JP5121922B2 - 空調給湯複合システム - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルを搭載し、冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に提供することができる空調給湯複合システムに関するものである。

従来から、一元の冷凍サイクルによって冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に提供することができる空調給湯複合システムが存在する。そのようなものとして、「１台の圧縮機を備え、該圧縮機と、室外熱交換器、室内熱交換器、蓄冷熱槽および給湯熱交換器とを接続した冷媒回路により構成され、それぞれの熱交換器への冷媒の流れを切り換えることにより、冷暖房・給湯・蓄熱・蓄冷の単独運転およびそれらの複合運転を可能とする冷凍サイクルを構成してなる多機能ヒートポンプシステム」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、二元の冷凍サイクルによって高温の給湯と室内空調機能を同時に提供することができる空調給湯複合システムも存在している。そのようなものとして、「第１圧縮機、冷媒分配装置、第１熱交換器、第２熱交換器、第１絞り装置、室外熱交換器、四方弁および上記第１圧縮機をこの順に接続するとともに、上記冷媒分配装置から上記四方弁、室内熱交換器及び第２絞り装置をこの順に介装して上記第２熱交換器と上記第１絞り装置の間に接続し、第１の冷媒が流される低段側の冷媒回路と、第２圧縮機、凝縮器、第３の絞り装置、上記第１熱交換器および上記第２圧縮機をこの順に接続し、第２の冷媒が流れる高段側の冷媒回路と、上記第２熱交換器及び上記凝縮器をこの順に接続し、給湯水が流される給湯経路とを備えたヒートポンプ式給湯装置」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平１１−２７０９２０号公報（第３−４頁、図１） 特開平４−２６３７５８号公報（第２−３頁、図１）

特許文献１に記載の多機能ヒートポンプシステムは、一元の冷凍サイクル、つまり１つの冷凍サイクルによって冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に提供するようにしたものである。しかしながら、このようなシステムでは、水の加熱を行なう放熱過程の温度と、暖房を行なう放熱過程の温度とが、概同一となるため、冷房運転を行っている際、高温の給湯負荷を賄うことができず、年間を通して安定した温熱を供給することができないという問題があった。

特許文献２に記載のヒートポンプ式給湯装置は、二元の冷凍サイクル、つまり２つの冷凍サイクルによって冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に提供するようにしたものである。しかしながら、このようなシステムでは、室内機にて空調を行なう冷媒回路と、給湯を行なう冷媒回路とが、異なる取り扱いとなっており、単純に室内機の代替として給湯機能を付加することができないため、既設の空気調和機に容易には導入できないという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、冷房負荷、暖房負荷及び高温の給湯負荷を同時に処理でき、年間を通し、安定した熱源を供給できる空調給湯複合システムを提供することを目的としている。

本発明に係る空調給湯複合システムは、空調用圧縮機、流路切替手段、室外熱交換器、室内熱交換器、及び、空調用絞り手段が直列に接続されているとともに、冷媒−冷媒熱交換器及び給湯熱源用絞り手段が直列に接続されて前記室内熱交換器及び前記空調用絞り手段に並列に接続されている第１冷媒回路を備え、前記第１冷媒回路に空調用冷媒を循環させる空調用冷凍サイクルと、給湯用圧縮機、熱媒体−冷媒熱交換器、給湯用絞り手段、及び、前記冷媒−冷媒熱交換器が直列に接続されている第２冷媒回路を備え、前記第２冷媒回路に給湯用冷媒を循環させる給湯用冷凍サイクルと、水循環用ポンプ、前記熱媒体−冷媒熱交換器、及び、貯湯タンクが直列に接続されている水回路を備え、前記水回路に給湯用水を循環させる給湯用負荷と、を備え、前記空調用冷凍サイクルと前記給湯用冷凍サイクルとは、前記冷媒−冷媒熱交換器で、前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒とが熱交換を行なうようにカスケード接続され、前記給湯用冷凍サイクルと前記給湯用負荷とは、前記熱媒体−冷媒熱交換器で、前記給湯用冷媒と前記給湯用水とが熱交換を行なうようにカスケード接続されており、前記熱媒体−冷媒熱交換器に接続している冷媒配管の出入口間に、前記熱媒体−冷媒熱交換器と並列にバイパス電磁弁を設置したバイパス管を設け、前記室外熱交換器の表面温度が除霜運転を行なうように設定してある温度以下のとき、前記バイパス電磁弁を開状態にして前記バイパス管に前記給湯用冷媒を流入させ、前記熱媒体−冷媒熱交換器の出口側における前記給湯用水を導通している貯湯水循環用配管の一部を、前記熱媒体−冷媒熱交換器の入口側における前記貯湯水循環用配管よりも高くしてトラップとして作用させていることを特徴とする。

本発明に係る空調給湯複合システムによれば、熱媒体−冷媒熱交換器の冷媒側回路の出入口間に、熱媒体−冷媒熱交換器と並列にバイパス電磁弁を設置したバイパス管を設け、バイパス電磁弁の開閉でバイパス管に給湯用冷媒を流入させることで、熱媒体−冷媒熱交換器への給湯用冷媒の流入量を制御しているので、たとえば除霜運転実行中においても、バイパス管に低圧の冷媒を流入させることで、給湯用負荷側で急激な温度変化を与えることがなく、安定した熱源を供給することができる。また、バイパス管に低圧の冷媒を流入させることで、熱媒体―冷媒熱交換器内にて保有している水の凍結を防ぐことができ、熱媒体―冷媒熱交換器の破損を防止できる。

実施の形態１に係る空調給湯複合システムの冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 給湯用負荷の別の形態例を説明するための概略回路構成図である。 室外熱交換器の構造の一例を説明するための説明図である。 空調用圧縮機の運転範囲を調整する際の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態２に係る給湯用冷凍サイクルを説明するための説明図である。 バイパス電磁弁の開閉を行なう際の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態３に係る貯湯水循環用配管を説明するための説明図である。 トラップの高さを説明するための概略図である。

