JP2010038463A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力回収を行う膨張機構の異常な状態を確実に検知し、効率の良い運転を実現できる冷凍サイクル装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機構１１と、利用側熱交換器１２と、動力回収を行う膨張機構１４と、熱源側熱交換器１５と、前記圧縮機構１１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段４１とを備え、前記圧縮機構１１の吐出温度の目標値と前記吐出温度検出手段４１の検出値との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構１４の動作を異常と判定することを特徴とするもので、膨張機構１４の回転数を制御する発電機１３の脱調、あるいは、膨張機構１４のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足などの膨張機構１４の異常な状態を確実に検知し、効率の良い運転を実現できる冷凍サイクル装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力を回収する膨張機構を備えた冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置において、減圧器の代わりに膨張機構を設けて、膨張時の圧力エネルギーを動力として回収し、ＣＯＰを向上させる冷凍サイクル装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１について、以下、圧縮機構の回転数をＨｚｃ、膨張機構の回転数をＨｚｅとし、また、圧縮機構と膨張機構はともに容積式であり、圧縮機構のシリンダ容積をＶＣ、膨張機構のシリンダ容積をＶＥ、圧縮機構に流入する冷媒の密度をＤＣ、膨張機構に流入する冷媒の密度をＤＥとして説明する。

圧縮機構、膨張機構のそれぞれを流れる質量循環量は等しいことから、ＶＣ×ＤＣ×Ｈｚｃ＝ＶＥ×ＤＥ×Ｈｚｅ、すなわち、ＶＣ／ＶＥ＝（ＤＥ／ＤＣ）×（Ｈｚｅ／Ｈｚｃ）の関係が成立する。ＶＣ／ＶＥ（設計容積比）は機器の設計時に定まる定数であるので、ＤＥ／ＤＣ（密度比）とＨｚｅ／Ｈｚｃ（回転数比）の積が常に一定となるように冷凍サイクルはバランスしようとする。

膨張機構の軸には膨張機構の回転数を制御する発電機が結合されており、膨張機構の回転数Ｈｚｅが、圧縮機構の回転数Ｈｚｃと無関係に設定できる場合には、膨張機構の回転数Ｈｚｅ（すなわち、発電機のトルク）を調整し、冷凍サイクル装置の高圧側圧力を最良に調整する方法が提案されている。

一方、圧縮機構と膨張機構の軸が同一であり、圧縮機構と膨張機構は同一回転数で回転する場合には、圧縮機構、膨張機構のそれぞれを流れる質量循環量は等しいことから、ＶＣ×ＤＣ＝ＶＥ×ＤＥ、すなわち、ＶＣ／ＶＥ＝ＤＥ／ＤＣの関係が成立する。ＶＣ／ＶＥ（設計容積比）は機器の設計時に定まる定数であるので、ＤＥ／ＤＣ（密度比）が常に一定となるように冷凍サイクルはバランスしようとする（以下、このことを、「密度比一定の制約」と定義する）。

しかし、冷凍サイクル装置の使用条件は必ずしも一定でないので、設計時に想定した設計容積比と実際の運転状態での密度比が異なる場合には、「密度比一定の制約」のために、最良な高圧側圧力に調整することが困難となる。

そこで、膨張機構をバイパスするバイパス流路、膨張機構の上流や下流に減圧器を設けて、膨張機構に流入する循環量を制御することで、最良な高圧側圧力に調整する構成や制御方法が提案されている。
特開２０００−３２９４１６号公報

しかしながら上記従来技術に開示されたような動力回収を行う膨張機構を設けた冷凍サイクル装置においては、膨張機構の回転数を制御する発電機の脱調、あるいは、膨張機構のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足などにより、膨張機構を流れる質量循環量が一時的に、かつ、急激に増加した場合には、膨張機構の回転数を調整し、冷凍サイクル装置の高圧側圧力を最良に調整することができなくなり、冷凍サイクル
装置が効率の良い運転をできなくなるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するもので、動力回収を行う膨張機構の異常な状態を確実に検知し、効率の良い運転を実現できる冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、圧縮機構と、利用側熱交換器と、動力回収を行う膨張機構と、熱源側熱交換器と、前記圧縮機構の吐出温度を検出する吐出温度検出手段とを備え、前記圧縮機構の吐出温度の目標値と前記吐出温度検出手段の検出値との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とするもので、膨張機構の回転数を制御する発電機の脱調、あるいは、膨張機構のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足などの膨張機構の異常な状態を確実に検知し、効率の良い運転を実現できる冷凍サイクル装置を提供できる。

本発明によれば、動力回収を行う膨張機構の異常な状態を確実に検知し、効率の良い運転を実現できる冷凍サイクル装置を提供できる。

第１の発明は、圧縮機構と、利用側熱交換器と、動力回収を行う膨張機構と、熱源側熱交換器と、前記圧縮機構の吐出温度を検出する吐出温度検出手段とを備え、前記圧縮機構の吐出温度の目標値と前記吐出温度検出手段の検出値との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とするもので、膨張機構の回転数を制御する発電機の脱調、あるいは、膨張機構のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足などの膨張機構の異常な状態を確実に検知し、効率の良い運転を実現できる冷凍サイクル装置を提供できる。

第２の発明は、利用側熱交換器の流入流体温度を検出する利用側熱交換器入口流体温度検出手段と、熱源側熱交換器の流入流体温度を検出する熱源側熱交換器入口流体温度検出手段とを備え、圧縮機構の吐出温度の目標値は、前記入口流体温度検出手段の検出値のうち、少なくとも一方の検出値に基づいて決定されることを特徴とするもので、膨張機構の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

第３の発明は、利用側熱交換器の流入流体温度を検出する利用側熱交換器入口流体温度検出手段と、熱源側熱交換器の流入流体温度を検出する熱源側熱交換器入口流体温度検出手段と、膨張機構に流入する冷媒を減圧する予減圧器とを備え、前記予減圧器開度の目標値は、前記入口流体温度検出手段の検出値のうち、少なくとも一方の検出値に基づいて決定されるとともに、前記予減圧器の開度の目標値と前記予減圧器の開度との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とするもので、膨張機構の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

