JP2021148339A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水と冷媒との間で熱交換させる水熱交換器からの冷媒漏洩又は漏水の発生時に、漏洩した冷媒又は水の拡散を抑制しつつ、冷媒漏洩又は漏水の発生を速やかに検知できるヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプ装置は、冷媒が封入された冷媒配管１１と、水が封入された水配管３１と、冷媒と水との間で熱を交換させる水熱交換器３２と、水熱交換器３２が内部に設けられたケーシング４０と、ケーシング４０の内部における冷媒を検知する冷媒センサ４１と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、ヒートポンプ装置に関するものである。

ヒートポンプ装置が備える熱交換器に関し、燃料が流れる燃料流路と、熱媒体が流れる熱媒体流路とを備え、燃料流路を流れる燃料と熱媒体流路を流れる熱媒体とを熱交換させるものであって、燃料流路と熱媒体流路とを区画する区画部を備え、この区画部は、燃料に対面する第１区画壁と、第１区画壁との間に空間部を形成するように第１区画壁から離間しているとともに熱媒体に対面する第２区画壁とを有し、この第１、第２区画壁の間の空間部を漏洩した燃料熱媒体を退避させる退避流路とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２３４６２６号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような熱交換器を冷媒と水との間で熱を交換させる水熱交換器としてヒートポンプ装置において適用した場合、水熱交換器における冷媒漏洩又は漏水の発生箇所によっては、冷媒又は水の流路から漏洩した冷媒、水が退避流路に入らないことも考えられる。そして、このようなときには、水熱交換器からの冷媒漏洩又は漏水の発生時に、漏洩した冷媒、水が拡散してしまう。また、水熱交換器からの冷媒漏洩又は漏水の発生を検知することについては、何ら考慮されていない。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、水と冷媒との間で熱交換させる水熱交換器からの冷媒漏洩又は漏水の発生時に、漏洩した冷媒又は水の拡散を抑制しつつ、冷媒漏洩又は漏水の発生を速やかに検知できるヒートポンプ装置を提供することにある。

本開示に係るヒートポンプ装置は、冷媒が封入された冷媒配管と、水が封入された水配管と、前記冷媒と前記水との間で熱を交換させる水熱交換器と、前記水熱交換器が内部に設けられたケーシングと、前記ケーシングの内部における前記冷媒を検知する冷媒センサと、を備える。

または、本開示に係るヒートポンプ装置は、冷媒が封入された冷媒配管と、水が封入された水配管と、前記冷媒と前記水との間で熱を交換させる水熱交換器と、前記ケーシングの内部における前記水を検知する漏水センサと、を備える。

または、本開示に係るヒートポンプ装置は、冷媒が封入された冷媒配管と、水が封入された水配管と、内部に充填体が充填されたケーシングと、前記ケーシングの内部に設けられ、前記冷媒と前記水との間で前記充填体を介して熱を交換させる水熱交換器と、前記ケーシングの内部における前記充填体の圧力を検出する圧力センサと、前記ケーシングの内部における前記充填体の圧力変化から、前記冷媒及び前記水の一方又は両方の漏洩を検知する漏洩検知部と、を備える。

本開示に係るヒートポンプ装置によれば、水と冷媒との間で熱交換させる水熱交換器からの冷媒漏洩又は漏水の発生時に、漏洩した冷媒又は水の拡散を抑制しつつ、冷媒漏洩又は漏水の発生を速やかに検知できるという効果を奏する。

実施の形態１に係るヒートポンプ装置が適用された空気調和機の室外機及び室内機の内部構成を示す図である。 実施の形態１に係るヒートポンプ装置が備える水熱交換器の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１に係るヒートポンプ装置が適用された空気調和機の制御系統の構成を示すブロック図である。

本開示に係るヒートポンプ装置を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。なお、本開示は以下の実施の形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

実施の形態１．
図１から図３を参照しながら、本開示の実施の形態１について説明する。図１はヒートポンプ装置が適用された空気調和機の室外機及び室内機の内部構成を示す図である。図２はヒートポンプ装置が備える水熱交換器の構成を模式的に示す図である。そして、図３はヒートポンプ装置が適用された空気調和機の制御系統の構成を示すブロック図である。

