JP2000274894A

JP2000274894A - ヒートポンプ

Info

Publication number: JP2000274894A
Application number: JP11073469A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Masuda; 哲也増田; Toshihiko Takamiyagi; 俊彦高宮城; Kazuaki Mizukami; 和明水上; Taiji Yamamoto; 泰司山本; Kenji Nasako; 賢二名迫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒の漏洩量を低減することが可能なヒート
ポンプを提供する。【解決手段】冷媒を凝縮する凝縮器２と、冷媒を膨張
させるための減圧器３と、凝縮した冷媒を蒸発させるた
めの蒸発器４と、蒸発した冷媒を圧縮して、高温高圧の
状態にした冷媒を凝縮器２に吐出する圧縮器１とが管路
により連結されたヒートポンプであって、凝縮器２の出
口から蒸発器４の入口までの一方管路に位置し、管路の
開閉を行なう第１の弁６ｂ、６ｃと、蒸発器４の出口か
ら凝縮器２の入口までの他方管路に位置し、管路の開閉
を行なう第２の弁６ｄ、６ａとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートポンプに
関し、より特定的には、冷媒の外部への漏洩を最小限に
抑制することが可能なヒートポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱を温度の低いところから汲み上
げて温度の高いところへ移す作用をするヒートポンプが
知られている。図５は、従来から一般に知られているヒ
ートポンプの一例を説明するための模式図である。図５
を参照して、ヒートポンプは、圧縮機１０１と、凝縮器
１０２と、減圧器１０３と、蒸発器１０４とが、冷媒が
循環する循環管路によって各々接続されている。そし
て、図５に示すように、矢印の方向に冷媒を循環させる
ことにより、ヒートポンプサイクルが行なわれる。

【０００３】ここで、図５に示したヒートポンプの作用
について簡単に説明する。まず、蒸発器１０４から排出
された低圧の気化冷媒が圧縮機１０１に送り込まれる。
この圧縮機１０１内において、気化冷媒が断熱圧縮され
る。そして、このように圧縮された気化冷媒が、凝縮器
１０２へと送り込まれる。そして、凝縮器１０２内にお
いて気化冷媒が凝縮し、放熱する。この際、凝縮器１０
２内において、気化冷媒が等圧液化される。そして、こ
の等圧液化された冷媒は、減圧器１０３へと送り込まれ
る。この減圧器１０３において、送り込まれた冷媒を膨
張させることにより、冷媒を低圧化する。そして、この
低圧化された液化冷媒は、再び蒸発器１０４へと送り込
まれる。

【０００４】ここで、上記のようなヒートポンプは、冷
凍機や空気調和設備（以下空調設備という）などにおい
て用いられる。

【０００５】ここで、従来のヒートポンプにおいては、
冷媒として主にＨＣＦＣ系もしくはＨＦＣ系の冷媒が用
いられている。これらＨＣＦＣ系もしくはＨＦＣ系の冷
媒は、毒性も可燃性もない。このため、ヒートポンプの
管路などから外部の大気中にこれらの冷媒が漏洩するよ
うな場合にも、漏れた冷媒に引火して爆発が起こる、あ
るいは漏れた冷媒によりヒートポンプを含む設備のそば
にいた作業者などが中毒をおこす、というような大きな
事故を発生させることはなかった。そして、従来、この
ようなヒートポンプにおいては、冷媒の漏洩による被害
は殆ど起きていなかったので、ヒートポンプにおける冷
媒の漏洩に関する安全対策は、実質上、殆ど講じられて
いなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、地球環境への配
慮などから、冷媒として上記のようなＨＣＦＣ系もしく
はＨＦＣ系の冷媒ではなく、環境への影響が比較的小さ
い炭化水素やアンモニアなどの自然冷媒を用いる場合が
多くなりつつある。しかし、炭化水素やアンモニアなど
の自然冷媒は、上記のようなＨＣＦＣ系もしくはＨＦＣ
系の冷媒とは異なり、可燃性や有毒性を有する場合があ
る。このような可燃性や毒性を有する自然冷媒を用いた
ヒートポンプにおいて、冷媒の漏洩が発生した場合に
は、この漏洩した冷媒に起因して、上記のような爆発事
故、あるいは中毒事故などの事故が発生する危険性があ
る。

【０００７】たとえば、冷媒としてアンモニアを用いる
場合を考える。ここで、アンモニアには毒性があり、こ
の冷媒としてのアンモニアがヒートポンプの装置の外部
へと漏洩することによって、上記のような重大な事故に
つながる危険性がある。特に、冷媒が徐々に少量ずつ外
部へと漏洩するスローリークなどが発生した場合には、
このヒートポンプを備える装置が設置された室内にアン
モニアが徐々に放出されることになる。そして、その室
内に作業者などがいる場合、この作業者が冷媒であるア
ンモニアの漏洩に気づくのが遅れ、重大な事故につなが
る危険性が大きい。

【０００８】また、冷媒として炭化水素を用いる場合に
ついて考える。炭化水素は可燃性を有する。そのため、
冷媒としての炭化水素がヒートポンプから漏洩した場
合、この炭化水素に引火することにより、爆発事故が発
生するという危険性がある。

【０００９】このように、毒性や可燃性を有する自然冷
媒を用いる際には、冷媒の取扱いなどに十分な注意を払
い、上記のような事故を未然に防止するための対応策を
講じる必要がある。

