JP2016138715A - ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ出力を容易に算出することができる、或いは、燃料ガスの消費量を容易に算出することができるヒートポンプを提供する。【解決手段】ヒートポンプは、吸入圧力、吸入温度、圧縮機回転数、および、圧縮機定数に基づいて冷媒の質量流量を算出し、該質量流量の定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量に対する割合、および、定格ヒートポンプ出力に基づいて検知時点のヒートポンプ出力を算出する構成、または、吐出圧力および吸入圧力に基づいてエンジントルクを算出し、該エンジントルクおよびエンジン回転数に基づいてエンジン出力を算出し、該エンジン出力およびエンジン効率に基づいてエンジンの燃料ガスの消費量を算出する構成を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、ヒートポンプに関する。

エネルギーの使用状況を出力するシステムとして、特許文献１は、空調機の周辺における温度、湿度、ＣＯ₂濃度および人の在室情報、設定温度、起動状態、運転モードといった稼働状況を表示するシステムを開示している。特許文献２は、発電、給湯または空調の何れかの機能を有するエネルギーシステムのエネルギー処理状況に関する情報を表示するシステムを開示している。

また、特許文献３，４は、熱源機でガスを燃焼させて加熱した媒体を、熱源機と複数の端末機器との間を循環させるシステムにおいて、特許文献３では熱負荷関連情報と、各端末機器毎に対応するガス消費関連情報および熱負荷関連情報の相関関係知識とを用いて、各端末機器毎に対応するガス消費関連情報を算出する構成を開示し、特許文献４では熱源機の総ガス消費量情報と、各端末機器の運転情報とから、各端末機器毎に対応するガス消費関連情報を算出する構成を開示している。

特開２００９−１３４４６９号公報 特開２０１２−１７８７０１号公報 特許第３８４７１９６号公報 特許第３９５３２７１号公報

しかしながら、これらいずれの特許文献１〜４においても、ヒートポンプ出力を算出する構成および燃料ガスの消費量を算出する構成について何も示していない。すなわち、特許文献１から特許文献４の何れの構成も、ヒートポンプ出力を容易に算出したり、燃料ガスの消費量を容易に算出したりすることができない。

そこで、本発明は、ヒートポンプ出力を容易に算出することができる、或いは、燃料ガスの消費量を容易に算出することができるヒートポンプを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、次の第１態様および第２態様のヒートポンプを提供する。

（１）第１態様のヒートポンプ
圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁および利用側熱交換器を設けたヒートポンプであって、前記圧縮機の吸入経路における冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知手段と、前記圧縮機の吸入経路における冷媒の吸入温度を検知する吸入温度検知手段と、前記圧縮機の回転数である圧縮機回転数を検知する圧縮機回転数検知手段とを設け、前記吸入圧力検知手段にて検知した前記吸入圧力、前記吸入温度検知手段にて検知した前記吸入温度、前記圧縮機回転数検知手段にて検知した前記圧縮機回転数、および、前記圧縮機の予め定まる定数である圧縮機定数に基づいて冷媒の質量流量を算出し、該質量流量の定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量に対する割合、および、定格ヒートポンプ出力に基づいて検知時点のヒートポンプ出力を算出することを特徴とするヒートポンプ。

（２）第２態様のヒートポンプ
エンジン、エンジンで駆動される圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁および利用側熱交換器を設けたエンジン駆動のヒートポンプであって、前記圧縮機の吐出経路における冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知手段と、前記圧縮機の吸入経路における冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知手段と、前記エンジンの回転数であるエンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段とを設け、前記吐出圧力検知手段にて検知した前記吐出圧力、および、前記吸入圧力検知手段にて検知した前記吸入圧力に基づいて前記エンジンのトルクであるエンジントルクを算出し、該エンジントルク、および、前記エンジン回転数検知手段にて検知した前記エンジン回転数に基づいて前記エンジンの出力であるエンジン出力を算出し、該エンジン出力、および、エンジン効率に基づいて前記エンジンの燃料ガスの消費量を算出することを特徴とするエンジン駆動のヒートポンプ。

前記第１態様および前記第２態様のヒートポンプにおいて、前記熱源側熱交換器のための熱源側熱交換器用ファンと、前記熱源側熱交換器用ファンの回転数であるファン回転数を検知するファン回転数検知手段とを設け、前記ファン回転数検知手段にて検知した前記ファン回転数、および、前記ファン回転数ファンの予め定めた設定回転数と前記熱源側熱交換器用ファンの予め定めた設定消費電力との相関関係に基づいて前記熱源側熱交換器用ファンの消費電力を算出する態様を例示できる。

本発明によると、ヒートポンプ出力を容易に算出することができる、或いは、燃料ガスの消費量を容易に算出することができるヒートポンプを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るヒートポンプの概略ブロック図である。 加熱運転を行っている加熱運転状態を示すヒートポンプの概略ブロック図である。 冷却運転を行っている冷却運転状態を示すヒートポンプの概略ブロック図である。 ヒートポンプにおける制御装置による第１実施形態に係るヒートポンプ出力の算出動作の一例を示すフローチャートである。 ヒートポンプにおける制御装置による第２実施形態に係る燃料ガスの消費量の算出動作の一例を示すフローチャートである。 熱源側熱交換器用ファンの設定回転数と設定消費電力との相関関係を表す換算テーブルを示す図表である。 ヒートポンプにおける制御装置による第３実施形態に係る熱源側熱交換器用ファンの消費電力の算出動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプ１００の概略ブロック図である。

図１に示すヒートポンプ１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１０を駆動し、冷媒の凝縮熱または蒸発熱により温調するようになっている。ここで、温調とは、例えば、ヒートポンプ１００を空調機として機能させる場合には室内の空気や冷蔵庫内または冷凍庫内の空気の温度調節であり、ヒートポンプ１００をチラーとして機能させる場合にはチラー用の循環液の温度調節である。循環液としては、熱媒体として作用するものであれば何れのものであってもよく、代表的には水を例示できる。但し、それに限定されるものではなく、循環液は、例えば、水に不凍液を含有したものであってもよい。

ヒートポンプ１００は、冷媒を吸入・吐出する圧縮機１０と、冷媒と空気（具体的には外気）との間で熱交換させる熱源側熱交換器２０と、熱源側熱交換器２０のための熱源側熱交換器用ファン３０と、冷媒の流量を調整する調整弁４０と、温調対象と冷媒との間で熱交換させる利用側熱交換器５０と、圧縮機１０を駆動する駆動源（この例ではエンジン６０）と、液冷媒を回収するレシーバ７１と、冷媒を流通させる冷媒回路１１０と、制御装置１２０とを備えている。

ここで、温調対象は、例えば、ヒートポンプ１００を空調機として機能させる場合には室内の空気や冷蔵庫内または冷凍庫内の空気であり、ヒートポンプ１００をチラーとして機能させる場合には循環液である。また、エンジン６０としては、例えば、ガス燃料を燃料とするエンジン（所謂ガスエンジン）であってもよいし、液体燃料を燃料とするエンジンであってもよい。この例では、エンジン６０は、ガスエンジンとされている。従って、ヒートポンプ１００は、ガスヒートポンプ（ＧＨＰ：Ｇａｓ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ）とされる。駆動源としては、エンジン６０の他、電気モーターを用いてもよい。駆動源として電気モーターを用いる場合、ヒートポンプ１００は、電気ヒートポンプ（ＥＨＰ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ）とされる。

そして、ヒートポンプ１００は、冷媒を減圧して低温になる状態と、冷媒を加圧して高温になる状態とを繰り返しながら冷媒を熱源側熱交換器２０と利用側熱交換器５０との間で循環させることで、後述するように利用側熱交換部１０１において、温調対象（例えば室内の空気）を加熱（例えば室内を暖房）する加熱運転と、温調対象（例えば室内の空気）を冷却（例えば室内を冷房）する冷却運転とを実行するようになっている。

