JP2019012606A - コージェネレーション装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷電力の変動に応じた効率的な運転を実現することができるコージェネレーション装置を提供すること。【解決手段】コージェネレーション装置1は、負荷装置6に供給する電力を発電する発電装置2と、発電装置2から排出される発電排熱を回収する排熱回収部3と、負荷装置6へ供給される負荷電力を測定する負荷電力測定部4と、熱を電力に変換する機能と、電力を熱に変換する機能とを併せ持つ、熱電変換部5と、を有する。熱電変換部5は、発電排熱を電力に変換して、負荷電力の一部として負荷装置6に供給する発電モードと、発電装置2が発電した電力を熱に変換して熱媒Wを加熱する加熱モードとを、切り替えることができるよう構成されている。負荷電力測定部4による負荷電力の測定結果に基づいて、熱電変換部5における発電モードと加熱モードとを切り替えるよう構成されている。【選択図】図1
Description
本発明は、発電装置と排熱回収部とを有するコージェネレーション装置に関する。
特許文献1には、燃料電池と熱電変換素子とを備えた燃料電池システムが開示されている。熱電変換素子は、燃料電池の排熱と、燃料電池に供給される供給流体との間の温度差を利用して、発電を行うよう構成されている。これにより、燃料電池の排熱を供給流体に伝達することでシステムの熱自立運転を可能にしつつ、システム全体の発電効率を向上させようとしている。
しかしながら、特許文献1に開示された燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電電力の一部を、熱電変換素子において熱に変換することはできない。すなわち、特許文献1のシステムにおいては、熱電変換素子のゼーベック効果を利用して発電することはできても、熱電変換素子のペルチェ効果を利用して燃料電池の発電電力の一部を熱に変換することはできない。
それゆえ、燃料電池の負荷電力の状況に応じて、余剰電力を熱に変換して回収することはできない。その結果、負荷電力の変動に応じた効率的な運転を行うことが困難となる。
それゆえ、燃料電池の負荷電力の状況に応じて、余剰電力を熱に変換して回収することはできない。その結果、負荷電力の変動に応じた効率的な運転を行うことが困難となる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、負荷電力の変動に応じた効率的な運転を実現することができるコージェネレーション装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、負荷装置(6)に供給する電力を発電する発電装置(2)と、
上記発電装置から排出される発電排熱を熱媒(W)が受熱することにより上記発電排熱を回収する排熱回収部(3)と、
上記負荷装置へ供給される負荷電力を測定する負荷電力測定部(4)と、
上記排熱回収部に設けられ、熱を電力に変換する機能と、電力を熱に変換する機能とを併せ持つ、熱電変換部(5)と、を有し、
上記熱電変換部は、上記発電排熱を電力に変換して、上記負荷電力の一部として上記負荷装置に供給する発電モードと、上記発電装置が発電した電力の一部を熱に変換して上記熱媒を加熱する加熱モードとを、切り替えることができるよう構成されており、
上記負荷電力測定部による上記負荷電力の測定結果に基づいて、上記熱電変換部における上記発電モードと上記加熱モードとを切り替えるよう構成されている、コージェネレーション装置(1)にある。
上記発電装置から排出される発電排熱を熱媒(W)が受熱することにより上記発電排熱を回収する排熱回収部(3)と、
上記負荷装置へ供給される負荷電力を測定する負荷電力測定部(4)と、
上記排熱回収部に設けられ、熱を電力に変換する機能と、電力を熱に変換する機能とを併せ持つ、熱電変換部(5)と、を有し、
上記熱電変換部は、上記発電排熱を電力に変換して、上記負荷電力の一部として上記負荷装置に供給する発電モードと、上記発電装置が発電した電力の一部を熱に変換して上記熱媒を加熱する加熱モードとを、切り替えることができるよう構成されており、
上記負荷電力測定部による上記負荷電力の測定結果に基づいて、上記熱電変換部における上記発電モードと上記加熱モードとを切り替えるよう構成されている、コージェネレーション装置(1)にある。
