JP2011257100A - エンジン駆動式給湯回路およびこれを使用したエンジン駆動式給湯器 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮機の回転数制御だけでは水温が目標の高温に達しない場合に吐出ガスのバイパスを組み合わせる構成を提供する。
【解決手段】エンジン30で圧縮機21を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器23を設け、冷媒−水熱交換器23の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器31を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器25を設けたエンジン駆動式給湯回路1において、蒸発器容量を冷媒−水熱交換器容量よりも大容量とし、水−水熱交換器出口の供給水温が目標温度よりも低い場合にエンジン回転数を増加し、吐出圧力の上限値から定まるエンジンの上限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも低い場合に圧縮機21の吐出上限圧力を超えない範囲で圧縮機21の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁26の開度を調整する。
【選択図】 図1
【解決手段】エンジン30で圧縮機21を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器23を設け、冷媒−水熱交換器23の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器31を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器25を設けたエンジン駆動式給湯回路1において、蒸発器容量を冷媒−水熱交換器容量よりも大容量とし、水−水熱交換器出口の供給水温が目標温度よりも低い場合にエンジン回転数を増加し、吐出圧力の上限値から定まるエンジンの上限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも低い場合に圧縮機21の吐出上限圧力を超えない範囲で圧縮機21の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁26の開度を調整する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、エンジン駆動式の給湯回路と、この給湯回路を使用したエンジン駆動式給湯器とに関するものである。
一般に、エンジン駆動式給湯器における給湯回路としては、エンジンで圧縮機を駆動するように構成された冷媒回路において、冷媒凝縮熱およびエンジン廃熱を利用するものが知られている(特許文献1,2参照)。
従来より、このようなエンジン駆動式給湯回路において、圧縮機の回転数の増減により出湯温度を目標値に制御する構成および凝縮器で液化した冷媒を圧縮機吸入側にバイパスすることで吐出温度の上昇を抑制する制御構成が開示されている(特許文献3参照)。
また、従来の他のエンジン駆動式給湯回路としては、吐出ガスを圧縮機吸入側にバイパスすることで吐出温度を高温で維持する制御構成が開示されている(特許文献4参照)。
しかし、圧縮機の回転数の増減を行う上記従来のエンジン駆動式給湯回路の場合、圧縮機回転数を増加するだけでは、圧縮機回転数の上限値または凝縮器の耐圧値の制限から水温を冷媒凝縮温度の60〜70℃よりも高温(例えば90℃)まで高くすることができない。
また、吐出ガスを圧縮機吸入側にバイパスする上記従来のエンジン駆動式給湯回路の場合、凝縮器の加熱が高負荷域では吐出ガスのバイパスを行わないで、低負荷域だけで行う構成を開示しており、圧縮機高回転域での吐出ガスのバイパスを否定する構成となっている。
本発明は係る実情に鑑みてなされたものであって、エンジンで圧縮機を駆動する冷媒回路の冷媒凝縮熱およびエンジン廃熱を利用する給湯回路において、圧縮機の回転数制御だけでは水温が目標の高温に達しない場合に吐出ガスのバイパスを組み合わせる構成を提供する。
また、吐出ガスのバイパスによる吐出温度の過剰上昇を抑制するために液冷媒をバイパスする構成を提供する。
さらに、逆に圧縮機を下限回転数で運転するだけでは水温を目標温度に抑制できない場合に吐出ガスをバイパスする構成を提供する。
