JP5972456B2 - ヒートポンプ給湯機及びヒートポンプ給湯機を備えた貯湯システム - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯機及びこのヒートポンプ給湯機を備えた貯湯システムに関する。

近年、脱フロン化の流れを受けて自然冷媒を用いたヒートポンプ装置の開発が盛んに進められている。中でも、二酸化炭素（ＣＯ_２ ）を冷媒としたヒートポンプ装置の普及は年々増加傾向にある。このＣＯ_２ は、オゾン破壊係数が０、地球温暖化係数が１と いう特性を有しているため、環境への負荷を小さくできるという利点がある。また、ＣＯ_２ は、毒性が無く、可燃性も無いという点で安全性に優れており、入手が容易であり、比較的安価であるという利点も有している。

さらに、圧縮機から吐出された高圧側のＣＯ_２ は、フロン系の冷媒とは異なり、超臨界状態となるという特性を有している。すなわち、この超臨界状態のＣＯ_２ は、熱交換によって他の流体（例えば、水や空気、冷媒等）に熱を与えるときに、凝縮せず、超臨界状態のままなのである。このような特性を有するＣＯ_２ は、状態遷移による損失が少なく、ヒートポンプ装置の中でも高温が要求されるものに適している。そこで、ＣＯ_２ を冷媒として使用し、ＣＯ_２ の利点を活用し、水を９０［℃］以上の高温にまで沸き上げるようにしたヒートポンプ給湯機が種々提案されている。

そのようなものとして、「給湯加熱手段と、前記給湯加熱手段で加熱した温水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段と、前記複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段と、前記選択手段での選択状況に応じて前記給湯加熱手段で加熱し前記貯湯槽に貯湯する給湯加熱運転を制御する制御手段とを具備した」給湯機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このヒートポンプ給湯機では、循環ポンプで給湯の流量制御を行っている。

一般的にヒートポンプ給湯機では、上記特許文献１に記載のように給湯加熱手段で加熱した温水を貯湯槽に送水するために、あるいは貯湯槽に貯湯された温水をヒートポンプ給湯機に循環させて昇温させるために、ポンプが使用される。このポンプは、給湯機に内蔵され、あるいは給湯機に接続される等して設けられる。

また、このような給湯機においては、ヒートポンプ給湯機に供給される水の断水や水圧の低下が生じた場合に対する備えも必要とされる。このため、従来、断水時に圧縮機等を保護するために、圧縮機の吐出側圧力を検出する断水検出手段を備え、断水検出手段の出力に基づいて圧縮機の運転を制御する水冷式冷却装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−３３３０５１号公報（第４頁、図１） 特開平７−２２９６５３号公報（第３頁、図１）

しかしながら、特許文献２に記載の断水検出手段及びこれに基づく圧縮機の制御運転に係る構成を、特許文献１に記載のポンプで給湯の流量制御を行うヒートポンプ給湯機に適用すると、断水時にポンプが故障するおそれがある。前記構成にてポンプが故障するケースとしては、例えば、圧力が上昇しない運転（ポンプ運転モードなど）において断水を検知できずにポンプが故障する場合や、周波数低下抑制制御などにより圧力上昇に時間が掛かり、断水を検出する前にポンプが故障する場合などがある。ポンプが故障すると、断水後にヒートポンプの運転が再開された場合においても、給湯加熱手段で加熱された温水を貯湯槽に送水することができず貯湯できない、あるいは貯湯槽に貯湯された温水をヒートポンプ給湯機に循環させることができないという課題が生じる。

また、特許文献２には、断水検知方法として圧力スイッチが記載されているが、圧力スイッチのような断水検知方法では、断水を誤検知したり、ポンプを故障させてしまったりする可能性がある。以下、図面を参照して具体例を説明する。図８は、従来技術の課題を説明する図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、貯湯槽１と給湯機１３０とが、弁体１３４を有する水流入配管１３１、及び弁体１３５を有する水流出配管１３２で接続された貯湯システムの例を示している。図８（ａ）に示すように、貯湯槽１０１と給湯機１３０とが鳥居形状（上方向に向けて曲げられた符号１８０で示す形状）の水流出配管１３２で接続されている場合や、図８（ｂ）に示すように貯湯槽１０１と給湯機１３０とが逆鳥居形状（下方向に向けて曲げられた符号１８１で示す形状）の水流入配管１３１で接続されている場合には、配管内の空気が抜けずに、ポンプがエア噛みして水又は湯を吸引できなくなり、一時的に流量低下が生じるおそれがある。そうなると、特許文献２に記載の圧力スイッチからなる断水検知手段は、数秒後には復帰する一時的な流量低下であるにもかかわらず、これを誤って断水であると検知する可能性がある。なお、本発明において、水の流量が低下した場合であっても数秒後に復帰するような一時的な流量低下は、断水として扱わないものとする。

