(57)【要約】【課題】冷媒の圧力上昇が顕著でない場合でも、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機の運転継続を防止することで、圧縮機の寿命低下を防止することができるヒートポンプ式加熱装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段３０と、放熱器２の入水温度を検出する入水温度検出手段１４と、放熱器２の出湯温度を検出する出湯温度検出手段１５とを備え、入水温度検出手段１４が検出した入水温度と、出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度との差が、所定値ΔＴ以下で、かつ、吐出圧力検出手段３０が検出した圧力が所定値Ｐに到達した場合に圧縮機１の運転を停止することにより、放熱器２の水の流通に異常がある場合に、早期に異常を判断し、圧縮機１の運転を停止することで、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機１の運転継続を防止することとなり、圧縮機１の耐久性を向上することができる。【選択図】図１
2012255618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管により順次環状に接続して構成されるヒートポンプサイクルと、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記放熱器の入水温度を検出する入水温度検出手段と、前記放熱器の出湯温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、前記入水温度検出手段が検出した入水温度と、前記出湯温度検出手段が検出した出湯温度との差が、所定値ΔＴ以下で、かつ、前記吐出圧力検出手段が検出した圧力が所定値Ｐに到達した場合に前記圧縮機の運転を停止することを特徴とするヒートポンプ式加熱装置。
【請求項２】
前記所定値ΔＴは、前記放熱器の目標出湯温度によって変化することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式加熱装置。
【請求項３】
前記吐出圧力検出手段として、吐出圧力推定手段を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ方式の加熱手段で液体を加熱するヒートポンプ式加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ式加熱装置には、冷媒の圧力が異常に上昇し、所定の圧力値に到達した場合に圧縮機の運転を停止させる高圧保護装置を備え、ヒートポンプサイクルの異常と、放熱器の水の流通の異常のどちらの異常で高圧保護装置が作動したかを判断するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６はヒートポンプ給湯機に搭載のヒートポンプ式加熱装置であり、圧縮機１と、放熱器２と、膨張弁３と、蒸発器４とを備え、これらはこの順で環状に構成され、ヒートポンプサイクル５を形成している。
【０００４】
また、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段１０と、放熱器２の入水温度を検出する入水温度検出手段１４と、放熱器２の出湯温度を検出する出湯温度検出手段１５と、所定の圧力値に到達した場合に作動する高圧保護装置５１を備えている。
【０００５】
５２はスイッチ手段であり、ヒートポンプ式加熱装置に供給されるＡＣ電源回路上に備えられる。ＡＣ電源回路はヒートポンプ式加熱装置の制御基板６上に構成されている。
【０００６】
圧縮機１から吐出された高圧の冷媒は放熱器２へ供給され、放熱器２において水と熱交換を行って放熱した後に膨張弁３に供給される。膨張弁３にて減圧された後、蒸発器４に供給されて吸熱した後、圧縮機１へ吸入される。
【０００７】
高圧保護装置５１は、圧縮機１が吐出する冷媒の圧力が予め設定された閾値を超えたときに動作し、スイッチ手段５２は、高圧保護装置５１の動作に伴ってオンからオフへと切り替えてＡＣ電源回路を遮断し、圧縮機１の運転を停止する。
【０００８】
その際に、吐出温度検出手段１０が検出した冷媒吐出温度と、入水温度検出手段１４が検出した入水温度と、出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度との差と、出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度から、ヒートポンプサイクル５の異常と、放熱器２の水の流通の異常のどちらの異常で、高圧保護装置５１が作動したかを判断するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２４３７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載のヒートポンプ式加熱装置においては、高圧保護装置が作動し、圧縮機が停止した後に、冷媒吐出温度と、入水温度と出湯温度との差と、出湯温度とから、ヒートポンプサイクルの異常か、放熱器の水の流通の異常かを判断するので、冷媒の圧力上昇が顕著でない場合には、高圧保護装置の作動までに時間がかかるので、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態で圧縮機を運転し続けることになり、圧縮機の耐久
