JP2015169360A

JP2015169360A - コージェネレーション装置

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Publication number: JP2015169360A
Application number: JP2014043545A
Authority: JP
Inventors: 康介山名; Kosuke Yamana
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-28
Anticipated expiration: 2034-03-06
Also published as: JP6319651B2

Abstract

【課題】暖房運転時、室外熱交換器に霜が付着した場合であっても、暖房性能を低下させずに霜を取り除くようにしたコージェネレーション装置を提供する。【解決手段】貯湯槽４２下部の温水を循環路４４を介して第１熱交換器４０に送って発電装置１４の排熱と熱交換させた後、貯湯槽４２上部に循環させるポンプ４８と、膨張弁６２、室外熱交換器６４等を接続して冷媒を循環させる冷媒回路７０を有するヒートポンプユニット１８と、第１熱交換器４０の下流側と上流側とを接続するバイパス路５２と循環路４４とを第１熱交換器４０の上流側で接続する接続部に配置され、温水が循環する経路を第１経路Ａと第２経路Ｂのいずれかに切り替え可能な三方弁５４とを備えるコージェネレーション装置１０において、第１熱交換器４０と三方弁５４の間を流れる温水を膨張弁６２と室外熱交換器６４の間を流れる冷媒と熱交換させる第２熱交換器７６を循環路４４に配置する。【選択図】図１

Description

この発明はコージェネレーション装置、より詳しくはヒートポンプユニットを備えたコージェネレーション装置に関する。

従来より、ヒートポンプユニットを備えたコージェネレーション装置が種々提案されており、その例として例えば特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術は、エンジンによって駆動される発電機と、エンジンの排熱を利用して生成された温水を貯留する貯湯槽と、貯湯槽に供給する上水を一時的に貯留する受水槽と、受水槽の水を加熱するヒートポンプユニットとを備え、ヒートポンプユニットにより貯湯槽へ供給する上水を予め加熱しておくことで、温水を生成する際の熱エネルギの消費量を抑えるようにしている。

特開２００５−２５７１１５号公報

ところで、ヒートポンプユニットの室外熱交換器は、暖房運転時、外気を取り込む際に大気中の水分が霜となって付着しやすく、付着した霜をそのまま放置すると外気との熱交換が阻害されて暖房性能が著しく低下するおそれがある。そのため、室外熱交換器に霜が付着した場合には四方弁によって冷媒の経路を冷房運転側へと切り替えて室外熱交換器に高温高圧の冷媒を流すことで、付着した霜を融解して取り除くという手法が一般的に行われている。

しかしながら、霜の融解には、本来暖房に使用するはずの空気から回収した熱を利用するため、暖房が途中で停止したり、暖房温度が低下するなどでして暖房性能が低下するという不都合があった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、暖房運転時、室外熱交換器に霜が付着した場合であっても、暖房性能を低下させずに霜を取り除くようにしたコージェネレーション装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、貯湯槽に貯留される温水を前記貯湯槽の下部から吸入し、循環路を介してそこに配置される第１熱交換器に送って発電装置の排熱と熱交換させた後、前記貯湯槽の上部に循環させるポンプと、室内熱交換器と膨張弁と室外熱交換器と圧縮機と四方弁とを接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記四方弁で冷媒の経路を切り替えることによって冷房運転と暖房運転とを選択的に切り替え可能なヒートポンプユニットと、前記循環路の前記第１熱交換器の配置位置の下流側と上流側とを接続するバイパス路と、前記バイパス路と前記循環路とを前記第１熱交換器の配置位置よりも上流側で接続する接続部と、前記接続部に配置され、温水が循環する経路を、前記循環路と前記バイパス路の間で温水が循環する第１経路と前記循環路と前記貯湯槽の間で温水が循環する第２経路のいずれかに切り替え可能な三方弁とを備えるコージェネレーション装置において、前記循環路の前記第１熱交換器の配置位置と前記三方弁の配置位置の間を流れる温水を前記冷媒回路において前記膨張弁と前記室外熱交換器の間を流れる冷媒と熱交換させる第２熱交換器を前記循環路に配置する如く構成した。

請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っているか否か判定する暖房運転判定手段と、前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出手段と、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定されるとき、前記検出された室外熱交換器の温度に基づいて前記三方弁の動作を制御する三方弁制御手段とを備える如く構成した。

請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定されるとき、前記検出された室外熱交換器の温度に基づいて前記発電装置の動作を制御する発電装置制御手段を備える如く構成した。

請求項４に係るコージェネレーション装置にあっては、前記三方弁制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が所定温度以下のとき、温水が循環する経路を前記第１経路に切り替えるように前記三方弁の動作を制御する如く構成した。

請求項５に係るコージェネレーション装置にあっては、前記発電装置制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が前記所定温度以下のとき、前記発電装置を起動させるように前記発電装置の動作を制御する如く構成した。

