JP2003161541A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスエンジンの駆動力を用いて発電してガス
エンジンを高エンジン効率にて駆動しながら、ヒートポ
ンプの負荷の変動に伴ってガスエンジンの回転速度が増
減される場合でも適切に発電し得るヒートポンプ装置を
提供する。 【解決手段】 ガスエンジン２にて駆動される誘導電動
機３０とその誘導電動機３０の発電のために励磁用交流
電圧を出力する電動機側インバータ３３とを備える発電
手段Ｇと、その発電手段Ｇにて発電される直流電力を交
流電力に変換する補機側インバータ３４とが設けられ、
運転制御手段１４が、電動機側インバータ３３が出力す
る励磁用交流電圧の周波数を誘導電動機３０を発電機能
させることが可能な周波数に調節制御する状態で、ガス
エンジン２にて誘導電動機３０を圧縮機１と同時に駆動
し且つ発電手段Ｇにて発電された直流電力を補機側イン
バータ３４にて交流電力に変換して補機に供給するよう
に運転を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプにお
ける圧縮機がガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかるヒートポンプ装置において、従
来、ガスエンジンにて駆動される誘導電動機を設け、ガ
スエンジンにて、圧縮機を駆動しながら、それと合わせ
て前記誘導電動機を交流発電機として機能させるように
駆動し、その誘導電動機にて発電される交流電力を整流
器にて直流電力に変換して、その直流電力をヒートポン
プにおける電動式の補機に供給するように構成したもの
があった。つまり、圧縮機を駆動するガスエンジンの駆
動力を有効利用して、前記誘導電動機を交流発電機とし
て機能させるように駆動して、ガスエンジンを高エンジ
ン効率にて駆動するのを可能にしたものである。ここ
で、誘導電動機を交流発電機として機能させるには、誘
導電動機に外部から誘導電動機の回転速度よりも低い周
波数の励磁用交流電圧を供給する必要があるが、上記従
来のヒートポンプ装置では、誘導電動機を交流発電機と
して機能させるための駆動方法については記載されてい
ない（例えば、特許文献１参照。）。

【０００３】

【特許文献１】特開２００１−２７２１３５号公報

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ヒートポン
プ装置においては、ヒートポンプに対する負荷の変動に
伴って、ガスエンジンの回転速度が増減される場合があ
る。例えば、ヒートポンプに対する負荷に応じて圧縮機
の回転速度を調整するために、ガスエンジンの回転速度
を増減調整する場合がある。あるいは、ガスエンジンを
定格回転速度で運転する状態で、ヒートポンプに対する
負荷に応じて変速装置にて圧縮機の回転速度を増減調整
する場合においても、圧縮機の回転速度の増減調整に起
因する負荷変動により、ガスエンジンの回転速度が増減
される場合がある。上記従来のヒートポンプ装置におい
て、誘導電動機を交流発電機として機能させるための構
成として、例えば、商用電源にて、誘導電動機に励磁用
交流電圧を供給して、誘導電動機を交流発電機として機
能させるように構成することが考えられる。従来では、
商用電源から単純に一定の周波数の励磁用交流電圧を誘
導電動機に供給するものとすると、ヒートポンプに対す
る負荷の変動に伴うガスエンジンの回転速度の増減に伴
って、そのガスエンジンにて駆動される誘導電動機の回
転速度が増減変化すると、誘導電動機を交流発電機とし
て適切に機能させることができなくなる場合があるとい
う問題があった。又、励磁用交流電圧の周波数が可変で
あったとしても、産業上の利用の観点からはその周波数
制御方法が最も重要であり、この方法が確立されていな
い限りは実現できないこととなる。即ち、発電が可能に
なったとしてもその発電は成り行きであり、所望の電力
を得ることはできないという問題があった。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ガスエンジンの駆動力を用いて
発電してガスエンジンを高エンジン効率にて駆動しなが
ら、ヒートポンプに対する負荷の変動に伴ってガスエン
ジンの回転速度が増減される場合においても適切に発電
し得るヒートポンプ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載のヒートポンプ装置は、ヒートポンプに
おける圧縮機がガスエンジンにて駆動されるものであっ
て、前記ガスエンジンにて駆動される誘導電動機とその
誘導電動機の発電のために励磁用交流電圧を出力する電
動機側インバータとを備える発電手段と、その発電手段
にて発電される直流電力を交流電力に変換する補機側イ
ンバータとが設けられ、運転を制御する運転制御手段
が、前記電動機側インバータが出力する励磁用交流電圧
の周波数を前記誘導電動機を発電機能させることが可能
な周波数に調節制御する状態で、前記ガスエンジンにて
前記誘導電動機を前記圧縮機と同時に駆動し且つ前記発
電手段にて発電された直流電力を前記補機側インバータ
にて交流電力に変換して前記ヒートポンプにおける電動
式の補機に供給するように運転を制御するように構成さ
れている点を特徴構成とする。即ち、運転制御手段によ
り、電動機側インバータが出力する励磁用交流電圧の周
波数が誘導電動機を発電機能させることが可能な周波数
に調節制御される状態で、ガスエンジンにて誘導電動機
が圧縮機と同時に駆動され且つ発電手段にて発電された
直流電力が補機側インバータにて交流電力に変換されて
ヒートポンプにおける電動式の補機に供給されるように
運転が制御される。つまり、ヒートポンプに対する負荷
の変動に伴ってガスエンジンの回転速度が増減される
と、そのガスエンジンにて駆動される誘導電動機の回転
速度が増減変化することになるが、その誘導電動機の回
転速度の変化に応じて、電動機側インバータが出力する
励磁用交流電圧の周波数が誘導電動機を発電機能させる
ことが可能な周波数に調節制御されるので、ヒートポン
プに対する負荷の変動に伴うガスエンジンの回転速度の
増減にかかわらず、発電手段にて適切に発電させること
が可能となる。説明を加えると、ガスエンジンにて駆動
される誘導電動機の回転速度をＭｆ（Ｈｚ換算したも
の）とし、電動機側インバータが出力する励磁用交流電
圧の周波数をＰ１ｆ（Ｈｚ）とし、誘導電動機の極数を
Ｎとすると、Ｍｆ＞（Ｐ１ｆ／Ｎ）×２の関係を維持す
るように、誘導電動機の回転速度Ｍｆの変動に応じて、
励磁用交流電圧の周波数Ｐ１ｆを調整することにより、
誘導電動機をその回転速度の変動にかかわらず適正に発
電機能させることが可能となるのである。そして、ガス
エンジン回転速度の増減にかかわらず適正に発電機能す
る発電手段の発電直流電力が、補機側インバータにて交
流電力に変換されて、電動式の補機に供給される。従っ
て、ガスエンジンの駆動力を用いて発電してガスエンジ
ンを高エンジン効率にて駆動しながら、ヒートポンプに
対する負荷の変動に伴ってガスエンジンの回転速度が増
減される場合においても適切に発電し得るヒートポンプ
装置を提供することができるようになった。

【０００７】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
ヒートポンプ装置は、請求項１において、前記運転制御
手段は、前記発電手段の直流出力電圧が設定電圧になる
ように前記発電手段を制御するように構成されている点
を特徴構成とする。即ち、運転制御手段により、発電手
段の直流出力電圧が設定電圧になるように発電手段が制
御される。つまり、直流出力電圧が設定電圧になるよう
に発電手段が制御されることから、補機の消費電力の増
減に応じて、Ｐ（電力）＝Ｖ（一定電圧）×Ｉ（電流）
の特性に従って、前記補機側インバータが必要とする電
流を出力するように前記電動機側インバータの発電出力
を制御することになるので、発電手段により、補機の消
費電力に対して過不足なく発電する状態で、ガスエンジ
ンの余力を十分に用いて発電することが可能となり、ガ
スエンジンを一段と高エンジン効率にて駆動することが
可能となる。又、発電手段の直流出力電圧が設定電圧に
なるように制御されるので、内部の電気回路に印加され
る電圧が高くなり過ぎるのを防止することができるよう
になり、もって、内部の電気回路の耐電圧を低くするこ
とが可能となって、ヒートポンプ装置を低廉化すること
が可能となる。従って、ガスエンジンを一段と高エンジ
ン効率にて駆動することが可能となると共に、ヒートポ
ンプ装置の低廉化が可能となる。

【０００８】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
ヒートポンプ装置は、請求項１において、前記運転制御
手段は、前記補機の消費電力に応じて前記発電手段の出
力電力を調整するように前記発電手段を制御するように
構成され、外部交流電源からの交流電力を整流する整流
器が、前記補機の消費電力のうち前記発電手段の出力電
力を越える超過分を前記外部交流電源にて補うように、
整流した直流電力を前記発電手段にて発電された直流電
力に加えるように構成されている点を特徴構成とする。
即ち、運転制御手段により、補機の消費電力に応じて発
電手段の出力電力を調整するように発電手段が制御さ
れ、補機の消費電力が発電手段の出力電力を超過する
と、外部交流電源からの交流電力が整流器にて整流され
て、発電手段にて発電された直流電力に加えられて、補
機に供給されることになり、補機の消費電力のうち発電
手段の出力電力を越える超過分（以下、単に発電出力超
過分と略記する場合がある）が、外部交流電源にて補わ
れる。つまり、ガスエンジンにて誘導電動機が圧縮機と
同時に駆動されるものであることから、ヒートポンプに
対する負荷によって、発電手段にまわせるガスエンジン
の余力が少なくなったり、無くなったりしても、発電出
力超過分が、外部交流電源にて補われるので、ガスエン
ジンの余力を有効利用して発電した電力を補機に供給す
ることにより、外部交流電源の消費を少なくして、ラン
ニングコストの低廉化を図りながら、ヒートポンプ装置
を適切に運転することが可能となる。しかも、発電出力
超過分が外部交流電源にて補われるので、発電手段とし
て、不必要に高能力のものを設置する必要がなくなり、
又、外部交流電源として商用電源を用いる場合には、商
用電源からの交流電力が整流器にて整流された後、発電
手段にて発電された直流電力に加えられるようになって
いるので、発電電力が商用電源に逆流することが無く、
電力系統連系技術要件ガイドラインに定められた多種の
保護機能が不要となる。つまり、発電手段として不必要
に高能力のものを設置する必要がないこと、及び、電力
系統連系技術要件ガイドラインに定められた多種の保護
機能が不要となることの相乗作用により、ヒートポンプ
装置の低廉化が可能となる。従って、装置価格及びラン
ニングコストの低廉化を図ることができるようになっ
た。

