JP5601227B2 - ヒートポンプ式給湯システム、ヒートポンプ式給湯システムのヒートポンプユニット及びヒートポンプ式給湯システムの中継ユニット - Google Patents

ヒートポンプ式給湯システム、ヒートポンプ式給湯システムのヒートポンプユニット及びヒートポンプ式給湯システムの中継ユニット Download PDF

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Description

本発明は、ヒートポンプ式給湯システムの可燃性冷媒に対する安全性確保に関する。
従来、HCFCやHFCのような大気放出されるとオゾン層を破壊したり、地球温暖化を招いたりするガスが冷媒として給湯器などのヒートポンプサイクルを用いる機器に使用されている。しかし、HCFCやHFC冷媒は環境に対する負荷や地球温暖化係数が高いことから、近年、ブタンやプロパンといった自然冷媒(HC)のようなオゾン層破壊係数および地球温暖化係数が低い冷媒への切り替えが望まれている。また、HFC冷媒であってもR32のような自然冷媒に近い地球温暖化係数の冷媒が望まれる。しかしながら、自然冷媒やR32には可燃性もしくは微燃性があるなどの特性から従来の機器と要求される仕様が異なるため、使用に際しては注意が必要である。
特にヒートポンプ式給湯システムでは、冷媒が循環するヒートポンプユニットに設けられた水冷媒熱交換器で漏れた冷媒が水回路を流れる水と共に室内側へ流れる可能性がある。その場合、ヒートポンプユニットと室内側を繋ぐ中継ユニットが防火対策など可燃性冷媒に対する措置がなされていないのは安全上好ましくない。
従来のヒートポンプ式給湯装置では、可燃性冷媒の漏洩対策として、冷媒が循環する冷媒回路の3箇所以上に開閉弁を設けてこの開閉弁を閉じることによって、冷媒回路に2箇所以上の冷媒の封鎖領域を形成する構成のものがある。この封鎖領域内に液化した冷媒が封止可能であり、冷媒が漏洩した場合でもその漏洩量を最小限に抑える構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−261603号公報(0008、0009欄、図1)
しかしながら、上記従来のヒートポンプ式給湯システムは、冷媒が漏洩したときの対策を前提としており、冷媒と水が熱交換する熱交換器で冷媒回路から水回路へ冷媒が漏洩して、貯留タンクなどを有する中継ユニットへ冷媒が流れた場合、その中継ユニットが防火対策なされていないものであれば、中継ユニットでの安全性を確保できないという問題があった。特にヒートポンプユニットでは防爆弁などの防火対策がなされていたとしても中継ユニットで防火対策がなされていない場合に安全性上の問題がある。
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、可燃性冷媒が流れるヒートポンプユニットに防火対策がなされていない中継ユニットが誤って接続されることを防止することを目的とする。
本発明のヒートポンプ式給湯システムは、冷媒を圧縮する圧縮機を有するヒートポンプユニットと前記ヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐ中継ユニットとが接続され、前記冷媒に加熱された流体が前記中継ユニットを流れるヒートポンプ式給湯システムであって、前記ヒートポンプユニットは前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報を有し、前記中継ユニットは前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を有し、前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合に前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御部を備えたことを特徴とする。
また、本発明のヒートポンプ式給湯システムは、冷媒を圧縮する圧縮機を有するヒートポンプユニットと前記ヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐ中継ユニットとが接続され、前記冷媒に加熱された流体が前記中継ユニットを流れるヒートポンプ式給湯システムであって、前記ヒートポンプユニットは前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報を目視可能に表示し、前記中継ユニットは前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を目視可能に表示し、前記第1の情報と、前記第2の情報を比較可能に構成されたことを特徴とする。
本発明のヒートポンプ式給湯システムは、冷媒を圧縮する圧縮機を有する複数台のヒートポンプユニットと前記複数台のヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐ中継ユニットとが接続され、前記冷媒に加熱された流体が前記中継ユニットを流れるヒートポンプ式給湯システムであって、それぞれの前記ヒートポンプユニットは前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報をそれぞれ有し、前記中継ユニットは前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を有し、前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、前記複数台のヒートポンプユニットに使用できる冷媒の内最も燃え易い冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合に前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御部と、を備えることを特徴とする
本発明のヒートポンプ式給湯システムのヒートポンプユニットは、負荷側を繋ぐ中継ユニットと接続されるヒートポンプ式給湯システムのヒートポンプユニットであって、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報を有し、前記中継ユニットの制御部と通信し、前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を読み込み、前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合は前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御を行なう制御部と、を備えることを特徴とする