符号の説明

１ 空調用冷凍サイクル、２ 給湯用冷凍サイクル、２ａ 給湯用冷凍サイクル、３ 給湯用負荷、４ 給湯用水循環サイクル、２１ 給湯用圧縮機、２２ 給湯用絞り手段、３１ 水循環用ポンプ、３１ａ 熱媒体循環用ポンプ、３２ 貯湯タンク、４１ 冷媒−冷媒熱交換器、４５ 冷媒配管、４５ａ バイパス管、５１ 熱媒体−冷媒熱交換器、５１ａ 熱媒体−冷媒熱交換器、１００ 空調給湯複合システム、１０１ 空調用圧縮機、１０２ 四方弁、１０３ 室外熱交換器、１０３ａ 分割熱交換器、１０４ アキュムレータ、１０５ａ 逆止弁、１０５ｂ 逆止弁、１０５ｃ 逆止弁、１０５ｄ 逆止弁、１０６ 高圧側接続配管、１０７ 低圧側接続配管、１０８ 気液分離器、１０９ 分配部、１０９ａ 弁手段、１０９ｂ 弁手段、１１０ 分配部、１１０ａ 逆止弁、１１０ｂ 逆止弁、１１１ 内部熱交換器、１１２ 第１中継機用絞り手段、１１３ 内部熱交換器、１１４ 第２中継機用絞り手段、１１５ 会合部、１１６ 会合部、１１６ａ 会合部、１１７ 空調用絞り手段、１１８ 室内熱交換器、１１９ 給湯熱源用絞り手段、１３０ 接続配管、１３１ 接続配管、１３２ 接続配管、１３３ 接続配管、１３３ａ 接続配管、１３３ｂ 接続配管、１３４ 接続配管、１３４ａ 接続配管、１３４ｂ 接続配管、１３５ 接続配管、１３５ａ 接続配管、１３５ｂ 接続配管、１３６ 接続配管、１３６ａ 接続配管、１３６ｂ 接続配管、２０１ 水−水熱交換器、２０２ 循環水用配管、２０３ 貯湯水循環用配管、２０３ａ 貯湯水循環用配管、２０９ 電磁弁（開閉弁）、２０９ａ 電磁弁（バイパス開閉弁）、２１０ トラップ、３００ バイパス回路、３０９ バイパス電磁弁、Ａ 熱源機、Ｂ 冷房室内機、Ｃ 暖房室内機、Ｄ 給湯熱源用回路、Ｅ 中継機、ａ 接続部分、ｂ 接続部分、ｃ 接続部分、ｄ 接続部分。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空調給湯複合システム１００の冷媒回路構成（特に、暖房主体運転時の冷媒回路構成）を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、空調給湯複合システム１００の冷媒回路構成、特に暖房主体運転時の冷媒回路構成について説明する。この空調給湯複合システム１００は、ビルやマンション等に設置され、冷媒（空調用冷媒）を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用することで冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に供給できるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

この実施の形態１に係る空調給湯複合システム１００は、空調用冷凍サイクル１と、給湯用冷凍サイクル２と、給湯用負荷３とで構成されており、空調用冷凍サイクル１と給湯用冷凍サイクル２とは冷媒−冷媒熱交換器４１で、給湯用冷凍サイクル２と給湯用負荷３とは熱媒体−冷媒熱交換器５１で、互いの冷媒や水が混ざることなく熱交換を行なうように構成されている。なお、図１では、空調用冷凍サイクル１において、暖房室内機Ｃと給湯熱源用回路Ｄとに対する負荷の合計よりも冷房室内機Ｂに対する負荷の方が小さく、室外熱交換器１０３が蒸発器として働く場合のサイクルの状態（便宜上、暖房主体運転と称する）を示している。

［空調用冷凍サイクル１］
空調用冷凍サイクル１は、熱源機Ａと、冷房負荷を担当する冷房室内機Ｂと、暖房負荷を担当する暖房室内機Ｃと、給湯用冷凍サイクル２の熱源となる給湯熱源用回路Ｄと、中継機Ｅと、によって構成されている。このうち、冷房室内機Ｂ、暖房室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄは、熱源機Ａに対して並列となるように接続されて搭載されている。そして、熱源機Ａと、冷房室内機Ｂ、暖房室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄとの、間に設置される中継機Ｅが冷媒の流れを切り換えることで、冷房室内機Ｂ、暖房室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄとしての機能を発揮させるようになっている。

［熱源機Ａ］
熱源機Ａは、空調用圧縮機１０１と、流路切替手段である四方弁１０２と、室外熱交換器１０３と、アキュムレータ１０４とが直列に接続されて構成されており、この熱源機Ａは、冷房室内機Ｂ、暖房室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄに冷熱を供給する機能を有している。なお、室外熱交換器１０３の近傍に、この室外熱交換器１０３に空気を供給するためのファン等の送風機を設けるとよい。また、熱源機Ａでは、室外熱交換器１０３と中継機Ｅとの間における高圧側接続配管１０６に所定の方向（熱源機Ａから中継機Ｅへの方向）のみに空調用冷媒の流れを許容する逆止弁１０５ａが、四方弁１０２と中継機Ｅとの間における低圧側接続配管１０７に所定の方向（中継機Ｅから熱源機Ａへの方向）のみに空調用冷媒の流れを許容する逆止弁１０５ｂが、それぞれ設けられている。

そして、高圧側接続配管１０６と低圧側接続配管１０７とは、逆止弁１０５ａの上流側と逆止弁１０５ｂの上流側を接続する第１接続配管１３０と、逆止弁１０５ａの下流側と逆止弁１０５ｂの下流側を接続する第２接続配管１３１とで接続されている。つまり、高圧側接続配管１０６と第１接続配管１３０との接続部分ａは、逆止弁１０５ａを挟んで高圧側接続配管１０６と第２接続配管１３１との接続部分ｂよりも上流側になっており、低圧側接続配管１０７と第１接続配管１３０との接続部分ｃも、逆止弁１０５ｂを挟んで低圧側接続配管１０７と第２接続配管１３１との接続部分ｄよりも上流側になっている。

第１接続配管１３０には、低圧側接続配管１０７から高圧側接続配管１０６の方向のみに空調用冷媒の流通を許容する逆止弁１０５ｃが設けられている。第２接続配管１３１にも、低圧側接続配管１０７から高圧側接続配管１０６の方向のみに空調用冷媒の流通を許容する逆止弁１０５ｄが設けられている。なお、図１では、暖房主体運転時における冷媒回路構成を示しているため、逆止弁１０５ａ及び逆止弁１０５ｂが閉状態（黒塗りで示している）、逆止弁１０５ｂ及び逆止弁１０５ｃが開状態（白抜きで示している）となっている。

空調用圧縮機１０１は、空調用冷媒を吸入し、その空調用冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。四方弁１０２は、空調用冷媒の流れを切り替えるものである。室外熱交換器１０３は、蒸発器や放熱器（凝縮器）として機能し、図示省略の送風機から供給される空気と空調用冷媒との間で熱交換を行ない、空調用冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。アキュムレータ１０４は、暖房主体運転時において、四方弁１０２と空調用圧縮機１０１との間に配置され、過剰な空調用冷媒を貯留するものである。なお、アキュムレータ１０４は、過剰な空調用冷媒を貯留できる容器であればよい。

［冷房室内機Ｂ及び暖房室内機Ｃ］
冷房室内機Ｂ及び暖房室内機Ｃには、空調用絞り手段１１７と、室内熱交換器１１８とが、直列に接続されて搭載されている。また、冷房室内機Ｂ及び暖房室内機Ｃには、２台の空調用絞り手段１１７と、２台の室内熱交換器１１８とが、それぞれ並列に搭載されている場合を例に示している。冷房室内機Ｂは、熱源機Ａからの冷熱の供給を受けて冷房負荷を担当し、暖房室内機Ｃは、熱源機Ａからの冷熱の供給を受けて暖房負荷を担当する機能を有している。

