JPWO2018073853A1 - ヒートポンプ利用機器の室内機及びそれを備えたヒートポンプ利用機器 - Google Patents

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Abstract

ヒートポンプ利用機器の室内機は、冷媒を循環させる冷媒回路と、熱媒体を流通させる熱媒体回路と、冷媒と熱媒体との熱交換を行う熱交換器と、を備えるヒートポンプ利用機器の一部を構成し、冷媒回路及び熱交換器を収容する室外機に接続され、熱媒体回路の一部を収容する。ヒートポンプ利用機器の室内機は、熱媒体回路に接続された圧力保護装置と、熱媒体回路と圧力保護装置との間に介在して設けられた開閉装置と、を有する。

Description

本発明は、冷媒回路と熱媒体回路とを有するヒートポンプ利用機器の一部を構成するヒートポンプ利用機器の室内機及びそれを備えたヒートポンプ利用機器に関するものである。
特許文献1には、可燃性冷媒を用いたヒートポンプサイクル装置の室外機が記載されている。この室外機は、圧縮機、空気熱交換器、絞り装置及び水熱交換器が配管接続された冷媒回路と、水熱交換器で加熱された水を供給するための水回路内の水圧の過上昇を防止する圧力逃がし弁と、を備えている。これにより、水熱交換器において冷媒回路と水回路とを隔離する隔壁が破壊されて、可燃性冷媒が水回路に混入した場合でも、圧力逃がし弁を介して可燃性冷媒を屋外に排出することができる。
特開2013−167398号公報
ヒートポンプサイクル装置等のヒートポンプ利用機器では、一般に、水回路の圧力逃がし弁は室内機に設けられている。ヒートポンプ利用機器における室外機及び室内機の組合せは様々であり、同一メーカの室外機と室内機とが組み合わされる場合だけでなく、異なるメーカの室外機と室内機とが組み合わされる場合もある。したがって、特許文献1に記載の室外機は、圧力逃がし弁が設けられた室内機と組み合わされる場合もある。
しかしながら、この場合、可燃性冷媒が水回路に漏洩すると、水回路の水に混入した可燃性冷媒は、室外機に設けられた圧力逃がし弁からだけでなく、室内機に設けられた圧力逃がし弁からも排出される場合がある。したがって、室内に可燃濃度域が生成されてしまうおそれがあるという課題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、室内に可燃濃度域が生成されてしまうのを抑制できるヒートポンプ利用機器の室内機及びそれを備えたヒートポンプ利用機器を提供することを目的とする。
本発明に係るヒートポンプ利用機器の室内機は、冷媒を循環させる冷媒回路と、熱媒体を流通させる熱媒体回路と、前記冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う熱交換器と、を備えるヒートポンプ利用機器の一部を構成し、前記冷媒回路及び前記熱交換器を収容する室外機に接続され、前記熱媒体回路の一部を収容するヒートポンプ利用機器の室内機であって、前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置と、前記熱媒体回路と前記圧力保護装置との間に介在して設けられた開閉装置と、を有するものである。
本発明に係るヒートポンプ利用機器は、本発明に係るヒートポンプ利用機器の室内機と、前記室外機と、を備えたものである。
本発明によれば、冷媒が熱媒体回路に漏洩したとしても、熱媒体に混入した冷媒が圧力保護装置から室内に排出されるのを開閉装置によって防ぐことができる。したがって、冷媒として可燃性冷媒が用いられる室外機に接続される場合であっても、室内に可燃濃度域が生成されてしまうのを抑制することができる。
本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態1の変形例に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態3に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態4に係るヒートポンプ利用機器の室内機の一部の構成を示す回路図である。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係るヒートポンプ利用機器の室内機及びそれを備えたヒートポンプ利用機器について説明する。図1は、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。本実施の形態では、ヒートポンプ利用機器として、ヒートポンプ給湯装置1000を例示している。また、本実施の形態では、冷媒として可燃性冷媒が用いられた室外機100Aと、室内機200と、が組み合わされたヒートポンプ給湯装置1000を例示している。なお、図1を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。
図1に示すように、ヒートポンプ給湯装置1000は、冷媒を循環させる冷媒回路110と、水を流通させる水回路210と、を有している。また、ヒートポンプ給湯装置1000は、室外(例えば、屋外)に設置される室外機100Aと、室内に設置される室内機200と、を有している。室内機200は、例えば、キッチンやバスルーム、ランドリールームの他、建物の内部にある納戸などの収納スペースに設置される。
冷媒回路110は、圧縮機3、冷媒流路切替装置4、負荷側熱交換器2、第1減圧装置6、中圧レシーバ5、第2減圧装置7、及び熱源側熱交換器1が冷媒配管を介して順次環状に接続された構成を有している。ヒートポンプ給湯装置1000の冷媒回路110では、水回路210を流れる水を加熱する通常運転(例えば、暖房給湯運転)と、通常運転に対して冷媒を逆方向に流通させ、熱源側熱交換器1の除霜を行う除霜運転と、が可能となっている。
圧縮機3は、吸入した低圧冷媒を圧縮し、高圧冷媒として吐出する流体機械である。本例の圧縮機3は、インバータ装置等を備え、駆動周波数を任意に変化させることにより、容量(単位時間あたりに冷媒を送り出す量)を変化させることができるものとする。
冷媒流路切替装置4は、通常運転時と除霜運転時とで冷媒回路110内の冷媒の流れ方向を切り替えるものである。冷媒流路切替装置4としては、例えば四方弁が用いられる。
負荷側熱交換器2は、冷媒回路110を流れる冷媒と、水回路210を流れる水と、の熱交換を行う水熱交換器である。負荷側熱交換器2としては、例えば、プレート式熱交換器が用いられる。負荷側熱交換器2は、冷媒回路110の一部として冷媒を流通させる冷媒流路と、水回路210の一部として水を流通させる水流路と、冷媒流路と水流路とを隔離する薄板状の隔壁と、を有している。負荷側熱交換器2は、通常運転時には水を加熱する凝縮器(放熱器)として機能し、除霜運転時には蒸発器(吸熱器)として機能する。
