(57)【要約】【課題】空調の要求負荷の変動に対応しながらエンジンを高回転数で運転するものでありながら、構成簡単で安価に、かつ、耐久性の高いものにでき、更に、エンジンの効率を高くして電力需要に良好に対応できるようにする。【解決手段】ガスエンジン１に２個の発電機７を発電用クラッチ６を介して連動連結し、かつ、４個の圧縮機４を空調用クラッチ３を介して連動連結し、ガスエンジン１の回転数が設定回転数以上に維持されるように、要求される空調負荷に応じて空調負荷が低いほど圧縮機４の運転個数を少なくするとともにガスエンジン１の能力の範囲内で電力需要に応じて発電機７の運転個数を調整するように空調用クラッチ３および発電用クラッチ６を入り切り操作するように制御する。【選択図】        図１
2004271033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに圧縮機を空調用クラッチを介する状態で連動連結し、かつ、前記エンジンに複数個の発電機を、少なくともそのうちの１個は発電用クラッチを介する状態で連動連結し、要求される空調負荷に応じながら、かつ、前記エンジンの能力の範囲内で電力需要に応じて前記発電機の運転個数を調整するように前記空調用クラッチおよび前記発電用クラッチを入り切り操作するクラッチ制御手段を備えたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項２】
エンジンに複数個の圧縮機を、少なくともそのうちの１個は空調用クラッチを介する状態で連動連結し、かつ、前記エンジンに発電機を発電用クラッチを介する状態で連動連結し、前記エンジンの回転数が設定回転数以上に維持されるように、要求される空調負荷に応じて空調負荷が低いほど前記圧縮機の運転個数を少なくするとともに前記エンジンの能力の範囲内で電力需要に応じて前記発電機を駆動するように前記空調用クラッチおよび前記発電用クラッチを入り切り操作するクラッチ制御手段を備えたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項３】
エンジンに複数個の圧縮機を、少なくともそのうちの１個は空調用クラッチを介する状態で連動連結し、かつ、前記エンジンに複数個の発電機を、少なくともそのうちの１個は発電用クラッチを介する状態で連動連結し、前記エンジンの回転数が設定回転数以上に維持されるように、要求される空調負荷に応じて空調負荷が低いほど前記圧縮機の運転個数を少なくするとともに前記エンジンの能力の範囲内で電力需要に応じて前記発電機の運転個数を調整するように前記空調用クラッチおよび前記発電用クラッチを入り切り操作するクラッチ制御手段を備えたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれかに記載のエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、
被空調空間内の温度を測定する室内温度センサと、
被空調空間内を空調する目標温度を設定する空調温度設定器と、
外気温度を測定する外気温度センサと、
前記室内温度センサで測定された被空調空間内の温度と、前記空調温度設定器で設定された目標温度と、前記外気温度センサで測定された外気温度とに基づいて空調負荷を演算する空調負荷演算手段と、
前記空調負荷演算手段で演算された空調負荷に基づいて、前記圧縮機および前記発電機のそれぞれの運転個数を算出する運転個数算出手段とを備え、
クラッチ制御手段が、前記圧縮機および前記発電機のそれぞれの運転個数が前記運転個数算出手段で算出された運転個数になるように、発電用クラッチと空調用クラッチとを切替制御するものであるエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、４のいずれかに記載のエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、
エンジンから排出される高温排ガスの排ガス配管、および、ジャケット冷却水の循環配管それぞれに排熱回収装置を介装してあるエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに圧縮機を連動連結するとともに発電機を連動連結したエンジン駆動式ヒートポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のエンジン駆動式ヒートポンプ装置としては、従来、特許文献１に開示されているものがあった。
