JPH02178573A

JPH02178573A - エンジン駆動式冷暖房システム

Info

Publication number: JPH02178573A
Application number: JP63333558A
Authority: JP
Inventors: Hajime Onoda; 元小野田; Teruo Onoda; 小野田　晃夫
Original assignee: Kimmon Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kimmon Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-07-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、例えば天然ガス、ＬＰガスをエネルギー源
としたエンジン駆動式冷暖房システムに関する。

（従来の技術）石油代替エネルギーとして天然ガス、ＬＰガスを利用し
た暖房・給湯システムが普及している。

この暖房・給湯システムは、ガスを燃料とする水冷式ガ
スエンジンによってコンプレッサを駆動し、このコンプ
レッサから吐出する冷媒をコンデンサ、減圧器およびエ
バポレータの順に循環させる冷凍サイクルを構成し、前
記コンデンサによる凝縮熱を利用して循環水を温水化し
、この温水によって室内等の暖房を行なうときもに、前
記ガスエンジンの冷却熱および排ガス回収熱からなる廃
熱を利用して貯湯タンク内の水を加熱して給湯できるよ
うになっている。

第３図は、従来のエンジン駆動式暖房システムを示すも
ので、］は水冷式のガスエンジンであり、天然ガスまた
はＬＰガスを燃料としている。このガスエンジン１の駆
動軸２はカップリング３を介して冷媒圧縮用のコンプレ
ッサ４の回軸軸５に連結され、ガスエンジン１によって
コンプレッサ４が駆動されるようになっている。このコ
ンプレッサ４の吐出口４ａは冷媒配管６を介してコンデ
ンサ７に接続され、このコンデンサ７は冷媒配管６によ
ってドライヤ８、減圧器としての膨張弁９を介してエバ
ポレータ１０に接続されている。さらに、このエバポレ
ータ１０は冷媒配管６によってアキュームレータ１１を
介して前記コンプレッサ４の吸込１］４ｂに接続され、
冷凍サイクル１２を構成している。

前記コンデンサ７には温水循環回路１３か接続され、こ
の温水循環回路］３には室内ユニット１４およびポンプ
Ｐが設けられ、コンデンサ７の凝縮熱によって循環水を
温水化するようになっている。また、前記エバポレータ
１０には循環水によってエバポレータ１０を流通する冷
媒を加熱するために地下水循環配管１５が接続され、こ
の地下水循環配管１５は井戸１６に接続されている。

また、前記ガスエンジン１にはこれを冷却するための冷
却水路１９が設けられ、この冷却水路１９は廃熱回収器
２０と連通しており、また排気管２１には排ガス回収器
２２が設けられている。

そして、廃熱回収器２０と排ガス回収器２２とからなる
廃熱熱交換器２３は温水配管２４と接続され、この温水
配管２４はたとえば貯湯タンク２５等に接続されている
。

このように構成されたガスエンジン駆動式暖房システム
によれば、ガスエンジン１によってコンプレッサ４が駆
動される。このコンプレッサ４の駆動によって吐出口４
ａから吐出された高温高圧のガス冷媒は冷媒配管６を介
してコンデンサ７に導かれ、ここで凝縮液化される。こ
のとき、コンデンサ７を流通する循環水は温水化され、
温水は室内ユニット１４に供給される。つまり、コンデ
ンサ７の凝縮熱によって室内暖房用温水として使用でき
る。コンデンサ７によって凝縮されて液化された冷媒、
つまり液冷媒は膨張弁９によって減圧されたのち、エバ
ポレータ１０に導かれ、ここで蒸発して再びガス冷媒と
なって前記コンプレッサ４の吸込口４ｂに戻る。このと
き、前記エバポレータ１０には地下水循環配管１５を介
して１５°Ｃ前後の地下水が導かれているため、地下水
によってエバポレータ１０を流通する冷媒が加熱される
。

さらに、前記ガスエンジン１の駆動によって発生する冷
却熱および排ガス回収熱は廃熱回収器２０と排ガス回収
器２２とからなる廃熱熱交換器２３によって水と熱交換
されて温水となり、温水は温水配管２４を介してたとえ
ば貯湯タンク２５等に貯湯される。

