(57)【要約】【課題】ピーク電力発生時間帯における過冷却器の過冷却効率を向上させることで、第１の冷凍サイクル回路の運転効率の向上を図る。【解決手段】過冷却給湯器４の過冷却器１３における第２の冷凍サイクル回路２０の冷媒の蒸発作用により、第１の冷凍サイクル回路１０の冷媒を過冷却すると共に、第２の放熱器２２からの放熱作用により給湯水を加熱して給湯する冷凍装置Ｒにおいて、統合コントローラＣ１は、給湯量と湯の消費量との関係から給湯過剰になると予測される場合には、消費電力が所定値を上回るピーク電力発生時間帯以外の時間帯に、冷媒を第３の放熱器２５に流す制御を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧縮機、第１の放熱器、過冷却器、第１の減圧器及び蒸発器を順次配管接続して成る第１の冷凍サイクル回路と、第２の圧縮機、第２の放熱器、第２の減圧器及び前記過冷却器を順次配管接続して成る第２の冷凍サイクル回路とを設け、前記過冷却器において前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により前記第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、前記第２の放熱器からの放熱作用により給湯水を加熱して給湯する冷凍装置において、
前記第２の冷凍サイクル回路の冷媒の熱を大気に放出するための第３の放熱器と、
前記第２の圧縮機から吐出された冷媒を、前記第２の放熱器に流すか前記第３の放熱器に流すかを制御する流路切替手段と、
該流路切替手段を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記流路切替手段により前記第２の放熱器に冷媒を流して給湯すると共に、給湯量と湯の消費量との関係から給湯過剰になると予測される場合には、消費電力が所定値を上回るピーク電力発生時間帯以外の時間帯に、前記流路切替手段により冷媒を前記第３の放熱器に流す制御を実行することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記第１の圧縮機及び前記第１の放熱器を収納する冷凍機ユニットと、
前記第１の減圧器及び前記蒸発器を収納するショーケースと、
前記第２の圧縮機、前記第２の放熱器、前記第３の放熱器、前記第２の減圧器及び前記過冷却器を収納する過冷却給湯器と、
該過冷却給湯器の第２の放熱器に水配管を介して接続された貯湯タンクを有する貯湯装置とから成ることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記冷凍ユニットの第１の圧縮機に連動して前記過冷却給湯器の第２の圧縮機を運転し、前記貯湯装置における給湯要求に応じて前記流路切替手段により前記第２の放熱器に冷媒を流すことを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記貯湯タンクの湯の消費量と、前記過冷却給湯器による給湯量と、装置全体の消費電力量とを、そのときの時間帯と環境条件毎に分類して保存することにより構築された計測値データベースと、
該計測値データベースに基づき、以後の所定期間における前記貯湯タンクの湯の消費量と、前記過冷却給湯器による給湯量と、前記ピーク電力発生時間帯とを予測する予測部と、
該予測部が予測した前記給湯量と湯の消費量とから給湯過剰となる時間帯の有無を判定する判定部と、
前記流路切替手段を制御する制御部とを備え、
前記判定部により給湯過剰となる時間帯があると判定された場合、当該時間帯のうち、前記消費電力量が最小となる時間帯に、前記制御部により前記流路切替手段を用いて前記第３の放熱器に冷媒を流すことを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記予測部は、気象庁データに基づく以後の所定期間における環境条件から前記給湯量、湯の消費量及びピーク電力発生時間帯を予測することを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記第２の冷凍サイクル回路に封入される冷媒が二酸化炭素であって、前記第２の放熱器はガスクーラとして作用することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の冷凍サイクル回路と、第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却する第２の冷凍サイクル回路と、第２の冷凍サイクル回路の放熱器からの放熱作用により給湯水を加熱して給湯する冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大型店舗やコンビニエンスストアなどでは、低温ショーケースや店内空調を行う空気調和機を構成する第１の冷凍サイクル回路からの冷却排熱を有効利用すべく、第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却する第２の冷凍サイクル回路を設け、当該第２の冷凍サイクル回路の放熱器からの放熱作用によって店舗内において利用される給湯水の加熱を行う冷凍装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、第１の圧縮機、第１の放熱器、過冷却器、第１の減圧器及び蒸発器とを順次配管接続して第１の冷凍サイクル回路を構成し、当該蒸発器によって、低温ショーケースの庫内や、店内の冷却を行う。係る第１の冷凍サイクル回路の冷凍能力は、第１の放熱器によって放熱される冷媒温度を低下させることで向上させることができる。通常、過冷却器が設けられていない冷凍サイクル回路では、第１の放熱器によって大気に放熱される冷媒の温度は、当該放熱器が設けられる周囲温度が下限となる。
【０００４】
これに対し、第２の圧縮機、第２の放熱器、第２の減圧器及び過冷却器を順次配管接続して第２の冷凍サイクル回路を構成し、過冷却器において、第１の冷凍サイクル回路の第１の放熱器を経た冷媒と、第２の冷凍サイクル回路の第２の減圧器において減圧された後の冷媒とを熱交換させることで、第１の冷凍サイクル回路内の冷媒温度を大きく低下させることができる。これによって、第１の冷凍サイクル回路の冷凍能力を飛躍的に高めることができる。
【０００５】
そして、第２の冷凍サイクル回路の第２の放熱器において、第２の冷凍サイクル回路内の冷媒と、給湯水とを熱交換させることで、廃熱を利用した給湯水の加熱が行われる。係る給湯水の加熱は、湯の消費に応じて行われるものであり、給湯水の加温が不要となる場合には、第２の冷凍サイクル回路の第２の放熱器における冷媒の放熱効率を考慮し、別途、第２の冷凍サイクル回路の冷媒の熱を大気に放出するための第３の放熱器を設けることで、放熱処理を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２７６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、第２の冷凍サイクル回路の過冷却器による第１の冷凍サイクル回路内の冷媒の過冷却効率は、第２の放熱器を貯湯タンクから供給される低い温度の給湯水と熱交換させる場合の方が、大気に放出する場合と比べて、著しく大きい。しかしながら、上述した如き従来の冷凍装置では、給湯水の加温の要／不要の給湯要求を判断することで、第２の冷凍サイクル回路の冷媒の熱を第２の放熱器において給湯に用いるか、第３の放熱器において大気に廃棄していた。
