JP6103203B2 - Water heating system - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンで駆動されるヒートポンプを用いた給水加温システムに関するものである。   The present invention relates to a feed water heating system using a heat pump driven by an engine.

従来、下記特許文献１に開示されるように、ボイラ（２４）の給水タンク（２３）への給水を、ヒートポンプ（１２）を用いて加温できるシステムが知られている。また、出願人は、この従来技術に比べてヒートポンプの効率をさらに向上した給水加温システムを提案し、既に特許出願を済ませている（特願２０１２−７９１９１）。   Conventionally, as disclosed in Patent Document 1 below, a system capable of heating water supplied to a water supply tank (23) of a boiler (24) using a heat pump (12) is known. In addition, the applicant has proposed a feed water warming system in which the efficiency of the heat pump is further improved as compared with this prior art, and has already filed a patent application (Japanese Patent Application No. 2012-79191).

さて、ヒートポンプをエンジンで駆動する場合、その排熱の有効活用が望まれる。そして、エンジンからの排熱を給水の加温に用いようとすれば、いかなる順序で給水を加温していくべきかの課題がある。また、エンジンのジャケット冷却時の排熱で給水を加温しようする場合、エンジンを冷却し過ぎたり、逆に冷却が足りなかったりすることがないようにしなければならない。   When the heat pump is driven by an engine, it is desired to effectively use the exhaust heat. And if it is going to use the exhaust heat from an engine for the heating of feed water, there exists a subject of what kind of order the feed water should be heated. In addition, when the water supply is to be heated by exhaust heat generated when the engine jacket is cooled, it is necessary to prevent the engine from being overcooled or conversely lacking in cooling.

特開２０１０−２５４３１号公報（図２、図３）JP 2010-25431 A (FIGS. 2 and 3)

本発明が解決しようとする課題は、エンジンで駆動されるヒートポンプを用いた給水加温システムにおいて、エンジンからの排熱も有効活用することにある。また、エンジンを所望に冷却できる給水加温システムを提供することを課題とする。   The problem to be solved by the present invention is to effectively utilize exhaust heat from the engine in a feed water heating system using a heat pump driven by the engine. It is another object of the present invention to provide a feed water heating system capable of cooling the engine as desired.

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記蒸発器において熱源流体から熱をくみ上げ、前記凝縮器において給水路の水を加温するヒートポンプと、このヒートポンプの圧縮機を駆動するエンジンと、前記凝縮器を通過後の水を、前記エンジンのジャケットの冷却に用いて加温する第一ジャケット熱交換器と、前記凝縮器を通過後の水とは異なる水であって、前記凝縮器を通過後の給水よりも低温の水を、前記エンジンのジャケットの冷却に用いて加温する第二ジャケット熱交換器と、前記第一ジャケット熱交換器を通過後の水を、前記エンジンからの排ガスで加温する第一排ガス熱交換器とを備えることを特徴とする給水加温システムである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 is characterized in that a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner to circulate a refrigerant, and the evaporation. A heat pump that draws heat from a heat source fluid in the condenser and heats water in the water supply channel in the condenser; an engine that drives a compressor of the heat pump; and water that has passed through the condenser is supplied to the jacket of the engine. A first jacket heat exchanger that is used for cooling and water that is different from the water that has passed through the condenser, and water that has a temperature lower than that of the feed water that has passed through the condenser; A second jacket heat exchanger that heats and uses the first jacket heat exchanger for cooling, and a first exhaust gas heat exchanger that heats the water after passing through the first jacket heat exchanger with the exhaust gas from the engine. Characterize A water heating system.

請求項１に記載の発明によれば、給水は、ヒートポンプで加温された後、エンジンのジャケット冷却時の排熱で加温され、さらにエンジンからの排ガスで加温される。このような順序で加温することで、給水を効率よく昇温することができる。また、このようにして、エンジンの排熱を回収することができる。   According to the first aspect of the present invention, the water supply is heated by the exhaust heat when the engine jacket is cooled after being heated by the heat pump, and is further heated by the exhaust gas from the engine. By heating in this order, the temperature of the water supply can be increased efficiently. Further, the exhaust heat of the engine can be recovered in this way.

請求項２に記載の発明は、前記エンジンのジャケットまたはその冷却水の温度に基づき、前記第一ジャケット熱交換器または前記第二ジャケット熱交換器への通水量を調整することを特徴とする請求項１に記載の給水加温システムである。 The invention of claim 2 is based on the jacket or temperature of the coolant before SL engine, and adjusting the passing water amount of the to the first jacket heat exchanger or the second jacket heat exchanger It is a feed water heating system of Claim 1.

請求項２に記載の発明によれば、エンジンのジャケットまたはその冷却水の温度に基づき、第一ジャケット熱交換器または第二ジャケット熱交換器への通水量を調整することで、エンジンを所望に冷却することができる。   According to the second aspect of the present invention, the engine can be made desired by adjusting the amount of water flow to the first jacket heat exchanger or the second jacket heat exchanger based on the temperature of the engine jacket or its cooling water. Can be cooled.

請求項３に記載の発明は、前記第二ジャケット熱交換器で加温された水は、前記凝縮器の上流側において前記給水路の水へ合流されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システムである。
請求項４に記載の発明は、前記給水路には、第一ジャケット熱交換器の前後を接続してバイパス路が設けられ、前記ジャケット内の温度または前記第一ジャケット熱交換器を通過後の水温に基づき、前記凝縮器からの水を前記第一ジャケット熱交換器に通すか前記バイパス路に通すかの分配割合を調整するか、前記第二ジャケット熱交換器への通水の有無または量を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水加温システムである。 The invention according to claim 3 is characterized in that the water heated by the second jacket heat exchanger is merged with the water in the water supply channel upstream of the condenser. Item 3. A water heating system according to Item 2.
According to a fourth aspect of the present invention, the water supply passage is provided with a bypass passage by connecting the front and rear of the first jacket heat exchanger, and the temperature in the jacket or after passing through the first jacket heat exchanger is provided. Based on the water temperature, the distribution ratio of whether the water from the condenser passes through the first jacket heat exchanger or the bypass passage is adjusted, or whether or not water flows into the second jacket heat exchanger The feed water warming system according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature is adjusted.

