JP3861845B2 - Heat pump type hot water supply device combined with cold function - Google Patents

Heat pump type hot water supply device combined with cold function Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの装置にて給湯と、冷房もしくは冷凍・冷蔵等の冷却・保冷を行なう冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術では、ヒートポンプ式給湯装置の排冷熱は何にも使用せずに空気中に捨てている。一方、従来の冷房もしくは冷凍・冷蔵を行なうための装置を構成するためには、専用の冷却・保冷装置を使用するのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、給湯と冷房もしくは冷凍・冷蔵等とを必要とする場所では別々の冷凍サイクル装置が必要となり、装置費用やランニングコストが高く掛かるという問題がある。本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、１つの冷凍サイクル装置で給湯と冷房もしくは冷凍・冷蔵とを行なうことのできる冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、高圧冷媒通路（２ａ）の下流で第１冷媒回路（Ｒ１）と分岐し、第２減圧膨張手段（４ｂ）及びブライン冷却熱交換器（９）の低圧冷媒通路（９ａ）を通って冷媒圧縮機（１）の上流で第１冷媒回路（Ｒ１）と合流し、第１冷媒回路（Ｒ１）と並列となった第２冷媒回路（Ｒ２）と、ブライン冷却熱交換器（９）のブライン通路（９ｂ）、冷ブライン循環ポンプ（８）及び端末熱交換器（１０）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）とを備え、第２冷媒回路（Ｒ２）に冷媒を流通させると共に冷ブライン循環ポンプ（８）を作動させて、低圧冷媒通路（９ａ）を流通する低温低圧の冷媒とブライン通路（９ｂ）を流通するブラインとを熱交換させてブラインを冷却することを特徴とする。
【０００５】
これは、発明者らがヒートポンプ式給湯装置の排冷熱を利用してブラインを冷却し、その冷却されたブラインを使って冷房もしくは冷凍・冷蔵等を行なうことに着目したものである。これにより、熱源を統合した１つの簡素な冷凍サイクル装置で、給湯と、冷房もしくは冷凍・冷蔵とを行なうことができるうえ、排冷熱を利用しているため省エネルギーともなる。また、装置費用やランニングコストを低く抑えることができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明によれば、第１冷媒回路（Ｒ１）と第２冷媒回路（Ｒ２）とを切り換える冷媒回路切換手段（３ａ、３ｂ）を設けたことを特徴とする。これにより、運転モードに応じた吸熱側の熱交換器に切り換えることができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明によれば、空気熱交換器（５）の能力と、ブライン冷却熱交換器（９）の能力とを略同等としたことを特徴とする。これにより、現有のヒートポンプ式給湯装置に冷却機能を追加する場合でも、変更を最小限に留めることができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明によれば、端末熱交換器（１０）を端末（１１）内に配置して、端末（１１）内を冷却・保冷することを特徴とする。ここでいう端末（１１）とは、例えば、室内の冷房空調機・冷凍庫・冷蔵庫・ワインセラー等であり、ブライン冷却熱交換器（９）で冷却したブラインをこれらの端末（１１）内に配置した端末熱交換器（１０）に引き込むことにより、端末（１１）内を冷房もしくは冷凍・冷蔵として冷却・保冷することができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明によれば、水熱交換器（２）を通過した高圧冷媒が流通する高圧側冷媒通路（１３ａ）と、空気熱交換器（５）もしくはブライン冷却熱交換器（９）を通過した低圧冷媒が流通する低圧側冷媒通路（１３ｂ）とを備え、低圧側冷媒通路（１３ｂ）を流通する低圧冷媒を加熱することで高圧側冷媒通路（１３ａ）を流通する高圧冷媒の放熱を行なう冷媒放熱用熱交換器（１３）を設けたこと特徴とする。
【００１０】
上記請求項の構成では、給湯用水の加熱を行なわない（放熱しない）時には、ブラインを冷却すること（吸熱すること）ができなくなり、安定的に冷機能を成立することはできないが、本発明により、給湯用水の加熱が不要な時においても放熱作用を確保することができるため、いかなる時にも安定的に冷機能を成立させることができるようになる。また、本構成とすることにより冷媒圧縮機（１）の吸引圧力が上昇するため、省エネルギーともなる。
【００１１】
請求項６に記載の発明によれば、冷媒回路（Ｒ）内の冷媒を気液分離して気相冷媒を冷媒圧縮機（１）に供給する気液分離器（５５）を備えると共に、第１減圧膨張手段（４ａ）および第２減圧膨張手段（４ｂ）に換わる減圧膨張手段として、冷媒圧縮機（１）で加圧され水熱交換器（２）を経由して流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル（１４ａ）、およびノズル（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側に接続した空気熱交換器（５）もしくはブライン冷却熱交換器（９）で蒸発した気相冷媒を吸引し、その吸引した冷媒とノズル（１４ａ）から噴射する冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させて気液分離器（５５）に流入させる昇圧部（１４ｃ、１４ｄ）を有するエジェクタ（１４）を用いたこと特徴とする。
【００１２】
これにより、冷媒サイクルの構成を簡素にすることができるうえ、エジェクタ（１４）の動力回収効果により膨張弁を用いた場合と比べて２０％ほど熱交換効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明によれば、ノズル（１４ａ）の冷媒上流側に、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り手段（１４ｅ）を設けたこと特徴とする。これにより、ブライン冷却時と空気吸熱時との異なる最適蒸発圧力に対応することができるようになる。
【００１４】
請求項８に記載の発明によれば、冷媒回路（Ｒ）を流通する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒であること特徴とする。これは、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒のように冷媒圧縮機（１）からの吐出圧力が高い方が、エジェクタ（１４）の効果を得易いことによるものである。
【００１５】
請求項９に記載の発明によれば、ブライン冷却熱交換器（９）のブライン通路（９ｂ）、冷ブライン循環ポンプ（８）及び端末熱交換器（１０）を環状に接続した冷ブライン回路（Ｂ１）において、ブライン冷却熱交換器（９）のブライン下流側に、冷却されたブラインを貯留する蓄冷槽（１５）を設けたこと特徴とする。これにより、ブライン冷却熱交換器（９）でのブライン冷却作動が中断しても端末（１１）内の冷却を持続させることができる。
【００１６】
請求項１０に記載の発明によれば、冷ブライン回路（Ｂ１）に端末熱交換器（１０）をバイパスさせて循環させるバイパス回路（Ｂ３）と、ブラインの循環を端末熱交換器（１０）側もしくはバイパス回路（Ｂ３）に切り換える循路切換手段（２０、２１）とを設けたこと特徴とする。これにより、端末熱交換器（１０）での冷却が不要な場合でも、バイパス回路（Ｂ３）側に切り換えてブライン冷却を作動させることにより、冷却されたブラインを蓄冷槽（１５）に蓄える、いわゆる蓄冷運転を行なうことが可能となる。
【００１７】
請求項１１に記載の発明によれば、貯湯槽（７）、ブライン加熱熱交換器（１６）の高温水側通路（１６ａ）および高温水循環ポンプ（１７）を環状に接続したブライン加熱回路（Ｋ２）と、ブライン加熱熱交換器（１６）のブライン側通路（１６ｂ）、温ブライン循環ポンプ（１８）及び端末（１１）内に配置した端末熱交換器（１０）とを環状に接続した温ブライン回路（Ｂ２）とを備え、高温水循環ポンプ（１７）と温ブライン循環ポンプ（１８）とを作動させ、高温水側通路（１６ａ）を流通する高温水とブライン側通路（１６ｂ）を流通するブラインとを熱交換させてブラインを加熱すると共に、この加熱されたブラインを端末熱交換器（１０）に流通させ、端末（１１）内を加熱・保温することを特徴とする。
【００１８】
上記した発明は、端末（１１）に冷機能を持たせる構成であったが、本発明のようにブライン加熱熱交換器（１６）でブラインを加熱する温ブライン回路（Ｂ２）と組み合わせ、冷却時と同じ端末（１１）内に配置した同じ端末熱交換器（１０）に加熱したブラインを引き込むことにより、端末（１１）内を暖房もしくは加熱・温蔵として加熱・保温することができ、冷温機能を必要とする端末（１１）にも対応できる構成とすることができる。
【００１９】
請求項１２に記載の発明によれば、ブライン加熱回路（Ｋ２）に高温水放熱用熱交換器（２３）を設けたこと特徴とする。これは、請求項５に記載した発明の冷媒放熱用熱交換器（１３）の換わりにブライン加熱回路（Ｋ２）に高温水放熱用熱交換器（２３）を配置したものである。尚、高温水放熱用熱交換器（２３）は外気と熱交換することにより放熱する熱交換器であり、温ブライン循環ポンプ（１８）を停止した状態で、高温水循環ポンプ（１７）を運転させることにより放熱運転を行なうことができる。
【００２０】
これにより、給湯用水の加熱が不要な時においても、冷媒回路（Ｒ）と給湯用水加熱回路（Ｋ）とブライン加熱回路（Ｋ２）とを循環させ、給湯用水加熱を行ないつつ高温水放熱用熱交換器（２３）から放熱させることにより放熱作用を確保することができるため、いかなる時にも安定的に冷機能を成立させることができるようになる。
【００２１】
請求項１３に記載の発明によれば、端末熱交換器（１０）のまわりに蓄熱材（２４）を配したことを特徴とする。これにより、冷却したブラインもしくは加熱したブラインの循環が途切れても端末（１１）内の冷却もしくは加熱を持続させることができる。
【００２２】
請求項１４に記載の発明によれば、冷ブライン回路（Ｂ１）もしくは温ブライン回路（Ｂ２）に端末熱交換器（１０）を複数並列に接続したことを特徴とする。このように、端末熱交換器（１０）や、端末熱交換器（１０）を利用した端末（１１）を容易に増減することができる。
【００２３】
請求項１５に記載の発明によれば、複数並列に接続した端末熱交換器（１０）のそれぞれに、ブラインの流通を制御する流通制御手段（２０ａ〜２０ｃ）を接続したことを特徴とする。これにより、各端末熱交換器（１０ａ〜１０ｃ）毎の運転状況を制御することができるようになる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図であり、給湯用水加熱と給湯とブライン冷却とを行っている状態を示す。本実施形態での冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて給湯用水を高温（本実施形態では約９０℃）に加熱すると共に、後述するブライン冷却熱交換器９にて熱交換媒体となる不凍液等のブラインを低温（本実施形態では約−１０℃）に冷却して、そのブラインを室内の冷房や冷凍庫・冷蔵庫・ワインセラー等の端末１１の冷却に利用するものである。
【００２５】
尚、超臨界ヒートポンプサイクル（以下、ヒートポンプと略す。）とは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば二酸化炭素・エチレン・エタン・酸化窒素等を冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００２６】
冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置は大きく分けて、主に後述する冷凍サイクル機器が収納された冷凍サイクルユニットと、主に後述する貯湯タンク（貯湯槽）７が収納されたタンクユニットと、上記各端末１１とよりなる。また、冷凍サイクルユニット内は、大きく分けてヒートポンプサイクル等の冷媒回路Ｒと、給湯関係の給湯用水加熱回路Ｋと、端末関係のブライン回路Ｂで構成されている。
【００２７】
