JP2014190625A - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒回路の圧力を検出する圧力スイッチまたは圧力検出装置を使用することなしに、水回路の循環異常の有無を精度良く判定することができ、低コストで信頼性の高いヒートポンプ給湯装置を提供すること。
【解決手段】本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と、冷媒−水熱交換器と、減圧装置と、蒸発器とを順次接続した冷媒回路と、冷媒−水熱交換器の冷媒出口側の冷媒の温度を検出する出口冷媒温度検出装置と、冷媒−水熱交換器の水入口側の水の温度を検出する入口水温度検出装置と、温水タンクと、冷媒−水熱交換器と温水タンクとを接続する水回路に水を循環させる温水循環装置と、温水を生成する運転を開始する際に、出口冷媒温度検出装置により検出される温度（Ｔｒｏ１，Ｔｒｏ２）と、入口水温度検出装置により検出される温度（Ｔｗｉ１，Ｔｗｉ２）とに基づいて、水回路の循環異常の有無を判断する制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯装置に関する。

冷凍サイクルにより温水を生成するヒートポンプ給湯装置が広く用いられている。特許文献１には、ヒートポンプ給湯装置において、冷媒回路内における減圧装置の故障や異物付着に伴う冷媒回路の循環異常による圧力上昇、あるいは、水回路内におけるポンプの故障や異物付着に伴う水回路の循環異常などが発生した場合に、冷媒回路の圧力の過上昇を回避するため、圧力スイッチまたは圧力検出装置により冷媒回路の圧力が所定値以上であることが検出された場合に、圧縮機を停止させる技術が開示されている。

また、特許文献２には、冷媒−水熱交換器の水出口と水入口との温度差を検出し、その温度差が所定の温度差未満である場合には異常であると判断し、圧縮機を停止させる技術が開示されている。

特開２００８−２２４１５６号公報 特開２００７−１０２４２号公報

特許文献１のヒートポンプ給湯装置では、冷媒回路の圧力を検出する圧力スイッチまたは圧力検出装置を設ける必要がある。しかしながら、圧力スイッチや圧力検出装置は、高価であるため、コストを抑制する観点からは、圧力スイッチや圧力検出装置を使用せずに、水回路の循環異常を検出することが望まれる。

特許文献２のヒートポンプ給湯装置は、冷媒回路の圧力を検出する圧力スイッチや圧力検出装置を使用せずに異常検出を行っているが、次のような理由から、異常の有無を精度良く判定することが困難である。冷媒−水熱交換器の水出口は、冷媒−水熱交換器の冷媒入口に近い位置にある。このため、水回路の循環異常が発生している場合に、圧縮機から吐出されて冷媒−水熱交換器の冷媒入口に流入する高温冷媒の熱が、冷媒−水熱交換器の水出口に滞留している水に伝わって水温が上昇することがある。このような場合であっても、冷媒−水熱交換器の水出口と水入口との温度差は大きくなるため、特許文献２の装置では、水回路の循環異常が発生しているにもかかわらず、正常と誤って判定されてしまう可能性がある。また、特許文献２の装置では、温水タンクから冷媒−水熱交換器に比較的高温の水が送られたような場合にも、誤判定する可能性がある。また、水回路の循環異常ではなく、冷媒回路の循環異常によって、冷媒−水熱交換器の水出口と水入口との温度差が所定の温度差未満になることもある。このため、特許文献２の装置では、水回路の循環異常であるか、冷媒回路の循環異常であるかを、正確に判別することが困難である。

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、冷媒回路の圧力を検出する圧力スイッチまたは圧力検出装置を使用することなしに、水回路の循環異常の有無を精度良く判定することができ、低コストで信頼性の高いヒートポンプ給湯装置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給湯装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と水とを熱交換させる冷媒−水熱交換器と、冷媒を減圧する減圧装置と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを順次接続した冷媒回路と、冷媒−水熱交換器の冷媒出口側の冷媒の温度を検出する出口冷媒温度検出装置と、冷媒−水熱交換器の水入口側の水の温度を検出する入口水温度検出装置と、温水タンクと、冷媒−水熱交換器と温水タンクとを接続する水回路に水を循環させる温水循環装置と、温水を生成する運転を開始する際に、出口冷媒温度検出装置により検出される温度と、入口水温度検出装置により検出される温度とに基づいて、水回路の循環異常の有無を判断する制御手段と、を備えたものである。

本発明によれば、冷媒回路の圧力を検出する圧力スイッチまたは圧力検出装置を使用することなしに、水回路の循環異常の有無を精度良く判定することができ、低コストで信頼性の高いヒートポンプ給湯装置を得ることが可能となる。

