燃气热泵式空调装置及其运行方法制造方法及图纸

为了在室外空气温度较低时强化空气加热能力，燃气热泵式空调装置包括，一个压缩装置，它具有一个燃气发动机驱动源，并通过循环制冷剂形成一个制冷回路；一个发动机冷却水系统；一个通路转换装置；一根旁通管路，它在燃气发动机的下游的发动机冷却水系统中设有通路转换装置；以及一个发动机冷却水加热装置，它设置在旁通管路上；从燃气发动机排出的废热收集在发动机冷却水中，制冷剂由发动机冷却水加热，以增强空气加热能力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃气热泵式空调装置，其中用于循环制冷剂的压缩装置由作为驱动源的燃气发动机驱动，本专利技术更具体地涉及一种能在室外空气温度较低时强化供热能力的燃气热泵式空调装置。
技术介绍
利用热泵进行空气调节，如进行空气冷却和空气加热的空调装置设有一个制冷剂回路，该回路例如包括一个室内热交换器、一个压缩装置、一个室外热交换器和一个节流装置等部件。对室内进行空气冷却和空气加热是在制冷剂循环过程中、利用室内热交换器对室内空气和室外空气之间进行换热来实现的。另外，在这种制冷剂回路中，在空气加热过程中热量的吸收不仅要依赖于室外热交换器，而且也要依赖于用于直接加热制冷剂的制冷剂加热装置。最近，设置在上述制冷剂回路中的用作压缩装置的驱动源，采用了已研制出的一种燃气发动机，用以取代常用的电机。这种使用燃气发动机的空调装置一般称作燃气热泵式空调装置(下文称为GHP)。由于使用城市燃气或较廉价的类似物作为燃料，又由于GHP不同于设有使用电机的压缩装置的电热泵(下文称为EHP)，所以利用这种GHP不会提高运行费用，从而也就降低了用户的费用。另外，在GHP中，如果所谓的废热，如从燃气发动机中排出的高温排气或发动机-冷却剂-水(发动机冷却水)的热等，在空气加热过程中用作制冷剂的热源，那么与EHP(电热泵)相比，GHP能更有效地利用能量，因而可实现极佳的空气加热效果。此外，在这种情况下，GHP的能量利用效率的百分比是EHP的1.2至1.5倍。如果采用这种结构，则不必在制冷剂回路中安装上述的设备，如制冷剂加热装置。此外，对于GHP来说，在空气加热时必须利用燃气发动机的废热进行室外热交换器的除霜运行。一般说来，在EHP中的除霜运行是这样进行的即停止空气加热运行并临时进行空气冷却运行，以对室外热交换器除霜。在这种情况下，由于冷空气流入室内，所以室内的舒适度降低了。相反，在GHP中，由于上述状态，可继续进行空气加热运行，并且不会发生在EHP中出现的问题。如上所述，在GHP中，在空气加热运行过程中，将废热，如自燃气发动机排出的高温排气或发动机冷却水的废热送到热交换装置，如废气热交换装置或废水热交换装置中；因此，可利用收集这种废热来作为制冷剂的热源，从而可获得比EHP更优良的空气加热能力。对于传统的GHP，在废气从燃气发动机经废气热交换装置排出的流动过程中，利用废气对发动机冷却水进行加热；此外，在发动机却水流入燃气发动机的水套并冷却该燃气发动机的水套的同时，发动机冷却水吸收热量；从而使发动机冷却水的温度上升。如果将这种收集了来自燃气发动机的废热的高温发动机冷却水送到水热交换装置，则发动机冷却水加热制冷剂；因此，利用水热交换装置和室外热交换装置之间的相互配合足以使制冷剂蒸发，即使在室外空气的温度较低的空气加热运行时也是如此。然而，上述的通过收集废热来提高加热能力是有限的，换句话说，可收集的废热的量是有限的；因此，当室外空气温度较低时，空气加热能力的提高是有限的。特别是在上述的GHP用在室外空气温度相当低的寒冷区域时，从室外热交换器装置中的室外空气温度中吸收的热量会大大降低；这样就很难获得足以蒸发制冷剂所必需的热量。因此，为了即使在寒冷区域的空气加热运行中也能使燃气热泵式空调装置具有足够的空气加热能力，以提供舒适的室内环境，就必须在室外空气温度较低时获取足够的蒸发制冷剂的热量，并将空气加热能力提高到较高程度。本专利技术考虑到上述情况，因此，本专利技术的一个目的是提供一种燃气热泵式空调装置，其中在室外空气温度较低时也能较好地提高空气加热能力。本专利技术的另一个目的是提供一种燃气热泵式空调装置，该装置即使在室外空气温度较低时也具有足够的空气加热能力。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术具有下述结构。