つまり、実施の形態１では、中継機Ｅによって、冷房室内機Ｂが冷房負荷を担当するように決定され、暖房室内機Ｃが暖房負荷を担当するように決定された状態を示しているのである。なお、室内熱交換器１１８の近傍に、この室内熱交換器１１８に空気を供給するためのファン等の送風機を設けるとよい。また、便宜的に、中継機Ｅから室内熱交換器１１８に接続している接続配管を接続配管１３３と、中継機Ｅから空調用絞り手段１１７に接続している接続配管を接続配管１３４と称して説明するものとする。

空調用絞り手段１１７は、減圧弁や膨張弁として機能し、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この空調用絞り手段１１７は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。室内熱交換器１１８は、放熱器（凝縮器）や蒸発器として機能し、図示省略の送風手段から供給される空気と空調用冷媒との間で熱交換を行ない、空調用冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。なお、空調用絞り手段１１７及び室内熱交換器１１８は、直列に接続されている。

［給湯熱源用回路Ｄ］
給湯熱源用回路Ｄは、給湯熱源用絞り手段１１９と、冷媒−冷媒熱交換器４１とが、直列に接続されて構成されており、熱源機Ａからの冷熱を冷媒−冷媒熱交換器４１を介して給湯用冷凍サイクル２に供給する機能を有している。つまり、空調用冷凍サイクル１と給湯用冷凍サイクル２とは、冷媒−冷媒熱交換器４１でカスケード接続されているのである。なお、便宜的に、中継機Ｅから冷媒−冷媒熱交換器４１に接続している接続配管を接続配管１３５と、中継機Ｅから給湯熱源用絞り手段１１９に接続している接続配管を接続配管１３６と称して説明するものとする。

給湯熱源用絞り手段１１９は、空調用絞り手段１１７と同様に、減圧弁や膨張弁として機能し、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この給湯熱源用絞り手段１１９は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。冷媒−冷媒熱交換器４１は、放熱器（凝縮器）や蒸発器として機能し、給湯用冷凍サイクル２の冷凍サイクルを循環する給湯用冷媒と、空調用冷凍サイクル１の冷凍サイクルを循環する空調用冷媒との、間で熱交換を行なうようになっている。

［中継機Ｅ］
中継機Ｅは、冷房室内機Ｂ、暖房室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄのそれぞれと、熱源機Ａとを、接続する機能を有すると共に、第１分配部１０９の弁手段１０９ａ又は弁手段１０９ｂの何れかを択一的に開閉することにより、室内熱交換器１１８を放熱器とするか蒸発器とするか、冷媒−冷媒熱交換器４１を冷水器とするか給湯機とするかを決定する機能を有している。この中継機Ｅは、気液分離器１０８と、第１分配部１０９と、第２分配部１１０と、第１内部熱交換器１１１と、第１中継機用絞り手段１１２と、第２内部熱交換器１１３と、第２中継機用絞り手段１１４とで、構成されている。

第１分配部１０９では、接続配管１３３及び接続配管１３５が２つに分岐されており、一方（接続配管１３３ｂ及び接続配管１３５ｂ）が低圧側接続配管１０７に接続し、他方（接続配管１３３ａ及び接続配管１３５ａ）が気液分離器１０８に接続している接続配管（接続配管１３２と称する）に接続するようになっている。また、第１分配部１０９では、接続配管１３３ａ及び接続配管１３５ａに開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりする弁手段１０９ａが、接続配管１３３ｂ及び接続配管１３５ｂに開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりする弁手段１０９ｂがそれぞれ設けられている。なお、弁手段１０９ａ及び弁手段１０９ｂの開閉状態を白抜き（開状態）及び黒塗り（閉状態）で表している。

第２分配部１１０では、接続配管１３４及び接続配管１３６が２つに分岐されており、一方（接続配管１３４ａ及び接続配管１３６ａ）が第１会合部１１５で接続され、他方（接続配管１３４ｂ及び接続配管１３６ｂ）が第２会合部１１６で接続されるようになっている。また、第２分配部１１０では、接続配管１３４ａ及び接続配管１３６ａに冷媒の流通を一方のみに許容する逆止弁１１０ａが、接続配管１３４ｂ及び接続配管１３６ｂに冷媒の流通を一方のみに許容する逆止弁１１０ｂがそれぞれ設けられている。なお、逆止弁１１０ａ及び逆止弁１１０ｂの開閉状態を白抜き（開状態）及び黒塗り（閉状態）で表している。

第１会合部１１５は、第２分配部１１０から第１中継機用絞り手段１１２及び第１内部熱交換器１１１を介して気液分離器１０８に接続している。第２会合部１１６は、第２分配部１１０と第２内部熱交換器１１３との間で分岐し、一方が第２内部熱交換器１１３を介して第２分配部１１０と第１中継機用絞り手段１１２との間における第１会合部１１５に接続され、他方（第２会合部１１６ａ）が第２中継機用絞り手段１１４、第２内部熱交換器１１３及び第１内部熱交換器１１１を介して低圧側接続配管１０７に接続されている。

気液分離器１０８は、空調用冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものであり、高圧側接続配管１０６に設けられ、一方が第１分配部１０９の弁手段１０９ａに接続され、他方が第１会合部１１５を経て第２分配部１１０に接続されている。第１分配部１０９は、弁手段１０９ａ又は弁手段１０９ｂの何れかが択一的に開閉され、室内熱交換器１１８及び冷媒−冷媒熱交換器４１に空調用冷媒を流入させる機能を有している。第２分配部１１０は、逆止弁１１０ａ及び逆止弁１１０ｂによって、空調用冷媒の流れをいずれか一方に許容する機能を有している。

第１内部熱交換器１１１は、気液分離器１０８と第１中継機用絞り手段１１２との間における第１会合部１１５に設けられており、第１会合部１１５を導通している空調用冷媒と、第２会合部１１６が分岐された第２会合部１１６ａを導通している空調用冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。第１中継機用絞り手段１１２は、第１内部熱交換器１１１と第２分配部１１０との間における第１会合部１１５に設けられており、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１中継機用絞り手段１１２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

第２内部熱交換器１１３は、第２会合部１１６に設けられており、第２会合部１１６を導通している空調用冷媒と、第２会合部１１６が分岐された第２会合部１１６ａを導通している空調用冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。第２中継機用絞り手段１１４は、第２内部熱交換器１１３と第２分配部１１０との間における第２会合部１１６に設けられており、減圧弁や膨張弁として機能し、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２中継機用絞り手段１１４は、第１中継機用絞り手段１１２と同様に、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

