JP5372473B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンで駆動される圧縮機を備える空気調和装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner including a compressor driven by an engine.
従来、エンジンで圧縮機を駆動する空気調和装置が知られている。この種の空気調和装置では、エンジンを冷却するためのエンジン冷却水と、圧縮機に吸入される冷媒との間で熱交換するプレート式熱交換器を冷媒回路に設け、暖房運転時に圧縮機に吸入される冷媒をエンジン冷却水によって加熱することにより、暖房運転時における運転効率を向上させたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の技術では、エンジン冷却水を介して、エンジン排熱を空調運転に利用できるのは暖房運転時のみであり、冷房運転時には、エンジンの排気ガスが有する熱エネルギをそのまま外部に放出せざるを得ないといった問題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、冷房運転もしくは暖房運転に関わらず、エンジンが排出する熱エネルギを有効に利用できる空気調和装置を提供することにある。
However, in the conventional technology, engine exhaust heat can be used for air conditioning operation via engine cooling water only during heating operation. During cooling operation, the heat energy of the engine exhaust gas is released to the outside as it is. There was a problem that had to be done.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an air conditioner that solves the above-described problems of the prior art and that can effectively use the thermal energy discharged from the engine regardless of the cooling operation or the heating operation.
上記課題を解決するため、本発明は、エンジンにより駆動される圧縮機、四方弁及び室外熱交換器を接続してなる冷媒回路と、冷却水ポンプによりエンジン冷却水をエンジンに送り込み前記エンジンを冷却するエンジン冷却水回路とを備えた空気調和装置において、前記エンジンの排気ガスを高温熱源として駆動されるスターリングエンジンと、このスターリングエンジンの出力軸に連結され、前記圧縮機を補助して動作する補助圧縮機とを備え、前記室外熱交換器に隣接配置されるスターリングエンジン用冷却器を有し、前記スターリングエンジンの低温熱源として利用される冷却水回路を備え、この冷却水回路を前記エンジン冷却水回路とは別系統に設けると共に、該冷却水回路に前記エンジン冷却水よりも低温の冷却水を流通させたことを特徴とする。
この構成によれば、スターリングエンジンにより、エンジンの排気ガスの熱エネルギを利用して補助圧縮機を駆動させることができるため、この補助圧縮機が動作する分、上記圧縮機を低い回転数で駆動させることができる。これにより、冷房運転もしくは暖房運転に関わらず、圧縮機を駆動するためのエンジンの燃料消費量を抑えることができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。また、前記スターリングエンジンの低温熱源として利用される冷却水回路を備え、この冷却水回路を、前記エンジンを冷却するエンジン冷却水回路とは別系統に設けた構成としても良い。この構成によれば、エンジン冷却水回路を流れるエンジン冷却水の温度に関係なく、スターリングエンジンに冷却水を供給することができるため、このスターリングエンジンの高温熱源と低温熱源との温度差を大きく取ることができる。これにより、スターリングエンジンが出力するエネルギを大きく確保できるため、その分、消費エネルギの低減化を図ることができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a refrigerant circuit formed by connecting a compressor driven by an engine, a four-way valve, and an outdoor heat exchanger, and cools the engine by sending engine cooling water to the engine by a cooling water pump. An air conditioner including an engine cooling water circuit that operates, and a Stirling engine that is driven by using the exhaust gas of the engine as a high-temperature heat source, and an auxiliary that is connected to the output shaft of the Stirling engine and operates with the compressor. A cooling water circuit used as a low-temperature heat source of the Stirling engine, the cooling water circuit being used as a low-temperature heat source of the Stirling engine. with the circuit provided in another system, was passed through the low-temperature cooling water than the engine cooling water in the cooling water circuit this The features.
According to this configuration, the Stirling engine can drive the auxiliary compressor using the thermal energy of the exhaust gas of the engine. Therefore, the compressor is driven at a low rotational speed as the auxiliary compressor operates. Can be made. As a result, regardless of the cooling operation or the heating operation, the fuel consumption of the engine for driving the compressor can be suppressed, and the energy consumption can be reduced. Moreover, it is good also as a structure provided with the cooling water circuit utilized as a low-temperature heat source of the said Stirling engine, and providing this cooling water circuit in the system | strain different from the engine cooling water circuit which cools the said engine. According to this configuration, since the cooling water can be supplied to the Stirling engine regardless of the temperature of the engine cooling water flowing through the engine cooling water circuit, a large temperature difference between the high temperature heat source and the low temperature heat source of the Stirling engine is taken. be able to. As a result, a large amount of energy output from the Stirling engine can be secured, and energy consumption can be reduced accordingly.
