JP3997560B2

JP3997560B2 - Engine heat pump type air conditioner

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Publication number: JP3997560B2
Application number: JP34340996A
Authority: JP
Inventors: 謙司中島; 浩一遠藤; 一郎降旗
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2016-12-24
Also published as: JPH10184453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排熱を熱源として利用するエンジンヒートポンプ式空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエンジンヒートポンプ式空調装置に用いられる一般的な室外機２０の構造を図９に示す。この室外機２０は屋外に設置され、その内部は、エンジン１が設置されているエンジン室２１、エアクリーナ２９等が設置されている補助室２３が横に並び、これらの上に図示しない室外熱交換器が配置された熱交換器室２４が設けられ、これら３つの室が壁によって仕切られて構成されている。
【０００３】
エンジン室２１には、エンジン１およびこのエンジン１によって駆動されるコンプレッサ２が設置されている。また、冷媒を加熱する図示しない冷媒加熱器にエンジン１の排熱を回収したエンジン冷却水（温水）を供給する循環回路が、エンジン１に接続されており、暖房運転時には、エンジン１の排熱がヒートポンプの吸熱源となっている。
【０００４】
ここで、エンジンヒートポンプ式空調装置が起動されると、換気ファン３２によって外気が補助室２３へ導入され、図９の矢印のように流れる。そして、外気の一部はエンジン室２１内へ流れ換気を行い、一部は外気導入口３０からエアクリ−ナ２９を通りエンジン１に導入される。このようにして、換気ファン３２からの外気をエンジン１の吸気として用いている。
【０００５】
それによって、外気の温度が高く冷房負荷も大きい（エンジン負荷大の）夏期には、エンジン室２１の内気に比べて低温の外気をエンジン１に吸入することにより、エンジン１のオーバーヒートを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来においては、冬期においても、夏期と同様に換気ファン３２によって温度の低い外気をエンジンに導入している。この場合、エンジン吸気が低温で比重の大きい空気となるために、エンジン吸気の充填量が大きくなりエンジン効率が上がり、同一の軸出力（コンプレッサ動力）を得るための燃費は良くなる。このため、図４に示すように、エンジンの排熱が減少してしまう。その結果、この排熱を熱源として利用するエンジンヒートポンプ式空調装置の吸熱源が減少し、暖房能力が低下するという問題が生じていた。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、エンジンの排熱を熱源として利用するエンジンヒートポンプ式空調装置において、エンジンの排熱を増加させて暖房能力を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等の検討によれば、外気が低温時の場合、上述のように換気ファンによって、エンジン室の内気に比べて低温の外気を吸入しなくとも、エンジンのオーバーヒートの心配は無く、逆に、高温の内気をエンジンに吸入しても良いことがわかった。
【０００９】
本発明は上記点に着目して、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１、３の発明によれば、エンジン（１）の排熱を熱源として利用するエンジンヒートポンプ式空調装置において、エンジン（１）が設置されているエンジン室（２１）と、エンジン（１）の吸気をエンジン室（２１）の外気と内気とに切換え可能なエンジン吸気手段（２２）とを有し、冷房時に外気がエンジン（１）の吸気となり、暖房時に内気がエンジン（１）の吸気となることを特徴とする。
【００１０】
それによって、冬期の暖房運転時に、エンジン吸気を高温の内気とした場合、高温で比重が小さい内気がエンジン吸気となるために、エンジン吸気の充填量が小さくなりエンジン効率が低下する。ここで、エンジン（１）の軸出力を、低温の外気をエンジン（１）に吸入する場合と同じく一定に保つためには、より多くの燃料を投入する必要がある。ここで、軸出力に変わらなかった燃料はエンジン（１）排熱の増大につながり、暖房能力が向上できるという効果が得られる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明に加えて、外気温度を検出する温度検出手段（３４）と、この温度検出手段（３４）からの信号を受けてエンジン吸気手段（２２）を制御する制御手段（４３）とを有することを特徴とする。それによって、外気温度が所定温度よりも高い時には、エンジン（１）に外気が導入され、外気温度が所定温度よりも低い時には、エンジン（１）に内気が導入されるように作用し、上記の効果に加えて、外気温度に応じて、内外気切換作用が自動制御できるという効果が得られる。
【００１２】
ここで、エンジン吸気手段（２２）としては、具体的には請求項１のように、エンジン（１）の吸気口（２５）と連通し、エンジン（１）へ導入される空気を清浄化するエアクリーナ（２９）と、エアクリーナ（２９）に外気を導入する外気導入ダクト（３０）と、エアクリーナ（２９）に内気を導入する内気導入ダクト（３１）と、外気導入ダクト（３０）および内気導入ダクト（３１）を開閉する開閉ドア（３６）とを有するものにすることができる。
【００１３】
また、請求項３の発明によれば、外気導入ダクト（３０）の端部が外気導入用送風手段（３２）下流に開口して設けられ、さらに、外気導入ダクト（３０）の圧力損失が内気導入ダクト（３１）よりも大きくなるように、両ダクトが形成されており、外気導入用送風手段（３２）の運転時には、外気導入ダクト（３０）から外気がエンジン（１）に導入され、外気導入用送風手段（３２）の停止時には、内気導入ダクト（３１）から内気がエンジン（１）に導入されることを特徴とする。それによって、外気導入用送風手段（３２）の運転時には、外気導入ダクト（３０）から外気がエンジンに導入される。一方、外気導入用送風手段（３２）の停止時には、外気が導入されずエンジン（１）の吸気負圧によって各ダクト内には内気が流れこむ。
【００１４】
ここで、外気導入ダクト（３０）と内気導入ダクト（３１）との圧力損失の関係より、内気導入ダクト（３１）を流れる空気量の方が外気導入ダクト（３０）を流れる空気量よりも多くなる。その結果、エンジン室（２１）の高温の内気がエアクリーナ（２９）に流れ込むこととなる。このため、上記請求項１の発明に記載したような開閉ドアを必要とすることなく、暖房能力向上の効果が得られる。
【００１５】
また、請求項４の発明のように、請求項１、２の発明に加えて、外気導入用送風手段（３２）からの外気によってエンジン室（２１）を換気するようにすれば、エンジン室（２１）の過昇温が抑制でき、エンジン（１）のオーバーヒートを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明のエンジンヒートポンプ式空調装置の全体構成を示す冷媒回路図である。先ず、全体の構成を説明すると、灯油又は軽油を燃料とする水冷式のエンジン１によって駆動されるコンプレッサ２、冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータ３、冷媒の流路を切り替える四方弁４、冷房時は蒸発器として働き且つ暖房時は凝縮器として働く室内熱交換器５、冷房時の減圧手段である冷房用膨張弁６、暖房時の減圧手段である暖房用膨張弁７、冷房時は凝縮器として働き且つ暖房時は蒸発器として働く室外熱交換器８、エンジン排熱によって温められた温水で冷媒を加熱する冷媒加熱器９、冷媒を気液に分離しガス冷媒を導出するアキュムレ−タ１０が冷媒管路によって順次接続され、基本となる冷凍サイクルが構成されている。尚、符号１１は室内熱交換器５の送風ファンである室内ファン、１２は室外熱交換器８の送風ファンである室外ファンである。
