JP2022176373A - ヒートポンプ装置及び弁キット - Google Patents
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Abstract
【課題】非通電時に開度を維持する弁を含むヒートポンプ装置において、停電時に冷媒漏れが発生しても弁を閉じる。【解決手段】冷媒回路を有するヒートポンプ装置であって、冷媒回路上に設けられ、非通電時に開度を維持する弁(17,18)と、弁(17,18)を動作させる弁駆動回路(322)と、弁駆動回路(322)を制御する弁制御部(324)と、弁駆動回路(322)に電源を供給する電源回路(PW)と、を備え、電源回路(PW)は、外部から電源供給を受けて弁駆動回路(322)に電源を供給する第1電源回路部(P1)と、外部から電源供給を受けてキャパシタに蓄電し、当該キャパシタを第1電源回路部(P1)の第1出力電路(L1)に並列接続するバックアップ用の第2電源回路部(P2)と、を含む。【選択図】図3
Description
本開示は、ヒートポンプ装置、及び、これに含まれる弁キットに関する。
冷媒を用いて冷凍サイクルを実行するヒートポンプ装置では、冷媒漏洩に備えて、漏洩を検出すると弁(遮断弁)を閉じるようになっているものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。弁を閉じることにより、さらなる冷媒漏洩を抑制することができる。
弁としては、電源オフの非通電時に弁の開度をそのまま維持するタイプのものがあり、実際に使用されている。このようなタイプの弁を用いたヒートポンプ装置において、停電が発生し、そのとき冷媒漏洩が検出されたとすると、弁を全閉することができない。
本開示は、非通電時に開度を維持する弁を含むヒートポンプ装置において、停電時に冷媒漏れが発生しても弁を閉じることを目的とする。
(1)本開示のヒートポンプ装置は、冷媒回路を有するヒートポンプ装置であって、前記冷媒回路上に設けられ、非通電時に開度を維持する弁と、前記弁を動作させる弁駆動回路と、前記弁駆動回路を制御する弁制御部と、前記弁駆動回路に電源を供給する電源回路と、を備え、前記電源回路は、外部から電源供給を受けて前記弁駆動回路に電源を供給する第1電源回路部と、外部から電源供給を受けてキャパシタに蓄電し、当該キャパシタを前記第1電源回路部の第1出力電路に並列接続するバックアップ用の第2電源回路部と、を含むヒートポンプ装置である。
上記のヒートポンプ装置では、停電により外部からの電源供給が失われた場合に、第2電源回路部のキャパシタの放電により、弁を閉じることができる。従って、停電時には、冷媒漏洩に備えて、弁を閉じることができる。
以下(2)~(10)及び(12)は、オプション的な内容となる。
(2)前記(1)のヒートポンプ装置において、前記キャパシタは、前記弁を全開から全閉にするに必要な電気量を蓄える容量を有する。
この場合、弁が全開の状態で停電が発生しても、そこから、弁を全閉の状態にすることができる。
(3)前記(1)又は(2)のヒートポンプ装置において、前記冷媒回路は、ガス側の冷媒配管と、液側の冷媒配管とを含み、前記弁は、前記ガス側の冷媒配管に設けられるガス側の弁、及び、前記液側の冷媒配管に設けられる液側の弁を有し、前記キャパシタは、前記弁のそれぞれを全開から全閉にするに必要な電気量を蓄える容量を有するものであってもよい。
この場合、弁が全開の状態で停電が発生しても、そこから、それぞれの弁を全閉の状態にすることができる。
(4)前記(3)のヒートポンプ装置において、前記弁制御部は、前記弁のそれぞれを、いずれか一方から順番に閉動作させるようにしてもよい。
この場合、複数同時に閉動作させるよりも最大電流値を抑制できるので、その際の電圧降下も抑制することができる。これにより、万一キャパシタの電気量が十分でなかったとしても、少なくとも先に閉動作させた方は、全閉させ得る可能性が高くなる。
(5)前記(1)から(4)のいずれかのヒートポンプ装置において、冷媒漏洩を検出する冷媒センサを備え、前記冷媒センサが冷媒漏洩を検出した場合、前記キャパシタが充電されている状態で、前記弁制御部は、前記弁を閉じるよう前記弁駆動回路を動作させるようにしてもよい。
仮に冷媒漏洩を検出した後に停電が発生したような場合でも、充電されているキャパシタの放電により、弁を閉じることができる。
(6)前記(1)から(5)のいずれかのヒートポンプ装置において、前記第1電源回路部及び前記弁駆動回路は第1の基板に搭載され、前記第2電源回路部は前記第1の基板とは別の第2の基板に搭載されていてもよい。
この場合、既存の第1の基板があるところに、第2電源回路部を搭載する第2の基板を増設することが容易である。
