(57)【要約】【課題】パッケージ式エンジン駆動給湯器の冷媒−水熱交換器を含む各機器の配置構成を提供する。【解決手段】エンジン４０で圧縮機３１を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器３３を設け、冷媒−水熱交換器３３の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器４１を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器３５を設け、前記それぞれの機器をパッケージ１０に収納し、パッケージ１０内部を上下に区画してエンジン４０および圧縮機３１をパッケージ下部１０ａに配置し、蒸発器３５および蒸発器用ファン３５ａをパッケージ上部１０ｂに配置したパッケージ式エンジン駆動給湯器１において、冷媒−水熱交換器３３および水−水熱交換器４１をパッケージ下部１０ａで四面あるうちの背面Ｂの側に集中配置したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンで圧縮機を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器を設け、冷媒−水熱交換器の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器を設け、前記それぞれの機器をパッケージに収納し、パッケージ内部を上下に区画してエンジンおよび圧縮機をパッケージ下部に配置し、蒸発器および蒸発器用ファンをパッケージ上部に配置したパッケージ式エンジン駆動給湯器において、
冷媒−水熱交換器および水−水熱交換器をパッケージ下部で四面あるうちの何れか一つの直立面側に集中配置したことを特徴とするパッケージ式エンジン駆動給湯器。
【請求項２】
請求項１記載のパッケージ式エンジン駆動給湯器において、エンジン冷却水配管をパッケージ下部の天井付近に設けたことを特徴とするパッケージ式エンジン駆動給湯器。
【請求項３】
請求項１記載のパッケージ式エンジン駆動給湯器において、冷媒−水熱交換器および水−水熱交換器が配置される直立面側とは反対側に制御ユニットを配置し、蒸発器を平面視で長方形型に形成して蒸発器用ファンと対向させ、冷却水タンク、エアクリーナ、排気サイレンサおよび燃料ガス圧制御弁をパッケージ上部に配置したことを特徴とするパッケージ式エンジン駆動給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ式エンジン駆動給湯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジン駆動による給湯器としては、エンジンで圧縮機を駆動するように構成された冷媒回路において、冷媒凝縮熱およびエンジン廃熱を利用するものが知られている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
従来より、このようなエンジン駆動給湯器において、エンジンが配置されるパッケージ下部の左右方向の一方側に冷媒およびエンジン冷却水回路を集中配置する構成や、熱交換器および熱交換器用ファンが配置されるパッケージ上部の左右方向の一方側に電装品箱を配置する構成や、パッケージ上部に消音器一体型のエアクリーナ、排気サイレンサおよび冷却水タンクを配置する構成や、熱交換器を平面視で長方形に形成して熱交換器用ファンと対向させる構成が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
また、従来の他のエンジン駆動給湯器においては、パッケージ上部に燃料ガス圧制御弁を配置する構成が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１９７７７２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１２２４５０号公報
【特許文献３】特許第３６１９６３０号公報
【特許文献４】特許第３３４５６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２に記載のエンジン駆動給湯器は、給湯回路を開示しているだけであり、特許文献３，４に記載のエンジン駆動給湯器は、給湯回路を構成する機器類の配置を開示するだけであり、何れの先行技術文献にも、冷媒と供給水との熱交換を行う冷媒−水熱交換器の配置については開示されていない。
【０００７】