【００１７】
また、冷房用膨張弁６および暖房用膨張弁７としては、周知のように、運転時に蒸発器となる方の熱交換器出口の冷媒温度および冷媒圧力を各々温度センサおよび圧力センサで検知し、これらセンサからの検知信号に応じて弁開度を制御する電子膨張弁が用いられる。
そして、冷房用膨張弁６は、冷房時には液冷媒を減圧膨張し、暖房時には全開となって減圧を行わず、一方、暖房用膨張弁７は、暖房時には液冷媒を減圧膨張し、冷房時には全開となって減圧を行わないように制御される。
【００１８】
一方、冷媒加熱器９に温水を循環供給する循環回路は、エンジン１からサ−モスタット１３を介しラジエ−タ１４を通ってエンジン１に戻る回路と、エンジン１からサ−モスタット１１を介し冷媒加熱器９を通ってエンジン１に戻る回路とにより構成され、水ポンプ１５によって循環される。そして、温水温度がサーモスタット１１の設定温度より大きい時には前者の回路を、設定温度より小さい時には後者の回路を温水は流れるようになっている。
【００１９】
次に、エンジンヒートポンプ式空調装置の室外機２０について述べる。図２は、その全体構成を示すものである。この室外機２０は屋外に設置され、全体が１つの室として構成されており、その内部は、エンジン１およびエンジン１によって駆動されるコンプレッサ２とが設置されているエンジン室２１と、エンジン室２１の横にエンジン１に空気を吸入するエンジン吸気手段２２等が設置されている補助室２３が設けられ、これらの上に熱交換器室２４が配され、これら３つの室が壁によって仕切られて構成されている。
【００２０】
尚、エンジン室２１内には、図示しない冷媒加熱器９がエンジン１の高温部分近傍に設置されており、エンジン１と循環回路によって接続されている。
また、熱交換器室２４には、室外熱交換器８、室外ファン１２が設置されているが、図２においては省略している。尚、熱交換器室２４の外面は室外熱交換器８によって形成され、室外熱交換器８に形成された隙間から空気の出入りが可能となっている。また、室外ファン１２の駆動時には、熱交換器室２４内の空気は屋外へ（図２の上方方向へ）排気されるように流れるようになっている。
【００２１】
次に、補助室２３に設置されたエンジン吸気手段２２について説明する。
片方の端部がエンジン１の吸気口２５と連通しているダクト２６が、エンジン室２１内から仕切り壁２７に設けられたダクト孔２８を通って補助室２３内へと至るように略水平に設置されている。そして、ダクト２６は仕切り壁２７に設けられたエアクリーナ２９の空気出口とつながっている。エアクリーナ２９は、エンジン１へ導入する空気を清浄化するものであり、その空気入口には、外気導入ダクト３０および内気導入ダクト３１が接続されている。
【００２２】
外気導入ダクト３０は、その端部が補助室２３の側壁に取り付けられた換気ファン（外気導入用送風手段）３２の下流側近傍に開口して設けられ、外気吸入口３３として構成されている。換気ファン３２はモータ３２ａによって駆動される。尚、換気ファン３２の上流側には、外気温度を検出する温度センサ（温度検出手段）３４が設けられている。この温度センサ３４の取付け位置は、換気ファン３２の発熱の影響による温度検出誤差を避けるため、図２のようにファン上流が好ましい。
【００２３】
一方、内気導入ダクト３１は、その端部が仕切り壁２７に設けられた孔に開口して接続され、内気吸入口３５として構成されている。尚、内気吸入口３５は、高温の内気を取り入れるために、エンジン１の高熱発生部分近傍に開口して設けられるが、本実施形態では、ダクト孔２８より下方の仕切り壁２７の略中央となる高さに設けられている。
【００２４】
さらに、エアクリーナ２９の空気入口には、外気導入ダクト３０および内気導入ダクト３１を開閉するドア３６が設けられている。このドア３６は、サーボモータ３７により作動して、エアクリーナ２９に流入する空気の通路を切り換えることができるようになっている。
具体的には、ドア３６が外気導入位置Ｌ（ハッチング位置）にあるときには、エアクリーナ２９の空気入口は、外気導入ダクト３０と連通され、内気導入ダクト３１とは遮断される。一方、ドア３６が内気導入位置Ｒ（点線位置）にあるときには、エアクリーナ２９の空気入口は、内気導入ダクト３１と連通され、外気導入ダクト３０とは遮断される。
【００２５】
以上のように、ダクト２６、エアクリーナ２９、外気導入ダクト３０、内気導入ダクト３１、ドア３６およびサーボモータ３７によってエンジン吸気手段２２が構成されている。
また、エンジン室２１は図２のように密閉構造となっているので、換気するために、エンジン室２１と補助室２３とを仕切る仕切り壁２７には第１換気口３８が、エンジン室２１と熱交換器室２４とを仕切る仕切り壁３９には第２換気口４０が設けられている。
【００２６】
また、エンジン１の排気側からマフラ４１が設けられた排気管４２が伸び、エンジン室２１から仕切り壁３９を通じて熱交換器室２４内部を通り、屋外へ開口している。そして、エンジン１の排気ガスは、この排気管４２を通って屋外へ放出される。
また、補助室２３内部の側壁には、制御手段として電子回路からなる制御装置４３が設けられている。この制御装置４３は、図３に示すように、２つの判定回路（第１判定回路４３ａ、第２判定回路４３ｂ）と２つの温度設定回路（第１温度設定回路４３ｃ、第２温度設定回路４３ｄ）によって構成されている。
【００２７】
温度センサ３４が検出した外気温度と第１温度設定回路４３ｃに設定された第１設定温度との大小を、第１判定回路４３ａが判定し、その判定結果に応じてサーボモータ３７によってドア３６の作動が制御される。
また、温度センサ３４が検出した外気温度と第２温度設定回路４３ｄに設定された第２設定温度との大小を、第２判定回路４３ｂが判定し、その判定結果に応じてモータ３２ａによって換気ファン３２の作動が制御される。
【００２８】
ここで、外気をエンジン吸気とするとエンジン排熱が減少して空調装置の暖房負荷に見合った暖房能力が得られない外気温度を第１設定温度Ｔ１としている。ここで、第１設定温度Ｔ１はエンジンやヒートポンプの仕様によって変わるが、通常０〜５℃であり、本実施形態では０℃とする。また、第１設定温度よりも低い温度を第２設定温度Ｔ２とし、本実施形態では−５℃程度とする。
【００２９】
以下、上記した構成に基づき、本実施形態の作動を述べる。尚、本発明に係るエンジンヒートポンプ式空調装置の暖房運転時、冷房運転時における冷媒回路および循環回路の作動は周知のものであるため概略を記すにとどめ、主として本発明の要部であるエンジン吸気手段２２の作用について述べることとする。
（１）夏期の冷房時の場合
冷房時には、冷媒は図１の点線矢印のように流れ、室内熱交換器５にて冷媒が蒸発し、蒸発潜熱が室内空気から室内ファン１１によって奪われ室内が冷房される。この時、サーモスタット１３の作動によってエンジン冷却水（温水）はラジエータ１４側の循環回路を流れ、冷媒加熱器９には流れないため、冷媒は加熱されない。
【００３０】
この場合、通常、温度センサ３４で検出される外気温度（以下、検出外気温度と略記する）は高温であり第１設定温度Ｔ１（０℃程度）より高い。このため、制御装置４３の第１判定回路４３ａが検出外気温度をＴ１よりも高いと判定し、サーボモータ３７によってドア３６が外気導入位置Ｌとなる。また、制御装置４３の第２判定回路４３ｂが検出外気温度をＴ２（−５℃）よりも高いと判定し、モータ３２ａによって換気ファン３２が運転状態となる。従って、補助室２３およびエンジン室２１内の空気は、図２の実線矢印のように流れる。
【００３１】
