JP6664516B2 - ヒートポンプ利用機器 - Google Patents

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、冷媒が水回路に漏洩すると、水回路の水に混入した冷媒は、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、冷媒が水回路を介して室内に漏洩し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、冷媒が室内に漏洩してしまうのを防止できる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、前記熱媒体回路は、前記熱交換器を経由する主回路を有しており、前記主回路は、前記主回路の下流端に設けられ、前記主回路から分岐する複数の枝回路が接続される分岐部と、前記主回路の上流端に設けられ、前記主回路に合流する前記複数の枝回路が接続される合流部と、を有しており、前記主回路には、圧力保護装置と、冷媒漏洩検知装置と、が接続されており、前記圧力保護装置は、前記主回路のうち、前記熱交換器と前記分岐部又は前記合流部の一方との間に位置する接続部に接続されており、前記主回路のうち前記熱交換器と前記接続部との間には、前記熱交換器から前記接続部に向かう流れを遮断可能な第１遮断装置が設けられており、前記主回路のうち前記熱交換器と前記分岐部又は前記合流部の他方との間には、前記熱交換器から前記他方に向かう流れを遮断可能な第２遮断装置が設けられているものである。

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の流れを遮断装置によって遮断することができる。したがって、圧力保護装置から冷媒が室内に漏洩してしまうのを防止することができる。

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１に係るヒートポンプ利用機器における冷媒漏洩検知装置９８の配置位置の例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ利用機器における冷媒漏洩検知装置９８の配置位置の例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ利用機器における冷媒漏洩検知装置９８の配置位置の例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ利用機器における冷媒漏洩検知装置９８の配置位置の例を示す説明図である。 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。

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、ヒートポンプ給湯暖房装置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、ヒートポンプ給湯暖房装置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、ヒートポンプ給湯暖房装置１０００は、室外（例えば、屋外）に設置される室外機１００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。ヒートポンプ給湯暖房装置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−冷媒熱交換器である。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−冷媒熱交換器である。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、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。さらに、冷媒回路１１０を循環する冷媒としては、Ｒ７１７（アンモニア）等の毒性を有する冷媒を用いることもできる。

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、全て室外機１００に収容されている。

また、室外機１００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る。図１では、水の流れ方向を白抜き太矢印で表している。水回路２１０は、室外機１００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、給湯回路を構成する枝回路２２１と、暖房回路の一部を構成する枝回路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等と共に、閉回路を構成している。暖房機器３００は、室内機２００とは別に室内に設けられている。暖房機器３００としては、ラジエータ又は床暖房装置などが用いられる。

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、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（分岐部の一例）の流入口に接続されている。三方弁５５では、枝回路２２１、２２２が主回路２２０から分岐している。主回路２２０の上流端は、合流部２３０に接続されている。合流部２３０では、枝回路２２１、２２２が主回路２２０に合流している。合流部２３０から負荷側熱交換器２等を経由して三方弁５５に至るまでの水回路２１０が、主回路２２０となる。

主回路２２０の負荷側熱交換器２は、室外機１００に設けられている。主回路２２０のうち負荷側熱交換器２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１００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１００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１００と室内機２００との間は、主回路２２０の一部を構成する２本の接続配管２１１、２１２を介して接続されている。

ポンプ５３は、水回路２１０内の水を加圧して水回路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１００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内の水の流れを切り替え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。フロースイッチ５７に代えて流量センサを用いることもできる。

ブースタヒータ５４には、圧力逃がし弁７０（圧力保護装置の一例）が接続されている。すなわち、ブースタヒータ５４は、圧力逃がし弁７０（圧力保護装置の一例）の接続部となる。以後、圧力逃がし弁７０の接続部のことを、単に「接続部」と表現する場合がある。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。圧力逃がし弁７０は、水回路２１０内の圧力に基づいて水回路２１０の外部に水を放出する。例えば、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。圧力逃がし弁７０は、室内機２００に設けられている。圧力逃がし弁７０が室内機２００に設けられているのは、室内機２００内の水回路２１０での圧力保護を行うためである。