まず、ヒートポンプサイクルの冷媒回路Ｒは、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機１と、給湯用水の加熱手段である水熱交換器２と、第１冷媒回路Ｒ１として第１減圧手段である第１膨張弁４ａと、大気から吸熱するための空気熱交換器５と、冷媒を気液分離する気液分離器５５とを環状に接続して構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素（以下、ＣＯ２と記す）が封入されている。
【００２８】
冷媒圧縮機１は、内蔵する駆動モータと、吸引したガス冷媒を臨界圧力以上の高圧にまで昇圧して吐出する高圧圧縮部とで構成しており、これらが密閉容器内に収納されている。尚、レシプロ・ロータリー・スクロール等の方式は問わない。また、エンジン駆動式であっても良い。
【００２９】
水熱交換器２は、冷媒圧縮機１の高圧圧縮部で昇圧された高温高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換して給湯用水を加熱するもので、高圧冷媒通路２ａに隣接して給湯用水通路２ｂが設けられ、その高圧冷媒通路２ａを流れる冷媒の流れ方向と給湯用水通路２ｂを流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。
【００３０】
第１膨張弁４ａは、水熱交換器２と空気熱交換器５との間に設けられ、水熱交換器２で冷却された冷媒を高圧から低圧まで減圧して空気熱交換器５に供給する。また、この第１膨張弁４ａは、弁開度を電気的に調整可能な構成を有し、後述する制御装置１２により通電制御される。空気熱交換器５は、図示しない送風ファンによる送風を受けて、第１膨張弁４ａで減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させる。そして、空気熱交換器５から流出する気液二相冷媒は、気液分離器５５に流入して液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は貯留され、ガス冷媒のみ先の冷媒圧縮機１に吸引される。
【００３１】
次に、給湯関係の給湯用水加熱回路Ｋは、給湯用水の加熱手段である水熱交換器２の給湯用水通路２ｂと、給湯用水を循環させる給湯用水循環ポンプ６と、給湯用水を貯留する貯湯タンク７とを環状に接続して構成される。給湯用水循環ポンプ６は、図１に示すように、貯湯タンク７の下部に設けられた冷水流出部７ａから冷水を水熱交換器２の給湯用水通路２ｂに供給し、貯湯タンク７の上部に設けられた温水流入部７ｂから還流する様に水流を発生させる。この給湯用水循環ポンプ６は、内蔵するモータ（図示しない）の回転数に応じて流水量を調節することができる。
【００３２】
貯湯タンク７は、耐蝕性に優れた金属製（例えばステンレス製）で断熱構造を有し、高温の給湯用水を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク７に貯留された高温の給湯用水は、貯湯タンク７の上部に設けられた温水流出部７ｃから出湯され、出湯時に図示しない温調弁で水道からの冷水と混合して温度調節した後、主に台所や風呂等に給湯される。また、貯湯タンク７内の下部に設けられた冷水流入部７ｄからは水道からの冷水が給湯用水として補給されるようになっている。
【００３３】
次に、本発明の要部に関する構成について説明する。まず、水熱交換器２の高圧冷媒通路２ａの下流で分岐して第２減圧手段である第２膨張弁４ｂとブライン冷却熱交換器９を通って冷媒圧縮機１の上流（気液分離器５５の上流）で合流する、第１冷媒回路Ｒ１とは並列となった第２冷媒回路Ｒ２を設けている。そして、第１冷媒回路Ｒ１と第２冷媒回路Ｒ２にはそれぞれ冷媒回路切換手段として第１開閉弁３ａと第２開閉弁３ｂとが設けられており、後述する制御装置１２により通電制御され、開閉を切り換えることにより第１冷媒回路Ｒ１と第２冷媒回路Ｒ２との流通を切り換えている。
【００３４】
第２膨張弁４ｂは、水熱交換器２とブライン冷却熱交換器９との間に設けられ、水熱交換器２で冷却された冷媒を高圧から低圧まで減圧してブライン冷却熱交換器９に供給する。また、この第２膨張弁４ｂは、先の第１膨張弁４ａと同様に、弁開度を電気的に調整可能な構成を有し、後述する制御装置１２により通電制御される。
【００３５】
ブライン冷却熱交換器９は、第２膨張弁４ｂで減圧された低温低圧のガス冷媒とブラインとを熱交換してブラインを冷却するもので、低圧冷媒通路９ａに隣接してブライン通路９ｂが設けられ、その低圧冷媒通路９ａを流れる冷媒の流れ方向とブライン通路９ｂを流れるブラインの流れ方向とが対向するように構成されている。
【００３６】
次に、端末関係のブライン回路Ｂは、ブラインの冷却手段であるブライン冷却熱交換器９のブライン通路９ｂと、ブラインを循環させる冷ブライン循環ポンプ８と、冷却されたブラインで端末１１内を冷却する端末熱交換器１０とを環状に接続して構成され、ブラインとして防錆剤や凍結防止剤を添加した水やＬＬＣ（エンジン用冷却水）等の不凍液が封入されている。
【００３７】
冷ブライン循環ポンプ８は、図１に示すように、ブライン回路Ｂの中に設けられ、ブラインをブライン冷却熱交換器９のブライン通路９ｂに供給し、ブライン回路Ｂの中に設けられた端末１１から還流する様に水流を発生させる。この冷ブライン循環ポンプ８は、内蔵するモータ（図示しない）の回転数に応じて流水量を調節することができる。
【００３８】
そして１２は、本冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の作動を制御する制御装置であり、図示しない操作パネル・各部の温度センサ・その他の機器からの信号が入力され、冷媒圧縮機１、開閉弁３ａ・３ｂ、膨張弁４ａ・４ｂ、給湯用水循環ポンプ６、冷ブライン循環ポンプ８等に制御信号を出力する。
【００３９】
次に、本実施形態での作動の概要を説明する。まず、冷媒圧縮機１で冷媒を吸引し圧縮して吐出する。吐出された高温高圧の冷媒は、水熱交換器２の高圧冷媒通路２ａに流入し、隣接して設けられた給湯用水通路２ｂを流通する給湯用水と熱交換することにより、冷媒は冷却され給湯用水は加熱される。加熱された給湯用水（高温水）は、貯湯タンク７に貯められて給湯用途に使用される。
【００４０】
一方、水熱交換器２で冷却された高圧の冷媒は、第１開閉弁３ａが「開」で第２開閉弁３ｂが「閉」状態の時に、第１膨張弁４ａに流入して減圧される。減圧された低温低圧の冷媒は、空気熱交換器５に流入し、空気と熱交換することによって冷媒は加熱され空気は冷却される。加熱された気液二相冷媒は、気液分離器５５に流入して液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は貯留され、ガス冷媒のみ先の冷媒圧縮機１に再び吸引される。
【００４１】
次に、本発明に関する作動として、第１開閉弁３ａが「閉」で第２開閉弁３ｂが「開」状態とすると、水熱交換器２で冷却された冷媒が、第２膨張弁４ｂに流入し減圧され、ブライン冷却熱交換器９の低圧冷媒通路９ａに流入する。第２膨張弁４ｂでは、この低圧冷媒通路９ａを流通する冷媒の温度が−１５℃程度となるように制御するため、隣接して設けられたブライン通路９ｂを流通するブラインは−１０℃程度にまで冷却される。この冷却されたブラインは、冷ブライン循環ポンプ８により、端末１１内に配置された端末熱交換器１０に流入して端末１１内を冷却する。
【００４２】
次に、本実施形態での特徴を説明する。まず、高圧冷媒通路２ａの下流で第１冷媒回路Ｒ１と分岐し、第２膨張弁４ｂ及びブライン冷却熱交換器９の低圧冷媒通路９ａを通って冷媒圧縮機１の上流で第１冷媒回路Ｒ１と合流し、第１冷媒回路Ｒ１と並列となった第２冷媒回路Ｒ２を設けている。また、ブライン冷却熱交換器９のブライン通路９ｂ、冷ブライン循環ポンプ８及び端末熱交換器１０を環状に接続した冷ブライン回路Ｂ１を設けている。そして、第２冷媒回路Ｒ２に冷媒を流通させると共に冷ブライン循環ポンプ８を作動させて、低圧冷媒通路９ａを流通する低温低圧の冷媒とブライン通路９ｂを流通するブラインとを熱交換させてブラインを冷却している。
【００４３】
これは、発明者らがヒートポンプ式給湯装置の排冷熱を利用してブラインを冷却し、その冷却されたブラインを使って冷房もしくは冷凍・冷蔵等を行なうことに着目したものである。これにより、熱源を統合した１つの簡素な冷凍サイクル装置で、給湯と、冷房もしくは冷凍・冷蔵とを行なうことができるうえ、排冷熱を利用しているため省エネルギーともなる。また、装置費用やランニングコストを低く抑えることができる。
【００４４】
また、第１冷媒回路Ｒ１と第２冷媒回路Ｒ２とを切り換える第１・第２開閉弁３ａ・３ｂを設けている。これにより、運転モードに応じた吸熱側の熱交換器に切り換えることができる。また、空気熱交換器５の能力と、ブライン冷却熱交換器９の能力とを略同等としている。これにより、現有のヒートポンプ式給湯装置に冷却機能を追加する場合でも、変更を最小限に留めることができる。
【００４５】
また、端末熱交換器１０を端末１１内に配置して、端末１１内を冷却・保冷している。ここでいう端末１１とは、例えば、室内の冷房空調機・冷凍庫・冷蔵庫・ワインセラー等であり、ブライン冷却熱交換器９で冷却したブラインをこれらの端末１１内に配置した端末熱交換器１０に引き込むことにより、端末１１内を冷房もしくは冷凍・冷蔵として冷却・保冷することができる。
【００４６】
このように、ヒートポンプ給湯時の排冷熱を別用途の冷熱源として使用することができ、トータル的に省エネルギーとすることができる。また、冷却機能側に専用の冷熱源が不要であり、端末熱交換器１０のような簡素な装置を設けることで冷却が可能となる。更に、ブラインを介した循環システムであるため、冷却・保冷したい端末１１が増えた場合には、ブライン回路Ｂに端末１１を追加接続するのみで対応することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。上述した第１実施形態に対して、冷媒回路Ｒに水熱交換器２を通過した高圧冷媒が流通する高圧側冷媒通路１３ａと、空気熱交換器５もしくはブライン冷却熱交換器９を通過した低圧冷媒が流通する低圧側冷媒通路１３ｂとを備えた冷媒放熱用熱交換器１３を設けた点が異なる。そして、低圧側冷媒通路１３ｂを流通する低圧冷媒を加熱することで高圧側冷媒通路１３ａを流通する高圧冷媒の放熱を行なっている。
【００４８】
これは、従来装置においては内部熱交換器としてサイクル効率を向上させるため、コンプレッサ吸入圧力を上昇させるために使用されているが、本発明では従来の作用にとどまらず、給湯用水加熱が必要ない場合においても冷機能を発揮させるために必要な放熱を担う構成としている。
【００４９】
上述した第１実施形態の構成では、給湯用水の加熱を行なわない（放熱しない）時には、ブラインを冷却すること（吸熱すること）ができなくなり、安定的に冷機能を成立することはできないが、これにより、給湯用水の加熱が不要な時においても放熱作用を確保することができるため、いかなる時にも安定的に冷機能を成立させることができるようになる。また、本構成とすることにより冷媒圧縮機１の吸引圧力が上昇するため、省エネルギーともなる。
【００５０】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。上述した第２実施形態に対して、第１・第２膨張弁４ａ・４ｂに換わる減圧膨張手段として、エジェクタ１４を用いている点が異なる。その本発明での特徴構成であるエジェクタ１４の構造について、図４の断面模式図にて説明する。
【００５１】
エジェクタ１４は、冷媒圧縮機１で加圧され水熱交換器２を経由して流入する高圧冷媒の圧力エネルギー（圧力ヘッド）を速度エネルギー（速度ヘッド）に変換して冷媒を減圧膨張させるノズル１４ａと、そのノズル１４ａから噴射する高い速度の冷媒流により低圧側に接続した空気熱交換器５もしくはブライン冷却熱交換器９で蒸発した気相冷媒を吸引する吸引部３ｂと、その吸引した冷媒とノズル１４ａから噴射する冷媒とを混合させる混合部３ｃと、速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ３ｄとを有するエジェクタである。
【００５２】
そしてエジェクタ１４から流出した冷媒は気液分離器（５５）に流入される。尚、エジェクタ１４から噴出する冷媒は、必ずしもディフィーザ１４ｄのみで昇圧されるものではなく、混合部１４ｃにおいても、低圧側で蒸発した気相冷媒を吸引する際に冷媒圧力を上昇させるので、混台部１４ｃとディフィーザ１４ｄとを総称して昇圧部と呼ぶ。また、本実施形態では、混合部１４ｃの断面積はディフューザ１４ｄまで一定であるが、混合部１４ｃの断面積をディフューザ１４ｄに向かうほど大きくなるようにテーパ状としてもよい。
【００５３】
これにより、冷媒サイクルの構成を簡素にすることができるうえ、エジェクタ１４の動力回収効果により膨張弁を用いた場合と比べて２０％ほど熱交換効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【００５４】
