JP2009186115A - Refrigerating cycle device - Google Patents

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Yoshiaki Kurosawa
美暁 黒澤
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance by improving a refrigerating capacity in an evaporator of a refrigerating cycle device, in particular, to improve the refrigerating capacity by improving a radiating capacity of the refrigerating cycle device using carbon dioxide as the refrigerant. <P>SOLUTION: This refrigerating cycle device comprises a brine tank 24 for storing brine, a refrigerant-brine heat exchanger 30 for exchanging heat between the refrigerant from a radiator 2 and the brine in the brine tank 24, a brine circulating circuit 20 for supplying the brine at a lower portion in the brine tank 24 to the heat exchanger 30, and returning the brine to an upper portion in the brine tank 24, a pump 26 for circulating the brine between the brine tank 24 and the heat exchanger 30 by the brine circulating circuit 20, and a heat exchanger 22 and a fan 22F as cooling means for cooling the brine in the brine tank 24, and a controller C controls an operation of a compressor 1 and the pump 26, and vertically forms a temperature boundary layer of the brine in the brine tank 24. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a refrigerant circuit using carbon dioxide as a refrigerant.

従来よりこの種冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、蒸発器等から冷凍サイクルが構成されている。この場合、圧縮機で圧縮された冷媒が放熱器にて放熱し、絞り手段にて減圧された後、蒸発器にて蒸発し、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気を冷却するものとされていた(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in this type of refrigeration cycle apparatus, a refrigeration cycle is constituted by a compressor, a radiator, an evaporator, and the like. In this case, the refrigerant compressed by the compressor dissipates heat at the radiator, and after being depressurized by the throttle means, evaporates at the evaporator, and the ambient air is cooled by evaporation of the refrigerant at this time. (For example, refer to Patent Document 1).

近年、環境問題等から従来冷凍サイクル装置に使用されていたR22等の塩素を含むHCFC系の冷媒の使用が規制されるようになり、係る従来冷媒の代替品の1つとして、自然冷媒である二酸化炭素を使用する試みがなされている(例えば、特許文献2参照)。   In recent years, the use of HCFC-based refrigerants containing chlorine such as R22 that have been used in conventional refrigeration cycle devices has been regulated due to environmental problems and the like, and natural refrigerants are an alternative to such conventional refrigerants. Attempts have been made to use carbon dioxide (see, for example, Patent Document 2).

図10は、二酸化炭素冷媒を用いた従来の冷凍サイクル装置の全体構成図である。図10の冷凍サイクル装置100は、例えば、室内を空調するための空気調和機(エアコン)として使用されるものである。冷凍サイクル装置100は、圧縮機1、放熱器2(ガスクーラ)、減圧手段として膨張弁4、蒸発器5、冷媒流路切換手段としての四方弁7等により冷媒回路が構成されている。この場合、蒸発器5は利用側の熱交換器として室内を空調可能に配置(例えば、室内に設置)されている。そして、冷房、若しくは、除湿運転時には、圧縮機1から吐出された冷媒が放熱器2に流れて、膨張弁4、蒸発器5を順次経て圧縮機1に戻るように四方弁7が切り換えられる。一方、暖房運転時には、圧縮機1から吐出された冷媒が蒸発器5に流れた後、膨張弁4、放熱器2を順次経て圧縮機1に戻るように四方弁7が切り換えられる。   FIG. 10 is an overall configuration diagram of a conventional refrigeration cycle apparatus using a carbon dioxide refrigerant. The refrigeration cycle apparatus 100 of FIG. 10 is used as, for example, an air conditioner (air conditioner) for air conditioning a room. The refrigeration cycle apparatus 100 includes a refrigerant circuit including a compressor 1, a radiator 2 (gas cooler), an expansion valve 4 as a decompression unit, an evaporator 5, a four-way valve 7 as a refrigerant flow switching unit, and the like. In this case, the evaporator 5 is disposed as a heat exchanger on the use side so that the room can be air-conditioned (for example, installed in the room). During the cooling or dehumidifying operation, the refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the radiator 2, and the four-way valve 7 is switched so as to return to the compressor 1 through the expansion valve 4 and the evaporator 5 in order. On the other hand, during the heating operation, after the refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the evaporator 5, the four-way valve 7 is switched so as to return to the compressor 1 through the expansion valve 4 and the radiator 2 in order.

具体的に、冷房運転時の動作を説明すると、先ず、圧縮機1にて圧縮された冷媒は、四方弁7を経て放熱器2に流入して放熱する。次に、冷媒は膨張弁4に至り、係る膨張弁4を通過する過程で減圧された後、蒸発器5に流入する。そこで、冷媒は周囲の空気と熱交換して蒸発する。このとき、冷媒の吸熱作用により空気が冷却される。これにより、室内を冷房することができる。また、蒸発器5にて蒸発した冷媒は、当該蒸発器5を出た後、四方弁7を経て圧縮機1に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
特開2005−233451号公報 特開2007−205596号公報
Specifically, the operation during the cooling operation will be described. First, the refrigerant compressed by the compressor 1 flows into the radiator 2 through the four-way valve 7 and dissipates heat. Next, the refrigerant reaches the expansion valve 4, is decompressed in the process of passing through the expansion valve 4, and then flows into the evaporator 5. Therefore, the refrigerant evaporates by exchanging heat with the surrounding air. At this time, air is cooled by the endothermic action of the refrigerant. Thereby, the room can be cooled. In addition, the refrigerant evaporated in the evaporator 5 repeats a cycle in which the refrigerant leaves the evaporator 5 and is sucked into the compressor 1 through the four-way valve 7.
JP 2005-233451 A JP 2007-205596 A

ところで、二酸化炭素冷媒は、高低圧差の激しい冷媒で、臨界圧力が低く圧縮により冷媒サイクルの高圧が超臨界状態となり易いことが知られている。係る二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置では、放熱器側の熱源温度が高い(即ち、放熱器において冷媒と熱交換する外気温度が高い)、例えば、真夏等の外気温度が高い状態では放熱器にて冷媒を充分に放熱させることができないので、放熱器出口の冷媒温度も高くなり、その結果、蒸発器入口の比エンタルピーが大きくなって、冷凍能力が著しく低下する問題が生じていた。この場合、冷凍能力を確保するには、高圧圧力を上昇させる必要があるため、これにより、圧縮動力が増大して、成績係数(COP)が低下するという不都合が生じていた。   By the way, it is known that the carbon dioxide refrigerant is a refrigerant having a high and low pressure difference, and the critical pressure is low and the high pressure of the refrigerant cycle is likely to be in a supercritical state due to compression. In the refrigeration cycle apparatus using such a carbon dioxide refrigerant, the heat source temperature on the radiator side is high (that is, the outside air temperature exchanging heat with the refrigerant in the radiator is high), for example, in a state where the outside air temperature is high such as midsummer. In this case, the refrigerant cannot sufficiently dissipate heat, so that the refrigerant temperature at the outlet of the radiator also rises. As a result, the specific enthalpy at the evaporator inlet increases and the refrigeration capacity is significantly reduced. In this case, in order to ensure the refrigerating capacity, it is necessary to increase the high pressure, which causes a disadvantage that the compression power increases and the coefficient of performance (COP) decreases.

図11は、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置の外気温度と成績係数の関係を示す図である。図11に示すように、外気温度が+30℃の場合、高圧圧力を上昇させることなく、能力を確保できるので、圧縮動力を抑えて、比較的高い成績係数(COP)とすることができる。しかしながら、外気温度が上昇すると、放熱器出口の冷媒温度も高くなり、蒸発器入口の比エンタルピーが大きくなって、冷凍能力が著しく低下するため、高圧圧力を上昇させて冷凍能力を確保しようとすると、高圧圧力を上昇させる必要があり、その結果、圧縮動力が増大して、成績係数(COP)が低下することが明らかである。このように、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置では、外気温度が高い状況下において冷凍能力が極端に悪化するため、当該冷凍サイクル装置をエアコンや冷蔵庫などに適用して、実用化することは困難であった。   FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the outside air temperature and the coefficient of performance of a refrigeration cycle apparatus using carbon dioxide refrigerant. As shown in FIG. 11, when the outside air temperature is + 30 ° C., the capacity can be secured without increasing the high pressure, so that the compression power can be suppressed and a relatively high coefficient of performance (COP) can be obtained. However, when the outside air temperature rises, the refrigerant temperature at the radiator outlet also increases, the specific enthalpy at the evaporator inlet increases, and the refrigeration capacity decreases significantly. It is clear that the high pressure needs to be increased, and as a result, the compression power increases and the coefficient of performance (COP) decreases. Thus, in a refrigeration cycle apparatus using a carbon dioxide refrigerant, the refrigeration capacity is extremely deteriorated in a situation where the outside air temperature is high, so that the refrigeration cycle apparatus can be applied to an air conditioner, a refrigerator, etc. and put into practical use. It was difficult.

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置の蒸発器における冷凍能力を改善して、性能の向上を図ることを目的とするものである。特に、高外気温時における能力の悪化を改善して、成績係数を向上させることを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems of the related art, and aims to improve the refrigeration capacity in the evaporator of the refrigeration cycle apparatus using a carbon dioxide refrigerant, thereby improving the performance. To do. In particular, it aims to improve the coefficient of performance by improving the deterioration of ability at high outside temperatures.

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器及び蒸発器を有し、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路を備えたものであって、ブラインを貯留するブラインタンクと、放熱器の冷媒出口側に設けられ、この放熱器から出た冷媒とブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、ブラインタンク内下部のブラインを冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、このブライン循環回路によりブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、このコントローラは、圧縮機及びポンプの運転を制御し、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成することを特徴とする。   The refrigeration cycle apparatus of the present invention includes a compressor, a radiator, and an evaporator, and includes a refrigerant circuit that uses carbon dioxide as a refrigerant. The brine tank stores brine and the refrigerant outlet side of the radiator A refrigerant-brine heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant discharged from the radiator and the brine in the brine tank, and the lower brine in the brine tank are supplied to the refrigerant-brine heat exchanger, A brine circulation circuit for returning to the upper part in the brine tank, a pump for circulating the brine between the brine tank and the refrigerant-brine heat exchanger by the brine circulation circuit, and cooling the brine in the brine tank A cooling means and a controller for controlling the operation of the compressor and the pump, the controller controlling the operation of the compressor and the pump; , And forming a thermal boundary layer of the brine to the top or bottom area of the brine tank.

請求項2の発明の冷凍サイクル装置は、上記発明においてコントローラは、外気温度に基づく指標よりブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機及びポンプの運転を制御することを特徴とする。   In the refrigeration cycle apparatus according to the second aspect of the present invention, in the above invention, the controller sets a target temperature of the refrigerant and the brine that can form a temperature boundary layer of the brine above and below the brine tank based on an index based on the outside air temperature. The operation of the compressor and the pump is controlled based on the temperature.

請求項3の発明の冷凍サイクル装置は、上記各発明においてブラインは水であり、ブラインタンク内下部に給水可能な給水手段と、ブラインタンク内上部から温水を取出可能な温水取出部とを備え、コントローラは、ブラインタンク内のブラインの温度境界層が低下した場合、給水手段によりブラインタンク内下部に給水し、温水取出部よりブラインタンク内上部から温水を取り出すことを特徴とする。   A refrigeration cycle apparatus according to a third aspect of the present invention is the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, wherein the brine is water in each of the above-mentioned inventions, and includes a water supply means capable of supplying water to the lower part in the brine tank, and a hot water extraction unit capable of extracting hot water from the upper part in the brine tank The controller is characterized in that when the temperature boundary layer of the brine in the brine tank is lowered, water is supplied to the lower part in the brine tank by the water supply means, and hot water is taken out from the upper part in the brine tank from the hot water takeout part.

請求項4の発明の冷凍サイクル装置は、請求項1又は請求項2に記載の発明においてブラインは水であり、冷媒対ブライン熱交換器に至るブライン循環回路中に給水する給水手段を備えたことを特徴とする。   A refrigeration cycle apparatus according to a fourth aspect of the present invention comprises the water supply means for supplying water into the brine circulation circuit leading to the refrigerant-brine heat exchanger in which the brine is water in the first or second aspect of the invention. It is characterized by.

請求項5の発明の冷凍サイクル装置は、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の発明において冷却手段は、空冷若しくは水冷によりブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする。   A refrigeration cycle apparatus according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the cooling means cools the brine in the brine tank by air cooling or water cooling.