第４の発明は、利用側熱交換器の流入流体温度を検出する利用側熱交換器入口流体温度検出手段と、熱源側熱交換器の流入流体温度を検出する熱源側熱交換器入口流体温度検出手段と、膨張機構をバイパスするバイパス回路と、前記バイパス回路に設けられたバイパス弁とを備え、前記バイパス弁開度の目標値は、前記入口流体温度検出手段の検出値のうち、少なくとも一方の検出値に基づいて決定されるとともに、前記バイパス弁開度の目標値と前記バイパス弁の開度との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とするもので、膨張機構の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

第５の発明は、利用側熱交換器出口流体温度を検出する利用側熱交換器出口流体温度検出手段と、利用側熱交換器へ流入する流体の搬送量を検出する利用側流体搬送量検出手段とを備え、前記利用側流体搬送量検出手段の検出値が所定値未満で、かつ、前記利用側熱交換器出口流体の目標値と前記利用側熱交換器出口流体温度検出手段の検出値の差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とするもので、膨張機構の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

第６の発明は、除霜運転中は、膨張機構の動作を異常と判定しないことを特徴とするもので、膨張機構の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

第７の発明は、膨張機構の動作を異常と判定した場合には、圧縮機構および膨張機構を停止させ、一定時間経過後、前記圧縮機構および前記膨張機構を再起動させることを特徴とするもので、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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。例えば、以下の実施の形態では、ヒートポンプ給湯機を例に挙げ説明するが、本発明が給湯機に限定されるものではなく、空気調和機などであってもよい。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるヒートポンプ給湯機の構成概略図である。

ヒートポンプ給湯機は、冷凍サイクルを利用して水を加熱する熱源ユニット１００と貯湯タンクユニット１１０とから構成されている。熱源ユニット１００は、駆動手段１０により駆動され、圧縮機構１１、利用側熱交換器としての給湯用熱交換器（放熱器）１２の冷媒流路１２ａ、発電機１３により動力回収される膨張機構１４、熱源側熱交換器としての蒸発器１５などからなる冷凍サイクル回路を備えている。冷凍サイクル回路には、二酸化炭素（Ｒ７４４）が冷媒として充填されている。

なお、圧縮機構１１および膨張機構１４には、スクロール式、レシプロ式、ロータリ式などの容積式の流体機構を採用できる。放熱器１２には、二重管式、プレート式などの熱交換器が採用できる。蒸発器１４は、フィンチューブ型熱交換器に代表される空気熱交換器である。

熱源ユニット１００と貯湯タンクユニット１１０とは、貯湯タンクユニット１１０内に備えられた貯湯タンク３０の底部の低温の水が、熱源ユニット１００内の放熱器１２の流体流路１２ｂに供給され、その後、放熱器１２で加熱された湯が、貯湯タンク３０の頂部に供給されるように、利用側流体搬送手段としての給水ポンプ３１を介して水配管３２により接続されている。

また、熱源ユニット１００は、蒸発器１５に流体（例えば、外気）を搬送する熱源側流体搬送手段としての送風装置（ファン）１６と、蒸発器１５の流体流路（例えば、送風回路）の入口の流体（例えば、外気）の温度（以下、外気温度と呼ぶ）を検出する熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７とを備えている。

熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７は、例えば、蒸発器１５のフィン上に固定された温度サーミスタである。また、熱源ユニット１００は、放熱器１２の流体流路１２ｂの入口の流体（例えば、水）の温度（以下、入水温度と呼ぶ）を検出する利用側熱交換器
入口流体温度検出手段２０と、流体流路１２ｂの出口の流体（例えば、湯）の温度（以下、出湯温度と呼ぶ）を検出する利用側熱交換器出口流体温度検出手段２１とを備えている。

これらは、例えば、放熱器１２の入口・出口の配管上に設けられ配管の温度を検出する温度サーミスタや、配管中に設けられ直接水温を検出する温度サーミスタである。さらに、熱源ユニット１００は、外気温度や入水温度や利用者によるリモコン設定（即ち、使用条件）などから、出湯温度の目標値を演算する利用側熱交換器出口流体目標温度演算手段２２と、利用側熱交換器出口流体温度検出手段２１の検出値（以下、出湯温度検出値と呼ぶ）及び利用側熱交換器出口流体目標温度演算手段２２が演算した目標値（以下、出湯温度目標値と呼ぶ）に応じて、給水ポンプ３１の回転数を演算・操作する利用側流体搬送量演算操作手段２３とを備えている。

さらに、熱源ユニット１００は、圧縮機構１１の吐出温度を検出する吐出温度検出手段４１を備えている。吐出温度検出手段４１は、例えば、圧縮機構１１の吐出から放熱器１２の冷媒流路１２ａの入口までの配管上に設けられ配管の温度を検出する温度サーミスタである。また、熱源ユニット１００は、熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７の検出値（外気温度）や利用側熱交換器入口流体温度検出手段２０の検出値（入水温度）などから、目標吐出温度を演算する目標吐出温度演算手段４２を備えている。

さらに、熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７の検出値（外気温度）や利用側熱交換器入口流体温度検出手段２０の検出値（入水温度）などから、発電機１３、すなわち、膨張機構１４の第１目標膨張機構回転数を演算する目標膨張機構回転数演算手段４３を備えている。

また、目標吐出温度と吐出温度検出手段４１の検出値に応じて膨張機構１４の第２目標膨張機構回転数を演算し、目標膨張機構回転数演算手段４３が演算した第１目標膨張機構回転数、あるいは、自らが演算した第２目標膨張機構回転数のいずれかを選択して膨張機構１４の回転数を操作する膨張機構回転数演算操作手段４４を備えている。

さらに、冷凍サイクル装置が除霜運転中であるか否かを判定する除霜運転判定手段５１と、利用側熱交換器出口流体目標温度演算手段２２、利用側流体搬送量演算操作手段２３、目標吐出温度演算手段４２、除霜運転判定手段５１などからの各信号により、膨張機構１４の回転数やシール性の異常を判定する膨張機構異常判定手段６１とを備えている。

