JPS6159154A

JPS6159154A - エンジン・ヒ−トポンプ装置

Info

Publication number: JPS6159154A
Application number: JP59180201A
Authority: JP
Inventors: Takeo Handa; 半田　豪男; Kunio Takizawa; 滝沢　国夫
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1986-03-26

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、蒸発器への吸入空気温度の上昇によるエンジ
ン等の過負荷を防止するとともに、高出力かつ高効率で
稼動するようにした太陽熱利用によるエンジン・ヒート
ポンプ装置に関するものである。

［従来の技術］従来、太陽熱利用によるいわゆるソーラーコレクターを
用いたエンジン・ヒートポンプ装置はエネルギー節約土
俵れており、温水プール施設等に利用されている。この
エンジン・ヒートポンプ装置は、蒸発器をソーラーコレ
クター内に配置しており、例えば第４図に示すように、
什宝天井１の上部に集熱板２を設け、この什宝天井１と
集熱板２との間に蓄熱空間３を形成して、この蓄熱空間
３の一方に蒸発器４を配置するとともに複数個のファン
５を設け、他方に外気取入口６を設けて構成されている
。そして、ファン５により外気を外気取入口６より吸引
して蓄熱空間３に導入し、さらに蒸発器４に流して再び
大気中に放出している。

このソーラーコレクターを用いたエンジン・ヒートポン
プ装置は冬期でも高出力が得られる特徴があり、そのた
めにエンジン負荷は比較的吸入空気温度が低い時に最−
大となる。ところが夏期等は太陽副射が強いために蒸発
器４への吸入空気温度が異常に高くなり、このままでは
冷媒の作動圧力が高くなり、圧縮はおよびエンジンが過
負荷になることがあった。このために、従来は過負荷防
止のため、蒸発器４への吸入空気温度を検出して、複数
個のファン５の運転数を変え、段階的に該蒸発器４の容
量制御をしていた。

［発明が解決しようとする問題点１しかしながら、このような従来のエンジン・ヒートポン
プ装置では、）１ン５の運転数の減少により吸入空気温
度が高いにもかかわらず熱交換量が減少して給湯能力等
が低下してしまうとともに、冷媒機器類の効率低下を来
たす問題点があった。

これを第５図および第６図を用いて説明する。第５図お
よび第６図はそれぞれ蒸発器への吸入空気温度に対する
エンジン負荷（あるいは給湯能力）およびファン運転数
を示す図である。これらの図において、ファンの運転数
が一定の場合には吸入空気温度の上昇にともないエンジ
ン負荷が増加し、△は冬期等を代表とし吸入空気温度が
低い場合を示し、Ｂ点はファンの運転数台がｂで吸入空
気温度が比較的高く最大の給湯能力を発揮している場合
を示し、０点は蒸発器による熱交換量が増加し、圧縮機
へ供給される冷媒が高温、高圧となることにより、エン
ジンの過負荷を防止するため、ファンの運転台数をｂか
らＣに減少したことにより蒸発器にお【プる熱交換■を
減少し圧縮殿に供給される冷媒の圧力、温度を低減する
ことによりエンジンの負荷を減少させて、給湯能力の低
下した場合を示し、Ｄ点は吸入空気温度が最高に上昇し
た場合でＢ点と同一の給湯能力、すなわちエンジンの最
大負荷の作動点である。

尚、特開昭５７−８０１５９号公報には、容最制御範囲
を広くできるエンジン・ヒートポンプ装置に関する従来
の技術が開示されているが、この従来の技術は過負荷を
防止するものではない。

本発明は、このような従来の問題点等に着目してなされ
たもので、夏期等に、蒸発器への吸入空気温度が高くな
る場合でも過負荷を防止するとともに、給湯能力等を向
上でき、かつ高効率で稼動することができる太陽熱利用
によるエンジン・ヒートポンプ装置を提供することを目
的としている。

［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するために、本発明は、太陽熱利用に
よる蓄熱空間を流通する空気を蒸発器に送夙して熱交換
できるようにしたエンジン・ヒートポンプ装置において
、前記蒸発器近傍の上流側蓄熱空間に外気を導入できる
外気導入弁を設けるとともに、蒸発器への吸入空気温度
又は負荷に影響を与える冷媒の圧力、温度等を検知する
検知体を設け、この検知体の信号が所定の値になったと
ぎに外気導入弁を間口等して外気を蓄熱空間に導入する
ように構成している。

［作用］次に作用を説明する。この発明は蒸発器への吸入空気温
度を検知する検知体あるいは冷媒の圧力。

温度等を検知する検知体の信号（設定値以上となったと
きの信号）により外気導入弁を作動して外気を導入する
ようにしているため、吸入空気温度が低い冬期等には外
気導入弁は作動しないが、蒸発器を通過する空気は低温
のためエンジン等の過負荷が生じることがない。一方、
吸入空気温度が高い夏期等には、エンジン等の負荷が最
大となる吸入空気温度、あるいは冷媒圧力、温度等（設
定値）を検知体が検知して外気導入弁が作動する。