請求項４に記載の発明によれば、ジャケット内の温度または第一ジャケット熱交換器を通過後の水温に基づき、バイパス路へ流すバイパス量を調整することで、エンジンの冷やし過ぎを防止することができる。また、第一ジャケット熱交換器への通水だけではエンジンを所望に冷却できない場合には、第二ジャケット熱交換器へ通水することで、エンジンを所望に冷却することができる。 According to the invention described in claim 4 , the engine is prevented from being overcooled by adjusting the amount of bypass flowing to the bypass passage based on the temperature in the jacket or the water temperature after passing through the first jacket heat exchanger. Can do. Further, when the engine cannot be cooled as desired only by passing water through the first jacket heat exchanger, the engine can be cooled as desired by passing water through the second jacket heat exchanger.

請求項５に記載の発明は、前記第一排ガス熱交換器を通過後の排ガスと前記第二ジャケット熱交換器を通過後の水とを熱交換する第二排ガス熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水加温システムである。 The invention according to claim 5 further includes a second exhaust gas heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas after passing through the first exhaust gas heat exchanger and the water after passing through the second jacket heat exchanger. It is a feed water heating system of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.

請求項５に記載の発明によれば、第一排ガス熱交換器を通過後の排ガスの排熱を、第二排ガス熱交換器により回収することができる。 According to the invention described in claim 5 , the exhaust heat of the exhaust gas after passing through the first exhaust gas heat exchanger can be recovered by the second exhaust gas heat exchanger.

請求項６に記載の発明は、前記給水路の水は、サイクル外熱交換器、過冷却器および前記凝縮器を順に通され、前記サイクル外熱交換器は、前記給水路の給水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、前記過冷却器は、前記給水路の給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給水加温システムである。 In the invention according to claim 6 , the water in the water supply channel is sequentially passed through the heat exchanger outside the cycle, the supercooler, and the condenser, and the heat exchanger outside the cycle is supplied with water in the water supply channel, It is an indirect heat exchanger with the heat source fluid after passing through the evaporator, and the supercooler is an indirect heat exchanger between the water supply in the water supply channel and the refrigerant from the condenser to the expansion valve. It is a feed water heating system of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.

請求項６に記載の発明によれば、給水路の給水は、サイクル外熱交換器、過冷却器および凝縮器を順に通される一方、ヒートポンプの熱源流体は、蒸発器およびサイクル外熱交換器を順に通される。蒸発器を通過後の熱源流体の廃熱や、凝縮器を通過後の冷媒の熱を用いて、凝縮器への給水を予熱しておくことで、ヒートポンプの効率を向上することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the water supply in the water supply passage is sequentially passed through the external heat exchanger, the subcooler and the condenser, while the heat source fluid of the heat pump is the evaporator and the external heat exchanger. In order. The efficiency of the heat pump can be improved by preheating the feed water to the condenser using the waste heat of the heat source fluid after passing through the evaporator and the heat of the refrigerant after passing through the condenser.

請求項７に記載の発明は、前記給水路の水は、過冷却器、前記凝縮器およびサイクル外熱交換器を順に通され、前記サイクル外熱交換器は、前記給水路の給水と、前記蒸発器への熱源流体との間接熱交換器であり、前記過冷却器は、前記給水路の給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給水加温システムである。 In the invention according to claim 7 , water in the water supply channel is passed through a subcooler, the condenser, and an external heat exchanger in order, and the external heat exchanger includes water in the water supply channel, It is an indirect heat exchanger with a heat source fluid to an evaporator, and the supercooler is an indirect heat exchanger between the water supply of the water supply channel and the refrigerant from the condenser to the expansion valve. The feed water warming system according to any one of claims 1 to 5 .

請求項７に記載の発明によれば、給水路の給水は、過冷却器、凝縮器およびサイクル外熱交換器を順に通される一方、ヒートポンプの熱源流体は、サイクル外熱交換器および蒸発器を順に通される。従って、凝縮器を通過後の冷媒の熱や、蒸発器への熱源流体の熱を用いても給水を加温することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the feed water in the feed water passage is sequentially passed through the subcooler, the condenser, and the external heat exchanger, while the heat source fluid of the heat pump is the external heat exchanger and the evaporator. In order. Therefore, the feed water can be heated even using the heat of the refrigerant after passing through the condenser or the heat of the heat source fluid to the evaporator.

さらに、請求項８に記載の発明は、前記サイクル外熱交換器または前記蒸発器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給流量を調整することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の給水加温システムである。 The invention according to claim 8 is characterized in that the supply flow rate of the heat source fluid to the evaporator is adjusted based on the temperature of the heat source fluid after passing through the heat exchanger outside the cycle or the evaporator. It is a feed water heating system of Claim 6 or Claim 7 .

請求項８に記載の発明によれば、熱源流体の排出温度を所望に調整することができる。 According to the eighth aspect of the invention, the exhaust temperature of the heat source fluid can be adjusted as desired.

本発明によれば、エンジンで駆動されるヒートポンプを用いた給水加温システムにおいて、エンジンからの排熱も有効活用することができる。また、エンジンを過不足なく所望に冷却することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the feed water heating system using the heat pump driven with an engine, the exhaust heat from an engine can also be utilized effectively. Further, the engine can be cooled as desired without excess or deficiency.