すなわち、屋外から換気ファン３２を通って補助室２３内に導入された外気は、外気吸入口３３から外気導入ダクト３０を通りエアクリーナ２９へと流れ、吸気口２５からエンジン１へ吸入される。エンジン１に吸入された外気は、燃焼に用いられ排気ガスとなって、排気管４２から屋外へ排気される。このように、夏期の冷房時には、外気がエンジン１の吸気となる。
【００３２】
また、外気は、補助室２３内を下方にも流れ、第１換気口３８からエンジン室２１内に入り、エンジン室２１内を換気して第２換気口４０から熱交換器室２４を通り、屋外へ排気される。
（２）冬期の暖房時の場合
暖房時には、冷媒は図１の実線矢印のように流れ、室内熱交換器５にて冷媒が凝縮し、凝縮熱が室内空気へ室内ファン１１によって流れ室内が暖房される。そして、室外熱交換器８にて蒸発した冷媒は、冷媒加熱器９にて、エンジンの排熱によって温められたエンジン冷却水から吸熱を行い、この吸熱分は暖房に用いられる。
【００３３】
（ｉ）外気温度がＴ１（０℃）より高くなっている場合
この場合も上述した冷房時と同様に、換気ファン３２（運転状態）、ドア３６（外気導入位置Ｌ）となり、図２の実線矢印のように流れる。そして、外気がエンジン１の吸気として用いられることとなる。
（ｉｉ）外気温度がＴ１（０℃）より低くＴ２（−５℃）よりも高い場合
この場合、制御装置４３の第１判定回路４３ａが検出外気温度をＴ１よりも低いと判定し、サーボモータ３７によってドア３６が内気導入位置Ｒとなる。また、制御装置４３の第２判定回路４３ｂが検出外気温度をＴ２よりも高いと判定し、モータ３２ａによって換気ファン３２が運転状態となる。従って、補助室２３およびエンジン室２１内の空気は、図２の点線矢印のように流れる。
【００３４】
すなわち、換気ファン３２から補助室２３内に導入された外気は、補助室２３内を下方に流れ、第１換気口３８からエンジン室２１内に入る。一方、内気は、第２換気口４０から熱交換器室２４を通り、屋外へ排気されるとともに、内気吸入口３５から内気導入ダクト３１へ導入され、エアクリーナ２９へと流れ吸気口２５からエンジン１へ吸入される。このように、内気がエンジン１の吸気となる。尚、本発明者等の検討によれば、Ｔ１より低い温度では、エンジンに内気を吸入しても、オーバーヒートの恐れはない。
【００３５】
（ｉｉｉ）外気温度がＴ２（−５℃）よりも低い場合
この場合、制御装置４３の第１判定回路４３ａが検出外気温度をＴ１よりも低いと判定し、サーボモータ３７によってドア３６が内気導入位置Ｒとなる。また、制御装置４３の第２判定回路４３ｂが検出外気温度をＴ２よりも低いと判定し、モータ３２ａによって換気ファン３２が停止状態となる。ここで、Ｔ２は、本発明者等の検討により、外気温度がこれより低いと、エンジン１に内気を吸入し、且つ、エンジン室２１内を換気しなくともエンジン１がオーバーヒートしない温度としている。
【００３６】
従って、補助室２３およびエンジン室２１内の空気は、図２の点線矢印のように流れる。
すなわち、屋外から外気は導入されず、エンジン室２１内の換気は行われないが、エンジン室２１内の内気が、内気吸入口３５から内気導入ダクト、エアクリーナ２９へと流れ、吸気口２５からエンジン１へ吸入される。このように、内気がエンジン１の吸気となる。
【００３７】
尚、上述したように熱交換器室２４は空気の出入りが可能であるので、熱交換器室２４内の空気が第２換気口４０からエンジン室２１内へ補充され、エンジン室２１内の内気が欠乏する恐れはない。
ところで、外気温度が極低温（−１０℃以下）になると、室外熱交換器８にて外気からの吸熱は不可となる。この場合は室外ファン１２を停止させて、外気吸熱を行わないことがある。このため、エンジン排熱が重要な吸熱源となるが、上述と同様の理由により暖房能力が低下してしまう。この様な場合にも上述の（ｉｉｉ）の場合と同様に作動させれば、暖房能力が向上できる。尚、外気吸熱が不可となる外気温度を上述の第１設定温度Ｔ１としてもよい。
【００３８】
ところで、本実施形態によれば、冬期の暖房運転時で外気温度がＴ１より低い時には、高温で比重が小さい内気がエンジン吸気となるために、エンジン吸気の充填量が小さくなりエンジン効率が低下する。ここで、エンジン１の軸出力を、低温の外気をエンジン１に吸入する場合と同じく一定に保つためには、より多くの燃料を投入する必要がある。ここで、軸出力に変わらなかった燃料はエンジン１排熱の増大につながり、暖房能力が向上できるという効果が得られる。
【００３９】
図４に、軸出力、換言すればサイクル負荷をエンジン吸気温度の変化に対して同一に維持した時のエンジン吸気温度に対する熱収支の概略を示す（エンジンのロス分を含む）。軸出力を同一に維持すると、エンジン吸気温度が上昇するにつれてエンジンの利用可能排熱（冷却水排熱＋排気排熱）が増大することがわかる。本実施形態においては、冷却水排熱を回収しており、この冷却水排熱が増大するため、暖房能力が向上できる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、外気温度がＴ１よりも高い時には、エンジン室２１の内気よりも低温の外気をエンジン吸気とすることによりエンジン吸気の温度上昇が抑えられエンジン負荷の過大が防止できる。
また、本実施形態によれば、外気温度がＴ２よりも高い時には、エンジン室２１内が外気で換気されるので、エンジン１の過昇温が抑制され、オーバーヒートが防止できるという効果が得られる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、温度検出手段である温度センサ３４からの信号を受けて制御装置４３が、エンジン吸気手段２２を操作しているので、外気温度に応じて、エンジン吸気の内外気切換作用が自動制御できるという効果が得られる。
（第２実施形態）
本実施形態は、冷却水排熱のみを回収していた上記第１実施形態の構成に加えて、さらに、排気排熱をエンジン冷却水に回収するようにしたものであり、排気熱回収熱交換器９ａが循環回路中のエンジン１とサーモスタット１３との間に配設されている。図５に、その回路図を示す（実線矢印：冷房時の冷媒流れ、点線矢印：暖房時の冷媒流れ）。尚、その他は上記第１実施形態と同一であり、説明を省略する。
【００４２】
図６に、本実施形態において、エンジン吸気を低温の外気から高温の内気に切換えることによる暖房能力向上の効果を示す。ここで、暖房能力は、消費した燃料発熱量に対する利用可能発熱の割合で表す。外気温度が−１０℃の時、この外気をエンジンに直接導入した場合の暖房能力が１として規格化して示してある。
外気温度が−１０℃の時、通常エンジン室２１の内気温度は４０℃前後となる。よって、この時、外気をエンジン吸気とする場合に比べ、内気をエンジン吸気とすれば、約１０％暖房能力が向上できる。
【００４３】
尚、上記第１実施形態においては、冷却水排熱のみ回収しているので、上記と同様の比較をすると、暖房能力の向上は５〜６％となる。
（第３実施形態）
本実施形態は、エンジン１の排気排熱を冷媒に直接回収するようにしたものであり、排気熱回収熱交換器９ｂが冷媒回路中の冷媒加熱器９と四方弁４との間に配設されている。図７に、その回路図を示す（実線矢印：冷房時の冷媒流れ、点線矢印：暖房時の冷媒流れ）。尚、その他は上記第２実施形態と同一であり、説明を省略する。
【００４４】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態形態について図８を参照して述べるが、主として上記第１実施形態と異なっている点について述べ、同一部分については省略する。尚、図８において上記第１実施形態と同一部分には同符号を付してあるが、同一部分のうち、コンプレッサ２、熱交換器室２４、およびマフラ４１は図示せず省略した。
【００４５】
本実施形態は、上記第１実施形態と比べると、ドアおよびサーボモータが無く、外気導入ダクト３０の圧力損失が内気導入ダクト３１よりも大きくなるように、外気導入ダクト３０のダクト径が内気導入ダクト３１よりも小さく形成されている点が異なる。さらに、外気吸入口３３は、換気ファン３２からの外気を大量に取り込むために、拡径したラッパ形状となっている。
【００４６】
