JP6689404B2

JP6689404B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP6689404B2
Application number: JP2018553616A
Authority: JP
Inventors: 篤志佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: JPWO2018100729A1; WO2018100729A1

Description

本発明は、冷房及び暖房を含む空調運転と、給湯運転とを行う冷凍サイクル装置に関する。

従来の空調給湯複合システムは、例えば、１台の室外機と、複数台の空調用室内機と、給湯器とを有する。室外機は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、インバータ制御可能な制御装置とを有する。各室内機は室内熱交換器を有し、給湯器は水熱交換器を有する。膨張弁が室内熱交換器及び水熱交換器の熱交換器毎に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

上述した構成の空調給湯複合システムでは、圧縮機が１台であるため、システム全体の運転状態として冷房運転又は暖房運転のどちらかしか選択できないが、室内熱交換器及び水熱交換器の熱交換器毎に膨張弁が設けられている。そのため、この空調給湯複合システムは、運転の種類として、１台の室内機のみを冷房運転又は暖房運転すること、全ての室内機を冷房運転又は暖房運転すること、及び給湯器のみ運転することの他に、室内機の暖房及び給湯器の同時運転を行うことができる。

特開２０１２−７８０７５号公報

上述した空調給湯複合システムでは、給湯器を運転する場合、室内機を暖房運転する場合、並びに室内機の暖房及び給湯器の同時運転の場合のいずれにおいても、膨張弁が熱交換器の下流側に設けられているため、室内機の熱交換器と水熱交換器との両方に冷媒が流れ込む。そのため、１台の室内機が暖房運転中又は給湯器が運転中の場合、停止中の室内機又は給湯器にも高圧高温の冷媒が流れる。

一方、室内機が冷房運転すると、ドレン水が熱交換器に付着し、ドレン水がドレンパンに溜まった状態になる。この状態で冷房運転を停止し、給湯器を運転させた場合、上述したように、停止している室内機の熱交換器にも高圧高温の冷媒が流れることになる。その結果、熱交換器表面のドレン水及びドレンパンに溜まったドレン水が蒸発し、室内機の内部は高温高湿となり、結果的にファン及び筐体等の部材に水滴が付着する。水滴の大きさは熱交換器の温度が上昇するにつれて増大し、水滴の筐体の内壁等に対する粘性抵抗力よりも水滴の重力が大きくなると水滴が落下してしまう。

例えば、カセット型の室内機の場合、吸込口が筐体下部にあるため、ファン及び筐体内壁に付着した水滴は吸込口から落下する。吸込口の下に人が居たり、電荷製品等の装置などが置かれていたりすると、人又は装置の上に水滴が落下してしまうことになる。この問題は、特許文献１に開示された空調給湯システムにおいても、室内機の冷房運転を停止した直後に暖房運転を行った場合に起こり得る。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、室内機の冷房運転を停止した後に給湯運転を行った場合に室内機から水滴が落下することを防ぐ冷凍サイクル装置を提供するものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機を含む熱源ユニットと、前記圧縮機に接続された冷媒配管から分岐された空調用分岐配管を流通して循環する冷媒と空調対象空間の空気との間で熱交換する複数の室内機と、前記冷媒配管から分岐された給湯用分岐配管を流通して循環する冷媒と水との間で熱交換する給湯器と、前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力センサと、前記複数の室内機及び前記給湯器の運転状態に応じて前記圧縮機を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の室内機のうち、冷房運転した室内機の冷房運転を停止した後に前記給湯器を運転させた場合、前記圧縮機の吐出圧力の目標値に上限値を設定し、前記圧力センサが検知する吐出圧力が該上限値に追従するように該圧縮機を制御し、前記冷房運転した室内機の冷房運転を停止してから前記圧縮機の運転の累積時間である運転時間が予め決められた時間以下の場合に前記上限値を設定し、前記冷房運転した室内機の前記運転時間のうち、最小値を前記上限値の設定の判定基準に用いるものである。

本発明は、室内機の冷房運転を停止した後に給湯運転を行った場合、圧縮機の吐出圧力を抑制する制御を行うことで、冷房運転を停止した室内機に高温の冷媒が流れ込むことを抑制し、室内機の筐体内が高温高湿になることを防ぎ、冷房運転を停止した室内機からの水滴落下を防止することができる。

本発明の実施の形態１における空調給湯複合システムの冷媒回路を示す概念図である。図１に示した室内機の一構成例の内部構造を示す断面図である。図１に示した制御部の一構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１における制御方法について、圧縮機の制御に関する制御フラグを決定する手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１における制御方法について、図４で決定した制御フラグに基づく動作の手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２における空調給湯複合システムの冷媒回路を示す概念図である。図６に示した給湯器が沸き上げ運転を行う場合における、圧縮機の吐出圧力及び運転周波数と、タンク内の水の温度と、ヒータの電源の状態との推移を示すグラフである。本発明の実施の形態２における制御方法について、図４で決定した制御フラグに基づく動作の手順を示すフローチャートである。図６に示した制御部に電気的に接続される構成の一例を示すブロック図である。

