JPH0447571Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、外気温度が０℃以下に低下し、蒸発
温度が０℃以下になる地域においての使用に適す
る外気熱源式ヒートポンプ装置に関する。

（従来の技術） 従来の外気熱源式ヒートポンプは、外気温度が
０℃以下になると、蒸発器に着霜して熱伝導率が
低下し充分な熱量が得られないため、外気温度が
低くかつ湿度の高い地域で使用するときは、蒸発
器の霜取りのために装置の運転を一旦中止し、温
湯を蒸発器にかけて霜を解かしたりする方法が採
られていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、従来の外気熱源式ヒートポンプ装置で
は、蒸発器に着霜した霜を除去するために運転が
中断されるため、ヒートポンプ能力が低下しかつ
手数も掛かる問題があつた。

また、上述のような問題点を解決するために、
エチレングリコールや、ブラインなどの不凍液を
蒸発器に噴きつけて着霜を防止する手段も知られ
ているが、蒸発器に付着した露滴によつて不凍液
が薄くなると、不凍液中の水分が蒸発器に結氷す
るため、熱源によつて不凍液を濃縮する必要があ
つた。

しかしながら、第１図に示す装置では、外気温
度が低くかつ乾燥している地方、例えば冬季の関
東地方などで使用するに適しているが、外気温度
が低くかつ湿度が高い裏日本の積雪地方、新潟県
地方などでの使用には適していない問題があつ
た。

本考案は、上述のような問題点に鑑みなされた
もので、エンジンで圧縮機を駆動し、このエンジ
ンの余熱によつて蒸発器の着霜をヒートポンプの
運転を中断することなく防止し、さらに、エンジ
ンの排気ガスによつて負荷側に送られる温水をさ
らに加熱して昇温させ、不凍液の加熱濃縮のため
に他の熱源を用いる必要がなく、外気温度が低く
かつ湿度が高い地域の使用に適している外気熱源
式ヒートポンプ装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案の外気熱源式ヒートポンプ装置は、エン
ジンで駆動される圧縮機と負荷側熱交換器となる
凝縮器と外気熱交換器となる蒸発器とよりなるヒ
ートポンプ装置において、前記エンジンの排気ガ
スが導入されて前記凝縮器から負荷側へ導出され
る温水と熱交換する排ガス熱交換器と、エンジン
のジヤケツトと熱交換した温不凍液が循環して噴
霧され水分を蒸発するとともに前記蒸発器と熱交
換して循環する冷不凍液と混合されこの冷不凍液
の濃縮と加温を行うヒーテイングタワーとよりな
り、前記ヒーテイングタワーは上端を開口させ周
面に外気吸入口を有し下底に不凍液溜を形成し、
このヒーテイングタワーの不凍液溜に濃度を検出
する液体濃度計を挿入し、この液体濃度計に、検
出した濃度に応じて前記ヒ−テイングタワ−に送
る温不凍液の送り量を自動調整する流量調整弁を
接続してなるものである。

（作用） 本考案の外気熱源式ヒートポンプ装置は、凝縮
器から負荷側へ導出される温水がエンジンの排気
ガスによつてさらに加熱される。また、ヒーテイ
ングタワーにおいては、エンジンのジヤケツトで
加温された不凍液が噴霧されて水分を蒸発すると
ともに、蒸発器を加温した冷不凍液と混合され、
不凍液の濃縮と加温が行われる。また、液体濃度
計によつて検出された濃度に応じて流量調整弁の
絞りが自動調整されて、ヒーテイングタワーへ送
られて、水分を蒸発する温不凍液の流量が調整さ
れて不凍液の濃度低下が防止される。

（実施例） 次に、本考案の一実施例の構成を第２図によつ
て説明する。

エンジン２で駆動される圧縮機１、吐出ガス管
３、負荷側熱交換器となる凝縮器４、液管５、膨
脹弁６、外気熱交換器となる蒸発器７および吸入
ガス管８によつてヒートポンプサイクルが構成さ
れている。また、前記凝縮器４と熱交換される負
荷側からの温水を循環させる復帰管９を前記エン
ジン２の排気ガス管１０が連通された排気ガス熱
交換器１１に接続し、この熱交換器１１で温水復
帰管９から流れる温水を熱交換して温水導出管１
２で負荷側へ導出している。前記蒸発器７はシエ
ルアンドチユーブ型で、この蒸発器７がヒーテイ
ングタワー１３の外部に設けられている。

