JP2004003801A

JP2004003801A - Refrigeration system using carbon dioxide as refrigerant

Info

Publication number: JP2004003801A
Application number: JP2002358029A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nakatani; 中谷　和生; Noriho Okaza; 岡座　典穂; Yuji Inoue; 井上　雄二; Yoshikazu Kawabe; 川邉　義和; Mitsuharu Matsuo; 松尾　光晴
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP4298990B2

Abstract

【目的】従来以上の高温水を利用側ユニットに利用でき、高いＣＯＰを実現することができる冷凍装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管により接続して構成された一次冷媒回路と、ガスクーラーと循環ポンプを配管により接続して構成され、配管によって利用側ユニットと接続された二次冷媒回路とを備え、圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器、を室外ユニットに配設し、一次冷媒回路に二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置であって、ガスクーラーで加熱された温水を、二次冷媒回路を循環させることで、ファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどの利用側ユニットの暖房運転を行うことを特徴とする二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置。
【選択図】　　　　図１An object of the present invention is to provide a refrigerating apparatus that can use higher-temperature water than ever before in a user-side unit and realize a high COP.
A primary refrigerant circuit is configured by connecting a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator in order with a refrigerant pipe, and a gas cooler and a circulation pump are connected by a pipe. And a secondary refrigerant circuit connected to the compressor, a gas cooler, an expansion valve, an evaporator, disposed in the outdoor unit, a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant in the primary refrigerant circuit, By circulating the hot water heated by the cooler through the secondary refrigerant circuit, the heating operation of the use side unit such as the fan coil unit, the radiation panel unit, the bathroom drying unit, the floor heating unit, and the heat storage floor heating unit is performed. A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管により接続して構成された一次冷媒回路と、ガスクーラーと循環ポンプを配管により接続して構成された二次冷媒回路とを備え、一次冷媒回路に二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置、又は冷媒として二酸化炭素を用い給湯用熱交換器を備えた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許文献１には、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプサイクルを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を貯湯槽に蓄えるヒートポンプ式給湯器が提案されている。
また特許文献２には、圧縮機、四方切換弁、第１の熱交換器、絞り装置、及び室外熱交換器をこの順に連結し、上記第１の熱交換器に通水する温冷水経路を備えてなるヒートポンプ式チラーに、上記圧縮機と上記四方切換弁との間に第２の熱交換器を介装し、この第２の熱交換器に通水する給湯水経路を設けることで、温水、冷水の他、温水及び給湯水、冷水及び給湯水、給湯水の各製造運転を行なうことができ、多様な要望に応えることができる装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８２８０３号公報
【特許文献２】
特開平５−２２３４０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプサイクルは、高温の放熱を利用するためには超臨界圧力で運転しなければならず、高いＣＯＰを実現するためにはガスクーラーでの放熱を十分に行わなければならず、貯湯槽に温水を蓄える給湯器での利用以外には未だ十分に利用されていない。
また、特許文献２に示されるように、温水、冷水の他、温水及び給湯水、冷水及び給湯水、給湯水の各製造運転を行うものは提案されているが、冷房、暖房、給湯、床暖房などを適宜組み合わせて、又はそれぞれを単独で利用する構成は未だ提案されていない。
【０００５】
そこで、本発明は従来以上の高温水を利用側ユニットに利用でき、高いＣＯＰを実現することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は二酸化炭素が室内に漏れることがない冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は給湯と利用側ユニットの同時利用が可能となり、熱の自由な分配が可能となる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は給湯用と暖房などの利用側ユニットに利用でき、特に利用側ユニットでの利用熱温度が中温域の場合に有効である冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は給湯用と暖房などの利用側ユニットに利用でき、特に利用側ユニットでの利用熱温度が高温域の場合に有効である冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は給湯用と暖房などの利用側ユニットに利用でき、特に利用側ユニットでの利用熱温度が低温域の場合に有効である冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は給湯用と利用側ユニット用とで個別の制御が可能となり、特に同時利用時の利用温度制御を最適にコントロールすることができる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は利用側ユニット、温水、及び冷水の同時取り出しが可能となる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は暖房ユニットなどを低ランニングコストで運転することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は給湯タンクの容量を低減することができるとともに、利用側ユニットの暖房利用時のＣＯＰを向上させ、高温での利用や長時間暖房が可能となる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は蓄熱された冷熱に放熱することでガスクーラー出口温度を低下させることができ、冷房能力が高くＣＯＰも高い冷凍サイクルを実現することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は常に給湯タンクに蓄熱することができ、冷凍サイクルで発生する温熱と冷熱を有効活用することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
また、本発明は冷房、暖房、給湯、床暖房などを適宜組み合わせて、又はそれぞれを単独で利用することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管により接続して構成された一次冷媒回路と、前記ガスクーラーと循環ポンプを配管により接続して構成され、前記配管によって利用側ユニットと接続された二次冷媒回路とを備え、前記圧縮機、前記ガスクーラー、前記膨張弁及び前記蒸発器を室外ユニットに配設し、前記一次冷媒回路に二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置であって、前記ガスクーラーで加熱された温水を、前記二次冷媒回路を循環させることで、ファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどの利用側ユニットの暖房運転を行うことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを並列に設け、前記第１ガスクーラーを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、前記第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、前記第１二次冷媒回路を前記第１配管によって給湯タンクと接続し、前記第２二次冷媒回路を前記第２配管によって利用側ユニットと接続したことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーとを備え、前記第１ガスクーラーと前記第２ガスクーラーと前記第３ガスクーラーとを、前記圧縮機の吐出側から順に直列に配置し、前記第１ガスクーラーと前記第３ガスクーラーとを、第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、前記第２ガスクーラーを、第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、前記第１二次冷媒回路を前記第１配管によって給湯タンクと接続し、前記第２二次冷媒回路を前記第２配管によって利用側ユニットと接続し、前記給湯タンクから導出される冷水を前記第３ガスクーラーで加熱した後に前記第１ガスクーラーで加熱することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーとを備え、前記第１ガスクーラーと前記第２ガスクーラーとを並列に、前記第３ガスクーラーを前記第１ガスクーラー及び前記第２ガスクーラーに対して直列に設け、前記第１ガスクーラーと前記第２ガスクーラーとを前記第３ガスクーラーよりも前記圧縮機の吐出側に配置し、前記第１ガスクーラーと前記第３ガスクーラーとを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、前記第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、前記第１二次冷媒回路を前記第１配管によって給湯タンクと接続し、前記第２二次冷媒回路を前記第２配管によって前記利用側ユニットと接続し、前記給湯タンクから導出される冷水を前記第３ガスクーラーで加熱した後に前記第１ガスクーラーで加熱することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーとを備え、前記第２ガスクーラーと前記第３ガスクーラーとを並列に、前記第１ガスクーラーを前記第２ガスクーラー及び前記第３ガスクーラーに対して直列に設け、前記第１ガスクーラーを前記第２ガスクーラーと前記第３ガスクーラーよりも前記圧縮機の吐出側に配置し、前記第１ガスクーラーと前記第３ガスクーラーとを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、前記第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、前記第１二次冷媒回路を前記第１配管によって給湯タンクと接続し、前記第２二次冷媒回路を前記第２配管によって前記利用側ユニットと接続し、前記給湯タンクから導出される冷水を前記第３ガスクーラーで加熱した後に前記第１ガスクーラーで加熱することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項２又は請求項５に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記膨張弁として第１膨張弁と第２膨張弁とを備え、前記第１膨張弁を前記第３ガスクーラーの出口側の冷媒配管に、前記第２膨張弁を前記第２ガスクーラーの出口側の冷媒配管に設けたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記ガスクーラーを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、前記蒸発器を第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、前記第１二次冷媒回路を前記第１配管によって給湯タンクと接続し、前記第２二次冷媒回路を前記第２配管によって蓄冷タンクと接続したことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを並列に設け、前記蒸発器として第１蒸発器と第２蒸発器とを直列に設け、前記第２蒸発器を前記第１蒸発器よりも圧縮機の吸入側に配置し、前記第１ガスクーラーを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、前記第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、前記第１蒸発器を第３循環ポンプとともに第３配管により接続して第３二次冷媒回路を構成し、前記第１二次冷媒回路を前記第１配管によって給湯タンクと接続し、前記第２二次冷媒回路を前記第２配管によって前記利用側ユニットと接続し、前記第３二次冷媒回路を前記第３配管によって蓄冷タンクと接続したことを特徴とする。
請求項９記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器を順次冷媒配管により接続して構成された一次冷媒回路と、前記ガスクーラーと循環ポンプを配管により接続して構成され、前記配管によって給湯タンクと接続された二次冷媒回路とを備え、前記一次冷媒回路に二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置であって、前記給湯タンク内の温水を利用した熱交換器を備え、前記熱交換器と前記給湯タンクと循環ポンプを配管により接続して三次冷媒回路を構成し、前記熱交換器を循環ポンプとともに配管により接続して四次冷媒回路を構成し、前記四次冷媒回路を配管によって利用側ユニットと接続したことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項９に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記ガスクーラーと並列に第２ガスクーラーを備え、前記第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、前記第２二次冷媒回路を前記第２配管によって前記利用側ユニットと接続したことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１膨張弁、熱交換器、第２膨張弁、室内熱交換器を順次冷媒配管により接続して構成された一次冷媒回路と、前記熱交換器と循環ポンプを配管により接続して構成され、前記配管によって蓄冷タンクと接続された二次冷媒回路とを備え、前記一次冷媒回路に二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置であって、前記第１膨張弁を膨張弁とした運転状態で前記熱交換器を蒸発器として作用させて前記蓄冷タンク内を蓄冷し、前記室内熱交換器での冷房運転時に、前記第２膨張弁を膨張弁とした運転状態で前記熱交換器をガスクーラーとして作用させて前記蓄冷タンク内に蓄冷された冷熱を利用して高温高圧の冷媒をさらに冷却することを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記一次冷媒回路にガスクーラーとして作用する第２熱交換器を設け、前記第２熱交換器を、循環ポンプとともに配管により接続して二次冷媒回路を構成し、前記二次冷媒回路を前記配管によって給湯タンクと接続したことを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項１２に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とを切り換える位置に四方弁を設け、前記第２熱交換器を前記室外熱交換器と前記第１膨張弁との間に設け、前記室外熱交換器と前記第２熱交換器との間に第３膨張弁を設け、前記四方弁を切り換えて前記室外熱交換器を蒸発器として利用する場合に、前記第３膨張弁を膨張弁として機能させ、前記第２熱交換器によって前記給湯タンクに蓄熱することを特徴とする。
請求項１４記載の本発明は、請求項１１に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とを切り換える位置に四方弁を設け、前記四方弁を切り換えて前記室外熱交換器を蒸発器として利用する場合に、前記蓄冷タンクを温熱タンクとして用い、前記温熱タンク内の温水を給湯又は暖房に用いることを特徴とする。
請求項１５記載の本発明は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、利用側ユニットに接続された前記二次冷媒回路内の二次冷媒としてブラインを用いることを特徴とする。
請求項１６記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁、室内側熱交換器を順次冷媒配管により接続して構成した冷凍装置であって、前記圧縮機から前記室外側熱交換器に至る冷媒配管に設けた第１の開閉弁と、前記第１の開閉弁と並列に設けた給湯用熱交換器と、前記第１の開閉弁と並列に設けた暖房用熱交換器と、前記給湯用熱交換器及び前記暖房用熱交換器の出口側の冷媒配管に設けた絞り装置と、前記室内側熱交換器をバイパスさせるバイパス配管に設けた第２の開閉弁とを備えたことを特徴とする。
請求項１７記載の本発明は、請求項１６に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記給湯用熱交換器の利用側配管に給湯タンクを接続し、前記暖房用熱交換器の利用側配管に床暖房機器や温風機器等の暖房機器を接続したことを特徴とする。
請求項１８記載の本発明は、請求項１６に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記給湯用熱交換器及び前記暖房用熱交換器を利用する場合には前記第１の開閉弁を閉とし、前記室内側熱交換器を利用する場合には前記第２の開閉弁を閉とすることを特徴とする。
請求項１９記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、膨張弁、冷暖房用熱交換器を順次冷媒配管により接続して構成した冷凍装置であって、前記圧縮機から前記四方弁に至る冷媒配管に設けた開閉弁と、前記開閉弁と並列に設けた給湯用熱交換器とを備えたことを特徴とする。
請求項２０記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、膨張弁、冷暖房用熱交換器を順次冷媒配管により接続して構成した冷凍装置であって、前記四方弁と前記室外側熱交換器とをバイパスさせる冷媒配管と、前記冷媒配管に設けた給湯用熱交換器とを備えたことを特徴とする。
請求項２１記載の本発明は、請求項１９又は請求項２０に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記給湯用熱交換器の利用側配管に給湯タンクを接続し、前記冷暖房用熱交換器の利用側配管に床暖房機器、温風機器、冷風機器等の冷暖房機器を接続したことを特徴とする。
請求項２２記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、冷媒として二酸化炭素を用い、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁、室内側熱交換器を順次冷媒配管により接続して構成した冷凍装置であって、前記圧縮機から前記室外側熱交換器に至る冷媒配管に設けた第１の開閉弁と、前記第１の開閉弁と並列に設けた給湯用熱交換器と、前記給湯用熱交換器の出口側の冷媒配管に設けた絞り装置と、前記室内側熱交換器をバイパスさせるバイパス配管に設けた第２の開閉弁とを備えたことを特徴とする。
請求項２３記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、請求項２２に記載の室内側熱交換器の代わりに冷房用熱交換器を用いたことを特徴とする。
請求項２４記載の本発明は、請求項２２又は請求項２３に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記給湯用熱交換器を利用する場合には前記第１の開閉弁を閉とし、前記室内側熱交換器を利用する場合には前記第２の開閉弁を閉とすることを特徴とする。
請求項２５記載の本発明は、請求項２３に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記冷房用熱交換器の利用側配管に冷風機器等の冷房機器を接続したことを特徴とする。
請求項２６記載の本発明は、請求項２３に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記給湯用熱交換器を利用する場合には前記第１の開閉弁を閉とし、前記冷房用熱交換器を利用する場合には前記第２の開閉弁を閉とすることを特徴とする。
請求項２７記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、請求項１９に記載の冷暖房用熱交換器の代わりに室内側熱交換器を用いたことを特徴とする。
請求項２８記載の本発明は、請求項１９又は請求項２７に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記給湯用熱交換器を利用する場合には前記開閉弁を閉とすることを特徴とする。
請求項２９記載の本発明の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、請求項２０に記載の冷暖房用熱交換器の代わりに室内側熱交換器を用いたことを特徴とする。
請求項３０記載の本発明は、請求項２２、請求項２３、請求項２７、又は請求項２９に記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記給湯用熱交換器の利用側配管に給湯タンクを接続し、前記給湯タンクの温水を熱源側配管に流通させる暖房用熱交換器を設け、前記暖房用熱交換器の利用側配管に床暖房機器や温風機器等の暖房機器を接続したことを特徴とする。
請求項３１記載の本発明は、請求項１から請求項３０のいずれかに記載の二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、前記膨張弁と並列に又は前記膨張弁の代わりに膨張機を設けたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、ガスクーラーで加熱された温水を、二次冷媒回路を循環させることで、ファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどの利用側ユニットの暖房運転を行うものである。本実施の形態によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。特に、従来ヒートポンプ暖房では困難であった輻射パネルの利用が可能となる。また、２次冷媒方式により、圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器、を室外ユニット内に配置し、室内側には温水を循環する配管だけを引き入れることによって利用側ユニットを利用でき、また二酸化炭素が室内に漏れることもない。また特に利用側ユニットとして蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、二酸化炭素冷媒を利用することで、ガスクーラーの一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としてのガスクーラーの小型化を実現することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、第１ガスクーラーを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、第１二次冷媒回路を第１配管によって給湯タンクと接続し、第２二次冷媒回路を第２配管によって利用側ユニットと接続したものである。本実施の形態によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。また本実施形態によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを備え、第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを並列に設けることで、１台の室外機で給湯と利用側ユニットの同時利用が可能となり、熱の自由な分配が可能となる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、第１二次冷媒回路を第１配管によって給湯タンクと接続し、第２二次冷媒回路を第２配管によって利用側ユニットと接続し、給湯タンクから導出される冷水を第３ガスクーラーで加熱した後に第１ガスクーラーで加熱するものである。本実施の形態によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーを直列に設け、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを給湯用に利用し、第２ガスクーラーを利用側ユニットに利用することで、低温から高温までもれなく利用する事ができ、性能が向上する。特に利用側ユニットでの利用熱温度が中温域の場合に有効である。また一次冷媒回路中の膨張弁を複数設けることなくサイクル制御が可能である。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを、第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、第２ガスクーラーを、第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、第１二次冷媒回路を第１配管によって給湯タンクと接続し、第２二次冷媒回路を第２配管によって利用側ユニットと接続し、給湯タンクから導出される冷水を第３ガスクーラーで加熱した後に第１ガスクーラーで加熱するものである。本実施の形態によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーを備え、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを給湯用に利用し、第２ガスクーラーを利用側ユニットに利用することで、低温から高温までもれなく利用する事ができ、性能が向上する。特に利用側ユニットでの利用熱温度が高温域の場合に有効である。また一次冷媒回路中の膨張弁を複数設けることなくサイクル制御が可能である。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを、第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、第２ガスクーラーを、第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、第１二次冷媒回路を第１配管によって給湯タンクと接続し、第２二次冷媒回路を第２配管によって利用側ユニットと接続し、給湯タンクから導出される冷水を第３ガスクーラーで加熱した後に第１ガスクーラーで加熱するものである。本実施の形態によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーを備え、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを給湯用に利用し、第２ガスクーラーを利用側ユニットに利用することで、特に利用側ユニットでの利用熱温度が、例えば融雪装置のような低温域の場合に有効である。また一次冷媒回路中の膨張弁を複数設けることなくサイクル制御が可能である。
本発明の第６の実施の形態は、第２又は第５の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、第１膨張弁を第３ガスクーラーの出口側の冷媒配管に、第２膨張弁を第２ガスクーラーの出口側の冷媒配管に設けたものである。本実施の形態によれば、第３ガスクーラー用の第１膨張弁と、第２ガスクーラー用の第２膨張弁とを備えることで、給湯用と利用側ユニット用とで個別の制御が可能となり、特に同時利用時の利用温度制御を最適にコントロールすることができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、ガスクーラーを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、蒸発器を第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、第１二次冷媒回路を第１配管によって給湯タンクと接続し、第２二次冷媒回路を第２配管によって蓄冷タンクと接続したものである。本実施の形態によれば、ガスクーラーを給湯用に利用するとともに、蒸発器を蓄冷用に利用することで、温水及び冷水の同時取りだしが可能となる。また一次冷媒回路中の膨張弁を複数設けることなくサイクル制御が可能である。
本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、第１ガスクーラーを第１循環ポンプとともに第１配管により接続して第１二次冷媒回路を構成し、第２ガスクーラーを第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、第１蒸発器を第３循環ポンプとともに第３配管により接続して第３二次冷媒回路を構成し、第１二次冷媒回路を第１配管によって給湯タンクと接続し、第２二次冷媒回路を第２配管によって利用側ユニットと接続し、第３二次冷媒回路を第３配管によって蓄冷タンクと接続したものである。本実施の形態によれば、第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを並列に設けることで、利用側ユニットでも高温の熱を利用することができ、温水および冷水の取り出しが可能となる。
本発明の第９の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、給湯タンク内の温水を利用した熱交換器を備え、熱交換器と給湯タンクと循環ポンプを配管により接続して三次冷媒回路を構成し、熱交換器を循環ポンプとともに配管により接続して四次冷媒回路を構成し、四次冷媒回路を配管によって利用側ユニットと接続したものである。本実施の形態によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を一旦給湯タンクに蓄積し、利用側循環水の熱源として給湯タンク内の給湯水を利用することで、例えば深夜電力利用の給湯水を熱源として利用できるため、暖房ユニットなどを低ランニングコストで運転することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第９の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、ガスクーラーと並列に第２ガスクーラーを備え、第２ガスクーラーを、第２循環ポンプとともに第２配管により接続して第２二次冷媒回路を構成し、第２二次冷媒回路を第２配管によって利用側ユニットと接続したものである。本実施の形態によれば、利用側ユニットに、給湯タンクの温水とヒートポンプサイクルの放熱とを切り換えて、又は同時に使用することができ、給湯タンクの容量を低減することができるとともに、利用側ユニットの暖房利用時のＣＯＰを向上させ、高温での利用や長時間暖房が可能となる。
本発明の第１１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、第１膨張弁を膨張弁とした運転状態で熱交換器を蒸発器として作用させて蓄冷タンク内を蓄冷し、室内熱交換器での冷房運転時に、第２膨張弁を膨張弁とした運転状態で熱交換器をガスクーラーとして作用させて蓄冷タンク内に蓄冷された冷水を利用して高温高圧の冷媒をさらに冷却するものである。本実施の形態によれば、室外熱交換器によって室外空気との熱交換の後、熱交換器において、蓄熱された冷熱に放熱することでガスクーラー出口温度を低下させることができ、冷房能力が高くＣＯＰも高い冷凍サイクルを実現することができる。
本発明の第１２の実施の形態は、第１１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、一次冷媒回路にガスクーラーとして作用する第２熱交換器を設け、第２熱交換器を循環ポンプとともに配管により接続して二次冷媒回路を構成し、二次冷媒回路を配管によって給湯タンクと接続したものである。本実施の形態によれば、熱交換器を利用して、第１膨張弁、第２膨張弁のいずれを膨張弁として作用させる運転状態でも給湯タンクに蓄熱することができ、冷凍サイクルで発生する温熱と冷熱を有効活用することができる。
本発明の第１３の実施の形態は、第１２の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、四方弁を切り換えて室外熱交換器を蒸発器として利用する場合に、第３膨張弁を膨張弁として機能させ、第２熱交換器によって給湯タンクに蓄熱するものである。本実施の形態によれば、室内熱交換器での暖房運転停止時に、第３膨張弁を膨張弁として作用させて冷凍装置を運転することで、二つの熱交換器はガスクーラーとして作用するために、蓄冷タンクと給湯タンク内に蓄熱することができる。
本発明の第１４の実施の形態は、第１１の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、圧縮機の吐出側配管と吸入側配管とを切り換える位置に四方弁を設け、四方弁を切り換えて室外熱交換器を蒸発器として利用する場合に、蓄冷タンクを温熱タンクとして用い、温熱タンク内の温水を給湯又は暖房に用いるものである。本実施の形態によれば、蓄冷タンクを温熱タンクとしても利用でき、この温水を給湯や暖房として利用することができる。
本発明の第１５の実施の形態は、第１から第１０の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、利用側ユニットに接続された前記二次冷媒回路内の二次冷媒としてブラインを用いるものである。本実施の形態によれば、温水を利用する場合よりも効率よく熱を利用することができる。
本発明の第１６の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、圧縮機から室外側熱交換器に至る冷媒配管に設けた第１の開閉弁と、第１の開閉弁と並列に設けた給湯用熱交換器と、第１の開閉弁と並列に設けた暖房用熱交換器と、給湯用熱交換器及び暖房用熱交換器の出口側の冷媒配管に設けた絞り装置と、室内側熱交換器をバイパスさせるバイパス配管に設けた第２の開閉弁とを備えたものである。本実施の形態によれば、冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで従来以上の高温水を利用できるため、暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。また、開閉弁の操作によって、冷房、暖房、給湯、及び床暖の組合せ運転や、冷房、温水、及び給湯の単独運転も可能となり、例えば冷房と床暖の組合せや暖房と床暖の組合せ運転が可能となることで快適性が向上する。また、二酸化炭素冷媒を利用することで、室外側熱交換器、給湯用熱交換器、及び暖房用熱交換器の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての、室外側熱交換器、給湯用熱交換器、及び暖房用熱交換器の小型化を実現することができる。
本発明の第１７の実施の形態は、第１６の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、給湯用熱交換器の利用側配管に給湯タンクを接続し、暖房用熱交換器の利用側配管に床暖房機器や温風機器等の暖房機器を接続したものである。本実施の形態によれば、特に、従来ヒートポンプ暖房では困難であった輻射パネルの利用が可能となり、また高温風暖房など快適性が向上する。また、従来以上の高温水が得られるため給湯タンクを小型化でき、省エネ効果が高くなる。
本発明の第１８の実施の形態は、第１６の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、給湯用熱交換器及び暖房用熱交換器を利用する場合には第１の開閉弁を閉とし、室内側熱交換器を利用する場合には第２の開閉弁を閉とするものである。本実施の形態によれば、四方弁を用いることなく上記組合せや単独運転の切り替えを行えるため冷凍装置の信頼性が向上する。
本発明の第１９の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、圧縮機から四方弁に至る冷媒配管に設けた開閉弁と、開閉弁と並列に設けた給湯用熱交換器とを備えたものである。本実施の形態によれば、冷暖房用熱交換器を冷房用として利用する場合にも、また暖房用として利用する場合にも給湯用熱交換器を利用することができる。また、冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。また、二酸化炭素冷媒を利用することで、室外側熱交換器や給湯用熱交換器の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての、室外側熱交換器及び給湯用熱交換器の小型化を実現することができる。
本発明の第２０の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、四方弁と室外側熱交換器とをバイパスさせる冷媒配管と、冷媒配管に設けた給湯用熱交換器とを備えたものである。本実施の形態によれば、冷暖房用熱交換器を冷房用として利用する場合にも、また暖房用として利用する場合にも給湯用熱交換器を利用することができる。また、冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。また、二酸化炭素冷媒を利用することで、室外側熱交換器や給湯用熱交換器の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての、室外側熱交換器及び給湯用熱交換器の小型化を実現することができる。
本発明の第２１の実施の形態は、第１９又は第２０の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、給湯用熱交換器の利用側配管に給湯タンクを接続し、冷暖房用熱交換器の利用側配管に床暖房機器、温風機器、冷風機器等の冷暖房機器を接続したものである。本実施の形態によれば、給湯タンクの高温水を使用することなく、冷暖房機器を利用することができるので給湯タンクを小型化できる。また冷暖房用熱交換器によって冷暖房を行うため、従来ヒートポンプ暖房では困難であった輻射パネルの利用が可能となり、また高温風暖房など快適性が向上する。
本発明の第２２の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、圧縮機から室外側熱交換器に至る冷媒配管に設けた第１の開閉弁と、第１の開閉弁と並列に設けた給湯用熱交換器と、給湯用熱交換器の出口側の冷媒配管に設けた絞り装置と、室内側熱交換器をバイパスさせるバイパス配管に設けた第２の開閉弁とを備えたものである。本実施の形態によれば、冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。また、開閉弁の操作によって、冷房及び床暖の組合せ運転や、冷房及び給湯の単独運転も可能となることで快適性が向上する。また、二酸化炭素冷媒を利用することで、給湯用熱交換器や室外側熱交換器の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての、給湯用熱交換器及び室外側熱交換器の小型化を実現することができる。また、四方弁を用いることなく上記組合せや単独運転の切り替えを行えるため冷凍装置の信頼性が向上する。
本発明の第２３の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、第２２の実施の形態における室内側熱交換器の代わりに冷房用熱交換器を用いたものである。本実施の形態によれば、冷房用熱交換器を用いることで二酸化炭素以外の二次冷媒を用いて利用側ユニットを利用できる。
本発明の第２４の実施の形態は、第２２又は第２３の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、給湯用熱交換器を利用する場合には第１の開閉弁を閉とし、室内側熱交換器を利用する場合には第２の開閉弁を閉とするものである。本実施の形態によれば、四方弁を用いることなく上記組合せや単独運転の切り替えを行えるため冷凍装置の信頼性が向上する。
本発明の第２５の実施の形態は、第２３の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、冷房用熱交換器の利用側配管に冷風機器等の冷房機器を接続したものである。本実施の形態によれば、室内側には温水を循環する配管だけを引き入れることによって冷房機器を利用でき、また二酸化炭素が室内に漏れることもない。
本発明の第２６の実施の形態は、第２３の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、給湯用熱交換器を利用する場合には第１の開閉弁を閉とし、冷房用熱交換器を利用する場合には第２の開閉弁を閉とするものである。本実施の形態によれば、四方弁を用いることなく上記組合せや単独運転の切り替えを行えるため冷凍装置の信頼性が向上する。
本発明の第２７の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、第１９の実施の形態における冷暖房用熱交換器の代わりに室内側熱交換器を用いたものである。本実施の形態によれば、冷房用熱交換器を用いることで二酸化炭素以外の二次冷媒を用いて利用側ユニットを利用できる。
本発明の第２８の実施の形態は、第１９又は第２７の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、給湯用熱交換器を利用する場合には開閉弁を閉とするものである。本実施の形態によれば、室内側熱交換器を冷房用として利用する場合にも、また暖房用として利用する場合にも、開閉弁を閉とすることで給湯用熱交換器を利用することができる。
本発明の第２９の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置は、第１９の実施の形態における冷暖房用熱交換器の代わりに室内側熱交換器を用いたものである。本実施の形態によれば、冷房用熱交換器を用いることで二酸化炭素以外の二次冷媒を用いて利用側ユニットを利用できる。
本発明の第３０の実施の形態は、第２２、第２３、第２７、又は第２９の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、給湯用熱交換器の利用側配管に給湯タンクを接続し、給湯タンクの温水を熱源側配管に流通させる暖房用熱交換器を設け、暖房用熱交換器の利用側配管に床暖房機器や温風機器等の暖房機器を接続しものである。本実施の形態によれば、従来以上の高温水が得られるため給湯タンクを小型化でき、省エネ効果が高くなる。また、給湯タンクの温水を熱源側配管に流通させる暖房用熱交換器を用いることで、従来以上の高温水を利用するため、暖房性能が向上し、高温風を得ることができ、快適性が向上する。また、深夜電力による給湯を利用した暖房や床暖運転ができるため、低コストの運転を実現できる。また、冷房と床暖、暖房と床暖運転が可能であり快適性が向上する。
本発明の第３１の実施の形態は、第１から第３０の実施の形態による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置において、膨張弁と並列に又は膨張弁の代わりに膨張機を設けたものである。本実施の形態によれば、膨張機を用いることで冷房利用運転時のＣＯＰを高くすることができる。
【０００８】
【実施例】
以下本発明の一実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図１は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、室外ユニット１０と利用側ユニット３０とから構成される。室外ユニット１０は一次冷媒回路と二次冷媒回路を備えている。
一次冷媒回路は、圧縮機１１、ガスクーラー１２、膨張弁１３、蒸発器１４を順次冷媒配管１５により接続して構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。圧縮機１１は、蒸発器１４で蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２は、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って図示はしないが、ガスクーラー１２は、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、ガスクーラー１２での放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、ガスクーラー１２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。蒸発器１４は、膨張弁１３で減圧された冷媒を蒸発させる。この冷媒の蒸発のために大気中から熱を吸熱するために、図示しないファンを備えている。
二次冷媒回路は、ガスクーラー１２と循環ポンプ１６を配管１７により接続して構成され、この配管１７によって利用側ユニット３０と接続されている。循環ポンプ１６は、ガスクーラー１２で加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この循環ポンプ１６によって二次冷媒回路内を水が循環する。利用側ユニット３０としては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどがある。なお、循環ポンプ１６は、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【０００９】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０に循環させることにより、室内暖房や浴室内乾燥に利用するものである。
このように本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、２次冷媒方式により、圧縮機１１、ガスクーラー１２、膨張弁１３、蒸発器１４、循環ポンプ１６を室外ユニット１０内に配置し、室内側には温水を循環する配管１７だけを引き入れることによって利用側ユニット３０を利用でき、また二酸化炭素が室内に漏れることもない。また特に利用側ユニット３０として蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、ガスクーラー１２の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としてのガスクーラー１２の小型化を実現することができる。
【００１０】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。説明にあたって同一機能を有する構成には同一符号を付し、既に説明した構成と同じ構成については一部説明を省略する。
図２は他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設けている。
第１ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図２に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、第１ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
第２ガスクーラー１２Ｂは、第２循環ポンプ１６Ｂとともに第２配管１７Ｂにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｂによって利用側ユニット３０と接続されている。第２循環ポンプ１６Ｂは、ガスクーラー１２Ｂで加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｂによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。
【００１１】
なお、本実施例のように第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設け、第１ガスクーラー１２Ａを給湯用に利用する場合には、この第１ガスクーラー１２Ａでの導入側二次冷媒温度は１０度、導出側二次冷媒温度は９０度程度で利用し、第２ガスクーラー１２Ｂを暖房用に利用する場合には、この第２ガスクーラー１２Ｂでの導入側二次冷媒温度は３０度から６０度、導出側二次冷媒温度は７０度から８５度程度で利用される。
また、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、上記実施例と同様に図示しない制御装置によって循環量を制御する。なお、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、いずれか一方だけを単独運転することもできる。
【００１２】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０と給湯タンク４０に別回路で循環させることにより、室内暖房や浴室内乾燥に利用するとともに、給湯にも利用するものである。
また本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また本実施例によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設けることで、給湯と利用側ユニットの同時利用が可能となり、熱の自由な分配が可能となる。
【００１３】
図３はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、上記実施例と同様に、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設けたもので、本実施例では膨張弁として第１膨張弁１３Ａと第２膨張弁１３Ｂとを備えている。第１膨張弁１３Ａは第１ガスクーラー１２Ａの出口側の冷媒配管１５に、第２膨張弁１３Ｂは第２ガスクーラー１２Ｂの出口側の冷媒配管１５に設けている。このように、第１ガスクーラー１２Ａ用の第１膨張弁１３Ａと、第２ガスクーラー１２Ｂ用の第２膨張弁１３Ｂとを備えることで、給湯用と利用側ユニット用とで個別の制御が可能となり、特に同時利用時の利用温度制御を最適にコントロールすることができる。
【００１４】
図４はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを備え、それぞれのガスクーラーを直列に設けている。なお、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとは、圧縮機１１の吐出側から順に配置している。
第１ガスクーラー１２Ａと第３ガスクーラー１２Ｃとは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図４に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、まず最も利用温度の低い第３ガスクーラー１２Ｃで加熱され、その後最も利用温度の高い第１ガスクーラー１２Ａで更に加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
第２ガスクーラー１２Ｂは、第２循環ポンプ１６Ｂとともに第２配管１７Ｂにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｂによって利用側ユニット３０と接続されている。第２循環ポンプ１６Ｂは、第２ガスクーラー１２Ｂで加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｂによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。
【００１５】
なお、本実施例のように第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを直列に設けることで、導入側二次冷媒温度と導出側二次冷媒温度に応じてガスクーラーを使い分けることができる。本実施例では、第３ガスクーラー１２Ｃでの導入側二次冷媒温度は１０度、第１ガスクーラー１２Ａでの導出側二次冷媒温度は９０度程度で利用し、第２ガスクーラー１２Ｂでの導入側二次冷媒温度は３０度、導出側二次冷媒温度は４０度程度で利用される。
また、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、上記実施例と同様に図示しない制御装置によって循環量を制御する。なお、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、いずれか一方だけを単独運転することもできる。また、本実施例は３つのガスクーラーに分割し２つの二次冷媒回路を用いた場合で説明したが、それぞれのガスクーラーに対応させて３つの二次冷媒回路を構成してもよく、また３つ以上のガスクーラーに分割し、二次冷媒回路も更に多くの独立した回路によって構成してもよい。
【００１６】
本実施例によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃを直列に設け、第１ガスクーラー１２Ａと第３ガスクーラー１２Ｃとを給湯用に利用し、第２ガスクーラー１２Ｂを利用側ユニット３０に利用することで、特に利用側ユニット３０での利用熱温度が中温域の場合に有効である。また一次冷媒回路中の膨張弁１３を複数設けることなくサイクル制御が可能である。また、利用側ユニット３０では中温の一次側冷媒の熱を、給湯タンクでは低温と高温の一次側冷媒の熱を利用することで、給湯、利用ユニットの同時使用時に高ＣＯＰを得ることができる。
【００１７】
図５はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に、第３ガスクーラー１２Ｃを第１ガスクーラー１２Ａ及び第２ガスクーラー１２Ｂに対して直列に設けている。なお、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとは、第３ガスクーラー１２Ｃよりも圧縮機１１の吐出側に配置している。
第１ガスクーラー１２Ａと第３ガスクーラー１２Ｃとは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図５に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、まず最も利用温度の低い第３ガスクーラー１２Ｃで加熱され、その後利用温度の高い第１ガスクーラー１２Ａで更に加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
第２ガスクーラー１２Ｂは、第２循環ポンプ１６Ｂとともに第２配管１７Ｂにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｂによって利用側ユニット３０と接続されている。第２循環ポンプ１６Ｂは、第２ガスクーラー１２Ｂで加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｂによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。
【００１８】
なお、本実施例のように第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを設けることで、導入側二次冷媒温度と導出側二次冷媒温度に応じてガスクーラーを使い分けることができる。本実施例では、第３ガスクーラー１２Ｃでの導入側二次冷媒温度は１０度、第１ガスクーラー１２Ａでの導出側二次冷媒温度は９０度程度で利用し、第２ガスクーラー１２Ｂでの導入側二次冷媒温度は３０度から６０度、導出側二次冷媒温度は７０度から８５度程度で利用される。
また、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、上記実施例と同様に図示しない制御装置によって循環量を制御する。なお、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、いずれか一方だけを単独運転することもできる。また、本実施例は３つのガスクーラーに分割し２つの二次冷媒回路を用いた場合で説明したが、それぞれのガスクーラーに対応させて３つの二次冷媒回路を構成してもよく、また３つ以上のガスクーラーに分割し、二次冷媒回路も更に多くの独立した回路によって構成してもよい。
【００１９】
本実施例によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第３ガスクーラー１２Ｃとを給湯用に利用し、第２ガスクーラー１２Ｂを利用側ユニットに利用することで、特に利用側ユニットでの利用熱温度が高温域の場合に有効である。また一次冷媒回路中の膨張弁１３を複数設けることなくサイクル制御が可能である。また、利用側ユニットの中温の一次側冷媒の熱を給湯用二次冷媒の加熱に利用できるので、給湯、利用ユニットの同時使用時に高ＣＯＰを得ることができる。
【００２０】
図６はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、上記実施例と同様に、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設けたもので、本実施例では、上記の実施例の構成に加えて第１流量制御弁１３Ａと第２流量制御弁１３Ｂとを備えている。第１流量制御弁１３Ａは第１ガスクーラー１２Ａの出口側の冷媒配管１５に、第２流量制御弁１３Ｂは第２ガスクーラー１２Ｂの出口側の冷媒配管１５に設けている。このように、第１ガスクーラー１２Ａ用の第１流量制御弁１３Ａと、第２ガスクーラー１２Ｂ用の第２流量制御弁１３Ｂとを備えることで、給湯用と利用側ユニット用とで個別の制御が可能となり、特に同時利用時の利用温度制御を最適にコントロールすることができる。
【００２１】
図７はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを備え、第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを並列に、第１ガスクーラー１２Ａを第２ガスクーラー１２Ｂ及び第３ガスクーラー１２Ｃに対して直列に設けている。なお、第１ガスクーラー１２Ａは、第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃよりも圧縮機１１の吐出側に配置している。
第１ガスクーラー１２Ａと第３ガスクーラー１２Ｃとは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図７に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、まず利用温度の低い第３ガスクーラー１２Ｃで加熱され、その後利用温度の高い第１ガスクーラー１２Ａで更に加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
第２ガスクーラー１２Ｂは、第２循環ポンプ１６Ｂとともに第２配管１７Ｂにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｂによって利用側ユニット３０と接続されている。第２循環ポンプ１６Ｂは、第２ガスクーラー１２Ｂで加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｂによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。