請求項６に係るコージェネレーション装置にあっては、前記発電装置制御手段は、前記発電装置を起動させるように前記発電装置を制御した後、前記検出された室外熱交換器の温度が第２所定温度以上となったとき、前記発電装置を停止させるように前記発電装置の動作を制御する如く構成した。

請求項７に係るコージェネレーション装置にあっては、前記貯湯槽が満蓄状態か否か判定する満蓄状態判定手段を備え、前記発電装置制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が前記所定温度以下の場合であっても、前記貯湯槽が満蓄状態と判定されるとき、前記発電装置を起動させないように前記発電装置の動作を制御する如く構成した。

請求項１にあっては、貯湯槽に貯留される温水を貯湯槽の下部から吸入し、循環路を介してそこに配置される第１熱交換器に送って発電装置の排熱と熱交換させた後、貯湯槽の上部に循環させるポンプと、膨張弁、室外熱交換器、四方弁などを接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、四方弁で冷媒の経路を切り替えることで冷房運転と暖房運転とを切り替え可能なヒートポンプユニットと、循環路の第１熱交換器の配置位置の下流側と上流側とを接続するバイパス路と、バイパス路と循環路とを接続する接続部に配置され、温水が循環する経路を、循環路とバイパス路の間で温水が循環する第１経路と循環路と貯湯槽の間で温水が循環する第２経路のいずれかに切り替え可能な三方弁とを備えるコージェネレーション装置において、循環路の第１熱交換器の配置位置と三方弁の配置位置の間を流れる温水を冷媒回路において膨張弁と室外熱交換器の間を流れる冷媒と熱交換させる第２熱交換器を循環路に配置する如く構成、即ち、冷媒回路において膨張弁と室外熱交換器の間を流れる冷媒を、第２熱交換器を介して発電装置の排熱を利用して昇温された温水によって昇温させるように構成したので、暖房運転時、室外熱交換器に霜が付着した場合であっても、付着した霜を昇温された冷媒によって融解することができる。従って、霜を取り除くのに四方弁によって冷媒の経路を冷房運転側に切り替える必要がなく、暖房性能を低下させることはない。

請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、ヒートポンプユニットが暖房運転を行っているか否か判定すると共に、室外熱交換器の温度を検出し、ヒートポンプユニットが暖房運転を行っていると判定されるとき、検出された室外熱交換器の温度に基づいて三方弁の動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、暖房運転時、室外熱交換器の温度に基づいて室外熱交換器に霜が付着したか否か推定すると共に、霜が付着したと推定されるとき、三方弁を制御して例えば温水が循環する経路を第１経路に切り替えることで、発電装置の排熱を利用して昇温された温水を第２熱交換器に流入させることができる。そのため、第２熱交換器を介して室外熱交換器に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、ヒートポンプユニットが暖房運転を行っていると判定されるとき、検出された室外熱交換器の温度に基づいて発電装置の動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、暖房運転時、室外熱交換器に霜が付着したと推定されるとき、発電装置を制御することで、発電装置の排熱を利用して循環路やバイパス路を流れる温水を昇温させることができるため、第２熱交換器を介して室外熱交換器に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

請求項４に係るコージェネレーション装置にあっては、ヒートポンプユニットが暖房運転を行っていると判定され、かつ検出された室外熱交換器の温度が所定温度以下のとき、温水が循環する経路を第１経路に切り替えるように三方弁の動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、暖房運転時、室外熱交換器に霜が付着したと推定されるとき、温水が循環する経路を第１経路に切り替えることで、発電装置の排熱を利用して昇温された温水を第２熱交換器に流入させることができるため、室外熱交換器に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

請求項５に係るコージェネレーション装置にあっては、ヒートポンプユニットが暖房運転を行っていると判定され、かつ検出された室外熱交換器の温度が所定温度以下のとき、発電装置を起動させるように発電装置の動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、暖房運転時、室外熱交換器に霜が付着したと推定されるとき、発電装置を起動することで、発電装置の排熱を利用して循環路やバイパス路を流れる温水を昇温させることができるため、第２熱交換器を介して室外熱交換器に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

請求項６に係るコージェネレーション装置にあっては、発電装置を起動させるように発電装置を制御した後、検出された室外熱交換器の温度が第２所定温度以上となったとき、発電装置を停止させるように発電装置の動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、室外熱交換器に付着した霜が融解して取り除かれたと推定されるときは発電装置を停止させることができる。

請求項７に係るコージェネレーション装置にあっては、貯湯槽が満蓄状態か否か判定すると共に、ヒートポンプユニットが暖房運転を行っていると判定され、かつ検出された室外熱交換器の温度が所定温度以下の場合であっても、貯湯槽が満蓄状態と判定されるときは発電装置を起動させないように発電装置の動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、貯湯槽が満蓄状態において発電装置を起動させることで生じるエンジンの故障等を回避することができる。即ち、貯湯槽が満蓄状態で発電装置を起動させると、発電装置（特にエンジン）を冷却することができないため、発電装置の故障等が発生する場合があるが、貯湯槽が満蓄状態のときは発電装置を起動させないようにすることで、そのような不都合を回避することができる。