【０００８】
このため、１日のうちで施設全体の消費電力積算値が大きい時間帯（ピーク電力発生時間帯）において、給湯要求がない場合には、第２の放熱器における給湯水と冷媒との熱交換を行うことができず、効率的な過冷却運転を実現することができないという問題がある。特に、夏場などでは、１日のうちの消費電力積算値が大きい昼間の時間帯において、給湯要求がないと、高い温度の外気と第２の冷凍サイクル回路の冷媒を熱交換させることとなり、過冷却器における効率的な過冷却効果を上げることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、ピーク電力発生時間帯における過冷却器の過冷却効率を向上させることで、第１の冷凍サイクル回路の運転効率の向上を図ることができる冷凍装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の冷凍装置は、第１の圧縮機、第１の放熱器、過冷却器、第１の減圧器及び蒸発器を順次配管接続して成る第１の冷凍サイクル回路と、第２の圧縮機、第２の放熱器、第２の減圧器及び過冷却器を順次配管接続して成る第２の冷凍サイクル回路とを設け、過冷却器において第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、第２の放熱器からの放熱作用により給湯水を加熱して給湯するものであって、第２の冷凍サイクル回路の冷媒の熱を大気に放出するための第３の放熱器と、第２の圧縮機から吐出された冷媒を、第２の放熱器に流すか第３の放熱器に流すかを制御する流路切替手段と、該流路切替手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、流路切替手段により第２の放熱器に冷媒を流して給湯すると共に、給湯量と湯の消費量との関係から給湯過剰になると予測される場合には、消費電力が所定値を上回るピーク電力発生時間帯以外の時間帯に、流路切替手段により冷媒を第３の放熱器に流す制御を実行することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、上記発明において、第１の圧縮機及び第１の放熱器を収納する冷凍機ユニットと、第１の減圧器及び蒸発器を収納するショーケースと、第２の圧縮機、第２の放熱器、第３の放熱器、第２の減圧器及び過冷却器を収納する過冷却給湯器と、該過冷却給湯器の第２の放熱器に水配管を介して接続された貯湯タンクを有する貯湯装置とから成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、上記発明において、制御手段は、冷凍機ユニットの第１の圧縮機に連動して過冷却給湯器の第２の圧縮機を運転し、貯湯装置における給湯要求に応じて流路切替手段により第２の放熱器に冷媒を流すことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、上記発明において、制御手段は、貯湯タンクの湯の消費量と、過冷却給湯器による給湯量と、装置全体の消費電力量とを、そのときの時間帯と環境条件毎に分類して保存することにより構築された計測値データベースと、該計測値データベースに基づき、以後の所定期間における貯湯タンクの湯の消費量と、過冷却給湯器による給湯量と、ピーク電力発生時間帯とを予測する予測部と、該予測部が予測した給湯量と湯の消費量とから給湯過剰となる時間帯の有無を判定する判定部と、流路切替手段を制御する制御部とを備え、判定部により給湯過剰となる時間帯があると判定された場合、当該時間帯のうち、消費電力量が最小となる時間帯に、制御部により流路切替手段を用いて第３の放熱器に冷媒を流すことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、上記発明において、予測部は、気象庁データに基づく以後の所定期間における環境条件から給湯量、湯の消費量及びピーク電力発生時間帯を予測することを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、上記各発明において、第２の冷凍サイクル回路に封入される冷媒が二酸化炭素であって、第２の放熱器はガスクーラとして作用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の圧縮機、第１の放熱器、過冷却器、第１の減圧器及び蒸発器を順次配管接続して成る第１の冷凍サイクル回路と、第２の圧縮機、第２の放熱器、第２の減圧器及び過冷却器を順次配管接続して成る第２の冷凍サイクル回路とを設け、過冷却器において第２の冷凍サイクル回路の冷媒の蒸発作用により第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却すると共に、第２の放熱器からの放熱作用により給湯水を加熱して給湯する冷凍装置において、第２の冷凍サイクル回路の冷媒の熱を大気に放出するための第３の放熱器と、第２の圧縮機から吐出された冷媒を、第２の放熱器に流すか第３の放熱器に流すかを制御する流路切替手段と、該流路切替手段を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、流路切替手段により第２の放熱器に冷媒を流して給湯すると共に、給湯量と湯の消費量との関係から給湯過剰になると予測される場合には、消費電力が所定値を上回るピーク電力発生時間帯以外の時間帯に、流路切替手段により冷媒を第３の放熱器に流す制御を実行することにより、ピーク電力発生時間帯における第３の放熱器による大気への放熱を避けて、第２の放熱器における放熱作用によって給湯水の加熱を行うことができる。これによって、ピーク電力発生時間帯における過冷却器の過冷却効率を高めることができ、第１の冷凍サイクル回路の運転効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、上記発明において、第１の圧縮機及び第１の放熱器を収納する冷凍機ユニットと、第１の減圧器及び蒸発器を収納するショーケースと、第２の圧縮機、第２の放熱器、第３の放熱器、第２の減圧器及び過冷却器を収納する過冷却給湯器と、該過冷却給湯器の第２の放熱器に水配管を介して接続された貯湯タンクを有する貯湯装置とから成ることにより、各構成装置を必要数組み合わせることにより、冷却負荷と給湯負荷に適合し、冷却性能が優れ、且つ冷却排熱を利用した給湯を行うことができる冷凍装置を容易に構築することができる。
【００１８】
また、既設の冷凍装置を利用して、エネルギー消費の削減が可能な高効率冷凍装置を容易に構築することができる。即ち、既設のショーケースと冷凍機ユニットに過冷却給湯器と貯湯装置を追加設置することにより、既設設備の冷凍能力と冷凍効率を向上させ、且つ、冷却排熱を有効に利用した給湯が可能となる。
