(57)【要約】【課題】断水状態が発生することを防止できるヒートポンプ給湯機を得る。また、第２の目的は、断水状態の原因を判別することが可能なヒートポンプ給湯機を得る。【解決手段】冷媒と水とが熱交換する冷媒−水熱交換器５２と、冷媒−水熱交換器５２を流通する水の流量を調整する給水ポンプ３９と、冷媒−水熱交換器５２から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段５６とを備え、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上の場合、制御手段６０は、冷媒−水熱交換器５２を流通する水の流量を増加させるように給水ポンプ３９を制御する。【選択図】図３
2010127574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と水とが熱交換する冷媒−水熱交換器と、
該冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を調整する水流量制御手段と、
前記冷媒−水熱交換器から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、
を備え、
前記冷媒温度検出手段の検出温度が第１の所定温度以上の場合、
制御手段は、
前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させるように、前記水流量制御手段を制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
前記冷媒温度検出手段の検出温度が前記第１の所定温度以上となり、前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させるように前記水流量制御手段を制御した後の状態において、
前記冷媒温度検出手段の検出温度が第２の所定温度以上の場合、
前記制御手段は、
前記冷媒−水熱交換器に水が流れていない断水状態であると判断し、
前記冷媒−水熱交換器が前記断水状態であると報知することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記冷媒−水熱交換器から流出する水の温度を検出する水温検出手段を備え、
前記断水状態において、
前記制御手段は、
前記水温検出手段の検出温度が第３の所定温度以上の場合、
前記断水状態となっている原因は、前記冷媒−水熱交換器の水流れ上流側及び下流側が閉塞されている状態となっているためと判断し、
前記水温検出手段の検出温度が前記第３の所定温度よりも小さい場合、
前記断水状態となっている原因は、前記水流量制御手段の故障であると判断し、
前記断水状態となっている原因を報知することを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
前記冷媒−水熱交換器は複数の冷媒−水熱交換器が上下方向に並列に接続されて構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機を用いた貯湯システムであって、
高温の湯を貯留する第１の貯湯槽と、
中温の湯を貯留する第２の貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機から流出した水が前記第１の貯湯槽に流入する配管経路と前記ヒートポンプ給湯機から流出した水が前記第２の貯湯槽に流入する配管経路とを切り替えるための切替弁と、
を備え、
前記制御手段は、
前記冷媒温度検出手段の検出温度が第１の所定温度以上となり、前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させるように前記水流量制御手段を制御した状態では、
前記ヒートポンプ給湯機から流出した水が前記第２の貯湯槽に流入する配管経路となるように前記切替弁を切り替えることを特徴とする貯湯システム。
【請求項６】
冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度を検出する工程と、
前記冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度が第１の所定温度以上の場合、前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を調整する水流量制御手段を前記水の流量が増加するように制御する工程と、
前記水流量制御手段を制御した後、前記冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度が第２の所定温度以上であるか否かを判定する工程と、
を有することを特徴とするヒートポンプ給湯機の断水原因判別方法。
【請求項７】
前記冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度が第２の所定温度以上であるか否かを判定する工程の後に、
前記冷媒−水熱交換器から流出した水の温度が第３の所定温度以上であるか否かを判定する工程、
