JPH0234453Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンの駆動排熱を水等の熱媒へ
の蓄熱に利用する内燃機関駆動蓄熱システムに関
する。

従来、エンジンによつて被駆動機器、例えばヒ
ートポンプのコンプレツサを駆動させる、いわゆ
るエンジンヒートポンプが知られているが、この
ものは、エンジンを利用していることから騒音対
策が必要である。

そこで、エンジンの騒音対策とともに、エンジ
ンの駆動排熱や排気熱等を有効利用する目的か
ら、内部に水等の熱媒を満たした密閉蓄熱槽内に
エンジンを浸漬し、これによりエンジンの騒音を
解決するとともに、エンジンからの排熱等を熱媒
に蓄熱して暖房や給湯等に利用する蓄熱システム
が考えられた。

しかしながら、このような蓄熱システムの場
合、エンジンの駆動排熱や排気熱等によつて加熱
された熱媒の蒸気が密閉蓄熱槽内に充満し、その
蒸気雰囲気内の湿気によつてエンジンの補機、例
えばスタータ等の電装品の耐久性が低下する問題
がある。そこで、これらの電装品に防湿処理を施
せば、湿気による影響を防ぐことができる反面、
高価になる欠点がある。

本考案の目的は、蓄熱効率および防音効果を維
持しつつ、エンジンの補機が湿気の影響を受るこ
とのない内燃機関駆動蓄熱システムを提供するこ
とにある。

そのため、本考案では、内部に水等の熱媒を満
たした蓄熱槽の内部に内燃機関を設置し、この内
燃機関の駆動排熱を前記熱媒への蓄熱に利用する
システムにおいて、前記蓄熱槽を缶体と蓋体とに
分割構成し、これら缶体と蓋体との間に全周にわ
たつて介装されて前記蓄熱槽内を上下に隔離する
仕切体を設け、この仕切体の下面側に前記内燃機
関を支持させるとともに、前記仕切体の上面側に
前記蓋体で略閉鎖されて前記熱媒と隔離された水
分隔離室を形成し、この水分隔離室内に前記内燃
機関の補機を収納することにより、内燃機関の補
機を蓄熱槽の蒸気雰囲気内から隔離し、湿気の影
響を防止する。さらに、外部に対して略閉鎖され
る水分隔離室内に格納することで補機の動作騒音
等を遮断できるようにするとともに、内燃機関を
蓄熱槽内部に保持される仕切体に支持させること
により、内燃機関を蓄熱槽本体に直接取付ける場
合に比べて防振性および防音性を向上できるよう
にする。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図および第２図は本考案の第１の実施例を
示している。第１図において、蓄熱槽１は、内部
に水等の熱媒を満たしかつ壁面に断熱材（図示せ
ず）を有する円筒形状の缶体２と、この缶体２の
上端開口に着脱自在に被嵌される蓋体３とから構
成されている。

前記缶体２の上部周壁は、外方へ向つて水平面
４状に折曲された後、更に上方へ向つて垂直面５
状に折曲されている。水平面４の全周には、前記
蓋体３との間に中空リング状の吸振材６を介して
前記蓄熱槽１内を上下に隔離する仕切体７が載置
されている。これにより、仕切体７の上方には、
缶体２の下方の熱媒収納部と隔離された水分隔離
室１７が形成されている。前記吸振材６は、弾性
ゴム製の中空管をリング状とした形態、例えば自
転車のチユーブ状の形態で、内部に注入されたエ
アーによつて仕切体７に作用する振動を吸収して
いる。また、仕切体７は、第２図に示す如く、前
記吸振材６上に沿つて載置される中空角筒状の支
持リング８と、この支持リング８の下面内周縁に
弾性ゴム等からなるシール材９を介して接合され
かつ複数本のボルト１０で連結されたマウンテイ
ングプート１１とから構成されている。支持リン
グ８には、その内部にウレタン等の発泡体１８が
充填されているとともに、周壁部に内周壁および
外周壁を貫通する２つの貫通孔１２Ａ，１２Ｂと
複数の連通孔１２Ｃとがそれぞれ形成されてい
る。また、マウンテイングプレート１１は、全体
が前記熱媒の液面上に浮上する浮船状に形成さ
れ、かつ底面に全体が熱媒中に浸漬された内燃機
関としてのエンジン１３を、上面つまり前記水分
隔離室１７内にそのエンジン１３によつて駆動さ
れるヒートポンプ３０のコンプレツサ１４、オイ
ルフイルタ１５およびエンジン１３の補機１６主
としてスタータ等の電装品を備えている。従つ
て、エンジン１３やコンプレツサ１４等の荷重に
よつて吸振材６に働く負荷は、マウンテイングプ
レート１１に生じる浮力によつて軽減されてい
る。