上記課題を解決するための本発明のエンジン駆動式給湯回路は、エンジンで圧縮機を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器を設け、冷媒−水熱交換器の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器を設けたエンジン駆動式給湯回路において、蒸発器容量を冷媒−水熱交換器容量よりも大容量とし、水−水熱交換器出口の供給水温が目標温度よりも低い場合にエンジン回転数を増加し、エンジン回転数が吐出圧力の上限値から定まる上限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも低い場合に圧縮機の吐出圧力が上限圧力を超えない範囲で圧縮機の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁の開度を調整するものである。
また、上記課題を解決するための本発明のエンジン駆動式給湯回路は、上記エンジン駆動式給湯回路において、吐出温度が所定温度よりも高い場合に吐出温度が所定範囲に収まるように冷媒−水熱交換器から蒸発器上流の膨張弁までの経路と圧縮機の吸入経路とをバイパスするインジェクション弁の開度を調整するものである。
さらに、上記課題を解決するための本発明のエンジン駆動式給湯回路は、エンジンで圧縮機を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器を設け、冷媒−水熱交換器の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器を設けたエンジン駆動式給湯回路において、水−水熱交換器出口の供給水温が目標温度よりも高い場合にエンジン回転数を減少し、エンジン回転数が下限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも高い場合に圧縮機の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁を開き、空気温度と圧縮機の吸入経路の冷媒圧力で定まる蒸発温度との差分値が所定範囲に収まるように蒸発器上流の膨張弁の上限開度を調整するものである。
さらに、上記課題を解決するための本発明のエンジン駆動式給湯器は、上記エンジン駆動式給湯回路を使用したものである。
以上述べたように、請求項1記載の本発明によると、エンジン回転数が吐出圧力の上限値から定まる上限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも低い場合に圧縮機の吐出圧力が上限圧力を超えない範囲で圧縮機の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁の開度を調整することで、蒸発器での冷媒の蒸発温度が空気温度よりも上昇し、冷媒が蒸発器で液化して寝込む。そして、蒸発器容量を冷媒−水熱交換器容量よりも大容量に構成することで、冷媒−水熱交換器に吐出される冷媒が不足状態になって冷媒−水熱交換器の吐出冷媒の顕熱比率が大きくなるため、エンジン回転数で定まる高圧での冷媒凝縮熱よりも高温で冷媒−水熱交換器での熱交換が可能となって供給水温を目標水温まで上昇させることができる。
また、請求項2記載の本発明によると、冷媒−水熱交換器から蒸発器上流の膨張弁までの経路と圧縮機の吸入経路とをバイパスすることによって圧縮機からの冷媒の吐出温度が過剰上昇することを、防止することができる。
さらに、請求項3記載の本発明によると、エンジン回転数が下限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも高い場合に圧縮機の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁を開くことで、冷媒循環量を低下させることができるため、冷媒−水熱交換器での熱交換を抑制して供給水温を目標温度に制限できる。このとき、空気温度と圧縮機の吸入経路の冷媒圧力で定まる蒸発温度との差分値が所定範囲に収まるように蒸発器上流の膨張弁の上限開度を調整することで、蒸発器での冷媒の蒸発温度が空気温度よりも上昇することを防止できるため、エンジン駆動式給湯回路の運転を継続できる。
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は本発明に係るエンジン駆動式給湯回路1の回路図を示し、図2は同エンジン駆動式給湯回路1の通常運転時と高圧抑制運転時とのヒートポンプサイクルの挙動を示している。