【００１０】しかし、一方で、図５に示したようなヒー
トポンプでは、ヒートポンプから冷媒が漏洩することを
完全に防止することは難しい。このため、上記のような
可燃性や毒性を有する自然冷媒が、ヒートポンプから漏
洩したような場合にも、この冷媒の漏れによる外部への
影響を最小限に抑えることが可能なヒートポンプが求め
られる。しかし、従来のヒートポンプにおいては、上述
のように冷媒の漏れについては何ら対策は取られておら
ず、自然冷媒の漏れによる外部への影響を抑制すること
は困難であった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の目的は、冷媒の
漏洩量を最小限に抑え、冷媒の漏れによる外部への影響
を小さくすることが可能なヒートポンプを提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の一の局面にお
けるヒートポンプは、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を
膨張させるための減圧器と、凝縮した冷媒を蒸発させる
ための蒸発器と、蒸発した冷媒を圧縮して、高温高圧の
状態にした冷媒を凝縮器に吐出する圧縮機とが管路によ
り連結されたヒートポンプであって、第１の弁と第２の
弁とを備える。第１の弁は、凝縮器の出口から蒸発器の
入口までの一方管路に位置し、管路の開閉を行なう。第
２の弁は、蒸発器の出口から凝縮器の入口までの他方管
路に位置し、管路の開閉を行なう（請求項１）。

【００１３】このため、ヒートポンプの管路から冷媒の
漏洩した場合に、第１の弁と第２の弁とを閉じることに
より、ヒートポンプの循環管路を、漏れが発生した部分
を含む領域と、漏れが発生していない領域とに分けるこ
とができる。これにより、冷媒の漏洩に対する処置が遅
れることにより、長時間冷媒の漏洩が続くような場合に
も、冷媒の最大漏洩量を、冷媒の漏れが発生した部分を
含む領域に位置する冷媒の量とすることができる。つま
り、冷媒の漏れが発生した部分を含まない領域に位置す
る冷媒は、冷媒の漏れが発生した上記部分から外部へ漏
れることはない。この結果、ヒートポンプの管路から大
部分の冷媒が漏洩するといったような事態を避けること
ができる。このため、冷媒の漏洩が起こった場合に、こ
の冷媒の最大漏洩量を低減することができる。そのた
め、冷媒の漏洩による爆発や外部の作業者もしくは使用
者などが中毒を起こすというような事故の発生を防止で
きる。

【００１４】上記一の局面におけるヒートポンプでは、
第１の弁が、凝縮器出口側弁と減圧器出口側弁とを含
み、第２の弁が蒸発器出口側弁と圧縮機出口側弁とを含
んでいてもよい。凝縮器出口側弁は凝縮器の出口と減圧
器の入口との間に位置していてもよく、減圧器出口側弁
は減圧器の出口と蒸発器の入口との間に位置していても
よい。蒸発器出口側弁は蒸発器の出口と圧縮機の入口と
の間に位置していてもよく、圧縮機出口側弁は圧縮機の
出口と凝縮器の入口との間に位置していてもよい（請求
項２）。

【００１５】この場合、ヒートポンプの管路に凝縮器と
減圧器と蒸発器と圧縮機とをそれぞれ区分するように４
つの弁を配置するので、ヒートポンプから冷媒の漏洩が
発生するような場合にも、凝縮器、減圧器、蒸発器およ
び圧縮機のそれぞれの機器を含む4つの領域にヒートポ
ンプの管路を分離できる。この結果、冷媒の漏洩が発生
した個所を含む管路の領域をより小さくすることができ
る。このため、冷媒の最大漏洩量をより少なくすること
ができる。この結果、冷媒の漏洩による外部への影響を
より小さくすることができる。

【００１６】上記一の局面におけるヒートポンプでは、
バイパス管路とバイパス弁とを備えていてもよい。バイ
パス管路は、凝縮器の出口と蒸発器の入口とを連結して
いてもよく、バイパス弁は、バイパス管路に位置し、バ
イパス管路の開閉を行なってもよい（請求項３）。

【００１７】ここで、凝縮器の出口側の管路において
は、冷媒は高圧でありかつ液化した状態となっている。
一方、蒸発器の入口側においては、冷媒は低圧の液化し
た状態となっている。そして、凝縮器の出口側の管路に
おいて冷媒の漏洩が発生したような場合には、その管路
の内部に存在する冷媒の圧力が非常に高くなっているた
め、冷媒の漏洩発生箇所から外部へと激しく噴出する。
このため、冷媒の漏洩量が非常に多くなる場合があっ
た。

【００１８】そこで、上記のようにバイパス管路とバイ
パス弁とを配置すれば、凝縮器の出口側の管路（高圧領
域）から減圧器を経由せず、バイパス管路を経由して直
接蒸発器の入口側の管路（低圧領域）に冷媒を移送する
ことが可能となる。そのため、凝縮器の出口側の管路
（高圧領域）において冷媒の漏洩が発生したような場合
に、このバイパス弁を開ける操作を行なえば、凝縮器出
口側の管路に位置する高圧の冷媒を、直接蒸発器入口側
の低圧領域へと移送することができる。この結果、凝縮
器出口側の、冷媒の漏洩が発生した管路における冷媒の
圧力を迅速に低下させることができる。この結果、冷媒
の漏洩量の増大を抑制することができる。

【００１９】上記一の局面におけるヒートポンプでは、
第１および第２の弁が、ヒートポンプの運転中に、管路
における冷媒の流れを遮断することができる開閉弁であ
ってもよい。

【００２０】この発明の他の局面におけるヒートポンプ
は、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒を膨張させるための
減圧器と、凝縮した冷媒を蒸発させるための蒸発器と、
蒸発した冷媒を圧縮して、高温高圧の状態にした冷媒を
凝縮器に吐出する圧縮機とが管路により連結されたヒー
トポンプであって、バイパス管路とバイパス弁とを備え
る。バイパス管路は、凝縮器の出口と蒸発器の入口とを
連結する。バイパス弁は、バイパス管路に位置し、バイ
パス管路の開閉を行なう（請求項４）。