前記エンジン１３には、その吸気側に一端が前
記マウンテイングプレート１１を通つて蓋体３と
仕切体７とで形成された水分隔離室１７内へ突出
した吸気管２２の他端が接続されているととも
に、排気側に一端が前記支持リング８の貫通孔１
２Ｂを通つて蓄熱槽１の外部へ突出しかつ途中が
熱媒中に浸漬された排気管２４の他端が接続され
ている。前記吸気管２２の一端は、エアクリーナ
２２Ａおよび前記支持リング７の貫通孔１２Ａに
挿通された吸入管２８を介して蓄熱槽１の外部へ
導出されている。また、排気管２４の途中には、
エンジン１３からの排気熱を蓄熱槽１内の熱媒中
へ放出させる排気ガス熱交換器２５およびドレン
パイプ２６を缶体２の外部へ導出したドレンポツ
ト２７がそれぞれ設けられている。これにより、
エンジン１３が駆動すると、エンジン１３から発
生する排熱は直接熱媒に吸収され、かつ同時に発
生する高温度の排ガスは熱媒中の排気ガス熱交換
器２５、ドレンポツト２７、排気管２４を通る間
に熱媒に吸熱され低温となつて外部へ排出され
る。

また、前記コンプレツサ１４によるヒートポン
プ３０は、コンプレツサ１４によつて圧縮された
冷媒が、蓄熱槽１の下層つまりエンジン１３より
下方に設置された熱交換器３１において液化され
た後、膨張弁３２を経て外部蒸発器３３へ入りそ
こで気化膨張された後、コンプレツサ１４へ戻る
サイクルにて構成されている。外部蒸発器３３の
外部熱源は、空気でも井戸水でもよいが、更に住
宅の負荷側で冷房の必要があれば、適当なフアン
コイルユニツト（図示せず）に水を循環させ、戻
り管３４に接続すればよい。なお、コンプレツサ
１４の冷媒配管および補機１６の配線類の全て
は、支持リング８の連通孔１２Ｃを通じて外部と
接続されている。

一方、前記蓋体３の下部周壁は、前記支持リン
グ８上に載るように外方へ向つて水平面４１状に
折曲された後、更に下方へ向つて垂直面４２状に
折曲されている。水平面４１と垂直面４２との間
には、クツシヨン材４３が全周に沿つて介在され
ている。また、下部周壁を除く内周部には、吸音
材４４が貼着されている。

次に、本実施例の作用を説明する。いま、エン
ジン１３の駆動によりヒートポンプ３０を作動さ
せると、エンジン１３から発生した排熱は直接熱
媒に吸収され、かつ同時に発生した高温の排ガス
は排気ガス熱交換器２５，ドレンポツト２７，排
気管２４を通つて外部へ排出される間に熱媒に吸
熱される結果、蓄熱槽１の熱媒が昇温される。こ
の際、熱媒の昇温によつて仕切体７より下方の缶
体２内が蒸気によつて充満されるが、水分隔離室
１７はその蒸気雰囲気から隔離されているため、
コンプレツサ１４や補機１６は蒸気雰囲気の湿気
から保護されている。

一方、コンプレツサ１４によつて圧縮され、高
圧化された冷媒は、エンジン１３の下部に浸漬さ
れている熱交換器３１で液化される際、その周囲
の熱媒に凝縮熱を与えて昇温させた後、膨張弁３
２を経て外部蒸発器３３において外部から熱を奪
つて気化膨張し、更びコンプレツサ１４へ戻る。
これにより、空気や井戸水等を外部熱源とするヒ
ートポンプ３０によつて蓄熱槽１の熱媒が昇温さ
れる。