圧縮機１０は、複数台の圧縮機を並列に接続したものであってもよく、熱源側熱交換器２０は、複数台の熱源側熱交換器を並列に接続したものであってもよい。調整弁４０は、膨張弁として機能し、この例では、閉塞可能な第１調整弁４１と閉塞可能な第２調整弁４２とで構成されている。第１調整弁４１は、複数個の調整弁を並列に接続したものであってもよい。第２調整弁４２および利用側熱交換器５０は、利用側熱交換部１０１を構成しており、利用側熱交換部１０１は、この例では、室内機とされている。また、ヒートポンプ１００の構成部材のうちの第２調整弁４２、利用側熱交換器５０および一対の連絡配管１１０ａ，１１０ｂを除く構成部材を備えた熱源側熱交換部１０２は、この例では、室外機とされている。

ヒートポンプ１００は、冷媒とエンジン６０の排熱（この例ではエンジン冷却水の熱）との間で熱交換させる冷媒補助蒸発器７２（サブエバポレータ）と、閉塞可能な冷媒補助蒸発器用調整弁７３とをさらに備えている。

冷媒回路１１０には、圧縮機１０、熱源側熱交換器２０、調整弁４０、利用側熱交換器５０、レシーバ７１、冷媒補助蒸発器７２および冷媒補助蒸発器用調整弁７３が設けられている。

冷媒回路１１０は、四方弁１１１、ブリッジ回路１１２、第１冷媒経路１１３ａから第１３冷媒経路１１３ｍおよび一対の連絡配管１１０ａ，１１０ｂを備えている。なお、第１１冷媒経路１１３ｋから第１３冷媒経路１１３ｍについては後述する。

四方弁１１１は、制御装置１２０からの指示信号により、第１接続状態（図１に示す状態）と第２接続状態とに切り替える構成とされている。第１接続状態は、流入口１１１ａと一方の接続口１１１ｃとを接続し、かつ、他方の接続口１１１ｄと流出口１１１ｂとを接続する状態である。第２接続状態は、流入口１１１ａと他方の接続口１１１ｄとを接続し、かつ、一方の接続口１１１ｃと流出口１１１ｂとを接続する状態である。これにより、四方弁１１１は、冷媒の流れ方向を切り替えることができる。なお、図１では、加熱運転を行っている加熱運転状態を示している。

ブリッジ回路１１２は、４つの逆止弁（第１逆止弁１１２ａ、第２逆止弁１１２ｂ、第３逆止弁１１２ｃおよび第４逆止弁１１２ｄ）を備えている。ブリッジ回路１１２は、二つの逆止弁（第１逆止弁１１２ａおよび第２逆止弁１１２ｂ）を含む第１逆止弁列１１２１と、残りの二つの逆止弁（第３逆止弁１１２ｃおよび第４逆止弁１１２ｄ）を含む第２逆止弁列１１２２とで構成されている。

第１逆止弁列１１２１は、第１逆止弁１１２ａおよび第２逆止弁１１２ｂを冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続したものとされている。第２逆止弁列１１２２は、第３逆止弁１１２ｃおよび第４逆止弁１１２ｄを冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続したものとされている。そして、第１逆止弁列１１２１および第２逆止弁列１１２２は、冷媒の流れる方向が同じになるように並列に接続されている。

ブリッジ回路１１２において、第１逆止弁１１２ａと第２逆止弁１１２ｂとの間の接続点が第１中間接続点Ｐ１とされ、第１逆止弁１１２ａと第３逆止弁１１２ｃとの間の接続点が流出接続点Ｐ２とされ、第３逆止弁１１２ｃと第４逆止弁１１２ｄとの間の接続点が第２中間接続点Ｐ３とされ、第２逆止弁１１２ｂと第４逆止弁１１２ｄとの間の接続点が流入接続点Ｐ４とされている。

第１冷媒経路１１３ａは、圧縮機１０の吐出口１０ａと四方弁１１１の流入口１１１ａとを接続する。第２冷媒経路１１３ｂは、四方弁１１１の流出口１１１ｂと圧縮機１０の吸入口１０ｂとを接続する。第３冷媒経路１１３ｃは、四方弁１１１の他方の接続口１１１ｄと熱源側熱交換器２０の一方の接続口２０ａとを接続する。第４冷媒経路１１３ｄは、熱源側熱交換器２０の他方の接続口２０ｂとブリッジ回路１１２の第１中間接続点Ｐ１とを接続する。第５冷媒経路１１３ｅは、ブリッジ回路１１２の流出接続点Ｐ２とレシーバ７１の冷媒流入口７１ａとを接続する。第６冷媒経路１１３ｆは、レシーバ７１の冷媒流出口７１ｂとブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４とを接続する。第７冷媒経路１１３ｇは、ブリッジ回路１１２の第２中間接続点Ｐ３と利用側熱交換器５０の一方の冷媒接続口５０ａに接続される一方の連絡配管１１０ａとを接続する。第８冷媒経路１１３ｈは、利用側熱交換器５０の他方の冷媒接続口５０ｂに接続される他方の連絡配管１１０ｂと四方弁１１１の一方の接続口１１１ｃとを接続する。第９冷媒経路１１３ｉは、ブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４と冷媒補助蒸発器７２の冷媒流入口７２ａとを接続する。第１０冷媒経路１１３ｊは、冷媒補助蒸発器７２の冷媒流出口７２ｂと第２冷媒経路１１３ｂの途中の合流点Ｐ５とを接続する。ここで、第２冷媒経路１１３ｂにおいて合流点Ｐ５よりも下流側（圧縮機１０側）は、合流経路１１３ｂ１とされている。

レシーバ７１は、第５冷媒経路１１３ｅからの液冷媒を一時的に蓄える。調整弁４０を構成する第１調整弁４１は、第４冷媒経路１１３ｄに設けられており、加熱運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。調整弁４０を構成する第２調整弁４２は、利用側熱交換部１０１において一方の連絡配管１１０ａと利用側熱交換器５０の一方の冷媒接続口５０ａとの冷媒経路５１に設けられており、冷却運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。冷媒補助蒸発器用調整弁７３は、第９冷媒経路１１３ｉに設けられており、加熱運転時または冷却運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。

本実施の形態では、ヒートポンプ１００は、第１切替弁１１４および逆止弁１１５をさらに備えており、冷媒回路１１０は、第１１冷媒経路１１３ｋをさらに備えている。

第１１冷媒経路１１３ｋは、第４冷媒経路１１３ｄの第１調整弁４１よりも熱源側熱交換器２０側の冷媒経路とブリッジ回路１１２の流出接続点Ｐ２とを接続する。第１切替弁１１４および逆止弁１１５は、第１１冷媒経路１１３ｋに設けられている。第１切替弁１１４は、開閉動作により第１１冷媒経路１１３ｋにおいて冷媒を流通させる流通状態と冷媒の流通を遮断する遮断状態とを切り替える。逆止弁１１５は、第１切替弁１１４からブリッジ回路１１２の流出接続点Ｐ２へ冷媒を流通させる一方、ブリッジ回路１１２の流出接続点Ｐ２から第１切替弁１１４への冷媒の流通を遮断する。

本実施の形態では、ヒートポンプ１００は、オイルセパレータ８１およびアキュムレータ８２をさらに備えている。

オイルセパレータ８１は、第１冷媒経路１１３ａに設けられており、冷媒に含有する圧縮機１０の潤滑油を分離しかつ分離した潤滑油を、バルブ８１ａ（具体的には電磁バルブ）を介して圧縮機１０に戻す。アキュムレータ８２は、第２冷媒経路１１３ｂの合流経路１１３ｂ１に設けられており、蒸発器として作用する、熱源側熱交換器２０、利用側熱交換器５０および冷媒補助蒸発器７２で蒸発し切れなかった冷媒液を分離する。

