WO2012081052A1 - 空調給湯複合システム - Google Patents

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water supply
hot water
unit
refrigerant
indoor
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智一 川越
博文 ▲高▼下
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning and hot water supply combined system that is equipped with a heat pump cycle and can simultaneously provide an air conditioning load and a hot water supply load.
  • an air-conditioning and hot-water supply combined system that is equipped with a heat pump cycle and can simultaneously provide an air-conditioning load and a hot-water supply load has been proposed.
  • an air-conditioning and hot-water supply complex system that can simultaneously provide a cooling load, a heating load, and a hot-water supply load by cascading hot-water supply refrigerant systems having a refrigerant-refrigerant heat exchanger (see, for example, Patent Document 1).
  • an outdoor unit having a compressor for compressing refrigerant, a plurality of indoor units used for air conditioning connected to the outdoor unit, a hot water supply unit for performing hot water supply connected to the outdoor unit, Operation detection means for detecting the operation state of each of the plurality of indoor units, and the operation capacity of the compressor is controlled in accordance with the detection result of the operation detection means while maintaining a predetermined operation capacity required for the water heater.
  • An air conditioning and hot water supply combined system including a control means is disclosed (for example, see Patent Document 2).
  • the combined air conditioning and hot water supply system described in Patent Document 1 has a refrigeration cycle in which an outdoor unit, a hot water supply unit, and an indoor unit are connected, and a refrigerant system capable of high-temperature hot water discharge by cascade connection in the hot water supply unit.
  • a refrigerant system capable of high-temperature hot water discharge by cascade connection in the hot water supply unit.
  • One system is provided to enable hot hot water.
  • the cost required for the hot water supply unit is extremely high.
  • the air conditioning and hot water supply combined system described in Patent Document 2 can be configured at a lower cost than the technique described in Patent Document 1.
  • the refrigerant condensing temperature is set according to the air conditioning load, there has been a problem that the hot water temperature on the hot water supply side cannot be set high.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an air-conditioning and hot-water supply complex system that enables high-temperature hot water from the hot-water supply side and can suppress high-pressure excessive rise of refrigerant. It is said.
  • An air conditioning and hot water supply system includes at least one outdoor unit on which a compressor and an outdoor heat exchanger are mounted, and is connected to the outdoor unit, and includes an indoor heat exchanger and an indoor expansion device. At least one indoor unit, and at least one hot water supply unit connected to the outdoor unit so as to be in parallel with the indoor unit and mounted with a refrigerant-water heat exchanger and a hot water supply side throttle device.
  • An air-conditioning and hot-water supply complex system that is operated so as to have a target condensation temperature set in the outdoor unit, in a state where the indoor unit performs heating operation and the hot-water supply unit performs hot-water supply operation.
  • the target condensation temperature of the outdoor unit is set to the set target Than condensation temperature is raised, the to the heating load of the indoor units constant, and controls so narrow than the opening degree which has been set the opening degree of the indoor expansion device.
  • the set temperature in the hot water supply unit when the set temperature in the hot water supply unit is large, capacity control on the hot water supply side is possible, and the set temperature can be kept high.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of an air conditioning and hot water supply complex system 100 according to an embodiment of the present invention. Based on FIG. 1, the structure and operation
  • the air conditioning and hot water supply complex system 100 is installed in a building, condominium, hotel, etc., and can simultaneously supply a cooling load, a heating load, and a hot water supply load by using a refrigeration cycle (heat pump) that circulates refrigerant.
  • the air conditioning and hot water supply complex system 100 is configured by connecting an outdoor unit 110, an indoor unit 120, and a hot water supply unit 130. Among these, the indoor unit 120 and the hot water supply unit 130 are connected in parallel to the outdoor unit 110 that is a heat source machine.
  • the outdoor unit 110, the indoor unit 120, and the hot water supply unit 130 are connected by a gas main pipe 101 that is a refrigerant pipe and a liquid main pipe 102 that is a refrigerant pipe. Furthermore, a water pipe 103 is connected to the hot water supply unit 130 so that water is supplied.
  • the hot water supply unit 130 can heat or cool the supplied water.
  • the outdoor unit 110 has a function of supplying hot or cold heat to the indoor unit 120 and the hot water supply unit 130.
  • an outdoor heat exchanger 113, a switching valve 112, an accumulator 114, a compressor 111, and a switching valve 112 are sequentially connected from the liquid main pipe 102 side, and a gas main pipe is connected.
  • the circuit configuration reaches 101.
  • the outdoor unit 110 is provided with a blower 115 such as a fan for supplying air to the outdoor heat exchanger 113 in the vicinity of the outdoor heat exchanger 113.
  • the compressor 111 sucks the refrigerant flowing through the liquid main pipe 102 and compresses the refrigerant to bring it into a high temperature / high pressure state.
  • the compressor 111 is not particularly limited as long as it can compress the sucked refrigerant into a high-pressure state.
  • the compressor 111 can be configured using various types such as reciprocating, rotary, scroll, or screw.
  • the compressor 111 may be of a type that can be variably controlled by an inverter.
  • the switching valve 112 is composed of, for example, a four-way valve or the like, and switches the flow of the refrigerant according to a required operation mode.
  • the outdoor heat exchanger 113 functions as a radiator (condenser) during the cooling cycle and as an evaporator during the heating cycle, and performs heat exchange between the air supplied from the blower 115 and the refrigerant to condense or liquefy the refrigerant. Evaporative gasification. Further, the amount of heat exchange of the outdoor heat exchanger 113 can be adjusted by controlling the rotation speed of the blower 115 installed in the vicinity of the outdoor heat exchanger 113 with an inverter or the like.
  • the accumulator 114 is disposed on the suction side of the compressor 111 and stores excess refrigerant. In addition, the accumulator 114 should just be a container which can store an excessive refrigerant
  • the indoor unit 120 has a function of receiving heating or cooling supply from the outdoor unit 110 and taking charge of heating load or cooling load.
  • the indoor unit 120 includes an indoor expansion device 122 and an indoor heat exchanger 121 connected in series.
  • FIG. 1 shows an example in which one indoor unit 120 is mounted, but the number of units is not particularly limited, and a plurality of indoor units are provided in the same manner as the indoor unit 120. May be.
  • the indoor unit 120 may be provided with a blower such as a fan for supplying air to the indoor heat exchanger 121 in the vicinity of the indoor heat exchanger 121.
  • the indoor expansion device 122 has a function as a pressure reducing valve or an expansion valve, and expands the refrigerant by reducing the pressure.
  • the indoor-side throttling device 122 may be configured with a device whose opening degree can be variably controlled, for example, a precise flow rate control means using an electronic expansion valve, an inexpensive refrigerant flow rate control means such as a capillary tube, or the like.
  • the indoor heat exchanger 121 functions as a radiator (condenser) during the heating cycle and as an evaporator during the cooling cycle, and performs heat exchange between the air supplied from the blower (not shown) and the refrigerant to condense the refrigerant. It is liquefied or vaporized.
  • the hot water supply unit 130 has a function of supplying hot water or cold heat from the outdoor unit 110 to the water circuit 104 via the refrigerant-water heat exchanger 131.
  • the hot water supply unit 130 is configured by connecting a refrigerant-water heat exchanger 131 and a hot water supply side expansion device 132 in series.
  • FIG. 1 although the state in which one hot-water supply unit 130 is mounted is shown as an example, the number is not particularly limited.
  • the hot water supply side expansion device 132 has the same function as the indoor side expansion device 122.