この従来例によれば、原動機（エンジン）の一方の出力軸に発電機を接続し、原動機の他方の出力軸に無段変速機を介して空調機（圧縮機）を接続し、空調負荷の変動にかかわらず、発電機の回転数を一定に維持するように無段変速機の変速比を制御するように構成している。
これにより、空調負荷が変動しても、発電機の回転数を、すなわち、原動機の回転数を一定に維持し、原動機を定格運転して効率低下を回避し、かつ、発電機を一定の回転数にして周波数一定の良質な電力を供給できるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０４５９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空調負荷の変動に合わせて無段変速機の変速比を制御する場合、無段変速機自体が高価な上に、組付け構成が複雑化し、全体として高価で経済性が低下する欠点があった。
また、頻繁な変速操作が必要であり、耐久性が低い欠点があった。
更に、上述従来例の場合、要求される空調負荷が増大したときに、その最大負荷に対応できるように圧縮機を駆動し、その状態で発電機を駆動するためには、圧縮機の最大能力と発電機の最大容量との合計がエンジンの能力を越えないようにする必要がある。発電機として所要の容量のものを備えると、空調負荷に対してエンジンの容量が過大になる問題があった。これを回避しようとすると、発電機として容量の大きいものを備えることができず、要求される空調負荷が低い場合に、エンジンの能力に余力があるにもかかわらず、得られる発電電力量が減少するとともにエンジン効率が低下する欠点があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、エンジンをできるだけ高負荷で運転してエンジンの効率および発電機の効率を高く保ちつつ電力需要にも良好に対応できるようにすることを目的とし、請求項２に係る発明は、空調の要求負荷の変動に良好に対応しながらエンジンを高回転数で運転してエンジンの効率および発電機の効率を高く保ちつつ電力需要にも対応できるようにすることを目的とし、請求項３に係る発明は、空調の要求負荷の変動に良好に対応しながらエンジンを高回転数で運転するものでありながら、構成簡単で安価に、かつ、耐久性の高いものにでき、更に、エンジンの効率および発電機の効率を高く保ちつつ電力需要にも良好に対応できるようにすることを目的とし、請求項４に係る発明は、空調の要求負荷の変動により良好に対応できるようにすることを目的とし、請求項５に係る発明は、省エネルギー性を向上できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置は、上述のような目的を達成するために、
エンジンに圧縮機を空調用クラッチを介する状態で連動連結し、かつ、前記エンジンに複数個の発電機を、少なくともそのうちの１個は発電用クラッチを介する状態で連動連結し、要求される空調負荷に応じながら、かつ、前記エンジンの能力の範囲内で電力需要に応じて前記発電機の運転個数を調整するように前記空調用クラッチおよび前記発電用クラッチを入り切り操作するクラッチ制御手段を備えて構成する。
【０００７】
（作用・効果）
請求項１に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の構成によれば、要求される空調負荷が低いときには、エンジンの能力にも余裕があるため、発電機の運転個数を増やすことができる。また、要求される空調負荷が低いときには、空調用クラッチを切ってエンジンの回転数を高い状態に維持し、かつ、エンジンの能力の範囲内で、発電機の運転個数を増やすなどの調整を行い、エンジンを高回転数に維持しながら、エンジン負荷を高く保つことによりエンジン効率を高くすることも有効である。
一方、要求される空調負荷が高いときには、圧縮機を運転するように空調用クラッチを入れ、かつ、エンジンの能力の範囲内となるように、発電機の運転個数を減少させるなどの調整を行い、エンジンを高回転数に維持しながら、エンジンの定格出力を越えないようにして、できるだけ発電出力を多くしながらエンジン効率を低下させないようにする。
【０００８】
