JP5228023B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調運転（冷房運転、暖房運転）及び給湯運転を同時に実行することができる空調給湯複合システムに関し、給湯時に凝縮温度が所定値以上となった場合は、高温給湯状態であると判定して、圧縮機を凝縮温度制御、減圧機構を開度制御にそれぞれすることで、高圧過昇を抑制し、圧縮機の使用範囲内にて所定の給湯能力を得る空調給湯複合システムに関するものである。

従来から、熱源ユニット（室外機）に対して給湯ユニット（給湯機）を配管接続することによって形成した冷媒回路を搭載し、給湯運転をすることをできるようにした給湯対応のヒートポンプシステムがある。このような給湯システムにて給湯温度が高温（例えば６０℃以上）となる場合では凝縮温度が上昇し、高圧圧力の過昇が発生するため、給湯能力の確保が困難である問題があった。そのため、従来からこの問題に対する取組みがなされている。（たとえば、特許文献１〜２参照）。
特許文献１に記載されているヒートポンプ風呂給湯機では減圧装置の弁開度を吐出温度もしくは吐出圧力のうちの一つを目標にして制御する。運転効率は減圧装置の弁開度に対して極大値をもち、運転効率が最大となる場合の吐出温度もしくは吐出圧力を制御目標値として設定する。制御目標値を風呂の浴槽温度、沸き上げ温度、水側入口温度、圧縮機周波数によって変更することで、浴槽温度、沸き上げ温度、水側入口温度、圧縮機周波数が変化しても高い運転効率を実現することができる。

特許文献２に記載されているヒートポンプ給湯装置では給湯運転時に吐出圧力を監視し、吐出圧力が上昇した場合に膨張弁を吐出圧力制御にすることで、圧縮機の使用範囲を超えることなく運転を継続させることができる。

特開２００４−５３１１８号公報 特開２００５−９８５３０号公報

特許文献１に記載されているヒートポンプ風呂給湯機では運転効率が最大となるポイントの吐出温度もしくは吐出圧力のどちらか一つにて減圧装置を制御している。しかし、高温給湯の場合にて、かつ、給湯要求能力が高くて圧縮機周波数が高くなるケースでは、減圧装置は吐出圧力の上昇によらず、運転効率によって制御されているため、吐出圧力が上昇し、結果として凝縮温度過昇の可能性がある。

また、特許文献２に記載されているヒートポンプ給湯装置では、高温給湯の場合にて、かつ、給湯要求能力が高く、圧縮機周波数が高くなるケースでは、減圧装置のみの制御で高圧圧力の上昇を抑えることができない場合があり、結果として凝縮温度過昇となる。

また、給湯ユニットに加えて利用ユニット（室内機）を配管接続することによって形成した冷媒回路を搭載し、空調運転及び給湯運転を同時に実行することができるようにした空調給湯複合システムにおいても、高温給湯時において空調負荷及び高温給湯の給湯要求が同時にある状態では、両方を満たす運転方法の確立が必要とされてくる。

本発明は、給湯時に凝縮温度が所定値以上となった場合は、高温給湯状態であると判定して、圧縮機を凝縮温度制御にして、かつ、減圧機構を開度制御にする。これにより、高温給湯時においても、凝縮温度の過昇を抑制し、圧縮機の使用範囲内にて給湯能力を確保することができる空調給湯複合システムを提供する。

この発明の冷凍サイクル装置は、運転周波数の制御が可能な圧縮機と、第１の放熱器と、開度の制御が可能な第１の減圧機構と、室外に設置された第１の蒸発器とを有し、冷媒が圧縮機、第１の放熱器、第１の減圧機構、第１の蒸発器の順に循環する冷凍サイクル機構と、圧縮機の吐出側から第１の減圧機構の液側までの高圧圧力を検出する高圧圧力センサと、第１の蒸発器の周辺の外気温度を検出する外気温度センサと、第１の蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、少なくとも高圧圧力センサ、外気温度センサ及び蒸発温度センサの検出結果に基づいて第１の減圧機構の開度を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、高圧圧力センサによって検出された高圧圧力に基づいて第１の放熱器の凝縮温度を算出し、算出された第１の放熱器の算出凝縮温度が予め設定された凝縮温度目標値以上のときには、算出凝縮温度と凝縮温度目標値との差に基づいて圧縮機の運転周波数を制御する凝縮温度制御を実行すると共に、凝縮温度制御と並行して、第１の減圧機構の現在の開度と予め設定された開度目標値との差に基づいて第１の減圧機構の開度を制御する開度制御を実行し、（ａ）第１の蒸発器の周辺の外気温度と第１の蒸発器の蒸発温度との温度差と、温度差に対応する第１の蒸発器の蒸発能力とを関係付けるデータを有し、当該関連付けるデータと、外気温度センサの検出結果及び蒸発温度センサの検出結果とに基づいて、第１の蒸発器の蒸発能力を算出し、（ｂ）圧縮機の運転周波数と、算出凝縮温度と、蒸発温度センサによって検出された蒸発温度とから圧縮機による冷媒への圧縮仕事を示す圧縮機入力を算出し、（ｃ）算出された蒸発能力と算出された圧縮機入力とから第１の放熱器の放熱能力を算出し、算出された放熱能力と、予め保有する放熱能力の目標値との差に応じて開度目標値を決定し、決定された開度目標値を開度制御の開度目標値として採用するものである。

本発明により、高温給湯時においても、凝縮温度の過昇が抑制され、圧縮機の使用範囲内にて給湯能力を確保可能な冷凍サイクル装置を提供できる。

実施の形態１における空調給湯複合システム１００の構成図。 実施の形態１における給湯ユニット３０４から給湯タンク３０５までの水の流れを示す概略図。 実施の形態１における制御装置１１０の概略図。 実施の形態１における運転モードに対する四方弁の動作を示す図。 実施の形態１における圧縮機制御において、冷房室内最大温度差からの蒸発温度目標値の決定方法を示す図。 実施の形態１における圧縮機制御において、暖房室内最大温度差からの凝縮温度目標値の決定方法を示す図。 実施の形態１における開度目標と、給湯能力及び運転効率との関係を示す図。 実施の形態１における給湯減圧機構開度目標値を圧縮機周波数によって変更する制御を実施する場合の試験を示す図。 実施の形態１における外気温度と開度目標値の関係を示す図。 実施の形態１における給湯能力と、蒸発能力及び圧縮機入力との関係を示す図。 実施の形態１における開度目標値を給湯能力によって変更する制御を実施する場合の開発段階の試験内容を示す図。 実施の形態１における高温給湯と通常給湯の判定の流れを示すフローチャート。 実施の形態１における暖房給湯同時運転での高温給湯時の運転方法を示すフローチャート。 実施の形態１における冷房給湯同時運転モードでの高温給湯時の運転方法を示すフローチャート。

実施の形態１．
以下、図１〜図１４を参照して、実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１における空調給湯複合システム１００（冷凍サイクル装置）の冷媒回路構成図である。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異なる場合がある。また、この明細書では、数式に使用する記号で初めて文中にでてくるものには、［ ］の中にその記号の単位を書くことにする。そして、無次元（単位なし）の場合は、［−］と表記する。

図２は、空調給湯複合システム１００の給湯ユニット３０４から給湯タンク３０５までの水の流れを示す概略図である。
図３は、空調給湯複合システム１００の各種センサ、制御装置１１０の測定部１０１、演算部１０２、制御部１０３、記憶部１０４を示す概略図である。以下、図１〜図３を参照して、空調給湯複合システム１００の構成を説明する。この空調給湯複合システム１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、利用ユニットにおいて選択された冷房運転又は暖房運転と給湯ユニットにおける給湯運転とを同時に処理することができる３管式のマルチシステム空調給湯複合システムである。この空調給湯複合システム１００は、給湯ユニットで給湯運転を行っている場合に、高温給湯時においても高圧圧力の過昇を抑制し、給湯能力を確保することができる空調給湯複合システムである。図１に冷媒回路構成を、図２に給湯ユニット３０４から給湯タンク３０５までの水回路構成を示す。

＜装置構成＞
空調給湯複合システム１００は、熱源ユニット３０１と、分岐ユニット３０２と、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂと、給湯ユニット３０４と、給湯タンク３０５と、を有している。熱源ユニット３０１と分岐ユニット３０２とは、冷媒配管である液延長配管６と冷媒配管であるガス延長配管１２とで接続されている。給湯ユニット３０４は一方が冷媒配管である給湯ガス延長配管１５を介して熱源ユニット３０１に接続され、他方が冷媒配管である給湯液配管１８を介して分岐ユニット３０２に接続されている。利用ユニット３０３ａ，３０３ｂと分岐ユニット３０２とは、冷媒配管である室内ガス配管１１ａ，１１ｂと冷媒配管である室内液配管８ａ，８ｂとで接続されている。また、給湯タンク３０５と給湯ユニット３０４とは水配管である水上流配管２０と水配管である水下流配管２１とで接続されている。

なお、実施の形態１では熱源ユニット１台、利用ユニット２台、給湯ユニット１台、給湯タンク３０５の１台が接続された場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、それぞれ図示している以上又は以下の台数を備えていてもよい。また、空調給湯複合システム１００に用いられる冷媒はＲ４１０Ａであるが、空調給湯複合システム１００に用いられる冷媒はこれに限られたものではなく、その他にも例えば、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４ＡなどのＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどのＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒、ＣＯ_２などの臨界圧力以上にて作動する冷媒、などでもよい。

また空調給湯複合システム１００は図１に示すように制御装置１１０を備えている。制御装置１１０は、測定部１０１、演算部１０２、制御部１０３、記憶部１０４を備えている。
以下に説明する制御は、すべて制御装置１１０によって実行される。図１では、制御装置１１０は、熱源ユニット３０１に配置されているが、一例である。制御装置１１０が配置される場所は限定されない。

＜熱源ユニット３０１の運転モード＞
空調給湯複合システム１００が実行可能な運転モードについて簡単に説明する。空調給湯複合システム１００では、接続されている給湯ユニット３０４の給湯負荷、及び、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房負荷又は暖房負荷の有無によって、熱源ユニット３０１の運転モードが決定されるようになっている。空調給湯複合システム１００は、以下の５つの運転モードを実行することが可能である。
すなわち、
冷房運転モードＡ、
暖房運転モードＢ、
給湯運転モードＣ、
暖房給湯同時運転モードＤ、
冷房給湯同時運転モードＥ。

（１）冷房運転モードＡは、給湯要求信号（給湯要求ともいう）がなく、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂが冷房運転を実行する場合の熱源ユニット３０１の運転モードである。（２）暖房運転モードＢは、給湯要求がなく、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂが暖房運転を実行する場合の熱源ユニット３０１の運転モードである。
（３）給湯運転モードＣは、空調負荷がなく、給湯ユニット３０４が給湯運転を実行する場合の熱源ユニット３０１の運転モードである。
（４）暖房給湯同時運転モードＤは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂによる暖房運転と、給湯ユニット３０４による給湯運転との同時運転を実行する場合の熱源ユニット３０１の運転モードである。
（５）冷房給湯同時運転モードＥは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂによる冷房運転と、給湯ユニット３０４による給湯運転との同時運転を実行する場合の熱源ユニット３０１の運転モードである。

