特許 7391788 ヒートポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】ヒートポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 27/00 20060101AFI20231128BHJP

   F25B 49/02 20060101ALI20231128BHJP

   F25B 5/02 20060101ALI20231128BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20231128BHJP

   F25B 27/02 20060101ALI20231128BHJP

   F24F 11/88 20180101ALI20231128BHJP

   F24F 1/44 20110101ALI20231128BHJP

   F24F 11/46 20180101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

F25B27/00 Z

F25B49/02 D

F25B5/02 Z

F25B1/00 321B

F25B27/02 U

F24F11/88

F24F1/44

F24F11/46

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020127768

(22)【出願日】2020-07-28

(65)【公開番号】P2022024919

(43)【公開日】2022-02-09

【審査請求日】2023-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100167302

【弁理士】

【氏名又は名称】種村 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100135817

【弁理士】

【氏名又は名称】華山 浩伸

(72)【発明者】

【氏名】井本 翔太

(72)【発明者】

【氏名】松下 智史

(72)【発明者】

【氏名】田中 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 健吾

(72)【発明者】

【氏名】加茂田 惣一郎

(72)【発明者】

【氏名】相川 照規

(72)【発明者】

【氏名】岩見 拓馬

【審査官】沖田 孝裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１１４０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２５５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－００７８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８５１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０３４６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ２７／００

Ｆ２５Ｂ ４９／０２

Ｆ２５Ｂ ５／０２

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ２７／０２

Ｆ２４Ｆ １１／８８

Ｆ２４Ｆ １／４４

Ｆ２４Ｆ １１／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を加圧するコンプレッサーと、
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機により生成される電力によって動作し、前記コンプレッサーを駆動するモーターと、
バッテリーと、
前記コンプレッサーを経由する前記冷媒の循環経路において前記冷媒を利用流体と熱交換させる第１熱交換器と、
前記コンプレッサーおよび前記第１熱交換器を経由する前記冷媒の循環経路において前記冷媒を開放流体と熱交換させる第２熱交換器と、
前記冷媒の循環経路における前記冷媒を減圧する減圧部から前記冷媒の一部を分岐させ、分岐させた前記冷媒を前記コンプレッサーの入口へ導く冷媒分岐管と、
前記冷媒分岐管の途中に設けられ前記冷媒を前記バッテリーとの間で熱交換させるバッテリー熱交換部と、を備える、
ヒートポンプ装置。

【請求項2】

前記発電機によって生成される電力を含む利用可能電力から前記モーターを含む負荷へ供給される電力を除いた余剰電力を前記バッテリーに蓄積させる蓄電制御と、前記バッテリーに蓄積された電気を前記利用可能電力として出力する放電制御とを選択的に実行可能なバッテリー制御部をさらに備える、請求項１に記載のヒートポンプ装置。

【請求項3】

前記バッテリーの蓄電量が予め定められた基準範囲を上回ったときに前記エンジンを停止させ、前記エンジンが停止中に前記蓄電量が前記基準範囲を下回ったときに前記エンジンを起動させるエンジン制御部をさらに備える、請求項２に記載のヒートポンプ装置。

【請求項4】

外部電源と電気的に接続可能であり、前記外部電源から供給される電力を前記利用可能電力として出力可能な外部電源接続部をさらに備える、請求項２または請求項３に記載のヒートポンプ装置。

【請求項5】

前記外部電源が、再生可能エネルギーから電力を生成する外部発電機または電気自動車が内蔵する駆動バッテリーである、請求項４に記載のヒートポンプ装置。

【請求項6】

商用電源から電力が供給される前記負荷である外部負荷と電気的に接続可能であり、前記利用可能電力のうち前記ヒートポンプ装置で利用される電力を除いた残りの電力を前記商用電源と連系して前記外部負荷へ供給可能な外部負荷接続部をさらに備える、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。