性が低下するという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、放熱器の水の流通に異常がある場合に、早期に異常を判断し、圧縮機の運転を停止することで、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機の運転継続を防止することとなり、圧縮機の耐久性を向上するヒートポンプ式加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式加熱装置は、圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、放熱器の入水温度を検出する入水温度検出手段と、放熱器の出湯温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、入水温度検出手段が検出した入水温度と、出湯温度検出手段が検出した出湯温度との差が、所定値ΔＴ以下で、かつ、吐出圧力検出手段が検出した圧力が所定値Ｐに到達した場合に圧縮機の運転を停止するとしたものである。
【００１３】
これによって、放熱器の水の流通に異常がある場合に、早期に異常を判断し、圧縮機の運転を停止することで、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機の運転継続を防止することとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のヒートポンプ式加熱装置は、放熱器の水の流通に異常がある場合に、早期に異常を判断し、圧縮機の運転を停止することで、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機の運転継続を防止することとなり、圧縮機の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式加熱装置の概略構成図
【図２】同ヒートポンプ式加熱装置の異常判断動作を示すフローチャート
【図３】同ヒートポンプ式加熱装置起動後の吐出圧力Ｐｄの異常上昇時の外気温度と圧力上昇時間の関係図
【図４】同ヒートポンプ式加熱装置の目標出湯温度の違いによる入水温度と出湯温度の温度差ΔＴを示す図
【図５】同ヒートポンプ式加熱装置の吐出圧力検出手段として、吐出圧力推定手段を用いた場合の概略構成図
【図６】従来のヒートポンプ式加熱装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管により順次環状に接続して構成されるヒートポンプサイクルと、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記放熱器の入水温度を検出する入水温度検出手段と、前記放熱器の出湯温度を検出する出湯温度検出手段とを備え、前記入水温度検出手段が検出した入水温度と、前記出湯温度検出手段が検出した出湯温度との差が、所定値ΔＴ以下で、かつ、前記吐出圧力検出手段が検出した圧力が所定値Ｐに到達した場合に前記圧縮機の運転を停止することにより、放熱器の水の流通に異常がある場合に、早期に異常を判断し、圧縮機の運転を停止することで、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機の運転継続を防止することとなり、圧縮機の耐久性を向上することができる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記所定値ΔＴを、前記放熱器の目標出湯温度によって変化することにより、目標出湯温度によらず、確実に放熱器の水の流通に異常があることを判断することとなり、サービス性を向上することができる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記吐出圧力検出手段として、吐出圧力推定手段を用いることにより、圧力センサなどの部品からの熱漏洩をなくすこととなり、ヒートポンプ式加熱装置のエネルギー消費効率を向上することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ式加熱装置の構成図である。図１は、例えば、ヒートポンプ給湯機やヒートポンプ温水暖房に搭載されるヒートポンプ式加熱装置であり、圧縮機１、放熱器２、本発明の減圧機構としての膨張弁３、蒸発器４を備え、それらを環状に接続し、ヒートポンプサイクル５を構成している。