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。すなわち、圧力逃がし弁７０は、配管７２を介してブースタヒータ５４に接続されている。ブースタヒータ５４は、圧力逃がし弁７０が主回路２２０に接続される接続部となる。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が接続される接続部として最適である。また、仮に、圧力逃がし弁７０が枝回路２２１、２２２に接続される場合、圧力逃がし弁７０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が主回路２２０に接続されているため、圧力逃がし弁７０の数は１つでよい。

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。

負荷側熱交換器２の下流側には、第１遮断装置として、遮断装置７７が設けられている。遮断装置７７は、主回路２２０のうち、負荷側熱交換器２とブースタヒータ５４（すなわち、圧力逃がし弁７０が接続される接続部）との間に設けられている。遮断装置７７としては、電磁弁、流量調整弁又は電子膨張弁などの開閉弁が用いられる。遮断装置７７は、通常の運転時には開状態にある。遮断装置７７は、閉状態になると、負荷側熱交換器２からブースタヒータ５４に向かう流れを遮断する。遮断装置７７は、後述する制御装置２０１によって制御される。仮に、圧力逃がし弁７０の接続される接続部が負荷側熱交換器２と合流部２３０との間に設けられている場合には、遮断装置７７は、第２遮断装置として、主回路２２０のうち負荷側熱交換器２と三方弁５５（分岐部）との間に設けられる。

負荷側熱交換器２の上流側には、第２遮断装置として、遮断装置７８が設けられている。遮断装置７８は、主回路２２０のうち、負荷側熱交換器２と合流部２３０との間に設けられている。遮断装置７８としては、合流部２３０から負荷側熱交換器２に向かう水の流れを許容し、負荷側熱交換器２から合流部２３０に向かう流れを遮断する逆止弁を用いることができる。また、遮断装置７８としては、電磁弁、流量調整弁又は電子膨張弁などの開閉弁を用いることもできる。遮断装置７８として開閉弁が用いられる場合、遮断装置７８は、後述する制御装置２０１によって制御されるか、又は遮断装置７７と連動して動作する。仮に、圧力逃がし弁７０の接続される接続部が負荷側熱交換器２と合流部２３０との間に設けられている場合には、遮断装置７８は、第１遮断装置として、主回路２２０のうち負荷側熱交換器２と当該接続部との間に設けられる。

遮断装置７７の下流側には、冷媒漏洩検知装置９８が設けられている。冷媒漏洩検知装置９８は、主回路２２０のうち、遮断装置７７とブースタヒータ５４（接続部）との間に接続されている。冷媒漏洩検知装置９８は、冷媒回路１１０から水回路２１０への冷媒の漏洩を検知する装置である。冷媒回路１１０から水回路２１０に冷媒が漏洩すると、水回路２１０内の圧力が上昇する。したがって、冷媒漏洩検知装置９８は、水回路２１０内の圧力（圧力の値又は圧力の時間変化）に基づいて、水回路２１０への冷媒の漏洩を検知することができる。冷媒漏洩検知装置９８としては、例えば、水回路２１０内の圧力を検知する圧力センサ又は圧力スイッチ（高圧スイッチ）が用いられる。例えば圧力スイッチは、電気式であってもよいし、ダイヤフラムを用いた機械式であってもよい。冷媒漏洩検知装置９８は、検知信号を制御装置２０１に出力する。

本例では、遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８がいずれも室内機２００に設けられている。これにより、制御線を介して制御装置２０１と遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８とを室内機２００内で接続できるため、コスト低減が可能となる。遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８は、いずれも室外機１００に設けられていてもよい。これにより、制御線を介して制御装置１０１と遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８とを室外機１００内で接続できるため、コスト低減が可能となる。

給湯回路を構成する枝回路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、合流部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、内部に水を溜める貯湯タンク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内部に溜められ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内部に溜められ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。貯湯タンク５１の下部には、貯湯タンク５１内の水を排水するための排水口６３が設けられている。貯湯タンク５１は、外部への放熱によって内部の水の温度が低下するのを防ぐため、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。

暖房回路の一部を構成する枝回路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。往き管２２２ａの下流端及び戻り管２２２ｂの上流端は、それぞれ暖房回路側配管８２ａ、８２ｂに接続されている。戻り管２２２ｂの下流端は、合流部２３０に接続されている。これにより、往き管２２２ａ及び戻り管２２２ｂは、それぞれ暖房回路側配管８２ａ、８２ｂを介して暖房機器３００に接続される。暖房回路側配管８２ａ、８２ｂ及び暖房機器３００は、室内ではあるが室内機２００の外部に設けられている。枝回路２２２は、暖房回路側配管８２ａ、８２ｂ及び暖房機器３００と共に、暖房回路を構成する。

