特開 2024-123425 ガスヒートポンプシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123425

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】ガスヒートポンプシステム

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20240905BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20240905BHJP

   F25B 27/00 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 399Y

F01P7/16

F25B27/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030826

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 裕真

(57)【要約】

【課題】ガスヒートポンプを構成する種々の部品を保護しながら暖房運転の際の能力及び効率をより向上させることができる、ガスヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】ガスエンジン１０と、ガスエンジンに連結されて冷却水が循環される循環路２０に設けられるラジエータ１１と、循環路から分岐されてラジエータをバイパスする分岐路３０に設けられるヒータ１２と、循環路と分岐路を切り替える切替バルブ４１ａと、循環路と分岐路との分岐部における上流側の分岐部３３よりも上流側の循環路、または下流側の分岐部３４よりも下流側の循環路、に設けられるウォータポンプ４２ａと、冷却水の温度を検出する温度検出装置４３と、ガスエンジンとウォータポンプを運転し、暖房運転の場合には冷却水の温度が所定温度範囲内を保持するように切替バルブとヒータを制御する制御装置５０と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスヒートポンプシステムであって、
ガスエンジンと、
前記ガスエンジンに連結されて冷却水が循環される循環路に設けられるラジエータと、
前記循環路から分岐されて前記ラジエータをバイパスする分岐路に設けられるヒータと、
前記循環路および前記分岐路に設けられ、前記冷却水が流入する対象を前記ラジエータまたは前記ヒータのどちらかに切り替える切替バルブと、
前記循環路と前記分岐路との分岐部における上流側の前記分岐部よりも上流側の前記循環路、または下流側の前記分岐部よりも下流側の前記循環路、に設けられるウォータポンプと、
前記循環路と前記分岐路のどちらの場合でも前記冷却水が流れる前記循環路の個所に設けられ、前記冷却水の温度を検出する温度検出装置と、
前記ガスエンジンと前記ウォータポンプを運転し、暖房運転の場合には前記冷却水の温度が所定温度範囲内を保持するように前記切替バルブと前記ヒータを制御する制御装置と、
を有する、
ガスヒートポンプシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のガスヒートポンプシステムであって、
前記制御装置は、
前記ガスエンジンの停止時において運転開始指示が入力された際に前記冷却水の温度が前記所定温度範囲よりも低い始動可能温度未満の場合には、前記ガスエンジンを始動することなく前記冷却水が流入する対象が前記ヒータとなるように前記切替バルブを制御して前記ヒータに通電するとともに前記ウォータポンプを運転して、前記冷却水を循環させながら昇温し、
前記冷却水の温度が前記始動可能温度以上となった場合に前記ガスエンジンを始動する、
ガスヒートポンプシステム。

【請求項3】

請求項２に記載のガスヒートポンプシステムであって、
前記制御装置は、
暖房運転の場合において、前記ガスエンジンを始動した後、前記冷却水の温度が前記所定温度範囲よりも低い場合、前記冷却水の温度が前記所定温度範囲内となるまで、前記冷却水が流入する対象が前記ヒータとなるように前記切替バルブを制御して前記ヒータに通電する、
ガスヒートポンプシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、設備等の空調に用いるガスヒートポンプシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスヒートポンプシステムに関する種々の技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１に記載されているガスエンジンヒートポンプ（ガスヒートポンプシステムに相当）では、排ガス熱交換器を用いて、ガスエンジンの排気ガスの熱でエンジン冷却水を予熱するガスエンジンヒートポンプにおいて、排ガス熱交換器からのドレイン水を機外へ排出しないガスエンジンヒートポンプが開示されている。当該ガスエンジンヒートポンプでは、ガスエンジンの始動初期で排気ガスの温度が比較的低く排気ガスから水分が凝縮しやすい間は、排ガス熱交換器をバイパスさせて排気ガスと冷却水との熱交換は行わず、排気ガス温度が充分上昇した後に熱交換を行わせて、凝縮水を発生させないようにしている。その後は、水温センサの検出温度が規定値以上に維持されるように排ガス熱交換器の経路とバイパス経路の開度を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平６－３５８６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ガスヒートポンプは、暖房運転の際の能力及び効率をより向上させるためには、冷却水の温度を所定温度以上に維持することが望ましいが、ガスヒートポンプを構成する種々の部品を保護するために冷却水の温度を必要以上に高くしないことが望ましい。つまり、暖房運転の際は、冷却水の温度を所定温度範囲内に維持することが望ましい。

