專利名稱：引擎驅動式熱泵裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由燃氣引擎驅動壓縮機壓縮制冷劑的引擎驅動式熱泵裝置，特別是有關一種在引擎冷卻回路中設有排氣熱交換器的引擎驅動式熱泵裝置。
作為這種技術，眾所周知有例如圖4所示的引擎驅動式熱泵裝置的冷卻回路。圖中，1是壓縮機，該壓縮機設在熱泵制冷劑回路(圖中未畫出)中，用于壓縮制冷劑；2是以燃氣等作為燃料而驅動壓縮機1的引擎；3是散熱器，該散熱器與熱泵制冷劑回路中未畫出的室外熱交換器并設，用于進行冷卻水(冷卻流體)和外界氣體的熱交換；4是排氣熱交換器，用于進行引擎2驅動時排出的廢氣和冷卻水的熱交換。其中引擎2、散熱器3及排氣熱交換器4由冷卻水管5串成封閉系統(tǒng)。
在排氣熱交換器4的入口側接泵P1；引擎2的出口側及進口側與旁通管7相連，旁通管7上設泵P2。利用泵P1和泵P2使冷卻水在冷卻回路內回流。
在引擎2與散機器3之間的冷卻水管5a上，設置三通的裝有乙醚的熱球閥(例如蠟球閥)V1作為溫度自動切換閥，該熱球閥V1的另一接口通過旁通管6與排氣熱交換器4和引擎2之間的冷卻水管5d連接。
當從引擎2流入的冷卻水溫度在規(guī)定溫度，例如60℃以下時，熱球閥V1將引擎2至散熱器3之間的流路完全切斷，而完全打開旁通管6至散熱器3之間的流路。當從引擎2流入的冷卻水溫度比60℃高出一定值，例如70℃以上時，熱球閥V1則將引擎2至散熱器3之間的流路完全打開，而切斷旁通管6至散熱器3之間的流路。當從引擎2流入的冷卻水溫度在60～70℃之間時，熱球閥V1按溫度高出的程度按比例打開引擎2至散熱器3的流路，而按比例關閉旁通管6至散熱器3的流路。
因此，在上述構造的引擎驅動式熱泵裝置中，當冷卻該引擎2流出的冷卻水溫度低時，冷卻水則不在散熱器3處對外界氣體散熱，而經旁通管7流回再對引擎2進行冷卻，當溫度高時，則由在散熱器3處散熱后的冷卻水對引擎2進行有效的冷卻。
另外，從排氣管2A排出的達600℃的引擎2的廢氣，在排氣熱交換器中被冷卻水(通常在散熱器3處對外界氣體散熱后的冷卻水)有效地冷卻。
但是，在上述傳統(tǒng)的引擎驅動式熱泵裝置中，當外界氣體溫度很低而通過排氣熱交換器的冷卻水不經過引擎內部卻在散熱器處散熱后流至排氣熱交換器時，會使排氣的溫度過低，排氣中所含的水蒸汽會在排氣管的出口處凍結，所以，在寒冷的地區(qū)，有必要解決這樣的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種引擎驅動式熱泵裝置，該裝置冷卻回路包括用以下部分串連構成用于冷卻流體與外界氣體進行熱交換的散熱器；用于冷卻流體與引擎排出的排氣進行熱交換的排氣熱交換器；用于驅動制冷回路中壓縮機的引擎。該裝置具有使冷卻流體在其中循環(huán)流動的冷卻回路。該裝置設有旁通管和旁通管流量調節(jié)裝置。該旁通管連接散熱器的入口側和出口側，使冷卻流體能繞過散熱器。而旁通管流量調節(jié)裝置可根據(jù)冷卻水溫度調節(jié)流過上述旁通管的冷卻流體的流量。
上述旁通管流量調節(jié)裝置可根據(jù)冷卻流體溫度的較低程度，增加流過旁通管的上述冷卻流體的流量。
另外，當冷卻流體的溫度在第1溫度以下時，上述旁通管流量調節(jié)裝置進行調節(jié)使全部冷卻水經旁通管流過；當處于比第1溫度高的第2溫度以上時，使全部冷卻水經散熱器流過；當處于第1溫度和第2溫度之間時，使冷卻水從旁通管及散熱器流過。
上述旁通管流量調節(jié)裝置可采用根據(jù)冷卻流體溫度而改變開啟度的溫度自動切換閥。


圖1是第1實施例的說明圖。
圖2是第2實施例的說明圖。
圖3是第3實施例的說明圖。
圖4是傳統(tǒng)技術的說明圖。
下面，參照圖1～圖3對本發(fā)明的引擎驅動式熱泵裝置的實施例進行說明。并且，這些圖中與圖4中相同功能的部分使用同樣的符號。
