の循環液が供給された負荷端末において筐体が結露するおそれがある。
【００１５】
そこで、請求項１によれば、ヒートポンプ回路において冷媒温度検出手段によって前記負荷側熱交換器へ流入する冷媒温度が検出されるとともに、状態量検出手段によってヒートポンプ回路における冷媒循環量に係わる冷媒状態量が検出される。冷媒状態量としては、例えばヒートポンプ回路に備えられる前記圧縮機の回転数や、減圧手段の弁開度等が考えられる。
【００１６】
そして、それら検出された冷媒温度や冷媒状態量に対応させて、上限値設定手段により、前記圧縮機制御手段の制御における前記圧縮機の回転数の上限値が設定される。これにより、例えば冷媒温度が比較的低かったり圧縮機の回転数が比較的高かったり等、前記のようにして循環液温度が著しく低くなる可能性がある場合には、ヒートポンプ回路に備えられた前記圧縮機の回転数の上限値を低く設定する。これにより、ヒートポンプ回路の負荷回路からの吸熱量を抑制することができるので、循環液温度が前記のように過度に低くなるのを防止して、負荷端末の筐体における結露発生を防止することができる。
【００１７】
さらに、請求項１によれば、負荷端末へ供給される循環液の温度を推定し、その推定温度に応じて圧縮機の回転数上限値を設定することにより、循環液温度が過度に低くなるのを確実に防止することができる。
【００１８】
さらに、請求項１によれば、循環液の推定温度が低いほど圧縮機の回転数上限値を低く設定することで、さらに確実に循環液温度が過度に低くなるのを防止することができる。
【００１９】
また、請求項２によれば、圧縮機の回転数と減圧手段の弁開度に基づき前記推定温度の算出を行うことにより、循環液の温度を精度良く推定することができる。
【００２０】
また、請求項３によれば、前記回転数及び前記弁開度にそれぞれ対応した係数を用いて前記推定温度の算出を行うことにより、演算によって迅速かつ高精度に循環液温度を推定することができる。
【００２１】
また、請求項４によれば、負荷側熱交換器における冷媒と循環液の間の熱交換効率が冷媒循環量に比例するといった特性を反映して高精度に循環液温度を推定することができる。
【００２２】
また、請求項５によれば、吐出温度検出手段が検出する冷媒温度が例えば目標温度となるように、減圧手段の弁開度が制御される。これにより、負荷側熱交換器においてヒートポンプ回路と負荷側回路との間で交換すべき熱交換量に合わせて、減圧手段の弁開度を最適に制御することができる。
【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】地中熱制御装置の機能的構成図
【図５】空気熱制御装置の機能的構成図
【図６】圧縮機回転数の上限値設定を行わない比較例における過冷却を説明する説明図
【図７】比較例の第１ヒートポンプ回路の挙動を表す図
【図８】第１熱交換器における冷媒循環量と蒸発器入口冷媒温度と往き冷水温度との関係を表す図
【図９】圧縮機回転数と回転数係数、膨張弁開度と弁開度係数、それぞれの対応関係の一例を表す図
【図１０】上限値設定部による圧縮機回転数上限値の設定態様を表す図
【図１１】実施形態の第１ヒートポンプ回路の挙動を表す図
【図１２】図１１の挙動に対応した、往き冷水推定温度、蒸発器入口冷媒温度、第１圧縮機回転数とこれに対応する回転数係数、及び、第１膨張弁の弁開度とこれに対応する弁開度係数の、詳細な経時推移を表す図
【図１３】地中熱制御装置の圧縮機制御部及び温度推定部が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１４に基づいて説明する。
【００２５】
本実施形態は、本発明を複合熱源型のヒートポンプ装置に適用した場合の実施形態である。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、熱源接続路としての地中熱循環回路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５０と、前記端末循環回路３０と、前記地中熱循環回路２０とを有している。
【００２７】
図２において、第１ヒートポンプ回路４０は、能力可変の第１圧縮機４３と、負荷側熱交換器としての第１熱交換器４１と、減圧手段としての第１膨張弁４４と、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、前記第１ヒートポンプ回路４０における第１冷媒Ｃ１（後述の図３参照）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Ｈ。後述の図３参照）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、吐出温度検出手段としての第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４１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から第１熱交換器４１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４２ｃによって、低圧側（冷房時）又は高圧側（暖房時）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４２ｃの検出結果は、地中熱制御装置６１へ入力される。
【００３０】
