JP6739292B2 - ヒートポンプシステムの検査方法、及び、ヒートポンプシステム - Google Patents

Description

本発明は、冷媒循環路を流れる冷媒を用いて熱交換対象流体の冷却又は加熱を行うヒートポンプシステムの検査方法、及び、ヒートポンプシステムに関する。

冷媒循環路を流れる冷媒と、例えば空調対象空間の空気などの熱交換対象流体との熱交換を行わせることで、その空調対象空間に対する冷房又は暖房を行うヒートポンプシステムには、冷媒循環路の途中に圧縮機や凝縮器及び蒸発器として機能する熱交換器などが設けられている。このようなヒートポンプシステムでは、冷媒循環路の途中から冷媒が漏れ出すという故障が発生することもある。そのような冷媒の漏れを検知するために、従来から、冷媒循環路からの冷媒の漏洩の有無を診断するための検査方法が提案されている。

例えば、特許文献１（特許第５２４５５７５号公報）には、圧縮機と熱源側熱交換器（凝縮器）と膨張機構と利用側熱交換器（蒸発器）とを有して、冷房運転を行うことが可能なヒートポンプシステムが記載されている。そして、冷房運転を行いながら、熱源側熱交換器（凝縮器）の出口における冷媒の過冷却度を検出して、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定する冷媒量判定運転モードを実行することが記載されている。

このように、特許文献１に記載の発明では、例えば実際に運転を行う場合と同様の経路で、圧縮機、凝縮器、蒸発器などに対して冷媒を循環させながら冷媒の状態を検出し、その検出値に基づいて冷媒の漏れの状態を判定しようとしている。

特許第５２４５５７５号公報

但し、室内熱交換器及び室外熱交換器が凝縮器及び蒸発器の何れかとして機能する通常のヒートポンプシステムでは、室内熱交換器が室外熱交換器から離れた場所に設けられており、室内熱交換器に至るまでの冷媒循環路の長さは様々である。また、室内熱交換器で冷媒と熱交換する熱交換対象流体の温度も様々であり、さらに室内熱交換器の設置個数も異なる。そのため、実際に運転を行う場合と同様の経路で冷媒を流しながら冷媒の状態を検出しても、その検出値は、冷媒循環路におけるその時点での冷媒充填量（即ち、冷媒の漏れが発生しているか否か）だけに依存して変化するのではなく、冷媒循環路の長さ、室内熱交換器及び室外熱交換器での熱交換の状況、室内熱交換器の設置個数等によっても変化する。
以上のように、従来の検査方法では、実際に運転を行う場合と同様の経路で冷媒を循環させながら冷媒の状態を検出しているため、冷媒循環路における冷媒充填量の適否を正しく認識できない可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒循環路における冷媒充填量の適否を正しく認識できるヒートポンプシステムの検査方法、及び、ヒートポンプシステムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の特徴構成は、冷媒が循環する冷媒循環路と、エンジンと、前記エンジンによって駆動され、前記冷媒循環路を流れる冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と外気との間での熱交換を行わせることができる第１熱交換器と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換対象流体との間での熱交換を行わせることができる第２熱交換器と、前記第２熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第１膨張弁と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記エンジンから放出される排熱との間での熱交換を行わせることができる第３熱交換器と、前記第３熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第２膨張弁とを備え、
前記第２膨張弁及び前記第３熱交換器を経由して冷媒を循環させない状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒が前記第１熱交換器と前記第１膨張弁と前記第２熱交換器とを順に通流した後で前記圧縮手段に帰還するように冷媒の循環状態を切り替えることで、蒸発器として作用する前記第２熱交換器において、前記冷媒循環路を流れる冷媒によって前記熱交換対象流体を冷却する冷房運転を行うことができるヒートポンプシステムの検査方法であって、
前記第１膨張弁及び前記第２熱交換器を経由して冷媒を循環させない遮断状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒を前記第１熱交換器と前記第２膨張弁と前記第３熱交換器とを順に通流させた後で前記圧縮手段に帰還させるように冷媒の循環状態を切り替えて検査運転を行いながら、循環中の冷媒の状態値を検出する状態値検出工程と、
前記状態値検出工程で検出した前記状態値に基づいて、前記冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定する冷媒充填量判定工程とを有する点にある。

上記特徴構成によれば、検査運転を行いながら状態値検出工程を実施するとき、圧縮手段から送出された冷媒が、第１熱交換器と第２膨張弁と第３熱交換器とを順に通流した後で圧縮手段に帰還し、冷房運転時に用いられる第１膨張弁及び第２熱交換器には冷媒を循環させない。このとき、冷房運転時には蒸発器として作用する第２熱交換器には冷媒は循環しないが、第３熱交換器において冷媒循環路を流れる冷媒とエンジンから放出される排熱との間での熱交換を行わせることで、第３熱交換器はヒートポンプサイクルの中の蒸発器として作用する。このように、状態値検出工程を実施するとき、冷媒は、熱交換対象流体との熱交換が行われる第２熱交換器を経由しない状態で循環しているため、第２熱交換器を通って冷媒を流すのに要する冷媒循環路の長さ、熱交換対象流体の温度及び量に応じて変化する第２熱交換器での熱交換の状況、第２熱交換器の設置個数等など、冷媒の状態値が変化し得る要因の多くを排除した状態で、循環中の冷媒の状態値を正確に検出できる。
加えて、状態値検出工程では、循環中の冷媒の状態値を検出するため、循環が停止している間での冷媒の状態値を検出する場合と比べて、定常状態となったことを判断しやすく、より正確な冷媒の状態値が検出されることが期待できる。

更に、第２熱交換器が、居室などの空気との熱交換を行う室内熱交換器であったとしても、その室内熱交換器での熱交換（例えば、居室の空気の冷却など）は行われないので、状態値検出工程を実施するとき不意に冷気が居室へ供給されることなどを回避できる。

そして、冷媒充填量判定工程において、状態値検出工程で検出した正確な状態値と所定の基準値との比較結果に基づいて、冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定できる。従って、冷媒循環路における冷媒充填量を正しく認識できるヒートポンプシステムの検査方法を提供できる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の別の特徴構成は、前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記検査運転を行うことで循環中の冷媒の前記第３熱交換器での蒸発圧力を、前記冷房運転を行うことで循環中の冷媒の前記第２熱交換器での蒸発圧力よりも低下させる点にある。

上記特徴構成によれば、検査運転を行うことで循環中の冷媒の蒸発器（第３熱交換器）での蒸発圧力は、冷房運転を行うことで循環中の冷媒の蒸発器（第２熱交換器）での蒸発圧力よりも低下する。ヒートポンプサイクルにおいて蒸発圧力が低下するということは、凝縮圧力や圧縮機入口で冷媒の過熱度が同程度の場合、冷媒を圧縮する動力に対して冷媒を蒸発させるのに必要な熱量割合が小さくなることを意味するので、エンジン排熱割合が少ない場合でも、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記状態値は、冷媒の過冷却度である点にある。

上記特徴構成によれば、ヒートポンプサイクルを運転するとき、凝縮圧力、蒸発圧力、過熱度は制御対象となる可能性が高いが、過冷却度は運転制御の結果として現れる項目であり、且つ冷媒充填量との相関が強い。そのため、冷媒の過冷却度に基づいて、冷媒充填量の適否の適切に判定できる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記ヒートポンプシステムは、前記エンジンから放出される排熱を回収する冷却水が循環する冷却水循環路を備え、前記第３熱交換器では、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記冷却水循環路を流れる冷却水との間での熱交換を行わせることができ、
前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷却水循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を設定冷却水量以下にする点にある。

上記特徴構成によれば、第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を設定冷却水量以下に低下させると、冷媒の蒸発器としての第３熱交換器では、冷却水から冷媒に対する熱交換性能が低下する。そのため、凝縮圧力や圧縮機入口の冷媒の過熱度が同程度の場合は蒸発圧力が下がるようになり、エンジン排熱割合が少ない場合でも、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記冷却水循環路は、冷却水が前記第３熱交換器をバイパスして循環できる第１バイパス路と、当該第１バイパス路への冷却水の分配状態を調節可能な冷却水分配器とを有し、
前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷却水循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を前記冷却水分配器を用いて前記設定冷却水量以下にする点にある。

上記特徴構成によれば、冷却水分配器の動作により、第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を設定冷却水量以下に低下させることができる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記冷却水循環路には、冷却水の単位時間当たりの流量を調節可能な冷却水ポンプが設けられ、
前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷却水循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を前記冷却水ポンプを用いて前記設定冷却水量以下にする点にある。

