JP2007255789A - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の圧縮機及び複数のエンジンの負担を略均一なものとして、メンテナンス作業を簡素化できる技術を提供する。
【解決手段】複数のエンジン１と、複数のエンジン１の夫々の軸出力を駆動源とする複数の圧縮機１１を有する圧縮式ヒートポンプ回路１０とを備え、圧縮式ヒートポンプ回路１０における熱負荷に基づいて休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御を実行する制御手段４０を備えたヒートポンプシステムにおいて、制御手段４０を、休止圧縮機を逐次変更するように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のエンジンと、前記複数のエンジンの夫々の軸出力を駆動源とする複数の圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、
前記複数の圧縮機の夫々に対する前記エンジンの軸出力の伝達を断続可能な複数のクラッチと、
前記圧縮式ヒートポンプ回路における熱負荷に基づいて、前記複数のクラッチの夫々の状態を切り換えて、前記複数の圧縮機のうち前記エンジンの軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御を実行する制御手段とを備えたヒートポンプシステムに関する。

圧縮式ヒートポンプ回路を備えた従来のヒートポンプシステムとして、圧縮式ヒートポンプ回路に、エンジンの軸出力を駆動源として利用する圧縮機を複数設けたものが知られている。（例えば、特許文献１及び２を参照。）

上記特許文献１に記載のヒートポンプシステムは、エンジンの軸出力を駆動源とする圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路を備えると共に、その圧縮式ヒートポンプ回路とは別に、発電機を駆動可能な発電機能付きエンジンの軸出力を駆動源とする圧縮機を有する発電機能付き圧縮式ヒートポンプ回路を備えるという形態で、複数のエンジンと、当該複数のエンジンの夫々に対して各別に設けられ夫々の軸出力を駆動源とする複数の圧縮機とを備える。

また、上記特許文献２に記載のヒートポンプシステムは、一のエンジンに対して、当該エンジンの軸出力を駆動源とする圧縮機を複数設けた圧縮式ヒートポンプ回路を備えるという形態で、一のエンジンと、当該エンジンに対して設けられその軸出力を駆動源とする複数の圧縮機とを備える。

また、これらのヒートポンプシステムでは、空調負荷である圧縮式ヒートポンプ回路における熱負荷が高いほど、その圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機を駆動するための駆動負荷が高くなることから、複数の圧縮機の夫々に対するエンジンの軸出力の伝達を断続可能な複数のクラッチを備え、圧縮式ヒートポンプ回路の熱負荷に基づいて、その複数の圧縮機用の夫々の状態を切り換えて、複数の圧縮機のうちエンジンの軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御を実行する制御手段を備えて構成されている。

即ち、上記特許文献１に記載のヒートポンプシステムでは、熱負荷が高い場合には、両方のエンジンの軸出力を夫々の圧縮機に伝達させて、両方の圧縮式ヒートポンプ回路を作動させるように構成されている。一方、熱負荷が低い場合には、発電機能付きエンジン以外のエンジンの軸出力を駆動源とする圧縮機のクラッチを切って、当該圧縮機を停止するというように、エンジンの軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を減少させ、上記発電機能付き圧縮式ヒートポンプ回路のみを作動させるように構成されている。

上記特許文献２に記載のヒートポンプシステムでは、熱負荷が高い場合には、一のエンジンの軸出力を多くの圧縮機に伝達させて、多くの圧縮機を作動させるように構成されており、一方、熱負荷が低い場合には、一部のクラッチを切って、エンジンの軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を増加させるように構成されている。

そして、これらのヒートポンプシステムは、熱負荷が低下した場合でも、休止圧縮機の数を増加させるので、作動する作動圧縮機の回転数、即ちエンジンの回転数を常に高い状態に維持することができ、更には、そのエンジンを定格で運転し、得られた軸出力のうち圧縮機の作動に利用されない分の軸出力を、上記発電機に伝達して発電を行うことで、エンジンの効率を向上することができるとされている。

