JP2016008739A

JP2016008739A - ヒートポンプ装置

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Publication number: JP2016008739A
Application number: JP2014128328A
Authority: JP
Inventors: 岳彦川上; Takehiko Kawakami; 近藤　建; Ken Kondo; 建近藤
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-01-18
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: JP6315797B2

Abstract

【課題】ヒートポンプ回路における低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサの冷媒配管からの脱落を検知することが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１００は、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓの間、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の低下量が所定低下量α以下である場合に（ステップＳ１２でＮｏ）、冷媒温度センサ９の検出異常に基づくエラー処理（ステップＳ１５，Ｓ１７）を実行する制御手段２２を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプ装置に関し、特に、地中熱を利用する地中熱ヒートポンプ装置に関する。

ヒートポンプ装置の一例として、地中熱を利用する温水循環式の地中熱ヒートポンプ装置が知られている。この種の地中熱ヒートポンプ装置は、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、および熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、熱源側熱交換器、および地中に設置された熱源としての地中熱交換器を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、床暖房パネル等の負荷端末、および負荷側熱交換器を熱媒配管で環状に接続した負荷側循環回路と、負荷側循環回路に熱媒を循環させる負荷側循環ポンプとを備えている。地中熱ヒートポンプ装置は、熱源側熱交換器を蒸発器、負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて、負荷端末で被空調空間を加熱する負荷運転としての暖房運転を行うことができる。

下記特許文献１には、熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサが設けられ、負荷運転中に、該冷媒温度センサによる検出温度が所定の目標温度になるように熱源側循環ポンプの回転速度を制御する地中熱ヒートポンプ装置が開示されている。これによれば、冷媒温度の変動により負荷出力の変動を素早く把握して熱源側循環回路を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせることができる。

特開２０１１−９４８４０号公報

ところで、地中熱ヒートポンプ装置は、地中を循環する熱媒としての不凍液から熱を得て運転を行う。何らかの原因で熱媒配管中の不凍液の循環が停止または極少量となると熱源側熱交換器（蒸発器）内に留まった不凍液のみから採熱が行われるため、不凍液の温度が極端に低下して凍結を起こすことによって、熱源側熱交換器や熱源側循環ポンプ等の器具が破損するおそれがある。これを防止するために、冷媒温度センサで低圧側の冷媒の温度を監視し、該温度が所定下限温度よりも低下した場合には、過剰な採熱によって不凍液を凍結させないように、圧縮機の運転を制限する技術がある。

しかしながら、冷媒温度センサはヒートポンプ回路の冷媒配管に取り付けられており、冷媒温度センサが何らかの原因で冷媒配管から外れた場合には、該冷媒温度センサは、冷媒の温度ではなく、冷媒温度センサの設置場所であるヒートポンプユニット内の雰囲気温度を検出することになる。この場合、冷媒温度センサによる検出温度は、通常、前記した所定下限温度以上であるため、地中熱ヒートポンプ装置は、実際には採熱不良に陥っている場合であっても、適切な採熱が行われていると誤認識して採熱を続行してしまう。そのため、不凍液が凍結して器具が破損するおそれがあった。

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、ヒートポンプ回路における低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサの冷媒配管からの脱落を検知することができるヒートポンプ装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、および熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、前記熱源側熱交換器、および熱源を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、前記ヒートポンプ回路における前記熱源側熱交換器側の冷媒配管に取り付けられ、低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、前記圧縮機の起動時から所定時間の間、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の低下量が所定低下量以下である場合に、前記冷媒温度センサの検出異常に基づくエラー処理を実行する制御手段と、を備えることを特徴とするヒートポンプ装置である。

