(57)【要約】【課題】圧力検出手段を設けることなく、かつ、ヒートポンプの保護も可能な温水暖房装置を提供すること。【解決手段】本発明の温水暖房装置は、温水を循環させて暖房を行なう暖房端末３と、冷媒と水とを熱交換させ暖房端末へ送る温水を生成する水冷媒熱交換器２１と、暖房端末３と水冷媒熱交換器２１との間に温水を循環させる循環ポンプ２２とを備え、水冷媒熱交換器２１は冷媒流路と水流路が積層状に形成されたプレート型熱交換器を用いるとともに、プレート型熱交換器の外側流路を冷媒流路とし、冷媒流路内の冷媒温度を検出できるように温度センサ２３を配置した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を循環させて暖房を行なう暖房端末と、冷媒と水とを熱交換させ前記暖房端末へ送る温水を生成する水冷媒熱交換器と、前記暖房端末と前記水冷媒熱交換器との間に温水を循環させる循環ポンプとを備え、前記水冷媒熱交換器は冷媒流路と水流路が積層状に形成されたプレート型熱交換器を用いるとともに、前記プレート型熱交換器の外側流路を冷媒流路とし、前記冷媒流路内の冷媒温度を検出できるように温度センサを配置したことを特徴とする温水暖房装置。
【請求項２】
前記プレート型熱交換器の冷媒流路の略中央に前記温度センサを配置することを特徴とする請求項１に記載の温水暖房装置。
【請求項３】
前記プレート型熱交換器の最も外側を構成する２つの流路のうち、一方を冷媒流路とし、他方を水流路としたことを特徴とする請求項１または２に記載の温水暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源をヒートポンプとした温水暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプを用いた温水暖房装置では、ヒートポンプの構成部品である圧縮機から出た冷媒は、高温高圧となるので、ヒートポンプの保護のため、圧縮機から出る冷媒の圧力を検出する圧力検出手段を有し、所定の圧力以上を検出すると、圧縮機の運転を停止していた。
【０００３】
一方、このような温水暖房装置は、低温の外気下において凍結の恐れがあるため、室内と室外とは冷媒配管で接続し、室内において高温冷媒と温水とを熱交換して、暖められた温水を室内に循環させることによって、暖房機能を実現させていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そのため、冷媒と温水とを熱交換する室内ユニットを室内に置く必要があるため、室内ユニットはできる限り小型化させる必要があるため、比較的小型で高効率な熱交換器として、プレート式熱交換器を用いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／１０６３４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来からの温水暖房装置においては、ヒートポンプの保護のために、圧縮機から吐出される高温高圧冷媒の圧力を検出するための圧力検出手段を設ける必要があるため、非常にコストが高くなってしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来からの課題を解決するもので、圧力検出手段を設けることなく、かつ、ヒートポンプの保護も可能な温水暖房装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の温水暖房装置は、温水を循環させて暖房を行なう暖房端末と、冷媒と水とを熱交換させ暖房端末へ送る温水を生成する水冷媒熱交換器と、暖房端末と水冷媒熱交換器との間に温水を循環させる循環ポンプとを備え、水冷媒熱交換器は冷媒流路と水流路が積層状に形成されたプレート型熱交換器を用いるとともに、プレート型熱交換器の外側流路を冷媒流路とし、冷媒流路内の冷媒温度を検出できるように温度センサを配置したことにより、冷媒の凝縮工程の温度を検知して圧力を推定することができるので、圧力センサを廃止することができ、かつ、確実に圧力を検知することができるのでヒートポンプサイクルの保護を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、圧力検出手段を設けることなく、かつ、ヒートポンプの保護も可能な温水暖房装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における温水暖房装置の構成図
【図２】（ａ）同実施の形態１における熱交換ユニットの正面図（ｂ）同熱交換ユニットの正面構成図
【図３】同実施の形態１における水冷媒熱交換器の外観斜視図
【図４】（ａ）同実施の形態１における水冷媒熱交換器の側面斜視図（ｂ）同実施の形態１における水冷媒熱交換器の変形図
【図５】（ａ）同実施の形態１におけるＡ部断面図（ｂ）同実施の形態１におけるＡ部断面の変形図
【図６】同実施の形態１におけるＡ部断面図
