(57)【要約】【課題】燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定することが可能で、推定した発熱量の変動傾向に追従する状態で運転可能なエンジン駆動式ヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】現状のスロットル弁１２の開度と、回転速度計測手段２６にて計測されるエンジン回転速度と、記憶部５１に記憶された第１関係とから、エンジン６０の見かけの出力を推定するエンジン出力推定手段５３と、エンジン出力推定手段５３にて推定されたエンジン６０の見かけの出力と、熱サイクルから導出される圧縮機４０の出力とを比較することにより、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定手段５４を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジン回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、
基準発熱量の燃料ガスの供給を受けてエンジンが働く基準状態における、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、当該エンジンの出力との関係である第１関係を記憶する記憶部と、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１関係から、前記エンジンの見かけの出力を推定するエンジン出力推定手段と、
前記エンジン出力推定手段にて推定された前記エンジンの見かけの出力と、前記ヒートポンプが辿る熱サイクルに於ける前記圧縮機の出力とを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定手段を備えているエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記発熱量変動傾向推定手段は、
前記エンジン出力推定手段にて推定された前記エンジンの見かけの出力が、熱サイクルから導出した前記圧縮機の出力より低い場合、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも大きいと推定し、
前記エンジン出力推定手段にて推定された前記エンジンの見かけの出力が、熱サイクルから導出した前記圧縮機の出力よりも高い場合、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも小さいと推定する請求項１に記載のエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記発熱量変動傾向推定手段にて、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも大きいと推定された場合、前記燃料ガスの供給流量を調整する燃料流量調整弁の開度を閉じ側へ補正すると共に、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも小さいと推定された場合、前記燃料流量調整弁の開度を開き側へ補正する弁開度補正手段が設けられている請求項２に記載のエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項４】
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジン回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、
基準発熱量の燃料ガスの供給を受けてエンジンが働く基準状態における、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、当該エンジンのトルクとの関係である第２関係を記憶する記憶部と、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第２関係から、前記エンジンの見かけのトルクを推定するエンジントルク推定手段と、
前記エンジントルク推定手段にて推定された前記エンジンの見かけのトルクと、熱サイクルから導出される前記圧縮機のトルクとを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定手段を備えているエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項５】
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジン回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置による発熱量変動傾向推定方法において、
基準発熱量の燃料ガスの供給を受けてエンジンが働く基準状態における、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、当該エンジンの出力との関係である第１関係を記憶する記憶部を備え、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１関係から、前記エンジンの見かけの出力を推定するエンジン出力推定工程と、