本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１における水回路の循環異常検出動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における水回路循環異常検出動作の際の入口水温度検出装置の検出温度、出口冷媒温度検出装置の検出温度、圧縮機の回転数、および温水循環装置の回転数の時間的な変化の例（正常運転）を示す図である。 本発明の実施の形態１における水回路循環異常検出動作の際の入口水温度検出装置の検出温度、出口冷媒温度検出装置の検出温度、圧縮機の回転数、および温水循環装置の回転数の時間的な変化の例（正常運転）を示す図である。 本発明の実施の形態１における水回路循環異常検出動作の際の入口水温度検出装置の検出温度、出口冷媒温度検出装置の検出温度、圧縮機の回転数、および温水循環装置の回転数の時間的な変化の例（温水循環装置の作動不良）を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のヒートポンプ給湯装置を示す構成図であり、冷凍サイクルの冷媒回路も合わせて図示している。図１に示す本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置１００は、ヒートポンプユニット２００と、タンクユニット３００とに分割されたセパレート形である。ヒートポンプユニット２００と、タンクユニット３００とは、水配管および電気配線を介して互いに接続されている。

ヒートポンプユニット２００は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１と、冷媒と水との熱交換を行う冷媒−水熱交換器２と、開度が変更可能であり高圧の冷媒を低圧に減圧する電子制御式膨張弁などで構成される減圧装置３と、外気と冷媒との熱交換を行う蒸発器４とが冷媒配管１３によって環状に接続されてなる冷媒回路と、蒸発器４に送風するファン６と、ファン６を駆動するファンモータ５とを搭載している。ファンモータ５によってファン６を回転させることで、蒸発器４を通過する空気流を生成することができる。ヒートポンプユニット２００には、更に、冷媒−水熱交換器２の水入口側の水の温度を検出する入口水温度検出装置７と、冷媒−水熱交換器２の水出口側の水の温度を検出する出口水温度検出装置８と、外気温度を検出する外気温度検出装置１５と、圧縮機１から吐出されて冷媒−水熱交換器２の冷媒入口に流入する冷媒の温度（冷媒−水熱交換器２の冷媒入口側の冷媒の温度）を検出する吐出冷媒温度検出装置１６と、冷媒−水熱交換器２の冷媒出口から流出する冷媒の温度（冷媒−水熱交換器２の冷媒出口側の冷媒の温度）を検出する出口冷媒温度検出装置１７とが設けられている。本実施の形態１では、入口水温度検出装置７は、冷媒−水熱交換器２の水入口の近傍に配置されている。出口水温度検出装置８は、冷媒−水熱交換器２の水出口の近傍に配置されている。

タンクユニット３００は、冷媒−水熱交換器２で加熱された温水を貯留する温水タンク１２と、温水循環装置９とを搭載している。ヒートポンプユニット２００の冷媒−水熱交換器２と、タンクユニット３００の温水タンク１２とは、温水循環配管１４ａ，１４ｂを介して接続されることにより、水回路を形成している。本実施の形態１では、温水タンク１２の下部と冷媒−水熱交換器２の水入口とが温水循環配管１４ａを介して接続され、冷媒−水熱交換器２の水出口と温水タンク１２の上部とが温水循環配管１４ｂを介して接続されている。温水循環装置９は、温水循環配管１４ａの途中に配置され、水回路に水を循環させるポンプ等で構成される。温水タンク１２内には、上側が高温、下側が低温となるように、温度成層を形成して、異なる温度の水を貯留することができる。

本実施の形態１では、ヒートポンプ給湯装置１００の運転を制御する制御手段として、ヒートポンプユニット２００に制御装置１１、タンクユニット３００に制御装置１０がそれぞれ設置されている。制御装置１１と、制御装置１０とは、相互に通信可能に接続されている。

ヒートポンプユニット２００側の制御装置１１には、圧縮機１と、減圧装置３と、ファンモータ５と、入口水温度検出装置７と、出口水温度検出装置８と、外気温度検出装置１５と、吐出冷媒温度検出装置１６と、出口冷媒温度検出装置１７とが電気的に接続されている。制御装置１１は、これらの機器から信号を受信し、その受信した信号に基づいて、圧縮機１の回転数制御、減圧装置３の開度制御、ファンモータ５の回転数制御等を行う。また、タンクユニット３００側の制御装置１０には、温水循環装置９が接続されている。制御装置１０は、制御装置１１から信号を受信し、その受信した信号に基づいて、温水循環装置９の回転数制御を行う。

なお、タンクユニット３００には、水道等の水源から供給される水（低温水）を温水タンク１２内の下部等に流入させる給水配管、温水タンク１２内から温水を導出する出湯配管、出湯配管により導出された温水と給水配管から供給される低温水とを混合することにより、使用者が設定した給湯温度の温水を生成する混合弁、温水タンク１２内の残湯量（蓄熱量）を検出するための温度検出装置などの機器が更に設けられるが、図１では省略している。

