(57)【要約】排熱回収式空気調和装置は、第１圧縮機（１）と、第１流路切替装置（３）と、第２流路切替装置（４）と、室外熱交換器（２）及び室内熱交換器（５）の双方に並列接続された排熱回収熱交換器（６）とを有する空調側冷媒回路（３０ａ）、及び、第２圧縮機（１０）と前記排熱回収熱交換器（６）とを有する冷凍側冷媒回路（４０ａ）を備える。排熱回収熱交換器（６）は第１圧縮機（１）の吸入側に配管を介して接続される。第１流路切替装置（３）は、室外熱交換器（２）を第１圧縮機（１）の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続し、第２流路切替装置（４）は、室内熱交換器（５）を第１圧縮機（１）の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続する。このような構成により、どのような運転モードでも排熱利用ができる。
2017183160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧縮機と、第１流路切替装置と、室外熱交換器と、第１絞り装置と、室内熱交換器と、第２流路切替装置とが配管を介して接続され、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器の双方に排熱回収熱交換器が配管を介して並列接続された空調側冷媒回路と、  第２圧縮機と、前記排熱回収熱交換器と、冷凍側絞り装置と、冷却器とが配管を介して接続された冷凍側冷媒回路と、を備え、  前記第１流路切替装置は、前記室外熱交換器と前記排熱回収熱交換器との間に設けられ、前記室外熱交換器を前記第１圧縮機の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続し、  前記第２流路切替装置は、前記室内熱交換器と前記排熱回収熱交換器との間に設けられ、前記室内熱交換器を前記第１圧縮機の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続し、  前記排熱回収熱交換器は、前記空調側冷媒回路において配管を介して前記第１圧縮機の吸入側に接続され、前記空調側冷媒回路の冷媒と前記冷凍側冷媒回路の冷媒とを熱交換させる、  排熱回収式空気調和装置。
【請求項２】
運転モードに応じて前記空調側冷媒回路及び前記冷凍側冷媒回路を制御する制御装置をさらに備える請求項１に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記室内熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転時に、前記第１流路切替装置を制御して前記室外熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させ、前記第２流路切替装置を制御して前記室内熱交換器と前記第１圧縮機の吸入側とを接続させる請求項２に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記室内熱交換器の冷媒循環が停止される前記冷凍側冷媒回路の単独運転時には、前記第１流路切替装置を制御して前記室外熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させ、前記第２流路切替装置を制御して前記室内熱交換器と前記第１圧縮機の吸入側とを接続させ、前記第１絞り装置を全閉する請求項２に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項５】
前記空調側冷媒回路はさらに、前記排熱回収熱交換器に流れる冷媒流量を変化させる第３絞り装置を備え、前記第３絞り装置と前記第１圧縮機の吸入側とは排熱回収熱交換器を挟むように配管を介して接続される請求項２〜４のいずれか一項に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記冷却器の冷媒循環が停止される前記空調側冷媒回路の単独運転時には、前記第３絞り装置を全閉して前記排熱回収熱交換器の冷媒循環を停止させる請求項５に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項７】
前記冷凍側冷媒回路はさらに、前記第２圧縮機の吐出側と前記冷却器との間に凝縮器を備える請求項２又は４に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項８】
前記制御装置は、  前記室内熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転時に、前記室外熱交換器に着霜が検出される着霜条件が満たされるか否かを判定する着霜判定手段と、  前記暖房運転時に、前記空調側冷媒回路の凝縮能力が前記冷凍側冷媒回路の必要蒸発能力を下回る能力条件が満たされるか否かを判定する能力判定手段と、を備え、  前記着霜条件が満たされないと判定され、かつ前記能力条件が満たされないと判定された場合に、前記第１流路切替装置を制御して前記室外熱交換器と前記第１圧縮機の吸入側とを接続させ、前記第２流路切替装置を制御して前記室内熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させる請求項２又は７に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項９】
前記能力判定手段はさらに、前記暖房運転時に、前記凝縮能力が設定閾値に達する能力限界条件が満たされるか否かを判定するものであって、  前記制御装置は、前記着霜条件及び前記能力条件のうち少なくとも一つが満たされると判定され、かつ前記能力限界条件が満たされないと判定された場合に、前記第１流路切替装置を制御して前記室外熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させ、前記第２流路切替装置を制御して前記室内熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させる請求項８に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項１０】
前記空調側冷媒回路はさらに、前記室外熱交換器に流れる冷媒流量を変化させる第２絞り装置を備え、前記第２絞り装置と前記第１流路切替装置とは前記室外熱交換器を挟むように配管を介して接続される請求項９に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記着霜条件及び前記能力条件のうち少なくとも一つが満たされると判定され、かつ前記能力限界条件が満たされると判定された場合に、前記第１流路切替装置を制御して前記室外熱交換器と前記第１圧縮機の吸入側とを接続させ、前記第２流路切替装置を制御して前記室内熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させ、前記第２絞り装置を全閉して前記室外熱交換器の冷媒循環を停止させる請求項１０に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項１２】
