專利名稱：燃氣熱泵式空調裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣熱泵式空調裝置，其中用于循環(huán)制冷劑的壓縮裝置由作為驅動源的燃氣發(fā)動機驅動，本發(fā)明更具體地涉及一種能不會由于下雪而妨礙維修室外機的燃氣熱泵式空調裝置。
背景技術：
利用熱泵進行空氣調節(jié)，如供冷和供熱的空調裝置設有一個制冷劑回路，該回路例如包括一個室內熱交換器、一個壓縮裝置、一個室外熱交換器和一個節(jié)流裝置等部件。對室內進行供冷和供熱是在制冷劑循環(huán)過程中，利用室內熱交換器在室內空氣和室外空氣之間進行換熱來實現(xiàn)的。另外，在這種制冷劑回路中，在空氣加熱過程中吸收熱量不僅要依賴于室外熱交換器，而且也要依賴于用于直接加熱制冷劑的制冷劑加熱裝置。
最近，設置在上述制冷劑回路中的用作壓縮裝置的驅動源采用了已研制出的一種燃氣發(fā)動機，用以取代常用的電機。這種使用燃氣發(fā)動機的空調裝置一般稱作燃氣熱泵式空調裝置(下文稱為GHP)。由于使用城市燃氣或較廉價的類似燃氣作為燃料，又由于GHP不同于設有使用電機的壓縮裝置的電熱泵(下文稱為EHP)，所以利用這種GHP不會提高運行費用，從而也就降低了用戶的費用。
另外，在GHP中，如果所謂的廢熱，如從燃氣發(fā)動機中排出的高溫排氣或發(fā)動機-冷卻劑-水(發(fā)動機冷卻水)的熱等在空氣加熱過程中用作制冷劑的熱源，那么與EHP(電熱泵)相比，GHP能更有效地利用能量，因而可實現(xiàn)極佳的空氣加熱效果。此外，在這種情況下，GHP的能量利用效率百分比是EHP的1.2至1.5倍。如果采用這種結構，則不必在制冷劑回路中安裝上述的設備，如制冷劑加熱裝置。
此外，對于GHP來說，在空氣加熱時必須利用燃氣發(fā)動機的廢熱進行室外熱交換器的除霜運行。一般說來，在EHP中的除霜運行是這樣進行的即停止供熱運行并臨時進行供冷運行，以對室外熱交換器除霜。在這種情況下，由于冷空氣流入室內，所以室內的舒適度降低了。相反，在GHP中，由于上述狀態(tài)，可繼續(xù)進行供熱運行，并且不會發(fā)生出現(xiàn)在EHP中的問題。
如上所述，在GHP中，在供熱運行過程中，將廢熱，如自燃氣發(fā)動機排出的高溫廢氣或發(fā)動機冷卻水的廢熱送到熱交換裝置，如廢氣熱交換裝置或廢熱熱交換裝置中；因此，可收集這種廢熱作為制冷劑的熱源，從而可獲得比EHP更優(yōu)良的空氣加熱能力。
因此，即使是在冬季室外空氣溫度較低的多雪地區(qū)，由于GHP具有足夠的空氣加熱能力，所以也可對GHP進行維修。
然而在傳統(tǒng)的GHP中，由于室外機通常是安裝在室外的，所以在多雪的地區(qū)就存在由于室外機周圍有雪而妨礙接近該室外機，從而妨礙維修的問題。
另外，室外機是用地腳螺栓安裝在水泥的地基上的；然而，如果確定地基的高度時還要考慮到在維修開門時地基上可能有一定量的雪，則該地基的高度要比不下雪地區(qū)的地基高，這樣就存在增加成本的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明考慮了上述情況。因此，本發(fā)明的目的是提供一種燃氣熱泵式空調裝置，該裝置可在多雪的地區(qū)不受阻礙地接近并進行維修操作。
為了解決上述問題，本發(fā)明具有下述結構。
在按照本發(fā)明第一個方面的燃氣熱泵式空調裝置中，通過壓縮裝置循環(huán)制冷劑而形成制冷劑循環(huán)，該壓縮裝置的驅動源是燃氣發(fā)動機；從燃氣發(fā)動機排出的廢熱被收集在發(fā)動機冷卻水中，制冷劑由發(fā)動機冷卻水加熱，以增強加熱能力，借助于一個通路轉換裝置從燃氣發(fā)動機的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)分出一個旁通管道部分，并且該旁通管路部分被埋置在靠近安裝室外機的地方。
在按照本發(fā)明第一個方面的燃氣熱泵式空調裝置中，設置一個旁通管路部分，它利用一個管路轉換裝置從燃氣發(fā)動機的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)處分支，并且該旁通管路部分被埋置在靠近安裝室外機的地方；因此，如果按照需要將發(fā)動機冷卻水輸送到旁通管路部分，則可對室外機周圍進行加熱，以將雪融化。