本発明の給水加温システムの実施例１を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 1 of the feed water heating system of this invention. 本発明の給水加温システムの実施例２を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 2 of the feed water heating system of this invention. 本発明の給水加温システムの実施例３を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 3 of the feed water heating system of this invention. 本発明の給水加温システムの実施例４を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 4 of the feed water heating system of this invention.

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の給水加温システム１の実施例１を示す概略図である。
本実施例の給水加温システム１は、蒸気圧縮式のヒートポンプ２と、このヒートポンプ２を駆動するエンジン３とを備える。そして、給水加温システム１は、給水路４の水を、ヒートポンプ２で加温すると共に、エンジン３の排熱を用いて加温する。このようにして加温された水は、その用途を特に問わないが、たとえばボイラへの給水として用いられる。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a feed water warming system 1 of the present invention.
The feed water heating system 1 of the present embodiment includes a vapor compression heat pump 2 and an engine 3 that drives the heat pump 2. And the feed water heating system 1 heats the water of the water supply path 4 with the heat pump 2 and warms it using the exhaust heat of the engine 3. The water thus heated is not particularly limited in its use, but is used, for example, as water supply to a boiler.

ヒートポンプ２は、圧縮機５、凝縮器６、膨張弁７および蒸発器８が順次環状に接続されて構成される。そして、圧縮機５は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。また、凝縮器６は、圧縮機５からのガス冷媒を凝縮液化する。さらに、膨張弁７は、凝縮器６からの液冷媒を通過させることで、冷媒の圧力と温度とを低下させる。そして、蒸発器８は、膨張弁７からの冷媒の蒸発を図る。   The heat pump 2 is configured by sequentially connecting a compressor 5, a condenser 6, an expansion valve 7 and an evaporator 8 in an annular shape. The compressor 5 compresses the gas refrigerant to a high temperature and a high pressure. The condenser 6 condenses and liquefies the gas refrigerant from the compressor 5. Further, the expansion valve 7 allows the liquid refrigerant from the condenser 6 to pass therethrough, thereby reducing the pressure and temperature of the refrigerant. The evaporator 8 evaporates the refrigerant from the expansion valve 7.

従って、ヒートポンプ２は、蒸発器８において、冷媒が外部から熱を奪って気化する一方、凝縮器６において、冷媒が外部へ放熱して凝縮することになる。これを利用して、ヒートポンプ２は、蒸発器８において熱源流体から熱をくみ上げ、凝縮器６において給水路４の水を加温する。なお、熱源流体は、特に問わないが、本実施例では熱源水（たとえば廃温水）である。   Therefore, in the heat pump 2, the refrigerant takes heat from the outside in the evaporator 8 and vaporizes, while in the condenser 6, the refrigerant dissipates heat to the outside and condenses. Using this, the heat pump 2 draws up heat from the heat source fluid in the evaporator 8 and heats the water in the water supply channel 4 in the condenser 6. The heat source fluid is not particularly limited, but is heat source water (for example, waste hot water) in this embodiment.

ヒートポンプ２は、さらに、凝縮器６と膨張弁７との間に、過冷却器９を備えるのが好ましい。過冷却器９は、凝縮器６から膨張弁７への冷媒と、凝縮器６への給水との間接熱交換器である。過冷却器９により、凝縮器６への給水で、凝縮器６から膨張弁７への冷媒を過冷却することができると共に、凝縮器６から膨張弁７への冷媒で、凝縮器６への給水を加温することができる。ヒートポンプ２の冷媒は、好適には、凝縮器６において潜熱を放出し、過冷却器９において顕熱を放出する。   It is preferable that the heat pump 2 further includes a supercooler 9 between the condenser 6 and the expansion valve 7. The subcooler 9 is an indirect heat exchanger between the refrigerant from the condenser 6 to the expansion valve 7 and the feed water to the condenser 6. The subcooler 9 can supercool the refrigerant from the condenser 6 to the expansion valve 7 by supplying water to the condenser 6, and can supply the refrigerant to the condenser 6 by the refrigerant from the condenser 6 to the expansion valve 7. The water supply can be heated. The refrigerant of the heat pump 2 preferably releases latent heat in the condenser 6 and releases sensible heat in the subcooler 9.

つまり、凝縮器６において、ガス冷媒は凝縮して液冷媒となり、その液冷媒が過冷却器９に供給されて、過冷却器９において、液冷媒はさらに冷却（過冷却）される。冷媒の凝縮用と過冷却用とで熱交換器を分けることで、熱交換器の設計が容易となり、熱交換器を簡易な構造で小型化でき、コストの削減を図ることができる。また、汎用の熱交換器の利用も可能となる。   That is, in the condenser 6, the gas refrigerant is condensed into a liquid refrigerant, and the liquid refrigerant is supplied to the subcooler 9, and the liquid refrigerant is further cooled (supercooled) in the subcooler 9. By separating the heat exchangers for refrigerant condensing and supercooling, the heat exchanger can be easily designed, the heat exchanger can be downsized with a simple structure, and the cost can be reduced. In addition, a general-purpose heat exchanger can be used.

その他、ヒートポンプ２には、圧縮機５の入口側にアキュムレータを設置したり、圧縮機５の出口側に油分離器を設置したり、凝縮器６の出口側（凝縮器６と過冷却器９との間）に受液器を設置したりしてもよい。   In addition, in the heat pump 2, an accumulator is installed on the inlet side of the compressor 5, an oil separator is installed on the outlet side of the compressor 5, or the outlet side of the condenser 6 (the condenser 6 and the subcooler 9). A receiver may be installed between the two).

