JPS60134173A - エンジン駆動ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

エンジン駆動ヒ−トポンプ装置

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JPS60134173A
JPS60134173A JP58242436A JP24243683A JPS60134173A JP S60134173 A JPS60134173 A JP S60134173A JP 58242436 A JP58242436 A JP 58242436A JP 24243683 A JP24243683 A JP 24243683A JP S60134173 A JPS60134173 A JP S60134173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
engine
heat
evaporator
heat pump
Prior art date
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Pending
Application number
JP58242436A
Other languages
English (en)
Inventor
清 澤井
足立 欣一
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP58242436A priority Critical patent/JPS60134173A/ja
Publication of JPS60134173A publication Critical patent/JPS60134173A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Landscapes

  • 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】 産業上の利用分野 ゛ 本発明は、内燃機関エンジンによって圧縮機を駆動し、
ヒートポンプ運転を行い得られた熱を冷房、暖房あるい
は給湯に使用するとともに、エンジンの排熱の有効利用
をも図るエンジン駆動ヒートポンプ装置に関する。
従来例の構成とその問題点 一般に蒸気圧縮式ヒートポンプは、圧縮機、凝縮器、蒸
発器と膨張弁等で構成される。この種のヒートポンプ装
置の従来例を添付図面の第1図に示す。第1図は暖房時
の尼−トポンプ運転状態を示し、原動機11、圧縮機1
2、四方弁13、水熱交換器(凝縮器)14、逆止弁1
5、膨張弁′16訃よび空気熱交換器(蒸発器)17、
ファン19より構成されている。
また、第2図には冷媒のモリエル線図上に描いたヒート
ポンプサイクルa b a’d e f g 大示ス。
縦軸は冷媒の圧力で、横軸は冷媒のエンタルピーである
。第1図と第2図を対照してヒートポンプサイクルを説
明すると、圧縮機12による圧力P1からP2への圧縮
過程はq−+aで示され、水熱交換器14における凝縮
過程はB −+ dであって、ここで暖房用温水がつく
られる。さらに、膨張弁16による絞り膨張過程がd−
+eで示され、空気熱交換器17による蒸発過程がli
l −+ qで示され、ここで大気熱源から熱が汲み上
げられる。
さて、ここで空気熱交換器1γにおける蒸発過程をさら
に詳しく説明すると、@”、’−+fの過程は冷媒が等
温、等圧のもとで蒸発する過程であシ、f→qの過程は
蒸発した冷媒が等圧のもとで過熱されて温度上昇する過
程である。ここで、f点とq点との温度差が過熱度であ
り、一般には5Kから10に程度の過熱度のもとてヒー
トポンプサイクルが運転される。これは、圧縮機12に
液冷媒が流れ込むと圧縮機12が液圧縮をして破損して
しまうのを防止するためである。第2図のq点は第1図
における空気熱交換器17の出口18の点で示されるが
、出口18の点で適当な過熱度が取れるように、一点鎖
線16′で示されるフィードバックによって膨張弁16
の開度が調節されるのである。一般にこのような膨張弁
16は温度膨張弁と呼ばれ、例えば大気の温度が低下し
て過熱度が小さくなった時は、膨張弁開度を小さくして
膨張弁による圧力降下幅d −+ eを大きくし、蒸発
圧力P1を低下させて、適当な過熱度を確保する役割を
果たす。さて、大気の温度が5℃近くまで低下すると、
前述の理由で蒸発温度はo℃程度まで低下する。すると
、大気中の湿気が凝縮して空気熱交換器17上に着霜し
てしまう。空気熱交換器17に着霜が起こると伝熱抵抗
が著しく増加して増々蒸発圧力P1は低下し、その結果
暖房能力が出なくなる。したがって、現在の蒸気圧縮式
ヒートポンプ装置においては、空気熱交換器17の表面
温度をモニターしておき蒸発温度が一5℃程度まで下が
るのを検出したら、電動機を一旦停止させる。その後、
四方弁13を切り換えて除霜運転を行ない、空気熱交換
器17上に耐着した箱を解かす方法を採用している。こ
の方法には暖房運転中はぼ一定時間毎に数分間作動が停
止するという問題が含まれていた。
さらに、エンジン駆動ヒートポンプ装置においては、除
霜の目的でエンジンと圧縮機の連結系を一定時間毎に発
停させることを繰り返すことは、煩雑な制御と動作を伴
なうばかりでなく、起動時にエンジンから不完全燃焼ガ
スが排出されるという問題も生じさせていた。
発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、エンジンの
排熱を利用してヒートポンプ蒸発器の除霜を行ない、エ
ンジンの発停を繰シ返すことなく連続して暖房・給湯運
転ができるエンジン駆動ヒートポンプ装置を提供するこ
とを目的とする。
発明の構成 本発明によるエンジン駆動ヒートポンプ装置は上記の目
的を達成するために、エンジンの排熱を大気に捨てる熱
交換器と冬期暖房運転時の蒸発器とを、蒸発器に付随し
た送風機に対して直列に備え、エンジンの排熱を蒸発器
に供給できる構成となっている。