第1減圧装置6は、冷媒の流量を調整し、例えば負荷側熱交換器2を流れる冷媒の圧力調整を行う。中圧レシーバ5は、冷媒回路110において、第1減圧装置6と第2減圧装置7との間に位置し、余剰冷媒を溜めておくものである。中圧レシーバ5の内部には、圧縮機3の吸入側と接続されている吸入配管11が通過している。中圧レシーバ5では、吸入配管11を通過する冷媒と、中圧レシーバ5内の冷媒との熱交換が行われる。このため、中圧レシーバ5は、冷媒回路110における内部熱交換器としての機能を有している。第2減圧装置7は、冷媒の流量を調整し、圧力調整を行う。本例の第1減圧装置6及び第2減圧装置7は、後述する制御装置101からの指示に基づいて開度を変化させることができる電子膨張弁である。
熱源側熱交換器1は、冷媒回路110を流れる冷媒と、室外送風機(図示せず)等により送風される室外空気との熱交換を行う空気熱交換器である。熱源側熱交換器1は、通常運転時には蒸発器(吸熱器)として機能し、除霜運転時には凝縮器(放熱器)として機能する。
冷媒回路110を循環する冷媒としては、例えば、R1234yf、R1234ze(E)等の微燃性冷媒、又は、R290、R1270等の強燃性冷媒が用いられる。これらの冷媒は単一冷媒として用いられてもよいし、2種以上が混合された混合冷媒として用いられてもよい。以下、微燃レベル以上(例えば、ASHRAE34の分類で2L以上)の燃焼性を有する冷媒のことを「可燃性を有する冷媒」又は「可燃性冷媒」という場合がある。また、後述するように、冷媒回路110を循環する冷媒としては、不燃性(例えば、ASHRAE34の分類で1)を有するR407C、R410A等の不燃性冷媒を用いることもできる。これらの冷媒は、大気圧下(例えば、温度は室温(25℃))において空気よりも大きい密度を有している。
圧縮機3、冷媒流路切替装置4、負荷側熱交換器2、第1減圧装置6、中圧レシーバ5、第2減圧装置7及び熱源側熱交換器1を含む冷媒回路110は、室外機100Aに収容されている。すなわち、図1に示した室外機100Aは、冷媒として可燃性冷媒が用いられた室外機である。
また、室外機100Aには、主に冷媒回路110(例えば、圧縮機3、冷媒流路切替装置4、第1減圧装置6、第2減圧装置7、不図示の室外送風機等)の動作を制御する制御装置101が設けられている。制御装置101は、CPU、ROM、RAM、I/Oポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御装置101は、制御線102を介して、後述する制御装置201及び操作部202と相互に通信できるようになっている。
次に、冷媒回路110の動作の例について説明する。図1では、冷媒回路110における通常運転時の冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。通常運転時には、冷媒流路切替装置4によって冷媒流路が実線矢印で示すように切り替えられ、高温高圧の冷媒が負荷側熱交換器2に流入するように冷媒回路110が構成される。
圧縮機3から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置4を経て、負荷側熱交換器2の冷媒流路に流入する。通常運転時には、負荷側熱交換器2は凝縮器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器2では、冷媒流路を流れる冷媒と水流路を流れる水との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が水に放熱される。これにより、負荷側熱交換器2の冷媒流路を流れる冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。また、負荷側熱交換器2の水流路を流れる水は、冷媒からの放熱によって加熱される。
負荷側熱交換器2で凝縮した高圧の液冷媒は、第1減圧装置6に流入し、若干減圧されて二相冷媒となる。この二相冷媒は、中圧レシーバ5に流入し、吸入配管11を流れる低圧のガス冷媒との熱交換により冷却されて液冷媒となる。この液冷媒は、第2減圧装置7に流入し、減圧されて低圧の二相冷媒となる。低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器1に流入する。通常運転時には、熱源側熱交換器1は蒸発器として機能する。すなわち、熱源側熱交換器1では、内部を流通する冷媒と、室外送風機により送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、熱源側熱交換器1に流入した冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置4を経由して吸入配管11に流入する。吸入配管11に流入した低圧のガス冷媒は、中圧レシーバ5内の冷媒との熱交換により加熱され、圧縮機3に吸入される。圧縮機3に吸入された冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。通常運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。
次に、除霜運転時の動作の例について説明する。図1では、冷媒回路110における除霜運転時の冷媒の流れ方向を破線矢印で示している。除霜運転時には、冷媒流路切替装置4によって冷媒流路が破線矢印で示すように切り替えられ、高温高圧の冷媒が熱源側熱交換器1に流入するように冷媒回路110が構成される。
圧縮機3から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置4を経て、熱源側熱交換器1に流入する。除霜運転時には、熱源側熱交換器1は凝縮器として機能する。すなわち、熱源側熱交換器1では、内部を流通する冷媒の凝縮熱が、熱源側熱交換器1の表面に付着した霜に放熱される。これにより、熱源側熱交換器1の内部を流通する冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。また、熱源側熱交換器1の表面に付着した霜は、冷媒からの放熱によって溶融する。
熱源側熱交換器1で凝縮した高圧の液冷媒は、第2減圧装置7、中圧レシーバ5及び第1減圧装置6を経由して低圧の二相冷媒となり、負荷側熱交換器2の冷媒流路に流入する。除霜運転時には、負荷側熱交換器2は蒸発器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器2では、冷媒流路を流れる冷媒と水流路を流れる水との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が水から吸熱される。これにより、負荷側熱交換器2の冷媒流路を流れる冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、冷媒流路切替装置4及び吸入配管11を経由して、圧縮機3に吸入される。圧縮機3に吸入された冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。除霜運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。