したがって、空調用クラッチと発電用クラッチを設け、それらの運転個数を変更するだけでありながら、従来のような変速機を設けたりせずに、エンジン負荷を高く保つとともに高効率で運転しながら空調と発電とを行うことができ、要求される空調負荷の変動に対応しながらエンジン負荷を高く保ちつつ発電容量が大きくとれるものでありながら、構成簡単で安価に、かつ、耐久性の高いものにできる。
しかも、発電機の運転個数を調整することにより、大容量の発電機を備えなくても、要求される空調負荷に対応して発電電力量を極力多くでき、更に、要求される空調負荷が低いときには、エンジンを高回転数に維持するとともに高効率で運転しながら発電を行うことができ、エンジンの効率および発電機の効率を高く保ちつつ電力需要にも良好に対応できる。
【０００９】
請求項２に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置は、前述のような目的を達成するために、
エンジンに複数個の圧縮機を、少なくともそのうちの１個は空調用クラッチを介する状態で連動連結し、かつ、前記エンジンに発電機を発電用クラッチを介する状態で連動連結し、前記エンジンの回転数が設定回転数以上に維持されるように、要求される空調負荷に応じて空調負荷が低いほど前記圧縮機の運転個数を少なくするとともに前記エンジンの能力の範囲内で電力需要に応じて前記発電機を駆動するように前記空調用クラッチおよび前記発電用クラッチを入り切り操作するクラッチ制御手段を備えて構成する。
【００１０】
（作用・効果）
請求項２に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の構成によれば、要求される空調負荷が低いときには、圧縮機の運転個数が少なくなるように空調用クラッチを切ってエンジンの回転数を高い状態に維持し、かつ、エンジンの能力の範囲内で、発電用クラッチを入れて発電機を運転するなどの調整を行い、エンジンを高回転数に維持しながら、エンジン負荷を高く保つことによりエンジン効率を高くする。
一方、要求される空調負荷が高いときには、圧縮機の運転個数が多くなるように空調用クラッチを入れ、かつ、エンジンの能力の範囲内となるように、発電機の運転個数を停止したり運転したりするなどの調整を行い、エンジンを高回転数に維持しながら、エンジンの定格出力を越えないようにしてできるだけ発電出力を得るようにしながらエンジン効率を低下させないようにする。
【００１１】
したがって、空調用クラッチと発電用クラッチを設け、それらの運転個数を変更するだけでありながら、従来のような変速機を設けたりせずに、エンジンを常に高回転数に維持するとともに高効率で運転しながら空調と発電とを行うことができ、要求される空調負荷の変動に良好に対応しながらエンジンを高回転数で運転するものでありながら、構成簡単で安価に、かつ、耐久性の高いものにできる。
しかも、発電機を駆動あるいは停止することにより、要求される空調負荷が低いときには、エンジンを高回転数に維持するとともに高効率で運転しながら発電を行うことができ、エンジンの効率および発電機の効率を高く保ちつつ電力需要にも対応できる。
【００１２】
請求項３に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置は、前述のような目的を達成するために、
エンジンに複数個の圧縮機機を、少なくともそのうちの１個は空調用クラッチを介する状態で連動連結し、かつ、前記エンジンに複数個の発電機を、少なくともそのうちの１個は発電用クラッチを介する状態で連動連結し、前記エンジンの回転数が設定回転数以上に維持されるように、要求される空調負荷に応じて空調負荷が低いほど前記圧縮機の運転個数を少なくするとともに前記エンジンの能力の範囲内で電力需要に応じて前記発電機の運転個数を調整するように前記空調用クラッチおよび前記発電用クラッチを入り切り操作するクラッチ制御手段を備えて構成する。
【００１３】
（作用・効果）
請求項３に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の構成によれば、要求される空調負荷が低いときには、エンジンの能力にも余裕があるため、発電機の運転個数を増やすことができる。また、要求される空調負荷が低いときには、圧縮機の運転個数が少なくなるように空調用クラッチを切ってエンジンの回転数を高い状態に維持し、かつ、エンジンの能力の範囲内で、発電機の運転個数を増やすなどの調整を行うことができる。そのため、エンジンを高回転数に維持しながら、かつ、エンジン負荷を高く保つことによりエンジン効率を高くすることができる。しかも、エンジンの回転数が高いために発電機１台当たりの発電出力も高く、効率も上がるためにシステム全体としても効率が高くなる。