すなわち、このエンジン駆動式給湯回路1は、主回路2、冷却水回路3、給湯回路4を具備し、高圧抑制制御機能、吐出温度抑制制御機能または蒸発器冷媒寝込み抑制制御機能を具備して構成されてている。
主回路2は、圧縮機21で圧縮した冷媒が、四方弁22を介して冷媒−水熱交換器23で凝縮し、膨張弁24を介して蒸発器25で蒸発した後、再度、四方弁22を介して圧縮機21へ戻り、循環するように構成されている。
主回路2において、圧縮機21は、エンジン30で駆動するようになされている。エンジン30から圧縮機21への駆動伝達は、ベルトドライブ、チェーンドライブ、シャフトドライブなど、特に限定されるものではない。
主回路2において、圧縮機21の吐出側と吸入側との間には、ホットガスバイパス経路2aが設けられ、このホットガスバイパス経路2aには吐出ガス弁26が設けられている。また、冷媒−水熱交換器23の出口側と圧縮機21の吸入側との間には、インジェクション経路2bが設けられ、このインジェクション経路2bにはインジェクション弁27が設けられている。
冷却水回路3は、エンジン30を通過して、このエンジン30の排熱を回収した冷却水が、水−水熱交換器31で供給水に放熱した後、再度、ポンプ32を介してエンジン30を通過し、循環するように構成されている。
給湯回路4は、貯湯槽41からの供給水が、ポンプ42を介して冷媒−水熱交換器23および水−水熱交換器31を経て温められた後、貯湯槽41に回収されるように構成されている。
次に、このようにして構成されるエンジン駆動式給湯回路1の動作について説明する。
まず、通常運転時、圧縮機21からの冷媒は、四方弁22を介して冷媒−水熱交換器23に供給され、この冷媒−水熱交換器23で放熱して凝縮し、膨張弁24を介して蒸発器25で蒸発した後、再度、四方弁22を介して圧縮機21へ戻り、循環を繰り返す。
一方、給湯回路4の供給水は、冷媒−水熱交換器23において、冷媒からの放熱によって加熱された後、水−水熱交換器31に供給され、この水−水熱交換器31において、エンジン30の排熱を回収した冷却水からの放熱によってさらに加熱され、その後貯湯槽41に貯湯される。
この際、貯湯槽41に貯湯される供給水の加熱温度の制御は、エンジン30の駆動によって圧縮機21の回転数を変更することによって行われる。
また、圧縮機21の回転数が下限値に達しても、未だ能力が過多の場合は、吐出ガス弁26が開かれる。これにより、圧縮機21の吐出側の冷媒は、ホットガスバイパス経路2aを介して圧縮機21の吸入側へと戻るので、冷媒−水熱交換器23に供給される冷媒の量が減ることとなり、冷媒−水熱交換器23による放熱量を低下させることができる。
次に、上記エンジン駆動式給湯回路1における高圧抑制制御機能について説明する。
冷媒−水熱交換器23での冷媒の凝縮温度は、冷媒−水熱交換器23で加熱される供給水の温度よりも高温であるため、供給水の温度が高温の場合は、冷媒の凝縮温度はさらに高くなり、圧縮機21から吐出される冷媒の吐出圧力も高くなる。
すなわち、図2に示すように、主回路2における、冷媒−水熱交換器23で加熱される供給水の水温に相当する圧力を水平線Aで表し、蒸発器25で冷媒を蒸発させる熱源(外気)の温度に相当する圧力を水平線Bで表すと、主回路2を循環する冷媒は、冷媒−水熱交換器23では水平線Aよりも高い圧力で、蒸発器25では水平線Bよりも低い圧力でないとヒートポンプサイクルCが成立しない。なお、図2において、縦軸は冷媒の圧力P、横軸が冷媒のエンタルピhである。
しかし、水平線Aよりも高い圧力と言っても、主回路2を構成する圧縮機21などの各種構成部材は、使用上限の圧力が規定されており、それよりも高い圧力で運転継続させることができない。
したがって、冷媒−水熱交換器23に流入する供給水の水温がある温度以上に高くなると、圧縮機21などが耐圧限界以上の圧力となってしまうために運転継続できなくなる、または、エンジン30の上限回転数で圧縮機21を駆動しても供給水の設定温度から要求される冷媒の凝縮温度まで冷媒を加熱することができなくなってしまう。