【請求項7】

前記商用電源が停電したときに、前記商用電源の給電ラインおよび前記外部負荷接続部の電力出力ラインと前記外部負荷とを電気的に接続する連系状態から前記商用電源の給電ラインと前記外部負荷接続部とを電気的に遮断するとともに前記外部負荷接続部の電力出力ラインと前記外部負荷とを電気的に接続する連系解除状態へ切り替わる接続切替回路をさらに備え、
前記外部負荷接続部は、前記接続切替回路が前記連系解除状態であるときに、前記利用可能電力を前記外部負荷へ供給可能である、請求項６に記載のヒートポンプ装置。

【請求項8】

前記減圧部は、前記冷媒の循環経路における前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に設けられている、請求項２から請求項７のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。

【請求項9】

前記コンプレッサーを経由する前記冷媒の循環経路において前記冷媒を利用流体と熱交換させる第１熱交換器と、
前記コンプレッサーおよび前記第１熱交換器を経由する前記冷媒の循環経路において前記冷媒を開放流体と熱交換させる第２熱交換器と、
冷却液を循環させることにより前記エンジンを冷却するエンジン冷却装置を備え、
前記エンジン冷却装置は、前記エンジンと熱交換した後の前記冷却液をさらに前記第２熱交換器と熱交換させる、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のヒートポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンおよびコンプレッサーを備えるヒートポンプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ヒートポンプ装置は、コンプレッサーを含むヒートポンプ部と、前記コンプレッサーを駆動するエンジンとを備える（例えば、特許文献１参照）。前記エンジンは、都市ガスまたはガソリンなどを燃料として動作する。前記ヒートポンプ装置は、空気調和機における空気の熱量の調節装置などとして用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－２５０４３８号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、前記コンプレッサーの出力は、前記空気調和機における必要熱量などの負荷の変動に応じて調節される必要がある。前記エンジンが前記コンプレッサーを直接駆動する場合、前記エンジンの出力が、前記負荷の変動に応じて調節される必要がある。

【0005】

一方、前記エンジンの出力が特定の出力範囲から外れると、前記エンジンのエネルギー効率が悪化する。従って、前記エンジンの出力が前記ヒートポンプ部の前記負荷の変動に応じて調節されると、前記エンジンのエネルギー効率が悪化する。

【0006】

本発明の目的は、負荷が変動する場合でもエンジンを高効率で動作させることができるヒートポンプ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一の局面に係るヒートポンプ装置は、コンプレッサーと、エンジンと、発電機と、モーターと、を備える。前記コンプレッサーは冷媒を加圧する。前記発電機は、前記エンジンによって駆動される。前記モーターは、前記発電機により生成される電力によって動作し、前記コンプレッサーを駆動する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、負荷が変動する場合でもエンジンを高効率で動作させることができるヒートポンプ装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係るヒートポンプ装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るヒートポンプ装置における減圧部およびバッテリー冷却装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係るヒートポンプ装置の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、第３実施形態に係るヒートポンプ装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0011】

［第１実施形態］
第１実施形態に係るヒートポンプ装置１は、ヒートポンプ部２、エンジン３１、主制御装置６および操作部６０を備える。

【0012】

エンジン３１は、都市ガスまたはガソリンなどを燃料として動作する。エンジン３１は、ヒートポンプ部２の動力源である。ヒートポンプ部２は、空気調和機における空気の熱量の調節装置などとして用いられる。なお、ヒートポンプ部２が、水などの液体の加熱または冷却に用いられてもよい。

【0013】

主制御装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサー、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置、およびＲＯＭ（Read Only Memory）またはフラッシュメモリーなどの二次記憶装置を含む。

【0014】

前記プロセッサーが、前記二次記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを前記主記憶装置へ展開し、さらに前記コンピュータープログラムを実行する。これにより、主制御装置６は、エンジン３１が備える不図示のセルモーターおよびヒートポンプ部２が備える不図示の各種のバルブなどの制御対象機器を制御する。

【0015】

操作部６０は、ユーザーの操作を受け付ける装置である。例えば、操作部６０は、タッチパネルおよび操作ボタンなどを含む。主制御装置６は、操作部６０に対する操作に応じて各種の動作モードを選択する処理も実行する。

