(57)【要約】【課題】適正冷媒量からの少量の冷媒漏洩量で冷媒漏洩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。【解決手段】給湯用熱交換器２を通過する湯水の流量を検出する流量検出手段１３と、給湯用熱交換器２に流入する湯水の温度を検出する入水温度検出手段１０と、給湯用熱交換器２から流出する湯水の温度を検出する出湯温度検出手段１１とを備え、予め設定されているヒートポンプサイクル５に封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断基準となる加熱能力と、流量検出手段１３にて検出された湯水流量、入水温度検出手段１０にて検出された入水温度、出湯温度検出手段１１にて検出された出湯温度から算出された加熱能力とを比較することで、ヒートポンプサイクル５に封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断することを特徴とするヒートポンプ装置。【選択図】図１
2013170780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、給湯用熱交換器、減圧機構、熱源用熱交換器が環状に接続されて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記給湯用熱交換器を通過する湯水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯用熱交換器に流入する湯水の温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器から流出する湯水の温度を検出する出湯温度検出手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、予め設定されている前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断基準となる加熱能力と、前記流量検出手段にて検出された湯水流量、前記入水温度検出手段にて検出された入水温度、前記出湯温度検出手段にて検出された出湯温度から算出された加熱能力とを比較することで、前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断することを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
表示手段を備え、前記制御装置が判断した冷媒の過多もしくは過少の判断結果を、前記表示手段に表示す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプサイクルを利用して貯湯槽内の給湯水を加熱し、加熱された給湯水を貯湯槽に戻して蓄えるヒートポンプ給湯機は、図４に示すように構成される。
【０００３】
１は圧縮機、２は給湯用熱交換器、３は減圧装置、４は熱源用熱交換器であり、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。６は貯湯槽、７はポンプ、８は液体配管である。湯水をためる貯湯槽６より液体配管８によって給湯用熱交換器２に導かれた給湯水は、給湯用熱交換器２内で液体より高温の冷媒と熱交換することによって高温の湯水となり、貯湯槽６へと戻され、貯湯槽内部で高温の状態のまま貯められる。
【０００４】
ここでヒートポンプ給湯機等のヒートポンプサイクルでは、配管の破損や設置現場での冷媒配管工事を伴う作業の際、適正冷媒量より過剰に充填もしくは過少に充填、または配管のロー付け不良による経時的冷媒漏洩などの理由により、適正な冷媒量を逸脱した状態での運転が継続されることが想定される。この場合、運転時における省エネ性の悪化が招かれることが懸念されていた。
【０００５】
そのため、適正冷媒量時に、外気温度及び入水温度を変化させたときの熱源用熱交換器温度範囲を予め記録しておくことで、冷媒の漏洩が生じたときの熱源用熱交換器温度を検出したときに、前記の熱源用熱交換器温度範囲を逸脱しているか否かで冷媒の漏洩を判断するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−７４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記の温度センサーを利用した冷媒漏洩の検知方法は、適正量に対して大きく減少するまで冷媒漏洩の異常を判断することが困難であるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、適正冷媒量からの少量の冷媒漏洩量で冷媒漏洩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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のヒートポンプ装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧機構、熱源用熱交換器が環状に接続されて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記給湯用熱交換器を通過する湯水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯用熱交換器に流入する湯水の温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器から流出する湯水の温度を検出する出湯温度検出手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、予め設定されている前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断基準となる加熱能力と、前記流量検出手段にて検出された湯水流量、前記入水温度検出手段にて検出された入水温度、前記出湯温度検出手段にて検出された出湯温度から算出された加熱能力とを比較することで、前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の過
多もしくは過少を判断することを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、異常を検知するまでに漏洩する冷媒量を抑制することが可能となり、冷媒漏洩による環境負荷を低減する効果を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、適正冷媒量からの少量の冷媒漏洩量で冷媒漏洩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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図２】同ヒートポンプ給湯機の外気温度と圧縮機回転数との関係を示す図
【図３】同ヒートポンプ給湯機の冷媒量異常判断のフローチャート