本発明は係る実情に鑑みてなされたものであって、パッケージ式エンジン駆動給湯器の冷媒−水熱交換器を含む各機器の配置構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明のパッケージ式エンジン駆動給湯器は、エンジンで圧縮機を駆動し、吐出冷媒と供給水との間で熱交換を行う冷媒−水熱交換器を設け、冷媒−水熱交換器の下流にエンジン冷却水と供給水との間で熱交換を行う水−水熱交換器を設け、空気との熱交換で冷媒を蒸発させる蒸発器を設け、前記それぞれの機器をパッケージに収納し、パッケージ内部を上下に区画してエンジンおよび圧縮機をパッケージ下部に配置し、蒸発器および蒸発器用ファンをパッケージ上部に配置したパッケージ式エンジン駆動給湯器において、冷媒−水熱交換器および水−水熱交換器をパッケージ下部で四面あるうちの何れか一つの直立面側に集中配置したものである。
【０００９】
また、上記パッケージ式エンジン駆動給湯器において、エンジン冷却水配管をパッケージ下部の天井付近に設けたものである。
【００１０】
さらに、上記パッケージ式エンジン駆動給湯器において、冷媒−水熱交換器および水−水熱交換器が配置される直立面側とは反対側に制御ユニットを配置し、蒸発器を平面視で長方形型に形成して蒸発器用ファンと対向させ、冷却水タンク、エアクリーナ、排気サイレンサおよび燃料ガス圧制御弁をパッケージ上部に配置したものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように、請求項１記載の本発明によると、冷媒−水熱交換器および水−水熱交換器をエンジンとともにパッケージ下部に配置したので、冷媒およびエンジン冷却水の熱拡散を抑えることができ、供給水への熱供給効率が向上する。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明によると、エンジン等の機器からの放熱によってエンジン冷却水配管の保温が可能となる。
【００１３】
さらに、請求項３記載の本発明によると、パッケージ上部の隙間に冷却水タンク、エアクリーナ、排気サイレンサおよび燃料ガス圧制御弁というエンジン関連機器を配置することでパッケージ下部の寸法を抑えられて、パッケージ全体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るパッケージ式エンジン駆動給湯器の前面カバーを取り外した状態での全体構成の概略を示す正面図である。
【図２】本発明に係るパッケージ式エンジン駆動給湯器のパッケージの下部の収納状態を示す水平断面図である。
【図３】本発明に係るパッケージ式エンジン駆動給湯器の全体構成の概略を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るパッケージ式エンジン駆動給湯器のヒートポンプサイクルの全体構成の概略を示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図３は本発明に係るパッケージ式エンジン駆動給湯器１の全体構成の概略を示し、図４は同パッケージ式エンジン駆動給湯器１の給湯回路２を示している。
【００１７】
すなわち、このパッケージ式エンジン駆動給湯器１は、給湯回路２を構成する各構成機器がパッケージ１０に収納されて構成されており、パッケージ１０が下部１０ａと上部１０ｂとに区画され、給湯回路２の各構成機器のうち、エンジン４０および圧縮機３１が下部１０ａに配置され、蒸発器３５および蒸発器用ファン３５ａが上部１０ｂに配置され、冷媒−水熱交換器３３および水- 水熱交換器４１が下部１０ａに配置されている。
【００１８】
まず給湯回路２について説明する。図４に示すように、給湯回路２は、主回路３と冷却水回路４とを具備して構成されている。
【００１９】
主回路３は、圧縮機３１で圧縮した冷媒が、四方弁３２を介して冷媒−水熱交換器３３で凝縮し、膨張弁３４を介して蒸発器３５で蒸発した後、再度、四方弁３２を介して圧縮機３１へ戻り、循環するように構成されている。
【００２０】
主回路３において、圧縮機３１の吐出側と吸入側との間には、ホットガスバイパス経路３ａが設けられ、このホットガスバイパス経路３ａには吐出ガス弁３６が設けられている。また、冷媒−水熱交換器３３の出口側と圧縮機３１の吸入側との間には、インジェクション経路３ｂが設けられ、このインジェクション経路３ｂにはインジェクション弁３７が設けられている。
【００２１】
主回路３において、圧縮機３１は、エンジン４０で駆動するようになされている。エンジン４０と圧縮機３１との間にはベルト３８が設けられ、ベルトドライブでエンジン４０から圧縮機３１へ駆動伝達するようになされている。この駆動伝達は、チェーンドライブ、シャフトドライブなど、特に限定されるものではない。