一方、要求される空調負荷が高いときには、圧縮機の運転個数が多くなるように空調用クラッチを入れ、かつ、エンジンの能力の範囲内で、発電機の運転個数を減少させるなどの調整を行い、エンジンを高回転数に維持しながら、エンジンの定格出力を越えないようにしてできるだけ発電出力を多くしながらエンジン効率を低下させないようにする。
【００１４】
したがって、空調用クラッチと発電用クラッチを設け、それらの運転個数を変更するだけでありながら、従来のような変速機を設けたりせずに、エンジンを常に高回転数に維持するとともに高効率で運転しながら空調と発電とを行うことができ、要求される空調負荷の変動に良好に対応しながらエンジン負荷を保ちつつ発電容量が大きくとれるものでありながら、構成簡単で安価に、かつ、耐久性の高いものにできる。
しかも、発電機の運転個数を調整することにより、大容量の発電機を備えなくても、要求される空調負荷に対応して発電電力量を極力多くでき、更に、要求される空調負荷が低いときには、エンジンを高回転数に維持するとともに高効率で運転しながら発電を行うことができ、エンジンの効率および発電機の効率を高く保ちつつ電力需要にも良好に対応できる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３のいずれかに記載のエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、
被空調空間内の温度を測定する室内温度センサと、
被空調空間内を空調する目標温度を設定する空調温度設定器と、
外気温度を測定する外気温度センサと、
前記室内温度センサで測定された被空調空間内の温度と、前記空調温度設定器で設定された目標温度と、前記外気温度センサで測定された外気温度とに基づいて空調負荷を演算する空調負荷演算手段と、
前記空調負荷演算手段で演算された空調負荷に基づいて、前記圧縮機および前記発電機のそれぞれの運転個数を算出する運転個数算出手段とを備え、
クラッチ制御手段が、前記圧縮機および前記発電機のそれぞれの運転個数が前記運転個数算出手段で算出された運転個数になるように、発電用クラッチと空調用クラッチとを切替制御するものであるエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【００１６】
（作用・効果）
請求項４に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の構成によれば、室内などの被空調空間内の温度と、空調しようとする設定目標温度と、外気温度とに基づいて空調負荷を演算し、その空調負荷に基づいて、圧縮機および発電機それぞれの運転個数を算出し、算出された運転個数で圧縮機および発電機を運転し、エンジンを常に高回転数および高効率で運転する。
したがって、空調の要求負荷の変動により良好に対応することができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３、４のいずれかに記載のエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、
エンジンから排出される高温排ガスの排ガス配管、および、ジャケット冷却水の循環配管それぞれに排熱回収装置を介装して構成する。
【００１８】
（作用・効果）
請求項５に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の構成によれば、エンジンから排出される高温排ガスおよび冷却により高温化した冷却水の熱を排熱回収装置によって回収する。
したがって、排熱を回収して給湯や空調などに利用できるから、省エネルギー性を向上できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプ装置の実施例を示す概略構成図、図２は、エンジンとクラッチの関係を示す要部の側面図であり、ガスエンジン１の出力軸１ａの一方に、第１のベルト式伝動機構２および空調用クラッチ３を介して４個の圧縮機４が択一的に駆動状態と停止状態とに切り替え可能に連動連結されている。
【００２０】
また、出力軸１ａの他方に、第２のベルト式伝動機構５および発電用クラッチ６を介して２個の発電機７が択一的に駆動状態と停止状態とに切り替え可能に連動連結されている。
【００２１】
