JP2023041134A - 熱媒体循環システム - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の構成では、冷媒の漏洩を検出するにあたり、誤検出を防止するためには、冷媒が半分以上抜け、確実に冷媒が抜けていることを判定しないと異常を検出できないという課題があった。【解決手段】本発明に係る熱媒体循環システムは、冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、ヒートポンプサイクルにて加熱された熱媒体が、ヒートポンプサイクルと暖房端末との間で循環する暖房サイクルと、暖房サイクルにおける熱媒体の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、を備える。制御装置は、熱媒体循環システムの圧力センサの試運転終了後の検出値に基づいて、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断する。【選択図】図２

Description

本発明は、熱媒体循環システムに関する。
従来のヒートポンプ式温水暖房装置においては、圧縮機が起動してから所定時間後に、吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が第１設定圧力未満で、かつ、吐出過熱度検出手段により検出された吐出過熱度が所定値以上の場合、または、吐出圧力検出手段により検出された吐出圧力が、第１設定圧力よりも低く設定された第２設定圧力よりも低い場合に、制御装置は、冷媒が漏洩して不足していると判断して圧縮機の運転を停止させる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－１８５８０３号公報
しかしながら、前記従来の構成では、誤検出を防止するためには冷媒が半分以上抜け、確実に冷媒が抜けていることを判定しないと冷媒の漏洩異常を検出できないという課題があった。
本発明に係る熱媒体循環システムは、前記課題を解決するもので、暖房サイクルにおける熱媒体の圧力を検出する圧力センサの試運転終了後の検出値に基づいてヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断する。これにより、試運転終了時など、初期の漏洩で冷媒漏洩を早期に検出できる。また、冷媒の漏洩の誤検出を低減することができる。以上より、冷媒の漏洩の早期発見が可能な、安全性の高い熱媒体循環システムを提供できる。
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱媒体循環システムは、冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、ヒートポンプサイクルにて加熱された熱媒体が、ヒートポンプサイクルと暖房端末との間で循環する暖房サイクルと、暖房サイクルにおける熱媒体の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、を備える。制御装置は、熱媒体循環システムの圧力センサの試運転終了後の検出値に基づいて、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断する。
本発明に係る熱媒体循環システムによれば、試運転終了時など、初期の冷媒の漏洩で異常を早期に検出することができる。また、冷媒の漏洩の誤検出を低減することができる。
本発明の実施の形態における熱媒体循環システムの構成図 同熱媒体循環システムの冷媒の漏洩の検出を説明するための図 同熱媒体循環システムの冷媒の漏洩の検出を説明するための図 同熱媒体循環システムの冷媒の漏洩の検出を説明するための図
本発明に係る本発明の熱媒体循環システムは、冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、ヒートポンプサイクルにて加熱された熱媒体が、ヒートポンプサイクルと暖房端末との間で循環する暖房サイクルと、暖房サイクルにおける熱媒体の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、を備える。制御装置は、熱媒体循環システムの圧力センサの試運転終了後の検出値に基づいて、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断する。
これにより、試運転終了時など、初期の冷媒の漏洩で異常を早期に検出することができる。また、冷媒の漏洩の誤検出を低減することができる。
なお、制御装置は、熱媒体循環システムの試運転終了後の運転停止時における圧力センサの検出値に基づいて、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
これにより、初期の冷媒の漏洩で異常を早期に検出することができる。
なお、制御装置は、熱媒体循環システムの通常運転時における圧力センサの検出値に基づいて、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
これにより、冷媒の漏洩の誤検出を低減することができる。
なお、制御装置は、検出値が所定値以上の場合には、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