本実施の形態では、ヒートポンプ１００は、第２切替弁１１６をさらに備えており、冷媒回路１１０は、第１２冷媒経路１１３ｌをさらに備えている。

第１２冷媒経路１１３ｌは、アキュムレータ８２の底面開口８２ａと合流経路１１３ｂ１のアキュムレータ８２よりも圧縮機１０側の冷媒経路とを接続する。第２切替弁１１６は、第１２冷媒経路１１３ｌに設けられており、開閉動作により第１２冷媒経路１１３ｌにおいて冷媒を流通させる流通状態と冷媒の流通を遮断する遮断状態とを切り替える。

本実施の形態では、ヒートポンプ１００は、過冷却熱交換器９１と、閉塞可能な過冷却熱交換器用調整弁９２とをさらに備えており、冷媒回路１１０は、第１３冷媒経路１１３ｍをさらに備えている。

第１３冷媒経路１１３ｍは、ブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４と第１２冷媒経路１１３ｌの第２切替弁１１６よりも圧縮機１０側の冷媒経路とを接続する。過冷却熱交換器９１は、レシーバ７１側の流入口９１ａおよびブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４側の流出口９１ｂが第６冷媒経路１１３ｆに連通し、かつ、過冷却熱交換器用調整弁９２側の流入口９１ｃおよびアキュムレータ８２側の流出口９１ｄが第１３冷媒経路１１３ｍに連通している。過冷却熱交換器用調整弁９２は、第１３冷媒経路１１３ｍの過冷却熱交換器９１よりもブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４側の冷媒経路に設けられており、冷却運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。過冷却熱交換器９１は、冷却運転時に第６冷媒経路１１３ｆに流れる冷媒と第１３冷媒経路１１３ｍの過冷却熱交換器用調整弁９２よりも過冷却熱交換器９１側の冷媒経路に流れる冷媒との間で熱交換させる。これにより、冷却運転時において第６冷媒経路１１３ｆに流れる冷媒の冷却効率を向上させることができる。

第１調整弁４１、第２調整弁４２、冷媒補助蒸発器用調整弁７３および過冷却熱交換器用調整弁９２は、何れも制御装置１２０からの指示信号により開度を調整できるようになっている。これにより、第１調整弁４１、第２調整弁４２、冷媒補助蒸発器用調整弁７３および過冷却熱交換器用調整弁９２は、冷媒回路１１０における冷媒の流れを調整することができる。

この例では、第１調整弁４１は、閉塞可能な複数の調整弁を並列に接続したものとされている。こうすることで、第１調整弁４１は、開度調整された調整弁を組み合わせて冷媒回路１１０における冷媒の流量を調整することができる。

圧縮機１０は、クラッチ１１を介してエンジン６０に接続されている。クラッチ１１は、制御装置１２０からの指示信号により、エンジン６０から圧縮機１０に駆動力を伝達する接続状態と、エンジン６０から圧縮機１０への駆動力の伝達を遮断する遮断状態とをとるようになっている。

ヒートポンプ１００は、吐出圧力センサー１５１（吐出圧力検知手段の一例）、吸入圧力センサー１５２（吸入圧力検知手段の一例）、第１吸入温度センサー１６１、第２吸入温度センサー１６２（吸入温度検知手段の一例）、第３吸入温度センサー１６３およびエンジン回転数センサー１７０（エンジン回転数検知手段の一例）をさらに備えている。

吐出圧力センサー１５１は、圧縮機１０の吐出経路における冷媒の吐出圧力を検知する。詳しくは、吐出圧力センサー１５１は、第１冷媒経路１１３ａのオイルセパレータ８１よりも上流側（圧縮機１０側）の冷媒経路に設けられており、第１冷媒経路１１３ａのオイルセパレータ８１よりも上流側における冷媒の圧力を検知する。

吸入圧力センサー１５２は、圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入圧力を検知する。詳しくは、吸入圧力センサー１５２は、第２冷媒経路１１３ｂの合流点Ｐ５よりも上流側（四方弁１１１側）の冷媒経路に設けられており、第２冷媒経路１１３ｂの合流点Ｐ５よりも上流側における冷媒の圧力を検知する。

第１吸入温度センサー１６１、第２吸入温度センサー１６２および第３吸入温度センサー１６３は、何れも圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入温度を検知する。なお、各温度センサーは、この例では、サーミスタとされている。

詳しくは、第１吸入温度センサー１６１は、第２冷媒経路１１３ｂの合流経路１１３ｂ１のアキュムレータ８２よりも上流側（合流点Ｐ５側）の冷媒経路に設けられており、合流経路１１３ｂ１のアキュムレータ８２よりも上流側における冷媒の温度を検知する。

第２吸入温度センサー１６２は、第２冷媒経路１１３ｂの合流経路１１３ｂ１の第１２冷媒経路１１３ｌとの接続部よりも下流側（圧縮機１０側）の冷媒経路に設けられており、合流経路１１３ｂ１の第１２冷媒経路１１３ｌとの接続部よりも下流側における冷媒の温度を検知する。

第３吸入温度センサー１６３は、第１２冷媒経路１１３ｌの第１３冷媒経路１１３ｍとの接続部よりも下流側（圧縮機１０側）の冷媒経路に設けられており、第１２冷媒経路１１３ｌの第１３冷媒経路１１３ｍとの接続部よりも下流側における冷媒の温度を検知する。

エンジン回転数センサー１７０は、エンジン６０に設けられており、エンジン６０の回転数（単位時間当たりの回転数）であるエンジン回転数を検知する。

ヒートポンプ１００は、圧縮機１０の回転数（単位時間当たりの回転数）である圧縮機回転数を検知する圧縮機回転数検知手段（具体的には圧縮機回転数センサー）を備えている。

例えば、圧縮機１０とエンジン６０とが同一速度で回転する場合には、圧縮機回転数検知手段は、エンジン回転数検知手段（具体的にはエンジン回転数センサー１７０）と兼用することができる。一方、圧縮機１０とエンジン６０とが変速プーリーや変速機等の変速駆動伝達機構を介して接続されている場合には、圧縮機回転数検知手段による圧縮機回転数は、エンジン回転数検知手段にて得られたエンジン回転数から変速比を用いて算出することができる。この例では、圧縮機１０とエンジン６０とが同一速度で回転するようになっており、圧縮機回転数検知手段（具体的には圧縮機回転数センサー）は、エンジン回転数検知手段（具体的にはエンジン回転数センサー１７０）と兼用している。なお、圧縮機回転数検知手段として、例えば、圧縮機回転数を直接的に検知する圧縮機回転数センサーが別途設けられていてもよい。

また、ヒートポンプ１００は、熱源側熱交換器２０用のファン回転数センサー１８０（ファン回転数検知手段の一例）をさらに備えている。

ファン回転数センサー１８０は、熱源側熱交換器用ファン３０に設けられており、熱源側熱交換器用ファン３０の回転数（単位時間当たりの回転数）であるファン回転数を検知する。