次に、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置１００のヒートポンプユニット２００により温水を生成するわき上げ運転の動作について説明する。タンクユニット３００側の制御装置１０は、温水タンク１２内の残湯量などに基づいて、わき上げ運転の必要性を判断し、わき上げ運転が必要と判断した場合には、ヒートポンプユニット２００に対してわき上げ指示を送信する。ヒートポンプユニット２００側の制御装置１１は、制御装置１０からのわき上げ指示を受信した場合には、圧縮機１を起動し、わき上げ運転を開始させる。わき上げ運転においては、ヒートポンプユニット２００側の制御装置１１は、外気温度検出装置１５で検出された温度および入口水温度検出装置７で検出された温度等に基づいて圧縮機１の回転数を制御し、外気温度検出装置１５で検出された温度および吐出冷媒温度検出装置１６で検出された温度等に基づいて、減圧装置３の開度を制御する。また、わき上げ運転では、温水循環装置９が作動することにより、温水タンク１２内の下部の水が温水循環配管１４ａを通って冷媒−水熱交換器２に送られ、冷媒−水熱交換器２で加熱されて生成した高温水が温水循環配管１４ｂを通って温水タンク１２に戻り、温水タンク１２内の上部に流入して貯留される。タンクユニット３００側の制御装置１０は、出口水温度検出装置８で検出された温度が、予め設定された目標出口水温度になるように、温水循環装置９の回転数を制御する。

図２は、本発明の実施の形態１における水回路の循環異常検出動作を示すフローチャートである。以下、図２を参照して、本実施の形態１のヒートポンプ給湯装置１００において、制御装置１１および制御装置１０が水回路の循環異常を検出する動作について説明する。わき上げ運転を開始する場合には、まず、ステップＳ１にて圧縮機１を作動（起動）させる。次いで、ステップＳ２にて、所定時間ｔ１が経過したか否かを判断し、所定時間ｔ１がまだ経過していない場合には待機する。そして、ステップＳ２で、圧縮機１の起動後の経過時間が所定時間ｔ１に達した場合には、ステップＳ３に移行し、リトライ（水回路循環異常検出動作の再試行）の回数がゼロであるかどうか、すなわち今回の水回路循環異常検出動作が初回であるかどうかを判断する。初回の水回路循環異常検出動作である場合には、ステップＳ４ａに移行し、温水循環装置９を作動（起動）させる。このステップＳ４ａでは、温水循環装置９の回転数を通常に制御する。これに対し、ステップＳ３で、リトライの回数がゼロでないと判断した場合、すなわち今回の水回路循環異常検出動作が２回目以降の試行であると判断した場合には、ステップＳ４ｂに移行し、温水循環装置９を作動（起動）させる。このステップＳ４ｂでは、温水循環装置９の回転数を最大回転数に制御する。なお、上記所定時間ｔ１は、圧縮機１の回転数が上昇する時間、あるいは冷媒−水熱交換器２の冷媒出口から流出する冷媒の温度が上昇し始める程度の時間になるように、予め設定され、例えば、ｔ１＝４５秒とされる。

ステップＳ４ａまたはステップＳ４ｂにて温水循環装置９の作動を開始したら、ステップＳ５に移行し、その開始の時点、すなわち圧縮機１の起動から所定時間ｔ１が経過した時点（以下、「第１の時点」と称する）における、入口水温度検出装置７による検出温度をＴｗｉ１とし、出口冷媒温度検出装置１７による検出温度をＴｒｏ１として、制御装置１１にそれぞれ記憶する。次いで、ステップＳ６にて、所定時間ｔ２が経過したか否かを判断し、所定時間ｔ２がまだ経過していない場合には待機する。そして、ステップＳ６で、第１の時点ｔ１からの経過時間が所定時間ｔ２に達した場合には、ステップＳ７に移行し、その時点、すなわち圧縮機１の起動から時間（ｔ１＋ｔ２）が経過した時点（以下、「第２の時点」と称する）における、入口水温度検出装置７による検出温度をＴｗｉ２とし、出口冷媒温度検出装置１７による検出温度をＴｒｏ２として、制御装置１１にそれぞれ記憶する。なお、上記所定時間ｔ２は、温水循環装置９が正常に作動した場合に水回路の水が十分に循環し始める程度の時間になるように予め設定され、例えば、ｔ２＝９０秒とされる。

続いて、ステップＳ８にて、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）での入口水温度検出装置７による検出温度Ｔｗｉ２と、第１の時点ｔ１での入口水温度検出装置７による検出温度Ｔｗｉ１との差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）を、予め設定された判定値Ａ（例えば、Ａ＝３℃）と比較する。その結果、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）が判定値Ａ以上である場合には、ステップＳ１１に移行し、水回路の循環異常は無く、正常運転であると判断する。

ステップＳ８で、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）が判定値Ａに比べて小さい場合には、ステップＳ９に移行し、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）での出口冷媒温度検出装置１７による検出温度Ｔｒｏ２と、第１の時点ｔ１での出口冷媒温度検出装置１７による検出温度Ｔｒｏ１との差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）を、予め設定された判定値Ｂ（例えば、Ｂ＝２０℃）と比較する。その結果、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）が判定値Ｂ以下である場合には、ステップＳ１１に移行し、水回路の循環異常は無く、正常運転であると判断する。

