JPS6310350B2 - - Google Patents

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JPS6310350B2
JPS6310350B2 JP56016031A JP1603181A JPS6310350B2 JP S6310350 B2 JPS6310350 B2 JP S6310350B2 JP 56016031 A JP56016031 A JP 56016031A JP 1603181 A JP1603181 A JP 1603181A JP S6310350 B2 JPS6310350 B2 JP S6310350B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
tank
heat exchanger
hot water
water supply
Prior art date
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Application number
JP56016031A
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English (en)
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JPS57129369A (en
Inventor
Tamotsu Nomaguchi
Masahiro Sakai
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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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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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内燃機関等の熱機関によつて駆動
されるヒートポンプ装置に関するものである。
フレオン等の冷媒を使用する蒸気圧縮形式のヒ
ートポンプ装置をエンジンによつて駆動する方式
のものは、従来から散見されるところである。ヒ
ートポンプ作用のみならずエンジン冷却あるいは
排気との熱交換によつて得られる温水も暖房ある
いは給湯用として有効であるので、理論的には総
合的な熱利用効率はかなり高いという特長があ
る。
ところが、かゝる装置が発生する空調(暖房、
冷房)能力と温水製造能力がバランスよく需要者
側の要求とマツチするとはかぎらないため、とも
すると熱の総合利用効率を大巾に犠牲にした形で
運転しなければならない場合が生じる。夏期にお
ける運転を例にとれば、冷房負荷が給湯負荷より
大なる場合(ケースとする)、同程度の場合
(ケース)、逆に小なる場合(ケース)が生じ
る可能性があるが、このうちどれか一つに焦点を
合せた構成とすると他の二つの場合には、当然の
ことながら効率の低下はまぬがれない。一般家庭
やオフイス等においては、単純にどのケースが重
要か割りきれるものではなく、気温、時間、天候
によつて前記各ケースのいづれかを選択できるよ
うにする必要がある。
また、冬期についていえば、ヒートポンプ装置
によつて得られる熱量とエンジンの冷却又は排気
との熱交換によつて得られる熱量とが、その得ら
れる量に応じてバランスよく負荷側に放出される
のでなければ、ヒートポンプの成績係数の低下あ
るいはエンジン冷却水・温度の上り過ぎといつた
事態を起こしかねない。この場合、運転の始動、
停止がひんぱんにおこなわれることになり装置寿
命、負荷の温度制御などの点で問題であつた。こ
のような問題点の総合的な解決をはかつたものは
これまでになく、このことがエンジン駆動ヒート
ポンプの普及を妨げていた。
この発明は、上述したごとき問題点の解決を目
的としてなされたもので、エンジンの冷却、排気
およびヒートポンプ回路の凝縮器によつて加熱さ
れ得る第1のタンクと、ヒートポンプ回路によつ
て温水あるいは冷水が得られる第2のタンクとを
設けることによつて暖房・冷房・給湯という需要