次に、上述のように構成された冷凍サイクル装置の通常運転時の動作について説明する。

冷媒である二酸化炭素を、駆動手段１０により駆動される圧縮機構１１で臨界圧力を越える圧力まで圧縮する。その圧縮された冷媒は、高温高圧状態となり、放熱器１２の冷媒流路１２ａを流れる際に、流体流路１２ｂを流れる水に放熱して冷却される。

その後、冷媒は膨張機構１４で減圧され低温低圧の気液二相状態となる。この際、膨張機構１４では冷媒の圧力エネルギーを動力に変換し、その動力は発電機１３にて電力に変換される。このように、膨張時の圧力エネルギーを電力として回収しＣＯＰを向上させることができる。膨張機構１４で減圧された冷媒は蒸発器１５に供給される。蒸発器１５では、冷媒は送風装置（ファン）１６によって送り込まれた外気によって加熱され、気液二相またはガス状態となり、再び圧縮機構１１に吸入される。

一方、給水ポンプ３１により給湯タンク３０の底部から放熱器１２の流体流路１２ｂへ
送り込まれた水は、冷媒流路１２ａを流れる冷媒により加熱され、高温の湯となり、その湯を給湯タンク３０の頂部から貯める。このような動作を繰り返すことにより、本実施の形態の冷凍サイクル装置は給湯機として利用できる。

ここで、膨張機構１４の回転数は応答性の向上などを目的として以下のように操作される。すなわち、起動時などの冷凍サイクルが安定していないときには、膨張機構回転数演算操作手段４４は、外気温度や入水温度などから目標膨張機構回転数演算手段４３が演算した第１目標膨張機回転数となるように、膨張機構１４、すなわち、発電機１３の回転数を調整（フィードフォワード制御）する。

一方、冷凍サイクルが安定しているときには、膨張機構回転数演算操作手段４４は、吐出温度検出手段４１の検出した吐出温度が目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度となるように、現在の膨張機構回転数を修正する第２目標膨張機構回転数を演算する。そして、自ら演算した第２目標膨張機構回転数に膨張機構１４、すなわち、発電機１３の回転数を調整（フィードバック制御）している。

吐出温度が一定となるように制御された状態で、膨張機構１４に何らかの異常が生じた場合、すなわち、膨張機構１４の回転数を制御する発電機１３の脱調、あるいは、膨張機構１４のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足などにより膨張機構１４を流れる質量循環量が一時的に、かつ、急激に増加した場合の冷凍サイクルの動きについて説明する。

発電機１３が脱調した場合には、膨張機構１４の回転数が制御不能となり、膨張機構１４は惰性で回転するため、膨張機構１４の回転数（Ｈｚｅ）が、大きくなる。また、膨張機構１４のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足が生じた場合には、見かけ上、膨張機構１４のシリンダ容積（ＶＥ）が大きくなったかのようになる。

膨張機構１４の回転数（Ｈｚｅ）やシリンダ容積（ＶＥ）が大きくなると、冷凍サイクルは背景技術で説明したように、ＶＣ×ＤＣ×Ｈｚｃ＝ＶＥ×ＤＥ×Ｈｚｅを満足するようにバランスしようとするため、膨張機構１４の吸入密度（ＤＥ）を低下させる、すなわち、高圧側圧力を低下させるようにバランスしようとする。その結果、吐出温度が急激に低下する。

すなわち、目標吐出温度より吐出温度が極端に低い場合には、膨張機構１４の回転数やシール性が異常な状態となっていると判定できる。

そこで、本実施の形態の冷凍サイクル装置では、膨張機構異常判定手段６１が、膨張機構１４が正常である場合の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて外気温度や入水温度などから目標吐出温度演算手段４２が演算する目標吐出温度（すなわち、正常運転時の吐出温度）と、吐出温度検出手段４１が検出した吐出温度（すなわち、現在の吐出温度）を比較して、目標吐出温度と吐出温度の差が予め定められた所定値以上であれば、膨張機構１４の回転数やシール性が異常な状態であると判定する。

膨張機構異常判定手段６１が膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定した場合には、膨張機構異常判定手段６１から信号を受けた駆動手段１０が圧縮機構１１や膨張機構１４を停止させる。そして、一定時間経過後、圧縮機構１１、および、膨張機構１４を再起動させる。膨張機構１４の異常が、一時的なものである場合には、再起動させることで、膨張機構１４の異常は解消し、冷凍サイクル装置は再び効率の良い運転状態となる。

あるいは、膨張機構１４の異常が一時的なものでない場合には、繰り返し、膨張機構異
常判定手段６１が異常を判定する。もし、一定時間内に複数回、異常と判定した場合には、例えばリモコン等の表示器（図示せず）に異常表示を行うことで、利用者に修理の必要性を知らせることが可能となり、効率の悪い運転で運転しつづけることを防止できる。

膨張機１４の異常を判定する具体的な制御方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。

フローチャートのステップ１０１では、圧縮機構１１の運転が開始されて所定時間経過後（すなわち、起動時などの冷凍サイクルが不安定な状態を経過した後）、経過時間計測値ｔをリセットし、経過時間の計測を開始する。次のステップ１０２で、熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７により外気温度（Ｔａ）を検出する。

ステップ１０３では、利用側熱交換器入口流体温度検出手段２０より入水温度（Ｔｗｉ）を検出する。ステップ１０４で、目標吐出温度演算手段４２は、検出された外気温度（Ｔａ）と入水温度（Ｔｗｉ）より、正常運転時の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて、目標吐出温度（目標Ｔｄ）を演算する。

次に、ステップ１０５では、吐出温度検出手段４１により、圧縮機構１１の吐出温度を検出する。さらに、ステップ１０６で、膨張機構回転数演算操作手段４４は、検出した吐出温度が目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度となるように、現在の膨張機構回転数を修正する第２目標膨張機構回転数（Ｈｚｅ２）を演算する。

ステップ１０７で、膨張機構回転数演算操作手段４４は、自ら演算した第２目標膨張機構回転数（Ｈｚｅ２）に膨張機構１４、すなわち、発電機１３の回転数を変更する。さらにステップ１０８で、膨張機構異常判定手段６１は、目標吐出温度と吐出温度の差を演算し、その差（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上の場合には、次のステップ１０９に進み、所定値（Ｔｄ０）未満の場合にはステップ１０１に戻る。