參照圖1對第1實施例進行說明。在圖1中所示的引擎驅動式熱泵裝置的冷卻回路中，在散熱器3入口側的冷卻水管5a上，再設一個三通的熱球閥(サ-モバルブ)V2(例如蠟球閥)作為溫度自動切換閥，該熱球閥V2的另一接口通過旁通管8與散熱器3出口側的冷卻水管5b連接。
該熱球閥V2的工作機能如下當來自熱球閥V1側的冷卻水的溫度在規(guī)定溫度，例如60℃以下時，所有冷卻水都流向旁通管8側；當溫度高于70℃時，所有冷卻水都流向散熱器3側；當溫度在60℃～70℃之間時，則根據(jù)溫度的超過程度增加流過散熱器3的流量比例，或減少流過散熱器3的流量比例。
另外，引擎2至熱球閥V2之間的冷卻水管5a最好向上傾斜，以利于經過引擎2內而升溫后的冷卻水利用對流效應向熱球閥V1·V2的方向流動。當冷卻水管5a為水平配置時，為了利于傳熱，冷卻水管5a和旁通管7的分支點最好設置于靠近熱球閥V1·V2。當然，冷卻水管5a向上傾斜的情況也應如此。
在上述構造的引擎驅動式熱泵裝置中，由于當通過熱球閥V2的冷卻水溫度高時，冷卻水流過散熱器3放熱而使溫度下降的冷卻水流入排氣熱交換器4，當溫度低時，冷卻水則繞過散熱器3而使溫度不降低的冷卻水流入排氣熱交換器4，因此，通過排氣管2A排出的引擎2的排氣在排氣熱交換器4中不會被過度冷卻，所以，即使在寒冷地區(qū)等環(huán)境，排氣中所會的水蒸汽也不會在排氣管2A的出口處凍結。
并且，當冷卻引擎2后的冷卻水溫度低時，也因為由泵P1循環(huán)的冷卻水經排氣熱交換器4循環(huán)繼續(xù)冷卻，所以即使在溫度達600℃的排氣流入而加熱至高溫的排氣入口側，也不會有冷卻水沸騰的不良情況。
參照圖2對第2實施例進行說明。圖2中所示引擎驅動式熱泵裝置的冷卻回路由泵1、排氣熱交換器4、引擎2、熱球閥V2及散熱器3串連構成，散熱器3的出口和熱球閥V2用旁通管8連接。
在這種結構的冷卻回路中，同樣，當通過熱球閥V2的冷卻水溫度高時，冷卻水流過散熱器3放熱，溫度下降后的冷卻水流入排氣熱交換器4；當溫度低時，則繞過散熱器3流過旁通管8，溫度沒有降低的冷卻水流入排氣熱交換器4。因此，通過排氣管2A排出的引擎2的排氣在排氣熱交換器4中不會被過度冷卻。
所以，即使在寒冷地區(qū)，排氣中所含的水蒸汽在排氣管2A出口處也不會凍結，而由泵P1循環(huán)的冷卻水經排氣熱交換器4繼續(xù)循環(huán)冷卻，所以在高溫的排氣入口側，冷卻水也不會出現(xiàn)沸騰的不良情況。
參照圖3對第3實施例進行說明。該冷卻回路的構造是在圖2所示第2實施例的冷卻回路中增設了制冷劑用換熱管10和電動三通切換閥V3。其中，制冷劑用換熱管10上設有供冷卻水與制冷劑進行熱交換的制冷劑熱交換器9。該冷卻回路利用電動三通切換閥V3的切換，使經過散熱器3放熱后的冷卻水流過制冷劑熱交換器9，或者繞過制冷劑熱交換器9直接流入排氣熱交換器4。
制冷劑熱交換器9可以作成如制冷劑走管內側，冷卻水走外側的雙層套管。制冷劑熱交換器9的制冷劑通路與熱泵的制冷劑回路11相連，使被壓縮機1壓縮循環(huán)流動的制冷劑流過。另外，12是與壓縮機1吸入側連接的儲液器，13為四通切換閥。四通切換閥13連接壓縮機1出口側，并與室外熱交換器和室內熱交換器串連(圖中都未畫出)而構成熱泵的制冷劑回路11。
14是控制器，它根據(jù)檢測外界氣體溫度的溫度傳感器S1、檢測圖中未畫出的室內熱交換器溫度的溫度傳感器S2以及檢測壓縮機1吸入的制冷劑壓力的壓力傳感器S3所測出的信號，進行電動三通切換閥的切換控制。
無論是在制冷或制暖的情況下，運轉開始時，控制器14都將電動三通切換閥V3置于使流出散熱器3的冷卻水全部繞過制冷劑用換熱管10而流入排氣熱交換器4的位置。
另外，在進行制暖的過程中，當溫度傳感器S1測出的外界氣溫低于規(guī)定溫度、如2℃時，控制器14則切換電動三通切換閥V3，使流出散熱器3的冷卻水全部流入制冷劑用換熱管10而通過制冷劑熱交換器9。電動三通切換閥V3這樣切換后，當壓力傳感器S3測出的壓力上升到規(guī)定壓力，如250KPa以上時，控制器1 4則切換電動三通切換閥V3，使流出散熱器3的冷卻水全部繞過制冷劑熱交換器9而直接流入排氣熱交換器4。