４個の圧縮機４が互いに並列に冷媒回路８に接続され、その冷媒回路８に、四路切換弁９、室外側熱交換器１０、膨張弁１１、室内側熱交換器１２が介装されて、四路切換弁９の切り換えにより、室外側熱交換器１０を凝縮器として作用させ、室内側熱交換器１２を蒸発器として作用させる冷房運転状態と、室外側熱交換器１０を蒸発器として作用させ、室内側熱交換器１２を凝縮器として作用させる暖房運転状態とが得られるように構成されている。
【００２２】
ガスエンジン１から排出される高温排ガスの排ガス配管１３に、脱硝装置１４と排熱回収装置としての第１の熱交換器１５とが介装されている。また、ガスエンジン１を冷却するジャケット冷却水の循環配管１６に循環用ポンプ１７と排熱回収装置としての第２の熱交換器１８とが介装されている。
【００２３】
第１および第２の熱交換器１５，１８が直列になるように給水管１９が導入され、その給水管１９が貯湯槽２０に接続され、ガスエンジン１から排出される排熱を回収して高温の湯を得、得られた湯を貯湯槽２０に貯めるように構成されている。貯湯槽２０に貯められた湯は、台所、洗面所、浴槽などに給湯管２１を介して供給するようになっている。
【００２４】
ガスエンジン１の定格が、予測される最大空調負荷よりも大に設定されており、夏場などで冷房負荷が急激に増大するなど、空調負荷が増大したときでも、その空調負荷を賄いながら発電を行えるように構成されている。このため、夏場などにおいても確実に発電を行うことができ、電力のピークカットに寄与できる。
【００２５】
図３の制御系のブロック図に示すように、室内側熱交換器１２を設けた被空調空間としての室内に設けられて室内温度を測定する室内温度センサ２２と、室内を空調する目標温度を設定する空調温度設定器２３と、外気温度を測定する外気温度センサ２４と、照明設備などの所定箇所の電気機器に対して設けられた電力計２５とがマイクロコンピュータ２６に接続され、そのマイクロコンピュータ２６に４個の空調用クラッチ３と２個の発電用クラッチ６それぞれが接続されている。
【００２６】
マイクロコンピュータ２６には、空調負荷演算手段２７と、運転個数算出手段２８と、クラッチ制御手段２９とが備えられている。
空調負荷演算手段２７では、室内温度センサ２２で測定された室内の温度と、空調温度設定器２３で設定された目標温度と、外気温度センサ２４で測定された外気温度とに基づき、下記式により要求される空調負荷を演算するようになっている。
Ｘ＝α（Ｔｒ−Ｔｓ）＋β（Ｔｏ−Ｔｒ）＋γ
Ｘ  ：空調負荷
Ｔｒ：室内温度
Ｔｓ：設定目標温度
Ｔｏ：外気温度
α  ：室内空気の比熱
β  ：建物の断熱係数
γ  ：室内の熱負荷（これは、室内の人体やパソコンなどの熱の発生源を考慮したもので、想定される人数やパソコンの台数などによって予め求められるものである。）
【００２７】
運転個数算出手段２８では、空調負荷演算手段２６で演算された要求空調負荷に基づいて、圧縮機４の運転個数を算出するとともに、ガスエンジン１の能力の範囲内で電力需要に応じて発電機７の運転個数を算出するようになっている。
すなわち、運転個数算出手段２８に、圧縮機個数算出手段３０、圧縮機個数テーブル３１、余剰能力算出手段３２、電力需要演算手段３３、比較手段３４、発電機個数算出手段３５、発電機個数テーブル３６が備えられている。
【００２８】
圧縮機個数算出手段３０では、空調負荷演算手段２６で演算された要求空調負荷に基づき、圧縮機個数テーブル３１に割り当てられた負荷範囲とを比較照合して、要求空調負荷を満たすに足る圧縮機４の個数を求めるようになっている。詳述すれば、圧縮機個数テーブル３１において、予め、予測される最大空調負荷が４等分されて、その負荷範囲と圧縮機４の運転個数とが対応付けされていて、例えば、要求空調負荷が予測される最大空調負荷の半分よりやや小さければ２個、要求空調負荷が予測される最大空調負荷の７５％を超えれば４個といったようにされており、要求空調負荷に基づいて自ずと圧縮機４の運転個数が求められるようになっている。
【００２９】
余剰能力算出手段３２では、ガスエンジン１の能力から、圧縮機個数算出手段３０で算出された個数の圧縮機４を運転するに必要な能力を減算して能力の余剰分を演算するようになっている。
【００３０】
電力需要演算手段３３では、電力計２５で計測されている電力を合計して電力需要を演算するようになっている。
比較手段３４では、余剰能力算出手段３２で算出された余剰能力と電力需要演算手段３３で演算された電力需要とを比較し、その小さい方の値を、ガスエンジン１の能力の範囲で電力需要に応じる基準量として選択するようになっている。
