熱泵裝置和熱泵裝置的控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種熱泵裝置，該熱泵裝置采用具有熱源側的一次側回路和負載側的二次側回路，其目的在于防止一次側回路的制冷劑經由二次側回路泄漏。空調機（100）具有泄漏檢測裝置（13）和控制裝置（14），該泄漏檢測裝置（13）對在一次側制冷劑回路即制冷劑回路（6）中循環的制冷劑從中間換熱器（5）泄漏到二次側回路即水回路（10）的情況進行檢測，該控制裝置（14）在泄漏檢測裝置（13）檢測到泄漏的情況下，將設置于水回路（10）中的中間換熱器（5）的兩側的閥（8a、8b）關閉，防止混入有制冷劑的水流過閥（8a、8b）。
【專利說明】熱泵裝置和熱泵裝置的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于確保制冷劑從熱泵裝置泄漏的情況下的安全的技術。
【背景技術】
[0002]作為進行室內的制冷、制熱或除濕的方法，已知使用了利用制冷劑的制冷循環技術的空調機(熱泵裝置的一個例子)。
[0003]在該空調機中，作為HFC (氫氟烴)的R410A等氟化合物被廣泛地用作制冷劑。然而，由于該制冷劑對全球變暖的影響是很大的，從防止地球變暖的觀點出發，要求使用對全球變暖的影響小的制冷劑。因此，提出使用對全球變暖的影響小的制冷劑，如作為HFC的R32、作為HFO (氫氟烯烴)的R1234yf、作為碳氫化合物的異丁烷或丙烷等。然而，這些制冷劑都是可燃性制冷劑，在這一點上與以往使用的制冷劑不同。
[0004]在使用了可燃性制冷劑的空調機中，制冷劑從構成制冷循環的換熱器或配管等泄漏，在室內構成易爆性氣氛，有可能引起火災等事故。
[0005]作為解決這一問題的空調機，在專利文獻I中記載有如下的間接方式的空調機，其采用了供可燃性制冷劑循環的一次側回路和供非可燃性的傳熱介質循環的二次側回路。在間接方式的空調機中，通過在一次側回路中循環的可燃性制冷劑將二次側回路中循環的傳熱介質加熱或冷卻，并僅使在二次側回路中循環的傳熱介質流到室內，而不使在一次側回路中循環的可燃性制冷劑流到室內。間接方式的空調機通過不讓可燃性制冷劑在室內流通，從而防止室內構成爆炸性氣氛。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2009-150620號公報
【發明內容】
[0009]本發明要解決的課題
[0010]間接方法的空調機中，作為使在一次側回路中循環的可燃性制冷劑和在二次側回路中循環的傳熱介質進行熱交換的中間換熱器，一般使用板式換熱器或二重管式換熱器。在該情況下，有時，中間換熱器由于凍結或老化而破損，造成一次側回路的流路和二次側回路的流路連通。于是，在一次側回路中循環的可燃性制冷劑混入到在二次側回路中循環的傳熱介質中。
[0011]進而，由于傳熱介質中混入了可燃性制冷劑，二次側回路內的壓力上升，混入了可燃性制冷劑的傳熱介質可能從構成二次側回路的配管的焊接部位或接頭泄露到室內。
[0012]本發明的主要目的在于，在采用了具備熱源側的一次側回路和負載側的二次側回路的間接方式的熱泵裝置中，防止一次側回路的制冷劑經由二次側回路泄露。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]本發明的熱泵裝置的特征在于，具有:[0015]第I制冷劑回路，該第I制冷劑回路供制冷劑循環，通過由配管順序連接第I壓縮機、第I熱源換熱器、第I膨脹機構和第I中間換熱器而構成為環狀；
[0016]流體回路，該流體回路供流體循環，通過由配管順序連接所述第I中間換熱器、第I閥、負載換熱器和第2閥而構成為環狀；
[0017]泄漏檢測裝置，該泄漏檢測裝置對在所述第I制冷劑回路中循環的制冷劑從所述第I中間換熱器泄漏到所述流體回路的情況進行檢測；以及
[0018]控制裝置，在所述泄漏檢測裝置檢測到制冷劑泄漏的情況下，將在所述流體回路中連接的所述第I閥和所述第2閥關閉。
[0019]發明效果
[0020]本發明的熱泵裝置由于在制冷劑從作為一次側回路的第I制冷劑回路向作為二次側回路的流體回路泄露時關閉第I閥和第2閥，所以能夠防止在一次側回路中循環的制冷劑流過二次側回路的第I閥或第2閥。因此，能夠防止在一次側回路中循環的制冷劑從二次側回路的第I閥或第2閥向外部泄露。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是實施方式I的空調機100的結構圖。
[0022]圖2是表示實施方式I的空調機100的制冷運轉時的制冷劑以及水的流動的圖。
[0023]圖3是表示實施方式I的空調機100的制熱運轉時的制冷劑以及水的流動的圖。