上記コージェネレーション装置において、上記熱電変換部は、上記発電モードと上記加熱モードとを切り替えることができるよう構成されている。そして、上記負荷電力測定部による上記負荷電力の測定結果に基づいて、熱電変換部における発電モードと加熱モードとを切り替えるよう構成されている。これにより、熱電変換部は、負荷電力に応じて、発電排熱を電力に変換したり、発電装置が発電した電力を熱に変換したりすることができる。
それゆえ、負荷電力の変動がある場合において、発電モードと加熱モードとを適宜切り替えて、発電機による発電電力の不足分を補ったり、余剰分を熱として回収したりすることが可能となる。その結果、上記コージェネレーション装置を、負荷電力の変動に応じて効率的に運転することができる。
以上のごとく、上記態様によれば、負荷電力の変動に応じた効率的な運転を実現することができるコージェネレーション装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(実施形態1)
コージェネレーション装置に係る実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態のコージェネレーション装置1は、図1に示すごとく、発電装置2と、排熱回収部3と、負荷電力測定部4と、熱電変換部5と、を有する。
コージェネレーション装置に係る実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態のコージェネレーション装置1は、図1に示すごとく、発電装置2と、排熱回収部3と、負荷電力測定部4と、熱電変換部5と、を有する。
発電装置2は、負荷装置6に供給する電力を発電する。
排熱回収部3は、発電装置2から排出される発電排熱を熱媒Wが受熱することにより発電排熱を回収する。
負荷電力測定部4は、負荷装置6へ供給される負荷電力を測定する。
熱電変換部5は、排熱回収部3に設けられ、熱を電力に変換する機能と、電力を熱に変換する機能とを併せ持つ。
排熱回収部3は、発電装置2から排出される発電排熱を熱媒Wが受熱することにより発電排熱を回収する。
負荷電力測定部4は、負荷装置6へ供給される負荷電力を測定する。
熱電変換部5は、排熱回収部3に設けられ、熱を電力に変換する機能と、電力を熱に変換する機能とを併せ持つ。
熱電変換部5は、発電モードと、加熱モードとを、切り替えることができるよう構成されている。発電モードは、発電排熱を電力に変換して、負荷電力の一部として負荷装置6に供給するモードである。加熱モードは、発電装置2が発電した電力の一部を熱に変換して熱媒Wを加熱するモードである。
コージェネレーション装置1は、負荷電力測定部4による負荷電力の測定結果に基づいて、熱電変換部5における発電モードと加熱モードとを切り替えるよう構成されている。
コージェネレーション装置1は、負荷電力測定部4による負荷電力の測定結果に基づいて、熱電変換部5における発電モードと加熱モードとを切り替えるよう構成されている。
熱電変換部5は、熱電変換素子50を有する。熱電変換素子50は、発電モードにおいてはゼーベック効果が利用され、加熱モードにおいてはペルチェ効果が利用されるよう構成されている。
発電装置2は、電解質として固体酸化物を有する、固体酸化物型の燃料電池21を備えている。燃料電池21は、固体酸化物と、燃料ガスが供給されるアノードと、酸化剤ガスが供給されるカソードとを有する。固体酸化物としては、例えば、イットリア安定化ジルコニア等を用いることができる。そして、燃料電池21は、燃料ガス中に含まれる水素と、酸化剤ガス中に含まれる酸素とを反応させることにより、発電を行う。
発電装置2は、燃料電池21に導入される燃料ガスFを改質する改質器22を有する。また、発電装置2は、燃料電池21に導入される酸化剤ガスAを予熱する予熱器23を有する。ここで、燃料ガスFとしては、例えばメタンガスを用い、酸化剤ガスAとしては、例えば空気を用いる。
燃料ガスFは、燃料ガスブロア112によって改質器22に送り込まれる。そして、改質器22において改質された、水素を含む燃料ガスが燃料電池21のアノードに導入される。また、酸化剤ガスAは、酸化剤ガスブロア113によって、予熱器23を介して、燃料電池21のカソードに導入される。