実施例の説明 本発明によるエンジン駆動ヒートポンプ装置の一実施例
を第3図に示す。21はエンジンであり、22はエンジ
ン21によって駆動される圧縮機である。23は四方弁
で、圧縮機22から吐出された高圧の冷媒ガスおよび圧
縮機22に吸入される低圧の冷媒ガスの流れの方向を同
時に切り換える役目を果たす。24は水熱交換器で、暖
房運転時は冷媒の凝縮器となって暖房用温水をつくシ、
冷房運転時は冷媒の蒸発器となって冷房用冷水をつくる
。26は逆止弁、26は膨張弁で、高圧の液冷媒を蒸発
圧力まで減圧する役目を果たす。27は空気熱交換器で
、暖房運転時は冷媒の蒸発器となって大気から熱を汲み
上げ、冷房運転時は冷媒の凝縮器となって大気に凝縮潜
熱2を捨てる役目を果たす。そして、29は空気熱交換
器に付随したファンである。
次にエンジン側については、3oが燃料ガス供給管、3
1がガス圧調節器、32が吸気マフラー、33が燃料と
空気の混合器であり、34が排気ガス通路であって、3
5は排気ガス熱交換器である。
エンジン21の排熱は排気ガス熱交換器36およびエン
ジン21のウォーターシャケ、トで回収して暖房あるい
は給湯に利用するか、または大気に捨てることになる。
36は水回路で冷房あるいは暖房用の冷温水が流れる流
路で、3了、38のポンプおよび39,4Q、41の三
方弁を備えている。
42は冷暖房負荷であシ、ここで冷水あるいは温水が使
われる。43がエンジンの排熱を大気に捨てる熱交換器
であって、71ン29に対して空気熱交換器27と直列
に配列されている。
さて、まず本実施例の暖房運転時における動作について
説明する。第3図に示した冷媒回路の実線の矢印は冷媒
の流れる方向を表わしており、空気熱交換器27で大気
から熱を汲み上げて、水熱交換器24で温水をつくる。
一方、温水回路36においては、三方弁39.40.4
1をそれぞれ第3図に示したように切り換えて、実線の
矢印で示した方向に水を流す。すなわち、暖房負荷42
から戻った水はポンプ3了を経て水熱交換器24に入り
、ここで一度昇温される。水熱交換器24を出た温水は
三方弁40、ポンプ38を経た後、エンジン21のウォ
ータージャケットと排気ガス熱交換器35とに別れて流
れ込み、ここでさらに昇温される。その後、三方弁41
.39を経て暖房負荷42に向かう。このように、暖房
運転においてはヒートポンプによる昇温とエンジン排熱
による昇温とを併用して、燃t1の熱利用効率を高めて
いる。
ところで、大気の温度が低い時(約5℃以下)にこのよ
うな暖房運転を続けると、空気熱交換器27の表面には
絹がついて伝熱抵抗が増えるとともに、空気熱交換器2
7の空気抵抗が増えてファン29による送風間が低下し
て、大気から熱を汲み上げる量が次第に少なくなる。そ
こで、本発明では、エンジン21の排熱を利用して、空
気熱交換器27に付着した霜を取り除く方法を提供する
ものである。すなわち、空気熱交換器27の表面に着霜
して表面温度が一定値(例えば−5℃)以下に下がるの
を検出したら、水回路36中の三方弁39,40.41
を同時に第4図に示す方向に切り換える。すると、水熱
交換器24と暖房負荷42とが水回路で短絡されるとと
もに、エンジン21のウォータージャケットと排気ガス
熱交換器35は熱交換器43と水回路でつながれる。し
たがって、エンジンの排熱が熱交換器43から放熱され
、この熱が直列に並んだ空気熱交換器27に供給されて
、空気熱交換器27上の霜が解ける。
このように、本発明によるエンジン駆動ヒートポンプ装
置では、暖房を中断することなく、空気熱交換器27に
着いた1■を取シ除くことができる。
ま−た、除霜のためにエンジン21を止める必要もない
ので煩雑な制御からも開放される。なお、暖房運転中は
、大気→熱交換器43→空気熱交換器27→ファン29
へと空気が流れるようにファン29を回転させる。
次に、冷房運転について説明する。第6図に、冷房運転
時の冷媒回路の冷媒の流れと、水回路36における冷水
の流れおよび温水の流れを実線の矢印で示す。水回路3
6の三方弁39,40゜41の状態は第4図に示した状
態と同じである。
水熱交換器24でつくられた冷水は冷房負荷42で使わ
れる。一方、エンジン21のウォータージャケットと排
気ガス熱交換器35とから回収された熱は熱交換器43
で大気へと捨てられる。本実施例では、冷房時に回収し
たエンジン排熱をすべて大気に捨てる構成としたが、こ
の一部を給湯に利用することもできる。なお、冷房時に
おいては大気→ファン29→空気熱交換器27→熱交換
器43へと空気が流れるように、暖房時とは逆の方向に
ファン29を回転させる。
発明の効果 本発明によれば以下の効果がもたらされる。
(1)暖房運転時に蒸発器の除霜をするために圧縮機ヲ
止めてヒートポンプサイクルを切り換えることを必要と
しないので、暖房運転が中断することがない。
(2)また、除霜のためにエンジン−圧縮機を頻繁に止
めることがなくなるので、煩雑な制御から開放される。
また、起動時に排出される不完全燃焼ガスの総量が少な
くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のヒートポンプ装置を示す概略構成図、第
2図は冷媒のモリエル線図上のヒートポンプサイクルを
示す図、第3図は本発明によるエンジン駆動ヒートポン
プ装置の暖房時の運転状態を表わす一実施例を示す概略
構成図、第4図は暖房時の除霜運転状態を表わす概略構
成図、第5図は冷房時の運転状態を表わす概略構成図で
ある。 21・・・・・・エンジン、22・・・・・・圧縮機、
23・・・・・・四方弁、24・・・・・・水熱交換器
、25・・・・・・逆止弁、26・・・・・膨張弁、2
7・・・・・・空気熱交換器、29・・・・・ファン、
35・・・・・排気ガス熱交換器、36・・・・・水回
路、39,40.41・・・・・・三方弁、42・・・
・・・冷暖房負荷、43・・・・・・熱交換器(ラジェ
ター)・代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか
1名OL ’ 、eJ (1:’