この場合、缶体２内の水域を高温層、低温層と
いうように分けなくても、図のような配置つまり
熱媒中の上部にエンジン１３を、下部にヒートポ
ンプ３０の熱交換器３１を配置すれば、自然対流
による温度成層が得られる。ちなみに、本実施例
の構成であれば、エンジン１３から上方の層では
約50℃以上の温水が、下方の層では上限50℃程度
の温水が形成される。

そこで、これを暖房に利用する場合には、図示
例のように循環ポンプ５１を用いて、缶体２内の
温水をフアンコイルユニツト（図示せず）を通し
て戻り管５２から缶体２内へ循環させればよい
が、この際缶体２の上部壁に高温域供給管５３
を、中央部壁に低温域供給管５４をそれぞれ設
け、これらを切換バルブ５５によつて切換えるよ
うにすれば、効率的な暖房を行うことができる。
即ち、暖房の立上りで高熱量が必要な時には高温
域供給管５３から高温水を送つて急速暖房を行
い、定常状態に達した時点で切換バルブ５５を切
換えて低温域供給管５４から低温水を送れば、経
済的な暖房運転が実施できる。従つて、省エネル
ギーにもつながる。

また、給湯を実施したい場合には、缶体２内の
温水を直接給湯してもよいが、例えば図示例のよ
うに給湯コイル５６，５７を利用すれば、清浄な
給湯水が得られる。この際、出湯温度レベルの設
定は、給湯コイル５６，５７の伝熱面積の調整に
よつて決めればよい。

従つて、本実施例によれば、缶体２内に満たさ
れた水等の熱媒中の上部にヒートポンプ３０を駆
動させるためのエンジン１３を、下部にヒートポ
ンプ３０の熱交換器３１をそれぞれ浸漬させたの
で、エンジン１３の駆動によつてヒートポンプ３
０を作動させれば、例えば熱交換用循環ポンプ等
を使用しなくても、エンジン１３が位置する熱媒
中の上方が高温層、熱交換器３１が位置する下方
が低温層となる温度成層が形成されるので、小型
でかつヒートポンプ３０のCOP（成績係数）を高
く維持したまま温水を効率的に製造することがで
きる。このことはまた、エンジン１３が高温度の
温水中に浸漬されているため、コールドスタート
やそれに伴う種々のトラブルの発生がない利点が
ある。

この場合、エンジン１３の本体からの発熱は直
接熱媒に吸収され、かつ同時に発生する高温度の
排ガスは排気ガス熱交換器２５を通つて外部へ排
出される間に熱媒に吸熱される結果、エンジン１
３からの全ての排熱を有効利用して高温度の温水
を得ることができ、従つて燃料経費を節減でき
る。ちなみに、本実施例の構成を採れば、エンジ
ン１３より上方では約50℃以上の温水を、下方で
は上限50℃程度の温水を得ることができる。しか
も、これらの高温層および低温層は自然対流によ
つて形成されるので、例えば仕切板等によつて高
温層と低温層とを区画する必要がない。むしろ、
運転条件、例えば外気温度条件等によつてエンジ
ン１３と熱交換器３１との放熱量が定まり、その
比率に応じて高温層と低温層とが形成されるの
で、細かな制御を行なわないでよい上、タンクを
二層としなくてもよいのでコストダウンできる利
点がある。

これにより、蓄熱槽１内に形成された温度差の
異なる温水を利用すれば、暖房や給湯のほか、他
の多くの目的に使用することができる。この際、
暖房を実施する場合には、熱媒の温度成層に応じ
て高温域供給管５３と低温域供給管５４とを設
け、これらを切換バルブ５５で切換えれば、効率
的な暖房運転を行える。

また、蓄熱槽１を缶体２と蓋体３とから構成
し、缶体２と蓋体３との間に、エンジン１３を支
持しかつ蓄熱槽１内を上下に隔離する仕切体７を
設け、この仕切体７と蓋体３とによつて形成され
る水分隔離室１７内にコンプレツサ１４やエンジ
ン１３の補機１６を収納したので、補機１６等を
蒸気雰囲気内から隔離し、その蒸気雰囲気内の湿
気から防ぐことができる。しかも、エンジン１３
等の荷重により仕切体７が缶体２の内外を確実に
区画することになるので、缶体２内の水の蒸発に
よる減量を防ぐことができる。

