固定式發動機的冷卻水回路的制作方法

專利名稱：固定式發動機的冷卻水回路的制作方法
技術領域：
本發明涉及固定式發動機的冷卻水回路，具有被采用于熱電聯供系統或 GHP (燃氣熱泵)的散熱回收器。
背景技術：
目前，作為具有散熱回收器的固定式發動機的冷卻水回路，公開有在具有散熱 回收器的發動機冷卻水回路中將冷卻水回路吸引部和大氣開放部連通的構成(例如參照 專利文獻1)。S卩，在專利文獻1中記載的發動機的冷卻水回路具備散熱器與室外熱交換器接 觸而構成的散熱回收器。另外，冷卻水泵吸入部側與貯水箱連接，冷卻水泵吸引部經由 設于貯水箱的通氣口與大氣連通。專利文獻1 (日本)特開平09-88602號公報在上述專利文獻1中的冷卻水回路構成中，冷卻水泵吸引部的壓力與貯水箱的 水頭壓力大致相等，只要不將冷卻水泵配置在比貯水箱高的部位，就不能將水泵吸引部 的壓力設定在水頭壓力以下。另一方面，具有散熱回收器的發動機冷卻水回路，在散熱回收器經由發動機冷 卻水供給發動機散熱之前，發動機冷卻水為從廢氣吸收發動機散熱而具備廢氣熱交換 器。因為該廢氣熱交換器加熱發動機冷卻水，所以有可能作為鍋爐的一種處理。這樣， 在廢氣熱交換器作為鍋爐的一種處理的情況下，要求將該發動機冷卻水的壓力盡可能保 持低壓。

發明內容
于是，本申請的課題在于，在具有散熱回收器的發動機冷卻水回路中，為將廢 氣熱交換器等的冷卻水回路內壓力設定為規定壓力，在回路內根據需要可以將成為最低 壓力的冷卻水泵吸引部的壓力調整為水頭壓力以下的任意的壓力。本發明是為解決上述目的提出的，提供一種固定式發動機的冷卻水回路，其具 有散熱回收器，其經由發動機冷卻水供給發動機散熱；散熱器，其經由發動機冷卻水 對發動機散熱進行散熱；廢氣熱交換器，其從廢氣向發動機冷卻水供給發動機散熱；冷 卻水泵，其使發動機冷卻水循環，其中，在冷卻水泵吸引部的上游配置壓損設備，使冷 卻水泵吸引部和大氣開放部連通，使所述壓損設備的上游和所述大氣開放部連通，在所 述壓損設備的上游和所述大氣開放部的連通路徑配置節流部，使所述大氣開放部與大氣 總是能夠連通。本發明可以通過壓損設備的壓損而使冷卻水泵吸引部的壓力比水頭壓力低。而 且，通過調整與大氣開放部連通的路徑的節流部的流量，能夠調整為從不足大氣壓的負 壓到大氣開放部的水頭壓力之間的任意的壓力。因此，能夠將冷卻水回路內壓力作為
“泵吸引部壓力+泵噴出壓力+至測量部位的壓損” 一邊維持發動機冷卻水量一邊設定為規定壓力。在所述冷卻水泵的噴出側且在所述發動機的下游配置本發明的所述廢氣熱交換 器。這樣的發明中，能夠將廢氣熱交換器入口壓力作為“泵吸引部壓力+泵噴出壓力+ 發動機內部的流路壓損”，使其比“泵吸引部壓力+泵噴出壓力”降低“發動機內部的 流路壓損”的量。在本發明的所述散熱器下游路徑和散熱回收器下游路徑的合流部配置有能夠調 整開度的電動三通閥。這樣的本發明中，在發動機冷卻水回路中冷卻水溫最低的部位配 置有電動三通閥，因此，電動三通閥的耐熱性提高。另外，電動三通閥相當于所述壓損 設備之一。在本發明的所述冷卻水泵噴出側配置有恒溫器，在該恒溫器的高溫側路徑配置 所述散熱回收器，在所述散熱回收器下游配置散熱器。這樣的本發明中，發動機冷卻水 溫在恒溫器設定溫度以上，冷卻水全量流向散熱回收器。因此，在運算來自發動機冷卻 水的供給熱量時，與對散熱回收器和散熱器進行分流控制的構成相比，可以使運算簡易 不需要考慮發動機冷卻水的分流比率的量。