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JP7632364B2 - Exhaust heat recovery device and air conditioner equipped with same - Google Patents
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JP7632364B2 - Exhaust heat recovery device and air conditioner equipped with same - Google Patents

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Description

本発明は、排熱回収装置およびこれを備える空気調和装置に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device and an air conditioner equipped with the same.

排熱回収装置を開示した先行技術文献として、特開2012-107599号公報(特許文献1)がある。特許文献1に記載された排熱回収装置は、冷却水流路と、第一排気ガス流路と、潤滑油流路とを備える。冷却水流路は、内燃機関の冷却水が流通する。第一排気ガス流路は、内燃機関の排気ガスが流通する。潤滑油流路は、内燃機関の潤滑油が流通する。潤滑油流路は、冷却水流路および第一排気ガス流路と熱交換させることが可能に設けられている。 JP 2012-107599 A (Patent Document 1) is a prior art document that discloses an exhaust heat recovery device. The exhaust heat recovery device described in Patent Document 1 includes a cooling water passage, a first exhaust gas passage, and a lubricating oil passage. Cooling water for an internal combustion engine flows through the cooling water passage. Exhaust gas from the internal combustion engine flows through the first exhaust gas passage. Lubricating oil for the internal combustion engine flows through the lubricating oil passage. The lubricating oil passage is provided so as to be able to exchange heat with the cooling water passage and the first exhaust gas passage.

特開2012-107599号公報JP 2012-107599 A

内燃機関により動作する空気調和装置において、空気調和装置のインバータ制御により、内燃機関が間欠運転する場合がある。内燃機関が停止している間に、内燃機関を流通する冷却水は放熱し、その温度が低下する。特許文献1に記載された排熱回収装置においては、内燃機関の冷却水流路と潤滑油流路とが熱交換されるため、冷却水の温度低下に伴い、潤滑油の温度が低下する。潤滑油温度の低下によって、内燃機関の摺動部材の摺動特性が悪化するため、内燃機関の燃費が低下する。他方、当該冷却水と空気調和装置の冷媒サイクルにおける冷媒とを熱交換させることによって、空気調和装置の暖房性能を向上させる余地がある。 In an air conditioner that is powered by an internal combustion engine, the internal combustion engine may operate intermittently due to inverter control of the air conditioner. While the internal combustion engine is stopped, the cooling water flowing through the internal combustion engine releases heat and its temperature drops. In the exhaust heat recovery device described in Patent Document 1, heat is exchanged between the cooling water flow path and the lubricating oil flow path of the internal combustion engine, so that the temperature of the lubricating oil drops as the temperature of the cooling water drops. The drop in lubricating oil temperature deteriorates the sliding characteristics of the sliding members of the internal combustion engine, and the fuel efficiency of the internal combustion engine decreases. On the other hand, there is room to improve the heating performance of the air conditioner by exchanging heat between the cooling water and the refrigerant in the refrigerant cycle of the air conditioner.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、内燃機関の燃費の低下を抑制しつつ、空気調和装置の暖房性能を向上させることができる、排熱回収装置およびこれを備える空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide an exhaust heat recovery device and an air conditioner equipped with the same that can improve the heating performance of the air conditioner while suppressing a decrease in fuel efficiency of the internal combustion engine.

本発明に基づく排熱回収装置は、空気調和装置のコンプレッサを駆動させる内燃機関に設けられている。排熱回収装置は、排気ガス流路と、潤滑油流路と、第1熱交換器を有する冷却水流路と、第2熱交換器と、第3熱交換器と、制御部とを備える。排気ガス流路は、内燃機関の排気ガスが流通する。潤滑油流路は、内燃機関に潤滑油を循環させる。冷却水流路は、内燃機関を冷却する冷却水を流通させる。第1熱交換器は、冷却水と空気調和装置の冷媒サイクルを流通する冷媒とを熱交換させることが可能である。第2熱交換器は、排気ガス流路および潤滑油流路に接続され、排気ガスと潤滑油とを熱交換させることが可能である。第3熱交換器は、排気ガス流路および冷却水流路に接続され、排気ガスと冷却水とを熱交換させる。排気ガス流路は、主流路と、バイパス流路と、切替部とを含む。主流路には、第2熱交換器が接続されている。バイパス流路は、主流路から第2熱交換器よりも上流側で分岐して、第2熱交換器を迂回する。切替部は、制御部により、排気ガスを主流路の第2熱交換器が設けられた部分に導きバイパス流路への流通を遮断する第1状態と、排気ガスをバイパス流路に導き主流路の第2熱交換器が設けられた部分への流通を遮断する第2状態とが切り替えられる。空気調和装置の暖房運転時に、制御部により切替部が第2状態に切り替えられるとともに、第3熱交換器において排気ガスと冷却水とが熱交換され、かつ、第1熱交換器において冷媒と冷却水とが熱交換される。 The exhaust heat recovery device according to the present invention is provided in an internal combustion engine that drives a compressor of an air conditioner. The exhaust heat recovery device includes an exhaust gas flow path, a lubricating oil flow path, a cooling water flow path having a first heat exchanger, a second heat exchanger, a third heat exchanger, and a control unit. The exhaust gas flow path is through which exhaust gas from the internal combustion engine flows. The lubricating oil flow path circulates lubricating oil in the internal combustion engine. The cooling water flow path is through which cooling water for cooling the internal combustion engine flows. The first heat exchanger is capable of exchanging heat between the cooling water and the refrigerant flowing through the refrigerant cycle of the air conditioner. The second heat exchanger is connected to the exhaust gas flow path and the lubricating oil flow path, and is capable of exchanging heat between the exhaust gas and the lubricating oil. The third heat exchanger is connected to the exhaust gas flow path and the cooling water flow path, and exchanges heat between the exhaust gas and the cooling water. The exhaust gas flow path includes a main flow path, a bypass flow path, and a switching unit. The main flow path is connected to the second heat exchanger. The bypass flow path branches off from the main flow path upstream of the second heat exchanger and bypasses the second heat exchanger. The switching unit is switched by the control unit between a first state in which the exhaust gas is guided to the part of the main flow path where the second heat exchanger is provided and the flow to the bypass flow path is blocked, and a second state in which the exhaust gas is guided to the bypass flow path and the flow to the part of the main flow path where the second heat exchanger is provided is blocked. During heating operation of the air conditioner, the control unit switches the switching unit to the second state, and heat is exchanged between the exhaust gas and the cooling water in the third heat exchanger, and heat is exchanged between the refrigerant and the cooling water in the first heat exchanger.

本発明の一形態においては、制御部は、潤滑油の温度が所定温度より低い場合に切替部を第1状態に切り替えるように制御する。 In one embodiment of the present invention, the control unit controls the switching unit to switch to the first state when the temperature of the lubricating oil is lower than a predetermined temperature.