【0005】

特許文献１に記載のガスエンジンヒートポンプでは、冷却水の温度を規定値以上に維持させているが、冷却水の温度が必要以上に高くなる可能性がある点で好ましくない。

【0006】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ガスヒートポンプを構成する種々の部品を保護しながら暖房運転の際の能力及び効率をより向上させることができる、ガスヒートポンプシステムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、第１の発明は、ガスヒートポンプシステムであって、ガスエンジンと、前記ガスエンジンに連結されて冷却水が循環される循環路に設けられるラジエータと、前記循環路から分岐されて前記ラジエータをバイパスする分岐路に設けられるヒータと、前記循環路および前記分岐路に設けられ、前記冷却水が流入する対象を前記ラジエータまたは前記ヒータのどちらかに切り替える切替バルブと、前記循環路と前記分岐路との分岐部における上流側の前記分岐部よりも上流側の前記循環路、または下流側の前記分岐部よりも下流側の前記循環路、に設けられるウォータポンプと、前記循環路と前記分岐路のどちらの場合でも前記冷却水が流れる前記循環路の個所に設けられ、前記冷却水の温度を検出する温度検出装置と、前記ガスエンジンと前記ウォータポンプを運転し、暖房運転の場合には前記冷却水の温度が所定温度範囲内を保持するように前記切替バルブと前記ヒータを制御する制御装置と、を有する、ガスヒートポンプシステムである。

【0008】

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係るガスヒートポンプシステムであって、前記制御装置は、前記ガスエンジンの停止時において運転開始指示が入力された際に前記冷却水の温度が前記所定温度範囲よりも低い始動可能温度未満の場合には、前記ガスエンジンを始動することなく前記冷却水が流入する対象が前記ヒータとなるように前記切替バルブを制御して前記ヒータに通電するとともに前記ウォータポンプを運転して、前記冷却水を循環させながら昇温し、前記冷却水の温度が前記始動可能温度以上となった場合に前記ガスエンジンを始動する、ガスヒートポンプシステムである。

【0009】

次に、第３の発明は、上記第２の発明に係るガスヒートポンプシステムであって、前記制御装置は、暖房運転の場合において、前記ガスエンジンを始動した後、前記冷却水の温度が前記所定温度範囲よりも低い場合、前記冷却水の温度が前記所定温度範囲内となるまで、前記冷却水が流入する対象が前記ヒータとなるように前記切替バルブを制御して前記ヒータに通電する、ガスヒートポンプシステムである。

【発明の効果】

【0010】

第１の発明によれば、ラジエータを用いて冷却水の温度を低下させる循環路と、ヒータを用いて冷却水の温度を上昇させる分岐路と、を切替バルブにて切り替え可能である。そして制御装置は、暖房運転の場合には、冷却水の温度が所定温度範囲内を保持するように切替バルブとヒータを制御する。これにより、ガスヒートポンプを構成する種々の部品を保護しながら暖房の際の能力及び効率をより向上させることができる。

【0011】

ガスエンジンは、停止状態から始動する際、温度が始動可能温度未満の場合には始動が困難となる可能性がある。第２の発明によれば、停止状態のガスエンジンに対して運転開始指示が入力された際、冷却水の温度が始動可能温度未満の場合には、ガスエンジンを始動することなく冷却水を昇温してガスエンジンを暖機する。そして冷却水の温度が始動可能温度以上となった場合にガスエンジンを始動するので、適切かつ確実にガスエンジンを始動できる。

【0012】

第３の発明によれば、暖房運転の場合において、ガスエンジンの始動の直後の冷却水の温度が所定温度範囲よりも低い場合、冷却水の温度をより短い時間で所定温度範囲内へと昇温することができるので、暖房運転の際の効率をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ガスヒートポンプシステムの全体構成を説明する図である。

【図2】暖房運転時における、ガスエンジンの停止中からの始動及び運転中へと至る動作の例を説明する図である。

【図3】冷房運転時における、ガスエンジンの停止中からの始動及び運転中へと至る動作の例を説明する図である。

【図4】図２及び図３の動作を実現するための制御装置の処理における［全体処理］の例を説明するフローチャートである。

【図5】図４のフローチャートにおける［停止モード処理］の詳細を説明するフローチャートである。

【図6】図４のフローチャートにおける［始動待機モード処理］の詳細を説明するフローチャートである。

【図7】図４のフローチャートにおける［始動モード処理］の詳細を説明するフローチャートである。

【図8】図４のフローチャートにおける［運転中モード処理］の詳細を説明するフローチャートである。

【図9】図２に示す動作の例に対して、冷却水の温度が所定温度範囲を少し上回ってオーバーシュートすることや、冷却水の温度が所定温度範囲を少し下回ってアンダーシュートすることを抑制する例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜ガスヒートポンプシステム１の全体構成（図１）＞
以下、本発明のガスヒートポンプシステム１について、図面を用いて説明する。ガスヒートポンプシステム１は、設備等の空調に用いられる。