  • the refrigerant-water heat exchanger 131 performs heat exchange between water flowing through the water pipe 103 and refrigerant flowing through the refrigerant pipe.
  • the water pipe 103 is connected to the water circuit 104.
  • the water heated or cooled by the refrigerant-water heat exchanger 131 and supplied to the water circuit 104 is used for hot water supply or cold water.
  • the water circuit 104 includes a pump and a hot water storage tank (not shown). That is, the water circuit 104 is established by circulating the water heated or cooled by the refrigerant-water heat exchanger 131 through the water pipe 103.
  • the water pipe 103 is preferably constituted by a copper pipe, a stainless pipe, a steel pipe, a vinyl chloride pipe, or the like.
  • water has been described as an example of the heat medium for circulating the water circuit 104 not limited to water, an antifreeze liquid or the like may be circulated.
  • the compressor 111, the switching valve 112, the indoor heat exchanger 121, the indoor expansion device 122, and the outdoor heat exchanger 113 are connected in series, and the compressor 111 is switched.
  • a valve 112, a refrigerant-water heat exchanger 131, a hot water supply side expansion device 132, and an outdoor heat exchanger 113 are connected in series.
  • coolant-water heat exchanger 131 are connected in parallel, and the refrigerating cycle which circulates a refrigerant
  • a low-pressure gas refrigerant is sucked into the compressor 111.
  • the refrigerant that has been made high temperature and high pressure by the compressor 111 is discharged from the compressor 111 and flows into the outdoor heat exchanger 113 via the switching valve 112.
  • the high-pressure gas refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 113 dissipates heat by exchanging heat with the air supplied from the blower 115, becomes high-pressure liquid refrigerant, and flows out of the outdoor unit 110 through the liquid main pipe 102.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the outdoor unit 110 flows into the indoor unit 120 and the hot water supply unit 130.
  • the refrigerant flowing into the indoor unit 120 is decompressed by the indoor side expansion device 122, and the refrigerant flowing into the hot water supply unit 130 is decompressed by the hot water supply side expansion device 132, respectively, or a low-pressure liquid and gas two-phase refrigerant or a low-pressure liquid refrigerant. And flows into the indoor heat exchanger 121 and the refrigerant-water heat exchanger 131.
  • the low-pressure refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 121 and the refrigerant-water heat exchanger 131 evaporates in each of the indoor heat exchanger 121 and the refrigerant-water heat exchanger 131, and becomes low-pressure gas refrigerant.
  • the low-pressure gas refrigerant flowing out from the indoor heat exchanger 121 and the refrigerant-water heat exchanger 131 flows into the outdoor unit 110 via the gas main pipe 101.
  • the low-pressure gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 110 is sucked into the compressor 111 again via the switching valve 112 and the accumulator 114.
  • a low-pressure gas refrigerant is sucked into the compressor 111.
  • the refrigerant that has been brought to high temperature and high pressure by the compressor 111 is discharged from the compressor 111 and flows out of the outdoor unit 110 through the switching valve 112 and the gas main pipe 101.
  • the high-pressure gas refrigerant that has flowed out of the outdoor unit 110 flows into the indoor unit 120 and the hot water supply unit 130.
  • the refrigerant flowing into the indoor unit 120 flows into the indoor heat exchanger 121, and the refrigerant flowing into the hot water supply unit 130 flows into the refrigerant-water heat exchanger 131, respectively.
  • the high-pressure gas refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 121 and the refrigerant-water heat exchanger 131 condenses (dissipates heat) in each of the indoor heat exchanger 121 and the refrigerant-water heat exchanger 131, and becomes high-pressure liquid refrigerant. Out of the indoor heat exchanger 121 and the refrigerant-water heat exchanger 131.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger 121 is decompressed by the indoor-side expansion device 122, and the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the refrigerant-water heat exchanger 131 is decompressed by the hot-water supply-side expansion device 132, respectively.
  • the two-phase refrigerant or the low-pressure liquid refrigerant flows out of the indoor unit 120 and the hot water supply unit 130 via the liquid main pipe 102.
  • the low-pressure refrigerant that has flowed out of the indoor unit 120 and the hot water supply unit 130 flows into the outdoor unit 110 via the liquid main pipe 102 and flows into the outdoor heat exchanger 113.
  • the low-pressure refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger 113 exchanges heat with the air supplied from the blower 115 to become a low-pressure gas refrigerant and flows out of the outdoor heat exchanger 113.
  • the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 113 passes through the switching valve 112 and the accumulator 114 and is sucked into the compressor 111 again.
  • the air conditioning and hot water supply complex system 100 includes a control means 200.
  • the control unit 200 has a function of controlling the entire system of the air conditioning and hot water supply complex system 100, and includes an outdoor unit control unit 210, an indoor unit control unit 220, and a hot water supply unit control unit 230.
  • control means corresponding to each unit may be given, and each unit may be independent distributed cooperative control in which control is independently performed, and any one unit has all control means,
  • the unit having the control means may give a control command to another unit using communication or the like.
  • the outdoor unit 110 is provided with an outdoor unit control means 210
  • the indoor unit 120 is provided with an indoor unit control means 220
  • the hot water supply unit 130 is provided with a hot water supply unit control means 230
  • Each control means can transmit information by wireless or wired communication means (communication means 211, communication means 221, communication means 231).
  • the outdoor unit control means 210 has a function of controlling the pressure state of the refrigerant and the temperature state of the refrigerant in the outdoor unit 110. Specifically, the outdoor unit control means 210 has a function of controlling the operating frequency of the compressor 111, controlling the fan rotation speed of the blower 115, and switching the switching valve 112.
  • the indoor unit control means 220 has a function of controlling the degree of superheat during the cooling operation of the indoor unit 120 and the degree of supercooling during the heating operation of the indoor unit 120. Specifically, the indoor unit control means 220 changes the heat exchange area of the indoor heat exchanger 121, controls the fan rotation speed of a blower (not shown), and controls the opening degree of the indoor expansion device 122. It has a function to do.
  • the hot water supply unit control means 230 has a function of controlling the degree of superheat during the cold water operation of the hot water supply unit 130 and the degree of supercooling during the hot water operation of the hot water supply unit 130.
  • a three-way valve installed in the water circuit 104 in the hot water supply unit 130 to control the opening degree of the hot water supply side expansion device 132 or to adjust the water flow rate, although not shown in FIG. Alternatively, it has a function of controlling a pump and the like.
  • the air conditioning and hot water supply complex system 100 includes a sensor for detecting the refrigerant discharge pressure, a sensor for detecting the refrigerant suction pressure, a sensor for detecting the refrigerant discharge temperature, and a suction temperature of the air conditioning refrigerant.
  • a sensor, a sensor for detecting the temperature of water stored in a hot water storage tank (not shown), and the like may be provided.
  • Information (measurement information such as temperature information and pressure information) detected by these various sensors is sent to the control means 200, and each actuator (compressor 111, switching valve 112, blower 115, indoor side throttle device 122, hot water supply). This is used for control of driving components such as the side diaphragm device 132.
  • FIG. 2 is a control block diagram showing a control system of the air conditioning and hot water supply complex system 100.
  • FIG. 3 is a ph diagram showing the transition of the refrigerant state in the refrigerant system.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the flow of control processing executed by the air conditioning and hot water supply complex system 100.
