JPH07116987B2 - 熱ポンプ装置用エンジン - Google Patents

熱ポンプ装置用エンジン

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JPH07116987B2
JPH07116987B2 JP58208283A JP20828383A JPH07116987B2 JP H07116987 B2 JPH07116987 B2 JP H07116987B2 JP 58208283 A JP58208283 A JP 58208283A JP 20828383 A JP20828383 A JP 20828383A JP H07116987 B2 JPH07116987 B2 JP H07116987B2
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engine
cylinder
cylinder head
oil
intake
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寛 沢口
久義 島
一成 平
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Yamaha Motor Co Ltd
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Yamaha Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は熱ポンプ装置の圧縮機を駆動するエンジンに関
する。
〔従来技術〕
熱ポンプ装置は圧縮機で圧縮した冷媒を熱交換器を有す
る回路に強制循環し、その熱交換器において熱交換する
ようにしたもので、空調装置や給湯装置などに利用され
ている。このような熱ポンプ装置において、その圧縮機
の駆動源として、電動モータに代えて内燃機関のエンジ
ンを使用するようにしたものがある。
一般に、エンジンはシリンダとシリンダヘッドとが別体
に製作され、この両者の間にガスケットを介在させてボ
ルトにより締付固定するような構造になっている。この
ガスケットはボルトによる締付けを受けるだけでなく、
エンジン運転時には温度上昇によってシリンダとシリン
ダヘッドとが熱膨張するため更に潰された状態となり、
極めて強固なシール性が得られるようになっている。し
かるに、このエンジンが水冷エンジンであって、かつ熱
ポンプ装置用の駆動源として使用される場合は、冷却ジ
ャケットの水が冷暖房や給湯用などのために廃熱回収さ
れるようになっているため、エンジン始動時においては
冷却ジャケット内の水温が上昇しにくい状態になってい
る。そのためエンジン始動時の相当の時間は、シリンダ
とシリンダヘッドの熱膨脹によるガスケットのシール力
が弱く、ガスケットからの水漏れやガス漏れを起しやす
いという問題があった。
また、冷暖房や給湯用等の熱ポンプ装置の駆動用に使用
されるエンジンは、一般に長時間連続運転することが要
請される。したがって、メンテナンス作業のため頻繁に
運転を中断することは、それだけ効率的な運転を阻害す
るという問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上述のようなシリンダとシリンダヘッ
ドとの間のガスケットからの水漏れやガス漏れを発生し
ないようにすると共に、長期メンテナンスフリーを可能
にする熱ポンプ装置用エンジンを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明は、エンジンにより圧縮機を
駆動し、該圧縮機により圧縮した冷媒を強制循環するよ
うにした熱ポンプ装置において、前記エンジンがシリン
ダ、クランク軸、吸気通路、排気通路、吸気弁および排
気弁をそれぞれ横置きにし、かつ点火プラグを前記吸排
気両弁の上方に配置し、前記シリンダとシリンダヘッド
が一体化した領域の少なくとも下方を含む周囲に冷却ジ
ャケットを設け、前記シリンダ、前記シリンダヘッド、
クランクケースおよび前記冷却ジャケットの構成壁を一
体鋳造で形成した水冷式であり、かつ前記シリンダのシ
リンダヘッド側とは反対の端部に連なるクランクケース
の下部からシリンダヘッドの下方にまで及ぶ領域に油溜
めを形成し、油ポンプを前記クランク軸の下方に、かつ
油面センサを前記シリンダヘッドの下方にそれぞれ配置
したことを特徴とするものである。