一定の圧力（所定値）までは異常（冷媒が漏洩）と判断しないことにより、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内への冷媒の漏洩の誤検出が低減される。
また、制御装置は、圧力センサの検出値と基準値との差分の大きさに基づいて、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
さらに、冷媒の漏洩の検出精度が向上して、冷媒の漏洩の誤検出が低減される。
また、基準値は、熱媒体循環システムの試運転終了後の運転停止時における圧力センサの検出値としてもよい。
これにより、設置時に設定された水回路の圧力に応じた基準値が設定できる。したがって、顧客の使用環境に応じた最適な基準値を設定することができる。
また、制御装置は運転履歴を記憶する運転履歴記憶装置を備えていてもよい。運転履歴記憶装置が「運転履歴あり」と記憶している場合にのみ、制御装置は、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
冷媒の漏洩の検出は、過去に運転履歴がある場合にのみ適用することで、試運転時の圧力上昇での誤検出を防止できる。
また、冷媒の漏洩を報知する報知装置をさらに備えていてもよい。制御装置は、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断した場合に、報知装置を作動させてもよい。
これにより、冷媒の漏洩が検出された場合、使用者やサービスマンに冷媒の漏洩を的確に知らせることができる。
また、報知装置は、リモコンに設けられていてもよい、もしくは、制御装置とネットワークを介して通信可能な情報端末に設けられていてもよい。
これにより、使用者及びサービスマンなどに遠隔で冷媒の漏洩をより的確に知らせることができる。
以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
（実施の形態１）
図１を用いて本実施の形態に係る熱媒体循環システム１００の構成を説明する。
本実施の形態の熱媒体循環システム１００は、冷媒が循環するヒートポンプサイクル２４と、ヒートポンプサイクル２４にて加熱された熱媒体が、ヒートポンプサイクルと暖房端末３７との間で循環する暖房サイクル５０とを備えている。
ヒートポンプサイクル２４は、圧縮機２０、水冷媒熱交換器２１、減圧手段２２、および、空気熱交換器２３を接続して構成される。
暖房サイクル５０は、水冷媒熱交換器２１にて加熱されたお湯を使って暖房を行う暖房端末３７と、水冷媒熱交換器２１と暖房端末３７との間でお湯を循環させる循環ポンプ２５と、循環水の往きの温度を検出する出湯温度検出手段３４と、循環水の戻りの温度を検出する入水温度検出手段３３と、暖房サイクル内を流れる熱媒体の循環流量を検出する流量センサ２６と、暖房サイクル内を流れる熱媒体の圧力を検出するとともに循環ポンプ２５と水冷媒熱交換器２１との間に配設されている圧力センサ２７と、暖房サイクル内を流れる熱媒体をサイクル外部へ排出するための逃がし弁２８と、暖房サイクル内に存在する空気をサイクル外部へ排出するための空気抜き弁２９と、ヒートポンプの能力が不足している時に補助熱源として作動するヒータユニット３０と、を備えている。
本実施の形態の熱媒体循環システム１００においては、圧縮機２０で圧縮された高圧冷媒が水冷媒熱交換器２１に送られる。冷媒にはＲ３２を用いているが、その他の冷媒を用いることができる。水冷媒熱交換器２１はステンレスのプレートを積み重ねた熱交換器から構成される。循環ポンプ２５は循環水を温水戻り配管３２を通して水冷媒熱交換器２１に送る。水冷媒熱交換器２１では加熱された冷媒と循環水を熱交換し循環用温水を作成する。循環用温水は温水往き配管３１を通り、暖房する暖房端末３７に送られる。
暖房端末３７で放熱された循環用温水は循環ポンプ２５で温水戻り配管３２を通って水冷媒熱交換器２１に送られて再加熱される。本実施の形態の熱媒体循環システム１００においては、水冷媒熱交換器２１は屋外（より具体的には屋外機４４）に、循環ポンプ２５は屋内機４３に、制御装置３５は屋内に組み込まれて設置されている。
さらに、本実施の形態では、循環ポンプ２５と水冷媒熱交換器２１との間に熱媒体の圧力を検出する圧力センサ２７が配設されている。
制御装置３５は、熱媒体循環システム１００の運転停止時における圧力センサ２７の検出値に基づいて、ヒートポンプサイクル２４内から暖房サイクル５０内に冷媒が漏洩したと判断する。
屋外機４４から冷媒が漏れたときに屋内機４３に冷媒が侵入する経路としては水冷媒熱交換器２１の隔壁破れによる漏洩しか存在しない。したがって、屋外に設置してある水冷媒熱交換器２１が凍結などで破損した時に、ヒートポンプサイクル２４にて冷媒が漏洩したと判断することができる。これにより、冷媒の漏洩を初期の段階で検出することができるようになる。
さらに、本実施の形態では、暖房サイクル５０内には、暖房サイクル５０内に存在する空気を排出するための空気抜き弁２９と、循環水回路の圧力が例えば０．３ＭＰａを超えたときに温水を排出するための逃がし弁２８とが配設されている。
この構成により、暖房サイクル５０内を循環用温水で満たし、かつ、循環用温水の圧力を所定値（本実施の形態では０．３ＭＰａ）以下となるよう制御することができる。
