JPS61190264A - エンジン駆動ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、天然ガスや石油等を熱源とする内燃機関（エ
ンジン）によって圧縮機を駆動してヒートポンプ冷暖房
運転やヒートポンプ給湯加熱を行なうエンジン駆動ヒー
トポンプ装置に関するものである。

従来の技術 第３図に、従来のエンジン駆動ヒートポンプ装置の構成
図を示している。

同図において、１′は排ガス熱交換器２′を有するエン
ジン、ａ′は排ガスの吐出マフラ、４′はポンプ１′を
始動させるスタータ、５はエンジン１により駆動される
圧縮機、６は四方弁、７８′は室外ファ３　ベー／ ン、７ｂは室外熱交換器、８は減圧器、９ｂ′は室内熱
交換器、９ａは室内ファンで、これらをを順次連結して
冷暖ヒートポンプ回路Ａを構成し、この冷暖ヒートポン
プ回路Ａから、電磁弁１７ａを介して冷媒回路を分岐し
、蓄熱槽１１内の流体１２′を冷媒の凝縮熱で熱交換す
る加熱器１３を有するヒートポンプ給湯回路Ｂを構成し
ている。そして前記エンジン１は排ガス熱交換器２に冷
却水をポンプ１９により循環させて排熱を回収し、蓄熱
槽１１′内の流体１２と熱交換して加熱する排熱の流れ
に対し直列に設けられ、室外ファン７ａにより送風冷却
し、この排熱回収回路Ｃ中で排熱器これはエンジン１の
オーバーヒートを防止するためのもので、蓄熱槽１４′
内の流体と熱交換しない程、液体１２′の温度が上昇し
、そしてエンジン１を冷却すべき冷却水の温度が上昇し
た場合に水用三方弁１６′を切換えて冷却媒体をラジェ
ータ１５′側に流してエンジン１や排ガス熱交換器２か
ら回収した排熱を大気等に放熱する。

発明が解決しようとする問題点 このような従来のエンジン駆動ヒートポンプ装置（例え
ば、特開昭５６−３０５６８号公報と近い構成の装置）
は、冷却水がある温度以上の時、エンジン排熱をすてる
べくラジェータ１５が作動するが、この構成である以上
、ラジェータ１５が別個に必要となり部品点数増加によ
るコスト上昇という結果をまねいていた。

また、室外ファン７　ａ’は室外熱交換器７ｂ′とラジ
ェータ１５を直列に通風するため、ラジェータ１５′の
通風抵抗分だけ余分にファン動力が必要であり、ラジェ
ータ１５′が作動していない時もファン動力は減少せず
、省エネルギ性が低下する等の欠点を有していた。

本発明は、前記従来の欠点を除去するもので、排熱回収
回路中に、並列に冷媒加熱器を設け、冷暖ヒートポンプ
回路中に冷媒ポンプを設は冷媒加５　べ−／゛ 熱器と結び、冷媒を圧縮機吐出側へ帰す冷媒加熱回路を
構成することで、暖房運転時に、冷媒ポンプを作動させ
て、冷媒回路効率の向上と、冷房運転時に冷却水が所定
温度以上になった時に、冷媒ポンプを作動させ、室外熱
交換器からエンジンの熱をすてるもので、ラジェータを
除去しようとするものである。また、ラジェータ除去手
段と暖房能力への排熱回収手段とを兼用し機能向上を図
ると共に、暖房運転時は室内の暖房負荷が大きい時は前
記冷媒加熱器を動作させ、暖房能力の向上をはかり暖房
負荷が小さい時は蓄熱槽内の液体を加熱し排熱の有効利
用をはかるものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、エンジンと、前記
エンジンにより駆動される圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、減圧器、室内熱交換器、凝縮液液だめ器を順次連結
した冷暖ヒートポンプ回路と、前記冷暖ヒートポンプ回
路から電磁弁を介して分岐させ蓄熱槽内の流体を冷媒の
凝縮熱で加熱する加熱器を有するヒートポンプ給湯回路
と、前６ベー・ 記エンジンの排ガス熱交換器に冷却水をポンプにより循
環して排熱を回収し、排熱を前記蓄熱槽内の流体と熱交
換する排熱器を有する排熱回収回路とを設け、その排熱
回路中に前記排熱器と並列に冷媒側へ排熱を与える冷媒
加熱器を設け、前記排熱器と冷媒加熱器とに選択的に冷
却水を流す切替え弁を設け、前記冷暖ヒートポンプ回路
中に、前記凝縮液液だめ器の下流側に冷媒ポンプ、冷媒
加熱器を経由して圧縮機の吐出側に連通させた冷媒加熱
回路を設け、前記切替え弁が冷媒加熱器に冷却水を流す
よう動作した時に前記冷媒ポンプを動作する制御手段と
、暖房運転時には前記室内熱交換器の暖房負荷の大小に
より前記切替え弁を制御し、冷房時は前記冷却水の温度
により切替え弁を制御する制御装置を設けたものである
。