在進行制冷的過程中，當溫度傳感器S2測出的室內熱交換器(圖中未畫出)的溫度低于規(guī)定溫度、如2℃時，控制器14則切換電動三通切換閥V3，使流出散熱器3的冷卻水全部流入制冷劑用換熱管10而通過制冷劑熱交換器9。電動三通切換閥V3這樣切換后，當室內熱交換器的溫度高于規(guī)定溫度，如3℃時，控制器14則切換電動三通切換閥V3，使流出散熱器3的冷卻水全部繞過制冷劑熱交換9而直接流入排氣熱交換器4。
在上述結構的引擎驅動式熱泵裝置中，同樣，當通過熱球閥V2的冷卻水溫度高時，冷卻水在散熱器3中散熱降溫后流入排氣熱交換器4，當溫度低時，冷卻水則繞過散熱器3，不使溫度下降而流入排氣熱交換器4，所以，通過排氣管2A排出的引擎2的排氣在排氣熱交換器4中不會被過度冷卻。
因此，即使在寒冷地區(qū)，廢氣中所含的水蒸汽也不會在排氣管2A的出口處凍結，因為由泵P1循環(huán)的冷卻水經排氣熱交換器4循環(huán)繼續(xù)冷卻，所以即使在高溫的排氣入口側，也不會發(fā)生冷卻水沸騰的不良情況。
另外，因為設置了由控制器14按上述方法控制動作的電動三通切換閥V3，所以，可將冷卻水送入制冷劑熱交換器9與制冷劑進行熱交換，而使低壓側的制冷劑壓力上升，可以提高氣溫明顯下降時的制暖能力。并且，在氣溫很低的情況下進行制冷時(多為裝有OA機器的室內等地方有此必要)，可防止室內熱交換器凍結，所以，可降低能運行的下限外界溫度。
根據(jù)以上說明，采用本發(fā)明的引擎驅動式熱泵裝置，當冷卻水溫度高時，可使冷卻水在散熱器中放熱降溫后流入排氣熱交換器，而當冷卻水溫度低時，可使冷卻水繞過散熱器，在沒有降溫的情況下流入排氣熱交換器，所以，通過排氣管排出的引擎的排氣在排氣熱交換器中不會被過度冷卻。
因此，即使在寒冷地區(qū)，廢氣中所含的水蒸汽在出口處也不會凍結，而且因為冷卻水在冷卻排氣熱交換器循環(huán)繼續(xù)冷卻，所以即使在高溫的排氣入口側，也不會發(fā)生冷卻水沸騰的不良情況。
權利要求
1.一種引擎驅動式熱泵裝置，該裝置的冷卻回路包括下述部分串連構成用于冷卻流體與外界氣體進行熱交換的散熱器；用于冷卻流體與引擎排出的排氣進行熱交換的排氣熱交換器；用于驅動制冷回路中壓縮機的引擎，冷卻流體在其中循環(huán)流動，其特征在于該裝置設有旁通管和旁通管流量調節(jié)裝置，該旁通管連接散熱器的入口側和出口側，使冷卻流體能繞過散熱器，而旁通管流量調節(jié)裝置可根據(jù)冷卻水溫度調節(jié)流過上述旁通管的冷卻流體的流量。
2.如權利要求1所述的引擎驅動式熱泵裝置，其特征在于上述旁通管流量調節(jié)裝置可根據(jù)冷卻流體溫度的較低程度，增加流過旁通管的上述冷卻流體的流量。
3.如權利要求2所述的引擎驅動式熱泵裝置，其特征在于上述旁通管流量調節(jié)裝置如下述調整流量，當冷卻流體的溫度在第1溫度以下時，調節(jié)使全部冷卻水經旁通管流過；當處于比第1溫度高的第2溫度以上時，使全部冷卻水經散熱器流過；當處于第1溫度和第2溫度之間時，使冷卻水從旁通管和散熱器流過。
4.如權利要求3所述的引擎驅動式熱泵裝置，其特征在于上述旁通管流量調節(jié)裝置是根據(jù)冷卻流體溫度而改變開啟度的溫度自動切換閥。
全文摘要
本發(fā)明目的是使排氣中的水蒸汽不會凍結。由下述部分串連構成冷卻回路用于冷卻流體與外界氣體進行熱交換的散熱器3；用于冷卻流體與引擎2排出的排氣進行熱交換的排氣熱交換器4；用于驅動制冷系統(tǒng)中壓縮機1的引擎2。冷卻流體在其回路中循環(huán)流動。設置旁通管8和旁通管流量調節(jié)裝置V2，旁通管8連接散熱器3的入口側和出口側，使冷卻流體能繞過散熱器3，而旁通管流量調節(jié)裝置V2根據(jù)冷卻水的溫度調節(jié)流過旁通管8的冷卻流體流量。
文檔編號F25B30/02GK1162730SQ9710207
公開日1997年10月22日 申請日期1997年1月24日 優(yōu)先權日1997年1月24日
發(fā)明者金澤訓 申請人:三洋電機株式會社