(7)前記(6)のヒートポンプ装置において、前記第1の基板には、前記第1電源回路部に入力される電圧又は、前記第1出力電路とは絶縁されて前記第1電源回路部から出力される第2出力電路の電圧を検出する停電検出回路と、前記弁制御部と、が設けられ、前記停電検出回路による停電検出により、前記弁制御部は前記弁を閉じる指令を出力するようにしてもよい。
この場合、停電検出により、確実に弁を閉じることができる。
(8)前記(1)から(7)のいずれかのヒートポンプ装置において、前記第2電源回路部は、例えば、交流から直流への整流部と、前記整流部の出力電圧を所定の直流電圧に降圧するスイッチング電源部と、前記スイッチング電源部の出力に基づいて、定電流充電から定電圧充電までを行う充電回路部と、前記充電回路部に接続された電気二重層キャパシタと、前記電気二重層キャパシタの出力電圧を所定の直流電圧に昇圧するブースト回路部と、前記ブースト回路部の出力端のプラス側電路に設けられ、当該プラス側電路から前記第1電源回路部に繋がる方向を順方向とするダイオードと、を備えている。
この回路構成によれば、整流部、スイッチング電源部及び充電回路部を経て、電気二重層キャパシタが充電される。第1電源回路部の出力電圧があるときは、ダイオードの逆阻止により電気二重層キャパシタは放電せず、フル充電状態で電荷を蓄えている。停電により第1電源回路部の出力電圧が失われると、電気二重層キャパシタの出力電圧はブースト回路部及びダイオードを経て弁駆動回路に供給される。
(9)前記(1)から(8)のいずれかのヒートポンプ装置において、運転操作を行うためのリモコンを備え、当該リモコンは前記弁の開閉状態に関連する情報を表示する表示部を有するものであってもよい。
この場合、リモコンの表示部上で弁の開閉状態を確認することができる。
(10)前記(1)から(9)のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置において、冷凍サイクル運転の制御を行う主制御部を備え、前記弁制御部が、前記主制御部と通信できる場合にのみ、前記主制御部は前記冷凍サイクル運転を行うようにしてもよい。
この場合、通信できない場合にはヒートポンプ装置の運転を行わない、というインターロック機能を実現することができる。
(11)弁キットとしての観点からは、冷媒回路上に設けられ、非通電時に開度を維持する弁と、前記弁を動作させる弁駆動回路、及び、外部から電源供給を受けて前記弁駆動回路に電源を供給する第1電源回路部を含む、弁基板と、外部から電源供給を受けてキャパシタに蓄電し、当該キャパシタを前記第1電源回路部の出力電路に並列接続する第2電源回路部を有するバックアップ基板と、を含む弁キットである。
上記の弁キットでは、停電により外部からの電源供給が失われた場合に、第2電源回路部のキャパシタの放電により、弁を閉じることができる。従って、停電時には、冷媒漏洩に備えて、弁を閉じることができる。
(12)前記(11)の弁キットは、熱源側ユニットと、利用側ユニットとを互いに接続する冷媒配管に設けられていてもよい。
この場合、弁キットを配置することで、簡易に熱源側ユニットと利用側ユニットとの間で冷媒の漏洩を遮断することができる。
[第1実施形態]
以下、ヒートポンプ装置の一実施形態について説明する。
以下、ヒートポンプ装置の一実施形態について説明する。
《冷媒回路》
図1は、ヒートポンプ装置の一例としての、空調機100の冷媒回路を示す図である。図において、熱源側ユニットとしての室外機1は、圧縮機11と、四路切換弁12と、アキュムレータ13と、熱交換器14と、ファン15と、膨張弁16と、液側の弁(遮断弁)17と、ガス側の弁(遮断弁)18とを備えている。利用側ユニットとしての室内機2は、熱交換器21と、ファン22と、膨張弁23とを備えている。室外機1と室内機2とは、冷媒配管PL及びPGを介して互いに接続され、図示のような冷媒回路が構成されている。弁17,18は電動弁であり、例えば電子膨張弁を用いることもできる。なお、図1は、説明上の最も簡素な一例であり、通常、複数の室内機2が共通の室外機1に対して並列に接続される。
図1は、ヒートポンプ装置の一例としての、空調機100の冷媒回路を示す図である。図において、熱源側ユニットとしての室外機1は、圧縮機11と、四路切換弁12と、アキュムレータ13と、熱交換器14と、ファン15と、膨張弁16と、液側の弁(遮断弁)17と、ガス側の弁(遮断弁)18とを備えている。利用側ユニットとしての室内機2は、熱交換器21と、ファン22と、膨張弁23とを備えている。室外機1と室内機2とは、冷媒配管PL及びPGを介して互いに接続され、図示のような冷媒回路が構成されている。弁17,18は電動弁であり、例えば電子膨張弁を用いることもできる。なお、図1は、説明上の最も簡素な一例であり、通常、複数の室内機2が共通の室外機1に対して並列に接続される。
冷房運転時の四路切換弁12は、実線で示されるように内部流路が構成されている。これにより、圧縮機11から、四路切換弁12、熱交換器14、膨張弁16、開いている弁17、膨張弁23、熱交換器21、開いている弁18、四路切換弁12、及び、アキュムレータ13を通って、圧縮機11に戻る冷媒の流路が形成される。このとき、室外機1の熱交換器14は凝縮器として機能し、室内機2の熱交換器21は蒸発器として機能する。
