JP2011043268A - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】発電機と太陽光発電装置との合計発電電力が設定電力より大きくても、発電機の発電電力を変更しなくてよいヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプシステムＳが、複数台のヒートポンプ装置１０、２０、３０と運転を制御する制御部Ｃとを備え、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０のインバータ１５、２５、３５の入力側の直流部は互いに電気的に接続され、制御部Ｃは、複数台のヒートポンプ装置１０、２０、３０のうち、個別過剰電力が存在するヒートポンプ装置のインバータが自身の個別設定電力分を交流電力に変換して出力し、及び、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のインバータが自身の太陽光発電装置の発電電力と発電機の発電電力と割り当てられた分配される電力との和の電力分を交流電力に変換して出力するように、インバータ１５、２５、３５の作動を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ装置に太陽光発電装置が併設されているヒートポンプシステムに関する。

ヒートポンプ装置に太陽光発電装置が併設されているヒートポンプシステムが特許文献１に記載されている。具体的には、特許文献１に記載のヒートポンプシステムでは、１つの分電盤に対して、太陽光発電装置とヒートポンプ装置とが接続されている。ヒートポンプ装置は、原動機と、原動機によって駆動される発電機及びヒートポンプ用の圧縮機と、発電機から入力される直流電力を交流電力に変換して出力可能なインバータとを有する。そして、ヒートポンプ装置の発電機及び太陽光発電装置で発電した電力に余剰電力が発生する場合、太陽光発電装置で発電した電力を商用電力系統へ売電できる。特許文献１に記載のシステムでは、原動機で駆動される発電機の発電電力と太陽光発電装置の発電電力との合計発電電力を制御することは行われていない。

特許文献２には、原動機で駆動される発電機と太陽光発電装置とを併用するシステムが記載されている。具体的には、原動機で駆動される発電機と太陽光発電装置とは１台のインバータに接続され、発電機の発電電力と太陽光発電装置の発電電力との合計の発電電力が交流電力に変換される。更に、システム全体の発電電力を一定にするような制御が行われている。例えば、発電機の発電電力と太陽光発電装置の発電電力との合計発電電力を設定電力と比較し、合計発電電力が設定電力よりも大きければ原動機の出力を小さくして発電機の発電電力を小さくし、合計発電電力が設定電力よりも小さければ原動機の出力を大きくして発電機の発電電力を大きくする。

特開２００９−７４７４４号公報 特開平１１−５５８６０号公報

特許文献１に記載のシステムでは、１つの分電盤に対して、太陽光発電装置とヒートポンプ装置とが接続されている。通常、分電盤は、建物への商用電力系統の引き込み箇所に設置される。例えば、ビルなどの１階部分に分電盤は設置される。一方で、太陽光発電装置は、通常、建物の屋上部分に設置される。従って、特許文献１に記載のように、１つの分電盤に対して、太陽光発電装置とヒートポンプ装置とを接続した場合、太陽光発電装置と分電盤との距離、即ち、配線長が長くなるという問題がある。

一方で、特許文献２に記載のシステムでは、原動機で駆動される発電機と太陽光発電装置とは１台のインバータに接続されているため、特許文献１のように太陽光発電装置から分電盤への配線の敷設は不要である。しかし、１台のインバータに対して原動機で駆動される発電機と太陽光発電装置とが接続されているため、発電機の発電電力と太陽光発電装置の発電電力との合計発電電力はインバータの定格容量以下でなければならない。そのため、太陽光発電装置の発電電力に応じて発電機の発電電力（即ち、原動機の出力）を変更しなければならないという問題がある。つまり、空調負荷など、ヒートポンプ用圧縮機の熱負荷がある場合、原動機の出力を熱負荷に応じて制御する熱主運転を行うことが好ましいが、特許文献２に記載のシステムの場合、発電機の発電電力に応じて原動機の出力を制御するという電主運転を逐次行わねばならない。