上記特徴構成によれば、冷却水ポンプの動作により、第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を設定冷却水量以下に低下させることができる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記冷媒循環路は、冷媒が前記第３熱交換器及び前記第２熱交換器をバイパスして循環できる第２バイパス路と、当該第２バイパス路への冷媒の分配状態を調節可能な冷媒分配器とを有し、
前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷媒循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷媒の単位時間当たりの流量を前記冷媒分配器を用いて設定冷媒流量以下にする点にある。

上記特徴構成によれば、第３熱交換器に供給される冷媒の単位時間当たりの流量を設定冷媒流量以下に低下させると、冷媒の蒸発器としての第３熱交換器では、冷却水から冷媒に対する熱交換性能が低下する。そのため、凝縮圧力や圧縮機入口の冷媒の過熱度が同程度の場合は蒸発圧力が下がるようになり、エンジン排熱割合が少ない場合でも、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記ヒートポンプシステムは、前記エンジンから放出される排熱を回収する冷却水が循環する冷却水循環路と、外気を流動させる室外ファンとを備え、
前記冷却水循環路では、前記エンジンから放出される排熱を回収した後の冷却水が分岐部で第１流路部分と第２流路部分とに分岐して流れ、前記第１流路部分と前記第２流路部分とを流れた冷却水が合流部で合流した後で再び前記エンジンから放出される排熱の回収を行うように冷却水が循環可能であり、
前記第２流路部分の途中には、当該第２流路部分を流れる冷却水と外気との間での熱交換を行わせることができる第４熱交換器が設けられ、
前記第３熱交換器では、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記第１流路部分を流れる冷却水との間での熱交換を行わせることができ、
前記室外ファンが動作することで、前記第１熱交換器で前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換した後の外気が、前記第４熱交換器で前記第２流路部分を流れる冷却水と熱交換するように流動し、
前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記第４熱交換器で外気と熱交換する前後での冷却水の温度差が設定温度差以内になるように前記室外ファンの回転速度を調節する点にある。

上記特徴構成によれば、状態値検出工程において状態値を検出するとき、室外ファンの回転速度が調節されて、冷却水は第４熱交換器において設定温度差以内の温度変化を受けただけでエンジンに帰還する。つまり、冷却水が回収したエンジンの排熱は、第４熱交換器で殆ど失われることがない。そのため、第３熱交換器での熱交換性能を低下させるために、冷却水の一部を第４熱交換器に流す必要がある場合でも、エンジン排熱が不足しないようにできる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記ヒートポンプシステムは、外気を流動させる室外ファンを備え、前記室外ファンが動作することで流動する外気が、前記第１熱交換器で前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換するように構成され、
前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記第１熱交換器での冷媒の凝縮圧力が目標値になるように前記室外ファンの回転速度を調節する点にある。

第１熱交換器において所定の冷媒の凝縮性能を発揮させるために室外ファンに対して動作指令を与えても、経時変化により室外ファンや第１熱交換器の性能が変化した場合には、第１熱交換器での冷媒の凝縮性能が変化する可能性がある。その場合、第１熱交換器での冷媒の凝縮圧力が目標値から逸脱することになる。
ところが本特徴構成では、状態値検出工程において状態値を検出するとき、第１熱交換器での冷媒の凝縮圧力が目標値になるように室外ファンの回転速度を調節するので、第１熱交換器での冷媒の凝縮圧力が目標値になることが確保される。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記圧縮手段は、前記エンジンによって駆動されて冷媒を圧縮する複数台の圧縮機と、前記エンジンから前記複数台の圧縮機のそれぞれへの駆動力の伝達状態を調節可能な駆動力伝達機構とを備え、
前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記駆動力伝達機構が、前記複数台の圧縮機のうちの一部の前記圧縮機のみに前記エンジンの駆動力を伝達する点にある。

冷媒循環路に同じ冷媒流量を流す場合なら、動作する圧縮機の数が多く、圧縮機の排除容積の合計が大きいほど、エンジンの回転速度は低く（即ち、トルクは大きく）なり、動作する圧縮機の数が少なく、圧縮機の排除容積の合計が小さいほど、エンジンの回転速度は高く（即ち、トルクは小さく）なる。各圧縮機の効率が同じ場合は、この時に必要な動力は両者同じである。また、エンジンの特性として、トルクが大きいほど熱効率は高くなり、トルクが小さいほど熱効率は低くなる傾向がある。そのため、動作する圧縮機の数が少なくなれば、回転速度が高く（トルクが小さく）なるのに伴ってエンジンの熱効率が低く（エンジン排熱効率が高く）なり、エンジンの排熱割合が高まる。
そこで本特徴構成では、状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、駆動力伝達機構が、複数台の圧縮機のうちの一部の圧縮機のみにエンジンの駆動力を伝達する。つまり、エンジンの排熱割合を高めた状態で状態値検出工程を実施できる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記検査運転時の前記エンジンの回転速度及びトルクに対して同じ回転速度及びトルクで前記冷房運転をするとした場合に比べて前記エンジンの排熱割合を大きくすることができるエンジン運転設定で前記エンジンを運転する点にある。

上記特徴構成によれば、点火時期のリタードや空気比調整（リーン度低減）等で、排ガス特性や燃焼安定性をあまり悪化させない範囲で意図的に熱効率を低下させ、エンジンの排熱割合を増加させることで、蒸発圧力の低下度合いを抑制できる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記遮断状態において冷媒が滞留している区間の体積と、当該区間に滞留している冷媒の密度とに基づいて滞留冷媒量を導出する滞留冷媒量導出工程を有し、
前記冷媒充填量判定工程において、前記状態値検出工程で検出した前記状態値と所定の基準値との比較結果と、前記滞留冷媒量とに基づいて、前記冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定する点にある。

上記特徴構成によれば、冷媒循環路内には存在するが、検査運転時に冷媒循環路を循環していない滞留冷媒量の存在を考慮して、冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を正確に判定できる。

本発明に係るヒートポンプシステムの検査方法の更に別の特徴構成は、前記ヒートポンプシステムは、遠隔操作により前記冷媒循環路における冷媒の循環状態を切り替え可能に構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、状態値検出工程を実施するときの冷媒循環路における冷媒の循環状態と、状態値検出工程を実施しないときの冷媒循環路における冷媒の循環状態とを、遠隔操作により切り替えることができる。その結果、状態値検出工程を実施するときに、作業員が現場に出向くこと等は不要になる。

本発明に係るヒートポンプシステムの特徴構成は、冷媒が循環する冷媒循環路と、エンジンと、前記エンジンによって駆動され、前記冷媒循環路を流れる冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と外気との間での熱交換を行わせることができる第１熱交換器と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換対象流体との間での熱交換を行わせることができる第２熱交換器と、前記第２熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第１膨張弁と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記エンジンから放出される排熱との間での熱交換を行わせることができる第３熱交換器と、前記第３熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第２膨張弁と、制御装置とを備え、
前記制御装置が、前記第２膨張弁及び前記第３熱交換器を経由して冷媒を循環させない状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒が前記第１熱交換器と前記第１膨張弁と前記第２熱交換器とを順に通流した後で前記圧縮手段に帰還するように冷媒の循環状態を切り替えることで、蒸発器として作用する前記第２熱交換器において、前記冷媒循環路を流れる冷媒によって前記熱交換対象流体を冷却する冷房運転を行うことができるヒートポンプシステムであって、
前記制御装置が、前記第１膨張弁及び前記第２熱交換器を経由して冷媒を循環させない遮断状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒を前記第１熱交換器と前記第２膨張弁と前記第３熱交換器とを順に通流させた後で前記圧縮手段に帰還させるように冷媒の循環状態を切り替えて検査運転を行わせながら検出した、循環中の冷媒の状態値に基づいて、前記冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定する点にある。

上記特徴構成によれば、検査運転を行いながら循環中の冷媒の状態値を検出するとき、圧縮手段から送出された冷媒は、第１熱交換器と第２膨張弁と第３熱交換器とを順に通流した後で圧縮手段に帰還し、冷房運転時に用いられる第１膨張弁及び第２熱交換器には冷媒を循環させない。このとき、冷房運転時には蒸発器として作用する第２熱交換器には冷媒は循環しないが、第３熱交換器において冷媒循環路を流れる冷媒とエンジンから放出される排熱との間での熱交換を行わせることで、第３熱交換器はヒートポンプサイクルの中の蒸発器として作用する。このように、循環中の冷媒の状態値を検出するとき、冷媒は、熱交換対象流体との熱交換が行われる第２熱交換器を経由しない状態で循環している。そのため、第２熱交換器を通って冷媒を流すのに要する冷媒循環路の長さ、熱交換対象流体の温度及び量に応じて変化する第２熱交換器での熱交換の状況、第２熱交換器の設置個数等など、冷媒の状態値が変化し得る要因の多くを排除した状態で、循環中の冷媒の状態値を正確に検出できる。
加えて、循環中の冷媒の状態値を検出するため、循環が停止している間での冷媒の状態値を検出する場合と比べて、定常状態となったことを判断しやすく、より正確な冷媒の状態値が検出されることが期待できる。