[0024]圖4是表示實施方式I`的泄漏檢測裝置13以及控制裝置14的動作的流程圖。
[0025]圖5是實施方式2的空調機100的結構圖。
[0026]圖6是表示實施方式2的空調機100的制冷運轉時的制冷劑以及水的流動的圖。
[0027]圖7是實施方式2的空調機100的制熱運轉時的制冷劑以及水的流動的圖。
[0028]圖8是一般的板式換熱器的分解立體圖。
[0029]圖9是表示實施方式3的中間換熱器5a、5b的配置的圖。
[0030]圖10是表示實施方式3的中間換熱器5a、5b的配置的圖。
[0031]圖11是表示實施方式3的中間換熱器5a、5b的配置的圖。
【具體實施方式】
[0032]實施方式1.[0033]圖1是實施方式I的空調機100的結構圖。另外，圖1中，空白的箭頭表示風的流向，虛線箭頭表不"[目號的流向。
[0034]空調機100具有制冷劑回路6 (第I制冷劑回路、一次側回路)，該制冷劑回路6經由配管依次連結壓縮機I (第I壓縮機)、四通閥2、換熱器3 (第I換熱器)、膨脹閥4 (第I膨脹機構)、中間換熱器5 (第I中間換熱器)而構成為環狀。并且，空調機100具有水回路10 (流體回路、二次側回路)，水回路10通過配管依次連接中間換熱器5、泵7、閥8a (第I閥)、換熱器9 (負載換熱器)、閥Sb (第2閥)而構成為環狀。制冷劑回路6中循環有液體密度(液壓頭)比水低的丙烷、異丁烷等可燃性制冷劑，水回路10中循環有水。換熱器3的附近設置有向換熱器3送風的送風機11，在換熱器9的附近設置有向換熱器9送風的送風機12。[0035]另外，空調機100具有對在制冷劑回路6中循環的制冷劑從中間換熱器5泄漏到水回路10的情況進行檢測的泄漏檢測裝置13、以及在由泄漏檢測裝置13檢測到了制冷劑泄漏的情況下關閉閥8a、8b的控制裝置14。
[0036]在空調機100具有的設備中，壓縮機1、四通閥2、換熱器3、膨脹閥4、中間換熱器
5、泵7、閥8a、8b、送風機11、泄漏檢測裝置13、控制裝置14收納在室外所設置的室外機15(第I框體)中。并且，空調機100具有的設備中，換熱器9和送風機12收納在室內所設置的室內機16 (第2框體)中。
[0037]這里，中間換熱器5是熱交換效率高的板式換熱器或二重管式換熱器。泵7是轉速可變的泵。閥8a是具有能夠調節開度的可變節流機構的閥，閥Sb是進行單純開閉動作的閥。泄漏檢測裝置13通過壓力傳感器檢測水回路10內的壓力，由此來檢測制冷劑的泄漏。尤其是，泄漏檢測裝置13通過檢測泵7和閥8a之間的壓力，來檢測制冷劑的泄漏。控制裝置14是微型計算機。
[0038]對實施方式I的空調機100的制冷運轉時的動作進行說明。
[0039]圖2是表示實施方式I的空調機100的制冷運轉時的制冷劑以及水的流向的圖。圖2中，實線箭頭表示制冷劑的流向,虛線箭頭表示水的流向。
[0040]制冷運轉時，四通閥2設定在圖1所示的實線的流路上。并且，閥8a的開度設定為使水的流量恒定，閥8b開放。通過控制經過閥8a的水的流量，來控制換熱器9中的熱交換量。
[0041]制冷劑回路6中，通過壓縮機I而成為高溫高壓的制冷劑，經過四通閥2后流入換熱器3。流入了換熱器3的制冷劑與外部氣體進行熱交換而冷凝，成為液體制冷劑。液體制冷劑經過膨脹閥4而膨脹，成為低溫低壓的氣液二相制冷劑。氣液二相制冷劑流入中間換熱器5，與在水回路10中循環的水進行熱交換并蒸發，成為氣體制冷劑。這時，在水回路10中循環的水被冷卻。氣體制冷劑經過四通閥2再次被吸入壓縮機1，成為高溫高壓。
[0042]另一方面，在水回路10中，被中間換熱器5冷卻后的低溫的水順序通過泵7和閥8a，流入換熱器9。流入換熱器9的水與室內空氣進行熱交換并被加熱。這時，室內空氣被冷卻。加熱后的水經過閥8b，再次流入中間換熱器5。
[0043]對實施方式I的空調機100的制熱運轉時的動作進行說明。
[0044]圖3是表示實施方式I的空調機100的制熱運轉時的制冷劑以及水的流向的圖。圖3中，實線箭頭表示制冷劑的流向,虛線箭頭表示水的流向。
[0045]制熱運轉時，四通閥2設定在圖1所示的虛線的流路上。并且，閥8a的開度被設定為使水的流量為規定值，閥8b開放。
[0046]制冷劑回路6中，通過壓縮機I而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2，流入中間換熱器5。流入了中間換熱器5的制冷劑與在水回路10中循環的水進行熱交換而冷凝，成為液體制冷劑。這時，在水回路10中循環的水被加熱。液體制冷劑經過膨脹閥4膨脹，成為低溫低壓的氣液二相制冷劑。氣液二相制冷劑流入換熱器3，與外部氣體進行熱交換并蒸發，成為氣體制冷劑。氣體制冷劑經過四通閥2，再次被吸入壓縮機I而成為高溫高壓。