また、ノズル１４ａの冷媒上流側に、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り機構（可変絞り手段）１４ｅを設けている。この可変絞り機構（可変絞り手段）１４ｅは、図示しない制御装置１２により通電制御される。これにより、ブライン冷却時と空気吸熱時との異なる最適蒸発圧力に対応することができるようになる。また、冷媒回路Ｒを流通する冷媒は、ＣＯ２冷媒であること特徴とする。これは、ＣＯ２冷媒のように冷媒圧縮機１からの吐出圧力が高い方が、エジェクタ１４の効果を得易いことによるものである。
【００５５】
（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。上述した第３実施形態とは以下の点が異なる。まず、ブライン冷却熱交換器９のブライン通路９ｂと、冷ブライン循環ポンプ８及び端末熱交換器１０とを環状に接続した冷ブライン回路Ｂ１において、ブライン冷却熱交換器９のブライン下流側に、冷却されたブラインを貯留する蓄冷タンク（蓄冷槽）１５を設けている点が異なる。これにより、ブライン冷却熱交換器９でのブライン冷却作動が中断しても端末１１内の冷却を持続させることができる。
【００５６】
また、冷ブライン回路Ｂ１に端末熱交換器１０をバイパスさせて循環させるバイパス回路Ｂ３と、ブラインの循環を端末熱交換器１０側もしくはバイパス回路Ｂ３に切り換える開閉弁（循路切換手段）２０・２１とを設けている。これにより、端末熱交換器１０での冷却が不要な場合でも、バイパス回路Ｂ３側に切り換えてブライン冷却を作動させることにより、冷却されたブラインを蓄冷タンク１５に蓄える、いわゆる蓄冷運転を行なうことが可能となる。
【００５７】
また、貯湯タンク７、ブライン加熱熱交換器１６の高温水側通路１６ａ、高温水循環ポンプ１７とを環状に接続したブライン加熱回路Ｋ２と、ブライン加熱熱交換器１６のブライン側通路１６ｂ、温ブライン循環ポンプ１８及び端末１１内に配置した端末熱交換器１０とを環状に接続した温ブライン回路Ｂ２とを設けている。
【００５８】
そして、高温水循環ポンプ１７と温ブライン循環ポンプ１８とを作動させ、高温水側通路１６ａを流通する高温水とブライン側通路１６ｂを流通するブラインとを熱交換させてブラインを加熱すると共に、この加熱されたブラインを端末熱交換器１０に流通させ、端末１１内を加熱・保温している。ちなみに、１９・２２は開閉弁であり、冷ブライン回路Ｂ１を循環させる時には冷ブライン回路Ｂ１側の開閉弁１９を開き、温ブライン回路Ｂ２側の開閉弁２２を閉じる。逆に、温ブライン回路Ｂ２を循環させる時には温ブライン回路Ｂ２側の開閉弁２２を開き、冷ブライン回路Ｂ１側の開閉弁１９を閉じるものである。
【００５９】
上述した実施形態は、端末１１に冷機能を持たせる構成であったが、本実施形態のようにブライン加熱熱交換器１６でブラインを加熱する温ブライン回路Ｂ２と組み合わせ、冷却時と同じ端末１１内に配置した同じ端末熱交換器１０に加熱したブラインを引き込むことにより、端末１１内を暖房もしくは加熱・温蔵として加熱・保温することができ、冷温機能を必要とする端末１１にも対応できる構成とすることができる。
【００６０】
（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。上述した第４実施形態に対して、ブライン加熱回路Ｋ２に高温水放熱用熱交換器２３を設けた点が異なる。これは、第２実施形態に記述した冷媒放熱用熱交換器１３の換わりにブライン加熱回路Ｋ２に高温水放熱用熱交換器２３を配置したものである。尚、高温水放熱用熱交換器２３は外気と熱交換することにより放熱する熱交換器であり、温ブライン循環ポンプ１８を停止した状態で、高温水循環ポンプ１７を運転させることにより放熱運転を行なうことができる。
【００６１】
これにより、給湯用水の加熱が不要な時においても、冷媒回路Ｒと給湯用水加熱回路Ｋとブライン加熱回路Ｋ２とを循環させ、給湯用水加熱を行ないつつ高温水放熱用熱交換器２３から放熱させることにより放熱作用を確保することができるため、いかなる時にも安定的に冷機能を成立させることができるようになる。
【００６２】
（第６実施形態）
図７は、本発明の第６実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。前述した第４実施形態は以下の点が異なる。まず、端末熱交換器１０のまわりに蓄熱材２４を配している。これにより、第４実施形態の蓄冷タンク１５やバイパス回路Ｂ３は無くすことができ、冷却したブラインもしくは加熱したブラインの循環が途切れても端末１１内の冷却もしくは加熱を持続させることができる。
【００６３】
また、冷ブライン回路Ｂ１もしくは温ブライン回路Ｂ２に端末熱交換器１０ａ〜１０ｃを複数並列に接続している。このように、端末熱交換器１０や、端末熱交換器１０を利用した端末１１を容易に増減することができる。また、複数並列に接続した端末熱交換器１０ａ〜１０ｃのそれぞれに、ブラインの流通を制御する流通制御弁（流通制御手段）２０ａ〜２０ｃを接続している。これにより、各端末熱交換器１０ａ〜１０ｃ毎の運転状況を制御することができるようになる。
【００６４】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、給湯用水を加熱しブラインを冷却する冷凍サイクルに超臨界ヒートポンプサイクルを用いているが、本発明はこれに限るものではなく、他の冷媒圧縮式冷凍サイクルに適用しても良い。またその時の冷媒は、フロンや代替フロン等であっても良い。
【００６５】
また、上述の実施形態では、第１冷媒回路Ｒ１と第２冷媒回路Ｒ２との流通を単純に切り換えているが、ある一定サイクルで頻繁に切り換えるような方式としても良いし、上述の実施形態では２つの開閉弁３ａ・３ｂで冷媒回路を切り換えているが、１つの切換弁で構成しても良い。また、減圧手段はキャピラリー等であっても良く、方式は問わない。また、上述のブライン回路Ｂに循環させる液体は不凍液に限らず、冷却温度を０℃以上とすれば一般的な水であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。
【図４】第３実施形態におけるエジェクタの構造を示す断面模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第５実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第６実施形態における冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 冷媒圧縮機
２ 水熱交換器
２ａ 高圧冷媒通路
２ｂ 給湯用水通路
３ａ 第１開閉弁（冷媒回路切換手段）
３ｂ 第２開閉弁（冷媒回路切換手段）
４ａ 第１膨張弁（第１減圧手段）
４ｂ 第２膨張弁（第２減圧手段）
５ 空気熱交換器
６ 給湯用水循環ポンプ
７ 貯湯タンク（貯湯槽）
８ 冷ブライン循環ポンプ
９ ブライン冷却熱交換器
９ａ 低圧冷媒通路
９ｂ ブライン通路
１０（１０ａ〜１０ｃ） 端末熱交換器
１１ 端末
１３ 冷媒放熱用熱交換器
１３ａ 高圧側冷媒通路
１３ｂ 低圧側冷媒通路
１４ エジェクタ
１４ａ ノズル
１４ｃ 混合部（昇圧部）
１４ｄ ディフィーザ（昇圧部）
１４ｅ 可変絞り機構（可変絞り手段）
１５ 蓄冷タンク（蓄冷槽）
１６ ブライン加熱熱交換器
１６ａ 高温水側通路
１６ｂ ブライン側通路
１７ 高温水水循環ポンプ
１８ 温ブライン循環ポンプ
２０、２１ 開閉弁（循路切換手段）
２０ａ〜２０ｃ 流通制御弁（流通制御手段）
２３ 高温水放熱用熱交換器
２４ 蓄熱材
５５ 気液分離器
Ｂ ブライン回路
Ｂ１ 冷ブライン回路
Ｂ２ 温ブライン回路
Ｂ３ バイパス回路
Ｋ 給湯用水加熱回路
Ｋ２ ブライン加熱回路
ＣＯ２ 二酸化炭素冷媒
Ｒ 冷媒回路
Ｒ１ 第１冷媒回路
Ｒ２ 第２冷媒回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat pump type hot water supply device that is used for both cooling and cooling such as hot water supply and cooling or freezing / refrigeration in one device.
[0002]
[Prior art]
In the prior art, the exhaust heat of the heat pump type hot water supply apparatus is discarded in the air without being used for anything. On the other hand, in order to construct a conventional apparatus for performing cooling or freezing / refrigeration, a dedicated cooling / cooling apparatus is generally used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described prior art has a problem that separate refrigeration cycle devices are required in places where hot water supply and cooling or refrigeration / refrigeration are required, resulting in high device costs and running costs. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its object is to provide a cooling function and heat pump type hot water supply device capable of performing hot water supply and cooling or freezing / refrigeration with a single refrigeration cycle device. Is to provide.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs technical means described in claims 1 to 15. That is, according to the invention described in claim 1, the first refrigerant circuit (R1) is branched downstream of the high-pressure refrigerant passage (2a), the second decompression expansion means (4b) and the brine cooling heat exchanger (9). A second refrigerant circuit (R2) that joins the first refrigerant circuit (R1) upstream of the refrigerant compressor (1) through the low-pressure refrigerant passage (9a) and is in parallel with the first refrigerant circuit (R1); A brine passage (9b) of the brine cooling heat exchanger (9), a cold brine circulation pump (8), and a brine circuit (B) in which the terminal heat exchanger (10) is connected in an annular shape, and a second refrigerant circuit ( R2) circulates the refrigerant and operates the cold brine circulation pump (8) to exchange heat between the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant passage (9a) and the brine flowing through the brine passage (9b). It is characterized by cooling.
[0005]