実施の形態１．
本実施の形態１の空調給湯複合システムの構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における空調給湯複合システムの冷媒回路を示す概念図である。図２は、図１に示した室内機の一構成例の内部構造を示す断面図である。図２は、図１に示す室内機３０２ａ、３０２ｂがカセット型室内機の場合を示しているが、室内機３０２ａ、３０２ｂはカセット型室内機に限らない。なお、図２は、室内機３０２ａの半分の断面構造を示す。

図１に示すように、空調給湯複合システム１００は、熱源ユニット３０１と、空調対象空間を空調する室内機３０２ａ、３０２ｂと、給湯器３０３とを有する。給湯器３０３に暖房装置３０４が接続されている。室内機３０２ａ、３０２ｂ及び給湯器３０３と、熱源ユニット３０１との間に、分岐ユニット３０５が設けられている。図１には、室内機が２台の場合を示しているが、室内機は１台であってもよく、３台以上であってもよい。

熱源ユニット３０１は、圧縮機１１、熱交換器１２、送風機１３、四方弁１４、制御部１５、絞り部１６及びアキュムレータ１０を有する。圧縮機１１、四方弁１４及び熱交換器１２が冷媒配管１７で接続されている。冷媒配管１７には、圧縮機１１の吐出口側に、冷媒の吐出圧力を検知する圧力センサ１８が設けられている。圧縮機１１、送風機１３、四方弁１４及び圧力センサ１８は信号線を介して制御部１５と接続されている。

圧縮機１１は、吸入する冷媒を圧縮して吐出する。送風機１３は外気を熱交換器１２に供給する。熱交換器１２は、冷媒と外気との間で熱交換を行う。四方弁１４は、冷媒の流路を切り替える。圧力センサ１８は、検知する吐出圧力の値を制御部１５に出力する。

分岐ユニット３０５は膨張弁５１ａ〜５１ｃを有する。膨張弁５１ａ〜５１ｃは、熱源ユニット３０１の絞り部１６から延びる冷媒配管１７が分岐した空調用分岐配管１７ａ、１７ｂ及び給湯用分岐配管１７ｃに設けられている。空調用分岐配管１７ａ、１７ｂは室内機３０２ａ、３０２ｂを通って分岐ユニット３０５に戻る。給湯用分岐配管１７ｃは給湯器３０３を通って分岐ユニット３０５に戻る。分岐ユニット３０５において、室内機３０２ａ、３０２ｂから延びる空調用分岐配管１７ａ、１７ｂと給湯器３０３から延びる給湯用分岐配管１７ｃとが合流して、冷媒配管１７の四方弁１４側と接続されている。膨張弁５１ａ〜５１ｃは信号線を介して制御部１５と接続されている。

室内機３０２ａは、熱交換器２１ａ及び送風機２２ａを有する。室内機３０２ｂは、熱交換器２１ｂ及び送風機２２ｂを有する。熱交換器２１ａは空調用分岐配管１７ａに接続されている。熱交換器２１ｂは空調用分岐配管１７ｂに接続されている。図２に示すように、室内機３０２ａには、熱交換器２１ａの重力方向には、熱交換器２１ａの表面で結露したドレン水を溜めるためのドレンパン２３ａが設けられている。室内機３０２ｂにも、熱交換器２１ｂの重力方向に、図示しないドレンパンが設けられている。

図２は、室内機３０２ａが冷房運転を行った場合に、熱交換器２１ａの表面にドレン水６１が付着している様子を示す。また、図２は、熱交換器２１ａの表面に付着したドレン水６１が落下してドレンパン２３ａ内にドレン水６２が溜まる様子を示している。

図１に示す送風機２２ａは空調対象空間の空気を室内機３０２ａ内に吸い込んで熱交換器２１ａに供給する。図１に示す送風機２２ｂは空調対象空間の空気を室内機３０２ｂ内に吸い込んで熱交換器２１ｂに供給する。熱交換器２１ａ、２１ｂは空調対象空間の空気と冷媒との間で熱交換を行う。送風機２２ａ、２２ｂは制御部１５と信号線を介して接続されている。

給湯器３０３は、熱交換器３１、熱交換器３３、三方弁３９、ポンプ３４、３５及びタンク３６を有する。熱交換器３１、熱交換器３３及びポンプ３４が順に接続され、これらの機器を水が循環する１次水回路３７が構成される。１次水回路３７は流体回路の一例である。また、熱交換器３３、ポンプ３５及びタンク３６が順に接続され、これらの機器を通って水が循環する２次水回路３８が構成される。２次水回路３８は水回路の一例である。タンク３６は、外部から水道水が供給される。また、タンク３６は、熱交換後のお湯が使用されるシャワー等と接続されている。熱交換器３１は、１次水回路３７を循環する水と給湯用分岐配管１７ｃを通る冷媒との間で熱交換を行う。熱交換器３３は、１次水回路３７を循環する水とタンク３６の水との間で熱交換を行う。