[0047]另一方面，在水回路10中，被中間換熱器5加熱后的高溫的水順序通過泵7和閥8a，流入換熱器9。流入了換熱器9的水與室內空氣熱交換并被冷卻。這時，室內空氣被加熱。冷卻后的水經過閥8b，再次流入中間換熱器5。[0048]對實施方式I的空調機100的除霜運轉時的動作進行說明。
[0049]除霜運轉是在制熱運轉時換熱器3上附著了霜的情況下執行的。
[0050]除霜運轉時的動作與制冷運轉時的動作相同。S卩，如圖2所示，四通閥2設定在圖1所示的實線的流路上，在制冷劑回路6中，通過壓縮機I而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2后流入換熱器3。然后，通過流入了換熱器3的高溫高壓的制冷劑，附著在換熱器3上的霜溶化，從而被去除。其他的動作由于與制冷運轉時的動作相同，因此省略說明。
[0051]如上述說明的那樣，在制冷運轉時或除霜運轉時，低溫的制冷劑流向中間換熱器
5。根據情況，有時0度以下的制冷劑流向中間換熱器5。在該情況下，在中間換熱器5內，在水回路10中循環的水凍結，水的體積因凍結而膨脹，有時造成中間換熱器5破損。當中間換熱器5破損時，中間換熱器5內的制冷劑的流路與水的流路連通，在制冷劑回路6中循環的制冷劑有可能泄露到水回路10中。另外，中間換熱器5可能會由于老化等而破損，在制冷劑回路6中循環的制冷劑有可能會向水回路10泄漏。
[0052]在制冷劑泄漏到水回路10中的情況下，制冷劑混入水中并在水回路10中循環。壓力高的制冷劑混入水中時，由于減壓效果而產生制冷劑氣體，水回路10內的壓力可能會超過構成水回路10的配管及配管等的焊接部的承受壓力，混入有制冷劑的水有可能會泄漏到室內。
[0053]對在制冷劑從中間換熱器5向水回路10泄漏的情況下的實施方式I的空調機100的動作進行說明。
[0054]圖4是表示實施方式I的泄漏檢測裝置13以及控制裝置14的動作的流程圖。
[0055]泄漏檢測裝置13始終檢測水回路10內的壓力(S1:壓力檢測工序)，并判斷水回路10內的壓力是否上升(S2:上升判斷工序)。然后，在泄漏檢測裝置13判斷為壓力上升了的情況下(S2中的是)，認為制冷劑泄漏到了水回路10中，將表示制冷劑發生了泄漏的檢測信號發送給控制裝置14 (S3:信號發送工序)。當接收到檢測信號時，控制裝置14關閉閥8a、8b (S4:閥控制工序)。通過關閉閥8a、8b，能夠防止混入有制冷劑的水流入室內機16。
[0056]在S2中，在空調機100停止的情況和正在運轉的情況下，泄漏檢測裝置13分別如下所述地判定壓力上升。
[0057]在空調機100停止的情況下，水回路10內的壓力是大氣壓。因此，在空調機100停止的情況下，以比大氣壓高規定值的壓力為閾值，當檢測到比閾值高的壓力時，泄漏檢測裝置13判斷為壓力上升。
[0058]在空調機100正在運轉的情況下，由于水在循環，所以水回路10內的壓力比空調機100停止的情況高。根據泵7的轉速等，水的循環速度發生變化，水回路10內的壓力也變化。因此，預先將如下值設定為閾值，即，比制冷劑未泄漏的情況下取得的水回路10內的壓力的最高值等高規定值的值，當檢測到比閾值高的壓力時，泄漏檢測裝置13判斷為壓力上升。閾值例如可以在空調機100的設計時設定，也可以在現場設置空調機100時進行運轉模擬而設定，該運轉模擬考慮了施工配管長度、制冷劑封入量等實際條件。并且，可以預先按照泵7的轉速、室內溫度、室外溫度等來設定閾值，泄漏檢測裝置13根據壓力測得時刻的泵7的轉速、室內溫度、室外溫度等來改變所使用的閾值。
[0059]在制冷劑泄漏了的情況下，原則上，水回路10內的壓力會整體上升。但是，由于在調整閥8a的開度并以使水回路10中循環的水的流量恒定的方式進行調整的情況下，成為在水中包含氣體制冷劑的氣液二相狀態，因此閥8a的前后壓差增大，閥8a的下游側的壓力被抑制得低，有可能幾乎不上升。因此，在水回路10之中，泄漏檢測裝置13檢測泵7與閥8a之間的壓力。由此，與閥8a的開度無關，能夠可靠地檢測壓力上升。
[0060]如以上所述，實施方式I的空調機100檢測在制冷劑回路6中循環的制冷劑泄漏到水回路10中的情況，關閉閥8a、8b。由此，能夠防止混入有制冷劑的水流入室內機16。結果，能夠防止制冷劑向室內泄漏，防止室內成為爆炸性氣氛。
[0061]另外，在上述說明中，控制裝置14在接收到檢測信號的情況下關閉閥8a、8b。但是，控制裝置14在空調機100的運轉中接收到檢測信號時，也可以關閉閥8a、8b并且使壓縮機I或泵7停止。由此，能夠更可靠地防止制冷劑的泄漏。
