WO2018043454A1 - 空調給湯システム - Google Patents

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WO2018043454A1
WO2018043454A1 PCT/JP2017/030847 JP2017030847W WO2018043454A1 WO 2018043454 A1 WO2018043454 A1 WO 2018043454A1 JP 2017030847 W JP2017030847 W JP 2017030847W WO 2018043454 A1 WO2018043454 A1 WO 2018043454A1
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WO
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refrigerant
water supply
hot water
tank
heat exchanger
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Application number
PCT/JP2017/030847
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English (en)
French (fr)
Inventor
典夫 高橋
大舘 一夫
Original Assignee
日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
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Publication date
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18Water-storage heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02Water heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B6/02Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in parallel
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning and hot water supply system.
  • the air conditioning system includes an indoor unit installed in a room to be air-conditioned and an outdoor unit installed outside the room.
  • an air conditioning system generally, the place where the outdoor unit is placed is in a direction of shrinking. For this reason, an air conditioning system in which two or more indoor units are connected to one outdoor unit is known.
  • a hot water supply system (or a hot water system) that employs a refrigeration cycle is known to cope with global warming. Since such a hot water supply system heats water into warm water, it needs to be configured as a heating system throughout the year regardless of winter or summer.
  • Such an air conditioning and hot water supply system that combines an air conditioning system and a hot water supply system is realized by changing the flow of refrigerant by a four-way valve or the like when performing cooling and heating.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2015-203550. According to this method, cooling and heating are performed by causing the refrigerant flow to flow in reverse by the four-way valve. Therefore, when two or more indoor units are connected, all the indoor units are in the cooling operation or the heating operation.
  • cooling or heating is performed by causing a refrigerant flow to flow backward by a four-way valve, so that all of the two or more indoor units are in a cooling operation or a heating operation. Therefore, particularly in the summer, when a hot water supply system is connected as an indoor unit, it is difficult to warm the inside of the liquid storage tank.
  • an object of the present invention is to provide an air conditioning and hot water supply system capable of warming the liquid in the tank during cooling operation and heating operation.
  • an air conditioning hot water supply system includes a compressor, a refrigerant switching unit, an outdoor heat exchanger, an indoor refrigerant adjustment valve, and an indoor heat exchanger, A refrigerant flow path connecting the discharge side of the compressor and the first port of the refrigerant switching unit is branched, and a tank heat exchanger that exchanges heat with the first refrigerant adjustment valve and tank water stored in the tank. And a second flow path connected to the first port via a second refrigerant regulating valve.
  • an air conditioning and hot water supply system capable of warming the liquid in the tank during cooling operation and heating operation.
  • FIG. 1 is a refrigeration cycle diagram of an air conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment.
  • the air conditioning and hot water supply system S includes a compressor 10, a refrigerant switching valve 20, an outdoor heat exchanger 30, an outdoor blower 31, refrigerant adjusting valves 41 to 43, Indoor heat exchangers 51 to 53, hot water supply tank 60, hot water supply heat exchanger 61, refrigerant adjustment valves 70 to 72, connection valves 81 to 88, control unit 90, temperature detectors 91 to 94, It has.
  • Compressor 10 sucks in refrigerant from the suction side and discharges high-temperature and high-pressure refrigerant from the discharge side.
  • the suction side of the compressor 10 is connected to a refrigerant switching valve 20 (a port d described later) through a refrigerant pipe.
  • the discharge side of the compressor 10 is connected to the refrigerant switching valve 20 (a port a, which will be described later) by a refrigerant pipe via a refrigerant adjustment valve 72 which will be described later.
  • a discharge temperature detector 91 that detects the temperature (discharge temperature) of the refrigerant discharged from the compressor 10 is provided.
  • a detection signal detected by the discharge temperature detector 91 is input to a control unit 90 described later.
  • the compressor 10 is controlled by the control part 90 mentioned later so that discharge temperature (detection temperature of the discharge temperature detector 91) may become predetermined discharge target temperature.
  • the refrigerant switching valve 20 is a four-way valve including a switching main valve 21 and four ports a to d.
  • an electromagnetic valve so-called latch type electromagnetic valve
  • the refrigerant switching valve 20 is configured such that the connection relationship between the ports (the position of the switching main valve 21) is controlled by a control unit 90 described later.
  • the outdoor heat exchanger 30 is disposed in an outdoor unit of the air conditioning and hot water supply system S, and can exchange heat between the flowing refrigerant and the outdoor air.
  • One side of the outdoor heat exchanger 30 is connected to the port b of the refrigerant switching valve 20 through a refrigerant pipe.
  • the other side of the outdoor heat exchanger 30 is connected to the refrigerant adjustment valves 41 to 43 through a branched refrigerant pipe.
  • the outdoor unit of the air conditioning and hot water supply system S includes an outdoor blower 31 in order to promote heat exchange between the refrigerant and the outdoor air in the outdoor heat exchanger 30.
  • the outdoor blower 31 is configured such that the amount of air blow (rotational speed) is controlled by a control unit 90 described later.
  • an outdoor air temperature detector 92 that detects the temperature of the outdoor air is provided in the vicinity of the inlet of the outdoor blower 31 (upstream of the outdoor heat exchanger 30 as viewed in the direction 31a of the outdoor air flow).
  • an outdoor heat exchanger temperature detector 93 that detects the temperature of the outdoor heat exchanger 30 is provided. The detection signal detected by the outdoor air temperature detector 92 and the detection signal detected by the outdoor heat exchanger temperature detector 93 are input to the control unit 90 described later.
  • the air conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment shown in FIG. 1 has three indoor units (indoor heat exchangers 51 to 53) for one outdoor unit (outdoor heat exchanger 30). This is a so-called multi-type air-conditioning hot-water supply system.
  • the refrigerant adjustment valves 41 to 43 are valves that can be opened / closed and adjusted in opening.
  • One side of the refrigerant regulating valves 41 to 43 is connected to the outdoor heat exchanger 30 through a branched refrigerant pipe.
  • the other side of the refrigerant adjustment valve 41 is connected to the indoor heat exchanger 51 by refrigerant piping.
  • the other side of the refrigerant adjustment valve 42 is connected to the indoor heat exchanger 52 through a refrigerant pipe.
  • the other side of the refrigerant adjustment valve 43 is connected to the indoor heat exchanger 53 via a refrigerant pipe. Note that the refrigerant adjustment valves 41 to 43 are controlled to be opened and closed and opened by a control unit 90 described later.
  • the indoor heat exchangers 51 to 53 are arranged in the indoor unit of the air conditioning and hot water supply system S so that heat can be exchanged between the refrigerant flowing in and the indoor air.
  • One side of the indoor heat exchanger 51 is connected to the refrigerant adjustment valve 41 by a refrigerant pipe.
  • One side of the indoor heat exchanger 52 is connected to the refrigerant adjustment valve 42 through a refrigerant pipe.
  • One side of the indoor heat exchanger 53 is connected to the refrigerant adjustment valve 43 through a refrigerant pipe.
  • the other side of the indoor heat exchangers 51 to 53 is connected to the port c of the refrigerant switching valve 20 through a branched refrigerant pipe.
  • each indoor unit is provided with a fan for taking in indoor air into the housing and blowing out air (air-conditioned) that has been heat-exchanged by the indoor heat exchangers 51 to 53 into the room again. ing.
  • the refrigerant pipe connecting the refrigerant adjustment valve 41 and the indoor heat exchanger 51 is provided with a connection valve 81, and the refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 51 and the port c of the refrigerant switching valve 20 is provided.
  • a connection valve 82 is provided.
  • a connection valve 83 is provided in the refrigerant pipe connecting the refrigerant adjustment valve 42 and the indoor heat exchanger 52, and the refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 52 and the port c of the refrigerant switching valve 20 is provided.
  • a connection valve 84 is provided.
  • connection valve 85 is provided in the refrigerant pipe connecting the refrigerant adjustment valve 43 and the indoor heat exchanger 53, and the refrigerant pipe connecting the indoor heat exchanger 53 and the port c of the refrigerant switching valve 20 is provided in the refrigerant pipe.
  • a connection valve 86 is provided.
  • the air-conditioning hot water supply system S includes a hot water supply tank 60 having a hot water supply heat exchanger 61.
  • Tank water (hot water) is stored in the hot water supply tank 60.
  • the hot water supply tank 60 has a configuration in which tap water is introduced from the lower side of the hot water supply tank 60 to push up the internal tank water and supply hot water directly from the upper side of the hot water supply tank 60 to a hot water supply terminal (for example, a faucet).
  • the heat exchanger (not shown) which heat-exchanges between the tank water in the hot-water supply tank 60 and tap water may be further provided, and the tap water heated by heat exchange is supplied to a hot-water supply terminal. It may be a configuration and is not limited.
  • the tank water stored in the hot water supply tank 60 is not limited to hot water.
  • the hot water supply heat exchanger 61 can exchange heat between the refrigerant flowing in and the tank water stored in the hot water supply tank 60.
  • One side of the hot water supply heat exchanger 61 is connected to a refrigerant adjustment valve 71 described later and a refrigerant pipe.
  • the other side of the hot water supply heat exchanger 61 is connected to the port a of the refrigerant switching valve 20 through a branched refrigerant pipe.
  • a tank temperature detector 94 that detects the temperature of the tank water stored in the hot water supply tank 60 is also provided. The detection signal detected by the tank temperature detector 94 is input to the control unit 90 described later.
  • the hot water supply heat exchanger 61 is configured such that the refrigerant pipe is wound while contacting the outer periphery of the metal container of the hot water supply tank 60.
  • the hot water supply tank 60 and the hot water supply heat exchanger 61 are covered with a heat insulating material (not shown). Thereby, the refrigerant flowing into the hot water supply heat exchanger 61 exchanges heat with the tank water stored in the hot water supply tank 60 through the refrigerant pipe of the hot water supply heat exchanger 61 and the metal container of the hot water supply tank 60. It has become.
  • the structure of the hot water supply heat exchanger 61 is not limited to the above-described structure.
  • the heat exchange unit may be configured by arranging the refrigerant pipe inside the container of the hot water supply tank 60 through the refrigerant pipe of the hot water supply heat exchanger 61 penetrating from the side of the container of the hot water supply tank 60.
  • the refrigerant flowing into the hot water supply heat exchanger 61 exchanges heat with the tank water stored in the hot water supply tank 60 via the refrigerant pipe of the hot water supply heat exchanger 61.
  • the hot water supply heat exchanger 61 may be provided outside the hot water supply tank 60.
  • the refrigerant adjustment valve 71 is a valve that can be opened and closed and adjusted in opening.
  • One side of the refrigerant adjustment valve 71 is connected to the discharge side of the compressor 10 through a branched refrigerant pipe.
  • the other side of the refrigerant adjustment valve 71 is connected to the hot water supply heat exchanger 61 through a refrigerant pipe.