尚、本実施形態では、ドアとサーボモータを持たないため、制御装置４３において、上述した第１設定温度Ｔ１は無い。尚、本実施形態においては、上述した第２設定温度Ｔ２を０℃程度としている。
以下、本実施形態の作動を述べる。
（１）夏期の冷房運転時の場合および冬期の暖房運転時で外気温度が第２設定温度Ｔ２（０℃）より高くなっている場合（換気ファン３２運転状態、エンジン吸気を外気とする場合）
この場合、補助室２３およびエンジン室２１内の空気は、図８の実線矢印のように流れる。すなわち、外気吸入口３３から導入された外気は、一部が外気導入ダクト３０を通りエアクリーナ２９からエンジン１へ吸入され、残りは内気導入ダクト３１を流れてエンジン室２１内に導入される。また外気は、第１換気口３８からエンジン室２１内にも入り、エンジン室２１内を換気し、熱交換器室２４へ流れる。
【００４７】
（２）冬期の暖房運転時で外気温度が第２設定温度Ｔ２（０℃）より低くなっている場合（換気ファン３２停止状態、エンジン吸気を内気とする場合）
この場合は、空気は図８の点線矢印のように流れる。すなわち、外気が導入されずエンジン１の吸気負圧によって各ダクト内には内気が流れこむ。外気導入ダクト３０と内気導入ダクト３１との圧力損失の関係から、内気導入ダクト３１の方が通気抵抗が小さいため、内気導入ダクト３１を流れる空気量の方が外気導入ダクト３０を流れる空気量よりも多くなる。その結果、内気がエアクリーナ２９へと流れ込むこととなる。よって、高温の内気がエンジン１の吸気となる。
【００４８】
このように、本実施形態においては、ドアおよびサーボモータを持たなくとも、上記第１実施形態と同等の効果が得られるため、上記第１実施形態と比べて、構造および制御方法の面での簡易化が実現できる。
（他の実施形態）
本発明に係るエンジンヒートポンプ式空調装置において、エンジンの排熱は冷媒の加熱だけでなく、例えば室内に温水熱交換式のヒータコアを設置しエンジンから配管を設けて、暖房時にはこのヒータコアにエンジン冷却水（温水）を循環させることによりエンジン排熱を直接暖房源として用いてもよい。
【００４９】
また、本発明に係るヒートポンプ式空調装置の圧縮機の駆動源は、上記実施形態のように、灯油又は軽油を用いるエンジンに限定されるものではなく、例えばガスやガソリン等を用いるエンジン等を駆動源として用いてもよい。
また、上述の内気導入ダクトの内気吸入口の位置は、エンジンの高熱発生部分近傍に開口していればよく、例えば、エンジンの高熱となる排気管近傍に開口していてもよい。
【００５０】
また、上記第４実施形態において、各ダクトの圧力損失に大小関係を設ける手段としては、ダクト径の大小だけでなく、ダクト長やダクト形状を設計変更して構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるエンジンヒートポンプ式空調装置の全体構成と冷媒流れを示す回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるエンジンヒートポンプ式空調装置の室外機の断面構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるエンジンヒートポンプ式空調装置の制御装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるエンジン吸気温度に対するエンジン排熱の熱収支を表すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態におけるエンジンヒートポンプ式空調装置の全体構成と冷媒流れを示す回路図である。
【図６】本発明の第２実施形態におけるエンジンヒートポンプ式空調装置の暖房能力を表すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態におけるエンジンヒートポンプ式空調装置の全体構成と冷媒流れを示す回路図である。
【図８】本発明の第４実施形態におけるエンジンヒートポンプ式空調装置の室外機の断面構成図である。
【図９】従来のエンジンヒートポンプ式空調装置の室外機の断面構成図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２１…エンジン室、２２…エンジン吸気手段、２５…吸気口、
２９…エアクリーナ、３０…外気導入ダクト、３１…内気導入ダクト、
３２…換気ファン、３４…温度センサ、３６…ドア、３８…第１換気口、
４０…第２換気口、４３…制御装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine heat pump air conditioner that uses exhaust heat of an engine as a heat source.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows a structure of a general outdoor unit 20 conventionally used in this type of engine heat pump air conditioner. The outdoor unit 20 is installed outdoors, and an interior of the engine room 21 in which the engine 1 is installed and an auxiliary room 23 in which an air cleaner 29 and the like are installed are arranged side by side. A heat exchanger chamber 24 in which a heat exchanger is disposed is provided, and these three chambers are configured to be partitioned by walls.
[0003]
In the engine chamber 21, an engine 1 and a compressor 2 driven by the engine 1 are installed. A circulation circuit that supplies engine cooling water (hot water) that recovers exhaust heat of the engine 1 to a refrigerant heater (not shown) that heats the refrigerant is connected to the engine 1, and the exhaust heat of the engine 1 during heating operation. Is the heat absorption source of the heat pump.
[0004]
Here, when the engine heat pump type air conditioner is activated, outside air is introduced into the auxiliary chamber 23 by the ventilation fan 32 and flows as indicated by arrows in FIG. A part of the outside air flows into the engine room 21 to be ventilated, and a part of the outside air is introduced from the outside air inlet 30 through the air cleaner 29 into the engine 1. In this way, the outside air from the ventilation fan 32 is used as the intake air of the engine 1.