將本發明的所述大氣開放部設為在冷卻水箱的上部設置通氣管的構成，將所述 廢氣熱交換器或者所述散熱器中至少任一個設備及所述冷卻水泵吸引部與所述冷卻水箱 的水封部連通。這樣的本發明中，將在冷卻水回路中產生空氣存留的可能性高的部位經 由水封部進行大氣開放，因此，能夠可靠地從水泡分離氣水，能夠僅使發動機冷卻水返 回回路內。設為設置兩個本發明的所述冷卻水箱的構成，在一個水箱設置通氣管，且將一 個水箱和另一水箱的空氣存留部連通，將所述廢氣熱交換器或所述散熱器中至少任一個 設備及所述冷卻水泵的吸引部與另一水箱的水封部連通，將一個水箱和另一水箱的水封 部連通，且將設有通氣管的一個水箱的底面配置在與另一水箱同相同高度或更高處。這 樣的本發明中，由于為設有兩個水箱的構成，所以一個作為貯水箱使用，另一個能夠實 現功能分離，作為從回路內提升的高溫水泡的氣水分離用，能夠防止氣水分離帶來的貯 水箱用水溫的上升。本發明中，利用節流部的開度調整及壓損設備的壓損，能夠將冷卻水泵吸引部 的壓力調整為水頭壓力以下的任意的壓力，所以根據需要也可以設定在大氣壓以下。


圖1是表示本發明一實施方式的熱電聯供裝置的發動機冷卻水回路的回路圖。圖2是表示該熱電聯供裝置整體的正面立體圖。圖3是表示該熱電聯供裝置整體的背面立體圖。圖4是冷卻水箱的概略圖。符號說明1...熱電聯供裝置2...機箱10...發動機18...散熱器
20...冷卻水箱
20a...一個水箱
20b...另一水箱
32...冷卻水泵
32a...冷卻水泵噴出部
32b...冷卻水泵吸引部
33···廢氣熱交換器
34...電動三通閥
35 · · ·恒溫器
37...水/水熱交換器(散
39 · · ·散熱回收器下游路徑
40...散熱器下游路徑
41...冷卻水供應管
42...路徑
43...溫度傳感器
44...溫度傳感器
45...連通管
46...連通管
47...連通管
48...通氣管
49...連通管
50...連通路徑
51...節流部
60...節流部
61...節流部
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。本實施方式中，對將本發明用于熱電聯供裝置1的情況進行說明。另外，熱電 聯供裝置1是指，在向電力消耗設備(負載)的送電系統中連接外部商用電源的商用電力 系統和發電機的發電電力系統，供應該負載的需求電力，同時，回收伴隨發電產生的散 熱，利用該回收熱的系統。圖1表示熱電聯供裝置的發動機冷卻水回路的回路圖，圖2表示該裝置的正面立 體圖，圖3表示該裝置的背面立體圖。如圖2及圖3所示，本實施方式的熱電聯供裝備1具備作為箱體的機箱2。該機 箱2的內部被分割為上下兩部分，下側構成發動機室3及設備收納室5，上側構成散熱器 室7、進氣室8及排氣室9。在上述發動機室3內配置有發動機10、由該發動機10驅動的發電機11以及貯存 潤滑油的油箱12等。
上述設備收納室5被配置于發動機室3的側方(圖2所示的右側)。在設備收納 室5內配置有具備控制發動機驅動系設備等的控制裝置16的控制箱17和變換器14。上述散熱器室7被配置于設備收納室5的上方，在該散熱器室7配置有散熱器18 和冷卻水箱20。在散熱器室7的上方配置有通過上述控制裝置16驅動控制的散熱用的散 熱器風扇19。在進氣室8中分別配置有空氣凈化器22及進氣消聲器23。在排氣室9配置有排 氣消聲器24。接著，參照圖1說明發動機冷卻水回路。該發動機冷卻水回路30具備成為用于 使發動機冷卻水循環的驅動源的冷卻水泵32。從該冷卻水泵32的噴出側(冷卻水泵噴出 部32a)朝向下游側依次連接有發動機10內的冷卻水通路(水套)、廢氣熱交換器33、恒