  • coolant adjustment valve 71 are controlled by the control part 90 mentioned later.
  • the refrigerant adjustment valve 72 is a valve that can be opened and closed and adjusted in opening.
  • One side of the refrigerant adjustment valve 71 is connected to the discharge side of the compressor 10 through a branched refrigerant pipe.
  • the other side of the refrigerant adjustment valve 71 is connected to the port a of the refrigerant switching valve 20 through a branched refrigerant pipe.
  • coolant adjustment valve 72 are controlled by the control part 90 mentioned later.
  • the flow path of the refrigerant discharged from the compressor 10 includes the first flow path that flows into the port a of the refrigerant switching valve 20 through the refrigerant adjustment valve 71 and the hot water supply heat exchanger 61, and the refrigerant adjustment valve 72.
  • the amount of the refrigerant flowing through each flow path can be controlled by adjusting the opening / closing and opening of the refrigerant adjustment valves 71 and 72.
  • connection valve 87 is provided in the refrigerant pipe that connects the refrigerant adjustment valve 71 and the hot water supply heat exchanger 61, and the refrigerant pipe that connects the hot water supply heat exchanger 61 and the port a of the refrigerant switching valve 20.
  • a connection valve 88 is provided. With such a configuration, the hot water supply tank 60 (hot water supply heat exchanger 61) can be attached and detached via the connection valves 87 and 88.
  • the control unit 90 determines whether or not the hot water supply tank 60 (the hot water supply heat exchanger 61) is attached to the air conditioning hot water supply system S by determining whether or not the tank temperature detector 94 is connected. can do.
  • the air conditioning and hot water supply system S bypasses the refrigerant adjustment valves 41 to 43 and the indoor heat exchangers 51 to 53, and connects the outdoor heat exchanger 30 and the port c of the refrigerant switching valve 20.
  • a bypass channel which is a channel, is provided, and a refrigerant adjustment valve 70 is provided in the bypass channel.
  • the refrigerant adjustment valve 70 is a valve capable of opening / closing and adjusting the opening degree.
  • One side of the refrigerant adjustment valve 70 is connected to the outdoor heat exchanger 30 through a branched refrigerant pipe.
  • the other side of the refrigerant adjustment valve 70 is connected to the port c of the refrigerant switching valve 20 through a branched refrigerant pipe.
  • coolant adjustment valve 70 are controlled by the control part 90 mentioned later.
  • the refrigerant flow path from the outdoor heat exchanger 30 to the port c of the refrigerant switching valve 20 includes a flow path that passes through the refrigerant adjustment valve 41 and the indoor heat exchanger 51, and a refrigerant adjustment valve 42 and the indoor heat exchanger 52.
  • the amount of refrigerant flowing through each flow path can be controlled by adjusting the opening / closing and opening of the refrigerant regulating valves 41 to 43, 70.
  • the control unit 90 controls the compressor 10, the refrigerant switching valve 20, the outdoor blower 31, the refrigerant adjustment valves 41 to 43, and the refrigerant adjustment valves 70 to 72, so that the entire air conditioning hot water supply system S according to the first embodiment is controlled. Can be controlled. Further, the control unit 90 is input with temperature signals detected by the temperature detectors 91 to 94.
  • the air conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment includes a cooling operation for cooling a room in which indoor units (indoor heat exchangers 51 to 53) are installed, a room in which the indoor unit is installed, and a hot water supply tank 60.
  • Cooling (boiling) cooling / boiling operation heating operation for heating the room in which the indoor unit is installed, heating the room in which the indoor unit is installed, and tank water in the hot water supply tank 60
  • a heating / boiling operation for heating, a boiling operation for heating the tank water in the hot water supply tank 60, and a defrosting operation (first to fourth defrosting operations) for defrosting the outdoor heat exchanger 30 are performed. Be able to.
  • the control unit 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the solid line in FIG.
  • the refrigerant adjustment valve 72 is fully opened, and the opening degrees of the refrigerant adjustment valves 41 to 43 are adjusted.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the outdoor heat exchanger 30 functioning as a condenser via the refrigerant adjustment valve 72 and the ports a and b of the refrigerant switching valve 20, and the outdoor air and heat. Heat is dissipated by replacement.
  • the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger 30 flows into the refrigerant adjustment valves 41 to 43 that function as expansion valves, becomes low-temperature and low-pressure refrigerant, and exchanges heat with indoor air in the indoor heat exchangers 51 to 53 that function as evaporators. To absorb heat.
  • the indoor air that has been absorbed by the refrigerant and has fallen in temperature is blown out from the indoor unit into the room, thereby air-conditioning (cooling) the room.
  • the refrigerant that has absorbed heat in the indoor heat exchangers 51 to 53 is sucked into the compressor 10 via the ports c and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the air conditioning and hot water supply system S can cool the room in which the indoor units (the indoor heat exchangers 51 to 53) are installed by performing the cooling operation.
  • the control unit 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the solid line in FIG. The opening of the refrigerant adjustment valves 41 to 43 and 71 to 72 is adjusted.
  • the range of temperature fluctuation in indoor air conditioning is 27 to 35 ° C.
  • the range of temperature fluctuation in air conditioning in a server room is about 8 to 10 ° C.
  • the range of temperature fluctuation in heating and air conditioning is 0 to 20 ° C., and the temperature difference is within 30 ° C. in all cases.
  • the range of temperature fluctuation in the tank water of the hot water supply tank 60 is, for example, 0 to 55 ° C., and the temperature range is greatly expanded. Therefore, during the operation of heating the tank water in the hot water supply tank 60, the control unit 90 sets the discharge target temperature of the compressor 10 higher than that during the cooling operation or the heating operation.
  • the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger 30 flows into the refrigerant adjustment valves 41 to 43 that function as expansion valves, becomes low-temperature and low-pressure refrigerant, and exchanges heat with indoor air in the indoor heat exchangers 51 to 53 that function as evaporators. To absorb heat. At this time, the indoor air that has been absorbed by the refrigerant and has fallen in temperature is blown out from the indoor unit into the room, thereby air-conditioning (cooling) the room.
  • the refrigerant that has absorbed heat in the indoor heat exchangers 51 to 53 is sucked into the compressor 10 via the ports c and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the hot water supply heat exchanger 61 and the outdoor heat exchanger 30 function as a condenser by performing the cooling / boiling operation. That is, a part of the condensed heat is radiated by the hot water supply heat exchanger 61 and used for heating the tank water, and the remaining condensed heat is radiated by the outdoor heat exchanger 30.
  • the room in which the indoor units (indoor heat exchangers 51 to 53) are installed can be cooled and the tank water in the hot water supply tank 60 can be boiled up.
  • FIG. 2 shows the tank water temperature in the hot water supply tank 60 in the cooling / boiling operation of the air conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment, the refrigerant adjustment valves 71 and 72, the discharge target temperature of the compressor 10, and the outdoor blower 31. It is a time chart explaining control.
  • the control unit 90 performs a cooling operation as an operation of the air conditioning and hot water supply system S in the time zone P0. It is assumed that the operation of the air conditioning and hot water supply system S is switched to the cooling / boiling operation at time P1. At this time, the controller 90 determines whether or not the hot water supply tank 60 (hot water supply heat exchanger 61) is attached to the air conditioning hot water supply system S by determining whether or not the tank temperature detector 94 is connected. If not, switching to cooling / boiling operation is prohibited. In the example described in FIG. 2, the initial temperature T 0 of the tank water in the hot water tank 60 at the start of cooling and boiling operation, the case lower than the determination threshold temperature T 1 of the example.
  • the control unit 90 fully opens the refrigerant adjusting valve 71, the refrigerant adjusting valves 72 all
  • the fan rotation speed of the outdoor fan 31 is set to a rotation speed n 1 lower than a predetermined rotation speed (100%).
  • the discharge target temperature of the compressor 10 is set to a discharge target temperature T 4 that is higher than the discharge target temperature T 3 during the cooling operation, and the control unit 90 sets the discharge temperature (detected temperature of the discharge temperature detector 91). The compressor 10 is controlled so that the target discharge temperature T 4 becomes.
  • the determination threshold temperature T 1 may be a preset temperature (for example, 27 ° C.), or may be, for example, an outdoor air temperature (a detected temperature of the outdoor air temperature detector 92).
  • the control unit 90 has a small opening degree of the refrigerant adjusting valve 71 as the tank water temperature is higher It controls so that the opening degree of the refrigerant
  • the opening degree of the refrigerant regulating valves 71 and 72 when adjusting the opening degree of the refrigerant regulating valves 71 and 72, when the opening degree of one regulating valve is widened, the opening degree of the other regulating valve is narrowed so that the sum of the flow path cross-sectional areas is maintained.
  • the control unit 90 performs control so that the fan rotation speed of the outdoor blower 31 increases as the opening degree of the refrigerant adjustment valve 71 decreases.
  • the target discharge temperature of the compressor 10 remains set at the target discharge temperature T 4 .
  • the determination threshold temperature T 2 is a tank water boiling target temperature (for example, 55 ° C.). Incidentally, the determination threshold temperature T 1 and the determination threshold temperature T 2 are “T 1 ⁇ T 2 ”, and the determination threshold temperature T 2 and the discharge target temperature T 4 are “T 2 ⁇ T 4 ”.
  • the control unit 90 fully closes the refrigerant adjustment valve 71, fully opens the refrigerant adjustment valve 72, and sets the fan rotation speed of the outdoor blower 31 to a predetermined rotation speed (100%). Further, the target discharge temperature of the compressor 10 is set to the target discharge temperature T 3 at the time of the cooling operation, and the control unit 90 sets the discharge temperature (the detected temperature of the discharge temperature detector 91) to the target discharge temperature T 3. Thus, the compressor 10 and the like are controlled.
  • the control unit 90 opens the refrigerant adjusting valves 71 part of the flow path cross-sectional area
  • the refrigerant regulating valve 72 is partially closed so that the sum is equal, and the target discharge temperature of the compressor 10 is set to the target discharge temperature T 4 .
  • the fan rotation speed of the outdoor blower 31 is maintained at a predetermined rotation speed (100%).
  • the air conditioning and hot water supply system S cools the room in which the indoor units (the indoor heat exchangers 51 to 53) are installed by performing the cooling / boiling operation.
  • the tank water in the hot water supply tank 60 can be boiled using the heat of condensation exhausted to the outdoor air.
  • the amount of heat treatment in the outdoor heat exchanger 30 can be reduced.
  • the rotational speed of the outdoor blower 31 can be reduced.
  • the opening degree of the refrigerant adjustment valves 71 and 72 when adjusting the opening degree of the refrigerant adjustment valves 71 and 72, when the opening degree of one adjustment valve is increased, the opening degree of the other adjustment valve is reduced so that the sum of the flow path cross-sectional areas is maintained. By controlling, it is possible to prevent a cycle balance and a decrease in efficiency due to a narrowing of the cross-sectional area of the channel.