この構成において、前記補助圧縮機は、前記冷媒回路上に前記圧縮機と並列に設けられた構成としても良い。この構成によれば、冷媒回路を循環する冷媒量を保ったまま、圧縮機を低い回転数で駆動させることができるため、空調能力を低下させることなく、圧縮機を駆動するためのエンジンの燃料消費量を抑えることができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。 In this configuration, the auxiliary compressor may be provided on the refrigerant circuit in parallel with the compressor. According to this configuration, since the compressor can be driven at a low rotational speed while maintaining the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit, the fuel for the engine for driving the compressor without reducing the air conditioning capability Consumption can be suppressed, and energy consumption can be reduced.
また、前記スターリングエンジンの低温熱源として利用される冷却水回路を備え、この冷却水回路を、前記エンジンを冷却するエンジン冷却水回路とは別系統に設けた構成としても良い。この構成によれば、エンジン冷却水回路を流れるエンジン冷却水の温度に関係なく、スターリングエンジンに冷却水を供給することができるため、このスターリングエンジンの高温熱源と低温熱源との温度差を大きく取ることができる。これにより、スターリングエンジンが出力するエネルギを大きく確保できるため、その分、消費エネルギの低減化を図ることができる。 Moreover, it is good also as a structure provided with the cooling water circuit utilized as a low-temperature heat source of the said Stirling engine, and providing this cooling water circuit in the system | strain different from the engine cooling water circuit which cools the said engine. According to this configuration, since the cooling water can be supplied to the Stirling engine regardless of the temperature of the engine cooling water flowing through the engine cooling water circuit, a large temperature difference between the high temperature heat source and the low temperature heat source of the Stirling engine is taken. be able to. As a result, a large amount of energy output from the Stirling engine can be secured, and energy consumption can be reduced accordingly.
また、前記スターリングエンジンの出力軸に連結され、前記冷却水ポンプまたは前記室外熱交換器の送風ファン等の負荷装置に供給する電力を発電する発電機を備えても良い。
この構成によれば、スターリングエンジンにより、エンジンの排気ガスの熱エネルギを利用して発電機を駆動することができるため、この発電機が発電した電力で冷却水ポンプや送風ファン等の負荷装置を運転できる。これにより、冷房運転もしくは暖房運転に関わらず、空気調和装置への電力供給量を低減することができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。
Further, connected to an output shaft of the front Symbol Stirling engine, it may be provided with a power generator that generates power supplied to the load device of the blower fan such of the cooling water pump or the outdoor heat exchanger.
According to this configuration, the generator can be driven by the Stirling engine using the thermal energy of the exhaust gas from the engine. Therefore, a load device such as a cooling water pump or a blower fan can be installed using the electric power generated by the generator. I can drive. Thereby, regardless of the cooling operation or the heating operation, the amount of power supplied to the air conditioner can be reduced, and the energy consumption can be reduced.
