JP2004084959A

JP2004084959A - 熱交換器および該熱交換器を備えた空調装置

Info

Publication number: JP2004084959A
Application number: JP2002242262A
Authority: JP
Inventors: Yukiyasu Miyazaki; 宮崎　幸保; Toru Nakahara; 中原　徹
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】ガスエンジンから排出される排気ガスとこの排気ガスを冷却する冷却流体との間で行う熱交換につき、その熱交換量を維持する一方、外部への放熱を抑えたうえで排気ガスの排気圧損を低減させるのに有効な熱交換技術を提供する。
【解決手段】ＧＨＰエアコンにおいて排気ガスの熱回収を行う熱交換器として排熱回収器１２０を用いる。排熱回収器１２０は、冷却水が流通するシェル１２１内に複数のチューブ管１２５からなるガス流路１２４とバイパス流路１２６とを収容し、ガス流路１２４の入口側に開閉弁１２７を備える。バイパス流路１２６は、その流路面積がチューブ管１２５の流路面積よりも大きく、その流路抵抗がチューブ管１２５の流路抵抗よりも小さい構成を有する。冷房運転時に開閉弁１２７を開放位置に設定することで、排気ガスの排気圧損を低減させ、しかもバイパス流路１２６からの放熱を防止することができる。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスエンジンから排出される排気ガスと、この排気ガスの冷却を行う冷却流体との間で熱交換を行う熱交換技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の工場、学校、ビルおよび店舗等に好適な高品質の空調技術が各種提案されている。中でも、ガスヒートポンプ（ＧＨＰ）を用いた空調装置は、空調コストを低減することができる有効な手段として注目されている。このガスヒートポンプは、都市ガス等を燃料としたガスエンジンによってヒートポンプサイクルを駆動し、これにより冷房および暖房を行うようになっている。ガスヒートポンプは、ガスエンジンから排出される排気ガスの排熱を回収して暖房運転時の熱源として用いる構成を備え、これにより電気式ヒートポンプ（ＥＨＰ）に比して暖房効率が優れていることが知られている。ガスエンジンから排出される排気ガスの熱回収には、例えば複数のチューブ管（細管）に排気ガスを通しこのチューブ管を収容するシェルに冷却水を通す、いわゆるシェル・アンド・チューブタイプの熱交換器が用いられる。ところが、このような構成の熱交換器は、複数のチューブ管に排気ガスを流通させる構成ゆえ、熱交換に関する表面積（伝熱面積）を増加させ冷却水との熱交換量を向上させるのには有効である反面、流路抵抗が高くなり排気圧損が増大するという問題を抱えている。暖房運転時には、排気ガスの熱回収によってある程度のエネルギー回収ができるため排気圧損がさほど問題にならないが、熱交換が不要な冷房運転時には、排気圧損の増大ががそのままエネルギー変換効率の低下につながる。
そこで、熱交換器の排気圧損を低減させることを目的として、熱交換器に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路を設けることが考えられる。例えば冷房運転時に、排気ガスをチューブ管側の流路からバイパス流路へ切り換える構成を用いることで、排気圧損を低減させることが可能となる。これに類する技術として、従来、冷房運転時における熱交換量を低減させることを目的として、二重管式の熱交換器に流入する排気ガスをバイパス流路によってバイパスさせる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−１０５３７７号公報（第４頁、第１図および第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように排気ガスの流路をバイパス流路によって単にバイパスさせる構成では、確かに排気圧損を低減させるのには有効であるものの、バイパスされた未冷却の排気ガスから放射される熱によってユニット内が高温にさらされることになる。ユニット内が高温になるとユニット内に収容される各種の電子機器類に影響を及ぼすおそれがある。一般にガスエンジンが搭載されるユニット内はほぼ密閉状態であるため、排気ガスによる放射熱の影響が顕著となる。そこで、これら電子機器類を、例えばいわゆるヒートインシュレータ（遮熱カバー）等を用いて保護することも考えられるが、このような対策ではユニット内の温度上昇を回避するという根本的な問題は解消されず、電子機器類を保護するのは限界があった。