このような構成では、ヒートポンプ装置の運転を開始し、圧縮機が起動すると、熱源側熱交換器における冷媒が圧縮機に吸い込まれることによって、熱源側熱交換器側（低圧側）の冷媒の圧力が低下して、一時的に熱源側熱交換器側（低圧側）の冷媒の温度が低下する。その後、地中からの採熱が十分に行われるようになると、圧縮機および減圧手段および熱源側循環ポンプの調整が行われて、冷媒の温度は所定の値に一定となる。このとき、冷媒温度センサが冷媒配管に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサは冷媒温度の一時的な低下を検出するが、冷媒温度センサが何らかの原因で冷媒配管から外れている場合には、冷媒温度センサによる検出温度はほとんど変化しない。このため、圧縮機の起動時から所定時間の間、冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の低下量が所定低下量以下である場合には、冷媒温度センサが冷媒配管から外れていると判断することができる。
すなわち、ヒートポンプ回路における低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサの冷媒配管からの脱落を検知することができるヒートポンプ装置を提供できる。
したがって、冷媒温度センサで低圧側の冷媒温度を正しく検出することができるため、該冷媒温度が所定下限温度よりも低下した場合には圧縮機の運転を制限することによって、過剰な採熱により不凍液が凍結して熱源側熱交換器や熱源側循環ポンプ等の器具が破損することを防止することができる。
また、冷媒温度センサの検出値を用いた地中熱循環ポンプの回転速度等の制御を確実に実行することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヒートポンプ装置であって、外気温度を検出する外気温センサを備え、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度として、前記外気温センサによる検出温度が取得されることを特徴とする。

このような構成によれば、外気温センサを利用することによって、冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に概ね等しい温度を、随時かつ容易に得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のヒートポンプ装置であって、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度として、前記圧縮機の起動前における前記冷媒温度センサによる検出温度が取得されることを特徴とする。

このような構成によれば、圧縮機の起動前における冷媒温度センサによる検出温度は冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に概ね等しいため、圧縮機の起動前における冷媒温度センサによる検出温度を記憶しておくことによって、冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度を、他のセンサを利用することなく得ることができる。また、冷媒温度の変化を直接把握することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置であって、前記制御手段は、前記圧縮機の起動時から所定時間の間、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の低下量が所定低下量以下であり、かつ、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の上昇量が所定上昇量以下である場合に、前記冷媒温度センサの検出異常に基づくエラー処理を実行することを特徴とする。

このような構成では、圧縮機が停止してから冷媒が冷え切らない前に再起動すると、再起動直後には、それまで暖められていた冷媒が流れることによって、冷媒温度センサによる検出温度はまず一時的に上昇し、その後に低下する。このとき、冷媒温度センサが冷媒配管に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサは再起動直後に冷媒温度の一時的な上昇を検出するが、冷媒温度センサが何らかの原因で冷媒配管から外れている場合には、冷媒温度センサによる検出温度はほとんど変化しない。このため、圧縮機の起動時から所定時間の間において、冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の上昇量が所定上昇量よりも大きくなったことを検出した時点で、冷媒温度センサが冷媒配管に正しく取り付けられていると判断することができる。したがって、圧縮機が再起動される場合には、冷媒温度の低下を検出する前に、正常であることを迅速に判断して、ヒートポンプ装置の運転を継続することができる。
また、冷媒温度の上昇は、冷媒温度の低下よりも前に生じるため、チェック用の所定時間が仮に短く設定された場合であっても、より確実に検出され得る。

本発明によれば、ヒートポンプ回路における低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサの冷媒配管からの脱落を検知することができるヒートポンプ装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ装置の概略構成図である。第１実施形態における冷媒温度センサの脱落検知処理の内容を示すフローチャートである。第１実施形態における冷媒温度センサの脱落検知処理中のパラメータの動きを表すタイムチャートである。第２実施形態における冷媒温度センサの脱落検知処理の内容を示すフローチャートである。第２実施形態における冷媒温度センサの脱落検知処理中のパラメータの動きを表すタイムチャートである。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ装置１００の概略構成図である。本実施形態に係るヒートポンプ装置１００は、地中熱を利用する温水循環式の地中熱ヒートポンプ装置である。

図１に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ装置１００は、ヒートポンプユニット１に内蔵されるヒートポンプ回路７と、熱源側循環回路としての地中熱循環回路１２と、負荷側循環回路としての加熱循環回路１８とを備えている。

ヒートポンプ回路７は、冷媒を圧縮する能力可変の圧縮機２と、圧縮機２から吐出された高温冷媒を流通させ、この高温冷媒と加熱循環回路１８を流れる熱媒との熱交換を行う凝縮器としての負荷側熱交換器３と、負荷側熱交換器３から流出する冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁４と、膨張弁４からの減圧した低温冷媒を流通させこの低温冷媒と地中熱循環回路１２を流れる熱媒との熱交換を行う蒸発器としての熱源側熱交換器５と、これらを環状に接続する冷媒配管６とを備えて構成されている。