このようにシリンダとシリンダヘッドとを一体構造にし
たことによって、温度の高低に関わらず水やガスが漏洩
する問題をなくすることができる。
さらに、シリンダヘッド、シリンダおよびクランク軸を
含むエンジンの主要構成部を横置きにし、全体を平面状
の配列にしたので、広い領域に平面積の広い油溜めを形
成し、多量の潤滑油を貯留することを可能にし、しか
も、熱放射量が多く最も高温になるシリンダヘッド域を
冷却ジャケットで囲んで熱放射量を小さくしているの
で、潤滑油の劣化を防止することができる。
また、油溜めの中の昇温した潤滑油も、油溜めを構成す
るクランクケースと一体鋳造された冷却ジャケットによ
って冷却され劣化の促進を防止する。
従って、この豊富な油量と高温に対する劣化防止策とに
より潤滑油の補給や交換を頻繁に行う必要がなくなり、
長期間のメンテナンスフリーを可能とする。
またさらに、油面センサを油ポンプから遠く離れた位置
に配置したので、油面センサは油ポンプの近傍に発生す
る油面変動の影響を受けることがなく、正確な油面の検
出を行うことができる。従って、油面が下がったとき
に、確実にエンジンを停止する。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
第1図は本発明のエンジンによって駆動される熱ポンプ
装置を給湯装置として利用した場合のシステムを示し、
第3,4図は同エンジンを示すものである。
第1図において、1は都市ガス,プロパンガス等の家庭
ガスを燃料とする4サイクルの水冷ガスエンジンで、こ
のようにガスを燃料にして空気過剰率1.1〜1.6程度のリ
ーン燃焼をするようになっている。2はこのエンジン1
によって駆動される圧縮機である。圧縮機2は冷媒を圧
縮し、その冷媒を冷媒回路Iにおける温水熱交換機3、
膨脹弁4、さらにファン6を付設した空気熱交換器5に
順次循環させるようにしている。
エンジン1は燃料ガスを吸気管7から吸気し、排気ガス
を排気管8からマフラ9を経て大気中に排気するが、こ
の排気管8及びマフラ9は水ジャケットで囲まれた熱交
換器10を構成している。また、エンジン1の冷却ジャケ
ット1aは熱交換器12と共に冷却水回路IIを構成し、冷却
水ポンプ11によって冷却水が強制循環されるようになっ
ている。13は冷却水のシスターンタンク、14はエンジン
の起動モータである。
貯湯槽15には給水管17と出湯管18が接続され、給水管17
から新しい水が補給され、出湯管18から温水が給湯され
るようになっている。貯湯槽15は温水回路IIIを形成
し、温水を温水ポンプ16、冷媒回路Iの温水熱交換器
3、冷却水回路IIの熱交換器12、マフラ9の熱交換器10
にそれぞれ循環させるようになっている。この温水回路
IIIは、第2図のように、貯湯槽15の温水を冷却ジャケ
ット1aに直接循環させることによって、エンジンの冷却
水回路IIを兼用するように構成してもよい。
第3,4図に示すように、水冷式のエンジン1は、シリン
ダヘッド20とシリンダ21とクランクケース22と冷却ジャ
ケット1aの構成壁とがアルミニウム合金のダイカストに
より一体鋳造され、かつシリンダ21の周囲にはシリンダ
ヘッド20まで及ぶ冷却ジャケット1aが形成されている。
この冷却ジャケット1aは、シリンダ21軸方向の中央部か
らシリンダヘッド20とが一体化した領域の少なくとも下
方を含む周囲の全長に及ぶように設けられ、エンジン1
の冷却用に使用されるばかりでなく、給湯水を加熱する
熱交換器1aとしても使用されるようになっている。シリ
ンダ21およびクランク軸34は軸方向を水平にした横置き
になっており、この横置きシリンダ21とシリンダヘッド
20との下方とクランクケース22下部に、その全体に及ぶ
大きな湯溜め36が形成されている。クランクケース22の
側部開口には蓋板37が設けられ、その蓋板37によって開
口が閉塞されている。
シリンダヘッド20には、シリンダ21の軸方向と直交する
方向に吸気通路23と排気通路24とが互いに対向するよう
に、かつ横置きに形成されている。吸気通路23には燃料
ガスと空気を混合する混合器25が一体に設けられ、その
混合器25に続いて絞り弁26が設けられている。また、吸
気通路23の吸気孔23aに設けた吸気弁27と、排気通路24
の排気孔24aに設けた排気弁28は、それぞれシリンダ21
の軸方向と平行になるように設置されている。さらに吸
気弁27,排気弁28の各弁棒が貫通したシリンダヘッド20
の裏面側とヘッドカバー29との間には、これら吸排気弁