前記空調側冷媒回路はさらに、前記排熱回収熱交換器に流れる冷媒流量を変化させる第３絞り装置を備え、前記第３絞り装置と前記第１圧縮機の吸入側とは前記排熱回収熱交換器を挟むように配管を介して接続される請求項７に記載の排熱回収式空気調和装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、  前記室内熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転時に、前記空調側冷媒回路の凝縮能力が必要蒸発能力を上回る能力条件が満たされるか否かを判定する能力判定手段を備え、  前記能力条件が満たされると判定された場合は、前記第１流路切替装置を制御して前記室外熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させ、前記第２流路切替装置を制御して前記室内熱交換器と前記第１圧縮機の吸入側とを接続させ、前記第３絞り装置を開き、  前記能力条件が満たされないと判定された場合は、前記第１流路切替装置を制御して前記室外熱交換器と前記第１圧縮機の吐出側とを接続させ、前記第２流路切替装置を制御して前記室内熱交換器と前記第１圧縮機の吸入側とを接続させ、前記第３絞り装置を全閉して前記排熱回収熱交換器の冷媒循環を停止させる請求項１２に記載の排熱回収式空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、冷凍装置と空調装置とを組み合わせて排熱回収する排熱回収式空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の排熱回収式空気調和装置には、例えば冷凍装置と空調装置とを組合せた２元冷媒回路を採用するものがある（例えば、特許文献１参照）。このような排熱回収式空気調和装置では、空調装置の蒸発器と冷凍装置の凝縮器とが並列配置されて成る排熱回収熱交換器が、空調装置の冷媒と冷凍装置の冷媒とを熱交換することで冷凍装置からの排熱回収がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７９９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１の排熱回収式空気調和装置において、排熱回収熱交換器は空調装置の室外熱交換器に直列接続される。そのため、排熱回収熱交換器は、空調装置の暖房運転時には冷凍装置の排熱を回収できるものの、冷房運転時には互いに高圧冷媒同士を通過させるため熱回収ができない。また、暖房運転中にデフロスト運転が発生した場合、一般には冷媒循環方向が逆サイクルになるよう運転を制御するため、空調装置の室外熱交換器と熱回収熱交換器とがともに高圧側となり、冷凍装置の排熱をデフロスト運転に有効活用できないという課題がある。【０００５】  本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、運転モードに制限されることなく排熱を有効利用できる排熱回収式空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明に係る排熱回収式空気調和装置は、第１圧縮機と、第１流路切替装置と、室外熱交換器と、第１絞り装置と、室内熱交換器と、第２流路切替装置とが配管を介して接続され、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器の双方に排熱回収熱交換器が配管を介して並列接続された空調側冷媒回路と、第２圧縮機と、前記排熱回収熱交換器と、冷凍側絞り装置と、冷却器とが配管を介して接続された冷凍側冷媒回路と、を備え、前記第１流路切替装置は、前記室外熱交換器と前記排熱回収熱交換器との間に設けられ、前記室外熱交換器を前記第１圧縮機の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続し、前記第２流路切替装置は、前記室内熱交換器と前記排熱回収熱交換器との間に設けられ、前記室内熱交換器を前記第１圧縮機の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続し、前記排熱回収熱交換器は、前記空調側冷媒回路において配管を介して前記第１圧縮機の吸入側に接続され、前記空調側冷媒回路の冷媒と前記冷凍側冷媒回路の冷媒とを熱交換させる。
【発明の効果】
【０００７】  本発明の排熱回収熱交換器によれば、どのような運転モードであっても空調側冷媒回路の低圧冷媒と冷凍側冷媒回路の高圧冷媒とを排熱回収熱交換器で熱交換させることができる。そのため、冷凍装置と空調装置との複合システムとして、排熱回収式空気調和装置のＣＯＰ（成績係数）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る排熱回収式空気調和装置を示す概略回路図である。
【図２】実施の形態１及び２に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る排熱回収式空気調和装置の動作時の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１に係る図３の通常暖房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図５】実施の形態１に係る図３のホットガスデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図６】実施の形態１に係る図３のオフサイクルデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図７】実施の形態１に係る図３の優先冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図８】実施の形態１に係る図３の共有冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図９】実施の形態２に係る排熱回収式空気調和装置を示す概略回路図である。
【図１０】実施の形態２に係る排熱回収式空気調和装置の動作時の流れを示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２に係る図１０の通常暖房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図１２】実施の形態２に係る図１０のホットガスデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図１３】実施の形態２に係る図１０のオフサイクルデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図１４】実施の形態２に係る図１０の通常冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図１５】実施の形態２に係る図１０の冷却補助モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図１６】実施の形態２に係る図１０の単独暖房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【図１７】実施の形態２に係る図１０の単独冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】実施の形態１．  図１は、実施の形態１に係る排熱回収式空気調和装置を示す概略回路図である。図１に基づいて、排熱回収式空気調和装置１００ａの機器構成について説明する。