また、仕切体７を支持リング８とこの支持リン
グ８にシール材９を介して接合されたマウンテイ
ングプレート１１とから構成し、その支持リング
８を中空リング状の吸振材６を介して缶体２の全
周で支持するようにしたので、鉛直方向に働く荷
重は缶体２の全周において等分布荷重となり集中
することがないから吸振材６のばね定数を小さく
でき、その結果熱媒やエンジンおよびコンプレツ
サ等の騒音の漏洩を防ぐシール効果だけでなく、
缶体２への二次振動をも確実に防止することがで
きる。また、エンジン１３によつて起動時に発生
する水平面上のねじりも吸振材６の全周で受ける
ため、その摩擦力で充分対処できる。従つて、支
持リング８をボルト等で缶体２に固定する必要も
ない。しかも、エンジン１３およびコンプレツサ
１４を備えたマウンテイングプレート１１を浮船
形状としたので、マウンテイングプレート１１に
生じる浮力によつて吸振材６に働く負荷を軽減さ
せることができる。またこのことは、熱媒を有す
る缶体２の静止系と、エンジン１３やコンプレツ
サ１４等を有する振動系とが、吸振材６を介して
缶体２の全周で隔離されるため、振動系の違いに
よる配管等の損傷がない。例えば、コンプレツサ
１４への冷媒配管等もエンジン１３の振動体と同
一系にあるため、冷媒リーク等の事故もなくな
る。

また、エンジン１３の吸気管２２および排気管
２４を支持リング８を通じて蓄熱槽１の外部へ導
出させたので、蓋体３を簡単に開放することがで
きる。そのため、内部機器のメンテナンス作業、
特にオイルフイルタ１５やエアクリーナ２２Ａの
点検や交換作業をも簡単に行える。しかも、蓋体
３は、吸気管２２および排気管２４を保持する必
要がないので、比較的剛性のない軽量な材料、例
えばフイルム状の材料でも製造でき、従つて安価
である。もつとも、剛性のある材料とすれば、蓋
体３の上面に他の機器例えば外部蒸発機器３３を
載置することができる利点がある。

更に、エンジン１３を缶体２の熱媒中へ浸漬さ
せ、エンジン１３からの騒音のうち缶体２の側方
および下方へ漏れるの騒音を遮断する一方、上方
へもれるエンジン騒音を仕切体７および蓋体３に
よつて、コンプレツサ１４のメカニカルノイズを
蓋体３および支持リング８によつてそれぞれ遮断
したので、これらの騒音を完全に遮断できる。し
かも、蓋体３には吸音材４４が貼着され、支持リ
ング８内には発泡体１８が充填されているので、
遮音効果だけでなく、断熱効果や補強効果をも期
待できる。

なお、上記実施例において、支持リング８の内
部に、例えば第３図に示す消音手段６１，６２を
構成すれば、エンジン１３の吸排気音を消音する
ことができる。これらの消音手段６１，６２は、
支持リング８の内部に仕切板６３によつて複数の
消音室６４，６５，６６を構成するとともに、こ
れらの消音室６４，６５，６６を絞り管６７，６
８により順次連通させ、吸気および排気をこれら
の消音室６４，６５，６６を通る間に絞りおよび
拡散の繰返しにより消音するようにしたものであ
る。従つて、消音手段６１，６２が支持リング内
に形成されているため、全体として小型にするこ
とができる。

第４図および第５図は本考案の第２の実施例を
示している。なお、同実施例の説明に当つて、第
１の実施例と同一構成要素については、同一符号
を付し、その説明を省略する。

第２の実施例では、支持リング８が断面略Ｌ字
状をなした中空リング状に形成され、この支持リ
ング８の頂部に蓋体３が被嵌されるように構成さ
れている。支持リング８には、エンジン１３の排
気管２４を外部へ導出するための貫通孔１２Ｂが
垂直に形成されているとともに、コンプレツサ１
４の冷媒配管および補機１６の配線を外部へ導出
するための連通孔１２Ｃが形成されている。一
方、蓋体３にはエアフイルタ４５を有するエアー
吸込口４６が形成され、このエアー吸込口４６を
通じてエンジン１３の吸気が行なわれるようにな
つている。この場合、エアー吸込口４６は、第６
図に示す如く、支持リング８に設けるようにして
もよい。