また、前記ヒーテイングタワー１３は下部周面
に外気吸入口１４を形成し、上端開口に排気用フ
アン１５を設け、このフアン１５の下方にイリミ
ネータ１６を設け、このイリミネータ１６の下方
に温不凍液噴霧管３３、冷不凍液噴霧管３１を順
次挿入し、下底部に不凍液溜１８を形成してい
る。

このヒーテイングタワー１３の不凍液溜１８よ
り導出された不凍液送出管１９は途中に液ポンプ
２０を介して蒸発器７の熱交換器２９のチユープ
に連通され、この熱交換器２９より導出した冷不
凍液管３０がヒーテイングタワー１３内の冷不凍
液噴霧管３１に連通されている。さらに、蒸発器
７の手前で不凍液送出管１９から分岐された分岐
管２２の途中は不凍液加温用熱交換器３２に連通
され、この熱交換器３２から導出された温不凍液
返送管２１が、ヒーテイングタワー１３内の前記
不凍液噴霧管３１の上方に設けられた温不凍液噴
霧管３３に連通されている。

また、前記不凍液加熱用熱交換器３２には、エ
ンジン２のジヤケツト２３と連通して不凍液が循
環する温不凍液循環管３４の途中の熱交換部３５
が挿入されている。

さらに、前記温不凍液循環管３４の途中に外接
させた感温筒２５に分岐管２２の流量調整弁２６
が接続されてこの流量調整弁２６は温不凍液循環
管３４を循環する不凍液の温度によつて制御され
る。また、熱交換器３２と温不凍液噴霧管３３と
を結ぶ温不凍液返送管２１に設けた流量調整弁３
６をヒーテイングタワー１３の不凍液溜１８に挿
入した濃度計２７と接続するとともにこの流量調
整弁３６に不凍液溜１８から導出した調整液管３
７を連結し、不凍液濃度の調整のための不凍液を
短絡して循環し得るようになつている。

そして、圧縮機１、凝縮器４、蒸発器７とから
なるヒートポンプサイクルに冷媒を封入し、ま
た、ヒーテイングタワー１３の不凍液溜１８に
は、エチレングリコール、ブラインなどの不凍液
を収容する。

次にこの実施例の作用を説明する。

エンジン２の始動により圧縮機１が駆動される
と、圧縮機１からの熱ガスが吐出されて凝縮器４
へ送られ、負荷側からの温水復帰管９が加温され
る。さらに、凝縮器４から負荷側に導出された温
水は排気ガス熱交換器１１に導入される略450℃
のエンジン２の排気ガスと熱交換して凝縮温度よ
り高い高温水となつて温水導出管１２より負荷側
へ導出される。

また、凝縮器４で凝縮した冷媒液は液管５は膨
脹弁６を通過して蒸発器７に送られ、蒸発し再び
圧縮機１に吸入される。

そして、外気温度が０℃以上でかつ湿度も低い
場合は、温不凍液噴霧管３３からは噴霧せずに、
冷不凍液噴霧管３１からのみ不凍液を噴霧する。
この不凍液は外気吸入口１４から吸入した外気と
熱交換されて加温され、不凍液溜１８に溜つた不
凍液は液ポンプ２０によつてシエルアンドチユー
ブ型の蒸発器７に送り込み、熱交換器２９を通過
するとき冷媒と熱交換して冷媒を蒸発させ、不凍
液は再び冷不凍液噴霧管３１よりヒーテイングタ
ワー１３に噴霧されて循環する。

次に外気温度が０℃以下になつた場合は、ヒー
テイングタワー１３の内部で、冷不凍液噴霧管３
１から噴霧された冷不凍液は外気と熱交換すると
ともに外気中の水分も吸収して液溜１８に溜る。
また、温不凍液噴霧管３３からは、エンジン２の
ジヤケツト２３で加温された不凍液が循環する熱
交換器３２の熱交換部３５において熱交換した温
不凍液が噴霧され、水分を蒸発して液溜１８に溜
まり、冷不凍液と混合して冷不凍液を加温する。
加温された不凍液は液ポンプ２０で蒸発器７に送
られ、蒸発器７の冷媒の蒸発を促進させる。そし
て、再び冷不凍液噴霧管３１から噴霧される。ま
た、一部の液は分岐管２２に分岐され、エンジン
２のジヤケツト２３で加温された不凍液が熱交換
部３５で循環する熱交換器３２において加温され
て温不凍液噴霧管３３から再び噴霧される。ま
た、温不凍液噴霧管３３に送られる温不凍液の温
度の調整は分岐管２２の途中に設けた流量調整弁
２６と温不凍液循環管３４の途中に設けた感温筒
３６によつて行われる。すなわち、エンジン２の
ジヤケツト２３に戻る液の温度が低くなると、感
温筒３６が温度低下を検知して流量調整弁２６の
絞りを大きくして分岐管２２の流量を絞り、温度
が高くなつたときは逆に作用させる。