以下においては、この開示に係るヒートポンプ装置を空気調和機に適用した場合を例にして説明する。なお、この開示は、ルームエアコン及び業務用のパッケージエアコン等を含む空気調和機の他に、例えば、給湯器、ショーケース、冷蔵庫、チラーシステム等に適用され、冷媒が循環する１次回路（冷媒回路）と熱媒体である水が循環する２次回路（水回路）とを備えたヒートポンプ装置に利用できる。

空気調和機は、室外機１０及び室内機２０を備えている。室内機２０は、空気調和の対象となる部屋の室内に設置される。室外機１０は、当該部屋の室外に設置される。室外機１０は、冷媒配管１１、圧縮機１２、四方弁１３、室外熱交換器１４、室外ファン１５、膨張弁１６、水熱交換器３２及びポンプ３３を備えている。室内機２０は、室内熱交換器２１及び室内ファン２２を備えている。

冷媒配管１１は、室外機１０の室外熱交換器１４と水熱交換器３２との間で循環的に設けられている。冷媒配管１１内には冷媒が封入されている。冷媒配管１１内に封入される冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の小さいものを用いることが地球環境保護上の観点からいって望ましい。この冷媒は空気よりも平均分子量が大きく（空気よりも密度が大きく）、空気中では重力方向（鉛直方向）の下方へと沈んでいく性質を持っている。

このような冷媒として、具体的に例えば、テトラフルオロプロペン（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２：ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２：Ｒ３２）、プロパン（Ｒ２９０）、プロピレン（Ｒ１２７０）、エタン（Ｒ１７０）、ブタン（Ｒ６００）、イソブタン（Ｒ６００ａ）、１．３．３．３−テトラフルオロ−１−プロペン（ＣＦ３−ＣＨ＝ＣＨＦ：ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）等の中から選ばれる１つ以上の冷媒からなる（混合）冷媒を用いることができる。これらの冷媒には、可燃性（微燃性又は強燃性）を有するものが含まれる。

冷媒配管１１は、圧縮機１２、膨張弁１６、室外熱交換器１４及び水熱交換器３２を環状に接続している。したがって、室外熱交換器１４と水熱交換器３２との間で冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。圧縮機１２は、供給された冷媒を圧縮して当該冷媒の圧力及び温度を高める機器である。圧縮機１２は、例えば、ロータリ圧縮機、あるいは、スクロール圧縮機等を用いることができる。膨張弁１６は、流入した冷媒を膨張させ、当該冷媒の圧力を低下させる。すなわち、膨張弁１６は、冷媒を減圧させる減圧装置である。

室外熱交換器１４は、室外熱交換器１４に流入した冷媒と空気との間で熱を交換させる空気熱交換器である。室外ファン１５は、後述する室外機筐体内の風路の中に気流を発生させ、外気が室外熱交換器１４の周囲を通過するように送風する。室外熱交換器１４は、流入した冷媒を、蒸発又は凝縮することにより、室外ファン１５から送られる室外の空気と熱交換をし、空気を冷却又は加熱する。このように、室外ファン１５は、空気熱交換器である室外熱交換器１４の周囲を通過する空気流を生成する送風ファンである。

室外機１０と室内機２０とは水配管３１で接続されている。水配管３１は、室外機１０の水熱交換器３２と室内機２０の室内熱交換器２１との間で循環的に設けられている。水配管３１内には、液状熱媒体である水が封入されている。すなわち、水配管３１は、内部に液状熱媒体である水が入れられた熱媒体配管である。なお、水は、液状熱媒体の一例である。液状熱媒体としては、他にブライン等を用いることも可能である。

水熱交換器３２は、水熱交換器３２に流入した冷媒と水（液状熱媒体）との間で熱を交換させる液熱交換器である。ポンプ３３は、水配管３１に設けられている。ポンプ３３は、水熱交換器３２に液状熱媒体である水を流れさせるためのものである。水配管３１は、室内熱交換器２１、水熱交換器３２及びポンプ３３を環状に接続している。したがって、ポンプ３３によって室内熱交換器２１と水熱交換器３２との間で水が循環される水回路が形成されている。そして、ポンプ３３は、このようにして環状に形成された水配管３１（熱媒体配管）に予め定められた循環方向で水（液状熱媒体）を流れさせる。

