JP2022084557A - ハイブリッドマルチ空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】水タンクが直接的に冷媒－水熱交換して１次的に熱交換可能なハイブリッドマルチ空調システムを提供する。【解決手段】レシーバなしのハイブリッドマルチ空調システムのバルブ最適制御のために、冷媒と水とを熱交換させるための給湯ユニットと、室内に設けられ、室内熱交換器及び室内膨脹弁を備える少なくとも１つの室内機と、前記室内機及び前記給湯ユニットと冷媒配管を介して連結され、室外熱交換器、圧縮機、室外膨脹弁、及び四方弁を備える室外機とを備え、運転モードによって前記少なくとも１つの室内機または前記室外機が蒸発器として運転されるとき、前記蒸発器に異常冷媒が流入すれば、前記給湯ユニット及び凝縮器として運転される前記少なくとも１つの室内機または前記室外機から前記異常冷媒を遮断するように制御されることを特徴とする。したがって、熱交換効率が向上するハイブリッドマルチ空調システムが提供される。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッドマルチ空調システムに関し、より詳細には、コイル型水タンク熱交換器を備えるハイブリッドマルチ空調システム及びその制御方法に関する。

〔関連技術〕
本願は、韓国特許出願第１０－２０２０－０１６１４６９号（出願日：２０２０年１１月２６日）に基づくパリ条約４条の優先権主張を伴ったものであり、本願発明は、当該韓国特許出願に開示された内容に基づくものである。参考のために、当該韓国特許出願の明細書、特許請求の範囲及び図面の内容は本願明細書の一部に包摂される。

一般に、冷房と給湯の同時運転が可能なハイブリッドシステムは、水タンク使用の際、ハイドロ－キット（Ｈｙｄｒｏ－ｋｉｔ）のようなプレート型熱交換器を使用して１次に空気側サイクルと冷媒－水熱交換し、ハイドロキットと水タンクとの間で２次に水－水熱交換を行う。

ハイドロキットを使用する給湯システムは、ユーザが使用する水が冷媒と直接的に熱交換できないように法的規制がある地域で多く使用され、水タンクで直接的に冷媒－水熱交換する方式に比べて材料費増加、設置面積増加、２次熱交換による熱交換効率低下などの短所が存在する。

従来技術として、韓国特許公開１０－２０１０－００２３８７７号（特許文献１）は、ヒートポンプ式給湯装置を開示しつつ、冷媒を凝縮することで、冷媒からの熱を放熱する放熱熱交換器を有する熱源側ヒートポンプユニットを備える。また、給湯装置は、水を貯留した水タンク、この水タンク内に外部からの水を供給する水供給配管、水タンクの底部と上部に連通して、水タンク内の底部の水を水タンクの上部にバイパス状態で循環させる水循環配管、この水循環配管の途中において熱源側ヒートポンプユニットの放熱熱交換器に対して吸熱可能に供給された吸熱熱交換器、水タンク上部の温水を外部に給湯する給湯配管からなる給湯ユニットを備える。

また、従来技術として、ハイドロ－キットを使用する場合、冷房及び給湯運転時に圧縮機が稼動して高圧気相となった冷媒は、一部が四方弁を通過して室外機に送られ、一部は、水タンクソルバルブを通過してハイドロ－キットに送られる。室外機（凝縮器）に送られた高圧冷媒は、室外空気と熱交換して液相に凝縮後、膨脹弁を通過して室内機側に送られる。

一方、ハイドロ－キット側に送られた冷媒は、水タンクの低温の水と熱交換して凝縮された後、膨脹弁を通過してから室外機側から来た冷媒と合わせられる。このとき、ハイドロ－キットに注入される水は、水ポンプで流量調節して熱交換量を調節する。ハイドロ－キット及び室外機で凝縮された冷媒は、室内機バルブで合わせられた後、これを通過して低圧冷媒で室内機に進入後、室内機と熱交換して圧縮機に復帰する。

従来技術のように、ハイドロ－キットを使用するとき、水流量で冷媒側凝縮熱量を調節できる。しかし、仮りに冷媒側凝縮熱交換器が直接水タンクに巻かれている場合、水タンクの内部の水温度及びユーザの水使用量によって凝縮熱量が変わるため、水タンク凝縮器の制御ポイントが変わるようになる。

これは、一般エアコンの室外温度／室内温度によって適正冷媒充填量及び過冷度が変わることと同様のものであって、凝縮器にレシーバが取り付けられれば、温度条件によって冷媒過封入または冷媒不足現象が発生しないので、冷媒充填量を変更しながら凝縮器過冷度制御をより容易にすることができる。

また、凝縮器にレシーバを設けると、蒸発器に低圧液相冷媒のみ送るようになり、冷房運転時に室内機の膨脹弁への急激な電圧低下を防止できるようになる。

給湯と冷房運転とが同時可能なハイブリッドシステムの場合、凝縮器に水タンクと室外機側の熱交換器が作動して２個に分けられ、水タンク出口と室外機出口とに各々膨脹弁が設けられ、室内機側膨脹弁に冷媒を送るようになる。各凝縮器から吐出された冷媒は、高圧から低圧へと変更されるまで２個の膨脹弁を通過しなければならないが、膨脹弁の開度があまり小さければ、過度な圧力損失が発生して膨脹弁に異常冷媒が進入する。

膨脹弁に異常冷媒が進入する場合、蒸発器の蒸発温度が大きく低下され、蒸発温度低下は、サイクルハンティング及び制限制御突入の危険がある。

また、これを防止するためにレシーバを設けると、凝縮器の膨脹弁から異常冷媒が吐出されるにもかかわらず、レシーバに冷媒蓄積されて、液相冷媒のみ蒸発器側に送るので、急激な蒸発温度の低下を防止できるが、レシーバ自体が空間を占め、材料費及び設置費が増加して費用の負担がある。

韓国特許公開１０－２０１０－００２３８７７号公報

上述したように、給湯と冷房とを同時実現可能なハイブリッドマルチシステムを提供するとき、ハイドロ－キットを使用する場合、多段熱交換による熱交換効率が低下するという問題がある。このために、本発明の第１課題は、水タンクが直接的に冷媒－水熱交換して１次的に熱交換可能なハイブリッドマルチ空調システムを提供することである。

本発明の第２課題は、別のレシーバ設置なしに給湯膨脹弁と室外膨脹弁との開度を調節して最適の過冷度を制御し、異常冷媒の流入を防止できるハイブリッドマルチ空調システムを提供することである。

特に、本発明の第３課題は、いくつの温度センサを膨脹弁の前後端に設け、周期的に現在温度を比較して最大過冷度を制御することにより、異常冷媒が進入しないようにバルブ制御が可能なハイブリッドマルチ空調システムを提供することである。

給湯と冷房とが同時可能なハイブリッドマルチ空調システムだけでなく、本発明の第４の課題は、給湯と冷房の同時運転はもちろん、給湯と暖房運転も可能なように各膨脹弁の制御方法を提供することである。

〔本発明の一の態様〕
本発明は、その一の態様として以下の発明を提案することができる。
〔１〕
ハイブリッドマルチ空調システムであって、
冷媒と水とを熱交換させるための給湯ユニットと、
室内に設けられ、室内熱交換器及び室内膨脹弁を備える少なくとも１つの室内機と、
前記室内機及び前記給湯ユニットと冷媒配管を介して連結され、室外熱交換器、圧縮機、及び室外膨脹弁を備える室外機と、を備えてなり、
運転モードによって前記少なくとも１つの室内機又は前記室外機のうち何れか１つ以上に異常冷媒が流入すれば、前記給湯ユニット及び凝縮器として運転される前記少なくとも１つの室内機又は前記室外機から前記異常冷媒を遮断するように制御されることを特徴とする、ハイブリッドマルチ空調システム。
〔２〕
前記給湯ユニットは、
前記水を収容する水タンクと、
前記水タンクの外壁を巻き、内部に前記冷媒を流動しながら前記冷媒と水とを熱交換する給湯熱交換器と、
前記給湯熱交換器から凝縮された前記冷媒を遮断し、又は、流動させる給湯膨脹弁と、を備えることを特徴とする、〔１〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔３〕
前記給湯膨脹弁を通過する前記冷媒の前後及び後端温度によって前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、〔２〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔４〕
前記給湯ユニットは、
前記給湯膨脹弁の前端に設けられる第１の温度センサ、及び、
前記給湯膨脹弁の後端に設けられる第２の温度センサ、を備え、
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの温度差の大きさによって前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、〔３〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔５〕
前記室外機は、前記室外膨脹弁の前端に設けられる第３の温度センサ、及び、
前記室外膨脹弁の後端に設けられる第４の温度センサ、を備え、
前記室外機が凝縮器として運転されるとき、前記第３の温度センサ及び前記第４の温度センサの温度差の大きさによって前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、〔４〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔６〕
前記室内機は、前記室内熱交換器の吐出側に第５の温度センサを更に備え、
前記室外機が凝縮器として運転されるとき、前記第５の温度センサの現在温度値と以前温度値とを比較して、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、〔４〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔７〕
前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されず、前記第５の温度センサの現在温度値と以前温度値との差が閾値より大きいとき、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されると判断することを特徴とする、〔６〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔８〕
前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されれば、前記給湯膨脹弁を完全開放し、
前記室外機から前記異常冷媒が吐出されれば、前記室外膨脹弁を完全開放することを特徴とする、〔４〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔９〕
前記室外機は、
前記圧縮機から前記給湯ユニットに圧縮された冷媒を流す給湯バルブと、
前記圧縮機から前記四方弁を通過して前記室外熱交換器又は室内熱交換器に圧縮された冷媒を流す室外機バルブと、を更に備えることを特徴とする、〔４〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１０〕
定時運転前に前記水タンクの水温度及び前記凝縮器の温度を比較して、前記液相冷媒を均一に分布させることを特徴とする、〔４〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１１〕
前記水温度が前記凝縮器の温度より高いとき、前記給湯膨脹弁を完全開放して、前記給湯ユニットに蓄積されている前記液相冷媒を均一に分布させることを特徴とする、〔１０〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１２〕
前記水温度が前記凝縮器の温度より低いとき、前記凝縮器の室内膨脹弁又は室外膨脹弁を完全開放して、前記凝縮器に蓄積されている前記液相冷媒を均一に分布させることを特徴とする、〔１０〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１３〕
前記液相冷媒を均一に分布させるとき、前記給湯バルブ及び前記室外機バルブは開放されていることを特徴とする、〔１１〕又は〔１２〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１４〕
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの温度差の大きさが第１の閾値より大きいとき、前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されると判断することを特徴とする、〔５〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１５〕
前記第３の温度センサ及び前記第４の温度センサの温度差の大きさが第２の閾値より大きいとき、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されると判断することを特徴とする、〔１４〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１６〕
前記第１の閾値は、前記第２の閾値と同一であることを特徴とする、〔１５〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１７〕
前記ハイブリッドマルチ空調システムは、
給湯及び冷房運転モード、給湯及び暖房運転モード、冷房単独運転モード、暖房単独運転モード、給湯単独運転モード、で動作することを特徴とする、〔１５〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１８〕
前記ハイブリッドマルチ空調システムは、
前記給湯及び暖房運転モードであるとき、
前記室外機が蒸発器として、前記室内機が凝縮器として運転され、前記室外機に前記異常冷媒が流入すると判断することを特徴とする、〔１５〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔１９〕
前記ハイブリッドマルチ空調システムは、
前記給湯膨脹弁からの凝縮された冷媒が前記蒸発器として運転される前記室内機又は前記室外機に直ちに流入することを特徴とする、〔１８〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
〔２０〕
前記給湯熱交換器は、
前記水タンクの外壁をコイル形態で巻き、前記冷媒を流動する配管として形成されることを特徴とする、〔１９〕に記載のハイブリッドマルチ空調システム。

