JPH0343548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、家屋や建物の冷暖房装置等に用いら
れるヒートポンプで、特にヒートポンプ回路にお
ける冷媒加圧用コンプレツサをエンジンにて駆動
する構成としたヒートポンプに関する。

（従来技術） 従来から冷媒加圧用コンプレツサをエンジンに
て駆動する構成としたヒートポンプは、例えば実
開昭59−23070号公報に示されるごとく、種々提
案されている。ところで、かかる従来ヒートポン
プ装置において、メンテナンス性向上の観点から
エンジン冷却用の冷却水と、ヒートポンプ回路側
の熱負荷と熱交換する水とを共用化しようとした
場合、エンジン側の暖機性、温度調節等の要求と
ヒートポンプ回路側の熱負荷の要求とが互いに満
足されなければ、エンジンの信頼性を確保するこ
とができない。

したがつて、このようなヒートポンプに採用さ
れるエンジンとして、通常の車両用エンジンを大
幅に変更することなく転用するには、エンジン冷
却水通路の構成に工夫を施す必要がある。

（発明の目的） 本発明は、上記要請に応えるもので、エンジン
冷却水と、ヒートポンプ回路側の熱負荷との熱交
換用水の共用化を図りメンテナンス性を向上し、
かつ通常の車両用エンジンを大幅に変更すること
なく転用しても、エンジン側の要求とヒートポン
プ回路側の要求を共に満足させることができエン
ジンの信頼性を確保し得るエンジン駆動式ヒート
ポンプを提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、ヒートポンプ回路における冷媒加圧
用コンプレツサをエンジンにて駆動する構成とし
たエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、ヒート
ポンプユニツト側の熱負荷と熱交換を行なう熱交
換器と、循環水ポンプと、エンジンの排気熱を回
収する排気通路熱交換器と、エンジン側のウオー
タポンプと、エンジン内のウオータジヤケツト
と、低温時に閉じるサーモスタツトとを直列接続
して冷却水通路を形成し、かつ、、上記ウオータ
ジヤケツトの冷却水出口側から分岐し上記ウオー
タポンプを介して上記ウオータジヤケツトの冷却
水入口側に通じる還流路を形成するとともに、上
記エンジン排気通路熱交換器より分岐し上記エン
ジン側ウオータおよびポンプウオータジヤケツト
をバイパスして上記サーモスタツトの下流に通じ
るバイパス通路を形成したものある。

この構成により循環水ポンプの運転によりヒー
トポンプユニツト側の熱負荷と熱交換する熱交換
器には常時冷却水が流れるとともに、エンジン運
転中においてはエンジン側のウオータポンプによ
り吸引される冷却水がエンジン内のウオータジヤ
ケツトを流通する。特に、上記サーモスタツトが
閉じられる低温時は、排気通路熱交換器から上記
バイパス通路を通つてヒートポンプユニツト側の
熱交換器へ水が循環される経路と、エンジン側に
おける上記ウオータジヤケツトおよび還流路を水
が循環する経路とが独立に得られることにより、
ヒートポンプユニツト側に対する熱交換作用が発
揮されつつ、エンジンの暖機が促進され、また上
記サーモスタツトが開かれる高温時にはヒートポ
ンプユニツト側からエンジン側へ流れる水が上記
バイパス通路とウオータジヤケツトとに分配さ
れ、ヒートポンプユニツト側に対する熱交換作用
と適度のエンジン冷却作用とが得られる。

（実施例） 第１図において、ヒートポンプユニツト側シス
テムＡには、冷媒加圧用コンプレツサ１と、室内
側熱交換器２と、四方弁３と、膨張弁４と、室外
側熱交換器（熱負荷）５からなるヒートポンプ冷
媒回路６が設けられ、また上記室外側熱交換器５
と後記熱交換器１０に対する放熱フアン７が設け
られている。一方、エンジン側システムＢには、
上記コンプレツサ１を駆動する出力軸８ａを備え
たエンジン８が設けられ、このエンジン８の排気
熱を回収するとともに、この回収した熱を熱交換
器１０にて放熱し、かつエンジンを冷却する冷却
水通路９が設けられている。そしてこの冷却水通
路９は上記ヒートポンプユニツト側システムＡの
室外側熱交換器５と熱交換を行なう熱交換器１０
および循環水ポンプ１１と、エンジン側システム
Ｂにおけるエンジン８の排気熱を回収する熱交換
器１２および排気マニホールドの外周を水通路で
囲む構成とした排気マニホールド熱交換器１３か
らなるエンジン排気通路熱交換器と、エンジン内
のウオータポンプ１４と、エンジン８内のウオー
タジヤケツトと、サーモスタツト１５が直列接続
されることにより形成されている。また、排気マ
ニホールド熱交換器１３から分岐して上記エンジ
ン８内のウオータジヤケツトをバイパスする通路
１６も形成されている。