第２ヒートポンプ回路５０は、能力可変の第２圧縮機５３と、負荷側熱交換器としての第２熱交換器５１と、減圧手段としての第２膨張弁５４と、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、前記第２ヒートポンプ回路５０における第２冷媒Ｃ２（後述の図３参照）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、吐出温度検出手段としての第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熱交換器５１から第２膨張弁５４を介して空気熱源熱交換器５５に至るまでの第２冷媒配管５２に設けられた冷媒温度センサ５２ｃ，５２ｂのうち、第２膨張弁５４から第２熱交換器５１までの第２冷媒配管５２に設けられた冷媒温度検出手段としての第２冷媒温度センサ５２ｃによって、低圧側（冷房時）又は高圧側（暖房時）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、前記第２冷媒温度センサ５２ｃ、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、前記第１ヒートポンプ回路４０の前記第１冷媒Ｃ１、および、前記第２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、前記地中熱源熱交換器４５と、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、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の圧力を調整する負荷用シスターン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第１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第２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（言い替えれば、熱交換端末３６から戻る）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。一例として、冷房運転を行う場合について、図３を用いて説明する。
【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、前記第１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、前記第２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、上記においては、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。
【００４４】
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。これら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４及び図５により説明する。
【００４５】
図４に示すように、前記地中熱制御装置６１は、圧縮機制御手段としての圧縮機制御部６１Ａと、減圧制御手段としての膨張弁制御部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）。なお、温度推定部６１Ｄについては後述する。
【００４６】
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の温度に応じて、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の戻り温度が、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（循環液目標温度）となるように、前記第１圧縮機４３の回転数を制御する（戻り温度制御）。なお、上限値設定部６１ｐについては後述する。
【００４７】
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。
【００４８】
ポンプ制御部６１Ｃは、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センサ４２ｂにより検出された第１冷媒Ｃ１の温度に応じて、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、前記冷媒温度センサ４２ｂにより検出される前記第１冷媒Ｃ１の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。
【００４９】
図５に示すように、前記空気熱制御装置６２は、圧縮機制御手段としての圧縮機制御部６２Ａと、減圧制御手段としての膨張弁制御部６２Ｂと、ファン制御部６２Ｃとを機能的に備えている。なお、温度推定部６２Ｄについては後述する。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）。
【００５０】
圧縮機制御部６２Ａは、前記戻り液温度センサ３４により検出された循環液Ｌの温度に応じて、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により検出される循環液Ｌの戻り温度が、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、前記第２圧縮機５３の回転数を制御する（戻り温度制御）。なお、上限値設定部６２ｐについては後述する。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。
