JP2002318025A

JP2002318025A - エンジンヒートポンプの制御装置及び制御方法

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Publication number: JP2002318025A
Application number: JP2001121704A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Ota; 良和大田; Kyotaro Nishimoto; 京太郎西本; Hirosuke Sato; 博亮佐藤; Shogo Matsubayashi; 昌吾松林; Takeshi Okabe; 健岡部; Toru Matsui; 徹松井; Takeshi Yokoyama; 武横山; Taku Nakamura; 卓中村; Hiroshi Tsuruoka; 浩鶴岡; Koji Fushimi; 孝司伏見
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Yanmar Diesel Engine Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Yanmar Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンヒートポンプにおいて、室内側の要
求負荷に影響を与えることなく、触媒再生運転を可能に
する。【解決手段】ＮＯｘ吸蔵還元触媒を介装する排気系統
を具備するエンジンヒートポンプ１の制御装置であっ
て、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転時にお
いて、室内側の空調負荷に影響を与えることがないよう
に、エンジン負荷を適正にする制御が可能な空調負荷制
御手段を有し、前記空調負荷制御手段は、室外熱交換機
を冷却する三個の冷却ファン（第一冷却ファン５１、第
二冷却ファン５２、第三冷却ファン５３）の回転数を独
立して制御するファン回転数制御手段６１・６２・６３
とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気系に排ガス浄
化装置としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を介装したエンジンを
具備するエンジンヒートポンプの構造及び運転方法に関
するものであって、より詳しくは、エンジンヒートポン
プの制御装置及び制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】リーンバーンエンジンは効率が高く、省
エネ性や二酸化炭素の排出抑制において有利なエンジン
であるが、排気ガス中の酸素濃度が高く、従来から用い
られている三元触媒を用いることができない。そこで、
近年、リーンバーンエンジン用の低ＮＯｘ化触媒とし
て、吸蔵還元型の触媒（以下「ＮＯｘ吸蔵還元触媒」と
する）が提案されている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒は、
低ＮＯｘ化を目的として、近年、エンジンヒートポンプ
の排ガス浄化装置としても適用されている。

【０００３】ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、空燃比がリーン
（燃料薄）の時にはＮＯｘを吸蔵し、リッチ（燃料濃）
若しくはストイキ（完全燃焼）の状態の時には吸蔵して
いたＮＯｘを放出するとともに、放出されたＮＯｘを還
元するという特徴をもっている。しかし、リーン状態で
の吸蔵量は有限であるため、吸蔵剤が飽和する前に、既
に吸蔵されたＮＯｘを放出・還元除去する必要がある。
そのため、エンジンを一時的にリッチ運転し、リッチ／
リーンサイクルの運転により、ＮＯｘの吸蔵、放出・還
元のサイクルを形成し、低ＮＯｘ化を図る技術が提案さ
れている。

【０００４】また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、リッチ／リ
ーンサイクル運転時にＮＯｘだけでなくＳＯｘも吸蔵し
てしまう。その際には、吸蔵材は硫酸塩へと変化する。
ＳＯｘの吸蔵により生成した硫酸塩は安定であるため、
通常のリッチ／リーンサイクルにおいては、一度吸蔵し
たＳＯｘの放出・除去が行われず、使用時間とともに徐
々に硫黄分が蓄積していくため、次第にＮＯｘ吸蔵量が
低下してしまうのである。

【０００５】しかし、一度吸蔵されたＳＯｘも、高温、
リッチもしくはストイキ排気ガス雰囲気では除去するこ
とができる。そこで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を、高温、リ
ッチもしくはストイキ排気ガス雰囲気の下に置くべく、
エンジンを高負荷で運転させる、即ち、触媒再生運転を
定期的に行うことが望ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の触媒再生運転中
はエンジン回転数を高速に固定する（エンジン負荷を増
加させる）ことが必要となる。しかし、室内側の要求負
荷を無視したまま、エンジン負荷を増加させてしまう
と、室内側の要求負荷とエンジンの負荷のバランスが崩
れ、圧力上昇や圧力低下が発生し、適正な冷凍サイクル
を構成することができなくなり、結果として冷媒圧力異
常や温度異常という異常現象に阻まれ、再生運転を継続
することは困難であった。この異常現象の結果、冷房／
暖房が効きすぎる、又は、コントロールできなくなると
いった不具合が生じてしまう。また、とくに、春や秋に
おいては、室内側の要求負荷が小さくなる状況が起こり
やすく、エンジン負荷を小さい状態で保つ必要があるこ
とから、触媒再生運転が必要な場合においても、触媒再
生運転ができなかった。

【０００７】本発明は以上の問題点に鑑み、エンジンヒ
ートポンプに空調負荷制御手段を備えることにより、室
内側の要求負荷に影響を与えることなく、エンジン負荷
制御を可能にする技術を提案するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為
の手段を説明する。すなわち、請求項１に記載のごと
く、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を排気系統に具備するエンジン
ヒートポンプの運転制御装置であって、硫黄被毒したＮ
Ｏｘ吸蔵還元触媒の再生運転の際に、室内側の空調負荷
に影響を与えることがないように、エンジン負荷を適正
にする制御が可能な空調負荷制御手段を有することであ
る。

【０００９】また、請求項２に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、室外熱交換器を冷却する三個の冷却フ
ァンの回転数を独立して制御するファン回転数制御手段
からなることである。

【００１０】また、請求項３に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、室外熱交換器に流入する冷媒が通過す
る三系統の冷媒管に備える電子膨張弁で構成したことで
ある。

