JP2008209038A - Engine-driven heat pump system - Google Patents

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JP2008209038A JP2007044287A JP2007044287A JP2008209038A JP 2008209038 A JP2008209038 A JP 2008209038A JP 2007044287 A JP2007044287 A JP 2007044287A JP 2007044287 A JP2007044287 A JP 2007044287A JP 2008209038 A JP2008209038 A JP 2008209038A
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Tsutomu Wakabayashi
努 若林
Hiroshi Fujimoto
洋 藤本
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Osaka Gas Co Ltd
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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine-driven heat pump system capable of suppressing heat island phenomenon. <P>SOLUTION: In this engine-driven heat pump system 100 comprising an engine 11, a compression-type heat pump circuit 5 utilizing shaft power of the engine 11 as power source of a compressor 1 compressing a refrigerant X, and comprising an underground heat releasing operation means A capable of exerting a condensation heat releasing operation for releasing the condensation heat generated in a condenser 2 disposed in the compression type heat pump circuit 5 into the ground, the underground heat releasing operation means A is constituted so that it can exert an exhaust heat releasing operation for releasing exhaust heat of the engine into the ground. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンと、前記エンジンの軸動力を冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、前記圧縮式ヒートポンプ回路が備える凝縮器において発生する凝縮熱を地中に放出する凝縮熱放出運転を実行可能な地中放熱運転手段を備えたエンジン駆動式ヒートポンプシステム(以下、単にヒートポンプシステムと称する場合がある。)に関する。   The present invention includes an engine and a compression heat pump circuit that uses shaft power of the engine as a power source of a compressor that compresses refrigerant, and condenses heat generated in a condenser included in the compression heat pump circuit. The present invention relates to an engine-driven heat pump system (hereinafter sometimes simply referred to as a heat pump system) provided with underground heat radiation operation means capable of performing a condensed heat release operation.

ヒートポンプシステムは、エンジンにより駆動して冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒から凝縮熱を放出させて温風及び温水等の温熱を生成する凝縮器と、前記冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁により膨張された前記冷媒に気化熱を吸収させて冷風及び冷水の温熱を生成する蒸発器とに、順に冷媒を循環させる圧縮式ヒートポンプ回路を備えている。凝縮器において生成された温熱は暖房及び給湯に用いることができ、蒸発器において生成された冷熱は冷房に用いることができる。   The heat pump system includes a compressor that is driven by an engine and compresses the refrigerant, a condenser that releases heat of condensation from the refrigerant compressed by the compressor and generates warm heat such as warm air and hot water, and the refrigerant. A compression heat pump circuit that circulates the refrigerant in order is provided in an expansion valve that expands and an evaporator that absorbs heat of vaporization in the refrigerant expanded by the expansion valve to generate cold air and hot water. The warm heat generated in the condenser can be used for heating and hot water supply, and the cold heat generated in the evaporator can be used for cooling.

このようなヒートポンプシステムとして、圧縮式ヒートポンプ回路に備えられた凝縮器において発生する凝縮熱を、埋設熱交換器により地中へ放熱することができるものが知られている。このような地熱を利用するヒートポンプシステムでは、そのCOPを向上させることができる(特許文献1を参照。)。   As such a heat pump system, there is known a heat pump system that can dissipate condensation heat generated in a condenser provided in a compression heat pump circuit to the ground by an embedded heat exchanger. In such a heat pump system that uses geothermal heat, the COP can be improved (see Patent Document 1).

また、エンジンの軸動力を上記圧縮式ヒートポンプ回路における圧縮機の動力源とするヒートポンプシステムが知られている(特許文献2を参照。)。この特許文献2のヒートポンプシステムは、エンジン排熱で加熱された給湯水を貯留する形態で排熱を蓄熱する蓄熱槽を備え、そのエンジン排熱のうち蓄熱槽に蓄熱できない余剰排熱をラジエーターで大気に放出するように構成されている。このヒートポンプシステムでは、上記COPの向上の効果に加え、排熱が保有する熱を給湯水として有効に利用できる。   There is also known a heat pump system that uses engine shaft power as a power source of a compressor in the compression heat pump circuit (see Patent Document 2). The heat pump system of Patent Document 2 includes a heat storage tank that stores exhaust heat in a form in which hot water heated by engine exhaust heat is stored, and surplus exhaust heat that cannot be stored in the heat storage tank of the engine exhaust heat by a radiator. It is configured to release to the atmosphere. In this heat pump system, in addition to the effect of improving the COP, the heat held by the exhaust heat can be effectively used as hot water.

特開2001−74316号公報JP 2001-74316 A 特開2002−5528号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-5528

しかしながら、特許文献2のシステムでは、給湯水として回収できなかった余剰排熱は大気に放出されてしまう。従って、ヒートポンプシステムを都市部の地表がアスファルト等に覆われている場所に設置した場合、このように余剰排熱を大気に放出することは、大気が温度上昇するヒートアイランド現象を招く一要因となる。
さらに、夏期には大気温度が高く地中温度が低いが、この状態を良好に利用することが好ましい。
However, in the system of Patent Document 2, surplus exhaust heat that could not be recovered as hot water is released to the atmosphere. Therefore, when the heat pump system is installed in a place where the urban ground surface is covered with asphalt or the like, releasing the excess exhaust heat to the atmosphere in this way is one factor that causes a heat island phenomenon in which the temperature rises. .
Furthermore, although the atmospheric temperature is high and the underground temperature is low in summer, it is preferable to make good use of this state.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートアイランド現象を抑制することができるエンジン駆動式ヒートポンプシステムを提供する点にある。   This invention is made | formed in view of said subject, The objective is to provide the engine drive type heat pump system which can suppress a heat island phenomenon.