＜利用ユニット３０３ａ，３０３ｂ＞
利用ユニット３０３ａ，３０３ｂは分岐ユニット３０２を介して、熱源ユニット３０１に接続している。利用ユニット３０３ａ，３０３ｂは、空調対象域に調和空気を吹き出すことができる場所（たとえば、屋内の天井への埋め込みや吊り下げ等により、又は、壁面への壁掛け等）に設置されている。利用ユニット３０３ａ，３０３ｂは、分岐ユニット３０２と液延長配管６及びガス延長配管１２とを介して熱源ユニット３０１に接続されており、冷媒回路の一部を構成している。

利用ユニット３０３ａ，３０３ｂは、冷媒回路の一部を構成する室内側冷媒回路を備えている。この室内側冷媒回路は、利用側熱交換器としての室内熱交換器９ａ，９ｂにて構成されている。また、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂには、室内熱交換器９ａ，９ｂの冷媒と熱交換した後の調和空気を室内等の空調対象域に供給するための室内送風機１０ａ，１０ｂが設けられている。

室内熱交換器９ａ，９ｂは、たとえば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。また、室内熱交換器９ａ，９ｂは、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、あるいは、二重管式熱交換器で構成してもよい。室内熱交換器９ａ，９ｂは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂが実行する運転モードが冷房運転モードＡの場合では、冷媒の蒸発器として機能して空調対象域の空気を冷却し、暖房運転モードＢの場合では冷媒の凝縮器（あるいは放熱器）として機能して空調対象域の空気を加熱するものである。

室内送風機１０ａ，１０ｂは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂ内に室内空気を吸入させ、室内空気を室内熱交換器９ａ，９ｂで冷媒と熱交換させた後に、調和空気として空調対象域に供給する機能を有している。つまり、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂでは、室内送風機１０ａ，１０ｂにより取り込まれる室内空気と室内熱交換器９ａ，９ｂを流れる冷媒との間で熱交換させることが可能となっている。室内送風機１０ａ，１０ｂは、室内熱交換器９ａ，９ｂに供給する調和空気の流量を可変することが可能なもので構成され、たとえば遠心ファンや多翼ファン等のファンと、このファンを駆動する、たとえば、ＤＣファンモータからなるモータとを備えている。

また、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂには、以下に示す各種センサが設けられている。
（１）室内熱交換器９ａ，９ｂの液側に設けられ、液冷媒の温度を検出する室内液温度センサ２０６ａ，２０６ｂ；
（２）室内熱交換器９ａ，９ｂのガス側に設けられ、ガス冷媒の温度を検出する室内ガス温度センサ２０７ａ，２０７ｂ；
（３）利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの室内空気の吸入口側に設けられ、ユニット内に流入する室内空気の温度を検出する室内吸込温度センサ２０８ａ，２０８ｂ；

なお、図３に示すように、室内送風機１０ａ，１０ｂの動作は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房運転モードＡ及び暖房運転モードＢを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３によって制御される。

＜給湯ユニット３０４＞
給湯ユニット３０４は分岐ユニット３０２を介して、熱源ユニット３０１に接続している。図２に示すように、給湯ユニット３０４は、たとえば屋外等に設置された給湯タンク３０５に温水を供給し、給湯タンク３０５内の水を加熱して湯を沸き上げる機能を有している。給湯ユニット３０４のプレート水熱交換器１６は、水下流配管２１（水流入配管）が接続する接続部２５（水流入配管接続部）と、水上流配管２０（水流出配管）が接続する接続部２６（水流出配管接続部）と、水下流配管２１からの水が流入して水上流配管２０へ流出する水配管２７を備えている。また、給湯ユニット３０４は、一方が給湯ガス延長配管１５を介して熱源ユニット３０１に接続されており、他方が給湯液配管１８を介して分岐ユニット３０２に接続されており、空調給湯複合システム１００における冷媒回路の一部を構成している。

給湯ユニット３０４は、冷媒回路の一部を構成する給湯側冷媒回路を備えている。この給湯側冷媒回路は、給湯側熱交換器としてのプレート水熱交換器１６を要素機能として有している。また、給湯ユニット３０４には、プレート水熱交換器１６の冷媒と熱交換した後の温水を給湯タンク３０５等に供給するための給水ポンプ１７が設けられている。

プレート水熱交換器１６は、給湯ユニット３０４が実行する給湯運転モードＣにて、冷媒の凝縮器として機能し、給水ポンプ１７にて供給される水を加熱するものである。給水ポンプ１７は、給湯ユニット３０４内に水を供給して、水をプレート水熱交換器１６で熱交換させて温水とした後に、給湯タンク３０５内に温水を供給して給湯タンク３０５内の水と熱交換させる機能を有している。つまり、給湯ユニット３０４では、給水ポンプ１７により供給される水とプレート水熱交換器１６を流れる冷媒とで熱交換させることが可能であり、かつ、給水ポンプ１７により供給される水と給湯タンク３０５内の水と熱交換させることが可能となっている。また、プレート水熱交換器１６に供給する水の流量を可変できるもので構成されている。

また、給湯ユニット３０４には、以下に示す各種センサが設けられている。
（１）プレート水熱交換器１６の液側に設けられ、液冷媒の温度を検出する給湯液温度センサ２０９；

なお、給水ポンプ１７の動作は、給湯ユニット３０４の給湯運転モードＣを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３によって制御される（図３参照）。

＜給湯タンク３０５＞
給湯タンク３０５はたとえば屋外に設置されており、給湯ユニット３０４により沸きあげられた湯を貯留する機能を有している。また、給湯タンク３０５は、一方が水上流配管２０を介して給湯ユニット３０４に接続されており、他方が水下流配管２１を介して給湯ユニット３０４に接続されており、空調給湯複合システム１００における水回路の一部を構成している。給湯タンク３０５は満水式であり、使用者が湯を消費するとタンク上部より湯が出水し、その量に応じてタンク下部より市水が給水される。

給湯ユニット３０４にて給水ポンプ１７により送水された水は、プレート水熱交換器１６で冷媒により加熱されて温水となり、水上流配管２０を経由して給湯タンク３０５内に流入する。温水は給湯タンク３０５の水に混合されることはなく、中間水としてタンク内にて水と熱交換をして冷水となる。その後、給湯タンク３０５を流出し、水下流配管２１を経由して給湯ユニット３０４に再び流入して、給水ポンプ１７にて再び送水された後プレート水熱交換器１６にて温水となる。このようなプロセスにて給湯タンク３０５に湯が沸き上げられる。

なお、給湯タンク３０５の水の加熱方法は実施の形態１のような中間水による熱交換方式に限定されず、給湯タンク３０５の水を直接配管に流して、プレート水熱交換器１６にて熱交換をさせて温水とし、再び給湯タンク３０５に戻す加熱方法にしてもよい。

また、給湯タンク３０５には、以下に示す各種センサが設けられている。
（１）給湯タンク３０５のタンク下部側面に設けられ、タンクの湯温を検出する給湯タンク水温センサ２１０；

＜熱源ユニット３０１＞
熱源ユニット３０１は、たとえば屋外に設置されており、液延長配管６とガス延長配管１２と分岐ユニット３０２を介して利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに接続されている。また、給湯ガス延長配管１５、液延長配管６及び分岐ユニット３０２を介して給湯ユニット３０４に接続されており、空調給湯複合システム１００における冷媒回路の一部を構成している。

熱源ユニット３０１は冷媒回路の一部を構成する室外側冷媒回路を備えている。この室外側冷媒回路は冷媒を圧縮する圧縮機１と、室外運転モードに応じて冷媒の流れる方向を切換えるための２つの四方弁（第１四方弁２、第２四方弁１３）と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器３と、余剰冷媒を貯留するためのアキュムレータ１４と、を要素機器として有している。また、熱源ユニット３０１は、室外熱交換器３に空気を供給するための室外送風機４と、熱源側減圧機構として冷媒の分配流量を制御するための室外減圧機構５、とで構成されている。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。実施の形態１に搭載される圧縮機１は、運転容量を可変することが可能なものであり、たとえば、インバータにより制御されるモータ（図示省略）によって駆動される容積式圧縮機で構成されている。実施の形態１では、圧縮機１が１台のみである場合を例に示しているが、これに限定されず、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂ及び給湯ユニット３０４の接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機１が並列に接続されたものであってもよい。また、圧縮機１に接続している吐出側配管は、途中で分岐されており、一方が第２四方弁１３を介してガス延長配管１２に接続され、他方が第１四方弁２を介して給湯ガス延長配管１５に、それぞれ接続されている。

第１四方弁２及び第２四方弁１３は、熱源ユニット３０１の運転モードによって冷媒の流れの方向を切換える流路切換装置としての機能を有している。
図４は、運転モードに対する四方弁の動作内容を示す図である。図４に表示されている「実線」及び「破線」は、図１に示している第１四方弁２と第２四方弁１３の切換え状態を表している「実線」及び「破線」を意味している。

第１四方弁２は冷房運転モードＡの場合では、「実線」となるように切換えられる。つまり、冷房運転モードＡの場合では、室外熱交換器３を圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として機能させるために、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３のガス側とを接続するように切換えられる。また、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤ又は冷房給湯同時運転モードＥの場合では、第１四方弁２は「「破線」となるように切換えられる。つまり、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤ又は冷房給湯同時運転モードＥの場合では、室外熱交換器３を冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機１の吐出側とプレート水熱交換器１６のガス側とを接続するとともに圧縮機１の吸入側を室外熱交換器３のガス側とを接続するように切換えられる。

第２四方弁１３は冷房運転モードＡ、給湯運転モードＣ又は冷房給湯同時運転モードＥの場合では、「実線」となるように切換えられる。つまり、冷房運転モードＡ又は冷房給湯同時運転モードＥの場合では、室内熱交換器９ａ，９ｂを圧縮機１において圧縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、また、給湯運転モードＣでは利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに冷媒が流れないように、圧縮機１の吸入側と室内熱交換器９ａ，９ｂのガス側とを接続するように切換えられる。また、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ及び暖房給湯同時運転モードＤの場合では、「破線」となるように切換えられる。つまり、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ及び暖房給湯同時運転モードＤの場合では、室内熱交換器９ａ，９ｂを冷媒の凝縮器として機能させるために、圧縮機１の吐出側と室内熱交換器９ａ，９ｂのガス側とを接続するように切換えられる。

室外熱交換器３は、ガス側が第１四方弁２に接続され、液側が室外減圧機構５に接続されている。室外熱交換器３は、たとえば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。また、室外熱交換器３は、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、あるいは、二重管式熱交換器で構成してもよい。室外熱交換器３は、冷房運転モードＡでは冷媒の凝縮器として機能して冷媒を冷却するものであり、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤ及び冷房給湯同時運転モードＥでは冷媒の蒸発器として機能して冷媒を加熱するものである。