【００１１】また、請求項４に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、コンプレッサの二次側の冷媒管に備え
る高圧センサと、廃熱回収器の一次側の冷媒管に備える
低圧センサと、エンジン冷却水をラジエータ側と廃熱回
収器側とに分配する電動三方弁とから構成したことであ
る。

【００１２】また、請求項５に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、コンプレッサの二次側の冷媒管に備え
る高圧センサと、廃熱回収器の一次側の冷媒管に備える
低圧センサと、廃熱回収器の二次側の冷媒管に備える温
度センサと、廃熱回収器の一次側の冷媒管とリキッドレ
シーバを通じる冷媒回路に備える電子膨張弁とから構成
したことである。

【００１３】また、請求項６に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、コンプレッサの二次側の冷媒管に備え
る高圧センサと、該冷媒管より分岐させたバイパス冷媒
管と、該バイパス冷媒管に備える電磁弁とから構成した
ことである。

【００１４】また、請求項７に記載のごとく、請求項１
乃至６のいずれかに記載のエンジンヒートポンプの制御
装置を用い、空調負荷制御手段により、エンジンにかか
る負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の
再生を行うことである。

【００１５】また、請求項８に記載のごとく、請求項２
に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エン
ジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵
還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時において、
高圧センサ値が所定値よりも低い場合は、ファン回転数
制御手段により、第一冷却ファン、第二冷却ファンの回
転数の減少、第三冷却ファンの停止、第二冷却ファンの
停止、第一冷却ファンの回転数の減少、の順に回転数を
制御し、暖房運転時において、低圧センサ値が所定値よ
りも高い場合は、ファン回転数制御手段により、第一冷
却ファン、第二冷却ファンの回転数の減少、第三冷却フ
ァンの停止、第二冷却ファンの停止、第一冷却ファンの
回転数の減少、の順に回転数を制御することである。

【００１６】また、請求項９に記載のごとく、請求項３
に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エン
ジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵
還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時において、
高圧センサ値が所定値よりも低い場合は、電子膨張弁の
開度を小さくすることである。

【００１７】また、請求項１０に記載のごとく、請求項
４に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エ
ンジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸
蔵還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時では、低
圧センサ値が所定値よりも低い場合に、電動三方弁によ
り、廃熱回収器側へのエンジン冷却水を増加させ、暖房
運転時では、低圧センサ値が所定値よりも高い場合に、
電動三方弁により、廃熱回収器側へのエンジン冷却水を
減少させることである。

【００１８】また、請求項１１に記載のごとく、請求項
５に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エ
ンジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸
蔵還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時におい
て、電動三方弁が廃熱回収器側に開である場合に、温度
センサの温度と低圧センサの圧力値とを演算し、温度セ
ンサにおける冷媒過熱度を一定にするように、電子膨張
弁の開度を調節することである。

【００１９】また、請求項１２に記載のごとく、請求項
６に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エ
ンジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸
蔵還元触媒の再生運転を行う際において、電磁弁の開度
を調節し、コンプレッサの二次側の冷媒管の高圧冷媒
を、バイパス冷媒管を通して低圧側の冷媒管へ逃がすこ
とである。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１は冷房運転時の冷媒回路
図、図２は同じく暖房運転時の冷媒回路図、図３は同じ
くエンジン冷却水回路図、図４は空調制御手段の構成
図、図５は冷房運転時の触媒再生運転の制御方法の例を
示すフローチャート、図６は同じく暖房運転時における
フローチャートである。

【００２１】図１乃至図３に示すごとく、ＮＯｘ吸蔵還
元触媒４５（図３）を排気系統に具備するエンジンヒー
トポンプ１の運転制御装置であって、硫黄被毒したＮＯ
ｘ吸蔵還元触媒の再生運転の際に、室内側の空調負荷に
影響を与えることがないように、エンジン負荷を適正に
する制御が可能な空調負荷制御手段を有する。

【００２２】また、前記空調負荷制御手段は、室外熱交
換器を冷却する三個の冷却ファン（第一冷却ファン５
１、第二冷却ファン５２、第三冷却ファン５３）の回転
数を独立して制御するファン回転数制御手段（モーター
６１・６２・６３）からなる。

【００２３】また、前記空調負荷制御手段は、室外熱交
換器５Ａ・５Ｂ・５Ｃに流入する冷媒が通過する三系統
の冷媒管１３ａ・１３ｂ・１３ｃに備える電子膨張弁１
４ａ・１４ｂ・１４ｃで構成した。

【００２４】また、前記空調負荷制御手段は、コンプレ
ッサ４の二次側の冷媒管２０に備える高圧センサＳ１
と、廃熱回収器１８の一次側の冷媒管１７に備える低圧
センサＳ２と、エンジン冷却水をラジエータ４３（図
３）側と廃熱回収器１８側とに分配する電動三方弁３２
（図３）とから構成した。

【００２５】また、前記空調負荷制御手段は、コンプレ
ッサ４の二次側の冷媒管２０に備える高圧センサＳ１
と、廃熱回収器１８の一次側の冷媒管１７に備える低圧
センサＳ２と、廃熱回収器１８の二次側の冷媒管２７に
備える温度センサ１９と、廃熱回収器１８の一次側の冷
媒管１７とリキッドレシーバ６を通じる冷媒回路２３に
備える電子膨張弁１４ｄとから構成した。

【００２６】また、前記空調負荷制御手段は、コンプレ
ッサ４の二次側の冷媒管２０に備える高圧センサＳ１
と、該冷媒管２０より分岐させたバイパス冷媒管２５
と、該バイパス冷媒管２５に備える電磁弁２６とから構
成した。

