JP2019035564A

JP2019035564A - ヒートポンプ装置

Info

Publication number: JP2019035564A
Application number: JP2017158956A
Authority: JP
Inventors: 大島　正之; Masayuki Oshima; 正之大島; 快佐藤; Kai Sato
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: JP6827388B2

Abstract

【課題】室外機の塩害を簡単に検出する。【解決手段】外枠２に外気を吸い込む吸込口１４と、外気を吹き出す吹出口１５を有し、吸込口と吹出口を連通して送風経路２１を形成し、送風経路に室外熱交換器１７と送風ファン１９を有し、外枠内に圧縮機１６と室外熱交換器と室外制御部２０を有する室外機を備え、操作部４１と表示部４２を有するヒートポンプ装置に於いて、室外機内に塩害による腐食の進行状況を検知する腐食センサ３６と、初回電源接続による使用開始からの時間を計時するタイマ４６と、タイマの値Ｔを記憶するメモリ装置４７とを備え、腐食センサにて所定値を検出したときには、タイマの計時時間Ｔを塩害の発生した時間Ｔ１としてメモリ装置に記憶すると共に、表示部に塩害の発生を表示する塩害検知部を備えることで、簡単に塩害を検知して、メンテナンス作業を容易にした。【選択図】図７

Description

この発明は、屋外に設置される室外機を熱源として、温水暖房等を行うヒートポンプ装置に関するものである。

従来より、海岸近くの大気中に塩分の多い地域で使用されるヒートポンプ装置は、腐食を防止するために、板金部品や熱交換器に耐食性の高い材料を使用して、なるべく塩害が原因で発生する故障を削減することが行われている。しかし、塩害の発生頻度は海岸からの距離やその地域の特性によってその進行速度は個々に異なる。そこで、塩分の付着量を検出する腐食センサを室外機に取り付けて、故障の発生前に塩分の付着を報知して、メンテナンスを実施することが行われている。（例えば、特許文献１参照）

特許６０８７２６９号公報

室外機への塩分の付着の影響は、外枠の腐食や送風経路とこの送風経路内に備える熱交換器の腐食が大きいので、メンテナンス作業は、真水で外枠や送風経路、熱交換器等を洗浄すれば継続して使用できる場合が多い。しかし、腐食センサの構造は複雑であるために単純に真水で洗浄しただけでは復元できないので、腐食センサその物の交換が必要になり、洗浄や腐食センサの交換を業者に依頼するための料金が発生し、使用者の負担が大きくなる。また、使用者が自ら真水で外枠や送風経路、熱交換器等の洗浄と、腐食センサの洗浄を行っても、腐食センサを完全に復元することが難しいために、継続して使用した後の、次回の報知の発生時間が不正確になり大幅に差が発生する。更に、その次の報知の発生時間の差はより大きくなることで、結果的に故障が発生する恐れが大きくなる。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、外枠に外気を吸い込む吸込口と、外気を吹き出す吹出口を有し、前記吸込口と吹出口を連通して送風経路を形成し、前記送風経路に室外熱交換器と送風ファンを有し、前記外枠内に圧縮機と前記室外熱交換器と室外制御部を有する室外機を備え、操作部と表示部を有するヒートポンプ装置に於いて、前記室外機内に塩害による腐食の進行状況を検知する腐食センサと、初回電源接続による使用開始からの時間を計時するタイマと、前記タイマの値Ｔを記憶するメモリ装置とを備え、前記腐食センサにて所定値を検出したときには、前記タイマの計時時間Ｔを塩害の発生した時間Ｔ１として前記メモリ装置に記憶すると共に、前記表示部に塩害の発生を表示する塩害検知部を備えるものである。

この発明によれば、ヒートポンプ装置の使用開始から腐食センサの１回目の作動時間をメモリ装置に記憶することで、メンテナンス作業終了後に継続してヒートポンプ装置を使用することができ、継続使用後の２回目の塩害報知をメモリ装置に記憶された時間で報知することで、腐食センサの交換を行う必要がなくなりメンテナンス作業を容易にすることができる。
また、腐食センサの交換を行う必要がないことで、塩害報知に対応するメンテナンスは、使用者が外枠と送風経路と熱交換器を真水で塩分を洗浄するだけで簡単に行うことができ、業者に依頼する必要がなくなる。
また、腐食センサは外枠や室外熱交換器よりも耐食性能が低い鋼板の両端を絶縁材を介して固定し、絶縁材の内側に接続するセンサリード線を室外制御部に接続するだけなので、極めて安価に製造できる。