本発明の課題であるレシーバなしのハイブリッドマルチ空調システムのバルブ最適制御のために、本発明は、冷媒と水とを熱交換させるための給湯ユニットと、室内に設けられ、室内熱交換器及び室内膨脹弁を備える少なくとも１つの室内機と、前記室内機及び前記給湯ユニットと冷媒配管を介して連結され、室外熱交換器、圧縮機、室外膨脹弁、及び四方弁を備える室外機とを備え、運転モードによって前記少なくとも１つの室内機または前記室外機が蒸発器として運転されるとき、前記蒸発器に異常冷媒が流入すれば、前記給湯ユニット及び凝縮器として運転される前記少なくとも１つの室内機または前記室外機から前記異常冷媒を遮断するように制御されることを特徴とする。

また、本発明の課題であるハイドロキットのような中間媒介体なしに、給湯ユニットで１次に熱交換を行うために、前記給湯ユニットは、前記水を収容する水タンクと、前記水タンクを巻き、内部に前記冷媒を流動しながら前記冷媒と水とを熱交換する給湯熱交換器と、前記給湯熱交換器から凝縮された前記冷媒を遮断したり、流動させる給湯膨脹弁とを備えることができる。

前記給湯膨脹弁を通過する前記冷媒の前後温度によって前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されるかを判断することができる。

前記給湯ユニットは、前記給湯膨脹弁の前端に設けられる第１の温度センサ、そして前記給湯膨脹弁の後端に設けられる第２の温度センサを備え、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの温度差の大きさによって前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムは、前記温度センサの制御により異常冷媒が吐出されるか否かを判断することができる。

具体的に、前記室外機は、前記室外膨脹弁の前端に設けられる第３の温度センサ、そして前記室外膨脹弁の後端に設けられる第４の温度センサを備え、前記室外機が凝縮器として運転されるとき、前記第３の温度センサ及び前記第４の温度センサの温度差の大きさによって前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することができる。

前記室内機は、前記室内熱交換器の吐出側に第５の温度センサをさらに備え、前記室外機が凝縮器として運転されるとき、前記第５の温度センサの現在温度値と以前温度値とを比較して、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することができる。

前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されず、前記第５の温度センサの現在温度値と以前温度値との差が閾値より大きいとき、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されることと判断することができる。

前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されれば、前記給湯膨脹弁を完全開放し、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されれば、前記室外膨脹弁を完全開放することができる。

前記室外機は、前記圧縮機から前記給湯ユニットに圧縮された冷媒を流す給湯バルブと、前記圧縮機から前記四方弁を通過して前記室外熱交換器または室内熱交換器に圧縮された冷媒を流す室外機バルブとをさらに備えることができる。

定時運転前に前記水タンクの水温度及び前記凝縮器の温度を比較して、前記液相冷媒を均一に分布させることができる。

前記水温度が前記凝縮器の温度より高いとき、前記給湯膨脹弁を完全開放して、前記給湯ユニットに蓄積されている前記液相冷媒を均一に分布させることができる。

前記水温度が前記凝縮器の温度より低いとき、前記凝縮器として運転する室内膨脹弁または室外膨脹弁を完全開放して、前記凝縮器に蓄積されている前記液相冷媒を均一に分布させることができる。

前記液相冷媒を均一に分布させるとき、前記給湯バルブ及び前記室外機バルブは開放されることができる。

前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの温度差の大きさが第１の閾値より大きいとき、前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されることと判断することができる。

前記第３の温度センサ及び前記第４の温度センサの温度差の大きさが第２の閾値より大きいとき、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されることと判断することができる。

前記第１の閾値は、前記第２の閾値と同一であることができる。

前記ハイブリッドマルチ空調システムは、給湯及び冷房運転モード、給湯及び暖房運転モード、冷房単独運転モード、暖房単独運転モード、給湯単独運転モードで動作することができる。

前記ハイブリッドマルチ空調システムは、前記給湯及び暖房運転モードであるとき、前記室外機が蒸発器として、前記室内機が凝縮器として運転され、前記室外機に前記異常冷媒が流入することを判断することができる。

前記ハイブリッドマルチ空調システムは、前記給湯膨脹弁からの凝縮された冷媒が前記蒸発器として運転される前記室内機または前記室外機に直ちに流入することができる。

前記給湯熱交換器は、前記水タンクの外壁を直接コイル形態で巻き、前記冷媒を流動する配管として形成されることができる。

前記解決手段を介して、本発明は、水タンクに冷媒－水熱交換可能なコイルを巻き、直接的に冷媒－水熱交換して熱交換効率が向上するハイブリッドマルチ空調システムが提供される。

また、別のレシーバ設置なしに給湯膨脹弁と凝縮器の膨脹弁との開度を調節して最適の過冷度を制御して異常冷媒の流入を防止できる。

したがって、レシーバ設置モデルに比べて材料費及び設置費が低減され、室外機内部の設置空間確保が可能である。

そして、いくつの温度センサを膨脹弁の前後端に設け、温度を比較して最大過冷度を制御することで、異常冷媒が進入しないようにバルブ制御が可能である。

また、給湯と冷房とが可能であり、かつ、給湯と暖房運転も可能な各膨脹弁の制御方法を提供して最適効率でシステムを運転することができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの概略的な構成図である。 図１の本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの詳細構成図である。 図２のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転時の動作図である。 図３の給湯及び冷房運転時のバルブ制御を説明するためのグラフである。 図２のハイブリッドマルチ空調システムの制御を説明するための制御部１８を示したものである。 図３のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転時のバルブ制御のための順序図である。 図２のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時の動作図である。 図７のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時のバルブ制御のための順序図である。 図１の本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの詳細構成図である。 図９のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転時の動作図である。 図１０のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転時のバルブ制御のための順序図である。 図９のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時の動作図である。 図１２のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時のバルブ制御のための順序図である。 図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転の始動制御時のバルブ制御を示す順序図である。 図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転の定時制御時のバルブ制御を示す順序図である。 図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転の始動制御時のバルブ制御を示す順序図である。 図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転の定時制御時のバルブ制御を示す順序図である。

本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付される図面とともに詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかしながら、本発明は、以下において開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で実現されることができ、単に本実施形態は、本発明の開示が完全なようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。明細書の全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を指す。

空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に示されているように、１つの構成要素と他の構成要素との相関関係を容易に記述するために使用されることができる。空間的に相対的な用語は、図面に示されている方向に加えて使用時または動作時、構成要素の互いに異なる方向を含む用語と理解されるべきである。例えば、図面に示されている構成要素をひっくり返す場合、他の構成要素の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された構成要素は、他の構成要素の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれれることができる。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の方向を共に含むことができる。構成要素は、他の方向にも配向されることができ、これにより、空間的に相対的な用語等は、配向によって解釈されることができる。

本明細書において使用された用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は、文句で特に言及しない限り、複数型も含む。明細書において使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）；備える；構成する；構築する；設定する；包接する」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、ステップ、及び／又は動作は、１つ以上の他の構成要素、ステップ、及び／又は動作の存在または追加を排除しない。

他の定義がなければ、本明細書において使用されるあらゆる用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に共通的に理解され得る意味として使用されることができるであろう。また、一般的に使用される辞書に定義されている用語等は、明白に特別に定義されていない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。

図面において各構成要素の厚みや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されるか、省略されるか、または概略的に図示された。また、各構成要素の大きさと面積は、実際大きさや面積を全的に反映するものではない。

以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明すれば、次のとおりである。

図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの概略的な構成図であり、図２は、図１の本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの詳細構成図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００は、給湯ユニット３０、少なくとも１つの冷暖房兼用室内機２０、及び冷暖房兼用室外機１０を備える。

給湯ユニット３０は、給湯用の水を貯蔵した状態で長い水タンク（給湯タンク）３１、この水タンク３１の底部に外部からの水を供給し、加熱された水を外部に排出する水循環配管（図示せず）、前記水タンク３１の外部に取り付けられて、放熱可能に結合される給湯熱交換器３２からなる。

このとき、前記水タンク３１と給湯熱交換器３２との間の熱交換は、給湯熱交換器３２を流れる冷媒と水タンク３１内部の水との間の熱交換によりなされ、給湯熱交換器３２は、放熱機能を行う凝縮器として動作する。

このような給湯熱交換器３２は、冷媒が流動する配管が水タンク３１外部をコイル形態で直接巻いて接触面積を増やすことにより熱交換することができ、室外機１０の第２の吐出配管４２と連結される給湯入力配管３４及び水タンク３１と熱交換後、凝縮された液相冷媒を流す給湯吐出配管３５が設けられている。

給湯吐出配管３５は、室内機２０、室外機１０、給湯ユニット１０を連結する第１のノードｎ１と連結されており、給湯熱交換器３２の給湯吐出配管３５には、給湯膨脹弁３３が配置され得る。

給湯熱交換器３２の吐出部に形成される給湯膨脹弁３３は、電子膨脹弁であることができ、給湯熱交換器３２の配管を流れる冷媒の流量を調節し、凝縮された冷媒を室外機１０または室内機２０に流す。

このように、別のハイドロキットなしに直接水タンク３１内部の水と冷媒との間の熱交換がなされることにより、付加的な部品を必要とせず、複数回にわたって熱交換がなされずに直接的に熱交換がなされて、熱交換効率が向上することができる。

一方、冷暖房兼用室外機１０は、圧縮機１３、室外熱交換器１１、室外熱交換器ファン１２、及び切換ユニットを備える。ここで、切換ユニットは、四方弁１４を備える。圧縮機１３は、複数個の圧縮機１３が並列に連結され得るが、これに限定されるものではない。圧縮機１３の入力端にアキュムレータ（図示せず）が形成され得るし、圧縮機１３が複数個である場合、第１の圧縮機は、冷媒の圧縮容量を可変させることができるインバータ圧縮機であり、第２の圧縮機は、冷媒の圧縮容量が一定である定速圧縮機であることができる。