【００２１】このため、高圧の冷媒が存在する凝縮器の
出口側の管路において冷媒の漏れが発生するような場合
にも、バイパス弁を開けることにより、冷媒の漏洩が発
生した領域から、バイパス管路を経由して、冷媒を蒸発
器の入口側へと移すことができる。この結果、冷媒の漏
れが発生した凝縮器出口側の管路における冷媒の圧力を
迅速に低下させることができる。この結果、冷媒の漏洩
量を低減することができる。

【００２２】上記一の局面または上記他の局面における
ヒートポンプでは、管路からの冷媒の漏れを検出する検
出手段を備えていてもよい(請求項５）。

【００２３】この場合、管路からの冷媒の漏れを検知し
て、その情報に応じて、第１および第２の弁を閉じる操
作、もしくはバイパス弁を開ける操作を迅速に実施する
ことができる。このため、冷媒の漏洩量を確実に低減す
ることができる。

【００２４】上記一の局面または他の局面におけるヒー
トポンプでは、検出手段が、管路の内部における冷媒の
圧力を検出するセンサと、管路の内部における冷媒の温
度を検出するセンサとの、少なくともいずれか１つを含
んでいてもよい（請求項６）。

【００２５】ここで、管路から冷媒が漏洩する場合に
は、管路の内部における冷媒の圧力が急激に低下する、
あるいは管路の内部における冷媒の温度が急激に変化す
るといった現象が起こる。このため、上記のようなセン
サを検出手段として用いることにより、ヒートポンプの
管路からの冷媒の漏洩を確実に検出することができる。

【００２６】この発明の別の局面におけるヒートポンプ
は、凝縮器と、減圧器と、蒸発器と、圧縮機と、循環経
路と、電磁開閉弁と、検出手段と、制御手段とを備え
る。凝縮器は冷媒を凝縮する。減圧器は冷媒を膨張させ
る。蒸発器は、凝縮した冷媒を蒸発させる。圧縮機は、
蒸発した冷媒を圧縮して、高温高圧の状態にした冷媒を
凝縮器に吐出する。循環管路は、凝縮器と減圧器と蒸発
器と圧縮機とを連結する。電磁開閉弁は、循環管路に設
けられ、循環管路を開閉する。検出手段は、循環管路か
らの冷媒の漏れを検出する。制御手段は、検出手段によ
って冷媒の漏れが検出されたことに応じて、電磁開閉弁
を閉じるように制御する（請求項７）。

【００２７】このため、ヒートポンプにおいて冷媒の漏
れが発生したような場合にも、その冷媒の漏れを検出
し、それに応じて冷媒の漏れが発生している個所への冷
媒の流入を防止するように電磁開閉弁を閉じることがで
きる。この結果、冷媒の漏洩量を低減することができ
る。

【００２８】上記別の局面におけるヒートポンプでは、
電磁開閉弁が凝縮器の出口と減圧器の入口との間の循環
管路に位置する凝縮器出口側電磁開閉弁と、蒸発器の出
口と圧縮機の入口との間の循環管路に位置する蒸発器出
口側電磁開閉弁とを含んでいてもよい。検出手段は、蒸
発器の出口側に位置する循環管路に設けられ、冷媒の漏
れを検出するセンサを含んでいてもよい。制御手段は、
センサによって冷媒の漏れが検出されたことに応じて、
凝縮器出口側電磁開閉弁を閉じるように制御する手段を
含んでいてもよい。凝縮器出口側電磁開閉弁を閉じた状
態で、圧縮機の運転を続行することにより、凝縮器出口
側電磁開閉弁から蒸発器を介して蒸発器出口側電磁開閉
弁までの領域より、蒸発器出口側電磁開閉弁から凝縮器
を介して凝縮器出口側電磁開閉弁までの領域へと所定量
の冷媒を移動させる手段と、所定量の冷媒を移動させた
後、蒸発器出口側電磁開閉弁を閉にする手段と、ヒート
ポンプの運転を停止する手段とを備えていてもよい（請
求項８）。

【００２９】この場合、蒸発器の出口側の管路において
冷媒の漏洩が発生した際に、凝縮器出口側電磁開閉弁を
閉じることにより、この蒸発器の出口側の管路（冷媒の
漏れが発生している領域）へ凝縮器から新たに冷媒が流
入することを防止できる。この結果、冷媒の漏れが発生
している領域へ流入した新たな冷媒が漏洩発生個所から
ヒートポンプの外部へと漏れることを防止できる.この
ため、冷媒の漏洩量が増大することを防止できる。

【００３０】また、凝縮器出口側電磁開閉弁を閉じた状
態で、圧縮機の運転を続行するので、冷媒の漏れが発生
している蒸発器の出口側の管路から、冷媒の漏洩個所が
ない圧縮機の出口側の管路へと冷媒を移送することがで
きる。その結果、冷媒の漏れが発生している領域に存在
する冷媒の量を減少させることができる。そのため、ヒ
ートポンプの外部へと漏洩する可能性のある冷媒の量を
低減することができる。この結果、冷媒の漏洩による外
部への影響を小さくすることができる。

【００３１】また、所定量の冷媒を移動させた後に、蒸
発器出口側電磁開閉弁を閉じることにより、冷媒の漏洩
が発生している領域と、冷媒の漏洩がなく、かつ圧縮機
により冷媒が移動させられた領域との間を、凝縮器出口
側電磁開閉弁と蒸発器出口側電磁開閉弁とによって確実
に分離することができる。