【0015】

図１に示すように、ガスヒートポンプシステム１は、ガスエンジン１０、ラジエータ１１及び循環路２０、ヒータ１２及び分岐路３０、排ガス熱交換器４６、分岐路熱交換器４７、排気浄化装置４８、制御装置５０、コンプレッサ８０、冷媒経路８０ａ、室内熱交換器８１、膨張弁８２、室外熱交換器８３等を有している。

【0016】

ガスエンジン１０は、ガスヒートポンプシステム１の動力源であり、都市ガスやＬＰＧ等の燃料を用いて作動し、制御装置５０から制御される。ガスエンジン１０の動力は、ガスエンジン１０のプーリ１０ｐからベルト１０ｖを介してコンプレッサ８０のプーリ８０ｐに伝達されてコンプレッサ８０を駆動する。

【0017】

ガスエンジン１０には冷却水が循環されて、冷却水はガスエンジン１０を冷却したり暖機したりする。冷却水の経路には、ラジエータ１１を有する経路である循環路２０と、ヒータ１２を有する経路である分岐路３０とがある。

【0018】

循環路２０は、配管２１、配管２２、ラジエータ１１、配管２３、配管２４等にて構成されており、ガスエンジン１０に連結されて冷却水が循環される。配管２１の流入側はガスエンジン１０における冷却水の流出口に接続され、配管２１の流出側は切替バルブ４１ａの流入口に接続されている。

【0019】

切替バルブ４１ａの一方の流出口には配管２２の流入側が接続され、配管２２の流出側はラジエータ１１の流入口に接続されている。またラジエータ１１の流出口には配管２３の流入側が接続され、配管２３の流出側は、配管２４の流入側及び分岐配管３２の流出側に接続されている。そして配管２４の流出側はガスエンジン１０における冷却水の流入口に接続されている。

【0020】

分岐路３０は、分岐配管３１、ヒータ１２、分岐配管３２等にて構成されている。分岐路３０の上流側となる分岐配管３１は、循環路２０におけるラジエータ１１の上流側となる分岐部３３に接続され、分岐路３０の下流側となる分岐配管３２は、循環路２０におけるラジエータ１１の下流側となる分岐部３４に接続されている。従って分岐路３０は、循環路２０における上流側の分岐部３３と下流側の分岐部３４からラジエータ１１をバイパスするように分岐されている。

【0021】

図１の例では、上流側の分岐部３３には、切替バルブ４１ａが設けられており、切替バルブ４１ａの流入口には配管２１の流出側が接続され、切替バルブ４１ａの一方の流出口には配管２２の流入側が接続され、切替バルブ４１ａの他方の流出口には分岐配管３１の流入側が接続されている。また分岐配管３１の流出側はヒータ１２の流入口に接続されている。そしてヒータ１２の流出口には分岐配管３２の流入側が接続され、分岐配管３２の流出側は、下流側の分岐部３４である配管２３の流出側及び配管２４の流入側に接続されている。

【0022】

切替バルブ４１ａは、制御装置５０から制御され、分岐配管３１への経路を閉じて配管２１と配管２２とを連通させる循環路形成状態と、配管２２への経路を閉じて配管２１と分岐配管３１とを連通させる分岐路形成状態とを切り替え可能である。切替バルブ４１ａは、循環路２０および前記分岐路３０に設けられ、冷却水が流入する対象をラジエータ１１またはヒータ１２のどちらかに切り替える。なお、切替バルブ４１ａの代わりに、図１中に点線で示すように、２つの切替バルブ４１ｂのそれぞれを、上流側の分岐部３３の下流側となる配管２２及び分岐配管３１に設けてもよい。また、切替バルブ４１ａの代わりに、図１中に点線で示す切替バルブ４１ｃを、下流側の分岐部３４に設けて配管２３と配管２４と分岐配管３２を接続してもよい。また、切替バルブ４１ａの代わりに、図１中に点線で示すように、２つの切替バルブ４１ｄのそれぞれを、下流側の分岐部３４の上流側となる配管２３及び分岐配管３２に設けてもよい。

【0023】

温度検出装置４３は、配管２１に設けられている。温度検出装置４３は、ガスエンジン１０から吐出された（吐出直後の）冷却水の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。温度検出装置４３は、循環路２０と分岐路３０のどちらの場合でも冷却水が流れる循環路２０の個所に設けられている。