室内熱交換器２１は、室内熱交換器２１に流入した水（液状熱媒体）と空気との間で熱を交換させる。室内ファン２２は、後述する室内機筐体内の風路の中に気流を発生させ、外気が室内熱交換器２１の周囲を通過するように送風する。室内熱交換器２１は、流入した高温または低温の水を、室内ファン２２から送られる室内空気と熱交換させることで室内の空気と熱交換させる。

室外機１０は、室外機筐体を備えている。室外機筐体の内部には、冷媒配管１１、圧縮機１２、四方弁１３、室外熱交換器１４、室外ファン１５、膨張弁１６、水熱交換器３２及びポンプ３３と、水配管３１の一部が収容されている。また、室内機２０は、室内機筐体を備えている。室内機筐体の内部には、室内熱交換器２１及び室内ファン２２と、水配管３１の一部が収容されている。

室外機筐体には、室外機筐体の内部と外部とを連通する吸込口及び吹出口が形成されている。室外機筐体の内部には、吸込口から室外熱交換器１４及び室外ファン１５を通過して吹出口へと通じる風路が形成されている。すなわち、この風路は、室外機筐体の外部から取り込んだ空気を室外熱交換器１４で熱交換させた後に室外機筐体の外部へと放出するためのものである。なお、室内機筐体についても同様に、吸込口、吹出口及び風路が形成されている。

このようにして構成された冷媒回路及び水回路は、室外熱交換器１４において冷媒と空気の間で熱交換を行い、水熱交換器３２において冷媒と水の間で熱交換を行い、さらに、室内熱交換器２１において水と空気の間で熱交換を行うことにより、室内機２０と室外機１０との間で熱を移動させるヒートポンプとして働く。すなわち、可燃性冷媒が循環する１次回路（冷媒回路）と非可燃性の熱媒体（ここでは水）が循環する２次回路とを用いた間接方式のヒートポンプ装置である。この際、四方弁１３を切り換えることにより、冷媒回路における冷媒の循環方向を反転させて冷房運転と暖房運転とを切り換えることができる。

まず、冷房運転時においては、１次側の冷媒回路では、圧縮機１２により冷媒は高温・高圧となり、四方弁１３を通り室外熱交換器１４へ流入する。この際、室外熱交換器１４は、凝縮器として機能し、流入した冷媒を凝縮させる。すなわち、室外熱交換器１４に流入した高温の冷媒は、低温の外気と熱交換して凝縮し液冷媒となる。

液冷媒は、膨張弁１６を通り膨張し、低温・低圧で気相と液相が混じった気液二相状態の冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、水熱交換器３２に流入し、水回路を循環する水と熱交換して蒸発してガス冷媒となる。この熱交換により水回路の水は冷却される。すなわち、水熱交換器３２は、水回路の水から吸熱する吸熱器として働き水を冷却する。ガス冷媒は四方弁１３を通り、再度圧縮機１２に流入し高温・高圧の冷媒となる。

水回路では、ポンプが生成した圧力により水を循環させる。水熱交換器３２で冷却され低温になった水は、低温のまま室外機筐体内の水配管３１から室内機筐体内の水配管３１へと流れる。室内機筐体内の水配管３１を流れる低温の水は、室内熱交換器２１に流入する。

室内熱交換器２１に流入した水は室内空気と熱交換され加熱される。この際、室内空気は冷却される。加熱された水は室外機筐体内の水配管３１に進み、ポンプ３３を通過し、再度水熱交換器３２に流入し冷却され低温の水となる。

次に暖房運転時においては、１次側の冷媒回路では、圧縮機１２により冷媒は高温・高圧となり、四方弁１３を通り水熱交換器３２へ流入する。水熱交換器３２に流入した冷媒は、水回路を循環する水と熱交換して凝縮し液冷媒となる。この際に、水回路を循環する水は加熱される。すなわち、水熱交換器３２は、放熱器として機能して水回路に流れる水を加熱する。