本発明の一形態においては、主流路は、第2熱交換器より下流側においてバイパス流路と接続される。切替部は、上流側に設けられた第1切替部と、下流側に設けられた第2切替部とを有する。第1状態において、バイパス流路は、第1切替部および第2切替部により遮断される。 In one embodiment of the present invention, the main flow path is connected to the bypass flow path downstream of the second heat exchanger. The switching unit has a first switching unit provided on the upstream side and a second switching unit provided on the downstream side. In the first state, the bypass flow path is blocked by the first switching unit and the second switching unit.

本発明に基づく空気調和装置は、上記排熱回収装置と、凝縮器と、膨張弁と、気化器とを備える。凝縮器は、コンプレッサにより圧縮された冷媒を凝縮させる。膨張弁は、凝縮器を通過した冷媒を膨張させる。気化器は、膨張弁を通過した冷媒を気化させ、気化した冷媒をコンプレッサに戻す。冷媒サイクルは、コンプレッサ、凝縮器、膨張弁および気化器を冷媒が循環することによって構成されている。第1熱交換器は、冷媒サイクルにおける膨張弁と気化器との間に設けられている。 The air conditioning device according to the present invention comprises the above-mentioned exhaust heat recovery device, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. The condenser condenses the refrigerant compressed by the compressor. The expansion valve expands the refrigerant that has passed through the condenser. The evaporator vaporizes the refrigerant that has passed through the expansion valve and returns the vaporized refrigerant to the compressor. The refrigerant cycle is constituted by the refrigerant circulating through the compressor, the condenser, the expansion valve, and the evaporator. The first heat exchanger is provided between the expansion valve and the evaporator in the refrigerant cycle.

本発明によれば、内燃機関の燃費の低下を抑制しつつ、空気調和装置の暖房性能を向上させることができる。 The present invention makes it possible to improve the heating performance of an air conditioner while suppressing a decrease in fuel efficiency of an internal combustion engine.

本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of an air conditioning apparatus according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置が備える第2熱交換器の第1状態における第2熱交換器周辺の構成を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a configuration around a second heat exchanger included in an exhaust heat recovery device according to an embodiment of the present invention, in a first state of the second heat exchanger. FIG. 図2の第2熱交換器周辺の構成をIII-III線矢印方向から見た断面図である。3 is a cross-sectional view of the configuration around the second heat exchanger in FIG. 2, as viewed from the direction of the arrows along line III-III. 本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置が備える第2熱交換器の第2状態における第2熱交換器周辺の構成を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing a configuration around a second heat exchanger in a second state of the second heat exchanger included in the exhaust heat recovery device according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置の時間に対する冷却水および潤滑油の温度変化を示すグラフである。4 is a graph showing temperature changes of the cooling water and the lubricating oil with respect to time in the exhaust heat recovery device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の運転状態を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operating state of an air conditioning apparatus according to one embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置およびこれを備える空気調和装置について図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Below, an exhaust heat recovery device according to one embodiment of the present invention and an air conditioning device equipped with the same will be described with reference to the drawings. In the following description of the embodiment, the same or corresponding parts in the drawings will be given the same reference numerals, and their description will not be repeated.

図1は、本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す概略図である。本発明の一実施の形態に係る空気調和装置1は、内燃機関としてのガスエンジンを駆動源として空気調和を行なうガスヒートポンプ(GHP)方式の空気調和装置である。なお、内燃機関は、ガスエンジンに限定されず、ガソリンエンジン、LNGエンジンまたはエタノールエンジンなどであってもよい。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of an air conditioner according to one embodiment of the present invention. The air conditioner 1 according to one embodiment of the present invention is a gas heat pump (GHP) type air conditioner that performs air conditioning using a gas engine as an internal combustion engine as a driving source. Note that the internal combustion engine is not limited to a gas engine, and may be a gasoline engine, an LNG engine, an ethanol engine, or the like.

図1に示すように、空気調和装置1は、コンプレッサ10と、凝縮器11と、膨張弁12と、気化器13と、冷媒流路14と、内燃機関20と、ラジエータ21と、排熱回収装置3とを備える。 As shown in FIG. 1, the air conditioning device 1 includes a compressor 10, a condenser 11, an expansion valve 12, an evaporator 13, a refrigerant flow path 14, an internal combustion engine 20, a radiator 21, and an exhaust heat recovery device 3.

コンプレッサ10、凝縮器11、膨張弁12および気化器13は、この順で冷媒流路14によって接続され、これらを冷媒2が循環することによって冷媒サイクルを構成している。 The compressor 10, condenser 11, expansion valve 12 and evaporator 13 are connected in this order by a refrigerant flow path 14, and the refrigerant 2 circulates through them to form a refrigerant cycle.

コンプレッサ10は、冷媒2を圧縮する。冷媒2は圧縮されることによって高温高圧の気体状態となる。凝縮器11は、コンプレッサ10により圧縮された冷媒2を凝縮させる。冷媒2は凝縮器11により空気と熱交換されて放熱することによって、高温高圧の液体状態となる。膨張弁12は、凝縮器11を通過した冷媒2を膨張させる。冷媒2は膨張弁12により断熱膨張することによって、低温低圧の液体状態となる。気化器13は、膨張弁12を通過した冷媒2を気化させる。冷媒2は、気化器13により空気と熱交換されて吸熱することによって、低温低圧の気体状態となる。気化器13により気化した冷媒2は、コンプレッサ10に戻される。 The compressor 10 compresses the refrigerant 2. The refrigerant 2 is compressed to a high-temperature, high-pressure gaseous state. The condenser 11 condenses the refrigerant 2 compressed by the compressor 10. The refrigerant 2 is converted to a high-temperature, high-pressure liquid state by exchanging heat with air in the condenser 11 and releasing heat. The expansion valve 12 expands the refrigerant 2 that has passed through the condenser 11. The refrigerant 2 is converted to a low-temperature, low-pressure liquid state by adiabatic expansion in the expansion valve 12. The evaporator 13 vaporizes the refrigerant 2 that has passed through the expansion valve 12. The refrigerant 2 is converted to a low-temperature, low-pressure gaseous state by exchanging heat with air in the evaporator 13 and absorbing heat. The refrigerant 2 vaporized by the evaporator 13 is returned to the compressor 10.