制御装置１２０は、各種センサーからの検知信号に基づいて、冷媒回路１１０の駆動を制御するようになっている。

詳しくは、制御装置１２０は、圧縮機１０により、第２冷媒経路１１３ｂから吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を第１冷媒経路１１３ａに吐出する。制御装置１２０は、加熱運転時には、四方弁１１１を第１接続状態にして第１冷媒経路１１３ａと第８冷媒経路１１３ｈとを連通しかつ第３冷媒経路１１３ｃと第２冷媒経路１１３ｂとを連通する。また、制御装置１２０は、冷却運転時には、四方弁１１１を第２接続状態にして第１冷媒経路１１３ａと第３冷媒経路１１３ｃとを連通しかつ第８冷媒経路１１３ｈと第２冷媒経路１１３ｂとを連通する。

熱源側熱交換器２０は、加熱運転時に冷媒が吸熱して気化する蒸発器として機能し、冷却運転時に冷媒が放熱して液化する凝縮器として機能する。利用側熱交換器５０は、加熱運転時に冷媒が放熱して温調対象（例えば室内の空気）を加熱する加熱器として機能し、冷却運転時に冷媒が吸熱して温調対象（例えば室内の空気）を冷却する冷却器として機能する。冷媒補助蒸発器７２および過冷却熱交換器９１は、冷媒が吸熱して気化する蒸発器として機能する。

制御装置１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のマイクロコンピュータからなる処理部１２１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリを含む記憶部１２２とを備え、タイマー機能を有している。

制御装置１２０は、処理部１２１が記憶部１２２のＲＯＭに予め格納された制御プログラムを記憶部１２２のＲＡＭ上にロードして実行することにより、各種構成要素の作動制御を行うようになっている。

制御装置１２０は、第１調整弁４１に指示命令を送信することにより、加熱運転時ではブリッジ回路１１２から熱源側熱交換器２０に向かう冷媒の流量を調整し、冷却運転時では熱源側熱交換器２０からブリッジ回路１１２に向かう冷媒の流量を調整する。詳しくは、制御装置１２０は、加熱運転時には、吸入圧力センサー１５２からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第１吸入温度センサー１６１からの検知温度とに基づく過熱度（飽和蒸気圧温度に対する検知温度との温度差）に応じて冷媒の流量を調整する膨張弁として第１調整弁４１を機能させ、冷却運転時には、第１調整弁４１を全開にすることができる。なお、飽和蒸気圧温度は、吸入圧力センサー１５２により検知した圧縮機１０の吸入圧力から、予め定めた所定の換算式または換算テーブルによって換算することができる。

制御装置１２０は、第２調整弁４２に指示命令を送信することにより、加熱運転時では利用側熱交換器５０からブリッジ回路１１２に向かう冷媒の流量を調整し、冷却運転時ではブリッジ回路１１２から利用側熱交換器５０に向かう冷媒の流量を調整する。詳しくは、制御装置１２０は、加熱運転時には、第２調整弁４２を全開とすることができ、冷却運転時には、吸入圧力センサー１５２からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第１吸入温度センサー１６１からの検知温度とに基づく過熱度に応じて冷媒の流量を調整する膨張弁として第２調整弁４２を機能させる。

制御装置１２０は、冷媒補助蒸発器用調整弁７３に指示命令を送信することにより、加熱運転時または冷却運転時ではブリッジ回路１１２から冷媒補助蒸発器７２に向かう冷媒の流量を調整する。

制御装置１２０は、第１切替弁１１４に指示命令を送信することにより、加熱運転時では第１切替弁１１４を閉塞状態にして熱源側熱交換器２０からレシーバ７１への冷媒の流通を遮断し、冷却運転時では第１切替弁１１４を開放状態にして熱源側熱交換器２０からレシーバ７１に向けて冷媒を流通させる。ここで、制御装置１２０は、冷却運転時に第１切替弁１１４を開放状態にする場合には、第１調整弁４１を全閉とすることができる。

制御装置１２０は、第２切替弁１１６に指示命令を送信することにより、加熱運転時または冷却運転時では第２切替弁１１６を開放状態にしてアキュムレータ８２の底面開口８２ａから圧縮機１０に向けて冷媒を流通させる一方、第２切替弁１１６を閉塞状態にしてアキュムレータ８２の底面開口８２ａから圧縮機１０への冷媒の流通を遮断する。詳しくは、制御装置１２０は、加熱運転時または冷却運転時には、吸入圧力センサー１５２からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第２吸入温度センサー１６２からの検知温度とに基づく過熱度が予め定めた所定値（第１所定値）以上の場合には第２切替弁１１６を開放状態にし、該過熱度が所定値（第１所定値）を下回った場合には第２切替弁１１６を閉塞状態にする。

次に、ヒートポンプ１００による加熱運転および冷却運転の運転動作について図２および図３を参照しながら説明する。

（加熱運転の動作）
図２は、加熱運転を行っている加熱運転状態を示すヒートポンプ１００の概略ブロック図である。なお、図２および後述する図３において、太線は冷媒の流れを示している。

図２に示す例では、加熱運転において、制御装置１２０は、第１調整弁４１および冷媒補助蒸発器用調整弁７３を開度調整し、第２調整弁４２を全開とし、過冷却熱交換器用調整弁９２を全閉とし、第１切替弁１１４を閉塞状態とし、第２切替弁１１６を開放状態としている。

ヒートポンプ１００では、加熱運転を行うにあたり、制御装置１２０は、四方弁１１１を第１接続状態に切り替えて第１冷媒経路１１３ａと第８冷媒経路１１３ｈとを連通しかつ第３冷媒経路１１３ｃと第２冷媒経路１１３ｂとを連通する。こうすることで、圧縮機１０から吐出される高圧ガス状態の冷媒（以下、高圧ガス冷媒という。）が、第１冷媒経路１１３ａのオイルセパレータ８１から四方弁１１１、第８冷媒経路１１３ｈおよび他方の連絡配管１１０ｂを経由して利用側熱交換器５０に流れる。

利用側熱交換器５０の冷媒回路１１０側に流れる高圧ガス冷媒の温度は、利用側熱交換器５０の温調対象側（この例では室内の空気側）の温度よりも高い。このため、高圧ガス冷媒から温調対象側（この例では室内の空気側）に熱が移動する。この結果、高圧ガス冷媒は凝縮熱を失って液化し、高圧液状態の冷媒（以下、高圧液冷媒という。）になる。一方、温調対象側（この例では室内の空気側）は冷媒の放熱作用により加熱される。つまり、加熱運転では、利用側熱交換器５０は、高圧ガス冷媒が放熱する温調対象（この例では室内の空気）の加熱器として機能する。

高圧液冷媒は、利用側熱交換器５０から第２調整弁４２、一方の連絡配管１１０ａ、第７冷媒経路１１３ｇを経由してブリッジ回路１１２の第２中間接続点Ｐ３に流れる。第２中間接続点Ｐ３は、第３逆止弁１１２ｃの流入口側かつ第４逆止弁１１２ｄの流出口側に位置しているため、高圧液冷媒は、第１逆止弁１１２ａおよび第４逆止弁１１２ｄの方には流れず、第２中間接続点Ｐ３から第３逆止弁１１２ｃおよび流出接続点Ｐ２を経由して、第５冷媒経路１１３ｅからレシーバ７１および第６冷媒経路１１３ｆの過冷却熱交換器９１を経由してブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４に流れる。流入接続点Ｐ４は、第２逆止弁１１２ｂおよび第４逆止弁１１２ｄの流入口側にあるが、前述した高圧液冷媒が第２中間接続点Ｐ３および流出接続点Ｐ２側に流れている。このため、高圧液冷媒は、第２中間接続点Ｐ３および流出接続点Ｐ２に流れる高圧液冷媒との圧力差により、第１逆止弁１１２ａおよび第４逆止弁１１２ｄの方には流れず、流入接続点Ｐ４から第２逆止弁１１２ｂ、第１中間接続点Ｐ１を経由して、第１調整弁４１を通過する。