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、ガスエンジンから排出される排気ガスとこの排気ガスを冷却する冷却流体との間で行う熱交換につき、その熱交換量を維持する一方、外部への放熱を抑えたうえで排気ガスの排気圧損を低減させるのに有効な熱交換技術を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の熱交換器は請求項１〜５に記載の通りに構成され、本発明の空調装置は請求項６に記載の通りに構成される。なお、これら各請求項に係る発明は、ガスエンジンから排出される排気ガスと冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器につき、排気ガスが流通する複数の流通管を有するガス流路に加え、このガス流路をバイパスするバイパス流路を設け、しかもこのバイパス流路を冷却する冷却手段を設けることで、排気ガスと冷却流体との間の熱交換量を維持する一方、外部への放熱を抑えたうえで排気ガスの排気圧損を低減させることができるようにした技術である。
【０００６】
請求項１に記載の熱交換器には、ガス流路、冷却流体流路、バイパス流路、調節手段、冷却手段等が設けられている。ガス流路は、ガス燃料を燃焼させるガスエンジンから排出された排気ガスが流通する複数の流通管を有し、この排気ガスはこれら流通管を並列的に流通する。冷却流体流路は、冷却流体が流通する一方このガス流路を収容する。したがって、複数の流通管を流通する排気ガスと、冷却流体流路を流通する冷却流体との間で熱交換が行われ、排気ガスの熱が冷却流体側に回収されることとなる。この冷却流体としては、液体、気体等各種の流体を用いることができ、好適にはエンジンの冷却に使用される冷却水を用いる。このように複数の流通管を冷却流体流路に収容する構成を用いることで、熱交換に関する表面積（伝熱面積）を増加させることができ、冷却流体との熱交換量を向上させることができる。熱交換器の構成としては、例えば、複数のチューブ管（細管）に排気ガスを通し、これらチューブ管を収容するシェルに冷却流体を通す、いわゆるシェル・アンド・チューブタイプのものを好適に用いることができる。
バイパス流路はガス流路をバイパスする構成であり、調節手段はガス流路およびバイパス流路を流通する排気ガス流量を調節する構成である。この調節手段としては、各種の調節弁をはじめ、ガス流路とバイパス流路との排気ガス流量のバランスを調節可能な種々の調節機構を好適に用いることができる。従って、調節手段を用いることによってガス流路を流通する排気ガスの一部あるいは全部をバイパス流路に流通させることが可能となる。例えば、ガス流路を流通する排気ガスの一部を必要に応じてバイパス流路に流通させることで、排気ガスの流路抵抗が低下し排気ガスの排気圧損を低減させることが可能となる。また、このバイパス流路に冷却手段が設けられている。この冷却手段は、排気ガスがバイパス流路を流通するとき、この排気ガスを冷却することで外部への放熱を抑えるように作用する。この冷却手段としては、バイパス流路を収容する流路に、冷却水等の冷却流体を流通させる構成を好適に用いる。例えば、前記したガス流路を収容する冷却流体流路にバイパス流路も収容するように構成してもよいし、或いはこの冷却流体流路とは別に冷却流体を流通させる流路を設け、この流路にバイパス流路を収容してもよい。このような冷却手段を設けることにより、バイパス流路を流通する排気ガスの熱を冷却流体によって回収することができ、外部への放熱を抑えることが可能となる。とりわけ、本発明の熱交換器をガスヒートポンプ（ＧＨＰ）による空調装置に適用した場合、この熱交換器はほぼ密閉状態のユニット内に収容されるため放射熱が電子機器類に影響を及ぼすことが懸念されるが、本発明のようにバイパス流路を冷却する冷却手段を設けることで、排気ガスの排気圧損を低減させるために排気ガスをバイパスした場合であっても電子機器類への影響を抑えるのに有効である。
以上のように、請求項１に記載した熱交換器によれば、排気ガスと冷却流体との間の熱交換量を維持する一方、外部への放熱を抑えたうえで排気ガスの排気圧損を低減させることが可能となる。