【図７】同実施の形態１における変形例を示す室外ユニットの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明の温水暖房装置は、温水を循環させて暖房を行なう暖房端末と、冷媒と水とを熱交換させ暖房端末へ送る温水を生成する水冷媒熱交換器と、暖房端末と水冷媒熱交換器との間に温水を循環させる循環ポンプとを備え、水冷媒熱交換器は冷媒流路と水流路が積層状に形成されたプレート型熱交換器を用いるとともに、プレート型熱交換器の外側流路を冷媒流路とし、冷媒流路内の冷媒温度を検出できるように温度センサを配置したことにより、冷媒の凝縮工程の温度を検知して圧力を推定することができるので、圧力センサを廃止することができ、かつ、確実に圧力を検知することができるのでヒートポンプサイクルの保護を図ることができる。
【００１２】
第２の発明の温水暖房装置は、特に第１の発明において、プレート型熱交換器の冷媒流路の略中央に温度センサを配置することにより、確実に飽和状態の冷媒の温度を検知することができる。
【００１３】
第３の発明の温水暖房装置は、特に第１または第２の発明において、プレート型熱交換器の最も外側を構成する２つの流路のうち、一方を冷媒流路とし、他方を水流路としたことにより、冷媒から放熱される熱量を有効的に水へ与えることができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における温水暖房装置の構成図である。図１において、本実施の形態の温水暖房装置は、室外ユニット１と熱交換ユニット２と暖房端末３とで構成されている。なお、図１には暖房端末が一つだけ接続されている構成を示しているが、これに限定されることはなく、例えば、暖房端末を二つ設けた場合には、それらを並列に接続、または直列に接続することで、温水暖房装置を構成することができる。また、本実施の形態における暖房端末とは、床暖房パネルやファンコイルユニット等、放熱機能を有する端末であればよく、その形態を限定するものではない。
【００１６】
まず、図１を用いて温水暖房装置の構成について説明する。室外ユニット１は室外に設置され、その筐体の内部には、空気と冷媒とが熱交換を行なう室外熱交換器１１と、冷媒を圧縮する圧縮機１２と、冷媒を減圧する膨張弁１３とを少なくとも有する。また、熱交換ユニット２には、冷媒と水とを熱交換する水冷媒熱交換器２１と、温水を暖房端末３内に循環させ水冷媒熱交換器２１へ送る循環ポンプ２２とを少なくとも有する。また、暖房端末３には温水の放熱を行なう放熱部３１を少なくとも有する。なお、図１には示していないが、冷媒の温度や温水の温度を検出する温度センサや、冷媒の圧力異常を検出する圧力スイッチ等を適宜設けることは言うまでも無いが、本実施の形態では圧縮機１２の吐出圧力を検出する圧力検出手段は設けていない。
【００１７】
そして、室外熱交換器１１、圧縮機１２、水冷媒熱交換器２１、膨張弁１３を順次環状に冷媒配管で接続することによって、ヒートポンプサイクルを形成している。なお、図１に示す温水暖房装置の構成では四方弁を設けていないが、冷暖房機能を有する空気調和機のように、ヒートポンプサイクルの途中に四方弁を配置し、冷媒流路を順逆入れ替えることで、水冷媒熱交換器２１では冷水を作ることができ、暖房端末３で冷房機能も実現することができる。また、本実施の形態では冷媒にＲ４１０Ａを例にとって説明するが、水冷媒熱交換器２１の内部での凝縮変化時に、臨界点以下で凝縮変化をし、かつ、５０℃程度の温水が生成できる冷媒であれば、何を用いても構わない。
【００１８】
また、放熱部３１、循環ポンプ２２、水冷媒熱交換器２１を順次環状に水配管で接続することによって、水サイクルを形成している。なお、循環ポンプ２２はＡＣポンプまたはＤＣポンプのいずれでもよく、限定されることはない。
【００１９】
以上のように構成された温水暖房装置において、以下、その動作・作用を説明する。
【００２０】
まず、暖房を行なう際には、ヒートポンプサイクルの運転を開始するとともに、循環ポンプ２２を駆動させることで放熱部３１内部に温水を循環させて、暖房機能を実現させている。
【００２１】
なお、暖房運転時には、温水暖房装置のリモコン（図示せず）で循環する温水の温度を設定するようにして、さらに水冷媒熱交換器の温水出口側に温水温度検出手段を設けておき、ヒートポンプサイクルの能力を一定として、その温水温度検出手段で検出する温度がリモコンで設定した温水の温度となるように、循環ポンプ２２の回転数を制御するようにしてもよいし、圧縮機１２から吐出される冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段を設けておき、循環ポンプ２２の回転数を一定として、ヒートポンプサイクルの能力を変化させる構成にしてもよい。
【００２２】
図２（ａ）は、本実施の形態１における熱交換ユニット２の正面図であり、図２（ｂ）は、同熱交換ユニット２の前面パネルを取り外した状態の正面図である。図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態では熱交換ユニット２の内部に水冷媒熱交換器２１を配置しており、水冷媒熱交換器２１には冷媒流路と水流路が積層状に形成されたプレート型熱交換器を用いている。