この発明一実施例の概略斜視図。同室外機の概略断面図。同概略の説明図。同要部の斜視図。同要部の拡大斜視図。同回路構成の略図。同フローチャート図。

次に、この発明に係るヒートポンプ装置を図面に示された一実施例で説明する。
１はヒートポンプ装置の室外機で、外枠２内を水平仕切板３にて上下２室に分けられ、下部には冷凍回路室４を、上部には温水回路室５を備え、連絡配管６によって、室内に設置された床暖房の温水パネル７（室内熱交換器）と接続されている。前記冷凍回路室４の底面は底板８を、前面は前パネル９、側面は側板１０、上面を前記水平仕切板３で包囲している。また、前記温水回路室５の前面は前パネル上１１、側面は側板上１２、上面の天板１３を有する。

前記冷凍回路室４の背面と左側面には空気の吸込口１４が、前面の前パネル９には空気の吹出口１５を備え、内部には圧縮機１６、蒸発器の機能を有する室外熱交換器１７、膨張弁１８、送風ファン１９と室外制御部２０等を設けている。また、前記吸込口１４と吹出口１５を連通して送風経路２１を形成し、この送風経路２１内に前記室外熱交換器１７と送風ファン１９を備え、この送風ファン１９の駆動によって、前記吸込口１４から吸い込まれた空気は室外熱交換器１７を通過することで熱交換が行われた後、吹出口１５から排気される。

前記温水回路室５の天板１３には給水用蓋２２が、右背面に配管カバー２３を備え、内部には冷媒接続バルブ２４、水−冷媒熱交換器２５、温水タンク２６、循環ポンプ２７、往き温水ヘッダ２８、戻り温水ヘッダ２９等を設け、前記戻り温水ヘッダ２９、水−冷媒熱交換器２５、温水タンク２６、循環ポンプ２７、往き温水ヘッダ２８を順次接続している。前記温水回路室５の右背面側をＬ字形衝立３０で仕切って配管接続部３１を備え、この配管接続部３１の背面に前記連絡配管６を束ねる略コの字形の固定金具３２を介して前記配管カバー２３が取り付けられる。

前記Ｌ字形衝立３０は水平仕切板３にネジ止め固定する。前記往き温水ヘッダ２８と戻り温水ヘッダ２９はＬ字形衝立３０を貫通して、このＬ字形衝立３０にネジ止め固定する。また、往き温水ヘッダ２９と戻り温水ヘッダ３０には、それぞれ４対の往き接続口３３と戻り接続口３４を備え、前記連絡配管６が背面側下方に向けて固定され、接続される。前記連絡配管６は接続される室内熱交換器７（床暖房パネル等の放熱器）と個別に接続して温水回路３５を形成し、この温水回路３５は並列に接続され、前記往き接続口３３と戻り接続口３４の数に応じて最大４個まで接続可能に形成されている。

３６は塩害による腐食の進行状況を検知する腐食センサで、前記外枠２や室外熱交換器１７よりも耐食性能が低い横長の鋼板３７と、この鋼板３７の両端を絶縁材３８を介して前記Ｌ字形衝立３０の配管接続部３１側に固定する。また、前記絶縁材３８の内側の鋼板３７にセンサリード線３９を接続し、前記センサリード線３９の他端を前記室外制御部２０に接続する。前記の鋼板３７は例えば、表面に防食処理の行われていない亜鉛メッキ鋼板で、防食処理が施していないので、直接風雨に晒さない状態であっても、海岸近くの大気中に塩分の多い地域で使用された場合には、１〜２年ほどで塩害により腐食が進行するする。前記鋼板３７の表面に塩分の層ができ、この塩分によって鋼板３７のメッキが剥がれ、センサリード線３９間の鋼板３７の腐食が進行すると表面がボロボロになりがやせ細ってゆく、そして、センサリード線３９間の抵抗値は徐々に上昇し、最終的にはセンサリード線３９の間の鋼板３７が脱落して抵抗値は無限大になる。尚、前記鋼板３７の表面付着するに塩分量と、センサリード線３９間の抵抗値の関係は、鋼板３７の材質や幅、厚さ等によって変化するため実験や経験値から予め設定する。

４０は前記室内熱交換器７の近傍に設置されたリモコンで、前面にはヒートポンプ装置の運転停止や室温設定等をボタン操作で行う操作部４１と、運転状態を液晶表示によって表示する表示部４２を有し、前記リモコン４０の内部には室温制御やタイマー制御を行う室内制御部４３を備えている。この室内制御部４３は前記室外制御部２０と連絡電線４４で接続されている。また、前記複数の室内熱交換器７とリモコン４０とで室内機４５を構成する。この実施例では室内機４５を床暖房の用途で説明するが、室内機４５としては筐体の内部に室内熱交換器７と室内送風機や室内制御部４３、操作部４１、表示部４２を一体に備えたファンコンベクタ等の空気調和機を使用することもできる。

