JPS59119163A - エンジンヒ−トポンプ式冷暖房給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は、エンジンにて駆動される圧縮機と室内器と室
外器と膨張弁ならに貯湯タンク内の下部寄り位負に挿入
設置した冷媒ａ線熱回収用熱交換器とが、四路弁、流路
切替弁及び冷媒管路盆介して冷房運転状態と暖房運転状
態及び給湯運転状態に選択切替自在に連通接続されてい
るとともに、前記エンジンの冷却水熱交換部と前記タン
ク内の上部寄り位置に挿入設置したエンジン排熱回収用
熱交換器ならびに前記室外器とが、ポンプ及び冷却水管
路を介して連通接続されているエンジンヒートポンプ式
冷暖房給湯装置に関する。

この種の冷暖房給湯装置では、前記の冷房運転状態にお
いて、エンジン駆動に伴なって高温なるエンジン冷却水
の保有熱のみならず、圧縮機から高温高圧のガス状態で
加圧流動される冷媒のＵ縮潜熱を利用して貯湯タンク内
の給湯用水を熱経済性有利に加熱することが要求される
。

しかし、この要求を充足するために圧縮機からの圧縮冷
媒を冷媒凝縮熱回収用慈父換器に常時流動させると、こ
の熱交換器での冷媒から給湯用水への凝縮熱回収率が湯
温上昇（給湯負荷の減少）に伴なって次第に低下し、室
内器に至る冷媒の温度が上昇変化するため、冷房制御が
非常に困難となる。　その結果、冷媒凝縮熱を最も回収
し易い冷房運転状態においても、実際には凝縮熱を十分
に利用することができないのが現状である。

また、前記エンジン排熱回収用熱交換器を貯湯タンク内
の上部寄シ位置に挿入設置することにより、冷媒の圧力
上昇を極力抑制する手段が講じられているものの、その
挿入設置位置が最も早く沸き上がる関係上、貯湯タンク
内下部の湯温が未だ低い時でも、エンジン保護のため、
熱交換器通過後の比較的高温状態にある冷却水の保有熱
を室外器での外気との熱交換によって大気″に放出させ
ており、この面からもエンジン排熱の回収利用率が未だ
不十分なものであった。

不発明の目的は、上記の実情に鑑みて、冷房運転制御の
容易化を図り乍ら冷媒の凝縮熱及びエンジン冷却水の排
熱を給湯用水の加熱源として最大限有効に利用すること
ができるようにする点にある。

かかる目的を達成するためになされた不発明によるエン
ジンヒートポンプ式冷暖房給湯装置の特徴構成は、前記
冷房運転状態において前記タンク内上部の湯温を検出す
る検温具による検出湯温か設定値以上になったとき、圧
縮冷媒を前記熱交換器に対して迂回流動させるための迂
回管路及び切替弁が設けられているとともに、前記冷却
水管路の途中で前記熱交換器よりも下流位置には、前記
タンク内の下部寄り位１檜に挿入設置されるエンジン排
熱回収用補助熱交換器が切替弁を介してエンジン冷却水
を流動させる第１状態と流動させない第２状態とに切替
自在にバイパス状に接続され、かつ前記切替弁が前記検
１品具の検出湯温か設定値以上になったとき、自動的、
可逆的に前記＠１状態に切替わるべく前記検温具に連係
されている点にあり、この特徴構成による作用・効果は
次の通りである。

く作用〉 つまり、冷房運転時で、前記検温具による検出湯温が設
定値未満にある運転初期υておいては、貯湯槽の上部寄
り位置に挿入設置されたエンジン（Ｊ−熱回収用熱交換
器と貯湯槽の下部寄り位置に挿入設電された冷媒接縮熱
回収用熱交換器との協働（ｃ′よ・りて給湯用水を能率
良く加熱し、前記検温具による検出湯温が設定値以上に
なったときには、圧縮冷媒を前記熱交換器に対して迂回
流動させて、冷媒の著しい温度変化に起因する冷房制御
面での悪影響を回避し乍らも、エンジン排熱回収、用熱
変換器を通過したエンジン冷却水を貯湯タンク内の下部
寄り位置に挿入設置された補助熱交換器にも通すことに
より、これら上下両熱交換器の協働によって貯湯タンク
内の給湯用水を効率良く加熱することができる。