在按照本专利技术第一个方面的燃气热泵式空调装置中，通过压缩装置循环制冷剂而形成制冷剂回路，该压缩装置的驱动源是燃气发动机；从燃气发动机排出的废热被收集在发动机冷却水中，制冷剂由发动机冷却水加热，以增强加热能力；设置旁通管路，并在旁通管路上装设管路转换装置，该装置设置在燃气发动机下游的发动机冷却水系统中，发动机冷却水加热装置设置在旁通管路内。按照这种燃气热泵式空调装置，设置旁通管路，并在旁通管路上装设管路转换装置，该装置设置在燃气发动机下游的发动机冷却水系统中，发动机冷却水加热装置设置在旁通管路内；这样就可通过加热发动机冷却水来提高它的温度，如果必要的话，利用高温发动机冷却水加热制冷剂，以便加快蒸发，并在室外空气温度较低时增强空气加热能力。在这种情况下，加热装置最好按与上述燃气发动机相同的燃烧气体燃料的方式加热发动机冷却水；因此，可使用与燃气发动机相同的燃料供给系统提供的廉价气体燃料进行加热。另外，在上述燃气热泵式空调装置中，上述加热装置最好在室外空气温度检测装置检测到的温度低于预定值时，以及在上述燃气发动机的加热运行期间运行。因此，即使空气加热运行是在室外温度低的情况下进行，但由于在水热交换装置内的制冷剂的加热能力降低，所以空气加热运行有可能通过维持制冷循环来实现舒适的室内环境。在按照本专利技术第二个方面的发动机冷却水加热装置中，发动机冷却水加热装置设置在燃气热泵式空调装置的发动机冷却水系统中，用于在冷却燃气发动机后加热发动机冷却水流。这种发动机冷却水加热装置包括一个设有风机的框体；设置在框体内并引导发动机冷却水的管道；一个设置在该框体内的燃烧室；一个以预定比率向该燃烧室提供燃料和空气的燃料供给系统，其中流入管道内的发动机冷却水由燃烧装置加热。这种发动机冷却水加热装置包括一个设有风机的框体；设置在框体内并引导发动机冷却水的管道；一个设置在该框体内的燃烧室；一个以预定比率向该燃烧室提供燃料和空气的燃料供给系统，以及利用燃烧装置加热流入管道内的发动机冷却水；因此，利用燃烧装置可有效地加热在管道内流动的发动机冷却水，以提高发动机冷却水的温度。在这种情况下，上述燃料最好采用与燃气发动机内的燃料相同的燃料；这样就可通过使用与在燃气发动机中使用的相同的燃料供给系统而使用的相同的廉价气体燃料进行加热。因此，发动机冷却剂加热装置最好是所谓的气水锅炉；因此，在消费市场上可找到常规的产品，并且不必对产品进行任何改造。因此，即使在室外空气温度较低期间进行空气加热运行时，由于水热交换装置内的制冷剂中的热能的量提高了，空气加热运行也可通过维持制冷循环来实现舒适的室内环境。在按照本专利技术第三个方面的燃气热泵式空调装置的运行方法中，燃气热泵式空调装置形成在燃气发动机的下游侧的发动机冷却水系统中，该燃气热泵式空调装置中设有装备管路转换装置的旁通管路，发动机冷却水加热装置设置在旁通管路内，该方法包括如下步骤利用压缩装置循环制冷剂来形成一个制冷回路，该压缩装置的驱动源是燃气发动机；将从燃气发动机排出的废热收集到发动机冷却水中，利用发动机冷却水加热制冷剂；在室外空气温度低于预定值时或在加热燃气发动机期间，运行发动机冷却水加热装置，以便在空气加热运行中加热发动机冷却水。按照燃气热泵式空调装置的这种运行方法，在室外空气温度低于预定值时或在加热燃气发动机期间，运行发动机冷却水加热装置，以便在空气加热运行中加热发动机冷却水；因此，发动机冷却水的温度提高了，并且在室外空气温度较低时，空气加热能力也得到改进。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气热泵式空调装置，包括：一个压缩装置（１１），它具有一个燃气发动机（ＧＥ）驱动源，并通过循环制冷剂形成一个制冷回路；一个发动机冷却水系统（３０）；一个通路转换装置（３７）；一根旁通管路（３６），它在燃气发动机的下游的发 动机冷却水系统（３０）中设有通路转换装置；以及一个发动机冷却水加热装置（４０），它设置在旁通管路（３６）上；其中，从燃气发动机排出的废热收集在发动机冷却水中，制冷剂由发动机冷却水加热，以增强空气加热能力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：笠木司，国田拓，森岛立二，山岸一夫，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]