次に、ステップ１０９で、経過時間計測値ｔと予め定めた時間ｔ０を比較して、各々の検出手段の誤検出を防止するために、ステップ１０８の条件が連続して一定時間、成立しているか否かを判定する。そして、経過時間ｔが一定時間ｔ０以上経過した場合には次のステップ１１０に進み、経過していない場合にはステップ１０２に戻る。なお、この誤検出を防止するためのステップ１０９を省略しても良い。

ステップ１０１からステップ１０９までを実行し、目標吐出温度と吐出温度の差（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上となる条件が一定時間、成立した場合には、ステップ１１０で、膨張機構異常判定手段６１は膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定し、圧縮機構１１や膨張機構１４を停止させる。

そして、一定時間経過後、圧縮機構１１、および、膨張機構１４を再起動させる。これにより、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、膨張機構１４の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置を、図３に概略構成図を示し、説明する。図３において、図１と同様の構成要素は図１と同一符号を付し、説明を省略する。

図３の冷凍サイクル装置では、膨張機構１４は圧縮機構１１とともに駆動手段１０に軸７０で直結されている。また、膨張機構１４に流入する冷媒を予め減圧する予減圧器とし
ての予膨張弁７１と、熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７の検出値（外気温度）や利用側熱交換器入口流体温度検出手段２０の検出値（入水温度）などから、予膨張弁７１の第１目標予減圧器開度を演算する目標予減圧器開度演算手段７２とを備えている。

また、目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度と吐出温度検出手段４１の検出値に応じて予膨張弁７１の第２目標予減圧器開度を演算し、さらに、目標予減圧器開度演算手段７２が演算した第１目標予減圧器開度、あるいは、自らが演算した第２目標予減圧器開度のいずれかを選択して予膨張弁７１の開度を操作する予減圧器開度演算操作手段７３を備えている。

さらに、膨張機構１４を流れる冷媒をバイパスさせるバイパス流路８０と、バイパス流路８０上に設けられ、バイパス流路８０を流れる質量循環量を調節するバイパス弁８１と、熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７の検出値（外気温度）や利用側熱交換器入口流体温度検出手段２０の検出値（入水温度）などから、バイパス弁８１の第１目標バイパス弁開度を演算する目標バイパス弁開度演算手段８２とを備えている。

目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度と吐出温度検出手段４１の検出値に応じてバイパス弁８１の第２目標バイパス弁開度を演算し、さらに、目標バイパス弁開度演算手段８２が演算した第１目標バイパス弁開度、あるいは、自らが演算した第２目標バイパス弁開度のいずれかを選択してバイパス弁８１の開度を操作するバイパス弁開度演算操作手段８３を備えている。

さらに、冷凍サイクル装置が除霜運転中であるか否かを判定する除霜運転判定手段５１と、利用側熱交換器出口流体目標温度演算手段２２、利用側流体搬送量演算操作手段２３、目標吐出温度演算手段４２、除霜運転判定手段５１、予減圧器開度演算操作手段７３、バイパス弁開度演算操作手段８３などからの各信号により、膨張機構１４の回転数やシール性の異常を判定する膨張機構異常判定手段６１とを備えている。

上述のように構成された冷凍サイクル装置の理想的な運転状態、すなわち、設計容積比（ＶＣ／ＶＥ）が密度比（ＤＥ／ＤＣ）と一致している運転状態での動作について説明する。冷媒である二酸化炭素を、駆動手段１０により駆動される圧縮機構１１で臨界圧力を越える圧力まで圧縮する。その圧縮された冷媒は、高温高圧状態となり、放熱器１２の冷媒流路１２ａを流れる際に、流体流路１２ｂを流れる水に放熱して冷却される。

その後、冷媒はほぼ全開状態の予膨張弁７１を流れた後、ほぼ全閉状態のバイパス弁８１によりバイパス流路８０には流れず、ほぼすべての冷媒は、膨張機構１４に流入する。膨張機構１４で減圧され低温低圧の気液二相状態となる。この際、膨張機構１４では冷媒の圧力エネルギーを動力に変換し、その動力は軸７０を介して圧縮機構１１の駆動力の一部として利用される。

このように、膨張時の圧力エネルギーを動力として圧縮機構１１に伝達することにより、駆動手段１０の入力を低減し、ＣＯＰを向上させることができる。膨張機構１４で減圧された冷媒は蒸発器１５に供給される。蒸発器１５では、冷媒は送風装置（ファン）１６によって送り込まれた外気によって加熱され、気液二相またはガス状態となり、再び圧縮機構１１に吸入される。

次に、外気温度が低い場合など、実際の運転状態での密度比（ＤＥ／ＤＣ）が設計容積比（ＶＣ／ＶＥ）より大きい場合の動作について説明する。この場合には、膨張機構１４入口の冷媒密度（ＤＥ）が小さくなるように、冷凍サイクルは高圧側圧力を低下させた状態でバランスしようとする。

ところが、高圧側圧力が望ましい圧力より低下した状態では、吐出温度が低下し冷凍サイクル装置の加熱能力が低下したり、冷凍サイクル装置の効率が低下したりする。このため、予減圧器開度演算操作手段７３は予膨張弁７１を閉方向に操作し膨張機構１４に流入する冷媒を減圧する。これにより、冷媒密度（ＤＥ）を小さくでき、高圧側圧力は低下せず最適な状態を維持できる。

ここで、予膨張弁７１は応答性の向上などを目的として以下のように操作される。すなわち、起動時などの冷凍サイクルが安定していないときには、予減圧器開度演算操作手段７３は、外気温度や入水温度などから目標予減圧器開度演算手段７２が演算した第１目標予減圧器開度となるように、予膨張弁７１の開度を調整（フィードフォワード制御）する。

一方、冷凍サイクルが安定しているときには、予減圧器開度演算操作手段７３は、吐出温度検出手段４１の検出した吐出温度が目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度となるように、現在の予膨張弁開度を修正する第２目標予減圧器開度を演算する。そして、自ら演算した第２目標予減圧器開度に予膨張弁７１の開度を調整（フィードバック制御）している。