〈効果〉 従って１．冷房運転制御の容易化を図り乍ら冷媒の凝縮
熱及びエンジン排熱を給湯用水の加熱源として最大限有
効に回収利用することができるに至った。

また、後述の実施例でも示すように、前記冷却水管路が
、前記タンク内下部の湯ＩｉＡを検出する検温具による
検出湯温が設定値以上Ｖこなったときのみ冷却水を前記
室外器に流動させ、それ以外のときは前記室外器に対し
て迂回流動させる切替弁及び迂回管路を備えたものであ
る場合には、エンジン保護を図り乍らエンジン冷却水の
排熱をに＠湯用水の力１１熱源として更に効率良く回収
することができる利点がある。

以下、不発明病成の実施例を図面に基づい−Ｃ説明する
。

エンジンヒートポンプ式冷暖房給勘装慣を構成するに、
ガスエンジン（１）に駆動される圧縮機（３）と室内器
（４）と室外器（５）と膨張弁（６）　、　（７）なら
びに貯湯タンク（８）内の下部寄り位置に挿入設置した
冷媒凝縮熱回収用熱交換器（９）とを、四路弁明、電磁
式流路切替弁（Ｖ□）〜（■）、逆止弁（ＣＶ、）〜（
ＣＶ、）及び冷媒管路０１）を介して冷房運転状、態と
暖房運転状態及び給湯運転状態に選択切替自在に連通接
続するとともに、前記エンジン（１）の冷却水熱交換部
（ウォータジャケット）（ｌＡ）と前記タンク（８）内
の上部寄り位置に挿入設置したエンジン排熱回収用熱交
換器Ｏ埠ならびに前記室外器（５）とをポンプ（Ｐ）及
び冷却水管路側を介して連通接続している。

而して、前記冷房運転状態において前記タンク（８）内
下部の湯温を検出する検温具（ＴＨ，）による検出湯温
が第１設定値（例えば、５０℃）以上になったとき、圧
縮冷媒を前記熱交換器（９）に対して迂回流動させるた
めの迂回管路（１１Ａ）及び電磁式流路切替弁（Ｖ、）
、（Ｖ、）を設けるとともに、前記冷却水管路ａ３の途
中で前記熱変換器＠よりも下流位懺には、前記タンク（
８）内で前記熱交換器（９）よりも下部位置に挿入設置
される状態のエンジン排熱回収用補助熱交換器Ｏａを、
電磁式流路切替弁（Ｖ＋ｏ）、　（Ｖｕ）を介してエン
ジン冷却水を流動させる第・１状態と流動させない第２
状態とに切替自在にバイパス状に接続し、更に、前記両
切替弁（Ｖ、。）、（Ｖ＋りを、前記検温具（ＴＨ，）
の検出湯温が設定値以上になったとき自動的、可逆的に
前記の＠１状態に切替わるべく前記検温具（ＴＨ，）　
ｖｃ連係させている。

前記冷却水管路（１１は、前記タンク（８）内下部の湯
温を検出する検温具（ＴＨ，）による検出湯温が第２設
定値（例えば、７０℃）以上になったときのみエンジン
冷却水を前記室外器（５）　Ｋ流動させ、それ以外のと
＾は前記室外器（５）に対して迂回流動させる電磁式流
路切替弁（Ｖ６）　、　（Ｖｒ）　、ｌび迂回管路（１
８Ａ）を備えている。

そして、第４図で示すスイッチ（εＷ）にてリレー（Ｒ
３）を励磁作動する冷房運転状態とリレー（肌５を励磁
作動させる暖房運転状態ならびりテ（Ｒ３）を励磁作動
させる給湯運転状態とに選択的に切換えることにより、
各々次のような運転制御が行なわれるのである。

尚、第４図中の（ＴＨ，）は冷房運転時における室内温
度が設定温度に達したときオフとなる検温具であり、（
ＴＨ，）は暖房運転時における室内温度が設定温度に達
したときオフとなる検温具である。　また、（２）はエ
ンジン（１）の起動スイッチ回路に介在した接点のオン
・オフを司るリレーであり、前記冷房運転用リン＝（Ｒ
１）の接点（Ｒ，−ａ）と検温具（ＴＨ，）又は暖房運
転用リ　レー（Ｒ，）の接点（Ｒｘ　　ａ）と検温具（
ＴＨ，）若しくは給湯運転用リレー（Ｒ，）の接点（Ｒ
，−ａ）と検温具（ＴＨ，）とが共にオン作動している
ときのみ、このリレー（２）を介してエンジン起動スイ
ッチ回路側の接点全オンの状態に自動的かつ可逆的に維
持すべく構成している。