  • control part 90 controls the rotational speed of the outdoor air blower 31 according to the opening degree of the refrigerant
  • the controller 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the broken line in FIG. 1, fully closes the refrigerant adjustment valves 70 and 71, The refrigerant adjustment valve 72 is fully opened, and the opening degrees of the refrigerant adjustment valves 41 to 43 are adjusted.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the indoor heat exchangers 51 to 53 functioning as condensers via the refrigerant adjustment valve 72 and the ports a and c of the refrigerant switching valve 20, and the indoor air Heat is dissipated by exchanging heat with. At this time, indoor air radiated from the refrigerant and heated is blown out from the indoor unit into the room, thereby air-conditioning (heating) the room.
  • the refrigerant radiated by the indoor heat exchangers 51 to 53 flows into the refrigerant adjustment valves 41 to 43 that function as expansion valves, becomes low-temperature and low-pressure refrigerant, and exchanges heat with outdoor air in the outdoor heat exchanger 30 that functions as an evaporator. To absorb heat.
  • the refrigerant that has absorbed heat in the outdoor heat exchanger 30 is sucked into the compressor 10 via the ports b and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the air conditioning and hot water supply system S can heat the room in which the indoor units (indoor heat exchangers 51 to 53) are installed by performing the heating operation.
  • the opening degree of the refrigerant adjustment valves 71 and 72 is adjusted. Then, a part (or all) of the refrigerant discharged from the compressor 10 may be passed through the hot water supply heat exchanger 61. At the start of the heating operation, since the discharge temperature of the compressor 10 is low, the temperature of the refrigerant supplied to the indoor heat exchangers 51 to 53 is also low.
  • the temperature of the refrigerant supplied to the indoor heat exchangers 51 to 53 can be quickly increased by heating the refrigerant using the heat of the tank water in the hot water supply tank 60.
  • the air-conditioning hot-water supply system S with good responsiveness to the user's heating operation request can be obtained.
  • the control unit 90 fully closes the refrigerant adjustment valve 71 and fully opens the refrigerant adjustment valve 72. The normal heating operation may be shifted to.
  • the controller 90 controls the compressor 10 and the outdoor unit.
  • the blower 31 may be stopped, the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 may be set to the position indicated by the broken line in FIG. 1, and the refrigerant adjustment valves 41 to 43 and 70 to 72 may be fully closed.
  • the hot water supply heat exchanger 61, the refrigerant pipe including the connection valve 88, the ports a and c of the refrigerant switching valve 20, the refrigerant pipe including the connection valves 82, 84 and 86, and the indoor heat exchangers 51 to 53 are provided. Thermally connected. Accordingly, the heat of the tank water in the hot water supply tank 60 is supplied to the indoor heat exchangers 51 to 53, so that it is possible to suppress a decrease in the indoor temperature.
  • the control unit 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the broken line in FIG. The opening of the refrigerant adjustment valves 41 to 43 and 71 to 72 is adjusted.
  • the refrigerant radiated by the hot water supply heat exchanger 61 and the remainder of the high-temperature and high-pressure refrigerant that passes through the refrigerant adjustment valve 72 pass through the ports a and b of the refrigerant switching valve 20 to the indoor heat exchangers 51 to 51 that function as condensers.
  • the refrigerant radiated by the indoor heat exchangers 51 to 53 flows into the refrigerant adjustment valves 41 to 43 that function as expansion valves, becomes low-temperature and low-pressure refrigerant, and exchanges heat with outdoor air in the outdoor heat exchanger 30 that functions as an evaporator. To absorb heat. The refrigerant that has absorbed heat in the outdoor heat exchanger 30 is sucked into the compressor 10 via the ports b and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the air conditioning and hot water supply system S heats the room in which the indoor units (the indoor heat exchangers 51 to 53) are installed by performing the heating / boiling operation, and generates the condensed heat.
  • the tank water in the hot water supply tank 60 can be boiled using a part.
  • FIG. 3 shows the tank water temperature in the hot water supply tank 60 in the heating / boiling operation of the air conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment, the refrigerant adjustment valves 71 and 72, the discharge target temperature of the compressor 10, and the outdoor blower 31. It is a time chart explaining control.
  • the outdoor heat exchanger 30 functions as an evaporator. For this reason, as shown in FIG. 3, the fan rotational speed of the outdoor blower 31 is different from the cooling / boiling operation in that it is set to a predetermined rotational speed (100%). Others are the same, and redundant description is omitted.
  • the control unit 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the broken line in FIG.
  • the refrigerant adjustment valve 71 is fully opened, and the opening degree of the refrigerant adjustment valve 70 is adjusted.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the hot water supply heat exchanger 61 functioning as a condenser via the refrigerant adjustment valve 71 and dissipates heat by exchanging heat with the tank water in the hot water supply tank 60. To do. At this time, the tank water in the hot water supply tank 60 is heated (boiling up) by radiating heat from the refrigerant.
  • the refrigerant that has dissipated heat in the hot water supply heat exchanger 61 flows into the refrigerant adjustment valve 70 that functions as an expansion valve via the ports a and c of the refrigerant switching valve 20, becomes a low-temperature and low-pressure refrigerant, and functions as an evaporator outdoors.
  • the heat exchanger 30 absorbs heat by exchanging heat with outdoor air. The refrigerant that has absorbed heat in the outdoor heat exchanger 30 is sucked into the compressor 10 via the ports b and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the refrigerant adjustment valves 41 to 43 are fully closed so that the refrigerant does not flow into the indoor heat exchangers 51 to 53, so that fluctuations in the indoor temperature can be suppressed. .
  • the air conditioning and hot water supply system S can boil the tank water in the hot water supply tank 60 without performing cooling or heating the room by performing the boiling operation.
  • the outdoor heat exchanger 30 functions as an evaporator, so that the refrigerant absorbs heat and the outdoor air is cooled. For this reason, when the humidity of outdoor air is high and the temperature of outdoor air is low, frost may adhere to the outdoor heat exchanger 30 and the heat exchange performance of the outdoor heat exchanger 30 may be reduced. For this reason, the air-conditioning hot water supply system S according to the first embodiment can perform a defrosting operation (defrosting operation) for removing attached frost.
  • defrosting operation defrosting operation
  • control part 90 is based on the temperature of the outdoor heat exchanger 30 detected by the outdoor air temperature detector 92 and the temperature of the outdoor air detected by the outdoor heat exchanger temperature detector 93, for example, an outdoor dew point.
  • the amount of frost formation in the outdoor heat exchanger 30 is estimated by calculating the above.
  • control part 90 determines with performing defrost operation, for example, if the estimated amount of frost formation in the outdoor heat exchanger 30 exceeds predetermined threshold amount.
  • the air conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment can perform the following four patterns of defrosting operation.
  • the control unit 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the solid line in FIG.
  • the refrigerant adjustment valves 41 to 43 and 72 are fully opened.
  • the discharged refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the outdoor heat exchanger 30 via the refrigerant adjustment valve 72 and the ports a and b of the refrigerant switching valve 20, and dissipates heat by exchanging heat with outdoor air. At this time, the refrigerant dissipates heat to the outdoor air, so that the frost attached to the outdoor heat exchanger 30 is melted.
  • the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger 30 absorbs heat by exchanging heat with indoor air in the indoor heat exchangers 51 to 53 via the refrigerant adjustment valves 41 to 43. Note that the indoor temperature is reduced by the heat absorbed by the indoor air.
  • the refrigerant that has absorbed heat in the indoor heat exchangers 51 to 53 is sucked into the compressor 10 via the ports c and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the air conditioning and hot water supply system S can remove frost attached to the outdoor heat exchanger 30 by performing the first defrosting operation.
  • the second defrosting operation is selected when the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 (detected temperature of the tank temperature detector 94) is equal to or higher than a predetermined temperature.
  • the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 (detection temperature of the tank temperature detector 94) is equal to or higher than the discharge temperature of the compressor 10 (detection temperature of the discharge temperature detector 91), it may be selected.
  • the control unit 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the solid line in FIG.
  • the refrigerant adjustment valves 41 to 43 are fully opened, and the refrigerant adjustment valves 71 to 72 are adjusted in opening.
  • a part of the discharged refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the hot water supply heat exchanger 61 functioning as a heating source via the refrigerant adjustment valve 72 and exchanges heat with high-temperature tank water in the hot water supply tank 60. Is heated. In addition, the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 falls by absorbing the tank water.
  • the refrigerant heated by the hot water supply heat exchanger 61 and the remaining refrigerant discharged via the refrigerant adjustment valve 72 flow into the outdoor heat exchanger 30 via the ports a and b of the refrigerant switching valve 20, and the outdoor air. Heat is dissipated by heat exchange.
  • the refrigerant dissipates heat to the outdoor air, so that the frost attached to the outdoor heat exchanger 30 is melted.
  • the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger 30 absorbs heat by exchanging heat with indoor air in the indoor heat exchangers 51 to 53 via the refrigerant adjustment valves 41 to 43. Note that the indoor temperature is reduced by the heat absorbed by the indoor air.
  • the refrigerant that has absorbed heat in the indoor heat exchangers 51 to 53 is sucked into the compressor 10 via the ports c and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the air conditioning and hot water supply system S can remove frost attached to the outdoor heat exchanger 30 by performing the second defrosting operation.
  • defrosting is performed using indoor heat
  • defrosting is performed using indoor heat and heat of tank water in hot water supply tank 60. It has become.
  • operation can suppress the fall of the indoor temperature rather than a 1st defrost driving
  • the third defrosting operation is selected when the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 (the detection temperature of the tank temperature detector 94) is equal to or higher than a predetermined temperature.
  • the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 (detection temperature of the tank temperature detector 94) is equal to or higher than the discharge temperature of the compressor 10 (detection temperature of the discharge temperature detector 91), it may be selected.
  • the controller 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the solid line in FIG.
  • the refrigerant adjustment valve 70 is fully opened and the refrigerant adjustment valves 71 and 72 are adjusted in opening degree.
  • a part of the discharged refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the hot water supply heat exchanger 61 functioning as a heating source via the refrigerant adjustment valve 72 and exchanges heat with high-temperature tank water in the hot water supply tank 60. Is heated. In addition, the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 falls by absorbing the tank water.
  • the refrigerant heated by the hot water supply heat exchanger 61 and the remaining refrigerant discharged via the refrigerant adjustment valve 72 flow into the outdoor heat exchanger 30 via the ports a and b of the refrigerant switching valve 20, and the outdoor air. Heat is dissipated by heat exchange.
  • the refrigerant dissipates heat to the outdoor air, so that the frost attached to the outdoor heat exchanger 30 is melted.