推定された前記エンジンの見かけの出力と、熱サイクルから導出される前記圧縮機の出力とを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定工程とを有するエンジン駆動式ヒートポンプ装置による燃料ガスの発熱量変動傾向推定方法。
【請求項６】
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジンの回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置による燃料ガスの発熱量変動傾向推定方法において、
基準発熱量の燃料ガスが供給されてエンジンが働く基準状態に於ける、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、当該エンジンのトルクとの関係である第２関係を記憶する記憶部を備え、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第２関係から、前記エンジンの見かけのトルクを推定するエンジントルク推定工程と、
推定された前記エンジンの見かけのトルクと、熱サイクルから導出される前記圧縮機のトルクとを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定工程とを実行するエンジン駆動式ヒートポンプ装置による燃料ガスの発熱量変動傾向推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、エンジン回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置、及び発熱量変動傾向推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスエンジンを動力源として備えたガスエンジン駆動式ヒートポンプ装置（以下、ＧＨＰと略称する場合がある）に供給される燃料ガスとして、メタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタン等の可燃性ガスを含む天然ガスが用いられることがある。このような天然ガスは、その産地が異なる場合、組成が異なることがあるため、その熱量も異なることがある。
さらに、今日、メタン発酵の技術を利用して製造されるバイオガスを、燃料として使用することもある。一般に、バイオガスは天然ガスに比べて発熱量が低い。従って、エンジンに供給される燃料ガスを考えた場合、その発熱量が変動する傾向にある。
上述のような理由により、組成の変動により熱量が変動する天然ガスを燃料ガスとして用いるＧＨＰにあっては、燃料ガスをエンジンに供給する燃料供給路に、燃料ガスの熱量を測定する熱量計測手段を設け、当該熱量計測手段の計測結果に基づいて、燃料供給弁の弁開度を調整することにより、燃料供給量を制御するように構成されているものが知られている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の技術に示されているように、供給される燃料ガスの発熱量の変動に追従する状態でＧＨＰを運転する場合、必ずしも、当該燃料ガスの発熱量を正確に知る必要はなく、燃料ガスの発熱量の変動の傾向、即ち、発熱量の増加・減少がわかれば、燃料ガスの発熱量に追従する状態でＧＨＰを運転できる。
このため、特許文献１に開示の技術に示されるように、直接的に燃料ガスの熱量を計測する比較的高価な熱量計を備える構成ではなく、燃料ガスの発熱量の変動傾向を知ることができるＧＨＰが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料ガスの発熱量を直接計測する熱量計測手段を設けない比較的簡易な構成により、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスの熱量の変動傾向を推定可能なＧＨＰ、及び発熱量変動傾向推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためのエンジン駆動式ヒートポンプ装置は、
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジン回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置であって、その特徴構成は、
基準発熱量の燃料ガスの供給を受けてエンジンが働く基準状態における、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、当該エンジンの出力との関係である第１関係を記憶する記憶部と、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１関係から、前記エンジンの見かけの出力を推定するエンジン出力推定手段と、
前記エンジン出力推定手段にて推定された前記エンジンの見かけの出力と、前記ヒートポンプが辿る熱サイクルに於ける前記圧縮機の出力とを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定手段を備えている点にある。
【０００７】
上記目的を達成するための発熱量変動傾向推定方法は、