液冷媒は、膨張弁１６を通り膨張して低温・低圧の気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、室外熱交換器１４へ流入する。この際、室外熱交換器１４は、蒸発器として機能し、流入した冷媒を蒸発させる。すなわち、室外熱交換器１４へ流入した気液二相冷媒は、外気と熱交換して蒸発してガス冷媒となる。ガス冷媒は、四方弁１３を通り再度圧縮機１２に流入し高温・高圧の冷媒となる。

水回路では、ポンプ３３の生成した圧力により、水回路の水を循環させる。まず、水熱交換器３２で冷却された低温の水は、高温のまま室外機筐体内の水配管３１から室内機筐体内の水配管３１へと流れる。室内機筐体内の水配管３１を流れる高温の水は、室内熱交換器２１に流入する。

室内熱交換器２１に流入した水は室内空気と熱交換され冷却される。この際、室内空気は加熱される。冷却された水は室外機筐体内の水配管３１に進み、ポンプ３３を通過し、再度水熱交換器３２に流入し加熱され高温の水となる。

この実施の形態に係るヒートポンプ装置が適用された空気調和機は、冷媒遮断弁１７及び水遮断弁３４を、さらに備えている。冷媒遮断弁１７は、冷媒配管１１に設けられている。ここで説明する構成例では、冷媒遮断弁１７は、冷媒配管１１における水熱交換器３２への流入口部分及び水熱交換器３２からの流出口部分にそれぞれ設けられている。通常時において、これらの冷媒遮断弁１７は開放されている。そして、これらの冷媒遮断弁１７を閉止することで、水熱交換器３２を水回路から切り離すことができる。

また、水遮断弁３４は、水配管３１に設けられている。ここで説明する構成例では、水遮断弁３４は、水配管３１における水熱交換器３２への流入口部分及び水熱交換器３２からの流出口部分にそれぞれ設けられている。通常時において、これらの水遮断弁３４は開放されている。そして、これらの水遮断弁３４を閉止することで、水熱交換器３２を水回路から切り離すことができる。なお、これらの冷媒遮断弁１７及び水遮断弁３４は、設けられていることが好ましいが、必ずしも設けられていなくともよい。

この実施の形態に係るヒートポンプ装置が適用された空気調和機は、図２に示すように、ケーシング４０をさらに備えている。ケーシング４０は、室外機１０の室外機筐体内に収容されている。そして、水熱交換器３２は、ケーシング４０の内部に設けられている。また、ケーシング４０の内部には、充填体が充填されている。充填体は、気体又は液体である。充填体として、例えば、空気、ヘリウム等の気体、水、常温で液体の各種の油脂等を用いることができる。充填体として空気を用いた場合、ケーシング４０の内部がケーシング４０に形成された開口等を介して外部に開放されていてもよい。

この実施の形態の水熱交換器３２は、いわゆるダブル・ウォール型の例えばプレート熱交換器である。水熱交換器３２は、冷媒層３２ａと水層３２ｂとを備えている。冷媒層３２ａは、冷媒配管１１から水熱交換器３２に流入した冷媒が流れるプレートである。水層３２ｂは、水配管３１から水熱交換器３２に流入した水が流れるプレートである。水熱交換器３２の冷媒層３２ａ及び水層３２ｂは、ケーシング４０の内部に交互に整列して配置されている。隣り合う冷媒層３２ａと水層３２ｂとは、二重壁により完全に分離されている。冷媒層３２ａと水層３２ｂとの間の二重壁内には、ケーシング４０内の充填体で満たされた層が形成されている。そして、この実施の形態の水熱交換器３２は、冷媒層３２ａの冷媒と水層３２ｂの水との間で充填体を介して熱を交換させる。

この実施の形態に係るヒートポンプ装置が適用された空気調和機は、さらに、冷媒センサ４１、漏水センサ４２及び圧力センサ４３を備えている。冷媒センサ４１は、ケーシング４０の内部における冷媒を検知するセンサである。冷媒センサ４１は、ケーシング４０に設置されている。冷媒センサ４１は、少なくとも、冷媒配管１１に封入されたものと同種の冷媒を検知可能である。冷媒センサ４１は、例えば、接触燃焼式、半導体式、熱伝導式、低電位電解式及び赤外線式などの各方式のセンサを用いることができる。冷媒センサ４１は、ケーシング４０内の冷媒濃度を電気信号に変換して出力する。

