JP5629367B2 - 空調給湯システム - Google Patents

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Description

本発明は、空調用冷媒回路と給湯用冷媒回路が、中間熱交換器を介して互いに熱交換可能に接続されて空調サイクルと給湯サイクルの二元冷凍サイクルが形成されている多熱源の空調給湯システムに関する。
空調用冷媒回路と、給湯用冷媒回路とが中間熱交換器を介して熱交換可能に接続され、冷房運転と暖房運転が可能な空調サイクルと給湯運転が可能な給湯サイクルからなる多熱源の二元冷凍サイクルを有する空調給湯システムは広く知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
特許文献1には、高温出力を行う高温サイクル(給湯サイクル)と、中温出力又は低温出力を行う中温サイクル(空調サイクル)とを備え、高温サイクルの蒸発器と中温サイクルの凝縮器とが熱交換可能に構成されたヒートポンプシステムが開示されている。特許文献1に開示される技術によると、中温サイクルの排熱を高温サイクルで有効に利用するように運転(排熱回収運転)でき、経済的な運転が可能になる。
また特許文献2には、冷暖房運転、給湯運転、蓄冷運転、冷暖房給湯運転等が可能な空気調和装置が開示されている。特許文献2に開示される技術によると、複数の切替え弁や膨張弁を備えることによって前記各運転を切り替えることができる。特許文献2に開示される技術によると、各運転を効率よく切り替えることができる。
特開平4−32669号公報 特開2005−299935号公報
しかしながら、特許文献1に開示されるヒートポンプシステムでは、中温サイクルの排熱量が高温サイクルでの吸熱量より多いときのみ、中温サイクルの排熱を高温サイクルの熱源として利用できる。換言すると、中温サイクルの負荷(空調負荷)が高い場合に限って中温サイクルの排熱を高温サイクルの熱源に利用でき、排熱回収運転が実行できる。
例えば、断熱性能の高い空間や居住者が少ない空間など、内部発熱の少ない空間を空調するための空調運転や、夜間など外気温の低い状態での空調運転では空調負荷が低くなる場合があり、このような場合に高温サイクルの負荷(給湯負荷)が空調負荷を上回ることがある。
特許文献1に開示される技術では、このような場合に中温サイクルの排熱のみで高温サイクルを要求通りに運転できないという問題がある。
また、特許文献2に開示される空気調和装置は、メインサイクル(空調サイクル)の排熱を回収するカスケードコンデンサ(中間熱交換器)と、メインサイクルの室外の熱交換器(空調用熱源側熱交換器)とが並列に配置され、カスケードコンデンサと室外の熱交換器を同時に運転することで、メインサイクルの排熱をカスケードコンデンサで回収してサブサイクル(給湯サイクル)に熱を受け渡して排熱回収運転ができるように構成される。
冷房運転されるメインサイクルの排熱をカスケードコンデンサで回収してサブサイクルの熱源として利用するためには、熱量の大きいメインサイクルの排熱のうちの必要な熱量をカスケードコンデンサで回収し、余剰の熱量を室外の排熱用の熱交換器から排熱する必要がある。つまり、メインサイクルで熱を含んで流通する冷媒を、カスケードコンデンサと室外の熱交換器(排熱用の熱交換器)へ好適に分配する必要がある。
しかしながら、特許文献2には、メインサイクルで、カスケードコンデンサと室外の熱交換器へ、冷媒を好適に分配する技術については開示されていない。
そこで本発明は、排熱回収運転時に、熱量の大きなサイクルにおける冷媒を、排熱回収用の熱交換器と、排熱用の熱交換器とに好適に分配可能な空調給湯システムを提供することを課題とする。
前記課題を解決するため本発明は、空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムとする。そして、前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第1空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第1空調用冷媒出口の近傍に備え、前記制御装置は、前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする。
本発明によると、排熱回収運転時に、熱量の大きなサイクルにおける冷媒を、排熱回収用の熱交換器と、排熱用の熱交換器とに好適に分配可能な空調給湯システムを提供できる。
本実施形態に係る空調給湯システムの系統図である。 空調給湯システムの運転モードの状態を示す図である。 第1運転状態で排熱回収運転する空調給湯システムを示す図である。 第2運転状態で排熱回収運転する空調給湯システムを示す図である。 第3運転状態で排熱回収運転する空調給湯システムを示す図である。 排熱回収運転の手順を示すフローチャートである。 第1運転状態での排熱回収運転の手順を示すフローチャートである。 第2運転状態での排熱回収運転の手順を示すフローチャートである。 第3運転状態での排熱回収運転の手順を示すフローチャートである。 中間熱交換器に冷媒流量調整弁を備えた実施の形態に係る空調給湯システムを示す図である。
以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る空調給湯システム100は、空調用圧縮機21を駆動して冷房運転と暖房運転とを切り替えて運転を行う空調用冷媒回路5と、給湯用圧縮機41を駆動して給湯運転を行う給湯用冷媒回路6と、空調用冷媒回路5と熱交換して、住宅60の室内の空調を行う空調用冷温水循環回路8と、給湯用冷媒回路6と熱交換して給湯を行う給湯流路9と、各運転を制御する制御装置1aとを備える。そして、空調用冷媒回路5と給湯用冷媒回路6とが、排熱回収用の熱交換器である中間熱交換器23を介して熱的に接続されて空調サイクルと給湯サイクルの二元冷凍サイクルが形成されたシステムである。
以下、冷房運転及び暖房運転とは、空調用冷媒回路5を含んで構成される空調サイクルの冷房運転及び暖房運転を示す。また、給湯運転とは給湯用冷媒回路6を含んで構成される給湯サイクルの給湯運転を示す。
この空調給湯システム100は、住宅60の屋外に配置されるヒートポンプユニット1と室内に配置される室内ユニット2を含んで構成される。
ヒートポンプユニット1には、空調用冷媒回路5、給湯用冷媒回路6、空調用冷温水循環回路8、給湯流路9、及び制御装置1aが組み込まれている。
また、室内ユニット2には、住宅60の室内空気と空調用冷温水循環回路8を流れる冷温水との間で熱交換を行う室内熱交換器61が備わっている。
空調用冷媒回路5は、空調用の冷媒(以下、空調用冷媒)が循環することによって冷凍サイクル(空調サイクル)が形成される回路であり、空調用冷媒を圧縮する空調用圧縮機21、空調用冷媒の流路を切り替える四方弁(空調用流路切替弁)22、給湯用冷媒回路6を循環する冷媒(以下、給湯用冷媒)と空調用冷媒との間で熱交換を行う中間熱交換器23、空調用冷媒タンク26、空調用冷媒を減圧する空調用膨張弁27、及び空調用冷温水循環回路8を循環する空調用冷温水と空調用冷媒回路5を循環する空調用冷媒との間で熱交換を行う空調用利用側熱交換器28が冷媒配管で環状に接続された空調用冷媒メイン回路5aに、空調用室外ファン25によって送風される大気と空調用冷媒との間で熱交換を行って排熱する空調用熱源側熱交換器24が接続された構成となっている。
なお、図1では、空調用冷媒回路5を循環する空調用冷媒と空調用冷温水循環回路8を循環する空調用冷温水が熱交換し、さらに、空調用冷温水と住宅60の室内空気が室内熱交換器61で熱交換する構成としたが、空調用冷温水循環回路8を備えず、空調用冷媒と住宅60の室内空気が直接熱交換する構成であってもよい。
空調用冷媒回路5をより詳細に説明すると、空調用熱源側熱交換器24は、空調用冷媒メイン回路5aの四方弁22と空調用膨張弁27の間の位置に、中間熱交換器23と並列になるように冷媒配管によって接続され、空調用熱源側熱交換器24の出入口には、それぞれ空調用冷媒の流量を制御する第1制御弁35c、及び第2制御弁35dが配設されている。
空調用熱源側熱交換器24の符号24aは、冷房運転時に空調用冷媒の入口となる冷房時空調用冷媒入口(第1空調用冷媒入口)、符号24bは、冷房運転時に空調用冷媒の出口となる冷房時空調用冷媒出口(第1空調用冷媒出口)を示す。
なお、後記するように本実施形態に係る空調給湯システム100において、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒入口24a側に備わる第1制御弁35cは、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段として使用されることから、以下、空調用冷媒流量調整弁35cと称する。
因みに、空調サイクルでの暖房運転時は、空調用熱源側熱交換器24における空調用冷媒の出入口は逆になる。
具体的には、空調サイクルでの暖房運転時、空調用熱源側熱交換器24では冷房時空調用冷媒出口24bが空調用冷媒の入口となり、冷房時空調用冷媒入口24aが空調用冷媒の出口となる。
なお、空調用冷媒回路5を循環する空調用冷媒には、R410a、R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO、プロパンの中から使用条件に適した冷媒が用いられる。
次に、前記した空調用冷媒回路5に備わる各機器について説明する。
空調用圧縮機21は、容量制御が可能な可変容量型の圧縮機が好ましい。このような圧縮機として、ピストン式、ロータリー式、スクロール式、スクリュー式、遠心式のものが採用可能である。本実施形態において空調用圧縮機21は、スクロール式の圧縮機とし、インバータ制御によって容量制御が可能で、低速から高速まで回転速度が可変となる。
空調用利用側熱交換器28には、図示しないが、空調用冷媒が流通する空調用伝熱管と水もしくはブライン等の不凍液(空調用利用側の熱搬送媒体)が流れる空調用冷温水伝熱管とが熱的に接触するように構成されたものや、プレート式熱交換器等が利用可能である。
空調用冷媒タンク26は、空調用冷媒回路5の流路の切替によって変化する空調用冷媒の循環量を調整する受液器として機能する。
また、空調用膨張弁27は、減圧装置として作用するとともに、弁開度の調整によって空調用冷媒の圧力を所定の圧力まで減圧する機能を有する。
空調用冷温水循環回路8は、空調用冷媒回路5を循環する冷媒と熱交換する水(空調用利用側の熱搬送媒体)が流通する回路であり、四方弁53と空調用冷温水循環ポンプ52と住宅60に設置された室内熱交換器61とを、開閉弁54aを有する空調用冷温水配管55aで接続し、室内熱交換器61と四方弁53とを、開閉弁54bを有する空調用冷温水配管55bで接続し、四方弁53と空調用利用側熱交換器28とを空調用冷温水配管55cで接続して、環状に形成された回路である。この空調用冷温水循環回路8内を流れる水(冷水又は温水)は、室内熱交換器61を介して住宅60の室内空気と熱交換し、住宅60内を冷房又は暖房する。ここで、空調用冷温水循環回路8内を流れる空調用利用側の熱搬送媒体として、水の代わりにエチレングリコールなどのブラインを用いてもよい。ブラインを用いると寒冷地でも適用できる。
