JPS59208148A - エンジン駆動熱ポンプ式貯湯装置 - 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】 本発明は、エンジン駆動による熱ポンプ式貯湯装置に関
するものである。

熱ポンプ式の貯湯装置において、その熱ポンプにおける
圧縮機をエンジン（内燃機関）によって駆動する場合に
は、次のような技術的課題がある。即ち、貯湯層の貯湯
容量を、上記エンジン自身が占めるスペースとの関係で
設置床面積を出来るだけ小さくしながら、出来るだけ大
きくすることが要望される。

本発明の目的は、上述したエンジン駆動による熱ポンプ
式貯湯装置において、貯湯容量を大きくしながら装置全
体をコンパクトにすることができる装置を提供すること
にある。

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循環させる冷媒の冷媒回路
に、貯湯槽内の湯水と熱交換する貯湯用熱交換器を設け
た熱ポンプ式貯湯装置において、前記貯湯槽を縦長の筒
形にすると共に、この貯湯層の横倒部に前記エンジンを
配設し、該エンジンをシリンダが縦方向に延長する立型
構成にしたことを特徴とするものである。

以下、本発明を図に示す実施例により説明する。

第１〜３図は、本発明の貯湯装置を熱ポンプ式冷暖房装
置に付設させた実施例を示すものである。

図において、貯湯槽１を付設した冷暖房装置は、外殻フ
レーム５１の内側に収納されている。

貯湯槽１下部の横倒部にエンジン２が配設され、このエ
ンジン２にフレオン等の冷媒を圧縮する圧縮機３が連結
されている。貯湯槽１は、側部に配置したエンジン２と
共に、その外側をグラスウール等の断熱材４０で一体に
カバーされている。このようにエンジン２が貯湯槽ｌと
共に一体に同じ断熱材４０でカバーされていることによ
り、エンジン２の放熱が貯湯槽１の加熱又は保温に有効
に利用される。また、反対にエンジン２は休転中でも貯
＠槽１の放射熱により常時保温された状態にあるため、
その始動性が良好になる。

エンジン２はシリンダ２ａが縦方向に延長した立型構成
であり、例えば灯油を燃料にして駆動される。ここで、
本発明でいう立型構成のエンジン２とは、シリンダ２ａ
が完全な垂直で縦方向に向くものだけでなく、鎖線２ａ
゛で示すように斜めの縦方向に向くものも意味している
。

この立型エンジン２の吸気側にはエアクリーナ４、気化
器５が連結され、また排気側の排気管６にはマフラ７が
設けられている。

上記エンジン２は、下部が防振ゴムのステー５２により
フレーム５１″に支持されると共に、側面上部を防振ゴ
ムのステー５３により貯湯槽１の側面に支持されている
。防振ゴムのステー５３は、第４図に示すようにエンジ
ン２に固定板５４により固定され、先端を貯湯槽１側面
の支持板５５に当接されるようになっている。この支持
機構は、第５図に示すように、防振ゴムのステー５３の
両端とも、エンジン２と貯湯槽ｌとに固定板５４により
同時に固定されたものであってもよい。

上記エンジン２の上方には断熱材４０を介して、冷暖房
運転を制御するための電子制御ボ・ノクス３９が設けで
ある。電子制御ポ・ンクス３９の上方には後述する冷媒
回路Ｉの水熱交換器９と暖房用補助熱交換器１０とが設
けられ、その外側を囲むように冷媒回路Ｉの室外空気熱
交換器１１とエンジン２のラジェータ１２とが、前者を
下側に、後者を上側にするように設置されかつその内側
中央に送風用のファン１３を設けている。このファンは
、第６．７図に示す実施態様のように上下方向に長い筒
状ファン１３゛にすることもできる。筒状ファン１３”
にすれば、送風面を上下方向に長くすることができるた
め、空気と縦方向に長く延長した室外空気熱交換器１１
とラジェータ１２との間の熱交換を一層効率的にするこ
とができる。

上記マフラ７には、エンジン２の排熱を吸収するための
排ガス熱交換器２９が設けである。

また、貯湯槽ｌの内部には、後述する冷媒回路■の貯湯
用熱交換器１４が下部側に、またエンジン排熱を回収す
るための排熱回収熱交換器１５が上部側にそれぞれ挿入
されている。