者の要求に応じて効率よく運転できる装置を提案
するものである。
この発明の実施例を図を用いて説明する。第1
図はこの発明の一実施例の構成を説明するブロツ
ク図で、図において、1はエンジン、11はエン
ジン1の冷却水ジヤケツト、12は排気管、13
は排気による水加熱器、14は循環ポンプ、15
は水の系路を示すもので、第1のタンク23の下
部より出て、その上部へ矢印の如く循環路が形成
される。16は第1のタンク23の水が高温にな
りすぎたにもかゝわらずまだ冷房運転を続けるべ
きときに、外気へ放熱するための熱交換器で、1
7はその送気フアンである。2はエンジン1によ
つて駆動される圧縮機、21はヒートポンプ回
路、22はその四方弁、23は水などの熱媒体の
入つた第1のタンク、24は第2のタンク、25
は送気フアンである。
V,EX,Hはそれぞれ電磁弁、膨張手段、熱
交換器である。H1は、ヒートポンプ回路の冷媒
(以下冷媒という)と第1のタンク23の水との
熱交換を行う第1の熱交換器、H2は冷媒と第2
のタンク24の水との熱交換を行う熱交換器、
H3は冷媒と外気との熱交換を行う第3の熱交換
器である。V1は、第1の熱交換器H1と平行に設
けられた第1の電磁弁、V2は第1の膨張手段EX
1と並列に設けられた第2の電磁弁、V3は第2
の膨張手段EX2と並列に設けられた第3の電磁
弁である。3は空調すべき室内と本装置とを結ぶ
空調用の水回路で、矢印の方向に流れが形成され
ている。31は循環ポンプ、32は3方弁で第2
のタンク24から出た水が暖房時下方へ、冷房時
上方へ流れができるように切換えられる。33は
水回路3と同様な他の空調用の水回路である。第
2図は、給湯回路の説明図で、図中、4は給湯配
管、41は3方弁で、冷房時は水道よりの水が第
2の水タンク24と熱交換せずに直接第1の水タ
ンク23との熱交換ができ、それ以外のときは第
2の水タンク24と熱交換してから第1の水タン
ク23と熱交換するように切換えられる。H4
水道の水と第1のタンク23の温水との第4の熱
交換器、H5は水道の水と第2のタンク24の温
水との第5の熱交換器である。
さて、この発明の動作を説明しよう。動作の形
態は、負荷によつて大きく分けて次の二つにな
る。
一つは、冷房と給湯をおこなう場合で、この場
合、先きにのべたように、ケース、、の場
合があり得る。ケースのとき、すなわち、冷房
負荷が給湯負荷より大の場合には、ヒートポンプ
回路によつて第2のタンク24をどんどん冷やす
必要がある。第1の電磁弁V1、第3の電磁弁V3
を開、第2の電磁弁V2を閉とすると、第2の熱
交換器H2は蒸発器、第3の熱交換器H3は凝縮器
として作動する。室内から汲みとられた熱量は給
湯需要が小なるが故に第1の水タンク23に入れ
ることなく第3の熱交換器H3より外気へ放出さ
れる。
給湯をおこなう場合は、給湯配管4の3方弁4
1の働きにより水道の水は直接第1のタンク23
において熱交換し、お湯となつて供給される。ケ
ースでは給湯の需要、冷房の需要いづれも同程
度あるので、室内から汲みとつた熱量を外気にす
てずに第1の水タンク23に入れる方が経済的で
ある。このために、第1の電磁弁V1、第2の電
磁弁V2が閉とされ、第3の電磁弁V3が開とされ
て第2の熱交換器H2が蒸発器、第1の熱交換器
H1が凝縮器となるのである。給湯はケースに
おける説明と同様。第3の熱交換器H3は単なる
回路の一部となり、送気フアン25は休止してよ
い。ケースは冷房の要求はわずかであるが、給
湯の需要が大なるときである。このような場合、
第2のタンク24に所要の冷水をつくつたあとは
第3の熱交換器H3より外気の熱を吸収して第1
のタンク23の加熱に使うのが最も経済的であ
る。そのために、第1の電磁弁V1、第3の電磁
弁V3が閉とされ、第2の電磁弁V2が開となつて、
第1の熱交換器H1は凝縮器、第3の熱交換器H3
は蒸発器となる。給湯は上と同じ。以上説明した
ケース、、の使いわけは、予じめ設定して
おいた第1のタンク23と第2の水タンク24の
温度によつて使いわければよいことはあきらかで
ある。本実施例では第1のタンク23の設定温度
をH、第2のタンク24の温度をt2としたとき、
t1≧H、t2>Lであればケース、それ以外はケ
ースで運転されるように運転制御回路を構成し