この発明の実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。図１に示す制御部の動作を示すフロー・チャートである。

以下、添付図面に即してこの発明に係るコージェネレーション装置を実施するための形態について説明する。

図１はこの発明の実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。

図１において、符号１０はコージェネレーション装置を示す。コージェネレーション装置１０は、電気負荷（例えば家庭内の照明器具など）１２に電力を供給可能な発電ユニット１４と、熱負荷（例えば台所や風呂の給湯設備など。図示せず）に温水を供給可能な貯湯ユニット１６と、冷媒を利用して低温部から高温部へと熱を移動させることで室内の冷暖房などが可能なヒートポンプユニット１８と、発電ユニット１４、貯湯ユニット１６およびヒートポンプユニット１８を制御する制御部２０とを備える。

発電ユニット１４は、商用電源（商用電力系統）２２から電気負荷１２に至る交流電力の給電路（電力線）２４に接続可能な多極コイルからなる発電機（図１で「ＧＥＮ」と示す）２６と、発電機２６を駆動する内燃機関（図１で「ＥＮＧ」と示し、以下「エンジン」という）２８などを備える。

商用電源２２は、単相３線からＡＣ１００／２００Ｖで５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力を出力する。エンジン２８は、都市ガスまたはＬＰガス（以下単に「ガス」という）を燃料とする水冷４サイクルの単気筒ＯＨＶ型火花点火式エンジンからなり、例えば１６３ｃｃの排気量を有する。

エンジン２８に供給される吸気とガスはミキサで混合され、生成された混合気は燃焼室に流れて点火プラグで点火されて燃焼し、ピストンを駆動すると共に、ピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも図示せず）を回転させる。これらの動作によって生じた排気は排気熱交換器３０でエンジン２８の冷却水と熱交換される。

発電機２６は、クランクシャフトの上端に取り付けられるフライホイールの内側のクランクケース（いずれも図示せず）上に固定され、フライホイールとの間で相対回転するとき、交流電力を発電する。

エンジン２８や排気熱交換器３０を循環する冷却水は、エンジン２８のシリンダブロックなどの発熱部位と排気熱交換器３０を通ることから発熱部位と熱交換してエンジン２８を冷却しつつ昇温させられると共に、排気熱交換器３０によってエンジン２８の排気と熱交換して昇温させられる。

冷却水の一部はエンジン側循環路３２を流れるが、エンジン側循環路３２においてエンジン２８の冷却水出口２８ａ付近には電気ヒータ３４が設けられる。電気ヒータ３４は例えば発電ユニット１４で余剰電力が生じたときに通電されてエンジン側循環路３２を流れる冷却水を昇温する。尚、エンジン側循環路３２には冷却水を循環させる第１ポンプ３６が設けられる。

エンジン２８のシリンダブロックの下部にはエンジン２８の潤滑オイルが貯留されるオイルパン３８が形成される。潤滑オイルはギヤポンプ（図示せず）で掻き上げられてピストンなどの摺動部分を潤滑した後、コンロッド（図示せず）やシリンダ壁面を伝って落下し、オイルパン３８に貯留される。

貯湯ユニット１６は、第１熱交換器４０でエンジン２８の冷却水と熱交換されて昇温された温水を貯留して熱負荷に供給する貯湯槽（貯湯タンク）４２などを備える。貯湯槽４２には、貯湯槽４２内の下部と上部を接続すると共に、第１熱交換器４０が配置される貯湯槽側循環路（循環路）４４が接続される。

第１熱交換器４０は、貯湯槽側循環路４４を流れる温水をエンジン側循環路３２を流れる冷却水と熱交換させて昇温させる。具体的にはエンジン側循環路３２と貯湯槽側循環路４４とが局部的に接近して第１熱交換器４０を形成し、第１熱交換器４０でエンジン側循環路３２を流れる冷却水は貯湯槽側循環路４４を流れる温水に熱を伝えて冷却される。

貯湯槽４２は、周囲を断熱（保温）材で被覆された密閉式のタンクからなり、その内部には温水が層状（上部から下部にいくに従って温水の温度が低下していく層）に貯留される。貯湯槽４２の下部には水道水などの上水が供給される給水口４２ａが設けられ、上部には貯湯槽４２内に貯留された温水を熱負荷に供給するための出湯口４２ｂが設けられる。また、貯湯槽４２の内部の最下部またはその近傍には貯湯槽４２内下部の温水の温度ＴＡを検出する槽内温度センサ４６が設けられる。