【0016】

ヒートポンプ部２は、冷媒管で連結されたコンプレッサー２２、四方弁２３、室外熱交換器２４、室内熱交換器２５および減圧部２６を含む。前記冷媒管は、冷媒が流れる管である。減圧部２６は、主膨張弁２６ａおよびレシーバー２６ｂを含む。コンプレッサー２２は、前記冷媒を加圧する。

【0017】

室内熱交換器２５は、室内に配置され、コンプレッサー２２を経由する前記冷媒の循環経路において前記冷媒を室内空気と熱交換させる。前記室内空気は利用流体の一例であり、室内熱交換器２５は第１熱交換器の一例である。

【0018】

室外熱交換器２４は、室外に配置され、コンプレッサー２２および室内熱交換器２５を経由する前記冷媒の循環経路において前記冷媒を室外空気と熱交換させる。前記室外空気は開放流体の一例であり、室外熱交換器２４は第２熱交換器の一例である。

【0019】

減圧部２６は、ヒートポンプ部２の前記冷媒の循環経路における室内熱交換器２５と室外熱交換器２４との間に配置され、前記冷媒を減圧する。

【0020】

減圧部２６において、主膨張弁２６ａは、高圧の前記冷媒を蒸発しやすい状態へ減圧する。レシーバー２６ｂは、前記冷媒を一時的に貯えるとともに、前記冷媒中のガスと液を分離する。

【0021】

ヒートポンプ部２は、前記空気調和機における前記室内空気の熱量の調節装置として用いられる場合、冷房モードまたは暖房モードで動作する。主制御装置６は、四方弁２３を制御することにより、ヒートポンプ部２を前記冷房モードまたは前記暖房モードで動作させる。主制御装置６は、操作部６０に対する操作に応じて前記冷房モードおよび前記暖房モードの一方を選択する。

【0022】

ヒートポンプ部２は、前記冷房モードで動作する場合、前記冷媒をコンプレッサー２２から、四方弁２３、室外熱交換器２４、減圧部２６および室内熱交換器２５の順に循環させる。

【0023】

また、ヒートポンプ部２は、前記暖房モードで動作する場合、前記冷媒をコンプレッサー２２から、四方弁２３、室内熱交換器２５、減圧部２６および室外熱交換器２４の順に循環させる。

【0024】

ところで、コンプレッサー２２の出力は、前記空気調和機における必要熱量などの負荷の変動に応じて調節される必要がある。仮に、エンジン３１がコンプレッサー２２を直接駆動する場合、エンジン３１の出力が、前記負荷の変動に応じて調節される必要がある。

【0025】

一方、エンジン３１の出力が特定の出力範囲から外れると、エンジン３１のエネルギー効率が悪化する。従って、エンジン３１の出力がヒートポンプ部２の前記負荷の変動に応じて調節されると、エンジン３１のエネルギー効率が悪化する。

【0026】

ヒートポンプ装置１は、ヒートポンプ部２の前記負荷が変動する場合でもエンジン３１を高効率で動作させることができる構成を備える。以下、その構成について説明する。

【0027】

ヒートポンプ装置１は、発電機３２、電力調整回路４およびバッテリー５をさらに備える。発電機３２は、エンジン３１によって駆動される。エンジン３１および発電機３２は、エンジン駆動発電機３を構成している。

【0028】

エンジン３１は、予め定められた一定の出力で動作する。例えば、エンジン３１は、定格出力で動作する。即ち、エンジン３１は、ヒートポンプ部２の負荷に応じた出力調節を行わず、定常動作をする。これにより、エンジン３１は、エネルギー効率が高い出力で動作する。

【0029】

また、ヒートポンプ部２は、コンプレッサー２２を駆動するモーター２１と、モーター２１に電力を供給するモーター駆動回路２０とを備える。モーター駆動回路２０は、供給される電力をモーター２１へ出力することによってモーター２１を回転駆動する。

【0030】

モーター駆動回路２０は、予め設定される目標温度と不図示の温度センサーで検出される室内温度との差に応じたフィードバック制御により、モーター２１に供給する電力を調節する。