請求項6の発明の冷凍サイクル装置は、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の発明において冷却手段は、給湯装置を構成するヒートポンプ装置が発生する吸熱作用を用いてブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする。   A refrigeration cycle apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the refrigeration cycle apparatus according to any of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the cooling means uses the endothermic action generated by the heat pump device that constitutes the hot water supply device. It is characterized by cooling.

本発明によれば、ブラインを貯留するブラインタンクと、放熱器の冷媒出口側に設けられ、この放熱器から出た冷媒とブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、ブラインタンク内下部のブラインを冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、このブライン循環回路によりブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、このコントローラは、圧縮機及びポンプの運転を制御し、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成するので、ブラインタンク内の上に温度の高いブライン、下に温度の低いブラインを溜めることができるようになる。これにより、温度境界層の下側に貯えられた温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器に流して冷媒の放熱に利用することで、放熱器を出た冷媒を更に放熱させることができるようになる。特に、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成し、温度境界層の下側に貯えられた温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器に流すことで、冷媒対ブライン熱交換器における冷媒の冷却を効率的に、且つ、継続して行うことができるようになる。   According to the present invention, a brine tank that stores brine, and a refrigerant-to-brine heat exchanger that is provided on the refrigerant outlet side of the radiator and for exchanging heat between the refrigerant discharged from the radiator and the brine in the brine tank. And a brine circulation circuit for supplying the brine in the lower part of the brine tank to the refrigerant-brine heat exchanger and then returning it to the upper part in the brine tank, and the brine circulation circuit between the brine tank and the refrigerant-to-brine heat exchanger. And a cooling means for cooling the brine in the brine tank, and a controller for controlling the operation of the compressor and the pump. The controller controls the operation of the compressor and the pump. Since a brine temperature boundary layer is formed above and below the brine tank, a high temperature bridging is formed above the brine tank. , It is possible to accumulate brine low temperatures down. Thus, the low temperature brine stored under the temperature boundary layer is passed through the refrigerant-to-brine heat exchanger and used for heat dissipation of the refrigerant so that the refrigerant discharged from the radiator can be further radiated. become. In particular, in the refrigerant-to-brine heat exchanger, a temperature boundary layer of brine is formed above and below in the brine tank, and the low-temperature brine stored below the temperature boundary layer is passed through the refrigerant-to-brine heat exchanger. Cooling of the refrigerant can be performed efficiently and continuously.

これにより、高外気温時等の放熱器出口の冷媒温度が高くなる場合であっても、冷媒対ブライン熱交換器にてブラインにより放熱器を出た冷媒の温度を下げることができるので、高圧圧力を上昇させることなく、蒸発器におけるエンタルピー差を充分に確保することができる。従って、圧縮動力を増大することなく、冷凍能力を改善できるので、成績係数が向上し、二酸化炭素冷媒を用いたときの冷却能力の低下を防ぐことができるようになる。   As a result, even when the refrigerant temperature at the radiator outlet becomes high, such as when the outside air temperature is high, the temperature of the refrigerant exiting the radiator by the brine in the refrigerant-to-brine heat exchanger can be lowered. A sufficient enthalpy difference in the evaporator can be secured without increasing the pressure. Accordingly, since the refrigeration capacity can be improved without increasing the compression power, the coefficient of performance is improved, and the decrease in the cooling capacity when using the carbon dioxide refrigerant can be prevented.

特に、請求項2の発明の如くコントローラは、外気温度に基づく指標よりブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機及びポンプの運転を制御するものとすれば、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を容易に形成することができるようになる。   In particular, the controller sets the target temperature of the refrigerant and the brine that can form the temperature boundary layer of the brine in the upper and lower sides of the brine tank from the index based on the outside air temperature, and compresses based on the target temperature. If the operation of the machine and the pump is controlled, the temperature boundary layer of the brine can be easily formed above and below in the brine tank.

また、請求項3の発明の如くブラインは水であり、ブラインタンク内下部に給水可能な給水手段と、ブラインタンク内上部から温水を取出可能な温水取出部とを備え、コントローラは、ブラインタンク内のブラインの温度境界層が低下した場合、給水手段によりブラインタンク内下部に給水し、温水取出部よりブラインタンク内上部から温水を取り出すものとすれば、ブラインタンク内の下部に新たに冷水を供給することができるので、ブラインタンク内の水の温度を下げることができる。特に、温水取出部よりブラインタンク内上部から冷媒の冷却に寄与しない高温の温水を取り出すことができるので、ブラインタンク内の水の温度を積極的に下げることができると共に、ブラインタンク内の温度境界層も維持することができる。   Further, as in the invention of claim 3, the brine is water, and includes a water supply means capable of supplying water to the lower part of the brine tank, and a hot water extraction unit capable of taking out hot water from the upper part of the brine tank, When the temperature boundary layer of the brine drops, water is supplied to the lower part of the brine tank by water supply means, and if hot water is taken out from the upper part of the brine tank from the hot water outlet, cold water is newly supplied to the lower part of the brine tank. As a result, the temperature of the water in the brine tank can be lowered. In particular, since hot hot water that does not contribute to cooling of the refrigerant can be taken out from the upper part of the brine tank from the hot water outlet, the temperature of the water in the brine tank can be actively lowered, and the temperature boundary in the brine tank can be reduced. Layers can also be maintained.

更に、請求項1又は請求項2の発明において請求項4の如くブラインは水であり、冷媒対ブライン熱交換器に至るブライン循環回路中に給水する給水手段を備えるものとすれば、給水手段からの低温の水を直接冷媒対ブライン熱交換器に流して、冷媒を冷却することができるようになる。   Further, in the invention of claim 1 or claim 2, if the brine is water as in claim 4 and provided with a water supply means for supplying water into the brine circulation circuit leading to the refrigerant-brine heat exchanger, the water supply means Of cold water can be passed directly to the refrigerant to brine heat exchanger to cool the refrigerant.

更にまた、上記各発明において請求項5の発明の如く冷却手段は、空冷若しくは水冷によりブラインタンク内のブラインを冷却するものとすれば、ブラインタンク内のブラインの温度を下げることができるので、冷媒対ブライン熱交換器における冷媒の冷却能力を維持することができる。   Furthermore, in each of the above inventions, if the cooling means cools the brine in the brine tank by air cooling or water cooling as in the invention of claim 5, the temperature of the brine in the brine tank can be lowered. The cooling capacity of the refrigerant in the anti-brine heat exchanger can be maintained.

請求項1乃至請求項4の発明において、請求項6の発明の如く冷却手段は、給湯装置を構成するヒートポンプ装置が発生する吸熱作用を用いてブラインタンク内のブラインを冷却するものとすれば、ヒートポンプ運転で従来廃棄されていた冷熱を有効に利用することができるようになる。   In the invention of claim 1 to claim 4, if the cooling means as in the invention of claim 6 cools the brine in the brine tank using the endothermic action generated by the heat pump device constituting the hot water supply device, It becomes possible to effectively use the cold energy that has been conventionally discarded in the heat pump operation.

本発明は、二酸化炭素冷媒を用いた場合に、放熱器出口の冷媒温度の上昇により、蒸発器における冷凍能力が著しく低下する問題を解消するために成されたものである。蒸発器における冷凍能力を改善して、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置の性能を向上させるという目的を、ブラインを貯留するブラインタンクと、放熱器の冷媒出口側に設けられ、放熱器から出た冷媒とブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、ブラインタンク内下部のブラインを冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、ブライン循環回路によりブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、コントローラにより、圧縮機及びポンプの運転を制御し、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成することにより達成した。以下、図面に基づき本発明の冷凍サイクル装置の実施形態について詳述する。   The present invention is made in order to solve the problem that the refrigerating capacity in the evaporator is remarkably lowered due to the rise in the refrigerant temperature at the radiator outlet when the carbon dioxide refrigerant is used. The purpose of improving the refrigerating capacity of the evaporator and improving the performance of the refrigeration cycle apparatus using carbon dioxide refrigerant is provided in the brine tank for storing brine and the refrigerant outlet side of the radiator, and is discharged from the radiator. A refrigerant-brine heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the brine in the brine tank, and a brine for returning the lower brine in the brine tank to the refrigerant-brine heat exchanger and then returning it to the upper part in the brine tank A circulation circuit, a pump for circulating brine between the brine tank and the refrigerant-to-brine heat exchanger by the brine circulation circuit, a cooling means for cooling the brine in the brine tank, and the operation of the compressor and pump A controller for controlling the operation of the compressor and pump by the controller, and in the brine tank It was achieved by forming the thermal boundary layer of the brine down. Hereinafter, embodiments of the refrigeration cycle apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用した冷凍サイクル装置の一実施例の全体構成図を示している。本実施例の冷凍サイクル装置Sは、室内の空調を行う空気調和装置(エアコン)として使用されるものであり、冷媒回路10と、ブライン循環回路20と、冷媒回路10を流れる冷媒とブライン循環回路20を流れるブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器30とから構築されている。尚、実施例では冷凍サイクル装置Sを室内の空調を行う空気調和機(エアコン)に適用して説明するが、本発明の冷凍サイクル装置Sは、エアコンに限らず、冷蔵庫などの冷却装置に適用しても有効である。   FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an embodiment of a refrigeration cycle apparatus to which the present invention is applied. The refrigeration cycle apparatus S of the present embodiment is used as an air conditioner (air conditioner) that performs indoor air conditioning, and includes a refrigerant circuit 10, a brine circulation circuit 20, a refrigerant that flows through the refrigerant circuit 10, and a brine circulation circuit. 20 is constructed from a refrigerant-to-brine heat exchanger 30 for heat exchange with brine flowing through 20. In the embodiment, the refrigeration cycle apparatus S is described as applied to an air conditioner (air conditioner) that performs indoor air conditioning. However, the refrigeration cycle apparatus S of the present invention is not limited to an air conditioner, but is applied to a cooling apparatus such as a refrigerator. Even it is effective.

上記冷媒回路10は、冷媒として二酸化炭素(CO2)が使用され、高圧側が超臨界圧力となる冷媒回路であり、圧縮機1、放熱器2、冷媒対ブライン熱交換器30、減圧手段としての膨張弁4、蒸発器5等を配管接続することにより構成されている。即ち、圧縮機1の吐出側に接続された冷媒吐出管41には四方弁7が接続されている。四方弁7は、冷媒回路10の冷媒流路切換手段であり、エアコンの運転状況に応じて、冷媒流路が切り替え可能に構成されている。即ち、室内の冷房、若しくは、除湿運転が選択される場合には、圧縮機1から吐出された冷媒を放熱器2に至る配管42に流すと共に、蒸発器5に接続された配管46からの冷媒を圧縮機1の吸込側に接続された冷媒導入管40に流すよう四方弁72より冷媒流路が切り替えられる。一方、室内の暖房運転が選択される場合には、圧縮機1から吐出された冷媒を蒸発器5に接続された冷媒配管46に流すと共に、放熱器2からの冷媒を冷媒導入管40に流すように冷媒流路が切り替えられる。即ち、暖房運転では、蒸発器5が放熱器として機能し、放熱器2が蒸発器として機能することは言うまでもない。 The refrigerant circuit 10 is a refrigerant circuit in which carbon dioxide (CO 2 ) is used as a refrigerant and the high pressure side becomes a supercritical pressure. The compressor 1, the radiator 2, the refrigerant-to-brine heat exchanger 30, and the decompression means The expansion valve 4 and the evaporator 5 are connected by piping. That is, the four-way valve 7 is connected to the refrigerant discharge pipe 41 connected to the discharge side of the compressor 1. The four-way valve 7 is a refrigerant flow path switching means of the refrigerant circuit 10 and is configured to be able to switch the refrigerant flow path according to the operating condition of the air conditioner. That is, when indoor cooling or dehumidifying operation is selected, the refrigerant discharged from the compressor 1 is caused to flow through the pipe 42 leading to the radiator 2 and the refrigerant from the pipe 46 connected to the evaporator 5. The refrigerant flow path is switched from the four-way valve 72 so that the refrigerant flows through the refrigerant introduction pipe 40 connected to the suction side of the compressor 1. On the other hand, when indoor heating operation is selected, the refrigerant discharged from the compressor 1 is caused to flow through the refrigerant pipe 46 connected to the evaporator 5 and the refrigerant from the radiator 2 is caused to flow through the refrigerant introduction pipe 40. Thus, the refrigerant flow path is switched. That is, it goes without saying that in the heating operation, the evaporator 5 functions as a radiator and the radiator 2 functions as an evaporator.