在這種燃氣熱泵式空調裝置中，旁通管路部分最好在制冷劑被發(fā)動機冷卻水冷卻后再一次分支。利用這種方式，可在對制冷劑加熱并獲得極好的空氣加熱能力后有效地利用發(fā)動機冷卻水廢熱。
在按照本發(fā)明第一個或第二個方面的燃氣熱泵式空調裝置中，最好設置一個加熱從燃氣發(fā)動機排出的廢熱，并可提高收集在廢氣熱交換裝置中的熱能能量的加熱裝置。以此方式可強化空氣加熱能力并增強利用廢熱融雪的能力。
用于加熱廢氣的燃燒裝置最適合用作這種加熱裝置，該裝置利用燃燒器燃燒燃料并將產(chǎn)生的燃燒氣體的廢氣輸送到燃燒氣體中。用于加熱廢氣的燃燒裝置的燃燒器可設置在燃燒氣體熱交換裝置內，或也可將裝有廢氣凈化催化劑的催化劑容器，設置在連接燃氣發(fā)動機和廢氣熱交換裝置的燃料系統(tǒng)中，以使該燃燒器能設置在該催化劑容器內。
在按照本發(fā)明第一和第二個方面的燃氣熱泵式空調裝置中，最好形成一條旁通管路，該旁通管路在燃氣發(fā)動機下游處的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)中設有管路轉換裝置。用于發(fā)動機冷卻水的加熱裝置設置在該旁通管路中。以此方式可強化空氣加熱能力并增強利用廢熱融雪的能力。
加熱裝置應燃燒和加熱與燃氣發(fā)動機使用的相同的氣體燃料，該氣體燃料最好是城市燃氣。
另外，加熱裝置最好在室外空氣溫度檢測裝置檢測到的溫度低于預定值時運行。
燃氣熱泵式空調裝置具有如下效果。
按照本發(fā)明第一個方面，設置一個旁通管路部分，該部分利用管路轉換裝置從燃氣發(fā)動機的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)再分支，旁通管路部分埋置在靠近安裝室外機的地方，因此，如果按照需要將發(fā)動機冷卻水輸送到旁通管路部分，則可對室外機周圍的區(qū)域進行加熱，以將雪融化。這樣就能確保在下雪時很容易接近室外機并確保具有用于維修的空間。
通過在室外空氣溫度較低時設置用于加熱廢氣的加熱裝置，及用于加熱發(fā)動機冷卻水的加熱裝置，可提高空氣加熱能力和利用廢熱融雪的能力。


圖1表示本發(fā)明的燃氣熱泵式空調裝置處于供熱運行時的第一實施例；
圖2表示本發(fā)明的燃氣熱泵式空調裝置處于供冷運行時的第一實施例；圖3a和3b表示在室外機周圍的旁通管路組的一個配置實例的前視圖和平面視圖；圖4表示本發(fā)明的燃氣熱泵式空調裝置處于供熱運行時的第二實施例；圖5表示本發(fā)明用于加熱廢氣的燃燒裝置的第二實施例的第一實例的主要部分；圖6表示本發(fā)明用于加熱廢氣的燃燒裝置的第二實施例的第二實例的主要部分；圖7表示本發(fā)明用于力熱廢氣的燃燒裝置的第二實施例的第三實例的主要部分；圖8表示本發(fā)明的燃氣熱泵式空調裝置處于供熱運行時的第三實施例；圖9是第三實施例的加熱裝置的放大視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的燃氣熱泵式空調裝置(下文稱為GHP)的一個實施例。
第一實施例圖1是表示本發(fā)明第一實施例的GHP的空氣加熱系統(tǒng)的總體結構的系統(tǒng)圖。該圖總體地表示出室內單元1和設有如用于驅動燃氣發(fā)動機的壓縮裝置的室外單元10。此外，一個或多個室內單元1和室外單元10由制冷劑管道2以能使制冷劑循環(huán)的方式連接起來。
室內單元1設有室內熱交換裝置1a，它在供冷運行時用作蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器蒸發(fā)低溫低壓的液態(tài)制冷劑，以吸收室內空氣(室內大氣)中的熱量，并在供熱運行時用作冷凝器，該冷凝器液化高溫高壓氣態(tài)制冷劑，以加熱室內空氣。另外，每個室內熱交換裝置1a都設有節(jié)流機構1b。
室外單元10內部分成兩個主要部分。
第一個主要部分主要由壓縮裝置、室外熱交換裝置及室內單元1等形成制冷劑回路的設備構成，在下文中該第一主要構成部分被稱為“制冷劑回路部分”。