発電装置2は、燃料電池21から排出された燃料ガスを燃焼させる燃焼器24を備えている。燃焼器24は、燃料電池21から排出された未反応の燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて、燃焼させる。
発電装置2は、排ガスEを排出することで発熱排熱を排出するよう構成されている。本実施形態において、排ガスEは、燃焼器24において燃焼した後の燃焼ガスである。すなわち、燃焼器24から排出された燃焼ガスが、発電装置2から排出されることで、発電装置2の排熱である発電排熱を、発電装置2の外部に放出している。
発電装置2は、排ガスEを排出することで発熱排熱を排出するよう構成されている。本実施形態において、排ガスEは、燃焼器24において燃焼した後の燃焼ガスである。すなわち、燃焼器24から排出された燃焼ガスが、発電装置2から排出されることで、発電装置2の排熱である発電排熱を、発電装置2の外部に放出している。
排ガスEが流通する排ガス経路12は、燃焼器24から延びると共に、改質器22と予熱器23とを通過した後、熱電変換部5に接続される。
熱電変換部5は、高温側流路51と低温側流路52とを有する。高温側流路51には、排ガスを流通させる。低温側流路52には、高温側流路51における排ガスよりも低温の熱媒Wを流通させる。熱電変換部5は、高温側流路51と低温側流路52との間に、熱電変換素子50を設けている。排ガス経路12は、熱電変換部5の高温側流路51に接続されている。
熱電変換部5は、高温側流路51と低温側流路52とを有する。高温側流路51には、排ガスを流通させる。低温側流路52には、高温側流路51における排ガスよりも低温の熱媒Wを流通させる。熱電変換部5は、高温側流路51と低温側流路52との間に、熱電変換素子50を設けている。排ガス経路12は、熱電変換部5の高温側流路51に接続されている。
排熱回収部3は、熱媒Wを循環させる熱媒循環路31を有する。そして、熱媒循環路31の一部と、排ガス経路12とに跨るように、熱電変換部5が設けてある。また、排熱回収部3は、熱交換器32を有する。熱交換器32は、熱媒循環路31を通る熱媒Wと排ガス経路12を通る排ガスEとの間の熱交換を行うことができるよう構成されている。熱交換器32は、伝熱によって、熱媒Wと排ガスEとの間の熱交換を行うよう構成されている。
排ガス経路12における排ガスEは、熱電変換部5と、熱交換器32とにおいて、それぞれ、熱媒Wと熱交換した後、外部に排出される。また、熱媒Wは、熱電変換部5と、熱交換器32とにおいて、それぞれ排ガスEから受熱する。
本実施形態において、熱媒Wは、水である。排熱回収部3は、回収した発電排熱を蓄熱する蓄熱部を有する。本実施形態において、蓄熱部は、貯湯タンク33である。貯湯タンク33は、熱媒循環路31の一部を構成している。また、熱媒循環路31は、水ポンプ34を有する。水ポンプ34によって、熱媒Wは熱媒循環路31を循環する。
本実施形態において、熱媒Wは、水である。排熱回収部3は、回収した発電排熱を蓄熱する蓄熱部を有する。本実施形態において、蓄熱部は、貯湯タンク33である。貯湯タンク33は、熱媒循環路31の一部を構成している。また、熱媒循環路31は、水ポンプ34を有する。水ポンプ34によって、熱媒Wは熱媒循環路31を循環する。
熱電変換部5と、熱交換器32とにおいて、それぞれ排ガスEから受熱して高温となった熱媒Wである温水は、貯湯タンク33に貯留される。これにより、排ガスEから受熱した熱を、貯湯タンク33に蓄熱することができる。貯湯タンク33には、外部から水を供給する給水部331と、外部へ温水を供給する給湯部332が設けてある。
本実施形態において、発電装置2において発電された電力は、インバータ14を介して、負荷装置6に供給される。すなわち、発電装置2において得られた直流電力は、交流電力に変換された後、交流の負荷装置6に供給される。インバータ14と負荷装置6との間の出力配線141に、負荷電力測定部4としての電流センサが設けてある。この電流センサによって検出された電流値と、インバータ14における電圧とを基に、図示を省略した制御部において、負荷電力を算出する。すなわち、負荷電力測定部4としての電流センサは、負荷電力を直接測定するものではないが、負荷電力を間接的に測定するものである。