１次水回路３７には、熱交換器３１と熱交換器３３との間に三方弁３９が設けられている。１次水回路３７には、三方弁３９から分岐して、途中に暖房装置３０４が接続され、熱交換器３３とポンプ３４との合流点４０に合流する暖房回路４１が接続されている。三方弁３９及びポンプ３４、３５は信号線を介して制御部１５と接続されている。

図３は、図１に示した制御部の一構成例を示すブロック図である。制御部１５は、プログラムを記憶するメモリ１５１と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１５２と、時間を計測するタイマー１５３とを有する。制御部１５は、例えば、マイクロコンピュータである。制御部１５は、室内機３０２ａ、３０２ｂに対する運転の指示及び室内機３０２ａ、３０２ｂの運転状態に応じて、圧縮機１１及び送風機１３、２２ａ、２２ｂの起動及び停止と運転周波数と、四方弁１４の流路切り換えと、絞り部１６及び膨張弁５１ａ、５１ｂの開度とを制御する。また、制御部１５は、給湯器３０３に対する運転の指示及び給湯器３０３の運転状態に応じて、三方弁３９の流路切り換えと、ポンプ３４、３５の起動及び停止と、絞り部１６及び膨張弁５１ｃの開度とを制御する。室内温度を検知する図示しない温度センサが室内機３０２ａ、３０２ｂに設けられていてもよい。この場合、制御部１５は、室内温度が設定温度になるように、圧縮機１１、送風機１３、２２ａ、２２ｂ、絞り部１６及び膨張弁５１ａ、５１ｂを制御してもよい。

図１に示すように、熱源ユニット３０１、室内機３０２ａ、３０２ｂ及び給湯器３０３が接続された状態で、熱源ユニット３０１及び室内機３０２ａ、３０２ｂと、熱源ユニット３０１及び給湯器３０３とのそれぞれに冷凍サイクルが構成される。図１に示す実線矢印は、給湯器３０３が運転している場合の冷媒の流れを示す。破線矢印は、給湯器３０３における水の流れを示す。図１では、暖房装置３０４にもお湯を循環させる場合を示している。

次に、図１に示した空調給湯複合システム１００の動作を説明する。図４は、本発明の実施の形態１における制御方法について、圧縮機の制御に関する制御フラグを決定する手順を示すフローチャートである。

図１に示した空調給湯複合システム１００において、室内機３０２ａ及び室内機３０２ｂのうち、いずれか一方又は両方に運転の指示が入力されると、制御部１５は、室内機３０２ａ、３０２ｂに指示された運転状態にしたがって、圧縮機１１を冷房用途及び暖房用途のうち、どちらで運転するかを決定する。冷房用途は、室内機３０２ａ及び室内機３０２ｂのうち、いずれか一方又は両方が冷房運転の場合である。暖房用途は、室内機３０２ａ及び室内機３０２ｂのうち、いずれか一方又は両方が暖房運転の場合の他に、給湯器３０３が運転する場合を含む。また、メモリ１５１は、圧縮機１１の吐出圧力を制限する制御を行うか否かを示す制御フラグの情報を記憶する。制御フラグには、初期値として、吐出圧力を制限しない無効状態が設定されている。

図４に示すステップＳ１において、制御部１５は、圧縮機１１が暖房及び冷房のうち、どちらの用途で運転しているかを判定する。制御部１５は、圧縮機１１が冷房用途で運転中と判定すると、ステップＳ３に進み、制御フラグを有効状態に更新する。一方、ステップＳ１において、制御部１５は、圧縮機１１が暖房用途で運転中と判定すると、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、制御部１５は、タイマー１５３を起動し、圧縮機１１が冷房用途の運転を停止してから暖房用途で運転した累積時間である運転時間Ｔｗを計測する。

ステップＳ３で制御フラグが有効状態に設定されると、ステップＳ４において、制御部１５は、運転時間Ｔｗの値を０に設定する。ステップＳ５において、制御部１５は、運転時間Ｔｗと暖房用途の運転時間の下限値Ｔｗｌｉｍとを比較する。運転時間Ｔｗが下限値Ｔｗｌｉｍ以上である場合、制御部１５は、ステップＳ６に進んで、制御フラグを無効状態に更新する。ステップＳ５において、運転時間Ｔｗが下限値Ｔｗｌｉｍ未満である場合、制御部１５は、ステップＳ１に戻る。

