JPS5925154B2 - 温水製造機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温水製造機に関し、詳しくは、水などへ熱媒体
に浸漬された内燃機関によってヒートポンプを駆動する
ことにより、互いに温度の異なる水を形成することので
きる温水製造機に関する。

生活の多様化や向上にともなって、家庭用の温水ボイラ
ーが普及し、暖房、風呂、給湯など各種用途に供されて
いる。

これら家庭用温水ボイラーとしては、都市ガス、灯油、
電気などを熱源として用いた各種形式のものが使用され
ているが、いずれも燃料費の著るしい上昇によって、温
水コストが高くなり、問題となっている。

エネルギー価格が今後も上昇を続けることはほぼ確実で
あり、温水コストが高いという問題がさらに深刻化する
ことは明らかである。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、燃料消費が
少ない温水製造機を提供することである。

本発明の他の目的は、互いに温度が異なる二種類の水を
同時に形成することのできる温水製造機を提供すること
である。

上記目的を達成するため、本発明は、互いに熱的に分離
された二室にそれぞれ水を注入し、一方の室内の水中に
浸漬された内燃機関によってヒートポンプを１駆動する
ことによって、上記二室内に、それぞれ水温が互いに異
なる水を形成するものである。

以下、実症例を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す模式図である。

缶体１は、断熱仕切板２によって上下に三方され、上部
室（高温側タンク）３および下部室（低温側タンク）４
には、それぞれ水５，６が入れである。

上部室３の上端部には、ヒンジ７を介して開閉自在なふ
た８が設けられ、該ふた８には、エンジン９およびそれ
と接続されたヒートポンプのコンプレッサー１０が保持
され、上記エンジン９は、上部室３の水５中に浸漬され
ている。

上記コンプレッサー１０の吐出側は、上記下部室４の水
６の中に浸漬された凝縮コイル１１、アキュームレータ
ー１２、膨張弁Ｂおよび外部蒸発器１４を経て、上記コ
ンプレッサー１０の吸込み側に入る。

上記エンジン９の作動にともなって発生する排ガスは、
熱交換器１５をそなえ、上記水５中に浸漬された排ガス
管１６を通り、熱を水５に奪われて外部へ排出される。

このような構成において、上記エンジン９を動かして、
ヒートポンプを運転すると、下記説明から明らかなよう
に、上部室３内には高温の水が、下部室４内には、それ
より低温の水が形成される。

すなわち、エンジン９の作動にともなって発生する排熱
は、エンジン９が水５中に浸漬されているため、水５中
に効果的に吸収される。

また、同時に発生する高温度の排ガスも、上記のように
排ガス管１６が水５中に浸漬されているため、水５によ
って熱を奪われ、低温となって、外部へ排出される。

周知のように、内燃機関の軸出力効率は、全負荷状態で
もほぼ２５係程度にすぎず、印加されたエネルギーのほ
ぼ７５係は、未利用のまま排出されることが多かった。

しかし、本発明においては、エンジン９が上部室３の水
５中に浸漬されているため、エンジン９０発する多量の
熱は、水５によって回収され、高温度の湯が得られる。

一方、コンプレッサー１０によって圧縮され、高圧化さ
れた冷媒は、下部室４の水６中に浸漬されである凝縮器
１１内において液化するが、この際、水６に凝縮熱を与
えて昇温させる。

液化した冷媒は、アキュームレーター１２および膨張弁
１３を経て外部蒸発器１４に入り、外部から熱を奪って
気化膨張した後、再びコンプレッサー１０にもどって冷
凍サイクルが形成される。

これにより、地下水、大気もしくは廃熱などを外部熱源
１７とするヒートポンプによって、下部室４内の水６が
昇温される。

上記のように、本発明においては、冷凍サイクルをヒー
トポンプとして運転することにより、上部室３および下
部室４内の水５，６の温度はいずれも上昇するが、上部
室３内の水５の方が高い温度となる。