そこで、圧縮機21などが耐圧限界以上の圧力となってしまわないように、または供給水の水温が高温の場合であっても冷媒の凝縮温度を上昇させないために、ヒートポンプサイクルDを構成する高圧抑制制御へ移行する。この高圧抑制制御は、ホットガスバイパス経路2aの吐出ガス弁26を開いて、圧縮機21の吐出側の冷媒を圧縮機21の吸入側に戻すことによって開始される。これにより、蒸発器25の冷媒の圧力が上昇し、蒸発器25の冷媒の温度が、蒸発器25の冷媒を蒸発させる熱源(外気)の温度を上回る。こうなると、蒸発器25にて冷媒が蒸発できずに放熱して凝縮し、冷媒が蒸発器25に寝込むこととなる。そして、冷媒−水熱交換器23に供給できる冷媒が不足状態となり、液になりきる前の状態で冷媒−水熱交換器23から出るため、凝縮温度が低くなる。すると、冷媒−水熱交換器23での供給水への放熱は、顕熱分の比率が大きくなり、それにより放熱が完了し、凝縮での放熱の比率が減ったヒートポンプサイクルDへ移行することとなる。
この高圧抑制制御では、図3に示すように、給湯運転中に冷媒−水熱交換器23の冷媒の圧力が、ある設定値P1より高いか否かが判断される(ステップ1)。
この圧力が設定値P1よりも高い場合、その設定値P1よりも圧力が高くならないように、吐出ガス弁26は、さらに開度がαぶんだけ増加される(ステップ2)。
この圧力が設定値P1よりも低い場合、吐出ガス弁26の開度はそのままで次のステップへと移行する。
次に、冷媒−水熱交換器23の冷媒の圧力が、ある設定値P2より低いか否かが判断される(ステップ3)。
この圧力が設定値P2よりも低い場合、吐出ガス弁26は、さらに開度がαぶんだけ減少される(ステップ4)。
この圧力が設定値P2よりも高い場合、吐出ガス弁26の開度はそのままで上記ステップ1からの制御が繰り返される。そして、最終的に冷媒−水熱交換器23の冷媒の圧力が、この設定値P2よりも低い状態が続くと、吐出ガス弁26が完全に閉じられ、高圧抑制制御のヒートポンプサイクルDから通常のヒートポンプサイクルCへと戻る。
この高圧抑制制御によると、エンジン30の上限回転数で定まる高圧での冷媒凝縮熱(例えば60〜70℃)よりも高温で冷媒−水熱交換器23での熱交換が可能となって供給水温を目標水温(例えば90℃)まで上昇させることができる。
なお、上記高圧抑制制御において、ヒートポンプサイクルDへ移行した際、蒸発器25に冷媒を寝込ませて冷媒−水熱交換器23に供給する冷媒を不足状態とするため、蒸発器25の容量は、冷媒−水熱交換器23の容量よりも大容量に構成される。
上記図3に示すフローチャートにおいて、ステップ1,2,3,4の順ではなく、ステップ3,4,1,2の順に入れ替わった場合であってもよい。
また、上記冷媒−水熱交換器23の冷媒の圧力の設定値P1,P2は、使用する冷媒や、使用する地域の温度、使用するエンジン駆動式給湯回路1の容量などに応じて適宜決定される。具体的に設定値P1は、この冷媒−水熱交換器23の冷媒の圧力の設定値P1から換算した圧縮機21などの主回路2の各構成部材の圧力が耐圧限界以上の圧力とならないような値に設定される。また、設定値P2は、この冷媒−水熱交換器23の冷媒の圧力の設定値P2よりも下の圧力では、通常のヒートポンプサイクルCに移行しても大丈夫な値に設定されている。
次に、上記エンジン駆動式給湯回路1における吐出温度抑制制御機能について説明する。
上記高圧抑制制御のヒートポンプサイクルDでは、圧縮機21からの冷媒の高温吐出ガスが、ホットガスバイパス経路2aを介して圧縮機21の吸入側に戻るため、圧縮機21の吸入温度が上昇し、圧縮機21の吐出温度が上昇し、圧縮機21の使用可能範囲を超えることが懸念される。この場合に膨張弁24を開いて吸入温度を低下させようとしても、蒸発器25に冷媒が寝込むだけで吸入温度の低下に繋がらない。
そこで、圧縮機21の吐出温度の上昇を抑制するために、インジェクション経路2bに設けられたインジェクション弁27を開き、冷媒−水熱交換器23で液化した冷媒を圧縮機21の吸入側に供給することにより、圧縮機21の吸入側の温度を低下させ、これによって圧縮機21の吐出側の温度を低下させた吐出温度抑制制御へと移行する。
この吐出温度抑制制御では、図4に示すように、上記高圧抑制制御のヒートポンプサイクルDによる給湯運転中に、圧縮機21からの冷媒の吐出温度が、ある設定値T1より高いか否かが判断される(ステップ1)。
この温度が設定値T1よりも高い場合、その設定値T1よりもさらに温度が高くならないように、インジェクション弁27は、さらに開度がαぶんだけ増加される(ステップ2)。
この温度が設定値T1よりも低い場合、インジェクション弁27の開度はそのままで次のステップへと移行する。
次に、圧縮機21からの冷媒の吐出温度が、ある設定値T2より低いか否かが判断される(ステップ3)。
この温度が設定値T2よりも低い場合、インジェクション弁27は、さらに開度がαぶんだけ減少される(ステップ4)。
