(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置の蒸発器における冷凍能力を改善して、性能の向上を図る。特に、冷媒に二酸化炭素を用いた冷凍サイクル装置の放熱能力を改善して、冷凍能力を向上させる。【解決手段】ブラインを貯留するブラインタンク２４と、放熱器２から出た冷媒とブラインタンク２４内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器３０と、ブラインタンク２４内下部のブラインを熱交換器３０に供給した後、ブラインタンク２４内上部に戻すためのブライン循環回路２０と、ブライン循環回路２０によりブラインタンク２４と熱交換器３０との間でブラインを循環させるポンプ２６と、ブラインタンク２４内のブラインを冷却するための冷却手段としての熱交換器２２及びファン２２Ｆとを備え、コントローラＣは、圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御し、ブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器及び蒸発器を有し、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置において、
ブラインを貯留するブラインタンクと、
前記放熱器の冷媒出口側に設けられ、該放熱器から出た冷媒と前記ブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、
前記ブラインタンク内下部のブラインを前記冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、前記ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、
該ブライン循環回路により前記ブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、
前記ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、
前記圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、
該コントローラは、前記圧縮機及びポンプの運転を制御し、前記ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記コントローラは、外気温度に基づく指標より前記ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な前記冷媒及びブラインの目標温度を設定し、該目標温度に基づいて前記圧縮機及びポンプの運転を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記ブラインは水であり、前記ブラインタンク内下部に給水可能な給水手段と、前記ブラインタンク内上部から温水を取出可能な温水取出部とを備え、
前記コントローラは、前記ブラインタンク内のブラインの温度境界層が低下した場合、前記給水手段により前記ブラインタンク内下部に給水し、前記温水取出部より前記ブラインタンク内上部から温水を取り出すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記ブラインは水であり、前記冷媒対ブライン熱交換器に至る前記ブライン循環回路中に給水する給水手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、空冷若しくは水冷により前記ブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷却手段は、給湯装置を構成するヒートポンプ装置が発生する吸熱作用を用いて前記ブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、蒸発器等から冷凍サイクルが構成されている。この場合、圧縮機で圧縮された冷媒が放熱器にて放熱し、絞り手段にて減圧された後、蒸発器にて蒸発し、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気を冷却するものとされていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、環境問題等から従来冷凍サイクル装置に使用されていたＲ２２等の塩素を含むＨＣＦＣ系の冷媒の使用が規制されるようになり、係る従来冷媒の代替品の１つとして、自然冷媒である二酸化炭素を使用する試みがなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図１０は、二酸化炭素冷媒を用いた従来の冷凍サイクル装置の全体構成図である。図１０の冷凍サイクル装置１００は、例えば、室内を空調するための空気調和機（エアコン）として使用されるものである。冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、放熱器２（ガスクーラ）、減圧手段として膨張弁４、蒸発器５、冷媒流路切換手段としての四方弁７等により冷媒回路が構成されている。この場合、蒸発器５は利用側の熱交換器として室内を空調可能に配置（例えば、室内に設置）されている。そして、冷房、若しくは、除湿運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒が放熱器２に流れて、膨張弁４、蒸発器５を順次経て圧縮機１に戻るように四方弁７が切り換えられる。一方、暖房運転時には、圧縮機１から吐出された冷媒が蒸発器５に流れた後、膨張弁４、放熱器２を順次経て圧縮機１に戻るように四方弁７が切り換えられる。
【０００５】
具体的に、冷房運転時の動作を説明すると、先ず、圧縮機１にて圧縮された冷媒は、四方弁７を経て放熱器２に流入して放熱する。次に、冷媒は膨張弁４に至り、係る膨張弁４を通過する過程で減圧された後、蒸発器５に流入する。そこで、冷媒は周囲の空気と熱交換して蒸発する。このとき、冷媒の吸熱作用により空気が冷却される。これにより、室内を冷房することができる。また、蒸発器５にて蒸発した冷媒は、当該蒸発器５を出た後、四方弁７を経て圧縮機１に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【特許文献１】特開２００５−２３３４５１号公報
【特許文献２】特開２００７−２０５５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、二酸化炭素冷媒は、高低圧差の激しい冷媒で、臨界圧力が低く圧縮により冷媒サイクルの高圧が超臨界状態となり易いことが知られている。係る二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置では、放熱器側の熱源温度が高い（即ち、放熱器において冷媒と熱交換する外気温度が高い）、例えば、真夏等の外気温度が高い状態では放熱器にて冷媒を充分に放熱させることができないので、放熱器出口の冷媒温度も高くなり、その結果、蒸発器入口の比エンタルピーが大きくなって、冷凍能力が著しく低下する問題が生じていた。この場合、冷凍能力を確保するには、高圧圧力を上昇させる必要があるため、これにより、圧縮動力が増大して、成績係数（ＣＯＰ）が低下するという不都合が生じていた。