【００１０】（機器構成）  実施の形態１に係る排熱回収式空気調和装置１００ａは、空調側冷媒回路３０ａと冷凍側冷媒回路４０ａとを有する。空調側冷媒回路３０ａには、第１圧縮機１と、第１流路切替装置３と、室外熱交換器２と、第１絞り装置７と、室内熱交換器５と、第２流路切替装置４とが順次、冷媒配管を介して接続されている。また、空調側冷媒回路３０ａには、室外熱交換器２と室内熱交換器５との間の配管から分岐した冷媒配管により、排熱回収熱交換器６が室外熱交換器２及び室内熱交換器５の双方に並列接続されている。分岐した冷媒配管は、排熱回収熱交換器６を介して、第１圧縮機１の吸入側に接続された配管に合流する。以降、排熱回収熱交換器６が配置される分岐した冷媒配管を排熱回収経路３１と称する。
【００１１】  冷凍側冷媒回路４０ａには、第２圧縮機１０と、凝縮器１１と、排熱回収熱交換器６と、冷凍側絞り装置１３と、冷却器１２とが順次、冷媒配管を介して接続されている。排熱回収熱交換器６は、二元回路構成の二つの冷媒回路を結ぶ熱交換器であって、高温側サイクルの蒸発器としての機能と、低温側サイクルの凝縮器としての機能とを兼ねたカスケード凝縮器である。図１に示されるように、排熱回収熱交換器６には、空調側冷媒回路３０ａの蒸発器相当位置と冷凍側冷媒回路４０ａの凝縮器相当位置とが配置されるので、冷媒間で熱交換が行われ、冷凍側冷媒回路４０ａから空調側冷媒回路３０ａへ排熱回収がなされる。
【００１２】  第１圧縮機１及び第２圧縮機１０は例えばスクロール型の圧縮機であり冷媒蒸気を圧縮するものである。第１圧縮機１は、第１流路切替装置３と第２流路切替装置４とを冷媒配管により環状につなぐ経路上の２点を冷媒配管で接続して形成される圧縮機経路３２に配置される。つまり、第１圧縮機１は、第１流路切替装置３及び第２流路切替装置４の双方に冷媒配管を介して並列接続されている。
【００１３】  室外熱交換器２、室内熱交換器５、凝縮器１１、及び冷却器１２は例えばフィンチューブ型の熱交換器で構成され、周辺空気と熱交換を行うものである。室内熱交換器５は、空調対象空間である室内の空気と熱交換する。室内熱交換器５は、空調装置に暖房運転が設定されているときは凝縮器として機能し、冷房運転が設定されているときには蒸発器として機能する。冷却器１２は冷却対象空間である庫内の空気と熱交換する。
【００１４】  第１流路切替装置３は室外熱交換器２と排熱回収熱交換器６との間に設けられており、第２流路切替装置４は室内熱交換器５と排熱回収熱交換器６との間に設けられている。第１流路切替装置３及び第２流路切替装置４は例えば４方弁又は３方弁で構成され、第１流路切替装置３の３つのポートには、第１圧縮機１の吐出側及び吸入側、並びに室外熱交換器２がそれぞれ冷媒配管を介して接続されている。また第２流路切替装置４の３つのポートには、第１圧縮機１の吐出側及び吸入側、並びに室内熱交換器５がそれぞれ冷媒配管を介して接続されている。このような回路構成により、第１流路切替装置３は室外熱交換器２を第１圧縮機１の吐出側及び吸入側のいずれか一方に連通させ、第２流路切替装置４は室内熱交換器５を第１圧縮機１の吐出側及び吸入側のいずれか一方に連通させる構成となっている。
【００１５】  第１絞り装置７及び冷凍側絞り装置１３は、冷媒を減圧する減圧手段であり、例えば電子膨張弁で形成される。また、空調側冷媒回路３０ａにおいて並列接続された室外熱交換器２、室内熱交換器５、及び排熱回収熱交換器６のそれぞれに、中間圧側に個別に絞り装置が設けられてもよい。具体的には、室内熱交換器５に対して第１絞り装置７が設けられ、室内熱交換器５に流れる冷媒流量を変化させ、室外熱交換器２に対して第２絞り装置８が設けられ、室外熱交換器２に流れる冷媒流量を変化させる。また排熱回収熱交換器６が設置される排熱回収経路３１上に第３絞り装置９が設けられ、排熱回収熱交換器６に流れる冷媒流量を変化させる。
【００１６】  冷媒回路の各構成機器は、例えば室外機１４ａ、空調室内機１５ａ、又は冷凍装置１６ａに搭載される。本実施の形態において、室外機１４ａは第１圧縮機１、第１流路切替装置３、室外熱交換器２、第２絞り装置８、第２流路切替装置４、排熱回収熱交換器６、及び第３絞り装置９を備える。また、空調室内機１５ａは室内熱交換器５、及び第１絞り装置７を備え、冷凍装置１６ａは第２圧縮機１０、凝縮器１１、排熱回収熱交換器６、冷凍側絞り装置１３、及び冷却器１２を備える。図１の実線で示すように、各構成機器は冷媒配管で接続されている。
【００１７】  また、排熱回収式空気調和装置１００ａは、さらに制御装置５０ａを備える。制御装置５０ａは例えば制御基板やマイコン等から構成され、信号線等を介して各構成機器に接続されている。制御装置５０ａは、設定された運転モードに応じて空調側冷媒回路３０ａ及び冷凍側冷媒回路４０ａを制御する。排熱回収式空気調和装置１００ａは、複数の運転モードを備えている。複数の運転モードは、例えば第１流路切替装置３及び第２流路切替装置４のポート接続、並びに第１絞り装置７、第２絞り装置８、及び第３絞り装置９の開閉を組み合せることによって予め制御装置５０ａに区別され記憶されている。また制御装置５０ａは、第１絞り装置７、第２絞り装置８、及び第３絞り装置の絞り開度を調整して、絞り装置が接続される二段絞りの中間圧となる冷媒配管部において冷媒が予め設定された過冷却液冷媒となるよう制御する。ただし、制御装置５０ａにより絞り装置が全閉を指示されている場合には指示に従って全閉する。
【００１８】  また排熱回収式空気調和装置１００ａには、例えば温度センサ又は圧力センサ等のセンサ６１，６２，６３，６４が設置され、配管及び室内の温度等が測定されるよう構成されている。制御装置５０ａはまた、センサ６１，６２，６３，６４からの情報を取得し、環境条件及び負荷等に応じて制御を行う。本実施の形態では、室内熱交換器５にセンサ６１、室外熱交換器２にセンサ６２、第１圧縮機１の吸入側にセンサ６３、及び第１圧縮機１の吐出側にセンサ６４が設置され、制御装置５０ａは温度、過熱度及び過冷却度等の情報を得られるよう構成されている。
【００１９】  図２は、実施の形態１及び２に係る制御装置の機能ブロック図である。制御装置５０ａは、運転制御手段５１と着霜判定手段５２と能力判定手段５３とを備える。運転制御手段５１は、空調側冷媒回路３０ａ及び冷凍側冷媒回路４０ａの主な運転制御を行う。また、運転制御手段は、空調装置及び冷凍装置１６ａの運転状況を管理する。運転状況とは、例えば空調装置の暖房運転、冷房運転、又は空調停止、及び冷凍装置１６ａの冷却運転、又は冷却停止などを示す情報である。
【００２０】  着霜判定手段５２は、暖房運転中にセンサ６２等から情報を取得し、室外熱交換器２が着霜しているか否かを判定する。判定方法は、室外熱交換器２の着霜状態を検知できる方法であればどのような方法を採用してもよい。例えば着霜判定手段５２は、冷媒の蒸発温度に基づいて着霜判定を行ってもよいし、センサ６２が測定した温度と設定閾値とを比較して着霜が有ると判定してもよい。着霜判定の方法については公知技術を用いることができる。