作　　用 本発明は上記した構成によって暖房時は室内の暖房負荷
が大きい時は冷媒加熱器を動作させ暖房能力の向上をは
かり、暖房負荷が小さい時は蓄熱槽内の流体を加熱し排
熱の有効利用を図るのみな７　ベー／ らず、冷房運転時、前記冷却水が所定温度以上になった
時に冷媒ポンプを動作させて過剰な前記エンジン排熱を
前記室外熱交換器から放熱する機能を設けたものである
。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図に沿って説明す
る。

同図において、１は排ガス熱交換器２を有するエンジン
、３は排ガスの吐出マフラ、４はエンジン１を始動させ
るスタータ、５はエンジン１により駆動される圧縮機、
６は四方弁、７ａは室外ファン、７ｂは室外熱交換器、
８ａは室内ファン、８ｂは室内熱交換器、９は凝縮液液
だめ器、１２は暖房用減圧器、１１は冷房用減圧器、１
３　ａは暖房時開の電磁弁、１４は冷房時開の電磁弁、
１３ｂは冷房時通過可の逆止弁、１５は暖房時通過可の
逆止弁であり、これらを順次連結して冷暖ヒートポンプ
回路Ａを構成し、この冷暖ヒートポンプ回路Ａから、ヒ
ートポンプ給湯運転時開の電磁弁１６ａを介して冷媒回
路を分岐し、蓄熱槽２４内の流体２５を冷媒の凝縮熱で
熱交換する加熱器１７を有するヒートポンプ給湯回路Ｂ
を構成している。ここで１８はヒートポンプ給湯運転時
の減圧器であり、１９，１６ｂはそれぞれ冷媒の流れ方
向を固定する逆止弁である。そして、前記エンジン１と
排ガス熱交換器２に冷却水をポンプ２３により循環させ
て排熱を回収し、蓄熱槽２４内の流体２５と熱交換して
加熱する排熱器２２を有する排熱回収回路Ｃを構成して
いる。この排熱回路中に、排熱器２２と並列に、冷媒側
へ排熱を与える冷媒加熱器２０を設け、前記排熱器２２
と冷媒加熱器２０とに選択的に冷却水を流す切替え弁２
６を設け、前記冷暖ヒートポンプ回路中に、前記凝縮液
液だめ器９の下流側に冷媒ポンプ１０を設け、その下流
側に、冷媒加熱器２０を経由して、逆止弁２１を介して
圧縮機５の吐出側に連通させる冷媒加熱回路を設ける。

この逆止弁２１は冷媒ポンプ１０の吸入側に設けてもよ
い。

次に第１図の実施例を制御する制御装置の一実施例につ
いて第２図により説明する。

９　ベー／゛ 第２図で接点２７は冷媒ポンプ１０と切替え弁２６を同
時に動作させる接点であり、リレー２８が通電された時
に閉じる。切替え弁’ＩＱは通電された時に冷却水が冷
媒加熱器２０へ流入するよう構成されている。リレー２
８に対しては接点２９゜３０の並列接点の一方が接続さ
れ、他の一方は冷暖切替えスイッチ３１に接続されてい
る。切替えスイッチ３１の接点３２が冷房側、３３が暖
房側である。３４は暖房時に動作する暖房負荷検知装置
であり、室内熱交換器８ｂの吸い込み空気温度を検出す
る温度検出器３５の信号を受け、その検出温度が所定値
より低い時は接点３０をＯＮする出力動作を行なう。３
６は冷房時に動作する冷却水温制御装置であり、エンジ
ン１の冷却水温度が所定値以上になった事を検出する温
度検出器３７の信号を受けて接点２９をＯＮする出力動
作を行なう。

以上のように構成されたエンジン駆動ヒートポンプ装置
について、以下第１図及び第２図を用いてその動作を説
明する。

１　０７＜。

ヒートポンプ運転時は、先ずスタータ４でエンジン１を
始動させて圧縮機５を駆動させ、冷暖房給湯運転に応じ
て四方弁６を切換え、冷暖ヒートポンプ回路Ａにおいて
冷房時は冷媒（図示せず）を矢印実線の如く流して室外
熱交換器７ｂを凝縮器となし、室内熱交換器８ｂを蒸発
器として作用させる。室外熱交換器７ｂを出た冷媒は電
磁弁１４を通り、液だめ器９に一部凝縮液がたまるが、
次に冷房用減圧器１１を経由して室内熱交換器８ｂへ流
れ、逆止弁１３ｂを経由し、最終的に圧縮機１へもどる
。