【００１９】
また、請求項３の発明によれば、上記発明において、制御手段は、冷凍機ユニットの第１の圧縮機に連動して過冷却給湯器の第２の圧縮機を運転し、貯湯装置における給湯要求に応じて流路切替手段により第２の放熱器に冷媒を流すことにより、第１の冷凍サイクル回路の運転状況に応じて過冷却給湯器を運転することで、装置全体の運転効率が低下してしまう不都合を回避することができると共に、貯湯装置の給湯要求に応じて第２の放熱器への冷媒流入を行うことで、効率的な給湯を実現することができる。このような冷凍装置において本願発明は特に有効となる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、上記発明において、制御手段は、貯湯タンクの湯の消費量と、過冷却給湯器による給湯量と、装置全体の消費電力量とを、そのときの時間帯と環境条件毎に分類して保存することにより構築された計測値データベースと、該計測値データベースに基づき、以後の所定期間における貯湯タンクの湯の消費量と、過冷却給湯器による給湯量と、ピーク電力発生時間帯とを予測する予測部と、該予測部が予測した給湯量と湯の消費量とから給湯過剰となる時間帯の有無を判定する判定部と、流路切替手段を制御する制御部とを備え、判定部により給湯過剰となる時間帯があると判定された場合、当該時間帯のうち、消費電力量が最小となる時間帯に、制御部により流路切替手段を用いて第３の放熱器に冷媒を流すことにより、ピーク電力発生時間帯には、給湯要求に応じた第２の放熱器への冷媒流入を行うことが可能となり、高い熱交換効率で第２の冷凍サイクル回路の冷媒を冷却することができ、これにより、過冷却器における第１の冷凍サイクル回路の過冷却効率を向上させることができる。従って、係るピーク電力発生時間帯における装置全体の運転効率を高めることができ、消費電力量の抑制を図ることができる。
【００２１】
また、第３の放熱器に冷媒を流す時間帯を消費電力量が最小となる時間帯に行うことにより、消費電力量の平準化を図ることができる。これにより、消費電力量の多い時間帯における過剰負荷を解消することができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、上記発明において、予測部は、気象庁データに基づく以後の所定期間における環境条件から給湯量、湯の消費量及びピーク電力発生時間帯を予測することにより、気象観測予報に基づいた給湯量、湯の消費量、ピーク電力発生時間帯の予測を実現することができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、第２の冷凍サイクル回路に封入される冷媒が二酸化炭素であって、第２の放熱器はガスクーラとして作用することにより、高温の湯を高効率で沸き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した冷凍装置の配管構成を説明する図である。
【図２】図１の冷凍装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の冷凍装置のコントローラのデータベースを説明する図である。
【図４】給湯・放熱制御スケジューリングを説明するタイミングチャートである。
【図５】給湯・放熱制御スケジューリング動作を説明するフローチャートである。
【図６】給湯・放熱制御スケジューリング動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用する冷凍装置Ｒの冷媒回路図、図２は冷凍装置Ｒの制御ブロック図である。本実施例の冷凍装置Ｒは、例えば、スーパーマーケットやコンビニエンスストアの店舗等の冷却設備と給湯設備の両者を備えた施設に設置されるものであり、店舗内に設置される各ショーケース２を冷却する第１の冷凍サイクル回路１０と、当該第１の冷凍サイクル回路１０の冷媒を過冷却して当該第１の冷凍サイクル回路１０の冷凍能力を向上させる第２の冷凍サイクル回路２０と、該第２の冷凍サイクル回路２０からの排熱を利用して給湯水を加熱する給湯回路３０とを備えている。
【００２６】
第１の冷凍サイクル回路１０は、第１の圧縮機１１、第１の放熱器１２、過冷却器１３、第１の減圧器としての膨張弁１４及び蒸発器１５を順次配管接続して構成されている。本実施例では、膨張弁１４と蒸発器１５を収納する複数のショーケース２・・が設けられており、各ショーケース２の蒸発器１５の入口側には、それぞれ電磁弁１４を介して第１の冷凍サイクル回路１０の液冷媒配管１６に並列接続されると共に、蒸発器１５の出口側はそれぞれ第１の冷凍サイクル回路１０のガス冷媒配管１７に並列接続されている。
【００２７】
各ショーケース２には、汎用のマイクロコンピュータにて構成されるショーケースコントローラＣ２が設けられており、該コントローラＣ２には、膨張弁１４と、蒸発器１５の出口側の冷媒温度を検出するための蒸発器出口冷媒温度センサ４１と、蒸発器１５の入口側の冷媒温度を検出するための蒸発器入口冷媒温度センサ４２が接続されている。
【００２８】
一方、第１の冷凍サイクル回路１０の第１の圧縮機１１と、第１の放熱器１２は、図示しない放熱器用送風機と共に収納され、冷凍機ユニット３を構成している。当該冷凍機ユニット３は、当該冷凍装置Ｒが設置される店舗の外等、店外に設置される。当該冷凍機ユニット３にも、汎用のマイクロコンピュータにて構成される冷凍機コントローラＣ３が設けられている。
【００２９】
当該冷凍機コントローラＣ３には、第１の圧縮機１１と、第１の放熱器用送風機が接続されている。また、冷凍機コントローラＣ３には、第１の放熱器１２の出口冷媒温度を検出するための第１の放熱器出口温度センサ４０と、第１の冷凍サイクル回路１０の低圧側の圧力を検出する低圧側圧力センサ４３、外気温度を検出する外気温度センサ４４が接続されている。
【００３０】
過冷却器１３は、第１の放熱器１２で大気に放熱することにより冷却された第１の冷凍サイクル回路１０の冷媒を更に冷却するための熱交換器である。過冷却器５は、第１の冷凍サイクル回路側流路（第１の流路）１３ａと第２の冷凍サイクル回路側流路（第２の流路）１３ｂとを備え、当該流路を流れる冷媒が熱交換可能に構成される。各流路１３ａ、１３ｂは、冷媒の流れる方向が対向するように構成され、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００３１】
また、当該第１の冷凍サイクル回路１０には、冷媒としてＲ４０４Ａが採用されているが、その他の冷媒、例えばＲ４０７ＣやＲ１３４ａ等のフルオロカーボン系冷媒や、二酸化炭素（Ｒ７４４）やアンモニア（Ｒ７１７）等の自然冷媒を採用してもよい。
【００３２】
一方、第２の冷凍サイクル回路２０は、第２の圧縮機２１、第２の放熱器２２、第２の減圧器としての膨張弁２３と、上記過冷却器１３とを順次配管接続して構成されている。第２の圧縮機２１の吐出冷媒配管２４には、第２の放熱器２３と並列に第３の放熱器２５が接続されており、第２の放熱器２３の冷媒流入側には、給湯側電磁弁２６が設けられると共に、第３の放熱器２５の冷媒流入側には、放熱側電磁弁２７が設けられている。これら給湯側電磁弁２６と放熱側電磁弁２７は、第２の圧縮機２１から吐出された冷媒を、第２の放熱器２２に流すか第３の放熱器２５に流すかを制御する流路切替手段を構成する。