【００５１】
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。
【００５２】
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）。
【００５３】
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、前記地中熱制御装置６１及び前記空気熱制御装置６２において新たに設けた温度推定部６１Ｄ，６２Ｄ（詳細は後述）での算出結果に基づく、圧縮機制御部６１Ａ，６２Ａに新たに設けた上限値設定部６１ｐ，６２ｐ（詳細は後述）による、前記圧縮機４３，５３に対する制御内容（圧縮機回転数の上限値設定。詳細は後述）にある。以下、その詳細を順を追って説明する。
【００５４】
まず、本実施形態の比較例として、前記のように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を行うときで、前記上限値設定部６１ｐによる前記圧縮機回転数の上限値設定を行わない場合について、説明する。
【００５５】
すなわち、図６に示すように、前記ヒートポンプ装置１の端末循環回路３０に対し、２つの熱交換端末３６Ａ，３６Ｂが並列に接続され、それぞれが個別のＡ室、Ｂ室に設置されている場合を想定する。例えば、図６（ａ）に示すように、各熱交換端末３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ２［ｋｗ］の冷房負荷で運転し各室Ａ，Ｂを冷却している場合は、第１ヒートポンプ回路４０は、合計４［ｋｗ］の出力で運転されることになる。なお、ここでは、熱交換端末３６Ａ，３６Ｂは、典型的には、その内部に、熱交換器、送風ファン等を備え、ヒートポンプユニット１で冷却された冷水を内部の前記熱交換器に通水させると共に、前記送風ファンを駆動させて室内空気と熱交換させ、室内の冷房を行うファンコイルである。
【００５６】
その後、Ｂ室の熱交換端末３６Ｂの運転が継続されたまま、Ａ室の熱交換端末３６Ａだけが停止されたとすると、全体の冷房負荷は４［ｋｗ］から２［ｋｗ］に急激に減少する。しかしながらこのとき、上述したように前記圧縮機制御部６１Ａによる前述の戻り温度制御（＝前記戻り液温度センサ３４で検出した循環液Ｌの温度に応じた回転数制御）のみが行われている場合には、冷房負荷の増減に対する出力制御の応答が遅いことから、図６（ｂ）に示すように、前記減少に対応させて第１ヒートポンプ回路４０の出力を２［ｋｗ］に減少させるまでに、大きなタイムラグが生じる。この結果、運転中のＢ室の熱交換端末３６Ｂが過冷却状態となり、熱交換端末３６Ｂの筐体が結露するおそれがある。
【００５７】
この場合における、第１ヒートポンプ回路４０の詳細挙動の具体例を図７のグラフに示す。
【００５８】
図示において、図７（ａ）は、前記端末循環回路３０中における循環液Ｌの循環量［Ｌ／ｍｉｎ］の経時推移を示している。また、図７（ｂ）は、そのときの循環液Ｌの温度の経時推移を示している。なお、実線は、第１熱交換器４１から熱交換端末３６に流入する循環液Ｌの温度（＝往き冷水温度）［℃］を示しており、破線は、熱交換端末３６から第１熱交換器４１へ戻る循環液Ｌの温度（以下適宜、「戻り冷水温度」という。本実施形態では前記のように戻り液温度センサ３４により検出。以下同様）［℃］を示している。
【００５９】
また、図７（ｃ）は、第１ヒートポンプ回路４０における、第１圧縮機４３への回転数の経時推移を示している。また、図７（ｄ）は、そのときの第１膨張弁４４の弁開度の経時推移を示している。そして、図７（ｅ）は、前記第１熱交換器４１に流入する第１冷媒Ｃ１の温度（＝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４２ｃにより検出。以下同様）［℃］の経時推移を示している。
【００６０】
前述のように、Ａ室及びＢ室において２つの熱交換端末３６Ａ，３６Ｂによる冷房運転が行われている状態（図７（ａ）〜（ｅ）の時間Ｔａ〜Ｔｂ参照）で、Ａ室の熱交換端末３６Ａが停止され前記冷房負荷が減少すると、地中熱制御装置６１の公知の制御によって、端末循環回路３０における前記循環液Ｌの循環量が低減する（図７（ａ）の時間Ｔｂ〜Ｔｃ参照）。これに連動して、循環液Ｌの往き冷水温度が急激に低下（図７（ｂ）の時間Ｔｂ〜Ｔｃ参照）するとともに、第１ヒートポンプ回路４０側における前記蒸発器入口冷媒温度（図７（ｅ）参照）も急激に低下する（図７（ｅ）の時間Ｔｂ〜Ｔｃ参照）。
【００６１】
その後、端末循環回路３０中における循環液Ｌの循環による時間差を経た後、循環液Ｌの戻り冷水温度も、前記戻り温度制御における前記目標温度（この例では１７℃に設定されている）から低下し始める（図７（ｂ）の時間Ｔｃ参照）。但し、この時点でまだ運転中にある前記熱交換端末３６ｂで吸熱した分だけの、往き冷水温度との温度差を維持しつつ、低下していく（図７（ｂ）の時間Ｔｃ〜Ｔｄ参照）。
【００６２】