【００３２】上記別の局面におけるヒートポンプでは、
電磁開閉弁が、凝縮器の出口と減圧器の入口との間の循
環経路に位置する凝縮器出口側電磁開閉弁と、蒸発器の
出口と圧縮機の入口との間の循環経路に位置する蒸発器
出口側電磁開閉弁と、減圧器の出口と蒸発器の入口との
間の循環経路に位置する減圧器出口側電磁開閉弁と、圧
縮機の出口と凝縮器の入口との間の循環管路に位置する
圧縮機出口側電磁開閉弁とを含んでいてもよい。検出手
段は、圧縮機の出口側に位置する循環管路に設置され、
冷媒の漏れを検出する圧縮機出口側センサと、減圧器の
出口側に位置する循環管路に設置され、冷媒の漏れを検
出する減圧器出口側センサとを含んでいてもよい。制御
手段は、圧縮機出口側センサと減圧器出口側センサとの
少なくともいずれか一方により、循環管路からの冷媒の
漏れが検出されたことに応じて、凝縮器出口側電磁開閉
弁と蒸発器出口側電磁開閉弁と減圧器出口側電磁開閉弁
と圧縮機出口側電磁開閉弁とを閉じるように制御する手
段を含んでいてもよい。ヒートポンプの運転を停止する
手段を備えていてもよい（請求項９）。

【００３３】この場合、圧縮機出口側センサと減圧器出
口側センサとの少なくともいずれか一方により冷媒の漏
れが検出された場合に、循環管路を少なくとも４つの領
域に分けることができる。このため、循環管路に電磁開
閉弁が形成されていない場合とは異なり、冷媒の漏洩が
発生した場合に、漏洩個所からヒートポンプの外部へと
漏洩する可能性のある冷媒の量を低減することができ
る。

【００３４】また、圧縮機出口側センサと減圧器出口側
センサとの少なくともいずれか一方が冷媒の漏れを検出
したことに応じて、凝縮器出口側電磁開閉弁と蒸発器出
口側電磁開閉弁と減圧器出口側電磁開閉弁と圧縮機出口
側電磁開閉弁とを閉じるので、冷媒の漏洩が発生した場
合にも迅速に循環管路を少なくとも４つの領域に分ける
ことが可能となる。この結果、冷媒の漏洩量をより低減
することができる。

【００３５】この発明のもう１つの局面におけるヒート
ポンプは、凝縮器と減圧器と蒸発器と圧縮機と循環管路
とバイパス管路とバイパス電磁開閉弁と検出手段と制御
手段とを備える。凝縮器は冷媒を凝縮する。減圧器は冷
媒を膨張させる。蒸発器は凝縮した冷媒を蒸発させる。
圧縮機は蒸発した冷媒を圧縮して、高温高圧の状態にし
た冷媒を凝縮器に吐出する。循環管路は、凝縮器と減圧
器と蒸発器と圧縮機とを連結する。バイパス管路は、凝
縮器と減圧器との間の循環管路と、減圧器と蒸発器との
間の循環管路とを接続する。バイパス電磁開閉弁は、バ
イパス管路に位置し、バイパス管路の開閉を行なう。検
出手段は、循環管路からの冷媒の漏れを検出する。制御
手段は、検出手段によって循環管路からの冷媒の漏れが
検出されたことに応じて、バイパス電磁開閉弁を開ける
ように制御する（請求項１０）。

【００３６】このため、凝縮器出口側の循環管路のよう
に冷媒が高圧となっている領域において、冷媒の漏れが
発生したような場合にも、冷媒の漏洩量を低減できる。
すなわち、検出手段によって冷媒の漏れが検出されたこ
とに応じてバイパス電磁開閉弁を開けることにより、バ
イパス管路を通じて、冷媒の漏洩が発生した領域（凝縮
器出口側の循環管路）から高圧の冷媒を蒸発器入口側の
循環管路へと逃がすことができる。この結果、冷媒の漏
れを検出した後すみやかに、漏洩が発生した領域におけ
る循環管路内の冷媒の圧力を低下させることができる。
この結果、冷媒の漏洩量を低減することができる。

【００３７】また、冷媒の漏洩を検出した後、凝縮器出
口側の循環管路における冷媒の圧力を低減できるので、
冷媒の漏洩個所の修理など、その後のメンテナンス時に
おける安全を確保することができる。

【００３８】上記もう１つの局面におけるヒートポンプ
では、圧縮機の出口と凝縮器の入口との間の循環管路に
設けられた圧縮機出口側電磁開閉弁と、検出手段によっ
て循環管路からの冷媒の漏れが検出されたことに応じ
て、圧縮機出口側電磁開閉弁を閉じるように制御する他
の制御手段とを備えていてもよい。（請求項１１）。

【００３９】この場合、圧縮機出口側電磁開閉弁を閉じ
ることにより、凝縮器を介して凝縮器出口側の循環管路
（漏洩が発生した領域）へと冷媒が流入することを防止
することができる。この結果、冷媒の漏洩量をさらに低
減することができる。

【００４０】また、圧縮機出口側電磁開閉弁を閉じた状
態で、圧縮機の運転を続行することにより、蒸発器出口
側の冷媒を圧縮機と圧縮機出口側電磁開閉弁との間の循
環管路に送り込むことができる。これにより、結果的に
蒸発器の入口側における循環管路内部の冷媒の圧力を低
下させることができるので、凝縮器出口側と蒸発器入口
側とにおける循環管路内の冷媒の圧力差をより大きくす
ることができる。そのため、より多くの冷媒を凝縮器出
口側から蒸発器入口側へと流すことができる。この結
果、漏洩が発生した領域からより多くの冷媒を取り除く
ことができる。このため、冷媒の漏洩量を低減すること
ができる。