【００２２】
なお、本実施例のように第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃとを設けることで、導入側二次冷媒温度と導出側二次冷媒温度に応じてガスクーラーを使い分けることができる。本実施例では、第３ガスクーラー１２Ｃでの導入側二次冷媒温度は１０度、第１ガスクーラー１２Ａでの導出側二次冷媒温度は９０度程度で利用し、第２ガスクーラー１２Ｂでの導入側二次冷媒温度は１０度、導出側二次冷媒温度は５０度程度で利用される。
また、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、上記実施例と同様に図示しない制御装置によって循環量を制御する。なお、第１循環ポンプ１６Ａ及び第２循環ポンプ１６Ｂは、いずれか一方だけを単独運転することもできる。また、本実施例は３つのガスクーラーに分割し２つの二次冷媒回路を用いた場合で説明したが、それぞれのガスクーラーに対応させて３つの二次冷媒回路を構成してもよく、また３つ以上のガスクーラーに分割し、二次冷媒回路も更に多くの独立した回路によって構成してもよい。
【００２３】
本実施例によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂと第３ガスクーラー１２Ｃを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第３ガスクーラー１２Ｃとを給湯用に利用し、第２ガスクーラー１２Ｂを利用側ユニットに利用することで、特に利用側ユニットでの利用熱温度が、例えば融雪装置のような低温域の場合に有効であり、第１ガスクーラー１２Ａで放熱し、温度のやや低下した冷温熱を有効に利用でき、高ＣＯＰ運転が可能である。また一次冷媒回路中の膨張弁１３を複数設けることなくサイクル制御が可能である。
なお、本実施例においても膨張弁として第１膨張弁と第２膨張弁とを備え、第１膨張弁は第２ガスクーラー１２Ｂの出口側の冷媒配管１５に、第２膨張弁は第３ガスクーラー１２Ｃの出口側の冷媒配管１５に設けてもよい。このように、第２ガスクーラー１２Ｂ用の第１膨張弁と、第３ガスクーラー１２Ｃ用の第２膨張弁とを備えることで、給湯用と利用側ユニット用とで個別の制御が可能となり、特に同時利用時の利用温度制御を最適にコントロールすることができる。
【００２４】
図８はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを直列に設けている。なお、第１ガスクーラー１２Ａは、第２ガスクーラー１２Ｂよりも圧縮機１１の吐出側に配置している。また、蒸発器として第１蒸発器１４Ａと第２蒸発器１４Ｂとを備え、第１蒸発器１４Ａと第２蒸発器１４Ｂとを直列に設けている。なお、第２蒸発器１４Ｂは、第１蒸発器１４Ａよりも圧縮機１１の吸入側に配置している。
第１蒸発器１４Ａは、膨張弁１３で減圧された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って図示はしないが、第１蒸発器１４Ａは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。
第１ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図８に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、第１ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
【００２５】
第２ガスクーラー１２Ｂは、第２循環ポンプ１６Ｂとともに第２配管１７Ｂにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｂによって利用側ユニット３０と接続されている。第２循環ポンプ１６Ｂは、ガスクーラー１２Ｂで加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｂによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。
第１蒸発器１４Ａは、第３循環ポンプ１６Ｃとともに第３配管１７Ｃにより接続されて第３二次冷媒回路を構成している。この第３二次冷媒回路は、第３配管１７Ｃによって蓄冷タンク５０と接続されている。図８に矢印で示すように、蓄冷タンク５０の下部から導出される水は、第１蒸発器１４Ａで冷却され、第３循環ポンプ１６Ｃを介して蓄冷タンク５０の上部から流入される。また、蓄冷タンク５０の下部には、蓄冷タンク５０内に追加給水するための給水配管が接続され、蓄冷タンク５０の上部には、蓄冷タンク５０内に蓄えられた冷水を供給するための給水配管が接続されている。なお、第３二次冷媒回路は、給水タンク５０内の冷水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第３二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
【００２６】
なお、本実施例のように第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを直列に設け、第１ガスクーラー１２Ａを給湯用に利用する場合には、この第１ガスクーラー１２Ａでの導入側二次冷媒温度は１０度、導出側二次冷媒温度は９０度程度で利用し、第２ガスクーラー１２Ｂを暖房用に利用する場合には、この第２ガスクーラー１２Ｂでの導入側二次冷媒温度は３０度、導出側二次冷媒温度は４０度程度で利用される。また、第１蒸発器１４Ａを蓄冷用に利用する場合には、この第１蒸発器１４Ａでの導入側二次冷媒温度は１０度、導出側二次冷媒温度は０度程度で利用される。
また、第１循環ポンプ１６Ａ、第２循環ポンプ１６Ｂ、及び第３循環ポンプ１６Ｃは、上記実施例と同様に図示しない制御装置によって循環量を制御するが、いずれかを単独運転することもできる。
【００２７】
本実施例によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂを備え、第１ガスクーラー１２Ａを給湯用に、第２ガスクーラー１２Ｂを利用側ユニットに利用するとともに、第１蒸発器１４Ａを蓄冷用にそれぞれ利用することで、利用側ユニット、温水、及び冷水の同時取り出しが可能となる。また一次冷媒回路中の膨張弁１３を複数設けることなくサイクル制御が可能である。
【００２８】
図９はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、上記実施例と同様に、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設けたものである。
本実施例のように、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設けることで、利用側ユニットでも高温の熱を利用することができる。
なお図示の膨張弁１３に代えて、第１ガスクーラー１２Ａの出口側の冷媒配管１５に第１膨張弁を、第２ガスクーラー１２Ｂの出口側の冷媒配管１５に第２膨張弁を設けてもよい。このように、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとの双方に膨張弁を備えることで、給湯用と利用側ユニット用とで個別の制御が可能となり、特に同時利用時の利用温度制御を最適にコントロールすることができる。
【００２９】
図１０はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、利用側循環水の熱源として給湯タンク４０内の温水を利用した熱交換器６１を備えている。なお図示はしないが、熱交換器６１は、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とを備えており、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。
三次冷媒回路は、この熱交換器６１の三次冷媒用配管と循環ポンプ６２を配管６３により接続して構成され、この配管６３によって給湯タンク４０と接続されている。循環ポンプ６２は、給湯タンク４０に蓄えられた温水を熱交換器６１に導出する。従って、この循環ポンプ６２によって三次冷媒回路内を温水が循環する。なお、三次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、三次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
熱交換器６１は、循環ポンプ６４とともに配管６５により接続されて四次冷媒回路を構成している。この四次冷媒回路は、配管６５によって利用側ユニット３０と接続されている。循環ポンプ６４は、熱交換器６１で加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この循環ポンプ６４によって四次冷媒回路内を水が循環する。
【００３０】
なお、ガスクーラー１２は、循環ポンプ１６とともに配管１７により接続されて二次冷媒回路を構成している。この二次冷媒回路は、配管１７によって給湯タンク４０と接続されている。図中に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２で加熱され、循環ポンプ１６を介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。
また、循環ポンプ１６、６２、６４は、上記実施例と同様に図示しない制御装置によって循環量を制御することができる。
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を一旦給湯タンク４０に蓄積し、利用側循環水の熱源として給湯タンク内の給湯水を利用することで、例えば深夜電力利用で蓄えた給湯水を熱源として、昼間に暖房ユニットを運転することができるため、暖房ユニットなどを低ランニングコストで運転することができる。
【００３１】
図１１はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、図１０に示す実施例において、図２に示す実施例で説明したように、ガスクーラーとして第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを備え、第１ガスクーラー１２Ａと第２ガスクーラー１２Ｂとを並列に設けたものである。
すなわち、第２ガスクーラー１２Ｂは、第２循環ポンプ１６Ｂとともに第２配管１７Ｂにより接続されて第２二次冷媒回路を構成し、この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｂによって利用側ユニット３０と接続されている。従って、利用側ユニット３０は、四次冷媒回路と第２二次冷媒回路とを切り換えて、又は同時に使用することができる。
本実施例によれば、利用側ユニット３０に、給湯タンクの温水とヒートポンプサイクルの放熱とを切り換えて、又は同時に使用することができ、給湯タンクの容量を低減することができるとともに、利用側ユニット３０の暖房利用時のＣＯＰを向上させ、高温での利用や長時間暖房が可能となる。
【００３２】
図１２はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、室外ユニット１０と室内ユニット３１と蓄冷タンク５０から構成される。室外ユニット１０は一次冷媒回路と二次冷媒回路を備えている。
一次冷媒回路は、圧縮機１１、室外熱交換器２１、第１膨張弁１３Ａ、熱交換器２２、第２膨張弁１３Ｂ、室内熱交換器３１を順次冷媒配管１５により接続して構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。圧縮機１１は、室内熱交換器３１で蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、室外熱交換器２１での放熱によっても凝縮することはなく、超臨界状態となっている。第１膨張弁１３Ａと第２膨張弁１３Ｂとは、択一的にいずれかを膨張弁として利用し、室外熱交換器２１から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。室内熱交換器３１は、第１膨張弁１３Ａ又は第２膨張弁１３Ｂで減圧された冷媒を蒸発させ、室内において冷房として利用される。
【００３３】
熱交換器２２は、第１膨張弁１３Ａを膨張弁として利用する場合には蒸発器として作用し、第２膨張弁１３Ｂを膨張弁として利用する場合にはガスクーラーとして作用する。熱交換器２２は、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。なおガスクーラーとしての運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、熱交換器２２での放熱によっても凝縮することはなく、超臨界状態となっている。
熱交換器２２は、循環ポンプ２３とともに配管２４により接続されて二次冷媒回路を構成している。この二次冷媒回路は、配管２４によって蓄冷タンク５０と接続されている。図に矢印で示すように、蓄冷タンク５０の下部から導出される水は、熱交換器２２で熱交換され、循環ポンプ２３を介して蓄冷タンク５０の上部から流入される。なお、図８の実施例で説明したように、蓄冷タンク５０の下部に、蓄冷タンク５０内に追加給水するための給水配管を接続し、蓄冷タンク５０の上部には、蓄冷タンク５０内に蓄えられた冷水を供給するための給水配管を接続してもよい。また、この二次冷媒回路は、給水タンク５０内の冷水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
【００３４】
本実施例は、例えば夜間など、室内熱交換器３１での冷房負荷が少ないとき、又は冷房運転停止時に、第１膨張弁１３Ａを膨張弁として作用させて冷凍装置を運転する。この状態では熱交換器２２は蒸発器として作用するために、蓄冷タンク５０を用いて蓄冷することができる。
そして、例えば昼間など、室内熱交換器３１での冷房運転時に、第２膨張弁１３Ｂを膨張弁として作用させて運転する。この状態では熱交換器２２はガスクーラーとして作用するために、蓄冷タンク５０内に蓄冷された冷水を利用して熱交換器２２にて放熱を行うことができる。
【００３５】
本実施例の作用を図１３から図１５を用いて以下に説明する。
図１３は本実施例のような熱交換器２２を持たない従来一般の冷凍サイクルにおける冷媒特性図、図１４はガスクーラー出口と蒸発器出口間で熱交換させた場合の冷媒特性図、図１５は本実施例による冷媒特性図である。
例えば、室内温度２７度、室外温度３５度の場合には、室外空気との熱交換ではガスクーラー出口温度は最低でも３５度までしか下がらず、減圧後の蒸発器入口でのエンタルピも下がらない。従って、図１３に示すように、冷房能力が極めて小さくＣＯＰも低くなる。
一方、従来提案されているように、ガスクーラー出口と蒸発器出口間で内部熱交換を行うことで、図１４に示すように減圧後の蒸発器入口エンタルピを下げることができ冷房能力は向上する。しかし、圧縮機吸入ガスの温度上昇により吸入比容積が大きくなるために効率が低下しＣＯＰ向上の効果が小さい。また、吐出温度も高くなり、信頼性が低下するといった課題がある。
本実施例では、図１５に示すように、室外熱交換器２１によって室外空気との熱交換の後、熱交換器２２において、蓄熱された冷熱に放熱することでガスクーラー出口は０度近くまで低下させることができ、冷房能力が高くＣＯＰも高い冷凍サイクルを実現することができる。
【００３６】
図１６はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、図１２に示す実施例に、ガスクーラーとして作用する第２熱交換器２５と、この第２熱交換器２５を利用した給湯タンク４０を備えている。
第２熱交換器２５は、循環ポンプ２６とともに配管２７により接続されて二次冷媒回路を構成している。この二次冷媒回路は、配管２７によって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、第２熱交換器２５で加熱され、循環ポンプ２６を介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、この二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
本実施例においても、例えば夜間など、室内熱交換器３１での冷房負荷が少ないとき、又は冷房運転停止時に、第１膨張弁１３Ａを膨張弁として作用させて冷凍装置を運転する。この状態では熱交換器２２は蒸発器として作用するために、蓄冷タンク５０内に蓄冷することができる。
そして、例えば昼間など、室内熱交換器３１での冷房運転時に、第２膨張弁１３Ｂを膨張弁として作用させて運転する。この状態では熱交換器２２はガスクーラーとして作用するために、蓄冷タンク５０内に蓄冷された冷水を利用して熱交換器２２にて放熱を行うことができる。
また本実施例によれば、熱交換器２５を利用して、第１膨張弁１３Ａ、第２膨張弁１３Ｂのいずれを膨張弁として作用させる運転状態でも給湯タンクに蓄熱することができ、冷凍サイクルで発生する温熱と冷熱を有効活用することができる。
【００３７】
図１７はさらに他の実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、図１６に示す実施例に、四方弁１８と第３膨張弁１３Ｃを追加したものである。ここで四方弁１８は、圧縮機１１の吐出側配管と吸入側配管とを切り換える位置に配置して、室内熱交換器３１において冷房と暖房を可能にする。また第３膨張弁１３Ｃは、室外熱交換器２１と熱交換器２５との間に配置する。
【００３８】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など室内熱交換器３１で冷房運転を行う場合には、四方弁１８を実線方向に切り換え、室内熱交換器３１を蒸発器として作用させる。
例えば夜間など、室内熱交換器３１での冷房負荷が少ないとき、又は冷房運転停止時に、第１膨張弁１３Ａを膨張弁として作用させて冷凍装置を運転する。この状態では熱交換器２２は蒸発器として作用するために、蓄冷タンク５０内に蓄冷することができる。また熱交換器２５はガスクーラーとして機能するために給湯タンク４０に蓄熱することができる。
そして、例えば昼間など、室内熱交換器３１での冷房運転時に、第２膨張弁１３Ｂを膨張弁として作用させて運転する。この状態では熱交換器２２はガスクーラーとして作用するために、蓄冷タンク５０内に蓄冷された冷水を利用して熱交換器２２にて放熱を行うことができる。またこの状態においても、熱交換器２５はガスクーラーとして機能するために給湯タンク４０に蓄熱することができる。
冬期など室内熱交換器３１で暖房運転を行う場合には、四方弁１８を波線方向に切り換え、室内熱交換器３１をガスクーラーとして作用させる。
そして、例えば昼間など、室内熱交換器３１での暖房運転時に、第３膨張弁１３Ｃを膨張弁として作用させて運転する。この状態では室内熱交換器３１はガスクーラーとして作用するために、暖房運転を行うことができる。
また、例えば夜間など、室内熱交換器３１での暖房運転停止時に、第３膨張弁１３Ｃを膨張弁として作用させて冷凍装置を運転する。この状態では熱交換器２２と熱交換器２５はガスクーラーとして作用するために、蓄冷タンク５０と給湯タンク４０内に蓄熱することができる。なお、暖房運転停止時には室内熱交換器３１をバイパスさせる回路を有することが好ましい。
なお、図１２、図１６に示す実施例においても、図１７に示す実施例のように圧縮機１１の吐出側配管と吸入側配管とを切り換える位置に四方弁を設け、四方弁を切り換えて室外熱交換器２１を蒸発器として利用する場合に、蓄冷タンク５０を温熱タンクとして用い、この温熱タンク内の温水を給湯又は暖房に用いることもできる。
また上記実施例において、利用側ユニット３０に接続された二次冷媒回路内の二次冷媒としてブラインを用いることが好ましい。
【００３９】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図１８は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、圧縮機１１、室外側熱交換器２、膨張弁１３、室内側熱交換器３１を順次冷媒配管１５により接続し、圧縮機１１から室外側熱交換器２に至る冷媒配管１５に設けた第１の開閉弁４と、この第１の開閉弁４と並列に設けたガスクーラー（給湯用熱交換器）１２Ａと、第１の開閉弁４と並列に設けたガスクーラー（暖房用熱交換器）１２Ｂと、給湯用熱交換器１２Ａ及び暖房用熱交換器１２Ｂの出口側の冷媒配管１５にそれぞれ設けた絞り装置１３Ａ、１３Ｂと、室内側熱交換器３１をバイパスさせるバイパス配管に設けた第２の開閉弁５とを備えて構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。また、膨張弁１３と並列に膨張機６を設けている。なお、膨張弁１３と膨張機６とはいずれかだけを設けてもよい。
圧縮機１１は、室内側熱交換器３１で蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２Ａ、１２Ｂは、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って、ガスクーラー１２Ａ、１２Ｂは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、ガスクーラー１２Ａ、１２Ｂ及び室外側熱交換器２での放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、室外側熱交換器２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。室内側熱交換器３１は、膨張弁１３で減圧された冷媒を蒸発させる。この冷媒の蒸発により大気中から熱を吸熱するために、図示しないファンを備えている。
【００４０】
ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
ガスクーラー１２Ｂは、第２循環ポンプ１６Ｂとともに第２配管１７Ｂにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｂによって利用側ユニット３０と接続されている。第２循環ポンプ１６Ｂは、ガスクーラー１２Ｂで加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｂによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。利用側ユニット３０としては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどがある。なお、循環ポンプ１６Ａ、１６Ｂは、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【００４１】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など室内側熱交換器３１で冷房運転を行う場合には、開閉弁５を閉として室内側熱交換器３１を蒸発器として作用させる。
また、冬期など利用側ユニット３０での暖房と給湯タンク４０への蓄熱とを同時に行う必要がある場合には、開閉弁４を閉としてガスクーラー１２Ａ、１２Ｂでの熱交換を行わせる。二つのガスクーラー１２Ａ、１２Ｂの一方だけを利用する場合には、対応する絞り装置１３Ａ、１３Ｂを閉として冷媒の流れを阻止する。また、それぞれのガスクーラー１２Ａ、１２Ｂを流れる冷媒量は、対応する絞り装置１３Ａ、１３Ｂによって調整する。また、これらのガスクーラー１２Ａ、１２Ｂでの利用状況に応じて開閉弁４を開閉することで、これらのガスクーラー１２Ａ、１２Ｂをバイパスさせて冷媒を流す。
室内側熱交換器３１だけを利用し、ガスクーラー１２Ａ、１２Ｂを利用しない場合には、開閉弁４を開、開閉弁５を閉とし、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２、膨張弁６又は膨張機１３、室内側熱交換器３１の順に流通させる。特に開閉弁４を開としてガスクーラー１２Ａ、１２Ｂを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
一方、開閉弁５を開として室内側熱交換器３１をバイパスさせる場合には、室外側熱交換器２を蒸発器として機能させる。
【００４２】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０に循環させることにより、室内暖房や浴室内乾燥に利用するものである。
そして本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、特に利用側ユニット３０として蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、ガスクーラー１２Ａ、１２Ｂの一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としてのガスクーラー１２Ａ、１２Ｂの小型化を実現することができる。
また、本実施例によれば、四方弁を用いることなく、開閉弁の操作によって、冷房、暖房、給湯、及び床暖の組合せ運転や、冷房、温水、及び給湯の単独運転も可能となり、例えば冷房と床暖の組合せや暖房と床暖の組合せ運転が可能となることで快適性が向上する。
【００４３】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図１９は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、圧縮機１１、四方弁３、室外側熱交換器２、膨張弁１３、冷暖房用熱交換器３２を順次冷媒配管１５により接続し、圧縮機１１から四方弁３に至る冷媒配管に設けた開閉弁９と、開閉弁９と並列に設けたガスクーラー（給湯用熱交換器）１２Ａとを備えて構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。また、膨張弁１３と並列に膨張機６を設けている。なお、膨張弁１３と膨張機６とはいずれかだけを設けてもよい。
圧縮機１１は、室外側熱交換器２若しくは冷暖房用熱交換器３２、又はガスクーラー１２Ａで蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２Ａは、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って、ガスクーラー１２Ａは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、室外側熱交換器２若しくは冷暖房用熱交換器３２、又はガスクーラー１２Ａでの放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、室外側熱交換器２又は冷暖房用熱交換器３２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。
【００４４】
ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
冷暖房用熱交換器３２は、第２循環ポンプ１６Ｃとともに第２配管１７Ｃにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｃによって利用側ユニット３０Ｂと接続されている。第２循環ポンプ１６Ｃは、冷暖房用熱交換器３２で加熱された温水又は冷却された冷水を利用側ユニット３０Ｂに導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｃによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。利用側ユニット３０Ｂとしては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニット、冷房ユニットなどがある。なお、循環ポンプ１６Ａ、１６Ｃは、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【００４５】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など冷暖房用熱交換器３２で冷房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２、膨張弁６又は膨張機１３、冷暖房用熱交換器３２の順に流通させる。特に開閉弁９を開としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によってエネルギーを回収することが好ましい。
また、冬期など利用側ユニット３０Ｂでの暖房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、冷暖房用熱交換器３２、膨張弁６又は膨張機１３、室外側熱交換器２の順に流通させる。特に開閉弁９を開としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
給湯タンク４０への蓄熱を同時に行う必要がある場合には、開閉弁９を閉としてガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる。
【００４６】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０Ｂに循環させることにより、室内暖房、浴室内乾燥、及び室内冷房に利用するものである。
そして本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、特に利用側ユニット３０Ｂとして蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、冷暖房用熱交換器３２やガスクーラー１２Ａの一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての冷暖房用熱交換器３２及びガスクーラー１２Ａの小型化を実現することができる。
【００４７】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図２０は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、圧縮機１１、四方弁３、室外側熱交換器２、膨張弁１３、冷暖房用熱交換器３２を順次冷媒配管１５により接続し、四方弁３と室外側熱交換器２とをバイパスさせる冷媒配管と、この冷媒配管に設けたガスクーラー（給湯用熱交換器）１２Ａとを備えて構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。また、膨張弁１３と並列に膨張機６を設けている。なお、膨張弁１３と膨張機６とはいずれかだけを設けてもよい。
圧縮機１１は、室外側熱交換器２若しくは冷暖房用熱交換器３２、又はガスクーラー１２Ａで蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２Ａは、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って、ガスクーラー１２Ａは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、室外側熱交換器２若しくは冷暖房用熱交換器３２、又はガスクーラー１２Ａでの放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、室外側熱交換器２又は冷暖房用熱交換器３２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。
【００４８】
ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
冷暖房用熱交換器３２は、第２循環ポンプ１６Ｃとともに第２配管１７Ｃにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｃによって利用側ユニット３０Ｂと接続されている。第２循環ポンプ１６Ｃは、冷暖房用熱交換器３２で加熱された温水又は冷却された冷水を利用側ユニット３０Ｂに導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｃによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。利用側ユニット３０Ｂとしては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニット、冷房ユニットなどがある。なお、循環ポンプ１６Ａ、１６Ｃは、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【００４９】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など冷暖房用熱交換器３２で冷房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２、膨張弁６又は膨張機１３、冷暖房用熱交換器３２の順に流通させる。特に絞り装置１３Ａを閉としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
また、冬期など利用側ユニット３０Ｂでの暖房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、冷暖房用熱交換器３２、膨張弁６又は膨張機１３、室外側熱交換器２の順に流通させる。特に絞り装置１３Ａを閉としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
給湯タンク４０への蓄熱を同時に行う必要がある場合には、絞り装置１３Ａを開としてガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる。
冷暖房用熱交換器３２で冷房運転を行い、ガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる場合には、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２とガスクーラー１２Ａに流通させる。このとき室外側熱交換器２とガスクーラー１２Ａとの冷媒流量の調整は絞り装置１３Ａによって行う。室外側熱交換器２とガスクーラー１２Ａから流出する冷媒は、膨張弁６又は膨張機１３、冷暖房用熱交換器３２の順に流通させる。
冷暖房用熱交換器３２で暖房運転を行い、ガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる場合には、圧縮機１１を吐出した冷媒を、冷暖房用熱交換器３２とガスクーラー１２Ａに流通させる。このとき冷暖房用熱交換器３２とガスクーラー１２Ａとの冷媒流量の調整は、膨張弁６又は膨張機１３と絞り装置１３Ａによって行う。冷暖房用熱交換器３２とガスクーラー１２Ａから流出する冷媒は、室外側熱交換器２を通って圧縮機１１に吸入される。
【００５０】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０Ｂに循環させることにより、室内暖房、浴室内乾燥、及び室内冷房に利用するものである。
そして本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、特に利用側ユニット３０として蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、冷暖房用熱交換器３２の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての冷暖房用熱交換器３２の小型化を実現することができる。
【００５１】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図２１は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、圧縮機１１、室外側熱交換器２、膨張弁１３、室内側熱交換器３１を順次冷媒配管１５により接続し、圧縮機１１から室外側熱交換器２に至る冷媒配管１５に設けた第１の開閉弁４と、この第１の開閉弁４と並列に設けたガスクーラー（給湯用熱交換器）１２Ａと、給湯用熱交換器１２Ａの出口側の冷媒配管１５に設けた絞り装置１３Ａと、室内側熱交換器３１をバイパスさせるバイパス配管に設けた第２の開閉弁５とを備えて構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。また、膨張弁１３と並列に膨張機６を設けている。なお、膨張弁１３と膨張機６とはいずれかだけを設けてもよい。
圧縮機１１は、室内側熱交換器３１で蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２Ａは、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って、ガスクーラー１２Ａは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されていることが好ましい。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、ガスクーラー１２Ａ及び室外側熱交換器２での放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、室外側熱交換器２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。室内側熱交換器３１は、膨張弁１３で減圧された冷媒を蒸発させる。この冷媒の蒸発により大気中から熱を吸熱するために、図示しないファンを備えている。
【００５２】
ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
【００５３】
本実施例の冷凍装置は、利用側循環水の熱源として給湯タンク４０内の温水を利用した熱交換器６１を備えている。熱交換器６１は、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とを備えており、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。
三次冷媒回路は、この熱交換器６１の三次冷媒用配管と循環ポンプ６２を配管６３により接続して構成され、この配管６３によって給湯タンク４０と接続されている。循環ポンプ６２は、給湯タンク４０に蓄えられた温水を熱交換器６１に導出する。従って、この循環ポンプ６２によって三次冷媒回路内を温水が循環する。なお、三次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、三次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
熱交換器６１は、循環ポンプ６４とともに配管６５により接続されて四次冷媒回路を構成している。この四次冷媒回路は、配管６５によって利用側ユニット３０と接続されている。循環ポンプ６４は、熱交換器６１で加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この循環ポンプ６４によって四次冷媒回路内を水が循環する。
利用側ユニット３０としては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどがある。なお、循環ポンプ１６Ａ、６２、６４は、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【００５４】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など室内側熱交換器３１で冷房運転を行う場合には、開閉弁５を閉として室内側熱交換器３１を蒸発器として作用させる。
また、給湯タンク４０への蓄熱を行う場合には、開閉弁４を閉としてガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる。またガスクーラー１２Ａでの利用状況に応じて開閉弁４を開閉することで、ガスクーラー１２Ａをバイパスさせて冷媒を流す。
室内側熱交換器３１だけを利用し、ガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、開閉弁４を開、開閉弁５を閉とし、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２、膨張弁６又は膨張機１３、室内側熱交換器３１の順に流通させる。特に開閉弁４を開としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
一方、開閉弁５を開として室内側熱交換器３１をバイパスさせる場合には、室外側熱交換器２を蒸発器として機能させる。
【００５５】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０に循環させることにより、室内暖房や浴室内乾燥に利用するものである。
そして本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、特に利用側ユニット３０として蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、ガスクーラー１２Ａの一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としてのガスクーラー１２Ａの小型化を実現することができる。
また、本実施例によれば、四方弁を用いることなく、開閉弁の操作によって、冷房、暖房、給湯、及び床暖の組合せ運転や、冷房、温水、及び給湯の単独運転も可能となり、例えば冷房と床暖の組合せや暖房と床暖の組合せ運転が可能となることで快適性が向上する。
【００５６】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図２２は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、圧縮機１１、室外側熱交換器２、膨張弁１３、冷房用熱交換器３３を順次冷媒配管１５により接続し、圧縮機１１から室外側熱交換器２に至る冷媒配管１５に設けた第１の開閉弁４と、この第１の開閉弁４と並列に設けたガスクーラー（給湯用熱交換器）１２Ａと、給湯用熱交換器１２Ａの出口側の冷媒配管１５に設けた絞り装置１３Ａと、冷房用熱交換器３３をバイパスさせるバイパス配管に設けた第２の開閉弁５とを備えて構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。また、膨張弁１３と並列に膨張機６を設けている。なお、膨張弁１３と膨張機６とはいずれかだけを設けてもよい。
圧縮機１１は、冷房用熱交換器３３で蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２Ａは、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って、ガスクーラー１２Ａは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されていることが好ましい。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、ガスクーラー１２Ａ及び室外側熱交換器２での放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、室外側熱交換器２から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。冷房用熱交換器３３は、膨張弁１３で減圧された冷媒を蒸発させる。この冷媒の蒸発により大気中から熱を吸熱するために、図示しないファンを備えている。
【００５７】
ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
【００５８】
本実施例の冷凍装置は、利用側循環水の熱源として給湯タンク４０内の温水を利用した熱交換器６１を備えている。熱交換器６１は、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とを備えており、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。
三次冷媒回路は、この熱交換器６１の三次冷媒用配管と循環ポンプ６２を配管６３により接続して構成され、この配管６３によって給湯タンク４０と接続されている。循環ポンプ６２は、給湯タンク４０に蓄えられた温水を熱交換器６１に導出する。従って、この循環ポンプ６２によって三次冷媒回路内を温水が循環する。なお、三次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、三次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
熱交換器６１は、循環ポンプ６４とともに配管６５により接続されて四次冷媒回路を構成している。この四次冷媒回路は、配管６５によって利用側ユニット３０と接続されている。循環ポンプ６４は、熱交換器６１で加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この循環ポンプ６４によって四次冷媒回路内を水が循環する。
利用側ユニット３０としては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどがある。
冷房用熱交換器３３は、第２循環ポンプ１６Ｃとともに第２配管１７Ｃにより接続されて第２二次冷媒回路を構成している。この第２二次冷媒回路は、第２配管１７Ｃによって利用側ユニット３０Ｃと接続されている。第２循環ポンプ１６Ｃは、冷房用熱交換器３３で冷却された冷水を利用側ユニット３０Ｃに導出する。従って、この第２循環ポンプ１６Ｃによって第２二次冷媒回路内を水が循環する。
利用側ユニット３０Ｃとしては、例えば室内で利用される冷房ユニットがある。なお、循環ポンプ１６Ａ、１６Ｃ、６２、６４は、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【００５９】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など冷房用熱交換器３３で冷房運転を行う場合には、開閉弁５を閉として冷房用熱交換器３３を蒸発器として作用させる。
また、給湯タンク４０への蓄熱を行う場合には、開閉弁４を閉としてガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる。またガスクーラー１２Ａでの利用状況に応じて開閉弁４を開閉することで、ガスクーラー１２Ａをバイパスさせて冷媒を流す。
冷房用熱交換器３３だけを利用し、ガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、開閉弁４を開、開閉弁５を閉とし、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２、膨張弁６又は膨張機１３、冷房用熱交換器３３の順に流通させる。特に開閉弁４を開としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
一方、開閉弁５を開として室内側熱交換器３１をバイパスさせる場合には、室外側熱交換器２を蒸発器として機能させる。
【００６０】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０に循環させることにより、室内暖房や浴室内乾燥に利用するとともに、冷房用熱交換器３３で冷却水を生成し、この冷却水を利用側ユニット３０Ｃに循環させることにより、室内冷房に利用するものである。
そして本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、特に利用側ユニット３０として蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、ガスクーラー１２Ａの一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としてのガスクーラー１２Ａの小型化を実現することができる。
また、本実施例によれば、四方弁を用いることなく、開閉弁の操作によって、冷房、暖房、給湯、及び床暖の組合せ運転や、冷房、温水、及び給湯の単独運転も可能となり、例えば冷房と床暖の組合せや暖房と床暖の組合せ運転が可能となることで快適性が向上する。
【００６１】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図２３は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、圧縮機１１、四方弁３、室外側熱交換器２、膨張弁１３、室内側熱交換器３１を順次冷媒配管１５により接続し、圧縮機１１から四方弁３に至る冷媒配管に設けた開閉弁９と、開閉弁９と並列に設けたガスクーラー（給湯用熱交換器）１２Ａとを備えて構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。また、膨張弁１３と並列に膨張機６を設けている。なお、膨張弁１３と膨張機６とはいずれかだけを設けてもよい。
圧縮機１１は、室外側熱交換器２若しくは室内側熱交換器３１、又はガスクーラー１２Ａで蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２Ａは、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従って、ガスクーラー１２Ａは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されていることが好ましい。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、室外側熱交換器２若しくは室内側熱交換器３１、又はガスクーラー１２Ａでの放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、室外側熱交換器２又は室内側熱交換器３１から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。
【００６２】
ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。本実施例の冷凍装置は、利用側循環水の熱源として給湯タンク４０内の温水を利用した熱交換器６１を備えている。熱交換器６１は、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とを備えており、三次冷媒用配管と四次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されている。
三次冷媒回路は、この熱交換器６１の三次冷媒用配管と循環ポンプ６２を配管６３により接続して構成され、この配管６３によって給湯タンク４０と接続されている。循環ポンプ６２は、給湯タンク４０に蓄えられた温水を熱交換器６１に導出する。従って、この循環ポンプ６２によって三次冷媒回路内を温水が循環する。なお、三次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、三次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。
熱交換器６１は、循環ポンプ６４とともに配管６５により接続されて四次冷媒回路を構成している。この四次冷媒回路は、配管６５によって利用側ユニット３０と接続されている。循環ポンプ６４は、熱交換器６１で加熱された温水を利用側ユニット３０に導出する。従って、この循環ポンプ６４によって四次冷媒回路内を水が循環する。利用側ユニット３０としては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどがある。なお、循環ポンプ１６Ａ、６２、６４は、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【００６３】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など室内側熱交換器３１で冷房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２、膨張弁６又は膨張機１３、室内側熱交換器３１の順に流通させる。特に開閉弁９を開としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
また、冬期など室内側熱交換器３１で暖房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室内側熱交換器３１、膨張弁６又は膨張機１３、室外側熱交換器２の順に流通させる。特に開閉弁９を開としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
給湯タンク４０への蓄熱を同時に行う必要がある場合には、開閉弁９を閉としてガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる。
【００６４】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０に循環させることにより、室内暖房や浴室内乾燥に利用するものである。
そして本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、特に利用側ユニット３０として蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、冷暖房用熱交換器３２の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての冷暖房用熱交換器３２の小型化を実現することができる。
【００６５】
以下本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置について説明する。
図２４は本実施例による冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施例の冷凍装置は、圧縮機１１、四方弁３、室外側熱交換器２、膨張弁１３、室内側熱交換器３１を順次冷媒配管１５により接続し、四方弁３と室外側熱交換器２とをバイパスさせる冷媒配管と、この冷媒配管に設けたガスクーラー（給湯用熱交換器）１２Ａとを備えて構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用している。また、膨張弁１３と並列に膨張機６を設けている。なお、膨張弁１３と膨張機６とはいずれかだけを設けてもよい。
圧縮機１１は、室外側熱交換器２若しくは室内側熱交換器３１、又はガスクーラー１２Ａで蒸発された冷媒を、図示しないアキュムレータを介して吸引し、通常運転時では臨界圧力以上まで圧縮作用を行う。なお、アキュムレータは設けなくてもよい。ガスクーラー１２Ａは、圧縮機１１から吐出された一次冷媒としての二酸化炭素冷媒と、二次冷媒としての例えば水との間で熱交換する。従ってガスクーラー１２Ａは、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とを備えており、一次冷媒用配管と二次冷媒用配管とは、内部を流れるそれぞれの冷媒が対向流となるように構成されていることが好ましい。なお通常運転時では、冷媒は圧縮機１１で臨界圧力以上に加圧されるので、室外側熱交換器２若しくは室内側熱交換器３１、又はガスクーラー１２Ａでの放熱によっても凝縮することはなく、ガス状態となっている。膨張弁１３は、室外側熱交換器２又は室内側熱交換器３１から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、図示しない制御装置によって制御される。
【００６６】
ガスクーラー１２Ａは、第１循環ポンプ１６Ａとともに第１配管１７Ａにより接続されて第１二次冷媒回路を構成している。この第１二次冷媒回路は、第１配管１７Ａによって給湯タンク４０と接続されている。図に矢印で示すように、給湯タンク４０の下部から導出される冷水は、ガスクーラー１２Ａで加熱され、第１循環ポンプ１６Ａを介して給湯タンク４０の上部から流入される。また、給湯タンク４０の下部には、給湯タンク４０内に追加給水するための給水配管が接続され、給湯タンク４０の上部には、給湯タンク４０内に蓄えられた給湯用水（温水）を供給するための給湯配管が接続されている。なお、第１二次冷媒回路は、給湯タンク４０内の給湯水とは分離させ、独立した回路としてもよい。この場合には、第１二次冷媒回路用の冷媒として水以外の冷媒を利用することができる。利用側ユニット３０としては、例えば室内で利用されるファンコイルユニット、輻射パネルユニット、浴室用乾燥ユニット、床暖房ユニット、蓄熱床暖房ユニットなどがある。なお、循環ポンプ１６Ａ、６２、６４は、図示しない制御装置によって循環量を制御する。
【００６７】
本実施例による運転方法について以下に説明する。
夏期など室内側熱交換器３１で冷房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２、膨張弁６又は膨張機１３、室内側熱交換器３１の順に流通させる。特に絞り装置１３Ａを閉としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
また、冬期など室内側熱交換器３１での暖房運転を行う場合には、四方弁３の切り替えによって、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室内側熱交換器３１、膨張弁６又は膨張機１３、室外側熱交換器２の順に流通させる。特に絞り装置１３Ａを閉としてガスクーラー１２Ａを利用しない場合には、膨張機６によって動力を回収することが好ましい。
給湯タンク４０への蓄熱を同時に行う必要がある場合には、絞り装置１３Ａを開としてガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる。
室内側熱交換器３１で冷房運転を行い、ガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる場合には、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室外側熱交換器２とガスクーラー１２Ａに流通させる。このとき室外側熱交換器２とガスクーラー１２Ａとの冷媒流量の調整は絞り装置１３Ａによって行う。室外側熱交換器２とガスクーラー１２Ａから流出する冷媒は、膨張弁６又は膨張機１３、室内側熱交換器３１の順に流通させる。
室内側熱交換器３１で暖房運転を行い、ガスクーラー１２Ａでの熱交換を行わせる場合には、圧縮機１１を吐出した冷媒を、室内側熱交換器３１とガスクーラー１２Ａに流通させる。このとき室内側熱交換器３１とガスクーラー１２Ａとの冷媒流量の調整は、膨張弁６又は膨張機１３と絞り装置１３Ａによって行う。室内側熱交換器３１とガスクーラー１２Ａから流出する冷媒は、室外側熱交換器２を通って圧縮機１１に吸入される。
【００６８】
以上のように、本実施例は、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を利用側ユニット３０に循環させることにより、室内暖房、浴室内乾燥、及び室内冷房に利用するものである。
そして本実施例によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また、特に利用側ユニット３０として蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、圧力損失の小さい二酸化炭素冷媒を利用することで、ガスクーラー１２Ａの一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としてのガスクーラー１２Ａの小型化を実現することができる。
なお、図１７までに示す実施例においても、膨張弁と並列に又は膨張弁の代わりに膨張機を設けてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
上記実施例の説明から明らかなように、本発明によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。特に、従来ヒートポンプ暖房では困難であった輻射パネルの利用が可能となる。また、２次冷媒方式により、圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器を室外ユニット内に配置し、室内側には温水を循環する配管だけを引き入れることによって利用側ユニットを利用でき、また二酸化炭素が室内に漏れることもない。また特に利用側ユニットとして蓄熱床暖房を採用することにより、深夜電力を有効に利用でき、低いランニングコストでの暖房装置を実現することができる。また、二酸化炭素冷媒を利用することで、ガスクーラーの一次冷媒配管を細径化することができるため、ガスクーラーの小型化を実現することができる。
また本発明によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用側ユニットに利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。
また本発明によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを備え、第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを並列に設けることで、１台の室外機で給湯と利用側ユニットの同時利用が可能となり、熱の自由な分配が可能となる。