本発明のヒートポンプ式給湯システムの中継ユニットは、ヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐヒートポンプ式給湯システムの中継ユニットであって、前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を有し、前記ヒートポンプユニットの制御部と通信し、前記ヒートポンプユニットに使用可能な冷媒の燃え易さに関する第1の情報を読み込み、前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合は前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御を行なう制御部と、を備えることを特徴とする
本発明において、ヒートポンプユニットは使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報を有し、中継ユニットは可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を有しているので、ヒートポンプユニットと中継ユニットの接続時に第1の情報と第2の情報を利用することによって、可燃性冷媒が流れるヒートポンプユニットに防火対策がなされていない中継ユニットが誤って接続されることを防止することができる、又は、接続された場合にも安全性を確保することができる。
本発明の実施の形態1のヒートポンプ式給湯ユニット100の構成図。 本発明の実施の形態1の冷媒の燃焼性クラスを示す表。 本発明の実施の形態1のヒートポンプユニット100に記憶されている情報。 本発明の実施の形態1の別のヒートポンプ式給湯ユニット110の構成図。 本発明の実施の形態2のヒートポンプ式給湯ユニット200の構成図。 本発明の実施の形態4のヒートポンプユニットに記憶されている情報。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1におけるヒートポンプ式給湯システム100の構成図である。ヒートポンプ式給湯システム100は図1に示すようにヒートポンプユニット1と中継ユニット2を有している。
ヒートポンプユニット1は室外に配置されるユニットである。ヒートポンプユニット1の筐体内部には圧縮した高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機3と、圧縮機3が吐出した高温の冷媒と低温の熱媒体が熱交換する凝縮器4と、凝縮器4で熱媒体に熱を与えて温度の下がった冷媒を減圧して低温低圧の冷媒にする膨張弁5と、膨張弁5で減圧された低温低圧の冷媒が流入して室外空気から吸熱する蒸発器6とその蒸発器6に室外空気を送風する送風機7が設けられている。ヒートポンプユニット1では圧縮機3、凝縮器4、膨張弁5、蒸発器6が配管で環状に繋がれて形成された冷媒回路を冷媒が循環している。
ヒートポンプユニット1は圧縮機3、膨張弁5、送風機7といったアクチュエータの駆動を制御する制御部となる制御基板9を有している。制御基板9にはヒートポンプユニット1の運転に関する各種情報を記憶している記憶部10と運転時の異常やその他情報を表示する表示部11が設けられている。表示部11はLEDを有しており、使用者やメンテナンスを行なう者はそのLEDの点灯色や点灯場所、または点灯個数などからヒートポンプユニットに生じている異常の種類を判断することができる。
中継ユニット2は室外若しくは屋内の機械部屋に配置されるユニットである。中継ユニット2の筐体内部には凝縮器4で加熱された熱媒体を循環させるポンプ12と、このポンプ12で循環させられる熱媒体の流路にはポンプ12から流れてきた流体をさらに2方向に分配する三方弁13が設けられており、三方弁13にはお湯を貯めるタンク14が接続されている。タンク14の内部には熱媒体が流れる内部熱交換器15が設けられており、凝縮器4で加熱された熱媒体が内部熱交換器15でタンク14の内部に溜まっている水を加熱してお湯にする。タンク14の内部にはさらに浸水ヒータ16が設けられており、タンク14内のお湯の温度が低い場合にはこの浸水ヒータ16でさらにお湯を加熱することができる。
三方弁13の他方の先には使用者の居住空間の床などに配置されたヒートエミッタ17が設けられている。凝縮器4で加熱された熱媒体がこのヒートエミッタ17の内部を流れることによってヒートエミッタ17が設けられた空間を暖房することができる。
内部熱交換器15及びヒートエミッタ17を流れた熱媒体は再びヒートポンプユニット1の凝縮器4に流れて加熱される。
このように、凝縮器4、ポンプ12、三方弁13、内部熱交換器15、ヒートエミッタ17が繋がれて形成された熱媒体回路18を熱媒体が循環している。この熱媒体は水やブラインなどである。
中継ユニット2には、ポンプ12、三方弁13及び浸水ヒータ16などの駆動を制御する制御部となる制御基板19が設けられている。制御基板19にはタンク14に貯まっているお湯の量やその温度、或いは運転時の異常やその他情報を表示する表示部21が設けられている。尚、表示部21はヒートポンプユニット1の表示部11と同様にLEDを有しており、使用者やメンテナンスを行なう者はそのLEDの点灯色や点灯場所、または点灯個数などからヒートポンプユニット2に生じている異常の種類を判断することができる。
本発明のヒートポンプユニット1の制御基板9とヒートポンプユニット2の制御基板19のそれぞれは統合コントローラ24に接続されている。統合コントローラ24は室内に設けられたリモコン25と通信している。使用者はリモコン25で室内温度やヒートエミッタ17の発熱に関する情報、或いはタンク14に貯められているお湯の使用に関する情報、例えばお湯の使用量や、使用する時間帯若しくは使用するお湯の温度などの情報を設定する。リモコン25で設定された情報は統合コントローラ24に出力され、統合コントローラ24からヒートポンプユニット1の制御基板9と中継ユニット2の制御基板19に出力され、それぞれの制御基板9と制御基板19は入力された情報に基づいて、ヒートポンプユニット1と中継ユニット2の機器をそれぞれ制御する。
尚、タンク14の下部には使用者が使用するための水がタンク14内に流入する水流入配管22が接続されており、タンク14の上部には、タンク14内に貯留されている水を使用場所、例えばお風呂などへ供給するための水流出配管23が接続されている。
ここまで、本実施の形態1のヒートポンプ給湯システム100の基本的な構成について説明したが、ここから本発明の特徴となる構成要素であるヒートポンプユニット1の制御基板9及び記憶部10と中継ユニット2の制御基板19及び記憶部20について説明する。
ヒートポンプユニット1の記憶部10にはヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSが記憶されており、中継ユニット2の記憶部20には中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLが記憶されている。ここで、ヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSと中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLについて説明する。
ヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSはヒートポンプユニット1に使用できる冷媒若しくは使用が想定されている冷媒の燃焼性クラスから定めることができる。また、中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLは中継ユニット2の防火対策に関する情報、例えば中継ユニット2で発火する可能性がある冷媒の燃焼性クラスから定めることができる。
まず、冷媒の燃焼性クラスについて説明する。冷媒の燃焼性クラスはある条件下における燃焼下限濃度(LFL)、燃焼速度、燃焼熱により決めることができ、例えば図2のように定義する。図2に記載されているLFLとは空気中でガス状の冷媒が燃焼し始める濃度(vol%)のことであり、燃焼速度とは冷媒が燃え広がる速度(m/sec)のことであり、燃焼熱とは冷媒が燃焼したときに発生する熱量(kJ/kg)のことである。
図2で図示する冷媒の燃焼性クラスの定義に基づくと、
燃焼性クラス1には60℃1気圧の空気中で点火しても燃焼が伝播しない冷媒が分類される。
燃焼性クラス2にはLFLが3.5%より大きく、23℃1気圧の条件で燃焼速度が0.1m/sec以下、25℃1気圧の条件で燃焼熱が19000kJ/kg未満の3つの条件を満たす冷媒が分類される。
燃焼性クラス3には、60℃1気圧の条件で燃焼が伝播する、LFLが3.5%より大きく、25℃1気圧の条件で燃焼熱が19000kJ/kg未満の3つの条件を満たす冷媒が分類される。
燃焼性クラス4には、60℃1気圧の条件で燃焼が伝播する、LFLが3.5%以下、25℃1気圧の条件で燃焼熱が19000kJ/kg以上の3つの条件を満たす冷媒が分類される。
このように燃焼性クラス1の冷媒は不燃性であり、燃焼性クラス2以上の冷媒は可燃性があるといる。つまり、燃焼性クラスが大きい冷媒ほど燃え易い冷媒であるといえる。尚、可燃性冷媒の中でも燃焼性クラス2又は3の冷媒を微燃性冷媒いう。
上述した分類に基づくと、R134a、R410A、二酸化炭素冷媒は燃焼性クラス1に、R32、R717(アンモニア)は燃焼性クラス2に、R152aは燃焼性クラス3に、R170(エタン)、R290(プロパン)、R600a(イソブタン)冷媒は燃焼性クラス4に、分類することができる。尚、このような燃焼性のクラス別けは、ISO 817により国際的な取り決めがされており、またASHRAE 34でも同様なクラス別けの取り決めがされている。但し、本発明における冷媒の燃焼性クラスの分類は図2の分類、ISO 817及びASHRAE 34の分類に限定するものではない。
耐燃焼性クラスCfSがクラス1のヒートポンプユニット1は、通常、冷媒の漏洩に対する安全性向上のための熱交換器の二重壁化や電子機器の防爆化等の措置が取られておらず、これらのヒートポンプユニット1に燃焼性クラスがクラス2以上の可燃性冷媒を流した場合、冷媒が漏洩すると電気的接点で発火するおそれがある。そのため、耐燃焼性クラスCfSがクラス1の機器へ燃焼性クラスが2以上の冷媒を使用することは好ましくない。反対に燃焼性クラスがクラス2以上の冷媒の使用を前提に製造されたヒートポンプユニット1は冷媒の漏洩や発火に対する安全性向上のための措置が取られているので、このようなヒートポンプユニット1に燃焼性クラスがクラス2以下の冷媒を使用しても安全性は確保される。
尚、ヒートポンプユニット1、中継ユニット2の内部で冷媒が発火するおそれがあるか否かについては、冷媒が漏洩したことを前提として、それぞれのユニットの筐体内部に対象となる冷媒を充満させた状態でそれぞれのユニットを通常運転させた際に、その冷媒が発火するか否かを設計製造段階で予め調べておくものとする。
例えば、燃焼性クラスがクラス2以上の冷媒の使用を想定しておらず、不燃性冷媒である燃焼性クラスがクラス1の冷媒のみの使用を前提に製造されたヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSはクラス1であり、ヒートポンプユニット1の記憶部10は耐燃焼性クラスCfSがクラス1との情報を予め記憶部10に記憶している。また、その他の例として、燃焼性クラスがクラス4の自然冷媒であるR290(プロパン)やR600a(イソブタン)の使用が可能なヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスはクラス4であり、記憶部10は耐燃焼性クラスCfSがクラス4との情報を予め記憶している。
図3には、記憶部10に記憶されている情報について示している。例えば、ヒートポンプユニット1はR410A、R32、R290、R717が使用可能であるとすると、記憶部10には使用可能な冷媒の種類と、その冷媒の燃焼性クラスが記憶されている。図3の場合であれば、R410Aの燃焼性クラスはクラス1、R32の燃焼性クラスはクラス2、R290(プロパン)の燃焼性クラスはクラス4、R717(アンモニア)の燃焼性クラスはクラス2との情報が記憶されている。そして、使用可能な冷媒の燃焼性クラスの内、最大の値がヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSとして記録されている。つまり、図3の場合であれば、R290の燃焼性クラスがヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfS=クラス4となる。
尚、記憶部10にはヒートポンプユニット1が使用可能な冷媒の種類と、その冷媒の燃焼性クラス、耐燃焼性クラスCtSを記憶していると上述したが、使用可能な冷媒の種類と、その冷媒の燃焼性クラスは記憶部10に記憶させていなくても、製造工程でヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSのみを記憶部10に予め記憶させておけば、本発明は実施可能である。
尚、中継ユニット2の記憶部20に記憶されている情報も同様とする。例えば、中継ユニット2に防火対策がなされており、燃焼性クラス4の冷媒でも中継ユニット2内で発火することがなければ、その中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLはクラス4となる。中継ユニット2の防火対策としては、中継ユニット2に設けられているポンプ12、三方弁13、制御基板19において電気的接点が露出しないように防爆処理がなされているか否か、或いは、浸水ヒータ16の使用時の温度が冷媒の発火温度以下であるか否かなどが挙げられる。また、燃焼性クラス3の冷媒は発火するおそれはないが、燃焼性クラス4の冷媒が中継ユニット2内の電気的接点や浸水ヒータ16で発火するおそれがある場合は、その中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLはクラス3となる。