なお、以下の説明において、空調用冷温水循環回路8を流通する水として「冷水」又は「温水」という語を使用するが、「冷水」は、冷房運転時に空調用冷温水循環回路8を流通する水を示し、「温水」は暖房運転時に空調用冷温水循環回路8を流通する水を示す。
給湯用冷媒回路6は、給湯用冷媒が循環することによって冷凍サイクル(給湯サイクル)が形成される回路であって、給湯用冷媒を圧縮する給湯用圧縮機41、給湯流路9を流通する水(給湯)と給湯用冷媒との間で熱交換を行う給湯用利用側熱交換器42、給湯用冷媒の量を調整する受液器として機能する給湯用冷媒タンク46、給湯用冷媒を減圧する給湯用膨張弁43、及び空調用冷媒回路5を循環する空調用冷媒と給湯用冷媒との間で熱交換を行う中間熱交換器23を冷媒配管で環状に接続した給湯用冷媒メイン回路6aに、給湯用室外ファン45によって送風される大気と給湯用冷媒との間で熱交換を行って排熱する給湯用熱源側熱交換器44が接続された構成となっている。
給湯用冷媒回路6をより詳細に説明すると、給湯用熱源側熱交換器44は、給湯用冷媒メイン回路6aの給湯用膨張弁43と給湯用圧縮機41の間の位置に、中間熱交換器23と並列になるように冷媒配管によって接続され、給湯用熱源側熱交換器44の出入口には、それぞれ給湯用冷媒の流量を制御する第3制御弁49a及び第4制御弁49cが配設されている。
給湯用熱源側熱交換器44において、符号44aは給湯用冷媒入口(第1給湯用冷媒入口)、符号44bは給湯用冷媒出口(第1給湯用冷媒出口)を示す。
なお、後記するように本実施形態に係る空調給湯システム100において、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒入口44a側に備わる第3制御弁49aは、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒の流入量を調整する給湯用冷媒流入量調整手段として使用されることから、以下、給湯用冷媒流量調整弁49aと称する。
なお、給湯用冷媒回路6を循環する給湯用冷媒には、R410a、R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO、プロパンの中から使用条件に適した冷媒が用いられる。
次に、前記した給湯用冷媒回路6に備わる各機器について説明する。
給湯用圧縮機41は、空調用圧縮機21と同様にインバータ制御によって容量制御が可能で、低速から高速まで回転速度が可変であることが好ましい。
給湯用利用側熱交換器42は、図示しないが、給湯流路9に供給される水が流通する給湯用水伝熱管と、給湯用冷媒が流通する給湯用冷媒伝熱管とが熱的に接触するように構成されたものが利用可能である。
給湯用膨張弁43は、弁開度の調整によって給湯用冷媒の圧力を所定の圧力まで減圧することができる。
また、空調用冷媒回路5の中間熱交換器23の出入口には、それぞれ開閉弁35a,35bが備わっている。
なお、中間熱交換器23の符号23aは、冷房運転時に空調用冷媒の入口となる冷房時空調用冷媒入口(第2空調用冷媒入口)、符号23bは、冷房運転時に空調用冷媒の出口となる冷房時空調用冷媒出口(第2空調用冷媒出口)を示す。
また、中間熱交換器23において、給湯運転時に給湯用冷媒の入口となる給湯用冷媒入口(第2給湯用冷媒入口)23cに開閉弁49bが配設され、給湯用冷媒の出口となる給湯用冷媒出口(第2給湯用冷媒出口)23dに開閉弁49dが配設される。
因みに、空調サイクルでの暖房運転時は、中間熱交換器23における空調用冷媒の出入口は逆になる。
具体的に、空調サイクルでの暖房運転時、中間熱交換器23では冷房時空調用冷媒出口23bが空調用冷媒の入口となり、冷房時空調用冷媒入口23aが空調用冷媒の出口となる。
さらに、中間熱交換器23の空調用冷媒流路は、給湯用冷媒回路6を循環する給湯用冷媒が効率よく吸熱できるような流路構造やパス構成であることが望ましいため、流路抵抗が、空調用熱源側熱交換器24より大きくなる場合がある。
同様に、中間熱交換器23の給湯用冷媒流路は、空調用冷媒回路5を循環する空調用冷媒が効率よく放熱できるような流路構造やパス構成であることが望ましいため、流路抵抗が、給湯用熱源側熱交換器44より大きくなる場合がある。
このため、空調用熱源側熱交換器24及び給湯用熱源側熱交換器44は、中間熱交換器23より、冷媒(空調用冷媒、給湯用冷媒)が流通しやすい構成となっている。
給湯流路9は、給湯用利用側の熱搬送媒体としての水が流通する流路であり、給湯用利用側熱交換器42の水側入口42aと給水口78を給湯用配管72で接続し、給湯用利用側熱交換器42の水側出口42bと給湯口79を給湯用配管73で接続して形成された流路である。給湯用配管73には、貯湯タンク70が備わり、給水口78から供給された水は、給湯用利用側熱交換器42で給湯用冷媒と熱交換して加熱され、湯になった後に貯湯タンク70に貯湯される。
そして、貯湯タンク70に貯湯された湯は、給湯口79から給湯負荷側(浴槽、洗面所、台所等)へ給湯される。また、貯湯タンク70の底部には、ドレン配管71aとドレン弁71bが設けられている。ドレン弁71bは通常は閉弁しており、制御装置1aからの指令に基づいて開弁し、貯湯タンク70内に貯湯されている湯がドレン配管71aを流通して外部に排出されるように構成される。なお、給湯流路9には、水や湯の流量を検知する流量センサ(図示せず)が備わっている。
また、空調給湯システム100は、複数の温度センサTH1〜TH23を備えている。具体的に、給湯流路9を流通する水や湯の温度を測定するため、給湯用利用側熱交換器42の水側入口42aに温度センサTH2が備わり、さらに、給水口78に温度センサTH1がそれぞれ備わっている。
また、空調用冷温水循環回路8を流通する冷温水の温度を測定するため、暖房運転時における空調用利用側熱交換器28の水の入口(暖房時水側入口28a)に温度センサTH4が、暖房運転時における空調用利用側熱交換器28の水の出口(暖房時水側出口28b)に温度センサTH3が、室内熱交換器61の冷媒出口61bに温度センサTH5が、それぞれ備わっている。なお、符号61aは、室内熱交換器61の冷媒入口である。
また、給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒の温度を測定するために、給湯用圧縮機41の吸込口41aと吐出口41bに温度センサTH6、TH7がそれぞれ備わり、給湯用膨張弁43の出口に温度センサTH8が備わっている。さらに、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒出口44bに温度センサTH9、中間熱交換器23の給湯用冷媒出口23dに温度センサTH10がそれぞれ備わっている。
また、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒の温度を測定するために、空調用圧縮機21の吸込口21aと吐出口21bに温度センサTH11、TH12がそれぞれ備わり、中間熱交換器23の冷房時空調用冷媒入口23aに温度センサTH13、冷房時空調用冷媒出口23bに温度センサTH14がそれぞれ備わっている。さらに、冷房運転時における空調用膨張弁27の出口に温度センサTH17、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒入口24aに温度センサTH15、冷房時空調用冷媒出口24bに温度センサTH16、冷房運転時における空調用利用側熱交換器28の空調用冷媒出口となる冷房時空調用冷媒出口28dに温度センサTH18が、それぞれ備わっている。なお、符号28cは、冷房運転時に空調用利用側熱交換器28への空調用冷媒の入口となる冷房時空調用冷媒入口を示す。
また、本実施形態に係る空調給湯システム100には、外気温度を測定する温度センサTH19、住宅60の室内温度を測定する温度センサTH20、及び貯湯タンク70内に貯湯された湯の温度を測定する温度センサTH21も備わっている。
さらに、空調用圧縮機21には回転速度を検出する回転速度検知センサRAが備わり、給湯用圧縮機41には回転速度を検出する回転速度検知センサRHが備わっている。
そして、空調用膨張弁27には弁開度を検出する弁開度検知センサPAが備わり、給湯用膨張弁43には弁開度を検出する弁開度検知センサPHが備わっている。
また、本実施形態に係る空調給湯システム100の空調用熱源側熱交換器24には、冷房時空調用冷媒出口24b近傍における空調用冷媒の温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段として、温度センサTH22が備わっている。ここでいう近傍は、空調用熱源側熱交換器24内を空調用冷媒が流通する経路において、経路の中間点より冷房時空調用冷媒出口24bに近い位置を示す。
そして、温度センサTH22が測定する空調用冷媒の温度を、空調用熱源側熱交換器24の空調用熱交換器出口温度とする。
同様に給湯用熱源側熱交換器44には、給湯用冷媒出口44b近傍における給湯用冷媒の温度を測定する給湯用熱交換器出口温度測定手段として、温度センサTH23が備わっている。ここでいう近傍は、給湯用熱源側熱交換器44内を給湯用冷媒が流通する経路において、経路の中間点より給湯用冷媒出口44bに近い位置を示す。
そして、温度センサTH23が測定する給湯用冷媒の温度を、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用熱交換器出口温度とする。
制御装置1aは、リモコン(図示せず)からの指令信号、温度センサTH1〜TH23、回転速度検知センサRA,RH、弁開度検知センサPA,PHからの検知信号が入力されるように構成される。そして、制御装置1aは、これらの入力信号に基づいて空調用圧縮機21及び給湯用圧縮機41の運転や停止、四方弁22や53の切替え、空調用膨張弁27及び給湯用膨張弁43弁開度の設定、空調用冷媒流量調整弁35c、第2制御弁35d、給湯用冷媒流量調整弁49a、第4制御弁49cの弁開度の設定、空調用冷温水循環ポンプ52の駆動や停止、開閉弁35a,35b,49b,49d,54a,54bの開閉、その他の空調給湯システム100の運転に必要な制御を実行する。
例えば、本実施形態に係る空調給湯システム100では、中間熱交換器23を介して空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒と給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒とで熱交換を行いながら、空調サイクルで冷房運転し、給湯サイクルで給湯運転する「排熱回収運転」が可能である。
基本的に、空調給湯システム100は、排熱回収運転時に図2に示す「第1運転状態」に設定される。すなわち、給湯サイクルにおいて給湯用圧縮機41が運転され、給湯用利用側熱交換器42が凝縮器として使用され、給湯用熱源側熱交換器44が不使用であり、中間熱交換器23が蒸発器として使用される。一方、空調サイクルでは空調用圧縮機21が運転され、空調用利用側熱交換器28が蒸発器として使用され、空調用熱源側熱交換器24が不使用であり、中間熱交換器23が凝縮器として使用される。