【０００７】
図１１は、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置の外気温度と成績係数の関係を示す図である。図１１に示すように、外気温度が＋３０℃の場合、高圧圧力を上昇させることなく、能力を確保できるので、圧縮動力を抑えて、比較的高い成績係数（ＣＯＰ）とすることができる。しかしながら、外気温度が上昇すると、放熱器出口の冷媒温度も高くなり、蒸発器入口の比エンタルピーが大きくなって、冷凍能力が著しく低下するため、高圧圧力を上昇させて冷凍能力を確保しようとすると、高圧圧力を上昇させる必要があり、その結果、圧縮動力が増大して、成績係数（ＣＯＰ）が低下することが明らかである。このように、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置では、外気温度が高い状況下において冷凍能力が極端に悪化するため、当該冷凍サイクル装置をエアコンや冷蔵庫などに適用して、実用化することは困難であった。
【０００８】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置の蒸発器における冷凍能力を改善して、性能の向上を図ることを目的とするものである。特に、高外気温時における能力の悪化を改善して、成績係数を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器及び蒸発器を有し、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路を備えたものであって、ブラインを貯留するブラインタンクと、放熱器の冷媒出口側に設けられ、この放熱器から出た冷媒とブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、ブラインタンク内下部のブラインを冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、このブライン循環回路によりブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、このコントローラは、圧縮機及びポンプの運転を制御し、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の冷凍サイクル装置は、上記発明においてコントローラは、外気温度に基づく指標よりブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機及びポンプの運転を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の冷凍サイクル装置は、上記各発明においてブラインは水であり、ブラインタンク内下部に給水可能な給水手段と、ブラインタンク内上部から温水を取出可能な温水取出部とを備え、コントローラは、ブラインタンク内のブラインの温度境界層が低下した場合、給水手段によりブラインタンク内下部に給水し、温水取出部よりブラインタンク内上部から温水を取り出すことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の冷凍サイクル装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明においてブラインは水であり、冷媒対ブライン熱交換器に至るブライン循環回路中に給水する給水手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の冷凍サイクル装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発明において冷却手段は、空冷若しくは水冷によりブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明の冷凍サイクル装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発明において冷却手段は、給湯装置を構成するヒートポンプ装置が発生する吸熱作用を用いてブラインタンク内のブラインを冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ブラインを貯留するブラインタンクと、放熱器の冷媒出口側に設けられ、この放熱器から出た冷媒とブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、ブラインタンク内下部のブラインを冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、このブライン循環回路によりブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、このコントローラは、圧縮機及びポンプの運転を制御し、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成するので、ブラインタンク内の上に温度の高いブライン、下に温度の低いブラインを溜めることができるようになる。これにより、温度境界層の下側に貯えられた温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器に流して冷媒の放熱に利用することで、放熱器を出た冷媒を更に放熱させることができるようになる。特に、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成し、温度境界層の下側に貯えられた温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器に流すことで、冷媒対ブライン熱交換器における冷媒の冷却を効率的に、且つ、継続して行うことができるようになる。
【００１６】
これにより、高外気温時等の放熱器出口の冷媒温度が高くなる場合であっても、冷媒対ブライン熱交換器にてブラインにより放熱器を出た冷媒の温度を下げることができるので、高圧圧力を上昇させることなく、蒸発器におけるエンタルピー差を充分に確保することができる。従って、圧縮動力を増大することなく、冷凍能力を改善できるので、成績係数が向上し、二酸化炭素冷媒を用いたときの冷却能力の低下を防ぐことができるようになる。
【００１７】
特に、請求項２の発明の如くコントローラは、外気温度に基づく指標よりブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機及びポンプの運転を制御するものとすれば、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を容易に形成することができるようになる。
【００１８】
