JPS5944498B2 - 排熱利用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、都市ガスや灯油などの燃焼エネルギによりエ
ンジンを運転し、このエンジンによりヒートポンプを運
転し、暖冷房を行なう暖冷房装置などの如き冷却・加熱
装置その他の排熱利用装置に関するものである。

本明細書における若干の用語を次の如く定義する。

冷却・加熱装置 冷却装置（冷却専用）や加熱装置（加熱専用）のほか、
冷却加熱兼用装置（併用又は切換え）を含むものとする
。

ヒートポンプ 低温部より熱を汲み上げて高温部に供給するいわゆる狭
義のヒートポンプのほか、冷凍サイクルを行なうものも
含む広義のヒートポンプを指すものとする。

圧縮式でも吸収式でも同様。一般に、エンジン駆動ヒー
トポンプはエンジンによりヒートポンプ用圧縮機を運転
し、暖冷房を行なうわけであるが、更にエンジンの排ガ
スやジャケットよりの排熱により、冷房時、吸収式ヒー
トポンプを運転することができる。

しかしながら従来のエンジン駆動ヒートポンプと吸収冷
凍機の組み合わせ方式では下記の如き大きな欠点を有し
ていた。

（１） 従来のエンジン駆動ヒートポンプと吸収冷凍
機の組み合わせ方式ではジャケット冷却水の温度は８０
℃程度であり、水／リチウムブロマイド吸収冷凍機を運
転することはできるが、Ｒ−２２を冷媒とする吸収冷凍
機を運転することができなかった。

何故ならたとえばＲ−２２／テトラ工チレングリコール
デイメチルエーテル吸収冷凍機を運転するためにはこの
冷却水の温度を冷水冷却用冷凍機の場合１５０〜１３０
℃冷風冷却用冷凍機の場合でも９５℃〜１２５℃程度で
なければならないからである。

水／リチウムブロマイド吸収冷凍機の如く、水を冷媒と
する吸収冷凍機では暖房時、吸収式ヒートポンプとして
利用することができず、また冷房時空冷とすることや直
膨とすることが難かしいという欠点がある。

（２）またエンジン冷却用流体が水であるため厳寒時凍
結事故がおきる場合があった。

本発明の目的は上述の欠点を除去した排熱利用装置を提
供することである。

本発明は、エンジン冷却用液体回路を有する熱機関と、
前記エンジン冷却用液体の排熱により運転される吸収式
ヒートポンプ又はランキンサイクル機関とを備え、前記
エンジン冷却用液体の沸点が１２０℃以上、かつ凝固点
が一８℃以下であり、前記吸収式ヒートポンプ又はラン
キンサイクル機関の運転時、前記エンジン冷却用液体の
温度が直接または間接的に９５℃以上にコントロールさ
れることを特徴とする排熱利用装置である。

本発明を実施例につき図面を用いて説明する。

第１図に示された冷暖房装置において、ヒートポンプサ
イクルの通常時は一般の電動式空気熱源ヒートポンプと
同様である。

即ち、夏期冷房時においては、冷媒は圧縮機１から→四
方弁２→外気側熱交換器３（凝縮器として作動）→チェ
ツキ弁４→レシーバー５→膨張弁６→負荷側熱交換器７
（蒸発器として作動）→四方弁２→圧縮機１の順序で循
環し、負荷側熱交換器７において冷水を冷却する。

暖房時においては四方弁２を切り換えて冷媒の経路を変
え、圧縮機１→四方弁２→負荷側熱交換器７（凝縮器と
して作用）チェツキ弁８→レシーバー５→膨張弁９→外
気側熱交換器３（蒸発器として作用）→四方弁２→圧縮
機１の順序で循環し、負荷側熱交換器７において温水を
加熱するようになっている。

一方吸収式ヒートポンプサイクルは次のようになってい
る。

エンジン１０のジャケット１１はポンプ１２により送ら
れる冷却媒体により冷却される。

この冷却媒体としては、たとえばアルキルジフェニール
等の熱媒体が用いられる。

この熱媒体を用いると沸点が１２０℃よりも高く、はぼ
２８６℃なので、この循環系統の温度を高くしてもジャ
ケット１１部の圧力を低圧に保つことができ、しかも凝
固点が一８℃よりも低く一１０℃位なので厳寒時凍結事
故の心配がない。