室外送風機４は、熱源ユニット３０１内に室外空気を吸入して、室外空気を室外熱交換器３にて熱交換した後に、室外に排出する機能を有している。つまり、熱源ユニット３０１では、室外送風機４により取り込まれる室外空気と室外熱交換器３を流れる冷媒とで熱交換させることが可能になっている。室外送風機４は、室外熱交換器３に供給する空気の流量を可変することが可能なもので構成され、プロペラファン等のファンと、このファンを駆動する、例えば、ＤＣファンモータからなるモータとを備えている。

アキュムレータ１４は、圧縮機１の吸入側に設けられ、空調給湯複合システム１００に異常が発生した時や運転制御の変更の際に伴う運転状態の過渡応答時において、液冷媒を貯留して圧縮機１への液バックを防ぐ機能を有している。

また、熱源ユニット３０１には、以下に示す各種センサが設けられている。
（１）圧縮機１の吐出側に設けられ、高圧側圧力を検出する高圧圧力センサ２０１；
（２）圧縮機１の吐出側に設けられ、吐出温度を検出する吐出温度センサ２０２；
（３）室外熱交換器３のガス側に設けられ、ガス冷媒温度を検出する室外ガス温度センサ２０３；
（４）室外熱交換器３の液側に設けられ、液冷媒の温度を検出する室外液温度センサ２０４；
（５）熱源ユニット３０１の室外空気の吸入口側に設けられ、ユニット内に流入する室外空気の温度を検出する外気温度センサ２０５；

なお、圧縮機１、第１四方弁２、室外送風機４、室外減圧機構５、第２四方弁１３の動作は、冷房運転モードＡ、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤ、冷房給湯同時運転モードＣを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３によって制御される。

＜分岐ユニット３０２＞
分岐ユニット３０２は、たとえば屋内に設置され、液延長配管６とガス延長配管１２を介して熱源ユニット３０１とに接続され、室内液配管８ａ，８ｂと室内ガス配管１１ａ，１１ｂとを介して利用ユニット３０３ａ，３０３ｂと接続され、給湯液配管１８とを介して給湯ユニット３０４に接続されており、空調給湯複合システム１００における冷媒回路の一部を構成している。分岐ユニット３０２は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂ及び給湯ユニット３０４に要求されている運転に応じて冷媒の流れを制御する機能を有している。

分岐ユニット３０２は、冷媒回路の一部を構成する分岐冷媒回路を備えている。この分岐冷媒回路は利用側減圧機構として冷媒の分配流量を制御するための室内減圧機構７ａ，７ｂと、冷媒の分配流量を制御するための給湯減圧機構１９と、を要素機器として有している。

室内減圧機構７ａ，７ｂは室内液配管８ａ，８ｂに設けられている。また、給湯減圧機構１９は分岐ユニット３０２内における給湯液配管１８に設けられている。室内減圧機構７ａ，７ｂは減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷房運転モードＡにおいて液延長配管６を流れる冷媒を減圧して、冷房給湯同時運転モードＥにおいて給湯減圧機構１９を流れる冷媒を減圧して膨張させる。また、暖房運転モードＢ及び暖房給湯同時運転モードＤでは室内液配管８ａ，８ｂを流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。給湯減圧機構１９は減圧弁や膨張弁としての機能を有し、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤにおいて給湯液配管１８を流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。室内減圧機構７ａ，７ｂ及び給湯減圧機構１９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精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で構成するとよい。

なお、給湯減圧機構１９の動作は、図３に示すように、給湯ユニット３０４の給湯運転モードＣを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御装置１１０の制御部１０３によって制御される。また、室内減圧機構７ａ，７ｂの動作は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房運転モードＡ及び暖房運転モードＢを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３によって制御される。

＜制御装置１１０＞
また、図３に示すように、各種温度センサ、圧力センサによって検知された各諸量は、測定部１０１に入力され、演算部１０２にて処理される。そして制御部１０３は、演算部１０２の処理結果に基づき、圧縮機１と、第１四方弁２と、室外送風機４と、室外減圧機構５と、室内減圧機構７ａ，７ｂと、室内送風機１０，１０ｂと、第２四方弁１３と、給水ポンプ１７と、給湯減圧機構１９と、を制御するようになっている。つまり、測定部１０１、演算部１０２、及び制御部１０３を備えた制御装置１１０によって、空調給湯複合システム１００の運転操作が統括制御される。なお、制御装置１１０は、マイクロコンピュータで構成することができる。以下の実施の形態で説明する計算式は演算部１０２によって計算され、制御部１０３はその演算結果に従って、圧縮機１等の各機器を制御する。また記憶部１０４には、演算部１０２で使用するデータや、演算結果などが記憶される。

具体的には、リモコンを介した運転モード（例えば利用ユニット３０３の冷房運転を要求する冷房要求信号）や、後述する給湯要求信号や、設定温度等の指示及び各種センサでの検出情報に基づいて、
制御部１０３は、
圧縮機１の運転周波数、
第１四方弁２の切換え、
室外送風機４の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、
室外減圧機構５の開度、
室内減圧機構７ａ，７ｂの開度、
室内送風機１０ａ，１０ｂの回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、
第２四方弁１３の切換え、
給水ポンプ１７の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、
給湯減圧機構１９の開度を制御し、
各運転モードを実行する。
なお、測定部１０１、演算部１０２及び制御部１０３は一体的に設けられてもよく、別々に設けられてもよい。また、測定部１０１、演算部１０２及び制御部１０３は、いずれのユニットに設けられるようにしてもよい。さらに、測定部１０１、演算部１０２及び制御部１０３は、ユニット毎に設けるようにしてもよい。

＜運転モード＞
空調給湯複合システム１００は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに要求される空調負荷及び給湯ユニット３０４に要求される給湯要求に応じて、熱源ユニット３０１、分岐ユニット３０２及び利用ユニット３０３ａ，３０３ｂ、給湯ユニット３０４に搭載されている各機器の制御を行う。この制御によって、空調給湯複合システム１００は、冷房運転モードＡ、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤ、冷房給湯同時運転モードＥ、を実行する。

冷房給湯同時運転モードＥではさらに給湯ユニット３０４の給湯要求信号によって圧縮機１の運転周波数を制御する「給湯優先モード」と、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房負荷によって圧縮機１の運転周波数を制御する「冷房優先モード」がある。給湯要求信号は給湯タンク３０５内に貯留されている水温が設定給湯温度未満の場合に、給湯ユニット３０４によって出力される。給湯要求信号が出力された場合、制御部１０３は、冷房負荷及び暖房負荷は室内吸込温度と室内設定温度の差温（室内差温）から推測し、室内差温が大きいほど冷房負荷及び暖房負荷が大きいとして制御する。

＜動作＞
空調給湯複合システム１００が行う冷房運転モードＡ、暖房運転モードＢ、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤ、冷房給湯同時運転モードＥの具体的な冷媒流れ方法及び各の通常制御方法を説明する。各運転モードにおける四方弁の動作は図４に示す通りである。なお、給湯運転モードＣ、暖房給湯同時運転モードＤ、冷房給湯同時運転モードＥでは、通常制御方法に加えて高温給湯時の制御動作方法も合わせて示す。

［冷房運転モードＡ］
冷房運転モードでは、給湯減圧機構１９は全閉である。冷房運転モードＡでは第１四方弁２が実線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が室外熱交換器３のガス側に接続された状態となっている。また、第２四方弁１３が実線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吸入側がガス延長配管１２を経由して室内熱交換器９ａ，９ｂに接続される状態となっている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４、室内減圧機構７ａ，７ｂを起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、第１四方弁２を経由して、室外熱交換器３に流入し、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行なって凝縮され、高圧の液冷媒となる。室外熱交換器３から流出後、室外減圧機構５に流れ、減圧後、液延長配管６を経由して分岐ユニット３０２に流入する。この時、室外減圧機構５は最大開度に制御されている。分岐ユニット３０２に流入した冷媒は室内減圧機構７ａ，７ｂにて減圧され、低圧の気液二相の冷媒となった後、分岐ユニット３０２を流出し、室内液配管８ａ，８ｂを経由して利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入する。

利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入した冷媒は室内熱交換器９ａ，９ｂに流入し、室内送風機１０ａ，１０ｂによって供給される室内空気と熱交換を行なって蒸発され、低圧のガス冷媒となる。ここで、室内減圧機構７ａ，７ｂは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにおいて、室内吸込温度センサ２０８ａ、２０８ｂにより検出される室内吸込温度から設定温度を引いた温度差（冷房室内温度差）がなくなるように制御される。そのため、室内熱交換器９ａ，９ｂには、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂが設置された空調空間において要求される冷房負荷に応じた流量の冷媒が流れる。

室内熱交換器９ａ，９ｂを流出した冷媒は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂを流出し、室内ガス配管１１ａ，１１ｂ及び分岐ユニット３０２を経由してからガス延長配管１２に流れ、第２四方弁１３を経由してアキュムレータ１４を通過し、再び圧縮機１に吸入される。

なお、圧縮機１の運転周波数は、蒸発温度が所定値となるように制御部１０３により制御されている。ここで、蒸発温度の所定値は室内液温度センサ２０６ａ，２０６ｂにより検出される温度である。蒸発温度の所定値は利用ユニット３０３ａ，３０３ｂのうち、室内吸込温度センサ２０８ａ、２０８ｂにより検出される室内吸込温度から設定温度を引いた温度差（冷房室内温度差）が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの温度差にて求められる。
図５は、圧縮機制御において、冷房室内最大温度差からの蒸発温度目標値の決定方法を示す図である。具体的には図５に示したように、冷房室内最大温度差ΔＴｊｅ［―］から対応する範囲の蒸発温度目標値を設定する。各冷房室内最大温度差範囲における蒸発温度目標値Ａ１〜Ａ４は試験等により決定される。また、室外送風機４の風量は、外気温度センサ２０５により検出される外気温度に応じて凝縮温度が所定値となるように制御部１０３により制御されている。ここで、凝縮温度は高圧圧力センサ２０１から検出される圧力により演算される飽和温度である。

［暖房運転モードＢ］
暖房運転モードでは、給湯減圧機構１９（第１の減圧機構）は全閉である。よって、第１四方弁２及び給湯ユニット３０４には冷媒は流れない。暖房運転モードＢでは、第１四方弁２が破線で示される状態、すなわち圧縮機１の吐出側がプレート水熱交換器１６（第１の放熱器）のガス側に接続され、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３（第１の蒸発器）のガス側に接続される。また、第２四方弁１３が破線で示される状態、すなわち圧縮機１の吐出側が室内熱交換器９ａ，９ｂのガス側に接続される。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４、室内送風機１０ａ，１０ｂ、給水ポンプ１７、を起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、第２四方弁１３を流れる。