第１調整弁４１において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相状態の冷媒（以下、低圧気液二相冷媒という。）となり、低圧気液二相冷媒は、第４冷媒経路１１３ｄを経由して、熱源側熱交換器２０に流れる。

熱源側熱交換器２０に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、熱源側熱交換器２０を流通する空気（具体的には外気）の温度よりも低い。このため、空気（具体的には外気）から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス状態の冷媒（以下、低圧ガス冷媒という。）になる。つまり、加熱運転では、熱源側熱交換器２０は、低圧気液二相冷媒が吸熱する冷媒の蒸発器として機能する。

その後、低圧ガス冷媒は、熱源側熱交換器２０から第３冷媒経路１１３ｃに流れる。このとき、制御装置１２０は、四方弁１１１により、第３冷媒経路１１３ｃと第２冷媒経路１１３ｂとを連通しているので、低圧ガス冷媒は、第２冷媒経路１１３ｂ上のアキュムレータ８２および第２切替弁１１６を経由して圧縮機１０に吸入される。

また、第６冷媒経路１１３ｆから第９冷媒経路１１３ｉを流れてきた高圧液冷媒は、冷媒補助蒸発器用調整弁７３を通過する。

冷媒補助蒸発器用調整弁７３において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、冷媒補助蒸発器７２に流れる。

冷媒補助蒸発器７２の冷媒回路１１０側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、冷媒補助蒸発器７２の図示しないエンジン冷却水回路側に流れるエンジン冷却水の温度よりも低い。このため、エンジン冷却水から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になり、第１０冷媒経路１１３ｊに送られる。一方、エンジン冷却水は冷媒の吸熱作用により冷却される。

ヒートポンプ１００では、以降、同様にして、前述した一連の加熱運転の動作が繰り返される。

このようにヒートポンプ１００では、加熱運転を適宜行うことで、利用側熱交換部１０１（この例では室内機）により温調対象（この例では室内の空気）を適宜加熱することができる。

（冷却運転の動作）
図３は、冷却運転を行っている冷却運転状態を示すヒートポンプ１００の概略ブロック図である。

図３に示す例では、冷却運転において、制御装置１２０は、第１調整弁４１を全閉とし、第２調整弁４２、冷媒補助蒸発器用調整弁７３および過冷却熱交換器用調整弁９２を開度調整し、第１切替弁１１４および第２切替弁１１６を開放状態としている。

ヒートポンプ１００では、冷却運転を行うにあたり、制御装置１２０は、四方弁１１１を第２接続状態に切り替えて第１冷媒経路１１３ａと第３冷媒経路１１３ｃとを連通しかつ第８冷媒経路１１３ｈと第２冷媒経路１１３ｂとを連通する。こうすることで、圧縮機１０から吐出される高圧ガス冷媒が、第１冷媒経路１１３ａのオイルセパレータ８１から四方弁１１１および第３冷媒経路１１３ｃを経由して熱源側熱交換器２０に流れる。

熱源側熱交換器２０に流れる高圧ガス冷媒の温度は、熱源側熱交換器２０を流通する空気（具体的には外気）の温度よりも高い。このため、高圧ガス冷媒から空気（具体的には外気）に熱が移動する。この結果、高圧ガス冷媒は凝縮熱を失って液化し、高圧液冷媒になる。つまり、冷却運転では、熱源側熱交換器２０は、高圧ガス冷媒が放熱する冷媒の凝縮器として機能する。

高圧液冷媒は、熱源側熱交換器２０から第４冷媒経路１１３ｄ、第１１冷媒経路１１３ｋの第１切替弁１１４および逆止弁１１５から第５冷媒経路１１３ｅ、レシーバ７１、第６冷媒経路１１３ｆの過冷却熱交換器９１を経由してブリッジ回路１１２の流入接続点Ｐ４に流れる。流入接続点Ｐ４は、第２逆止弁１１２ｂおよび第４逆止弁１１２ｄの流入口側にあるが、前述した高圧液冷媒が流出接続点Ｐ２側に流れている。このため、高圧液冷媒は、流出接続点Ｐ２に流れる高圧液冷媒との圧力差により、第２逆止弁１１２ｂおよび第３逆止弁１１２ｃの方には流れず、流入接続点Ｐ４から第４逆止弁１１２ｄ、第２中間接続点Ｐ３、第７冷媒経路１１３ｇおよび一方の連絡配管１１０ａを経由して、第２調整弁４２を通過する。

第２調整弁４２において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、利用側熱交換器５０に流れる。

利用側熱交換器５０の冷媒回路１１０側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、利用側熱交換器５０の温調対象側（この例では室内の空気側）の温度よりも低い。このため、温調対象側（この例では室内の空気側）から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になる。一方、温調対象側（この例では室内の空気側）は冷媒の吸熱作用により冷却される。つまり、冷却運転では、第２調整弁４２は、高圧液冷媒を膨張させて低圧気液二相冷媒にする膨張弁として機能し、利用側熱交換器５０は、低圧気液二相冷媒が吸熱する温調対象（この例では室内の空気）の冷却器として機能する。

その後、低圧ガス冷媒は、利用側熱交換器５０から他方の連絡配管１１０ｂ、第８冷媒経路１１３ｈに流れる。このとき、制御装置１２０は、四方弁１１１により、第８冷媒経路１１３ｈと第２冷媒経路１１３ｂとを連通しているので、低圧ガス冷媒は、第２冷媒経路１１３ｂ上のアキュムレータ８２および第２切替弁１１６を経由して圧縮機１０に吸入される。

また、第６冷媒経路１１３ｆから第９冷媒経路１１３ｉを流れてきた高圧液冷媒は、冷媒補助蒸発器用調整弁７３を通過する。

冷媒補助蒸発器用調整弁７３において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、冷媒補助蒸発器７２に流れる。

冷媒補助蒸発器７２の冷媒回路１１０側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、冷媒補助蒸発器７２の図示しないエンジン冷却水回路側に流れるエンジン冷却水の温度よりも低い。このため、エンジン冷却水から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になり、第１０冷媒経路１１３ｊに送られる。一方、エンジン冷却水は冷媒の吸熱作用により冷却される。

また、第６冷媒経路１１３ｆから第１３冷媒経路１１３ｍを流れてきた高圧液冷媒は、過冷却熱交換器用調整弁９２を通過する。

過冷却熱交換器用調整弁９２において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、過冷却熱交換器９１に流れる。

過冷却熱交換器９１の第１３冷媒経路１１３ｍ側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、過冷却熱交換器９１の第６冷媒経路１１３ｆ側に流れる高圧液冷媒の温度よりも低い。このため、高圧液冷媒から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になり、第１２冷媒経路１１３ｌの第２切替弁１１６よりも圧縮機１０側の冷媒経路に送られる。一方、高圧液冷媒は冷媒の吸熱作用により冷却される。

ヒートポンプ１００では、以降、同様にして、前述した一連の冷却運転の動作が繰り返される。

このようにヒートポンプ１００では、冷却運転を適宜行うことで、利用側熱交換部１０１（この例では室内機）により温調対象（この例では室内の空気）を適宜冷却することができる。

［ヒートポンプの算出構成について］
次に、第１実施形態としてヒートポンプ１００におけるヒートポンプ出力を算出する構成を説明し、第２実施形態として燃料ガスの消費量を算出する構成を説明する。また、第３実施形態としてエンジン駆動のヒートポンプの消費電力を算出する構成を説明する。