This focuses on the fact that the inventors cool the brine using the exhaust cooling heat of the heat pump type hot water supply apparatus, and perform cooling or freezing / refrigeration using the cooled brine. Thereby, it is possible to perform hot water supply and cooling or freezing / refrigeration with one simple refrigeration cycle apparatus integrated with a heat source, and it also saves energy because exhaust heat is used. Moreover, the apparatus cost and running cost can be kept low.
[0006]
According to the second aspect of the present invention, the refrigerant circuit switching means (3a, 3b) for switching between the first refrigerant circuit (R1) and the second refrigerant circuit (R2) is provided. Thereby, it can switch to the heat exchanger of the heat absorption side according to the operation mode.
[0007]
According to invention of Claim 3, the capability of an air heat exchanger (5) and the capability of a brine cooling heat exchanger (9) were made substantially equivalent. Thereby, even when adding a cooling function to the existing heat pump hot water supply apparatus, a change can be kept to the minimum.
[0008]
According to invention of Claim 4, a terminal heat exchanger (10) is arrange | positioned in a terminal (11), and the inside of a terminal (11) is cooled and kept cool, It is characterized by the above-mentioned. The terminals (11) here are, for example, indoor air conditioners, freezers, refrigerators, wine cellars, etc., and the brine cooled by the brine cooling heat exchanger (9) is arranged in these terminals (11). By drawing into the terminal heat exchanger (10), the inside of the terminal (11) can be cooled or kept cold as cooling or freezing / refrigeration.
[0009]
According to the invention described in claim 5, the high-pressure side refrigerant passage (13a) through which the high-pressure refrigerant that has passed through the water heat exchanger (2) flows, and the air heat exchanger (5) or the brine cooling heat exchanger (9 And a low-pressure refrigerant passage (13b) through which the low-pressure refrigerant that has passed through the refrigerant flows through the high-pressure refrigerant passage (13a) by heating the low-pressure refrigerant through the low-pressure refrigerant passage (13b). A refrigerant heat dissipating heat exchanger (13) that dissipates heat is provided.
[0010]
In the structure of the above-mentioned claim, when the hot water supply water is not heated (does not dissipate heat), the brine cannot be cooled (heat absorbed) and a cooling function cannot be established stably. Since the heat radiation action can be ensured even when heating of the hot water supply water is unnecessary, the cooling function can be stably established at any time. Moreover, since the suction pressure of the refrigerant compressor (1) is increased by adopting this configuration, it also saves energy.
[0011]
According to the invention described in claim 6, the gas-liquid separator (55) for gas-liquid separation of the refrigerant in the refrigerant circuit (R) and supplying the gas-phase refrigerant to the refrigerant compressor (1) is provided. The pressure of the high-pressure refrigerant that is pressurized by the refrigerant compressor (1) and flows in through the hydrothermal exchanger (2) as a decompression / expansion means that replaces the first decompression / expansion means (4a) and the second decompression / expansion means (4b) A nozzle (14a) that converts energy into velocity energy and decompresses and expands the refrigerant, and an air heat exchanger (5) or a brine cooling heat exchanger connected to the low pressure side by a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (14a) Gas-liquid separation is performed by sucking the vapor-phase refrigerant evaporated in (9) and mixing the sucked refrigerant and the refrigerant injected from the nozzle (14a) while converting the velocity energy into pressure energy to increase the pressure of the refrigerant. Vessel (55) Wherein for using an ejector having a boosting unit for flowing (14c, 14d) (14).
[0012]
Thereby, the configuration of the refrigerant cycle can be simplified, and the heat exchange efficiency (COP) can be improved by about 20% compared to the case where the expansion valve is used due to the power recovery effect of the ejector (14).
[0013]
According to the seventh aspect of the invention, the variable throttle means (14e) for controlling the pressure of the high-pressure refrigerant by controlling the throttle opening degree is provided on the refrigerant upstream side of the nozzle (14a). As a result, it is possible to cope with different optimum evaporating pressures during brine cooling and during air heat absorption.
[0014]
According to invention of Claim 8, the refrigerant | coolant which distribute | circulates a refrigerant circuit (R) is a carbon dioxide (CO). 2 ) It is a refrigerant. This is carbon dioxide (CO 2 ) The higher the discharge pressure from the refrigerant compressor (1), such as the refrigerant, is because the effect of the ejector (14) can be easily obtained.
[0015]
According to invention of Claim 9, the cold brine circuit (9) which connected the brine channel | path (9b) of the brine cooling heat exchanger (9), the cold brine circulation pump (8), and the terminal heat exchanger (10) cyclically | annularly ( B1) is characterized in that a cold storage tank (15) for storing the cooled brine is provided downstream of the brine in the brine cooling heat exchanger (9). Thereby, even if the brine cooling operation in the brine cooling heat exchanger (9) is interrupted, the cooling in the terminal (11) can be continued.
