JP2023515538A - ヒートポンプ及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

【要約】ヒートポンプは、ハウジングと、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器と、冷媒と室外空気を熱交換する室外熱交換器と、圧縮機と水冷媒熱交換器との間に流動する冷媒の圧力を検出する圧力センサと、圧縮機の吐出部に配置される第１遮断バルブと、室外熱交換器及び圧縮機との間に配置される第２遮断バルブと、制御部とを含み、制御部は、冷媒が漏れるかどうかを判断し、冷媒が漏れる場合、第１遮断バルブを閉鎖し、圧力センサのセンシング値が予め設定された基準圧力未満である場合、第２遮断バルブを閉鎖することができる。

Description

本開示内容は、ヒートポンプ及びその動作方法に関し、さらに詳細には、冷媒の漏れ有無を判断できるヒートポンプ及びその動作方法に関する。

ヒートポンプとは、冷媒の発熱または凝縮熱を利用して低温の熱源を高温で伝達するか、または高温の熱源を低温で伝達する装置のことを意味し、一般に圧縮機、室外熱交換器などを備える室外ユニットと、室内熱交換器などを含む室内ユニットとを含むことができる。

ヒートポンプは、冷媒の熱交換を通じて水を加熱して、室内の温度を上げる暖房またはユーザに温水を提供する給湯に利用できるので、化石燃料の代わりに使用することができる。

従来では、フロンガスとして知られた塩化フッ化炭素（ｃｈｌｏｒｏ ｆｌｕｏｒｏ ｃａｒｂｏｎ、ＣＦＣ）系の冷媒が広く利用されたが、大気圏に存在するオゾン層を破壊する原因であることが明らかになりながら、塩化フッ化炭素系の冷媒使用が禁止され、多様な代替冷媒が開発及び使用されている。

一方、代替冷媒のうち、プロパン（ｐｒｏｐａｎｅ）またはイソブタン（Ｉｓｏｂｕｔａｎｅ）を主成分として含む冷媒の場合、オゾン層破壊指数（Ｏｚｏｎｅ Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、ＯＤＰ）が０であり、地球温暖化指数（Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、ＧＷＰ）も他の代替冷媒に比べて低いから、親環境冷媒として脚光を浴びているが、高い可燃性により、冷媒漏れ時に火災発生の可能性が高いという問題点がある。また、一般に冷媒漏れによって十分な冷媒が循環されない場合、熱交換効率が低くなり、圧縮機が損傷する等の問題点もある。

本開示内容は、上記の問題点を勘案してなされたものであって、多様な方法によって冷媒の漏れ有無を正確に判断できるヒートポンプ及びその作動方法を提供する。

また、本開示内容は、冷媒漏れ時に冷媒がもうこれ以上漏れないようバルブの作動を制御できるヒートポンプ及びその作動方法を提供する。

また、本開示内容は、冷媒漏れ時に冷媒が室内に流入するのを防止し、冷媒を外部に吐き出すことができるヒートポンプ及びその作動方法を提供する。

前記課題を達成するための、本開示内容の実施の形態によるヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機、複数の遮断バルブ及び制御部を含み（備える；構成する；構築する；設定する；包接する；包含する；含有する）、制御部は、冷媒が漏れるかどうかを判断し、冷媒が漏れる場合、圧縮機から吐き出される冷媒の移動を遮断する第１遮断バルブを閉鎖し、第１遮断バルブが閉鎖された後、所定基準に従って、圧縮機に流入する冷媒の移動を遮断する第２遮断バルブを閉鎖できる。

前記ヒートポンプは、ハウジング、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器、冷媒と室外空気を熱交換する室外熱交換器、及び圧縮機と水冷媒熱交換器との間に流動する冷媒の圧力を検出する圧力センサをさらに含み、第１遮断バルブは、圧縮機の吐出部に連結された配管に配置され、第２遮断バルブは、室外熱交換器及び圧縮機の間に配置されることができる。

前記ヒートポンプは、室外熱交換器の一側に配置される室外ファン及び換気ファンをさらに含み、制御部は、第２遮断バルブが閉鎖される場合、圧縮機の動作を停止し、換気ファンを駆動できる。

前記ヒートポンプの室外ファンは、ハウジングの第１領域に配置され、換気ファンは、ハウジングの第２領域に配置され、ハウジングは、第１領域と第２領域を互いに区分する隔壁を具備できる。

前記ヒートポンプの水冷媒熱交換器は、ハウジングの第２領域に配置されることができる。

前記ヒートポンプは、室外温度を感知する第１温度センサ及びハウジングの第２領域に配置される第２温度センサをさらに含み、制御部は、第２温度センサのセンシング値が第１温度センサのセンシング値より所定基準以上低い（未満）場合、冷媒が漏れると判断できる。

