(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも空調圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも１台の熱源機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも利用側熱交換器が搭載された複数台の室内機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも冷媒−冷媒熱交換器、熱媒体−冷媒熱交換器、及び、給湯用圧縮機が搭載された複数台の給湯ユニットと、
前記熱源機と前記室内機及び前記給湯ユニットとの間に介在し、前記熱源側ユニットで生成された温熱又は冷熱を前記室内機及び前記給湯ユニットに伝達する少なくとも１台の中継機とを備えた空調給湯複合システムであって、
少なくとも前記複数台の室内機の冷房負荷と、前記複数台の給湯ユニットの加熱負荷とが同時に存在する際に、
前記複数台の室内機の冷房負荷が大きいときには小さいときに比べて、前記複数台の給湯ユニットの設定温度を上昇させて加熱運転を行い、
前記複数台の室内機での負荷と前記複数台の給湯ユニットの負荷との均衡を図るようにしている
ことを特徴とする空調給湯複合システム。
【請求項２】
少なくとも空調圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも１台の熱源機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも利用側熱交換器が搭載された複数台の室内機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも冷媒−冷媒熱交換器、熱媒体−冷媒熱交換器、及び、給湯用圧縮機が搭載された複数台の給湯ユニットと、
前記熱源機と前記室内機及び前記給湯ユニットとの間に介在し、前記熱源側ユニットで生成された温熱又は冷熱を前記室内機及び前記給湯ユニットに伝達する少なくとも１台の中継機とを備えた空調給湯複合システムであって、
前記給湯ユニットで生成された温水又は冷水を貯留する貯湯タンクを給湯ユニット毎に設け、
前記貯湯タンクのうちの少なくとも１つから供給される冷水を導通する配管の外周表面又は内部に、前記貯湯タンクのうちの少なくとも残りの１つから供給される温水を導通する配管を設置し、
前記複数台の給湯ユニットを制御して、
前記複数台の室内機での負荷と前記複数台の給湯ユニットの負荷との均衡を図るようにしている
ことを特徴とする空調給湯複合システム。
【請求項３】
前記複数台の給湯ユニットの温度域をそれぞれ異なるものとしている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空調給湯複合システム。
【請求項４】
前記給湯ユニットで生成された温水又は冷水を貯留する貯湯タンクを給湯ユニット毎に設け、
前記貯湯タンクのうちの少なくとも１つから供給される冷水を導通する配管の外周表面又は内部に、前記貯湯タンクのうちの少なくとも残りの１つから供給される温水を導通する配管を設置している
ことを特徴とする請求項１に記載の空調給湯複合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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し、特に年間を通しての熱源の安定供給を図るようにした空調給湯複合システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一元の冷凍サイクルによって冷房負荷、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。そのようなものとして、「１台の圧縮機を備え、該圧縮機と、室外熱交換器、室内熱交換器、蓄冷熱槽および給湯熱交換器とを接続した冷媒回路により構成され、それぞれの熱交換器への冷媒の流れを切り換えることにより、冷暖房・給湯・蓄熱・蓄冷の単独運転およびそれらの複合運転を可能とする冷凍サイクルを構成してなる多機能ヒートポンプシステム」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
また、二元の冷凍サイクルによって高温の給湯と室内空調機能を同時に提供することができる空調給湯複合システムも存在している。そのようなものとして、「第１圧縮機、冷媒分配装置、第１熱交換器、第２熱交換器、第１絞り装置、室外熱交換器、四方弁および上記第１圧縮機をこの順に接続するとともに、上記冷媒分配装置から上記四方弁、室内熱交換器及び第２絞り装置をこの順に介装して上記第２熱交換器と上記第１絞り装置の間に接続し、第１の冷媒が流される低段側の冷媒回路と、第２圧縮機、凝縮器、第３の絞り装置、上記第１熱交換器および上記第２圧縮機をこの順に接続し、第２の冷媒が流れる高段側の冷媒回路と、上記第２熱交換器及び上記凝縮器をこの順に接続し、給湯水が流される給湯経路とを備えたヒートポンプ式給湯装置」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７０９２０号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開平４−２６３７５８号公報（第２−３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているような多機能ヒートポンプシステムは、一元の冷凍サイクル、つまり１つの冷凍サイクルによって冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に提供するようにしたものである。しかしながら、このようなシステムでは、水の加熱を行なう放熱過程の温度と、暖房を行なう放熱過程の温度とが、概同一となるため、冷房運転を行っている際、高温の給湯負荷を賄うことができず、年間を通して安定した温熱を供給することができないという問題があった。また、このようなシステムでは、複数の使用要求に関して、使用要求の数だけ空気調和装置、給湯装置が必要となり、システムを構築するに当たり、設計負荷及び投資負荷が多くなるという問題があった。【０００６】