給水加温システム１は、さらに、サイクル外熱交換器１０を備えるのが好ましい。このサイクル外熱交換器１０は、過冷却器９への給水と、蒸発器８を通過後の熱源水との間接熱交換器である。従って、給水路４の水は、給水ポンプ１１により、サイクル外熱交換器１０、過冷却器９および凝縮器６へと順に通されることになる。   It is preferable that the feed water heating system 1 further includes an external heat exchanger 10. This external heat exchanger 10 is an indirect heat exchanger for supplying water to the subcooler 9 and heat source water after passing through the evaporator 8. Therefore, the water in the water supply channel 4 is sequentially passed through the external heat exchanger 10, the subcooler 9, and the condenser 6 by the water supply pump 11.

一方、熱源水は、熱源供給路１２を介して、蒸発器８を通された後、サイクル外熱交換器１０に通される。本実施例では、熱源供給路１２には、蒸発器８より上流側に熱源供給ポンプ２５が設けられており、この熱源供給ポンプ２５を作動させることで、熱源水を、蒸発器８とサイクル外熱交換器１０とに順に通すことができる。   On the other hand, the heat source water is passed through the evaporator 8 via the heat source supply path 12 and then passed to the heat exchanger 10 outside the cycle. In this embodiment, the heat source supply path 12 is provided with a heat source supply pump 25 on the upstream side of the evaporator 8, and by operating this heat source supply pump 25, the heat source water is removed from the evaporator 8 and out of the cycle. It can be passed through the heat exchanger 10 in order.

蒸発器８を先に通した後にサイクル外熱交換器１０に熱源水を通すことで、サイクル外熱交換器１０を先に通した後に蒸発器８に熱源水を通す場合と比較して、蒸発器８における冷媒の蒸発温度（つまり蒸発圧力）を高めることができ、圧縮機５の圧力比を小さくすることができ、省エネルギーを図ることができる。   By passing the heat source water through the heat exchanger 10 after passing through the evaporator 8 first, the heat source water is passed through the evaporator 8 after passing through the heat exchanger 10 before the cycle. The evaporation temperature (that is, the evaporation pressure) of the refrigerant in the compressor 8 can be increased, the pressure ratio of the compressor 5 can be reduced, and energy saving can be achieved.

エンジン３は、ヒートポンプ２の圧縮機５を駆動する。図示例では、エンジン３の動力は、ベルト１３を介して圧縮機５を駆動する。エンジン３は、その構成を特に問わないが、たとえばガスエンジンまたはディーゼルエンジンであり、駆動に伴い排ガスを排出する。また、本実施例のエンジン３は、後述するように、ジャケット１４を備える水冷式とされている。   The engine 3 drives the compressor 5 of the heat pump 2. In the illustrated example, the power of the engine 3 drives the compressor 5 via the belt 13. The configuration of the engine 3 is not particularly limited. For example, the engine 3 is a gas engine or a diesel engine, and exhausts exhaust gas when driven. Further, the engine 3 of this embodiment is a water-cooled type including a jacket 14 as will be described later.

給水加温システム１は、エンジン３のジャケット冷却水や排ガスから熱回収して、給水路４の水を加温可能に構成される。そのために、第一ジャケット熱交換器１５と第一排ガス熱交換器１６を少なくとも備える。第一ジャケット熱交換器１５は、凝縮器６を通過後の水を、エンジン３のジャケット１４の冷却に用いて加温するための間接熱交換器である。この際、凝縮器６からの水は、エンジン３のジャケット１４に直接に流してもよい（つまりジャケット１４自体を第一ジャケット熱交換器１５としてもよい）が、ジャケット１４と第一ジャケット熱交換器１５との間に液体（ジャケット冷却水）を循環させ、その循環液と給水路４の水とを第一ジャケット熱交換器１５で熱交換するのがよい。一方、第一排ガス熱交換器１６は、エンジン３からの排ガス路１７に設けられ、第一ジャケット熱交換器１５を通過後の水を、エンジン３からの排ガスで加温する間接熱交換器である。   The feed water warming system 1 is configured to be able to heat the water in the feed water channel 4 by recovering heat from the jacket cooling water and exhaust gas of the engine 3. For this purpose, at least a first jacket heat exchanger 15 and a first exhaust gas heat exchanger 16 are provided. The first jacket heat exchanger 15 is an indirect heat exchanger for heating the water after passing through the condenser 6 to cool the jacket 14 of the engine 3. At this time, the water from the condenser 6 may flow directly to the jacket 14 of the engine 3 (that is, the jacket 14 itself may be used as the first jacket heat exchanger 15). It is preferable to circulate a liquid (jacket cooling water) between the tank 15 and the first jacket heat exchanger 15 to exchange heat between the circulating liquid and the water in the water supply channel 4. On the other hand, the first exhaust gas heat exchanger 16 is an indirect heat exchanger that is provided in the exhaust gas path 17 from the engine 3 and heats water after passing through the first jacket heat exchanger 15 with the exhaust gas from the engine 3. is there.

より具体的に説明すると、本実施例では、第一ジャケット熱交換器１５の他、第二ジャケット熱交換器１８を備え、各ジャケット熱交換器１５，１８とジャケット１４との間で液体（ジャケット冷却水）が循環される。そして、第一ジャケット熱交換器１５では、その循環液で、凝縮器６からの給水が加温される。逆に、凝縮器６からの給水により、循環液は冷却され、ひいてはジャケット１４やエンジン３の冷却が図られる。   More specifically, in this embodiment, in addition to the first jacket heat exchanger 15, a second jacket heat exchanger 18 is provided, and a liquid (jacket) is provided between each jacket heat exchanger 15, 18 and the jacket 14. Cooling water) is circulated. And in the 1st jacket heat exchanger 15, the water supply from the condenser 6 is heated with the circulating liquid. On the contrary, the circulating fluid is cooled by the water supply from the condenser 6, so that the jacket 14 and the engine 3 are cooled.