なお、ヒートポンプ回路７の冷媒としては、二酸化炭素冷媒やＨＦＣ冷媒等の任意の冷媒を用いることができるものである。また、図１において、符号８は、圧縮機２から吐出された冷媒の温度を検出する冷媒吐出温度センサであり、符号９は、膨張弁４から熱源側熱交換器５に至るまで、または、熱源側熱交換器５から圧縮機２に至るまでの熱源側熱交換器５側の冷媒配管６、つまり低圧側の冷媒配管６に例えばクリップ等を用いて取り付けられ、低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサである。また、符号２４は、ヒートポンプユニット１内に配置され、外気温度を検出する外気温センサである。

負荷側熱交換器３および熱源側熱交換器５は、例えばプレート式熱交換器で構成されており、プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、冷媒を流通させる冷媒流路と熱媒である流体を流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されているものである。

地中熱循環回路１２は、熱源側熱交換器５と、熱源側熱交換器５を流通する冷媒を加熱する熱源として地中に設置された地中熱交換器１０と、これらを環状に接続する熱媒配管としての地中熱配管１１とを備えて構成されている。また、地中熱配管１１には、地中熱循環回路１２に熱媒としてエチレングリコールやプロピレングリコール等を添加した不凍液を循環させる回転速度（単位時間当たりの回転数）可変の熱源側循環ポンプとしての地中熱循環ポンプ１３が設けられている。なお、図１における符号１４は、不凍液を貯留し地中熱循環回路１２の圧力を調整する地中用シスターンである。

ここで、地中熱循環回路１２では、後記する負荷運転を行う際に、地中熱交換器１０によって地中から地中熱を採熱し、その熱を帯びた不凍液が地中熱循環ポンプ１３により熱源側熱交換器５に供給される。そして、熱源側熱交換器５にて、熱源側熱交換器５の冷媒流路を流通する冷媒と熱源側熱交換器５の流体流路を流通する不凍液とが対向して流れて熱交換が行われ、地中熱交換器１０にて採熱された地中熱がヒートポンプユニット１の冷媒側に汲み上げられて冷媒が加熱され、熱源側熱交換器５は蒸発器として機能するものとなる。

加熱循環回路１８は、負荷側熱交換器３と、被空調空間を加熱する床暖房パネルやパネルコンベクタ等の負荷端末としての放熱端末１５と、これらを環状に接続する熱媒配管としての加熱配管１７とを備えて構成されている。また、加熱配管１７には、加熱循環回路１８に熱媒として温水等の循環液を循環させる負荷側循環ポンプとしての加熱循環ポンプ１６が設けられており、放熱端末１５毎に分岐した加熱配管１７の各々には、その開閉により放熱端末１５への循環液の供給を制御する熱動弁１９がそれぞれ設けられている。

なお、図１において、符号２１は、加熱配管１７に設けられ放熱端末１５から負荷側熱交換器３に流入する循環液の温度を検出する戻り温水温度センサであり、符号２０は、循環液を貯留し加熱循環回路１８の圧力を調整する暖房用シスターンである。

放熱端末１５によって加熱される被空調空間には、リモコン２３が各々設置されており、このリモコン２３から被空調空間の加熱の指示がなされると、圧縮機２、地中熱循環ポンプ１３、および加熱循環ポンプ１６の駆動が開始され、熱源側熱交換器５を蒸発器として機能させるとともに、負荷側熱交換器３を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転としての暖房運転が行われる。この暖房運転の際、負荷側熱交換器３では、負荷側熱交換器３の冷媒流路を流通する冷媒と負荷側熱交換器３の流体流路を流通する循環液とが対向して流れて熱交換が行われて循環液が加熱され、加熱された循環液が熱動弁１９を介して放熱端末１５に送られ、リモコン２３により指示された被空調空間を加熱するものである。

ヒートポンプユニット１には制御手段２２が備えられており、制御手段２２は、冷媒吐出温度センサ８、冷媒温度センサ９、戻り温水温度センサ２１、外気温センサ２４からの検出信号や、リモコン２３からの操作信号を受けて、圧縮機２、膨張弁４、地中熱循環ポンプ１３、加熱循環ポンプ１６の各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有している。