更に、第２熱交換器が、居室などの空気との熱交換を行う室内熱交換器であったとしても、その室内熱交換器での熱交換（例えば、居室の空気の冷却など）は行われないので、循環中の冷媒の状態値を検出する間に、不意に冷気が居室へ供給されることなどを回避できる。

そして、制御装置は、検査運転を行いながら検出した循環中の冷媒の正確な状態値と所定の基準値との比較結果に基づいて、冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定できる。従って、冷媒循環路における冷媒充填量を正しく認識できるヒートポンプシステムを提供できる。

ヒートポンプシステムの構成を示す図であり、冷房運転を行うときの冷媒の循環状態を説明する図である。 ヒートポンプシステムの構成を示す図であり、検査運転を行うときの冷媒の循環状態を説明する図である。 ヒートポンプシステムのｐ−ｈ線図である。 蒸発圧力とＣＯＰｃとの関係を示す模式図である。 冷媒充填量と過冷却度との対応関係を示す模式図である。 圧縮手段の別の構成を示す図である。 冷媒及び冷却水の循環状態を説明する図である。 冷媒及び冷却水の循環状態を説明する図である。 ヒートポンプシステムの別の構成を示す図であり、冷房運転を行うときの冷媒の循環状態を説明する図である。 ヒートポンプシステムの別の構成を示す図であり、検査運転を行うときの冷媒の循環状態を説明する図である。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の第１実施形態に係るヒートポンプシステムの検査方法、及び、その検査方法を実行可能に構成されたヒートポンプシステムについて説明する。
図１は、ヒートポンプシステムの構成を示す図である。また、図１では、ヒートポンプシステムにおいて、空調対象空間の空気を冷却するための冷房運転を行っているときの冷媒及び冷却水の循環状態を示し、冷媒及び冷却水の流れる経路を太実線で描いている。つまり、空調対象空間の空気が熱交換対象流体となる。図示するように、ヒートポンプシステムは、冷媒が循環する冷媒循環路３と、エンジン４と、エンジン４によって駆動され、冷媒循環路３を流れる冷媒を圧縮する圧縮手段としての圧縮機５と、冷媒循環路３を流れる冷媒と外気との間での熱交換を行わせることができる第１熱交換器８と、冷媒循環路３を流れる冷媒と空調対象空間の空気（「熱交換対象流体」の一例）との間での熱交換を行わせることができる第２熱交換器１４と、室内熱交換器１４に流入する冷媒を膨張させる弁（第１膨張弁）Ｖ１と、冷媒循環路３を流れる冷媒とエンジン４から放出される排熱との間での熱交換を行わせることができる第３熱交換器１０と、第３熱交換器１０に流入する冷媒を膨張させる弁（第２膨張弁）Ｖ２とを備える。加えて、ヒートポンプシステムは、制御装置２０を備える。
尚、以下の説明では、第１熱交換器８のことを室外熱交換器と記載し、第２熱交換器１４のことを室内熱交換器と記載し、第３熱交換器１０のことを排熱回収用熱交換器と記載することもある。

更に、図１に示す例では、ヒートポンプシステムは、オイルセパレータ６、四方弁７、アキュムレータ１１などの機器も備えている。オイルセパレータ６は、冷媒中に含まれる油成分を分離して圧縮機５の吸入側に戻すために設けてある。オイルセパレータ６に接続されている副循環路３ｄが、冷媒から分離された油成分を圧縮機５に戻すために利用される。
本実施形態では、室内機１２の筐体１３内に室内熱交換器１４及び弁Ｖ１が収容され、室外機１の筐体２にその他の機器が収容されている。

エンジン４は、天然ガスなどの燃料を消費して運転される。そして、エンジン４の駆動力が圧縮機５に伝達される。図１には示していないが、エンジン４から圧縮機５への駆動力の伝達を仲介するクラッチなどの動力伝達機構を設けてもよい。エンジン４の動作（例えば回転速度など）は、制御装置２０が制御する。

圧縮機５から送出された冷媒は、冷媒循環路３を流れる。冷媒循環路３の途中には、後述するような各種の複数の弁が設けられており、それらの弁の開閉状態が切り替わることで、冷媒循環路３における冷媒の循環経路が切り替わる。この冷媒の循環経路の切り替え（即ち、各種の弁の開閉状態の切り替え）は、主に制御装置２０が遠隔操作により制御する。例えば、制御装置２０との間でインターネット等の通信回線を介して接続されたサーバ装置（図示せず）などから制御装置２０に対して指令を与え、制御装置２０がその指令を実行することで、上述したような冷媒の循環経路の切り替えが行われる。

〔冷媒循環路３〕
冷媒循環路３は、圧縮機５から送出された冷媒が室外熱交換器８及び室内熱交換器１４を経由して循環するときに流れる主循環路３ａと、圧縮機５から送出された冷媒がその主循環路３ａから分岐して循環するときに流れる副循環路３ｂ，３ｃ，３ｄとで構成される。

主循環路３ａ（３）は、冷媒が、圧縮機５とオイルセパレータ６と四方弁７と室外熱交換器８と弁Ｖ３と弁Ｖ１と室内熱交換器１４と弁Ｖ４と四方弁７とアキュムレータ１１とを順に流れる経路である。本実施形態では、弁Ｖ３及び弁Ｖ４は、室外機１の筐体２に収容されている。
副循環路３ｂ（３）は、冷媒が、室外熱交換器８と弁Ｖ３との間の分岐部５０で主循環路３ａから分岐して、弁Ｖ２と排熱回収用熱交換器１０とを順に流れた後、四方弁７とアキュムレータ１１との間の合流部５１で主循環路３ａに合流するときに流れる経路である。
副循環路３ｃ（３）は、冷媒が、室外熱交換器８と弁Ｖ３との間の分岐部５０で主循環路３ａから分岐して、弁Ｖ５を流れた後、排熱回収用熱交換器１０とアキュムレータ１１との間で副循環路３ｂに合流するときに流れる経路である。
副循環路３ｄ（３）は、冷媒が、オイルセパレータ６で主循環路３ａから分岐して、弁Ｖ６を流れた後、アキュムレータ１１と圧縮機５との間で主循環路３ａに合流するときに流れる経路である。

〔冷却水循環路１５〕
エンジン４を運転することで放出される熱は、冷却水循環路１５を流れる冷却水によって回収される。冷却水循環路１５の途中には、後述するような各種の複数の弁が設けられており、それらの弁の開閉状態が切り替わることで、冷却水循環路１５における冷却水の循環経路が切り替わる。この冷却水の循環経路の切り替え（即ち、各種の弁の開閉状態の切り替え）は、三方弁等を用いて制御装置２０が遠隔操作により制御する。尚、制御が必要でない場合は、温度により自動的に開閉状態が調整されるワックス弁等を用いることができる。

冷却水循環路１５は、エンジン４の排熱を回収した冷却水が排熱回収用熱交換器１０を経由して循環するときに流れる第１流路部分１５ａと、エンジン４の排熱を回収した冷却水がその第１流路部分１５ａをバイパスして循環するときに流れる第２流路部分１５ｂと、共通して流れる共通流路部分１５ｃと、迂回路１５ｄとで構成される。第１流路部分１５ａと第２流路部分１５ｂとは、分岐部１８で分岐し、合流部１６で合流する。エンジン４の排熱を回収した後の冷却水が、第１流路部分１５ａと第２流路部分１５ｂとに分岐する分岐部１８には、冷却水分配器としての弁Ｖ７が設けられている。分岐部１８と第４熱交換器９との間の第２流路部分１５ｂの途中には弁Ｖ８が設けられている。尚、以下の説明では、第４熱交換器９のことを放熱用熱交換器と記載することもある。

