以下、図面に基づいて本発明の実施の形態� ��ついて説明する。
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1に係る空調給� �複合システム100の冷媒回路構成(特に、暖房� ��体運転時の冷媒回路構成)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� �ム100の冷媒回路構成、特に暖房主体運転時� �冷媒回路構成について説明する。この空調� �湯複合システム100は、ビルやマンション等� �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� ��ことで冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を� ��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。

 この実施の形態1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� �凍サイクル2と、給湯用負荷3とで構成されて おり、空調用冷凍サイクル1と給湯用冷凍サ� �クル2とは冷媒-冷媒熱交換器41で、給湯用冷� ��サイクル2と給湯用負荷3とは熱媒体-冷媒熱� ��換器51で、互いの冷媒や水が混ざることな� �熱交換を行なうように構成されている。な� �、図1では、空調用冷凍サイクル1において、 暖房室内機Cと給湯熱源用回路Dとに対する負� ��の合計よりも冷房室内機Bに対する負荷の方 が小さく、室外熱交換器103が蒸発器として働 く場合のサイクルの状態(便宜上、暖房主体� �転と称する)を示している。

[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、冷房� �荷を担当する冷房室内機Bと、暖房負荷を担� ��する暖房室内機Cと、給湯用冷凍サイクル2� �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、冷房室 内機B、暖房室内機C及び給湯熱源用回路Dは、 熱源機Aに対して並列となるように接続され� �搭載されている。そして、熱源機Aと、冷房� ��内機B、暖房室内機C及び給湯熱源用回路Dと� ��、間に設置される中継機Eが冷媒の流れを切 り換えることで、冷房室内機B、暖房室内機C� ��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。

[熱源機A]
 熱源機A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103と、ア キュムレータ104とが直列に接続されて構成さ れており、この熱源機Aは、冷房室内機B、暖� ��室内機C及び給湯熱源用回路Dに冷熱を供給� �る機能を有している。なお、室外熱交換器10 3の近傍に、この室外熱交換器103に空気を供� �するためのファン等の送風機を設けるとよ� �。また、熱源機Aでは、室外熱交換器103と中� ��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� �調用冷媒の流れを許容する逆止弁105aが、四� ��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� �105bが、それぞれ設けられている。

 そして、高圧側接続配管106と低圧側接続� ��管107とは、逆止弁105aの上流側と逆止弁105b� �上流側を接続する第1接続配管130と、逆止弁1 05aの下流側と逆止弁105bの下流側を接続する� �2接続配管131とで接続されている。つまり、� ��圧側接続配管106と第1接続配管130との接続部 分aは、逆止弁105aを挟んで高圧側接続配管106� ��第2接続配管131との接続部分bよりも上流側� �なっており、低圧側接続配管107と第1接続配� ��130との接続部分cも、逆止弁105bを挟んで低� �側接続配管107と第2接続配管131との接続部分d よりも上流側になっている。

 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� �。第2接続配管131にも、低圧側接続配管107か� ��高圧側接続配管106の方向のみに空調用冷媒� ��流通を許容する逆止弁105dが設けられている 。なお、図1では、暖房主体運転時における� �媒回路構成を示しているため、逆止弁105a及� ��逆止弁105bが閉状態(黒塗りで示している)、� ��止弁105b及び逆止弁105cが開状態(白抜きで示� ��ている)となっている。

 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� ��にするものである。四方弁102は、空調用冷� ��の流れを切り替えるものである。室外熱交� ��器103は、蒸発器や放熱器(凝縮器)として機� �し、図示省略の送風機から供給される空気� �空調用冷媒との間で熱交換を行ない、空調� �冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するもので� �る。アキュムレータ104は、暖房主体運転時� �おいて、四方弁102と空調用圧縮機101との間� �配置され、過剰な空調用冷媒を貯留するも� �である。なお、アキュムレータ104は、過剰� �空調用冷媒を貯留できる容器であればよい� �

[冷房室内機B及び暖房室内機C]
 冷房室内機B及び暖房室内機Cには、空調用� �り手段117と、室内熱交換器118とが、直列に� �続されて搭載されている。また、冷房室内� �B及び暖房室内機Cには、2台の空調用絞り手� �117と、2台の室内熱交換器118とが、それぞれ� ��列に搭載されている場合を例に示している� ��冷房室内機Bは、熱源機Aからの冷熱の供給� �受けて冷房負荷を担当し、暖房室内機Cは、� ��源機Aからの冷熱の供給を受けて暖房負荷を 担当する機能を有している。