[0062]另外，控制裝置14在接收到了檢測信號時，也可以提醒使用者進行室內換氣。例如，控制裝置14可以從用于對室內機16或空調機100輸入指示的遙控器，通過聲音輸出提醒使用者進行室內換氣的信息，也可以在室內機16或遙控器的顯示部上顯示用于提醒使用者進行室內換氣的信息。
[0063]并且，在上述說明中，泄漏檢測裝置13通過測得水回路10內的壓力來檢測制冷劑的泄漏。但是，泄漏檢測裝置13也可以通過其他方法來檢測制冷劑的泄漏。
[0064]例如，泄漏檢測裝置13還可以利用下面的方式來檢測制冷劑的泄漏，如:利用由于半導體表面吸附氣體而使半導體的電阻減少的原理的、所謂半導體方式；利用氣體接觸流有電流的鉬線時產生微小的燃燒從而鉬線的電阻增加的原理的、所謂接觸燃燒方式；以及，利用可燃性氣體接觸流有電流的鉬線(通常是與空氣接觸)時由于與空氣的導熱率不同從而鉬線的溫度變化的原理的、所謂氣體導熱方式等。另外，在氣體導熱方式中，鉬線的溫度變化是指電阻變化。
[0065]這些方式是檢測非可燃性氣體中(例如，空氣中)的可燃性氣體的方式。因此，需要附屬結構，該附屬結構定期地 從水回路10向大氣中放出一定量的水(在制冷劑泄漏的情況下，是水與制冷劑的混合物)，在除去水之后根據上述方式檢測制冷劑。例如，也可以使用在一定壓力以上就開放的安全閥，當水回路10內的壓力達到一定壓力以上時從水回路10向大氣中放出一定量的水。
[0066]根據這些方式，在檢測制冷劑的泄漏時，優選在水回路10的最高位置設置安全閥，由所放出的混合物檢測制冷劑的泄漏。低密度的可燃性制冷劑由于滯留在水回路10的最高的位置，因此無論是在運轉中還是在停止中，都能夠可靠地檢測制冷劑泄漏。
[0067]實施方式2.[0068]在實施方式2中，對具備幾個一次側回路的空調機100進行說明。另外，這里以具有兩個一次側回路的空調機100為例進行了說明，空調機100也可以具有3個以上的一次偵徊路。
[0069]關于實施方式2的空調機100,對與實施方式I的空調機100相同的結構標注同一標號。
[0070]圖5是實施方式2的空調機100的結構圖。另外，在圖1中，空白箭頭表不風的流向，虛線箭頭表不/[目號的流向。
[0071]空調機100具有制冷劑回路6a (第I制冷劑回路、一次側回路)，該制冷劑回路6a通過配管依次連接壓縮機Ia (第I壓縮機)、四通閥2a、換熱器3a (第I熱源換熱器)、膨脹閥4a (第I膨脹機構)、中間換熱器5a (第I中間換熱器)而構成為環狀。并且，空調機100具有制冷劑回路6b (第2制冷劑回路、一次側回路)，該制冷劑回路6b通過配管依次連接壓縮機Ib (第2壓縮機)、四通閥2b、換熱器3b (第2熱源換熱器)、膨脹閥4b (第2膨脹機構)、中間換熱器5b (第2中間換熱器)而構成為環狀。并且，空調機100具有水回路10 (流體回路、二次側回路)，該水回路10通過配管依次連接中間換熱器5a、中間換熱器5b、泵7、閥8a (第I閥)、換熱器9 (負載換熱器)、閥Sb (第2閥)而構成為環狀。制冷劑回路6a、6b中循環有液體密度比水低的丙烷、異丁烷等可燃性制冷劑，水回路10中循環有水。在換熱器3a、3b附近，設置有向換熱器3a、3b送風的送風機11，在換熱器9的附近，設置有向換熱器9送風的送風機12。
[0072]并且，空調機100具有:對在制冷劑回路6中循環的制冷劑從中間換熱器5向水回路10泄漏的情況進行檢測的泄漏檢測裝置13 ;以及，在泄漏檢測裝置13檢測到制冷劑泄漏了的情況時關閉閥8a、8b的控制裝置14。
[0073]在空調機100具有的設備之中，壓縮機la、lb、四通閥2a、2b、換熱器3a、3b、膨脹閥4a、4b、中間換熱器5a、5b、泵7、閥8a、8b、送風機11、泄漏檢測裝置13和控制裝置14被收納在室外機15 (第I框體)中。并且，空調機100具有的設備之中，換熱器9和送風機12收納在室內機16 (第2框體)中。
[0074]這里，中間換熱器5a、5b是熱交換效率高的板式換熱器或二重管式換熱器。
[0075]對實施方式2的空調機100的制冷運轉時的動作進行說明。
[0076]圖6是表示實施方式2的空調機100的制冷運轉時的制冷劑以及水的流向的圖。圖6中，實線箭頭表示制冷劑的流向,虛線箭頭表示水的流向。
[0077]制冷運轉時，四通閥2a、2b設定在圖5所示的實線的流路上。并且，閥8a的開度被設定為使水的流量恒定，閥8b開放。
[0078]制冷劑回路6a中，通過壓縮機Ia而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2a后流入換熱器3a。流入換熱器3a的制冷劑與外部氣體進行熱交換，冷凝而成為液體制冷劑。液體制冷劑經過膨脹閥4a，膨脹而成為低溫低壓的氣液二相制冷劑。氣液二相制冷劑流入中間換熱器5a，與在水回路10中循環的水進行熱交換，蒸發而成為氣體制冷劑。這時，在水回路10中循環的水被冷卻。氣體制冷劑經過四通閥2a，再次被吸入壓縮機Ia而成為高溫高壓。