（発明が解決しようとする課題）ところが、前述したように、暖房運転時にエバポレータ
に地下水を汲み上げて供給し、エバポレータを加熱する
方式は、地下水を汲み上げるための井戸が必要となるが
、井戸を掘っても水源に当たらなければ地下水を汲み上
げることはできず、また、最近では地盤沈下の問題があ
り、井戸を掘るには規制があり、特に都心においては井
戸を掘ることが禁止されている。したがって、従来のも
のは、地下水によってエバポレータを加熱するにしても
地域的制約がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、暖房効率が高く、寒冷地において
も充分な暖房が可能となるとともに、地域に制約を受け
ることなく、地熱を利用でき、さらに蓄熱液を利用して
冷房運転も可能なエンジン駆動式冷暖房システムを提供
することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用）この発明は前記
目的を達成するために、駆動エンジンによって駆動され
るコンプレッサを備えた冷凍サイクルを構成し、コンデ
ンサを温水循環回路を介して室内ユニットに接続し、ま
た駆動エンジンの冷却熱および排ガス回収熱からなる廃
熱と循環水とを熱交換する廃熱熱交換器を設ける一方、
地中に蓄熱液を収容した蓄熱タンクを設け、この蓄熱タ
ンク内に前記廃熱熱交換器と廃熱回収配管を介して連通
し、暖房運転時に廃熱によって蓄熱液を加熱する第１の
熱交換器、前記エバポレータと第１の蓄熱利用配管を介
して連通し、暖房運転時に蓄熱液によって前記エバポレ
ータを加熱し、冷房運転時に前記蓄熱タンク内の蓄熱液
を冷却する第２の熱交換器および前記室内ユニ・ットと
第２の蓄熱利用配管を介して連通し、冷房運転時に室内
ユニットを冷却する第３の熱交換器を設け、さらに、前
記コンデンサにクーリングタワー等を有する冷却水循環
回路を接続する。

そして、暖房運転時には駆動エンジンの廃熱等を利用し
て蓄熱液を加熱し、冷房運転時には冷凍サイクルによっ
て蓄熱液を冷却し、冷暖房を可能にし、さらに蓄熱液の
温度を地熱によって保温することができるようにしたこ
とにある。

（実施例）以下、この発明の一実施例を第１図および第２図に基づ
いて説明するが、第３図に示す従来と同一構成部分は同
一符号を付して説明を省略する。

第１図において、符号２６は地中Ｇに埋設された蓄熱タ
ンクである。この蓄熱タンク２５はコンクリートもしく
はＦＲＰからなり、上部に開口部２７を有している。こ
の蓄熱タンク２６の内部には不凍液、油もしくは水等の
液体からなる蓄熱液２８が収容され、これは地熱によっ
て保温されている。蓄熱タンク２６の開口部２７は蓋体
２９によって密閉されており、雨水等の侵入を防止して
いる同時に外気と遮断している。また、前記蓄熱タンク
２６の内部には熱伝導率の高い材料、たとえば銅パイプ
でコイル状に形成した第１の熱交換器３０、第２の熱交
換器３１、第３の熱交換器３２および第４の熱交換器３
３が前記蓄熱液２８に浸漬した状態に設けられている。

そして、前記第１の熱交換器３０は温水配管２４を介し
て廃熱熱交換器２３と接続されているとともに、この温
水配管２４の途中にはストレージタンク３４が設けられ
ている。このストレージタンク３４は温水を貯留するよ
うになっており、このストレージタンク３４の内部には
熱交換コイル３４ａが設けられ、この熱交換コイル３４
ａは必要に応じて湿水を給水できる水道栓３５と連通し
ている。また、前記第２の熱交換器３１は第１の蓄熱利
用配管３６を介してエバポレータ１０に接続されている
。