図3〜5を参照して、排熱回収運転における冷媒(空調用冷媒、給湯用冷媒)の流れ及び空調用冷温水循環回路8を流通する水(熱搬送媒体)の流れを説明する。
なお、図3〜5において、熱交換器(中間熱交換器23、空調用利用側熱交換器28、空調用熱源側熱交換器24、給湯用利用側熱交換器42、給湯用熱源側熱交換器44)に付された太矢印は熱の流れを示しており、各回路(空調用冷媒回路5、給湯用冷媒回路6、空調用冷温水循環回路8、給湯流路9)に付された矢印は、冷媒(空調用冷媒、給湯用冷媒)または流体(水、湯)が各回路を流通する方向を示している。また、白色の開閉弁(35a,35b,49b,49d)及び白色の流量制御弁(空調用冷媒流量調整弁35c、第2制御弁35d、給湯用冷媒流量調整弁49a、第4制御弁49c)は開弁した状態、黒色の開閉弁及び黒色の流量制御弁は閉弁した状態を示している。また、四方弁(22,53)においては、実線で示された円弧が冷媒及び流体の流路を示している。また、室外ファン(空調用室外ファン25、給湯用室外ファン45)は、白色の場合は運転中であることを示し、黒色の場合は停止中であることを示している。そして、破線で示される熱交換器(中間熱交換器23、空調用熱源側熱交換器24、給湯用熱源側熱交換器44)は、不使用の熱交換器、すなわち、冷媒が流通しない熱交換器を示し、実線で示される熱交換器は使用される熱交換器、すなわち、冷媒が流通する熱交換器を示している。
空調給湯システム100を排熱回収運転するとき、制御装置1aは、図3に示すように、空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定する。すなわち、制御装置1aは、空調用圧縮機21の吐出口21bから吐出された高温高圧のガス冷媒が中間熱交換器23に流入するとともに、空調用利用側熱交換器28を流通した空調用冷媒が空調用圧縮機21の吸込口21aに流入するように四方弁22を切り替える。
さらに、制御装置1aは、空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに空調用室外ファン25を停止し、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する。
空調用冷媒流量調整弁35cの閉弁によって、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒の流入が遮断されることから、本実施形態において空調用冷媒流量調整弁35cは、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒遮断手段として機能する。なお、空調用冷媒遮断手段として、空調用冷媒流量調整弁35cの他に図示しない遮断弁が冷房時空調用冷媒入口24aに備わる構成であってもよい。
同様に、給湯用冷媒流量調整弁49aの閉弁によって、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒の流入が遮断されることから、本実施形態において給湯用冷媒流量調整弁49aは、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒遮断手段として機能する。なお、給湯用冷媒遮断手段として、給湯用冷媒流量調整弁49aの他に図示しない遮断弁が給湯用冷媒入口44aに備わる構成であってもよい。
さらに、制御装置1aは、開閉弁35a,35b,49b,49dを開弁する。
なお、制御装置1aは、必要に応じて空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを開弁して空調用室外ファン25を運転し、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを開弁して給湯用室外ファン45を運転するが、その詳細は後記する。
空調用圧縮機21から吐出された高温高圧のガス冷媒は中間熱交換器23に流入し、低温の給湯用冷媒へ放熱して凝縮して液化する。この高圧の液冷媒は、空調用タンク26を流れた後に所定の開度で開弁している空調用膨張弁27で減圧、膨張し、低温低圧の気液二相冷媒となり、空調用利用側熱交換器28に流入する。空調用利用側熱交換器28内を流れる気液二相冷媒は、空調用冷温水循環回路8を流通する相対的に高温の冷水から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は四方弁22を経由して空調用圧縮機21の吸込口21aに流入し、空調用圧縮機21によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
空調用冷温水循環回路8では、空調用利用側熱交換器28を流れる空調用冷媒に放熱した冷水が空調用冷温水循環ポンプ52によって空調用冷温水配管55aを流通し、室内熱交換器61に流入する。室内熱交換器61では、空調用冷温水循環回路8内の冷水と住宅60の室内の高温の空気とで熱交換が行われ、住宅60の空気が冷却される。つまり、住宅60の室内が冷房される。このとき、室内熱交換器61を流れる冷水は、住宅60の室内の空気から吸熱して昇温する。この昇温された冷水は空調用冷温水ポンプ52によって空調用冷温水配管55b,55cを流通し、再度、空調用利用側熱交換器28で空調用冷媒に放熱して冷却される。
給湯用冷媒回路6では、給湯用圧縮機41で圧縮され高温高圧となったガス冷媒が給湯用利用側熱交換器42に流入する。給湯用利用側熱交換器42内を流れる高温高圧のガス冷媒は、給湯流路9内を流れる水に放熱して凝縮し、液化する。そして、液化した高圧の液冷媒は、給湯用冷媒タンク46を流れた後に所定の開度で開弁している給湯用膨張弁43で減圧、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、中間熱交換器23を流れる間に、中間熱交換器23を流れる高温の空調用冷媒から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、給湯用圧縮機41の吸込口41aに流入し、給湯用圧縮機41によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
給湯流路9では、給水口78に流入した水が給湯用配管72内を流通して給湯用利用側熱交換器42に流入する。そして、給湯用利用側熱交換器42で、給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒から吸熱して、高温の水(湯)となる。この湯は、給湯用配管73を流通して貯湯タンク70に貯湯され、利用者の要求に応じて給湯口79から給湯される。
このように、排熱回収運転では空調給湯システム100が「第1運転状態」に設定される。そして、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒が住宅60の室内から回収した熱は中間熱交換器23を介して給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒に吸熱された後、給湯用利用側熱交換器42を介して給湯用配管72を流通する水に伝熱される。この運転により、住宅60の室内から回収した熱を給湯用配管72を流通する水の加熱源として利用することが可能となる。
しかしながら、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒が中間熱交換器23及び空調用熱源側熱交換器24で放熱する熱量(以下、空調放熱量と称する)は、住宅60の室内から室内熱交換器61が回収する熱量であるため、住宅60の室内温度として利用者が設定する温度や外気温度等によって決定される。
一方、給湯用配管72を流通する水の沸き上げに必要とする熱量(以下、給湯吸熱量と称する)は、貯湯タンク70に貯湯する湯の湯温として利用者が設定する温度や給水口78から供給される水の水温等によって決定される。したがって、空調放熱量と給湯吸熱量が一致しない場合がある。
例えば、空調サイクルにおいて冷房負荷が高い場合のように空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合(空調放熱量>給湯吸熱量)、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒の全てが中間熱交換器23を流通すると、給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒を介して給湯用配管72を流通する水に供給される熱量が過剰になる。したがって、空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒が中間熱交換器23と空調用熱源側熱交換器24とに分配されて、空調用冷媒が中間熱交換器23で放熱する熱量が給湯吸熱量と等しくなるように空調給湯システム100が制御される構成が好ましい。
そこで、排熱回収運転されるときに空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合、制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24を凝縮器として使用するように、空調給湯システム100を図2に示す「第2運転状態」に設定する。
具体的に制御装置1aは、図4に示すように空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを開弁するとともに、空調用室外ファン25を運転する。さらに、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する。
空調給湯システム100が「第2運転状態」に設定されると、空調用冷媒回路5では空調用圧縮機21の吐出口21bから吐出された高温高圧のガス冷媒が四方弁22を経由して中間熱交換器23及び空調用熱源側熱交換器24に流入する。中間熱交換器23を流れる高温高圧のガス冷媒は中間熱交換器23内で給湯用冷媒へ放熱して凝縮し液化する。一方、空調用熱源側熱交換器24に流入する高温高圧のガス冷媒は大気へ放熱して凝縮し液化する。そして、中間熱交換器23及び空調用熱源側熱交換器24で液化した高圧の液冷媒は空調用冷媒タンク26を流れた後に所定の開度で開弁している空調用膨張弁27で減圧、膨張し、低温低圧の気液二相冷媒となり、空調用利用側熱交換器28に流入する。空調用利用側熱交換器28内を流れる気液二相冷媒は、空調用冷温水循環回路8を流通する相対的に高温の冷水から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は四方弁22を経由して空調用圧縮機21の吸込口21aに流入し、空調用圧縮機21によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