制御手段２２は、暖房運転中、戻り温水温度センサ２１の検出する循環液の温度が設定された目標暖房温度になるように圧縮機２の回転速度を制御し、例えば、戻り温水温度センサ２１の検出する循環液の温度が設定された目標暖房温度よりも低下すると、圧縮機２の回転速度を増加するよう制御する。

また、制御手段２２は、暖房運転時、リモコン２３で設定される設定温度に基づき圧縮機２から吐出される冷媒の目標吐出温度を設定し、暖房運転中、冷媒吐出温度センサ８の検出する圧縮機２から吐出された冷媒の温度が、設定された目標吐出温度になるように膨張弁４の開度を開閉制御し、例えば、冷媒吐出温度センサ８の検出する冷媒の吐出温度が、設定された目標吐出温度よりも低下すると、開度を閉じる方向に制御する。

また、制御手段２２は、暖房運転中、冷媒温度センサ９の検出する低圧側の冷媒温度が設定された目標温度になるように地中熱循環ポンプ１３の回転速度を制御し、例えば、冷媒温度センサ９の検出する低圧側の冷媒温度が設定された目標温度よりも低下すると、地中熱循環ポンプ１３の回転速度を増加させるよう制御する。これによれば、冷媒温度の変動により負荷出力の変動を素早く把握して地中熱循環回路１２を循環する不凍液の流量を調整することで、最適な採熱が可能となる。

また、制御手段２２は、冷媒温度センサ９で低圧側の冷媒温度を監視し、該冷媒温度が所定下限温度よりも低下した場合には、過剰な採熱によって不凍液を凍結させないように、圧縮機２の運転を制限する制御を行う。圧縮機２の運転の制限には、圧縮機２を停止することや、回転速度を下げることが含まれる。

さらに、制御手段２２は、圧縮機２の起動時から予め決められた所定時間ｔ_ｓ（例えば３００秒）の間、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の低下量が予め決められた所定低下量α（α＞０；例えば３℃）以下であり、かつ、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の上昇量が予め決められた所定上昇量β（β＞０；例えば３℃）以下である場合に、冷媒温度センサ９の検出異常に基づくエラー処理を実行する制御を行う。なお、前記した所定時間ｔ_ｓ、所定低下量α、および所定上昇量βの各値は、適宜変更可能である。

次に、図２のフローチャートを参照して、第１実施形態における冷媒温度センサ９の脱落検知処理について説明する。
図２は、第１実施形態における冷媒温度センサ９の脱落検知処理の内容を示すフローチャートである。

リモコン２３から放熱端末１５による被空調空間の加熱（暖房）の指示がなされると、制御手段２２は、圧縮機２、地中熱循環ポンプ１３、および加熱循環ポンプ１６の駆動を開始させ、負荷運転としての暖房運転が開始される。暖房運転が開始されると、負荷側熱交換器３では加熱循環ポンプ１６により循環される循環液と圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された循環液が放熱端末１５に供給され被空調空間を加熱するとともに、熱源側熱交換器５では、地中熱循環ポンプ１３により循環され地中熱交換器１０を介して地中熱を採熱した不凍液と膨張弁４から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させる。

図２に示すように、リモコン２３からの指示によってヒートポンプ装置１００の運転が開始されると、制御手段２２は、膨張弁４の開度を所定開度に絞って、圧縮機２を起動させて（ステップＳ１１）、ステップＳ１２に処理を進める。

ステップＳ１２では、制御手段２２は、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度として取得される外気温センサ２４による検出温度を外気温度Ｔ_ｏｕｔとし、冷媒温度センサ９による検出温度を冷媒温度Ｔとしたとき、Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ＞α（例えば３℃）、またはＴ−Ｔ_ｏｕｔ＞β（例えば３℃）となったか否かを判断する。