 つまり、実施の形態1では、中継機Eによ� �て、冷房室内機Bが冷房負荷を担当するよう� ��決定され、暖房室内機Cが暖房負荷を担当す るように決定された状態を示しているのであ る。なお、室内熱交換器118の近傍に、この室 内熱交換器118に空気を供給するためのファン 等の送風機を設けるとよい。また、便宜的に 、中継機Eから室内熱交換器118に接続してい� �接続配管を接続配管133と、中継機Eから空調� ��絞り手段117に接続している接続配管を接続� ��管134と称して説明するものとする。

 空調用絞り手段117は、減圧弁や膨張弁と� ��て機能し、空調用冷媒を減圧して膨張させ� ��ものである。この空調用絞り手段117は、開� ��が可変に制御可能なもの、たとえば電子式� ��張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管� ��の安価な冷媒流量調節手段等で構成すると� ��い。室内熱交換器118は、放熱器(凝縮器)や� �発器として機能し、図示省略の送風手段か� �供給される空気と空調用冷媒との間で熱交� �を行ない、空調用冷媒を凝縮液化又は蒸発� �ス化するものである。なお、空調用絞り手� �117及び室内熱交換器118は、直列に接続され� �いる。

[給湯熱源用回路D]
 給湯熱源用回路D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 れて構成されており、熱源機Aからの冷熱を� �媒-冷媒熱交換器41を介して給湯用冷凍サイ� �ル2に供給する機能を有している。つまり、� ��調用冷凍サイクル1と給湯用冷凍サイクル2� �は、冷媒-冷媒熱交換器41でカスケード接続� �れているのである。なお、便宜的に、中継� �Eから冷媒-冷媒熱交換器41に接続している接� ��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。

 給湯熱源用絞り手段119は、空調用絞り手� ��117と同様に、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� ��。この給湯熱源用絞り手段119は、開度が可� ��に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁� ��よる緻密な流量制御手段や、毛細管等の安� ��な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。� ��媒-冷媒熱交換器41は、放熱器(凝縮器)や蒸� �器として機能し、給湯用冷凍サイクル2の冷� ��サイクルを循環する給湯用冷媒と、空調用� ��凍サイクル1の冷凍サイクルを循環する空調 用冷媒との、間で熱交換を行なうようになっ ている。

[中継機E]
 中継機Eは、冷房室内機B、暖房室内機C及び� ��湯熱源用回路Dのそれぞれと、熱源機Aとを� �接続する機能を有すると共に、第1分配部109� ��弁手段109a又は弁手段109bの何れかを択一的� �開閉することにより、室内熱交換器118を放� �器とするか蒸発器とするか、冷媒-冷媒熱交� ��器41を冷水器とするか給湯機とするかを決� �する機能を有している。この中継機Eは、気� ��分離器108と、第1分配部109と、第2分配部110� �、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� ��り手段114とで、構成されている。

 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1 33b及び接続配管135b)が低圧側接続配管107に接� ��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� �132と称する)に接続するようになっている。� ��た、第1分配部109では、接続配管133a及び接� �配管135aに開閉制御されて冷媒を導通したり� ��なかったりする弁手段109aが、接続配管133b� �び接続配管135bに開閉制御されて冷媒を導通� ��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。なお、弁手段109a及び弁手� �109bの開閉状態を白抜き(開状態)及び黒塗り(� ��状態)で表している。

 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1 34a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� ��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� �136aに冷媒の流通を一方のみに許容する逆止� ��110aが、接続配管134b及び接続配管136bに冷媒� ��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及び� �止弁110bの開閉状態を白抜き(開状態)及び黒� �り(閉状態)で表している。

 第1会合部115は、第2分配部110から第1中継� ��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11 6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� �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� �交換器113及び第1内部熱交換器111を介して低� ��側接続配管107に接続されている。

 気液分離器108は、空調用冷媒をガス冷媒� ��液冷媒とに分離するものであり、高圧側接� ��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� ��第2分配部110に接続されている。第1分配部10 9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� �熱交換器41に空調用冷媒を流入させる機能を 有している。第2分配部110は、逆止弁110a及び� ��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。