一方、ステップＳ９で、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）が判定値Ｂに比べて大きい場合には、ステップＳ１０に移行し、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）での出口冷媒温度検出装置１７による検出温度Ｔｒｏ２と、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）での入口水温度検出装置７による検出温度Ｔｗｉ２との差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）を、予め設定された判定値Ｃ（例えば、Ｃ＝２０℃）と比較する。その結果、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）判定値Ｃ以下である場合には、ステップＳ１１に移行し、水回路の循環異常は無く、正常運転であると判断する。

これに対し、ステップＳ９で、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）判定値Ｃに比べて大きい場合には、水回路の循環異常があると判断し、ステップＳ１２に移行して、圧縮機１を停止する。続いて、ステップＳ１３に移行し、リトライの回数が所定回数Ｎに達しているかどうかを判断する。リトライの回数が所定回数Ｎに達していない場合には、ステップＳ１４に移行し、圧縮機１の停止後の経過時間が所定時間ｔ３に達した経過したか否かを判断する。そして、圧縮機１の停止から所定時間ｔ３が経過した場合には、ステップＳ１に移行し、圧縮機１を再起動して、水回路循環異常検出動作を再度試行する、すなわちリトライを行う。リトライの水回路循環異常検出動作は、ステップＳ４ｂで温水循環装置９を最大回転数で運転すること以外は、初回の水回路循環異常検出動作と同様である。

一方、ステップＳ１３で、リトライの回数が所定回数Ｎに達している場合には、水回路の循環異常が発生しているとの判断を確定し、ヒートポンプユニット２００を停止する。水回路の循環異常があるとの判断を確定した場合には、リモコン装置（図示省略）の表示部に異常が発生した旨を表示するなどの方法により、異常発生を使用者等に報知しても良い。このように、本実施の形態１では、初回の水回路循環異常検出動作で水回路の循環異常があると判断した場合には、その判断を確定することなく、水回路循環異常検出動作を再度試行し、複数回連続して水回路の循環異常があると判断した場合に、水回路の循環異常があるとの判断を確定するようにしている。これにより、誤判定をより確実に防止し、水回路の循環異常をより高精度に検出することができる。

また、本実施の形態１では、リトライの水回路循環異常検出動作を行う場合には、温水循環装置９を最大回転数で運転することにより、温水循環配管１４ａ，１４ｂ内および冷媒−水熱交換器２内に混入した空気を温水タンク１２に排出することが可能となるので、空気混入による急激な温度上昇を避けることができる。このため、空気混入に起因する誤判定をより確実に防止することができ、水回路の循環異常をより高精度に検出することができる。

なお、本実施の形態１では、ステップＳ１１で、水回路の循環異常は無く、正常運転であると判断した場合には、圧縮機１を停止することなく、そのまま自動的にわき上げ運転（温水を生成する運転）に移行する。このため、わき上げ運転の起動ロスを最小限に抑えることが可能になる。

上述したように、本実施の形態１の水回路循環異常検出動作では、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）が判定値Ａに比べて小さいという条件（以下、「第１の条件」と称する）と、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）が判定値Ｂに比べて大きいという条件（以下、「第２の条件」と称する）と、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）判定値Ｃに比べて大きいという条件（以下、「第３の条件」と称する）とがすべて成立した場合に、水回路の循環異常があると判断し、これら第１〜第３の条件のうちの一つでも不成立の場合には、水回路の循環異常は無く、正常であると判断する。これにより、本実施の形態１では、水回路の循環異常の有無をより高精度に判断することができる。すなわち、水回路の循環異常がある場合に正常と誤判定することを確実に抑制することができ、また、水回路の異常が無い場合に異常と誤判定したりすることを確実に抑制することができる。以下、このことについて、図３〜図５に示す例に基づいて説明する。