[0005]
Accordingly, in the summer when the temperature of the outside air is high and the cooling load is large (the engine load is large), the engine 1 is prevented from overheating by sucking the outside air having a lower temperature than the inside air of the engine room 21 into the engine 1. Yes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, however, outside air having a low temperature is introduced into the engine by the ventilation fan 32 in the winter as well as in the summer. In this case, since the engine intake air becomes low temperature and high specific gravity, the filling amount of the engine intake air increases, the engine efficiency increases, and the fuel efficiency for obtaining the same shaft output (compressor power) is improved. For this reason, as shown in FIG. 4, the exhaust heat of an engine will reduce. As a result, the heat absorption source of the engine heat pump type air conditioner that uses this exhaust heat as a heat source is reduced, resulting in a problem that the heating capacity is lowered.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the heating capacity by increasing the exhaust heat of the engine in an engine heat pump air conditioner that uses the exhaust heat of the engine as a heat source.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the study by the present inventors, when the outside air is at a low temperature, there is no concern about overheating of the engine even if the outside air at a lower temperature than the inside air in the engine room is not sucked by the ventilation fan as described above. In addition, it was found that high-temperature inside air may be sucked into the engine.
[0009]
The present invention adopts the following technical means, paying attention to the above points. That is, claim 1 3 According to the invention, in the engine heat pump type air conditioner that uses the exhaust heat of the engine (1) as a heat source, the engine room (21) in which the engine (1) is installed and the intake air of the engine (1) is taken into the engine room. The engine intake means (22) that can be switched between outside air and inside air of (21) is provided, and outside air becomes intake air of the engine (1) during cooling, and inside air becomes intake air of the engine (1) during heating. And
[0010]
As a result, when the engine intake air is used as a high-temperature internal air during the heating operation in winter, the internal air having a high specific gravity and a low specific gravity becomes the engine intake air, so that the charging amount of the engine intake air is reduced and the engine efficiency is lowered. Here, in order to keep the shaft output of the engine (1) constant in the same manner as when low-temperature outside air is sucked into the engine (1), it is necessary to input more fuel. Here, the fuel that has not changed to the shaft output leads to an increase in exhaust heat of the engine (1), and the effect that the heating capacity can be improved is obtained.
[0011]
According to the invention of claim 2, in addition to the invention of claim 1, the temperature detection means (34) for detecting the outside air temperature, and the engine intake means (22) upon receiving a signal from the temperature detection means (34) It has control means (43) which controls. Thereby, when the outside air temperature is higher than the predetermined temperature, the outside air is introduced into the engine (1), and when the outside air temperature is lower than the predetermined temperature, the inside air is introduced into the engine (1). In addition to the effect, the effect that the inside / outside air switching action can be automatically controlled according to the outside air temperature can be obtained.
[0012]
Here, the engine intake means (22) is specifically claimed. 1 The air cleaner (29) that communicates with the intake port (25) of the engine (1) and cleans the air introduced into the engine (1), and the outside air introduction duct that introduces outside air into the air cleaner (29) ( 30), an inside air introduction duct (31) for introducing inside air into the air cleaner (29), and an open / close door (36) for opening and closing the outside air introduction duct (30) and the inside air introduction duct (31). it can.
[0013]
Claims 3 According to the invention of Outside The end of the air introduction duct (30) is provided to be opened downstream of the outside air introduction air blowing means (32), and the pressure loss of the outside air introduction duct (30) is larger than that of the inside air introduction duct (31). Both ducts are formed, and when the outside air introduction blowing means (32) is operated, outside air is introduced from the outside air introduction duct (30) into the engine (1), and when the outside air introduction blowing means (32) is stopped, Inside air is introduced into the engine (1) from the inside air introduction duct (31). Thereby, outside air is introduced into the engine from the outside air introduction duct (30) during operation of the outside air introduction blowing means (32). On the other hand, when the outside air introduction air blowing means (32) is stopped, the outside air is not introduced and the inside air flows into each duct by the intake negative pressure of the engine (1).
[0014]
Here, because of the pressure loss relationship between the outside air introduction duct (30) and the inside air introduction duct (31), the amount of air flowing through the inside air introduction duct (31) is larger than the amount of air flowing through the outside air introduction duct (30). Become. As a result, the high-temperature inside air in the engine room (21) flows into the air cleaner (29). For this reason, the above claims 1 The effect of improving the heating capacity can be obtained without the need for an open / close door as described in the invention.
[0015]
Claims 4 As in the invention of claim 1, 2 If the engine room (21) is ventilated by the outside air from the outside air introduction air blowing means (32), the overheating of the engine room (21) can be suppressed and the engine (1) is overheated. Can be prevented.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing the overall configuration of an engine heat pump air conditioner of the present invention. First, the overall configuration will be described. A compressor 2 driven by a water-cooled engine 1 using kerosene or light oil as a fuel, an oil separator 3 for separating oil in the refrigerant, a four-way valve 4 for switching the refrigerant flow path, a cooling system Indoor heat exchanger 5 that works as an evaporator during heating and as a condenser during heating, a cooling expansion valve 6 that serves as a pressure reducing means during cooling, a heating expansion valve 7 that serves as a pressure reducing means during heating, and a condenser during cooling An outdoor heat exchanger 8 that functions as an evaporator and as an evaporator during heating, a refrigerant heater 9 that heats the refrigerant with warm water heated by engine exhaust heat, and an accumulator that separates the refrigerant into gas and liquid and derives the gas refrigerant 10 are sequentially connected by a refrigerant pipe to form a basic refrigeration cycle. Reference numeral 11 is an indoor fan that is a blower fan of the indoor heat exchanger 5, and 12 is an outdoor fan that is a blower fan of the outdoor heat exchanger 8.
[0017]
Further, as is well known, the cooling expansion valve 6 and the heating expansion valve 7 detect the refrigerant temperature and the refrigerant pressure at the outlet of the heat exchanger that becomes the evaporator during operation, respectively, with a temperature sensor and a pressure sensor, respectively, An electronic expansion valve that controls the valve opening in accordance with detection signals from these sensors is used.
The cooling expansion valve 6 decompresses and expands the liquid refrigerant during cooling and is fully opened during heating and does not depressurize. On the other hand, the heating expansion valve 7 decompresses and expands the liquid refrigerant during heating and fully opens during cooling. Thus, the pressure is controlled not to be reduced.
[0018]
On the other hand, a circulation circuit that circulates and supplies hot water to the refrigerant heater 9 includes a circuit that returns from the engine 1 to the engine 1 through the thermostat 13 through the radiator 14, and heats the refrigerant from the engine 1 through the thermostat 11. A circuit that returns to the engine 1 through the vessel 9 and is circulated by the water pump 15. When the hot water temperature is higher than the set temperature of the thermostat 11, the hot water flows through the former circuit, and when the hot water temperature is lower than the set temperature, the hot water flows through the latter circuit.
[0019]
Next, the outdoor unit 20 of the engine heat pump type air conditioner will be described. FIG. 2 shows the overall configuration. The outdoor unit 20 is installed outdoors, and is configured as a single chamber. The interior of the outdoor unit 20 includes an engine chamber 21 in which an engine 1 and a compressor 2 driven by the engine 1 are installed, and an engine chamber 21. The auxiliary chamber 23 in which the engine intake means 22 etc. which suck | inhale air to the engine 1 is installed beside is provided, and the heat exchanger chamber 24 is arranged on these, These three chambers are divided by the wall. It is configured.