 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� ��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� �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� �継機用絞り手段112は、第1内部熱交換器111と� ��2分配部110との間における第1会合部115に設� �られており、空調用冷媒を減圧して膨張さ� �るものである。この第1中継機用絞り手段112� ��、開度が可変に制御可能なもの、たとえば� ��子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、� ��細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成� ��るとよい。

 第2内部熱交換器113は、第2会合部116に設� �られており、第2会合部116を導通している空� ��用冷媒と、第2会合部116が分岐された第2会� �部116aを導通している空調用冷媒と、の間で� ��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1 10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� ��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� ��手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手� ��等で構成するとよい。

 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が直 列に接続されるとともに、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が直列に接続 されており、中継機Eを介して室内熱交換器11 8と冷媒-冷媒熱交換器41とが並列に接続され� �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。

 なお、空調用圧縮機101は、吸入した冷媒を� ��圧状態に圧縮できるものであればよく、特� ��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� ��スクリューなどの各種タイプを利用して空� ��用圧縮機101を構成することができる。この� ��調用圧縮機101は、インバータにより回転数� ��可変に制御可能なタイプとして構成しても� ��く、回転数が固定されているタイプとして� ��成してもよい。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(CO ₂  )や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、HFC41 0AやHFC407C、HFC404Aなどの塩素を含まない代替� �媒、若しくは既存の製品に使用されているR2 2やR134aなどのフロン系冷媒のいずれを使用し てもよい。

 ここで、空調用冷凍サイクル1の暖房主体運 転動作について説明する。
 まず、空調用圧縮機101で高温・高圧にされ� ��空調用冷媒は、空調用圧縮機101から吐出し� ��、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� �器108に流入した過熱ガス状態の空調用冷媒� �、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、暖房室内機Cや給湯熱源用回路D� ��流入するようになっている。

 暖房室内機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� �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� �入した空調用冷媒は、冷媒-冷媒熱交換器41� �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、� �房室内機Cから流出した空調用冷媒と第1会合 部115で合流する。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� ��低温・低圧に膨張した空調用冷媒と熱交換� ��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(� �房室内機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� �112を全閉にして、皆無にしてもよい。その� �、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。 この空調用冷媒は、第2会合部116側と第2中継� ��用絞り手段114側とに分配される。

 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� �では、第2会合部116を導通する空調用冷媒は� ��冷房室内機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� �合流する。また、第2中継機用絞り手段114を� ��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� �し、低圧側接続配管107で冷房室内機Bを流出� ��た空調用冷媒と合流する。そして、低圧側� ��続配管107で合流した空調用冷媒は、逆止弁1 05d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104を経て空調用 圧縮機101へ戻る。

[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2 2と、冷媒-冷媒熱交換器41と、によって構成� �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、� �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� �環させることで成立している。なお、給湯� �冷凍サイクル2の動作は、空調用冷凍サイク� ��1の運転状態、つまり冷房主体運転を実行し ているか、暖房主体運転を実行しているかで 相違するものではない。

 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� �にするものである。この給湯用圧縮機21は、 インバータ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、吸入した冷媒を高圧� ��態に圧縮できるものであればよく、特にタ� ��プを限定するものではない。たとえば、レ� ��プロ、ロータリー、スクロールあるいはス� ��リューなどの各種タイプを利用して給湯用� ��縮機21を構成することができる。

 熱媒体-冷媒熱交換器51は、給湯用負荷3を 循環する水(熱媒体)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でカスケード接続されている。給湯用絞り� ��段22は、減圧弁や膨張弁として機能し、給� �用冷媒を減圧して膨張させるものである。� �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� ��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� �換を行なうものである。なお、給湯用冷凍� �イクル2を循環する冷媒の種類を特に限定す� ��ものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化� ��素、ヘリウムなどの自然冷媒、HFC410AやHFC407 C、HFC404Aなどの塩素を含まない代替冷媒、若� ��くは既存の製品に使用されているR22やR134a� �どのフロン系冷媒のいずれを使用してもよ� �。

 ここで、給湯用冷凍サイクル2の運転動作に ついて説明する。
 まず、給湯用圧縮機21で高温・高圧にされ� �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、給湯用負荷3を循環している水を加熱� �ることで放熱する。この給湯用冷媒は、給� �用絞り手段22で空調用冷凍サイクル1の給湯� �源用回路Dにおける冷媒-冷媒熱交換器41の出� ��温度以下まで膨張される。膨張された給湯� ��冷媒は、冷媒-冷媒熱交換器41で、空調用冷� ��サイクル1を構成する給湯熱源用回路Dを流� �る空調用冷媒から受熱して蒸発し、給湯用� �縮機21へ戻る。