[0016]
According to the invention described in claim 10, the bypass circuit (B3) for bypassing and circulating the terminal heat exchanger (10) in the cold brine circuit (B1), and circulating the brine to the terminal heat exchanger (10) side Alternatively, circulation switching means (20, 21) for switching to the bypass circuit (B3) is provided. Thereby, even when the cooling in the terminal heat exchanger (10) is unnecessary, by switching to the bypass circuit (B3) side and operating the brine cooling, the cooled brine is stored in the regenerator (15). A cold storage operation can be performed.
[0017]
According to invention of Claim 11, the brine heating circuit (K2) which connected the hot water storage tank (7), the high temperature water side channel | path (16a) of the brine heating heat exchanger (16), and the high temperature water circulation pump (17) cyclically | annularly. ), And the brine side passage (16b) of the brine heating heat exchanger (16), the warm brine circulation pump (18), and the terminal heat exchanger (10) disposed in the terminal (11) are connected in a circular manner A circuit (B2), the high temperature water circulation pump (17) and the warm brine circulation pump (18) are operated, and the high temperature water flowing through the high temperature water side passage (16a) and the brine flowing through the brine side passage (16b). And the brine is heated, and the heated brine is circulated through the terminal heat exchanger (10) to heat and keep the inside of the terminal (11).
[0018]
The above-described invention has a configuration in which the terminal (11) is provided with a cooling function, but in combination with the warm brine circuit (B2) in which the brine is heated by the brine heating heat exchanger (16) as in the present invention, By drawing the heated brine into the same terminal heat exchanger (10) disposed in the same terminal (11), the terminal (11) can be heated or kept warm as heating or heating / warming, It can be set as the structure which can respond also to the terminal (11) which requires.
[0019]
According to the twelfth aspect of the present invention, the brine heating circuit (K2) is provided with the heat exchanger (23) for radiating high-temperature water. This is a high-temperature water heat radiation heat exchanger (23) disposed in the brine heating circuit (K2) instead of the refrigerant heat radiation heat exchanger (13) of the invention described in claim 5. The heat exchanger for radiating high-temperature water (23) is a heat exchanger that radiates heat by exchanging heat with the outside air, and the high-temperature water circulation pump (17) is operated with the warm brine circulation pump (18) stopped. Therefore, a heat radiation operation can be performed.
[0020]
As a result, even when heating of hot water is unnecessary, the refrigerant circuit (R), the hot water heating circuit (K), and the brine heating circuit (K2) are circulated to perform high temperature water heat radiation while heating the hot water. Since the heat radiation effect can be ensured by dissipating heat from the exchanger (23), the cooling function can be stably established at any time.
[0021]
According to invention of Claim 13, the thermal storage material (24) was distribute | arranged around the terminal heat exchanger (10), It is characterized by the above-mentioned. Thereby, even if the circulation of the cooled brine or the heated brine is interrupted, the cooling or heating in the terminal (11) can be continued.
[0022]
According to the invention described in claim 14, a plurality of terminal heat exchangers (10) are connected in parallel to the cold brine circuit (B1) or the warm brine circuit (B2). Thus, a terminal heat exchanger (10) and the terminal (11) using a terminal heat exchanger (10) can be increased / decreased easily.
[0023]
According to the invention described in claim 15, distribution control means (20a-20c) for controlling distribution of brine is connected to each of the plurality of terminal heat exchangers (10) connected in parallel. Thereby, it becomes possible to control the operation status of each terminal heat exchanger (10a to 10c). In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also functions as a cooling function in the first embodiment of the present invention, and shows a state in which hot water for hot water supply, hot water supply, and brine cooling are performed. The heat pump type hot water supply apparatus combined with a cooling function in the present embodiment heats hot water supply water to a high temperature (about 90 ° C. in the present embodiment) using a supercritical heat pump cycle, and heats it with a brine cooling heat exchanger 9 described later. A brine such as an antifreeze liquid serving as an exchange medium is cooled to a low temperature (about −10 ° C. in the present embodiment), and the brine is used to cool a terminal 11 such as an indoor air conditioner, a freezer, a refrigerator, or a wine cellar. .
[0025]
The supercritical heat pump cycle (hereinafter abbreviated as heat pump) refers to a heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. For example, carbon dioxide, ethylene, ethane, nitrogen oxide, etc. are used as the refrigerant. It is a heat pump cycle.
[0026]
The heat pump type hot water supply apparatus combined with a cooling function is roughly divided into a refrigeration cycle unit that mainly stores a refrigeration cycle apparatus to be described later, a tank unit that mainly stores a hot water storage tank (hot water tank) 7 to be described later, and each of the above terminals. 11 and. The refrigeration cycle unit is roughly divided into a refrigerant circuit R such as a heat pump cycle, a hot water supply water heating circuit K related to hot water supply, and a terminal related brine circuit B.
[0027]
First, the refrigerant circuit R of the heat pump cycle includes a refrigerant compressor 1 that compresses refrigerant, a water heat exchanger 2 that is a heating means for hot water supply, and a first expansion valve that is a first decompression means as the first refrigerant circuit R1. 4a, an air heat exchanger 5 for absorbing heat from the atmosphere, and a gas-liquid separator 55 for gas-liquid separation of the refrigerant are connected in a ring shape, and carbon dioxide (hereinafter referred to as CO) having a low critical temperature as the refrigerant. 2 Is marked).
[0028]
The refrigerant compressor 1 includes a built-in drive motor and a high-pressure compressor that discharges the sucked gas refrigerant to a high pressure equal to or higher than the critical pressure, and these are housed in a sealed container. Any method such as reciprocating, rotary, scrolling, etc. may be used. Moreover, an engine drive type may be sufficient.
[0029]
The water heat exchanger 2 heats the hot water by exchanging heat between the high-temperature and high-pressure gas refrigerant boosted by the high-pressure compressor of the refrigerant compressor 1 and the hot-water supply water. The hot-water supply water is adjacent to the high-pressure refrigerant passage 2a. A water passage 2b is provided, and the flow direction of the refrigerant flowing through the high-pressure refrigerant passage 2a is opposed to the flow direction of the hot water supply water flowing through the hot water supply water passage 2b.
[0030]
The first expansion valve 4 a is provided between the water heat exchanger 2 and the air heat exchanger 5, and reduces the refrigerant cooled by the water heat exchanger 2 from high pressure to low pressure and supplies it to the air heat exchanger 5. To do. The first expansion valve 4a has a configuration capable of electrically adjusting the valve opening degree, and is energized and controlled by the control device 12 described later. The air heat exchanger 5 receives air blown by a blower fan (not shown) and evaporates the refrigerant decompressed by the first expansion valve 4a by heat exchange with the atmosphere. Then, the gas-liquid two-phase refrigerant flowing out from the air heat exchanger 5 flows into the gas-liquid separator 55 and is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant, the liquid refrigerant is stored, and only the gas refrigerant is the previous refrigerant compressor. 1 is aspirated.
[0031]
Next, a hot water supply water heating circuit K related to hot water supply includes a hot water supply water passage 2b of the water heat exchanger 2 which is a heating means for hot water supply water, a hot water supply water circulation pump 6 for circulating hot water supply water, and hot water storage for storing hot water supply water. A tank 7 is connected in a ring shape. As shown in FIG. 1, the hot water supply water circulation pump 6 supplies cold water from a cold water outflow portion 7 a provided at the lower part of the hot water storage tank 7 to the hot water supply water passage 2 b of the water heat exchanger 2. A water flow is generated so as to recirculate from the provided hot water inflow portion 7b. This hot water supply water circulation pump 6 can adjust the amount of flowing water in accordance with the rotational speed of a built-in motor (not shown).
[0032]
The hot water storage tank 7 is made of metal (for example, made of stainless steel) excellent in corrosion resistance and has a heat insulating structure, and can keep hot hot water for a long time. The hot water supply water stored in the hot water storage tank 7 is discharged from a hot water outlet 7c provided in the upper part of the hot water storage tank 7, and mixed with cold water from a water supply with a temperature control valve (not shown) at the time of hot water adjustment. Hot water is supplied mainly to kitchens and baths. Further, cold water from the water supply is replenished as hot water supply water from a cold water inflow portion 7d provided in the lower part of the hot water storage tank 7.
[0033]
Next, the structure regarding the principal part of this invention is demonstrated. First, it branches downstream of the high-pressure refrigerant passage 2a of the water heat exchanger 2 and passes through the second expansion valve 4b, which is the second decompression means, and the brine cooling heat exchanger 9, upstream of the refrigerant compressor 1 (gas-liquid separator). 55), a second refrigerant circuit R2 is provided in parallel with the first refrigerant circuit R1. The first refrigerant circuit R1 and the second refrigerant circuit R2 are respectively provided with a first on-off valve 3a and a second on-off valve 3b as refrigerant circuit switching means, which are energized and controlled by a control device 12 to be described later. By switching, the circulation between the first refrigerant circuit R1 and the second refrigerant circuit R2 is switched.
[0034]
The second expansion valve 4b is provided between the water heat exchanger 2 and the brine cooling heat exchanger 9, and depressurizes the refrigerant cooled by the water heat exchanger 2 from high pressure to low pressure to the brine cooling heat exchanger 9. To supply. Further, the second expansion valve 4b has a configuration in which the valve opening degree can be electrically adjusted, like the first expansion valve 4a, and is energized and controlled by the control device 12 described later.
[0035]
The brine cooling heat exchanger 9 cools the brine by exchanging heat between the low-temperature and low-pressure gas refrigerant decompressed by the second expansion valve 4b and the brine, and the brine passage 9b is provided adjacent to the low-pressure refrigerant passage 9a. Thus, the flow direction of the refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant passage 9a is opposed to the flow direction of the brine flowing through the brine passage 9b.