た。Hとして60℃〜80℃、Lとして5〜10℃とし
たが、どの場合もスムーズな運転が可能であつ
た。
もう一つの重要な形態は、冬期および中間期に
おける暖房、給湯運転である。暖房、給湯ともに
外気より高温を得ればよいのであるから第1、2
のタンク23,24ともに温水を得るようにすれ
ばよいわけである。第1の電磁弁V1、第3の電
磁弁V3を開とし、第2の電磁弁V2を閉とすると、
第2の熱交換器H2は凝縮器となり、第3の熱交
換器H3が蒸発器となる。
よつて、外気より吸収された熱は第2のタンク
24に入り、エンジンの冷却等による熱は第1の
タンク25にたくわえられる。暖房は、水回路3
(3方弁32によつて循環ポンプ31→第2の水
タンク24→第1の水タンク23→室内という流
れが形成される)によつておこなわれ、給湯は給
湯配管4(3方弁41によつて第4の熱交換器
H4→第5の熱交換器H5→と流れる)によつてお
こなわれる。なお、四方弁22は冷房・給湯運転
においては図中の点線、暖房・給湯運転のときは
実線の如く作動する。
第1の水タンク23の構成においては、エンジ
ン冷却等即ち水の系路15で得られる比較的高温
の水とヒートポンプによつて得られる比較的低温
の水とが混合し第1の熱交換器H1における熱交
換能力を低下させないようにすることが重要であ
る。一般にヒートポンプによつて得られる熱とエ
ンジンの冷却等によつて得られる熱の温度レベル
のちがいを考慮せず一つの水タンク等において蓄
熱する方式がとられているが、これはヒートポン
プの凝縮温度を上げることにつながるため成績係
数を落し経済効果を下げる。これを防ぐためには
エンジン冷却等の循環水はタンクの下部から出て
上部へ循環するようにし、さらにこのタンク内に
おかれるヒートポンプ装置の第1の熱交換器H1
はタンクの下部に設け、さらに給湯用の第4の熱
交換器H4、暖房用温水の出口はタンクの上部に
設けることが必要である。これらの工夫をするこ
とによつて一つのタンクの中に高温部と低温部が
自然に発生し、これが先にのべた温度レベルの違
う二つの熱量を効率よく吸収することを可能にす
る。この考え方は第2のタンクにも重要で、第2
の熱交換器H2は下部に設けられ、暖房用あるい
は冷房用の水の出口や第5の熱交換器H5は上部
に設けられている。
また、冬期あるいは中間期の暖房、給湯におい
ては、空調用循環水あるいは水道の水がまず第2
のタンク、ついで第1のタンクと直列的に流れる
ようにしたこともこの実施例の特長である。先述
したごとく二つのタンクの温度レベルがちがうの
でこのようにしても十分の熱交換量が確保される
とともに、両タンクからバランスよく熱量を受け
とるという効果が発揮される。両タンクから独立
した形で暖房等の熱量がとられると両タンクへの
熱の出入りのバランスが必ずしもとれるとはかぎ
らず、本装置の運転の制御を複雑にする。
以上説明した如く、この発明によるエンジン駆
動ヒートポンプ装置においては、あらゆる負荷形
態に合せて最も合理的な運転がなされるように工
夫されているので年間を通した使用においてきわ
めて大なる経済効果と無理のない運転制御が実現
できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ
冷暖房給湯回路のブロツク線図、第2図は本発明
の給湯回路における部分ブロツク線図である。図
中、同一符号は同一または相当部分を示す。図に
おいて、 1……エンジン、11……冷却水ジヤケツト、
12……排気管、13……水加熱器、14……循
環ポンプ、15……水の系路、16……熱交換
器、17……送気フアン、2……圧縮機、21…
…ヒートポンプ回路、22……四方弁、23……
第1のタンク、24……第2のタンク、25……
送気フアン、3,33……空調水回路、31……
循環ポンプ、32……三方弁、4……給湯配管、
41……三方弁、H1〜H5……熱交換器、EX1
EX2……膨張手段、V1〜V3……電磁弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熱機関によつて駆動される圧縮機、この圧縮
    機に接続され圧縮された冷媒が循環するヒートポ
    ンプ回路、このヒートポンプ回路に設けられ冷媒
    の循環方向を切換える四方弁、上記ヒートポンプ
