JPH08233396A - 給湯機能付きエンジン駆動式ヒートポンプエアコン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調負荷や給湯負荷が変動しても、エンジン
には所定の温度に冷却した冷却水を還流させ、安定した
冷却作用が行えるようにする。 【構成】 冷却水ポンプ４によって循環力を与えられた
冷却水が、排ガス熱交換器５・エンジン１・給湯用熱交
換器２・放熱器３・ワックス式流量制御弁Ｖ１を巡って
排ガス熱交換器５に還流する冷却水回路Ｒ１と、ワック
ス式流量制御弁Ｖ１の残余の入口と、給湯用熱交換器２
と放熱器３との間を接続するバイパス回路Ｒ３とからな
る冷却水回路を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯機能を備えたエン
ジン駆動式ヒートポンプエアコンに関するものであり、
特に詳しくはエンジンの冷却水回路に改良を施したもの
である。

【０００２】

【従来の技術】給湯機能を備えたエンジン駆動式ヒート
ポンプエアコンにおけるエンジンの冷却水回路として
は、図示しない圧縮機を駆動するエンジン１を冷却して
高温になった冷却水を、三方弁Ｖ２により二手に分岐し
て給湯用熱交換器２・放熱器３に供給してここで放熱さ
せ、その後排ガス熱交換器５を通ってエンジン１に還流
するように配管接続した、図３に示す構成のものが周知
である。

【０００３】なお、図中４は冷却水を循環させるための
冷却水ポンプであり、Ｖ３は夏の冷房時に開き、冬の暖
房時に閉じる開閉弁、Ｖ４は夏の冷房時に閉じ、冬の暖
房時に開く開閉弁である。

【０００４】すなわち、従来のエンジン冷却水回路は、
排ガス熱交換器５とエンジン１を通って冷却作用をな
し、自身の温度が上昇した冷却水を３個の弁を操作する
ことによって、給湯用熱交換器２または放熱器３に供給
して冷却する構成であり、保護制御として設定温度に達
すると弁は他の熱交換器へと切り換えられるが、基本的
には給湯・空調などの負荷とは無関係に、エンジン１を
冷却した冷却水は給湯用熱交換器２・放熱器３に送られ
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、上記構成
の従来のエンジン冷却水回路においては、給湯・空調な
どの負荷の変動に伴ってエンジン冷却水の放熱量が大き
く変動するので、排ガス熱交換器・エンジンに還流する
冷却水の温度も大きく変動する。このため、エンジンお
よびエンジン冷却水の劣化が早く進行するだけでなく、
負荷が小さい場合にはエンジン冷却水の温度が上昇して
ユニットに異常を来す要因となっていた。また、市場に
おけるクレームの発生やメンテナンス件数が増加すると
云った問題点もあり、これらの解決が課題となってい
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため、エンジン駆動式ヒートポンプエア
コンのエンジン本体と、給湯用熱交換器と、放熱器と、
冷却水ポンプと、排ガス熱交換器とを環状に配管接続し
て形成する冷却水回路の放熱器と冷却水ポンプとの間に
ワックス式流量制御弁を設け、このワックス式流量制御
弁の入口の一方を放熱器出口側に配管接続し、入口の他
方を給湯用熱交換器と放熱器との間から延設したバイパ
ス回路に配管接続し、出口を冷却水ポンプの吸込側に配
管接続したものであり、

【０００７】エンジン駆動式ヒートポンプエアコンのエ
ンジン本体と、給湯用熱交換器と、放熱器と、冷却水ポ
ンプと、排ガス熱交換器とを環状に配管接続して形成す
る冷却水回路の放熱器と冷却水ポンプとの間に三方弁を
設け、この三方弁の入口の一方を放熱器出口側に配管接
続し、入口の他方を給湯用熱交換器と放熱器との間から
延設したバイパス回路に配管接続し、出口を冷却水ポン
プの吸込側に配管接続し、さらに、この三方弁の下流側
に設けた温度検出手段が出力する温度信号に基づいて前
記三方弁の開度を制御する制御手段を設けたものであ
る。

【０００８】

【作用】請求項１の場合；排ガス熱交換器とエンジンで
冷却作用をなし、温度の上がった冷却水は、給湯用に水
を加熱して自身の温度を下げた後、放熱器のある回路と
放熱器のないバイパス回路とに分岐して流れ、ワックス
式流量制御弁で合流して排ガス熱交換器・エンジンへと
還流するが、ワックス式流量制御弁による高温流体と低
温流体の流量比率制御作用によって流出温度は一定とな
るので、空調負荷の変動によってエンジン回転数が増減
したり、給湯負荷が変動するなどして給湯用熱交換器か
ら流れ出る冷却水温度が変動しても、所定の温度に冷却
された冷却水が排ガス熱交換器・エンジンに供給され、
安定した冷却動作が行なわれる。