を有することを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプ給湯機の断水原因判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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用いた貯湯システム、並びにヒートポンプ給湯機の断水原因判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯機の熱源として冷凍サイクル装置を用いたものが知られている。このようなヒートポンプ給湯機には、一般的に、圧縮機の吐出圧力が過度に上昇することを防止するための高圧遮断装置が設けられている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
高圧遮断装置が作動する要因の一つとして、水を加熱するための冷媒−水熱交換器に水が流れていない状態（以下、ヒートポンプ給湯機の断水状態という）が考えられる。
図６は、冷媒−水熱交換器内の冷媒密度と冷媒−水熱交換器出口での冷媒温度との関係を示す特性図である。この図６では、冷媒−水熱交換器内の冷媒圧力が１０［ＭＰａ］〜１５［ＭＰａ］のときの、冷媒−水熱交換器内の冷媒密度と冷媒−水熱交換器出口での冷媒温度との関係を示している。なお、この図は冷媒としてＣＯ2 冷媒を用いた場合の特性図である。
【０００４】
図６より、冷媒−水熱交換器内の冷媒圧力が同一の条件では、冷媒−水熱交換器出口での冷媒温度の上昇とともに、冷媒−水熱交換器内の冷媒密度が低下することがわかる。また、冷媒−水熱交換器出口での冷媒温度が同一の条件では、冷媒−水熱交換器内の冷媒圧力の上昇とともに、冷媒−水熱交換器内の冷媒密度が上昇することがわかる。
【０００５】
ここでヒートポンプ給湯機が断水状態のとき（又はヒートポンプ給湯機が断水状態になりつつあるとき）の冷媒−水熱交換器出口での冷媒挙動について考察すると、ヒートポンプ給湯機が断水状態のとき（又はヒートポンプ給湯機が断水状態になりつつあるとき）は、冷媒−水熱交換器での水と冷媒との熱交換効率が低下するため、冷媒−水熱交換器出口での冷媒温度が上昇する。冷媒温度が上昇すると、図６に示すように、冷媒−水熱交換器内の冷媒密度が低下する。このとき、冷媒は密度を維持しようとするため（質量保存の法則）、冷媒−水熱交換器内の冷媒圧力が上昇する。この冷媒圧力の上昇により、高圧遮断装置が作動する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３０３８０７号公報（段落００２０、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヒートポンプ給湯機が断水状態となる原因は、主に以下の３つが考えられる。
【０００８】
（１）冷媒−水熱交換器で水を加熱すると、水中に溶存していた空気が気泡となって放出される。この気泡が冷媒−水熱交換器内に滞留すると冷媒−水熱交換器の熱交換効率が低下する。冷媒−水熱交換器の熱交換効率が低下すると、冷媒−水熱交換器から流出した水を目標出湯温度まで上昇させるため、水流量制御手段は、冷媒−水熱交換器に流入させる水の流量を抑制する。しかしながら、さらに冷媒−水熱交換器内に気泡が滞留すると、冷媒−水熱交換器の熱交換器の熱交換効率がさらに低下する。このため、水流量制御手段が冷媒−水熱交換器に流入させる水の流量を抑制しても、冷媒−水熱交換器から流出した水が目標出湯温度まで上昇しなくなる。したがって、冷媒−水熱交換器に水が流れない状態となり、ヒートポンプ給湯機が断水状態となる。
【０００９】
（２）冷媒−水熱交換器に流入させるための水流量制御手段が故障し、冷媒−水熱交換器に水が流れない状態となり、ヒートポンプ給湯機が断水状態となる。
【００１０】
（３）冷媒−水熱交換器の水流れ上流側及び下流側に接続されている弁体等が閉じられること等により、冷媒−水熱交換器の水流れ上流側及び下流側が閉塞されると、冷媒−水熱交換器は密閉回路内に設けられることとなる。したがって、冷媒−水熱交換器に水が流れない状態となり、ヒートポンプ給湯機が断水状態となる。
【００１１】
断水状態に起因して高圧遮断装置が作動した場合、断水状態となった原因を解消しなければヒートポンプ給湯機を復旧（再運転）することができない。
しかしながら、従来のヒートポンプ給湯機は断水状態の原因を判断することができなかったので、断水状態に起因して高圧遮断装置が作動した場合、ヒートポンプ給湯機の復旧に時間がかかってしまうという問題点があった。
【００１２】
本発明は上述のような課題を解消するためになされたものであり、第１の目的は、断水状態が発生することを防止できるヒートポンプ給湯機を得ることである。また、第２の目的は、断水状態の原因を判別することが可能なヒートポンプ給湯機及びこのヒートポンプ給湯機を用いた貯湯システム、並びにヒートポンプ給湯機の断水原因判別方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、冷媒と水とが熱交換する冷媒−水熱交換器と、該冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を調整する水流量制御手段と、前記冷媒−水熱交換器から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、を備え、前記冷媒温度検出手段の検出温度が第１の所定温度以上の場合、制御手段は、前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させるように、前記水流量制御手段を制御するものである。
