JPS604766A - 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Info
- Publication number
- JPS604766A JPS604766A JP58112811A JP11281183A JPS604766A JP S604766 A JPS604766 A JP S604766A JP 58112811 A JP58112811 A JP 58112811A JP 11281183 A JP11281183 A JP 11281183A JP S604766 A JPS604766 A JP S604766A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat
- engine
- heat exchanger
- pump device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat 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。
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（浅凹Ｘ［ンジンによってＩＦ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覆るととしに、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
。
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覆るととしに、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１へポンプは、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
時のピー１−ポンプ運転状態を示し、原動Ｉ！！１１、
圧縮機１２、四方弁１３、水熱交換器（凝縮器）１４、
逆止弁１５、膨張弁１６、および空気熱交換器（蒸発器
）１７、フッ・ン１９より構成されている。
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
時のピー１−ポンプ運転状態を示し、原動Ｉ！！１１、
圧縮機１２、四方弁１３、水熱交換器（凝縮器）１４、
逆止弁１５、膨張弁１６、および空気熱交換器（蒸発器
）１７、フッ・ン１９より構成されている。
また、第２図には冷媒の士リニル線図上に描いたヒート
ポンプサイクルａｂｃｄｅｆｇを示づ。
ポンプサイクルａｂｃｄｅｆｇを示づ。
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ＱＪ１１２による圧力Ｐ！からＰ２への圧
縮過程はｇ−＋ａで示され、水熱交換器１４にお（）る
凝縮過程はａ→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
ぐ示され、空気熱交換器１７による蒸発過程がｅ−＋９
で示され、ここで大気熱源から熱が汲み上げられる。
すると、圧縮ＱＪ１１２による圧力Ｐ！からＰ２への圧
縮過程はｇ−＋ａで示され、水熱交換器１４にお（）る
凝縮過程はａ→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
ぐ示され、空気熱交換器１７による蒸発過程がｅ−＋９
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１７にお１ノる蒸発過程をさ
らに詳しく説明Ｊると、ｅ−）［の過程は冷媒が等温、
等圧のもとで蒸発する過程であり、ｆ→ｇの過程は蒸発
した冷媒が等圧のもとで過熱されてＪ上昇する過程であ
る。ここで、１点と９点との）品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でピー１〜
ポンプサイクルが運転される。これは、ｌ］−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１１りる為である。第２図の０点は第１
図におりる空気熱交換器１７の出口１８の点で示される
が、出１１１８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。一般にこの様な膨張
弁１６は温庇膨張弁と呼ばれ、例えば大気の湿度が低下
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ｒｌ＋ｄ−＋６を大きくし、蒸
発圧力１里を低下さけて、適当な過熱瓜を確保する役割
を果たす。
らに詳しく説明Ｊると、ｅ−）［の過程は冷媒が等温、
等圧のもとで蒸発する過程であり、ｆ→ｇの過程は蒸発
した冷媒が等圧のもとで過熱されてＪ上昇する過程であ
る。ここで、１点と９点との）品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でピー１〜