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エンジンによシ駆動される圧縮機と、蒸発器−(凝縮器
    )と、凝縮器(蒸発器)と、膨張弁で構成される冷媒回
    路を備え、前記エンジンの排熱を大気に捨てる熱交換器
    と冬期暖房運転時の蒸発器とを、該蒸発器に付随した送
    風機に対して直列に配列したエンジン駆動ヒートポンプ
    装置。
JP58242436A 1983-12-22 1983-12-22 エンジン駆動ヒ−トポンプ装置 Pending JPS60134173A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58242436A JPS60134173A (ja) 1983-12-22 1983-12-22 エンジン駆動ヒ−トポンプ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58242436A JPS60134173A (ja) 1983-12-22 1983-12-22 エンジン駆動ヒ−トポンプ装置

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Publication Number Publication Date
JPS60134173A true JPS60134173A (ja) 1985-07-17

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ID=17089059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58242436A Pending JPS60134173A (ja) 1983-12-22 1983-12-22 エンジン駆動ヒ−トポンプ装置

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JP (1) JPS60134173A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6218988B1 (ja) * 2016-07-27 2017-10-25 三菱電機株式会社 空気調和装置、空気調和方法、及び制御プログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6218988B1 (ja) * 2016-07-27 2017-10-25 三菱電機株式会社 空気調和装置、空気調和方法、及び制御プログラム

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