逆に、外気温度や入水温度や目標出湯温度が高い場合など、実際の運転状態での密度比（ＤＥ／ＤＣ）が設計容積比（ＶＣ／ＶＥ）より小さい場合の動作について説明する。この場合には、膨張機構１４入口の冷媒密度（ＤＥ）が大きくなるように、冷凍サイクルは高圧側圧力を上昇させた状態でバランスしようとする。

ところが、高圧側圧力が望ましい圧力より上昇した状態では、冷凍サイクル装置の運転効率が低下してしまう。このため、バイパス弁開度演算操作手段８３はバイパス弁８１を開方向に操作し、一部の冷媒をバイパス流路８０に流す。これにより、膨張機構１４に流入する循環量を減少させることができ、高圧側圧力は上昇せず最適な状態を維持できる。

ここで、バイパス弁８１は応答性の向上などを目的として以下のように操作される。

すなわち、起動時などの冷凍サイクルが安定していないときには、バイパス弁開度演算操作手段８３は、外気温度や入水温度などから目標バイパス弁開度演算手段８２が演算した第１目標バイパス弁開度となるように、バイパス弁８１の開度を調整（フィードフォワード制御）する。

一方、冷凍サイクルが安定しているときには、バイパス弁開度演算操作手段８３は、吐出温度検出手段４１の検出した吐出温度が目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度となるように、現在のバイパス弁開度を修正する第２目標バイパス弁開度を演算する。そして、自ら演算した第２目標バイパス弁開度にバイパス弁８１の開度を調整（フィードバック制御）している。

吐出温度が一定となるように制御された状態で、膨張機構１４に何らかの異常が生じた場合、すなわち、膨張機構１４のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足などにより膨張機構１４を流れる質量循環量が一時的に、かつ、急激に増加した場合には、見かけ上、膨張機構１４のシリンダ容積（ＶＥ）が大きくなったかのようになる。

このため、冷凍サイクルは膨張機構１４の吸入密度（ＤＥ）を低下させる、すなわち、高圧側圧力を低下させるようにバランスしようとする。その結果、吐出温度が急激に低下
する。

そこで、本実施の形態の冷凍サイクル装置では、膨張機構異常判定手段６１が、膨張機構１４が正常である場合の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて外気温度や入水温度などから目標吐出温度演算手段４２が演算する目標吐出温度（すなわち、正常運転時の吐出温度）と、吐出温度検出手段４１が検出した吐出温度（すなわち、現在の吐出温度）を比較して、目標吐出温度と吐出温度の差が予め定められた所定値以上であれば、膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

加えて、膨張機構１４に何らかの異常が生じた場合には、膨張機構１４の吸入密度（ＤＥ）が低下する傾向にあるので、予減圧器開度演算操作手段７３、あるいは、バイパス弁開度演算操作手段８３は高圧側圧力を望ましい圧力に調整しようとして、予膨張弁７１の開度、あるいは、バイパス弁８１の開度を閉方向に操作しようとする。

すなわち、現在の予膨張弁７１の開度、あるいは、バイパス弁８１の開度が、正常運転時の各々の開度より大幅に小さい場合には、膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

すなわち、正常運転時の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて、外気温度や入水温度などから求められる第１目標予減圧器開度（すなわち、正常運転時の予膨張弁７１の開度）と、吐出温度検出手段４１が検出した吐出温度に基づいて演算された第２目標予減圧器開度、あるいは、予減圧器開度演算操作手段７３が実際に操作した予膨張弁７１の開度（すなわち、現在の予膨張弁７１の開度）を比較して、第１目標予減圧器開度と第２目標予減圧器開度との差が予め定められた所定値以上であれば、膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

あるいは、正常運転時の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて、外気温度や入水温度などから求められる第１目標バイパス弁開度（すなわち、正常運転時のバイパス弁８１の開度）と、吐出温度検出手段４１が検出した吐出温度に基づいて演算された第２目標バイパス弁開度、あるいは、バイパス弁開度演算操作手段８３が実際に操作したバイパス弁８１の開度（すなわち、現在のバイパス弁８１の開度）を比較して、第１目標バイパス弁開度と第２目標バイパス弁開度との差が予め定められた所定値以上であれば、膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

膨張機構異常判定手段６１が膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定した場合には、膨張機構異常判定手段６１から信号を受けた駆動手段１０が圧縮機構１１や膨張機構１４を停止させる。そして、一定時間経過後、圧縮機構１１、および、膨張機構１４を再起動させる。これにより、冷凍サイクル装置が効率の悪い運転で運転しつづけることを防止できる。

膨張機１４の異常を判定する具体的な制御方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。フローチャートのステップ２０１では、圧縮機構１１の運転が開始されて所定時間経過後（すなわち、起動時などの冷凍サイクルが不安定な状態を経過した後）、経過時間計測値ｔをリセットし、経過時間の計測を開始する。次のステップ２０２で、熱源側熱交換器入口流体温度検出手段１７により外気温度（Ｔａ）を検出する。ステップ２０３では、利用側熱交換器入口流体温度検出手段２０より入水温度（Ｔｗｉ）を検出する。ステップ２０４で、目標吐出温度演算手段４２は、検出された外気温度（Ｔａ）と入水温度（Ｔｗｉ）より、正常運転時の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて、目標吐出温度（目標Ｔｄ）を演算する。

ステップ２０５で、目標予減圧器開度演算手段７２は、検出された外気温度（Ｔａ）と入水温度（Ｔｗｉ）より、正常運転時の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて、第１目標予減圧器開度（ＰＬＳｐ１）を演算する。また、ステップ２０６で、目標バイパス弁開度演算手段８２は、検出された外気温度（Ｔａ）と入水温度（Ｔｗｉ）より、正常運転時の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて、第１目標バイパス弁開度（ＰＬＳｂ１）を演算する。

次に、ステップ２０７では、吐出温度検出手段４１により、圧縮機構１１の吐出温度を検出する。さらに、ステップ２０８で、予減圧器開度演算操作手段７３は、検出した吐出温度が目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度となるように、現在の予膨張弁７１の開度を修正する第２目標予減圧器開度（ＰＬＳｐ２）を演算する。

