JPS60101443A - エンジン駆動熱ポンプ式給湯機の補助集熱装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、エンジン駆動熱ポンプ式給湯機におけるエン
ジン排熱を利用するようにした補助集熱装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

熱ポンプ式給湯機は冷媒を圧縮機により圧縮循環し、そ
の循環系に設けた熱交換器により給湯水を加熱するよう
にしたものである。

ところで、この熱ポンプ式給湯機の圧縮機を電動機に代
えて、エンジンにより駆動するようにしたものがある。

この装置では、熱ポンプによる本来の集熱のほかに、エ
ンジン排！ｊハが集熱補助のために有効に活用できるた
め、圧縮機の容量を小さくできるという利点がある反面
、エンジン排熱を集熱する熱交換器のために余分のスペ
ースが必要になり、特にコンパクト化が要求される家庭
用装置等には欠点となっていた。

〔発明の目的と構成〕

本発明の目的は、エンジン排熱をコンパクトな熱交換器
により効率的に集熱することができるエンジン駆動熱ポ
ンプ式給湯機の補助集熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、エンジンにより圧
縮機を駆動するようにしだ熱ポンプ式給湯機において、
前記エンジンの排気管に接続した消音器の外周を水ジャ
ケットで囲む一方、消音器の内部空間の排気管連結側に
膨張室を形成し、さらにこの膨張室に続く内部空間を多
数の仕切板により多層状の小間隙に仕切り、前記仕切板
の外周を内部空間の内壁に密着固定すると共に、前記多
層状の小間隙をジグザグ状に連通させたことを特徴とす
るものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例により説明する。

第１図のシステム図において、１５は貯湯槽であり、給
水管１７から新しい水を補給し、また出湯管１８から出
湯を行うようにしている。

この貯湯槽１５内の水は、温水回路■において温水ポン
プ１６により、メインの集熱装置となる温水熱交換器３
を通って集熱した後、さらに補助集熱装置となる熱交換
器１２および熱交換器１０を経て集熱を重ね、再び貯湯
槽１５に還流するようになっている。この温水回路■は
、第２図のように貯湯槽１５の温水を、エンジン１の冷
却ジ中ケット１ａに直接循環さ・ｌるようにして、第１
図における冷却水回路■を兼用させるようにしてもよい
。

■は４サイクルエンジンで、都市ガス、プロパンガス等
の家庭ガスを燃料として、空気過剰率１．１〜１．６程
度でリーン燃焼をさせるようにしたものである。２は」
二重エンジン１により駆動される圧縮機である。圧縮機
２はフレオン等の冷媒を圧縮し、その冷媒を」二重メイ
ン集熱装置たる温水熱交換器３、膨張弁４、さらにファ
ン６を付設した空気熱交換器５の順に循環させるように
した冷媒回路Ｉを形成している。

この冷媒回路Ｉにおいて、冷媒は圧縮機２により圧縮さ
れて高圧ガスとなり、上記温水熱交換器３において凝縮
液化して凝縮熱を放熱し、温水の加熱を行う。放熱によ
り液化した冷媒は、膨張弁４において膨張を行い、一部
がガス化した低圧低温の冷媒となり、次いで空気熱交換
器５においてファン６により強制送風される外気から熱
を吸収し、はんとんどがガス化した状態になる。このガ
ス化した冷媒は再び圧縮機２に戻り、再び上記サイクル
を繰り返す。

エンジン１では、吸気管７から燃料ガスが給気され、排
気管８から消音器９を経て排気ガスが大気中に排気され
る。この排気管８及び消音器９は、後述するような水ジ
ャケットで囲まれ、本発明の補助集熱装置たる熱交換器
１ｏを構成している。また、エンジンｌを冷却するため
の冷却ジャケット１ａには、冷却水ポンプ１１により冷
却水が循環され、その冷却水はエンジン■から熱を奪い
、その熱を冷却水回路■中の熱交換器１２から、上記温
水中に放熱するようになっている。この熱交換器１２ば
、別の補助集熱装置になっている。１３はジスターンタ
ンク、１４は起動モータである。