前記放熱器2の一側(冷房運転時において冷媒入口側に相当)には上述した冷媒配管42が接続され、他側(冷房運転時において放熱器2の冷媒出口側に相当)には後述する冷媒対ブライン熱交換器30に至る冷媒配管43が接続されている。また、冷媒対ブライン熱交換器30の冷媒配管43が接続されている側と反対側には、膨張弁4に至る配管44が接続されている。そして、膨張弁4と蒸発器5とは冷媒配管45にて接続されており、上述したように蒸発器5の膨張弁4とは反対側には四方弁7に至る冷媒配管46が接続されている。   The refrigerant pipe 42 described above is connected to one side of the radiator 2 (corresponding to the refrigerant inlet side in the cooling operation), and will be described later on the other side (corresponding to the refrigerant outlet side of the radiator 2 during the cooling operation). A refrigerant pipe 43 leading to the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 is connected. A pipe 44 extending to the expansion valve 4 is connected to the side of the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 opposite to the side to which the refrigerant pipe 43 is connected. And the expansion valve 4 and the evaporator 5 are connected by the refrigerant | coolant piping 45, and the refrigerant | coolant piping 46 which reaches the four-way valve 7 is connected to the opposite side to the expansion valve 4 of the evaporator 5 as mentioned above. Yes.

上述した冷媒対ブライン熱交換器30は、放熱器2から出た冷媒とブライン循環回路20内を循環するブラインとを熱交換させるための熱交換器である。この熱交換器30では、冷媒とブラインとが対向して流れるように構成されている。   The refrigerant-to-brine heat exchanger 30 described above is a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant discharged from the radiator 2 and the brine circulating in the brine circulation circuit 20. The heat exchanger 30 is configured such that the refrigerant and the brine flow oppositely.

ここで、係る冷媒回路10における冷房運転時の動作を説明する。先ず、圧縮機1で圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは冷媒吐出管41から四方弁7、冷媒配管42を経て放熱器2に流入し、そこで周囲の空気と熱交換して放熱する。そして、放熱器2を出た冷媒は、冷媒配管43を介して冷媒対ブライン熱交換器30に流入し、ブラインと熱交換して更に放熱する。冷媒対ブライン熱交換器30にて更に放熱して温度低下した冷媒は、次に、冷媒配管44を経て膨張弁4にて減圧された後、冷媒配管45を介して蒸発器5に流入する。   Here, the operation at the time of the cooling operation in the refrigerant circuit 10 will be described. First, the refrigerant gas compressed by the compressor 1 and having a high temperature and high pressure flows into the radiator 2 from the refrigerant discharge pipe 41 through the four-way valve 7 and the refrigerant pipe 42, and radiates heat by exchanging heat with the surrounding air there. Then, the refrigerant exiting the radiator 2 flows into the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 via the refrigerant pipe 43, and further exchanges heat with the brine to further dissipate heat. The refrigerant whose temperature has decreased by further releasing heat in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 is then depressurized by the expansion valve 4 through the refrigerant pipe 44 and then flows into the evaporator 5 through the refrigerant pipe 45.

この蒸発器5で冷媒は周囲の空気から熱を奪って蒸発する。係る冷媒の吸熱作用により周囲の空気が冷却される。その後、冷媒は冷媒配管46、四方弁7を経て冷媒導入管40から圧縮機1に吸い込まれるサイクルを繰り返す。   In this evaporator 5, the refrigerant takes heat from the surrounding air and evaporates. The ambient air is cooled by the endothermic action of the refrigerant. Thereafter, the refrigerant repeats a cycle of being sucked into the compressor 1 from the refrigerant introduction pipe 40 through the refrigerant pipe 46 and the four-way valve 7.

一方、ブライン循環回路20は、冷媒対ブライン熱交換器30、熱交換器22、ブラインタンク24、ポンプ26とを順次配管接続することにより管状のサイクルが構成されている。即ち、冷媒対ブライン熱交換器30を出た配管50は熱交換器22の入口に接続されて、熱交換器22の出口に接続された配管52は、後述するブラインタンク24の上端に接続されている。また、ブラインタンク24の下端には配管54が接続され、当該配管54からブラインタンク24内の下部に蓄えられた温水が取り出し可能に構成されている。   On the other hand, in the brine circulation circuit 20, a tubular cycle is configured by connecting a refrigerant-to-brine heat exchanger 30, a heat exchanger 22, a brine tank 24, and a pump 26 in order. That is, the pipe 50 exiting the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 is connected to the inlet of the heat exchanger 22, and the pipe 52 connected to the outlet of the heat exchanger 22 is connected to the upper end of the brine tank 24 described later. ing. A pipe 54 is connected to the lower end of the brine tank 24 so that hot water stored in the lower part of the brine tank 24 can be taken out from the pipe 54.

そして、ブラインタンク24の下端に接続された配管54はポンプ26に至り、ポンプ26の出口に接続された配管56は、前記冷媒対ブライン熱交換器30に接続されて、係る管状のサイクルが構成されている。   The pipe 54 connected to the lower end of the brine tank 24 leads to the pump 26, and the pipe 56 connected to the outlet of the pump 26 is connected to the refrigerant-brine heat exchanger 30 to constitute such a tubular cycle. Has been.

上記熱交換器22は、ブラインタンク24内のブラインを冷却するための本発明の冷却手段である。実施例の冷却手段は、熱交換器22に外気を通風可能に配置されたファン22Fを運転して、熱交換器22に送風された外気と当該熱交換器22を流れるブラインタンク24内からのブラインとを熱交換させ、外気によりブラインを冷却する空冷方式の冷却手段である。この場合、ファン22Fの運転は圧縮機1の停止中、即ち、冷房運転が行われていないときであって、外気温度が最も低くなる時間帯、例えば、夜間等に運転されるものとする。尚、具体的な運転動作について後に詳述する。また、ポンプ26は、ブライン循環回路20によりブラインタンク24と冷媒対ブライン熱交換器30との間でブラインを循環させるためのものである。   The heat exchanger 22 is the cooling means of the present invention for cooling the brine in the brine tank 24. The cooling means of the embodiment operates a fan 22F that is arranged so that the outside air can be passed through the heat exchanger 22, and the outside air blown to the heat exchanger 22 and the inside of the brine tank 24 that flows through the heat exchanger 22. This is an air-cooling type cooling means for exchanging heat with brine and cooling the brine with outside air. In this case, the fan 22F is operated when the compressor 1 is stopped, that is, when the cooling operation is not performed, and is operated in a time zone in which the outside air temperature is lowest, for example, at night. A specific driving operation will be described in detail later. The pump 26 circulates brine between the brine tank 24 and the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 by the brine circulation circuit 20.

そして、前述したブラインタンク24は、ブラインを貯留するためのタンクである。このブラインタンク24には、前述したように下端に配管56が接続されており、この配管56からブラインタンク24内の下部に貯留されたブラインが取り出し可能に構成されている。また、上端には配管52が接続され、この配管52から回路20内を循環したブラインが当該ブラインタンク24内の上部に戻る構成とされている。即ち、ブライン循環回路20は、ポンプ26の運転によりブラインタンク24内の下部のブラインを、ブラインタンク24内から取り出して、冷媒対ブライン熱交換器30に供給した後、ブラインタンク24内の上部に戻すように構成されている。   The brine tank 24 described above is a tank for storing brine. As described above, a pipe 56 is connected to the lower end of the brine tank 24, and the brine stored in the lower part of the brine tank 24 can be taken out from the pipe 56. A pipe 52 is connected to the upper end, and the brine circulated through the circuit 20 from the pipe 52 returns to the upper part of the brine tank 24. That is, the brine circulation circuit 20 takes out the lower brine in the brine tank 24 from the brine tank 24 by operating the pump 26 and supplies it to the refrigerant-brine heat exchanger 30. It is configured to return.

尚、本実施例ではブライン循環回路20を循環するブラインは水とする。しかしながら、本発明においてブラインは実施例の水に限らず、ブライン循環回路20を循環可能で、且つ、冷媒対ブライン熱交換器30にて冷媒と熱交換可能な流体であれば、どのようなものであっても良く、例えば、クーラント(自動車の冷却水など)などをブラインとして用いても有効である。   In this embodiment, the brine circulating in the brine circulation circuit 20 is water. However, in the present invention, the brine is not limited to the water of the embodiment, and any fluid can be used as long as it can circulate in the brine circulation circuit 20 and can exchange heat with the refrigerant in the refrigerant-brine heat exchanger 30. For example, it is also effective to use coolant (such as automobile coolant) as the brine.

一方、ブラインタンク24は、当該ブラインタンク24への給水手段と温水取出部を備える。本実施例の給水手段は、給水配管57と給水弁57Vにて構成され、この給水配管57の一端は水道水等(本実施例では、水道水)の給水源に接続されると共に、他端がブラインタンク24の下部に接続されている。そして、給水弁57Vの開動作により、給水配管57を介して水道水がブラインタンク24内下部に給水可能に構成されている。また、温水取出部は、ブラインタンク24上方に接続された取出配管58と図示しないポンプ等のブライン取り出し手段(例えば、取り出しポンプ)にて構成されている。即ち、取出配管58の一端がブラインタンク24内上部に接続され、その一端が当該タンク24の上部に貯えられたブライン内にて開口している。そして、取り出しポンプの運転によりタンク24の上方のブラインが取出可能に構成されている。この取出配管58は、洗濯機やトイレ、食堂などの水道の蛇口に接続されており、家庭用水として使用可能に構成されている。   On the other hand, the brine tank 24 includes means for supplying water to the brine tank 24 and a hot water outlet. The water supply means of this embodiment is composed of a water supply pipe 57 and a water supply valve 57V, and one end of the water supply pipe 57 is connected to a water supply source for tap water or the like (tap water in this embodiment) and the other end. Is connected to the lower part of the brine tank 24. And tap water can be supplied to the lower part in the brine tank 24 through the water supply piping 57 by opening operation of the water supply valve 57V. The hot water take-out section is constituted by a take-out pipe 58 connected above the brine tank 24 and brine take-out means (for example, take-out pump) such as a pump (not shown). That is, one end of the extraction pipe 58 is connected to the upper part in the brine tank 24, and one end thereof is opened in the brine stored in the upper part of the tank 24. The brine above the tank 24 can be taken out by the operation of the take-out pump. This extraction pipe 58 is connected to a faucet of a water supply such as a washing machine, a toilet, and a dining room, and is configured to be usable as household water.

更に、本実施例のブラインタンク24内には、ブラインタンク24の下部に貯留されたブライン(実施例では水)の温度を検出するための温度センサTS3が設置され、コントローラCに接続されている。   Further, in the brine tank 24 of the present embodiment, a temperature sensor TS3 for detecting the temperature of the brine (water in the embodiment) stored in the lower portion of the brine tank 24 is installed and connected to the controller C. .

このコントローラCは冷凍サイクル装置Sの制御を司る制御手段である。具体的にコントローラCは、冷媒回路10内の冷媒温度や外気温度等に基づき、冷媒回路10の圧縮機1の運転やブライン循環回路20のポンプ26の運転を制御している。特に、本発明ではブラインタンク24内の上下にブラインの温度の境界層が形成されるようコントローラCが圧縮機1及びポンプ26の運転を制御している。   The controller C is a control unit that controls the refrigeration cycle apparatus S. Specifically, the controller C controls the operation of the compressor 1 of the refrigerant circuit 10 and the operation of the pump 26 of the brine circulation circuit 20 based on the refrigerant temperature, the outside air temperature, and the like in the refrigerant circuit 10. In particular, in the present invention, the controller C controls the operation of the compressor 1 and the pump 26 so that the boundary layer of the brine temperature is formed above and below the brine tank 24.

実施例のコントローラCは外気温度に基づいて作成された指標によりブラインタンク24内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機1及びポンプ26の運転を制御する。具体的に、コントローラCは、予め内蔵されたデータベース、或いは、外部から入力される気象情報等のデータによりその日の気温、例えば、最高気温(本発明の外気温度に基づく指標に相当)を予測する。   The controller C of the embodiment sets the target temperature of the refrigerant and the brine that can form the temperature boundary layer of the brine in the upper and lower sides of the brine tank 24 by the index created based on the outside air temperature, and the compressor based on the target temperature 1 and the operation of the pump 26 are controlled. Specifically, the controller C predicts the temperature of the day, for example, the maximum temperature (corresponding to the index based on the outside temperature of the present invention) based on a database built in beforehand or data such as weather information input from the outside. .