冷媒流路14は、第1冷媒流路14aと、第2冷媒流路14bと、第3冷媒流路14cと、第4冷媒流路14dとを含む。第1冷媒流路14aは、コンプレッサ10と凝縮器11とを接続する。第2冷媒流路14bは、凝縮器11と膨張弁12とを接続する。第3冷媒流路14cは、膨張弁12と気化器13とを接続する。第4冷媒流路14dは、気化器13とコンプレッサ10とを接続する。これにより、冷媒2が冷媒流路14を循環する際に、暖房運転時には凝縮器11の冷媒2と室内空気とが熱交換される。また、図示しない四方弁による冷媒経路の切り替えにより、冷房運転時には凝縮器11が気化器となり、内部の冷媒2と室内空気とが熱交換されることによって、室内空気の温度が調節される。 The refrigerant flow path 14 includes a first refrigerant flow path 14a, a second refrigerant flow path 14b, a third refrigerant flow path 14c, and a fourth refrigerant flow path 14d. The first refrigerant flow path 14a connects the compressor 10 and the condenser 11. The second refrigerant flow path 14b connects the condenser 11 and the expansion valve 12. The third refrigerant flow path 14c connects the expansion valve 12 and the evaporator 13. The fourth refrigerant flow path 14d connects the evaporator 13 and the compressor 10. As a result, when the refrigerant 2 circulates through the refrigerant flow path 14, heat is exchanged between the refrigerant 2 in the condenser 11 and the indoor air during heating operation. In addition, by switching the refrigerant path using a four-way valve (not shown), the condenser 11 becomes an evaporator during cooling operation, and the temperature of the indoor air is adjusted by heat exchange between the refrigerant 2 inside and the indoor air.

冷媒サイクルにおける膨張弁12と気化器13との間の第3冷媒流路14cには、第1熱交換器15が設けられている。第1熱交換器15は、後述する冷却水流路50における冷却水6と空気調和装置1の冷媒サイクルを流通する冷媒2とを熱交換させることが可能である。 A first heat exchanger 15 is provided in the third refrigerant flow path 14c between the expansion valve 12 and the evaporator 13 in the refrigerant cycle. The first heat exchanger 15 is capable of exchanging heat between the cooling water 6 in the cooling water flow path 50 described below and the refrigerant 2 flowing through the refrigerant cycle of the air conditioning device 1.

内燃機関20は、空気調和装置1のコンプレッサ10を駆動させる。内燃機関20は、図示しないプーリなどによってコンプレッサ10と接続されて、コンプレッサ10を駆動させる。 The internal combustion engine 20 drives the compressor 10 of the air conditioning device 1. The internal combustion engine 20 is connected to the compressor 10 by a pulley (not shown) and drives the compressor 10.

ラジエータ21は、内燃機関20を冷却する。ラジエータ21は、後述する冷却水流路50により内燃機関20と接続されている。ラジエータ21は、空気または冷却水などの熱交換媒体22によって空冷または水冷される。 The radiator 21 cools the internal combustion engine 20. The radiator 21 is connected to the internal combustion engine 20 by a cooling water flow path 50 described below. The radiator 21 is air-cooled or water-cooled by a heat exchange medium 22 such as air or cooling water.

排熱回収装置3は、内燃機関20に設けられ、排気ガス4の熱を回収する。排熱回収装置3は、排気ガス流路30と、潤滑油流路40と、冷却水流路50と、第2熱交換器60と、第3熱交換器70とを含む。 The exhaust heat recovery device 3 is provided in the internal combustion engine 20 and recovers heat from the exhaust gas 4. The exhaust heat recovery device 3 includes an exhaust gas flow path 30, a lubricating oil flow path 40, a cooling water flow path 50, a second heat exchanger 60, and a third heat exchanger 70.

排気ガス流路30には、内燃機関20の排気ガス4が流通する。内燃機関20の排気ガス4は、排気ガス流路30を流通して排気口31から外部へ排出される。 Exhaust gas 4 from the internal combustion engine 20 flows through the exhaust gas flow path 30. The exhaust gas 4 from the internal combustion engine 20 flows through the exhaust gas flow path 30 and is discharged to the outside from the exhaust port 31.

排気ガス流路30は、主流路33と、バイパス流路34と、切替部35とを有する。排気ガス4は、主流路33またはバイパス流路34を流通することが可能である。排気ガス4の流路は、切替部35により切り替えられる。主流路33、バイパス流路34および切替部35の構成については、後述する。 The exhaust gas flow path 30 has a main flow path 33, a bypass flow path 34, and a switching unit 35. The exhaust gas 4 can flow through the main flow path 33 or the bypass flow path 34. The flow path of the exhaust gas 4 is switched by the switching unit 35. The configurations of the main flow path 33, the bypass flow path 34, and the switching unit 35 will be described later.

潤滑油流路40には、内燃機関20に潤滑油5が循環する。潤滑油5は、内燃機関20における図示しないシリンダまたはピストンなどの摺動部材の摺動特性を向上させる。潤滑油5は、その温度が低くなるにつれて粘性が高くなるため、潤滑油5の温度が低下するとともに摺動部材の摺動特性は悪化する。 The lubricating oil 5 circulates through the lubricating oil flow path 40 in the internal combustion engine 20. The lubricating oil 5 improves the sliding characteristics of sliding members such as cylinders or pistons (not shown) in the internal combustion engine 20. The viscosity of the lubricating oil 5 increases as its temperature decreases, so that as the temperature of the lubricating oil 5 decreases, the sliding characteristics of the sliding members deteriorate.

冷却水流路50には、内燃機関20を冷却する冷却水6が流通する。冷却水流路50は、第1冷却水流路51と、第2冷却水流路53と、第3冷却水流路55とを含む。 The cooling water 6 that cools the internal combustion engine 20 flows through the cooling water flow path 50. The cooling water flow path 50 includes a first cooling water flow path 51, a second cooling water flow path 53, and a third cooling water flow path 55.

第1冷却水流路51は、冷却水6を内燃機関20の内部に導入する。第1冷却水流路51には、流路の途中に第1弁52が設けられている。第1弁52は、たとえば、三方弁である。第1弁52は、ラジエータ21または第3冷却水流路55のいずれかから第1冷却水流路51に流入する冷却水6の流路を切り替える。 The first coolant flow passage 51 introduces the coolant 6 into the internal combustion engine 20. The first coolant flow passage 51 is provided with a first valve 52 midway through the flow passage. The first valve 52 is, for example, a three-way valve. The first valve 52 switches the flow passage of the coolant 6 that flows into the first coolant flow passage 51 from either the radiator 21 or the third coolant flow passage 55.

第2冷却水流路53には、内燃機関20を冷却した後の冷却水6が流通する。第2冷却水流路53には、流路の途中に第2弁54が設けられている。第2弁54は、たとえば、三方弁である。第2弁54は、第2冷却水流路53からラジエータ21または第3冷却水流路55のいずれかに流入する冷却水6の流路を切り替える。 The second coolant flow path 53 is used for cooling the internal combustion engine 20. A second valve 54 is provided in the second coolant flow path 53. The second valve 54 is, for example, a three-way valve. The second valve 54 switches the flow path of the coolant 6 that flows from the second coolant flow path 53 to either the radiator 21 or the third coolant flow path 55.