【００２１】  能力判定手段５３は、センサ６１，６２，６３，６４から情報を取得して能力条件及び能力限界条件が満たされるか否かを判定する。暖房運転時において能力条件とは、空調側冷媒回路３０ａの凝縮能力が冷凍側冷媒回路４０ａの必要蒸発能力を下回ることを示す。また、冷房運転時において能力条件とは、空調側冷媒回路３０ａの凝縮能力が必要蒸発能力を上回ることを示す。空調側冷媒回路３０ａの凝縮能力とは、例えば室内熱交換器５における過冷却度であって、公知技術を用いて求めればよい。例えば暖房運転時の過冷却度は、室内熱交換器５の冷媒が通過する出口及び入口に温度センサを設置し、入口温度と出口温度との差より求められる。また、冷凍側冷媒回路４０ａの必要蒸発能力とは、例えば冷凍装置１６ａが設置される庫内の温度を設定温度に維持するために必要な、冷却器１２の出口における目標の過熱度である。目標の過熱度は、例えば冷却対象空間に対し実験等により求めた固定値を採用してもよいし、冷却対象空間の温度に基づく負荷の変化に応じて演算により求めてもよい。
【００２２】  また能力判定手段５３は、暖房運転時に、凝縮能力が設定閾値に達する能力限界条件が満たされるか否かを判定する。設定閾値とは凝縮能力上限であって、例えば第１圧縮機１の容量等を含む空調装置の能力に応じて予め設定された閾値である。したがって、能力判定手段５３は、例えば室内熱交換器５の過冷却度と設定閾値とを比較することで判定を行うことができる。
【００２３】（動作）  図３は実施の形態１に係る排熱回収式空気調和装置１００ａの動作時の流れを示すフローチャートである。各運転モードについて制御装置５０ａが実施する制御を説明する。空気装置及び冷凍装置１６ａの両ユニットに電源が投入されているとき（ステップＳＴ１０１）、排熱回収制御が開始される。排熱回収制御が開始すると、制御装置５０ａは、空調装置の運転モードが暖房運転であるか否かの判断を行う（ステップＳＴ１０２）。
【００２４】（暖房運転時の動作）  図３〜図６に基づいて、運転モードが暖房運転の場合の動作について説明する。図４は、実施の形態１に係る図３の通常暖房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。図５は、実施の形態１に係る図３のホットガスデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。図６は、実施の形態１に係る図３のオフサイクルデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。図中の矢印は冷媒の流れを示し、全閉を指示されている絞り装置には×印が付記されている。
【００２５】  運転制御手段５１によって暖房運転が実施されている場合（ステップＳＴ１０２；Ｙｅｓ）、着霜判定手段５２は、室外熱交換器２が着霜しているか否かを判定する（ステップＳＴ１０３）。ステップＳＴ１０３の条件を満たさない場合、すなわち着霜していない場合（ステップＳＴ１０３；Ｎｏ）、能力判定手段５３は、空調装置の凝縮能力が冷凍装置１６ａの必要蒸発能力を下回っているか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。
【００２６】  次に、ステップＳＴ１０３の着霜条件が満たされる場合（ステップＳＴ１０３；Ｙｅｓ）、能力判定手段５３は、空調装置の凝縮能力が上限に達しているか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。また、ステップＳＴ１０４の能力条件が満たされる場合にも（ステップＳＴ１０４；Ｙｅｓ）、制御装置５０ａは同様にステップＳＴ１０６に進む。能力条件及び着霜条件の、どちらの条件も満たさない場合（ステップＳＴ１０４；Ｎｏ）、運転制御手段５１は、図４に示すように第１流路切替え装置及び第２流路切替装置４を制御して通常暖房モードを実施する。具体的には、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室内熱交換器５とを連通させる（ステップＳＴ１０５）。これより室外熱交換器２は蒸発器として機能し、室内熱交換器５は凝縮器として機能する。また排熱回収熱交換器６は空調側冷媒回路３０ａの蒸発器として機能する。つまり、制御装置５０ａは暖房運転時には、空調側冷媒回路３０ａの低圧冷媒と冷凍側冷媒回路４０ａの高圧冷媒とを排熱回収熱交換器６に流すことによって冷凍装置１６ａからの排熱回収を実現している。
【００２７】  一方、空調装置における凝縮能力が冷凍装置１６ａの必要蒸発能力を下回っている場合（ステップＳＴ１０４；Ｙｅｓ）、能力判定手段５３は、さらに空調装置が凝縮能力上限に達して運転されているか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。また室外熱交換器２が着霜している場合にも（ステップＳＴ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１０６の判定が行われる。ステップＳＴ１０６において能力判定手段５３が、凝縮能力が凝縮能力上限を下回っている、つまり空調装置側に余力があると判断された場合（ステップＳＴ１０６；Ｎｏ）、運転制御手段５１は、図５に示すとおり第１流路切替装置３、第２流路切替装置４を制御してホットガスデフロストモードを実施する。つまり、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室内熱交換器５とを連通させる（ステップＳＴ１０７）。これより、室外熱交換器２及び室内熱交換器５ともに凝縮器となり、室内の暖房は維持され、また室外熱交換器２に高温の冷媒が流れて除霜される。また排熱回収熱交換器６は空調側冷媒回路３０ａの蒸発器として機能し、冷凍装置１６ａから排熱回収を行う。
【００２８】  一方、空調装置の凝縮能力上限に達した状態で運転されている場合（ステップＳＴ１０６；Ｙｅｓ）、すなわち、空調負荷が空調装置の能力に対して大きく凝縮能力に余力がない場合、運転制御手段５１は、図６に示すとおり第１流路切替装置３、第２流路切替装置４、及び第２絞り装置８を制御してオフサイクルデフロストモードを実施する。つまり、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室内熱交換器５とを連通させ、第２絞り装置８は全閉される（ステップＳＴ１０８）。これより、室内熱交換器５は凝縮器となり暖房運転が継続され、室外熱交換器２には低温の冷媒が流れない。また、排熱回収熱交換器６は空調側冷媒回路３０ａの蒸発器として機能し、冷凍装置１６ａから排熱回収する。