【００１４】
また、本発明に係る貯湯システムは、上記のヒートポンプ給湯機を用いた貯湯システムであって、高温の湯を貯留する第１の貯湯槽と、中温の湯を貯留する第２の貯湯槽と、前記ヒートポンプ給湯機から流出した水が前記第１の貯湯槽に流入する配管経路と前記ヒートポンプ給湯機から流出した水が前記第２の貯湯槽に流入する配管経路とを切り替えるための切替弁と、を備え、前記制御手段は、前記冷媒温度検出手段の検出温度が第１の所定温度以上となり、前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させるように前記水流量制御手段を制御した状態では、前記ヒートポンプ給湯機から流出した水が前記第２の貯湯槽に流入する配管経路となるように前記切替弁を切り替えるものである。
【００１５】
また、本発明に係るヒートポンプ給湯機の断水原因判別方法は、冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度を検出する工程と、前記冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度が第１の所定温度以上の場合、前記冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させるように水流量制御手段を制御する工程と、前記水流量制御手段を制御する工程の後、前記冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度が第２の所定温度以上であるか否かを判定する工程と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、冷媒温度検出手段の検出温度が第１の所定温度以上となることで、冷媒−水熱交換器の熱交換効率が低下したことを検知できる。このとき、この熱交換効率の低下の原因が冷媒−水熱交換器内での気泡の滞留（断水原因（１））であれば、冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させることにより、冷媒−水熱交換器内の気泡を排出することができる。これにより、ヒートポンプ給湯機が断水状態となることを防止することができる。
【００１７】
このときに冷媒−水熱交換器から排出される水は高温に加熱されていない水である。中温の湯を貯留する第２の貯湯槽にこの水を流入させることで、第１の貯湯槽に貯留されている高温湯の温度低下を防止できる。
【００１８】
また、冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させるように水流量制御手段に指令した後、冷媒−水熱交換器から流出した冷媒の温度が第２の所定温度を上回るか否かを検出することにより、ヒートポンプが断水状態となっているか否かを判別することができる。このとき、熱交換効率の低下の原因が冷媒−水熱交換器内での気泡の滞留（断水原因（１））であれば、冷媒−水熱交換器を流通する水の流量を増加させることにより、冷媒−水熱交換器内の気泡を排出することができる。したがって、断水状態の原因は、断水原因（２）又は断水原因（３）であることを判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態．
本実施の形態では、貯湯槽を備えた貯湯システムに本発明に係る給湯機の一例を用いた場合について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る貯湯システム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、高温用貯湯槽１及び中温用貯湯槽２の２つの貯湯槽を備えている。高温用貯湯槽１は、給湯機３０で加熱された高温水を貯留する貯湯槽である。中温用貯湯槽２は、給湯栓１１から高温水が排出されることを防止するためのものであり、高温用貯湯槽１から供給される高温水を中温水にして貯留する貯湯槽である。
【００２１】
高温用貯湯槽１の下部は、水流入配管３１及びこの水流入配管３１から分岐した水流入配管３１ａを介して給湯機３０と接続されている。この水流入配管３１ａには、高温用貯湯槽１から給湯機３０への配管経路を開閉するための弁体３３が設けられている。また、高温用貯湯槽１の上部は、水流出配管３２及びこの水流出配管３２から分岐した水流出配管３２ａを介して給湯機３０と接続されている。この水流出配管３２ａには、給湯機３０から高温用貯湯槽１への配管経路を開閉するための弁体３５が設けられている。また、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と高温用貯湯槽１との配管経路を遮断するため、例えば手動弁である弁体３７及び弁体３８が設けられている。なお、給湯機３０の詳細については後述する。
【００２２】
高温用貯湯槽１の下部は、受水槽３と接続されている。これら高温用貯湯槽１及び受水槽３は、給水配管４及びこの給水配管４から分岐した給水配管４ａを介して接続されている。また、高温用貯湯槽１の上部は、高温水供給配管６を介して中温用貯湯槽２の中間部と接続されている。この高温水供給配管６には、高温用貯湯槽１に貯留されている高温水を中温用貯湯槽２に送るための高温水供給ポンプ７が設けられている。また、高温水供給配管６は、給水配管４及びこの給水配管４から分岐した給水配管４ｂを介して、受水槽３と接続されている。給水配管４ｂには、受水槽３から中温用貯湯槽２への給水量を制御する給水弁５が設けられている。