【００２７】次に、以上のごとく構成したエンジンヒー
トポンプにおける冷媒の流れについて、図１を用いて、
冷房運転時について説明する。エンジン４１からの動力
によりコンプレッサ４が駆動されて冷媒が圧縮され、高
温高圧過熱蒸気状態の冷媒として、コンプレッサ４の二
次側の冷媒管２０を通り、冷房方向に切換えられた四方
弁１２を経由して室外熱交換器５Ａ・５Ｂに圧送され
る。また、一部の冷媒は、四方弁１２を経由せずに室外
熱交換器５Ｃに圧送される。室外熱交換器５Ａ・５Ｂ・
５Ｃにおいて、第一冷却ファン５１、第二冷却ファン５
２、第三冷却ファン５３を通過する間に、第一冷却ファ
ン５１、第二冷却ファン５２、第三冷却ファン５３の冷
却風により冷却されて、高温高圧過熱状態の冷媒が、凝
縮・液化し、高圧液相冷媒に変換される。

【００２８】室外熱交換器５Ａ・５Ｂ・５Ｃにおいて、
高圧液相冷媒に変換された冷媒は、冷媒管１３ａ・１３
ｂ・１３ｃを通って、リキッドレシーバ６に送られ気液
分離される。該冷媒管１３ａ・１３ｂ・１３ｃには、電
子膨張弁１４ａ・１４ｂ・１４ｃが備えられている。

【００２９】ここで、リキッドレシーバ６における気液
分離の際には、リキッドレシーバ６の内部に配置された
過冷却器（不図示）により冷却されて、通常型冷却回路
の場合よりも更に低温の状態とされる。そして、冷媒液
管１６ａを通過した冷媒が、室内用膨張弁７ａ・７ａ・
・・において蒸発しやすい圧力まで減圧させた後、室内
熱交換器７ｂ・７ｂ・・・において室内空気から熱を吸
収して蒸発し室内空気を冷却する。

【００３０】そして、室内熱交換器７ｂ・７ｂ・・・に
おいて気化した冷媒が、冷媒ガス管１６ｂを通過して、
四方弁１２を経由した後、低圧センサＳ２を備える冷媒
管１７を通り、廃熱回収器１８、温度センサ（温度セン
サ）１９、アキュムレータ８を介してコンプレッサ４に
戻る。以上ごとく、冷媒を流すことにより、室内冷房が
行われる。

【００３１】尚、廃熱回収器１８は、二重管構造であっ
て、内管を冷媒管１７とし、外管をエンジン冷却水が流
れる冷却水管３１（図３）で構成している。この二重構
造によって、エンジン冷却水と、冷媒との熱交換が行わ
れるようになっている。熱交換をさせる量の制御方法の
詳細については後述する。

【００３２】次に、図２を用いて、暖房運転時について
説明する。コンプレッサ４により圧縮された冷媒は、高
温高圧過熱蒸気の状態として、コンプレッサ４の二次側
の冷媒管２０を通り、暖房方向に切換えられた四方弁１
２を経由して、冷媒ガス管１６ｂを通過して、室内熱交
換器７ｂ・７ｂ・・・へと送られる。室内熱交換器７ｂ
・７ｂ・・・において、高温高圧過熱蒸気の冷媒から、
室内空気に熱が放熱されて、該冷媒は高圧液体状態とな
る。この放出熱により室内の暖房が行われる。

【００３３】高圧液体状態の冷媒は、冷媒液管１６ａを
通過して、リキッドレシーバ６を経由した後、冷媒管１
３ａ・１３ｃを通る際に、電子膨張弁１４ａ・１４ｃに
おいて、急激に膨張して、低温低圧液相状態の冷媒とな
り、室外熱交換器５Ａ・５Ｂを通過する間に、外気より
熱を得て過熱状態の蒸気となる。そして、四方弁１２を
経由し、低圧センサＳ２を備える冷媒管１７を通り、廃
熱回収器１８、温度センサ１９、アキュムレータ８を介
して、気相となって再びコンプレッサ４に戻る。以上の
ごとく、冷媒を流すことにより、室内暖房が行われる。

【００３４】次に、エンジンヒートポンプ１のエンジン
冷却水回路について説明する。図３に示すごとく、エン
ジン４１を冷却した冷却水は、サーモスタット４２によ
り設定温度に達すると弁が切換えられるようにしてお
り、設定温度より高いと電動三方弁３２側へ、設定温度
より低いと冷却水ポンプ４０側の回路に切換えられる。
電動三方弁３２への冷却水は、コントローラの制御で電
動三方弁３２により、前記廃熱回収器１８側と、ラジエ
ータ４３側へ分配される。廃熱回収器１８へ送られた冷
却水は、冷却水管３１を通って、冷媒管１７を流れる冷
媒と熱交換をされる。ラジエータ４３へ送られた冷却水
は、室外ファン４４により、冷却され、冷却水ポンプ４
０を介して、再びエンジン４１へ戻される。

【００３５】次に、エンジンの燃焼空気Ａの給気／排気
について説明する。図３に示すごとく、エンジン４１に
取り込まれた燃焼空気Ａは、所定の空燃比によって燃料
を燃焼した後、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４５を通過し、排ガ
ス熱交換器４６により熱交換され、排気Ｂとなって大気
へ放出される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒４５を通過する際
に、前述したＮＯｘの吸蔵、放出・還元、及びＳＯｘの
吸蔵、放出・除去が行われる。

【００３６】次に、以上のごとく構成したエンジンヒー
トポンプ１の制御方法について、図１乃至図６を用いて
以下に説明する。即ち、第一制御方法は、エンジンヒー
トポンプ１の制御方法であって、空調負荷制御手段によ
り、エンジン４１にかかる負荷を増加させ、硫黄被毒し
たＮＯｘ吸蔵還元触媒４５（図３）の再生を行う制御方
法である。

