(57)【要約】【課題】冷媒の膨張により発生するエネルギを有効に回収する冷凍サイクル装置において、起動時でも膨張機が安定運転を行なえるようにする。【解決手段】圧縮機１と、放熱器２と、膨張機３と、蒸発器４とを順に接続した回路に冷媒を封入した冷凍サイクルと、膨張機３において膨張する冷媒の膨張エネルギを回収する動力変換装置５とを備え、動力変換装置５は発電機を備えるとともに、この発電機は、膨張機３を起動させる起動手段としての電動機としても使用される。【選択図】図１
2006226589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、放熱器と、膨張機と、蒸発器とを順に接続した回路に冷媒を封入した冷凍サイクルと、
前記膨張機にて膨張する冷媒の膨張エネルギを回収するエネルギ回収手段と、
前記膨張機を起動させる起動手段と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
起動手段が膨張機の起動トルクを超えるトルクを前記膨張機に付加する起動トルク印加手段であ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。
【請求項３】
エネルギ回収手段が発電機を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
冷凍サイクルがタイマーを有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、冷凍サイクルの運転開始後の時間が前記タイマーに設定された時間を経過するまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として用いることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
冷凍サイクルの運転開始後の時間がタイマーに設定された時間を経過した後は、コンバータ回路によって発電機を運転することを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
冷凍サイクルが圧力検知手段を有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、前記圧力検知手段によって検知された圧力が所定圧力を超えるまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として用いることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
圧力検知手段によって検知された圧力が所定圧力を超えた後は、コンバータ回路によって発電機を運転することを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
圧縮機の吐出配管には冷媒温度検知手段を有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、前記冷媒温度検知手段によって検知された温度が所定温度を超えるまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として用いることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
冷媒温度検知手段によって検知された温度が所定温度を超えた後は、コンバータ回路によって発電機を運転することを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
発電機が負荷電流検知手段を有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、前記負荷電流検知手段によって検知された電流が所定電流値を超えるまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として用いることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
負荷電流検知手段によって検知された電流が所定電流値を超えた後は、コンバータ回路によって発電機を運転することを特徴とする請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
圧縮機と、放熱器と、膨張機と、蒸発器とを順に接続した回路に冷媒を封入した冷凍サイクルと、前記膨張機にて膨張する冷媒の膨張エネルギを回収するエネルギ回収手段と、前記膨張機を起動させる起動手段とを備え、前記冷凍サイクルを起動する際に前記起動手段によって前記膨張機を起動することを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。
【請求項１４】
起動手段によって膨張機の起動トルクを超えるトルクを前記記膨張機に印加することを特徴とする請求項１３に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
【請求項１５】