【００２１】
放熱器２は、冷媒と熱交換する水を循環ポンプ２３を介して供給させる入水配管２１と、その水を放熱器２から流出させる出湯配管２２と、放熱器２の入水温度を検出する入水温度検出手段１４と、出湯温度を検出する出湯温度検出手段１５とを備えている。
【００２２】
そして、ヒートポンプサイクル５の冷媒は、高温出湯ができる、例えば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどの冷媒が適しているが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２３】
また、圧縮機１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段３０と、ヒートポンプ式加熱装置の異常を判断した場合に、異常を使用者に報知する為の異常報知手段３１をリモコン等に備えている。
以上のように構成されたヒートポンプ式加熱装置について、以下にその動作および作用を説明する。
【００２４】
基本的な動作としては、圧縮機１を運転すると、高圧まで圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器２に送られ、循環ポンプの動力にて入水配管２１を通ってきた低温水と熱交換して放熱する。これにより、加熱された低温水は、高温水となり、放熱器２から出湯配管２２を介して流出される。
【００２５】
放熱器２から流出する冷媒は、膨張弁３で減圧膨張され、蒸発器４に送られ、送風ファンにて送られた空気と熱交換して、蒸発してガス化する。このガス化した冷媒は、再度、圧縮機１に吸入され、再度圧縮される過程を繰り返し、低温水は徐々に加熱される。
【００２６】
高温水は、一度貯湯タンク（図示せず）に貯湯され、蛇口やシャワーなどの給湯端末（図示せず）から給湯されることで、このヒートポンプ式加熱装置は、例えば、給湯機として利用できる。あるいは、高温水を直接、暖房用放熱器（図示せず）に供給し、高温水の熱を放出させることで、このヒートポンプ式加熱装置は、例えば、温水暖房として利用できる。
【００２７】
しかし、膨張弁３の故障やヒートポンプサイクル５の詰まりによるヒートポンプサイクル５の異常、あるいは循環ポンプ２３の故障や、放熱器２や入水配管２１、出湯配管２２の凍結や詰まり等による放熱器２に水を流通させる循環水系の異常が発生すると、放熱器２で冷媒と水の熱交換が行われない為に、吐出圧力が異常上昇する。
【００２８】
特に、循環水系の異常の場合、放熱器２の水の流通が遮断される為、入水温度検出手段１４が検出した入水温度と出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度との温度差がつかなくなる。そこで、吐出圧力が設計圧力以上とならないよう、異常と判断した場合は機器を
停止する。
【００２９】
ここで、ヒートポンプ式加熱装置の吐出圧力が異常上昇した際の、異常判断動作について説明する。図２は、本発明のヒートポンプ式加熱装置の異常判断動作を示すフローチャートである。
【００３０】
圧縮機１の始動後、吐出圧力検出手段３０が検出した吐出圧力Ｐｄが所定値Ｐ（例えば１４．０ＭＰａ）以上かどうか判断し（Ｓ１）、吐出圧力Ｐｄが所定値Ｐ（例えば１４．０ＭＰａ）未満の場合、ヒートポンプ式加熱装置は運転を継続する（Ｓ１０）。
【００３１】
しかし、吐出圧力検出手段３０が検出した吐出圧力Ｐｄが所定値Ｐ（例えば１４．０ＭＰａ）以上の場合、入水温度検出手段１４が検出した入水温度Ｔｗｉｎと出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度Ｔｗｏｕｔとの温度差ΔＴｗが所定値ΔＴ（例えば３０℃）未満かどうかを判断し（Ｓ２）、入水温度検出手段１４が検出した入水温度Ｔｗｉｎと出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度Ｔｗｏｕｔとの温度差ΔＴｗが所定値ΔＴ（例えば３０℃）未満の場合、循環水系の異常と判断し（Ｓ３）、圧縮機１を停止して（Ｓ４）、リモコン等に備えた異常報知手段３１により、使用者に循環水系の異常を報知する（Ｓ５）。
【００３２】
また、吐出圧力検出手段３０が検出した吐出圧力Ｐｄが所定値Ｐ（例えば１４．０ＭＰａ）以上で、入水温度検出手段１４が検出した入水温度Ｔｗｉｎと出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度Ｔｗｏｕｔとの温度差ΔＴｗが所定値ΔＴ（例えば３０℃）以上の場合、吐出圧力検出手段３０が検出した吐出圧力Ｐｄが所定値Ｐ’（例えば１６．０ＭＰａ）以上かどうかを判断し（Ｓ６）、吐出圧力Ｐｄが所定値Ｐ’（例えば１６．０ＭＰａ）未満の場合、ヒートポンプ式加熱装置は運転を継続し（Ｓ１０）、吐出圧力Ｐｄが所定値Ｐ’（例えば１６．０ＭＰａ）以上の場合、ヒートポンプサイクル５の異常と判断し（Ｓ７）、圧縮機１を停止して（Ｓ８）、リモコン等に備えた異常報知手段３１により、使用者にヒートポンプサイクルの異常を報知する（Ｓ９）。