【0031】

電力調整回路４は、ＡＣ／ＤＣコンバーター４１およびバッテリー制御回路４２を含む。ＡＣ／ＤＣコンバーター４１は、発電機３２によって生成される交流電力を直流電力へ変換するとともに、出力電圧をモーター駆動回路２０の入力電圧に調節する。

【0032】

発電機３２によって生成される電力は、ＡＣ／ＤＣコンバーター４１を通じてヒートポンプ部２のモーター駆動回路２０へ供給される。モーター駆動回路２０の消費電力はモーター２１の消費電力に相当し、ひいてはヒートポンプ部２の消費電力に相当する。

【0033】

ＡＣ／ＤＣコンバーター４１、バッテリー制御回路４２およびモーター駆動回路２０は、主導電部２ｘによって電気的に接続されている。主導電部２ｘは、ヒートポンプ装置１において利用可能な電力が出力される部分であるとともに、モーター２１などの電気負荷への給電ラインである。以下の説明において、主導電部２ｘに出力される電力のことを利用可能電力と称する。

【0034】

発電機３２によって生成される電力は、ＡＣ／ＤＣコンバーター４１を通じて主導電部２ｘへ出力され、さらに、主導電部２ｘからモーター駆動回路２０を通じてモーター２１へ供給される。モーター駆動回路２０によって駆動されるモーター２１は、前記電気負荷の一例である。

【0035】

また、発電機３２によって生成される電力を含む前記利用可能電力のうち、ヒートポンプ部２で消費される電力を除いた残りの電力がバッテリー制御回路４２に入力される。

【0036】

即ち、発電機３２によって生成される電力は、ＡＣ／ＤＣコンバーター４１および主導電部２ｘを通じてヒートポンプ部２のモーター駆動回路２０およびバッテリー制御回路４２へ供給される。

【0037】

バッテリー制御回路４２は、蓄電制御と放電制御とを選択的に実行可能である。バッテリー制御回路４２は、バッテリー制御部の一例である。

【0038】

前記蓄電制御は、発電機３２によって生成される電力を含む前記利用可能電力からモーター２１を含む前記電気負荷へ供給される電力を除いた余剰電力をバッテリー５に蓄積させる処理である。本実施形態において、バッテリー制御回路４２は、エンジン３１が動作しているときに前記蓄電制御を実行する。

【0039】

前記放電制御は、バッテリー５に蓄積された電気を前記利用可能電力として主導電部２ｘへ出力する処理である。バッテリー制御回路４２は、前記放電制御において、前記電気負荷の消費電力に応じてバッテリー５からの放出電力を調節する。本実施形態において、バッテリー制御回路４２は、エンジン３１が停止しているときに前記放電制御を実行する。

【0040】

即ち、バッテリー制御回路４２は、前記利用可能電力と主導電部２ｘに接続された前記電気負荷の消費電力とがバランスするように、前記蓄電制御または前記放電制御を実行する。

【0041】

なお、前記利用可能電力は、ヒートポンプ部２が備える不図示の電動バルブなどにも供給される。前記電動バルブなども前記電気負荷の一例である。

【0042】

モーター２１は、前記蓄電制御が実行されているときに、発電機３２により生成される電力によって動作する。また、モーター２１は、前記放電制御が実行されているときに、バッテリー５から放出される電力によって動作する。

【0043】

バッテリー制御回路４２は、バッテリー５の蓄電量を検出し、検出信号を主制御装置６へ出力する。主制御装置６は、バッテリー５の蓄電量の検出信号に基づいてエンジン作動制御を実行する。

【0044】

前記エンジン作動制御は、バッテリー５の前記蓄電量が予め定められた基準範囲を上回ったときにエンジン３１を停止させる処理を含む。さらに、前記エンジン作動制御は、エンジン３１が停止しているときにバッテリー５の前記蓄電量が前記基準範囲を下回ったときにエンジン３１を起動させる処理を含む。

【0045】

従って、エンジン３１は、バッテリー５の前記蓄電量が前記基準範囲を上回ってから前記基準範囲を下回るまで停止し、バッテリー５の前記蓄電量が前記基準範囲を下回ってから前記基準範囲を上回るまで作動する。これにより、エンジン３１の燃料消費が抑制される。前記エンジン作動制御を実行する主制御装置６は、エンジン制御部の一例である。