図３は、本発明の実施の形態１における水回路循環異常検出動作の際の入口水温度検出装置７の検出温度、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度、圧縮機１の回転数、および温水循環装置９の回転数の時間的な変化の例を示す図である。図３に示す例は、水回路の循環異常の無い、正常運転の場合を表している。また、図３に示す例では、外気温度が、温水タンク１２の下部に貯留された水の温度（以下、「タンク下部水温」と称する）に比べて、低いものとする。例えば、外気温度を２０℃、タンク下部水温を３０℃とする。図３の横軸は、時間を表しており、わき上げ指示を受けて圧縮機１が起動した時点を横軸の原点としている。圧縮機１の起動後、前述した所定時間ｔ１が経過した第１の時点ｔ１の付近において、冷媒−水熱交換器２の冷媒出口から流出する冷媒の温度、すなわち出口冷媒温度検出装置１７の検出温度が上昇し始める。この例では、第１の時点ｔ１における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ１を２２℃とする。また、第１の時点ｔ１で温水循環装置９が起動するが、この時点で入口水温度検出装置７により検出される温度Ｔｗｉ１は、わき上げ運転開始前から冷媒−水熱交換器２の水入口付近または温水循環配管１４ａ内に滞留していた水の温度である。冷媒−水熱交換器２の水入口付近または温水循環配管１４ａ内に滞留していた水は、外気により冷却されているため、タンク下部水温（３０℃）よりも低い温度になっている。したがって、第１の時点ｔ１における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ１は、タンク下部水温（３０℃）よりも低い温度、例えばＴｗｉ１＝２５℃となる。一方、温水循環装置９の起動から前述した所定時間ｔ２が経過した第２の時点（ｔ１＋ｔ２）においては、温水タンク１２内の下部の水が温水循環配管１４ａを通って入口水温度検出装置７に到達している。このため、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２は、タンク下部水温（３０℃）とほぼ等しくなる。ここでは、Ｔｗｉ２＝３０℃とする。また、第１の時点ｔ１以降、圧縮機１の回転数の上昇に伴い、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度は大きく上昇する。その後、温水循環装置９の回転数が上昇して冷媒−水熱交換器２内を水が流れ始めることに伴い、冷媒−水熱交換器２内で冷媒から水へ熱伝達する。このため、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度は、下降に転じ、冷媒−水熱交換器２に流入する水の温度に近づいていく。その結果、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ２は、入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２（３０℃）に近い温度まで低下する。ここでは、Ｔｒｏ２＝３５℃とする。

上述した図３に示す例（正常運転）の場合には、第１の条件における温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値は、３０℃−２５℃＝５℃となる。判定値Ａは、比較的小さい値に設定され、例えばＡ＝３℃と設定される。したがって、この場合、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値は判定値Ａに比べて大きく、第１の条件は不成立となるので、水回路の循環異常が無いと判断される。このように、本実施の形態１によれば、図３に示す例（正常運転）の場合に、水回路の循環異常が無いとして、正しく判断することができる。

図３に示す例（正常運転）のように、温水循環装置９の起動前または起動時の第１の時点ｔ１における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ１に比べて、温水循環装置９の起動から所定時間ｔ２が経過した第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２が判定値Ａ以上変化した場合には、温水タンク１２内の下部の水が温水循環配管１４ａを通って冷媒−水熱交換器２に流入した証拠であると考えることができる。このため、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）が判定値Ａ以上である場合には、水回路の循環異常は無いと判断できる。これに対し、第１の時点ｔ１における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ１に対する、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２の変化の大きさが、判定値Ａに比べて小さい場合には、温水タンク１２内の下部の水が冷媒−水熱交換器２に到達していない可能性がある（すなわち、水回路の循環異常の可能性がある）と判断できる。このようなことから、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値を判定値Ａと比較することにより、水回路の循環異常の有無を精度良く判断することができる。

また、図３に示す例（正常運転）の場合には、第２の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値は、３５℃−２２℃＝１３℃となる。判定値Ｂは、判定値Ａに比べて大きい値に設定され、例えばＢ＝２０℃と設定される。したがって、この場合、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値は判定値Ｂに比べて小さく、第２の条件は不成立となるので、水回路の循環異常が無いと判断される。このように、本実施の形態１によれば、図３に示す例（正常運転）の場合に、水回路の循環異常が無いとして、正しく判断することができる。

図３に示す例（正常運転）のように、第１の時点ｔ１における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ１と、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ２との差が、判定値Ｂ以下である場合には、冷媒−水熱交換器２内を水が正常に流れていることによって冷媒−水熱交換器２の内部で冷媒が水に対して十分に放熱し、冷媒が温度低下した証拠であると考えることができる。このため、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）が判定値Ｂ以下である場合には、水回路の循環異常は無いと判断できる。これに対し、第１の時点ｔ１における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ１と、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ２との差が、判定値Ｂに比べて大きい場合には、冷媒−水熱交換器２の内部で冷媒が水に対して十分に放熱していないと考えられるため、冷媒−水熱交換器２内を水が正常に流れていない可能性がある（すなわち、水回路の循環異常の可能性がある）と判断できる。このようなことから、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値を判定値Ｂと比較することにより、水回路の循環異常の有無を精度良く判断することができる。

また、図３に示す例（正常運転）の場合には、第３の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値は、３５℃−３０℃＝５℃となる。判定値Ｃは、判定値Ａに比べて大きい値に設定され、例えばＣ＝２０℃と設定される。したがって、この場合、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値は判定値Ｃに比べて小さく、第３の条件は不成立となるので、水回路の循環異常が無いと判断される。このように、本実施の形態１によれば、図３に示す例（正常運転）の場合に、水回路の循環異常が無いとして、正しく判断することができる。