そして、この予測された最高気温がブラインタンク24内の上下にブラインの温度境界層を形成することができる温度となるように、冷媒の目標温度Tsetと、ブラインの目標温度Twsetを設定し、この目標温度となるように圧縮機1及びポンプ26の運転を制御する。尚、本実施例では、放熱器2の出口側であって冷媒対ブライン熱交換器30の入口側の冷媒配管42に放熱器2を出た冷媒の温度を検出するための温度センサTS1を設置する。また、ブライン循環回路20の冷媒対ブライン熱交換器30の出口側の配管50に冷媒対ブライン熱交換器30を出たブラインの温度を検出する温度センサTS2を設置する。各温度センタTS1、TS2はコントローラCに接続されている。そして、コントローラCは、温度センサTS1にて検出される冷媒温度が放熱ポイントTsetとなり、温度センサTS2にて検出されるブライン温度がTwsetとなるように圧縮機1及びポンプ26の運転を制御するものとする。   Then, the target temperature Tset of the refrigerant and the target temperature Twset of the brine are set so that the predicted maximum temperature becomes a temperature at which the brine temperature boundary layer can be formed above and below in the brine tank 24. The operation of the compressor 1 and the pump 26 is controlled so as to reach the target temperature. In the present embodiment, a temperature sensor TS1 for detecting the temperature of the refrigerant exiting the radiator 2 is installed in the refrigerant pipe 42 on the outlet side of the radiator 2 and on the inlet side of the refrigerant-to-brine heat exchanger 30. To do. Further, a temperature sensor TS <b> 2 that detects the temperature of the brine that has exited the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 is installed in the pipe 50 on the outlet side of the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 in the brine circulation circuit 20. Each temperature center TS1, TS2 is connected to a controller C. The controller C controls the operation of the compressor 1 and the pump 26 so that the refrigerant temperature detected by the temperature sensor TS1 becomes the heat radiation point Tset and the brine temperature detected by the temperature sensor TS2 becomes Twset. And

尚、本実施例では予め内蔵されたデータベース、或いは、外部から入力される気象情報等のデータによりその日の最高気温を予測したものを外気温度に基づく指標としたが、これに限らず、例えば、放熱器2通過後の空気温度から外気温度を推定し、この外気温度からブラインタンク24内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機1及びポンプ26の運転を制御するものとしても本発明は有効である。   In the present embodiment, a database built in advance, or a forecast of the highest temperature of the day based on data such as weather information input from the outside is used as an index based on the outside air temperature. The outside air temperature is estimated from the air temperature after passing through the radiator 2, and the target temperature of the refrigerant and the brine that can form the temperature boundary layer of the brine in the top and bottom of the brine tank 24 is set from the outside air temperature based on this target temperature. Thus, the present invention is also effective for controlling the operation of the compressor 1 and the pump 26.

以上の構成で、次に、冷房運転時における冷凍サイクル装置Sの制御動作を図2に示すフローチャートを用いて説明する。先ず、冷凍サイクル装置Sの電源が投入され、冷房運転が選択されると、コントローラCは、ステップS0にて予測されたその日の気温(最高気温)に基づき、ステップS1にて目標となる冷媒対ブライン熱交換器30における冷媒の放熱ポイントTsetを設定する。次に、ステップS2にてステップS1で設定されたTsetからブライン循環回路20の冷媒対ブライン熱交換器30を経たブラインの放熱温度Twsetを設定する。この場合、放熱温度Twsetは、熱交換器30における熱ロスを考慮して設定される。本実施例では、放熱ポイントTsetから熱交換器30の熱ロスに関する定数αを引いた値が放熱温度Twsetとして設定されている。更に、コントローラCは、ステップS3にてS1の放熱ポイントTsetに基づき高圧制御圧力Psetを決定する。   Next, the control operation of the refrigeration cycle apparatus S during the cooling operation with the above configuration will be described using the flowchart shown in FIG. First, when the power of the refrigeration cycle apparatus S is turned on and the cooling operation is selected, the controller C sets the target refrigerant pair in step S1 based on the temperature (maximum temperature) of the day predicted in step S0. The heat radiation point Tset of the refrigerant in the brine heat exchanger 30 is set. Next, in step S2, the heat release temperature Twset of the brine that has passed through the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 of the brine circulation circuit 20 is set from Tset set in step S1. In this case, the heat radiation temperature Twset is set in consideration of heat loss in the heat exchanger 30. In this embodiment, a value obtained by subtracting a constant α related to the heat loss of the heat exchanger 30 from the heat radiation point Tset is set as the heat radiation temperature Twset. Furthermore, the controller C determines the high pressure control pressure Pset based on the heat radiation point Tset of S1 in step S3.

上述したようにステップS1乃至S3にて各目標温度Tset、Twset及び制御圧力Psetが決定されると、コントローラCは、次に、ステップS4にてブラインタンク24の液レベル、即ち、ブラインタンク24内に貯留されたブラインの水位を検出する(図2のステップS4に示すタンク液レベル監視)。即ち、コントローラCは、ブラインタンク24内が満水であるか、否かを判定し、満水であると判定される場合にはそのままステップS6に移行する。   As described above, when the target temperatures Tset, Twset and the control pressure Pset are determined in steps S1 to S3, the controller C next determines the liquid level of the brine tank 24 in step S4, that is, in the brine tank 24. The water level of the brine stored in is detected (tank liquid level monitoring shown in step S4 in FIG. 2). That is, the controller C determines whether or not the inside of the brine tank 24 is full. If it is determined that the brine tank 24 is full, the process proceeds directly to step S6.

一方、ステップS4にてブラインタンク24内が満水で無いと判定されると、ステップS5に移行して、ブラインタンク24への給水が実行される(図2のステップS5に示す水道水注水)。具体的に、ステップS5にてコントローラCは給水配管57の給水弁57Vを開く。これにより、給水源からの水道水が給水配管57を介してブラインタンク24の下部に供給される。そして、所定の満水に到達すると、コントローラCは給水弁57Vを全閉して、次のステップS6に進む。これにより、ブラインタンク24への水道水の供給が停止され、次のステップS6の制御動作に移行する。   On the other hand, if it is determined in step S4 that the inside of the brine tank 24 is not full, the process moves to step S5, and water supply to the brine tank 24 is executed (tap water injection shown in step S5 in FIG. 2). Specifically, the controller C opens the water supply valve 57V of the water supply pipe 57 in step S5. Thereby, the tap water from the water supply source is supplied to the lower part of the brine tank 24 through the water supply pipe 57. When the predetermined water level is reached, the controller C fully closes the water supply valve 57V and proceeds to the next step S6. Thereby, supply of the tap water to the brine tank 24 is stopped, and it transfers to the control operation of following step S6.

次に、ステップS6にてコントローラCは、外気温度とブラインタンク24内の水の温度とを比較して、冷媒対ブライン熱交換器30にて冷媒とブラインの熱交換を実行するか、否かを判定する。この場合、コントローラCは、温度センサTS3にて検出されるブラインタンク24内下部の水の温度が外気温度より高い場合には、放熱器2にて外気と熱交換して放熱した後の冷媒より冷媒対ブライン熱交換器30に流れるブラインタンク24からのブラインの温度の方が高くなる、或いは、冷媒を放熱させることができないので、当該ブライン循環回路20を用いたブラインタンク利用運転を行わないことが望ましい。   Next, in step S6, the controller C compares the temperature of the outside air with the temperature of the water in the brine tank 24, and determines whether or not to perform heat exchange between the refrigerant and the brine in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30. Determine. In this case, when the temperature of the water in the lower part of the brine tank 24 detected by the temperature sensor TS3 is higher than the outside air temperature, the controller C uses the refrigerant after the heat is exchanged with the outside air in the radiator 2 and radiated. The temperature of the brine from the brine tank 24 flowing to the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 becomes higher, or the refrigerant cannot be dissipated, so the operation using the brine tank using the brine circulation circuit 20 is not performed. Is desirable.

そこで、コントローラCは、ステップS6にて温度センサTS3にて検出されるブラインの温度が外気温度に所定の熱交換器30の熱ロスに関する定数βを足した値より大きいか否かを判断する。そして、温度センサTS3にて検出されるブラインの温度が外気温度に定数βを足した値より大きい場合には、ブラインを用いて放熱器2から出た冷媒を冷却することが可能であると判断し、次のステップS7に移行して、ブラインと冷媒とを熱交換するブラインタンク利用運転が開始される。この場合、コントローラCは、ステップS7にて圧縮機1とポンプ26を起動する。   Therefore, the controller C determines whether or not the brine temperature detected by the temperature sensor TS3 in step S6 is larger than the value obtained by adding the constant β related to the heat loss of the predetermined heat exchanger 30 to the outside air temperature. When the temperature of the brine detected by the temperature sensor TS3 is larger than the value obtained by adding the constant β to the outside air temperature, it is determined that the refrigerant discharged from the radiator 2 can be cooled using the brine. Then, the process proceeds to the next step S7, and the brine tank operation for exchanging heat between the brine and the refrigerant is started. In this case, the controller C starts the compressor 1 and the pump 26 in step S7.

更に、コントローラCは、ステップS8にて放熱器2のファン2Fの回転数を制御する。具体的に、温度センサTS1にて検出される放熱器2(図2のステップS8に示すガスクーラに相当)出口の冷媒温度がTsetとなるように、圧縮機1の運転に加えて、ファン2Fの回転数を制御する。   Furthermore, the controller C controls the rotation speed of the fan 2F of the radiator 2 in step S8. Specifically, in addition to the operation of the compressor 1, in addition to the operation of the fan 2F, the refrigerant temperature at the outlet of the radiator 2 (corresponding to the gas cooler shown in step S8 in FIG. 2) detected by the temperature sensor TS1 becomes Tset. Control the number of revolutions.

更に、ステップS9にてブライン循環回路20のポンプ26の運転を温度センサTS2にて検出される熱交換器30を出たブラインの温度がTwsetとなるように制御する。尚、冷房運転時における冷媒回路10の冷媒の動作について前述した通りであるので、説明を省略する。一方、前述したようにポンプ26が駆動されると、ブラインタンク24の下部に貯留された低温のブラインが当該タンク24から取り出され、配管54、ポンプ26を順次経て配管56から冷媒対ブライン熱交換器30に流入する。そして、ブラインは冷媒対ブライン熱交換器30を流れる冷媒と熱交換して冷媒の熱を奪って加熱される。このとき、当該冷媒対ブライン熱交換器30において前述したように冷媒とブラインとを対向流となるように流すことで、冷媒とブラインとの熱交換能力が向上する。   Further, in step S9, the operation of the pump 26 of the brine circulation circuit 20 is controlled so that the temperature of the brine leaving the heat exchanger 30 detected by the temperature sensor TS2 becomes Twset. Since the operation of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 during the cooling operation is as described above, the description thereof is omitted. On the other hand, when the pump 26 is driven as described above, the low-temperature brine stored in the lower part of the brine tank 24 is taken out from the tank 24, and the refrigerant-brine heat exchange is performed from the pipe 56 through the pipe 54 and the pump 26 in order. Flows into the vessel 30. The brine is heated by exchanging heat with the refrigerant flowing through the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 to remove the heat of the refrigerant. At this time, as described above, in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30, the refrigerant and the brine are caused to flow in opposite directions, so that the heat exchange capability between the refrigerant and the brine is improved.

そして、冷媒対ブライン熱交換器30にて冷媒にて加熱されたブラインは次に配管50、熱交換器22を経て配管52からブラインタンク24の上部に戻るサイクルを繰り返す。尚、当該冷房運転時において熱交換器22のファン22Fは停止されているため、当該熱交換器22にてブラインは放熱すること無く、冷媒対ブライン熱交換器30にて加熱された状態のままブラインタンク24の上部に戻される。   The brine heated by the refrigerant in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 then repeats a cycle of returning to the upper part of the brine tank 24 from the pipe 52 via the pipe 50 and the heat exchanger 22. In addition, since the fan 22F of the heat exchanger 22 is stopped during the cooling operation, the brine is not radiated in the heat exchanger 22 and remains heated in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30. It is returned to the upper part of the brine tank 24.