貯湯槽側循環路４４において第１熱交換器４０の下流側には、温水を貯湯槽４２内の下部から吸入し、第１熱交換器４０を経由させて貯湯槽４２の上部から貯湯槽４２内へ循環させる第２ポンプ４８が設けられる。従って、第２ポンプ４８によって貯湯槽４２の下部から吸入された低温の温水は第１熱交換器４０で昇温された後、貯湯槽４２の上部から貯湯槽４２内に戻される。尚、貯湯槽側循環路４４において第１熱交換器４０の上流側には第１熱交換器４０に流入する温水の温度ＴＢを検出する循環路温度センサ５０が設けられる。

貯湯槽側循環路４４には、第１熱交換器４０の下流側から分岐して第１熱交換器４０の上流側（より具体的には後述する第２熱交換器７６の上流側）に接続されるバイパス路５２が設けられる。また、バイパス路５２と貯湯槽側循環路４４とを第１熱交換器４０の上流側で接続する接続部には三方弁５４が設けられる。

三方弁５４は、温水が循環する経路を、貯湯槽側循環路４４とバイパス路５２の間で温水が循環する（貯湯槽４２をバイパスする）第１経路Ａと、貯湯槽側循環路４４と貯湯槽４２の間で温水が循環する第２経路Ｂのいずれかに切り替え可能なように構成される。

ヒートポンプユニット１８は、室内熱交換器６０、膨張弁６２、室外熱交換器６４、圧縮機６６および四方弁６８をこの順で接続した第１冷媒回路（冷媒回路）７０からなり、第１冷媒回路７０を循環する冷媒の経路を四方弁６８によって切り替えることで冷房運転と暖房運転とを選択的に切り替える。

室内熱交換器６０は冷媒と室内の空気との熱交換を行い、膨張弁６２は冷媒を減圧して低温・低圧にする。また、室外熱交換器６４は冷媒と外気との熱交換を行い、圧縮機６６は駆動装置（図示せず）によって駆動され、吸引した冷媒を圧縮し高温・高圧として吐出する。尚、室外熱交換器６４の近傍には冷却ファン７２ａおよびそれを駆動するファンモータ７２ｂが設けられる。また、室外熱交換器６４またはその近傍には室外熱交換器６４またはその周囲の温度（以下単に「室外熱交換器６４の温度」という）ＴＣを検出する室外熱交換器温度センサ７４が設けられる。

四方弁６８は、圧縮機６６から吐出された冷媒が室内熱交換器６０方向（図１において第１冷媒回路７０を時計回り）に流れる（循環する）経路と室外熱交換器６４方向（図１において第１冷媒回路７０を反時計回り）に流れる経路のいずれかに切り替え可能なように構成される。四方弁６８を制御して圧縮後の冷媒が室内熱交換器６０方向に流れる経路を選択するとヒートポンプユニット１８は暖房運転を行い、室外熱交換器６４方向に流れる経路を選択すると冷房運転を行う。

ヒートポンプユニット１８は、第２熱交換器７６を介して貯湯ユニット１６に接続される。具体的には貯湯ユニット１６の貯湯槽側循環路４４とヒートポンプユニット１８の第１冷媒回路７０の間に第２冷媒回路（内部に冷媒が循環する閉回路）７８が配置され、貯湯槽側循環路４４と第２冷媒回路７８が第２熱交換器７６を介して接続される一方、第１冷媒回路７０と第２冷媒回路７８が第３熱交換器８０を介して接続される。尚、第２冷媒回路７８には冷媒を循環させる第３ポンプ８２が設けられる。

第２熱交換器７６は、貯湯槽側循環路４４において第１熱交換器４０の上流側に配置され、そこを流れる温水と第２冷媒回路７８を流れる冷媒との熱交換を行う。また、第３熱交換器８０は、第１冷媒回路７０において膨張弁６２と室外熱交換器６４の間に配置され、膨張弁６２と室外熱交換器６４の間を流れる冷媒と第２冷媒回路７８を流れる冷媒との熱交換を行う。

従って、第２冷媒回路７８を流れる冷媒は、第２熱交換器７６によって貯湯槽側循環路４４を流れる温水の熱を回収して昇温される。さらに、第１冷媒回路７０において膨張弁６２と室外熱交換６４の間を流れる冷媒は、第３熱交換器８０によって第２冷媒回路７８を流れる冷媒から熱を回収して昇温される。このように、暖房運転時、第１冷媒回路７０において膨張弁６２と室外熱交換器６４の間を流れる冷媒は、第２熱交換器７６、第２冷媒回路７８および第３熱交換器８０を介して貯湯槽側循環路４４を流れる温水の熱によって昇温される。

制御部２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータからなり、コージェネレーション装置１０の動作を制御する。

制御部２０は、発電ユニット１４の図示しない電子制御ユニットと通信自在に接続され、発電機２６やエンジン２８の動作（発電ユニット１４の起動、停止動作等）を制御する。また、制御部２０は、エンジン側循環路３２の第１ポンプ３６、貯湯槽側循環路４４の第２ポンプ４８や三方弁５４、あるいは第１冷媒回路７０の四方弁６８や第２冷媒回路７８の第３ポンプ８２などの動作を制御する。尚、槽内温度センサ４６、循環路温度センサ５０および室外熱交換器温度センサ７４の出力値は制御部２０に入力される。