前記ヒートポンプの換気ファン及び第２温度センサは、ハウジングの底面に隣接して配置されることができる。
前記冷媒の密度は、空気の密度より大きくありうる。

前記ヒートポンプは、冷媒を膨脹させる膨脹バルブ及び圧縮機から吐き出される冷媒の温度を感知する第３温度センサをさらに含み、制御部は、膨脹バルブの開度が最大開度である状態で、第３温度センサのセンシング値が所定時間の間に予め設定された基準温度以上である場合、冷媒が漏れると判断できる。

前記ヒートポンプの制御部は、圧縮機の消費電力を算出し、圧縮機の運転周波数が所定周波数以上で、圧縮機の消費電力が所定消費電力未満である場合、冷媒が漏れると判断できる。

前記ヒートポンプは、室外熱交換器の温度を感知する第４温度センサをさらに含み、制御部は、第１温度センサのセンシング値と蹄４温度センサのセンシング値間の差が所定基準値未満である場合、冷媒が漏れると判断できる。

一方、本開示内容の多様な実施の形態によるヒートポンプの動作方法は、冷媒が漏れるかどうかを判断する動作、冷媒が漏れる場合、冷媒を圧縮する圧縮機の吐出部に連結された配管に配置される第１遮断バルブを閉鎖する動作、及び冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器と圧縮機との間に流動する冷媒の圧力を検出する圧力センサのセンシング値が予め設定された基準圧力未満である場合、冷媒と室外空気を熱交換する室外熱交換器及び圧縮機の間に配置される第２遮断バルブを閉鎖する動作を含むことができる。

上述のように、本開示内容の多様な実施の形態によれば、内部温度センサのセンシング値、吐出温度センサのセンシング値、室外温度センサのセンシング値、熱交換器温度センサのセンシング値、圧縮機の消費電力などを利用する多様な方法を通じて多様な角度で冷媒の漏れ有無を正確に判断できる。

また、本開示内容の多様な実施の形態によれば、冷媒漏れ時に、冷媒がもうこれ以上漏れないようバルブの動作を制御し、換気ファンを駆動して冷媒を室外へ排出できるから、火災発生の可能性を下げることができ、製品に対する安全性及び信頼度を向上させることができる。

また、本開示内容の多様な実施の形態によれば、室外機のハウジング内部においてのみ冷媒が循環するように、室外機に水冷媒熱交換器を室外機に配置することによって、冷媒が漏れても冷媒が室内へ流入するのを遮断できる。

本開示内容の多様な実施の形態によれば、センサなどを利用して多様な方法で冷媒の漏れ有無を正確に判断できる。

また、本開示内容の多様な実施の形態によれば、冷媒漏れ時にもうこれ以上冷媒が漏れないようバルブの作動を制御し、換気装置を駆動して冷媒を室外へ吐き出すことができるから、火災の危険がなく製品の安全性と信頼性を向上させる。

本開示内容の上述及びその他の目的、特徴及び利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明により明らかになる。
本開示内容の一実施の形態によるヒートポンプを含むシステムに対する概略図である。 図１の室外ユニットに対する構成図である。 図１の室外ユニットの正面図の一例である。 図１の室外ユニットの内部正面図の一例である。 本開示内容の一実施の形態によるヒートポンプのブロック図である。 本開示内容の一実施の形態によるヒートポンプの動作方法を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して、本開示内容を詳細に説明する。図面において本開示内容を明確かつ簡略に説明するために、説明と関係のない構成要素は省略することにする。図面全体において同じ参照番号は、同一または類似の構成要素を指定するのに使用される。

次の説明において使用される構成要素に対する「モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）」及び「部分（ｐａｒｔ）」という用語は、説明の便宜のために付与したもので、重要な意味または役割をすることではない。よって、「モジュール」と「部品」は混用できる。

本明細書において使用される時に「含む」、「含んでいる」、「有する」などの用語は、明示された特徴、整数、ステップ、演算、構成要素またはこれらの組み合わせの存在を指定するが、一つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、またはこれらの組み合わせの存在または追加を排除しない。

「第１」、「第２」などの用語が本明細書において多様な要素を述べるために使用されうるが、これらの要素がこのような用語によって限定されてはならないことが理解されうるはずである。これらの用語は、ある構成要素を他の構成要素と区別させるために使用されるだけである。

別に定義されない限り、本明細書において使用される技術的、科学的用語を含んだすべての用語は、本開示内容が属する技術分野における通常の知識を有した者にとって一般に理解されるものと同じ意味を有する。また、一般的な辞書に定義された用語は、ここに明示的に定義されない限り、理想化されるか、または過度に形式的な意味として解析されない。

図面において構成要素及びグラフの厚さやサイズは、本開示内容をより明確かつ便利に説明するために誇張、省略または簡略化できる。

図１は、本開示内容の一実施の形態によるヒートポンプを含むシステムに対する概略図であり、図２は、図１の室外ユニットに対する構成図である。

図１及び図２に示すように、システム１０は、室外ユニット１００、分配ユニット２００、給湯ユニット３００、暖房ユニット４００、及び／または室内ユニット５００を含むことができる。ここで、室外ユニット１００及び／または分配器２００は、ヒートポンプに含まれることができる。