この温度が設定値T2よりも高い場合、インジェクション弁27の開度はそのままで上記ステップ1からの制御が繰り返される。そして、最終的に圧縮機21からの冷媒の吐出温度が、この設定値T2よりも低い状態が続くと、インジェクション弁27が完全に閉じられ、吐出温度抑制制御は終了する。
この吐出温度抑制制御によると、上記高温抑制制御のヒートポンプサイクルDにおいて、圧縮機21からの冷媒の吐出温度が過剰上昇することを防止することができる。
上記図4に示すフローチャートにおいて、ステップ1,2,3,4の順ではなく、ステップ3,4,1,2の順に入れ替わった場合であってもよい。
また、上記圧縮機21からの冷媒の吐出温度の設定値T1,T2は、使用する冷媒や、使用する地域の温度、使用するエンジン駆動式給湯回路1の容量などに応じて適宜決定される。具体的に設定値T1は、この設定値T1よりも低い温度を保っていれば、圧縮機21が運転継続可能な値に設定されている。また、設定値T2は、この設定値T2よりも低い温度を保っていれば、インジェクション弁27を開く必要がなく高圧抑制制御だけで対応可能な値に設定されている。
次に、上記エンジン駆動式給湯回路1における蒸発器冷媒寝込み抑制制御機能について説明する。
上記高圧抑制制御のヒートポンプサイクルDでは無く、通常のヒートポンプサイクルCにおいて、エンジン30の下限回転数で圧縮機21を駆動しても、未だ能力過多となってしまう状況では、吐出ガス弁26が開かれる。
これによって圧縮機21の吐出側の冷媒は、ホットガスバイパス経路2aを介して圧縮機21の吸入側へと戻され、冷媒−水熱交換器23に供給される冷媒の量が減り、冷媒−水熱交換器23による放熱量が低下することとなる。
しかし、ホットガスバイパス経路2aを介して圧縮機21の吸入側へと戻る冷媒の供給量が増えると、蒸発器25での蒸発圧力が上昇し、蒸発器25で冷媒を蒸発させる熱源(外気)の温度よりも、蒸発器25で冷媒が蒸発する温度の方が高くなり、蒸発器25にて冷媒が蒸発できずに放熱して凝縮し、冷媒が蒸発器25に寝込むことが懸念される。冷媒が蒸発器25に寝込むと、冷媒−水熱交換器23への冷媒供給が減り、凝縮潜熱を充分に発揮できなくなり、COP(成績係数=能力/動力)が悪化したり、寝込みが解消された時に、圧縮機21へ液冷媒が戻り、圧縮機21の信頼性が低下したりすることが懸念される。
そこで、吐出ガス弁26を開いて圧縮機21の吐出側の冷媒をホットガスバイパス経路2aを介して圧縮機21の吸入側へと戻しても、蒸発器25に冷媒が寝込むような状況にさせないために、蒸発器冷媒寝込み抑制制御へと移行する。この蒸発器冷媒寝込み抑制制御は、膨張弁24の開度の上限を制限することにより、蒸発器25での冷媒の蒸発温度の上昇を抑制することによって行われる。
この蒸発器冷媒寝込み抑制制御では、図5に示すように、給湯運転中に蒸発器25での冷媒の蒸発温度が、外気温からある設定値TD1の温度を引いた差より高いか否かが判断される(ステップ1)。
この外気温からある設定値TD1の温度を引いた差よりも蒸発器25での冷媒の蒸発温度の方が高い場合、膨張弁24の上限開度は現在の膨張弁24の開度からαぶんだけ減少されて膨張弁24の上限開度が変更される(ステップ2)。
この外気温からある設定値TD1の温度を引いた差よりも蒸発器25での冷媒の蒸発温度の方が低い場合、膨張弁24の上限開度はそのままで次のステップへと移行する。
次に、蒸発器25での冷媒の蒸発温度が、外気温からある設定値TD2の温度を引いた差より低いか否かが判断される(ステップ3)。
この外気温からある設定値TD2の温度を引いた差よりも蒸発器25での冷媒の蒸発温度の方が低い場合、膨張弁24の上限開度は現在の膨張弁24の開度からαぶんだけ増加されて膨張弁24の上限開度が変更される(ステップ4)。
この外気温からある設定値TD2の温度を引いた差よりも蒸発器25での冷媒の蒸発温度の方が高い場合、膨張弁24の上限開度はそのままで上記ステップ1からの制御が繰り返される。
この蒸発器冷媒寝込み抑制制御によると、従来は蒸発温度の上昇を抑制するために、蒸発器25の熱源の供給量低下(例えば、ファンを減速させる)、または圧縮機21の吸入部にアキュームレータ(図示省略)を設置して対応していたものを、そのような機能部品を追加することなく、膨張弁24の開度調整だけで、蒸発器25における冷媒の蒸発温度の上昇を抑制して主回路2における冷凍サイクルCの運転を継続できる。また、可変速ファンやアキュームレータ(共に図示省略)などを設置しないので、コストアップの抑制、信頼性の向上、メンテナンスの容易化が図れる。