＜第１実施形態：ヒートポンプ出力の算出＞
制御装置１２０は、第１演算部と第２演算部とを備える。第１演算部は、吸入圧力、吸入温度、圧縮機回転数および圧縮機定数に基づいて冷媒の質量流量を算出する。吸入圧力は、吸入圧力検知手段として作用する吸入圧力センサー１５２にて検知した値である。吸入温度は、吸入温度検知手段として作用する第２吸入温度センサー１６２にて検知した値である。圧縮機回転数は、圧縮機回転数検知手段として作用するエンジン回転数センサー１７０にて検知した値である。圧縮機定数は、圧縮機１０の予め定まる定数である。第２演算部は、第１演算部にて算出した質量流量の定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量に対する割合、および、定格ヒートポンプ出力に基づいて検知時点のヒートポンプ出力（この例では空調出力）を算出する。

詳しくは、検知時点のヒートポンプ出力をＱ、定格ヒートポンプ出力（定格時のヒートポンプ出力）をＱｒ、定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量をＧｒ［ｋｇ／ｓ］、検知時点の冷媒の質量流量をＧ［ｋｇ／ｓ］とすると、次の式（１−１）の関係が成り立つ。ここで、「定格」とは、予め定めた所定の条件下での出力をいう。

定格ヒートポンプ出力Ｑｒは、次の式（１−２）に示すように、ヒートポンプ１００の定格出力であり、単位は、［ｋＷ］である。この場合、定格ヒートポンプ出力Ｑｒは、予め定めた所定の条件下での出力を意味し、検知時点のヒートポンプ出力Ｑは、検知時点のヒートポンプ出力［ｋＷ］となる。

定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量Ｇｒは、定格時の冷媒の単位時間当たりの質量流量［ｋｇ／ｓ］であり、予め定めた所定の条件下での質量流量である。例えば、定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量Ｇｒは、圧縮機１０が１回転するときに冷媒回路１１０に吐出される冷媒の予め定めた規定の質量吐出量Ｖｒ［ｋｇ／回転］と、圧縮機１０の定格の回転数である圧縮機回転数Ｎｒ［回転数／ｓ］（予め定めた所定の条件下での回転数）とを掛け合わせた次の式（１−３）により求めることができる。

検知時点の冷媒の質量流量Ｇは、検知時点の冷媒の単位時間当たりの質量流量［ｋｇ／ｓ］である。例えば、検知時点の冷媒の質量流量Ｇは、圧縮機１０の吸入経路における冷媒の密度ρ［ｋｇ／ｍ³］と、圧縮機１０の１回転当たりの冷媒の体積吐出量Ｖｄ（圧縮機１０の体積吐出量）［ｍ³／回転］と、圧縮機１０の回転数である圧縮機回転数Ｎｃｏｍｐ［回転数／ｓ］とを掛け合わせた次の式（１−４）により求めることができる。

圧縮機回転数Ｎｃｏｍｐは、エンジン回転数センサー１７０により検知することができる。

ここで、圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入圧力をＰｓ、冷媒のガス定数をＲ、圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入温度をＴｓとすると、冷媒の密度ρは、気体の状態方程式（Ｐｓ＝ρ×Ｒ×Ｔｓ）から次の式（１−５）により表すことができる。なお、圧力センサーが大気圧のとの圧力差で圧力を検知するものである場合には、検知結果に大気圧（１０１．３２５ｋＰａ）を加算する。このことは、後述する吐出圧力Ｐｄについても同様である。

圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入圧力Ｐｓは、吸入圧力センサー１５２により検知することができ、圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入温度Ｔｓは、第２吸入温度センサー１６２により検知することができる。

つまり、検知時点のヒートポンプ出力Ｑは、検知情報として、吸入圧力センサー１５２、第２吸入温度センサー１６２およびエンジン回転数センサー１７０にて検知した検知結果を用いるだけで、求めることができる。

図４は、ヒートポンプ１００における制御装置１２０による第１実施形態に係るヒートポンプ出力Ｑの算出動作の一例を示すフローチャートである。

図４に示す処理動作では、先ず、制御装置１２０は、圧縮機１０の規定の質量吐出量Ｖｒと、定格の圧縮機回転数Ｎｒとを式（１−３）に代入して定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量Ｇｒを予め算出しておく（ステップＳ１１）。

次に、制御装置１２０は、吸入圧力センサー１５２による検知結果により圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入圧力Ｐｓを検出し、第２吸入温度センサー１６２による検知結果により圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入温度Ｔｓを検出し、エンジン回転数センサー１７０による検知結果により圧縮機回転数Ｎｃｏｍｐを検出する（ステップＳ１２）。

次に、制御装置１２０は、吸入圧力センサー１５２にて検知した吸入圧力Ｐｓと、第２吸入温度センサー１６２にて検知した吸入温度Ｔｓと、冷媒のガス定数Ｒとを式（１−５）に代入して冷媒の密度ρを算出する（ステップＳ１３）。

次に、制御装置１２０は、得られた冷媒の密度ρと、圧縮機１０の体積吐出量Ｖｄと、エンジン回転数センサー１７０にて検知した圧縮機回転数Ｎｃｏｍｐとを式（１−４）に代入して検知時点の冷媒の質量流量Ｇを算出する（ステップＳ１４）。

そして、制御装置１２０は、得られた冷媒の質量流量Ｇと、予め算出しておいた定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量Ｇｒと、式（１−２）の定格ヒートポンプ出力Ｑｒとを式（１−１）に代入することにより検知時点のヒートポンプ出力Ｑを得ることができる（ステップＳ１５）。

また、制御装置１２０は、検知時点のヒートポンプ出力Ｑは、式（１−５）を式（１−４）に代入し、式（１−５）を代入した式（１−４）、式（１−３）および式（１−２）を式（１−１）に代入して次の式（１−６）を用いて算出してもよい。

なお、ヒートポンプ１００が複数台の圧縮機１０〜１０を有している場合には、各圧縮機１０に対応する値を加算することができる。

以上説明したように、第１実施形態のヒートポンプ１００によれば、吸入圧力センサー１５２にて検知した吸入圧力Ｐｓ、第２吸入温度センサー１６２にて検知した吸入温度Ｔｓ、エンジン回転数センサー１７０にて検知した圧縮機回転数Ｎｃｏｍｐ、および、圧縮機１０の圧縮機定数（この例では圧縮機１０の体積吐出量Ｖｄ）に基づいて冷媒の質量流量Ｇを算出し、該質量流量Ｇの定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量Ｇｒに対する割合、および、定格ヒートポンプ出力Ｑｒに基づいて検知時点のヒートポンプ出力Ｑ（この例では空調出力）を算出するので、ヒートポンプ出力Ｑを容易に算出することができる。すなわち、ヒートポンプ出力Ｑ（この例では空調出力）を、既存のセンサー（この例では吸入圧力センサー１５２、第２吸入温度センサー１６２、エンジン回転数センサー１７０）で得られる情報に基づいて算出することができる。

なお、第１実施形態は、エンジン駆動のヒートポンプ１００に限定されるものではなく、その他のヒートポンプ（例えば電気モーター駆動のヒートポンプ）にも適用することができる。

＜第２実施形態：燃料ガスの消費量の算出＞
制御装置１２０は、第３演算部と第４演算部と第５演算部とを備える。第３演算部は、吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓに基づいてエンジン６０のトルクであるエンジントルクを算出する。吐出圧力Ｐｄは、吐出圧力検知手段として作用する吐出圧力センサー１５１にて検知した値である。吸入圧力Ｐｓは、吸入圧力検知手段として作用する吸入圧力センサー１５２にて検知した値である。第４演算部は、第３演算部にて算出したエンジントルク、および、エンジン回転数に基づいてエンジン６０の出力であるエンジン出力を算出する。エンジン回転数は、エンジン回転数検知手段として作用するエンジン回転数センサー１７０にて検知した値である。第５演算部は、第４演算部にて算出したエンジン出力、および、エンジン効率に基づいてエンジン６０の燃料ガスの消費量を算出する。

