JPS63187032A - エンジン駆動式空気調和装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、エンジンの排熱を利用して暖房サイクルの
能力を高めるようにしたエンジン駆動式空気調和装置に
関する。

（従来の技術） 空気調和装置には、ガスエンジンを動力源として圧縮機
を駆動するようにしたものがある。従来、こうした空気
調和装置には、第３図に示されるようにガスエンジン１
で駆動される圧縮機２に四方弁３．室外側熱交換器４．
逆止弁５と膨張弁６を並列に接続してなる減圧Ｈ！ｆ７
．逆止弁８と冷房用キャピラリチューブ９を並列に接続
してなる減圧装置１０．室内側熱交換器１１（いずれも
冷凍サイクル機器）を冷媒管１２で順次接続したヒート
ポンプ式冷凍すイクルｔｉＩ造が用いられ、圧縮Ｉａ２
の駆動および四方弁３の冷暖切換えにより、冷房サイク
ルを構成したり、暖房サイクルを構成したすするように
している。

ところで、ヒートポンプ式は暖房能力の点に難点をもつ
。

そこで、こうしたエンジン駆動式においては、ガスエン
ジン１から捨てられていた排熱を利用して暖房能力を高
めるようにしたＭ４造が提案されてきている。これには
、従来、第３図に示されるように室内側熱交換器１１と
減圧装置１０との間と、圧縮機２のシリンダ（図示しな
い）との間に分岐路１３を設け、この分岐路１３にガス
インジェクション用電磁弁１４（暖房運転時に冷媒を分
岐させるもの）および分岐路１３を流れる冷媒を加熱す
るための冷媒加熱器１５（熱交換器）を設けて、インジ
、エクション回路１６を構成する。そして、暖房サイク
ル時、ガスエンジン１の排熱で加熱された温水を冷媒加
熱器１５へ導いて、苗内側熱交換器１１からの冷媒を熱
交換で高温のガスにして、圧縮機２へ戻すことが行なわ
れている。

具体的には、第３図に示されるように温水回路１７には
ガスエンジン１の本体部分ならびに排気系にそれぞれ排
熱回収用熱交換器１８．１８を設ける他、空外側熱交換
器４と対向してラジェータ１９を配する（−基のファン
２０で送風できることによる）。そして、循環ポンプ２
２を介装した温水配管２１で、排熱回収用熱交換ｉ？３
１８．１８およびラジェータ１９を接続して温水閉回路
２３を構成する。さらに、ラジェータ１９の流入出側に
温水配管２４を使って上記冷媒加熱器１５を並列に接続
して温水供給回路２５を構成する他、ラジェータ９の流
入側および冷媒加熱器１５の流入側にそれぞれ電磁弁２
６ａ、２６ｂｅ設けた構造が用いられ、電磁弁２６ａ、
２６ｂの開閉により温水を冷媒加熱器１５へ導いていた
。

つまり、暖房サイクル時、設定温度に上昇するまでは温
水が排熱回収用熱交換器１８．１８、電磁弁２６ａ、冷
媒加熱器１５、循環ポンプ２２を循環し、設定温度を越
える温水温度になるに伴い電磁弁２６ｂが開き、温水に
ラジェータ１９側の水を混合させて温度をコントールす
るようにしている。なお、冷房サイクル時は電磁弁２６
ａを閉じてラジェータ１９に対し、温水が循環するよう
にしている。

ところが、こうした電磁弁２６ｂを開閉させて温水温度
をコントロールする構造は、負荷変動に伴う温水温度の
変化が激しく、該負荷変動の具合に追従していけない問
題をもっている。

（発明が解決しようとする問題点） このため、電磁弁２６ｂの開閉が繰り返し頻繁に行なわ
れ、温水温度の不安定さから、冷暖房サイクル〜が安定
しない難点があった。しかも、電磁弁２６ｂの開閉動が
激しいので、弁摩耗および故障が発生しやすく、耐久性
（寿命）の点でもよいものではない。

この発明はこのような問題点に着目してなされたもので
、その目的とするところは、あらゆる負荷変動に応じて
安定した循環水温を得ることができるエンジン駆動式空
気調和装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）このエンジン駆
動式空気調和装置は、温水供給回路２５の流出側とラジ
ェータ１９の流出側との接続点に、出口側の温水温度に
感応して当該温度を一定にするよう高温水入口、低温水
入口の弁開度を自動調整する三方混合弁３ｏを介装し、
負荷変動に応じて温水温度をコントロールするようにす
る。

（実施例） 以下、この発明を第１図および第２図に示す一実施例に
もとづいて説明する。但し、第１図において、先の「従
来の技術」の項で述べた部品と同じものには同一符号を
附してその説明を省略し、この項では異なる部位に述べ
ることにする。