【００３３】
そして、第２の冷凍サイクル回路２０の第２の圧縮機２１と、第２の放熱器２２と、第３の放熱器２５と、各電磁弁２６、２７と、膨張弁２３と、過冷却器１３は、図示しない第３の放熱器用の送風機と共に収納され、過冷却給湯器４を構成している。
【００３４】
第２の放熱器２２は、第２の冷凍サイクル回路２０を流れる冷媒と給湯回路３０内を流れる水との間で熱交換を行い、給湯水を加熱して湯を沸かすための熱交換器である。第２の放熱器２２は、冷媒流路２２ａと水流路２２ｂとを備え、当該流路を流れる冷媒と水が熱交換可能に構成される。各流路２２ａ、２２ｂは、流れる方向が対向するように構成されており、これによって、熱交換効率が向上する。
【００３５】
ここで、本実施例では、当該第２の冷凍サイクル回路２０に、冷媒として二酸化炭素が封入されている。二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクルでは、高圧側が冷媒の臨界圧力を超える遷臨界サイクルとなるため、第２の放熱器２２の冷媒流路２２ａを流れる冷媒圧力は臨界圧力を超えており、第２の放熱器２２は、ガスクーラとして作用する。これにより、第２の放熱器２２の冷媒流路２２ａを流れる冷媒は凝縮せず、水流路２２ｂを対向して流れる水に熱を与えて冷却されるに従ってその温度が低下する。従って、水流路２２ｂを流れる水を高温度に且つ高効率に加熱できる。
【００３６】
第３の放熱器２５は、第２の冷凍サイクル回路２０の第２の圧縮機２１から吐出された高温高圧冷媒の熱を大気に放出するための熱交換器である。
【００３７】
そして、過冷却給湯器４にも、汎用のマイクロコンピュータにて構成される過冷却給湯器コントローラＣ４が設けられている。当該過冷却給湯器コントローラＣ４には、第２の圧縮機２１と、膨張弁２３と、給湯側電磁弁２６と、放熱側電磁弁２７と、第２の放熱器用送風機が接続されている。また、過冷却給湯器コントローラＣ４には、第２の圧縮機２１から吐出された冷媒の温度を検出するための冷媒吐出温度センサ４５と、過冷却器１３の第１の冷凍サイクル回路側流路１３ａの出口側の冷媒温度を検出するための過冷却温度センサ４６、第２の放熱器２２の水流路２２ｂの出口側の給湯水温度を検出するための出湯温度センサ４７が接続されている。
【００３８】
次に、給湯回路３０は、貯湯タンク３１と、循環ポンプ３５と、第２の放熱器２２の水流路２２ｂとを順次水配管３２により環状に接続して構成されている。この貯湯タンク３１と循環ポンプ３５は、貯湯装置５を構成している。
【００３９】
貯湯タンク３１の下方に接続された水配管３２ａには、循環ポンプ３５の吸入側が接続されており、当該ポンプを介して、貯湯タンク３１内の低温の水を第２の放熱器２２に供給可能とされている。また、第２の放熱器２２の水流路２２ｂの出口側に接続された水配管３２ｂは、貯湯タンク３１の上部に接続されている。これにより、第２の放熱器２２で加熱された高温の湯は、貯湯タンク３１の上部に戻されることにより、貯湯タンク３１内部で温度成層上に湯を蓄えることが可能となる。
【００４０】
そして、貯湯タンク３１の上部には、図示しない給湯弁が介設された給湯配管３３が接続されており、貯湯タンク３１の下部には、給水配管３４が接続されている。給湯配管３３は湯を必要とする例えば、当該冷凍装置Ｒが設置される店舗等の同一施設の給湯負荷設備に給湯タンク３１からの湯を供給するための配管である。給水配管３４は、貯湯タンク３１に市水を供給するためのものである。これにより、給湯負荷設備にて給湯弁が開放されると、貯湯タンク３１の上部から給湯配管３３内を流通して高温の湯が供給され、それに伴い、給水配管３４内を流れて貯湯タンク３１の下部に冷水が供給される。
【００４１】
そして、当該給湯装置５にも、汎用のマイクロコンピュータにて構成される給湯装置コントローラＣ５が設けられている。当該給湯装置コントローラＣ５には、循環ポンプ３５と、給湯配管３３から給湯負荷設備に送出された湯の量、即ち、湯の消費量を計測する湯消費流量センサ４８と、第２の放熱器２２の水流路２２ｂを経て水配管３２ｂから貯湯タンク３１内に流入した湯の量、即ち、給湯量を計測する給湯流量センサ４９が接続されている。また、当該給湯装置コントローラＣ５には、貯湯タンク３１内部の高温の湯量を検出するための湯量センサ５０が設けられている。当該湯量センサ５０は、貯湯タンク３１の外表面に高さを変えて設けられた複数個の温度センサにて構成されている。各温度センサにて検出される温度より、貯湯タンク３１内の温度分布を計測することができ、当該温度分布に基づき貯湯タンク３１内部の高温の湯量を把握することが可能とされている。
【００４２】
次に、本実施例における冷凍装置Ｒの制御システムについて説明する。制御システム（制御手段）は、上記冷凍機ユニット３、過冷却給湯器４、給湯装置５（及び各ショーケース２）のそれぞれに設けられたコントローラＣ３〜Ｃ５（及びＣ２）と、統合コントローラＣ１から構成される。統合コントローラＣ１は、後述する計測値データベース５５が構築されるメモリと、予測部５６と、判定部５７と、各種制御を行う制御部５３と、タイマ５２を有する汎用のマイクロコンピュータにより構成されている。当該統合コントローラＣ１は、例えば当該冷凍装置Ｒが設置される店舗等の管理室に設置され、各コントローラＣ２〜Ｃ５から各温度情報などの運転状態のデータを受信し、設定値などの指令を各コントローラＣ２〜Ｃ５に送信する。また、当該統合コントローラＣ１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信回線にてサーバ装置に接続されている。該サーバ装置は通信回線で、気象庁データなどの以後の所定期間における外気温度等の環境条件情報を受信可能とする。また、この統合コントローラＣ１には、冷凍装置Ｒ全体の消費電力量を検出するための電力計５８が接続されている。
【００４３】
以下に、本実施例における冷凍装置Ｒの基本動作について説明する。まずはじめに、冷凍機コントローラＣ３は、統合コントローラＣ１から指令され、設定された低圧設定値に基づき、低圧側圧力センサ４３にて検出される圧力が当該設定値以上となると、第１の圧縮機１１の運転を停止し、所定値未満となると圧縮機１１を起動する圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う（この場合には所定のヒステリシスが設けられる）。
【００４４】
これにより、第１の冷凍サイクル回路１０において、第１の圧縮機１１が運転されると、第１の圧縮機１１から吐出された高温冷媒は、第１の放熱器１２内に流入し、大気と熱交換して冷却される。第１の放熱器１２で空冷された冷媒は、過冷却器１３の第１の流路１３ａに流入し、そこで、第２の流路１３ｂを流れる第２の冷凍サイクル回路２０の冷媒の蒸発作用により過冷却される。これにより、第１の冷凍サイクル回路１０側の冷媒の過冷却度、即ち、過冷却器１３ａの出入口温度差を大きくすることができる。このように、冷媒の比エンタルピが更に小さくされることで、過冷却器１３で過冷却されない場合に比して、冷凍効果が大きくなる。