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、１台のインバータに接続されている発電機の発電電力と太陽光発電装置の発電電力との合計発電電力が設定電力より大きくても、発電機の発電電力を変更しなくてよい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特徴構成は、複数台のヒートポンプ装置と、運転を制御する制御部と、を備え、
各ヒートポンプ装置は、原動機と、前記原動機によって駆動される発電機及びヒートポンプ用圧縮機と、太陽光発電装置と、前記発電機及び前記太陽光発電装置から入力される直流電力を交流電力に変換して出力可能なインバータと、を有し、
各ヒートポンプ装置の前記インバータの入力側の直流部は互いに電気的に接続され、
前記制御部は、各ヒートポンプ装置において、前記太陽光発電装置の発電電力と前記発電機の発電電力との和を、前記ヒートポンプ装置毎に個別に設定されている個別設定電力と比較して、前記個別設定電力を上回る分に相当する個別過剰電力又は前記個別設定電力以下となる分に相当する個別余裕電力とを前記ヒートポンプ装置毎に導出し、
前記複数台のヒートポンプ装置のうちの１台以上のヒートポンプ装置において前記個別過剰電力が存在する場合、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置の前記インバータによって前記個別過剰電力分が交流電力に変換されて出力されるように、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のそれぞれに対して分配される電力を、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のそれぞれの前記個別余裕電力の範囲内で導出して割り当て、
前記個別過剰電力が存在するヒートポンプ装置の前記インバータが、自身の前記個別設定電力分を交流電力に変換して出力し、及び、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置の前記インバータが、自身の前記太陽光発電装置の発電電力と前記発電機の発電電力と割り当てられた前記分配される電力との和の電力分を交流電力に変換して出力するように、各ヒートポンプ装置の前記インバータの作動を制御する点にある。

上記特徴構成によれば、複数台のヒートポンプ装置の各インバータの入力側の直流部が電気的に接続されているので、インバータの入力側の直流部でヒートポンプ装置同士の直流電力の融通が可能となる。その結果、あるヒートポンプ装置において個別過剰電力が発生したとしても、その電力分を他のヒートポンプ装置に融通して、そのヒートポンプ装置のインバータが交流電力に変換して出力できる。その結果、複数のヒートポンプ装置のうち、あるヒートポンプ装置の太陽光発電装置の発電電力と発電機の発電電力との和が、そのヒートポンプ装置において設定されている設定電力を上回っていても、発電機の発電電力を変更せずに、各ヒートポンプ装置の原動機及びヒートポンプ用圧縮機の出力を各ヒートポンプ用圧縮機の熱負荷に応じて制御する熱主運転を継続できる。
通常、ヒートポンプ装置は、原動機、発電機、ヒートポンプ用圧縮機等を備えた例えば冷熱発生側の室外機と、空調装置などの冷熱需要側の室内機とを備えて構成される。室外機は、例えば空調対象とする部屋数などに応じて複数台が建物の屋上等に並べて設置される。そのため、上記複数台のヒートポンプ装置が並べて設置されて、上述のように組み合わせられることも充分に実現可能である。

本発明に係るヒートポンプシステムの更に別の特徴構成は、各ヒートポンプ装置の前記個別設定電力は、各ヒートポンプ装置の前記インバータの定格容量である点にある。

上記特徴構成によれば、複数のヒートポンプ装置のうち、あるヒートポンプ装置の太陽光発電装置の発電電力と発電機の発電電力との和が、そのヒートポンプ装置のインバータの定格容量を上回っていても、各ヒートポンプ装置の原動機の出力を各ヒートポンプ用圧縮機の熱負荷に応じて制御する熱主運転を継続できる。

本発明に係るヒートポンプシステムの更に別の特徴構成は、前記制御部は、前記複数台のヒートポンプ装置の前記太陽光発電装置の発電電力と前記発電機の発電電力とを合計した合計発電電力が、前記複数台のヒートポンプ装置の前記インバータの定格容量を合計した合計容量を上回らないように、前記複数台のヒートポンプ装置の前記発電機の何れか１以上の発電電力を制限する点にある。

上記特徴構成によれば、制御部が、複数台のヒートポンプ装置の各発電機の何れか１台以上の発電電力を制限可能であるので、全てのヒートポンプ装置における太陽光発電装置の発電電力と発電機の発電電力と合計した合計発電電力が、全てのヒートポンプ装置におけるインバータの定格容量の合計を上回らないようにできる。

加えて、上記特徴構成において、制御部は、複数台のヒートポンプ装置に対して優先分配順位を予め設定し、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のうち、優先分配順位が高いヒートポンプ装置に対して上記分配される電力を優先的に割り当ててもよい。また、制御部は、複数台のヒートポンプ装置に対して優先制限順位を予め設定し、複数台のヒートポンプ装置のうち、優先制限順位が高いヒートポンプ装置の発電機の発電電力を優先的に制限してもよい。