第２図は上記冷却水通路９およびバイパス通路
１６の配列関係を示し、上記ヒートポンプユニツ
ト側の熱負荷との熱交換器１０および循環水ポン
プ１１は、ヒートポンプユニツト側システムＡに
設けられ、またエンジン側システムＢにおいて、
ウオータポンプ１４の下流にシリンダブロツクの
ウオータジヤケツト１７およびシリンダヘツドの
ウオータジヤケツト１８が位置している。さら
に、ウオータジヤケツト１７，１８の冷却水出口
側から分岐し、上記ウオータポンプ１４を介して
ウオータジヤケツト１７，１８の冷却水入口側に
通じる還流路１９が形成されている。また、バイ
パス通路１６は、排気マニホールド熱交換器１３
から分岐し、上記ウオータポンプ１４およびウオ
ータジヤケツト１７，１８をバイパスして上記サ
ーモスタツト１５の下流側に接続されている。な
お、循環水ポンプ１１の流量は一定であり、エン
ジン内のウオータポンプ１４の最大流量よりも流
量を多く設定されている。

第３図、第４図はエンジン側システムＢの上面
および側面を示し、熱交換器１２はエンジン８本
体の後側（図面では右方）側面に設けられ、冷却
水は、この熱交換器１２の入口部１２ａに矢印ａ
のごとく流入し、排気マニホールド熱交換器１３
通過後、矢印ｂのごとくウオータポンプ１４に流
入し、さらにエンジン８本体内のウオータジヤケ
ツトを通過後、サーモスタツト１５を通り流出部
２０より矢印ｃのごとく流出するようになつてい
る。これら各矢印符号ａ，ｂ，ｃは第２図に示し
た符号と対応する部分である。また、排気通路と
してサイレンサ２１が熱交換器１２の上方に設け
られており、排ガス通路としては排気マニホール
ド熱交換器１３内の排気マニホールド（図示せ
ず）と、熱交換器１２内の排ガス通路１２ｆ（後
述）と、サイレンサ２１が直列に連結されること
により構成され、排ガスはこの順序で通過し排出
されるようになつている。なお、ヒートポンプ冷
媒回路６の室外側熱交換器５と、冷却水通路９の
熱交換器１０とが熱交換可能な構成とされること
により、エンジン冷却水がヒートポンプ回路の熱
負荷との熱交換用水を兼ね両者は共用化されてい
る。

第５図は上記熱交換器１２の断面構成を示し、
入口部１２ａに連通した冷却水の通る熱交換器コ
ア１２ｂ、水ジヤケツト１２ｃおよび出口部１２
ｄを有し、また、冷却水の流れとは対向する流れ
の排ガスの入口部１２ｅ、ガス通路１２ｆおよび
出口部１２ｇを有する。また、冷却水の出口部１
２ｄと排ガスの入口部１２ｅとはフランジ部１２
ｈにて排気マニホールド熱交換器１３に連結され
ている。

上記構成の作用を説明すると、エンジン８が運
転されることにより、出力軸８ａを介してコンプ
レツサ１が駆動され、ヒートポンプ冷媒回路６が
運転され、室内側熱交換器２が凝縮器、室外側熱
交換器５が蒸発器の作用をなす時、室内側の暖房
を行なうことができ、また四方弁３の切替により
室内側熱交換器２が蒸発器、室外側熱交換器５が
凝縮器として作用する時、室内側の冷房を行なう
ことができる。一方、冷却水の作動については、
ヒートポンプユニツト側システムＡにおける循環
水ポンプ１１はエンジン８の停止時にも作動し、
冷却水は熱交換器１２から排気マニホールド熱交
換器１３を経由して熱交換器１０に一定流量が循
環するようになつている。また、エンジン運転中
はエンジン内のウオータポンプ１４が排気マニホ
ールド熱交換器１３より分岐した冷却水を吸引
し、エンジン８内の各ウオータジヤケツト１７，
１８を循環しエンジン８を冷却する。

ここに、エンジンの暖機状態に拘らず、ヒート
ポンプ回路の熱負荷と熱交換する熱交換器１０に
は循環水ポンプ１１により一定流量の冷却水が流
通し、ヒートポンプ回路側の要求を満足させる。
また、エンジン側システムＢにおけるエンジン８
の冷却に関しては、エンジンの暖機運転あるいは
回転数に応じてサーモスタツト１５とウオータポ
ンプ１４の機能によりエンジン８内の各ウオータ
ジヤケツト１７，１８を流通する冷却水の流量が
変化し、その変化はエンジンの暖機性あるいは温
度調節との関連で定まるエンジン要求を満足する
ものとなる。