【００３１】
発電機個数算出手段３５では、比較手段３４で選択された余剰能力または電力需要に基づき、発電機個数テーブル３６に割り当てられた発電容量の範囲とを比較照合して、余剰能力または電力需要の範囲内となる発電機７の個数を求めるようになっている。詳述すれば、発電機個数テーブル３６において、予め、１個の場合、２個の場合それぞれでの発電容量が割り当てられていて、例えば、比較手段３４で選択された余剰能力または電力需要が２個分の発電容量より小さく１個分の発電容量よりも大きい場合には１個、２個分の発電容量よりも大きい場合には２個といったようにされており、ガスエンジン１の能力の範囲で電力需要に応じて自ずと発電機７の運転個数が求めるようになっている。
【００３２】
クラッチ制御手段２９では、例えば、１０分間などの設定時間ごとに、圧縮機４および発電機７のそれぞれの運転個数が運転個数算出手段２８で算出された運転個数になるように、空調用クラッチ３と発電用クラッチ６とを切替制御するようになっている。上述制御の結果、空調負荷が大きいときには、発電機７の運転個数が少なくなって発電電力量が減少するが、不足分は系統からの商用電力で補充でき、支障は無い。
【００３３】
上記構成により、次のような作用・効果を奏する。
永久磁石を用いた発電機７の発電電力量は、図４のグラフに示すように、ガスエンジン１の回転数に比例し、また、発電電力量が増加すれば軸出力が増加し、ガスエンジン１の能力の範囲内であれば、エンジン効率を向上できる。その他のタイプの発電機でも、エンジン回転数が高く定格回転に近いほど発電機自体の効率を高く保てるものであり、ガスエンジンの回転数に対しては同様の発電電力量の変化を示す。
【００３４】
このことに基づき、図５のグラフに示すように、空調負荷に応じて空調用クラッチ３を入り切り操作し、空調負荷が低くなるに伴って空調用クラッチ３を切り、圧縮機４の運転個数を減少していく。これに伴い、発電用クラッチ６を入れて１個の発電機７を駆動したとすると、破線の四角で示すように、エンジン回転数を高い状態に維持して発電効率を高くできているものの、エンジン効率が低下する。本願発明では、ガスエンジン１の能力Ｅｍａｘの範囲であれば、もうひとつの発電用クラッチ６をも入れ、２個の発電機７を運転することにより、実線の四角に示すように、エンジン効率を高くできて総合効率を向上できる。
【００３５】
すなわち、図６の空調・電力負荷の経時的変化の一例のタイムチャートに示すように、要求される空調負荷が大きいときには圧縮機４の運転個数を増加して圧縮機４の容量を大にするとともに発電機７の運転個数を少なくして発電機７の容量を小さくする。一方、要求される空調負荷が小さいときには圧縮機４の運転個数を減少して圧縮機４の容量を小にするとともに発電機７の運転個数を多くして発電機７の容量を大にし、いずれの場合でも、ガスエンジン１の軸出力を高くしてエンジン効率を向上できるのである。
【００３６】
従来の場合、予め容量の大きい発電機を設けると、要求される空調負荷が増大して圧縮機の容量が大きくなったときに、発電機の容量を小さくできないために合計容量がガスエンジン１の能力Ｅｍａｘの範囲を超え、ガスエンジン１の耐久性と効率が低下する。そこで、容量の小さい発電機を設けることになるが、前述したように、要求される空調負荷が減少したときにエンジン効率が低下し、発電効率とエンジン効率の両方を高くすることができず、総合効率が低下せざるを得ないものであり、本願発明の効果を達成できないものであった。
【００３７】
上記実施例では、ガスエンジン１からの排熱により給湯を行うようにしているが、排熱を冷媒回路８の室外側熱交換器１２などで、暖房時の冷媒加熱に利用するとか、あるいは、吸収式冷凍機における再生器の加熱源に利用して冷房を行うとか、更には、ガスボイラの熱源に利用して発生した蒸気でガスタービンを駆動し、発電機や各種の機械装置を駆動するように構成するなど、その排熱の利用形態は各種の変形が可能である。
【００３８】
上記実施例では、４個の圧縮機４と２個の発電機７を設けているが、本発明としては、１個の圧縮機４と複数個の発電機７とから構成するもの（請求項１）、複数個の圧縮機４と１個の発電機７とから構成するもの（請求項２）、いずれも複数個設けて構成するもの（請求項３）のいずれでも良い。また、複数個の圧縮機４および発電機７のすべてに空調用クラッチ３および発電用クラッチ６を設けているが、運転個数を変更できれば良く、少なくとも１個づつ設ければ良い。