また、図８（ｃ）及び図８（ｄ）は、給湯機１３０への接続配管（水流出配管及び水流入配管を含む）及び接続配管に設けられる弁の一例を示す図である。図８（ｃ）に示すように給湯機１３０の接続配管に三方弁１８２が接続されている場合や、図８（ｄ）に示すように給湯機１３０の接続配管に二つ以上の二方弁（二方弁１８３ａ、１８３ｂ）が接続されている場合には、流路切り替えなどの弁動作時に、一時的な流量低下が生じる。図９は、図８（ｄ）に示す二方弁１８３ａ、１８３ｂを用いて流路切り替えを行うときの弁開度と流量との関係の一例を示すグラフである。図９に示すように、流路を切り替えるために二方弁１８３ａ、１８３ｂを動作させると、一時的な流量低下が生じる。また、図示しないが、三方弁１８２においても図９と同様に一時的な流量低下が生じる。この場合、特許文献２に記載の圧力スイッチからなる断水検知手段は、この一時的な流量低下を、誤って断水であると検知する可能性がある。

さらに、前記のような一時的な流量低下が発生した場合に、機器保護のために圧縮機等の運転を停止させたとしても、異常停止の原因を追及する際に、再現性が無く原因の解明が困難という課題が生じる。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、一時的な流量低下が生じた場合でも、その後支障無く運転を行うことのできるヒートポンプ給湯機及びこのヒートポンプ給湯機を備えた貯湯システムを提供するものである。

本発明に係るヒートポンプ給湯機は、圧縮機、冷媒−水熱交換器、減圧装置、及び蒸発器が少なくとも配管接続され、前記冷媒−水熱交換器において冷媒と水とが熱交換するヒートポンプサイクル装置と、前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を検知する流量検知手段と、前記ヒートポンプサイクル装置の運転を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ヒートポンプサイクル装置の運転モードとして、前記冷媒−水熱交換器で冷媒と熱交換する水を貯める貯湯槽と前記冷媒−水熱交換器との間で水を循環させる循環モード、及び水を前記貯湯槽に貯める貯湯モードを有し、前記制御手段は、前記流量検知手段により検知された水の流量が閾値よりも低い状態が、設定時間以上継続すると、断水異常と判定して前記ヒートポンプサイクル装置の運転を停止させるものであり、前記制御手段は、前記循環モードで前記ヒートポンプサイクル装置を運転しているときに前記断水異常と判定すると、前記貯湯モードに切り替えるものである。

本発明によれば、冷媒−水熱交換器を流れる水の流量が閾値よりも低い状態が、設定時間以上継続すると、断水異常と判定し、ヒートポンプサイクル装置の運転を停止するように構成した。このため、例えばノイズなどによる流量検知手段の誤動作や一時的な流量低下等による、断水状態の誤検知を抑制できる。また、一時的な流量低下が生じた場合でも、冷媒−水熱交換器に水を循環させるポンプが故障しない範囲で、一時的な流量低下の後も支障無く運転を行うことができるという効果が得られる。

本発明の実施の形態１に係る貯湯システム１００を示す配管回路図である。 本発明の実施の形態１に係る給湯機３０を示す配管回路図である。 本発明の実施の形態１に係る給湯機３０の断水検知の判定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量と経過時間の関係の一例を示すグラフである。 ポンプ内蔵部品の温度と動作経過時間との関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る貯湯システム１００を示す配管回路図である。 本発明の実施の形態２に係る給湯機３０の動作を説明するフローチャートである。 給湯機１３０と貯湯槽１０１との配管接続形態の一例を示す図である。 給湯機１３０に対して二方弁が二つ接続されている場合において、流路切り替え動作をさせたときの弁開度と流量の関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係るヒートポンプ給湯機を、貯湯槽を備えた貯湯システムに適用した場合の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通している。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る貯湯システム１００を示す配管回路図である。なお、図１には、破線の矢印で水の流れ方向も示している。本実施の形態に係る貯湯システム１００は、貯湯槽１と、貯湯槽１の水を加熱する手段であるヒートポンプ給湯機３０（以下、単に給湯機３０と称する）とを備える。貯湯槽１には、給湯機３０で加熱された温水が貯留され、この貯湯槽１から温水を使用する設備（例えば浴室や台所等）の給水栓へと温水が供給される。