【図４】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、減圧機構、熱源用熱交換器が環状に接続されて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記給湯用熱交換器を通過する湯水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯用熱交換器に流入する湯水の温度を検出する入水温度検出手段と、前記給湯用熱交換器から流出する湯水の温度を検出する出湯温度検出手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、予め設定されている前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断基準となる加熱能力と、前記流量検出手段にて検出された湯水流量、前記入水温度検出手段にて検出された入水温度、前記出湯温度検出手段にて検出された出湯温度から算出された加熱能力とを比較することで、前記ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断することを特徴とするヒートポンプ装置である。
【００１４】
これにより、異常を検知するまでに漏洩する冷媒量を抑制することが可能となり、冷媒漏洩による環境負荷を低減する効果を有する。
【００１５】
第２の発明は、表示手段を備え、前記制御装置が判断した冷媒の過多もしくは過少の判断結果を、前記表示手段に表示することを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、メンテナンス作業者が、ヒートポンプ装置の異常原因の究明に費やす時間を抑制することが可能となる。
【００１７】
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。
【００１８】
（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給湯機の構成図である。図１において、９は制御装置、１０は入水温度検出手段、１１は出湯温度検出手段、１２は吐出温度検出手段、１３は流量検出手段、１４は演算手段、１５は外気温度検出手段、１６は圧縮機回転数検出手段である。
【００１９】
ヒートポンプサイクル５は、図１に示すように圧縮機１、給湯用熱交換器２、減圧装置３および熱源用熱交換器４が環状に接続されて構成され、冷媒として二酸化炭素が循環する。
【００２０】
外気温度検出手段１５は、熱源用熱交換器４へと導入される空気の温度を検出するよう
に、熱源用熱交換器４の風上側に設けられる。吐出温度検出手段１２は、圧縮機１から給湯用熱交換器２へと冷媒を導入する配管の表面上に設けられる。
【００２１】
以上のように構成されたヒートポンプサイクル装置について、以下にその動作および作用を説明する。
【００２２】
ヒートポンプサイクル装置が運転を行っている場合、圧縮機１の回転速度ｆｃは、給湯用熱交換器２における加熱能力が目標値となるように、予め設定されている回転速度に圧縮機回転数制御装置１６により決定される。
【００２３】
これによって、ヒートポンプ装置は、運転条件に応じて必要な加熱能力を満足する圧縮機回転速度を選択して運転を行うことができる。
【００２４】
減圧装置３の開度は、吐出温度検出手段１２が検出する吐出温度Ｔｄが予め設定されている目標値に一致するように、減圧装置制御装置１８により制御され決定される。
【００２５】
このようにすることによって、ヒートポンプ装置のエネルギー消費効率が最大になるように減圧装置３を制御して動作させることができる。
【００２６】
なお、減圧装置制御装置１８は、外気温度が高くなるほど冷媒の過熱度が大きくなるように減圧装置３を制御するため、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度は外気温度Ｔａｔと相関を有する。
【００２７】
貯湯槽６から取り出された給湯水は、ポンプ７によって給湯用熱交換器２に導かれ、圧縮機１より吐出された高温の冷媒と熱交換することによって湯水となり、再び貯湯槽６へと導入され、高温の湯水は貯湯槽６内部で貯められる。
【００２８】
このとき、給湯水が冷媒から受け取る単位時間あたりの熱量を加熱手段の加熱能力といい、液体の比熱、液体の密度、流量検出手段１３によって得られる給湯水の単位時間当たり体積流量、出湯温度検出手段１１によって得られる出湯温度と入水温度検出手段１０によって得られる入水温度の差の積によって算出可能である。
【００２９】
制御装置９は、前記流量検出手段１３によって得られた流量、前記出湯温度検出手段１１によって得られた出湯温度、前記入水温度検出手段１０によって得られた入水温度の情報を信号として受取り、制御装置９上に配される演算手段１４によって、リアルタイムに加熱能力の算出を行なう。
【００３０】
前述の通り、必要な加熱能力を満足する圧縮機回転数は、図２のテーブルに示すような設定をしており、適正冷媒量が充填された場合、加熱手段によって得られる加熱能力は一定の値を示すこととなる。
【００３１】
そして、ヒートポンプサイクルに封入されている冷媒の過多もしくは過少を判断基準となる加熱能力が予め設定されている。
【００３２】
しかしながら、適正冷媒量を外れた場合、加熱能力に変化が現れることを利用して冷媒量変化を検出するものであって、図３に、冷媒過充填及び冷媒漏洩・過少充填の判断フローチャートを示す。
【００３３】
これにより、加熱手段の性能・効率最適化を行なった最適冷媒量から著しく逸脱した、省エネ性が低く、また圧縮機の損傷を引き起こす可能性のある状態での運転を抑制するこ
とができる。
【００３４】
また、加熱能力の変化は、熱交換器温度を利用した従来の冷媒漏洩の検知手段に比して、少量の冷媒量変化で顕著に変化することから、冷媒過剰充填時の加熱能力閾値及び冷媒過少時の充填時加熱能力閾値を適切に予め設定することによって、異常を検知するまでに漏洩する冷媒量を抑制することが可能となり、冷媒漏洩による環境負荷を低減する効果を有する。
【００３５】
そして、図３に示したフローチャートに従って冷媒量異常の検知に至った場合、表示手段１９に、冷媒漏洩及び冷媒過充填のどちらかを表示させる。このとき異常の表示に併せて機器の停止を行なってもよい。
【００３６】
以上のように、本実施の形態においては、表示手段１９に異常を表示させることによって、ヒートポンプ装置設置現場で加熱手段の異常の原因究明にかかる時間を短縮させるサービス性を向上させることを可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ装置は、適正冷媒量からの少量の冷媒漏洩量で冷媒漏洩を検知することができるため、ヒートポンプサイクルを備えた給湯機に適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  圧縮機
２  給湯用熱交換器
３  減圧装置
４  熱源用熱交換器
５  ヒートポンプサイクル
６  貯湯槽
７  ポンプ
８  液体配管
９  制御装置
１０  入水温度検出手段
１１  出湯温度検出手段
１２  吐出温度検出手段
１３  流量検出手段
１４  演算手段
１５  外気温度検出手段
１６  圧縮機回転数制御装置
１８  減圧装置制御装置
１９  表示手段
【図１】
2013170780.tif 000003
【図２】
2013170780.tif 000004
【図３】
2013170780.tif 000005
【図４】
2013170780.tif 000006