[給湯用負荷3]
 給湯用負荷3は、水循環用ポンプ31と、熱媒� ��-冷媒熱交換器51と、貯湯タンク32と、によ� �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� ��、この水回路に給湯用水を循環させること� ��成立している。なお、給湯用負荷3の動作は 、空調用冷凍サイクル1の運転状態、つまり� �房主体運転を実行しているか、暖房主体運� �を実行しているかで相違するものではない� �また、水回路を構成する貯湯水循環用配管20 3は、銅管やステンレス管、鋼管、塩化ビニ� �系配管などによって構成されている。

 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� �ばインバータにより回転数が制御されるタ� �プのもので構成するとよい。熱媒体-冷媒熱� ��換器51は、上述したように、給湯用負荷3を� ��環する水(熱媒体)と、給湯用冷凍サイクル2� ��循環する給湯用冷媒との、間で熱交換を行� ��うものである。貯湯タンク32は、熱媒体-冷� ��熱交換器51で加熱された水を貯えておくも� �である。

 まず、貯湯タンク32に蓄えられている比� �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� ��圧される。水循環用ポンプ31で加圧された� �は、熱媒体-冷媒熱交換器51に流入し、この� �媒体-冷媒熱交換器51で給湯用冷凍サイクル2� ��循環している給湯用冷媒から受熱する。す� ��わち、熱媒体-冷媒熱交換器51に流入した水� ��、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、� ��の貯湯タンク32に蓄えられることになる。

 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� �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� �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� �のとしてもよいし、別の種類のものとして� �よい。つまり、各冷媒回路の冷媒は、それ� �れ混ざることなく冷媒-冷媒熱交換器41及び� �媒体-冷媒熱交換器51にて互いに熱交換する� �うに流れている。

 また、給湯用冷媒として臨界温度の低い� ��媒を用いた場合、高温の給湯を行なう際に� ��媒体-冷媒熱交換器51における放熱過程での� ��湯用冷媒が超臨界状態となることが想定さ� ��る。しかしながら、一般に放熱過程の冷媒� ��超臨界状態にある場合、放熱器圧力や放熱� ��出口温度の変化によるCOPの変動が大きく、� ��いCOPを得る運転を行なうためには、より高� ��な制御が要求される。一方、一般に、臨界� ��度の低い冷媒は、同一温度に対する飽和圧� ��が高く、その分、配管や圧縮機の肉厚を大� ��くする必要があるので、コスト増の要因と� ��なる。

 さらに、レジオネラ菌等の繁殖を抑える� ��めの貯湯タンク32内に蓄えられる水の推奨� �度が60℃以上であることを鑑みると、給湯の 目標温度が最低でも60℃以上となることが多� ��と想定される。以上のことを踏まえ、給湯� ��冷媒には、最低でも60℃以上の臨界温度を� �つ冷媒を採用している。このような冷媒を� �湯用冷凍サイクル2の給湯用冷媒として採用� ��れば、より低コストで、より安定的に、高� ��COPを得ることができるからである。冷媒を� ��界温度付近で常用する場合、冷媒回路内が� ��温・高圧になることが想定されるため、給� ��用圧縮機21は、高圧シェルを用いたタイプ� �圧縮機を使用することで、安定した運転が� �能となる。

 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104)によって貯� ��する場合を示したが、これに限るものでは� ��く、冷凍サイクルにおいて放熱器となる熱� ��換器にて貯蔵するようにすれば、アキュム� ��ータ104を取り除いてもよい。さらに、図1で は、冷房室内機Bと暖房室内機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 冷房室内機Bが1台以上、暖房室内機Cがないか 若しくは1台以上を接続されていればよい。� �して、空調用冷凍サイクル1を構成している� ��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。

 以上のように、この実施の形態1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、� �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、暖房室内機Cの凝縮温� �(たとえば、50℃)までも増加させずに済むの� ��、省エネとなる。また、たとえば夏期の空� ��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� ��あったが、従来大気中に排出していた温熱� ��回収し、再利用して給湯を行なうので、シ� ��テムCOPが大幅に向上し、省エネとなる。