【０００９】請求項２の場合；温度検出手段が検出して
出力する温度信号に基づいて、制御器が三方弁を前記し
た請求項１におけるワックス式流量制御弁のように機能
させることによって、空調負荷の変動によってエンジン
回転数が増減したり、給湯負荷が変動するなどして給湯
用熱交換器から流れ出る冷却水温度が変動しても、所定
の温度に冷却された冷却水が排ガス熱交換器・エンジン
に供給され、安定した冷却動作が可能になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１と図２に基づい
て説明する。これらの図において前記図３の符号と同一
符号で示した部分は、図３によって説明したものと同様
の機能を持つ部分であり、本発明の理解を妨げない範囲
で説明は省略した。

【００１１】図１に例示した本発明になる給湯機能付き
エンジン駆動式ヒートポンプエアコンの冷却水回路は、
冷却水ポンプ４によって循環力を与えられた冷却水が、
排ガス熱交換器５・エンジン１・給湯用熱交換器２・放
熱器３・ワックス式流量制御弁Ｖ１を巡って排ガス熱交
換器５に還流する冷却水回路Ｒ１と、ワックス式流量制
御弁Ｖ１の残余の入口と、給湯用熱交換器２と放熱器３
との間を接続するバイパス回路Ｒ３とからなっている。

【００１２】なお、冷却水回路Ｒ１の内で、バイパス回
路Ｒ３に並列に配管された放熱器３を有する部分を放熱
回路Ｒ２と呼ぶ。

【００１３】したがって、上記構成の冷却水回路におい
ては、排ガス熱交換器５とエンジン１を通って冷却作用
をなし、自身の温度が例えば８０℃に上昇した冷却水
は、給湯用熱交換器２において給湯用の水を例えば５０
℃に加熱し、冷却水自身は例えば７０℃になって、放熱
回路Ｒ２とバイパス回路Ｒ３とに流れ込む。

【００１４】放熱回路Ｒ２に流れた冷却水は、放熱器３
で大気に放熱して、例えば５０℃になってワックス式流
量制御弁Ｖ１に至り、バイパス回路Ｒ３に流れた冷却水
は温度低下することなく、７０℃のままワックス式流量
制御弁Ｖ１に至る。

【００１５】ワックス式流量制御弁Ｖ１は、弁から流れ
出る流体の温度が所定の温度、例えば６５℃一定となる
ように、高温側の流入流体と低温側の流入流体との流入
比率を制御する弁であるので、ワックス式流量制御弁Ｖ
１から出る冷却水の温度が所定の６５℃より低い場合に
は、バイパス回路Ｒ３から流入する温度の高い冷却水の
量が増加し、放熱回路Ｒ２から流入する温度の低い冷却
水の量が減少して、弁から流れ出る冷却水の温度を上
げ、ワックス式流量制御弁Ｖ１から出る冷却水の温度が
所定の６５℃より逆に高い場合には、バイパス回路Ｒ３
から流入する温度の高い冷却水の量が減少し、放熱回路
Ｒ２から流入する温度の低い冷却水の量が増加して、弁
から流れ出る冷却水の温度を下げることで、ワックス式
流量制御弁Ｖ１から出る冷却水の温度は所定の温度６５
℃に自動的に制御される。

【００１６】したがって、空調負荷の変動によってエン
ジン１の回転数が増減したり、給湯負荷が変動するなど
して、給湯用熱交換器２から放熱回路Ｒ２・バイパス回
路Ｒ３に流れ出る冷却水の温度が例えば高くなると、ワ
ックス式流量制御弁Ｖ１の作用によって、バイパス回路
Ｒ３を流れる冷却水の流量が減少し、放熱回路Ｒ２を流
れる冷却水の流量が増加して、ワックス式流量制御弁Ｖ
１から混合して流れ出る冷却水の温度は所定の６５℃が
維持される。

【００１７】また、給湯用熱交換器２から流れ出る冷却
水の温度が低下したときにも、ワックス式流量制御弁Ｖ
１の作用によって、放熱回路Ｒ２を流れる冷却水の流量
が減少し、バイパス回路Ｒ３を流れる冷却水の流量が増
加して、ワックス式流量制御弁Ｖ１から混合して流れ出
る冷却水の温度は所定の６５℃が維持される。

【００１８】すなわち、上記構成の冷却水回路を備えた
本発明の給湯機能付きエンジン駆動式ヒートポンプエア
コンにおいては、ワックス式流量制御弁Ｖ１の作用によ
って所定の温度に冷却された冷却水が排ガス熱交換器５
・エンジン１に還流し、常に安定した冷却作用が行われ
るので、人為的な温度制御を行う必要は全くない。ま
た、弁開度を調節するための、温度検出手段や制御器と
云った制御手段を全く設ける必要がないので、構成が簡
単になると云った利点もある。