冷房運転Ｃ！１図参照） 口〕　検温具（ＴＨ，）による検温温度が第１設定値未
満の場合、前記圧縮機（３）からの圧縮冷媒を四路弁σ
Ｏ→熱又熱器換器）→切替弁（Ｖｓ）　、　（Ｖ＋　）
→逆止弁（ＣＶ、）→室外器（５）→逆止弁（ＣＶ、）
→　切替弁（Ｖ、）→膨張弁（７）→室内器（４）→四
路弁ｕＱ→逆止弁（ＣＶ＠）を通して圧縮機（３）に循
環流動させ、前記熱交換器（９）での冷媒の凝縮に伴な
う放熱作用を利用して貯湯タンク（８）内の給湯用水を
加熱昇温させるとともに、前記室内器（４）での冷媒の
蒸発に伴なう吸熱作用を利用して室内空気を冷却する。

他方、冷却水熱交換部（ＩＡ）内の冷却水を熱変換器θ
乃→切替弁（Ｖｘｔ　）　、　（Ｖａ　）→ボンダ（Ｐ
）と通して循環流動させ、エンジン冷却水の保有熱を利
用して給湯用水を加熱昇温させる。

〔■〕　　検温具（ＴＨ，）による検温温度が第１設定
値以上になると、切替弁（Ｖ、）、（Ｖ、、　）が閉、
切替弁（Ｖ、）　、　（Ｖ、、　）が開となり、前記室
外器（５）での外気との熱交換により圧縮冷媒を凝縮さ
せるとともに、前記上部熱交換器０２通過後のエンジン
冷却水を切替弁（Ｖ、、）、下部熱交換器α委にも通し
、これら画然変換器（１２、（１４にて給湯用水を加熱
昇温させる。

〔珂〕　　前記検温具（ＴＨ，）による検出温（温が第
２設定値以上になったとき、切替弁（ｖ６）が閉〜切替
弁（Ｖ、）が開となり、前記室外器（５）での外気との
熱交換によりエンジン冷却水を冷却させる０ 伺、室内温度が設定値に達して前記検温具（ＴＨ，）が
オフ作動すると、リレー（２）を介してエンジン起動ス
イッチ回路側の接点がオフ作動され、エンジン（１）が
停止する０ 暖房運転（第２図参照） 〔■〕　　前＼１〕圧縮磯（３）からの圧縮冷媒を四路
弁（］０→室内器（４）→逆止弁（ＣＶ、）→切替弁（
Ｖ、）→膨張弁（６）→室外器（５）→切替弁（Ｖ、）
→逆止弁（ＣＶ、）、（ＣＶ、）→四路弁明→逆止弁（
ＣＶ、）を通して圧縮機（３）に循環流動させ、前記室
内器（４）での冷媒の０縮に伴なう放熱作用を利用して
室内空気を加熱昇温させるとともに、前記室外器（５）
での外気との熱交換により冷媒を蒸発させる。

他方、冷却水熱交換部（ＩＡ）内の冷却水を熱５！換器
Ｕ　→切替弁（Ｖｌｌ　）、　（Ｖｌ）　→ホン７−　
ＣＰ　）’ｃ通して循環流動させ、エンジン冷却水の保
有熱全利用して給湯用水を加熱昇温させる。

〔１〕　検温具（１゛Ｈθによる検温温度が第１設定値
以上になると、切替弁（Ｖ、ｘ　）が閉、切替ホＶ、。

）が開となり、前記上部熱交換器（６）通過後のエンジ
ン冷却水を切替弁（Ｖｌ。）、下部熱交換器α４にも通
し、これら同熱交換器ａ２．　＋１４１にて給湯用水を
加熱昇温させる。

ｌ〕　前述の冷房運転の〔爾〕と同じ制御手段が採られ
る。

同、室内温度が設定値に達して前記検温具（ＴＨ，＞が
オフ作動すると、リレー（２）を介してエンジン起動ス
イッチ回路側の接点がオフ作動され、エンジン（１ンが
停止する。

給湯運転（第３図参照） 〔Ｉ〕　　検温具（、ＴＨ，）による検温温度が第１設
定値未満の場合、前記圧縮機（３）からの圧縮冷媒を四
路弁ＱＯ→熱父熱器換器）　−’　切替弁（Ｖ、）、（
Ｖ、）　−”逆止弁（ＣＶ　、）→膨張弁（６）→室外
器（５）→切替弁（Ｖ、）→逆止弁（ＣＶ４）→切替弁
（ｖ６）→逆止弁（ＣＶ、）を通して圧縮機（３）に循
環流動させ、前記熱交換器（９）での冷媒の凝縮に伴な
う放熱作用を利用して給湯用水を加熱昇温させるととも
に、前記室外器（５）での外気との熱交換により冷媒を
蒸発させる。