【0046】

以上に示されるように、ヒートポンプ装置１において、エンジン３１の動力は、コンプレッサー２２を駆動するモーター２１に供給される電力に変換される。そして、ヒートポンプ部２の負荷が変動した場合、エンジン３１の出力は定格出力で維持され、モーター２１に使用されない余剰電力が変動する。前記余剰電力は、他の用途に容易に利用可能である。

【0047】

本実施形態では、前記余剰電力は、エンジン駆動発電機３が動作中にバッテリー５に蓄積され、エンジン駆動発電機３が停止したときにヒートポンプ部２の駆動に利用される。従って、ヒートポンプ部２の負荷が変動する場合でもエンジン３１を常に高効率で動作させることができる。

【0048】

ヒートポンプ装置１は、ヒートポンプ部２における前記冷媒をバッテリー５と熱交換させるバッテリー冷却装置２７をさらに備える（図２参照）。バッテリー冷却装置２７は、冷媒分岐管２７ａ、バッテリー熱交換部２７ｂおよび補助膨張弁２７ｃを備える。冷媒分岐管２７ａの一部は、レシーバー２６ｂ内に配置されたＳＣ（Subcooling）コイル２７ｄを形成している。

【0049】

図２において、ヒートポンプ部２が前記冷房モードで動作するときの減圧部２６における前記冷媒の流れの経路および方向が細い実線の矢印で示されている。また、ヒートポンプ部２が前記暖房モードで動作するときの減圧部２６における前記冷媒の流れの経路および方向が細い破線の矢印で示されている。

【0050】

冷媒分岐管２７ａは、減圧部２６から前記冷媒の一部を分岐させ、分岐させた前記冷媒をコンプレッサー２２における前記冷媒の入口へ導く。冷媒分岐管２７ａの終端は、コンプレッサー２２の入口に連結された流入管に連結されている。

【0051】

冷媒分岐管２７ａは、レシーバー２６ｂおよびバッテリー熱交換部２７ｂを経由して配置されている。以下の説明において、冷媒分岐管２７ａを流れる前記冷媒のことを分岐冷媒と称する。

【0052】

補助膨張弁２７ｃは、冷媒分岐管２７ａにおけるＳＣコイル２７ｄに対し前記分岐冷媒の流れ方向の上流側に配置され、前記分岐冷媒を減圧する。補助膨張弁２７ｃは、減圧部２６の構成要素の一部でもある（図１参照）。

【0053】

前記分岐冷媒は、補助膨張弁２７ｃおよびＳＣコイル２７ｄを経由することにより温度が低下する。前記分岐冷媒は、補助膨張弁２７ｃおよびＳＣコイル２７ｄを経由した後、さらにバッテリー熱交換部２７ｂを経由し、コンプレッサー２２へ戻る。

【0054】

バッテリー熱交換部２７ｂは、冷媒分岐管２７ａの途中に設けられ、前記分岐冷媒をバッテリー５との間で熱交換させる。これにより、ヒートポンプ部２が前記冷房モードおよび前記暖房モードのいずれで動作する場合においてもバッテリー５が前記分岐冷媒によって冷却される。その結果、バッテリー５が過度な高温になることによるバッテリー５の動作効率の悪化を回避することができる。

【0055】

また、ヒートポンプ装置１は、冷却液を循環させることによりエンジン３１を冷却するエンジン冷却装置２８をさらに備える（図１参照）。エンジン冷却装置２８は、冷却液管２８ａ、循環ポンプ２８ｂ、エンジン熱交換部２８ｃ、室外機熱交換部２８ｄおよび不図示のラジエーターを備える。

【0056】

冷却液管２８ａは、前記冷却液が流れる管である。冷却液管２８ａは、エンジン熱交換部２８ｃ、室外機熱交換部２８ｄおよび前記ラジエーターを経由して配管されている。循環ポンプ２８ｂは、冷却液管２８ａ内で前記冷却液を予め定められた方向へ循環させる。