次に、水回路210について説明する。本実施の形態の水回路210は、水を循環させる閉回路であり、室外機100A側の水回路と室内機200側の水回路とが接続されることによって構成されている。水回路210は、主回路220と複数の枝回路221、222とを有している。主回路220は、閉回路の一部を構成している。枝回路221、222は、それぞれ主回路220に対して分岐して接続されている。枝回路221、222は、互いに並列に設けられている。枝回路221は、主回路220と共に閉回路を構成している。枝回路222は、主回路220、及び当該枝回路222に接続される暖房機器300と共に、閉回路を構成している。
本実施の形態では、水回路210を流通する熱媒体として水を例に挙げているが、熱媒体としては、ブライン等の他の液状熱媒体を用いることができる。
主回路220は、ストレーナ56、フロースイッチ57、負荷側熱交換器2、圧力逃がし弁58、空気抜き弁59、ブースタヒータ54及びポンプ53等が水配管を介して接続された構成を有している。主回路220を構成する水配管の途中には、水回路210内の水を排水するための排水口62が設けられている。主回路220の下流端は、1つの流入口と2つの流出口とを備えた三方弁55の流入口に接続されている。主回路220の上流端は、分岐部230に接続されている。
ポンプ53は、水回路210内の水に圧力を与えて水回路210内を循環させる装置である。ブースタヒータ54は、室外機100Aの加熱能力が足りない場合等に、水回路210内の水をさらに加熱する装置である。三方弁55は、水回路210内の水を分岐させるための装置である。例えば、三方弁55は、主回路220内の水を枝回路221側で循環させるか枝回路222側で循環させるかを切り替える。ストレーナ56は、水回路210内のスケールを取り除く装置である。フロースイッチ57は、水回路210内を循環する水の流量が一定量以上であるか否かを検出するための装置である。
ブースタヒータ54には、圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71が接続されている。圧力逃がし弁70は圧力保護装置の一例であり、空気抜き弁71は空気抜き装置の一例である。圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71が枝回路221、222に接続される場合、圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71は個々の枝回路221、222毎に設けられる必要がある。本実施の形態では、圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71が主回路220に接続されているため、圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71の数はそれぞれ1つでよい。特に、主回路220内で水温が最も高くなるのは、ブースタヒータ54内である。このため、ブースタヒータ54は、圧力逃がし弁70が接続される部位として最適である。また、ブースタヒータ54は一定の容積を有するため、ブースタヒータ54内には水から分離したガスがたまりやすい。このため、ブースタヒータ54は、空気抜き弁71が接続される部位としても最適である。圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71は、室内機200に設けられている。
圧力逃がし弁70は、水の温度変化に伴う水回路210内の圧力の過上昇を防ぐ保護装置である。水回路210内の圧力が膨張タンク52(後述)の圧力制御範囲を超えて高くなった場合には、圧力逃がし弁70が開放され、水回路210内の水が圧力逃がし弁70から外部に放出される。
空気抜き弁71は、ヒートポンプ給湯装置1000の据付け時に水回路210内に混入したガス、又は、ヒートポンプ給湯装置1000の試運転時などに水回路210内の水から分離したガスを外部に放出し、ポンプ53の空回りを防止する装置である。空気抜き弁71としては、例えばフロート式の自動空気抜き弁であって、手動操作により閉止可能な構造を有するものが用いられる。ここで、閉止可能とは、弁の排出口をキャップやナット等によって塞ぐことが可能であるか、又は、フロート等の弁体を固定することが可能であることをいう。空気抜き弁71は、ヒートポンプ給湯装置1000が据え付けられて試運転が終了した時点でほとんど不要になる。このため、ヒートポンプ給湯装置1000が据付け工事業者からユーザに引き渡された後には、空気抜き弁71は手動操作により閉止される。空気抜き弁71が閉止されると、水回路210内のガスは空気抜き弁71から排出されなくなる。
ブースタヒータ54の筐体には、主回路220から分岐した水流路となる配管72の一端が接続されている。配管72の他端には、圧力逃がし弁70が取り付けられている。配管72の途中には、分岐部72aが設けられている。分岐部72aには、配管73の一端が接続されている。配管73の他端には、空気抜き弁71が取り付けられている。
配管72のうち分岐部72aと圧力逃がし弁70との間には、開閉弁74が設けられている。すなわち、開閉弁74は、圧力逃がし弁70の入口側(反排出口側)に設けられている。開閉弁74は、開閉装置の一例である。開閉弁74は、開放と閉止が可能な二方弁である。開閉弁74としては、例えば、後述する制御装置201の制御により開閉する電磁弁が用いられる。本例のように、室内機200と組み合わされる室外機100Aで可燃性冷媒が用いられている場合には、制御装置201の制御により、開閉弁74は閉状態に設定される。一方、室外機で不燃性冷媒が用いられている場合には、制御装置201の制御により、開閉弁74は開状態に設定される。
開閉弁74としては、手動操作により開閉する手動弁を用いることもできる。開閉弁74が手動弁である場合、室内機200の据付工事説明書には、可燃性冷媒が用いられている室外機100Aと組み合わされるときには開閉弁74を閉状態とし、不燃性冷媒が用いられている室外機と組み合わされるときには開閉弁74を開状態とする旨の設定要領が記載される。
配管72のうちブースタヒータ54と分岐部72aとの間には、分岐部72bが設けられている。分岐部72bには、配管75の一端が接続されている。配管75の他端には、膨張タンク52が接続されている。すなわち、膨張タンク52は、配管75、72を介してブースタヒータ54に接続されている。膨張タンク52は、水の温度変化に伴う水回路210内の圧力変化を一定範囲内に制御するための装置である。