【００３３】
これによって、放熱器２の水の流通の異常があるにもかかわらず、冷媒の圧力上昇が顕著でない、例えば、図３の異常吐出圧力上昇時の外気温度と圧力上昇時間の関係図に示すように、圧縮機１の吐出圧力が、高圧保護装置の作動圧力（例えば、１５．０ＭＰａ）まで上昇しにくい低外気温の場合においても、早期に放熱器２の水の流通の異常を判断し、圧縮機１の運転を停止することで、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機１の運転継続を防止することとなる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態においては、圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段３０と、放熱器２の入水温度を検出する入水温度検出手段１４と、放熱器２の出湯温度を検出する出湯温度検出手段１５と、入水温度検出手段１４が検出した入水温度と、出湯温度検出手段１５が検出した出湯温度との差が、所定値ΔＴ以下で、かつ、吐出圧力検出手段３０が検出した圧力が所定値Ｐに到達した場合に圧縮機１の運転を停止することにより、放熱器２の水の流通に異常がある場合に、早期に異常を判断し、圧縮機１の運転を停止することで、通常運転時の冷媒の圧力より高い状態での圧縮機１の運転継続を防止することとなり、圧縮機１の耐久性を向上することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、リモコン等に異常報知手段３１を備えるとしたことにより、循環水系の異常またはヒートポンプサイクル５の異常が起こった場合に、使用者に早期に異常を報知することとなり、機器の使用性を向上することもできる。
【００３６】
また、本実施の形態の入水温度検出手段１４が検出した入水温度と、出湯温度検出手段
１５が検出した出湯温度との温度差ΔＴｗの所定値ΔＴを、図４に示すように、放熱器２の目標出湯温度によって変化することにより、例えば、ヒートポンプ式加熱装置の運転途中に放熱器２の水の流通に異常が生じ、出湯温度が低下してきた際に、所定値ΔＴを最小値（例えば、３５℃）に固定した場合に比べ、確実かつ早期に放熱器２の水の流通に異常があることを判断することとなり、サービス性を向上することができる。
【００３７】
また、本実施の形態の吐出圧力検出手段３０として、図５に示すような圧縮機１に供給される電流を検出する圧縮機電流値検出手段４１と、蒸発器４を循環する冷媒の温度を検出する蒸発器温度検出手段４２と、外気温度を検出する外気温度検出手段４３とを備え、圧縮機電流値検出手段４１が検出した電流値と蒸発器温度検出手段４２が検出した蒸発器温度と外気温度検出手段４３が検出した外気温度とを用いて、圧縮機１から吐出される冷媒の圧力を推定することにより、ヒートポンプ式加熱装置の起動直後などの過渡状態においても、吐出圧力を高い精度で推定することができる吐出圧力推定手段４０を用いることにより、圧力センサなどの部品からの熱漏洩をなくすこととなり、ヒートポンプ式加熱装置のエネルギー消費効率を向上することができる。
【００３８】
加えて、使用する冷媒を二酸化炭素とすることで、ヒートポンプサイクルを高温で利用することとなり、高温水を効率よく生成することができ、高効率なヒートポンプ式加熱装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ式加熱装置は、放熱器の水の流通に異常がある場合に、早期に異常を判断し、圧縮機の運転を停止することで、圧縮機の耐久性を向上することとなるので、ヒートポンプ給湯機や温水暖房装置などのヒートポンプ方式の加熱手段で液体を加熱する熱源装置において、保護装置の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  圧縮機
２  放熱器
３  膨張弁
４  蒸発器
５  ヒートポンプサイクル
１４  入水温度検出手段
１５  出湯温度検出手段
３０  吐出圧力検出手段
４０  吐出圧力推定手段
４１  圧縮機電流値検出手段
４２  蒸発器温度検出手段
４３  外気温度検出手段
【図１】
2012255618.tif 000003
【図２】
2012255618.tif 000004
【図３】
2012255618.tif 000005
【図４】
2012255618.tif 000006
【図５】
2012255618.tif 000007
【図６】
2012255618.tif 000008