[0036]
Next, the terminal-related brine circuit B cools the inside of the terminal 11 with the brine passage 9b of the brine cooling heat exchanger 9, which is a cooling means for the brine, the cold brine circulation pump 8 for circulating the brine, and the cooled brine. The terminal heat exchanger 10 is connected in a ring shape, and water and antifreeze such as LLC (engine cooling water) added with rust inhibitor and antifreeze agent are enclosed as brine.
[0037]
As shown in FIG. 1, the cold brine circulation pump 8 is provided in the brine circuit B, supplies the brine to the brine passage 9 b of the brine cooling heat exchanger 9, and the terminal 11 provided in the brine circuit B. A water stream is generated so as to recirculate from the water. The cold brine circulation pump 8 can adjust the amount of flowing water according to the rotational speed of a built-in motor (not shown).
[0038]
Reference numeral 12 denotes a control device for controlling the operation of the heat pump type hot water supply device that is also used for the cooling function, and receives signals from an operation panel (not shown), temperature sensors for each part, and other devices, and the refrigerant compressor 1 and the on-off valve 3a. Output control signals to 3b, expansion valves 4a and 4b, hot water supply water circulation pump 6, cold brine circulation pump 8, and the like.
[0039]
Next, the outline | summary of the action | operation in this embodiment is demonstrated. First, the refrigerant is sucked and compressed by the refrigerant compressor 1 and discharged. The discharged high-temperature and high-pressure refrigerant flows into the high-pressure refrigerant passage 2a of the water heat exchanger 2, and the refrigerant is cooled by exchanging heat with hot-water supply water flowing through the adjacent hot-water supply water passage 2b. The water is heated. The heated hot water supply water (high temperature water) is stored in the hot water storage tank 7 and used for hot water supply.
[0040]
On the other hand, the high-pressure refrigerant cooled by the water heat exchanger 2 flows into the first expansion valve 4a and is depressurized when the first on-off valve 3a is "open" and the second on-off valve 3b is in the "closed" state. The The decompressed low-temperature and low-pressure refrigerant flows into the air heat exchanger 5, and heat exchange with the air heats the refrigerant and cools the air. The heated gas-liquid two-phase refrigerant flows into the gas-liquid separator 55 and is separated into the liquid refrigerant and the gas refrigerant. The liquid refrigerant is stored, and only the gas refrigerant is sucked into the refrigerant compressor 1 again.
[0041]
Next, as an operation related to the present invention, when the first on-off valve 3a is "closed" and the second on-off valve 3b is in the "open" state, the refrigerant cooled by the hydrothermal exchanger 2 is transferred to the second expansion valve 4b. It flows in and is depressurized, and flows into the low-pressure refrigerant passage 9 a of the brine cooling heat exchanger 9. In the second expansion valve 4b, since the temperature of the refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant passage 9a is controlled to be about −15 ° C., the brine flowing through the adjacent brine passage 9b is about −10 ° C. Until cooled. The cooled brine flows into the terminal heat exchanger 10 disposed in the terminal 11 by the cold brine circulation pump 8 to cool the terminal 11.
[0042]
Next, features in the present embodiment will be described. First, the first refrigerant circuit R1 branches downstream from the high-pressure refrigerant passage 2a, passes through the second expansion valve 4b and the low-pressure refrigerant passage 9a of the brine cooling heat exchanger 9, and upstream from the refrigerant compressor 1. And a second refrigerant circuit R2 in parallel with the first refrigerant circuit R1 is provided. Moreover, the cold brine circuit B1 which connected the brine channel | path 9b of the brine cooling heat exchanger 9, the cold brine circulation pump 8, and the terminal heat exchanger 10 cyclically | annularly is provided. Then, the refrigerant is circulated through the second refrigerant circuit R2 and the cold brine circulation pump 8 is operated to exchange heat between the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant passage 9a and the brine flowing through the brine passage 9b. It is cooling.
[0043]
This focuses on the fact that the inventors cool the brine using the exhaust cooling heat of the heat pump type hot water supply apparatus, and perform cooling or freezing / refrigeration using the cooled brine. Thereby, it is possible to perform hot water supply and cooling or freezing / refrigeration with one simple refrigeration cycle apparatus integrated with a heat source, and it also saves energy because exhaust heat is used. Moreover, the apparatus cost and running cost can be kept low.
[0044]
Further, first and second on-off valves 3a and 3b for switching between the first refrigerant circuit R1 and the second refrigerant circuit R2 are provided. Thereby, it can switch to the heat exchanger of the heat absorption side according to the operation mode. Further, the capacity of the air heat exchanger 5 and the capacity of the brine cooling heat exchanger 9 are substantially equal. Thereby, even when adding a cooling function to the existing heat pump hot water supply apparatus, a change can be kept to the minimum.
[0045]
Moreover, the terminal heat exchanger 10 is arrange | positioned in the terminal 11, and the inside of the terminal 11 is cooled and kept cool. The terminals 11 here are, for example, indoor air conditioners, freezers, refrigerators, wine cellars, etc., and the terminal heat exchanger 10 in which the brine cooled by the brine cooling heat exchanger 9 is arranged in these terminals 11. By pulling into the terminal 11, the inside of the terminal 11 can be cooled or kept cold as cooling or freezing / refrigeration.
[0046]
Thus, the exhaust heat at the time of heat pump hot water supply can be used as a cooling heat source for another application, and energy saving can be achieved in total. Further, a dedicated cooling heat source is not required on the cooling function side, and cooling can be performed by providing a simple device such as the terminal heat exchanger 10. Furthermore, since the circulation system is via a brine, when the number of terminals 11 that are desired to be cooled / cold increases, it can be dealt with by simply connecting the terminals 11 to the brine circuit B.
[0047]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in the second embodiment of the present invention. Compared to the first embodiment described above, the high-pressure side refrigerant passage 13a through which the high-pressure refrigerant that has passed through the water heat exchanger 2 flows in the refrigerant circuit R, and the low pressure that has passed through the air heat exchanger 5 or the brine cooling heat exchanger 9 are used. The difference is that a refrigerant heat dissipating heat exchanger 13 including a low-pressure refrigerant passage 13b through which refrigerant flows is provided. The high-pressure refrigerant flowing through the high-pressure side refrigerant passage 13a is radiated by heating the low-pressure refrigerant flowing through the low-pressure side refrigerant passage 13b.
[0048]
This is used to increase the compressor suction pressure in order to improve cycle efficiency as an internal heat exchanger in the conventional apparatus, but the present invention is not limited to the conventional action, and water heating for hot water supply is not necessary. In this case, the heat radiation necessary for exhibiting the cooling function is assumed.
[0049]
In the configuration of the first embodiment described above, when the hot water supply water is not heated (does not dissipate heat), the brine cannot be cooled (heat absorbed), and the cooling function cannot be established stably. As a result, the heat radiation function can be ensured even when heating of hot water supply water is unnecessary, so that the cooling function can be stably established at any time. Moreover, since the suction pressure of the refrigerant compressor 1 is increased by adopting this configuration, it also saves energy.
[0050]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in the third embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the second embodiment in that an ejector 14 is used as a decompression / expansion means replacing the first and second expansion valves 4a and 4b. The structure of the ejector 14, which is a characteristic configuration in the present invention, will be described with reference to the schematic cross-sectional view of FIG. 4.
[0051]
The ejector 14 is a nozzle 14a that converts the pressure energy (pressure head) of the high-pressure refrigerant that is pressurized by the refrigerant compressor 1 and flows in through the water heat exchanger 2 into velocity energy (speed head) to decompress and expand the refrigerant. A suction part 3b for sucking the gas-phase refrigerant evaporated in the air heat exchanger 5 or the brine cooling heat exchanger 9 connected to the low pressure side by the high-speed refrigerant flow injected from the nozzle 14a, and the sucked refrigerant The ejector includes a mixing unit 3c that mixes the refrigerant injected from the nozzle 14a and a diffuser 3d that converts the velocity energy into pressure energy to increase the pressure of the refrigerant.
[0052]
The refrigerant flowing out from the ejector 14 flows into the gas-liquid separator (55). Note that the refrigerant ejected from the ejector 14 is not necessarily boosted only by the diffuser 14d, and the mixing unit 14c also increases the refrigerant pressure when sucking the vapor-phase refrigerant evaporated on the low pressure side. The unit 14c and the diffuser 14d are collectively referred to as a boosting unit. In the present embodiment, the cross-sectional area of the mixing portion 14c is constant up to the diffuser 14d, but the cross-sectional area of the mixing portion 14c may be tapered so as to increase toward the diffuser 14d.
[0053]
Thereby, the configuration of the refrigerant cycle can be simplified, and the heat exchange efficiency (COP) can be improved by about 20% compared to the case where the expansion valve is used due to the power recovery effect of the ejector 14.
[0054]
Further, a variable throttle mechanism (variable throttle means) 14e that controls the pressure of the high-pressure refrigerant by controlling the throttle opening is provided on the refrigerant upstream side of the nozzle 14a. The variable aperture mechanism (variable aperture means) 14e is energized and controlled by a control device 12 (not shown). Thereby, it becomes possible to cope with different optimum evaporating pressures at the time of brine cooling and air heat absorption. The refrigerant flowing through the refrigerant circuit R is CO 2 It is a refrigerant. This is CO 2 This is because the higher the discharge pressure from the refrigerant compressor 1 like the refrigerant, the easier it is to obtain the effect of the ejector 14.