【００２９】（冷房運転時の動作）  図３及び図７〜図８に基づいて、空調装置が冷房運転の場合の動作について説明する。図７は、実施の形態１に係る図３の優先冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。図８は、実施の形態１に係る図３の共有冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【００３０】  空調装置の運転モードが冷房運転の場合（ステップＳＴ１０２；Ｎｏ）、運転制御手段５１は、第１流路切替装置３及び第２流路切替装置４を制御する。第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室内熱交換器５とを連通させるよう制御される（ステップＳＴ１０９）。次に能力判定手段５３は、空調装置の凝縮能力が必要蒸発能力を上回る能力条件が満たされるか否かを判定する（ステップＳＴ１１０）。空調装置の凝縮能力が必要蒸発能力を上回っていないと判定された場合（ステップＳＴ１１０；Ｎｏ）、すなわち空調装置には冷凍装置１６ａの排熱を回収する余力が無い場合、運転制御手段５１は、図７に示すように第３絞り装置９を全閉して優先冷房モードを実施する（ステップＳＴ１１１）。これより、空調側冷媒回路３０ａでは室外熱交換器２が凝縮器として機能し、また室内熱交換器５が蒸発器として機能する。また排熱回収熱交換器６には空調側冷媒回路３０ａの冷媒が流れず、冷凍側冷媒回路４０ａの冷媒のみが循環する状態となる。
【００３１】  一方、能力判定手段５３により空調装置の凝縮能力が必要蒸発能力を上回っていると判定された場合（ステップＳＴ１１０；Ｙｅｓ）、空調側冷媒回路３０ａの接続状態は、図８に示すようにステップＳＴ１０９で制御された状態となっている。第３絞り装置９は全閉指示されていないので開度調整される。このとき運転制御手段５１は、空調装置の凝縮能力と必要蒸発能力との差が大きいほど第３絞り装置９の開度が大きくなるよう制御してもよい。ステップＳＴ１１０でＹｅｓと判定された場合は、室外熱交換器２は凝縮器として機能し、室内熱交換器５は蒸発器として機能する。排熱回収熱交換器６もまた空調装置の蒸発器として機能し、冷凍装置１６ａから排熱回収する。
【００３２】  制御装置５０ａは、ステップＳＴ１０５、ステップＳＴ１０７、ステップＳＴ１０８、ステップＳＴ１１１、又はステップＳＴ１１０；Ｙｅｓ等の各制御を行った後、両ユニットの運転状態を確認する（ステップＳＴ１１２）。両ユニットが引き続き運転中であれば（ステップＳＴ１１２；Ｙｅｓ）、空調装置のステップＳＴ１０２の運転判定に戻り、排熱回収制御を続行する。一方、両ユニットの同時運転が終了していれば、図３に示す排熱回収制御を終了する（ステップＳＴ１１２；Ｎｏ）。
【００３３】  なお、本実施の形態において、空調装置及び冷凍装置１６ａはそれぞれ専用の熱交換器を２台備えているため、空調装置もしくは冷凍装置１６ａのどちらか一方が運転停止した場合においても空調装置及び冷凍装置１６ａは独立して運転することができる。冷凍装置１６ａが運転停止している場合には、第３絞り装置９が全閉となるよう制御される。
【００３４】  また制御装置５０ａは、冷凍装置１６ａにおいて、排熱回収熱交換器６での熱交換も加味して、冷凍側絞り装置１３の入口が所定の過冷却度（サブクール）となるよう凝縮器１１の凝縮能力を調整する。排熱回収熱交換器６が作用していない場合であっても、冷凍装置１６ａからの排熱が回収されないだけであり、冷凍装置１６ａの冷却機能は維持される。
【００３５】  なお、本実施の形態では第２流路切替装置４が室外機１４ａに配置される場合について説明したが、室内熱交換器５の近傍に配置されてもよい。また、第２流路切替装置４の後段に空調室内機１５ａが複数台配置される構成としてもよい。この場合、第２流路切替装置４と室内熱交換器５と第１絞り装置７とのセットが空調室内機１５ａとみなされ、空調室内機１５ａが複数並列接続されればよい。
【００３６】  以上のように本実施の形態において排熱回収式空気調和装置１００ａは、第１圧縮機１と、第１流路切替装置３と、室外熱交換器２と、第１絞り装置７と、室内熱交換器５と、第２流路切替装置４とが配管を介して接続され、室外熱交換器２及び室内熱交換器５の双方に排熱回収熱交換器６が配管を介して並列接続された空調側冷媒回路３０ａと、第２圧縮機１０と、排熱回収熱交換器６と、冷凍側絞り装置１３と、冷却器１２とが配管を介して接続された冷凍側冷媒回路４０ａと、を備え、第１流路切替装置３は、室外熱交換器２と排熱回収熱交換器６との間に設けられ、室外熱交換器２を第１圧縮機１の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続し、第２流路切替装置４は、室内熱交換器５と排熱回収熱交換器６との間に設けられ、室内熱交換器５を第１圧縮機１の吐出側及び吸入側のいずれか一方に配管を介して接続し、排熱回収熱交換器６は、空調側冷媒回路３０ａにおいて配管を介して第１圧縮機１の吸入側に接続され、空調側冷媒回路３０ａの冷媒と冷凍側冷媒回路４０ａの冷媒とを熱交換させるものである。
【００３７】  これより、空調側冷媒回路３０ａでは、２つの流路切替装置と排熱回収熱交換器６が設けられた排熱回収経路３１とによって冷媒が流れる経路を多様に形成できるため、冷房運転又は除霜運転の運転モードを実施している場合であっても低圧冷媒と高圧冷媒とを熱交換させることができる。そのため排熱が有効活用され装置全体として省エネ運転が実現できる。
【００３８】  また、排熱回収式空気調和装置１００ａは、運転モードに応じて空調側冷媒回路３０ａ及び冷凍側冷媒回路４０ａを制御する制御装置５０ａをさらに備えてもよい。これより、空調側冷媒回路３０ａ及び冷凍側冷媒回路４０ａは自動制御され、また２つの冷媒回路を連携制御させて高効率に排熱回収できる。
【００３９】  また、冷凍側冷媒回路４０ａはさらに、第２圧縮機１０の吐出側と冷却器１２との間に凝縮器１１を備えるものであってもよい。これより、冷凍装置１６ａは排熱回収熱交換器６の他に凝縮器を備えるため、空調装置が運転停止されていても独立運転が可能である。
【００４０】  また、制御装置５０ａは、室内熱交換器５が凝縮器として機能する暖房運転時に、室外熱交換器２に着霜が検出される着霜条件が満たされるか否かを判定する着霜判定手段５２と、暖房運転時に、空調側冷媒回路３０ａの凝縮能力が冷凍側冷媒回路４０ａの必要蒸発能力を下回る能力条件が満たされるか否かを判定する能力判定手段５３と、を備え、着霜条件が満たされないと判定され、かつ前記能力条件が満たされないと判定された場合に、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吸入側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吐出側とを接続させてもよい。これより、暖房運転時に冷凍装置１６ａの排熱を回収して暖房運転に利用でき、また冷凍装置側の冷凍効率を向上させることができる。
【００４１】  また、能力判定手段５３はさらに、暖房運転時に、凝縮能力が設定閾値に達する能力限界条件が満たされるか否かを判定するものであって、制御装置５０ａは、着霜条件及び能力条件のうち少なくとも一つが満たされると判定され、かつ能力限界条件が満たされないと判定された場合に、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吐出側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吐出側とを接続させてもよい。