第一ジャケット熱交換器１５で加温後の給水は、第一排ガス熱交換器１６へ供給され、エンジン３からの排ガスと熱交換してさらに加温され、温水使用設備（たとえばボイラ給水タンク）へ送られる。   The water supplied after being heated by the first jacket heat exchanger 15 is supplied to the first exhaust gas heat exchanger 16 and is further heated by exchanging heat with the exhaust gas from the engine 3 to use hot water (for example, a boiler water supply tank). Sent to.

ところで、第一ジャケット熱交換器１５において、エンジン３を冷やし過ぎることは避けなければならない。そこで、本実施例では、給水路４には、第一ジャケット熱交換器１５の前後を接続してバイパス路１９が設けられており、給水路４とバイパス路１９との分岐部に三方弁２０が設けられている。この三方弁２０を制御することで、凝縮器６からの水を、第一ジャケット熱交換器１５に通すかバイパス路１９に通すかの分配割合を調整可能とされている。但し、この分配割合の調整は、給水路４とバイパス路１９との分岐部と、その後の合流部との間において、給水路４および／またはバイパス路１９に弁を設け、その弁の開度を調整することで行ってもよい。   By the way, in the first jacket heat exchanger 15, it is necessary to avoid overcooling the engine 3. Therefore, in this embodiment, the water supply passage 4 is provided with a bypass passage 19 by connecting the front and rear of the first jacket heat exchanger 15, and a three-way valve 20 is provided at a branch portion between the water supply passage 4 and the bypass passage 19. Is provided. By controlling the three-way valve 20, the distribution ratio of whether the water from the condenser 6 is passed through the first jacket heat exchanger 15 or the bypass path 19 can be adjusted. However, this distribution ratio is adjusted by providing a valve in the water supply passage 4 and / or the bypass passage 19 between the branch portion of the water supply passage 4 and the bypass passage 19 and the subsequent junction portion, and opening the valve. It may be performed by adjusting.

分配割合の調整制御について、より具体的に説明すると、本実施例では、第一ジャケット熱交換器１５を通過後の水温を第一温度センサ２１で監視し、その検出温度を所望温度に維持するように三方弁２０を制御して、凝縮器６からの水を第一ジャケット熱交換器１５に通すかバイパス路１９に通すかの分配割合を調整する。なお、図示例では、第一温度センサ２１は、給水路４とバイパス路１９との合流部より下流に設けているが、合流部よりも上流の給水路４に設けてもよい。また、第一温度センサ２１は、給水路４ではなく、前記循環液の温度を検出（言い換えればジャケット１４内の温度を検出）するようにしてもよい。いずれにしても、第一ジャケット熱交換器１５への通水流量を調整することで、エンジン３を所望に冷却することができる。これにより、エンジン３を過度に冷却するのを防止することができる。   The adjustment control of the distribution ratio will be described more specifically. In this embodiment, the water temperature after passing through the first jacket heat exchanger 15 is monitored by the first temperature sensor 21, and the detected temperature is maintained at a desired temperature. Thus, the three-way valve 20 is controlled to adjust the distribution ratio of whether the water from the condenser 6 is passed through the first jacket heat exchanger 15 or the bypass passage 19. In the illustrated example, the first temperature sensor 21 is provided downstream of the junction between the water supply channel 4 and the bypass channel 19, but may be provided in the water supply channel 4 upstream of the junction. The first temperature sensor 21 may detect the temperature of the circulating fluid instead of the water supply channel 4 (in other words, detect the temperature in the jacket 14). In any case, the engine 3 can be cooled as desired by adjusting the water flow rate to the first jacket heat exchanger 15. Thereby, it is possible to prevent the engine 3 from being excessively cooled.

一方、凝縮器６の出口側の水温によっては、凝縮器６からの水を全量、第一ジャケット熱交換器１５に通しても、ジャケット１４の循環液を所望に冷却できないおそれがある。そこで、第一ジャケット熱交換器１５に加えて、第二ジャケット熱交換器１８を設けておくのがよい。第二ジャケット熱交換器１８も、第一ジャケット熱交換器１５と同様に、ジャケット１４との間で液体（ジャケット冷却水）が循環され、その循環液と給水とが間接熱交換される。第二ジャケット熱交換器１８への給水は、本実施例では、凝縮器６を通過後の水とは異なる水であり、凝縮器６を通過後の給水よりも低温（たとえば常温）である。   On the other hand, depending on the water temperature on the outlet side of the condenser 6, even if the entire amount of water from the condenser 6 is passed through the first jacket heat exchanger 15, the circulating fluid in the jacket 14 may not be cooled as desired. Therefore, in addition to the first jacket heat exchanger 15, a second jacket heat exchanger 18 is preferably provided. Similarly to the first jacket heat exchanger 15, the second jacket heat exchanger 18 also circulates liquid (jacket cooling water) between the jacket 14 and indirectly exchanges heat between the circulating liquid and the feed water. In this embodiment, the water supply to the second jacket heat exchanger 18 is different from the water after passing through the condenser 6 and is at a lower temperature (for example, room temperature) than the water supplied after passing through the condenser 6.

第二ジャケット熱交換器１８には、送水ポンプ２２により通水され、その水は、前記循環液により加温される。その加温された水は、送水路２３を介して、たとえば、サイクル外熱交換器１０の入口側または出口側において、給水路４の水へ合流される。   Water is passed through the second jacket heat exchanger 18 by a water pump 22, and the water is heated by the circulating liquid. The heated water is merged with the water in the water supply channel 4 through the water supply channel 23, for example, at the inlet side or the outlet side of the heat exchanger 10 outside the cycle.

第二ジャケット熱交換器１８への給水の有無または量は、後述する実施例２と同様にして、前記第一温度センサ２１の検出温度により制御される。第二ジャケット熱交換器１８への給水を制御することで、エンジン３の冷却不足が生じるおそれがない。   The presence or amount of water supplied to the second jacket heat exchanger 18 is controlled by the temperature detected by the first temperature sensor 21 in the same manner as in Example 2 described later. By controlling the water supply to the second jacket heat exchanger 18, there is no possibility of insufficient cooling of the engine 3.

