JPS6329186B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、暖房装置や給湯装置などとして用い
られるエンジン駆動式ヒートポンプで、詳しく
は、前記圧縮機から高温高圧のガス状態で加圧流
動される熱媒体の凝縮潜熱及びエンジン冷却水や
排気ガス等のエンジン排熱を利用して給湯用又は
暖房用液体を熱経済性有利に加熱することができ
るように、エンジン駆動される圧縮機、この圧縮
機からの加圧熱媒体を給湯用又は暖房用液体との
熱交換により凝縮させる第１熱交換器、膨張弁、
熱媒体を外気又は熱源水との熱交換により蒸発さ
せる第２熱交換器を備え、かつ、前記第１熱交換
器を介在してある給湯用又は暖房用液体供給経路
に、エンジン排熱との熱交換により給湯用又は暖
房用流体を加熱昇温させる第３熱交換器を設けて
あるエンジン駆動式ヒートポンプに関する。

従来のエンジン駆動式ヒートポンプでは、外気
温が大きく低下したり、或いは地下水や排水等の
熱源水が凍結又は配管系の故障によつて使用する
ことができない事態が発生すると、熱媒体が冷却
能力のある湿り蒸気のまま前記圧縮機に供給され
るため、前記第１熱交換器での熱交換効率が低下
するばかりでなく、ヒートポンプそのものを使用
することができなくなる欠点があつた。

本発明は、外気温が大きく低下したり或いは熱
源水を使用することができない事態が発生した場
合でも、所期の給湯又は暖房を経済面で有利に維
持することができるようにする点に第１目的があ
り、第２目的は、前述の第１目的を構造面及びコ
スト面で有利に実施することができるようにする
点にある。

本第１発明によるエンジン駆動式ヒートポンプ
は、前記給湯用又は暖房用液体供給経路に、前記
第３熱交換器を迂回するバイパス路と前記第３熱
交換器を通る循環経路とを接続し、このバイパス
路及び循環経路を開閉制御可能な機構を設けると
ともに、前記循環経路に、前記第３熱交換器にお
いて加熱昇温された液体をもつて前記膨張弁通過
後の熱媒体を加熱することが可能な第４熱交換器
を設けてあることを特徴構成とする。

上記特徴構成による作用、効果は次の通りであ
る。

つまり、外気温が大きく低下したり、或いは熱
源水を使用することができない事態が発生したと
き、前記開閉制御機構を介してバイパス路及び循
環経路を夫々使用状態に切換えることにより、前
記第３熱交換器でのエンジン排熱との熱交換によ
つて加熱昇温された液体をもつて、膨張弁通過後
の熱媒体を乾き蒸気又は過熱蒸気にまで加熱する
ことができる。しかも、前記第４熱交換器を通過
した液体を再び第３熱交換器に還流させるから、
例えば、第４熱交換器を通過した液体を廃棄する
とともに、新たに供給された液体を第３熱交換器
でエンジン排熱と熱交換させる場合のような液体
の浪費や熱ロスを回避することができる。

従つて、外気温が大きく低下したり、或いは熱
源水を使用することができない事態が発生した場
合でも、所期の給湯又は暖房作用を経済的に維持
し得るに至つた。

本第２発明によるエンジン駆動式ヒートポンプ
は、前記給湯用又は暖房用液体供給経路に、前記
第３熱交換器を迂回するバイパス路と前記第３熱
交換器を通る循環経路とを接続し、このバイパス
路及び循環経路を開閉制御可能な機構を設けると
ともに、前記循環経路の一部を前記第２熱交換器
に挿通させてあることを特徴構成とする。

上記特徴構成による作用、効果は次の通りであ
る。

つまり、前記循環経路の一部を第２熱交換器に
挿通させて、この熱交換器を、前記第３熱交換器
において加熱昇温された液体をもつて膨張弁通過
後の熱媒体を加熱するための第４熱交換器に兼用
構成したことにより、専用の第４熱交換器を別途
設ける場合に比して、熱交換効率の向上を図り乍
ら構造の簡素及びコストの低廉化を図り得るに至
つた。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

エンジン駆動式ヒートポンプを用いて給湯装置
を構成するに、第１図で示す如く、エンジン１に
クラツチ２を介して連動された圧縮機３の熱媒体
循環経路４中に、加圧熱媒体を貯湯槽５内の給湯
用水との熱交換により凝縮させるとともに給湯用
水を加熱昇温させる第１熱交換器６、膨張弁７、
この膨張弁７通過後の熱媒体を外気との熱交換に
より蒸発させる第２熱交換器８を介在している。

前記貯湯槽５の上部に、蛇口９を有する給湯管
１０を、かつ、貯湯槽５の下部に給水管１１を
夫々連通接続するとともに、前記貯湯槽５の下部
と上部とに亘つて連通接続した循環供給経路（給
湯用又は暖房用液体供給経路の一例）１２には、
給湯用水を強制循環させるポンプ１３と前記の第
１熱交換器６ならびに、エンジン排熱との熱交換
により給湯用水を加熱する第３熱交換器１４の構
成部材で、エンジン冷却水用熱交換器１４Ａとエ
ンジン排気用熱交換器１４Ｂとを介在させてい
る。