貯湯槽１の下部は、貯湯槽１内の水を給湯機３０へ流入させる水流入配管３１を介して給湯機３０と接続されている。貯湯槽１の下部には、水流入配管３１が接続された部位と概ね同じ高さ位置の水温を検出する温度検出器２が設けられている。温度検出器２は、水温を検出可能なものであれば具体的構成は限定されない。また、貯湯槽１の上部、詳しくは水流入配管３１が接続された部位よりも上部は、給湯機３０から流出する水が流れる水流出配管３２を介して、給湯機３０と接続されている。水流入配管３１は、貯湯槽１と給湯機３０との間で分岐しており、この分岐した配管を水流入配管３１ａと称する。水流入配管３１ａは、給水配管４を介して受水槽３と接続されている。受水槽３は、貯湯システム１００に供給する水を貯めるタンクである。給水配管４には、受水槽３から給湯機３０への給水量を制御する給水弁５が設けられている。

水流入配管３１及び水流出配管３２のそれぞれには、給湯機３０のメンテナンスや交換の際に給湯機３０と貯湯槽１との間の水の配管経路を遮断するため、例えば手動弁である弁体が設けられている。具体的には、水流入配管３１には、弁体３３と弁体３４とが直列に設けられており、弁体３３と弁体３４との間から水流入配管３１ａが分岐している。また、水流出配管３２には、弁体３５が設けられている。

貯湯槽１の上部には、図示しない給水栓と接続される給湯配管６の一端が接続されている。この給湯配管６には、貯湯槽１に貯留されている温水を給水栓へ送るための給湯ポンプ７が設けられている。また、貯湯槽１の下部、詳しくは給湯配管６が接続された部位よりも下側には、戻り配管８の一端が接続されている。なお、給湯ポンプ７は、戻り配管８に設けられていてもよい。

次に、給湯機３０の構成を説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る給湯機３０を示す配管回路図である。なお、図２には、破線の矢印で水の流れ方向を示し、実線の矢印で冷媒の流れ方向を示している。本実施の形態に係る給湯機３０は、熱源としてヒートポンプサイクル装置（冷凍サイクル装置と同じ）５０を備えている。本実施の形態では、ヒートポンプサイクル装置５０には、ＣＯ_２ 冷媒が用いられている。高圧のＣＯ_２ 冷媒は、超臨界状態になるという特性を有している。つまり、この超臨界状態のＣＯ_２ 冷媒は、熱交換によって他の流体（ここでは、水）に熱を与えるときに凝縮せず、超臨界状態のままである。このため、状態遷移による損失が少なく、水を高温に加熱するのに適している。

このヒートポンプサイクル装置５０は、圧縮機５１、放熱器である冷媒−水熱交換器５２、減圧装置５３及び蒸発器５４が、順次配管接続されて冷媒回路が形成されている。圧縮機５１は、冷媒流入配管５５を介して冷媒−水熱交換器５２と接続されている。冷媒−水熱交換器５２は、冷媒流出配管５６を介して減圧装置５３と接続されている。また、減圧装置５３は蒸発器５４と配管接続され、この蒸発器５４は圧縮機５１と配管接続されている。なお、ヒートポンプサイクル装置５０で用いる冷媒はＣＯ_２に限定されず、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２などのＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどのＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒、もしくは炭化水素やヘリウムのような自然冷媒等の種々の冷媒が使用可能である。この場合、冷媒−水熱交換器５２は凝縮器として機能する。

このヒートポンプサイクル装置５０において、圧縮機５１から吐出された高温で高圧の冷媒は、冷媒−水熱交換器５２に流入し、冷媒−水熱交換器５２を流れる流体（本実施の形態では水）との間で熱交換して放熱し、冷媒−水熱交換器５２から流出する。冷媒−水熱交換器５２から流出した冷媒は、減圧装置５３において減圧され、蒸発器５４に流入して昇温し、圧縮機５１に吸入される。冷媒−水熱交換器５２の数は限定されず、要求される水の加熱量に合わせて一又は複数の冷媒−水熱交換器５２を設けることができる。