ヒートポンプシステムの機能ブロック図である。 太陽光発電モジュールの設置構造を示す平面図である。 太陽光発電モジュールの設置構造を示す側面図である。 ヒートポンプシステムにおけるインバータの作動制御を示すフローチャートである。

以下に図面を参照して本発明に係る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機能ブロック図である。本実施形態では、ヒートポンプシステムＳが、３台のヒートポンプ装置１０、２０、３０を備える場合を例示する。
ヒートポンプ装置１０は、原動機としてのエンジン１１と、エンジン１１によって駆動される発電機１２及びヒートポンプ用の圧縮機１３と、太陽光発電装置１と、発電機１２及び太陽光発電装置１から入力される直流電力を交流電力に変換して出力可能なインバータ１５と、を有する。加えて、ヒートポンプ装置１０は、後述するヒートポンプ制御部１６及びシステム制御部１８を有する。
エンジン１１は、例えば、ガスなどを燃料とするエンジンである。エンジン１１の出力軸には発電機１２及び圧縮機１３が連結される。例えば、エンジン１１を定格出力で運転しているとき、熱負荷１９の大きさに応じて圧縮機１３の出力を大きくするとエンジン１１の回転速度は低下する。その結果、発電機１２の回転速度が低下して、発電機１２の発電電力は小さくなる。一方で、エンジン１１を定格出力で運転しているとき、熱負荷１９の大きさに応じて圧縮機１３の出力を小さくするとエンジン１１の回転速度は増大する。その結果、発電機１２の回転速度も増大して、発電機１２の発電電力は大きくなる。このように、圧縮機１３の出力の変化に応じて、発電機１２の発電電力が変化する。

発電機１２は整流回路１４を介してインバータ１５に接続される。太陽光発電装置１はＤＣ／ＤＣコンバータ１７を介してインバータ１５に接続される。インバータ１５は、発電機１２及び太陽光発電装置１から入力される直流電力を交流電力に変換して交流系統５へ出力する。ヒートポンプ装置１０の補機の電力負荷（図示せず）はインバータ１５の出力側（交流側）に接続されている。

ヒートポンプ装置２０は、原動機としてのエンジン２１と、エンジン２１によって駆動される発電機２２及びヒートポンプ用の圧縮機２３と、太陽光発電装置２と、発電機２２及び太陽光発電装置２から入力される直流電力を交流電力に変換して出力可能なインバータ２５と、を有する。加えて、ヒートポンプ装置２０は、後述するヒートポンプ制御部２６を有する。エンジン２１は、例えば、ガスなどを燃料とするエンジンであり、エンジン２１の出力軸には発電機２２及び圧縮機２３が連結される。また、上述したヒートポンプ装置１０と同様に、圧縮機２３の出力の変化に応じて、発電機２２の発電電力が変化する。発電機２２は整流回路２４を介してインバータ２５に接続される。太陽光発電装置２はＤＣ／ＤＣコンバータ２７を介してインバータ２５に接続される。インバータ２５は、発電機２２から入力される直流電力を交流電力に変換して交流系統５へ出力する。ヒートポンプ装置２０の補機の電力負荷（図示せず）はインバータ２５の出力側（交流側）に接続されている。

ここまで説明した各ヒートポンプ装置１０、２０、３０は、例えば建物の屋上に設置される冷熱発生側の室外機と、建物内に設置される空調装置（熱負荷）などの冷熱需要側の室内機とを備えて構成される。室外機は、上述したエンジン、発電機、ヒートポンプ用圧縮機、インバータ等を備える。そして、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０の室外機は建物の屋上などに並べて設置される。

ヒートポンプシステムＳにおいて、ヒートポンプ装置１０とヒートポンプ装置２０とは直流線４によって互いに接続されている。上述のようにヒートポンプ装置１０、２０の各室外機は建物の屋上などに並べて設置されるので、直流線４は短くてよい。具体的には、ヒートポンプ装置１０の室外機に備えられるインバータ１５の入力側の直流部と、ヒートポンプ装置２０の室外機に備えられるインバータ２５の入力側の直流部とは直流線４によって互いに電気的に接続される。但し、ヒートポンプ装置２０の直流線４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介してヒートポンプ装置１０の直流線４と接続される。このように、２台のヒートポンプ装置１０、２０の各インバータ１５、２５の入力側の直流部が電気的に接続されているので、インバータ１５、２５の入力側の直流部でヒートポンプ装置同士の直流電力の融通が可能となる。