本実施の形態では、室内機200に設けられた圧力逃がし弁70とは別に、圧力逃がし弁58が室外機100Aに設けられている。室外機100Aの圧力逃がし弁58は、室外機100Aの主回路220のうち、主回路220の水の流れ方向(図1中の矢印F1)において負荷側熱交換器2の下流側に設けられている。圧力逃がし弁58は、水回路210内の圧力の過上昇を防ぐ保護装置であり、圧力逃がし弁70と同様の構造を有している。水回路210内の圧力が膨張タンク52の圧力制御範囲を超えて高くなった場合には、水回路210内の水が圧力逃がし弁58によって外部に放出される。圧力逃がし弁58は、例えば、室外機100Aの筐体の外部に設けられている。
また、本実施の形態では、室内機200に設けられた空気抜き弁71とは別に、空気抜き弁59が室外機100Aに設けられている。室外機100Aの空気抜き弁59は、室外機100Aの主回路220のうち、主回路220の水の流れ方向において負荷側熱交換器2の下流側に設けられている。本例では、空気抜き弁59は、主回路220の水の流れ方向において圧力逃がし弁58のさらに下流側に設けられている。空気抜き弁59は、水回路210で発生したガス及び水回路210内に混入したガスを外部に放出し、ポンプ53が空回りすることを防止する装置である。空気抜き弁59としては、例えばフロート式の自動空気抜き弁が用いられる。空気抜き弁59は、例えば、手動操作による閉止ができない構造を有している。すなわち、室外機100Aの空気抜き弁59は、室内機200の空気抜き弁71とは異なり、常時動作可能である。空気抜き弁59は、例えば、室外機100Aの筐体の外部に設けられている。
枝回路221は、室内機200に設けられている。枝回路221の上流端は、三方弁55の一方の流出口に接続されている。枝回路221の下流端は、分岐部230に接続されている。枝回路221には、コイル61が設けられている。コイル61は、内部に水を貯める貯湯タンク51に内蔵されている。コイル61は、水回路210の枝回路221を循環する水(温水)との熱交換によって、貯湯タンク51内部に溜まった水を加熱する加熱手段である。また、貯湯タンク51は、浸水ヒータ60を内蔵している。浸水ヒータ60は、貯湯タンク51内部に溜まった水をさらに加熱するための加熱手段である。
貯湯タンク51内の上部には、例えばシャワー等に接続されるサニタリー回路側配管81a(例えば、給湯配管)が接続されている。貯湯タンク51内の下部には、サニタリー回路側配管81b(例えば、補給水配管)が接続されている。サニタリー回路側配管81bにも排水口63が設けられている。ここで、外部への放熱によって貯湯タンク51の内部の水の温度が低下するのを防ぐため、貯湯タンク51は断熱材(図示せず)で覆われている。断熱材には、例えばフェルト、シンサレート(登録商標)、VIP(Vacuum Insulation Panel)等が用いられる。
枝回路222は、室内機200に設けられている。枝回路222は、往き管222a及び戻り管222bを有している。往き管222aの上流端は、三方弁55の他方の流出口に接続されている。戻り管222bの下流端は、分岐部230に接続されている。往き管222aの下流端及び戻り管222bの上流端は、外部に設けられたラジエータ又は床暖房等の暖房機器300が接続される暖房回路側配管82a、82bにそれぞれ接続されている。
主回路220のうち、負荷側熱交換器2、圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59は、室外機100Aに設けられている。主回路220のうち、負荷側熱交換器2、圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59以外の機器は、室内機200に設けられている。すなわち、水回路210の主回路220は、室外機100Aと室内機200とに跨がって設けられている。主回路220の一部は室外機100Aに設けられ、主回路220の他の一部は室内機200に設けられている。室外機100Aと室内機200との間は、水配管の一部である2本の接続配管211、212を介して接続されている。
室内機200には、主に水回路210(例えば、ポンプ53、ブースタヒータ54、三方弁55、開閉弁74等)の動作を制御する制御装置201が設けられている。制御装置201は、CPU、ROM、RAM、I/Oポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御装置201は、制御装置101及び操作部202と相互に通信できるようになっている。
例えば、制御装置201は、室外機100Aの制御装置101から情報を取得し、取得した情報に基づいて開閉弁74を開閉する。取得する情報は、冷媒の名称の情報、又は冷媒の燃焼性の情報などである。冷媒の燃焼性の情報には、冷媒が可燃性であるか不燃性であるかの情報、又は冷媒の燃焼性クラス(例えば、ASHRAE34の分類における1、2L、2、3)の情報などがある。制御装置201は、制御装置101から取得した情報に基づき、室外機100Aで可燃性冷媒が用いられていると判断した場合には開閉弁74を閉状態に設定し、室外機で不燃性冷媒が用いられていると判断した場合には開閉弁74を開状態に設定する。
また、制御装置201は、室外機100Aが圧力逃がし弁58を有しているか否かを表す情報を制御装置101から取得し、取得した情報に基づいて開閉弁74を開閉してもよい。例えば、制御装置201は、取得した情報に基づいて、室外機100Aが圧力逃がし弁58を有していると判断した場合には開閉弁74を閉状態に設定し、室外機100Aが圧力逃がし弁58を有していると判断できない場合(室外機100Aが圧力逃がし弁58を有していないと判断した場合を含む)には開閉弁74を開状態に設定する。
操作部202は、ヒートポンプ給湯装置1000の操作や各種設定をユーザが行うことができるようになっている。本例の操作部202は、表示部203を備えている。表示部203では、ヒートポンプ給湯装置1000の状態等の各種情報を表示することができる。操作部202は、例えば室内機200の筐体に設けられている。
次に、負荷側熱交換器2において、冷媒流路と水流路とを隔離する隔壁が破損した場合の動作について説明する。負荷側熱交換器2は、除霜運転時に蒸発器として機能する。このため、負荷側熱交換器2の隔壁は、特に除霜運転時には、水の凍結等により破損してしまう場合がある。一般に、負荷側熱交換器2の冷媒流路を流れる冷媒の圧力は、通常運転時及び除霜運転時のいずれにおいても、負荷側熱交換器2の水流路を流れる水の圧力よりも高い。このため、負荷側熱交換器2の隔壁が破損した場合、通常運転時及び除霜運転時のいずれにおいても冷媒流路の冷媒が水流路に流出し、水流路の水に冷媒が混入する。このとき、水に混入した冷媒は、圧力の低下によりガス化する。また、水よりも圧力の高い冷媒が水に混入することによって、水流路内の圧力は上昇する。