特許文献２に記載されているようなヒートポンプ式給湯装置は、二元の冷凍サイクル、つまり２つの冷凍サイクルによって冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に提供するようにしたものである。しかしながら、このようなシステムでは、室内機にて空調を行なう冷媒回路と、給湯を行なう冷媒回路とが、異なる取り扱いとなっており、単純に室内機の代替として給湯機能を付加することができないため、既設の空気調和機に容易には導入できないという問題があった。また、このようなシステムでも、特許文献１に記載されているようなシステムと同様に、複数の使用要求に関して、使用要求の数だけ空気調和装置、給湯装置が必要となり、システムを構築するに当たり、設計負荷及び投資負荷が多くなるという問題があった。【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、空調負荷及び給湯負荷を同時に処理でき、同時に複数の給湯負荷を調整することで、年間を通し、安定した熱源を供給可能にした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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空調給湯複合システムは、少なくとも空調圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも１台の熱源機と、前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも利用側熱交換器が搭載された複数台の室内機と、前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも冷媒−冷媒熱交換器、熱媒体−冷媒熱交換器、及び、給湯用圧縮機が搭載された複数台の給湯ユニットと、前記熱源機と前記室内機及び前記給湯ユニットとの間に介在し、前記熱源側ユニットで生成された温熱又は冷熱を前記室内機及び前記給湯ユニットに伝達する少なくとも１台の中継機とを備えた空調給湯複合システムであって、少なくとも前記複数台の室内機の冷房負荷と、前記複数台の給湯ユニットの加熱負荷とが同時に存在する際に、前記複数台の室内機の冷房負荷が大きいときには小さいときに比べて、前記複数台の給湯ユニットの設定温度を上昇させて加熱運転を行い、前記複数台の室内機での負荷と前記複数台の給湯ユニットの負荷との均衡を図るようにしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、複数台の利用側ユニットが実行する冷却負荷と加熱負荷との均衡を図り、年間を通してのエネルギー効率が最適となる運転を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】給湯用負荷の別の形態例を説明するための概略回路構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空調給湯複合システムの設置例を示す模式図である。
【図４】凍結保護用水配管の縦断面構成の一例を示す概略断面図である。
【図５】冷房運転、暖房運転を同時に行なった際のエネルギー効率を示したグラフである。
【図６】室外熱交換器の構造の一例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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の冷媒回路構成及び動作について説明する。この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（空調用冷媒）を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）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。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。
【００１２】
本実施の形態に係る空調給湯複合システム１００は、空調用冷凍サイクル１と、給湯用冷凍サイクル２と、給湯用負荷３と、を少なくとも有している。空調用冷凍サイクル１と給湯用冷凍サイクル２とは冷媒−冷媒熱交換器４１で、給湯用冷凍サイクル２と給湯用負荷３とは熱媒体−冷媒熱交換器５１で、互いの冷媒や水が混ざることなく熱交換を行なうように構成されている。
【００１３】
［空調用冷凍サイクル１］
空調用冷凍サイクル１は、熱源機Ａと、たとえば冷房負荷を担当する室内機Ｂと、たとえば暖房負荷を担当する室内機Ｃと、給湯用冷凍サイクル２の熱源となる給湯熱源用回路Ｄと、中継機Ｅと、によって構成されている。このうち、室内機Ｂ、室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄは、中継機Ｅを介して熱源機Ａに対して並列となるように接続されている。そして、熱源機Ａと、室内機Ｂ、室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄとの、間に設置される中継機Ｅが空調用冷媒の流れを切り換えることで、室内機Ｂ、室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄとしての機能を発揮させるようになっている。
【００１４】
｛熱源機Ａ｝
熱源機Ａは、中継機Ｅを介して、室内機Ｂ、室内機Ｃ及び給湯熱源用回路Ｄに温熱又は冷熱を供給する機能を有している。この熱源機Ａには、空調用圧縮機１０１と、流路切替手段である四方弁１０２と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）１０３と、アキュムレーター１０４とが直列に接続されて搭載されている。なお、熱源機Ａには、室外熱交換器１０３に空気を供給するためのファン等の送風機を室外熱交換器１０３の近傍位置に設けるとよい。
【００１５】
空調用圧縮機１０１は、空調用冷媒を吸入し、その空調用冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。四方弁１０２は、空調用冷媒の流れを切り替えるものである。室外熱交換器１０３は、蒸発器や放熱器（凝縮器）として機能し、図示省略の送風機から供給される空気と空調用冷媒との間で熱交換を行ない、空調用冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。アキュムレーター１０４は、空調用圧縮機１０１の吸入側に配置され、過剰な空調用冷媒を貯留するものである。なお、アキュムレーター１０４は、過剰な空調用冷媒を貯留できる容器であればよい。
【００１６】
また、熱源機Ａには、室外熱交換器１０３と中継機Ｅとの間における高圧側接続配管１０６に所定の方向（熱源機Ａから中継機Ｅへの方向）のみに空調用冷媒の流れを許容する逆止弁１０５ａが、四方弁１０２と中継機Ｅとの間における低圧側接続配管１０７に所定の方向（中継機Ｅから熱源機Ａへの方向）のみに空調用冷媒の流れを許容する逆止弁１０５ｂが、それぞれ設けられている。
【００１７】
高圧側接続配管１０６と低圧側接続配管１０７とは、逆止弁１０５ａの下流側と逆止弁１０５ｂの下流側を接続する第１接続配管１３０と、逆止弁１０５ａの上流側と逆止弁１０５ｂの上流側を接続する第２接続配管１３１とで接続されている。第１接続配管１３０には、低圧側接続配管１０７から高圧側接続配管１０６の方向のみに空調用冷媒の流通を許容する逆止弁１０５ｃが設けられている。第２接続配管１３１にも、低圧側接続配管１０７から高圧側接続配管１０６の方向のみに空調用冷媒の流通を許容する逆止弁１０５ｄが設けられている。
【００１８】
［室内機Ｂ及び室内機Ｃ］