室内機２０と連結される低圧連結配管４６は、四方弁１４を経て圧縮機１３の入力配管４５と連結される。

圧縮機１３の吐出部４１には、高圧連結配管として、第１、２の吐出配管４２、４３が連結され、第１の吐出配管４３は、吐出された高温高圧の気相冷媒を室外熱交換器１１で流動させ、第２の吐出配管４２は、吐出された高温高圧の気相冷媒を給湯ユニット３０で流動させ、給湯熱交換器３２と連結される。

第１の吐出配管４３は、四方弁１４を通過して室外熱交換器１１と連結され、第２の吐出配管４２は、圧縮機１３から吐出された冷媒が四方弁１４を経ずにバイパスして給湯熱交換器３２に連結される。

室外熱交換器１１は、第１の吐出配管４２によって四方弁１４と連結されている。室外熱交換器１１では、外気との熱交換によって冷媒が凝縮されるか、蒸発される。このとき、熱交換をより円滑にするために、室外機ファン１２は、室外熱交換器１１に空気を流入する。冷暖房給湯可能なハイブリッドマルチ空調システム１００では、冷房運転中には、室外熱交換器１１が凝縮器として用いられ、暖房運転中には、室外熱交換器１１が蒸発器として用いられる。

室外熱交換器１１と室内機とを連結する液管連結配管４４上には、室外膨脹弁１７が設けられている。室外膨脹弁１７は、暖房運転時、冷媒を膨脹させる。室外膨脹弁１７は、暖房運転時、複数の室内熱交換器２１で凝縮された冷媒を室外熱交換器１１に流入する前に膨脹させる。

四方弁１４は、圧縮機１３の吐出部４１に備えられ、室外機１０で流動する冷媒の流路を切り換える。四方弁１４は、ハイブリッドマルチ空調システム１００の給湯冷暖房運転に合わせて前記圧縮機１３から吐出された冷媒の流路を適宜切り換える。

このような冷暖房兼用室外機１０は、第２の吐出配管４２と給湯入力配管３４との間に給湯バルブ１５を備え、第１の吐出配管４３と圧縮機１３の吐出部４１との間に室外機バルブ１６を備える。

給湯バルブ１５と室外機バルブ１６とは、必要に応じて選択的に動作して冷媒を遮断したり、流す（遮断し、又は、流す）ソレノイドバルブであることができる。

給湯バルブ１５と室外機バルブ１６とは、冷房＋給湯、暖房＋給湯運転時、水温度がユーザの希望水温度に到達する場合、給湯運転をする必要がなく、給湯バルブ１５を閉鎖して、冷房運転時には室外機１０のみ凝縮器の役割を果たし、暖房運転時には室内機２０のみ凝縮器の役割を果たす。

一方、室外機１０は、液管連結配管４４上に過冷却装置（図示せず）をさらに備えることができ、過冷却装置は、冷房運転時、室内機２０に移動される冷媒を冷却させる。

一方、ハイブリッドマルチ空調システム１００は、少なくとも１つの室内機２０を備える。

冷暖房兼用室内機２０は、複数個が１つの室外機１０に連結され得るし、図１及び図２では、３個の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を図示したが、これに限定されるものではない。

それぞれの冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、各々室内熱交換器２１、室内膨脹弁２２、室内機ファン２３を備え、図２のように３個の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が設けられるとき、第１、２、３の室内熱交換器２１、第１、２、３の室内膨脹弁２２、及び第１、２、３の室内機ファン２３を備える。第１、２、３の室内膨脹弁２２は、第１、２、３の室内熱交換器２１と第１のノードｎ１とを連結する第１、２、３の室内連結配管２６上に設けられている。第１、２、３の室内連結配管２６は、第１のノードｎ１で室外機１０の液管連結配管４４と連結されている。

第１、２、３の冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、吐出される冷媒を流して、圧縮機１３に流す低圧連結配管４６も設けられている。

本実施形態に係る空調システム１００は、冷媒の圧力を測定する圧力センサ、冷媒の温度を測定する温度センサ、及び冷媒管を流動する冷媒などに存在する異物を除去するストレーナをさらに備えることができる。

本発明のハイブリッドマルチ空調システム１００は、室外機１０、室内機２０、及び給湯ユニット３０が運転モードによって凝縮器または蒸発器として作用するとき、別の冷媒流量制御装置を適用せずに、現在設けられている電子膨脹弁の開度によって実行可能である。特に、各電子膨脹弁に形成される複数の温度センサ３６、３７、２４、２５、４７、４８を介しての過熱度または過冷度を判断することで、各電子膨脹弁を制御して最適の冷媒流量制御が可能である。

具体的に、本発明のハイブリッドマルチ空調システム１００は、給湯ユニット３０の温度制御が水の量を制御できない状態でなされ、別のハイドロキットなしに直接熱交換がなされるので、吐出冷媒の過熱度を判断して蒸発器に異常冷媒が流入するか否かを判断することができる。したがって、異常冷媒の流入可否によって給湯膨脹弁３３の開度を制御して異常冷媒を遮断することができる。

このような給湯ユニット３０の吐出冷媒の過熱度を判断するために、給湯吐出配管３５上で給湯膨脹弁３３の前端及び後端に各々第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７を設ける。

第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７の温度を測定し、給湯膨脹弁３３を通過する冷媒の温度差によって給湯ユニット３０から蒸発器への異常冷媒流入可否を判断することができる。

また、室外機１０は、室外機１０の室外熱交換器１１の吐出冷媒の過熱度を判断するために、液管連結配管４４上で室外膨脹弁１７の前端及び後端に各々第３の温度センサ４７及び第４の温度センサ４８を設ける。

第３の温度センサ４７及び第４の温度センサ４８の温度を測定し、室外膨張弁１７を通過する冷媒の温度差によって室外機１０から蒸発器への異常冷媒流入可否を判断することができる。

また、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１０は、それぞれの室内入力配管２６のそれぞれの室内膨脹弁２２の前端及び後端に各々第５の温度センサ２４及び第６の温度センサ２５を設ける。

第５の温度センサ２４及び第６の温度センサ２５の温度を測定し、暖房運転で室内膨張弁２２を通過する冷媒の温度差によって室内機２０から蒸発器への異常冷媒流入可否を判断することができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００は、冷房及び給湯運転または暖房及び給湯運転として運用されることができる。

以下では、各運転モードによってシステムの動作を詳細に説明する。

図３は、図２のハイブリッドマルチ空調システムの冷房及び給湯運転時の動作図であり、図４は、図３の冷房及び給湯運転時のバルブ制御を説明するためのグラフであり、図５は、図２のハイブリッドマルチ空調システムの制御を説明するための制御部１８を示したものであり、図６は、図３のハイブリッドマルチ空調システムの冷房及び給湯運転時のバルブ制御のための順序図である。

まず、本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの冷房及び給湯運転が始まると、冷媒の流れは、図３のように進まれる。

冷房及び給湯運転が始まると、室外機１０及び給湯ユニット３０の熱交換器１１、３２が凝縮器として動作し、室内機２０の熱交換器２１が蒸発器として動作する。

具体的に、圧縮機１３稼動後、高圧気相になった冷媒は、一部が室外機バルブ１６を通過後、四方弁１４を通過して室外熱交換器１１に送られ、給湯バルブ１５を通過して給湯熱交換器３２に送られる。このように、室外熱交換器１１と給湯熱交換器３２とに送られた高圧高温の冷媒は、各々室外空気及び水タンク３１内部の水と熱交換して水タンク３１内部の水を加熱し、液相に凝縮される。

凝縮された液相冷媒は、各々室外膨脹弁１７及び給湯膨脹弁３３を通過し、第１のノードｎ１で会うようになり、第１のノードｎ１で冷房運転する室内機２０の室内膨張弁２２を通過して低圧冷媒で室内熱交換器２１に伝達される。

低圧冷媒は、室内機２０に進入後、室内空気と熱交換して蒸発され、室内空気を冷房しながら低圧連結配管４６を介して四方弁１４を通過して圧縮機１３の入力配管４５に流動されて、再度圧縮機１３に引き込まれる。

図３のような冷媒の流れにおいて、本発明の一実施形態のように、別のハイドロキットを使用せずに、直接水タンク３１と接触して熱交換する場合、水タンク３１内部の水温度及びユーザの水使用量によって凝縮熱量が変わるので、水タンク３１の熱交換器３２の凝縮器としての制御ポイントが変わるようになる。

また、本発明の一実施形態のように、凝縮器の出口に別のレシーバなしに直ちに凝縮された冷媒が室内機２０に流入する場合、水タンク３１の水の加熱温度を制御するために、給湯膨脹弁３３の開度を適宜調節して温度条件及び充填量に合う最大過冷度を取らなければならない。

また、レシーバが別に存在しないとき、レシーバの機能、すなわち、蒸発器側（図３における室内熱交換器２１に低圧液相冷媒だけをフィルタリングして伝達する機能が存在しなくなる。このような機能がないとき、図４のグラフで示したように、給湯＋冷房が可能なハイブリッドマルチ空調システム１００の場合、凝縮器が給湯側及び室外機側の２個に分けられて、凝縮容量が増加する。

このような構造において、給湯ユニット３０の出口端と室外機１０の出口端とに各々給湯膨脹弁３３と室外膨張弁１７とが設けられ、室内膨張弁２２に液相冷媒を送るようになる。

各凝縮器から吐出された冷媒は、図４のように、高圧から低圧に変更されるまで２個の膨脹弁、具体的に、給湯膨脹弁と室内膨脹弁３３、２２または室外膨脹弁と室内膨脹弁１７、２２を各々通過しなければならず、複数の膨脹弁３３、２２、１７、２２及び液管連結配管４４の圧力減少分によりグラフｆ１のように正常な圧力配分がなされる。

このとき、液相冷媒だけが室内膨張弁２２に引き込まれるときにグラフｆ１のように圧力配分がなされ、室内膨張弁２２内で大きい圧力焼損なしに室内熱交換器２１に液相冷媒が流入して、蒸発温度の低下なしに蒸発がなされる。

それに対し、グラフｆ２のように、凝縮器から吐出された冷媒が気体と液体とが混在されている異常冷媒の状態で蒸発器に引き込まれる場合、蒸発器膨脹弁での圧力焼損が非常に大きく発生して、蒸発温度が大きく低下するという問題が生じる。