第3冷却水流路55は、第1冷却水流路51および第2冷却水流路53から分岐している。第3冷却水流路55には、冷却水6が流通する。第3冷却水流路55上には、第1熱交換器15が配置されている。第1熱交換器15は、第3冷却水流路55を流通する冷却水6と冷媒サイクルにおける冷媒2とを熱交換させることが可能である。 The third cooling water flow path 55 branches off from the first cooling water flow path 51 and the second cooling water flow path 53. Cooling water 6 flows through the third cooling water flow path 55. The first heat exchanger 15 is disposed on the third cooling water flow path 55. The first heat exchanger 15 is capable of exchanging heat between the cooling water 6 flowing through the third cooling water flow path 55 and the refrigerant 2 in the refrigerant cycle.

第2熱交換器60は、排気ガス流路30および潤滑油流路40に接続され、排気ガス4と潤滑油5とを熱交換させることが可能である。 The second heat exchanger 60 is connected to the exhaust gas flow path 30 and the lubricating oil flow path 40, and is capable of exchanging heat between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5.

第3熱交換器70は、排気ガス流路30および冷却水流路50に接続され、排気ガス4と冷却水6とを熱交換させる。 The third heat exchanger 70 is connected to the exhaust gas flow path 30 and the cooling water flow path 50, and exchanges heat between the exhaust gas 4 and the cooling water 6.

なお、本実施の形態における第2熱交換器60は、排気ガス流路30の第3熱交換器70より上流側に位置しているが、第2熱交換器60が排気ガス流路30の第3熱交換器70より下流側に位置していてもよい。 In this embodiment, the second heat exchanger 60 is located upstream of the third heat exchanger 70 in the exhaust gas flow path 30, but the second heat exchanger 60 may be located downstream of the third heat exchanger 70 in the exhaust gas flow path 30.

制御部80は、内燃機関20からの信号によって切替部35を制御可能である。制御部80は、内燃機関20および第2熱交換器60と有線または無線により当該信号を送受信可能に接続されている。 The control unit 80 can control the switching unit 35 by a signal from the internal combustion engine 20. The control unit 80 is connected to the internal combustion engine 20 and the second heat exchanger 60 by wire or wirelessly so as to be able to send and receive the signal.

以下、排気ガス流路30上の第2熱交換器60における排気ガス4と潤滑油5との熱交換について説明する。 The following describes the heat exchange between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5 in the second heat exchanger 60 on the exhaust gas flow path 30.

図2は、本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置が備える第2熱交換器の第1状態における第2熱交換器周辺の構成を示す断面図である。図3は、図2の第2熱交換器周辺の構成をIII-III線矢印方向から見た断面図である。図4は、本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置が備える第2熱交換器の第2状態における第2熱交換器周辺の構成を示す断面図である。 Figure 2 is a cross-sectional view showing the configuration around the second heat exchanger in a first state of the second heat exchanger provided in an exhaust heat recovery device according to one embodiment of the present invention. Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration around the second heat exchanger in Figure 2 as viewed from the direction of the arrow III-III line. Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration around the second heat exchanger in a second state of the second heat exchanger provided in an exhaust heat recovery device according to one embodiment of the present invention.

図2~図4に示すように、本実施の形態における排気ガス流路30は、ガス配管32の内部に形成されている。排気ガス4は、ガス配管32の内部を流通する。主流路33は、ガス配管32の一部を構成している。主流路33は、第2熱交換器60に接続されている。 As shown in Figures 2 to 4, the exhaust gas flow path 30 in this embodiment is formed inside the gas pipe 32. The exhaust gas 4 flows inside the gas pipe 32. The main flow path 33 constitutes a part of the gas pipe 32. The main flow path 33 is connected to the second heat exchanger 60.

潤滑油流路40は、潤滑油配管41の内部に形成されている。潤滑油5は、潤滑油配管41の内部を流通する。第2熱交換器60は、主流路33を構成するガス配管32の一部と潤滑油配管41とが接続されることによって構成される。本実施の形態における第2熱交換器60は、主流路33を構成するガス配管32の一部の外周面を潤滑油配管41で覆うことにより構成されている。 The lubricating oil flow path 40 is formed inside the lubricating oil pipe 41. The lubricating oil 5 flows inside the lubricating oil pipe 41. The second heat exchanger 60 is formed by connecting a part of the gas pipe 32 that constitutes the main flow path 33 to the lubricating oil pipe 41. In this embodiment, the second heat exchanger 60 is formed by covering the outer peripheral surface of a part of the gas pipe 32 that constitutes the main flow path 33 with the lubricating oil pipe 41.

バイパス流路34は、主流路33から第2熱交換器60よりも上流側で分岐している。バイパス流路34は、第2熱交換器60を迂回する。すなわち、排気ガス4がバイパス流路34を流通する場合、排気ガス4と潤滑油5とは熱交換されない。 The bypass flow path 34 branches off from the main flow path 33 upstream of the second heat exchanger 60. The bypass flow path 34 bypasses the second heat exchanger 60. In other words, when the exhaust gas 4 flows through the bypass flow path 34, heat is not exchanged between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5.

バイパス流路34は、第2熱交換器60より下流側において主流路33と接続されている。なお、バイパス流路34は、第2熱交換器60より下流側において主流路33と接続されることなく排気口31まで延在していてもよい。 The bypass flow path 34 is connected to the main flow path 33 downstream of the second heat exchanger 60. The bypass flow path 34 may extend to the exhaust port 31 without being connected to the main flow path 33 downstream of the second heat exchanger 60.

切替部35は、制御部80の制御によって、第1状態または第2状態に切り替えられる。第1状態は、排気ガス4を主流路33の第2熱交換器60が設けられた部分に導きバイパス流路34への流通を遮断する状態である。第2状態は、排気ガス4をバイパス流路34に導き主流路33の第2熱交換器が設けられた部分への流通を遮断する状態である。切替部35は、たとえば、電磁弁である。 The switching unit 35 is switched between a first state and a second state under the control of the control unit 80. The first state is a state in which the exhaust gas 4 is guided to the part of the main flow path 33 where the second heat exchanger 60 is provided, and the flow to the bypass flow path 34 is blocked. The second state is a state in which the exhaust gas 4 is guided to the bypass flow path 34, and the flow to the part of the main flow path 33 where the second heat exchanger is provided is blocked. The switching unit 35 is, for example, a solenoid valve.

本実施の形態における切替部35は、第1切替部35aと、第2切替部35bとを有する。第1切替部35aは、排気ガス流路30における第2熱交換器60より上流側に設けられている。第2切替部35bは、第2熱交換器60より下流側に設けられている。 In this embodiment, the switching unit 35 has a first switching unit 35a and a second switching unit 35b. The first switching unit 35a is provided upstream of the second heat exchanger 60 in the exhaust gas flow path 30. The second switching unit 35b is provided downstream of the second heat exchanger 60.