【0057】

エンジン冷却装置２８は、エンジン熱交換部２８ｃにおいてエンジン３１と熱交換した後の前記冷却液を前記ラジエーターへ送る。これにより、エンジン３１が前記冷却液により冷却され、高温になった前記冷却液が前記ラジエーターにより冷却される。

【0058】

また、エンジン冷却装置２８は、エンジン３１と熱交換した後の前記冷却液の一部または全部を、室外機熱交換部２８ｄを経由して前記ラジエーターへ送る。室外機熱交換部２８ｄは、エンジン３１と熱交換した後の前記冷却液を室外熱交換器２４と熱交換させる。

【0059】

室外機熱交換部２８ｄにおいて、ヒートポンプ部２の前記冷媒がエンジン冷却装置２８の前記冷却液によって加熱される。これにより、ヒートポンプ部２のエネルギー効率がより高まる。

【0060】

［第２実施形態］
次に、図３を参照しつつ、第２実施形態に係るヒートポンプ装置１Ａについて説明する。ヒートポンプ装置１Ａは、ヒートポンプ装置１に、光電池接続回路４３、外部負荷接続回路４４および接続切替回路７が追加された構成を備える。光電池接続回路４３および外部負荷接続回路４４は、電力調整回路４の一部を成す。

【0061】

光電池接続回路４３は、太陽の光エネルギーから電力を生成する光電池８と電気的に接続されるインターフェイス回路である。光電池接続回路４３は、光電池８から供給される電力を前記利用可能電力として主導電部２ｘへ出力する。光電池８は外部電源の一例である。

【0062】

例えば、光電池接続回路４３は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行いつつ光電池８の出力電圧をモーター駆動回路２０の入力電圧へ変換するＤＣ／ＤＣコンバーターを含む。

【0063】

なお、太陽の光エネルギーは再生可能エネルギーの一例であり、光電池８は、前記再生可能エネルギーから電力を生成する外部発電機の一例である。また、光電池接続回路４３は、前記外部電源と電気的に接続可能な外部電源接続部の一例である。

【0064】

外部負荷接続回路４４は、商用電源１０１から電力が供給される外部負荷１０３と電気的に接続されるインターフェイス回路である。外部負荷接続回路４４は、商用電源１０１から外部負荷１０３への給電ラインと主導電部２ｘとを電気的に接続する。

【0065】

外部負荷接続回路４４は、前記利用可能電力のうちヒートポンプ装置１で利用される電力を除いた残りの電力を商用電源１０１と連系して外部負荷１０３へ供給する。

【0066】

本実施形態において、外部負荷１０３は、前記利用可能電力の供給先となる前記電気負荷の一例である。外部負荷接続回路４４は、外部負荷接続部の一例である。

【0067】

接続切替回路７は、商用電源１０１から外部負荷１０３への給電ラインと外部負荷接続回路４４の電力出力ラインと外部負荷１０３との電気的な接続を切り替える回路である。接続切替回路７は、商用電源１０１が停電したときに、連系状態から連系解除状態へ切り替わる。

【0068】

前記連系状態は、商用電源１０１の前記給電ラインおよび外部負荷接続回路４４の電力出力ラインと外部負荷１０３とを電気的に接続する状態である。

【0069】

前記連系解除状態は、商用電源１０１の給電ラインと外部負荷接続回路４４とを電気的に遮断するとともに、外部負荷接続回路４４の電力出力ラインと外部負荷１０３とを電気的に接続する状態である。

【0070】

外部負荷接続回路４４は、接続切替回路７が前記連系状態であるときに、前記利用可能電力のうちヒートポンプ装置１で利用される電力を除いた残りの電力を商用電源１０１と連系して外部負荷１０３へ供給する。また、外部負荷接続回路４４は、接続切替回路７が前記連系解除状態であるときも、前記利用電力を外部負荷１０３へ供給可能である。