一方、給湯用冷媒回路6では、給湯用圧縮機41の吐出口41bから吐出された高温高圧のガス冷媒は給湯用利用側熱交換器42に流入する。給湯用利用側熱交換器42内を流れる高温高圧のガス冷媒は、給湯流路9内を流れる水に放熱して凝縮し、液化する。そして、液化した高圧の液冷媒は、給湯用冷媒タンク46を流れた後に所定の開度で開弁している給湯用膨張弁43で減圧、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は中間熱交換器23を流れる間に、中間熱交換器23を流れる高温の空調用冷媒から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、給湯用圧縮機41の吸込口41aに流入し、給湯用圧縮機41によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
このように、空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合、制御装置1aは排熱回収運転するときに、空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを開弁するとともに空調用室外ファン25を運転し、空調放熱量の一部を空調用熱源側熱交換器24で大気に放熱することによって、給湯用配管72を流通する水に供給される熱量が過剰になることを回避する。
ここで、空調用冷媒回路5の凝縮温度「Tca」は、室外空気へ放熱しなければならないため、室外空気温度「Tao」よりも高温でなければならない。一方、排熱回収運転では中間熱交換器23の中で給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒と、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒が熱交換して、吸・放熱を行うため、空調用冷媒回路5の凝縮温度「Tca」は、給湯用冷媒回路6の蒸発温度「Tee」よりも高温でなければならない。つまり、排熱回収運転では、空調用熱源側熱交換器24と中間熱交換器23で、「Tca>Tao」、かつ、「Tca>Tee」の条件が満足されなければ、空調用冷媒回路5の放熱量(空調放熱量)が不足してしまうことになる。
例えば、「Tao<<Tee」のために「Tca≒Tao」となり、空調用熱源側熱交換器24で放熱量不足になる場合や、「Tao<<Tee」のために「Tca≒Tee」となり、中間熱交換器23で吸・放熱量不足となる場合等が挙げられる。
このとき、空調用冷媒は放熱不足もしくは放熱不可能となり、中間熱交換器23もしくは、空調用熱源側熱交換器24から乾き度の高い空調用冷媒が流出する。この高い乾き度の空調用冷媒は比容積が大きいので空調用膨張弁27を通過する際に流速が極めて高くなる。この結果、流動抵抗が増大し、流れが閉塞するような現象が生じ、空調給湯システム100全体の動作を不安定にしてしまうといった問題が発生する。
そこで、空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合、制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24に流入する高温高圧のガス冷媒の全てが液化するような流量で、空調用熱源側熱交換器24をガス冷媒が流通するように空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を調整する。
そして制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24における空調用冷媒の温度に基づいて空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を調整する。
具体的に、制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24(冷房時空調用冷媒出口24bの近傍)に備わる温度センサTH22から受信するデータに基づいて演算される空調用冷媒の温度(空調用熱交換器出口温度)が、予め演算される、空調用冷媒回路5における凝縮温度(目標凝縮温度)となるように、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を調整する。
この構成によって、空調用熱源側熱交換器24の放熱量不足から生じる流動抵抗の増大を防止し、流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
一方、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合(給湯吸熱量>空調放熱量)、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒の全てが中間熱交換器23に流通しても、給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒を介して給湯用配管72を流通する水に供給される熱量が不足する。したがって、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合、空調用冷媒回路5を流通する空調用冷媒の全てが中間熱交換器23に流通し、空調用冷媒が有する熱量の全てが中間熱交換器23で放熱されるように空調給湯システム100が制御される構成が好ましい。
そのため、制御装置1aは、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合、給湯用熱源側熱交換器44を蒸発器として使用するように、空調給湯システム100を図2に示す「第3運転状態」に設定する。
具体的に制御装置1aは、図5に示すように空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに、空調用室外ファン25を停止する。さらに、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを開弁するとともに給湯用室外ファン45を運転する。
空調給湯システム100が「第3運転状態」に設定されると、空調用冷媒回路5では空調用圧縮機21の吐出口21bから吐出された高温高圧のガス冷媒が四方弁22を経由して中間熱交換器23に流入する。中間熱交換器23を流れる高温高圧のガス冷媒は中間熱交換器23内で給湯用冷媒へ放熱して凝縮し液化する。そして、中間熱交換器23で液化した高圧の液冷媒は空調用冷媒タンク26を流れた後に所定の開度で開弁している空調用膨張弁27で減圧、膨張し、低温低圧の気液二相冷媒となり、空調用利用側熱交換器28に流入する。空調用利用側熱交換器28内を流れる気液二相冷媒は、空調用冷温水循環回路8を流通する相対的に高温の冷水から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は四方弁22を経由して空調用圧縮機21の吸込口21aに流入し、空調用圧縮機21によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
一方、給湯用冷媒回路6では、給湯用圧縮機41の吐出口41bから吐出された高温高圧のガス冷媒は給湯用利用側熱交換器42に流入する。給湯用利用側熱交換器42内を流れる高温高圧のガス冷媒は、給湯流路9内を流れる水に放熱して凝縮し、液化する。そして、液化した高圧の液冷媒は、給湯用冷媒タンク46を流れた後に所定の開度で開弁している給湯用膨張弁43で減圧、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒の一部は中間熱交換器23を流れる間に、中間熱交換器23を流れる高温の空調用冷媒から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、給湯用圧縮機41の吸込口41aに流入し、給湯用圧縮機41によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
さらに、給湯用膨張弁43で減圧、膨張し、中間熱交換器23に流入しない低温低圧の気液二相冷媒は給湯用熱源側熱交換器44に流入して給湯用室外ファン45によって送風される相対的に高温の大気から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒になって給湯用圧縮機41の吸込口41aから流入して給湯用圧縮機41によって再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。
このように、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合、給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒の一部は給湯用熱源側熱交換器44で吸熱して蒸発するが、前記したように、給湯用熱源側熱交換器44は、中間熱交換器23より給湯用冷媒が流通しやすく構成されるため、給湯用熱源側熱交換器44に多くの給湯用冷媒が流れ込み、中間熱交換器23における空調用冷媒と給湯用冷媒の熱交換量が所望する熱量より小さくなる。
そこで、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44に流入する高温高圧のガス冷媒の全てが気化するような流量で、給湯用熱源側熱交換器44をガス冷媒が流通するように給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を調整する。
そして制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44における給湯用冷媒の温度に基づいて給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を調整する。
具体的に、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44に備わる温度センサTH23から受信するデータに基づいて演算される給湯用冷媒の温度(給湯用熱交換器出口温度)が、予め演算される、給湯用冷媒回路6における蒸発温度(目標蒸発温度)となるように、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を調整する。
この構成によって、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
制御装置1aが空調給湯システム100を排熱回収運転するときの手順を、図6を参照して説明する(適宜図1〜5参照)。
なお、制御装置1aは、例えば、利用者が操作するリモコン(図示せず)からの指令信号を受信したときに、空調給湯システム100の排熱回収運転を開始するように構成される。例えば、利用者が住宅60の室内に入室してリモコン操作によって図示しない空調装置の冷房運転(空調サイクルの冷房運転)を開始する場合、給湯サイクルで給湯運転しているときに制御装置1aが排熱回収運転を開始するように構成される。
または、空調サイクルで冷房運転している場合に、利用者の操作等によって給湯サイクルでの給湯運転を開始するとき、制御装置1aが排熱回収運転を開始するように構成される。
その他、予め組み込まれている動作プログラムに基づいて、例えば、予め設定されている所定時刻に制御装置1aが空調給湯システム100の排熱回収運転を自動的に開始する構成であってもよい。