[0020]
In the engine chamber 21, a refrigerant heater 9 (not shown) is installed in the vicinity of the high temperature portion of the engine 1, and is connected to the engine 1 by a circulation circuit.
Moreover, although the outdoor heat exchanger 8 and the outdoor fan 12 are installed in the heat exchanger chamber 24, they are omitted in FIG. The outer surface of the heat exchanger chamber 24 is formed by the outdoor heat exchanger 8, and air can enter and exit through a gap formed in the outdoor heat exchanger 8. Further, when the outdoor fan 12 is driven, the air in the heat exchanger chamber 24 flows so as to be exhausted outdoors (upward in FIG. 2).
[0021]
Next, the engine intake means 22 installed in the auxiliary chamber 23 will be described.
A duct 26, one end of which communicates with the intake port 25 of the engine 1, passes through the duct hole 28 provided in the partition wall 27 from the inside of the engine chamber 21 to the auxiliary chamber 23 so as to be substantially horizontal. is set up. The duct 26 is connected to an air outlet of an air cleaner 29 provided on the partition wall 27. The air cleaner 29 purifies the air introduced into the engine 1, and an outside air introduction duct 30 and an inside air introduction duct 31 are connected to the air inlet.
[0022]
The outside air introduction duct 30 is provided as an outside air inlet 33 with an end thereof provided in the vicinity of the downstream side of a ventilation fan (outside air introduction air blowing means) 32 attached to the side wall of the auxiliary chamber 23. The ventilation fan 32 is driven by a motor 32a. A temperature sensor (temperature detection means) 34 that detects the outside air temperature is provided upstream of the ventilation fan 32. The temperature sensor 34 is preferably installed upstream of the fan as shown in FIG. 2 in order to avoid a temperature detection error due to the heat generated by the ventilation fan 32.
[0023]
On the other hand, the inside air introduction duct 31 has an end portion opened and connected to a hole provided in the partition wall 27, and is configured as an inside air inlet 35. In order to take in high-temperature inside air, the inside air suction port 35 is opened near the high heat generating portion of the engine 1. In this embodiment, the inside air inlet 35 is substantially at the center of the partition wall 27 below the duct hole 28. It is provided at the height.
[0024]
Furthermore, a door 36 for opening and closing the outside air introduction duct 30 and the inside air introduction duct 31 is provided at the air inlet of the air cleaner 29. The door 36 is actuated by a servo motor 37 so that the passage of air flowing into the air cleaner 29 can be switched.
Specifically, when the door 36 is at the outside air introduction position L (hatching position), the air inlet of the air cleaner 29 is communicated with the outside air introduction duct 30 and is blocked from the inside air introduction duct 31. On the other hand, when the door 36 is at the inside air introduction position R (dotted line position), the air inlet of the air cleaner 29 communicates with the inside air introduction duct 31 and is blocked from the outside air introduction duct 30.
[0025]
As described above, the duct 26, the air cleaner 29, the outside air introduction duct 30, the inside air introduction duct 31, the door 36 and the servo motor 37 constitute the engine intake means 22.
Further, since the engine compartment 21 has a sealed structure as shown in FIG. 2, a first ventilation port 38 is provided in the partition wall 27 that partitions the engine compartment 21 and the auxiliary compartment 23 for ventilation. A second ventilation port 40 is provided in the partition wall 39 that partitions the heat exchanger chamber 24.
[0026]
Further, an exhaust pipe 42 provided with a muffler 41 extends from the exhaust side of the engine 1 and passes through the inside of the heat exchanger chamber 24 through the partition wall 39 from the engine chamber 21 and opens to the outside. The exhaust gas of the engine 1 is discharged to the outside through the exhaust pipe 42.
A control device 43 made of an electronic circuit is provided as a control means on the side wall inside the auxiliary chamber 23. As shown in FIG. 3, the control device 43 includes two determination circuits (first determination circuit 43a and second determination circuit 43b) and two temperature setting circuits (first temperature setting circuit 43c and second temperature setting circuit 43d). ).
[0027]
The first determination circuit 43a determines the magnitude of the outside temperature detected by the temperature sensor 34 and the first set temperature set in the first temperature setting circuit 43c, and the servo motor 37 controls the door 36 according to the determination result. Operation is controlled.
The second determination circuit 43b determines whether the outside air temperature detected by the temperature sensor 34 and the second set temperature set in the second temperature setting circuit 43d are large, and the motor 32a uses the ventilation fan according to the determination result. The operation of 32 is controlled.
[0028]
Here, if the outside air is engine intake, the engine exhaust heat is reduced, and the outside air temperature at which the heating capacity corresponding to the heating load of the air conditioner cannot be obtained is set as the first set temperature T1. Here, although 1st preset temperature T1 changes with the specifications of an engine or a heat pump, it is 0-5 degreeC normally, and is 0 degreeC in this embodiment. Further, the temperature lower than the first set temperature is set as the second set temperature T2, and in this embodiment, about −5 ° C.
[0029]
The operation of the present embodiment will be described below based on the above configuration. The operation of the refrigerant circuit and the circulation circuit during the heating operation and the cooling operation of the engine heat pump air conditioner according to the present invention is well known, so only an outline will be given, and the engine intake air that is mainly the main part of the present invention will be described. The operation of the means 22 will be described.
(1) In case of cooling in summer
During cooling, the refrigerant flows as indicated by the dotted arrows in FIG. 1, the refrigerant evaporates in the indoor heat exchanger 5, and latent heat of evaporation is taken away from the indoor air by the indoor fan 11, thereby cooling the room. At this time, the engine cooling water (hot water) flows through the circulation circuit on the radiator 14 side by the operation of the thermostat 13 and does not flow into the refrigerant heater 9, so the refrigerant is not heated.
[0030]
In this case, the outside air temperature (hereinafter abbreviated as the detected outside air temperature) detected by the temperature sensor 34 is usually a high temperature and higher than the first set temperature T1 (about 0 ° C.). For this reason, the first determination circuit 43a of the control device 43 determines that the detected outside air temperature is higher than T1, and the servo motor 37 brings the door 36 to the outside air introduction position L. Further, the second determination circuit 43b of the control device 43 determines that the detected outside air temperature is higher than T2 (−5 ° C.), and the ventilation fan 32 is put into an operating state by the motor 32a. Therefore, the air in the auxiliary chamber 23 and the engine chamber 21 flows as indicated by solid arrows in FIG.
[0031]
That is, outside air introduced into the auxiliary chamber 23 from the outside through the ventilation fan 32 flows from the outside air inlet 33 through the outside air introduction duct 30 to the air cleaner 29 and is sucked into the engine 1 from the inlet 25. The outside air sucked into the engine 1 is used for combustion and becomes exhaust gas, and is exhausted from the exhaust pipe 42 to the outdoors. Thus, outside air becomes the intake air of the engine 1 during the cooling in summer.
[0032]
Outside air also flows downward in the auxiliary chamber 23, enters the engine chamber 21 through the first ventilation port 38, ventilates the engine chamber 21, passes through the heat exchanger chamber 24 from the second ventilation port 40, Exhausted outdoors.