第２四方弁１３に流入した冷媒は、熱源ユニット３０１より流出し、ガス延長配管１２を経由し、分岐ユニット３０２へと流れる。その後、室内ガス配管１１ａ，１１ｂ経由して利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入する。利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器９ａ，９ｂに流入し、室内送風機１０ａ，１０ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器９ａ，９ｂを流出する。室内熱交換器９ａ，９ｂにて室内空気を加熱した冷媒は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂより流出し、室内液配管８ａ，８ｂを経由して分岐ユニット３０２に流入し、室内減圧機構７ａ，７ｂにより減圧され、低圧の気液二相又は液相の冷媒となる。その後、分岐ユニット３０２より流出する。

室内減圧機構７ａ，７ｂは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにおいて、室内吸込温度センサ２０８ａ、２０８ｂにより検出される室内吸込温度から室内設定温度を引いた温度差（暖房室内温度差）がなくなるように制御される。そのため、室内熱交換器９ａ，９ｂには、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂが設置された空調空間において要求される暖房負荷に応じた流量の冷媒が流れる。

分岐ユニット３０２を流出した冷媒は液延長配管６を経由して熱源ユニット３０１に流入し、室外減圧機構５を通過後、室外熱交換器３に流入する。なお、室外減圧機構５の開度は全開に制御されている。外室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行なって蒸発され、低圧のガス冷媒となる。この冷媒は、室外熱交換器３から流出した後、第１四方弁２を経由して、アキュムレータ１４を通過後、再び圧縮機１に吸入される。

なお、圧縮機１の運転周波数は、凝縮温度が目標値となるように制御部１０３により制御されている。凝縮温度の求め方は冷房運転の場合と同様である。凝縮温度の目標値は利用ユニット３０３ａ，３０３ｂのうち、室内吸込温度センサ２０８ａ、２０８ｂにより検出される室内吸込温度から室内設定温度を引いた温度差（暖房室内温度差）が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの暖房室内温度差にて決定される。
図６は、圧縮機制御において、暖房室内最大温度差からの凝縮温度目標値の決定方法を示す図である。具体的には図６に示したように、暖房室内最大温度差ΔＴｊｃ［―］から対応する範囲の凝縮温度目標値を設定する。各暖房室内最大温度差範囲における凝縮温度目標値Ｂ１〜Ｂ４は試験等により決定される。また、室外送風機４の風量は外気温度センサ２０５により検出される外気温度に応じて蒸発温度が所定値となるように制御部１０３により制御されている。ここで、蒸発温度は室外液温度センサ２０４により検出される温度により求められる。

［給湯運転モードＣ］
給湯運転モードＣでは、第１四方弁２が破線で示される状態、すなわち圧縮機１の吐出側がプレート水熱交換器１６のガス側に接続され、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続される。また、第２四方弁１３が実線示される状態、圧縮機１の吸入側がガス延長配管１２を経由して室内熱交換器９ａ，９ｂに接続される状態となっている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４、室内送風機１０ａ，１０ｂ、給水ポンプ１７、を起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、第１四方弁２を流れる。

第１四方弁２に流入した冷媒は、熱源ユニット３０１から流出し、給湯ガス延長配管１５を経由して給湯ユニット３０４に流入する。給湯ユニット３０４に流入した冷媒は、プレート水熱交換器１６に流入し、給水ポンプ１７によって供給される水と熱交換を行なって凝縮され、高圧の液冷媒となり、プレート水熱交換器１６から流出する。プレート水熱交換器１６で水を加熱した冷媒は、給湯ユニット３０４を流出後、給湯液配管１８を経由して分岐ユニット３０２に流入し、給湯減圧機構１９により減圧され、低圧の気液二相の冷媒となる。その後、冷媒は分岐ユニット３０２より流出し、液延長配管６を介して熱源ユニット３０１に流入する。

給湯運転モードでは、給湯減圧機構１９は、プレート水熱交換器１６の液側の過冷却度が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。プレート水熱交換器１６の液側の過冷却度は、高圧圧力センサ２０１（高圧圧力センサ）により検出される圧力（高圧圧力）から飽和温度（算出凝縮温度）を演算（算出）し、給湯液温度センサ２０９により検出される温度を差し引くことによって求められる。給湯減圧機構１９は、プレート水熱交換器１６の液側における冷媒の過冷却度が所定値になるように、プレート水熱交換器１６を流れる冷媒の流量を制御している。このため、プレート水熱交換器１６において凝縮された高圧の液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。このように、プレート水熱交換器１６には、給湯ユニット３０４が設置された施設の湯の利用状況において要求される給湯要求に応じた流量の冷媒が流れている。

分岐ユニット３０２を流出した冷媒は液延長配管６を経由して熱源ユニット３０１に流入し、室外減圧機構５を通過後、室外熱交換器３に流入する。なお、室外減圧機構５の開度は全開に制御されている。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行なって蒸発され、低圧のガス冷媒となる。この冷媒は、室外熱交換器３から流出した後、第１四方弁２を経由して、アキュムレータ１４を通過後、再び圧縮機１に吸入される。

なお、圧縮機１の運転周波数は高くするように制御部１０３により制御されている。すなわち給湯運転の場合は、制御装置１１０は、給湯タンク水温センサ２１０により検出される給湯要求信号に応答して、給湯タンク３０５内の水温を設定給湯温度にできるだけ短時間で上昇させようとするために、高い給湯能力を確保する。また、室外送風機４の風量は外気温度センサ２０５により検出される外気温度に応じて蒸発温度が所定値となるように制御部１０３により制御されている。ここで、蒸発温度は室外液温度センサ２０４により検出される温度である。

給湯温度が高温（例えば６０℃）となる場合はプレート水熱交換器１６の入口水温（接続部２５に流入する水温）も高くなり、凝縮温度も上昇する。この場合に圧縮機１の運転周波数を高く制御すると、高圧圧力が上昇し、圧縮機１の適正運転範囲外となる。そのため、高圧圧力センサ２０１の検出値から演算された凝縮温度が上昇の上限値（例えば６０℃）に達した場合には、圧縮機１を式（１）及び式（２）にて示す凝縮温度制御とすることで、凝縮温度の上昇を防止する。

ここで、
Ｆｍ：圧縮機１の目標運転周波数［Ｈｚ］、
Ｆ：圧縮機１の現在の運転周波数［Ｈｚ］、
ΔＦ：圧縮機１の運転周波数変更量［Ｈｚ］、
ＣＴｍ：凝縮温度目標値［℃］、
ＣＴ：算出凝縮温度［℃］、
ｋ_{ｃＴ，ｃｏｍｐ}：圧縮機周波数変更ゲイン補正［―］。
凝縮温度目標値ＣＴｍには、例えば圧縮機１の使用適正範囲として許容可能な凝縮温度の最大値（例えば６０℃）とする。凝縮温度ＣＴは、高圧圧力センサ２０１より検出される圧力から演算される飽和温度である。圧縮機周波数変更ゲイン補正ｋ_{ｃＴ，ｃｏｍｐ}は試験やシミュレーションにより凝縮温度ＣＴが凝縮温度目標値ＣＴｍから上昇せず、かつ急激な周波数ダウンとならない程度の大きさに設定する。実施の形態１では高圧圧力センサ２０１は圧縮機１と第１四方弁２の間に設けられているが、これに限定されず、冷凍サイクルの高圧側の位置となる圧縮機１の吐出側から給湯減圧機構１９の液側の間ならばいずれの位置に設けられても良い。ここで、高圧圧力センサ２０１が第１四方弁２から給湯減圧機構１９の液側の間に設置された場合は暖房運転モードＢにて凝縮温度を求めるために、圧縮機１と第２四方弁１３の間に別の圧力センサを設置する。

高温給湯にて算出凝縮温度ＣＴが凝縮温度目標値ＣＴｍに達した場合には、ＣＴ＞ＣＴｍとなる。そのときには、式（１）、式（２）により、圧縮機１の運転周波数のダウンとなり、凝縮温度ＣＴが凝縮温度目標値ＣＴｍより高くなるのを防ぐことができる。ここで、圧縮機１の運転周波数が低くなると、給湯能力が減少する。そこで、給湯能力の減少量を調整するため、所定の給湯能力が確保できるように、減圧機構開度の開度制御を行う。本実施の形態１では給湯減圧機構１９の開度を制御する。具体的には式（３）、式（４）にて給湯減圧機構１９の開度制御を行い、所定の給湯能力が確保できるような開度に制御する。

ここで、
Ｓ_ｊ：開度変更後の減圧機構開度［ｐｕｌｓｅ］、
Ｓ_ｊ−１：現在の減圧機構開度［ｐｕｌｓｅ］、
ΔＳ_ｊ：減圧機構開度変更量［ｐｕｌｓｅ］、
Ｓ_ｊｍ：減圧機構開度目標（減圧機構開度目標値という場合もある）［ｐｕｌｓｅ］、
である。

減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍ［ｐｕｌｓｅ］は、以下のように開発段階にて決定することができる。
図７は開度目標と、給湯能力及び運転効率との関係を示す図である。図７（ａ）は、給湯減圧機構１９の開度に対する、プレート水熱交換器１６の給湯能力を示す。横軸は給湯減圧機構１９の開度であり、縦軸はプレート水熱交換器１６の給湯能力目標値である。図７（ｂ）は、給湯減圧機構１９の開度に対する、運転効率（ＣＯＰ）を示す。横軸は給湯減圧機構１９の開度であり、縦軸は運転効率である。高温給湯にて入口水温が高くなり、圧縮機１にて凝縮温度制御を行う場合、給湯減圧機構１９の開度に対してプレート水熱交換器１６の給湯能力、運転効率（ＣＯＰ）は図７（ａ），（ｂ）に示す変化となる。給湯減圧機構１９の開度が大きくなるほど、圧縮機１の運転周波数が高くなるため、給湯能力は増加する。逆に運転効率は低下する。減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍは、最低限確保したい給湯能力を実現する開度として図７より決定することができる。すなわち、開度目標値は、プレート水熱交換器１６（第１の放熱器）の給湯能力（放熱能力）の目標値に対応して、設定する。減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍ、は開発時に試験やシミュレーションにより決定する。また、給湯温度が高温となり、入口水温が高くなるほど（つまりＣＴ＞ＣＴｍにおいてＣＴが大きくなるほど）、圧縮機１の凝縮温度制御（式（１）、式（２））によって、圧縮機１の運転周波数が低くなり、給湯能力が低下する。そのため、入口水温が最も高くなる場合において開度目標を決定する。入口水温の推定は、例えば、給湯温度の最大値が６０℃であり、定格の給湯能力にてプレート水熱交換器１６の入口水温と出口水温との温度差が５℃となるような水流量が流れているとする。この場合、給湯温度は６０℃のため、出口水温は６０℃となり、入口水温は５５℃となる。つまり、最も高い入口水温は５５℃となる。入口水温が低くなる分には給湯能力は増加するので、入口水温が最も高くなる場合にて開度目標を決定することで最低限の給湯能力（プレート水熱交換器１６の放熱能力）を確保することが可能となる。また、図７から分かるように、給湯能力目標を小さくして、開度目標Ｓ_ｊｍを小さくすることによって、運転効率を高めることができる。
なおプレート水熱交換器１６の給湯能力の目標値は、水下流配管２１からプレート水熱交換器１６の水配管に流入する水の入口水温の設計上の上限値に対応して、設定するようにしてもよい。