ポンプサイクルが運転される。これは、ｌ］−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１１りる為である。第２図の０点は第１
図におりる空気熱交換器１７の出口１８の点で示される
が、出１１１８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。一般にこの様な膨張
弁１６は温庇膨張弁と呼ばれ、例えば大気の湿度が低下
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ｒｌ＋ｄ−＋６を大きくし、蒸
発圧力１里を低下さけて、適当な過熱瓜を確保する役割
を果たす。
ところで、蒸発過程ｅ−＞ｆと過熱過程ｉ−＋ｇとを比
較すると、蒸発過程ｅ→ｆにおいては冷媒の相変化を伴
う熱伝達であるのに対し、過熱過程ｆ→ｇにおいては冷
媒が単−相（気体）の熱伝達であるので、局所的な熱伝
達率は、後者が前者に対して著しく低い。過熱過程［→
Ｑの熱伝達量は蒸発過程ｅ→ｆの熱伝達量の約１／１０
稈麿しかないのに、伝熱面積は、過熱過程ｆ−＋９に蒸
発器全体の１／３程度も使用されている場合もある。
較すると、蒸発過程ｅ→ｆにおいては冷媒の相変化を伴
う熱伝達であるのに対し、過熱過程ｆ→ｇにおいては冷
媒が単−相（気体）の熱伝達であるので、局所的な熱伝
達率は、後者が前者に対して著しく低い。過熱過程［→
Ｑの熱伝達量は蒸発過程ｅ→ｆの熱伝達量の約１／１０
稈麿しかないのに、伝熱面積は、過熱過程ｆ−＋９に蒸
発器全体の１／３程度も使用されている場合もある。
以上述べたように、従来の蒸発器においては、すべての
伝熱面が冷媒の相変化を伴う熱伝達に有効に使われるこ
とはなく、冷媒の気体状態での過熱のために相当Ｍの伝
熱面が使われてしまうので、蒸発器全体としての伝熱面
積当たりの熱伝達効率が低いという問題点があった。
伝熱面が冷媒の相変化を伴う熱伝達に有効に使われるこ
とはなく、冷媒の気体状態での過熱のために相当Ｍの伝
熱面が使われてしまうので、蒸発器全体としての伝熱面
積当たりの熱伝達効率が低いという問題点があった。
］発明の目的］
本発明は１−記従来の欠点を解消づるもので、蒸発器の
リベての伝熱面で蒸発を行なわせしめ、成績係数の高い
、あるいは熱交Ｊ！３！！器の小さいＪンジン駆動ヒー
１〜ポンプ装置を提供づることを目的とりる。
リベての伝熱面で蒸発を行なわせしめ、成績係数の高い
、あるいは熱交Ｊ！３！！器の小さいＪンジン駆動ヒー
１〜ポンプ装置を提供づることを目的とりる。
［発明の構成］
本発明にＪ、るエンジン駆動ヒートポンプ装置は、−Ｆ
記の目的を達成づるため【、二、蒸発器の出１］におり
る冷媒が気液混合状態になるように、膨張ブ↑の絞り聞
１哀が調節できるとともに、蒸発器を出て圧縮機に吸入
される冷媒を内燃機関エンジンの刊気ガスによって加熱
する手段を具備している。
記の目的を達成づるため【、二、蒸発器の出１］におり
る冷媒が気液混合状態になるように、膨張ブ↑の絞り聞
１哀が調節できるとともに、蒸発器を出て圧縮機に吸入
される冷媒を内燃機関エンジンの刊気ガスによって加熱
する手段を具備している。
また、装置全体の成績係数を向上させるために、望まし
くは冷媒を排気ガスｔこｊ；って加熱ターる手段のｔＪ
）気ガス上流側に、排気ガスからの排熱を回収りる熱交
換器を備えている。
くは冷媒を排気ガスｔこｊ；って加熱ターる手段のｔＪ
）気ガス上流側に、排気ガスからの排熱を回収りる熱交
換器を備えている。
１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−づ。２１は内燃機関１ンジンであり、２
２はエンジン２１によって駆動される圧縮機である。圧
縮１１２１にょっ゛Ｃ高圧に圧縮されたガス状の冷媒は
、四方弁２３へと送り込まれる。この四方弁２３は冷房
運転時と暖房運転時とで冷媒の流れ方向を逆にするもの
で、第３図は暖房運転時におりる四方弁２３の仲直を示
している。また、第３図の実線の矢印（−＋）は暖房運
転時の冷媒の流れ方向を示し、点線の矢印（−→）は冷
房運転時の冷媒の流れ方向を示している。以下では、実
線の方向に治った暖房運転を例にとり、本発明を５４Ｊ
明Ｊる。
を第３図に示−づ。２１は内燃機関１ンジンであり、２
２はエンジン２１によって駆動される圧縮機である。圧
縮１１２１にょっ゛Ｃ高圧に圧縮されたガス状の冷媒は
、四方弁２３へと送り込まれる。この四方弁２３は冷房
運転時と暖房運転時とで冷媒の流れ方向を逆にするもの
で、第３図は暖房運転時におりる四方弁２３の仲直を示
している。また、第３図の実線の矢印（−＋）は暖房運
転時の冷媒の流れ方向を示し、点線の矢印（−→）は冷
房運転時の冷媒の流れ方向を示している。以下では、実
線の方向に治った暖房運転を例にとり、本発明を５４Ｊ
明Ｊる。
四方弁２３を出たガス状の冷媒は、水熱交換器（暖房運
転時は凝縮器、冷房運転時は蒸発器）２４内で凝縮し、
この時冷媒の凝縮潜熱で暖房用温水がつくられる。水熱