【００３７】次に、第二制御方法は、エンジンヒートポ
ンプ１の制御方法であって、エンジン４１にかかる負荷
を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒４５の再
生運転を行う際に、冷房運転時において、高圧センサ値
が所定値よりも低い場合は、ファン回転数制御手段（モ
ーター６１・６２・６３）により、第一冷却ファン５
１、第二冷却ファン５２の回転数の減少、第三冷却ファ
ン５３の停止、第二冷却ファン５２の停止、第一冷却フ
ァン５１の回転数の減少、の順に回転数を制御し、暖房
運転時において、低圧センサ値が所定値よりも高い場合
は、ファン回転数制御手段（モーター６１・６２・６
３）により、第一冷却ファン５１、第二冷却ファン５２
の回転数の減少、第三冷却ファン５３の停止、第二冷却
ファン５２の停止、第一冷却ファン５１の回転数の減
少、の順に回転数を制御する制御方法である。

【００３８】以上のように、ファン回転数制御手段（本
実施例では、モーター６１・６２・６３で構成した）に
より、第一冷却ファン５１、第二冷却ファン５２、第三
冷却ファン５３の回転数を減少することで、室外熱交換
器５ａ・５ｂへの冷却風量を少なくし、そして、室外熱
交換器５ａ・５ｂにおける熱交換の量を減らす。即ち、
冷房運転時においては、凝縮能力を小さくし、暖房運転
時においては、蒸発能力を小さくするのである。また、
第一冷却ファン５１、第二冷却ファン５２、第三冷却フ
ァン５３の回転数は、高圧センサＳ１の圧力値、又は、
低圧センサＳ２の圧力値に基づいて、エンジン４１の再
生運転出力が維持されるように制御される。こうして、
室内側の要求負荷に応えるため（室内側の要求負荷を一
定に保つため、即ち、影響を与えないため）に、室外熱
交換器５ａ・５ｂにおける熱交換の量の減少を補う必要
が生じることから、エンジン４１の負荷を触媒再生運転
に必要な出力（以下「再生運転出力」とする）まで増加
させることができる。

【００３９】次に、第三制御方法は、エンジンヒートポ
ンプ１の制御方法であって、エンジン４１にかかる負荷
を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒４５の再
生運転を行う際に、冷房運転時において、高圧センサＳ
１値が諸定値よりも低い場合は、電子膨張弁１４ａ・１
４ｂの開度を小さくする制御方法である。また、暖房運
転時においては、高圧センサＳ１値が諸定値よりも高い
場合は、電子膨張弁１４ｃの開度を大きくする制御方法
である。

【００４０】まず、冷房運転時においては、電子膨張弁
１４ａ・１４ｂの開度を小さくし、リキッドレシーバ６
への冷媒の供給を減少させる。ここで、室内側の要求負
荷に応えるため（室内側の要求負荷を一定に保つため、
即ち、影響を与えないため）には、エンジン負荷を増加
させて、コンプレッサ４による圧送を増加させる必要が
生じる。こうして、エンジンの負荷を増加することが可
能となる。即ち、エンジンの負荷を再生運転出力まで増
加できるように、電子膨張弁１４ａ・１４ｂの開度を減
少させることで、触媒再生ができるのである。該電子膨
張弁１４ａ・１４ｂの開度は、高圧センサＳ１が検出す
るコンプレッサ４からの冷媒の供給量に基づき、室内側
の要求負荷に見合った冷媒がリキッドレシーバ６へ流れ
るように設定される。

【００４１】一方、暖房運転時の触媒再生運転におい
て、コンプレッサ４の二次側の冷媒管２０を流れる冷媒
の圧力が上昇しすぎ、いわゆる圧力異常が生じた場合に
は、電子膨張弁１４ｃの開度を広げ、室外熱交換器５Ｃ
を凝縮機として作動させ、高圧冷媒をリキッドレシーバ
６へ流れるようにする。このように、電子膨張弁１４ｃ
は、暖房運転時の触媒再生運転においては、圧力異常の
回避手段として機能する。

【００４２】次に、第四制御方法は、エンジンヒートポ
ンプ１の制御方法であって、エンジン４１にかかる負荷
を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒４５の再
生運転を行う際に、冷房運転時では、低圧センサＳ２値
が所定値よりも低い場合に、電動三方弁３２により、廃
熱回収器１８側へのエンジン冷却水を増加させ、暖房運
転時では、低圧センサＳ２値が所定値よりも高い場合
に、電動三方弁３２により、廃熱回収器１８側へのエン
ジン冷却水を減少させる制御方法である。

【００４３】前述したごとく、廃熱回収器１８は、二重
管構造であって、内管を冷媒管１７とし、外管をエンジ
ン冷却水が流れる冷却水管３１で構成しており、この二
重構造によって、エンジン冷却水と、冷媒との熱交換が
行われるようになっている。尚、電動三方弁３２は、通
常の運転時、即ち、触媒再生運転を行わない場合には、
ラジエータ４３側に完全に開くようにしており、エンジ
ン廃熱を含んだ冷却水は、廃熱回収器１８側へは供給し
ないようになっている。

【００４４】まず、冷房運転時において、再生触媒運転
を行う際に、低圧センサＳ２値が所定値よりも低い場
合、即ち、室内側の要求負荷が少なく、エンジン４１負
荷を上昇させることができない場合には、電動三方弁３
２の開度を調整し、エンジン冷却水の廃熱回収器１８側
への分配を増加させることにより、室内熱交換器７ｂ・
７ｂ・・・から戻る冷媒に、エンジン冷却水の熱を吸収
させることにより、冷媒を完全に気化させる。