図2に示すように、上記第1状態において、バイパス流路34は、第1切替部35aおよび第2切替部35bにより遮断される。これにより、第2熱交換器60において排気ガス4と潤滑油5とが熱交換される。なお、本実施の形態に係る切替部35は、第1切替部35aおよび第2切替部35bにより構成されているが、この構成に限定されず、第1切替部35aのみが設けられた構成であってもよい。 As shown in FIG. 2, in the first state, the bypass flow path 34 is blocked by the first switching unit 35a and the second switching unit 35b. This causes heat exchange between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5 in the second heat exchanger 60. Note that the switching unit 35 in this embodiment is composed of the first switching unit 35a and the second switching unit 35b, but is not limited to this configuration and may be configured to include only the first switching unit 35a.

図4に示すように、上記第2状態において、主流路33の第2熱交換器60が設けられた部分は、第1切替部35aおよび第2切替部35bにより遮断される。これにより、排気ガス4は、第2熱交換器60において潤滑油5と熱交換されることなくバイパス流路34内を流通する。 As shown in FIG. 4, in the second state, the portion of the main flow path 33 where the second heat exchanger 60 is provided is blocked by the first switching unit 35a and the second switching unit 35b. As a result, the exhaust gas 4 flows through the bypass flow path 34 without being heat exchanged with the lubricating oil 5 in the second heat exchanger 60.

なお、第1切替部35aおよび第2切替部35bは、同時に切替動作が行なわれることが望ましい。これにより、切替部35の切替動作によって遮断される流路に対して、意図しない排気ガス4の上流側における流入、または下流側における逆流を抑制することができる。 It is preferable that the first switching unit 35a and the second switching unit 35b perform the switching operation simultaneously. This makes it possible to suppress unintended inflow of exhaust gas 4 upstream or backflow downstream of the flow path blocked by the switching operation of the switching unit 35.

図5は、本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置の時間に対する冷却水および潤滑油の温度変化を示すグラフである。図5においては、縦軸に温度(℃)、横軸に時間(t)を示している。図5中の横軸において、時間t0は内燃機関の始動時間、時間t1は内燃機関の停止時間、時間t2は冷却水の循環停止時間、時間t3は内燃機関の再始動時間を示している。 Figure 5 is a graph showing the temperature change of the cooling water and lubricating oil over time in an exhaust heat recovery device according to one embodiment of the present invention. In Figure 5, the vertical axis shows temperature (°C) and the horizontal axis shows time (t). On the horizontal axis in Figure 5, time t0 shows the start time of the internal combustion engine, time t1 shows the stop time of the internal combustion engine, time t2 shows the time when the circulation of the cooling water is stopped, and time t3 shows the restart time of the internal combustion engine.

図5に示すように、内燃機関が始動すると(t0)、内燃機関の排気ガスと潤滑油および冷却水とが熱交換されることによって、潤滑油および冷却水の温度は上昇する。空気調和装置は、インバータ制御によって室内空気との熱交換の程度が調整されるため、内燃機関の始動(t0)後、一定時間を経過すると内燃機関が停止する(t1)。 As shown in FIG. 5, when the internal combustion engine starts (t0), the temperature of the lubricating oil and the cooling water rises due to heat exchange between the exhaust gas of the internal combustion engine and the lubricating oil and the cooling water. The air conditioner adjusts the degree of heat exchange with the indoor air by inverter control, so the internal combustion engine stops after a certain time has passed after the internal combustion engine starts (t0) (t1).

冷却水は、内燃機関が停止しても一定期間の間、冷却水流路内を循環する。これにより、冷却水はラジエータにおいて熱交換され、冷却水の温度が低下する。一定期間経過後、冷却水の循環が停止される(t2)。冷却水の循環の停止後(t2)から内燃機関が再始動する(t3)までの期間においては、潤滑油および冷却水は自然冷却される。インバータ制御によって、空気調和装置の始動にともなって内燃機関が再始動すると(t3)、再び排気ガスと冷却水および潤滑油とが熱交換されるため、冷却水温度および潤滑油温度は上昇する。 The coolant continues to circulate within the coolant flow path for a certain period of time even when the internal combustion engine is stopped. This causes the coolant to exchange heat in the radiator, lowering the temperature of the coolant. After a certain period of time has passed, the circulation of the coolant is stopped (t2). During the period from when the circulation of the coolant stops (t2) until the internal combustion engine restarts (t3), the lubricating oil and coolant are naturally cooled. When the internal combustion engine restarts due to inverter control in conjunction with the start-up of the air conditioning unit (t3), heat is again exchanged between the exhaust gas and the coolant and lubricating oil, causing the coolant temperature and lubricating oil temperature to rise.

図5中の点線の潤滑油温度で示すように、排熱回収装置において、冷却水と潤滑油とが排気ガスによって同時に熱交換される場合、潤滑油温度は、冷却水温度の影響を受けて、内燃機関の停止(t1)後から低下する。これにより、内燃機関における摺動部材の摺動特性が悪化する。その結果、内燃機関の燃費が低下する。 As shown by the dotted line of the lubricating oil temperature in Figure 5, when the coolant and the lubricating oil are simultaneously exchanging heat with the exhaust gas in the exhaust heat recovery device, the lubricating oil temperature is affected by the coolant temperature and drops after the internal combustion engine is stopped (t1). This causes the sliding characteristics of the sliding members in the internal combustion engine to deteriorate. As a result, the fuel efficiency of the internal combustion engine decreases.

一方、図5中の実線の潤滑油温度で示すように、本実施の形態の排熱回収装置3においては、潤滑油5と冷却水6とは排気ガス4によって同時に熱交換されないため、内燃機関20の停止(t2)後に冷却水6の温度が低下しても、潤滑油5の温度低下が抑制される。これにより、潤滑油5の粘性が上昇することが抑制されることによって、内燃機関20における摺動部材の摺動特性が維持される。その結果、内燃機関20の燃費の低下が抑制される。 On the other hand, as shown by the solid line of the lubricating oil temperature in FIG. 5, in the exhaust heat recovery device 3 of this embodiment, the lubricating oil 5 and the cooling water 6 are not simultaneously heat exchanged by the exhaust gas 4, so even if the temperature of the cooling water 6 drops after the internal combustion engine 20 is stopped (t2), the temperature drop of the lubricating oil 5 is suppressed. This suppresses an increase in the viscosity of the lubricating oil 5, thereby maintaining the sliding characteristics of the sliding members in the internal combustion engine 20. As a result, a decrease in the fuel efficiency of the internal combustion engine 20 is suppressed.

図6は、本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の運転状態を示すフローチャートである。 Figure 6 is a flowchart showing the operating state of an air conditioning device according to one embodiment of the present invention.