【００２３】
中温用貯湯槽２の下部は、水流入配管３１及びこの水流入配管３１から分岐した水流入配管３１ｂを介して給湯機３０と接続されている。この水流入配管３１ｂには、中温用貯湯槽２から給湯機３０への配管経路を開閉するための弁体３４が設けられている。また、中温用貯湯槽２の上部は、水流出配管３２及びこの水流出配管３２から分岐した水流出配管３２ｂを介して給湯機３０と接続されている。この水流出配管３２ｂには、給湯機３０から中温用貯湯槽２への配管経路を開閉するための弁体３６が設けられている。弁体３３及び弁体３４のどちらか一方を開状態とすることにより、高温用貯湯槽１及び中温用貯湯槽２のどちらか一方に貯留されている低温水が給湯機３０に流入する。また、弁体３５及び弁体３６のどちらか一方を開状態とすることにより、高温用貯湯槽１及び中温用貯湯槽２のどちらか一方へ、給湯機３０で加熱された高温水が流入する。
【００２４】
中温用貯湯槽２の上部には、給湯配管８の一端が接続されている。給湯配管８の他端は、給湯配管８ａ及び給湯配管８ｂに分岐されている。この給湯配管８には、中温用貯湯槽２に貯留されている高温水を水−水熱交換器２１や給湯栓１１に送るための給湯ポンプ９が設けられている。給湯配管８ａは、浴槽２３の湯を加熱するための水−水熱交換器２１と接続されている。水−水熱交換器２１は、戻り配管１０を介して中温用貯湯槽２とも接続されている。この水−水熱交換器２１は、浴槽用送り配管２４及び浴槽用戻り配管２５を介して浴槽２３と接続されている。浴槽用送り配管２４には、浴槽２３に貯留されている水を水−水熱交換器２１に送るための循環ポンプ２６が設けられている。一方、給湯配管８ｂは、他端が戻り配管１０に接続されている。この給湯配管８ｂには、給湯栓１１が接続されている。この給湯栓１１は、例えば台所、風呂場、洗面所等に設置される。なお、給湯ポンプ９は戻り配管１０に設けられていてもよい。
【００２５】
（給湯機）
次に、給湯機３０の詳細について説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る給湯機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、熱源として冷凍サイクル装置５０を用いている。また、この冷凍サイクル装置５０には、ＣＯ2 冷媒が用いられている。高圧のＣＯ2 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ＣＯ2 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。
【００２６】
この冷凍サイクル装置５０は、圧縮機５１、放熱器である冷媒−水熱交換器５２、内部熱交換器５３、減圧装置５４及び蒸発器５５により構成されている。圧縮機５１は、冷媒流入配管５７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５８を介して内部熱交換器５３と接続されている。この冷媒流出配管５８には、冷媒−水熱交換器５２から流出した冷媒の温度を検出するため、例えば温度センサ等の冷媒温度検出手段５６が設けられている。内部熱交換器５３は減圧装置５４と接続されており、減圧装置５４は蒸発器５５と接続されている。この蒸発器５５は内部熱交換器５３を介して、圧縮機５１と接続されている。つまり、内部熱交換器５３では、冷媒−水熱交換器５２から減圧装置５４へ流れる冷媒と、蒸発器５５から圧縮機５１へ流れる冷媒とにより、熱交換が行われる。なお、冷媒はＣＯ2 冷媒に限定されず、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。
【００２７】
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。これにより、冷媒−水熱交換器５２を流れる冷媒と、冷媒−水熱交換器５２を流れる水とにより、熱交換が行われる。また、水流入配管３１には、冷媒−水熱交換器５２に水を送るため、流量（回転数）可変の給水ポンプ３９が設けられている。ここで、給水ポンプ３９が本発明の水流量制御手段に相当する。水流出配管３２には、冷媒−水熱交換器５２から流出した水の温度を検出するための水温検出手段４０が設けられている。
【００２８】
なお、給水ポンプ３９は水流出配管３２に設けられていてもよい。また、給湯機３０の外部に配置された水流入配管３１又は水流出配管３２に給水ポンプ３９を設けてもよい。また、水流入配管３１又は水流出配管３２に開度可変の開閉弁を設けても、冷媒−水熱交換器５２に送る水の流量を制御することができる。水流入配管３１又は水流出配管３２に開度可変の開閉弁を設ける場合、給水ポンプ３９は流量（回転数）一定のものでもよい。このとき、開度可変の開閉弁が本発明の水流量制御手段に相当する。
【００２９】
なお、上記の高温水供給ポンプ７、給湯ポンプ９、循環ポンプ２６、弁体３３〜３６、給水ポンプ３９、圧縮機５１、減圧装置５４等は、例えば給湯機３０内に設けられた制御手段６０によって制御されている。本実施の形態では制御手段６０を給湯機３０内に設けたが、制御手段の設置位置は任意である。
【００３０】
（動作）