  • FIG. 5 is a graph for explaining an example of setting the target condensing temperature. Based on FIG. 2 to FIG. 5, the control system executed by the combined air-conditioning and hot water supply system 100 will be described in detail. Note that the flowchart shown in FIG. 4 shows the flow of two delay processes when the indoor unit 120 is stopped. In FIGS. 2 and 4, the stop of the indoor unit 120 is described as an example, but the same applies to the hot water supply unit 130.
  • the control means 200 is constituted by a microcomputer, a DSP, etc., and an operation signal receiving means 240, a thermo temperature setting / storage means 250, a temperature information detecting means 260, and a thermo determining means 270. And an indoor unit stop determination unit 280 and a backup unit 290.
  • the backup unit 290 includes an arithmetic circuit 291, a delay circuit 292, and an indoor unit stop unit 293.
  • the operation signal receiving means 240 functions as a means for receiving an operation / stop signal for the indoor unit 120 sent from the indoor unit control means 220 via the communication means 221.
  • Information (indoor unit operation information) input to the operation signal receiving means 240 is sent to the indoor unit stop determination means 280.
  • the thermo temperature setting / storage means 250 functions as a receiving means for the set temperature signal of the indoor unit 120 sent from the indoor unit control means 220 via the communication means 221.
  • Information (thermo temperature information) input to the thermo temperature setting / storage unit 250 is sent to the thermo determination unit 270.
  • the temperature information detection means 260 functions as a temperature information reception means that is detected by a temperature sensor (not shown) and is sent from the indoor unit control means 220 via the communication means 221.
  • Information (temperature information) input to the temperature information detection unit 260 is sent to the thermo determination unit 270.
  • the thermo determination unit 270 has a function of determining the temperature state of the indoor unit 120 from the thermo temperature information sent from the thermo temperature setting / storage unit 250 and the temperature information sent from the temperature information detection unit 260. .
  • the information determined by the thermo determination unit 270 is sent to the indoor unit stop determination unit 280 as thermo determination information.
  • the indoor unit stop determination means 280 stops the target indoor unit 120 based on the indoor unit operation information sent from the operation signal receiving means 240 and the thermo determination information sent from the thermo determination means 270. It has a function to execute the determination of whether or not.
  • the information determined by the indoor unit stop determination unit 280 is sent to the backup unit 290 as a stop signal.
  • the arithmetic circuit 291 has a function of determining the operating frequency of the compressor 111 based on the stop signal sent from the indoor unit stop determination means 280 and delaying the time until the indoor unit 120 is stopped. ing. Information calculated by the arithmetic circuit 291 (for example, compressor frequency reduction information and delay time information until the indoor unit 120 is stopped) is sent to an inverter circuit and a delay circuit 292 (not shown) of the compressor 111.
  • the delay circuit 292 has a function of delaying the stop of the indoor unit 120 based on the delay time information until the stop of the indoor unit 120 sent from the arithmetic circuit 291. That is, the delay circuit 292 has a function of detouring the stop signal sent from the indoor unit stop determination unit 280 until it is input to the indoor unit stop unit 293.
  • the indoor unit stop means 293 has a function of stopping the target indoor unit 120 based on the stop signal that has passed through the delay circuit 292. More specifically, the indoor unit stop unit 293 is sent from the indoor unit stop determination unit 280 and is input via the arithmetic circuit 291 and the delay circuit 292 and input after the delay time determined by the arithmetic circuit 291 has elapsed. Based on the signal, an indoor unit stop command is issued to the target indoor unit 120.
  • the outdoor unit control means 210 performs control by changing the operation frequency of the compressor 111 in order to converge the condensing temperature of the air conditioning and hot water supply combined system 100 to an arbitrarily set target value. Further, in the heating operation mode, the outdoor unit control means 210 changes the heat exchange capacity of the outdoor heat exchanger 113 in order to converge the evaporation temperature of the air conditioning and hot water supply combined system 100 to an arbitrarily set target value.
  • the control command is determined based on measurement information (for example, pressure information and temperature information) obtained from the outdoor unit 110.
  • the outdoor unit control unit 210, the indoor unit control unit 220, and the hot water supply unit control unit 230 will be described as an example in which control is performed independently of each other.
  • all the indoor units 120 that are operating perform the heating operation
  • all the hot water supply units 130 that are operated perform the hot water supply operation
  • the hot water temperature set in the hot water supply unit 130 is set. Is higher than the refrigerant temperature (for example, the refrigerant temperature is 50 degrees, whereas the set temperature of the hot water supply unit 130 is 55 degrees), the tapping temperature required by the water circuit 104 reaches the set temperature. Can not do it.
  • the indoor unit 120 As the refrigerant flows excessively, the capacity of the indoor unit 120 becomes excessive. For this reason, the on / off of the thermo unit ON / OFF is frequently repeated in the indoor unit 120, the high pressure side of the refrigerant hunts, the high pressure increases excessively, and the outdoor unit 110 may stop abnormally. In this case, the hot water supply capability on the hot water supply unit 130 side is further reduced, the hot water temperature does not increase, and the hot water temperature of the hot water supply unit 130 does not reach the set temperature.
  • the air conditioning and hot water supply complex system 100 can maintain a high hot water temperature by performing the following three control processes.
  • the target condensation temperature of the outdoor unit 110 is changed according to the set temperature on the hot water supply side.
  • the target condensing temperature is set based on the set temperature by the outdoor unit control means 210 that has received the tapping temperature set in the hot water supply unit 130 (hereinafter simply referred to as “set temperature”) via the communication means 231 and the communication means 211. That's fine.
  • the target condensing temperature can be obtained by referring to a relational expression obtained in advance by actual measurement or a graph in which patterns of set temperature To (horizontal axis) -target condensing temperature CTm (vertical axis) as shown in FIG. You only have to set it.
  • the numerical value which is not described in the graph should just determine by performing linear complementation.
  • Control processing for making the capacity of the indoor unit 120 constant This control is executed by adjusting the opening of the indoor expansion device 122. This is executed by setting the control opening correction coefficient to the set temperature of the hot water supply unit 130 so that the capacity of the indoor expansion device 122 is kept constant.
  • the indoor unit control means 220 that has received the set temperature via the communication means 231 and the communication means 221 may set the control opening correction coefficient for the set temperature and control the opening degree of the indoor expansion device 122. . Specifically, when the set temperature is higher than the refrigerant temperature discharged from the compressor 111, the target condensing temperature of the outdoor unit 110 is increased, and the indoor side expansion device 122 of the indoor side expansion device 122 is maintained in order to maintain the heating capacity of the indoor unit 120.
  • control opening correction coefficient may be set with reference to a relational expression obtained in advance by actual measurement or the like, or a table or graph that arbitrarily summarizes the set temperature-opening correction coefficient.
  • FIG. 4A shows a flow of processing for reducing the frequency of the compressor 111 before stopping the indoor unit 120 and stopping the indoor unit 120 after the frequency reduction processing of the compressor 111 is completed.
  • FIG. 4B shows a flow of processing for stopping the indoor unit 120 after an arbitrarily set time has elapsed before stopping the indoor unit 120.
  • the indoor unit control means 220 transmits an indoor unit stop signal (S2). At this time, the indoor unit 120 maintains the current operation state and does not execute the stop process (S3).
  • the outdoor unit control means 210 receives the indoor unit stop signal (S4), it reduces the frequency of the compressor 111 (S5) and completes the frequency reduction process (S6). And the outdoor unit control means 210 transmits the signal which the frequency reduction process of the compressor 111 was completed (S7).