暖房運転時の四路切換弁12は、点線で示されるように内部流路が構成されている。これにより、圧縮機11から、四路切換弁12、開いている弁18、熱交換器21、膨張弁23、開いている弁17、膨張弁16、熱交換器14、四路切換弁12、及び、アキュムレータ13を通って、圧縮機11に戻る冷媒の流路が形成される。このとき、室外機1の熱交換器14は蒸発器として機能し、室内機2の熱交換器21は凝縮器として機能する。
《弁に関する制御回路》
次に、弁17,18に関する制御回路について説明する。
次に、弁17,18に関する制御回路について説明する。
図2は、空調機100における電気的な接続図である。図2において、室外機1は、弁17,18の他、制御基板30と、弁基板32と、バックアップ基板33と、冷媒センサ34,35とを備えている。制御基板30は、マイクロコンピュータを搭載し、空調機全体の冷凍サイクル運転の制御を行う主制御部である。弁基板32も、マイクロコンピュータを搭載している。弁基板32、バックアップ基板33、冷媒センサ34及び弁17,18は、弁17,18の制御に特化した弁キット31を構成している。制御基板30と弁基板32とは互いに通信可能である。
冷媒センサ34は、冷媒が漏洩した場合に、これを検出し、検出信号を弁基板32に送る。冷媒センサ35も同様に、冷媒が漏洩した場合に、これを検出し、検出信号を制御基板30に送る。なお、この例は、2個の冷媒センサ34,35を設けた例であるが、1個のみとして、検出信号を制御基板30及び弁基板32の双方に送るようにしてもよい。
室内機2は、マイクロコンピュータを搭載する制御基板40と、室内機2での冷媒の漏洩があれば、これを検出する冷媒センサ41とを備えている。制御基板40は、室外機1の制御基板30と通信可能である。
図3は、弁キット31をさらに詳細に示す回路図である。図中の回路における実線は電源線を表し、破線は信号線を表している。弁基板32へは、外部の交流電源PSから交流電圧(例えば単相交流230V±10%)が供給される。なお、交流電圧は三相交流電源から2相2線を取り出してもよい。バックアップ基板33にも同様に交流電圧が供給される。
弁基板32は、AC/DCスイッチング電源321と、弁駆動回路322と、レギュレータ323と、弁制御部324と、停電検出回路325と、絶縁回路326とを備えている。AC/DCスイッチング電源321は、AC230Vから直流電圧(本実施形態ではDC13.5V)への変換を行う。DC13.5Vの出力は2系統互いに絶縁して出力されている。2系統のうち一方の第1出力電路L1は、弁駆動回路322及びレギュレータ323に接続され、他方の第2出力電路L2は、停電検出回路325に接続されている。
弁駆動回路322は、DC13.5Vの入力電圧と、弁制御部324からの弁駆動信号とに基づいて、弁17,18を開閉することができる。レギュレータ323は、DC13.5Vを降圧(本実施形態ではDC5Vに降圧)し、弁制御部324に電源電圧(Vcc)を供給する。弁制御部324は、マイクロコンピュータを搭載している。
停電検出回路325は、AC/DCスイッチング電源321から供給されるDC13.5Vの電圧が低下することにより停電を検出する。なお、DC13.5Vをさらに降圧して得た電圧により停電を検出してもよい。また、停電検出回路325は、AC/DCスイッチング電源321に入力される交流電圧の低下により停電を検出することも可能である。
停電検出回路325は、停電を検出すると、停電信号を弁制御部324に送る。冷媒センサ34は、冷媒の漏洩を検出すると、検出信号を弁制御部324に送る。室内機2側でも、冷媒センサ41が、冷媒の漏洩を検出すると、検出信号を、制御基板40を介して、弁制御部324に送る。制御基板40はリモコン42と接続されている。リモコン42は弁17,18の開閉状態に関連する情報を表示する表示部42dを有する。
弁17,18の開閉状態に関連する情報とは、例えば、弁が開いているか閉じているかを表示することである。これにより、リモコン42の表示部42d上で弁17,18の開閉状態を確認することができる。また、そのほか、弁17,18の開閉状態から推定される情報を表示部42dに表示してもよい。例えば、冷媒が漏洩した場合、弁が全閉することになるので、このことから、リモコンに「冷媒漏洩発生」といった情報を表示することもできる。
室内機2の制御基板40と、室外機1の弁制御部324との間には、信号電圧を絶縁して信号を中継する絶縁回路326が設けられている。図3には図示していないが、弁基板32の弁制御部324及び、室内機2の制御基板40は、前述のように、室外機1の制御基板30(図2)と通信可能である。
