JPH06509636A - 燃料燃焼式ヒートポンプ装置 - 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】 発明の名称 燃料燃焼式ヒートポンプ装置 発明の背景 本発明は、燃料燃焼式原動機からの排−を利用する貯熱体を備えた燃料燃焼式ヒ ーにポンプ装置の改良に関する。

本明細書においては米国特許第４，９７６．４６４号を引用してその説明に代え るが、この米国特許には、ビルディング現場の占有空間のスペースコンディショ ニングおよび飲料水加熱負荷において燃料燃焼式原動機により排出される熱を利 用することによりヒートポンプ装置の効率を改良する装置が開示されている。

特に、この米国特許に開示の装置は、ヒートポンプ燃料燃焼式原動機の貯熱装置 として従来の家庭用温水タンクを使用する場合の利点を認識しており、この米国 特許には、夕〉りの熱を周期的に利用して、ヒートポンプの作動機関どうしの間 で加熱負荷を供給することによりヒートポンプにおける熱サイクルロスを避ける ことができると教示されている。

代表的な装置の場合には、ヒートポンプコンプレッサと燃料燃焼式原動機、通常 は、内燃機関（以下、置機関」と云う）は、ビルディジグのキャビネットの外側 に設置され、騒音を低くするとともに一１安全手段を簡素化している。従って、 コンプレッサと機関は、周囲の温度のｔ！！限に曝される。周囲の空気が冷たい 場合には、機関始動の確実性か損われ、寒冷時の始動の際および始動後の機関お よびコンプレッサに対する適正な潤滑か困難となる。更にまた、機関の寒冷時の 始動は、ニネルギ効尤を低下させるとともに、燃焼状態を阻害して有害な機関の 排出物を増加させることになる。電気ヒートポンプに関する潤滑の問題に対処す るため、これまでは、温度の極限を避けることができる屋内にヒートポンプコン プレッサまたはニアコンディショニングコンプレッサを配置することが試みろれ てきた。

発明の概要 本発明は、信頼性、耐久性および効率を高めることができる機関作動のヒートポ 〉プおよび貯熱装置を提供するものである。本発明に係る装置は、排出された機 関の熱を貯え、篤界始動時に、機関／′コンプレッサ装置に貯えた熱を戻すこと により温度を所定の最低レベルにするようになっている。機関／コンプレッサ装 置を始動時つ１ら所定の作動時間を介して一定の温度範囲で作動させることによ り、始動時の信頼性を高め、長い使用時間に貝って機械的摩耗を低減させ、しか も燃焼効率を高めて排出物の量を少なくすることができる。

好ましい実施例においては、燃料燃焼式機関から排出される熱を貯える貯熱タン クとして通常の家庭用温水タンクか使用される。機関／′コツプＩノ・ソサ装置 が所定の時間作動１．ていないときには、該装置は周囲・＼の熱の損失によりク ールオフとなるＩｃ０ｏｌ　ｏＮ、ｌ。本発明によねば、排熱を伝達する回路か 機関の作動ｍ１に使用され、機関／コンプレッサ装置を予熱する。機関／′コン プレッサ装置が液体冷却される場合には、ポンプを作動して冷却液を循環させ、 −を貯熱タンクから機関／′コンプレ・２す装置へ伝λる。、多くの場き、かか る伝熱は熱交換器を介１７で行われ、機関冷却液か飲料水と混合するのを防止し ている。本発明は、自燃式（ｔｅｌｌＩ：ｆ！Ｑｊ温水タンクヒータが使用され ない場合でも、ヒートポンプ装置に適用することかできる。このような場合には 、排熱は適宜の媒体に貯えられ、その後、エンノン／′コンプレッサ装置を予熱 するのに使用さイする。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明を採用［−たヒーｉ・ポンプ装置を示す概略図であり、第２図 は、本発明を実施したヒートポンプ装置の修正された形態を示す概略図であり、 第３図は、本発明に係るヒー）・ポ゛、・プ装置の更に別の実施例を示す概略図 である。