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジン回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置による発熱量変動傾向推定方法であって、その特徴構成は、
基準発熱量の燃料ガスの供給を受けてエンジンが働く基準状態における、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、当該エンジンの出力との関係である第１関係を記憶する記憶部を備え、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第１関係から、前記エンジンの見かけの出力を推定するエンジン出力推定工程と、
推定された前記エンジンの見かけの出力と、前記ヒートポンプが辿る熱サイクルに於ける前記圧縮機の出力とを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定工程とを有する点にある。
【０００８】
上記特徴構成では、記憶部に、基準発熱量の燃料ガスの供給を受けてエンジンが働く基準状態における、エンジンの回転速度及びスロットル弁の開度と、エンジンの出力との関係である第１関係を記憶している。
従って、この第１関係に基づいて、現状のスロットル弁の開度及びエンジン回転速度とから、基準発熱量の燃料ガスが供給された状態でのエンジンの出力（本発明ではこのエンジンの出力を見かけの出力と呼んでいる）を得ることができる。
一方、ヒートホンプに備えらえる圧縮機の出力は、ヒートポンプが描いている熱サイクルにおける圧縮仕事となっており、この圧縮機の出力が熱サイクルに実際に使用されている実仕事である。
本発明では、実際に使用されている仕事と見なせる、熱サイクル側からみた圧縮機の出力と、基準発熱量の燃料ガスが供給された状態で得られる見かけの出力とを比較する。この状態で、エンジンに供給されている燃料ガスの発熱量が基準発熱量と一致する場合は、圧縮機の出力と見かけの出力は一致するが、異なる場合は、両者間で差がでる。
【０００９】
さらに詳細に説明すると、燃料ガスの発熱量が基準発熱量より小さくなっている場合、現状のスロットル弁の開度がエンジンの出力として目的とする熱サイクルを描くために必要となる圧縮機の出力を得ようとして追従する結果、開き側に制御されるから、現状のスロットル弁の開度及びエンジン回転速度から推定される見かけのエンジンの出力が増加する。
一方、燃料ガスの発熱量が基準発熱量より大きくなっている場合、現状のスロットル弁の開度がエンジンの出力として、目的とする熱サイクルを描くために必要となる圧縮機の出力を得ようとして追従する結果、閉じ側に制御されるから、見かけのエンジンの出力が減少する。
そこで、本発明にあっては、当該エンジンの見かけの出力と、熱サイクルから導出される圧縮機の出力（実際の出力）とを比較することにより、エンジンの見かけの出力が、熱サイクルから導出される圧縮機の出力（実際の出力）からずれている場合には、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスの発熱量が基準発熱量から変動していると推定できる。
即ち、上記特徴構成によれば、従来技術の如く燃料ガスの発熱量を直接計測することなく、エンジンの見かけの出力と、熱サイクルから導出される圧縮機の出力（実際の出力）とを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定できる。
【００１０】
本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の更なる特徴構成は、
前記発熱量変動傾向推定手段が、
前記エンジン出力推定手段にて推定された前記エンジンの見かけの出力が、熱サイクルから導出した前記圧縮機の出力より低い場合、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも大きいと推定し、
前記エンジン出力推定手段にて推定された前記エンジンの見かけの出力が、熱サイクルから導出した前記圧縮機の出力よりも高い場合、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも小さいと推定する点にある。
【００１１】
上述した原理から、上記特徴構成の如く推定することが可能となる。
【００１２】
本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の更なる特徴構成は、
前記発熱量変動傾向推定手段にて、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも大きいと推定された場合、前記燃料ガスの供給流量を調整する燃料流量調整弁の開度を閉じ側へ補正すると共に、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量が前記基準発熱量よりも小さいと推定された場合、前記燃料流量調整弁の開度を開き側へ補正する弁開度補正手段が設けられている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、発熱量変動傾向推定手段にて推定された燃料ガスの発熱量の変動傾向に基づいて、弁開度補正手段が、燃料流量調整弁の開度を補正するから、エンジンの運転状態を、燃料ガスの発熱量の変動傾向に追従したものにできる。