交換器２４を出た液冷媒は、逆止弁２５を通った後、膨
張弁２６を経て減圧される。
転時は凝縮器、冷房運転時は蒸発器）２４内で凝縮し、
この時冷媒の凝縮潜熱で暖房用温水がつくられる。水熱
交換器２４を出た液冷媒は、逆止弁２５を通った後、膨
張弁２６を経て減圧される。
この後、低圧の液冷媒はファン２９を備えた空気熱交換
器（暖房運転時は蒸発器、冷房運転時は凝縮器）２７内
で大気熱源から熱を奪って蒸発する。この時、空気熱交
換器２７の出［１２８における温度信号が一点鎖線２６
′に沿って膨張弁２６にフィードバックされ、膨張弁２
６は、空気熱交換器２７のｉ口２８における冷媒が気液
混合の二相の状態になるように、その開度を調節づる。
器（暖房運転時は蒸発器、冷房運転時は凝縮器）２７内
で大気熱源から熱を奪って蒸発する。この時、空気熱交
換器２７の出［１２８における温度信号が一点鎖線２６
′に沿って膨張弁２６にフィードバックされ、膨張弁２
６は、空気熱交換器２７のｉ口２８における冷媒が気液
混合の二相の状態になるように、その開度を調節づる。
すなわら、空気熱交換器２，７内では冷媒の蒸発が起こ
るのみで、ガス状冷媒の過熱は行なわれない。モして、
気液混合状態の冷媒は、再び四方弁２３を経た後、エン
ジン２０の排気ガスとの熱交換器３０に入る。ここで、
゛残りの液冷媒は排気ガスによって加熱され、完全に蒸
発して過熱されて■−縮器２２に戻り、ヒートポンプサ
イクルは完結する。
るのみで、ガス状冷媒の過熱は行なわれない。モして、
気液混合状態の冷媒は、再び四方弁２３を経た後、エン
ジン２０の排気ガスとの熱交換器３０に入る。ここで、
゛残りの液冷媒は排気ガスによって加熱され、完全に蒸
発して過熱されて■−縮器２２に戻り、ヒートポンプサ
イクルは完結する。
また、３１は内燃機関エンジンの排気ガスからの１）１
熱回収熱交換である。３２は温水−次回路であつ−Ｃ１
水熱交換器（凝縮器）２４で温められた後、エンジン２
０の周囲に配設されたつＡ−タージャケツ；〜内及び排
熱回収熱交換器３１を通ってさらに温められた水が流れ
ている。３３は温水熱交換器であって、３４は渇水二次
回路である。温水熱交換器３３は渇水−次回路３２の熱
を二次回路３４に伝える役割を果たし、これにより貯湯
タンク３５内の水が温められることになる。また、３６
は給水流路で、３７は濡水取出流路である。
熱回収熱交換である。３２は温水−次回路であつ−Ｃ１
水熱交換器（凝縮器）２４で温められた後、エンジン２
０の周囲に配設されたつＡ−タージャケツ；〜内及び排
熱回収熱交換器３１を通ってさらに温められた水が流れ
ている。３３は温水熱交換器であって、３４は渇水二次
回路である。温水熱交換器３３は渇水−次回路３２の熱
を二次回路３４に伝える役割を果たし、これにより貯湯
タンク３５内の水が温められることになる。また、３６
は給水流路で、３７は濡水取出流路である。
さて、本発明によれば、空気熱交換器（熱発器）２７内
では入口から出口に至るまで相変化を伴う冷媒の蒸発が
起っているので、出口付近においても局所的な熱伝達率
を従来に比較しＣ高く維持することができる。すなわち
、従来と同じ蒸発坏力で蒸発させる場合には従来の過熱
過程に用いられた分だけ空気熱交換器２７を小さくする
ことができる。
では入口から出口に至るまで相変化を伴う冷媒の蒸発が
起っているので、出口付近においても局所的な熱伝達率
を従来に比較しＣ高く維持することができる。すなわち
、従来と同じ蒸発坏力で蒸発させる場合には従来の過熱
過程に用いられた分だけ空気熱交換器２７を小さくする
ことができる。
一方、従来と同じ空気熱交換器２７を用いた場合には、
出口付近の局所的熱伝達率が向上した分だＧＪ１大気熱
源との温度差を小さくづ−ることができるので蒸発圧力
が上Ｒし、ヒートポンプサイクルの蒸発圧力と凝縮圧力
との差が小さくなるのでヒー１へポンプサイクルの成績
係数が向上り”る。マなわら、本発明によれば蒸発器の
すべての面積を有効利用することができることになる。
出口付近の局所的熱伝達率が向上した分だＧＪ１大気熱
源との温度差を小さくづ−ることができるので蒸発圧力
が上Ｒし、ヒートポンプサイクルの蒸発圧力と凝縮圧力
との差が小さくなるのでヒー１へポンプサイクルの成績
係数が向上り”る。マなわら、本発明によれば蒸発器の
すべての面積を有効利用することができることになる。
ただし、以上の利点を実現するためには、エンジンの排
気ガスによって冷媒を加熱する熱交換器３０を新たに設
けなりればならないが、排気ガスの温度は大気熱源に比
較して充分に高いので、この熱交換器３０を設りてもな
お本発明は効果が大きいのである。
気ガスによって冷媒を加熱する熱交換器３０を新たに設
けなりればならないが、排気ガスの温度は大気熱源に比
較して充分に高いので、この熱交換器３０を設りてもな
お本発明は効果が大きいのである。
また、この冷媒を加熱する熱交換器３０の排気ガス上流
側に排熱回収熱交換器３１を設りれば、エンジン１ノ１
気ガスの右する熱をもれなく利用することができるよう