すなイつち、暖房運転時には蓄熱タンク２６内の蓄熱液
２８は第１の熱交換器３０、つまりガスエンジン１の廃
熱利用によって温水化された温水を蓄熱タンク２６の内
部の第１の熱交換器３０に導き、ここで放熱することに
よって蓄熱液２８を加熱するようになっている。なお、
冷房運転時にはエバポレータ１０によって循環水を冷却
し、冷却水によって蓄熱タンク２６内の蓄熱液２８を冷
却するようになっている。したがって、暖房運転時には
第２の熱交換器３１を流通する水は蓄熱液２８によって
加熱されて温水となり、この温水はエバポレータ１０に
導かれ、ここで放熱することによりエバポレータ１０を
流通する冷媒を加熱し、冷房運転時にはエバポレータＩ
Ｑによって冷却水を作り、蓄熱液２８を冷却する。さら
に、前記第３の熱交換器３２は第２の蓄熱利用配管３７
を介して室内ユニット１４と接続され、冷房運転時には
蓄熱液２８によって冷却された循環水を室内ユニット１
４に導き、ここで室内空気と熱交換するようになってい
る。さらに、前記第４の熱交換器３３は地中Ｇに深く埋
設された地熱採熱管３８と連通しており、気体または液
体をポンプＰによって循環する採熱配管３つによって、
蓄熱タンク２６内の蓄熱液２８を地熱によって加温また
は冷却するようになっている。さらに前記蓄熱タンク２
６の内部には温度センサ４０が設けられ、蓄熱液２８の
温度を検出し、この検出信号を制御盤４１に入力し、こ
の制御盤４１によって温水配管２４および採熱配管３９
の途中に設けられたポンプＰを制御して蓄熱液２８の温
度をほぼ一定に保っている。

さらに、前記コンデンサ７と接続する温水循環回路１３
にはバルブ４２を介して冷却水循環回路４３が接続され
、この回路４３の途中にはクーリングタワー等４４が設
けられている。そして、冷房運転時にはコンデンサ７を
クーリングタワー等４４で冷却された冷却水で冷却して
冷房効率をアップさせている。

つぎに、エンジン駆動式冷暖房システムの作用について
説明する。まず、暖房運転時は第１図に矢印で示すよう
に、ガスエンジン１によってコンプレッサ４が駆動され
る。このコンプレッサ４の駆動によって吐出口４ａから
吐出された高温高圧のガス冷媒は冷媒配管６を介してコ
ンデンサ７に導かれ、ここで凝縮液化される。このとき
、コンデンサ７を流通する循環水は温水化され、温水は
室内ユニット１４に供給される。つまり、コンデンサ７
の凝縮熱によって室内暖房用温水として、また給湯用温
水として使用できる。コンデンサ７によって凝縮されて
液化された冷媒、つまり液冷媒は膨張弁９によって減圧
されたのち、エバポレータ１０に導かれ、ここで蒸発し
て再びガス冷媒となって前記コンプレッサ４の吸込口４
ｂに戻る。

このとき、前記エバポレータ１０には蓄熱タンク２６の
内部の蓄熱液２８と熱交換された温水が、第１の蓄熱利
用配管３６を介して導かれているため、温水によってエ
バポレータ１０を流通する冷媒が加熱される。さらに、
前記ガスエンジン１の駆動によって発生する冷却熱およ
び排ガス回収熱は廃熱回収器２０と排ガス回収器２２と
からなる廃熱熱交換器２３によって水と熱交換されて温
水となり、温水は温水配管２４を介して蓄熱タンク２６
の内部の第１の熱交換器３０に導かれる。したがって、
ガスエンジン１の廃熱利用によって加熱された温水は蓄
熱タンク２６の内部の蓄熱液２８を加熱して蓄熱液２８
をほぼ一定の温度に保つ。しかも、この蓄熱タンク２６
は地中Ｇに埋設されているとともに、地熱採熱管３８に
よって地熱を採熱し、この地熱によって蓄熱液２８を保
温することができる。