また、請求項３の発明の如くブラインは水であり、ブラインタンク内下部に給水可能な給水手段と、ブラインタンク内上部から温水を取出可能な温水取出部とを備え、コントローラは、ブラインタンク内のブラインの温度境界層が低下した場合、給水手段によりブラインタンク内下部に給水し、温水取出部よりブラインタンク内上部から温水を取り出すものとすれば、ブラインタンク内の下部に新たに冷水を供給することができるので、ブラインタンク内の水の温度を下げることができる。特に、温水取出部よりブラインタンク内上部から冷媒の冷却に寄与しない高温の温水を取り出すことができるので、ブラインタンク内の水の温度を積極的に下げることができると共に、ブラインタンク内の温度境界層も維持することができる。
【００１９】
更に、請求項１又は請求項２の発明において請求項４の如くブラインは水であり、冷媒対ブライン熱交換器に至るブライン循環回路中に給水する給水手段を備えるものとすれば、給水手段からの低温の水を直接冷媒対ブライン熱交換器に流して、冷媒を冷却することができるようになる。
【００２０】
更にまた、上記各発明において請求項５の発明の如く冷却手段は、空冷若しくは水冷によりブラインタンク内のブラインを冷却するものとすれば、ブラインタンク内のブラインの温度を下げることができるので、冷媒対ブライン熱交換器における冷媒の冷却能力を維持することができる。
【００２１】
請求項１乃至請求項４の発明において、請求項６の発明の如く冷却手段は、給湯装置を構成するヒートポンプ装置が発生する吸熱作用を用いてブラインタンク内のブラインを冷却するものとすれば、ヒートポンプ運転で従来廃棄されていた冷熱を有効に利用することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、二酸化炭素冷媒を用いた場合に、放熱器出口の冷媒温度の上昇により、蒸発器における冷凍能力が著しく低下する問題を解消するために成されたものである。蒸発器における冷凍能力を改善して、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置の性能を向上させるという目的を、ブラインを貯留するブラインタンクと、放熱器の冷媒出口側に設けられ、放熱器から出た冷媒とブラインタンク内のブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器と、ブラインタンク内下部のブラインを冷媒対ブライン熱交換器に供給した後、ブラインタンク内上部に戻すためのブライン循環回路と、ブライン循環回路によりブラインタンクと冷媒対ブライン熱交換器との間でブラインを循環させるためのポンプと、ブラインタンク内のブラインを冷却するための冷却手段と、圧縮機及びポンプの運転を制御するコントローラとを備え、コントローラにより、圧縮機及びポンプの運転を制御し、ブラインタンク内の上下にブラインの温度境界層を形成することにより達成した。以下、図面に基づき本発明の冷凍サイクル装置の実施形態について詳述する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明を適用した冷凍サイクル装置の一実施例の全体構成図を示している。本実施例の冷凍サイクル装置Ｓは、室内の空調を行う空気調和装置（エアコン）として使用されるものであり、冷媒回路１０と、ブライン循環回路２０と、冷媒回路１０を流れる冷媒とブライン循環回路２０を流れるブラインとを熱交換させるための冷媒対ブライン熱交換器３０とから構築されている。尚、実施例では冷凍サイクル装置Ｓを室内の空調を行う空気調和機（エアコン）に適用して説明するが、本発明の冷凍サイクル装置Ｓは、エアコンに限らず、冷蔵庫などの冷却装置に適用しても有効である。
【００２４】
上記冷媒回路１０は、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が使用され、高圧側が超臨界圧力となる冷媒回路であり、圧縮機１、放熱器２、冷媒対ブライン熱交換器３０、減圧手段としての膨張弁４、蒸発器５等を配管接続することにより構成されている。即ち、圧縮機１の吐出側に接続された冷媒吐出管４１には四方弁７が接続されている。四方弁７は、冷媒回路１０の冷媒流路切換手段であり、エアコンの運転状況に応じて、冷媒流路が切り替え可能に構成されている。即ち、室内の冷房、若しくは、除湿運転が選択される場合には、圧縮機１から吐出された冷媒を放熱器２に至る配管４２に流すと共に、蒸発器５に接続された配管４６からの冷媒を圧縮機１の吸込側に接続された冷媒導入管４０に流すよう四方弁７２より冷媒流路が切り替えられる。一方、室内の暖房運転が選択される場合には、圧縮機１から吐出された冷媒を蒸発器５に接続された冷媒配管４６に流すと共に、放熱器２からの冷媒を冷媒導入管４０に流すように冷媒流路が切り替えられる。即ち、暖房運転では、蒸発器５が放熱器として機能し、放熱器２が蒸発器として機能することは言うまでもない。
【００２５】
前記放熱器２の一側（冷房運転時において冷媒入口側に相当）には上述した冷媒配管４２が接続され、他側（冷房運転時において放熱器２の冷媒出口側に相当）には後述する冷媒対ブライン熱交換器３０に至る冷媒配管４３が接続されている。また、冷媒対ブライン熱交換器３０の冷媒配管４３が接続されている側と反対側には、膨張弁４に至る配管４４が接続されている。そして、膨張弁４と蒸発器５とは冷媒配管４５にて接続されており、上述したように蒸発器５の膨張弁４とは反対側には四方弁７に至る冷媒配管４６が接続されている。
【００２６】
上述した冷媒対ブライン熱交換器３０は、放熱器２から出た冷媒とブライン循環回路２０内を循環するブラインとを熱交換させるための熱交換器である。この熱交換器３０では、冷媒とブラインとが対向して流れるように構成されている。
【００２７】
ここで、係る冷媒回路１０における冷房運転時の動作を説明する。先ず、圧縮機１で圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは冷媒吐出管４１から四方弁７、冷媒配管４２を経て放熱器２に流入し、そこで周囲の空気と熱交換して放熱する。そして、放熱器２を出た冷媒は、冷媒配管４３を介して冷媒対ブライン熱交換器３０に流入し、ブラインと熱交換して更に放熱する。冷媒対ブライン熱交換器３０にて更に放熱して温度低下した冷媒は、次に、冷媒配管４４を経て膨張弁４にて減圧された後、冷媒配管４５を介して蒸発器５に流入する。
【００２８】
この蒸発器５で冷媒は周囲の空気から熱を奪って蒸発する。係る冷媒の吸熱作用により周囲の空気が冷却される。その後、冷媒は冷媒配管４６、四方弁７を経て冷媒導入管４０から圧縮機１に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００２９】
一方、ブライン循環回路２０は、冷媒対ブライン熱交換器３０、熱交換器２２、ブラインタンク２４、ポンプ２６とを順次配管接続することにより管状のサイクルが構成されている。即ち、冷媒対ブライン熱交換器３０を出た配管５０は熱交換器２２の入口に接続されて、熱交換器２２の出口に接続された配管５２は、後述するブラインタンク２４の上端に接続されている。また、ブラインタンク２４の下端には配管５４が接続され、当該配管５４からブラインタンク２４内の下部に蓄えられた温水が取り出し可能に構成されている。
【００３０】
そして、ブラインタンク２４の下端に接続された配管５４はポンプ２６に至り、ポンプ２６の出口に接続された配管５６は、前記冷媒対ブライン熱交換器３０に接続されて、係る管状のサイクルが構成されている。