  • the refrigerant radiated by the outdoor heat exchanger 30 is sucked into the compressor 10 via the refrigerant adjustment valve 70 and the ports c and d of the refrigerant switching valve 20.
  • the air conditioning and hot water supply system S can remove the frost attached to the outdoor heat exchanger 30 by performing the third defrosting operation.
  • the room temperature decreases
  • the refrigerant adjustment valves 41 to 43 are fully closed, and the refrigerant does not flow into the indoor heat exchangers 51 to 53.
  • a decrease in indoor temperature can be suppressed.
  • a 3rd defrost operation can perform a defrost operation suitably, without disturbing an indoor environment.
  • the fourth defrosting operation is an operation for performing defrosting while continuing indoor heating.
  • the fourth defrosting operation is selected when the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 (detected temperature of the tank temperature detector 94) is equal to or higher than a predetermined temperature.
  • the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 detection temperature of the tank temperature detector 94
  • the discharge temperature of the compressor 10 detection temperature of the discharge temperature detector 91
  • the controller 90 operates the compressor 10 and the outdoor blower 31, sets the switching main valve 21 of the refrigerant switching valve 20 to the position indicated by the broken line in FIG. 1, and refrigerant adjusting valves 41 to 43, 70. Adjust the opening to 72.
  • a part of the discharged refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the hot water supply heat exchanger 61 functioning as a heating source via the refrigerant adjustment valve 72 and exchanges heat with high-temperature tank water in the hot water supply tank 60. Is heated. In addition, the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 falls by absorbing the tank water.
  • the refrigerant heated by the hot water supply heat exchanger 61 and the remaining refrigerant discharged via the refrigerant adjustment valve 72 flow into the port a of the refrigerant switching valve 20.
  • a part of the refrigerant flowing out from the port c of the refrigerant switching valve 20 flows into the indoor heat exchangers 51 to 53 and radiates heat by exchanging heat with indoor air.
  • the air conditioning and hot water supply system S can remove the frost attached to the outdoor heat exchanger 30 while continuing the heating operation by performing the fourth defrosting operation. Moreover, since the heat of the tank water in the hot water supply tank 60 is utilized at this time, while being able to suppress the fall of heating capability, a defrosting capability can be improved and defrosting is completed in a short time. Can do.
  • the cooling operation, the heating operation, and the boiling operation can be operated.
  • the tank water in the hot water supply tank 60 can be boiled during cooling operation and heating operation (cooling / boiling operation, heating / boiling operation).
  • the defrosting operation first to fourth defrosting operations
  • FIG. 4 is a refrigeration cycle diagram of an air conditioning and hot water supply system S according to the second embodiment.
  • the air conditioning and hot water supply system S according to the second embodiment is replaced by a refrigerant opening / closing valve 73 instead of the refrigerant adjustment valve 72 as compared with the air conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment (see FIG. 1). It is different in that it is equipped with.
  • Other configurations are the same as those of the air-conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment, and redundant description is omitted.
  • the flow path of the refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the port a of the refrigerant switching valve 20 through the refrigerant adjustment valve 71 and the hot water supply heat exchanger 61.
  • the refrigerant on-off valve 73 is a valve that can be opened and closed. One side of the refrigerant on-off valve 73 is connected to the discharge side of the compressor 10 through a branched refrigerant pipe. The other side of the refrigerant on-off valve 73 is connected to the port a of the refrigerant switching valve 20 through a branched refrigerant pipe. The opening / closing of the refrigerant on / off valve 73 is controlled by the control unit 90.
  • the control unit 90 controls the amount of refrigerant passing through the hot water supply heat exchanger 61 by controlling the opening degree of the refrigerant adjustment valve 71 and opening / closing control of the refrigerant opening / closing valve 73.
  • the air-conditioning hot-water supply system S which concerns on 2nd Embodiment is similar to the air-conditioning hot-water supply system S which concerns on 1st Embodiment, air_conditionaing
  • FIG. 5 is a refrigeration cycle diagram of an air conditioning and hot water supply system S according to the third embodiment.
  • the air conditioning and hot water supply system S according to the third embodiment is different in that it includes both a refrigerant adjustment valve 72 and a refrigerant on-off valve 73.
  • Other configurations are the same as those of the air-conditioning and hot water supply system S according to the first embodiment, and redundant description is omitted.
  • the flow path of the refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the port a of the refrigerant switching valve 20 through the refrigerant adjustment valve 71 and the hot water supply heat exchanger 61.
  • the control unit 90 controls the amount of refrigerant passing through the hot water supply heat exchanger 61 by opening control of the refrigerant adjusting valves 71 and 72 and opening / closing control of the refrigerant opening / closing valve 73.
  • the air-conditioning hot-water supply system S which concerns on 3rd Embodiment is the air-conditioning hot-water supply system S which concerns on 1st Embodiment, and air_conditioning
  • the air conditioning and hot water supply system S according to the present embodiment is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. is there.