35 ο發動機10是以都市燃氣等為燃料的固定式燃氣發動機，其排氣系統具備上述廢 氣熱交換器33及上述排氣消聲器24。而且，通過發動機10的發動機冷卻水被送入廢氣 熱交換器33，在廢氣熱交換器33獲得廢氣的熱量后，經由路徑31流入恒溫器35。恒溫器35具備低溫側路徑35a和高溫側路徑35b，低溫側路徑35a的下游端連接 于冷卻水泵32的吸入側(冷卻水泵吸引部32b)。另外，高溫側路徑35b的下游端連接于 作為散熱回收器的水/水熱交換器37。恒溫器35在發動機冷卻水的溫度不足規定溫度時(例如發動機起動初期時)， 向低溫側路徑35a流入發動機冷卻水，發動機冷卻水達到規定溫度以上時，向高溫側路徑 35b及水/水熱交換器37流入發動機冷卻水。水/水熱交換器37將從發動機冷卻水獲得的熱量提供給外部，例如向流過供應 熱水用的2次水側38的水供給熱量。在水/水熱交換器37的上下游位置分別設置有檢 測發動機冷卻水的溫度的溫度傳感器43、44。通過了水/水熱交換器37的發動機冷卻水流向散熱器18和電動三通閥34。艮口， 電動三通閥34由通過上述控制裝置16控制的電動閥構成，具有第一冷卻水入口 34a和第 二冷卻水入口 34b以及冷卻水出口 34c這三個端口。而且，第一冷卻水入口 34a連接有從水/水熱交換器37延伸設置的散熱回收器 下游路徑39的下游端。另外，第二冷卻水入口 34b連接有從散熱器18延伸設置的散熱 器下游路徑40的下游端。所以，在散熱回收器下游路徑39和散熱器下游路徑40的合流 部配置有三通閥34。另外，散熱回收器下游路徑39經由路徑42與散熱器18連接。另外，冷卻水出口 34c經由冷卻水供應管41與上述低溫側路徑35a連接。電動三通閥34能夠變更第一冷卻水入口 34a和第二冷卻水入口 34b之間的開度 比率(調整開度)，根據水/水熱交換器37的熱交換量確定開度比率。具體而言，在水 /水熱交換器37的熱交換量多的情況下，S卩，發動機冷卻水的散熱量多的情況下，對第 一冷卻水入口 34a的開度變大，在水/水熱交換器37的熱交換量少的情況下，S卩，發動 機冷卻水的散熱量少的情況下，對第二冷卻水入口 34b的開度變大。上述冷卻水箱20由合成樹脂制成的一個水箱(貯水箱)20a和金屬制成的另一水 箱(氣水分離箱)20b這兩部分構成。在一個水箱20a上連接有總是能夠與大氣連通的通 氣管48。設有通氣管48的一個水箱冷卻水底面被配置在與另一水箱底面同一高度或比更高處，而且，一個水箱20a和另一水箱20b各自的空氣存留部通過連通管46連通。而 且，兩水箱20a、20b的水封部(貯存發動機冷卻水的部分)經由延設到各水箱下部的連 通管47連通。另一水箱20b的下部經由連通管45與散熱器18的上部18a連接。另外，在另 一水箱20b的下部和在廢氣熱交換器33內且發動機冷卻水流過的配管(圖示省略)之間 連接有連通管49。散熱器18或廢氣熱交換器33被配置在比發動機10更高處，這是因 為在冷卻水回路內容易發生空氣存留。這樣，通過在有空氣存留的隱患的部位設置通向 氣水分離水箱的脫氣回路，在進行氣水分離的冷卻水泵32的吸入時，僅發動機冷卻水返 回。另外，為防止發動機冷卻水過多地流向連通管45和49，并且為將冷卻水泵32的 吸入側的壓力調整為水頭壓力以下的任意壓力，而配置有節流部60及61。