第二主要部分設有用于驅動壓縮裝置的燃氣發(fā)動機及其輔助設施等設備，在下文中該第二主要部分被稱為“燃氣發(fā)動機部分”。
在制冷劑回路部分中，設有壓縮裝置11、室外熱交換裝置12、水熱交換裝置13、蓄熱器14、接收器15、油分離器16、節(jié)流機構17、四通閥18、電磁閥19、止回閥20及控制閥21等設備。
壓縮裝置11由作為驅動源的燃氣發(fā)動機GE(后面將進行描述)運行，該壓縮裝置11壓縮來自任何一個室內熱交換裝置1a或室外熱交換裝置12的低溫低壓氣態(tài)制冷劑，并排出高溫高壓氣態(tài)制冷劑。借助于這種結構，在供冷運行期間，即使在室外空氣溫度較高，制冷劑也可通過室外熱交換裝置12向室外空氣散熱。另外，在供熱運行期間，制冷劑可通過室外熱交換裝置12向室內空氣提供熱能。
在供冷運行期間，室外熱交換裝置12用作一個冷凝器，它使高溫高壓氣態(tài)制冷劑冷凝并向室外空氣散熱，相反，在供熱運行期間，室外熱交換裝置12用作一個蒸發(fā)器，它蒸發(fā)低溫低壓液態(tài)制冷劑，并吸收室外空氣中的熱量。也就是說，在供冷運行和供熱運行中，室外熱交換裝置12與室內熱交換裝置1a進行相反的運行。
另外，室外熱交換裝置12與燃氣發(fā)動機GE(下文中將進行描述)的散熱器33并列設置。散熱器33是一個熱交換裝置，它利用與室外空氣進行熱交換來冷卻發(fā)動機冷卻水。
因此，例如在室外空氣溫度較低時的供熱運行情況下，用作蒸發(fā)器的室外熱交換裝置12可在通過散熱器33的室外空氣之間進行熱交換，并通過選擇性地改變室外風機22的旋轉方向來進行加熱，而且提高了蒸發(fā)能力。
設置水熱交換裝置13是為了使制冷劑能集中燃氣發(fā)動機GE(下文中將進行描述)的發(fā)動機冷卻水中的熱。也就是說，在供熱運行中，制冷劑不只在室內熱交換裝置12中換熱，而且可從燃氣發(fā)動機GE的發(fā)動機冷卻水中收集廢熱；這樣就增強了供熱運行的效果。
設置蓄熱器14是為了存貯流入壓縮裝置11的氣態(tài)制冷劑中包含的液體。
設置接收器15是為了利用用作冷凝器的熱交換裝置將液態(tài)制冷劑分離成空氣和液體，并貯存制冷循環(huán)中剩余的液態(tài)制冷劑。
設置油分離器16是為了分離制冷劑中所包含的油成分并使制冷劑返回到壓縮裝置11。
設置節(jié)流機構17是為了減小冷凝后的高溫高壓液態(tài)制冷劑的壓力并膨脹液態(tài)制冷劑，使之變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑。在附圖的一個實例中，用作此目的的節(jié)流機構17可從常壓膨脹閥、恒溫膨脹閥及毛細管中選擇。
四通閥18設置在制冷劑管2中，它用于有選擇地改變制冷劑通道和流動方向。在這種四通閥18上設有四個口，如D，C，S和E?？贒通過制冷劑管2與壓縮裝置11的排氣側相連?？贑通過制冷劑管2與室外熱交換裝置12相連。口S通過制冷劑管2與壓縮裝置11的吸氣側相連?？贓通過制冷劑管2與室內熱交換裝置1a相連。
另一方面，在燃氣發(fā)動機段中，設有在附圖中未示出的冷卻水系統(tǒng)30、燃料吸收系統(tǒng)60、排氣系統(tǒng)和發(fā)動機油系統(tǒng)(發(fā)動機油系統(tǒng)在附圖中未示出)，燃氣發(fā)動機GE設置在該燃氣發(fā)動機部分的中心。
燃氣發(fā)動機GE連接在壓縮裝置11上，該壓縮裝置通過軸、皮帶和類似部件設置在制冷劑回路中；這樣，驅動力從燃氣發(fā)動機GE傳導到壓縮裝置11。
冷卻水系統(tǒng)30設有一個水泵31、一個貯存箱32、一個散熱器33及類似部件。該冷卻水系統(tǒng)30利用發(fā)動機冷卻水冷卻燃氣發(fā)動機GE，冷卻水在由圖中虛線所示的用管路連接這些部件的回路中循環(huán)。水泵31用于循環(huán)回路中的燃氣發(fā)動機GE的冷卻水。貯存箱32用于臨時貯存在該回路中流動的剩余的冷卻水，并且用于在冷卻水短缺的情況下將這些剩余的水提供給回路。散熱器33與室外熱交換裝置12整體構成。散熱器33用于將發(fā)動機冷卻水從燃氣發(fā)動機GE吸收的熱量輻射到室外空氣中。