ヒートポンプ装置３０の装置構成は上記ヒートポンプ装置２０の装置構成と同様である。具体的には、ヒートポンプ装置３０は、原動機としてのエンジン３１と、エンジン３１によって駆動される発電機３２及びヒートポンプ用の圧縮機３３と、太陽光発電装置３と、発電機３２及び太陽光発電装置３から入力される直流電力を交流電力に変換して出力可能なインバータ３５と、を有する。加えて、ヒートポンプ装置３０は、後述するヒートポンプ制御部３６を有する。エンジン３１の出力軸には発電機３２及び圧縮機３３が連結される。また、上述したヒートポンプ装置１０、２０と同様に、圧縮機３３の出力の変化に応じて、発電機３２の発電電力が変化する。発電機３２は整流回路３４を介してインバータ３５に接続される。太陽光発電装置３はＤＣ／ＤＣコンバータ３７を介してインバータ３５に接続される。インバータ３５は、発電機３２から入力される直流電力を交流電力に変換して交流系統５へ出力する。ヒートポンプ装置３０の補機の電力負荷（図示せず）はインバータ３５の出力側（交流側）に接続されている。

ヒートポンプシステムＳにおいて、ヒートポンプ装置２０とヒートポンプ装置３０とは直流線４によって互いに接続されている。上述のようにヒートポンプ装置２０、３０の各室外機は建物の屋上などに並べて設置されるので、直流線４は短くてよい。具体的には、ヒートポンプ装置２０の室外機に備えられるインバータ２５の入力側の直流部と、ヒートポンプ装置３０の室外機に備えられるインバータ３５の入力側の直流部とは直流線４によって互いに電気的に接続される。但し、ヒートポンプ装置３０の直流線４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を介してヒートポンプ装置２０の直流線４と接続される。このように、２台のヒートポンプ装置２０、３０の各インバータ２５、３５の入力側の直流部が電気的に接続されているので、インバータ２５、３５の入力側の直流部でヒートポンプ装置同士の直流電力の融通が可能となる。

次に、太陽光発電装置を有するヒートポンプ装置がビルなどの建物の陸屋根に設置されるときの形態について説明する。図２は、太陽光発電装置の太陽光発電モジュールの設置構造を示す平面図であり、図３は、その側面図である。各ヒートポンプ装置１０、２０、３０の室外機に併設される太陽光発電装置１、２、３の設置構造は何れも同様であるので、以下には、ヒートポンプ装置１０の室外機４０に併設される太陽光発電装置１の太陽光発電モジュール４１の設置構造のみについて説明する。

図示するように、太陽光発電装置１の太陽光発電モジュール４１は、ヒートポンプ装置１０の室外機４０に併設される。具体的には、太陽光発電装置１の太陽光発電モジュール４１は、主として、架台４２（防振架台５３を兼用する）、室外機４、及び重り部材４４により固定されて設置されている。重り部材４４は、ゴムシート５０を介して陸屋根４９上に載置される。また、本実施形態において、重り部材４４は、中空容器４３の内部に水を充填して利用されている。中空容器４３は、ステンレスやアルミニウム等の金属製容器、ポリエチレンやポリプロピレン等のプラスチック製容器等である。

太陽光発電装置１は、一又は二以上の太陽光発電モジュール４１で構成される。太陽光発電モジュール４１は、ガラス基板上に形成された複数の太陽光発電セル（不図示）を備えている。太陽光発電セルは、所謂太陽電池を構成する素子であり、入射光（太陽光）が有する光エネルギを電気エネルギに直接変換する。これら複数の太陽光発電セルは、直列に接続されて太陽光発電モジュール４１を構成している。太陽光発電セル（太陽光発電モジュール４１）としては、単結晶型、多結晶型、薄膜型、アモルファス型、色素増感型、多接合型等、公知の各種構成を採用することができる。

一又は二以上の太陽光発電モジュール４１は、図３に示すように、載置部５１と延出部４８とを有して構成される架台４２に固定されている。本実施形態では、図２に示すように、４枚の太陽光発電モジュールが架台４２に固定されている。載置部５１は、太陽光発電モジュール４１を載置するための部分であり、延出部４８は、載置部５１から連続して略水平に延びる部分である。架台４２は、外枠フレーム４５及び横架フレーム５２が組み合わされて構成されている。具体的には、２本の外枠フレーム４５が、室外機４０の幅方向両側から、その室外機４０の幅方向に対して直交する方向に、互いに平行に延びている。この外枠フレーム４５は、図３に示すように、室外機４０から所定の位置まで（以下、室外機近接側とする）は水平面でもある陸屋根４９の上面に対して平行に延びると共に、それより室外機４０から離れた位置（以下、室外機離間側とする）では水平面に対して所定角度だけ傾斜して延びている。このときの所定角度としては、水平面に対して僅かに傾斜する小角度、具体的には例えば１〜１０度、より好適には２〜５度とすることができる。本実施形態では、２度とされている。