【００４１】上記もう１つの局面におけるヒートポンプ
では、凝縮器出口側電磁開閉弁と、蒸発器出口側電磁開
閉弁と、凝縮器と減圧器との間の循環管路における冷媒
の圧力と、減圧器と蒸発器との間の循環管路における冷
媒の圧力とがほぼ等しくなった後に、バイパス電磁開閉
弁と凝縮器出口側電磁開閉弁と蒸発器出口側電磁開閉弁
とを閉じるように制御する手段と、ヒートポンプの運転
を停止する手段とをさらに備えていてもよい。凝縮器出
口側電磁開閉弁は、凝縮器の出口と減圧器の入口との間
の循環管路に位置していてもよく、蒸発器出口側電磁開
閉弁は、蒸発器の出口と圧縮機の入口との間の循環管路
に位置していてもよい（請求項１２）。

【００４２】この場合、凝縮器出口側の高圧の冷媒がバ
イパス管路を経由して蒸発器入口側の循環管路へと流れ
た後、バイパス電磁開閉弁と凝縮器出口側電磁開閉弁と
蒸発器出口側電磁開閉弁とを閉じることにより、冷媒の
漏れが発生した領域と、それ以外の領域とを区分するこ
とができる。この結果、確実に冷媒の最大漏洩量を低減
することができる。

【００４３】上記一の局面または他の局面または別の局
面またはもう１つの局面におけるヒートポンプでは、冷
媒の漏れの有無を表示する表示装置をさらに備えていて
もよい（請求項１３）。

【００４４】この場合、冷媒の漏れの有無を表示装置に
よりヒートポンプの周りにいる作業者や使用者などに迅
速に伝えることができる。この結果、冷媒による中毒事
故の発生などを確実に防止することができ、作業者や使
用者の安全を確保することができる。

【００４５】上記一の局面または他の局面または別の局
面またはもう１つの局面におけるヒートポンプでは、冷
媒として、可燃性および毒性の少なくともいずれか一方
を有する冷媒を用いてもよい。自然冷媒を用いてもよ
い。また、この自然冷媒はいてもよい。

【００４６】この場合、上記のような可燃性や毒性を有
する冷媒を用いたヒートポンプに、冷媒の漏洩量を低減
することができる本発明を適用すれば、特に顕著な効果
を奏することができる。

【００４７】上記一の局面または他の局面または別の局
面またはもう１つの局面におけるヒートポンプでは、冷
媒として自然冷媒を用いてもよい。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。

【００４９】図１は、本発明によるヒートポンプの実施
の形態を説明するための模式図である。図１を参照し
て、ヒートポンプは、圧縮機１と凝縮器２と減圧器３と
蒸発器４とを備え、これらの圧縮機１と凝縮器２と減圧
器３と蒸発器４とが循環管路により連結されている。こ
の循環管路の中を、図中の矢印のように冷媒が循環す
る。ここで、冷媒としては、炭化水素やアンモニアなど
の可燃性や毒性を有する自然冷媒を用いてもよい。

【００５０】また、循環管路においては、第１および第
２の弁としての電磁弁６ａ〜６ｄが配置されている。さ
らに、圧縮機１、凝縮器２、減圧器３および蒸発器４の
それぞれの出口側には、循環管路からの冷媒の漏洩を検
出するための漏洩センサ５ａ〜５ｄが設置されている。
漏洩センサは温度センサと圧力センサとを含む。また、
凝縮器２の出口側に位置する循環管路と蒸発器４の入口
側に位置する循環管路とを接続するようにバイパス管路
８が設置されている。バイパス管路８にはバイパス弁７
が設けられている。

【００５１】このため、ヒートポンプの循環管路におい
て冷媒の漏洩があった場合に、これらの電磁弁６ａ〜６
ｄを閉じることにより、循環管路を少なくとも２つの領
域に分割することができる。これにより、循環管路にお
いて冷媒の漏洩が発生した場合に、冷媒の漏洩が発生し
た個所を含む領域と、冷媒の漏洩が発生していない領域
とにヒートポンプの循環管路を分離することが可能とな
る。この結果、電磁弁６ａ〜６ｄを設けない場合と比較
して、冷媒の最大漏洩量を低減することができる。

【００５２】また、図１に示すように、ヒートポンプで
は圧縮機１、凝縮器２、減圧器３および蒸発器４のそれ
ぞれの機器間を分離する位置に４つの電磁弁６ａ〜６ｄ
を配置している。このため、冷媒の漏洩が発生した場合
にこの電磁弁６ａ〜６ｄを閉じることにより、ヒートポ
ンプの循環管路を４つの領域に分離することができる。
これにより、循環管路において冷媒の漏洩が発生した場
合に、その冷媒の漏洩が発生した個所を含む循環管路
（冷媒の漏洩領域）に位置する冷媒量をより少なくする
ことができる。この結果、冷媒の漏洩量をより低減する
ことができる。

【００５３】また、ヒートポンプがバイパス管路８およ
びバイパス弁７を備えるので、凝縮器２の出口側のよう
な冷媒の圧力が高い領域において冷媒の漏洩が発生した
場合にも、凝縮器２の出口側からバイパス管路８を経由
して蒸発器４の入口側へと減圧器３を介さずに冷媒を流
すことができる。このため、冷媒の漏洩領域における冷
媒の圧力を急激に低下させることができる。この結果、
冷媒の漏洩量を低減することができる。

【００５４】また、漏洩センサ５ａ〜５ｄを備えるの
で、循環管路において冷媒の漏洩が発生した場合に、そ
の冷媒の温度もしくは圧力の変化から冷媒の漏洩を迅速
に検知することができる。そして、そのような冷媒の漏
洩を検知した後、その情報に基づいて電磁弁６ａ〜６ｄ
およびバイパス弁７を制御することにより、冷媒の漏洩
量を確実に低減することができる。