以上がこの実施例に係るコージェネレーション装置１０の構成であるが、次に図２を参照してコージェネレーション装置１０の動作について説明する。

図２は制御部２０の動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムはコージェネレーション装置１０が起動された後、所定時間ごとに実行される。

以下説明すると、先ずＳ（Ｓ：処理ステップ）１０において、ヒートポンプユニット１８が暖房運転を行っているか否か判断（判定）する。暖房運転を行っているか否かは、ヒートポンプユニット１８の操作用リモコンの暖房運転開始ボタンが押されたか否かを監視することで判断する。尚、暖房運転開始ボタンが押されると、ヒートポンプユニット１８は暖房運転を開始するが、具体的には圧縮機６６が起動させられると共に、冷媒回路７０における冷媒の経路が室内熱交換器６０方向となるように四方弁６８が切り替えられる。

次いでＳ１２に進み、室外熱交換器温度センサ７４の出力値に基づき、室外熱交換器６４の温度ＴＣが第１所定温度（所定温度）Ｔ１以下か否か判断する。第１所定温度Ｔ１は室外熱交換器６４に霜が付着すると推定される温度であり、例えば５度に設定される。

Ｓ１２で肯定されるときはＳ１４に進み、貯湯槽４２が満蓄状態か否か判断（判定）する。貯湯槽４２が満蓄状態か否かは槽内温度センサ４６の出力値に基づいて判断し、槽内温度センサ４６の出力値、即ち、貯湯槽４２内下部の温水の温度ＴＡが例えば給湯温度付近である７５度以上になったとき、貯湯槽４２は満蓄状態であると判断する。

尚、Ｓ１４において貯湯槽４２が満蓄状態か否かを判断するのは次の理由による。室外熱交換器６４の温度ＴＣが第１所定温度Ｔ１以下のときは室外熱交換器６４に霜が付着したと推定し、後述するようにＳ１６以降の処理で発電ユニット１４を起動させるなどして付着した霜を取り除く処理を行う。しかしながら、貯湯槽４２が満蓄状態で発電ユニット１４を起動させると、エンジン２８を冷却することができないため、エンジン２８等を故障させるおそれがある。そこで、室外熱交換器６４の温度ＴＣが第１所定温度Ｔ１以下であっても、発電ユニット１４を起動させる処理を行う前に、貯湯槽４２が満蓄状態か否かを判断するようにした。

Ｓ１４で否定、即ち、貯湯槽４２が満蓄状態でないと判断するときはＳ１６に進んで三方弁５４の第１経路Ａ側を開（全開）にする。これにより、貯湯槽側循環路４４の温水はバイパス路５２を流れて再び貯湯槽側循環路４４（の第２熱交換器７６の上流側）に戻る第１経路Ａを循環するようになる。

次いでＳ１８に進み、発電ユニット１４を起動させる。具体的にはＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）等の出力を制御することで発電機２６に電力を供給し、発電機２６のロータを回転させることでエンジン２８をクランキングして始動させる。尚、発電ユニット１４の起動と共に、または起動の前後に第１ポンプ３６も起動させる（このとき、第２ポンプ４８が起動していない場合には第２ポンプ４８も併せて起動させる）。

次いでＳ２０に進んで循環路温度センサ５０の出力値に基づき、貯湯槽側循環路４４において第１熱交換器４０と第２熱交換器７６の間を流れる温水の温度ＴＢが既定温度Ｔ１０以上か否か判断する。

Ｓ２０は、貯湯槽側循環路４４において第１熱交換器４０と第２熱交換器７６の間を流れる温水が、室外熱交換器６４に付着した霜を融解させるのに十分なだけ昇温（加熱）されたか否かを判断するための処理であり、既定温度Ｔ１０は例えば６５度に設定される。

従って、Ｓ２０で否定されるときは温水の温度ＴＢが既定温度Ｔ１０になるまで次の処理には進まない一方、肯定されるときはＳ２２に進んで第３ポンプ８２を起動し、第２、第３熱交換器７６，８０による熱交換を開始する。

このように、コージェネレーション装置１０では、暖房運転が行われると（Ｓ１０）、室外熱交換器６４の温度ＴＣが第１所定温度Ｔ１以下か否か判断し（Ｓ１２）、室外熱交換器６４の温度ＴＣが第１所定温度Ｔ１以下の場合には室外熱交換器６４に霜が付着したと推定して付着した霜を取り除く処理（Ｓ１６，Ｓ１８）が行われる。霜を取り除く処理は、三方弁５４を制御して（Ｓ１６）第１経路Ａを温水が循環するようにすると共に、発電ユニット１４を起動させて（Ｓ１８）エンジン２８の排熱で第１経路Ａを循環する温水を昇温させることによって行われる。このような処理により、第２冷媒回路７８を流れる冷媒が第２熱交換器７６で昇温され、さらに、第１冷媒回路７０において膨張弁６２と室外熱交換器６４の間を流れる冷媒が第３熱交換器８０で昇温されるようになるため、室外熱交換器６４に付着した霜はこの昇温された冷媒によって融解されて取り除かれる。