上述したように、制御装置３５は、熱媒体循環システム１００の圧力センサ２７の試運転後の検出値に基づいて、ヒートポンプサイクル２４内から暖房サイクル５０内に冷媒が漏洩したと判断する。そして、制御装置３５は、冷媒が漏洩したと判断した場合には、報知装置６０を作動させる。これにより、使用者やサービスマンに冷媒の漏洩を的確に知らせることができる。
報知装置６０は、リモコン４２に設けられていてもよい。もしくは、報知装置６０は、制御装置３５と例えばインターネットなどのネットワーク回路４０を介して通信可能な情報端末４１に設けられていてもよい。これにより、使用者やサービスマンがその状況を認識できる。なお、制御装置３５は、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）コントローラ３８、および、ネットワーク送受信機３９を介してネットワーク回路４０に接続されてもよい。情報端末４１は、一例として、タブレット端末や携帯電話やスマートフォンなどである。なお、上述した冷媒漏洩の検知は、制御装置３５ではなく、制御装置３５とインターネットなどのネットワーク回路４０を介して通信可能なサーバ側で行われてもよい。
次に、図２を用いて本実施の形態のヒートポンプサイクル２４の冷媒の漏洩を検出する方法を説明する。図２の実施例１は、冷媒の漏洩がない状態（正常状態）で熱媒体循環システム１００が作動しているときの圧力センサ２７で検出される圧力の推移を示す。また、図２の実施例２は、冷媒の漏洩がある状態で熱媒体循環システム１００が作動しているときの圧力センサ２７で検出される圧力の推移を示す。
以下、本実施の形態では、熱媒体を水として説明するがこれに限られない。熱媒体循環システム１００を設置した直後は、暖房サイクル５０内に熱媒体が充填されていない。ここから、暖房サイクル５０内へ注水を行う。これにより、注水前に暖房サイクル５０内に存在していた空気が押し出され、当該空気は空気抜き弁２９から暖房サイクル５０外へ排出される。
次に、使用場所に設置された熱媒体循環システム１００を実際に運転して、熱媒体循環システム１００や設置工事などに問題がないか確認する試運転が行われる。試運転が開始されれば、作動した圧縮機２０や循環ポンプ２５の影響によって、圧力センサ２７で検出される圧力は上昇していく。この時、圧力センサ２７で検出される圧力が所定値（本実施の形態では０．３ＭＰａ）を超えそうな場合は、制御装置３５は逃がし弁２８を作動させて、所定値（０．３ＭＰａ）以下となる。
試運転が終了すれば、次の通常運転開始までの間は、熱媒体循環システム１００は停止時となる。冷媒の漏洩がない場合は、実施例１に示すように、圧力センサ２７で検出される圧力値は、試運転終了後、時間経過に伴って低下し、定常状態となる。このとき、制御装置３５は熱媒体循環システム１００において冷媒が漏洩していると判断しない。一方で、冷媒の漏洩がある場合は、実施例２に示すように、圧力センサ２７で検出される圧力値は、運転停止時でも安定せず、やがて冷媒の漏洩を検出するための所定値（０．３ＭＰａ）に到達する。これにより、制御装置３５は熱媒体循環システム１００において冷媒が漏洩していると判断する。
本実施の形態に係る熱媒体循環システム１００においては、制御装置３５は、圧力センサ２７の検出値が所定値（今回は０．３ＭＰａ）以上の場合には、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断する。明らかに冷媒が漏洩していると判断できる数値を所定値に設定することで、誤検出を予防することができる。
以上、制御装置３５は、圧力センサ２７の検出値が所定値以上の場合には、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断する形態を説明したが、これに限られない。制御装置３５は、圧力センサ２７の検出値と予め定められた基準値との差分の大きさに基づいて、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
また、実施例２においては、試運転直後の運転停止時に冷媒漏洩の検知が行われる態様を示したがこれに限られない。通常運転後の運転停止時においても、上述した方法で冷媒漏洩の検知は行われる。
図３および図４を用いて熱媒体循環システム１００の通常運転時における冷媒漏洩の検知について説明する。
図３の実施例３は冷媒の漏洩がある状態で熱媒体循環システム１００が作動している時の、圧力センサ２７で検出される圧力の推移を示す。実施例３では、通常運転時における圧力センサ２７の検出値と基準値との差分が所定の値より大きくなった時点で、制御装置３５は、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内への冷媒の漏洩を検知する。
ここで、基準値は、熱媒体循環システム１００の試運転後の停止時における圧力センサ２７の検出値であってもよい。これにより、熱媒体循環システム１００をユーザの家庭に設置した後の試運転を行うことにより冷媒の漏洩の基準値を設定することができる。このため、ユーザそれぞれの使用環境に応じた最適な基準値を設定することができ、より高い精度で冷媒の漏洩を検出することができる。
なお、制御装置３５は、圧力センサ２７の検出値が所定値以上の場合には、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
図４の実施例４および実施例５は、それぞれ実施例３とは異なる環境下でヒートポンプ温水暖房装置が作動している時の、圧力センサ２７で検出される圧力の推移を示す。
