JPS6166051A - エンジン・ヒ−トポンプ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、蒸発器への吸入空気温度の上昇によるエンジ
ン等の過負荷を防止するとともに、高出力かつ高効率で
稼動するよ゛うにした太陽熱利用によるエンジン・ヒー
トポンプ装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、太陽熱利用によるいわゆるソーラーコレクターを
用いたエンジン・ヒートポンプ装置はエネルギ一部約上
優れており、温水プール施設等に利用されている。この
エンジン・ヒートポンプ装置は、蒸発器をソーラーコレ
クター内に配置しており、例えば第３図に示すように、
建家天井１の上部に集熱板２を設け、この建家天井１と
集熱板２との間に蓄熱空間３を形成して、この蓄熱空間
３の一方に蒸発器４を配置するとともに複ｖｉｌのファ
ン５を設け、他方に外気取入口６を設けて構成されてい
る。そして、ファン５により外気を外気取入口６より吸
引して蓄熱空間３に導入し、ざらに蒸発器４に流して再
び大気中に放出している。

このエンジン・ヒートポンプ装置は冬期でも高出力が得
られる特徴があり、そのためにエンジン負荷は比較的吸
入空気温度が低い時に最大となるように設計されている
。ところが夏期等は太陽副側が強いために蒸発品４への
吸入空気温度が異常に高くなり、このままでは冷媒の作
動圧力が高くなり、圧縮機およびエンジンが過負荷にな
ることがあった。このために、従来は過負荷防止のため
、蒸発器４への吸入空気温度を検出して、複数個のファ
ン５の運転数を変え、段階的に該蒸発器４の熱交換量の
容量制御をしていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来のエンジン・ヒートポン
プ装置では、ファン５の運転数の減少により吸入空気温
度が高いにもかかわらず熱交換量が減少して給湯能力等
が低下してしまうとともに、冷媒機器類の効率低下を来
たす問題点があった。

これを第４図および第５図を用いて説明する。第４図お
よび第５図はそれぞれ蒸発器への吸入空気湿度に対する
エンジン負荷（あるいは給湯能力）およびファン運転数
を示す図である。これらの図において、ファンの運転数
が一定の場合には吸入空気温度の上昇にともないエンジ
ン負荷が増加し、Ａは冬期等を代表とし吸入空気温度が
低い場合を示し、８点はファンの運転数台がｂで吸入空
気温度が比較的高く最大のエンジン負荷すなわち、最大
の給湯能力を発揮している場合を示し、Ｃ点は蒸発器へ
の吸入空気温度上界にともない、冷媒の作動圧力が高く
なるので、エンジン、圧縮機の過負荷防止のため、ファ
ンの運転台数をｂからＣに減少させたことにより給湯能
力の低下した場合を示し、Ｄ点は吸入空気温度が最高に
上昇した場合で８点と同一の給湯能力、すなわちエンジ
ンの最大負荷の作動点である。

尚、特開昭５７−８０１５９号公報には、容量制御範囲
を広くできるエンジン・ヒートポツプ装置に関する従来
の技術が開示されているが、この従来の技術は過負荷を
防止するものではない。

本発明は、このような従来の問題点等に着目してなされ
たもので、夏期等に、蒸発器への吸入空気温度が高くな
る場合でも過負荷を防止するとともに、給湯能力等を向
上でき、かつ高効率で稼動することができる太陽熱利用
によるエンジン・ヒートポンプ装置を提供することを目
的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明は、太陽熱利用に
よる蓄熱空間を流通する空気を蒸発器に送風して熱交換
できるようにしたエンジン・ヒートポンプ装置において
、前記蒸発器の下流側にラックとビニオンとの動きによ
り開閉して空気の流れを変えるダンパーを設けるととも
に、上流側と下流側とを連通ずる循環通路を設ける一方
、ダイヤフラムを介して作動室と従ｅ至を形成した駆動
装置を設け、この駆動装置の作動室を蒸発器の冷媒出口
側に連通して又従動室側を外気に連通し、かつこのダイ
ヤフラムの動きをラックに伝達してダンパーを作動させ
、蒸発器を通過した空気の一部または全部を循環通路に
流し上流側に循環させるように構成している。