詳しくは、エンジン６０の回転数であるエンジン回転数をＮｅｎｇ［回転数／ｓ］、エンジン出力をＰｅｎｇ［ｋＷ］、エンジントルクをＴｑ[Ｎ・ｍ]とすると、次の式（２−１）となる。

なお、エンジン６０が発電機を駆動する場合、エンジントルクＴｑに対して発電機のトルクを加算する。

エンジン回転数Ｎｅｎｇは、エンジン回転数センサー１７０により検知することができる。

そして、エンジン６０の効率であるエンジン効率をηｅｎｇ、燃料ガスの消費量をＧｅｎｇ［ｋｇ／ｓ］、燃料ガスの単位発熱量をＧｕｎｉｔ［Ｊ／ｋｇ］とすると、次の式（２−２）となる。ここで、エンジン効率ηｅｎｇは次のようにして求めることができる。すなわち、エンジン回転数ＮｅｎｇおよびエンジントルクＴｑの座標位置に対してエンジン効率ηｅｎｇを対応付けたエンジン効率マップ（具体的には横軸をエンジン回転数Ｎｅｎｇに、縦軸をエンジントルクＴｑにしたグラフにおけるエンジン効率ηｅｎｇの分布）を記憶部１２２に予め記憶しておく。こうすることで、エンジン回転数ＮｅｎｇおよびエンジントルクＴｑの値からエンジン効率マップを用いてエンジン効率ηｅｎｇを求めることができる。なお、エンジン効率マップは、実験等により予め設定しておくことができる。また、燃料ガスの単位発熱量Ｇｕｎｉｔは、ガス種に基づいて定まる一定値である。

また、エンジントルクＴｑは、吐出圧力センサー１５１で検知した吐出圧力Ｐｄ、吸入圧力センサー１５２で検知した吸入圧力Ｐｓを変数とする関数ｆ（Ｐｄ，Ｐｓ）［Ｔｑ＝ｆ（Ｐｄ，Ｐｓ）］で算出することができる。

つまり、検知時点の燃料ガスの消費量Ｇｅｎｇは、検知情報として、吸入圧力センサー１５２、吐出圧力センサー１５１およびエンジン回転数センサー１７０にて検知した検知結果を用いるだけで、求めることができる。

図５は、ヒートポンプ１００における制御装置１２０による第２実施形態に係る燃料ガスの消費量Ｇｅｎｇの算出動作の一例を示すフローチャートである。

図５に示す処理動作では、先ず、制御装置１２０は、吸入圧力センサー１５２による検知結果により圧縮機１０の吸入経路における冷媒の吸入圧力Ｐｓを検出し、吐出圧力センサー１５１による検知結果により圧縮機１０の吐出経路における冷媒の吐出圧力Ｐｄを検出し、エンジン回転数センサー１７０による検知結果によりエンジン回転数Ｎｅｎｇを検出する（ステップＳ２１）。

次に、制御装置１２０は、吸入圧力センサー１５２にて検知した吸入圧力Ｐｓと、吐出圧力センサー１５１にて検知した吐出圧力Ｐｄとに基づいてエンジントルクＴｑを算出する（ステップＳ２２）。なお、エンジン６０が発電機を駆動する場合、エンジントルクＴｑに対して発電機のトルクを加算する。

次に、制御装置１２０は、得られたエンジントルクＴｑと、エンジン回転数センサー１７０にて検知したエンジン回転数Ｎｅｎｇとを式（２−１）に代入してエンジン出力Ｐｅｎｇを算出する（ステップＳ２３）。

そして、制御装置１２０は、得られたエンジン出力Ｐｅｎｇと、エンジン効率ηｅｎｇとを式（２−２）に代入することにより燃料ガスの消費量Ｇｅｎｇを得ることができる（ステップＳ２４）。

以上説明したように、第２実施形態のヒートポンプ１００によれば、吐出圧力センサー１５１にて検知した吐出圧力Ｐｄ、および、吸入圧力センサー１５２にて検知した吸入圧力Ｐｓに基づいてエンジントルクＴｑを算出し、例えば、エンジン６０が発電機を駆動する場合、エンジントルクＴｑに対して発電機のトルクを加算し、該エンジントルクＴｑ、および、エンジン回転数センサー１７０にて検知したエンジン回転数Ｎｅｎｇに基づいてエンジン出力Ｐｅｎｇを算出し、該エンジン出力Ｐｅｎｇ、および、エンジン効率ηｅｎｇに基づいてエンジン６０の燃料ガスの消費量Ｇｅｎｇを算出するので、燃料ガスの消費量Ｇｅｎｇを容易に算出することができる。すなわち、燃料ガスの消費量Ｇｅｎｇを、既存のセンサー（この例では吐出圧力センサー１５１、吸入圧力センサー１５２、エンジン回転数センサー１７０）で得られる情報に基づいて算出することができる。

＜第３実施形態：エンジン駆動のヒートポンプの消費電力の算出＞
ところで、エンジン駆動のヒートポンプ１００においては、本実施の形態のように、熱源側熱交換器２０のための熱源側熱交換器用ファン３０が設けられている場合、通常は、熱源側熱交換器用ファン３０、利用側熱交換部１０１や図示を省略した冷却水ポンプ等の電装機器の内で熱源側熱交換器用ファン３０の消費電力の占める割合が大半である。

かかる観点から、第３実施形態のエンジン駆動のヒートポンプ１００において、制御装置１２０は、第６演算部を備える。第６演算部は、ファン回転数Ｎｆ［回転数／ｓ］、および、設定回転数Ｎｓ［回転数／ｓ］と設定消費電力Ｕｓ［ｋＷ］との相関関係に基づいて熱源側熱交換器用ファン３０の消費電力Ｕｆ［ｋＷ］を算出する。ファン回転数Ｎｆは、ファン回転数検知手段として作用するファン回転数センサー１８０にて検知した値である。設定回転数Ｎｓは、熱源側熱交換器用ファン３０の予め定めた設定回転数である。設定消費電力Ｕｓは、熱源側熱交換器用ファン３０の予め定めた設定消費電力である。この例では、設定回転数Ｎｓと設定消費電力Ｕｓとの相関関係を表す換算テーブルＴＢが記憶部１２２に予め記憶されている。

図６は、熱源側熱交換器用ファン３０の設定回転数Ｎｓと設定消費電力Ｕｓとの相関関係を表す換算テーブルＴＢを示す図表である。

図６に示すように、換算テーブルＴＢにおいて、設定回転数Ｎｓ（１）〜Ｎｓ（ｎ）（ｎは１以上の整数）にそれぞれ対応して設定消費電力Ｕｓ（１）〜Ｕｓ（ｎ）が対応付けられている。なお、設定回転数Ｎｓ（１）〜Ｎｓ（ｎ）およびそれに対応する設定消費電力Ｕｓ（１）〜Ｕｓ（ｎ）は、実験等により予め設定しておくことができる。

制御装置１２０は、ファン回転数Ｎｆから、図６に示す換算テーブルＴＢを用いて、直線補間（線形補間）により熱源側熱交換器用ファン３０の消費電力Ｕｆを算出することができる。

つまり、図６に示すように、直線補間は、２点（Ｎｓ（ｉ），Ｕｓ（ｉ）），（Ｎｓ（ｉ＋１），Ｕｓ（ｉ＋１））（ｉは１〜ｎ−１の整数）がわかっているとき、Ｎｓ（ｉ）≦Ｎｆ≦Ｎｓ（ｉ＋１）の任意の点のファン回転数Ｎｆに対する消費電力Ｕｆの近似値を２点の直線で結んだＮｆの１次関数ｆ（Ｎｆ）として求める。