また、不凍液中の水分の調整は、不凍液溜１８
に挿入された濃度計２７によつて液の濃度を検知
し、濃度計２７に接続した流量調整弁３６の絞り
を調節し、不凍液溜１８から調整液管３７を介し
て温不凍液噴霧管３３へ送られる液量を調節し、
不凍液の濃度が低下した場合は、調整液管３７か
ら送られる液量を増加させる。

この構成では、外気温度が低くかつ湿度が高い
裏日本の積雪地方、新潟県地方などで使用するに
適している。

なお、その他の構成および作用は第１図に示す
構成と同様である。

さらに、他の実施例を第３図について説明す
る。

この実施例の構成は、第２図に示す実施例の構
成において、不凍液送出管１９の分岐管２２を直
接エンジン２のジヤケツト２３に連通させ、エン
ジン２のジヤケツト２３から温不凍液返送管２１
を導出し、この温不凍液返送管２１を温不凍液噴
霧管３３に連通させた構成である。そして、温不
凍液返送管２１に外接した感温筒２５を分岐管２
２の途中の流量調整弁２６に接続し温不凍液の温
度によつて絞りを自動調整するようになつてい
る。

なお、その他の構成及び作用は第２図に示す実
施例と同様である。

また、以上の実施例においては何れもエンジン
２の余熱、排熱としてエンジン２のジヤケツト２
３および排気ガスの熱を利用したが、他にもエン
ジン２の油冷却器とヒーテイングタワー１３の不
凍液溜１８で不凍液を循環させたり、或いはエン
ジン２を設置した室内の雰囲気をヒーテイングタ
ワー１３の外気吸入口１４に導入して外気を加温
することもできる。

（考案の効果） 本考案によれば、凝縮器から負荷側へ導出され
る温水がエンジンの排気ガスと熱交換する排ガス
熱交換器で加熱されるから、凝縮器で加温された
温水が高温のエンジン排気ガスでさらに加温され
て送り出されるため負荷側へ高い温度の温水を送
ることができる。また、ヒーテイングタワーでは
エンジンのジヤケツトで熱交換して加温された温
不凍液を噴射することにより、外気と熱交換して
吸収した水分が蒸発するとともに、この温不凍液
が蒸発器と熱交換する不凍液を加温し、蒸発器ま
たはエンジンのジヤケツトへ水分の少ない加温さ
れた不凍液を送ることができ、不凍液中の水分の
凍結によるエンジンのジヤケツトの破壊や蒸発器
の効率の低下を防止することができる。さらに、
不凍液溜の液体濃度計は不凍液の濃度を検知して
流量調整弁の絞りが自動調整されるから、不凍液
の水分が増すと温不凍液の流量が増すよう調整し
ておけば、不凍液の濃度が低下したときはヒーテ
イングタワーに噴霧されて蒸発する水分が増えて
不凍液の濃度低下を自動的に防止することがで
き、外気温度が低くかつ湿度が高い地域の使用に
適している。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案のヒートポンプ装
置の異なる実施例を示すフローシートダイヤグラ
ム図である。 １……圧縮機、２……エンジン、４……凝縮
器、７……蒸発器、１１……排ガス熱交換器、１
３……ヒーテイングタワー、１４……外気吸入
口、１８……不凍液溜、２３……ジヤケツト、２
７……液体濃度計、３６……流量調整弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 エンジンで駆動される圧縮機と負荷側熱交換器
   となる凝縮器と外気熱交換器となる蒸発器とより
   なるヒートポンプ装置において、 前記エンジンの排気ガスが導入されて前記凝縮
   器から負荷側へ導出される温水と熱交換する排ガ
   ス熱交換器と、 エンジンのジヤケツトと熱交換した温不凍液が
   循環して噴霧され水分を蒸発するとともに前記蒸
   発器と熱交換して循環する冷不凍液と混合されこ
   の冷不凍液の濃縮と加温を行うヒーテイングタワ
   ーとよりなり、 前記ヒーテイングタワーは上端を開口させ周面
   に外気吸入口を有し下底に不凍液溜を形成し、 このヒーテイングタワーの不凍液溜に濃度を検
   出する液体濃度計を挿入し、 この液体濃度計に、検出した濃度に応じて前記
   ヒーテイングタワーに送る温不凍液の送り量を自
   動調整する流量調整弁を接続した ことを特徴とする外気熱源式ヒートポンプ装置。