ところで、近年、R410Aよりも地球温暖化係数が低いことからハイドロフルオロオレフィン系の冷媒(HFO1234yf)、R32(ジフルオロメタン)やR290(プロパン)などの冷媒が注目されている。しかしながら、これらの冷媒には微燃性もしくは可燃性があり、上述した分類では燃焼性クラスが2以上になる。
今後これらの冷媒が使用可能なヒートポンプ式給湯システムが開発されることが想定されるが、その際、誤って、可燃性冷媒に対応したヒートポンプユニット1に可燃性冷媒に対応していない中継ユニット2を接続する誤接続が生じることが考えられる。
通常、冷媒はヒートポンプユニット1に工場で封入された状態で出荷されるので、ヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSと封入されている冷媒の燃焼性クラスは一致している。そこで、ヒートポンプユニット1を可燃性冷媒に対応したものであるのに対して、中継ユニット2が可燃性冷媒に対応したものか否かが安全性の点から問題となる。
本実施の形態1のヒートポンプ式給湯システム100は記憶部10と記憶部20に記憶されている情報を利用することによってその対策を講ずることができる。
本実施の形態1のヒートポンプユニット1の制御基板9と中継ユニット2の制御基板15の動作について説明する。ヒートポンプ式給湯システム100においては、ヒートポンプユニット1の制御基板9と中継ユニット2の制御基板19とが統合コントローラ24に接続された状態で、電源が供給されると、自動的に統合コントローラ24が制御基板9に耐燃焼性クラスCfSを知らせるように指令を出し、また同様に制御基板19にも耐燃焼性クラスCfLを知らせるように指令を出す。制御基板9から耐燃焼性クラスCfSと制御基板19から耐燃焼性クラスCfLを読み込んだ統合コントローラ24は、耐燃焼性クラスCfSと耐燃焼性クラスCfLを比較する。
耐燃焼性クラスCfL≠耐燃焼性クラスCfSであって、耐燃焼性クラスCfL<耐燃焼性クラスCfSである場合、つまり、統合コントローラ24がヒートポンプユニット1に使用できる冷媒が蒸発器で漏洩して水とともに中継ユニット2に流れた場合に中継ユニット2で発火するおそれがあると判断すると、統合コントローラ24はヒートポンプユニット1の制御基板9に圧縮機3、膨張弁5、送風機7といった機器の運転を禁止する信号を出し、ヒートポンプユニット1の表示部11、中継ユニット2の表示部21、リモコン25、統合コントローラ24の表示部の少なくとも1箇所に異常を表示する。表示する異常は中継ユニット2が可燃性冷媒に対応していないという内容を示すものである。
次に、耐燃焼性クラスCfL≧耐燃焼性クラスCfSの場合、つまり、統合コントローラ24がヒートポンプユニット1に使用できる冷媒が中継ユニット2で燃えないと判断した場合は、運転を許可し、異常表示は行なわない。尚、耐燃焼性クラスCfL<耐燃焼性クラスCfSは耐燃焼性クラスCfL≠耐燃焼性クラスCfSであり、耐燃焼性クラスCfL≧耐燃焼性クラスCfSには耐燃焼性クラスCfL=耐燃焼性クラスCfSを含むものとする。
以上のように、中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLがヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSよりも低い場合に運転を禁止し、異常を表示するようにしているので、可燃性冷媒が流れるヒートポンプユニット1に可燃性冷媒が発火するおそれのある中継ユニット2が誤接続された場合に、室内側の安全性を確保することができる。また、中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLがヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfS以上である場合には運転を許可するようにしているので、安全性を確保できる場合にはヒートポンプユニット1と中継ユニット2の組み合わせに自由度を持たせることができる。よって、使用冷媒の変更に伴った中継ユニット2の仕様変更を最小限とすることができ、ヒートポンプ式給湯ユニットの開発コスト低減、納期短縮、省資源化、省エネルギー化が可能となる。
尚、本実施の形態1では、統合コントローラ24を設ける構成とし、統合コントローラ24が耐燃焼性クラスCfLと耐燃焼性クラスCfSの大小関係を比較する構成について説明した。しかしながら、耐燃焼性クラスCfLと耐燃焼性クラスCfSを比較するのは、統合コントローラ24ではなく制御基板9若しくは制御基板19であってもよい。つまり、制御基板9が制御基板19の記憶部20に記憶されている情報を制御基板19から読み込んで、制御基板9が耐燃焼性クラスCfLと耐燃焼性クラスCfSを比較して運転の許可/禁止の制御を行なう構成、或いは、制御基板19が制御基板9の記憶部10に記憶されている情報を制御基板9から読み込んで、制御基板19が耐燃焼性クラスCfLと耐燃焼性クラスCfSを比較して運転の許可/禁止の制御を行なう構成としてもよい。
尚、図4に実施の形態1の別の形態のヒートポンプ式給湯システム110を図示している。図1のヒートポンプ式給湯システム100と図4のヒートポンプ式給湯システム110の違いについて説明する。ただし、同一の構成部分には同一の符号を付し説明は省略する。
図1のヒートポンプ式給湯システム100では、凝縮器4がヒートポンプユニット2内部に設けられ、タンク14が中継ユニット2内部に設けられた構成であるが、本発明はこの構成に限定するものでない。ヒートポンプ式給湯システム110では凝縮器4aは中継ユニット2aの内部に設けられており、タンク14aは中継ユニット2aの外部に設けられている。ヒートポンプ式給湯システム110において、記憶部10aに記憶されているヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSなどの情報は、圧縮機3、膨張弁5、蒸発器6や冷媒回路8aを形成する配管、制御基板9など室外機1aの内部に設けられている機器に対して施されている冷媒の漏洩対策や、防爆処置に基づいて予め定められており、室外機1aの外部に設置されている凝縮器4aの構造と記憶部10aに記憶する情報は関連性がない。また同様に、中継ユニット2aの記憶部20aに記憶されている中継ユニット2aの耐燃焼性クラスCfLなどの情報は凝縮器4a、ポンプ12、三方弁13、冷媒回路8aを形成する配管に対して施されている防爆処置に基づいて定められており、タンク14aの構造は記憶部20aに記憶されている情報と関連性はない。
つまり、ヒートポンプユニット1、1aの記憶部10、10aに記憶される耐燃焼性クラスCfSなどの情報及び中継ユニット2、2aの記憶部20、20aに記憶される耐燃焼性クラスCfLなどの情報はそれぞれのユニットの内部に設けられる機器の構成に基づいて製造段階で予め定められるものである。
実施の形態2.