すなわち、上部室３内の水５は、エンジン１００発する
高温の排熱を吸収するため、水温はほぼ５０〜９５℃に
達し、住宅の暖房や給湯、特に給湯に好適な温度となっ
ているので、これを取り出して直接利用してもよいが、
第１図に示したように、コイル１８に水を通して、これ
を加熱するようにしてもよい。

下部室４内の水６は、上記のようにヒートポンプによっ
て加熱される。

ヒートポンプのＣ１，ｏ−ｐ（成績係数）は、熱源側（
蒸発器側）と利用側（凝縮器側）の温度差が小さいほど
向上するから、下部室４内の水６の温度をあまり高くし
ないことが好ましく、実用上はぼ５０℃が上限である。

一般に、ヒートポンプによって給湯用の高温度水を得よ
うとすると、ｃ、ｏ、ｐが著るしく低下してしまうが、
本発明においては、高温度の水は、内燃機関を水に浸漬
して排熱を回収することによって形成されるので、ヒー
トポンプを高温度の水の形成に使用する必要はなく、暖
房など比較的低温度の用途や、給湯における冷水子熱に
使えばよい。

そのため、本発明によれば高温度の水が形成されるにも
かかわらず、ヒートポンプのｃ、ｏ、ｐは高く維持され
、全体としての効率は極めて高い。

これは従来の装置には全く見られない、本発明の大きな
特長の一つである。

上記実施例では、低温コイル１９を用いて下部室６内を
外部へ取出したが、水補給装置を付加し、下部室６内の
温水を直接外部へ取出してもよいことは、いうまでもな
い。

高温あるいは低温の水の使用量は、季節、時間、天候な
どによって著るしく変化する。

しかし、本発明によれば、上記のように温度が互いに異
なる二種類の水が得られるので、弁などを適宜操作する
ことによって、暖房や給湯など、負荷の変動によく対応
することができる。

第２図は、このような本発明の使用の態様のいくつかを
示したものであり、実線および破線は、それぞれ水の流
れる部分および流れない部分を示し、矢印は水の流れる
方向を示している。

これらの調節は、弁（図示せず）などを用いた周知の手
段によって容易に行ない得ることは、いうまでもないこ
とであり、また、第２図に示した以外の多くの態様で使
用することができる。

第２図ａは、高温コイル１８と低温コイル１９を、それ
ぞれ独立して用いた場合を示し、高温および低温の水が
別個に得られるから、各使用量は独立して調節できる。

第２図すは低温側負荷が高温側負荷にくらべて著るしく
大きい場合であり、たとえば給湯は僅かで暖房に多く用
いる場合などの用い方を示す。

第２図すから明らかなように、低温コイル１９は使用さ
れず、高温コイル１８のみが使用される。

先に説明したように、内燃機関９は多量の熱を発生し、
上部室３中の水５は高い温度になるため、高温コイルを
利用することによって多量の低温負荷に対応することが
できる。

第２図Ｃは、たとえば、冬期晴天の昼間などのように暖
房や風呂には使用せず給湯のみに使用する場合、すなわ
ち、高温負荷が低温負荷よりも著るしく大きい場合の使
用の態様を示す。

この場合、水は、まず低温コイル１９に入った後、高温
コイル１８に入り負荷へ送られる。

低温コイル１９によって予熱された後に高温コイル１８
に入るので多量の高温水が得られる。

また、低温コイル１８と高温コイル１９を直列につない
で市水専用の給湯回路とし、上部室および下部室内の温
水を、暖房用に直接使用することにより、暖房と給湯を
独立して行なうこともできる。