上記図5に示すフローチャートにおいて、ステップ1,2,3,4の順ではなく、ステップ3,4,1,2の順に入れ替わった場合であってもよい。
また、上記設定値TD1,TD2は、使用する冷媒や、使用する地域の温度、使用するエンジン駆動式給湯回路1の容量などに応じて適宜決定される。具体的に設定値TD1は、外気温と、蒸発器25での冷媒の蒸発温度との差分値が、この設定値TD1よりも低い値を保っていれば、効率よく冷媒を蒸発させることができるような値に設定されている。また、設定値TD2は、外気温と、蒸発器25での冷媒の蒸発温度との差分値が、この設定値TD2よりも低い値を保っていれば、蒸発温度の上昇を抑制する必要が無い値に設定されている。
本発明は、空調装置やコージェネレーションシステムで使用される各種エンジン駆動式給湯器に利用できる。
1 エンジン駆動式給湯回路
2 主回路
21 圧縮機
23 冷媒−水熱交換器
24 膨張弁
25 蒸発器
26 吐出ガス弁
27 インジェクション弁
30 エンジン
31 水−水熱交換器
2 主回路
21 圧縮機
23 冷媒−水熱交換器
24 膨張弁
25 蒸発器
26 吐出ガス弁
27 インジェクション弁
30 エンジン
31 水−水熱交換器
Claims (4)
- エンジンで圧縮機を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器を設け、冷媒−水熱交換器の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器を設けたエンジン駆動式給湯回路において、
蒸発器容量を冷媒−水熱交換器容量よりも大容量とし、
水−水熱交換器出口の供給水温が目標温度よりも低い場合にエンジン回転数を増加し、
エンジン回転数が吐出圧力の上限値から定まる上限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも低い場合に圧縮機の吐出圧力が上限圧力を超えない範囲で圧縮機の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁の開度を調整することを特徴とするエンジン駆動式給湯回路。 - 請求項1記載のエンジン駆動式給湯回路において、吐出温度が所定温度よりも高い場合に吐出温度が所定範囲に収まるように冷媒−水熱交換器から蒸発器上流の膨張弁までの経路と圧縮機の吸入経路とをバイパスするインジェクション弁の開度を調整することを特徴とするエンジン駆動式給湯回路。
- エンジンで圧縮機を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器を設け、冷媒−水熱交換器の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器を設けたエンジン駆動式給湯回路において、
水−水熱交換器出口の供給水温が目標温度よりも高い場合にエンジン回転数を減少し、
エンジン回転数が下限回転数に達した後で供給水温が目標温度よりも高い場合に圧縮機の吐出経路と吸入経路とをバイパスする吐出ガス弁を開き、
空気温度と圧縮機の吸入経路の冷媒圧力で定まる蒸発温度との差分値が所定範囲に収まるように蒸発器上流の膨張弁の上限開度を調整することを特徴とするエンジン駆動式給湯回路。 - 請求項1記載ないし4の何れか一記載のエンジン駆動式給湯回路を使用したことを特徴とするエンジン駆動式給湯器。
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
KR20130093297A (ko) * | 2012-02-14 | 2013-08-22 | 엘지전자 주식회사 | 가스히트펌프 시스템 |
WO2016171052A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社日立製作所 | 冷凍サイクル装置 |
WO2023074322A1 (ja) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | 株式会社デンソー | ヒートポンプサイクル装置 |
WO2024010073A1 (ja) * | 2022-07-08 | 2024-01-11 | 株式会社富士通ゼネラル | 空気調和機 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015064169A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 温水生成装置 |