［作用］ 次に作用を説明する。この発明は蒸発器の冷媒圧力を駆
ｗＪ８置のダイヤフラムによりラックの直線運動に変換
し、かつピニオンを回してダンパーを開閉するようにす
るとともに、蒸発器の上流側と下流側とを連通ずる循環
通路を設けているため、吸入空気温度が低い冬期等には
冷媒圧ツノが低いためにダンパーが開口する状態になり
、蒸発器を通過した空気は、外に放出されてエンジン等
の過負荷が生じることがない。一方、吸入空気温度が高
い夏期等には、冷媒圧力が轟くなりダイヤフラムを作動
させてダンパーが開基するよう動く。そして、蒸発器を
通過して冷却された空気の一部または全部が循環通路を
流れて上流側に戻され吸入空気温度を低下させる。従っ
て、冷媒圧力が低くなるよう作用して、従来のようにエ
ンジン・ヒートポンプ装置の効率を低下させることなく
エンジン等の過負荷を防止して継続運転をすることがで
きる。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明による実施例を具体的に説明
する。

第１図および第２図は本発明の一実施例に係り、第１図
はエンジン・ビー１〜ポンプ装置のダンパ一部分の説明
図、第２図はエンジン・ヒートポンプ装置の系統図であ
る。

これらの図において符号１１はエンジン、１２はこのエ
ンジン１１にて駆動される圧縮機である。

そして、このエンジン・ヒートポンプ装置の冷媒循環サ
イクルは圧縮機１２の高圧側から水冷凝縮器１３→膨張
弁１４→蒸発器１５を経て該圧縮機１２の低圧側に循環
するようになっている。前記エンジン１１の冷却水循環
路には、該エンジン１１の水冷却による熱を回収する冷
部水熱交換器１６が接続されている。又、前記エンジン
１１の排気ガス路には、排気ガス熱交換器１７が設けら
れている。そして排気ガスは、この排気ガス熱交換器１
７からマフラ１８を経て外部に排出されるようになって
いる。又、前記水冷凝縮器１３のブライン流入口側はポ
ンプ１９を介してバッファタンク２０に接続されている
。そして、渇水出力路（ブライン流通路）はバッフ７タ
ンク２０→ポンプ１９→水冷凝縮器１３→冷朗水熱交換
器１６→排気ガス熱交換器１７を経て再びバッファタン
ク２０に戻る循環サイクルを形成している。そして、負
荷側は、例えば前記バッフ１タンク２０→ポンプ２１→
負荷側熱交換器２２を経て再びバッファタンク２０に戻
る循環サイクルを形成している。

又、前記負荷側熱交換器２２はポンプ２３を介して、例
えば屋内等に設けられた渇水プール施設２４等に接続さ
れており、該温水プール施設２４等の温水を温水プール
施設２４→ポンプ２３→負荷側熱交換器２２を経て再び
温水プール施設２４に戻る循環サイクルを形成してい・
る。

一方、前記蒸発器１５は温水プール施設２４等の建家上
部に設けられた太陽熱利用によるいわゆるソーラーコレ
クターと組合わされて配置されている。このソーラーコ
レクターは断熱材等で形成された建家人井２５の上部に
、合成樹脂等からなる透明な波板を屋根形に設けて集熱
板２６とし、前記建家人井２５と集熱板２６とで蓄熱空
間２７を形成している。前記蓄熱空間２７の一方には外
気取入０２８、他方には外気の排出口２９が設けられて
いる。そして、前記排出口２９側の蓄熱空間２７内には
前記蒸発器１５が配置され、又この蒸発器１５と排出口
２９との空間部分にはモータで駆動されるファン３０が
；２けられている。前記蒸発器１５の下部の建家天井２
５部分には上流側と下流側とを連通ずる循環通路３１が
設けられている。一方、前記蓄熱空間２７の排出口２９
部分には、該排出口２９の縁部に一端部を枢支されたダ
ンパー３２が設けられており、前記排出口２９および循
環通路３１を開閉できるようになっている。前記ダンパ
ー３２が枢支された部分にはビニオン３３とこのビニオ
ン３３に噛合うラック３４とが設けられている。このラ
ック３４は駆動装置３５により駆動されるようになって
いる。前記駆動装置３５はダイヤフラム３６を介して一
側に作動室３７と他側に従動室３８とが形成されている
。

そして、前記ダイヤフラム３６には前記ラック３４の一
端部が結合されて該ダイヤフラム３６に従動するように
なっている。又、前記駆動装置３５の作動室３７は蒸発
器１５の冷媒出口側に連通ずるよう接続管３９が設けら
れ、従動室３８は大気に連通ずる通気管４０が設けられ
ている。

このような構成では、吸入空気温度が低いときには、蒸
発器１５の冷媒出口側の冷媒圧力が低くなり、駆動装置
３５のダイヤフラム３６は作動室３７側に動く。そして
、ダンパー３２はラック３４とビニオン３３とにより第
１図のｖＡＩｉｌで示すように排出口２９を開口し、か
つ循環通路３１の開口部分を閉塞するよう駆動される。