第８〜１１図に示すように、上記エンジン２により駆動
される圧縮機２はフレオン等の冷媒を圧縮循環する冷媒
回路Ｉを形成している。

この冷媒回路Ｉには、上述した室外空気熱交換器１１、
水熱交換器９、これらの熱交換器に隣接して設けた絞り
１７．１８及び逆止弁１９゜２０、さらに貯湯槽１中を
通るようにした貯湯用熱交換器１４が設けられている。

これらの機器に冷媒を送る循環路は、三方切換弁２１．
２３及び四方切換弁２２を切換えることにより、後述す
るような暖房回路、冷房回路、貯湯回路等にそれぞれ切
換えられるようになっている。

また、圧縮機３の吐出側と吸入側とをバイパスするよう
にアンロード弁３３が設けてあり、エンジン２が過負荷
となるとき、吐出側の高圧ガスの一部を吸入側へ逃して
過負荷を防止することができるようにしである。

水熱交換器９には循環水回路■が通り、この循環水回路
■に水熱交換器９で熱交換された循環水がポンプ２４に
より強制循環され、室２５の冷暖房を行うようになって
いる。循環水回路■における水熱交換器９の下流側には
、弁２６゜２７を介してバイパス回路■′が設けられ、
流路の切換えができるようになっている。そのハイバス
回路■゛には暖房用補助熱交換器１０が設けである。

エンジン２の冷却水は、冷却水回路■を介してポンプ２
８により強制循環される。冷却水回路■の冷却水はエン
ジン２のシリンダ２ａの冷却を行って熱を奪うと共に、
さらにマフラ７中の排ガス熱交換器２９を通って熱を奪
い、この奪ったエンジン排熱を貯湯槽ｌの中に設けた排
熱回収熱交換器１５及び上述した暖房用補助熱交換器１
０に放出する。

冷却水回路■には三つの弁３０，３１．３２が設けてあ
り、これらを選択的に切換えることにより冷却水を実線
矢印で示すように排熱回収熱交換器１５と暖房用補助熱
交換器１０に循環させたり、鎖線矢印で示すように排熱
回収熱交換器１５をバイパスさせて直接暖房用補助熱交
換器１０だけに通したり、或いはラジェータ１２へ循環
させたりすることができる。

上述した装置において、冷媒回路１における三方弁２１
．２３及び四方弁２２を切換操作することにより、次の
ような暖房、冷房、貯湯等の各運転を行うことができる
。

（暖房運転） 第８図に示すように、圧縮機３で圧縮された冷媒の流れ
を、矢印で示す流路となるように三方弁２１．２３及び
四方弁２２を設定する。この設定により、水熱交換器９
は冷媒の凝縮器として作用し、また室外空気熱交換器１
１は蒸発器として作用する。即ち、圧縮機３の圧縮によ
り高温高圧のガスになった冷媒は、水熱交換器９におい
て熱交換により凝縮し、その凝縮熱を循環水回路■の循
環水に与える。液化した冷媒は、次いで絞り１７を通る
とき断熱膨張により２部ガス化した低温低圧の冷媒とな
り、室外空気熱交換器１１において外気から熱を奪い完
全にガス化する。ガス化した低温の冷媒は、再び圧縮機
３に戻り上記サイクルを繰り返す。

循環水回路■では、弁２６を閉じ、２７を開いた状態に
してあり、循環水は矢印のように循環を行う。このため
循環水は水熱交換機９で冷媒の凝縮熱で加熱昇温し、昇
温した循環水はバイパス回路■゛に入って暖房用補助熱
交換器ＩＯを通る。暖房用補助熱交換器１０では、エン
ジン排熱によりさらに昇温する。このように昇温した循
環水は、循環水回路■を経て室２５へ入り、暖房に供せ
られる。

（冷房運転） 第９図に示すように、圧縮機３で圧縮した冷媒の流れを
矢印で示すような流路にするように三方弁２１２３及び
四方弁２２を設定する。

この設定により、水熱交換器９は冷媒の蒸発器として作
用し、また室外空気熱交換器１１は凝縮器として作用す
る。即ち、圧縮機３により高温高圧のガスにされた冷媒
は、室外空気熱交換機１１において凝縮し、その凝縮熱
を放熱して高温高圧の液体になる。液化した冷媒は、次
いで絞り１８を通るとき断熱膨張により２部ガス化した
低温低圧の冷媒となり、水熱交換器９において循環水回
路■の循環水から熱を奪って蒸発する。ガス化した冷媒
は再び圧縮機３に戻り上記サイクルを繰り返す。