室外ユニット１００は、分配ユニット２００と複数の室外配管２１、３１を通じて連結されることができる。このとき、室外ユニット１００は、室外に配置され、分配ユニット２００は、室内に配置されることができる。

室外ユニット１００は、複数の室外配管２１、３１のうち、何れか一つを通じて分配ユニット２００から水の供給を受けることができ、複数の室外配管２１、３１のうち、残りの一つを通じて分配ユニット２００に水を伝達できる。

室外ユニット１００は、冷媒を圧縮させる役割をする圧縮機１０２、圧縮機１０２を駆動する圧縮機用モータ１０２ｂ、気体化した冷媒を少しの間貯蔵して水分と異質物を除去した後、一定の圧力の冷媒を圧縮機１０２に供給するアキュムレーター１０３、圧縮された冷媒を放熱させる役割をする室外側熱交換器１０４、室外熱交換器１０４の一側に配置されて冷媒の放熱を促進させる室外ファン１０５ａと室外ファン１０５ａを回転させる室外ファン用モータ１０５ｂとからなる室外送風機１０５、凝縮された冷媒を膨脹するメインバルブ１０６（例：電子式膨脹バルブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅｓ；ＥＥＶ））、冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器１０８及び／または圧縮された冷媒の流路を変える冷／暖房切り替えバルブ１１０などを含むことができる。また、室外ユニット１００は、多数のセンサをさらに含むことができる。

室外ユニット１００の圧縮機１０２で圧縮された冷媒は、空気より密度が大きくありうる。冷媒は、プロパン、イソブタンなどが含まれた冷媒でありうる。

室外ユニット１００は、ヒートポンプのモードに従って動作できる。例えば、室外ユニット１００は、ヒートポンプが冷房モードに設定された場合、圧縮機１０２で圧縮された冷媒が室外熱交換器１０４を経て水冷媒熱交換器１０８へ移動するよう動作でき、ヒートポンプが暖房モードに設定された場合、圧縮機１０２で圧縮された冷媒が水冷媒熱交換器１０８を経て室外熱交換器１０４へ移動するよう動作できる。

室外ユニット１００は、圧縮機１０２に注入される冷媒量を調節するサブバルブ１０７を含むことができる。ここで、サブバルブ１０７は、電子式電子バルブ（ＥＥＶ）でありうる。サブバルブ１０７を経て圧縮機１０２へ冷媒が注入される場合、圧縮機１０２に吸込される冷媒の密度、圧縮機１０２の圧縮室の体積により制限される冷媒吸込の限界を克服できるから、圧縮機１０２の圧縮能力を向上させることができる。これを通じて、循環される冷媒の量を増加させることができ、ヒートポンプの冷房運転または暖房運転の性能を向上させることができる。

一方、室外ユニット１００は、サブバルブ１０７を介して膨脹された冷媒を熱交換するための過冷却熱交換器（図示せず）を追加的に具備することもできる。

室外ユニット１００は、冷媒の移動を遮断する少なくとも一つの遮断バルブ１１１、１１２を含むことができる。少なくとも一つの遮断バルブ１１１、１１２は、二方バルブ（２－ｗａｙ ｖａｌｖｅ）でありうる。

第１遮断バルブ１１１は、圧縮機１０２で圧縮された冷媒が吐き出されて、室外熱交換器１０４または水冷媒熱交換器１０８へ移動する流路に配置されることができる。例えば、第１遮断バルブ１１１は、圧縮された冷媒が吐き出される圧縮機１０２の吐出部に連結された配管に配置されることができる。

第２遮断バルブ１１２は、冷媒が室外熱交換器１０４及び水冷媒熱交換器１０８を経て、圧縮機１０２へ移動する流路に配置されることができる。例えば、第２遮断バルブ１１２は、アキュムレーター１０３と冷／暖房切り替えバルブ１１０を連結する配管に配置されることができる。

水冷媒熱交換器１０８は、複数の室外配管２１、３１に連結されることができる。複数の室外配管２１、３１のうち、何れか一つを介して供給される水は、冷媒と熱交換後、複数の室外配管２１、３１のうち、残りの一つを介して吐き出されることができる。

室外ユニット１００は、水冷媒熱交換器１０８を循環する水をポンピングする室外ポンプ（図４の１２０）をさらに含むことができる。

分配ユニット２００は、複数の室外配管２１、３１のうち、何れか一つを介して室外ユニット１００に水を供給でき、複数の室外配管２１、３１のうち、残りの一つを介して室外ユニット１００から水の供給を受けることができる。例えば、ヒートポンプが暖房モードに設定された場合、室外ユニット１００に冷水を供給でき、室外ユニット１００から温水の供給を受けることができる。