すなわち、本実施例は温水供給回路２５の流出側とラジ
ェータ１９の流出側との接続点に三方混合弁３０を介装
した点、ラジェータ１９廻りの構造の点で異なっている
。

具体的には、三方混合弁３０は熱伸縮するワックスを使
用したものが用いられている。すなわち、第２図に示さ
れるように三方混合弁３ｏには、弁本体３２の下段側に
形成された直列に連なる湯入口３３（高温水入口）およ
び水入口３４（低温水入口）を、上下方向で互い違いと
なる渇水通路３５および水通路３６で連通させる。さら
に、弁本体３２の上段に上記入口３３．３４が並ぶ方向
とは直角な方向に開口する混合水出口３７を設け、また
弁本体３２の内部中央に通路部３８を形成して、混合水
出口３７と各渇水通路３５．水通路３６とを連通させる
。そして、通路部３８内にワックス（図示しない）が充
填された輪状のワックス充填部３９を上下方向に沿いに
据付けて、通路３５．３６間に設けた弁４０．４１を上
下に移動させる構造が用いられている。つまり、三方混
合弁３０は、ワックス充填部３９の外周を流れて外部に
流出する混合水の温度に応じて、渇水通路３５および水
通路３６の二つの弁開度が反比例的に自動調整される構
造となっている（周知）。

そして、濶入口３３を温水供給回路２５の流出側に、水
入口３４をラジェータ１９の流出側に、混合水出口３７
を循環ポンプ２２側にそれぞれ接続して、接続点に三方
混合弁全体が設けられ、出口側の温度に感応して、混合
水温を一定になるよう自動的に混合比を変化させている
。なお、肖初は湯通路３５と混合水出口３７とが連通す
るものである。但し、４２は弁本体３２の上部に設けら
れた温水温度を所望とする温度に調節するための調整ダ
イアルである。

一方、ラジェータ１９には、熱交換部の一部に独立した
熱交換部分１９ａをもつ構造が用いられている。そして
、本体部となる大なる面積の熱交換部１９ｂに第３図と
同様に温水閉回路２３の温水配管２１が接続されている
。また分割された熱交換部１９ｂの入口部には温水配管
２１から分岐された分岐管２１ａが接続されている他、
同じく出口側には温水供給回路２５の流出側（４人口３
３側）に接ながる温水配管４３（通路に相当）が接続さ
れていて、温水温度の安定上、常に（冷暖房運転共）、
ラジェータ１９から流出する一部の温水を循環させる構
造にしている。

つぎに、このように構成されたエンジン駆動式空気調和
装置の作用について説明する。

冷房を行なうときには、四方弁３を冷房側へ切換えると
ともに温水配管２４上の電磁弁２６ａ（流路切換弁）を
「閉」に切換えて、ガスエンジン１の動力を圧縮機２へ
伝達させる。

これにより、二点ｕｉ線で囲まれる冷媒回路４４では、
冷媒が圧縮機２．四方弁３．室外側熱交換器４．冷房用
キャピラリチューブ９．室内側熱交換器１１．四方弁６
および圧縮機１の吸込側へ順に流れて循環していき、冷
房サイクルとなっていく。

一方、渇水回路１７では、こうした運転に連動して循環
ポンプ２２が作動を始めている。そして、この循環ポン
プ２２の送液により、管内の温水が流れていき、熱回収
用熱交換器１８．１８を通過する段階でガスエンジン１
の排熱が回収されていく。そして、この温水が、分岐管
２１ａ、熱交換部１９ａ１温水配管４３．三方混合弁３
０の没入ロ３３．同じく混合水出口３７を順に流れ、循
環ポンプ２２の吸込側に戻っていく。こうした温水の循
環により（エンジン冷却により）、管内の温水の温度が
次第に上昇していく。そして、この温水の温度が設定値
を越える温度になると、三方混合弁３０のワックスが伸
縮変位を起こして弁４０゜４１を上昇させ、その温水中
に熱交換部１９ｂの低温の温水（放熱により冷却された
もの）を混合させる。

詳しくは、ワックスの変位により、濶入口３３および水
入口３４は、反比例的な開度制御がなされていく。これ
により、混合比が温度の変化に対応して変化していき、
温水温度が一定に維持されていく。つまり、三方混合弁
３０の自動温度調整機能により、温水が適温（設定値）
に保たれていく。

しかるに、ここで負荷変動が発生しても、それに三方混
合弁３０の自動温度調整機能が追従していくから、安定
した温度を維持していくことがわかる。

また暖房を行なうときには、四方弁３を暖房側へ切換え
、ガスインジェクション用ＷＩＩｉｔｉ弁１４を「開」
にする。そして、電磁弁２６ａ（流路切換弁）を「開」
に切換えて、ガスエンジン１の動力を圧ｌ１１機２へ伝
達させる。