図４を参照して説明したように、圧縮機１１の用途及び運転時間Ｔｗにしたがって、制御フラグに有効状態又は無効状態が設定される。圧縮機１１が冷房運転であれば、制御フラグは有効状態に設定される。また、圧縮機１１が冷房用途から暖房用途の運転に切り替わった場合、暖房用途の運転時間が予め決められた時間未満であれば、制御フラグは有効状態を維持し、暖房用途の運転時間が予め決められた時間以上経過すれば、制御フラグは無効状態に設定される。制御フラグが有効状態である場合、制御部１５は、圧縮機１１の吐出圧力の目標値に上限値を設定し、吐出圧力が上限値に追従するように圧縮機１１を制御する。制御フラグが無効状態である場合、制御部１５は、圧縮機１１の吐出圧力を制限しない。

ここで、室内機３０２ａ、３０２ｂが冷房運転を行った後に冷房運転を停止した直後における室内機３０２ａ、３０２ｂの筐体内部の状態を考えてみる。室内機３０２ａの筐体内部は、図２に示したように、熱交換器２１ａにドレン水６１が付着し、ドレンパン２３ａにもドレン水６２が溜まった状態である。室内機３０２ｂの筐体内部も、室内機３０２ａと同様の状態である。

次に、室内機３０２ａ、３０２ｂが停止した後、図２に示したような状態から給湯器３０３が運転を開始した場合における空調給湯複合システム１００の動作を説明する。図５は、本発明の実施の形態１における制御方法について、図４で決定した制御フラグに基づく動作の手順を示すフローチャートである。メモリ１５１は、圧縮機１１の吐出圧力の目標値の制限値Ｐｄｍｌｉｍを記憶している。

ステップＳ７において、制御部１５は、図４に示した手順で設定された制御フラグの状態を判定する。制御フラグの状態が有効である場合、制御部１５は、ステップＳ８に進み、目標吐出圧力Ｐｄｍと制限値Ｐｄｍｌｉｍとを比較する。ステップＳ８において、目標吐出圧力Ｐｄｍが制限値Ｐｄｍｌｉｍより大きい場合、制御部１５は、ステップＳ９に進み、目標吐出圧力Ｐｄｍを制限値Ｐｄｍｌｉｍに更新する。一方、ステップＳ８において、目標吐出圧力Ｐｄｍが制限値Ｐｄｍｌｉｍ以下の場合、制御部１５は、ステップＳ１０に進み、目標吐出圧力Ｐｄｍを補正しない。ステップＳ８〜Ｓ１０により、制御フラグが有効状態である場合、目標吐出圧力を予め決められた制限値以下に制限することができる。

また、ステップＳ７の判定の結果、制御フラグが無効状態である場合、制御部１５は、目標吐出圧力Ｐｄｍを補正しない。このようにして、吐出圧力の制限に関する制御が必要なとき、すなわち制御フラグが有効状態のときのみ、目標吐出圧力Ｐｄｍを制限することができる。

制御部１５は、ステップＳ９、ステップＳ１０及びステップＳ１２のいずれかにおいて目標吐出圧力Ｐｄｍを決定すると、圧力センサ１８が検知する吐出圧力Ｐｄと目標吐出圧力Ｐｄｍとの値を用いて、吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄｍに追従するように圧縮機１１の運転周波数を制御する（ステップＳ１１）。

上述した制御方法の効果を、図１及び図２を参照して説明する。室内機３０２ｂが運転を停止し、室内機３０２ａが冷房運転を行っている場合、熱交換器２１ａは蒸発器として機能し、図２に示したように、熱交換器２１ａの表面にドレン水６１が付着し、ドレンパン２３ａにはドレン水６２が溜まる。この状態から、室内機３０２ａの運転を停止し、給湯器３０３の運転を開始する場合、制御部１５は、膨張弁５１ａを全閉状態にし、四方弁１４の流路を切り換える。具体的には、制御部１５は、圧縮機１１から吐出される冷媒が四方弁１４を介して給湯用分岐配管１７ｃに流れ込むように、四方弁１４を制御する。その結果、圧縮機１１から吐出される高圧高温の冷媒が冷媒配管１７から給湯用分岐配管１７ｃを経由して熱交換器３１に流れる。

高圧高温の冷媒が四方弁１４側から給湯用分岐配管１７ｃに流れ込むとき、冷媒の一部が空調用分岐配管１７ａにも流れ込む。圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄを制限する制御を行わない場合、高圧高温の冷媒が熱交換器２１ａの温度を上昇させ、ドレン水６１、６２の蒸発を促し、筐体内部が高温高湿状態になって水滴が筐体内壁に付着してしまうことになる。本実施の形態１では、制御部１５が、必要に応じて圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄを通常の目標吐出圧力Ｐｄｍよりも低い制限値Ｐｄｍｌｉｍに追従するように圧縮機１１の運転周波数を制御することで、熱交換器２１ａの過度な温度上昇を防ぐことができる。その結果、ドレン水６１、６２の過度な蒸発が抑制され、筐体内部が高温高湿状態になって水滴が筐体内壁に付着してしまうことを防げる。