冷媒−水熱交換器５２には、水流入配管３１及び水流出配管３２が接続されている。水流入配管３１を通って冷媒−水熱交換器５２に流入した水は、冷媒−水熱交換器５２を流れる冷媒との間で熱交換を行い、水流出配管３２を通って貯湯槽１（図１参照）に送られる。また、水流入配管３１には、冷媒−水熱交換器５２に水を送る給水ポンプ３６が設けられている。給水ポンプ３６は、回転数を可変とすることにより流量を調節できるものであってもよいし、流量（回転数）が一定のものであってもよい。また、給水ポンプ３６は、水流出配管３２に設けられていてもよい。また、給水ポンプ３６は、図２に示すように給湯機３０に内蔵されていてもよいし、水流入配管３１又は水流出配管３２の給湯機３０の外郭から露出した部位に設けられていてもよい。

水流入配管３１には、冷媒−水熱交換器５２を流通する水の流量を検知する流量検知手段４０が設けられている。流量検知手段４０は、例えば電気式、機械式、超音波式、あるいは熱式等の任意の流量センサで構成することができる。なお、図２の例では、流量検知手段４０は、体積形流量検出装置を使っているため、キャビテーションが発生する可能性がある給水ポンプ３６の通過前や、気泡が発生する可能性がある冷媒−水熱交換器５２の通過後の位置を避け、圧力が最も高くなる位置として、水流入配管３１の給水ポンプ３６と冷媒−水熱交換器５２との間に、流量検知手段４０を設けている。

給湯機３０の筐体内には、流量検知手段４０及び温度検出器２が検知した情報が入力されるとともに、少なくとも給湯ポンプ７、弁体３４、３５、及び圧縮機５１の運転を制御する制御手段６０を備えている。減圧装置５３が、弁開度を調整可能な膨張弁で構成されている場合には、この減圧装置５３の動作を制御手段６０が制御することもできるし、弁体３４や弁体３５が開度調整可能な弁であれば、これらを制御手段６０が制御することもできる。本実施の形態では、図２に示すように制御手段６０が給湯機３０の筐体内に設けられているが、制御手段６０の設置位置は任意である。制御手段６０は、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。なお、制御手段６０が実現する機能を、任意の単位で物理的に分散された装置にて実現することもできる。また、この制御手段６０は、書き換え可能な記憶手段６１を有しており、後述するように流量検知手段４０が検知した流量を記憶手段６１に記録することができる。

また、給湯機３０には、給湯機３０の運転状態や使用者に対して報知すべき情報を報知する報知手段６２が設けられている。報知手段６２は、例えば、情報を視覚的に表示する液晶モニター等の表示装置、又は情報を聴覚的に報知するスピーカやブザー等の音声出力装置である。なお、報知手段６２として表示装置と音声出力装置の両方を設けてもよいし、いずれか一方を設けてもよい。

次に動作について説明する。
本実施の形態の貯湯システム１００は、貯湯槽１に貯留されている水、もしくは受水槽３に貯留されている水を、給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で加熱し、貯湯槽１へ送る。そして、本実施の形態の制御手段６０は、給湯機３０の運転モードとして、給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）と貯湯槽１との間で水を循環させて加熱する循環モードと、給湯機３０で加熱した温水を貯湯槽１に貯湯する貯湯モードという少なくとも二つの運転モードを有する。貯湯モードは、受水槽３から供給される水を給湯機３０で加熱して貯湯槽１へ貯湯し、貯湯槽１から給湯機３０へは水を送らない点において循環モードと異なる。以下、図１、図２を参照して、循環モードと貯湯モードの動作概要を説明する。

循環モードの場合、給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で加熱される水は、貯湯槽１に貯留されている水である。貯湯槽１内の水は、上部ほど水温が高く、下部に向かうにしたがって水温が低くなっている。本実施の形態では、貯湯槽１内の下部に設けられた温度検出器２の検出水温が、所定の加熱開始温度以下となったときに、制御手段６０は、貯湯槽１に貯留されている水の加熱を開始すべく給湯機３０を運転する。貯湯槽１に貯留されている水の加熱を開始する際、制御手段６０は、弁体３３、弁体３４、及び弁体３５を開くとともに、給水ポンプ３６を動作させる。貯湯槽１の下部に貯留されている水は、水流入配管３１を介して給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）へ送られる。そして、この水は、給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で加熱され、温水となる。この温水は、水流出配管３２を介して貯湯槽１に流入する。そして、温度検出器２の検出温度が所定の加熱終了温度に達すると、貯湯槽１に貯留されている水の加熱が終了する。貯湯槽１に貯留されている温水は、給湯ポンプ７が動作すると、給湯配管６を介して図示しない給水栓へと供給される。