次いでＳ２４に進み、発電ユニット１４を起動してから所定時間（例えば５分）が経過したか否か判断する。Ｓ２４は、発電ユニット１４を起動してから所定時間経過するまでは次の処理に進まないようにすることで、室外熱交換器６４の温度ＴＣがある程度上昇するのを待つ処理である。

従って、Ｓ２４で否定されるときは次の処理には進まない一方、肯定されるときはＳ２６に進んで室外熱交換器温度センサ７４の出力値に基づき、室外熱交換器６４の温度ＴＣが第２所定温度Ｔ２以上か否か判断する。第２所定温度Ｔ２は室外熱交換器６４に付着した霜が融解すると推定される温度であり、例えば１５度に設定される。

Ｓ２６で否定されるときはＳ２４に戻る一方、肯定されるときはＳ２８に進み、出湯要求がないか否か判断する。出湯要求の有無は、例えば出湯用配管に設置された流量センサ（図示せず）の出力値に基づいて判断する。具体的には流量センサの出力値に基づき、出湯用配管内の温水の流量変化量を監視し、流量変化量が所定値以上のときは出湯要求がある（即ち、ユーザによって熱負荷が使用されている）と判断する。

Ｓ２８で肯定、即ち、出湯要求がないと判断した場合にはＳ３０に進んで発電ユニット１４を停止させた後、Ｓ３２に進んで暖房運転停止要求があったか否か判断する。尚、暖房運転停止要求があったか否かは、ヒートポンプユニット１８の操作用リモコンの暖房運転停止ボタンを監視することにより判断する。

Ｓ３２で否定されるときはＳ１２に戻る一方、肯定されるときはＳ３４に進んで暖房運転を停止した後、処理を終了する。

また、Ｓ２８で否定、即ち、出湯要求があると判断したときはＳ３６に進み、Ｓ１４の処理と同様、貯湯槽４２が満蓄状態か否か判断する。Ｓ３６で肯定されるときはＳ３０に進んで発電ユニット１４を停止させる一方、否定されるときはＳ３８に進んで循環路温度センサ５０の出力値に基づき、第１熱交換器４０に流入する温水の温度ＴＢが既定温度Ｔ１０以上か否か判断する。

Ｓ３８は、第１熱交換器４０に流入する温水の温度ＴＢがエンジン２８の冷却水との熱交換に適した温度、即ち、冷却水を冷却するのに適した温度（第１熱交換器４０を介して冷却水を冷却するとき、冷却水が過冷却にならない程度の温度を意味し、例えばＳ２０の処理で用いられる規定温度Ｔ１０と同様、６５度に設定される）か否かを判断するための処理である。

尚、このプログラムにおいて最初にＳ３８の処理を行うとき、Ｓ２０の判断によって第１熱交換器４０に流入する温水の温度ＴＢは通例既定温度Ｔ１０以上になっていることからＳ３８では肯定されてＳ４０に進む。Ｓ４０では全開状態（Ｓ１６）の三方弁５４の第１経路Ａ側の開度を減少させて昇温された温水の循環路４４への流入量を減らすことで第１熱交換器４０に流入する温水の温度ＴＢを下げるようにする。

一方、Ｓ３８で否定されるときはＳ４２に進み、三方弁５４の第１経路Ａ側の開度を増加させて第１熱交換器４０で昇温された温水を貯湯槽側循環路４４により多く戻すことで第１熱交換器４０に流入する温水の温度ＴＢを上昇させる。このように、出湯要求がある間（Ｓ２８で否定）は三方弁５４の第１経路Ａ側の開度を調節することにより（Ｓ４０，Ｓ４２）、第１熱交換器４０に流入する温水の温度ＴＢを冷却水を冷却するのに適した温度に維持するようにする。尚、Ｓ４０またはＳ４２の処理が終了した後はＳ２８に戻る。

以上のように、Ｓ２８からＳ４２の処理は、室外熱交換器６４に付着した霜を取り除いたと判断した場合（Ｓ２６で肯定）であっても、出湯要求があるときは発電ユニット１４を停止させずにそのまま第１熱交換器４０によって温水を生成し、その温水を貯湯槽４２に貯湯するようにしたものである。

また、Ｓ１２で否定、即ち、室外熱交換器６４の温度ＴＣが第１所定温度Ｔ１を超えると判断するときは室外熱交換器６４に霜が付着していないと推定されることから、Ｓ１４からＳ３０の霜を取り除く等の処理は行わずに（スキップして）Ｓ３２に進む。また、Ｓ１４で肯定、即ち、貯湯槽４２が満蓄状態と判断するときもＳ１６からＳ３０の発電ユニット１４の起動等の処理は行わずにＳ３２に進む。