【００４５】ここで、冷媒にエンジン冷却水の熱が加え
られると、増加分の熱量により、室内熱交換器７ｂ・７
ｂ・・・における冷媒の冷房能力が減少することから、
コンプレッサ４により、より多くの冷媒を供給すること
が必要となる。即ち、エンジン４１の負荷を増加させる
（エンジン負荷に影響を与える）必要が生じるのであ
る。こうして、エンジン４１の負荷を再生運転出力まで
増加できるように、電動三方弁３２の開度を、廃熱回収
器１８側へ流す方へ開くことにより、触媒再生運転を行
うのである。

【００４６】次に、暖房運転時において、再生触媒運転
を行う際に、低圧センサＳ２値が所定値よりも高い場
合、即ち、室内側の要求負荷が少なく、エンジン４１の
負荷を上昇させることができない場合には、電動三方弁
３２の開度を調整し、エンジン冷却水の廃熱回収器１８
側への分配を減少することにより、室内熱交換器７ｂ・
７ｂ・・・から戻る冷媒によるエンジン冷却水の熱の吸
収を減少させ、冷媒の気化を妨げるようにする。

【００４７】ここで、冷媒によるエンジン冷却水の熱の
吸収が減少すると、減少分の熱量により、室内熱交換器
７ｂ・７ｂ・・・における冷媒の暖房能力が減少するこ
とから、コンプレッサ４により、より多くの冷媒を供給
することが必要となる。即ち、エンジン４１の負荷を増
加させる（エンジン負荷に影響を与える）必要が生じる
のである。こうして、エンジン４１の負荷を再生運転出
力まで増加できるように、電動三方弁３２の開度を、廃
熱回収器側と反対側のラジエータ側へ流す方へ開くこと
により、触媒再生運転を行うのである。

【００４８】次に、第五制御方法は、エンジンヒートポ
ンプ１の制御方法であって、エンジン４１にかかる負荷
を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒４５の再
生運転を行う際に、冷房運転時において、電動三方弁３
２が廃熱回収器側に開である場合に、温度センサ１９
（図１）の温度と低圧センサＳ２の圧力値とを演算し、
温度センサ１９における冷媒過熱度を一定にするよう
に、廃熱回収器１８の一次側の冷媒管１７とリキッドレ
シーバ６を通じる冷媒回路２３に備える電子膨張弁１４
ｄの開度を調節する制御方法である。

【００４９】冷房運転時において、電子膨張弁１４ｄを
開くことにより、冷媒回路２３を通じて、廃熱回収器１
８の一次側の冷媒管１７に液体の冷媒が供給されると、
冷媒管１７を通過する気化した冷媒に、液体の冷媒が加
わることから、温度センサ１９における温度が減少し、
低圧センサＳ２の圧力値が上昇する。この低圧センサＳ
２の圧力値の上昇がおきないように、即ち、温度センサ
１９における冷媒過熱度を一定にするように、エンジン
負荷を増加させるのである。こうして、エンジンの負荷
を再生運転出力まで増加できるように、電子膨張弁１４
ｄの開度を開くように制御することで、触媒再生運転を
行うことが可能となる。

【００５０】次に、第六制御方法は、エンジンヒートポ
ンプ１の制御方法であって、エンジン４１にかかる負荷
を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒４５の再
生運転を行う際において、電磁弁２６の開度を調節し、
コンプレッサ４の二次側の冷媒管２０の高圧冷媒を、バ
イパス冷媒管２５を通して低圧側の冷媒管逃がす制御方
法である。

【００５１】前述したごとく、コンプレッサ４の二次側
の冷媒管２０には、バイパス冷媒管２５が構成されてお
り、該バイパス冷媒管２５には、冷媒流量を調整する電
磁弁２６が備えられている。

【００５２】触媒再生運転をするときは、室内側の要求
負荷に影響を与えずに、エンジン４１の負荷を再生運転
出力まで上昇させるべく、前記制御方法（第一から第五
制御方法）を実施するが、室内側の要求負荷が極端に小
さい場合には、コンプレッサ４から圧出される冷媒の圧
力が上昇しすぎてしまい、いわゆる、圧力異常が生じて
しまう。該圧力異常を回避すべく、高圧センサＳ１の圧
力値に基づき、電磁弁２６の開度を広くして、低圧側の
冷媒管、即ち、冷房運転時においては、図１に示す冷媒
ガス管１６ｂ、暖房運転時においては、図２に示す冷媒
管１３ａ・１３ｂへ冷媒を逃がすのである。

【００５３】以上に述べた各制御方法において、制御を
つかさどる要素、即ち、空調制御手段を構成するものを
まとめたものを図４に示す。このように、空調制御手段
コントローラＣへ、電磁弁２６、高圧センサＳ１、低圧
センサＳ２、電子膨張弁１４ａ・１４ｂ・１４ｃ・１
４、及び電動三方弁３２からの情報を入力し、ファン回
転数制御手段であるモーター６１・６２・６３及びエン
ジンの回転数を制御するエンジンコントローラＥを制御
する構成としている。