[0079]與制冷劑回路6a相同，制冷劑回路6b中，通過壓縮機Ib而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2b后流入換熱器3b。流入換熱器3b的制冷劑與外部氣體進行熱交換，冷凝而成為液體制冷劑。液體制冷劑經過膨脹閥4b，膨脹而成為低溫低壓的氣液二相制冷劑。氣液二相制冷劑流入中間換熱器5b，與在水回路10中循環的水進行熱交換，蒸發而成為氣體制冷劑。這時，在水回路10中循環的水被冷卻。氣體制冷劑經過四通閥2b，再次被吸入壓縮機Ib，成為高溫高壓。
[0080]另一方面，在水回路10中，水在中間換熱器5a被冷卻，進而在中間換熱器5b被冷卻而成為低溫。低溫的水順序經過泵7和閥8a后流入換熱器9。流入了換熱器9的水與室內空氣進行熱交換而被加熱。這時，室內空氣被冷卻。被加熱了的水經過閥8b，并再次流入中間換熱器5a。
[0081]這樣，在水回路10中，中間換熱器5a、5b串聯連接，因此，水通過在制冷劑回路6a、6b中循環的制冷劑而被順序冷卻。所以，即使制冷劑回路6a、6b各自的能力不高，也能夠充分冷卻水。
[0082]對實施方式2的空調機100的制熱運轉時的動作進行說明。
[0083]圖7是表示實施方式2的空調機100的制熱運轉時的制冷劑以及水的流向的圖。圖7中，實線箭頭表示制冷劑的流向,虛線箭頭表示水的流向。
[0084]制熱運轉時，四通閥2a、2b被設定為圖5所示的虛線的流路。并且，閥8a的開度被設定為使水的流量為規定值，閥8b開放。
[0085]在制冷劑回路6a中，通過壓縮機Ia而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2a后流入中間換熱器5a。流入中間換熱器5a的制冷劑與在水回路10中循環的水進行熱交換，冷凝而成為液體制冷劑。這時，在水回路10中循環的水被加熱。液體制冷劑經過膨脹閥4a，膨脹而成為低溫低壓的氣液二相制冷劑。氣液二相制冷劑流入換熱器3a，與外部氣體進行熱交換，蒸發而成為氣體制冷劑。氣體制冷劑經過四通閥2a后被再次吸入壓縮機Ia而成為聞溫聞壓。
[0086]與制冷劑回路6a相同,在制冷劑回路6b中，通過壓縮機Ib而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2b后流入中間換熱器5b。流入了中間換熱器5b的制冷劑與在水回路10中循環的水進行熱交換，冷凝而成為液體制冷劑。這時，在水回路10中循環的水被加熱。液體制冷劑經過膨脹閥4b后，膨脹而成為低溫低壓的氣液二相制冷劑。氣液二相制冷劑流入換熱器3b，與外部氣體進行熱交換，蒸發而成為氣體制冷劑。氣體制冷劑經過四通閥2b后被再次吸入壓縮機lb，成為高溫高壓。
[0087]另一方面，在水回路10中，水在中間換熱器5a被加熱，進而在中間換熱器5b被加熱而成為高溫。高溫的水順序經過泵7和閥8a后流入換熱器9。流入了換熱器9的水與室內空氣進行熱交換而被冷卻。這時，室內空氣被加熱。冷卻后的水經過閥8b后再次流入中間換熱器5a。
[0088]這樣，在水回路10中，中間換熱器5a、5b串聯連接，所以水通過在制冷劑回路6a、6b中循環的制冷劑被順序加熱。因此，即使制冷劑回路6a、6b各自的能力不高，也能夠充分加熱水。
[0089]對實施方式2的空調機100的除霜運轉時的動作進行說明。
[0090]除霜運轉是在制熱運轉時換熱器3a、3b上附著了霜的情況下執行的。
[0091]除霜運轉時的動作與制冷運轉時的動作相同。S卩，如圖6所示，四通閥2a、2b設定為圖5所示的實線的流路，在制冷劑回路6a中，通過壓縮機Ia而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2a流入換熱器3a。同樣，在制冷劑回路6b中，通過壓縮機Ib而成為高溫高壓的制冷劑經過四通閥2b流入換熱器3b。然后，通過流入了換熱器3a、3b的高溫高壓的制冷齊U，將附著在換熱器3上的霜溶化并去除。其他的動作由于與制冷運轉時的動作相同，因此省略說明。
[0092]與實施方式I的空調機100同樣，實施方式2的空調機100的中間換熱器5a、5b也有可能破損，在制冷劑回路6中循環的制冷劑可能會向水回路10泄漏。而且，當制冷劑泄漏到水回路10中時，混入了制冷劑的水有可能向室內泄漏。