本発明によれば、スターリングエンジンにより、エンジンの排気ガスの熱エネルギを利用して補助圧縮機を駆動させることができるため、この補助圧縮機が動作する分、上記圧縮機を低い回転数で駆動させることができる。これにより、冷房運転もしくは暖房運転に関わらず、圧縮機を駆動するためのエンジンの燃料消費量を抑えることができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。 According to the present invention, the auxiliary compressor can be driven by the Stirling engine using the thermal energy of the exhaust gas of the engine. Therefore, the compressor is driven at a low rotational speed as the auxiliary compressor operates. Can be made. As a result, regardless of the cooling operation or the heating operation, the fuel consumption of the engine for driving the compressor can be suppressed, and the energy consumption can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係るガスヒートポンプ(GHP)式の空気調和装置10の冷媒回路の構成を示す図である。
空気調和装置10は、室外機11及び複数台(例えば5台)の室内機12A〜12Eを有し、室外機11の室外冷媒配管13と室内機12A〜12Eの各室内冷媒配管14A〜14Eとが連結されている。なお、図1では、空気調和装置10の冷媒回路は符号1を付して示し、ガスエンジン30の冷却を行う冷却水回路は符号43を付して示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a refrigerant circuit of a gas heat pump (GHP)
The
室外機11は室外に設置され、室外冷媒配管13には圧縮機15が配設されるとともに、この圧縮機15の吸込側にアキュムレータ16が、吐出側に逆止弁71を介して、オイルセパレータ17及び四方弁18がそれぞれ配設され、この四方弁18側に室外熱交換器19、室外膨張弁20、ドライコア21が順次配設されて構成される。室外熱交換器19には、この室外熱交換器19へ向かって送風する室外ファン(送風ファン)22が隣接して配置されている。また、圧縮機15は、圧縮機15側のプーリ(不図示)と、ガスエンジン30側のプーリ(不図示)との間に掛け渡されるVベルト30Aを介してガスエンジン(エンジン)30に連結され、このガスエンジン30により駆動される。
The
オイルセパレータ17には、このオイルセパレータ17で分離したオイルを圧縮機15に戻すためのオイル戻し管23が設けられ、このオイル戻し管23は、アキュムレータ16の入口に接続されている。
また、冷媒高圧側(圧縮機15の吐出側)と冷媒低圧側(図示の例ではアキュムレータ16の入口)との間は、バイパス弁24を介して接続されている。また、室外冷媒配管13には、閉鎖弁25A、25Bが設けられている。さらに、室外冷媒配管13には、この室外冷媒配管13を流れる液冷媒をアキュムレータ16の手前に適宜供給するためのリキッド管26が設けられ、このリキッド管26にリキッド弁26Aが設けられている。
The
The refrigerant high pressure side (discharge side of the compressor 15) and the refrigerant low pressure side (in the illustrated example, the inlet of the accumulator 16) are connected via a
一方、室内機12A〜12Eは各室内に設置され、室内冷媒配管14A〜14Eにそれぞれ配設される室内熱交換器27A〜27Eと、各室内熱交換器27A〜27Eの近傍に配設される室内膨張弁28A〜28Eとを備えて構成される。また、室内熱交換器27A〜27Eには、これらの室内熱交換器27A〜27Eへ送風する室内ファン29A〜29Eが隣接して配置されている。
On the other hand, the
室外機11は、空気調和装置10全体を制御する制御装置(不図示)を備えており、この制御装置が四方弁18を切り換えることにより、冷房運転又は暖房運転が行われる。つまり、四方弁18が冷房側に切り換えられたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器19が凝縮器に、室内熱交換器27A〜27Eが蒸発器として機能して冷房運転状態となり、各室内熱交換器27A〜27Eが室内を冷房する。また、四方弁18が暖房側に切り換えられたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器27A〜27Eが凝縮器に、室外熱交換器19が蒸発器として機能して暖房運転状態となり、各室内熱交換器27A〜27Eが室内を暖房する。
また、冷房運転時には、室内膨張弁28A〜28Eのそれぞれの弁開度が空調負荷に応じて制御される。暖房運転時には、室外膨張弁20及び室内膨張弁28A〜28Eのそれぞれの弁開度が空調負荷に応じて制御される。
The