また本発明によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーを直列に設け、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを給湯用に利用し、第２ガスクーラーを利用側ユニットに利用することで、低温から高温までもれなく利用することができ、性能が向上する。特に利用側ユニットでの利用熱温度が中温域の場合に有効である。
また本発明によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーを備え、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを給湯用に利用し、第２ガスクーラーを利用側ユニットに利用することで、低温から高温までもれなく利用することができ、性能が向上する。特に利用側ユニットでの利用熱温度が高温域の場合に有効である。
また本発明によれば、ガスクーラーとして第１ガスクーラーと第２ガスクーラーと第３ガスクーラーを備え、第１ガスクーラーと第３ガスクーラーとを給湯用に利用し、第２ガスクーラーを利用側ユニットに利用することで、特に利用側ユニットでの利用熱温度が、例えば融雪装置のような低温域の場合に有効である。
また本発明によれば、第１ガスクーラー用の第１膨張弁と、第２ガスクーラー用の第２膨張弁とを備えることで、給湯用と利用側ユニット用とで個別の制御が可能となり、特に同時利用時の利用温度制御を最適にコントロールすることができる。
また本発明によれば、ガスクーラーを給湯用に利用するとともに、蒸発器を蓄冷用に利用することで、利用側ユニット、温水、及び冷水の同時取り出しが可能となる。
また本発明によれば、第１ガスクーラーと第２ガスクーラーとを並列に設けることで、利用側ユニットでも高温の熱を利用することができ、温水及び冷水の取り出しが可能となる。
また本発明によれば、一次冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、二次冷媒回路側で高温水を生成し、この高温水を一旦給湯タンクに蓄積し、利用側循環水の熱源として給湯タンク内の給湯水を利用することで、例えば深夜電力利用の給湯水を熱源として利用できるため、暖房ユニットなどを低ランニングコストで運転することができる。
また本発明によれば、利用側ユニットに、給湯タンクの温水とヒートポンプサイクルの放熱とを切り換えて、又は同時に使用することができ、給湯タンクの容量を低減することができるとともに、利用側ユニットの暖房利用時のＣＯＰを向上させ、高温での利用や長時間暖房が可能となる。
また本発明によれば、室外熱交換器によって室外空気との熱交換の後、熱交換器において、蓄熱された冷熱に放熱することでガスクーラー出口温度を低下させることができ、冷房能力が高くＣＯＰも高い冷凍サイクルを実現することができる。
また本発明によれば、熱交換器を利用して、第１膨張弁、第２膨張弁のいずれを膨張弁として作用させる運転状態でも給湯タンクに蓄熱することができ、冷凍サイクルで発生する温熱と冷熱を有効活用することができる。なお、蓄冷タンクを温熱タンクとしても利用でき、この温水を給湯や暖房として利用することができる。
また本発明によれば、室内熱交換器での暖房運転停止時に、第３膨張弁を膨張弁として作用させて冷凍装置を運転することで、二つの熱交換器はガスクーラーとして作用するために、蓄冷タンクと給湯タンク内に蓄熱することができる。
また本発明によれば、利用側ユニットに接続された前記二次冷媒回路内の二次冷媒としてブラインを用いることで、温水を利用する場合よりも効率よく熱を利用することができる。
また本発明によれば、冷媒回路に二酸化炭素冷媒を利用することで、従来以上の高温水を利用できるため暖房性能が向上し、高いＣＯＰを実現することができる。また、開閉弁の操作によって、冷房、暖房、給湯、及び床暖の組合せ運転や、冷房、温水、及び給湯の単独運転も可能となり、例えば冷房と床暖の組合せや暖房と床暖の組合せ運転が可能となることで快適性が向上する。また、二酸化炭素冷媒を利用することで、室外側熱交換器の一次冷媒配管を細径化することができるため、水／冷媒熱交としての室外側熱交換器の小型化を実現することができる。
また本発明によれば、特に、従来ヒートポンプ暖房では困難であった輻射パネルの利用が可能となり、また高温風暖房など快適性が向上する。また、従来以上の高温水が得られるため給湯タンクを小型化でき、省エネ効果が高くなる。
また本発明によれば、四方弁を用いることなく上記組合せや単独運転の切り替えを行えるため信頼性が向上する。
また本発明によれば、膨張機を用いることで冷房利用運転時のＣＯＰを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図２】本発明の他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図３】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図４】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図５】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図６】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図７】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図８】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図９】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１０】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１１】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１２】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１３】従来一般の冷凍サイクルにおける冷媒特性図
【図１４】ガスクーラー出口と蒸発器出口間で熱交換させた場合の冷媒特性図
【図１５】図１２に示す本実施例による冷媒特性図
【図１６】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１７】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１８】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１９】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図２０】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図２１】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図２２】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図２３】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【図２４】本発明のさらに他の実施例による二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置の冷凍サイクル図
【符号の説明】
２　　室外側熱交換器
３　　四方弁
４　　開閉弁
５　　開閉弁
６　　膨張機
９　　開閉弁
１０　　室外ユニット
１１　　圧縮機
１２　　ガスクーラー
１３　　膨張弁
１４　　蒸発器
１５　　冷媒配管
１６　　循環ポンプ
１７　　配管
１８　　四方弁
２１　　室外熱交換器
２２　　熱交換器
２３　　循環ポンプ
２４　　配管
２５　　第２熱交換器
２６　　循環ポンプ
２７　　配管
３０　　利用側ユニット
３１　　室内側熱交換器
３２　　冷暖房用熱交換器
３３　　冷房用熱交換器
４０　　給湯タンク
５０　　蓄冷タンク
６１　　熱交換器
６２　　循環ポンプ
６３　　配管
６４　　循環ポンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a primary refrigerant circuit configured by sequentially connecting a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator by a refrigerant pipe, and a secondary refrigerant circuit configured by connecting a gas cooler and a circulation pump by a pipe. The present invention relates to a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant in a primary refrigerant circuit, or a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant and including a heat exchanger for hot water supply.
[0002]
[Prior art]
For example, Patent Literature 1 proposes a heat pump water heater that heats a hot water supply liquid using a heat pump cycle using carbon dioxide as a refrigerant and stores the heated liquid in a hot water storage tank.
Patent Document 2 discloses that a compressor, a four-way switching valve, a first heat exchanger, a throttling device, and an outdoor heat exchanger are connected in this order, and a hot / cold water path for passing water through the first heat exchanger is provided. In the heat pump chiller provided, a second heat exchanger is interposed between the compressor and the four-way switching valve, and a hot water supply path for passing water through the second heat exchanger is provided. In addition to hot water and cold water, hot water and hot water, cold water and hot water, and hot water can be manufactured and operated, and devices that can meet various demands have been proposed.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-82803 A
[Patent Document 2]
JP-A-5-223402
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, a heat pump cycle using carbon dioxide as a refrigerant must be operated at a supercritical pressure in order to utilize high-temperature heat radiation, and sufficient heat radiation in a gas cooler must be performed to achieve a high COP. It has yet to be fully utilized except for hot water heaters that store hot water in hot water tanks.
Further, as disclosed in Patent Document 2, in addition to hot water and cold water, hot water and hot water, cold water and hot water, and hot water are each manufactured and operated, but cooling, heating, hot water, and flooring are proposed. A configuration in which heating or the like is appropriately combined or each is used alone has not yet been proposed.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can use higher-temperature water than ever before for a user-side unit and can realize a high COP.
Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus in which carbon dioxide does not leak into a room.
Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that allows simultaneous use of hot water supply and a use-side unit, and enables free distribution of heat.
Another object of the present invention is to provide a refrigerating apparatus that can be used for a hot water supply unit and a use side unit for heating or the like, and is particularly effective when the use heat temperature of the use side unit is in a middle temperature range.
Another object of the present invention is to provide a refrigerating apparatus which can be used for a hot water supply unit and a use side unit for heating or the like, and is particularly effective when the use heat temperature of the use side unit is in a high temperature range.
It is another object of the present invention to provide a refrigerating apparatus that can be used for a hot water supply unit and a use side unit for heating or the like, and is particularly effective when the use heat temperature of the use side unit is in a low temperature range.
Another object of the present invention is to provide a refrigerating apparatus which can individually control hot water supply and a use side unit, and in particular, can control use temperature control at the time of simultaneous use.
Another object of the present invention is to provide a refrigerating apparatus that enables simultaneous use of a use-side unit, hot water, and cold water.
Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can operate a heating unit or the like at low running cost.
It is another object of the present invention to provide a refrigeration apparatus that can reduce the capacity of a hot water supply tank, improve the COP of a user-side unit when using heating, and enable high-temperature use and long-time heating. And
Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can lower the gas cooler outlet temperature by radiating heat to the stored cold heat, and realize a refrigeration cycle with high cooling capacity and high COP. .
Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can always store heat in a hot water supply tank and can effectively use hot and cold heat generated in a refrigeration cycle.
Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can appropriately combine cooling, heating, hot water supply, floor heating, and the like, or can use each alone.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the present invention according to claim 1, a primary refrigerant circuit configured by sequentially connecting a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator by a refrigerant pipe, and the gas cooler A secondary refrigerant circuit connected to the circulating pump by a pipe and connected to the use-side unit by the pipe, and the compressor, the gas cooler, the expansion valve, and the evaporator are disposed in the outdoor unit. And a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant in the primary refrigerant circuit, wherein hot water heated by the gas cooler is circulated through the secondary refrigerant circuit to provide a fan coil unit, a radiation panel unit, and a bathroom. A heating operation is performed on a use side unit such as a drying unit for use, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit.
According to a second aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the first aspect, a first gas cooler and a second gas cooler are provided in parallel as the gas cooler, and the first gas cooler is provided. Are connected together with a first circulation pump through a first pipe to form a first secondary refrigerant circuit, and the second gas cooler is connected together with a second circulation pump through a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to a hot water supply tank by the first pipe, and the second secondary refrigerant circuit is connected to a use side unit by the second pipe.
According to a third aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the first aspect, a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler are provided as the gas cooler. 1 gas cooler, the second gas cooler, and the third gas cooler are arranged in series from the discharge side of the compressor, and the first gas cooler and the third gas cooler are connected together with a first circulation pump. A first secondary refrigerant circuit is connected by a first pipe, and the second gas cooler is connected by a second pipe together with a second circulation pump to form a second secondary refrigerant circuit; A second refrigerant circuit is connected to a hot water supply tank by the first pipe, a second secondary refrigerant circuit is connected to a use side unit by the second pipe, and cold water derived from the hot water tank is supplied to the third gas. Wherein the heating at the first gas cooler after heating at Ra.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the first aspect, further comprising a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler as the gas cooler. The first gas cooler and the second gas cooler are provided in parallel with each other, and the third gas cooler is provided in series with the first gas cooler and the second gas cooler. Is disposed closer to the discharge side of the compressor than the third gas cooler, and the first gas cooler and the third gas cooler are connected together with a first circulation pump via a first pipe to form a first secondary refrigerant circuit. The second gas cooler is connected with a second circulation pump by a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and the first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank by the first pipe. And the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by the second pipe, and after the chilled water derived from the hot water supply tank is heated by the third gas cooler, the first gas cooler is heated by the third gas cooler. It is characterized by heating.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the first aspect, further comprising a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler as the gas cooler. 2 The gas cooler and the third gas cooler are provided in parallel, the first gas cooler is provided in series with the second gas cooler and the third gas cooler, and the first gas cooler is provided with the second gas cooler. The first gas cooler and the third gas cooler are arranged on the discharge side of the compressor with respect to the third gas cooler, and the first gas cooler and the third gas cooler are connected by a first pipe together with a first circulation pump to form a first secondary refrigerant circuit. The second gas cooler is connected with a second circulation pump by a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and the first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank by the first pipe. And the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by the second pipe, and the cold water derived from the hot water supply tank is heated by the third gas cooler and then heated by the first gas cooler. It is characterized by doing.
According to a sixth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the second or fifth aspect, a first expansion valve and a second expansion valve are provided as the expansion valve, and the first expansion valve is provided. An expansion valve is provided on a refrigerant pipe on an outlet side of the third gas cooler, and the second expansion valve is provided on a refrigerant pipe on an outlet side of the second gas cooler.
According to a seventh aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as the refrigerant according to the first aspect, the gas cooler is connected to a first piping together with a first circulation pump to form a first secondary refrigerant circuit. Connecting the evaporator together with a second circulation pump via a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit; connecting the first secondary refrigerant circuit to the hot water supply tank via the first pipe; A secondary refrigerant circuit is connected to the cold storage tank by the second pipe.
According to an eighth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the first aspect, a first gas cooler and a second gas cooler are provided in parallel as the gas cooler, and a second gas cooler is provided as the evaporator. A first evaporator and a second evaporator are provided in series, the second evaporator is arranged closer to the suction side of the compressor than the first evaporator, and the first gas cooler is connected to a first piping together with a first circulation pump. To form a first secondary refrigerant circuit, connect the second gas cooler together with a second circulation pump through a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and connect the first evaporator to a third refrigerant circuit. A third secondary refrigerant circuit is formed by connecting with a circulation pump by a third pipe, the first secondary refrigerant circuit is connected to a hot water supply tank by the first pipe, and the second secondary refrigerant circuit is formed by the second pipe. With the above-mentioned user side unit by piping Continued, and characterized in that said third secondary refrigerant circuit is connected to the cold storage tank by the third pipe.
A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the present invention according to claim 9, a primary refrigerant circuit configured by sequentially connecting a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator by a refrigerant pipe, and the gas cooler A refrigeration apparatus comprising a circulation pump connected by piping, a secondary refrigerant circuit connected to the hot water tank by the piping, and a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant in the primary refrigerant circuit; A tertiary refrigerant circuit by connecting the heat exchanger, the hot water supply tank, and the circulation pump by piping, and connecting the heat exchanger by piping with the circulation pump to form a quaternary refrigerant. A refrigeration circuit is configured, and the quaternary refrigerant circuit is connected to a use side unit by piping.
According to a tenth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the ninth aspect, a second gas cooler is provided in parallel with the gas cooler, and the second gas cooler is provided together with a second circulation pump. A second secondary refrigerant circuit is configured by connecting with a second pipe, and the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by the second pipe.
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the present invention according to claim 11, wherein the compressor, the outdoor heat exchanger, the first expansion valve, the heat exchanger, the second expansion valve, and the indoor heat exchanger are sequentially connected by refrigerant piping. A primary refrigerant circuit connected and configured, a secondary refrigerant circuit configured by connecting the heat exchanger and the circulating pump by piping, and connected to a regenerative tank by the piping; A refrigerating apparatus using carbon as a refrigerant, wherein the heat exchanger functions as an evaporator in an operating state in which the first expansion valve is an expansion valve to cool the inside of the cold storage tank, and the indoor heat exchanger uses During the cooling operation, the heat exchanger is operated as a gas cooler in an operation state in which the second expansion valve is an expansion valve, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is further cooled by utilizing the cold stored in the cold storage tank. Characterized by
According to a twelfth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the eleventh aspect, a second heat exchanger acting as a gas cooler is provided in the primary refrigerant circuit, and the second heat exchanger is provided. Are connected with a circulation pump by piping to form a secondary refrigerant circuit, and the secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank by the piping.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the twelfth aspect, a four-way valve is provided at a position for switching a discharge side pipe and a suction side pipe of the compressor, and A heat exchanger is provided between the outdoor heat exchanger and the first expansion valve, a third expansion valve is provided between the outdoor heat exchanger and the second heat exchanger, and the four-way valve is switched. When the outdoor heat exchanger is used as an evaporator, the third expansion valve functions as an expansion valve, and heat is stored in the hot water supply tank by the second heat exchanger.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the eleventh aspect, a four-way valve is provided at a position for switching between a discharge pipe and a suction pipe of the compressor, and the four-way valve is provided. In the case where the outdoor heat exchanger is used as an evaporator by changing over, the cold storage tank is used as a hot tank, and hot water in the hot tank is used for hot water supply or heating.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as the refrigerant according to any one of the first to tenth aspects, a secondary refrigerant in the secondary refrigerant circuit connected to a use-side unit is provided. Is characterized by using brine.
The refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the present invention according to claim 16 uses carbon dioxide as a refrigerant, and sequentially connects a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger by a refrigerant pipe. A first on-off valve provided in a refrigerant pipe from the compressor to the outdoor heat exchanger, and a hot-water supply heat exchanger provided in parallel with the first on-off valve. A heat exchanger for heating provided in parallel with the first on-off valve, a throttling device provided on a refrigerant pipe on an outlet side of the heat exchanger for hot water supply and the heat exchanger for heating, and the indoor heat exchange. A second on-off valve provided in a bypass pipe for bypassing the vessel.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the sixteenth aspect, a hot water supply tank is connected to a use side pipe of the hot water supply heat exchanger, A heating device such as a floor heating device or a hot air device is connected to the use side pipe.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as the refrigerant according to the sixteenth aspect, the first opening and closing is performed when the hot water supply heat exchanger and the heating heat exchanger are used. The valve is closed, and when the indoor heat exchanger is used, the second on-off valve is closed.
The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the present invention of claim 19 uses carbon dioxide as a refrigerant, and sequentially connects a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and a heat exchanger for cooling and heating to a refrigerant pipe. A refrigerating apparatus configured to be connected by the above, comprising an on-off valve provided on a refrigerant pipe from the compressor to the four-way valve, and a hot water supply heat exchanger provided in parallel with the on-off valve. And
A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the present invention according to claim 20, wherein carbon dioxide is used as a refrigerant, and a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and a heat exchanger for cooling and heating are sequentially connected to a refrigerant pipe. And a refrigerant pipe that bypasses the four-way valve and the outdoor heat exchanger, and a hot water supply heat exchanger provided in the refrigerant pipe. .
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the nineteenth or twentieth aspect, wherein a hot water supply tank is connected to a utilization side pipe of the hot water supply heat exchanger, A cooling / heating device such as a floor heating device, a hot air device, or a cold air device is connected to a use side pipe of the heat exchanger.
The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 22 of the present invention uses carbon dioxide as a refrigerant, and sequentially connects a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger by a refrigerant pipe. A first on-off valve provided in a refrigerant pipe from the compressor to the outdoor heat exchanger, and a hot-water supply heat exchanger provided in parallel with the first on-off valve. A throttle device provided on a refrigerant pipe on the outlet side of the heat exchanger for hot water supply, and a second on-off valve provided on a bypass pipe for bypassing the indoor heat exchanger.
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to a twenty-third aspect of the present invention is characterized by using a cooling heat exchanger instead of the indoor heat exchanger according to the twenty-second aspect.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as the refrigerant according to the twenty-second or twenty-third aspect, when the hot water supply heat exchanger is used, the first on-off valve is closed. When the indoor heat exchanger is used, the second on-off valve is closed.
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the twenty-third aspect, a cooling device such as a cool air device is connected to a use side pipe of the cooling heat exchanger. I do.
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as the refrigerant according to the twenty-third aspect, when the hot water supply heat exchanger is used, the first on-off valve is closed, and the cooling is performed. When the heat exchanger is used, the second on-off valve is closed.
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to a twenty-seventh aspect of the present invention is characterized by using an indoor heat exchanger instead of the cooling / heating heat exchanger according to the nineteenth aspect.
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the nineteenth or twenty-seventh aspect, the on-off valve is closed when the hot water supply heat exchanger is used. It is characterized by.
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to a twenty-ninth aspect of the present invention is characterized in that an indoor heat exchanger is used in place of the cooling / heating heat exchanger according to the twentieth aspect.
The present invention according to claim 30 provides a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 22, claim 23, claim 27, or claim 29, wherein a use-side pipe of the hot water supply heat exchanger is provided. A hot water supply tank is connected, a heating heat exchanger for flowing hot water from the hot water supply tank to a heat source side pipe is provided, and a heating apparatus such as a floor heating device or a hot air device is connected to a use side pipe of the heating heat exchanger. It is characterized by having done.
According to a thirty-first aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to any one of the first to thirty aspects, an expander is provided in parallel with the expansion valve or instead of the expansion valve. It is characterized by having.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the first embodiment of the present invention circulates a hot water heated by a gas cooler through a secondary refrigerant circuit to provide a fan coil unit, a radiation panel unit, and a bathroom. The heating operation is performed on the use side unit such as the drying unit, the floor heating unit, and the heat storage floor heating unit. According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized. In particular, it becomes possible to use a radiant panel, which has been difficult with conventional heat pump heating. Further, by the secondary refrigerant system, a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator are disposed in the outdoor unit, and only the piping for circulating hot water is drawn into the indoor side, so that the use side unit can be used. No carbon dioxide leaks into the room. In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. Further, by using the carbon dioxide refrigerant, the diameter of the primary refrigerant pipe of the gas cooler can be reduced, so that the size of the gas cooler as water / refrigerant heat exchange can be realized.
The second embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first embodiment, wherein a first gas cooler is connected to a first piping together with a first circulation pump by a first pipe. Forming a refrigerant circuit, connecting a second gas cooler together with a second circulation pump by a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, connecting the first secondary refrigerant circuit to a hot water supply tank by a first pipe, The second secondary refrigerant circuit is connected to a use side unit by a second pipe. According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized. Further, according to the present embodiment, the first gas cooler and the second gas cooler are provided as the gas coolers, and the first gas cooler and the second gas cooler are provided in parallel, so that a single outdoor unit can use and supply hot water. Simultaneous use of the side units becomes possible, and free distribution of heat becomes possible.