上記目的を達成するための本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプシステムは、エンジンと、前記エンジンの軸動力を冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、前記圧縮式ヒートポンプ回路が備える凝縮器において発生する凝縮熱を地中に放出する凝縮熱放出運転を実行可能な地中放熱運転手段を備えており、その第1特徴構成は、前記地中放熱運転手段が、前記エンジンの排熱を地中に放出する排熱放出運転を実行可能に構成されている点にある。   In order to achieve the above object, an engine-driven heat pump system according to the present invention includes an engine, and a compression heat pump circuit that uses shaft power of the engine as a power source of a compressor that compresses a refrigerant. It has a ground heat radiation operation means capable of performing a condensation heat release operation that releases the condensation heat generated in the condenser provided in the heat pump circuit to the ground, and the first characteristic configuration thereof is the ground heat radiation operation means, The exhaust heat release operation for releasing the exhaust heat of the engine into the ground is configured to be executable.

上記第1特徴構成によれば、夏期などのように、熱需要が少なくエンジンの排熱を有効に利用することができない場合において、従来凝縮熱の地中への放出のために設けられていた地中放熱運転手段を有効に利用して、地中放熱運転手段が排熱放出運転を実行することにより、エンジンを駆動することにより発生する排熱のうち有効に利用することができない余剰排熱を、地中に放出することができる。
これにより、大気へ余剰排熱を放出する場合と比較して、大気の温度上昇を低減できるので、エンジン駆動式ヒートポンプシステムを都市部などの地表がアスファルト等に覆われている場所に設置した場合でも、ヒートアイランド現象を抑制することができる。
また、大気温度より地中温度が低いことを生かして、夏期においては、エンジン排熱を、大気より低温となる地中に放出するので、エンジンを有効に低温側へ導いてオーバーヒート等を抑制できる。
According to the first characteristic configuration described above, when the heat demand is low and the exhaust heat of the engine cannot be effectively used, such as in summer, the conventional feature is provided for discharging the condensed heat into the ground. Excess heat that cannot be used effectively out of the exhaust heat generated by driving the engine by effectively using the underground heat radiation operation means and executing the exhaust heat release operation by the underground heat radiation operation means Can be released into the ground.
As a result, the temperature rise in the atmosphere can be reduced compared with the case where excess exhaust heat is released to the atmosphere, so the engine-driven heat pump system is installed in a place where the ground surface such as urban areas is covered with asphalt etc. However, the heat island phenomenon can be suppressed.
In addition, taking advantage of the fact that the underground temperature is lower than the atmospheric temperature, the engine exhaust heat is released into the ground at a lower temperature than the atmosphere in the summer, so the engine can be effectively guided to the low temperature side to suppress overheating, etc. .

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプシステムの第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加え、前記エンジンの排熱を蓄熱する蓄熱槽を備え、前記地中放熱運転手段が、前記蓄熱槽の蓄熱量が満杯である場合に、前記排熱放出運転を実行する点にある。   A second characteristic configuration of the engine-driven heat pump system according to the present invention includes, in addition to the first characteristic configuration, a heat storage tank that stores the exhaust heat of the engine, and the underground heat radiation operation unit stores heat in the heat storage tank. The exhaust heat release operation is performed when the amount is full.

上記第2特徴構成によれば、地中放熱運転手段が蓄熱槽の蓄熱量が満杯でないと判定した場合には、エンジンの排熱を蓄熱槽に蓄熱して給湯などに有効に利用することができる。
また、地中放熱運転手段が蓄熱槽の蓄熱量が満杯であると判定した場合には、余剰排熱のみを地中へ放出することで、大気への無駄な排熱の放出を抑制することができる。
この結果、エンジンの排熱の蓄熱槽への蓄熱を優先しながら、適切に余剰排熱を地中に放出できる。
According to the second characteristic configuration, when the underground heat radiation operation means determines that the heat storage amount of the heat storage tank is not full, the exhaust heat of the engine is stored in the heat storage tank and effectively used for hot water supply or the like. it can.
In addition, when the underground heat radiation operation means determines that the heat storage amount of the heat storage tank is full, it is possible to suppress the release of useless exhaust heat to the atmosphere by releasing only excess exhaust heat into the ground. Can do.
As a result, surplus exhaust heat can be appropriately released into the ground while giving priority to heat storage of the engine exhaust heat in the heat storage tank.

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプシステムの第3特徴構成は、上記第1特徴構成から上記第2特徴構成に加え、前記地中放熱運転手段が、前記凝縮熱放出運転と前記排熱放出運転とを各別に実行可能に構成されている点にある。   According to a third characteristic configuration of the engine-driven heat pump system according to the present invention, in addition to the first characteristic configuration, the underground heat dissipation operation means includes the condensed heat release operation, the exhaust heat release operation, and the second feature configuration. Are configured to be executable separately.