【０００９】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
ヒートポンプ装置は、請求項３において、前記運転制御
手段は、前記補機の消費電力に応じた前記発電手段の出
力電力の調整として、発電能力に余裕があるときには、
前記発電手段の直流出力電圧を前記整流器にて整流され
た後の前記外部交流電源の直流入力電圧よりも高くし、
且つ、発電能力に余裕が無いときには、前記発電手段の
直流出力電圧が低下することを許容する形態で、前記発
電手段を制御するように構成されている点を特徴構成と
する。即ち、運転制御手段により、補機の消費電力に応
じた発電手段の出力電力の調整として、発電能力に余裕
があるときには、発電手段の直流出力電圧を整流器にて
整流された後の外部交流電源の直流入力電圧よりも高く
し、且つ、発電能力に余裕が無いときには、発電手段の
直流出力電圧が低下することを許容する形態で、発電手
段が制御される。ちなみに、発電能力とは、ガスエンジ
ンの余力を用いて発電手段にて発電することができる能
力から判断される発電可能な能力である。つまり、ガス
エンジンに余力があっても、発電手段の発電が限界にな
れば、発電能力に余裕が無いと判断され、発電手段の発
電に余裕があっても、ガスエンジンに余力が無ければ、
発電能力に余裕が無いと判断される。つまり、補機の消
費電力に対して発電能力に余裕があるときには、発電手
段の直流出力電圧を整流器にて整流された後の外部交流
電源の直流入力電圧よりも高くするように、発電手段が
制御されるので、外部交流電源からの電力供給が阻止さ
れる状態で、補機の消費電力の増減に応じて、Ｐ（電
力）＝Ｖ（一定電圧）×Ｉ（電流）の特性に従って、前
記補機側インバータが必要とする電流を出力するように
前記電動機側インバータの発電出力を制御することとな
り、発電手段により、補機の消費電力に対して過不足な
く発電する状態で、補機の消費電力に応じて、発電能力
の上限に至るまで安定して発電することが可能となり、
ガスエンジンを一段と高エンジン効率にて駆動すること
が可能となる。そして、補機の消費電力に対して発電能
力に余裕が無いときには出力電力Ｐが頭打ちとなること
から、Ｐ（一定電力）＝Ｖ（電圧）×Ｉ（電流）の関係
に従い、補機側インバータが必要とする電流を出力する
には電圧を一定に保つことができなくなるため、発電手
段の直流出力電圧が低下することを許容する形態で発電
手段が制御されるので、発電手段の直流出力電圧が前記
外部交流電源の直流入力電圧まで低下し、この時点で、
Ｐ（一定電力）＝Ｖ（一定電圧、即ち、外部交流電源の
直流入力電圧）×Ｉ（電流）の関係に従い、補機の消費
電力に対して発電能力までは発電手段より供給され、発
電手段の出力電力が不足する分のみが外部交流電源から
の交流電力が整流器にて整流されて、発電手段にて発電
された直流電力に加えられて、補機に供給されることに
なり、発電出力超過分が外部交流電源にて補われる。
又、発電手段の直流出力電圧が設定電圧以下となるよう
に制御されるので、内部の電気回路に印加される電圧が
高くなり過ぎるのを防止することができるようになり、
もって、内部の電気回路の耐電圧を低くすることが可能
となって、ヒートポンプ装置を低廉化することが可能と
なる。従って、ガスエンジンを一段と高エンジン効率に
て駆動することが可能となると共に、ヒートポンプ装置
の低廉化が可能となる。

【００１０】〔請求項５記載の発明〕請求項５に記載の
ヒートポンプ装置は、請求項３において、前記運転制御
手段は、前記補機の消費電力に応じた前記発電手段の出
力電力の調整として、発電能力に余裕があるときには、
前記発電手段の出力電力と前記補機の消費電力とを比較
して、出力電力が前記補機の消費電力の全て又は大部分
に相当する電力となるようにし、且つ、発電能力に余裕
が無いときには、出力電力が前記補機の消費電力の全て
又は大部分に相当する電力よりも低下することを許容す
る形態で、前記発電手段を制御するように構成されてい
る点を特徴構成とする。即ち、運転制御手段により、補
機の消費電力に応じた発電手段の出力電力の調整とし
て、発電能力に余裕があるときには、発電手段の出力電
力と補機の消費電力とを比較して、出力電力が補機の消
費電力の全て又は大部分に相当する電力となるように
し、且つ、発電能力に余裕が無いときには、出力電力が
補機の消費電力の全て又は大部分に相当する電力よりも
低下することを許容する形態で、発電手段が制御され
る。つまり、補機の消費電力に対して発電能力に余裕が
あるときには、発電手段の出力電力と補機の消費電力と
を比較して、出力電力が補機の消費電力の全て又は大部
分に相当する電力となるように、発電手段が制御される
ことから、補機の消費電力に応じて、発電能力の上限又
は略上限に至るまで安定して発電することが可能とな
り、ガスエンジンを一段と高エンジン効率にて駆動する
ことが可能となる。そして、補機の消費電力に対して発
電能力に余裕が無いときには、出力電力が補機の消費電
力の全て又は大部分に相当する電力よりも低下すること
を許容する形態で、発電手段が制御されるので、補機の
消費電力に対して発電手段の出力電力が不足する分が、
外部交流電源からの交流電力が整流器にて整流されて、
発電手段にて発電された直流電力に加えられて、補機に
供給されることになり、発電出力超過分が外部交流電源
にて補われる。又、補機の消費電力に対して発電能力に
余裕がないときは勿論のこと、余裕があるときも、発電
手段にて、その出力電力が補機の消費電力以下になるよ
うに発電されて、発電手段の出力電力が補機の消費電力
よりも高くなることが防止されることになるので、直流
電圧の上昇が抑えられ、内部の電気回路における耐電圧
を低くすることが可能となり、ヒートポンプ装置の低廉
化を図ることが可能となる。ちなみに、発電手段の出力
電力が補機の消費電力よりも高くなると、内部の電気回
路に印加される電圧が高くなり易いので、耐電圧を高く
する必要があり、ヒートポンプ装置の価格の高騰化の原
因となる。従って、ガスエンジンを一段と高エンジン効
率にて駆動することが可能となると共に、ヒートポンプ
装置の低廉化が可能となる。

【００１１】〔請求項６記載の発明〕請求項６に記載の
ヒートポンプ装置は、請求項３〜５のいずれかにおい
て、前記運転制御手段は、運転開始指令に基づいて、前
記誘導電動機を前記外部交流電源にて力行運転させて前
記ガスエンジンを始動させるように構成されている点を
特徴構成とする。即ち、運転開始指令に基づいて、運転
制御手段により、誘導電動機が外部交流電源にて力行運
転されて、そのように力行運転される誘導電動機により
ガスエンジが回転されて、ガスエンジンが始動させられ
る。つまり、外部交流電源からの交流電力が整流器にて
整流されて、電動機側インバータに入力され、その入力
直流電力が電動機側インバータにて交流に変換されて、
その変換された交流電力にて誘導電動機が力行運転され
て、ガスエンジが始動させられる。従って、ガスエンジ
ンの余力を利用して補機に電力を供給すべく発電するよ
うに設けた誘導電動機を、ガスエンジンのスタータとし
て兼用するようにして、ガスエンジンの始動用として、
スタータを別個に設ける必要がないようにしているの
で、ヒートポンプ装置の価格の低廉化が可能となる。

【００１２】〔請求項７記載の発明〕請求項７に記載の
ヒートポンプ装置は、請求項６において、前記運転制御
手段は、運転開始指令に基づいて、先ず、前記補機に対
して前記外部交流電源から電力を漸増させる状態で給電
して前記補機の運転を開始し、続いて、前記誘導電動機
を前記外部交流電源にて力行運転させて前記ガスエンジ
ンを始動させるように構成されている点を特徴構成とす
る。即ち、運転開始指令に基づいて、運転制御手段によ
り、先ず、補機に対して外部交流電源から電力が漸増さ
れる状態で給電されて、補機の運転が開始され、続い
て、誘導電動機が外部交流電源にて力行運転されて、そ
のように力行運転される誘導電動機によりガスエンジが
回転されて、ガスエンジンが始動させられる。つまり、
電動機を用いた補機の場合、回転速度が漸増する状態、
所謂、ソフトスタートにて運転が開始させられるので、
突入電流を防止することが可能となって、遮断器容量の
低減、配電系統容量の低減による初期費用の低廉化に加
え、配電系統の電圧変動を小さくすることが可能とな
る。又、ガスエンジンの余力を利用して補機に電力を供
給すべく発電するように設けた誘導電動機を、ガスエン
ジンのスタータとして兼用するようにして、ガスエンジ
ンの始動用として、スタータを別個に設ける必要がない
ようにしている。従って、装置価格及びランニングコス
トの低廉化を図ることができるようになった。

【００１３】〔請求項８記載の発明〕請求項８に記載の
ヒートポンプ装置は、請求項４〜７のいずれかにおい
て、前記運転制御手段は、発電能力に余裕が無いときに
は、発電可能な能力に合わせて前記発電手段の発電出力
を調整し、且つ、その調整により発電出力が零又はそれ
に近くなった状態において前記ガスエンジンの出力に余
裕が無いときには、前記誘導電動機を前記外部交流電源
にて力行運転させるように前記発電手段を制御するよう
に構成されている点を特徴構成とする。即ち、運転制御
手段により、発電能力に余裕が無いときには、発電可能
な能力に合わせて発電手段の発電出力が調整され、且
つ、その調整により発電出力が零又はそれに近くなった
状態においてガスエンジンの出力に余裕が無いときに
は、誘導電動機を外部交流電源にて力行運転させるよう
に発電手段が制御される。つまり、ガスエンジンの出力
がヒートポンプに対する負荷に応じて増減調整され、ヒ
ートポンプに対する負荷が大きくなると、発電手段によ
る発電に回せるガスエンジンの余力が少なくなり、それ
に伴って、負荷の消費電力に対して、発電能力に余裕が
なくなると、発電可能な能力に合わせて発電手段の発電
出力が調整される。そして、その調整により発電出力が
零又はそれに近くなった状態においてガスエンジンの出
力に余裕がないとき、即ち、ガスエンジンの出力がヒー
トポンプに対する負荷に対応しきれなくなると、誘導電
動機が外部交流電源にて力行運転されて、そのように力
行運転される誘導電動機により、ガスエンジンの回転が
補助されるので、ヒートポンプの出力が増加して、負荷
に対応することが可能となる。従って、ガスエンジンの
出力に余裕があるときには、その余力を利用して発電手
段にて適正に発電でき、ガスエンジンの出力に余裕がな
いときには、発電手段を構成する誘導電動機を用いて、
ガスエンジンの回転を補助して、ヒートポンプの出力を
増大することができるようになった。