また、ステップ２０９で、バイパス弁開度演算操作手段８３は、検出した吐出温度が目標吐出温度演算手段４２が演算した目標吐出温度となるように、現在のバイパス弁８１の開度を修正する第２目標バイパス弁開度（ＰＬＳｐ２）を演算する。ステップ２１０で、予減圧器開度演算操作手段７３あるいはバイパス弁開度演算操作手段８３は、自ら演算した第２目標予減圧器開度（ＰＬＳｐ２）あるいは第２目標バイパス弁開度（ＰＬＳｐ２）に予膨張弁７１あるいはバイパス弁８１の開度を変更する。

さらに、ステップ２１１で、膨張機構異常判定手段６１は、目標吐出温度と吐出温度の差を演算し、その差（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上の場合には、次のステップ２１２に進み、所定値（Ｔｄ０）未満の場合にはステップ２０１に戻る。

次に、ステップ２１２で、第１目標予減圧器開度と第２目標予減圧器開度の差を演算し、その差（ＰＬＳｐ１−ＰＬＳｐ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｐ０）以上の場合には、次のステップ２１４に進み、所定値（ＰＬＳｐ０）未満の場合にはステップ２１３に進む。ステップ２１３で、第１目標バイパス弁開度と第２目標バイパス弁開度の差を演算し、その差（ＰＬＳｂ２−ＰＬＳｂ１）が予め定められた所定値（ＰＬＳｂ０）以上の場合には、次のステップ２１４に進み、所定値（ＰＬＳｐ０）未満の場合にはステップ２０１に戻る。

ステップ２１４で、経過時間計測値ｔと予め定めた時間ｔ０を比較して、各々の検出手段の誤検出を防止するために、ステップ２１１からステップ２１３の条件が連続して一定時間、成立しているか否かを判定する。そして、経過時間ｔが一定時間ｔ０以上経過した場合には次のステップ２１５に進み、経過していない場合にはステップ２０２に戻る。なお、この誤検出を防止するためのステップ２１４を省略しても良い。

ステップ２０１からステップ２１４までを実行し、目標吐出温度と吐出温度の差（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上となる条件、かつ、第１目標予減圧器開度と第２目標予減圧器開度の差（ＰＬＳｐ１−ＰＬＳｐ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｐ０）以上となる条件、あるいは、第１目標バイパス弁開度と第２目標バイパス弁開度の差（ＰＬＳｂ１−ＰＬＳｂ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｂ０）以上となる条件が一定時間、成立した場合には、ステップ２１５で、膨張機構異常判定手段６１が、膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定し、圧縮機構１１や膨張機構１４を停止させる。

そして、一定時間経過後、圧縮機構１１、および、膨張機構１４を再起動させる。これにより、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、膨張機構１４の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

なお、本実施の形態は、膨張機構１４は圧縮機構１１とともに駆動手段１０に軸７０で直結されており、圧縮機構１１の回転数と無関係に、膨張機構１４の回転数を調整できない構成として説明したが、第１の実施の形態のように、発電機１３を備え、圧縮機構１１の回転数と無関係に、膨張機構１４の回転数を調整できる構成であっても、本発明が同様に適用できることは言うまでもない。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態、あるいは、第２の実施の形態に、より確実に膨張機構１４の異常を検知するための手段を追加したものである。

図１において、利用側流体搬送量演算操作手段２３は、利用側熱交換器出口流体温度検出手段２１が検出した出湯温度（出湯温度検出値）が、利用側熱交換器出口流体目標温度演算手段２２が演算した目標値（出湯温度目標値）となるように、フィードバック制御により、給水ポンプ３１の回転数を調整し、放熱器１２の流体流路１２ｂを流れる水循環量を調節することで、一定の温度のお湯が給湯タンク３０に貯められるように制御している。

膨張機構１４に何らかの異常が生じた場合、すなわち、膨張機構１４の回転数を制御する発電機１３の脱調、あるいは、膨張機構１４のシール部への異物等の混入や、シール部へのオイル供給の不足などにより膨張機構１４を流れる質量循環量が一時的に、かつ、急激に増加した場合には、膨張機構１４の回転数（Ｈｚｅ）、あるいは、シリンダ容積（ＶＥ）が大きくなったかのようになる。

このため、冷凍サイクルは膨張機構１４の吸入密度（ＤＥ）を低下させる、すなわち、高圧側圧力を低下させるようにバランスしようとする。その結果、吐出温度が急激に低下する。吐出温度が低下すると、放熱器１２での加熱能力が低下する。

しかしながら、上述のように出湯温度が出湯温度目標値となるように、水循環量を給水ポンプ３１により調節しているので、ある程度の吐出温度の低下であれば、水循環量を低下させることで、放熱器１２での加熱能力が低下しても、出湯温度を一定に維持することが可能である。しかし、それ以上、吐出温度が低下するとなると、給水ポンプ３１の回転数が最小となり、水循環量をそれ以下にすることができなくなる（水循環量が最小となる）ために、出湯温度が低下していき出湯温度目標値との温度差が大きくなる。

すなわち、第１の実施の形態、あるいは、第２の実施の形態で説明した判定条件を満たし、かつ、水循環量が予め定められた値未満であり、かつ、出湯温度が出湯温度目標値に達していない場合には、より確実に膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定できる。例えば、膨張機構１４が正常な状態である場合であっても、目標出湯温度がリモコンなどで変更された場合など、一時的に吐出温度が低下したりすることがあるが、これらの場合に誤って膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定するのを防止できる。

膨張機１４の異常を判定する具体的な制御方法について、図５のフローチャートを用いて説明する。図５において、図２と同様のステップは図２と同一符号を付し、説明を省略する。

図２で説明したステップ１０１からステップ１０８の後、ステップ１０８で、（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上の場合には、次のステップ３０１に進み、所定値（Ｔｄ０）未満の場合にはステップ１０１に戻る。

ステップ３０１で、利用側流体搬送量（水循環量）を検出する。本実施の形態では、水循環量を直接検出するのではなく、利用側流体搬送量演算操作手段２３が給水ポンプ３１に指示した回転数より、水循環量を推定する。ステップ３０２で、膨張機構異常判定手段６１は、検出した水循環量Ｇｗが、予め定められた水循環量Ｇｗ０未満であるかの比較を行い、水循環量が予め定められた値Ｇｗ０未満であることを判定する。