【００５４】次に、フローチャートを用いて、冷房運転
時及び暖房運転時の触媒再生運転での第一〜第六の制御
方法を適用する例について説明する。図５は、冷房運転
時における触媒再生運転のフローチャートである。ま
ず、室内要求負荷と、エンジン負荷を検出し、エンジン
負荷が再生運転出力であるかを判断する。エンジン負荷
が再生運転出力でない場合には、冷却ファンの回転数を
減少させる（Ｓ１２に示す第二制御方法）。これによ
り、エンジン負荷が上昇するが、この上昇においても、
再生運転出力にならない場合は、電子膨張弁１４ａ・１
４ｂの開度を狭くする（Ｓ１３に示す第三制御方法）。
これにより、エンジン負荷が上昇するが、この上昇にお
いても、再生運転出力にならない場合は、さらに、電動
三方弁３２の廃熱回収器１８側への開度を広げる（Ｓ１
４に示す第四制御方法）。これにより、エンジン負荷が
上昇するが、この上昇においても、再生運転出力になら
ない場合は、電子膨張弁１４ｄの開度を広くする（Ｓ１
５に示す第五制御方法）。

【００５５】以上のフローに従い、エンジン負荷を再生
運転出力まで上昇させる制御を行う。ここで、コンプレ
ッサ４の二次側の冷媒管２０の圧力を検出し、冷媒が高
圧になりすぎて圧力異常を検知した場合には、電磁弁２
６の開度を広げて、低圧側の冷媒管へ冷媒を逃がす（Ｓ
１６に示す第六制御方法）。

【００５６】以上のようにして、触媒再生運転を行う
が、Ｓ１２からＳ１５までの制御における順番は、図５
に示すフローチャートの流れに限定されるものではな
く、適宜、順番を入れ替えて行ってもよい。

【００５７】次に、図６は、暖房運転時における触媒再
生運転のフローチャートである。まず、室内要求負荷
と、エンジン負荷を検出し、エンジン負荷が再生運転出
力であるかを判断する。エンジン負荷が再生運転出力で
ない場合には、冷却ファンの回転数を減少させる（Ｓ２
２に示す第二制御方法）。これにより、エンジン負荷が
上昇するが、この上昇においても、再生運転出力になら
ない場合は、電動三方弁３２の廃熱回収器１８側への開
度を狭くする（Ｓ２４に示す第四制御方法）。

【００５８】以上のフローに従い、エンジン負荷を再生
運転出力まで上昇させる。ここで、コンプレッサ４の二
次側の冷媒管２０の圧力を検出し、冷媒が高圧になりす
ぎて圧力異常を検知した場合には、電子膨張弁１４ｃ又
は電磁弁２６の開度を広げて、低圧側の冷媒管へ冷媒を
逃がす（Ｓ２６に示す第三及び第六制御方法）。例え
ば、電子膨張弁１４ｃを全開にしても冷媒の圧力が高す
ぎる場合は、電磁弁２６の開度を広げるように制御を行
うのである。

【００５９】以上のようにして、触媒再生運転を行う
が、Ｓ２２からＳ２４までの制御における順番は、図６
に示すフローチャートの流れに限定されるものではな
く、適宜、順番を入れ替えて行ってもよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明は以上のごとく構成したので、次
のような効果を奏するのである。すなわち、請求項１に
記載のごとく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を排気系統に具備す
るエンジンヒートポンプの運転制御装置であって、硫黄
被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転の際に、室内側
の空調負荷に影響を与えることがないように、エンジン
負荷を適正にする制御が可能な空調負荷制御手段を有す
るので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を再生する必要が生じた際
に、室内側で冷房／暖房が効きすぎる、又は、コントロ
ールできなくなるといった不具合を発生させることな
く、触媒再生運転ができるようになる。

【００６１】また、請求項２に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、室外熱交換器を冷却する三個の冷却フ
ァンの回転数を独立して制御するファン回転数制御手段
からなるので、室外熱交換の冷房運転時での凝縮能力、
または、暖房運転時での蒸発能力を調整することができ
るようになり、延いては、エンジン負荷を調整すること
ができる。そして、エンジン負荷を再生運転出力まで上
昇させることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を再生する必
要が生じた際に、室内側で冷房／暖房が効きすぎる、又
は、コントロールできなくなるといった不具合を発生さ
せることなく、触媒再生運転ができるようになる。

【００６２】また、請求項３に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、室外熱交換器に流入する冷媒が通過す
る三系統の冷媒管に備える電子膨張弁で構成したので、
冷房運転時においては、電子膨張弁の開度を小さくし、
冷媒回路を流れる冷媒の流量を調節することにより、エ
ンジン負荷を調整することができる。そして、エンジン
負荷を再生運転出力まで上昇させることにより、ＮＯｘ
吸蔵還元触媒を再生する必要が生じた際に、室内側で冷
房／暖房が効きすぎる、又は、コントロールできなくな
るといった不具合を発生させることなく、触媒再生運転
ができるようになる。

【００６３】また、請求項４に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、コンプレッサの二次側の冷媒管に備え
る高圧センサと、廃熱回収器の一次側の冷媒管に備える
低圧センサと、エンジン冷却水をラジエータ側と廃熱回
収器側とに分配する電動三方弁とから構成したので、再
生触媒運転を行う際に、冷房運転時においては、室内熱
交換器から戻る冷媒に吸収させるエンジン冷却水の熱を
増加させ、一方、暖房運転時においては、エンジン冷却
水の熱を減少させる、即ち、冷媒とエンジン冷却水の間
での熱交換量を調節することが可能となる。該熱交換量
の調節により、冷媒の冷房能力／暖房能力に影響を与え
ることで、エンジン負荷の調節が可能となる。そして、
エンジン負荷を再生運転出力まで上昇させることによ
り、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を再生する必要が生じた際に、
室内側で冷房／暖房が効きすぎる、又は、コントロール
できなくなるといった不具合を発生させることなく、触
媒再生運転ができるようになる。