特開２００４−３０１３４３号公報 特開２００４−２７１０３３号公報

上述した従来のコージェネレーションシステムでは、発電機能付きエンジンの軸出力を駆動源とする圧縮機のように、圧縮式ヒートポンプ回路の熱負荷が低下した場合でも作動される圧縮機が存在し、一方、発電機能付きエンジン以外のエンジンの軸出力を駆動源とする圧縮機のように、熱負荷が低下した場合に休止される圧縮機が存在することになる。即ち、休止圧縮機となる圧縮機が固定化されているので、特定の圧縮機の負担が他の圧縮機よりも大きくなって、その圧縮機が他よりも早く損傷する可能性が高くなり、例えば、当該圧縮機の修繕又は交換などを行うメンテナンスの間隔やシステムの寿命が短くなるという問題がある。

更に、上記特許文献１のコージェネレーションシステムのように、複数の圧縮機に対して各別に複数のエンジンを設けた場合には、休止圧縮機となる圧縮機を駆動するためのエンジンが固定化されているので、エンジンについても同様に、特定のエンジンの負担が他のエンジンよりも大きくなって、そのエンジンが他よりも早く損傷する可能性が高くなり、例えば、当該エンジンの修繕又は交換などを行うメンテナンスの間隔やシステムの寿命が短くなるという問題がある。

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、複数のエンジンと、前記複数のエンジンの夫々の軸出力を駆動源とする複数の圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、圧縮式ヒートポンプ回路における熱負荷に基づいて休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御を実行する制御手段を備えたヒートポンプシステムにおいて、複数の圧縮機及び複数のエンジンの負担を略均一なものとして、メンテナンス作業を簡素化できる技術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コージェネレーションシステムは、複数のエンジンと、前記複数のエンジンの夫々の軸出力を駆動源とする複数の圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、
前記複数の圧縮機の夫々に対する前記エンジンの軸出力の伝達を断続可能な複数のクラッチと、
前記圧縮式ヒートポンプ回路における熱負荷に基づいて、前記複数のクラッチの夫々の状態を切り換えて、前記複数の圧縮機のうち前記エンジンの軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御を実行する制御手段とを備えたヒートポンプシステムであって、その第１特徴構成は、前記制御手段が、前記休止圧縮機を逐次変更するように構成されている点にある。

上記第１特徴構成によれば、上記制御手段により、上記休止圧縮機制御を実行することで、圧縮式ヒートポンプ回路の熱負荷が小さい状態であるときに、上記休止圧縮機の数が増加されるので、作動する作動圧縮機の回転数、即ち当該作動圧縮機を駆動するためのエンジンの回転数を常に高い状態に維持することができる。
そして、上記制御手段が、上記休止圧縮機制御において、上記休止圧縮機変更操作を実行して、休止圧縮機が逐次変更されることで、上記休止圧縮機により休止圧縮機の数を増減させても、複数のエンジン更にはその複数のエンジンの夫々に対して各別に設けられた複数の圧縮機の夫々における負担の均一化を図り、特定の圧縮機やエンジンについての早期の損傷を抑制し、メンテナンス間隔及びシステムの寿命を長く保つことができる。
したがって、本発明により、複数の圧縮機及び複数のエンジンの負担を略均一なものとして、メンテナンス作業を簡素化できるコージェネレーションシステムを実現することができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第２特徴構成は、前記制御手段が、前記複数のエンジンの夫々について積算したエンジン負荷に対応する負担ポイントを集計する負担ポイント集計処理を行い、前記複数のエンジンの夫々の負担ポイントに基づいて前記休止圧縮機を変更するように構成されている点にある。

上記第２特徴構成によれば、上記制御手段により、上述した休止圧縮機制御を実行して休止圧縮機の数を増減させるにあたり、上記のような負担ポイント集計処理を行って得た複数のエンジンの夫々の負担ポイントに基づいて休止圧縮機を変更することで、複数のエンジンの夫々について積算されるエンジン負荷を略均一なものとして、複数のエンジン更にはその複数のエンジンの夫々に対して各別に設けられた複数の圧縮機における負担を均一化することができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第３特徴構成は、前記制御手段が、前記負担ポイント集計処理において、前記圧縮式ヒートポンプ回路の熱負荷と前記複数のクラッチの夫々の作動状態とから、前記複数のエンジンの夫々のエンジン負荷に応じた加算ポイントを決定し、当該加算ポイントを単位時間毎に積算して前記負担ポイントを集計する点にある。