[0093]因此，在檢測到制冷劑回路6中循環的制冷劑泄漏到了水回路10的情況下，控制裝置14關閉閥8a、8b。由此，能夠防止混入有制冷劑的水流入室內機16。并且，控制裝置14也可以停止壓縮機la、lb或泵7，從而更可靠地防止制冷劑的泄漏。[0094]如上所述，實施方式2的空調機100與實施方式I的空調機100相同，檢測制冷劑回路6a、6b中循環的制冷劑向水回路10泄漏這一情況，并且關閉閥8a、8b。由此，能夠防止混入有制冷劑的水流入室內機16。結果，能夠防止制冷劑泄漏到室內，防止室內成為爆炸性氣氛。
[0095]另外，優選的是，將一次側回路中封入的制冷劑量抑制為小于規定量(例如，將丙烷用作制冷劑時，小于歐洲的F-gas標準的150g)，從而，即使制冷劑泄漏到了室內，室內也不會成為爆炸性氣氛。但是，在發揮高能力的大型空調機中，封入的制冷劑量一般比較多。
[0096]對此，在實施方式2的空調機100中，由于具有制冷劑回路6a、6b這兩個一次側回路，所以即使抑制分別封入制冷劑回路6a、6b的制冷劑量而使制冷劑回路6a、6b各自的能力低，空調機100也能夠發揮高的能力。即，實施方式2的空調機100即使是發揮高能力的大型的空調機，也能夠減少封入到各一次側回路中的制冷劑量。
[0097]并且，如圖5所示，由送風機11送出的風在通過了換熱器3a之后通過換熱器3b。因此，例如，如果是制冷運轉，則在換熱器3a中與在制冷劑回路6a中循環的制冷劑進行熱交換，加熱后的風被送向換熱器3b。即，向換熱器3a、3b供給的風的溫度不同。結果，在制冷劑回路6a與制冷劑回路6b中，能夠使冷凝溫度成為不同的溫度。
[0098]并且，如圖5所示，在水回路10中循環的水通過了中間換熱器5a之后通過中間換熱器5b。因此，例如，如果是制冷運轉，則在中間換熱器5a中與在制冷劑回路6a中循環的制冷劑進行熱交換，冷卻后的水被送向中間換熱器5b。即，向中間換熱器5a、5b供給的水的溫度不同。結果，在制冷劑回路6a與制冷劑回路6b中，能夠使蒸發溫度成為不同的溫度。
[0099]即，在制冷劑回路6a與制冷劑回路6b中，能夠使冷凝溫度以及蒸發溫度成為不同的溫度。這里，以制冷運轉為例進行了說明，制熱運轉也相同，在制冷劑回路6a與制冷劑回路6b中，能夠使冷凝溫度以及蒸發溫度成為不同的溫度。通過使制冷劑回路6a、6b的冷凝溫度以及蒸發溫度成為不同的溫度，能夠實現與水和空氣的溫度變化相對應的制冷劑溫度，能夠構成高效率的空調機。
[0100]在圖5所示的例子中，在制冷運轉時，由于在換熱器3a中進行了熱交換并被加熱了的空氣被送到換熱器3b，所以換熱器3a中的冷凝溫度低，換熱器3b中的冷凝溫度高。并且，由于在中間換熱器5a中進行了熱交換并被冷卻了的水流入中間換熱器5b，所以中間換熱器5a中的蒸發溫度高，中間換熱器5b中的蒸發溫度變低。在制熱運轉時，在換熱器3a中進行了熱交換而被冷卻了的空氣被送到換熱器3b，所以換熱器3a中的蒸發溫度高，換熱器3b中的蒸發溫度變低。并且，由于在中間換熱器5a中進行了熱交換并被加熱了的水流入中間換熱器5b，所以中間換熱器5a中的冷凝溫度低，中間換熱器5b中的冷凝溫度變高。
[0101]S卩，在圖5所示的例子中，制冷劑回路6a成為冷凝溫度低而蒸發溫度高的回路，制冷劑回路6b成為冷凝溫度高而蒸發溫度低的回路。因此，制冷劑回路6a的高低壓差變小，制冷劑回路6b的高低壓差變大。
[0102]但是，也可以使由送風機11送出的風在通過了換熱器3b之后通過換熱器3a，或者，使在水回路10中循環的水在通過了中間換熱器5b之后通過中間換熱器5a，從而減小制冷劑回路6a與制冷劑回路6b的高低壓差的差。
[0103]使制冷劑回路6a、6b的高低壓差的差變大還是變小，可以根據制冷劑回路6a、6b中搭載的壓縮機的單體性能差和空調機100的設置環境等來選擇效率好的一方。[0104]實施方式3.[0105]實施方式3中，對實施方式1、2的中間換熱器5 (5a、5b)的配置進行說明。另外，這里以實施方式2的空調機100為例進行說明。
[0106]圖8是一般的板式換熱器的分解立體圖。
[0107]圖9到圖11是表示實施方式3的中間換熱器5a、5b的配置的圖。在圖9到圖11中，實線箭頭表示制冷運轉時的制冷劑的流向，虛線箭頭表示水的流向。在制熱運轉時，制冷劑的流向成為與實線箭頭相反的方向。并且，在圖9到圖11中，上下方向表示鉛垂方向。
[0108]在圖9到圖11中，假定中間換熱器5a、5b是板式換熱器。如圖8所示，板式換熱器是層積多個大致矩形的板51而構成的，形成為厚度較薄的長方體狀。然后，在端部所層積的板51上，設置與一次側回路之間的連接口 52、53以及與二次側回路之間的連接口 54、
55。在一次側回路中循環的制冷劑所流過的制冷劑流路56、與在二次側回路中循環的水所流過的水流路57交替地形成在各板之間。
[0109]在圖9中，縱向層積2級的長方體狀的中間換熱器5a、5b。室外機15收納2個制冷劑回路6a、6b，所以大型化，設置面積也變大。但是，如圖9所示，通過縱向層積2級的中間換熱器5a、5b，能夠有效率地配置中間換熱器5a、5b，能夠減小室外機15的設置面積。