【０００７】
ここで、請求項１に記載のバイパス流路は、請求項２に記載のようにその流路抵抗が流通管の流路抵抗よりも小さい構成であるのが好ましい。例えば、バイパス流路と流通管とで、流路面積、内径等が異なる構成を用いることができる。これにより、ガス流路を流通する排気ガスの一部あるいは全部をバイパス流路に流通させるとき、排気ガスの排気圧損を確実に低減させることが可能となる。
【０００８】
また、請求項３に記載の熱交換器は、請求項１，２に記載の構成においてバイパス流路および流通管はいずれも円筒形状に形成されている。このような形状は排気ガスの流れを円滑化するうえで有効である。本発明では、バイパス流路の内径が流通管の内径よりも大きい構成になっている。すなわち、バイパス流路の方が流通管に比して流路面積が大きく、流路抵抗が小さくなる。これにより、ガス流路を流通する排気ガスの一部あるいは全部をバイパス流路に流通させるとき、排気ガスの排気圧損を確実に低減させることが可能となる。
【０００９】
また、請求項４に記載の熱交換器では、請求項１〜３においてバイパス流路が冷却流体流路内に収容される箇所を有する。すなわち、本発明では、ガス流路を収容する冷却流体流路内に、バイパス流路の一部または全部が収容されるようになっている。これにより、冷却流体流路内を流通する冷却流体がバイパス流路を流通する排気ガスの冷却手段として兼用されることとなる。これにより、合理的な熱交換器の構成が可能となる。
【００１０】
また、請求項５に記載の熱交換器では、請求項１〜４に記載の調節手段が調節弁を用いて構成される。この調節弁は、ガス流路およびバイパス流路を流通する排気ガス流量を調節する構成であり、例えばバイパス流路をガス流路に対し全開ないし全閉とする開閉弁や、ガス流路およびバイパス流路の流路面積を各々可変とする調節弁、またガス流路を閉止しバイパス流路を開放した状態と、ガス流路を開放しバイパス流路を閉鎖した状態とに切り換える三方弁などを用いて構成される。このような調節弁を用いることで、簡便な構成によってガス流路およびバイパス流路を流通する排気ガス流量を調節することができ、必要に応じて所望の排気圧損となるように調節することが可能となる。
【００１１】
ここで、請求項１〜５に記載の熱交換器は、請求項６に記載のような空調装置に設けられるのが好ましい。すなわち、この熱交換器によって回収された排気ガスの排熱は空調の熱源に用いられる。例えば、ガスヒートポンプ（ＧＨＰ）を用いた空調装置において、ガスエンジンから排気される排気ガスの排熱を本発明の熱交換によって回収し、暖房運転時の熱源として用いる。このような空調装置では、熱交換器がほぼ密閉状態のユニット内に収容されるためその熱交換器の放射熱が電子機器類に影響を及ぼすことが懸念されるが、本発明のような熱交換器を用いることで、暖房時に排気ガスをバイパス流路によってバイパスした場合であっても電子機器類への影響を抑えるのに有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。ここで、図１は本実施の形態のＧＨＰエアコン１００の構成を示す模式図であって、暖房運転時の状態を示している。図２は本実施の形態のＧＨＰエアコン１００の構成を示す模式図であって、冷房運転時の状態を示している。
なお、本実施の形態は、都市ガス等を燃料としたガスエンジンによってヒートポンプサイクルを駆動し、これにより冷房および暖房を行う構成の空調装置、いわゆるＧＨＰエアコンについて説明するものである。
【００１３】
図１に示すように、本発明における空調装置としてのＧＨＰエアコン１００は、室外ユニット１１０および室内ユニット１５０を備える。室内に設置される室内ユニット１５０は室内熱交換器１５２を備え、この室内熱交換器１５２の排気口から暖房運転時には温風が、冷房時には冷風が排気される構成になっている。また、例えば室内側に制御部２００が設置されている。この制御部２００は、入力信号処理回路、演算回路、メモリ、出力信号回路（駆動回路）、および電源回路等から構成され、室外ユニット１１０および室内ユニット１５０との間で、検出信号や制御信号などの伝達を行う。
【００１４】
室外に設置される室外ユニット１１０は、ほぼ密閉状態に構成され、このユニット内に、ガスエンジン１１２、コンプレッサー（圧縮機）１１４、排熱回収器１２０、消音器１３０、冷却水ポンプ１３２、放熱器１３４、室外熱交換器１４０，１４２、排気ファン１４４、四方弁１４６、膨張弁１４８、またその他各種の電子機器類、配管類およびバルブ類等が収容されている。