上記第３特徴構成によれば、圧縮式ヒートポンプ回路の熱負荷と、複数のクラッチの夫々の作動状態とから、クラッチが入れられて作動されている作動圧縮機を駆動するための駆動負荷、更には、その作動圧縮機を作動するための軸出力を発生するエンジンについてのエンジン負荷を認識することができるので、結果、複数のエンジンの夫々のエンジン負荷に応じた加算ポイントを決定することができる。上記負担ポイント集計処理において、上記のように決定した加算ポイントを積算して上記負担ポイントを集計することにより、上記負担ポイントを、複数のエンジンの夫々についての仕事量を比較的正確に示す値とすることができる。よって、その負担ポイントに基づいて休止圧縮機を逐次変更することにより、複数のエンジン更にはその複数のエンジンの夫々に対して各別に設けられた複数の圧縮機における負担を良好に均一化することができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第４特徴構成は、前記制御手段が、前記負担ポイント集計処理において、前記複数のエンジンの夫々の出力軸における回転数及びトルクから、前記複数のエンジンの夫々のエンジン負荷を認識し、当該エンジン負荷を単位時間毎に積算して前記負担ポイントを集計する点にある。

上記第４特徴構成によれば、複数のエンジンの夫々の出力軸における回転数とトルクとから、夫々のエンジンについてのエンジン負荷を認識することができるので、上記負担ポイント集計処理において、夫々のエンジンについて上記のように認識したエンジン負荷を積算して上記負担ポイントを集計することで、夫々のエンジンの負担ポイントを、複数のエンジンの夫々についての仕事量を略正確に示す値として求めることができる。よって、その負担ポイントに基づいて休止圧縮機を逐次変更することにより、複数のエンジン更にはその複数のエンジンの夫々に対して各別に設けられた複数の圧縮機における負担を略確実に均一化することができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第５特徴構成は、前記複数のエンジンの夫々に、当該エンジンの軸出力を駆動源とする発電機を備えた点にある。

上記第５特徴構成によれば、上記発電機を備えることで、作動圧縮機を駆動しているエンジンを定格出力で運転して、得られた軸出力のうち作動圧縮機の駆動に利用されない分の軸出力を、上記発電機に伝達して発電を行うことができ、エンジンの定格出力での運転により、エンジンの効率を向上することができる。

本発明に係るコージェネレーションシステムの第６特徴構成は、前記制御手段が、前記休止圧縮機を駆動するための前記エンジンである圧縮機非駆動エンジンの作動を発電負荷に基づいて制御するように構成されている点にある。

上記第６特徴構成によれば、クラッチが切られて軸出力の圧縮機への伝達が遮断された上記圧縮機非駆動エンジンに対しては、無条件にその作動を停止するのではなく、発電負荷に基づいてその圧縮機非駆動エンジンの作動を制御することで、発電負荷が比較的大きい場合には、その圧縮機非駆動エンジンの作動を継続して得られた軸出力を発電機に伝達させ発電を行い、逆に、発電負荷が小さい場合には、その圧縮機非駆動エンジンの作動を停止するというように、圧縮機非駆動エンジンの作動によるエネルギの浪費を抑制しながら、発電負荷に応じた発電を行って、エネルギ効率の向上を図ることができる。

本発明のヒートポンプシステム（以下、本システムと呼ぶ。）の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
本システムは、図１に示すように、エンジン１と、そのエンジン１の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機１１の駆動源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路１０と、運転を制御する制御装置４０とを備えて構成されており、エンジン１により圧縮機１１を作動させて、上記圧縮式ヒートポンプ回路１０を作動させることで、エンジン１の軸出力を有効利用して圧縮式ヒートポンプ回路１０において冷熱又は温熱を得ることができる。