A third embodiment of the present invention relates to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first embodiment, wherein the first gas cooler and the third gas cooler are connected by a first pipe together with a first circulation pump. To form a first secondary refrigerant circuit, connect a second gas cooler together with a second circulation pump by a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and connect the first secondary refrigerant circuit to the first pipe. It is connected to a hot water supply tank, the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by a second pipe, and the cold water derived from the hot water supply tank is heated by the third gas cooler and then heated by the first gas cooler. . According to the present embodiment, the first gas cooler, the second gas cooler, and the third gas cooler are provided in series as the gas cooler, and the first gas cooler and the third gas cooler are used for hot water supply, and the second gas cooler is used. By using the cooler for the use side unit, it is possible to use the cooler from low to high temperatures, and the performance is improved. This is particularly effective when the use heat temperature in the use side unit is in the middle temperature range. Further, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves in the primary refrigerant circuit.
A fourth embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first embodiment, wherein a first gas cooler and a third gas cooler are connected to a first pipe together with a first circulation pump. Connected to form a first secondary refrigerant circuit, a second gas cooler is connected together with a second circulation pump through a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and the first secondary refrigerant circuit is connected to the first secondary refrigerant circuit. A pipe connected to a hot water supply tank, a second secondary refrigerant circuit connected to a use side unit by a second pipe, and cold water derived from the hot water supply tank is heated by a third gas cooler and then heated by a first gas cooler. It is. According to the present embodiment, a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler are provided as gas coolers, and the first gas cooler and the third gas cooler are used for hot water supply, and the second gas cooler is used. By using the unit on the user side, it can be used from low temperature to high temperature without loss, and the performance is improved. This is particularly effective when the use heat temperature in the use side unit is in a high temperature range. Further, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves in the primary refrigerant circuit.
The fifth embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first embodiment, wherein a first gas cooler and a third gas cooler are connected to a first pipe together with a first circulation pump. Connected to form a first secondary refrigerant circuit, a second gas cooler is connected together with a second circulation pump through a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and the first secondary refrigerant circuit is connected to the first secondary refrigerant circuit. A pipe connected to a hot water supply tank, a second secondary refrigerant circuit connected to a use side unit by a second pipe, and cold water derived from the hot water supply tank is heated by a third gas cooler and then heated by a first gas cooler. It is. According to the present embodiment, a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler are provided as gas coolers, and the first gas cooler and the third gas cooler are used for hot water supply, and the second gas cooler is used. Utilization in the use-side unit is particularly effective when the use heat temperature in the use-side unit is in a low-temperature range, for example, in a snow melting device. Further, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves in the primary refrigerant circuit.
The sixth embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the second or fifth embodiment, wherein the first expansion valve is connected to the refrigerant pipe on the outlet side of the third gas cooler. A two-expansion valve is provided in the refrigerant pipe on the outlet side of the second gas cooler. According to the present embodiment, by providing the first expansion valve for the third gas cooler and the second expansion valve for the second gas cooler, individual control for hot water supply and for the use side unit is possible. Thus, it is possible to optimally control the use temperature control at the time of simultaneous use.
A seventh embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first embodiment, wherein a gas cooler is connected to a first piping together with a first circulation pump by a first secondary refrigerant circuit. A second secondary refrigerant circuit is formed by connecting the evaporator together with the second circulation pump by a second pipe, a first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank by the first pipe, and a second secondary refrigerant circuit is formed. The refrigerant circuit is connected to a cold storage tank by a second pipe. According to the present embodiment, hot water and cold water can be simultaneously taken out by using the gas cooler for hot water supply and using the evaporator for cold storage. Further, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves in the primary refrigerant circuit.
An eighth embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first embodiment, wherein a first gas cooler is connected to a first piping together with a first circulation pump by a first pipe. A refrigerant circuit is configured, a second gas cooler is connected together with a second circulation pump by a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and a first evaporator is connected together with a third circulation pump by a third pipe. Forming a third secondary refrigerant circuit, connecting the first secondary refrigerant circuit to the hot water supply tank by the first pipe, connecting the second secondary refrigerant circuit to the use side unit by the second pipe, The circuit is connected to a cold storage tank by a third pipe. According to the present embodiment, by providing the first gas cooler and the second gas cooler in parallel, the use side unit can also use high-temperature heat, and can take out hot water and cold water.
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the ninth embodiment of the present invention includes a heat exchanger using hot water in a hot water supply tank, and connects the heat exchanger, the hot water supply tank, and the circulation pump by piping. A tertiary refrigerant circuit is configured, a heat exchanger is connected with a circulation pump by piping, a quaternary refrigerant circuit is configured, and the quaternary refrigerant circuit is connected to the utilization unit by piping. According to this embodiment, by using carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, high-temperature water is generated on the secondary refrigerant circuit side, and the high-temperature water is temporarily stored in the hot water supply tank, and the heat source of the use-side circulating water By using the hot water in the hot water tank, for example, hot water using midnight power can be used as a heat source, so that the heating unit and the like can be operated at low running cost.
According to a tenth embodiment of the present invention, there is provided a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the ninth embodiment, wherein a second gas cooler is provided in parallel with the gas cooler, and the second gas cooler is circulated in the second circulation. A second secondary refrigerant circuit is formed by connecting the pump and the pump via a second pipe, and the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by the second pipe. According to the present embodiment, the hot water in the hot water supply tank and the heat radiation of the heat pump cycle can be switched or used at the same time, and the capacity of the hot water supply tank can be reduced. The COP at the time of heating use is improved, and the use at a high temperature and the heating for a long time become possible.
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to an eleventh embodiment of the present invention operates the heat exchanger as an evaporator in an operating state in which the first expansion valve is an expansion valve to store cold in the cold storage tank, During the cooling operation in the indoor heat exchanger, the heat exchanger acts as a gas cooler in an operation state in which the second expansion valve is used as an expansion valve, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is further utilized by using the cold water stored in the cold storage tank. It cools down. According to the present embodiment, after heat exchange with outdoor air by the outdoor heat exchanger, the heat exchanger can radiate heat to the stored cold heat to lower the temperature of the gas cooler outlet, thereby increasing the cooling capacity. A high refrigeration cycle with a high COP can be realized.
According to a twelfth embodiment of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the eleventh embodiment, a second heat exchanger acting as a gas cooler is provided in a primary refrigerant circuit, and a second heat exchange is performed. The secondary refrigerant circuit is formed by connecting the vessel with a circulation pump by piping, and the secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank by piping. According to the present embodiment, the heat exchanger can be used to store heat in the hot water supply tank even in an operating state in which either the first expansion valve or the second expansion valve operates as an expansion valve, and is generated in the refrigeration cycle. Hot and cold heat can be used effectively.
A thirteenth embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the twelfth embodiment, in which a four-way valve is switched to use an outdoor heat exchanger as an evaporator. The valve functions as an expansion valve, and heat is stored in the hot water supply tank by the second heat exchanger. According to the present embodiment, at the time of stopping the heating operation in the indoor heat exchanger, by operating the refrigeration apparatus by operating the third expansion valve as an expansion valve, the two heat exchangers operate as gas coolers. In addition, heat can be stored in the cold storage tank and the hot water supply tank.
According to a fourteenth embodiment of the present invention, in the refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the eleventh embodiment, a four-way valve is provided at a position for switching between a discharge pipe and a suction pipe of a compressor, When the outdoor heat exchanger is used as an evaporator by switching a valve, the cold storage tank is used as a hot tank, and the hot water in the hot tank is used for hot water supply or heating. According to the present embodiment, the cold storage tank can also be used as a hot tank, and this hot water can be used as hot water supply or heating.
A fifteenth embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first to tenth embodiments, wherein the secondary refrigerant in the secondary refrigerant circuit connected to a use side unit is used. It uses brine. According to the present embodiment, heat can be used more efficiently than when hot water is used.
A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to a sixteenth embodiment of the present invention includes a first on-off valve provided in a refrigerant pipe from a compressor to an outdoor heat exchanger, and a first on-off valve arranged in parallel with the first on-off valve. A heat exchanger for hot water supply provided in the air conditioner, a heat exchanger for heating provided in parallel with the first on-off valve, and a throttle device provided in a refrigerant pipe on the outlet side of the heat exchanger for hot water supply and the heat exchanger for heating. A second on-off valve provided on a bypass pipe for bypassing the indoor heat exchanger. According to the present embodiment, the use of carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit makes it possible to use higher-temperature water than before, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized. In addition, by operating the on-off valve, a combined operation of cooling, heating, hot water supply, and floor heating and a single operation of cooling, hot water, and hot water supply can be performed. For example, a combined operation of cooling and floor heating or a combined operation of heating and floor heating can be performed. It becomes possible to improve comfort. In addition, since the primary refrigerant pipe of the outdoor heat exchanger, the hot water supply heat exchanger, and the heating heat exchanger can be reduced in diameter by using the carbon dioxide refrigerant, the water / refrigerant heat exchange is performed. The size of the outdoor heat exchanger, the hot water supply heat exchanger, and the heating heat exchanger can be reduced.
A seventeenth embodiment of the present invention relates to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the sixteenth embodiment, wherein a hot water supply tank is connected to a utilization side pipe of the hot water supply heat exchanger, and a heating heat exchanger is provided. A heating device such as a floor heating device or a hot air device is connected to the utilization side piping of the device. According to the present embodiment, in particular, it is possible to use a radiant panel, which has conventionally been difficult with heat pump heating, and to improve comfort such as high-temperature air heating. Further, since hot water more than before can be obtained, the size of the hot water supply tank can be reduced, and the energy saving effect can be enhanced.
An eighteenth embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the sixteenth embodiment, wherein the first opening and closing is performed when a hot water supply heat exchanger and a heating heat exchanger are used. The valve is closed, and the second on-off valve is closed when the indoor heat exchanger is used. According to the present embodiment, the switching between the above-described combination and the single operation can be performed without using the four-way valve, so that the reliability of the refrigeration system is improved.
A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to a nineteenth embodiment of the present invention includes an on-off valve provided in a refrigerant pipe from a compressor to a four-way valve, and a hot water supply heat exchanger provided in parallel with the on-off valve. It is provided with. According to the present embodiment, the hot water supply heat exchanger can be used both when the cooling / heating heat exchanger is used for cooling and when it is used for heating. Further, by using a carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized. In addition, by using the carbon dioxide refrigerant, the diameter of the primary refrigerant pipe of the outdoor heat exchanger or the hot water supply heat exchanger can be reduced. The size of the heat exchanger for hot water supply can be reduced.
A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to a twentieth embodiment of the present invention includes a refrigerant pipe that bypasses a four-way valve and an outdoor heat exchanger, and a hot water supply heat exchanger provided in the refrigerant pipe. It is a thing. According to the present embodiment, the hot water supply heat exchanger can be used both when the cooling / heating heat exchanger is used for cooling and when it is used for heating. Further, by using a carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized. In addition, by using the carbon dioxide refrigerant, the diameter of the primary refrigerant pipe of the outdoor heat exchanger or the hot water supply heat exchanger can be reduced. The size of the heat exchanger for hot water supply can be reduced.
The twenty-first embodiment of the present invention relates to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the nineteenth or twentieth embodiment, wherein a hot water supply tank is connected to a utilization side pipe of a heat exchanger for hot water supply, A cooling / heating device such as a floor heating device, a hot air device, or a cold air device is connected to a use side pipe of the heat exchanger. According to the present embodiment, the cooling / heating device can be used without using the high-temperature water in the hot water tank, so that the size of the hot water tank can be reduced. In addition, since cooling and heating are performed by the heat exchanger for cooling and heating, it is possible to use a radiation panel, which has been difficult with conventional heat pump heating, and to improve comfort such as high-temperature air heating.
A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to a twenty-second embodiment of the present invention includes a first on-off valve provided in a refrigerant pipe from a compressor to an outdoor heat exchanger, and a first on-off valve arranged in parallel with the first on-off valve. A heat exchanger for hot water supply provided in the air conditioner, a throttle device provided in the refrigerant pipe on the outlet side of the heat exchanger for hot water supply, and a second opening / closing valve provided in a bypass pipe for bypassing the indoor heat exchanger. Things. According to the present embodiment, the use of carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit makes it possible to use higher-temperature water than ever before, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized. In addition, by operating the on-off valve, a combined operation of cooling and floor warming, and an independent operation of cooling and hot water supply are also possible, thereby improving comfort. In addition, by using the carbon dioxide refrigerant, the diameter of the primary refrigerant pipe for the hot water supply heat exchanger and the outdoor heat exchanger can be reduced, so that the water / refrigerant heat exchanger, The size of the outdoor heat exchanger can be reduced. In addition, since the above-described combination and the single operation can be switched without using a four-way valve, the reliability of the refrigeration system is improved.
The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to the twenty-third embodiment of the present invention uses a cooling heat exchanger instead of the indoor heat exchanger in the twenty-second embodiment. According to the present embodiment, the use-side unit can be used by using the secondary refrigerant other than carbon dioxide by using the cooling heat exchanger.
According to a twenty-fourth embodiment of the present invention, in a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the twenty-second or twenty-third embodiment, the first on-off valve is closed when a hot water supply heat exchanger is used. When the indoor heat exchanger is used, the second on-off valve is closed. According to the present embodiment, the switching between the above-described combination and the single operation can be performed without using the four-way valve, so that the reliability of the refrigeration system is improved.
The twenty-fifth embodiment of the present invention relates to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the twenty-third embodiment, wherein a cooling device such as a cool air device is connected to a utilization side pipe of a cooling heat exchanger. is there. According to the present embodiment, a cooling device can be used by drawing only a pipe that circulates warm water into the room, and carbon dioxide does not leak into the room.
According to a twenty-sixth embodiment of the present invention, in a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the twenty-third embodiment, when a heat exchanger for hot water supply is used, the first on-off valve is closed, and cooling is performed. When using the heat exchanger, the second on-off valve is closed. According to the present embodiment, the switching between the above-described combination and the single operation can be performed without using the four-way valve, so that the reliability of the refrigeration system is improved.
A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to a twenty-seventh embodiment of the present invention uses an indoor heat exchanger instead of the cooling / heating heat exchanger in the nineteenth embodiment. According to the present embodiment, the use-side unit can be used by using the secondary refrigerant other than carbon dioxide by using the cooling heat exchanger.
A twenty-eighth embodiment of the present invention relates to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the nineteenth or twenty-seventh embodiment, wherein the on-off valve is closed when a hot water supply heat exchanger is used. It is. According to the present embodiment, even when the indoor heat exchanger is used for cooling and also for heating, the hot water supply heat exchanger can be used by closing the on-off valve. Can be.
A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to a twenty-ninth embodiment of the present invention uses an indoor heat exchanger instead of the cooling / heating heat exchanger in the nineteenth embodiment. According to the present embodiment, the use-side unit can be used by using the secondary refrigerant other than carbon dioxide by using the cooling heat exchanger.
A thirtieth embodiment of the present invention relates to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the twenty-second, twenty-third, twenty-seventh, or twenty-seventh embodiment, wherein hot water is supplied to a utilization side pipe of a heat exchanger for hot water supply. A heating heat exchanger that connects the tank and distributes hot water from the hot water supply tank to the heat source side piping is provided, and heating devices such as floor heating equipment and hot air equipment are connected to the usage side piping of the heating heat exchanger. is there. According to the present embodiment, hot water can be obtained at a higher temperature than before, so that the size of the hot water supply tank can be reduced and the energy saving effect can be enhanced. In addition, by using a heat exchanger for heating that circulates hot water from the hot water supply tank to the heat source side pipe, the heating performance is improved because high-temperature water is used more than before, so that high-temperature air can be obtained and comfort can be improved. improves. Further, since heating and floor warming using hot water supply by midnight power can be performed, low-cost operation can be realized. In addition, cooling and floor warming, and heating and floor warming are possible, improving comfort.
The thirty-first embodiment of the present invention is directed to a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to the first to thirty embodiments, wherein an expander is provided in parallel with the expansion valve or instead of the expansion valve. is there. According to the present embodiment, the COP during the cooling operation can be increased by using the expander.
[0008]
【Example】
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to the present embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment includes an outdoor unit 10 and a use side unit 30. The outdoor unit 10 includes a primary refrigerant circuit and a secondary refrigerant circuit.
The primary refrigerant circuit is configured by sequentially connecting a compressor 11, a gas cooler 12, an expansion valve 13, and an evaporator 14 by a refrigerant pipe 15, and uses carbon dioxide having a low critical temperature as a refrigerant. The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated by the evaporator 14 through an accumulator (not shown), and performs a compression action to a critical pressure or higher during normal operation. Note that the accumulator may not be provided. The gas cooler 12 exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant discharged from the compressor 11 as a primary refrigerant and, for example, water as a secondary refrigerant. Therefore, although not shown, the gas cooler 12 includes a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe It is configured to be. During normal operation, the refrigerant is pressurized by the compressor 11 to a pressure equal to or higher than the critical pressure. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the gas cooler 12 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown). The evaporator 14 evaporates the refrigerant decompressed by the expansion valve 13. A fan (not shown) is provided to absorb heat from the atmosphere to evaporate the refrigerant.
The secondary refrigerant circuit is configured by connecting the gas cooler 12 and the circulation pump 16 by a pipe 17, and is connected to the use side unit 30 by the pipe 17. The circulation pump 16 leads the hot water heated by the gas cooler 12 to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the secondary refrigerant circuit by the circulation pump 16. Examples of the use side unit 30 include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit that are used indoors. The circulation pump 16 controls the circulation amount by a control device (not shown).
[0009]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30 to indoors. It is used for heating and drying in the bathroom.
As described above, in the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
Further, the compressor 11, the gas cooler 12, the expansion valve 13, the evaporator 14, and the circulation pump 16 are arranged in the outdoor unit 10 by the secondary refrigerant system, and only the pipe 17 for circulating hot water is drawn into the room. Accordingly, the use side unit 30 can be used, and carbon dioxide does not leak into the room. In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. In addition, by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the primary refrigerant pipe of the gas cooler 12 can be reduced in diameter, so that the size of the gas cooler 12 as water / refrigerant heat exchange can be reduced. it can.
[0010]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described. In the description, the components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components as those already described is partially omitted.
FIG. 2 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to another embodiment.
The refrigerating apparatus of this embodiment includes a first gas cooler 12A and a second gas cooler 12B as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided in parallel.
The first gas cooler 12A and the first circulation pump 16A are connected by a first pipe 17A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in FIG. 2, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the first gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
The second gas cooler 12B is connected to a second pipe 17B together with a second circulation pump 16B to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a second pipe 17B. The second circulation pump 16B guides the hot water heated by the gas cooler 12B to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16B.
[0011]