【００３１】
上記熱交換器２２は、ブラインタンク２４内のブラインを冷却するための本発明の冷却手段である。実施例の冷却手段は、熱交換器２２に外気を通風可能に配置されたファン２２Ｆを運転して、熱交換器２２に送風された外気と当該熱交換器２２を流れるブラインタンク２４内からのブラインとを熱交換させ、外気によりブラインを冷却する空冷方式の冷却手段である。この場合、ファン２２Ｆの運転は圧縮機１の停止中、即ち、冷房運転が行われていないときであって、外気温度が最も低くなる時間帯、例えば、夜間等に運転されるものとする。尚、具体的な運転動作について後に詳述する。また、ポンプ２６は、ブライン循環回路２０によりブラインタンク２４と冷媒対ブライン熱交換器３０との間でブラインを循環させるためのものである。
【００３２】
そして、前述したブラインタンク２４は、ブラインを貯留するためのタンクである。このブラインタンク２４には、前述したように下端に配管５６が接続されており、この配管５６からブラインタンク２４内の下部に貯留されたブラインが取り出し可能に構成されている。また、上端には配管５２が接続され、この配管５２から回路２０内を循環したブラインが当該ブラインタンク２４内の上部に戻る構成とされている。即ち、ブライン循環回路２０は、ポンプ２６の運転によりブラインタンク２４内の下部のブラインを、ブラインタンク２４内から取り出して、冷媒対ブライン熱交換器３０に供給した後、ブラインタンク２４内の上部に戻すように構成されている。
【００３３】
尚、本実施例ではブライン循環回路２０を循環するブラインは水とする。しかしながら、本発明においてブラインは実施例の水に限らず、ブライン循環回路２０を循環可能で、且つ、冷媒対ブライン熱交換器３０にて冷媒と熱交換可能な流体であれば、どのようなものであっても良く、例えば、クーラント（自動車の冷却水など）などをブラインとして用いても有効である。
【００３４】
一方、ブラインタンク２４は、当該ブラインタンク２４への給水手段と温水取出部を備える。本実施例の給水手段は、給水配管５７と給水弁５７Ｖにて構成され、この給水配管５７の一端は水道水等（本実施例では、水道水）の給水源に接続されると共に、他端がブラインタンク２４の下部に接続されている。そして、給水弁５７Ｖの開動作により、給水配管５７を介して水道水がブラインタンク２４内下部に給水可能に構成されている。また、温水取出部は、ブラインタンク２４上方に接続された取出配管５８と図示しないポンプ等のブライン取り出し手段（例えば、取り出しポンプ）にて構成されている。即ち、取出配管５８の一端がブラインタンク２４内上部に接続され、その一端が当該タンク２４の上部に貯えられたブライン内にて開口している。そして、取り出しポンプの運転によりタンク２４の上方のブラインが取出可能に構成されている。この取出配管５８は、洗濯機やトイレ、食堂などの水道の蛇口に接続されており、家庭用水として使用可能に構成されている。
【００３５】
更に、本実施例のブラインタンク２４内には、ブラインタンク２４の下部に貯留されたブライン（実施例では水）の温度を検出するための温度センサＴＳ３が設置され、コントローラＣに接続されている。
【００３６】
このコントローラＣは冷凍サイクル装置Ｓの制御を司る制御手段である。具体的にコントローラＣは、冷媒回路１０内の冷媒温度や外気温度等に基づき、冷媒回路１０の圧縮機１の運転やブライン循環回路２０のポンプ２６の運転を制御している。特に、本発明ではブラインタンク２４内の上下にブラインの温度の境界層が形成されるようコントローラＣが圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御している。
【００３７】
実施例のコントローラＣは外気温度に基づいて作成された指標によりブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御する。具体的に、コントローラＣは、予め内蔵されたデータベース、或いは、外部から入力される気象情報等のデータによりその日の気温、例えば、最高気温（本発明の外気温度に基づく指標に相当）を予測する。
【００３８】
そして、この予測された最高気温がブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を形成することができる温度となるように、冷媒の目標温度Ｔｓｅｔと、ブラインの目標温度Ｔｗｓｅｔを設定し、この目標温度となるように圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御する。尚、本実施例では、放熱器２の出口側であって冷媒対ブライン熱交換器３０の入口側の冷媒配管４２に放熱器２を出た冷媒の温度を検出するための温度センサＴＳ１を設置する。また、ブライン循環回路２０の冷媒対ブライン熱交換器３０の出口側の配管５０に冷媒対ブライン熱交換器３０を出たブラインの温度を検出する温度センサＴＳ２を設置する。各温度センタＴＳ１、ＴＳ２はコントローラＣに接続されている。そして、コントローラＣは、温度センサＴＳ１にて検出される冷媒温度が放熱ポイントＴｓｅｔとなり、温度センサＴＳ２にて検出されるブライン温度がＴｗｓｅｔとなるように圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御するものとする。
【００３９】
尚、本実施例では予め内蔵されたデータベース、或いは、外部から入力される気象情報等のデータによりその日の最高気温を予測したものを外気温度に基づく指標としたが、これに限らず、例えば、放熱器２通過後の空気温度から外気温度を推定し、この外気温度からブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度を設定し、この目標温度に基づいて圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御するものとしても本発明は有効である。
【００４０】
以上の構成で、次に、冷房運転時における冷凍サイクル装置Ｓの制御動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。先ず、冷凍サイクル装置Ｓの電源が投入され、冷房運転が選択されると、コントローラＣは、ステップＳ０にて予測されたその日の気温（最高気温）に基づき、ステップＳ１にて目標となる冷媒対ブライン熱交換器３０における冷媒の放熱ポイントＴｓｅｔを設定する。次に、ステップＳ２にてステップＳ１で設定されたＴｓｅｔからブライン循環回路２０の冷媒対ブライン熱交換器３０を経たブラインの放熱温度Ｔｗｓｅｔを設定する。この場合、放熱温度Ｔｗｓｅｔは、熱交換器３０における熱ロスを考慮して設定される。本実施例では、放熱ポイントＴｓｅｔから熱交換器３０の熱ロスに関する定数αを引いた値が放熱温度Ｔｗｓｅｔとして設定されている。更に、コントローラＣは、ステップＳ３にてＳ１の放熱ポイントＴｓｅｔに基づき高圧制御圧力Ｐｓｅｔを決定する。
【００４１】
上述したようにステップＳ１乃至Ｓ３にて各目標温度Ｔｓｅｔ、Ｔｗｓｅｔ及び制御圧力Ｐｓｅｔが決定されると、コントローラＣは、次に、ステップＳ４にてブラインタンク２４の液レベル、即ち、ブラインタンク２４内に貯留されたブラインの水位を検出する（図２のステップＳ４に示すタンク液レベル監視）。即ち、コントローラＣは、ブラインタンク２４内が満水であるか、否かを判定し、満水であると判定される場合にはそのままステップＳ６に移行する。