上記圧縮式ヒートポンプ回路１０は、圧縮機１１、室外機１２、膨張弁１３、室内機１４を備え、更には、圧縮機１１の室内機１４及び室外機１２に対する冷媒送出方向を切り換えるための四方切換弁１５を備える。そして、図１に示す冷房状態、即ち、四方切換弁１５を、圧縮機１１の吐出側を室外機１２に向けると共に流入側を室内機１４に向けるように切り換えた状態では、蒸発した冷媒蒸気が、圧縮機１１において圧縮されて高温高圧状態となり、次に、その高温高圧状態の冷媒蒸気が、室外機１２において放熱して凝縮し、次に、その凝縮した冷媒液が、膨張弁１３において、膨張して低温低圧状態となり、次に、その低温低圧状態の冷媒液が、室内機１４において吸熱して蒸発し、その蒸発した冷媒蒸気が再度圧縮機１１に供給されるという形態で、作動するように構成されている。
そして、この圧縮式ヒートポンプ回路１０は、室外機１２において、冷媒蒸気の放熱を、外気や温熱用水を加熱する形態で給湯用や暖房用等に利用したり、一方、室内機１４において、冷媒液の吸熱を、室内空気や冷熱用水を冷却する形態で冷房用等に利用することができる。
尚、この圧縮式ヒートポンプ回路１０により暖房を行う場合は、四方切換弁１５を、圧縮機１１の吐出側を室内機１４に向けると共に流入側を室外機１２に向けるように切り換えることで、室内機１４において温熱を発生することができる。

また、この圧縮式ヒートポンプ回路１０の作動時において、圧縮機１１には、エンジン１の軸出力がクラッチ２１を通じて伝達される。即ち、圧縮機１１は、駆動源としてエンジン１の軸動力を利用して、冷媒蒸気を圧縮するように構成されている。
また、この圧縮機１１を駆動するための軸動力は、室外機１２における冷媒蒸気の放熱先である外気等の温度や、室内機１４における冷媒液の吸熱元である室内空気の温度や、冷媒の圧力状態や流量状態等から求められる熱負荷に応じたものとなる。即ち、エンジン１のクランク軸７には、作動している圧縮機１１の駆動負荷、即ち圧縮式ヒートポンプ回路１０の熱負荷に相当する負荷が付加されることになる。

また、本システムには、２つのエンジン１ａ，１ｂが設けられており、更に、圧縮式ヒートポンプ回路１０には、その２台のエンジン１ａ，１ｂの夫々の軸出力を駆動源とする２つの圧縮機１１ａ，１１ｂが並列状態で配置されている。
即ち、夫々の圧縮機１１ａ，１１ｂに対して各別に、夫々のエンジン１ａ，１ｂの軸出力が、夫々のクラッチ２１ａ，２１ｂを通じて伝達されることになる。

よって、本システムは、図１に示すように、２つのクラッチ２１ａ，２１ｂの両方を入れることにより、２つの圧縮機１１ａ，１１ｂの両方を作動圧縮機として作動させる全圧縮機作動状態とし、一方、図２（ａ），（ｂ）に示すように、２つのクラッチ２１ａ，２１ｂの一方を入れ他方を切ることにより、２つの圧縮機１１ａ，１１ｂのうちの一方のみを作動圧縮機として作動させ他方を休止圧縮機として休止させる休止圧縮機数増加状態とすることができる。そして、上記全気筒作動状態と上記休止圧縮機数増加状態とを択一的に切り換える形態で、２つの圧縮機１１ａ，１１ｂの少なくとも一方のクラッチ２１ａ，２１ｂの作動状態を切り換え、２つの圧縮機１１ａ，１１ｂのうち、エンジン１の軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を変更可能となる。

また、本システムにおいて、２つのエンジン１ａ，１ｂの夫々に、当該エンジン１ａ，１ｂの軸出力を駆動源とする発電機３０が設けられており、これら夫々の発電機３０は、夫々のエンジン１ａ，１ｂの軸出力がクランク軸７を通じて伝達されて発電を行い、その発電電力が、直流のまま本システムの補機等に供給されたり、インバータにより商用電力系統と連系するように交流に変換された後に、例えば本システムが設置された施設内の電力消費部に供給される。
また、制御装置４０は、複数の発電機３０に対する発電負荷を、電力消費部などの電力負荷よりも小さく設定して、商用電力系統への逆潮流等を防止するように構成されている。