  • the indoor unit control means 220 receives a signal indicating that the frequency reduction processing of the compressor 111 has been completed (S8), the indoor unit control means 220 stops the indoor unit 120. That is, the indoor unit 120 is stopped after a predetermined time ⁇ T has elapsed since the stop condition of the indoor unit 120 has been achieved.
  • the indoor unit control means 220 transmits an indoor unit stop signal (S12).
  • the indoor unit control means 220 starts a timer count (S13). That is, the timer count is executed in order to maintain the current operation state of the indoor unit 120 until the predetermined time ⁇ T has elapsed.
  • the timer count may be executed by the indoor unit control means 220.
  • the indoor unit control means 220 stops the indoor unit 120 after the predetermined time ⁇ T has elapsed (S14).
  • the outdoor unit control means 210 receives an indoor unit stop signal (S15), lowers the frequency of the compressor 111 (S16), and completes the lowering process (S17).
  • ⁇ T is set to a time longer than the time required for the frequency reduction process of the compressor 111.
  • Control processing for making outlet water temperature constant by hot water supply side throttle device 132 This processing is control processing for keeping the hot water supply unit 130 from being thermo-off by making the outlet water temperature constant by controlling the hot water supply side throttle device 132.
  • This control process is performed in order to further increase the suppression of hunting on the high pressure side. Specifically, it is executed by controlling the opening degree of the hot water supply side expansion device 132 based on the temperature difference between the thermoelectric temperature of the hot water supply unit 130 and the set temperature or a comparison thereof. That is, by controlling the opening degree of the hot water supply side expansion device 132, the refrigerant circulation amount flowing into the hot water supply unit 130 is adjusted, and the temperature of the water flowing out from the refrigerant-water heat exchanger 131 is controlled to be constant.
  • the hot water supply unit 130 can discharge hot water at a high temperature, and the indoor unit 120 has the same blowing temperature as the standard control. Can be operated. Note that, depending on the characteristics of the air conditioning and hot water supply complex system 100, either of the processes (2) and (3) may be omitted.
  • the refrigerant that can be used in the air-conditioning and hot water supply complex system 100 will be described.
  • Examples of the refrigerant that can be used in the refrigeration cycle of the air conditioning and hot water supply complex system 100 include a non-azeotropic refrigerant mixture, a pseudo-azeotropic refrigerant mixture, and a single refrigerant.
  • Non-azeotropic refrigerant mixture includes R407C (R32 / R125 / R134a) which is an HFC (hydrofluorocarbon) refrigerant.
  • this non-azeotropic refrigerant mixture is a mixture of refrigerants having different boiling points, it has a characteristic that the composition ratio of the liquid-phase refrigerant and the gas-phase refrigerant is different.
  • the pseudo azeotropic refrigerant mixture includes R410A (R32 / R125) and R404A (R125 / R143a / R134a) which are HFC refrigerants.
  • This pseudo azeotrope refrigerant has the same characteristic as that of the non-azeotrope refrigerant and has an operating pressure of about 1.6 times that of R22.
  • the single refrigerant includes R22 which is an HCFC (hydrochlorofluorocarbon) refrigerant, R134a which is an HFC refrigerant, and the like. Since this single refrigerant is not a mixture, it has the property of being easy to handle.
  • natural refrigerants such as carbon dioxide, propane, isobutane, and ammonia can be used.
  • R22 represents chlorodifluoromethane
  • R32 represents difluoromethane
  • R125 represents pentafluoromethane
  • R134a represents 1,1,1,2-tetrafluoromethane
  • R143a represents 1,1,1-trifluoroethane. Yes. Therefore, it is good to use the refrigerant
  • FIG. 1 shows an example in which one indoor unit 120 is connected, but the number of connected units is not particularly limited. For example, two or more indoor units 120 may be connected. And when installing two or more indoor units 120, the capacity
  • the air conditioning and hot water supply complex system 100 it is possible to perform self-sustained distributed control while keeping the hot water temperature during the heating cycle high. That is, in the air conditioning and hot water supply complex system 100, when the set temperature in the hot water supply unit 130 is large, the target condensation temperature of the outdoor unit 110 is increased, and the opening degree of the indoor expansion device 122 is reduced to maintain the heating capacity of the indoor unit 120. By controlling in a relaxed manner, it becomes possible to control the capacity on the hot water supply side main, and it is possible to maintain the set temperature of the hot water supply high. Therefore, high-temperature hot water control can be performed even in a situation where the outdoor unit 110, the indoor unit 120, and the hot water supply unit 130 operate independently.
  • 100 air conditioning and hot water supply complex system 101 gas main pipe, 102 liquid main pipe, 103 water piping, 104 water circuit, 110 outdoor unit, 111 compressor, 112 switching valve, 113 outdoor heat exchanger, 114 accumulator, 115 blower, 120 indoor Unit, 121 indoor heat exchanger, 122 indoor expansion device, 130 hot water supply unit, 131 refrigerant-water heat exchanger, 132 hot water supply expansion device, 200 control means, 210 outdoor unit control means, 211 communication means, 220 indoor unit Control means, 221 communication means, 230 hot water supply unit control means, 231 communication means, 240 operation signal reception means, 250 storage means, 260 temperature information detection means, 270 thermo determination means, 280 indoor unit stop determination means, 290 backup Flop means, 291 arithmetic circuit, 292 a delay circuit, 293 indoor unit stop means.