【００２２】
冷却水回路４は、エンジン４０内の冷却水経路４０ａを通過して、このエンジン４０の排熱を回収した冷却水が、水−水熱交換器４１で供給水に放熱した後、再度、ポンプ４２を介してエンジン４０を通過し、循環するように冷却水配管４３を接続して構成されている。この冷却水配管４３には冷却水供給管４４を介して冷却水タンク４５からの冷却水が供給される。
【００２３】
エンジン４０は、エアクリーナ４６から供給される空気と、ガスとの混合気を燃料ガス圧制御弁４７で調整し、この混合気でエンジン４０を駆動するようになされている。エンジン４０からの排気は排気サイレンサ４８を介して排気される。
【００２４】
この給湯回路２は、冷媒−水熱交換器３３および水−水熱交換器４１を接続するように供給水経路５が形成されている。この供給水経路５には、貯湯槽５１からの供給水が、ポンプ５２を介して冷媒−水熱交換器３３および水−水熱交換器４１を経て温められた後、貯湯槽５１に回収されるように接続して使用される。
【００２５】
通常運転時、圧縮機３１からの冷媒は、四方弁３２を介して冷媒−水熱交換器３３に供給され、この冷媒−水熱交換器３３で放熱して凝縮し、膨張弁３４を介して蒸発器３５で蒸発した後、再度、四方弁３２を介して圧縮機３１へ戻り、循環を繰り返す。
【００２６】
一方、貯湯槽５１からの供給水は、冷媒−水熱交換器３３において、冷媒からの放熱によって加熱された後、水−水熱交換器４１に供給され、この水−水熱交換器４１において、エンジン４０の排熱を回収した冷却水からの放熱によってさらに加熱され、その後貯湯槽５１に貯湯される。
【００２７】
この際、貯湯槽５１に貯湯される供給水の加熱温度の制御は、エンジン４０の駆動によって圧縮機３１の回転数を変更することによって行われる。
【００２８】
上記動作において、給湯回路２を構成するエンジン４０などの各種機器への電源の供給は、端子ボックス６から導入された電源を変圧器６１で変圧した後、行われる。給湯回路２は、これら各種機器への電源の供給や各種機器の制御を制御回路６２で制御するようになされている。
【００２９】
パッケージ１０は、ベース１１上に構築したフレーム１２によって、高さ約１８００ｍｍ、奥行き約５００ｍｍ、幅約９５０ｍｍの長方形状に形成されている。また、高さ方向の約中間位置で水平に配置されたドレンパン１３によって、下部１０ａと上部１０ｂとに区画されている。パッケージ１０は、背面Ｂの上部１０ｂが、フレーム１２を使用せず、蒸発器３５が構造材を兼用するようになされている。このパッケージ１０の蒸発器３５の前方には蒸発器３５に送風するファン３５ａが設けられる。このパッケージ１０の蒸発器３５およびファン３５ａを除く他の外表面には化粧カバー１４が設けられる。
【００３０】
パッケージ１０の上部１０ｂには、上記した蒸発器３５、ファン３５ａが設けられ、残る間隙に、端子ボックス６、冷却水供給管４４、冷却水タンク４５、エアクリーナ４６、燃料ガス圧制御弁４７、排気サイレンサ４８、変圧器６１が設けられる。
【００３１】
パッケージ１０の下部１０ａには、上記した以外のエンジン４０やその他の機器類が納められる。
【００３２】
この際、パッケージ１０の下部１０ａに設けられるエンジン４０から離れたパッケージ１０の上部１０ｂに、エンジン４０の給排気に関連するエアクリーナ４６、燃料ガス圧制御弁４７および排気サイレンサ４８を設けることにより、パッケージ１０の下部１０ａの寸法増大を抑えることができ、パッケージ１０の上部１０ｂの空スペースを有効活用してパッケージ１０全体を小型化することが可能となる。
【００３３】
冷媒−水熱交換器３３および水−水熱交換器４１は、パッケージ１０の下部１０ａにおいて、一方の側面Ｌ寄りの位置に集中配置され、制御回路６２は、他方の側面Ｒ寄りの位置に配置される。また、パッケージ１０の下部１０ａは、制御回路６２と対向することとなる他方の側面Ｒの化粧カバー１４に通気孔１４ａが設けられ、エンジン４０の上方のドレンパン１３の位置に排気孔（図示省略）が設けられ、これら通気孔１４ａおよび排気孔（図示省略）以外、パッケージ１０の下部１０ａの各面は閉塞される。したがって、パッケージ１０の上部１０ｂでは、ファン３５ａの回転によって負圧を生じるので、パッケージ１０の下部１０ａでは、他方の側面Ｒに設けた化粧カバー１４の通気孔１４ａから外気が流入し、制御回路６２を冷却した後、エンジン４０の上方のドレンパン１３の位置に設けた排気孔（図示省略）からパッケージ１０の上部１０ｂへと流れる空気の流れＡを形成することとなり、制御回路６２を効率良く冷却することができる。また、この通気孔１４ａから排気孔（図示省略）へと制御回路６２を冷却する空気の流れＡが形成されるが、冷媒−水熱交換器３３および水−水熱交換器４１は、制御回路６２とは反対の一方の側面Ｌ寄りの位置に集中配置しているので、空気の流れＡによって冷却されることなく、エンジン４０からの輻射熱を受けることができる。したがって、冷媒およびエンジン冷却水の熱拡散を抑えることができ、供給水への熱供給効率の向上を図ることができる。
