JPH11351056A - 小型エネルギープラント装置 - Google Patents
小型エネルギープラント装置Info
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- JPH11351056A JPH11351056A JP17664498A JP17664498A JPH11351056A JP H11351056 A JPH11351056 A JP H11351056A JP 17664498 A JP17664498 A JP 17664498A JP 17664498 A JP17664498 A JP 17664498A JP H11351056 A JPH11351056 A JP H11351056A
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- heat
- combustion engine
- internal combustion
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型コージェネレーションシステムにおい
て,熱や電気の利用方法に変更があった場合にシステム
を容易に変更することができ,かつ,排気ガスがクリー
ンなシステムを得る。 【解決手段】 流路切替え装置15を配管網に取り付
け,内燃機関1の冷却水と排気ガス,及び発電機2の排
熱を別個に,または段階的に,または集合させて蓄熱タ
ンク12,22,32に回収する。電熱ヒータ92を排
熱回収系統に取り付け,熱が不足するときに発電機2の
余剰電力で賄う。電気分解槽94を取り付け,得られた
水素と酸素を内燃機関1に供給する。センサ信号の入力
と制御プログラムを有する制御装置41を取り付け,低
コストな運転方法を行う。
て,熱や電気の利用方法に変更があった場合にシステム
を容易に変更することができ,かつ,排気ガスがクリー
ンなシステムを得る。 【解決手段】 流路切替え装置15を配管網に取り付
け,内燃機関1の冷却水と排気ガス,及び発電機2の排
熱を別個に,または段階的に,または集合させて蓄熱タ
ンク12,22,32に回収する。電熱ヒータ92を排
熱回収系統に取り付け,熱が不足するときに発電機2の
余剰電力で賄う。電気分解槽94を取り付け,得られた
水素と酸素を内燃機関1に供給する。センサ信号の入力
と制御プログラムを有する制御装置41を取り付け,低
コストな運転方法を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭、集合住
宅、小規模事務所、集落、若しくは電力や熱の供給が困
難な僻地、非常用施設に設置することで、電力と熱の供
給を行う小型コージェネレーションシステム及びその運
転方法に関する。
宅、小規模事務所、集落、若しくは電力や熱の供給が困
難な僻地、非常用施設に設置することで、電力と熱の供
給を行う小型コージェネレーションシステム及びその運
転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コージェネレーションシステムは電力供
給と、その排熱を利用した熱の供給を行うことが出来る
ために総合熱効率は75%に及ぶことから、地域冷暖房
や大中規模の建築物に活用されている。ところで、従
来、コージェネレーションシステムの高い熱効率を維持
した運転は、電力の利用と熱の利用が両方共に適度に必
要であることから、その適用場所が制限されている(例
えば、空気調和・衛生工学会論文集59号、1995
年、129〜140頁)。また、一般家庭、小規模事務
所、若しくは電力や熱の供給が困難な僻地、非常用施設
に設置される電力装置として、例えば、自家用発電機が
知られている。このうち発電装置としては、灯油や軽油
で動作するディーゼルエンジンを利用したもの、ガソリ
ンで動作するガソリンエンジンを利用したもの、太陽光
発電装置、または風力発電装置が使われている。また、
大型発電機としては、前記の他にガスタービンが使われ
ている。小規模施設の熱源としては、従来、ボイラやガ
ス給湯機、またはソーラーシステムが使われており、大
規模な施設では前記の他に内燃機関や燃料電池を用いる
場合がある。
給と、その排熱を利用した熱の供給を行うことが出来る
ために総合熱効率は75%に及ぶことから、地域冷暖房
や大中規模の建築物に活用されている。ところで、従
来、コージェネレーションシステムの高い熱効率を維持
した運転は、電力の利用と熱の利用が両方共に適度に必
要であることから、その適用場所が制限されている(例
えば、空気調和・衛生工学会論文集59号、1995