暖房回路側配管８２ａには、圧力逃がし弁３０１が接続されている。圧力逃がし弁３０１は、水回路２１０内の圧力の過上昇を防ぐ保護装置であり、例えば、圧力逃がし弁７０と同様の構造を有している。例えば、暖房回路側配管８２ａ内の圧力が設定圧力よりも高くなった場合には、圧力逃がし弁３０１が開放され、暖房回路側配管８２ａ内の水が圧力逃がし弁３０１から外部に放出される。圧力逃がし弁３０１は、室内ではあるが室内機２００の外部に設けられている。

本実施の形態における暖房機器３００、暖房回路側配管８２ａ、８２ｂ及び圧力逃がし弁３０１は、ヒートポンプ給湯暖房装置１０００の一部ではなく、物件毎の事情に応じて現地施工業者により施工される設備である。例えば、暖房機器３００の熱源機としてボイラが用いられている既存の設備において、熱源機がヒートポンプ給湯暖房装置１０００に更新される場合がある。このような場合、特に不都合がなければ、暖房機器３００、暖房回路側配管８２ａ、８２ｂ及び圧力逃がし弁３０１はそのまま利用される。したがって、ヒートポンプ給湯暖房装置１０００は、圧力逃がし弁３０１の有無に関わらず、種々の設備に接続できることが望ましい。

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、遮断装置７７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。制御装置２０１は、例えば、冷媒漏洩検知装置９８からの検知信号に基づき水回路２１０への冷媒の漏洩を検知したときには、遮断装置７７を閉状態に設定する。なお、冷媒漏洩検知装置９８が冷媒漏洩時に接点信号を出力する場合、冷媒漏洩検知装置９８と遮断装置７７とは、制御装置２０１を介さずに直結されていてもよい。

操作部２０２は、ヒートポンプ給湯暖房装置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、ヒートポンプ給湯暖房装置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の筐体表面に設けられている。

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、水回路２１０内の圧力は上昇する。

負荷側熱交換器２で水回路２１０の水に混入した冷媒は、通常の水の流れに沿う方向（すなわち、負荷側熱交換器２からブースタヒータ５４に向かう方向）に流れるだけでなく、圧力差によって通常の水の流れとは逆方向（すなわち、負荷側熱交換器２から合流部２３０に向かう方向）にも流れる。本例のように、水回路２１０の主回路２２０に圧力逃がし弁７０が設けられている場合、水に混入した冷媒は、圧力逃がし弁７０から室内に水と共に放出され得る。また、本例のように、暖房回路側配管８２ａ又は暖房回路側配管８２ｂに圧力逃がし弁３０１が設けられている場合、水に混入した冷媒は、圧力逃がし弁３０１から室内に水と共に放出され得る。すなわち、圧力逃がし弁７０、３０１はいずれも、水回路２１０内の水に混入した冷媒を水回路２１０の外部に放出する弁として機能する。冷媒が可燃性を有している場合には、室内に冷媒が放出されると、室内に可燃濃度域が生成されるおそれがある。

しかしながら、本実施の形態では、負荷側熱交換器２とブースタヒータ５４との間に遮断装置７７が設けられているため、負荷側熱交換器２からブースタヒータ５４に向かう冷媒の流れを遮断することができる。したがって、冷媒が圧力逃がし弁７０から室内に漏洩してしまうのを防ぐことができる。また、本実施の形態では、負荷側熱交換器２と合流部２３０との間に遮断装置７８が設けられているため、負荷側熱交換器２から合流部２３０に向かう冷媒の流れを遮断することができる。したがって、冷媒が圧力逃がし弁３０１から室内に漏洩してしまう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。図２に示すように、本変形例は、負荷側熱交換器２が室内機２００に収容されている点で、図１に示した構成と異なっている。冷媒回路１１０は、室外機１００と室内機２００とに跨がって設けられている。冷媒回路１１０の一部は室外機１００に設けられ、冷媒回路１１０の他の一部は室内機２００に設けられている。室外機１００と室内機２００との間は、冷媒回路１１０の一部を構成する２本の接続配管１１１、１１２を介して接続されている。本変形例によっても、図１に示した構成と同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８がいずれも室内機２００に設けられている。これにより、制御線を介して制御装置２０１と遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８とを室内機２００内で接続できるため、コスト低減が可能となる。