排熱回収運転を開始すると制御装置1aは、空調用冷媒流量調整弁35c、第2制御弁35d、給湯用冷媒流量調整弁49a、及び第4制御弁49cを閉弁し(ステップS1)、その後、各種データの受信処理を行う(ステップS2)。具体的に、制御装置1aは、給湯サイクルにおける目標湯温(沸き上げ温度)、目標湯量(流量)、及び給水口78から給水される水の水温(給水温度)を示すデータを受信する。また、空調サイクルにおける目標温度(設定室温)、目標風量、及び室内温度を示すデータを受信する。
給湯サイクルの目標湯温及び目標湯量を示すデータは、利用者が操作するリモコン(図示せず)から制御装置1aに入力されるデータであり、給水温度を示すデータは温度センサTH1から入力されるデータである。
また、空調サイクルの目標温度及び目標風量を示すデータは、利用者が操作するリモコンから制御装置1aに入力されるデータであり、室内温度を示すデータは温度センサTH20から入力されるデータである。
制御装置1aは、ステップS2で受信した各データに基づいた演算処理を実行する(ステップS3)。具体的に制御装置1aは、給湯サイクルにおける目標給湯能力「Qh」、給湯用圧縮機41の目標回転速度、給湯用圧縮機41の目標吐出温度「Td」、及び給湯用圧縮機41の入力「Whcomp」を演算する。
さらに、制御装置1aは、空調サイクルにおける目標空調能力「Qc」、空調用圧縮機21の目標回転速度、空調用冷媒の目標蒸発温度「Te」、及び空調用圧縮機21の入力「Wccomp」を演算する。
さらに、制御装置1aは、給湯サイクルの目標給湯能力「Qh」と給湯用圧縮機41の入力「Whcomp」との差から給湯吸熱量を演算するとともに、空調サイクルの目標空調能力「Qc」と空調用圧縮機21の入力「Wccomp」との和から空調放熱量を演算する(ステップS4)。
そして、制御装置1aは、ステップS4で演算した給湯吸熱量と空調放熱量を比較し(ステップS5)、給湯吸熱量と空調放熱量が等しいか否かを判定する。なお、ステップS5において制御装置1aは、給湯吸熱量と空調放熱量の差が予め設定される範囲内にあるときに、給湯吸熱量と空調放熱量が等しいと判定する。
そして、給湯吸熱量と空調放熱量が等しいとき(ステップS5→Yes)、制御装置1aは空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定して、排熱回収運転を実行する(ステップS6)。
つまり、本実施形態における「第1運転状態」は、給湯吸熱量と空調放熱量が等しい場合に排熱回収運転されるときの空調給湯システム100の状態である。
図7を参照して、制御装置1aが空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定して排熱回収運転する手順を説明する。
制御装置1aは、中間熱交換器23の出入口(冷房時空調用冷媒入口23a、冷房時空調用冷媒出口23b、給湯用冷媒入口23c、給湯用冷媒出口23d)に配設される開閉弁35a,35b,49b,49dの全てを開弁する(ステップS601)。また、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の出入口(給湯用冷媒入口44a、給湯用冷媒出口44b)に配設される給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する(ステップS602)。さらに、空調用熱源側熱交換器24の出入口(冷房時空調用冷媒入口24a、冷房時空調用冷媒出口24b)に配設される空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに空調用室外ファン25を停止する(ステップS603)。
つまり、制御装置1aは、給湯吸熱量と空調放熱量が等しいため、図3に示すように中間熱交換器23のみを使用して冷房運転と給湯運転を行うように空調給湯システム100を設定する。
そして、制御装置1aは、図6のステップS3での演算結果に従って給湯サイクル及び空調サイクルを運転する。具体的に制御装置1aは、給湯サイクルにおいて、図6のステップS3で演算した目標回転速度で給湯用圧縮機41を運転し、さらに、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の吐出温度が目標吐出温度「Td」となるように給湯用膨張弁43の弁開度を設定する(ステップS604)。
例えば、目標吐出温度と給湯用膨張弁43の弁開度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標吐出温度「Td」に基づいて当該マップを参照することによって給湯用膨張弁43の弁開度を設定する構成とすればよい。
そして、制御装置1aは、空調サイクルにおいて、図6のステップS3で演算した目標回転速度で空調用圧縮機21を運転し、さらに、空調サイクルにおける空調用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となるように空調用膨張弁27の弁開度を設定し(ステップS605)、リターンする。
例えば、目標蒸発温度と空調用膨張弁27の弁開度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標蒸発温度「Te」に基づいて当該マップを参照することによって空調用膨張弁27の弁開度を設定する構成とすればよい。
このように、給湯吸熱量と空調放熱量が等しい場合、制御装置1aは、空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定して排熱回収運転する。
なお、図7のフローチャートに示すように、空調給湯システム100を「第1運転状態」に設定して排熱回収運転する手順からリターンすると、制御装置1aは手順を図6のステップS2に戻し(ステップS6→ステップS2)、排熱回収運転を継続する。
説明を図6のステップS5に戻す。給湯吸熱量と空調放熱量が等しくないとき(ステップS5→No)、制御装置1aは給湯吸熱量と空調放熱量の大きさを比較し(ステップS7)、給湯吸熱量が空調放熱量未満のとき(ステップS7→Yes)、空調給湯システム100を「第2運転状態」に設定して、排熱回収運転を実行する(ステップS8)。
つまり、「第2運転状態」は、給湯吸熱量が空調放熱量未満の場合に排熱回収運転されるときの空調給湯システム100の状態である。
図8を参照して、制御装置1aが空調給湯システム100を「第2運転状態」に設定して排熱回収運転する手順を説明する。
制御装置1aは、中間熱交換器23の出入口(冷房時空調用冷媒入口23a、冷房時空調用冷媒出口23b、給湯用冷媒入口23c、給湯用冷媒出口23d)に配設される開閉弁35a,35b,49b,49dの全てを開弁する(ステップS801)。また、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の出入口(給湯用冷媒入口44a、給湯用冷媒出口44b)に配設される給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを閉弁するとともに給湯用室外ファン45を停止する(ステップS802)。さらに、空調用熱源側熱交換器24の出入口(冷房時空調用冷媒入口24a、冷房時空調用冷媒出口24b)に配設される空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを開弁する(ステップS803)。
つまり、制御装置1aは、空調放熱量が給湯吸熱量より大きいため、図4に示すように、空調放熱量と給湯吸熱量の差に相当する熱量を空調用熱源側熱交換器24で大気に放熱しながら冷房運転と給湯運転を行うように空調給湯システム100を設定する。
その後、制御装置1aは、各データの受信処理を行う(ステップS804)。具体的に制御装置1aは、図6のステップS4で演算した給湯吸熱量及び空調放熱量のデータと、温度センサTH19から入力される外気温度を示すデータを受信する。そして、受信した各データに基づいて、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の目標蒸発温度「Te」と、空調サイクルにおける空調用冷媒の目標凝縮温度「Tc」を演算する(ステップS805)。
そして制御装置1aは、ステップS805での演算結果に従って給湯サイクル及び空調サイクルを運転する。
具体的に、制御装置1aは、給湯サイクルにおいて給湯用圧縮機41を目標回転速度で運転し、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となるように給湯用膨張弁43の弁開度を設定する。
さらに、制御装置1aは、空調サイクルにおいて空調用圧縮機21を目標回転速度で運転し、空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となるように空調用室外ファン25の回転速度を設定するとともに空調用膨張弁27の弁開度を設定する(ステップS806)。
例えば、目標蒸発温度と給湯用膨張弁43の弁開度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標蒸発温度「Te」に基づいて当該マップを参照することによって給湯用膨張弁43の弁開度を設定する構成とすればよい。
また、目標凝縮温度と空調用膨張弁27の弁開度と空調用室外ファン25の回転速度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標凝縮温度「Tc」に基づいて当該マップを参照することによって空調用室外ファン25の回転速度及び空調用膨張弁27の弁開度を設定する構成とすればよい。
そして、制御装置1aは、温度センサTH22から受信するデータに基づいて、空調用熱源側熱交換器24の空調用熱交換器出口温度を演算する(ステップS807)。
そして、制御装置1aは空調用熱源側熱交換器24の空調用熱交換器出口温度が、演算された目標凝縮温度「Tc」となるように、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を設定する(ステップS808)。このように、制御装置1aは、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を設定することによって、空調用熱源側熱交換器24への空調用冷媒の流入量を調整する。
さらに、制御装置1aは、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となっているか否かを判定する(ステップS809)。給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となっている場合(ステップS809→Yes)、制御装置1aは空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となっているか否かを判定する(ステップS810)。空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となっている場合(ステップS810→Yes)、給湯サイクルの運転が目標給湯能力「Qh」で、空調サイクルの運転が目標空調能力「Qc」になっているとき(ステップS811→Yes)、制御装置1aは、第2運転状態で排熱回収運転する手順を終了してリターンするが、給湯サイクルの運転が目標給湯能力「Qh」になっていないか空調サイクルの運転が目標空調能力「Qc」になっていないとき(ステップS811→No)、制御装置1aは手順をステップS806に戻す。