本実施の形態１の空調給湯複合システム１００は、圧縮機１１を含む熱源ユニット３０１と、圧縮機１１に接続された冷媒配管１７から分岐された空調用分岐配管１７ａ、１７ｂを流通して循環する冷媒と空調対象空間の空気との間で熱交換する室内機３０２ａ、３０２ｂと、冷媒配管１７から分岐された給湯用分岐配管１７ｃを流通して循環する冷媒と水との間で熱交換する給湯器３０３と、圧縮機１１の吐出圧力を検知する圧力センサ１８と、冷媒を循環させる冷凍サイクルを制御する制御部１５とを有し、制御部１５は、室内機３０２ａ、３０２ｂの冷房運転を停止した後に給湯器３０３を運転させた場合、圧縮機１１の吐出圧力の目標値に上限値を設定し、圧力センサ１８が検知する吐出圧力が通常よりも低い圧力となるように圧縮機１１を制御するものである。

本実施の形態１によれば、制御部１５は、室内機３０２ａ、３０２ｂのうち、いずれか一方又は両方の冷房運転を行った後に運転を停止し、給湯器３０３の運転を開始した場合、圧縮機１１の吐出圧力を通常よりも低い圧力に抑制する。そのため、給湯器３０３に流れ込む冷媒の温度が高くなり過ぎることが抑制され、その冷媒の一部が停止中の室内機３０２ａ、３０２ｂの空調用分岐配管１７ａ、１７ｂに流入しても、熱交換器２１ａ、２１ｂの温度が過度に上昇することを防ぎ、ドレン水６１、６２の過度な蒸発が抑制される。その結果、筐体内部が高温高湿状態になって水滴が筐体内壁に付着することが抑制され、付着した水滴が室内機３０２ａ、３０２ｂの吸込口から落下することを防ぐことができる。

本実施の形態１において、制御部１５は、室内機３０２ａ、３２０ｂの冷房運転を停止してから圧縮機１１の運転時間Ｔｗが予め決められた下限値Ｔｗｌｉｍ以下の場合に、圧縮機１１の吐出圧力の上限値を設定してもよい。運転時間Ｔｗが下限値Ｔｗｌｉｍ以下の場合、室内機３０２ａ、３０２ｂの筐体内壁に水滴が付着するおそれがあるが、それを防止することができる。一方、運転時間Ｔｗが下限値Ｔｗｌｉｍより大きい場合、圧縮機１１の吐出圧力に制限が設けられないので、給湯器３０３における沸き上げ時間を早くすることができる。

また、本実施の形態１において、吐出圧力の目標値に上限値を設定するか否かの判定に用いられる運転時間Ｔｗは、制御部１５が室内機３０２ａ、３０２ｂを暖房運転する場合を含む暖房用途で圧縮機１１を運転させる時間であってもよい。この場合、室内機３０２ａ、３０２ｂが冷房運転を停止した後に室内機３０２ａ、３０２ｂの暖房運転と給湯運転との同時運転に切り替わった場合にも、室内機の筐体内で水滴の発生を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態１で説明したように、圧縮機１１の吐出圧力の目標値に上限値が設定されると、例えば、給湯器３０３がシャワー用途で沸き上げ動作を行う場合、沸き上げ時間が長くなる場合がある。本実施の形態２は、給湯器３０３にヒータを設け、沸き上げ時間が長くなるのを抑制するものである。

本実施の形態２における空調給湯複合システムの構成を説明する。本実施の形態２では、実施の形態１と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態２における空調給湯複合システムの冷媒回路を示す概念図である。図６に示すように、給湯器３０３はヒータ３２を有する。１次水回路３７において、ヒータ３２は、三方弁３９と熱交換器３１との間に設けられている。ヒータ３２には、ヒータ３２に電力を供給する、図示しない電源が接続されている。制御部１５は、ヒータ３２の電源と信号線を介して接続されている。制御部１５は、圧縮機１１の吐出圧力の目標値に上限値が設定された状態で、ユーザから給湯器３０３の運転開始の指示が入力されると、ヒータ３２の電源のオン及びオフを制御する。

次に、本実施の形態２における空調給湯複合システム１００の動作を、図７及び図８を参照して説明する。図７は、図６に示した給湯器が沸き上げ運転を行う場合における、圧縮機の吐出圧力及び運転周波数と、タンク内の水の温度と、ヒータの電源の状態との推移を示すグラフである。

図７に示す４つのグラフの横軸は時間である。４つのグラフのうち、最上段のグラフの縦軸は、圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄの変化を示す。このグラフを吐出圧力グラフと称する。４つのグラフのうち、上から２段目のグラフの縦軸は、圧縮機１１の運転周波数Ｆの変化を示す。このグラフを周波数グラフと称する。４つのグラフのうち、下から２段目のグラフの縦軸は、タンク３６の水温Ｔｔａｎｋの変化を示す。このグラフを水温グラフと称する。４つのグラフのうち、最下段のグラフの縦軸は、ヒータ３２がオン及びオフの状態の変化を示す。このグラフをヒータ状態グラフと称する。タンク３６の水温の目標温度をＴｒｅｆと表記する。