【００３４】
また、冷媒−水熱交換器３３および水−水熱交換器４１への供給水経路５の入口５ａおよび出口５ｂは、この一方の側面Ｌ寄りの背面Ｂの位置に設けられる。これにより、パッケージ式エンジン駆動給湯器１を貯湯槽５１と接続する際に、供給水経路５の入口５ａおよび出口５ｂがパッケージ１０の下部１０ａの一方の側面Ｌ寄りの背面Ｂに集中しているため、少ない配管施工スペースで接続することができる。
【００３５】
また、冷却水回路４の冷却水配管４３は、ドレンパン１３の下側とエンジン４０の上部との間隙に納まるように設けられる。これにより、冷却水配管４３は、エンジン４０からの放熱によって保温されることとなり、供給水への熱供給効率をより一層向上させることができる。すなわち、上記したように、他方の側面Ｒに設けた化粧カバー１４の通気孔１４ａから流入した外気は、制御回路６２を冷却した後、エンジン４０によって暖められた後、この冷却水配管４３を通過して排気孔（図示省略）からパッケージ１０の上部１０ｂへと流れることとなるため、冷却水配管４３は、このエンジン４０によって暖められた外気により保温されることとなる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、パッケージ２は、高さ約１８００ｍｍ、奥行き約５００ｍｍ、幅約９５０ｍｍの長方形状に形成されているが、この大きさは一実施の形態であって、特にこの大きさに限定されるものではない。
【００３７】
また、本実施の形態において、パッケージ１０の上部１０ｂには、蒸発器３５およびファン３５ａを設けて残った間隙に、端子ボックス６、冷却水供給管４４、冷却水タンク４５、エアクリーナ４６、燃料ガス圧制御弁４７、排気サイレンサ４８、変圧器６１を設けているが、この間隙に何を設けるかについては、特に限定されるものではなく、下部１０ａの設置スペースと上部１０ｂの間隙との割合に応じて無駄が無いように適宜決定される。例えば、通気孔１４ａや排気孔（図示省略）を無くして、制御回路６２をパッケージ１０の上部１０ｂに配置する構成としてもよい。この場合、パッケージ１０の下部１０ａを完全に閉塞して保温を図ることができるので、寒冷地に対応することができる。
【００３８】
また、本実施の形態において、冷却水回路４の冷却水配管４３は、ドレンパン１３の下側とエンジン４０の上部との間隙に納まるように設けてエンジン４０からの放熱によって保温されるようにしている。上記したように、エンジン４０で暖められた外気によって保温を図るのであれば、外気の流れ方向に沿ったエンジン４０の下流側、すなわち、本実施の形態ではエンジン４０の上部が最も好ましいが、特に、このようなエンジン４０の上部に限定されるものではなく、エンジン４０の上部以外の周辺部であってもよい。この場合、冷却水回路４の冷却水配管４３は、エンジン４０からの輻射熱を受けて保温されることとなる。
【００３９】
さらに、本実施の形態において、供給水経路５の入口５ａおよび出口５ｂは、パッケージ１０の下部１０ａの背面Ｂに設けているが、入口５ａおよび出口５ｂが集中配置されていれば、特に背面Ｂに限定されるものではなく、一方の側面Ｌまたは他方の側面Ｒであっても良いし、前面Ｆであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、空調装置やコージェネレーションシステムで使用される各種パッケージ式エンジン駆動給湯器として利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  パッケージ式エンジン駆動給湯器
１０  パッケージ
１０ａ  パッケージ下部
１０ｂ  パッケージ上部
３１  圧縮機
３３  冷媒−水熱交換器
３５  蒸発器
３５  蒸発器用ファン
４０  エンジン
４１  水−水熱交換器
４３  冷却水配管
４５  冷却水タンク
４６  エアクリーナ
４７  燃料ガス圧制御弁
４８  排気サイレンサ
６２  制御回路
Ｂ  背面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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