在冷卻水系統(tǒng)30中，除了上述部件外，還設有廢氣熱交換裝置34。這種廢氣熱交換裝置34將從燃氣發(fā)動機GE排出的廢氣中的熱量收集到發(fā)動機冷卻水中。另外，在冷卻水系統(tǒng)30中，水熱交換裝置13(上文中已提到)以冷卻水系統(tǒng)30橫跨兩個系統(tǒng)，如制冷回路部分和冷卻水系統(tǒng)30的方式設置。因此，冷卻水系統(tǒng)30的總體結構是這樣的即在供熱運行中，發(fā)動機冷卻水不僅從燃氣發(fā)動機GE中收集熱量，而且還從廢氣中收集熱量；這樣，收集的熱從發(fā)動機冷卻水經(jīng)水熱交換裝置13傳給制冷劑。
因此，在冷卻水系統(tǒng)30中的發(fā)動機冷卻水的流動控制，是由設置在兩個位置上的流動控制閥35A和35B執(zhí)行的。
燃料吸收系統(tǒng)60設有一個燃氣調節(jié)器61、一個燃氣電磁閥62、一個燃氣連接口63及類似裝置。這種燃料吸收系統(tǒng)60是用于提供城市燃氣，如作為提供給燃氣發(fā)動機GE的氣體燃料的液化天然氣(LNG)。燃氣調節(jié)器61用于調節(jié)從外部通過燃氣電磁閥62和燃氣連接口63輸送的氣體燃料的輸送壓力。在氣體燃料與來自吸收口(圖中未示出)的空氣混合后，提供給燃氣發(fā)動機GE的燃燒器，利用燃氣調節(jié)器61調節(jié)氣體燃料的壓力。
在本發(fā)明的GHP中設置一個旁通管路部分80，它從燃氣發(fā)動機GE的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)30處分支。在利用流量控制閥81從冷卻水系統(tǒng)30處分支后，該旁通管路部分80埋置在安裝室外機1的地點周圍，并且該旁通管路部分80再次連接到冷卻水系統(tǒng)30上。
旁通管路部分80的分離位置是在水熱交換裝置13的下游處，從而在加熱制冷劑后將發(fā)動機冷卻水(熱水)引入該部分內。這樣設置的目的是為了在制冷劑被加熱后，由發(fā)動機冷卻水保存熱能，此外，該目的是確保在水熱交換裝置13內有用于加熱制冷劑的足夠熱量。旁通管路部分80返回到冷卻水系統(tǒng)30的連接處，可以位于流量控制閥81和水泵31之間的管路的適當位置處，并且最好設置止回閥82，以防止出現(xiàn)回流。
如果根據(jù)閥的分路調節(jié)流入旁通管路部分80的水流和直接流入水泵31的水流，則流量控制閥81是最適用的。另外，管路最好利用三通閥或多個轉換閥(或類似的閥)的結合進行簡單的有選擇的轉變。
此外，流量控制閥81最好在接收到從手動開關(圖中未示出)或用于檢測雪和溫度的傳感器輸出控制信號后動作。
如圖3所示，在旁通管路80從室外機10引出后，將設置在室外機10的支架周圍的管組80a，埋置在例如強化水泥制成的基礎下或適當密度的地下。雖然埋置旁通管路部分80的區(qū)域最好盡可能大，但受到可利用的發(fā)動機冷卻水的熱量限制。因此用于埋置旁通管路部分80的區(qū)域最好從下列因素中有選擇地確定接近室外機10的可能性、用于維修的空間、用于安裝每個裝置的空間、室外機10的結構及可使用的熱量等。
在圖中所示的實例中，雖然旁通管路部分80是一個系統(tǒng)，但利用集管可將旁通管路部分80分成適當?shù)亩鄠€部分，或者也可按需要設置轉換閥，以使水在各部分內流動。此外，設置管組80a的方式不限于附圖中所示的情況，最好在考慮了溫度和壓力損失等因素后有選擇地確定。
在以下段落中，將通過描述制冷劑和發(fā)動機冷卻水的流動過程解釋GHP進行室內環(huán)境供熱和供冷的典型方法。
首先，參照圖1說明供熱運行的運行方法。在描述閥時，如果圖中的閥畫成黑色底色時，則閥是開啟的。用箭頭表示制冷劑和發(fā)動機冷卻水的流動方向。
在這種情況下，在制冷劑回路的四通閥18中，將口D和口E之間及口C和口S之間連通。壓縮裝置11的排氣側連接在室內熱交換裝置1a上。在這種狀態(tài)下，從壓縮裝置11中排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)四通閥18和操作閥21被送到室內熱交換裝置1a。