次に、冷媒漏洩検知装置９８の配置位置について説明する。図３〜図６は、本実施の形態に係るヒートポンプ利用機器における冷媒漏洩検知装置９８の配置位置の例を示す説明図である。図３では、冷媒漏洩検知装置９８の配置位置の例として、４つの配置位置Ａ〜Ｄを示している。配置位置Ａ及びＢの場合、冷媒漏洩検知装置９８は、配管７２に接続されている。すなわち、冷媒漏洩検知装置９８は、圧力逃がし弁７０と同様に、ブースタヒータ５４（接続部）で主回路２２０に接続されている。このような場合、負荷側熱交換器２で水回路２１０に漏洩した冷媒が圧力逃がし弁７０から放出される前に、冷媒漏洩検知装置９８によって冷媒の漏洩を確実に検知することができる。同様の効果は、冷媒漏洩検知装置９８が、主回路２２０のうち、負荷側熱交換器２、負荷側熱交換器２とブースタヒータ５４との間、又はブースタヒータ５４に接続されている場合にも得られる。

また、冷媒は、水回路２１０に漏洩した時点でガス化する。このため、ガスと液の比容積の違いにより、圧力逃がし弁７０から冷媒が漏洩する際の質量速度は、液冷媒が漏洩する場合の１０００分の１程度まで低減される。したがって、冷媒の漏洩が検知されてから遮断装置７７で流れが遮断されるまでの時間に圧力逃がし弁７０から放出され得る冷媒量は、可燃濃度域が室内に生成されるほどの量には至らない。

一方、配置位置Ｃ及びＤの場合、冷媒漏洩検知装置９８は、主回路２２０のうちブースタヒータ５４（接続部）と三方弁５５との間に接続されている。この場合、冷媒漏洩検知装置９８によって冷媒の漏洩が検知される前に、冷媒が圧力逃がし弁７０から放出されてしまうことがある。ただし、上記のようなガスと液の比容積の違いから、圧力逃がし弁７０から放出され得る冷媒量は、可燃濃度域が室内に生成されるほどの量には至らない。

また、図４に示すように、冷媒漏洩検知装置９８が負荷側熱交換器２と遮断装置７７との間に設けられていれば、冷媒の漏洩が検知された直後に遮断装置７７を閉状態とすることにより、圧力逃がし弁７０からの冷媒の放出量をほぼゼロにすることができる。同様に、図５に示すように、冷媒漏洩検知装置９８が負荷側熱交換器２と遮断装置７８との間に設けられていれば、圧力逃がし弁３０１からの冷媒の放出量をほぼゼロにすることができる。すなわち、室内への冷媒の放出量をほぼゼロにするためには、冷媒漏洩検知装置９８は、主回路２２０のうち遮断装置７７と遮断装置７８との間に接続されるのが望ましい。

また、図６に示すように、遮断装置７８が逆止弁ではなく開閉弁である場合には、冷媒漏洩検知装置９８は、主回路２２０のうち遮断装置７８と合流部２３０との間に接続されていてもよい。

図１〜図６に示した全ての構成では、冷媒漏洩検知装置９８が、現地施工業者により施工される枝回路（例えば、暖房回路側配管８２ａ、８２ｂ及び暖房機器３００）ではなく、主回路２２０に接続されている。このため、冷媒漏洩検知装置９８の取付け、及び、冷媒漏洩検知装置９８と制御装置２０１との接続は、室内機２００の製造メーカが行うことができる。したがって、冷媒漏洩検知装置９８の取付け忘れ及び冷媒漏洩検知装置９８の接続忘れといったヒューマンエラーも回避できる。