【0024】

ウォータポンプ４２ａは、配管２１に設けられている。ウォータポンプ４２ａは、制御装置５０から制御され、ガスエンジン１０からの冷却水を切替バルブ４１ａに向けて圧送する。なお配管２１に設けたウォータポンプ４２ａの代わりに、図１中に点線で示すウォータポンプ４２ｂを配管２４に設けるようにしてもよい。ウォータポンプ４２ａは、冷却水の経路が循環路２０、分岐路３０のいずれの経路とされても冷却水が流れる位置に設けられ、上流側の分岐部３３よりも上流側の循環路２０（すなわち配管２１）、または下流側の分岐部３４よりも下流側の循環路２０（すなわち配管２４）に設けられる。

【0025】

ラジエータ１１は、循環路２０の経路中に設けられており、ガスエンジン１０から吐出されて循環路２０に流れる冷却水の温度を低下させる。

【0026】

ヒータ１２は、分岐路３０の経路中に設けられており、制御装置５０から通電（ＯＮ）または非通電（ＯＦＦ）に制御される。そしてヒータ１２は、通電されている場合、ガスエンジン１０から吐出されて分岐路３０に流れる冷却水の温度を上昇させる。

【0027】

排気浄化装置４８は、ガスエンジン１０の排気経路１０ｈにおける排ガス熱交換器４６よりも上流側に設けられており、ガスエンジン１０から吐出されて排気経路１０ｈを流れる排気ガスを浄化する。排ガス熱交換器４６で排気温度が低下した後では浄化性能が低下する可能性があるので、排気浄化装置４８は、排ガス熱交換器４６よりも上流側に配置されていることが好ましい。なお、排気浄化装置４８の詳細については説明を省略する。

【0028】

排ガス熱交換器４６は、排気経路１０ｈにおける排気浄化装置４８よりも下流側に設けられており、排気経路１０ｈと配管２４が接続され、排気経路１０ｈを流れる排ガスの熱を用いて配管２４を流れる冷却水を加熱する。排ガス熱交換器４６は、ガスエンジン１０の暖機時間の短縮や、冷却水の温度の保持などに効果がある。

【0029】

分岐路熱交換器４７は、分岐路３０におけるヒータ１２よりも下流側に設けられており、分岐配管３２と冷媒経路８０ａが接続され、暖房運転時における分岐配管３２を流れる冷却水の熱を用いて冷媒経路８０ａを流れる冷媒を加熱する。分岐路熱交換器４７は、暖房運転時の能力や効率の向上に効果がある。

【0030】

制御装置５０は、ガスエンジン１０に設けられた種々の検出装置（図示省略）からの検出信号に基づいてガスエンジン１０の運転状態を検出し、検出した運転状態に基づいてガスエンジン１０に設けられた種々のアクチュエータ（図示省略）を用いてガスエンジン１０を制御する。また制御装置５０には、ガスヒートポンプシステム１の運転開始／停止を指示する運転開始・停止指示手段５１、暖房／冷房を指示する暖房・冷房指示手段５２、空調温度を指示する温度指示手段５３等からの信号が入力される。

【0031】

コンプレッサ８０は、ガスエンジン１０から駆動され、冷媒経路８０ａを流れる冷媒を循環させる。暖房運転時における冷媒の流れる方向と、冷房運転時における冷媒の流れる方向は、逆となる。なお、冷媒経路８０ａに設けられたコンプレッサ８０、室内熱交換器８１、膨張弁８２、室外熱交換器８３は、既存のものであるので詳細な説明は省略する。

【0032】

＜暖房運転時のガスエンジン１０の動作（図２）と、冷房運転時のガスエンジン１０の動作（図３）＞
次に図２及び図３を用いて、ガスエンジン１０が、停止中（停止時）の状態から、ユーザから運転開始指示が入力されて、運転中へと至る動作の例について説明する。なお、図２は暖房指示の運転開始指示が入力された場合の例を示しており、図３は冷房指示の運転開始指示が入力された場合の例を示している。図２と図３のどちらの場合も、運転開始指示が入力された時点での冷却水の温度は始動可能温度未満の例を示している。

【0033】

ガスエンジン１０は、冷却水の温度が低い場合は始動が困難となる可能性があり、確実に始動させるために始動可能温度が設定されている。例えば始動可能温度は、約１０［℃］程度である。冷却水の温度が始動可能温度未満の場合は、ガスエンジン１０を始動する前に冷却水を昇温して、ガスエンジン１０を始動可能温度以上となるまで暖機することが好ましい。