27,28を駆動するロッカー機構31が、さらに、これら吸
排気弁27,28の上方には点火プラグ42がそれぞれ設けら
れている。
シリンダ21にはピストン32が嵌合し、ピストン32は連接
棒33を介してクランク軸34に連結されている。クランク
ケース22の外側に突出したクランク軸34の軸端には歯付
プーリ35が固定され、この歯付プーリ35に巻回した不図
示の歯付ベルトを介して第1,2図で説明した圧縮機2が
駆動されるようになっている。また、クランク軸34の他
端にはガバナ機構38が設けられ、このガバナ機構38はリ
ンク39を介して吸気通路23の絞り弁26を制御するように
なっている。
油溜め36の油面36a下には油ポンプ40がクランク軸34の
下方に設置され、潤滑油を循環するようにしている。ま
たシリンダヘッド20の下方には油面センサ41が設けら
れ、油面36aが一定水準以下になったとき、それを検知
してエンジン1を自動的に停止するようになっている。
上述した水冷式エンジン1は、少なくとも冷却ジャケッ
ト1aが形成されたシリンダ21とシリンダヘッド20とが一
体鋳造されているため、従来の分離型エンジンのように
シリンダとシリンダヘッドとの間をシールするためのガ
スケットは不要である。そのためエンジン始動時のよう
にシリンダ21やシリンダヘッド20が低温であっても、従
来エンジンのようにガスケットからの水漏れやガス漏れ
などのトラブルを発生することはない。また、締付用の
ボルト類やネジ座面が不要であるため、長期使用によっ
てもボルト類のクリープ等の問題はない。
また、実施例のようにシリンダ21とシリンダヘッド20と
の一体鋳造をアルミニウム合金で行うようにすると熱伝
導がよいため、冷却ジャケット1aによる湯温の立上がり
を良好にすることができる。さらにダイカストにすれば
鋳はだか平滑であるため、表面境界域でのよどみの発生
がなく、円滑な熱交換を可能にする。
また、シリンダ21とシリンダヘッド20とを一体鋳造する
と、鋳抜きのため吸排気通路と燃焼室の間に直角な部分
が形成されることになる。しかし、熱ポンプ装置用のエ
ンジン1では4サイクルで且つ1000〜2500rpm程度の低
速で運転してよいため吸排気に大流量を必要とすること
はなく、上記直角流路を有していても問題となることは
ない。同様の理由から、実施例のように吸気通路23に混
合器25を一体に設けていても問題となることはないの
で、装置のコンパクト化を有利にすることができる。ま
た、一体鋳造構造では、燃焼室に堆積したタール分(デ
ポジット)の除去が難しくなる問題があるが、実施例の
ように家庭用ガスを燃料とするエンジンでは、タール分
の発生はほとんどないため問題となることはない。
また、一体鋳造されたシリンダヘッド20、シリンダ21、
クランクケース22、さらに、吸排気通路23,24、吸排気
弁27,28のすべてを横置きとする構成としたため、潤滑
油の油溜め36をクランクケース22の下部からシリンダヘ
ッド20の下方にまで及ぶ構成にすることが可能となり、
油溜め36の平面積を大きくし、油深さを比較的浅くしな
がら油量を増大することができる。
また、このように油溜め36がシリンダヘッド20の下方に
まで及んでいても、このシリンダヘッド20とシリンダ21
とが一体化する領域の少なくとも下方を含む周囲には冷
却ジャケット1aが設けられているので、この領域から放
射される高温の熱によって、潤滑油が劣化するのを防止
することができ、そのため潤滑油が有効に活用されて長
期メンテナンスフリーが可能になる。
また、油ポンプ40によって圧送された潤滑油はエンジン
1の潤滑部で昇温されて、油溜め36に戻るが、この昇温
された潤滑油の熱はクランクケース22と一体鋳造された
冷却ジャケット1aの構成壁に伝熱し冷却され、潤滑油の
加熱劣化を低減し、長期メンテナンスフリーをさらに容
易にする。
またさらに、油ポンプ40をクランク軸34の下方に、油面
センサ41をクランク軸34から遠く離れた位置のシリンダ
ヘッド20の下方にそれぞれ配置したことにより、油ポン
プ40の近傍に発生する油面36a変動の影響を受けること
がなく、正確な油面36aの検出が可能となり、従って、
油面36aが下がったときに、エンジン1を確実に停止す
ることができる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明は、熱ポンプ装置用のエンジンを
水冷式にする場合において、そのシリンダとシリンダヘ