Further, during the cooling operation, the respective valve openings of the
一方、圧縮機15を駆動するガスエンジン30の燃焼室には、エンジン燃料供給装置31から燃料と空気との混合気が供給される。このエンジン燃料供給装置31は、燃料供給配管32に、燃料遮断弁33、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びスロットル36が順次配設され、この燃料供給配管32のスロットル36側の端部がガスエンジン30の燃焼室に接続されて構成される。
燃料遮断弁33は、閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、燃料遮断弁33が全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一に実施する。
ゼロガバナ34は、燃料供給配管32内における当該ゼロガバナ34の前後の1次側燃料ガス圧力(一次圧a)と2次側燃料ガス圧力(二次圧b)とのうち、一次圧aの変動によっても二次圧bを一定の所定圧に調整して、ガスエンジン30の運転を安定化させる。
On the other hand, an air-fuel mixture of fuel and air is supplied from an engine
The fuel cut-off
The zero
燃料調整弁35は、スロットル36の上流側から空気が導入されることで生成される混合気の空燃比を最適に調整するものである。このスロットル36の上流側にはエンジンユニット外から空気を吸入する空気供給配管37が接続されている。この空気供給配管37の吸込口にはエアフィルタ38が配設されている。
ガスエンジン30には、エンジンオイル供給装置39が接続されている。このエンジンオイル供給装置39は、オイル供給配管40にオイルレベルスイッチ41Aを内蔵した常時オイルパン41及びオイル供給ポンプ42が配設されたものであり、ガスエンジン30へエンジンオイルを適宜供給する。
The
An engine
また、ガスエンジン30は、エンジン冷却水回路43を循環するエンジン冷却水により冷却される。このエンジン冷却水回路43は、ラジエータ49とガスエンジン30との間に冷却水を循環させる第1冷却水経路43Aと、この第1冷却水経路43Aに設けられたワックス三方弁45で分岐し、ラジエータ49を経由せずに冷却水をガスエンジン30に戻す経路、つまり、冷却水をワックス三方弁45とガスエンジン30との間に循環させる第2冷却水経路43Bと、第1冷却水経路43Aに設けられた冷却水三方弁47で分岐し、プレート式熱交換器48とガスエンジン30との間に冷却水を循環させる第3冷却水経路43Cとを備えている。
また、エンジン冷却水回路43には、リザーブタンク50が配設されており、リザーブタンク50は、エンジン冷却水回路43内の冷却水が水漏れ等で減少すると、冷却水配管の内圧が冷却水を重力により自動的に補充するように調整されている。
Further, the
The engine
ワックス三方弁45は、ガスエンジン30を速やかに暖機させるためのものである。このワックス三方弁45の入口45Aには、冷却水配管を介してガスエンジン30の冷却水出口が接続され、ワックス三方弁45の一方の出口45Bには、循環ポンプ46とガスエンジン30に付設したスターリングエンジン70とが順次接続されている。循環ポンプ46は、稼働時にエンジン冷却水を吐出してエンジン冷却水をエンジン冷却水回路43内に循環させる。
The wax three-
冷却水三方弁47は、ワックス三方弁45を介して流入した高温のエンジン冷却水をラジエータ49とプレート式熱交換器48とのいずれか一方、若しくは、分流比を変更して両方に導く流量調整式の三方弁である。この冷却水三方弁47の入口47Aには、冷却水配管を介してワックス三方弁45の他方の出口45Cが接続され、冷却水三方弁47の一方の出口47Bには、冷却水配管を介してプレート式熱交換器48が接続され、また、冷却水三方弁47の他方の出口47Cには、冷却水配管を介してラジエータ49が接続される。なお、この冷却水三方弁47は、モータ(不図示)により駆動され、このモータが制御装置(不図示)により制御される。
The cooling water three-
ラジエータ49は、エンジン冷却水を冷却させるものであり、室外ファン22の送風空気が供給されるように、この室外ファン22に隣接して配置されている。このラジエータ49にて冷却されたエンジン冷却水は、循環ポンプ46によってスターリングエンジン70へ介して、ガスエンジン30に戻され、このガスエンジン30を冷却する。
また、プレート式熱交換器48は、冷媒回路1内の冷媒とエンジン冷却水回路内の冷却水との間で熱交換を行い、冷媒をガスエンジン30の熱で加温されたエンジン冷却水で加温する冷却水・冷媒熱交換器である。このプレート式熱交換器48は、冷媒回路1の四方弁18と圧縮機15との間に配置され、暖房運転時に蒸発器(すなわち室外熱交換器19)で蒸発した冷媒にガスエンジン30の排熱を回収させることにより、暖房能力の増強を図る排気ガス熱回収用の熱交換器である。特に、外気温度が低い(例えば0℃以下)の場合には、蒸発器にて外気と冷媒との熱交換が十分にできないこともあるため、プレート式熱交換器48をサブエバポレータとして機能させることにより、暖房能力の維持及び増強が図られる。従って、このプレート式熱交換器48は主として暖房運転時に利用される。
The
The
上記したスターリングエンジン70は、エンジン冷却水回路43を流れるエンジン冷却水を低温熱源として利用するとともに、ガスエンジン30から排出される排気ガスを高温熱源として利用し、これらエンジン冷却水と排気ガスとの温度差によって駆動させる外燃機関の一種である。