以上のように、空調用冷凍サイクル１は、空調用圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１１８、空調用絞り手段１１７及び室外熱交換器１０３が直列に接続されるとともに、空調用圧縮機１０１、四方弁１０２、冷媒−冷媒熱交換器４１、給湯熱源用絞り手段１１９及び室外熱交換器１０３が直列に接続されており、中継機Ｅを介して室内熱交換器１１８と冷媒−冷媒熱交換器４１とが並列に接続されて第１冷媒回路を構成し、この第１冷媒回路に空調用冷媒を循環させることで成立している。

なお、空調用圧縮機１０１は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。たとえば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリューなどの各種タイプを利用して空調用圧縮機１０１を構成することができる。この空調用圧縮機１０１は、インバータにより回転数が可変に制御可能なタイプとして構成してもよく、回転数が固定されているタイプとして構成してもよい。また、空調用冷凍サイクル１を循環する冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素（ＣＯ₂ ）や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。

ここで、空調用冷凍サイクル１の暖房主体運転動作について説明する。
まず、空調用圧縮機１０１で高温・高圧にされた空調用冷媒は、空調用圧縮機１０１から吐出して、四方弁１０２を経由し、逆止弁１０５ｃを導通し、高圧側接続配管１０６に導かれ、過熱ガス状態で中継機Ｅの気液分離器１０８へ流入する。気液分離器１０８に流入した過熱ガス状態の空調用冷媒は、第１分配部１０９の弁手段１０９ａが開いている回路に分配される。ここでは、過熱ガス状態の空調用冷媒は、暖房室内機Ｃや給湯熱源用回路Ｄに流入するようになっている。

暖房室内機Ｃに流入した空調用冷媒は、室内熱交換器１１８で放熱し（つまり、室内空気を暖め）、空調用絞り手段１１７で減圧され、第１会合部１１５で合流する。また、給湯熱源用回路Ｄに流入した空調用冷媒は、冷媒−冷媒熱交換器４１で放熱し（つまり、給湯用冷凍サイクル２に熱を与え）、給湯熱源用絞り手段１１９で減圧され、暖房室内機Ｃから流出した空調用冷媒と第１会合部１１５で合流する。一方、気液分離器１０８に流入した過熱ガス状態の空調用冷媒の一部は、第１内部熱交換器１１１で第２中継機用絞り手段１１４にて低温・低圧に膨張した空調用冷媒と熱交換を行なうことにより過冷却度を得る。

それから、第１中継機用絞り手段１１２を通過して、空調用として利用された空調用冷媒（暖房室内機Ｃや給湯熱源用回路Ｄに流入し、室内熱交換器１１８や冷媒−冷媒熱交換器４１で放熱した空調用冷媒）と第１会合部１１５で合流する。なお、第１中継機用絞り手段１１２を通る一部の過熱ガス状態の空調用冷媒は、第１中継機用絞り手段１１２を全閉にして、皆無にしてもよい。その後、第２内部熱交換器１１３で、第２中継機用絞り手段１１４にて低温・低圧に膨張した空調用冷媒と熱交換を行なうことにより過冷却度を得る。この空調用冷媒は、第２会合部１１６側と第２中継機用絞り手段１１４側とに分配される。

第２会合部１１６を導通する空調用冷媒は、弁手段１０９ｂが開いている回路に分配される。ここでは、第２会合部１１６を導通する空調用冷媒は、冷房室内機Ｂに流入し、空調用絞り手段１１７にて低温・低圧に膨張され、室内熱交換器１１８で蒸発し、弁手段１０９ｂを経て低圧側接続配管１０７で合流する。また、第２中継機用絞り手段１１４を導通した空調用冷媒は、第２内部熱交換器１１３及び第１内部熱交換器１１１で熱交換を行なって蒸発し、低圧側接続配管１０７で冷房室内機Ｂを流出した空調用冷媒と合流する。そして、低圧側接続配管１０７で合流した空調用冷媒は、逆止弁１０５ｄを通って室外熱交換器１０３に導かれ、運転条件によっては残留している液冷媒を蒸発させ、四方弁１０２、アキュムレータ１０４を経て空調用圧縮機１０１へ戻る。

［給湯用冷凍サイクル２］
給湯用冷凍サイクル２は、給湯用圧縮機２１と、熱媒体−冷媒熱交換器５１と、給湯用絞り手段２２と、冷媒−冷媒熱交換器４１と、によって構成されている。つまり、給湯用冷凍サイクル２は、給湯用圧縮機２１、熱媒体−冷媒熱交換器５１、給湯用絞り手段２２、及び、冷媒−冷媒熱交換器４１が冷媒配管４５で直列に接続されて第２冷媒回路を構成し、この第２冷媒回路に給湯用冷媒を循環させることで成立している。なお、給湯用冷凍サイクル２の動作は、空調用冷凍サイクル１の運転状態、つまり冷房主体運転を実行しているか、暖房主体運転を実行しているかで相違するものではない。

給湯用圧縮機２１は、給湯用冷媒を吸入し、その給湯用冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。この給湯用圧縮機２１は、インバータにより回転数が可変に制御可能なタイプとして構成してもよく、回転数が固定されているタイプとして構成してもよい。また、給湯用圧縮機２１は、吸入した冷媒を高圧状態に圧縮できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。たとえば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリューなどの各種タイプを利用して給湯用圧縮機２１を構成することができる。

熱媒体−冷媒熱交換器５１は、給湯用負荷３を循環する水（熱媒体）と、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。つまり、給湯用冷凍サイクル２と給湯用負荷３とは、熱媒体−冷媒熱交換器５１でカスケード接続されている。給湯用絞り手段２２は、減圧弁や膨張弁として機能し、給湯用冷媒を減圧して膨張させるものである。この給湯用絞り手段２２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。

冷媒−冷媒熱交換器４１は、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒と、空調用冷凍サイクル１を循環する空調用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。なお、給湯用冷凍サイクル２を循環する冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。

ここで、給湯用冷凍サイクル２の運転動作について説明する。
まず、給湯用圧縮機２１で高温・高圧にされた給湯用冷媒は、給湯用圧縮機２１から吐出して、熱媒体−冷媒熱交換器５１に流入する。この熱媒体−冷媒熱交換器５１では、流入した給湯用冷媒が、給湯用負荷３を循環している水を加熱することで放熱する。この給湯用冷媒は、給湯用絞り手段２２で空調用冷凍サイクル１の給湯熱源用回路Ｄにおける冷媒−冷媒熱交換器４１の出口温度以下まで膨張される。膨張された給湯用冷媒は、冷媒−冷媒熱交換器４１で、空調用冷凍サイクル１を構成する給湯熱源用回路Ｄを流れる空調用冷媒から受熱して蒸発し、給湯用圧縮機２１へ戻る。