そして、蓄熱空間を通過して暖められた空気と、該蓄熱
空間を通過せずに外気導入弁より導入された空気とが合
流して蒸発器を流れる。従って、吸入空気温度を低くす
ることができ、従来のように蒸発器の能力を低下させる
ことなくエンジン等の過負荷を防止して継続運転をする
ことができる。

［実施例］以下図面を参照して本発明による実施例を具体的に説明
する。

第１図および第２図は本発明の第一実施例に係り、第１
図はエンジン・ヒートポンプ装置の蒸発器部分の説明図
、第２図はエンジン・ヒートポンプ装置の系統図である
。

これらの図において符号１１はエンジン、１２はこのエ
ンジン１１にて駆動される圧縮機である。

そして、このエンジン・ヒートポンプ装置の冷媒循環サ
イクルは圧縮機１２の高圧側から水冷凝縮器１３→膨服
弁１４→蒸発器１５を経て該圧縮償１２の低圧側に循環
するようになっている。前記エンジン１１の冷却水循環
路には、該エンジン１１の水冷却による熱を回収する冷
却水熱交換器１６が接続されている。又、前記エンジン
１１の排気ガス路には、排気ガス熱交換器１７が設けら
れている。そして排気ガスは、この排気ガス熱交換器１
７からマフラ１８を経て外部に排出されるようになって
いる。又、前記水冷凝縮器１３のブライン流入口側はポ
ンプ１９を介してバッファタンク２０に接続されている
。そして、温水（ブライン）出力路はバッファタンク２
０→ポンプ１９→水冷凝縮器１３→冷却水熱交換器１６
→排気ガス熱交換器１７を経て再びバッフ７タンク２０
に戻る循環サイクルを形成している。そして、負荷側は
、例えば前記バッフ７タンク２０→ポンプ２１→負荷側
熱交換器２２を経て再びバッフ１タンク２０に戻る循環
サイクルを形成している。又、前記負荷側熱交換器２２
はポンプ２３を介して、例えば屋内等に設けられた温水
プール施設２４等に接続されており、該温水プールＩＮ
設２４等の温水を負荷側熱交換器２２→温水プール施設
２４→ポンプ２３を経て再び負荷側熱交換器２２に戻る
循環サイクルを形成している。

一方、前記蒸発器１５は温水プール施設２４等の什宝上
部に設けられた太陽熱利用によるいわゆるソーラーコレ
クターと組合わされて配置されている。このソーラーコ
レクターは断熱材等で形成された什宝天井２５の上部に
、合成樹脂等からなる透明な波板を屋根形に設けて集熱
板２６とし、前記什宝天井２５と集熱板２６とで蓄熱空
１１ｉ８２７を形成している。前記蓄熱空間２７の一方
には外気取入０２８、他方には外気の排出口２９が設け
られている。そして、前記排出口２つ側の蓄熱空間２７
内には前記蒸発器１５が配置され、又この蒸発器１５と
排出口２９との空間部分にはモータで駆動されるファン
３０が設けられている。又、前記蒸発器１５の上流側に
は、該蒸発器１５への吸入空気温度を検知する検知体３
１が設けられており、又この検知体３１は温度検出器３
２に接続されている。一方、前記蒸発器１５近傍の上流
側（外気取入０２８側）の集熱板２６部分には、外気導
入用の開口部３３が形成されている。この開口部３３に
は該間口部３３の反蒸発器１５側縁部に一端部を枢支し
た板状の外気導入弁３４が設けられており、開開により
外気を導入できるようになっている。そして、前記外気
導入弁３４の枢支された軸部分にはサーボモータ３５が
設けられている。このサーボモータ３５は前記温度検出
器３２に接続された制御器３６により制御されるように
なっている。そして、この制御器３６はエンジン負荷が
最大となる吸入空気温度を設定値とし、設定値以上のと
きに発生させる検出器３２の検出信号によりサーボモー
タ３６を駆動するように設定されている。

このような構成では、吸入空気温度が設定値よりも低い
ときには、外気導入弁３４は第１図の点線で示ずように
間口部３３を閉塞している。従って、ファン３０により
外気を外気取入口２８より吸入し、蓄熱空間２７内を流
れ、さらに蒸発器１５を通過して熱交換し排出口２９よ
り再び外に放出される。

