JP7339601B2

JP7339601B2 - エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置及びエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法

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Publication number: JP7339601B2
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Inventors: 和宏石川
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Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2023-09-06
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Description

本発明は、エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置及びエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法に関する。

例えばガスヒートポンプ（ＧＨＰ：Ｇａｓ－ｅｎｇｉｎｅｄｒｉｖｅｎＨｅａｔＰｕｍｐ）を始めとするエンジンヒートポンプの構成要素の劣化速度は、例えば運転条件（例えば、エンジンの回転速度及び負荷等）及び環境条件（例えば、外気温度等）等の運転状態に応じて変化する。また、エンジンヒートポンプの運転状態の変化に伴う劣化速度の変化の方向（加速又は減速）及び大きさは構成要素によって異なる。しかしながら、エンジンヒートポンプの運転時間の累計値が所定値（例えば、１００００時間）に到達する毎に例えば構成要素の補充及び／又は交換等のメンテナンスが行われることが一般的である。従って、運転状態によっては、本来であればメンテナンスが必要ではない状況においてメンテナンスが行われる場合がある。

そこで、当該技術分野においては、エンジン回転数、燃料スロットル開度、スタータモータの通電時間及び通電回数、又はコンプレッサの吐出圧力及び吐出温度の平均値を一定時間毎に算出し、算出した平均値を予め定められた各ゾーンに分類し、各ゾーンに該当した運転時間を積算記憶することにより得られるデータに基づいてメンテナンス時期を個別に判定することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。これによれば、個々の構成要素の使用状況に応じてメンテナンス時期を個別に判定することができる。

しかしながら、上述したように、エンジンヒートポンプの構成要素の劣化速度は、例えばエンジンの回転速度及び負荷等の運転条件のみならず、例えば外気温度等の環境条件によっても変化し得る。具体的には、例えば、ドレンフィルタの劣化速度は外気温度によっても変化する。従って、上記のようにエンジンヒートポンプの構成要素の運転条件のみから得られるデータによっては、個々の構成要素の使用状況に応じたメンテナンス時期を適切に判定することが困難な場合がある。

また、上述したように、エンジンヒートポンプの運転状態の変化に伴う劣化速度の変化の方向（加速又は減速）及び大きさは構成要素によって異なる。具体的には、例えば、エンジンの回転速度が大きくなるほど、点火プラグの劣化速度は大きくなるのに対し、ドレンフィルタの劣化速度は小さくなる。即ち、エンジンヒートポンプの運転状態が同じように変化した場合においても、ある構成要素と他の構成要素との間において劣化速度がトレードオフの関係になる場合がある。しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、このような事項は考慮されていない。

更に、特許文献１に記載された発明においては、一定時間毎に算出されたエンジン回転数又はスロットル開度等の平均値に基づいてメンテナンス時期を判定するため、個々の構成要素の劣化度を正確に見積もることは困難である。従って、メンテナンス時期の判定においては見積もられた劣化度の誤差を考慮してメンテナンス時期を早めに設定する必要があるため、個々の構成要素の劣化度に正確に対応したメンテナンス時期を適切に設定することが困難な場合がある。

一方、当該技術分野においては、ガスヒートポンプ（ＧＨＰ）と電動機を動力源とする電気式ヒートポンプ（ＥＨＰ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＨｅａｔＰｕｍｐ）とを連動させるハイブリッド式ヒートポンプ（ＨＨＰ：ＨｙｂｒｉｄＨｅａｔＰｕｍｐ）において、ＧＨＰのメンテナンスの実行条件として定められた運転時間にＧＨＰの累積運転時間が到達しないようにＥＨＰを計画的に運転させることが知られている（例えば、特許文献２を参照）。これによれば、ＧＨＰの構成要素の劣化度の上昇を低減してメンテナンスの頻度を低減することができる。

しかしながら、特許文献２に記載された発明はＨＨＰにおいてのみ実施可能であり、ＨＨＰではない（ＥＨＰを備えない）ＧＨＰの構成要素の劣化度の上昇を低減してメンテナンスの頻度を低減することは不可能である。

特開平１１－３３７１５４号公報特開２０１２－７８６７号公報

上述したように、当該技術分野においては、ＨＨＰではない（ＥＨＰを備えない）ＧＨＰ等のエンジンヒートポンプにおいて個々の構成要素の劣化度に正確に対応したメンテナンス時期を適切に設定することが可能なエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置及びエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法が求められている。

上記課題に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、メンテナンスの対象となる構成要素の各々につき、例えばエンジンの回転速度及び負荷等の運転条件のみならず例えば外気温度等の環境条件をも含む複数の状態量の各々とエンジンヒートポンプの構成要素の劣化量と運転時間との関係を示すデータを予め格納しておき、その時々に検出される上記状態量及び運転時間から上記データに基づいて見積もられる上記劣化量及び運転時間から、個々の構成要素の劣化度が上限値に到達するときの運転時間を個別メンテナンス時期として算出し、算出された個別メンテナンス時期のうち最も短い個別メンテナンス時期を当該ヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択することにより、個々の構成要素の劣化度に正確に対応したメンテナンス時期を適切に設定することができることを見出した。

上記に鑑み、本発明に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置（以降、「本発明装置」と称される場合がある。）は、エンジンヒートポンプの構成要素のうちの予め定められた複数の構成要素からなる群である構成要素群に含まれる構成要素のメンテナンス時期を個別に算定するエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置である。上記エンジンヒートポンプは、少なくとも、エンジンと、少なくとも１つの圧縮機と、熱媒体を循環させる通路である循環経路と、少なくとも一対の熱交換器と、制御部と、を備えるエンジンヒートポンプである。上記圧縮機は、上記エンジンによって駆動される。上記循環経路は、上記圧縮機の吐出口から上記圧縮機の吸入口へと熱媒体を循環させる通路である。上記熱交換器は、上記循環経路に介在する。上記制御部は、上記エンジン及び／又は上記圧縮機の作動状態を制御するように構成されている。

本発明装置は、運転時間計測部と、検出部と、演算部と、データ記憶部と、を備える。運転時間計測部は、上記エンジンヒートポンプの製造時又は前回のメンテナンスの実施時から現時点までの期間における上記エンジンヒートポンプの運転時間を計測するように構成されている。検出部は、少なくとも上記エンジンの回転速度及び負荷並びに外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を検出するように構成された検出手段を含む。演算部は、上述したメンテナンス時期を算出するように構成されている。データ記憶部は、上記構成要素群に含まれる上記構成要素の各々につき、上記運転時間と上記状態量群に含まれる１つ以上の状態量と上記構成要素の劣化度の変化量である劣化量との関係を示すデータである劣化データを格納している。

更に、上記演算部は、以下に列挙する第１ステップ乃至第６ステップを含む処理であるメンテナンス時期算出処理を実行するように構成されている。

第１ステップ：現時点における上記運転時間を上記運転時間計測部から取得する。
第２ステップ：現時点における上記エンジンの回転速度及び負荷並びに上記外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を上記検出部から取得する。
第３ステップ：前回のメンテナンス時期の算定時である前時点における上記運転時間及び現時点における上記運転時間並びに上記状態量群より選ばれる少なくとも１つの状態量から、上記劣化データに基づいて、上記前時点と上記現時点との間の期間である算定期間における劣化量を、上記構成要素群に含まれる上記構成要素の各々について算出する。
第４ステップ：上記前時点における劣化度及び上記劣化量から、現時点における劣化度を、上記構成要素の各々について算出する。
第５ステップ：少なくとも現時点における上記劣化度及び上記運転時間から、所定の上限値に劣化度が到達するときの運転時間を、個別メンテナンス時期として、上記構成要素の各々について算出する。
第６ステップ：構成要素の各々について算出された個別メンテナンス時期のうち最も早く到達する個別メンテナンス時期を、エンジンヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択する。