また、この発電機３０を駆動するための動力は、発電負荷に応じたものとなる。即ち、エンジン１のクランク軸７には、発電機３０の軸動力、即ち、発電負荷に相当する負荷が付加されることになる。
よって、エンジン１のクランク軸７には、上記圧縮式ヒートポンプ回路１０における熱負荷と、発電負荷との合計に相当するエンジン負荷が付加されることになる。

本システムに設けられた制御装置４０は、後述する休止圧縮機制御等を実行して休止圧縮機増加状態とされた際に、休止圧縮機を逐次変更する形態で、運転制御を行うように構成されており、その運転制御の詳細について、図３〜図６の処理フロー図を用いて以下に説明する。

制御装置４０は、所定の処理単位時間毎に図３に示す運転制御フローを繰り返し実行する。
制御装置４０は、図３に示す運転制御フローにおいて、先ず、圧縮式ヒートポンプ回路１０における熱負荷に基づいて、複数のクラッチ２１の夫々の作動状態を切り換えて、複数の圧縮機１１のうちエンジン１の軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御（ステップ＃１）を実行する。

即ち、この休止圧縮機制御では、図４に示すように、圧縮式ヒートポンプ回路１０の熱負荷を検出し（ステップ＃１１）、次に、その熱負荷が所定の高熱負荷域（例えば最大熱負荷以下且つ最大熱負荷の５０％以上の範囲内）にあるか、或いは低熱負荷域（例えば最大熱負荷の５０％未満且つ最小熱負荷以上の範囲内）にあるかを判定する（ステップ＃１２）。

そして、制御装置４０は、圧縮式ヒートポンプ回路１０の熱負荷が高熱負荷域にあるときには、２つのエンジン１の両方を圧縮機駆動エンジンとして作動させた状態で、２つのクラッチ２１の両方を入れることにより、２つの圧縮機１１の両方を作動圧縮機として作動させる、即ち休止する休止圧縮機の数を０に減少させる全圧縮機作動状態（図１に示す状態）とする（ステップ＃１３）。
よって、２つのエンジン１ａ，１ｂの夫々の軸出力を２つの圧縮機１１ａ，１１ｂの夫々に伝達し、圧縮式ヒートポンプ回路１０において、２つの圧縮機１１ａ，１１ｂで冷媒を圧縮することにより、高い熱負荷を賄うための各圧縮機１１ａ，１１ｂの負荷が比較的小さくなる。

一方、上記熱負荷が低熱負荷域にあるときには、２つのエンジン１のうち少なくとも一方を圧縮機駆動エンジンとして作動させ他方を圧縮機非駆動エンジンとした状態で、その圧縮機駆動エンジンに対応する圧縮機クラッチを入れ圧縮機非駆動エンジンに対応する圧縮機クラッチを切ることにより、２つの圧縮機１１のうちの一方のみを作動圧縮機として作動させ他方を休止圧縮機として休止させる、即ち休止圧縮機の数を１に増加させる休止圧縮機数増加状態（図２（ａ），（ｂ）に示す状態）とする（ステップ＃１４）。
よって、圧縮式ヒートポンプ回路１０において、圧縮機１１ａ又は圧縮機１１ｂの一方のみで冷媒を圧縮することにより、低い熱負荷を賄うための圧縮機１１ａ，１１ｂの回転数を常に高い状態に維持することができる。

尚、図２（ａ）では、圧縮機１ａが作動圧縮機とされ、その作動圧縮機１ａを駆動するためのエンジン１ａが圧縮機駆動エンジンとされており、一方、圧縮機１ｂが休止圧縮機とされ、その休止圧縮機を駆動するためのエンジン１ｂが圧縮機非駆動エンジンとされている。
一方、図２（ｂ）では、圧縮機１ｂが作動圧縮機とされ、その作動圧縮機１ｂを駆動するためのエンジン１ｂが圧縮機駆動エンジンとされており、一方、圧縮機１ａが休止圧縮機とされ、その休止圧縮機を駆動するためのエンジン１ａが圧縮機非駆動エンジンとされている。