好ましい実施例の説明 第１図は、家、アバ−へオフィスなどのビルディング空間のような居住領域のス ペースヒーティングを行なうのに適した加熱装置１０を示す。装置１１０は、原 動機１２により駆動されるヒートポンプコンプレッサ１１と、貯熱タイプの温水 ヒータ１３とを備えている。装置１０は更に、加熱されている空気を循環するダ クト１８内に配設された熱交換器コイル１６および１７を有している。装置１０ により加熱即ちコンディショニングを受けている閉鎖空間は、破線１９により概 略水されている。本発明は、加熱動作に関するものであるが、当業者であれば、 本技術分野において公知の適宜のバルブおよび制御素子を設けてヒートポンプを 作動させ、コンディショニングを受けているスペース即ち空間１９を冷却するこ とを理解することができるものである。例えば、再発行特許第３１，２８１号に は、燃料燃焼式ヒートポンプ装置においてヒートポンプまたは冷却熱交換器を逆 転させる適宜のバルブ装置が記載されている。

原動機１２は、内燃機関またはスターリング（Ｓ＋ｉ＋ｌｉｎｇｌ、蒸気もしく はガスタービン駆動の装置のような他の熱機関である。図示のヒートポンプコン プレッサ１１は、逆ランキン（Ｒｘｎｋｉｎｅｌ　蒸気圧縮サイクルを形成する 冷媒蒸気コンプレッサであるのが好ましい。往復、ねじ、羽根または遠心のよう な種々のタイプのコンプレッサを使用することができるものである。更に、逆プ レイトン（Ｂ＋ａＨｏｎ）ヒートポンプサイクルを使用することもできる。一般 には、機関１２とコンプレッサ１１は、コンディショニングを受けている空間１ ９の屋外に配置される。通常は、機関の機械的動力出力能力は、ヒートポンプコ ンプレッサの定格所要出力に適合される。

加熱動作においては、冷媒流体は、ヒートポンプコンプレッサ１１が作動してい ると、空気ダクト１８に配置されている熱交換器１６と、屋外に配置され池のコ イル即ち熱交換器２１および相互接続ライン２２乃至２４とを介して循環する。

熱は屋外の熱交換器２１において冷媒流体により吸収され、この流体から屋内の 熱交換器１６の空気に熱交換される。ライン２３の冷媒液膨張バルブ２６により 、冷媒は屋外熱交換器に入り、低圧および低温で一部蒸発される。屋外コイル２ １は、動力ファン２７によりコイルを介して循環される屋外空気即ち周囲空気に 対して熱交換の関係にある。あるいは、屋外コイル２１は、地下水のような地下 媒体または太陽電池と熱交換関係にあるようにすることができる。冷媒がコイル ２Ｊ−を通過するときに冷媒か吸収する熱により、冷媒は２化される。コンプレ ッサは気化した冷媒の圧力を高め、従って、冷媒流体の凝縮温度を冷媒が熱交換 器１６に入る前に高める。冷媒は、熱交換器１６において凝縮して熱を放出する 。

比較的高温の熱の貯蔵は、商業的に入手することができる従来の貯蔵式温水ヒー タの形態をなす装置１３により行うのか好ましい。かかる用途に特に適している のは、米国規格協会（ＡｍｅｒｉＣａｎ　Ｎ１ｔｉｏｎ！ｌ　５ｎｎｄｕｄ＋　 Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ）の規格Ｚ−２１，１０に適合する装置である。

温水ヒータ１３は、例えば、約１１３乃至１９０リツトル（３０乃至５０ガロン ）の容量をもったタンク３１と、例えば、タンク３１の底部の中央に配設した３ ６．０００乃至１００，０００ｂｔｕ／時の範囲の容量をもったバーナ３２とを 備えている。バーナ３２は、供給ライン３５からの天然ガスと空気とを混合し、 この混合物の燃焼を支持する。バーナ３２からの燃焼生成物は、タンク３１の中 央を垂直方向に延びる煙突３３を介して、バーナに貯蔵されている温水に公知の 態様で導かれる。