実施の形態1では1台のヒートポンプユニットに対して一台の中継ユニットが接続されるヒートポンプ式給湯ユニットについて説明したが、本実施の形態2では1台の中継ユニットに対して複数台のヒートポンプユニットが接続されるヒートポンプ式給湯システム200について説明する。尚、本実施の形態2において実施の形態1と同一の構成部分に同一の符号を付し説明は省略する。
には、本実施の形態2のヒートポンプ式給湯システム200を示している。ヒートポンプ式給湯システム200では、中継ユニット2に対して2台のヒートポンプユニット1A、1Bが接続されている。
本実施の形態2の熱媒体回路22はヒートポンプユニット1A、1Bのそれぞれの凝縮器4A、5Bに分岐して配管されており、その分岐点には三方弁26が設けられている。ヒートポンプユニット1Aは運転しているがヒートポンプユニット1Bが停止している場合は、三方弁26のヒートポンプユニット1B側の流路が閉じられる制御がなされ、熱媒体はヒートポンプユニット1Aの凝縮器4Aにのみ流れる。また、ヒートポンプユニット1A、1Bの両方が運転している場合は、三方弁26はすべての流路が開かれる制御がなされ、熱媒体はヒートポンプユニット1A、1Bの凝縮器4A、5Bの両方に流れる。
ヒートポンプユニット1A、1Bは実施の形態1と同様に、それぞれ制御基板9A、9Bを備えている。さらに制御基板9A、9Bはそれぞれ記憶部10A、10Bと表示部11A、11Bを有している。記憶部10A、10Bにはそれぞれヒートポンプユニット1A、1Bの耐燃焼性クラスCfSA、CfSBを記憶している。制御基板9Aと制御基板9Bはそれぞれ通信線を介して統合コントローラ24と接続されている。
実施の形態1ではヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSと中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLを比較したが、本実施の形態2ではヒートポンプユニットが複数台あるので、本実施の形態2において中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLとどのヒートポンプユニットの耐燃焼性クラスCfSを比較するのかについて説明する。
本実施の形態2のヒートポンプ式給湯ユニット200において、制御基板9A、9Bと中継ユニット2の制御基板19とが通信線で統合コントローラ24に接続された状態で、電源が供給されると、自動的にヒートポンプユニット1Aの制御基板9A、ヒートポンプユニット1Bの制御基板9Bおよび中継ユニット2の制御基板19は統合コントローラ24と通信を行い、制御基板9Aは記憶部10Aに記憶されている耐燃焼性クラスCfSAを、制御基板9Bは記憶部10Bに記憶されている耐燃焼性クラスCfSBを、制御基板19は記憶部20に記憶されている耐燃焼性クラスCfLを統合コントローラ24に送信する。ヒートポンプユニット1A、1Bと中継ユニット2のそれぞれの耐燃焼性クラスを受信した統合コントローラ24は耐燃焼性クラスCfSA、CfSBの内最も大きい耐燃焼性クラスCfSmaxと中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLを比較する。
例えば、耐燃焼性クラスCfSA=クラス4、耐燃焼性クラスCfSB=クラス3、の場合、耐燃焼性クラスCfSmax=クラス4(=耐燃焼性クラスCfSA)となる。
統合コントローラ24は耐燃焼性クラスCfSmaxと中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLを比較する。
まず、耐燃焼性クラスCfL<耐燃焼性クラスCfSmaxである場合、つまり、統合コントローラ24がヒートポンプユニット1Aに使用できる冷媒が中継ユニット2で発火するおそれがあると判断した場合、統合コントローラ24はヒートポンプユニット1A、1Bのそれぞれの運転を禁止する指令を出し、表示部11A、11B、表示部21、リモコン25の少なくとも1箇所に異常を表示する。表示する異常は中継ユニット2が可燃性冷媒に対応していない内容を示すものである。
次に耐燃焼性クラスCfL≧耐燃焼性クラスCfSmaxの場合、つまり統合コントローラ24がヒートポンプユニット1A、1Bで使用できる冷媒が中継ユニット2で発火するおそれがないと判断した場合に、ヒートポンプユニット1A、1Bの運転を許可する指令を出し、異常表示は行なわない。
以上のように、本実施の形態2のヒートポンプ式給湯ユニット200によれば、1台の中継ユニット2に対して複数台のヒートポンプユニット1A、1Bが接続された構成であっても、ヒートポンプユニット1A、1Bの耐燃焼性クラスの内最大のもの、つまり、最も燃え易い冷媒が使用可能なヒートポンプユニットの耐燃焼性クラスCfSmaxと中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLを比較し、耐燃焼性クラスCfL<耐燃焼性クラスCfSmaxの場合は運転を禁止するので、ヒートポンプユニットと中継ユニット2の誤接続を防止し、可燃性冷媒に対する安全性を向上させることができる。
実施の形態3.