貯湯槽１に貯留されている温水が、給湯配管６を介して図示しない給水栓に供給されると、貯湯槽１内の水の量が減少する。そうすると、制御手段６０は、貯湯モードで動作を開始する。貯湯槽１内の水の量が所定量まで減少して貯湯モードでの動作を開始すると、弁体３３が閉じられ、給水弁５が開かれる。給水弁５が開かれると、受水槽３に貯留されていた水が水流入配管３１ａを介して給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）へ送られる。そして、この水は、給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で加熱され、温水となる。この温水は、水流出配管３２を介して貯湯槽１に流入し、給湯配管６を介して図示しない給水栓へと供給される。

続いて、給湯機３０の断水検知の判別動作について説明する。
なお、断水異常の判定に係る動作は、循環モードと貯湯モードのいずれの運転モードであっても同じであるので、ここでは、貯湯槽１に貯留されている水を給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で加熱する循環モードを例に、貯湯システム１００及び給湯機３０の動作を説明する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る給湯機３０の断水検知の判定処理を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施の形態に係る冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量と経過時間の関係の一例を示すグラフである。

制御手段６０は、給湯機３０の運転を開始する（ステップＳ１）。給湯機３０の運転を開始すると、流量検知手段４０は、冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量を周期的（例えば３０秒毎）に検知する。また、流量検知手段４０によって周期的に検知された流量は、例えばリングバッファ形式で記憶手段６１に記憶される。したがって、記憶手段６１には、現時点から遡った所定期間分の冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量が、記憶されている。

制御手段６０は、流量検知手段４０が検知した冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量が閾値よりも低下した状態（以下、単に流量低下状態と称する場合がある）が、設定時間Ｔ１（本実施の形態では１８０秒）以上継続するか否かを判定する（ステップＳ２）。図４（ａ）に示すように、流量低下状態の継続時間が、設定時間Ｔ１（１８０秒）未満の場合には（図３のステップＳ２；Ｙｅｓ）、制御手段６０は、断水異常とは判定を下さず、ステップＳ１に戻って給湯機３０の運転を継続させる。一方、図４（ｂ）に示すように、流量低下状態の継続時間が、設定時間Ｔ１（１８０秒）以上となった場合には（図３のステップＳ２；Ｎｏ）、制御手段６０は、断水異常が発生したと判定し、ステップＳ３に進む。

なお、ステップＳ２で設定している設定時間Ｔ１は貯湯システム１００の現地の接続配管経路や、貯湯システム１００に使用されるポンプにあわせて可変の値であり、本実施の形態１では、設定時間Ｔ１を、６０秒以上１８０秒以下の範囲で設定する。ここで、設定時間Ｔ１の設定根拠について説明する。

まず、設定時間Ｔ１の範囲の下限（６０秒）については、次の二つの根拠による。
第一の根拠としては、図８（ｃ）に示すようにヒートポンプ給湯機の接続配管に三方弁が接続されている場合や、図８（ｄ）に示すようにヒートポンプ給湯機の接続配管に二方弁が二つ以上接続されている場合に、流路切り替えなどの弁動作時に図９に示すように一時的な流量低下が生じ、流量検知手段４０が断水を検知する可能性があるが、その際の流量低下の検知時間は６０秒未満となることが挙げられる。このため、設定時間Ｔ１の範囲の下限を６０秒としておけば、三方弁や二方弁の弁動作時の一時的な流量低下を、断水状態であると誤判定することを抑制できる。
また、第二の根拠としては、流量検知手段４０がノイズ等の影響を受けて誤作動し、一時的に流量を検出できず、流量低下を検知する可能性があるが、その際の流量低下検知時間は６０秒未満となることが挙げられる。
これら二つの根拠より、設定時間Ｔ１の範囲の下限を６０秒としている。