また、冷媒センサ４１として酸素センサを用いることもできる。酸素センサを用いた場合には、センサ出力に基づいて酸素濃度を求め、酸素濃度の低下分は流入ガスによるものであるとして流入ガスの濃度を逆算することで、流入ガスすなわち冷媒の濃度を間接的に検出することができる。酸素センサとしては、例えば、ガルバニ電池式、ポーラロ式及びジルコニア式等の各方式を用いることができる。

漏水センサ４２は、ケーシング４０の内部における水を検知するセンサである。漏水センサ４２は、例えば、一対の電極によりケーシング４０内の水を検知し、ケーシング４０内の水の有無を電気信号に変換して出力する。圧力センサ４３は、ケーシング４０内の充填体の圧力をダイヤフラム等を介して感圧素子で計測し、電気信号に変換して出力する。

なお、ここで説明した構成例では、冷媒センサ４１、漏水センサ４２及び圧力センサ４３の３種類のセンサを備えているが、これらのセンサの全てを備えている必要はない。ヒートポンプ装置は、冷媒センサ４１、漏水センサ４２及び圧力センサ４３のうちの少なくとも１つを備えていればよい。

この実施の形態に係るヒートポンプ装置が適用された空気調和機の制御系統の構成を図３に示す。同図に示すように、この実施の形態に係る空気調和機は、漏洩検知部５１、記憶部５２、報知部５３及び制御部５４を備えている。これらの各部は、例えば、空気調和機の制御装置に搭載された回路により構成される。

漏洩検知部５１は、冷媒センサ４１、漏水センサ４２、圧力センサ４３の検知結果に基づいて、ケーシング４０の内部における冷媒及び水の一方又は両方の漏洩の発生を検知する。前述したように、冷媒センサ４１は、直接的又は間接的に冷媒を検知可能である。そして、冷媒センサ４１は、検知した冷媒の濃度に応じた検知信号を出力する。

冷媒センサ４１から出力された検知信号は、漏洩検知部５１に入力される。漏洩検知部５１は、冷媒センサ４１からの検知信号の示す冷媒濃度が冷媒漏洩判断基準値以上であるか否かを判定する。冷媒漏洩判断基準値は、予め設定された値である。予め設定された冷媒漏洩判断基準値は、記憶部５２に記憶されている。漏洩検知部５１は、記憶部５２から取得した冷媒漏洩判断基準値と冷媒センサ４１からの検知信号の示す冷媒濃度とを比較して判定を行う。

そして、冷媒センサ４１からの検知信号の示す冷媒濃度が冷媒漏洩判断基準値以上である場合、漏洩検知部５１は、制御部５４へと冷媒漏洩検知信号を出力する。冷媒漏洩検知信号は、ケーシング４０内での冷媒漏洩を検知した旨の信号である。ヒートポンプ装置が冷媒センサ４１を備えている場合、このようにして、漏洩検知部５１は、ケーシング４０の内部における冷媒の漏洩を検知する。

また、前述したように、漏水センサ４２は、水の検知有無に応じた検知信号を出力する。漏水センサ４２から出力された検知信号は、漏洩検知部５１に入力される。漏洩検知部５１は、漏水センサ４２から水の検知を示す検知信号が入力された場合、漏洩検知部５１は、制御部５４へと漏水検知信号を出力する。漏水検知信号は、ケーシング４０内での漏水を検知した旨の信号である。ヒートポンプ装置が漏水センサ４２を備えている場合、このようにして、漏洩検知部５１は、ケーシング４０の内部における水の漏洩を検知する。

