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公開番号2025125180
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021065
出願日2024-02-15
発明の名称ヒートポンプ装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類F25B 49/02 20060101AFI20250820BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】水回路中の水温及び水圧の変動の影響を受けることなく、水熱交換器の損傷等により冷媒回路中の冷媒が水回路中へと侵入したことを検知できるヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ装置は、室外熱交換器14、水熱交換器17、室内熱交換器21、冷媒配管11、水配管30及びポンプ18と、水配管30の中の気体を外へと排出可能な空気抜き弁40とを備える。水配管30は、水熱交換器17から室内熱交換器21へ向かう水が流れる往路水配管31と、室内熱交換器21から水熱交換器17へ向かう水が流れる還路水配管32とを有する。空気抜き弁40は、往路水配管31に設けられる。往路水配管31における水熱交換器17と空気抜き弁40との間に設けられた流量計50と、流量計50の検出結果に基づいて水配管30内への冷媒の侵入を検知する冷媒侵入検知部120とをさらに備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒と空気との間で熱を交換する第１熱交換器と、
前記冷媒と水との間で熱を交換する第２熱交換器と、
前記水と空気との間で熱を交換する第３熱交換器と、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器を環状に接続し、中に前記冷媒が入れられた冷媒配管と、
前記第２熱交換器と前記第３熱交換器を環状に接続し、内部に前記水が入れられた水配管と、
前記水配管内の水を循環させるポンプと、
前記水配管の中の気体を外へと排出可能な空気抜き弁と、を備え、
前記水配管は、前記第２熱交換器から前記第３熱交換器へ向かう前記水が流れる往路水配管と、前記第３熱交換器から前記第２熱交換器へ向かう前記水が流れる還路水配管と、を有し、
前記空気抜き弁は、前記往路水配管に設けられ、
前記往路水配管における前記第２熱交換器と前記空気抜き弁との間に設けられ、前記往路水配管内の水の流量を検出する流量計と、
前記流量計の検出結果に基づいて、前記水配管内への前記冷媒の侵入を検知する冷媒侵入検知部と、をさらに備えたヒートポンプ装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記ポンプの動作を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記冷媒侵入検知部が前記水配管内への前記冷媒の侵入を検知した場合に、前記ポンプを停止させる請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記流量計から前記空気抜き弁までの前記往路水配管の長さは、前記水配管内に侵入した前記冷媒が前記流量計を通過してから前記制御部が前記ポンプを停止させるまでの時間と、前記ポンプの運転時における前記水配管内の水の最大流速との積以上である請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
冷媒と空気との間で熱を交換する第１熱交換器と、
前記冷媒と水との間で熱を交換する第２熱交換器と、
前記水と空気との間で熱を交換する第３熱交換器と、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器を環状に接続し、中に前記冷媒が入れられた冷媒配管と、
前記第２熱交換器と前記第３熱交換器を環状に接続し、内部に前記水が入れられた水配管と、
前記水配管内の水を循環させるポンプと、
前記水配管の中の気体を外へと排出可能な空気抜き弁と、を備え、
前記水配管は、前記第２熱交換器から前記第３熱交換器へ向かう前記水が流れる往路水配管と、前記第３熱交換器から前記第２熱交換器へ向かう前記水が流れる還路水配管と、を有し、
前記空気抜き弁は、前記往路水配管に設けられ、
前記第２熱交換器と前記空気抜き弁との間の前記往路水配管内の水中の気泡を検出する気泡検出手段をさらに備えたヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記気泡検出手段は、
前記往路水配管内の水に超音波を照射する超音波照射部と、
前記超音波を受信する超音波受信部と、を備えた請求項４に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記気泡検出手段は、
前記往路水配管の水に光を照射する光照射部と、
前記光を受光する受光部と、を備えた請求項４に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記往路水配管の一部は、前記光に対して透明な透明配管部であり、
前記光照射部は、前記透明配管部を通して、前記往路水配管内の水に前記光を照射する請求項６に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記ポンプの動作を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記気泡検出手段が前記往路水配管内の水中の気泡を検出した場合に、前記ポンプを停止させる請求項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。
【請求項９】