【００１５】
ガスエンジン１１２は、都市ガス等のガス燃料を受け入れて燃焼させることで駆動されるようになっている。このガスエンジン１１２の出力は、所定のカップリング機構を介してコンプレッサー１１４に伝達される構成になっている。コンプレッサー１１４は、冷媒を吸入して圧縮し、高圧化した圧縮冷媒を吐出する構成を有する。このコンプレッサー１１４としては、スクロール型や斜板型のものを好適に用いる。なお、ガス燃料としては、地球温暖化の観点から二酸化酸素の排出量が少ない天然ガスを用いるのが好ましく、冷媒としては、オゾン層破壊防止の観点から塩素等を含まないものを用いるのが好ましい。
【００１６】
排熱回収器１２０は、ガスエンジン１１２から排出される排気ガスの排熱を、本発明における冷却流体としての冷却水との間の熱交換によって回収する構成を有する。排熱回収器１２０の排気ガス入口は配管径路１２２によってガスエンジン１１２と接続され、排熱回収器１２０の排気ガス出口は配管径路１２３によって消音器１３０と接続されている。従って、ガスエンジン１１２から排出された排気ガスは、配管径路１２２を通じて排熱回収器１２０へ導入され熱交換されたのち、配管径路１２３を通じて消音器１３０へ送られる。消音器１３０で消音処理された排気ガスは、室外ユニット１１０内を上方へ向けて排気される。排熱回収器１２０の冷却水入口は配管径路１３５によって放熱器１３４と接続され、排熱回収器１２０の冷却水出口は配管径路１３６によって放熱器１３４と接続されている。配管径路１３５の途中には冷却水ポンプ１３２が設けられ、配管径路１３６の途中にはガスエンジン１１２内の熱回収を行うジャケット１１３が設けられている。従って、冷却水ポンプ１３２から吐出された冷却水は、配管径路１３６および配管径路１３５を通じて循環され、冷却水が配管径路１３６を移動する過程では、排熱回収器１２０およびジャケット１１３によって熱回収が行われる。そして、配管径路１３６を通過した冷却水は、例えば放熱フィンを備える放熱器１３４へ送られ、この放熱器１３４において回収した熱を放熱する。放熱器１３４から放熱された熱は、放熱器１３４と配管径路１４３を連結する図示しない放熱フィンによって放熱器１３４から配管径路１４３へと伝達され、排気ガスの排熱を暖房運転時の熱源として用いることができる。なお、排熱回収器１２０の内部構造の詳細についは後述する。
【００１７】
コンプレッサー１１４の冷媒入口は配管径路１４３によって室外熱交換器１４０，１４２と接続され、コンプレッサー１１４の冷媒出口は配管径路１５３によって室内熱交換器１５２と接続されている。また、室外熱交換器１４０，１４２と室内熱交換器１５２とは配管径路１５４によって接続されている。この配管径路１５４の途中に膨張弁１４８が設けられている。四方弁１４６は、配管径路１４２および配管径路１５３を移動する冷媒の流れ方向を切り換える構成を有する。すなわち、この四方弁１４６の切り換えによりコンプレッサー１１４は、図１に示す暖房運転時には室外熱交換器１４０，１４２からの冷媒を吸入して室内熱交換器１５２へ吐出し、図２に示す冷房運転時には室内熱交換器１５２からの冷媒を吸入して室外熱交換器１４０，１４２へ吐出する。また、排気ファン１４４は、室外ユニット１１０内の排気を強制的に行う構成を有する。
【００１８】
ここで、上記の構成のＧＨＰエアコン１００につき、暖房運転時および冷房運転時における冷媒の流れを図１および図２を参照しながら説明する。
図１に示す暖房運転時には、コンプレッサー１１４から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１４６および配管径路１５３を介して室内熱交換器１５２に供給される。室内熱交換器１５２に供給された高温高圧のガス冷媒は、室内空気と熱交換されて凝縮し液化して高温高圧の液冷媒となる。このとき、室内熱交換器１５２が冷気を吸収する一方、温風を発生することで暖房が行われる。次に、室内熱交換器１５２から流出した高温高圧の液冷媒は、配管径路１５４を流通する過程において膨張弁１４８に供給される。この膨張弁１４８に供給された高温高圧の液冷媒は、その膨張によって低温低圧の液冷媒となって室外熱交換器１４０，１４２に供給される。これら室外熱交換器１４０，１４２に供給された低温低圧の液冷媒は、外気からの熱回収（蒸発）によって低温低圧のガス冷媒となり、その後配管径路１４３および四方弁１４６を介してコンプレッサー１１４へ吸入される。このようにして、暖房運転時における冷媒の循環が確立されることとなる。