好ましい態様において、上記制御部は、所定の周期毎に第１制御を実行するように構成されている。第１制御は、上記熱媒体の要求循環量に変化が生じた場合は当該要求循環量に応じて上記エンジン及び／又は上記圧縮機の運転条件を変更し、上記要求循環量に変化が生じていない場合は上記エンジン及び／又は上記圧縮機の運転条件を変更しない、という処理を行う制御である。

この場合、上記演算部は、少なくとも上記第１制御において上記エンジン及び／又は上記圧縮機の運転条件が変更された場合は、所定の第１期間が経過した後においてのみ上記第１ステップ及び上記第２ステップを実行するように構成されている。第１期間は、上記第１制御において上記エンジン及び／又は上記圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である。

更に、本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、上述した本発明装置によって実行されるエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法（以降、「本発明方法」と称される場合がある。）にも関する。本発明方法の詳細については、本発明装置に関する上記説明から明らかであるので、ここでの説明は繰り返さない。

本発明装置によれば、ＧＨＰ等のエンジンヒートポンプにおいて個々の構成要素の劣化度に正確に対応したメンテナンス時期を適切に設定することが可能なエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置及びエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法を提供することができる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の第１実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置（第１装置）によって構成要素のメンテナンス時期が個別に算定されるエンジンヒートポンプの構成の一例を示す模式図である。図１に示したエンジンヒートポンプにおいて使用される複数の圧縮機及びこれらの圧縮機を駆動するエンジンの構成を示す模式図である。第１装置の構成の一例を示す模式的なブロック図である。第１装置が備える演算部によって実行されるメンテナンス時期の算出ルーチンにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。運転時間が長くなるほどエンジンヒートポンプの構成要素の劣化が進行する（劣化度が増大する）ことを示す模式的なグラフである。エンジンの回転速度が大きくなるほど運転時間の増大に伴う点火プラグの電極の摩耗量の増大を表すグラフの傾きがより大きくなることを示す模式的なグラフである。（ａ）エンジンの回転速度ＮＥが大きくなるほど及び（ｂ）外気温度が高くなるほど、排気経路において発生する凝縮水の量が減少するので、ドレンフィルタの劣化速度が小さくなることを示す模式的なグラフである。（ａ）エンジンの回転速度が大きくなるほど及び（ｂ）外気温度が高くなるほど、燃料ホース及び各種パッキンを構成する材料の熱劣化がより速く進行することを示す模式的なグラフである。本発明の第２実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置（第２装置）が備える演算部によって実行されるメンテナンス時期の算出ルーチンにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。本発明の第３実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置（第３装置）によってメンテナンス時期が算定されるヒートポンプが備える制御部によって実行される第１制御ルーチンにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。第３装置が備える演算部によって実行されるメンテナンス時期の算出ルーチンにおける処理の流れの１つの例を示すフローチャートである。第３装置が備える演算部によって実行されるメンテナンス時期の算出ルーチンにおける処理の流れのもう１つの例を示すフローチャートである。

《第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置（以降、「第１装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

第１装置は、エンジンヒートポンプの構成要素のうちの予め定められた複数の構成要素からなる群である構成要素群に含まれる構成要素のメンテナンス時期を個別に算定するエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置である。第１装置によってメンテナンス時期が個別に算定される構成要素（即ち、構成要素群に含まれる構成要素）の具体例としては、例えば、点火プラグ、冷却水、エンジンオイル、エンジンオイルフィルタ、エアエレメント、燃料ホース、キャブレタ、凝縮水のドレンフィルタ、各種パッキン、及び圧縮機の駆動ベルト等を挙げることができる。また、これらの構成要素に対して行われるメンテナンスの具体例としては、例えば、点火プラグの交換又は清掃、冷却水の交換又は強化剤の添加、エンジンオイルの交換、エンジンオイルフィルタの交換、エアエレメントの交換又は清掃、燃料ホースの交換、例えばキャブレタ洗浄剤によるキャブレタの清掃、ドレンフィルタの交換又は清掃、各種パッキンの交換、及び駆動ベルトの交換等を挙げることができる。

上記エンジンヒートポンプは、少なくとも、エンジンと、少なくとも１つの圧縮機と、熱媒体を循環させる通路である循環経路と、少なくとも一対の熱交換器と、制御部と、を備えるエンジンヒートポンプである。上記圧縮機は、上記エンジンによって駆動される。上記循環経路は、上記圧縮機の吐出口から上記圧縮機の吸入口へと熱媒体を循環させる通路である。上記熱交換器は、上記循環経路に介在して、例えば外気等と上記熱媒体との間における熱交換を行う。上記制御部は、上記エンジン及び／又は上記圧縮機の作動状態を制御するように構成されている。

図１は、第１装置によって構成要素のメンテナンス時期が個別に算定されるエンジンヒートポンプの構成の一例を示す模式図である。尚、図１においては空気調和装置において使用されるヒートポンプを例示するが、第１装置によって構成要素のメンテナンス時期が個別に算定されるエンジンヒートポンプは、空気調和装置において使用されるヒートポンプに限定されず、その構成も図１に例示する構成に限定されない。

空気調和装置１００は、室外機２００及び室内機３００を含み、これらの間には配管３３０及び３４０を介して熱媒体が循環される。即ち、配管３３０及び３４０は上記「循環経路」を構成する。室外機２００は、３台の圧縮機２１１乃至２１３、オイルセパレータ２３０、四方弁２４０、熱交換器２５０並びにアキュムレータ２６０を含む。圧縮機２１１乃至２１３の構成は特に限定されないが、例えば、３台の圧縮機２１１乃至２１３は何れもスクロールコンプレッサである。一方、室内機３００は、電子膨張弁３１０及び熱交換器３２０を含む。更に、空気調和の対象となる室内の温度を検出する室内温度センサ２８４が設けられている。室外機２００の熱交換器２５０及び室内機３００の熱交換器３２０は上記「一対の熱交換器」を構成する。

更に、これらの構成要素の間に熱媒体を循環させるための配管の所定の箇所には、バッファ２２１、ストレーナ２２２、２２３及び２２４、フィルタドライヤ２２５、オイルバイパス調整弁２７０、高圧スイッチ（ＳＷ）２８１、及び高圧センサ２８２が設けられている。加えて、室外機２００には、室外の温度を検出する室外温度センサ２８３が設けられている。

そして、ヒートポンプ用電子制御装置（ＨＰ－ＥＣＵ）１１０は、例えば室内温度センサ２８４によって検出される空気調和の対象となる室内の温度、室外温度センサ２８３によって検出される室外の温度、稼働している室内機の台数（室内機の運転台数）及び室内機の設置場所等、ヒートポンプの運転状況及び／又は環境条件に応じて、圧縮機２１１乃至２１３の運転を制御する。ＨＰ－ＥＣＵ１１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御装置（ＥＣＵ）である。

更に、室外機２００は、オイルセパレータ２３０と吐出側（下流側）とアキュムレータ２６０の吸入側（上流側）とを連通する熱媒体の通路と、当該通路を遮断及び開放するホットガスバイパス弁２９０と、を含む。ホットガスバイパス弁２９０により当該通路が開放されていると、圧縮機２１１乃至２１３から吐出された熱媒体は、熱交換器２５０を迂回して、圧縮機２１１乃至２１３へと戻る。ホットガスバイパス弁２９０を開くことにより、圧縮機２１１乃至２１３の吐出側から吸入側への熱媒体の循環に必要とされる仕事量を大幅に削減して、圧縮機２１１乃至２１３の仕事率を低下させることができる。

加えて、圧縮機２１１乃至２１３は、それぞれの中間圧縮室から吸入ポートへと熱媒体を戻す通路と、当該通路を遮断及び開放する容量電磁弁２９１乃至２９３と、をそれぞれ含む。容量電磁弁２９１乃至２９３を開くことにより、圧縮機２１１乃至２１３の中間圧縮室から下流側における仕事量を大幅に削減して、圧縮機２１１乃至２１３の仕事率を低下させることができる。