而して、前記循環供給経路１２に、エンジン排
熱系の両熱交換器１４Ａ，１４Ｂを迂回するバイ
パス路１５とエンジン排熱系の両熱交換器１４
Ａ，１４Ｂのみを通る循環経路１６とを接続し、
このバイパス路１５及び循環経路１６を開閉制御
可能な機構１７を設けるとともに、前記循環経路
１６に強制循環ポンプ１８及び第４熱交換器１９
を介在している。

前記熱媒体循環経路４に、前記第２熱交換器８
を迂回するバイパス路２０を接続し、このバイパ
ス路２０の一部を前記第４熱交換器１９に挿通さ
せ、もつて、前記エンジン排熱系の両熱交換器１
４Ａ，１４Ｂにおいて加熱昇温された水を前記第
４熱交換器１９に供給することにより、この水の
保有熱をもつて前記膨張弁７通過後の熱媒体を加
熱可能に構成している。

前記開閉制御機構１７は、前記バイパス路１５
の両接続部及び循環経路１６の上手側接続部に
夫々介在した三方弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから
構成されており、また、熱媒体側のバイパス路２
０の上手側接続部にも三方弁２１を介在してい
る。

そして、通常運転では、前記各三方弁を操作し
て両バイパス路１５，２０及び循環経路１６を
夫々閉塞し、前記貯湯槽５内の給湯用水を各熱交
換器６，１４Ａ，１４Ｂを通して貯湯槽５に循環
流動させる一方、前記膨張弁７通過の熱媒体を第
２熱交換器８を通して圧縮機３に循環流動させ
る。

厳寒時運転では、前記各三方弁を操作して両バ
イパス路１５，２０及び循環経路１６を開くとと
もに、ポンプ１８を駆動し、前記貯湯槽５内の給
湯用水を第１熱交換器６、バイパス路１５を通し
て貯湯槽５に循環流動させる一方、前記膨張弁７
通過の熱媒体をバイパス路２０、第４熱交換器１
９を通して圧縮機３に循環流動させる。この時、
前記循環経路１６内の水がエンジン排熱系の両熱
交換器１４Ａ，１４Ｂと第４熱交換器１９に亘つ
て強制循環流動するから、エンジン排熱によつて
加熱された水の保有熱を利用して膨張弁７通過後
の熱媒体を乾き蒸気又は過熱蒸気にまで確実に加
熱することができるのである。

前記熱源水としては、水道水、地下水、排水、
池水などから適宜選定して使用すると良い。

前記熱媒体の凝縮潜熱は上述の場合以外に暖房
にも利用することができ、また、これの蒸発潜熱
を利用して冷房することもできる。

給湯装置の一部を次のように改造して実施して
も良い。

（） 第２図の実施例の場合は、膨張弁７通過
後の熱媒体を熱源水との熱交換により蒸発させ
るべく構成したもので、第２熱交換器８へのポ
ンプ２６付き熱源水供給経路２２と循環供給経
路１２との間に、水をエンジン排熱系の両熱交
換器１４Ａ，１４Ｂと第２熱交換器８とに亘つ
て強制循環流動させることが可能なポンプ１８
付きの循環経路１６を接続し、もつて、前記第
２熱交換器８を、エンジン排熱で加熱昇温され
た水をもつて前記膨張弁７通過後の熱媒体を加
熱するための第４熱交換器１９に兼用構成した
ものである。

この実施例の場合、前記開閉制御機構１７
は、バイパス路１５の両接続部及び前記循環経
路１６の熱源水供給経路２２側の両接続部に
夫々介在した三方弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，
１７Ｄから構成されている。

（） 第３図の実施例及び第４図の実施例は
夫々、前記循環経路１６の一部を第２熱交換器
８に挿通させて、上述と同様に第２熱交換器８
を第４熱交換器１９に兼用構成したものであ
る。

但し、第４図の実施例の場合は、前記バイパ
ス路１５がエンジン冷却水用熱交換器１４Ａ及
びエンジン排気用熱交換器１４Ｂを共に迂回す
る状態とエンジン排気用熱交換器１４Ｂのみを
迂回する状態とに切換え可能に構成されてお
り、かつ、前記循環経路１６がエンジン冷却水
用熱交換器１４Ａ及びエンジン排気用熱交換器
１４Ｂに亘つて共に水を通す状態とエンジン排
気用熱交換器１４Ｂのみに水を通す状態とに切
換え可能に構成されている。

この実施例の場合、開閉制御機構１７は、バ
イパス路１５及び循環経路１６の接続部に介在
された５つの三方弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，
１７Ｄ，１７Ｅから構成されている。

（） 第５図、第６図は夫々、第３図、第４図
で使用される第２熱交換器８の一例を示し、第
５図のものは熱媒体管２３と温水管２４とを上
下に交互に配設するとともに、これら管２３，
２４群に亘つて多数のフイン２５を固着して構
成したものであり、第６図で示すものは熱媒体
管２３と温水管２４とを２列状態で上下に並設
するとともに、これら管２３，２４群に亘つて
多数のフイン２５を固着して構成したものであ
る。