上記第3特徴構成によれば、排熱放出運転を実行しているか否かに関係なく、凝縮熱放出運転を実行することができるので、ヒートポンプ回路で冷熱を生成している時はいつでも、凝縮熱を地中に放出して、大気の温度上昇を低減することができる。
一方、凝縮熱放出運転を実行しているか否かに関係なく、排熱放出運転を実行することができるので、給湯需要が少ない場合はいつでも、エンジンの排熱を地中に放出して、大気の温度上昇を低減することができる。
According to the third feature configuration, since the condensed heat releasing operation can be executed regardless of whether the exhaust heat releasing operation is being executed, the condensation is performed whenever cold heat is generated by the heat pump circuit. Heat can be released into the ground to reduce atmospheric temperature rise.
On the other hand, the exhaust heat release operation can be executed regardless of whether or not the condensation heat release operation is being executed. Therefore, whenever there is little demand for hot water supply, the exhaust heat of the engine is released into the ground and Temperature rise can be reduced.

本発明におけるエンジン駆動式吸収式ヒートポンプシステム100の実施の形態について図面に基づいて説明する。尚、図1はエンジン駆動式ヒートポンプシステム100の概略構成図である。
本ヒートポンプシステム100は、図1に示すように、エンジン11と、エンジン11の軸動力を冷媒Xを圧縮する圧縮機1の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路5を備える。
圧縮式ヒートポンプ回路5は、冷媒Xが、冷媒Xを圧縮する圧縮機1、冷媒Xから放熱させる凝縮器2、冷媒Xを膨張させる膨張弁3、冷媒Xに吸熱させる蒸発器4の順に夫々を循環するように構成されている。
An embodiment of an engine driven absorption heat pump system 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine-driven heat pump system 100.
As shown in FIG. 1, the heat pump system 100 includes an engine 11 and a compression heat pump circuit 5 that uses shaft power of the engine 11 as a power source of the compressor 1 that compresses the refrigerant X.
The compression heat pump circuit 5 includes a compressor 1 that compresses the refrigerant X, a condenser 2 that dissipates heat from the refrigerant X, an expansion valve 3 that expands the refrigerant X, and an evaporator 4 that absorbs heat from the refrigerant X in this order. It is configured to circulate.

即ち、蒸発した冷媒Xが、圧縮機1において圧縮されて高温高圧状態となり、次に、その高温高圧状態の冷媒Xが、凝縮器2において、伝熱管2a内に流通する温熱用水Hに放熱して凝縮し、次に、その凝縮した冷媒Xが、膨張弁3において、膨張して低温低圧状態となり、次に、その低温低圧状態の冷媒Xが、蒸発器4において、伝熱管4a内に流通する冷熱用水Cから吸熱して蒸発し、その蒸発した冷媒Xが再度圧縮機1に供給されるという形態で、作動するように構成されている。そして、この圧縮式ヒートポンプ回路5においては、凝縮器2において温熱用水Hを加熱する形態で給湯用や暖房用などに利用可能な温熱を発生すると共に、蒸発器4において冷熱用水Cを冷却する形態で冷房用などに利用可能な冷熱を発生することができる。   That is, the evaporated refrigerant X is compressed in the compressor 1 to be in a high temperature and high pressure state, and then, the refrigerant X in the high temperature and high pressure state dissipates heat to the hot water H flowing in the heat transfer pipe 2a in the condenser 2. Then, the condensed refrigerant X expands in the expansion valve 3 to be in a low temperature and low pressure state, and then the refrigerant X in the low temperature and low pressure state flows in the heat transfer tube 4a in the evaporator 4. It is configured to operate in such a form that it absorbs heat from the cooling water C that evaporates and evaporates, and the evaporated refrigerant X is supplied to the compressor 1 again. And in this compression heat pump circuit 5, while the warm water H is heated in the condenser 2, the warm heat which can be utilized for hot water supply or heating is generated, and the cold water C is cooled in the evaporator 4 It is possible to generate cold energy that can be used for cooling.

上記エンジン11は、天然ガス系都市ガスである燃料Gを燃焼させ圧縮機1の駆動力となる軸出力を出力する。また、このエンジン11の排熱は、後述する貯湯槽31(蓄熱槽の一例)に貯留される給湯水HWを加熱する形態で利用される。
さらに、圧縮機1を駆動して余ったエンジン11の軸出力により駆動する発電機15を備えており、発電機15で発生した電力は、本ヒートポンプシステム100の補機や他の電力負荷に供給される。
The engine 11 combusts the fuel G, which is a natural gas city gas, and outputs a shaft output as a driving force of the compressor 1. Further, the exhaust heat of the engine 11 is used in a form in which hot water HW stored in a hot water storage tank 31 (an example of a heat storage tank) described later is heated.
Furthermore, the generator 15 which drives the compressor 1 with the shaft output of the surplus engine 11 by driving the compressor 1 is provided, and the electric power generated by the generator 15 is supplied to the auxiliary machine of the heat pump system 100 and other electric power loads. Is done.

エンジン11の冷却方式は、循環ポンプ13の作動により冷却路12を循環するジャケット水JWにより冷却される水冷方式を採用している。そして、この冷却路12には、エンジン11を冷却して昇温したジャケット水JWを排ガス路14を流通するエンジン11の排ガスEにより加熱する排ガス熱交換器22と、その排ガスEにより加熱されるジャケット水JWにより後述する貯湯槽31に貯留される給湯水HWを加熱する給湯水熱交換器21とが順に接続されている。   The cooling system of the engine 11 employs a water cooling system that is cooled by the jacket water JW that circulates through the cooling path 12 by the operation of the circulation pump 13. The cooling passage 12 is heated by the exhaust gas heat exchanger 22 that heats the jacket water JW heated by cooling the engine 11 by the exhaust gas E of the engine 11 that flows through the exhaust gas passage 14, and the exhaust gas E. A hot water supply heat exchanger 21 that heats hot water HW stored in a hot water storage tank 31 to be described later by the jacket water JW is sequentially connected.