[0110]另外，使膨脹閥4a、4b側的連接口 53a、53b和泵7側的連接口 55a、55b位于下側，使四通閥2a、2b側的連接口 52a、52b和閥8b側的連接口 54a、54b位于上側。在制冷運轉時以及除霜運轉時，二相制冷劑從連接口 53a、53b流入，氣體制冷劑從連接口 52a、52b流出。在制熱運轉時，氣體制冷劑從連接口 52a、52b流入，液體制冷劑從連接口 53a、53b流出。因此，通過這樣進行配置，氣體制冷劑通過的連接口 52a、52b成為上側，能夠防止氣體制冷劑滯留在中間換熱器5a、5b內。
`[0111]在圖10、圖11中，使中間換熱器5a、5b傾斜，并使氣體制冷劑通過的連接口 52a、52b、54a、54b朝向斜上方。由此，室外機15的設置面積雖然稍微變大，但能夠減少氣體制冷劑滯留在中間換熱器5a、5b的上部(圖9的由虛線表示的范圍58a、58b)的區域。
[0112]作為圖10的變形例，在圖11中，連接口 52a、52b、54a、54b與連接口 53a、53b、55a、55b設置在層積于相反側的端部的板51上。連接口 53a、53b是制冷運轉時以及除霜運轉時的制冷劑的入口。
[0113]在發生輕微的制冷劑泄漏的情況下，制冷劑氣體可能會滯留在中間換熱器5a、5b內，有可能延遲制冷劑泄漏的檢測。但是，根據上述方法，由于能夠減小制冷劑氣體在中間換熱器5a、5b內滯留的區域，所以能夠迅速檢測制冷劑泄漏。
[0114]另外，在上述說明中，以實施方式2的中間換熱器5a、5b為例進行了說明。但是，在實施方式I的空調機100中，也可以如圖9所示縱向設置中間換熱器5，也可以如圖10所示傾斜設置中間換熱器5，也可以如圖11所示將連接口設置在層積于相反側的端部的板51上。
[0115]另外，在具有2個以上的一次側制冷劑回路，并且使用液體密度(液壓頭)比水大的R32、HF0-1234yf、含有R32的混合制冷劑、或者含有HF0_1234yf的混合制冷劑作為在該一次側制冷劑回路中循環的可燃性制冷劑的情況下，將各中間換熱器以縱向設置的狀態沿左右方向并列配置。即，在使連接口 53a、53b、55a、55b位于下側，連接口 52a、52b、54a、54b位于上側的狀態下，將中間換熱器5a、5b左右并列配置。由此，能夠確保性能，并將室外機15的上部空間活用為制冷劑配管空間，從而實現設置面積的緊湊化。
[0116]在以上的實施方式中，使水在作為二次側回路的水回路10中循環。但是，在二次偵徊路中循環的流體不限于水，也可以是載冷劑等其他的非可燃性流體。
[0117]二次側回路中循環有載冷劑時，在中間換熱器5 (在實施方式2中是中間換熱器5a、5b)內，載冷劑不會凍結，但由于老化等中間換熱器5有可能破損。因此，在二次側回路中循環載冷劑的情況下，以上的實施方式的空調機100也是有效的。
[0118]并且，在以上的實施方式中，將泵7設置在水回路10中的中間換熱器5(在實施方式2中是中間換熱器5b)與閥8a之間。但是，泵7的設置位置只要是在水的循環方向上的閥8b與閥8a之間即可，也可以是其他位置。
[0119]無論泵7設置在什么位置，泄漏檢測裝置13通過測得泵7與閥8a之間的水回路10內的壓力，都能夠可靠地檢測制冷劑泄漏。
[0120]另外，在以上的實施方式中，作為熱泵裝置的一例對空調機進行了說明。作為空調機，不限定于制冷劑量比較少的居室空調，也可以適用于辦公用的封裝空調和大廈用的多聯空調等大型空調。并且，熱泵裝置不限于是空調機，也可以是冷機和低溫設備等。在該情況下，二次側回路的流體不是水，而必須是載冷劑。并且，該情況下，由于是冷凍或冷藏專用，所以不需要四通閥。
[0121]附圖標記的說明
[0122]I壓縮機，2四通閥，3換熱器，4膨脹閥，5中間換熱器，6制冷劑回路，7泵，8閥，9換熱器，10水回路，11，12送風機，13泄漏檢測裝置，14控制裝置，15室外機，16室內機，51板，52、53、54、55連接口，56制冷劑流路，57水流路，58氣體制冷劑滯留的區域，100空調機。
【權利要求】
1.一種熱泵裝置，其特征在于，具有: 第I制冷劑回路，該第I制冷劑回路供制冷劑循環，通過配管順序連接第I壓縮機、第I熱源換熱器、第I膨脹機構和第I中間換熱器而構成為環狀； 流體回路，該流體回路供流體循環，通過配管順序連接所述第I中間換熱器、第I閥、負載換熱器和第2閥而構成為環狀； 泄漏檢測裝置，該泄漏檢測裝置對在所述第I制冷劑回路中循環的制冷劑從所述第I中間換熱器泄漏到所述流體回路的情況進行檢測；以及 控制裝置，該控制裝置在所述泄漏檢測裝置檢測到制冷劑泄漏了的情況下，將與所述流體回路連接的所述第I閥和所述第2閥關閉。