続いて、本実施の形態に係る貯湯システム１００の動作について説明する。初めに、給湯機３０（冷凍サイクル装置５０）の動作について説明する。
【００３１】
圧縮機５１で圧縮されたＣＯ2 冷媒は、高温高圧の気相状態となって吐出される。圧縮機５１から吐出された高温高圧で気相状態のＣＯ2 冷媒は、冷媒−水熱交換器５２に流入する。そして、冷媒−水熱交換器５２を流れる水に放熱しながら、超臨界状態で冷却される。一方、冷媒−水熱交換器５２を流れる水は、冷媒−水熱交換器５２を流れる高温高圧で超臨界状態のＣＯ2 冷媒に加熱され、高温水となる。冷媒−水熱交換器５２を流出したＣＯ2 冷媒は、内部熱交換器５３に流入する。そして、蒸発器５５から流入してきたＣＯ2 冷媒に放熱しながら、さらに冷却される。内部熱交換器５３から流出した低温のＣＯ2 冷媒は、減圧装置５４に流入する。そして、減圧装置５４で絞られて膨張（減圧）し、低温低圧で気液二相状態のＣＯ2 冷媒になる。減圧装置５４を出た低温低圧で気液二相状態のＣＯ2 冷媒は、蒸発器５５に流入する。そして、空気から吸熱しながら蒸発して気相状態となる。蒸発器５５を出た気相状態のＣＯ2 冷媒は、内部熱交換器５３に流入する。そして、冷媒−水熱交換器５２から流入してきたＣＯ2 冷媒から吸熱する。その後、内部熱交換器５３を流出したＣＯ2 冷媒は、圧縮機５１に流入して再び高温高圧の気相状態に圧縮される。
【００３２】
貯湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で加熱される水は、高温用貯湯槽１又は中温用貯湯槽２に貯留されている水である。まず、高温用貯湯槽１に貯留されている水を加熱する場合について説明する。高温用貯湯槽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おり、貯湯槽（高温用貯湯槽１及び中温用貯湯槽２）の容積を小さくするため、高温部には９０℃前後の高い温度の水が貯留される。本実施の形態では、高温用貯湯槽１内の下部に設けられた温度検出器１ａが所定の加熱開始温度以下となったとき、高温用貯湯槽１に貯留されている水の加熱を開始する。高温用貯湯槽１に貯留されている水の加熱を開始する際、弁体３３及び弁体３５が開かれる。高温用貯湯槽１の下部に貯留されている水は、水流入配管３１ａ及び水流入配管３１を介して貯湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）へ送られる。そして、この水は、貯湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で高温水に加熱され、高温水となる。この高温水は、水流出配管３２及び３２ａを介して高温用貯湯槽に流入する。温度検出器１ａの検出温度が所定の加熱終了温度に達すると、高温用貯湯槽１に貯留されている水の加熱は終了する。
【００３３】
同様に、中温用貯湯槽２に貯留されている水も、中温用貯湯槽２内の下部に設けられた温度検出器２ａが所定の加熱開始温度以下となったとき、加熱が開始される。なお、中温用貯湯槽２内の水は、給湯ポンプ９が常時運転されているため、上部から下部にかけてほぼ同じ温度となっている。中温用貯湯槽２に貯留されている水の加熱を開始する際、弁体３４及び弁体３６が開かれる。中温用貯湯槽２の下部に貯留されている水は、水流入配管３１ｂ及び水流入配管３１を介して貯湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）へ送られる。そして、この水は、貯湯機３０（冷媒−水熱交換器５２）で高温水に加熱され、高温水となる。この高温水は、水流出配管３２及び３２ｂを介して高温用貯湯槽に流入する。温度検出器２ａの検出温度が所定の加熱終了温度に達すると、中温用貯湯槽２に貯留されている水の加熱は終了する。
【００３４】
中温用貯湯槽２に貯留されている中温水は、給湯栓１１からの供給や、浴槽２３に貯留されている水の加熱に用いられる。給湯栓１１から供給された水での火傷を防止するという安全上の観点や、菌繁殖防止という衛生上の観点から、この中温水の温度は６０℃程度が望ましい。まず、中温用貯湯槽２に貯留されている中温水を給湯栓１１から供給する場合について説明する。
【００３５】
中温用貯湯槽２に貯留されている中温水は、給湯配管８及び給湯配管８ｂを介して、給湯栓１１に送られる。給湯栓１１から供給されなかった中温水は、戻り配管１０を介して中温用貯湯槽２に流入する。給湯栓１１から中温水が供給されると、中温用貯湯槽２内の中温水の量が不足する。中温用貯湯槽２内の中温水の量が不足すると、高温用貯湯槽１から中温用貯湯槽２へ、高温水供給配管６を介して高温水が供給される。このとき、給水弁５が開き、この高温水と受水槽３に貯留されていた低温水とが高温水供給配管６で混合される。したがって、中温用貯湯槽２へは、所望の温度の中温水が供給される。また、中温用貯湯槽２に高温水を供給すると、高温用貯湯槽１内の高温水の量が不足する。高温用貯湯槽１内の高温水の量が不足すると、受水槽３から低温水が供給される。低温水が供給されることにより高温用貯湯槽１内の水温が低下すると、上述のように、高温用貯湯槽１内の水は給湯機３０によって加熱される。
【００３６】
