JP7494504B2 - Heat pump equipment - Google Patents
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Description
本開示は、ヒートポンプ装置に関するものである。 This disclosure relates to a heat pump device.
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)。 A heat exchanger provided in a heat pump device is known that has a fuel flow path through which fuel flows and a heat medium flow path through which a heat medium flows, and exchanges heat between the fuel flowing in the fuel flow path and the heat medium flowing in the heat medium flow path, and has a partition that separates the fuel flow path from the heat medium flow path, and this partition has a first partition wall that faces the fuel and a second partition wall that is spaced from the first partition wall to form a space between the first partition wall and faces the heat medium, and the space between the first and second partition walls serves as an evacuation flow path for evacuating leaked fuel and heat medium (see, for example, Patent Document 1).
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。 However, when a heat exchanger such as that shown in Patent Document 1 is used in a heat pump device as a water heat exchanger that exchanges heat between refrigerant and water, depending on the location of the refrigerant or water leakage in the water heat exchanger, it is possible that the refrigerant or water leaking from the refrigerant or water flow path will not enter the evacuation flow path. In such a case, when refrigerant or water leakage occurs from the water heat exchanger, the leaked refrigerant or water will diffuse. Furthermore, no consideration is given to detecting the occurrence of refrigerant or water leakage from the water heat exchanger.
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。 The present disclosure has been made to solve such problems. Its purpose is to provide a heat pump device that can quickly detect the occurrence of a refrigerant leak or water leak while suppressing the diffusion of the leaked refrigerant or water when a refrigerant leak or water leak occurs from a water heat exchanger that exchanges heat between water and a refrigerant.
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、前記冷媒配管、前記水熱交換器、前記空気熱交換器及び前記送風ファンを内部に収容する筐体と、前記筐体内に前記筐体とは別に設けられ、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、前記ケーシングの内部には、充填体として空気が充填され、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、前記ケーシングの内部は、前記ケーシングに形成された開口を介して、前記ケーシングの外部に通じており、前記送風ファンは、前記ケーシングの外部に設けられ、前記冷媒センサが前記冷媒を検知すると送風する。 The heat pump device according to the present disclosure includes a refrigerant piping in which a refrigerant is sealed, a water piping in which water is sealed, a water heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the water, an air heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and air, a blower fan that generates an air flow that passes around the air heat exchanger, a housing that houses the refrigerant piping, the water heat exchanger, the air heat exchanger, and the blower fan, a casing that is provided separately from the housing within the housing and in which the water heat exchanger is provided, and a refrigerant sensor that detects the refrigerant inside the casing , wherein the inside of the casing is filled with air as a filler, the water heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the water via the filler, the inside of the casing is connected to the outside of the casing through an opening formed in the casing, and the blower fan is provided outside the casing and blows air when the refrigerant sensor detects the refrigerant .
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。 The heat pump device according to the present disclosure has the advantage that when a refrigerant leak or water leak occurs from a water heat exchanger that exchanges heat between water and a refrigerant, the occurrence of the refrigerant leak or water leak can be detected quickly while suppressing the diffusion of the leaked refrigerant or water.
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。 The embodiment for implementing the heat pump device according to the present disclosure will be described with reference to the attached drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are given the same reference numerals, and duplicated descriptions are appropriately simplified or omitted. In the following description, for convenience, the positional relationship of each structure may be expressed based on the illustrated state. Note that the present disclosure is not limited to the following embodiments, and the embodiments may be freely combined, any component of each embodiment may be modified, or any component of each embodiment may be omitted, within the scope of the spirit of the present disclosure.
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。
Embodiment 1.
A first embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 1 to Fig. 3. Fig. 1 is a diagram showing the internal configuration of an outdoor unit and an indoor unit of an air conditioner to which a heat pump device is applied. Fig. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a water heat exchanger provided in the heat pump device. And Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of a control system of the air conditioner to which the heat pump device is applied.
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。 The following describes an example in which the heat pump device according to this disclosure is applied to an air conditioner. This disclosure can be applied to air conditioners, including room air conditioners and commercial packaged air conditioners, as well as water heaters, showcases, refrigerators, chiller systems, and the like, and can be used in heat pump devices that have a primary circuit (refrigerant circuit) through which a refrigerant circulates and a secondary circuit (water circuit) through which water, a heat medium, circulates.