2.如權利要求1所述的熱泵裝置，其特征在于，還具有: 第I框體，該第I框體收納所述第I壓縮機、所述第I熱源換熱器、所述第I膨脹機構、所述第I中間換熱器、所述第I閥和所述第2閥；以及 第2框體，該第2框體收納所述負載換熱器。
3.如權利要求1或2所述的熱泵裝置，其特征在于， 在所述第I制冷劑回路中循環的制冷劑是可燃性的， 在所述流體回路中循環的 流體是非可燃性的。
4.如權利要求1~3中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于， 在所述泄漏檢測裝置檢測到制冷劑泄漏了的情況下，所述控制裝置使所述第I壓縮機停止。
5.如權利要求1~4中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于， 所述流體回路還在所述流體循環的方向上的所述第2閥和所述第I閥之間連接有泵，該泵使所述流體按照所述第I中間換熱器、所述第I閥、所述負載換熱器、所述第2閥的順序循環， 調整所述第I閥的開度，從而使在所述流體回路中循環的流體的流量成為規定的流量， 所述泄漏檢測裝置通過檢測所述流體回路中的所述泵與所述第I閥之間的壓力，來檢測制冷劑的泄漏。
6.如權利要求1~5中任一項所述的熱泵裝置,其特征在于， 所述第I中間換熱器配置為，使與所述第I壓縮機連接的配管的連接口在上方，使與所述第I膨脹機構連接的配管的連接口在下方。
7.如權利要求6所述的熱泵裝置，其特征在于， 所述第I中間換熱器是板式換熱器，該板式換熱器層積有多個板，并在層積于一個端部的板上設置與所述第I壓縮機連接的配管的連接口以及與所述第I膨脹機構連接的配管的連接口，該板式換熱器傾斜地配置，從而使與所述第I壓縮機連接的配管的連接口朝向斜上方。
8.如權利要求7所述的熱泵裝置，其特征在于， 在作為所述第I中間換熱器的所述板式換熱器中，與所述第I壓縮機連接的配管的連接口設置在所述多個板之中的、在設置有與所述第I膨脹機構連接的配管的連接口的板的相反側的端部所層積的板上，該板式換熱器傾斜地配置，從而使與所述第I壓縮機連接的配管的連接口朝向斜上方，使與所述第I膨脹機構連接的配管的連接口朝向斜下方。
9.如權利要求1~8中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于， 還具有第2制冷劑回路，該第2制冷劑回路供制冷劑循環，通過配管順序連接第2壓縮機、第2熱源換熱器、第2膨脹機構和第2中間換熱器而構成為環狀， 所述第2中間換熱器在所述流體回路中被連接在所述第I中間換熱器與所述第I閥之間， 所述泄漏檢測裝置對所述第I制冷劑回路中循環的制冷劑和所述第2制冷劑回路中循環的制冷劑從所述第I中間換熱器泄漏到所述流體回路中的情況進行檢測。
10.如從屬于權利要求1~5中的任意一個的權利要求9所述的熱泵裝置，其特征在于， 在所述第I制冷劑回路以及所述第2制冷劑回路中循環的制冷劑是R32或包含R32的混合制冷劑， 所述第I中間換熱器以及所述第2中間換熱器是層積了多個板的板式換熱器，以配管的連接口位于上下的縱向狀態，沿著左右方向排列配置。
11.如權利要求9或10所述的熱泵裝置，其特征在于， 所述熱泵裝置還具有送風機，該送風機產生風，以便將在所述第I熱源換熱器和所述第2熱源換熱器中的一方與制冷劑進行了熱交換的空氣向另一方送出，并在所述另一方與制冷劑進行熱交換。`
12.如權利要求2所述的熱泵裝置，其特征在于，所述熱泵裝置是進行居室的空氣調節的空調機， 所述第I框體是設置在所述居室的外部的室外機， 所述第2框體是設置在所述居室的內部的室內機。
13.一種熱泵裝置的控制方法，所述熱泵裝置具有: 第I制冷劑回路，該第I制冷劑回路供制冷劑循環，通過配管順序連接第I壓縮機、第I熱源換熱器、第I膨脹機構和第I中間換熱器而構成為環狀；以及 流體回路，該流體回路供流體循環，通過配管順序連接所述第I中間換熱器、第I閥、負載換熱器和第2閥而構成為環狀， 所述熱泵裝置的控制方法的特征在于，具有: 泄漏檢測工序，在該泄漏檢測工序中，泄漏檢測裝置對在所述第I制冷劑回路中循環的制冷劑從所述第I中間換熱器泄漏到所述流體回路的情況進行檢測；以及 閥控制工序，在該閥控制工序中，在所述泄漏檢測裝置檢測到制冷劑泄漏了的情況下，控制裝置將與所述流體回路連接的所述第I閥和所述第2閥關閉。
【文檔編號】F25B49/02GK103797317SQ201280044477
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年1月31日 優先權日:2011年9月13日
【發明者】岡崎多佳志 申請人:三菱電機株式會社