交流電源PSが正常に電圧を供給している場合は、リモコン42から空調機の運転開始操作が行われると、弁制御部324が弁駆動回路322に駆動信号を送る。駆動信号を受けた弁駆動回路322は、弁17,18を開く。また、室内機2の制御基板40から室外機1の制御基板30に運転開始指令が送られ、空調機の運転が開始される。
空調機の運転中に冷媒センサ34又は冷媒センサ41が冷媒の漏洩を検出すると、弁制御部324又は制御基板40から、制御基板30(図2)に冷媒漏洩が報知され、空調機の運転は停止される。また、弁制御部324は、弁駆動回路322に駆動信号を送り、弁17,18を全閉する。室外機1の制御基板30(図2)は、弁制御部324と通信できる場合にのみ、冷凍サイクル運転を行う。これにより、通信できない場合には空調機の運転を行わない、というインターロック機能を実現することができる。
交流電源PSが正常に電圧を供給している場合に、リモコン42から空調機の運転停止操作が行われると、空調機は運転停止となるが、冷媒漏洩がない場合は、弁17,18は開いたままの状態となる。
空調機の停止中でも、交流電源PSは活きており、従って、弁基板32及びバックアップ基板33には電圧が供給されている。
上記弁キット31の回路構成において、弁駆動回路322に電源(DC13.5V)を供給する電源回路PWは、外部の交流電源PSから電源供給を受けて直流電圧(DC13.5V)を生成する第1電源回路部P1と、外部の交流電源PSから電源供給を受けるバックアップ基板33により直流電圧(DC13.5V)を生成する第2電源回路部P2とを備えている。後述するが、第2電源回路部P2はバックアップ基板33に搭載されているキャパシタに蓄電し、当該キャパシタを第1電源回路部P1の第1出力電路L1に並列接続する停電時のバックアップ用の電源回路部となっている。
なお、バックアップ基板33の出力は、第1電源回路部P1(AC/DCスイッチング電源321)から停電検出回路325への第2出力電路L2には接続されていない。停電時に、第1出力電路L1へは第2電源回路部P2からバックアップ用の電圧が供給されるが、第2出力電路L2へは当該電圧が供給されない。従って、停電時に、第2出力電路L2の電圧は失われる。
《バックアップ基板》
図4は、バックアップ基板33の内部回路図である。バックアップ基板33は、整流部331、スイッチング電源部332、充電回路部333、電気二重層キャパシタ334、ブースト回路部335、及び、ダイオード336を備えている。整流部331は、単相交流230Vを整流及び平滑して直流電圧にする。この直流電圧を、スイッチング電源部332は、安定した直流の低電圧に変換する。充電回路部333は、スイッチング電源部332から提供される直流電圧に基づいて、電気二重層キャパシタ334を充電する。電気二重層キャパシタ334は、例えば82ファラッドもの大容量である。
図4は、バックアップ基板33の内部回路図である。バックアップ基板33は、整流部331、スイッチング電源部332、充電回路部333、電気二重層キャパシタ334、ブースト回路部335、及び、ダイオード336を備えている。整流部331は、単相交流230Vを整流及び平滑して直流電圧にする。この直流電圧を、スイッチング電源部332は、安定した直流の低電圧に変換する。充電回路部333は、スイッチング電源部332から提供される直流電圧に基づいて、電気二重層キャパシタ334を充電する。電気二重層キャパシタ334は、例えば82ファラッドもの大容量である。
キャパシタを用いることで、別の予備電源(バッテリー等)を用いる場合と比較して、回路の簡易化、及び、回路基板の小型化が可能になる。また、電気二重層キャパシタを用いることで、基板をさらに小型化しつつ、大きな静電容量を確保することができる。なお、キャパシタのタイプは、電気二重層に限定されるものではない。
図5は、充電回路部333が実行する充電の様子の一例を示すグラフである。充電開始から、満充電に近くなる時刻Tまでは、定電流で充電する。電気二重層キャパシタ334の開放端電圧は、概ね直線状に上昇する。そして、時刻Tを過ぎると、低電圧で充電する。以後、充電電流は漸減し、0になると充電完了である。
図4に戻り、電気二重層キャパシタ334の両端電極間の出力電圧(例えばDC7V程度)はブースト回路部335に入力される。ブースト回路部335は、昇圧チョッパをワンチップ化した半導体で、DC電圧を13.5Vまで昇圧する。ダイオード336は、電気二重層キャパシタ334の無駄な放電を抑制している。交流電源PSが正常な電圧を供給している場合は、AC/DCスイッチング電源321(図3)の出力電圧が13.5Vを維持するので、ダイオード336のアノード-カソード間は同電位となり、従って、電気二重層キャパシタ334は放電しない。しかし、交流電源PSが停電すると、AC/DCスイッチング電源321(図3)の出力電圧が0になるので、ダイオード336の順方向電圧が発生し、従って、電気二重層キャパシタ334が放電する。