分配ユニット２００は、水の流量を感知する流量センサ（図示せず）、分配ユニット２００を循環する水をポンピングするポンプ（図示せず）、膨脹タンク（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｔａｎｋ）（図示せず）、空気を排出する空気排出バルブ（ａｉｒｖｅｎｔ ｖａｌｖｅ）（図示せず）などを含むことができる。

一方、分配ユニット２００は、複数の室内配管４１、５１を介して給湯ユニット３００、暖房ユニット４００及び／または室内ユニット５００に連結されることができる。

分配ユニット２００は、複数の室内配管４１、５１を介して、室外ユニット１００から供給された水を、給湯ユニット３００、暖房ユニット４００及び室内ユニット５００のうち、少なくとも一つに分配でき、給湯ユニット３００、暖房ユニット４００及び室内ユニット５００のうち、少なくとも一つから伝達された水を、室外ユニット１００に供給できる。このために、分配ユニット２００は、水の分配のための多数のバルブ（図示せず）をさらに含むことができる。

暖房ユニット４００は、複数の室内配管４１、５１に連結される放熱管（図示せず）を含むことができる。例えば、複数の室内配管４１、５１のうち、何れか一つを介して供給される温水は、放熱管に沿って利用して室内床を加熱でき、放熱管を経ながら熱交換されて吐き出される冷水は、複数の室内配管４１、５１のうち、残りの一つを介して分配ユニット２００に伝達されることができる。

室内ユニット５００は、スタンド型空調機、壁掛け形空調機及び天井形空調機のうち、何れか一つでも適用可能であるが、図面では、天井形空調機を例示する。

室内ユニット５００は、室内熱交換器（図示せず）、室内ファン（図示せず）、多数のセンサ（図示せず）などを含むことができる。

室内熱交換器は、分配ユニット２００から供給される冷水または温水と空気を熱交換できる。室内ファンは、回転により室内熱交換器で熱交換された空気を室内に吐き出すことができる。

図３は、室外ユニットの正面図の一例で、図４は、室外ユニットの内部正面図の一例である。

図３及び図４に示すように、室外ユニット１００のハウジング１０１の一面は、室外熱交換器１０４で熱交換された空気が室外ファン１０５ａの回転によって外部に吐き出される領域を含むことができる。

一方、室外ユニット１００は、回転によってハウジング１０１の内部空気を外部に吐き出す換気ファン１０９をさらに含むことができる。このとき、換気ファン１０９は、ハウジング１０１の一面に配置されて、外部に露出できる。

換気ファン１０９は、インペラ（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）を含むことができる。換気ファン１０９は、外部からハウジング１０１の内部に流入するほこりのような異質物を遮断するフィルタ（図示せず）をさらに含むこともできる。

換気ファン１０９は、ハウジング１０１の底面に隣接した下端に配置されることができる。

一方、ハウジング１０１は、室外熱交換器１０４及び室外ファン１０５ａが配置される第１領域と、圧縮機１０２、水冷媒熱交換器１０８、室外ポンプ１２０、制御回路モジュール１４０などが配置される第２領域を互いに区分する隔壁１５０を含むことができ、二領域は、隔壁１５０により互いに空間的に断絶されることができる。換気ファン１０９は、第２領域の内部空気を外部に吐き出すように、第２領域に対応して配置されることができる。

室外ユニット１００は、ハウジング１０１の内部の温度を感知する内部温度センサ１３０をさらに含むことができる。内部温度センサ１３０は、ハウジング１０１の第２領域のうち、底面に隣接した下端に配置されることができる。

図５は、本開示内容の一実施の形態によるヒートポンプのブロック図である。

図５に示すように、ヒートポンプは、ファン駆動部５１０、圧縮機駆動部５２０、バルブ部５３０、センサ部５４０及び／または制御部５５０を含むことができる。

ファン駆動部５１０は、ヒートポンプに備えられた少なくとも一つのファンを駆動できる。例えば、ファン駆動部５１０は、室外ファン１０５ａ及び／または換気ファン１０９を駆動できる。

ファン駆動部５１０は、交流電源を直流電源に整流して出力する整流部（図示せず）、整流部からの脈動電圧を貯蔵するｄｃ段キャパシタ、複数のスイッチング素子を具備して、平滑な直流電源を所定周波数の３相交流電源に変換及び出力するインバータ（図示せず）及び／またはインバータから出力される３相交流電源によってファンを駆動するモータ（図示せず）を含むことができる。

ファン駆動部５１０は、室外ファン１０５ａと換気ファン１０９を駆動するための構成をそれぞれ区分して具備できる。例えば、ファン駆動部５１０は、室外ファン１０５ａを回転させる室外ファン用モータ１０５ｂと、換気ファン１０９を回転させる換気ファン用モータ（図示せず）をそれぞれ具備できる。

圧縮機駆動部５２０は、圧縮機１０２を駆動できる。圧縮機駆動部５２０は、交流電源を直流電源に整流して出力する整流部（図示せず）、ｄｃ段キャパシタ（図示せず）、インバータ（図示せず）及び／またはインバータから出力される３相交流電源によって、圧縮機１０２を駆動する圧縮機用モータ１０２ｂを含むことができる。