図1、図2、図4および図6に示すように、本実施の形態における空気調和装置1は、暖房運転時と冷房運転時とにおいて、排熱回収装置3の制御が異なる。 As shown in Figures 1, 2, 4, and 6, the air conditioning device 1 in this embodiment controls the exhaust heat recovery device 3 differently during heating operation and cooling operation.

具体的には、まず、内燃機関20が運転中であることを確認する。内燃機関20が運転中である場合には、内燃機関20における図示しない温度センサによって潤滑油温度および冷却水温度の監視を開始する。内燃機関20が運転中でない場合には、排気ガス4と潤滑油5とは熱交換する必要がない。このため、切替部35は、制御部80の制御によって、排気ガス4をバイパス流路34に導き主流路33の第2熱交換器60が設けられた部分への流通を遮断する第2状態に切り替えられる。 Specifically, first, it is confirmed that the internal combustion engine 20 is in operation. When the internal combustion engine 20 is in operation, the lubricating oil temperature and the coolant temperature are monitored by a temperature sensor (not shown) in the internal combustion engine 20. When the internal combustion engine 20 is not in operation, there is no need for heat exchange between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5. For this reason, the switching unit 35 is switched by the control of the control unit 80 to a second state in which the exhaust gas 4 is guided to the bypass flow path 34 and the flow to the part of the main flow path 33 where the second heat exchanger 60 is provided is blocked.

次に、空気調和装置1が暖房運転であることを確認する。暖房運転である場合には、切替部35は、制御部80の制御によって、上記第2状態に切り替えられる。 Next, it is confirmed that the air conditioning device 1 is in heating operation. If it is in heating operation, the switching unit 35 is switched to the second state by the control of the control unit 80.

空気調和装置1が暖房運転でない場合、制御部80により、潤滑油温度が所定温度より低いことを確認する。本実施の形態の制御部80は、内燃機関20における潤滑油温度を直接計測した信号を受信することにより、潤滑油温度が所定温度より低いことを確認する。本実施の形態における所定温度は、たとえば、100~110℃である。 When the air conditioning device 1 is not in heating operation, the control unit 80 confirms that the lubricating oil temperature is lower than a predetermined temperature. In this embodiment, the control unit 80 confirms that the lubricating oil temperature is lower than a predetermined temperature by receiving a signal that directly measures the lubricating oil temperature in the internal combustion engine 20. The predetermined temperature in this embodiment is, for example, 100 to 110°C.

次に、制御部80は、潤滑油5の温度が所定温度より低い場合に排気ガス4を主流路33の第2熱交換器60が設けられた部分に導きバイパス流路34への流通を遮断する第1状態に切り替えるように切替部35を制御する。一方で、潤滑油温度が所定温度より高い場合、切替部35は、制御部80の制御によって、上記第2状態に切り替えられる。 Next, when the temperature of the lubricating oil 5 is lower than a predetermined temperature, the control unit 80 controls the switching unit 35 to switch to a first state in which the exhaust gas 4 is guided to a portion of the main flow path 33 where the second heat exchanger 60 is provided and the flow to the bypass flow path 34 is blocked. On the other hand, when the temperature of the lubricating oil is higher than the predetermined temperature, the switching unit 35 is switched to the second state by the control of the control unit 80.

上述の制御によって、空気調和装置1の暖房運転時においては、制御部80により切替部35が上記第2状態に切り替えられるとともに、第3熱交換器70において排気ガス4と冷却水6とが熱交換され、かつ、第1熱交換器15において冷媒2と冷却水6とが熱交換される。これにより、排熱回収装置3における排気ガス4と潤滑油5との熱交換を止めることによって、排気ガス4の熱を、潤滑油5の昇温に充てることなく、第1熱交換器15における冷却水6と熱交換させることができる。その結果、より多くの排気ガス4の熱を、気化器13の働きを補助するための冷媒2の入熱に充てることができるため、空気調和装置1の暖房性能を向上させることができる。 By the above-mentioned control, during heating operation of the air conditioner 1, the control unit 80 switches the switching unit 35 to the second state, and heat exchange occurs between the exhaust gas 4 and the cooling water 6 in the third heat exchanger 70, and heat exchange occurs between the refrigerant 2 and the cooling water 6 in the first heat exchanger 15. As a result, by stopping the heat exchange between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5 in the exhaust heat recovery device 3, the heat of the exhaust gas 4 can be exchanged with the cooling water 6 in the first heat exchanger 15 without being used to raise the temperature of the lubricating oil 5. As a result, more heat from the exhaust gas 4 can be used to input heat to the refrigerant 2 to assist the function of the evaporator 13, thereby improving the heating performance of the air conditioner 1.

本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置3においては、排気ガス4と冷却水6との熱交換とは別に、第2熱交換器60において排気ガス4と潤滑油5とを熱交換可能に構成することにより内燃機関20における潤滑油5の温度低下を抑制することができる。このため、潤滑油5の粘性が上昇することが抑制されて、内燃機関20における摺動部材の摺動特性が維持されることにより、内燃機関20の燃費の低下を抑制することができる。 In the exhaust heat recovery device 3 according to one embodiment of the present invention, aside from the heat exchange between the exhaust gas 4 and the coolant 6, the second heat exchanger 60 is configured to be able to exchange heat between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5, thereby suppressing a decrease in the temperature of the lubricating oil 5 in the internal combustion engine 20. As a result, an increase in the viscosity of the lubricating oil 5 is suppressed, and the sliding characteristics of the sliding members in the internal combustion engine 20 are maintained, thereby suppressing a decrease in the fuel efficiency of the internal combustion engine 20.

さらに、本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置3においては、空気調和装置1の暖房運転時に、第2熱交換器60において排気ガス4と潤滑油5とを熱交換させることなく、第3熱交換器70において排気ガス4と冷却水6とを熱交換させることによって、第1熱交換器15において冷却水6と冷媒サイクルにおける冷媒2とを熱交換することができる。このため、暖房運転時に、排気ガス4の熱を潤滑油5の昇温に充てることなく、第1熱交換器15における冷却水6と熱交換させて、より多くの排気ガス4の熱を気化器13の働きを補助するための冷媒2の入熱に充てることができるため、空気調和装置1の暖房性能を向上させることができる。 Furthermore, in the exhaust heat recovery device 3 according to one embodiment of the present invention, during heating operation of the air conditioner 1, the exhaust gas 4 and the cooling water 6 are heat exchanged in the third heat exchanger 70 without heat exchange between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5 in the second heat exchanger 60, thereby allowing heat exchange between the cooling water 6 and the refrigerant 2 in the refrigerant cycle in the first heat exchanger 15. Therefore, during heating operation, the heat of the exhaust gas 4 is not used to raise the temperature of the lubricating oil 5, but is instead exchanged with the cooling water 6 in the first heat exchanger 15, and more of the heat of the exhaust gas 4 can be used to input heat to the refrigerant 2 to assist the function of the evaporator 13, thereby improving the heating performance of the air conditioner 1.