（） 第７図の実施例の場合は、熱媒体循環経
路４の、第２熱交換器８と圧縮機３との間に位
置する経路部分に前記の第４熱交換器１９を介
在したものである。

（） エンジン排熱としてエンジン潤滑油を利
用する。

（） 第２熱交換器８と第４熱交換器１９とを
近接配設して、第４熱交換器１９中の温水と第
２熱交換器８中の熱媒体とを外気を熱輸送媒体
として間接熱交させるべく構成する。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジン駆動式ヒートポンプ利用の給
湯装置を示す配管系統図、第２図乃至第４図及び
第７図は夫々別の実施例を示す配管系統図、第５
図、第６図は夫々熱交換器の斜視図である。 １……エンジン、３……圧縮機、６……第１熱
交換器、７……膨張弁、８……第２熱交換器、１
２……給湯用又は暖房用液体供給経路、１４……
第３熱交換器、１４Ａ……エンジン冷却水用熱交
換器、１４Ｂ……エンジン排気用熱交換器、１５
……バイパス路、１６……循環経路、１７……開
閉制御機構、１９……第４熱交換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン１駆動される圧縮機３、この圧縮機
   ３からの加圧熱媒体を給湯用又は暖房用液体との
   熱交換により凝縮させる第１熱交換器６、膨張弁
   ７、熱媒体を外気又は熱源水との熱交換により蒸
   発させる第２熱交換器８を備え、かつ、前記第１
   熱交換器６を介在してある給湯用又は暖房用液体
   供給経路１２に、エンジン排熱との熱交換により
   給湯又は暖房用流体を加熱昇温させる第３熱交換
   器１４を設けてあるエンジン駆動式ヒートポンプ
   において、前記給湯用又は暖房用液体供給経路１
   ２に、前記第３熱交換器１４を迂回するバイパス
   路１５と前記第３熱交換器１４を通る循環経路１
   ６とを接続し、このバイパス路１５及び循環経路
   １６を開閉制御可能な機構１７を設けるととも
   に、前記循環経路１６に、前記第３熱交換器１４
   において加熱昇温された液体をもつて前記膨張弁
   ７通過後の熱媒体を加熱することが可能な第４熱
   交換器１９を設けてあることを特徴とするエンジ
   ン駆動式ヒートポンプ。 ２ 前記第３熱交換器１４がエンジン排気用熱交
   換器である特許請求の範囲第１項に記載のエンジ
   ン駆動式ヒートポンプ。 ３ 前記第３熱交換器１４がエンジン冷却水用熱
   交換器である特許請求の範囲第１項に記載のエン
   ジン駆動式ヒートポンプ。 ４ 前記第３熱交換器１４がエンジン冷却水用熱
   交換器１４Ａとエンジン排気用熱交換器１４Ｂと
   から構成されている特許請求の範囲第１項に記載
   のエンジン駆動式ヒートポンプ。 ５ 前記第４熱交換器１９での液体と熱媒体との
   熱交換手段が直接熱交である特許請求の範囲第１
   項乃至第４項の何れかに記載のエンジン駆動式ヒ
   ートポンプ。 ６ 前記第４熱交換器１９での液体と熱媒体との
   熱交換手段が外気を媒体とする間接熱交である特
   許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の
   エンジン駆動式ヒートポンプ。 ７ 前記バイパス路１５がエンジン冷却水用熱交
   換器１４Ａ及びエンジン排気用熱交換器１４Ｂを
   共に迂回する状態とエンジン排気用熱交換器１４
   Ｂのみを迂回する状態とに切換え可能に構成され
   ており、かつ、前記循環経路１６がエンジン冷却
   水用熱交換器１４Ａ及びエンジン排気用熱交換器
   １４Ｂに亘つて共に液体を通す状態とエンジン排
   気用熱交換器１４Ｂのみに液体を通す状態とに切
   換え可能に構成されている特許請求の範囲第４項
   に記載のエンジン駆動式ヒートポンプ。 ８ エンジン１駆動される圧縮機３、この圧縮機
   ３からの加圧熱媒体を給湯用又は暖房用液体との
   熱交換により凝縮させる第１熱交換器６、膨張弁
   ７、熱媒体を外気又は熱源水との熱交換により蒸
   発させる第２熱交換器８を備え、かつ、前記第１
   熱交換器６を介在してある給湯用又は暖房用液体
   供給経路１２に、エンジン排熱との熱交換により
   給湯又は暖房用流体を加熱昇温させる第３熱交換
   器１４を設けてあるエンジン駆動式ヒートポンプ
   において、前記給湯用又は暖房用液体供給経路１
   ２に、前記第３熱交換器１４を迂回するバイパス
   路１５と前記第３熱交換器１４を通る循環経路１
   ６とを接続し、このバイパス路１５及び循環経路
   １６を開閉制御可能な機構１７を設けるととも
   に、前記循環経路１６の一部を前記第２熱交換器
   ８に挿通させてあることを特徴とするエンジン駆
   動式ヒートポンプ。