実施の形態1、2ではヒートポンプユニットと中継ユニットの両方が、それぞれ耐燃焼性クラスCfSと耐燃焼性クラスCfLをそれぞれのユニットに設けられた記憶部に記憶しているヒートポンプ式給湯システム100、110、200について説明したが、ヒートポンプユニットと中継ユニットを誤接続した場合、一方のユニットに耐燃焼性クラスが記憶されていないユニットを接続することが想定される。そこで、本実施の形態3では、ヒートポンプユニットと中継ユニットの少なくとも一つのユニットの記憶部に耐燃焼性クラスが記憶されていない場合について説明する。
尚、本実施の形態3のヒートポンプ式給湯システム100は実施の形態1のヒートポンプ式給湯システム100と同一の構成とするが、中継ユニット2の記憶部20に耐燃焼性クラスCfLが記憶されていないものとする。
統合コントローラ24は、ヒートポンプユニット1の制御基板9と中継ユニット2の制御基板19とが統合コントローラ24に接続された状態で電源が供給されると、実施の形態1と同様に、自動的に統合コントローラ24が制御基板9に耐燃焼性クラスCfSを知らせるように指令を出し、また同様に制御基板19にも耐燃焼性クラスCfLを知らせるように指令を出す。しかしながら、本実施の形態3においては中継ユニット2の記憶部20に耐燃焼性クラスCfLが記憶されていないので、統合コントローラ24は制御基板9からは耐燃焼性クラスCfSを受信することができるが、制御基板19から耐燃焼性クラスCfLを受信することができない。よって、統合コントローラ24は、耐燃焼性クラスCfSと耐燃焼性クラスCfLを比較することができないので、中継ユニット2に異常があるとしてヒートポンプユニット1と中継ユニット2の運転を禁止する。その際、中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLが不明であるとの異常を表示部11、30若しくはリモコン25のいずれかに表示する。
尚、本実施の形態3では中継ユニット2が耐燃焼性クラスCfLを記憶していない場合について説明したが、ヒートポンプユニット1が耐燃焼性クラスCfSを記憶していない場合おいても統合コントローラ24は同様の制御を行なうものとする。
尚、実施の形態2のように複数台のヒートポンプユニットが中継ユニットに接続されるヒートポンプ式給湯システムにおいて、少なくとも1台のユニットに耐燃焼性クラスが記憶されていない場合、統合コントローラ24はヒートポンプ式給湯システムとしての運転を禁止するものとする。
以上のように、ヒートポンプユニット1と中継ユニット2のいずれかが耐燃焼性クラスを記憶していない場合、その耐燃焼性クラスが記憶されていないユニットで可燃性冷媒に発火するおそれがあるので、ヒートポンプ式給湯システムとしての運転を禁止することにより安全性を確保することができる。
尚、統合コントローラは中継ユニット2から耐燃焼性クラスCfLを受信できない場合中継ユニット2の異常があるとして運転を禁止すると説明したが、このような場合、統合コントローラ24は中継ユニット2は不燃性冷媒のみに対応したものとして扱い、中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfLをクラス1とみなすものとしてもよい。このようにすることによって、ヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSがクラス1の場合、統合コントローラ24はヒートポンプユニット1と中継ユニット2の運転を許可することができる。
実施の形態4.
実施の形態1乃至3では、ヒートポンプユニット1と中継ユニット2の耐燃焼性クラスを比較して運転の禁止又は許可状態を制御するヒートポンプ式給湯システムについて説明したが、本実施の形態4では人体に対して毒性がある冷媒を使用する場合に、冷媒の漏洩対策の有無によって運転の禁止又は許可状態を制御するヒートポンプ式給湯システムについて説明する。尚、本実施の形態4では実施の形態1のヒートポンプ式給湯システム100を用いて説明する。
本実施の形態4では、ヒートポンプユニット1の記憶部10にはそのヒートポンプユニット1の耐毒性クラスCtSが記憶されており、中継ユニット2の記憶部20には中継ユニット2の耐毒性クラスCtLが記憶されている。ここで、ヒートポンプユニット1の耐毒性クラスCtSと中継ユニット2の耐毒性クラスCtLについて、図に基づいて冷媒の毒性とともに説明する。
耐毒性クラスは冷媒の毒性クラスから定めることができるので、まず、冷媒の毒性クラスの分類について説明する。
毒性クラス1には一日8時間又は週に40時間継続的に曝露しても人体に影響が無い濃度(許容濃度)が400ppm(vol%)未満の冷媒が分類され、毒性クラス2には許容濃度が400ppm(vol%)以上の冷媒が分類される。つまり、毒性クラスが大きい冷媒ほど毒性が強いといえる。このような分類は冷媒の燃焼性クラスと同様にISO 817やASHRAE 34で取り決めがなされている。
上述した分類に基づくと、R410A、R22、R32、R134、などのHFC冷媒、R290(プロパン)、R600a(イソブタン)などの自然冷媒は毒性クラス1に分類される。また、人体に対して刺激性のあるR717(アンモニア)などの冷媒は毒性クラス2に分類される。
は、図3にさらに冷媒の毒性と室内機2の耐毒性クラスCtLを追加したものである。図3と同様にヒートポンプユニット1はR410A、R32、R290、R717が使用可能であるとすると、記憶部10にはこれら冷媒の毒性クラスが記憶されている。図の場合であれば、R410Aの毒性クラスはクラス1、R32の毒性クラスはクラス1、R290の毒性クラスはクラス1、R717の毒性クラスはクラス2との情報が記憶されている。そして、使用可能な冷媒の毒性クラスの内最大の値がヒートポンプユニット1の耐毒性クラスCtSとして記憶されている。図の場合、R717の毒性クラスがヒートポンプユニット1の耐毒性クラスCtSとなる。
尚、図3と同様に記憶部10にはヒートポンプユニット1が使用可能な冷媒の種類と、その冷媒の毒性クラス、耐毒性クラスCtSを記憶していると上述したが、使用可能な冷媒の種類と、その冷媒の毒性クラスは記憶部10に記憶させていなくても、製造工程でヒートポンプユニット1の耐毒性クラスCtSのみを記憶部10に予め記憶させておいてもよい。
中継ユニット2の記憶部19に記憶されている情報も同様とする。例えば、中継ユニット2に冷媒の漏洩対策がなされており、冷媒が中継ユニット2内で漏洩するおそれがなければ、その中継ユニット2の耐毒性クラスCtLはクラス2となる。中継ユニット2の漏洩対策としては、熱媒体回路22に使用される配管や、タンク14内に設けられる内部熱交換器15の二重壁化などが挙げられる。