【００４５】
過冷却器１３から流出した高圧低温の液冷媒は、液冷媒配管１６を介して各ショーケース２内に流入し、それぞれ膨張弁１４で減圧された後、蒸発器１５内に流入して、冷却作用を発揮する。この際、ショーケースコントローラＣ２は、各温度センサ４１と４２にて検出される蒸発器１５の出口側冷媒温度と入口側冷媒温度との差（過熱度）が所定の値となるように、膨張弁１４の開度を制御する。これにより、ショーケース２の庫内は所定の温度に冷却される。
【００４６】
各ショーケース２の蒸発器１５から流出した冷媒は、ガス冷媒配管１７を介して第１の圧縮機１１に帰還する。このように、第１の冷凍サイクル回路１０が連続的に動作することで、各蒸発器１５において冷凍能力が発揮される。
【００４７】
係る運転により、低圧側圧力センサ４３にて検出される圧力が上記所定値未満となると、冷凍機コントローラＣ３は、第１の圧縮機１１の運転を停止する。これにより、冷却負荷に対応した高効率な冷却運転が行われる。
【００４８】
他方、統合コントローラＣ１の連携の指令に基づき、過冷却給湯器コントローラＣ４は、冷凍機ユニットコントローラＣ３と連携し、冷凍機ユニット３の第１の圧縮機１１のＯＮ−ＯＦＦに連動して、過冷却給湯器４の第２の圧縮機２１をＯＮ−ＯＦＦ制御する。これにより、装置全体の運転効率が低下してしまう不都合を回避することができる。尚、当該第２の圧縮機２１の制御はこれに限定されるものではなく、第１の圧縮機１１をインバータによる回転数制御を行っている場合、過冷却給湯器コントローラＣ４は、冷凍機ユニットコントローラＣ３と連携し、第１の圧縮機１１の回転数制御に連動して、第２の圧縮機２１をインバータによる回転数制御してもよい。
【００４９】
ここで、統合コントローラＣ１の連携の指令に基づき、過冷却給湯器コントローラＣ４は、貯湯装置コントローラＣ５と連携し、貯湯タンク３１内の温度分布により高温の湯量を検出し、当該湯量が下限量に達すると（貯湯要求がある場合）、過冷却給湯器４の放熱側電磁弁２７を閉じて給湯側電磁弁２６を開放する。これにより、第２の冷凍サイクル回路２０において、第２の圧縮機２１が運転されると、第２の圧縮機２１から吐出された高温冷媒は、第２の放熱器２２の冷媒流路２２ａ内に流入し、水流路２２ｂを流れる給湯水と熱交換することで冷却される。第２の放熱器２２において、二酸化炭素冷媒は超臨界状態であるので、凝縮せずに水との熱交換により冷却されるに従ってその温度が低下する。ここで、冷媒流路２２ａと水流路２２ｂとは対向流となるように設けられているため、熱交換に伴う温度勾配をもつ超臨界冷媒と、水との効率的な熱交換が可能となる。これにより高温の湯を高効率で沸かすことが可能となる。
【００５０】
そして、第２の放熱器２２において冷却された冷媒は、膨張弁２３にて減圧された後、過冷却器１３の第２の流路１３ｂに流入する。過冷却器１３において、第２の冷凍サイクル回路２０の冷媒は、第１の冷凍サイクル回路１０の冷媒と熱交換を行い、第１の冷凍サイクル回路１０の冷媒は、第２の冷凍サイクル回路２０の冷媒の蒸発作用により過冷却される。
【００５１】
この際、過冷却給湯器コントローラＣ４は、過冷却温度センサ４６にて検出された過冷却器１３の第１の冷凍サイクル回路側流路１３ａの出口側の冷媒温度が所定の値となるように、第２の圧縮機２１の回転数を制御する。これにより、冷却負荷に対応した適切な過冷却度を実現でき、高効率な冷却運転が可能となる。また、上述したように、第２の圧縮機２１は、冷凍機ユニット３の第１の圧縮機１１のＯＮ−ＯＦＦに連動して、ＯＮ−ＯＦＦ制御するので、第１の冷凍サイクル回路１０の第１の圧縮機１１が停止した場合の不必要な過冷却運転を防止できる。
【００５２】
また、過冷却給湯器コントローラＣ４は、冷媒吐出温度センサ４５にて検出された第２の圧縮機２１の吐出冷媒温度が所定の値となるように、膨張弁２３の開度を制御する。これにより、所定の温度に湯を沸き上げるための好適なサイクル条件を維持することができ、高効率な過冷却と給湯を実現することができる。
【００５３】
過冷却器１３の第２の流路１３ｂを流出した冷媒は、第２の圧縮機２１に帰還する。このように、第２の冷凍サイクル回路２０が連続的に動作することで、第２の冷凍サイクル回路２０による第１の冷凍サイクル回路１０の冷媒の過冷却と、当該排熱を用いた給湯水の加熱が可能となる。
【００５４】
給湯回路３０においては、給湯タンク３１の下部より取り出された低温の水が循環ポンプ３５の運転により水配管３２ａを介して第２の放熱器２２の水流路２２ｂに流入する。これにより、第２の放熱器２２において、貯湯タンク３１から流出した当該水は、第２の冷凍サイクル回路２０の高温冷媒と熱交換して加熱される。そして、高温に加熱された給湯水は、水配管３２ｂを介して貯湯タンク３１の上部よりタンク内部に流入する。
【００５５】
貯湯タンク３１に沸き上げられる給湯水の温度は、予め定められた所定の温度となるように、貯湯装置コントローラＣ５により設定されている。即ち、湯量センサ５０の検出に基づき、貯湯タンク３１内の高温の湯量が所定の上限量に達すると（貯湯要求がない場合）、貯湯装置コントローラＣ５は、統合コントローラＣ１を介して過冷却給湯器コントローラＣ４と連携し、給湯側電磁弁２６を閉じて放熱側電磁弁２７を開放し、第２の圧縮機２１から吐出された高温冷媒を第３の放熱器２５に流入させる制御を行う。これにより、貯湯装置５の給湯要求に応じた第２の放熱器２２への冷媒流入を行うことができ、効率的な給湯を実現することができると共に、必要以上に給湯タンク３１内の湯が第２の放熱器２２内に流入してしまい、却って第２の放熱器における熱交換効率が低下してしまう不都合を回避することができる。
【００５６】
また、当該貯湯装置コントローラＣ５は、統合コントローラＣ１を介して過冷却給湯器コントローラＣ４と連携し、第２の放熱器２２の水流路２２ｂの出口側の給湯水温度を出湯温度センサ４７にて検出し、当該出湯温度が所定の温度（例えば＋８５℃）より低い場合には、循環ポンプ３５を低回転数で運転し、所定温度以上である場合には、循環ポンプ３５を高回転数で運転する。
【００５７】
また、貯湯タンク３１の上部から給湯弁が開放されることにより、給湯配管３３を介して湯が引き出されて消費されると、それと同じ量の水道水が下から補充されて流入する。これにより、貯湯タンク３１内には、湯量センサ５０の位置まで湯が常時蓄えられ、その下は温度の低い水の状態の二層状態に維持される。
【００５８】
次に、本願発明に係る第２の冷凍サイクル回路２０の給湯・放熱の制御スケジューリングについて説明する。上記第２の冷凍サイクル回路２０の過冷却器１３による第１の冷凍サイクル回路１０の冷媒の過冷却効率は、第３の放熱器２５による大気放熱を行う場合に比べて、第２の放熱器２２によって給湯を行う場合の方が高い。これは、第２の冷凍サイクル回路２０の第２の圧縮機２１から吐出された高温冷媒を、外気温度の大気と熱交換させる場合に比して貯湯タンク３１の下部から供給される低温の水と熱交換させる方が熱交換器の出入口温度差を大きくすることができ、冷凍効果が大きくなるためである。