なお、本実施の形態のように高温用貯湯槽１を設けることで、中温用貯湯槽２の容積（中温帯の水の容積）を小さくすることができ、貯湯槽の容積合計（高温用貯湯槽１の容積と中温用貯湯槽２の容積の合計）を小さくすることができる。つまり、中温用貯湯槽２（及び内部に貯留されている中温部の水）の重量を軽くし、貯湯槽（高温用貯湯槽１及び中温用貯湯槽２）内の水の平均温度を高くすることができる。したがって、高温用貯湯槽１を設けることは、設置スペースの低減や耐震対策において有効な手段である。
【００３７】
次に、中温用貯湯槽２に貯留されている中温水を、浴槽２３に貯留されている水の加熱に用いる場合について説明する。
中温用貯湯槽２に貯留されている中温水は、給湯配管８及び給湯配管８ａを介して、水−水熱交換器２１に送られる。水−水熱交換器２１に流入された中温水は、浴槽２３に貯留されている水に放熱し、戻り配管１０に流入する。戻り配管１０に流入した水は、中温用貯湯槽２に流入する。一方、浴槽２３に貯留されている水は、循環ポンプ２６によって、浴槽２３、浴槽用戻り配管２５、水−水熱交換器２１及び浴槽用送り配管２４を循環する。この循環過程において、水−水熱交換器２１に流入した水が加熱される。
【００３８】
浴槽２３に貯留されている水を加熱することにより、中温用貯湯槽２内の水温が低下する中温用貯湯槽２内の水温が低下すると、上述のように、中温用貯湯槽２内の水は給湯機３０によって加熱される。
【００３９】
（断水原因判別方法）
続いて、給湯機３０の断水原因の判別方法について説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る給湯機の断水原因判別方法を示すフローチャートである。
給湯機３０の運転が開始されると（ステップＳ１）、制御手段６０は、冷媒温度検出手段５６によって冷媒−水熱交換器５２から流出したＣＯ2 冷媒の温度を検出する。そして、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａより小さいか否か、つまり冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、設定温度Ａが、本発明の第１の所定温度に相当する。冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａより小さい場合はステップＳ３に進み、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上の場合はステップＳ１０に進む。
【００４０】
ステップＳ３では、制御手段６０は、水温検出手段４０によって冷媒−水熱交換器５２から流出した水の温度を検出する。そして、水温検出手段４０の検出温度が目標出湯温度より小さいか否かを判定する。水温検出手段４０の検出温度が目標出湯温度より小さい場合はステップＳ４に進み、給水ポンプ３９の容量をダウンさせる。これにより、冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量が減少し、冷媒−水熱交換器５２を流れる水が加熱されやすくなる。水温検出手段４０の検出温度が目標出湯温度以上の場合はステップＳ５に進み、給水ポンプ３９の容量をアップさせる。これにより、冷媒−水熱交換器５２を流れる水の流量が増加し、冷媒−水熱交換器５２を流れる水の加熱は抑制される。ステップＳ４及びステップＳ５の後、ステップＳ１１に進む。なお、ステップＳ３〜Ｓ５は、給湯機３０が通常動作を行っているときのステップである。
【００４１】
一方、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上の場合、制御手段６０は、給水ポンプ３９の容量が最大となるように給水ポンプ３９を制御し（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に進む。冷媒−水熱交換器５２の熱交換効率が低下すると、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上となる。この冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上となる要因として、上記の３つの断水原因が考えられる。より詳しくは、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａとなる要因として、上記の（１）冷媒−水熱交換器５２内に気泡が滞留することに起因する断水原因、（２）給水ポンプ３９の故障に起因する断水原因、（３）冷媒−水熱交換器５２が密閉回路内に設けられることとなったことに起因する断水原因が考えられる。断水原因（３）は、例えば、冷媒−水熱交換器５２の水流れ上流側に設けられた弁体３３及び弁体３４の両方又は弁体３７が閉状態となっており、冷媒−水熱交換器５２の水流れ下流側に設けられた弁体３５及び弁体３６の両方又は弁体３８が閉状態となっている場合に発生する。つまり、断水原因（３）は、冷媒−水熱交換器５２の水流れ上流側及び下流側が閉塞されている場合に発生する。
【００４２】
このうち、断水原因（１）により冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上となっている場合、ステップＳ１０で給水ポンプ３９の容量を最大にすることにより、冷媒−水熱交換器５２内に滞留している気泡が排出される。これにより、断水原因（１）が解消され（冷媒−水熱交換器５２の熱交換効率の低下が解消され）、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａよりも小さくなる。なお、給水ポンプ３９の容量を最大にした際、弁体３５を閉じて弁体３６を開くことにより、冷媒−水熱交換器５２から流出した水を中温用貯湯槽２に流入させるようにするとよい。このようにすることで、高温用貯湯槽１に貯留されている高温水の温度低下を防止することができる。
