JPS5960155A - 熱機関駆動ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

熱機関駆動ヒ−トポンプ装置

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JPS5960155A
JPS5960155A JP57168474A JP16847482A JPS5960155A JP S5960155 A JPS5960155 A JP S5960155A JP 57168474 A JP57168474 A JP 57168474A JP 16847482 A JP16847482 A JP 16847482A JP S5960155 A JPS5960155 A JP S5960155A
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JP
Japan
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heat
temperature
capacity
engine
evaporation temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP57168474A
Other languages
English (en)
Inventor
四十宮 真次
小川 康夫
真田 誠司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Publication of JPS5960155A publication Critical patent/JPS5960155A/ja
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    • 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
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

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、エンジンなどの熱機関により駆動される圧縮
機を用いた熱機関駆動ヒートポンプ装置に関するもので
ある。
エンジンなどの熱機関を用いたヒートポンプは、排熱の
一部が容易に回収でき、′亀動式ヒートポンプより省エ
ネルギになるので今後広く普及するものと見られる。し
かもこのヒートポンプは、着霜しにくい、という大きな
長所を備えている。その理由は次の如(である。事務所
ビルにおゆる暖房負荷/冷房負荷の比は、日本の大部分
の地域においておよそ0.7〜1程度である。ヒートポ
ンプの暖房容量/冷房容量の比は、電動式の場合はおよ
そ067〜1.0であるので負荷とマツチしているが、
エンジン駆動式の場合はこの比がおよそ1.3〜2程度
であり、暖房容量が負荷に対して余剰となる。
従って通常は絞り運転を行なうことになるが、各部の熱
交換器は暖房容量に対しては過大となり、その結果、各
熱交換器における両流体の温度差は非常に小さくなる。
従って蒸発器においても外気温度と蒸発温度の差が小さ
くなり、蒸発温度が上昇することにまり着霜がおこりに
((なる。
この特長により、エンジン駆動ヒートポンプは東京、大
阪などでは殆んどデフロスト操作が不要となり、また従
来電動式ヒートポンプでは使用不能であった東北、北喫
地方などにも使用できろようになると思われる。なおこ
のヒートポンプでは暖房時にのみ用いる排ガス熱交換器
や暖房用膨張弁等は小容量のもので済ませることができ
る。
しかし、ヒートポンプの容量制御は、通常温流体の温度
を検出することによって行なっているため、次の(1)
、(2)、(3)などのy口り温流体の温度が低下した
場合、或いは正常運転時よりも低い異當な場合には、容
量制御の作用により暖房容量が増大し、蒸発圧力及び蒸
発温度の低下を招き激しい着霜を招き、大きな支障を来
たすものであった。
(1)起動時。
(2)蓄熱槽を用いている場合で、蓄熱槽温度が低いと
き。
(3)  ヒートポンプが複数台あり、台数制御運転に
おいて手動の不備などにより、1台のヒートポンプに定
格容縫以上の負荷がかがったとき。
などの場合である。
本発明は、従来のものにおける上記の欠点を除き、温流
体の温度の低下を招く異常運転時においても、着霜が少
なく、寒冷地でも使用可能となる熱機関駆動ヒートポン
プ装置Z提供することを目的とするものである。
本発明は、熱機関により駆動される圧縮機と、外気側熱
交換器、負荷側熱交換器、膨張装置及びこれらの機器を
接続する冷媒経路より成るヒートポンプと温流体製造時
に前記熱機関の排熱を回収する排熱回収機構とヒートポ
ンプ容量を負荷に対応するよう制御する容量制御機構と
を備えている熱機関駆動ヒートポンプ装置において、温
流体製造時に、蒸発温度が設定値以下に降下することを
、蒸発温度関連物理址により検知し、前記容量制御機構
の操作を調節し蒸発温度の異常低下を防止する、異常低
温防止機構を設けたことを特徴とする熱機関駆動ヒート
ポンプ装置である。
本発明の実施例につき図面を用いて説明すれば。
図面に示し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1を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l
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
して作用つ→チェツキ弁8→レジj  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l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。
圧縮機lはエンジンlOにより駆動される。エンジン1
0のジャケット11はポンプ12により循環される冷却
水により冷却される。即ち冷却水はエンジンジャケット
11→温度調節弁13→水冷冷却水冷却器14→空冷冷
却水冷却器15→ポンプ12→ジャケットllと循環さ
れ、冷房時は空冷冷却水冷却器15で暖房時は水冷冷却
水冷却器14で冷却される。なお、冷却水の温度は温度
調節弁13により大略一定温度に制御される。
冷温水は、冷房時には負荷36→入ロノズル16→負荷
側熱交換器7→ノズル17→パルプ18→連絡配管19
→三方調節弁20→ポンプ21→負荷36.と循環し、
暖房時はパルプ18.22゜23を切替えることにより