  • the air conditioning and hot water supply system S according to the present embodiment has been described as including the bypass flow path and the refrigerant adjustment valve 70, the present invention is not limited to this, and does not include the bypass flow path and the refrigerant adjustment valve 70. Also good. Even in such a configuration, the air conditioning and hot water supply system S according to the present embodiment includes a cooling operation, a heating operation, a cooling / boiling operation, a heating / boiling operation, and a defrosting operation (first to second removal). Frost operation).
  • the air-conditioning hot water supply system S includes two independent refrigerant adjustment valves 71 and 72, a refrigerant that passes through the hot water supply heat exchanger 61, and a direct refrigerant switching valve 20 that does not pass through the hot water supply heat exchanger 61.
  • a three-way valve may be used that has one inlet port and two outlet ports, and that when the opening degree of one outlet port is increased, the opening degree of the other outlet port is reduced.
  • the air conditioning and hot water supply system S has been described as including a plurality of indoor units (indoor heat exchangers 51 to 53) and a hot water supply tank 60 (hot water supply heat exchanger 61), but is not limited thereto. Absent. For example, even if it is the structure provided with one indoor unit (indoor heat exchanger 51) and the hot water supply tank 60 (hot water supply heat exchanger 61), it is applicable similarly.
  • the control unit 90 performs control so that the fan rotation speed of the outdoor fan 31 increases as the opening of the refrigerant adjustment valve 71 decreases.
  • the controller 90 controls the fan rotation speed of the outdoor blower 31 to the temperature of the tank water in the hot water supply tank 60 (tank). The temperature may be controlled based on the temperature detected by the temperature detector 94.
  • Refrigerant switching valve (refrigerant switching unit) 21 Switching main valve 30 Outdoor heat exchanger 31 Outdoor blower 31a Flow direction 41 to 43 Refrigerant adjustment valve (indoor refrigerant adjustment valve) 51-53 Indoor heat exchanger 60 Hot water supply tank (tank) 61 Hot water supply heat exchanger (tank heat exchanger) 70 Refrigerant adjustment valve (Bypass passage adjustment valve) 71 Refrigerant adjustment valve (first refrigerant adjustment valve) 72 Refrigerant adjustment valve (second refrigerant adjustment valve) 73 Refrigerant on / off valves 81 to 88 Connection valve 90 Control unit 91 Discharge temperature detector (refrigerant discharge temperature detection unit) 92 Outdoor air temperature detector 93 Outdoor heat exchanger temperature detector 94 Tank temperature detector (tank temperature detector) a port (first port) b to d ports

Abstract

冷房運転時および暖房運転時のいずれの場合にも給湯タンク(60)の水を温水化できるようにするために、圧縮機(10)の吐出側から冷媒切換弁(20)のポート(a)に到る冷媒流路を、冷媒調整弁(71)および給湯熱交換器(61)を介してポート(a)に到る第1流路と、冷媒調整弁72を介してポート(a)に到る第2流路と、に分岐させている。

Description

空調給湯システム
 本発明は、空調給湯システムに関する。
 空調システムは、空調する室内に設置される室内機と、室外に設置される室外機と、を備えている。このような空調システムにおいて、一般に、室外機の置き場所は縮小する方向にある。このため、1台の室外機に対し、2台以上の室内機を接続する方式の空調システムが知られている。
 また、地球温暖化の対応のため、冷凍サイクルを採用した給湯システム(または、温水システム)が知られている。このような給湯システムは、水を加熱して温水とするため、冬季、夏季を問わず、一年中、暖房システムとして構成する必要がある。
 一般的に、このような空調システムと給湯システムを組み合わせた空調給湯システムは、冷房と暖房を行う際、冷媒の流れを四方弁等により変更し、実現している。この方式については、特許文献1(特開2015-203550号公報)に記載されている。この方式によれば、四方弁により冷媒の流れを逆に流すことにより、冷房と暖房を行っている。したがって、2台以上の室内機を接続した場合、全ての室内機が、冷房運転または暖房運転となる。
特開2015-203550号公報
 特許文献1に記載の空調給湯システムでは、四方弁により、冷媒の流れを逆流させることにより、冷房または暖房を行うため、2台以上の室内機は、全て、冷房運転または暖房運転となる。したがって、特に夏季において、室内機として、給湯システムを接続した場合、貯液タンク内を温水化することが困難となる。
 そこで、本発明は、冷房運転時および暖房運転時においても、タンク内の液体を温水化することができる空調給湯システムを提供することを課題とする。
 このような課題を解決するために、本発明に係る空調給湯システムは、圧縮機と、冷媒切換部と、室外熱交換器と、室内冷媒調整弁と、室内熱交換器と、を備え、前記圧縮機の吐出側と前記冷媒切換部の第1ポートとを接続する冷媒流路は、分岐しており、第1冷媒調整弁およびタンク内に貯留されるタンク水と熱交換するタンク熱交換器を介して前記第1ポートと接続する第1流路と、第2冷媒調整弁を介して前記第1ポートと接続する第2流路と、を有することを特徴とする。
 本発明によれば、冷房運転時および暖房運転時においても、タンク内の液体を温水化することができる空調給湯システムを提供することができる。
第1実施形態に係る空調給湯システムの冷凍サイクル図である。 第1実施形態に係る空調給湯システムの冷房・沸き上げ運転における給湯タンク内のタンク水温度と、冷媒調整弁、圧縮機の吐出目標温度および室外送風機の制御と、を説明するタイムチャートである。 第1実施形態に係る空調給湯システムの暖房・沸き上げ運転における給湯タンク内のタンク水温度と、冷媒調整弁、圧縮機の吐出目標温度および室外送風機の制御と、を説明するタイムチャートである。 第2実施形態に係る空調給湯システムの冷凍サイクル図である。 第3実施形態に係る空調給湯システムの冷凍サイクル図である。
 以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
≪第1実施形態≫
 第1実施形態に係る空調給湯システムSの構成について、図1を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る空調給湯システムSの冷凍サイクル図である。
 図1に示すように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、圧縮機10と、冷媒切換弁20と、室外熱交換器30と、室外送風機31と、冷媒調整弁41~43と、室内熱交換器51~53と、給湯タンク60と、給湯熱交換器61と、冷媒調整弁70~72と、接続弁81~88と、制御部90と、各温度検出器91~94と、を備えている。
 圧縮機10は、吸込側から冷媒を吸い込んで、吐出側から高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機10の吸込側は、冷媒切換弁20(後述するポートd)と、冷媒配管で接続されている。圧縮機10の吐出側は、後述する冷媒調整弁72等を介して、冷媒切換弁20(後述するポートa)と、冷媒配管で接続されている。また、圧縮機10から吐出された冷媒の温度(吐出温度)を検出する吐出温度検出器91が設けられている。吐出温度検出器91で検出された検出信号は、後述する制御部90に入力されるようになっている。なお、圧縮機10は、後述する制御部90によって、吐出温度(吐出温度検出器91の検出温度)が所定の吐出目標温度となるように制御される。
 冷媒切換弁20は、切換主弁21と、4つのポートa~dと、を備える四方弁である。冷媒切換弁20は、例えば、通電等の制御により切換主弁21をスライドさせて各ポートの接続関係を切り換えることができる電磁弁(いわゆる、ラッチ式電磁弁)を用いることができる。具体的には、切換主弁21が図1の実線で示す位置にいる場合、ポートaとポートbが連通するとともに、ポートcとポートdが連通する。切換主弁21が図1の破線で示す位置にいる場合、ポートaとポートcが連通するとともに、ポートbとポートdが連通する。なお、冷媒切換弁20は、後述する制御部90によって各ポートの接続関係(切換主弁21の位置)が制御されるようになっている。
 室外熱交換器30は、空調給湯システムSの室外機に配置されており、流入する冷媒と室外空気との間で熱交換をすることができるようになっている。室外熱交換器30の一方側は、冷媒切換弁20のポートbと、冷媒配管で接続されている。室外熱交換器30の他方側は、冷媒調整弁41~43と、分岐する冷媒配管で接続されている。
 また、空調給湯システムSの室外機には、室外熱交換器30における冷媒と室外空気との熱交換を促進させるため、室外送風機31を備えている。なお、室外送風機31は、後述する制御部90によって送風量(回転速度)が制御されるようになっている。また、室外送風機31の吸込口付近(室外空気の流れの向き31aにみて、室外熱交換器30の上流側)には、室外空気の温度を検出する室外空気温度検出器92が設けられている。また、室外熱交換器30の温度を検出する室外熱交換器温度検出器93が設けられている。室外空気温度検出器92で検出された検出信号および室外熱交換器温度検出器93で検出された検出信号は、後述する制御部90に入力されるようになっている。
 ここで、図1に示す第1実施形態に係る空調給湯システムSは、1基の室外機(室外熱交換器30)に対して、3基の室内機(室内熱交換器51~53)を備えるいわゆるマルチタイプの空調給湯システムである。
 冷媒調整弁41~43は、開閉および開度調整が可能な弁である。冷媒調整弁41~43の一方側は、室外熱交換器30と、分岐する冷媒配管で接続されている。冷媒調整弁41の他方側は、室内熱交換器51と、冷媒配管で接続されている。冷媒調整弁42の他方側は、室内熱交換器52と、冷媒配管で接続されている。冷媒調整弁43の他方側は、室内熱交換器53と、冷媒配管で接続されている。なお、冷媒調整弁41~43は、後述する制御部90によってその開閉および開度が制御されるようになっている。
 室内熱交換器51~53は、空調給湯システムSの室内機に配置されており、流入する冷媒と室内空気との間で熱交換をすることができるようになっている。室内熱交換器51の一方側は、冷媒調整弁41と、冷媒配管で接続されている。室内熱交換器52の一方側は、冷媒調整弁42と、冷媒配管で接続されている。室内熱交換器53の一方側は、冷媒調整弁43と、冷媒配管で接続されている。室内熱交換器51~53の他方側は、冷媒切換弁20のポートcと、分岐する冷媒配管で接続されている。なお、図示は省略するが、各室内機には、筺体内に室内空気を取り込み、室内熱交換器51~53で熱交換した(空気調和された)空気を再び室内に吹き出すためのファンを備えている。
 なお、冷媒調整弁41と室内熱交換器51とを接続する冷媒配管には接続弁81が設けられており、室内熱交換器51と冷媒切換弁20のポートcとを接続する冷媒配管には接続弁82が設けられている。同様に、冷媒調整弁42と室内熱交換器52とを接続する冷媒配管には接続弁83が設けられており、室内熱交換器52と冷媒切換弁20のポートcとを接続する冷媒配管には接続弁84が設けられている。また、冷媒調整弁43と室内熱交換器53とを接続する冷媒配管には接続弁85が設けられており、室内熱交換器53と冷媒切換弁20のポートcとを接続する冷媒配管には接続弁86が設けられている。このような構成により、各室内機(室内熱交換器51~53)は、接続弁81~86を介して取り付け取り外しができるようになっている。