【００１９】図２に例示した本発明になる給湯機能付き
エンジン駆動式ヒートポンプエアコンの冷却水回路は、
図１におけるワックス式流量制御弁Ｖ１に代えて三方弁
Ｖ２を同様に設置すると共に、この三方弁Ｖ２の下流側
に温度検出手段６を設置し、この温度検出手段が検出す
る温度信号に基づいて、この三方弁Ｖ２の開度を制御す
る制御器７を設けたものである。

【００２０】なお、制御器７は記憶・演算・比較などの
所要の機能を備えたマイクロコンピュータなどを内蔵し
て、温度検出手段６が検出する冷却水の温度が所定の温
度になるように、三方弁Ｖ２の開度を調節するように構
成してある。

【００２１】すなわち、制御器７は、温度検出手段６の
検出温度が所定の温度より高いときは、三方弁Ｖ２の空
気熱交換器３側の開度を増加させ、バイパス回路Ｒ３側
の開度を減少させ、検出温度が所定の温度より低いとき
は、三方弁Ｖ２の空気熱交換器３側の開度を減少させ、
バイパス回路Ｒ３側の開度を増加させるように開度信号
を出力する。

【００２２】したがって、この図２に示した冷却水回路
を備えた本発明になる給湯機能付きエンジン駆動式ヒー
トポンプエアコンにおいても、空調負荷の変動によって
エンジン１の回転数が増減したり、給湯負荷が変動する
などして給湯用熱交換器２から放熱回路Ｒ２・バイパス
回路Ｒ３に流れ出る冷却水の温度が変動しても、三方弁
Ｖ２の弁開度制御によって放熱回路Ｒ２とバイパス回路
Ｒ３とに流れる冷却水の流量が制御されて、排ガス熱交
換器５・エンジン１に還流する冷却水は所定の温度（例
えば、６５℃）になるので、安定した冷却作用がなされ
る。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００２４】例えば、実施例の給湯用熱交換器２は、エ
ンジン１の冷却水だけを熱源とした構成であるが、エン
ジン１が駆動する図示しない圧縮機によって循環する冷
媒の加熱作用を併用した熱源構成としても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、空
調負荷の変動によってエンジンの回転数が増減したり、
給湯負荷が変動するなどして、給湯用熱交換器から熱交
換して流れ出る冷却水の温度が変動しても、放熱器のあ
る冷却水回路と放熱器のないバイパス回路とに流れる冷
却水の流量がワックス式流量制御弁または三方弁により
制御されて、排ガス熱交換器とエンジンには所定の温度
に冷却した冷却水が還流するので、常に安定した冷却作
用がなされる。

【００２６】したがって、エンジンおよびエンジン冷却
水の劣化を遅らせることができると共に、市場における
クレームの発生やメンテナンス件数が増加すると云った
従来技術の問題点が解消できる。

【００２７】特に、請求項１の装置においては、弁自体
が持つ機能によって弁から流れ出る冷却水の温度が一定
に制御されるので、人為的な温度制御を行う必要が全く
ないし、弁開度を調節するための温度検出手段や制御器
と云った制御手段を設ける必要がないので、構成が簡単
になると云った利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示す説明図である。

【図２】他の実施例の構成を示す説明図である。

【図３】従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 給湯用熱交換器 ３ 放熱器 ４ 冷却水ポンプ ５ 排ガス熱交換器 ６ 温度検出手段 ７ 制御器 Ｒ１ 冷却水回路 Ｒ２ 放熱回路 Ｒ３ バイパス回路 Ｖ１ ワックス式流量制御弁 Ｖ２ 三方弁 Ｖ３・Ｖ４ 開閉弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン駆動式ヒートポンプエアコンの
   エンジン本体と、給湯用熱交換器と、放熱器と、冷却水
   ポンプと、排ガス熱交換器とを環状に配管接続して形成
   する冷却水回路の放熱器と冷却水ポンプとの間にワック
   ス式流量制御弁を設け、このワックス式流量制御弁の入
   口の一方を放熱器出口側に配管接続し、入口の他方を給
   湯用熱交換器と放熱器との間から延設したバイパス回路
   に配管接続し、出口を冷却水ポンプの吸込側に配管接続
   したことを特徴とする給湯機能付きエンジン駆動式ヒー
   トポンプエアコン。
2. 【請求項２】 エンジン駆動式ヒートポンプエアコンの
   エンジン本体と、給湯用熱交換器と、放熱器と、冷却水
   ポンプと、排ガス熱交換器とを環状に配管接続して形成
   する冷却水回路の放熱器と冷却水ポンプとの間に三方弁
   を設け、この三方弁の入口の一方を放熱器出口側に配管
   接続し、入口の他方を給湯用熱交換器と放熱器との間か
   ら延設したバイパス回路に配管接続し、出口を冷却水ポ
   ンプの吸込側に配管接続し、さらに、この三方弁の下流
   側に設けた温度検出手段が出力する温度信号に基づいて
   前記三方弁の開度を制御する制御手段を設けたことを特
   徴とする給湯機能付きエンジン駆動式ヒートポンプエア
   コン。