ヒートポンプユニット1の記憶部10に記憶されている毒性に関する情報についても同様である。ヒートポンプユニット1の冷媒の漏洩対策として、凝縮器4、蒸発器6、冷媒回路8の冷媒が流れる配管の二重壁化などが挙げられる。
本実施の形態4においても実施の形態1と同様に統合コントローラ24が耐燃焼性クラスCfSと耐燃焼性クラスCfLを比較するとともに耐毒性クラスCtSと耐毒性クラスCtLを比較する。
耐燃焼性クラスCfS≦CfLかつ耐毒性クラスCtS≦CtLの場合は統合コントローラ24はヒートポンプユニット1と中継ユニット2の運転を許可する。
耐燃焼性クラスCfS>CtL若しくは耐毒性クラスCtS>CtLの場合、又は耐燃焼性クラスCfS>CtLかつ耐毒性クラスCtS>CtLの場合は統合コントローラ24はヒートポンプユニット1と中継ユニット2の運転を禁止する。その際、ヒートポンプユニット1の表示部11、中継ユニット2の表示部21、リモコン25のいずれかに異常であることを表示する。特に耐毒性クラスCtS>CtLの場合は中継ユニット2が毒性のある冷媒に対応していないことを異常として表示する。
また、実施の形態3と同様に、ヒートポンプユニット1の記憶部10、中継ユニット2の記憶部20のいずれかに耐毒性クラスが記録されていない場合が想定される。このような場合、統合コントローラ24は耐毒性クラスCtSと耐毒性クラスCtLを比較することができないので、統合コントローラ24は耐毒性クラスが記憶されていない方のユニットに以上があると判断して、統合コントローラ24はヒートポンプユニット1と中継ユニット2の運転を禁止する。
尚、実施の形態3の耐燃焼性クラスと同様に、ヒートポンプユニット1と中継ユニット2のいずれかに耐毒性クラスが記憶されていない場合、統合コントローラ24はその耐毒性クラスが記憶されていない方のユニットが無毒性の冷媒のみに対応していているものとみなして、そのユニットの耐毒性クラスをクラス1として取り扱ってもよい。
以上のように、耐燃焼性クラスだけでなく耐毒性クラスについても比較するようにしているので、燃焼性だけでなく毒性のある冷媒が使用されているヒートポンプユニット1又は中継ユニット2が誤って接続された場合でも中継ユニット2側の空間の安全性を確保することができる。また、中継ユニット2の耐燃焼性クラスCfL及び耐毒性クラスCtLがヒートポンプユニット1の耐燃焼性クラスCfSおよび耐毒性クラスCfS以上である場合には運転を許可するようにしているので、安全性を確保できる場合にはヒートポンプユニット1と中継ユニット2の組合せに自由度を持たせることができる。よって、使用する冷媒の変更に伴った中継ユニット2の仕様変更を最小限とすることができ、装置の開発コスト低減、納期短縮、省資源、省エネルギーが可能となる。また、たとえば既に設置し運用されているシステムに、古い装置と使用する冷媒の異なる新しいヒートポンプユニット1を導入する場合に、中継ユニット2を流用することも可能となり、必ずしもヒートポンプユニット1の更新に合わせて中継ユニット2を更新する必要が無く、省資源、省エネルギー、工期短縮に貢献できる。
尚、実施の形態3の耐燃焼性クラスと同様に、ヒートポンプユニット1と中継ユニット2のいずれかに耐毒性クラスが記憶されていない場合、統合コントローラ24はその耐毒性クラスが記憶されていない方のユニットが無毒性の冷媒のみに対応していているものとみなして、そのユニットの耐毒性クラスをクラス1として取り扱ってもよい。
尚、実施の形態1乃至4においてヒートポンプ式給湯ユニットとして運転を許可する場合であっても、ヒートポンプユニットの耐燃焼性クラスCfSと中継ユニットの耐燃焼性クラスCfLが異なっている場合には、表示部11、30若しくはリモコン25のいずれかに耐燃焼性クラスCfS≠耐燃焼性クラスCfLである内容を表示してもよい。このような内容を表示することにより使用者、施工者はヒートポンプユニットと中継ユニットの誤接続を防ぐことができる。
尚、実施の形態1乃至4では、記憶部10、29に耐燃焼性クラスをそれぞれ記憶させて、統合コントローラ24でその耐燃焼性クラスCfLとCfSを比較してヒートポンプユニット1と中継ユニット2の運転を許可する構成としている。しかし、耐燃焼性クラスCfLとCfSの比較は統合コントローラ24が行なわなくても装置の施工者が行なっても本願発明の目的を達成することができる。つまり、ヒートポンプユニット1はその耐燃焼性クラスCfSの情報を、中継ユニット2はその耐燃焼性クラスCfLの情報を有してさえいれば、統合コントローラ24がそれらの比較を行なわなくとも、代わりに施工者がその比較を行なえばよい。つまり、施工者が記憶部10、29にそれぞれ記憶された耐燃焼性クラスCfS、CfLの情報を施工場所で確認した後にヒートポンプユニット1と中継ユニット2を接続することができるので、誤接続を防止することができる。
また、施工者が耐燃焼性クラスCfS、CfLの比較を実施することを前提とするのであれば、耐燃焼性クラスCfS、CfLをそれぞれ記憶部10、29に記憶させなくても、耐燃焼性クラスCfS、CfLの情報を記載したシールなどの表示手段をヒートポンプユニット1と中継ユニット2に設ければよい。或いは、耐燃焼性クラスCfS、CfLの情報を表示部11、29にそれぞれ表示させる。
例えば、耐燃焼性クラスCfSの情報が記載されたシールがヒートポンプユニット1に貼られており、耐燃焼性クラスCfLの情報が記載されたシールが中継ユニット2に貼られていれば、施工者がそれらの情報を目視で確認して耐燃焼性クラスCfS、CfLを比較することができる。
尚、シールなどの表示手段はあくまで耐燃焼性クラスが確認できるものであればよく、それに代えて、例えば耐燃焼性クラスを設定するスイッチもしくはジャンパー線を備え、機器の製造時にあらかじめ設定するようにしても良い。
本発明は、ヒートポンプユニットと中継ユニットが接続されるヒートポンプ式給湯システムに利用することができる。
100、110、200、 ヒートポンプ式給湯ユニット、
1 ヒートポンプユニット、2 中継ユニット、3 圧縮機、4 凝縮器、5 膨張弁、6 蒸発器、7 送風機、8 冷媒回路、9 制御基板、10 記憶部、11 表示部、12 ポンプ、13 三方弁、14 タンク、15 内部熱交換器、16 浸水ヒータ、17 ヒートエミッタ、18 熱媒体回路、19 制御基板、20 記憶部、21 表示部、22 水流入配管、23 水流出配管、24 統合コントローラ、25 リモコン。