また、前述したように、圧力センサ４３は、検知した充填体の圧力に応じた検知信号を出力する。圧力センサ４３から出力された検知信号は、漏洩検知部５１に入力される。漏洩検知部５１は、圧力センサ４３からの検知信号の示す圧力が漏洩判断基準値以上であるか否かを判定する。漏洩判断基準値は、予め設定された値である。なお、漏洩判断基準値は少なくとも大気圧以上とし、温度環境や裕度を加味して設定するとよい。予め設定された漏洩判断基準値は、記憶部５２に記憶されている。漏洩検知部５１は、記憶部５２から取得した漏洩判断基準値と圧力センサ４３からの検知信号の示す圧力とを比較して判定を行う。

そして、圧力センサ４３からの検知信号の示す圧力が漏洩判断基準値以上である場合、漏洩検知部５１は、制御部５４へと漏洩検知信号を出力する。漏洩検知信号は、ケーシング４０内での冷媒漏洩及び漏水の少なくともいずれかを検知した旨の信号である。ヒートポンプ装置が圧力センサ４３を備えている場合、このようにして、漏洩検知部５１は、ケーシング４０の内部における冷媒及び水の一方又は両方の漏洩を検知する。

以上のように構成されたヒートポンプ装置が適用された空気調和機においては、冷房運転時等に低温の冷媒が水熱交換器３２へ流入する。この際、０℃（水の凍結点）以下の冷媒が水熱交換器３２へ流入することがあり、水回路を循環する水が凍結してしまい、凍結による水の体積膨張により水熱交換器３２が損傷してしまう可能性がある。また、例えば、経年劣化、外部応力等により水熱交換器３２が損傷してしまう場合もある。

ここで、前述したように、この実施の形態の水熱交換器３２は、ケーシング４０に覆われており、隣り合う冷媒層３２ａと水層３２ｂとは、二重壁により完全に分離されている。そして、水熱交換器３２は、冷媒層３２ａを流れる冷媒と水層３２ｂを流れる水との間で、ケーシング４０内の充填体を介して熱を交換させる。このため、例えば、水熱交換器３２の水層３２ｂ側が損傷してしまった場合でも、冷媒が水回路に侵入してくることがなく、水層３２ｂつまり水熱交換器３２からケーシング４０内に水が漏洩する。また、例えば、水熱交換器３２の冷媒層３２ａ側が経年劣化、外部応力、腐食等によりにより損傷してしまった場合でも、冷媒が水回路に侵入してくることがなく、冷媒層３２ａつまり水熱交換器３２からケーシング４０内に冷媒が漏洩する。

そして、水熱交換器３２を収容するケーシング４０内における冷媒及び水の一方又は両方の漏洩を検知するためのセンサ（冷媒センサ４１、漏水センサ４２、圧力センサ４３の１つ以上）を備えることで、水熱交換器３２からの冷媒漏洩又は漏水の発生時に、漏洩した冷媒、水をケーシング４０内に留め、漏洩した冷媒、水の拡散を抑制しつつ、水熱交換器３２からの冷媒漏洩、漏水の発生を速やかに検知できる。

制御部５４は、空気調和機が備えるアクチュエータを制御することで、空気調和機の動作全般を制御する。制御部５４の制御対象には、図３に明示的に記載した室外ファン１５、ポンプ３３、冷媒遮断弁１７及び水遮断弁３４の他に、例えば、圧縮機１２、四方弁１３及び室内ファン２２等が含まれる。

制御部５４は、漏洩検知部５１から冷媒漏洩検知信号及び漏洩検知信号の少なくともいずれかが入力された場合、室外ファン１５を動作させる。すなわち、ヒートポンプ装置が冷媒センサ４１を備えている場合、送風ファンである室外ファン１５は、冷媒センサ４１が冷媒の漏洩を検知すると送風する。また、ヒートポンプ装置が圧力センサ４３を備えている場合、送風ファンである室外ファン１５は、漏洩検知部５１が圧力センサ４３の検知結果から冷媒及び水の一方又は両方の漏洩を検知すると送風する。前述したように、ケーシング４０内の充填体が空気である場合、ケーシング４０の内部は外部と通じていてもよい。この場合には、ケーシング４０内で水熱交換器３２の冷媒層３２ａ等から冷媒が漏洩すると、漏洩した冷媒がケーシング４０の外部に流出する。そこで、室外ファン１５により室外機１０の筐体内の空気を撹拌することで漏洩した冷媒の拡散を図り、室外機１０の筐体内に漏洩した冷媒が滞留して冷媒濃度が上昇してしまうことを抑制できる。