上記にて説明した減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍにて実機にて運用した場合、圧縮機１は凝縮温度制御となっており、圧縮機１の運転周波数によらず、減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍは一定値として運転される。そのため、入口水温が５５℃では最低限の給湯能力確保できており、入口水温が５４℃、５３℃と低い場合では、圧縮機運転周波数を高くすることとなる。給湯能力は圧縮機の運転周波数に比例して増加するため、したがって、入口水温が低い場合は給湯能力が過剰となり、給湯完了時間を短縮できるものの運転効率の悪化を招く。給湯能力を最低限確保できればなるべく高い運転効率にて給湯を行うことが望ましい。そのため、入口水温が５４℃、５３℃と低い場合には給湯減圧機構１９の開度を小さくして、給湯能力の過剰を抑制し、最低限の給湯能力を確保できるようにするようにしてもよい。給湯減圧機構１９の開度を小さくすることによって給湯減圧機構１９の差圧が増加し、凝縮温度上昇の方向となるため、圧縮機１の運転周波数は低くなる。

図８は、給湯減圧機構開度目標値を圧縮機周波数によって変更する制御を実施する場合の試験を示す図である。具体的に実施方法を説明するため図８に試験内容を示す。先ほど説明した開発段階にて減圧機構開度目標を決める場合に、入口水温が最も高い５５℃の場合に加えて５４℃、５３℃、の入口水温にて試験を実施し、圧縮機１が凝縮温度制御（凝縮温度目標を例えば６０℃とする）している場合の最低限確保したい給湯能力を実現する開度の減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍをそれぞれ求める。この時に圧縮機周波数Ｆも記録しておき、試験による取得点から圧縮機周波数Ｆに対する減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍの関数ｆ（Ｆ）を作成する。なお、減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍの関数は試験する入口水温の点を多くするほど高精度に求めることが可能である。また、入口水温が低いほど、圧縮機１の運転周波数が高くなり、冷媒流量が多くなるため、減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍも大きくなる。実機運転では、圧縮機１が凝縮温度制御となった場合に、開発時に作成した、式（５）に示す関数ｆ（Ｆ）により、減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍを決定する。制御装置１１０は、下記の式（５）を記憶部１０４に周波数／開度対応情報として格納している。

このように動作させるようにすることで最低限の給湯能力を確保しつつ高い運転効率を実現することができる。

図９は、外気温度と開度目標値の関係を示す図である。また、図９に示すように、外気温度が高くなると、低圧側圧力が上昇し、高圧側圧力も上昇するため、圧縮機１の運転周波数が低くなり、給湯能力を確保するための開度目標値Ｓ_ｊｍも増加する。外気温度に応じて開度目標Ｓ_ｊｍを変更することで、外気温度が上昇する場合など、外気温度の変化に対して常に一定の給湯能力を確保することが可能となる。
制御装置１１０は、記憶部１０４に図９に示す外気温度と開度目標値の関係を、外気温度／開度対応情報として格納する。そして、制御装置１１０の制御部１０３は、凝縮温度制御と開度制御とを並行して実行している場合に、外気温度／開度対応情報を参照することにより、外気温度センサ２０５によって検出された外気温度に対応する開度目標値を外気温度／開度対応情報から特定し、特定された開度目標値を開度制御の開度目標値として採用する。

これまで、減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍの決定において、開発試験段階にて給湯能力が一定となるように開度目標を決定していた。しかしながら、実機では減圧機構にはそれぞれ個体差が存在し、同じ減圧機構開度だとしても、給湯能力が一定とならない場合がある。この問題に対しては次の様な構成とすることができる。実機運転中の運転状態から給湯能力を直接求め、求めた給湯能力を用いて「目標とする一定の給湯能力」を最低限確保できるような減圧機構開度目標を設定することで、減圧機構の個体差のズレ又は経年劣化による、給湯能力のズレを防止し、予期せぬ給湯能力の低下を防止できる。

図１０は、給湯能力Ｑｃと、蒸発能力Ｑｅ及び圧縮機入力Ｗとの関係を示す図である。具体的な実施方法としては以下の通りである。室外熱交換器３の蒸発能力と圧縮機１の入力との合計が、プレート水熱交換器１６の給湯能力となる。このため、室外熱交換器３の蒸発能力と、圧縮機１の入力（圧縮機１による、冷媒に対する圧縮仕事）とをそれぞれ求めて、給湯能力を決定する。室外熱交換器３の蒸発能力は、試験にて外気温度と蒸発温度の温度差に対する蒸発能力の表を作成し、その表により求める。
図１１は、開度目標値を給湯能力によって変更する制御を実施する場合の開発段階の試験内容を示す図である。試験内容は図１１に示す通りである。圧縮機１を凝縮温度制御にして、最も高い入口水温の５５℃にて、給湯能力を確保できるような給湯減圧機構１９の開度を求める。その時の「外気温度と蒸発温度との差」と、室外熱交換器３の「蒸発能力」とを記録する。なお、本実施の形態１では、蒸発温度は室外液温度センサ２０４の検出値に基づく。次に、先ほど求めた給湯減圧機構１９の開度から少し変化（例えば５０ｐｕｌｓｅ程度など）させた状態にて、その時の「外気温度と蒸発温度との差」と、室外熱交換器３の蒸発能力を記録する。このようにして図１１の空欄を埋めていく。図１１の表を完成させて実機運転にて適用することで、外気温度と蒸発温度から蒸発能力を演算できる。なお、実機運転にて試験で求めなかった外気温度と蒸発温度の差が検出された場合は表の値を線形補間して、蒸発能力を求める。すなわち図１１で得た「外気温度と蒸発温度の差」と、蒸発能力の関係とを制御装置１１０に入力する。制御装置１１０は、「外気温度と蒸発温度の差」と、蒸発能力の関係（図１１では３組）の結果を補間して、「外気温度と蒸発温度の差」と、蒸発能力の関数を算出する。

圧縮機１の入力Ｗ［ｋＷ］は圧縮機１の運転周波数Ｆ［Ｈｚ］、凝縮温度ＣＴ［℃］、蒸発温度ＥＴ［℃］、より、下記の式（６）によって、演算することができる。なお、圧縮機の吸入過熱度は簡易的に０とする。

圧縮機１の運転周波数Ｆは運転情報として得られる。凝縮温度ＣＴは高圧圧力センサ２０１により検出される飽和圧力として得られる。蒸発温度ＥＴの求め方は蒸発能力の演算の場合と同様である。以上から、蒸発能力Ｑｅ［ｋＷ］、圧縮機１の入力Ｗ［ｋＷ］を求めることができるので、式（７）によって給湯能力Ｑｃ［ｋＷ］を求めることができる。

求めた給湯能力Ｑｃと最低限確保した給湯能力の目標値Ｑｃｍ［ｋＷ］によって、減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍを決定することができる。

ここで、ｋ_{Ｑｃ，Ｓｊｍ}は減圧機構開度目標変更ゲイン補正［―］であり、試験やシミュレーションにより求める。以上のように蒸発能力と圧縮機１の入力から給湯能力を求めて減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍを求める。これによって、減圧機構の個体差による給湯能力のバラツキを抑制することが可能となり、どの実機においても高温給湯時において最低限の給湯能力を確保することができる。なお、この方法は外気温度を用いて給湯能力を求め、減圧機構開度目標Ｓ_ｊｍを演算しているため、図９にて示した外気温度補正を必要としない。

具体的には、次の様である。制御装置１１０は、室外熱交換器３の周辺の外気温度と室外熱交換器３の蒸発温度との温度差と、この温度差に対応する室外熱交換器３の蒸発能力との２組以上のデータを入力する。制御装置１１０は、入力されたデータに基づき、その温度差と蒸発能力との関数関係を補間により求め、求めた関数関係を参照することにより、外気温度センサ２０５によって検出された外気温度と、室外液温度センサ２０４によって検出された蒸発温度との温度差に対応する蒸発能力を関数関係から特定する。そして、制御装置１１０は、圧縮機１の運転周波数と、算出凝縮温度と、室外液温度センサ２０４によって検出された蒸発温度とから圧縮機による冷媒への圧縮仕事を示す圧縮機入力Ｗを算出する（式（６））。また制御装置１１０は、特定された蒸発能力Ｑｅと算出された圧縮機入力Ｗとからプレート水熱交換器１６の給湯能力Ｑｃを算出する（式（７））。制御装置１１０は、算出された給湯能力Ｑｃと、予め保有する給湯能力の目標値Ｑｃｍとの差に応じて開度目標値を決定し、決定された開度目標値を開度制御の開度目標値として採用する（式（８））。

図１２は、高温給湯とそれ以外の給湯（通常給湯）の判定の流れを示したフローチャートである。まず、ステップＳ１１にて、制御装置１１０は、凝縮温度が所定値ＣＴｍよりも上昇したかどうか判定する。凝縮温度の所定値ＣＴｍは、例えば圧縮機１の使用適正範囲の最大値（例えば６０℃）とする。凝縮温度ＣＴが所定値よりも上昇した場合はステップＳ１２へ移行し、高温給湯状態として、圧縮機１を式（１）、式（２）にて示す凝縮温度制御、給湯減圧機構１９を式（３）、式（４）にて示す開度制御とする。また、凝縮温度ＣＴが所定値よりも低い場合はステップＳ１３へ移行し、通常給湯状態として、圧縮機１及び給湯減圧機構１９ともに通常制御を行う。このようにすることで、凝縮温度ＣＴの上昇に対して確実に高温給湯対応の制御に切換えることが可能であり、凝縮温度上昇を抑制することができる。

以上の動作によって、給湯要求により給湯運転を行い、凝縮温度が所定値ＣＴｍよりも高くなる高温給湯時において、圧縮機を凝縮温度制御、減圧機構を開度制御にそれぞれ制御することによって、高圧過昇を抑制し、所定の給湯能力を得ることができる。

また、本実施の形態１では凝縮温度ＣＴが所定値ＣＴｍ以上となる高温給湯時において開度制御を行う減圧機構を給湯減圧機構１９としていたが、これは一例である。給湯減圧機構１９の制御に限定されず、室外減圧機構５にて開度制御を行うようにしてもよい。この場合は、開度制御を行う減圧機構を給湯減圧機構１９としていたときに室外減圧機構５の開度を全開としていたのと同様に、給湯減圧機構１９の開度を全開とする。