本例のように、室外機100Aが圧力逃がし弁58を有している場合、冷媒の混入によって水回路210内の圧力が上昇すると、水に混入した冷媒は、圧力逃がし弁58によって、屋外空間の大気中に水と共に放出される。また、本例のように、室外機100Aが空気抜き弁59を有している場合、水に混入したガス状態の冷媒は、空気抜き弁59によって、屋外空間の大気中に放出される。すなわち、圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59はいずれも、水回路210内の水に混入した冷媒を外部に放出する弁として機能する。
ただし、水回路210の水に混入した冷媒は、室外機100Aに設けられた圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59だけでなく、室内機200に設けられた圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71からも排出される可能性がある。この場合、本例のように冷媒が可燃性を有している場合、室内に排出された冷媒によって室内に可燃濃度域が生成されてしまうおそれがある。
しかしながら、本実施の形態の室内機200の構成では、開閉弁74が水回路210と圧力逃がし弁70との間に介在して設けられているため、開閉弁74が閉状態に設定されることにより、冷媒が圧力逃がし弁70から室内に排出されるのを防ぐことができる。また、本実施の形態の構成では、空気抜き弁71が閉止可能な構造を有しているため、冷媒が空気抜き弁71から室内に排出されるのを防ぐことができる。
図2は、本実施の形態の変形例に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。本変形例では、冷媒として不燃性冷媒が用いられた室外機100Bと、図1と同様の室内機200と、が組み合わされたヒートポンプ給湯装置1000を例示している。図2に示す室外機100Bは、不燃性冷媒が用いられている点と、圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59が設けられていない点とで、図1に示した室外機100Aと異なっている。
図2に示すように、不燃性冷媒が用いられる室外機100Bの場合、通常、圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59が設けられていない。しかしながら、本実施の形態の室内機200では、開閉弁74が開状態に設定されることにより、圧力逃がし弁70を機能させることができる。また、本実施の形態の室内機200では、必要に応じて空気抜き弁71を閉止しないようにすることにより、空気抜き弁71を機能させることができる。したがって、本実施の形態の室内機200は、不燃性冷媒が用いられ圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59を備えない室外機100Bに接続することも可能である。
以上説明したように、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200は、冷媒を循環させる冷媒回路110と、水(熱媒体の一例)を流通させる水回路210(熱媒体回路の一例)と、冷媒と水との熱交換を行う負荷側熱交換器2(熱交換器の一例)と、を備えるヒートポンプ利用機器の一部を構成し、冷媒回路110及び負荷側熱交換器2を収容する室外機100A、100Bに接続され、水回路210の一部を収容するヒートポンプ利用機器の室内機200であって、水回路210に接続された圧力逃がし弁70(圧力保護装置の一例)と、水回路210と圧力逃がし弁70との間に介在して設けられた開閉弁74(開閉装置の一例)と、を有するものである。
本実施の形態では、開閉弁74が水回路210と圧力逃がし弁70との間に介在して設けられている。このため、開閉弁74を閉状態にすることにより、冷媒が水回路210に漏洩したとしても、水に混入した冷媒が圧力逃がし弁70から室内に排出されるのを防ぐことができる。したがって、本実施の形態の室内機200によれば、冷媒として可燃性冷媒が用いられる室外機100Aに接続される場合であっても、室内に可燃濃度域が生成されてしまうのを抑制することができる。
また、本実施の形態では、開閉弁74を開状態にすることにより、圧力逃がし弁70を機能させることができる。したがって、本実施の形態の室内機200は、不燃性冷媒が用いられ圧力逃がし弁を備えない室外機100Bに接続することも可能である。
すなわち、本実施の形態の室内機200によれば、可燃性冷媒が用いられ圧力逃がし弁58を備える室外機100Aとの組合せ(図1参照)と、不燃性冷媒が用いられ圧力逃がし弁58を備えない室外機100Bとの組合せ(図2参照)と、の双方に汎用的に対応できる。したがって、ユーザ側にとっては、ヒートポンプ給湯装置1000を購入する際に、室内機と室外機との組合せ可否を確認する必要がなくなるという利点が生じる。メーカ側にとっては、室内機を汎用機化できることにより、室外機100A、100Bのそれぞれとの組合せ専用の室内機を用意する必要がなくなるため、在庫管理の煩雑さを解消できる、すなわち、製造管理コストを削減できるという利点が生じる。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、水回路210は、主回路220と、主回路220に対して分岐して接続された複数の枝回路221、222と、を有しており、圧力逃がし弁70は、主回路220に接続されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、主回路220には、ブースタヒータ54が設けられており、圧力逃がし弁70は、ブースタヒータ54に接続されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、開閉弁74と主回路220(例えば、ブースタヒータ54)との間を接続する配管72には分岐部72b(第1分岐部の一例)が設けられており、分岐部72bには膨張タンク52が接続されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200は、水回路210に接続された閉止可能な空気抜き弁71(空気抜き装置の一例)をさらに有していてもよい。空気抜き弁71は閉止可能な構造を有しているため、冷媒が水回路210に漏洩したとしても、水に混入した冷媒が空気抜き弁71から室内に排出されるのを防ぐことができる。また、必要に応じて空気抜き弁71を閉止しないようにすることにより、空気抜き弁71を機能させることができる。