但是，在需要將冷卻水泵吸入器32b的壓力極端下降的情況下，增大節流部 60、61的直徑，或者，從連通管45、49除去節流部，通過在連通路徑50設置節流部 51，能夠將回路內壓力調整為更低壓。本實施方式的熱電聯供裝置1由以上的結構組成，接下來，說明冷卻水回路中 的循環動作。當使冷卻水泵32運行時，從冷卻水泵32噴出的發動機冷卻水被供給向發動機 10，在通過發動機10內的期間，通過冷卻氣缸等各處而溫度上升，進一步通過廢氣熱交 換器33到達恒溫器35。在恒溫器35，在冷卻水溫度不足規定的溫度時，使發動機冷卻 水返回冷卻水泵32。而且，當發動機冷卻水達到規定溫度以上時，恒溫器35使發動機冷卻水流向水 /水熱交換器37。在此，如果有供應熱水的要求，則在水/水熱交換器37中，發動機冷 卻水的熱量加熱在供應熱水用的2次水側38流動的水，并被取出到外部。而且，根據水 /水熱交換器37中的熱交換量調整發動機冷卻水的流向散熱器18的流量。在熱交換量 多的情況下，電動三通閥34的第一冷卻水入口 34a的開度比第二冷卻水入口 34b的開口 大，流經散熱回收器下游路徑39并在散熱器18旁通的流量增大。在熱交換量少的情況下，電動三通閥34的第二冷卻水入口 34b的開度比第二冷 卻水入口 34a的開度大，流向散熱器18的流量增大。另外，從冷卻水泵吸引部32b經連通路徑50、冷卻水箱20到達通氣管48的路 徑為大氣開放線路，但是，來自回路內壓力比冷卻水泵吸引部32b高的散熱器18的連通 管45和來自廢氣熱交換器33的連通管49也經過節流部60、61向冷卻水箱20合流，因 此，能夠使冷卻水泵吸引部32的壓力在水頭壓力以下。另外，通過在發動機10的下游設置廢氣熱交換器33，利用發動機10部分的壓損 降低，能夠使作用于廢氣熱交換器33的壓力降低。通過在冷卻水回路內作為溫度最低的部位的泵的吸引部位設置電動三通閥34， 作為電動三通閥34的零件的可靠性提高。而且，隨著可靠性的提高，能夠長期使用電動 三通閥34，也能夠實現成本的消減。當發動機冷卻水溫度上升，恒溫器35成為向高溫側打開的狀態時，通常全量通 過水/水熱交換器37，因此，如果通過水/水熱交換器37的入口側的溫度傳感器43和出口側的溫度傳感器44檢測水溫變化，則就能夠運算在水/水熱交換器37中的熱交換量。 因此，與將散熱器18和水/水熱交換器37并排配置的情況相比，在計算熱交換量時在向 水/水熱交換器37的路徑上不需要流量計，因此，能夠削減成本。或者，與使用電動三 通閥34的與水/水熱交換器37的開口比率運算向水/水熱交換器37的流量的情況相比， 能夠減輕運算負荷。而且，在如廢氣熱交換器33及散熱器18那樣有空氣存留隱患的部位設置通向氣 水分離水箱的脫氣回路。因此，混合在廢氣熱交換器33及散熱器18的發動機冷卻水中 的氣泡如圖4所示，經由連通管49及連通管45流入另一水箱20b。而且，只有空氣經由 連通管46進入一個水箱20a，空氣通過通氣管48向大氣放出。這樣，由于是進行氣水分 離、只有發動機冷卻水返回到回路內的結構，所以能夠減小散熱器18的尺寸，同時也能 夠防止冷卻水泵32的空氣混入(- 7力、‘ )。另外，一個水箱20a內的發動機冷卻水經 由連通管47向另一水箱20b內適當移動。通過在有別于一個水箱(貯水箱)20a的另一水箱(氣水分離水箱)20b中進行高 溫水泡的氣水分離，能夠防止貯水箱的水溫的上升。而且，因為貯水箱能夠防止水溫的 上升，所以能夠用合成樹脂容易且廉價地制造。本發明不限于上述實施方式。