このスターリングエンジン70は、出力軸70Aを備え、この出力軸70Aには上記圧縮機15とは別個の補助圧縮機72が連結されている。具体的には、この補助圧縮機72は、補助圧縮機72側のプーリ(不図示)と、スターリングエンジン70の出力軸70A側のプーリ(不図示)との間に掛け渡されるVベルト73を介してスターリングエンジン70に連結され、このスターリングエンジン70により駆動される。
本実施形態では、補助圧縮機72は、冷媒回路1において上記圧縮機15と並列に設けられている。すなわち、補助圧縮機72の吸入管72Aは圧縮機15の吸入管15Aに接続され、補助圧縮機72の吐出管72Bは、上記逆止弁71の下流側で、圧縮機15の吐出管15Bに接続されている。補助圧縮機72の吐出管72Bには、逆止弁74が設けられており、これら逆止弁71、74は、並列に配置された圧縮機15、補助圧縮機72の一方から吐出された冷媒が他方の圧縮機に逆流するのを防止するための弁である。
また、スターリングエンジン70には、当該スターリングエンジン70を通過した、排気ガスを処理処理して排出するための、マフラ51、排気トップ52、及び、中和装置60が接続されている。スターリングエンジン70の排気側と、マフラ51の吸気側とは、排気管53(排気ホースを含む)を介して接続されており、スターリングエンジン70から排出されたドレンを含む排気ガスが排気管53を通じてマフラ51へ流入する。排気ガスは、マフラ51内で消音板(不図示)に衝突して消音されると共に、排気ガス中の水分が消音板に衝突してドレン水となる。
マフラ51を通過した排気ガスは、排気トップ52に流入し、この排気ガスは、排気トップ52内で冷却され、排気ガス中の水分が凝縮しドレンが発生して、最終的な排気ガスは排気トップ52を介して外に排気される。排気トップ52内部で発生したドレンは、不図示の戻しホースを介してマフラ51に戻されて中和装置60に導かれる。この中和装置60は、ドレンに含まれる排気ガス中のSOxやNOx等の有害物質を中和するものである。
The
The
In the present embodiment, the
Further, to the
The exhaust gas that has passed through the
次に、スターリングエンジン70について説明する。
図2は、スターリングエンジンの構造を示す概略図である。スターリングエンジン70は、高温熱源側のピストンシリンダ(以下、ピストンとシリンダを合わせて称する)80と、低温熱源側のピストンシリンダ81とを備え、これらのピストンシリンダ80、81は作動流体が充填された状態で接続されている。本実施形態では、作動流体として、ヘリウムを用いているが、水素、窒素、空気などを利用することもできる。
また、各ピストンシリンダ80、81は、各々のピストンを90度位相をずらした状態でクランクシャフト82に取り付けられている。クランクシャフト82の一端には、フライホール(不図示)が取り付けられ、他端には上記出力軸70A(図1)が取り付けられている。高温熱源側のピストンシリンダ80には、ガスエンジン30から排出される排気ガスの熱エネルギを回収するための高温熱源側熱交換器83が備えられている。この高温熱源側熱交換器83は、ガスエンジン30から排出された排気ガスが流入する吸気口83Aと、この排気ガスをマフラ51へ排出する排気口83Bとを備えて構成される。
Next, the
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a Stirling engine. The
The
また、低温熱源側のピストンシリンダ81には、ガスエンジン30のエンジン冷却水と熱交換をするための低温熱源側熱交換器84が備えられている。低温熱源側熱交換器84には、ラジエータ49で冷却されたエンジン冷却水が循環ポンプ46を介して流入する吸入口84Aと、熱交換されたエンジン冷却水がガスエンジン30へ排出する排出口84Bとを備えて構成される。また、高温熱源側熱交換器83と低温熱源側熱交換器84との間には、高温熱源側のピストンシリンダ80と、低温熱源側のピストンシリンダ81とを繋ぐ再生器85が設けられている。スターリングエンジン70内の作動流体がこれらの間を行き来することで、この作動流体が膨張・凝縮を繰返し、クランクシャフト82を介して出力軸70Aを回転させる。この出力軸70Aには、補助圧縮機72が接続されているため、スターリングエンジン70の出力軸70Aの回転によって補助圧縮機72が駆動される。これにより、圧縮機15とともに補助圧縮機72によって圧縮されて吐出した冷媒が冷媒回路1を循環することにより、空調運転が実行される。
Further, the low temperature heat source
以上、説明したように、本実施形態によれば、ガスエンジン30により駆動される圧縮機15、四方弁18及び室外熱交換器19を接続してなる冷媒回路1を備え、ガスエンジン30の排気ガスを高温熱源として駆動されるスターリングエンジン70と、このスターリングエンジン70の出力軸70Aに連結され、圧縮機15を補助して動作する補助圧縮機72とを備えるため、スターリングエンジン70により、ガスエンジンの排気ガスの熱エネルギを利用して補助圧縮機72を駆動させることができる。これによれば、補助圧縮機72が動作する分、圧縮機15を低い回転数で駆動させることができるため、冷房運転もしくは暖房運転に関わらず、圧縮機15を駆動するためのガスエンジンの燃料消費量を抑えることができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。