 図2は、給湯用負荷3の別の形態例を説明� �るための概略回路構成図である。図2に基づ� ��て、給湯用負荷3を別の形態とし、循環する 水を加熱する仕組みの一例について説明する 。図2に示すように、給湯用冷凍サイクル2と� ��湯用負荷3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� �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� �る。図1では、開回路として構成されている� ��湯用負荷3は、熱媒体-冷媒熱交換器51で水を 直接的に加温していく場合を例に示している が、図2では、開回路として構成されている� �湯用負荷3は、給湯用冷凍サイクル2の間に給 湯用水循環サイクル4を設け、水-水熱交換器2 01で水を間接的に加温していく場合を例に示� ��ている。

[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� �交換器201と、によって構成されている。つ� �り、給湯用水循環サイクル4は、熱媒体循環� ��ポンプ31a、熱媒体-冷媒熱交換器51、及び、� ��-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� ��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。

 熱媒体循環用ポンプ31aは、循環水用配管2 02を導通している水(熱媒体)を吸入し、その� �を加圧し、給湯用水循環サイクル4を循環さ� ��るものであり、たとえばインバータにより� ��転数が制御されるタイプのもので構成する� ��よい。熱媒体-冷媒熱交換器51は、給湯用水� ��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� �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3を循環する水との、間で熱交換を� �なうものである。なお、給湯用水循環サイ� �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� �熱媒体として循環させてもよい。

 まず、貯湯タンク32に蓄えられている比� �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� ��圧される。水循環用ポンプ31で加圧された� �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� �いる水から受熱する。すなわち、水-水熱交� ��器201に流入した水は、給湯用水循環サイク� ��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� ��部へ戻り、この貯湯タンク32に蓄えられる� �とになる。すなわち、給湯用冷凍サイクル2� ��らの熱は、熱媒体-冷媒熱交換器51で給湯用� ��循環サイクル4に、水-水熱交換器201で給湯� �負荷3にそれぞれ伝達されるようになってい� ��。

 図3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3に基づいて� �年間を通して暖房運転をできるようにした� �外熱交換器103について説明する。通常の空� �用途のみに空調給湯複合システム100を用い� �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3では、室外熱� �換器103が、内部に複数の熱交換器(以下、分� ��熱交換器103aと称する)を有する分割構造と� �っている場合を例に示している。なお、室� �熱交換器103は、4つ熱交換器を組み合わせた� ��割構造としてもよく、1つの熱交換器を4分� �した分割構造としてもよい。

 図3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� �うにしている。また、分岐された高圧側接� �配管106のそれぞれには、開閉制御されて冷� �を導通したりしなかったりする開閉弁であ� �電磁弁209が設置されている。なお、複数に� �岐した高圧側接続配管106の1つを分割熱交換� ��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209aを設置している。つ� �り、空調用冷凍サイクル1を構成している室� ��熱交換器103は、電磁弁209及び電磁弁209a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。

 外気湿球温度が上昇した場合、つまり空� ��用圧縮機101の吸入温度が運転範囲を超えそ� ��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� �弁209を閉制御することで、冷媒の流入量を� �整し、空調用圧縮機101の運転範囲を逸脱し� �いようにしている。

 ところが、電磁弁209を閉制御することで� ��外熱交換器103の熱交換器能力を低下させた� ��合でも、空調用圧縮機101の運転範囲を逸脱� ��てしまう場合がある。この場合、冷媒を室� ��熱交換器103に流入させずに、空調用圧縮機1 01に戻すことが望ましい。そこで、バイパス� ��路300に設置してある電磁弁209a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。

 また、バイパス回路300に設置する電磁弁2 09a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� �換器容量の分割のみで空調用圧縮機101の運� �範囲を維持できない場合は、バイパス回路30 0に設置した電磁弁209aを開として冷媒をバイ� ��スさせることで、運転範囲を維持する。な� ��、分割構造は電磁弁で行なわず、電子式膨� ��弁を使用し制御を行なう構造としてもよい� ��

 図4は、空調用圧縮機101の運転範囲を調整 する際の処理の流れを示すフローチャートで ある。図4に基づいて、図3で説明した空調用� ��縮機101の運転範囲を調整する際の処理を詳� ��に説明する。上述したように、通常の空調� ��途のみに空調給湯複合システム100を用いる� ��合、外気温度が比較的高い場合(たとえば、 15℃以上)に暖房運転を行なう必要がなく、外 気湿球温度が-20℃~15.5℃である場合に暖房運� ��を行なうことが一般的になっている。しか� ��ながら、空調給湯複合システム100が給湯運� ��を行なう場合、外気温度に関係なく給湯運� ��を行なう必要がある。

 まず、空調給湯複合システム100が運転を� ��始すると、現在の運転モードが暖房運転で� ��るか否かを判定する(ステップS101)。そして� ��運転モードが冷房運転である場合には(ステ ップS101;NO)、空調用圧縮機101の運転範囲が逸� ��しないため、特段の制御をすることなく冷� ��運転を継続する。一方、運転モードが暖房� ��転である場合には(ステップS101;YES)、外気温 度が予め設定されている所定温度A℃よりも� �きいか否かを判定する(ステップS102)。そし� �、外気温度がA℃以下である場合(ステップS10 2;NO)、空調用圧縮機101の運転範囲が逸脱しな� ��ため、特段の制御をすることなく暖房運転� ��継続する。

 一方、外気温度がA℃よりも大きい場合(� �テップS102;YES)、空調用圧縮機101に吸入され� �冷媒の圧力が所定温度A℃の飽和圧力以上で� ��るか否かを判定する(ステップS103)。そして� ��吸入圧力がA℃の飽和圧力以下である場合(� �テップS103;NO)、空調用圧縮機101の運転範囲が 逸脱しないため、特段の制御をすることなく 暖房運転を継続する。一方、吸入圧力がA℃� �飽和圧力以上である場合(ステップS103;YES)、� ��調用圧縮機101の運転範囲が逸脱する可能性� ��高いため、室外熱交換器103の近傍に設けら� ��ているファンなどの送風手段の回転数を低� ��、閉状態にする電磁弁209の個数を決定する� ��うに制御する(ステップS104)。

 つまり、室外熱交換器103の熱交換器能力� ��低下させることで、空調用圧縮機101への吸� ��圧力が許容値を超えないようにして空調用� ��縮機101の運転範囲を調整しているのである� ��それから、再度、空調用圧縮機101への吸入� ��力が所定温度A℃の飽和圧力以上であるか否 かを判定する(ステップS105)。そして、吸入圧 力が飽和圧力以下になった場合(ステップS105; NO)、空調用圧縮機101の運転範囲が逸脱しない と判断できるので、送風手段及び電磁弁209を 制御した状態で暖房運転を継続する。一方、 まだ吸入圧力が飽和圧力以上である場合(ス� �ップS105;YES)、空調用圧縮機101の運転範囲が� �脱する可能性がまだ残っているため、更に� �風手段の回転数を低下、閉状態にする電磁� �209の個数を増加するように制御する(ステッ� ��S104)。

 なお、通常の運転状態において、所定温� ��A℃の判定基準は、使用する空調用圧縮機101 によって一般的に決められる。通常の空調用 圧縮機101は、吸入圧力と吐出圧力とに制限値 が設けられている。また、一般的に暖房運転 になった場合、室外熱交換器103が蒸発器とし て作用する。室外熱交換器103が蒸発器として 作用している場合、空調用圧縮機101の吸入圧 力は外気湿球温度から算出した飽和圧力とほ ぼ同様の値となる。さらに、外気温度を基準 に空調用圧縮機101の運転範囲を判定している が、室外熱交換器103近傍の送風手段が最低速 で数分間回転している場合や、空調用圧縮機 101が最低速で数分間回転している場合に基づ いて判定してもよい。この場合に示す数分間 とは、室外機制御タイミングと同等時間若し くは瞬時であるものとする。

 上記のフローチャートに基づく判定及び� ��機器の制御は、マイコンなどで構成される� ��御装置(図示省略)が実行するようになって� �る。この制御装置は、熱源機A又は中継機E、 冷房室内機B、暖房室内機C、給湯熱源用回路D のいずれに設けられていてもよい。また、空 調用圧縮機101に吸入される冷媒の圧力を検知 する圧力センサなどの低圧検出手段を空調用 圧縮機101に接続している吸入側配管に設けて おくとよい。さらに、室外熱交換器103を構成 する分割熱交換器103aの個数、つまり室外熱� �換器103の分割数を特に限定するものではな� �。