続いて、設定時間Ｔ１の範囲の上限（１８０秒）については、次の根拠による。
給湯機３０に内蔵又は給湯機３０を用いた貯湯システム１００に使用されるポンプ（例えば、給湯ポンプ７や給水ポンプ３６など）が、断水状態で運転を継続した場合、流体によるポンプの冷却効果が得られなくなる。ここで、図５は、ポンプの温度と動作経過時間との関係の一例を示すグラフであり、流量が閾値よりも低下している状態でポンプを動作させた場合のグラフを示している。図５に示すように、流量が低下した状態でのポンプの動作時間の経過に伴い、ポンプに内蔵されている部品（例えば軸や基板など）の温度が上昇していき、動作保証温度以上に過熱して故障するおそれがある。よって、ポンプに内蔵されている部品が動作保証温度に至るまでの時間（図５では例えば３６０秒）に対し、裕度（例えば２倍）を確保し得る最大時間として、設定時間Ｔ１の範囲の上限を１８０秒とする。

以上のような理由から、設定時間Ｔ１の範囲を、６０秒以上１８０秒以下としている。設定時間Ｔ１は、６０秒以上１８０秒以下の範囲で、メンテナンス担当者等によって制御手段６０に対して設定される。設定時間Ｔ１の制御手段６０への設定は、制御手段６０のＣＰＵが実行するプログラムを書き換える、あるいは図示しない操作スイッチを用いて制御手段６０への信号を切り替える、等の任意の構成によって実現される。

図３の説明を続ける。
図３のステップＳ３では、制御手段６０は、断水異常を検知したことを、報知手段６２に報知させる。また、給水ポンプ３６や圧縮機５１などの機器を保護するため、制御手段６０はこれら機器を停止させる。停止方法は、制御手段６０から各機器に対して指令を直接出力してもよいし、その他の装置を介して停止させてもよい。例えば、圧縮機５１に高圧遮断装置を設け、この高圧遮断装置を介して圧縮機５１を停止させることができる。

また、前述のように記憶手段６１には、冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量が周期的に（例えば３０秒毎に）記憶されている。制御手段６０は、流量低下状態が設定時間Ｔ１（１８０秒間）以上継続し、断水異常であると判定して給湯機３０の運転を停止した場合には、記憶手段６１に記憶されている運転停止前の例えば１０回分の検知流量を、異常データとして記憶手段６１に別途記録する（ステップＳ４）。すなわち、本実施の形態１では、制御手段６０及び記憶手段６１が、本発明の記録手段として機能する。

以上のように、制御手段６０は、流量検知手段４０が流量低下を検知した際、流量低下状態の継続時間に応じて、断水であるか否かを判定するようにしたので、一時的な流量低下状態を断水と判定してしまうことによる断水の誤検知を抑制できる。一時的な流量低下であれば断水と判定しないので、貯湯システム１００に使用されるポンプが故障しない範囲で、一時的な流量低下が生じた場合でも、それ以後支障無く給湯機３０の運転を実行できる。また、制御手段６０は、流量検知手段４０が流量低下を検知した際、流量低下が検知される継続時間に応じて断水異常であるか否かを適正に検知するため、再現性がある状況にて断水異常を検知することができる。

また、本実施の形態１では、断水異常と判定されて給湯機３０の動作が停止した場合、停止前に流量検知手段４０が検知した流量を、異常データとして記録に残す。このため、ヒートポンプ給湯機の異常停止の原因が断水であるかを、メンテナンス担当者が後から確認することができ、異常停止の原因解析が容易になる。

実施の形態２．
実施の形態１では、断水異常が検知されると、給湯機３０の動作を停止する動作例を説明した。
ここで、例えば、図６に示すように貯湯槽１内の水位７０が水流入配管３１の接続部位よりも低くなっている場合や、弁体３３が故障している場合など、貯湯槽１から給湯機３０への水の搬送に係る構成が断水異常の原因であることがある。そのような場合に給湯機３０の動作を停止すると、貯湯槽１に温水を貯める動作が停止することになるので、湯切れが生じて使用者に不便を感じさせる可能性がある。また、断水異常の原因が、貯湯槽１内の水位が水流入配管３１の接続部位よりも低くなっていることや、弁体３３の故障である場合には、給湯機３０自体の動作には支障が無く、受水槽３から供給される水を給湯機３０に供給すれば問題無く給湯機３０が動作できる可能性がある。

そこで、本実施の形態２では、このような課題を解決する給湯機３０の動作を説明する。本実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図６は、本発明の実施の形態２に係る貯湯システム１００を示す配管回路図である。図６では、説明のために貯湯槽１内の水位７０を図示しているが、図６に示す貯湯システム１００の構成は図１と同じであり、図示されていないが図１と同様に温度検出器２も設けられている。