本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置3においては、所定温度を設定して潤滑油5の温度を直接監視することにより潤滑油5の温度が所定温度以下のときに制御部80から排気ガス流路30上の切替部35へ信号を送ることによって、切替部35における効率的な切替運転を行なうことができる。 In the exhaust heat recovery device 3 according to one embodiment of the present invention, a predetermined temperature is set and the temperature of the lubricating oil 5 is directly monitored, and when the temperature of the lubricating oil 5 is below the predetermined temperature, a signal is sent from the control unit 80 to the switching unit 35 on the exhaust gas flow path 30, thereby enabling efficient switching operation in the switching unit 35.

本発明の一実施の形態に係る排熱回収装置3においては、第2切替部35bを設けることによって、主流路33への排気ガス4の逆流を防ぐことで、確実に主流路33を遮断することができる。これにより、空気調和装置1の暖房運転時に排気ガス4と潤滑油5との熱交換を確実に抑制して、排気ガス4を暖房性能向上に関わる冷却水6と熱交換させることができる。 In the exhaust heat recovery device 3 according to one embodiment of the present invention, the second switching section 35b is provided to prevent the exhaust gas 4 from flowing back into the main flow path 33, thereby reliably blocking the main flow path 33. This reliably suppresses heat exchange between the exhaust gas 4 and the lubricating oil 5 during heating operation of the air conditioning device 1, and allows the exhaust gas 4 to exchange heat with the cooling water 6, which is related to improving heating performance.

本発明の一実施の形態に係る空気調和装置1においては、第1熱交換器15が冷媒サイクルにおける膨張弁12と気化器13との間に設けられていることによって、暖房運転時に第1熱交換器15において冷却水6と冷媒2とが熱交換して冷媒2が温度上昇する。これにより、排熱回収装置3における排気ガス4の熱を、潤滑油5の昇温に充てることなく、第1熱交換器15における冷却水6と熱交換させることができる。その結果、より多くの排気ガス4の熱を、気化器13の働きを補助するための冷媒2の入熱に充てることができるため、暖房性能を向上させることができる。 In an air conditioning device 1 according to one embodiment of the present invention, a first heat exchanger 15 is provided between the expansion valve 12 and the evaporator 13 in the refrigerant cycle, so that during heating operation, the coolant 6 and the refrigerant 2 exchange heat in the first heat exchanger 15, causing the temperature of the refrigerant 2 to rise. This allows the heat of the exhaust gas 4 in the exhaust heat recovery device 3 to be exchanged with the coolant 6 in the first heat exchanger 15 without being used to raise the temperature of the lubricating oil 5. As a result, more of the heat of the exhaust gas 4 can be used to input heat into the refrigerant 2 to assist the function of the evaporator 13, improving heating performance.

以下、本発明の一実施の形態の変形例に係る排熱回収装置およびこれを備える空気調和装置について説明する。本変形例に係る排熱回収装置およびこれを備える空気調和装置は、制御部の制御方法が本発明の実施の形態1に係る排熱回収装置3およびこれを備える空気調和装置1と異なるため、本発明の実施の形態1に係る排熱回収装置3およびこれを備える空気調和装置1と同様である構成については説明を繰り返さない。 The following describes an exhaust heat recovery device and an air conditioning device equipped with the same according to a modified example of an embodiment of the present invention. The exhaust heat recovery device and the air conditioning device equipped with the same according to this modified example have a different control method for the control unit than the exhaust heat recovery device 3 and the air conditioning device 1 equipped with the same according to embodiment 1 of the present invention, so the description of the configuration that is similar to the exhaust heat recovery device 3 and the air conditioning device 1 equipped with the same according to embodiment 1 of the present invention will not be repeated.

本発明の一実施の形態の変形例に係る排熱回収装置が備える制御部は、内燃機関などからの信号によって第2熱交換器を制御可能である。具体的には、制御部は、内燃機関の回転数、負荷、運転時間もしくは冷却水温度、または外気温などから潤滑油の温度を推定する。これにより、制御部によって、潤滑油温度が所定温度より低いことを確認する。 The control unit provided in the exhaust heat recovery device according to a modified embodiment of the present invention can control the second heat exchanger by a signal from the internal combustion engine or the like. Specifically, the control unit estimates the temperature of the lubricating oil from the internal combustion engine's rotation speed, load, operating time or coolant temperature, or outside air temperature. In this way, the control unit confirms that the lubricating oil temperature is lower than a predetermined temperature.

本発明の一実施の形態の変形例に係る排熱回収装置およびこれを備える空気調和装置においては、制御部が内燃機関などからの信号によって潤滑油の温度を推定し、第2熱交換器において排気ガスと潤滑油とを熱交換可能に構成することにより内燃機関における潤滑油の温度低下を抑制することができる。このため、潤滑油の粘性が上昇することが抑制されて、内燃機関における摺動部材の摺動特性が維持されることにより、内燃機関の燃費の低下を抑制することができる。 In an exhaust heat recovery device according to a modified embodiment of the present invention and an air conditioning device equipped with the same, the control unit estimates the temperature of the lubricating oil based on a signal from an internal combustion engine or the like, and the second heat exchanger is configured to allow heat exchange between the exhaust gas and the lubricating oil, thereby suppressing a drop in the temperature of the lubricating oil in the internal combustion engine. This prevents an increase in the viscosity of the lubricating oil, and maintains the sliding characteristics of the sliding members in the internal combustion engine, thereby suppressing a decrease in the fuel efficiency of the internal combustion engine.

さらに、本発明の一実施の形態の変形例に係る排熱回収装置およびこれを備える空気調和装置においても、本発明の一実施の形態と同様に、空気調和装置の暖房運転時に、排気ガスの熱を潤滑油の昇温に充てることなく、第1熱交換器における冷却水と熱交換させて、気化器の働きを補助するための冷媒の入熱に充てることができるため、空気調和装置の暖房性能を向上させることができる。 Furthermore, in the exhaust heat recovery device according to a modified example of an embodiment of the present invention and an air conditioner equipped with the same, as in the embodiment of the present invention, during heating operation of the air conditioner, the heat of the exhaust gas is not used to raise the temperature of the lubricating oil, but is instead exchanged with the cooling water in the first heat exchanger, and can be used to input heat to the refrigerant to assist the function of the evaporator, thereby improving the heating performance of the air conditioner.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本開示の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではない。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。上述した実施の形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。 The above disclosed embodiments are illustrative in all respects and are not intended to be a basis for restrictive interpretation. Therefore, the technical scope of this disclosure should not be interpreted solely by the above-described embodiments. Furthermore, all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims are included. In the above description of the embodiments, configurations that can be combined may be combined with each other.