このようにすることにより、風呂などに多量の給湯を行
なうと、冷水が循環して暖房が困難になるという、従来
の問題が解決される。

以上の説明から明らかなように、本発明は、ヒートポン
プを、駆動する内燃機関を一方の室内の水に浸漬して使
用することにより、内燃機関の排熱をすべて水に吸収さ
せて５０〜９０℃の高温ノ湯を得るとともに、上記ヒー
トポンプによって４５〜５０°Ｃの比較的低温度の水を
他方の室内に得るものである。

本発明は上記のような構成を有しているので、下記のよ
うに極めて多くの特長を有している。

（１）ヒートポンプを、駆動するための内燃機関が水中
に浸漬され、高温度の湯の形成に用いられているので、
内燃機関の排熱はすべて水に吸収される。

そのため、従来の燃焼ボイラーにくらべ同じ燃料消費量
に対してほぼ２倍近い熱を利用することができ、燃料費
の低減に極めて有効である。

（２）互いに温度の異なる水を同時に形成できるので、
従来の装置よりはるかに多くの目的に使用できる。

（３）内燃機関を開閉自在なふたに取付ることにより、
防音防振の効果は極めて顕著になり、また、内燃機関を
水中から容易に取り出せるので、メンテナンスも容易で
ある。

（４）ヒートポンプによって高温度の湯を得ようとする
とｃ、ｏ、ｐが低下するが、本発明によればｃ、ｏ、ｐ
を高く維持したまま高温度の湯を得ることができる。

（５）ヒートポンプを、駆動する内燃機関が十分な熱朧
を有する水中に浸漬されているので、オン・オフ頻度は
著るしく減少し、また、オフ直後にオオンとしてもトラ
ブルは生じない。

（６）内燃機関が高温度の湯中に浸漬されているため、
コールドスタートやそれにともなう種々なトラブルが発
生する恐れはなく、軽油や重油などを燃料として用いる
ことができる。

本発明は、このような多くの特長を有しているため、多
くの用途に使用でき、とくに家庭用温水ボイラーとして
極めて好適である。

上記実施例においては、 明の便宜上、缶体１の上部室
３および下部室４にそれぞれ水５，６を入れた場合を示
したが、高温および低温コイル１８゜１９を用いた間接
加熱を行なうときは、水以外にも油や各種液状の媒体を
使用できることは勿論であり、本発明の範囲内である。

また、上記実施例は缶体１を上下に三方した構造を示し
、実用上、このような構造が最も便利なことが多いので
あるが、本発明がこのような態様に限定されるものでな
いことはいうまでもないことであり、横方向に区分した
もの、あるいは、２室を独立して分離したものなど種々
の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実癩例を示す模式図であり。 第２図は本発明の使用の態様を説明するための図である
。 １・・・缶体、２・・・断熱性仕切板、３・・・上部室
（高温タンク）、４・・・下部室（低温タンク）、５，
６・・・水、９・・・エンジン、１０・・・コンプレッ
サー、１１・・・凝縮器、１２・・・アキュームレータ
ー、１３・・・膨張弁、１４・・・外部蒸発器、１５・
・・熱交換器、１６・・・排ガス管、１７・・・外音暉
煕原、１８・・・高温コイル、１９・・・低温コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に水などの熱媒体が注入されである二つの室と
   、該二つの室の一方の室内の上記熱媒体中に浸漬された
   内燃機関と、該内燃機関に接続されたコンプレッサと、
   該コンプレッサによる冷媒の圧縮液化と該圧縮液化され
   た冷媒の膨張気化をくり返すことによって外部の熱を上
   記二つの室の他方の室内の上記熱媒体中に移す手段をそ
   なえ、上記内燃機関によって上記コンプレッサを駆動し
   て、上記冷媒の圧縮液化と膨張気化をくり返して行なう
   ことにより、上記一方の室内の上記熱媒体の温度を上記
   他方の室内の上記熱媒体の温度より高くすることを特徴
   とする温水製造機。 ２ 上記内燃機関は、上記一方の室上部の開閉可能なふ
   たに保持されている特許請求の範囲第１項記載の温水製
   造機。