になるので、エンジン駆動ヒートポンプ’ＪＪｉ’Ｆ３
の全体の成績係数が向上す゛る。なお、この場合にＪ３
いても、冷媒を加熱する熱交換器３０の人口におりる排
気ガスは渇瓜が１０〜１００℃程度と高く、熱小的にも
残留液冷媒を蒸発させそして過熱りるのに充分の熱容Ｉ
６をイｊし−（いる。
側に排熱回収熱交換器３１を設りれば、エンジン１ノ１
気ガスの右する熱をもれなく利用することができるよう
になるので、エンジン駆動ヒートポンプ’ＪＪｉ’Ｆ３
の全体の成績係数が向上す゛る。なお、この場合にＪ３
いても、冷媒を加熱する熱交換器３０の人口におりる排
気ガスは渇瓜が１０〜１００℃程度と高く、熱小的にも
残留液冷媒を蒸発させそして過熱りるのに充分の熱容Ｉ
６をイｊし−（いる。
［発明の効果１
本発明によれば以下の効果がもたらされる。
（１）蒸発器内の伝熱面を有効に利用することがＣきる
ので、小さな蒸発器の、あるいは成績係数の高いヒート
ポンプサイクルを右づるエンジン駆動ヒートポンプ装置
を提供することができる。
ので、小さな蒸発器の、あるいは成績係数の高いヒート
ポンプサイクルを右づるエンジン駆動ヒートポンプ装置
を提供することができる。
（２）全体の成績係数が高いエンジン駆動ヒートポンプ
装置を提供することができる。
装置を提供することができる。
第１図は従来のヒートポンプ装置を示１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
プ装置の一実施例を示す概略構成図である。 １２．２２・・・圧縮機 １３．２３・・・四方弁 １
４．２４・・・水熱交換器（凝縮器） １５．２５・・
・逆止弁 １６．２６・・・膨張弁 １７．２７・・・
空気熱交換器〈蒸発器）１８゜２８・・・出口 ３０・
・・熱交換器 ３１・・・排熱回収熱交換器３２・・・
温水−次回路 特許出願人 松下電器産業株式会社 第１図 第２図 第３図
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
プ装置の一実施例を示す概略構成図である。 １２．２２・・・圧縮機 １３．２３・・・四方弁 １
４．２４・・・水熱交換器（凝縮器） １５．２５・・
・逆止弁 １６．２６・・・膨張弁 １７．２７・・・
空気熱交換器〈蒸発器）１８゜２８・・・出口 ３０・
・・熱交換器 ３１・・・排熱回収熱交換器３２・・・
温水−次回路 特許出願人 松下電器産業株式会社 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）内燃１；旧死゛１ンジンににり駆動される几縮機
と、凝縮器と、蒸発器と、膨張弁等で構成される冷媒回
路を備え／ｊエンジン駆動ヒートポンプ装置において、
上記膨張弁が、上記蒸発器の出口における冷媒が気液混
合状態になるように、絞り開度を調節できるとともに、
該蒸発器を出て上記圧縮機に吸入される冷媒を内燃機関
エンジンの排気ガスにＪ、って加熱づ−る手段を具備す
ることを特徴とするエンジン駆動ヒートポンプ装置。 - （２）圧縮機に吸入される冷媒を内燃機関エンジンの排
気ガスによって加熱する手段が、該冷媒と、す１熱回収
熱交換器により熱回収された後の排気ガスとを間接接触
さＶる熱交換器である特許請求の範囲第（１）項に記載
のエンジン駆動ヒートポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58112811A JPS604766A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | エンジン駆動ヒ−トポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58112811A JPS604766A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | エンジン駆動ヒ−トポンプ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS604766A true JPS604766A (ja) | 1985-01-11 |
Family
ID=14596121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58112811A Pending JPS604766A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | エンジン駆動ヒ−トポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS604766A (ja) |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP58112811A patent/JPS604766A/ja active Pending
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