冷凍サイクルがタイマーを有するとともに、エネルギ回収手段が発電機を備え、前記発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、冷凍サイクルの運転開始後の時間が前記タイマーに設定された時間を経過するまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として運転することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
【請求項１６】
冷凍サイクルが圧力検知手段を有するとともに、エネルギ回収手段が発電機を備え、前記発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、前記圧力検知手段によって検知された圧力が所定圧力を超えるまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として運転することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
【請求項１７】
圧縮機の吐出配管には冷媒温度検知手段を有するとともに、エネルギ回収手段が発電機を備え、前記発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、前記冷媒温度検知手段によって検知された温度が所定温度を超えるまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として運転することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
【請求項１８】
エネルギ回収手段が発電機を備え、前記発電機が負荷電流検知手段を有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、前記負荷電流検知手段によって検知された電流が所定電流値を超えるまでに、前記インバータ回路によって前記発電機を電動機として運転することにより、前記発電機を起動手段として運転することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
【請求項１９】
冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置とその運転方法に関し、特に冷媒が膨張する際の膨張エネルギを回収するエネルギ回収手段を備えた冷凍サイクル装置およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置は圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に接続して冷媒を封入し、放熱器と蒸発器との間に膨張機構を配置して冷媒を膨張させている。膨張機構としては膨張弁やキャピラリチューブなどが使用されている。一方、冷凍サイクル中の高圧圧力と低圧圧力の差が大きい場合には、このような膨張機構に換えて膨張機を用いて、膨張機における冷媒の膨張エネルギを回転エネルギに変換して電力または動力のかたちで回収し、冷凍サイクル装置の高効率化を図る例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３２９４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなエネルギ回収を目的とした膨張機は、冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との圧力差を利用して駆動されるものであり、冷凍サイクルの運転が起動されて、所定の圧力差が発生するまでは膨張機が駆動されない状態が発生する。したがって、膨張機が駆動されない状態では冷凍サイクルの冷媒径路が膨張機の前後で閉塞されたままで圧縮機が運転されることとなる。
【０００４】
その結果、圧縮機の運転とともに冷凍サイクルの低圧圧力が急激に低下して圧縮機に冷媒が供給されない状態となる。そのため、冷媒による圧縮機の冷却効果が得られず、圧縮機を損傷する恐れがあった。さらに、膨張機が所定の駆動条件で駆動される冷凍サイクル条件に到達するまでの間は、膨張機への冷媒流入量とオイル流入量とが不足した状態となるため、膨張機の摺動部を損傷するなどの課題もあった。
【０００５】
本発明は、これらの課題を解決するものであり、起動時でも安定運転が可能な膨張機に膨張エネルギを回収するエネルギ回収装置を接続した冷凍サイクル装置とその運転方法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】
【０００６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、放熱器と、膨張機と、蒸発器とを順に接続した回路に冷媒を封入した冷凍サイクルと、膨張機にて膨張する冷媒の膨張エネルギを回収するエネルギ回収手段と、膨張機を起動させる起動手段とを備えている。
【０００７】
このような構成により、冷凍サイクルを起動する際に膨張機を起動運転して、冷凍サイクルの閉塞を抑制し、圧縮機や膨張機の損傷を防止することが可能となる。
【０００８】
さらに、起動手段が膨張機の起動トルクを超えるトルクを膨張機に付加する起動トルク印加手段であることが望ましく、簡単に膨張機を起動させることができる。
【０００９】
さらに、エネルギ回収手段が発電機を備えることが望ましく、膨張エネルギを電気エネルギに変換して冷凍サイクル装置の高効率化を図ることができる。
【００１０】