室内機Ｂ及び室内機Ｃは、熱源機Ａ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。室内機Ｂ及び室内機Ｃには、空調用絞り手段１１７と、室内熱交換器（利用側熱交換器）１１８とが、直列に接続されて搭載されている。なお、室内機Ｂ及び室内機Ｃには、２台の空調用絞り手段１１７と、２台の室内熱交換器１１８とが、それぞれ並列に搭載されている場合を例に示している。また、室内機Ｂ及び室内機Ｃには、室内熱交換器１１８に空気を供給するためのファン等の送風機を室内熱交換器１１８の近傍に設けるとよい。
【００１９】
そして、中継機Ｅによって、たとえば室内機Ｂが冷房負荷を、室内機Ｃが暖房負荷を担当するように決定される。なお、便宜的に、中継機Ｅから室内熱交換器１１８に接続している接続配管を接続配管１３３と、中継機Ｅから空調用絞り手段１１７に接続している接続配管を接続配管１３４と称して説明するものとする。
【００２０】
空調用絞り手段１１７は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この空調用絞り手段１１７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。室内熱交換器１１８は、放熱器（凝縮器）や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空調用冷媒との間で熱交換を行ない、空調用冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。なお、空調用絞り手段１１７及び室内熱交換器１１８は、直列に接続されている。
【００２１】
｛給湯熱源用回路Ｄ｝
給湯熱源用回路Ｄは、熱源機Ａからの温熱又は冷熱を冷媒−冷媒熱交換器４１を介して給湯用冷凍サイクル２に供給する機能を有している。給湯熱源用回路Ｄには、給湯熱源用絞り手段１１９と、冷媒−冷媒熱交換器４１とが、直列に接続されて構成されている。つまり、空調用冷凍サイクル１と給湯用冷凍サイクル２とは、冷媒−冷媒熱交換器４１でカスケード接続されているのである。なお、便宜的に、中継機Ｅから冷媒−冷媒熱交換器４１に接続している接続配管を接続配管１３５と、中継機Ｅから給湯熱源用絞り手段１１９に接続している接続配管を接続配管１３６と称して説明するものとする。
【００２２】
給湯熱源用絞り手段１１９は、空調用絞り手段１１７と同様に、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この給湯熱源用絞り手段１１９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。冷媒−冷媒熱交換器４１は、放熱器（凝縮器）や蒸発器として機能し、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒と、空調用冷凍サイクル１を循環する空調用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。
【００２３】
｛中継機Ｅ｝
中継機Ｅは、利用側ユニット（室内機Ｂ、室内機Ｃ及び給湯ユニット（給湯熱源用回路Ｄ））と、熱源機Ａとを、接続し、第１分配部１０９の弁手段１０９ａ又は弁手段１０９ｂの何れかを択一的に開閉することにより、室内熱交換器１１８を放熱器又は蒸発器とするか、冷媒−冷媒熱交換器４１を冷水器又は給湯機とするかを決定する機能を有している。この中継機Ｅは、気液分離器１０８と、第１分配部１０９と、第２分配部１１０と、第１内部熱交換器１１１と、第１中継機用絞り手段１１２と、第２内部熱交換器１１３と、第２中継機用絞り手段１１４と、を少なくとも有している。
【００２４】
第１分配部１０９では、接続配管１３３及び接続配管１３５が２つに分岐されており、一方（接続配管１３３ｂ及び接続配管１３５ｂ）が低圧側接続配管１０７に接続し、他方（接続配管１３３ａ及び接続配管１３５ａ）が気液分離器１０８に接続している接続配管（接続配管１３２と称する）に接続するようになっている。また、接続配管１３３ａ及び接続配管１３５ａには開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりする弁手段１０９ａが、接続配管１３３ｂ及び接続配管１３５ｂには開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりする弁手段１０９ｂが、それぞれ設けられている。
【００２５】
第２分配部１１０では、接続配管１３４及び接続配管１３６が２つに分岐されており、一方（接続配管１３４ａ及び接続配管１３６ａ）が第１会合部１１５で接続され、他方（接続配管１３４ｂ及び接続配管１３６ｂ）が第２会合部１１６で接続されるようになっている。また、第２分配部１１０では、接続配管１３４ａ及び接続配管１３６ａに冷媒の流通を一方のみに許容する逆止弁１１０ａが、接続配管１３４ｂ及び接続配管１３６ｂに冷媒の流通を一方のみに許容する逆止弁１１０ｂがそれぞれ設けられている。なお、逆止弁１１０ａ、逆止弁１１０ｂの代わりに電磁弁のような弁手段を用いてもよい。そうすれば、第２分配部１１０において確実に流路の切り替えを実行することができる。
【００２６】
第１会合部１１５は、第２分配部１１０から第１中継機用絞り手段１１２及び第１内部熱交換器１１１を介して気液分離器１０８に接続している。第２会合部１１６は、第２分配部１１０と第２内部熱交換器１１３との間で分岐し、一方が第２内部熱交換器１１３を介して第２分配部１１０と第１中継機用絞り手段１１２との間における第１会合部１１５に接続され、他方（第２会合部１１６ａ）が第２中継機用絞り手段１１４、第２内部熱交換器１１３及び第１内部熱交換器１１１を介して低圧側接続配管１０７に接続されている。
【００２７】
気液分離器１０８は、空調用冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものであり、高圧側接続配管１０６に設けられ、一方が第１分配部１０９の弁手段１０９ａに接続され、他方が第１会合部１１５を経て第２分配部１１０に接続されている。第１分配部１０９は、弁手段１０９ａ又は弁手段１０９ｂの何れかが択一的に開閉され、室内熱交換器１１８及び冷媒−冷媒熱交換器４１に対して空調用冷媒を流出入させる機能を有している。第２分配部１１０は、逆止弁１１０ａ及び逆止弁１１０ｂによって、空調用冷媒の流れをいずれか一方に許容する機能を有している。
【００２８】
第１内部熱交換器１１１は、気液分離器１０８と第１中継機用絞り手段１１２との間における第１会合部１１５に設けられており、第１会合部１１５を導通している空調用冷媒と、第２会合部１１６が分岐された第２会合部１１６ａを導通している空調用冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。第１中継機用絞り手段１１２は、第１内部熱交換器１１１と第２分配部１１０との間における第１会合部１１５に設けられており、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この第１中継機用絞り手段１１２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。
【００２９】