【００５５】ここで、ヒートポンプは、冷媒の漏洩を表
示する表示装置を備えていてもよい。この場合、ヒート
ポンプの周囲に作業者などがいるような際にも、作業者
に冷媒の漏洩を確実に知らせることができる。このた
め、冷媒として毒性や可燃性を有する自然冷媒を用いた
ような場合にも、冷媒の漏洩によって人的被害が発生す
ることを確実に防止できる。

【００５６】また、表示装置に代えて、音声やその他の
手段により作業者に冷媒の漏洩を通知する装置を備えて
いてもよい。

【００５７】以下、図２〜４を参照して、図１に示した
ヒートポンプにおいて冷媒の漏洩が発生した場合の制御
方法を説明する。図２〜４は、ヒートポンプにおいて冷
媒の漏洩が発生した場合の制御方法を説明するための制
御フロー図である。

【００５８】まず、図２を参照して、凝縮器２（図１参
照）の出口側のような高圧部において冷媒の漏洩が発生
した場合の制御方法を説明する。

【００５９】この場合、温度センサおよび圧力センサを
含む漏洩センサ５ｂ（図１参照）において、冷媒の漏洩
が検出される（Ｓ１）。そして、この漏洩センサ５ｂに
より冷媒の漏洩が検出されたことに応じて、バイパス弁
７（図１参照）を開ける工程（Ｓ２）と圧縮機１（図１
参照）の出口側の電磁弁６ａ（図１参照）を閉じる工程
（Ｓ３）とを実施する。その後、高圧部（凝縮器２の出
口側に位置する循環管路の領域）の冷媒を低圧部（蒸発
器４の入口側に位置する循環管路の領域）へ流す工程
（Ｓ４）を行なう。

【００６０】ここで、バイパス弁７を開けることによ
り、凝縮器２の出口側の循環管路に位置する高圧の冷媒
を、バイパス管路８を介して蒸発器４の入口側の配管管
路へと流すことができる。なお、蒸発器４の入口側の配
管管路における冷媒の圧力は、減圧器３を冷媒が通過す
ることにより、凝縮器２の出口側における冷媒の圧力よ
りも低くなっている。そして、この圧力差により冷媒は
自然に凝縮器２の出口側から蒸発器４の入口側へとバイ
パス管路８を経由して流れることになる。

【００６１】このため、冷媒の漏れが発生した凝縮器２
の出口側の領域から、減圧器３を介することなく迅速に
冷媒を蒸発器４の入口側へと移すことができるので、冷
媒の漏れが発生した領域の冷媒の圧力を低下させると同
時に、冷媒の漏れが発生した領域に存在する冷媒量を少
なくすることができる。この結果、冷媒の漏洩量を低減
することができる。

【００６２】また、電磁弁６ａを閉じた状態で、圧縮機
１の運転を続ければ、圧縮機１と電磁弁６ａとの間の循
環管路に、蒸発器４が位置する循環管路の領域から冷媒
を移送することができる。このため、蒸発器４の入口側
に位置する循環管路の冷媒の圧力をより低くすることが
できる。これにより、より多くの冷媒を凝縮器２の出口
側の循環管路から蒸発器４の入口側の循環管路へと流す
ことができる。この結果、冷媒の漏洩が発生している個
所を含む凝縮器２の出口側領域から、冷媒をより多く取
除くことができるので、冷媒の漏洩量をより少なくする
ことができる。

【００６３】次に、ヒートポンプの運転を停止し、電磁
弁６ｂ〜６ｄおよびバイパス弁７をすべて閉じる工程
（Ｓ５）を実施する。これにより、冷媒の漏洩が発生し
た領域（電磁弁６ａから凝縮器２を介して電磁弁６ｂま
での循環管路部分）と、それ以外の冷媒の漏洩が発生し
ていない循環管路領域とを、電磁弁６ａ、６ｂによって
分離することができる。この結果、冷媒の漏洩個所の復
旧などの作業が遅れたような場合にも、冷媒の漏洩量を
削減することができる。

【００６４】次に、図３を参照して、蒸発器４の出口側
のように比較的冷媒の圧力が低い領域（低圧部）におい
て冷媒の漏洩が発生した場合の制御方法を説明する。

【００６５】図３を参照して、まず、冷媒の漏洩を漏洩
センサ５ｄ（図１）により検出する（Ｓ１）。次に、冷
媒の漏洩が検出されたことに応じて、凝縮器２の出口側
に位置する電磁弁６ｂを閉じる工程（Ｓ６）を実施す
る。なお、バイパス弁７は通常運転中は閉じた状態にな
っている。

【００６６】そして、このように電磁弁６ｂを閉じるこ
とにより、冷媒の漏洩が発生した領域（蒸発器４が含ま
れる循環管路の領域）へ、新たな冷媒が凝縮器２から減
圧器３を通って供給されることを防止できる。この結
果、冷媒の漏洩量を低減することができる。

【００６７】次に、圧縮機１の運転を続行することによ
り、冷媒の漏洩が発生した領域（低圧部）の冷媒を、高
圧部（凝縮器２が含まれる循環管路の領域）に移動させ
る工程（Ｓ７）を実施する。このため、圧縮機１の運転
を続行することにより、冷媒が漏洩した領域から、冷媒
を高圧部へと移動させることができる。この結果、冷媒
の漏洩量をより低減することができる。