なお、本実施の形態では給水ポンプ３９の容量を最大としたが、給水ポンプ３９の容量は、冷媒−水熱交換器５２内に滞留している気泡を排出できる容量であればよい。
【００４３】
ステップＳ１１では、制御手段６０は、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ｂより小さいか否か、つまり冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ｂ以上であるか否かを判定する。ここで、設定温度Ｂが、本発明の第２の所定温度に相当する。また、設定温度Ｂは設定温度Ａ以上の温度である。冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ｂより小さい場合はステップＳ２に戻る。
【００４４】
冷媒−水熱交換器５２の熱交換効率の低下が断水原因（２）又は断水原因（３）の場合、冷媒−水熱交換器５２は、水が流れない状態（給湯機３０の断水状態）となっている。このため、ステップＳ１０の工程では冷媒−水熱交換器５２の熱交換効率の低下は解消されず、冷媒温度検出手段５６の検出温度は設定温度Ｂ以上となる。冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ｂ以上の場合、ステップＳ１２に進む。
【００４５】
ステップＳ１２では、制御手段６０は、水温検出手段４０の検出温度が設定温度Ｃより小さいか否か、つまり水温検出手段４０の検出温度が設定温度Ｃ以上であるか否かを判定する。ここで、設定温度Ｃが、本発明の第３の所定温度に相当する。本実施の形態では、設定温度Ｃを１１０［℃］としている。このステップＳ１２は、給湯機３０が断水状態となっている原因が、断水原因（２）又は断水原因（３）のどちらであるかを判別することを目的としている。
【００４６】
図４は、水の沸騰温度と圧力（水圧）との関係を示す特性図である。図４からわかるように、圧力（水圧）が高くなるほど、水の沸騰温度は高くなる。例えば給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（３）の場合、冷媒−水熱交換器５２は密閉回路内に設けられているので、この密閉回路内の水の温度が上昇し、圧力が上昇しても、圧力の逃げ場がない。このため、密閉回路内の圧力が上昇する。密閉回路内の圧力が上昇すると、水の沸騰温度が上昇する。つまり、給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（３）の場合、水温検出手段４０の検出温度が設定温度Ｃ以上となる。したがって、水温検出手段４０の検出温度が設定温度Ｃ以上の場合、ステップＳ１４に進む。そして、制御手段６０は、給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（３）であると判断する。また、給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（３）であることを、モニター等の報知手段（図示せず）で報知する。また、圧縮機５１を保護するため、圧縮機５１を停止させる。圧縮機５１の停止方法は、制御手段６０からの指令でもよいし、圧縮機５１に高圧遮断装置を設けて停止させてもよい。
【００４７】
給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（２）の場合、冷媒−水熱交換器５２は密閉回路内に設けられていないので、上記のような水温（沸騰温度）の上昇は発生しない。つまり、給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（２）の場合、水温検出手段４０の検出温度が設定温度Ｃよりも小さくなる。したがって、水温検出手段４０の検出温度が設定温度Ｃよりも小さい場合、ステップＳ１３に進む。そして、制御手段６０は、給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（２）であると判断する。また、給湯機３０が断水状態となっている原因が断水原因（２）であることを、モニター等の報知手段（図示せず）で報知する。また、圧縮機５１を保護するため、圧縮機５１を停止させる。圧縮機５１の停止方法は、制御手段６０からの指令でもよいし、圧縮機５１に高圧遮断装置を設けて停止させてもよい。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、ステップＳ４又はステップＳ５の後、ステップＳ１１に進んでからステップＳ２に戻った。しかしながら、ステップＳ４又はステップＳ５の後、直接ステップＳ２に戻ってもよい。つまり、ステップＳ１０の後にのみステップＳ１１に進むフローチャートとしてもよい。
【００４９】
このように構成された給湯機３０においては、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ａ以上の場合、給水ポンプ３９の容量が最大となるように給水ポンプ３９を制御するので、断水原因（１）（冷媒−水熱交換器５２内に気泡が滞留することに起因する断水原因）を解消することができる。