【００４２】
一方、ステップＳ４にてブラインタンク２４内が満水で無いと判定されると、ステップＳ５に移行して、ブラインタンク２４への給水が実行される（図２のステップＳ５に示す水道水注水）。具体的に、ステップＳ５にてコントローラＣは給水配管５７の給水弁５７Ｖを開く。これにより、給水源からの水道水が給水配管５７を介してブラインタンク２４の下部に供給される。そして、所定の満水に到達すると、コントローラＣは給水弁５７Ｖを全閉して、次のステップＳ６に進む。これにより、ブラインタンク２４への水道水の供給が停止され、次のステップＳ６の制御動作に移行する。
【００４３】
次に、ステップＳ６にてコントローラＣは、外気温度とブラインタンク２４内の水の温度とを比較して、冷媒対ブライン熱交換器３０にて冷媒とブラインの熱交換を実行するか、否かを判定する。この場合、コントローラＣは、温度センサＴＳ３にて検出されるブラインタンク２４内下部の水の温度が外気温度より高い場合には、放熱器２にて外気と熱交換して放熱した後の冷媒より冷媒対ブライン熱交換器３０に流れるブラインタンク２４からのブラインの温度の方が高くなる、或いは、冷媒を放熱させることができないので、当該ブライン循環回路２０を用いたブラインタンク利用運転を行わないことが望ましい。
【００４４】
そこで、コントローラＣは、ステップＳ６にて温度センサＴＳ３にて検出されるブラインの温度が外気温度に所定の熱交換器３０の熱ロスに関する定数βを足した値より大きいか否かを判断する。そして、温度センサＴＳ３にて検出されるブラインの温度が外気温度に定数βを足した値より大きい場合には、ブラインを用いて放熱器２から出た冷媒を冷却することが可能であると判断し、次のステップＳ７に移行して、ブラインと冷媒とを熱交換するブラインタンク利用運転が開始される。この場合、コントローラＣは、ステップＳ７にて圧縮機１とポンプ２６を起動する。
【００４５】
更に、コントローラＣは、ステップＳ８にて放熱器２のファン２Ｆの回転数を制御する。具体的に、温度センサＴＳ１にて検出される放熱器２（図２のステップＳ８に示すガスクーラに相当）出口の冷媒温度がＴｓｅｔとなるように、圧縮機１の運転に加えて、ファン２Ｆの回転数を制御する。
【００４６】
更に、ステップＳ９にてブライン循環回路２０のポンプ２６の運転を温度センサＴＳ２にて検出される熱交換器３０を出たブラインの温度がＴｗｓｅｔとなるように制御する。尚、冷房運転時における冷媒回路１０の冷媒の動作について前述した通りであるので、説明を省略する。一方、前述したようにポンプ２６が駆動されると、ブラインタンク２４の下部に貯留された低温のブラインが当該タンク２４から取り出され、配管５４、ポンプ２６を順次経て配管５６から冷媒対ブライン熱交換器３０に流入する。そして、ブラインは冷媒対ブライン熱交換器３０を流れる冷媒と熱交換して冷媒の熱を奪って加熱される。このとき、当該冷媒対ブライン熱交換器３０において前述したように冷媒とブラインとを対向流となるように流すことで、冷媒とブラインとの熱交換能力が向上する。
【００４７】
そして、冷媒対ブライン熱交換器３０にて冷媒にて加熱されたブラインは次に配管５０、熱交換器２２を経て配管５２からブラインタンク２４の上部に戻るサイクルを繰り返す。尚、当該冷房運転時において熱交換器２２のファン２２Ｆは停止されているため、当該熱交換器２２にてブラインは放熱すること無く、冷媒対ブライン熱交換器３０にて加熱された状態のままブラインタンク２４の上部に戻される。
【００４８】
他方、コントローラＣは前述したステップＳ４及びステップＳ５の給水制御に加えて、ブラインタンク２４への給水制御を実行している。即ち、元のブラインタンク２４内の水の温度が低いにも拘わらず、冷媒との熱交換によりブライン循環回路２０内のブライン温度が上昇し、ブラインタンク２４内のブラインの温度境界層が低下して、ブラインタンク２４内下部に貯えられた低温のブライン温度が上昇すると、冷媒対ブライン熱交換器３０に低温のブラインを流すことができなくなる。その結果、当該熱交換器３０における冷媒の放熱能力が低下する不都合が生じることとなる。
【００４９】
このため、係る熱交換器３０における冷媒の放熱能力の低下を防ぐため、ブラインタンク２４内下部に貯えられたブライン温度が予め設定された所定の温度以上となると、ステップＳ１０に示すブラインタンク２４内のブライン温度を低下させるための給水動作が実行される。具体的に、コントローラＣは通常（即ち、前記温度センサＴＳ３にて検出されるブラインタンク２４内下部のブライン温度が所定温度より低い場合）、取り出しポンプを停止している。この状態では、取出配管５８からブラインタンク２４内上部のブラインが流出することはない。
【００５０】
一方、ブラインタンク２４内のブラインの温度境界層が低下した場合、即ち、本実施例では温度センサＴＳ３にて検出されるブラインタンク２４内下部のブライン温度が所定温度以上となると、取り出しポンプが始動して、ブラインタンク２４の上部に貯えられた高温のブラインが取出配管５８からブラインタンク２４の外部に取り出される。このとき、給水弁５７Ｖを開いてブラインタンク２４内下部に低温の水道水を供給する。これにより、ブラインタンク２４内下部に低温の水が供給されるので、熱交換器３０に流れるブラインの温度を下げることができるようになり、熱交換器３０にて冷媒を効果的に冷却して係る放熱能力を維持することができる。
【００５１】
尚、ステップＳ１０の給水制御を行った後、コントローラＣは、ステップＳ４に戻って上述したステップＳ４乃至ステップＳ１０の制御動作を繰り返し実行する。他方、前記ステップＳ６にて温度センサＴＳ３にて検出されるブラインの温度が外気温度に定数βを足した値以下の場合には、ブラインを用いて放熱器２から出た冷媒を冷却することができないと判断し、ステップＳ１１に進んで、ブラインタンク無しの従来の冷房運転が実行される。その後、コントローラＣは、ステップＳ４に戻って上述したステップＳ４乃至ステップＳ１０の制御動作を繰り返し実行する。
【００５２】
ここで、ブラインタンク２４内の下部のブライン温度を＋２５℃、ブラインタンク２４の容量を２００Ｌ、熱交換器３０の熱ロスを３℃として冷凍サイクル装置Ｓを実際に運転した場合について説明する。図３はこの場合の冷媒回路１０の冷媒のｐ−ｈ線図（モリエル線図）であり、図４は冷媒温度とエントロピーの関係を示す図である。図３及び図４において実線は係るブラインタンク利用運転を行った場合であり、破線はタンク無して運転を行った場合、即ち、冷媒対ブライン熱交換器３０にて冷媒とブラインとの熱交換を行わなかった場合の従来の冷凍サイクル装置の運転を示している。また、Ａは圧縮機１入口の冷媒の状態、Ｂは圧縮機１出口、Ｃは放熱器２出口、Ｄは冷媒対ブライン熱交換器３０出口（即ち、膨張弁４入口）、Ｅは膨張弁４出口（蒸発器５入口）、Ｅ’は従来（タンク無しの場合）の膨張弁４出口（蒸発器５入口）の冷媒の状態をそれぞれ示している。
【００５３】