1 空気調和装置、2 冷媒、3 排熱回収装置、4 排気ガス、5 潤滑油、6 冷却水、10 コンプレッサ、11 凝縮器、12 膨張弁、13 気化器、14 冷媒流路、14a 第1冷媒流路、14b 第2冷媒流路、14c 第3冷媒流路、14d 第4冷媒流路、15 第1熱交換器、20 内燃機関、21 ラジエータ、22 熱交換媒体、30 排気ガス流路、31 排気口、32 ガス配管、33 主流路、34 バイパス流路、35 切替部、35a 第1切替部、35b 第2切替部、40 潤滑油流路、41 潤滑油配管、50 冷却水流路、51 第1冷却水流路、52 第1弁、53 第2冷却水流路、54 第2弁、55 第3冷却水流路、60 第2熱交換器、70 第3熱交換器、80 制御部。 1 air conditioning device, 2 refrigerant, 3 exhaust heat recovery device, 4 exhaust gas, 5 lubricating oil, 6 cooling water, 10 compressor, 11 condenser, 12 expansion valve, 13 evaporator, 14 refrigerant flow path, 14a first refrigerant flow path, 14b second refrigerant flow path, 14c third refrigerant flow path, 14d fourth refrigerant flow path, 15 first heat exchanger, 20 internal combustion engine, 21 radiator, 22 heat exchange medium, 30 exhaust gas flow path, 31 exhaust port, 32 gas piping, 33 main flow path, 34 bypass flow path, 35 switching unit, 35a first switching unit, 35b second switching unit, 40 lubricating oil flow path, 41 lubricating oil piping, 50 cooling water flow path, 51 first cooling water flow path, 52 first valve, 53 second cooling water flow path, 54 second valve, 55 third cooling water flow path, 60 Second heat exchanger, 70 third heat exchanger, 80 control unit.

Claims (4)

空気調和装置のコンプレッサを駆動させる内燃機関に設けられた排熱回収装置であって、
前記内燃機関の排気ガスが流通する排気ガス流路と、
前記内燃機関に潤滑油を循環させる潤滑油流路と、
前記内燃機関を冷却する冷却水を流通させ、冷却水と前記空気調和装置の冷媒サイクルを流通する冷媒とを熱交換させることが可能である第1熱交換器を有する冷却水流路と、
前記排気ガス流路および前記潤滑油流路に接続され、排気ガスと潤滑油とを熱交換させることが可能である第2熱交換器と、
前記排気ガス流路および前記冷却水流路に接続され、排気ガスと冷却水とを熱交換させる第3熱交換器と、
制御部とを備え、
前記排気ガス流路は、
前記第2熱交換器が接続された主流路と、
前記主流路から前記第2熱交換器よりも上流側で分岐して、前記第2熱交換器を迂回するバイパス流路と、
前記制御部により、排気ガスを前記主流路の前記第2熱交換器が設けられた部分に導き前記バイパス流路への流通を遮断する第1状態と、排気ガスを前記バイパス流路に導き前記主流路の前記第2熱交換器が設けられた部分への流通を遮断する第2状態とが切り替えられる切替部とを含み、
前記空気調和装置の暖房運転時に、前記制御部により前記切替部が前記第2状態に切り替えられるとともに、前記第3熱交換器において排気ガスと冷却水とが熱交換され、かつ、前記第1熱交換器において冷媒と冷却水とが熱交換される、排熱回収装置。
An exhaust heat recovery device provided in an internal combustion engine that drives a compressor of an air conditioning device,
an exhaust gas flow path through which exhaust gas from the internal combustion engine flows;
a lubricating oil flow path for circulating lubricating oil in the internal combustion engine;
a cooling water flow path having a first heat exchanger through which cooling water for cooling the internal combustion engine flows and capable of exchanging heat between the cooling water and a refrigerant flowing through a refrigerant cycle of the air conditioning device;
a second heat exchanger connected to the exhaust gas passage and the lubricating oil passage and capable of exchanging heat between the exhaust gas and the lubricating oil;
a third heat exchanger connected to the exhaust gas passage and the cooling water passage, for exchanging heat between the exhaust gas and the cooling water;
A control unit.
The exhaust gas flow path is
A main flow path to which the second heat exchanger is connected;
a bypass flow path that branches off from the main flow path upstream of the second heat exchanger and bypasses the second heat exchanger;
a switching unit that switches between a first state in which the exhaust gas is guided to a portion of the main flow path where the second heat exchanger is provided and the flow to the bypass flow path is blocked, and a second state in which the exhaust gas is guided to the bypass flow path and the flow to the portion of the main flow path where the second heat exchanger is provided,
An exhaust heat recovery device in which, during heating operation of the air conditioning apparatus, the control unit switches the switching unit to the second state, heat is exchanged between exhaust gas and cooling water in the third heat exchanger, and heat is exchanged between refrigerant and cooling water in the first heat exchanger.
前記制御部は、潤滑油の温度が所定温度より低い場合に前記切替部を前記第1状態に切り替えるように制御する、請求項1に記載の排熱回収装置。 The exhaust heat recovery device according to claim 1, wherein the control unit controls the switching unit to switch to the first state when the temperature of the lubricating oil is lower than a predetermined temperature. 前記主流路は、前記第2熱交換器より下流側において前記バイパス流路と接続され、
前記切替部は、前記上流側に設けられた第1切替部と、前記下流側に設けられた第2切替部とを有し、
前記第1状態において、前記バイパス流路は、前記第1切替部および前記第2切替部により遮断される、請求項1または請求項2に記載の排熱回収装置。
The main flow path is connected to the bypass flow path downstream of the second heat exchanger,
The switching unit has a first switching unit provided on the upstream side and a second switching unit provided on the downstream side,
The exhaust heat recovery device according to claim 1 or 2, wherein in the first state, the bypass passage is blocked by the first switching unit and the second switching unit.
請求項1に記載の排熱回収装置と、
前記コンプレッサにより圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器を通過した冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁を通過した冷媒を気化させ、気化した冷媒を前記コンプレッサに戻す気化器とを備え、
前記冷媒サイクルは、前記コンプレッサ、前記凝縮器、前記膨張弁および前記気化器を冷媒が循環することによって構成され、
前記第1熱交換器は、前記冷媒サイクルにおける前記膨張弁と前記気化器との間に設けられている、空気調和装置。
The exhaust heat recovery device according to claim 1 ;
a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor;
an expansion valve for expanding the refrigerant that has passed through the condenser;
a evaporator that vaporizes the refrigerant that has passed through the expansion valve and returns the vaporized refrigerant to the compressor;
the refrigeration cycle is configured by circulating a refrigerant through the compressor, the condenser, the expansion valve, and the evaporator,
The air-conditioning apparatus, wherein the first heat exchanger is provided between the expansion valve and the evaporator in the refrigerant cycle.
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