この冷却媒体により発生器１３内の溶液が加熱され、冷
媒蒸気が発生する。

またエンジンの排気ガスも発生器１３内の排ガス溶液伝
熱チューブ１４により溶液を加熱して、排気ダクト１５
より戸外に排出される。

この吸収式ヒートポンプの冷媒としては通常Ｒ−２２が
用いられ、吸収剤としてはたとえばテトラエチレングリ
コール・ジメチルエーテルが用いられる。

冷媒蒸気が発生して吸収剤濃度の濃くなった溶液（以下
濃溶液と称す）は熱交換器１６に送られ、吸収剤濃度の
薄い溶液（以下希溶液と称す）を加熱して温度の下った
溶液は吸収器１７のスプレー管１８より吸収器１７内に
スプレーされる。

そしてこの濃溶液は四方弁２１からの冷媒蒸気を吸収す
る。

この吸収熱はチューブ１９内の冷媒の蒸発潜熱により、
冷却される。

そしてこの希溶液は、ポンプ２０により熱交換器１６に
送られ加熱され、再び発生器１３に送られる。

発生器１３で発生した蒸気は冷房時は四方弁２１→外気
側熱交換器２２→チエツキ弁２３→レシーバ−２４→膨
張弁２５→室内側熱交換器２６→四方弁２１→吸収器１
７と循環し、暖房時は四方弁２１→室内側熱交換器２６
→チエツキ弁２７→レシーバ−２４→膨張弁２８→外気
側熱交換器２２→四方弁２１→吸収器１７と循環し、室
内側熱交換器２６で室内空気を冷却または加熱する。

なお吸収器１７内で濃溶液に冷媒蒸気が吸収される際発
生する吸収熱はチューブ１９内の冷媒の蒸発潜熱により
、冷却される。

そしてこのとき蒸発した冷媒蒸気は発生器１３よりの発
生蒸気と合流する。

なお第１図ではエンジン冷却液体の排熱でＲ−２２等の
高圧冷媒を用いた単効用吸収冷凍機を運転しているが、
このエンジン冷却液体温度が高い場合は水を冷媒とした
二重効用吸収冷凍機を運転することもできる。

勿論ランキン機関を運転することも可能である。

なお、このようなエンジン駆動冷房装置ができれば、バ
ス等の冷房装置としても利用することが可能である。

第２図はこのバス塔載のエンジン冷却水排熱駆動冷凍機
である。

室内側熱交換器２６としては直膨蒸発器が用いられこれ
に付属するファン３０と溶液ポンプ２０はエンジンによ
り駆動される。

従って発生器１３による加熱量、室内側熱交換器２６よ
りの負荷、エンジン駆動ファン３０により冷却される冷
却量および溶液ポンプ２０による溶液循環量が大略比例
して増減する。

外気側熱交換器２２は空冷凝縮器、吸収器１７は空冷吸
収器１７である。

また本実施例では発生器１３はジャケット冷却の排熱に
より、加熱されるので、排ガスにより加熱される方式に
比較して、発生器１３の腐蝕や汚れ等が少ない。

但し、勿論排ガスにより、発生器１３を加熱する方法も
優れた冷房システムである。

また吸収冷凍機の蒸発温度が高い場合はエンジン冷却用
液体が水でも冷房可能である。

図中［Ｆ］はエンジンと接続することを示す。

第３図はバス内の配置を示し、２９は室内、３１はダク
トである。

本実施例の排熱利用装置は上述の如き構成となっている
ので、下記の如き優れた効果がある。

（１） ジャケット内圧力を高くせずにエンジン冷却
用排熱で、Ｒ−２２を冷媒とする吸収式ヒートポンプを
運転することができる。

従ってエンジン排熱利用直膨吸収式冷凍機や空冷吸収冷
凍機が可能となる。

また、ジャケット内部に冷却液が均一にゆきわたり冷却
作用が均一に有効に行なわれる。

しかもジャケット内の凍結を防止できる。

（２）ポンプ１２を、エンジン運転停止後も一定時間運
転するようにしたり、ヒートポンプの凝縮器又は吸収器
の冷却用ポンプ又はファンを、エンジン停止後も一定時
間運転するようにすることにより、エンジン停止時のジ
ャケット内冷却媒体の温度上昇をおさえ、冷却媒体の熱
分解を防止できる。