ところで、サイクル外熱交換器１０を通過後の熱源水の温度に基づき、蒸発器８への熱源水の供給流量を調整可能としてもよい。具体的には、熱源供給路１２にはサイクル外熱交換器１０の出口側に第二温度センサ２６を設けておき、この第二温度センサ２６の検出温度に基づき熱源供給ポンプ２５をインバータ制御するか、熱源供給路１２に設けた弁の開度を調整すればよい。これにより、熱源水の排出温度を所望に調整することができる。   By the way, the supply flow rate of the heat source water to the evaporator 8 may be adjustable based on the temperature of the heat source water after passing through the external heat exchanger 10. Specifically, the heat source supply path 12 is provided with a second temperature sensor 26 on the outlet side of the external heat exchanger 10, and the heat source supply pump 25 is inverter-controlled based on the detected temperature of the second temperature sensor 26. Or the opening degree of the valve provided in the heat source supply path 12 may be adjusted. Thereby, the discharge temperature of the heat source water can be adjusted as desired.

図２は、本発明の給水加温システム１の実施例２を示す概略図である。本実施例２の給水加温システム１は、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 2 is a schematic diagram showing Example 2 of the feed water heating system 1 of the present invention. The feed water warming system 1 of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例２では、第一ジャケット熱交換器１５への通水量はバイパス路１９によっては調整しない（バイパス路１９と三方弁２０を設置しない）が、第二ジャケット熱交換器１８への通水量は調整可能である。具体的には、凝縮器６からの給水は、全量、第一ジャケット熱交換器１５に通された後、第一排ガス熱交換器１６に通される。一方、第二ジャケット熱交換器１８への通水流量は、送水ポンプ２２をインバータ制御するか、送水ポンプ２２の出口側に流量調整弁を設けその開度を調整することでなされる。そして、第一ジャケット熱交換器１５を通過後の水温を第一温度センサ２１で監視し、その温度を所望に維持するように第二ジャケット熱交換器１８への通水量を調整すればよい。これにより、エンジン３を所望に冷却することができる。   In the second embodiment, the amount of water flow to the first jacket heat exchanger 15 is not adjusted by the bypass passage 19 (the bypass passage 19 and the three-way valve 20 are not installed), but the amount of water flow to the second jacket heat exchanger 18 is not adjusted. Is adjustable. Specifically, the entire amount of the feed water from the condenser 6 is passed through the first jacket heat exchanger 15 and then passed through the first exhaust gas heat exchanger 16. On the other hand, the water flow rate to the second jacket heat exchanger 18 is achieved by inverter control of the water pump 22 or by providing a flow rate adjusting valve on the outlet side of the water pump 22 and adjusting its opening. And the water temperature after passing the 1st jacket heat exchanger 15 is monitored with the 1st temperature sensor 21, and what is necessary is just to adjust the water flow volume to the 2nd jacket heat exchanger 18 so that the temperature may be maintained as desired. Thereby, the engine 3 can be cooled as desired.

ところで、本実施例では、第一温度センサ２１は、第一ジャケット熱交換器１５の出口側の水温を検出しているが、第二ジャケット熱交換器１８の出口側の水温を検出するか、あるいは、ジャケット１４と各ジャケット熱交換器１５，１８との間の循環液の温度を検出（言い換えればジャケット内の温度を検出）するようにしてもよい。   By the way, in the present embodiment, the first temperature sensor 21 detects the water temperature on the outlet side of the first jacket heat exchanger 15, but detects the water temperature on the outlet side of the second jacket heat exchanger 18, Or you may make it detect the temperature of the circulating fluid between the jacket 14 and each jacket heat exchanger 15 and 18 (in other words, the temperature in a jacket is detected).

第二ジャケット熱交換器１８で加温後の水は、本実施例２では、第二排ガス熱交換器２４に通される。第二排ガス熱交換器２４は、第一排ガス熱交換器１６を通過後の排ガスと第二ジャケット熱交換器１８を通過後の水との間接熱交換器である。この水は、前記実施例１と同様に、給水路４に合流して用いてもよい。   In the second embodiment, the water heated by the second jacket heat exchanger 18 is passed through the second exhaust gas heat exchanger 24. The second exhaust gas heat exchanger 24 is an indirect heat exchanger between the exhaust gas after passing through the first exhaust gas heat exchanger 16 and the water after passing through the second jacket heat exchanger 18. This water may be combined with the water supply channel 4 and used as in the first embodiment.

なお、本実施例２において、前記実施例１と同様に、第二排ガス熱交換器２４の設置を省略したり、逆に、前記実施例１において、本実施例２と同様に、第二排ガス熱交換器２４を設置したりしてもよい。その他の構成は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。   In the second embodiment, as in the first embodiment, the installation of the second exhaust gas heat exchanger 24 is omitted, and conversely, in the first embodiment, the second exhaust gas as in the second embodiment. A heat exchanger 24 may be installed. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

図３は、本発明の給水加温システム１の実施例３を示す概略図である。本実施例３の給水加温システム１は、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 3 is a schematic view showing a third embodiment of the feed water warming system 1 of the present invention. The feed water warming system 1 of the third embodiment is basically the same as the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例３は、給水路４の構成において、前記実施例１と異なる。本実施例３では、給水ポンプ１１からの給水は、サイクル外熱交換器１０、第二ジャケット熱交換器１８、過冷却器９、凝縮器６、第一ジャケット熱交換器１５および第一排ガス熱交換器１６の順に通される。比較的低温の水が第二ジャケット熱交換器１８に通されるので、エンジン３を所望に冷却することができる。なお、本実施例の場合も、エンジン３のジャケット１４またはその冷却水の温度に基づき、前記各実施例と同様に、各ジャケット熱交換器１５，１８への通水量を調整可能としてもよい。   The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the water supply channel 4. In the third embodiment, the feed water from the feed water pump 11 is supplied from the heat exchanger 10 outside the cycle, the second jacket heat exchanger 18, the subcooler 9, the condenser 6, the first jacket heat exchanger 15, and the first exhaust gas heat. It is passed through the exchanger 16 in this order. Since the relatively cold water is passed through the second jacket heat exchanger 18, the engine 3 can be cooled as desired. In the case of this embodiment as well, the amount of water flow to each jacket heat exchanger 15, 18 may be adjustable based on the temperature of the jacket 14 of the engine 3 or its coolant.