ステップＳ１２においてＴ_ｏｕｔ−Ｔ＞α、またはＴ−Ｔ_ｏｕｔ＞βとなったと判断された場合、制御手段２２は、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていると判断して、ヒートポンプ装置１００の運転を継続するように制御する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２においてＴ_ｏｕｔ−Ｔ≦α、かつＴ−Ｔ_ｏｕｔ≦βであると判断された場合、すなわち冷媒温度センサ９による検出温度である冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量α以下であり、かつ、冷媒温度Ｔの上昇量が所定上昇量β以下であると判断された場合には（ステップＳ１２でＮｏ）、制御手段２２は、ステップＳ１４に処理を進める。

ステップＳ１４では、制御手段２２は、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓ（例えば３００秒）が経過したか否かを判断する。圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓが経過していない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、制御手段２２は、ステップＳ１２に処理を戻す。一方、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓが経過した場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、制御手段２２は、冷媒温度センサ９が冷媒配管６から外れていると判断して、ステップＳ１５に処理を進める。

ここで、ヒートポンプ装置１００の運転を開始し、膨張弁４の開度を所定開度に絞って、圧縮機２が起動すると、熱源側熱交換器５における冷媒が圧縮機２に吸い込まれることによって、熱源側熱交換器５側（低圧側）の冷媒の圧力が低下して、一時的に熱源側熱交換器５側（低圧側）の冷媒の温度が低下する。このとき、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサ９は冷媒温度の一時的な低下を検出するが、冷媒温度センサ９が何らかの原因で冷媒配管６から外れている場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はほとんど変化しない。

また、圧縮機２が停止してから冷媒が冷え切らない前に再起動すると、再起動直後には、それまで暖められていた冷媒が流れることによって、冷媒温度センサ９による検出温度はまず一時的に上昇し、その後に低下する。このとき、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサ９は再起動直後に冷媒温度の一時的な上昇を検出するが、冷媒温度センサ９が何らかの原因で冷媒配管６から外れている場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はほとんど変化しない。

ステップＳ１５では、制御手段２２は、圧縮機２を停止させる。続いて、制御手段２２は、ステップＳ１５における圧縮機２の停止がｎ回目（例えば４回目）に達したか否かを判断する（ステップＳ１６）。圧縮機２の停止がｎ回目に達していない場合には（ステップＳ１６でＮｏ）、制御手段２２は、ステップＳ１１に処理を戻して、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を繰り返し実行する。これは、ステップＳ１２における判断をより確実にするためである。ただし、ステップＳ１６におけるｎの数値は、適宜変更可能であり、１以上の整数であればよい。

ステップＳ１５における圧縮機２の停止がｎ回目に達した場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、制御手段２２は、冷媒温度センサ９が冷媒配管６から外れていることが確実であると判断して、ステップＳ１７に処理を進める。

ステップＳ１７では、制御手段２２は、冷媒温度センサ９の検出異常に基づくエラー処理を実行する。エラー処理には、例えばリモコン２３のモニタにエラー表示を行うことや、警告ランプの点灯や、音声によるエラー報知等が含まれる。また、ステップＳ１７では、圧縮機２はステップＳ１５で停止されたままであり、本実施形態では、圧縮機２の停止もエラー処理に含まれるものとする。これにより、熱源側熱交換器５や地中熱循環ポンプ１３等の器具の破損に至る前に、運転を停止させ、冷媒温度センサ９の冷媒配管６への取付け直し等の不具合点の解消を行うことが可能となる。

次に、図３のタイムチャートを参照して、第１実施形態における冷媒温度センサ９の脱落検知処理についてさらに説明する。図３は、第１実施形態における冷媒温度センサ９の脱落検知処理中のパラメータの動きを表すタイムチャートである。

図３に示すように、時間ｔ０〜ｔ１において、ヒートポンプ装置１００は運転開始前であり、圧縮機２は停止している。したがって、冷媒温度センサ９による検出温度は、外気温センサ２４による検出温度である外気温度Ｔ_ｏｕｔに概ね等しい初期冷媒温度Ｔｆを示している。ここで、外気温度Ｔ_ｏｕｔは、冷媒温度センサ９の設置場所であるヒートポンプユニット１内の雰囲気温度に相当する。なお、図３において、外気温度Ｔ_ｏｕｔと初期冷媒温度Ｔｆとは、互いに区別できるように誇張して離隔して表示されている。