図７は、本発明の実施の形態２に係る給湯機３０の動作を説明するフローチャートである。本実施の形態２の制御手段６０は、実施の形態１と同様に給湯機３０の運転モードとして、給湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）と貯湯槽１との間で水を循環させて加熱する循環モードと、給湯機３０で加熱した温水を貯湯槽１に貯湯する貯湯モードという少なくとも二つの運転モードを有する。以下、図７を参照して説明する。

制御手段６０は、給湯機３０の運転を開始すると（ステップＳ１０）、運転モードが循環モードか否か、言い替えると貯湯モードか否かを判定する（ステップＳ１１）。給湯機３０が循環モードであれば（Ｓ１１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５へ、給湯機３０が貯湯モードであれば（Ｓ１１；Ｎｏ）、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、制御手段６０は、流量検知手段４０が流量低下を検知した際、流量低下状態が設定時間Ｔ１（本実施の形態では１８０秒）以上継続するか否かを判定する。流量低下状態の継続時間が、設定時間Ｔ１（１８０秒）未満の場合には（Ｓ１２；Ｙｅｓ）、制御手段６０は、断水異常と判定を下さず、ステップＳ１０に戻りそのまま運転を継続させる。一方、流量低下状態が設定時間Ｔ１（１８０秒）以上継続した場合には（Ｓ１２；Ｎｏ）、断水異常が発生したと判定し、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、制御手段６０は、断水異常を検知したことを、報知手段６２に報知させる。また、給水ポンプ３６や圧縮機５１などの機器を保護するため、制御手段６０はこれら機器を停止させる。停止方法は、制御手段６０から各機器に対して指令を直接出力してもよいし、その他の装置を介して停止させてもよい。例えば、圧縮機５１に高圧遮断装置を設け、この高圧遮断装置を介して圧縮機５１を停止させることができる。このように本実施の形態２において、貯湯モードでの動作中に断水を検知した場合には、実施の形態１と同様に給湯機３０の運転を停止するようにしている。

また、実施の形態１で述べたように記憶手段６１には、冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量が周期的に（例えば３０秒毎に）記憶されており、制御手段６０は、記憶手段６１に記憶された給湯機３０の運転停止前の例えば１０回分の検知水流量を、異常データとして記憶手段６１に別途記録する（ステップＳ１４）。すなわち、本実施の形態２では、制御手段６０及び記憶手段６１が、本発明の記録手段として機能する。

ステップＳ１５では、制御手段６０は、流量検知手段４０が流量低下を検知した際、流量低下状態が設定時間Ｔ１（１８０秒）継続するか否か、を判定する。流量低下状態の継続時間が設定時間Ｔ１（１８０秒）未満の場合は（Ｓ１５；Ｙｅｓ）、制御手段６０は、断水異常と判定を下さず、ステップＳ１０に戻りそのまま運転を継続させる。一方、流量低下状態が設定時間Ｔ１（１８０秒）以上継続した場合は（Ｓ１５；Ｎｏ）、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、制御手段６０は、循環モードで動作中に断水異常を検知したことを、報知手段６２に報知させる。また、給水ポンプ３６や圧縮機５１などの機器を保護するため、制御手段６０はこれら機器の動作を停止させる。停止方法は、制御手段６０から各機器に対して指令を直接出力してもよいし、その他の装置を介して停止させてもよい。例えば、圧縮機５１に高圧遮断装置を設け、この高圧遮断装置を介して圧縮機５１を停止させることができる。

また、実施の形態１で述べたように記憶手段６１には、冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量が周期的に（例えば３０秒毎に）記憶されており、制御手段６０は、記憶手段６１に記憶された給湯機３０の運転停止前の例えば１０回分の検知水流量を、異常データとして記憶手段６１に別途記録する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７の後、制御手段６０は、待機時間Ｔ２（例えば２００秒間）経過するまで待機し、その後、循環モードについては運転を許可しないが、貯湯モードについては運転を許可してこれを開始し（ステップＳ１８）、ステップＳ１９へ進む。その際、循環モードでの動作中に断水状態を検知したことを、報知手段６２で報知した状態を維持する。なお、ステップＳ１８の待機時間Ｔ２の値（２００秒間）は一例であり、断水状態が発生したために加熱された機器（例えば給水ポンプ３６や圧縮機５１など）が、運転上支障の無い温度まで冷却される時間を設定する。