【0071】

一方、外部負荷接続回路４４は、接続切替回路７が前記連系状態であるときに、前記利用可能電力を商用電源１０１との連系無しで外部負荷１０３へ供給する。

【0072】

バッテリー制御回路４２は、接続切替回路７が前記連系状態および前記連系解除状態のいずれであるかに関わらず、前記利用可能電力と主導電部２ｘに接続された前記電気負荷の消費電力とがバランスするように、前記充電制御または前記放電制御を実行する。

【0073】

接続切替回路７は、前記連系状態および前記連系解除状態のいずれであるかを表す連系信号を主制御装置６へ出力する。前記連系信号は、商用電源１０１が通電状態であるか停電状態であるかを表す信号でもある。

【0074】

主制御装置６は、前記連系信号が前記連系解除状態を表す場合に、バッテリー５の前記蓄電量に基づくヒートポンプ作動制御を実行する。

【0075】

前記ヒートポンプ作動制御は、バッテリー５の前記蓄電量が予め定められた監視範囲を下回ったときにヒートポンプ部２を停止させる処理を含む。ヒートポンプ部２が停止した場合、モーター駆動回路２０も停止し、モーター２１への給電も停止する。これにより、外部負荷１０３の消費電力が多いこと、または、光電池８の発電量が少ないことに起因してバッテリー５の前記蓄電量が少なくなった場合に、前記利用可能電力が、ヒートポンプ部２よりも優先して外部負荷１０３へ供給される。

【0076】

さらに、前記ヒートポンプ作動制御は、ヒートポンプ部２が停止している状況下でバッテリー５の前記蓄電量が前記監視範囲を上回ったときにヒートポンプ部２の停止を解除する処理を含む。これにより、外部負荷１０３の消費電力が少ないこと、または、光電池８の発電量が多いことに起因してバッテリー５の前記蓄電量が多くなった場合に、前記利用可能電力を外部負荷１０３およびヒートポンプ部２の両方に利用することが可能となる。

【0077】

また、主制御装置６は、接続切替回路７が前記連系状態および前記連系解除状態のいずれであるかに関わらず、バッテリー５の前記蓄電量に応じた前記エンジン作動制御を実行する。

【0078】

従って、光電池８および発電機３２により生成される電力が外部負荷１０３を含む前記電気負荷の消費電力に対して大きい場合には、バッテリー５の前記蓄電量が前記基準範囲を上回ってから前記基準範囲を下回るまで、バッテリー５が発電機３２の代わりに外部負荷１０３へ電力を供給する。これにより、エンジン３１の燃料消費が抑制される。

【0079】

ヒートポンプ装置１Ａが採用される場合、ヒートポンプ装置１が採用される場合よりも自由度の高い運用が可能になる。

【0080】

また、外部負荷接続回路４４は、接続切替回路７が前記連系状態である状況下で商用電源１０１の電力を前記利用可能電力として主導電部２ｘへ出力することが可能である。従って、外部負荷接続回路４４は、商用電源１０１のＡＣ電力をモーター駆動回路２０へ供給可能なＤＣ電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバーターを含む。

【0081】

例えば、外部負荷接続回路４４は、接続切替回路７が前記連系状態である状況下で商用電源１０１の電力以外の前記利用可能電力がヒートポンプ部２の消費電力を下回る場合に、商用電源１０１の電力を前記利用可能電力として主導電部２ｘへ出力する。この場合、外部負荷接続回路４４は、商用電源１０１の電力を含む前記利用可能電力がヒートポンプ部２の消費電力とバランスするように商用電源１０１の電力を主導電部２ｘへ出力する。

【0082】

［第３実施形態］
次に、図４を参照しつつ、第３実施形態に係るヒートポンプ装置１Ｂについて説明する。ヒートポンプ装置１Ｂは、ヒートポンプ装置１Ａに、ＥＶ（Electric Vehicle）接続回路４５が追加された構成を備える。ＥＶ接続回路４５は、電力調整回路４の一部を成す。

【0083】

ＥＶ接続回路４５は、電気自動車８０が内蔵する駆動バッテリー８０ａと電気的に接続されるインターフェイス回路である。駆動バッテリー８０ａは、電気自動車８０の走行モーターへ電力を供給する。