また、空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となっていない場合(ステップS810→No)、制御装置1aは、空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dの弁開度を設定し(ステップS812)、手順をステップS806に戻す。具体的に制御装置1aは、ステップS812で空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを少し閉弁する。そして、手順をステップS806に戻し、以下の手順を実行する。
一方、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となっていない場合(ステップS809→No)、制御装置1aは手順をステップS806に戻し、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となるように給湯用膨張弁43の弁開度を調整する。
なお、図8のフローチャートに示すように、空調給湯システム100を「第2運転状態」に設定して排熱回収運転する手順からリターンすると、制御装置1aは手順を図6のステップS2に戻し(ステップS8→ステップS2)、排熱回収運転を継続する。
このように空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合、空制御装置1aは、空調給湯システム100を「第2運転状態」に設定して排熱回収運転する。
この場合、制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒出口24b近傍における空調用熱交換器出口温度が、演算される凝縮温度(目標凝縮温度「Tc」)となるように、空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を調整する。この構成によって、空調用熱源側熱交換器24の放熱量不足から生じる流動抵抗の増大を防止し、流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
説明を図6のステップS7に戻す。給湯吸熱量が空調放熱量より大きいとき(ステップS7→No)、制御装置1aは空調給湯システム100を「第3運転状態」に設定して、排熱回収運転を実行する(ステップS9)。つまり、「第3運転状態」は、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合に排熱回収運転されるときの空調給湯システム100の状態である。
図9を参照して、制御装置1aが空調給湯システム100を「第3運転状態」に設定して排熱回収運転する手順を説明する。
制御装置1aは、中間熱交換器23の出入口(冷房時空調用冷媒入口23a、冷房時空調用冷媒出口23b、給湯用冷媒入口23c、給湯用冷媒出口23d)に配設される開閉弁35a,35b,49b,49dの全てを開弁する(ステップS901)。また、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の出入口(給湯用冷媒入口44a、給湯用冷媒出口44b)に配設される給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを開弁する(ステップS902)。さらに、空調用熱源側熱交換器24の出入口(冷房時空調用冷媒入口24a、冷房時空調用冷媒出口24b)に配設される空調用冷媒流量調整弁35c及び第2制御弁35dを閉弁するとともに空調用室外ファン25を停止する(ステップS903)。
つまり、制御装置1aは、給湯吸熱量が空調放熱量より大きいため、図5に示すように、給湯吸熱量と空調放熱量の差に相当する熱量を給湯用熱源側熱交換器44で大気から吸熱しながら冷房運転と給湯運転を行うように空調給湯システム100を設定する。
その後、制御装置1aは、各データの受信処理を行う(ステップS904)。具体的に制御装置1aは、図6のステップS4で演算した給湯吸熱量及び空調放熱量のデータと、温度センサTH19から入力される外気温度を示すデータを受信する。そして、受信した各データに基づいて、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の目標蒸発温度「Te」と、空調サイクルにおける空調用冷媒の目標凝縮温度「Tc」を演算する(ステップS905)。
そして、制御装置1aは、ステップS905での演算結果に従って給湯サイクル及び空調サイクルを運転する。
具体的に、制御装置1aは、空調サイクルにおいて空調用圧縮機21を目標回転速度で運転し、空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となるように空調用膨張弁27の弁開度を設定する。
さらに、制御装置1aは、給湯サイクルにおいて給湯用圧縮機41を目標回転速度で運転し、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となるように給湯用室外ファン45の回転速度を設定するとともに給湯用膨張弁43の弁開度を設定する(ステップS906)。
例えば、目標凝縮温度と空調用膨張弁27の弁開度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標凝縮温度「Tc」に基づいて当該マップを参照することによって空調用膨張弁27の弁開度を設定する構成とすればよい。
また、目標蒸発温度と給湯用膨張弁43の弁開度と給湯用室外ファン45の回転速度の関係を示すマップを予め決定し、制御装置1aが、演算した目標蒸発温度「Te」に基づいて当該マップを参照することによって給湯用室外ファン45の回転速度及び給湯用膨張弁43の弁開度を設定する構成とすればよい。
そして、制御装置1aは、温度センサTH23から受信するデータに基づいて、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用熱交換器出口温度を演算する(ステップS907)。
そして、制御装置1aは給湯用熱源側熱交換器44の給湯用熱交換器出口温度が、演算された、目標蒸発温度「Te」となるように、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を設定する(ステップS908)。このように、制御装置1aは、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を設定することによって、給湯用熱源側熱交換器44への給湯用冷媒の流入量を調整する。
さらに、制御装置1aは、空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となっているか否かを判定する(ステップS909)。空調サイクルにおける空調用冷媒の凝縮温度が目標凝縮温度「Tc」となっている場合(ステップS909→Yes)、制御装置1aは給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となっているか否かを判定する(ステップS910)。給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となっている場合(ステップS910→Yes)、給湯サイクルの運転が目標給湯能力「Qh」で、空調サイクルの運転が目標空調能力「Qc」になっているとき(ステップS911→Yes)、制御装置1aは第3運転状態で排熱回収運転する手順を終了してリターンするが、給湯サイクルの運転が目標給湯能力「Qh」になっていないか空調サイクルの運転が目標空調能力「Qc」になっていないとき(ステップS911→No)、制御装置1aは手順をステップS906に戻す。
また、給湯サイクルにおける給湯用冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度「Te」となっていない場合(ステップS910→No)、制御装置1aは、給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cの弁開度を設定し(ステップS912)、手順をステップS906に戻す。具体的に制御装置1aは、ステップS912で給湯用冷媒流量調整弁49a及び第4制御弁49cを少し閉弁する。そして、手順をステップS906に戻して、以下の手順を実行する。
なお、図9のフローチャートに示すように、空調給湯システム100を「第3運転状態」に設定して排熱回収運転する手順からリターンすると、制御装置1aは手順を図6のステップS2に戻し(ステップS9→ステップS2)、排熱回収運転を継続する。
一方、空調サイクルにおいて目標凝縮温度「Tc」が得られていない場合(ステップS909→No)、制御装置1aは手順をステップS906に戻し、目標凝縮温度「Tc」が得られるように空調用膨張弁27の弁開度を調整する。
このように給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合、空制御装置1aは、空調給湯システム100を「第3運転状態」に設定して排熱回収運転する。
この場合、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒出口44b近傍における温度が、予め演算される蒸発温度(目標蒸発温度)となるように、給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を調整する。この構成によって、中間熱交換器23及び給湯用熱源側熱交換器44で、給湯用冷媒の全てを蒸発させることができ、さらに、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
以上のように、本実施形態に係る空調給湯システム100は、中間熱交換器23と並列に配置される空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒入口24a側に空調用冷媒流量調整弁35cを配置する。そして、冷房運転時に排熱回収運転をする場合、制御装置1aは、空調用熱源側熱交換器24における冷房時空調用冷媒出口24b近傍の空調用熱交換器出口温度に応じて空調用冷媒流量調整弁35cの弁開度を設定する。
この構成によって、空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合に排熱回収運転するとき、空調用熱源側熱交換器24に流通させる空調用冷媒の流量を調整できる。そして、空調用熱源側熱交換器24で空調用冷媒を十分に冷却することができ、空調用熱源側熱交換器24を流通する空調用冷媒の全てを凝縮させることができる。換言すると、空調用熱源側熱交換器24の放熱量不足から生じる流動抵抗の過剰な増大を防止し、流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