上記給湯水熱交換器21は、ジャケット水JWと後述する貯湯槽31に貯留される給湯水HWとを熱交換して給湯水HWを加熱する形態で、エンジン11の排熱を給湯水HWにより回収するように構成されている。   The hot water supply heat exchanger 21 heats the hot water HW by exchanging heat between the jacket water JW and hot water HW stored in a hot water storage tank 31 to be described later, and the exhaust heat of the engine 11 is heated by the hot water HW. It is configured to collect.

貯湯槽31の下部と、給湯水熱交換器21と、貯湯槽31の上部とを順に接続する給湯水循環路32が設けられており、当該給湯水循環路32に給湯水HWを循環させる循環ポンプ35が設けられている。そして、循環ポンプ35を作動させて、貯湯槽31の下部側に貯留されている比較的低温の給湯水HWが、給湯水熱交換器21に供給されてエンジン11の排熱を回収して高温に加熱された後に、貯湯槽31の上部に戻されることで、貯湯槽31には、上部から下部に渡って温度成層を形成する形態で給湯水HWが貯留される。
貯湯槽31の上部に貯留される高温の給湯水HWを、貯湯槽31の上部と接続される給湯水供給路34を流通して給湯部61に供給することで、給湯部61への給湯が行われる。また、貯湯槽31の下部には、上記給湯により消費された分の給水SWが、給水路36から補充される。
A hot water supply circulation path 32 that sequentially connects the lower part of the hot water tank 31, the hot water supply heat exchanger 21, and the upper part of the hot water storage tank 31 is provided, and a circulation pump 35 that circulates the hot water HW through the hot water supply water circulation path 32. Is provided. Then, the circulation pump 35 is operated, and the relatively low temperature hot water HW stored in the lower side of the hot water tank 31 is supplied to the hot water supply heat exchanger 21 to recover the exhaust heat of the engine 11 to obtain a high temperature. After being heated, the hot water storage water 31 is stored in the hot water storage tank 31 so as to form a temperature stratification from the upper part to the lower part.
The hot water supply water HW stored in the upper part of the hot water storage tank 31 is supplied to the hot water supply part 61 through the hot water supply passage 34 connected to the upper part of the hot water storage tank 31, so that the hot water supply to the hot water supply part 61 is performed. Done. Further, in the lower part of the hot water tank 31, the water supply SW that is consumed by the hot water supply is replenished from the water supply path 36.

貯湯槽31の下部には、給湯水HWの温度を検出するための温度センサ53が設けられている。
制御装置50は、上記温度センサ53の検出結果に基づいて貯湯槽31の蓄熱量を判定するように構成されており、貯湯槽31の下部に備えられた温度センサ53で検出された給湯水HWの温度が貯湯槽31の上限温度である場合には、貯湯槽31の蓄熱量が満杯であると判定し、上記温度センサ53で検出された給湯水HWの温度が貯湯槽31の上限温度未満である場合には、上記蓄熱量が満杯に達していないと判定する。
A temperature sensor 53 for detecting the temperature of the hot water HW is provided below the hot water tank 31.
The control device 50 is configured to determine the amount of heat stored in the hot water tank 31 based on the detection result of the temperature sensor 53, and the hot water HW detected by the temperature sensor 53 provided in the lower part of the hot water tank 31. Is equal to the upper limit temperature of the hot water tank 31, it is determined that the amount of heat stored in the hot water tank 31 is full, and the temperature of the hot water HW detected by the temperature sensor 53 is less than the upper temperature limit of the hot water tank 31. When it is, it determines with the said heat storage amount not reaching full.

更に、本ヒートポンプシステム100において、制御装置50は、凝縮器2において発生する凝縮熱を地中に放出する凝縮熱放出運転を実行可能な地中放熱運転手段Aとして機能すると共に、その地中放熱運転手段Aは、エンジン11の排熱を地中に放出する排熱放出運転を実行可能に構成されている。以下、この地中放熱運転手段Aが働き、後述する地中放熱運転や排熱放出運転を実行可能とする構成について説明を加える。   Further, in the present heat pump system 100, the control device 50 functions as underground heat radiation operating means A capable of performing a condensed heat release operation for releasing the condensation heat generated in the condenser 2 into the ground, and the underground heat dissipation. The operation means A is configured to be able to execute an exhaust heat release operation for releasing the exhaust heat of the engine 11 into the ground. Hereinafter, a description will be given of a configuration in which the underground heat radiation operation means A works to enable the below-described underground heat radiation operation and exhaust heat release operation.