上記の如く、この発明の実施例にあっては、貯湯槽４２に貯留される温水を前記貯湯槽の下部から吸入し、循環路（貯湯槽側循環路）４４を介してそこに配置される第１熱交換器４０に送って発電装置（発電ユニット。具体的には発電機２６を駆動するエンジン２８）１４の排熱と熱交換させた後、前記貯湯槽の上部に循環させるポンプ（第２ポンプ）４８と、室内熱交換器６０と膨張弁６２と室外熱交換器６４と圧縮機６６と四方弁６８とを接続して冷媒を循環させる冷媒回路（第１冷媒回路）７０を有し、前記四方弁で冷媒の経路を切り替えることによって冷房運転と暖房運転とを選択的に切り替え可能なヒートポンプユニット１８と、前記循環路の前記第１熱交換器の配置位置の下流側と上流側とを接続するバイパス路５２と、前記バイパス路と前記循環路とを前記第１熱交換器の配置位置よりも上流側で接続する接続部（三方弁５４が設置される接続部）と、前記接続部に配置され、温水が循環する経路を、前記循環路と前記バイパス路の間で温水が循環する第１経路Ａと前記循環路と前記貯湯槽の間で温水が循環する第２経路Ｂのいずれかに切り替え可能な三方弁５４とを備えるコージェネレーション装置１０において、前記循環路の前記第１熱交換器の配置位置と前記三方弁の配置位置の間を流れる温水を前記冷媒回路において前記膨張弁と前記室外熱交換器の間を流れる冷媒と熱交換させる第２熱交換器７６を前記循環路に配置する如く構成、即ち、第１冷媒回路７０において膨張弁６２と室外熱交換器６４の間を流れる冷媒を、第２熱交換器７６を介して発電ユニット１４の排熱を利用して昇温された温水によって昇温させるように構成したので、暖房運転時、室外熱交換器６４に霜が付着した場合であっても、付着した霜を昇温された冷媒によって融解することができる。従って、霜を取り除くのに四方弁６８によって冷媒の経路を冷房運転側に切り替える必要がなく、暖房性能を低下させることはない。

また、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っているか否か判定する暖房運転判定手段（制御部２０。Ｓ１０）と、前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出手段（室外熱交換器温度センサ７４。Ｓ１２）と、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定されるとき、前記検出された室外熱交換器の温度に基づいて前記三方弁の動作を制御する三方弁制御手段（制御部２０。Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１６）とを備える如く構成したので、暖房運転時、室外熱交換器６４の温度ＴＣに基づいて室外熱交換器６４に霜が付着したか否か推定すると共に、霜が付着したと推定されるとき、三方弁５４を制御して例えば温水が循環する経路を第１経路Ａに切り替えることで、発電ユニット１４の排熱を利用して昇温された温水を第２熱交換器７６に流入させることができる。そのため、第２熱交換器７６を介して室外熱交換器６４に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

また、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定されるとき、前記検出された室外熱交換器の温度に基づいて前記発電装置の動作を制御する発電装置制御手段（制御部２０。Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１８）を備える如く構成したので、暖房運転時、室外熱交換器６４に霜が付着したと推定されるとき、発電ユニット１４を制御することで、発電ユニット１４の排熱を利用して貯湯槽側循環路４４やバイパス路５２を流れる温水を昇温させることができるため、第２熱交換器７６を介して室外熱交換器６４に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

また、前記三方弁制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が所定温度（第１所定温度）Ｔ１以下のとき、温水が循環する経路を前記第１経路に切り替えるように前記三方弁の動作を制御する（制御部２０。Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１６）如く構成したので、暖房運転時、室外熱交換器６４に霜が付着したと推定されるとき、温水が循環する経路を第１経路Ａに切り替えることで、発電ユニット１４の排熱を利用して昇温された温水を第２熱交換器７６に流入させることができるため、室外熱交換器６４に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

また、前記発電装置制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が前記所定温度以下のとき、前記発電装置を起動させるように前記発電装置の動作を制御する（制御部２０。Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１８）如く構成したので、暖房運転時、室外熱交換器６４に霜が付着したと推定されるとき、発電ユニット１４を起動することで、発電ユニット１４の排熱を利用して貯湯槽側循環路４４やバイパス路５２を流れる温水を昇温させることができるため、第２熱交換器７６を介して室外熱交換器６４に付着した霜を融解させて取り除くことができる。

また、前記発電装置制御手段は、前記発電装置を起動させるように前記発電装置を制御した後、前記検出された室外熱交換器の温度が第２所定温度Ｔ２以上となったとき、前記発電装置を停止させるように前記発電装置の動作を制御する（制御部２０。Ｓ１８，Ｓ２６，Ｓ３０）如く構成したので、室外熱交換器６４に付着した霜が融解して取り除かれたと推定されるときは発電ユニット１４を停止させることができる。