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。
The air conditioner comprises an
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。
The
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。 Specific examples of such refrigerants include refrigerants (mixtures) consisting of one or more refrigerants selected from tetrafluoropropene (CF3CF=CH2:HFO-1234yf), difluoromethane (CH2F2:R32), propane (R290), propylene (R1270), ethane (R170), butane (R600), isobutane (R600a), 1.3.3.3-tetrafluoro-1-propene (CF3-CH=CHF:HFO-1234ze), etc. These refrigerants include those that are flammable (slightly flammable or highly flammable).
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The outdoor unit housing has an intake port and an outlet port that connect the inside and outside of the outdoor unit housing. Inside the outdoor unit housing, an air passage is formed that runs from the intake port through the
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。
The refrigerant circuit and water circuit configured in this way function as a heat pump that transfers heat between the
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。
First, during cooling operation, in the primary refrigerant circuit, the refrigerant becomes hot and high pressure by the
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。
The liquid refrigerant expands through the
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。
In the water circuit, water is circulated by the pressure generated by the pump. The water that has been cooled in the
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。
The water that flows into the
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。
Next, during heating operation, in the primary refrigerant circuit, the refrigerant is heated to a high temperature and pressure by the
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。
The liquid refrigerant expands through the
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。
In the water circuit, water is circulated by the pressure generated by the
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。
The water that flows into the
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。
The air conditioner to which the heat pump device according to this embodiment is applied further includes a
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。
As shown in FIG. 2, the air conditioner to which the heat pump device according to this embodiment is applied further includes a
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。
The
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。
The air conditioner to which the heat pump device according to this embodiment is applied further includes a
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。
Also, an oxygen sensor can be used as the
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。
The
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。
In the configuration example described here, three types of sensors are provided: the
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。
The configuration of the control system of an air conditioner to which the heat pump device according to this embodiment is applied is shown in Figure 3. As shown in the figure, the air conditioner according to this embodiment includes a
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。
The
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。
The detection signal output from the
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。
When the refrigerant concentration indicated by the detection signal from the
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。
As described above, the
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。
As described above, the
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。
Then, when the pressure indicated by the detection signal from the
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。
In an air conditioner to which a heat pump device configured as described above is applied, low-temperature refrigerant flows into the
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。
As described above, the
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。
By providing sensors (one or more of the
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。
The
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。
The
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。
If the heat pump device is equipped with a
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。
In addition, if the heat pump device is equipped with a
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。
When at least one of a refrigerant leakage detection signal and a water leakage detection signal is input from the
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。
In addition, if the heat pump device is equipped with a
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。
When the
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。
Furthermore, the
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。
If water leaks from the
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。
Also, by installing the
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
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
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、
前記冷媒配管、前記水熱交換器、前記空気熱交換器及び前記送風ファンを内部に収容する筐体と、
前記筐体内に前記筐体とは別に設けられ、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、
前記ケーシングの内部には、充填体として空気が充填され、
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、
前記ケーシングの内部は、前記ケーシングに形成された開口を介して、前記ケーシングの外部に通じており、
前記送風ファンは、前記ケーシングの外部に設けられ、前記冷媒センサが前記冷媒を検知すると送風するヒートポンプ装置。 A refrigerant pipe filled with a refrigerant;
A water pipe filled with water;
a water heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the water;
an air heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and air;
A blower fan that generates an air flow passing around the air heat exchanger;
a housing that accommodates the refrigerant piping, the water heat exchanger, the air heat exchanger, and the blower fan therein;
A casing provided separately from the housing within the housing and having the water heat exchanger provided therein;
a refrigerant sensor that detects the refrigerant inside the casing ,
The inside of the casing is filled with air as a filler,
The water heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the water via the filler,
The inside of the casing is in communication with the outside of the casing through an opening formed in the casing,
The blower fan is provided outside the casing, and the heat pump device blows air when the refrigerant sensor detects the refrigerant .
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4から請求項7のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。 A pump is further provided for causing the water to flow through the water pipe and the water heat exchanger.
The heat pump apparatus according to claim 4 , wherein the pump is stopped when the water leakage sensor detects the water.
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