さらに、冷凍サイクルがタイマーを有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、冷凍サイクルの運転開始後の時間がタイマーに設定された時間を経過するまでに、インバータ回路によって発電機を電動機として運転することにより、発電機を起動手段として用いてもよい。このような構成によれば、冷凍サイクルの運転を開始して冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との間に一定の圧力差が発生するまでは発電機を電動機として運転して膨張機を駆動させることによって、冷凍サイクルの閉塞などを防止することができる。
【００１１】
さらに、冷凍サイクルの運転開始後の時間がタイマーに設定された時間を経過した後は、コンバータ回路によって発電機を運転することが望ましい。このような構成によれば、所定の圧力差の膨張エネルギを回収して発電機によって電力として回収し、冷凍サイクル装置の高効率化を図ることができる。
【００１２】
さらに、冷凍サイクルが圧力検知手段を有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、圧力検知手段によって検知された圧力が所定圧力を超えるまでに、インバータ回路によって発電機を電動機として運転することにより、発電機を起動手段として用いてもよい。このような構成によれば、冷凍サイクルの運転を開始して冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との間に一定の圧力差が発生するまでは発電機を電動機として運転して膨張機を駆動させることによって、冷凍サイクルの閉塞などを防止することができる。
【００１３】
さらに、圧力検知手段によって検知された圧力が所定圧力を超えた後は、コンバータ回路によって発電機を運転することが望ましい。このような構成によれば、所定の圧力差の膨張エネルギを回収して発電機によって電力として回収し、冷凍サイクル装置の高効率化を図ることができる。
【００１４】
さらに、圧縮機の吐出配管には冷媒温度検知手段を有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、冷媒温度検知手段によって検知された温度が所定温度を超えるまでに、インバータ回路によって発電機を電動機として運転することにより、発電機を起動手段として用いてもよい。このような構成によれば、冷凍サイクルの運転を開始して冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との間に一定の圧力差が発生するまでは発電機を電動機として運転して膨張機を駆動させることによって、冷凍サイクルの閉塞などを防止することができる。
【００１５】
さらに、冷媒温度検知手段によって検出された温度が所定温度を超えた後は、コンバータ回路によって発電機を運転することが望ましい。このような構成によれば、所定の圧力差の膨張エネルギを回収して発電機によって電力として回収し、冷凍サイクル装置の高効率化を図ることができる。
【００１６】
さらに、発電機が負荷電流検知手段を有するとともに、発電機がインバータ回路とコンバータ回路とを有し、負荷電流検知手段によって検知された電流が所定電流値を超えるまでに、インバータ回路によって発電機を電動機として運転することにより、発電機を起動手段として用いてもよい。このような構成によれば、冷凍サイクルの運転を開始して冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との間に一定の圧力差が発生するまでは発電機を電動機として運転して膨張機を駆動させることによって、冷凍サイクルの閉塞などを防止することができる。
【００１７】
さらに、負荷電流検知手段によって検知された電流が所定電流値を超えた後は、コンバータ回路によって発電機を運転することが望ましい。このような構成によれば、所定の圧力差の膨張エネルギを回収して発電機によって電力として回収し、冷凍サイクル装置の高
効率化を図ることができる。
【００１８】
さらに、冷媒が二酸化炭素であることが望ましい。このような構成によれば、地球環境に優しい冷媒を用いて、冷凍サイクルの高圧圧力を大きくし、さらに圧力差を大きくすることが可能なため、膨張機での回収エネルギを大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、冷凍サイクルを起動する際に膨張機を起動運転して、冷凍サイクルの閉塞を抑制することによって、圧縮機や膨張機の損傷を防止し、信頼性が高く高効率な冷凍サイクル装置およびその運転方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図である。図１に示すように、圧縮機１、放熱器２、膨張機３、蒸発器４が順に接続されて冷凍サイクルが構成され、冷凍サイクルの回路内には冷媒として二酸化炭素の冷媒が封入されている。膨張機３には冷媒の膨張エネルギを機械エネルギに変換して動力を回収するエネルギ回収手段としての動力変換装置５が接続されている。動力変換装置５には動力変換装置５を駆動する駆動回路６が接続され、電動機または発電機として使用可能なように制御されている。駆動回路６は、インバータ回路７とコンバータ回路８、回路切り替え手段としての切り替え回路９を備えている。この切り替え回路９はインバータ回路７とコンバータ回路８とを切り替える機能を有しており、動力変換装置５をコンバータ回路８によって発電機として用い、インバータ回路７によって電動機として運転することができる。また、駆動回路６には時間計測手段としてのタイマー１０が備えられ、タイマー１０は冷凍サイクルの起動時からの時間を計測し、積算する機能を有している。