前記室外制御部２０には、ヒートポンプ装置の設置後で初回の電源を接続した時から始まる使用開始からの時間Ｔを計時するタイマ４６と、このタイマ４６の値を記憶するメモリ装置４７と、前記腐食センサ３６の値を約７日間隔で定期的に読み込んで塩害の発生を検知する塩害検知部４８とを有する。前記腐食センサ３６はヒートポンプ装置の使用開始の抵抗値は約０．２オームで通電状態を示すが、前記センサリード線３９間の鋼板３７の腐食が進行すると表面がボロボロになりがやせ細ってゆき抵抗値が上昇し約１０００オームを検知すると、前記塩害検知部４８が塩害の発生と判断し、室内制御部４３の表示部４２に塩害発生の警告を行う。これと同時に前記タイマ４６の値Ｔ１をメモリ装置４７に記憶する。

塩害の影響は、前記外枠２や送風経路２１と、この送風経路２１内に備える室外熱交換器１７のへ腐食が大きい。前記外枠２は亜鉛メッキ鋼板に防食性の塗装が施され、前記室外熱交換器１７もアルミフィンや銅管に防食処理がされているので、腐食センサ３６で使用される鋼板３７よりもはるかに防食性能は高い。そこで、メンテナンス作業は真水（水道水）で外枠２や送風経路２１、室外熱交換器１７等を、使用者が自分で洗浄すれば継続して使用できる。この段階では塩分の付着量は少ないので、水道水を吹きかけながら洗車用のブラシ等で外枠２の外表面や室外熱交換器１７、および、前記前パネル９を外して送風経路２１や送風経路２１に面する底板８の排水穴（図示せず）等を洗い流すことで簡単にメンテナンス作業を行うことができる。

４９は前記操作部４１に備えるリセットスイッチで、前記のメンテナンス作業が終了後に操作することで前記タイマ４６がリセットされ、新たに計時が始まる。新たな計時が始まると、前記塩害検知部４８は腐食センサ３６の検知を行わずにメモリ装置４７に記録されたＴ１と現在時間Ｔの比較を開始し、Ｔ＞Ｔ１を検知した時、つまりヒートポンプ装置の使用を開始してから１回目の塩害報知が発生した時間と同じ時間の経過で２回目の塩害を報知する。使用者は１回目の塩害報知の場合と同じようにメンテナンス作業を自ら行い継続してヒートポンプ装置を使用できる。これによって、前記腐食センサ３６の交換を行う必要がなくなりメンテナンス作業を容易にすることで、塩害報知に対応するメンテナンスは、使用者が簡単に行うことができ、業者にを依頼する必要がなくなる。尚、空気中の塩分の量は海岸からの距離や季節毎の風向きや風の強さによって変化するが、ヒートポンプ装置が設置されている条件を変えずに継続して使用した場合には、ほぼ同じ経過で室外機１に塩分が付着していく。よって、使用者は２回目以後のメンテナンス作業の間隔を同じにすることで、前記外枠２や室外熱交換器１７等が塩害で破損する前に塩分を簡単に洗い流すことができ、ヒートポンプ装置の製品寿命を長くするものである。

前記往き温水ヘッダ２８には４個の往き接続口３３を備え、温水を４回路まで分岐可能で有り、分岐後の出口にはそれぞれ熱動弁等の温水制御弁５６が取り付けられ、前記室外制御部２０によって、温水制御弁５６の閉弁の時間を調節することで各部屋に設置された温水パネル７の温度を調節する。前記戻り温水ヘッダ２９は、室内の温水パネル７から戻る温水の温度をサーミスタセンサ等によって検知する戻りセンサ５７を設けている。前記温水回路３５は往き温水ヘッダ２８と連絡配管６と温水パネル７と戻り温水ヘッダ２９を連通して、温水を循環することで床暖房を行う。温水ヘッダ２８・２９の接続口３３・３４の数によって最大４つの並列な温水回路３５を設定することができる。