従つて、第２の実施例では、第１の実施例で述
べた効果のほか、全体を小型化できるとともに、
排気管２４を上方へ向つて導出させることができ
る。これにより、円周方向への突出部をなくすこ
とができ、平面への投影面積を缶体２の面積にで
きる。

なお、上述した各実施例において、エンジン１
３は缶体２の熱媒中に浸漬させなくてもよい。例
えば、エンジン１３の一部または排気管２４のみ
が熱媒中に浸漬されている場合等、要するにエン
ジン１３の排熱を熱媒への蓄熱に利用するもので
あれば、浸漬の態様を問題にするものではない。

また、吸振材６は、上記実施例で述べた弾性ゴ
ム性の中空管のほか、例えばエアサスペンシヨン
による低ばね定数と同等のばね定数が得られるも
のであれば、発泡スポンジ体等であつてもよい。

更に、上記各実施例では、仕切体７を支持リン
グ８とマウンテイングプレート１１とによつて構
成したが、これらは一体であつてもよい。しか
し、別体として支持リング８とマウンテイングプ
レート１１との間に弾性を有するシール材９を介
装することにより、シール材９がマウンテイング
プレート１１に伝わるエンジン１３の振動を遮断
し、蓄熱槽１からの振動騒音等を低減することが
できる。

以上の通り、本考案によれば、蓄熱効率および
防音効果を維持しつつ、内燃機関の補機が湿気に
よる影響を受けることのない内燃機関駆動蓄熱シ
ステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例を示す断面図、
第２図はその仕切体を示す斜視図、第３図はその
仕切体の変形例を示す斜視図、第４図は本考案の
第２の実施例を示す断面図、第５図はその仕切体
を示す斜視図、第６図はその仕切体の変形例の一
部を示す断面図である。 １……蓄熱槽、２……缶体、３……蓋体、７…
…仕切体、８……支持リング、９……シール材、
１１……マウンテイングプレート、１３……内燃
機関としてのエンジン、１６……補機、１７……
水分隔離室、１８……発泡体、２２……吸気管、
２４……排気管、６１，６２……消音手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 内部に水等の熱媒を満たした蓄熱槽の内部に
   内燃機関を設置し、この内燃機関の駆動排熱を
   前記熱媒への蓄熱に利用するシステムにおい
   て、前記蓄熱槽を缶体と蓋体とに分割構成し、
   これら缶体と蓋体との間に全周にわたつて介装
   されて前記蓄熱槽内を上下に隔離する仕切体を
   設け、この仕切体の下面側に前記内燃機関を支
   持させるとともに、前記仕切体の上面側に前記
   蓋体で略閉鎖されて前記熱媒と隔離された水分
   隔離室を形成し、この水分隔離室内に前記内燃
   機関の補機を収納したことを特徴とする内燃機
   関駆動蓄熱システム。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記仕切体は前記缶体と蓋体との間に全周にわた
   つて介装された支持リングと、この支持リング
   の内周部分にシール材を介して全周を接合され
   たマウンテイングプレートとを備えて構成さ
   れ、前記内燃機関はマウンテイングプレートの
   下面側に支持されていることを特徴とする内燃
   機関駆動蓄熱システム。 (3) 実用新案登録請求の範囲第２項において、前
   記支持リングには、前記内燃機関の給気管およ
   び排気管の少なくとも一方が貫通されて外部へ
   導出されていることを特徴とする内燃機関駆動
   蓄熱システム。 (4) 実用新案登録請求の範囲第３項において、前
   記蓋体の内面に吸音材を貼着するとともに、前
   記支持リングの内部に発泡体を充填したことを
   特徴とする内燃機関駆動蓄熱システム。 (5) 実用新案登録請求の範囲第３項または第４項
   において、前記支持リングの内部に、前記内燃
   機関の給気および排気の少なくとも一方の音を
   消音する消音手段を構成したことを特徴とする
   内燃機関駆動蓄熱システム。