【００５０】
また、給水ポンプ３９の容量が最大となるように給水ポンプ３９を制御した後、冷媒温度検出手段５６の検出温度が設定温度Ｂ以上となっている場合、給湯機３０が断水状態であると判断することができる。また、断水原因が断水原因（２）（給水ポンプ３９の故障に起因する断水原因）又は断水原因（３）（冷媒−水熱交換器５２が密閉回路内に設けられることとなったことに起因する断水原因）であると判別することができる。
【００５１】
また、給湯機３０が断水状態のときに水温検出手段４０の検出温度が設定温度Ｃより小さいか否かを判定することにより、断水状態の原因が、断水原因（２）又は断水原因（３）のどちらであるかを判別することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では冷媒−水熱交換器５２の詳細については言及しなかったが、冷媒−水熱交換器５２を複数の冷媒−水熱交換器で構成してもよい。
図５は、本発明の実施の形態に係る冷媒−水熱交換器の一例を示す配管回路図である。冷媒−水熱交換器５２は、４つの冷媒−水熱交換器（冷媒−水熱交換器５２ａ〜冷媒−水熱交換器５２ｄ）で構成されている。これら冷媒−水熱交換器５２ａ〜冷媒−水熱交換器５２ｄは所定の間隔を介して上下方向に並設されている。また、冷媒−水熱交換器５２ａ〜冷媒−水熱交換器５２ｄのそれぞれは、冷媒流入配管５７及び冷媒流出配管５８と並列に接続されている。同様に、冷媒−水熱交換器５２ａ〜冷媒−水熱交換器５２ｄのそれぞれは、水流入配管３１及び水流出配管３２と並列に接続されている。また、水温検出手段４０及び冷媒温度検出手段５６は、最上部に配置された冷媒−水熱交換器５２ａの水流出配管及び冷媒流出配管に設けられている。
【００５３】
このように構成された冷媒−水熱交換器５２では、最上部に配置された冷媒−水熱交換器５２ａに最も気泡が滞留しやすい。このため、気泡の滞留に起因する冷媒−水熱交換器５２の熱交換効率の低下を早急に検出することができる。なお、水温検出手段４０は、どの冷媒−水熱交換器の水流出配管に設けられていてもよい。水温検出手段４０は、断水の原因が断水原因（２）又は断水原因（３）のどちらであるかを判別する際に使用される。断水の原因が断水原因（２）及び断水原因（３）の場合、冷媒−水熱交換器５２内に水が流れない状態となっているので、水温検出手段４０の設置位置の違いによって断水原因判別の時間は変わらないからである。
【００５４】
また、本実施の形態では、制御手段６０によって断水原因の解消及び判別をしたが、手動で断水原因の解消及び判別を行ってもよい。例えば、手動で冷媒−水熱交換器５２から流出した冷媒の温度を検出し、冷媒−水熱交換器５２から流出した冷媒の温度が設定温度Ａ以上であるか否かを判定してもよい。冷媒−水熱交換器５２から流出した冷媒の温度が設定温度Ａ以上の場合、手動で給水ポンプ３９の容量を制御し、断水原因（１）を解消してもよい。このような場合、冷媒温度検出手段５６を常時冷媒流出配管５８に設けておく必要はない。また、手動で冷媒−水熱交換器５２から流出した冷媒の温度や冷媒−水熱交換器５２から流出した水の温度を検出し、断水原因を判別してもよい。この場合も、冷媒温度検出手段５６や水温検出手段４０を、常時冷媒流出配管５８や水流出配管に設けておく必要はない。
【００５５】
また、本実施の形態では貯湯システム１００に給湯機３０を用いた例を説明したが、給湯機３０から直接給湯栓１１等に水を供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施の形態に係る貯湯システムを示す配管回路図である。
【図２】実施の形態に係る給湯機を示す配管回路図である。
【図３】実施の形態に係る給湯機の断水原因判別方法を示すフローチャートである。
【図４】水の沸騰温度と圧力（水圧）との関係を示す特性図である。
【図５】実施の形態に係る冷媒−水熱交換器の一例を示す配管回路図である。
【図６】冷媒−水熱交換器内の冷媒密度と冷媒−水熱交換器出口での冷媒温度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  高温用貯湯槽、１ａ  温度検出器、２  中温用貯湯槽、２ａ  温度検出器、３  受水槽、４（４ａ，４ｂ）  給水配管、５  給水弁、６  高温水供給配管、７  高温水供給ポンプ、８（８ａ，８ｂ）  給湯配管、９  給湯ポンプ、１０  戻り配管、１１  給湯栓、２１  水−水熱交換器、２３  浴槽、２４  浴槽用送り配管、２５  浴槽用戻り配管、２６  循環ポンプ、３０  給湯機、３１（３１ａ，３１ｂ）  水流入配管、３２（３２ａ，３２ｂ）  水流出配管、３３〜３８  弁体、３９  給水ポンプ、４０  水温検出手段、５０  冷凍サイクル装置、５１  圧縮機、５２（５２ａ〜５２ｄ）  冷媒−水熱交換器、５３  内部熱交換器、５４  減圧装置、５５  蒸発器、５６  冷媒温度検出手段、５７  冷媒流入配管、５８  冷媒流出配管、６０  制御手段、１００  貯湯システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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