高溫高壓氣態(tài)制冷劑與室內熱交換裝置1a中的室內空氣交換熱量，從而被液化。在該過程中，氣態(tài)制冷劑向室內空氣散熱，此后，氣態(tài)制冷劑變成高溫高壓液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑流過一個節(jié)流機構1b、一個操作閥21和一個接收器15，最后該液態(tài)制冷劑被分離成氣體和液體成分。
從接收器15中排出的液態(tài)制冷劑被送到分支的制冷劑管2中，并將兩部分液態(tài)制冷劑中的任一部分，通過常壓膨脹閥的節(jié)流機構17a送到熱交換裝置13中。將其它的液態(tài)制冷劑經(jīng)開啟的電磁閥18和熱膨脹閥的節(jié)流機構17b送到室外熱交換裝置12。
在通過節(jié)流機構17a時使送到水熱交換裝置13的液態(tài)制冷劑的壓力降低；因此，液態(tài)制冷劑變成低溫低壓制冷劑。在水熱交換裝置13中，低溫低壓液態(tài)制冷劑通過從發(fā)動機冷卻水中吸收熱量而被蒸發(fā)，從而使變成低溫低壓氣態(tài)制冷劑。此時，如果高溫發(fā)動機冷卻水在散熱器33內流動，則液態(tài)制冷劑可被發(fā)動機廢熱有效地蒸發(fā)。
此外，在用來蒸發(fā)液態(tài)制冷劑的水熱交換裝置13和室外熱交換裝置12中，最好按照運行條件如室外空氣溫度來選擇其中的一個裝置。另外，可按照該裝置的結構將這些裝置結合起來使用。
將變成低溫低壓氣體的制冷劑從四通閥18的口C經(jīng)口S送到蓄液器14中，并將其分離成氣體和液體成分，然后送到壓縮裝置11中。被送入壓縮裝置11中的氣態(tài)制冷劑由壓縮裝置11的運轉將其壓縮，并變成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，然后再將其送到室內熱交換器裝置1a中；這樣就形成了使制冷劑重復改變狀態(tài)的制冷循環(huán)。
在這種加熱運行中，為了防止雪聚集在室外機10的周圍或為了融化雪，利用流量控制閥81的操作，將從水熱交換裝置13中流出的發(fā)動機冷卻水輸送到旁通管路部分80中。雖然通過加熱水熱交換裝置13中的制冷劑而使這種發(fā)動機冷卻水的溫度降低了，但該發(fā)動機冷卻水仍然是包含有相當多熱量的熱水。因此，使熱水流過管組80a可加熱管組80a的周圍，從而可防止雪的聚集并可將雪融化。也就是說，通過從發(fā)動機冷卻水中收集燃氣發(fā)動機GE的廢熱，可防止雪聚集在室外機10的周圍并使雪融化。
下面將參照圖2簡要地解釋在供冷運行中的制冷劑和發(fā)動機冷卻水的流動過程。
在這種情況下，在四通閥18內，使口D和口C之間及口E和口S之間連通。壓縮裝置11的排氣側連接到室外熱交換裝置12上。在這種狀態(tài)下，從壓縮裝置11中排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑，通過四通閥18被送到起冷凝器作用的室外熱交換裝置12。
高溫高壓氣態(tài)制冷劑在室外熱交換裝置12中蒸發(fā)，以將熱釋放到室外空氣中；這樣制冷劑就變成高溫高壓液態(tài)制冷劑。將這種液態(tài)制冷劑經(jīng)止回閥20送到接收器15中。將在接收器15中被分離成氣體和液體成分的液態(tài)制冷劑，經(jīng)操作閥21送到節(jié)流機構1b中；然后在通過該節(jié)流機構1b時使之降壓，從而變成低溫低壓液態(tài)制冷劑，再將液態(tài)制冷劑送到起蒸發(fā)器作用的室內熱交換裝置1a中。
送到室內熱交換裝置1a的低溫低壓制冷劑從室內空氣中吸收熱量并被蒸發(fā)。在該過程中，制冷劑冷卻室內空氣，并變成低溫低壓氣態(tài)制冷劑，再通過操作閥21和制冷劑管2被送到四通閥18。
送到四通閥18的低溫低壓氣態(tài)制冷劑從口E通過口S流入蓄液器14。分離出液態(tài)成分后的氣態(tài)制冷劑被吸入到壓縮裝置11中。通過壓縮裝置的運行，使壓縮裝置11吸入的氣態(tài)制冷劑被壓縮，并變成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，然后送到室外熱交換裝置12；這樣就形成了使制冷劑重復改變狀態(tài)的制冷循環(huán)。