【0034】

また暖房運転の場合では、暖房能力と暖房効率をより向上させるために、ガスエンジンの運転中は、冷却水の温度を低温側閾値１以上に保持することが好ましい。例えば低温側閾値１は、約７０［℃］程度である。さらに、ガスヒートポンプシステム１の種々の構成部品を保護するために、冷却水の温度を高温側閾値１以下に保持することが好ましい。例えば高温側閾値１は、約９０［℃］程度である。従って、暖房運転時には、冷却水の温度を、低温側閾値１以上かつ高温側閾値１以下である所定温度範囲に保持しながらガスエンジン１０を運転することが、暖房能力、暖房効率、耐久の観点から好ましい。

【0035】

図２に示すように、暖房運転時には、ガスエンジン１０の停止中にユーザから（暖房指示の）運転開始指示が入力されたとき（時刻Ｔ０１）、冷却水温度が始動可能温度未満の場合では、ガスエンジン１０を始動することなく、切替バルブを用いて冷却水の経路を分岐路にして（冷却水が流入する対象がヒータとなるように切替バルブを制御して）ヒータに通電（ＯＮ）してウォータポンプを駆動（ＯＮ）する。これにより、冷却水を昇温しながら循環させてガスエンジン１０を暖機する（時刻Ｔ０１～時刻Ｔ０２）。

【0036】

その後、冷却水の温度が始動可能温度以上となった場合（時刻Ｔ０２）、ガスエンジン１０を始動する。そしてガスエンジン１０の運転中（時刻Ｔ０２以降）は、冷却水の温度が所定温度範囲を保持するように、切替バルブとヒータを制御する。

【0037】

なお暖房運転の場合、ガスエンジン１０の始動の直後の冷却水の温度が、所定温度範囲よりも低い（低温側閾値１よりも低い）場合、切替バルブを用いて分岐路にして（冷却水が流入する対象がヒータとなるように切替バルブを制御して）ヒータに通電（ＯＮ）して、より短い時間で冷却水の温度を所定温度範囲内へと昇温する（時刻Ｔ０２～時刻Ｔ０３）。

【0038】

なお暖気運転の場合、運転中において冷却水の温度が所定温度範囲内（低温側閾値１以上かつ高温側閾値１以下の場合）では、ヒータを非通電（ＯＦＦ）に制御するが冷却水の経路を分岐路にすることで（時刻Ｔ０３～時刻Ｔ０４、時刻Ｔ０５～時刻Ｔ０６、時刻Ｔ０７～時刻Ｔ０８、時刻Ｔ０９～時刻Ｔ１０、時刻Ｔ１１～）、分岐路熱交換器４７（図１参照）を用いて冷媒経路８０ａの冷媒を加熱して、より効率よく暖房運転を行う。

【0039】

また図３に示すように、冷房運転時では、ガスエンジン１０の停止中にユーザから（冷房指示の）運転開始指示が入力されたとき（時刻Ｔ２１）、暖房運転時の場合と同様に、冷却水温度が始動可能温度未満の場合では、ガスエンジン１０を始動することなく、切替バルブを用いて冷却水の経路を分岐路にしてヒータに通電（ＯＮ）してウォータポンプを駆動（ＯＮ）する。これにより、冷却水を昇温しながら循環させてガスエンジン１０を暖機する（時刻Ｔ２１～時刻Ｔ２２）。

【0040】

その後、冷却水の温度が始動可能温度以上となった場合（時刻Ｔ２２）、ガスエンジン１０を始動する。その後、ガスエンジン１０の運転中（時刻Ｔ２２以降）は、切替バルブを用いて循環路にしてヒータを非通電（ＯＦＦ）にする。冷却水の温度は徐々に上昇していくが、循環路のラジエータにて適切な温度に抑えられる。なお、冷房運転の場合、冷却水の温度を高温側閾値１以下にすることが好ましいことは暖房運転時と同じであるが、低温側閾値１以上に保持する必要は特にない。

【0041】

以下、図２及び図３の動作をさせるための、制御装置５０の処理手順について説明する。

【0042】

＜制御装置５０の処理手順（図４～図８）＞
＜全体処理（図４）＞
制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ等を有する、いわゆるコンピュータであり、例えば数［ｍｓ］～数１０［ｍｓ］間隔の所定時間間隔にて、図３に示す［全体処理］を起動し、ステップＳ０１０へ処理を進める。

【0043】

ステップＳ０１０にて制御装置５０は、動作モード（図２、図３の「動作モード」を参照）が停止モードであるか否かを判定する。なお制御装置５０が起動された時点での動作モードの初期値は停止モードに設定される。制御装置５０は、動作モードが停止モードである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０１５へ処理を進め、動作モードが停止モードでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０２０へ処理を進める。