《停電時の動作》
図6は、交流電源PSが正常な状態から停電した場合の各部の動作を示すタイムチャートである。図において、上から順に、弁基板32の交流電圧、DC13.5V出力の有無、DC5V出力の有無、弁の駆動信号、弁駆動回路322(図3)が出力する駆動パルス、弁の弁開度、及び、停電検出回路325(図3)による停電監視、並びに、バックアップ基板33の電気二重層キャパシタ334(図3)のキャパシタ電圧、及び、DC13.5V出力の有無を表している。
図6は、交流電源PSが正常な状態から停電した場合の各部の動作を示すタイムチャートである。図において、上から順に、弁基板32の交流電圧、DC13.5V出力の有無、DC5V出力の有無、弁の駆動信号、弁駆動回路322(図3)が出力する駆動パルス、弁の弁開度、及び、停電検出回路325(図3)による停電監視、並びに、バックアップ基板33の電気二重層キャパシタ334(図3)のキャパシタ電圧、及び、DC13.5V出力の有無を表している。
時刻t0において交流電圧がオンになると、弁基板32では、DC13.5V及びDC5Vが出力され、停電検出回路325による停電監視が開始される。バックアップ基板33では電気二重層キャパシタ334の充電が始まりキャパシタ電圧が上昇し始める。時刻t1には弁17,18の駆動信号(全開指示)が出力され、全閉していた弁17,18が開き始める。時刻t2には、バックアップ基板33のDC13.5Vが出力可能となる。
時刻t3には、弁17,18は全開となり、キャパシタ電圧が充電完了して7Vとなる。その後、時刻t4において、弁17,18の駆動信号はオフとなり、弁駆動回路322(図3)は、駆動パルスの出力を停止する。
次に、時刻t5において交流電源PSの停電が発生したとすると、図3も参照して、停電検出回路325が停電を検出する。AC/DCスイッチング電源321の出力電圧は0Vになるが、これと同時に、電気二重層キャパシタ334(図4)からブースト回路部335(図4)及びダイオード336(図4)を介して、バックアップ基板33から弁基板32にDC13.5Vが給電される。従って、弁基板32におけるDC13.5V及びDC5Vは維持され、弁制御部324も動作し続けることができる。弁制御部324は、弁駆動回路322に対して弁17,18の全閉指示の駆動信号を出力する。これを受けて弁駆動回路322は、駆動パルスを出力し、弁17,18を閉じ始める。
その後、キャパシタ電圧は徐々に低下するが、ブースト回路部335によってDC13.5Vが維持される。時刻t6において、弁17,18は全閉となり、その後、時刻t7において、弁17,18の駆動信号はオフとなり、弁駆動回路322は、駆動パルスの出力を停止する。
キャパシタ電圧がさらに低下した時刻t8において、ブースト回路部335はDC13.5Vを出力できなくなり、弁基板32に送り込まれていたDC13.5V及びこれに基づくDC5Vも共に0Vになる。この時点で、弁制御部324のマイクロコンピュータは動作停止となる。
[第2実施形態]
図7は、空調機100が冷暖同時機である場合の構成の一例を示す図である。
図7は、空調機100が冷暖同時機である場合の構成の一例を示す図である。
図において、冷暖同時機の室外機1からは、高圧ガス冷媒が流れる高圧ガス管PHG、低圧ガス冷媒が流れる低圧ガス管PLG、及び、高圧の液冷媒が流れる高圧液管PHLを介して、複数(ここでは4個)の流路切換ユニット5が接続されている。また、これらの流路切換ユニット5にはそれぞれ、室内機2が接続されている。流路切換ユニット5及び室内機2は、室外機1を共有する冷媒回路を構成している。なお、ここでは4台の流路切換ユニット5及び室内機2を示しているが、台数は図示の便宜上の一例を示しているに過ぎない。
流路切換ユニット5の各々は、高圧ガス管PHGに接続される電動弁5H、低圧ガス管PLGに接続される電動弁5L、及び、高圧液管PHLに接続される電動弁5eを備えている。
上記の冷暖同時機の空調機100では、熱源側ユニットとして共通の室外機1の下で、利用側ユニットとして任意の室内機2を空調(冷房又は暖房)運転させることができる。流路切換ユニット5により、一部の室内機2は冷房、他の室内機2は暖房、を行うこともできる。具体的には、電動弁5H,5Lの開閉を制御することで冷媒流路を切り換えることができる。また、必要に応じ、電動弁5eの開度を制御することで、室内機2内の熱交換器に流れる冷媒流量を調整することもできる。また、流路切換ユニット5内の電動弁5H,5L,5eを遮断弁として使うことも可能である。従って、弁キット31(図3)は、流路切換ユニット5と共に提供することもできる。