空気調和装置１００における熱媒体の流れ方向は、図中に示した実線の矢印（冷房時）及び破線の矢印（暖房時）によって表されるように、空気調和装置１００の運転モード（冷房モード及び暖房モード）によって異なる。しかしながら、圧縮機２１１乃至２１３からオイルセパレータ２３０を介して四方弁２４０までの循環経路（吐出側経路）並びに四方弁２４０からアキュムレータ２６０及びストレーナ２２４を介して圧縮機２１１乃至２１３までの循環経路（吸入側経路）においては、図中の矢印によって示すように、空気調和装置１００の運転モードに拘わらず、熱媒体の流れ方向は常に同じである。

冷房時においては、室内機３００の熱交換器３２０がヒートポンプによる熱の移動元（低温側）として機能し、室外機２００の熱交換器２５０がヒートポンプによる熱の移動先（高温側）として機能する。一方、暖房時においては、室外機２００の熱交換器２５０がヒートポンプによる熱の移動元（低温側）として機能し、室内機３００の熱交換器３２０がヒートポンプによる熱の移動先（高温側）として機能する。

図１においては、圧縮機２１１乃至２１３を駆動するエンジン４００及びエンジン４００の作動を制御するエンジン用電子制御装置（ＥＮＧ－ＥＣＵ）４１０は省略されている。そこで、これらにつき、図２を参照しながら以下に説明する。

エンジン４００の気筒数、気筒レイアウト、点火方式及び燃料等の具体的な構成は特に限定されない。図１に例示するエンジン４００は、多気筒（本例においては直列四気筒）・４サイクル・ピストン往復動型・火花点火式ガスエンジンである。

前述したように、ＨＰ－ＥＣＵ１１０は、例えば室内温度センサ２８４によって検出される空気調和の対象となる室内の温度、室外温度センサ２８３によって検出される室外の温度、稼働している室内機３００の台数（室内機３００の運転台数）及び室内機３００の設置場所等、ヒートポンプの運転状況及び／又は環境条件に応じて、圧縮機２１１乃至２１３の運転を制御する。

尚、空気調和装置１００が使用するヒートポンプは、複数の圧縮機２１１乃至２１３を含み、且つ、これらの複数の圧縮機２１１乃至２１３のうちの少なくとも一部の圧縮機において、エンジン４００から圧縮機へと駆動力が伝達される状態である伝達状態と、エンジン４００から圧縮機へと駆動力が伝達されない状態である遮断状態と、を切り替えるクラッチを更に含む。

具体的には、図２に示すように、３台の圧縮機２１１乃至２１３がエンジン４００によってベルト駆動される。圧縮機２１１乃至２１３のうち２台の圧縮機２１１及び２１２は常に伝達状態にあり、圧縮機２１３についてのみ伝達状態と遮断状態とをクラッチ（図示せず）によって切り替えることができるように構成されている。これにより、ＨＰ－ＥＣＵ１１０は、ヒートポンプの運転状況及び／又は環境条件に応じて、圧縮機２１１乃至２１３の全てを運転するか或いは圧縮機２１１及び２１２のみを運転するかを切り替えることができる。

ＥＮＧ－ＥＣＵ４１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御装置（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）である。ＥＮＧ－ＥＣＵ４１０は、エンジン４００の運転状態に関連する各種パラメータを検出する各種センサからの検出信号を受信し、エンジン４００を操作するための指示信号を各種アクチュエータに送信することにより、圧縮機２１１乃至２１３に要求される仕事量に応じて、エンジン４００の作動を制御する。

以上のように、ＨＰ－ＥＣＵ１１０及びＥＮＧ－ＥＣＵ４１０は、第１装置によって構成要素のメンテナンス時期が個別に算定されるエンジンヒートポンプが備える上記「制御部」を構成する。但し、制御部の構成は上記に限定されず、それぞれのＥＣＵは上述した種々の制御のうちの何れを実施するように構成されていてもよい。また、制御部としての機能は、上記のように複数のＥＣＵによって分散的に達成されてもよく、或いは１つのＥＣＵによって全ての機能が達成されてもよい。

図３は、第１装置の構成の一例を示す模式的なブロック図である。図３に例示する第１装置５００は、運転時間計測部５１０と、検出部５２０と、演算部５３０と、データ記憶部５４０と、を備える。運転時間計測部５１０は、上記エンジンヒートポンプの製造時又は前回のメンテナンスの実施時から現時点までの期間における上記エンジンヒートポンプの運転時間を計測するように構成されている。具体的には、運転時間計測部は、例えば、上記制御部（即ち、ＨＰ－ＥＣＵ１１０及び／又はＥＮＧ－ＥＣＵ４１０）から、上記エンジンヒートポンプの運転時間を取得することができる。

検出部５２０は、少なくとも上記エンジンの回転速度及び負荷並びに外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を検出するように構成された検出手段を含む。具体的には、エンジンの回転速度は、例えば、エンジン４００のシリンダブロック部に配設されたクランクポジションセンサ（図示せず）からの信号（実際には隣接するパルス信号間の時間）に基づいて検出することができる。また、エンジン４００の負荷は、例えば、エンジン４００の吸気管の途中に介装されたスロットル弁（図示せず）の開度に基づいて検出することができる。この場合、エンジン４００の負荷を検出する検出手段は、例えば、図示しないスロットルポジションセンサ等である。或いは、エンジン４００の負荷は、例えば、圧縮機２１１及び２１２の吐出側と吸入側との間における圧力差等に基づいて検出することができる。この場合、エンジン４００の負荷を検出する検出手段は、例えば、圧縮機２１１及び２１２の吐出側及び吸入側に配設された図示しない圧力センサ等である。更に、外気温度は、例えば、上述した室外温度センサ２８３等によって検出することができる。

演算部５３０は、上述したメンテナンス時期を算出するように構成されている。演算部５３０もまた、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御装置（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）である。演算部５３０においては、後述するメンテナンス時期の算出ルーチンに含まれる種々の処理をＣＰＵに実行させるためのアルゴリズムに対応するプログラムがＲＯＭに格納されており、当該プログラムに従って当該ルーチンをＣＰＵが実行する。

データ記憶部５４０は、上記構成要素群に含まれる上記構成要素の各々につき、上記運転時間と上記状態量群に含まれる１つ以上の状態量と上記構成要素の劣化度の変化量である劣化量との関係を示すデータである劣化データを格納している。上記「劣化度」とは、個々の構成要素のメンテナンスの要否の判断において指標となる構成要素の状態を示す値である。例えば、メンテナンス時期を算出しようとする構成要素が点火プラグである場合は、火花放電を起こすための電極の摩耗の度合い等を劣化度とすることができる。また、メンテナンス時期を算出しようとする構成要素がドレンフィルタである場合は、ドレンフィルタの性能低下の度合い等を劣化度とすることができる。

尚、データ記憶部５４０は例えばＲＯＭ及び／又はＲＡＭ等の記憶装置であり、劣化データは電子データとしてデータ記憶部５４０に格納される。また、劣化データは、例えば、個々の構成要素の劣化度に影響を及ぼす運転条件及び／又は環境条件等の運転状態に対応する状態量と当該構成要素の劣化度と運転時間との対応関係を表すデータテーブル（マップ）或いは当該対応関係を表す関数等として、データ記憶部５４０に格納することができる。

演算部５３０を構成するＣＰＵは、詳しくは後述するメンテナンス時期の算出過程において、例えば、データテーブルとしての劣化データを参照したり、関数としての劣化データに運転時間及び状態量を変数として入力したりすることにより、個々の構成要素の劣化量を特定又は算出する。

劣化データは、例えば、種々の運転状態における運転時間と構成要素の劣化度との関係を特定する実験を事前に行うことによって得ることができる。より詳しくは、構成要素群に含まれる構成要素の各々について、例えばエンジンの回転速度及び負荷等の運転条件と例えば外気温度等の環境条件との種々の組み合わせにおいて、運転時間の経過に伴う劣化度の変化を観測する実験を事前に行うことにより、上記劣化データを得ることができる。