具体的には、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスの発熱量が減少しているときには、燃料ガスの供給流量を調整する燃料流量調整弁の開度を開き側へ補正することで、発熱量が減少し希薄側となった空気過剰率を、濃側へ補正して、エンジンがストールする可能性を低減できる。
一方、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスの発熱量が増加しているときには、燃料ガスの供給流量を調整する燃料流量調整弁の開度を閉じ側へ補正することで、空気過剰率が濃側になり過ぎることを抑制し、排ガスへの燃料ガスのスリップ量を低減できる。
【００１４】
本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置では、
熱サイクルから導出される前記圧縮機の出力は、前記圧縮機の吸込圧力及び吸込温度とから求められる冷媒の第１エンタルピーを、前記圧縮機の吐出圧力及び吐出温度とから求められる冷媒の第２エンタルピーから減算したものに、前記ヒートポンプにおける冷媒の循環量を乗算して導出することができる。
【００１５】
更に、本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置では、
前記ヒートポンプおける冷媒の循環量は、前記圧縮機の排除容積、運転台数、回転速度、冷媒の密度、及び圧縮機の体積効率から導出することができる。
【００１６】
上記目的を達成するためのエンジン駆動式ヒートポンプ装置は、
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジン回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置であって、その特徴構成は、
基準発熱量の燃料ガスが供給されている基準状態で、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、前記エンジンのトルクとの関係である第２関係を記憶する記憶部と、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第２関係から、前記エンジンの見かけのトルクを推定するエンジントルク推定手段と、
前記エンジントルク推定手段にて推定された前記エンジンの見かけのトルクと、熱サイクルから導出される前記圧縮機のトルクとを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定手段を備えている点にある。
【００１７】
上記目的を達成するための発熱量変動傾向推定方法は、
燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスの流量を調整するスロットル弁と、
エンジンの回転速度を計測する回転速度計測手段とを有するエンジンを備えると共に、当該エンジンにてヒートポンプの圧縮機を駆動させるエンジン駆動式ヒートポンプ装置による燃料ガスの発熱量変動傾向推定方法であって、その特徴構成は、
前記燃料ガスの発熱量が供給ガスとして許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量より小さい基準発熱量である状態で、前記エンジン回転速度及び前記スロットル弁の開度と、前記エンジンのトルクとの関係である第２関係を記憶する記憶部を備え、
現状の前記スロットル弁の開度と、前記回転速度計測手段にて計測される前記エンジン回転速度とに基づいて、前記記憶部に記憶された前記第２関係から、前記エンジンの見かけのトルクを推定するエンジントルク推定工程と、
推定された前記エンジンの見かけのトルクと、熱サイクルから導出される前記圧縮機のトルクとを比較することにより、発熱量変動傾向推定対象の前記燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定工程とを実行する点にある。
【００１８】
本発明にあっては、見かけのエンジントルクと、熱サイクルから導出される圧縮機のトルク（実際のトルク）との関係から、上述のエンジン出力に係る説明で示した原理と同様の原理に従って、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプ装置の概略構成図
【図２】（ａ）スロットル弁の開度及びエンジン回転速度とエンジンの出力との関係を示すグラフ図、（ｂ）スロットル弁の開度及びエンジン回転速度とエンジンのトルクとの関係を示すグラフ図
【図３】ヒートポンプの熱サイクルを示すグラフ図
【図４】発熱量の変動傾向の推定、及び当該推定に基づく運転状態の制御に関するフロー図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００、及び燃料ガスＧの発熱量変動傾向推定方法は、比較的簡易な構成にて、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定することができ、推定した発熱量の変動傾向に基づいてエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００の運転状態を適切に調整自在なものに関する。
以下、それらの構成につき、順に説明する。
【００２１】