［給湯用負荷３］
給湯用負荷３は、水循環用ポンプ３１と、熱媒体−冷媒熱交換器５１と、貯湯タンク３２と、によって構成されている。つまり、給湯用負荷３は、水循環用ポンプ３１、熱媒体−冷媒熱交換器５１、及び、貯湯タンク３２が貯湯水循環用配管２０３で直列に接続されて水回路（熱媒体回路）を構成し、この水回路に給湯用水を循環させることで成立している。なお、給湯用負荷３の動作は、空調用冷凍サイクル１の運転状態、つまり冷房主体運転を実行しているか、暖房主体運転を実行しているかで相違するものではない。また、水回路を構成する貯湯水循環用配管２０３は、銅管やステンレス管、鋼管、塩化ビニル系配管などによって構成されている。

水循環用ポンプ３１は、貯湯タンク３２に蓄えられている水を吸入し、その水を加圧し、給湯用負荷３内を循環させるものであり、たとえばインバータにより回転数が制御されるタイプのもので構成するとよい。熱媒体−冷媒熱交換器５１は、上述したように、給湯用負荷３を循環する水（熱媒体）と、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。貯湯タンク３２は、熱媒体−冷媒熱交換器５１で加熱された水を貯えておくものである。

まず、貯湯タンク３２に蓄えられている比較的低温な水は、水循環用ポンプ３１によって貯湯タンク３２の底部から引き出されるとともに加圧される。水循環用ポンプ３１で加圧された水は、熱媒体−冷媒熱交換器５１に流入し、この熱媒体−冷媒熱交換器５１で給湯用冷凍サイクル２を循環している給湯用冷媒から受熱する。すなわち、熱媒体−冷媒熱交換器５１に流入した水は、給湯用冷凍サイクル２を循環している給湯用冷媒によって沸き上げられて、温度が上昇するのである。そして、沸き上げられた水は、貯湯タンク３２の比較的高温な上部へ戻り、この貯湯タンク３２に蓄えられることになる。

なお、空調用冷凍サイクル１と給湯用冷凍サイクル２とは、上述したように、それぞれ独立した冷媒回路構成（空調用冷凍サイクル１を構成する第１冷媒回路及び給湯用冷凍サイクル２を構成する第２冷媒回路）になっているため、各冷媒回路を循環させる冷媒を同じ種類のものとしてもよいし、別の種類のものとしてもよい。つまり、各冷媒回路の冷媒は、それぞれ混ざることなく冷媒−冷媒熱交換器４１及び熱媒体−冷媒熱交換器５１にて互いに熱交換するように流れている。

また、給湯用冷媒として臨界温度の低い冷媒を用いた場合、高温の給湯を行なう際に熱媒体−冷媒熱交換器５１における放熱過程での給湯用冷媒が超臨界状態となることが想定される。しかしながら、一般に放熱過程の冷媒が超臨界状態にある場合、放熱器圧力や放熱器出口温度の変化によるＣＯＰの変動が大きく、高いＣＯＰを得る運転を行なうためには、より高度な制御が要求される。一方、一般に、臨界温度の低い冷媒は、同一温度に対する飽和圧力が高く、その分、配管や圧縮機の肉厚を大きくする必要があるので、コスト増の要因ともなる。

さらに、レジオネラ菌等の繁殖を抑えるための貯湯タンク３２内に蓄えられる水の推奨温度が６０℃以上であることを鑑みると、給湯の目標温度が最低でも６０℃以上となることが多いと想定される。以上のことを踏まえ、給湯用冷媒には、最低でも６０℃以上の臨界温度を持つ冷媒を採用している。このような冷媒を給湯用冷凍サイクル２の給湯用冷媒として採用すれば、より低コストで、より安定的に、高いＣＯＰを得ることができるからである。冷媒を臨界温度付近で常用する場合、冷媒回路内が高温・高圧になることが想定されるため、給湯用圧縮機２１は、高圧シェルを用いたタイプの圧縮機を使用することで、安定した運転が可能となる。

また、空調用冷凍サイクル１において余剰冷媒を受液器（アキュムレータ１０４）によって貯蔵する場合を示したが、これに限るものではなく、冷凍サイクルにおいて放熱器となる熱交換器にて貯蔵するようにすれば、アキュムレータ１０４を取り除いてもよい。さらに、図１では、冷房室内機Ｂと暖房室内機Ｃとが２台以上接続されている場合を例に示しているが、接続台数を特に限定するものではなく、たとえば冷房室内機Ｂが１台以上、暖房室内機Ｃがないか若しくは１台以上を接続されていればよい。そして、空調用冷凍サイクル１を構成している各室内機の容量は、全部を同一としてもよく、大から小まで異なるようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態１に係る空調給湯複合システム１００では、給湯負荷系統を二元サイクルで構成しているため、高温の給湯需要（たとえば、８０℃）を提供する場合に、給湯用冷凍サイクル２の放熱器の温度を高温（たとえば、凝縮温度８５℃）にすればよく、他に暖房負荷がある場合に、暖房室内機Ｃの凝縮温度（たとえば、５０℃）までも増加させずに済むので、省エネとなる。また、たとえば夏期の空調冷房運転中に高温の給湯需要があった場合、従来はボイラーなどによって提供する必要があったが、従来大気中に排出していた温熱を回収し、再利用して給湯を行なうので、システムＣＯＰが大幅に向上し、省エネとなる。

図２は、給湯用負荷３の別の形態例を説明するための概略回路構成図である。図２に基づいて、給湯用負荷３を別の形態とし、循環する水を加熱する仕組みの一例について説明する。図２に示すように、給湯用冷凍サイクル２と給湯用負荷３との間には、給湯用水循環サイクル（給湯用熱媒体循環サイクル）４が熱媒体−冷媒熱交換器５１及び水−水熱交換器（熱媒体−熱媒体熱交換器）２０１を介してカスケード接続されている。図１では、開回路として構成されている給湯用負荷３は、熱媒体−冷媒熱交換器５１で水を直接的に加温していく場合を例に示しているが、図２では、開回路として構成されている給湯用負荷３は、給湯用冷凍サイクル２の間に給湯用水循環サイクル４を設け、水−水熱交換器２０１で水を間接的に加温していく場合を例に示している。

［給湯用水循環サイクル４］
給湯用水循環サイクル４は、熱媒体循環用ポンプ３１ａと、熱媒体−冷媒熱交換器５１と、水−水熱交換器２０１と、によって構成されている。つまり、給湯用水循環サイクル４は、熱媒体循環用ポンプ３１ａ、熱媒体−冷媒熱交換器５１、及び、水−水熱交換器２０１が循環水用配管２０２で直列に接続されて水回路（熱媒体回路）を構成し、この熱媒体回路（水回路）に加温用熱媒体（加温用水）を循環させることで成立している。なお、水回路を構成する循環水用配管２０２は、銅管やステンレス管、鋼管、塩化ビニル系配管などによって構成されている。