【００１９】
一方、図２に示す冷房運転時には、四方弁１４６の切り換えによって冷媒の流れが暖房運転時とは逆になる。すなわち、コンプレッサー１１４から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１４６および配管径路１４３を介して室外熱交換器１４０，１４２に供給される。室外熱交換器１４０，１４２に供給された高温高圧のガス冷媒は、外気への熱放出（凝縮）によって液化して高温高圧の液冷媒となる。次に、室外熱交換器１４０，１４２から流出した高温高圧の液冷媒は、配管径路１５４を流通する過程において膨張弁１４８に供給される。この膨張弁１４８に供給された高温高圧の液冷媒は、その膨張によって低温低圧の液冷媒となって室内熱交換器１５２に供給される。この室内熱交換器１５２に供給された低温低圧の液冷媒は、室内空気と熱交換されて蒸発し気化して低温低圧のガス冷媒となる。このとき、室内熱交換器１５２が熱を吸収する一方、冷風を発生することで冷房が行われる。次に、室内熱交換器１５２から流出した低温低圧のガス冷媒は、配管径路１５３および四方弁１４６を介してコンプレッサー１１４へ吸入される。このようにして、冷房運転時における冷媒の循環が確立されることとなる。
なお、上記暖房運転時および冷房運転時では、室内ユニット１５０に搭載された温度検出センサ（図示省略）によって室内温度を検出し、この室内温度と室内設定温度とに基づいてガスエンジン１１２の運転が制御され空調負荷が可変とされる。
【００２０】
次に、本実施の形態の特徴部分である排熱回収器１２０の構成を図３〜図５を参照しながら説明する。この排熱回収器１２０が本発明における熱交換器に対応している。ここで、図３は本実施の形態の排熱回収器１２０の構成を示す縦断面図である。図４は図３の部分拡大図であって、暖房運転時における開閉弁１２７の状態を示している。図５は図３の部分拡大図であって、冷房運転時における開閉弁１２７の状態を示している。
【００２１】
図３に示すように、排熱回収器１２０は、いわゆるシェル・アンド・チューブタイプの熱交換器の構造を用いたものとなっている。この排熱回収器１２０は筒状のシェル１２１を有し、このシェル１２１に前記した配管径路１３５，１３６が接続されている。従って、冷却水ポンプ１３２から吐出された冷却水（冷却流体）は、この配管径路１３５からシェル１２１内へ流入し、シェル１２１内の冷却水流路を通過したのち、配管径路１３６へ流出する。また、このシェル１２１内には、シェル１２１の長手方向に沿って延びるガス流路１２４およびバイパス流路１２６が収容されている。配管径路１２２がガス流路１２４とバイパス流路１２６とに分岐し、これらが再び合流して配管径路１２３に接続される構成になっている。このシェル１２１が本発明における冷却流体流路を構成する。
【００２２】
ガス流路１２４は、シェル１２１の長手方向に沿って並列的に延びる複数のチューブ管（細管）１２５によって構成されている。このチューブ管１２５が本発明における流通管に対応している。このチューブ管１２５は、いずれもほぼ同様の内径を有する円筒形状に形成されている。また、バイパス流路１２６は円筒形状に形成され、その内径がチューブ管１２５の内径よりも大きい構成になっている。すなわち、バイパス流路１２６は、その流路面積がチューブ管１２５の流路面積よりも大きく、またその流路抵抗がチューブ管１２５の流路抵抗よりも小さい構成になっている。
【００２３】
ガス流路１２４の入口側においてこのガス流路１２４とバイパス流路１２６との分岐箇所には、配管径路１２２に対しバイパス流路１２６を開閉する開閉弁１２７が設けられている。この開閉弁１２７が本発明における調節弁（調節手段）に対応している。この開閉弁１２７は、制御部２００から出力された制御信号に基づいて制御され、図４に示すような閉止位置や図５に示すような開放位置に設定される。この開閉弁１２７は、これら２位置のみに設定される構成であってもよいし、あるいは２位置間の任意の位置に設定される構成であってもよい。本実施の形態では、開閉弁１２７は暖房運転時に閉止位置に設定され、冷房運転時に開放位置に設定されるようになっている。例えば制御部２００がＧＨＰエアコン１００の運転状況を検出し、その時の運転が暖房運転である場合には開閉弁１２７へ閉止信号を出力し、その時の運転が冷房運転である場合には開閉弁１２７へ開放信号を出力する。