他方、コントローラCは前述したステップS4及びステップS5の給水制御に加えて、ブラインタンク24への給水制御を実行している。即ち、元のブラインタンク24内の水の温度が低いにも拘わらず、冷媒との熱交換によりブライン循環回路20内のブライン温度が上昇し、ブラインタンク24内のブラインの温度境界層が低下して、ブラインタンク24内下部に貯えられた低温のブライン温度が上昇すると、冷媒対ブライン熱交換器30に低温のブラインを流すことができなくなる。その結果、当該熱交換器30における冷媒の放熱能力が低下する不都合が生じることとなる。   On the other hand, the controller C executes water supply control to the brine tank 24 in addition to the water supply control in steps S4 and S5 described above. That is, although the temperature of the water in the original brine tank 24 is low, the brine temperature in the brine circulation circuit 20 rises due to heat exchange with the refrigerant, and the temperature boundary layer of the brine in the brine tank 24 falls. Thus, when the low-temperature brine temperature stored in the lower part of the brine tank 24 rises, the low-temperature brine cannot flow through the refrigerant-to-brine heat exchanger 30. As a result, there arises a disadvantage that the heat dissipation capability of the refrigerant in the heat exchanger 30 is lowered.

このため、係る熱交換器30における冷媒の放熱能力の低下を防ぐため、ブラインタンク24内下部に貯えられたブライン温度が予め設定された所定の温度以上となると、ステップS10に示すブラインタンク24内のブライン温度を低下させるための給水動作が実行される。具体的に、コントローラCは通常(即ち、前記温度センサTS3にて検出されるブラインタンク24内下部のブライン温度が所定温度より低い場合)、取り出しポンプを停止している。この状態では、取出配管58からブラインタンク24内上部のブラインが流出することはない。   For this reason, in order to prevent the heat dissipation capability of the refrigerant in the heat exchanger 30 from being lowered, when the brine temperature stored in the lower part of the brine tank 24 is equal to or higher than a predetermined temperature, the inside of the brine tank 24 shown in step S10 A water supply operation for lowering the brine temperature is performed. Specifically, the controller C normally stops the extraction pump (that is, when the brine temperature in the lower part of the brine tank 24 detected by the temperature sensor TS3 is lower than a predetermined temperature). In this state, the brine in the upper part of the brine tank 24 does not flow out from the extraction pipe 58.

一方、ブラインタンク24内のブラインの温度境界層が低下した場合、即ち、本実施例では温度センサTS3にて検出されるブラインタンク24内下部のブライン温度が所定温度以上となると、取り出しポンプが始動して、ブラインタンク24の上部に貯えられた高温のブラインが取出配管58からブラインタンク24の外部に取り出される。このとき、給水弁57Vを開いてブラインタンク24内下部に低温の水道水を供給する。これにより、ブラインタンク24内下部に低温の水が供給されるので、熱交換器30に流れるブラインの温度を下げることができるようになり、熱交換器30にて冷媒を効果的に冷却して係る放熱能力を維持することができる。   On the other hand, when the temperature boundary layer of the brine in the brine tank 24 is lowered, that is, in this embodiment, when the brine temperature in the lower part of the brine tank 24 detected by the temperature sensor TS3 becomes a predetermined temperature or more, the take-out pump is started. Then, the high temperature brine stored in the upper part of the brine tank 24 is taken out of the brine tank 24 from the takeout pipe 58. At this time, the water supply valve 57V is opened to supply low-temperature tap water to the lower part of the brine tank 24. As a result, low-temperature water is supplied to the lower part of the brine tank 24, so that the temperature of the brine flowing through the heat exchanger 30 can be lowered, and the refrigerant is effectively cooled by the heat exchanger 30. Such heat dissipation capability can be maintained.

尚、ステップS10の給水制御を行った後、コントローラCは、ステップS4に戻って上述したステップS4乃至ステップS10の制御動作を繰り返し実行する。他方、前記ステップS6にて温度センサTS3にて検出されるブラインの温度が外気温度に定数βを足した値以下の場合には、ブラインを用いて放熱器2から出た冷媒を冷却することができないと判断し、ステップS11に進んで、ブラインタンク無しの従来の冷房運転が実行される。その後、コントローラCは、ステップS4に戻って上述したステップS4乃至ステップS10の制御動作を繰り返し実行する。   In addition, after performing water supply control of step S10, the controller C returns to step S4, and repeatedly performs the control operation | movement of step S4 thru | or step S10 mentioned above. On the other hand, when the temperature of the brine detected by the temperature sensor TS3 in step S6 is equal to or less than the value obtained by adding the constant β to the outside air temperature, the refrigerant discharged from the radiator 2 can be cooled using the brine. It judges that it cannot be performed, it progresses to step S11, and the conventional cooling operation without a brine tank is performed. Thereafter, the controller C returns to step S4 and repeatedly executes the control operations of steps S4 to S10 described above.

ここで、ブラインタンク24内の下部のブライン温度を+25℃、ブラインタンク24の容量を200L、熱交換器30の熱ロスを3℃として冷凍サイクル装置Sを実際に運転した場合について説明する。図3はこの場合の冷媒回路10の冷媒のp−h線図(モリエル線図)であり、図4は冷媒温度とエントロピーの関係を示す図である。図3及び図4において実線は係るブラインタンク利用運転を行った場合であり、破線はタンク無して運転を行った場合、即ち、冷媒対ブライン熱交換器30にて冷媒とブラインとの熱交換を行わなかった場合の従来の冷凍サイクル装置の運転を示している。また、Aは圧縮機1入口の冷媒の状態、Bは圧縮機1出口、Cは放熱器2出口、Dは冷媒対ブライン熱交換器30出口(即ち、膨張弁4入口)、Eは膨張弁4出口(蒸発器5入口)、E’は従来(タンク無しの場合)の膨張弁4出口(蒸発器5入口)の冷媒の状態をそれぞれ示している。   Here, a case where the refrigeration cycle apparatus S is actually operated with the brine temperature in the lower part of the brine tank 24 set to + 25 ° C., the capacity of the brine tank 24 set to 200 L, and the heat loss of the heat exchanger 30 set to 3 ° C. will be described. FIG. 3 is a ph diagram (Mollier diagram) of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 in this case, and FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the refrigerant temperature and entropy. 3 and FIG. 4, the solid line indicates the case where the operation using the brine tank is performed, and the broken line indicates the case where the operation is performed without the tank, that is, the refrigerant / brine heat exchanger 30 performs heat exchange between the refrigerant and the brine. The operation of the conventional refrigeration cycle apparatus when not performed is shown. A is the state of the refrigerant at the inlet of the compressor 1, B is the outlet of the compressor 1, C is the outlet of the radiator 2, D is the outlet of the refrigerant to brine heat exchanger 30 (that is, the inlet of the expansion valve 4), and E is the expansion valve 4 outlets (evaporator 5 inlet) and E ′ respectively indicate the state of the refrigerant at the conventional expansion valve 4 outlet (evaporator 5 inlet).

図3及び図4に示すように冷媒対ブライン熱交換器30にて冷媒を放熱することで、蒸発器5入口の比エンタルピー及びエントロピーを低くすることができる。これにより、蒸発器5におけるエントルピー差及びエントロピー差を充分にとることができるようになる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the specific enthalpy and entropy at the inlet of the evaporator 5 can be lowered by radiating the refrigerant in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30. As a result, the entropy difference and the entropy difference in the evaporator 5 can be sufficiently obtained.

4.7kWの冷房能力のエアコンを考えた場合、+40℃の放熱器2出口の温度をブラインタンク24による冷却により+30℃まで冷却した場合、エントルピー差を1.48kW増大させることが可能となり、成績係数(COP)に換算すると従来の運転では3.1であったものを本発明により4.6に増大させることが可能となる。   When considering an air conditioner with a cooling capacity of 4.7 kW, if the temperature at the outlet of the radiator 2 at + 40 ° C. is cooled to + 30 ° C. by cooling with the brine tank 24, the entropy difference can be increased by 1.48 kW. When converted into a coefficient (COP), the value of 3.1 in the conventional operation can be increased to 4.6 according to the present invention.

従って、高圧圧力を上昇させることなく、蒸発器5における冷凍能力を改善することができるようになる。これにより、圧縮動力を抑えて冷凍能力を確保することができるので、成績係数の向上を図ることができるようになる。   Therefore, the refrigerating capacity in the evaporator 5 can be improved without increasing the high pressure. As a result, the refrigeration capacity can be ensured by suppressing the compression power, so that the coefficient of performance can be improved.

以上詳述したように、圧縮機1及びポンプ26の運転を制御して、ブラインタンク24内の上下にブラインの温度境界層を形成することで、ブラインタンク24内の上方に温度の高いブライン、下方に温度の低いブラインを溜めることができるようになる。これにより、温度境界層の下側に貯留された温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器30に流して、当該熱交換器30を流れる冷媒回路30の放熱器2からの冷媒を更に放熱させることができる。特に、本発明の如くブラインタンク24内の上下にブラインの温度境界層を形成し、温度境界層の下側に貯えられた温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器30に流すことで、冷媒対ブライン熱交換器30における冷媒の放熱を効率的に継続して行うことができる。   As described above in detail, the operation of the compressor 1 and the pump 26 is controlled to form a brine temperature boundary layer above and below in the brine tank 24, so that a high temperature brine above the brine tank 24, Brine having a low temperature can be accumulated below. As a result, the low-temperature brine stored below the temperature boundary layer is caused to flow through the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 to further dissipate the refrigerant from the radiator 2 of the refrigerant circuit 30 that flows through the heat exchanger 30. be able to. In particular, a brine temperature boundary layer is formed above and below the brine tank 24 as in the present invention, and a low temperature brine stored below the temperature boundary layer is caused to flow to the coolant-to-brine heat exchanger 30, thereby The heat radiation of the refrigerant in the anti-brine heat exchanger 30 can be performed efficiently and continuously.

これにより、外気温度が高い状況下であっても、高圧圧力を上昇させること無く、蒸発器5入口の比エンタルピーを低くして、蒸発器5におけるエンタルピー差を確保することができるので、蒸発器5の冷凍能力を改善することができる。特に、本発明を適用することで高圧圧力を上昇させること無く、冷凍能力を確保できるので、圧縮動力の増大を回避することができるようになり、成績係数(COP)の向上を図ることができるようになる。これにより、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置Sの冷却能力、効率の低下を防ぐことが可能となる。   As a result, even under circumstances where the outside air temperature is high, the specific enthalpy at the inlet of the evaporator 5 can be lowered and the enthalpy difference in the evaporator 5 can be ensured without increasing the high pressure. The refrigeration capacity of 5 can be improved. In particular, by applying the present invention, the refrigeration capacity can be ensured without increasing the high pressure, so that an increase in compression power can be avoided and the coefficient of performance (COP) can be improved. It becomes like this. Thereby, it becomes possible to prevent the cooling capacity and efficiency of the refrigeration cycle apparatus S using the carbon dioxide refrigerant from decreasing.

特に、本実施例の如く外気温度に基づく指標よりブラインタンク24内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度Tset、Twsetを設定し、この目標温度Tset、Twsetに基づいて圧縮機1及びポンプ26の運転を制御することで、ブラインタンク24内の上下にブラインの温度境界層を容易に形成することができる。   In particular, the target temperature Tset and Twset of the brine and the brine that can form the temperature boundary layer of the brine and the target temperature Tset and Twset are set based on the target temperature Tset and Twset based on the index based on the outside air temperature as in this embodiment. By controlling the operation of the compressor 1 and the pump 26, the brine temperature boundary layer can be easily formed above and below the brine tank 24.

更に、ブラインタンク24内のブラインの温度境界層が低下した場合、給水手段によりブラインタンク24内下部に給水し、温水取出部よりブラインタンク24内上部から温水を取り出すことで、ブラインタンク24内の下部に新たに冷水を供給することができるので、ブラインタンク24内の水の温度を下げることができる。特に、温水取出部よりブラインタンク24内上部から温水を取り出すことで、ブラインタンク内上部の高温の湯のみを取り出すことができるので、ブラインタンク24内の温度境界層を維持することができる。   Furthermore, when the temperature boundary layer of the brine in the brine tank 24 is lowered, water is supplied to the lower part of the brine tank 24 by the water supply means, and the hot water is taken out from the upper part of the brine tank 24 from the hot water take-out part. Since cold water can be newly supplied to the lower part, the temperature of the water in the brine tank 24 can be lowered. In particular, by extracting hot water from the upper part of the brine tank 24 from the hot water outlet, only hot water in the upper part of the brine tank can be taken out, so that the temperature boundary layer in the brine tank 24 can be maintained.