図８は、本発明の実施の形態２における制御方法について、図４で決定した制御フラグに基づく動作の手順を示すフローチャートである。図８に示す手順のうち、ステップＳ７〜ステップＳ１２は図５を参照して説明した動作と同様なため、その詳細な説明を省略する。図３に示したメモリ１５１は圧縮機１１の運転周波数Ｆの下限値である下限周波数Ｆｍｉｎを記憶している。

ステップＳ１１において、沸き上げ開始直後は、制御部１５は、圧縮機１１の運転周波数Ｆを大きくして吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄｍと一致するように圧縮機１１を制御する。その後、吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄｍで安定するように、圧縮機１１の運転周波数Ｆは増減する。しかし、図７の水温グラフに示すように、水温Ｔｔａｎｋが上昇するにしたがって、熱交換器３１への入水温度が上昇し、運転周波数Ｆを下げなければ吐出圧力Ｐｄが上昇してしまう。そのため、圧縮機１１の運転周波数Ｆは次第に下がり、最終的に下限周波数Ｆｍｉｎに貼りつく。

圧縮機１１の運転周波数Ｆが下限周波数Ｆｍｉｎに貼りついた状態は、熱源ユニット３０１から供給される熱量が不足していることを示し、この状態で長時間運転することは沸き上げ時間が延びることに繋がる。

そのため、ステップＳ１３において、制御部１５は、吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄｍ以上であるか否かを判定する。吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄｍより小さい場合、制御部１５は、ステップＳ７に戻る。ステップＳ１３において、吐出圧力Ｐｄが目標吐出圧力Ｐｄｍ以上である場合、制御部１５は、ステップＳ１４に進み、運転周波数Ｆが下限周波数Ｆｍｉｎと等しいか否かを判定する。運転周波数Ｆが下限周波数Ｆｍｉｎと等しくない場合、制御部１５は、ステップＳ７に戻る。ステップＳ１４において、運転周波数Ｆが下限周波数Ｆｍｉｎと等しい場合、制御部１５は、ステップＳ１５に進み、圧縮機１１を停止させる。続いて、制御部１５は、ステップＳ１６に進み、ヒータ３２の電源をオンにしてヒータ３２への電力供給を開始する。

続いて、制御部１５は、ステップＳ１６において、水温Ｔｔａｎｋが目標温度Ｔｒｅｆ以上になるまで、ヒータ３２の電源をオン状態に維持する。水温Ｔｔａｎｋが目標温度Ｔｒｅｆ以上になると、制御部１５は、ステップＳ１７に進み、ヒータ３２の電源をオフにしてヒータ３２への電力供給を停止する。

上述したように、制御部１５は、圧縮機１１の運転及び停止の切り換えと、ヒータ３２への電力供給及び電力供給停止の切り換えとを、圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄ及び運転周波数Ｆに基づいて行っている。例えば、図８に示すステップＳ１３〜Ｓ１６において、制御部１５は、圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄ及び運転周波数Ｆを基に、圧縮機１１を運転するがヒータ３２に電力を供給しない状態から、圧縮機１１の運転を停止してヒータ３２に電力を供給する状態に切り換えたことになる。また、ステップＳ１３及びステップＳ１４の判定でステップＳ７に戻る場合、制御部１５は、圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄ又は運転周波数Ｆを基に、ヒータ３２に電力を供給せず圧縮機１１を運転することを選択したことになる。

また、図８に示したフローチャートのステップＳ１５において、制御部１５は、圧縮機１１の運転を継続したまま、ステップＳ１６に進み、ヒータ３２への電力供給を開始してもよい。この場合、熱交換器３１は、冷凍サイクルで得られる熱とヒータ３２が発生する熱との両方を用いることができる。圧縮機１１を運転するとともにヒータ３２の電力供給を行うと、電力消費量が大きくなるが、圧縮機１１を停止してヒータ３２への電力供給を行う場合に比べて、沸き上げ時間を短縮できる。一方、ステップＳ１５で圧縮機１１の運転を継続すると、例えば、成績係数（ｃｏｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が著しく低下する場合、制御部１５は、圧縮機１１を停止してヒータ３２への電力供給を行ってもよい。

本実施の形態２では、室内機３０２ａ、３０２ｂのうち、いずれか一方又は両方の冷房運転の停止後に給湯運転を開始した場合、制御部１５は、圧縮機１１の吐出圧力を抑制するだけでなく、圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄ及び運転周波数Ｆを基に、圧縮機１１の運転及び停止の切り換えと、ヒータ３２の電源のオン及びオフの切り換えとを行っている。そのため、実施の形態１と同様な効果が得られるだけでなく、給湯器３０３における沸き上げ時間が長くなることを抑制できる。制御部１５は、圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄ及び運転周波数Ｆを基に運転を切り換えるので、新たにセンサを設ける必要がない。