水循環量が予め定められた値Ｇｗ０未満である場合には次のステップ３０３に進み、予め定められた値Ｇｗ０以上の場合にはステップ１０１に戻る。次に、ステップ３０３で、利用側熱交換器出口流体温度検出手段２１により出湯温度を検出する。ステップ３０４で、膨張機構異常判定手段６１は、利用側熱交換器出口流体目標温度演算手段２２により予め定められた出湯温度目標値（目標Ｔｗ）と、ステップ３０３で検出した出湯温度検出値Ｔｗとの差を演算し、その差（目標Ｔｗ−Ｔｗ）が予め定められた所定値Ｔｗ０以上の場合には、次のステップ１０９に進み、達していない場合にはステップ１０１に戻る。

すなわち、膨張機構異常判定手段６１が、膨張機構１４が正常である場合の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて外気温度や入水温度などから目標吐出温度演算手段４２が演算する目標吐出温度（すなわち、正常運転時の吐出温度）と、吐出温度検出手段４１が検出した吐出温度（すなわち、現在の吐出温度）との差（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上である場合で、かつ、水循環量が予め定められた値未満であり、かつ、出湯温度が出湯温度目標値に達していない条件が一定時間、成立した場合には、膨張機構異常判定手段６１は膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

あるいは、第２の実施の形態の制御方法に本実施の形態の制御を追加した場合には、第１目標予減圧器開度と第２目標予減圧器開度の差（ＰＬＳｐ１−ＰＬＳｐ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｐ０）以上となる場合、あるいは、第１目標バイパス弁開度と第２目標バイパス弁開度の差（ＰＬＳｂ１−ＰＬＳｂ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｂ０）以上となる場合で、かつ、水循環量が予め定められた値未満であり、かつ、出湯温度が出湯温度目標値に達していない条件が一定時間、成立した場合には、膨張機構異常判定手段６１は膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

膨張機構異常判定手段６１が膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定した場合には、膨張機構異常判定手段６１から信号を受けた駆動手段１０が圧縮機構１１や膨張機構１４を停止させる。そして、一定時間経過後、圧縮機構１１、および、膨張機構１４を再起動させる。これにより、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、膨張機構１４の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

なお、本実施の形態では、給水ポンプ３１への回転数指示値から推定して水循環量を間接的に検出するものとしているが、循環量計などを用いて水循環量を直接検出するようにしても良い。また、水循環量を推定せず、給水ポンプ３１の回転数そのものや利用側流体搬送量演算操作手段２３の指示値そのものから判定するものであっても良い。

また、本実施の形態では、給湯装置の例で説明したので、放熱器１２で冷媒と熱交換する流体（即ち、湯）の循環量と流体の放熱器出口温度とを検出し、流体の放熱器出口温度の目標値と流体の放熱器出口温度の検出値との温度差を演算し、循環量の検出値が所定値未満であり、かつ、温度差の演算値が所定値以上であることを判定基準に追加し、膨張機構１４の異常を判定するものとしている。

これに対して、家庭用空調機等の冷凍サイクル装置の場合であれば、利用側熱交換器で冷媒と熱交換する流体（例えば、空気）の循環量（即ち、冷媒と熱交換する流体が空気の場合には風量）と流体の利用側熱交換器出口温度とを検出し、当該利用側熱交換器出口温
度の検出値と利用側熱交換器出口温度の目標値との温度差を演算し、風量の検出値が所定値未満であり、かつ、温度差の演算値が所定値以上であることを判定基準に追加し、膨張機構１４の異常を判定するものとする。

なお、風量の所定値や温度差の所定値は、実験などから予め定めるものであり、利用側熱交換器出口温度の目標値は、例えば外気温度や利用側熱交換器を冷却する空気の入口温度や冷凍サイクル装置の使用条件などから演算して設定するものである。

（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態に、より確実に冷媒不足を検知するための手段を追加したものである。以下、主に、第１の実施の形態、あるいは、第２の実施の形態の冷凍サイクル装置を例にとり説明するが、第３の実施の形態の冷凍サイクル装置に追加する場合でも同様である。

図１において、除霜運転判定手段５１は、冷凍サイクル装置が除霜運転中であるか否かを判定する。膨張機構１４が正常な状態である場合であっても、例えば、蒸発器１５の除霜運転中など、一時的に吐出温度が低下したりすることがある。

したがって、除霜運転判定手段５１が除霜中であると判定した場合には、膨張機構異常判定手段６１は膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定せずに、圧縮機構１１などの運転を継続させる。このため、除霜運転時に誤って膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定するのを防止できる。

言い換えれば、第１の実施の形態から第３の実施の形態で説明した判定条件を満たし、かつ、除霜運転中でない場合には、より確実に膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定できる。

膨張機１４の異常を判定する具体的な制御方法について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６において、図２と同様のステップは図２と同一符号を付し、説明を省略する。

図２で説明したステップ１０１を行う前に、ステップ５０１において、冷凍サイクル装置が除霜運転中であるか否を判定する。冷凍サイクル装置が除霜運転中でない場合には次のステップ１０１に進み、除霜運転中である場合にはステップ５０１に戻る。その後、ステップ１０１からステップ１０９までを実行する。

そして、除霜運転中でなく、膨張機構異常判定手段６１が、膨張機構１４が正常である場合の特性に基づいて予め定められた演算式を用いて外気温度や入水温度などから目標吐出温度演算手段４２が演算する目標吐出温度（すなわち、正常運転時の吐出温度）と、吐出温度検出手段４１が検出した吐出温度（すなわち、現在の吐出温度）との差（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上である条件が一定時間、成立した場合には、ステップ１１０で、膨張機構異常判定手段６１は膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

あるいは、第２の実施の形態の制御方法に本実施の形態の制御方法を追加した場合には、除霜運転中でなく、第１目標予減圧器開度と第２目標予減圧器開度の差（ＰＬＳｐ１−ＰＬＳｐ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｐ０）以上となる場合、あるいは、第１目標バイパス弁開度と第２目標バイパス弁開度の差（ＰＬＳｂ１−ＰＬＳｂ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｂ０）以上となる場合には、ステップ１１０で、膨張機構異常判定手段６１は膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定する。