図３に示す例（正常運転）のように、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ２と、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２との差が、判定値Ｃ以下である場合には、冷媒−水熱交換器２内を水が正常に流れていることによって冷媒−水熱交換器２の内部で冷媒が水に対して十分に放熱し、冷媒が温度低下した証拠であると考えることができる。このため、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）が判定値Ｃ以下である場合には、水回路の循環異常は無いと判断できる。これに対し、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ２と、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２との差が、判定値Ｃに比べて大きい場合には、冷媒−水熱交換器２の内部で冷媒が水に対して十分に放熱していないと考えられるため、冷媒−水熱交換器２内を水が正常に流れていない可能性がある（すなわち、水回路の循環異常の可能性がある）と判断できる。このようなことから、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値を判定値Ｃと比較することにより、水回路の循環異常の有無を精度良く判断することができる。

図４は、本発明の実施の形態１における水回路循環異常検出動作の際の入口水温度検出装置７の検出温度、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度、圧縮機１の回転数、および温水循環装置９の回転数の時間的な変化の例を示す図である。図４に示す例は、水回路の循環異常の無い、正常運転の場合を表している。また、図４に示す例では、外気温度が、タンク下部水温に等しいか、またはタンク下部水温より高いものとする。ここでは、外気温度を４０℃、タンク下部水温を４０℃とする。また、図４に示す例では、第１の時点ｔ１における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ１を２２℃とする。また、図４に示す例では、第１の時点ｔ１における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ１は、外気温度に等しい温度、すなわちＴｗｉ１＝４０℃であるものとする。第２の時点（ｔ１＋ｔ２）においては、温水タンク１２内の下部の水が温水循環配管１４ａを通って入口水温度検出装置７に到達している。このため、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２は、タンク下部水温（４０℃）とほぼ等しくなる。したがって、Ｔｗｉ２＝４０℃となる。また、第１の時点ｔ１以降、圧縮機１の回転数の上昇に伴い、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度は急上昇する。その後、温水循環装置９の作動が開始して冷媒−水熱交換器２内を水が流れ始めることに伴い、冷媒−水熱交換器２内で冷媒から水へ熱伝達する。このため、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度は、下降に転じ、冷媒−水熱交換器２に流入する水の温度に近づいていく。その結果、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ２は、入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２（４０℃）に近い温度まで低下する。ここでは、Ｔｒｏ２＝４５℃とする。

上述した図４に示す例（正常運転）の場合には、第１の条件における温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値は、４０℃−４０℃＝０℃となる。したがって、この場合、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値は判定値Ａ（例えばＡ＝３℃）に比べて小さく、第１の条件が成立する。

また、図４に示す例（正常運転）の場合には、第２の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値は、４５℃−２２℃＝２３℃となる。したがって、この場合、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値は判定値Ｂ（例えばＢ＝２０℃）に比べて大きく、第２の条件が成立する。

また、図４に示す例（正常運転）の場合には、第３の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値は、４５℃−４０℃＝５℃となる。したがって、この場合、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値は判定値Ｃ（例えばＣ＝２０℃）に比べて小さく、第３の条件は不成立となるので、水回路の循環異常が無いと判断される。このように、本実施の形態１によれば、図４に示す例（正常運転）の場合に、第１の条件および第２の条件は成立するが、第３の条件が不成立となるので、水回路の循環異常が無いとして、正しく判断することができる。

図４に示す例（正常運転）では、温水タンク１２内の下部に、比較的温度の高い中温水（例えば４０℃）が生成しており、且つ、外気温度が極めて高い（例えば４０℃）という、特殊な状況を仮定している。外気温度が高い場合には、わき上げ運転開始前に冷媒−水熱交換器２の水入口付近または温水循環配管１４ａ内に滞留していた水が外気で冷却されないため、図４に示す例（正常運転）のように、水回路内の水が正常に循環していても、第１の条件における温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値が小さくなり、第１の条件が成立する場合がある。また、温水タンク１２内の下部に中温水が生成している場合には、温水タンク１２から冷媒−水熱交換器２へ流入する水の温度が高くなる。このため、図４に示す例（正常運転）のように、冷媒−水熱交換器２内に水が正常に流れていても、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）において冷媒−水熱交換器２から流出する冷媒の温度が高くなり、第２の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値が大きくなって、第２の条件が成立する場合がある。しかしながら、冷媒−水熱交換器２内に水が正常に流れていれば、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）において冷媒−水熱交換器２から流出する冷媒の温度は、冷媒−水熱交換器２に流入する水の温度に近づく。このため、第３の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値は小さくなるので、第３の条件は不成立となる。その結果、水回路の循環異常が無いとして正しく判断される。このように、本実施の形態１では、第１〜第３の条件を組み合わせて水回路の循環異常の有無を判断することにより、上記のような特殊な状況においても、水回路の循環異常の有無を正確に判断することができる。このため、誤判定を確実に抑制することができる。