、負荷36→入ロノズル16→負荷側熱交換器7→パル
プ22→外気温低下時作動蒸発器24→排ガス熱交換器
25→水冷冷却水冷却器14→出ロノズル26→パルプ
z3→三方調節弁20→ポンプ21→負荷36、と循環
する。
従って冷房時は冷水が負荷側熱交換器7により冷却され
るだけだが、暖房時は負荷側熱交換器7、排ガス熱交換
器25、水冷冷却水冷却器14により加熱される。なお
冷房時はト°レン電磁弁37により自動ドレンが行われ
る。
エンジンの排ガスは排ガス管27より排ガス熱交換器2
5に送られる。
排ガス熱交換器25、水冷冷却水冷却器14及び窒冷冷
却水冷却器lI)はエンジンlOの排熱回収機キ14と
して作用する。
暖房時は、排ガス熱交換器25にて温水が加熱され、排
ガス自体は冷却されて吐出′l128より外気に放出さ
れる。
冷温水出口には温度検出器33が備えられ、出口温度を
所定の設足値に保持するため容量制御機構31によりエ
ンジンlOの回転数が制御されろ。
この場合、温度検出器33は負荷と容量とのバランスを
倹矧する作用をなし、エンジンlOの回転数を制御する
ことによって負荷に対応したヒートポンプ容量を得るよ
うになっており、その結果冷温水出口温度が一定に保た
れる。
負荷に応じた容量制御として、圧縮機lの吸込側の圧力
調整弁38の設定圧力を負荷に応じ一〇調節して操作し
て冷温水出口温度を一定にするようにしてもよい。
回転数制御を行なっている場合の、外気温度が低下した
ときの制御について説明する。
一般に、暖房運転時、回転数一定の条件で、外気温度が
低下するとヒートポンプの容量は低下する。すると冷温
水出口温度は低下し、容量制御機構31の作用でエンジ
ンlOの回転数が増大する。
外’A湿温度一層低(なり、エンジンlOの回転数の増
大が異當域に達する程になると、外気温度検出器34が
作動し、バルブz9が開か肚、)乏ルプ30が閉じられ
、液冷媒の一部又は全部が膨張弁39で減圧さJt、外
気温低下時作動蒸発器24内で温水により加熱され蒸発
し、十分な蒸発量が得られ、ヒートポンプ容量が回復す
る。従って冷温水出口温度も正常に復帰し、エンジンl
Oの回転数も正常回転数となる。
外気温1反を検出するのに直接外気温度検出器34で行
なう代りに圧縮機lの吸込圧力スイッチや、蒸発1品度
を検出するサーモスタットを用い間接的に検出してもよ
い。
また外気温低下時作動蒸発器24の加熱源としてエンジ
ン排熱や凝縮器内の冷媒の凝縮熱を用いてもよい。
上述の外気温代下時作動蒸発器24は外気温が異當低下
時に吸込圧低下防止手段として作動するが、この外気温
低下時作動蒸発器24のかわりにホットガスバイパス弁
41を用いてもよい。
次に、起動時など、前述の(1)、(2)、(3)など
の状態の如く、暖房運転時に温水入口温度が低Fした場
合、或いは低い場合の回転数制御について説明する。
この場合、従来の方法であれば、温水入口温度の増大に
より容量制御機構31の作用にてエンジン10の回転数
が増大し、蒸発容量が増大し、蒸発温度が異常番こ低下
し、着霜が激しくなる。本実施例においては、この着霜
を防ぐために異常低温防止機構として容量制御制限機構
32が設けられている。
着霜は、外気側熱交換器3における蒸発温度が成る温度
よりも低下したときにおきるのであるので、システムの
各部の蒸発温度に関連する物理量を検出し、所定の蒸発
温度に相当する設定1直に達したときに容量制御制限機
構32を作動せしめる。
蒸発温度関連物[量としては、蒸発温度自体、蒸発圧力
、温水入口温度、温流体出口温度、或いは温流体出入口
温度差などが用いら2する。
図示の実施例は、温流体出入口温度差を用いた場合であ
る。35は入口温度を検出する温度検出器であり、容敏
制御制限機構32において出入口温II差が演算さ扛、
所定の設定温度差を越え、ると答量制御機4’M 31
に対し容量制限の信号を発し、所定の容琺以上に増大し
ないよう、即ち、jr定の回転数以上にならぬよう回転
l!i、減少信号或いは回転数保持信号を発し、蒸発温
度の異常低下を防止し、着霜を防ぐ。まfこヒートポン
プ容量が最大負荷より太きいときは起動待以外は回転数
が異常に増大することがないので、この容敞制御制限機
横32として容量側(i11機構31の容量増加信号を
、インクラックなどにより間欠的に停止せしめて、作動
を間欠的に殺す方法とすることも可能である。
なお内面では冷房時は冷水しか取り出すことができない
がノズル16.17に冷水負荷を接続し、ノズル40、
出口ノズル26に温水負荷を接続すれば冷水と温水を同
時に取り出すことができる。
またこのヒー1−7Eンプは通常建物の空調排気口の近
(に設置される。従って前述の外気温異常低下時にはパ
ルプ30が閉じら扛ているので、長時間では外気側熱交
換器3は空調排気により温ためられ、もし着霜している
場合は自然番こデフロストされる。即ち、空調排気の利
用と外気温低下時作動蒸発器24の組合せにより省エネ
デフロストを行うことができる。
本発明により、温水温度が低いときに、暖房容量より負
荷が大きい場合であっても、容量の増加を抑制して蒸発
温度が低下することを防ぎ、着霜を緩和することができ
、寒冷地でも使用可能となる熱機関駆動ヒートポンプを
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のフロー図である。 l・−・・・・圧縮機、2・・・・・・四方弁、3・・
・・・・外気側熱交換器、ト・・−・・チェツキ弁、5
・・団・レシーバ−56・・・・−・膨張弁、7−・・
・・・負荷1lIll熱交換器、8・・・−・・チェ’
y キ弁%9−・団・膨張弁、 i o・−・・・・エ
ンジン、11・・・・・・ジャケット、12・・・・・
・ポンプ、13・・・・・・温度調節弁、14・−・・
−・水冷冷却水冷却器、15・・・・・・空冷冷却水冷
却器、16・・・・・・入口ノズル、17・・・−・・
ノズル、18・・・・・・バルブ、19・・・・・・遅
絡配賃、20・・・・・・三方調節弁、21・・・・・
・ポンプ、22゜23・・・・・・パルプ、24−・・
・・・外気温低下時作動蒸発器、25・・・・・・排ガ
ス熱交換器、26・・・・・・出口ノズル、27・・・
・・・排ガス管、28・・・・・・吐出管、29゜30
・・・・・・バルブ、31・・・・・・容量制御機構、
32・・・・・・容量制御制限機構、33・・・・・・
温度検出器、34・・・・・・外気温度検出器、35・
・・・・・温度検出器、36・・・・・・負荷、37・
・・・・・電磁弁、38・・・・・・圧力調整弁、39
・・・・・・膨張弁、40・・・・・・ノズル、41・
・・・・・ホットガスノ々イパス弁。 特許出願人  株式会社荏原製作所