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Abstract

　空調給湯複合システム１００は、暖房運転サイクル状態において、給湯ユニット１３０で設定された温度が圧縮機１１１から吐出される冷媒温度よりも高いとき、室外ユニット１１０の目標凝縮温度を、設定されていた目標凝縮温度よりも上昇させ、室内側絞り装置１２２の開度を、室内ユニット１２０の暖房負荷を一定にするように設定されていた開度よりも絞るように制御する。

Description

空調給湯複合システム
　本発明は、ヒートポンプサイクルを搭載し、空調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、ヒートポンプサイクルを搭載し、空調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提案されている。そのようなものとして、コンプレッサー、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器、及び、アキュムレーターを有する空調冷媒系統の凝縮器の一部に、コンプレッサー、水熱交換器、絞り装置、及び、冷媒－冷媒熱交換器を有した給湯冷媒系統をカスケード接続することにより冷房負荷、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（たとえば、特許文献１参照）。
　また、「冷媒を圧縮するための圧縮機を有する室外機と、その室外機に接続された空調に用いる複数の室内機と、前記室外機に接続された給湯を行うための給湯機と、前記複数の室内機の運転状態をそれぞれ検知する運転検知手段と、その運転検知手段の検知結果に応じて、前記給湯機に必要な所定の運転能力を維持した状態で前記圧縮機の運転能力を制御する制御手段とを備えた」空調給湯複合システムが開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
ＷＯ２００９／０９８７５１（たとえば、第１頁、図１等） 特願平６－１８１２３号公報（たとえば、第１頁、図２等）
　特許文献１に記載されている空調給湯複合システムは、室外ユニット、給湯ユニット、室内ユニットが接続された冷凍サイクルを有しており、給湯ユニット内にカスケード接続することで高温出湯可能な冷媒系統を１系統設けて高温出湯を可能としている。しかしながら、このような冷凍サイクル構成では、給湯ユニットに要する費用が非常に高いものとなってしまう。
　また、特許文献２に記載されている空調給湯複合システムでは、特許文献１に記載の技術と比較すれば、より安価に構成することが可能である。しかしながら、空調負荷に応じて冷媒凝縮温度を設定するようになっているため、給湯側の出湯温度を高く設定することができないという問題点があった。
　さらに、特許文献１及び特許文献２に記載されている空調給湯複合システムにおいては、通常、室外ユニット、室内ユニット、給湯ユニットが各々自立分散で制御動作するようになっている。そのため、給湯負荷に応じて冷媒凝縮温度を設定するようにした場合、室内ユニットないし給湯ユニットの負荷変動での発停の際、冷媒の高圧が過昇してしまうという問題点が生じてしまう。
　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、給湯側からの高温出湯を可能とするとともに、冷媒の高圧過昇を抑制可能な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、圧縮機及び室外側熱交換器が搭載された少なくとも１台の室外ユニットと、前記室外ユニットに接続され、室内側熱交換器及び室内側絞り装置が搭載された少なくとも１台の室内ユニットと、前記室内ユニットと並列となるように前記室外ユニットに接続され、冷媒－水熱交換器及び給湯側絞り装置が搭載された少なくとも１台の給湯ユニットと、を備え、前記室外ユニットに設定された目標凝縮温度となるように運転される空調給湯複合システムであって、前記室内ユニットで暖房運転、前記給湯ユニットで給湯運転を行なっている状態において、前記給湯ユニットに設定された温度が前記圧縮機から吐出される冷媒温度よりも高いとき、前記室外ユニットの目標凝縮温度を、設定されていた目標凝縮温度よりも上昇させ、前記室内ユニットの暖房負荷を一定にするように、前記室内側絞り装置の開度を設定されていた開度よりも絞るように制御す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、給湯ユニットでの設定温度が大きい場合、給湯側での能力制御が可能となり、設定温度を高く維持することができる。
本発明の実施の形態に係る空調給湯複合システムの冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空調給湯複合システムの制御系を示す制御ブロック図である。 冷媒系統における冷媒状態の推移を表すｐ－ｈ線図である。 本発明の実施の形態に係る空調給湯複合システムが実行する制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 目標凝縮温度の設定の一例を説明するグラフである。
　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。
　図１は、本発明の実施の形態に係る空調給湯複合システム１００の冷媒回路構成の一例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の構成及び動作について説明する。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。
　空調給湯複合システム１００は、ビルやマンション、ホテル等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプ）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。空調給湯複合システム１００は、室外ユニット１１０と、室内ユニット１２０と、給湯ユニット１３０と、が接続されて構成されている。このうち、室内ユニット１２０と給湯ユニット１３０とは、熱源機である室外ユニット１１０に対して並列に接続されている。
　室外ユニット１１０と、室内ユニット１２０及び給湯ユニット１３０とは、冷媒配管であるガス主管１０１、冷媒配管である液主管１０２で接続されて、連絡するようになっている。さらに、給湯ユニット１３０には水配管１０３が接続され、水が供給されるようになっている。そして、給湯ユニット１３０は、供給された水の加熱又は冷却を行なうことができるようになっている。
［室外ユニット１１０］
　室外ユニット１１０は、室内ユニット１２０、給湯ユニット１３０に温熱又は冷熱を供給する機能を有している。この室外ユニット１１０は、暖房運転時の冷凍サイクル構成において、液主管１０２側から、室外側熱交換器１１３、切替弁１１２、アキュムレーター１１４、圧縮機１１１、切替弁１１２が順次接続され、ガス主管１０１に至る回路構成となっている。また、室外ユニット１１０には、室外側熱交換器１１３に空気を供給するためのファン等の送風機１１５が室外側熱交換器１１３の近傍位置に設置されている。
　圧縮機１１１は、液主管１０２を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。圧縮機１１１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圧縮機１１１を構成することができる。この圧縮機１１１は、インバーターにより回転数が可変に制御可能なタイプのもので構成するとよい。
　切替弁１１２は、たとえば四方弁等で構成され、要求される運転モードに応じて冷媒の流れを切り替えるものである。室外側熱交換器１１３は、冷房サイクル時には放熱器（凝縮器）、暖房サイクル時には蒸発器として機能し、送風機１１５から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。また、室外側熱交換器１１３の近傍位置に設置された送風機１１５の回転数をインバーター等で制御することで室外側熱交換器１１３の熱交換量を調整することが可能となる。アキュムレーター１１４は、圧縮機１１１の吸入側に配置され、過剰な冷媒を貯留するものである。なお、アキュムレーター１１４は、過剰な冷媒を貯留できる容器であればよい。
［室内ユニット１２０］