【００３９】
また、上記実施例では、室内温度と目標温度と外気温度などに基づいて演算した空調負荷に基づいて空調用クラッチ３および発電用クラッチ６を切り替え制御しているが、本発明としては、例えば、要求される空調負荷を室内温度と目標温度とによって判断し、冷房の場合であれば、室内温度が目標温度よりも低くなったとき（空調負荷が設定値よりも低くなったとき）に、１個の空調用クラッチ３を切って１個の発電用クラッチ６を入れ、それでも目標温度よりも低いときには、更に、１個の空調用クラッチ３を切って１個の発電用クラッチ６を入れ、逆に、室内温度が目標温度よりも高くなったとき（空調負荷が設定値よりも高くなったとき）に、１個の空調用クラッチ３を入れて１個の発電用クラッチ６を切り、それでも目標温度よりも低いときには、更に、１個の空調用クラッチ３を入れて１個の発電用クラッチ６を切るといったようにして、空調用クラッチ３および発電用クラッチ６を切り替え制御するようにクラッチ制御手段を構成するものでも良い。
【００４０】
また、上記実施例では、ガスエンジン１によって発電機３を駆動して電力を取り出す、いわゆるコジェネレーションシステムを示したが、ガスエンジン１によって各種の機械装置を駆動する場合にも適用できる。
【００４１】
上述実施例のガスエンジン１としては、汎用のガスエンジンやディーゼルエンジンやガソリンエンジンなど各種のエンジンを用いることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置によれば、要求される空調負荷が低いときには、エンジンの能力に余裕があるため、発電機の個数を増やすことができる。また、要求される空調負荷が低いときには、空調用クラッチを切ってエンジンの回転数を高い状態に維持し、かつ、エンジンの能力の範囲内で、発電機の運転個数を増やすなどの調整を行い、エンジンを高回転数に維持しながら、エンジン負荷を高く保つことによりエンジン効率を高くすることも有効である。
一方、要求される空調負荷が高いときには、圧縮機を運転するように空調用クラッチを入れ、かつ、エンジンの能力の範囲内となるように、発電機の運転個数を減少させるなどの調整を行い、エンジンを高回転数に維持しながら、エンジンの定格出力を越えないようにして、できるだけ発電出力を多くしながらエンジン効率を低下させないようにする。そのため、空調用クラッチと発電用クラッチを設け、それらの運転個数を変更するだけでありながら、従来のような変速機を設けたりせずに、エンジン負荷を高く保つとともに高効率で運転しながら空調と発電とを行うことができ、要求される空調負荷の変動に対応しながらエンジン負荷を高く保ちつつ発電容量が大きくとれるものでありながら、構成簡単で安価に、かつ、耐久性の高いものにできる。
しかも、発電機の運転個数を調整することにより、大容量の発電機を備えなくても、要求される空調負荷に対応して発電電力量を極力多くでき、更に、要求される空調負荷が低いときには、エンジンを高回転数に維持するとともに高効率で運転しながら発電を行うことができ、エンジンの効率および発電機の効率を高く保ちつつ電力需要にも良好に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプ装置の実施例を示す概略構成図である。
【図２】エンジンとクラッチの関係を示す要部の側面図である。
【図３】制御系を示すブロック図である。
【図４】発電電力量とエンジン回転数との関係を示すグラフである。
【図５】エンジン効率とエンジン回転数との関係を示すグラフである。
【図６】空調負荷および電力負荷の経時的変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１…ガスエンジン
３…空調用クラッチ
４…圧縮機
６…発電用クラッチ
７…発電機
１３…排ガス配管
１５…第１の熱交換器（排熱回収装置）
１６…循環配管
１８…第２の熱交換器（排熱回収装置）
２２…室内温度センサ
２３…空調温度設定器
２４…外気温度センサ
２７…空調負荷演算手段
２８…運転個数算出手段
２９…クラッチ制御手段
【図１】
2004271033.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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