凝縮器2と、給湯水熱交換器21と、地中に熱を放出可能な埋設熱交換器23とを順に接続する地中放熱循環路51が設けられており、当該地中放熱循環路51には、熱媒Rを循環させる循環ポンプ7が設けられている。
更に、地中放熱循環路51には、凝縮器2をバイパスする凝縮器バイパス路8と、給湯水熱交換器21をバイパスする給湯水熱交換器バイパス路9とが設けられており、凝縮器バイパス路8には熱媒Rの循環を遮断する制御弁42が、給湯水熱交換器バイパス路9には熱媒Rの循環を遮断する制御弁44が備えられている。また、地中放熱循環路51には、熱媒Rの凝縮器2への循環を遮断する制御弁41と、熱媒Rの給湯水熱交換器21への循環を遮断する制御弁43とが備えられている。
An underground heat radiation circuit 51 for connecting the condenser 2, the hot water supply heat exchanger 21, and the buried heat exchanger 23 capable of releasing heat into the ground in order is provided. Is provided with a circulation pump 7 for circulating the heat medium R.
Furthermore, the underground heat radiation circulation path 51 is provided with a condenser bypass path 8 that bypasses the condenser 2 and a hot water supply heat exchanger bypass path 9 that bypasses the hot water supply heat exchanger 21. The bypass passage 8 is provided with a control valve 42 for interrupting the circulation of the heating medium R, and the hot water supply heat exchanger bypass passage 9 is provided with a control valve 44 for interrupting the circulation of the heating medium R. Further, the underground heat radiation circuit 51 includes a control valve 41 that blocks the circulation of the heating medium R to the condenser 2 and a control valve 43 that blocks the circulation of the heating medium R to the hot water supply heat exchanger 21. Is provided.

よって、地中放熱循環路51において、循環ポンプ7を作動させた状態で、制御弁41を開状態とし制御弁42を閉状態とすることで、熱媒Rが凝縮器2を流通し、一方、制御弁41を閉状態とし制御弁42を開状態とすることで、熱媒Rが凝縮器バイパス路8を流通する。また、地中放熱循環路51において、循環ポンプ7を作動させた状態で、制御弁43を開状態とし制御弁44を閉状態とすることで、熱媒Rが給湯水熱交換器21を流通し、一方、制御弁43を閉状態とし制御弁44を開状態とすることで、熱媒Rは給湯水熱交換器バイパス路8を流通する。   Therefore, in the underground heat radiation circuit 51, with the circulation pump 7 operated, the control valve 41 is opened and the control valve 42 is closed, so that the heat medium R circulates through the condenser 2. The heat medium R flows through the condenser bypass 8 by closing the control valve 41 and opening the control valve 42. Further, in the underground heat radiation circuit 51, with the circulation pump 7 activated, the control valve 43 is opened and the control valve 44 is closed, so that the heat medium R flows through the hot water supply heat exchanger 21. On the other hand, when the control valve 43 is closed and the control valve 44 is opened, the heating medium R flows through the hot water supply heat exchanger bypass 8.

即ち、地中放熱運転手段Aにより制御弁41、42の開閉状態を切り換えることで、埋設熱交換器23との間で循環する熱媒Rを凝縮器2に流通させる凝縮器流通状態と凝縮器バイパス路8に流通させる凝縮器バイパス状態とを択一的に切り換え可能となる。更に、地中放熱運転手段Aにより制御弁43、44の開閉状態を切り換えることで、埋設熱交換器23との間で循環する熱媒Rを給湯水熱交換器21に流通させる給湯水熱交換器流通状態と給湯水熱交換器バイパス路に流通させる給湯水熱交換器バイパス状態とを択一的に切り換え可能となる。   That is, the condenser circulation state and the condenser in which the heat medium R circulating between the buried heat exchanger 23 is circulated to the condenser 2 by switching the open / close state of the control valves 41 and 42 by the underground heat radiation operation means A. It is possible to selectively switch the condenser bypass state to be circulated through the bypass path 8. Furthermore, hot water supply water heat exchange for circulating the heat medium R circulating between the embedded heat exchanger 23 to the hot water supply water heat exchanger 21 by switching the open / close state of the control valves 43 and 44 by the underground heat radiation operation means A. It is possible to alternatively switch between the hot water supply heat exchanger bypass state and the hot water hot water heat exchanger bypass state that flows through the hot water hot water exchanger bypass passage.

熱媒Rが上述した凝縮器流通状態で循環する場合、熱媒Rは、制御弁41を介して凝縮器2を流通して凝縮熱を回収した後に、埋設熱交換器23を流通し凝縮熱を地中へ放出する。当該循環は、後述する凝縮熱放出運転に対応している。
熱媒Rが上述した給湯水熱交換器流通状態で循環する場合、熱媒Rは、制御弁43を介して給湯水熱交換器21を流通してエンジン11の余剰排熱(貯湯槽31に回収できない排熱)を回収した後に、埋設熱交換器23を流通し余剰排熱を地中へ放出する。当該循環は、後述する排熱放出運転に対応している。
要するに、上記凝縮熱放出運転と排熱放出運転とを各別に実行可能に構成されている。
When the heat medium R circulates in the above-described condenser circulation state, the heat medium R circulates through the condenser 2 through the control valve 41 and collects condensation heat, and then circulates through the embedded heat exchanger 23 to condense heat. To the ground. The circulation corresponds to the condensation heat release operation described later.
When the heat medium R circulates in the hot water supply heat exchanger circulation state described above, the heat medium R flows through the hot water supply heat exchanger 21 via the control valve 43 and surplus exhaust heat of the engine 11 (to the hot water storage tank 31). After recovering the exhaust heat that cannot be recovered, the exhaust heat is discharged into the ground through the embedded heat exchanger 23. The circulation corresponds to the exhaust heat release operation described later.
In short, the condensation heat release operation and the exhaust heat release operation can be executed separately.