次に、制御装置４０は、上記ステップ＃１４において休止圧縮機数増加状態とした場合には、休止圧縮機１１を駆動するためのエンジン１である圧縮機非駆動エンジンの作動を発電負荷に基づいて制御する圧縮機非駆動エンジン作動制御（ステップ＃１５）を実行する。
かかる圧縮機非駆動エンジン作動制御は、図５に示すように、発電負荷を検出し（ステップ＃２１）、次に、その発電負荷が所定の高発電負荷域（例えば一の発電機３０の最大発電出力よりも大きく且つ当該最大発電出力の２倍以下の範囲内）にあるか、或いは低発電負荷域（例えば発電機３０の最大発電出力以下の範囲内）にあるかを判定する（ステップ＃２２）。

そして、制御装置４０は、発電負荷が高発電負荷域にあるときには、上述したようにクラッチ２１が入れられて作動圧縮機１１を駆動している圧縮機駆動エンジン１に加えて、クラッチ２１が切られて圧縮機１１を駆動していない圧縮機非駆動エンジン１を作動させて、比較的大きな発電負荷を賄うべく、２つの発電機３０で発電を行う。

一方、制御装置４０は、発電負荷が低発電負荷域にあるときには、上述したようにクラッチ２１が入れられて作動圧縮機１１を駆動している圧縮機駆動エンジン１の作動は維持しながら、クラッチ２１が切られて圧縮機１１を駆動していない圧縮機非駆動エンジン１については停止して、エネルギの浪費を抑止し、比較的小さな発電負荷を賄うべく、圧縮機駆動エンジン１側の１つの発電機３０のみで発電を行う。

制御装置４０は、図３に示す運転制御フローにおいて、上述した休止圧縮機制御（ステップ＃１）の次に、２つのエンジン１の夫々を処理対象として、当該エンジン１について積算したエンジン負荷に対応する負担ポイントＰを集計する負担ポイント集計処理（ステップ＃２）を実行する。

具体的には、制御装置４０は、この負担ポイント集計処理において、圧縮式ヒートポンプ回路１０の熱負荷から、複数のエンジン１の夫々のエンジン負荷に応じた加算ポイントｐを決定し、当該加算ポイントを単位時間毎に積算して負担ポイントＰを集計するように構成されており、この詳細について、図６の処理フローに基づいて説明する。

即ち、制御装置４０は、図６に示すように、負担ポイント集計処理において、先ず、処理対象のエンジン１が、対応するクラッチ２１が入れられた状態で圧縮機１１を駆動している圧縮機駆動エンジン（図２（ａ）では符号１ａ、図２（ｂ）では符号１ｂで示されるエンジン）であるか、或いは、対応するクラッチ２１が切られた状態で圧縮機１１を駆動していない圧縮機非駆動エンジン（図２（ａ）では符号１ｂ、図２（ｂ）では符号１ａで示されるエンジン）であるかを判定する（ステップ＃３１）。

そして、このステップ＃３１において圧縮機駆動エンジンであると判定した場合には、その圧縮機駆動エンジンにかかるエンジン負荷を演算する（ステップ＃３２）。即ち、圧縮機駆動エンジン１のクランク軸７には、圧縮式ヒートポンプ回路１０の熱負荷を作動圧縮機の数で等分して得られる作動圧縮機１１の駆動負荷が付加されることから、上記ステップ＃３２において、制御装置４０は、その圧縮機駆動エンジン１のエンジン負荷を、圧縮式ヒートポンプ回路１０の熱負荷を作動圧縮機の数で割った値として演算することができる。尚、この作動圧縮機の数は、複数のクラッチ２１の夫々の作動状態から認識される。
尚、エンジン１のクランク軸７の回転数とそのクランク軸７にかかるトルクとを計測し、制御手段４０は、その計測された回転数とトルクとをかけた値として正確なエンジン負荷を求めるように構成しても構わない。

そして、上記ステップ＃３２において圧縮機駆動エンジンにかかるエンジン負荷を演算した後に、そのエンジン負荷が、所定の高エンジン負荷域（例えば最大エンジン負荷以下且つ最大エンジン負荷の５０％以上の範囲内）にあるか、或いは中エンジン負荷域（例えば最大エンジン負荷の５０％未満且つ最大エンジン負荷の３０％以上の範囲内）にあるか、或いは低エンジン負荷域（例えば最大エンジン負荷の３０％未満且つ最小エンジン負荷以上の範囲内）にあるか、を判定する（ステップ＃３３）。