更に、演算部５３０は、以下に列挙する第１ステップ乃至第６ステップを含む処理であるメンテナンス時期算出処理を実行することにより、上述した構成要素群に含まれる構成要素のメンテナンス時期を個別に算定するように構成されている。

第１ステップ：現時点における上記運転時間を上記運転時間計測部から取得する。
第２ステップ：現時点における上記エンジンの回転速度及び負荷並びに上記外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を上記検出部から取得する。
第３ステップ：前回のメンテナンス時期の算定時である前時点における上記運転時間及び現時点における上記運転時間並びに上記状態量群より選ばれる少なくとも１つの状態量から、上記劣化データに基づいて、上記前時点と上記現時点との間の期間である算定期間における劣化量を、上記構成要素群に含まれる上記構成要素の各々について算出する。
第４ステップ：上記前時点における劣化度及び上記劣化量から、現時点における劣化度を、上記構成要素の各々について算出する。
第５ステップ：少なくとも現時点における上記劣化度及び上記運転時間から、所定の上限値に劣化度が到達するときの運転時間を、個別メンテナンス時期として、上記構成要素の各々について算出する。
第６ステップ：構成要素の各々について算出された前記個別メンテナンス時期のうち最も早く到達する個別メンテナンス時期を、前記エンジンヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択する。

図４は、第１装置５００が備える演算部５３０によって実行されるメンテナンス時期の算出ルーチンにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４を参照しながら、当該ルーチンについて以下に詳しく説明する。尚、当該ルーチンは、演算部５３０を構成するＣＰＵにより、所定の短い周期にて実行される。

当該ルーチンが開始されると、ＣＰＵは、ステップＳ１０において、上述した第１ステップを実行する。具体的には、現時点における運転時間を運転時間計測部５１０から取得する。運転時間は、上述したように、エンジンヒートポンプの製造時又は前回のメンテナンスの実施時から現時点までの期間におけるエンジンヒートポンプの運転時間（稼働時間）である。従って、運転時間計測部５１０は、上述したようにヒートポンプを構成するエンジン４００及び／又は圧縮機２１１乃至２１３の作動状態を制御する制御部（を構成するＨＰ－ＥＣＵ１１０及び／又はＥＮＧ－ＥＣＵ４１０）から運転時間に関するデータを取得することができる。

ところで、基本的には、例えば図５に示すグラフによって表されるように、運転時間が長くなるほど、エンジンヒートポンプの構成要素の劣化が進行する（即ち、劣化度が増大する）。しかしながら、前述したように、構成要素の劣化速度は、例えば運転条件（例えば、エンジンの回転速度及び負荷等）及び環境条件（例えば、外気温度等）等の運転状態に応じて変化する。また、エンジンヒートポンプの運転状態の変化に伴う劣化速度の変化の方向（加速又は減速）及び大きさは構成要素によって異なる。

より詳しくは、例えば、エンジンの回転速度が大きくなるほど、運転時間当たりの点火回数が増大するので、点火プラグの劣化速度は大きくなる。従って、例えば図６に示すグラフによって表されるように、エンジンの回転速度ＮＥが大きくなるほど、運転時間の増大に伴う点火プラグの電極の摩耗量の増大を表すグラフの傾きがより大きくなる。これに対し、エンジンの回転速度ＮＥが大きくなるほど排気の温度が上昇するので、例えば図７の（ａ）に示すグラフによって表されるように、エンジンの回転速度ＮＥが大きくなるほど排気経路の温度が上昇するので、排気経路において発生する凝縮水の量が減少し、ドレンフィルタの劣化速度（性能低下の進行速度）は小さくなる。また、例えば図７の（ｂ）に示すグラフによって表されるように、外気温度Ｔｏｕｔが高くなるほど排気経路において発生する凝縮水の量が減少するので、ドレンフィルタの劣化速度は小さくなる。

一方、燃料ホース及び各種パッキンについては、エンジンの回転速度ＮＥが大きくなるほど、及び、外気温度Ｔｏｕｔが高くなるほど、これらの部材を構成する材料の熱劣化がより速く進行するため、例えば図８の（ａ）及び（ｂ）に示すグラフによってそれぞれ表されるように、エンジンの回転速度ＮＥが大きくなるほど、及び、外気温度Ｔｏｕｔが高くなるほど、劣化速度は大きくなる。尚、上述した図５乃至図８においては、便宜上、運転時間の増大に伴う各構成部材の劣化度の増大を表すグラフを直線によって表したが、各構成部材の劣化度は運転時間の増大に対して必ずしも線形的に変化するものではない。運転時間の増大に対する各構成部材の劣化度の実際の変化のパターンは、例えば上述した劣化データを得るための実験等により、確認することができる。

そこで、ＣＰＵは、次のステップＳ２０へと処理を進め、上述した第２ステップを実行する。具体的には、個々の構成要素の劣化度に影響を及ぼす運転条件（例えば、エンジン４００の回転速度及び負荷等）及び／又は環境条件（例えば、外気温度等）等の運転状態に対応する状態量（からなる群である状態量群）を検出部５２０からそれぞれ取得する。

上記状態量群を構成する状態量は、エンジンの回転速度及び負荷並びに外気温度に限定されない。例えばメンテナンス時期を算定しようとする構成要素の種類及び算定されるメンテナンス時期に要求される精度等に応じて、個々の構成要素の劣化度に影響を及ぼす他の状態量（例えば、点火プラグに供給される電圧及び外気の湿度等）を状態量群に追加してもよい。また、上記状態量群を構成する状態量は、個々の構成要素の劣化度に直接的に影響を及ぼす状態量であってもよく、個々の構成要素の劣化度に間接的に影響を及ぼす状態量であってもよく、或いは個々の構成要素の劣化度に影響を及ぼす状態量と相関関係を有する他の状態量であってもよい。

尚、上述した第１ステップ及び第２ステップ（即ち、ステップＳ１０及びＳ２０）の実行順序は必ずしも上記の通りである必要は無く、第２ステップの実行後に第１ステップを実行してもよく、或いは第１ステップと第２ステップとを同時に実行してもよい。ＣＰＵは、次のステップＳ３０へと処理を進め、上述した第３ステップを実行して、個々の構成要素の劣化度の変化量を算出する。具体的には、前回のメンテナンス時期の算定時である前時点における運転時間及び現時点における運転時間並びに状態量群より選ばれる少なくとも１つの状態量から、上述した劣化データに基づき、前時点と現時点との間の期間である算定期間における劣化量を、構成要素群に含まれる構成要素の各々について算出する。

前時点における運転時間と現時点における運転時間との差は、算定期間におけるエンジンヒートポンプの運転時間（稼働時間）に該当する。上述したように、この稼働時間が長くなるほど、エンジンヒートポンプの構成要素の劣化が進行する（即ち、劣化量が増大する）。また、このときの劣化速度は、個々の構成要素の劣化度に影響を及ぼす状態量によって変化する。そこで、第３ステップにおいては、上述した劣化データに基づいて、前時点及び現時点における運転時間と個々の構成要素の劣化度に影響を及ぼす状態量から、算定期間における個々の構成要素の劣化量（ΔＤ_（ｎ））を特定又は算出する。

次に、ＣＰＵは次のステップＳ４０へと処理を進め、第４ステップを実行する。具体的には、ＣＰＵは、構成要素の各々につき、前時点における劣化度（Ｄ_{（ｎ－１）}）と第３ステップ（ステップＳ３０）において特定又は算出された劣化量（ΔＤ_（ｎ））とに基づいて現時点における劣化度（Ｄ_（ｎ））を算出する。

上述したように、演算部５３０を構成するＣＰＵは所定の短い周期にて当該ルーチンを実行する。従って、構成要素の各々について、前時点における劣化度が算出されており、データ記憶部５４０に格納しておくことができる。一方、上記第３ステップにおいては、算定期間における個々の構成要素の劣化量が特定又は算出されている。ＣＰＵは、この前時点における劣化度と算定期間における劣化量とに基づいて、現時点における劣化度を、上記構成要素の各々について算出することができる。典型的には、現時点における劣化度（Ｄ_（ｎ））は、例えば、前時点における劣化度（Ｄ_{（ｎ－１）}）と第３ステップにおいて特定又は算出された劣化量（ΔＤ_（ｎ））から、以下に示す式（１）によって算出することができる。