　室内ユニット１２０は、室外ユニット１１０からの温熱又は冷熱の供給を受けて暖房負荷又は冷房負荷を担当する機能を有している。室内ユニット１２０には、室内側絞り装置１２２と、室内側熱交換器１２１とが、直列に接続されて搭載されている。なお、図１では、１台の室内ユニット１２０が搭載されている状態を例に示しているが、台数を特に限定するものではなく、複数台の室内ユニットを室内ユニット１２０と同様に設けるようにしてもよい。また、室内ユニット１２０には、室内側熱交換器１２１に空気を供給するためのファン等の送風機を室内側熱交換器１２１の近傍に設けるとよい。
　室内側絞り装置１２２は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この室内側絞り装置１２２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。室内側熱交換器１２１は、暖房サイクル時には放熱器（凝縮器）、冷房サイクル時には蒸発器として機能し、図示省略の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。
［給湯ユニット１３０］
　給湯ユニット１３０は、室外ユニット１１０からの温熱又は冷熱を冷媒－水熱交換器１３１を介して水回路１０４に供給する機能を有している。給湯ユニット１３０は、冷媒－水熱交換器１３１及び給湯側絞り装置１３２が直列に接続されて構成されている。なお、図１では、１台の給湯ユニット１３０が搭載されている状態を例に示しているが、台数を特に限定するものではない。また、給湯側絞り装置１３２は室内側絞り装置１２２と同じ機能を有している。
　冷媒－水熱交換器１３１は、水配管１０３を流れる水と、冷媒配管を流れる冷媒との間で熱交換を行なうものである。水配管１０３は、水回路１０４に接続されている。そして、冷媒－水熱交換器１３１で加熱又は冷却され、水回路１０４に供給された水が、給湯利用又は冷水利用されるようになっている。水回路１０４は、図示省略のポンプや貯湯タンクによって構成されている。つまり、水回路１０４は、冷媒－水熱交換器１３１で加熱又は冷却された水を水配管１０３を介して循環させることで成立している。なお、水配管１０３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するとよい。なお、水回路１０４を循環させる熱媒体として水を例に説明しているが、水に限らず、不凍液等を循環させるようにしてもよい。
　以上のように、空調給湯複合システム１００は、圧縮機１１１、切替弁１１２、室内側熱交換器１２１、室内側絞り装置１２２及び室外側熱交換器１１３が直列に接続され、圧縮機１１１、切替弁１１２、冷媒－水熱交換器１３１、給湯側絞り装置１３２及び室外側熱交換器１１３が直列に接続されている。そして、室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１とが並列に接続されて、冷媒を循環させる冷凍サイクルが成立している。
［動作］
　空調給湯複合システム１００が実行する運転モードには、冷房運転サイクル状態において運転している全部の室内ユニット１２０が冷房運転を実行し、運転している給湯ユニット１３０の全部が冷水運転を実行する冷房運転モード、暖房運転サイクル状態において運転している全部の室内ユニット１２０が暖房運転を実行し、運転している全部の給湯ユニット１３０が給湯運転を実行する暖房運転モードがある。
［冷房運転モード］
　低圧のガス冷媒が圧縮機１１１に吸入される。圧縮機１１１で高温・高圧にされた冷媒は、圧縮機１１１から吐出され、切替弁１１２を経由し、室外側熱交換器１１３に流入する。室外側熱交換器１１３に流入した高圧ガス冷媒は、送風機１１５から供給される空気と熱交換することで放熱し、高圧の液冷媒となり、液主管１０２を介して室外ユニット１１０から流出する。室外ユニット１１０から流出した高圧液冷媒は、室内ユニット１２０及び給湯ユニット１３０に流入する。室内ユニット１２０に流入した冷媒は室内側絞り装置１２２で、給湯ユニット１３０に流入した冷媒は給湯側絞り装置１３２で、それぞれ減圧されて低圧の液とガスの二相冷媒、または、低圧の液冷媒となり、室内側熱交換器１２１、冷媒－水熱交換器１３１に流入する。
　室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１に流入した低圧冷媒は、室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１のそれぞれで蒸発し、低圧ガス冷媒となって室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１から流出する。室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１から流出した低圧ガス冷媒は、ガス主管１０１を介して室外ユニット１１０に流入する。室外ユニット１１０に流入した低圧ガス冷媒は、切替弁１１２、アキュムレーター１１４を経て、再び圧縮機１１１へ吸入される。
［暖房運転モード］
　低圧のガス冷媒が圧縮機１１１に吸入される。圧縮機１１１で高温・高圧にされた冷媒は、圧縮機１１１から吐出して、切替弁１１２、ガス主管１０１を介して室外ユニット１１０から流出する。室外ユニット１１０から流出した高圧ガス冷媒は、室内ユニット１２０と給湯ユニット１３０に流入する。室内ユニット１２０に流入した冷媒は室内側熱交換器１２１に、給湯ユニット１３０に流入した冷媒は冷媒－水熱交換器１３１に、それぞれ流入する。室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１に流入した高圧ガス冷媒は、室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１のそれぞれで凝縮（放熱）し、高圧液冷媒となって室内側熱交換器１２１と冷媒－水熱交換器１３１から流出する。
　室内側熱交換器１２１から流出した高圧液冷媒は室内側絞り装置１２２で、冷媒－水熱交換器１３１から流出した高圧液冷媒は給湯側絞り装置１３２で、それぞれ減圧されて低圧の液とガスの二相冷媒、または、低圧の液冷媒となり、液主管１０２を介して室内ユニット１２０、給湯ユニット１３０から流出する。室内ユニット１２０と給湯ユニット１３０から流出した低圧冷媒は、液主管１０２を介して室外ユニット１１０に流入し、室外側熱交換器１１３に流入する。室外側熱交換器１１３に流入した低圧冷媒は、送風機１１５から供給される空気と熱交換することで低圧ガス冷媒となって室外側熱交換器１１３から流出する。室外側熱交換器１１３から流出した冷媒は、切替弁１１２、アキュムレーター１１４を経て、再び圧縮機１１１へ吸入される。
　ところで、空調給湯複合システム１００は、制御手段２００を備えている。この制御手段２００は、空調給湯複合システム１００のシステム全体を制御する機能を有しており、室外ユニット制御手段２１０、室内ユニット制御手段２２０、及び、給湯ユニット制御手段２３０を備えている。
　各制御手段の割り振りについては、各々のユニットに対応する制御手段を与え、各々のユニットが独立して制御を行なう自立分散協調制御でもよく、どれか一つのユニットが全制御手段を有し、その制御手段を有したユニットが通信等を用いて他ユニットに制御指令を与えるようにしてもよい。たとえば、図１に示すように、室外ユニット１１０に室外ユニット制御手段２１０を、室内ユニット１２０に室内ユニット制御手段２２０を、給湯ユニット１３０に給湯ユニット制御手段２３０を、それぞれ備えるようにすれば、室外ユニット１１０、室内ユニット１２０、給湯ユニット１３０がそれぞれ独立して制御を行なうようにすることができる。なお、各制御手段は、無線又は有線の通信手段（通信手段２１１、通信手段２２１、通信手段２３１）で情報伝達が可能となっている。
　室外ユニット制御手段２１０は、室外ユニット１１０における冷媒の圧力状態及び冷媒の温度状態を制御する機能を有している。具体的には、室外ユニット制御手段２１０は、圧縮機１１１の運転周波数を制御したり、送風機１１５のファン回転数を制御したり、切替弁１１２を切り替えたりする機能を有している。
　室内ユニット制御手段２２０は、室内ユニット１２０の冷房運転時における過熱度、室内ユニット１２０の暖房運転時における過冷却度を制御する機能を有している。具体的には、室内ユニット制御手段２２０は、室内側熱交換器１２１の熱交換面積を変化させたり、図示省略の送風機のファン回転数を制御したり、室内側絞り装置１２２の開度を制御したりする機能を有している。
　給湯ユニット制御手段２３０は、給湯ユニット１３０の冷水運転時における過熱度、給湯ユニット１３０の給湯運転時における過冷却度を制御する機能を有している。具体的には、給湯側絞り装置１３２の開度を制御したり、図１には図示していないが、水流量の調整を行なうために給湯ユニット１３０内の水回路１０４に設置された三方弁またはポンプ等を制御したりする機能を有している。