熱電変換部5は、図2に示すごとく、高温側流路51と低温側流路52と熱電モジュール500とを有する。熱電モジュール500は、熱電変換素子50と、熱電変換素子50を収容する素子ケース501とを有する。熱電変換素子50は、図3に示すごとく、P型半導体素子5PとN型半導体素子5Nとを有する。そして、P型半導体素子5PとN型半導体素子5Nとは、金属電極541によって互いに接続されている。図3に示す熱電変換素子50は、P型半導体素子5PとN型半導体素子5Nとを1個ずつとして表したものであるが、実際の熱電変換素子50は、P型半導体素子5PとN型半導体素子5Nとをそれぞれ複数有する。熱電変換素子50における一端と他端の半導体素子に、熱電変換素子50の端子となる金属電極542が接続されている。図2においては、金属電極541、542の記載を省略してある。
また、図2に示すごとく、熱電モジュール500は、素子ケース501内に、熱電変換素子50と素子ケース501との間に空気層が介在しないようにするために、熱伝導部材502を配置している。熱伝導部材502は熱伝導性を有すると共に、弾性を有する。素子ケース501は、例えば銅などの、熱伝導性に優れた金属からなる。また、素子ケース501は、高温側流路51及び低温側流路52にそれぞれ突出したフィン503を設けてなる。フィン503によって、熱電モジュール500と排ガスEとの接触面積、及び熱電モジュール500と熱媒Wとの接触面積を稼いでいる。
図3に示すごとく、熱電変換素子50は、インバータ14と、切替リレー142を介して接続されている。また、熱電変換素子50は、直流電源143とも、切替リレー142を介して接続されている。切替リレー142は、熱電変換素子50をインバータ14に電気的に接続した状態と、熱電変換素子50を直流電源143に電気的に接続した状態とを切り替えることができるよう構成されている。
図4に示すごとく、負荷電力測定部4にて測定される負荷電力GLが発電装置2における最大出力電力Gmよりも小さいとき、熱電変換部5は加熱モードに設定される。負荷電力GLが発電装置2における最大出力電力Gm以上のとき、熱電変換部5は発電モードに設定される。
負荷電力GLが発電装置2における最大出力電力Gmよりも小さいときは、余剰電力を用いて、熱電変換部5に電流を流す。すなわち、図3に示すように、切替リレー142を、直流電源143側に接続し、直流電源142の電流が熱電変換部5に流れるようにする。これにより、熱電変換部5の熱電変換素子50のペルチェ効果が生じる。すなわち、ペルチェ効果により、高温側流路51の排ガスEの熱を、低温側流路52の熱媒Wへ移動させる。また、熱電変換部5に電流を流すときに発生するジュール熱Hjによっても、熱媒Wが加熱される。つまり、ペルチェ効果による熱Hpとジュール熱Hjとを、熱媒Wが受熱することとなる。このようにして、余剰電力を熱に変換すると共に、熱媒Wへ移動させて回収することができる。そして、この熱媒Wを貯湯タンク33に貯留することで、蓄熱することができる。
一方、負荷電力GLが発電装置2における最大出力電力Gm以上のときは、排ガスEの熱を用いて、不足電力を補う。この場合、図3に示す回路構成において、切替リレー142をインバータ14側に接続し、熱電変換部5の発電電圧が、インバータ14に印加されるようにする。
これにより、熱電変換部5において、排ガスEと熱媒Wとの温度差を利用して、熱電変換素子50のゼーベック効果を生じさせて発電する。この発電電力を、インバータ14へ供給する。そして、熱電変換部5からインバータ14へ供給された電力Gtを、発電装置2において発電した電力Ghに加えて、負荷装置6側へ出力する。このようにして、負荷電力GLに対する発電装置2の発電電力Ghの不足分を、熱電変換部5における発電電力Gtによって補うことができる。
なお、最大出力電力Gmは、発電装置2の定格発電電力である。
なお、最大出力電力Gmは、発電装置2の定格発電電力である。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記コージェネレーション装置1において、熱電変換部5は、発電モードと加熱モードとを切り替えることができるよう構成されている。そして、負荷電力測定部4による負荷電力GLの測定結果に基づいて、熱電変換部5における発電モードと加熱モードとを切り替えるよう構成されている。これにより、熱電変換部5は、負荷電力GLに応じて、発電排熱を電力に変換したり、発電装置2が発電した電力を熱に変換したりすることができる。