【００４２】  これより、暖房運転中に着霜が検出されたとき、空調装置が余力を有している場合には暖房運転を維持しながら除霜運転を実施する。除霜判定に加え能力判定が行われるので、着霜の検出に関わらず、暖房能力が低く冷凍能力が高いタイミングで随時除霜運転を実施でき、暖房運転を維持した状態で着霜を未然に防ぐことができる。また排熱回収熱交換器６には空調側冷媒回路３０ａの低圧冷媒が流れるため、空調装置は冷凍装置１６ａから熱回収でき、回収した熱を暖房及び除霜に活用できる。また、排熱回収熱交換器６には室内熱交換器５及び室外熱交換器２を通過した冷媒が合流して流入するため、冷媒流量が多く、高効率な排熱回収が実施される。
【００４３】  また、空調側冷媒回路３０ａはさらに、室外熱交換器２に流れる冷媒流量を変化させる第２絞り装置８を備え、第２絞り装置８と第１流路切替装置３とは室外熱交換器２を挟むように配管を介して接続されるものであってもよい。これより、制御装置５０ａは第２絞り装置８への冷媒の流れを調整でき、空調装置の多様な運転を実施できる。
【００４４】  また、制御装置５０ａは、着霜条件及び能力条件のうち少なくとも一つが満たされると判定され、かつ能力限界条件が満たされると判定された場合に、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吸入側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吐出側とを接続させ、第２絞り装置８を全閉して室外熱交換器２の冷媒循環を停止させる。
【００４５】  これより、暖房運転中、快適性を損なわずにオフサイクルデフロストを実施できる。また排熱回収熱交換器６には室内熱交換器５を通過した低圧冷媒が分岐されずに流入するため、冷凍装置１６ａからの排熱を高効率で回収できる。
【００４６】  また、空調側冷媒回路３０ａはさらに、排熱回収熱交換器６に流れる冷媒流量を変化させる第３絞り装置９を備え、第３絞り装置９と第１圧縮機１の吸入側とは排熱回収熱交換器６を挟むように配管を介して接続されてもよい。これより、制御装置５０ａは排熱回収熱交換器６への冷媒の流れを調整でき、排熱回収の不要な場合には単独運転を優先する制御ができる。
【００４７】  制御装置５０ａは、室内熱交換器５が蒸発器として機能する冷房運転時に、空調側冷媒回路３０ａの凝縮能力が必要蒸発能力を上回る能力条件が満たされるか否かを判定する能力判定手段５３を備え、能力条件が満たされると判定された場合は、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吐出側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吸入側とを接続させ、第３絞り装置９を開き、能力条件が満たされないと判定された場合は、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吐出側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吸入側とを接続させ、第３絞り装置９を全閉して排熱回収熱交換器６の冷媒循環を停止させてもよい。
【００４８】  これより、２つの流路切替装置の組み合せにより冷房運転時にも排熱回収熱交換器６に低圧冷媒を流すことができる。また、能力判定手段５３及び運転制御手段５１により、冷凍装置１６ａ及び空調装置の負荷と能力に応じた経路が形成されるので、空調装置に余力がある場合に冷凍装置１６ａの冷却機能を高め、余力がない場合には冷媒回路が分離される。したがって不安定な熱交換がないので空調装置は独立した装置と同等に機能し、必要な冷房能力を維持できる。
【００４９】実施の形態２．  次に、実施の形態１の排熱回収式空気調和装置１００ａから凝縮器１１を省いた排熱回収式空気調和装置１００ｂについて説明する。図９は、実施の形態２に係る排熱回収式空気調和装置を示す概略回路図である。図９に基づいて、排熱回収式空気調和装置１００ｂの機器構成について説明する。
【００５０】（機器構成）  本実施の形態に係る排熱回収式空気調和装置１００ｂは、空調側冷媒回路３０ｂと冷凍側冷媒回路４０ｂとを有する。冷凍側冷媒回路４０ｂには、第２圧縮機１０と、排熱回収熱交換器６と、冷凍側絞り装置１３と、冷却器１２とが順次、冷媒配管を介して接続されている。冷媒回路の各構成機器は、例えば室外機１４ｂ、空調室内機１５ｂ、又は冷凍装置１６ｂに搭載される。本実施の形態において、室外機１４ｂは第１圧縮機１、第１流路切替装置３、室外熱交換器２、及び第２絞り装置８が搭載されている。また、空調室内機１５ｂには室内熱交換器５、及び第１絞り装置７、及び第２流路切替装置４が搭載されている。冷凍装置１６ｂには、排熱回収熱交換器６と第３絞り装置９とからなる排熱回収装置１７、第２圧縮機１０、冷凍側絞り装置１３、及び冷却器１２が搭載されている。
【００５１】  本実施の形態において、排熱回収式空気調和装置１００ｂの冷凍装置１６ｂは専用の凝縮器を有していない。そのため、冷凍装置１６ｂの室外ユニットすなわち屋外排熱装置を配置する必要がない。例えば冷凍装置に関して冷却ユニット単体とする一体型で構成でき、冷凍装置１６ｂの小型化が実現できる。なお、冷凍装置１６ｂの凝縮器は、排熱回収熱交換器６で代用される。排熱回収熱交換器６には、空調側冷媒回路３０ｂの蒸発器相当位置と冷凍側冷媒回路４０ｂの凝縮器相当位置とが配置されるので、冷凍装置１６ｂの排熱は空調装置によって回収される。
【００５２】（動作）  図１０は実施の形態２に係る排熱回収式空気調和装置１００ｂの動作時の流れを示すフローチャートである。まず排熱回収式空気調和装置１００ｂの制御装置５０ｂは、空調装置及び冷凍装置１６ｂの両ユニットが運転停止状態であるか否か判断を行う（ステップＳＴ２０２）。制御装置５０ｂは、排熱回収式空気調和装置１００ｂの空調装置及び冷凍装置１６ｂが両ユニットとも運転停止状態の場合（ステップＳＴ２０２；Ｙｅｓ）、初期状態（ステップＳＴ２０１）に戻る。両ユニットともに運転状態の場合（ステップＳＴ２０３；Ｙｅｓ）、空調装置の運転モードが暖房運転であるか否かの判断を行う（ステップＳＴ２０４）。
【００５３】（暖房運転時の動作）  図１０〜図１３に基づいて、空調装置が暖房運転の場合の動作について説明する。図１１は、実施の形態２に係る図１０の通常暖房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。図１２は、実施の形態２に係る図１０のホットガスデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。図１３は、実施の形態２に係る図１０のオフサイクルデフロストモード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。
【００５４】  運転制御手段５１によって暖房運転が実施されている場合（ステップＳＴ２０４；Ｙｅｓ）、着霜判定手段５２は、室外熱交換器２が着霜しているか否かを判定する（ステップＳＴ２０５）。ステップＳＴ２０５の条件を満たさない場合（ステップＳＴ２０５；Ｎｏ）、能力判定手段５３は、空調装置の凝縮能力が冷凍装置１６ｂの必要蒸発能力を下回っているか否かを判定する（ステップＳＴ２０６）。