【００６８】次に、ヒートポンプの運転を停止し、電磁
弁６ａ、６ｃ、６ｄを閉じる工程（Ｓ５）を実施する。

【００６９】このように、電磁弁６ａ、６ｃ、６ｄを閉
じることにより、循環管路において冷媒の漏洩が発生し
た領域と、それ以外の冷媒の漏洩が発生していない領域
とを分離することができる。この結果、冷媒の漏洩個所
の復旧が遅れるような場合においても、冷媒の漏洩量が
増大することを防止できる。

【００７０】次に、図４を参照して、圧縮機１もしくは
減圧器３付近において冷媒の漏洩が発生した場合の制御
方法について説明する。

【００７１】図４を参照して、漏洩センサ５ａもしくは
５ｃ（図１参照）において、冷媒の漏洩を検出する（Ｓ
１）。

【００７２】そして、この冷媒の漏洩が検出されたこと
に応じて、ヒートポンプの運転を停止し、すべての電磁
弁（電磁弁６ａ〜６ｄ）を閉じる工程（Ｓ５）を実施す
る。このため、図４に示したように、冷媒の漏洩が検出
された場合、冷媒の漏洩が発生した領域（圧縮機１もし
くは減圧器３を含む循環管路の領域）と、冷媒の漏洩が
発生していない領域とを迅速に分離することができる。
ここで、圧縮機１もしくは減圧器３の内部に保持されて
いる冷媒の量は、凝縮器２もしくは蒸発器４の内部に保
持されている冷媒量に比べて極めて少ない。そのため、
冷媒の漏洩を検出したあと、上記のように迅速に領域の
分離を行うことにより、冷媒の漏洩量を極めて少なくす
ることができる。

【００７３】また、図２〜４に示した制御方法では、漏
洩センサ５ａ〜５ｄのうち、どの部分のセンサが反応し
たかによって、冷媒の漏洩個所を容易に特定できる。そ
のため、その後のヒートポンプの復旧作業など、メンテ
ナンス作業を迅速に行なうことができる。

【００７４】また、図２に示したような制御方法では、
ヒートポンプを停止する際に、ヒートポンプ内の冷媒の
圧力を十分低くすることができるので、ヒートポンプ停
止後の安全性をより向上させることができる。

【００７５】なお、本発明によるヒートポンプは、冷凍
機や空調設備に適用することができる。

【００７６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、請求項１〜１３に記載の
発明によれば、ヒートポンプの管路に複数の弁を配置し
ているので、冷媒の漏洩があったような場合にも、これ
らの弁を閉じるように制御することにより、冷媒の漏洩
が発生した領域と、それ以外の領域とを迅速に分離する
ことができる。この結果、冷媒の漏洩量を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒートポンプの実施の形態を説明
するための模式図である。