【0044】

ステップＳ０１５に処理を進めた場合、制御装置５０は、後述する［停止モード処理］を実行して、図４に示す処理を終了する。

【0045】

ステップＳ０２０に処理を進めた場合、制御装置５０は、動作モードが始動待機モードであるか否かを判定する。制御装置５０は、動作モードが始動待機モードである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０２５へ処理を進め、動作モードが始動待機モードでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０３０へ処理を進める。

【0046】

ステップＳ０２５に処理を進めた場合、制御装置５０は、後述する［始動待機モード処理］を実行して、図４に示す処理を終了する。

【0047】

ステップＳ０３０に処理を進めた場合、制御装置５０は、動作モードが始動モードであるか否かを判定する。制御装置５０は、動作モードが始動モードである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０３５へ処理を進め、動作モードが始動モードでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０４５へ処理を進める。

【0048】

ステップＳ０３５に処理を進めた場合、制御装置５０は、後述する［始動モード処理］を実行して、図４に示す処理を終了する。

【0049】

ステップＳ０４５に処理を進めた場合、制御装置５０は、後述する［運転中モード処理］を実行して、図４に示す処理を終了する。

【0050】

＜停止モード処理（図５）＞
次に図５を用いて、図４に示すステップＳ０１５の［停止モード処理］の詳細について説明する。制御装置５０は、図４に示すステップＳ０１５の［停止モード処理］を実行すると、図５に示すステップＳ１１０へ処理を進める。

【0051】

ステップＳ１１０にて制御装置５０は、ガスエンジン１０を停止（燃料供給を停止）し、ウォータポンプ４２ａをＯＦＦ（停止）に制御し、切替バルブ４１ａを循環路２０（または分岐路３０）となるように制御し、ヒータ１２をＯＦＦ（非通電）に制御して、ステップＳ１１５へ処理を進める。

【0052】

ステップＳ１１５にて制御装置５０は、運転開始・停止指示手段５１から運転開始指示の入力がされているか否かを判定する。制御装置５０は。運転開始指示が入力されている場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１２０へ処理を進め、運転開始指示が入力されていない場合（Ｎｏ）は図５に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０１５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0053】

ステップＳ１２０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、動作モードに始動待機モードを代入して、図５に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０１５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0054】

＜始動待機モード処理（図６）＞
次に図６を用いて、図４に示すステップＳ０２５の［始動待機モード処理］の詳細について説明する。制御装置５０は、図４に示すステップＳ０２５の［始動待機モード処理］を実行すると、図６に示すステップＳ２１０へ処理を進める。

【0055】

ステップＳ２１０にて制御装置５０は、運転開始・停止指示手段５１から運転停止指示が入力されているか否かを判定する。制御装置５０は、運転停止指示が入力されている場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２８０へ処理を進め、運転停止指示が入力されていない場合（Ｎｏ）はステップＳ２１５へ処理を進める。

【0056】

ステップＳ２８０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、動作モードに停止モードを代入して、図６に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０２５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0057】

ステップＳ２１５に処理を進めた場合、制御装置５０は、ウォータポンプ４２ａをＯＮ（運転）となるように制御し、ステップＳ２２０へ処理を進める。

【0058】

ステップＳ２２０にて制御装置５０は、温度検出装置４３を用いて検出した冷却水の温度である冷却水温度が始動可能温度未満であるか否かを判定する。制御装置５０は、冷却水温度が始動可能温度未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２２５へ処理を進め、冷却水温度が始動可能温度以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ２３０へ処理を進める。なお始動可能温度は、後述する所定温度範囲よりも低い温度（図２、図３参照）であり、例えば約１０［℃］程度である。

【0059】

ステップＳ２２５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、分岐路３０となるように切替バルブ４１ａを制御して、ヒータ１２をＯＮ（通電）に制御し、図６に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０２５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0060】

ステップＳ２３０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、動作モードに始動モードを代入してステップＳ２３５へ処理を進める。

【0061】

ステップＳ２３５にて制御装置５０は、冷却水温度が所定温度範囲における低温側の閾値である低温側閾値１（図２、図３参照）未満であるか否かを判定する。制御装置５０は、冷却水温度が低温側閾値１未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２４０へ処理を進め、冷却水温度が低温側閾値１未満でない場合（Ｎｏ）はステップＳ２５０へ処理を進める。なお低温側閾値１は、例えば約７０［℃］程度の温度である。