熱媒体循環用ポンプ３１ａは、循環水用配管２０２を導通している水（熱媒体）を吸入し、その水を加圧し、給湯用水循環サイクル４を循環させるものであり、たとえばインバータにより回転数が制御されるタイプのもので構成するとよい。熱媒体−冷媒熱交換器５１は、給湯用水循環サイクル４を循環する水と、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。水−水熱交換器２０１は、給湯用水循環サイクル４を循環する水と、給湯用負荷３を循環する水との、間で熱交換を行なうものである。なお、給湯用水循環サイクル４に水を循環させた場合を例に説明するが、他の流体、たとえばブライン（不凍液）などを熱媒体として循環させてもよい。

まず、貯湯タンク３２に蓄えられている比較的低温な水は、水循環用ポンプ３１によって貯湯タンク３２の底部から引き出されるとともに加圧される。水循環用ポンプ３１で加圧された水は、水−水熱交換器２０１に流入し、この水−水熱交換器２０１で給湯用水循環サイクル４を循環している水から受熱する。すなわち、水−水熱交換器２０１に流入した水は、給湯用水循環サイクル４を循環している水によって沸き上げられて、温度が上昇するのである。そして、沸き上げられた水は、貯湯タンク３２の比較的高温な上部へ戻り、この貯湯タンク３２に蓄えられることになる。すなわち、給湯用冷凍サイクル２からの熱は、熱媒体−冷媒熱交換器５１で給湯用水循環サイクル４に、水−水熱交換器２０１で給湯用負荷３にそれぞれ伝達されるようになっている。

図３は、室外熱交換器１０３の構造の一例を説明するための説明図である。図３に基づいて、年間を通して暖房運転をできるようにした室外熱交換器１０３について説明する。通常の空調用途のみに空調給湯複合システム１００を用いる場合、外気湿球温度が１５℃以下で暖房運転を行なうことが一般的であるが、給湯運転を行なう場合、外気温度に関係なく給湯運転を行なう必要がある。そこで、図３では、室外熱交換器１０３が、内部に複数の熱交換器（以下、分割熱交換器１０３ａと称する）を有する分割構造となっている場合を例に示している。なお、室外熱交換器１０３は、４つ熱交換器を組み合わせた分割構造としてもよく、１つの熱交換器を４分割した分割構造としてもよい。

図３に示すように、高圧側接続配管１０６を複数に分岐させて、室外熱交換器１０３を構成している分割熱交換器１０３ａのそれぞれに接続するようにしている。また、分岐された高圧側接続配管１０６のそれぞれには、開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりする開閉弁である電磁弁２０９が設置されている。なお、複数に分岐した高圧側接続配管１０６の１つを分割熱交換器１０３ａを迂回するバイパス回路３００としている。そして、このバイパス回路３００にも、バイパス開閉弁である電磁弁２０９ａを設置している。つまり、空調用冷凍サイクル１を構成している室外熱交換器１０３は、電磁弁２０９及び電磁弁２０９ａの開閉を制御することにより、流入する冷媒の量を調整でき、熱交換器容量が分割可能になっているのである。

外気湿球温度が上昇した場合、つまり空調用圧縮機１０１の吸入温度が運転範囲を超えそうな場合（一般的には最高１５℃）には、室外熱交換器１０３の熱交換器能力を低下させることが望ましい。そこで、空調給湯複合システム１００では、電磁弁２０９の全部あるいは一部を閉制御し、室外熱交換器１０３に流入する冷媒を遮断し、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱しないようにしている。つまり、空調用圧縮機１０１の運転範囲に応じて、冷媒を流入させる分割熱交換器１０３ａの個数を決定し、その個数に応じた電磁弁２０９を閉制御することで、冷媒の流入量を調整し、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱しないようにしている。

ところが、電磁弁２０９を閉制御することで室外熱交換器１０３の熱交換器能力を低下させた場合でも、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱してしまう場合がある。この場合、冷媒を室外熱交換器１０３に流入させずに、空調用圧縮機１０１に戻すことが望ましい。そこで、バイパス回路３００に設置してある電磁弁２０９ａを開制御し、冷媒を室外熱交換器１０３に流入させずに、空調用圧縮機１０１の吸入側に戻すようにしているのである。こうすることで、蒸発温度の上昇を防ぎ、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱することなく運転することができる。

また、バイパス回路３００に設置する電磁弁２０９ａは、室外熱交換器１０３を通過する際の冷媒の流量係数をＣｖａとした場合、バイパス回路３００を導通する冷媒の流量係数をＣＶｂとすると式Ｃｖａ＜ＣＶｂを満たすように選定される。さらに、熱交換器容量の分割のみで空調用圧縮機１０１の運転範囲を維持できない場合は、バイパス回路３００に設置した電磁弁２０９ａを開として冷媒をバイパスさせることで、運転範囲を維持する。なお、分割構造は電磁弁で行なわず、電子式膨張弁を使用し制御を行なう構造としてもよい。

図４は、空調用圧縮機１０１の運転範囲を調整する際の処理の流れを示すフローチャートである。図４に基づいて、図３で説明した空調用圧縮機１０１の運転範囲を調整する際の処理を詳細に説明する。上述したように、通常の空調用途のみに空調給湯複合システム１００を用いる場合、外気温度が比較的高い場合（たとえば、１５℃以上）に暖房運転を行なう必要がなく、外気湿球温度が−２０℃〜１５．５℃である場合に暖房運転を行なうことが一般的になっている。しかしながら、空調給湯複合システム１００が給湯運転を行なう場合、外気温度に関係なく給湯運転を行なう必要がある。

まず、空調給湯複合システム１００が運転を開始すると、現在の運転モードが暖房運転であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、運転モードが冷房運転である場合には（ステップＳ１０１；ＮＯ）、空調用圧縮機１０１の運転範囲が逸脱しないため、特段の制御をすることなく冷房運転を継続する。一方、運転モードが暖房運転である場合には（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、外気温度が予め設定されている所定温度Ａ℃よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、外気温度がＡ℃以下である場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、空調用圧縮機１０１の運転範囲が逸脱しないため、特段の制御をすることなく暖房運転を継続する。

一方、外気温度がＡ℃よりも大きい場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、空調用圧縮機１０１に吸入される冷媒の圧力が所定温度Ａ℃の飽和圧力以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、吸入圧力がＡ℃の飽和圧力以下である場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、空調用圧縮機１０１の運転範囲が逸脱しないため、特段の制御をすることなく暖房運転を継続する。一方、吸入圧力がＡ℃の飽和圧力以上である場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、空調用圧縮機１０１の運転範囲が逸脱する可能性が高いため、室外熱交換器１０３の近傍に設けられているファンなどの送風手段の回転数を低下、閉状態にする電磁弁２０９の個数を決定するように制御する（ステップＳ１０４）。