これにより、冷媒回路４４では、冷媒が圧縮機２、四方
弁３．ｖ内側熱交換器１１．膨張弁６゜室外側熱交換器
４．四方弁６および圧縮１１の吸込側へ順に流れて循環
していき、暖房サイクルとなっていく。またそれと同時
に、全内側熱交換器１１からガスインジェクションｔｍ
弁１４に向は分流された冷媒が冷媒加熱器１５で加熱さ
れて（後述するエンジン排熱による）、圧縮ＩＩ２のシ
リンダ内へインジェクションされていき、エンジン排熱
を利用して能力が高められていく。

一方、温水回路１７では、先の冷房時と同様、管内を流
れる温水で、熱回収用熱交換器１８゜１８を通じてガス
エンジン１の排熱を回収している。そして、この回収し
た後の温水が、電磁弁２６ａ、冷媒加熱器１５．三方混
合弁３０の湯入ロ３３．同じく混合水出口３７を順に流
れ、循環ポンプ２２の吸込側へ戻っていく。またこのと
き分岐管２１ａに流れた一部の温水は、熱交換部１９ａ
、温水配管４３を流れ、温水配管２４を流れる温水と合
流した後、同様に三方混合弁３０の場入ロ３３．混合水
出口３７を順に流れて循環ポンプ２２へ戻っていく。こ
れにより、冷媒加熱器１５に、冷媒をガス化させるに必
要なガスエンジン１の排熱を供給することになる。

そして、こうした温水の循環により、管内の温水の温度
が上昇していき、設定値を越える湿度になると、先の冷
房時と同じく、三方混合弁３０のワックスが伸縮変位を
起こして弁４０．４１を上昇させて、その温水中に熱交
換部１９ｔ）の低温の温水を混合させることになる。こ
れにより、混合比が温度の変化に対応して変化していき
、温水温度が一定に維持されていく。つまり、温水が適
温、（設定値）に保たれていく。

ここで、負荷変動が発生しても、冷房時のときと同様、
三方混合弁３０の自動温度調整機能が負荷変動に追従し
ていくから、安定した湿度を維持していくことととなる
。

これ故、過渡期および負荷変動などが有っても安定した
循環水温を得ることができることとなる。

したがって、冷暖房サイクルに対する影響はほとんどな
くてすみ、冷暖房サイクルを安定させることができる。

しかも、三方混合弁３０を採用したことで、従来の電磁
弁を使用した方式に比べ、弁摩耗および故障が極めて少
なくてすむうえ（耐久性向上）、コスト的にも安価です
む。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、容易に負荷変動
に応じて温水温度をコントロールすることができるよう
になる。

この結果、あらゆる負荷変動に応じて安定した循環水温
を得ることができる。

しかも、冷暖房サイクルに対する影響はほとんどなくて
すむから、冷暖房サイクルを安定させることができる。

そのうえ、従来の電磁弁を使用した方式に比べ、弁摩耗
および故障が極めて少なくてすみ、コスト的にも安価で
すむ。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はエンジン駆動式空気調和装置を示す構成図、第２図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はその三方混合弁の構造を示す
側断面図膚ハ、正半断面図、平面図、第３図は従来のエ
ンジン排熱を利用したエンジン駆動式空気調和装置を示
す構成図である。 １・・・ガスエンジン（エンジン）、２．３．４゜６．
９．１１・・・圧縮機、四方弁、室外側熱交換器。 膨張弁、冷房用キャピラリチューブ、室内側熱交換器（
冷凍サイクル機器）、１５・・・冷媒加熱器、１８・・
・排熱回収用熱交換器、１９・・・ラジェータ、２３・
・・温水閉回路、２５・・・温水供給回路、２６ａ・・
・電磁弁（流路切換弁）、３０・・・三方混合弁、４３
・・・温水配管（通路）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排熱回収用熱交換器が設けられたエンジンと、このエン
   ジンで駆動される圧縮機に冷凍サイクル機器を順次接続
   してなるヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記回収用熱
   交換器にラジエータおよび循環ポンプを接続してなる温
   水閉回路と、排熱回収用熱交換器の流出側から分岐し前
   記冷凍サイクルに設けた冷媒加熱器を介して前記循環ポ
   ンプの流入側に至る温水供給回路と、この温水供給回路
   への温水の供給を制御する流路切換弁と、高温水流入口
   を前記温水供給回路の流出側におよび低温水流入口をラ
   ジエータの流出側に接続すると共に混合水出口を循環ポ
   ンプ側に接続させ混合水出口側の温水温度に感応して当
   該温度を一定にすべく二つの入口の弁開度を自動調整す
   る三方混合弁と、前記ラジエータから流出する一部の温
   水を前記温水供給回路の流出側へ導く通路とを具備した
   ことを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。