【００５５】  次に、ステップＳＴ２０５の着霜条件が満たされる場合（ステップＳＴ２０５；Ｙｅｓ）、能力判定手段５３は、さらに空調装置の凝縮能力が上限に達しているか否かを判定する（ステップＳＴ２０８）。また、ステップＳＴ２０６の能力条件が満たされる場合にも（ステップＳＴ２０６；Ｙｅｓ）、能力判定手段５３は同様にステップＳＴ２０８の判定に移る。能力条件及び着霜条件の、どちらの条件も満たさない場合（ステップＳＴ２０６；Ｎｏ）、運転制御手段５１は、図１１に示すように第１流路切替え装置及び第２流路切替装置４を制御して通常暖房モードを実施する（ステップＳＴ２０７）。具体的には、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室内熱交換器５とを連通させる。これより室外熱交換器２は蒸発器として機能し、室内熱交換器５は凝縮器として機能する。また排熱回収熱交換器６は空調側冷媒回路３０ｂの蒸発器として機能する。つまり、制御装置５０ｂは暖房運転時には、空調側冷媒回路３０ｂの低圧冷媒と冷凍側冷媒回路４０ｂの高圧冷媒とを排熱回収熱交換器６に流すことによって冷凍装置１６ｂからの排熱回収を実現している。
【００５６】  一方、空調装置における凝縮能力が冷凍装置１６ｂの必要蒸発能力を下回っている場合（ステップＳＴ２０６；Ｙｅｓ）、能力判定手段５３は、空調装置が凝縮能力上限を超えて運転されているか否かを判定する（ステップＳＴ２０８）。また室外熱交換器２が着霜している場合にも（ステップＳＴ２０５；Ｙｅｓ）、制御装置５０ｂはステップＳＴ２０８に移る。
【００５７】  ステップＳＴ２０８で凝縮能力が凝縮能力上限を下回っている、つまり空気調和装置に余力があると判断された場合（ステップＳＴ２０８；Ｎｏ）、運転制御手段５１は、図１２に示すとおり第１流路切替装置３、第２流路切替装置４を制御してホットガスデフロストモードを実施する。つまり、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室内熱交換器５とを連通させる（ステップＳＴ２０９）。これより、室外熱交換器２及び室内熱交換器５ともに凝縮器となり、室内の暖房は維持され、また室外熱交換器２に高温の冷媒が流れて除霜される。また排熱回収熱交換器６は空調側冷媒回路３０ｂの蒸発器として機能し、冷凍装置１６ｂから排熱回収を行う。
【００５８】  一方、空調装置の凝縮能力上限を超えて運転されている場合（ステップＳＴ２０８；Ｙｅｓ）、すなわち、空調負荷が空調装置の能力に対して大きく凝縮能力に余力がない場合、運転制御手段５１は、図１３に示すとおり第１流路切替装置３、第２流路切替装置４、及び第２絞り装置８を制御してオフサイクルデフロストモードを実施する。つまり、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室内熱交換器５とを連通させ、第２絞り装置８は全閉される（ステップＳＴ２１０）。これより、室内熱交換器５は凝縮器となり暖房運転が継続され、室外熱交換器２には低温の冷媒が流れない。また、排熱回収熱交換器６は空調側冷媒回路３０ｂの蒸発器として機能し、空調装置は冷凍装置１６ｂから排熱回収する。
【００５９】（冷房運転時の動作）  図１０及び図１４に基づいて、空調装置が冷房運転中の場合の動作について説明する。図１４は、実施の形態２に係る図１０の通常冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。図１４には冷媒の流れが矢印で示され、全閉を指示されている絞り装置には×印が付記されている。
【００６０】  空調装置の運転モードが冷房運転の場合（ステップＳＴ２０４；Ｎｏ）、図１４に示すように運転制御手段５１は、第１流路切替装置３及び第２流路切替装置４を制御して通常冷房モードを実施する。第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室内熱交換器５とを連通させるよう切替えられる（ステップＳＴ２１１）。
【００６１】  これより、空調側冷媒回路３０ｂにおいて室外熱交換器２が凝縮器として機能し、室内熱交換器５が蒸発器として機能する。また、排熱回収熱交換器６は蒸発器として機能し、空調装置は冷凍装置１６ｂから排熱回収する。この場合は、空調側冷媒回路３０ｂと冷凍側冷媒回路４０ｂとの２元運転による冷凍装置１６ｂの高効率化が図れる。なお、この運転状態を考慮した第１圧縮機１および室外熱交換器２の容量選定をしておくことで、空調装置の冷房と冷凍装置１６ｂの冷却との同時運転において冷凍装置１６ｂの負荷を補うための凝縮能力を空調装置側に備えさせておくことができる。
【００６２】（単独運転時の動作）  図１５〜図１７に基づいて、冷凍装置１６ｂ及び空調装置の同時運転中でない場合（ステップＳＴ２０３；Ｎｏ）、すなわち冷凍装置１６ｂによる冷却及び空調装置による空調のうちいずれか一方のみ運転が実施されている単独運転の動作について説明する。図１５は、実施の形態２に係る図１０の冷却補助モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。冷凍装置１６ｂのみの運転時（ステップＳＴ２１２；Ｙｅｓ）、運転制御手段５１は、図１５に示すように第１流路切替装置３、第２流路切替装置４、及び第１絞り装置７を制御して冷却補助モードを実施する。つまり、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室内熱交換器５とを連通させ、第１絞り装置７は全閉とされる（ステップＳＴ２１３）。
【００６３】  これより、空調側冷媒回路３０ｂにおいて室外熱交換器２は凝縮器として機能し、一方、室内熱交換器５には冷媒が循環しない。また排熱回収熱交換器６は、空調側冷媒回路３０ｂの蒸発器として機能し、冷凍装置１６ｂの排熱回収を行う。なお、このとき空調装置は空調を停止しているが、制御装置５０ｂは冷凍装置１６ｂの運転に合わせて第１圧縮機１を稼動し、２元運転を実施する。したがって、冷凍装置１６ｂの高効率化を図ることができる。
【００６４】  図１６は、実施の形態２に係る図１０の単独暖房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。空調装置のみの運転時（ステップＳＴ２１２；Ｎｏ）すなわち冷凍装置１６ｂによる冷却が実施されていない場合であって、暖房運転が実施されている場合（ステップＳＴ２１４；Ｙｅｓ）、運転制御手段５１は、図１６に示されるように第１流路切替装置３、第２流路切替装置４、及び第３絞り装置９を制御して単独暖房モードを実施する。つまり、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室内熱交換器５とを連通させ、第３絞り装置９を全閉とする（ステップＳＴ２１５）。
【００６５】  これより、空調側冷媒回路３０ｂにおいて室外熱交換器２は蒸発器として機能し、室内熱交換器５は凝縮器として機能する。一方、第３絞り装置９が閉じられているため排熱回収熱交換器６に冷媒は循環しない。単独暖房モードでは冷凍装置１６ｂが運転停止中であり排熱回収が不要であるためこのように構成される。したがって、制御装置５０ｂは室内熱交換器５での冷媒流量を確保できる。