ところで、本実施例の冷凍サイクル装置Sのブライン循環回路20には、前述したようにブラインタンク24内のブラインを冷却するための冷却手段として熱交換器22とファン22Fが設けられている。この冷却手段のファン22FはコントローラCに接続されており、コントローラCにより熱交換器22におけるブラインの冷却運転が制御されている。即ち、ファン22Fの停止時には熱交換器22に外気が通風されないため、ブライン循環回路20を循環するブラインは当該熱交換器22にて殆ど放熱せずにブラインタンク24内に戻る。一方、コントローラCにより、ファン22Fが運転されると熱交換器22に外気が通風されるため、当該熱交換器22を流れるブラインと通風される外気とが熱交換する。この場合、コントローラCは上述した冷媒回路10の圧縮機1の停止時、即ち、冷房運転停止時に当該冷却手段を用いたブラインタンク24内のブラインの冷却を実行する。これは冷房運転中にファン22を運転してブラインの冷却を行ってしまうと、ブラインタンク24の上部に冷却されたブラインが戻ることになり、前述した温度境界層が崩れるためである。   By the way, in the brine circulation circuit 20 of the refrigeration cycle apparatus S of the present embodiment, the heat exchanger 22 and the fan 22F are provided as cooling means for cooling the brine in the brine tank 24 as described above. The fan 22F of the cooling means is connected to the controller C, and the cooling operation of the brine in the heat exchanger 22 is controlled by the controller C. That is, since the outside air is not ventilated to the heat exchanger 22 when the fan 22F is stopped, the brine circulating in the brine circulation circuit 20 returns to the brine tank 24 without radiating heat in the heat exchanger 22. On the other hand, when the fan 22F is operated by the controller C, the outside air is ventilated to the heat exchanger 22, so that the brine flowing through the heat exchanger 22 and the outside air ventilated exchange heat. In this case, the controller C cools the brine in the brine tank 24 using the cooling means when the compressor 1 of the refrigerant circuit 10 is stopped, that is, when the cooling operation is stopped. This is because if the fan 22 is operated during the cooling operation to cool the brine, the cooled brine returns to the upper part of the brine tank 24, and the above-described temperature boundary layer collapses.

更に、本実施例のように空冷式の冷却手段を用いる場合には、当該熱交換器22に送風される外気の温度がブラインの放熱に影響を及ぼすのは言うまでもない。即ち、外気の温度が低い時間帯にファン22Fを運転して、ブラインと熱交換させることが最も望ましい。図5は、ある都市における真夏(8月)の1ヶ月間の最高気温と最低気温を示したデータである。この図5に示すように昼間の最高気温と夜間の最低気温との差は、少なくとも6℃〜8℃程度の差が有ることがわかる。また、地方では1日の最高気温と最低気温との間に10℃程度の温度差があることも知られている。従って、外気温度が1日の内で最も低くなる夜間であって、冷房運転を行っていない時間帯にポンプ26及びファン22Fを運転し、ブライン循環回路20にブラインタンク24内のブラインを流して、熱交換器22を通過するブラインを外気と熱交換することで、当該冷却手段にてブラインを最も効果的に冷却できることが明らかである。   Furthermore, when using an air-cooling type cooling means as in this embodiment, it goes without saying that the temperature of the outside air blown to the heat exchanger 22 affects the heat radiation of the brine. In other words, it is most desirable to operate the fan 22F during a time period when the temperature of the outside air is low to exchange heat with the brine. FIG. 5 is data showing a maximum temperature and a minimum temperature for one month in midsummer (August) in a certain city. As shown in FIG. 5, it can be seen that the difference between the daytime maximum temperature and the nighttime minimum temperature is at least about 6 ° C. to 8 ° C. It is also known that there is a temperature difference of about 10 ° C. between the daily maximum and minimum temperatures in rural areas. Accordingly, the pump 26 and the fan 22F are operated at night when the outside air temperature is the lowest in the day and the cooling operation is not performed, and the brine in the brine tank 24 is allowed to flow through the brine circulation circuit 20. It is apparent that the brine can be cooled most effectively by the cooling means by exchanging the heat of the brine passing through the heat exchanger 22 with the outside air.

次に、具体的にブライン冷却運転について図6を用いて説明する。図6において矢印は当該冷却運転におけるブラインの流れを示している。先ず、外気温度が最も低くなる夜間であって、冷房運転が行われていない圧縮機1停止時に、コントローラCはポンプ26及びファン22Fを起動する。これにより、ブラインタンク24内のブラインが当該タンク24の下部から取り出され、配管54、ポンプ26を経て冷媒対ブライン熱交換器30を通過する。尚、当該運転時には冷媒回路10の圧縮機1は停止されており、冷媒回路10内の冷媒の循環が無いため、冷媒対ブライン熱交換器30においてブラインと冷媒との熱交換は行われない。   Next, the brine cooling operation will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 6, arrows indicate the flow of brine in the cooling operation. First, the controller C starts the pump 26 and the fan 22F at the night when the outside air temperature is the lowest and when the compressor 1 is not performing the cooling operation. As a result, the brine in the brine tank 24 is taken out from the lower portion of the tank 24 and passes through the refrigerant 54 and the brine heat exchanger 30 via the pipe 54 and the pump 26. During the operation, the compressor 1 of the refrigerant circuit 10 is stopped, and there is no circulation of the refrigerant in the refrigerant circuit 10, so that heat exchange between the brine and the refrigerant is not performed in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30.

そして、冷媒対ブライン熱交換器30を出たブラインは配管54を介して熱交換器22に流入し、そこでファン22Fにて通風される外気と熱交換する。このとき、昼間の冷房運転で加熱されたブラインタンク24内からのブラインは温度の低い外気と熱交換することで外気に熱を奪われて冷却される。その後、熱交換器22を出たブラインはブラインタンク24の上部に戻り、再び下部から配管50に放出されるサイクルを繰り返す。当該ブライン冷却運転では、熱交換器22にて空気に熱を放出し冷却されたブラインがブラインタンク24内の上部に戻るため、ブラインタンク24内の温度境界層が崩されていき、最終的に、ブラインタンク24内全体のブラインが低温となる。   Then, the brine that has exited the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 flows into the heat exchanger 22 via the pipe 54, and exchanges heat with the outside air that is ventilated by the fan 22F. At this time, the brine from inside the brine tank 24 heated in the daytime cooling operation is cooled by taking heat away from the outside air by exchanging heat with the outside air having a low temperature. Thereafter, the brine that has exited the heat exchanger 22 returns to the upper part of the brine tank 24 and is repeatedly discharged from the lower part to the pipe 50. In the brine cooling operation, since the brine cooled by releasing heat to the air in the heat exchanger 22 returns to the upper part in the brine tank 24, the temperature boundary layer in the brine tank 24 is destroyed, and finally The entire brine in the brine tank 24 becomes low temperature.

このように、冷房運転停止時にブラインタンク24内のブラインをブライン循環回路20に流して冷却手段を運転することで、当該冷却手段にて昼間の冷房運転で加熱されたブラインタンク24内のブラインを冷却することができる。特に、本実施例の如く空冷式の冷却手段を用いる場合には、最も外気が低温となる夜間に当該冷却手段を運転することでブラインを外気と熱交換させて効率よく冷却することが可能となる。また、この場合、ブラインタンク24内の温度境界層が崩されることとなるが、本実施例のブライン冷却運転は、冷房運転停止時に行われるため、冷房運転に悪影響を及ぼすことなく、ブラインの冷却を実行でき、且つ、ブラインタンク24内全体のブラインを低温とすることができる。   In this way, when the cooling operation is stopped, the brine in the brine tank 24 is flowed to the brine circulation circuit 20 to operate the cooling means, so that the brine in the brine tank 24 heated by the cooling means in the daytime cooling operation is discharged. Can be cooled. In particular, when air-cooled cooling means is used as in this embodiment, it is possible to efficiently cool the brine by exchanging heat with the outside air by operating the cooling means at night when the outside air is at the lowest temperature. Become. In this case, the temperature boundary layer in the brine tank 24 is destroyed. However, since the brine cooling operation of the present embodiment is performed when the cooling operation is stopped, the cooling of the brine is performed without adversely affecting the cooling operation. And the entire brine in the brine tank 24 can be cooled.

尚、上述した実施例1では、図6に示すようにファン22Fにて外気を熱交換器22に流してブラインを冷却する空冷方式の冷却手段を用いるものとしたが、本発明の冷却手段は、これに限定されるものでなく、例えば、水冷方式によりブラインタンク24内のブラインを冷却するものとしても差し支えない。更には、図6に示す空冷方式の冷却手段と、水冷方式の冷却手段を備えるものとしても構わない。図7は、この場合のブライン循環回路20の一例である。尚、図7において、前記図1及び図6と同一の符号が付されているものは同様、又は、類似の効果、若しくは作用を奏するものとし、ここでは説明を省略する。   In the first embodiment described above, as shown in FIG. 6, an air-cooling cooling unit that cools brine by flowing outside air to the heat exchanger 22 using a fan 22F is used. For example, the brine in the brine tank 24 may be cooled by a water cooling method. Furthermore, the air-cooling type cooling means and the water-cooling type cooling means shown in FIG. 6 may be provided. FIG. 7 shows an example of the brine circulation circuit 20 in this case. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 6 denote the same or similar effects or actions, and the description thereof is omitted here.

図7に示す本実施例のブライン循環回路20は、図6と同様の空冷方式の冷却手段と、水冷方式の冷却手段との2つの冷却手段を備えている。この場合、上記空冷方式の冷却手段は、前記実施例1で説明したものと同一であるため説明を省略し、水冷方式の冷却手段について説明する。この水冷方式の冷却手段は、ブラインタンク24内の下方であって、途中部(熱交換部62)が温度の低いブラインが貯留されている温度境界層の下側のブラインと熱交換可能に配設された熱交換配管60と図示しない弁装置から構成されている。この熱交換配管60の一端は、水道水などの給水源に接続されており、他端は、例えば、洗濯機やトイレ、食堂などの水道の蛇口に接続され、家庭用水として使用可能に構成されている。   The brine circulation circuit 20 of the present embodiment shown in FIG. 7 includes two cooling means, that is, an air-cooling cooling means similar to FIG. 6 and a water-cooling cooling means. In this case, since the air-cooling cooling means is the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted, and the water-cooling cooling means will be described. This water-cooling type cooling means is arranged in the lower part of the brine tank 24 so that the middle part (the heat exchange part 62) can exchange heat with the brine below the temperature boundary layer in which the brine having a low temperature is stored. It is comprised from the installed heat exchange piping 60 and the valve apparatus which is not shown in figure. One end of the heat exchanging pipe 60 is connected to a water supply source such as tap water, and the other end is connected to a faucet of a water supply such as a washing machine, a toilet or a dining room, and is configured to be usable as household water. ing.

この場合、熱交換配管60の弁装置が開放されると、配管60の一端に接続された給水源から水道水が供給される。当該水道水は前述したブラインタンク24内に配設された熱交換配管60の熱交換部62を通過する過程で、ブラインタンク24内の下部に貯留されたブラインと熱交換する。本実施例の水冷式の冷却手段は、上述したようにブラインタンク24内の下部に貯留された低温のブラインを冷却可能に構成されているため、当該ブラインタンク24内のブラインの温度境界層を乱すことが無いため、圧縮機1の運転中、即ち、冷房運転時であってもブラインタンク24内のブラインの冷却を実行することができる。   In this case, when the valve device of the heat exchange pipe 60 is opened, tap water is supplied from a water supply source connected to one end of the pipe 60. The tap water exchanges heat with the brine stored in the lower part of the brine tank 24 in the process of passing through the heat exchange section 62 of the heat exchange pipe 60 disposed in the brine tank 24 described above. Since the water-cooling type cooling means of the present embodiment is configured to cool the low-temperature brine stored in the lower part of the brine tank 24 as described above, the temperature boundary layer of the brine in the brine tank 24 is reduced. Since there is no disturbance, the brine in the brine tank 24 can be cooled even during the operation of the compressor 1, that is, during the cooling operation.