As described above, according to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、補助圧縮機72は、冷媒回路1において圧縮機15と並列に設けたため、冷媒回路1を循環する冷媒量を保ったまま、圧縮機15を低い回転数で駆動させることができる。このため、空調能力を低下させることなく、圧縮機15を駆動するためのガスエンジンの燃料消費量を抑えることができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。
Further, according to this embodiment, since the
次に、別の実施形態について説明する。
図3は、別の実施形態に係る空気調和装置100の冷媒回路の構成を示す図である。この図3は、図1に比べて一部省略し、室外機11に相当する部分のみを記載したものである。この別の実施形態の空気調和装置100を構成する各機器のうち、上記した実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
スターリングエンジン70の出力は、高温熱源と低温熱源の温度差が大きくなるに従い、大きくなるため、出力アップという観点によれば、低温熱源側熱交換器(図2)84に供給されるエンジン冷却水についても低温とすることが望ましい。
一方、エンジン冷却水が所定温度(例えば70℃)を下回ると、ガスエンジン30のヘッドカバー内やブローバイホース等に存在するオイルミストを含むブローバイガスが冷えてオイルスラッジ(マヨネーズスラッジとも称する)が発生する。このため、オイルスラッジの発生を回避するためには、スターリングエンジン70の低温熱源側熱交換器84に供給されるエンジン冷却水温度を、オイルスラッジの発生を回避する最低温度以上(例えば、70℃程度以上)にする必要が生じる。これにより、スターリングエンジン70の出力がエンジン冷却水温度によって制約を受けることとなる。
Next, another embodiment will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the refrigerant circuit of the air-
Since the output of the
On the other hand, when the engine cooling water falls below a predetermined temperature (for example, 70 ° C.), blow-by gas including oil mist present in the head cover of the
この別の実施形態では、図3に示すように、空気調和装置100は、スターリングエンジン70の低温熱源として利用される冷却水回路90を備え、この冷却水回路90は、上記したエンジン冷却水回路43とは別系統に形成されている。具体的には、冷却水回路90は、室外熱交換器19及びラジエータ49に隣接して配置されるスターリングエンジン用冷却器91を備え、このスターリングエンジン用冷却器91とスターリングエンジン70の低温熱源側熱交換器84とを冷却水配管92で接続して構成されている。この冷却水配管92には、冷却水を冷却水回路90内で循環させるポンプ93が設けられている。
In this another embodiment, as shown in FIG. 3, the
この別の実施形態によれば、スターリングエンジン70の低温熱源として利用される冷却水回路90を備え、この冷却水回路90を、ガスエンジン30を冷却するエンジン冷却水回路43とは別系統に設けたため、このエンジン冷却水回路43を流れるエンジン冷却水の温度に関係なく、スターリングエンジン70の低温熱源側熱交換器84に冷却水を供給することができるため、このスターリングエンジン70の高温熱源と低温熱源との温度差を大きく取ることができる。これにより、スターリングエンジン70が出力するエネルギを大きく確保できるため、補助圧縮機72の出力を上げることができ、その分、ガスエンジン30の消費エネルギを低減することができる。
According to this another embodiment, the cooling
次に、別の実施形態について説明する。
図4は、この別の実施形態に係る空気調和装置200の冷媒回路の構成を示す図である。この図4では、上記した図3と同様に、室外機11に相当する部分のみを記載したものである。この別の実施形態の空気調和装置200を構成する各機器のうち、上記した実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
この別の実施形態では、空気調和装置200は、スターリングエンジン70の出力軸70Aに連結された発電機110を備える。この発電機110は、発電機110側のプーリ(不図示)と、スターリングエンジン70の出力軸70A側のプーリ(不図示)との間に掛け渡されるVベルト111を介してスターリングエンジン70に連結され、このスターリングエンジン70により駆動される。また、発電機110には、この発電機110で発電した電力を蓄えるバッテリ112が接続される。このバッテリ112は制御装置(不図示)の制御下、空気調和装置200の運転中に、室外ファン22、循環ポンプ46またはポンプ93等の負荷装置に電力を供給し、これら負荷装置への電力供給量を低減することができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。
Next, another embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a refrigerant circuit of an