第２内部熱交換器１１３は、第２会合部１１６に設けられており、第２会合部１１６を導通している空調用冷媒と、第２会合部１１６が分岐された第２会合部１１６ａを導通している空調用冷媒と、の間で熱交換を実行するものである。第２中継機用絞り手段１１４は、第２内部熱交換器１１３と第２分配部１１０との間における第２会合部１１６に設けられており、減圧弁や膨張弁として機能し、空調用冷媒を減圧して膨張させるものである。この第２中継機用絞り手段１１４は、第１中継機用絞り手段１１２と同様に、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。
【００３０】
以上のように、空調用冷凍サイクル１は、空調用圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１１８、空調用絞り手段１１７及び室外熱交換器１０３が、空調用圧縮機１０１、四方弁１０２、冷媒−冷媒熱交換器４１、給湯熱源用絞り手段１１９及び室外熱交換器１０３が、それぞれ直列に接続されており、中継機Ｅを介して室内熱交換器１１８と冷媒−冷媒熱交換器４１とが並列に接続されて第１冷媒回路を構成し、この第１冷媒回路に空調用冷媒を循環させることで成立している。
【００３１】
なお、空調用圧縮機１０１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空調用圧縮機１０１を構成することができる。この空調用圧縮機１０１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として構成してもよく、回転数が固定されているタイプとして構成してもよい。
【００３２】
また、空調用冷凍サイクル１を循環する冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素（ＣＯ2 ）や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。
【００３３】
ここで、空調用冷凍サイクル１の動作について説明する。
ここでは、室内機Ｂが冷房負荷を担当し、室内機Ｃが暖房負荷を担当し、給湯熱源用回路Ｄが給湯負荷を担当する場合における運転動作について説明する。なお、空調用冷媒の流れを逆止弁及び弁手段の開閉状態（白抜き（開状態）及び黒塗り（閉状態））で表している。
【００３４】
まず、空調用圧縮機１０１で高温・高圧にされた空調用冷媒は、空調用圧縮機１０１から吐出して、四方弁１０２を経由し、逆止弁１０５ｃを導通し、高圧側接続配管１０６に導かれ、過熱ガス状態で中継機Ｅの気液分離器１０８へ流入する。気液分離器１０８に流入した過熱ガス状態の空調用冷媒は、接続配管１３２を流れ、第１分配部１０９の弁手段１０９ａが開いている回路に分配される。ここでは、過熱ガス状態の空調用冷媒は、室内機Ｃや給湯熱源用回路Ｄに流入するようになっている。
【００３５】
室内機Ｃに流入した空調用冷媒は、室内熱交換器１１８で放熱し（つまり、室内空気を暖め）、空調用絞り手段１１７で減圧され、第１会合部１１５で合流する。また、給湯熱源用回路Ｄに流入した空調用冷媒は、冷媒−冷媒熱交換器４１で放熱し（つまり、給湯用冷凍サイクル２に熱を与え）、給湯熱源用絞り手段１１９で減圧され、室内機Ｃから流出した空調用冷媒と第１会合部１１５で合流する。
【００３６】
一方、気液分離器１０８に流入した過熱ガス状態の空調用冷媒の一部は、第１内部熱交換器１１１で第２中継機用絞り手段１１４にて低温・低圧に膨張した空調用冷媒と熱交換を行なうことにより過冷却度を得る。それから、第１中継機用絞り手段１１２を通過して、空調用として利用された空調用冷媒（室内機Ｃや給湯熱源用回路Ｄに流入し、室内熱交換器１１８や冷媒−冷媒熱交換器４１で放熱した空調用冷媒）と第１会合部１１５で合流する。なお、第１中継機用絞り手段１１２を通る一部の過熱ガス状態の空調用冷媒は、第１中継機用絞り手段１１２を全閉にして、皆無にしてもよい。
【００３７】
その後、合流した空調用冷媒は、第２内部熱交換器１１３で、第２中継機用絞り手段１１４にて低温・低圧に膨張した空調用冷媒と熱交換を行なうことにより過冷却度を得る。そして、この空調用冷媒は、第２会合部１１６側と第２中継機用絞り手段１１４側とに分配される。
【００３８】
第２会合部１１６を導通する空調用冷媒は、弁手段１０９ｂが開いている回路に分配される。ここでは、第２会合部１１６を導通する空調用冷媒は、室内機Ｂに流入し、空調用絞り手段１１７にて低温・低圧に膨張され、室内熱交換器１１８で蒸発し、弁手段１０９ｂを経て低圧側接続配管１０７で合流する。また、第２中継機用絞り手段１１４を導通した空調用冷媒は、第２内部熱交換器１１３及び第１内部熱交換器１１１で熱交換を行なって蒸発し、低圧側接続配管１０７で室内機Ｂを流出した空調用冷媒と合流する。そして、低圧側接続配管１０７で合流した空調用冷媒は、逆止弁１０５ｄを通って室外熱交換器１０３に導かれ、運転条件によっては残留している液冷媒を蒸発させ、四方弁１０２、アキュムレーター１０４を経て空調用圧縮機１０１へ戻る。
【００３９】
［給湯用冷凍サイクル２］
給湯用冷凍サイクル２は、給湯用圧縮機２１と、熱媒体−冷媒熱交換器５１と、給湯用絞り手段２２と、冷媒−冷媒熱交換器４１と、によって構成されている。つまり、給湯用冷凍サイクル２は、給湯用圧縮機２１、熱媒体−冷媒熱交換器５１、給湯用絞り手段２２、及び、冷媒−冷媒熱交換器４１が冷媒配管４５で直列に接続されて第２冷媒回路を構成し、この第２冷媒回路に給湯用冷媒を循環させることで成立している。
【００４０】
給湯用圧縮機２１は、給湯用冷媒を吸入し、その給湯用冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。この給湯用圧縮機２１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として構成してもよく、回転数が固定されているタイプとして構成してもよい。また、給湯用圧縮機２１は、吸入した給湯用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給湯用圧縮機２１を構成することができる。
【００４１】
熱媒体−冷媒熱交換器５１は、給湯用負荷３を循環する熱媒体（水や不凍液等の流体）と、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。つまり、給湯用冷凍サイクル２と給湯用負荷３とは、熱媒体−冷媒熱交換器５１を介してカスケード接続されている。給湯用絞り手段２２は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、給湯用冷媒を減圧して膨張させるものである。この給湯用絞り手段２２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。冷媒−冷媒熱交換器４１は、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒と、空調用冷凍サイクル１を循環する空調用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。
【００４２】