【００２４】
図４に示すように暖房運転時に開閉弁１２７が閉止位置に設定されることで、ガスエンジン１１２から排気された排気ガスは、バイパス流路１２６側へ導入されることなく全量がガス流路１２４側へ導入される。ガス流路１２４では、排気ガスが複数のチューブ管１２５を並列的に流通し、このときシェル１２１内を流通する冷却水との間で熱交換がなされ熱回収が行われる。このような複数のチューブ管１２５によってガス流路１２４を構成するため、熱交換に関する表面積（伝熱面積）が増やすことができ冷却水との熱交換量を向上させるのに有効である。
【００２５】
一方、図５に示すように冷房運転時に開閉弁１２７を開放位置に設定することで、ガスエンジン１１２から排気された排気ガスは、ガス流路１２４側とバイパス流路１２６側の両方へ導入される。これにより、排気ガスの流路面積が増えて流路抵抗が低下し、排熱回収器１２０での排気ガスの排気圧損を低減させることができる。従って、冷房運転時にエネルギー変換効率が低下するのを極力回避することができる。しかも、このときガス流路１２４を流通する排気ガスのみならず、バイパス流路１２６を流通する排気ガスもシェル１２１内を流通する冷却水によって冷却される。すなわち、シェル１２１内を流通する冷却水がバイパス流路１２６を冷却する冷却手段となる。従って、排気圧損を低減させるためガスエンジン１１２から排気された排気ガスの一部をバイパス流路１２６によってバイパスさせた場合であっても、バイパス流路１２６からの放熱を防止することができる。従って、バイパス流路１２６を冷却することで、室外ユニット１１０に収容された電子機器類等への熱影響が回避される。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、複数のチューブ管１２５をシェル１２１に収容する構成を用いることで、熱交換に関する表面積（伝熱面積）を増加させることができ、ガスエンジン１１２から排気された排気ガスと冷却水との熱交換量を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、冷房運転時にガスエンジン１１２から排気された排気ガスをガス流路１２４側とバイパス流路１２６側の両方へ導入することによって、排気ガスの流路抵抗を低下させ排気ガスの排気圧損を低減させることが可能となる。また、排気ガスがバイパス流路１２６を流通するとき、この排気ガスを冷却することで外部への放熱を抑えるように作用する。これにより、排気ガスの排気圧損を低減させるために排気ガスをバイパスした場合であっても室外ユニット１１０に収容された電子機器類への影響を抑えることができる。
また、本実施の形態によれば、ガス流路１２４を流通する排気ガスを冷却する冷却水を、バイパス流路１２６を流通する排気ガスの冷却手段として兼用するため合理的な熱交換器の構成が可能となる。
また、本実施の形態によれば、簡便な構成の開閉弁１２７によってガス流路１２４およびバイパス流路１２６を流通する排気ガス流量を調節することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、シェル・アンド・チューブタイプの熱交換器の構成を用いたため、冷却水と排気ガスとの間の熱交換を合理的に行うことができる。
【００２７】
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００２８】
（Ａ）上記実施の形態では、ガス流路１２４の入口側に開閉弁１２７を設ける場合について記載したが、この開閉弁１２７の設置箇所、弁の形態等は必要に応じて種々変更可能である。例えば、図６および図７に示すような形態を用いることもできる。ここで、図６は本実施の形態の排熱回収器１２０のガス流路１２４の出口側に開閉弁１２８を設置した例を示す図であり、図７は本実施の形態の排熱回収器１２０のガス流路１２４の入口側に開閉弁１２７にかえて三方弁１２９を設置した例を示す図である。
図６に示す実施の形態では、開閉弁１２７と同様の構成を有する開閉弁１２８がガス流路１２４の出口側に設けられている。この開閉弁１２８は、制御部２００によって暖房運転時に閉止位置に設定され、冷房運転時に開放位置に設定される。これにより、開閉弁１２７をガス流路１２４の入口側に設けた場合と同様の作用効果を奏する。