外枠フレーム４５のうち、室外機離間側では、２本の外枠フレーム４５の間に、３本の横架フレーム５２が横架されている。これら３本の横架フレーム５２は、互いに平行な２本の外枠フレーム４５に直交する状態で、外枠フレーム４５の室外機離間側の部分の両端部と当該部分を２等分する位置とに横架されている。外枠フレーム４５と横架フレーム５２とに沿って、互いに隣接配置される４枚の太陽光発電モジュール４１がビス等を用いて架台４２に固定される。このように、室外機離間側では、外枠フレーム４５と横架フレーム５２とが互いに連結されることにより「載置部５１」が形成されている。本実施形態においては、太陽光発電モジュール４１は、外枠フレーム４５及び横架フレーム５２に対して平行な状態で、つまり載置部５１に対して平行な状態で固定されている。なお、載置部５１自体は、外枠フレーム４５の形状に応じて、水平面に対して所定角度（ここでは、２度）だけ傾斜した状態で設けられることになる。

このように、水平面に対して所定角度（ここでは、２度）だけ傾斜した状態で載置部５１が設けられると共に、太陽光発電モジュール４１が載置部５１に対して平行な状態で固定されることで、太陽光発電モジュール４１は、水平面に対して所定角度（ここでは、２度）だけ傾斜した状態で架台３に固定されて設置されることになる。このようにすれば、太陽光発電モジュール４１の受光面が汚れた場合にも降雨等により当該汚れを洗い流して、太陽光発電モジュール４１の受光面をクリーンな状態に維持することができる。よって、太陽光発電モジュール４１の受光面での光強度の減衰を抑制して、太陽光発電を行うための有効光量を極力高く維持できる。なお、隣接する太陽光発電モジュール４１どうしは互いに平行に配置され、太陽光が遮光されることが抑制されるので、複数の太陽光発電モジュール４１を高密度に設置できる。従って、太陽光発電モジュール４１による発電効率を向上させることができる。

外枠フレーム４５のうち、室外機近接側は、載置部５１から連続して略水平に延びる「延出部４８」となっている。本実施形態では、延出部４８においてゴムマウント４７及び上側支持部材５５を介して、上側支持部材５５に沿って室外機４０が載置されている。

本実施形態において、室外機４０は、延出部４８を構成する外枠フレーム４５との間に、ゴムマウント４７とそのゴムマウント４７に連結される上側支持部材５５とを介在させて設置されている。見方を変えれば、室外機４０は、陸屋根４９上に形成されるコンクリート等からなる基礎台４６の上に、下側支持部材５４と、ゴムマウント４７を介してその下側支持部材５４に連結される上側支持部材５５と、を備えて構成された防振架台５３を介在させて設置される。加えて、架台２１の延出部４８を構成する外枠フレーム４５が、防振架台５３の下側支持部材５４と一体的に形成されている。これらの、外枠フレーム４５、横架フレーム５２は、例えば鉄やステンレス等の金属からなる棒材やパイプ材、型鋼等を用いて構成することができる。

このように、本実施形態では、架台４２の延出部４８を構成する外枠フレーム４５が、防振架台５３の下側支持部材５４と一体的に形成されることにより、太陽光発電モジュール４１を固定するための架台４２と、室外機４が発生させ得る振動がビル７１に伝達されるのを抑制するための防振架台５３とが共通化されている。これにより、太陽光発電モジュール４１を設置するための部品点数を減らして、低コスト化を図ることができるようになっている。