 また、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、給湯熱交換器61を有する給湯タンク60を備えている。
 給湯タンク60の内部にはタンク水(湯水)が貯留されている。なお、給湯タンク60は、給湯タンク60の下側から水道水を流入させることにより、内部のタンク水を押し上げて、給湯タンク60の上側から湯水を給湯端末(例えば蛇口など)に直接供給する構成であってもよく、給湯タンク60内のタンク水と水道水との間で熱交換する熱交換器(図示せず)を更に備えて、熱交換により加熱された水道水を給湯端末に供給する構成であってもよく、限定されるものではない。また、給湯タンク60内に貯留されているタンク水は、湯水に限定されるものではない。
 給湯熱交換器61は、流入する冷媒と給湯タンク60内に貯留されているタンク水との間で熱交換をすることができるようになっている。給湯熱交換器61の一方側は、後述する冷媒調整弁71と、冷媒配管で接続されている。給湯熱交換器61の他方側は、冷媒切換弁20のポートaと、分岐する冷媒配管で接続されている。また、給湯タンク60内に貯留されているタンク水の温度を検出するタンク温度検出器94が設けられている。タンク温度検出器94で検出された検出信号は、後述する制御部90に入力されるようになっている。
 なお、給湯熱交換器61は、図1に示す例においては、冷媒配管が給湯タンク60の金属容器の外周に接触しながら巻きつけるようにして構成されている。そして、給湯タンク60および給湯熱交換器61が断熱材(図示せず)で覆われている。これにより、給湯熱交換器61に流入する冷媒は、給湯熱交換器61の冷媒配管および給湯タンク60の金属容器を介して、給湯タンク60内に貯留されているタンク水と熱交換するようになっている。このような構成とすることにより、後述する暖房運転の際、給湯熱交換器61で凝縮熱の全てをタンク水に放出しない構造とすることができ、室内機の暖房能力を構造面から確保することができる。
 なお、給湯熱交換器61の構造は、前述の構造に限られるものではない。例えば、給湯熱交換器61の冷媒配管が給湯タンク60の容器側面から貫通して給湯タンク60の容器内部に冷媒配管を配置することにより熱交換部を構成してもよい。これにより、給湯熱交換器61に流入する冷媒は、給湯熱交換器61の冷媒配管を介して、給湯タンク60内に貯留されているタンク水と熱交換するようになっている。なお、給湯タンク60の内部に配置される冷媒配管は二重管として、給湯熱交換器61を構成する冷媒配管を保護するようにしてもよい。
 また、給湯タンク60の下部から流出して給湯熱交換器61を通り給湯タンク60の上部へとタンク水が通流可能な流路と、この流路上に設けられたポンプと、を備えて、給湯タンク60の外に給湯熱交換器61を設ける構成であってもよい。
 冷媒調整弁71は、開閉および開度調整が可能な弁である。冷媒調整弁71の一方側は、圧縮機10の吐出側と、分岐する冷媒配管で接続されている。冷媒調整弁71の他方側は、給湯熱交換器61と、冷媒配管で接続されている。なお、冷媒調整弁71は、後述する制御部90によってその開閉および開度が制御されるようになっている。
 冷媒調整弁72は、開閉および開度調整が可能な弁である。冷媒調整弁71の一方側は、圧縮機10の吐出側と、分岐する冷媒配管で接続されている。冷媒調整弁71の他方側は、冷媒切換弁20のポートaと、分岐する冷媒配管で接続されている。なお、冷媒調整弁72は、後述する制御部90によってその開閉および開度が制御されるようになっている。
 即ち、圧縮機10から吐出された冷媒の流路は、冷媒調整弁71および給湯熱交換器61を通って冷媒切換弁20のポートaへと流入する第1流路と、冷媒調整弁72を通って冷媒切換弁20のポートaへと流入する第2流路と、の2系統がある。また、冷媒調整弁71,72の開閉および開度を調整することにより、各流路に流れる冷媒の量を制御することができる。
 なお、冷媒調整弁71と給湯熱交換器61とを接続する冷媒配管には接続弁87が設けられており、給湯熱交換器61と冷媒切換弁20のポートaとを接続する冷媒配管には接続弁88が設けられている。このような構成により、給湯タンク60(給湯熱交換器61)は、接続弁87,88を介して取り付け取り外しができるようになっている。
 また、接続弁87,88を介して給湯タンク60(給湯熱交換器61)を空調給湯システムSに取り付けた際、制御部90とタンク温度検出器94も接続される構造となっていることが好ましい。このような構成により、制御部90は、タンク温度検出器94の接続の有無を判定することにより、給湯タンク60(給湯熱交換器61)が空調給湯システムSに取り付けられているか否かを判定することができる。
 また、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、冷媒調整弁41~43および室内熱交換器51~53をバイパスして、室外熱交換器30と冷媒切換弁20のポートcとを接続する流路であるバイパス流路を備え、このバイパス流路に冷媒調整弁70を備えている。
 冷媒調整弁70は、開閉および開度調整が可能な弁である。冷媒調整弁70の一方側は、室外熱交換器30と、分岐する冷媒配管で接続されている。冷媒調整弁70の他方側は、冷媒切換弁20のポートcと、分岐する冷媒配管で接続されている。なお、冷媒調整弁70は、後述する制御部90によってその開閉および開度が制御されるようになっている。
 即ち、室外熱交換器30から冷媒切換弁20のポートcまでの冷媒の流路は、冷媒調整弁41および室内熱交換器51を通る流路と、冷媒調整弁42および室内熱交換器52を通る流路と、冷媒調整弁43および室内熱交換器53を通る流路と、冷媒調整弁70を通るバイパス流路と、の4系統がある。また、冷媒調整弁41~43,70の開閉および開度を調整することにより、各流路に流れる冷媒の量を制御することができる。
 制御部90は、圧縮機10、冷媒切換弁20、室外送風機31、冷媒調整弁41~43,および冷媒調整弁70~72を制御することにより、第1実施形態に係る空調給湯システムSの全体を制御することができるようになっている。また、制御部90は、各温度検出器91~94で検出した温度信号が入力されるようになっている。
 次に、第1実施形態に係る空調給湯システムSにおける各種運転について説明する。第1実施形態に係る空調給湯システムSは、室内機(室内熱交換器51~53)が設置された室内を冷房する冷房運転と、室内機が設置された室内を冷房するとともに給湯タンク60内のタンク水を加熱する(沸き上げる)冷房・沸き上げ運転と、室内機が設置された室内を暖房する暖房運転と、室内機が設置された室内を暖房するとともに給湯タンク60内のタンク水を加熱する暖房・沸き上げ運転と、給湯タンク60内のタンク水を加熱する沸き上げ運転と、室外熱交換器30の霜取りを行う除霜運転(第1~第4除霜運転)と、を行うことができるようになっている。
<冷房運転>
 冷房運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の実線で示す位置とし、冷媒調整弁70,71を全閉とし、冷媒調整弁72を全開とし、冷媒調整弁41~43を開度調整する。
 圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は、冷媒調整弁72、冷媒切換弁20のポートa,bを経由して、凝縮器として機能する室外熱交換器30に流入し、室外空気と熱交換することにより放熱する。室外熱交換器30で放熱した冷媒は、膨張弁として機能する冷媒調整弁41~43に流入し、低温低圧の冷媒となり、蒸発器として機能する室内熱交換器51~53で室内空気と熱交換することにより吸熱する。この際、冷媒から吸熱され温度が下がった室内空気が室内機から室内に吹き出されることにより、室内を空調(冷房)する。そして、室内熱交換器51~53で吸熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートc,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、冷房運転を行うことにより、室内機(室内熱交換器51~53)が設置された室内を冷房することができる。
<冷房・沸き上げ運転>
 冷房・沸き上げ運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の実線で示す位置とし、冷媒調整弁70を全閉とし、冷媒調整弁41~43,71~72を開度調整する。
 なお、一般に、室内の室温調整において、例えば、室内の冷房空調における温度変動の範囲は27~35℃であり、サーバルームの冷房空調における温度変動の範囲は約8~10℃であり、室内の暖房空調における温度変動の範囲は0~20℃であり、いずれも温度差が30℃以内に収まっている。一方、給湯タンク60のタンク水における温度変動の範囲は、例えば0~55℃であり、大幅に温度範囲が広がっている。そこで、給湯タンク60内のタンク水を加熱する運転時において、制御部90は、圧縮機10の吐出目標温度を冷房運転や暖房運転時よりも高く設定する。
 圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は、一部が冷媒調整弁72を経由して、凝縮器として機能する給湯熱交換器61に流入し、給湯タンク60内のタンク水と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒から放熱されることにより、給湯タンク60内のタンク水が加熱(沸き上げ)される。給湯熱交換器61で放熱した冷媒および冷媒調整弁72を経由する高温高圧の冷媒の残部は、冷媒切換弁20のポートa,bを経由して、凝縮器として機能する室外熱交換器30に流入し、室外空気と熱交換することにより放熱する。室外熱交換器30で放熱した冷媒は、膨張弁として機能する冷媒調整弁41~43に流入し、低温低圧の冷媒となり、蒸発器として機能する室内熱交換器51~53で室内空気と熱交換することにより吸熱する。この際、冷媒から吸熱され温度が下がった室内空気が室内機から室内に吹き出されることにより、室内を空調(冷房)する。そして、室内熱交換器51~53で吸熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートc,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、冷房・沸き上げ運転を行うことにより、給湯熱交換器61および室外熱交換器30が凝縮器として機能する。即ち、凝縮熱の一部を給湯熱交換器61で放熱してタンク水の加熱に利用し、凝縮熱の残部を室外熱交換器30で放熱するようになっている。これにより、室内機(室内熱交換器51~53)が設置された室内を冷房するとともに、給湯タンク60内のタンク水を沸き上げることができる。
 ここで、第1実施形態に係る空調給湯システムSの冷房・沸き上げ運転における制御について図2を用いて更に説明する。図2は、第1実施形態に係る空調給湯システムSの冷房・沸き上げ運転における給湯タンク60内のタンク水温度と、冷媒調整弁71,72、圧縮機10の吐出目標温度および室外送風機31の制御と、を説明するタイムチャートである。
 まず、時間帯P0において、制御部90は、空調給湯システムSの運転として冷房運転を行っているものとする。そして、時間P1において、空調給湯システムSの運転を冷房・沸き上げ運転に切り換えたものとする。この際、制御部90は、タンク温度検出器94の接続の有無を判定することにより、給湯タンク60(給湯熱交換器61)が空調給湯システムSに取り付けられているか否かを判定し、取り付けられていない場合には、冷房・沸き上げ運転に切り換えを禁止するようになっている。なお、図2で説明する例においては、冷房・沸き上げ運転の開始時における給湯タンク60内のタンク水の初期温度Tは、判定閾値温度Tよりも低い場合を例に説明する。
 時間帯P2に示すように、タンク水温度(タンク温度検出器94の検出温度)が判定閾値温度T未満の場合、制御部90は、冷媒調整弁71を全開とし、冷媒調整弁72を全閉とし、室外送風機31のファン回転速度を所定の回転速度(100%)よりも低い回転速度nとする。また、圧縮機10の吐出目標温度は、冷房運転の時の吐出目標温度Tよりも高い吐出目標温度Tが設定され、制御部90は、吐出温度(吐出温度検出器91の検出温度)が吐出目標温度Tがとなるように圧縮機10を制御する。
 なお、判定閾値温度Tは、予め設定された温度(例えば、27℃)としてもよく、例えば、室外空気温度(室外空気温度検出器92の検出温度)としてもよい。
 そして、時間帯P3に示すように、タンク水温度が判定閾値温度T以上かつ判定閾値温度T未満の場合、制御部90は、タンク水温度が高いほど冷媒調整弁71の開度が小さくなるように制御し、タンク水温度が高いほど冷媒調整弁72の開度が大きくなるように制御する。ここで、冷媒調整弁71,72の開度を調整する際、流路断面積の和が維持されるように、一方の調整弁の開度を広げると他方の調整弁の開度を狭めるように制御する。また、制御部90は、冷媒調整弁71の開度が小さくなるほど室外送風機31のファン回転速度が速くなるように制御する。なお、圧縮機10の吐出目標温度は、吐出目標温度Tが設定されたままである。
 なお、判定閾値温度Tは、タンク水の沸き上げ目標温度(例えば、55℃)である。ちなみに、判定閾値温度Tと判定閾値温度Tは「T<T」であり、判定閾値温度Tと吐出目標温度Tは「T<T」である。
 そして、時間P4において、給湯タンク60内のタンク水の沸き上げが完了する。沸き上げが完了すると、制御部90は、冷媒調整弁71を全閉とし、冷媒調整弁72を全開とし、室外送風機31のファン回転速度を所定の回転速度(100%)とする。また、圧縮機10の吐出目標温度は、冷房運転の時の吐出目標温度Tが設定され、制御部90は、吐出温度(吐出温度検出器91の検出温度)が吐出目標温度Tとなるように圧縮機10等を制御する。
 そして、時間帯P5に示すように、沸き上げが完了した後にタンク水温度が判定閾値温度T未満となる間は、制御部90は、冷媒調整弁71を一部開き、流路断面積の和が等しくなるように冷媒調整弁72を一部閉じ、圧縮機10の吐出目標温度を吐出目標温度Tに設定する。なお、室外送風機31のファン回転速度を所定の回転速度(100%)を維持する。