他方、冷却水熱交換部（ＩＡ）内の冷却水を熱交換器（
至）→切替弁（Ｍ、、　）、（Ｖ、）→ポンプ（Ｐ）を
通して冷却水タンク部（ＬＡ）に循環流動させ、エンジ
ン冷却水の保有熱を利用して給湯用水を加熱昇温させる
。

〔「〕　倹検温具ＴＨ１）による検温温度が第１設定値
以上になると、リレー（２）ヲ介してエンジン起動スイ
ッチ回路側の接点がオフ作動され、エンジン（１）が停
止する。

上述笑施例では、エンジン排熱の一つであるエンジン冷
却水の保有熱のみを利用したが、前記エンジン（１）の
排気ガスの保有熱を利用して貯湯タンク（８）内の給湯
用水を加熱昇温させる熱交換器を設けて実施しても良い
。

また、エンジン（１）としては、上述実施例のガスエン
ジンの他、ガソリンエンジンやデイゼルエンジン等を使
用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図“は冷房運転状態を、第２図は暖房運転状態を、
＠８図は給湯運転状態を夫々示す配管系統図、１４図は
運転制御のシーケンス図である。 （１ン・・・・・・エンジン、（ＩＡ）・・・・・・冷
却水熱交換部、（３）・・・・・・圧縮侵、（４）・・
・・・・室内器、（５）・・・・・・室外器〜（６）　
、　（７）・・・・・・膨張弁、（８）・・・・・・貯
湯タンク、（９）・・・・・・冷媒凝縮熱回収用熱交換
器、Ｑｌ・・・・・・四路弁、αυ・・・・・・冷媒管
路、（ＩＩＡ）・・・・・・迂回管路、（１２・・・・
・・エンジン排熱回収用熱交換器、０３・・・・・・冷
却水管路、（１８Ａ）・・・・・・迂回管路、α４・・
・・・・エンジン排熱回収用補助熱交換器、（Ｔ）１．
）、（ＴＨ，）・・・・・・検温具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　エンジン（１）にて駆動される圧縮機（３）と室内
   器（４）と室外器（５）と膨張弁（６）　、　（７）な
   らびに貯湯タンク（８）内の下部寄り位置に挿入設置し
   た冷媒凝縮熱回収用熱交換器（９）とが、四路弁ＱＯ１
   流路切替弁（Ｖ）〜（Ｍ）及び冷媒管路α１）ヲ介して
   冷房運転状態と暖房運転状態及び給湯運転状態に選択切
   替自在に連通接続されているとともに、前記エンジン（
   １）の冷却水熱交換部（ＩＡ）と前記タンク（８）内の
   上部寄り位置に挿入設置したエンジン排熱回収用慈父換
   器（ロ）ならびに前記室外器（５）とが、ポンプ（Ｐ）
   及び冷却水管路Ｑ１を介して連通接続されているエンジ
   ンヒートポンプ式冷暖房給湯装置において、前記冷房運
   転状態において前記タンク（８）円上部の湯温を検出す
   る検温具（’ＰＨθによる検出湯温が設定値以上になっ
   たとき、圧縮冷媒を前記熱交換器（９）に対して迂回流
   動させるための迂回管路（ＩＩＡ）及び切替弁（Ｖ、）
   、（Ｖ、）が設けられているとともに、前記冷却水管路
   （６）の途中で前記熱交換器ａカよりも下流位置には、
   前記タンク（８）内の下部寄り位置に挿入設電されるエ
   ンジン排熱回収用補助熱交換器αるが切替弁（Ｖ、、）
   、　（Ｖ、、）を介してエンジン冷却水を流動させる第
   １状態と流動させない第２状態とに切替自在にバイパス
   状に接続され、かつ前記切替弁（Ｖ＋ｏ）　、　（Ｖｌ
   ｌ）が前記検温具（ＴＨ，）の検出湯温が設定値以上に
   なったとき、自動的、可逆的に前記第１状態に切替わる
   べく前記検温具（ＴＨ□）に連係されていることを特徴
   とするエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯ＨＭ。 ■　前記冷却水管路α］が、前記タンク（８）内下部の
   湯温を検出する検温具（ＴＨ，）による検出湯温が設定
   値以上になったときのみ冷却水を前記室外器（５）に流
   動させ、それ以外のときは前記室外器（５ンに対して迂
   回流動させる切替弁（Ｖ、）、（Ｖ、）及び迂回管路（
   １８Ａ）を備えたものである特許請求の範囲第０項に記
   載のエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯装置。 ■　前記補助熱交換器Ｑ４１の挿入設置位置が前記熱交
   換器（９）よりも下方である特許請求の範囲第■項又・
   は第■項に記載のエンジンヒートポンプ式冷暖房給湯装
   置０