次に、ＣＰＵは次のステップＳ５０へと処理を進め、第５ステップを実行する。具体的には、ＣＰＵは、少なくとも現時点における劣化度（Ｄ_（ｎ））及び運転時間Ｔから、所定の上限値に劣化度が到達するときの運転時間を、個別メンテナンス時期として、構成要素の各々について算出する。

上記「所定の上限値」とは、上述したようなメンテナンスを行うべきと判断される劣化度に対応する値であり、換言すればエンジンヒートポンプの正常な作動が可能な範疇における個々の構成要素の劣化度の最大値に対応する値である。上限値の具体的な値は、エンジンヒートポンプの構成要素の各々に応じて適宜定められる。

構成要素の各々について、少なくとも現時点における劣化度（Ｄ_（ｎ））及び運転時間Ｔから所定の上限値に劣化度が到達するときの運転時間（個別メンテナンス時期）を算出するための具体的な手法は特に限定されず、例えば、最終的に算定されるメンテナンス時期に求められる精度、演算部５３０を構成するＣＰＵの処理能力、並びにデータ記憶部５４０の容量及びデータ転送速度等に応じて、当該技術分野において周知の様々な手法の中から適宜選択することができる。

例えば、現時点における（即ち、最新の）劣化度（Ｄ_（ｎ））及び運転時間Ｔと原点（運転時間Ｔ＝０における劣化度Ｄ_（０）＝０）とに基づく線形補間によって個別メンテナンス時期を算出してもよい。或いは、現時点までに得られた複数の劣化度（Ｄ_（ｎ））及びその時々の運転時間Ｔに基づく線形回帰又は非線形回帰によって個別メンテナンス時期を算出してもよい。更に、構成要素群に含まれる構成要素の各々につき、運転時間Ｔの進行に伴う劣化度（Ｄ_（ｎ））の推移のパターンを例えば事前の実験等によって求めておき、少なくとも現時点における劣化度（Ｄ_（ｎ））及び運転時間Ｔを当該パターンに当てはめることにより、個別メンテナンス時期を算出してもよい。

次に、ＣＰＵは次のステップＳ６０へと処理を進め、第６ステップを実行する。具体的には、ＣＰＵは、構成要素の各々について算出された個別メンテナンス時期のうち最も早く到達する個別メンテナンス時期を、エンジンヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択する。

例えば、エンジンヒートポンプの構成要素Ａ～Ｆの劣化度に応じて当該ヒートポンプのメンテナンス時期を算定しようとする場合を想定する。この場合、上述した構成要素群は構成要素Ａ～Ｆによって構成され、上述した第１ステップから第５ステップにより、個別メンテナンス時期が構成要素Ａ～Ｆの各々について個別に算出される。このようにして算出された個別メンテナンス時期を以下の表１に列挙する。

表１に列挙された個別メンテナンス時期の中では構成要素Ｂについて算出された個別メンテナンス時期が最も短い（最も早く到達する）。従って、この場合、構成要素Ｂについて算出された個別メンテナンス時期である１２０００時間が、当該ヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択される。また、以下の表２に列挙する個別メンテナンス時期が構成要素Ａ～Ｆの各々について算出された場合は、最も短い（最も早く到達する）個別メンテナンス時期が算出された構成要素Ａについての個別メンテナンス時期である１１０００時間が、当該ヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択される。

尚、上記のようにして算定されたメンテナンス時期は、例えば第１装置に設けられたコネクタ等に計測機器又は診断機器等を接続することにより、例えばメンテナンス担当者が確認することができる。或いは、例えば第１装置に設けられた液晶ディスプレイ等の表示装置によってメンテナンス時期を表示してもよい。更に、例えばインターネット及び／又は電話回線網等のネットワークを介して、例えばメンテナンス業者が利用するサーバに上記のようにして算定されたメンテナンス時期が自動的に送信されるようにしてもよい。

以上説明してきたように、第１装置においては、メンテナンスの対象となる構成要素の各々につき、例えばエンジンの回転速度及び負荷等の運転条件のみならず例えば外気温度等の環境条件をも含む複数の状態量の各々とエンジンヒートポンプの構成要素の劣化量と運転時間との関係を示すデータを予め格納しておき、その時々に検出される上記状態量及び運転時間から上記データに基づいて見積もられる上記劣化量及び運転時間から、個々の構成要素の劣化度が上限値に到達するときの運転時間を個別メンテナンス時期として算出し、算出された個別メンテナンス時期のうち最も短い個別メンテナンス時期を当該ヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択する。

即ち、第１装置においては、メンテナンスの対象となる構成要素の各々につき、例えばエンジンの回転速度及び負荷等の運転条件のみならず例えば外気温度等の環境条件をも含む複数の状態量及び運転時間に基づき、その時々の劣化度が算出される。従って、運転条件のみに基づいて構成要素の劣化度が算出される従来技術とは異なり、環境条件による影響も考慮された正確な劣化度を算出することができる。また、第１装置においては、その時々に取得される状態量に基づいて構成要素の劣化度が算出されるので、所定の期間における状態量の平均値に基づいて劣化度が算出される従来技術とは異なり、より正確な劣化度を算出することができる。その結果、第１装置によれば、個々の構成要素の劣化度に正確に対応したメンテナンス時期を適切に設定することができる。

《第２実施形態》
以下、本発明の第２実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置（以降、「第２装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述したように、第１装置においては、その時々に取得される状態量に基づいて構成要素の劣化度が算出されるので、所定の期間における状態量の平均値に基づいて劣化度が算出される従来技術とは異なり、より正確な劣化度を算出することができる。しかしながら、例えば運転条件（例えば、エンジンの回転速度及び負荷等）及び環境条件（例えば、外気温度等）等の運転状態は、例えばヒートポンプの使用者による条件設定の変更及び自然現象に伴う気温の変化等によって変化する場合がある。或いは、何等かの突発的な外乱により運転条件が急激に変化する場合もある。このような運転状態の変化における過渡的な状態において取得された状態量に基づいてメンテナンス時期を算定すると、例えばメンテナンス時期の精度の低下等の問題に繋がる虞がある。

そこで、第２装置は、上述した第１装置であって、状態量群を構成する状態量の変動幅が所定の閾値未満である状態においてのみ上述したメンテナンス時期算出処理を実行するように演算部が構成されている、エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置である。

上記「所定の閾値」は、例えば、上述したような条件設定の変更、自然現象及び／又は突発的な外乱に起因する運転状態の変化における過渡的な状態ではなく、定常状態において想定される状態量の変動幅に応じて、適宜定めることができる。第２装置が備える演算部は、状態量の変動幅が当該閾値以上である状態においては、メンテナンス時期算出処理を実行しない（即ち、メンテナンス時期を算出しない）。

図９は、第２装置が備える演算部５３０によって実行されるメンテナンス時期の算出ルーチンにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９を参照しながら、当該ルーチンについて以下に詳しく説明する。尚、当該ルーチンは、演算部５３０を構成するＣＰＵにより、所定の短い周期にて実行される。

当該ルーチンが開始されると、ＣＰＵは、ステップＳ００において、状態量群を構成する各状態量の変動幅が所定の閾値未満であるか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵは、状態量群を構成する各状態量を検出部５２０から取得し、所定の期間における各状態量の変動幅が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。上記「所定の期間」の長さは、例えば、エンジンヒートポンプの運転状態が、上述したような条件設定の変更、自然現象及び／又は突発的な外乱に起因する運転状態の変化における過渡的な状態ではなく、定常状態にあるか否かを判定するために十分な長さに定められる。所定の期間の具体的な長さは、例えば、エンジンヒートポンプの運転状態が過渡的な状態にある場合における各状態量の変動幅とエンジンの運転状態が定常状態にある場合における各状態量の変動幅とを比較する実験を事前に行うことによって定めることができる。