(2) In case of heating in winter
During heating, the refrigerant flows as indicated by solid arrows in FIG. 1, the refrigerant is condensed in the indoor heat exchanger 5, and the heat of condensation flows into the indoor air by the indoor fan 11 to heat the room. The refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 8 absorbs heat from the engine coolant heated by the exhaust heat of the engine in the refrigerant heater 9, and this heat absorption is used for heating.
[0033]
(I) When the outside air temperature is higher than T1 (0 ° C.)
Also in this case, similarly to the above-described cooling, the ventilation fan 32 (operating state) and the door 36 (outside air introduction position L) are flown as indicated by solid arrows in FIG. Then, outside air is used as intake air of the engine 1.
(Ii) When the outside air temperature is lower than T1 (0 ° C.) and higher than T2 (−5 ° C.)
In this case, the first determination circuit 43a of the control device 43 determines that the detected outside air temperature is lower than T1, and the door 36 is brought to the inside air introduction position R by the servo motor 37. Moreover, the 2nd determination circuit 43b of the control apparatus 43 determines with the detected outdoor temperature being higher than T2, and the ventilation fan 32 will be in the driving | running state by the motor 32a. Therefore, the air in the auxiliary chamber 23 and the engine chamber 21 flows as indicated by the dotted arrows in FIG.
[0034]
That is, the outside air introduced into the auxiliary chamber 23 from the ventilation fan 32 flows downward in the auxiliary chamber 23 and enters the engine chamber 21 through the first ventilation port 38. On the other hand, the inside air passes through the heat exchanger chamber 24 from the second ventilation port 40 and is discharged to the outside, and is introduced from the inside air inlet 35 to the inside air introduction duct 31, flows to the air cleaner 29, and flows from the inlet 25 to the engine 1. Inhaled. Thus, the inside air becomes the intake air of the engine 1. According to the study by the present inventors, there is no fear of overheating even if the engine is inhaled at a temperature lower than T1.
[0035]
(Iii) When the outside air temperature is lower than T2 (−5 ° C.)
In this case, the first determination circuit 43a of the control device 43 determines that the detected outside air temperature is lower than T1, and the door 36 is brought to the inside air introduction position R by the servo motor 37. Further, the second determination circuit 43b of the control device 43 determines that the detected outside air temperature is lower than T2, and the ventilation fan 32 is stopped by the motor 32a. Here, T2 is a temperature at which the engine 1 does not overheat even if the outside air temperature is lower than this and the inside of the engine 1 is sucked into the engine 1 and the inside of the engine chamber 21 is not ventilated by the study by the present inventors.
[0036]
Therefore, the air in the auxiliary chamber 23 and the engine chamber 21 flows as indicated by the dotted arrows in FIG.
That is, outside air is not introduced from the outside and ventilation in the engine compartment 21 is not performed, but inside air in the engine compartment 21 flows from the inside air inlet 35 to the inside air introduction duct and the air cleaner 29, and the engine from the inlet 25 Inhaled into 1. Thus, the inside air becomes the intake air of the engine 1.
[0037]
As described above, since the heat exchanger chamber 24 allows air to enter and exit, the air in the heat exchanger chamber 24 is replenished into the engine chamber 21 from the second ventilation port 40 and the inside air in the engine chamber 21 is filled. There is no fear of deficiency.
By the way, when the outside air temperature becomes extremely low (−10 ° C. or lower), the outdoor heat exchanger 8 cannot absorb heat from the outside air. In this case, the outdoor fan 12 may be stopped and the outside air heat absorption may not be performed. For this reason, engine exhaust heat becomes an important heat absorption source, but the heating capacity is reduced for the same reason as described above. In such a case, if it is operated in the same manner as in the case of (iii) described above, the heating capacity can be improved. Note that the outside temperature at which the outside air cannot absorb heat may be set as the first set temperature T1 described above.
[0038]
By the way, according to the present embodiment, when the outside air temperature is lower than T1 during the heating operation in winter, the high temperature and low specific gravity of the inside air becomes the engine intake air, so that the engine intake charge amount is reduced and the engine efficiency is reduced. . Here, in order to keep the shaft output of the engine 1 constant as in the case where low-temperature outside air is sucked into the engine 1, it is necessary to input more fuel. Here, the fuel that has not changed to the shaft output leads to an increase in exhaust heat of the engine 1, and an effect that the heating capacity can be improved is obtained.
[0039]
FIG. 4 shows an outline of the heat balance with respect to the engine intake air temperature (including the engine loss) when the shaft output, in other words, the cycle load is kept the same with respect to the change in the engine intake air temperature. If the shaft output is kept the same, it can be seen that the available exhaust heat (cooling water exhaust heat + exhaust exhaust heat) of the engine increases as the engine intake air temperature rises. In this embodiment, the cooling water exhaust heat is recovered, and this cooling water exhaust heat increases, so that the heating capacity can be improved.
[0040]
Further, according to the present embodiment, when the outside air temperature is higher than T1, the outside air having a temperature lower than the inside air in the engine compartment 21 is used as the engine intake air, so that the temperature rise of the engine intake air can be suppressed and the engine load can be prevented from being excessive. .
Further, according to the present embodiment, when the outside air temperature is higher than T2, the inside of the engine chamber 21 is ventilated with the outside air, so that it is possible to suppress the overheating of the engine 1 and prevent overheating.
[0041]
Further, according to the present embodiment, since the control device 43 operates the engine intake means 22 in response to a signal from the temperature sensor 34 that is a temperature detection means, the inside and outside air of the engine intake air according to the outside air temperature. The effect that the switching action can be automatically controlled is obtained.
(Second Embodiment)
In this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment in which only the cooling water exhaust heat is recovered, exhaust exhaust heat is recovered in the engine cooling water, and exhaust heat recovery heat exchange is performed. A vessel 9a is disposed between the engine 1 and the thermostat 13 in the circulation circuit. FIG. 5 shows the circuit diagram (solid arrow: refrigerant flow during cooling, dotted arrow: refrigerant flow during heating). Others are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0042]
FIG. 6 shows the effect of improving the heating capacity by switching the engine intake air from the low temperature outside air to the high temperature inside air in this embodiment. Here, the heating capacity is represented by the ratio of the available heat generation to the consumed fuel heat generation amount. When the outside air temperature is −10 ° C., the heating capacity when the outside air is directly introduced into the engine is standardized as 1.
When the outside air temperature is −10 ° C., the inside air temperature of the engine compartment 21 is usually around 40 ° C. Therefore, at this time, if the inside air is used as the engine intake air compared to the case where the outside air is used as the engine intake air, the heating capacity can be improved by about 10%.
[0043]
In addition, in the said 1st Embodiment, since only the cooling water waste heat is collect | recovered, when the same comparison as the above is performed, the improvement of heating capability will be 5 to 6%.
(Third embodiment)
In the present embodiment, exhaust heat exhaust from the engine 1 is directly recovered by the refrigerant, and the exhaust heat recovery heat exchanger 9b is disposed between the refrigerant heater 9 and the four-way valve 4 in the refrigerant circuit. Has been. FIG. 7 shows the circuit diagram (solid arrow: refrigerant flow during cooling, dotted arrow: refrigerant flow during heating). The rest is the same as in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0044]
(Fourth embodiment)
Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 8, but the points different from the first embodiment will be mainly described, and the same parts will be omitted. In FIG. 8, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, but the compressor 2, the heat exchanger chamber 24, and the muffler 41 are not shown in the same parts and are omitted.