なお、図８に示したフローチャートでは、制御部１５は、圧縮機１１の運転及び停止の切り換えとヒータ３２の電源のオン及びオフの切り換えとの判断を、圧縮機１１の吐出圧力Ｐｄ及び運転周波数Ｆを基準に行っているが、熱交換器３１の熱量を基準にして行ってもよい。この場合、制御部１５が実際に必要とされる熱量を基に運転を切り換えるので、沸き上げ時間が延びることを抑制する効果が向上する。熱交換器３１の熱量は、例えば、熱交換器３１への入水温度と熱交換器３１からの出水温度との差と、ポンプ３４の水流量とから計算できる。以下に、その一例を説明する。

図９は、図６に示した制御部に電気的に接続される構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、制御部１５は、図３に示した機器の他に、ヒータ３２、入水温度センサ４２、出水温度センサ４３及び流量センサ４４と信号線を介して接続されている。入水温度センサ４２及び流量センサ４４は、ポンプ３４と熱交換器３１との間に設けられている。出水温度センサ４３は、熱交換器３１と三方弁３９との間に設けられている。入水温度センサ４２は、入水温度として、熱交換器３１に流入する水の温度を検知する。出水温度センサ４３は、出水温度として、熱交換器３１から流出する水の温度を検知する。流量センサ４４は、ポンプ３４から吐出され、熱交換器３１に流入する水の流量を検知する。

単位時間あたりの熱量をＱ［Ｊ／ｍｉｎ］、水の密度をρ［ｇ／ｃｍ^３］、単位時間あたりの流量をＬ［ｃｍ^３／ｍｉｎ］、入水温度Ｔｉｎと出水温度Ｔｏｕｔとの温度差をΔＴ［Ｋ］、水の比熱をＣ［Ｊ／ｇ・Ｋ］とする。熱量Ｑは、次の式（１）で算出される。
Ｑ＝ρ×Ｌ×Ｃ×ΔＴ・・・・（１）

メモリ１５１は、水の密度ρ及び比熱Ｃと、式（１）とを記憶している。また、メモリ１５１は、算出される熱量Ｑに対して、圧縮機１１の運転及び停止と、ヒータ３２への電力供給及びその停止とを決める閾値を記録している。例えば、メモリ１５１は、圧縮機１１及びヒータ３２の両方を利用するか否かを決める第１の閾値と、圧縮機１１とヒータ３２のうち、いずれを利用するかを決める第２の閾値とを記憶している。なお、制御部１５は、メモリ１５１が記憶する閾値を、例えば、ユーザがシャワー等で使用するお湯について、ユーザが入力する設定温度にしたがって変更してもよい。

図９に示した制御部１５の動作を説明する。制御部１５は、出水温度センサ４３から受け取る出水温度Ｔｏｕｔと入水温度センサ４２から受け取る入水温度Ｔｉｎとから温度差ΔＴを算出する。そして、制御部１５は、流量センサ４４から受け取る流量Ｌと温度差ΔＴを式（１）に代入して熱量Ｑを算出する。さらに、制御部１５は、算出した熱量Ｑをメモリ１５１が記憶する閾値と比較する。熱量Ｑが第１の閾値未満である場合、沸き上げ時間が長くなるおそれがあるため、制御部１５は、圧縮機１１の運転とヒータ３２への電力供給の両方を行う。熱量Ｑが第１の閾値以上、第２の閾値未満である場合、ヒータ３２から沸き上げに十分な熱が得られるため、制御部１５は、圧縮機１１を停止し、ヒータ３２への電力供給を行う。熱量Ｑが第２の閾値以上である場合、圧縮機１１の運転による冷凍サイクルにより沸き上げに十分な熱が得られるため、制御部１５は、ヒータ３２に電力を供給せず圧縮機１１の運転を行う。

本実施の形態２において、圧縮機１１の運転及び停止の切り換えと、ヒータ３２への電力供給及びその停止の切り換えとの判定基準は、圧縮機１１の吐出圧力及び運転周波数、熱交換器３１で熱交換される熱量、及び冷凍サイクルの成績係数に限定されない。制御部１５は、これらの判定基準を含む、冷凍サイクルの状態に基づいて、圧縮機１１の運転及び停止の切り換えと、ヒータ３２への電力供給及び電力供給停止の切り換えとを行えばよい。

以上、冷房及び暖房を含む空調運転と給湯運転とを行う冷凍サイクル装置の実施形態として、冷凍サイクル装置が空調給湯複合システムの場合で実施の形態１及び２を説明したが、冷凍サイクル装置は、上記の実施の形態１及び２で説明したものに限定されない。