時間ｔ１において制御手段２２が、膨張弁４の開度を所定開度に絞って、圧縮機２を起動させると、時間ｔ１〜ｔ２において、圧縮機２の回転速度が上昇し、設定された所定の回転速度に達する。このとき、熱源側熱交換器５における冷媒が圧縮機２に吸い込まれることによって、熱源側熱交換器５側（低圧側）の冷媒の圧力が低下して、一時的に熱源側熱交換器５側（低圧側）の冷媒温度Ｔが低下し、冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量αよりも大きくなる（図３の下方のグラフにおいて実線で示す）。その後、地中からの採熱が十分に行われるようになると、圧縮機２および膨張弁４および地中熱循環ポンプ１３の調整が行われて、冷媒の温度は所定の値に一定となる。ここで、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサ９による検出温度である冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量αよりも大きくなり（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ヒートポンプ装置１００の運転を継続するように制御される（ステップＳ１３参照）。

また、時間ｔ１〜ｔ２において、圧縮機２が再起動される場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はまず一時的に上昇し、その後に低下する（図３の下方のグラフにおいて太い破線で示す）。ここで、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサ９による検出温度である冷媒温度Ｔの上昇量が所定上昇量βよりも大きくなり（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ヒートポンプ装置１００の運転を継続するように制御される（ステップＳ１３参照）。つまり、圧縮機２が再起動される場合には、冷媒温度Ｔの低下よりも前に上昇が検知されるため、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていることの判断を早期に行うことができる。

一方、冷媒温度センサ９が何らかの原因で冷媒配管６から外れている場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はほとんど変化しない（図３の下方のグラフにおいて一点鎖線で示す）。この場合、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓの間においてずっと、冷媒温度センサ９による検出温度である冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量α以下となり、また、冷媒温度Ｔの上昇量が所定上昇量β以下となる（ステップＳ１２でＮｏ）。このため、冷媒温度センサ９が冷媒配管６から外れていると判断されて、圧縮機２の停止を含むエラー処理が実行される（ステップＳ１５，Ｓ１７参照）。

前記したように、本実施形態に係るヒートポンプ装置１００は、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓの間、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の低下量が所定低下量α以下である場合に、冷媒温度センサ９の検出異常に基づくエラー処理を実行する制御手段２２を備える。

このような構成では、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサ９は冷媒温度Ｔの一時的な低下を検出するが、冷媒温度センサ９が何らかの原因で冷媒配管６から外れている場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はほとんど変化しない。このため、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓの間、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の低下量が所定低下量α以下である場合には、冷媒温度センサ９が冷媒配管６から外れていると判断することができる。
すなわち、本実施形態によれば、ヒートポンプ回路７における低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ９の冷媒配管６からの脱落を検知することができるヒートポンプ装置１００を提供できる。
したがって、冷媒温度センサ９で低圧側の冷媒温度を正しく検出することができるため、該冷媒温度が所定下限温度よりも低下した場合には圧縮機２の運転を制限することによって、過剰な採熱により不凍液が凍結して熱源側熱交換器５や地中熱循環ポンプ１３等の器具が破損することを防止することができる。
また、冷媒温度センサ９の検出値を用いた地中熱循環ポンプ１３の回転速度等の制御を確実に実行することができる。

また、本実施形態は、外気温度を検出する外気温センサ２４を備えており、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度として、外気温センサ２４による検出温度が取得される。このような構成によれば、外気温センサ２４を利用することによって、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に概ね等しい温度を、随時かつ容易に得ることができる。

また、本実施形態では、制御手段２２は、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓの間、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の低下量が所定低下量α以下であり、かつ、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の上昇量が所定上昇量β以下である場合に、冷媒温度センサ９の検出異常に基づくエラー処理を実行する。

このような構成では、圧縮機２が再起動される場合には、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサ９は再起動直後に冷媒温度Ｔの一時的な上昇を検出するが、冷媒温度センサ９が何らかの原因で冷媒配管６から外れている場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はほとんど変化しない。このため、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓの間において、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサ９による検出温度の上昇量が所定上昇量βよりも大きくなったことを検出した時点で、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていると判断することができる。したがって、圧縮機２が再起動される場合には、冷媒温度の低下を検出する前に、正常であることを迅速に判断して、ヒートポンプ装置１００の運転を継続することができる。
また、冷媒温度の上昇は、冷媒温度の低下よりも前に生じるため、チェック用の所定時間ｔ_ｓが仮に短く設定された場合であっても、より確実に検出され得る。