次に、凝縮器2の凝縮熱を地中に放出する凝縮熱放出運転、排熱を地中に放出する排熱放出運転の具体例についてそれぞれ説明する。   Next, specific examples of the condensation heat release operation for releasing the condensation heat of the condenser 2 into the ground and the exhaust heat release operation for releasing the exhaust heat into the ground will be described.

〔凝縮熱放出運転〕
凝縮熱放出運転は、特に夏期などのようにヒートポンプ回路5で冷熱を生成している時に実行され、有効に利用できない凝縮器2の凝縮熱を地中に放出する。地中放出運転手段Aが、循環ポンプ7を作動させ、制御弁41を開状態、制御弁42を閉状態として、地中放熱循環路51において熱媒Rを凝縮器流通状態で流通させる。そして、熱媒Rが、地中放熱循環路51において開状態の制御弁41を介し凝縮器2において凝縮熱を回収した後に、埋設熱交換器23で上記凝縮熱を放出するという循環を繰り返すことにより、凝縮熱放出運転が実行される。これにより、上記凝縮熱を大気に放出することなく地中に放出し、大気の温度上昇を低減できる。また、熱媒Rが、凝縮器2の凝縮熱を回収して、凝縮器2を循環する冷媒Xの温度を低下させて蒸発器4に低温の冷媒Xを供給することで、蒸発器4における冷熱の生成量を増加させる。この時、熱媒Rによる凝縮熱の回収は、大気よりも低温である地中の温度を基準として行われることになるので、凝縮器2を低温とする点で有利となる。
[Condensation heat release operation]
The condensation heat release operation is executed particularly when cold heat is generated by the heat pump circuit 5 such as in summer, and the condensation heat of the condenser 2 that cannot be effectively used is discharged into the ground. The underground discharge operation means A operates the circulation pump 7, opens the control valve 41, closes the control valve 42, and distributes the heat medium R in the underground heat radiation circuit 51 in the condenser circulation state. Then, after the heat medium R recovers the condensation heat in the condenser 2 through the open control valve 41 in the underground heat radiation circuit 51, the heat medium R repeats the circulation of releasing the condensation heat in the embedded heat exchanger 23. Thus, the condensation heat release operation is executed. Thereby, the condensation heat is released into the ground without being released into the atmosphere, and the temperature rise in the atmosphere can be reduced. Further, the heat medium R recovers the condensation heat of the condenser 2, lowers the temperature of the refrigerant X circulating in the condenser 2, and supplies the low-temperature refrigerant X to the evaporator 4. Increase the amount of cold generated. At this time, the recovery of the condensation heat by the heat medium R is performed based on the temperature in the ground that is lower than the atmosphere, which is advantageous in that the condenser 2 has a low temperature.

〔排熱放出運転〕
排熱放出運転は、特に夏期などのように給湯需要が少ない時に実行され、エンジン11を駆動することにより発生する排熱のうち有効に利用できない余剰排熱を地中に放出する。地中放熱運転手段Aが、貯湯槽31の下部に設けられた温度センサ53の検出結果に基づいて、貯湯槽31の蓄熱量が満杯であると判定した場合に、循環ポンプ7を作動させ、制御弁43を開状態、制御弁44を閉状態として、熱媒Rを給湯水熱交換器流通状態で流通させる。そして、熱媒Rが、地中放熱循環路51において、開状態の制御弁43を介して給湯水熱交換器21において余剰排熱を回収した後に、埋設熱交換器23で上記余剰排熱を放出するという循環を繰り返すことにより、凝縮熱放出運転が実行される。これにより、上記余剰排熱を大気に放出することなく地中に放出し、大気の温度上昇を低減できる。また、余剰排熱を良好に放出できるので、エンジン11を効果的に冷却できる。この時、熱媒Rによる余剰排熱の回収は、大気よりも低温である地中の温度を基準として行われることになるので、エンジン11を低温とする点で有利となる。
[Exhaust heat release operation]
The exhaust heat release operation is executed particularly when the demand for hot water supply is low, such as in summer, and discharges excess exhaust heat that cannot be used effectively among the exhaust heat generated by driving the engine 11 into the ground. When the underground heat radiation operation means A determines that the amount of heat stored in the hot water tank 31 is full based on the detection result of the temperature sensor 53 provided in the lower part of the hot water tank 31, the circulation pump 7 is operated, With the control valve 43 in the open state and the control valve 44 in the closed state, the heating medium R is circulated in the hot water / water heat exchanger flow state. And after the heat medium R collect | recovers surplus waste heat in the hot water supply water heat exchanger 21 via the control valve 43 in an open state in the underground heat radiation circuit 51, the above-mentioned surplus waste heat is removed by the embedded heat exchanger 23. By repeating the circulation of releasing, the condensed heat releasing operation is executed. Thereby, the excess exhaust heat is released into the ground without being released into the atmosphere, and the temperature rise in the atmosphere can be reduced. Further, since the excess exhaust heat can be released well, the engine 11 can be effectively cooled. At this time, the recovery of excess exhaust heat by the heat medium R is performed based on the temperature in the ground that is lower than the atmosphere, which is advantageous in that the temperature of the engine 11 is lowered.