【００１４】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、図面に基
づいて、本発明の第１実施形態を説明する。図１に示す
ように、ヒートポンプ装置は、例えば空調装置用として
用いる場合に、空調対象室内に設置する室内機Ｕｉと、
屋外等の空調対象室外に設置する室外機Ｕｏと、ヒート
ポンプ装置の各種制御指令を指令するリモコン操作部Ｒ
とから構成し、ヒートポンプＨＰを構成する各機器を室
内機Ｕｉと室外機Ｕｏとにわたって組み付けてある。

【００１５】室外機Ｕｏには、圧縮機１と、その圧縮機
１を駆動するガスエンジン２と、冷房運転と暖房運転と
の切換等による冷媒流れ方向の切り換えにより凝縮器と
して機能する状態と蒸発器として機能する状態とに切り
換わる室外用熱交換器３と、膨張弁４と、アキュムレー
タ５と、冷媒通流経路切り換え用の四方弁６と、ガスエ
ンジン２を冷却するエンジンジャケット２ｊに冷却水を
循環供給する冷却水ポンプ７と、ガスエンジン２の排ガ
スの保有熱を冷却水に回収する排ガス用熱交換器８と、
冷却水の保有熱を冷媒に回収する冷媒加熱用熱交換器９
と、冷却水の保有熱を放熱する放熱器１０と、冷却水通
流経路切り換え用の三方弁１１と、室外用熱交換器３及
び放熱器１０に対して外気等の熱交換用空気を通風する
３台の室外用送風機１２と、エンジンルームに通風する
エンジンルーム用送風機１３と、ヒートポンプＨＰにお
ける後述する電動式の補機に駆動電力を供給する給電部
Ｃと、ヒートポンプ装置の各種制御を司るメインコント
ローラ１４等を設けてある。

【００１６】室内機Ｕｉには、冷媒流れ方向の切り換え
により室外用熱交換器３とは逆に蒸発器として機能する
状態と凝縮器として機能する状態とに切り換わる室内用
熱交換器１５、その室内用熱交換器１５に室内気等の熱
交換用の空気を通風する室内用送風機１６、その室内用
送風機１６にて吸込まれる空調対象室の空気の温度を検
出する室温センサ３６、及び、リモコン操作部Ｒからの
送信信号を受信する機能を備えると共に室内機Ｕｉの制
御を司る室内機用コントローラ１７等を設けてある。

【００１７】所定の循環経路で冷媒を循環させるよう
に、圧縮機１、四方弁６、室外用熱交換器３、膨張弁
４、室内用熱交換器１５、冷媒加熱用熱交換器９及びア
キュムレータ５を冷媒流路１８にて接続してある。冷媒
の循環経路について説明を加える。冷房運転時には、四
方弁６を、圧縮機１から吐出される高圧気相冷媒が室外
用熱交換器３に対して送出され、室内用熱交換器１５か
ら送出される低圧気相冷媒がアキュムレータ５に対して
送出される冷房運転流路状態に切り換えて、圧縮機１か
ら吐出される高圧気相冷媒が、四方弁６を介して凝縮器
として機能する室外用熱交換器３に供給されて、その室
外用熱交換器３において室外用送風機１２による通風空
気との熱交換により凝縮し、その凝縮した液相冷媒が膨
張弁４を介して蒸発器として機能する室内用熱交換器１
５に供給されて、その室内用熱交換器１５において室内
用送風機１６による通風空気との熱交換により蒸発し、
その蒸発した低圧気相冷媒が四方弁６及びアキュムレー
タ５を介して圧縮機１に戻るように冷媒が循環する循環
経路を形成するようにしてある。

【００１８】又、暖房運転時には、四方弁６を、圧縮機
１から吐出される高圧気相冷媒が室内用熱交換器１５に
対して送出され、室外用熱交換器３から送出される低圧
気相冷媒がアキュムレータ５に対して送出される暖房運
転流路状態に切り換えて、圧縮機１から吐出される高圧
気相冷媒が、四方弁６を介して凝縮器として機能する室
内用熱交換器１５に供給されて、その室内用熱交換器１
５において、室内用送風機１６による通風空気との熱交
換により凝縮し、その凝縮した液相冷媒が膨張弁４を介
して蒸発器として機能する室外用熱交換器３に供給され
て、その室外用熱交換器３において室外用送風機１２に
よる通風空気との熱交換により蒸発し、その蒸発した低
圧気相冷媒が四方弁６を通過後、冷媒加熱用熱交換器９
による加熱により完全に蒸発し、アキュムレータ５を介
して圧縮機１に戻るように冷媒が循環する循環経路を形
成するようにしてある。

【００１９】冷房運転時に、圧縮機１に戻る低圧気相冷
媒の圧力を検出すべく、低圧用冷媒圧力センサ３７ｄを
冷媒循環経路に設け、又、暖房運転時に、圧縮機１から
吐出される高圧気相冷媒の圧力を検出すべく、高圧用冷
媒圧力センサ３７ｕを設けてある。

【００２０】又、所定の経路で冷却水を循環させるよう
に、冷却水ポンプ７、排ガス用熱交換器８、エンジンジ
ャケット２ｊ、三方弁１１、放熱器１０、冷媒加熱用熱
交換器９を、冷却水流路１９にて接続してある。具体的
には、ヒートポンプ装置が冷房運転されるときに、冷却
水が排ガス用熱交換器８、エンジンジャケット２ｊ、放
熱器１０を記載順に順次巡って、冷却水の保有熱を放熱
器１０にて放熱させる放熱用循環経路を形成するよう
に、排ガス用熱交換器８、エンジンジャケット２ｊ、放
熱器１０を冷却水流路１９の主流路部分１９ｍにて接続
すると共に、その主流路部分１９ｍの排ガス用熱交換器
８の上流側におけるその排ガス用熱交換器８と放熱器１
０との間の箇所に、冷却水ポンプ７を設けてある。

【００２１】又、ヒートポンプ装置が暖房運転されると
きに、エンジンジャケット２ｊから流出した冷却水が放
熱器１０を迂回して、冷媒加熱用熱交換器９、排ガス用
熱交換器８を記載順に順次巡って、冷却水の保有熱を冷
媒加熱用熱交換器９にて冷媒に回収する排熱回収用循環
経路を形成するように、主流路部分１９ｍのエンジンジ
ャケット２ｊの下流側におけるそのエンジンジャケット
２ｊと放熱器１０との間の箇所に、三方弁１１を設ける
と共に、その三方弁１１と、主流路部分１９ｍにおける
放熱器１０と冷却水ポンプ７との間の箇所とを、冷却水
流路１９の排熱回収用流路部分１９ｃにて接続し、その
排熱回収用流路部分１９ｃに冷媒加熱用熱交換器９に設
けてある。そして、冷媒加熱用熱交換器９において、蒸
発器として機能する室外用熱交換器３からアキュムレー
タ５へ戻る冷媒を冷却水にて加熱して、効率を向上させ
ている。

【００２２】つまり、冷房運転時には、三方弁１１を、
冷却水が放熱用循環経路を通流する冷房運転流路状態に
切り換え、暖房運転時には、三方弁１１を、冷却水が排
熱回収用循環経路を通流する暖房運転流路状態に切り換
えることになる。

【００２３】更に、始動時等のように、冷却水の温度が
放熱開始用設定温度（例えば、６０°Ｃ）以下のとき
に、冷却水が放熱器１０及び冷媒加熱用熱交換器９を迂
回して、排ガス用熱交換器８、エンジンジャケット２ｊ
を順に巡る始動時用循環経路を形成するように、主流路
部分１９ｍにおけるエンジンジャケット２ｊと三方弁１
１との間の箇所に、サーモスタット式の温度制御弁２０
を設けると共に、その温度制御弁２０と、主流路部分１
９ｍにおける排熱回収用流路部分１９ｃの接続部と冷却
水ポンプ７との間の箇所とを、冷却水流路１９のバイパ
ス流路部分１９ｂにて接続してある。温度制御弁２０
は、冷却水の温度が前記放熱開始用設定温度以下の間
は、冷却水がバイパス流路部分１９ｂ側に通流するよう
に流路が切り換わり、冷却水の温度が前記放熱開始用設
定温度より高くなると、冷却水が主流路部分１９ｍ側に
通流するように流路が切り換わるように構成してある。

【００２４】ガスエンジン２には、都市ガス等のガス燃
料を供給する燃料供給路２１を接続し、その燃料供給路
２１には、ガスエンジン２への燃料供給を断続する開閉
弁２２、及び、ガスエンジン２への燃料供給量を調節す
る比例弁２３を介装してある。ヒートポンプ装置の出力
の調節は、比例弁２３により、ガスエンジン２への燃料
供給量を調節することにより行う。

【００２５】メインコントローラ１４と室内機用コント
ローラ１７とは、制御信号を互いに送受信する信号線２
４にて接続してある。メインコントローラ１４及び給電
部Ｃには、電線２５にて商用電源２６（例えば３相２０
０Ｖ）を接続して、室外機Ｕｏに給電し、室内機用コン
トローラ１７には電線２５にて商用電源２７（例えば単
相２００Ｖ）を接続して、室内機Ｕｉに給電するように
構成してある。

【００２６】上述のように室外機Ｕｏ及び室内機Ｕｉ夫
々に設けられてヒートポンプＨＰを構成する機器のう
ち、冷却水ポンプ７、室外用送風機１２、エンジンルー
ム用送風機１３、ガスエンジン１を始動させる点火プラ
グ（図示省略）を備えて構成した点火器２８、四方弁
６、三方弁１１、開閉弁２２及び比例弁２３等が、ヒー
トポンプＨＰの電動式の補機に相当する。

【００２７】図２に示すように、本発明においては、ガ
スエンジン２にて駆動される誘導電動機３０とその誘導
電動機３０の発電のために励磁用交流電圧を出力する電
動機側インバータ３３とを備える発電手段Ｇと、その発
電手段Ｇにて発電される直流電力を交流電力に変換する
補機側インバータ３４とを設け、メインコントローラ１
４を、電動機側インバータ３３が出力する励磁用交流電
圧の周波数を誘導電動機３０を発電機能させることが可
能な周波数に調節制御する状態で、ガスエンジン２にて
誘導電動機３０を圧縮機１と同時に駆動し且つ発電手段
Ｇにて発電された直流電力を補機側インバータ３４にて
交流電力に変換してヒートポンプＨＰにおける電動式の
補機うちの一部に供給するように運転を制御するように
構成してある。つまり、運転を制御する運転制御手段
は、メインコントローラ１４を用いて構成してある。