　また、図示していないが、空調給湯複合システム１００には、冷媒の吐出圧力を検知するセンサーや冷媒の吸入圧力を検知するセンサー、冷媒の吐出温度を検知するセンサー、空調冷媒の吸引温度を検知するセンサー、室外側熱交換器１１３に流出入する冷媒の温度を検知するセンサー、室外ユニット１１０に取り込まれる外気温を検知するセンサー、室内側熱交換器１２１に流出入する冷媒の温度を検知するセンサー、図示省略の貯湯タンク内に貯留される水の温度を検知するセンサー等を設けておくとよい。これらの各種センサーで検知された情報（温度情報や圧力情報等の計測情報）は、制御手段２００に送られ、各アクチュエーター（圧縮機１１１、切替弁１１２、送風機１１５、室内側絞り装置１２２、給湯側絞り装置１３２等の駆動部品）の制御に利用されることになる。
　図２は、空調給湯複合システム１００の制御系を示す制御ブロック図である。図３は、冷媒系統における冷媒状態の推移を表すｐ－ｈ線図である。図４は、空調給湯複合システム１００が実行する制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。図５は、目標凝縮温度の設定の一例を説明するためのグラフである。図２～図５に基づいて、空調給湯複合システム１００が実行する制御系について詳しく説明する。なお、図４に示すフローチャートでは、室内ユニット１２０を停止する際の２つの遅延処理の流れを示している。また、図２及び図４では、室内ユニット１２０の停止を例に説明しているが、給湯ユニット１３０についても同様である。
　図２に示すように、制御手段２００は、マイクロコンピューターやＤＳＰなどで構成されており、運転信号受信手段２４０と、サーモ温度設定・記憶手段２５０と、温度情報検知手段２６０と、サーモ判定手段２７０と、室内ユニット停止判定手段２８０と、バックアップ手段２９０と、を有している。バックアップ手段２９０には、演算回路２９１と、遅延回路２９２と、室内ユニット停止手段２９３と、が備えられている。
　運転信号受信手段２４０は、通信手段２２１を介して室内ユニット制御手段２２０から送られてくる室内ユニット１２０の運転／停止信号の受信手段として機能する。この運転信号受信手段２４０に入力された情報（室内ユニット運転情報）は、室内ユニット停止判定手段２８０に送られる。サーモ温度設定・記憶手段２５０は、通信手段２２１を介して室内ユニット制御手段２２０から送られてくる室内ユニット１２０の設定温度信号の受信手段として機能する。このサーモ温度設定・記憶手段２５０に入力された情報（サーモ温度情報）は、サーモ判定手段２７０に送られる。温度情報検知手段２６０は、図示省略の温度センサーで検知され、通信手段２２１を介して室内ユニット制御手段２２０から送られてくる室内ユニット１２０の温度情報の受信手段として機能する。この温度情報検知手段２６０に入力された情報（温度情報）は、サーモ判定手段２７０に送られる。
　サーモ判定手段２７０は、サーモ温度設定・記憶手段２５０から送られてきたサーモ温度情報と、温度情報検知手段２６０から送られてきた温度情報と、から室内ユニット１２０の温度状態を判定する機能を有する。このサーモ判定手段２７０で判定された情報は、サーモ判定情報として室内ユニット停止判定手段２８０に送られる。室内ユニット停止判定手段２８０は、運転信号受信手段２４０から送られてきた室内ユニット運転情報と、サーモ判定手段２７０から送られてきたサーモ判定情報と、に基づいて対象としている室内ユニット１２０を停止するかどうかの判定を実行する機能を有する。この室内ユニット停止判定手段２８０で判定された情報は、停止信号としてバックアップ手段２９０に送られる。
　演算回路２９１は、室内ユニット停止判定手段２８０から送られてきた停止信号に基づいて、圧縮機１１１の運転周波数を決定したり、室内ユニット１２０の停止までの時間を遅延させたりする機能を有している。この演算回路２９１で演算された情報（たとえば、圧縮機周波数低減情報や室内ユニット１２０の停止までの遅延時間情報）は、圧縮機１１１の図示省略のインバーター回路や遅延回路２９２に送られる。遅延回路２９２は、演算回路２９１から送られてきた室内ユニット１２０の停止までの遅延時間情報に基づいて、室内ユニット１２０の停止を遅延させる機能を有している。つまり、遅延回路２９２は、室内ユニット停止判定手段２８０から送られたきた停止信号を室内ユニット停止手段２９３に入力されるまでに迂回させる機能を有している。
　室内ユニット停止手段２９３は、遅延回路２９２を経由してきた停止信号に基づいて、対象としている室内ユニット１２０を停止させる機能を有している。具体的には、室内ユニット停止手段２９３は、室内ユニット停止判定手段２８０から送られ、演算回路２９１及び遅延回路２９２を経由し、演算回路２９１で決定された遅延時間が経過した後に入力される停止信号に基づいて、対象としている室内ユニット１２０に対して室内ユニット停止指令を出すようになっている。
　上記の構成に基づき、暖房運転モード時における制御処理について説明する。
　暖房運転モード時では、室外ユニット制御手段２１０により、空調給湯複合システム１００の凝縮温度を任意に設定した目標値に収束させるため、圧縮機１１１の運転周波数を変化させることで制御する。また、暖房運転モード時では、室外ユニット制御手段２１０により、空調給湯複合システム１００の蒸発温度を任意に設定した目標値に収束させるため、室外側熱交換器１１３の熱交換容量を変化させる。なお、制御指令は、室外ユニット１１０から得られた計測情報（たとえば圧力情報や温度情報）を基にして決定する。また、室外ユニット制御手段２１０、室内ユニット制御手段２２０、給湯ユニット制御手段２３０は、たとえば互いに独立して制御を行なう場合を例に説明する。
　一般的な暖房運転モード時の制御では、運転している室内ユニット１２０の全てが暖房運転、運転している給湯ユニット１３０の全てが給湯運転を行ない、かつ、給湯ユニット１３０で設定された出湯温度が冷媒温度よりも高い場合（たとえば、冷媒温度が５０度であるのに対し、給湯ユニット１３０の設定温度が５５度である場合）、水回路１０４で要求されている出湯温度が設定温度を達成することができない。
　また、図３に記載しているように空調給湯複合システム１００の冷媒凝縮温度ＣＴ２＞設定温度ＴＯになるように圧縮機１１１にて冷媒循環量を上昇させるように制御する場合、室内ユニット１２０に過剰に冷媒が流れることで、室内ユニット１２０の能力が過剰になる。そのため、室内ユニット１２０においてサーモＯＮ・ＯＦＦの発停が頻繁に繰り返されることになり、冷媒の高圧側がハンチングし、高圧が過昇してしまい室外ユニット１１０が異常停止してしまうことがある。この場合は更に、給湯ユニット１３０側の給湯能力が低下し、出湯温度が高くならず、給湯ユニット１３０の出湯温度が設定温度に到達しないことにもなる。
　そこで、空調給湯複合システム１００では、以下の３つの制御処理を行なうことによって高い出湯温度の維持を可能とした。３つの制御処理の前提として、給湯側の設定温度に応じて室外ユニット１１０の目標凝縮温度を変更する。目標凝縮温度は、給湯ユニット１３０で設定された出湯温度（以下、単に設定温度と称する）を通信手段２３１、通信手段２１１を介して受け取った室外ユニット制御手段２１０がその設定温度に基づいて設定すればよい。目標凝縮温度は、実測等で予め求めた関係式、あるいは、図５に示すような設定温度Ｔｏ（横軸）－目標凝縮温度ＣＴｍ（縦軸）のパターンを任意に纏めたグラフを参照して設定すればよい。なお、図５に基づいて目標凝縮温度を設定する場合、グラフに記載されていない数値は線形補完を行ない決定すればよい。
（１）室内ユニット１２０の能力を一定にする制御処理
　この制御は、室内側絞り装置１２２の開度を調整することで実行される。給湯ユニット１３０の設定温度に対し、制御開度補正係数を設定することで室内側絞り装置１２２の能力を一定状態にすることで実行される。設定温度を通信手段２３１、通信手段２２１を介して受け取った室内ユニット制御手段２２０が、その設定温度に対して制御開度補正係数を設定し、室内側絞り装置１２２の開度を制御すればよい。具体的には、設定温度が圧縮機１１１から吐出された冷媒温度よりも大きい場合、室外ユニット１１０の目標凝縮温度を上昇させるとともに、室内ユニット１２０の暖房能力維持のために室内側絞り装置１２２の開度を絞り気味（絞る方向）に制御すればよいのである。なお、制御開度補正係数は、実測等で予め求めた関係式、あるいは設定温度－開度補正係数を任意に纏めた表やグラフ等を参照して設定すればよい。
（２）室内ユニット１２０が停止する処理を遅延させ、停止する前に圧縮機１１１の周波数制御を低下させる制御処理（図４（ａ）、（ｂ））
　この制御は、給湯負荷に応じて冷媒凝縮温度を設定するようにした場合、室内ユニット１２０ないし給湯ユニット１３０の負荷変動での発停の際、冷媒の高圧過昇を抑制するための処理である。