また、本実施の形態１では空調給湯複合システム１００を例としているが、これに限定されず、熱源ユニット３０１と給湯ユニット３０４とが冷媒連絡配管にて接続した給湯システム、つまり、空調を行う機能を有しておらず、給湯運転のみが可能な給湯システムの給湯運転においても本開発技術の高温給湯の制御を適用することができる。

また、本実施の形態１では冷媒を作動圧力が臨界圧力以下となるＲ４１０Ａ冷媒を使用したが、Ｒ４１０Ａ冷媒に限定されず、例えばＣＯ_２冷媒などの作動圧力が臨界圧力以上となる冷媒（圧縮機吐出部の圧力など、高圧側の圧力が臨界圧力以上となる冷媒）を使用してもよい。この場合は、制御装置高圧圧力センサ２０１にて検出される圧力（高圧圧力）が所定の高圧圧力(例えばＣＯ_２冷媒の場合は１４．５ＭＰａＧ)以上となった場合は圧縮機１を式（９）及び式（１０）にて示す高圧圧力制御とすることで、高圧圧力の上昇を防止する。

ここで、
Ｆｍ：圧縮機１の目標運転周波数［Ｈｚ］、
Ｆ：圧縮機１の現在の運転周波数［Ｈｚ］、
ΔＦ：圧縮機１の運転周波数変更量［Ｈｚ］、
Ｐｍ_ｈｉｇｈ：高圧圧力目標値［ＭＰａＧ］、
Ｐ_ｈｉｇｈ：演算凝縮温度［ＭＰａＧ］、
ｋ_P，comｐ：圧縮機周波数変更ゲイン補正［―］
である。
高圧圧力目標値Ｐｍ_ｈｉｇｈには、例えば圧縮機１の使用適正範囲として許容可能な高圧圧力の最大値（例えばＣＯ_２冷媒の場合は１４．５ＭＰａＧ）とする。また、給湯能力の減少量を調整するため、所定の給湯能力が確保できるように、給湯減圧機構１９の開度を式（３）、式（４）にて制御する。このように制御することによって、Ｒ４１０Ａ冷媒などの臨界圧力以下に作動する冷媒の場合と同様に、臨界圧力以上にて動作する冷媒においても本開発技術を適用可能とし、高温給湯時においても高圧過昇を抑制し、所定の給湯能力を得ることができる。

［暖房給湯同時運転モードＤ］
暖房給湯同時運転モードＤ（放熱並行運転）では、図４において、第１四方弁２が「破線」で示される状態である。すなわち圧縮機１の吐出側がプレート水熱交換器１６のガス側に接続され、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続される。また、第２四方弁１３が「破線」で示される状態である。すなわち圧縮機１の吐出側が室内熱交換器９ａ，９ｂのガス側に接続される。第１四方弁２、第２四方弁１３はいずれも「破線」の状態であり、「暖房運転モード」と同様であるが、「暖房運転モード」は給湯減圧機構１９が閉じられていたのに対し、暖房給湯同時運転モードＤで開いている。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４、室内送風機１０ａ，１０ｂ、給水ポンプ１７、を起動する。そうすると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、第１四方弁２又は第２四方弁１３を流れるように分配される。

第１四方弁２に流入した冷媒は、熱源ユニット３０１から流出し、給湯ガス延長配管１５を経由して給湯ユニット３０４に流入する。給湯ユニット３０４に流入した冷媒は、プレート水熱交換器１６に流入し、給水ポンプ１７によって供給される水と熱交換を行なって凝縮され、高圧の液冷媒となり、プレート水熱交換器１６から流出する。プレート水熱交換器１６で水を加熱した冷媒は、給湯ユニット３０４を流出後、給湯液配管１８を経由して分岐ユニット３０２に流入し、給湯減圧機構１９により減圧され、低圧の気液二相の冷媒となる。その後、室内減圧機構７ａ，７ｂを流れてきた冷媒と合流して分岐ユニット３０２より流出する。なお、圧縮機１の吐出側から分岐する、第２四方弁１３、室内熱交換器９ａ，９ｂ、室内減圧機構７ａ，７ｂに至る流路は、給湯運転の流路に対して分岐流路となっている。

なお、給湯減圧機構１９は、プレート水熱交換器１６の液側の過冷却度が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。プレート水熱交換器１６の液側の過冷却度は、給湯運転の場合と同様である。給湯減圧機構１９は、プレート水熱交換器１６の液側における冷媒の過冷却度が所定値になるようにプレート水熱交換器１６を流れる冷媒の流量を制御している。このため、プレート水熱交換器１６において凝縮された高圧の液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。このように、プレート水熱交換器１６には、給湯ユニット３０４が設置された施設の湯の利用状況において要求される給湯要求に応じた流量の冷媒が流れている。

一方、第２四方弁１３に流入した冷媒は、熱源ユニット３０１より流出し、ガス延長配管１２を経由し、分岐ユニット３０２へと流れる。その後、室内ガス配管１１ａ，１１ｂ経由して利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入する。利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器９ａ，９ｂに流入し、室内送風機１０ａ，１０ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、室内熱交換器９ａ，９ｂを流出する。室内熱交換器９ａ，９ｂにて室内空気を加熱した冷媒は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂより流出し、室内液配管８ａ，８ｂを経由して分岐ユニット３０２に流入し、室内減圧機構７ａ，７ｂにより減圧され、低圧の気液二相又は液相の冷媒となる。その後、室内減圧機構７ａ，７ｂを流出した冷媒は、給湯減圧機構１９を流れてきた冷媒と合流し、分岐ユニット３０２より流出する。

室内減圧機構７ａ，７ｂは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにおいて、室内吸込温度センサ２０８ａ，２０８ｂ（室内温度センサ）により検出される室内吸込温度から室内設定温度を引いた温度差（暖房室内温度差）がなくなるように制御される。そのため、室内熱交換器９ａ，９ｂには、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂが設置された空調空間において要求される暖房負荷に応じた流量の冷媒が流れている。

分岐ユニット３０２を流出した冷媒は液延長配管６を経由して熱源ユニット３０１に流入し、室外減圧機構５を通過後、室外熱交換器３に流入する。なお、室外減圧機構５の開度は全開に制御されている。室外熱交換器３に流入した冷媒は、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行なって蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この冷媒は、室外熱交換器３から流出した後、第１四方弁２を経由して、アキュムレータ１４を通過後、再び圧縮機１に吸入される。

なお、給湯タンク水温センサ２１０により検出される給湯要求信号があるため、高い給湯能力を確保できるように圧縮機１の運転周波数は高くなるように制御部１０３により制御されている。室外送風機４の風量は外気温度センサ２０５により検出される外気温度に応じて蒸発温度が所定値となるように制御部１０３により制御されている。ここで、蒸発温度は室外液温度センサ２０４により検出される温度である。

給湯温度が高温（例えば６０℃）となる場合はプレート水熱交換器１６の入口水温も高くなり、凝縮温度も上昇する。給湯運転の場合と違い、暖房給湯同時運転モードＤでは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにて暖房運転を行っている。このため、圧縮機１にて式（１）及び式（２）の凝縮温度制御を行い、給湯減圧機構１９にて式（３）及び式（４）の開度制御を行っても、給湯能力を確保できない場合があり、かつ、給湯減圧機構１９にて暖房室内の状態によらず開度が制御される。したがって、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにて暖房能力を確保できなくなり、不暖となる可能性がある。そのため、暖房給湯同時運転時の場合は、凝縮温度ＣＴが所定値よりも上昇した場合は暖房と給湯との同時運転を止める。そして、制御装置１１０は、暖房運転と給湯運転とを交互に切換えて運転する切換え処理を行うことによって暖房と給湯とを行う。

図１３は、暖房給湯同時運転での高温給湯時の運転方法を示すフローチャートである。具体的には図１３に示すフローチャートに従って運転を行う。まず、ステップＳ２１にて凝縮温度が所定値よりも上昇していないかを判定する。凝縮温度ＣＴの所定値は、給湯温度の場合と同様に圧縮機１の使用適正範囲として許容可能な凝縮温度の最大値（例えば６０℃）とする。凝縮温度ＣＴが所定値以下の場合、ステップＳ２２にて暖房給湯同時運転にて通常制御を継続して実施する。凝縮温度が所定値を超える場合は、ステップＳ２３にて暖房運転モードに移行する。ここで、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂを暖房サーモＯＦＦとして、給湯運転モードへの移行を狙い、次のような制御を実施する。暖房運転では通常、「室内吸込温度（室内吸込温度センサで検出）−室内設定温度」である「暖房室内温度差」がなくなるように室内減圧機構７ａ，７ｂを制御する。これを、「暖房室内温度差」が正の数、例えば＋１℃（所定の正の数）となるように、室内減圧機構７ａ，７ｂを制御する（Ｓ２３）。かつ、圧縮機１の運転周波数は、凝縮温度ＣＴが目標値ＣＴｍとなるように制御されている。通常、凝縮温度の目標値ＣＴｍは、「暖房室内温度差」が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの暖房室内温度差にて決定される。しかし、これを、「凝縮温度の目標値ＣＴｍは、「暖房室内温度差−１℃」が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの暖房室内温度差−１℃にて決定されるようにする。このように制御することで、「暖房室内温度差」（室内吸込温度−室内設定温度）を＋１℃とすることができる。

次に、ステップＳ２４にて暖房室内温度差が＋１℃以上かを判定し、＋１℃未満の場合はステップＳ２３に戻る。＋１℃以上の場合はステップＳ２５に移行して、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの暖房サーモＯＦＦとして、給湯ユニット３０４のサーモＯＮとして給湯運転モードＣを開始する。すなわち、暖房給湯同時運転モードＤの状態から給湯運転モードＣの状態に移行する。すなわち、第１四方弁２、第２四方弁１３は図４の給湯運転モードＣとなる。この状態では凝縮温度ＣＴが所定値以上となっているため、高温給湯状態となり、制御装置１１０は圧縮機１を凝縮温度制御、給湯減圧機構１９を開度制御とする。次にステップＳ２６にて制御装置１１０は、暖房室内温度差（室内吸込温度−室内設定温度））が０℃以上かを判定する。０℃未満の場合は処理はステップＳ２３に戻り、制御装置１１０は、暖房運転モードＢを実行する。０℃以上の場合はステップＳ２７に移行し、制御装置１１０は、給湯要求の有無（給湯完了）かを判定する。給湯要求がある場合は処理はステップＳ２５に戻り、制御装置１１０は、引き続き給湯運転モードＣを行う。給湯要求がない場合は処理はステップＳ２８に移行して、制御装置１１０は、給湯ユニット３０４を停止し、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂを暖房サーモＯＮにして通常の暖房運転を開始する。

以上のような手順を行うことによって、暖房負荷と給湯要求が同時にあって、かつ、高温給湯にて入口水温が高い状態においても、一定の暖房能力及び給湯能力を確保することができる。