【００２８】図２に基づいて、発電手段Ｇ及び給電部Ｃ
について説明を加える。ガスエンジン２の回転軸と圧縮
器１の回転軸と誘導電動機３０の回転軸とを、ベルト３
１にて伝動連結してある。ガスエンジン２には、その回
転速度を検出するエンジン回転速度センサ３８ｅを設
け、誘導電動機３０には、その回転速度を検出する電動
機回転速度センサ３８ｇを設けてある。

【００２９】給電部Ｃは、前記の発電手段Ｇと、外部交
流電源としての商用電源２６からの交流電力を整流する
整流器３２と、整流器３２及び発電手段Ｇから直流電力
が供給されて、供給される直流電力を交流に変換する前
記の補機側インバータ３４と、その補機側インバータ３
４の交流出力部に並列接続されて、電力供給対象の補機
への給電を断続する複数のスイッチ３５とを備えて構成
し、メインコントローラ１４にて、電動機側インバータ
３３及び補機側インバータ３４夫々の作動を制御すると
共に、各スイッチ３５を開閉操作するように構成してあ
る。

【００３０】図３に、整流器３２及び電動機側インバー
タ３３夫々の回路構成を示す。図示は省略しているが、
補機側インバータ３４の回路構成は、電動機側インバー
タ３３の回路構成と同様である。

【００３１】図２に示すように、本第１実施形態では、
電動機側インバータ３３の回生電力（直流部）を検出す
る回生電力センサ３９ｒ、及び、補機側インバータ３４
の入力電力（直流部）を検出する補機入力電力センサ３
９ｉを設けてある。

【００３２】そして、各スイッチ３５に、給電部Ｃから
給電する対象の補機（以下、発電機駆動補機Ｓｇと称す
る場合がある）を接続して、補機側インバータ３４から
発電機駆動補機Ｓｇに給電するように構成してあるが、
本実施形態では、複数のスイッチ３４の夫々に、ヒート
ポンプＨＰの補機のうち、３台の室外用送風機１２、エ
ンジンルーム用送風機１３、冷却水ポンプ７及び点火器
２８の夫々を発電機駆動補機Ｓｇとして接続して、それ
ら発電機駆動補機Ｓｇに給電部Ｃから給電するようにし
てある。

【００３３】ちなみに、ヒートポンプＨＰの補機のう
ち、３台の室外用送風機１２、エンジンルーム用送風機
１３、冷却水ポンプ７及び点火器２８以外の、四方弁
６、三方弁１１、開閉弁２２及び比例弁２３等（図２に
おいては、その他補機Ｓｏにて示す）には、商用電源２
６から直接給電するように構成してある。

【００３４】メインコントローラ１４の制御構成につい
て説明を加える。メインコントローラ１４は、発電機駆
動補機Ｓｇの消費電力に応じて発電手段Ｇの出力電力を
調整するように、発電手段Ｇを制御するように構成し、
前記整流器３２は、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力のう
ち発電手段Ｇの出力電力を越える超過分を商用電源２６
にて補うように、整流した直流電力を発電手段Ｇにて発
電された直流電力に加えるように構成してある。そし
て、第１実施形態においては、メインコントローラ１４
は、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に応じた発電手段Ｇ
の出力電力の調整として、発電能力に余裕があるときに
は、発電手段Ｇの出力電力と発電機駆動補機Ｓｇの消費
電力とを比較して、出力電力が発電機駆動補機Ｓｇの消
費電力の大部分に相当する電力となるようにし、且つ、
発電能力に余裕が無いときには、出力電力が発電機駆動
補機Ｓｇの消費電力の大部分に相当する電力よりも低下
することを許容する形態で、発電手段Ｇを制御するよう
に構成してある。具体的には、メインコントローラ１４
は、発電手段Ｇの出力電力を、発電機駆動補機Ｓｇの消
費電力に応じて設定される所定の範囲になるように調整
すべく、電動機側インバータ３３の作動を制御する。

【００３５】又、メインコントローラ１４は、運転開始
指令に基づいて、先ず、電動機側インバータ３３を停止
させた状態で、補機側インバータ３４を運転開始させる
と共に補機側インバータ３４を出力周波数を漸増させる
ように制御することにより、発電機駆動補機Ｓｇに対し
て商用電源２６から電力を漸増させる状態で給電して発
電機駆動補機Ｓｇの運転を開始し、続いて、誘導電動機
３０を商用電源２６にて力行運転させるように電動機側
インバータ３３の作動を制御して、ガスエンジン２を始
動させる。つまり、メインコントローラ１４は、運転開
始指令に基づいて、先ず、発電機駆動補機Ｓｇに対して
商用電源２６から電力を漸増させる状態で給電して発電
機駆動補機Ｓｇの運転を開始し、続いて、誘導電動機３
０を商用電源２６にて力行運転させてガスエンジン２を
始動させるように構成してある。

【００３６】次に、図１及び図２に基づいて、メインコ
ントローラ１４及び室内機側コントローラ１７の制御動
作について説明する。リモコン操作部Ｒから冷房運転の
運転開始が指令されると、室内機側コントローラ１７
は、冷房運転の運転開始指令の信号をメインコントロー
ラ１４に送信すると共に、室内用送風機１６の運転を開
始させ、冷房運転中は、室温センサ３６の検出温度とリ
モコン操作部Ｒから送信される冷房目標温度との偏差に
応じて送風量を調整するように、室内用送風機１６の運
転を制御する。一方、メインコントローラ１４は、室内
機側コントローラ１７から冷房運転の運転開始指令の信
号が送信されてくるのに基づいて、四方弁６及び三方弁
１１夫々を冷房運転流路状態に切り換えた後、室外用送
風機１２、エンジンルーム用送風機１３及び冷却水ポン
プ７の運転を開始し、続いて、ガスエンジン１を始動さ
せる運転開始制御を実行し、続いて、低圧用冷媒圧力セ
ンサ３７ｄの検出圧力を所定に範囲に維持するように比
例弁２３の開度を調節してガスエンジン２の回転速度を
制御する、即ち、ヒートポンプＨＰに対する負荷に応じ
てガスエンジン２の出力を増減調整すると共に、発電手
段Ｇの出力電力を、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に応
じて調整する通常運転制御を実行する。

【００３７】リモコン操作部Ｒから暖房運転の運転開始
が指令されると、室内機側コントローラ１７は、暖房運
転の運転開始指令の信号をメインコントローラ１４に送
信すると共に、室内用送風機１６の運転を開始させ、暖
房運転中は、室温センサ３６の検出温度とリモコン操作
部Ｒから送信される暖房目標温度との偏差に応じて送風
量を調整するように、室内用送風機１６の運転を制御す
る。一方、メインコントローラ１４は、室内機側コント
ローラ１７から暖房運転の運転開始指令の信号が送信さ
れてくるのに基づいて、四方弁６及び三方弁１１夫々を
暖房運転流路状態に切り換えた後、室外用送風機１２、
エンジンルーム用送風機１３及び冷却水ポンプ７の運転
を開始し、続いて、ガスエンジン１を始動させる運転開
始制御を実行し、続いて、高圧用冷媒圧力センサ３７ｕ
の検出圧力を所定に範囲に維持するように比例弁２３の
開度を調節してガスエンジン２の回転速度を制御する、
即ち、ヒートポンプＨＰに対する負荷に応じてガスエン
ジン２の出力を増減調整すると共に、発電手段Ｇの出力
電力を、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に応じて調整す
る通常運転制御を実行する。

【００３８】次に、図４に示すフローチャートに基づい
て、運転開始制御について説明を加える。運転開始指令
があると、運転を開始すべき室外用送風機１２に対応す
るスイッチ３５、エンジンルーム用送風機１３に対応す
るスイッチ３５及び冷却水ポンプ７に対応するスイッチ
３５をオンにした後、補機側インバータ３４を運転開始
させると共に、補機側インバータ３４をその出力周波数
を漸増させるように制御することにより、室外用送風機
１２、エンジンルーム用送風機１３及び冷却水ポンプ７
に対して商用電源２６から電力を漸増させる状態で給電
して、それら室外用送風機１２、エンジンルーム用送風
機１３及び冷却水ポンプ７を所謂ソフトスタートさせる
（ステップ＃１〜＃３）。続いて、電動機側インバータ
３３を運転開始させると共に、電動機側インバータ３３
をその出力周波数を漸増させるように制御することによ
り、誘導電動機３０に商用電源２６から電力を漸増させ
る状態で給電して、誘導電動機３０をソフトスタートに
て力行運転させて、ガスエンジン２を回転させ、続い
て、点火器８に対応するスイッチ３５をオンさせて、ガ
スエンジン２を始動させ、運転開始制御を完了する（ス
テップ＃４及び＃５）。ちなみに、誘導電動機３０のソ
フトスタートでは、誘導電動機３０の回転速度を、５秒
程度で０から８００ｒｐｍにまで上昇させる。以上のよ
うにして運転開始制御が完了すると、通常運転制御を実
行する（＃６）。

【００３９】次に、図５に示すフローチャートに基づい
て、通常運転制御について説明を加える。尚、図５のフ
ローチャートに示す各符号は、以下のように定義する。 Ｐ１ｒｅｖ ：電動機側インバータ３３の回生電力（直流部） Ｐ２ｉｎ ：補機側インバータ３４の入力電力（直流部） Ｋｂ ：電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを補機側イ ンバータ３４の入力電力Ｐ２ｉｎよりも小さく調整するときの下位余裕代 Ｋｕ ：電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを補機側イ ンバータ３４の入力電力Ｐ２ｉｎよりも小さく調整するときの上位余裕代 Ｐ１ｆ ：電動機側インバータ３３の電動機側出力周波数 Ｍｆ ：誘導電動機３０の回転速度（Ｈｚ換算値） Ｅｆ ：ガスエンジン２の回転速度（Ｈｚ換算値） Ｐｆ ：室外用送風機１２の１台当たりの電力 Ｐ１ｒｅｖｍａｘ：回生電力の上限指令値