通常のサーモスタット制御弁３４が、タンク３１の水の温度に応答し、水の温度 が所定の限界、例えば、約４９℃（１２０°Ｆ）よりも低くなったときにバーナ ３２を作動させるようになっている。ヒータのタンク３１の出口３６は、温かい 飲料水をライン３７を介して空間１９にある流しの水栓などに供給する。公共の ユーティリティラインのような冷たい飲料水源が水をタンク３１の入口３９にラ イン３８を介して供給し、水栓から水を使用することができるようにしている。

ポンプ４１が配設されていて、タンク３１に貯蔵されている温水を空気ダクト１ ８内の熱交換器１７を介して循環させるように作動を行なう。タンク３１の出口 ３６に接続された入口を有するポンプ４１は、第１の電気制御の２−ポジション バルブ４２、コイル１７に接続されたライン４３、熱交換器から第２の電気制御 の２−ポジションバルブ４５へ達するライン４４、ライン４８、第３の電気制御 の２−ポジションバルブ４９およびライン４６を介してタンクの入口３９へ温水 を循環させるようになっている。ポンプが非作動の際にポンプ４１とバルブ４２ との間で熱サイホン誘導流が生ずるのを防止するように、チェックバルブ４７が 配設されている。

液−液熱交換器５１が、機関１２から排出された熱をタンク３１に貯蔵されてい る水に伝達するように配設されている。熱交換器５１は、健康上の理由から、機 関の液体冷却剤とタンク３１の飲料水との混合が起こらないようにしている。

図示の実施例においては、機関の冷却剤は、熱交換器５１のシェル５４に対して ライン５２とライン５３とを介して循環される。コントローラ６２の制御を受け る電気作動ポンプ５６は、機関１２か冷却剤を循環させるように運転を行うとき に作動を行う。熱交換器５１のコイル５７が、バルブ４２および４９を介してタ ンク３１の出口３６と入口３９に接続されている。コイル５７は、機関１２の作 動中適宜の場合に、シェル５４の機関冷却剤から熱を受けるように配設されてい る。機関１２からの排熱は、排熱およびタンク３１と連係する熱交換器１７がダ クト１８のヒートポンプコイル１６の下流側に位置するように、ヒートポンプの 冷媒か到達する温度よりも高い温度で利用される。ブロア５８が、コンディショ ニングを受けている空間１９からダクト１８を介して矢印５９により示される方 向へ空気を循環し、この空気をコイル１６．１７で加熱する。機関１２とヒート ポンプコンプレッサ１１は、通常は、閉鎖空間１９の外に置かれ、通常は屋外の 閉鎖体に収容される。

サーモスタット６１が、空間１９の空気の温度を監視し、信号をコントローラ６ ２に提供する。空間１９の温度が所定のレベルよりも低いときは、コントローラ は加熱装置１０の作動効率を高めるように加熱装置１０を操作する。コントロー ラ６２は、熱の需要があることを示すサーモスタット６１からの信号に応答して 機関１２を始動させ、ヒートポンプコンプレッサ１１を駆動することにより、熱 を屋外のコイル２１から屋内のダクトコイル１６へ移す。高温の流体がコイル１ ６または１７にあって空間１９内の空気かかかるコイルにより加熱されるときに は、サーモスタットコントロールスイッチ（図示せず）またはコントローラ６２ からの信号によりブロア５８か作動される。サーモスタット６１が熱の需要が満 たされたことを示す信号をコントーラ６２に送ると、機関１２とヒートポンプコ ンプレッサ１１は隔離される。機関１２の作動の際に機関１２から排出される熱 は、温水コイル５７へ伝達され、更に、ポンプ４１の作動によるタンク３１に対 する水の循環により、水か貯蔵されるタンク３１へ移され、または空気を加熱す るのに使用されるダクトの熱交換器コイル１７へ導かれ、あるいはコントローラ ６２により決定されるコントロールバルブ４２．４５および４９の位置によりタ ンク３１およびダクトのコイル１７へ伝達される。