図8は、流路切換ユニット5が設けられている空調機における、電気的な接続図である。図8において、流路切換ユニット5は、マイクロコンピュータを搭載した制御部51、及び、弁5H,5L,5eを備えている。その他の構成要素は、第1実施形態(図2)と同様であり、同一符号を付した構成要素は同様の機能を有する。但し、弁キット31は、室内機2寄りの流路切換ユニット5と共にあり、弁基板32は、室内機2の制御基板40と通信可能である。制御基板40は、流路切換ユニット5の制御部51及び、制御部51を介して室外機1の制御基板30と通信可能である。
図8の弁キット31は、第1実施形態と同様の回路を有し、停電時にはバックアップ基板33から提供される電圧により弁5H,5L,5eを全閉することができる。
《開示のまとめ》
以上の開示のまとめとして、以下のように一般化して表現することができる。
以上の開示のまとめとして、以下のように一般化して表現することができる。
これは、空調機100その他の、冷媒回路を有するヒートポンプ装置についての開示である。ヒートポンプ装置は、冷媒回路上に設けられ、非通電時に開度を維持する弁17,18(又は5H,5L,5e)と、弁を動作させる弁駆動回路322と、弁駆動回路322を制御する弁制御部324と、弁駆動回路322に電源を供給する電源回路PWと、を備えている。電源回路PWは、外部から電源供給を受けて直流電圧を生成する第1電源回路部P1と、外部から電源供給を受けてキャパシタ(電気二重層キャパシタ334)に蓄電し、当該キャパシタを第1電源回路部P1の第1出力電路L1に並列接続するバックアップ用の第2電源回路部P2とを含む。
上記のヒートポンプ装置では、電源回路PWにおける電源供給系統が第1電源回路部P1と、キャパシタを含む第2電源回路部P2との2系統になる。停電により外部からの電源供給が失われた場合に、第1電源回路部P1は弁を閉じる電力を供給することはできないが、第2電源回路部P2のキャパシタの放電により、弁を閉じることができる。従って、停電時には、冷媒漏洩に備えて、弁を閉じることができる。停電とほぼ同時に冷媒漏洩が検出された場合にも、弁を閉じることができる。
キャパシタは、弁を全開から全閉にするに必要な電気量を蓄える容量を有することが必要である。この場合、弁が全開の状態で停電が発生しても、そこから、弁を全閉の状態にすることができる。
冷媒回路は、ガス側の冷媒配管と、液側の冷媒配管とを含み、弁は、ガス側の弁18(5H,5L)、及び、液側の弁17(5e)を有し、キャパシタは、弁のそれぞれを全開から全閉にするに必要な電気量を蓄える容量を有する。
この場合、弁が全開の状態で停電が発生しても、そこから、それぞれの弁を全閉の状態にすることができる。
弁制御部324は、弁17,18(又は、5H,5L,5e)のそれぞれを、いずれか一方から順番に閉動作させるようにしてもよい。
この場合、複数同時に閉動作させるよりも最大電流値を抑制できるので、その際の電圧降下も抑制することができる。これにより、万一キャパシタの電気量が十分でなかったとしても、少なくとも先に閉動作させた方は、全閉させ得る可能性が高くなる。
ヒートポンプ装置は、冷媒漏洩を検出する冷媒センサ34を備え、冷媒センサ34が冷媒漏洩を検出した場合、キャパシタが充電されている状態で、弁制御部324は、弁17,18を閉じるよう弁駆動回路322を動作させるようにしてもよい。
これにより、仮に冷媒漏洩を検出した後に停電が発生したような場合でも、充電されているキャパシタの放電により、弁を閉じることができる。
第1電源回路部P1及び弁駆動回路322は第1の基板(弁基板32)に搭載され、第2電源回路部P2は第1の基板とは別の第2の基板(バックアップ基板33)に搭載されている。この場合、既存の第1の基板があるところに、第2電源回路部P2を搭載する第2の基板を増設することが容易である。
第1の基板には、第1電源回路部P1に入力される電圧又は、第1出力電路L1とは絶縁されて第1電源回路部P1から出力される第2出力電路L2の電圧を検出する停電検出回路325と、弁駆動回路322を制御する弁制御部324と、が設けられている。そして、停電検出回路325による停電検出により、弁制御部324は弁を閉じる指令を出力する。こうして、停電検出により、確実に弁を閉じることができる。
第2電源回路部P2は、交流から直流への整流部331と、整流部331の出力電圧を所定の直流電圧に降圧するスイッチング電源部332と、スイッチング電源部332の出力に基づいて、定電流充電から定電圧充電までを行う充電回路部333と、充電回路部333に接続された電気二重層キャパシタ334と、電気二重層キャパシタ334の出力電圧を所定の直流電圧に昇圧するブースト回路部335と、ブースト回路部335の出力端のプラス側電路に設けられ、当該プラス側電路から第1電源回路部P1に繋がる方向を順方向とするダイオード336と、を備えている。
このような第2電源回路部P2の回路構成によれば、整流部331、スイッチング電源部332及び充電回路部333を経て、電気二重層キャパシタ334が充電される。第1電源回路部P1の出力電圧があるときは、ダイオード336の逆阻止により電気二重層キャパシタ334は放電せず、フル充電状態で電荷を蓄えている。停電により第1電源回路部P1の出力電圧が失われると、電気二重層キャパシタ334の出力電圧はブースト回路部335及びダイオード336を経て弁駆動回路322に供給される。