【００４０】尚、Ｋｕ＞Ｋｂ＞０である。回生電力の上
限指令値Ｐ１ｒｅｖｍａｘは、発電手段Ｇによる発電に
まわせるガスエンジン２の余力であり、メインコントロ
ーラ１４により、エンジン回転速度センサ３８ｅにより
検出されるガスエンジン２の回転速度及び比例弁２３の
開度等から定められるヒートポンプＨＰに対する負荷
（空調負荷）に基づいて計算され、過負荷状態では、負
の値になる。但し、回生電力の上限指令値Ｐ１ｒｅｖｍ
ａｘは、発電手段Ｇの発電可能範囲内で指令されること
になる。

【００４１】先ず、電動機回転速度センサ３８ｇによる
誘導電動機３０の回転速度Ｍｆの検出情報に基づいて、
電動機側インバータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを誘導電動
機３０と同期させるように電動機側インバータ３３の作
動を制御して、電動機側インバータ３３を回生運転モー
ドに切り換え、以降、電動機側インバータ３３の出力周
波数Ｐ１ｆを誘導電動機３０を発電機能させることが可
能な周波数に調節制御して、回生運転モードを継続する
（ステップ＃１１）。例えば、誘導電動機３０として４
極の誘導電動機３０を用いる場合には、電動機側インバ
ータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを、Ｐ１ｆ＜２Ｍｆになる
ように調整する。

【００４２】続いて、低圧用冷媒圧力センサ３７ｄ又は
高圧用冷媒圧力センサ３７ｕの検出圧力に基づいて、ガ
スエンジン２の回転速度Ｅｆの上昇指令が有ると、その
ガスエンジン２の回転速度Ｅｆの上昇指令値に合わせ
て、電動機側インバータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを上昇
させ、又、低圧用冷媒圧力センサ３７ｄ又は高圧用冷媒
圧力センサ３７ｕの検出圧力に基づいて、ガスエンジン
２の回転速度Ｅｆの低下指令が有ると、そのガスエンジ
ン２の回転速度Ｅｆの低下指令値に合わせて、電動機側
インバータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを低下させる（ステ
ップ＃１２〜＃１５）。つまり、空調負荷に合わせてヒ
ートポンプＨＰの出力を調整すべく、ガスエンジン２の
回転速度が変更調整されるが、ガスエンジン２の回転速
度が変更調整されても、電動機側インバータ３３の回生
運転モードを維持するように、電動機側インバータ３３
の出力周波数Ｐ１ｆをガスエンジン２の回転速度Ｅｆに
応じて調整するのである。

【００４３】続いて、補機入力電力センサ３９ｉにて補
機側インバータ３４への入力電力Ｐ２ｉｎを計測すると
共に、回生電力センサ３９ｒにて電動機側インバータ３
３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを計測し、空調負荷に応じて３
台の室外用送風機１２のうちのいずれかの停止指令が有
るか否かを判別して、停止指令が有ると、Ｐ２ｉｎ＝Ｐ
１ｒｅｖ＋Ｋｕ＋Ｐｆとなるように、電動機側インバー
タ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを調整するように、電動機
側インバータ３３をその電動機側出力周波数Ｐ１ｆを上
昇させるように制御した後、停止対象の室外用送風機１
２に対応するスイッチ３５をオフにして、室外用送風機
１２を停止させる（ステップ＃１６〜＃１９）。

【００４４】つまり、電動機側インバータ３３の回生電
力Ｐ１ｒｅｖを停止対象の室外用送風機１２が作動して
いるときの調整状態に維持したままで、スイッチ３５を
オフにして停止対象の室外用送風機１２を停止させる
と、負荷が軽くなって補機側インバータ３４への入力電
圧が上昇する。そこで、室外用送風機１２を停止させる
前に、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖ
を、室外用送風機１２の電力Ｐｆに上位余裕代Ｋｕを加
えた分だけ低下させた後、室外用送風機１２を停止させ
るようにして、補機側インバータ３４への入力電圧の上
昇を防止している。尚、室外用送風機１２を停止させる
までは、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖ
の低下分は、商用電源２６から給電される。

【００４５】続いて、Ｐ１ｒｅｖ＞Ｐ１ｒｅｖｍａｘで
あって発電能力に余裕が無いときは、Ｐ１ｒｅｖ＝Ｐ１
ｒｅｖｍａｘとなるように、電動機側インバータ３３の
回生電力Ｐ１ｒｅｖを低下させるべく、電動機側インバ
ータ３３の電動機側出力周波数Ｐ１ｆを上昇調整し、Ｐ
１ｒｅｖ≦Ｐ１ｒｅｖｍａｘであって発電能力に余裕が
あるときは、何も実行せず（ステップ＃２０〜＃２
１）、続いて、Ｐ２ｉｎ＞Ｐ１ｒｅｖ＋Ｋｕの場合は、
Ｐ２ｉｎ≦Ｐ１ｒｅｖ＋Ｋｕになるように、電動機側イ
ンバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを上昇させるべく、
電動機側インバータ３３の電動機側出力周波数Ｐ１ｆを
低下調整し、続いて、Ｐ２ｉｎ＜Ｐ１ｒｅｖ＋Ｋｂの場
合は、Ｐ２ｉｎ≧Ｐ１ｒｅｖ＋Ｋｂになるように、電動
機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを低下させる
べく、電動機側インバータ３３の電動機側出力周波数Ｐ
１ｆを上昇調整する（ステップ＃２１〜＃２５）。つま
り、発電能力に余裕があるときには、Ｐ２ｉｎ−Ｋｕ≦
Ｐ１ｒｅｖ≦Ｐ２ｉｎ−Ｋｂの関係を維持するように、
電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを調整す
べく、電動機側インバータ３３の電動機側出力周波数Ｐ
１ｆを調整し、発電能力に余力が無いときには、電動機
側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖがＰ２ｉｎ−Ｋ
ｕよりも低下するのを許容することになる。終了指令が
あると（ステップ＃２６）、図４に示すメインのフロー
に戻って、運転を終了する。

【００４６】上述のように誘導電動機３０の回転速度Ｍ
ｆに応じて電動機側インバータ３３の電動機側出力周波
数Ｐ１ｆを調整して誘導電動機３０を制御するための制
御方式としては、電動機回転速度センサ３８ｇにて検出
される誘導電動機３０の回転速度Ｍｆに基づいて実行す
る周知のベクトル制御又はＶ／Ｆ制御を適用する。

【００４７】次に、図６に基づいて、上述のように構成
したヒートポンプ装置により発電効率を求めた結果を説
明する。尚、図６には、冷房運転及び暖房運転の両方の
場合について示しているが、以下では、冷房運転の場合
について説明して、暖房運転の場合は、冷房運転の場合
と同様に理解できるので説明を省略する。検証に用いた
ヒートポンプ装置は、能力が５６ｋＷのときの消費電力
は１．３３ｋＷであり、ガス燃料の消費量は５３ｋＷで
ある。発電手段Ｇを設けていない従来の場合は、ガスエ
ンジン２の性能は、出力が１５．９ｋＷ、入力が４９．
７ｋＷであり、エンジン効率は３２％（ＬＨＶ）であっ
た。本発明の場合は、発電手段Ｇの誘導電動機３０をガ
スエンジン２にて駆動するので、ガスエンジン２の出力
は、ガスエンジン２を駆動する分高くなって、１７．４
ｋＷであり、入力もガスエンジン２を駆動する分多くな
って５２．７ｋＷであり、エンジン効率は３３％（ＬＨ
Ｖ）と従来の３２％（ＬＨＶ）に比べて高くなる。従来
に比べて、入力が３ｋＷ増加したが、その増加分で、
１．３３ｋＷの電力を発電することができ、その発電効
率は、４４．７％（ＬＨＶ）である。発電効率は、通常
は２０％程度であるので、高発電効率にて発電すること
ができる。

【００４８】即ち、第１実施形態には、請求項１、請求
項３、請求項５〜７の各発明が記載されている。

【００４９】以下、第２ないし第５の各実施形態を説明
するが、各実施形態においては、第１実施形態と同じ構
成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説
明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省
略し、主として、第１実施形態と異なる構成を説明す
る。

【００５０】〔第２実施形態〕以下、第２実施形態を説
明する。第２実施形態においては、メインコントローラ
１４の制御構成として、発電能力に余裕が無いときに
は、発電可能な能力に合わせて発電手段Ｇの発電出力を
調整し、且つ、その調整により発電出力が零又はそれに
近くなった状態においてガスエンジン２の出力に余裕が
無いときには、誘導電動機３０を商用電源２６にて力行
運転させるように発電手段Ｇを制御する構成を追加した
以外は、第１実施形態と同様に構成してある。

【００５１】以下、図７に示すフローチャートに基づい
て、通常運転制御について説明する。ステップ＃３１〜
＃３９の制御動作は、第１実勢形態における制御動作で
ある図５のフローチャートにおけるステップ＃１１〜＃
１９と同様であるので、説明を省略する。

【００５２】ステップ＃４０にて、Ｐ１ｒｅｖｍａｘ≦
０であるか否かを判別して、Ｐ１ｒｅｖｍａｘ≦０でな
いときは、ステップ＃４５〜＃５０において、Ｐ２ｉｎ
−Ｋｕ≦Ｐ１ｒｅｖ≦Ｐ２ｉｎ−Ｋｂの関係を維持する
ように、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖ
を調整すべく、電動機側インバータ３３の電動機側出力
周波数Ｐ１ｆを調整する制御を実行する。

【００５３】ステップ＃４０〜＃４４においては、Ｐ１
ｒｅｖｍａｘ≦０であり、且つ、Ｐ１ｒｅｖ＞Ｐ１ｒｅ
ｖｍａｘである間は、Ｐ１ｒｅｖｍａｘの値に基づき電
動機側インバータ３３の電動機側出力周波数Ｐ１ｆを上
昇させ、Ｐ１ｒｅｖｍａｘ≦０であり、且つ、Ｐ１ｒｅ
ｖ＜Ｐ１ｒｅｖｍａｘである間は、Ｐ１ｒｅｖｍａｘの
値に基づき電動機側インバータ３３の電動機側出力周波
数Ｐ１ｆを低下させ、これ以外のときは何も実行しな
い。つまり、Ｐ１ｒｅｖｍａｘ≦０となった場合は、電
動機側インバータ３３の電動機側出力周波数Ｐ１ｆが上
昇されて、発電出力が低下されて、力行運転に移行さ
れ、その力行運転において、誘導電動機３０の力行運転
の出力が上昇され、Ｐ１ｒｅｖｍａｘの値に基づいて力
行運転される状態が維持される。尚、図７には記載して
いないが、誘導電動機３０の回転速度Ｍｆと誘導電動機
３０のトルク出力の限界値との関係から定まる力行電力
の上限に達した場合には、これを超える状態の力行運転
は行わない。