In this other embodiment, the
この別の実施形態では、発電機110で発電された電力が供給される負荷装置の一例として、室外ファン22、循環ポンプ46またはポンプ93等を例示したが、これに限るものではなく、例えば、電気モータで駆動する補助圧縮機を設ける構成としても良い。この構成によれば、スターリングエンジン70の出力軸70Aに補助圧縮機72を連結する構成に比べて、排熱の利用効率が低減するものの、電気モータで駆動する補助圧縮機をスターリングエンジン70に隣接して配置する必要はなく、当該補助圧縮機を配置するレイアウト構成の自由度を高めることができる。
In this other embodiment, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、補助圧縮機72を圧縮機15に並列に設ける構成について説明したが、これに限るものでなく、例えば、補助圧縮機72を低段側、圧縮機15を高段側とする直列配置しても良い。この構成によれば、補助圧縮機72で中間圧力まで上昇した冷媒を、圧縮機15で所望の高圧圧力まで上昇させれば良いため、この圧縮機15の負荷を低減することができる。これによれば、圧縮機15を駆動するためのガスエンジンの燃料消費量を抑えることができ、消費エネルギの低減化を図ることができる。
また、ガスエンジンの排気ガスとエンジン冷却水とを熱交換させる排気ガス熱交換器を、スターリングエンジン70の下流側に配置する構成としても良い。この構成によれば、排気ガス熱交換器において、スターリングエンジン70の高温熱源として利用した排気ガスの熱エネルギをエンジン冷却水に回収することにより、排気ガスの熱エネルギーの利用効率を更に高めることができる。
While the embodiments of the present invention have been described above, modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the
Further, an exhaust gas heat exchanger that exchanges heat between the exhaust gas of the gas engine and the engine cooling water may be arranged on the downstream side of the
1 冷媒回路
10、100、200 空気調和装置
11 室外機
15 圧縮機
18 四方弁
19 室外熱交換器
22 室外ファン(送風ファン)
30 ガスエンジン(エンジン)
43 エンジン冷却水回路
46 循環ポンプ(冷却水ポンプ)
70 スターリングエンジン
70A 出力軸
71 逆止弁
72 補助圧縮機
74 逆止弁
82 クランクシャフト
83 高温熱源側熱交換器
84 低温熱源側熱交換器
90 冷却水回路
91 スターリングエンジン用冷却器
93 ポンプ
110 発電機
112 バッテリ
DESCRIPTION OF
30 Gas engine (engine)
43 Engine
70
Claims (3)
前記エンジンの排気ガスを高温熱源として駆動されるスターリングエンジンと、このスターリングエンジンの出力軸に連結され、前記圧縮機を補助して動作する補助圧縮機とを備え、前記室外熱交換器に隣接配置されるスターリングエンジン用冷却器を有し、前記スターリングエンジンの低温熱源として利用される冷却水回路を備え、この冷却水回路を前記エンジン冷却水回路とは別系統に設けると共に、該冷却水回路に前記エンジン冷却水よりも低温の冷却水を流通させたことを特徴とする空気調和装置。 An air conditioner provided with a compressor circuit driven by an engine, a four-way valve and an outdoor heat exchanger, and an engine cooling water circuit for cooling the engine by sending engine cooling water to the engine by a cooling water pump In the device
A Stirling engine driven by using the exhaust gas of the engine as a high-temperature heat source, and an auxiliary compressor connected to the output shaft of the Stirling engine and operating to assist the compressor, and disposed adjacent to the outdoor heat exchanger A cooling water circuit that is used as a low-temperature heat source for the Stirling engine. The cooling water circuit is provided in a separate system from the engine cooling water circuit. An air conditioner characterized by circulating cooling water having a temperature lower than that of the engine cooling water .
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