【００６４】また、請求項５に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、コンプレッサの二次側の冷媒管に備え
る高圧センサと、廃熱回収器の一次側の冷媒管に備える
低圧センサと、廃熱回収器の二次側の冷媒管に備える温
度センサと、廃熱回収器の一次側の冷媒管とリキッドレ
シーバを通じる冷媒回路に備える電子膨張弁とから構成
したので、冷房運転時において、廃熱回収機に流れる冷
媒の圧力を調整し、エンジンの負荷を再生運転出力まで
増加させることができるようになる。そして、エンジン
負荷を再生運転出力まで上昇させることにより、ＮＯｘ
吸蔵還元触媒を再生する必要が生じた際に、室内側で冷
房／暖房が効きすぎる、又は、コントロールできなくな
るといった不具合を発生させることなく、触媒再生運転
ができるようになる。

【００６５】また、請求項６に記載のごとく、前記空調
負荷制御手段は、コンプレッサの二次側の冷媒管に備え
る高圧センサと、該冷媒管より分岐させたバイパス冷媒
管と、該バイパス冷媒管に備える電磁弁とから構成した
ので、触媒再生運転の際に、エンジンの負荷が上昇し、
コンプレッサから圧出される冷媒の圧力が上昇しすぎて
しまった場合に、バイパス冷媒管より、圧力を逃がし
て、圧力異常を回避することができる。

【００６６】また、請求項７に記載のごとく、請求項１
乃至６のいずれかに記載のエンジンヒートポンプの制御
装置を用い、空調負荷制御手段により、エンジンにかか
る負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の
再生を行うので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を再生する必要が
生じた際に、空調負荷制御手段により、エンジンの負荷
を再生運転出力まで上昇させることで、室内側で冷房／
暖房が効きすぎる、又は、コントロールできなくなると
いった不具合を発生させることなく、触媒再生運転がで
きる。

【００６７】また、請求項８に記載のごとく、請求項２
に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エン
ジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵
還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時において、
高圧センサ値が所定値よりも低い場合は、ファン回転数
制御手段により、第一冷却ファン、第二冷却ファンの回
転数の減少、第三冷却ファンの停止、第二冷却ファンの
停止、第一冷却ファンの回転数の減少、の順に回転数を
制御し、暖房運転時において、低圧センサ値が所定値よ
りも高い場合は、ファン回転数制御手段により、第一冷
却ファン、第二冷却ファンの回転数の減少、第三冷却フ
ァンの停止、第二冷却ファンの停止、第一冷却ファンの
回転数の減少、の順に回転数を制御するので、冷房運転
時では、室外熱交換の凝縮能力を低減し、暖房運転時で
は、室外熱交換の蒸発能力を低減させ、エンジン負荷を
再生運転出力まで増加させることができる。こうして、
室内側で冷房／暖房が効きすぎる、又は、コントロール
できなくなるといった不具合を発生させることなく、触
媒再生運転が可能となるのである。

【００６８】また、請求項９に記載のごとく、請求項３
に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エン
ジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵
還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時において、
高圧センサ値が所定値よりも低い場合は、電子膨張弁の
開度を小さくするので、冷媒回路を流れる冷媒の流量を
減少させて、エンジン負荷を再生運転出力まで増加させ
ることができる。こうして、室内側で冷房／暖房が効き
すぎる、又は、コントロールできなくなるといった不具
合を発生させることなく、触媒再生運転が可能となるの
である。

【００６９】また、請求項１０に記載のごとく、請求項
４に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エ
ンジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸
蔵還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時では、低
圧センサ値が所定値よりも低い場合に、電動三方弁によ
り、廃熱回収器側へのエンジン冷却水を増加させ、暖房
運転時では、低圧センサ値が所定値よりも高い場合に、
電動三方弁により、廃熱回収器側へのエンジン冷却水を
減少させるので、冷房運転時において、室内熱交換器か
ら戻る冷媒に、エンジン冷却水の熱を吸収させ冷媒を完
全に気化させ、冷媒の冷房能力を減少させることができ
る。一方、暖房運転時において、室内熱交換器から戻る
冷媒によるエンジン冷却水の熱の吸収を減少させ、冷媒
の気化を妨げるようにして、冷媒の暖房能力を減少させ
ることができる。こうして、冷媒の冷房能力／暖房能力
を減少させ、該減少を補うべく、エンジン負荷を再生運
転出力まで増加させることができるようになる。即ち、
室内側で冷房／暖房が効きすぎる、又は、コントロール
できなくなるといった不具合を発生させることなく、触
媒再生運転が可能となるのである。

【００７０】また、請求項１１に記載のごとく、請求項
５に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エ
ンジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸
蔵還元触媒の再生運転を行う際に、冷房運転時におい
て、電動三方弁が廃熱回収器側に開である場合に、温度
センサの温度と低圧センサの圧力値とを演算し、温度セ
ンサにおける冷媒過熱度を一定にするように、電子膨張
弁の開度を調節するので、冷媒管を通過する気化した冷
媒に、液体の冷媒を加えた場合において、冷媒の圧力上
昇がおきないように、エンジン負荷を増加させることが
できる。こうして、室内側で冷房／暖房が効きすぎる、
又は、コントロールできなくなるといった不具合を発生
させることなく、触媒再生運転が可能となるのである。

【００７１】また、請求項１２に記載のごとく、請求項
６に記載のエンジンヒートポンプの制御装置を用い、エ
ンジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒したＮＯｘ吸
蔵還元触媒の再生運転を行う際において、電磁弁の開度
を調節し、コンプレッサの二次側の冷媒管の高圧冷媒
を、バイパス冷媒管を通して低圧側の冷媒管へ逃がすの
で、触媒再生運転において、冷媒回路で圧力異常が生じ
た場合にも、該圧力異常を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は冷房運転時の冷媒回路図である。