このような蒸発温度の低下は、サイクルハンティング及び制限制御に突入できる危険がある。

本発明の一実施形態では、異常冷媒が蒸発器、図３では、室内機２０の熱交換器２１に流入するか否かを判断して、それにより、各膨脹弁３３、１７の開度を制御して異常冷媒を除去し、最適の過冷度を制御する動作を行う。

このために、本発明の一実施形態では、各膨脹弁３３、１７の制御を介して給湯ユニット３０の冷媒量制御及び過冷度制御を行う制御部１８を備える。

図５に示すように、制御部１８は、室外機内部に設けられているプロセッサで実現可能であり、システム全体を制御でき、特に、複数の温度センサを介して各膨脹弁３３、１７、２２の前後端の温度を読み込んで各膨脹弁３３、１７、２２の開度量または給湯バルブ１５及び室外機バルブ１６のオンオフを制御できる。

具体的に、冷房時には、室外機１０が凝縮器、室内機２０が蒸発器に該当し、暖房時には、室内機２０が凝縮器、室外機１０が蒸発器に該当するとき、各ユニットのモード変更を制御し、ユーザからの運転情報、設定情報、及び感知情報を周期的に読み込んで、各バルブの制御を行う。

運転情報では、ユーザからの給湯及び冷房運転、冷房単独運転、給湯及び暖房運転または暖房単独運転、給湯単独運転のうち１つの運転モードに対する選択情報が受信され得る。

設定情報では、希望水温度、現在水タンク３１の水温度、ヒステリシス温度を含むことができ、各プロセスでの閾値などが設定されていることができる。

ヒステリシス温度は、給湯ユニット３０の水タンク３１を巻いている熱交換器３２に冷媒が流れない場合、熱交換器３２の残熱として水タンク３１内部の水の温度を上昇させることができる温度値と定義される。

感知情報では、給湯膨脹弁３３の前後端の温度、凝縮器膨脹弁３３、１７の前後端温度、及び蒸発器の入口温度値を受信する。

このとき、凝縮器と蒸発器とは、各運転モードによって室内機２０と室外機１０が選択的に機能し得る。

制御部１８は、給湯膨脹弁３３及び凝縮器としての室内機２０と室外機１０の膨脹弁１７、２２を最大過冷度を取るように制御し、このとき、最大過冷度は、蒸発器の膨脹弁１７、２２に異常冷媒が進入されない最大過冷度を意味する。

すなわち、制御部１８は、周期的に各温度センサからの感知温度信号を受信し、それにより、現在異常冷媒が蒸発器に引き込まれるか否かを判断して、各膨脹弁の開度を制御する。

以下では、図６を参考して制御部１８の異常冷媒吐出判断について説明する。

図６に示すように、制御部１８は、制御のための情報を受信して、現在運転モードを確認し、それにより、給湯ユニット、室外機、及び室内機が運転しているかを確認する（Ｓ１０）。

具体的に、現在運転モードが冷房及び給湯運転モードである場合、給湯ユニット３０の給湯熱交換器３２と室外機１０の室外熱交換器１１とが凝縮器として、室内機２０の室内熱交換器２１が蒸発器として運転するか否かを確認する。

それぞれのユニットが当該役割モードで運転する場合、制御部１８は、室内膨張弁２２は一般的なサイクル制御のように圧縮機１３の吐出温度を目標として開度を調節し、給湯膨脹弁３３及び室外膨張弁１７は開度を減少して、各凝縮器の過冷度を最大に確保する。

このとき、制御部１８は、定時制御の間、周期的に複数の温度センサ３６、３７、４７、４８、２４、２５から温度感知情報を受信し、それにより、室内機２０に異常冷媒が流入するか否かを判断する（Ｓ１１）。

まず、制御部１８は、給湯膨脹弁３３に設けられている第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７から給湯膨脹弁３３の前端温度と後端温度とを各々受信する。

このとき、制御部１８は、膨脹弁３３の前端温度が給湯膨脹弁３３の後端温度と第１の閾値Ｔ１との合計の値よりさらに大きいか否かを判断する（Ｓ１２）。

すなわち、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第１の閾値Ｔ１より大きい場合、急激な温度降下がなされることと判断して、給湯膨脹弁３３から異常冷媒が吐出することと判断する（Ｓ１４）。

このとき、第１の閾値Ｔ１は、１度ないし３度の間であることができ、望ましくは、１．５度であることができるが、これに限定されない。

一方、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第１の閾値Ｔ１より小さいか、同じである場合、給湯膨脹弁３３から異常冷媒が吐出されないことと判断する（Ｓ１５）。

一方、制御部１８は、室外膨張弁１７に設けられている第３の温度センサ４７及び第４の温度センサ４８から室外膨張弁１７の前端温度と後端温度とを各々受信する。

このとき、制御部１８は、膨脹弁１７の前端温度が給湯膨脹弁３３の後端温度と第２の閾値Ｔ２との合計の値よりさらに大きいか否かを判断する（Ｓ１３）。

すなわち、室外膨張弁１７の前後端の温度差が第２の閾値Ｔ２より大きい場合、急激な温度降下がなされることと判断して、室外膨張弁１７を介して異常冷媒が吐出することと判断する（Ｓ１６）。

このとき、第２の閾値Ｔ２は、第１の閾値Ｔ１と同じであることができ、一例に、１度ないし３度の間であることができ、望ましくは、１．５度であることができるが、これに限定されない。

一方、室外膨張弁１７の前後端の温度差が第２の閾値Ｔ２より小さいか、同じである場合、室外膨張弁１７から異常冷媒が吐出されないことと判断する（Ｓ１７）。

このように、制御部１８は、周期的に温度センサの温度情報を受信し、それにより、当該膨脹弁３３、１７が所定値の分だけ開度された現在状態で異常冷媒が吐出されるか否かを判断して、それにより、膨脹弁３３、１７の開度値を制御できる。

以下では、図７及び図８を参考して、本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの暖房及び給湯運転時の異常冷媒吐出判断について説明する。

図７は、図２のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時の動作図であり、図８は、図７のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時のバルブ制御のための順序図である。

図７に示すように、給湯及び暖房運転が始まると、室内機２０及び給湯ユニット３０の熱交換器２１、３２が凝縮器として動作し、室外機１０の熱交換器１１が蒸発器として動作する。

具体的に、圧縮機１３稼動後、高圧気相になった冷媒は、一部が室外機バルブ１６を通過後、四方弁１４を通過して少なくとも１つの室内熱交換器２１に送られ、残りは、給湯バルブ１５を通過して給湯熱交換器３２に送られる。このように、室内熱交換器２１と給湯熱交換器３２とに送られた高圧高温の冷媒は、各々室内空気及び水タンク３１内部の水と熱交換して室内空気を暖房し、水タンク３１内部の水を加熱しながら、液相に凝縮される。

凝縮された液相冷媒は、各々室内膨脹弁２２及び給湯膨脹弁３３を通過し、第１のノードｎ１で会うようになり、第１のノードｎ１で室外機１０の室外膨張弁１７を通過して低圧冷媒で室外熱交換器１１に伝達される。

低圧冷媒は、室外機１０に進入後、室外空気と熱交換して蒸発され、四方弁１４を通過して圧縮機１３の入力配管４５に流動されて、再度圧縮機１３に引き込まれる。

このような暖房及び給湯運転時にも、室外機１０の室外熱交換器１１に異常冷媒が流入するか否かを判断して、それにより、各膨脹弁３３、２２、１７の開度を制御して異常冷媒を除去し、最適の過冷度を制御する動作を行う。

このために、本発明の一実施形態では、各膨脹弁３３、２２、１７の制御を介して給湯ユニット３０の冷媒量制御及び過冷度制御を行う。

図８に示すように、制御部１８は、定時制御の間、周期的に複数の温度センサ３６、３７、４７、４８、２４、２５から温度感知情報を受信し、それにより、室外機１０に異常冷媒が流入するか否かを判断する。

具体的に、制御部１８は、制御のための情報を受信して、現在運転モードを確認し、それにより、給湯ユニット３０、室外機１０、及び室内機２０が運転しているかを確認する（Ｓ２０）。

現在運転モードが暖房及び給湯運転モードである場合、給湯ユニット３０の給湯熱交換器３２と室内機２０の室内熱交換器２１とが凝縮器として、室外機１０の室内熱交換器１１が蒸発器として運転するか否かを確認する。

それぞれのユニット１０、２０、３０が当該役割モードで運転する場合、制御部１８は、室外膨張弁１７は一般的なサイクル制御のように圧縮機１３吐出温度を目標として開度を調節し、給湯膨脹弁３３及び室内膨張弁２２は開度を減少して、各凝縮器の過冷度を最大に確保する。

このとき、制御部１８は、異常冷媒吐出可否を判断するために、複数の温度センサから温度感知情報を受信する（Ｓ２１）。

まず、制御部１８は、給湯膨脹弁３３に設けられている第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７から給湯膨脹弁３３の前端温度と後端温度とを各々受信する。

このとき、制御部１８は、膨脹弁３３の前端温度が給湯膨脹弁３３の後端温度と第３の閾値Ｔ３との合計の値よりさらに大きいか否かを判断する（Ｓ２２）。

すなわち、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第３の閾値Ｔ３より大きい場合、急激な温度降下がなされることと判断して、給湯膨脹弁３３から異常冷媒が吐出することと判断する（Ｓ２４）。

このとき、第３の閾値Ｔ３は、１度ないし３度の間であることができ、望ましくは、１．５度であることができるが、これに限定されない。

一方、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第３の閾値Ｔ３より小さいか、同じである場合、給湯膨脹弁３３から異常冷媒が吐出されないことと判断する（Ｓ２５）。

一方、制御部１８は、室内膨張弁２２に設けられている第５の温度センサ２４及び第６の温度センサ２５から室内膨張弁２２の前端温度と後端温度とを各々受信する。

このとき、制御部１８は、膨脹弁２２の前端温度が膨脹弁２２の後端温度と第４の閾値Ｔ４との合計の値よりさらに大きいか否かを判断する（Ｓ２３）。

すなわち、室内膨張弁２２の前後端の温度差が第４の閾値Ｔ４より大きい場合、急激な温度降下がなされることと判断して、室内膨張弁２２で異常冷媒が吐出することと判断する（Ｓ２６）。

このとき、第４の閾値Ｔ４は、第３の閾値Ｔ３と同じであることができ、一例に、１度ないし３度の間であることができ、望ましくは、１．５度であることができるが、これに限定されない。

一方、室内膨張弁２２の前後端の温度差が第４の閾値Ｔ４より小さいか、同じである場合、室内膨張弁２２から異常冷媒が吐出されないことと判断する（Ｓ２７）。

このように、制御部１８は、周期的に温度センサ３６、３７、４７、４８、２４、２５の温度情報を受信し、それにより、当該膨脹弁３３、１７、２２が所定値の分だけ開度された現在状態で各凝縮器から異常冷媒が吐出されるか否かを判断して、それにより、膨脹弁３３、１７、２２の開度値を制御できる。