なお、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、ＨＦＣ４１０ＡやＨＦＣ４０７Ｃ、ＨＦＣ４０４Ａなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているＲ２２やＲ１３４ａなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。
【００４３】
ここで、給湯用冷凍サイクル２の動作について説明する。
まず、給湯用圧縮機２１で高温・高圧にされた給湯用冷媒は、給湯用圧縮機２１から吐出して、熱媒体−冷媒熱交換器５１に流入する。この熱媒体−冷媒熱交換器５１では、流入した給湯用冷媒が放熱することで給湯用負荷３を循環している水を加熱する。この給湯用冷媒は、給湯用絞り手段２２で空調用冷凍サイクル１の給湯熱源用回路Ｄにおける冷媒−冷媒熱交換器４１の出口温度以下まで膨張される。膨張された給湯用冷媒は、冷媒−冷媒熱交換器４１で、空調用冷凍サイクル１を構成する給湯熱源用回路Ｄを流れる空調用冷媒から受熱して蒸発し、給湯用圧縮機２１へ戻る。
【００４４】
［給湯用負荷３］
給湯用負荷３は、水循環用ポンプ３１と、熱媒体−冷媒熱交換器５１と、貯湯タンク３２と、によって構成されている。つまり、給湯用負荷３は、水循環用ポンプ３１、熱媒体−冷媒熱交換器５１、及び、貯湯タンク３２が貯湯水循環用配管２０３で直列に接続されて水回路（熱媒体回路）を構成し、この水回路に給湯用水を循環させることで成立している。なお、水回路を構成する貯湯水循環用配管２０３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されている。
【００４５】
水循環用ポンプ３１は、貯湯タンク３２に蓄えられている水を吸入し、その水を加圧し、給湯用負荷３内を循環させるものであり、たとえばインバーターにより回転数が制御されるタイプのもので構成するとよい。熱媒体−冷媒熱交換器５１は、上述したように、給湯用負荷３を循環する熱媒体（水や不凍液等の流体）と、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。貯湯タンク３２は、熱媒体−冷媒熱交換器５１で加熱された水を貯えておくものである。
【００４６】
ここで、給湯用負荷３の動作について説明する。
まず、貯湯タンク３２に蓄えられている比較的低温な水は、水循環用ポンプ３１によって貯湯タンク３２の底部から引き出されるとともに加圧される。水循環用ポンプ３１で加圧された水は、熱媒体−冷媒熱交換器５１に流入し、この熱媒体−冷媒熱交換器５１で給湯用冷凍サイクル２を循環している給湯用冷媒から受熱する。すなわち、熱媒体−冷媒熱交換器５１に流入した水は、給湯用冷凍サイクル２を循環している給湯用冷媒によって沸き上げられて、温度が上昇するのである。そして、沸き上げられた水は、貯湯タンク３２の比較的高温な上部へ戻り、この貯湯タンク３２に蓄えられることになる。
【００４７】
説明の便宜上、冷媒−冷媒熱交換器４１、給湯熱源用絞り手段１１９、熱媒体−冷媒熱交換器５１、給湯用圧縮機２１、及び、給湯用絞り手段２２を給湯ユニットと称する。また、図示していないが、空調給湯複合システム１００には、空調用冷媒の吐出圧力を検知するセンサーや空調用冷媒の吸入圧力を検知するセンサー、空調用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、室外熱交換器１０３に流出入する空調用冷媒の温度を検知するセンサー、熱源機Ａに取り込まれる外気温を検知するセンサー、室内熱交換器１１８に流出入する空調用冷媒の温度を検知するセンサー、貯湯タンク３２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。
【００４８】
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）は、空調給湯複合システム１００の動作を制御する図示省略の制御手段に送られ、空調用圧縮機１０１の駆動周波数や、四方弁１０２の切り替え、弁手段１０９ａ及び弁手段１０９ｂの開閉、給湯用圧縮機２１の駆動周波数、水循環用ポンプ３１の駆動、各絞り装置の開度等の制御に利用されることになる。
【００４９】
なお、空調用冷凍サイクル１と給湯用冷凍サイクル２とは、上述したように、それぞれ独立した冷媒回路構成（空調用冷凍サイクル１を構成する第１冷媒回路及び給湯用冷凍サイクル２を構成する第２冷媒回路）になっているため、各冷媒回路を循環させる冷媒を同じ種類のものとしてもよいし、別の種類のものとしてもよい。つまり、各冷媒回路の冷媒は、それぞれ混ざることなく冷媒−冷媒熱交換器４１及び熱媒体−冷媒熱交換器５１にて互いに熱交換するように流れている。
【００５０】
また、給湯用冷媒として臨界温度の低い冷媒を用いた場合、高温の給湯を行なう際に熱媒体−冷媒熱交換器５１における放熱過程での給湯用冷媒が超臨界状態となることが想定される。しかしながら、一般に放熱過程の冷媒が超臨界状態にある場合、放熱器圧力や放熱器出口温度の変化によるＣＯＰの変動が大きく、高いＣＯＰを得る運転を行なうためには、より高度な制御が要求される。一方、一般に、臨界温度の低い冷媒は、同一温度に対する飽和圧力が高く、その分、配管や圧縮機の肉厚を大きくする必要があるので、コスト増の要因ともなる。
【００５１】
さらに、レジオネラ菌等の繁殖を抑えるための貯湯タンク３２内に蓄えられる水の推奨温度が６２℃以上であることを鑑みると、給湯の目標温度が最低でも６２℃以上となることが多いと想定される。以上のことを踏まえ、給湯用冷媒には、最低でも６２℃以上の臨界温度を持つ冷媒を採用している。このような冷媒を給湯用冷凍サイクル２の給湯用冷媒として採用すれば、より低コストで、より安定的に、高いＣＯＰを得ることができるからである。
【００５２】
また、空調用冷凍サイクル１において余剰冷媒を受液器（アキュムレーター１０４）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１０４を取り除いてもよい。さらに、図１では、室内機Ｂと室内機Ｃとが２台以上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、たとえば室内機Ｂが１台以上、室内機Ｃがないか若しくは１台以上が接続されていればよい。そして、空調用冷凍サイクル１を構成している各室内機の容量は、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。
【００５３】
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、給湯負荷系統を二元サイクルで構成しているため、高温の給湯需要（たとえば、８０℃）を提供する場合に、給湯用冷凍サイクル２の放熱器の温度を高温（たとえば、凝縮温度８５℃）にすればよく、他に暖房負荷がある場合に、室内機Ｃの凝縮温度（たとえば、５０℃）までも増加させずに済むので、省エネとなる。また、たとえば夏期の空調冷房運転中に高温の給湯需要があった場合、従来はボイラーなどによって提供する必要があったが、従来大気中に排出していた温熱を回収し、再利用して給湯を行なうので、システムＣＯＰが大幅に向上し、省エネとなる。
【００５４】