ヒートポンプ装置が冷媒センサ４１を備えている場合、制御部５４は、漏洩検知部５１から冷媒漏洩検知信号が入力された場合、圧縮機１２が運転中であれば、圧縮機１２を停止させてもよい。このようにすることで、ケーシング４０内での冷媒漏洩発生時における冷媒漏洩量を抑制することができる。

また、ヒートポンプ装置が漏水センサ４２を備えている場合、制御部５４は、漏洩検知部５１から漏水検知信号が入力された場合、ポンプ３３が運転中であれば、ポンプ３３を停止させてもよい。このようにすることで、ケーシング４０内での漏水発生時における漏水量を抑制することができる。

制御部５４は、漏洩検知部５１から冷媒漏洩検知信号及び漏水検知信号の少なくともいずれかが入力された場合、冷媒遮断弁１７及び水遮断弁３４の一方又は両方を閉止させる。すなわち、ヒートポンプ装置が冷媒センサ４１を備えている場合、制御部５４は、漏洩検知部５１から冷媒漏洩検知信号が入力されると、冷媒遮断弁１７を閉止させる。したがって、冷媒遮断弁１７は、冷媒センサ４１が冷媒の漏洩を検知すると冷媒配管１１を遮断する。これにより、水熱交換器３２は冷媒回路から切り離される。このようにすることで、ケーシング４０内での冷媒漏洩発生時における冷媒漏洩量を抑制することができる。

また、ヒートポンプ装置が漏水センサ４２を備えている場合、制御部５４は、漏洩検知部５１から漏水検知信号が入力されると、水遮断弁３４を閉止させる。したがって、水遮断弁３４は、漏水センサ４２が水の漏洩を検知すると水配管３１を遮断する。これにより、水熱交換器３２は水回路から切り離される。このようにすることで、ケーシング４０内での漏水発生時における漏水量を抑制することができる。

なお、漏洩検知部５１から冷媒漏洩検知信号、漏水検知信号及び漏洩検知信号の少なくともいずれかが出力されると、報知部５３は、その旨を利用者又は作業者等に報知し、換気及び修理等の実施を促す。この報知部５３は、ケーシング４０の内部で冷媒及び水の一方又は両方の漏洩の発生を検知した旨を、音で報知するためのスピーカ又は光で報知するためのＬＥＤ等を備えている。報知部５３は、例えば、室内機２０の筐体、空気調和機のリモコン等に設けられる。

さらに、制御部５４は、漏洩検知部５１から冷媒漏洩検知信号、漏水検知信号及び漏洩検知信号の少なくともいずれかが入力された場合、空気調和機の通常運転を停止させてもよい。この場合、専門の保守員等による点検、補修作業が完了するまでは、制御部５４は通常運転に復帰させないようにすることが好ましい。

なお、水熱交換器３２から水が漏洩した場合、あるいは、水熱交換器３２において結露により水が生じた場合、水は重力により鉛直方向の下方に流れ、ケーシング４０の底面に溜まりやすい。冷媒センサ４１及び圧力センサ４３がケーシング４０の底面にあると水がセンサに付着し、センサの異常、検知精度の低下等を招く可能性がある。そこで、冷媒センサ４１及び圧力センサ４３は、ケーシング４０の底面以外の箇所、すなわち、ケーシング４０の側面部又は上面部に設置するとよい。このようにすることで、冷媒センサ４１及び圧力センサ４３への水の付着を抑制し、ケーシング４０内の水の影響によるセンサの異常、センサ検知精度の低下等を防止できる。

また、漏水センサ４２についても、ケーシング４０の底面以外の箇所、すなわち、ケーシング４０の側面部又は上面部に設置することで、水熱交換器３２で生じた結露水による誤検知を抑制できる。ただし、前述したように水熱交換器３２から漏洩した水も結露水と同様に鉛直下方に流れる。そこで、漏水センサ４２の設置箇所は、ケーシング４０の底面を避けつつも水熱交換器３２の下端よりも下方の位置のケーシング４０側面部等にするとよい。このようにすることで、結露水による誤検知を抑制しつつ、水熱交換器３２からの漏水を効率よく検知することが可能である。なお、ケーシング４０の底面に結露水用の水抜き穴を設けてもよい。