図４は、本発明の給水加温システム１の実施例４を示す概略図である。本実施例４の給水加温システム１は、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing Example 4 of the feed water heating system 1 of the present invention. The feed water warming system 1 of the fourth embodiment is basically the same as the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例４は、給水路４および熱源供給路１２の構成において、前記実施例１と異なる。本実施例４では、給水ポンプ１１からの給水は、過冷却器９、凝縮器６、サイクル外熱交換器１０、第一ジャケット熱交換器１５および第一排ガス熱交換器１６の順に通される。一方、熱源水は、サイクル外熱交換器１０および蒸発器８を順に通される。熱源供給ポンプ２５は、熱源供給路１２の内、サイクル外熱交換器１０の入口側、またはサイクル外熱交換器１０と蒸発器８との間に設けられる。   The fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the water supply path 4 and the heat source supply path 12. In the fourth embodiment, the feed water from the feed water pump 11 is passed through the supercooler 9, the condenser 6, the external heat exchanger 10, the first jacket heat exchanger 15, and the first exhaust gas heat exchanger 16 in this order. . On the other hand, the heat source water is passed through the external heat exchanger 10 and the evaporator 8 in order. The heat source supply pump 25 is provided in the heat source supply path 12, on the inlet side of the outside cycle heat exchanger 10, or between the outside cycle heat exchanger 10 and the evaporator 8.

なお、熱源水は、蒸発器８において冷却された後、冷熱利用機器（たとえばクーリングタワー）にて使用された後、再び熱源供給路１２へ戻されてもよい。つまり、熱源水は、サイクル外熱交換器１０および蒸発器８と、冷熱利用機器との間で循環使用されてもよい。   Note that the heat source water may be returned to the heat source supply path 12 again after being cooled in the evaporator 8 and then used in a cold energy utilization device (for example, a cooling tower). That is, the heat source water may be circulated between the external heat exchanger 10 and the evaporator 8 and the cold energy utilization device.

本実施例４の場合、蒸発器８を通過後の熱源水の温度に基づき、蒸発器８への熱源水の供給流量を調整可能としてもよい。具体的には、熱源供給路１２には蒸発器８の出口側に第二温度センサ２６を設けておき、この第二温度センサ２６の検出温度に基づき熱源供給ポンプ２５をインバータ制御するか、熱源供給路１２に設けた弁の開度を調整すればよい。これにより、熱源水の排出温度（冷水温度）を所望に調整することができる。   In the case of the fourth embodiment, the supply flow rate of the heat source water to the evaporator 8 may be adjustable based on the temperature of the heat source water after passing through the evaporator 8. Specifically, the heat source supply path 12 is provided with a second temperature sensor 26 on the outlet side of the evaporator 8, and the heat source supply pump 25 is inverter-controlled based on the detected temperature of the second temperature sensor 26, or the heat source What is necessary is just to adjust the opening degree of the valve provided in the supply path 12. Thereby, the discharge temperature (cold water temperature) of heat source water can be adjusted as desired.

本実施例４の場合も、エンジン３のジャケット１４またはその冷却水の温度に基づき、前記各実施例と同様に、各ジャケット熱交換器１５，１８への通水量を調整可能としてもよい。また、本実施例４において、前記実施例２と同様に、第二排ガス熱交換器２４を設置してもよい。その他の構成は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。   Also in the case of the fourth embodiment, the amount of water flow to each of the jacket heat exchangers 15 and 18 may be adjustable based on the temperature of the jacket 14 of the engine 3 or its coolant. In the fourth embodiment, the second exhaust gas heat exchanger 24 may be installed as in the second embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

本発明の給水加温システム１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、ヒートポンプ２の熱源として熱源水を用いた例について説明したが、ヒートポンプ２の熱源流体として、熱源水に限らず、空気や排ガスなど各種の流体を用いることができる。但し、熱源流体は、蒸発器８においてヒートポンプ２の冷媒に熱（顕熱）を与えつつ自身は温度低下を伴い、その後、サイクル外熱交換器１０において給水に熱（顕熱）を与えつつ自身は温度低下を伴う流体が好ましい。   The feed water warming system 1 of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and can be changed as appropriate. For example, in the above-described embodiment, an example in which heat source water is used as the heat source of the heat pump 2 has been described. However, the heat source fluid of the heat pump 2 is not limited to heat source water, and various fluids such as air and exhaust gas can be used. However, the heat source fluid itself gives heat (sensible heat) to the refrigerant of the heat pump 2 in the evaporator 8, and itself decreases in temperature, and then supplies heat (sensible heat) to the feed water in the off-cycle heat exchanger 10. Is preferably a fluid with reduced temperature.