異常冷媒の吐出結果に対するバルブ制御については、後でより詳細に説明する。

以下では、本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムを説明し、様々な運転モードでの異常冷媒吐出可否判断方法を説明する。

図９は、図１の本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムの詳細構成図であり、図１０は、図９のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転時の動作図であり、図１１は、図１０のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転時のバルブ制御のための順序図である。

本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００は、図２のように、給湯用水タンク３１ユニット３０、少なくとも１つの冷暖房兼用室内機２０、及び冷暖房兼用室外機１０を備える。

給湯用水タンク３１ユニット３０は、給湯用の水を貯蔵した状態で長い水タンク３１、この水タンク３１の底部に外部からの水を供給し、加熱された水を外部に排出する水循環配管（図示せず）、前記水タンク３１の外部に取り付けられて、放熱可能に結合される給湯熱交換器３２からなる。

このとき、前記水タンク３１と給湯熱交換器３２との間の熱交換は、給湯熱交換器３２を流れる冷媒と水タンク３１内部の水との間の熱交換によりなされ、給湯熱交換器３２は、放熱機能を行う凝縮器として動作する。

このような給湯熱交換器３２は、冷媒が流動する配管が水タンク３１外部をコイル形態で巻いて接触面積を増やすことにより熱交換することができ、室外機の第２の吐出配管と連結される給湯入力配管３４及び水タンク３１と熱交換後、冷媒を流す給湯吐出配管３５が設けられている。

給湯吐出配管３５は、室内機２０、室外機１０、給湯ユニット３０を連結する第１のノードｎ１と連結されており、給湯熱交換器３２の給湯吐出配管３５には、給湯膨脹弁３３が配置され得る。

給湯熱交換器３２の吐出部に形成される給湯膨脹弁３３は、電子膨脹弁であることができ、給湯熱交換器３２の配管を流れる冷媒の流量を調節し、凝縮された冷媒を室外機または室内機に流す。

一方、冷暖房兼用室外機１０は、圧縮機１３、室外熱交換器１１、室外熱交換器ファン１２、及び四方弁１４を備える。圧縮機の構成は、図２と同様である。

室内機２０と連結される低圧連結配管４６は、四方弁１４を経て圧縮機１３の入力配管４５と連結される。圧縮機１３の吐出部４１には、第１、２の吐出配管４３、４２が連結され、第１の吐出配管４３は、吐出された冷媒を室外熱交換器１１に流動させ、第２の吐出配管４２は、吐出された高温高圧の気相冷媒を給湯ユニット３０に流動させ、給湯熱交換器３２と連結される。

第１の吐出配管４３は、圧縮機１３の吐出部４１と四方弁１４との間に連結されて室外熱交換器１１と連結され、第２の吐出配管４３は、圧縮機１３から吐出された冷媒が四方弁１４を経ずにバイパスして給湯入力配管３４に連結される。

室外熱交換器１１は、第１の吐出配管４３によって四方弁１４と連結されている。室外熱交換器１１では、外気との熱交換によって冷媒が凝縮されるか、蒸発される。

室外熱交換器１１と室内機２０とを連結する液管連結配管４４上には、室外膨脹弁１７が設けられている。室外膨張弁１７は、暖房運転時、冷媒を膨脹させる。室外膨脹弁１７は、暖房運転時、複数の室内熱交換器２１で凝縮された冷媒を室外熱交換器１１に流入する前に膨脹させる。

四方弁１４は、圧縮機１３の吐出部４１に備えられ、室外機１０Ａで流動する冷媒の流路を切り換える。四方弁１４は、ハイブリッドマルチ空調システムの給湯冷暖房運転に合わせて前記圧縮機１３から吐出された冷媒の流路を適宜切り換える。

このような冷暖房兼用室外機１０は、第２の吐出配管４２と給湯入力配管３４との間に給湯バルブ１５を備え、第１の吐出配管４３と圧縮機１３の吐出部４１との間に室外機バルブ１６を備える。

給湯バルブ１５と室外機バルブ１６とは、必要に応じて選択的に動作して冷房＋給湯、暖房＋給湯運転時、水温度がユーザの希望水温度に到達する場合、給湯運転をする必要がなく、給湯バルブ１５を閉鎖して、冷房運転時には室外機１０のみ凝縮器の役割を果たし、暖房時には室内機２０のみ凝縮器の役割を果たす。

一方、ハイブリッドマルチ空調システム１００は、少なくとも１つの室内機２０を備える。

冷暖房兼用室内機２０は、複数個が１つの室外機に連結され得るし、図１及び図２では、３個の室内機を図示したが、これに限定されるものではない。

それぞれの冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、各々室内熱交換器２１、室内膨脹弁２２、室内機ファン２３を備える。

それぞれの室内膨脹弁２２は、該当する室内熱交換器２１と第１のノードｎ１とを連結する第１、２、３の室内連結配管２６上に設けられている。

第１、２、３の冷暖房兼用室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３から吐出される冷媒を流して圧縮機１３に流す液管連結配管４６が設けられている。液管連結配管４６は、複数の熱交換器２１と同時に連結されて、室外機１０と連結される。

具体的に、このようなハイブリッドマルチ空調システム１００は、各ユニットの冷媒流量制御のために、複数の温度センサ３６、３７、２９、４９を備える。

本願発明のハイブリッドマルチ空調システム１００は、給湯ユニット３０の温度制御が水の量を制御できない状態でなされ、別のハイドロキットなしに直接熱交換がなされることで、吐出冷媒の過熱度を判断して異常冷媒が流入するか否かを判断することができる。したがって、異常冷媒の流入可否によって給湯膨脹弁３３の開度を制御して異常冷媒を遮断できる。

このような給湯ユニット３０の吐出冷媒の過熱度を判断するために、給湯吐出配管３５上で給湯膨脹弁３３の前端及び後端に各々第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７を設ける。

第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７の温度を測定し、給湯膨脹弁３３を通過する冷媒の温度差によって異常冷媒流入可否を判断することができる。

また、室外機１０は、室外機１０の室外熱交換器１１の吐出冷媒の温度を読むために、第１の吐出配管４３上の室外熱交換器１１側に第７の温度センサ４９を設ける。

また、本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００は、それぞれの室内入力配管２６のそれぞれの室内膨脹弁２２の前端、すなわち、室内熱交換器２１と室内膨脹弁２２との間に第８の温度センサ２８を各々設ける。

また、室内熱交換器２１の出力端の低圧連結配管４６上に第９の温度センサ２９を設ける。

このように、室内熱交換器２１及び室外熱交換器１１が蒸発器として機能するときの蒸発器の出口端に各々温度センサ４９を設け、凝縮器の出口端にさらに温度センサ２９を設け、各温度センサ４９の温度値を周期的に読み込んで異常冷媒が凝縮器から吐出されて蒸発器内部に流入するか否かを判断する。

このように、温度センサ４９、２８、２９を配置する場合、一実施形態より小さい数の温度センサ４９、２８、２９が取り付けられて、費用が低減され得る。

本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００は、冷房及び給湯運転または暖房及び給湯運転で運用されることができる。

まず、本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００の冷房及び給湯運転が始まると、冷媒の流れは、図１０のように進まれる。

給湯及び冷房運転が始まると、室外機１０及び給湯ユニット３０の熱交換器１１、３２が凝縮器として動作し、室内機２０の熱交換器２１が蒸発器として動作する。

具体的に、圧縮機１３稼動後、高圧気相になった冷媒は、一部が室外機バルブ１６を通過後、四方弁１４を通過して室外熱交換器１１に送られ、給湯バルブ１５を通過して給湯熱交換器３２に送られる。このように、室外熱交換器１１と給湯熱交換器３２とに送られた高圧高温の冷媒は、各々室外空気及び水タンク３１内部の水と熱交換して水タンク３１内部の水を加熱し、液相に凝縮される。

凝縮された液相冷媒は、各々室外膨脹弁１７及び給湯膨脹弁３３を通過し、第１のノードｎ１で会うようになり、第１のノードｎ１で冷房運転する室内機２０の室内膨張弁２２を通過して低圧冷媒で室内熱交換器２１に伝達される。

低圧冷媒は、室内機２０に進入後、室内空気と熱交換して蒸発され、室内空気を冷房しながら低圧連結配管４６を介して四方弁１４を通過して圧縮機１３の入力配管４５に流動されて、再度圧縮機１３に引き込まれる。

図１０のような冷媒の流れにおいて、本発明の他の実施形態のように、別のハイドロキットを使用せずに、直接水タンク３１と接触して熱交換する場合、水タンク３１内部の水温度及びユーザの水使用量によって凝縮熱量が変わるので、水タンク３１の熱交換器３２の凝縮器としての制御ポイントが変わるようになる。

また、本発明の他の実施形態のように、凝縮器の出口に別のレシーバなしに直ちに凝縮された冷媒が室内機に流入する場合、水タンク３１の水の加熱温度を制御するために、給湯膨脹弁３３の開度を適宜調節して温度条件及び充填量に合う最大過冷度を取らなければならない。

本発明の他の実施形態では、異常冷媒が室内機の熱交換器２１に流入するか否かを判断して、それにより、各膨脹弁１７、３３、２２の開度を制御して異常冷媒を除去し、最適の過冷度を制御する動作を行う。

このために、本発明の他の実施形態では、図５の制御部１８が各膨脹弁１７、３３、２２の制御を介して給湯ユニット３０の冷媒量制御及び過冷度制御を行う。

すなわち、制御部１８は、周期的に各温度センサからの感知温度信号を受信し、それにより、現在異常冷媒が蒸発器に引き込まれるか否かを判断して、各膨脹弁１７、３３、２２の開度を制御する。

以下では、図１１を参考して制御部１８の異常冷媒吐出判断について説明する。

図１１に示すように、制御部１８は、定時制御の間、周期的に複数の温度センサ３６、３７、４９、２９から温度感知情報を受信し、それにより、室内機２０に異常冷媒が流入するか否かを判断する。

具体的に、制御部１８は、制御のための情報を受信し、現在運転モードを確認し、それにより、給湯ユニット３０、室外機１０、及び室内機２０が運転しているかを確認する（Ｓ３０）。

現在運転モードが冷房及び給湯運転モードである場合、給湯ユニット３０の給湯熱交換器３２と室外機１０の室外熱交換器１１とが凝縮器として、室内機２０の室内熱交換器２１が蒸発器として運転するか否かを確認する。

それぞれのユニットが当該役割モードで運転する場合、制御部１８は、室内膨張弁２２は一般的なサイクル制御のように圧縮機１３吐出温度を目標として開度を調節し、給湯膨脹弁３３及び室外膨張弁１７は開度を減少して、各凝縮器の過冷度を最大に確保する。