図５は、本発明の実施の形態１における水回路循環異常検出動作の際の入口水温度検出装置７の検出温度、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度、圧縮機１の回転数、および温水循環装置９の回転数の時間的な変化の例を示す図である。図５に示す例は、水回路の循環異常が発生している場合を表している。また、図５に示す例では、外気温度がタンク下部水温に比べて低いものとする。例えば、外気温度を２０℃、タンク下部水温を３０℃とする。また、図５に示す例では、第１の時点ｔ１における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ１を２２℃とする。また、図５に示す例では、第１の時点ｔ１における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ１は、外気に対する放熱により、タンク下部水温（３０℃）よりも低い温度になっており、ここではＴｗｉ１＝２５℃とする。また、図５に示す例では、温水循環装置９が正常に作動しないことによる水回路の循環異常が発生しているものとする。この結果、冷媒−水熱交換器２の水入口付近および温水循環配管１４ａ内の水が正常に流れないため、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ２は、第１の時点ｔ１における入口水温度検出装置７の検出温度Ｔｗｉ１に比べてほとんど変化せず、例えばＴｗｉ２＝２４℃となる。その一方で、第１の時点ｔ１以降、圧縮機１の回転数の上昇に伴い、圧縮機１から冷媒−水熱交換器２に流入する冷媒の温度が上昇するが、冷媒−水熱交換器２内を水が流れないため、冷媒−水熱交換器２内で冷媒から水へ熱伝達できない。このため、出口冷媒温度検出装置１７の検出温度は、上昇を続ける。その結果、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）における出口冷媒温度検出装置１７の検出温度Ｔｒｏ２は、高温になる。ここでは、Ｔｒｏ２＝７５℃とする。

上述した図５に示す例（温水循環装置９の作動不良）の場合には、第１の条件における温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値は、２４℃−２５℃＝−１℃となる。したがって、この場合、温度差（Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１）の値は判定値Ａ（例えばＡ＝３℃）に比べて小さく、第１の条件が成立する。

また、図５に示す例（温水循環装置９の作動不良）の場合には、第２の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値は、７５℃−２２℃＝５３℃となる。したがって、この場合、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｒｏ１）の値は判定値Ｂ（例えばＢ＝２０℃）に比べて大きく、第２の条件が成立する。

また、図５に示す例（温水循環装置９の作動不良）の場合には、第３の条件における温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値は、７５℃−２４℃＝５１℃となる。したがって、この場合、温度差（Ｔｒｏ２−Ｔｗｉ２）の値は判定値Ｃ（例えばＣ＝２０℃）に比べて大きく、第３の条件が成立する。このように、本実施の形態１によれば、図５に示す例（温水循環装置９の作動不良）の場合に、第１〜第３の条件がすべて成立するので、水回路の循環異常が有るとして、正しく判断することができる。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、わき上げ運転を開始する際に、出口冷媒温度検出装置１７により検出される温度（Ｔｒｏ１，Ｔｒｏ２）と、入口水温度検出装置７により検出される温度（Ｔｗｉ１，Ｔｗｉ２）とに基づいて、水回路の循環異常の有無を高精度に判定することができる。このため、冷媒回路の圧力を検出する圧力スイッチまたは圧力検出装置を使用しなくて済むので、高価な圧力スイッチあるいは圧力検出装置を設ける必要がなく、低コストに構成することができる。また、本実施の形態１では、冷媒回路の循環異常とは区別して、水回路の循環異常の有無について判断する。このため、異常が発生した場合に、水回路の循環異常であるか、冷媒回路の循環異常であるかを、正確に判別することができる。なお、冷媒回路の循環異常を検出する方法については、詳細な説明を省略するが、例えば、吐出冷媒温度検出装置１６により検出される温度、出口冷媒温度検出装置１７により検出される温度などに基づいて、冷媒回路の循環異常の有無を判断することができる。

また、本実施の形態１では、冷媒−水熱交換器２の水出口側の水の温度（すなわち、出口水温度検出装置８により検出される温度）などを用いることなく、出口冷媒温度検出装置１７により検出される温度（Ｔｒｏ１，Ｔｒｏ２）および入口水温度検出装置７により検出される温度（Ｔｗｉ１，Ｔｗｉ２）のみに基づいて、水回路の循環異常の有無を判断する。出口水温度検出装置８の位置は、圧縮機１から吐出された高温の冷媒が流入する冷媒−水熱交換器２の冷媒入口に近い位置にある。このため、水回路の循環異常が発生し、冷媒−水熱交換器２内に水が流れていない場合に、冷媒−水熱交換器２の冷媒入口に流入する高温冷媒の熱が、出口水温度検出装置８付近の水に伝わって、出口水温度検出装置８の検出温度が高くなることがある。その一方で、冷媒−水熱交換器２内に水が正常に流れ、冷媒−水熱交換器２内で加熱された水が流出することによって出口水温度検出装置８の検出温度が高くなることもある。あるいは、温水タンク１２から冷媒−水熱交換器２に流入する水の温度が高い場合に、そのことが原因で、出口水温度検出装置８の検出温度が高くなることもある。このようなことから、出口水温度検出装置８の検出温度を用いて水回路の循環異常の有無を判断した場合、正常であるか異常であるかを判別することが困難な場合があり、誤判定を招く要因になる。これに対し、本実施の形態１では、出口水温度検出装置８の検出温度を用いることなく、出口冷媒温度検出装置１７により検出される温度および入口水温度検出装置７により検出される温度のみに基づいて水回路の循環異常の有無を判断するので、上記のような影響による誤判定を確実に回避することができ、水回路の循環異常の有無を正確に識別することができる。
以上のようなことから、本実施の形態１によれば、低コストで信頼性の高いヒートポンプ給湯装置を得ることが可能となる。