１ 給水加温システム
２ ヒートポンプ
３ エンジン
４ 給水路
５ 圧縮機
６ 凝縮器
７ 膨張弁
８ 蒸発器
９ 過冷却器
１０ サイクル外熱交換器
１１ 給水ポンプ
１２ 熱源供給路
１３ ベルト
１４ ジャケット
１５ 第一ジャケット熱交換器
１６ 第一排ガス熱交換器
１７ 排ガス路
１８ 第二ジャケット熱交換器
１９ バイパス路
２０ 三方弁
２１ 第一温度センサ
２２ 送水ポンプ
２３ 送水路
２４ 第二排ガス熱交換器
２５ 熱源供給ポンプ
２６ 第二温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Feed water heating system 2 Heat pump 3 Engine 4 Feed water path 5 Compressor 6 Condenser 7 Expansion valve 8 Evaporator 9 Subcooler 10 Cycle heat exchanger 11 Feed water pump 12 Heat source supply path 13 Belt 14 Jacket 15 First jacket heat Exchanger 16 First exhaust gas heat exchanger 17 Exhaust gas path 18 Second jacket heat exchanger 19 Bypass path 20 Three-way valve 21 First temperature sensor 22 Water supply pump 23 Water supply path 24 Second exhaust gas heat exchanger 25 Heat source supply pump 26 Second Temperature sensor

Claims (8)

圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記蒸発器において熱源流体から熱をくみ上げ、前記凝縮器において給水路の水を加温するヒートポンプと、
このヒートポンプの圧縮機を駆動するエンジンと、
前記凝縮器を通過後の水を、前記エンジンのジャケットの冷却に用いて加温する第一ジャケット熱交換器と、
前記凝縮器を通過後の水とは異なる水であって、前記凝縮器を通過後の給水よりも低温の水を、前記エンジンのジャケットの冷却に用いて加温する第二ジャケット熱交換器と、
前記第一ジャケット熱交換器を通過後の水を、前記エンジンからの排ガスで加温する第一排ガス熱交換器と
を備えることを特徴とする給水加温システム。 A compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator sequentially connected in a ring to circulate the refrigerant, draw up heat from a heat source fluid in the evaporator, and heat the water in the water supply channel in the condenser;
An engine that drives the compressor of this heat pump;
A first jacket heat exchanger that heats the water after passing through the condenser to cool the jacket of the engine;
A second jacket heat exchanger that is different from the water after passing through the condenser and that uses water lower in temperature than the feed water after passing through the condenser to cool the jacket of the engine; ,
Water heating system characterized in that it comprises water after passage through the first jacket heat exchanger, and a first exhaust gas heat exchanger for heating in the exhaust gas from the engine. 前記エンジンのジャケットまたはその冷却水の温度に基づき、前記第一ジャケット熱交換器または前記第二ジャケット熱交換器への通水量を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の給水加温システム。 Based on the jacket or temperature of the coolant before SL engine, water heating according to claim 1, characterized in that adjusting the passing water amount of the to the first jacket heat exchanger or the second jacket heat exchanger system. 前記第二ジャケット熱交換器で加温された水は、前記凝縮器の上流側において前記給水路の水へ合流されるThe water heated by the second jacket heat exchanger is merged with the water in the water supply channel on the upstream side of the condenser.
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システム。The feed water warming system according to claim 1 or 2, characterized in that. 前記給水路には、第一ジャケット熱交換器の前後を接続してバイパス路が設けられ、
前記ジャケット内の温度または前記第一ジャケット熱交換器を通過後の水温に基づき、前記凝縮器からの水を前記第一ジャケット熱交換器に通すか前記バイパス路に通すかの分配割合を調整するか、前記第二ジャケット熱交換器への通水の有無または量を調整する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水加温システム。 In the water supply path, a bypass path is provided by connecting the front and back of the first jacket heat exchanger,
Based on the temperature in the jacket or the water temperature after passing through the first jacket heat exchanger, the distribution ratio of whether the water from the condenser passes through the first jacket heat exchanger or the bypass passage is adjusted. Or the presence or quantity of the water flow to the said 2nd jacket heat exchanger is adjusted. The feed water heating system of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記第一排ガス熱交換器を通過後の排ガスと前記第二ジャケット熱交換器を通過後の水とを熱交換する第二排ガス熱交換器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水加温システム。 The second exhaust gas heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas after passing through the first exhaust gas heat exchanger and the water after passing through the second jacket heat exchanger is further provided . The feed water heating system according to any one of the above. 前記給水路の水は、サイクル外熱交換器、過冷却器および前記凝縮器を順に通され、
前記サイクル外熱交換器は、前記給水路の給水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、
前記過冷却器は、前記給水路の給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給水加温システム。 The water in the water supply channel is passed through an external cycle heat exchanger, a subcooler and the condenser in order,
The heat exchanger outside the cycle is an indirect heat exchanger between the water supply in the water supply channel and the heat source fluid after passing through the evaporator,
The water supply according to any one of claims 1 to 5 , wherein the supercooler is an indirect heat exchanger between water supply in the water supply channel and refrigerant from the condenser to the expansion valve. Heating system. 前記給水路の水は、過冷却器、前記凝縮器およびサイクル外熱交換器を順に通され、
前記サイクル外熱交換器は、前記給水路の給水と、前記蒸発器への熱源流体との間接熱交換器であり、
前記過冷却器は、前記給水路の給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給水加温システム。 The water in the water supply channel is passed through a subcooler, the condenser and an external heat exchanger in order,
The heat exchanger outside the cycle is an indirect heat exchanger between the water supply of the water supply channel and the heat source fluid to the evaporator,
The water supply according to any one of claims 1 to 5 , wherein the supercooler is an indirect heat exchanger between water supply in the water supply channel and refrigerant from the condenser to the expansion valve. Heating system. 前記サイクル外熱交換器または前記蒸発器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給流量を調整する
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の給水加温システム。 The feed water according to claim 6 or 7 , wherein a supply flow rate of the heat source fluid to the evaporator is adjusted based on a temperature of the heat source fluid after passing through the heat exchanger outside the cycle or the evaporator. Heating system.
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