第３，４図に示すように、エンジン１はシリンダ部１ｂ
を横置きにした所謂措置エンジンであり、下部の四隅部
分をそれぞれ防振ゴム１９により、支持板２０上に支持
されている。エンジン１の上部には圧縮ｔａ２が支持固
定され、かつ平面？Ｍ軒おいて上記四隅に配置した４個
の防振ゴム１９に囲まれる領域内に納められている。

このように設置された圧縮ｔａ２は、エンジン１のクラ
ンク軸から歯イ」ゴムベルト２１を介して駆動される。

エンジン１の上部には、圧縮ｔ１２のほかに、さらに排
気管８に連結した消音器９、起動モータ１４、空気清浄
器２２等が支持されている。

これらの機器のさらに上方には、上述した冷却水回路■
の熱交換器１２及び温水回路ＩＵの温水熱交換器３が内
外二重に配置され、その内側に冷却水ポンプ１１が配置
されている。これらの機器は、下部が防音材の支持板２
ｏに囲まれると共に、周囲及び上部を防音壁２３．２４
により囲まれている。さらに、上部防音壁２３の外側上
方には空気熱交換器５、ファン６、ジスターンタンク１
３等が設けられている。

第５．６図に詳細を示すように、エンジンｌの上部に配
置した消音器９は円筒形をしており、全体を斜めに傾斜
させて取付けられている。この消音器９の周囲は、上述
した本発明の補助集熱装置を構成するため、水ジャケッ
トの熱交換器ＩＯにより囲まれている。熱交換器１０に
は、上述した貯湯槽１５の温水が下部の入口２６から導
入され、上部の出口２７から排出されるようになってい
る。

消音器９の内部空間は、排気管８の接続された側が膨張
室３１となり、この膨張室３１に続いて多数の仕切板２
５に仕切られた多層状の小間隙３２が形成されている。

仕切板２５は、その外周を内壁に密着するように固定さ
れ、かつ上部に絞り孔２５ａを有するものと、下部に絞
り孔２５ａを有するものとが交互に配列されている。ず
なわら、絞り孔２５ａは、小間隙３２を挾んで隣接する
仕切板２５同士で、その開口位置が異なり、一方が下側
にあるときは他方は上側に配置され、多層状に並ぶ小間
隙３２がジグザグ状の流路を形成するようになっている
。

また、仕切板２５の上下端にはそれぞれドレン通路２８
．２８が設けられ、さらに傾斜最下端の位置にドレン管
２９が内外に貫通ずるように設けである。このドレン管
２９から凝縮しｈドレンが外部へ排出されるようになっ
ている。

消音器９の傾斜上端側の下部とエンジン１の排気孔との
間を連結する排気管８は、ステンレス管等からなる二重
管構造であり、外周側の空間は水ジャケットの熱交換器
８ａになっている。

排気管８から消音器９に流入した排気ガスは、膨張室３
１で膨張した後、さらに多数の仕切板２５の絞り孔２５
ａと多層状の小間隙３２をジグザグ状に通過する間に、
膨張収縮を繰り返して消音され、傾斜下端側の排気口３
０からυ）気される。また、排気ガスがこのようにジグ
ザグ状に流れる間に、高温の熱が多数の仕切板２５の表
面に受熱され、この仕切板２５から外周を密着した内壁
に伝達され、さらに熱交換器１０内を流通する温水に伝
達される。多数の仕切板２５の積算表面積は極めて広い
ものになるため、ジグザグ状に流れる排気ガスの熱は極
めて効率的に集熱される。