前記気泡検出手段から前記空気抜き弁までの前記往路水配管の長さは、前記水配管内に侵入した前記冷媒が前記気泡検出手段を通過してから前記制御部が前記ポンプを停止させるまでの時間と、前記ポンプの運転時における前記水配管内の水の最大流速との積以上である請求項８に記載のヒートポンプ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヒートポンプ装置に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
冷媒が循環するヒートポンプサイクル（冷媒回路）と、ヒートポンプサイクルにて加熱された熱媒体（水）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（水回路）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、を備える熱媒体循環システムにおいて、制御装置は、熱媒体循環システムの圧力センサの検出値が所定値以上の場合に、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ものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０４１１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されるようなヒートポンプ装置においては、水回路内の水温上昇により水回路内の水圧が上昇する。そして、水回路内の水温上昇による水圧上昇時に、冷媒回路から水回路内へ冷媒が侵入したと誤検知してしまうおそれがある。また、このような誤検知を避けるために、圧力センサの判定基準値を高く設定した場合、特に水回路内の水温が低いとき、圧力センサの検出値が判定基準値以上となり検知できるまでに時間を要する。
【０００５】
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、水回路中の水温及び水圧の変動の影響を受けることなく、水熱交換器の損傷等により冷媒回路中の冷媒が水回路中へと侵入したことを検知できるヒートポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係るヒートポンプ装置は、冷媒と空気との間で熱を交換する第１熱交換器と、前記冷媒と水との間で熱を交換する第２熱交換器と、前記水と空気との間で熱を交換する第３熱交換器と、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器を環状に接続し、中に前記冷媒が入れられた冷媒配管と、前記第２熱交換器と前記第３熱交換器を環状に接続し、内部に前記水が入れられた水配管と、前記水配管内の水を循環させるポンプと、前記水配管の中の気体を外へと排出可能な空気抜き弁と、を備え、前記水配管は、前記第２熱交換器から前記第３熱交換器へ向かう前記水が流れる往路水配管と、前記第３熱交換器から前記第２熱交換器へ向かう前記水が流れる還路水配管と、を有し、前記空気抜き弁は、前記往路水配管に設けられ、前記往路水配管における前記第２熱交換器と前記空気抜き弁との間に設けられ、前記往路水配管内の水の流量を検出する流量計と、前記流量計の検出結果に基づいて、前記水配管内への前記冷媒の侵入を検知する冷媒侵入検知部と、をさらに備える。
【０００７】
あるいは、本開示に係るヒートポンプ装置は、冷媒と空気との間で熱を交換する第１熱交換器と、前記冷媒と水との間で熱を交換する第２熱交換器と、前記水と空気との間で熱を交換する第３熱交換器と、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器を環状に接続し、中に前記冷媒が入れられた冷媒配管と、前記第２熱交換器と前記第３熱交換器を環状に接続し、内部に前記水が入れられた水配管と、前記水配管内の水を循環させるポンプと、前記水配管の中の気体を外へと排出可能な空気抜き弁と、を備え、前記水配管は、前記第２熱交換器から前記第３熱交換器へ向かう前記水が流れる往路水配管と、前記第３熱交換器から前記第２熱交換器へ向かう前記水が流れる還路水配管と、を有し、前記空気抜き弁は、前記往路水配管に設けられ、前記第２熱交換器と前記空気抜き弁との間の前記往路水配管内の水中の気泡を検出する気泡検出手段をさらに備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るヒートポンプ装置によれば、水回路中の水温及び水圧の変動の影響を受けることなく、水熱交換器の損傷等により冷媒回路中の冷媒が水回路中へと侵入したことを検知できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１に係るヒートポンプ装置が適用された空気調和機の１次回路及び２次回路の構成を示す図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の要部の構成を模式的に示す図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の制御系統の構成を示すブロック図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の水配管内の冷媒侵入時における流量計計測値の時間変化の一例を示す図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の水配管長の設定例を説明する図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の第１変形例における要部の構成を模式的に示す図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の第２変形例における要部の構成を模式的に示す図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の第３変形例における要部の構成を模式的に示す図である。
実施の形態１に係るヒートポンプ装置の制御部の機能を実現する構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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