つまり、室外熱交換器１０３の熱交換器能力を低下させることで、空調用圧縮機１０１への吸入圧力が許容値を超えないようにして空調用圧縮機１０１の運転範囲を調整しているのである。それから、再度、空調用圧縮機１０１への吸入圧力が所定温度Ａ℃の飽和圧力以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、吸入圧力が飽和圧力以下になった場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、空調用圧縮機１０１の運転範囲が逸脱しないと判断できるので、送風手段及び電磁弁２０９を制御した状態で暖房運転を継続する。一方、まだ吸入圧力が飽和圧力以上である場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、空調用圧縮機１０１の運転範囲が逸脱する可能性がまだ残っているため、更に送風手段の回転数を低下、閉状態にする電磁弁２０９の個数を増加するように制御する（ステップＳ１０４）。

なお、通常の運転状態において、所定温度Ａ℃の判定基準は、使用する空調用圧縮機１０１によって一般的に決められる。通常の空調用圧縮機１０１は、吸入圧力と吐出圧力とに制限値が設けられている。また、一般的に暖房運転になった場合、室外熱交換器１０３が蒸発器として作用する。室外熱交換器１０３が蒸発器として作用している場合、空調用圧縮機１０１の吸入圧力は外気湿球温度から算出した飽和圧力とほぼ同様の値となる。さらに、外気温度を基準に空調用圧縮機１０１の運転範囲を判定しているが、室外熱交換器１０３近傍の送風手段が最低速で数分間回転している場合や、空調用圧縮機１０１が最低速で数分間回転している場合に基づいて判定してもよい。この場合に示す数分間とは、室外機制御タイミングと同等時間若しくは瞬時であるものとする。

上記のフローチャートに基づく判定及び各機器の制御は、マイコンなどで構成される制御装置（図示省略）が実行するようになっている。この制御装置は、熱源機Ａ又は中継機Ｅ、冷房室内機Ｂ、暖房室内機Ｃ、給湯熱源用回路Ｄのいずれに設けられていてもよい。また、空調用圧縮機１０１に吸入される冷媒の圧力を検知する圧力センサなどの低圧検出手段を空調用圧縮機１０１に接続している吸入側配管に設けておくとよい。さらに、室外熱交換器１０３を構成する分割熱交換器１０３ａの個数、つまり室外熱交換器１０３の分割数を特に限定するものではない。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る給湯用冷凍サイクル２ａを説明するための説明図である。図５に基づいて、実施の形態２の特徴事項である給湯用冷凍サイクル２ａについて説明する。なお、図５（ａ）が給湯用冷凍サイクル２ａの部分拡大図を、図５（ｂ）が比較例としての給湯用冷凍サイクル２の部分拡大図をそれぞれ示している。この給湯用冷凍サイクル２ａは、給湯用圧縮機２１と熱媒体−冷媒熱交換器５１との間で冷媒配管４５を分岐し、給湯用絞り手段２２と冷媒−冷媒熱交換器４１との間に接続したバイパス管４５ａを設け、バイパス回路３１０を形成している点で、給湯用冷凍サイクル２と相違している。また、バイパス管４５ａにはバイパス電磁弁３０９が設置されている。

上述したように、熱媒体−冷媒熱交換器５１は、給湯用冷凍サイクル２を循環する冷媒と、給湯用負荷３を循環する水などの熱媒体とで熱交換を行なうものである。空調給湯複合システム１００で暖房運転を行っている場合、外気温度によっては、除霜運転に運転モードが変更することがある。除霜運転に運転モードが変化した場合、熱媒体―冷媒熱交換器５１ａに０℃以下の低圧の冷媒が流入する可能性がある。また、除霜運転に運転モードが変化した場合、実施の形態１に係る熱媒体−冷媒熱交換器５１に０℃以下の低圧の冷媒が流入すると、その結果として、給湯用負荷３を循環し、熱媒体―冷媒熱交換器５１で保有している水が凍結することが考えられる。

そこで、給湯用冷凍サイクル２ａにバイパス管４５ａを追加することで、除霜運転に運転モードが変化した場合でも、バイパス管４５ａに設置したバイパス電磁弁３０９を閉から開に制御することで、低圧の冷媒を熱媒体―冷媒熱交換器５１内に流入させないようにすることができる。したがって、除霜運転実行中においても、バイパス回路３１０に低圧の冷媒を流入させることで、給湯用負荷３側で急激な温度変化を与えることがなく、安定した熱源を供給することができる。また、バイパス管４５ａで低圧の冷媒をバイパスすることで、熱媒体―冷媒熱交換器５１内にて保有している水の凍結を防ぐことができ、熱媒体―冷媒熱交換器５１の破損を防止できる。なお、低圧冷媒のバイパスをバイパス電磁弁３０９で行なわず、電子式膨張弁又は機械式膨張弁で行なうようにしてもよい。

図６は、バイパス電磁弁３０９の開閉を行なう際の処理の流れを示すフローチャートである。図６に基づいて、バイパス電磁弁３０９の開閉を制御してバイパス管４５ａに冷媒を導通させる際の処理を詳細に説明する。上述したように、空調給湯複合システム１００で暖房運転を行っている場合、外気温度によっては、除霜運転に運転モードが変更することがある。この場合、空調給湯複合システム１００は、四方弁１０２を制御し、冷房運転時と同様の冷媒の流れにすることで除霜運転を実行することが可能になっている。

まず、空調給湯複合システム１００が運転を開始すると、現在の運転モードが暖房運転であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、運転モードが冷房運転である場合には（ステップＳ２０１；ＮＯ）、除霜運転をすることがなく、バイパス管４５ａに冷媒を導通させる必要がないためバイパス電磁弁３０９を閉状態にして冷房運転を継続する。一方、運転モードが暖房運転である場合には（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、外気温度が予め設定されている所定温度Ａ℃以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。そして、外気温度がＡ℃よりも大きい場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、除霜運転をすることがなく、バイパス管４５ａに冷媒を導通させる必要がないためバイパス電磁弁３０９を閉状態にして暖房運転を継続する。

一方、外気温度がＡ℃以下である場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、室外熱交換器１０３の表面温度が所定温度以下になったかどうかで除霜運転の有無を判定する（ステップＳ２０３）。そして、除霜運転が不要である場合、つまり室外熱交換器１０３の表面温度が所定温度より高い場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、バイパス管４５ａに冷媒を導通させる必要がないためバイパス電磁弁３０９を閉状態にして暖房運転を継続する。一方、除霜運転を要する場合、つまり室外熱交換器１０３の表面温度が所定温度以下である場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、除霜運転を実行するとともに、バイパス電磁弁３０９を開状態に制御し、バイパス管４５ａに冷媒が流れるようにする（ステップＳ２０４）。