In the case where the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided in parallel as in the present embodiment and the first gas cooler 12A is used for hot water supply, the inlet side of the first gas cooler 12A is used. The secondary refrigerant temperature is about 10 degrees and the outlet-side secondary refrigerant temperature is about 90 degrees. When the second gas cooler 12B is used for heating, the introduction-side secondary refrigerant in the second gas cooler 12B is used. The temperature is used in the range of 30 to 60 degrees, and the outlet side secondary refrigerant temperature is in the range of 70 to 85 degrees.
The first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B control the amount of circulation by a control device (not shown) as in the above embodiment. It should be noted that only one of the first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B can be operated alone.
[0012]
As described above, in the present embodiment, by using carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, high-temperature water is generated on the secondary refrigerant circuit side, and this high-temperature water is supplied to the use side unit 30 and the hot water supply tank 40 in a separate circuit. By being circulated, it is used not only for indoor heating and drying in the bathroom, but also for hot water supply.
Further, according to the present embodiment, by using carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
Further, according to the present embodiment, the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided in parallel, so that the hot water supply and the use side unit are provided. Can be used simultaneously, and free distribution of heat becomes possible.
[0013]
FIG. 3 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a first gas cooler 12A and a second gas cooler 12B as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided in parallel, similarly to the above-described embodiment. In this embodiment, a first expansion valve 13A and a second expansion valve 13B are provided as expansion valves. The first expansion valve 13A is provided on the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the first gas cooler 12A, and the second expansion valve 13B is provided on the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the second gas cooler 12B. In this way, by providing the first expansion valve 13A for the first gas cooler 12A and the second expansion valve 13B for the second gas cooler 12B, individual control for hot water supply and for the use side unit is possible. Thus, it is possible to optimally control the use temperature control at the time of simultaneous use.
[0014]
FIG. 4 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigerating apparatus of the present embodiment includes a first gas cooler 12A, a second gas cooler 12B, and a third gas cooler 12C as gas coolers, and each gas cooler is provided in series. Note that the first gas cooler 12A, the second gas cooler 12B, and the third gas cooler 12C are arranged in this order from the discharge side of the compressor 11.
The first gas cooler 12A and the third gas cooler 12C are connected together with a first circulation pump 16A by a first pipe 17A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in FIG. 4, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is first heated by the third gas cooler 12C having the lowest use temperature, and then further heated by the first gas cooler 12A having the highest use temperature. Then, it flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
The second gas cooler 12B is connected to a second pipe 17B together with a second circulation pump 16B to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a second pipe 17B. The second circulation pump 16B draws out the hot water heated by the second gas cooler 12B to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16B.
[0015]
In addition, by providing the first gas cooler 12A, the second gas cooler 12B, and the third gas cooler 12C in series as in the present embodiment, the gas cooler is controlled according to the inlet-side secondary refrigerant temperature and the outlet-side secondary refrigerant temperature. You can use the cooler properly. In the present embodiment, the inlet-side secondary refrigerant temperature in the third gas cooler 12C is 10 degrees, the outlet-side secondary refrigerant temperature in the first gas cooler 12A is about 90 degrees, and the second gas cooler 12B is used. The inlet-side secondary refrigerant temperature is used at about 30 degrees, and the outlet-side secondary refrigerant temperature is used at about 40 degrees.
The first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B control the amount of circulation by a control device (not shown) as in the above embodiment. It should be noted that only one of the first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B can be operated alone. Further, the present embodiment has been described in the case of using two secondary refrigerant circuits divided into three gas coolers. However, three secondary refrigerant circuits may be configured corresponding to the respective gas coolers. It may be divided into three or more gas coolers, and the secondary refrigerant circuit may be constituted by more independent circuits.
[0016]
According to this embodiment, the first gas cooler 12A, the second gas cooler 12B, and the third gas cooler 12C are provided in series as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the third gas cooler 12C are used for hot water supply. The use of the second gas cooler 12B for the use-side unit 30 is particularly effective when the use heat temperature of the use-side unit 30 is in the middle temperature range. Moreover, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves 13 in the primary refrigerant circuit. Further, by using the heat of the medium-temperature primary refrigerant in the use-side unit 30 and the heat of the low-temperature and high-temperature primary-side refrigerant in the hot water supply tank, a high COP can be obtained when the hot water supply and the use unit are used simultaneously.
[0017]
FIG. 5 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a first gas cooler 12A, a second gas cooler 12B, and a third gas cooler 12C as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are connected in parallel to each other. The gas cooler 12C is provided in series with the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B. Note that the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are arranged on the discharge side of the compressor 11 with respect to the third gas cooler 12C.
The first gas cooler 12A and the third gas cooler 12C are connected together with a first circulation pump 16A by a first pipe 17A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in FIG. 5, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is first heated by the third gas cooler 12C having the lowest use temperature, and thereafter further heated by the first gas cooler 12A having the highest use temperature. , From the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
The second gas cooler 12B is connected to a second pipe 17B together with a second circulation pump 16B to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a second pipe 17B. The second circulation pump 16B draws out the hot water heated by the second gas cooler 12B to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16B.
[0018]
By providing the first gas cooler 12A, the second gas cooler 12B, and the third gas cooler 12C as in the present embodiment, the gas cooler can be controlled according to the inlet-side secondary refrigerant temperature and the outlet-side secondary refrigerant temperature. You can use them properly. In the present embodiment, the inlet-side secondary refrigerant temperature in the third gas cooler 12C is 10 degrees, the outlet-side secondary refrigerant temperature in the first gas cooler 12A is about 90 degrees, and the second gas cooler 12B is used. The inlet-side secondary refrigerant temperature is used at about 30 to 60 degrees, and the outlet-side secondary refrigerant temperature is used at about 70 to 85 degrees.
The first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B control the amount of circulation by a control device (not shown) as in the above embodiment. It should be noted that only one of the first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B can be operated alone. Further, the present embodiment has been described in the case of using two secondary refrigerant circuits divided into three gas coolers. However, three secondary refrigerant circuits may be configured corresponding to the respective gas coolers. It may be divided into three or more gas coolers, and the secondary refrigerant circuit may be constituted by more independent circuits.
[0019]
According to the present embodiment, the first gas cooler 12A, the second gas cooler 12B, and the third gas cooler 12C are provided as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the third gas cooler 12C are used for hot water supply. The use of the two gas cooler 12B for the use side unit is particularly effective when the use heat temperature in the use side unit is in a high temperature range. Moreover, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves 13 in the primary refrigerant circuit. Further, since the heat of the medium-temperature primary-side refrigerant of the use-side unit can be used for heating the hot-water supply secondary refrigerant, a high COP can be obtained when the hot-water supply and the use unit are used simultaneously.
[0020]
FIG. 6 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a first gas cooler 12A, a second gas cooler 12B, and a third gas cooler 12C as gas coolers, as in the above-described embodiment, and the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B. In this embodiment, a first flow control valve 13A and a second flow control valve 13B are provided in addition to the configuration of the above embodiment. The first flow control valve 13A is provided on the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the first gas cooler 12A, and the second flow control valve 13B is provided on the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the second gas cooler 12B. Thus, by providing the first flow control valve 13A for the first gas cooler 12A and the second flow control valve 13B for the second gas cooler 12B, separate control is performed for hot water supply and for the use side unit. This makes it possible to optimally control the use temperature control especially at the time of simultaneous use.
[0021]
FIG. 7 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigerating apparatus of the present embodiment includes a first gas cooler 12A, a second gas cooler 12B, and a third gas cooler 12C as gas coolers, and the second gas cooler 12B and the third gas cooler 12C are connected in parallel to the first gas cooler 12C. The gas cooler 12A is provided in series with the second gas cooler 12B and the third gas cooler 12C. The first gas cooler 12A is arranged on the discharge side of the compressor 11 with respect to the second gas cooler 12B and the third gas cooler 12C.
The first gas cooler 12A and the third gas cooler 12C are connected together with a first circulation pump 16A by a first pipe 17A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As shown by the arrow in FIG. 7, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is first heated by the third gas cooler 12C having a low use temperature, and then further heated by the first gas cooler 12A having a high use temperature. The hot water is supplied from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
The second gas cooler 12B is connected to a second pipe 17B together with a second circulation pump 16B to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a second pipe 17B. The second circulation pump 16B draws out the hot water heated by the second gas cooler 12B to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16B.
[0022]
By providing the first gas cooler 12A, the second gas cooler 12B, and the third gas cooler 12C as in the present embodiment, the gas cooler can be controlled according to the inlet-side secondary refrigerant temperature and the outlet-side secondary refrigerant temperature. You can use them properly. In the present embodiment, the inlet-side secondary refrigerant temperature in the third gas cooler 12C is 10 degrees, the outlet-side secondary refrigerant temperature in the first gas cooler 12A is about 90 degrees, and the second gas cooler 12B is used. The inlet side secondary refrigerant temperature is used at about 10 degrees, and the outlet side secondary refrigerant temperature is used at about 50 degrees.
The first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B control the amount of circulation by a control device (not shown) as in the above embodiment. It should be noted that only one of the first circulation pump 16A and the second circulation pump 16B can be operated alone. Further, the present embodiment has been described in the case of using two secondary refrigerant circuits divided into three gas coolers. However, three secondary refrigerant circuits may be configured corresponding to the respective gas coolers. It may be divided into three or more gas coolers, and the secondary refrigerant circuit may be constituted by more independent circuits.
[0023]
According to the present embodiment, a first gas cooler 12A, a second gas cooler 12B, and a third gas cooler 12C are provided as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the third gas cooler 12C are used for hot water supply. The use of the 2 gas cooler 12B for the use side unit is particularly effective when the use heat temperature of the use side unit is in a low temperature range such as a snow melting device, and the first gas cooler 12A radiates heat, Slightly reduced cooling and heating can be used effectively, and high COP operation is possible. Moreover, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves 13 in the primary refrigerant circuit.
In this embodiment, a first expansion valve and a second expansion valve are also provided as expansion valves. The first expansion valve is connected to the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the second gas cooler 12B, and the second expansion valve is connected to the third gas. It may be provided in the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the cooler 12C. As described above, by providing the first expansion valve for the second gas cooler 12B and the second expansion valve for the third gas cooler 12C, it is possible to individually control the hot water supply and the use side unit, In particular, the use temperature control during simultaneous use can be optimally controlled.
[0024]
FIG. 8 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a first gas cooler 12A and a second gas cooler 12B as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided in series. The first gas cooler 12A is arranged on the discharge side of the compressor 11 with respect to the second gas cooler 12B. Further, a first evaporator 14A and a second evaporator 14B are provided as evaporators, and the first evaporator 14A and the second evaporator 14B are provided in series. The second evaporator 14B is arranged on the suction side of the compressor 11 with respect to the first evaporator 14A.
The first evaporator 14A exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant as the primary refrigerant decompressed by the expansion valve 13 and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, although not shown, the first evaporator 14A includes a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are opposed to each other. It is configured to flow.
The first gas cooler 12A and the first circulation pump 16A are connected by a first pipe 17A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As shown by the arrow in FIG. 8, the cold water derived from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the first gas cooler 12A, and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
[0025]
The second gas cooler 12B is connected to a second pipe 17B together with a second circulation pump 16B to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a second pipe 17B. The second circulation pump 16B guides the hot water heated by the gas cooler 12B to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16B.
The first evaporator 14A is connected to a third piping 17C together with a third circulation pump 16C to form a third secondary refrigerant circuit. This third secondary refrigerant circuit is connected to the cold storage tank 50 by a third pipe 17C. As shown by the arrow in FIG. 8, water derived from the lower part of the cold storage tank 50 is cooled by the first evaporator 14A, and flows in from the upper part of the cold storage tank 50 via the third circulation pump 16C. A water supply pipe for supplying additional water into the cold storage tank 50 is connected to a lower portion of the cold storage tank 50, and a water supply pipe for supplying cold water stored in the cold storage tank 50 is provided above the cold storage tank 50. Is connected. In addition, the third secondary refrigerant circuit may be separated from the cold water in the water supply tank 50 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the third secondary refrigerant circuit.
[0026]
In the case where the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided in series as in the present embodiment and the first gas cooler 12A is used for hot water supply, the inlet side of the first gas cooler 12A is used. The secondary refrigerant temperature is about 10 degrees and the outlet-side secondary refrigerant temperature is about 90 degrees. When the second gas cooler 12B is used for heating, the introduction-side secondary refrigerant in the second gas cooler 12B is used. The temperature is 30 degrees and the outlet side secondary refrigerant temperature is about 40 degrees. When the first evaporator 14A is used for cold storage, the temperature of the inlet-side secondary refrigerant in the first evaporator 14A is about 10 degrees, and the temperature of the outlet-side secondary refrigerant is about 0 degrees.
The first circulation pump 16A, the second circulation pump 16B, and the third circulation pump 16C control the amount of circulation by a control device (not shown) as in the above embodiment, but any one of them can be operated alone.
[0027]
According to this embodiment, the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided as gas coolers, and the first gas cooler 12A is used for hot water supply, and the second gas cooler 12B is used for the use side unit. By using the evaporator 14A for cold storage, it becomes possible to take out the use side unit, hot water and cold water at the same time. Moreover, cycle control is possible without providing a plurality of expansion valves 13 in the primary refrigerant circuit.
[0028]
FIG. 9 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a first gas cooler 12A and a second gas cooler 12B as gas coolers, and the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B are provided in parallel, similarly to the above-described embodiment. Things.
By providing the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B in parallel as in the present embodiment, the high-temperature heat can be used also in the use-side unit.
Note that, instead of the illustrated expansion valve 13, a first expansion valve may be provided in the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the first gas cooler 12A, and a second expansion valve may be provided in the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the second gas cooler 12B. Good. As described above, by providing the expansion valves in both the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B, it is possible to individually control the hot water supply and the use side unit. Can be optimally controlled.
[0029]
FIG. 10 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a heat exchanger 61 that uses hot water in the hot water supply tank 40 as a heat source of the use-side circulating water. Although not shown, the heat exchanger 61 is provided with a tertiary refrigerant pipe and a quaternary refrigerant pipe. It is configured so that
The tertiary refrigerant circuit is configured by connecting a tertiary refrigerant pipe of the heat exchanger 61 and a circulation pump 62 by a pipe 63, and is connected to the hot water supply tank 40 by the pipe 63. Circulation pump 62 leads hot water stored in hot water supply tank 40 to heat exchanger 61. Therefore, the circulation pump 62 circulates hot water in the tertiary refrigerant circuit. Note that the tertiary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the tertiary refrigerant circuit.
The heat exchanger 61 is connected to the circulation pump 64 via a pipe 65 to form a quaternary refrigerant circuit. This quaternary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a pipe 65. The circulation pump 64 leads the hot water heated by the heat exchanger 61 to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the quaternary refrigerant circuit by the circulation pump 64.
[0030]
The gas cooler 12 is connected to the circulation pump 16 by a pipe 17 to form a secondary refrigerant circuit. This secondary refrigerant circuit is connected to a hot water supply tank 40 by a pipe 17. As indicated by arrows in the figure, cold water derived from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12 and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the circulation pump 16. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected.
Further, the circulation pumps 16, 62 and 64 can control the circulation amount by a control device (not shown) as in the above embodiment.
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, temporarily accumulates the high-temperature water in the hot water supply tank 40, and circulates on the use side. By using the hot water in the hot water tank as a heat source of water, for example, the heating unit can be operated in the daytime using hot water stored by using late-night electric power as a heat source, so that the heating unit and the like can be operated at low running cost can do.
[0031]
FIG. 11 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
As described in the embodiment shown in FIG. 2, the refrigeration apparatus of this embodiment includes the first gas cooler 12A and the second gas cooler 12B as described in the embodiment shown in FIG. 12A and a second gas cooler 12B are provided in parallel.
That is, the second gas cooler 12B is connected with the second circulation pump 16B by the second pipe 17B to form a second secondary refrigerant circuit, and the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by the second pipe 17B. 30. Therefore, the usage-side unit 30 can switch between the quaternary refrigerant circuit and the second secondary refrigerant circuit or use them simultaneously.
According to the present embodiment, the hot water in the hot water supply tank and the heat radiation of the heat pump cycle can be switched or used at the same time, and the capacity of the hot water supply tank can be reduced. The COP at the time of heating use of 30 is improved, and the use at a high temperature and heating for a long time become possible.
[0032]
FIG. 12 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigerating apparatus of this embodiment includes an outdoor unit 10, an indoor unit 31, and a cold storage tank 50. The outdoor unit 10 includes a primary refrigerant circuit and a secondary refrigerant circuit.
The primary refrigerant circuit is configured by sequentially connecting the compressor 11, the outdoor heat exchanger 21, the first expansion valve 13A, the heat exchanger 22, the second expansion valve 13B, and the indoor heat exchanger 31 by the refrigerant pipe 15, and Is used with low critical temperature carbon dioxide. The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 31 through an accumulator (not shown), and performs a compression action to a critical pressure or higher during normal operation. Note that the accumulator may not be provided. During normal operation, the refrigerant is pressurized by the compressor 11 to a pressure equal to or higher than the critical pressure. Therefore, the refrigerant is not condensed by heat release in the outdoor heat exchanger 21 and is in a supercritical state. Either the first expansion valve 13A or the second expansion valve 13B is used as an expansion valve, and the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 21 is reduced according to the valve opening. Is controlled by The indoor heat exchanger 31 evaporates the refrigerant decompressed by the first expansion valve 13A or the second expansion valve 13B, and is used as indoor cooling.
[0033]
The heat exchanger 22 functions as an evaporator when the first expansion valve 13A is used as an expansion valve, and functions as a gas cooler when the second expansion valve 13B is used as an expansion valve. The heat exchanger 22 includes a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. ing. During operation as a gas cooler, the refrigerant is pressurized by the compressor 11 to a pressure higher than the critical pressure, so that the refrigerant is not condensed by heat release in the heat exchanger 22 and is in a supercritical state.
The heat exchanger 22 is connected with the circulation pump 23 by a pipe 24 to form a secondary refrigerant circuit. This secondary refrigerant circuit is connected to the cold storage tank 50 by the pipe 24. As shown by the arrows in the figure, water derived from the lower part of the cold storage tank 50 undergoes heat exchange in the heat exchanger 22 and flows in from the upper part of the cold storage tank 50 via the circulation pump 23. As described in the embodiment of FIG. 8, a water supply pipe for additionally supplying water to the cold storage tank 50 is connected to the lower part of the cold storage tank 50, and the water storage pipe is stored in the upper part of the cold storage tank 50. A water supply pipe for supplying the supplied cold water may be connected. Further, the secondary refrigerant circuit may be separated from the cold water in the water supply tank 50 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the secondary refrigerant circuit.
[0034]
In this embodiment, when the cooling load on the indoor heat exchanger 31 is small, such as at night, or when the cooling operation is stopped, the first expansion valve 13A acts as an expansion valve to operate the refrigeration system. In this state, since the heat exchanger 22 acts as an evaporator, the heat can be stored using the cold storage tank 50.
Then, during the cooling operation in the indoor heat exchanger 31, for example, in the daytime, the operation is performed with the second expansion valve 13B acting as an expansion valve. In this state, since the heat exchanger 22 functions as a gas cooler, heat can be radiated by the heat exchanger 22 using cold water stored in the cold storage tank 50.
[0035]
The operation of the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 13 is a refrigerant characteristic diagram in a conventional general refrigeration cycle having no heat exchanger 22 as in the present embodiment, FIG. 14 is a refrigerant characteristic diagram when heat is exchanged between a gas cooler outlet and an evaporator outlet, and FIG. Is a refrigerant characteristic diagram according to the present embodiment.