ヒートポンプ装置１００を駆動するエンジン６０は、図１に示すように、燃料流路１３から導かれる燃料ガスＧと給気路１０から導かれる燃焼用空気Ａとの混合気を燃焼する燃焼室２０と、当該燃焼室２０にて混合ガスが燃焼した後の排ガスＥを外部へ導く排気路３１とが設けられている。
【００２２】
給気路１０には、燃料ガスＧを通流すると共に燃料ガスＧの流量を調整する燃料流量調整弁１４が設けられた燃料流路１３が、給気路１０を通流する燃焼用空気Ａの流量に対して一定の流量比を保つ状態で燃料流路１３を通流する燃料ガスＧを給気路１０の燃焼用空気Ａへ混合するベンチュリーミキサ１１を介して、接続されている。
給気路１０は、ベンチュリーミキサ１１の下流側で混合気の流量を調整するスロットル弁１２を備え、当該スロットル弁１２の下流側において、給気バルブ１５を介して燃焼室２０に接続されている。
尚、当該スロットル弁１２の開度は、エンジン６０の出力が目標出力となるように、スロットル弁制御手段５２にて制御されている。
【００２３】
燃焼室２０は、中空円筒状のシリンダ２５と、当該シリンダ２５の内部を摺動自在なピストン２２の上面とから構成されている。ピストン２２には、そのシリンダ２５内における摺動移動を、エンジン６０のクランク軸２４へ伝達する連結棒２３が設けられている。
シリンダ２５の上面であるシリンダヘッドには、燃焼室２０に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合気に点火する点火プラグ２１が設けられており、当該点火プラグ２１が、圧縮された混合気に点火する形態で、混合気が燃焼・膨張して、ピストン２２をシリンダ２５内で摺動移動させる。
【００２４】
クランク軸２４には、クランク角センサ２６（回転速度計測手段の一例）が設けられており、当該クランク角センサ２６が、クランク軸２４の回転角を計測することで、エンジン回転速度を計測している。
【００２５】
エンジン６０のクランク軸２４は、ヒートポンプ装置１００の圧縮機４０の回転軸と図示しない連結部材にて連結され、圧縮機４０がエンジン６０の軸出力により駆動されるように構成されている。
エンジン６０を駆動源とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００は、冷媒Ｌを循環する冷媒循環路Ｃに、冷媒Ｌを圧縮する圧縮機４０、当該圧縮機４０にて圧縮され昇温した冷媒Ｌを放熱させる凝縮器４１、凝縮器４１を通過した後の冷媒Ｌを膨張させる膨張弁４２、当該膨張弁４２にて膨張されて降温した冷媒Ｌに吸熱させる蒸発器４３を、記載順に設けて構成されている。
尚、本発明にあっては、熱サイクルから圧縮機４０の出力を導出すべく、圧縮機４０の吸込圧力、吐出圧力を計測する圧力センサ（図示せず）、吸込温度、吐出温度を計測する温度センサ（図示せず）が、冷媒循環路Ｃに設けられている。
また、圧縮機４０の回転速度を計測する回転速度計測センサ（図示せず）も設けられている。
【００２６】
本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００は、上述の如く構成されているのであるが、燃料として供給される燃料ガスＧは、メタン、エタン、ブタン、プロパン等の炭化水素ガスを含む天然ガスであり、当該天然ガスは、産地が異なる等の理由により、含まれる炭化水素ガスの組成が変動するため、その発熱量が、所定の範囲で変動する。本例では、当該燃料ガスの発熱量の変動範囲は、最低発熱量である４０ＭＪ／Ｎｍ3から、最高発熱量である４６ＭＪ／Ｎｍ3まで変動する場合を予定している。このため、エンジン駆動式ヒートポンプ装置１００は、燃料ガスＧの発熱量の変動する場合であっても、その発熱量の変動傾向を推定し、当該発熱量の変動傾向に追従して、適切に運転するものであることが望まれる。
そこで、本発明のエンジン６０、及びエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００にあっては、以下の方法により、燃料ガスＧの発熱量を推定する。
【００２７】
〔燃料ガスの発熱量の推定〕
本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００にあっては、燃料ガスＧの発熱量の変動に伴って変化するエンジン６０の見かけの出力と、冷凍サイクルから導出される圧縮機４０の出力（実出力）とを比較することにより、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定している。
【００２８】
具体的には、基準発熱量（例えば４３ＭＪ／Ｎｍ3）の燃料ガスが供給される基準状態における、エンジン回転速度及びスロットル弁１２の開度と、エンジン６０の出力との関係である第１関係を記憶する記憶部５１を制御装置５０に備えている。
更に、現状のスロットル弁１２の開度（スロットル弁制御手段５２にて設定される開度）と、クランク角センサ２６にて計測されるエンジン回転速度と、記憶部５１に記憶された第１関係とから、エンジン６０の見かけの出力を推定するエンジン出力推定手段５３を備えると共に、エンジン出力推定手段５３にて推定されたエンジン６０の見かけの出力と、冷凍サイクルから導出される圧縮機４０の出力（実出力）とを比較することにより、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定する発熱量変動傾向推定手段５４を備えている。