第１流路部分１５ａは、冷却水が、エンジン４と弁（冷却水分配器）Ｖ７と排熱回収用熱交換器１０とを流れた後で合流部１６に至り、共通流路部分１５ｃを通ってエンジン４に戻るときに流れる流路である。
第２流路部分１５ｂは、冷却水が、エンジン４と弁（冷却水分配器）Ｖ７と弁Ｖ８と放熱用熱交換器９とを流れた後で合流部１６に至り、共通流路部分１５ｃを通ってエンジン４に戻るときに流れる流路である。
共通流路部分１５ｃには冷却水ポンプＰ１が設けられており、冷却水ポンプＰ１が動作することで冷却水循環路１５に冷却水が流れる。
迂回路１５ｄは、冷却水が、第２流路部分１５ｂの途中で弁Ｖ８によって分流されることで、放熱用熱交換器９を迂回して循環するときに流れる流路である。迂回路１５ｄを流れる冷媒は、共通流路部分１５ｃの途中に合流される。

放熱用熱交換器９は、第２流路部分１５ｂを流れる冷却水から放熱させることができる装置である。放熱用熱交換器９には室外ファンＦが併設されている。そして、室外ファンＦが動作すると、室外機１の内部に取り込まれた外気が室外熱交換器８と放熱用熱交換器９とを順に流れ、その後、室外機１の外部に排出される。つまり、室外ファンＦによって取り込まれた外気は、先ず室外熱交換器８において冷媒循環路３の主循環路３ａを流れる冷媒と熱交換し、その後で放熱用熱交換器９において冷却水循環路１５の第２流路部分１５ｂを流れる冷却水と熱交換する。

〔冷房運転〕
図１に示すように、制御装置２０は、冷媒の循環状態を切り替えながら室内熱交換器１４を通流する冷媒によって空調対象空間の空気を冷却する冷房運転を行う。図中では、冷媒及び冷却水の流れる経路を太実線で描いている。この場合、室外熱交換器８は凝縮器として作用し、室内熱交換器１４は蒸発器として作用する。

具体的には、圧縮機５から送出された冷媒は、冷媒循環路３の主循環路３ａを通ってオイルセパレータ６に流入し、その後、四方弁７に至る。四方弁７は、圧縮機５から送出された冷媒が先ず室外熱交換器８に流入するように切り替えられている。弁Ｖ３及び弁Ｖ１及び弁Ｖ４は開放される。尚、副循環路３ｂの途中にある弁Ｖ２が閉止されることで副循環路３ｂの排熱回収用熱交換器１０には冷媒は流れず、及び、副循環路３ｃの途中にある弁Ｖ５が閉止されることで副循環路３ｃには冷媒は流れない。従って、圧縮機５から送出された冷媒は、室外熱交換器８と弁Ｖ３と弁Ｖ１と室内熱交換器１４と弁Ｖ４と四方弁７とアキュムレータ１１とを順に流れた後、圧縮機５に帰還する。このとき、弁Ｖ１は膨張弁として作用し、設定する開度に応じて冷媒の圧力が低下させられる。また、弁Ｖ６は、オイル戻しの必要に応じて、適切な開度で調整されている。

このように、図１に示す例では、弁（第２膨張弁）Ｖ２及び排熱回収用熱交換器（第３熱交換器）１０を経由して冷媒を循環させない状態で、圧縮機５から送出された冷媒が室外熱交換器（第１熱交換器）８と弁（第１膨張弁）Ｖ１と室内熱交換器（第２熱交換器）１４とを順に通流した後で圧縮機５に帰還するように冷媒の循環状態を切り替えることで、蒸発器として作用する室内熱交換器（第２熱交換器）１４において、冷媒循環路３を流れる冷媒によって空調対象空間の空気（熱交換対象流体）を冷却する冷房運転を行っている。尚、説明は省略するが、四方弁７を切り替えることで、冷媒の循環方向を変化させて、空調対象空間の空気を加熱する暖房運転を行うこともできる。

この冷房運転が行われているとき、制御装置２０は、冷却水循環路１５において、エンジン４から排熱を回収した冷却水を第２流路部分１５ｂに流して、放熱用熱交換器９において冷却水からの放熱を行わせる。具体的には、制御装置２０は、冷却水ポンプＰ１を動作させることで共通流路部分１５ｃに冷却水を流し、及び、エンジン４から排熱を回収した冷却水の全量が第２流路部分１５ｂに流れるように弁Ｖ７を動作させ、及び、迂回路１５ｄを冷却水が流れないように弁Ｖ８を動作させ、及び、放熱用熱交換器９に外気が導入されて、冷却水からの放熱が行われるように室外ファンＦを動作させる。また、制御装置２０が室外ファンＦを動作させると、室外熱交換器８にも外気が導入される。
また、エンジン４に戻ってくる冷却水の温度を所定の温度にする或いはエンジン４から排出される冷却水の温度を所定の温度にするために、一部の冷却水を第１流路部分１５ａや迂回路１５ｄに流す場合がある。図１に示す例では、一部の冷却水を第１流路部分１５ａに流す状態を示している。

〔検査運転〕
次に、ヒートポンプシステムの検査方法について説明する。この検査方法は、状態値検出工程と、冷媒充填量判定工程とを有する。

図２は、ヒートポンプシステムにおいて、状態値検出工程を実施するときの冷媒の循環状態を説明する図である。具体的には、図２に示す例において、圧縮機５から送出された冷媒は、冷媒循環路３の主循環路３ａを通ってオイルセパレータ６に流入し、その後、四方弁７に至る。四方弁７は、圧縮機５から送出された冷媒が先ず室外熱交換器８に流入するように切り替えられている。このとき、弁Ｖ１及び弁Ｖ５は閉止され、弁Ｖ２及び弁Ｖ３及び弁Ｖ４は開放されている。従って、圧縮機５から送出された冷媒は、室外熱交換器８と弁Ｖ２と排熱回収用熱交換器１０とアキュムレータ１１とを順に流れた後、圧縮機５に帰還する。このとき、弁Ｖ２は膨張弁として作用し、設定する開度に応じて冷媒の圧力が低下させられる。また、弁Ｖ６は、オイル戻しの必要に応じて、適切な開度で調整されている。

この検査運転が行われているとき、制御装置２０は、冷却水循環路１５において、エンジン４から排熱を回収した冷却水を第１流路部分１５ａに流して、排熱回収用熱交換器１０において冷却水からの放熱を行わせ、その熱を冷媒循環路３を流れる冷媒に伝達する。つまり、排熱回収用熱交換器１０において、冷却水循環路１５の第１流路部分１５ａを流れる冷却水と、副循環路３ｂを流れる冷媒との間での熱交換が行われることで、エンジン４から回収した排熱が冷媒に伝達される。その結果、排熱回収用熱交換器１０は、エンジン４から回収した排熱を副循環路３ｂに流れる冷媒に吸熱させる蒸発器として作用させることができる。具体的には、制御装置２０は、冷却水ポンプＰ１を動作させることで共通流路部分１５ｃに冷却水を流し、及び、エンジン４から排熱を回収した冷却水が第１流路部分１５ａに流れるように弁Ｖ７を動作させる。尚、図２に示す例では、冷却水の全量が第１流路部分１５ａ及び共通流路部分１５ｃに流れる場合を示しているが、エンジン４に戻ってくる冷却水の温度を所定の温度にする或いはエンジン４から排出される冷却水の温度を所定の温度にするために、一部の冷却水は第２流路部分１５ｂや迂回路１５ｄに流す場合がある。また、制御装置２０は、室外熱交換器８に外気が導入されるように室外ファンＦを動作させる。このように、検査運転では、上記冷房運転において蒸発器として作用する室内熱交換器１４に代えて、排熱回収用熱交換器１０が蒸発器として作用する。

ヒートポンプシステムの検査方法において、状態値検出工程は、弁（第１膨張弁）Ｖ１及び室内熱交換器（第２熱交換器）１４を経由して冷媒を循環させない遮断状態で、圧縮手段５から送出された冷媒を室外熱交換器８と弁（第２膨張弁）Ｖ２と排熱回収用熱交換器１０とを順に通流させた後で圧縮手段５に帰還させるように冷媒の循環状態を切り替えて検査運転を行いながら、循環中の冷媒の状態値を検出する工程である。
冷媒充填量判定工程は、状態値検出工程で検出した状態値に基づいて、冷媒循環路３内に存在する冷媒充填量の適否を判定する工程である。
この検査方法は、冷媒循環路３内に冷媒を新たに充填するときにその冷媒充填量の適否を判定するため、或いは、冷媒循環路３への冷媒の充填を完了した後、冷媒循環路３内の冷媒充填量の適否（即ち、冷媒循環路３からの冷媒の漏れの有無）を判定するため等に利用できる。