室内機2は、運転操作を行うためのリモコン42を備え、当該リモコン42は弁の開閉状態に関連する情報を表示する表示部42dを有する。
この場合、リモコン42の表示部42d上で弁の開閉状態を確認することができる。
ヒートポンプ装置は、冷凍サイクル運転の制御を行う主制御部(制御基板30)を備え、弁制御部324が、主制御部(制御基板30)と通信できる場合にのみ、主制御部(制御基板30)は冷凍サイクル運転を行うようにすることができる。
この場合、通信できない場合にはヒートポンプ装置の運転を行わない、というインターロック機能を実現することができる。
弁キット31としては、弁基板32と、バックアップ基板33とを備えている。弁基板32は、冷媒回路上に設けられ、非通電時に開度を維持する弁17,18(5H,5L,5e)と、当該弁を動作させる弁駆動回路322、及び、外部から電源供給を受けて直流電圧を生成し弁駆動回路322に供給する第1電源回路部P1と、を含む。バックアップ基板33は、外部から電源供給を受けてキャパシタに蓄電し、当該キャパシタを第1電源回路部P1の第1出力電路L1に並列接続する第2電源回路部P2を有する。
上記の弁キットでは、弁駆動回路322への電源供給系統が第1電源回路部P1と、キャパシタを含む第2電源回路部P2との2系統になる。停電により外部からの電源供給が失われた場合に、第1電源回路部P1は弁を閉じる電力を供給することはできないが、第2電源回路部P2のキャパシタの放電により、弁17,18(5H,5L,5e)を閉じることができる。従って、停電時には、冷媒漏洩に備えて、弁を閉じることができる。停電とほぼ同時に冷媒漏洩が検出された場合にも、弁を閉じることができる。
弁キットは、熱源側ユニットと、利用側ユニットとを互いに接続する冷媒配管に設けられていてもよい。
この場合、弁キットを配置することで、簡易に熱源側ユニットと利用側ユニットとの間で冷媒の漏洩を遮断することができる。
《その他》
なお、上述の各実施形態については、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。
なお、上述の各実施形態については、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。
上述の各実施形態は空調機を例に述べたが、バックアップ電源により弁を全閉する回路構成は、冷媒回路を有するヒートポンプ装置全般に適用可能である。
以上、実施形態について説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
1:室外機、2:室内機、5:流路切換ユニット、5H,5L,5e:電動弁、11:圧
縮機、12:四路切換弁、13:アキュムレータ、14:熱交換器、15:ファン、16:膨張弁、17:弁(液側)、18:弁(ガス側)、21:熱交換器、22:ファン、23:膨張弁、30:制御基板、31:弁キット、32:弁基板、33:バックアップ基板、34,35:冷媒センサ、40:制御基板、41:冷媒センサ、42:リモコン、42d:表示部、51:制御部、100:空調機、321:AC/DCスイッチング電源、322:弁駆動回路、323:レギュレータ、324:弁制御部、325:停電検出回路、326:絶縁回路、331:整流部、332:スイッチング電源部、333:充電回路部、334:電気二重層キャパシタ、335:ブースト回路部、336:ダイオード、L1:第1出力電路、L2:第2出力電路、PG,PL:冷媒配管、高圧ガス管:PHG、低圧ガス管:PLG、高圧液管:PHL、PS:交流電源、PW:電源回路、P1:第1電源回路部、P2:第2電源回路部
縮機、12:四路切換弁、13:アキュムレータ、14:熱交換器、15:ファン、16:膨張弁、17:弁(液側)、18:弁(ガス側)、21:熱交換器、22:ファン、23:膨張弁、30:制御基板、31:弁キット、32:弁基板、33:バックアップ基板、34,35:冷媒センサ、40:制御基板、41:冷媒センサ、42:リモコン、42d:表示部、51:制御部、100:空調機、321:AC/DCスイッチング電源、322:弁駆動回路、323:レギュレータ、324:弁制御部、325:停電検出回路、326:絶縁回路、331:整流部、332:スイッチング電源部、333:充電回路部、334:電気二重層キャパシタ、335:ブースト回路部、336:ダイオード、L1:第1出力電路、L2:第2出力電路、PG,PL:冷媒配管、高圧ガス管:PHG、低圧ガス管:PLG、高圧液管:PHL、PS:交流電源、PW:電源回路、P1:第1電源回路部、P2:第2電源回路部
Claims (12)
- 冷媒回路を有するヒートポンプ装置であって、