    回路に設けられ外気と冷媒との熱交換を行う第3
    の熱交換器H3、水等の熱媒体を収容する第1の
    タンク、上記ヒートポンプ回路に設けられ、上記
    第1のタンク内の熱媒体と冷媒との熱交換を行う
    第1の熱交換器H1、水等の熱媒体を収容する第
    2のタンク、上記ヒートポンプ回路に設けられ上
    記第2のタンク内の熱媒体と冷媒との熱交換を行
    う第2の熱交換器H2、上記熱機関と上記第1の
    タンクとを結び上記第1のタンク内の熱媒体を循
    環させ上記熱機関にて発生した熱を上記第1のタ
    ンク内に回収する熱媒体循環系路、および上記第
    1、第2のタンクと空調あるいは給湯すべき場所
    とを結び上記第1、第2のタンク内の熱媒体を給
    送する熱媒体回路を備えたものにおいて、上記第
    1、第2、第3の熱交換器H1,H2,H3を第1、
    第3、第2の熱交換器H1,H3,H2の順に直列に
    配列し、上記第1の熱交換器H1と並列に第1の
    電磁弁を有する配管を設け、上記第1の熱交換器
    H1と第3の熱交換器H3との間に冷媒を断熱膨張
    させる第2の膨張手段と第3の電磁弁との並列
    体、上記第3の熱交換器H3と上記第2の熱交換
    器H2との間に冷媒を断熱膨張させる第1の膨張
    手段と第2の電磁弁との並列体を設け、負荷の形
    態に合せて各熱交換器のヒートポンプにおける凝
    縮器、蒸発器、単なる管路としての役割を任意に
    選択できるようにしたことを特徴とするヒートポ
    ンプ冷暖房給湯装置。 2 暖房・給湯運転時は、第1、第3の電磁弁
    V1,V3を開、第2の電磁弁V2を閉として、第1
    のタンク、第2のタンクともに高温を得、空調用
    熱媒体は第2タンク→第1タンク→室内と循環す
    るようにするとともに、給湯用水は第2タンク→
    第1タンクの順で熱交換をおこなつて加熱される
    ようにし、冷房・給湯運転においては、冷房負荷
    が給湯負荷より大なる場合は、第1、第3の電磁
    弁V1,V3を開、第2の電磁弁V2を閉とし両負荷
    がほぼバランスしているときは、第1、第2の電
    磁弁V1,V2を閉、第3の電磁弁V3を開とし、給
    湯負荷が冷房負荷より大なるときは、第1、第3
    の電磁弁V1,V3を閉とし、第2の電磁弁V2を開
    として第1のタンク、第2のタンクに効率よく高
    温、低温の熱量が供給されるようにし、第1のタ
    ンクを給湯用熱量の、第2のタンクを冷房用熱量
    の供給体となすようにしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のヒートポンプ冷暖房給湯
    装置。 3 第1のタンクの上部に第1のタンク内の熱媒
    体と給湯水とを熱交換する第4の熱交換器H4
    下部に第1の熱交換器H1を設け、第2のタンク
    の上部に第2のタンク内の熱媒体と給湯水とを熱
    交換する第5の熱交換器H5、下部に第2の熱交
    換器H2を設け、さらに、暖房用配管の各タンク
    からの出口をタンクの上部に設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項または第2項記載のヒ
    ートポンプ冷暖房給湯装置。
JP56016031A 1981-02-02 1981-02-02 Heat pump air conditioning hot water feeder Granted JPS57129369A (en)

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JPS57129369A JPS57129369A (en) 1982-08-11
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JP2691423B2 (ja) * 1988-09-19 1997-12-17 ヤマハ発動機株式会社 エンジン駆動熱ポンプ式空調装置

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