実施の形態2.
 図5は、本発明の実施の形態2に係る給湯用� �凍サイクル2aを説明するための説明図である 。図5に基づいて、実施の形態2の特徴事項で� ��る給湯用冷凍サイクル2aについて説明する� �なお、図5(a)が給湯用冷凍サイクル2aの部分� �大図を、図5(b)が比較例としての給湯用冷凍� ��イクル2の部分拡大図をそれぞれ示している 。この給湯用冷凍サイクル2aは、給湯用圧縮� ��21と熱媒体-冷媒熱交換器51との間で冷媒配� �45を分岐し、給湯用絞り手段22と冷媒-冷媒熱 交換器41との間に接続したバイパス管45aを設� ��、バイパス回路310を形成している点で、給� ��用冷凍サイクル2と相違している。また、バ イパス管45aにはバイパス電磁弁309が設置され ている。

 上述したように、熱媒体-冷媒熱交換器51� ��、給湯用冷凍サイクル2を循環する冷媒と、 給湯用負荷3を循環する水などの熱媒体とで� �交換を行なうものである。空調給湯複合シ� �テム100で暖房運転を行っている場合、外気� �度によっては、除霜運転に運転モードが変� �することがある。除霜運転に運転モードが� �化した場合、熱媒体―冷媒熱交換器51aに0℃� ��下の低圧の冷媒が流入する可能性がある。� ��た、除霜運転に運転モードが変化した場合� ��実施の形態1に係る熱媒体-冷媒熱交換器51に 0℃以下の低圧の冷媒が流入すると、その結� �として、給湯用負荷3を循環し、熱媒体―冷� ��熱交換器51で保有している水が凍結するこ� �が考えられる。

 そこで、給湯用冷凍サイクル2aにバイパ� �管45aを追加することで、除霜運転に運転モ� �ドが変化した場合でも、バイパス管45aに設� �したバイパス電磁弁309を閉から開に制御す� �ことで、低圧の冷媒を熱媒体―冷媒熱交換� �51内に流入させないようにすることができる 。したがって、除霜運転実行中においても、 バイパス回路310に低圧の冷媒を流入させるこ とで、給湯用負荷3側で急激な温度変化を与� �ることがなく、安定した熱源を供給するこ� �ができる。また、バイパス管45aで低圧の冷� �をバイパスすることで、熱媒体―冷媒熱交� �器51内にて保有している水の凍結を防ぐこと ができ、熱媒体―冷媒熱交換器51の破損を防� ��できる。なお、低圧冷媒のバイパスをバイ� ��ス電磁弁309で行なわず、電子式膨張弁又は� ��械式膨張弁で行なうようにしてもよい。

 図6は、バイパス電磁弁309の開閉を行なう 際の処理の流れを示すフローチャートである 。図6に基づいて、バイパス電磁弁309の開閉� �制御してバイパス管45aに冷媒を導通させる� �の処理を詳細に説明する。上述したように� �空調給湯複合システム100で暖房運転を行っ� �いる場合、外気温度によっては、除霜運転� �運転モードが変更することがある。この場� �、空調給湯複合システム100は、四方弁102を� �御し、冷房運転時と同様の冷媒の流れにす� �ことで除霜運転を実行することが可能にな� �ている。

 まず、空調給湯複合システム100が運転を� ��始すると、現在の運転モードが暖房運転で� ��るか否かを判定する(ステップS201)。そして� ��運転モードが冷房運転である場合には(ステ ップS201;NO)、除霜運転をすることがなく、バ� ��パス管45aに冷媒を導通させる必要がないた� ��バイパス電磁弁309を閉状態にして冷房運転� ��継続する。一方、運転モードが暖房運転で� ��る場合には(ステップS201;YES)、外気温度が予 め設定されている所定温度A℃以下であるか� �かを判定する(ステップS202)。そして、外気� �度がA℃よりも大きい場合(ステップS202;NO)、� ��霜運転をすることがなく、バイパス管45aに� ��媒を導通させる必要がないためバイパス電� ��弁309を閉状態にして暖房運転を継続する。