例如圖1中虛線所示，設有通氣管48的一水箱冷 卻水底部也可以配置在比另一水箱底面高處。在這樣的情況下，一個水箱20a內的發動 機冷卻水經由連通管47能容易地移動到另一水箱20b內。另外，本發明也可以采用于發動機驅動式熱泵。本發明不從其精神或主要的特 點中脫離而能夠以其它各種各樣的形式實施。因此，上述的實施例在所有的點中只不過 是舉例，不能成為限定的解釋。本發明的范圍由權利要求書示出，在說明書中沒有任何 限制。另外，屬于權利要求書的均等范圍的變形或改變全部在本發明的范圍之內。另外，本申請請求基于在日本2008年5月7日申請的特愿2008-121521的優先 權。其內容通過在此提及而結合入本申請中。工業上的可利用性本發明的固定式發動機冷卻水回路有用的作為具有散熱回收器的固定式發動機 冷卻水回路，特別是適用于熱電聯供系統或GHP(燃氣熱泵)。
權利要求
1.一種固定式發動機的冷卻水回路，具有散熱回收器，其經由發動機冷卻水供給 發動機散熱；散熱器，其經由發動機冷卻水對發動機散熱進行散熱；廢氣熱交換器，其 從廢氣向發動機冷卻水供給發動機散熱；冷卻水泵，其使發動機冷卻水循環，其特征在 于，在冷卻水泵吸引部的上游配置壓損設備，使冷卻水泵吸引部和大氣開放部連通，使 所述壓損設備的上游和所述大氣開放部連通，在所述壓損設備的上游和所述大氣開放部 的連通路徑配置節流部，使所述大氣開放部與大氣總是能夠連通。
2.如所述權利要求1所述的固定式發動機的冷卻水回路，其特征在于，在所述冷卻水 泵的噴出側且在所述發動機的下游配置所述廢氣熱交換器。
3.如所述權利要求1所述的固定式發動機的冷卻水回路，其特征在于，在散熱器下游 路徑和散熱回收器下游路徑的合流部配置有能夠調整開度的電動三通閥。
4.如所述權利要求1所述的固定式發動機的冷卻水回路，其特征在于，在所述冷卻水 泵噴出側配置恒溫器，在該恒溫器的高溫側路徑配置所述散熱回收器，在所述散熱回收 器下游配置散熱器。
5.如所述權利要求1所述的固定式發動機的冷卻水回路，其特征在于，將所述大氣開 放部設為在冷卻水箱的上部設置通氣管的構成，將所述廢氣熱交換器或者所述散熱器中 至少任一個設備及所述冷卻水泵吸引部與所述冷卻水箱的水封部連通。
6.如所述權利要求5所述的固定式發動機的冷卻水回路，其特征在于，設置兩個所述 冷卻水箱，在一個水箱設置通氣管，且將一個水箱和另一水箱的空氣存留部連通，將所 述廢氣熱交換器或所述散熱器中至少任一個設備及所述冷卻水泵的吸引部與另一水箱的 水封部連通，將一個水箱和另一水箱的水封部連通，將設有通氣管的一個水箱的底面配 置在與另一水箱相同高度或更高處。
全文摘要
本發明提供一種固定式發動機的冷卻水回路，具有散熱回收器(37)，其經由發動機冷卻水供給發動機散熱；散熱器(18)，其經由發動機冷卻水對發動機散熱進行散熱；廢氣熱交換器(33)，其從廢氣向發動機冷卻水供給發動機散熱；冷卻水泵(32)，其使發動機冷卻水循環。而且，在冷卻水泵吸引部(32b)的上游配置壓損設備(34)，在冷卻水泵吸引部和大氣開放部(20)的連通路徑(50)配置節流部，將所述壓損設備的上游向所述大氣開放部連通，使所述大氣開放部與大氣總是能夠連通。
文檔編號F01P11/00GK102016258SQ200980116269
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月24日 優先權日2008年5月7日
發明者天川章平, 松村章二朗, 林壽幸, 鬼原宏年 申請人:洋馬株式會社