ここで、前記したように、第１ヒートポンプ回路４０の前記第１圧縮機４３の回転数は、前記圧縮機制御部６１Ａの制御により、前記戻り冷水温度に応じて、制御される。したがって、前記のようにして戻り冷水温度が前記目標温度（前記の例では１７℃）を割り、さらに例えばその目標温度より所定偏差だけ低い許容温度まで達することで、前記第１圧縮機４３の回転数が順次低減するように制御される（図７（ｃ）の時間Ｔｄ〜Ｔｇ参照）。このとき、通常、前記第１圧縮機４３の回転数は、作動安定性を考慮して所定の時間間隔（例えば１分間隔）で段階的に増減制御されることから、前記のようにして回転数が低減されるときには、前記往き冷水温度が著しく低温（例えば３℃以下。図７（ｂ）の時間Ｔｄ，Ｔｅ参照）となる。この状態では、運転中の前記熱交換端末３６Ｂが過冷却となり、熱交換端末３６Ｂの筐体が結露するおそれがある状態である。
【００６３】
一方、前記したように、第１ヒートポンプ回路４０の前記第１膨張弁４４の弁開度は、前記膨張弁制御部６１Ｂの制御により、前記冷媒吐出温度に応じて制御される。したがって、前記の第１圧縮機４３の回転数の低減制御の結果、冷媒吐出温度が低下してくると、前記第１膨張弁４４の弁開度が減少する、すなわち第１膨張弁４４の弁開度を閉める方向に制御される（図７（ｄ）の時間Ｔｅ〜Ｔｉ参照）。また前記第１圧縮機４３の回転数の段階的な低減により、第１ヒートポンプ回路４０の出力は段階的に低減し、往き冷水温度及び戻り冷水温度は再び上昇し（図７（ｂ）の時間Ｔｅ〜Ｔｉ参照）、連動して前記蒸発器入口冷媒温度もやや上昇する。
【００６４】
なお、図７では、第１ヒートポンプ回路４０だけを冷房作動した場合を示しているが、第２ヒートポンプ回路５０だけを冷房作動させた場合でも同様の挙動となる（詳細な説明は省略）。
【００６５】
そこで、本実施形態においては、前記のような冷房負荷の低減直後におけるヒートポンプ回路４０による過剰出力（過剰冷却）を防ぐために、地中熱制御装置６１において、温度推定部６１Ｄを設けると共に、前記圧縮機制御部６１Ａに上限値設定手段としての上限値設定部６１ｐを設ける。同様に、冷房負荷の低減直後におけるヒートポンプ回路５０の過剰出力（過剰冷却）を防ぐために、空気熱制御装置６２において、温度推定部６２Ｄを設けると共に、前記圧縮機制御部６２Ａに上限値設定手段としての上限値設定部６２ｐを設ける。
【００６６】
地中熱制御装置６１の温度推定部６１Ｄは、前記第１冷媒温度センサ４２ｃにより検出された第１冷媒Ｃ１の温度（前記蒸発器入口冷媒温度）と、前記圧縮機制御部６１Ａによる回転数制御時に得られる、冷媒循環量に係わる冷媒状態量としての前記第１圧縮機４３の回転数と、前記膨張弁制御部６１Ｂによる弁開度制御時に（例えば制御指令値を用いて）得られる、冷媒循環量に係わる冷媒状態量としての前記第１膨張弁４４の弁開度とに基づいて、第１熱交換器４１から熱交換端末３６に流入する循環液Ｌの温度（前記往き冷水温度）を推定する。そして、前記圧縮機制御部６１Ａの上限値設定部６１ｐが、この温度推定部６１Ｄで推定された前記往き冷水温度（以下適宜、「往き冷水推定温度」と称する）に基づき、前記圧縮機制御部６１Ａの制御における前記第１圧縮機４３の回転数の上限値を設定する。
【００６７】
空気熱制御装置６２の温度推定部６２Ｄは、前記第２冷媒温度センサ５２ｃにより検出された第２冷媒Ｃ２の温度（前記蒸発器入口冷媒温度）と、前記圧縮機制御部６２Ａによる回転数制御時に得られる、冷媒循環量に係わる冷媒状態量としての前記第２圧縮機５３の回転数）と、前記膨張弁制御部６２Ｂによる弁開度制御時に（例えば制御指令値を用いて）得られる、冷媒循環量に係わる冷媒状態量としての前記第２膨張弁５４の弁開度とに基づいて、第２熱交換器５１から熱交換端末３６に流入する循環液Ｌの温度（前記往き冷水温度）の前記往き冷水推定温度を算出する。そして、前記圧縮機制御部６２Ａの上限値設定部６２ｐが、この温度推定部６２Ｄで算出された前記往き冷水推定温度に基づき、前記圧縮機制御部６２Ａの制御における前記第２圧縮機５３の回転数の上限値を設定する。
【００６８】
ここで、前記温度推定部６１Ｄ，６２Ｄにおける往き冷水推定温度の算出手法について説明する。一般的に、前記第１熱交換器４１及び第２熱交換器５１における熱交換では、図８に示すように、蒸発器入口冷媒温度が低いほど前記往き冷水温度も低下し、出力側となる前記往き冷水温度は、入力側である前記蒸発器入口冷媒温度と比例関係となる。
【００６９】
このとき、それら熱交換器４１，５１の機械的特性として、入力側の冷媒の循環量が多いほど熱変換効率が高く、入力側の冷媒の循環量が少ないほど熱変換効率が低くなる特性がある。すなわち、前記のように蒸発器入口冷媒温度と往き冷水温度との比例関係を示すグラフ線は、図示において、冷媒循環量が多いほど左側に位置し、冷媒循環量が少ないほど右側に位置する。このため、前記のようにして蒸発器入口冷媒温度から前記往き冷水推定温度を算出するには、冷媒循環量に関係する冷媒状態量も考慮して算出する必要がある。
【００７０】
この例では、冷媒循環量が圧縮機回転数及び弁開度のそれぞれと略比例関係にあることから、冷媒状態量として、前記のように、第１圧縮機４３及び第２圧縮機５３の回転数と、前記第１膨張弁４４及び第２膨張弁５４の弁開度とを用いて図８中の実線の特性線を補正（図８中の双頭白矢印参照）した上で、蒸発器入口冷媒温度から往き冷水推定温度を算出する。
【００７１】
すなわち、圧縮機回転数に関する補正値を補正値Ａ、弁開度に基づく補正値を補正値Ｂ（弁開度係数）とし、これらの和である「補正値Ａ＋補正値Ｂ」を冷媒状態量に基づく補正値として、
往き冷水推定温度＝蒸発器入口冷媒温度＋補正値Ａ＋補正値Ｂ  ・・（式１）
の式（１）により、往き冷水推定温度を算出する。
【００７２】