前記冷媒回路上に設けられ、非通電時に開度を維持する弁(17,18)と、
前記弁(17,18)を動作させる弁駆動回路(322)と、
前記弁駆動回路(322)を制御する弁制御部(324)と、
前記弁駆動回路(322)に電源を供給する電源回路(PW)と、を備え、
前記電源回路(PW)は、
外部から電源供給を受けて前記弁駆動回路(322)に電源を供給する第1電源回路部(P1)と、
外部から電源供給を受けてキャパシタ(334)に蓄電し、当該キャパシタ(334)を前記第1電源回路部(P1)の第1出力電路(L1)に並列接続するバックアップ用の第2電源回路部(P2)と、
を含むヒートポンプ装置。 - 前記キャパシタ(334)は、前記弁(17,18)を全開から全閉にするに必要な電気量を蓄える容量を有する請求項1に記載のヒートポンプ装置。
- 前記冷媒回路は、ガス側の冷媒配管(PG)と、液側の冷媒配管(PL)とを含み、
前記弁は、前記ガス側の冷媒配管(PG)に設けられるガス側の弁(18)、及び、前記液側の冷媒配管(PL)に設けられる液側の弁(17)を有し、
前記キャパシタ(334)は、前記弁(17,18)のそれぞれを全開から全閉にするに必要な電気量を蓄える容量を有する、請求項1又は請求項2に記載のヒートポンプ装置。 - 前記弁制御部(324)は、前記弁(17,18)のそれぞれを、いずれか一方から順番に閉動作させる請求項3に記載のヒートポンプ装置。
- 冷媒漏洩を検出する冷媒センサ(34,35,41)を備え、
前記冷媒センサ(34,35,41)が冷媒漏洩を検出した場合、前記キャパシタ(334)が充電されている状態で、前記弁制御部(324)は、前記弁(17,18)を閉じるよう前記弁駆動回路(322)を動作させる、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。 - 前記第1電源回路部(P1)及び前記弁駆動回路(322)は第1の基板(32)に搭載され、
前記第2電源回路部(P2)は前記第1の基板(32)とは別の第2の基板(33)に搭載されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。 - 前記第1の基板(32)には、前記第1電源回路部(P1)に入力される電圧又は、前記第1出力電路(L1)とは絶縁されて前記第1電源回路部(P1)から出力される第2出力電路(L2)の電圧を検出する停電検出回路(325)と、前記弁制御部(324)と、が設けられ、
前記停電検出回路(325)による停電検出により、前記弁制御部(324)は前記弁(17,18)を閉じる指令を出力する、請求項6に記載のヒートポンプ装置。 - 前記第2電源回路部(P2)は、
交流から直流への整流部(331)と、
前記整流部(331)の出力電圧を所定の直流電圧に降圧するスイッチング電源部(332)と、
前記スイッチング電源部(332)の出力に基づいて、定電流充電から定電圧充電までを行う充電回路部(333)と、
前記充電回路部(333)に接続された電気二重層キャパシタ(334)と、
前記電気二重層キャパシタ(334)の出力電圧を所定の直流電圧に昇圧するブースト回路部(335)と、
前記ブースト回路部(335)の出力端のプラス側電路に設けられ、当該プラス側電路から前記第1電源回路部(P1)に繋がる方向を順方向とするダイオード(336)と、
を備えている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。 - 運転操作を行うためのリモコン(42)を備え、当該リモコン(42)は前記弁(17,18)の開閉状態に関連する情報を表示する表示部(42d)を有する請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。
- 冷凍サイクル運転の制御を行う主制御部(30)を備え、
前記弁制御部(324)が、前記主制御部(30)と通信できる場合にのみ、前記主制御部(30)は前記冷凍サイクル運転を行う、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。 - 冷媒回路上に設けられ、非通電時に開度を維持する弁(17,18)と、
前記弁(17,18)を動作させる弁駆動回路(322)、及び、外部から電源供給を受けて前記弁駆動回路(322)に電源を供給する第1電源回路部(P1)を含む、弁基板(32)と、
外部から電源供給を受けてキャパシタ(334)に蓄電し、当該キャパシタ(334)を前記第1電源回路部(P1)の出力電路(L1)に並列接続する第2電源回路部(P2)を有するバックアップ基板(33)と、
を含む弁キット。 - 熱源側ユニット(1)と、利用側ユニット(2)とを互いに接続する冷媒配管(PHG,PLG,PHL)に設けられている請求項11に記載の弁キット。
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