次に、制御部Ｃについて説明する。
ヒートポンプシステムＳは、制御部Ｃを備える。この制御部Ｃは、ヒートポンプ装置１０の運転を制御するヒートポンプ制御部１６と、ヒートポンプ装置２０の運転を制御するヒートポンプ制御部２６と、ヒートポンプ装置３０の運転を制御するヒートポンプ制御部３６と、ヒートポンプシステムＳの全体制御を担うシステム制御部１８とで構成される。ヒートポンプ装置１０のヒートポンプ制御部１６は、エンジン１１の運転制御、発電機１２の運転制御、圧縮機１３の運転制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７による電力変換の制御、インバータ１５による電力変換の制御などを担う。ヒートポンプ装置２０のヒートポンプ制御部２６は、エンジン２１の運転制御、発電機２２の運転制御、圧縮機２３の運転制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７による電力変換の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８による電力変換の制御、インバータ２５による電力変換の制御などを担う。ヒートポンプ装置３０のヒートポンプ制御部３６は、エンジン３１の運転制御、発電機３２の運転制御、圧縮機３３の運転制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７による電力変換の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ３８による電力変換の制御、インバータ３５による電力変換の制御などを担う。
本実施形態において、各ヒートポンプ制御部１６、２６、３６は、各エンジン１１、２１、３１、発電機１２、２２、３２及び圧縮機１３、２３、３３を作動させていなくても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、２７、２８、３７、３８及びインバータ１５、２５、３５の作動制御は別途行うように構成されている。

本実施形態では、ヒートポンプ制御部１６とシステム制御部１８とはヒートポンプ装置１０に設けられ、ヒートポンプ制御部２６はヒートポンプ装置２０に設けられ、ヒートポンプ制御部３６はヒートポンプ装置３０に設けられる。図１には示さないが、システム制御部１８は、ヒートポンプ制御部１６、ヒートポンプ制御部２６及びヒートポンプ制御部３６との間で情報伝達可能に構成されている。

以下に、制御部Ｃによって制御されるヒートポンプシステムＳの動作を説明する。
図４は、ヒートポンプシステムＳが運転されている間に行われる制御のフローチャートである。通常運転では、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０のヒートポンプ制御部１６、２６、３６は、各熱負荷１９、２９、３９の大きさに応じて圧縮機１３、２３、３３の作動を制御する熱主運転を行っている。その結果、各発電機１２、２２、３２の発電電力（Ｐｇ）は各圧縮機１３、２３、３３の熱負荷１９、２９、３９の大きさに応じて変化する。また、太陽光発電装置１、２、３の発電電力（Ｐｐｖ）は日射量に応じて変化するため、ヒートポンプ制御部１６、２６、３６は太陽光発電装置１、２、３の発電電力（Ｐｐｖ）を制御できない。つまり、通常運転では、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０のヒートポンプ制御部１６、２６、３６は、発電機１２、２２、３２の発電電力の制御を行っておらず、且つ、太陽光発電装置１、２、３の発電電力の制御を行うことができないため、発電機１２、２２、３２の発電電力（Ｐｇ）と太陽光発電装置１、２、３の発電電力（Ｐｐｖ）との和が、ヒートポンプ装置１０、２０、３０において設定されている設定電力（本実施形態では、各インバータ１５、２５、３５の定格容量）を上回る可能性がある。図４のフローチャートは、制御部Ｃが、各インバータ１５、２５、３５の定格容量を上回る分の電力（以下、「個別過剰電力」と記載する）をどのように処理するのかを説明するものである。

ヒートポンプ装置１０のヒートポンプ制御部１６は、工程＃１００において、自身の発電機１２の発電電力（Ｐｇ）と太陽光発電装置１の発電電力（Ｐｐｖ）との和（Ｐｇ＋Ｐｐｖ）がインバータ１５の定格容量以下であるか否かを判定する。Ｐｇ＋Ｐｐｖがインバータ１５の定格容量以下である場合（工程＃１００において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１０２に移行し、Ｐｇ＋Ｐｐｖがインバータ１５の定格容量を上回る場合（工程＃１００において「Ｎｏ」の場合）には工程＃１０４に移行する。ヒートポンプ装置２０のヒートポンプ制御部２６及びヒートポンプ装置３０のヒートポンプ制御部３６も、同様の判定を行う。

各ヒートポンプ装置１０、２０、３０のヒートポンプ制御部１６、２６、３６は、工程＃１０２において、各インバータ１５、２５、３５の定格容量に対する個別余裕電力、即ち、各インバータ１５、２５、３５の定格容量から、各発電機１２、２２、３２の発電電力（Ｐｇ）と各太陽光発電装置１、２、３の発電電力（Ｐｐｖ）との和（Ｐｇ＋Ｐｐｖ）を減算した値についての情報をシステム制御部１８に送信する。尚、各インバータの定格容量と、各発電機の発電電力と各太陽光発電装置の発電電力との和とが等しい場合は、個別余裕電力が零であると見なす。
或いは、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０のヒートポンプ制御部１６、２６、３６は、工程＃１０４において、各インバータ１５、２５、３５の定格容量に対する個別過剰電力についての情報をシステム制御部１８に送信する。