例えば、図４に示したステップＳ２において、制御部１５は、冷房運転停止後における圧縮機１１の暖房用途の運転時間Ｔｗを計測したが、空調給湯複合システムに含まれる複数の室内機のうち、冷房運転を停止した室内機全ての運転時間Ｔｗを計測してもよい。この場合、制御部１５は、これら複数の運転時間Ｔｗのうち最小値を、圧縮機１１に上限値を設定するか否かの判定基準となる運転時間Ｔｗに採用してもよい。これにより、１台の圧縮機１１に注目した運転時間を基準とした場合では得ることができない、各室内機の運転状態から、圧縮機１１の吐出圧制御の必要性の有無を判断することができる。その結果、複数の室内機が異なる時刻に冷房運転を停止しても、水滴落下の防止効果をより確実に得ることができる。

また、圧縮機１１の暖房用途は、給湯器３０３における沸き上げ動作だけでなく、室内機３０２ａ、３０２ｂの少なくとも一方の暖房運転、又は暖房装置３０４を用いた給湯器３０３による暖房運転にも適用することができる。

１０アキュムレータ、１１圧縮機、１２熱交換器、１３送風機、１４四方弁、１５制御部、１６絞り部、１７冷媒配管、１７ａ、１７ｂ空調用分岐配管、１７ｃ給湯用分岐配管、１８圧力センサ、２１ａ、２１ｂ熱交換器、２２ａ、２２ｂ送風機、２３ａドレンパン、３１、３３熱交換器、３２ヒータ、３４、３５ポンプ、３６タンク、３７１次水回路、３８２次水回路、３９三方弁、４０合流点、４１暖房回路、４２入水温度センサ、４３出水温度センサ、４４流量センサ、５１ａ〜５１ｃ膨張弁、６１、６２ドレン水、１００空調給湯複合システム、１５１メモリ、１５２ＣＰＵ、１５３タイマー、３０１熱源ユニット、３０２ａ、３０２ｂ室内機、３０３給湯器、３０４暖房装置、３０５分岐ユニット。

Claims

圧縮機を含む熱源ユニットと、
前記圧縮機に接続された冷媒配管から分岐された空調用分岐配管を流通して循環する冷媒と空調対象空間の空気との間で熱交換する複数の室内機と、
前記冷媒配管から分岐された給湯用分岐配管を流通して循環する冷媒と水との間で熱交換する給湯器と、
前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力センサと、
前記複数の室内機及び前記給湯器の運転状態に応じて前記圧縮機を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記複数の室内機のうち、冷房運転した室内機の冷房運転を停止した後に前記給湯器を運転させた場合、前記圧縮機の吐出圧力の目標値に上限値を設定し、前記圧力センサが検知する吐出圧力が該上限値に追従するように該圧縮機を制御し、
前記冷房運転した室内機の冷房運転を停止してから前記圧縮機の運転の累積時間である運転時間が予め決められた時間以下の場合に前記上限値を設定し、
前記冷房運転した室内機の前記運転時間のうち、最小値を前記上限値の設定の判定基準に用いる、
冷凍サイクル装置。
前記運転時間は、前記制御部が、前記室内機を暖房運転する場合を含む暖房用途で前記圧縮機を運転させる時間である、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
圧縮機を含む熱源ユニットと、
前記圧縮機に接続された冷媒配管から分岐された空調用分岐配管を流通して循環する冷媒と空調対象空間の空気との間で熱交換する室内機と、
前記冷媒配管から分岐された給湯用分岐配管を流通して循環する冷媒と水との間で熱交換する給湯器と、
前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力センサと、
前記室内機及び前記給湯器の運転状態に応じて前記圧縮機を制御する制御部と、を有し、
前記給湯器にヒータが設けられ、
前記制御部は、
前記室内機の冷房運転を停止した後に前記給湯器を運転させた場合、前記圧縮機の吐出圧力の目標値に上限値を設定し、前記圧力センサが検知する吐出圧力が該上限値に追従するように該圧縮機を制御し、
前記吐出圧力が前記上限値に追従するように前記圧縮機の制御を開始した後、冷凍サイクルの状態に基づいて、前記圧縮機の運転及び停止の切り換えと、前記ヒータへの電力供給及び電力供給停止の切り換えとを行う、
冷凍サイクル装置。
前記冷凍サイクルの状態は、前記圧縮機の吐出圧力及び運転周波数である、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
前記冷凍サイクルの状態は、前記給湯器に設けられた熱交換器で熱交換される熱量である、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
前記熱交換器に流入する水の温度を検知する入水温度センサと、
前記熱交換器から流出する水の温度を検知する出水温度センサと、
前記熱交換器に流入する水の流量を検知する流量センサと、をさらに有し、
前記制御部は、
前記入水温度センサが検知する温度と、前記出水温度センサが検知する温度と、前記流量センサが検知する流量とを用いて、前記熱交換器の熱量を算出する、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。