【００５４】即ち、第２実施形態には、請求項１、請求
項３、請求項５〜８の各発明が記載されている。

【００５５】〔第３実施形態〕以下、第３実施形態を説
明する。第３実施形態においては、給電部Ｃの構成、及
び、メインコントローラ１４の制御構成のうちの発電手
段Ｇの出力電力調整の制御構成が異なる以外は、第１実
施形態と同様に構成してある。つまり、ヒートポンプ装
置の全体構成は、第１実施形態と同様に図１にて示さ
れ、整流器３２及び電動機側インバータ３３夫々の回路
構成は、第１実施形態と同様に図３にて示される。

【００５６】図８に基づいて、給電部Ｃの構成について
説明を加える。第３実施形態では、第１実施形態におい
て設けた回生電力センサ３９ｒ及び補機入力電力センサ
３９ｉを省略して、新たに、発電手段Ｇの直流出力電圧
を計測する電圧計測点４０を設けてある。又、補機側イ
ンバータ３４として、２台の補機側インバータ３４ａ，
３４ｂを設け、これら２台の機側インバータ３４ａ，３
４ｂに対して、発電機駆動補機Ｓｇをそれぞれに分割し
て接続している。これにより、一定回転速度で運転を行
う補機と、回転速度を変更して運転を行う補機とを分割
して制御することが可能となり、変速運転を行うことに
より、消費電力量の削減が行え、又、変速運転を行う室
外用送風機１２やヒートポンプ装置の運転中は常に運転
されるエンジンルーム用送風機１３及び冷却水ポンプ７
のような補機に対してはスイッチ３５を省略することが
できるので、装置の低廉化を実現できる。又、点火器２
８には、商用電源２６から直接給電するようにしてあ
り、図８では、点火器２８の図示を省略している。

【００５７】メインコントローラ１４は、第１実施形態
と同様に、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に応じて発電
手段Ｇの出力電力を調整するように、発電手段Ｇを制御
するように構成し、前記整流器３２は、発電機駆動補機
Ｓｇの消費電力のうち発電手段Ｇの出力電力を越える超
過分を商用電源２６にて補うように、整流した直流電力
を発電手段Ｇにて発電された直流電力に加えるように構
成してある。そして、第３実施形態においては、メイン
コントローラ１４は、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に
応じた発電手段Ｇの出力電力の調整として、発電能力に
余裕があるときには、発電手段Ｇの直流出力電圧（以
下、直流部電圧と略称する場合がある）を整流器３２に
て整流された後の商用電源２６の直流入力電圧（以下、
外部直流入力電圧と略称する場合がある）よりも高く
し、且つ、発電能力に余裕が無いときには、発電手段Ｇ
の直流部電圧が低下することを許容する形態で、発電手
段Ｇを制御するように構成してある。

【００５８】具体的には、メインコントローラ１４は、
電圧計測点４０にて計測される発電手段Ｇの直流部電圧
Ｖｄｃが、外部直流入力電圧よりも高い値に設定された
直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔになるように、電動機側イ
ンバータ３３の作動を制御する。ちなみに、商用電源２
６が２００Ｖの場合、その商用電源２６の交流電力の全
波整流後の直流電圧は２７０Ｖ程度であるので、直流部
設定電圧Ｖｄｃｓｅｔとしては、２７０Ｖよりも高い
値、例えば３２０Ｖに設定する。

【００５９】次に、メインコントローラ１４の制御動作
について説明する。運転開始指令に基づく運転開始制御
は、図４に示すように、第１実施形態と同様であるの
で、説明を省略する。通常運転制御において、低圧用冷
媒圧力センサ３７ｄや高圧用冷媒圧力センサ３７ｕの検
出圧力に基づくガスエンジン２の回転速度制御は、第１
実施形態と同様であるので、説明を省略し、発電手段Ｇ
の出力電力の調整制御について、図９に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。尚、図９のフローチャートに
示す各符号のうち、Ｖｄｃ、Ｖｄｃｓｅｔは上述したよ
うに、それぞれ、直流部電圧、直流部設定電圧を示し、
Ｔは回生運転時の誘導電動機３０のトルク、Ｔｍａｘは
トルクの上限指令値を示し、それら以外の符号は、第１
実施形態と同様に定義してある。尚、回生運転時の誘導
電動機３０のトルクＴは、誘導電動機３０の回転速度Ｍ
ｆ、電動機側インバータ３３の電動機側出力電力により
求められ、メインコントローラ１４にフィードバックさ
れる。又、トルクの上限指令値Ｔｍａｘは、発電手段Ｇ
による発電にまわせるガスエンジン２の余力であり、メ
インコントローラ１４により、エンジン回転速度センサ
３８ｅにより検出されるガスエンジン２の回転速度及び
比例弁２３の開度等から求められるヒートポンプＨＰに
対する負荷（空調負荷）に基づいて計算され、過負荷状
態では、負の値になる。但し、トルクの上限指令値Ｔｍ
ａｘは、発電手段Ｇの発電可能範囲内で指令されること
になる。

【００６０】先ず、電動機回転速度センサ３８ｇによる
誘導電動機３０の回転速度Ｍｆの検出情報に基づいて、
電動機側インバータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを誘導電動
機３０と同期させるように電動機側インバータ３３の作
動を制御して、電動機側インバータ３３を回生運転モー
ドに切り換え、以降、電動機側インバータ３３の出力周
波数Ｐ１ｆを誘導電動機３０を発電機能させることが可
能な周波数に調節制御して、回生運転モードを継続する
（ステップ＃６１）。例えば、誘導電動機３０として４
極の誘導電動機３０を用いる場合には、電動機側インバ
ータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを、Ｐ１ｆ＜２Ｍｆになる
ように調整する。

【００６１】続いて、Ｔ＞Ｔｍａｘであって発電能力を
超過しているときは、電動機側インバータ３３の回生電
力Ｐ１ｒｅｖを減少させ、Ｔ≦Ｔｍａｘであって発電能
力に余裕があるときは、電圧計測点４０にて検出される
直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔより小
さい場合は、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒ
ｅｖを増大させ、電圧計測点４０にて検出される直流部
電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔより大きい場
合は、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを
減少させるようにして、直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定
電圧Ｖｄｃｓｅｔになるように電動機側インバータ３３
を制御する（ステップ＃６２〜＃６８）。尚、図示はし
ていないが、ステップ＃６６では、電動機側インバータ
３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖは、Ｔ≦Ｔｍａｘの関係が成
立する範囲で増大される。終了指令があると（ステップ
＃６９）、図４に示すメインのフローに戻って、運転を
終了する。

【００６２】具体的には、直流部電圧Ｖｄｃと直流部設
定電圧Ｖｄｃｓｅｔとの偏差を計算して、ＰＩ制御又は
ＰＩＤ制御により、直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧
Ｖｄｃｓｅｔになるように、電動機側インバータ３３の
出力周波数Ｐ１ｆを増減調節して、電動機側インバータ
３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを増減調節するフィードバッ
ク制御を実行する。

【００６３】つまり、発電手段Ｇの発電能力に余裕があ
るときは、直流部電圧Ｖｄｃが外部直流入力電圧よりも
高い直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔに維持されるので、発
電機駆動補機Ｓｇの消費電力の増減に応じて、Ｐ（電
力）＝Ｖ（一定電圧）×Ｉ（電流）の特性に従って、補
機側インバータ３４ａ，３４ｂが必要とする電流を出力
するように発電手段Ｇからの発電出力を制御することに
なるので、発電手段Ｇにより、発電機駆動補機Ｓｇの消
費電力に対して過不足なく発電されて、発電機駆動補機
Ｓｇの消費電力が発電手段Ｇのみにて賄われることにな
る。一方、発電手段Ｇの発電能力に余裕が無いときには
出力電力Ｐが頭打ちとなることから、Ｐ（一定電力）＝
Ｖ（電圧）×Ｉ（電流）の関係に従い、補機側インバー
タ３４ａ，３４ｂが必要とする電流を出力するには電圧
を一定に保つことができなくなるため、発電手段Ｇの直
流部電圧Ｖｄｃが低下するので、直流部電圧Ｖｄｃが外
部直流入力電圧まで低くなることが許容され、Ｐ（一定
電力）＝Ｖ（一定電圧、即ち、外部直流入力電圧）×Ｉ
（電流）の関係に従い、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力
に対して発電能力までは発電手段Ｇより供給され、発電
手段Ｇの出力電力が不足する分は商用電源２６からの交
流電力が整流器３２にて整流されて、発電手段Ｇにて発
電された直流電力に加えられて、発電機駆動補機Ｓｇに
供給されることになり、発電出力超過分のみが商用電源
２６にて補われる。

【００６４】即ち、第３実施形態には、請求項１〜４、
請求項６、請求項７の各発明が記載されている。

【００６５】〔第４実施形態〕以下、第４実施形態を説
明する。第４実施形態においては、給電部Ｃの構成、及
び、メインコントローラ１４の制御構成のうちの発電手
段Ｇの出力電力調整の制御構成が異なる以外は、第１実
施形態と同様に構成してある。つまり、ヒートポンプ装
置の全体構成は、第１実施形態と同様に図１にて示さ
れ、整流器３２及び電動機側インバータ３３夫々の回路
構成は、第１実施形態と同様に図３にて示される。給電
部Ｃは、図８にて示され、第３実施形態と同様であり、
第１実施形態において設けた回生電力センサ３９ｒ及び
補機入力電力センサ３９ｉを省略して、新たに、発電手
段Ｇの直流出力電圧を計測する電圧計測点４０を設けて
ある。又、補機側インバータ３４として、２台の補機側
インバータ３４ａ，３４ｂを設け、これら２台の機側イ
ンバータ３４ａ，３４ｂに対して、発電機駆動補機Ｓｇ
をそれぞれに分割して接続している。これにより、一定
回転速度で回転を行う補機と、回転速度が変更されて回
転を行う補機とを分割して制御することが可能となり、
変速運転を行うことにより、消費電力量の削減が行え、
又、変速運転を行う室外用送風機１２やヒートポンプ装
置の運転中は常に運転されるエンジンルーム用送風機１
３及び冷却水ポンプ７のような補機に対してはスイッチ
３５を省略することができるので、装置の低廉化を実現
できる。又、点火器２８には、商用電源２６から直接給
電するようにしてあり、図８では、点火器２８の図示を
省略している。