【００２３】
図３は、本実施の形態１における水冷媒熱交換器２１の斜視図であり、図４（ａ）は、本実施の形態１における水冷媒熱交換器２１の斜視側面図である。図３および図４（ａ）に示すように、水冷媒熱交換器２１の外側には冷媒の温度を検出する温度センサ２３を設けている。
【００２４】
図５（ａ）は、Ａ部における冷媒流路および水流路と同方向の断面図である。図５（ａ）に示すように、水冷媒熱交換器２１の最も外側の２つの流路のさらに外側には、水冷媒熱交換器２１の耐久性を向上させるための金属製の補強板２５が取り付けられている。
【００２５】
そして、２枚の補強板２５の間に冷媒流路と水流路とが積層状に形成されており、水と冷媒とが熱交換を行なっている。なお、温水暖房時に水冷媒熱交換器２１において冷媒と水とが対向して流れるようにしており、熱交換効率を向上させている。
【００２６】
なお、図５（ａ）に示すように、本実施の形態では、冷媒流路を３流路、水流路を３流路として簡略図として表しているが、実際の冷媒流路および水流路の数はこれに限定されることはなく、水冷媒熱交換器２１の大きさや熱交換効率に合わせて変形され、冷媒流路と水流路を合わせて４０流路や６０流路程度であっても何ら問題はない。
【００２７】
そして、両側に存在する補強板２５の一方側であって、冷媒流路と隣り合わせの補強板２５の一部の切り欠き、温度センサ２３を取り付けている。しかしながら、温度センサ２３を取り付けるために補強板２５の一部を切り欠いた構成となっているため、図６に示すように、さらに外側から発泡断熱材２６で覆うようにしている。このようにして一番外側にある冷媒流路からの放熱を出来るだけ抑えるようにして、熱交換効率を向上させている。
【００２８】
なお、本実施の形態１では、図５（ａ）に示すように、２つある外側の流路のうち１つの外側の流路Ｘを冷媒流路とし、冷媒流路の隣に水流路を配置し、冷媒流路と水流路とが順番となるように構成されており、冷媒流路とは反対側の最も外側の流路Ｙを水流路としているが、図５（ｂ）に示すように、両外側の流路ＸおよびＹのいずれも冷媒流路としても良い。
【００２９】
ただし、冷媒が保有している熱量を水に与えるという観点から、外側の流路Ｘに冷媒流路を配置した場合は、外側の流路Ｙに水流路を配置した方が、冷媒からの無駄な放熱を抑制することができる。また、外側の流路Ｙを冷媒流路としたときは、外側の流路Ｘを水流路とすることで、同じく冷媒からの無駄な放熱を抑制することができる。
【００３０】
また、本実施の形態１では、温度センサ２３の取付け位置は、冷媒入口および出口、水入口および出口とは反対側に設けているが、これに限定されることはなく、同じ側に設けてもよい。
【００３１】
以上のように水冷媒熱交換器の冷媒流路の温度を検知するように構成することによって、冷媒流路を流れる冷媒の凝縮過程の温度を検出するので、冷媒の温度に対して冷媒の圧力が一意的に決まり、圧力検出手段を廃止しつつも、圧力を検出することができる。
【００３２】
また、図４（ｂ）に示すように、水冷媒熱交換器２１の略中央付近に温度センサ２３を取り付けることによって、確実に凝縮過程の冷媒の温度を検出することができる。このとき、図４（ｂ）には、熱交換流路Ｌに対して、Ｌ／２の位置に温度センサ２３を取り付けるように示しているが、略中央付近にあれば問題はないため、必ずＬ／２の位置に設けなければいけないということではない。
【００３３】
すなわち、水冷媒熱交換器２１の流路の端側よりも、水冷媒熱交換器２１の流路の中央よりに配置するだけで、検出精度の確実性を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、熱交換ユニット２を室外ユニット１とは別体に設け、熱交換ユニット２を室内置きにすることで、室外と室内とを接続する配管が冷媒配管になるため、寒冷地等に設置する場合には凍結の恐れを低下させるが、このような形態に限定するものではなく、例えば、熱交換ユニット２を廃止して、図７に示すように、室外ユニット１の内部に、熱交換ユニット２内に配置していた部品等を室外ユニット１の内部に配置して、室外ユニット１と暖房端末３のみで温水暖房装置を構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように本発明は、圧力検出手段を設けることなく、かつ、ヒートポンプの保護も可能な温水暖房装置を提供することができ、特に、プレート式の熱交換器を用いたヒートポンプ回路に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  室外ユニット
２  熱交換ユニット
３  暖房端末
１１  室外熱交換器
１２  圧縮機
１３  膨張弁
２１  水冷媒熱交換器
２２  循環ポンプ
２３  温度センサ
３１  放熱部
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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