ここで冷房運転時、排熱回収回路Ｃにおいて、蓄熱槽２
４内の流体２５の温度が上昇してくると排熱器２２にて
冷却水が流体２５と熱交換しにくくなり、さらに排熱器
２２人口の冷却水温度が上昇する。そしてエンジン１に
戻る冷却水温度がある設定値を越える場合には、冷却水
温制御装置３６が接点２９をＯＮＬ、リレー２８をＯＮ
する。

その結果、接点２７がＯＮし切替え弁２６は冷媒加熱器
２０側に切り替わり冷媒ポンプ１ｏが動作１１　ページ 食して凝縮液を送り、冷媒加熱器２０で、エンジン排熱
により気化させてその高圧ガス状の冷媒を圧縮機５の吐
出ガスと混合して、室外熱交換器７ｂで凝縮熱としてす
てる。

暖房運転時は逆に冷媒を矢印点線の如く流して室外熱交
換器７ｂを蒸発器となし、室内熱交換器８ｂを凝縮器と
して作用させ、電磁弁１３ａを通過し室内熱交換器８ｂ
を流出した冷媒は逆止弁１５を通り、液だめ器９に一部
凝縮液がたまるが、次に暖房用減圧器１２を経由して室
外熱交換器７ｂへ流入していく。

また、ヒートポンプ給湯運転時には１点鎖線で示すよう
に、四方弁６を暖房側に切りかえ、冷媒は電磁弁１６ａ
を通過して蓄熱槽２４内の加熱器１７で凝縮して流れ、
逆止弁１９、給湯用減圧器１８を経由して室外熱交換器
７ｂで蒸発する。

暖房運転時において起動時や低外気温時のように暖房負
荷が大きく室内吸い込み空気温度が所定値より低いと暖
房負荷検知装置３３が動作し接点３０をＱＮし、リレー
２８をＯＮする。その結果接点２７がＯＮし、切替え弁
２６と冷媒ポンプ１０がＯＮする。切替え弁２６がＯＮ
するとエンジン１および排ガス熱交換器２で排熱を回収
した冷却水は切替え弁２６により冷媒加熱器２０に流入
した後、ポンプ２３に吸引される。同時に冷媒ポンプ１
０を動作させると液だめ器９にたまった凝縮液が冷媒加
熱回路に流れ出し、冷媒加熱器２０でエンジン排熱を冷
媒が回収し、高圧ガス状となった冷媒が逆止弁２１を介
して圧縮機５の吐出側へ返される。そして圧縮機５より
吐出された冷媒と混合されて室内熱交換器８ｂへ流れ、
エンジン排熱の一部が冷媒を介して暖房に与えられるた
めに暖房運転時の冷媒回路効率が向上する。

暖房負荷が小さくなって来ると、暖房負荷検知装置３３
により接点３０を０ＦＦｔ、リレー２８をＯＦＦする。

その結果、接点２７は○ＦＦＬ／切替え弁２６は排熱器
２２側に切替わり冷媒ポンプ１０は停止する。冷却水は
排熱器２２で蓄熱槽２４内の流体２５を加熱した後ポン
プ２３に吸い込まれる。

１３ページ 以上のように本実施例によれば、切替え弁２６と冷媒ポ
ンプ１０を同時に作動させる事により、冷房運転時は冷
媒加熱器２０を介して室外熱交換器７ｂでエンジン１の
余剰熱を捨てるため、従来のラジェータ１５′が不必要
になり、部品点数の減少によるコストダウンがはかれる
。またラジェータ１ｇの存在による室外ファン７ａのフ
ァン動力増加は解消する事ができる。また、ラジェータ
の除去手段と暖房能力への排熱回収手段とを兼用するの
で機能向上がはかれる。また、暖房時は暖房負荷検出装
置３４により切替え弁２６と冷媒ポンプを動作制御して
いるので、暖房負荷の大きい起動時などはエンジンの排
熱を暖房に利用し、暖房負荷の小さい時は蓄熱槽２４内
の流体２５を加熱し排熱の有効利用を図る事ができる。