（３）特許請求の範囲第６項記載の如き構成とすること
により、排臭される排熱により冷凍機を作動させること
ができる。

（４）％許請求の範囲第７項記載の如き構成とすること
により、溶液ポンプや蒸発器用ファンの回転数がエンジ
ンと連動し、吸収冷凍機の運転が、発生器加熱量および
吸収冷凍機冷却能力とマツチングする。

上記（３） 、 （４）の冷房装置では従来の、排ガス
を用いた熱回収装置と異なり熱回収装置（この場合は発
生器）が腐蝕することがない。

本発明は、エンジン冷却用液体回路を有する熱機関と、
前記エンジン冷却用液体の排熱により運転される吸収式
ヒートポンプ又はランキンサイクル機関とを備え、前記
エンジン冷却用液体の沸点が１２０℃以上、かつ凝固点
が一８℃以下であり、前記吸収式ヒートポンプ又はラン
キンサイクル機関の運転時、前記エンジン冷却用液体の
温度が直接または間接的に９５℃以上にコントロールさ
れることにより、エンジンジャケット内の圧力が低く、
エンジンに過大な強度を要求せず、通常のエンジンが利
用でき、また、ジャケットの冷却作用が均一となり、有
効な冷却を行なうことができ、Ｒ−２２を冷媒とするヒ
ートポンプを運転することができ、エンジン排熱利用の
直膨吸収式冷凍機や、空冷吸収冷凍機の実用化を可能な
らしめ、かつエンジン冷却用液体の凍結を防止すること
ができる排熱利用装置を提供することができ、実用上極
めて犬なる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に関するもので、第１図はフロー
図、第２図は、バス塔載の装置のフロー図、第３図はバ
スに塔載した場合の説明図である。 １・・・・・・圧縮機、２・・・・・・四方弁、３・・
・・・・外気側熱交ｌ器、４・・・・・・チェツキ弁、
５・・・・・・レシーバ−１６・・・・・・膨張弁、７
・・・・・・負荷側熱交換器、８・・・・・・チェツキ
弁、９・・・・・・膨張弁、１０・・・・・・エンジン
、１１・・・・・・ジャケット、１２・・・・・・ポン
プ、１３・・・・・・発生器、１４・・・・・・伝熱チ
ューブ、１５・・・・・・排気ダクト、１６・・・・・
・熱交換器、１７・・・・・・吸収器、１８・・・・・
・スプレー管、１９・・・・・・チューブ、２０・・・
・・・ポンプ、２１・・・・・・四方弁、２２・・・・
・・外気側熱交換器、２３・・・・・・チェツキ弁、２
４・・・・・・レシーバ−１２５・・・・・・膨張弁、
２６・・・・・・室内側熱交換器、２７・・・・・・チ
ェツキ弁、２８・・・・・・膨張弁、２９・・・・・・
室内、３０・・・・・・ファン、３１・・・・・・ダク
ト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン冷却用液体回路を有する熱機関と、前記エ
   ンジン冷却用液体の排熱により運転される吸収式ヒート
   ポンプ又はランキンサイクル機関とを備え、前記エンジ
   ン冷却用液体の沸点が１２０℃以上かつ凝固点が一８℃
   以下であり、前記吸収式ヒートポンプ又はランキンサイ
   クル機関の運転時、前記エンジン冷却用液体の温度が直
   接又は間接的に９５℃以上にコントロールされることを
   特徴さする排熱利用装置。 ２ 前記熱機関により、圧縮式ヒートポンプの圧縮機が
   駆動される特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記エンジン冷却用液体がアルキルジフェニルであ
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 前記エンジン冷却用液体を循環させるポンプをエン
   ジン運転停止後も一定時間運転するようにした特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ５ 前記ヒートポンプの凝縮器又は吸収器の冷却用ポン
   プ又はファンをエンジン運転停止後も一定時間運転する
   ようにした特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 前記エンジン冷却用液体の排熱により、Ｒ−２２を
   冷媒とする吸収式ヒートポンプが運転される特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ７ 前記吸収冷凍機の蒸発器が空気対蒸発冷媒との熱交
   換器であり、且つ、前記エンジンが輸送機関のエンジン
   であり、前記蒸発器用ファンと前記吸収冷凍機の溶液ポ
   ンプが前記エンジンにより駆動されるようになっている
   特許請求の範囲第６項記載の装置。