年、129〜140頁)。また、一般家庭、小規模事務
所、若しくは電力や熱の供給が困難な僻地、非常用施設
に設置される電力装置として、例えば、自家用発電機が
知られている。このうち発電装置としては、灯油や軽油
で動作するディーゼルエンジンを利用したもの、ガソリ
ンで動作するガソリンエンジンを利用したもの、太陽光
発電装置、または風力発電装置が使われている。また、
大型発電機としては、前記の他にガスタービンが使われ
ている。小規模施設の熱源としては、従来、ボイラやガ
ス給湯機、またはソーラーシステムが使われており、大
規模な施設では前記の他に内燃機関や燃料電池を用いる
場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図10は、内燃機関の
排熱を熱交換して熱を利用者に供給し、内燃機関によっ
て発電機を駆動させた電力を利用者に供給することを特
徴とする現在実用されているコージェネレーションシス
テムである。内燃機関1の排熱は循環ポンプ17で回収
された後に、熱交換器60を介してポンプ61で輸送さ
れる低温温水と熱交換し、給湯、暖房用温水が供給され
る構造として構成されている。
排熱を熱交換して熱を利用者に供給し、内燃機関によっ
て発電機を駆動させた電力を利用者に供給することを特
徴とする現在実用されているコージェネレーションシス
テムである。内燃機関1の排熱は循環ポンプ17で回収
された後に、熱交換器60を介してポンプ61で輸送さ
れる低温温水と熱交換し、給湯、暖房用温水が供給され
る構造として構成されている。
【0004】一度コージェネレーションシステムを設置
してしまうと、熱や電力の利用する用途に変更があった
場合、システムを自由に変更することが容易ではないと
いう問題点があり、ディーゼル機関を用いると窒素酸化
物が排出されるという課題があった。
してしまうと、熱や電力の利用する用途に変更があった
場合、システムを自由に変更することが容易ではないと
いう問題点があり、ディーゼル機関を用いると窒素酸化
物が排出されるという課題があった。
【0005】そこで、本発明は上記のような問題点に鑑
み、その問題点を解決すべく創案されたものであって、
熱や電力の利用に変更があった場合、容易に、若しくは
自動的に対応することができ、排気ガス中の窒素酸化物
の濃度が低減されるようなコージェネレーションシステ
ム及びその運転方法を提供することを目的としている。
み、その問題点を解決すべく創案されたものであって、
熱や電力の利用に変更があった場合、容易に、若しくは
自動的に対応することができ、排気ガス中の窒素酸化物
の濃度が低減されるようなコージェネレーションシステ
ム及びその運転方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、内燃機関1とこれによって駆動する
発電機2、蓄熱材12、22、32を設けた蓄熱タンク
11、21、31、排気ガスからの熱回収を行う熱交換
器23、前記内燃機関1に燃料を与える燃料供給装置
8、流路切り替え装置15、99、ラジエータ13、3
3、排気浄化装置7、循環ポンプ17、27、37、供
給ポンプ16、26、36、電力供給部、電気分解槽9
4、電熱ヒータ92、補助ボイラ70、制御装置41を
備えた電力と熱の供給を行う小型エネルギープラント装
置を用いて、内燃機関と発電機の排熱を流路切り替え装
置によって各々3系統、ないし一部を集合した2系統、
ないし全てを集合した1系統を蓄熱材が設けてある蓄熱
タンクに回収すると共に、発電機の余剰電力を利用する
電熱ヒータや補助ボイラを設けて熱の供給不足に対応す
ることを特徴とする小型エネルギープラント装置とする
ものである。
ために、本発明は、内燃機関1とこれによって駆動する
発電機2、蓄熱材12、22、32を設けた蓄熱タンク
11、21、31、排気ガスからの熱回収を行う熱交換
器23、前記内燃機関1に燃料を与える燃料供給装置
8、流路切り替え装置15、99、ラジエータ13、3
3、排気浄化装置7、循環ポンプ17、27、37、供
給ポンプ16、26、36、電力供給部、電気分解槽9
4、電熱ヒータ92、補助ボイラ70、制御装置41を
備えた電力と熱の供給を行う小型エネルギープラント装
置を用いて、内燃機関と発電機の排熱を流路切り替え装
置によって各々3系統、ないし一部を集合した2系統、
ないし全てを集合した1系統を蓄熱材が設けてある蓄熱
タンクに回収すると共に、発電機の余剰電力を利用する
電熱ヒータや補助ボイラを設けて熱の供給不足に対応す
ることを特徴とする小型エネルギープラント装置とする
ものである。