バルブ部５３０は、少なくとも一つのバルブを含むことができる。バルブ部５３０に含まれた少なくとも一つのバルブは、制御部５５０の制御によって動作できる。例えば、バルブ部５３０は、メインバルブ１０６、サブバルブ１０７、冷／暖房切り替えバルブ１１０、及び／または少なくとも一つの遮断バルブ１１１、１１２を含むことができる。

センサ部５４０は、少なくとも一つのセンサを具備でき、少なくとも一つのセンサを通じて感知されたセンシング値に対するデータを制御部５５０に送信できる。

センサ部５４０に備えられた少なくとも一つのセンサは、室外ユニット１００、分配ユニット２００、室内ユニット５００などの内部に配置されることができる。例えば、センサ部５４０は、室外熱交換器１０４に配置される熱交換器温度センサ、各配管を介して流動する冷媒の圧力を検出する少なくとも一つの圧力センサ、各配管を介して流動する流体の温度を検出する少なくとも一つの配管温度センサなどを含むことができる。

センサ部５４０は、室内の温度を検出する室内温度センサ及び／または室外の温度を検出する室外温度センサを具備できる。例えば、室外温度センサは、室外ユニット１００に配置されることができ、室内温度センサは、室内ユニット５００に配置されることができる。

センサ部５４０は、室外ユニット１００のハウジング１０１の内部の温度を感知する内部温度センサ１３０を含むことができる。

制御部５５０は、ヒートポンプに備えられた各構成に連結されることができ、各構成の全般的な動作を制御できる。制御部５５０は、ヒートポンプに備えられた各構成と相互間にデータを送受信できる。

制御部５５０は、室外ユニット１００だけでなく、分配ユニット２００、ヒートポンプの動作を遠隔制御する遠隔制御装置（図示せず）などに備えられることもできる。例えば、制御部５５０は、室外ユニット１００のハウジングの内部に配置される制御回路モジュール１４０に含まれることができる。

制御部５５０は、少なくとも一つのプロセッサを含むことができ、これに含まれたプロセッサを利用して、ヒートポンプの動作伝搬を制御できる。ここで、プロセッサは、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）のような一般的なプロセッサでありうる。もちろん、プロセッサは、ＡＳＩＣのような専用装置（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）であるか、他のハードウェア基盤のプロセッサでありうる。

制御部５５０は、ファン駆動部５１０の動作を制御できる。例えば、制御部５５０は、ファン駆動部５１０の動作制御により、室外ファン用モータ１０５ｂに出力される３相交流電源の周波数を変更して、室外ファン１０５ａの回転数を変更できる。

制御部５５０は、圧縮機駆動部５２０の動作を制御できる。例えば、制御部５５０は、圧縮機駆動部５２０の動作制御により、圧縮機用モータ１０２ｂに出力される３相交流電源の周波数を変更して、圧縮機１０２の運転周波数を変更できる。

制御部５５０は、ヒートポンプのモードに従ってバルブ部５３０に含まれた少なくとも一つのバルブの動作を制御できる。例えば、制御部５５０は、ヒートポンプが冷房モードに設定された場合、圧縮機１０２で圧縮された冷媒が室外熱交換器１０４を経て水冷媒熱交換器１０８に移動し、ヒートポンプが暖房モードに設定された場合、圧縮機１０２で圧縮された冷媒が水冷媒熱交換器１０８を経て室外熱交換器１０４に移動するよう冷／暖房切り替えバルブ１１０の動作を制御できる。

制御部５５０は、センサ部５４０に含まれた少なくとも一つのセンサのセンシング値に基づいて、ヒートポンプに備えられた各構成の動作を制御できる。例えば、制御部５５０は、センサ部５４０に含まれた少なくとも一つのセンサのセンシング値に基づいて、冷媒が漏れるかどうかを判断でき、冷媒の漏れ有無によってヒートポンプに備えられた各構成の動作を制御できる。

制御部５５０は、内部温度センサ１３０のセンシング値と室外温度センサのセンシング値に基づいて、冷媒が漏れるかどうかを判断できる。例えば、室外ユニット１００が室外に設置される場合、内部温度センサ１３０のセンシング値と室外温度センサのセンシング値が所定基準内で類似に検出されるが、沸騰点が低いプロパン、イソブタンなどが含まれた冷媒が漏れると、周辺温度が急激に下降するので、内部温度センサ１３０のセンシング値も急激に低くなることができる。このとき、制御部５５０は、内部温度センサ１３０のセンシング値が室外温度センサのセンシング値より所定基準以上低い（未満）場合、冷媒が漏れると判断できる。制御部５５０は、内部温度センサ１３０のセンシング値の変化量に基づいて、冷媒が漏れるかどうかを判断することもできる。