このとき、制御部１８は、異常冷媒吐出可否を判断するために、複数の温度センサ３６、３７、４９、２９から温度感知情報を受信する（Ｓ３１）。

まず、制御部１８は、給湯膨脹弁３３に設けられている第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７から給湯膨脹弁３３の前端温度と後端温度とを各々受信する。

このとき、制御部１８は、膨脹弁３３の前端温度が給湯膨脹弁３３の後端温度と第５の閾値Ｔ５との合計の値よりさらに大きいか否かを判断する（Ｓ３２）。

すなわち、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第５の閾値Ｔ５より大きい場合、急激な温度降下がなされることと判断して、給湯膨脹弁３３に異常冷媒が吐出することと判断する（Ｓ３３）。

このとき、第５の閾値Ｔ５は、第１の閾値Ｔ１と同一であることができ、一例に、１度ないし３度の間であることができ、望ましくは、１．５度であることができるが、これに限定されない。

一方、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第５の閾値Ｔ５より小さいか、同じである場合、給湯膨脹弁３３に異常冷媒が吐出されないことと判断する。

給湯膨脹弁３３に異常冷媒が吐出されない場合、制御部１８は、室内機２０に設けられている第９の温度センサ２９から室内熱交換器２１の吐出冷媒の温度、すなわち、蒸発器の吐出温度を読み込んで、このような蒸発器の吐出温度は、蒸発温度と定義される。

現在周期で読み込んだ蒸発温度が以前周期の以前蒸発温度より第６の閾値より低くなった場合（Ｓ３４）、室外膨張弁１７から異常冷媒が吐出されたことと判断する。

すなわち、給湯膨脹弁３３を介して異常冷媒が吐出されないことが確認された状態で蒸発温度が以前値より顕著に低くなる場合、給湯熱交換器３２以外の凝縮器、すなわち、室外熱交換器１１から異常冷媒が発生して蒸発器に流入したことと判断する（Ｓ３５）。

これは、蒸発器前端の各膨脹弁２２を液相冷媒で進入後、蒸発器において異常冷媒で吐出されることより、各膨脹弁２２を異常冷媒で進入後、異常冷媒で吐出されるとき、より急激な蒸発温度低下が発生するためである。

このとき、第６の閾値Ｔ６は、第５の閾値Ｔ５より大きい値であることができ、一例に、３ないし５度、望ましくは、第５の閾値Ｔ５の１．８倍または２．２倍の間を満たすことができる。

第６の閾値Ｔ６を第５の閾値Ｔ５と同一に設定する場合、異常冷媒が蒸発器の室内膨張弁２２に進入しなかったにもかかわらず、定時制御周期の正常サイクルでは、十分に低下され得る蒸発温度変化範囲内であるから、判断にエラーが発生することがあり、蒸発器の蒸発温度偏差大きさを参酌して、第６の閾値Ｔ６は、第５の閾値Ｔ５より大きい値に算定する。

一方、蒸発器の蒸発温度値の現在値と以前値との差が第６の閾値Ｔ６より小さい場合、室外膨張弁１７にも異常冷媒が吐出されないことと判断し、異常冷媒吐出判断を終了する（Ｓ３６）。

このように、制御部１８は、周期的に温度センサ３６、３７、４９、２９の温度情報を受信し、それにより、当該膨脹弁３３、１７が所定値の分だけ開度された現在状態で異常冷媒が吐出されるか否かを判断して、それにより、膨脹弁３３、１７の開度値を制御できる。

以下では、図１２及び図１３を参考して、本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００の暖房及び給湯運転時の異常冷媒吐出判断について説明する。

図１２は、図９のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時の動作図であり、図１３は、図１２のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転時のバルブ制御のための順序図である。

図１２に示すように、給湯及び暖房運転が始まると、室内機２０及び給湯ユニット３０の熱交換器２１、３２が凝縮器として動作し、室外機１０の熱交換器１１が蒸発器として動作する。

具体的に、圧縮機１３稼動後、高圧気相になった冷媒は、一部が室外機バルブ１６を通過後、四方弁１４を通過して少なくとも１つの室内熱交換器２１に送られ、残りは、給湯バルブ１５を通過して給湯熱交換器３２に送られる。このように、室内熱交換器２１と給湯熱交換器３２とに送られた高圧高温の冷媒は、各々室内空気及び水タンク３１内部の水と熱交換して室内空気を暖房し、水タンク３１内部の水を加熱しながら、液相に凝縮される。

凝縮された液相冷媒は、各々室内膨脹弁２２及び給湯膨脹弁３３を通過し、第１のノードｎ１で会うようになり、第１のノードｎ１で室外機１０の室外膨張弁１７を通過して低圧冷媒で室外熱交換器１１に伝達される。

低圧冷媒は、室外機１０に進入後、室外空気と熱交換して蒸発され、四方弁１４を通過して圧縮機１３の入力配管４５に流動されて、再度圧縮機１３に引き込まれる。

このような暖房及び給湯運転時にも、室外機１０の室外熱交換器１１に異常冷媒が流入するか否かを判断して、それにより、各膨脹弁３３、２２の開度を制御して異常冷媒を除去し、最適の過冷度を導出するための過冷度制御を行う。

このために、本発明の他の実施形態では、各膨脹弁３３、２２の制御を介して給湯ユニット３０の冷媒量制御及び過冷度制御を行う。

図１３に示すように、制御部１８は、定時制御の間、周期的に複数の温度センサ３６、３７、２８、４９から温度感知情報を受信し、それにより、室外機１０に異常冷媒が流入するか否かを判断する。

具体的に、制御部１８は、制御のための情報を受信して、現在運転モードを確認し、それにより、給湯ユニット３０、室外機１０、及び室内機２０が運転しているかを確認する（Ｓ４０）。

現在運転モードが暖房及び給湯運転モードである場合、給湯ユニット３０の給湯熱交換器３２と室内機２０の室内熱交換器２１とが凝縮器として、室外機１０の室外熱交換器１１が蒸発器として運転するか否かを確認する。

それぞれのユニットが当該役割モードで運転する場合、制御部１８は、室外膨張弁１７は一般的なサイクル制御のように圧縮機１３吐出温度を目標として開度を調節し、給湯膨脹弁３３及び室内膨張弁２２は開度を減少して、各凝縮器の過冷度を最大に確保する。

このとき、制御部１８は、異常冷媒吐出可否を判断するために、複数の温度センサ３６、３７、２８、４９から温度感知情報を受信する（Ｓ４１）。

まず、制御部１８は、給湯膨脹弁３３に設けられている第１の温度センサ３６及び第２の温度センサ３７から給湯膨脹弁３３の前端温度と後端温度とを各々受信する。

このとき、制御部１８は、膨脹弁３３の前端温度が給湯膨脹弁３３の後端温度と第７の閾値Ｔ７の合計の値よりさらに大きいか否かを判断する（Ｓ４２）。

すなわち、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第７の閾値Ｔ７よりさらに大きい場合、急激な温度降下がなされることと判断して、給湯膨脹弁３３に異常冷媒が吐出することと判断する（Ｓ４３）。

このとき、第７の閾値Ｔ７は、第５の閾値Ｔ５と同一であることができ、一例に、１度ないし３度の間であることができ、望ましくは、１．５度であることができるが、これに限定されない。

一方、給湯膨脹弁３３の前後端の温度差が第７の閾値Ｔ７より小さいか、同じである場合、給湯膨脹弁３３に異常冷媒が吐出されないことと判断する。

給湯膨脹弁３３に異常冷媒が吐出されない場合、制御部１８は、室外機に設けられている第８の温度センサ４９から室外熱交換器１１の吐出冷媒の温度、すなわち、蒸発器の吐出温度である蒸発温度を読み込む。

現在周期で読み込んだ蒸発温度が以前周期の以前蒸発温度より第８の閾値より低くなった場合（Ｓ４４）、室内膨張弁２２から異常冷媒が吐出されたことと判断する（Ｓ４５）。

すなわち、給湯膨脹弁３３を介して異常冷媒が吐出されないことが確認された状態で蒸発温度が顕著に低くなる場合、給湯熱交換器３２以外の凝縮器、すなわち、室内熱交換器２１から異常冷媒が発生して蒸発器に流入したことと判断する（Ｓ４６）。

このとき、第８の閾値Ｔ８は、第７の閾値Ｔ７より大きい値であることができ、一例に、３ないし５度、望ましくは、第７の閾値Ｔ７の１．８倍または２．２倍の間を満たすことができる。

第７の閾値Ｔ７は、異常冷媒が蒸発器の室外膨張弁１７に進入しなかったにもかかわらず、定時制御周期の正常サイクルでは、十分に低下し得る蒸発温度変化範囲内であるので、判断にエラーが発生することがあり、蒸発器の蒸発温度偏差大きさを参酌して、第８の閾値Ｔ８は、第７の閾値Ｔ７より大きい値に算定する。

次に、室内膨張弁２２から異常冷媒が吐出されると判断されれば、複数の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のうち、いずれの室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３から異常冷媒が吐出されるかを分別する（Ｓ４７）。

具体的に、各室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の出口端の温度センサである第７の温度センサ２８の温度値を各々読み込んで、最も低い温度の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を抽出する（Ｓ４７）。

制御部１８は、第７の温度センサ２８の温度値が最も低い温度の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が異常冷媒を吐出することと判断し、異常冷媒吐出判断を終了する（Ｓ４８）。

このとき、複数の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が他の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３よりも出口温度が低い場合、該当する複数の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３から異常冷媒が吐出されることと判断する。

それに対し、複数の室内機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の全てが同じ出口温度であるか、出口温度の差がほとんど同じ水準である場合、全ての室内膨張弁２２から異常冷媒が吐出することと判断する。

一方、蒸発器の蒸発温度の現在値と以前値との差が第８の閾値Ｔ８より小さい場合、室内膨張弁２２にも異常冷媒が吐出されないことと判断し、異常冷媒吐出判断を終了する。

このように、制御部１８は、周期的に温度センサ３６、３７、２８、２９、４９の温度情報を受信し、それにより、当該膨脹弁３３、１７が所定値の分だけ開度された現在状態で異常冷媒が吐出されるか否かを判断して、それにより、膨脹弁３３、１７の開度値を制御できる。

以下では、本発明の一実施形態及び他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システム１００において、別のレシーバなしに給湯ユニット３０及び複数の室内機２０のモードによって冷媒の流量を制御して、希望水温度を満たしながら異常冷媒を遮断する制御方法を説明する。

図１４は、図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転の始動制御時のバルブ制御を示す順序図であり、図１５は、図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び冷房運転の定時制御時のバルブ制御を示す順序図である。