因此，在供冷運行中，停止將發(fā)動機冷卻水提供給旁通管路80。
第二實施例在上述多雪的區(qū)域，由于室外空氣溫度通常較低，所以空氣加熱能力不足。在這種狀態(tài)下可以預料到，所提供的用于防止雪的聚集并將雪融化的熱量是不足的。
如圖4所示，在本發(fā)明第二實施例的GHP中，用于加熱從燃氣發(fā)動機GE中排出的廢氣，并提高收集在廢氣熱交換裝置34中的熱能能量的廢氣加熱裝置55，設置在連接該燃氣發(fā)動機GE和廢氣熱交換裝置34的燃氣系統(tǒng)50中。
廢氣系統(tǒng)50是一種用于向大氣中釋放燃氣發(fā)動機GE的廢氣的系統(tǒng)，該廢氣系統(tǒng)50設有消聲器51和排氣煙道頂部52。從燃氣發(fā)動機GE排出的廢氣流過上述廢氣熱交換裝置34，并加熱發(fā)動機冷卻水，然后從排氣煙道頂部52將廢氣釋放到大氣中。
通過利用其它熱源或通過加入(混合)包含大量熱能的高溫燃燒氣體，進一步加熱從燃氣發(fā)動機GE中排出的廢氣，可提高包含在廢氣力熱裝置55中的熱能能量。
下面參照

上述廢氣加熱裝置的實施例。將主要部分放大以便于對圖4中的特征進行說明。
在圖5所示的第一實施例中，設置用于加熱廢氣的燃燒裝置70，該廢氣加熱從燃氣發(fā)動機GE中排出的廢氣，并提高收集在廢氣熱交換裝置34中的熱能能量。
用于加熱廢氣的燃燒裝置70包括一個中空燃燒器71、一個設置在該燃燒器71內的燃燒噴嘴72、一個按預定混合比向燃燒噴嘴提供燃料和空氣的燃料供給系統(tǒng)73、一條利用提供通過燃燒噴嘴72燃燒燃料而產(chǎn)生的燃燒氣體的燃燒氣體供給通路94，該通路94將該燃燒氣體從燃燒器71送到從燃氣發(fā)動機GE排出的廢氣中。
也就是說，在用于加熱廢氣的燃燒裝置70中，在燃燒器71中燃燒燃料而產(chǎn)生的燃燒氣體，與從燃氣熱泵式空調裝置的燃氣發(fā)動機GE中排出并流經(jīng)燃燒氣體供給通路94的廢氣混合，以提供給廢氣系統(tǒng)50。
在附圖所示的實施例中，雖然燃燒氣體供給通路94連接在燃氣發(fā)動機GE與廢氣熱交換裝置34之間的廢氣系統(tǒng)50的管路上，但也可將燃燒氣體直接輸送到廢氣熱交換裝置34內部。
在燃料供給系統(tǒng)73中，設置一個控制閥73a，將以適當?shù)谋嚷驶旌系娜剂虾涂諝饣旌系目諝?燃料混合物，經(jīng)控制閥73a輸送到燃燒噴嘴72。在供熱運行期間，當用于加熱廢氣的燃燒裝置70運行時，換句話說當室外空氣溫度檢測裝置45檢測到的溫度低于預定值，并且接收從控制部分75輸出的控制信號時，控制閥73a開啟。設置在靠近室外機的適當?shù)胤降臏囟葌鞲衅骺勺鳛槭彝鉁囟葯z測裝置45使用。另外，也可采用其它類型的室外空氣溫度檢測裝置。室外空氣溫度的狀況可通過制冷劑的狀態(tài)，如由設置在用于循環(huán)制冷劑的通路內的各種傳感器檢測的溫度和壓力來確定。
當將指示室外溫度較低的檢測信號輸入到控制部分75時，該控制部分75將控制閥73a打開，以向燃燒噴嘴72提供燃料和空氣，并在燃燒噴嘴72內點燃空氣-燃料的混合物。
當空氣-燃料混合物燃燒時，產(chǎn)生的高溫燃燒氣體被輸送到廢氣系統(tǒng)50，并從而將包含在燃燒氣體中的熱能加入到廢氣中。因此，可吸收到廢氣熱交換裝置的發(fā)動機冷卻水中的熱量提高了，發(fā)動機冷卻水可加熱到更高程度并提供給水熱交換裝置13。因此，用于加熱水熱交換裝置13中的制冷劑的熱量增加了，從而即使在室外空氣溫度較低時也能蒸發(fā)低溫低壓制冷劑，并將制冷劑輸送到制冷劑循環(huán)中。并且還可獲得在旁通管路80內的用于融化雪的較大熱量。
用于加熱廢氣的上述燃燒裝置70的燃料最好是與燃氣發(fā)動機GE使用的燃料相同的燃料，如城市燃氣。這是因為燃氣發(fā)動機GE和燃料系統(tǒng)是可兼容的，這樣就降低了燃料的成本。
在圖6中所示的第二實施例的第二個實例中，用于加熱廢氣70A的燃燒裝置的燃燒噴嘴72設置在中空燃燒裝置主體71A內，該主體71A與廢氣熱交換裝置34A共用一個殼體。其它部件與圖5中所示的第一實施例的相同，并采用相同的附圖標記，同時省略了詳細的描述。