循環水回路■では、弁２６を開き、２７を閉じた状態に
してあり、冷却された低温の循環水を矢印のように循環
させ、室２５の冷房に供する。

（冷房＋貯湯運転） 第１０図に示すように、圧縮機３で圧縮した冷媒の流れ
を、矢印で示す流路となるように三方弁２Ｌ２３及び四
方弁２２を設定する。この運転では、上述した第９図の
冷房運転状態の三方弁２１を、冷媒通路が室外空気熱交
換器１１を通らないで貯湯用熱交換器１４へ通るように
切換えたものである。このため貯湯用熱交換器１４が室
外空気熱交換器１１に代って凝縮器として作用し、高温
ガス冷媒が発生する凝縮熱を貯湯槽１中に放出する。

（貯湯運転） 第１１図に示すように、圧縮機３で圧縮された冷媒の流
れを、矢印で示す流路となるように三方弁２１２３及び
四方弁２２を設定する。

この冷媒流路により室外空気熱交換器１１は蒸発器とし
て作用し、また貯湯用熱交換器１４は凝縮器として作用
する。室外空気熱交換器１１ば校り１７により断熱膨張
した低温低圧の冷媒をカス化させ、また貯湯用熱交換器
１４は圧縮機３により加圧された高温ガス冷媒の凝縮熱
を貯湯槽１中に放出する。

上述した装置において、貯湯槽１の貯湯容量ば槽の容量
によって決まるため、この貯湯槽１が占めるスペースを
装置全体において可及的に大きくできることが望ましい
。ところで、上記装置では、エンジン２を貯湯槽１の横
倒部に配置し、下部又は上部に配設するようにしていな
い。そのため制限された高さにおいて貯湯槽１の長さを
下部又は上部方向へ増大させ、貯湯容量を大きくするこ
とができる。また、エンジン２はシリンダ２ａを縦方向
に延長させた立型構成であるため横幅が狭く、そのため
装置全体の平面方向（横方向）への拡大が抑制され、装
置を全体的にコンパクトにしている。

また、上述の貯湯槽１は湯水を入れた状態では、装置全
体のうしでも最大の質量を有することになる。このよう
な最大質量を有する貯湯槽１の横側部に対し、上記立型
エンジン２の側部が支持されるため、エンジン２が発生
ずる振動は質量の大きな貯湯槽１の湯水によって効果的
に吸収減衰される。この効果は、防振ゴムのステー５３
を介在させて支持することにより一層良好にすることが
できる。

上述したように本発明は、エンジンにより圧縮機を駆動
し、該圧縮機により圧縮循環させる冷媒の冷媒回路に、
貯湯槽内の湯水と熱交換する貯湯用熱交換器を設けた熱
ポンプ式貯湯装置において、前記貯湯槽を縦長の筒形に
すると共に、この貯湯層の横倒部に前記エンジンを配設
し、該エンジンをシリンダが縦方向に延長す、ｂ立型構
成にしたので、貯湯槽容量を大きくとりながら、装置全
体を横幅の拡大しないコンパクトな構成にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による装置を一部破断して示す
概略側面図、第２図は第１図のＡ矢視による概略図、第
３図は第１図のＢ矢視による一部破断した概略図、第４
図は同装置におけるエンジン支持部の要部拡大図、第５
図は他の実施態様によるエンジン支持部の要部拡大図、
第６図は他の実施例による装置の概略側面図、第７図は
第６図のＣ矢視による概略図、第８〜１１図は上記装置
における冷媒等の回路図であり、第８図は暖房運転時、
第９図は冷房運転時、第１０図は冷房十貯湯運転時、第
１１図は貯湯運転時をそれぞれ示す。 １・・貯湯槽、　２・・エンジン、　２ａ・・シリンダ
、　３・・圧縮機、　９・・水熱交換器、　１４・・貯
湯用熱交換器、　５３・・防振ゴムのステー、　　■・
・冷媒回路、　■・・循環水回路。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士斎下和彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンにより圧縮機を駆動し、該圧縮機により圧縮循
   環させる冷媒の冷媒回路に、貯湯槽内の湯水と熱交換す
   る貯湯用熱交換器を設けた熱ポンプ式貯湯装置において
   、前記貯湯槽を縦長の筒形にすると共に、この貯湯層の
   横倒部に前記エンジンを配設し、該エンジンをシリンダ
   が縦方向に延長する立型構成にしたことを特徴とするエ
   ンジン駆動熱ポンプ式貯湯装置。