上述したとおり、通常運転時における圧力センサ２７の検出値と基準値との差分が所定の値より大きい場合、もしくは、通常運転時における圧力センサ２７の検出値が所定の値より大きい場合に、制御装置３５は、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断される。実施例４および実施例５では、圧力センサ２７の検出値と基準値との差分が所定の値より小さいし、圧力センサ２７の検出値が所定の値よりも小さいため、制御装置３５は、冷媒が漏洩したと判断しない。
なお、制御装置３５は運転履歴を記憶する運転履歴記憶装置を備えていてもよい。運転履歴記憶装置７０が運転履歴ありと記憶している場合にのみ、制御装置３５は、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内に冷媒が漏洩したと判断してもよい。
この構成により、冷媒の漏洩の検出は、過去に運転履歴がある場合にのみ適用することで、試運転時の圧力上昇での誤検出を防止することができるようになる。例えば、図２の実施例２では、試運転時に圧力センサ２７の検出値が所定値（今回は０．３ＭＰａ）を上回っているが、試運転時では運転履歴記憶装置７０に運転履歴がないため、冷媒の漏洩は検出されない。
以上のように、本発明に係る熱媒体循環システムは、ヒートポンプサイクル内から暖房サイクル内への冷媒の漏洩の早期発見、誤検出の防止、および、使用者への報知が可能となる。使用者の安全性を向上する観点から、暖房装置としての使用性が向上する。
２０ 圧縮機
２１ 水冷媒熱交換器
２２ 減圧手段
２３ 空気熱交換器
２４ ヒートポンプサイクル
２５ 循環ポンプ
２６ 流量センサ
２７ 圧力センサ
２８ 逃がし弁（安全弁）
２９ 空気抜き弁
３０ ヒータユニット
３１ 温水往き配管
３２ 温水戻り配管
３３ 入水温度検出手段
３４ 出湯温度検出手段
３５ 制御装置
３６ 外気温度測定手段
３７ 暖房端末
３８ ＨＥＭＳコントローラ
３９ ネットワーク送受信機（ルータ）
４０ ネットワーク回路（インターネット）
４１ 情報端末
４２ リモコン
４３ 屋内機
４４ 屋外機
５０ 暖房サイクル
６０ 報知装置
７０ 運転履歴記憶装置
１００ 熱媒体循環システム

Claims (9)

  1. 冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記ヒートポンプサイクルにて加熱された熱媒体が、前記ヒートポンプサイクルと暖房端末との間で循環する暖房サイクルと、前記暖房サイクルにおける前記熱媒体の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、を備える熱媒体循環システムであって、
    前記制御装置は、前記熱媒体循環システムの前記圧力センサの試運転終了後の検出値に基づいて、前記ヒートポンプサイクル内から前記暖房サイクル内に前記冷媒が漏洩したと判断する、
    熱媒体循環システム。
  2. 前記制御装置は、前記熱媒体循環システムの運転停止時における前記圧力センサの検出値に基づいて、前記ヒートポンプサイクル内から前記暖房サイクル内に前記冷媒が漏洩したと判断する、
    請求項１に記載の熱媒体循環システム。
  3. 前記制御装置は、前記熱媒体循環システムの通常運転時における前記圧力センサの検出値に基づいて、前記ヒートポンプサイクル内から前記暖房サイクル内に前記冷媒が漏洩したと判断する、
    請求項１または２に記載の熱媒体循環システム。
  4. 前記制御装置は、前記検出値が所定値以上の場合には、前記ヒートポンプサイクル内から前記暖房サイクル内に前記冷媒が漏洩したと判断する、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の熱媒体循環システム。
  5. 前記制御装置は、前記圧力センサの前記検出値と基準値との差分の大きさに基づいて、前記ヒートポンプサイクル内から前記暖房サイクル内に前記冷媒が漏洩したと判断する、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の熱媒体循環システム。
  6. 前記基準値は、前記熱媒体循環システムの前記試運転の終了後における運転停止時の前記圧力センサの前記検出値である、
    請求項５に記載の熱媒体循環システム。
  7. 前記制御装置は運転履歴を記憶する運転履歴記憶装置を備え、
    前記運転履歴記憶装置が前記運転履歴ありと記憶している場合にのみ、前記制御装置は、前記ヒートポンプサイクル内から前記暖房サイクル内に前記冷媒が漏洩したと判断する、
    請求項１から５に記載の熱媒体循環システム。
  8. 前記冷媒の漏洩を報知する報知装置をさらに備え、
    前記制御装置は、前記ヒートポンプサイクル内から前記暖房サイクル内に前記冷媒が漏洩したと判断した場合に、前記報知装置を作動させる、
    請求項１から７に記載の熱媒体循環システム。
  9. 前記報知装置は、リモコンに設けられている、もしくは、前記制御装置とネットワークを介して通信可能な情報端末に設けられている、
    請求項８に記載の熱媒体循環システム。
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