上記凝縮熱放出運転と排熱放出運転とは、択一的に実行しても、同時に実行してもよい。即ち、本ヒートポンプシステム100では、熱媒Rが、凝縮器2及び給湯水熱交換器21のうちいずれか一方を流通して凝縮熱と余剰排熱とのいずれかを回収し、埋設熱交換器23において熱を放出する第1運転状態と、熱媒Rが、凝縮器2と埋設熱交換器21とを順に流通して凝縮熱と余剰排熱の両方を回収し、埋設熱交換器23において熱を放出する第2運転状態とに切替可能となっている。   The condensation heat release operation and the exhaust heat release operation may be executed alternatively or simultaneously. That is, in the heat pump system 100, the heat medium R flows through one of the condenser 2 and the hot water supply heat exchanger 21 to recover either the condensed heat or the excess exhaust heat, and the embedded heat exchanger. In the first operating state in which heat is released in 23, the heat medium R sequentially flows through the condenser 2 and the embedded heat exchanger 21 to recover both the condensed heat and the excess exhaust heat, and in the embedded heat exchanger 23 It is possible to switch to the second operating state that releases heat.

尚、第1運転状態と第2運転状態との切り替えは、ヒートポンプ回路5の負荷や冷媒Xの温度、エンジン11の出力や排ガスEの温度等のパラメーターに従って、全体の効率が上がるように行うことができる。   The switching between the first operation state and the second operation state is performed so that the overall efficiency is increased according to parameters such as the load of the heat pump circuit 5, the temperature of the refrigerant X, the output of the engine 11 and the temperature of the exhaust gas E. Can do.

また、制御弁41、42を両方とも開状態としそれらの開度を調整することで、熱媒Rを、凝縮器2と凝縮器バイパス路8とを同時に流通させ、熱媒Rの全流量に対する凝縮器2への流通量割合を調整することができる。また、制御弁43、44を両方とも開状態としそれらの開度を調整することで、給湯水熱交換器21と給湯水熱交換器バイパス路9とを同時に流通させ、熱媒Rの全流量に対する給湯水熱交換器21への流通量割合を調整することができる。よって、第2運転状態において、熱媒Rの全流量に対する凝縮器2及び給湯水熱交換器21への流通量割合を調整して、それぞれにおいて回収する熱量を制御することができ、この結果、排熱と凝縮熱との放出量を個別に調整することもできる。   In addition, both the control valves 41 and 42 are opened and their opening degrees are adjusted, so that the heat medium R flows through the condenser 2 and the condenser bypass 8 at the same time, and the total flow rate of the heat medium R is reduced. The flow rate ratio to the condenser 2 can be adjusted. Further, both control valves 43 and 44 are opened and their opening degrees are adjusted, whereby the hot water supply heat exchanger 21 and the hot water supply heat exchanger bypass 9 are simultaneously circulated, and the total flow rate of the heat medium R is determined. The flow rate ratio to the hot water supply water heat exchanger 21 can be adjusted. Therefore, in the second operating state, it is possible to adjust the flow rate ratio to the condenser 2 and the hot water supply heat exchanger 21 with respect to the total flow rate of the heat medium R, and to control the amount of heat recovered in each. It is also possible to individually adjust the discharge amounts of exhaust heat and condensation heat.

以上のように、夏期において、埋設熱交換器23により地中に放出した凝縮熱と余剰排熱とは、約半年後の冬において採熱することができると考えられており、冬期において埋設熱交換器23が備えられた地中を本ヒートポンプシステム100の熱源とすることで、年間を通じた本ヒートポンプシステム100の成績係数を向上させることができると考えられる。   As described above, it is considered that the condensed heat and surplus exhaust heat released into the ground by the buried heat exchanger 23 in the summer can be collected in the winter about six months later. It is considered that the coefficient of performance of the heat pump system 100 throughout the year can be improved by using the underground with the exchanger 23 as the heat source of the heat pump system 100.

〔別実施形態〕
(1)
上記実施形態において、凝縮熱と余剰排熱は、1つの埋設熱交換器23によって地中へ放出したが、別に一つの埋設熱交換器23で行う必要はなく、複数の埋設熱交換器を設置して、地中への放熱位置を分散させてもよい。
[Another embodiment]
(1)
In the above embodiment, the condensation heat and surplus exhaust heat are released into the ground by one embedded heat exchanger 23, but it is not necessary to perform it separately in one embedded heat exchanger 23, and a plurality of embedded heat exchangers are installed. Then, the heat radiation position to the ground may be dispersed.

(2)
上記実施形態において、ジャケット水JWが流通する冷却路12は、排ガス熱交換器22と接続して排ガス排熱を回収するように構成したが、別に排ガス熱交換器22と接続しなくてもよい。また、排ガスEと給湯水HWとが直接熱交換するように構成しても構わない。
(2)
In the above embodiment, the cooling path 12 through which the jacket water JW flows is configured to be connected to the exhaust gas heat exchanger 22 and collect the exhaust gas exhaust heat, but may not be connected to the exhaust gas heat exchanger 22 separately. . Further, the exhaust gas E and the hot water supply water HW may be configured to directly exchange heat.