図７に示す実施の形態では、ガス流路１２４の入口側に三方弁１２９が設けられている。この三方弁１２９は、暖房運転時にガス流路１２４を開放しバイパス流路１２６を閉鎖した状態に切り換え、冷房運転時にガス流路１２４を閉止しバイパス流路１２６を開放した状態に切り換える構成になっている。従って、冷房運転時は排気ガスの全量がバイパス流路１２６を流通することとなる。この場合、三方弁１２９の切り換え後の排気ガスの流路抵抗が、切り換え前の排気ガスの流路抵抗よりも小さくなるような構成とする。これにより、開閉弁１２７を用いる場合と同様の作用効果を奏する。なお、開放弁１２７，１２８や三方弁１２９にかえて、ガス流路１２４およびバイパス流路１２６の流路面積を各々可変とする調節弁を用いることもできる。また、その他ガス流路とバイパス流路との排気ガス流量のバランスを調節可能な種々の調節機構を用いることもできる。
【００２９】
（Ｂ）また、上記実施の形態では、シェル１２１内にガス流路１２４およびバイパス流路１２６を収容する場合について記載したが、バイパス流路１２６をシェル１２１とは別の径路に収容し、この径路に冷却流体を流通させることでバイパス流路１２６を流通する排気ガスの冷却を行うように構成することもできる。
【００３０】
（Ｃ）また、上記実施の形態では、ガスエンジン１１２から排出される排気ガスの冷却に冷却水を用いる場合について記載したが、必要に応じて各種の液体、気体等を冷却流体として用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガスエンジンから排出される排気ガスとこの排気ガスを冷却する冷却流体との間で行う熱交換につき、その熱交換量を維持する一方、外部への放熱を抑えたうえで排気ガスの排気圧損を低減させるのに有効な熱交換技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のＧＨＰエアコン１００の構成を示す模式図であって、暖房運転時の状態を示している。
【図２】本実施の形態のＧＨＰエアコン１００の構成を示す模式図であって、冷房運転時の状態を示している。
【図３】本実施の形態の排熱回収器１２０の構成を示す縦断面図である。
【図４】図３の部分拡大図であって、暖房運転時における開閉弁１２７の状態を示している。
【図５】図３の部分拡大図であって、冷房運転時における開閉弁１２７の状態を示している。
【図６】本実施の形態の排熱回収器１２０のガス流路１２４の出口側に開閉弁１２８を設置した例を示す図である。
【図７】本実施の形態の排熱回収器１２０のガス流路１２４の入口側に開閉弁１２７にかえて三方弁１２９を設置した例を示す図である。
【符号の説明】
１００…ＧＨＰエアコン（空調装置）
１１０…室外ユニット
１１２…ガスエンジン
１１４…コンプレッサー
１２０…排熱回収器（熱交換器）
１２１…シェル
１２４…ガス流路
１２５…チューブ管
１２６…バイパス流路
１２７…開閉弁
１３２…冷却水ポンプ
１４０，１４２…室外熱交換器
１５０…室内ユニット
１５２…室内熱交換器
２００…制御部

Claims

ガスエンジンから排出される排気ガスとこの排気ガスの冷却を行う冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記排気ガスが流通する複数の流通管を有するガス流路と、このガス流路を収容し前記冷却流体が流通する冷却流体流路と、前記ガス流路をバイパスするバイパス流路と、前記ガス流路およびバイパス流路を流通する排気ガス流量を調節する調節手段と、前記バイパス流路を冷却する冷却手段とを備えていることを特徴とする熱交換器。
請求項１に記載した熱交換器であって、
前記バイパス流路は、その流路抵抗が前記流通管の流路抵抗よりも小さい構成であることを特徴とする熱交換器。
請求項１または２に記載した熱交換器であって、
前記バイパス流路および流通管はいずれも円筒形状に形成され、前記バイパス流路は、その内径が前記流通管の内径よりも大きい構成であることを特徴とする熱交換器。
請求項１〜３のいずれかに記載した熱交換器であって、
前記バイパス流路は、前記冷却流体流路内に収容される箇所を有し、この冷却流体流路を流通する冷却流体が前記冷却手段として用いられる構成であることを特徴とする熱交換器。
請求項１〜４のいずれかに記載した熱交換器であって、
前記調節手段は、調節弁を用いて構成されることを特徴とする熱交換器。
請求項１〜５のいずれかに記載した熱交換器を備え、この熱交換器によって回収された前記排気ガスの排熱を空調の熱源に用いるように構成されている空調装置。