[0055]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in the fourth embodiment of the present invention. The following points are different from the third embodiment described above. First, in the cold brine circuit B1 in which the brine passage 9b of the brine cooling heat exchanger 9 and the cold brine circulation pump 8 and the terminal heat exchanger 10 are connected in a ring shape, cooling is performed downstream of the brine cooling heat exchanger 9 in the brine. The difference is that a cold storage tank (cold storage tank) 15 for storing the brine is provided. Thereby, even if the brine cooling operation in the brine cooling heat exchanger 9 is interrupted, the cooling in the terminal 11 can be continued.
[0056]
Also, a bypass circuit B3 for bypassing and circulating the terminal heat exchanger 10 in the cold brine circuit B1, and an on-off valve (circulation path switching means) 20/21 for switching the circulation of the brine to the terminal heat exchanger 10 side or the bypass circuit B3. And are provided. Thereby, even when the cooling in the terminal heat exchanger 10 is unnecessary, by switching to the bypass circuit B3 side and operating the brine cooling, a so-called cold storage operation in which the cooled brine is stored in the cold storage tank 15 can be performed. It becomes possible.
[0057]
Also, a brine heating circuit K2 in which the hot water storage tank 7, the high temperature water side passage 16a of the brine heating heat exchanger 16 and the high temperature water circulation pump 17 are connected in an annular shape, the brine side passage 16b of the brine heating heat exchanger 16, and the warm brine circulation A warm brine circuit B2 in which the pump 18 and the terminal heat exchanger 10 arranged in the terminal 11 are connected in a ring shape is provided.
[0058]
Then, the high temperature water circulation pump 17 and the warm brine circulation pump 18 are operated to heat-exchange the high temperature water flowing through the high temperature water side passage 16a and the brine flowing through the brine side passage 16b, thereby heating the brine. The brine is distributed to the terminal heat exchanger 10 to heat and keep the inside of the terminal 11. Incidentally, 19 and 22 are open / close valves, and when the cold brine circuit B1 is circulated, the open / close valve 19 on the cold brine circuit B1 side is opened and the open / close valve 22 on the warm brine circuit B2 side is closed. Conversely, when circulating the warm brine circuit B2, the open / close valve 22 on the warm brine circuit B2 side is opened and the open / close valve 19 on the cold brine circuit B1 side is closed.
[0059]
The embodiment described above has a configuration in which the terminal 11 has a cooling function. However, as in the present embodiment, the terminal 11 is combined with the warm brine circuit B2 in which the brine is heated by the brine heating heat exchanger 16 and is the same as that at the time of cooling. By drawing the heated brine into the same terminal heat exchanger 10 disposed inside, the inside of the terminal 11 can be heated or kept warm as heating or heating / warming, and it is possible to cope with the terminal 11 that requires a cooling / heating function. It can be configured.
[0060]
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in the fifth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the fourth embodiment described above in that the brine heating circuit K2 is provided with a heat exchanger 23 for dissipating high-temperature water. This is a high-temperature water heat radiation heat exchanger 23 disposed in the brine heating circuit K2 in place of the refrigerant heat radiation heat exchanger 13 described in the second embodiment. The heat exchanger 23 for dissipating high-temperature water is a heat exchanger that dissipates heat by exchanging heat with the outside air, and performs a heat dissipating operation by operating the high-temperature water circulation pump 17 with the warm brine circulation pump 18 stopped. be able to.
[0061]
As a result, even when heating of hot water supply water is unnecessary, the refrigerant circuit R, the hot water supply water heating circuit K, and the brine heating circuit K2 are circulated to radiate heat from the high-temperature water heat dissipation heat exchanger 23 while performing hot water supply water heating. As a result, the heat radiation function can be secured, so that the cooling function can be stably established at any time.
[0062]
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in the sixth embodiment of the present invention. The fourth embodiment described above is different in the following points. First, the heat storage material 24 is arranged around the terminal heat exchanger 10. Thereby, the cold storage tank 15 and the bypass circuit B3 of the fourth embodiment can be eliminated, and the cooling or heating in the terminal 11 can be continued even if the circulation of the cooled brine or the heated brine is interrupted.
[0063]
A plurality of terminal heat exchangers 10a to 10c are connected in parallel to the cold brine circuit B1 or the warm brine circuit B2. Thus, the terminal heat exchanger 10 and the terminal 11 using the terminal heat exchanger 10 can be easily increased / decreased. Moreover, the flow control valve (flow control means) 20a-20c which controls the distribution | circulation of a brine is connected to each of the terminal heat exchangers 10a-10c connected in parallel. Thereby, it becomes possible to control the operation status of each of the terminal heat exchangers 10a to 10c.
[0064]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the supercritical heat pump cycle is used for the refrigeration cycle for heating the hot water supply water and cooling the brine, but the present invention is not limited to this, and may be applied to other refrigerant compression refrigeration cycles. good. Further, the refrigerant at that time may be chlorofluorocarbon or alternative chlorofluorocarbon.
[0065]
Further, in the above-described embodiment, the circulation between the first refrigerant circuit R1 and the second refrigerant circuit R2 is simply switched. However, a method of frequently switching in a certain cycle may be used. In the above-described embodiment, Although the refrigerant circuit is switched by the two on-off valves 3a and 3b, it may be configured by one switching valve. The decompression means may be a capillary or the like, and the system is not limited. The liquid circulated in the brine circuit B is not limited to the antifreeze liquid, and may be general water as long as the cooling temperature is 0 ° C. or higher.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an ejector according to a third embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function in a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Refrigerant compressor
2 Water heat exchanger
2a High-pressure refrigerant passage
2b Hot water passage
3a 1st on-off valve (refrigerant circuit switching means)
3b Second on-off valve (refrigerant circuit switching means)
4a First expansion valve (first decompression means)
4b Second expansion valve (second decompression means)
5 Air heat exchanger
6 Water circulation pump for hot water supply
7 Hot water storage tank (hot water storage tank)
8 Cold brine circulation pump
9 Brine cooling heat exchanger
9a Low pressure refrigerant passage
9b brine passage
10 (10a-10c) Terminal heat exchanger
11 Terminal
13 Heat exchanger for heat dissipation of refrigerant
13a High-pressure side refrigerant passage
13b Low-pressure side refrigerant passage
14 Ejector
14a nozzle
14c Mixer (pressure booster)
14d Diffuser (Pressure Booster)
14e Variable aperture mechanism (variable aperture means)
15 Cold storage tank (cool storage tank)
16 Brine heating heat exchanger
16a Hot water side passage
16b Brine side passage
17 High-temperature water circulation pump
18 Warm brine circulation pump
20, 21 On-off valve (circulation switching means)
20a-20c flow control valve (flow control means)
23 Heat exchanger for radiating high temperature water
24 Heat storage material
55 Gas-liquid separator
B brine circuit
B1 Cold brine circuit
B2 warm brine circuit
B3 Bypass circuit
K water heating circuit for hot water supply
K2 brine heating circuit
CO 2 Carbon dioxide refrigerant
R refrigerant circuit
R1 first refrigerant circuit
R2 Second refrigerant circuit

Claims (15)

冷媒を圧縮する冷媒圧縮機（１）、水熱交換器（２）の高圧冷媒通路（２ａ）、第１減圧膨張手段（４ａ）、及び空気熱交換器（５）を環状に接続した第１冷媒回路（Ｒ１）と、
前記水熱交換器（２）の給湯用水通路（２ｂ）、給湯用水循環ポンプ（６）及び貯湯槽（７）を環状に接続した給湯用水加熱回路（Ｋ）とを備え、
前記冷媒圧縮機（１）及び前記給湯用水循環ポンプ（６）を作動させ、前記高圧冷媒通路（２ａ）を流通する高温高圧の冷媒と前記給湯用水通路（２ｂ）を流通する給湯用水とを熱交換させて前記給湯用水を加熱するヒートポンプ式給湯装置において、
前記高圧冷媒通路（２ａ）の下流で前記第１冷媒回路（Ｒ１）と分岐し、第２減圧膨張手段（４ｂ）及びブライン冷却熱交換器（９）の低圧冷媒通路（９ａ）を通って前記冷媒圧縮機（１）の上流で前記第１冷媒回路（Ｒ１）と合流し、前記第１冷媒回路（Ｒ１）と並列となった第２冷媒回路（Ｒ２）と、
前記ブライン冷却熱交換器（９）のブライン通路（９ｂ）、冷ブライン循環ポンプ（８）及び端末熱交換器（１０）を環状に接続したブライン回路（Ｂ）とを備え、
前記第２冷媒回路（Ｒ２）に冷媒を流通させると共に前記冷ブライン循環ポンプ（８）を作動させて、前記低圧冷媒通路（９ａ）を流通する低温低圧の冷媒と前記ブライン通路（９ｂ）を流通するブラインとを熱交換させて前記ブラインを冷却することを特徴とする冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。A refrigerant compressor (1) that compresses the refrigerant, a high-pressure refrigerant passage (2a) of the water heat exchanger (2), a first decompression / expansion means (4a), and an air heat exchanger (5) are connected in a ring shape. A refrigerant circuit (R1);
A hot water supply water passage (2b) of the water heat exchanger (2), a hot water supply water circulation pump (6), and a hot water storage water heating circuit (K) in which the hot water storage tank (7) is connected annularly,