［冷房給湯同時運転モードＥ］
冷房給湯同時運転モードＥ（吸熱放熱並行運転）では利用ユニット３０３ａ，３０３ｂは冷房運転、給湯ユニット３０４は給湯運転となる。図４に示すように、冷房給湯同時運転モードＥでは第１四方弁２が破線で示される状態であり第２四方弁１３が実線で示される状態である。すなわち圧縮機１の吐出側が給湯ガス延長配管１５を経由してプレート水熱交換器１６に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続される。なおプレート水熱交換器１６を流出した冷媒は、給湯減圧機構１９を経た後、室内減圧機構７ａ，７ｂに流入する冷媒と、液延長配管６に流入する冷媒とに分岐する。

この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４、室内送風機１０ａ，１０ｂ、給水ポンプ１７、を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となる。その後、高温・高圧のガス冷媒は、第１四方弁２に流入する。

第１四方弁２に流入した冷媒は、熱源ユニット３０１を流出し、給湯ガス延長配管１５を経由して給湯ユニット３０４に流入する。給湯ユニット３０４に流入した冷媒は、プレート水熱交換器１６に流入し、給水ポンプ１７によって供給される水と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となり、プレート水熱交換器１６より流出する。プレート水熱交換器１６にて水を加熱した冷媒は、給湯ユニット３０４を流出し、給湯液配管１８を経由して分岐ユニット３０２に流入する。

分岐ユニット３０２に流入した冷媒は給湯減圧機構１９により減圧され、中間圧の気液二相又は液相の冷媒となる。ここで、給湯減圧機構１９は、最大開度に制御される。その後、液延長配管６に流入する冷媒と、室内減圧機構７ａ，７ｂに流入する冷媒とに分配される。図１に示すように室内ユニットに向かう冷媒は、分岐部２８で分岐する。また図１において、室内減圧機構７ａ，７ｂ（第２の減圧機構）、室内熱交換器９ａ，９ｂ（第２の蒸発器）、第２四方弁１３の流路は、吸熱分岐流路をなす。

室内減圧機構７ａ，７ｂに流入した冷媒は、減圧されて、低圧の気液二相状態となり、室内液配管８ａ，８ｂを経由して利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入する。利用ユニット３０３ａ，３０３ｂに流入した冷媒は室内熱交換器９ａ，９ｂに流入し、室内送風機１０ａ，１０ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

ここで、室内減圧機構７ａ，７ｂは、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにおいて、室内吸込温度センサ２０８ａ，２０８ｂにより検出される室内吸込温度から設定温度を引いた温度差（冷房室内温度差）がなくなるように制御される。そのため、室内熱交換器９ａ，９ｂには、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂが設置された空調空間において要求される冷房負荷に応じた流量の冷媒が流れる。

室内熱交換器９ａ，９ｂを流れた冷媒はその後、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂを流出し、室内ガス配管１１ａ，１１ｂ、分岐ユニット３０２及びガス延長配管１２を経由して、熱源ユニット３０１に流入する。熱源ユニット３０１に流入した冷媒は第２四方弁１３を通過後、室外熱交換器３を通過した冷媒と合流する。

一方、液延長配管６に流入した冷媒は、その後、熱源ユニット３０１に流入し、室外減圧機構５にて低圧の気液二相冷媒に減圧後、室外熱交換器３に流入し、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。その後、第１四方弁２を経由して、室内熱交換器９ａ，９ｂを通過した冷媒と合流する。その後、アキュムレータ１４を通過して再び圧縮機１に吸入される。

冷房給湯同時運転モードＥが給湯優先モードの場合、給湯ユニット３０４に対する給湯要求によって、設定給湯温度に給湯タンク３０５内の水温をできるだけ短時間で上昇させようとする。このため、高い給湯能力を確保できるように、圧縮機１の運転周波数を高くするように制御部１０３により制御される。そのため、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房負荷に対して冷房能力が等しくなるようにするため、室外熱交換器３にて吸熱が必要となる。室外減圧機構５の開度は室外熱交換器３ガス側の過熱度が所定値になるように制御部１０３により制御される。室外熱交換器３ガス側の過熱度は、室外ガス温度センサ２０３により検出される温度から室外液温度センサ２０４により検出される温度を差し引くことによって求められる。室外送風機４の風量は、蒸発温度が所定値となるように制御される。
蒸発温度は室内液温度センサ２０６ａ，２０６ｂにより検出される温度である。蒸発温度の所定値は利用ユニット３０３ａ，３０３ｂのうち、室内吸込温度センサ２０８ａ、２０８ｂにより検出される室内吸込温度から設定温度を引いた温度差（冷房室内温度差）が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの温度差にて求められる。

また、冷房給湯同時運転モードＥが「冷房優先モード」の場合、圧縮機１の運転周波数は利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房負荷に応じて蒸発温度が所定値となるように制御部１０３により制御される。蒸発温度の所定値は、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂのうち、室内吸込温度センサ２０８ａ、２０８ｂにより検出される室内吸込温度から設定温度を引いた温度差（冷房室内温度差）が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの温度差にて求められる。圧縮機１の運転周波数は利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房負荷に応じて設定されるため、室外熱交換器３にて吸熱を行う必要がない。そのため、室外減圧機構５の開度は微開になるように制御部１０３により制御され、室外送風機４は停止となるように制御部１０３により制御される。

冷房給湯同時運転モードＥでは、通常、冷房優先モードにて運転を行い、冷房負荷に応じた運転をすることで室内の快適性を良好にする。しかし、冷房負荷が小さく、圧縮機１の運転周波数が低くなり、結果、給湯能力が小さい状態が長く続くと、給湯完了までに時間がかかり、湯切れ発生の要因となる。そのため、湯切れ発生を防止するため、給湯要求を一定時間連続で検知している場合（例えば２時間連続で発生した場合）、冷房給湯同時運転モードＥを給湯優先にて行い、湯切れの発生を防ぐ。

給湯温度が高温（例えば６０℃）となる場合はプレート水熱交換器１６の入口水温も高くなり、凝縮温度ＣＴも上昇する。給湯運転の場合と違い、冷房給湯同時運転では利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにて冷房運転を行っている。このため、圧縮機１にて式（１）及び式（２）の凝縮温度制御を行い、給湯減圧機構１９にて式（３）及び式（４）の開度制御を行うと、圧縮機１が凝縮温度制御にて運転周波数が低くなり、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂにて冷房能力を確保できなくなるため、「不冷」となる場合がある。そのため、冷房給湯同時運転時において凝縮温度が所定値よりも上昇した場合は、暖房給湯同時運転の場合と同様に同時運転をやめて、冷房運転及び給湯運転を交互に切換えて運転する切換え処理を行うことによって冷房と給湯を行う。

図１４は、冷房給湯同時運転モードでの高温給湯時の運転方法を示すフローチャートである。具体的には図１４に示すフローチャートに従って運転を行う。まず、ステップＳ３１にて凝縮温度が所定値よりも上昇していないかを判定する。凝縮温度の所定値は給湯温度の場合と同様に圧縮機１の使用適正範囲として許容可能な凝縮温度の最大値（例えば６０℃）とする。凝縮温度が所定値以下の場合、ステップＳ３２にて冷房給湯同時運転にて通常制御を継続して実施する。凝縮温度が所定値以上の場合はステップＳ３３にて冷房運転モードＡに移行する。ここで、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂを冷房サーモＯＦＦとして、給湯運転モードＣへの移行を狙い、次のような制御を実施する。冷房運転では通常、「室内吸込温度（室内吸込温度センサで検出）−室内設定温度」である冷房室内温度差がなくなるように室内減圧機構７ａ，７ｂを制御する。これを、冷房室内温度差が負の数、例えば−１℃（所定の負の数）以下となるように室内減圧機構７ａ，７ｂを制御する。かつ、圧縮機１の運転周波数は、蒸発温度が目標値となるように制御されており、通常、蒸発温度の目標値は利用ユニット３０３ａ，３０３ｂのうち、冷房室内温度差が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房室内温度差にて決定される。としているが、これを、圧縮機１の運転周波数の蒸発温度の目標値は冷房室内温度差＋１℃が最大の利用ユニット３０３ａ，３０３ｂの冷房室内温度差＋１℃にて決定されるとする。このように制御することで、冷房室内温度差を−１℃とすることができる。

次に、ステップＳ３４にて冷房室内温度差が−１℃以下かを判定し、−１℃以下でない場合はステップＳ３３に戻り、−１℃以下の場合はステップＳ３５に移行して利用ユニット３０３ａ，３０３ｂを冷房サーモＯＦＦとして給湯運転モードＣに移行する。給湯運転モードＣでは凝縮温度が所定値以上となるため、高温給湯状態となり、圧縮機１を凝縮温度制御、給湯減圧機構１９を開度制御とする。次にステップＳ３６にて冷房室内温度差が０℃以下が判定し、０℃以上の場合はステップＳ３３に戻り、冷房運転モードＡにする。０℃以下の場合はステップＳ３７に移行し、給湯要求の有無（給湯完了）かを判定する。給湯要求がある場合はステップＳ３５に移行し、引き続き給湯運転モードＣを行う。給湯要求がない場合はステップＳ３８に移行して、給湯ユニット３０４を停止し、利用ユニット３０３ａ，３０３ｂを冷房サーモＯＮにして通常の冷房運転を開始する。

以上のような手順を行うことによって、冷房負荷と給湯要求が同時にあって、かつ、高温給湯にて入口水温が高い状態においても、一定の給湯能力を確保し、かつ冷房も行うことができる。

本実施の形態１の空調給湯複合システム１００によれば、高温給湯時においても、凝縮温度の過昇が抑制され、圧縮機の使用範囲内で給湯能力の確保が可能となる。

なお以上の実施の形態では、空調給湯複合システム１００（冷凍サイクル装置）を説明したが、空調給湯複合システム１００の動作を冷凍サイクル制御方法として把握することも可能である。

１ 圧縮機、２ 第１四方弁、３ 室外熱交換器、４ 室外送風機、５ 室外減圧機構、６ 液延長配管、７ａ，７ｂ 室内減圧機構、８ａ，８ｂ 室内液配管、９ａ，９ｂ 室内熱交換器、１０ａ，１０ｂ 室内送風機、１１ａ，１１ｂ 室内ガス配管、１２ ガス延長配管、１３ 第２四方弁、１４ アキュムレータ、１５ 給湯ガス延長配管、１６ プレート水熱交換器、１７ 給水ポンプ、１８ 給湯液配管、１９ 給湯減圧機構、２０ 水上流配管、２１ 水下流配管、１００ 空調給湯複合システム、１１０ 制御装置、１０１ 測定部、１０２ 演算部、１０３ 制御部、１０４ 記憶部、２０１ 高圧圧力センサ、２０２ 吐出温度センサ、２０３ 室外ガス温度センサ、２０４ 室外液温度センサ、２０５ 外気温度センサ、２０６ａ，２０６ｂ 室内液温度センサ、２０７ａ，２０７ｂ 室内ガス温度センサ、２０８ａ，２０８ｂ 室内吸込温度センサ、２０９ 給湯液温度センサ、２１０ 給湯タンク水温センサ、３０１ 熱源ユニット、３０２ 分岐ユニット、３０３ａ，３０３ｂ 利用ユニット、３０４ 給湯ユニット、３０５ 給湯タンク。