 一方、外気温度がA℃以下である場合(ス� �ップS202;YES)、室外熱交換器103の表面温度が� �定温度以下になったかどうかで除霜運転の� �無を判定する(ステップS203)。そして、除霜� �転が不要である場合、つまり室外熱交換器10 3の表面温度が所定温度より高い場合(ステッ� ��S203;NO)、バイパス管45aに冷媒を導通させる� �要がないためバイパス電磁弁309を閉状態に� �て暖房運転を継続する。一方、除霜運転を� �する場合、つまり室外熱交換器103の表面温� �が所定温度以下である場合(ステップS203;YES)� ��除霜運転を実行するとともに、バイパス電� ��弁309を開状態に制御し、バイパス管45aに冷� ��が流れるようにする(ステップS204)。

 このフローチャートに基づく判定及び各� ��器の制御は、図4と同様に制御装置が実行す るようになっている。また、室外熱交換器103 の表面の温度を検知する温度センサなどの温 度検出手段を室外熱交換器103の表面や近傍に 設けておくとよい。なお、除霜運転に入った 場合のみにバイパス電磁弁309を開状態にする ものではない。たとえば、冷媒の流れ方向が 反転する場合、たとえば暖房運転から冷房運 転に切り替わった場合にも、熱媒体-冷媒熱� �換器51に低温の冷媒が流入することになるた め、バイパス電磁弁309を開状態にしてバイパ ス管45aに冷媒を流入させるようにしてもよい 。ただし、この場合、バイパス管45a回路で急 激に冷媒の変化が起こらないように冷媒流量 を調節した後に運転を開始するとよい。

実施の形態3.
 図7は、本発明の実施の形態3に係る貯湯水� �環用配管203aを説明するための説明図である� ��図8は、トラップ210の高さを説明するための 概略図である。図7及び図8に基づいて、実施� ��形態3の特徴事項である貯湯水循環用配管203 aについて説明する。なお、図7(a)が貯湯水循� ��用配管203aの部分拡大図を、図7(b)が比較例� �しての貯湯水循環用配管203の部分拡大図を� �れぞれ示している。この貯湯水循環用配管20 3aは、トラップ210を形成するように設けられ� ��いる点で、貯湯水循環用配管203と相違して� ��る。

 実施の形態1及び実施の形態2に係る貯湯� �循環用配管203を施工する際、図7(b)に示すよ� ��に熱媒体-冷媒熱交換器51の水側入出口に直� ��配管を接続するのが一般的である。その結� ��、流体を矢印方向に流した場合、熱媒体-冷 媒熱交換器51の上部に空気層が滞留すること� ��なる。熱媒体-冷媒熱交換器51の上部に空気� ��が滞留すると、その部分にスケールが付着� ��、熱媒体-冷媒熱交換器51の寿命が短くなっ� ��しまう可能性が高くなる。

 そこで、給湯用負荷3を構成する貯湯水循 環用配管203aにトラップ210を形成し、熱媒体-� ��媒熱交換器51の上部に空気層を滞留させな� �ようにしている。このトラップ210は、熱媒� �-冷媒熱交換器51の出口側における貯湯水循� �用配管203aの一部を、熱媒体-冷媒熱交換器51� ��入口側における貯湯水循環用配管203aよりも Amm分高くすることで形成されている。このよ うに、貯湯水循環用配管203aにトラップ210を� �成すれば、トラップ210に空気層を滞留させ� �ことができ、熱媒体-冷媒熱交換器51の上部� �空気層が滞留しなくなる。

 その結果、硬度分が多く含まれた環境で� ��用されたような場合、空気が熱媒体-冷媒熱 交換器51内に滞留することを事前に防止し、� ��ケールの付着を防止し、熱媒体-冷媒熱交換 器51の寿命の延長を測ることができる。また� ��トラップ210内に滞留した空気は、水循環用� ��ンプ31の流量を最大にすることで、外部へ� �き出すことが可能となり、配管施工時に一� �に吐き出すようにすれば、トラップ210内に� �気が滞留することもなくなり、貯湯水循環� �配管203a内にスケールが付着することもない� ��

 また、トラップ210の形成部分に空気抜き� ��などを設け、トラップ210内に滞留した空気� ��抜くような構造としてもよい。なお、図8に 示すように、トラップ210の高さをA(mm)、熱媒� ��-冷媒熱交換器の高さをB(mm)とした場合、ト� ��ップ210の高さAは、0mm以上でかつ熱媒体-冷� �熱交換器51の高さB以下とする。ただし、ト� �ップ210の高さAを考慮して水循環用ポンプ31� �選定する場合であれば、トラップ210の高さA� ��特に制限するものではない。