発明の効果 以上のように本発明は、エンジンと、前記エンジンによ
り駆動される圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧器、
室内熱交換器、凝縮液液だめ器を順次連結した冷暖ヒー
トポンプ回路と、前記冷暖１４　ベー／ ヒートポンプ回路から電磁弁を介して分岐させ蓄熱槽内
の流体を冷媒の凝縮熱で加熱する加熱器を有するヒート
ポンプ給湯回路と、前記エンジンの排ガス熱交換器に冷
却水をポンプにより循環して排熱を回収し、排熱を前記
蓄熱槽内の流体と熱交換する排熱器を有する排熱回路と
を設け、その排熱回路中に前記排熱器と並列に、冷媒側
へ排熱を与える冷媒加熱器を設け、前記排熱器と冷媒加
熱器とに選択的に冷却水を流す切替え弁を設け、前記冷
暖ヒートポンプ回路中に、前記凝縮液液だめ器の下流側
に冷媒ポンプ、冷媒加熱器を経由して圧縮機の吐出側に
連通させた冷媒加熱回路を設け、前記切替え弁が冷媒加
熱器に冷却水を流すよう動作した時に前記冷媒ポンプを
動作する制御手段と、暖房運転時には前記室内熱交換器
の暖房負荷の大小により前記切替え弁を制御し、冷房時
は前記冷却水の温度により切替え弁を制御する制御手段
を設けたものであるから、冷房運転時に前記冷却水が所
定温度以上になった時に冷媒ポンプを動作させて前述の
ように過剰なエンジン排熱を冷媒側で１５ベーノ 回収し室外熱交換器で放熱することにより、ラジェータ
が不必要となり部品点数の減少によるコストダウンがは
かれる。またラジェータ除去手段と暖房能力への排熱回
収手段とを兼用し機能向上がはかれたり、室内の暖房負
荷の大小により回収した排熱を暖房に利用したり蓄熱槽
内の流体の加熱に利用したりでき、排熱の有効利用をは
かれる等、多大な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエンジン駆動ヒートポンプ装置の一実
施例を示す回路構成図、第２図は第１図の制御装置の一
実施例を示す回路図、第３図は従来のエンジン駆動ヒー
トポンプ装置の回路構成図である。 １・・−・・・エンジン、５・・・・・・圧縮機、６・
・−・・・四方弁、７ａ・・−・・・室外ファン、７ｂ
・・・・・・室外熱交換器、８ａ・・・・・・室内ファ
ン、８ｂ・・・・・・室内熱交換器、９・・・・・・凝
縮液液だめ器、１１・・・・・・冷房用減圧器、１２・
・・・・・暖房用減圧器、１８・・・・・・ヒートポン
プ給湯用減圧器、１０・・・・・・冷媒ポンプ、１７・
・・・・・加熱器、２２・・・・・・排熱器、２０・・
・・・・冷媒加熱器、２４・・・・・・蓄熱槽、２６・
・・・・・切替え弁、２８・・・・・・リレー、３４・
・・・・・暖房負荷検出装置、３６・・・・・・冷却水
温制御装置、Ａ・・・・・・冷暖ヒートポンプ回路、Ｂ
・・・・・・ヒートポンプ給湯回路、Ｃ・・・・・・排
熱回収回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンと、前記エンジンにより駆動される圧縮機、
   四方弁、室外熱交換器、減圧器、室内熱交換器、凝縮液
   液だめ器を順次連結した冷暖ヒートポンプ回路と、前記
   冷暖ヒートポンプ回路から電磁弁を介して分岐させ蓄熱
   槽内の流体を冷媒の凝縮熱で加熱する加熱器を有するヒ
   ートポンプ給湯回路と、前記エンジンの排ガス熱交換器
   に冷却水をポンプにより循環して排熱を回収し、排熱を
   前記蓄熱槽内の流体と熱交換する排熱器を有する排熱回
   路とを設け、その排熱回路中に前記排熱器と並列に、冷
   媒側へ排熱を与える冷媒加熱器を設け、前記排熱器と冷
   媒加熱器とに選択的に冷却水を流す切替え弁を設け、前
   記冷暖ヒートポンプ回路中に、前記凝縮液液だめ器の下
   流側に冷媒ポンプ、冷媒加熱器を経由して圧縮機の吐出
   側に連通させた冷媒加熱回路を設け、前記切替え弁が冷
   媒加熱器に冷却水を流すよう動作した時に前記冷媒ポン
   プを動作する制御手段と、暖房運転時には前記室内熱交
   換器の暖房負荷の大小により前記切替え弁を制御し、冷
   房時は前記冷却水の温度により切替え弁を制御する制御
   装置を設けたエンジン駆動ヒートポンプ装置。