以上説明したように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００（ヒートポンプ利用機器の一例）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、を備えている。水回路２１０は、負荷側熱交換器２を経由する主回路２２０を有している。主回路２２０は、主回路２２０の下流端に設けられ、主回路２２０から分岐する複数の枝回路２２１、２２２が接続される三方弁５５（分岐部の一例）と、主回路２２０の上流端に設けられ、主回路２２０に合流する複数の枝回路２２１、２２２が接続される合流部２３０と、を有している。主回路２２０には、水回路２１０内の圧力に基づいて水回路２１０の外部に水を放出する圧力逃がし弁７０（圧力保護装置の一例）と、冷媒回路１１０から水回路２１０への冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置９８と、が接続されている。圧力逃がし弁７０は、主回路２２０のうち、負荷側熱交換器２と三方弁５５又は合流部２３０の一方との間に位置するブースタヒータ５４（接続部の一例）に接続されている。主回路２２０のうち負荷側熱交換器２とブースタヒータ５４との間には、負荷側熱交換器２からブースタヒータ５４に向かう流れを遮断可能な遮断装置７７（第１遮断装置の一例）が設けられている。主回路２２０のうち負荷側熱交換器２と三方弁５５又は合流部２３０の他方との間には、負荷側熱交換器２から当該他方に向かう流れを遮断可能な遮断装置７８（第２遮断装置の一例）が設けられている。

この構成によれば、負荷側熱交換器２で冷媒が水回路２１０に漏洩したとしても、水に混入した冷媒の流れを遮断装置７７、７８によって遮断することができる。したがって、圧力逃がし弁７０から冷媒が室内に漏洩してしまうのを防止することができる。さらに、分岐部よりも先の回路（例えば、暖房回路側配管８２ａ、８２ｂ）に設けられる可能性がある圧力逃がし弁３０１から、冷媒が室内に漏洩してしまうのも防止することができる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００において、遮断装置７７、７８は、水回路２１０への冷媒の漏洩が検知されたときに閉となる開閉弁である。この構成によれば、水回路２１０に冷媒が漏洩した場合に、水に混入した冷媒の流れをより確実に遮断することができる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００において、冷媒漏洩検知装置９８は、主回路２２０のうち、合流部２３０、合流部２３０とブースタヒータ５４との間、又はブースタヒータ５４に接続されている。この構成によれば、水回路２１０に漏洩した冷媒が室内に放出される前に、冷媒の漏洩を確実に検知することができる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００において、遮断装置７７、７８のうち負荷側熱交換器２と合流部２３０との間に設けられた遮断装置７８は逆止弁である。また、冷媒漏洩検知装置９８は、主回路２２０のうち、逆止弁とブースタヒータ５４との間、又はブースタヒータ５４に接続されている。この構成によれば、水回路２１０に漏洩した冷媒が室内に放出される前に、冷媒の漏洩を確実に検知することができる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００において、冷媒漏洩検知装置９８は、主回路２２０のうち、遮断装置７７と遮断装置７８との間に接続されている。この構成によれば、圧力逃がし弁からの冷媒の放出量をほぼゼロにすることができる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００において、冷媒漏洩検知装置９８は、水回路２１０内の圧力に基づいて水回路２１０への冷媒の漏洩を検知する。この構成によれば、冷媒の漏洩を確実に検知することができる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００は、冷媒回路１１０、水回路２１０の一部及び負荷側熱交換器２を収容する室外機１００と、水回路２１０の他部を収容する室内機２００と、をさらに備えている。室外機１００又は室内機２００の一方は、遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８を収容している。この構成によれば、制御装置１０１又は制御装置２０１と、遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８のそれぞれと、を室外機１００内又は室内機２００内で接続できるため、コスト低減が可能となる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００は、冷媒回路１１０の一部を収容する室外機１００と、冷媒回路１１０の他部、水回路２１０及び負荷側熱交換器２を収容する室内機２００と、をさらに備えている。室内機２００は、遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８を収容している。この構成によれば、制御装置２０１と遮断装置７７、７８及び冷媒漏洩検知装置９８とを室内機２００内で接続できるため、コスト低減が可能となる。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯暖房装置１０００において、冷媒は、可燃性冷媒又は有毒性冷媒であってもよい。