例えば、ブラインタンク24内の温度センサTS3にて検出されるブライン温度が所定温度に上昇した場合、コントローラCは熱交換配管60の弁装置を開いて、熱交換配管60に水道水を流通させる。このとき、水道水がブラインタンク24内のブラインと熱交換可能に配設された熱交換部62を通過する過程でブラインタンク24内のブラインと熱交換する。これにより、ブラインは熱交換部62を流れるブラインに熱を捨てることができる。   For example, when the brine temperature detected by the temperature sensor TS <b> 3 in the brine tank 24 rises to a predetermined temperature, the controller C opens the valve device of the heat exchange pipe 60 and causes the tap water to flow through the heat exchange pipe 60. At this time, the tap water exchanges heat with the brine in the brine tank 24 in the process of passing through the heat exchanging unit 62 arranged to be able to exchange heat with the brine in the brine tank 24. Thereby, the brine can throw away heat to the brine flowing through the heat exchanging unit 62.

このように、当該空冷式の冷却手段により、冷房運転で加熱されたブラインタンク24内のブラインを直接冷却することができる。特に、水道水の温度は気温(外気温)より10℃程度低いため、冷房運転が行われている昼間であっても効果的に冷却を行うことが可能となる。また、冷房運転が行われていない夜間には、水冷方式の冷却手段を用いることなく、前述した空冷方式の冷却手段を運転することでブラインを外気と熱交換させて効率よく冷却することも可能となる。或いは、水冷方式の冷却手段と空冷方式の冷却手段の双方によりブラインの冷却を行うものとすれば、より短時間でより効率よく冷却することも可能となる。   Thus, the brine in the brine tank 24 heated by the cooling operation can be directly cooled by the air cooling type cooling means. In particular, since the temperature of tap water is about 10 ° C. lower than the air temperature (outside air temperature), it is possible to effectively cool even during the daytime when the cooling operation is performed. Also, at night when cooling operation is not performed, it is possible to efficiently cool the brine by exchanging heat with the outside air by operating the air cooling method described above without using the water cooling method. It becomes. Alternatively, if the brine is cooled by both the water-cooling type cooling means and the air-cooling type cooling means, the cooling can be performed more efficiently in a shorter time.

次に、図8を用いて本発明のもう一つの他の実施例の冷凍サイクル装置Sについて説明する。図8に示す本実施例の冷凍サイクル装置Sは、給湯装置70のヒートポンプ装置80の冷媒回路の一部とブライン循環回路20の一部とが交熱的に配置されており、係る交熱部(熱交換器92)をブラインを冷却する冷却手段としている。即ち、本実施例の冷凍サイクル装置Sの冷却手段は、給湯装置70を構成するヒートポンプ装置80が発生する吸熱作用を用いてブラインタンク24内のブラインを冷却するものである。   Next, a refrigeration cycle apparatus S according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the refrigeration cycle apparatus S of the present embodiment shown in FIG. 8, a part of the refrigerant circuit of the heat pump apparatus 80 of the hot water supply apparatus 70 and a part of the brine circulation circuit 20 are arranged in a heat exchange manner. The (heat exchanger 92) serves as a cooling means for cooling the brine. That is, the cooling means of the refrigeration cycle apparatus S of the present embodiment cools the brine in the brine tank 24 using the endothermic action generated by the heat pump apparatus 80 that constitutes the hot water supply apparatus 70.

図8において、冷凍サイクル装置Sの全体の構成は前記実施例1で説明したものと同様であるため、ここでは主に上記実施例1と異なる構成についてのみ説明する。図8の給湯装置70は、ヒートポンプ装置80と給湯タンクユニット90から構成されている。このヒートポンプ装置80は、圧縮機81、熱交換器82、膨張弁83、電磁弁84、蒸発器85を順次配管接続することにより構成された冷媒サイクル(冷媒回路)を備えている。また、膨張弁83を出た配管は2股に分岐され、一方が上述した電磁弁84に接続されると共に、他方が電磁弁86、本実施例の冷却手段としての熱交換器92を順次経て圧縮機81の入口側に接続された配管に接続されている。   In FIG. 8, since the entire configuration of the refrigeration cycle apparatus S is the same as that described in the first embodiment, only the configuration different from the first embodiment will be mainly described here. The hot water supply device 70 in FIG. 8 is configured by a heat pump device 80 and a hot water supply tank unit 90. The heat pump device 80 includes a refrigerant cycle (refrigerant circuit) configured by sequentially connecting a compressor 81, a heat exchanger 82, an expansion valve 83, an electromagnetic valve 84, and an evaporator 85 by piping. Also, the piping exiting the expansion valve 83 is branched into two branches, one of which is connected to the electromagnetic valve 84 described above, and the other is sequentially passed through the electromagnetic valve 86 and the heat exchanger 92 as the cooling means of this embodiment. It is connected to a pipe connected to the inlet side of the compressor 81.

上記熱交換器82はヒートポンプ装置80の冷媒配管と熱交換関係に配設された後述する給湯タンクユニット90の水配管が設けられており、当該熱交換器82において各配管をそれぞれ流れる冷媒と水の流れが対向流となるように配置されている。この熱交換器82の水配管の入口には水循環回路の配管93が接続されており、出口には配管94が接続されている。   The heat exchanger 82 is provided with a water pipe of a hot water supply tank unit 90 (described later) disposed in heat exchange relation with the refrigerant pipe of the heat pump device 80. In the heat exchanger 82, the refrigerant and water flowing through the pipes respectively. Are arranged so that the flow of the countercurrent flows. A pipe 93 of a water circulation circuit is connected to the inlet of the water pipe of the heat exchanger 82, and a pipe 94 is connected to the outlet.

上述した給湯タンクユニット90は、給湯タンク91と、配管93、配管94、図示しない給水配管及び出湯配管等から構成されている。この場合、給湯タンク91内の水は、配管93から取り出され、熱交換器82に至り当該熱交換器82の水配管を通過する過程でヒートポンプ装置80の冷媒配管を流れる圧縮機1からの高温高圧の冷媒と熱交換して加熱される。その後、熱交換器82を出た水(温水)は、配管94から給湯タンク91内に戻り、給湯タンク91内に貯留されることとなる。   The hot water supply tank unit 90 described above includes a hot water supply tank 91, a pipe 93, a pipe 94, a water supply pipe and a hot water supply pipe (not shown), and the like. In this case, the water in the hot water supply tank 91 is taken out from the pipe 93, reaches the heat exchanger 82, passes through the water pipe of the heat exchanger 82, and passes through the refrigerant pipe of the heat pump device 80 to generate a high temperature from the compressor 1. Heat is exchanged with a high-pressure refrigerant. Thereafter, the water (warm water) exiting the heat exchanger 82 returns to the hot water supply tank 91 from the pipe 94 and is stored in the hot water supply tank 91.

そして、給湯タンク91内に貯留された湯は、風呂場の蛇口等に接続された出湯配管(図示せず)から取り出されて、風呂の給湯やシャワー等に利用される。   The hot water stored in the hot water supply tank 91 is taken out from a hot water supply pipe (not shown) connected to a faucet or the like of the bathroom, and used for hot water supply of a bath, a shower, and the like.

以上の構成で、先ず、通常の給湯運転について説明する。この場合、給湯装置70の図示しない制御手段により前記ヒートポンプ装置80の電磁弁84が開放され、電磁弁86が閉じられる。そして、圧縮機81が起動すると当該圧縮機81にて圧縮され、高温高圧となった冷媒が熱交換器82に流入する。   With the above configuration, first, a normal hot water supply operation will be described. In this case, the electromagnetic valve 84 of the heat pump device 80 is opened and the electromagnetic valve 86 is closed by a control means (not shown) of the hot water supply device 70. When the compressor 81 is started, the refrigerant compressed by the compressor 81 and having a high temperature and high pressure flows into the heat exchanger 82.

このとき、冷媒温度は略+100℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスは熱交換器82において、熱交換関係に設けられた水配管内の水を加熱する。冷媒により加熱された水(湯)は当該熱交換器82を出た後、配管94を経て給湯タンク91内に戻るサイクルを繰り返す。これにより、給湯タンク91内の水は熱交換器81で加熱され、温度が徐々に上昇し、最終的に所定の高温の湯(例えば、+90℃の湯(湯水))が生成される。この給湯タンク91の湯は前述したように出湯配管から取り出され、風呂やシャワーなどに使用される。そして、給湯タンク91の湯水が所定量より少なくなると、図示しない給水配管から水道水が供給され、上述した温水生成サイクルが繰り返される。   At this time, the refrigerant temperature rises to approximately + 100 ° C., and the high-temperature and high-pressure refrigerant gas heats water in the water pipe provided in the heat exchange relationship in the heat exchanger 82. The water (hot water) heated by the refrigerant leaves the heat exchanger 82 and then returns to the hot water supply tank 91 through the pipe 94. Thereby, the water in the hot water supply tank 91 is heated by the heat exchanger 81, the temperature gradually rises, and finally a predetermined high temperature hot water (for example, + 90 ° C. hot water (hot water)) is generated. As described above, the hot water in the hot water supply tank 91 is taken out from the hot water supply pipe and used for a bath or a shower. When the hot water in the hot water supply tank 91 is less than a predetermined amount, tap water is supplied from a water supply pipe (not shown), and the above-described hot water generation cycle is repeated.

一方、熱交換器82において冷媒自体は冷却されて当該熱交換器82から流出し、膨張弁83にて減圧される。このとき、前述したように電磁弁84が開放され、電磁弁86が閉じられているので、膨張弁83から出た冷媒は全て電磁弁84を経て蒸発器85に至り、そこで、外気から吸熱することにより蒸発する。その後、冷媒は圧縮機81に吸い込まれるサイクルを繰り返す。   On the other hand, the refrigerant itself is cooled in the heat exchanger 82, flows out of the heat exchanger 82, and is decompressed by the expansion valve 83. At this time, since the electromagnetic valve 84 is opened and the electromagnetic valve 86 is closed as described above, all the refrigerant that has flowed out of the expansion valve 83 reaches the evaporator 85 via the electromagnetic valve 84, and absorbs heat from the outside air there. Evaporates. Thereafter, the refrigerant is repeatedly cycled to be sucked into the compressor 81.

次に、本実施例におけるブライン冷却運転について説明する。本実施例のブライン冷却運転は、外気温度が最も低くなる夜間であって、冷房運転が行われていない圧縮機1停止時に実行される。この場合、冷凍サイクル装置SのコントローラCから給湯装置70の制御手段に所定の信号が送信される。これにより、当該信号を受信した制御手段は膨張弁83にて減圧された冷媒が熱交換器92に流れるように前記ヒートポンプ装置80の電磁弁84を閉じると共に、電磁弁86を開放する。これにより、膨張弁83にて減圧された冷媒は蒸発器85に流れることなく、全て電磁弁86を経て熱交換器92に至る。そこで、当該熱交換器92にてブライン循環回路20を流れるブラインタンク24内からのブラインから熱を奪って蒸発する。そして、当該熱交換器92にて蒸発した冷媒は、圧縮機1に吸い込まれるサイクルを繰り返す。その後、熱交換器22を出たブラインはブラインタンク24の上部に戻り、再び下部から配管50に放出されるサイクルを繰り返す。   Next, the brine cooling operation in the present embodiment will be described. The brine cooling operation of the present embodiment is performed at night when the outside air temperature is the lowest and when the compressor 1 is not performing the cooling operation. In this case, a predetermined signal is transmitted from the controller C of the refrigeration cycle apparatus S to the control means of the hot water supply apparatus 70. Thus, the control means that has received the signal closes the electromagnetic valve 84 of the heat pump device 80 and opens the electromagnetic valve 86 so that the refrigerant decompressed by the expansion valve 83 flows into the heat exchanger 92. As a result, the refrigerant decompressed by the expansion valve 83 does not flow to the evaporator 85, but all reaches the heat exchanger 92 via the electromagnetic valve 86. Therefore, the heat exchanger 92 evaporates by taking heat from the brine in the brine tank 24 flowing through the brine circulation circuit 20. The refrigerant evaporated in the heat exchanger 92 repeats the cycle of being sucked into the compressor 1. Thereafter, the brine that has exited the heat exchanger 22 returns to the upper part of the brine tank 24 and is repeatedly discharged from the lower part to the pipe 50.