タンク３１の熱は、機関１２とヒートポンプコンプレッサ１１の作動期間と作動 期間との間の適宜の時間にスペース即ち空間１つを加熱するのに使用される。

簡単で有効な制御法において、コントローラ６２は、連続する熱要求の際に、熱 供給モードを、１）ヒートポンプコンプレッサ１１の作動と、２）ヒートポンプ の作動なしに行われるタンク３１の水からの熱交換との間で交互に変える。後者 のモードにおいては、コントローラ６２は、ポンプ４１を作動させて水をタンク ３１からコイル１７へ循環させるようになっており、更に、このモードにおいて は、バルブ４２．４５および４９は、タンク３１から循環される水がコイル５７ をバイパスする位置までコントローラ６２により動かされるのが好ましい。第１ のモードの動作、即ち、ヒートポンプの作動の際には、コントローラ６２により 定められるバルブ４２．４５および４９の位置によって機関１２から排出される 熱はタンク３１に貯蔵することができ、あるいはタンク３１における貯蔵と、ダ クトのコイルにおける熱交換とに同時に供することができる。後者の選択は、こ れらのバルブ４２．４５および４９が図示の位置にあるときに行われる。この後 者の選択は、空間へ給送される空気の温度が最大とされる場合のように熱要求が 大きい最も寒い天候において好ましいモードである。

床のスペースが約７４乃至２８０平方メートル（８００乃至３０００平方フイー ト）の典型的な居住空間の場合には、タンク３１は、約１５０乃至１９０リツト ル（４０乃至５０ガロン）の容量の水に、十分な熱エネルギを、例えば、約７１ 乃至４９℃（１６０乃至１２０°Ｆ）の温度幅（ｔｅｍｐｅ＋ｚｔｕ＋ｅ　＋ｖ ｉｎｇｌ　で貯蔵することにより、１５乃至２０分間中程度の熱負萄を満足させ ることができる。この温度幅は、一般には、約４９℃（１２０°Ｆ）を越える温 度で生ずるが、この温度では、バーナ３２が作動され、コイルへ給送される熱は 全て機関１２に起源する。熱エネルギがタンク３１から専ら供給されるモードで の動作により熱需要を満足させることにより、一時間または一日あたりの、ヒー トポンプコンプレッサを作動させなければならない回数を少なくすることができ る。従って、熱サイクルは、ヒートポンプコンプレッサの季節的性能係数の増加 を期待することができる。

温水ヒータ１３は、機関１２により排出される熱に対する好都合で、経済的な熱 貯蔵手段を提供することに加え、バーナ３２が作動するときのバックアップ熱源 として利用することができる。更に、温水ヒータのバーナ３２は、異常に高い熱 要求の際または屋外のコイルが公知の態様でのヒートポンプ回路の逆作動により 加熱される霜取りモードの際に、ヒートポンプの加熱容量を補うように利用する ことができる。また、温水ヒータのバーナ３２は、激しいサイクルロスにより、 ヒートポンプを作動させるのがあまり経済的ではない比較的低い熱要求があると きに利用することができる。スペース１９の熱要求が比較的低いとき、例えば、 設計負荷よりも２０％以上低いときには、コントローラ６２は機関１２とヒート ポンプ１１の作動を停止し、バーナ３２に所要の熱を供給させることができる。

更にまた、温水ヒータは、高温の飲料水を提供するという通常の作用も行う。

センサ７６により監視される最大温度設定点は、装置に対して予め定められ、通 常は少なくとも約７１℃（２００°Ｆ）で、約９３℃（２００°Ｆ）よりも高く ないものとする。手動調整式であるのが好ましい通常のサーモスタット混合また は調節バルブ７７がタンク３１の出口回路に配設され、給送される飲料水の温度 を、例えば、約４９℃（１２０°Ｆ）に制限している。タンク３１にもともと設 けられているサーモスタットバーナ制御バルブ３４は、調節バルブの温度よりも わずかに低い温度に設定され、機関１２からの排熱を優先的に利用することがで きるようにしている。調節バルブ７７と貯蔵タンク３１とを備える本実施例の装 置は、冷房モードで作動しているときに大きい有用性を発揮するが、これは、か かる動作の際に生ずる排熱を、高温の飲料水の比較的短い合計最大需要（ｎｏｎ −ｃｏｉｎｅｉｄｅｎｔ　ｄｃｍｘｎｄ）期間における使用のために一時的に貯 蔵しておくことができるからである。