図２は、給湯用負荷の別の形態例（以下、給湯用負荷３ａと称する）を説明するための概略回路構成図である。図２に基づいて、給湯用負荷３ａにおいて循環する水を加熱する仕組みの一例について説明する。
【００５５】
図２に示すように、給湯用冷凍サイクル２と給湯用負荷３ａとの間には、給湯用水循環サイクル（給湯用熱媒体循環サイクル）４が熱媒体−冷媒熱交換器５１及び水−水熱交換器（熱媒体−熱媒体熱交換器）２０１を介してカスケード接続されている。図１における回路構成例では、開回路の給湯用負荷３における熱媒体−冷媒熱交換器５１で水を直接的に加温（昇温）していく場合を例に示しているが、図２における回路構成例では、給湯用水循環サイクル４を設け、開回路の給湯用負荷３ａにおける水−水熱交換器２０１で水を間接的に加温していく場合を例に示している。
【００５６】
［給湯用水循環サイクル４］
給湯用水循環サイクル４は、熱媒体循環用ポンプ３１ａと、熱媒体−冷媒熱交換器５１と、水−水熱交換器２０１と、によって構成されている。つまり、給湯用水循環サイクル４は、熱媒体循環用ポンプ３１ａ、熱媒体−冷媒熱交換器５１、及び、水−水熱交換器２０１が循環水用配管２０２で直列に接続されて水回路（熱媒体回路）を構成し、この熱媒体回路（水回路）に加温用熱媒体（加温用水）を循環させることで成立している。なお、水回路を構成する循環水用配管２０２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されている。
【００５７】
熱媒体循環用ポンプ３１ａは、循環水用配管２０２を導通している水（熱媒体）を吸入し、その水を加圧し、給湯用水循環サイクル４を循環させるものであり、たとえばインバーターにより回転数が制御されるタイプのもので構成するとよい。熱媒体−冷媒熱交換器５１は、給湯用水循環サイクル４を循環する水と、給湯用冷凍サイクル２を循環する給湯用冷媒との、間で熱交換を行なうものである。水−水熱交換器２０１は、給湯用水循環サイクル４を循環する水と、給湯用負荷３ａを循環する水との、間で熱交換を行なうものである。なお、給湯用水循環サイクル４に水を循環させた場合を例に説明するが、他の流体、たとえばブライン（不凍液）などを熱媒体として循環させてもよい。
【００５８】
まず、貯湯タンク３２に蓄えられている比較的低温な水は、水循環用ポンプ３１によって貯湯タンク３２の底部から引き出されるとともに加圧される。水循環用ポンプ３１で加圧された水は、水−水熱交換器２０１に流入し、この水−水熱交換器２０１で給湯用水循環サイクル４を循環している水から受熱する。すなわち、水−水熱交換器２０１に流入した水は、給湯用水循環サイクル４を循環している水によって沸き上げられて、温度が上昇するのである。そして、沸き上げられた水は、貯湯タンク３２の比較的高温な上部へ戻り、この貯湯タンク３２に蓄えられることになる。すなわち、給湯用冷凍サイクル２からの熱は、熱媒体−冷媒熱交換器５１で給湯用水循環サイクル４に、水−水熱交換器２０１で給湯用負荷３ａにそれぞれ伝達されるようになっている。
【００５９】
図３は、空調給湯複合システム１００の設置例を示す模式図である。図３に基づいて、空調給湯複合システム１００の設置に基づく運転方法について詳細に説明する。図３では、空調給湯複合システム１００をビル、マンションあるいはホテル等の建物５００に設置した状態をイメージして表している。建物５００には、給湯用利用室４０６を備えた居住空間４０８、及び、調理場４１１を備えた商用施設４１０を有している。
【００６０】
空調給湯複合システム１００は、室外空調機４００、中温度域給湯装置４０１、高温度域給湯装置４０２、及び、５台の室内空調機４０７が冷媒配管４１２（高圧側接続配管１０６や低圧側接続配管１０７に相当）で接続されて構成されている。室外空調機４００は、図１で示す熱源機Ａに相当するものである。中温度域給湯装置４０１及び高温度域給湯装置４０２は、給湯ユニットに相当するものである。室内空調機４０７は、室内機Ｂ又は室内機Ｃに相当するものである。つまり、図４では、２台の給湯ユニットを搭載している。
【００６１】
中温度域給湯装置４０１は、貯湯タンク３２に相当する中温度貯湯タンク４０３が貯湯水循環用配管２０３を介して接続されている。中温度貯湯タンク４０３は、中温度供給主配管４１５を介して給湯用利用室４０６の給湯用出湯装置４０５に、中温度用供給配管４１４を介して調理場４１１の給湯用出湯装置４０５に接続している。高温度域給湯装置４０２は、貯湯タンク３２に相当する高温度貯湯タンク４０４が貯湯水循環用配管２０３を介して接続されている。高温度貯湯タンク４０４は、高温度用供給配管４１３を介して給湯用利用室４０６の給湯用出湯装置４０５に、高温度用供給配管４１３、中温度供給主配管４１５及び中温度用供給配管４１４を介して調理場４１１の給湯用出湯装置４０５に接続している。
【００６２】
また、中温度供給主配管４１５は、中温度用供給切替弁４１７を介して中温度用供給配管４１４と高温度用供給配管４１３とを接続している。さらに、中温度供給主配管４１５を分岐して凍結保護用水配管４１６として利用している。この凍結保護用水配管４１６は、凍結保護用配管供給弁４１８を介して高温度用供給配管４１３の外周を何重かに巻かれてから中温度用供給配管４１４（中温度供給主配管４１５の接続部分よりも上流側）に接続されている。
【００６３】
空調給湯複合システム１００の年間を通しての運転方法について説明する。
＜夏期の場合における空調給湯複合システム１００の運転方法＞
この場合、室外空調機４００は暖房運転、室内空調機４０７は冷房運転を行なっていることが多い。また、居住空間４０８に設置されている給湯用利用室４０６では、時間に関係なく、湯が利用されることが多い。つまり、給湯用利用室４０６では、人がシャワーや入浴といった用途によって湯を使用することが多い。さらに、調理場４１１では、年間を通して給湯用途及び冷房用途が使用されていることが多い。
【００６４】
しかしながら、夏期においては、通常、外気温度が高い。したがって、空調給湯複合システム１００では、設定温度を低く設定し、高温度貯湯タンク４０４に貯湯する湯量を減少させ、中温度貯湯タンク４０３に貯湯する湯量を増加させるようにしている。また、空調給湯複合システム１００では、従来排熱として室外空調機４００で廃棄していた熱を、中温度域給湯装置４０１、高温度域給湯装置４０２にて湯の沸き上げ運転に使用することで、省エネ運転を可能としている。
【００６５】
また、夏期の場合、給湯用途に使用する温度帯は、低温度でよく、設定温度を下げることができ、中温度域給湯装置４０１、高温度域給湯装置４０２を運転する時間が短くて済み、システムとしても運転時間を減少でき、省エネ運転が可能となる。さらに、夏期の場合、中温度域給湯装置４０１で冷却運転を実行し、中温度貯湯タンク４０３に冷水を貯え、その冷水をファンコイルユニット等を利用して冷房用として使用してもよい。
【００６６】
またさらに、夏期であって居住空間４０８にて空調負荷が使用されていない場合、中温度域給湯装置４０１で加熱運転を実行し、居住空間４０８に排熱することで、システムでの省エネ運転が可能となる。また、冷媒を介した空調用途について説明したが、中温度域給湯装置４０１で作った冷水をファンコイルユニット等を利用して冷房用として使用してもよい。なお、設定温度が低い場合は、高温度域給湯装置４０２で加熱する前に、中温度域給湯装置４０１で加温した水を再度昇温することで、高温度域給湯装置４０２の運転時間を減少させ、省エネを図るようにしてもよい。