ステップＳ１９では、貯湯モードでの運転を実行しつつ、制御手段６０は、流量検知手段４０が流量低下を検知した際、流量低下状態が１８０秒間継続するか否か、を判定する。流量低下状態の検知時間が設定時間Ｔ１（１８０秒）未満の場合は（Ｓ１９；Ｙｅｓ）、制御手段６０は、断水異常と判定を下さず、ステップＳ１９において貯湯モードでの運転を継続させる。一方、流量低下状態が設定時間Ｔ１（１８０秒）以上継続した場合は（Ｓ１９；Ｙｅｓ）、制御手段６０は断水異常であると判定して、ステップＳ１３に進む。

以上のように本実施の形態２では、制御手段６０は、流量検知手段４０が流量低下を検知した際、流量低下状態の継続時間に応じて、断水であるか否かを判定するようにしたので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

さらに本実施の形態２では、貯湯槽１に貯湯された温水を給湯機３０で循環させて加熱する循環モードでの動作中に断水を検知し、給湯機３０の運転を停止した場合においても、給湯機３０で加熱した温水を貯湯槽１に貯湯する貯湯動作モードでの運転を実行することができる。このため、例えば貯湯槽１内の水不足や貯湯槽１から給湯機３０への水の搬送経路に不具合がある場合等には、給湯機３０の運転を停止させることなく貯湯槽１に温

なお、上記実施の形態１、２では、給湯機３０を、貯湯槽１を有する貯湯システム１００に適用した例を説明したが、貯湯槽１を介さず、給湯機３０から給水栓に直接給湯するようにしてもよい。また、実施の形態１、２で説明に使用した各数値は、例示であり、本発明を限定するものではない。

１ 貯湯槽、２ 温度検出器、３ 受水槽、４ 給水配管、５ 給水弁、６ 給湯配管、７ 給湯ポンプ、８ 戻り配管、３０ ヒートポンプ給湯機、３１ 水流入配管、３１ａ 水流入配管、３２ 水流出配管、３３ 弁体、３４ 弁体、３５ 弁体、３６ 給水ポンプ、４０ 流量検知手段、５０ ヒートポンプサイクル装置、５１ 圧縮機、５２ 冷媒−水熱交換器、５３ 減圧装置、５４ 蒸発器、５５ 冷媒流入配管、５６ 冷媒流出配管、６０ 制御手段、６１ 記憶手段、６２ 報知手段、１００ 貯湯システム。

Claims (7)

1. 圧縮機、冷媒−水熱交換器、減圧装置、及び蒸発器が少なくとも配管接続され、前記冷媒−水熱交換器において冷媒と水とが熱交換するヒートポンプサイクル装置と、
   前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を検知する流量検知手段と、
   前記ヒートポンプサイクル装置の運転を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ヒートポンプサイクル装置の運転モードとして、前記冷媒−水熱交換器で冷媒と熱交換する水を貯める貯湯槽と前記冷媒−水熱交換器との間で水を循環させる循環モード、及び水を前記貯湯槽に貯める貯湯モードを有し、
   前記制御手段は、前記流量検知手段により検知された水の流量が閾値よりも低い状態が、設定時間以上継続すると、断水異常と判定して前記ヒートポンプサイクル装置の運転を停止させるものであり、
   前記制御手段は、前記循環モードで前記ヒートポンプサイクル装置を運転しているときに前記断水異常と判定すると、前記貯湯モードに切り替えるヒートポンプ給湯機。
2. 前記流量検知手段により検知された水の流量が閾値よりも低い状態が、設定時間以上継続して、前記ヒートポンプサイクル装置の運転が停止した際に、前記ヒートポンプサイクル装置の運転が停止する前に前記流量検知手段により検知された前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を、異常データとして記録する記録手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
3. 前記設定時間は可変の値である、請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記制御手段が前記断水異常と判定したときに、前記断水異常である旨を報知するとともに、前記循環モードから前記貯湯モードに切り替わった後も、前記断水異常である旨の報知を継続する報知手段を備えた請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記制御手段が前記断水異常と判定したときに、前記断水異常である旨を報知する報知手段を備えた請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
6. 前記設定時間は、６０秒以上１８０秒以下の範囲である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機と、
   前記ヒートポンプ給湯機に設けられた前記冷媒−水熱交換器において冷媒と熱交換する水を貯める貯湯槽とを備えた貯湯システム。

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