The refrigerant compressor (1) and the hot water supply water circulation pump (6) are operated to heat the high temperature and high pressure refrigerant flowing through the high pressure refrigerant passage (2a) and the hot water supply water flowing through the hot water supply water passage (2b). In a heat pump hot water supply apparatus that heats the hot water supply by replacing it,
The first refrigerant circuit (R1) branches downstream from the high-pressure refrigerant passage (2a), passes through the second decompression expansion means (4b) and the low-pressure refrigerant passage (9a) of the brine cooling heat exchanger (9). A second refrigerant circuit (R2) joined to the first refrigerant circuit (R1) upstream of the refrigerant compressor (1) and in parallel with the first refrigerant circuit (R1);
A brine circuit (B) in which the brine passage (9b) of the brine cooling heat exchanger (9), the cold brine circulation pump (8) and the terminal heat exchanger (10) are connected in an annular shape,
The refrigerant is circulated through the second refrigerant circuit (R2) and the cold brine circulation pump (8) is operated to circulate the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant passage (9a) and the brine passage (9b). A heat pump type hot water supply apparatus that also serves as a cooling function, wherein the brine is cooled by exchanging heat with the brine to be cooled. 前記第１冷媒回路（Ｒ１）と前記第２冷媒回路（Ｒ２）とを切り換える冷媒回路切換手段（３ａ、３ｂ）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯機。The heat pump type hot water heater combined with a cooling function according to claim 1, further comprising refrigerant circuit switching means (3a, 3b) for switching between the first refrigerant circuit (R1) and the second refrigerant circuit (R2). . 前記空気熱交換器（５）の能力と、前記ブライン冷却熱交換器（９）の能力とを略同等としたことを特徴とする請求項２に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯機。The heat pump type hot water heater combined with a cooling function according to claim 2, wherein the capacity of the air heat exchanger (5) is substantially equal to the capacity of the brine cooling heat exchanger (9). 前記端末熱交換器（１０）を端末（１１）内に配置して、前記端末（１１）内を冷却・保冷することを特徴とする請求項１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯機。The heat pump type hot water heater combined with a cooling function according to claim 1, wherein the terminal heat exchanger (10) is arranged in the terminal (11) to cool and keep the inside of the terminal (11). 前記水熱交換器（２）を通過した高圧冷媒が流通する高圧側冷媒通路（１３ａ）と、前記空気熱交換器（５）もしくは前記ブライン冷却熱交換器（９）を通過した低圧冷媒が流通する低圧側冷媒通路（１３ｂ）とを備え、前記低圧側冷媒通路（１３ｂ）を流通する前記低圧冷媒を加熱することで前記高圧側冷媒通路（１３ａ）を流通する前記高圧冷媒の放熱を行なう冷媒放熱用熱交換器（１３）を設けたこと特徴とする請求項１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。The high-pressure refrigerant passage (13a) through which the high-pressure refrigerant that has passed through the water heat exchanger (2) flows, and the low-pressure refrigerant that has passed through the air heat exchanger (5) or the brine cooling heat exchanger (9) circulates. And a low-pressure refrigerant passage (13b) that heats the low-pressure refrigerant flowing through the low-pressure refrigerant passage (13b) to radiate heat from the high-pressure refrigerant flowing through the high-pressure refrigerant passage (13a). The heat pump type hot water supply device for cooling function according to claim 1, further comprising a heat exchanger (13) for heat radiation. 冷媒回路（Ｒ）内の冷媒を気液分離して気相冷媒を前記冷媒圧縮機（１）に供給する気液分離器（５５）を備えると共に、
前記第１減圧膨張手段（４ａ）および前記第２減圧膨張手段（４ｂ）に換わる減圧膨張手段として、前記冷媒圧縮機（１）で加圧され前記水熱交換器（２）を経由して流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル（１４ａ）、および前記ノズル（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側に接続した前記空気熱交換器（５）もしくは前記ブライン冷却熱交換器（９）で蒸発した気相冷媒を吸引し、その吸引した冷媒と前記ノズル（１４ａ）から噴射する冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させて前記気液分離器（５５）に流入させる昇圧部（１４ｃ、１４ｄ）を有するエジェクタ（１４）を用いたこと特徴とする請求項１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。A gas-liquid separator (55) for gas-liquid separation of the refrigerant in the refrigerant circuit (R) and supplying the gas-phase refrigerant to the refrigerant compressor (1);
As the decompression / expansion means replacing the first decompression / expansion means (4a) and the second decompression / expansion means (4b), the refrigerant compressor (1) is pressurized and flows in through the water heat exchanger (2). Nozzle (14a) for converting the pressure energy of the high-pressure refrigerant into velocity energy to decompress and expand the refrigerant, and the air heat exchanger (5) connected to the low-pressure side by a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (14a) ) Or the vapor-phase refrigerant evaporated in the brine cooling heat exchanger (9), and the velocity energy is converted into pressure energy while mixing the sucked refrigerant and the refrigerant jetted from the nozzle (14a). The ejector (14) having a pressure-increasing part (14c, 14d) for increasing the pressure of the gas to flow into the gas-liquid separator (55) is used. Function Shared heat pump water heater. 前記ノズル（１４ａ）の冷媒上流側に、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り手段（１４ｅ）を設けたこと特徴とする請求項６に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。The heat pump type combined with a cooling function according to claim 6, wherein variable throttling means (14e) for controlling the pressure of the high-pressure refrigerant by controlling the throttling opening degree is provided on the refrigerant upstream side of the nozzle (14a). Hot water supply device. 前記冷媒回路（Ｒ）を流通する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒であること特徴とする請求項６に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。The heat pump type hot water supply device for both cold function according to claim 6, wherein the refrigerant flowing through the refrigerant circuit (R) is a carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant. 前記ブライン冷却熱交換器（９）のブライン通路（９ｂ）、冷ブライン循環ポンプ（８）及び端末熱交換器（１０）を環状に接続した冷ブライン回路（Ｂ１）において、前記ブライン冷却熱交換器（９）のブライン下流側に、冷却されたブラインを貯留する蓄冷槽（１５）を設けたこと特徴とする請求項１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。In the cold brine circuit (B1) in which the brine passage (9b), the cold brine circulation pump (8), and the terminal heat exchanger (10) of the brine cooling heat exchanger (9) are connected in an annular shape, the brine cooling heat exchanger The cold function combined heat pump type hot water supply apparatus according to claim 1, wherein a cold storage tank (15) for storing the cooled brine is provided downstream of the brine in (9). 前記冷ブライン回路（Ｂ１）に前記端末熱交換器（１０）をバイパスさせて循環させるバイパス回路（Ｂ３）と、
ブラインの循環を前記端末熱交換器（１０）側もしくは前記バイパス回路（Ｂ３）に切り換える循路切換手段（２０、２１）とを設けたこと特徴とする請求項９に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。A bypass circuit (B3) for bypassing and circulating the terminal heat exchanger (10) in the cold brine circuit (B1);
The heat pump type combined with cooling function according to claim 9, further comprising circulation switching means (20, 21) for switching the circulation of brine to the terminal heat exchanger (10) side or the bypass circuit (B3). Hot water supply device. 前記貯湯槽（７）、ブライン加熱熱交換器（１６）の高温水側通路（１６ａ）および高温水循環ポンプ（１７）を環状に接続したブライン加熱回路（Ｋ２）と、
前記ブライン加熱熱交換器（１６）のブライン側通路（１６ｂ）、温ブライン循環ポンプ（１８）及び端末（１１）内に配置した前記端末熱交換器（１０）とを環状に接続した温ブライン回路（Ｂ２）とを備え、
前記高温水循環ポンプ（１７）と前記温ブライン循環ポンプ（１８）とを作動させ、前記高温水側通路（１６ａ）を流通する高温水と前記ブライン側通路（１６ｂ）を流通するブラインとを熱交換させて前記ブラインを加熱すると共に、この加熱されたブラインを前記端末熱交換器（１０）に流通させ、前記端末（１１）内を加熱・保温することを特徴とする請求項１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯機。A brine heating circuit (K2) in which the hot water storage tank (7), the hot water side passage (16a) of the brine heating heat exchanger (16) and the hot water circulation pump (17) are connected in an annular shape;
A warm brine circuit in which the brine side passage (16b) of the brine heating heat exchanger (16), the warm brine circulation pump (18), and the terminal heat exchanger (10) disposed in the terminal (11) are connected in a ring shape. (B2)
The high temperature water circulation pump (17) and the warm brine circulation pump (18) are operated to exchange heat between the high temperature water flowing through the high temperature water side passage (16a) and the brine flowing through the brine side passage (16b). 2. The cooling according to claim 1, wherein the brine is heated and the heated brine is circulated through the terminal heat exchanger (10) to heat and keep the inside of the terminal (11). A heat pump type water heater that is used for both functions. ブライン加熱回路（Ｋ２）に高温水放熱用熱交換器（２３）を設けたこと特徴とする請求項１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯装置。The heat pump type hot water supply apparatus for cooling function according to claim 1, wherein the brine heating circuit (K2) is provided with a heat exchanger (23) for heat radiation of high temperature water. 前記端末熱交換器（１０）のまわりに蓄熱材（２４）を配したことを特徴とする請求項４または請求項１１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯機。The heat pump type hot water heater combined with a cold function according to claim 4 or 11, wherein a heat storage material (24) is arranged around the terminal heat exchanger (10). 前記冷ブライン回路（Ｂ１）もしくは前記温ブライン回路（Ｂ２）に前記端末熱交換器（１０ａ〜１０ｃ）を複数並列に接続したことを特徴とする請求項４または請求項１１に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯機。The cold function combined use according to claim 4 or 11, wherein a plurality of the terminal heat exchangers (10a to 10c) are connected in parallel to the cold brine circuit (B1) or the warm brine circuit (B2). Heat pump water heater. 複数並列に接続した前記端末熱交換器（１０ａ〜１０ｃ）のそれぞれに、ブラインの流通を制御する流通制御手段（２０ａ〜２０ｃ）を接続したことを特徴とする請求項１４に記載の冷機能兼用ヒートポンプ式給湯機。The cold function combined use according to claim 14, wherein distribution control means (20a-20c) for controlling distribution of brine is connected to each of the terminal heat exchangers (10a-10c) connected in parallel. Heat pump water heater.
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