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、熱機関により駆動される圧縮機と、外気側熱交換器
    、負荷側熱交換器、膨張装置及びこれらの機器を接続す
    る冷媒経路より成るヒートポンプと;温流体製造時に前
    記熱機関の排熱を回収する排熱回収機構と:ヒートポン
    プ容量を負荷に対応するよう制御する容量制御機構と;
    を備えている熱機関駆動ヒートポンプ装置においで: 温流体製造時に、蒸発温度が設定値以下に降下すること
    を、蒸発温度関連物理量pこより検知し、前記容量制御
    機構の操作を調節し蒸発温度の異常低下を防止する、異
    常低温防止機構を設けたことを特徴とす°る熱機関駆動
    ヒートポンゾ装置。 2、前記谷量制御機溝が、前記熱機関の回転数の制御機
    構であり、前記異常低温防止機構が。 該回転鞄上限を制限するものである特許請求の範囲第1
    項記載の装置。 3、前記容量制御機構が、前記ヒートポンプの吸込圧を
    制御するものであり、前記異常低温防止機構が、該吸込
    圧の設定値を調節するものである特許請求の範囲第1項
    記載の装置。 4、前記異常低温防止機構が、前記容量制御機構の容量
    増加動作を間欠的に停止せしめるものである特許請求の
    範囲第1項記載の装置。 5、前記蒸発温度関連物理量が、蒸発温度である特許請
    求の範囲第1項記載の装置。 6、前記蒸発温度関連物理量が、温流体の出入口温度差
    である特許請求の範囲第1項記載の装置。
JP57168474A 1982-09-29 1982-09-29 熱機関駆動ヒ−トポンプ装置 Pending JPS5960155A (ja)

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JPS5960155A true JPS5960155A (ja) 1984-04-06

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014038469A1 (ja) 2012-09-06 2014-03-13 ヤンマー株式会社 エンジン駆動ヒートポンプチラー

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5774535A (en) * 1980-10-29 1982-05-10 Hitachi Ltd Heating operation control method for heat pump system heating and cooling device
JPS57101270A (en) * 1980-12-15 1982-06-23 Ebara Mfg Heat pump apparatus

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