前記熱動弁５６は対応する温水回路３５の戻りセンサ５７の温度が設定温度に達するまでは開弁し、設定温度到達後の閉弁時間を調整することで暖房温度を調節するもので、それぞれの温水回路３５に対応するリモコン４０の温度設定に従って暖房を行う。前記圧縮機１６は室外制御部２０に備えたインバータ駆動回路（図示せず）にて約１５〜１０５Ｈｚの間で多段階に回転数を変化することで往き温水の温度を調整する。前記室外熱交換器１７は縦長で多数のアルミニューム薄板に銅管を貫通させたフィンチューブ式の熱交換器で風上側と風下側に密接して、それぞれ１列ずつ設けられている。銅管は上下に２４段設けられ、内部に前記膨張弁１８で減圧された液冷媒が流入し、空気中の熱を奪い室外熱交換器１７の出口では気体となり圧縮機１６に戻っていく。

５８は前記水−冷媒熱交換器２５と膨張弁１８との間に設けられた冷凍回路放熱器で、前記室外熱交換器１７の風下側で下端より上下に２本の銅管にて構成し、前記水−冷媒熱交換器２５と膨張弁１８を接続するものであり、室外熱交換器１７の風下側のアルミニューム薄板を共用して、室外熱交換器１７と一体に形成されることで、内部熱交換器を使用せずに吐出圧力の上昇を抑えことができるので、製造コストを低く抑えることになる。また、除霜運転での溶け残りを防止することができ、除霜の効率を向上させることができる。

前記膨張弁１８は電子式の膨張弁で圧縮機１６の回転数や冷凍回路の各部温度等によって室外制御部２０にて開度が制御される。前記送風ファン１９は樹脂製のプロペラファンで、回転数可変の送風モータ５９によって回転し、前記送風経路２１の送風を行う。

６０は前記空気吸込口１６の内側に設けられた気温センサで、サーミスタセンサー等により吸込空気の温度を検知する。６１は前記室外熱交換器１７に取り付けられた除霜センサで、室外熱交換器１７に発生した霜を検知する。６２は前記圧縮機１６の吐出側冷媒配管の表面に取り付けられた吐出温センサで、圧縮機１６の能力制御に等のために吐出冷媒の温度を検知する。６３は前記水−冷媒熱交換器２５に設けた熱交センサで、水−冷媒熱交換器２５の温度によって冷凍回路と温水回路の温度を調節する。６４は前記水−冷媒熱交換器２５の下流側で往き管６５の温度を検知する往きセンサで、この温度によって各室内熱交換器７（温水パネル）の最高温度が決まる。６６は前記水−冷媒熱交換器２５の上流側で放熱した温度の低い温水が帰る戻り管。

ヒートポンプ装置の塩害の報知とメンテナンス作業について図７のフローチャートを基に説明すれば、ヒートポンプ装置を設置して運転を開始するとタイマ４６が計時を開始する。計時方法は電源の通電時間の積算や、年月日の入力等、設置後の経過した時間がわかればどのような方法でも良い。次に、腐食センサ３６の読込が７日から１０日に１回行われる。ヒートポンプ装置の使用開始の当初は腐食センサ３６は通電状態でありほとんど抵抗が無い。腐食センサ３６の読込が定期的に行われ、鋼板３７が塩害により腐食が始まると抵抗値が上昇し約１０００オームを検知すると、塩害検知部４８が塩害の発生と判断し、室内制御部４３の表示部４２に塩害発生の警告を行う。これと同時にタイマ４６の値Ｔ１をメモリ装置４７に記憶する。

次に、塩害発生の警告を受けて使用者はメンテナンス作業を行う。塩害の影響は、外枠２や送風経路２１と、この送風経路２１内に備える室外熱交換器１７のへ腐食が大きい。そこで、メンテナンス作業は真水（水道水）で外枠２や送風経路２１、室外熱交換器１７等を、使用者が自分で洗浄すれば継続して使用できる。この段階では塩分の付着量は少ないので、水道水を吹きかけながら洗車用のブラシ等で外枠２の外表面や室外熱交換器１７、および、前パネル９を外して送風経路２１や、送風経路２１に面する底板８の排水穴（図示せず）等を洗い流すことで簡単にメンテナンス作業を行うことができる。