制御部５５０は、圧縮機１０２から吐き出される冷媒の温度を感知する吐出温度センサ（図示せず）のセンシング値に基づいて、冷媒が漏れるかどうかを判断できる。例えば、制御部５５０は、吐出温度センサのセンシング値が予め設定された基準温度以上であると、循環される冷媒量が不足であると判断し、メインバルブ１０６の開度量を増加させることができる。このとき、メインバルブ１０６の開度が最大開度である状態において、圧縮機１０２から吐き出される冷媒の温度を感知する吐出温度センサ（図示せず）のセンシング値が所定時間の間に予め設定された基準温度以上である場合、制御部５５０は、冷媒が漏れると判断できる。

制御部５５０は、圧縮機１０２の運転周波数と消費電力に基づいて、冷媒が漏れるかどうかを判断できる。例えば、圧縮機１０２で圧縮される冷媒量が不足した場合、圧縮機用モータ１０２ｂの空回転などにより、圧縮機１０２の消費電力が冷媒量が十分な場合に比べて非常に低くなることができる。このとき、制御部５５０は、圧縮機１０２の運転周波数が所定周波数以上であり、圧縮機１０２の消費電力が所定消費電力未満である場合、冷媒が漏れると判断できる。ここで、所定消費電力は、所定周波数に対応する値でありうる。

制御部５５０は、室外温度センサのセンシング値と、熱交換器温度センサのセンシング値に基づいて、冷媒が漏れるかどうかを判断できる。例えば、室外熱交換器１０４では、室外温度と冷媒の温度間の差により熱交換が起きるが、冷媒が不足した場合、熱交換効率が減少し、室外温度と冷媒の温度間の差が順次に減ることができる。このとき、制御部５５０は、室外温度センサのセンシング値と、熱交換器温度センサのセンシング値の差が所定基準値未満である場合、冷媒が漏れると判断できる。

制御部５５０は、冷媒が漏れると判断される場合、バルブ部５３０に含まれた少なくとも一つのバルブの動作を制御できる。

制御部５５０は、冷媒が漏れると判断される場合、第１遮断バルブ１１１を閉鎖して、圧縮機１０２から吐き出される冷媒が室外熱交換器１０４または水冷媒熱交換器１０８に移動することを遮断できる。

制御部５５０は、第１遮断バルブ１１１が閉鎖された場合、圧縮機１０２と水冷媒熱交換器１０８との間に流動する冷媒の圧力を検出する第１圧力センサ（図示せず）のセンシング値が予め設定された基準圧力より低く（未満）なるかどうかを確認することができる。ここで、第１圧力センサは、冷／暖房切り替えバルブ１１０と水冷媒熱交換器１０８を連結する配管に配置されることができる。

制御部５５０は、第１圧力センサのセンシング値が予め設定された基準圧力未満である場合、室外ユニット１００の各配管において流動していた冷媒が圧縮機１０２と及びアキュムレーター１０３に一定量以上移動したと判断し、第２遮断バルブ１１２を閉鎖できる。このとき、制御部５５０は、メインバルブ１０６及び／またはサブバルブ１０７の開度が最小開度になるように制御することもできる。

制御部５５０は、第２遮断バルブ１１２が閉鎖される場合、圧縮機駆動部５２０を制御して、圧縮機１０２の動作を停止できる。制御部５５０は、第２遮断バルブ１１２が閉鎖される場合、ファン駆動部５１０を制御して、換気ファン１０９が回転するよう、ファン駆動部５１０の換気ファン用モータを駆動できる。

一方、ヒートポンプは、出力部（図示せず）をさらに含むことができる。

出力部は、ディスプレイ、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）などの表示装置を具備でき、表示装置を通じて冷媒漏れに対するメッセージを表示できる。

出力部は、スピーカー、ブザーなどのオーディオ装置を具備でき、オーディオ装置を通じて冷媒漏れに対する警告音を出力できる。

図６は、本開示内容の一実施の形態によるヒートポンプの動作方法を示すフローチャートである。

図６に示すように、ヒートポンプは、Ｓ６１０及びＳ６２０動作において、冷媒が漏れるかどうかをモニタリングできる。

例えば、ヒートポンプは、内部温度センサ１３０のセンシング値が室外温度センサのセンシング値より所定基準以上低い（未満）場合、冷媒が漏れると判断できる。

例えば、ヒートポンプは、メインバルブ１０６の開度が最大開度である状態において、圧縮機１０２から吐き出される冷媒の温度を感知する吐出温度センサのセンシング値が所定時間の間に予め設定された基準温度以上である場合、冷媒が漏れると判断できる。

例えば、ヒートポンプは、圧縮機１０２の運転周波数が所定周波数以上で、圧縮機１０２の消費電力が所定消費電力未満である場合、冷媒が漏れると判断できる。

例えば、ヒートポンプは、室外温度センサのセンシング値と熱交換器温度センサのセンシング値の差が所定基準値未満である場合、冷媒が漏れると判断できる。

このとき、ヒートポンプは、冷媒が漏れるかどうかをモニタリングする複数の方法を、同時に独立的に行うこともでき、順次に行うこともできる。

ヒートポンプは、Ｓ６３０動作において、冷媒が漏れる場合、第１遮断バルブ１１１を閉鎖して、圧縮機１０２から吐き出される冷媒が室外熱交換器１０４または水冷媒熱交換器１０８に移動するのを遮断できる。