一方、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合に排熱回収運転するとき、制御装置1aは、給湯用冷媒流量調整弁49aを開弁して給湯用熱源側熱交換器44に給湯用冷媒を流通させて大気の熱で気化させる。このとき、制御装置1aは、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒出口44bにおける給湯用熱交換器出口温度に基づいて給湯用冷媒流量調整弁49aの弁開度を設定する。
この構成によって、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合に排熱回収運転するとき、給湯用冷媒回路6を流通する給湯用冷媒を、給湯サイクルにおける目標蒸発温度に基づいて、中間熱交換器23と給湯用熱源側熱交換器44とで好適に分配できる。そして、中間熱交換器23及び給湯用熱源側熱交換器44で、給湯用冷媒の全てを蒸発させることができ、さらに、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
なお、本実施形態に係る空調給湯システム100は、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒入口24a側に空調用冷媒流量調整弁35cを備え、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒入口44a側に給湯用冷媒流量調整弁49aを備える構成とした。これは、前記したように、中間熱交換器23の空調用冷媒に対する流路抵抗が空調用熱源側熱交換器24の空調用冷媒に対する流路抵抗より大きく、中間熱交換器23の給湯用冷媒に対する流路抵抗が給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒に対する流路抵抗より大きいためである。
したがって、中間熱交換器23の空調用冷媒に対する流路抵抗が空調用熱源側熱交換器24の空調用冷媒に対する流路抵抗より小さく、中間熱交換器23の給湯用冷媒に対する流路抵抗が給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合、図10に示すように、中間熱交換器23の冷房時空調用冷媒入口23aに配設される開閉弁35a(図1参照)に替えて流量調整可能な空調用冷媒流量調整弁35a1が配設され、中間熱交換器23の給湯用冷媒入口23cに配設される開閉弁49b(図1参照)に替えて流量調整可能な給湯用冷媒流量調整弁49b1が配設される構成としてもよい。
この構成の場合、中間熱交換器23の冷房時空調用冷媒出口23b近傍における空調用冷媒の温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段(温度センサTH24)と、中間熱交換器23の給湯用冷媒出口23d近傍における給湯用冷媒の温度を測定する給湯用熱交換器出口温度測定手段(温度センサTH25)が備わる構成が好ましい。
そして、温度センサTH24が測定する空調用冷媒の温度を、中間熱交換器23の空調用熱交換器出口温度とし、温度センサTH25が測定する給湯用冷媒の温度を、中間熱交換器23の給湯用熱交換器出口温度とする。
この構成の場合、空調用熱源側熱交換器24の温度センサTH22、及び給湯用熱源側熱交換器44の温度センサTH23が備わらない構成としてもよい。
また、空調用熱源側熱交換器24の冷房時空調用冷媒入口24aに配設される空調用冷媒流量調整弁35cは、流量調整弁でない制御弁(膨張弁)であってもよいし、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用冷媒入口44aに配設される給湯用冷媒流量調整弁49aは、流量調整弁でない制御弁(膨張弁)であってもよい。
そして制御装置1aは、空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合に排熱回収運転するとき、図8に示す手順にしたがって、空調給湯システム100を「第2運転状態」に設定して排熱回収運転をする。
このとき、制御装置1aは、ステップS807で、空調用熱源側熱交換器24の空調用熱交換器出口温度に替えて、温度センサTH24から受信するデータに基づいて、中間熱交換器23の空調用熱交換器出口温度を演算する。そして、ステップS808で、中間熱交換器23の空調用熱交換器出口温度が、演算された目標凝縮温度「Tc」となるように、空調用冷媒流量調整弁35a1の弁開度を設定する。
このことによって、空調用冷媒に対する流路抵抗が小さい中間熱交換器23に好適な流量で空調用冷媒を流通させることができ、流動抵抗の増大を防止して流れの閉塞等の現象の発生を防止できる。
また、給湯吸熱量が空調放熱量より大きい場合に排熱回収運転するとき、制御装置1aは、図9に示す手順にしたがって、空調給湯システム100を「第3運転状態」に設定して排熱回収運転をする。
このとき、制御装置1aは、ステップS907で、給湯用熱源側熱交換器44の給湯用熱交換器出口温度に替えて、温度センサTH25から受信するデータに基づいて、中間熱交換器23の給湯用熱交換器出口温度を演算する。そして、ステップS908で、中間熱交換器23の給湯用熱交換器出口温度が、演算された目標蒸発温度「Te」となるように、給湯用冷媒流量調整弁49b1の弁開度を設定する。
このことによって、給湯用冷媒に対する流路抵抗が小さい中間熱交換器23に好適な流量で給湯用冷媒を流通させることができる。そして、中間熱交換器23及び給湯用熱源側熱交換器44で、給湯用冷媒の全てを蒸発させることができ、さらに、中間熱交換器23において、空調用冷媒と給湯用冷媒とで所望の熱量を熱交換させることができる。
1a 制御装置
5 空調用冷媒回路
6 給湯用冷媒回路
23 中間熱交換器
23a 冷房時空調用冷媒入口(第2空調用冷媒入口)
23b 冷房時空調用冷媒出口(第2空調用冷媒出口)
23c 給湯用冷媒入口(第2給湯用冷媒入口)
23d 給湯用冷媒出口(第2給湯用冷媒出口)
24 空調用熱源側熱交換器
24a 冷房時空調用冷媒入口(第1空調用冷媒入口)
24b 冷房時空調用冷媒出口(第1空調用冷媒出口)
35c 空調用冷媒流量調整弁(空調用冷媒流入量調整手段、空調用冷媒遮断手段)
35a1 空調用冷媒流量調整弁(空調用冷媒流入量調整手段)
44 給湯用熱源側熱交換器
44a 給湯用冷媒入口(第1給湯用冷媒入口)
44b 給湯用冷媒出口(第1給湯用冷媒出口)
49a 給湯用冷媒流量調整弁(給湯用冷媒流入量調整手段、給湯用冷媒遮断手段)
49b1 給湯用冷媒流量調整弁(給湯用冷媒流入量調整手段)
100 空調給湯システム
TH22,TH24 温度センサ(空調用熱交換器出口温度測定手段)
TH23,TH25 温度センサ(給湯用熱交換器出口温度測定手段)

Claims (10)

  1. 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
    前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
    前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
    前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
    前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
    前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第1空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第1空調用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、
    前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
    前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
    前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
    給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。
  2. 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
    前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
    前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
    前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
    前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
    前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第1空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記空調用熱源側熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第1空調用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、
    前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
    前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
    前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
    給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記空調用熱交換器出口温度が前記目標凝縮温度となるように前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。
  3. 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
    前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
    前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
    前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
    前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
    前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第2空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第2空調用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、