このときの前記補正値Ａの一例を図９（ａ）に示す。なお、ここでは補正値Ａを「回転数係数」と称している（以下、同様）。図９（ａ）において、この例では、前記回転数係数は圧縮機の前記回転数［ｒｐｓ］の３つの区分に対し離散的に対応しており、回転数が４０［ｒｐｓ］以下の範囲では回転数係数は８であり、回転数が４０［ｒｐｓ］を超え（但し、図中では便宜的に「４１」と表記。以下同様）かつ６０［ｒｐｓ］以下の範囲では回転数係数は６であり、回転数が６０［ｒｐｓ］を超えかつ９０［ｒｐｓ］以下の範囲では回転数係数は４となっている。
【００７３】
このときの前記補正値Ｂの一例を図９（ｂ）に示す。なお、ここでは補正値Ｂを「弁開度係数」と称している（以下、同様）。図９（ｂ）において、この例では、前記弁開度係数は、膨張弁開度の３つの区分に対し離散的に対応しており、膨張弁開度（相対値）が１５０以下の範囲では弁開度係数は１であり、膨張弁開度が１５０を超え（但し、図中では便宜的に「１５１」と表記。以下同様）かつ３５０以下の範囲では弁開度係数は０であり、膨張弁開度が３５０を超えかつ４５０以下の範囲では弁開度係数は−１となっている。
【００７４】
なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示される対応関係（相関）は、地中熱制御装置６１の適宜の箇所（例えば前述の記憶部）に予め記憶され保持されている。
【００７５】
次に、前記のようにして算出された往き冷水推定温度に基づく、前記上限値設定部６１ｐ，６２ｐにおける圧縮機回転数の上限値の設定手法について説明する。
【００７６】
上限値設定部６１ｐ，６２ｐでは、前記往き冷水推定温度が高いほど前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値を高く設定し、前記往き冷水推定温度が低いほど前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値を低く設定するように、順次切り替えて設定する。具体的には、図１０に示すように、往き冷水推定温度が低下して６℃以下になるまで（６℃より高い場合）は前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値なし（すなわち無制限）に設定する。そして、往き冷水推定温度が６℃以下に低下してさらに３℃以下なるまで（３℃より高い場合）は前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値を５０［ｒｐｓ］に設定し、往き冷水推定温度が３℃以下に低下したら前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値を３５［ｒｐｓ］に設定する。
【００７７】
なお、このように、往き冷水推定温度の低下方向では、上限値設定の値を切り替える区切りとなる区切り温度を６℃及び３℃とするが、往き冷水推定温度の上昇方向では、前記区切り温度を変えて８℃及び４℃とする（＝上限値設定にヒステリシスを持たせている）。すなわち、往き冷水推定温度が上昇して４℃以上となるまで（４℃未満の場合）は前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値を３５［ｒｐｓ］に設定し、往き冷水推定温度が４℃以上に上昇して８℃以上となるまで（８℃未満の場合）は前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値を５０［ｒｐｓ］に設定し、往き冷水推定温度が８℃以上に上昇したら前記圧縮機４３，５３の回転数の上限値なし（すなわち無制限）に設定する。
【００７８】
本実施形態においては、前記のような圧縮機回転数上限値の設定を上限値設定部６１ｐ，６２ｐが行う。これにより、例えば前記第１ヒートポンプ回路４０は、前記図７に対応する図１１に示す挙動で冷房作動する。すなわち、前記２つの熱交換端末３６Ａ，３６Ｂによる冷房運転が行われている状態（図１１（ａ）〜（ｅ）の時間Ｔ１〜Ｔ７参照）で、熱交換端末３６Ａの停止で冷房負荷が減少すると（図１１（ａ）の時間Ｔ７参照）、前記循環液Ｌの循環量、前記往き冷水温度、前記蒸発器入口冷媒温度がそれぞれ低下（図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｅ）の時間Ｔ７〜Ｔ８参照）する。
【００７９】
このとき、前記温度推定部６１Ｄ，６２Ｄにより、前記蒸発器入口冷媒温度の低下に基づき、往き冷水推定温度がそれまでの９℃（図１１（ｆ）の時間Ｔ１〜Ｔ７参照）から５℃まで低下したと算出される（図１１（ｆ）の時間Ｔ８参照）。これによって、前記図１０の設定に基づき、上限値設定部６１ｐにより、圧縮機の回転数の上限値が５０［ｒｐｓ］が変更される結果、実際の第１圧縮機４３の回転数も５０［ｒｐｓ］に（強制的に）低下する（図１１（ｃ）の時間Ｔ８参照）。この結果、第１ヒートポンプ回路４０の出力が低下し、前記のように下がり始めた往き冷水温度は、（前述の戻り冷水温度の低下に基づいて戻り温度制御によって圧縮機回転数の低下が指示されるより前に）例えば５℃付近で下げ止まる（図１１（ｂ）の時間Ｔ８参照）。この結果、図７（ｂ）を用いて前述したように往き冷水温度が著しく低温となり熱交換端末３６Ｂが過冷却となるのが、防止される（図１１（ｂ）の時間Ｔ８〜Ｔ１２参照））。
【００８０】
なお、図中では、往き冷水温度が上昇した後でも第１圧縮機４３の回転数が低減している（図１１（ｃ）の時間Ｔ１２〜Ｔ１３参照）が、これは前記戻り温度制御により圧縮機に指示される回転数が、この時点での上限値設定部６１ｐによる回転数上限値を下回ったため、当該戻り温度制御が優先される形で回転数が低減しているものである（時間Ｔ１２〜Ｔ１３参照）。