１０ 室外機
１１ 冷媒配管
１２ 圧縮機
１３ 四方弁
１４ 室外熱交換器
１５ 室外ファン
１６ 膨張弁
１７ 冷媒遮断弁
２０ 室内機
２１ 室内熱交換器
２２ 室内ファン
３１ 水配管
３２ 水熱交換器
３２ａ 冷媒層
３２ｂ 水層
３３ ポンプ
３４ 水遮断弁
４０ ケーシング
４１ 冷媒センサ
４２ 漏水センサ
４３ 圧力センサ
５１ 漏洩検知部
５２ 記憶部
５３ 報知部
５４ 制御部

Claims (14)

1. 冷媒が封入された冷媒配管と、
   水が封入された水配管と、
   前記冷媒と前記水との間で熱を交換させる水熱交換器と、
   前記水熱交換器が内部に設けられたケーシングと、
   前記ケーシングの内部における前記冷媒を検知する冷媒センサと、を備えたヒートポンプ装置。
2. 前記ケーシングの内部には、気体又は液体の充填体が充填され、
   前記水熱交換器は、前記冷媒と前記水との間で前記充填体を介して熱を交換させる請求項１に記載のヒートポンプ装置。
3. 前記冷媒センサは、前記ケーシングの底面以外の箇所に設置された請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ装置。
4. 前記冷媒センサが前記冷媒を検知すると、前記冷媒配管を遮断する冷媒遮断弁をさらに備えた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
5. 前記冷媒と空気との間で熱を交換させる空気熱交換器と、
   前記空気熱交換器の周囲を通過する空気流を生成する送風ファンと、をさらに備え、
   前記送風ファンは、前記冷媒センサが前記冷媒を検知すると送風する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
6. 冷媒が封入された冷媒配管と、
   水が封入された水配管と、
   前記冷媒と前記水との間で熱を交換させる水熱交換器と、
   前記ケーシングの内部における前記水を検知する漏水センサと、を備えたヒートポンプ装置。
7. 前記ケーシングの内部には、気体又は液体の充填体が充填され、
   前記水熱交換器は、前記冷媒と前記水との間で前記充填体を介して熱を交換させる請求項６に記載のヒートポンプ装置。
8. 前記漏水センサは、前記ケーシングの底面以外の箇所に設置された請求項６又は請求項７に記載のヒートポンプ装置。
9. 前記漏水センサは、前記ケーシングにおける前記水熱交換器の下端よりも下方の位置に設置された請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
10. 前記漏水センサが前記水を検知すると、前記水配管を遮断する水遮断弁をさらに備えた請求項６から請求項９のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
11. 前記冷媒と空気との間で熱を交換させる空気熱交換器と、
    前記水配管内及び前記水熱交換器に前記水を流れさせるためのポンプと、をさらに備え、
    前記ポンプは、前記漏水センサが前記水を検知すると停止する請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
12. 冷媒が封入された冷媒配管と、
    水が封入された水配管と、
    内部に充填体が充填されたケーシングと、
    前記ケーシングの内部に設けられ、前記冷媒と前記水との間で前記充填体を介して熱を交換させる水熱交換器と、
    前記ケーシングの内部における前記充填体の圧力を検出する圧力センサと、
    前記ケーシングの内部における前記充填体の圧力変化から、前記冷媒及び前記水の一方又は両方の漏洩を検知する漏洩検知部と、を備えたヒートポンプ装置。
13. 前記圧力センサは、前記ケーシングの底面以外の箇所に設置された請求項１２に記載のヒートポンプ装置。
14. 前記冷媒と空気との間で熱を交換させる空気熱交換器と、
    前記空気熱交換器の周囲を通過する空気流を生成する送風ファンと、をさらに備え、
    前記送風ファンは、前記漏洩検知部が前記冷媒及び前記水の一方又は両方の漏洩を検知すると送風する求項１２又は請求項１３に記載のヒートポンプ装置。

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