上記コージェネレーション装置1において、熱電変換部5は、発電モードと加熱モードとを切り替えることができるよう構成されている。そして、負荷電力測定部4による負荷電力GLの測定結果に基づいて、熱電変換部5における発電モードと加熱モードとを切り替えるよう構成されている。これにより、熱電変換部5は、負荷電力GLに応じて、発電排熱を電力に変換したり、発電装置2が発電した電力を熱に変換したりすることができる。
それゆえ、負荷電力GLの変動がある場合において、発電モードと加熱モードとを適宜切り替えて、発電装置2による発電電力の不足分を補ったり、余剰分を熱として回収したりすることが可能となる。その結果、コージェネレーション装置1を、負荷電力GLの変動に応じて効率的に運転することができる。
具体的には、負荷電力GLが発電装置2における最大出力電力Gmよりも小さいとき、熱電変換部5は加熱モードに設定され、負荷電力GLが発電装置2における最大出力電力Gm以上のとき、熱電変換部5は発電モードに設定されるよう構成されている。これにより、負荷電力の変動が生じても、安定した運転を実現することができると共に、エネルギー効率を高めることができる。すなわち、負荷電力の変動に応じて、効率よく安定したコージェネレーション装置1の運転を実現することができる。
それゆえ、コージェネレーション装置1を例えば家庭や店舗等にて、有効に利用することができる。すなわち、例えば、電力需要の少ない深夜においては、加熱モードを利用して余剰電力を熱に変換して回収することができる。そして、電力需要の多い昼間には、発電モードを利用して、不足電力を補うことができる。
また、熱電変換部5は、排ガスEを流通させる高温側流路51と、熱媒Wを流通させる低温側流路52とを有する。これにより、効率的な熱電変換を行うことができる。
熱電変換部5は、発電モードにおいてはゼーベック効果が利用され、加熱モードにおいてはペルチェ効果が利用されるよう構成された熱電変換素子50を有する。これにより、熱電変換部5における熱電変換を、効率よく行うことができる。また、熱電変換部5の小型化を容易にすることができ、コージェネレーション装置1の小型化を容易にすることができる。
発電装置2は、固体酸化物を有する燃料電池21を備えている。これにより、発電装置2から排出される排ガスEが高温となりやすく、発電排熱を有効に利用することができる。特に、排ガスEは、燃焼器24において燃焼した後の燃焼ガスである。そのため、排ガスEの温度が特に高くなりやすく、発電排熱をより効果的に利用することができる。
また、熱媒Wは水である。そのため、熱媒Wが受熱した熱を有効利用しやすい。
また、排熱回収部3は、回収した発電排熱を蓄熱する蓄熱部である貯湯タンク33を有する。これにより、所望のタイミングにて、熱を利用することができる。そのため、発電排熱と、余剰電力を変換した熱とを、より有効に利用することができる。
また、排熱回収部3は、回収した発電排熱を蓄熱する蓄熱部である貯湯タンク33を有する。これにより、所望のタイミングにて、熱を利用することができる。そのため、発電排熱と、余剰電力を変換した熱とを、より有効に利用することができる。
以上のごとく、上記態様によれば、負荷電力の変動に応じた効率的な運転を実現することができるコージェネレーション装置を提供することができる。
(実施形態2)
本実施形態は、図5に示すごとく、熱媒循環路31における水ポンプ34の上流側に、第1給水切替弁351を設けた形態である。
第1給水切替弁351には、外部からの給水を熱媒循環路31へ送り込む給水路151が接続されている。すなわち、第1給水切替弁351は、熱媒循環路31へ導入する水として、貯湯タンク33の水と、外部からの水とを切り替えることができるよう構成されている。
本実施形態は、図5に示すごとく、熱媒循環路31における水ポンプ34の上流側に、第1給水切替弁351を設けた形態である。
第1給水切替弁351には、外部からの給水を熱媒循環路31へ送り込む給水路151が接続されている。すなわち、第1給水切替弁351は、熱媒循環路31へ導入する水として、貯湯タンク33の水と、外部からの水とを切り替えることができるよう構成されている。