図１に示した冷房運転での冷媒の循環状態から図２に示した検査運転での冷媒の循環状態（遮断状態）への移行は、以下のような各弁の操作により実施できる。
例えば、図１に示した冷房運転を行っているとき、弁Ｖ１を所定の開度で開き、弁Ｖ２を閉止し、弁Ｖ３及び弁Ｖ４を開放し、弁Ｖ５を閉止した状態で冷媒を循環させている。そして、図２に示した検査運転を行うとき、弁Ｖ１を閉止し、弁Ｖ２を所定の開度で開いて冷媒を循環させる。検査運転でも、弁Ｖ３及び弁Ｖ４は開放した状態のまま及び弁Ｖ５は閉止した状態のままである。

このように、状態値検出工程を実施するときの冷媒循環路３における冷媒の循環状態（図１の循環状態）と、状態値検出工程を実施しないときの冷媒循環路３における冷媒の循環状態（図２の循環状態）とは、制御装置２０による各弁の遠隔操作により切り替えることができる。また、図１から図２への冷却水の循環経路の切り替えも、制御装置２０による遠隔操作により行うことができる。冷却水の弁がワックス弁等の場合は、その開度は自動調整される。その結果、状態値検出工程を実施するときに、作業員が現場に出向くこと等は不要になる。

そして、状態値検出工程は、上記冷媒移動工程が実施された後、弁Ｖ１及び室内熱交換器１４を経由して冷媒を循環させない遮断状態に維持されている間に、圧縮機５から送出された冷媒を室外熱交換器８と弁（第２膨張弁）Ｖ２と排熱回収用熱交換器（第３熱交換器）１０とを順に通流させた後で圧縮機５に帰還させるように冷媒の循環状態を切り替えて、循環中の冷媒の状態値を検出する工程である。

図３は、ヒートポンプシステムのｐ−ｈ線図である。図３では、飽和液線及び飽和蒸気線を一点鎖線で描き、等温線を破線で描くと共に、凝縮温度を４０℃、過冷却度を５Ｋ（ケルビン）、過熱度を５Ｋ、圧縮効率を７５％に設定した場合に、蒸発温度を−３０℃〜１０℃まで変化させたときの各ＣＯＰｃ（冷房時の成績係数）の値を示す。冷媒はＲ４１０Ａである。ここで、図中に示すＣＯＰｃは、冷媒を蒸発させるために必要な熱量をΔｈ２とし、圧縮機５の動力をΔｈ１とした場合、「Δｈ２／Δｈ１」で表される。図３に示すように、蒸発温度を下げるほど、ＣＯＰｃ（蒸発熱量／圧縮動力）は低下する。図４は、凝縮温度Ｔｃを３０℃〜５０℃の間で変化させた場合での蒸発圧力とＣＯＰｃとの関係を示す模式図である。冷媒はＲ４１０Ａである。何れの凝縮温度でも、蒸発圧力が下がれば、ＣＯＰｃが低下するため、エンジン軸端効率が高い場合のヒートバランス、即ち、エンジン排熱割合が少ない場合でも、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。つまり、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、検査運転を行うことで循環中の冷媒の排熱回収用熱交換器１０での蒸発圧力を、冷房運転を行うことで循環中の冷媒の室内熱交換器（第２熱交換器）１４での蒸発圧力よりも低下させることが好ましい。そして、ヒートポンプサイクルにおいて蒸発圧力が低下するということは、冷媒を圧縮するための動力に対して冷媒を蒸発させるのに必要な熱量割合が小さくなることを意味するので、エンジン排熱割合が少ない場合でもヒートポンプサイクルの運転が可能になる。

上記状態値検出工程で検出する状態値は、例えば、冷媒の過冷却度である。過冷却度は、膨張弁（弁Ｖ２）の上流側、若しくは室外熱交換器８の下流側での圧力から算出できる凝縮温度から、その場所の冷媒温度を減算した値に相当する。例えば、図１及び図２の位置Ｘで、室外熱交換器８の下流側での冷媒の圧力及び温度を測定して、測定された圧力から換算できる凝縮温度から、測定された冷媒温度を減算することで、冷媒の過冷却度を導出できる。或いは、図１及び図２の位置Ｙで、膨張弁（弁Ｖ２）の上流側での冷媒の圧力及び温度を測定して、測定された圧力から換算できる凝縮温度から、測定された冷媒温度を減算することで、冷媒の過冷却度を導出できる。
図５は、冷媒充填量と過冷却度との対応関係を示す模式図である。図示するように、冷媒充填量が少なくなるにつれて、過冷却度が小さくなることが分かる。つまり、状態値としての過冷却度を指標として、冷媒充填量の多少を判断できることが分かる。

具体的には、制御装置２０は、弁Ｖ１及び室内熱交換器１４を経由して冷媒を循環させない遮断状態に維持されている間、ｐ−ｈ線図で所定の凝縮温度（例えば４０℃など）及び所定の蒸発温度（例えば−１０℃など）となるように上記検査運転を行って冷媒を循環させながら、その循環中の冷媒の過冷却度を検出する。そして、制御装置２０は、予め記憶装置３０に記憶させている、過冷却度と冷媒充填量との対応関係と、状態値検出工程で検出した過冷却度とに基づいて、冷媒充填量の多少及びその程度を判定できる。例えば、図５に示す対応関係例に基づくと、制御装置２０は、状態値検出工程で検出した過冷却度が１０Ｋであれば、冷媒充填量は１００％（基準量）であると判定する。これに対して、制御装置２０は、状態値検出工程で検出した過冷却度が２Ｋであれば冷媒充填量が８０％である（基準量より少ない）と判定し、過冷却度が１４Ｋであれば冷媒充填量が１１０％である（基準量より多い）と判定する。更に、制御装置２０は、冷媒循環路３内に存在する冷媒充填量が上記基準量よりも少ないことを示している場合には、冷媒充填量が不足している、或いは、冷媒循環路３内から冷媒が漏れているというように、冷媒充填量が適当ではないとの判定結果を下すことができる。
このように、本実施形態では、制御装置２０が弁（第１膨張弁）Ｖ１及び室内熱交換器１４を経由して冷媒を循環させない遮断状態で、圧縮手段５から送出された冷媒を室外熱交換器８と弁（第２膨張弁）Ｖ２と排熱回収用熱交換器１０とを順に通流させた後で圧縮手段５に帰還させるように冷媒の循環状態を切り替えて検査運転を行わせながら検出した、循環中の冷媒の状態値に基づいて、冷媒循環路３内に存在する冷媒充填量の適否を判定する。

このように、図２に示した検査運転では、空調対象空間の空気との熱交換が行われる室内熱交換器１４を経由しない状態で冷媒が循環しているため、室内熱交換器１４を通って冷媒を流すのに要する冷媒循環路３の長さ、空調対象空間の空気の温度及び量に応じて変化する室内熱交換器１４での熱交換の状況、室内熱交換器１４の設置個数等など、冷媒の状態値が変化し得る要因の多くを排除した状態で、循環中の冷媒の状態値を検出できる。

次に、状態値検出工程において状態値を検出するときの検査運転の具体的な内容について説明する。

〔検査運転において、排熱回収用熱交換器１０に供給される冷却水の流量を調節する〕
上述したように、ヒートポンプシステムは、エンジン４から放出される排熱を回収する冷却水が循環する冷却水循環路１５を備え、排熱回収用熱交換器１０では、冷媒循環路３を流れる冷媒と冷却水循環路１５を流れる冷却水との間での熱交換を行わせることができる。
そして、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、冷却水循環路１５を通って排熱回収用熱交換器１０に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を設定冷却水量以下にする。つまり、排熱回収用熱交換器１０に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を設定冷却水量以下に低下させると、冷媒の蒸発器としての排熱回収用熱交換器１０では、冷却水から冷媒に対する熱交換性能が低下する。そのため、凝縮圧力や圧縮機入口の冷媒の過熱度が同程度の場合は蒸発圧力が下がるようになり、エンジン排熱割合が少ない場合でも、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。

具体的には、冷却水循環路１５は、冷却水が排熱回収用熱交換器１０をバイパスして循環できる第１バイパス路（第２流路部分１５ｂ、迂回路１５ｄ）と、その第１バイパス路（第２流路部分１５ｂ、迂回路１５ｄ）への冷却水の分配状態を調節可能な冷却水分配器としての弁Ｖ７及び弁Ｖ８とを有する。つまり、図７に示すように、制御装置２０は、冷却水を第１流路部分１５ａと第２流路部分１５ｂとに分配して流すことができる。或いは、図示は省略するが、迂回路１５ｄに冷却水を分配して流すこともできる。