【００６７】
＜冬期の場合における空調給湯複合システム１００の使用状態＞
この場合、室外空調機４００は冷房運転、室内空調機４０７は暖房運転を行なっていることが多い。また、居住空間４０８に設置されている給湯用利用室４０６では、時間に関係なく、湯が利用されることが多い。さらに、夜間や早朝には、高温度用供給配管４１３、中温度用供給配管４１４、及び、中温度供給主配管４１５は、外気温度の低下による配管凍結保護運転が要求される。また年間を通して、調理場４１１は給湯用途、冷房用途が必要となる。
【００６８】
冬期の場合、水を導通する水配管は凍結することが考えられる。そのため、従来は水配管には電気ヒーター等を巻くことで、凍結保護運転を行なっていた。これに対して、空調給湯複合システム１００では、凍結保護用途として凍結保護用水配管４１６を用いて配管凍結を防ぐようにしている。つまり、中温度貯湯タンク４０３に貯湯した中温度の水を、夜間や外気温度が低下した場合に、凍結保護用水配管４１６に供給することで、配管凍結を防ぐようにしているのである。なお、外気温度、若しくは、タイマーを用いることで、凍結保護用配管供給弁４１８を一定間隔ごとに開閉し、配管凍結を防止するとよい。
【００６９】
凍結保護用水配管４１６を用いた水配管（高温度用供給配管４１３）の凍結を防ぐ方法について更に説明する。
図４は、凍結保護用水配管４１６の縦断面構成の一例を示す概略断面図である。図３及び図４に基づいて、凍結保護用水配管４１６の利用方法について説明する。図４では、凍結保護用水配管４１６と内部に位置する高温度用供給配管４１３とが二重管構造になっている状態を例に示している。
【００７０】
水配管の凍結を保護する場合、配管表面に電気ヒーターなどを巻いて凍結を保護する方法が一般的に行なわれている。通常、凍結を保護するには、電気ヒーターなどによって配管表面を高温まで加熱しなければならない。しかしながら、電気ヒーターなどを使用して凍結を防止する場合、水が凍結しない温度（一般的に凍結を開始する温度は０度以下）以上に余分に加熱しなければならないという欠点がある。水が凍結をしない温度（一般的に０度以上）までで配管を保護しておけば、凍結しないことは必然的である。
【００７１】
通常、給湯運転を行なっているときは、配管が凍結することはない。しかしながら、給湯運転を行なっておらず、中温度域給湯装置４０１で冷却運転を実行し冷水を生成しているときは、配管が凍結する可能性がある。そこで、空調給湯複合システム１００では、凍結保護用水配管４１６を用いて、配管の凍結防止を図るようにしている。なお、図４では２重管構造（高温度用供給配管４１３、凍結保護用水配管４１６）を例に示しているが、図３に示したように高温度用供給配管４１３の外周表面に凍結保護用水配管４１６をらせん状に巻くようにした形状としてもよい。
【００７２】
図５は、冷房運転、暖房運転を同時に行なった際のエネルギー効率を示したグラフである。図５に基づいて、空調給湯複合システム１００の特徴事項である年間を通してのエネルギー効率が最適となる運転の実現について説明する。図５では、縦軸にエネルギー効率を、横軸に冷房比率（％）を、それぞれ示している。冷房比率が０％の場合は、すべての室内空調機４０７が暖房運転を実行していることを示す。よって、冷房比率が１００％の場合は、すべての室内空調機４０７が冷房運転を実行していることを示す。
【００７３】
通常、すべての室内空調機４０７が冷房運転を実行する場合は夏期に多く、暖房用途として使用される室内空調機４０７が少ない。冷房運転のみを実行した場合、室外空調機４００では暖房運転を行なっており、その際、室外空調機４００に設置されている図示省略の送風機で排熱を排気する。その結果、外気に熱を廃棄し、効率が悪くなってしまうことになっていた。この排熱を利用した暖房運転を行なうことで省エネ運転が実現できるが、夏期においては暖房用途は当然ながら少ない。
【００７４】
そこで、空調給湯複合システム１００では、夏期において室内空調機４０７で冷房運転のみを実行している場合に、図５に示しているエネルギー効率が最大のポイントの冷房比率になるように中温度域給湯装置４０１、高温度域給湯装置４０２で加熱運転を実行するようにしている。
【００７５】
ところが、冷房負荷が大きい場合、エネルギー効率が最大になる冷房比率まで中温度域給湯装置４０１、高温度域給湯装置４０２で加熱運転を実行できない場合がある。その際は、外気温度と冷房運転負荷を見ることで、中温度域給湯装置４０１の設定温度を強制的に上昇させるようにすればよい。そうすれば、暖房負荷を増やすことができ、エネルギー効率が最大のポイントの冷房比率にすることが可能になる。
【００７６】
室内空調機４０７では、設定できる温度範囲の上限は一般的に２８℃から２９℃である。しかしながら、中温度域給湯装置４０１、高温度域給湯装置４０２は給湯ユニットであり、臨界温度が７０℃以上となるような冷媒を用いれば、設定温度を通常の室内空調機４０７よりも高温に設定することができる。その結果、通常の室内空調機４０７では冷房比率を最適ポイントまで持ち上げるだけの暖房負荷を設定することができなかったが、空調給湯複合システム１００では、中温度域給湯装置４０１、高温度域給湯装置４０２にて暖房負荷を強制的に増やすことで、冷房比率を最適ポイントまで持ち上げることができる。したがって、空調給湯複合システム１００によれば、最適なエネルギー効率の箇所まで負荷を調整することができ、最適な運転を実行できる。
【００７７】
なお、図５では、冷房運転のみを実行する場合において暖房運転を混在させることで、省エネ運転を実現できることを示したが、冬期においては逆に冷房運転を強制的に実行させて、暖房運転と冷房運転とを混在させることで、エネルギー効率が最適となる運転を実現することができる。
【００７８】
ところで、通常の空調給湯複合システムでは、各回路を制御するに当たり、それぞれに独立したセンサーを設置し、それらのセンサーからの情報に基づいて制御手段が各アクチュエーターの制御を行なっていたが、図１に示すように、独立された複数の系に共通するようにセンサーを設置して、それらのセンサーからの情報に基づいて制御手段が各アクチュエーターの制御を行なうようにしてもよい。
【００７９】
たとえば、空調用冷凍サイクル１と給湯用冷凍サイクル２の運転制御に関して言えば、冷媒−冷媒熱交換器４１の空調用冷凍サイクル１側にセンサーを設置するようにするとよい。そうすれば、空調用冷凍サイクル１に搭載されている空調用圧縮機１０１と給湯用冷凍サイクル２に搭載されている給湯用圧縮機２１を、冷媒−冷媒熱交換器４１の空調用冷凍サイクル１側に設置したセンサーからの情報に基づいて制御でき、安定した運転の実現を図れる。
【００８０】
また、給湯熱源用絞り手段１１９と給湯用絞り手段２２の開度を、冷媒−冷媒熱交換器４１の空調用冷凍サイクル１側に設置したセンサーからの情報に基づいて制御でき、空調用冷凍サイクル１側の過熱度、給湯用冷凍サイクル２側の過冷却度を調整御しながらの運転を実現できる。