TWI688326B (zh) * | 2018-01-17 | 2020-03-11 | 緯創資通股份有限公司 | 冷卻液補充機構及具有冷卻液補充機構的冷卻循環系統及電子設備 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6236378U (ja) * | 1985-08-20 | 1987-03-04 | ||
JP2007198699A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートポンプ式給湯機 |
JP2007207154A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 自動販売機 |
JP2007212098A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | ヒートポンプ式給湯機 |
JP2007278686A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートポンプ給湯機 |
JP2009216265A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 開放型貯湯タンクの保温装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59197772A (ja) | 1983-04-26 | 1984-11-09 | ヤマハ発動機株式会社 | エンジン駆動熱ポンプ式暖房装置 |
JPS61122450A (ja) | 1984-11-19 | 1986-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エンジン駆動ヒ−トポンプ給湯機 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6236378U (ja) * | 1985-08-20 | 1987-03-04 | ||
JP2007198699A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートポンプ式給湯機 |
JP2007207154A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 自動販売機 |
JP2007212098A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | ヒートポンプ式給湯機 |
JP2007278686A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートポンプ給湯機 |
JP2009216265A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 開放型貯湯タンクの保温装置 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130093297A (ko) * | 2012-02-14 | 2013-08-22 | 엘지전자 주식회사 | 가스히트펌프 시스템 |
KR101988309B1 (ko) * | 2012-02-14 | 2019-06-12 | 엘지전자 주식회사 | 가스히트펌프 시스템 |
WO2016171052A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社日立製作所 | 冷凍サイクル装置 |
JP2016205732A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 株式会社日立製作所 | 冷凍サイクル装置 |
US10527330B2 (en) | 2015-04-24 | 2020-01-07 | Hitachi, Ltd. | Refrigeration cycle device |
WO2023074322A1 (ja) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | 株式会社デンソー | ヒートポンプサイクル装置 |
WO2024010073A1 (ja) * | 2022-07-08 | 2024-01-11 | 株式会社富士通ゼネラル | 空気調和機 |
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