 以上のように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、冷房・沸き上げ運転を行うことにより、室内機(室内熱交換器51~53)が設置された室内を冷房するとともに、一般的な冷房運転の際には室外空気に排熱する凝縮熱を利用して給湯タンク60内のタンク水を沸き上げることができる。
 また、室外熱交換器30だけでなく給湯熱交換器61を凝縮器として機能させて凝縮熱を処理するので、室外熱交換器30における熱処理量を低減することができる。換言すれば、図2の時間帯P2,P3に示すように、室外送風機31の回転速度を低減させることができる。これにより、室外送風機31の消費電力を削減することができるので、空調給湯システムSの省エネ化を図ることができる。
 また、冷媒調整弁71,72の開度を調整する際、流路断面積の和が維持されるように、一方の調整弁の開度を広げると他方の調整弁の開度を狭めるように制御することにより、流路断面積が狭まることによるサイクルバランスや効率の低下を防ぐことができる。
 また、制御部90は、冷媒調整弁71の開度に応じて室外送風機31の回転速度を制御するので、1つのパラメータに応じて制御することができ、制御が容易となる。また、制御部90は、圧縮機出口温度に基づいて圧縮機を制御するので、1つのパラメータに応じて制御することができ、制御が容易となる。
<暖房運転>
 暖房運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の破線で示す位置とし、冷媒調整弁70,71を全閉とし、冷媒調整弁72を全開とし、冷媒調整弁41~43を開度調整する。
 圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は、冷媒調整弁72、冷媒切換弁20のポートa,cを経由して、凝縮器として機能する室内熱交換器51~53に流入し、室内空気と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒から放熱され温度が上がった室内空気が室内機から室内に吹き出されることにより、室内を空調(暖房)する。室内熱交換器51~53で放熱した冷媒は、膨張弁として機能する冷媒調整弁41~43に流入し、低温低圧の冷媒となり、蒸発器として機能する室外熱交換器30で室外空気と熱交換することにより吸熱する。そして、室外熱交換器30で吸熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートb,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、暖房運転を行うことにより、室内機(室内熱交換器51~53)が設置された室内を暖房することができる。
 また、暖房運転の開始時において、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が所定の第1閾値温度以上の場合、冷媒調整弁71,72の開度を調整して、圧縮機10から吐出される冷媒の一部(全てであってもよい)を給湯熱交換器61に流すようにしてもよい。暖房運転の開始時においては、圧縮機10の吐出温度が低いため、室内熱交換器51~53に供給される冷媒の温度も低くなっている。これに対し、本制御によれば、給湯タンク60内のタンク水の熱を利用して冷媒を温めることにより、室内熱交換器51~53に供給される冷媒の温度を速やかに高くすることができ、使用者の暖房運転の要求に対して応答性のよい空調給湯システムSとすることができる。そして、圧縮機10の吐出温度(吐出温度検出器91の検出温度)が所定の第2閾値温度以上となると、制御部90は、冷媒調整弁71を全閉とし、冷媒調整弁72を全開として、通常の暖房運転に移行してもよい。
 また、室内の温度が所定の設定温度となり、かつ、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が所定温度以上の場合、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を停止し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の破線で示す位置とし、冷媒調整弁41~43,70~72を全閉としてもよい。このような状態において、給湯熱交換器61、接続弁88を含む冷媒配管、冷媒切換弁20のポートa,c、接続弁82,84,86を含む冷媒配管、室内熱交換器51~53が熱的に接続されている。これにより、給湯タンク60のタンク水の熱が室内熱交換器51~53に供給されるので、室内の温度が低下することを抑制することができる。
<暖房・沸き上げ運転>
 暖房・沸き上げ運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の破線で示す位置とし、冷媒調整弁70を全閉とし、冷媒調整弁41~43,71~72を開度調整する。
 圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は、一部が冷媒調整弁72を経由して、凝縮器として機能する給湯熱交換器61に流入し、給湯タンク60内のタンク水と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒から放熱されることにより、給湯タンク60内のタンク水が加熱(沸き上げ)される。給湯熱交換器61で放熱した冷媒および冷媒調整弁72を経由する高温高圧の冷媒の残部は、冷媒切換弁20のポートa,bを経由して、凝縮器として機能する室内熱交換器51~53に流入し、室内空気と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒から放熱され温度が上がった室内空気が室内機から室内に吹き出されることにより、室内を空調(暖房)する。室内熱交換器51~53で放熱した冷媒は、膨張弁として機能する冷媒調整弁41~43に流入し、低温低圧の冷媒となり、蒸発器として機能する室外熱交換器30で室外空気と熱交換することにより吸熱する。そして、室外熱交換器30で吸熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートb,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、暖房・沸き上げ運転を行うことにより、室内機(室内熱交換器51~53)が設置された室内を暖房するとともに、凝縮熱の一部を利用して給湯タンク60内のタンク水を沸き上げることができる。
 ここで、第1実施形態に係る空調給湯システムSの暖房・沸き上げ運転における制御について図3を用いて更に説明する。図3は、第1実施形態に係る空調給湯システムSの暖房・沸き上げ運転における給湯タンク60内のタンク水温度と、冷媒調整弁71,72、圧縮機10の吐出目標温度および室外送風機31の制御と、を説明するタイムチャートである。
 第1実施形態に係る空調給湯システムSの暖房・沸き上げ運転においては、室外熱交換器30のみが蒸発器として機能する。このため、図3に示すように、室外送風機31のファン回転速度は、所定の回転速度(100%)とする点で冷房・沸き上げ運転と異なっている。その他は、同様であり重複する説明を省略する。
<沸き上げ運転>
 沸き上げ運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の破線で示す位置とし、冷媒調整弁41~43,72を全閉とし、冷媒調整弁71を全開とし、冷媒調整弁70を開度調整する。
 圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は、冷媒調整弁71を経由して、凝縮器として機能する給湯熱交換器61に流入し、給湯タンク60内のタンク水と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒から放熱されることにより、給湯タンク60内のタンク水が加熱(沸き上げ)される。給湯熱交換器61で放熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートa,cを経由して、膨張弁として機能する冷媒調整弁70に流入し、低温低圧の冷媒となり、蒸発器として機能する室外熱交換器30で室外空気と熱交換することにより吸熱する。そして、室外熱交換器30で吸熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートb,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 なお、沸き上げ運転においては、冷媒調整弁41~43を全閉とし、室内熱交換器51~53には冷媒が流れないようになっているので、室内の温度の変動を抑制することができる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、沸き上げ運転を行うことにより、室内を冷房または暖房することなく、給湯タンク60内のタンク水を沸き上げることができる。
<除霜運転>
 暖房運転、暖房・沸き上げ運転および沸き上げ運転において、室外熱交換器30は蒸発器として機能することにより、冷媒が吸熱して、室外空気が冷却される。このため、室外空気の湿度が高く、かつ、室外空気の温度が低いと、室外熱交換器30に霜が付着して室外熱交換器30の熱交換性能を低下させることがある。このため、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、付着した霜を除去する除霜運転(デフロスト運転)を行うことができるようになっている。
 なお、制御部90は、室外空気温度検出器92で検出した室外熱交換器30の温度と、室外熱交換器温度検出器93で検出した室外空気の温度と、に基づいて、例えば室外の露点等を算出することにより、室外熱交換器30における着霜量を推定する。そして、制御部90は、例えば推定した室外熱交換器30における着霜量が所定の閾値量を超えたら、除霜運転を行うと判定する。
 ちなみに、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、以下に示す4パターンの除霜運転を行うことができるようになっている。
(第1除霜運転)
 第1除霜運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の実線で示す位置とし、冷媒調整弁70,71を全閉とし、冷媒調整弁41~43,72を全開とする。
 圧縮機10から吐出された吐出冷媒は、冷媒調整弁72、冷媒切換弁20のポートa,bを経由して、室外熱交換器30に流入し、室外空気と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒が室外空気に放熱することにより、室外熱交換器30に付着した霜を融かす。室外熱交換器30で放熱した冷媒は、冷媒調整弁41~43を経由して、室内熱交換器51~53で室内空気と熱交換することにより吸熱する。なお、室内空気が吸熱されることにより、室内の温度が低下する。そして、室内熱交換器51~53で吸熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートc,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、第1除霜運転を行うことにより、室外熱交換器30に付着した霜を除去することができる。
(第2除霜運転)
 第2除霜運転は、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が所定温度以上の場合、選択される。なお、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が圧縮機10の吐出温度(吐出温度検出器91の検出温度)以上の場合、選択されるものとしてもよい。
 第2除霜運転は、第1除霜運転と比較して、圧縮機10から吐出された冷媒の一部を給湯熱交換器61にも流入させるようになっている。即ち、第2除霜運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の実線で示す位置とし、冷媒調整弁70を全閉とし、冷媒調整弁41~43を全開とし、冷媒調整弁71~72を開度調整する。
 圧縮機10から吐出された吐出冷媒は、一部が冷媒調整弁72を経由して、加熱源として機能する給湯熱交換器61に流入し、給湯タンク60内の高温のタンク水と熱交換することにより加熱される。なお、タンク水が吸熱されることにより、給湯タンク60内のタンク水の温度が低下する。給湯熱交換器61で加熱された冷媒および冷媒調整弁72を経由する吐出冷媒の残部は、冷媒切換弁20のポートa,bを経由して、室外熱交換器30に流入し、室外空気と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒が室外空気に放熱することにより、室外熱交換器30に付着した霜を融かす。室外熱交換器30で放熱した冷媒は、冷媒調整弁41~43を経由して、室内熱交換器51~53で室内空気と熱交換することにより吸熱する。なお、室内空気が吸熱されることにより、室内の温度が低下する。そして、室内熱交換器51~53で吸熱した冷媒は、冷媒切換弁20のポートc,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、第2除霜運転を行うことにより、室外熱交換器30に付着した霜を除去することができる。また、第1除霜運転では室内の熱を用いて除霜を行うのに対し、第2除霜運転では室内の熱および給湯タンク60内のタンク水の熱を利用して除霜を行うようになっている。これにより、第2除霜運転は、第1除霜運転よりも室内の温度の低下を抑制することができる。
(第3除霜運転)
 第3除霜運転は、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が所定温度以上の場合、選択される。なお、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が圧縮機10の吐出温度(吐出温度検出器91の検出温度)以上の場合、選択されるものとしてもよい。
 第3除霜運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の実線で示す位置とし、冷媒調整弁41~43を全閉とし、冷媒調整弁70を全開とし、冷媒調整弁71,72を開度調整する。