従って、ファン３０により外気を外気取入口２８より吸
入し、蓄熱空間２７内を流れ、さらに蒸発器１５を通過
して熱交換し排出口２９より再び外に放出される。

次に、吸入空気温度が高くなると、蒸発器１５の冷媒出
口側の冷媒圧力が高くなり、駆動装置のダイヤフラム３
６は従動室３８側に動く。そして、ダンパー３２はラッ
ク３４とビニオン３３とにより実線で示すようにｔＪｌ
出口２９を閉塞し、かつ循環通路３１を開口するよう駆
動される。従って、ファン３０により蒸発器１５を通過
して、冷却された空気は循環通路３１を通って、該蒸発
器１５の上流側に循環する。しかして、蒸発器１５への
吸入空気温度が低くなり再び最初の排出口２９が間口す
る状態にもどる。前記ダンパー３２の開閉動作は冷媒圧
力に応じて連続的に行われ、冷媒圧力（吸入空気温度）
が高いほど排出口２９を閉塞する状態に動作するため、
冷却空気がより多く上流側に循環する。

以上の動作にて、夏期等に蒸発器１５への吸入空気温度
が高くなる場合でもエンジン等の過負荷を防止するとと
もに、該蒸発器１５の能力を低下させることなく給湯能
力等を向上でき、かつ高効率で稼動することができる。

尚、前記実施例において、駆動装置３５のダイヤフラム
３６にラック３４を直接結合するようにしているが、該
ダイヤフラ３６の動きを、例えばリンクＩａ構によりラ
ックに伝達できるようにしてもよい。又、循環通路３１
は蒸発器１５の上流側および下流側を連通ずる構造であ
ればよく、実施例に限定されない。さらにダンパー３２
も排出口２９をＩ？１ｒＪｌできるものであればよく、
任意の形状にすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、太陽熱利用による
蓄熱空間内に蒸発器を配置して空気を流通させるように
したエンジン・ヒートポンプ装置において、前記蒸発器
の下流側υＦ出口部分にダンパーを設けるとともに、上
流側と下流側とを連通ずる循環通路を設け、このダンパ
ーを冷媒圧力によりダイヤフラムを作動させてラックと
ピニオンにより開閉させ、該蒸発器を通過した空気の一
部または全部を循環通路に流して蒸発器の上流側に循環
させるようにしているため、夏期等で吸入空気温度が高
いときにもエンジン等の過負荷を防止するとともに、給
湯能力等を向上でき、かつ高効率で稼動することができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係り、第１図
はエンジン・ヒートポンプ装置のダンパ一部分の説明図
、第２図はエンジン・ヒートポンプ装置の系統図、第３
図乃至第５図は従来例に係り、第３図はエンジン・ヒー
トポンプ装置の蒸発器部分の説明図、第４図および第５
図はそれぞれ蒸発器への吸入空気温度に対するエンジン
負荷およびファンの運転数を示す図である。 １５・・・蒸発器　　　　　２５・・・建家天井２６・
・・集熱板　　　　　２７・・・蓄熱空間２８・・・外
気取入口　　　２９・・・排出口３０・・・ファン　　
　　　３１・・・循環通路３２・・・ダンパー　　　　
３３・・・ビニオン３４・・・ラック　　　　　３５・
・・駆動装置３６・・・ダイヤフラム　　３７・・・作
動室３８・・・従！Ｉｌ室 第２図 第３図 第４図 像光づふの吸、入空兄；星度 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 太陽熱利用による蓄熱空間を流通する空気を蒸発器に送
   風して熱交換するようにしたエンジン・ヒートポンプ装
   置において、前記蒸発器の下流側に一端を枢支してラッ
   クとピニオンとにより開閉自在なダンパーを設けるとと
   もに、該蒸発器の上流側と下流側とを連通する循環通路
   を設ける一方、ダイヤフラムを介して一側に作動室と他
   側に従動室とを形成した駆動装置を設け、この駆動装置
   の作動室を前記蒸発器の冷媒出口側に又従動室を外気に
   それぞれ連通し、かつ前記ダイヤフラムの動きを前記ラ
   ックに伝達するようにし、前記冷媒圧力によるダイヤフ
   ラムの作動により前記ダンパーを作動させ蒸発器を通過
   した空気の一部または全部を前記循環通路に流し、該蒸
   発器の上流側に循環させるようにしたことを特徴とする
   エンジン・ヒートポンプ装置。