【００２９】
記憶部５１に記憶されている第１関係は、図２（ａ）に示すような関係であり、エンジン回転速度が高いほど、また、スロットル弁１２の開度が大きいほど、エンジン６０の出力が大きくなるような関係である。記憶部５１は、燃料ガスＧの発熱量が所定の基準発熱量（例えば、４３ＭＪ／Ｎｍ３）における上記第１関係を、マップとして記憶している。
【００３０】
エンジン出力推定手段５３は、現状のスロットル弁１２の開度及びエンジン回転速度と、記憶部５１に記憶されている第１関係とに基づいて、見かけのエンジン６０の出力を推定する。
本発明に係るエンジンは、ヒートポンプを駆動し、所定の冷房能力を発揮するように出力調整されるものであるため、冷房負荷側の仕事量は、圧縮機の出力として冷房に要する実仕事が把握される。一方、エンジン側に関しては、供給される燃料ガスの発熱量に係わらず、当該実仕事を満足する出力を得るべく、エンジンのスロットル開度及び回転速度が制御される。
この状況で、燃料ガスの基準発熱量に基づいた見かけ上の仕事が、第１指標に基づいて
スロットル開度と回数数から求まることとなる。
【００３１】
圧縮機４０の出力は、図３に示す熱サイクルから導出されるものであり、具体的には、以下の式（１）にて導出される。
Ｌ＝（ｈ２−ｈ１）×Ｑ／３６００（ｋＷ）・・・式（１）
Ｌ  ：圧縮機の出力
ｈ１：Ｐ１、Ｔ１から求められる冷媒の比エンタルピー（ＫＪ／ｋｇ）
ｈ２：Ｐ２、Ｔ２から求められる冷媒の比エンタルピー（ＫＪ／ｋｇ）
Ｐ１：圧縮機の吸込圧力
Ｔ１：圧縮機の吸込温度
Ｐ２：圧縮機の吐出圧力
Ｔ２：圧縮機の吐出温度
Ｑ  ：圧縮機の排除容積、運転台数、回転速度、冷媒の密度、及び圧縮機の体積効率から求められる冷媒の循環量（ｋｇ／ｈ）
【００３２】
発熱量変動傾向推定手段５４は、エンジン出力推定手段５３にて推定されるエンジン６０の見かけの出力と、上述の式（１）に基づいて導出された圧縮機４０の出力（実出力）に基づいて、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定する。
具体的には、発熱量変動傾向推定手段５４は、エンジン６０の見かけの出力が、圧縮機４０の出力（実出力）よりも低い場合、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスＧの発熱量が基準発熱量よりも大きいと推定し、エンジン６０の見かけの出力が、圧縮機４０の出力（実際の出力）よりも大きい場合、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスＧの発熱量が基準発熱量よりも小さいと推定する。
【００３３】
〔推定された発熱量に基づく燃料流量調整弁の開度の調整〕
発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスＧの発熱量の変動傾向は、上述の如く、適切に推定されるのであるが、本発明にあっては、当該推定された燃料ガスＧの発熱量の変動傾向に基づいて、燃料流量調整弁１４の開度を補正する弁開度補正手段５５が設けられている。
具体的には、弁開度補正手段５５は、発熱量変動傾向推定手段５４にて、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスＧの発熱量が基準発熱量よりも大きいと推定された場合、燃料流量調整弁１４の開度を閉じ側へ補正すると共に、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスＧの発熱量が基準発熱量よりも小さいと推定された場合、燃料流量調整弁１４の開度を開き側へ補正する。
これにより、エンジン駆動式ヒートポンプ装置１００の運転状態を、変動する燃料ガスＧの発熱量の変動傾向に追従するものにできる。
【００３４】
〔制御フロー〕
次に、本発明における燃料ガスＧの発熱量の変動傾向の推定、及び推定された発熱量の変動傾向に追従するように燃料流量調整弁１４の開度の制御に係るフローを、図３に基づいて説明する。
【００３５】
エンジン６０を、燃料ガスＧの最低発熱量（本発明にあっては、４０ＭＪ／Ｎｍ3）で起動する（♯０１）。
【００３６】
本発明にあっては、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を、見かけのエンジン６０の出力と、冷凍サイクルから導出される圧縮機４０の出力とから推定するのであるが、当該推定の処理効率の向上を図るべく、以下の♯０２、０３、０４の前提処理を実行する。
まず、クランク角センサ２６にてエンジン回転速度の変動量を測定し（♯０２）、測定したエンジン回転速度の変動量を、記憶部５１に記憶される燃料ガスＧが基準発熱量である場合のエンジン回転速度の変動量と比較する（♯０３）。
【００３７】
測定されたエンジン回転速度の変動量が、燃料ガスＧが基準発熱量である場合のエンジン回転速度の変動量よりも大きい場合、燃料ガスＧの発熱量が変動している可能性が高いとして、以下の♯０５〜０７に示す燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定するステップを実行する。
一方、測定されたエンジン回転速度の変動量が、燃料ガスＧが基準発熱量である場合のエンジン回転速度の変動量と等しい、又は小さい場合、燃料ガスＧの発熱量が変動している可能性が低いとして、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定するステップを実行せず、制御を終了する（♯０４）。