図３及び図４に示すように冷媒対ブライン熱交換器３０にて冷媒を放熱することで、蒸発器５入口の比エンタルピー及びエントロピーを低くすることができる。これにより、蒸発器５におけるエントルピー差及びエントロピー差を充分にとることができるようになる。
【００５４】
４．７ｋＷの冷房能力のエアコンを考えた場合、＋４０℃の放熱器２出口の温度をブラインタンク２４による冷却により＋３０℃まで冷却した場合、エントルピー差を１．４８ｋＷ増大させることが可能となり、成績係数（ＣＯＰ）に換算すると従来の運転では３．１であったものを本発明により４．６に増大させることが可能となる。
【００５５】
従って、高圧圧力を上昇させることなく、蒸発器５における冷凍能力を改善することができるようになる。これにより、圧縮動力を抑えて冷凍能力を確保することができるので、成績係数の向上を図ることができるようになる。
【００５６】
以上詳述したように、圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御して、ブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を形成することで、ブラインタンク２４内の上方に温度の高いブライン、下方に温度の低いブラインを溜めることができるようになる。これにより、温度境界層の下側に貯留された温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器３０に流して、当該熱交換器３０を流れる冷媒回路３０の放熱器２からの冷媒を更に放熱させることができる。特に、本発明の如くブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を形成し、温度境界層の下側に貯えられた温度の低いブラインを冷媒対ブライン熱交換器３０に流すことで、冷媒対ブライン熱交換器３０における冷媒の放熱を効率的に継続して行うことができる。
【００５７】
これにより、外気温度が高い状況下であっても、高圧圧力を上昇させること無く、蒸発器５入口の比エンタルピーを低くして、蒸発器５におけるエンタルピー差を確保することができるので、蒸発器５の冷凍能力を改善することができる。特に、本発明を適用することで高圧圧力を上昇させること無く、冷凍能力を確保できるので、圧縮動力の増大を回避することができるようになり、成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ることができるようになる。これにより、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置Ｓの冷却能力、効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００５８】
特に、本実施例の如く外気温度に基づく指標よりブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を形成可能な冷媒及びブラインの目標温度Ｔｓｅｔ、Ｔｗｓｅｔを設定し、この目標温度Ｔｓｅｔ、Ｔｗｓｅｔに基づいて圧縮機１及びポンプ２６の運転を制御することで、ブラインタンク２４内の上下にブラインの温度境界層を容易に形成することができる。
【００５９】
更に、ブラインタンク２４内のブラインの温度境界層が低下した場合、給水手段によりブラインタンク２４内下部に給水し、温水取出部よりブラインタンク２４内上部から温水を取り出すことで、ブラインタンク２４内の下部に新たに冷水を供給することができるので、ブラインタンク２４内の水の温度を下げることができる。特に、温水取出部よりブラインタンク２４内上部から温水を取り出すことで、ブラインタンク内上部の高温の湯のみを取り出すことができるので、ブラインタンク２４内の温度境界層を維持することができる。
【００６０】
ところで、本実施例の冷凍サイクル装置Ｓのブライン循環回路２０には、前述したようにブラインタンク２４内のブラインを冷却するための冷却手段として熱交換器２２とファン２２Ｆが設けられている。この冷却手段のファン２２ＦはコントローラＣに接続されており、コントローラＣにより熱交換器２２におけるブラインの冷却運転が制御されている。即ち、ファン２２Ｆの停止時には熱交換器２２に外気が通風されないため、ブライン循環回路２０を循環するブラインは当該熱交換器２２にて殆ど放熱せずにブラインタンク２４内に戻る。一方、コントローラＣにより、ファン２２Ｆが運転されると熱交換器２２に外気が通風されるため、当該熱交換器２２を流れるブラインと通風される外気とが熱交換する。この場合、コントローラＣは上述した冷媒回路１０の圧縮機１の停止時、即ち、冷房運転停止時に当該冷却手段を用いたブラインタンク２４内のブラインの冷却を実行する。これは冷房運転中にファン２２を運転してブラインの冷却を行ってしまうと、ブラインタンク２４の上部に冷却されたブラインが戻ることになり、前述した温度境界層が崩れるためである。
【００６１】
更に、本実施例のように空冷式の冷却手段を用いる場合には、当該熱交換器２２に送風される外気の温度がブラインの放熱に影響を及ぼすのは言うまでもない。即ち、外気の温度が低い時間帯にファン２２Ｆを運転して、ブラインと熱交換させることが最も望ましい。図５は、ある都市における真夏（８月）の１ヶ月間の最高気温と最低気温を示したデータである。この図５に示すように昼間の最高気温と夜間の最低気温との差は、少なくとも６℃〜８℃程度の差が有ることがわかる。また、地方では１日の最高気温と最低気温との間に１０℃程度の温度差があることも知られている。従って、外気温度が１日の内で最も低くなる夜間であって、冷房運転を行っていない時間帯にポンプ２６及びファン２２Ｆを運転し、ブライン循環回路２０にブラインタンク２４内のブラインを流して、熱交換器２２を通過するブラインを外気と熱交換することで、当該冷却手段にてブラインを最も効果的に冷却できることが明らかである。
【００６２】
次に、具体的にブライン冷却運転について図６を用いて説明する。図６において矢印は当該冷却運転におけるブラインの流れを示している。先ず、外気温度が最も低くなる夜間であって、冷房運転が行われていない圧縮機１停止時に、コントローラＣはポンプ２６及びファン２２Ｆを起動する。これにより、ブラインタンク２４内のブラインが当該タンク２４の下部から取り出され、配管５４、ポンプ２６を経て冷媒対ブライン熱交換器３０を通過する。尚、当該運転時には冷媒回路１０の圧縮機１は停止されており、冷媒回路１０内の冷媒の循環が無いため、冷媒対ブライン熱交換器３０においてブラインと冷媒との熱交換は行われない。
【００６３】
そして、冷媒対ブライン熱交換器３０を出たブラインは配管５４を介して熱交換器２２に流入し、そこでファン２２Ｆにて通風される外気と熱交換する。このとき、昼間の冷房運転で加熱されたブラインタンク２４内からのブラインは温度の低い外気と熱交換することで外気に熱を奪われて冷却される。その後、熱交換器２２を出たブラインはブラインタンク２４の上部に戻り、再び下部から配管５０に放出されるサイクルを繰り返す。当該ブライン冷却運転では、熱交換器２２にて空気に熱を放出し冷却されたブラインがブラインタンク２４内の上部に戻るため、ブラインタンク２４内の温度境界層が崩されていき、最終的に、ブラインタンク２４内全体のブラインが低温となる。
【００６４】