以上のように、各ヒートポンプ制御部１６、２６、３６は、各太陽光発電装置１、２、３の発電電力と各発電機１２、２２、３２の発電電力との和を、ヒートポンプ装置毎に個別に設定されている個別設定電力（本実施形態の場合は、インバータの定格容量）と比較して、その個別設定電力を上回る分に相当する個別過剰電力又はその個別設定電力以下となる分に相当する個別余裕電力とをヒートポンプ装置毎に導出する。

システム制御部１８は、工程＃２００において、複数台のヒートポンプ装置１０、２０、３０の各インバータ１５、１５、３５の定格容量に対する個別余裕電力又は個別過剰電力についての情報を受信する。この工程により、システム制御部１８は、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０においてどの程度の個別余裕電力又は個別過剰電力が生じているのかを知ることができる。そして、システム制御部１８は、あるヒートポンプ装置において個別過剰電力が生じていた場合、以降の工程でその個別過剰電力を他のヒートポンプ装置に対して分配されるべき電力として取り扱う。

次に、システム制御部１８は、工程＃２０２において、個別過剰電力分を、優先分配順位の高い順に、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のインバータへ分配する。具体的には、システム制御部１８は、複数台のヒートポンプ装置１０、２０、３０に対して優先分配順位を予め設定して自身の内部メモリ等に記憶している。そして、システム制御部１８は、分配される電力を、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のうち、優先分配順位が高いヒートポンプ装置に対して優先的に割り当てる。但し、システム制御部１８は、各ヒートポンプ装置の個別余裕電力の範囲内でしか、個別過剰電力の分配を行わない。

優先分配順位は、各ヒートポンプ装置に対して固定の値として設定されている場合、或いは、各ヒートポンプ装置に対して逐次変更して設定される場合などがある。優先分配順位の決定方法としては、例えば、大きな個別余裕電力が高い頻度で発生するようなヒートポンプ装置に対して高い優先分配順位を与える方法がある。これは、熱負荷の大きい部屋の空調を担うヒートポンプ装置ほど大きな個別余裕電力が高い頻度で発生するという考えに基づくものである。つまり、熱負荷が大きい（即ち、圧縮機の出力が大きい）ヒートポンプ装置ほど発電機の発電電力は小さくなるので、その個別余裕電力は大きくなる傾向にある。

以上のように、システム制御部１８は、複数台のヒートポンプ装置のうちの１台以上のヒートポンプ装置において個別過剰電力が存在する場合、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のインバータによって個別過剰電力分が交流電力に変換されて出力されるように、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のそれぞれに対して分配される電力を、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のそれぞれの個別余裕電力の範囲内で導出して割り当てる。

その後、システム制御部１８は、工程＃２０４において、個別過剰電力が存在するヒートポンプ装置へは、インバータが定格容量で電力を出力するように指示し、及び、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置へは、インバータがＰｐｖ＋Ｐｇ＋（分配された電力）の電力を出力するように指示する。

工程＃１０６において、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０のヒートポンプ制御部１６、２６、３６は、システム制御部１８から指示された出力電力で各インバータ１５、２５、３５を作動させる。
つまり、個別過剰電力が存在するヒートポンプ装置のインバータは、自身の個別設定電力（即ち、インバータの定格容量）分を交流電力に変換して出力する。また、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のインバータは、自身の太陽光発電装置の発電電力（Ｐｐｖ）と発電機の発電電力（Ｐｇ）と上記割り当てられた分配される電力との和の電力分を交流電力に変換して出力する。或いは、個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のインバータは、上記割り当てられた分配される電力が零の場合は、自身の太陽光発電装置の発電電力（Ｐｐｖ）と発電機の発電電力（Ｐｇ）との和の電力分を交流電力に変換して出力する。