〔第２実施形態〕
次に、図４〜図５を参照して、本発明の第２実施形態について、前記した図１〜図３に示す実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点についての説明を適宜省略する。

図４〜図５に示す第２実施形態では、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度として、圧縮機２の起動前における冷媒温度センサ９による検出温度が取得される点で、前記した図１〜図３に示す第１実施形態と相違している。

図４は、第２実施形態における冷媒温度センサ９の脱落検知処理の内容を示すフローチャートである。
図４に示すように、リモコン２３からの指示によってヒートポンプ装置１００の運転が開始されると、制御手段２２は、まず、冷媒温度センサ９を用いて低圧側の冷媒温度を検出し、該検出値を内蔵する記憶手段に記憶する（ステップＳ２０）。続いて、制御手段２２は、膨張弁４の開度を所定開度に絞って、圧縮機２を起動させて（ステップＳ２１）、ステップＳ２２に処理を進める。

ステップＳ２２では、制御手段２２は、ステップＳ２０で記憶した圧縮機２起動前の冷媒温度を冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度として取得して初期冷媒温度Ｔｆとし、冷媒温度センサ９による現在の検出温度を冷媒温度Ｔとしたとき、Ｔｆ−Ｔ＞α（例えば３℃）となったか否かを判断する。

ステップＳ２２においてＴｆ−Ｔ＞αとなったと判断された場合、制御手段２２は、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていると判断して、ヒートポンプ装置１００の運転を継続するように制御する（ステップＳ２３）。一方、ステップＳ２２においてＴｆ−Ｔ≦αであると判断された場合、すなわち冷媒温度センサ９による検出温度である冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量α以下であると判断された場合には（ステップＳ２２でＮｏ）、制御手段２２は、ステップＳ２４に処理を進める。

ステップＳ２４では、制御手段２２は、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓ（例えば３００秒）が経過したか否かを判断する。圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓが経過していない場合（ステップＳ２４でＮｏ）、制御手段２２は、ステップＳ２２に処理を戻す。一方、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓが経過した場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）、制御手段２２は、冷媒温度センサ９が冷媒配管６から外れていると判断して、ステップＳ２５に処理を進める。

図４に示すステップＳ２５〜Ｓ２７の処理は、図２に示すステップＳ１５〜Ｓ１７の処理と同様の内容であるため、説明を省略する。

次に、図５のタイムチャートを参照して、第２実施形態における冷媒温度センサ９の脱落検知処理についてさらに説明する。図５は、第２実施形態における冷媒温度センサ９の脱落検知処理中のパラメータの動きを表すタイムチャートである。

図５に示すように、時間ｔ０〜ｔ１において、ヒートポンプ装置１００は運転開始前であり、圧縮機２は停止している。したがって、圧縮機２の起動前における冷媒温度センサ９による検出温度は、冷媒温度センサ９の設置場所であるヒートポンプユニット１内の雰囲気温度と概ね等しい初期冷媒温度Ｔｆを示している。

時間ｔ１において制御手段２２が、膨張弁４の開度を所定開度に絞って、圧縮機２を起動させると、時間ｔ１〜ｔ２において、圧縮機２の回転速度が上昇し、設定された所定の回転速度に達する。このとき、熱源側熱交換器５における冷媒が圧縮機２に吸い込まれることによって、熱源側熱交換器５側（低圧側）の冷媒の圧力が低下して、一時的に熱源側熱交換器５側（低圧側）の冷媒温度Ｔが低下し、冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量αより大きくなる（図５の下方のグラフにおいて実線で示す）。ここで、冷媒温度センサ９が冷媒配管６に正しく取り付けられていれば、冷媒温度センサ９による検出温度である冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量αよりも大きくなり（ステップＳ２２でＹｅｓ）、ヒートポンプ装置１００の運転を継続するように制御される（ステップＳ２３参照）。

また、時間ｔ１〜ｔ２において、圧縮機２が再起動される場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はまず一時的に上昇し、その後に低下する（図５の下方のグラフにおいて太い破線で示す）。