そして、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、冷却水循環路１５を通って排熱回収用熱交換器１０に供給される冷却水の単位時間当たりの流量、即ち、冷却水循環路１５の第１流路部分１５ａを通って排熱回収用熱交換器１０に供給される冷却水の単位時間あたりの流量を冷却水分配器（弁Ｖ７、弁Ｖ８）を用いて設定冷却水量以下にすることができる。例えば、制御装置２０は、冷却水ポンプＰ１によって共通流路部分１５ｃを流れる冷却水の単位時間あたりの流量を一定にしつつ、弁Ｖ７によって冷却水を第１流路部分１５ａと第２流路部分１５ｂとに分配して流すことで、冷却水循環路１５の第１流路部分１５ａを通って排熱回収用熱交換器１０に供給される冷却水の単位時間あたりの流量を弁Ｖ７を用いて設定冷却水量以下にすることができる。

或いは、冷却水循環路１５には、冷却水の単位時間当たりの流量を調節可能な冷却水ポンプＰ１が設けられている。よって、制御装置２０は、弁Ｖ７によって冷却水を第１流路部分１５ａと第２流路部分１５ｂとに分配して流さなくても、状態値検出工程において状態値を検出するとき、冷却水循環路１５を通って排熱回収用熱交換器１０に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を冷却水ポンプＰ１を用いて設定冷却水量以下にすることができる。

〔検査運転において、排熱回収用熱交換器１０に供給される冷媒の流量を調節する〕
冷媒循環路３は、冷媒が排熱回収用熱交換器１０及び室内熱交換器１４をバイパスして循環できる第２バイパス路（副循環路３ｃ）と、当該第２バイパス路（副循環路３ｃ）への冷媒の分配状態を調節可能な冷媒分配器としての弁Ｖ５とを有する。本実施形態では、この冷媒分配器としての弁Ｖ５は、副循環路３ｃの途中に設けられた開閉弁又は開閉量を調節可能な弁である。よって、弁Ｖ５が閉止されていれば副循環路３ｃには冷媒は分配されず（流れず）、弁Ｖ５が開放されていれば副循環路３ｃには冷媒は分配される（流れる）。また、弁Ｖ５の開閉量を調節すれば、副循環路３ｃに流れる冷媒の流量を調節できる。このようにして、図８に示すように、制御装置２０は、冷媒を冷媒循環路３のうちの副循環路３ｂと副循環路３ｃとに分配して流すことができる。そして、副循環路３ｃを流れる冷媒の流量が増加すれば、冷媒循環路３のうちの副循環路３ｂを流れる冷媒の流量は減少し、副循環路３ｃを流れる冷媒の流量が減少すれば、冷媒循環路３のうちの副循環路３ｂを流れる冷媒の流量は増加する。そして、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、冷媒循環路３を通って排熱回収用熱交換器１０に供給される冷媒の単位時間当たりの流量を冷媒分配器としての弁Ｖ５を用いて設定冷媒流量以下にすることができる。つまり、排熱回収用熱交換器１０に供給される冷媒の単位時間当たりの流量を設定冷媒流量以下に低下させると、冷媒の蒸発器としての排熱回収用熱交換器１０では、冷却水から冷媒に対する熱交換性能が低下する。そのため、凝縮圧力や圧縮機入口の冷媒の過熱度が同程度の場合は蒸発圧力が下がるようになり、エンジン排熱量が少ない場合でも、ヒートポンプサイクルの運転が可能になる。

＜第２実施形態＞
上記状態値検出工程において状態値を検出するときの検査運転の具体的な内容については適宜変更可能である。例えば、以下に記載するような室外ファンＦの動作制御を行ってもよい。

上述したように、ヒートポンプシステムは、エンジン４から放出される排熱を回収する冷却水が循環する冷却水循環路１５と、外気を流動させる室外ファンＦとを備える。図７に示した場合では、冷却水循環路１５では、エンジン４から放出される排熱を回収した後の冷却水が分岐部１８で第１流路部分１５ａと第２流路部分１５ｂとに分岐して流れ、第１流路部分１５ａと第２流路部分１５ｂとを流れた冷却水が合流部１６で合流した後で再びエンジン４から放出される排熱の回収を行うように冷却水が循環可能である。冷却水循環路１５の第２流路部分１５ｂの途中には、当該第２流路部分１５ｂを流れる冷却水と外気との間での熱交換を行わせることができる放熱用熱交換器９が設けられる。室外ファンＦが動作することで、室外熱交換器８で冷媒循環路３を流れる冷媒と熱交換した後の外気が、放熱用熱交換器９で第２流路部分１５ｂを流れる冷却水と熱交換するように流動する。
そして、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、放熱用熱交換器９で外気と熱交換する前後での冷却水の温度差が設定温度差以内になるように室外ファンＦの回転速度を調節する。本実施形態では、制御装置２０は、温度センサＴ１で測定される放熱用熱交換器９の上流側での冷却水温度と、温度センサＴ２で測定される放熱用熱交換器９の下流側での冷却水温度とに基づいて、放熱用熱交換器９で外気と熱交換する前後での冷却水の温度差を導出できる。

このような運転が行われることで、状態値検出工程において状態値を検出するとき、室外ファンＦの回転速度が調節されて、冷却水は放熱用熱交換器９において設定温度差以内の温度変化を受けただけでエンジン４に帰還する。つまり、冷却水が回収したエンジン４の排熱は、放熱用熱交換器９で殆ど失われることがない。そのため、排熱回収用熱交換器１０での熱交換性能を低下させるために、冷却水の一部を放熱用熱交換器９に流す必要がある場合でも、エンジン排熱が不足しないようにできる。

＜第３実施形態＞
室外熱交換器８において所定の冷媒の凝縮性能を発揮させるために室外ファンＦに対して動作指令を与えても、経時変化により室外ファンＦや室外熱交換器８の性能が変化した場合には、室外熱交換器８での冷媒の凝縮性能が変化する可能性がある。その場合、室外熱交換器８での冷媒の凝縮圧力が目標値から逸脱することになる。
そこで、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、例えば図１及び図２に示した位置Ｘに設けられるセンサ（図示せず）で測定される、室外熱交換器８での冷媒の凝縮圧力が目標値になるように室外ファンＦの回転速度を調節する。これにより、状態値検出工程において状態値を検出するとき、室外熱交換器８での冷媒の凝縮圧力が目標値になるように室外ファンＦの回転速度を調節するので、室外熱交換器８での冷媒の凝縮圧力が目標値になることが確保される。このとき、凝縮圧力の目標値を固定にしてもいいし、外気温度に応じて変化させてもよい。

＜第４実施形態＞
上記実施形態では、圧縮手段５が１台の圧縮機で構成される例を説明したが、圧縮手段５が複数台の圧縮機で構成されてもよい。
図６は、圧縮手段５の別の構成を示す図である。図示するように、圧縮手段５を、エンジン４によって駆動されて冷媒を圧縮する複数台の圧縮機と、エンジン４から複数台の圧縮機のそれぞれへの駆動力の伝達状態を調節可能な駆動力伝達機構４０とを備えて構成することもできる。そして、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、駆動力伝達機構４０によって、複数台の圧縮機のうちの一部の圧縮機のみにエンジン４の駆動力を伝達させる。

図６に示す例では、圧縮手段５が、第１圧縮機５ａ及び第２圧縮機５ｂという２台の圧縮機を備えている。第１圧縮機５ａと第２圧縮機５ｂとは、冷媒循環路３の途中で並列に設けられている。エンジン４の駆動力は、一次側プーリー４１及びベルト４４及び二次側プーリー４２を介して第１圧縮機５ａに伝達され、及び、一次側プーリー４１及びベルト４４及び二次側プーリー４３を介して第２圧縮機５ｂに伝達される。二次側プーリー４２と第１圧縮機５ａとの間にはクラッチ４５が設けられ、二次側プーリー４３と第２圧縮機５ｂとの間にはクラッチ４６が設けられる。これら一次側プーリー４１と、二次側プーリー４２と、二次側プーリー４３と、ベルト４４と、クラッチ４５と、クラッチ４６とによって駆動力伝達機構４０が構成される。そして、制御装置２０が、クラッチ４５とクラッチ４６との動作状態を切り替えて圧縮機の運転台数を変更することで、冷媒循環路３での冷媒の循環量を調節することができる。