【００５９】
従来の構成では、給湯装置５からの給湯要求の有無に応じて第２の圧縮機２１から吐出された高温冷媒を、給湯に用いるか、大気放熱させるかを判断していた。そのため、給湯要求がないと、一日の内で最も電力消費量が多いピーク電力発生時間帯であっても、給湯を行うことによる高い過冷却効率を利用することができないという問題があった。
【００６０】
そこで、本実施例では、時間帯と環境条件毎に構築された計測値データベースに基づく給湯・放熱の制御スケジューリングを行う。先ずはじめに、統合コントローラＣ１のメモリ内には、前述した計測値データベース５５が構築される。このデータベース５５には運転環境の条件（以下、環境条件と称する）の判断の指標となる外気温度Ｔｏと時刻帯ｔの二つの条件に基づいてデータの環境条件セルが分類され、複数段階に分類された離散データとして登録される。この場合の離散化のルールは、
外気温度Ｔｏ（℃）：−５℃〜＋４０℃の範囲を５ｄｅｇ刻みで１０段階に分類（実際には３０分間当たりの平均値を採用）。
時刻帯ｔ：３０分単位で４８段階に分類。
とされ、全部で４８０箇所の環境条件セル（図３で示す）が構成される。尚、係る離散化のルールはこれに限定されない。
【００６１】
前記外気温度Ｔｏは自然環境に影響される環境条件であり、本実施例では、冷凍機ユニット３に設けられた外気温度センサ４４にて検出された外気温度を採用する。冷凍機ユニットコントローラＣ３を介して統合コントローラＣ１に収集される。また、装置Ｒ全体の消費電力量の変化は、係る自然環境だけでなく、店員や顧客による食品の出し入れ頻度、閉店時における省エネ目的の照明消灯、ナイトカバーでの閉塞などが影響するが、係る状況は時刻帯ｔで判断することが可能となる。当該時間帯ｔは、統合コントローラＣ１の制御部５３に設けられたタイマ５２により取得される。尚、外気温度Ｔｏが−５℃より低い場合には−５℃として、また、＋４０℃より高い場合には＋４０℃として扱うものとする。
【００６２】
そして、統合コントローラＣ１は計測値データベース５５の各環境条件セルに、各時間帯ｔにおける貯湯タンク３１の湯の消費量の積算値と、過冷却給湯器４による給湯量の積算値と、装置全体の消費電力量の積算値が図３の如く登録される。各環境条件セルには、湯消費流量センサ４８にて検出される各時間帯ｔにおける湯の消費量の積算値と、給湯流量センサ４９にて検出される各時間帯ｔにおける給湯量の積算値と、電力計５８にて検出される各時間帯ｔにおける装置全体の消費電力量の積算値が逐次計測値データベース５５にそれぞれ保存される。年間運転されることで、同一の環境条件セルに過去のデータが複数ある場合には、所定個数まで保存し、古いものから順に破棄する。そして、同一の環境条件セルの複数のデータの平均値を算出して保存、若しくは必要時に平均値を算出する。当該計測値データベース５５の構築は、当該時間帯ｔにおいて給湯を行った場合にのみ、データベースへの保存を行い、第３の熱交換器２５に冷媒を流入させて大気放熱を行った場合には、データベースの保存は行わないものとする。
【００６３】
次に、制御スケジューリング動作について図４のタイミングチャート、図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。制御スケジューリング動作は、所定期間に一度実行されるものであり、消費電力量が小さい時間帯、例えば、深夜０時の時点で次の所定期間分（一例として、当日の２４時間分）の給湯・放熱動作のスケジューリングを行う。まずはじめに統合コントローラＣ１の次の所定期間分の消費電力量、給湯量、湯の消費量の予測処理を行う。
【００６４】
予測処理では、統合コントローラＣ１は、ＬＡＮ等の通信回線を介してサーバ装置に接続し、以後の所定期間、本実施例では、これから先の２４時間分の気象庁データ（気象予報データ）を取得する。予測部５６は、気象庁データに基づきこれから先の２４時間分の外気温予想と、これまで構築された計測値データベース５５に基づいて各時間帯ｔにおける給湯量、湯の消費量及びピーク電力発生時間帯を予測する。これにより、気象観測予報に基づいた給湯量、湯の消費量、ピーク電力発生時間帯の予測を実現することができる。
【００６５】
具体的には、予測部５６は、取得された２４時間分の外気温予想から、各時間帯ｔ（本実施例では、３０分間）における予想外気温度の平均値を算出する。そして、予想外気温度の平均値と時間帯ｔの環境条件に合致する計測値データベース５５に登録された環境条件セルを参照し、該時間帯ｔにおける湯の消費量の積算値Ｈｄｔと、給湯量の積算値Ｈｓｔと、装置全体の消費電力量の積算値Ｅｔを取得する。尚、該当する環境条件に合致する環境条件セルに各湯の消費量積算値、供給量積算値、消費電力量の積算値データがまだ登録されていない場合には、初期値として入力されていた値を用いるか、若しくは、当該時間帯における予測処理を実行しないものとする。
【００６６】
そして、予測部５６は、各時間帯ｔ毎の湯の消費量の積算値（各時間帯毎の消費予測）Ｈｄｔと、給湯量の積算値（各時間帯毎の給湯予測）Ｈｓｔと、装置全体の消費電力量の積算値（各時間帯毎の消費電力予測）Ｅｔを２４時間分取得する。係る取得した装置全体の消費電力量の積算値の推移から、ピーク電力発生時間帯の有無を予測する。予め規定された消費電力量を超えるピーク電力発生時間帯がない場合には、以後の給湯・放熱制御スケジューリング動作は行わない。
【００６７】
次に、ピーク電力発生時間帯がある場合、各時間帯ｔ毎の給湯・放熱動作の判断処理を行う。統合コントローラＣ１の判定部５７は、当該判定時間の早い時間帯から順に給湯量の積算と、湯の消費量の積算を行い、これまでの時間帯ｔの積算された給湯量ＨＳが、積算された湯の消費量ＨＤよりも所定値を上回る時間帯を判定する（給湯確定フラグ判定）。
【００６８】
具体的には、図５のフローチャートのステップＳ１において、最初の時間帯ｔ１の給湯量の積算値Ｈｓｔ１と、湯の消費量の積算値Ｈｄｔ１を取得し、ステップＳ２において、湯の消費量の積算値Ｈｄｔ１に所定値Ｘを加えた値が給湯量の積算値Ｈｓｔ１を上回るか否かについて判断する。湯の消費量の積算値Ｈｄｔ１に所定値Ｘを加えた値が給湯量の積算値Ｈｓｔ１以下である場合、ステップＳ３に進み、次の時間帯ｔ２に進む。
【００６９】
図４では、左から順に各時間帯ｔの推移に対する給湯量（上側にのびる棒グラフ）と、湯の消費量（下側にのびる棒グラフ）を示している。これによると、最初の時間帯ｔ１からｔ６に至るまでは、湯の消費がない。そのため、ステップＳ３において、次に時間帯ｔ２に進んだ後、ステップＳ１に進み、これまでの給湯量の積算値ＨＳ（Ｈｓｔ１）に、次の時間帯ｔ２の給湯量の積算値Ｈｓｔ２を積算し、同様に、これまでの湯の消費量の積算値ＨＤ（Ｈｄｔ１）に、次の時間帯ｔ２の湯の消費量の積算値Ｈｄｔ２を積算する。この場合も、湯の消費量の積算値ＨＤ（Ｈｄｔ１＋Ｈｄｔ２）に所定値Ｘを加えた値が給湯量の積算値ＨＳ（Ｈｓｔ１＋Ｈｓｔ２）以下であるため、湯の消費量の積算値ＨＤに所定値Ｘを加えた値が給湯量の積算値ＨＳを上回るまで順次、これまでの積算値に次の積算値を加算していく。