状態量群を構成する各状態量の変動幅が所定の閾値未満である場合（即ち、エンジンヒートポンプの運転状態が定常状態にある場合）、ＣＰＵは上記ステップＳ００において「Ｙｅｓ」と判定し、次のステップＳ１０へと処理を進める。ステップＳ１０以降の処理の流れは、第１装置に関する説明において参照した図４に示すフローチャートと同様であるので、ここでの説明は省略する。一方、状態量群を構成する各状態量の変動幅が第１閾値以上である場合（即ち、エンジンヒートポンプの運転状態が過渡的な状態にある場合）、ＣＰＵは上記ステップＳ００において「Ｎｏ」と判定し、当該ルーチンを一端終了する。

上記の結果、第２装置によれば、上述したような条件設定の変更、自然現象及び／又は突発的な外乱に起因する運転状態の変化における過渡的な状態ではなく定常状態において取得された状態量に基づいてメンテナンス時期が算定される。従って、例えばメンテナンス時期の精度の低下等の問題を有効に低減することができる。

《第３実施形態》
以下、本発明の第３実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置（以降、「第３装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述したように、第２装置においては、状態量群を構成する状態量の変動幅が所定の閾値未満である状態においてのみ上述したメンテナンス時期算出処理が実行される。これにより、上述したような運転状態の変化における過渡的な状態において取得された状態量に基づいてメンテナンス時期が算定されることに起因するメンテナンス時期の精度の低下等の問題を低減することができる。

ところで、当該技術分野においては、例えば空気調和の対象となる室内の温度と設定温度との差の変化、室内機の稼働台数の変化及び使用者による条件設定の変更等に起因する負荷（例えば、熱媒体の要求循環量）の変動の有無を所定の周期（例えば、３０秒毎）に検出し、負荷の変動が検出された場合にのみ例えばエンジンの回転速度等の運転条件を変更し、負荷の変動が検出されなかった場合には、運転条件を変更せず、一定の運転条件にて定常運転を継続するように制御されたエンジンヒートポンプが知られている。

上記のようなヒートポンプにおいては、上記制御により運転条件が変更され得るタイミングは予め決められている。従って、上記制御により運転条件が変更された時点から運転状態が定常状態となるまでの期間においてはメンテナンス時期算出処理を実行しないようにすることにより、れば、過渡的な状態において取得された状態量に基づいてメンテナンス時期が算定されることに起因するメンテナンス時期の精度の低下等の問題をより確実且つ容易に低減することができる。

そこで、第３装置においては、エンジンヒートポンプが備える制御部が所定の周期毎に第１制御を実行するように構成されている。「第１制御」とは、例えば空気調和の対象となる室内の温度と設定温度との差の変化、室内機の稼働台数の変化及び使用者による条件設定の変更等に起因する負荷の変動に伴い熱媒体の要求循環量に変化が生じた場合は当該要求循環量に応じてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件を変更し、要求循環量に変化が生じていない場合はエンジン及び／又は圧縮機の運転条件を変更しない、という処理を行う制御である。

更に、第３装置においては、少なくとも第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された場合は、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である第１期間が経過する迄はメンテナンス時期算出処理を実行しないように演算部が構成されている。

第１期間の具体的な長さは、例えば、対象となるエンジンヒートポンプにおいて負荷を様々に変化させたときのエンジン及び／又は圧縮機等の運転条件及び／又は当該運転条件に対応する状態量の値が安定するまでに要する時間の長さに応じて適宜定めることができる。このような時間の長さは、例えば対象となるエンジンヒートポンプにおいて負荷を様々に変化させる事前の実験等によって計測することができる。

また、上記のように、第３装置が備える演算部は、少なくとも第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された場合は、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の第１期間が経過する迄はメンテナンス時期算出処理を実行しないように構成されている。換言すれば、第３装置においては、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された場合は、所定の第１期間が経過するまでは上述した第１ステップ乃至第６ステップは実行されない。一方、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更されなかった場合は、第１装置に関する説明において述べたように、メンテナンス時期算出処理を所定の間隔にて実行することができる。

図１０は、第３装置によって構成要素のメンテナンス時期が個別に算定されるヒートポンプ１００が備える制御部（ＨＰ－ＥＣＵ１１０及びＥＮＧ－ＥＣＵ４１０）によって実行される第１制御ルーチンにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１０を参照しながら、当該ルーチンについて以下に詳しく説明する。尚、当該ルーチンは、ヒートポンプ１００が備える制御部を構成するＣＰＵにより、所定の短い周期（例えば、３０秒毎）にて実行される。

当該ルーチンが開始されると、ＣＰＵは、ステップＳ２１０において、ヒートポンプ１００が稼働中であるか否かを判定する。ヒートポンプ１００が稼働中ではない場合（即ち、ヒートポンプ１００が停止している場合）、ＣＰＵは「Ｎｏ」と判定して、当該ルーチンを一端終了する。一方、ヒートポンプ１００が稼働中である場合、ＣＰＵは「Ｙｅｓ」と判定し、次のステップＳ２２０へと処理を進める。ＣＰＵは、ステップＳ２２０において、ヒートポンプ１００における熱媒体の要求循環量に変化が生じているか否かを判定する。

熱媒体の要求循環量に変化が生じていない場合、ＣＰＵは「Ｎｏ」と判定して、当該ルーチンを一端終了する。一方、熱媒体の要求循環量に変化が生じている場合、ＣＰＵは「Ｙｅｓ」と判定し、次のステップＳ２３０へと処理を進める。ＣＰＵは、ステップＳ２３０において、熱媒体の要求循環量に応じて、例えばエンジン４００の回転速度、圧縮機２１１及び２１２の稼働台数及び／又は圧縮機２１１乃至２１３の容量電磁弁２９１乃至２９３の開度等、ヒートポンプ１００の運転状態を変更するための指示信号を送出する。これにより、例えばエンジン４００の回転速度、圧縮機の稼働台数及び／又は容量電磁弁の開度等が変化し、ヒートポンプ１００の運転状態が一時的に過渡的な状態となる。従って、ＣＰＵは次のステップＳ２４０へと処理を進め、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態にあることを示すフラグＦＬＧを降ろす（フラグＦＬＧの値を「０（ゼロ）」に設定する）。

次に、ＣＰＵは、次のステップＳ２５０へと処理を進め、上記指示信号を送出した時点から第１期間Ｐ１が経過したか否か（即ち、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態に到達して各状態量の変動幅が所定の閾値未満となったか否か）を判定する。上記指示信号を送出した時点から第１期間Ｐ１が経過していない場合（即ち、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態に未だ到達しておらず各状態量の変動幅が所定の閾値以上である場合）、ＣＰＵはステップＳ２５０において「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２５０の前へと処理を戻し、第１期間Ｐ１が経過するまで待機する。一方、上記指示信号を送出した時点から第１期間Ｐ１が経過した場合（即ち、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態に到達し各状態量の変動幅が所定の閾値未満となっている場合）、ＣＰＵはステップＳ２５０において「Ｙｅｓ」と判定して、次のステップＳ２６０へと処理を進める。

次のステップＳ２６０において、ＣＰＵは、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態にあることを示すフラグＦＬＧを立て（フラグＦＬＧの値を「１」に設定し）、当該ルーチンを一端終了する。

以上のようにして、ヒートポンプ１００が備える制御部は、熱媒体の要求循環量に変化が生じた場合は当該要求循環量に応じてエンジン４００及び／又は圧縮機２１１乃至２１３の運転条件を変更し、熱媒体の要求循環量に変化が生じていない場合はエンジン４００及び／又は圧縮機２１１乃至２１３の運転条件を変更しない制御（第１制御）を所定の周期毎に実行する。加えて、ヒートポンプ１００が備える制御部は、第１制御においてエンジン４００及び／又は圧縮機２１１乃至２１３の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である第１期間が経過したか否か（即ち、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態に到達したか否か）を表すフラグＦＬＧの値を適切に設定する。