【0062】

ステップＳ２４０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、暖房・冷房指示手段５２から暖房指示が入力されているか否かを判定する。制御装置５０は、暖房指示が入力されている場合（Ｙｅｓ）（暖房運転の場合）は上述したステップＳ２２５へ処理を進め、暖房指示が入力されていない場合（Ｎｏ）（冷房運転の場合）はステップＳ２４５へ処理を進める。

【0063】

ステップＳ２４５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、循環路２０となるように切替バルブ４１ａを制御して、ヒータ１２をＯＦＦ（非通電）に制御し、図６に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０２５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0064】

ステップＳ２５０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、冷却水温度が所定温度範囲における高温側の閾値である高温側閾値１（図２、図３参照）以下であるか否かを判定する。制御装置５０は、冷却水温度が高温側閾値１以下である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２５５へ処理を進め、冷却水温度が高温側閾値１以下でない場合（Ｎｏ）は上述したステップＳ２４５へ処理を進める。なお高温側閾値１は、例えば約９０［℃］程度の温度である。

【0065】

ステップＳ２５５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、暖房指示が入力されているか否かを判定する。制御装置５０は、暖房指示が入力されている場合（Ｙｅｓ）（暖房運転の場合）はステップＳ２６０へ処理を進め、暖房指示が入力されていない場合（Ｎｏ）（冷房運転の場合）は上述したステップＳ２４５へ処理を進める。

【0066】

ステップＳ２６０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、分岐路３０となるように切替バルブ４１ａを制御して、ヒータ１２をＯＦＦ（非通電）に制御し、図６に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０２５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0067】

＜始動モード処理（図７）＞
次に図７を用いて、図４に示すステップＳ０３５の［始動モード処理］の詳細について説明する。制御装置５０は、図４に示すステップＳ０３５の［始動モード処理］を実行すると、図７に示すステップＳ３１０へ処理を進める。

【0068】

ステップＳ３１０にて制御装置５０は、ガスエンジン１０を始動して（例えば、スタータモータ等を駆動してクランキングして）、ステップＳ３１５へ処理を進める。なお、ウォータポンプ４２ａ、切替バルブ４１ａ、ヒータ１２の制御状態は、始動待機モードでの制御状態が保持されている。

【0069】

ステップＳ３１５にて制御装置５０は、ガスエンジン１０のエンジン回転数が所定回転数以上となったか否かを判定する。なお所定回転数は、ガスエンジン１０の始動が完了したことを判定する回転数であり、数１００［ｒｐｍ］程度の値に設定されている。制御装置５０は、エンジン回転数が所定回転数以上である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３２０へ処理を進め、エンジン回転数が所定回転数以上でない場合は図７に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０３５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0070】

ステップＳ３２０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、動作モードに運転中モードを代入してクランキングを停止して、図７に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０３５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0071】

＜運転中モード処理（図８）＞
次に図８を用いて、図４に示すステップＳ０４５の［運転中モード処理］の詳細について説明する。制御装置５０は、図４に示すステップＳ０４５の［運転中モード処理］を実行すると、図８に示すステップＳ４１０へ処理を進める。

【0072】

ステップＳ４１０にて制御装置５０は、運転開始・停止指示手段５１から運転停止指示が入力されているか否かを判定する。制御装置５０は、運転停止指示が入力されている場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４８０へ処理を進め、運転停止指示が入力されていない場合（Ｎｏ）はステップＳ４１５へ処理を進める。

【0073】

ステップＳ４８０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、動作モードに停止モードを代入して、図８に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０４５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0074】

ステップＳ４１５に処理を進めた場合、制御装置５０は、ウォータポンプ４２ａをＯＮ（運転）となるように制御し、ステップＳ４２０へ処理を進める。

【0075】

ステップＳ４２０にて制御装置５０は、運転中のガスエンジン１０の制御を実行するが、当該処理は既存の処理であるので詳細な説明は省略する。そして制御装置５０は、ステップＳ４２５へ処理を進める。

【0076】

ステップＳ４２５にて制御装置５０は、暖房・冷房指示手段５２から暖房指示が入力されているか否かを判定する。制御装置５０は、暖房指示が入力されている場合（Ｙｅｓ）（暖房運転の場合）はステップＳ４３５へ処理を進め、暖房指示が入力されていない場合（Ｎｏ）（冷房運転の場合）はステップＳ４３０へ処理を進める。

【0077】

ステップＳ４３０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、循環路２０となるように切替バルブ４１ａを制御して、ヒータ１２をＯＦＦ（非通電）に制御し、図８に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０４５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0078】