For example, when the indoor temperature is 27 degrees and the outdoor temperature is 35 degrees, the heat exchange with the outdoor air lowers the gas cooler outlet temperature to at least 35 degrees, and the enthalpy at the evaporator inlet after the pressure reduction does not decrease. Therefore, as shown in FIG. 13, the cooling capacity is extremely small and the COP is also low.
On the other hand, by performing internal heat exchange between the gas cooler outlet and the evaporator outlet as conventionally proposed, as shown in FIG. 14, the evaporator inlet enthalpy after decompression can be reduced, and the cooling capacity is improved. . However, since the suction specific volume increases due to a rise in the temperature of the compressor suction gas, the efficiency decreases and the effect of improving the COP is small. In addition, there is a problem that the discharge temperature is increased and the reliability is reduced.
In this embodiment, as shown in FIG. 15, after exchanging heat with outdoor air by the outdoor heat exchanger 21, the gas cooler outlet is radiated to the stored cold heat in the heat exchanger 22, so that the gas cooler outlet is close to 0 degrees. A refrigeration cycle with high cooling capacity and high COP can be realized.
[0036]
FIG. 16 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 12 in that a second heat exchanger 25 acting as a gas cooler and a hot water supply tank 40 using the second heat exchanger 25 are provided.
The second heat exchanger 25 is connected with the circulation pump 26 by a pipe 27 to form a secondary refrigerant circuit. This secondary refrigerant circuit is connected to a hot water supply tank 40 by a pipe 27. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the second heat exchanger 25 and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the circulation pump 26. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. The secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the secondary refrigerant circuit.
Also in this embodiment, when the cooling load in the indoor heat exchanger 31 is small, such as at night, or when the cooling operation is stopped, the first expansion valve 13A acts as an expansion valve to operate the refrigeration system. In this state, since the heat exchanger 22 functions as an evaporator, the heat can be stored in the cold storage tank 50.
Then, during the cooling operation in the indoor heat exchanger 31, for example, in the daytime, the operation is performed with the second expansion valve 13B acting as an expansion valve. In this state, since the heat exchanger 22 functions as a gas cooler, heat can be radiated by the heat exchanger 22 using cold water stored in the cold storage tank 50.
Further, according to the present embodiment, the heat exchanger 25 can be used to store heat in the hot water supply tank even in an operation state in which any one of the first expansion valve 13A and the second expansion valve 13B acts as an expansion valve. The heat and cold generated by the heat can be effectively used.
[0037]
FIG. 17 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus according to still another embodiment.
The refrigeration apparatus of this embodiment is obtained by adding a four-way valve 18 and a third expansion valve 13C to the embodiment shown in FIG. Here, the four-way valve 18 is arranged at a position where the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 11 are switched, so that the indoor heat exchanger 31 can perform cooling and heating. Further, the third expansion valve 13C is arranged between the outdoor heat exchanger 21 and the heat exchanger 25.
[0038]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
When performing the cooling operation in the indoor heat exchanger 31 such as in summer, the four-way valve 18 is switched to the solid line direction, and the indoor heat exchanger 31 functions as an evaporator.
For example, when the cooling load on the indoor heat exchanger 31 is small, such as at night, or when the cooling operation is stopped, the refrigeration apparatus is operated by operating the first expansion valve 13A as an expansion valve. In this state, since the heat exchanger 22 functions as an evaporator, the heat can be stored in the cold storage tank 50. Further, the heat exchanger 25 can store heat in the hot water supply tank 40 to function as a gas cooler.
Then, during the cooling operation in the indoor heat exchanger 31, for example, in the daytime, the operation is performed with the second expansion valve 13B acting as an expansion valve. In this state, since the heat exchanger 22 functions as a gas cooler, heat can be radiated by the heat exchanger 22 using cold water stored in the cold storage tank 50. Also in this state, the heat exchanger 25 can store heat in the hot water supply tank 40 to function as a gas cooler.
When performing the heating operation in the indoor heat exchanger 31 such as in winter, the four-way valve 18 is switched in the dashed line direction, and the indoor heat exchanger 31 acts as a gas cooler.
Then, for example, during the heating operation in the indoor heat exchanger 31 such as during the daytime, the third expansion valve 13C is operated as an expansion valve for operation. In this state, since the indoor heat exchanger 31 acts as a gas cooler, a heating operation can be performed.
In addition, when the heating operation in the indoor heat exchanger 31 is stopped, for example, at night, the refrigeration system is operated by operating the third expansion valve 13C as an expansion valve. In this state, since the heat exchanger 22 and the heat exchanger 25 act as a gas cooler, heat can be stored in the cold storage tank 50 and the hot water supply tank 40. It is preferable to have a circuit that bypasses the indoor heat exchanger 31 when the heating operation is stopped.
Also in the embodiment shown in FIGS. 12 and 16, a four-way valve is provided at a position for switching between the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor 11 as in the embodiment shown in FIG. When the heat exchanger 21 is used as an evaporator, the cold storage tank 50 can be used as a hot tank, and the hot water in the hot tank can be used for hot water supply or heating.
In the above embodiment, it is preferable to use brine as the secondary refrigerant in the secondary refrigerant circuit connected to the use side unit 30.
[0039]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 18 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to this embodiment.
In the refrigerating apparatus of the present embodiment, the compressor 11, the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 13, and the indoor heat exchanger 31 are sequentially connected by the refrigerant pipe 15, and the refrigerant reaches the outdoor heat exchanger 2 from the compressor 11. A first on-off valve 4 provided in the refrigerant pipe 15, a gas cooler (heat exchanger for hot water supply) 12A provided in parallel with the first on-off valve 4, and a gas provided in parallel with the first on-off valve 4 By-passes a cooler (heating heat exchanger) 12B, expansion devices 13A and 13B provided in the refrigerant pipe 15 on the outlet side of the hot water supply heat exchanger 12A and the heating heat exchanger 12B, and the indoor heat exchanger 31. And a second on-off valve 5 provided in a bypass pipe to be used. Carbon dioxide having a low critical temperature is used as a refrigerant. The expander 6 is provided in parallel with the expansion valve 13. Note that only one of the expansion valve 13 and the expander 6 may be provided.
The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 31 through an accumulator (not shown), and performs a compression action to a critical pressure or higher during normal operation. Note that the accumulator may not be provided. The gas coolers 12A and 12B exchange heat between the carbon dioxide refrigerant discharged from the compressor 11 as the primary refrigerant and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, the gas coolers 12A and 12B are provided with a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. Is configured. During normal operation, the refrigerant is pressurized to a pressure equal to or higher than the critical pressure by the compressor 11, so that the refrigerant is not condensed by heat radiation in the gas coolers 12A and 12B and the outdoor heat exchanger 2, and becomes a gas state. I have. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown). The indoor heat exchanger 31 evaporates the refrigerant depressurized by the expansion valve 13. A fan (not shown) is provided to absorb heat from the atmosphere by evaporation of the refrigerant.
[0040]
The gas cooler 12A is connected to a first piping 17A together with a first circulation pump 16A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
The gas cooler 12B is connected to the second circulation pump 16B via a second pipe 17B to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a second pipe 17B. The second circulation pump 16B guides the hot water heated by the gas cooler 12B to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16B. Examples of the use side unit 30 include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit that are used indoors. The circulation pumps 16A and 16B control the circulation amount by a control device (not shown).
[0041]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
When performing the cooling operation in the indoor heat exchanger 31 such as in summer, the on-off valve 5 is closed and the indoor heat exchanger 31 acts as an evaporator.
In addition, when it is necessary to simultaneously perform heating in the use side unit 30 and heat storage in the hot water supply tank 40 in winter, for example, the on / off valve 4 is closed to cause heat exchange in the gas coolers 12A and 12B. When only one of the two gas coolers 12A and 12B is used, the corresponding expansion devices 13A and 13B are closed to block the flow of the refrigerant. The amount of the refrigerant flowing through each gas cooler 12A, 12B is adjusted by the corresponding expansion device 13A, 13B. In addition, by opening and closing the on-off valve 4 in accordance with the usage state of the gas coolers 12A and 12B, the refrigerant flows by bypassing the gas coolers 12A and 12B.
When only the indoor heat exchanger 31 is used and the gas coolers 12A and 12B are not used, the on-off valve 4 is opened, the on-off valve 5 is closed, and the refrigerant discharged from the compressor 11 is supplied to the outdoor heat exchanger. 2. The expansion valve 6 or the expander 13 and the indoor heat exchanger 31 are circulated in this order. In particular, when the on-off valve 4 is opened and the gas coolers 12A and 12B are not used, it is preferable to recover the power by the expander 6.
On the other hand, when the on-off valve 5 is opened to bypass the indoor heat exchanger 31, the outdoor heat exchanger 2 functions as an evaporator.
[0042]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30 to indoors. It is used for heating and drying in the bathroom.
According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. In addition, since the primary refrigerant pipes of the gas coolers 12A and 12B can be reduced in diameter by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the size of the gas coolers 12A and 12B as water / refrigerant heat exchange can be reduced. Can be realized.
Further, according to the present embodiment, without using a four-way valve, by operating the on-off valve, a combined operation of cooling, heating, hot water supply, and floor warming, and a single operation of cooling, hot water, and hot water supply are also possible. Combination of cooling and floor warming, or combined operation of heating and floor warming, allows for improved comfort.
[0043]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 19 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to this embodiment.
In the refrigerating apparatus of the present embodiment, the compressor 11, the four-way valve 3, the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 13, and the cooling / heating heat exchanger 32 are sequentially connected by the refrigerant pipe 15, and the compressor 11 is connected to the four-way valve 3. It is provided with an on-off valve 9 provided in a refrigerant pipe leading to it, and a gas cooler (heat exchanger for hot water supply) 12A provided in parallel with the on-off valve 9, and uses carbon dioxide having a low critical temperature as a refrigerant. The expander 6 is provided in parallel with the expansion valve 13. Note that only one of the expansion valve 13 and the expander 6 may be provided.
The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 2 or the cooling / heating heat exchanger 32, or the gas cooler 12A through an accumulator (not shown), and compresses the refrigerant to a critical pressure or higher during normal operation. Do. Note that the accumulator may not be provided. The gas cooler 12A exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant as the primary refrigerant discharged from the compressor 11 and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, the gas cooler 12A is provided with a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. Have been. During normal operation, the refrigerant is pressurized to a pressure higher than the critical pressure by the compressor 11, so that the refrigerant is not condensed by heat radiation in the outdoor heat exchanger 2, the cooling / heating heat exchanger 32, or the gas cooler 12A. , Gas state. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 or the cooling / heating heat exchanger 32 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown).
[0044]
The gas cooler 12A is connected to a first piping 17A together with a first circulation pump 16A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
The cooling / heating heat exchanger 32 is connected to the second circulation pump 16C together with the second pipe 17C to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30B by a second pipe 17C. The second circulation pump 16C guides the hot water or the cooled cold water heated by the cooling / heating heat exchanger 32 to the use side unit 30B. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16C. Examples of the use side unit 30B include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, a heat storage floor heating unit, a cooling unit, and the like, which are used indoors. The circulation pumps 16A and 16C control the circulation amount by a control device (not shown).
[0045]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
When the cooling operation is performed by the cooling / heating heat exchanger 32 such as in the summer, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 6, or the expansion device 13, The heat is circulated in the order of the heat exchanger 32. In particular, when the on-off valve 9 is opened and the gas cooler 12A is not used, it is preferable to recover energy by the expander 6.
Further, when performing the heating operation in the use-side unit 30B such as in winter, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the cooling / heating heat exchanger 32, the expansion valve 6, or the expander 13, The heat is circulated in the order of the outer heat exchanger 2. In particular, when the on-off valve 9 is opened and the gas cooler 12A is not used, it is preferable to recover the power by the expander 6.
When it is necessary to simultaneously store heat in the hot water supply tank 40, the on-off valve 9 is closed and heat exchange is performed in the gas cooler 12A.
[0046]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30B, thereby enabling indoor use. It is used for heating, drying in the bathroom, and cooling in the room.
According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30B, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. In addition, by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the diameter of the primary refrigerant pipe of the cooling / heating heat exchanger 32 and the gas cooler 12A can be reduced, so that the cooling / heating heat exchange as water / refrigerant heat exchange is performed. The downsizing of the vessel 32 and the gas cooler 12A can be realized.
[0047]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 20 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to this embodiment.
In the refrigerating apparatus of this embodiment, the compressor 11, the four-way valve 3, the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 13, and the cooling / heating heat exchanger 32 are sequentially connected by the refrigerant pipe 15, and the four-way valve 3 and the outdoor heat exchange are connected. It is provided with a refrigerant pipe for bypassing the heat exchanger 2, and a gas cooler (heat exchanger for hot water supply) 12A provided in the refrigerant pipe, and uses carbon dioxide having a low critical temperature as a refrigerant. The expander 6 is provided in parallel with the expansion valve 13. Note that only one of the expansion valve 13 and the expander 6 may be provided.
The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 2 or the cooling / heating heat exchanger 32, or the gas cooler 12A through an accumulator (not shown), and compresses the refrigerant to a critical pressure or higher during normal operation. Do. Note that the accumulator may not be provided. The gas cooler 12A exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant as the primary refrigerant discharged from the compressor 11 and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, the gas cooler 12A is provided with a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. Have been. During normal operation, the refrigerant is pressurized to a pressure higher than the critical pressure by the compressor 11, so that the refrigerant is not condensed by heat radiation in the outdoor heat exchanger 2, the cooling / heating heat exchanger 32, or the gas cooler 12A. , Gas state. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 or the cooling / heating heat exchanger 32 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown).
[0048]
The gas cooler 12A is connected to a first piping 17A together with a first circulation pump 16A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
The cooling / heating heat exchanger 32 is connected to the second circulation pump 16C together with the second pipe 17C to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30B by a second pipe 17C. The second circulation pump 16C guides the hot water or the cooled cold water heated by the cooling / heating heat exchanger 32 to the use side unit 30B. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16C. Examples of the use side unit 30B include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, a heat storage floor heating unit, a cooling unit, and the like, which are used indoors. The circulation pumps 16A and 16C control the circulation amount by a control device (not shown).
[0049]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
When the cooling operation is performed by the cooling / heating heat exchanger 32 such as in the summer, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 6, or the expansion device 13, The heat is circulated in the order of the heat exchanger 32. In particular, when the gas cooler 12A is not used by closing the expansion device 13A, it is preferable to recover the power by the expander 6.
Further, when performing the heating operation in the use-side unit 30B such as in winter, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the cooling / heating heat exchanger 32, the expansion valve 6, or the expander 13, The heat is circulated in the order of the outer heat exchanger 2. In particular, when the gas cooler 12A is not used by closing the expansion device 13A, it is preferable to recover the power by the expander 6.
When it is necessary to store heat in the hot water supply tank 40 at the same time, the expansion device 13A is opened to perform heat exchange in the gas cooler 12A.
When performing the cooling operation in the cooling / heating heat exchanger 32 and performing the heat exchange in the gas cooler 12A, the refrigerant discharged from the compressor 11 is circulated to the outdoor heat exchanger 2 and the gas cooler 12A. At this time, the adjustment of the refrigerant flow rate between the outdoor heat exchanger 2 and the gas cooler 12A is performed by the expansion device 13A. The refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 and the gas cooler 12A flows through the expansion valve 6 or the expander 13 and the cooling / heating heat exchanger 32 in this order.
When the heating operation is performed by the cooling / heating heat exchanger 32 and the heat exchange is performed by the gas cooler 12A, the refrigerant discharged from the compressor 11 is circulated through the cooling / heating heat exchanger 32 and the gas cooler 12A. At this time, the adjustment of the refrigerant flow rate between the cooling / heating heat exchanger 32 and the gas cooler 12A is performed by the expansion valve 6 or the expander 13 and the expansion device 13A. The refrigerant flowing out of the cooling / heating heat exchanger 32 and the gas cooler 12A is drawn into the compressor 11 through the outdoor heat exchanger 2.
[0050]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30B, thereby enabling indoor use. It is used for heating, drying in the bathroom, and cooling in the room.
According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. Further, by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the diameter of the primary refrigerant pipe of the cooling / heating heat exchanger 32 can be reduced, so that the size of the cooling / heating heat exchanger 32 as water / refrigerant heat exchange can be reduced. Can be realized.
[0051]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 21 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to this embodiment.
In the refrigerating apparatus of the present embodiment, the compressor 11, the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 13, and the indoor heat exchanger 31 are sequentially connected by the refrigerant pipe 15, and the refrigerant reaches the outdoor heat exchanger 2 from the compressor 11. First on-off valve 4 provided in refrigerant pipe 15, gas cooler (heat exchanger for hot water supply) 12A provided in parallel with first on-off valve 4, and refrigerant pipe on the outlet side of heat exchanger 12A for hot water supply 15 and a second opening / closing valve 5 provided in a bypass pipe for bypassing the indoor heat exchanger 31. Carbon dioxide having a low critical temperature is used as a refrigerant. The expander 6 is provided in parallel with the expansion valve 13. Note that only one of the expansion valve 13 and the expander 6 may be provided.
The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 31 through an accumulator (not shown), and performs a compression action to a critical pressure or higher during normal operation. Note that the accumulator may not be provided. The gas cooler 12A exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant as the primary refrigerant discharged from the compressor 11 and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, the gas cooler 12A is provided with a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. It is preferred that During the normal operation, the refrigerant is pressurized by the compressor 11 to a pressure higher than the critical pressure, so that the refrigerant is not condensed even by heat radiation in the gas cooler 12A and the outdoor heat exchanger 2, and is in a gas state. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown). The indoor heat exchanger 31 evaporates the refrigerant depressurized by the expansion valve 13. A fan (not shown) is provided to absorb heat from the atmosphere by evaporation of the refrigerant.
[0052]
The gas cooler 12A is connected to a first piping 17A together with a first circulation pump 16A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
[0053]
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a heat exchanger 61 that uses hot water in the hot water supply tank 40 as a heat source of the use-side circulating water. The heat exchanger 61 includes a tertiary refrigerant pipe and a quaternary refrigerant pipe, and the tertiary refrigerant pipe and the quaternary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. ing.
The tertiary refrigerant circuit is configured by connecting a tertiary refrigerant pipe of the heat exchanger 61 and a circulation pump 62 by a pipe 63, and is connected to the hot water supply tank 40 by the pipe 63. Circulation pump 62 leads hot water stored in hot water supply tank 40 to heat exchanger 61. Therefore, the circulation pump 62 circulates hot water in the tertiary refrigerant circuit. Note that the tertiary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the tertiary refrigerant circuit.
The heat exchanger 61 is connected to the circulation pump 64 via a pipe 65 to form a quaternary refrigerant circuit. This quaternary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a pipe 65. The circulation pump 64 leads the hot water heated by the heat exchanger 61 to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the quaternary refrigerant circuit by the circulation pump 64.
Examples of the use side unit 30 include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit that are used indoors. The circulation pumps 16A, 62, and 64 control the amount of circulation by a control device (not shown).
[0054]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
When performing the cooling operation in the indoor heat exchanger 31 such as in summer, the on-off valve 5 is closed and the indoor heat exchanger 31 acts as an evaporator.
When storing heat in the hot water supply tank 40, the on-off valve 4 is closed and heat exchange is performed in the gas cooler 12A. In addition, by opening and closing the on-off valve 4 according to the usage status in the gas cooler 12A, the refrigerant is made to flow by bypassing the gas cooler 12A.
When only the indoor heat exchanger 31 is used and the gas cooler 12A is not used, the on-off valve 4 is opened, the on-off valve 5 is closed, and the refrigerant discharged from the compressor 11 is supplied to the outdoor heat exchanger 2, The expansion valve 6 or the expander 13 and the indoor heat exchanger 31 are circulated in this order. In particular, when the on-off valve 4 is opened and the gas cooler 12 </ b> A is not used, it is preferable to recover the power by the expander 6.
On the other hand, when the on-off valve 5 is opened to bypass the indoor heat exchanger 31, the outdoor heat exchanger 2 functions as an evaporator.
[0055]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30 to indoors. It is used for heating and drying in the bathroom.
According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. In addition, by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the primary refrigerant pipe of the gas cooler 12A can be reduced in diameter, so that the gas cooler 12A can be miniaturized as water / refrigerant heat exchange. it can.