広く知られている構成を有する熱交換器１０２は、熱機関１２の排出ライン１０ １からの排熱を回収し、ポンプ５６により交換器内のコイル１０４に通される機 関の冷却剤にこの排熱を伝達する。交換器コイル１０４からの機関冷却剤は、以 下に説明するように貯熱装置１０３を介して切換えバルブ８１ｂへ流れる。本実 施例においては、貯熱装置１０３を出るラインの冷却剤の温度は、制御ライン８ ２ｂにより測定されるときに所定の温度よりも高いと、バルブ８１ｂは冷却剤を 交換器５１へ供給し、熱交換器５１においては、冷却剤は、上記したように、飲 料水回路と熱伝達関係にある。

バルブ８１ｂが受けた冷却剤は、交換器５１へ向けられ次いで戻されるかどうか に拘らず、このバルブから別の切換えバルブ８１ａへ導かれ、次いで、機関へ送 られて機関と熱伝達を行なう。制−ライン８２ａにより感知される冷却剤の温度 か機関１２の安全かつ効率的な作動を行なわせるのための所定のレベルよりも高 いときには、バルブ８１ａは、冷却剤を、多くの場合屋外に配置される熱交換器 ８３へ向けることにより、空間１９を囲む周囲の雰囲気に熱を放出する。交換器 ８３は、例えば、ファン２７により形成される冷却空気流の通路に配置すること ができる。冷却剤は、交換器８３に通されて冷却された後、バルブ８１ａに戻り 、更には、機関１２に戻る。

貯熱装置１０３は、相変化水和塩のような相変化媒体を含むのが好ましい。本技 術分野において公知のこの相変化タイプの貯熱媒体は、比較的一定した温度で熱 の吸収または放出を行なうとともに、単位体積あたりの熱エネルギ貯蔵能力が比 較的高いという利点を有する。貯熱装置１０３が熱で飽和されると、この装置を 出る冷却剤の温度が上昇する。貯熱装置１ｌ１０３を出る冷却剤のかかる温度の 上昇は、この装置が熱を著しく貯蔵したことを意味する。温度の上昇はセンサラ イン８２ｂにより感知されるが、この温度の上昇により、バルブ８１ｂは冷却剤 を交換器５１へ送る切換え位置を取る。装置１０３は、機関１２が通常の作動の サイクルとサイクルとの間で作動していない最大予想時間と少くとも同じ長さの 時間、貯蔵された熱の大部分を保持するように充分に絶縁されている。

作動期間と作動期間との間は、機関コンプレッサ装置１２．１１はクールオフと なる。装置１２．１１が屋外にあり、しかも屋外の温度が比較的低い場合には、 装置は、理想的な作動温度よりも遥かに低い温度に達する。本発明によれば、機 関コンプレッサ装置は、始動前に予熱され、装置が比較的小さな温度範囲におい て作動することができるようになっている。例えば、機関が液体で冷却される場 合には、機関の冷却剤ジャケットの温度は通常の作動温度として約１６０°と１ ９０°との間に保持することができる。

機関１２の予熱は、機関が始動される前に、冷却剤ポンプ５６を作動させて、冷 却剤を機関の冷却剤ジャケット通路を介して循環させることにより行なわれる。

このモードにおいては、冷却剤は、実際に、貯熱装置１０３に含まれる塩即ち相 変化媒体の溶融温度に対応する略一定の温度で貯熱装置１０３から熱を引出す機 関の加熱媒体として作用する。機関１２の予熱およびその後の機関の作動は、コ ントローラ６２により行なわれる。コントローラ６２は、熱がコンディショニン グを受けている空間１９において必要とされていることを示す信号を受けると、 ポンプ５６を、該ポンプと公知の態様で一体化することができる電動機（図示せ ず）などにより作動させる。機関１２が充分に予熱されると、状態が従来のサー モスタントスイソチのような機関の適宜のセンサにより監視され、機関はコント ローラ６２により始動される。