【００８１】
以上のような図１１の挙動における、前記往き冷水推定温度、前記蒸発器入口冷媒温度、前記第１圧縮機４３の回転数とこれに対応する前記回転数係数、及び、前記第１膨張弁４４の弁開度とこれに対応する前記弁開度係数の、詳細な経時推移を図１２に示す。
【００８２】
なお、図１１では、前記図７と同様、第１ヒートポンプ回路４０だけを冷房作動した場合を示しているが、第２ヒートポンプ回路５０だけを冷房作動させた場合でも、第２圧縮機５３について同様の制御が行われ、同様の挙動となる（詳細な説明は省略）。
【００８３】
次に、以上の手法を実現するために、第１ヒートポンプ回路４０が冷房作動するときに前記地中熱制御装置６１の前記圧縮機制御部６１Ａ及び温度推定部６１Ｄが実行する制御手順を、図１３のフローチャートにより説明する。図１３において、まずステップＳ１０で、圧縮機制御部６１Ａが、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、後述の待機状態から復帰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。
【００８４】
ステップＳ１５では、圧縮機制御部６１Ａが、前記第１圧縮機４３の作動を安定させるためのアイドル期間として所定時間（この例では１分間）計時して待機する。その後、ステップＳ２０に移る。
【００８５】
ステップＳ２０では、圧縮機制御部６１Ａが、前記戻り液温度センサ３４による前記戻り冷水温度の検出結果を取得（言い替えれば戻り冷水温度を検出。以下同様）する。その後、ステップＳ２５に移る。
【００８６】
ステップＳ２５では、圧縮機制御部６１Ａが、前記ステップＳ２０で検出した戻り冷水温度に基づき、当該戻り冷水温度を前記目標温度とするための前記第１圧縮機４３に対する指示回転数Ｎ１を算出する（＝前記戻り温度制御）。その後、ステップＳ３０に移る。
【００８７】
ステップＳ３０では、温度推定部６１Ｄが、前記第１冷媒温度センサ４２ｃによる前記蒸発器入口冷媒温度の検出結果を取得（言い替えれば蒸発器入口冷媒温度を検出。以下同様）する。その後、ステップＳ３５に移る。
【００８８】
ステップＳ３５では、温度推定部６１Ｄが、この時点の前記第１圧縮機４３の回転数の検出結果（適宜の公知の手法により検出され圧縮機制御部６１Ａに入力されている）を圧縮機制御部６１Ａから取得する。その後、ステップＳ４０に移る。
【００８９】
ステップＳ４０では、温度推定部６１Ｄが、前記図９（ａ）の対応関係を参照して、前記ステップＳ３５で取得した圧縮機回転数に対応する前記回転数係数を決定する。その後、ステップＳ４５に移る。
【００９０】
ステップＳ４５では、温度推定部６１Ｄが、この時点の前記第１膨張弁４４の弁開度の検出結果（適宜の公知の手法により検出され膨張弁制御部６１Ｂに入力されている）を膨張弁制御部６１Ｂから取得する。その後、ステップＳ５０に移る。
【００９１】
ステップＳ５０では、温度推定部６１Ｄが、前記図９（ｂ）の対応関係を参照して、前記ステップＳ４５で取得した弁開度に対応する前記弁開度係数を決定する。その後、ステップＳ５５に移る。
【００９２】
ステップＳ５５では、温度推定部６１Ｄが、前記ステップＳ３０で検出した蒸発器入口冷媒温度と、前記ステップＳ４０で決定した前記回転数係数と、前記ステップＳ５０で取得した前記弁開度係数とを加算して、前記往き冷水推定温度を算出する。その後、ステップＳ６０に移る。
【００９３】
ステップＳ６０では、圧縮機制御部６１Ａが、前記上限値設定部６１ｐで、前記ステップＳ５５で温度推定部６１Ｄが算出した往き冷水推定温度を取得するとともに、前記図１０の設定を参照しつつ、その取得した往き冷水推定温度に対応する圧縮機回転数の上限値Ｎ２を設定する。その後、ステップＳ６５に移る。
【００９４】
ステップＳ６５では、圧縮機制御部６１Ａは、前記ステップＳ６０で設定した圧縮機回転数の上限値Ｎ２が無制限であったか（言い替えれば図１０に示される「圧縮機回転数上限なし」の領域に該当したか）否かを判定する。前記上限値Ｎ２が無制限で設定されていた場合はステップＳ６５の判定が満たされ（Ｓ６５：ＹＥＳ）、ステップＳ７０に移る。
【００９５】
ステップＳ７０では、圧縮機制御部６１Ａは、前記第１圧縮機４３の回転数を、前記ステップＳ２５で算出した前記回転数Ｎ１となるように指示（制御信号を出力）する。その後、後述のステップＳ７５に移る。
【００９６】
一方、前記ステップＳ６５の判定において、前記上限値Ｎ２が無制限でなかった（言い替えれば図１０に示される「圧縮機回転数上限なし」の領域に該当しなかった）場合はステップＳ６５の判定は満たされず（Ｓ６５：ＮＯ）、ステップＳ８０に移る。
【００９７】
ステップＳ８０では、圧縮機制御部６１Ａは、前記ステップＳ２５で算出した前記回転数Ｎ１が、前記ステップＳ６０で設定した前記上限値Ｎ２より大きいか否かを判定する。Ｎ１≦Ｎ２であった場合はステップＳ８０の判定は満たされず（Ｓ８０：ＮＯ）、前記ステップＳ７０へ移る。Ｎ１＞Ｎ２であった場合はステップＳ８０の判定が満たされ（Ｓ８０：ＹＥＳ）、ステップＳ８５へ移る。
【００９８】
ステップＳ８５では、圧縮機制御部６１Ａは、前記第１圧縮機４３の回転数を、前記ステップＳ６０で設定した前記上限値に等しい、回転数Ｎ２となるように指示（制御信号を出力）する。その後、ステップＳ７５に移る。
【００９９】