従って、第３装置が備える演算部は、上記フラグＦＬＧの値を参照することにより、第１制御においてエンジン４００及び／又は圧縮機２１１乃至２１３の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である第１期間が経過した後においてのみメンテナンス時期算出処理を実行することができる。即ち、第３装置が備える演算部は、上記フラグＦＬＧにより、ヒートポンプ１００の運転状態が過渡的な状態ではなく定常状態にあるときにのみ点火プラグのメンテナンス時期を算出することができる。

図１１は、第３装置が備える演算部５３０によって実行されるメンテナンス時期の算出ルーチンにおける処理の流れの１つの例を示すフローチャートである。図１１を参照しながら、当該ルーチンについて以下に詳しく説明する。尚、当該ルーチンは、演算部５３０を構成するＣＰＵにより、所定の短い周期にて実行される。

当該ルーチンが開始されると、演算部５３０を構成するＣＰＵは、ステップＳ０５において、上述したフラグＦＬＧの値が「１」であるか否かを判定する。具体的には、演算部５３０を構成するＣＰＵは、ヒートポンプ１００の制御部からフラグＦＬＧの値を取得し、フラグＦＬＧの値が「１」であるか否かを判定する。フラグＦＬＧの値が「１」ではない場合（即ち、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態にはない場合）、ＣＰＵはステップＳ１５０において「Ｎｏ」と判定し、当該ルーチンを一端終了する。一方、フラグＦＬＧの値が「１」である場合（即ち、ヒートポンプ１００の運転状態が定常状態にある場合）、ＣＰＵはステップＳ１５０において「Ｙｅｓ」と判定し、次のステップＳ１１０へと処理を進める。ステップＳ１１０以降の処理の流れは、第１装置に関する説明において参照した図４に示すフローチャートと同様であるので、ここでの説明は省略する。

以上のように、第３装置においては、上述した第１制御が実行されるエンジンヒートポンプにおいて、少なくとも第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された場合は、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の第１期間が経過する迄はメンテナンス時期算出処理が実行されない。これにより、負荷の変動に起因する運転状態の変化における過渡的な状態ではなく、定常状態において状態量をより確実かつ容易に取得することができるので、過渡的な状態において取得された状態量に基づいてメンテナンス時期が算定されることに起因するメンテナンス時期の精度の低下等の問題をより確実且つ容易に低減することができる。

尚、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更されなかった場合においても、負荷の変動の有無を検出した時点から所定の第１期間が経過する迄はメンテナンス時期算出処理が実行されないようにしてもよい。例えば、負荷の変動の有無を検出する周期に対して第１期間が十分に短い場合は、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件の変更の有無に拘わらず第１期間が経過する迄はメンテナンス時期算出処理を実行しないようにしても、状態量の取得に支障は無い。また、負荷の変動の有無に応じてメンテナンス時期算出処理を実行するタイミングを変更する必要が無くなるので、演算部のＣＰＵによって実行されるルーチンを簡潔にすることができる。

また、図１０及び図１１を参照しながら説明した例においては、図１０に示したフローチャートのステップＳ２４０及びＳ２６０において適宜設定されるフラグＦＬＧの値に応じてメンテナンス時期算出処理を実行するか否かが制御される（図１１に示したフローチャートのステップＳ０５を参照）。しかしながら、例えば図１２に示すフローチャートによって表されるように、フラグＦＬＧを利用すること無く、少なくとも第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された場合は、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である第１期間が経過する迄はメンテナンス時期算出処理を実行しないように演算部を構成することもできる。

《第４実施形態》
以下、本発明の第４実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法（以降、「第４方法」と称呼される場合がある。）について説明する。

本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、上述した第１装置乃至第３装置を始めとする種々の本発明装置によって実行されるエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法（本発明方法）にも関する。

そこで、第４方法は、少なくとも、エンジンと、エンジンによって駆動される少なくとも１つの圧縮機と、圧縮機の吐出口から圧縮機の吸入口へと熱媒体を循環させる通路である循環経路と、循環経路に介在する少なくとも一対の熱交換器と、エンジン及び／又は圧縮機の作動状態を制御するように構成された制御部と、を備えるエンジンヒートポンプにおいて、当該エンジンヒートポンプの構成要素のうちの予め定められた複数の構成要素からなる群である構成要素群に含まれる構成要素のメンテナンス時期を個別に算定する、エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法である。

第４方法は、エンジンヒートポンプの製造時又は前回のメンテナンスの実施時から現時点までの期間におけるエンジンヒートポンプの運転時間を計測するように構成された運転時間計測部と、少なくともエンジンの回転速度及び負荷並びに外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を検出するように構成された検出手段を含む検出部と、メンテナンス時期を算出するように構成された演算部と、構成要素群に含まれる構成要素の各々につき、運転時間と状態量群に含まれる１つ以上の状態量と構成要素の劣化度の変化量である劣化量との関係を示すデータである劣化データを格納しているデータ記憶部と、を備えるエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置によって実行される。

具体的には、以下に列挙する第１ステップ乃至第６ステップを含む処理であるメンテナンス時期算出処理が演算部によって実行される。

上記エンジンヒートポンプ、エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置、及び第１ステップ乃至第６ステップの詳細については、上述した第１装置に関する説明において既に述べた通りであるので、ここでの説明は省略する。

上記のように、第４方法においては、メンテナンスの対象となる構成要素の各々につき、例えばエンジンの回転速度及び負荷等の運転条件のみならず例えば外気温度等の環境条件をも含む複数の状態量及び運転時間に基づき、その時々の劣化度が算出される。従って、運転条件のみに基づいて構成要素の劣化度が算出される従来技術とは異なり、環境条件による影響も考慮された正確な劣化度を算出することができる。また、第４方法においては、その時々に取得される状態量に基づいて構成要素の劣化度が算出されるので、所定の期間における状態量の平均値に基づいて劣化度が算出される従来技術とは異なり、より正確な劣化度を算出することができる。その結果、第４方法によれば、個々の構成要素の劣化度に正確に対応したメンテナンス時期を適切に設定することができる。

《第５実施形態》
以下、本発明の第５実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法（以降、「第５方法」と称呼される場合がある。）について説明する。

第５方法は、上述した第４方法であって、演算部により、状態量群を構成する状態量の変動幅が所定の閾値未満である状態においてのみ上述したメンテナンス時期算出処理が実行される、エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法である。

上記のように、第５方法は、上述した第２装置に対応するエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法である。従って、第５方法の詳細については、上述した第２装置に関する説明において既に述べた通りであるので、ここでの説明は省略する。

第５方法によれば、第２装置に関する説明において述べたように、条件設定の変更、自然現象及び／又は突発的な外乱に起因する運転状態の変化における過渡的な状態ではなく定常状態において取得された状態量に基づいてメンテナンス時期が算定される。従って、例えばメンテナンス時期の精度の低下等の問題を有効に低減することができる。

《第６実施形態》
以下、本発明の第６実施形態に係るエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法（以降、「第６方法」と称呼される場合がある。）について説明する。

第６方法は、上述した第４方法又は第５方法であって、エンジンヒートポンプが備える制御部は、熱媒体の要求循環量に変化が生じた場合は当該要求循環量に応じてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件を変更し、要求循環量に変化が生じていない場合はエンジン及び／又は圧縮機の運転条件を変更しない、という処理を行う制御である第１制御を所定の周期毎に実行するように構成されている。

更に、第６方法においては、演算部により、少なくとも第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された場合は、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である第１期間が経過する迄は上述したメンテナンス時期算出処理を実行しない。

上記のように、第６方法は、上述した第３装置に対応するエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法である。従って、第６方法の詳細については、上述した第３装置に関する説明において既に述べた通りであるので、ここでの説明は省略する。