Claims (9)

1. 運転周波数の制御が可能な圧縮機と、第１の放熱器と、開度の制御が可能な第１の減圧機構と、室外に設置された第１の蒸発器とを有し、冷媒が前記圧縮機、前記第１の放熱器、前記第１の減圧機構、前記第１の蒸発器の順に循環する冷凍サイクル機構と、
   前記圧縮機の吐出側から前記第１の減圧機構の液側までの高圧圧力を検出する高圧圧力センサと、
   前記第１の蒸発器の周辺の外気温度を検出する外気温度センサと、
   前記第１の蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
   少なくとも前記高圧圧力センサ、前記外気温度センサ及び前記蒸発温度センサの検出結果に基づいて前記第１の減圧機構の開度を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記高圧圧力センサによって検出された前記高圧圧力に基づいて前記第１の放熱器の凝縮温度を算出し、
   算出された前記第１の放熱器の算出凝縮温度が予め設定された凝縮温度目標値以上のときには、前記算出凝縮温度と前記凝縮温度目標値との差に基づいて前記圧縮機の運転周波数を制御する凝縮温度制御を実行すると共に、前記凝縮温度制御と並行して、前記第１の減圧機構の現在の開度と予め設定された開度目標値との差に基づいて前記第１の減圧機構の開度を制御する開度制御を実行し、
   （ａ）前記第１の蒸発器の周辺の外気温度と前記第１の蒸発器の蒸発温度との温度差と、前記温度差に対応する前記第１の蒸発器の蒸発能力とを関係付けるデータを有し、当該関連付けるデータと、前記外気温度センサの検出結果及び前記蒸発温度センサの検出結果とに基づいて、前記第１の蒸発器の蒸発能力を算出し、
   （ｂ）前記圧縮機の運転周波数と、前記算出凝縮温度と、前記蒸発温度センサによって検出された前記蒸発温度とから前記圧縮機による冷媒への圧縮仕事を示す圧縮機入力を算出し、
   （ｃ）算出された前記蒸発能力と算出された前記圧縮機入力とから前記第１の放熱器の放熱能力を算出し、算出された前記放熱能力と、予め保有する放熱能力の目標値との差に応じて前記開度目標値を決定し、決定された前記開度目標値を前記開度制御の前記開度目標値として採用する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記制御装置は、
   前記第１の蒸発器の周辺の外気温度と前記第１の蒸発器の蒸発温度との温度差と、前記温度差に対応する前記第１の蒸発器の蒸発能力との２組以上のデータを入力し、
   入力された前記データに基づいて前記温度差と前記蒸発能力との関数関係を求め、求められた前記関数関係を参照することにより、前記外気温度センサによって検出された外気温度と前記蒸発温度センサによって検出された蒸発温度との温度差に対応する前記蒸発能力を前記関数関係から算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 運転周波数の制御が可能な圧縮機と、第１の放熱器と、開度の制御が可能な第１の減圧機構と、第１の蒸発器とを有し、冷媒が前記圧縮機、前記第１の放熱器、前記第１の減圧機構、前記第１の蒸発器の順に循環する冷凍サイクル機構と、
   前記圧縮機の吐出側から前記第１の減圧機構の液側までの高圧圧力を検出する高圧圧力センサと、
   前記高圧圧力センサによって検出された前記高圧圧力に基づいて前記第１の放熱器の凝縮温度を算出し、算出された前記第１の放熱器の算出凝縮温度が予め設定された凝縮温度目標値以上のときには、前記算出凝縮温度と前記凝縮温度目標値との差に基づいて前記圧縮機の運転周波数を制御する凝縮温度制御を実行すると共に、前記凝縮温度制御と並行して、前記第１の減圧機構の現在の開度と予め設定された開度目標値との差に基づいて前記第１の減圧機構の開度を制御する開度制御を実行する制御装置と、
   を備え、
   前記冷凍サイクル機構は、さらに、
   前記第１の蒸発器の周辺の外気温度を検出する外気温度センサと、
   前記第１の蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１の蒸発器の周辺の外気温度と前記第１の蒸発器の蒸発温度との温度差と、前記温度差に対応する前記第１の蒸発器の蒸発能力との２組以上のデータを入力し、
   入力された前記データに基づいて前記温度差と前記蒸発能力との関数関係を求め、求められた前記関数関係を参照することにより、前記外気温度センサによって検出された外気温度と前記蒸発温度センサによって検出された蒸発温度との温度差に対応する前記蒸発能力を前記関数関係から特定し、
   前記圧縮機の運転周波数と、前記算出凝縮温度と、前記蒸発温度センサによって検出された前記蒸発温度とから前記圧縮機による冷媒への圧縮仕事を示す圧縮機入力を算出し、
   特定された前記蒸発能力と算出された前記圧縮機入力とから前記第１の放熱器の放熱能力を算出し、
   算出された前記放熱能力と、予め保有する放熱能力の目標値との差に応じて前記開度目標値を決定し、
   決定された前記開度目標値を前記開度制御の前記開度目標値として採用する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
4. 運転周波数の制御が可能な圧縮機と、第１の放熱器と、開度の制御が可能な第１の減圧機構と、第１の蒸発器とを有し、冷媒が前記圧縮機、前記第１の放熱器、前記第１の減圧機構、前記第１の蒸発器の順に循環する冷凍サイクル機構と、
   前記圧縮機の吐出側から前記第１の減圧機構の液側までの高圧圧力を検出する高圧圧力センサと、
   前記高圧圧力センサによって検出された前記高圧圧力に基づいて前記第１の放熱器の凝縮温度を算出し、算出された前記第１の放熱器の算出凝縮温度が予め設定された凝縮温度目標値以上のときには、前記算出凝縮温度と前記凝縮温度目標値との差に基づいて前記圧縮機の運転周波数を制御する凝縮温度制御を実行すると共に、前記凝縮温度制御と並行して、前記第１の減圧機構の現在の開度と予め設定された開度目標値との差に基づいて前記第１の減圧機構の開度を制御する開度制御を実行する制御装置と、
   を備え、
   前記冷凍サイクル機構は、さらに、
   前記圧縮機の吐出側から分岐する分岐流路であって、第２の放熱器と第２の減圧機構とを有し、前記圧縮機の前記吐出側から前記第２の放熱器、前記第２の減圧機構の順に接続され、前記第１の減圧機構と前記第１の蒸発器との間に合流する分岐流路を備え、
   前記制御装置は、
   前記圧縮機から吐出された吐出冷媒を前記第１の放熱器と前記第２の放熱器とに流入させて循環させる放熱並行運転を実行すると共に、前記放熱並行運転中に前記算出凝縮温度が前記凝縮温度目標値以上になった場合には、前記第１の放熱器への前記吐出冷媒の流入と、前記第２の放熱器への吐出冷媒の流入とを交互に切換える切換え処理を実行する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
5. 前記第２の放熱器は、
   室内の空気と熱交換し、
   前記冷凍サイクル装置は、さらに、
   前記室内の温度を検出する室内温度センサを備え、
   前記制御装置は、
   前記室内温度センサによって検出された前記室内の温度から、予め保有する室内設定温度を引いた差温に基づいて、前記切換え処理を実行する
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記制御装置は、
   前記切換え処理により前記第２の放熱器のみへ吐出冷媒を流入させている場合には、前記差温が、所定の正の数よりも大きくなるように前記圧縮機の運転周波数と前記第１の減圧機構の開度とを制御し、前記差温が前記所定の正の数よりも大きくなったときに、前記切換え処理を実行することより、前記第１の放熱器のみへ吐出冷媒を流入させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
7. 運転周波数の制御が可能な圧縮機と、第１の放熱器と、開度の制御が可能な第１の減圧機構と、第１の蒸発器とを有し、冷媒が前記圧縮機、前記第１の放熱器、前記第１の減圧機構、前記第１の蒸発器の順に循環する冷凍サイクル機構と、
   前記圧縮機の吐出側から前記第１の減圧機構の液側までの高圧圧力を検出する高圧圧力センサと、
   前記高圧圧力センサによって検出された前記高圧圧力に基づいて前記第１の放熱器の凝縮温度を算出し、算出された前記第１の放熱器の算出凝縮温度が予め設定された凝縮温度目標値以上のときには、前記算出凝縮温度と前記凝縮温度目標値との差に基づいて前記圧縮機の運転周波数を制御する凝縮温度制御を実行すると共に、前記凝縮温度制御と並行して、前記第１の減圧機構の現在の開度と予め設定された開度目標値との差に基づいて前記第１の減圧機構の開度を制御する開度制御を実行する制御装置と、
   を備え、
   前記冷凍サイクル機構は、
   さらに、
   前記第１の減圧機構と前記第１の蒸発器との間の分岐部から分岐して前記圧縮機の吸入側に合流する吸熱分岐流路であって、第２の蒸発器と前記第２の蒸発器用の減圧機構とを有し、前記分岐部から前記吐出側に向かって前記第２の蒸発器用の減圧機構、前記第２の蒸発器の順に接続され、前記圧縮機の前記吸入側に合流する吸熱分岐流路を備え、
   前記制御装置は、
   前記圧縮機から吐出された吐出冷媒を前記第１の放熱器、前記第１の減圧機構、前記分岐部、前記第１の蒸発器を経て前記吸入側から前記圧縮機に吸入させる前記第１の放熱器の放熱運転と、前記吐出冷媒を前記第１の放熱器、前記第１の減圧機構、前記分岐部、前記第２の蒸発器用の減圧機構、前記第２の蒸発器を経て前記吸入側から前記圧縮機に吸入させる前記第２の蒸発器の吸熱運転との並行運転である吸熱放熱並行運転を実行すると共に、前記吸熱放熱並行運転中に前記算出凝縮温度が前記凝縮温度目標値以上になった場合には、前記放熱運転と前記吸熱運転とを交互に切換える切換え処理を実行する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
8. 前記第２の蒸発器は、
   室内の空気と熱交換し、
   前記冷凍サイクル装置は、さらに、
   前記室内の温度を検出する室内温度センサを備え、
   前記制御装置は、
   前記室内温度センサによって検出された前記室内の温度から、予め保有する室内設定温度を引いた差温に基づいて、前記切換え処理を実行する
   ことを特徴とする請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記制御装置は、
   前記切換え処理により前記吸熱運転のみを実行している場合には、前記差温が、所定の負の数よりも小さくなるように前記圧縮機の運転周波数と前記第１の減圧機構の開度とを制御し、前記差温が前記所定の負の数よりも小さくなったときに、前記切換え処理を実行することより、前記放熱運転のみを実行する
   ことを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル装置。

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