Further, according to the present embodiment, without using a four-way valve, by operating the on-off valve, a combined operation of cooling, heating, hot water supply, and floor warming, and a single operation of cooling, hot water, and hot water supply are also possible. Combination of cooling and floor warming, or combined operation of heating and floor warming, allows for improved comfort.
[0056]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 22 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to this embodiment.
In the refrigerating apparatus of this embodiment, the compressor 11, the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 13, and the cooling heat exchanger 33 are sequentially connected by the refrigerant pipe 15, and the refrigerant reaches the outdoor heat exchanger 2 from the compressor 11. First on-off valve 4 provided in refrigerant pipe 15, gas cooler (heat exchanger for hot water supply) 12A provided in parallel with first on-off valve 4, and refrigerant pipe on the outlet side of heat exchanger 12A for hot water supply 15 and a second on-off valve 5 provided on a bypass pipe for bypassing the cooling heat exchanger 33, and uses carbon dioxide having a low critical temperature as a refrigerant. The expander 6 is provided in parallel with the expansion valve 13. Note that only one of the expansion valve 13 and the expander 6 may be provided.
The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the cooling heat exchanger 33 via an accumulator (not shown), and performs a compression action to a critical pressure or higher during normal operation. Note that the accumulator may not be provided. The gas cooler 12A exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant as the primary refrigerant discharged from the compressor 11 and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, the gas cooler 12A is provided with a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. It is preferred that During the normal operation, the refrigerant is pressurized by the compressor 11 to a pressure higher than the critical pressure, so that the refrigerant is not condensed even by heat radiation in the gas cooler 12A and the outdoor heat exchanger 2, and is in a gas state. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown). The cooling heat exchanger 33 evaporates the refrigerant depressurized by the expansion valve 13. A fan (not shown) is provided to absorb heat from the atmosphere by evaporation of the refrigerant.
[0057]
The gas cooler 12A is connected to a first piping 17A together with a first circulation pump 16A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit.
[0058]
The refrigeration apparatus of this embodiment includes a heat exchanger 61 that uses hot water in the hot water supply tank 40 as a heat source of the use-side circulating water. The heat exchanger 61 includes a tertiary refrigerant pipe and a quaternary refrigerant pipe, and the tertiary refrigerant pipe and the quaternary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. ing.
The tertiary refrigerant circuit is configured by connecting a tertiary refrigerant pipe of the heat exchanger 61 and a circulation pump 62 by a pipe 63, and is connected to the hot water supply tank 40 by the pipe 63. Circulation pump 62 leads hot water stored in hot water supply tank 40 to heat exchanger 61. Therefore, the circulation pump 62 circulates hot water in the tertiary refrigerant circuit. Note that the tertiary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the tertiary refrigerant circuit.
The heat exchanger 61 is connected to the circulation pump 64 via a pipe 65 to form a quaternary refrigerant circuit. This quaternary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a pipe 65. The circulation pump 64 leads the hot water heated by the heat exchanger 61 to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the quaternary refrigerant circuit by the circulation pump 64.
Examples of the use side unit 30 include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit that are used indoors.
The cooling heat exchanger 33 and the second circulation pump 16C are connected by a second pipe 17C to form a second secondary refrigerant circuit. This second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30C by the second pipe 17C. The second circulation pump 16C guides the cold water cooled by the cooling heat exchanger 33 to the use-side unit 30C. Therefore, water is circulated in the second secondary refrigerant circuit by the second circulation pump 16C.
As the use side unit 30C, for example, there is a cooling unit used indoors. The circulation pumps 16A, 16C, 62, and 64 control the amount of circulation by a control device (not shown).
[0059]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
When performing the cooling operation in the cooling heat exchanger 33 such as in summer, the on-off valve 5 is closed and the cooling heat exchanger 33 acts as an evaporator.
When storing heat in the hot water supply tank 40, the on-off valve 4 is closed and heat exchange is performed in the gas cooler 12A. In addition, by opening and closing the on-off valve 4 according to the usage status in the gas cooler 12A, the refrigerant is made to flow by bypassing the gas cooler 12A.
When only the cooling heat exchanger 33 is used and the gas cooler 12A is not used, the on-off valve 4 is opened, the on-off valve 5 is closed, and the refrigerant discharged from the compressor 11 is supplied to the outdoor heat exchanger 2, The expansion valve 6 or the expander 13 and the cooling heat exchanger 33 are circulated in this order. In particular, when the on-off valve 4 is opened and the gas cooler 12 </ b> A is not used, it is preferable to recover the power by the expander 6.
On the other hand, when the on-off valve 5 is opened to bypass the indoor heat exchanger 31, the outdoor heat exchanger 2 functions as an evaporator.
[0060]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30 to indoors. In addition to being used for heating and drying in the bathroom, cooling water is generated by the cooling heat exchanger 33, and the cooling water is circulated to the use-side unit 30C to be used for indoor cooling.
According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. In addition, by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the primary refrigerant pipe of the gas cooler 12A can be reduced in diameter, so that the gas cooler 12A can be miniaturized as water / refrigerant heat exchange. it can.
Further, according to the present embodiment, without using a four-way valve, by operating the on-off valve, a combined operation of cooling, heating, hot water supply, and floor warming, and a single operation of cooling, hot water, and hot water supply are also possible. Combination of cooling and floor warming, or combined operation of heating and floor warming, allows for improved comfort.
[0061]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 23 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to this embodiment.
In the refrigerating apparatus of the present embodiment, the compressor 11, the four-way valve 3, the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 13, and the indoor heat exchanger 31 are sequentially connected by the refrigerant pipe 15, and the compressor 11 is connected to the four-way valve 3. It is provided with an on-off valve 9 provided in a refrigerant pipe leading to it, and a gas cooler (heat exchanger for hot water supply) 12A provided in parallel with the on-off valve 9, and uses carbon dioxide having a low critical temperature as a refrigerant. The expander 6 is provided in parallel with the expansion valve 13. Note that only one of the expansion valve 13 and the expander 6 may be provided.
The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 2 or the indoor heat exchanger 31 or the gas cooler 12A through an accumulator (not shown), and performs a compression action to a critical pressure or higher during normal operation. Do. Note that the accumulator may not be provided. The gas cooler 12A exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant as the primary refrigerant discharged from the compressor 11 and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, the gas cooler 12A is provided with a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. It is preferred that During normal operation, the refrigerant is pressurized to a pressure equal to or higher than the critical pressure by the compressor 11, so that the refrigerant is not condensed by heat radiation in the outdoor heat exchanger 2, the indoor heat exchanger 31, or the gas cooler 12A. , Gas state. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 or the indoor heat exchanger 31 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown).
[0062]
The gas cooler 12A is connected to a first piping 17A together with a first circulation pump 16A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit. The refrigeration apparatus of this embodiment includes a heat exchanger 61 that uses hot water in the hot water supply tank 40 as a heat source of the use-side circulating water. The heat exchanger 61 includes a tertiary refrigerant pipe and a quaternary refrigerant pipe, and the tertiary refrigerant pipe and the quaternary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. ing.
The tertiary refrigerant circuit is configured by connecting a tertiary refrigerant pipe of the heat exchanger 61 and a circulation pump 62 by a pipe 63, and is connected to the hot water supply tank 40 by the pipe 63. Circulation pump 62 leads hot water stored in hot water supply tank 40 to heat exchanger 61. Therefore, the circulation pump 62 circulates hot water in the tertiary refrigerant circuit. Note that the tertiary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the tertiary refrigerant circuit.
The heat exchanger 61 is connected to the circulation pump 64 via a pipe 65 to form a quaternary refrigerant circuit. This quaternary refrigerant circuit is connected to the use side unit 30 by a pipe 65. The circulation pump 64 leads the hot water heated by the heat exchanger 61 to the use side unit 30. Therefore, water is circulated in the quaternary refrigerant circuit by the circulation pump 64. Examples of the use side unit 30 include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit that are used indoors. The circulation pumps 16A, 62, and 64 control the amount of circulation by a control device (not shown).
[0063]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
In the case of performing the cooling operation in the indoor heat exchanger 31 such as in summer, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 6, or the expander 13, the indoor The heat is circulated in the order of the heat exchanger 31. In particular, when the on-off valve 9 is opened and the gas cooler 12A is not used, it is preferable to recover the power by the expander 6.
When the heating operation is performed in the indoor heat exchanger 31 such as in winter, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the indoor heat exchanger 31, the expansion valve 6, or the expander 13, The heat is circulated in the order of the outdoor heat exchanger 2. In particular, when the on-off valve 9 is opened and the gas cooler 12A is not used, it is preferable to recover the power by the expander 6.
When it is necessary to simultaneously store heat in the hot water supply tank 40, the on-off valve 9 is closed and heat exchange is performed in the gas cooler 12A.
[0064]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30 to indoors. It is used for heating and drying in the bathroom.
According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. Further, by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the diameter of the primary refrigerant pipe of the cooling / heating heat exchanger 32 can be reduced, so that the size of the cooling / heating heat exchanger 32 as water / refrigerant heat exchange can be reduced. Can be realized.
[0065]
Hereinafter, a refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 24 is a refrigeration cycle diagram of the refrigeration apparatus according to this embodiment.
In the refrigerating apparatus of the present embodiment, the compressor 11, the four-way valve 3, the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 13, and the indoor heat exchanger 31 are sequentially connected by the refrigerant pipe 15, and the four-way valve 3 and the outdoor heat exchange are connected. It is provided with a refrigerant pipe for bypassing the heat exchanger 2, and a gas cooler (heat exchanger for hot water supply) 12A provided in the refrigerant pipe, and uses carbon dioxide having a low critical temperature as a refrigerant. The expander 6 is provided in parallel with the expansion valve 13. Note that only one of the expansion valve 13 and the expander 6 may be provided.
The compressor 11 sucks the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 2 or the indoor heat exchanger 31 or the gas cooler 12A through an accumulator (not shown), and performs a compression action to a critical pressure or higher during normal operation. Do. Note that the accumulator may not be provided. The gas cooler 12A exchanges heat between the carbon dioxide refrigerant as the primary refrigerant discharged from the compressor 11 and, for example, water as the secondary refrigerant. Therefore, the gas cooler 12A is provided with a primary refrigerant pipe and a secondary refrigerant pipe, and the primary refrigerant pipe and the secondary refrigerant pipe are configured such that the respective refrigerants flowing inside have a counterflow. Is preferred. During normal operation, the refrigerant is pressurized to a pressure equal to or higher than the critical pressure by the compressor 11, so that the refrigerant is not condensed by heat radiation in the outdoor heat exchanger 2, the indoor heat exchanger 31, or the gas cooler 12A. , Gas state. The expansion valve 13 reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 or the indoor heat exchanger 31 according to the valve opening, and is controlled by a control device (not shown).
[0066]
The gas cooler 12A is connected to a first piping 17A together with a first circulation pump 16A to form a first secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank 40 by the first pipe 17A. As indicated by the arrow in the figure, the cold water discharged from the lower part of the hot water supply tank 40 is heated by the gas cooler 12A and flows in from the upper part of the hot water supply tank 40 via the first circulation pump 16A. A water supply pipe for supplying additional water into the hot water tank 40 is connected to a lower portion of the hot water tank 40, and hot water (hot water) stored in the hot water tank 40 is supplied to an upper portion of the hot water tank 40. Hot water supply pipe is connected. Note that the first secondary refrigerant circuit may be separated from hot water in the hot water tank 40 and may be an independent circuit. In this case, a refrigerant other than water can be used as the refrigerant for the first secondary refrigerant circuit. Examples of the use side unit 30 include a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit that are used indoors. The circulation pumps 16A, 62, and 64 control the amount of circulation by a control device (not shown).
[0067]
The operation method according to the present embodiment will be described below.
In the case of performing the cooling operation in the indoor heat exchanger 31 such as in summer, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the outdoor heat exchanger 2, the expansion valve 6, or the expander 13, the indoor The heat is circulated in the order of the heat exchanger 31. In particular, when the gas cooler 12A is not used by closing the expansion device 13A, it is preferable to recover the power by the expander 6.
Further, when performing the heating operation in the indoor heat exchanger 31 such as in winter, the refrigerant discharged from the compressor 11 is changed by switching the four-way valve 3 so that the refrigerant discharged from the compressor 11 can be supplied to the indoor heat exchanger 31, the expansion valve 6, or the expander 13. , And circulate in the order of the outdoor heat exchanger 2. In particular, when the gas cooler 12A is not used by closing the expansion device 13A, it is preferable to recover the power by the expander 6.
When it is necessary to store heat in the hot water supply tank 40 at the same time, the expansion device 13A is opened to perform heat exchange in the gas cooler 12A.
When performing the cooling operation in the indoor heat exchanger 31 and performing the heat exchange in the gas cooler 12A, the refrigerant discharged from the compressor 11 is circulated through the outdoor heat exchanger 2 and the gas cooler 12A. At this time, the adjustment of the refrigerant flow rate between the outdoor heat exchanger 2 and the gas cooler 12A is performed by the expansion device 13A. The refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 2 and the gas cooler 12A flows through the expansion valve 6 or the expander 13 and the indoor heat exchanger 31 in this order.
When performing the heating operation in the indoor side heat exchanger 31 and performing the heat exchange in the gas cooler 12A, the refrigerant discharged from the compressor 11 is circulated through the indoor side heat exchanger 31 and the gas cooler 12A. At this time, the adjustment of the flow rate of the refrigerant between the indoor heat exchanger 31 and the gas cooler 12A is performed by the expansion valve 6 or the expander 13 and the expansion device 13A. The refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 31 and the gas cooler 12A is drawn into the compressor 11 through the outdoor heat exchanger 2.
[0068]
As described above, the present embodiment uses the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit to generate high-temperature water on the secondary refrigerant circuit side, and circulates the high-temperature water to the use-side unit 30 to indoors. It is used for heating, drying in the bathroom, and cooling in the room.
According to the present embodiment, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit 30, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. In addition, by using a carbon dioxide refrigerant having a small pressure loss, the primary refrigerant pipe of the gas cooler 12A can be reduced in diameter, so that the gas cooler 12A can be miniaturized as water / refrigerant heat exchange. it can.
In the embodiments shown in FIGS. 17A and 17B, an expander may be provided in parallel with or instead of the expansion valve.
[0069]
【The invention's effect】
As is clear from the description of the above embodiment, according to the present invention, by using a carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, it is possible to use higher-temperature water than before in the use-side unit, so that the heating performance is improved. COP can be realized. In particular, it becomes possible to use a radiant panel, which has been difficult with conventional heat pump heating. In addition, by the secondary refrigerant system, a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator are arranged in an outdoor unit, and only a pipe for circulating hot water is drawn into the indoor side, so that the use side unit can be used. No carbon leaks into the room. In particular, by adopting the heat storage floor heating as the use side unit, the midnight power can be effectively used, and a heating device with low running cost can be realized. In addition, by using the carbon dioxide refrigerant, the diameter of the primary refrigerant pipe of the gas cooler can be reduced, so that the size of the gas cooler can be reduced.
Further, according to the present invention, by using the carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, higher-temperature water than before can be used for the use-side unit, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized.
Further, according to the present invention, the first gas cooler and the second gas cooler are provided as the gas coolers, and the first gas cooler and the second gas cooler are provided in parallel, so that the hot water supply and the use side can be performed by one outdoor unit. Simultaneous use of the units becomes possible, and free distribution of heat becomes possible.
Further, according to the present invention, a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler are provided in series as gas coolers, and the first gas cooler and the third gas cooler are used for hot water supply, and the second gas cooler is used. Utilizing the unit on the use side unit allows the unit to be used from low temperature to high temperature without exception, and the performance is improved. This is particularly effective when the use heat temperature in the use side unit is in the middle temperature range.
According to the present invention, a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler are provided as gas coolers, and the first gas cooler and the third gas cooler are used for hot water supply, and the second gas cooler is used. By using it for the side unit, it can be used from low temperature to high temperature without loss, and the performance is improved. This is particularly effective when the use heat temperature in the use side unit is in a high temperature range.
According to the present invention, a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler are provided as gas coolers, and the first gas cooler and the third gas cooler are used for hot water supply, and the second gas cooler is used. Utilization in the side unit is particularly effective when the utilization heat temperature in the utilization side unit is in a low temperature range such as a snow melting device.
Further, according to the present invention, by providing the first expansion valve for the first gas cooler and the second expansion valve for the second gas cooler, it becomes possible to individually control the hot water supply and the use side unit. In particular, it is possible to optimally control the use temperature control during simultaneous use.
Further, according to the present invention, the gas cooler is used for hot water supply and the evaporator is used for cold storage, so that the use side unit, hot water, and cold water can be simultaneously taken out.
Further, according to the present invention, by providing the first gas cooler and the second gas cooler in parallel, it is possible to use high-temperature heat even in the use-side unit, and it is possible to take out hot and cold water.
According to the present invention, by using carbon dioxide refrigerant in the primary refrigerant circuit, high-temperature water is generated on the secondary refrigerant circuit side, and this high-temperature water is temporarily stored in the hot water supply tank, and is used as a heat source of the use-side circulating water. By using hot water in the hot water tank, for example, hot water using late-night power can be used as a heat source, so that a heating unit or the like can be operated at low running cost.
Further, according to the present invention, the use-side unit can switch between hot water in the hot water supply tank and heat radiation of the heat pump cycle or can be used at the same time, so that the capacity of the hot water supply tank can be reduced and The COP at the time of heating use is improved, so that use at high temperatures and heating for a long time become possible.
Further, according to the present invention, after heat exchange with the outdoor air by the outdoor heat exchanger, the heat exchanger can radiate heat to the stored cold heat to lower the gas cooler outlet temperature, thereby increasing the cooling capacity. The COP can also realize a high refrigeration cycle.
Further, according to the present invention, the heat exchanger can be used to store heat in the hot water supply tank even in an operation state in which any one of the first expansion valve and the second expansion valve functions as an expansion valve. And it can make effective use of cold heat. In addition, the cold storage tank can be used also as a heat tank, and this hot water can be used as hot water supply or heating.
Further, according to the present invention, when the heating operation in the indoor heat exchanger is stopped, by operating the refrigeration apparatus by operating the third expansion valve as an expansion valve, the two heat exchangers operate as gas coolers. In addition, heat can be stored in the cold storage tank and the hot water supply tank.
Further, according to the present invention, by using brine as the secondary refrigerant in the secondary refrigerant circuit connected to the use side unit, heat can be used more efficiently than in the case of using hot water.
In addition, according to the present invention, by using a carbon dioxide refrigerant in the refrigerant circuit, higher-temperature water can be used than ever before, so that the heating performance is improved and a high COP can be realized. In addition, by operating the on-off valve, a combined operation of cooling, heating, hot water supply, and floor heating and a single operation of cooling, hot water, and hot water supply can be performed. For example, a combined operation of cooling and floor heating or a combined operation of heating and floor heating can be performed. It becomes possible to improve comfort. In addition, since the primary refrigerant pipe of the outdoor heat exchanger can be reduced in diameter by using the carbon dioxide refrigerant, the outdoor heat exchanger as the water / refrigerant heat exchange can be downsized. it can.
Further, according to the present invention, in particular, it is possible to use a radiation panel, which has conventionally been difficult with heat pump heating, and to improve comfort such as high-temperature air heating. Further, since hot water more than before can be obtained, the size of the hot water supply tank can be reduced, and the energy saving effect can be enhanced.
Further, according to the present invention, since the above-described combination and the single operation can be switched without using a four-way valve, reliability is improved.
Further, according to the present invention, the COP during the cooling operation can be increased by using the expander.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a refrigerant characteristic diagram in a conventional general refrigeration cycle.
FIG. 14 is a refrigerant characteristic diagram when heat is exchanged between a gas cooler outlet and an evaporator outlet.
FIG. 15 is a refrigerant characteristic diagram according to the present embodiment shown in FIG.
FIG. 16 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a refrigeration cycle diagram of a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Outdoor heat exchanger
3 Four-way valve
4 On-off valve
5 On-off valve
6 Expander
9 On-off valve
10. Outdoor unit
11 Compressor
12 Gas cooler
13 Expansion valve
14 Evaporator
15 Refrigerant piping
16 Circulation pump
17 Piping
18 Four-way valve
21 outdoor heat exchanger
22 Heat exchanger
23 Circulation pump
24 Piping
25 Second heat exchanger
26 Circulation pump
27 Piping
30 User side unit
31 Indoor heat exchanger
32 Heat exchanger for cooling and heating
33 Heat exchanger for cooling
40 Hot water tank
50 cool storage tank
61 heat exchanger
62 Circulation pump
63 piping
64 circulation pump