また、給水路151の上流側には、第2給水切替弁352が設けてある。第2給水切替弁352には、水道水配管152と地下水配管153とが接続されている。すなわち、第2給水切替弁352は、給水路151に導入する水として、水道水と地下水とを切り替えることができるよう構成されている。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態においては、第1給水切替弁351を給水路151側に接続することで、外部からの水を直接熱媒循環路31に供給することができる。また、第1給水切替弁351を給水路151側に接続した状態で、第2給水切替弁352を地下水配管153側に接続することで、安定した温度の水を熱媒循環路31へ供給することができる。
このように、熱媒循環路31へ水道水又は地下水を直接導入することで、熱電変換部5の低温側流路52に供給される熱媒Wの温度を安定させることができる。その結果、熱電変換部5の発電モードにおいて、安定した発電を行うことができる。特に、地下水を直接熱媒循環路31へ導入することにより、猛暑日など、気温が高い状況においても、熱電変換部5における熱媒Wと排ガスEとの温度差を確保しやすい。その結果、外部環境の影響を抑制して、安定した発電を行うことができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態3)
本実施形態においては、図6、図7に示すごとく、排ガス経路12を、熱電変換部5における発電モードと加熱モードとにおいて、切り替えることができるよう構成された形態である。
本実施形態においては、図6、図7に示すごとく、排ガス経路12を、熱電変換部5における発電モードと加熱モードとにおいて、切り替えることができるよう構成された形態である。
排熱回収部3は、排ガスEと熱媒Wとの間の熱交換を行う熱交換部32を有する。排ガス経路12において、熱交換部32と熱電変換部5とが直列的に設けてある。そして、発電モードにおいては、図6に示すごとく、熱電変換部5が熱交換部32よりも上流側となるようにする。また、加熱モードにおいては、図7に示すごとく、熱電変換部5が熱交換部32よりも下流側となるようにする。このように、本実施形態のコージェネレーション装置1は、排ガス経路12を切り替えるよう構成されている。
このような排ガス経路12の切り替えを実現すべく、排ガス経路12には、流路切替弁121、122、123が設けてある。これらの流路切替弁121、122、123を、発電モード時と加熱モード時とにおいて、適宜切り替えることにより、上記のような順序で排ガスEが排ガス経路12を流れるようにする。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
本実施形態のコージェネレーション装置1は、発電モードにおいては、図6に示すごとく、発電装置2から排出された排ガスEを、高温の状態で熱電変換部5に導入することができる。そのため、熱電変換部5における発電効率を向上させることができる。特に本実施形態においては、発電装置2から排出された直後の排ガスEを熱電変換部5に導入することができる。そのため、熱電変換部5における発電効率を向上させることができる。
一方、加熱モードにおいては、図7に示すごとく、発電装置2から排出された排ガスEを、高温の状態で熱交換器32に導入することができる。そのため、熱交換器32における排熱回収を効率よく行うことができる。特に本実施形態においては、発電装置2から排出された直後の排ガスEを熱交換器32に導入することができる。そのため、熱交換器32における排熱回収を一層効率よく行うことができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
なお、上記実施形態においては、熱電変換部として、熱電変換素子を利用したものについて説明したが、熱電変換部はこれに限られるものではない。例えば、熱電変換部は、スターリングエンジンと発電機と電気ヒータとの複合装置を用いて熱と電力とを変換するよう構成したものとすることもできる。
また、上記実施形態においては、発電装置として、燃料電池システムを用いた例を示したが、発電装置はこれに限られるものではない。例えば、発電装置は、内燃機関や蒸気機関と、電磁誘導を利用した発電機とを用いて発電を行うよう構成したものとすることもできる。
また、上記実施形態においては、発電装置として、燃料電池システムを用いた例を示したが、発電装置はこれに限られるものではない。例えば、発電装置は、内燃機関や蒸気機関と、電磁誘導を利用した発電機とを用いて発電を行うよう構成したものとすることもできる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