上記ステップ＃３３において、圧縮機駆動エンジンのエンジン負荷が高エンジン負荷域にあると判定した場合には、その高いエンジン負荷に応じて加算ポイントｐを例えば３に決定し（ステップ＃３４）、圧縮機駆動エンジンのエンジン負荷が中エンジン負荷域にあると判定した場合には、その中程度のエンジン負荷に応じて加算ポイントｐを例えば２に決定し（ステップ＃３５）、圧縮機駆動エンジンのエンジン負荷が低エンジン負荷域にあると判定した場合には、その低いエンジン負荷に応じて加算ポイントｐを例えば１に決定する（ステップ＃３６）。
尚、本実施形態では、高エンジン負荷域のときの加算ポイントを３とし、中エンジン負荷域のときの加算ポイントを２とし、低エンジン負荷域のときの加算ポイントを１とするが、当然、これら加算ポイントの大きさは適宜改変可能である。また、これら加算ポイントに対して、エンジン負荷以外のエンジンの運転状態に応じて係数を掛けるなど重み付けを行っても構わない。

そして、圧縮機駆動エンジンについては、本集計処理が処理単位時間毎に繰り返し実行されることで、このように圧縮式ヒートポンプ回路１０の熱負荷と複数のクラッチ２１の夫々の作動状態とから決定された加算ポイントｐが処理単位時間毎に積算され（ステップ＃４０）、負担ポイントＰが集計されることになる。

上記ステップ＃３１において圧縮機非駆動エンジンであると判定した場合には、その圧縮機非駆動エンジンが作動している状態（発電機３０を駆動している状態）であるか否かを判定する（ステップ＃３７）。
そして、ステップ＃３７において圧縮機非作動エンジンについて作動していると判定した場合には、発電負荷がエンジン負荷として付加されているとして加算ポイントｐを例えば１に決定し（ステップ＃３８）、一方、ステップ＃３７において圧縮機非作動エンジンについて停止していると判定した場合には、発電負荷がエンジン負荷として付加されていないとして加算ポイントｐを例えば０に決定する（ステップ＃３８）。
尚、本実施形態では、圧縮機非作動エンジンが作動して発電を行っているときの加算ポイントを１とし、圧縮機非作動エンジンが停止して発電を行っていないときの加算ポイントを０とするが、当然、これら加算ポイントの大きさは適宜改変可能である。また、これら加算ポイントに対して、発電負荷などの状態に応じて係数を掛けるなど重み付けを行っても構わない。

そして、圧縮機非駆動エンジンについては、本集計処理が処理単位時間毎に繰り返し実行されることで、このように作動状態に応じて決定された加算ポイントｐが処理単位時間毎に積算され（ステップ＃４０）、負担ポイントＰが集計されることになる。

以上のように、夫々のエンジン１について、負担ポイント集計処理を実行して負担ポイントＰを集計することにより、この負担ポイントＰは、積算されたエンジン負荷、即ち仕事量の程度を示すものとなることから、この負担ポイントＰを比較することにより、夫々のエンジン１の負担が均等か否かを知ることができ、更には、そのエンジン１により駆動される夫々の圧縮機１１の負担が均等か否かを知ることができる。

そして、制御装置４０は、図３に示す処理フローにおいて、上述した負担ポイント集計処理（ステップ＃２）の次に、夫々のエンジン１の負担が均等なものか否かを知るために、２つのエンジン１の夫々の負担ポイントＰの偏差ΔＰを算出し（ステップ＃３）、その偏差Δが予め設定された所定の許容偏差よりも大きいか否かを判定する（ステップ＃４）。
そして、夫々のエンジン１の負担が不均等なものとなって、上記ステップ＃４において、上記偏差ΔＰが上記許容偏差よりも大きくなったと判定した場合には、その時点で休止圧縮機とされている圧縮機１１については、クラッチ２１を入れて作動圧縮機とし、逆に、その時点で作動圧縮機とされている圧縮機１１については、クラッチ２１を切って吸気圧縮機とする形態で、休止圧縮機を変更する（ステップ＃５）。