【００６６】メインコントローラ１４は、第１実施形態
と同様に、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に応じて発電
手段Ｇの出力電力を調整するように、発電手段Ｇを制御
するように構成し、前記整流器３２は、発電機駆動補機
Ｓｇの消費電力のうち発電手段Ｇの出力電力を越える超
過分を商用電源２６にて補うように、整流した直流電力
を発電手段Ｇにて発電された直流電力に加えるように構
成してある。そして、第４実施形態においては、メイン
コントローラ１４は、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に
応じた発電手段Ｇの出力電力の調整として、発電能力に
余裕があるときには、発電手段Ｇの直流部電圧を整流器
３２にて整流された後の商用電源２６の直流入力電圧、
即ち、外部直流入力電圧よりも高くし、且つ、発電能力
に余裕が無いときには、発電手段Ｇの直流部電圧が低下
することを許容する形態で、発電手段Ｇを制御するよう
に構成してある。更に、第４実施形態においては、メイ
ンコントローラ１４は、発電能力に余裕が無いときに
は、発電可能な能力に合わせて発電手段Ｇの発電出力を
調整し、且つ、その調整により発電出力が零又はそれに
近くなった状態においてガスエンジン２の出力に余裕が
無いときには、誘導電動機３０を商用電源２６にて力行
運転させるように発電手段Ｇを制御するように構成して
ある。

【００６７】次に、メインコントローラ１４の制御動作
について説明する。運転開始指令に基づく運転開始制御
は、図４に示すように、第１実施形態と同様であるの
で、説明を省略する。通常運転制御において、低圧用冷
媒圧力センサ３７ｄや高圧用冷媒圧力センサ３７ｕの検
出圧力に基づくガスエンジン２の回転速度制御は、第１
実施形態と同様であるので、説明を省略し、発電手段Ｇ
の出力電力の調整制御について、図１０に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。尚、図１０のフローチャー
トに示す各符号は、第３実施形態と同様に定義してあ
る。ちなみに、直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔとしては、
商用電源２６が２００Ｖの場合、第３実施形態と同様
に、商用電源２６の全波整流後の直流電圧である２７０
Ｖよりも高い値、例えば３２０Ｖに設定する。

【００６８】先ず、電動機回転速度センサ３８ｇによる
誘導電動機３０の回転速度Ｍｆの検出情報に基づいて、
電動機側インバータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを誘導電動
機３０と同期させるように電動機側インバータ３３の作
動を制御して、電動機側インバータ３３を回生運転モー
ドに切り換え、以降、電動機側インバータ３３の出力周
波数Ｐ１ｆを誘導電動機３０を発電機能させることが可
能な周波数に調節制御して、回生運転モードを継続する
（ステップ＃７１）。例えば、誘導電動機３０として４
極の誘導電動機３０を用いる場合には、電動機側インバ
ータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを、Ｐ１ｆ＜２Ｍｆになる
ように調整する。

【００６９】続いて、０≦Ｔｍａｘの場合で、Ｔ≦Ｔｍ
ａｘであって発電能力に余裕があるときは、電圧計測点
４０にて検出される直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧
Ｖｄｃｓｅｔより小さい場合は、電動機側インバータ３
３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを上昇させ、電圧計測点４０に
て検出される直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧Ｖｄｃ
ｓｅｔより大きい場合は、電動機側インバータ３３の回
生電力Ｐ１ｒｅｖを減少させ、直流部電圧Ｖｄｃが直流
部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔになるように電動機側インバー
タ３３を制御する（ステップ＃７２〜＃７９）。尚、図
示はしていないが、ステップ＃７７では、電動機側イン
バータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖは、Ｔ≦Ｔｍａｘの関
係が成立する範囲で増大される。

【００７０】具体的には、直流部電圧Ｖｄｃと直流部設
定電圧Ｖｄｃｓｅｔとの偏差を計算して、ＰＩ制御又は
ＰＩＤ制御により、直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧
Ｖｄｃｓｅｔになるように、電動機側インバータ３３の
出力周波数Ｐ１ｆを増減調節して、電動機側インバータ
３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを増減調節するフィードバッ
ク制御を実行する。

【００７１】０＞Ｔｍａｘの場合は、Ｔ＜Ｔｍａｘのと
きは電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを増
大させ、Ｔ＞Ｔｍａｘのときは電動機側インバータ３３
の回生電力Ｐ１ｒｅｖを減少させ、Ｔ＝Ｔｍａｘのとき
は何も実行しない。（ステップ＃７２、＃８０〜＃８
３）。尚、図１０には記載していないが、誘導電動機３
０の回転速度Ｍｆと誘導電動機３０のトルク出力の限界
値との関係から定まる力行電力の上限に達した場合に
は、これを超える状態の力行運転は行わない。終了指令
があると（ステップ＃８４）、図４に示すメインのフロ
ーに戻って、運転を終了する。

【００７２】つまり、トルクの上限指令値Ｔｍａｘが負
の値をとる間は、誘導電動機３０が回生運転されている
ときは、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖ
が低下され、やがて、力行運転に移行され、その力行運
転において、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒ
ｅｖが負方向に減少され、即ち、誘導電動機３０の力行
運転の出力が上昇され、誘導電動機３０に力行運転での
余力がなくなると、誘導電動機３０を最大定格にて力行
運転させる状態が維持される。

【００７３】つまり、発電手段Ｇの発電能力に余裕があ
るときは、直流部電圧Ｖｄｃが外部直流入力電圧よりも
高い直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔに維持されるので、発
電機駆動補機Ｓｇの消費電力の増減に応じて、Ｐ（電
力）＝Ｖ（一定電圧）×Ｉ（電流）の特性に従って、補
機側インバータ３４ａ，３４ｂが必要とする電流を出力
するように発電手段Ｇからの発電出力を制御することに
なるので、発電手段Ｇにより、発電機駆動補機Ｓｇの消
費電力に対して過不足なく発電されて、発電機駆動補機
Ｓｇの消費電力が発電手段Ｇのみにて賄われることにな
る。一方、発電手段Ｇの発電能力に余裕が無いときには
出力電力Ｐが頭打ちとなることから、Ｐ（一定電力）＝
Ｖ（電圧）×Ｉ（電流）の関係に従い、補機側インバー
タ３４ａ，３４ｂが必要とする電流を出力するには電圧
を一定に保つことができなくなるため、発電手段Ｇの直
流部電圧Ｖｄｃが低下するので、直流部電圧Ｖｄｃが外
部直流入力電圧まで低くなることが許容され、Ｐ（一定
電力）＝Ｖ（一定電圧、即ち、外部直流入力電圧）×Ｉ
（電流）の関係に従い、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力
に対して発電能力までは発電手段Ｇより供給され、発電
手段Ｇの出力電力が不足する分は商用電源２６からの交
流電力が整流器３２にて整流されて、発電手段Ｇにて発
電された直流電力に加えられて、発電機駆動補機Ｓｇに
供給されることになり、発電出力超過分のみが商用電源
２６にて補われる。更に、電動機側インバータ３３の回
生電力Ｐ１ｒｅｖの減少調節により、電動機側インバー
タ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖが零になった状態におい
て、ガスエンジン２の出力に余裕が無いときには、誘導
電動機３０が商用電源２６にて力行運転されることにな
る。

【００７４】即ち、第４実施形態には、請求項１〜４、
請求項６〜８の各発明が記載されている。

【００７５】〔第５実施形態〕以下、第５実施形態を説
明する。第５実施形態においては、給電部Ｃの構成、及
び、メインコントローラ１４の制御構成のうちの発電手
段Ｇの出力電力調整の制御構成が異なる以外は、第１実
施形態と同様に構成してある。つまり、ヒートポンプ装
置の全体構成は、第１実施形態と同様に図１にて示さ
れ、整流器３２及び電動機側インバータ３３夫々の回路
構成は、第１実施形態と同様に図３にて示される。図１
１に基づいて、給電部Ｃの構成について説明を加える。
第５実施形態では、第１実施形態において設けた回生電
力センサ３９ｒ、補機入力電力センサ３９ｉ及び整流器
３２を省略して、新たに、発電手段Ｇの直流出力電圧を
計測する電圧計測点４０、及び、発電手段Ｇにて発電さ
れた直流電力を蓄電するバッテリ４１を設けてある。つ
まり、第５実施形態においては、発電手段Ｇとして、発
電機駆動補機Ｓｇの消費電力を十分に賄える発電能力を
備えたものを設け、発電機駆動補機Ｓｇの駆動用として
商用電源を用いないようにしてある。又、発電手段Ｇに
て発電された直流電力をバッテリ４１に蓄電するように
構成してある。

【００７６】次に、メインコントローラ１４の制御動作
について説明する。運転開始指令に基づく運転開始制御
は、図４に示すように、第１実施形態と同様であるの
で、説明を省略する。但し、運転開始制御においては、
バッテリ４１に蓄電されている電力を用いる。通常運転
制御において、低圧用冷媒圧力センサ３７ｄや高圧用冷
媒圧力センサ３７ｕの検出圧力に基づくガスエンジン２
の回転速度制御は、第１実施形態と同様であるので、説
明を省略し、発電手段Ｇの出力電力の調整制御につい
て、図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。
尚、図１２のフローチャートに示す各符号は、第３実施
形態と同様に定義してある。先ず、電動機回転速度セン
サ３８ｇによる誘導電動機３０の回転速度Ｍｆの検出情
報に基づいて、電動機側インバータ３３の出力周波数Ｐ
１ｆを誘導電動機３０と同期させるように電動機側イン
バータ３３の作動を制御して、電動機側インバータ３３
を回生運転モードに切り換え、以降、電動機側インバー
タ３３の出力周波数Ｐ１ｆを誘導電動機３０を発電機能
させることが可能な周波数に調節制御して、回生運転モ
ードを継続する（ステップ＃９１）。例えば、誘導電動
機３０として４極の誘導電動機３０を用いる場合には、
電動機側インバータ３３の出力周波数Ｐ１ｆを、Ｐ１ｆ
＜２Ｍｆになるように調整する。

【００７７】続いて、電圧計測点４０にて検出される直
流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔより小さ
い場合は、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅ
ｖを上昇させ、電圧計測点４０にて検出される直流部電
圧Ｖｄｃが直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅｔより大きい場合
は、電動機側インバータ３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを減
少させ、直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧Ｖｄｃｓｅ
ｔになるように電動機側インバータ３３を制御する（ス
テップ＃９２〜＃９６）。終了指令があると（ステップ
＃９７）、図４に示すメインのフローに戻って、運転を
終了する。