同じ冷媒流量を流す場合なら、動作する圧縮機の数が多く、圧縮手段５の排除容積の合計が大きいほど、エンジン４の回転速度は低く（即ち、トルクは大きく）なり、動作する圧縮機の数が少なく、圧縮手段５の排除容積の合計が小さいほど、エンジン４の回転速度は高く（即ち、トルクは小さく）なる。各圧縮機の効率が同じ場合は、この時に必要な動力は両者同じである。また、エンジン４の特性として、トルクが大きいほど熱効率は高くなり、トルクが小さいほど熱効率は低くなる傾向がある。そのため、動作する圧縮機の数が少なくなれば、回転速度が高く（トルクが小さく）なるのに伴ってエンジンの熱効率が低く（エンジン排熱効率が高く）なり、エンジン４の排熱割合が高まる。

そこで、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、駆動力伝達機構４０によって、複数台の圧縮機のうちの一部の圧縮機のみにエンジン４の駆動力を伝達させる。例えば、図６に示す例では、制御装置２０は、圧縮機５ａ及び圧縮機５ｂのどちらか１台の圧縮機を選択し、その圧縮機のみにエンジン４の駆動力が伝達されるように、駆動力伝達機構４０を動作させる。つまり、エンジン４の排熱割合を高めた状態で状態値検出工程を実施できる。

＜第５実施形態＞
上記冷房運転を行うときのエンジン４の動作と、上記検査運転を行うときのエンジン４の動作とを異ならせてもよい。
具体的には、制御装置２０は、状態値検出工程において状態値を検出するとき、検査運転時のエンジン４の回転速度及びトルクに対して同じ回転速度及びトルクで冷房運転をするとした場合に比べてエンジン４の排熱割合を大きくすることができるエンジン運転設定でエンジン４を運転してもよい。

例えば、制御装置２０は、エンジン４の点火時期のリタードや空気比調整（リーン度低減）等で、排ガス特性や燃焼安定性をあまり悪化させない範囲で意図的に熱効率を低下させ、エンジン４の排熱割合を増加させることで、蒸発圧力の低下度合いを抑制できる。つまり、通常の冷房運転では、排ガスを考慮しながらできる限りエンジン４の熱効率が高くなるようなエンジン４の設定（点火時期とか空気比等）をして運転させ、検査運転では意図的にエンジン４の熱効率が低くなる（排熱割合が多くなる）ような設定（点火時期を遅らせたり、空気比のリーン度合いを低減）をして運転させることができる。

＜第６実施形態＞
検査運転時に冷媒が循環していない（冷媒が滞留している）箇所の冷媒循環路３に存在している滞留冷媒量を考慮して、冷媒循環路３内に存在する冷媒充填量の適否を判定してもよい。

具体的には、制御装置２０は、遮断状態において冷媒が滞留している区間の体積と、当該区間に滞留している冷媒の密度とに基づいて滞留冷媒量を導出する滞留冷媒量導出工程を実行し、冷媒充填量判定工程において、状態値検出工程で検出した状態値と所定の基準値との比較結果と、滞留冷媒量とに基づいて、冷媒循環路３内に存在する冷媒充填量の適否を判定する。

具体的に説明すると、図１に示す冷房運転から図２に示す検査運転に切り替えるために弁Ｖ１が閉止されたとき、冷媒循環路３の主循環路３ａの分岐部５０と合流部５１との間（以下、「滞留部」と記載することもある）では冷媒が滞留する。このとき、分岐部５０と弁Ｖ１との間の主循環路３ａには密度の大きい液相の冷媒が滞留し、室内熱交換器１４と合流部との間の主循環路３ａには密度の小さい気相の冷媒が滞留する。本実施形態の滞留冷媒量導出工程では、分岐部５０と弁Ｖ１との間の主循環路３ａに滞留している密度の大きい液相の冷媒の量を導出する。例えば、分岐部５０と弁Ｖ１との間の区間の主循環路３ａの容積が既知であれば、そこでの冷媒の温度及び圧力を測定することでこの区間に滞留している冷媒の密度が算出でき、分岐部５０と弁Ｖ１との間の区間に残されている滞留冷媒量を導出できる。そして、制御装置２０は、導出した滞留冷媒量に基づいて、冷媒循環路３全体の冷媒充填量を導出するという補正を行うことができる。

具体的には、冷媒充填量判定工程において制御装置２０は、状態値検出工程で検出した状態値と所定の基準値との比較結果から、冷媒循環路３の冷媒充填量を算出した後、滞留冷媒量導出工程で導出した滞留冷媒量を用いて、滞留部も含めた冷媒循環路３全体の冷媒充填量を算出し、冷媒漏洩を判定する。例えば、上述のように滞留している冷媒の温度が基準値よりも低い場合、冷媒の密度は増加するため、滞留部には基準よりも多くの質量の冷媒が存在することになり、冷媒漏洩が無い場合でも冷媒充填量判定工程では基準値未満の冷媒充填量と判定される。逆に、滞留している冷媒の密度が低い場合は、滞留部には基準よりも少ない質量の冷媒が存在することになり、冷媒漏洩があった場合でも冷媒充填量判定工程では基準値相当の冷媒充填量と判定される可能性がある。しかし、上述のような滞留冷媒量の導出を行って、滞留部も含めた冷媒循環路３全体の冷媒充填量を算出するという補正を行うことで、そのような影響を抑制できる。特に、室外機１と室内機１２との距離が長く、滞留部となる配管の体積が大きくなる場合に、有効である。このように、冷媒循環路３内には存在するが、検査運転時に冷媒循環路３を循環していない滞留冷媒量の存在を考慮して、冷媒循環路３内に存在する冷媒充填量の適否を正確に判定できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、ヒートポンプシステムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成については適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、冷却水循環路１５が第１流路部分１５ａ及び第２流路部分１５ｂ及び共通流路部分１５ｃ及び迂回路１５ｄとで構成され、各所に弁が設けられる例を説明したが、それらの構成は適宜変更可能である。迂回路１５ｄがない状態でも構わない。

他にも、冷媒循環路３の途中に熱交換器を追加で設けてもよい。例えば、図９及び図１０に示すのは、ヒートポンプシステムの別の構成を示す図である。具体的には、図９は冷房運転を行うときの冷媒の循環状態を説明する図であり、図１０は検査運転を行うときの冷媒の循環状態を説明する図である。この例では、冷媒循環路３の主循環路３ａ及び副循環路３ｃの途中に第５熱交換器１７を設けてある。そして、第５熱交換器１７で、主循環路３ａに存在する冷媒と、副循環路３ｃに存在する冷媒との間での熱交換が行われる。尚、図９及び図１０では、第５熱交換器１７は分岐部５０と弁Ｖ３の間に設置されているが、室外熱交換器８と分岐部５０の間に設置することも可能である。

図９に示す冷房運転では、主循環路３ａを冷媒が流れ、副循環路３ｃの途中に設けられた弁Ｖ５が所定の開度に調節されることで副循環路３ｃにも冷媒が流れる。それにより、第５熱交換器１７で主循環路３ａを流れる冷媒と副循環路３ｃを流れる冷媒との間での熱交換が行われる。つまり、第５熱交換器１７は過冷却器として機能する。

図１０に示す検査運転では、弁Ｖ１が閉止されることで主循環路３ａには冷媒は流れないが、上記実施形態で説明したように、主循環路３ａの分岐部５０と合流部５１との間では冷媒が滞留する。
また、上記実施形態で説明したように、検査運転において、副循環路３ｃの途中に設けられた弁Ｖ５を所定の開度に調節して副循環路３ｃに冷媒して、検査運転中に排熱回収用熱交換器１０に供給される冷媒の流量を調節することもできる。但し、検査運転中にこのような排熱回収用熱交換器１０に供給される冷媒流量の調節を行わないのであれば、弁Ｖ５を閉止しておけばよい。

＜２＞
上記第４実施形態では、複数台の圧縮機５ａ，５ｂがエンジン４によって駆動されるヒートポンプシステムを説明したが、例えば複数台の圧縮機５ａ，５ｂの一部が電動モータによって駆動されるヒートポンプシステムに変更してもよい。

＜３＞
上記実施形態では、ヒートポンプシステムがエンジン４を備えることで、エンジン４の駆動力が圧縮機５に伝達され及びエンジン４の排熱が排熱回収用熱交換器（第３熱交換器）１０に与えられる例を説明したが、ヒートポンプシステムがエンジン４に代えて燃料電池及び電動モータを備えた構成を採用してもよい。この場合、燃料電池の発電電力によって動作する電動モータが圧縮機５を駆動し、燃料電池の排熱が排熱回収用熱交換器１０に与えられるような構成となる。

＜４＞
上記実施形態では、状態値検出工程で検出する状態値が冷媒の過冷却度である場合を例示したが、冷媒充填量の変化に応じた過冷却度の変化は、冷媒充填量に応じたｐ−ｈ線図の変化の一例に過ぎず、状態値として過冷却度とは別の値、即ち、過冷却度とは別のｐ−ｈ線図に現れる値を状態値として用いてもよい。