図２及び図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システム１００は、運転が始まると、始動運転を経て定時運転に進入する。

始動運転は、ユーザの運転命令と現在状態をマッチングして最適の状態で正常的な冷媒の循環を進むための前ステップと定義される。

図１４のように、ユーザから本発明のハイブリッドマルチ空調システムがターンオンされて特定運転モードに対する選択信号が受信されれば、始動制御が始まる（Ｓ１００）。

始動制御が始まると、制御部１８は、ユーザから入力された運転モードを確認する（Ｓ１１０）。

入力された運転モードが給湯及び冷房運転モードである場合、給湯熱交換器３２を凝縮器として、室外熱交換器１１を凝縮器として、室内熱交換器２１を蒸発器として動作するための各バルブ、センサ、及び圧縮機１３の動作を用意する（Ｓ１２０）。

このとき、入力された運転モードが給湯単独運転、暖房単独運転、または冷房単独運転である場合、始動制御に進入せずに直ちに定時制御に突入することができる（Ｓ１９０）。

入力された運転モードが給湯及び冷房運転モードである場合、制御部１８は、複数の温度センサからそれぞれの温度感知情報を受信する（Ｓ１３０）。

まず、制御部１８は、給湯ユニットの水タンク３１内部で水タンク３１内部の水温度を読み込み、設定情報として入力されている希望水温度及びヒステリシス温度を読み込む。

制御部１８は、希望水温度とヒステリシス温度との差が現在水温度より小さい場合、給湯ユニット３０に熱を印加する必要がないので、給湯モードを取り消し、冷房単独運転に変更する。

このような冷房単独運転への変更は、給湯バルブ１５を遮断し、室外機バルブ１６を開放して圧縮機１３からの冷媒を室外熱交換器１１にのみ流し、給湯膨脹弁３３を閉鎖し、室外膨張弁１７を完全開放することによりなされることができる。

このとき、室内膨脹弁２２は、従来の冷房単独運転時の始動開度と同一に開放されることができ、一例に、１１０パルス（ｐｕｌｓｅ）程度で開放されることができるが、これに限定されるものではない。

このとき、ヒステリシス温度は、水タンク３１を覆う給湯熱交換器３２のコイルのヒステリシス温度値であって、一例に、５度を満たすことができるが、これに限定されるものではない。

一方、現在水温度が希望水温度とヒステリシス温度との差より小さい場合（Ｓ１４０）、給湯ユニット３０を凝縮器として動作するための給湯運転の必要性を認知して、給湯ユニット３０の給湯熱交換器３２を凝縮器として動作させる。

このとき、制御部１８は、現在水温度と室外温度とによって冷媒を分配する（Ｓ１５０）。

具体的に、制御部１８は、現在水温度と室外温度との差の大きさが基準温度Ｔｔｈより小さい場合、冷媒が給湯ユニット３０及び室外機１０に均一に分配されていることと判断し、現在状態で定時制御に突入する（Ｓ１５０）。

一方、現在水温度と室外温度との差が基準温度Ｔｔｈ以上である場合、冷媒がいずれか一方に偏っていることと判断して、冷媒を均一に分配するための動作を行う。

具体的に、図１４のように、水温度と室外温度とを比較して、水温度が室外温度より小さい場合（Ｓ１６０）、液相冷媒が給湯ユニット３０側に偏っていることと判断する。

したがって、給湯膨脹弁３３をメインとして最大値に完全開放し、室外膨張弁１７をサブとして開度して水タンク３１側に偏っている液相冷媒を多く送り出して、溜まっている液相冷媒を回収しながら水温度を速く上昇させる（Ｓ１７０）。

逆に、室外温度が水温度より低い場合、室外膨張弁１７をメインとして最大値に完全開放し、給湯膨脹弁３３をサブとして小さく開度して、室外機１０側に溜まっている液相冷媒を送り出すことによって冷媒を均一に分散させる（Ｓ１８０）。

このような液相冷媒の均一分配の際に、給湯バルブ１５及び室外機バルブ１６は、共に開放して圧縮機１３からの冷媒が両凝縮器側に共に循環するように制御する。

また、給湯膨脹弁３３がメインとして開放されるときの開度値と室外膨張弁１７がメインとして開放されるときの開度値及び各膨脹弁３３、１７がサブとして開放されるときの開度値は、互いに相違することができるが、これに限定されるものではない。

このようなメイン及びサブ膨脹弁としての制御は、繰り返し的に進まれて、水温度と室外温度との差が基準温度より小さくなるまで連続的に進まれ、水温度と室外温度との差が基準温度より小さくなるとき、始動制御が終了されて定時制御に進入する。

図１５に示すように、冷房及び給湯運転で定時制御に突入すれば（Ｓ２００）、制御部１８は、複数のセンサから感知信号を周期的に読み込む（Ｓ２１０）。

水温度が希望水温度より低い場合、冷房及び給湯運転と判断して、給湯ユニット３０及び室外機１０を共に凝縮器として動作させる（Ｓ２２０）。

すなわち、給湯ユニット３０を動作させて水温度を希望水温度まで上昇させつつ、室内機２０を蒸発器として駆動して室内を冷房する。このとき、室内膨張弁２２は、目標吐出温度と現在吐出温度との差から、過熱度制御により開度が制御される。

このとき、周期的に給湯ユニット３０と室外機１０から異常冷媒が吐出されるか否かに対して判断して、それにより、各膨脹弁３３、１７を制御する（Ｓ２３０）。

これについての説明は、前述したことと代替可能である。

図２のような本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムまたは図９のような本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムにおいて、各温度センサ値に応じて周期的に異常冷媒吐出可否を判断することができる。

給湯膨脹弁３３及び室外膨張弁１７は、各膨脹弁から異常冷媒が吐出されることと判断されれば、室内膨張弁２２に異常冷媒が進入しないまで当該膨脹弁３３、１７の開度を増加させて異常冷媒の進入を緩和する。

具体的に、給湯膨脹弁３３から異常冷媒が吐出されれば（Ｓ２４０）、給湯膨脹弁３３の開度を増加し、異常冷媒が吐出されなければ、給湯膨脹弁３３の開度を最小限に減少させて過冷度制御を行う（Ｓ２７０）。

一方、室外膨張弁１７から異常冷媒が吐出されれば（Ｓ２５０）、室外膨張弁１７の開度を増加し（Ｓ２８０）、異常冷媒が吐出されなければ、室外膨張弁１７の開度を最小限に減少させて過冷度制御を行う（Ｓ２９０）。

一方、水温度が希望水温度に到達すれば、給湯運転が必要でないことと判断して、冷房単独運転に進む（Ｓ３００）。

具体的に、給湯バルブ１５を遮断し、給湯膨脹弁３３も閉鎖して給湯ユニット３０への冷媒循環を遮断する。

このとき、頻繁なバルブ１５、３３のオンオフを防止するために、冷房単独運転で周期的に水温度と希望水温度及びヒステリシス温度の差を比較して（Ｓ３１０）、水温度が希望水温度とヒステリシス温度との差より小さくなる場合にのみ給湯運転を再度開始することができる（Ｓ３２０）。

このとき、冷房及び給湯運転に切り換えるときに、給湯膨脹弁３３を初期開度値である１００パルス（ｐｕｌｓｅ）程度で設定することができ、給湯バルブ１５を開放して給湯ユニット３０に冷媒を循環させる。

このように、始動制御及び定時制御で各センサからの温度感知値と設定値とを比較することにより、複数の凝縮器に偏っている液相冷媒を均一に分布させた状態で定時制御に突入することができる。

また、定時制御で周期的に各凝縮器から異常冷媒が吐出されることと判断して、それにより、各凝縮器の膨脹弁の開度を制御することにより、異常冷媒が蒸発器に流入することを最小化して過冷度制御を効率的に行うことができる。

このような温度センサの設置及びバルブ制御により、マルチシステム１００において、別のハイブリッドキットなしに、かつ別のレシーバなしに冷媒の均一分布を導くことができ、瞬間的に停止されるか、制限制御されることを防止できる。

また、別のハイブリッドキットとレシーバを備えておらず、装備費用が低減され、設置空間の小型化が可能である。

一方、このようなハイブリッドマルチ空調システム１００は、暖房及び給湯運転モードでも始動制御を通って定時制御に至る駆動が可能である。

図１６は、図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転の始動制御時のバルブ制御を示す順序図であり、図１７は、図２または図９の本発明のハイブリッドマルチ空調システムの給湯及び暖房運転の定時制御時のバルブ制御を示す順序図である。

始動制御は、ユーザの運転命令と現在状態を把握して、最適の状態で正常な冷媒の循環である定時制御を進むための前処理ステップと定義される。

図１６のように、ユーザから本発明のハイブリッドマルチ空調システムがターンオンされて運転モードに対する選択信号が受信されれば、始動制御が始まる（Ｓ４００）。

始動制御が始まると、制御部１８は、ユーザから入力された運転モードを確認する（Ｓ４１０）。

入力された運転モードが給湯及び暖房運転モードである場合、給湯熱交換器３２を凝縮器として、室内熱交換器２１を凝縮器として、室外熱交換器１１を蒸発器として動作するための各バルブ、センサ、及び圧縮機１３の動作を用意する。

このとき、入力された運転モードが給湯単独運転、暖房単独運転、または冷房単独運転である場合、始動制御に進入せずに直ちに定時制御に突入することができる（Ｓ４９０）。

入力された運転モードが給湯及び暖房運転モードである場合（Ｓ４２０）、制御部１８は、複数の温度センサからそれぞれの温度感知情報を受信する（Ｓ４３０）。

まず、制御部１８は、給湯ユニットの水タンク３１内部で水タンク３１内部の水温度を読み込み、設定情報として入力されている希望水温度及びヒステリシス温度を読み込む。

制御部１８は、希望水温度とヒステリシス温度との差の大きさが現在水温度より小さい場合、給湯ユニット３０に熱を印加する必要がないので、給湯モードを取り消し、暖房単独運転に変更する（Ｓ４４０）。

このような暖房単独運転への変更は、給湯バルブ１５を遮断し、室外機バルブ１６を開放して、圧縮機１３からの冷媒を室外熱交換器１１にのみ流し、給湯膨脹弁３３を閉鎖し、室外膨張弁１７を完全開放することによりなされることができる。

このとき、室内膨脹弁２２は、従来の暖房単独運転時の始動開度と同様に開放されることができ、一例に、１１０パルス程度で開放されることができるが、これに限定されるものではない。

このとき、ヒステリシス温度は、水タンク３１を覆う給湯熱交換器３２のコイルのヒステリシス温度値であって、一例に、５度を満たすことができるが、これに限定されるものではない。

一方、現在水温度が希望水温度とヒステリシス温度との差の大きさより小さい場合、給湯ユニット３０を凝縮器として動作するための給湯運転の必要性を認知して、給湯ユニット３０の熱交換器３２を凝縮器として動作させる。