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について説明する。図７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。図７では、主に室内機２００の構成を示している。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７に示すように、本実施の形態では、貯湯タンク５１内部に溜められた水を加熱する沸上げ回路２４０が貯湯タンク５１の外部に設けられている。沸上げ回路２４０は、貯湯タンク５１の下部と上部とを接続する水流路を有している。沸上げ回路２４０には、沸上げポンプ２４１と、沸上げ回路２４０を流れる水と枝回路２２１を流れる水との熱交換を行う沸上げ熱交換器２４２と、が設けられている。沸上げポンプ２４１が動作すると、貯湯タンク５１の下部の水が沸上げ回路２４０に流入する。沸上げ回路２４０に流入した水は、沸上げ熱交換器２４２での熱交換によって加熱され、貯湯タンク５１の上部に戻る。本実施の形態によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

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暖房装置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、６０ 浸水ヒータ、６１ コイル、６２、６３ 排水口、７０ 圧力逃がし弁、７２ 配管、７２ａ 分岐部、７５ 配管、７７、７８ 遮断装置、８１ａ、８１ｂ サニタリー回路側配管、８２ａ、８２ｂ 暖房回路側配管、９８ 冷媒漏洩検知装置、１００ 室外機、１０１ 制御装置、１０２ 制御線、１１０ 冷媒回路、１１１、１１２ 接続配管、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 合流部、２４０ 沸上げ回路、２４１ 沸上げポンプ、２４２ 沸上げ熱交換器、３００ 暖房機器、３０１ 圧力逃がし弁、１０００ ヒートポンプ給湯暖房装置。

Claims (9)

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、
   前記熱媒体回路は、前記熱交換器を経由する主回路を有しており、
   前記主回路は、
   前記主回路の下流端に設けられ、前記主回路から分岐する複数の枝回路が接続される分岐部と、
   前記主回路の上流端に設けられ、前記主回路に合流する前記複数の枝回路が接続される合流部と、を有しており、
   前記主回路には、圧力保護装置と、冷媒漏洩検知装置と、が接続されており、
   前記圧力保護装置は、前記主回路のうち、前記熱交換器と前記分岐部又は前記合流部の一方との間に位置する接続部に接続されており、
   前記主回路のうち前記熱交換器と前記接続部との間には、前記熱交換器から前記接続部に向かう流れを遮断可能な第１遮断装置が設けられており、
   前記主回路のうち前記熱交換器と前記分岐部又は前記合流部の他方との間には、前記熱交換器から前記他方に向かう流れを遮断可能な第２遮断装置が設けられているヒートポンプ利用機器。
2. 前記第１遮断装置及び前記第２遮断装置は、前記熱媒体回路への前記冷媒の漏洩が検知されたときに閉となる開閉弁である請求項１に記載のヒートポンプ利用機器。
3. 前記冷媒漏洩検知装置は、前記主回路のうち、前記分岐部若しくは前記合流部の前記他方、前記他方と前記接続部との間、又は前記接続部に接続されている請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ利用機器。
4. 前記第１遮断装置及び前記第２遮断装置のうち前記熱交換器と前記合流部との間に設けられた遮断装置は逆止弁であり、
   前記冷媒漏洩検知装置は、前記主回路のうち、前記逆止弁と前記接続部との間、又は前記接続部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。
5. 前記冷媒漏洩検知装置は、前記主回路のうち、前記第１遮断装置と前記第２遮断装置との間に接続されている請求項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。
6. 前記冷媒漏洩検知装置は、前記熱媒体回路内の圧力に基づいて前記熱媒体回路への前記冷媒の漏洩を検知する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器。
7. 前記冷媒回路、前記熱媒体回路の一部及び前記熱交換器を収容する室外機と、
   前記熱媒体回路の他部を収容する室内機と、をさらに備え、
   前記室外機又は前記室内機の一方は、前記第１遮断装置、前記第２遮断装置及び前記冷媒漏洩検知装置を収容している請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器。
8. 前記冷媒回路の一部を収容する室外機と、
   前記冷媒回路の他部、前記熱媒体回路及び前記熱交換器を収容する室内機と、をさらに備え、
   前記室内機は、前記第１遮断装置、前記第２遮断装置及び前記冷媒漏洩検知装置を収容している請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のヒートポンプ利用機器。
9. 前記冷媒は、可燃性冷媒又は有毒性冷媒である請求項１〜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。

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