[0045]
Compared with the first embodiment, the present embodiment has no door and servo motor, and the outside air introduction duct 30 has a duct diameter that is larger than the inside air introduction duct 31 so that the pressure loss of the outside air introduction duct 30 is larger than that of the inside air introduction duct 31. The difference is that it is formed smaller than the duct 31. Further, the outside air inlet 33 has a trumpet shape whose diameter is increased in order to take in a large amount of outside air from the ventilation fan 32.
[0046]
In the present embodiment, since there is no door and no servo motor, the controller 43 does not have the first set temperature T1 described above. In the present embodiment, the above-described second set temperature T2 is set to about 0 ° C.
The operation of this embodiment will be described below.
(1) When the outdoor air temperature is higher than the second set temperature T2 (0 ° C.) during the cooling operation in the summer and during the heating operation in the winter (when the ventilation fan 32 is operating and the engine intake air is outside air)
In this case, the air in the auxiliary chamber 23 and the engine chamber 21 flows as indicated by solid arrows in FIG. That is, a part of the outside air introduced from the outside air inlet 33 passes through the outside air introduction duct 30 and is sucked into the engine 1 from the air cleaner 29, and the rest flows through the inside air introduction duct 31 and is introduced into the engine chamber 21. Outside air also enters the engine room 21 from the first ventilation port 38, ventilates the engine room 21, and flows to the heat exchanger room 24.
[0047]
(2) When the outside air temperature is lower than the second set temperature T2 (0 ° C.) during the heating operation in winter (when the ventilation fan 32 is stopped and the engine intake air is used as the inside air)
In this case, air flows as indicated by the dotted arrows in FIG. That is, outside air is not introduced and inside air flows into each duct by the intake negative pressure of the engine 1. Because of the relationship between the pressure loss between the outside air introduction duct 30 and the inside air introduction duct 31, the inside air introduction duct 31 has a lower airflow resistance. Therefore, the amount of air flowing through the inside air introduction duct 31 is greater than the amount of air flowing through the outside air introduction duct 30. Will also increase. As a result, the inside air flows into the air cleaner 29. Therefore, the high-temperature inside air becomes the intake air of the engine 1.
[0048]
As described above, in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained without having a door and a servo motor. Therefore, compared with the first embodiment, the structure and the control method are improved. Simplification can be realized.
(Other embodiments)
In the engine heat pump air conditioner according to the present invention, the exhaust heat of the engine is not limited to the heating of the refrigerant. For example, a heater core of a hot water heat exchange type is installed indoors and a pipe is provided from the engine. The engine exhaust heat may be directly used as a heating source by circulating (warm water).
[0049]
Further, the drive source of the compressor of the heat pump type air conditioner according to the present invention is not limited to the engine using kerosene or light oil as in the above embodiment, and for example, drives an engine using gas, gasoline or the like. It may be used as a source.
Further, the position of the inside air intake port of the inside air introduction duct described above may be opened near the high heat generation portion of the engine, for example, may be opened near the exhaust pipe that generates high heat of the engine.
[0050]
In the fourth embodiment, as means for providing a magnitude relationship in the pressure loss of each duct, not only the size of the duct diameter but also the duct length and the duct shape may be changed in design.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an overall configuration and refrigerant flow of an engine heat pump air conditioner in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of an outdoor unit of the engine heat pump air conditioner according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control block diagram of a control device of the engine heat pump air conditioner in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a heat balance of engine exhaust heat with respect to engine intake air temperature in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an overall configuration and refrigerant flow of an engine heat pump air conditioner according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the heating capacity of an engine heat pump type air conditioner in a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an overall configuration and refrigerant flow of an engine heat pump air conditioner according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram of an outdoor unit of an engine heat pump air conditioner in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram of an outdoor unit of a conventional engine heat pump type air conditioner.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 21 ... Engine room, 22 ... Engine intake means, 25 ... Intake port,
29 ... Air cleaner, 30 ... Outside air introduction duct, 31 ... Inside air introduction duct,
32 ... Ventilation fan, 34 ... Temperature sensor, 36 ... Door, 38 ... First ventilation port,
40 ... second ventilation port, 43 ... control device.

Claims

In an engine heat pump device that uses exhaust heat of the engine (1) as a heat source, an engine room (21) in which the engine (1) is installed, and intake air of the engine (1) is supplied to the engine room (21). in which the and a and inside air and to be switched engine inlet means (22) outside air, the outside air during cooling is the intake of the engine (1), wherein the gas is air of the engine (1) during heating The engine intake means (22) communicates with the intake port (25) of the engine (1) and cleans the air introduced into the engine (1), and the air cleaner (29) ), The outside air introduction duct (30) for introducing the outside air, the inside air introduction duct (31) for introducing the inside air to the air cleaner (29), the outside air introduction duct (30) and Engine heat pump air conditioning system which is characterized in that one having a door (36) for opening and closing said inside air introduction duct (31).

A temperature detecting means (34) for detecting the outside air temperature; and a control means (43) for receiving the signal from the temperature detecting means (34) and controlling the engine intake means (22). When the temperature is higher than a predetermined temperature, the outside air is introduced into the engine (1), and when the outside air temperature is lower than a predetermined temperature, the inside air is introduced into the engine (1). The engine heat pump type air conditioner according to 1.

In an engine heat pump device that uses exhaust heat of the engine (1) as a heat source, an engine room (21) in which the engine (1) is installed, and intake air of the engine (1) is supplied to the engine room (21). Engine air intake means (22) that can be switched between outside air and inside air, wherein the outside air becomes intake air of the engine (1) during cooling, and the inside air becomes intake air of the engine (1) during heating. And an outside air introduction blowing means (32) for introducing the outside air into the engine chamber (21), and the engine intake means (22) communicates with the intake port (25) of the engine (1). An air cleaner (29) for purifying air introduced into the engine (1), an outside air introduction duct (30) for introducing the outside air into the air cleaner (29), and the air cleaner ( 9) has an inside air introduction duct (31) for introducing the inside air, and an end of the outside air introduction duct (30) is provided to be opened downstream of the outside air introduction air blowing means (32), Both ducts are formed so that the pressure loss of the outside air introduction duct (30) is larger than that of the inside air introduction duct (31), and when the outside air introduction air blowing means (32) is operated, the outside air introduction duct ( 30) that the outside air is introduced into the engine (1), and the outside air is introduced into the engine (1) from the inside air introduction duct (31) when the outside air introduction blower means (32) is stopped. engine heat pump air conditioning system shall be the features.

A blower means (32) for introducing outside air into the engine room (21) is provided, and the engine room (21) includes a first ventilation port (38) through which air is introduced into the room, A second ventilation port (40) through which air is exhausted to the outside is provided, and the outside air from the outside air introduction blowing means (32) is transferred from the first ventilation port (38) to the engine chamber (21). The engine heat pump air conditioner according to claim 1 or 2 , wherein the engine heat pump air conditioner is introduced and ventilated through the engine room (21) and exhausted from the second ventilation port (40).