Claims (8)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機を有するヒートポンプユニットと前記ヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐ中継ユニットとが接続され、前記冷媒に加熱された流体が前記中継ユニットを流れるヒートポンプ式給湯システムであって、
    前記ヒートポンプユニットは前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報を有し、
    前記中継ユニットは前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を有し、
    前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、
    前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合に前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御部を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯システム。
  2. 前記制御部は、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがないと判断した場合に前記ヒートポンプユニットの運転を許可することを特徴する請求項1に記載のヒートポンプ式給湯システム。
  3. 前記ヒートポンプユニットは前記第1の情報を表示する第1の表示手段を有し、前記中継ユニットは前記第2の情報を表示する第2の表示手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のヒートポンプ式給湯システム。
  4. 冷媒を圧縮する圧縮機を有する複数台のヒートポンプユニットと前記複数台のヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐ中継ユニットとが接続され、前記冷媒に加熱された流体が前記中継ユニットを流れるヒートポンプ式給湯システムであって、
    それぞれの前記ヒートポンプユニットは前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報をそれぞれ有し、
    前記中継ユニットは前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を有し、
    前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、前記複数台のヒートポンプユニットに使用できる冷媒の内最も燃え易い冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合に前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御部を備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯システム。
  5. 前記ヒートポンプユニットは、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の毒性に関する第3の情報を有し、
    前記中継ユニットは、前記中継ユニットの毒性がある冷媒の漏洩対策に関する第4の情報を有し、
    前記制御部は、前記第3の情報と前記第4の情報を比較して、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで使用できる冷媒よりも毒性が強い冷媒であると判断した場合は前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御を行なうことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯システム。
  6. 負荷側を繋ぐ中継ユニットと接続されるヒートポンプ式給湯システムのヒートポンプユニットであって、
    前記ヒートポンプユニットは、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報を有し、
    前記中継ユニットの制御部と通信し、前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を読み込み、前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合は前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御を行なう制御部を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯システムのヒートポンプユニット。
  7. ヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐヒートポンプ式給湯システムの中継ユニットであって、
    前記中継ユニットは、前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を有し、
    前記ヒートポンプユニットの制御部と通信し、前記ヒートポンプユニットに使用可能な冷媒の燃え易さに関する第1の情報を読み込み、前記第1の情報と前記第2の情報を比較して、前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒が前記中継ユニットで発火するおそれがあると判断した場合は前記ヒートポンプユニットの運転を禁止する制御を行なう制御部を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯システムの中継ユニット。
  8. 冷媒を圧縮する圧縮機を有するヒートポンプユニットと前記ヒートポンプユニットと負荷側を繋ぐ中継ユニットとが接続され、前記冷媒に加熱された流体が前記中継ユニットを流れるヒートポンプ式給湯システムであって、
    前記ヒートポンプユニットは前記ヒートポンプユニットに使用できる冷媒の燃え易さに関する第1の情報を目視可能に表示し、
    前記中継ユニットは前記中継ユニットの可燃性冷媒に対する防火対策に関する第2の情報を目視可能に表示し、
    前記第1の情報と、前記第2の情報を比較可能に構成されたことを特徴とするヒートポンプ式給湯システム。
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