【図２】図１に示したヒートポンプにおいて、高圧部に
おいて冷媒の漏洩があった場合の制御方法を説明するた
めの制御フロー図である。

【図３】図１に示したヒートポンプにおいて、低圧部に
おいて冷媒の漏洩があった場合の制御方法を説明するた
めの制御フロー図である。

【図４】図１に示したヒートポンプにおいて、圧縮機も
しくは減圧器の部分において冷媒の漏洩があった場合の
制御方法を説明するための制御フロー図である。

【図５】従来のヒートポンプの一例を説明するための模
式図である。

【符号の説明】

１圧縮機２凝縮器３減圧器４蒸発器５ａ〜５ｄ漏洩センサ６ａ〜６ｄ電磁弁７バイパス弁８バイパス管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水上和明大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者山本泰司大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者名迫賢二大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を凝縮する凝縮器と、前記冷媒を膨張させるための減圧器と、凝縮した前記冷媒を蒸発させるための蒸発器と、蒸発した前記冷媒を圧縮して、高温高圧の状態にした前
記冷媒を前記凝縮器に吐出する圧縮機とが管路により連
結されたヒートポンプであって、前記凝縮器の出口から前記蒸発器の入口までの一方管路
に位置し、前記管路の開閉を行なう第１の弁と、前記蒸発器の出口から前記凝縮器の入口までの他方管路
に位置し、前記管路の開閉を行なう第２の弁とを備える
ヒートポンプ。
【請求項２】前記第１の弁は、前記凝縮器の出口と前記減圧器の入口との間に位置する
凝縮器出口側弁と、前記減圧器の出口と前記蒸発器の入口との間に位置する
減圧器出口側弁とを含み、前記第２の弁は、前記蒸発器の出口と前記圧縮機の入口との間に位置する
蒸発器出口側弁と、前記圧縮機の出口と前記凝縮器の入口との間に位置する
圧縮機出口側弁とを含む、請求項１に記載のヒートポン
プ。
【請求項３】前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口と
を連結するバイパス管路と、前記バイパス管路に位置し、前記バイパス管路の開閉を
行なうバイパス弁とを備える、請求項１または２に記載
のヒートポンプ。
【請求項４】冷媒を凝縮する凝縮器と、前記冷媒を膨張させるための減圧器と、凝縮した前記冷媒を蒸発させるための蒸発器と、蒸発した前記冷媒を圧縮して、高温高圧の状態にした前
記冷媒を前記凝縮器に吐出する圧縮機とが管路により連
結されたヒートポンプであって、前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口とを連結するバイ
パス管路と、前記バイパス管路に位置し、前記バイパス管路の開閉を
行なうバイパス弁とを備える、ヒートポンプ。
【請求項５】前記管路からの前記冷媒の漏れを検出す
る検出手段を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記
載のヒートポンプ。
【請求項６】前記検出手段は、前記管路の内部における前記冷媒の圧力を検出するセン
サと、前記管路の内部における前記冷媒の温度を検出す
るセンサとの少なくともいずれか１つを含む、請求項５
に記載のヒートポンプ。
【請求項７】冷媒を凝縮する凝縮器と、前記冷媒を膨張させるための減圧器と、凝縮した前記冷媒を蒸発させるための蒸発器と、蒸発した前記冷媒を圧縮して、高温高圧の状態にした前
記冷媒を前記凝縮器に吐出する圧縮機と、前記凝縮器と前記減圧器と前記蒸発器と前記圧縮機とを
連結する循環管路と、前記循環管路に設けられ、前記循環管路を開閉するため
の電磁開閉弁と、前記循環管路からの前記冷媒の漏れを検出する検出手段
と、前記検出手段によって前記冷媒の漏れが検出されたこと
に応じて、前記電磁開閉弁を閉じるように制御する制御
手段とを備える、ヒートポンプ。
【請求項８】前記電磁開閉弁は、前記凝縮器の出口と前記減圧器の入口との間の前記循環
管路に位置する凝縮器出口側電磁開閉弁と、前記蒸発器の出口と前記圧縮機の入口との間の前記循環
管路に位置する蒸発器出口側電磁開閉弁とを含み、前記検出手段は、前記蒸発器の出口側に位置する前記循
環管路に設けられ、前記循環管路からの前記冷媒の漏れ
を検出するセンサを含み、前記制御手段は、前記センサによって前記冷媒の漏れが
検出されたことに応じて、前記凝縮器出口側電磁開閉弁
を閉じるように制御する手段を含み、前記凝縮器出口側電磁開閉弁を閉じた状態で、前記圧縮
機の運転を続行することにより、前記凝縮器出口側電磁
開閉弁から前記蒸発器を介して前記蒸発器出口側電磁開
閉弁までの領域より、前記蒸発器出口側電磁開閉弁から
前記凝縮器を介して前記凝縮器出口側電磁開閉弁までの
領域へ所定量の冷媒を移動させる手段と、所定量の前記冷媒を移動させた後、前記蒸発器出口側電
磁開閉弁を閉じる手段と、前記ヒートポンプの運転を停止する手段とを備える、請
求項７に記載のヒートポンプ。
【請求項９】前記電磁開閉弁は、前記凝縮器の出口と前記減圧器の入口との間の前記循環
管路に位置する凝縮器出口側電磁開閉弁と、前記蒸発器の出口と前記圧縮機の入口との間の前記循環
管路に位置する蒸発器出口側電磁開閉弁と、前記減圧器の出口と前記蒸発器の入口との間の前記循環
管路に位置する減圧器出口側電磁開閉弁と、前記圧縮機の出口と前記凝縮器の入口との間の前記循環
管路に位置する圧縮機出口側電磁開閉弁とを含み、前記検出手段は、前記圧縮機の出口側に位置する前記循環管路に設置さ
れ、前記冷媒の漏れを検出する圧縮機出口側センサと、前記減圧器の出口側に位置する前記循環管路に設置さ
れ、前記冷媒の漏れを検出する減圧器出口側センサとを
含み、前記制御手段は、前記圧縮機出口側センサと前記減圧器
出口側センサとの少なくともいずれか一方により、前記
循環管路からの前記冷媒の漏れが検出されたことに応じ
て、前記凝縮器出口側電磁開閉弁と前記蒸発器出口側電
磁開閉弁と前記減圧器出口側電磁開閉弁と前記圧縮機出
口側電磁開閉弁とを閉じるように制御する手段を含み、前記ヒートポンプの運転を停止する手段を備える、請求
項７に記載のヒートポンプ。
【請求項１０】冷媒を凝縮する凝縮器と、前記冷媒を膨張させるための減圧器と、凝縮した前記冷媒を蒸発させるための蒸発器と、蒸発した前記冷媒を圧縮して、高温高圧の状態にした前
記冷媒を前記凝縮器に吐出する圧縮機と、前記凝縮器と前記減圧器と前記蒸発器と前記圧縮機とを
連結する循環管路と、前記凝縮器と前記減圧器との間の前記循環管路と、前記
減圧器と前記蒸発器との間の前記循環管路とを接続する
バイパス管路と、前記バイパス管路に位置し、前記バイパス管路の開閉を
行なうバイパス電磁開閉弁と、前記循環管路からの前記冷媒の漏れを検出する検出手段
と、前記検出手段によって前記循環管路からの前記冷媒の漏
れが検出されたことに応じて、前記バイパス電磁開閉弁
を開けるように制御する制御手段とを備える、ヒートポ
ンプ。
【請求項１１】前記圧縮機の出口と前記凝縮器の入口
との間の前記循環管路に位置する圧縮機出口側電磁開閉
弁と、前記検出手段によって前記循環管路からの冷媒の漏れが
検出されたことに応じて、前記圧縮機出口側電磁開閉弁
を閉じるように制御する他の制御手段とを備える、請求
項１０に記載のヒートポンプ。
【請求項１２】前記凝縮器の出口と前記減圧器の入口
との間の前記循環管路に位置する凝縮器出口側電磁開閉
弁と、前記蒸発器の出口と前記圧縮機の入口との間の前記循環
管路に位置する蒸発器出口側電磁開閉弁と、前記凝縮器と前記減圧器との間の前記循環管路における
前記冷媒の圧力と、前記減圧器と前記蒸発器との間の前
記循環管路における前記冷媒の圧力とがほぼ等しくなっ
た後に、前記バイパス電磁開閉弁と前記凝縮器出口側電
磁開閉弁と蒸発器出口側電磁開閉弁とを閉じるように制
御する手段と、前記ヒートポンプの運転を停止する手段とをさらに備え
る、請求項１０に記載のヒートポンプ。
【請求項１３】前記循環管路からの前記冷媒の漏れの
有無を表示する表示装置をさらに備える、請求項１〜１
２のいずれか１項に記載のヒートポンプ。