    前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
    前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
    前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
    給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。
  4. 空調用冷媒が循環して空調サイクルを形成する空調用冷媒回路と、給湯用冷媒が循環して給湯サイクルを形成する給湯用冷媒回路と、制御装置と、を備えるとともに、
    前記空調用冷媒回路において前記空調用冷媒と大気との間で熱交換する空調用熱源側熱交換器と並列に、かつ、前記給湯用冷媒回路において前記給湯用冷媒と大気との間で熱交換する給湯用熱源側熱交換器と並列に、接続されて前記空調用冷媒と前記給湯用冷媒との間で熱交換する中間熱交換器を備えてなる空調給湯システムであって、
    前記空調サイクルでの冷房運転時に、前記空調用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整する空調用冷媒流入量調整手段と、
    前記空調用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記冷房運転時に前記空調用冷媒の流入量が調整される一方の空調用熱交換器出口温度を測定する空調用熱交換器出口温度測定手段と、を備え、
    前記空調用冷媒流入量調整手段は空調用冷媒流量調整弁であって、
    前記中間熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗が、前記空調用熱源側熱交換器の前記空調用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記空調用冷媒流量調整弁を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の入口となる第2空調用冷媒入口に備え、さらに、前記空調用熱交換器出口温度測定手段を、前記冷房運転時に前記中間熱交換器からの前記空調用冷媒の出口となる第2空調用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、
    前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、
    前記空調用冷媒回路における空調放熱量と、前記給湯用冷媒回路における給湯吸熱量と、前記空調用冷媒回路における目標凝縮温度と、前記給湯用冷媒回路における目標蒸発温度と、を演算し、
    前記空調放熱量が前記給湯吸熱量より大きいとき、
    給湯用冷媒遮断手段によって前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入を遮断するとともに、前記空調用熱交換器出口温度に基づいて前記空調用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記空調用熱交換器出口温度が前記目標凝縮温度となるように前記中間熱交換器への前記空調用冷媒の流入量を調整することを特徴とする空調給湯システム。
  5. 前記給湯サイクルでの給湯運転時に、前記給湯用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整する給湯用冷媒流入量調整手段と、
    前記給湯用熱源側熱交換器と前記中間熱交換器のうち、前記給湯運転時に前記給湯用冷媒の流入量が調整される一方の給湯用熱交換器出口温度を測定する給湯用熱交換器出口温度測定手段と、をさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記空調サイクルでの冷房運転と、前記給湯サイクルでの給湯運転と、を同時に実行する場合に、前記給湯吸熱量が前記空調放熱量より大きいとき、
    空調用冷媒遮断手段によって前記空調用熱源側熱交換器への前記空調用冷媒の流入を遮断するとともに、前記給湯用熱交換器出口温度に基づいて前記給湯用冷媒流入量調整手段を制御して、前記給湯用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第1項乃至請求の範囲第項のいずれか1項に記載の空調給湯システム。
  6. 前記制御装置は、
    前記給湯用熱交換器出口温度が前記目標蒸発温度となるように前記給湯用熱源側熱交換器又は前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第項に記載の空調給湯システム。
  7. 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
    前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第1給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第1給湯用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第項に記載の空調給湯システム。
  8. 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
    前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第1給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記給湯用熱源側熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第1給湯用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記給湯用熱源側熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第項に記載の空調給湯システム。
  9. 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
    前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第2給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第2給湯用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第項に記載の空調給湯システム。
  10. 前記給湯用冷媒流入量調整手段は給湯用冷媒流量調整弁であって、
    前記中間熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗が、前記給湯用熱源側熱交換器の前記給湯用冷媒に対する流路抵抗より小さい場合の構成として、
    前記給湯用冷媒流量調整弁を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の入口となる第2給湯用冷媒入口に備え、さらに、前記給湯用熱交換器出口温度測定手段を、前記給湯運転時に前記中間熱交換器からの前記給湯用冷媒の出口となる第2給湯用冷媒出口の近傍に備え、
    前記制御装置は、前記給湯用冷媒流量調整弁の弁開度を調整して、前記中間熱交換器への前記給湯用冷媒の流入量を調整することを特徴とする請求の範囲第項に記載の空調給湯システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5788526B2 (ja) * 2011-11-29 2015-09-30 株式会社日立製作所 空調給湯システム
GB2517216A (en) * 2013-08-16 2015-02-18 Bja Refrigeration Consulting Engineers Ltd Heat recovery system
DE102017202524A1 (de) * 2017-02-16 2018-08-16 Robert Bosch Gmbh System mit einer Klimatisierungseinrichtung und einer Brauchwassereinrichtung
CN107166829B (zh) * 2017-04-25 2019-05-24 珠海格力电器股份有限公司 应用于风冷冷水热回收机组的控制方法及装置
US10767887B2 (en) 2018-05-16 2020-09-08 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for thermal comfort control
CN110986283B (zh) * 2019-11-26 2021-06-18 珠海格力电器股份有限公司 一种水多联系统制热防冻模式控制方法、计算机可读存储介质及空调

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101771A (ja) * 1984-10-23 1986-05-20 三菱電機株式会社 ヒ−トポンプ式冷暖房給湯機
JPH0432669A (ja) * 1990-05-25 1992-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプシステムとその制御方法
JP2004218943A (ja) * 2003-01-15 2004-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷暖房給湯装置
JP2005299935A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Fujitsu General Ltd 空気調和装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101771A (ja) * 1984-10-23 1986-05-20 三菱電機株式会社 ヒ−トポンプ式冷暖房給湯機
JPH0432669A (ja) * 1990-05-25 1992-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプシステムとその制御方法
JP2004218943A (ja) * 2003-01-15 2004-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷暖房給湯装置
JP2005299935A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Fujitsu General Ltd 空気調和装置

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