また、前記貯湯槽が満蓄状態か否か判定する満蓄状態判定手段（制御部２０。Ｓ１４）を備え、前記発電装置制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が前記所定温度以下の場合であっても、前記貯湯槽が満蓄状態と判定されるとき、前記発電装置を起動させないように前記発電装置の動作を制御する（制御部２０。Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４）如く構成したので、貯湯槽４２が満蓄状態において発電ユニット１４を起動させることで生じるエンジン２８の故障等を回避することができる。即ち、貯湯槽４２が満蓄状態で発電ユニット１４を起動させると、発電ユニット１４（特にエンジン２８）を冷却することができないため、発電ユニット１４の故障等が発生する場合があるが、貯湯槽４２が満蓄状態のときは発電ユニット１４を起動させないようにすることで、そのような不都合を回避することができる。

尚、実施例では、発電ユニット１４として、エンジン２８により駆動される発電機２６を例に説明したが、例えば発電ユニット１４として燃料電池を用いても良い。

また、暖房運転開始または暖房運転停止は、操作用リモコンの暖房運転開始ボタンまたは暖房運転停止ボタンを監視することで判断していたが、例えば四方弁６８に対する経路を切り替えるための制御指令信号を監視することで判断するようにしても良い。

また、所定温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１０、エンジン２８の排気量、発電ユニット１４を起動してからの所定時間、貯湯槽４２が満蓄状態か否かを判断するための貯湯槽４２内下部の温水の温度などを具体的な値で示したが、それらは例示であって限定されるものではない。

１０コージェネレーション装置、１４発電ユニット（発電装置）、１６貯湯ユニット、１８ヒートポンプユニット、２０制御部、２６発電機、２８エンジン（内燃機関）、４０第１熱交換器、４２貯湯槽、４４貯湯槽側循環路（循環路）、４８第２ポンプ（ポンプ）、５２バイパス路、５４三方弁、６０室内熱交換器、６２膨張弁、６４室外熱交換器、６６圧縮機、６８四方弁、７０第１冷媒回路（冷媒回路）、７４室外熱交換器温度センサ、７６第２熱交換器

Claims

貯湯槽に貯留される温水を前記貯湯槽の下部から吸入し、循環路を介してそこに配置される第１熱交換器に送って発電装置の排熱と熱交換させた後、前記貯湯槽の上部に循環させるポンプと、室内熱交換器と膨張弁と室外熱交換器と圧縮機と四方弁とを接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有し、前記四方弁で冷媒の経路を切り替えることによって冷房運転と暖房運転とを選択的に切り替え可能なヒートポンプユニットと、前記循環路の前記第１熱交換器の配置位置の下流側と上流側とを接続するバイパス路と、前記バイパス路と前記循環路とを前記第１熱交換器の配置位置よりも上流側で接続する接続部と、前記接続部に配置され、温水が循環する経路を、前記循環路と前記バイパス路の間で温水が循環する第１経路と前記循環路と前記貯湯槽の間で温水が循環する第２経路のいずれかに切り替え可能な三方弁とを備えるコージェネレーション装置において、前記循環路の前記第１熱交換器の配置位置と前記三方弁の配置位置の間を流れる温水を前記冷媒回路において前記膨張弁と前記室外熱交換器の間を流れる冷媒と熱交換させる第２熱交換器を前記循環路に配置したことを特徴とするコージェネレーション装置。
前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っているか否か判定する暖房運転判定手段と、前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出手段と、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定されるとき、前記検出された室外熱交換器の温度に基づいて前記三方弁の動作を制御する三方弁制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のコージェネレーション装置。
前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定されるとき、前記検出された室外熱交換器の温度に基づいて前記発電装置の動作を制御する発電装置制御手段を備えることを特徴とする請求項２記載のコージェネレーション装置。
前記三方弁制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が所定温度以下のとき、温水が循環する経路を前記第１経路に切り替えるように前記三方弁の動作を制御することを特徴とする請求項２または３記載のコージェネレーション装置。
前記発電装置制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が前記所定温度以下のとき、前記発電装置を起動させるように前記発電装置の動作を制御することを特徴とする請求項３または４記載のコージェネレーション装置。
前記発電装置制御手段は、前記発電装置を起動させるように前記発電装置を制御した後、前記検出された室外熱交換器の温度が第２所定温度以上となったとき、前記発電装置を停止させるように前記発電装置の動作を制御することを特徴とする請求項５記載のコージェネレーション装置。
前記貯湯槽が満蓄状態か否か判定する満蓄状態判定手段を備え、前記発電装置制御手段は、前記ヒートポンプユニットが前記暖房運転を行っていると判定され、かつ前記検出された室外熱交換器の温度が前記所定温度以下の場合であっても、前記貯湯槽が満蓄状態と判定されるとき、前記発電装置を起動させないように前記発電装置の動作を制御することを特徴とする請求項５記載のコージェネレーション装置。