ッドとを一体鋳造したのでシール用のガスケットが不要
となる。そのため、エンジンが低温のときであっても、
ガスケットからの水漏れやガス洩れを発生することはな
い。
また、シリンダおよびシリンダヘッドを含むエンジンの
主要構成部を横置きにし、全体を平面状の配列としたの
でシリンダの端部に連なるクランクケースの下部から、
横置きのシリンダヘッドの下方にまで及ぶ広域に亘って
油溜めを形成可能にする。
また、油溜めの平面積を大きくしたため、油深を比較的
浅くしながら多量の潤滑油を貯留することができるよう
になり、かつ、最も温度が上昇するシリンダヘッド域を
冷却ジャケットが囲み、熱放射量を低減させ、油溜めの
油温の上昇を防ぎ、また油溜めの中の昇温した潤滑油
も、油溜めを構成するクランクケースと一体鋳造された
冷却ジャケットによって冷却され劣化の促進を防止され
るので、潤滑油の補給や交換を頻繁に行う必要がなくな
り、長期間のメンテナンスフリーが可能になる。
またさらに、油面センサを油ポンプから遠く離れた位置
に配置したので、油面センサは油ポンプの近傍に発生す
る油面変動の影響を受けることがなく、正確な油面の検
出を行うことができる。従って、油面が下がったとき
に、確実にエンジンを停止する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のエンジンを組み込んだ給湯用熱ポンプ
装置のシステム図、第2図は他の実施態様によるシステ
ム図、第3図は同エンジンの縦断立面図、第4図は同エ
ンジンの横断平面図である。 1……エンジン、1a……冷却ジャケット、2……圧縮
機、22……クランクケース、23……吸気通路、24……排
気通路、27……吸気弁、28……排気弁、34……クランク
軸、36……油溜め、40……油ポンプ、41……油面セン
サ、42……点火プラグ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−67949(JP,A) 特開 昭58−74856(JP,A) 実公 昭29−8028(JP,Y1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンにより圧縮機を駆動し、該圧縮機
    により圧縮した冷媒を強制循環するようにした熱ポンプ
    装置において、前記エンジンがシリンダ、クランク軸、
    吸気通路、排気通路、吸気弁および排気弁をそれぞれ横
    置きにし、かつ点火プラグを前記吸排気両弁の上方に配
    置し、前記シリンダとシリンダヘッドが一体化した領域
    の少なくとも下方を含む周囲に冷却ジャケットを設け、
    前記シリンダ、前記シリンダヘッド、クランクケースお
    よび前記冷却ジャケットの構成壁を一体鋳造で形成した
    水冷式であり、かつ前記シリンダのシリンダヘッド側と
    は反対の端部に連なるクランクケースの下部からシリン
    ダヘッドの下方にまで及ぶ領域に油溜めを形成し、油ポ
    ンプを前記クランク軸の下方に、かつ油面センサを前記
    シリンダヘッドの下方にそれぞれ配置した熱ポンプ装置
    用エンジン。
JP58208283A 1983-11-08 1983-11-08 熱ポンプ装置用エンジン Expired - Lifetime JPH07116987B2 (ja)

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JPS60101257A JPS60101257A (ja) 1985-06-05
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US7559299B2 (en) 2007-01-19 2009-07-14 Eastway Fair Company Limited Monolithic cylinder-crankcase

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JPS5874856A (ja) * 1981-10-29 1983-05-06 Honda Motor Co Ltd 内燃機関
JPS5917262B2 (ja) * 1981-10-16 1984-04-20 株式会社クボタ エンジンの廃熱を利用した温湯装置

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