ステップＳ７５では、圧縮機制御部６１Ａ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、上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温度以下に達する場合がある。この場合は、地中熱制御装置６１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Ｓ７５では、圧縮機制御部６１Ａが、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）となっていない間はステップＳ７５の判定が満たされず（Ｓ７５：Ｎｏ）、前記ステップＳ１５に戻り、同様の手順を繰り返す。ヒートポンプ装置１が運転終了状態（すなわち待機状態）となっていた場合はステップＳ７５の判定が満たされ（ステップＳ７５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に戻る。このときのステップＳ１０における前記運転開始状態となったか否かの判定は、前記待機状態が解除されたか否かの判定となる。すなわち、前記のようにして循環液Ｌの前記戻り冷水温度が前記目標温度以下に達して待機状態となった後、再び、前記循環液Ｌの前記戻り冷水温度が前記目標温度を上回ると、地中熱制御装置６１による公知の制御によりヒートポンプ装置１の運転が再び開始される。したがってこのときのステップＳ１０では、圧縮機制御部６１Ａは、ヒートポンプ装置１がこのようにして待機状態から復帰して運転再開されたか否かを判定するものである。運転が再開されてステップＳ１０の判定が満たされると同様の手順を繰り返す。
【０１００】
なお、図示を省略しているが、以上の各手順における任意のタイミングで操作者による適宜のヒートポンプ装置１の運転終了操作がなされた場合には、このフローは終了され、ヒートポンプ装置１が停止する。
【０１０１】
なお、以上において、またステップＳ３５とステップＳ４５を実行する温度推定部６１Ｄが、各請求項記載の状態量検出手段として機能する。またステップＳ４０とステップＳ５０とステップＳ５５を実行する温度推定部６１Ｄが、各請求項記載の推定温度算出手段として機能する。
【０１０２】
なお、第２ヒートポンプ回路５０が冷房作動するときには、前記空気熱制御装置６２の圧縮機制御部６２Ａ及び温度推定部６２Ｄが、前記図１３と同様の制御手順を実行し、第２圧縮機５３の回転数を制御する（詳細は省略）。
【０１０３】
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、前記第１及び第２ヒートポンプ回路４０，５０において、前記第１及び第２冷媒温度センサ４２ｃ，５２ｃによって前記蒸発器入口冷媒温度が検出されるとともに、前記第１及び第２ヒートポンプ回路４０，５０における冷媒循環量に係わる冷媒状態量（この例では前記第１及び第２圧縮機４３，５３の回転数、前記第１及び第２膨張弁４４，５４の弁開度）が取得される。
【０１０４】
そして、それら蒸発器入口冷媒温度や回転数及び弁開度に対応させて、前記上限値設定部６１ｐ，６２ｐにより、前記第１及び第２圧縮機４３，５３の回転数の上限値が設定される。これにより、前記のようにして実際の往き冷水温度が著しく低くなる可能性がある場合には、前記第１及び第２圧縮機４３，５３の回転数が低く抑えられる。これにより、前記第１及び第２ヒートポンプ回路４０，５０による端末循環回路３０からの吸熱量を抑制することができるので、往き冷水温度が前記のように過度に低くなるのを防止して、熱交換端末３６（前述の例では熱交換端末３６Ｂ）の筐体表面での結露発生を防止することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では特に、熱交換端末３６へ供給される往き冷水温度を温度推定部６１Ｄ，６２Ｄで推定し、前記上限値設定部６１ｐ，６２ｐがその往き冷水推定温度に応じて前記第１及び第２圧縮機４３，５３の回転数上限値を設定する。これにより、往き冷水温度が過度に低くなるのを確実に防止することができる。
【０１０６】
また、本実施形態では特に、前記上限値設定部６１ｐ，６２ｐは、往き冷水推定温度が低いほど前記第１及び第２圧縮機４３，５３の回転数上限値を低く設定する。これにより、さらに確実に往き冷水温度が過度に低くなるのを防止することができる。
【０１０７】
また、本実施形態では特に、前記第１及び第２圧縮機４３，５３の回転数と前記第１及び第２膨張弁４４，５４の弁開度に基づき前記往き冷水推定温度の算出を行う。これにより、往き冷水推定温度を精度良く算出することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では特に、前記回転数及び前記弁開度にそれぞれ対応した係数である前記回転数係数及び前記弁開度係数を用いて前記往き冷水推定温度の算出を行う。これにより、演算によって迅速かつ高精度に往き冷水温度を推定することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では特に、前記蒸発器入口冷媒温度と前記回転数係数と前記弁開度係数との和で前記往き冷水推定温度を算出する。これにより、前記第１及び第２熱交換器４１，５１における冷媒Ｃ１，Ｃ２と循環液Ｌとの間の熱交換効率が冷媒循環量に比例する特性を反映して高精度に前記往き冷水推定温度を算出できる。
【０１１０】