【００６６】  図１７は、実施の形態２に係る図１０の単独冷房モード時における冷媒の流れの一例を示す説明図である。空調装置のみの運転時（ステップＳＴ２１２；Ｎｏ）において、冷房運転が実施されている場合（ステップＳＴ２１４；Ｎｏ）、運転制御手段５１は、図１７に示されるように第１流路切替装置３、第２流路切替装置４、及び第３絞り装置９を制御して単独冷房モードを実施する。つまり、第１流路切替装置３は第１圧縮機１の冷媒吐出側と室外熱交換器２とを連通させ、第２流路切替装置４は第１圧縮機１の冷媒吸入側と室内熱交換器５とを連通させ、第３絞り装置９は全閉とされる（ステップＳＴ２１６）。
【００６７】  これより、空調側冷媒回路３０ｂにおいて室外熱交換器２が凝縮器、室内熱交換器５が蒸発器となる。この場合、冷凍装置１６ｂが運転停止中であって排熱回収が不要なため、排熱回収熱交換器６には冷媒が流れない構成となっている。
【００６８】  空調装置及び冷凍装置１６ｂの同時運転又は単独運転においてステップＳＴ２０７、ＳＴ２０９、ＳＴ２１０、ＳＴ２１１、ＳＴ２１３、ＳＴ２１５、又はＳＴ２１６等の各制御が行われた後、制御装置５０ｂはステップＳＴ２０２に戻り以降のステップを繰返す。
【００６９】  なお、運転制御手段５１は第１絞り装置７、第２絞り装置８、及び第３絞り装置９の絞り開度を調整して、絞り装置が接続される二段絞りの中間圧となる冷媒配管部において冷媒が予め設定された過冷却液冷媒となるよう制御する。ただし、絞り装置が全閉を指示されている場合は、絞り装置は指示に従って全閉する。
【００７０】  また制御装置５０ｂは、冷凍装置１６ｂにおいて、冷凍側絞り装置１３の入口が所定の過冷却度となるよう凝縮能力を調整する。なお、冷凍側絞り装置１３の開度が所定開度の全開にされた場合でも所定の過冷却度が得られない場合は、空調装置との熱交換が要求される。制御装置５０ｂは、例えば空調側冷媒回路３０ｂにおいて排熱回収熱交換器６の出口過熱度（スーパーヒート）等を検知することによって、空調側冷媒回路３０ｂ及び冷凍側冷媒回路４０ｂの連携制御が可能である。このように制御することで、冷凍装置１６ｂからの凝縮排熱を排熱回収熱交換器６で空調装置の蒸発器として回収し、空調の暖房や霜取の熱源として活用するとともに、空調装置の凝縮器の余剰能力を冷凍装置の凝縮能力の増強に使うことで、省エネ運転を可能とする。
【００７１】  また、本実施の形態では、第２流路切替装置４を室内熱交換器５の近傍に設けたが、空調室内機１５ｂではなく室外機１４ｂに配置してもよい。さらに、第２流路切替装置４の後段に空調室内機１５ｂを複数配置してもよい。また、第２流路切替装置４、室内熱交換器５、及び第１絞り装置７をセットとして空調室内機１５ｂとみなし、複数並列接続させた空調室内機１５ｂを適用させてもよい。第２流路切替装置４を室内側に配置した場合は特に、排熱回収熱交換器６および冷凍装置１６ｂの一体型構造として空調装置側の配管を屋内のみで短く設置できるという効果が得られる。
【００７２】  また、制御装置５０ｂは、室内熱交換器５が蒸発器として機能する冷房運転時に、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吐出側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吸入側とを接続させてもよい。これより、冷凍装置１６ｂは、専用凝縮器を有さない場合でも空調装置側との熱交換により冷却能力を得ることができる。
【００７３】  以上のように本実施の形態において制御装置５０ｂは、室内熱交換器５が蒸発器として機能する冷房運転時に、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吐出側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吸入側とを接続させるものであってもよい。本実施の形態の構成においては、冷凍装置１６ｂの凝縮器は排熱回収熱交換器６で代用され、専用の凝縮器を設けないので室外機１４ｂを小型化できる。これより、専用の凝縮器を備えていない冷凍装置１６ｂであっても、冷凍装置の単独運転時に、排熱回収熱交換器６に空調側冷媒回路３０ｂの低圧冷媒を流入させて冷凍効率を高めることができる。
【００７４】  また、制御装置５０ｂは、室内熱交換器５の冷媒循環が停止される冷凍側冷媒回路４０ｂの単独運転時には、第１流路切替装置３を制御して室外熱交換器２と第１圧縮機１の吐出側とを接続させ、第２流路切替装置４を制御して室内熱交換器５と第１圧縮機１の吸入側とを接続させ、第１絞り装置７を全閉してもよい。これより、専用の凝縮器を有さない冷凍装置１６ｂであっても、空調装置で空調が行われていない場合には、空調側冷媒回路３０ｂを運転し熱交換により冷却効率を高めることができる。
【００７５】  また、空調側冷媒回路３０ｂはさらに、排熱回収熱交換器６に流れる冷媒流量を変化させる第３絞り装置９を備え、第３絞り装置９と第１圧縮機１の吸入側とは排熱回収熱交換器６を挟むように配管を介して接続されるものであってもよい。これより、制御装置５０ｂは第３絞り装置９を制御して排熱回収熱交換器６への冷媒の流れを調整できる。
【００７６】  制御装置５０ｂは、冷却器１２の冷媒循環が停止される空調側冷媒回路３０ｂの単独運転時には、第３絞り装置９を全閉して排熱回収熱交換器６の冷媒循環を停止させてもよい。これより、冷凍装置１６ｂが停止中であり排熱回収できない場合には排熱回収熱交換器６に冷媒が流れず、冷媒同士の熱交換が行われないため、空調装置は独立した空調装置と同等の空調能力が確保できる。また、従来の排熱回収式空気調和装置とは異なり不要な経路を通過しないので、不安定な熱移動が生じない。したがって、室外熱交換器２に安全率をもたせてサイズを設計する必要がなく、室外熱交換器２は小型化できる。
【００７７】  本実施の形態において、排熱回収熱交換器６を空調蒸発器専用のものとして説明したが、これに限定されない。例えば給湯用途などの凝縮器専用、又は蒸発凝縮切替の熱交換器に本実施の形態の排熱回収熱交換器６を適用してもよい。また、室外機１４ａ，１４ｂ、空調室内機１５ａ，１５ｂ、及び冷凍装置１６ａ，１６ｂのユニット台数、並びに搭載される構成機器の個数などは、本実施の形態に記載されるものに限定されない。また、空調装置及び冷凍装置１６ａ，１６ｂの用途に応じて、構成機器を搭載するユニットが決定されてもよい。
【符号の説明】
【００７８】  １  第１圧縮機、２  室外熱交換器、３  第１流路切替装置、４  第２流路切替装置、５  室内熱交換器、６  排熱回収熱交換器、７  第１絞り装置、８  第２絞り装置、９  第３絞り装置、１０  第２圧縮機、１１  凝縮器、１２  冷却器、１３  冷凍側絞り装置、１４ａ，１４ｂ  室外機、１５ａ，１５ｂ  空調室内機、１６ａ，１６ｂ  冷凍装置、１７  排熱回収装置、３０ａ，３０ｂ  空調側冷媒回路、３１  排熱回収経路、３２  圧縮機経路、４０ａ，４０ｂ  冷凍側冷媒回路、５０ａ，５０ｂ  制御装置、５１  運転制御手段、５２  着霜判定手段、５３  能力判定手段、６１〜６４  センサ、１００ａ，ｂ  排熱回収式空気調和装置。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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