第６方法においては、上述した第１制御が実行されるエンジンヒートポンプにおいて、少なくとも第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された場合は、第１制御においてエンジン及び／又は圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の第１期間が経過する迄はメンテナンス時期算出処理が実行されない。これにより、負荷の変動に起因する運転状態の変化における過渡的な状態ではなく、定常状態において状態量をより確実かつ容易に取得することができるので、過渡的な状態において取得された状態量に基づいてメンテナンス時期が算定されることに起因するメンテナンス時期の精度の低下等の問題をより確実且つ容易に低減することができる。

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。

１００…空気調和装置（ヒートポンプを含む）、１１０…ヒートポンプ用電子制御装置（ＨＰ－ＥＣＵ）、２００…室外機、２１１、２１２及び２１３…圧縮機、２２１…バッファ、２２２、２２３及び２２４…ストレーナ、２２５…フィルタドライヤ、２３０…オイルセパレータ、２４０…四方弁、２５０…熱交換器（室外機）、２６０…アキュムレータ、２７０…オイルバイパス調整弁、２８１…高圧スイッチ（ＳＷ）、２８２…高圧センサ、２８３…室外温度センサ、２８４…室内温度センサ、２９０…ホットガスバイパス弁、２９１、２９２及び２９３…容量電磁弁、３００…室内機、３１０…電子膨張弁、３２０…熱交換器（室内機）、３３０及び３４０…配管、４００…多気筒エンジン（機関）、４１０…エンジン用電子制御装置（ＥＮＧ－ＥＣＵ）、５００…エンジンヒートポンプの室外機のメンテナンス時期算定装置（第１装置）、５１０…運転時間計測部、５２０…検出部、５３０…演算部、並びに５４０…データ記憶部。

Claims

少なくとも、エンジンと、前記エンジンによって駆動される少なくとも１つの圧縮機と、前記圧縮機の吐出口から前記圧縮機の吸入口へと熱媒体を循環させる通路である循環経路と、前記循環経路に介在する少なくとも一対の熱交換器と、前記エンジン及び／又は前記圧縮機の作動状態を制御するように構成された制御部と、を備えるエンジンヒートポンプにおいて、当該エンジンヒートポンプの構成要素のうちの予め定められた複数の構成要素からなる群である構成要素群に含まれる前記構成要素のメンテナンス時期を個別に算定する、エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置であって、
前記エンジンヒートポンプの製造時又は前回のメンテナンスの実施時から現時点までの期間における前記エンジンヒートポンプの運転時間を計測するように構成された運転時間計測部と、少なくとも前記エンジンの回転速度及び負荷並びに外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を検出するように構成された検出手段を含む検出部と、前記メンテナンス時期を算出するように構成された演算部と、前記構成要素群に含まれる前記構成要素の各々につき、前記運転時間と前記状態量群に含まれる１つ以上の状態量と前記構成要素の劣化度の変化量である劣化量との関係を示すデータである劣化データを格納しているデータ記憶部と、を備え、
前記演算部は、
現時点における前記運転時間を前記運転時間計測部から取得する第１ステップ、
前記現時点における前記エンジンの回転速度及び負荷並びに前記外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を前記検出部から取得する第２ステップ、
前回のメンテナンス時期の算定時である前時点における前記運転時間及び現時点における前記運転時間並びに前記状態量群より選ばれる少なくとも１つの状態量から、前記劣化データに基づいて、前記前時点と前記現時点との間の期間である算定期間における劣化量を、前記構成要素群に含まれる前記構成要素の各々について算出する第３ステップ、
前時点における劣化度及び前記劣化量から、現時点における劣化度を、前記構成要素の各々について算出する第４ステップ、
少なくとも現時点における前記劣化度及び前記運転時間から、所定の上限値に劣化度が到達するときの運転時間を、個別メンテナンス時期として、前記構成要素の各々について算出する第５ステップ、
前記構成要素の各々について算出された前記個別メンテナンス時期のうち最も早く到達する個別メンテナンス時期を、前記エンジンヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択する第６ステップ、
を含む処理であるメンテナンス時期算出処理を実行するように構成されており、
前記制御部は、前記熱媒体の要求循環量に変化が生じた場合は当該要求循環量に応じて前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件を変更し、前記要求循環量に変化が生じていない場合は前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件を変更しない、という処理を行う制御である第１制御を所定の周期毎に実行するように構成されており、
前記演算部は、少なくとも前記第１制御において前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件が変更された場合は、前記第１制御において前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である第１期間が経過する迄は前記メンテナンス時期算出処理を実行しないように構成されている、
エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置。
請求項１に記載されたエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置であって、
前記演算部は、前記状態量群を構成する前記状態量の変動幅が所定の閾値未満である状態においてのみ前記メンテナンス時期算出処理を実行するように構成されている、
エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置。
少なくとも、エンジンと、前記エンジンによって駆動される少なくとも１つの圧縮機と、前記圧縮機の吐出口から前記圧縮機の吸入口へと熱媒体を循環させる通路である循環経路と、前記循環経路に介在する少なくとも一対の熱交換器と、前記エンジン及び／又は前記圧縮機の作動状態を制御するように構成された制御部と、を備えるエンジンヒートポンプにおいて、当該エンジンヒートポンプの構成要素のうちの予め定められた複数の構成要素からなる群である構成要素群に含まれる前記構成要素のメンテナンス時期を個別に算定する、エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法であって、
前記エンジンヒートポンプの製造時又は前回のメンテナンスの実施時から現時点までの期間における前記エンジンヒートポンプの運転時間を計測するように構成された運転時間計測部と、少なくとも前記エンジンの回転速度及び負荷並びに外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を検出するように構成された検出手段を含む検出部と、前記メンテナンス時期を算出するように構成された演算部と、前記構成要素群に含まれる前記構成要素の各々につき、前記運転時間と前記状態量群に含まれる１つ以上の状態量と前記構成要素の劣化度の変化量である劣化量との関係を示すデータである劣化データを格納しているデータ記憶部と、を備えるエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定装置において、
前記演算部は、
現時点における前記運転時間を前記運転時間計測部から取得する第１ステップ、
前記現時点における前記エンジンの回転速度及び負荷並びに前記外気温度を含む複数の状態量からなる群である状態量群を前記検出部から取得する第２ステップ、
前回のメンテナンス時期の算定時である前時点における前記運転時間及び現時点における前記運転時間並びに前記状態量群より選ばれる少なくとも１つの状態量から、前記劣化データに基づいて、前記前時点と前記現時点との間の期間である算定期間における劣化量を、前記構成要素群に含まれる前記構成要素の各々について算出する第３ステップ、
前時点における劣化度及び前記劣化量から、現時点における劣化度を、前記構成要素の各々について算出する第４ステップ、
少なくとも現時点における前記劣化度及び前記運転時間から、所定の上限値に劣化度が到達するときの運転時間を、個別メンテナンス時期として、前記構成要素の各々について算出する第５ステップ、
前記構成要素の各々について算出された前記個別メンテナンス時期のうち最も早く到達する個別メンテナンス時期を、前記エンジンヒートポンプ全体としてのメンテナンス時期として選択する第６ステップ、
を含む処理であるメンテナンス時期算出処理を実行し、
前記制御部は、前記熱媒体の要求循環量に変化が生じた場合は当該要求循環量に応じて前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件を変更し、前記要求循環量に変化が生じていない場合は前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件を変更しない、という処理を行う制御である第１制御を所定の周期毎に実行するように構成されており、
前記演算部は、少なくとも前記第１制御において前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件が変更された場合は、前記第１制御において前記エンジン及び／又は前記圧縮機の運転条件が変更された時点から所定の長さを有する期間である第１期間が経過する迄は前記メンテナンス時期算出処理を実行しない、
エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法。
請求項３に記載されたエンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法であって、
前記演算部は、前記状態量群を構成する前記状態量の変動幅が所定の閾値未満である状態においてのみ前記メンテナンス時期算出処理を実行する、
エンジンヒートポンプのメンテナンス時期算定方法。