＜５＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。

本発明は、冷媒循環路における冷媒充填量を正しく認識できるヒートポンプシステムの検査方法に利用できる。

３ 冷媒循環路
４ エンジン
５ 圧縮機（圧縮手段）
５ａ 圧縮機
５ｂ 圧縮機
８ 室外熱交換器（第１熱交換器）
９ 放熱用熱交換器（第４熱交換器）
１０ 排熱回収用熱交換器（第３熱交換器）
１４ 室内熱交換器（第２熱交換器）
１５ 冷却水循環路
１５ａ 第１流路部分
１５ｂ 第２流路部分
１５ｃ 共通流路部分
１６ 合流部
２０ 制御装置
４０ 駆動力伝達機構
Ｆ 室外ファン
Ｖ１ 弁（第１膨張弁）
Ｖ２ 弁（第２膨張弁）
Ｖ５ 弁（冷媒分配器）
Ｖ７ 弁（冷却水分配器）
Ｖ８ 弁（冷却水分配器）

Claims (14)

1. 冷媒が循環する冷媒循環路と、エンジンと、前記エンジンによって駆動され、前記冷媒循環路を流れる冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と外気との間での熱交換を行わせることができる第１熱交換器と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換対象流体との間での熱交換を行わせることができる第２熱交換器と、前記第２熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第１膨張弁と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記エンジンから放出される排熱との間での熱交換を行わせることができる第３熱交換器と、前記第３熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第２膨張弁とを備え、
   前記第２膨張弁及び前記第３熱交換器を経由して冷媒を循環させない状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒が前記第１熱交換器と前記第１膨張弁と前記第２熱交換器とを順に通流した後で前記圧縮手段に帰還するように冷媒の循環状態を切り替えることで、蒸発器として作用する前記第２熱交換器において、前記冷媒循環路を流れる冷媒によって前記熱交換対象流体を冷却する冷房運転を行うことができるヒートポンプシステムの検査方法であって、
   前記第１膨張弁及び前記第２熱交換器を経由して冷媒を循環させない遮断状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒を前記第１熱交換器と前記第２膨張弁と前記第３熱交換器とを順に通流させた後で前記圧縮手段に帰還させるように冷媒の循環状態を切り替えて検査運転を行いながら、循環中の冷媒の状態値を検出する状態値検出工程と、
   前記状態値検出工程で検出した前記状態値に基づいて、前記冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定する冷媒充填量判定工程とを有するヒートポンプシステムの検査方法。
2. 前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記検査運転を行うことで循環中の冷媒の前記第３熱交換器での蒸発圧力を、前記冷房運転を行うことで循環中の冷媒の前記第２熱交換器での蒸発圧力よりも低下させる請求項１に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
3. 前記状態値は、冷媒の過冷却度である請求項１又は２に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
4. 前記ヒートポンプシステムは、前記エンジンから放出される排熱を回収する冷却水が循環する冷却水循環路を備え、前記第３熱交換器では、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記冷却水循環路を流れる冷却水との間での熱交換を行わせることができ、
   前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷却水循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を設定冷却水量以下にする請求項１〜３の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
5. 前記冷却水循環路は、冷却水が前記第３熱交換器をバイパスして循環できる第１バイパス路と、当該第１バイパス路への冷却水の分配状態を調節可能な冷却水分配器とを有し、
   前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷却水循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を前記冷却水分配器を用いて前記設定冷却水量以下にする請求項４に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
6. 前記冷却水循環路には、冷却水の単位時間当たりの流量を調節可能な冷却水ポンプが設けられ、
   前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷却水循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷却水の単位時間当たりの流量を前記冷却水ポンプを用いて前記設定冷却水量以下にする請求項４又は５に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
7. 前記冷媒循環路は、冷媒が前記第３熱交換器及び前記第２熱交換器をバイパスして循環できる第２バイパス路と、当該第２バイパス路への冷媒の分配状態を調節可能な冷媒分配器とを有し、
   前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記冷媒循環路を通って前記第３熱交換器に供給される冷媒の単位時間当たりの流量を前記冷媒分配器を用いて設定冷媒流量以下にする請求項１〜６の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
8. 前記ヒートポンプシステムは、前記エンジンから放出される排熱を回収する冷却水が循環する冷却水循環路と、外気を流動させる室外ファンとを備え、
   前記冷却水循環路では、前記エンジンから放出される排熱を回収した後の冷却水が分岐部で第１流路部分と第２流路部分とに分岐して流れ、前記第１流路部分と前記第２流路部分とを流れた冷却水が合流部で合流した後で再び前記エンジンから放出される排熱の回収を行うように冷却水が循環可能であり、
   前記第２流路部分の途中には、当該第２流路部分を流れる冷却水と外気との間での熱交換を行わせることができる第４熱交換器が設けられ、
   前記第３熱交換器では、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記第１流路部分を流れる冷却水との間での熱交換を行わせることができ、
   前記室外ファンが動作することで、前記第１熱交換器で前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換した後の外気が、前記第４熱交換器で前記第２流路部分を流れる冷却水と熱交換するように流動し、
   前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記第４熱交換器で外気と熱交換する前後での冷却水の温度差が設定温度差以内になるように前記室外ファンの回転速度を調節する請求項１〜７の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
9. 前記ヒートポンプシステムは、外気を流動させる室外ファンを備え、前記室外ファンが動作することで流動する外気が、前記第１熱交換器で前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換するように構成され、
   前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記第１熱交換器での冷媒の凝縮圧力が目標値になるように前記室外ファンの回転速度を調節する請求項１〜７の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
10. 前記圧縮手段は、前記エンジンによって駆動されて冷媒を圧縮する複数台の圧縮機と、前記エンジンから前記複数台の圧縮機のそれぞれへの駆動力の伝達状態を調節可能な駆動力伝達機構とを備え、
    前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記駆動力伝達機構が、前記複数台の圧縮機のうちの一部の前記圧縮機のみに前記エンジンの駆動力を伝達する請求項１〜９の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
11. 前記状態値検出工程において前記状態値を検出するとき、前記検査運転時の前記エンジンの回転速度及びトルクに対して同じ回転速度及びトルクで前記冷房運転をするとした場合に比べて前記エンジンの排熱割合を大きくすることができるエンジン運転設定で前記エンジンを運転する請求項１〜１０の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
12. 前記遮断状態において冷媒が滞留している区間の体積と、当該区間に滞留している冷媒の密度とに基づいて滞留冷媒量を導出する滞留冷媒量導出工程を有し、
    前記冷媒充填量判定工程において、前記状態値検出工程で検出した前記状態値と所定の基準値との比較結果と、前記滞留冷媒量とに基づいて、前記冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定する請求項１〜１１の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
13. 前記ヒートポンプシステムは、遠隔操作により前記冷媒循環路における冷媒の循環状態を切り替え可能に構成されている請求項１〜１２の何れか一項に記載のヒートポンプシステムの検査方法。
14. 冷媒が循環する冷媒循環路と、エンジンと、前記エンジンによって駆動され、前記冷媒循環路を流れる冷媒を圧縮する圧縮手段と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と外気との間での熱交換を行わせることができる第１熱交換器と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と熱交換対象流体との間での熱交換を行わせることができる第２熱交換器と、前記第２熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第１膨張弁と、前記冷媒循環路を流れる冷媒と前記エンジンから放出される排熱との間での熱交換を行わせることができる第３熱交換器と、前記第３熱交換器に流入する冷媒を膨張させる第２膨張弁と、制御装置とを備え、
    前記制御装置が、前記第２膨張弁及び前記第３熱交換器を経由して冷媒を循環させない状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒が前記第１熱交換器と前記第１膨張弁と前記第２熱交換器とを順に通流した後で前記圧縮手段に帰還するように冷媒の循環状態を切り替えることで、蒸発器として作用する前記第２熱交換器において、前記冷媒循環路を流れる冷媒によって前記熱交換対象流体を冷却する冷房運転を行うことができるヒートポンプシステムであって、
    前記制御装置が、前記第１膨張弁及び前記第２熱交換器を経由して冷媒を循環させない遮断状態で、前記圧縮手段から送出された冷媒を前記第１熱交換器と前記第２膨張弁と前記第３熱交換器とを順に通流させた後で前記圧縮手段に帰還させるように冷媒の循環状態を切り替えて検査運転を行わせながら検出した、循環中の冷媒の状態値に基づいて、前記冷媒循環路内に存在する冷媒充填量の適否を判定するヒートポンプシステム。

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