　図４（ａ）では、室内ユニット１２０を停止させる前に、圧縮機１１１の周波数を低下させ、圧縮機１１１の周波数低下処理が終了した後に室内ユニット１２０を停止させる処理の流れを示している。
　図４（ｂ）では、室内ユニット１２０を停止させる前に、任意で設定した時間が経過してから室内ユニット１２０を停止させる処理の流れを示している。
　図４（ａ）の処理の流れを具体的に説明する。
　室内ユニット１２０の停止条件が達成されたとき（Ｓ１）、室内ユニット制御手段２２０は、室内ユニット停止信号を送信する（Ｓ２）。この時点では、室内ユニット１２０は現在の運転状態を保持し、停止処理を実行しない（Ｓ３）。室外ユニット制御手段２１０は、室内ユニット停止信号を受け取ると（Ｓ４）、圧縮機１１１の周波数を低下させ（Ｓ５）、周波数低下処理を完了させる（Ｓ６）。そして、室外ユニット制御手段２１０は、圧縮機１１１の周波数低下処理が完了した信号を送信する（Ｓ７）。室内ユニット制御手段２２０は、圧縮機１１１の周波数低下処理が完了した信号を受け取ると（Ｓ８）、室内ユニット１２０を停止させる。つまり、室内ユニット１２０の停止条件が達成されてから所定時間ΔＴが経過した後に室内ユニット１２０が停止されることになる。
　図４（ｂ）の処理の流れを具体的に説明する。
　室内ユニット１２０の停止条件が達成されたとき（Ｓ１１）、室内ユニット制御手段２２０は、室内ユニット停止信号を送信する（Ｓ１２）。この時点で、室内ユニット制御手段２２０は、タイマカウントを開始する（Ｓ１３）。つまり、室内ユニット１２０を所定時間ΔＴが経過するまで現在の運転状態を保持させるためタイマカウントを実行する。なお、タイマカウントは、室内ユニット制御手段２２０で実行すればよい。室内ユニット制御手段２２０は、所定時間ΔＴが経過した後、室内ユニット１２０を停止させる（Ｓ１４）。一方、室外ユニット制御手段２１０では、室内ユニット停止信号を受け取り（Ｓ１５）、圧縮機１１１の周波数を低下させ（Ｓ１６）、その低下処理を完了させる（Ｓ１７）。ただし、ΔＴは、圧縮機１１１の周波数低下処理に要する時間よりも長い時間に設定する。
（３）給湯側絞り装置１３２による出口水温を一定にする制御処理
　この処理は、給湯側絞り装置１３２の制御で出口水温を一定にすることによって、給湯ユニット１３０をサーモＯＦＦさせない制御処理である。この制御処理は、高圧側のハンチングの抑制を更に高めるために行われる。具体的には、給湯ユニット１３０のサーモ温度と設定温度との差温、あるいは、その比較を基にして、給湯側絞り装置１３２の開度を制御することで実行する。つまり、給湯側絞り装置１３２の開度を制御することで給湯ユニット１３０に流入させる冷媒循環量を調整し、冷媒－水熱交換器１３１から流出する水の温度を一定に制御している。
　以上のような各制御処理を実行することで、１冷媒回路系統の空調給湯複合システム１００であっても、給湯ユニット１３０では高温出湯が可能であり、室内ユニット１２０では標準制御と同じ吹き出し温度での運転が可能となる。なお、空調給湯複合システム１００の特性によっては、処理（２）、（３）の処理のいずれかを省略することも可能である。
　ここで、空調給湯複合システム１００に使用可能な冷媒について説明する。空調給湯複合システム１００の冷凍サイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、Ｒ２２の約１．６倍の動作圧力という特性を有している。
　また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取り扱いが容易であるという特性を有している。そのほか、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することもできる。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタン、Ｒ１２５はペンタフルオロメタンを、Ｒ１３４ａは１，１，１，２－テトラフルオロメタンを、Ｒ１４３ａは１，１，１－トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、空調給湯複合システム１００の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。
　また、空調給湯複合システム１００において余剰冷媒を受液器（アキュムレーター１１４）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、アキュムレーター１１４を取り除いてもよい。さらに、図１では、室内ユニット１２０が１台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、たとえば室内ユニット１２０が２台以上接続されていればよい。そして、室内ユニット１２０を複数台設置する場合、各室内ユニット１２０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、この実施の形態に係る空調給湯複合システム１００では、暖房サイクル時における出湯温度を高めに保ちながら、自立分散制御を可能としている。すなわち、空調給湯複合システム１００では、給湯ユニット１３０における設定温度が大きい場合、室外ユニット１１０の目標凝縮温度を上昇させ、室内ユニット１２０の暖房能力維持のために室内側絞り装置１２２の開度を絞り気味に制御することで、給湯側メインでの能力制御が可能となり、給湯の設定温度を高く維持することが可能である。そのため、室外ユニット１１０、室内ユニット１２０、給湯ユニット１３０が各々自立して動作する状況化においても高温出湯制御が可能となっている。
　１００　空調給湯複合システム、１０１　ガス主管、１０２　液主管、１０３　水配管、１０４　水回路、１１０　室外ユニット、１１１　圧縮機、１１２　切替弁、１１３　室外側熱交換器、１１４　アキュムレーター、１１５　送風機、１２０　室内ユニット、１２１　室内側熱交換器、１２２　室内側絞り装置、１３０　給湯ユニット、１３１　冷媒－水熱交換器、１３２　給湯側絞り装置、２００　制御手段、２１０　室外ユニット制御手段、２１１　通信手段、２２０　室内ユニット制御手段、２２１　通信手段、２３０　給湯ユニット制御手段、２３１　通信手段、２４０　運転信号受信手段、２５０　記憶手段、２６０　温度情報検知手段、２７０　サーモ判定手段、２８０　室内ユニット停止判定手段、２９０　バックアップ手段、２９１　演算回路、２９２　遅延回路、２９３　室内ユニット停止手段。

Claims (5)

  1. 　圧縮機及び室外側熱交換器が搭載された少なくとも１台の室外ユニットと、
    　前記室外ユニットに接続され、室内側熱交換器及び室内側絞り装置が搭載された少なくとも１台の室内ユニットと、
    　前記室内ユニットと並列となるように前記室外ユニットに接続され、冷媒－水熱交換器及び給湯側絞り装置が搭載された少なくとも１台の給湯ユニットと、を備え、
    　前記室外ユニットに設定された目標凝縮温度となるように運転される空調給湯複合システムであって、
    　前記室内ユニットで暖房運転、前記給湯ユニットで給湯運転を行なっている状態において、
    　前記給湯ユニットに設定された温度が前記圧縮機から吐出される冷媒温度よりも高いとき、
    　前記室外ユニットの目標凝縮温度を、設定されていた目標凝縮温度よりも上昇させ、
    　前記室内ユニットの暖房負荷を一定にするように、前記室内側絞り装置の開度を設定されていた開度よりも絞るように制御する
    　空調給湯複合システム。
  2. 　前記室内ユニット又は給湯ユニットを個別に停止させるとき、
    　停止対象となる室内ユニット又は給湯ユニットを停止させる前に、前記圧縮機の周波数を現在の周波数よりも低下させてから、前記停止対象となる室内ユニット又は給湯ユニットを停止させる
    　請求項１に記載の空調給湯複合システム。
  3. 　前記室外ユニットから前記圧縮機の周波数を現在の周波数よりも低下させる処理が完了したとの情報を受け取った後、
    　前記停止対象となる室内ユニット又は給湯ユニットを停止させる
    　請求項２に記載の空調給湯複合システム。
  4. 　前記圧縮機の周波数を現在の周波数よりも低下させる処理が完了するまでの時間以上の時間が経過した後、
    　前記停止対象となる室内ユニット又は給湯ユニットを停止させる
    　請求項２に記載の空調給湯複合システム。
  5. 　前記給湯側絞り装置の開度を制御することで、前記冷媒－水熱交換器から流出する水の温度を一定に調整する
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の空調給湯複合システム。
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