ヒートポンプは、Ｓ６４０動作において、第１遮断バルブ１１１が閉鎖された状態で、圧縮機１０２と水冷媒熱交換器１０８との間に流動する冷媒の圧力を検出する第１圧力センサのセンシング値が予め設定された基準圧力より低くなる（未満）かどうかを確認することができる。

ヒートポンプは、Ｓ６５０動作において、第１圧力センサのセンシング値が予め設定された基準圧力未満である場合、室外ユニット１００の各配管に流動していた冷媒が圧縮機１０２とアキュムレーター１０３に一定量以上移動したと判断し、第２遮断バルブ１１２を閉鎖できる。

ヒートポンプは、Ｓ６６０動作において、圧縮機駆動部５２０を制御して、圧縮機１０２の動作を停止できる。

ヒートポンプは、Ｓ６７０動作において、換気ファン１０９を駆動して、ハウジング１０１の内部空気と共に漏れた冷媒を外部に吐き出すことができる。

上記のように、本開示内容の多様な実施の形態によれば、内部温度センサ１３０のセンシング値、吐出温度センサのセンシング値、室外温度センサのセンシング値、熱交換器温度センサのセンシング値、圧縮機１０２の消費電力などを利用して、多様な方法により冷媒の漏れ有無を多角的な視点から正確に判断できる。

また、本開示内容の多様な実施の形態によれば、冷媒漏れ時に、冷媒がもうこれ以上漏れないよう遮断バルブ１１１、１１２を閉鎖し、換気ファン１０９を駆動して冷媒を室外に排出できるから、火災発生の可能性を低くすることができ、製品に対する安全性及び信頼度を向上させることができる。

また、本開示内容の多様な実施の形態によれば、冷媒が室外ユニット１００のハウジング１０１の内部においてのみ循環するよう水冷媒熱交換器１０８を室外ユニット１００に配置することで、冷媒が漏れても漏れた冷媒が室内に流入するのを遮断できる。

また、本発明の多様な実施の形態によれば、冷媒漏れ時にもうこれ以上冷媒が漏れないようバルブの作動を制御し、送風機を駆動して冷媒を室外に吐き出すことができ、火災の危険がなく製品の安全性と信頼性を向上させる。

添付された図面は、本明細書に開示された実施の形態を容易に理解するためのものに過ぎず、本明細書において開示される技術的思想が添付された図面により限定されるものではなく、本開示の思想及び技術的範囲にすべての変更、均等物または置換が含まれるものと理解されなければならない。

同様に、図面では、動作を特定の順に示しているが、好ましい結果を得るために図示の特定順にまたは順次的な順に動作を行うか、または図示のすべての動作を行うと理解されてはならない。ある場合には、マルチタスキングと並列処理が有利でありうる。

本開示内容は、図面に示す特定の実施の形態を参照して説明されたが、本説明は、このような例示的な実施の形態に限定されず、本開示の範囲から逸脱しない限り多くの形態により具現化されるということは、当業者にとって自明であり、これは、次の請求の範囲に説明されている。このような変形は、本開示の技術的思想または範囲から個別的に理解されてはならない。

Claims (20)