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、水回路210は、主回路220と、主回路220に対して分岐して接続された複数の枝回路221、222と、を有しており、空気抜き弁71は、主回路220に接続されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、主回路220には、ブースタヒータ54が設けられており、空気抜き弁71は、ブースタヒータ54に接続されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、開閉弁74と水回路210とを接続する配管72には分岐部72a(第3分岐部の一例)が設けられており、空気抜き弁71は分岐部72aに接続されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、開閉弁74を制御する制御装置201(制御部の一例)をさらに有し、制御装置201は、室外機100A、100Bから取得した情報に基づいて開閉弁74を開閉するように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、上記情報は、冷媒の名称の情報、冷媒の燃焼性の情報、室外機100A、100Bが水回路210に接続された圧力逃がし弁58を有しているか否かを表す情報、室外機100A、100Bが水回路210に接続された空気抜き弁59を有しているか否かを表す情報、又は、室外機100A、100Bが水回路210に接続された圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59を有しているか否かを表す情報であってもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、制御装置201は、冷媒が可燃性冷媒であると判断した場合、開閉弁74を閉状態にするように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、制御装置201は、冷媒が不燃性冷媒であると判断した場合、開閉弁74を開状態にするように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、制御装置201は、室外機が水回路210に接続された圧力逃がし弁58を有していると判断した場合、開閉弁74を閉状態にするように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、制御装置201は、室外機が水回路210に接続された圧力逃がし弁58を有していると判断できない場合、開閉弁74を開状態にするように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、制御装置201は、室外機が水回路210に接続された空気抜き弁59を有していると判断した場合、開閉弁74を閉状態にするように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、制御装置201は、室外機が水回路210に接続された空気抜き弁59を有していると判断できない場合、開閉弁74を開状態にするように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器(例えば、ヒートポンプ給湯装置1000)は、室内機200と室外機100A又は室外機100Bとを備えたものである。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器において、室外機100Aは、水回路210に接続された圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59の少なくとも一方を有していてもよい。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係るヒートポンプ利用機器の室内機及びそれを備えたヒートポンプ利用機器について説明する。図3は、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。本実施の形態では、ヒートポンプ利用機器として、ヒートポンプ給湯装置1000を例示している。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図3に示すように、本実施の形態の室内機200では、配管72と配管73とを分岐させる分岐部72aが圧力逃がし弁70と開閉弁74との間に設けられている。開閉弁74は、分岐部72aと分岐部72bとの間に設けられている。すなわち、開閉弁74は、水回路210と圧力逃がし弁70との間に介在しているとともに、水回路210と空気抜き弁71との間に介在している。本実施の形態によっても、実施の形態1と同様の効果が得られる。
制御装置201は、室内機200に接続される室外機(例えば、室外機100A又は室外機100B)の制御装置101から情報を取得し、取得した情報に基づいて開閉弁74を開閉する。取得する情報は、冷媒の名称の情報、冷媒の燃焼性の情報、室外機が圧力逃がし弁58を有しているか否かを表す情報、室外機が空気抜き弁59を有しているか否かを表す情報、又は、室外機が圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59を有しているか否かを表す情報などである。
例えば、制御装置201は、取得した情報に基づいて、室外機が空気抜き弁59を有していると判断した場合には開閉弁74を閉状態に設定し、室外機が空気抜き弁59を有していると判断できない場合には開閉弁74を開状態に設定する。
また、例えば、制御装置201は、取得した情報に基づいて、室外機が圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59を有していると判断した場合には開閉弁74を閉状態に設定し、室外機が圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59を有していると判断できない場合には開閉弁74を開状態に設定する。
以上説明したように、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、圧力逃がし弁70と開閉弁74とを接続する配管72には分岐部72a(第2分岐部の一例)が設けられており、空気抜き弁71は分岐部72aに接続されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、開閉弁74を制御する制御装置201(制御部の一例)をさらに有し、制御装置201は、室外機100A、100Bから取得した情報に基づいて開閉弁74を開閉するように構成されていてもよい。