Claims

A primary refrigerant circuit configured by connecting a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator sequentially with a refrigerant pipe, and configured by connecting the gas cooler and a circulation pump with a pipe, and connected to a use side unit by the pipe. A refrigerating apparatus comprising: a compressor, the gas cooler, the expansion valve, and the evaporator disposed in an outdoor unit, wherein carbon dioxide is used as a refrigerant in the primary refrigerant circuit. By circulating the hot water heated by the gas cooler through the secondary refrigerant circuit, heating of the use side unit such as a fan coil unit, a radiation panel unit, a bathroom drying unit, a floor heating unit, and a heat storage floor heating unit. A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant, which is operated.

A first gas cooler and a second gas cooler are provided in parallel as the gas cooler, and the first gas cooler is connected together with a first circulation pump via a first pipe to form a first secondary refrigerant circuit, Connecting a gas cooler together with a second circulation pump through a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit; connecting the first secondary refrigerant circuit to a hot water supply tank through the first pipe; The refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 1, wherein a circuit is connected to the utilization unit by the second pipe.

A first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler are provided as the gas cooler, and the first gas cooler, the second gas cooler, and the third gas cooler are sequentially arranged from the discharge side of the compressor. The first gas cooler and the third gas cooler are connected in series with a first circulation pump together with a first pipe to form a first secondary refrigerant circuit, and the second gas cooler is connected to a second gas cooler. A second secondary refrigerant circuit is formed by connecting with a circulation pump by a second pipe, the first secondary refrigerant circuit is connected to a hot water supply tank by the first pipe, and the second secondary refrigerant circuit is formed by the second pipe. 2. The second gas cooler according to claim 1, wherein the first water cooler is connected to the hot water supply tank via a pipe, and the cold water discharged from the hot water supply tank is heated by the third gas cooler and then heated by the first gas cooler. 3. Refrigeration apparatus using carbon as a refrigerant.

The gas cooler includes a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler, and the first gas cooler and the second gas cooler are arranged in parallel, and the third gas cooler is connected to the first gas cooler and The first gas cooler and the second gas cooler are arranged in series with the second gas cooler, and the first gas cooler and the second gas cooler are arranged closer to the discharge side of the compressor than the third gas cooler. The third gas cooler is connected with the first circulation pump through a first pipe to form a first secondary refrigerant circuit, and the second gas cooler is connected with the second circulation pump through a second pipe to form a second secondary refrigerant. Forming a circuit, connecting the first secondary refrigerant circuit to the hot water supply tank by the first pipe, connecting the second secondary refrigerant circuit to the use side unit by the second pipe, Refrigerating apparatus using a cold water derived from the hot water tank as a coolant carbon dioxide according to claim 1, characterized in that heating in the first gas cooler after heating at the third gas cooler.

The gas cooler includes a first gas cooler, a second gas cooler, and a third gas cooler, and the second gas cooler and the third gas cooler are arranged in parallel, and the first gas cooler is connected to the second gas cooler and The first gas cooler is provided in series with the third gas cooler, and the first gas cooler is disposed closer to the discharge side of the compressor than the second gas cooler and the third gas cooler. A first secondary refrigerant circuit is formed by connecting a gas cooler together with a first circulation pump through a first pipe, and a second secondary refrigerant circuit is formed by connecting the second gas cooler together with a second circulation pump through a second pipe. The first secondary refrigerant circuit is connected to the hot water supply tank by the first pipe, the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by the second pipe, Refrigerating apparatus using the refrigerant of carbon dioxide according to claim 1, characterized in that heating the cold water derived from the hot water tank in the first gas cooler after heating at the third gas cooler.

A first expansion valve and a second expansion valve are provided as the expansion valve, and the first expansion valve is connected to a refrigerant pipe on the outlet side of the third gas cooler, and the second expansion valve is connected to an outlet side of the second gas cooler. The refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 2 or 5, wherein the refrigeration system is provided in the refrigerant pipe.

The gas cooler is connected together with a first circulation pump by a first pipe to form a first secondary refrigerant circuit, and the evaporator is connected together with a second circulation pump by a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit. The first secondary refrigerant circuit is connected to a hot water supply tank by the first pipe, and the second secondary refrigerant circuit is connected to a cold storage tank by the second pipe. A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant.

A first gas cooler and a second gas cooler are provided in parallel as the gas cooler, a first evaporator and a second evaporator are provided in series as the evaporator, and the second evaporator is provided by the first evaporator. Is also arranged on the suction side of the compressor, the first gas cooler is connected to the first circulation pump by a first pipe to form a first secondary refrigerant circuit, and the second gas cooler is connected to the second circulation pump together with the second circulation pump. The second evaporator is connected to the first evaporator together with a third circulation pump by a third pipe to form a third secondary refrigerant circuit, and the first secondary refrigerant circuit is connected to the first secondary refrigerant circuit. A circuit is connected to the hot water supply tank by the first pipe, the second secondary refrigerant circuit is connected to the use side unit by the second pipe, and the third secondary refrigerant circuit is connected to the cold storage tank by the third pipe. Characterized by being connected Refrigerating apparatus using the refrigerant of carbon dioxide according to Motomeko 1.

A primary refrigerant circuit configured by connecting a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator sequentially with a refrigerant pipe, and configured by connecting the gas cooler and a circulation pump with a pipe, and connected to a hot water supply tank by the pipe. A refrigerant circuit using carbon dioxide as a refrigerant in the primary refrigerant circuit, further comprising a heat exchanger using hot water in the hot water supply tank, wherein the heat exchanger and the hot water supply tank And a circulation pump are connected by a pipe to form a tertiary refrigerant circuit, the heat exchanger is connected to the circulation pump by a pipe to form a quaternary refrigerant circuit, and the quaternary refrigerant circuit is connected to a utilization side unit by a pipe. A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant.

A second gas cooler is provided in parallel with the gas cooler, the second gas cooler is connected with a second circulation pump by a second pipe to form a second secondary refrigerant circuit, and the second secondary refrigerant circuit is The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 9, wherein the refrigeration apparatus is connected to the use side unit by a second pipe.

A primary refrigerant circuit configured by sequentially connecting a compressor, an outdoor heat exchanger, a first expansion valve, a heat exchanger, a second expansion valve, and an indoor heat exchanger by refrigerant piping, and the heat exchanger and a circulation pump. A refrigerating apparatus comprising a secondary refrigerant circuit connected to the refrigerating tank by the pipe and connected to the regenerative tank by the pipe, wherein the primary refrigerant circuit uses carbon dioxide as a refrigerant, and expands the first expansion valve. In the operation state as a valve, the heat exchanger acts as an evaporator to cool the inside of the cold storage tank, and during the cooling operation with the indoor heat exchanger, the operation state is such that the second expansion valve is an expansion valve. A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant, wherein the heat exchanger acts as a gas cooler to further cool a high-temperature and high-pressure refrigerant by utilizing cold stored in the regenerator tank.

A second heat exchanger acting as a gas cooler is provided in the primary refrigerant circuit, and the second heat exchanger is connected with a circulation pump by piping to form a secondary refrigerant circuit, and the secondary refrigerant circuit is connected to the piping The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 11, wherein the refrigeration apparatus is connected to a hot water supply tank by a hot water supply tank.

A four-way valve provided at a position for switching between a discharge side pipe and a suction side pipe of the compressor, the second heat exchanger provided between the outdoor heat exchanger and the first expansion valve, And providing a third expansion valve between the second heat exchanger and, when switching the four-way valve to use the outdoor heat exchanger as an evaporator, the third expansion valve functions as an expansion valve, The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 12, wherein heat is stored in the hot water supply tank by the second heat exchanger.

A four-way valve is provided at a position for switching the discharge side pipe and the suction side pipe of the compressor, and when the four-way valve is switched to use the outdoor heat exchanger as an evaporator, the cold storage tank is used as a hot tank. The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 11, wherein the hot water in the hot tank is used for hot water supply or heating.

The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to any one of claims 1 to 10, wherein brine is used as a secondary refrigerant in the secondary refrigerant circuit connected to a use side unit.

A refrigeration apparatus that uses carbon dioxide as a refrigerant and is configured by connecting a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger in order by a refrigerant pipe. A first on-off valve provided in the refrigerant pipe leading to, a hot water supply heat exchanger provided in parallel with the first on-off valve, and a heating heat exchanger provided in parallel with the first on-off valve, A throttle device provided in a refrigerant pipe on an outlet side of the heat exchanger for hot water supply and the heat exchanger for heating, and a second opening / closing valve provided in a bypass pipe for bypassing the indoor heat exchanger. A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant.

17. A hot water supply tank is connected to a use side pipe of the hot water supply heat exchanger, and a heating device such as a floor heating device or a hot air device is connected to the use side piping of the heating heat exchanger. A refrigeration apparatus using the carbon dioxide described in 1 above as a refrigerant.

When the hot water supply heat exchanger and the heating heat exchanger are used, the first on-off valve is closed, and when the indoor heat exchanger is used, the second on-off valve is closed. A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 16, wherein

A refrigerant device using carbon dioxide as a refrigerant, a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, a cooling and heating heat exchanger sequentially connected by a refrigerant pipe, and a refrigeration apparatus, wherein the compressor is a four-way valve. A refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant, comprising: an on-off valve provided in a refrigerant pipe leading to the refrigerant pipe;

A refrigeration apparatus comprising carbon dioxide as a refrigerant, a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and a cooling / heating heat exchanger sequentially connected by refrigerant piping, wherein the four-way valve and the outdoor A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant, comprising: a refrigerant pipe for bypassing the heat exchanger; and a hot water supply heat exchanger provided in the refrigerant pipe.

A hot water supply tank is connected to a use side pipe of the heat exchanger for hot water supply, and a cooling and heating device such as a floor heating device, a hot air device, and a cold air device is connected to a use side pipe of the heat exchange device for cooling and heating. A refrigeration apparatus using the carbon dioxide according to claim 19 or 20 as a refrigerant.

A refrigeration apparatus that uses carbon dioxide as a refrigerant and is configured by connecting a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger in order by a refrigerant pipe. A first opening / closing valve provided in a refrigerant pipe leading to, a hot water supply heat exchanger provided in parallel with the first opening / closing valve, and a throttle device provided in a refrigerant pipe on an outlet side of the hot water supply heat exchanger. A refrigerating apparatus using carbon dioxide as a refrigerant, comprising: a second on-off valve provided on a bypass pipe for bypassing the indoor heat exchanger.

A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant, wherein a cooling heat exchanger is used in place of the indoor heat exchanger according to claim 22.

The first on-off valve is closed when the hot water supply heat exchanger is used, and the second on-off valve is closed when the indoor heat exchanger is used. A refrigeration apparatus using the carbon dioxide according to claim 22 or 23 as a refrigerant.

24. The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 23, wherein a cooling device such as a cool air device is connected to a use side pipe of the cooling heat exchanger.

The first on-off valve is closed when the hot water supply heat exchanger is used, and the second on-off valve is closed when the cooling heat exchanger is used. Item 24. A refrigeration apparatus using the carbon dioxide according to item 23 as a refrigerant.

A refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant, wherein an indoor heat exchanger is used in place of the cooling / heating heat exchanger according to claim 19.

28. The refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 19, wherein the on-off valve is closed when the hot water supply heat exchanger is used.

A refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant, wherein an indoor heat exchanger is used instead of the cooling / heating heat exchanger according to claim 20.

A hot water supply tank is connected to a use side pipe of the hot water supply heat exchanger, and a heating heat exchanger for flowing hot water of the hot water supply tank to a heat source side pipe is provided, and floor heating is provided in the use side pipe of the heating heat exchanger. 30. The refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant according to claim 22, wherein heating equipment such as equipment or hot air equipment is connected.

The refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant according to any one of claims 1 to 30, wherein an expander is provided in parallel with the expansion valve or instead of the expansion valve.