このように、冷却手段を上述した熱交換器92にて構成することで、当該熱交換器92にてブライン循環回路20を流れるブラインタンク24内からのブラインを給湯装置70のヒートポンプ装置80が発生する吸熱作用を用いて冷却することができる。特に、本実施例では、ヒートポンプ装置80のヒートポンプ運転で従来蒸発器85にて外部に廃棄されていた冷熱を用いて、ブラインの冷却をすることができるようになる。これにより、エネルギーの有効利用を図ることができるようになる。   Thus, by configuring the cooling means with the heat exchanger 92 described above, the heat pump device 80 of the hot water supply device 70 generates the brine from the brine tank 24 flowing through the brine circulation circuit 20 in the heat exchanger 92. It is possible to cool using the endothermic action. In particular, in this embodiment, the brine can be cooled by using the cold heat that has been discarded to the outside by the evaporator 85 in the heat pump operation of the heat pump device 80. Thereby, the effective use of energy can be achieved.

尚、前記実施例1では、図1に示しように給水手段をブラインタンク24の下部に設けて、ブラインタンク24内が満水で無い場合に、当該ブラインタンク24内の下部に直接水道水を供給するものとしたが、このようにブラインが水である場合には、冷媒対ブライン熱交換器30に至るブライン循環回路20中に給水して、吸水源からの低温の水道水を直接冷媒対ブライン熱交換器30に流すものとしても差し支えない。図9は、この場合の一例を示す冷凍サイクル装置Sの全体構成図である。尚、図9において、上記各図1乃至図8と同一の符号が付されたものは、同様或いは類似の効果、若しくは、作用を奏するものであり、ここでは説明を省略する。   In the first embodiment, as shown in FIG. 1, water supply means is provided in the lower part of the brine tank 24, and when the inside of the brine tank 24 is not full, tap water is directly supplied to the lower part in the brine tank 24. However, when the brine is water in this way, water is fed into the brine circulation circuit 20 leading to the refrigerant-to-brine heat exchanger 30, and the low-temperature tap water from the water absorption source is directly supplied to the refrigerant-to-brine. It does not matter even if it flows to the heat exchanger 30. FIG. 9 is an overall configuration diagram of the refrigeration cycle apparatus S showing an example of this case. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 8 have the same or similar effects or actions, and the description thereof is omitted here.

図9に示すように本実施例の給水手段は、給水配管95ブライン循環回路20の配管56の途中部に接続された給水配管95と、給水弁95Vにて構成されている。この給水配管95の一端は給水源に接続され、他端は配管56の途中部に接続されている。そして、給水弁95Vの開動作により給水源からの水道水が配管56からブライン循環回路20内に供給可能に構成されている。この場合、給水配管95の弁装置95Vが開放されると、配管95の一端に接続された給水源から水道水が供給される。水道水は配管95を介して配管56に流入し、そこから冷媒対ブライン熱交換器30に流れ、当該熱交換器30を流れる冷媒と熱交換して、加熱される。   As shown in FIG. 9, the water supply means of the present embodiment is configured by a water supply pipe 95 connected to a middle portion of the pipe 56 of the water supply pipe 95 brine circulation circuit 20 and a water supply valve 95V. One end of the water supply pipe 95 is connected to a water supply source, and the other end is connected to a middle part of the pipe 56. And it is comprised so that the tap water from a water supply source can be supplied in the brine circulation circuit 20 from the piping 56 by opening operation of the water supply valve 95V. In this case, when the valve device 95 </ b> V of the water supply pipe 95 is opened, tap water is supplied from a water supply source connected to one end of the pipe 95. The tap water flows into the pipe 56 via the pipe 95, flows from there to the refrigerant-to-brine heat exchanger 30, exchanges heat with the refrigerant flowing through the heat exchanger 30, and is heated.

冷媒対ブライン熱交換器30にて冷媒にて加熱されたブラインは次に配管50、熱交換器22を経て配管52からブラインタンク24の上部に戻るサイクルを繰り返す。このとき、ブラインタンク24の上部に戻る水は、冷媒対ブライン熱交換器30にて冷媒と熱交換することにより加熱された後の温水であるため、当該ブラインタンク24内のブラインの温度境界層を乱さないので、圧縮機1の運転中、即ち、冷房運転中であってもブライン循環回路20への給水を行うことができる。特に、給水手段からの低温の水を直接冷媒対ブライン熱交換器30に流すことができるので、より効果的に冷媒対ブライン熱交換器30を流れる冷媒を冷却することができる。   The brine heated by the refrigerant in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 then repeats the cycle of returning from the pipe 52 to the upper part of the brine tank 24 via the pipe 50 and the heat exchanger 22. At this time, the water returning to the upper part of the brine tank 24 is the hot water after being heated by exchanging heat with the refrigerant in the refrigerant-to-brine heat exchanger 30, so the temperature boundary layer of the brine in the brine tank 24 Therefore, water can be supplied to the brine circulation circuit 20 even during the operation of the compressor 1, that is, during the cooling operation. In particular, since the low-temperature water from the water supply means can flow directly to the refrigerant-to-brine heat exchanger 30, the refrigerant flowing through the refrigerant-to-brine heat exchanger 30 can be cooled more effectively.

以上詳述したように、本発明により冷凍サイクル装置Sの蒸発器における冷凍能力を改善して、性能の向上を図ることができる。特に、本発明により外気温度が高い状況下において冷凍能力が極端に悪化する不都合を解消することができるので、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置Sを用いたエアコンや冷蔵庫の実用化に寄与することができる。   As described above in detail, according to the present invention, the refrigeration capacity of the evaporator of the refrigeration cycle apparatus S can be improved and the performance can be improved. In particular, the present invention can eliminate the inconvenience that the refrigerating capacity is extremely deteriorated in a situation where the outside air temperature is high, which contributes to the practical use of an air conditioner or a refrigerator using the refrigeration cycle apparatus S using a carbon dioxide refrigerant. be able to.

本発明の一実施例の冷凍サイクル装置の全体構成図である(実施例1)。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a whole block diagram of the refrigerating-cycle apparatus of one Example of this invention (Example 1). 図1の冷凍サイクル装置の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control action of the refrigerating-cycle apparatus of FIG. 図1の冷凍サイクル装置の冷媒回路を流れる冷媒のp−h線図である。It is a ph diagram of the refrigerant which flows through the refrigerant circuit of the refrigerating cycle device of Drawing 1. 図1の冷凍サイクル装置の冷媒回路を流れる冷媒の温度とエントロピーの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of the refrigerant | coolant which flows through the refrigerant circuit of the refrigerating-cycle apparatus of FIG. 1, and entropy. ある都市における真夏(8月)の1ヶ月間の最高気温と最低気温を示した図である。It is the figure which showed the highest temperature and the lowest temperature for one month of midsummer (August) in a certain city. 図1の冷凍サイクル装置のブラインの冷却運転を説明する図である。It is a figure explaining the cooling operation of the brine of the refrigeration cycle apparatus of FIG. 本発明の他の実施例の冷凍サイクル装置のブラインの冷却運転を説明する図である(実施例2)。It is a figure explaining the cooling operation of the brine of the refrigerating-cycle apparatus of the other Example of this invention (Example 2). 本発明のもう一つの他の実施例の冷凍サイクル装置のブラインの冷却運転を説明する図である(実施例3)。It is a figure explaining the cooling operation of the brine of the refrigerating-cycle apparatus of another another Example of this invention (Example 3). 本発明の更にもう一つの他の実施例の冷凍サイクル装置の全体構成図である(実施例4)。It is a whole block diagram of the refrigerating-cycle apparatus of another another Example of this invention (Example 4). 従来の冷凍サイクル装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the conventional refrigeration cycle apparatus. 図10の冷凍サイクル装置における外気温に伴うCOP変化を示す図である。It is a figure which shows the COP change accompanying the external temperature in the refrigeration cycle apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

C コントローラ
S 冷凍サイクル装置
1 圧縮機
2 放熱器
4 膨張弁
5 蒸発器
7 四方弁
10 冷媒回路
20 ブライン循環回路
22 熱交換器(本発明の冷却手段)
22F ファン
24 ブラインタンク
26 ポンプ
30 冷媒対ブライン熱交換器
40 冷媒導入管
41 冷媒吐出管
42、43、44、45、46 冷媒配管
50、52、54、56 配管(ブライン循環回路の配管)
57 給水配管
57V 給水弁
58 取出配管
60 熱交換配管
62 熱交換部
70 給湯装置
80 ヒートポンプ装置
90 熱交換器
95 給水配管
95V 給水弁
C controller S refrigeration cycle apparatus 1 compressor 2 radiator 4 expansion valve 5 evaporator 7 four-way valve 10 refrigerant circuit 20 brine circulation circuit 22 heat exchanger (cooling means of the present invention)
22F Fan 24 Brine tank 26 Pump 30 Refrigerant-to-brine heat exchanger 40 Refrigerant introduction pipe 41 Refrigerant discharge pipe 42, 43, 44, 45, 46 Refrigerant piping 50, 52, 54, 56 Piping (piping for brine circulation circuit)
57 Water supply pipe 57V Water supply valve 58 Extraction pipe 60 Heat exchange pipe 62 Heat exchange part 70 Water heater 80 Heat pump device 90 Heat exchanger 95 Water supply pipe 95V Water supply valve

Claims (6)

圧縮機、放熱器及び蒸発器を有し、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置において、
ブラインを貯留するブラインタンクと、
前記放熱器の冷媒出口側に設けられ、該放熱器から出た冷媒と前記ブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、
前記ブラインタンク内下部のブラインを前記冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、前記ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、
該ブライン循環回路により前記ブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、
前記ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、
前記圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、
該コントローラは、前記圧縮機及びポンプの運転を制御し、前記ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成することを特徴とする冷凍サイクル装置。
In a refrigeration cycle apparatus having a compressor, a radiator and an evaporator, and having a refrigerant circuit using carbon dioxide as a refrigerant,
A brine tank for storing brine;
A refrigerant-to-brine heat exchanger provided on the refrigerant outlet side of the radiator, for exchanging heat between the refrigerant discharged from the radiator and the brine in the brine tank;
A brine circulation circuit for supplying the brine in the lower part of the brine tank to the refrigerant-brine heat exchanger and then returning the brine to the upper part in the brine tank;
A pump for circulating brine between the brine tank and a refrigerant to brine heat exchanger by the brine circulation circuit;
Cooling means for cooling the brine in the brine tank;
A controller for controlling the operation of the compressor and the pump,
The controller controls the operation of the compressor and the pump, and forms a brine temperature boundary layer above and below the brine tank.
前記コントローラは、外気温度に基づく指標より前記ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な前記冷媒及びブラインの目標温度を設定し、該目標温度に基づいて前記圧縮機及びポンプの運転を制御することを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。   The controller sets a target temperature of the refrigerant and brine that can form a temperature boundary layer of brine in the upper and lower sides of the brine tank based on an index based on the outside air temperature, and operates the compressor and the pump based on the target temperature The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the refrigeration cycle apparatus is controlled. 前記ブラインは水であり、前記ブラインタンク内下部に給水可能な給水手段と、前記ブラインタンク内上部から温水を取出可能な温水取出部とを備え、
前記コントローラは、前記ブラインタンク内のブラインの温度境界層が低下した場合、前記給水手段により前記ブラインタンク内下部に給水し、前記温水取出部より前記ブラインタンク内上部から温水を取り出すことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
The brine is water, and includes a water supply means capable of supplying water to the lower part of the brine tank, and a hot water extraction unit capable of extracting hot water from the upper part of the brine tank,
When the temperature boundary layer of the brine in the brine tank is lowered, the controller supplies water to the lower part of the brine tank by the water supply means, and takes out hot water from the upper part of the brine tank from the hot water outlet. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 or 2.
前記ブラインは水であり、前記冷媒対ブライン熱交換器に至る前記ブライン循環回路中に給水する給水手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍サイクル装置。   The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 or 2, further comprising water supply means for supplying water into the brine circulation circuit leading to the refrigerant-brine heat exchanger. 前記冷却手段は、空冷若しくは水冷により前記ブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の冷凍サイクル装置。   The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling means cools the brine in the brine tank by air cooling or water cooling. 前記冷却手段は、給湯装置を構成するヒートポンプ装置が発生する吸熱作用を用いて前記ブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の冷凍サイクル装置。   The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling means cools the brine in the brine tank using an endothermic action generated by a heat pump device that constitutes a hot water supply device. .
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KR102297905B1 (en) * 2020-04-17 2021-09-02 한장원 Multiple refrigeration cycle system

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