【００７０】
図４の実施例では、時間帯ｔ７で初めて湯の消費が予測されるが、時間帯ｔ１〜ｔ７までの湯の消費量の積算値ＨＤ（Ｈｄｔ１＋Ｈｄｔ２＋・・・＋Ｈｄｔ７）に所定値Ｘを加えた値が給湯量の積算値ＨＳ（Ｈｓｔ１＋Ｈｓｔ２＋・・・＋Ｈｓｔ７）以下である、即ち、給湯過剰の状態でないため、再度ステップＳ１に戻り、更に、時間帯ｔ８の給湯量の積算値Ｈｓｔ８、湯の消費量の積算値Ｈｄｔ８をそれぞれ、それまでの積算値ＨＳ、ＨＤに加算する。
【００７１】
これにより、時間帯ｔ８を積算した時点でのステップＳ２において（図４中Ａの時点）、湯の消費量の積算値ＨＤ（Ｈｄｔ１＋Ｈｄｔ２＋・・・＋Ｈｄｔ８）に所定値Ｘを加えた値が給湯量の積算値ＨＳ（Ｈｓｔ１＋Ｈｓｔ２＋・・・＋Ｈｓｔ８）を上回ると、ステップＳ４に進み、これまでの時間帯、これまで加算した時間帯ｔ１〜ｔ８までの各時間帯に「給湯確定」フラグを設定する。係る時間帯は、給湯が必要となる時間帯、即ち、給湯過剰の状態ではないため、係る制御スケジューリング動作で給湯動作が確定される。
【００７２】
その後、ステップＳ５に進み、この時点（ｔ１〜ｔ８までを積算した時点）における湯の消費量の積算値ＨＤが給湯量の積算値ＨＳよりも多い場合には、ステップＳ６に進む。この場合、予測される時間帯ｔ８の時点では、湯の消費量が給湯量に対し過剰となり、給湯量が不足することとなるため、ガス等の他の設備を用いた給湯補助が行われることが予測される。他の設備による湯の消費量に対する給湯量の不足が補われるため、当該制御スケジューリング動作では、これまでの給湯量の積算値ＨＳと湯の消費量の積算値ＨＤを同じ値、即ち、これらの差がゼロとなったものとみなして、ステップＳ３に進む。他方、ステップＳ５において、この時点（ｔ１〜ｔ８までを積算した時点）における給湯量の積算値ＨＳが湯の消費量の積算値ＨＤ以上である場合には、そのまま補正することなくステップＳ３に進む。
【００７３】
係るステップＳ３において、次の時間帯ｔ９に進み、ステップＳ１において、これまでの各積算値ＨＳ、ＨＤに予測される時間帯ｔ９の給湯量の積算値Ｈｓｔ９と湯の消費量の積算値Ｈｄｔ９とを加算する。図４の場合、時間帯ｔ９以降の給湯量の積算値は、湯の消費量の積算値を常に上回った状態となっているため、給湯過剰の状態であり、いずれの時間帯も給湯確定フラグを設定しない。そして、２４時間分全ての時間帯について当該判定を実行することで、給湯確定フラグ判定を終了する。
【００７４】
次に、判定部５７は、「給湯確定」フラグが設定されていない時間帯ｔについての放熱確定フラグ又は給湯確定フラグの判定処理を実行する。まず、ステップＳ７において、「給湯確定」フラグが設定されていない時間帯の中で、各時間帯ｔの給湯量の積算値Ｈｓｔと湯の消費量の積算値Ｈｄｔとの差が最小値となる時間帯ｔを調べる。
【００７５】
図４では、時間帯ｔ１〜ｔ８までの給湯確定フラグが設定されているため、時間帯ｔ９〜ｔ２８について放熱確定フラグ又は給湯確定フラグの判定処理を行う。ステップＳ７では、時間帯ｔ９〜ｔ２８の中で、各時間帯ｔまでの給湯量の積算値ＨＳと湯の消費量の積算値ＨＤとの差がｔ１５（図中Ｂの時点）で最小値となる。
【００７６】
その後、判定部５７は、ステップＳ８に進み、当該判定処置対象となる時間帯の先頭から、差が最小値となる時間帯までの間の時間帯ｔを放熱判断対象時間帯とする。図４では、時間帯ｔ９からｔ１５までの時間帯を放熱判断対象時間帯とする。そして、係る放熱判断対象時間帯において、いずれのフラグも設定されておらず、且つ、消費電力量Ｅｔが所定値を上回るピーク電力発生時間帯以外の装置Ｒ全体の消費電力量Ｅｔが最小となる時間帯を調べる。
【００７７】
図４では、給湯量を示す棒グラフの上に計測値データベースから取得された消費電力量Ｅｔの推移を示している。これによると、時間帯ｔ９からｔ１５までの時間帯では、消費電力量が時間帯ｔ１１で最小とされる。
【００７８】
その後、判定部５７は、ステップＳ９に進み、消費電力量が最小となる時間帯に「放熱確定」フラグを設定する。図４では、時間帯ｔ９からｔ１５までの時間帯で、消費電力量が最小となる時間帯ｔ１１に「放熱確定」フラグを設定する。
【００７９】
そして、放熱判断対象時間帯の給湯量の積算値ＨＳから時間帯ｔ１１において予測されていた給湯量の積算値Ｈｓｔ１１を、減算する（ＨＳ＝Ｈｓｔ９＋・・・Ｈｓｔ１５−Ｈｓｔ１１）。当該放熱確定フラグが設定された時間帯の予測給湯量の積算値Ｈｓｔ１１が減算された給湯量の積算値ＨＳが、当該放熱判断対象時間帯の湯の消費量の積算値ＨＤに所定値Ｘを加えた値よりも小さくなるか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００８０】
ステップＳ１０において、減算後の給湯量の積算値ＨＳが未だに放熱判断対象時間帯の湯の消費量の積算値ＨＤに所定値Ｘを加えた値以上である場合には、ステップＳ８に戻り、放熱判断対象時間帯において、いずれのフラグも設定されておらず、且つ、ピーク電力発生時間帯以外の装置Ｒ全体の消費電力量Ｅｔが最小となる時間帯を調べる。
【００８１】
この場合、放熱判断対象時間帯となる時間帯ｔ９からｔ１５のうち、時間帯ｔ１１は放熱確定フラグが設定されているため、それ以外の時間帯のうち装置Ｒ全体の消費電力量Ｅｔが最小となる時間帯は、時間帯ｔ１０である。そのため、ステップＳ９で当該時間帯ｔ１０に「放熱確定」フラグを設定し、該時間帯ｔ１０の予測給湯量の積算値Ｈｓｔ１０が減算された給湯量の積算値ＨＳが当該放熱判断対象時間帯の湯の消費量の積算値ＨＤに所定値Ｘを加えた値よりも小さくなるか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００８２】
以後、同様に、放熱判断対象時間帯において消費電力量Ｅｔが最小となる時間帯に順次「放熱確定」フラグを設定していく。本実施例では、現在の放熱判断対象時間帯ｔ９からｔ１５のうち時間帯ｔ１５がピーク電力発生時間帯であるため、上記時間帯ｔ１１とｔ１０以外にも時間帯ｔ９、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４に「放熱確定」フラグが設定される。
【００８３】
この時点で、当該放熱確定フラグが設定された時間帯ｔ９〜ｔ１４の予測給湯量の積算値（Ｈｓｔ９＋・・・＋Ｈｓｔ１４）が減算された給湯量の積算値ＨＳが、当該放熱判断対象時間帯の湯の消費量の積算値ＨＤに所定値Ｘを加えた値よりも小さくなる。これによりステップＳ１０からステップＳ１１に進み、当該放熱判断対象時間帯ｔ９〜ｔ１５の中で「放熱確定」フラグが設定されていない時間帯ｔ１５に対して「給湯確定」フラグが設定される。
【００８４】
続いて、再び図６のフローチャートの先頭に戻り、ステップＳ７を実行する。即ち、ここまでの処理で時間帯ｔ１〜ｔ１５まで、何れかのフラグが設定されているため、次に、時間帯ｔ１６〜ｔ２８について放熱確定フラグ又は給湯確定フラグの判定処理を行う。この場合、時間帯ｔ１６〜ｔ２８の中で、各時間帯ｔまでの給湯量の積算値ＨＳと湯の消費量の積算値ＨＤとの差がｔ２１（図中Ｂの時点）で最小値となる。