【図２】同じく暖房運転時の冷媒回路図である。

【図３】同じくエンジン冷却水回路図である。

【図４】空調制御手段の構成図である。

【図５】冷房運転時の触媒再生運転の制御方法の例を示
すフローチャートである。

【図６】同じく暖房運転時におけるフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１エンジンヒートポンプ４コンプレッサ１７冷媒管１８廃熱回収器２０冷媒管５１第一冷却ファン５２第二冷却ファン５３第三冷却ファン６１モーター６２モーター６３モーターＳ１高圧センサＳ２低圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000221834 東邦瓦斯株式会社愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 (72)発明者大田良和大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内 (72)発明者西本京太郎大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内 (72)発明者佐藤博亮大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内 (72)発明者松林昌吾大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内 (72)発明者岡部健大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内 (72)発明者松井徹東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者横山武東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者中村卓東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者鶴岡浩大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者伏見孝司大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者横山晃太大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者舘祐成愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者谷口圭仁愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 3G091 AA06 AA12 AB06 BA11 CA00 EA03 EA04 HB00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＮＯｘ吸蔵還元触媒を排気系統に具備す
るエンジンヒートポンプの運転制御装置であって、硫黄
被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転の際に、室内側
の空調負荷に影響を与えることがないように、エンジン
負荷を適正にする制御が可能な空調負荷制御手段を有す
るエンジンヒートポンプの制御装置。
【請求項２】前記空調負荷制御手段は、室外熱交換器
を冷却する三個の冷却ファンの回転数を独立して制御す
るファン回転数制御手段からなる請求項１に記載のエン
ジンヒートポンプの制御装置。
【請求項３】前記空調負荷制御手段は、室外熱交換器
に流入する冷媒が通過する三系統の冷媒管に備える電子
膨張弁で構成した請求項１に記載のエンジンヒートポン
プの制御装置。
【請求項４】前記空調負荷制御手段は、コンプレッサ
の二次側の冷媒管に備える高圧センサと、廃熱回収器の
一次側の冷媒管に備える低圧センサと、エンジン冷却水
をラジエータ側と廃熱回収器側とに分配する電動三方弁
とから構成した請求項１に記載のエンジンヒートポンプ
の制御装置。
【請求項５】前記空調負荷制御手段は、コンプレッサ
の二次側の冷媒管に備える高圧センサと、廃熱回収器の
一次側の冷媒管に備える低圧センサと、廃熱回収器の二
次側の冷媒管に備える温度センサと、廃熱回収器の一次
側の冷媒管とリキッドレシーバを通じる冷媒回路に備え
る電子膨張弁とから構成した請求項１に記載のエンジン
ヒートポンプの制御装置。
【請求項６】前記空調負荷制御手段は、コンプレッサ
の二次側の冷媒管に備える高圧センサと、該冷媒管より
分岐させたバイパス冷媒管と、該バイパス冷媒管に備え
る電磁弁とから構成した請求項１に記載のエンジンヒー
トポンプの制御装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載のエン
ジンヒートポンプの制御装置を用い、空調負荷制御手段
により、エンジンにかかる負荷を増加させ、硫黄被毒し
たＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生を行うエンジンヒートポン
プの制御方法。
【請求項８】請求項２に記載のエンジンヒートポンプ
の制御装置を用い、エンジンにかかる負荷を増加させ、
硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転を行う際
に、冷房運転時において、高圧センサ値が所定値よりも
低い場合は、ファン回転数制御手段により、第一冷却フ
ァン、第二冷却ファンの回転数の減少、第三冷却ファン
の停止、第二冷却ファンの停止、第一冷却ファンの回転
数の減少、の順に回転数を制御し、暖房運転時におい
て、低圧センサ値が所定値よりも高い場合は、ファン回
転数制御手段により、第一冷却ファン、第二冷却ファン
の回転数の減少、第三冷却ファンの停止、第二冷却ファ
ンの停止、第一冷却ファンの回転数の減少、の順に回転
数を制御するエンジンヒートポンプの制御方法。
【請求項９】請求項３に記載のエンジンヒートポンプ
の制御装置を用い、エンジンにかかる負荷を増加させ、
硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転を行う際
に、冷房運転時において、高圧センサ値が所定値よりも
低い場合は、電子膨張弁の開度を小さくするエンジンヒ
ートポンプの制御方法。
【請求項１０】請求項４に記載のエンジンヒートポン
プの制御装置を用い、エンジンにかかる負荷を増加さ
せ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転を行う
際に、冷房運転時では、低圧センサ値が所定値よりも低
い場合に、電動三方弁により、廃熱回収器側へのエンジ
ン冷却水を増加させ、暖房運転時では、低圧センサ値が
所定値よりも高い場合に、電動三方弁により、廃熱回収
器側へのエンジン冷却水を減少させるエンジンヒートポ
ンプの制御方法。
【請求項１１】請求項５に記載のエンジンヒートポン
プの制御装置を用い、エンジンにかかる負荷を増加さ
せ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転を行う
際に、冷房運転時において、電動三方弁が廃熱回収器側
に開である場合に、温度センサの温度と低圧センサの圧
力値とを演算し、温度センサにおける冷媒過熱度を一定
にするように、電子膨張弁の開度を調節するエンジンヒ
ートポンプの制御方法。
【請求項１２】請求項６に記載のエンジンヒートポン
プの制御装置を用い、エンジンにかかる負荷を増加さ
せ、硫黄被毒したＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生運転を行う
際において、電磁弁の開度を調節し、コンプレッサの二
次側の冷媒管の高圧冷媒を、バイパス冷媒管を通して低
圧側の冷媒管へ逃がすエンジンヒートポンプの制御方
法。