次に、メンテナンス作業を終了後に使用者が、操作部４１に備えるリセットスイッチ４９を操作することでタイマ４６がリセットされ、新たに計時が始まる。新たな計時が始まると、塩害検知部４８はメモリ装置４７に記録されたＴ１と現在時間Ｔの比較を開始し、Ｔ＞Ｔ１を検知した時、つまりヒートポンプ装置の使用を開始してから１回目の塩害報知が発生した時間と同じ時間の経過で２回目の塩害を報知する。そして、使用者は１回目の塩害報知の場合と同じようにメンテナンス作業を自ら行い継続してヒートポンプ装置を使用できる。腐食センサ３６は腐食が進んで鋼板３７が脱落するが腐食センサ３６としての役目は終了しているので、交換や掃除等のメンテナンス作業の必要が無くなることで余計な交換費用や手間の発生を防止できる。これによって、前記腐食センサ３６の交換を行う必要がなくなりメンテナンス作業を容易にすることで、塩害報知に対応するメンテナンスは、使用者が簡単に行うことができ、業者にを依頼する必要がなくなる。尚、空気中の塩分の量は海岸からの距離や季節毎の風向きや風の強さによって変化するが、ヒートポンプ装置が設置されている条件を変えずに継続して使用した場合には、ほぼ同じ経過で室外機１に塩分が付着していく。よって、使用者は２回目以後のメンテナンス作業の間隔を同じにすることで、前記外枠２や室外熱交換器１７等が塩害で破損する前に塩分を簡単に洗い流すことができ、ヒートポンプ装置の製品寿命を長くするものである。また、このフローチャート図ではメンテナンス２回目以後も腐食センサ３６の抵抗値の読込を行っているが、２回目以後には腐食センサ３６の抵抗値の読込をせずに直接Ｔ＞Ｔ１の比較を行っても良い。

このように、ヒートポンプ装置の使用開始から腐食センサ３６の１回目の作動時間をメモリ装置４７に記憶することで、メンテナンス作業終了後に継続してヒートポンプ装置を使用することができ、継続使用後の２回目の塩害報知をメモリ装置４７に記憶された時間で報知することで、腐食センサ３６の交換を行う必要がなくなりメンテナンス作業を容易にすることができる。
また、腐食センサ３６の交換を行う必要がないことで、塩害報知に対応するメンテナンスは、使用者が外枠２と送風経路２１と室外熱交換器１７を真水で塩分を洗浄するだけで簡単に行うことができ、業者に依頼する必要がなくなる。
また、腐食センサ３６は外枠２や室外熱交換器１７よりも耐食性能が低い鋼板の両端を絶縁材３８を介して固定し、絶縁材３８の内側に接続するセンサリード線３９を室外制御部２０に接続するだけなので、極めて安価に製造できる。

尚、この実施例では室内機４５を床暖房の用途で説明したが、室内機４５としては筐体の内部に室内熱交換器７と室内送風機や室内制御部４３、操作部４１、表示部４２を一体に備えたファンコンベクタ等の空気調和機を使用することもできる。また、温水を使用した空気調和機だけでなく、冷凍サイクルだけで冷暖房を行う、いわゆるセパレートエアコンや、ヒートポンプサイクルによって湯を沸かす、いわゆるヒートポンプ式給湯機においても適用できるものである。

１室外機
２外枠
６連絡配管
７室内熱交換器
１７室外熱交換器
２０室外制御部
３６腐食センサ
３７鋼板
３８絶縁材
３９センサリード線
４０リモコン
４１操作部
４２表示部
４５室内機
４６タイマ
４７メモリ装置
４８塩害検知部

Claims

外枠に外気を吸い込む吸込口と、外気を吹き出す吹出口を有し、
前記吸込口と吹出口を連通して送風経路を形成し、前記送風経路に室外熱交換器と送風ファンを有し、
前記外枠内に圧縮機と前記室外熱交換器と室外制御部を有する室外機を備え、
操作部と表示部を有するヒートポンプ装置に於いて、
前記室外機内に塩害による腐食の進行状況を検知する腐食センサと、
初回電源接続による使用開始からの時間を計時するタイマと、
前記タイマの値Ｔを記憶するメモリ装置とを備え、
前記腐食センサにて所定値を検出したときには、前記タイマの計時時間Ｔを塩害の発生した時間Ｔ１として前記メモリ装置に記憶すると共に、前記表示部に塩害の発生を表示する塩害検知部を備えることを特徴とするヒートポンプ装置。
前記操作部には前記タイマのリセットを行うリセット装置を有し、
リセット後の使用時間Ｔと、前記メモリ装置に記憶した時間Ｔ１を比較し、Ｔ＞Ｔ１を検出したときには再度表示部に塩害の発生を表示することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
前記腐食センサは前記外枠や室外熱交換器よりも耐食性能が低い鋼板と、
前記鋼板の両端を絶縁材を介して固定し、前記絶縁材の内側の鋼板に接続するセンサリード線とを有し、前記センサリード線を前記室外制御部に接続する構成とし、
前記塩害検知部にて定期的に前記センサリード線間の抵抗値を計測して所定値を検知することで、塩害を報知することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ装置。