コンプレッサ１１が少くとも機関の予熱サイクルの際に機関の冷却剤と有効な熱 連通状態にある構成は、本発明の重要な観点をなすものである。図示の実施例に おいては、コンプレッサと機関の冷却剤との熱連通は、機関が約３８℃（約１０ ０°Ｆ）の温度を越えるが約８２℃（１８０°Ｆ）を越えない温度に暖められる と、コンプレッサが約２１℃（７０°Ｆ）を越えるが約４９℃（１２０°Ｆ）を 越えない温度に暖められるように、伝熱取付はブロック１０５により制御される 。機関とコンプレッサ装置１２．１１の予熱により、数多くの重要な利点が得ら れる。多くの場合内燃機関である機関は、クランク操作が容易となり、液体燃料 を使用する場合には適度の温度で燃料混合物を揮発させ、しかも所定の温度範囲 において始動させるように機関を調整する機会が得られるので、一層容易に始動 を行なうことができ、従って、機関の始動における信頼性を高めることができる 。また、機関とコンプレッサの可動部材を精密寸法許容差で製造することができ る狭い温度帯で該可動部材の作動が行なわれ、しかもかかる許容差は過度の摩擦 および摩耗なしに保持することができるので、機関とコンプレッサの双方の耐久 性を著しく改善することができる。更にまた、燃焼を正確に制御するのか困難な 暖気サイクルを介して機関を作動させる必要がないので、機関の燃焼を改善する ことができる。更にまた、燃料の二不ルギは、機関およびコンプレッサを所望の 作動温度にするためにもっばら消費されるのではなく、むしろ、機関を作動温度 にするのに使用されるのは、機関１２から排出され、貯蔵される早期の排熱であ るので、装置の熱効率を高めることができる。

上記のように、切換えバルブ８１ｂは、貯熱装置１０３が熱で飽和されるまで、 鵡交換器５１へ冷却剤を供給することがないので、この貯熱装置は、機関が始動 されると直ちに、まづ第１に、素早く再装填される。排熱回収熱交換器１０２は 、装置１０３の塩即ち相変化物質が機関のジャケットの冷却剤の理想的なまたは 所望の作動温度よりも適度に高い温度で熱を貯蔵するように構成することができ るように、機関１２のジャケットにある冷却剤の温度よりも温度を高めることが できる。装置１０３の貯熱のこの幾分高い温度は望ましいものであるが、これは 、始動前の機関の予熱の際に、装置１ｉ１０３から機関の冷却剤への熱交換およ び機関の冷却剤から機関１２への熱交換が、容易かつ迅速に行なわれて、予熱サ イクルの時間を比較的短くすることかできるからである。

装置１０の貯部容量は、タンク３１へ延びるライン４６に、装置１０３の容易な 相変化貯熱装置１０６を組み込むことにより高めることができる。かかる装置は 、タンク３１に貯蔵される飲料水の熱容量と比べて単位容積あたりかなりの量の 熱を貯蔵することができる。この貯熱装置１０６は、タンク３１か作動される最 大温度よりもわずかに低い温度で熱を吸収しあるいは解放するように構成するこ とができる。この貯熱装置１０６は、上記したタンク３１の場合よりも遥かに大 きな貯熱容量を十分に発揮することができるほかに、熱交換器１７からの空気を 加熱するのに利用することができる制御レベルを改善する略一定の温度で飲料水 を供給することができるという利点も有する。

第２図は、機関駆動のヒートポンプを予熱する簡素化された装置１１０を示す。

第１図に関して上記した部材と構成および作用が対応する構成要素には、同じ参 照番号が付されている。第２図の実施例においては、通常の貯蔵タイプの温水タ ンク１３に沿って垂直方向に配設された液−液熱交換器１１１が設けられている 。