以上のように、太陽光発電装置の発電電力と発電機の発電電力との和が、ヒートポンプ装置において設定されている個別設定電力を上回っていても、その発電機の発電電力を変更せずに、各ヒートポンプ装置のエンジン及び圧縮機の出力を、各熱負荷に応じて制御する熱主運転を継続できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態において、制御部Ｃが、上述したような形態で各インバータ１５、２５、３５の作動を制御しているとき、太陽光発電装置１、２、３の発電電力と発電機１２、２２、３２の発電電力とを合計した合計発電電力が、インバータ１５、２５、３５の定格容量を合計した合計容量を上回るような状況も生じ得る。そのような場合、システム制御部１８は、太陽光発電装置１、２、３の発電電力と発電機１２、２２、３２の発電電力とを合計した合計発電電力が、インバータ１５、２５、３５の定格容量を合計した合計容量を上回らないように、発電機１２、２２、３２の何れか１以上の発電電力を制限すればよい。
例えば、システム制御部１８が、複数台のヒートポンプ装置１０、２０、３０に対して優先制限順位を予め設定して、自身の内部メモリ等に記憶しておき、優先制限順位が高いヒートポンプ装置の発電機の発電電力を優先的に制限する（即ち、エンジンの回転速度を低くする）ように構成できる。

＜２＞
上記実施形態では、システム制御部１８がヒートポンプ装置１０に設けられている構成を例示したが、システム制御部１８をヒートポンプ装置２０又はヒートポンプ装置３０に設けてもよい。或いは、システム制御部１８を、ヒートポンプ装置１０、２０、３０とは別の装置に設けてもよい。

＜３＞
上記実施形態では、各ヒートポンプ装置１０、２０、３０を電気的に接続する直流線４の途中に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ２８、３８がヒートポンプ装置２０、３０の内部に設けられている構成を例示したが、ヒートポンプ装置２０、３０と別体で設けられてもよい。

＜４＞
上記実施形態では、ヒートポンプシステムＳが３台のヒートポンプ装置を備える場合を例示したが、ヒートポンプ装置の設置数は２台以上であれば適宜変更可能である。

本発明は、ヒートポンプ装置に太陽光発電装置が併設されているヒートポンプシステムに利用できる。

１、２、３ 太陽光発電装置
１０、２０、３０ ヒートポンプ装置
１１、２１、３１ エンジン
１２、２２、３２ 発電機
１３、２３、３３ 圧縮機（ヒートポンプ用圧縮機）
１５、２５、３５ インバータ
１６、２６、３６ ヒートポンプ制御部（制御部 Ｃ）
１８ システム制御部（制御部 Ｃ）
Ｓ ヒートポンプシステム

Claims (3)

1. 複数台のヒートポンプ装置と、運転を制御する制御部と、を備え、
   各ヒートポンプ装置は、原動機と、前記原動機によって駆動される発電機及びヒートポンプ用圧縮機と、太陽光発電装置と、前記発電機及び前記太陽光発電装置から入力される直流電力を交流電力に変換して出力可能なインバータと、を有し、
   各ヒートポンプ装置の前記インバータの入力側の直流部は互いに電気的に接続され、
   前記制御部は、各ヒートポンプ装置において、前記太陽光発電装置の発電電力と前記発電機の発電電力との和を、前記ヒートポンプ装置毎に個別に設定されている個別設定電力と比較して、前記個別設定電力を上回る分に相当する個別過剰電力又は前記個別設定電力以下となる分に相当する個別余裕電力とを前記ヒートポンプ装置毎に導出し、
   前記複数台のヒートポンプ装置のうちの１台以上のヒートポンプ装置において前記個別過剰電力が存在する場合、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置の前記インバータによって前記個別過剰電力分が交流電力に変換されて出力されるように、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のそれぞれに対して分配される電力を、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置のそれぞれの前記個別余裕電力の範囲内で導出して割り当て、
   前記個別過剰電力が存在するヒートポンプ装置の前記インバータが、自身の前記個別設定電力分を交流電力に変換して出力し、及び、前記個別余裕電力が存在するヒートポンプ装置の前記インバータが、自身の前記太陽光発電装置の発電電力と前記発電機の発電電力と割り当てられた前記分配される電力との和の電力分を交流電力に変換して出力するように、各ヒートポンプ装置の前記インバータの作動を制御するヒートポンプシステム。
2. 各ヒートポンプ装置の前記個別設定電力は、各ヒートポンプ装置の前記インバータの定格容量である請求項１記載のヒートポンプシステム。
3. 前記制御部は、前記複数台のヒートポンプ装置の前記太陽光発電装置の発電電力と前記発電機の発電電力とを合計した合計発電電力が、前記複数台のヒートポンプ装置の前記インバータの定格容量を合計した合計容量を上回らないように、前記複数台のヒートポンプ装置の前記発電機の何れか１以上の発電電力を制限する請求項２記載のヒートポンプシステム。

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