 圧縮機10から吐出された吐出冷媒は、一部が冷媒調整弁72を経由して、加熱源として機能する給湯熱交換器61に流入し、給湯タンク60内の高温のタンク水と熱交換することにより加熱される。なお、タンク水が吸熱されることにより、給湯タンク60内のタンク水の温度が低下する。給湯熱交換器61で加熱された冷媒および冷媒調整弁72を経由する吐出冷媒の残部は、冷媒切換弁20のポートa,bを経由して、室外熱交換器30に流入し、室外空気と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒が室外空気に放熱することにより、室外熱交換器30に付着した霜を融かす。室外熱交換器30で放熱した冷媒は、冷媒調整弁70および冷媒切換弁20のポートc,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、第3除霜運転を行うことにより、室外熱交換器30に付着した霜を除去することができる。また、第1~2除霜運転では室内の温度が低下するのに対し、第3除霜運転では冷媒調整弁41~43を全閉とし、室内熱交換器51~53には冷媒が流れないようになっているので、室内の温度の低下を抑制することができる。これにより、第3除霜運転は、室内環境を乱すことなく好適に除霜運転を行うことができる。
(第4除霜運転:暖房・除霜運転)
 第4除霜運転は、室内の暖房を継続しながら除霜を行う運転である。第4除霜運転は、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が所定温度以上の場合、選択される。なお、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)が圧縮機10の吐出温度(吐出温度検出器91の検出温度)以上の場合、選択されるものとしてもよい。
 第4除霜運転において、制御部90は、圧縮機10および室外送風機31を運転し、冷媒切換弁20の切換主弁21を図1の破線で示す位置とし、冷媒調整弁41~43,70~72を開度調整する。
 圧縮機10から吐出された吐出冷媒は、一部が冷媒調整弁72を経由して、加熱源として機能する給湯熱交換器61に流入し、給湯タンク60内の高温のタンク水と熱交換することにより加熱される。なお、タンク水が吸熱されることにより、給湯タンク60内のタンク水の温度が低下する。給湯熱交換器61で加熱された冷媒および冷媒調整弁72を経由する吐出冷媒の残部は、冷媒切換弁20のポートaに流入する。冷媒切換弁20のポートcから流出した冷媒の一部は、室内熱交換器51~53に流入し、室内空気と熱交換することにより放熱する。この際、冷媒から放熱され温度が上がった室内空気が室内機から室内に吹き出されることにより、室内を空調(暖房)する。室内熱交換器51~53で放熱した冷媒は、冷媒調整弁41~43に流入し、低温低圧の冷媒となり、室外熱交換器30に流入する。また、冷媒切換弁20のポートcから流出した冷媒の残部は、冷媒調整弁70を介して、室外熱交換器30に流入する。ここで、室外熱交換器30に流入する冷媒の温度は、冷媒調整弁70を介して流入する冷媒により、通常の暖房運転の場合と比較して、高温となる。このため、室外熱交換器30に付着した霜を融かすことができる。そして、室外熱交換器30から流出した冷媒は、冷媒切換弁20のポートb,dを経由して、圧縮機10に吸い込まれる。
 このように、第1実施形態に係る空調給湯システムSは、第4除霜運転を行うことにより、暖房運転を継続したまま、室外熱交換器30に付着した霜を除去することができる。また、この際、給湯タンク60内のタンク水の熱を利用するので、暖房能力の低下を抑制することができるとともに、除霜能力を向上させることができ、短時間で除霜を完了させることができる。
 また、第1~第3除霜運転から暖房運転に復帰する場合、圧縮機10を一度停止させた後に、冷媒切換弁20の切換主弁21の位置を切り換えてから(図1の実線で示す位置から破線で示す位置)、再び圧縮機10を起動することとなる。これに対し、第4除霜運転から暖房運転に復帰する場合、冷媒切換弁20の切換主弁21の位置を切り換える必要がなく、圧縮機10を停止・再起動する必要もないため、暖房運転への復帰も短時間で行うことができる。
<作用効果>
 以上、第1実施形態に係る空調給湯システムSによれば、冷房運転、暖房運転、沸き上げ運転をそれぞれ運転することができる。加えて、冷房運転時および暖房運転時においても、給湯タンク60内のタンク水を沸き上げることができる(冷房・沸き上げ運転、暖房・沸き上げ運転)。また、第1実施形態に係る空調給湯システムSによれば、好適に除霜運転(第1~第4除霜運転)を行うことができる。
≪第2実施形態≫
 第2実施形態に係る空調給湯システムSの構成について、図4を用いて説明する。図4は、第2実施形態に係る空調給湯システムSの冷凍サイクル図である。
 図4に示すように、第2実施形態に係る空調給湯システムSは、第1実施形態に係る空調給湯システムS(図1参照)と比較して、冷媒調整弁72に替えて冷媒開閉弁73を備えている点で異なっている。その他の構成は、第1実施形態に係る空調給湯システムSと同様であり、重複する説明を省略する。
 即ち、第2実施形態に係る空調給湯システムSにおいて、圧縮機10から吐出された冷媒の流路は、冷媒調整弁71および給湯熱交換器61を通って冷媒切換弁20のポートaへと流入する第1流路と、冷媒開閉弁73を通って冷媒切換弁20のポートaへと流入する第2流路と、の2系統がある。
 冷媒開閉弁73は、開閉が可能な弁である。冷媒開閉弁73の一方側は、圧縮機10の吐出側と、分岐する冷媒配管で接続されている。冷媒開閉弁73の他方側は、冷媒切換弁20のポートaと、分岐する冷媒配管で接続されている。なお、冷媒開閉弁73は、制御部90によってその開閉が制御されるようになっている。
 制御部90は、冷媒調整弁71の開度制御および冷媒開閉弁73の開閉制御により、給湯熱交換器61を経由する冷媒量を制御する。これにより、第2実施形態に係る空調給湯システムSは、第1実施形態に係る空調給湯システムSと同様に、冷房運転と、暖房運転と、沸き上げ運転と、冷房・沸き上げ運転と、暖房・沸き上げ運転と、除霜運転(第1~第4除霜運転)と、を行うことができる。
≪第3実施形態≫
 第3実施形態に係る空調給湯システムSの構成について、図5を用いて説明する。図5は、第3実施形態に係る空調給湯システムSの冷凍サイクル図である。
 図5に示すように、第3実施形態に係る空調給湯システムSは、冷媒調整弁72および冷媒開閉弁73の両方を備えている点で異なっている。その他の構成は、第1実施形態に係る空調給湯システムSと同様であり、重複する説明を省略する。
 即ち、第3実施形態に係る空調給湯システムSにおいて、圧縮機10から吐出された冷媒の流路は、冷媒調整弁71および給湯熱交換器61を通って冷媒切換弁20のポートaへと流入する第1流路と、冷媒調整弁72を通って冷媒切換弁20のポートaへと流入する第2流路と、冷媒開閉弁73を通って冷媒切換弁20のポートaへと流入する第3流路と、の3系統がある。
 制御部90は、冷媒調整弁71,72の開度制御および冷媒開閉弁73の開閉制御により、給湯熱交換器61を経由する冷媒量を制御する。これにより、第3実施形態に係る空調給湯システムSは、第1実施形態に係る空調給湯システムSと同様に、冷房運転と、暖房運転と、沸き上げ運転と、冷房・沸き上げ運転と、暖房・沸き上げ運転と、除霜運転(第1~第4除霜運転)と、を行うことができる。
≪変形例≫
 なお、本実施形態(第1~第3実施形態)に係る空調給湯システムSは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
 本実施形態に係る空調給湯システムSは、バイパス流路および冷媒調整弁70を備えているものとして説明したが、これに限られるものではなく、バイパス流路および冷媒調整弁70を備えていなくてもよい。このような構成においても、本実施形態に係る空調給湯システムSは、冷房運転と、暖房運転と、冷房・沸き上げ運転と、暖房・沸き上げ運転と、除霜運転(第1~第2除霜運転)と、を行うことができる。
 第1実施形態に係る空調給湯システムSは、独立した2つの冷媒調整弁71,72で、給湯熱交換器61を経由する冷媒と、給湯熱交換器61を経由せず直接冷媒切換弁20のポートaに導かれる冷媒と、分流させるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、1つの入口ポート、2つの出口ポートを有し、一方の出口ポートの開度を広げると、他方の出口ポートの開度が狭くなるような3方弁を用いて構成してもよい。
 本実施形態に係る空調給湯システムSは、複数の室内機(室内熱交換器51~53)と、給湯タンク60(給湯熱交換器61)を備えるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、1つの室内機(室内熱交換器51)と、給湯タンク60(給湯熱交換器61)を備える構成であっても、同様に適用することができる。
 本実施形態に係る空調給湯システムSは、冷房・沸き上げ運転の時間帯P3において、制御部90は、冷媒調整弁71の開度が小さくなるほど室外送風機31のファン回転速度が速くなるように制御するものとして説明したがこれに限られるものではない。タンク水温度が高いほど冷媒調整弁71の開度が小さくなるように制御することから、例えば、制御部90は、室外送風機31のファン回転速度を、給湯タンク60内のタンク水の温度(タンク温度検出器94の検出温度)に基づいて制御してもよい。
10     圧縮機
20     冷媒切換弁(冷媒切換部)
21     切換主弁
30     室外熱交換器
31     室外送風機
31a    流れの向き
41~43  冷媒調整弁(室内冷媒調整弁)
51~53  室内熱交換器
60     給湯タンク(タンク)
61     給湯熱交換器(タンク熱交換器)
70     冷媒調整弁(バイパス路調整弁)
71     冷媒調整弁(第1冷媒調整弁)
72     冷媒調整弁(第2冷媒調整弁)
73     冷媒開閉弁
81~88  接続弁
90     制御部
91     吐出温度検出器(冷媒吐出温度検出部)
92     室外空気温度検出器
93     室外熱交換器温度検出器
94     タンク温度検出器(タンク温度検出部)
a      ポート(第1ポート)
b~d    ポート

Claims (12)

  1.  圧縮機と、冷媒切換部と、室外熱交換器と、室内冷媒調整弁と、室内熱交換器と、を備え、
     前記圧縮機の吐出側と前記冷媒切換部の第1ポートとを接続する冷媒流路は、分岐しており、
     第1冷媒調整弁およびタンク内に貯留されるタンク水と熱交換するタンク熱交換器を介して前記第1ポートと接続する第1流路と、
     第2冷媒調整弁を介して前記第1ポートと接続する第2流路と、を有する
    ことを特徴とする空調給湯システム。
  2.  前記タンク内に貯留されるタンク水の温度を検出するタンク温度検出部と、
     前記圧縮機、前記冷媒切換部、前記室外熱交換器の室外送風機、前記室内冷媒調整弁、前記第1冷媒調整弁、前記第2冷媒調整弁を制御する制御部と、を備え、
     前記制御部は、
     前記タンク温度検出部の検出温度に基づいて、前記第1冷媒調整弁の開度を制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の空調給湯システム。
  3.  前記制御部は、
     前記第1冷媒調整弁の開度を大きくすると前記第2冷媒調整弁の開度を小さくし、
     前記第1冷媒調整弁の開度を小さくすると前記第2冷媒調整弁の開度を大きくする
    ことを特徴とする請求項2に記載の空調給湯システム。
  4.  前記制御部は、
     前記第1冷媒調整弁の開度に基づいて、前記室外送風機の回転速度を制御する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空調給湯システム。
  5.  前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する冷媒吐出温度検出部を備え、
     前記制御部は、
     前記冷媒吐出温度検出部の検出温度が設定された吐出目標温度となるように制御する
    ことを特徴とする請求項2に記載の空調給湯システム。
  6.  前記制御部は、
     前記第1冷媒調整弁を開いて前記タンク熱交換器に冷媒を流す場合の前記吐出目標温度は、前記第1冷媒調整弁を閉じて前記タンク熱交換器に冷媒を流さない場合の前記吐出目標温度よりも高く設定する
    ことを特徴とする請求項5に記載の空調給湯システム。
  7.  前記タンク熱交換器は、前記タンクの容器の外周に巻きつけられた冷媒配管で構成される
    ことを特徴とする請求項1に記載の空調給湯システム。
  8.  前記制御部は、
     デフロスト運転時において、前記第1冷媒調整弁を閉じる
    ことを特徴とする請求項2に記載の空調給湯システム。
  9.  前記制御部は、
     デフロスト運転時において、前記タンク温度検出部の検出温度が閾値温度以上の場合、前記第1冷媒調整弁を開く
    ことを特徴とする請求項2に記載の空調給湯システム。
  10.  前記室内冷媒調整弁および前記室内熱交換器をバイパスするバイパス流路と、該バイパス流路に設けられるバイパス路調整弁と、を備え、
     前記制御部は、
     前記タンク内に貯留されるタンク水を加熱する運転において、前記第1冷媒調整弁を全開し、前記室内冷媒調整弁および前記第2冷媒調整弁を全閉し、前記バイパス路調整弁を膨張弁として開度調整し、前記冷媒切換部を前記室外熱交換器が蒸発器として機能するように流路を切り換える
    ことを特徴とする請求項2に記載の空調給湯システム。
  11.  圧縮機と、冷媒切換部と、室外熱交換器と、室内冷媒調整弁と、室内熱交換器と、を備え、
     前記圧縮機の吐出側と前記冷媒切換部の第1ポートとを接続する冷媒流路は、分岐しており、
     第1冷媒調整弁およびタンク内に貯留されるタンク水と熱交換するタンク熱交換器を介して前記第1ポートと接続する第1流路と、
     冷媒開閉弁を介して前記第1ポートと接続する第2流路と、を有する
    ことを特徴とする空調給湯システム。
  12.  圧縮機と、冷媒切換部と、室外熱交換器と、室内冷媒調整弁と、室内熱交換器と、を備え、
     前記圧縮機の吐出側と前記冷媒切換部の第1ポートとを接続する冷媒流路は、分岐しており、
     第1冷媒調整弁およびタンク内に貯留されるタンク水と熱交換するタンク熱交換器を介して前記第1ポートと接続する第1流路と、
     第2冷媒調整弁を介して前記第1ポートと接続する第2流路と、
     冷媒開閉弁を介して前記第1ポートと接続する第3流路と、を有する
    ことを特徴とする空調給湯システム。
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