このフローチャートに基づく判定及び各機器の制御は、図４と同様に制御装置が実行するようになっている。また、室外熱交換器１０３の表面の温度を検知する温度センサなどの温度検出手段を室外熱交換器１０３の表面や近傍に設けておくとよい。なお、除霜運転に入った場合のみにバイパス電磁弁３０９を開状態にするものではない。たとえば、冷媒の流れ方向が反転する場合、たとえば暖房運転から冷房運転に切り替わった場合にも、熱媒体−冷媒熱交換器５１に低温の冷媒が流入することになるため、バイパス電磁弁３０９を開状態にしてバイパス管４５ａに冷媒を流入させるようにしてもよい。ただし、この場合、バイパス管４５ａ回路で急激に冷媒の変化が起こらないように冷媒流量を調節した後に運転を開始するとよい。

実施の形態３.
図７は、本発明の実施の形態３に係る貯湯水循環用配管２０３ａを説明するための説明図である。図８は、トラップ２１０の高さを説明するための概略図である。図７及び図８に基づいて、実施の形態３の特徴事項である貯湯水循環用配管２０３ａについて説明する。なお、図７（ａ）が貯湯水循環用配管２０３ａの部分拡大図を、図７（ｂ）が比較例としての貯湯水循環用配管２０３の部分拡大図をそれぞれ示している。この貯湯水循環用配管２０３ａは、トラップ２１０を形成するように設けられている点で、貯湯水循環用配管２０３と相違している。

実施の形態１及び実施の形態２に係る貯湯水循環用配管２０３を施工する際、図７（ｂ）に示すように熱媒体−冷媒熱交換器５１の水側入出口に直接配管を接続するのが一般的である。その結果、流体を矢印方向に流した場合、熱媒体−冷媒熱交換器５１の上部に空気層が滞留することになる。熱媒体−冷媒熱交換器５１の上部に空気層が滞留すると、その部分にスケールが付着し、熱媒体−冷媒熱交換器５１の寿命が短くなってしまう可能性が高くなる。

そこで、給湯用負荷３を構成する貯湯水循環用配管２０３ａにトラップ２１０を形成し、熱媒体−冷媒熱交換器５１の上部に空気層を滞留させないようにしている。このトラップ２１０は、熱媒体−冷媒熱交換器５１の出口側における貯湯水循環用配管２０３ａの一部を、熱媒体−冷媒熱交換器５１の入口側における貯湯水循環用配管２０３ａよりもＡｍｍ分高くすることで形成されている。このように、貯湯水循環用配管２０３ａにトラップ２１０を形成すれば、トラップ２１０に空気層を滞留させることができ、熱媒体−冷媒熱交換器５１の上部に空気層が滞留しなくなる。

その結果、硬度分が多く含まれた環境で使用されたような場合、空気が熱媒体−冷媒熱交換器５１内に滞留することを事前に防止し、スケールの付着を防止し、熱媒体−冷媒熱交換器５１の寿命の延長を測ることができる。また、トラップ２１０内に滞留した空気は、水循環用ポンプ３１の流量を最大にすることで、外部へ吐き出すことが可能となり、配管施工時に一度に吐き出すようにすれば、トラップ２１０内に空気が滞留することもなくなり、貯湯水循環用配管２０３ａ内にスケールが付着することもない。

また、トラップ２１０の形成部分に空気抜き弁などを設け、トラップ２１０内に滞留した空気を抜くような構造としてもよい。なお、図８に示すように、トラップ２１０の高さをＡ（ｍｍ）、熱媒体−冷媒熱交換器の高さをＢ（ｍｍ）とした場合、トラップ２１０の高さＡは、０ｍｍ以上でかつ熱媒体−冷媒熱交換器５１の高さＢ以下とする。ただし、トラップ２１０の高さＡを考慮して水循環用ポンプ３１を選定する場合であれば、トラップ２１０の高さＡを特に制限するものではない。

Claims (3)

1. 空調用圧縮機、流路切替手段、室外熱交換器、室内熱交換器、及び、空調用絞り手段が直列に接続されているとともに、冷媒−冷媒熱交換器及び給湯熱源用絞り手段が直列に接続されて前記室内熱交換器及び前記空調用絞り手段に並列に接続されている第１冷媒回路を備え、前記第１冷媒回路に空調用冷媒を循環させる空調用冷凍サイクルと、
   給湯用圧縮機、熱媒体−冷媒熱交換器、給湯用絞り手段、及び、前記冷媒−冷媒熱交換器が直列に接続されている第２冷媒回路を備え、前記第２冷媒回路に給湯用冷媒を循環させる給湯用冷凍サイクルと、
   水循環用ポンプ、前記熱媒体−冷媒熱交換器、及び、貯湯タンクが直列に接続されている水回路を備え、前記水回路に給湯用水を循環させる給湯用負荷と、
   を備え、
   前記空調用冷凍サイクルと前記給湯用冷凍サイクルとは、前記冷媒−冷媒熱交換器で、前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒とが熱交換を行なうようにカスケード接続され、
   前記給湯用冷凍サイクルと前記給湯用負荷とは、前記熱媒体−冷媒熱交換器で、前記給湯用冷媒と前記給湯用水とが熱交換を行なうようにカスケード接続されており、
   前記熱媒体−冷媒熱交換器に接続している冷媒配管の出入口間に、前記熱媒体−冷媒熱交換器と並列にバイパス電磁弁を設置したバイパス管を設け、
   前記室外熱交換器の表面温度が除霜運転を行なうように設定してある温度以下のとき、前記バイパス電磁弁を開状態にして前記バイパス管に前記給湯用冷媒を流入させ、
   前記熱媒体−冷媒熱交換器の出口側における前記給湯用水を導通している貯湯水循環用配管の一部を、前記熱媒体−冷媒熱交換器の入口側における前記貯湯水循環用配管よりも高くしてトラップとして作用させている
   ことを特徴とする空調給湯複合システム。
2. 前記給湯用冷凍サイクルと前記給湯用負荷との間に、熱媒体循環用ポンプ、前記熱媒体−冷媒熱交換器、及び、熱媒体−熱媒体熱交換器が直列に接続されている熱媒体回路を備え、前記熱媒体回路に加温用熱媒体を循環させる給湯用熱媒体循環サイクルを設け、
   前記給湯用冷凍サイクルと前記給湯用熱媒体循環サイクルとは、前記熱媒体−冷媒熱交換器で、前記給湯用冷媒と前記熱媒体とが熱交換を行なうようにカスケード接続され、
   前記給湯用熱媒体循環サイクルと前記給湯用負荷とは、前記熱媒体−熱媒体熱交換器で、前記熱媒体と前記給湯用水とが熱交換を行なうようにカスケード接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調給湯複合システム。
3. 前記給湯用冷媒には、臨界温度が６０℃以上の冷媒を採用している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空調給湯複合システム。

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