(3)
上記実施の形態では、圧縮式ヒートポンプ回路5において、冷媒Xの流通方向を図1に示す方向として、符号4で示される部位を、膨張弁3で膨張して低温低圧状態となった冷媒Xを蒸発させて冷熱用水を冷却する蒸発器として機能させるように構成して、当該蒸発器で冷却された冷熱用水の冷熱により冷房等を行うように構成したが、別に、四方切換弁等により冷媒Xの流通方向を図1に示す方向とは逆方向に切り換えて、符号4で示される部位を、圧縮機1で高温高圧状態となった冷媒Xを凝縮させて温熱用水を加熱する凝縮器として機能させるように構成して、当該凝縮器で加熱された温熱用水の温熱により暖房等を行うように構成しても構わない。
(3)
In the above-described embodiment, in the compression heat pump circuit 5, the refrigerant X that has been expanded by the expansion valve 3 into the low-temperature and low-pressure state at the site indicated by the reference numeral 4 with the flow direction of the refrigerant X as the direction shown in FIG. It is configured to function as an evaporator that evaporates and cools the cold water, and is configured to perform cooling or the like by cooling the cold water that is cooled by the evaporator. 1 is switched to a direction opposite to the direction shown in FIG. 1, and the portion indicated by reference numeral 4 functions as a condenser that condenses the refrigerant X that has become a high-temperature and high-pressure state in the compressor 1 and heats the hot water. You may comprise so that heating etc. may be performed with the temperature of the hot water heated with the said condenser.

(4)
上記実施の形態では、凝縮器2の凝縮熱やエンジン11の排熱を、地中放熱循環路51に循環する熱媒Rにより回収して、埋設熱交換器23において地中に放出するように構成したが、故障等の何らかの理由で凝縮熱や排熱を地中への放出することができなくなった場合のバックアップ用として、当該凝縮熱や排熱を大気に放出させるラジエーターを別途設けても構わない。
(4)
In the above embodiment, the heat of condensation of the condenser 2 and the exhaust heat of the engine 11 are recovered by the heat medium R circulating in the underground heat radiation circuit 51 and released into the ground in the buried heat exchanger 23. Although it is configured, a radiator that releases the condensation heat and exhaust heat to the atmosphere can be provided separately as a backup when the condensation heat and exhaust heat cannot be released to the ground due to some reason such as failure. I do not care.

本願発明のエンジン駆動式ヒートポンプシステムは、ヒートアイランド現象を抑制することができるエンジン駆動式ヒートポンプシステムとして、有効に利用可能である。   The engine-driven heat pump system of the present invention can be effectively used as an engine-driven heat pump system that can suppress the heat island phenomenon.

地中熱を利用したエンジン駆動式ヒートポンプシステムの概略構成図Schematic configuration diagram of engine-driven heat pump system using geothermal heat

符号の説明Explanation of symbols

1:圧縮機
2:凝縮器
5:圧縮式ヒートポンプ回路
7:循環ポンプ
11:エンジン
21:給湯水熱交換器
23:埋設熱交換器
50:制御装置(地中放熱運転手段Aの一例)
51:地中放熱循環路
53:温度センサ
X:冷媒
R:熱媒
HW:給湯水
JW:ジャケット水
C:冷熱用水
H:温熱用水
G:燃料
100:エンジン駆動式ヒートポンプシステム
1: compressor 2: condenser 5: compression heat pump circuit 7: circulation pump 11: engine 21: hot water supply heat exchanger 23: buried heat exchanger 50: controller (an example of underground heat radiation operation means A)
51: Underground heat dissipation circuit 53: Temperature sensor X: Refrigerant R: Heat medium HW: Hot water JW: Jacket water C: Cold water H: Hot water G: Fuel 100: Engine-driven heat pump system

Claims (3)

エンジンと、
前記エンジンの軸動力を冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路とを備え、
前記圧縮式ヒートポンプ回路が備える凝縮器において発生する凝縮熱を地中に放出する凝縮熱放出運転を実行可能な地中放熱運転手段を備えたエンジン駆動式ヒートポンプシステムであって、
前記地中放熱運転手段が、前記エンジンの排熱を地中に放出する排熱放出運転を実行可能に構成されているエンジン駆動式ヒートポンプシステム。
Engine,
A compression heat pump circuit that uses shaft power of the engine as a power source of a compressor that compresses refrigerant;
An engine-driven heat pump system provided with underground heat radiation operation means capable of performing condensed heat release operation for releasing condensed heat generated in a condenser provided in the compression heat pump circuit into the ground,
An engine-driven heat pump system in which the underground heat radiation operation means is configured to be able to execute an exhaust heat release operation for releasing the exhaust heat of the engine into the ground.
前記エンジンの排熱を蓄熱する蓄熱槽を備え、
前記地中放熱運転手段が、前記蓄熱槽の蓄熱量が満杯である場合に、前記排熱放出運転を実行する請求項1に記載のエンジン駆動式ヒートポンプシステム。
A heat storage tank for storing the exhaust heat of the engine;
The engine-driven heat pump system according to claim 1, wherein the underground heat radiation operation means executes the exhaust heat release operation when a heat storage amount of the heat storage tank is full.
前記地中放熱運転手段が、前記凝縮熱放出運転と前記排熱放出運転とを各別に実行可能に構成されている請求項1又は2に記載のエンジン駆動式ヒートポンプシステム。   The engine-driven heat pump system according to claim 1 or 2, wherein the underground heat radiation operation means is configured to be able to execute the condensation heat release operation and the exhaust heat release operation separately.
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