【００７８】具体的には、直流部電圧Ｖｄｃと直流部設
定電圧Ｖｄｃｓｅｔとの偏差を計算して、ＰＩ制御又は
ＰＩＤ制御により、直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電圧
Ｖｄｃｓｅｔになるように、電動機側インバータ３３の
出力周波数Ｐ１ｆを増減調節して、電動機側インバータ
３３の回生電力Ｐ１ｒｅｖを増減調節するフィードバッ
ク制御を実行する。

【００７９】つまり、直流部電圧Ｖｄｃが直流部設定電
圧Ｖｄｃｓｅｔに維持されるので、発電機駆動補機Ｓｇ
の消費電力の増減に応じて、Ｐ（電力）＝Ｖ（一定電
圧）×Ｉ（電流）の特性に従って、補機側インバータ３
４が必要とする電流を出力するように発電手段Ｇからの
発電出力を制御することになるので、発電手段Ｇによ
り、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に対して過不足なく
発電されて、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力が発電手段
Ｇのみにて賄われることになる。

【００８０】即ち、第５実施形態には、請求項１、請求
項２の各発明が記載されている。

【００８１】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 上記の第１及び第２の各実施形態において、メ
インコントローラ１４の制御構成として、発電能力に余
裕があるときには、発電手段Ｇの出力電力と発電機駆動
補機Ｓｇの消費電力とを比較して、出力電力が発電機駆
動補機Ｓｇの消費電力の大部分に相当する電力となるよ
うに発電手段Ｇを制御する構成に代えて、発電手段Ｇの
出力電力と発電機駆動補機Ｓｇの消費電力とを比較し
て、出力電力が発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に等しく
なるように発電手段Ｇを制御する構成を採用しても良
い。

【００８２】（ロ） 上記の各実施形態においては、メ
インコントローラ１４を、発電機駆動補機Ｓｇにおける
消費電力に応じて、発電手段Ｇの出力電力を調整するよ
うに構成する場合について例示したが、これに代えて、
メインコントローラ１４を、発電手段Ｇの出力電力を設
定値に調整するように構成しても良い。この場合は、発
電機駆動補機Ｓｇの消費電力に対して、発電手段Ｇの出
力電力が不足する場合は、その不足分が商用電源２６か
ら発電機駆動補機Ｓｇに供給されることになる。又、こ
の場合は、発電機駆動補機Ｓｇの消費電力に対して発電
手段Ｇの出力電力が多くなる分を蓄電する蓄電部を設け
るのが好ましい。この場合、発電機駆動補機Ｓｇの消費
電力に対して発電手段Ｇの出力電力が不足するときは、
その不足分を蓄電部から供給するように構成しても良
い。

【００８３】（ハ） 上記の第５実施形態において、バ
ッテリ４１を省略して、その代わりに、第１実施形態と
同様に、商用電源２６を整流した直流電力を発電手段Ｇ
の直流出力部に入力する整流器３２を設けて、ガスエン
ジン２の始動が終了するまでの間のみにおいて、商用電
源２６を用い、それ以降は、商用電源２６を用いずに、
発電手段Ｇのみにて給電するように構成しても良い。

【００８４】（ニ） 発電手段Ｇの発電電力を調整した
り、誘導電動機３０の力行運転での出力を調整したりす
るために、誘導電動機３０の回転速度Ｍｆに応じて電動
機側インバータ３３の電動機側出力周波数Ｐ１ｆを調整
して誘導電動機３０を制御するための制御方式として
は、周知の種々の方式を適用することが可能である。上
記の各実施形態のように、誘導電動機３０の回転速度Ｍ
ｆを検出する電動機回転速度センサ３８ｇを設けてベク
トル制御又はＶ／Ｆ制御を適用する他に、例えば、周知
のセンサレスベクトル制御を適用することができる。セ
ンサレスベクトル制御を適用すると、上記の各実施形態
の如き誘導電動機３０の回転速度Ｍｆを検出するための
電動機回転速度センサ３８ｇを設けることなく、誘導電
動機３０を制御することが可能となるので、コスト面で
有利となる。尚、ベクトル制御又はＶ／Ｆ制御を適用す
る場合において、エンジン回転速度センサ３８ｅにて検
出されるガスエンジン２の回転速度、及び、ガスエンジ
ン２と誘導電動機３０とのプーリー比から、誘導電動機
３０の回転速度Ｍｆを求めて、そのように求めた誘導電
動機３０の回転速度Ｍｆを用いるように構成することに
より、ベクトル制御又はＶ／Ｆ制御を適用する場合にお
いても、電動機速度センサ３８ｇを省略することが可能
になる。

【００８５】（ホ） 上記の各実施形態においては、誘
導電動機３０をガスエンジン２のスタータに兼用するよ
うに構成する場合について例示したが、商用電源２６に
て駆動される専用のスタータを設けても良い。

【００８６】（ヘ） 発電手段Ｇから電力を供給する電
動式の補機の具体例としては、上記の各実施形態におい
て例示したものに限定されるものではなく、上記の各実
施形態において例示したものから一部を除いたり、ある
いは、四方弁６、三方弁１１、開閉弁２２及び比例弁２
３等のうちの一部又は全部を加えても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１ないし第５の各実施形態に係るヒートポン
プ装置の全体構成を示すブロック図

【図２】第１及び第２の各実施形態に係るヒートポンプ
装置の給電部を示すブロック図

【図３】第１ないし第５の各実施形態に係るヒートポン
プ装置の発電手段及び整流器の回路構成を示す図

【図４】第１ないし第５の各実施形態に係るヒートポン
プ装置の制御動作のフローチャートを示す図

【図５】第１実施形態に係るヒートポンプ装置の制御動
作のフローチャートを示す図

【図６】第１実施形態に係るヒートポンプ装置のランニ
ングコストメリットを説明する図

【図７】第２実施形態に係るヒートポンプ装置の制御動
作のフローチャートを示す図

【図８】第３及び第４の各実施形態に係るヒートポンプ
装置の給電部を示すブロック図

【図９】第３実施形態に係るヒートポンプ装置の制御動
作のフローチャートを示す図

【図１０】第４実施形態に係るヒートポンプ装置の制御
動作のフローチャートを示す図

【図１１】第５実施形態に係るヒートポンプ装置の給電
部を示すブロック図

【図１２】第５実施形態に係るヒートポンプ装置の制御
動作のフローチャートを示す図

【符号の説明】

１ 圧縮器 ２ ガスエンジン １４ 運転制御手段 ２６ 外部交流電源 ３０ 誘導電動機 ３２ 整流器 ３３ 電動機側インバータ ３４ 補機側インバータ Ｇ 発電手段 ＨＰ ヒートポンプ Ｓｇ 電動式の補機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荏開津 孝生 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 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 AA08 CC10 DD05 EE21 3L092 AA02 AA14 DA06 DA14 EA11 FA00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒートポンプにおける圧縮機がガスエン
   ジンにて駆動されるヒートポンプ装置であって、 前記ガスエンジンにて駆動される誘導電動機とその誘導
   電動機の発電のために励磁用交流電圧を出力する電動機
   側インバータとを備える発電手段と、 その発電手段にて発電される直流電力を交流電力に変換
   する補機側インバータとが設けられ、 運転を制御する運転制御手段が、前記電動機側インバー
   タが出力する励磁用交流電圧の周波数を前記誘導電動機
   を発電機能させることが可能な周波数に調節制御する状
   態で、前記ガスエンジンにて前記誘導電動機を前記圧縮
   機と同時に駆動し且つ前記発電手段にて発電された直流
   電力を前記補機側インバータにて交流電力に変換して前
   記ヒートポンプにおける電動式の補機に供給するように
   運転を制御するように構成されているヒートポンプ装
   置。
2. 【請求項２】 前記運転制御手段は、前記発電手段の直
   流出力電圧が設定電圧になるように前記発電手段を制御
   するように構成されている請求項１記載のヒートポンプ
   装置。
3. 【請求項３】 前記運転制御手段は、前記補機の消費電
   力に応じて前記発電手段の出力電力を調整するように前
   記発電手段を制御するように構成され、 外部交流電源からの交流電力を整流する整流器が、前記
   補機の消費電力のうち前記発電手段の出力電力を越える
   超過分を前記外部交流電源にて補うように、整流した直
   流電力を前記発電手段にて発電された直流電力に加える
   ように構成されている請求項１記載のヒートポンプ装
   置。
4. 【請求項４】 前記運転制御手段は、前記補機の消費電
   力に応じた前記発電手段の出力電力の調整として、発電
   能力に余裕があるときには、前記発電手段の直流出力電
   圧を前記整流器にて整流された後の前記外部交流電源の
   直流入力電圧よりも高くし、且つ、発電能力に余裕が無
   いときには、前記発電手段の直流出力電圧が低下するこ
   とを許容する形態で、前記発電手段を制御するように構
   成されている請求項３記載のヒートポンプ装置。
5. 【請求項５】 前記運転制御手段は、前記補機の消費電
   力に応じた前記発電手段の出力電力の調整として、発電
   能力に余裕があるときには、前記発電手段の出力電力と
   前記補機の消費電力とを比較して、出力電力が前記補機
   の消費電力の全て又は大部分に相当する電力となるよう
   にし、且つ、発電能力に余裕が無いときには、出力電力
   が前記補機の消費電力の全て又は大部分に相当する電力
   よりも低下することを許容する形態で、前記発電手段を
   制御するように構成されている請求項３記載のヒートポ
   ンプ装置。
6. 【請求項６】 前記運転制御手段は、運転開始指令に基
   づいて、前記誘導電動機を前記外部交流電源にて力行運
   転させて前記ガスエンジンを始動させるように構成され
   ている請求項３〜５のいずれか１項に記載のヒートポン
   プ装置。
7. 【請求項７】 前記運転制御手段は、運転開始指令に基
   づいて、先ず、前記補機に対して前記外部交流電源から
   電力を漸増させる状態で給電して前記補機の運転を開始
   し、続いて、前記誘導電動機を前記外部交流電源にて力
   行運転させて前記ガスエンジンを始動させるように構成
   されている請求項６記載のヒートポンプ装置。
8. 【請求項８】 前記運転制御手段は、発電能力に余裕が
   無いときには、発電可能な能力に合わせて前記発電手段
   の発電出力を調整し、且つ、その調整により発電出力が
   零又はそれに近くなった状態において前記ガスエンジン
   の出力に余裕が無いときには、前記誘導電動機を前記外
   部交流電源にて力行運転させるように前記発電手段を制
   御するように構成されている請求項４〜７のいずれか１
   項に記載のヒートポンプ装置。