直線補間の式は、次の式（３−１）となる。

図７は、ヒートポンプ１００における制御装置１２０による第３実施形態に係る熱源側熱交換器用ファン３０の消費電力Ｕｆの算出動作の一例を示すフローチャートである。

図７に示す処理動作では、先ず、制御装置１２０は、ファン回転数センサー１８０による検知結果によりファン回転数Ｎｆを検出する（ステップＳ３１）。

そして、制御装置１２０は、ファン回転数センサー１８０にて検知したファン回転数Ｎｆを換算テーブルＴＢに基づく式（３−１）に代入することにより消費電力Ｕｈを得ることができる（ステップＳ３２）。

なお、この例では、ファン回転数Ｎｆから換算テーブルＴＢを用いて消費電力Ｕｆを算出したが、ファン回転数Ｎｆから所定の換算式を用いて消費電力Ｕｆを算出してもよい。

以上説明したように、第３実施形態のヒートポンプ１００によれば、ファン回転数Ｎｆ、および、設定回転数Ｎｓと設定消費電力Ｕｓとの相関関係に基づいて熱源側熱交換器用ファン３０の消費電力Ｕｆを算出することで、通常は、電装機器における消費電力の内で熱源側熱交換器用ファン３０の消費電力Ｕｆの占める割合が大半であることから、別途電流センサー等を追装することなく、エンジン駆動のヒートポンプ１００の消費電力Ｕｈの概数値を簡易に算出することができる。例えば、エンジン駆動のヒートポンプ１００の消費電力Ｕｈの概数値は、利用側熱交換部１０１や図示を省略した冷却水ポンプ等の熱源側熱交換器用ファン３０以外の電装機器の消費電力を既定の予め定めた一定値として熱源側熱交換器用ファン３０の消費電力Ｕｆに加算することで得ることができる。

＜第４実施形態：第１実施形態から第３実施形態の組み合わせ＞
第４実施形態のヒートポンプ１００は、第１実施形態から第３実施形態のうちの少なくとも２つを組み合わせた構成とされていてもよい。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１０ 圧縮機
１１ クラッチ
２０ 熱源側熱交換器
３０ 熱源側熱交換器用ファン
４０ 調整弁（膨張弁の一例）
４１ 第１調整弁
４２ 第２調整弁
５０ 利用側熱交換器
５１ 冷媒経路
６０ エンジン
７１ レシーバ
７１ａ 冷媒流入口
７１ｂ 冷媒流出口
７２ 冷媒補助蒸発器
７３ 冷媒補助蒸発器用調整弁
８１ オイルセパレータ
８２ アキュムレータ
９１ 過冷却熱交換器
９２ 過冷却熱交換器用調整弁
１００ ヒートポンプ
１０１ 利用側熱交換部
１０２ 熱源側熱交換部
１１０ 冷媒回路
１１０ａ 一方の連絡配管
１１０ｂ 他方の連絡配管
１１１ 四方弁
１１２ ブリッジ回路
１１３ａ 第１冷媒経路
１１３ｂ 第２冷媒経路
１１３ｂ１ 合流経路
１１３ｃ 第３冷媒経路
１１３ｄ 第４冷媒経路
１１３ｅ 第５冷媒経路
１１３ｆ 第６冷媒経路
１１３ｇ 第７冷媒経路
１１３ｈ 第８冷媒経路
１１３ｉ 第９冷媒経路
１１３ｊ 第１０冷媒経路
１１３ｋ 第１１冷媒経路
１１３ｌ 第１２冷媒経路
１１３ｍ 第１３冷媒経路
１１４ 第１切替弁
１１５ 逆止弁
１１６ 第２切替弁
１２０ 制御装置
１２１ 処理部
１２２ 記憶部
１５１ 吐出圧力センサー（吐出圧力検知手段の一例）
１５２ 吸入圧力センサー（吸入圧力検知手段の一例）
１６１ 第１吸入温度センサー
１６２ 第２吸入温度センサー（吸入温度検知手段の一例）
１６３ 第３吸入温度センサー
１７０ エンジン回転数センサー（圧縮機回転数検知手段の一例）
１７０ エンジン回転数センサー（エンジン回転数検知手段の一例）
１８０ ファン回転数センサー（ファン回転数検知手段の一例）
Ｇ 検知時点の冷媒の質量流量
Ｇｅｎｇ 燃料ガスの消費量
Ｇｒ 定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量
Ｇｕｎｉｔ 単位発熱量
Ｎｃｏｍｐ 圧縮機回転数
Ｎｅｎｇ エンジン回転数
Ｎｆ ファン回転数
Ｎｒ 定格の圧縮機回転数
Ｎｓ 設定回転数
Ｐｄ 冷媒の吐出圧力
Ｐｅｎｇ エンジン出力
Ｐｓ 冷媒の吸入圧力
Ｑ ヒートポンプ出力
Ｑｒ 定格ヒートポンプ出力
Ｒ 冷媒のガス定数
ＴＢ 換算テーブル
Ｔｑ エンジントルク
Ｔｓ 冷媒の吸入温度
Ｕｆ 熱源側熱交換器用ファンの消費電力
Ｕｈ ヒートポンプの消費電力
Ｕｓ 設定消費電力
Ｖｄ 圧縮機の体積吐出量
Ｖｒ 圧縮機の規定の質量吐出量
ηｅｎｇ エンジン効率
ρ 冷媒の密度

Claims (3)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁および利用側熱交換器を設けたヒートポンプであって、
   前記圧縮機の吸入経路における冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知手段と、前記圧縮機の吸入経路における冷媒の吸入温度を検知する吸入温度検知手段と、前記圧縮機の回転数である圧縮機回転数を検知する圧縮機回転数検知手段とを設け、
   前記吸入圧力検知手段にて検知した前記吸入圧力、前記吸入温度検知手段にて検知した前記吸入温度、前記圧縮機回転数検知手段にて検知した前記圧縮機回転数、および、前記圧縮機の予め定まる定数である圧縮機定数に基づいて冷媒の質量流量を算出し、
   該質量流量の定格ヒートポンプ出力時の冷媒の質量流量に対する割合、および、定格ヒートポンプ出力に基づいて検知時点のヒートポンプ出力を算出することを特徴とするヒートポンプ。
2. エンジン、エンジンで駆動される圧縮機、熱源側熱交換器、膨張弁および利用側熱交換器を設けたエンジン駆動のヒートポンプであって、
   前記圧縮機の吐出経路における冷媒の吐出圧力を検知する吐出圧力検知手段と、前記圧縮機の吸入経路における冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力検知手段と、前記エンジンの回転数であるエンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段とを設け、
   前記吐出圧力検知手段にて検知した前記吐出圧力、および、前記吸入圧力検知手段にて検知した前記吸入圧力に基づいて前記エンジンのトルクであるエンジントルクを算出し、
   該エンジントルク、および、前記エンジン回転数検知手段にて検知した前記エンジン回転数に基づいて前記エンジンの出力であるエンジン出力を算出し、
   該エンジン出力、および、エンジン効率に基づいて前記エンジンの燃料ガスの消費量を算出することを特徴とするエンジン駆動のヒートポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載のヒートポンプであって、
   前記熱源側熱交換器のための熱源側熱交換器用ファンと、前記熱源側熱交換器用ファンの回転数であるファン回転数を検知するファン回転数検知手段とを設け、
   前記ファン回転数検知手段にて検知した前記ファン回転数、および、前記ファン回転数ファンの予め定めた設定回転数と前記熱源側熱交換器用ファンの予め定めた設定消費電力との相関関係に基づいて前記熱源側熱交換器用ファンの消費電力を算出することを特徴とするヒートポンプ。

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