【００８１】
さらに、熱媒体−冷媒熱交換器５１の熱源側の出入口に温度センサーを設置することで、温度差が生じない場合、熱源が接続されていないと判断し、弁手段１０９を閉状態に、また給湯用圧縮機２１を運転させないことで、機器の寿命を延ばすとともに、無駄な入力を与えることがないため、省エネ化にもなる。なお、上記に示すセンサーは、温度センサーの他、圧力センサーや差圧センサー、流量センサー等、センサーの種別を問わず、どのセンサーを使用してもよい。
【００８２】
図６は、室外熱交換器１０３の構造の一例を説明するための説明図である。図６に基づいて、年間を通して暖房運転をできるようにした室外熱交換器１０３について説明する。通常の空調用途のみに空調給湯複合システム１００を用いる場合、外気湿球温度が１５℃以下で暖房運転を行なうことが一般的であるが、給湯運転を行なう場合、外気温度に関係なく給湯運転を行なう必要がある。そこで、図６では、室外熱交換器１０３が、内部に複数の熱交換器（以下、分割熱交換器１０３ａと称する）を有する分割構造となっている場合を例に示している。なお、室外熱交換器１０３は、４つの熱交換器を組み合わせた分割構造としてもよく、１つの熱交換器を４分割した分割構造としてもよい。
【００８３】
図６に示すように、高圧側接続配管１０６を複数に分岐させて、室外熱交換器１０３を構成している分割熱交換器１０３ａのそれぞれに接続するようにしている。また、分岐された高圧側接続配管１０６のそれぞれには、開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりする開閉弁である電磁弁２０９が設置されている。なお、複数に分岐した高圧側接続配管１０６の１つを分割熱交換器１０３ａを迂回するバイパス回路３００としている。そして、このバイパス回路３００にも、バイパス開閉弁である電磁弁２０９を設置している。つまり、空調用冷凍サイクル１を構成している室外熱交換器１０３は、電磁弁２０９の開閉を制御することにより、流入する冷媒の量を調整でき、熱交換器容量が分割可能になっているのである。
【００８４】
外気湿球温度が上昇した場合、つまり空調用圧縮機１０１の吸入温度が運転範囲を超えそうな場合（一般的には最高１５℃）には、室外熱交換器１０３の熱交換器能力を低下させることが望ましい。そこで、空調給湯複合システム１００では、電磁弁２０９の全部あるいは一部を閉制御し、室外熱交換器１０３に流入する冷媒を遮断し、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱しないようにしている。つまり、空調用圧縮機１０１の運転範囲に応じて、冷媒を流入させる分割熱交換器１０３ａの個数を決定し、その個数に応じた電磁弁２０９を閉制御することで、冷媒の流入量を調整し、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱しないようにしている。
【００８５】
ところが、電磁弁２０９を閉制御することで室外熱交換器１０３の熱交換器能力を低下させた場合でも、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱してしまう場合がある。この場合、冷媒を室外熱交換器１０３に流入させずに、空調用圧縮機１０１に戻すことが望ましい。そこで、バイパス回路３００に設置してある電磁弁２０９を開制御し、冷媒を室外熱交換器１０３に流入させずに、空調用圧縮機１０１の吸入側に戻すようにしているのである。こうすることで、蒸発温度の上昇を防ぎ、空調用圧縮機１０１の運転範囲を逸脱することなく運転することができる。
【００８６】
また、バイパス回路３００に設置する電磁弁２０９は、室外熱交換器１０３を通過する際の冷媒の流量係数をＣＶａとした場合、バイパス回路３００を導通する冷媒の流量係数をＣＶｂとすると式ＣＶａ＜ＣＶｂを満たすように選定される。さらに、熱交換器容量の分割のみで空調用圧縮機１０１の運転範囲を維持できない場合は、バイパス回路３００に設置した電磁弁２０９を開として冷媒をバイパスさせることで、運転範囲を維持する。なお、分割構造は電磁弁で行なわず、電子式膨張弁を使用し制御を行なう構造としてもよい。
【００８７】
以上のような構成の空調給湯複合システム１００によれば、複数台の利用側ユニットが実行する冷却負荷と加熱負荷との均衡を図り、年間を通してのエネルギー効率が最適となる運転を実現できる。また、空調給湯複合システム１００によれば、凍結保護用水配管４１６を備えているので、電気ヒーター等を設けることなく、水配管の凍結防止を実現でき、省エネに更に寄与することになる。
【符号の説明】
【００８８】
１  空調用冷凍サイクル、２  給湯用冷凍サイクル、３  給湯用負荷、３ａ  給湯用負荷、４  給湯用水循環サイクル、２１  給湯用圧縮機、２２  給湯用絞り手段、３１  水循環用ポンプ、３１ａ  熱媒体循環用ポンプ、３２  貯湯タンク、４１  冷媒−冷媒熱交換器、４５  冷媒配管、５１  熱媒体−冷媒熱交換器、１００  空調給湯複合システム、１０１  空調用圧縮機、１０２  四方弁、１０３  室外熱交換器、１０３ａ  分割熱交換器、１０４  アキュムレーター、１０５ａ  逆止弁、１０５ｂ  逆止弁、１０５ｃ  逆止弁、１０５ｄ  逆止弁、１０６  高圧側接続配管、１０７  低圧側接続配管、１０８  気液分離器、１０９  第１分配部、１０９ａ  弁手段、１０９ｂ  弁手段、１１０  第２分配部、１１０ａ  逆止弁、１１０ｂ  逆止弁、１１１  第１内部熱交換器、１１２  第１中継機用絞り手段、１１３  第２内部熱交換器、１１４  第２中継機用絞り手段手段、１１５  第１会合部、１１６  第２会合部、１１６ａ  第２会合部、１１７  空調用絞り手段、１１８  室内熱交換器、１１９  給湯熱源用絞り手段、１３０  第１接続配管、１３１  第２接続配管、１３２  接続配管、１３３  接続配管、１３３ａ  接続配管、１３３ｂ  接続配管、１３４  接続配管、１３４ａ  接続配管、１３４ｂ  接続配管、１３５  接続配管、１３５ａ  接続配管、１３５ｂ  接続配管、１３６  接続配管、１３６ａ  接続配管、１３６ｂ  接続配管、２０１  水−水熱交換器、２０２  循環水用配管、２０３  貯湯水循環用配管、２０９  電磁弁、３００  バイパス回路、４００  室外空調機、４０１  中温度域給湯装置、４０２  高温度域給湯装置、４０３  中温度貯湯タンク、４０４  高温度貯湯タンク、４０５  給湯用出湯装置、４０６  給湯用利用室、４０７  室内空調機、４０８  居住空間、４１０  商用施設、４１１  調理場、４１２  冷媒配管、４１３  高温度用供給配管、４１４  中温度用供給配管、４１５  中温度供給主配管、４１６  凍結保護用水配管、４１７  中温度用供給切替弁、４１８  凍結保護用配管供給弁、５００  建物、Ａ  熱源機、Ｂ  室内機、Ｃ  室内機、Ｄ  給湯熱源用回路、Ｅ  中継機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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