このように、消音器９の膨張室３１とジグザグ状小間隙
３２が、熱交換器１０の一部を構成して一体化している
ため、従来の独立に熱交換器を設けていた場合に比べて
装置をコンパクトにし、しかも一層効率的な集熱を行う
ことができる。また、エンジン１の排熱が温水加熱のた
めに有効に活用されるため、圧縮機２並びにエンジンｌ
の容量を小型化することができる。

また、上記実施例のように消音器９をエンジン１の上部
に配置すれば、床面上の設置幅を小さくし、かつ排気管
８を短縮化することができる。この排気管８の短縮化は
、消音器９に至るまでの室内放熱量を少なくし、室温上
昇の抑制や、またゴム製の歯付ベルト２１の熱劣化を抑
制する。

また、一般に上記実施例のように、消音器９の外周を水
ジャケットの熱交換器１ｏで囲むことは、ＮＯｘ等を処
理するために消音器中に触媒を設置するようにしたエン
ジンでは、排気ガスの温度低下によって触媒によるＮＯ
ｘ処理機能が低下するため、排気ガスのＮＯｘ処理Ｊ二
からは不利となる。しかし、上記実施例のようにエンジ
ンＩがリーン燃焼させるようにしたものの場合には、Ｎ
Ｏｘ等の有害成分を発止することが少ないため、触媒の
設置が不要となり、上記補助集熱装置を設りる効果を一
層顕著なものにすることができる。特に、エンジン温度
の低い始動初期において顕著である。

上記実施例は家庭ガスを燃料とする場合であるが、ガソ
リンエンジンの場合でも、空気過剰率を大きくした希Ｎ
混合気にょろり−ン燃焼のエンジンであれば、同様の効
果が得られる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明は、エンジンにより圧縮機を駆動
するようにした熱ポンプ式給湯機において、前記エンジ
ンの排気管に接続した消音器の外周を水ジャケソ１−で
囲む一方、消音器の内部空間の排気管連結側に膨張室を
形成し、さらにこの膨張室に続く内部空間を多数の仕切
坂により多層状の小間隙に仕切り、前記仕切板の外周を
内部空間の内壁に密着固定すると共に、前記多層状の小
間隙をジグザグ状に連通させたので、前記膨張室と小間
隙による消音器の機構が水ジャケットと一体化して熱交
換器の一部を構成する。そのため、独立に熱交換器を設
ける場合に比べて、装置をコンパクトにすることができ
、しかも、上記多数の仕切板が大きな集熱面積を形成し
て排気熱を水ジャケソ１−へ伝熱するため、すＪ率的な
排気熱の集熱を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の補助集熱装置を設りたエンジン駆動熱
ポンプ式給湯機のシステム図、第２図は他の実施例によ
るシステム図、第３図は上記エンジン駆動熱ポンプ式給
＠機を一部破断して示す正面図、第４図は同じく一部破
断して示す側面図、第５図は同装置において、本発明に
よる補助集熱装置を設けた消音器部分を特に断面にして
示す要部拡大正面図、第６図は第５図のｖｒｖｒ矢視図
である。 １・・・エンジン、２・・・圧縮機、３・・・温水熱交
換器、　８・・・排気管、　９・・・消音器、　ｌＯ〜
・・・熱交換器（水ジャケソ日、１５・・・貯湯槽、２
５・・・仕切板、　２５ａ・・・絞り孔、　３１・・・
膨張室、　３２・・・小間隙。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦 第５図 ２７ 第６図 ８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンにより圧縮機を駆動するようにした熱ポンプ式
   給湯機において、前記エンジンの排気管に接続した消音
   器の外周を水ジャケットで囲む一方、消音器の内部空間
   の排気管連結側に膨張室を形成し、さらにこの膨張室に
   続く内部空間を多数の仕切板により多層状の小間隙に仕
   切り、前記仕切板の外周を内部空間の内壁に密着固定す
   ると共に、前記多層状の小間隙をジグザグ状に連通させ
   たことを特徴とするエンジン駆動熱ポンプ式給ｓ機の補
   助集熱装置。