【００８５】
ステップＳ８に進み、この場合における放熱判断対象時間帯を、時間帯ｔ１６〜ｔ２１までとする。係る放熱判断対象時間帯で、消費電力量Ｅｔが最小となる時間帯は、ｔ２１であり、次いで小さくなる時間帯は、ｔ２０である。当該放熱判断対象時間帯における給湯量の積算値ＨＳが、当該放熱判断対象時間帯の湯の消費量の積算値ＨＤに所定値Ｘを加えた値よりも小さくなるまで、消費電力量Ｅｔが最小となる時間帯に「放熱確定」フラグを設定し、当該時間帯の給湯量Ｈｓｔを順次減算していく。この場合、時間帯ｔ２１、ｔ２０に順次「放熱確定」フラグが設定され、消費電力量が大きい時間帯ｔ１６〜ｔ１９に「給湯確定」フラグが設定される。同様に残りの時間帯についても「給湯確定」又は「放熱確定」フラグが設定される。
【００８６】
このようにして、２４時間分の各時間帯ｔについての「給湯確定」又は「放熱確定」フラグが設定される。当該確定フラグに基づき統合コントローラＣ１の制御部５３は、各時間帯ｔにおいて、「給湯確定」フラグが設定されている時間帯では、過冷却給湯器コントローラＣ４に給湯の指令を行う。これに基づき、過冷却給湯器コントローラＣ４は、放熱側電磁弁２７を閉じて給湯側電磁弁２６を開放し、第２の圧縮機２１から吐出された高温冷媒を第２の放熱器２２に流し、給湯水の加熱を行う。他方、「放熱確定」フラグが設定されている時間帯では、過冷却給湯器コントローラＣ４に放熱の指令を行う。これに基づき、過冷却給湯器コントローラＣ４は、給湯側電磁弁２６を閉じて放熱側電磁弁２７を開放し、第２の圧縮機２１から吐出された高温冷媒を第３の放熱器２５に流し、大気に放熱させる。
【００８７】
これにより、給湯量と湯の消費量との関係から給湯過剰になると予測される場合には、消費電力が所定値を上回るピーク電力発生時間帯以外の時間帯ｔに、「放熱確定」フラグを設定しておくことにより、当該給湯・放熱制御スケジューリング動作に基づいて給湯・放熱制御を実行することで、ピーク電力発生時間帯における第３の放熱器２５による大気への放熱を避けて、第２の放熱器２２における放熱作用によって給湯水の加熱を行うことができる。これによって、ピーク電力発生時間帯における過冷却器１３の過冷却効率を高めることができ、第１の冷凍サイクル回路１０の運転効率を向上させることができる。
【００８８】
特に、本実施例では、貯湯タンク３１の湯の消費量と、過冷却給湯器４による給湯量と、装置Ｒ全体の消費電力量とを、そのときの時間帯ｔと環境条件毎に分類して保存することにより構築された計測値データベースに基づき、以後の所定期間における貯湯タンク３１の湯の消費量と、過冷却給湯器４による給湯量と、ピーク電力発生時間帯とを予測し、予測した給湯量と湯の消費量とから給湯過剰となる時間帯がある場合、当該時間帯のうち、消費電力量が最小となる時間帯に、放熱確定フラグを設定して、積極的に第３の放熱器２５に冷媒を流すこととしたので、ピーク電力発生時間帯には、給湯要求に応じた第２の放熱器２２への冷媒流入を支障なく行うことが可能となる。
【００８９】
従って、ピーク電力発生時間帯において、高い熱交換効率で第２の冷凍サイクル回路２０の冷媒を冷却することができ、これにより、過冷却器１３における第１の冷凍サイクル回路１０の過冷却効率を向上させることができる。そのため、係るピーク電力発生時間帯における装置Ｒ全体の運転効率を高めることができ、消費電力量の抑制を図ることができる。
【００９０】
また、本実施例では、第３の放熱器２５に冷媒を流す時間帯を消費電力量が最小となる時間帯を優先して行うこととしているため、消費電力量の平準化を図ることができる。これにより、消費電力量の多い時間帯における過剰負荷を解消することができる。
【００９１】
尚、実際の運転状況において、実際の給湯量と、湯の消費量とが、給湯確定フラグ及び放熱確定フラグの設定の指標となる計測値データベース、若しくは、実際の外気温度が気象予報データと大きく異なることで、給湯過剰ではなく、消費過剰となった場合には、放熱確定フラグが設定されている時間帯であっても、第２の圧縮機２１から吐出された高温冷媒を第２の放熱器２２側に流入させることによって、第２の放熱器２２における冷媒の放熱作用によって給湯水の加熱を行うものとする。
【００９２】
尚、詳細は上述したように、本実施例の冷凍装置Ｒは、第１の圧縮機１１及び第１の放熱器１２を収納する冷凍機ユニット３と、第１の減圧器（膨張弁１４）及び蒸発器１５を収納するショーケース２と、第２の圧縮機２１、第２の放熱器２２、第３の放熱器２５、第２の減圧器（膨張弁２３）及び過冷却器１３を収納する過冷却給湯器４と、過冷却給湯器４の第２の放熱器２２に水配管３２を介して接続された貯湯タンク３１を有する貯湯装置５とから構成されているため、それぞれユニット化されていることで、設置工事を容易に行うことができる。即ち、施工現場において、ショーケース２と、冷凍機ユニット３と、過冷却給湯器４及び貯湯装置５を設置した後、第１の冷凍サイクル回路１０と、第２の冷凍サイクル回路２０及び給湯回路３０を構成するようにユニット化された各装置の配管接続口を配管により接続することで構成することができる。この場合、設置現場で要求される冷却負荷や給湯負荷に応じて、各ユニット化された装置の設置台数を選定して、それぞれ必要台数を組み合わせることで、冷却負荷や給湯負荷に適合し、冷却性能が優れ、且つ冷却排熱を利用した給湯を行うことができる冷凍装置を容易に構築することができる。
【００９３】
また、既設の設備を改造して本実施形態の冷凍装置を構築することも容易に行うことができる。例えば、既設の冷凍機（冷凍機ユニット３）とショーケース２をそのまま利用して、過冷却給湯器４と貯湯装置５を新規に追加設置することにより、既設設備の冷凍能力と冷凍効率を向上させ、且つ、冷却排熱を有効に利用した給湯が可能となる。
【符号の説明】
【００９４】
Ｒ    冷凍装置
Ｃ１  統合コントローラ
２    ショーケース
３    冷凍機ユニット
４    過冷却給湯器
５    給湯装置
１０  第１の冷凍サイクル回路
１１  第１の圧縮機
１２  第１の放熱器
１３  過冷却器
１３ａ  第１の冷凍サイクル回路側流路（第１の流路）
１３ｂ  第２の冷凍サイクル回路側流路（第２の流路）
１４  膨張弁（第１の減圧器）
１５  蒸発器
２０  第２の冷凍サイクル回路
２１  第２の圧縮機
２２  第２の放熱器
２２ａ  冷媒流路
２２ｂ  水流路
２３  第２の減圧器（膨張弁）
２５  第３の放熱器
２６  給湯側電磁弁（流路切替手段）
２７  放熱側電磁弁（流路切替手段）
３０  給湯回路
３１  貯湯タンク
３５  循環ポンプ
４４  外気温度センサ
４８  湯消費流量センサ
４９  給湯流量センサ
５０  湯量センサ
５３  制御部
５５  計測値データベース
５６  予測部
５７  判定部
５８  電力計
【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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