ステップＳ４３５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、温度検出装置４３を用いて検出した冷却水温度が低温側閾値１未満であるか否かを判定する。制御装置５０は、冷却水温度が低温側閾値１未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４４０へ処理を進め、冷却水温度が低温側閾値１未満でない場合（Ｎｏ）はステップＳ４４５へ処理を進める。

【0079】

ステップＳ４４０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、分岐路３０となるように切替バルブ４１ａを制御して、ヒータ１２をＯＮ（通電）に制御し、図８に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０４５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0080】

ステップＳ４４５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、冷却水温度が高温側閾値１以下であるか否かを判定する。制御装置５０は、冷却水温度が高温側閾値１以下である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４５０へ処理を進め、冷却水温度が高温側閾値１以下でない場合（Ｎｏ）は上述したステップＳ４３０へ処理を進める。

【0081】

ステップＳ４５０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、分岐路３０となるように切替バルブ４１ａを制御して、ヒータ１２をＯＦＦ（非通電）に制御し、図８に示す処理を終了して図４に示すステップＳ０４５の下に戻り、図４に示す処理を終了する。

【0082】

＜その他の例（図９）＞
図２に示す暖房運転時の動作の例では、時刻Ｔ０３以降の運転中において、冷却水の温度が高温側閾値１を少しオーバーシュートしているとともに低温側閾値１を少しアンダーシュートしている。

【0083】

このオーバーシュートとアンダーシュートを抑制するために、図９に示すように、低温側閾値１よりも温度がΔＴＬだけ高い低温側閾値２を設定するとともに、高温側閾値１よりも温度がΔＴＨだけ低い高温側閾値２を設定する。なお低温側閾値２及び高温側閾値２は、実際のガスヒートポンプシステム１を用いた実験や、シミュレーション等にて適切な値が決められる。

【0084】

そして図６のステップＳ２３５、図８のステップＳ４３５の低温側閾値１を低温側閾値２に変更し、図６のステップＳ２５０、図８のステップＳ４４５の高温側閾値１を高温側閾値２に変更することで、図９の例に示すように、冷却水温度が高温側閾値１を上回るオーバーシュートや、低温側閾値１を下回るアンダーシュートを抑制した動作を実現できる。

【0085】

＜効果＞
以上に説明したガスヒートポンプシステム１では、暖房運転の場合では、冷却水の温度を所定範囲内となるように保持する（図２、図９参照）ことで、暖房能力と暖房効率をより向上させるとともにガスヒートポンプシステム１の構成部品を保護することができる。

【0086】

また暖房運転、冷房運転にかかわらず、ガスエンジンを始動しようとする際に冷却水温度が始動可能温度未満の場合は、冷却水温度を分岐路のヒータで昇温して始動可能温度以上となってからガスエンジン１０を始動する（図２、図３、図９参照）ので、確実に始動することができる。

【0087】

また暖房運転の場合には、ガスエンジン１０を始動した直後、冷却水温度が所定温度範囲よりも低い（低温側閾値１よりも低い場合）、冷却水温度が所定温度範囲内となるまで分岐路のヒータで昇温する（図２、図９参照）ので、より短い時間で冷却水温度を所定温度範囲内にすることができる。

【0088】

また暖房運転の場合には、冷却水温度が所定温度範囲内の場合、ヒータを非通電（ＯＦＦ）にするが分岐路にする（図２、図９参照）ことで、分岐路熱交換器４７を用いて冷却水の熱を冷媒に伝えることで、暖房運転時の効率をより向上させることができる。なお冷房運転の場合には、ガスエンジン１０の運転中は、循環路に維持する（図３参照）。

【0089】

本発明の、ガスヒートポンプシステム１は、本実施の形態で説明した構成、構造、形状、外観、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

【0090】

また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

【符号の説明】

【0091】

１ ガスヒートポンプシステム
１０ ガスエンジン
１０ｈ 排気経路
１０ｐ プーリ
１０ｖ ベルト
１１ ラジエータ
１２ ヒータ
２０ 循環路
２１、２２、２３、２４ 配管
３０ 分岐路
３１、３２ 分岐配管
３３、３４ 分岐部
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 切替バルブ
４２ａ、４２ｂ ウォータポンプ
４３ 温度検出装置
４６ 排ガス熱交換器
４７ 分岐路熱交換器
４８ 排気浄化装置
５０ 制御装置
５１ 運転開始・停止指示手段
５２ 暖房・冷房指示手段
５３ 温度指示手段
８０ コンプレッサ
８０ａ 冷媒経路
８０ｐ プーリ
８１ 室内熱交換器
８２ 膨張弁
８３ 室外熱交換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】