これにより、膨張機構異常判定手段６１が膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定した場合には、膨張機構異常判定手段６１から信号を受けた駆動手段１０が圧縮機構１１や膨張機構１４を停止させる。

そして、一定時間経過後、圧縮機構１１、および、膨張機構１４を再起動させる。これにより、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、膨張機構１４の異常な状態を確実に検知でき、効率の良い冷凍サイクル装置を実現できる。

なお、逆に、膨張機構１４が正常である場合であっても、除霜運転中であるために、吐出温度検出手段４１が検出した吐出温度（すなわち、現在の吐出温度）との差（目標Ｔｄ−Ｔｄ）が予め定められた所定値（Ｔｄ０）以上である場合、あるいは、第２の実施の形態の制御方法に本実施の形態の制御方法を追加した場合には、除霜運転中であるために、第１目標予減圧器開度と第２目標予減圧器開度の差（ＰＬＳｐ１−ＰＬＳｐ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｐ０）以上となる場合、あるいは、第１目標バイパス弁開度と第２目標バイパス弁開度の差（ＰＬＳｂ１−ＰＬＳｂ２）が予め定められた所定値（ＰＬＳｂ０）以上となる場合には、膨張機構異常判定手段６１は膨張機構１４の動作が異常な状態であると判定せずに、圧縮機構１１への通電を続行してその運転を継続させるものである。

したがって、本実施の形態の冷凍サイクル装置では、除霜運転中である場合に誤って冷媒不足であると判定することもなく、膨張機構１４の動作が異常な状態であることをより正確に検出することができる。

なお、以上の第１から第４の実施の形態における冷凍サイクル装置において、膨張機構１４に流入する冷媒と圧縮機構１１に流入する冷媒を熱交換させる内部熱交換器を設けても良い。また、冷媒は二酸化炭素（ＣＯ_２）であるとして説明したが、これに限定するものではなく、Ｒ３２やＲ４１０ＡなどのＨＦＣ冷媒、Ｒ２９０などのＨＣ冷媒であってもよい。

本発明のヒートポンプ給湯機は、家庭用、業務用を問わず広い用途に適用することができる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の概略構成図 同膨張機の異常を判定する運転制御のフローチャート 本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の概略構成図 同膨張機の異常を判定する運転制御のフローチャート 本発明の実施の形態３の膨張機の異常を判定する運転制御のフローチャート 本発明の実施の形態４の膨張機の異常を判定する運転制御のフローチャート

符号の説明

１０ 駆動手段
１１ 圧縮機構
１２ 利用側熱交換器
１３ 発電機
１４ 膨張機構
１５ 熱源側熱交換器（蒸発器）
１７ 熱源側熱交換器入口流体温度検出手段
２０ 利用側熱交換器入口流体温度検出手段
２１ 利用側熱交換器出口流体温度検出手段
２２ 利用側熱交換器出口流体目標温度演算手段
２３ 利用側流体搬送量演算操作手段
３０ 貯湯タンク
３１ 給水ポンプ
４１ 吐出温度検出手段
４２ 目標吐出温度演算手段
４３ 目標膨張機構回転数演算手段
４４ 膨張機構回転数演算操作手段
５１ 除霜運転判定手段
６１ 膨張機構異常判定手段
７０ 軸
７１ 予減圧器
７２ 目標予減圧器開度演算手段
７３ 予減圧器開度演算操作手段
８０ バイパス流路
８１ バイパス弁
８２ 目標バイパス弁開度演算手段
８３ バイパス弁開度演算操作手段
１００、１０１ 熱源ユニット
１１０ 貯湯タンクユニット

Claims (7)

1. 圧縮機構と、利用側熱交換器と、動力回収を行う膨張機構と、熱源側熱交換器と、前記圧縮機構の吐出温度を検出する吐出温度検出手段とを備え、前記圧縮機構の吐出温度の目標値と前記吐出温度検出手段の検出値との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 利用側熱交換器の流入流体温度を検出する利用側熱交換器入口流体温度検出手段と、熱源側熱交換器の流入流体温度を検出する熱源側熱交換器入口流体温度検出手段とを備え、圧縮機構の吐出温度の目標値は、前記入口流体温度検出手段の検出値のうち、少なくとも一方の検出値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 利用側熱交換器の流入流体温度を検出する利用側熱交換器入口流体温度検出手段と、熱源側熱交換器の流入流体温度を検出する熱源側熱交換器入口流体温度検出手段と、膨張機構に流入する冷媒を減圧する予減圧器とを備え、前記予減圧器開度の目標値は、前記入口流体温度検出手段の検出値のうち、少なくとも一方の検出値に基づいて決定されるとともに、前記予減圧器の開度の目標値と前記予減圧器の開度との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 利用側熱交換器の流入流体温度を検出する利用側熱交換器入口流体温度検出手段と、熱源側熱交換器の流入流体温度を検出する熱源側熱交換器入口流体温度検出手段と、膨張機構をバイパスするバイパス回路と、前記バイパス回路に設けられたバイパス弁とを備え、前記バイパス弁開度の目標値は、前記入口流体温度検出手段の検出値のうち、少なくとも一方の検出値に基づいて決定されるとともに、前記バイパス弁開度の目標値と前記バイパス弁の開度との差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 利用側熱交換器出口流体温度を検出する利用側熱交換器出口流体温度検出手段と、利用側熱交換器へ流入する流体の搬送量を検出する利用側流体搬送量検出手段とを備え、前記利用側流体搬送量検出手段の検出値が所定値未満で、かつ、前記利用側熱交換器出口流体の目標値と前記利用側熱交換器出口流体温度検出手段の検出値の差が所定値以上であるとき、前記膨張機構の動作を異常と判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 除霜運転中は、膨張機構の動作を異常と判定しないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 膨張機構の動作を異常と判定した場合には、圧縮機構および膨張機構を停止させ、一定時間経過後、前記圧縮機構および前記膨張機構を再起動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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