在以這種構成的用于加熱廢氣70A的燃燒裝置中，利用在燃燒噴嘴72中燃燒空氣-燃料混合物，使在燃燒裝置主體71A內產(chǎn)生的燃燒氣體的熱量通過廢氣熱交換裝置34A被直接加入到廢氣中。以這種方式，可無熱損失和高效地加熱流過管組34a的發(fā)動機冷卻水，另外可以預想到，利用火焰的輻射熱可對廢氣和發(fā)動機冷卻水進行加熱。
在圖7所示的第二實施例的第三實例中，用于加熱廢氣70B的燃燒裝置的燃燒噴嘴72設置在中空燃燒裝置主體71B內，該主體71B與容納廢氣凈化催化劑76的催化劑容器共用一個殼體。其它部件與圖5中所示的第一實施例的相同，并采用相同的附圖標記，同時省略了對它們的詳細描述。
裝有廢氣凈化催化劑76的用于加熱廢氣70B的燃燒裝置設置在廢氣系統(tǒng)50內，并位于燃氣發(fā)動機和廢氣熱交換裝置34之間。最好采用銠催化劑轉換器作為廢氣凈化催化劑76。利用這種結構可增加用于加熱發(fā)動機冷卻水的熱量，同時凈化燃氣發(fā)動機GE的廢氣和其它廢氣。
另外，現(xiàn)已知道，在廢氣處于高溫狀態(tài)下時，利用廢氣凈化催化劑76凈化廢氣更為有效；因此，通過加入燃燒氣體提高廢氣的溫度也可促進催化劑對燃燒氣體的凈化。
如上所述，在供熱運行中設置能按需要加熱廢氣的廢氣加熱裝置55；因此可將更多的熱量加入到發(fā)動機的廢熱中，從而可向廢氣熱交換裝置34提供更多的熱能，并可將發(fā)動機冷卻水加熱到比常規(guī)更高的溫度。
因此，即使在室外空氣溫度相當?shù)偷暮鋮^(qū)域，通過與保存有大量熱能的高溫發(fā)動機冷卻水進行熱交換，能在水熱交換裝置13中蒸發(fā)制冷劑。另外，在水熱交換裝置13加熱制冷劑之后，可利用發(fā)動機冷卻水融化雪。這樣，即使在不能從室外空氣中獲取所需的足夠熱量來蒸發(fā)制冷劑的室外空氣溫度較低的時期，利用由發(fā)動機和廢氣加熱裝置55提供的熱能也能維持制冷循環(huán)；這樣就獲得了足夠的供熱運行能力，并且即使在室外空氣溫度較低時期也能增強空氣加熱能力。另外，可增大用于融化雪的發(fā)動機冷卻水的熱能能量。
第三實施例與上述第二實施例相同，該實施例也考慮到應用于室外空氣溫度較低而供熱運行和融化雪的熱能不足的多雪地區(qū)。
在該實施例的GHP中，為了加熱處于發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)的適當位置處的發(fā)動機冷卻水而設置加熱裝置40。該加熱裝置40設置在旁通管路36中，該管路是在燃氣發(fā)動機GE冷卻后由分出的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)形成的。在旁通管路36的分路部分中，設置用作通路轉換裝置的流量控制閥37。在附圖所示的實例中，在燃氣發(fā)動機GE下游分開后，旁通管路36連接在流量控制閥35A的上游處?？蓪α髁靠刂崎y37的偏差進行調節(jié)，并且也可按需要使總流量都流到一條管路中，或按一定比率進行分流。
管路轉換裝置不限于上述流量控制閥37，也可采用不能調節(jié)偏差(流量)的三通閥，并且也可將兩個獨立的轉換閥結合起來使用。
圖9表示放大的上述加熱裝置40的周圍部分。圖中的加熱裝置40設置在GHP的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)內，并且它是一種發(fā)動機冷卻水加熱裝置，以便在冷卻燃氣發(fā)動機GE后加熱發(fā)動機冷卻水，該加熱裝置40包括一個框體42，該框體設有一個風機41、一組使發(fā)動機冷卻水流動并設在框體42內的管路組36a、一個設在框體42內的燃燒器43、一個按預定比率向燃燒器43提供空氣和燃料的燃料供給系統(tǒng)44，以及利用燃燒器43加熱流過該組管路36a的發(fā)動機冷卻水。
風機41用于在包含管路組36a和燃燒器43的框體42內部進行通風。燃燒器43接收來自燃料供給系統(tǒng)44的以預定的混合比混合的空氣-燃料混合物，并燃燒該空氣-燃料混合物，然后產(chǎn)生高溫燃燒氣體。在加熱流過管路組36a的發(fā)動機冷卻水之后，利用風機41將該燃燒氣體排放到框體42外部。此外，燃燒器43設置在框體42內，因而可預料到，可利用空氣-燃料混合物的燃燒產(chǎn)生的輻射熱進行加熱。