1 コージェネレーション装置
2 発電装置
3 排熱回収部
4 負荷電力測定部
5 熱電変換部
6 負荷装置
W 熱媒
2 発電装置
3 排熱回収部
4 負荷電力測定部
5 熱電変換部
6 負荷装置
W 熱媒
Claims (9)
- 負荷装置(6)に供給する電力を発電する発電装置(2)と、
上記発電装置から排出される発電排熱を熱媒(W)が受熱することにより上記発電排熱を回収する排熱回収部(3)と、
上記負荷装置へ供給される負荷電力を測定する負荷電力測定部(4)と、
上記排熱回収部に設けられ、熱を電力に変換する機能と、電力を熱に変換する機能とを併せ持つ、熱電変換部(5)と、を有し、
上記熱電変換部は、上記発電排熱を電力に変換して、上記負荷電力の一部として上記負荷装置に供給する発電モードと、上記発電装置が発電した電力の一部を熱に変換して上記熱媒を加熱する加熱モードとを、切り替えることができるよう構成されており、
上記負荷電力測定部による上記負荷電力の測定結果に基づいて、上記熱電変換部における上記発電モードと上記加熱モードとを切り替えるよう構成されている、コージェネレーション装置(1)。 - 上記負荷電力が上記発電装置における最大出力電力よりも小さいとき、上記熱電変換部は上記加熱モードに設定され、上記負荷電力が上記発電装置における最大出力電力以上のとき、上記熱電変換部は上記発電モードに設定されるよう構成されている、請求項1に記載のコージェネレーション装置。
- 上記発電装置は、排ガスを排出することで上記発熱排熱を排出するよう構成されており、上記熱電変換部は、上記排ガスを流通させる高温側流路(51)と、該高温側流路における上記排ガスよりも低温の上記熱媒を流通させる低温側流路(52)とを有する、請求項1又は2に記載のコージェネレーション装置。
- 上記排熱回収部は、上記排ガスと上記熱媒との間の熱交換を行う熱交換部(32)を有し、上記排ガスが流通する排ガス経路(12)において、上記熱交換部と上記熱電変換部とが直列的に設けてあり、上記発電モードにおいて上記熱電変換部が上記熱交換部よりも上流側となり、上記加熱モードにおいて上記熱電変換部が上記熱交換部よりも下流側となるように、上記排ガス経路を切り替えるよう構成されている、請求項3に記載のコージェネレーション装置。
- 上記熱電変換部は、上記発電モードにおいてはゼーベック効果が利用され、上記加熱モードにおいてはペルチェ効果が利用されるよう構成された熱電変換素子(50)を有する、請求項3又は4に記載のコージェネレーション装置。
- 上記発電装置は、電解質として固体酸化物を有する燃料電池(21)を備えている、請求項3〜5のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
- 上記発電装置は、上記燃料電池から排出された燃料ガスを燃焼させる燃焼器を備えており、上記排ガスは、上記燃焼器において燃焼した後の燃焼ガスである、請求項6に記載のコージェネレーション装置。
- 上記熱媒は、水である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
- 上記排熱回収部は、回収した上記発電排熱を蓄熱する蓄熱部を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
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JP2017127621A JP2019012606A (ja) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | コージェネレーション装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102543573B1 (ko) * | 2023-02-06 | 2023-06-20 | 주식회사 젯트 | 연료전지용 열전발전 폐열회수 시스템 |
-
2017
- 2017-06-29 JP JP2017127621A patent/JP2019012606A/ja active Pending
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