また、冷房運転時は第２図に矢印で示すように、ガスエ
ンジン１によってコンプレッサ４が駆動される。このコ
ンプレッサ４の駆動によって吐出口４ａから吐出された
高温高圧のガス冷媒は冷媒配管６を介してコンデンサ７
に導かれ、ここで冷却水によって冷却されて凝縮液化さ
れる。コンデンサ７によって凝縮されて液化された冷媒
、つまり液冷媒は膨張弁９によって減圧されたのち、エ
バポレータ１０に導かれ、ここで蒸発し、第１の蓄熱利
用配管３６を介して循環する循環水は冷却水となり、第
２の熱交換器３１に導かれる。したがって、蓄熱液２８
は冷却され、この冷却された蓄熱液２８によって第３の
熱交換器３２内を循環する冷却水は冷却される。そして
、この冷却水は第２の蓄熱利用配管３７を介して室内ユ
ニット１４に導かれ、この冷却水と室内空気とが熱交換
されて冷房される。また、冷房運転時においても、ガス
エンジン１から発生する冷却熱および排ガス回収熱によ
ってストレージタンク３４の内部の水を温水化し、必要
に応じて給湯できる。

なお、前記一実施例においては、駆動エンジンとしてガ
スエンジンを使用したが、ディーゼルエンジンやスター
リングエンジンでもよく、駆動エンジンに限定されるも
のではない。また、エンジンの廃熱を利用した廃熱熱交
換器は蓄熱液を加熱することのみに限定されず、給湯シ
ステムと接続してもよく、暖房用温水の補助加熱源とし
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、暖房運転時に
はエバポレータに地中に埋設した蓄熱タンク内の蓄熱液
によって加熱された温水を導くことによって、暖房効率
が高く、寒冷地においても充分な暖房が可能となる。ま
た、従来のように地下水を利用する必要がなく、地熱に
よって蓄熱液を保温でき、地域に制約を受けることない
という効果を奏する。また、エバポレータによって前記
蓄熱液を冷却することによって、その蓄熱液を利用して
冷房運転も可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の一実施例を示すエンジン駆動式冷暖
房システムの暖房時の構成図、第２図は同じく冷房時の
構成図、第３図は従来のエンジン駆動式暖房システムの
構成図である。１・・・ガスエンジン、４・・・コンプレッサ、６・・
・冷媒配管、７・・・コンデンサ、９・・・膨張弁、１
０・・・エバポレータ、１２・・・冷凍サイクル、１３
・・・温水循環回路、１４・・・室内ユニット、２３・
・・廃熱熱交換器、２６・・・蓄熱タンク、２８・・・
蓄熱液、３０・・・第１の熱交換器、３１・・・第２の
熱交換器、３２・・・第３の熱交換器、３３・・・第４
の熱交換器、３６．３７・・・蓄熱利用配管、４３・・
・冷却水循環回路、４４・・・クーリングタワー等。出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

駆動エンジンによって駆動されるコンプレッサ、このコ
ンプレッサから吐出された高温高圧のガス冷媒を凝縮液
化するコンデンサ、液冷媒を減圧する減圧器および液冷
媒を蒸発するエバポレータをこの順序で冷媒配管によっ
て接続して冷凍サイクルを構成し、前記コンデンサを温
水循環回路を介して室内ユニットと接続するとともに、
前記駆動エンジンに、その冷却熱および排ガス回収熱か
らなる廃熱と循環水とを熱交換する廃熱熱交換器を設け
たエンジン駆動式暖房システムにおいて、地中に蓄熱液
を収容した蓄熱タンクを設け、この蓄熱タンク内に前記
廃熱熱交換器と廃熱回収配管を介して連通し、暖房運転
時に廃熱によって蓄熱液を加熱する第１の熱交換器、前
記エバポレータと第１の蓄熱利用配管を介して連通し、
暖房運転時に蓄熱液によって前記エバポレータを加熱し
、冷房運転時に前記蓄熱タンク内の蓄熱液を冷却する第
２の熱交換器および前記室内ユニットと第２の蓄熱利用
配管を介して連通し、冷房運転時に室内ユニットを冷却
する第３の熱交換器を設け、さらに、前記コンデンサに
クーリングタワー等を有する冷却水循環回路を接続した
ことを特徴とするエンジン駆動式冷暖房システム。