【００３８】
上述した式（１）に基づいて、圧縮機４０の出力を導出する（♯０５）。
エンジン回転速度及びスロットル弁１２の開度に基づいて、記憶部５１に記憶されている第１関係から、見かけのエンジン６０の出力を推定するエンジン出力推定工程を実行する（♯０６）。
【００３９】
見かけのエンジン６０の出力が、導出した圧縮機４０の出力（実出力）よりも大きい場合（♯０７）、発熱量変動傾向推定対象の燃料ガスＧの発熱量が、基準発熱量よりも低下したと推定（発熱量変動傾向推定肯定を実行）し、燃料流量調整弁１４の開度を開き側へ調整する（♯０８）。
一方、見かけのエンジン６０の出力が、導出した圧縮機４０の出力（実出力）よりも小さい場合（♯０７）、燃料流量調整弁１４の現状の開度を維持する。
【００４０】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、記憶部５１に、スロットル弁１２の開度及びエンジン回転速度と、エンジン６０の出力との第１関係（図２（ａ）に示す関係）を記憶し、当該第１関係と、現状のスロットル弁１２の開度及びクランク角センサ２６にて計測されるエンジン回転速度とから、見かけのエンジン６０の出力を推定する例を示した。
しかしながら、例えば、記憶部５１に、スロットル弁１２の開度及びエンジン回転速度と、エンジン６０のトルクとの第２関係（図２（ｂ）に示す関係）を記憶し、当該第２関係と、現状のスロットル弁１２の開度及びクランク角センサ２６にて計測されるエンジン回転速度とから、見かけのエンジン６０のトルクを推定するように構成しても構わない。
ここで、図３の冷凍サイクルから導出される圧縮機４０のトルクは、以下の式（２）に基づいて導出される。
Ｔｅ＝Ｌ×６０×１０００／（２πＮ）  （Ｎｍ）・・・・式（２）
Ｔｅ：圧縮機のトルク
Ｌ  ：式（１）にて求められる圧縮機の出力（ｋＷ）
Ｎ  ：エンジンの回転速度（ｍｉｎ-1）
【００４１】
（２）上記制御フローの♯０７〜０８では、見かけのエンジン６０の出力が、冷凍サイクルから導出した圧縮機４０の出力よりも大きい場合、燃料ガスの発熱量が低下したと判定し、燃料流量調整弁１４の開度を開き側へ調整し、見かけのエンジン６０の出力が、冷凍サイクルから導出した圧縮機４０の出力よりも小さい場合、現状の燃料流量調整弁１４の開度を維持する例を示した。
しかしながら、上記制御フローの♯０７〜０８において、見かけのエンジン６０の出力が、冷凍サイクルから導出した圧縮機４０の出力よりも大きい場合、燃料ガスの発熱量が低下したと判定し、燃料流量調整弁１４の開度を開き側へ調整し、見かけのエンジン６０の出力が、冷凍サイクルから導出した圧縮機４０の出力よりも小さい場合、燃料流量調整弁１４の開度を閉じ側へ調整するように構成しても構わない。
【００４２】
（３）上記実施形態では、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定する前提処理として、図３４に示す制御フローの♯０２、０３、０４において、エンジン回転速度に基づいて、燃料ガスＧの発熱量が変動しているか否かを判定した。
しかしながら、当該制御フローの♯０２、０３、０４は、別に実行しなくても構わない。
【００４３】
（４）上記実施形態において説明した第１関係は、基準発熱量毎に異なるものである。そこで、本発明にあっては、基準発熱量毎に第１関係を記憶していくことにより、複数の第１関係に基づいて、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定することにより、より精度良く、燃料ガスＧの発熱量の変動傾向を推定することができる。
【００４４】
（５）上記実施形態では、圧縮機４０が１台のみ設けられている例を示したが、複数台設けられている構成であっても、本発明は有効に機能する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置、及びそれらによる燃料ガスの発熱量変動傾向推定方法は、比較的簡易な構成により、燃料ガスの発熱量の変動傾向を推定することが可能で、推定した発熱量の変動傾向に追従する状態で運転可能なエンジン駆動式ヒートポンプ装置として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１２      ：スロットル弁
１４      ：燃料流量調整弁
２６      ：クランク角センサ
４０      ：圧縮機
５１      ：記憶部
５２      ：スロットル弁制御手段
５３      ：エンジン出力推定手段
５４      ：発熱量変動傾向推定手段
５５      ：弁開度補正手段
６０      ：エンジン
１００    ：エンジン駆動式ヒートポンプ装置
Ａ        ：燃焼用空気
Ｃ        ：冷媒循環路
Ｅ        ：排ガス
Ｇ        ：燃料ガス
Ｌ        ：冷媒
【図１】
2015048834.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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