【００２２】
動力変換装置５においては、冷凍サイクルが定常運転される際に、膨張機３において放熱器２の高圧圧力から蒸発器４の低圧圧力まで冷媒が膨張する膨張エネルギを、回転エネルギなどの機械エネルギに変換して動力を回収し、発電機によって電力として回収している。また、回収した電力は圧縮機１や蒸発器４用のファン（図示せず）の駆動電源の電力として利用される。
【００２３】
次に、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の通常運転時の冷媒のエネルギ状態の変化を、家庭用給湯機を例として説明する。図２はこの冷凍サイクル装置におけるモリエル線図である。二酸化炭素の冷媒は、圧縮機１により図２のＡ点からＢ点まで圧縮されて高温高圧で超臨界状態の冷媒となり吐出される。圧縮機１より吐出された冷媒は、放熱器２において水道水（図示せず）と熱交換し、水道水を約８０℃の高温となるまで加熱しながらＢ点からＣ点に状態変化しながら放熱し膨張機３へ流入する。膨張機３においては等エントロピ膨張を行い、回転エネルギを発生してＣ点からＤ点に状態変化して蒸発器４に至る。また、蒸発器４内では、Ｄ点の気液二相の冷媒が屋外の空気などと熱交換して蒸発しＡ点のガス状態の冷媒となり、その後、吸込配管（図示せず）を通って圧縮機１へと吸入される。
【００２４】
本発明の実施の形態では、膨張機３において膨張エネルギを回転エネルギに変換しながら冷媒を減圧するため、放熱器２から流出した冷媒は、図２に示すように等エントロピ線（Ｃ→Ｄ）に沿って相変化しながらエンタルピを低下させていく。したがって、キャピラリチューブなどによって単純に断熱膨張させる等エンタルピ変化（Ｃ→Ｅ）と比べて、膨張仕事△ｉ＝ｉＥ−ｉＤ分だけ蒸発器４のエンタルピを増大させることができ、冷凍能力
を増大させることが可能となる。また、膨張仕事△ｉ分だけ動力変換装置５に回転エネルギを供給することにより△ｉ分の電力を発生することが可能となる。さらに、発生した電力を圧縮機１へ供給することにより圧縮機１の駆動に必要な電力を低減し冷凍サイクルの成績係数ＣＯＰを向上させることができる。
【００２５】
一方、冷凍サイクルの成績係数ＣＯＰは、次のように表される。放熱器２を給湯機、暖房機、自動販売機などの加熱源として使用した場合は、動力変換装置５で発生した電力を圧縮機１の駆動源として利用すると、成績係数ＣＯＰ＝（ｉＢ−ｉＣ）／（（ｉＢ−ｉＡ）−（ｉＥ−ｉＤ））となり、従来の膨張弁やキャピラリチューブで等エンタルピ膨張させる冷凍サイクル装置と比較して、圧縮機１の所要動力を低減することができるので効率が向上する。
【００２６】
なお、蒸発器４を家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、冷房機、製氷機、自動販売機などの冷却源として使用した場合は、動力変換装置５で発生した電力を圧縮機１の駆動源として利用すると、ＣＯＰ＝（（ｉＡ−ｉＥ）＋（ｉＥ−ｉＤ））／（（ｉＢ−ｉＡ）−（ｉＥ−ｉＤ））となり、従来の膨張弁やキャピラリチューブで等エンタルピ膨張させる冷凍サイクル装置と比較して、圧縮機１の所要動力が低減する一方、冷凍効果が増加するので、冷凍サイクル装置の高効率化に効果を発揮する。
【００２７】
図３は本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の運転方法を示すフローチャートである。図３に示すように、圧縮機１の起動後、定常運転への運転モードの切り替えをタイマー１０により行っている。すなわち、圧縮機１を起動させてから予め決められた所定時間内は動力変換装置５を膨張機３を駆動する電動機として動作させ、その後は、膨張エネルギを電力として回収する発電機として動作させるものである。
【００２８】
図３に示すように、圧縮機１の起動後はしばらく動力変換装置５を駆動回路６のインバータ回路７によって電動機として動作させ、タイマー１０の積算時間が所定時間を超えているかどうかを判断する。タイマー１０の積算時間が所定時間を越えている場合には、駆動回路６の切り替え回路９によって動力変換装置５を発電機として動作させるようにするが、所定時間に達していない場合には、さらに、動力変換装置５を電動機として動作させ、膨張機３を強制的に駆動するようにする。
【００２９】