【0084】

電気自動車８０は、駆動バッテリー８０ａを制御するＥＶバッテリー制御回路８０ｂを備える。ＥＶ接続回路４５は、ＥＶバッテリー制御回路８０ｂを介して駆動バッテリー８０ａと接続される。

【0085】

ＥＶ接続回路４５は、駆動バッテリー８０ａから供給される電力を前記利用可能電力として主導電部２ｘへ出力する。この場合、ＥＶバッテリー制御回路８０ｂは、駆動バッテリー８０ａに蓄積された電気を放電させるＥＶ放電制御を実行する。

【0086】

なお、電気自動車８０の駆動バッテリー８０ａは外部電源の一例である。ＥＶ接続回路４５は、前記外部電源と電気的に接続可能な外部電源接続部の一例である。

【0087】

ＥＶ接続回路４５は、ＥＶバッテリー制御回路８０ｂの出力電圧をモーター駆動回路２０の入力電圧へ変換するＤＣ／ＤＣコンバーターを含む。ＥＶ接続回路４５は、ＥＶバッテリー制御回路８０ｂから駆動バッテリー８０ａの蓄電量の情報を取得する。

【0088】

ＥＶ接続回路４５は、駆動バッテリー８０ａの蓄電量が予め設定された下限量を上回り、かつ、バッテリー制御回路４２が前記充電制御を実行していない場合に前記ＥＶ放電制御を実行し、そうでない場合に前記ＥＶ放電制御を停止する。

【0089】

例えば、ＥＶ接続回路４５は、前記ＥＶ放電制御として、以下に示される第１ＥＶ放電制御または第２ＥＶ放電制御を実行する。

【0090】

前記第１ＥＶ放電制御は、予め設定された定常電力を前記利用可能電力として駆動バッテリー８０ａから主導電部２ｘへ出力する処理である。

【0091】

前記第１ＥＶ放電制御が実行される場合に、主制御装置６が、光電池接続回路４３から光電池８の発電量の情報を取得し、光電池８の発電量に応じてＥＶ接続回路４５に出力させる前記定常電力を設定してもよい。この場合、主制御装置６は、光電池８の発電量が多い場合よりも少ない場合の方が大きな前記定常電力を設定する。

【0092】

前記第２ＥＶ放電制御は、バッテリー５の蓄電量が前記最低残量を下回る場合に、前記利用可能電力と主導電部２ｘに接続された前記電気負荷の消費電力とがバランスするように駆動バッテリー８０ａに蓄積された電気を放電させ、そうでない場合に、駆動バッテリー８０ａを放電させない処理である。

【0093】

ヒートポンプ装置１Ｂが採用される場合、ヒートポンプ装置１，１Ａが採用される場合よりも自由度の高い運用が可能になる。

【0094】

[応用例]
ヒートポンプ装置１Ａまたはヒートポンプ装置１Ｂが、図３または図４に示される構成から光電池接続回路４３または外部負荷接続回路４４が除かれた構成を備えていてもよい。なお、外部負荷接続回路４４が構成から除かれる場合、接続切替回路７も一緒に除かれる。

【符号の説明】

【0095】

１，１Ａ，１Ｂ：ヒートポンプ装置
２ ：ヒートポンプ
２ｘ ：主導電部
３ ：エンジン駆動発電機
４ ：電力調整回路
５ ：バッテリー
６ ：主制御装置
７ ：接続切替回路
８ ：光電池
２０ ：モーター駆動回路
２１ ：モーター
２２ ：コンプレッサー
２３ ：四方弁
２４ ：室外熱交換器（第２熱交換器）
２５ ：室内熱交換器（第１熱交換器）
２６ ：減圧部
２６ａ ：主膨張弁
２６ｂ ：レシーバー
２７ ：バッテリー冷却装置
２８ ：エンジン冷却装置
３１ ：エンジン
３２ ：発電機
４１ ：ＡＣ／ＤＣコンバーター
４２ ：バッテリー制御回路
４３ ：光電池接続回路
４４ ：外部負荷接続回路
４５ ：ＥＶ接続回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】