すなわち、冷却水温が低くてサーモスタツト１
５が閉じられているようなエンジン暖機中は、ヒ
ートポンプユニツト側の熱交換器１０、循環ポン
プ１１、エンジン排気通路の熱交換器１２，１３
およびバイパス通路１６を水が循環する経路と、
エンジン側のウオータポンプ１４、ウオータジヤ
ケツト１７，１８および還流路１９を水が循環す
る経路とが互いに独立する状態となり、ヒートポ
ンプユニツト側に対する熱交換作用が発揮される
一方、エンジンのウオータジヤケツト１７，１８
側では放熱が抑制されて効率良く冷却水の温度が
上昇し、暖機が促進される。また、エンジン暖機
後においてサーモスタツト１５が開かれる状態に
なると、ヒートポンプユニツト側からの水がエン
ジンのウオータジヤケツト１７，１８へも流れ
る。そして、エンジン回転数に連動してウオータ
ポンプ１４によるエンジン８内への流入量が変動
し、排気マニホールド熱交換器１３から分岐した
バイパス通路１６に流れる冷却水の流量と、ウオ
ータポンプ１４により吸引されエンジン８内の各
ウオータジヤケツト１７，１８に流れる冷却水の
流量とが適宜分配され、必要量の冷却作用が得ら
れ温度調節が適切になされる。

また、冷却水と排ガスとは熱交換器１２および
排気マニホールド熱交換器１３にて熱交換を行な
い、排気熱の回収がなされ、したがつてこの回収
された排気熱は熱交換器１０にてヒートポンプ回
路側の室外側熱交換器５に熱交換され、ヒートポ
ンプ冷媒回路６が室内の暖房運転を行なつている
際には有効に廃熱利用がなされる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ヒートポンプユ
ニツト側の熱負荷と熱交換を行なう熱交換器と、
エンジン側の排気熱を回収する熱交換器と、エン
ジン側のウオータポンプと、ウオータジヤケツト
と、サーモスタツトとが直列接続されて冷却水通
路が形成され、かつウオータジヤケツトの冷却水
出口側と冷却水入口側の間に還流路が形成される
とともに、エンジン排気通路熱交換器より分岐し
エンジン側ウオータポンプおよびウオータジヤケ
ツトをバイパスしてサーモスタツトの下流に通じ
るバイパス通路が形成されたものであつて、エン
ジン冷却水とヒートポンプ回路の熱負荷と熱交換
用水の共用化を図ることによつて、エンジン冷却
水の通路とヒートポンプ回路側の熱交換用水の通
路とを別個に設けたものに比べ、メンテナンス性
の向上を図ることができ、また、ウオータジヤケ
ツト、サーモスタツト等に対して還流路およびバ
イパス通路を上記のように配設していることによ
り、ヒートポンプ回路側の熱負荷の熱交換要求と
エンジン側の暖機性あるいは温度調節に関連した
冷却作用の要求を両立して満足させることが容易
となり、エンジンの信頼性を損なうことなく、し
かも通常の車両用エンジンを大幅な変更なく駆動
源として転用することができるもである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ
装置の一実施例を示す概略構成図、第２図は同ヒ
ートポンプ装置における冷却水通路の配列構成
図、第３図はエンジン側システムの上面図、第４
図は同エンジン側システムの側面図、第５図は熱
交換器の断面図である。 Ａ……ヒートポンプユニツト側システム、Ｂ…
…エンジン側システム、１……コンプレツサ、５
……室外側熱交換器（熱負荷）、６……ヒートポ
ンプ冷媒回路、８……エンジン、９……冷却水通
路、１０……熱交換器、１１……循環水ポンプ、
１２……熱交換器、１３……排気マニホールド熱
交換器、１４……ウオータポンプ、１６……バイ
パス通路、１７……シリンダブロツクのウオータ
ジヤケツト、１８……シリンダヘツドのウオータ
ジヤケツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヒートポンプ回路における冷媒加圧用コンプ
   レツサをエンジンにて駆動する構成としたエンジ
   ン駆動式ヒートポンプにおいて、ヒートポンプユ
   ニツト側の熱負荷と熱交換を行なう熱交換器と、
   循環水ポンプと、エンジンの排気熱を回収する排
   気通路熱交換器と、エンジン側のウオータポンプ
   と、エンジン内のウオータジヤケツトと、低温時
   に閉じるサーモスタツトとを直列接続して冷却水
   通路を形成し、かつ、上記ウオータジヤケツトの
   冷却水出口側から分岐し上記ウオータポンプを介
   して上記ウオータジヤケツトの冷却水入口側に通
   じる還流路を形成するとともに、上記エンジン排
   気通路熱交換器より分岐し上記エンジン側ウオー
   タポンプおよびウオータジヤケツトをバイパスし
   て上記サーモスタツトの下流に通じるバイパス通
   路を形成したことを特徴とするエンジン駆動式ヒ
   ートポンプ。