図４は、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置での運転時間と膨張機の圧力との関係を示す図である。図４には、通常運転状態、すなわち膨張機３での冷媒の閉塞がない場合の、圧縮機１が起動してからの膨張機３の入口圧力と出口圧力の変化を実線で示し、膨張機３の圧力差△Pを破線で示している。図４に示すように、圧縮機１が起動する前の膨張機３の入口圧力と出口圧力とはバランスのとれた状態にあり、圧力差はほぼ０である。次に、圧縮機１を起動すると、膨張機３の入口圧力ＰＩＮが徐々に上昇して出口圧力ＰＯＵＴが徐々に低下し、ある時間を経過すると、それぞれの圧力がＰＧ、ＰＥとなり冷凍サイクルは安定する。また、膨張機３の入口圧力ＰＩＮと出口圧力ＰＯＵＴとの圧力差△Ｐも、同様に圧縮機１の起動後徐々に大きくなり、ある時間Ｔｘ２を経過すると△Ｐ＝ＰＧ−ＰＥとなり冷凍サイクルは安定する。例えばスクロール膨張機の場合のように可動スクロール（図示せず）を有する膨張機３は、△Ｐが△ＰＸなどの一定値以上になって膨張機３に一定の回転力を与えるトルク以上になってから回転し始め、冷媒が減圧膨張されて膨張エネルギを回収することができる。そこで、圧縮機１が起動してからの積算時間Ｔｘと膨張機３で動力の回収が可能な圧力差になる時間Ｔｘ１との関係を予め実験的に求めておくことによって、図３のフローチャートの示す運転が可能となる。
【００３０】
したがって、動力の回収が可能な圧力差まで冷凍サイクルの圧力条件が到達しない時間では、膨張機３を電動機などによって強制的に動作させることによって、冷凍サイクルの
冷媒流れを確保し、冷凍サイクルの閉塞を防止することができる。
【００３１】
このように、圧縮機１の起動時に動力変換装置５により膨張機３を駆動制御し、膨張機３の圧力差を十分に確保してから起動運転から定常運転へ運転モードを移行することにより、冷凍サイクルが閉塞することなく、冷凍サイクルの低圧の異常低下を回避することが可能となる。したがって、冷媒による冷却効果とオイルによる潤滑効果が十分に得られて膨張機３の摺動部の損傷を回避し、冷凍サイクル装置の信頼性を向上することができる。
【００３２】
なお、冷凍サイクルが安定するまでの膨張機３の圧力差と圧縮機１が起動してからの時間との関係は、冷凍サイクル装置が設置されている周囲温度の影響も受けるので、周囲温度別に所定時間Ｔｘ１を設定したり、周囲温度計測手段（図示せず）を設けて周囲温度と連動させて所定時間Ｔｘ１を決定することなども可能である。
【００３３】
なお、上記の説明では、所定時間の設定としては、冷凍サイクル中の膨張機３の入口圧力と出口圧力とが、膨張機３を確実に起動できる圧力差を確保できる状態までの運転時間としている。しかしながら、例えば、膨張機３が回転機構である場合、膨張機３を回転起動させるトルク以上のトルクを膨張機３に印加することで膨張機３を回転させることが可能となる場合もある。すなわち、回転体の摩擦ロスなどによる起動トルクに打ち勝つだけのトルクを印加することによっても膨張機３の起動を可能とし、冷凍サイクルの閉塞を抑制することが可能となる。例えば、起動時に衝撃や、電動機によらない方法で回転力を印加する方法なども有効であることはいうまでもない。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図である。基本の構成は本発明の第１の実施の形態と同じであり、同じ符号を用いて説明を省略する。本実施の形態では、膨張機３を駆動し制御するための構成およびその方法が異なっている。
【００３５】
図５に示すように、冷凍サイクルには、圧縮機１の吐出側から膨張機３に至る配管に配設された冷凍サイクルの高圧圧力を検知する高圧圧力検知器１１と、膨張機３の出口から圧縮機１の吸込側に至る配管に配設された低圧圧力検知器１２とよりなる圧力検知手段が設けられている。また、駆動回路６には高圧圧力検知器１１と低圧圧力検知器１２とにより検知された圧力の差を算出する圧力差演算手段（図示せず）が備えられている。本発明の実施の形態では、これらの圧力検知手段によって、動力変換装置５の駆動制御を行っている。
【００３６】
前述のように、膨張機３は膨張機３の入口圧力と出口圧力との圧力差が一定値、つまり、一定トルクを発生させる圧力差以上になると、可動スクロール（図示せず）などが回転し始めて冷媒を減圧膨張させるとともに膨張エネルギが回収される。そこで、高圧圧力検知器１１と低圧圧力検知器１２により計測された圧力から、圧力差演算手段により二つの圧力の差を算出し、演算結果が所定値、すなわち膨張機３を回転駆動させるに足りうる圧力未満である場合には、動力変換装置５によって膨張機３を強制的に駆動して、冷凍サイクルの閉塞を防止する。すなわち、インバータ回路７によって動力変換装置５を電動機として駆動させる。
【００３７】
一方、その状態で運転が継続されて、冷凍サイクルの高圧圧力検知器１１と低圧圧力検知器１２とにより検知された圧力差が所定値以上になった場合には、駆動回路６の切り替え回路９によって動力変換装置５に接続する回路がインバータ回路７からコンバータ回路８に切り替えられる。これにより、膨張機３を強制的に駆動し制御する起動運転から電力を回収する定常運転へと運転モードを移行する。
【００３８】
このように、本発明の第２の実施の形態では冷凍サイクルの圧力を検知することにより、精度よく冷凍サイクルの状態を把握することができ、冷凍サイクルの閉塞を防止して、圧縮機１および膨張機３の損傷を防止して、冷凍サイクル装置の信頼性の向上にさらに大きな効果を発揮する。
【００３９】