また、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200において、上記情報は、冷媒の名称の情報、冷媒の燃焼性の情報、室外機100A、100Bが水回路210に接続された圧力逃がし弁58を有しているか否かを表す情報、室外機100A、100Bが水回路210に接続された空気抜き弁59を有しているか否かを表す情報、又は、室外機100A、100Bが水回路210に接続された圧力逃がし弁58及び空気抜き弁59を有しているか否かを表す情報であってもよい。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係るヒートポンプ利用機器の室内機及びそれを備えたヒートポンプ利用機器について説明する。図4は、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の概略構成を示す回路図である。本実施の形態では、ヒートポンプ利用機器として、ヒートポンプ給湯装置1000を例示している。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図4に示すように、本実施の形態の室内機200では、圧力逃がし弁70及び空気抜き弁71が実施の形態1と同様に配管72を介してブースタヒータ54に接続されているのに対し、膨張タンク52は、配管72とは別の配管76を介して主回路220に接続されている。本例の膨張タンク52は、主回路220のうちブースタヒータ54以外の部分(例えば、ブースタヒータ54の下流側でポンプ53の上流側に設けられた分岐部)に接続されている。
開閉弁74は、配管72のうち分岐部72aと圧力逃がし弁70との間に設けられている。開閉弁74は、配管72のうちブースタヒータ54と分岐部72aとの間に設けられていてもよい。本実施の形態によっても、実施の形態1と同様の効果が得られる。
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係るヒートポンプ利用機器の室内機及びそれを備えたヒートポンプ装置について説明する。図5は、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200の一部の構成を示す回路図である。図5に示す部分以外のヒートポンプ利用機器の構成は、実施の形態1と同様である。
図5に示すように、本実施の形態では、分岐部72aと空気抜き弁71との間の配管73に開閉弁74が設けられている。すなわち、開閉弁74は、空気抜き弁71と水回路210の主回路220との間に介在して設けられている。開閉弁74は、例えば、実施の形態1の開閉弁74と同様に、室外機で可燃性冷媒が用いられている場合には閉状態となり、室外機で不燃性冷媒が用いられている場合には開状態となるように制御される。また、実施の形態1と同様に、開閉弁74としては手動弁を用いることもできる。
以上説明したように、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器の室内機200は、冷媒を循環させる冷媒回路110と、水(熱媒体の一例)を流通させる水回路210(熱媒体回路の一例)と、冷媒と水との熱交換を行う負荷側熱交換器2(熱交換器の一例)と、を備えるヒートポンプ利用機器の一部を構成し、冷媒回路110及び負荷側熱交換器2を収容する室外機100A、100Bに接続され、水回路210の一部を収容するヒートポンプ利用機器の室内機200であって、水回路210に接続された空気抜き弁71(空気抜き装置の一例)と、水回路210と空気抜き弁71との間に介在して設けられた開閉弁74(開閉装置の一例)と、を有するものである。
上記構成によれば、開閉弁74を閉状態にすることにより、冷媒が水回路210に漏洩したとしても、水に混入した冷媒が空気抜き弁71から室内に排出されるのを防ぐことができる。したがって、本実施の形態の室内機200によれば、冷媒として可燃性冷媒が用いられる室外機100Aに接続される場合であっても、室内に可燃濃度域が生成されてしまうのを抑制することができる。
また、本実施の形態では、開閉弁74を開状態にすることにより、空気抜き弁71を機能させることができる。したがって、本実施の形態の室内機200は、不燃性冷媒が用いられ空気抜き弁を備えない室外機100Bに接続することも可能である。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、負荷側熱交換器2としてプレート式熱交換器を例に挙げたが、負荷側熱交換器2は、冷媒と熱媒体との熱交換を行うものであれば、二重管式熱交換器など、プレート式熱交換器以外のものであってもよい。
また、上記実施の形態では、ヒートポンプ利用機器としてヒートポンプ給湯装置1000を例に挙げたが、本発明は、チラー等の他のヒートポンプ利用機器にも適用可能である。
また、上記実施の形態では、貯湯タンク51を備えた室内機200を例に挙げたが、貯湯タンクは室内機200とは別に設けられていてもよい。
上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
1 熱源側熱交換器、2 負荷側熱交換器、3 圧縮機、4 冷媒流路切替装置、5 中圧レシーバ、6 第1減圧装置、7 第2減圧装置、11 吸入配管、51 貯湯タンク、52 膨張タンク、53 ポンプ、54 ブースタヒータ、55 三方弁、56 ストレーナ、57 フロースイッチ、58 圧力逃がし弁、59 空気抜き弁、60 浸水ヒータ、61 コイル、62、63 排水口、70 圧力逃がし弁、71 空気抜き弁、72 配管、72a、72b 分岐部、73 配管、74 開閉弁、75、76 配管、81a、81b サニタリー回路側配管、82a、82b 暖房回路側配管、100A、100B 室外機、101 制御装置、102 制御線、110 冷媒回路、200 室内機、201 制御装置、202 操作部、203 表示部、210 水回路、211、212 接続配管、220 主回路、221、222 枝回路、222a 往き管、222b 戻り管、230 分岐部、300 暖房機器、1000 ヒートポンプ給湯装置。
本発明に係るヒートポンプ利用機器の室内機は、冷媒を循環させる冷媒回路と、熱媒体を流通させる熱媒体回路と、前記冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う熱交換器と、を備えるヒートポンプ利用機器の一部を構成し、前記冷媒回路及び前記熱交換器を収容する室外機に接続され、前記熱媒体回路の一部を収容するヒートポンプ利用機器の室内機であって、前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置と、前記熱媒体回路と前記圧力保護装置との間に介在して設けられた開閉装置と、前記開閉装置を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記室外機から取得した情報に基づいて前記開閉装置を開閉するように構成されているものである。
本発明に係るヒートポンプ利用機器は、本発明に係るヒートポンプ利用機器の室内機と、前記室外機と、を備えたものである。

Claims (20)