このように、冷房運転停止時にブラインタンク２４内のブラインをブライン循環回路２０に流して冷却手段を運転することで、当該冷却手段にて昼間の冷房運転で加熱されたブラインタンク２４内のブラインを冷却することができる。特に、本実施例の如く空冷式の冷却手段を用いる場合には、最も外気が低温となる夜間に当該冷却手段を運転することでブラインを外気と熱交換させて効率よく冷却することが可能となる。また、この場合、ブラインタンク２４内の温度境界層が崩されることとなるが、本実施例のブライン冷却運転は、冷房運転停止時に行われるため、冷房運転に悪影響を及ぼすことなく、ブラインの冷却を実行でき、且つ、ブラインタンク２４内全体のブラインを低温とすることができる。
【実施例２】
【００６５】
尚、上述した実施例１では、図６に示すようにファン２２Ｆにて外気を熱交換器２２に流してブラインを冷却する空冷方式の冷却手段を用いるものとしたが、本発明の冷却手段は、これに限定されるものでなく、例えば、水冷方式によりブラインタンク２４内のブラインを冷却するものとしても差し支えない。更には、図６に示す空冷方式の冷却手段と、水冷方式の冷却手段を備えるものとしても構わない。図７は、この場合のブライン循環回路２０の一例である。尚、図７において、前記図１及び図６と同一の符号が付されているものは同様、又は、類似の効果、若しくは作用を奏するものとし、ここでは説明を省略する。
【００６６】
図７に示す本実施例のブライン循環回路２０は、図６と同様の空冷方式の冷却手段と、水冷方式の冷却手段との２つの冷却手段を備えている。この場合、上記空冷方式の冷却手段は、前記実施例１で説明したものと同一であるため説明を省略し、水冷方式の冷却手段について説明する。この水冷方式の冷却手段は、ブラインタンク２４内の下方であって、途中部（熱交換部６２）が温度の低いブラインが貯留されている温度境界層の下側のブラインと熱交換可能に配設された熱交換配管６０と図示しない弁装置から構成されている。この熱交換配管６０の一端は、水道水などの給水源に接続されており、他端は、例えば、洗濯機やトイレ、食堂などの水道の蛇口に接続され、家庭用水として使用可能に構成されている。
【００６７】
この場合、熱交換配管６０の弁装置が開放されると、配管６０の一端に接続された給水源から水道水が供給される。当該水道水は前述したブラインタンク２４内に配設された熱交換配管６０の熱交換部６２を通過する過程で、ブラインタンク２４内の下部に貯留されたブラインと熱交換する。本実施例の水冷式の冷却手段は、上述したようにブラインタンク２４内の下部に貯留された低温のブラインを冷却可能に構成されているため、当該ブラインタンク２４内のブラインの温度境界層を乱すことが無いため、圧縮機１の運転中、即ち、冷房運転時であってもブラインタンク２４内のブラインの冷却を実行することができる。
【００６８】
例えば、ブラインタンク２４内の温度センサＴＳ３にて検出されるブライン温度が所定温度に上昇した場合、コントローラＣは熱交換配管６０の弁装置を開いて、熱交換配管６０に水道水を流通させる。このとき、水道水がブラインタンク２４内のブラインと熱交換可能に配設された熱交換部６２を通過する過程でブラインタンク２４内のブラインと熱交換する。これにより、ブラインは熱交換部６２を流れるブラインに熱を捨てることができる。
【００６９】
このように、当該空冷式の冷却手段により、冷房運転で加熱されたブラインタンク２４内のブラインを直接冷却することができる。特に、水道水の温度は気温（外気温）より１０℃程度低いため、冷房運転が行われている昼間であっても効果的に冷却を行うことが可能となる。また、冷房運転が行われていない夜間には、水冷方式の冷却手段を用いることなく、前述した空冷方式の冷却手段を運転することでブラインを外気と熱交換させて効率よく冷却することも可能となる。或いは、水冷方式の冷却手段と空冷方式の冷却手段の双方によりブラインの冷却を行うものとすれば、より短時間でより効率よく冷却することも可能となる。
【実施例３】
【００７０】
次に、図８を用いて本発明のもう一つの他の実施例の冷凍サイクル装置Ｓについて説明する。図８に示す本実施例の冷凍サイクル装置Ｓは、給湯装置７０のヒートポンプ装置８０の冷媒回路の一部とブライン循環回路２０の一部とが交熱的に配置されており、係る交熱部（熱交換器９２）をブラインを冷却する冷却手段としている。即ち、本実施例の冷凍サイクル装置Ｓの冷却手段は、給湯装置７０を構成するヒートポンプ装置８０が発生する吸熱作用を用いてブラインタンク２４内のブラインを冷却するものである。
【００７１】
図８において、冷凍サイクル装置Ｓの全体の構成は前記実施例１で説明したものと同様であるため、ここでは主に上記実施例１と異なる構成についてのみ説明する。図８の給湯装置７０は、ヒートポンプ装置８０と給湯タンクユニット９０から構成されている。このヒートポンプ装置８０は、圧縮機８１、熱交換器８２、膨張弁８３、電磁弁８４、蒸発器８５を順次配管接続することにより構成された冷媒サイクル（冷媒回路）を備えている。また、膨張弁８３を出た配管は２股に分岐され、一方が上述した電磁弁８４に接続されると共に、他方が電磁弁８６、本実施例の冷却手段としての熱交換器９２を順次経て圧縮機８１の入口側に接続された配管に接続されている。
【００７２】
上記熱交換器８２はヒートポンプ装置８０の冷媒配管と熱交換関係に配設された後述する給湯タンクユニット９０の水配管が設けられており、当該熱交換器８２において各配管をそれぞれ流れる冷媒と水の流れが対向流となるように配置されている。この熱交換器８２の水配管の入口には水循環回路の配管９３が接続されており、出口には配管９４が接続されている。
【００７３】
上述した給湯タンクユニット９０は、給湯タンク９１と、配管９３、配管９４、図示しない給水配管及び出湯配管等から構成されている。この場合、給湯タンク９１内の水は、配管９３から取り出され、熱交換器８２に至り当該熱交換器８２の水配管を通過する過程でヒートポンプ装置８０の冷媒配管を流れる圧縮機１からの高温高圧の冷媒と熱交換して加熱される。その後、熱交換器８２を出た水（温水）は、配管９４から給湯タンク９１内に戻り、給湯タンク９１内に貯留されることとなる。
【００７４】
そして、給湯タンク９１内に貯留された湯は、風呂場の蛇口等に接続された出湯配管（図示せず）から取り出されて、風呂の給湯やシャワー等に利用される。
【００７５】
以上の構成で、先ず、通常の給湯運転について説明する。この場合、給湯装置７０の図示しない制御手段により前記ヒートポンプ装置８０の電磁弁８４が開放され、電磁弁８６が閉じられる。そして、圧縮機８１が起動すると当該圧縮機８１にて圧縮され、高温高圧となった冷媒が熱交換器８２に流入する。
【００７６】
このとき、冷媒温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスは熱交換器８２において、熱交換関係に設けられた水配管内の水を加熱する。冷媒により加熱された水（湯）は当該熱交換器８２を出た後、配管９４を経て給湯タンク９１内に戻るサイクルを繰り返す。これにより、給湯タンク９１内の水は熱交換器８１で加熱され、温度が徐々に上昇し、最終的に所定の高温の湯（例えば、＋９０℃の湯（湯水））が生成される。この給湯タンク９１の湯は前述したように出湯配管から取り出され、風呂やシャワーなどに使用される。そして、給湯タンク９１の湯水が所定量より少なくなると、図示しない給水配管から水道水が供給され、上述した温水生成サイクルが繰り返される。