如上所述，當在供熱運行時，加熱裝置40能按需要加熱發(fā)動機冷卻水，發(fā)動機冷卻水中加入了大量熱能，并將包含有大量熱能的發(fā)動機冷卻水隨發(fā)動機廢熱一起提供給水熱交換裝置13。
利用這種方式，即使在室外空氣溫度相當?shù)筒⑶蚁卵┑暮涞貐^(qū)，也能通過與包含有大量熱能的高溫發(fā)動機冷卻水進行熱交換，使水熱交換裝置13中的制冷劑蒸發(fā)。此外，制冷劑在水熱交換裝置13中被加熱后，可利用發(fā)動機冷卻水融化雪。因此，即使在不能從室外空氣中獲取所需的足夠熱量來蒸發(fā)制冷劑的室外空氣溫度較低的時期，利用從發(fā)動機和加熱裝置40的廢熱中提供的熱能，也能維持制冷循環(huán)；這樣就可獲取足夠的供熱運行能力，以在室外空氣溫度較低時期增強供熱運行能力。另外，可增大用于融化雪的發(fā)動機冷卻水的熱能能量。
另外，本發(fā)明的結構不限于上述實施例，在本發(fā)明的保護范圍內，可對用于制冷劑循環(huán)的裝置的數(shù)量和類型進行變換。
權利要求
1.一種燃氣熱泵式空調裝置，包括一個壓縮裝置(11)，它具有一個作為驅動源的燃氣發(fā)動機，并通過循環(huán)制冷劑形成一個制冷循環(huán)；一個旁通管路部分(80)，它設置在安裝室外機的空間周圍，并通過管路轉換裝置(81)從燃氣發(fā)動機的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)(30)中分支出來；其中，從燃氣發(fā)動機排出的廢熱收集并返回到發(fā)動機冷卻水中，制冷劑由發(fā)動機冷卻水加熱，以增強空氣加熱能力。
2.按照權利要求1的燃氣熱泵式空調裝置，其中在制冷劑被發(fā)動機冷卻水冷卻后分出旁通管路部分(80)。
3.按照權利要求1的燃氣熱泵式空調裝置，其中加熱裝置(70)加熱從燃氣發(fā)動機排出的廢氣，并增加在廢氣熱交換裝置(34)中收集的熱能能量。
4.按照權利要求3的燃氣熱泵式空調裝置，其中加熱裝置是一種用于加熱廢氣(55)的燃燒裝置，它將在燃燒裝置中燃燒燃料產(chǎn)生的燃燒氣體提供給廢氣。
5.按照權利要求4的燃氣熱泵式空調裝置，其中用于加熱廢氣的燃燒裝置(70)設置在廢氣熱交換裝置(34)內。
6.按照權利要求4的燃氣熱泵式空調裝置，其中容納廢氣凈化催化劑(76)的催化劑容器設置在連接燃氣發(fā)動機和廢氣熱交換裝置(34)的廢氣系統(tǒng)(50)中，用于加熱廢氣的燃燒裝置(70)的燃燒器設置在催化劑容器內。
7.按照權利要求1的燃氣熱泵式空調裝置，其中形成旁通管路(36)，該旁通管路在燃氣發(fā)動機的下游的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)(30)內設有管路轉換裝置(81)，發(fā)動機冷卻水加熱裝置設置在該旁通管路上。
8.按照權利要求4的燃氣熱泵式空調裝置，其中加熱裝置燃燒與燃氣發(fā)動機相同的氣體燃料并加熱該氣體燃料。
9.按照權利要求3的燃氣熱泵式空調裝置，其中當室外空氣溫度檢測裝置(74)檢測到的溫度低于預定值時，運行加熱裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃氣熱泵式空調裝置，在多雪的地區(qū)可不受妨礙地接近該裝置并進行維修，它包括一個壓縮裝置，它具有一個作為驅動源的燃氣發(fā)動機，并通過循環(huán)制冷劑形成一個制冷循環(huán)；一個旁通管路部分，它設置在安裝室外機的空間周圍，并通過管路轉換裝置與燃氣發(fā)動機的發(fā)動機冷卻水系統(tǒng)中分支出來；其中從燃氣發(fā)動機排出的廢熱收集并返回到發(fā)動機冷卻水中，制冷劑由發(fā)動機冷卻水加熱，以增強空氣加熱能力。
文檔編號F24F5/00GK1403765SQ0213014
公開日2003年3月19日 申請日期2002年8月23日 優(yōu)先權日2001年8月31日
發(fā)明者笠木司, 國田拓, 山岸一夫 申請人:三菱重工業(yè)株式會社