1. ヒートポンプであって、
   室外に配置されるハウジングと、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器と、
   前記冷媒と室外空気を熱交換する室外熱交換器と、
   前記圧縮機と前記水冷媒熱交換器との間に流動する前記冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧縮機の吐出部に連結された配管に配置される第１遮断バルブと、
   前記室外熱交換器及び前記圧縮機の間に配置される第２遮断バルブと、
   制御部と、を備えてなり、
   前記制御部は、
   前記冷媒が漏れるかどうかを判断し、
   前記冷媒が漏れる場合、前記第１遮断バルブを閉鎖し、
   前記圧力センサのセンシング値が予め設定された基準圧力未満である場合、前記第２遮断バルブを閉鎖する、ことを特徴とする、ヒートポンプ。
2. 前記室外熱交換器の一側に配置される室外ファンと、
   前記ハウジングの内部空気を外部に吐き出す換気ファンと、を更に備え、
   前記制御部は、
   前記第２遮断バルブが閉鎖される場合、前記圧縮機の動作を停止し、前記換気ファンを駆動することを特徴とする、請求項１に記載のヒートポンプ。
3. 前記室外ファンは、前記ハウジングの第１領域に配置され、
   前記換気ファンは、前記ハウジングの第２領域に配置され、
   前記ハウジングは、前記第１領域と前記第２領域を互いに区分する隔壁を備えることを特徴とする、請求項２に記載のヒートポンプ。
4. 前記水冷媒熱交換器は、前記ハウジングの前記第２領域に配置されることを特徴とする、請求項３に記載のヒートポンプ。
5. 室外温度を感知する第１温度センサと、
   前記ハウジングの第２領域に配置される第２温度センサと、を更に備え、
   前記制御部は、
   前記第２温度センサのセンシング値が前記第１温度センサのセンシング値より所定基準以上低い場合、前記冷媒が漏れると判断することを特徴とする、請求項２に記載のヒートポンプ。
6. 前記換気ファン及び前記第２温度センサは、前記ハウジングの底面に隣接して配置されることを特徴とする、請求項５に記載のヒートポンプ。
7. 前記冷媒の密度は、空気の密度より大きいことを特徴とする、請求項６に記載のヒートポンプ。
8. 冷媒を膨脹させる膨脹バルブと、
   前記圧縮機から吐き出される前記冷媒の温度を感知する第３温度センサと、を更に備え、
   前記制御部は、
   前記膨脹バルブの開度が最大開度である状態において、前記第３温度センサのセンシング値が所定時間の間に予め設定された基準温度以上である場合、前記冷媒が漏れると判断することを特徴とする、請求項６に記載のヒートポンプ。
9. 前記制御部は、
   前記圧縮機の消費電力を算出し、
   前記圧縮機の運転周波数が所定周波数以上で、前記圧縮機の消費電力が所定消費電力未満である場合、前記冷媒が漏れると判断することを特徴とする、請求項８に記載のヒートポンプ。
10. 前記室外熱交換器の温度を感知する第４温度センサを更に備え、
    前記制御部は、
    前記第１温度センサのセンシング値と前記蹄４温度センサのセンシング値との間の差が所定基準値未満である場合、前記冷媒が漏れると判断することを特徴とする、請求項９に記載のヒートポンプ。
11. ヒートポンプの動作方法であって、
    冷媒が漏れるかどうかを判断する動作と、
    前記冷媒が漏れる場合、前記冷媒を圧縮する圧縮機の吐出部に連結された配管に配置される第１遮断バルブを閉鎖する動作と、
    前記冷媒と水を熱交換する水冷媒熱交換器と前記圧縮機との間に流動する前記冷媒の圧力を検出する圧力センサのセンシング値が予め設定された基準圧力未満である場合、前記冷媒と室外空気を熱交換する室外熱交換器及び前記圧縮機の間に配置される第２遮断バルブを閉鎖する動作と、を含んでなる、ヒートポンプの動作方法。
12. 前記第２遮断バルブが閉鎖される場合、前記圧縮機の動作を停止し、前記ヒートポンプに備えられて、室外に配置されるハウジングの内部空気を外部に吐き出す換気ファンを駆動する動作、を更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載のヒートポンプの動作方法。
13. 前記室外熱交換器の一側に配置される室外ファンは、前記ヒートポンプのハウジングの第１領域に配置され、
    前記換気ファンは、前記ハウジングの第２領域に配置され、
    前記ハウジングは、前記第１領域と前記第２領域を互いに区分する隔壁を備えることを特徴とする、請求項１２に記載のヒートポンプの動作方法。
14. 前記水冷媒熱交換器は、前記ハウジングの前記第２領域に配置されることを特徴とする、請求項１３に記載のヒートポンプの動作方法。
15. 前記冷媒が漏れるかどうかを判断する動作は、
    前記ハウジングの第２領域に配置される第２温度センサのセンシング値が、室外温度を感知する第１温度センサのセンシング値より所定基準以上低い場合、前記冷媒が漏れると判断する動作を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のヒートポンプの動作方法。
16. 前記換気ファン及び前記第２温度センサは、前記ハウジングの底面に隣接して配置されることを特徴とする、請求項１５に記載のヒートポンプの動作方法。
17. 前記冷媒の密度は、空気の密度より大きいことを特徴とする、請求項１６に記載のヒートポンプの動作方法。
18. 前記冷媒が漏れるかどうかを判断する動作は、
    冷媒を膨脹させる膨脹バルブの開度が最大開度である状態において、前記圧縮機から吐き出される前記冷媒の温度を感知する第３温度センサのセンシング値が所定時間の間に予め設定された基準温度以上である場合、前記冷媒が漏れると判断する動作を更に含むことを特徴とする、請求項１７に記載のヒートポンプの動作方法。
19. 前記冷媒が漏れるかどうかを判断する動作は、
    前記圧縮機の運転周波数が所定周波数以上で、前記圧縮機の消費電力が所定消費電力未満である場合、前記冷媒が漏れると判断する動作を更に含むことを特徴とする、請求項１８に記載のヒートポンプの動作方法。
20. 前記冷媒が漏れるかどうかを判断する動作は、
    前記圧縮機が動作する間、前記第１温度センサのセンシング値と、前記室外熱交換器の温度を感知する第４温度センサ間の差が所定基準値未満である場合、前記冷媒が漏れると判断する動作を更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載のヒートポンプの動作方法。
    
    
    

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