一方、冷媒温度センサ９が何らかの原因で冷媒配管６から外れている場合には、冷媒温度センサ９による検出温度はほとんど変化しない（図５の下方のグラフにおいて一点鎖線で示す）。この場合、圧縮機２の起動時から所定時間ｔ_ｓの間においてずっと、冷媒温度センサ９による検出温度である冷媒温度Ｔの低下量が所定低下量α以下となる（ステップＳ２２でＮｏ）。このため、冷媒温度センサ９が冷媒配管６から外れていると判断されて、圧縮機２の停止を含むエラー処理が実行される（ステップＳ２５，Ｓ２７参照）。

このように第２実施形態によれば、前記した第１実施形態と同様に、ヒートポンプ回路７における低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ９の冷媒配管６からの脱落を検知することができるヒートポンプ装置１００を提供できる。

また、第２実施形態では、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度として、圧縮機２の起動前における冷媒温度センサ９による検出温度が取得される。このような構成によれば、圧縮機２の起動前における冷媒温度センサ９による検出温度は冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度と概ね等しいため、圧縮機２の起動前における冷媒温度センサ９による検出温度を記憶しておくことによって、冷媒温度センサ９の設置場所の雰囲気温度を、他のセンサを利用することなく得ることができる。また、冷媒温度Ｔの変化を直接把握することができる。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。また、前記実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。

例えば、第１実施形態では、ステップＳ１２においてＴ_ｏｕｔ−Ｔ＞α、またはＴ−Ｔ_ｏｕｔ＞βとなったか否かが判断されているが、第２実施形態と同様の趣旨でＴ_ｏｕｔ−Ｔ＞αとなったか否かのみが判断されるように構成されてもよい。また、第２実施形態では、ステップＳ２２においてＴｆ−Ｔ＞αとなったか否かのみが判断されているが、第１実施形態と同様の趣旨でＴｆ−Ｔ＞α、またはＴ−Ｔｆ＞βとなったか否かが判断されるように構成されてもよい。

また、前記した実施形態では、地中熱交換器１０を１本だけ地中に設置しているが、地中熱交換器１０は地中に複数設置されていてもよく、その複数の地中熱交換器１０は互いに並列に接続されていてもよく、直列に接続されていてもよい。

また、前記した実施形態では、地中熱交換器１０を地中に設置するものとし、地中熱交換器１０は地中に直接埋設され地中熱を採熱しているが、地中熱交換器１０を井戸等の中に設置し、例えば暖房運転の場合には地中熱によって温められた井戸水から採熱するものも地中熱交換器１０を地中に設置するものに含まれるものである。

また、前記した実施形態では、地中熱を利用する温水循環式の地中熱ヒートポンプ装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば、地中熱を利用する地中熱ヒートポンプエアコンや、空気熱および地中熱を熱源とする複合熱源ヒートポンプ装置にも適用可能である。

２圧縮機
３負荷側熱交換器
４膨張弁（減圧手段）
５熱源側熱交換器
６冷媒配管
７ヒートポンプ回路
９冷媒温度センサ
１０地中熱交換器（熱源）
１１地中熱配管（熱媒配管）
１２地中熱循環回路（熱源側循環回路）
１３地中熱循環ポンプ（熱源側循環ポンプ）
２２制御手段
２４外気温センサ
１００ヒートポンプ装置
α 所定低下量
β 所定上昇量

Claims

圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、および熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、
前記熱源側熱交換器、および熱源を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、
該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、
前記ヒートポンプ回路における前記熱源側熱交換器側の冷媒配管に取り付けられ、低圧側の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、
前記圧縮機の起動時から所定時間の間、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の低下量が所定低下量以下である場合に、前記冷媒温度センサの検出異常に基づくエラー処理を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とするヒートポンプ装置。
外気温度を検出する外気温センサを備え、
前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度として、前記外気温センサによる検出温度が取得されることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度として、前記圧縮機の起動前における前記冷媒温度センサによる検出温度が取得されることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
前記制御手段は、前記圧縮機の起動時から所定時間の間、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の低下量が所定低下量以下であり、かつ、前記冷媒温度センサの設置場所の雰囲気温度に対する該冷媒温度センサによる検出温度の上昇量が所定上昇量以下である場合に、前記冷媒温度センサの検出異常に基づくエラー処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。