なお、図５においては、高圧圧力検知器１１を圧縮機１の吐出配管に設け、低圧圧力検知器１２を圧縮機１の吸入配管に設けた場合について示しているが、放熱器２の出口側や膨張機３の入口側に高圧圧力検知器１１を設け、膨張機３の出口側や蒸発器４の入口側に低圧圧力検知器１２を設けてもよい。さらに、膨張機３の圧力差は膨張機３の入口側の圧力への依存度が高いため、高圧圧力検知器１１の圧力のみから運転モードの切り替え条件を判定することも可能であり、この場合には低圧圧力検知器１２が不要となるので安価な冷凍サイクルの提供が可能となる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図である。基本の構成は本発明の第１および第２の実施の形態と同じであり、同じ符号を用いて説明を省略する。
【００４１】
図６に示すように、圧縮機１の吐出側から放熱器２の入口に至る吐出配管の温度を検知する冷媒温度検知手段としての温度センサー１３を設けている。すなわち、本発明の実施の形態によれば、温度センサー１３により検知された温度が設定温度以上であるか否かにより、動力変換装置５を膨張機３を強制的に運転させる電動機として動作させるか、膨張機３の回転エネルギを回収する発電機として動作させるか切り替えるものである。
【００４２】
圧縮機１の吐出側から膨張機３に至る配管の圧力と圧縮機１の吐出側から放熱器２の入口に至る配管の温度とは相関関係がある。したがって、温度センサー１３で検知された温度が設定温度未満の条件では動力変換装置５を電動機として動作させ、設定温度以上の温度では発電機として動作させるように駆動回路６を切り替えている。したがって、前述の圧力検知手段を設けなくても起動運転から定常運転への運転制御が可能となり、圧縮機１と膨張機３の信頼性を高めた冷凍サイクル装置を、より安価に提供することができる。
【００４３】
（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図である。基本の構成は本発明の第１、第２および第３の実施の形態と同じであり、同じ符号を用いて説明を省略する。
【００４４】
図７に示すように、動力変換装置５には負荷電流検知手段としての電流センサー１４が設けられている。すなわち、本発明の実施の形態４によれば、圧縮機１の起動時には動力変換装置５を電動機として運転し、定常状態では動力変換装置５を発電機として運転し、動力変換装置５に設けた電流センサー１４の電流値により、電動機と発電機との切り替えを行うものである。
【００４５】
したがって、起動時の初期の段階では、膨張機３を運転させるためのトルクが必要なため電動機の電流値が大きくなるが、冷凍サイクルが運転されて高圧圧力と低圧圧力との圧力差が発生してくると電動機の負荷が軽くなり電流値が減少してくる。そこで、電流センサー１４の電流値が所定値以下のなった場合に、発電機に切り替えるようにしている。
【００４６】
以上のように、本発明の第４の実施の形態によれば、圧縮機１の起動時に動力変換装置５により膨張機３を駆動し制御することにより、膨張機３の起動トラブルによる冷凍サイ
クルの閉塞を防止して圧縮機１および膨張機３の損傷を防止し、冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
なお、本発明の第４の実施の形態では膨張機３の駆動状態を検知するために負荷電流検知手段として電流センサー１４を用いたが、電力計などの電力計測手段を用いても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の冷凍サイクル装置は、膨張機の起動を確実に行い、圧縮機と膨張機の信頼性を向上させた高効率の冷凍サイクル装置を実現し、給湯機、冷暖房空調機器、自動販売機、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、製氷機などの幅広い機器への用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図
【図２】本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置のモリエル線図
【図３】本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の運転方法を示すフローチャート
【図４】本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の運転時間と膨張機の圧力との関係を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図
【図６】本発明の第３の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図
【図７】本発明の第４の実施の形態における冷凍サイクル装置の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００５０】
１    圧縮機
２    放熱器
３    膨張機
４    蒸発器
５    動力変換装置
６    駆動回路
７    インバータ回路
８    コンバータ回路
９    切り替え回路
１０    タイマー
１１    高圧圧力検知器
１２    低圧圧力検知器
１３    温度センサー
１４    電流センサー
【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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【図７】
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