そして、このように休止圧縮機を変更することで、上記偏差ΔＰが再び小さくなり、夫々のエンジン１及び夫々の圧縮機１１の負担が均等なものに維持されることになるので、そのエンジン１及び圧縮機１１の修繕や交換等のメンテナンス作業が簡素化されることになる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態では、負担ポイント集計処理を行って、複数のエンジン１の夫々の負担ポイントＰに基づいて休止圧縮機を変更するように構成したが、別に、このような負担ポイント集計処理を行わないで、例えば一定時間毎に休止圧縮機を変更するなどのように、別の形態で休止圧縮機を変更しても構わない。

（２）上記実施の形態では、エンジンの軸出力を駆動源とする発電機３０を備えたが、別にこのような発電機３０を設けなくても構わない。また、発電機３０を設けない場合には、休止圧縮機に対応するエンジンは常に停止して、エネルギの浪費を抑制することができる。

（３）上記実施の形態では、エンジン１及び圧縮機１１を２つずつ設けたが、当然、それ以上の数のエンジン及び圧縮機を設けても構わない。

本発明に係るヒートポンプシステムは、複数のエンジンと、前記複数のエンジンの夫々の軸出力を駆動源とする複数の圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、圧縮式ヒートポンプ回路における熱負荷に基づいて休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御を実行する制御手段を備えたヒートポンプシステムにおいて、複数の圧縮機及び複数のエンジンの負担を略均一なものとして、メンテナンス作業を簡素化できるものとして有効に利用可能である。

本発明に係るヒートポンプシステムの全圧縮機作動状態を示す構成図 本発明に係るヒートポンプシステムの休止圧縮機増加状態を示す構成図 本発明に係るヒートポンプシステムの運転制御フロー図 休止圧縮機制御の処理フロー図 圧縮機非駆動エンジン作動制御の処理フロー図 負担ポイント集計処理の処理フロー図

符号の説明

１，１ａ，１ｂ：エンジン
１０：圧縮式ヒートポンプ回路
１１，１１ａ，１１ｂ：圧縮機
２１，２１ａ，２１ｂ：クラッチ
４０：制御装置

Claims (6)

1. 複数のエンジンと、前記複数のエンジンの夫々の軸出力を駆動源とする複数の圧縮機を有する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、
   前記複数の圧縮機の夫々に対する前記エンジンの軸出力の伝達を断続可能な複数のクラッチと、
   前記圧縮式ヒートポンプ回路における熱負荷に基づいて、前記複数のクラッチの夫々の状態を切り換えて、前記複数の圧縮機のうち前記エンジンの軸出力の伝達が遮断されて休止する休止圧縮機の数を制御する休止圧縮機制御を実行する制御手段とを備えたヒートポンプシステムであって、
   前記制御手段が、前記休止圧縮機を逐次変更するように構成されているヒートポンプシステム。
2. 前記制御手段が、前記複数のエンジンの夫々について積算したエンジン負荷に対応する負担ポイントを集計する負担ポイント集計処理を行い、前記複数のエンジンの夫々の負担ポイントに基づいて前記休止圧縮機を変更するように構成されている請求項１に記載のヒートポンプシステム。
3. 前記制御手段が、前記負担ポイント集計処理において、前記圧縮式ヒートポンプ回路の熱負荷と前記複数のクラッチの夫々の作動状態とから、前記複数のエンジンの夫々のエンジン負荷に応じた加算ポイントを決定し、当該加算ポイントを単位時間毎に積算して前記負担ポイントを集計する請求項２に記載のヒートポンプシステム。
4. 前記制御手段が、前記負担ポイント集計処理において、前記複数のエンジンの夫々の出力軸における回転数及びトルクから、前記複数のエンジンの夫々のエンジン負荷を認識し、当該エンジン負荷を単位時間毎に積算して前記負担ポイントを集計する請求項２に記載のヒートポンプシステム。
5. 前記複数のエンジンの夫々に、当該エンジンの軸出力を駆動源とする発電機を備えた請求項１〜４の何れか一項に記載のヒートポンプシステム。
6. 前記制御手段が、前記休止圧縮機を駆動するための前記エンジンである圧縮機非駆動エンジンの作動を発電負荷に基づいて制御するように構成されている請求項５に記載のヒートポンプシステム。

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