また、本実施形態では特に、前記第１及び第２冷媒吐出温度センサ４２ａ，５２ａが検出する冷媒温度が目標温度となるように、前記第１及び第２膨張弁４４，５４の弁開度が制御される。これにより、前記第１及び第２熱交換器４１，５１において前記第１及び第２ヒートポンプ回路４０，５０と端末循環回路３０との間で交換すべき熱交換量に合わせて、前記第１及び第２膨張弁４４，５４の弁開度を最適に制御することができる。
【０１１１】
なお、以上は、熱交換端末３６Ａ，３６Ｂの２台が並列に接続されている場合を例にとって説明したが、これに限られず、１台の熱交換端末３６のみが接続されている場合であっても、上記同様の過冷却の問題は起こり得る。すなわち、例えば、熱交換端末３６とヒートポンプユニット４，５とを接続する前記負荷配管３１が比較的長い場合には、冷房運転の立ち上がりの際に、負荷配管３１中の前記循環液Ｌが温まって比較的高温になっている状態があり得る。このような場合に、冷房運転を開始しても、その直後は前記戻り液温度センサ３４で検出される循環液Ｌの温度が目標温度までなかなか下がらず、その結果、前記戻り温度制御によって圧縮機４３，５３の回転数は最大回転数に制御される。その後、ある程度の時間が経過することで、負荷配管３１中の前記温まっていた循環液Ｌの温度は前記目標温度まで低下する。しかしながら、その低下したことが前記戻り液温度センサ３４で検出される頃には、（前記ある程度の時間が経過するタイムラグによって）熱交換端末３６に既に低温の循環液Ｌが供給されてしまい、場合によっては熱交換端末３６が過冷却の状態になる恐れがある。このような場合においても、前記手法の制御を行うことで、比較的長い前記負荷配管３１に接続されている前記１つの熱交換端末３６において、前記のような過冷却による筐体の結露が生じるのを防止することができる。
【０１１２】
また、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、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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
また、上記実施形態では、地中熱を用いた第１ヒートポンプ回路４０と空気熱を用いた第２ヒートポンプ回路５０とを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、地中熱を用いた第１ヒートポンプ回路４０のみを備えた、単一熱源型のヒートポンプ装置に適用してもよく、空気熱を用いた第２ヒートポンプ回路５０のみを備えた、単一熱源型のヒートポンプ装置に適用してもよい。また、第１ヒートポンプ回路４０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。さらに各ヒートポンプ回路は、前記のように地中熱や空気熱等を熱源とするものに限られず、他の適宜の熱源を用いるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１                ヒートポンプ装置
２０              地中熱循環回路
２１              地中熱配管
２２              地中熱循環ポンプ
２３              地中熱交換器
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              第１ヒートポンプ回路（ヒートポンプ回路）
４１              第１熱交換器（負荷側熱交換器）
４２              第１冷媒配管（冷媒配管）
４２ａ            第１冷媒吐出温度センサ（吐出温度検出手段）
４２ｃ            第１冷媒温度センサ（冷媒温度検出手段）
４３              第１圧縮機（圧縮機）
４４              第１膨張弁（減圧手段）
４５              地中熱源熱交換器（熱源側熱交換器）
５０              第２ヒートポンプ回路（ヒートポンプ回路）
５１              第２熱交換器（負荷側熱交換器）
５２              第２冷媒配管（冷媒配管）
５２ａ            第２冷媒吐出温度センサ（吐出温度検出手段）
５２ｃ            第２冷媒温度センサ（冷媒温度検出手段）
５３              第２圧縮機（圧縮機）
５４              第２膨張弁（減圧手段）
５５              空気熱源熱交換器（熱源側熱交換器）
５７              外気温センサ
６１              地中熱制御装置
６１Ａ            圧縮機制御部（圧縮機制御手段）
６１Ｂ            膨張弁制御部（減圧制御手段）
６１Ｃ            ポンプ制御部
６１Ｄ            温度推定部（推定温度算出手段、状態量検出手段）
６１ｐ            上限値設定部（上限値設定手段）
６２              空気熱制御装置
６２Ａ            圧縮機制御部（圧縮機制御手段）
６２Ｂ            膨張弁制御部（減圧制御手段）
６２Ｃ            ファン制御部
６２Ｄ            温度推定部（推定温度算出手段、状態量検出手段）
６２ｐ            上限値設定部（上限値設定手段）
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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