交換器１１１のシェル１１３内のコイル１１２は機関１２の冷却剤の伝熱素子で あり、シェル１１３はタンク１３の飲料水の熱交換素子である。図示の例におい ては、機関１２には、通常の機械的なシャフト駆動の水または冷却剤ポンプ１１ ６とともに、コントローラ６２により電気的に作動される予熱または予循環ポン プ５６が設けられている。機関冷却剤は、機械的ポンプ１１６および／または予 熱ポンプ５６によりライン１１８．１１９を介してコイル１１２に対して循環さ れる。ライン１１８は、機関の排出ライン１０１と連係する交換器１０２と熱交 換関係にある。

機関とコンプレッサ装置１２．１．１は、クールオフとなるのに十分な期間休止 し、かっ、これらを作動させる必要がある場合には、コントローラ６２は、この 状態を予期Ｉ７、予循環ボ〉ブを作動させて熱を垂直熱交喚器１１１から機関１ ２へ移すことにより、機関を適宜の作動温度に曖めることかできる。熱交換器を 垂直に配設し、しかもタンク１３に対して近接しかつ高く配置したことにより、 自然のり・ｊ流にすり飲料水かタンク】３から熱交換器１１〕へ、更に、逆に熱 交換器からタンクへ循環され、従って、機関１２が所定の期間運転を行なってい ない場合でも、熱交換器１］］８の液体は機関を適正に予熱するのに十分高い温 度とすることができる。機関の作動期間中は、冷却剤は、熱交換器１０２を通過 することにより、機関から交換器〕〕−１に供給される熱がタンク１３に移送さ れるように熱交換器１１１を介しての飲料水の熱ライホン作用を誘起するのに十 分な温度まで高められる。

第：３図は、スペース」ンディンヨニング用の別の装置１３０を示す。第１また は２図に関し丁説明した素子と関連する素子は、同じ参照番号で示されている。

この実施例においては、機関の冷却剤は、飲料水の加熱および／′またはスペー スヒーティングのために機関１２により排出された熱を貯蔵しおよび／または使 用するようにライン１３１．１３２を介して流れる。冷却剤は、機関１２によっ て機械的に駆動されるポンプ１１６によりおよび／またはコントローラ６２によ って制御される電気作動ポンプによりライン１３１．１３２を介して循環される 。

公知の構成のアキュムレータ即ち膨張タンク１３８は、熱膨張を行なわせるよう に冷却剤装置に接続されている。

機関冷却剤の熱交換器コイル１３６は、タンク３１に含まれる飲料水と無交換関 係にあるようにタンク３１内に配置されている。コイル１３６は、二重壁構成で あり、内側チューブを包囲する環状空間に緩衝流体を収容している。例えば、染 色した水とすることができる緩衝流体は、冷却剤と飲料水との混合を招く漏洩を 公知の健康および安全予防措置に従って容易に検出することができるように飲料 水から（内側チューブ内の）機関の冷却剤を隔離する作用を行なう。

以上のように、第３図の実施例は、第１および２図の実施例とは、飲料水ではな く機関の冷却剤が液体状態で空気熱交換器へ循環されてコンディショニングを受 けている空間１９の空気を加熱する構成が異なる。かかる構成とすることにより 、圧力を低（することにより熱交換器１７のコストを節約することができるとと もに、熱交換器の耐蝕性を高めることができる。

電気ポンプ５６と方向制御弁１３８．１３９は、空間１９のスペースコンディシ ョニング要求を満たすようにコントローラ６２の制御の下で作動される。同しく コントローラ６２により制御され、例えば、米国再発行特許第３１．２８１号に より公知の４方向切換えバルブ１４０により、熱交換器１７および２１は空間１ ９に対する暖房または冷房を行なうことができる。