次に、吸入空気温度が所定の温度（設定温度）よりも高
くなると、検知体３１および温度検出器３２による検出
信号が所定の値になり、制御器３６によりサーボモータ
３５が駆動されて、外気導入弁３４が開く。従って、蓄
熱空間２７を通過して暖められた空気に、外気導入弁３
４が開いて開口部３３より導入された空気が合流して蒸
発器１５を流れる。しかして、蒸発器１５への吸入空気
温度が低くなり再び最初の外気導入弁３４が間口部３３
を閉塞する状態にもどる。

以上の動作にて、夏期等に蒸発器１５への吸入温度が高
くなる場合でもエンジン等の過負荷を防止するとともに
、該蒸発器１５の能力を低下させることなく給湯能力等
を向上でき、かつ高効率で稼動ツることができる。

第３図は本発明の第二実施例に係り、第３図はエンジン
・ヒートポンプ装置の蒸発器部分の説明図である。尚、
第一実施例と同一の部分および部材は同一の符号を記す
。

この実施例のエンジン・ヒートポンプ装置は第一実施例
と同様の系統図を有するとともに、その蒸発器１５およ
びファン３０が同様のソーラーコレクターと組合わされ
て配置されている。一方、前記冷媒循環サイクルの膨服
弁１４と蒸発器１５との間には、冷媒の圧力を検知する
検知体４１が設けられており、又この検知体４１は圧力
検出器４２に接続されている。そして、第一実施例と同
様の外気導入弁３４にはエアシリンダー等のアクチュエ
ータ４３が設けられている。このアクチュエータ４３は
前記圧力検出器４２に接続された制御器４４により制御
されるようになっている。

このような構成では、冷媒圧力が設定値よりも低いとき
には、外気導入弁３４は点線で示すように間口部３３を
閉塞する。又、冷媒圧力が設定値よりも高くなると、制
御器４４によりアクチュエ象　　　　−夕４３が駆動さ
れて外気導入弁３４が開く。従って、第一実施例と同様
に作用し、過負荷を防止するとともに、給湯能力を向上
でき、かつ高効率で稼動することができる。

尚、前記実施例において、外気導入弁３４の開口位置を
中間の位置に作動させるようにすれば、外気取入０２８
より吸入されて暖められた空気に、適量の外気を混合し
て蒸発器１５に供給でき、急激な温度変化を避けて制御
することができる。又、第二実施例においては、冷媒の
圧力を検知して外気導入弁３４を制御するようにしてい
るが、エンジン負荷に関連するその他の物理ｍ、例えば
冷媒温度を検知して制御するようにしたものでもよい。

ざらに、外気導入弁３４は蒸発器１５近傍の上流側に外
気を導入できるようになっていればよく、実施例に限定
されない。ざらに又、検知体３１゜４１、検出器３２．
４２、制御器３６．４４も任意のものを用いることがで
きる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、太陽熱利用による
蓄熱空間内に蒸発器を配置して空気を流通させるように
したエンジン・ヒートポンプ装置において、前記蒸発器
の上流側に外気導入弁を設け、この外気導入弁を吸入空
気温度、あるいは冷媒の温度、圧力等を検知して開閉す
るようにしているために、夏期等で温度が高いときにも
エンジン等の過負荷を防止するとともに、給湯能力等を
向上でき、かつ高効率で稼動することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第一実施例に係り、第１
図はエンジン・ヒートポンプ装置の蒸発器部分の説明図
、第２図はエンジン・ヒートポンプ装置の系統図、第３
図は本発明の第二実施例に係り、エンジン・ヒートポン
プ装置の蒸発器部分の説明図、第４図乃至第６図は従来
例に係り、第４図はエンジン・ヒートポンプ装置の蒸発
器部分の説明図、第５図および第６図はそれぞれ蒸発器
への吸入空気温度に対するエンジン負荷およびファンの
運転数を示す図である。１５・・・蒸発器　　　　　２５・・・什宝天井２６・
・・集熱板　　　　　２７・・・蓄熱空間２８・・・外
気取入口　　　２９・・・排出口３Ｑ・・・ファン３１．４１・・・検知体　　３２．４２・・・検出器３
３・・・開口部　　　　　３４・・・外気導入弁第３図第４図第５図毛そ器の吸入？瓦五度第６図、狐肩？界の吸入空′Ｌ温友

Claims

【特許請求の範囲】

太陽熱利用による蓄熱空間を流通する空気を蒸発器に送
風して熱交換するようにしたエンジン・ヒートポンプ装
置において、前記蒸発器近傍の上流側蓄熱空間に外気を
導入する外気導入弁を設けるとともに、該蒸発器への吸
入空気温度又は冷媒循環の圧力もしくは温度を検知する
検知体を設け、この検知体の検出信号により前記外気導
入弁を作動させ外気を蓄熱空間に導入するようにしたこ
とを特徴とするエンジン・ヒートポンプ装置。