なお、出口冷媒温度検出装置１７により検出される温度（Ｔｒｏ１，Ｔｒｏ２）および入口水温度検出装置７により検出される温度（Ｔｗｉ１，Ｔｗｉ２）を用いて水回路の循環異常の有無を判断するための具体的な規則については、上述した第１〜第３の条件に限定されるものではない。例えば、上述した第１の条件に代えて、第２の時点（ｔ１＋ｔ２）での入口水温度検出装置７による検出温度Ｔｗｉ２と、第１の時点ｔ１での入口水温度検出装置７による検出温度Ｔｗｉ１との差の絶対値｜Ｔｗｉ２−Ｔｗｉ１｜を判定値Ａと比較するようにしてもよい。

１ 圧縮機、２ 冷媒−水熱交換器、３ 減圧装置、４ 蒸発器、５ ファンモータ、６ ファン、７ 入口水温度検出装置、８ 出口水温度検出装置、９ 温水循環装置、１０，１１ 制御装置、１２ 温水タンク、１３ 冷媒配管、１４ａ，１４ｂ 温水循環配管、１５ 外気温度検出装置、１６ 吐出冷媒温度検出装置、１７ 出口冷媒温度検出装置、１００ ヒートポンプ給湯装置、２００ ヒートポンプユニット、３００ タンクユニット

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と水とを熱交換させる冷媒−水熱交換器と、冷媒を減圧する減圧装置と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを順次接続した冷媒回路と、
   前記冷媒−水熱交換器の冷媒出口側の冷媒の温度を検出する出口冷媒温度検出装置と、
   前記冷媒−水熱交換器の水入口側の水の温度を検出する入口水温度検出装置と、
   温水タンクと、
   前記冷媒−水熱交換器と前記温水タンクとを接続する水回路に水を循環させる温水循環装置と、
   温水を生成する運転を開始する際に、前記出口冷媒温度検出装置により検出される温度と、前記入口水温度検出装置により検出される温度とに基づいて、前記水回路の循環異常の有無を判断する制御手段と、
   を備えるヒートポンプ給湯装置。
2. 前記制御手段は、前記出口冷媒温度検出装置により検出される温度、および、前記入口水温度検出装置により検出される温度、のみに基づいて、前記水回路の循環異常の有無を判断する請求項１記載のヒートポンプ給湯装置。
3. 前記制御手段は、第１の時点において前記出口冷媒温度検出装置により検出された温度Ｔｒｏ１および前記入口水温度検出装置により検出された温度Ｔｗｉ１と、前記第１の時点より後の第２の時点において前記出口冷媒温度検出装置により検出された温度Ｔｒｏ２および前記入口水温度検出装置により検出された温度Ｔｗｉ２とに基づいて、前記水回路の循環異常の有無を判断する請求項１または２記載のヒートポンプ給湯装置。
4. 前記制御手段は、前記温度Ｔｗｉ２と前記温度Ｔｗｉ１との差が判定値Ａに比べて小さいという条件と、前記温度Ｔｒｏ２と前記温度Ｔｒｏ１との差が判定値Ｂに比べて大きいという条件と、前記温度Ｔｒｏ２と前記温度Ｔｗｉ２との差が判定値Ｃに比べて大きいという条件とがすべて成立した場合に、前記水回路の循環異常があると判断する請求項３記載のヒートポンプ給湯装置。
5. 前記制御手段は、前記水回路の循環異常があると判断した場合に、前記圧縮機を停止し、所定時間の経過後、前記圧縮機を再起動し、前記水回路の循環異常を検出する動作を再度試行する請求項１乃至４の何れか１項記載のヒートポンプ給湯装置。
6. 前記制御手段は、前記水回路の循環異常を検出する動作を再度試行する場合には、前記温水循環装置を最大回転数で運転する請求項５記載のヒートポンプ給湯装置。
7. 前記制御手段は、前記水回路の循環異常が無いと判断した場合には、前記圧縮機を停止することなく、温水を生成する運転に移行する請求項５または６記載のヒートポンプ給湯装置。
8. 前記制御手段は、所定回数連続して前記水回路の循環異常があると判断した場合に、異常との判断を確定する請求項５乃至７の何れか１項記載のヒートポンプ給湯装置。

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