  1. 冷媒を循環させる冷媒回路と、熱媒体を流通させる熱媒体回路と、前記冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う熱交換器と、を備えるヒートポンプ利用機器の一部を構成し、前記冷媒回路及び前記熱交換器を収容する室外機に接続され、前記熱媒体回路の一部を収容するヒートポンプ利用機器の室内機であって、
    前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置と、
    前記熱媒体回路と前記圧力保護装置との間に介在して設けられた開閉装置と、を有するヒートポンプ利用機器の室内機。
  2. 前記熱媒体回路は、主回路と、前記主回路に対して分岐して接続された複数の枝回路と、を有しており、
    前記圧力保護装置は、前記主回路に接続されている請求項1に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  3. 前記主回路には、ブースタヒータが設けられており、
    前記圧力保護装置は、前記ブースタヒータに接続されている請求項2に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  4. 前記開閉装置と前記主回路との間を接続する配管には第1分岐部が設けられており、
    前記第1分岐部には膨張タンクが接続されている請求項2又は請求項3に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  5. 前記熱媒体回路に接続された閉止可能な空気抜き装置をさらに有する請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  6. 前記圧力保護装置と前記開閉装置とを接続する配管には第2分岐部が設けられており、
    前記第2分岐部に接続された空気抜き装置をさらに有する請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  7. 前記熱媒体回路は、主回路と、前記主回路に対して分岐して接続された複数の枝回路と、を有しており、
    前記空気抜き装置は、前記主回路に接続されている請求項5又は請求項6に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  8. 前記主回路には、ブースタヒータが設けられており、
    前記空気抜き装置は、前記ブースタヒータに接続されている請求項7に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  9. 前記開閉装置と前記熱媒体回路とを接続する配管には第3分岐部が設けられており、
    前記空気抜き装置は前記第3分岐部に接続されている請求項5〜請求項8のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  10. 冷媒を循環させる冷媒回路と、熱媒体を流通させる熱媒体回路と、前記冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う熱交換器と、を備えるヒートポンプ利用機器の一部を構成し、前記冷媒回路及び前記熱交換器を収容する室外機に接続され、前記熱媒体回路の一部を収容するヒートポンプ利用機器の室内機であって、
    前記熱媒体回路に接続された空気抜き装置と、
    前記熱媒体回路と前記空気抜き装置との間に介在して設けられた開閉装置と、を有するヒートポンプ利用機器の室内機。
  11. 前記開閉装置を制御する制御部をさらに有し、
    前記制御部は、前記室外機から取得した情報に基づいて前記開閉装置を開閉するように構成されている請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  12. 前記情報は、前記冷媒の名称の情報、前記冷媒の燃焼性の情報、前記室外機が前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置を有しているか否かを表す情報、前記室外機が前記熱媒体回路に接続された空気抜き装置を有しているか否かを表す情報、又は、前記室外機が前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置及び空気抜き装置を有しているか否かを表す情報である請求項11に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  13. 前記制御部は、前記冷媒が可燃性冷媒であると判断した場合、前記開閉装置を閉状態にするように構成されている請求項11又は請求項12に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  14. 前記制御部は、前記冷媒が不燃性冷媒であると判断した場合、前記開閉装置を開状態にするように構成されている請求項11〜請求項13のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  15. 前記制御部は、前記室外機が前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置を有していると判断した場合、前記開閉装置を閉状態にするように構成されている請求項11〜請求項14のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  16. 前記制御部は、前記室外機が前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置を有していると判断できない場合、前記開閉装置を開状態にするように構成されている請求項11〜請求項15のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  17. 前記制御部は、前記室外機が前記熱媒体回路に接続された空気抜き装置を有していると判断した場合、前記開閉装置を閉状態にするように構成されている請求項11〜請求項16のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  18. 前記制御部は、前記室外機が前記熱媒体回路に接続された空気抜き装置を有していると判断できない場合、前記開閉装置を開状態にするように構成されている請求項11〜請求項17のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機。
  19. 請求項1〜請求項18のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器の室内機と、前記室外機と、を備えたヒートポンプ利用機器。
  20. 前記室外機は、前記熱媒体回路に接続された圧力保護装置及び空気抜き装置の少なくとも一方を有する請求項19に記載のヒートポンプ利用機器。
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