このとき、制御部１８は、現在水温度と室内温度とによって冷媒を分配する（Ｓ４５０）。

具体的に、制御部１８は、現在水温度と室内温度との差が基準温度Ｔｔｈより小さい場合、冷媒が給湯ユニット３０及び室内機２０に均一に分配されていることと判断し、現在状態で定時制御に突入する。

一方、現在水温度と室内温度との差が基準温度Ｔｔｈ以上である場合、冷媒がいずれか一方に偏っていることと判断して、冷媒を均一に分配するための動作を行う。

具体的に、図１６のように、水温度と室外温度とを比較して、水温度が室内温度より小さい場合、液相冷媒が給湯ユニット３０側に偏っていることと判断する（Ｓ４７０）。

したがって、給湯膨脹弁３３をメインとして最大値に開度し、室内膨張弁２２をサブとして開度して水タンク３１側に偏っている液相冷媒を多く送り出して、溜まっている液相冷媒を回収しながら水温度を速く上昇させる（Ｓ４７０）。

逆に、室内温度が水温度より低い場合、室内膨張弁２２をメインとして最大値に開度し、給湯膨脹弁３３をサブ値として小さく開度して、室内機側に溜まっている液相冷媒を送り出すことによって冷媒を均一に分散させる（Ｓ４８０）。

このような液相冷媒の分配の際に、給湯バルブ１５及び室外機バルブ１６は共に開放して、圧縮機１３からの冷媒が全体ユニットに循環するように制御する。

このようなメイン及びサブ膨脹弁としての制御は、繰り返し的に進まれて、水温度と室内温度との差が基準温度Ｔｔｈより小さくなるまで連続的に進まれ、水温度と室内温度との差が基準温度Ｔｔｈより小さくなるとき、始動制御が終了されて定時制御に進入する。

図１７に示すように、暖房及び給湯運転で定時制御に突入すれば（Ｓ５００）、制御部１８は、複数のセンサから感知信号を周期的に読み込む（Ｓ５１０）。

水温度が希望水温度より低い場合（Ｓ５２０）、暖房及び給湯運転と判断して、給湯ユニット３０及び室内機２０を共に凝縮器として動作させる。

すなわち、給湯ユニット３０を動作させて水温度を希望水温度まで上昇させながら室外機１０を蒸発器として駆動して室内を暖房する。このとき、室外膨張弁１７は、目標吐出温度と現在吐出温度との差から、過熱度制御によって開度が制御される。

このとき、周期的に給湯ユニット３０と室内機２０から異常冷媒が吐出されるか否かに対して判断して、それにより、各バルブを制御する（Ｓ５３０）。

これについての説明は、前述したことと代替可能である。

図２のような本発明の一実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムまたは図９のような本発明の他の実施形態に係るハイブリッドマルチ空調システムにおいて、各温度センサ値に応じて周期的に異常冷媒吐出可否を判断することができる。

給湯膨脹弁３３及び室内膨張弁２２は、各膨脹弁から異常冷媒が吐出されることと判断されれば、室外膨張弁１７に異常冷媒が進入しないまで当該膨脹弁の開度を増加させて異常冷媒の進入を緩和する。

具体的に、給湯膨脹弁３３から異常冷媒が吐出されれば（Ｓ５４０）、給湯膨脹弁３３の開度を増加し（Ｓ５６０）、異常冷媒が吐出されなければ、給湯膨脹弁３３の開度を最小限に減少させて過冷度制御を行う（Ｓ５７０）。

一方、室内膨張弁２２から異常冷媒が吐出されれば（Ｓ５５０）、室内膨張弁２２の開度を増加し（Ｓ５８０）、異常冷媒が吐出されなければ、室内膨張弁２２の開度を最小限に減少させて過冷度制御を行う（Ｓ５９０）。一方、水温度が希望水温度に到達すれば、給湯運転が必要でないことと判断して、暖房単独運転に進む（Ｓ６００）。

具体的に、給湯バルブ１５を遮断し、給湯膨脹弁３３も閉鎖して、給湯ユニットへの冷媒循環を遮断する。

このとき、頻繁なバルブのオンオフを防止するために、冷房単独運転で周期的に水温度と希望水温度及びヒステリシス温度の差を比較して、水温度が希望水温度とヒステリシス温度との差より小さくなる場合にのみ給湯運転を再度開始することができる（Ｓ６１０）。

このとき、暖房及び給湯運転に切り換えるときに給湯膨脹弁３３を初期開度値である１００パルス程度で設定することができ、給湯バルブ１５を開放して給湯ユニット３０に冷媒を循環させる（Ｓ６２０）。

このように、始動制御及び定時制御で各センサからの温度感知値と設定値とを比較することにより、複数の凝縮器に偏っている液相冷媒を均一に分布させた状態で定時制御に突入することができる。

また、定時制御で周期的に各凝縮器から異常冷媒が吐出されることを判断して、それにより、各凝縮器の膨脹弁の開度を制御することにより、異常冷媒が蒸発器に注入されることを最小化して過冷度制御を効率的に行うことができる。

このような温度センサの設置及びバルブ制御により、マルチシステムにおいて、別のハイブリッドキットなしに、かつ別のレシーバなしに冷媒の均一分布を導くことができ、瞬間的に停止されるか、制限制御されることを防止できる。

また、別のハイブリッドキットとレシーバを備えておらず、装備費用が低減され、設置空間の小型化が可能である。

以上では、本発明の望ましい実施形態について図示し、説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者により様々な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施等は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならないであろう。

１００ ハイブリッドマルチ空調システム
１０ 室外機
２０ 室内機
３０ 給湯ユニット
３１ 水タンク
３２ 給湯熱交換器
１１ 室外熱交換器
２１ 室内熱交換器
１４ 四方弁
１３ 圧縮機
１５ 給湯バルブ
１６ 室外機バルブ
１７、３３、２２ 電子膨脹弁

Claims (20)

1. ハイブリッドマルチ空調システムであって、
   冷媒と水とを熱交換させるための給湯ユニットと、
   室内に設けられ、室内熱交換器及び室内膨脹弁を備える少なくとも１つの室内機と、
   前記室内機及び前記給湯ユニットと冷媒配管を介して連結され、室外熱交換器、圧縮機、及び室外膨脹弁を備える室外機と、を備えてなり、
   運転モードによって前記少なくとも１つの室内機又は前記室外機のうち何れか１つ以上に異常冷媒が流入すれば、前記給湯ユニット及び凝縮器として運転される前記少なくとも１つの室内機又は前記室外機から前記異常冷媒を遮断するように制御されることを特徴とする、ハイブリッドマルチ空調システム。
2. 前記給湯ユニットは、
   前記水を収容する水タンクと、
   前記水タンクの外壁を巻き、内部に前記冷媒を流動しながら前記冷媒と水とを熱交換する給湯熱交換器と、
   前記給湯熱交換器から凝縮された前記冷媒を遮断し、又は、流動させる給湯膨脹弁と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
3. 前記給湯膨脹弁を通過する前記冷媒の前後及び後端温度によって前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、請求項２に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
4. 前記給湯ユニットは、
   前記給湯膨脹弁の前端に設けられる第１の温度センサ、及び、
   前記給湯膨脹弁の後端に設けられる第２の温度センサ、を備え、
   前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの温度差の大きさによって前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、請求項３に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
5. 前記室外機は、前記室外膨脹弁の前端に設けられる第３の温度センサ、及び、
   前記室外膨脹弁の後端に設けられる第４の温度センサ、を備え、
   前記室外機が凝縮器として運転されるとき、前記第３の温度センサ及び前記第４の温度センサの温度差の大きさによって前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
6. 前記室内機は、前記室内熱交換器の吐出側に第５の温度センサを更に備え、
   前記室外機が凝縮器として運転されるとき、前記第５の温度センサの現在温度値と以前温度値とを比較して、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されるか否かを判断することを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
7. 前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されず、前記第５の温度センサの現在温度値と以前温度値との差が閾値より大きいとき、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されると判断することを特徴とする、請求項６に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
8. 前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されれば、前記給湯膨脹弁を完全開放し、
   前記室外機から前記異常冷媒が吐出されれば、前記室外膨脹弁を完全開放することを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
9. 前記室外機は、
   前記圧縮機から前記給湯ユニットに圧縮された冷媒を流す給湯バルブと、
   前記圧縮機から前記四方弁を通過して前記室外熱交換器又は室内熱交換器に圧縮された冷媒を流す室外機バルブと、を更に備えることを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
10. 定時運転前に前記水タンクの水温度及び前記凝縮器の温度を比較して、前記液相冷媒を均一に分布させることを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
11. 前記水温度が前記凝縮器の温度より高いとき、前記給湯膨脹弁を完全開放して、前記給湯ユニットに蓄積されている前記液相冷媒を均一に分布させることを特徴とする、請求項１０に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
12. 前記水温度が前記凝縮器の温度より低いとき、前記凝縮器の室内膨脹弁又は室外膨脹弁を完全開放して、前記凝縮器に蓄積されている前記液相冷媒を均一に分布させることを特徴とする、請求項１０に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
13. 前記液相冷媒を均一に分布させるとき、前記給湯バルブ及び前記室外機バルブは開放されていることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
14. 前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの温度差の大きさが第１の閾値より大きいとき、前記給湯ユニットから前記異常冷媒が吐出されると判断することを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
15. 前記第３の温度センサ及び前記第４の温度センサの温度差の大きさが第２の閾値より大きいとき、前記室外機から前記異常冷媒が吐出されると判断することを特徴とする、請求項１４に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
16. 前記第１の閾値は、前記第２の閾値と同一であることを特徴とする、請求項１５に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
17. 前記ハイブリッドマルチ空調システムは、
    給湯及び冷房運転モード、給湯及び暖房運転モード、冷房単独運転モード、暖房単独運転モード、給湯単独運転モード、で動作することを特徴とする、請求項１５に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
18. 前記ハイブリッドマルチ空調システムは、
    前記給湯及び暖房運転モードであるとき、
    前記室外機が蒸発器として、前記室内機が凝縮器として運転され、前記室外機に前記異常冷媒が流入すると判断することを特徴とする、請求項１５に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
19. 前記ハイブリッドマルチ空調システムは、
    前記給湯膨脹弁からの凝縮された冷媒が前記蒸発器として運転される前記室内機又は前記室外機に直ちに流入することを特徴とする、請求項１８に記載のハイブリッドマルチ空調システム。
20. 前記給湯熱交換器は、
    前記水タンクの外壁をコイル形態で巻き、前記冷媒を流動する配管として形成されることを特徴とする、請求項１９に記載のハイブリッドマルチ空調システム。

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