【００７７】
一方、熱交換器８２において冷媒自体は冷却されて当該熱交換器８２から流出し、膨張弁８３にて減圧される。このとき、前述したように電磁弁８４が開放され、電磁弁８６が閉じられているので、膨張弁８３から出た冷媒は全て電磁弁８４を経て蒸発器８５に至り、そこで、外気から吸熱することにより蒸発する。その後、冷媒は圧縮機８１に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００７８】
次に、本実施例におけるブライン冷却運転について説明する。本実施例のブライン冷却運転は、外気温度が最も低くなる夜間であって、冷房運転が行われていない圧縮機１停止時に実行される。この場合、冷凍サイクル装置ＳのコントローラＣから給湯装置７０の制御手段に所定の信号が送信される。これにより、当該信号を受信した制御手段は膨張弁８３にて減圧された冷媒が熱交換器９２に流れるように前記ヒートポンプ装置８０の電磁弁８４を閉じると共に、電磁弁８６を開放する。これにより、膨張弁８３にて減圧された冷媒は蒸発器８５に流れることなく、全て電磁弁８６を経て熱交換器９２に至る。そこで、当該熱交換器９２にてブライン循環回路２０を流れるブラインタンク２４内からのブラインから熱を奪って蒸発する。そして、当該熱交換器９２にて蒸発した冷媒は、圧縮機１に吸い込まれるサイクルを繰り返す。その後、熱交換器２２を出たブラインはブラインタンク２４の上部に戻り、再び下部から配管５０に放出されるサイクルを繰り返す。
【００７９】
このように、冷却手段を上述した熱交換器９２にて構成することで、当該熱交換器９２にてブライン循環回路２０を流れるブラインタンク２４内からのブラインを給湯装置７０のヒートポンプ装置８０が発生する吸熱作用を用いて冷却することができる。特に、本実施例では、ヒートポンプ装置８０のヒートポンプ運転で従来蒸発器８５にて外部に廃棄されていた冷熱を用いて、ブラインの冷却をすることができるようになる。これにより、エネルギーの有効利用を図ることができるようになる。
【実施例４】
【００８０】
尚、前記実施例１では、図１に示しように給水手段をブラインタンク２４の下部に設けて、ブラインタンク２４内が満水で無い場合に、当該ブラインタンク２４内の下部に直接水道水を供給するものとしたが、このようにブラインが水である場合には、冷媒対ブライン熱交換器３０に至るブライン循環回路２０中に給水して、吸水源からの低温の水道水を直接冷媒対ブライン熱交換器３０に流すものとしても差し支えない。図９は、この場合の一例を示す冷凍サイクル装置Ｓの全体構成図である。尚、図９において、上記各図１乃至図８と同一の符号が付されたものは、同様或いは類似の効果、若しくは、作用を奏するものであり、ここでは説明を省略する。
【００８１】
図９に示すように本実施例の給水手段は、給水配管９５ブライン循環回路２０の配管５６の途中部に接続された給水配管９５と、給水弁９５Ｖにて構成されている。この給水配管９５の一端は給水源に接続され、他端は配管５６の途中部に接続されている。そして、給水弁９５Ｖの開動作により給水源からの水道水が配管５６からブライン循環回路２０内に供給可能に構成されている。この場合、給水配管９５の弁装置９５Ｖが開放されると、配管９５の一端に接続された給水源から水道水が供給される。水道水は配管９５を介して配管５６に流入し、そこから冷媒対ブライン熱交換器３０に流れ、当該熱交換器３０を流れる冷媒と熱交換して、加熱される。
【００８２】
冷媒対ブライン熱交換器３０にて冷媒にて加熱されたブラインは次に配管５０、熱交換器２２を経て配管５２からブラインタンク２４の上部に戻るサイクルを繰り返す。このとき、ブラインタンク２４の上部に戻る水は、冷媒対ブライン熱交換器３０にて冷媒と熱交換することにより加熱された後の温水であるため、当該ブラインタンク２４内のブラインの温度境界層を乱さないので、圧縮機１の運転中、即ち、冷房運転中であってもブライン循環回路２０への給水を行うことができる。特に、給水手段からの低温の水を直接冷媒対ブライン熱交換器３０に流すことができるので、より効果的に冷媒対ブライン熱交換器３０を流れる冷媒を冷却することができる。
【００８３】
以上詳述したように、本発明により冷凍サイクル装置Ｓの蒸発器における冷凍能力を改善して、性能の向上を図ることができる。特に、本発明により外気温度が高い状況下において冷凍能力が極端に悪化する不都合を解消することができるので、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクル装置Ｓを用いたエアコンや冷蔵庫の実用化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施例の冷凍サイクル装置の全体構成図である（実施例１）。
【図２】図１の冷凍サイクル装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の冷凍サイクル装置の冷媒回路を流れる冷媒のｐ−ｈ線図である。
【図４】図１の冷凍サイクル装置の冷媒回路を流れる冷媒の温度とエントロピーの関係を示す図である。
【図５】ある都市における真夏（８月）の１ヶ月間の最高気温と最低気温を示した図である。
【図６】図１の冷凍サイクル装置のブラインの冷却運転を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施例の冷凍サイクル装置のブラインの冷却運転を説明する図である（実施例２）。
【図８】本発明のもう一つの他の実施例の冷凍サイクル装置のブラインの冷却運転を説明する図である（実施例３）。
【図９】本発明の更にもう一つの他の実施例の冷凍サイクル装置の全体構成図である（実施例４）。
【図１０】従来の冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図１１】図１０の冷凍サイクル装置における外気温に伴うＣＯＰ変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
Ｃ  コントローラ
Ｓ  冷凍サイクル装置
１  圧縮機
２  放熱器
４  膨張弁
５  蒸発器
７  四方弁
１０  冷媒回路
２０  ブライン循環回路
２２  熱交換器（本発明の冷却手段）
２２Ｆ  ファン
２４  ブラインタンク
２６  ポンプ
３０  冷媒対ブライン熱交換器
４０  冷媒導入管
４１  冷媒吐出管
４２、４３、４４、４５、４６  冷媒配管
５０、５２、５４、５６  配管（ブライン循環回路の配管）
５７  給水配管
５７Ｖ  給水弁
５８  取出配管
６０  熱交換配管
６２  熱交換部
７０  給湯装置
８０  ヒートポンプ装置
９０  熱交換器
９５  給水配管
９５Ｖ  給水弁
【図１】
2009186115.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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