適宜の位置にバルプゴ３８、］３９を配置し、機関１２の始動を予期してポンプ ５６を作動させることにより、コシ・トローラは、機関とコンプレッサ装置１２ ．１１をタンク３１からの熱で予熱することができる。予熱が行われると、機関 １２はコントローラ６２により始動される。機関の継続する作動により、冷却剤 をコイル１３６を介して循環させて、排熱をタンク３１に供給する。

本発明を特定の実施例に関して説明したが、上記説明は限定ではなく図示を目的 とするものであり、上記した特定の実施例の他の変更と修正は本発明の精神と範 囲において当業者にとって明らかである。従って、本発明は、上記した特定の実 施例に範囲および効果が限定されるものではなく、しかも本技術分野における進 歩が本発明により促進される程度と一致しない態様に限定されるものではない。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．ビルディングの占有空間のヒートポンプ装置において、燃料燃焼式熱機関お よび熱機関により駆動されるヒートポンプコンプレッサを備え、 機関の機械的馬力出力能力はコンプレッサの入力動力要求と略等しく、更に占有 空間の空気と熱連通する屋内冷却回路熱交換器と、ビルディングの屋外環境と熱 連通する屋外冷却回路熱交換器と、冷却熱交換器とコンプレッサとを接続してコ ンプレッサが機関により作動されたときにコンプレッサに熱交換器間で熱を圧送 させる冷却回路と、作動の際に機関により排出される熱を吸収し、かつ、機関が 通常の作動サイクルの間で非作動状態にある最大予測時間と少なくとも略同じ長 さの期間実質量の熱を貯蔵する能力を有するに貯熱媒体と、貯熱媒体に貯蔵され た前記実質量の熱を機関に移送して、機関がクールオフとなるのに十分な時間休 止した後に機関を作動温度と略等しい温度に予熱する手段とを備えることを特徴 とするヒートポンプ装置。
2. ２．機関の予熱の際にコンプレッサを所望の最低温度に予熱する手段を備えるこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のヒートポンプ装置。
3. ３．前記貯熱媒体は家庭用温水タンクであることを特徴とする請求の範囲第１項 に記載のヒートポンプ装置。
4. ４．液体の機関冷却剤が前記温水タンクと熱交換関係にあることを特徴とする請 求の範囲第３項に記載のヒートポンプ装置。
5. ５．機関からの排熱を吸収する冷却剤を備え、前記選択的に加熱する手段は前記 冷却剤を循環させて機関と熱交換させるポンプからなることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載のヒートポンプ装置。
6. ６．前記貯熱媒体は略一定の温度で熱の吸収と供給を行なう相変化物質であるこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のヒートポンプ装置。
7. ７．機関により排出された熱を占有空間の空気に給送する熱交換器を備えること を特徴とする請求の範囲第１項に記載のヒートポンプ装置。
8. ８．飲料水用の貯蔵タンク式温水ヒータと、タンクに極めて接近して配設された 熱交換器とを備え、熱交換器は熱サイホン流によりタンクに対して循環する飲料 水と熱交換を行なうように配設されていることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載のヒートポンプ装置。
9. ９．機関からの燃焼生成物の排出ラインと、排出ラインから熱を回収する熱交換 器と、排出ラインから回収された前記排熱を貯熱媒体に移送する手段とを備える ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のヒートポンプ装置。
10. １０．回収された熱移送手段は機関排熱交換器から循環される機関冷却剤を含む ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載のヒートポンプ装置。
11. １１．貯熱媒体は機関における機関冷却媒体の通常の作動温度よりも幾分高い熱 の吸収と供給とを行なう遷移温度を有する相変化物質からなることを特徴とする 請求の範囲第１０項に記載のヒートポンプ装置。
12. １２．直列通路の機関冷却剤を機関、排熱交換器、貯熱媒体および切換えバルブ を介して移送する回路と、貯熱手段の温度が所定の値を越えたときにのみ切換え バルブを操作して機関、前記排熱交換器および貯熱媒体とは別のゾーンに熱を給 送するように切換える制御手段とを備え、貯熱手段には機関が始動した後に最初 に熱が補給されることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のヒートポンプ装 置。