【0007】排熱を回収する蓄熱タンク11、21、3
1を備え、流路切り替え装置99を備え、内燃機関1と
発電機2の排熱回収を、各々3系統、ないし一部を集合
した2系統、ないし全てを集合した1系統で行い、発電
機2の余剰電力を利用する電熱ヒータ92、或いは補助
ボイラ70を備え、電力や熱の利用状態、並びに外気温
度を制御装置41に入力することによって前記内燃機関
1の始動、停止、燃料の送液量制御、並びに循環ポンプ
17、27、37の始動、停止、送液量の制御、並びに
供給ポンプ16、26、36の始動、停止、送液量の制
御を行い、発電機の余剰電力を利用して水の電気分解を
行わせる電気分解槽94を設けて、発生する水素と酸素
を内燃機関の燃料系統と吸気系統に導入することで排気
ガスの窒素酸化物を低減する効果がある。
1を備え、流路切り替え装置99を備え、内燃機関1と
発電機2の排熱回収を、各々3系統、ないし一部を集合
した2系統、ないし全てを集合した1系統で行い、発電
機2の余剰電力を利用する電熱ヒータ92、或いは補助
ボイラ70を備え、電力や熱の利用状態、並びに外気温
度を制御装置41に入力することによって前記内燃機関
1の始動、停止、燃料の送液量制御、並びに循環ポンプ
17、27、37の始動、停止、送液量の制御、並びに
供給ポンプ16、26、36の始動、停止、送液量の制
御を行い、発電機の余剰電力を利用して水の電気分解を
行わせる電気分解槽94を設けて、発生する水素と酸素
を内燃機関の燃料系統と吸気系統に導入することで排気
ガスの窒素酸化物を低減する効果がある。
【0008】また本発明は、利用者の電力需要、並びに
熱需要、並びに外気温度をセンサ信号によって監視し
て、内燃機関の始動、停止、及び燃料の送液量をインフ
ラストラクチャによる電力、ガス、その他のエネルギー
供給と比較して最も低価格で運転できるようにコントロ
ールすることを特徴とする小型エネルギープラント装置
の運転方法とするものである。
熱需要、並びに外気温度をセンサ信号によって監視し
て、内燃機関の始動、停止、及び燃料の送液量をインフ
ラストラクチャによる電力、ガス、その他のエネルギー
供給と比較して最も低価格で運転できるようにコントロ
ールすることを特徴とする小型エネルギープラント装置
の運転方法とするものである。
【0009】そして、内燃機関の冷却水、内燃機関の排
気ガス、発電機の冷却水から得られる3系統の排熱は、
流路の切り替えによって容易に3系統、一部を集約させ
た2系統、若しくは全てを1つに集約させることがで
き、さらに電熱ヒータや補助ボイラを動作させることに
よって熱の利用条件に対して柔軟に対応することができ
る上、余剰電力を利用して内燃機関に水素と酸素を添加
させることから、クリーンな排気で運転するように働
く。
気ガス、発電機の冷却水から得られる3系統の排熱は、
流路の切り替えによって容易に3系統、一部を集約させ
た2系統、若しくは全てを1つに集約させることがで
き、さらに電熱ヒータや補助ボイラを動作させることに
よって熱の利用条件に対して柔軟に対応することができ
る上、余剰電力を利用して内燃機関に水素と酸素を添加
させることから、クリーンな排気で運転するように働
く。
【0010】
【実施例1】図1は本発明の小型エネルギープラント装
置の基本概念図であり、内燃機関1の動力によって駆動
する発電機2から電力を供給し、内燃機関1の冷却水と
排気ガス並びに発電機2の冷却水から得られる排熱を循
環ポンプ17、27、37によって蓄熱材12、22、
32を設けた蓄熱タンク11、21、31に回収し、こ
の熱を利用者に供給ポンプ16、26、36によって与
える小型エネルギープラント装置を示す。循環ポンプ1
7、27、37によって内燃機関1と発電機2の排熱を
回収する熱媒体は水が一般的であるが、例えばエチレン
グリコール等のアルコール水溶液、例えばシリコーンオ
イル等のオイル類を用いることができる。内燃機関1と
発電機2の排熱は温度やその熱量が異なることから、蓄
熱材12、22、32を設けた蓄熱タンク11、21、
31に蓄熱される熱も異なる。通常、蓄熱タンク11で
は80℃〜90℃、蓄熱タンク21では80℃〜200
℃、蓄熱タンク31では30〜50℃の熱を貯蔵するこ
とができる。それ故、暖房用、給湯用、その他の熱源に
対して利用者の用途に最も近い熱を蓄熱タンク11、2
1、31の中から選択して、1つ或いは複数の熱を供給
ポンプ16、26、36によって利用側へ供給すること
ができる。この時の熱媒体は、例えば水道水、例えばエ
チレングリコール等のアルコール水溶液、例えばシリコ
ーンオイル等のオイル類を用いることができる。蓄熱材
12、22、32は、熱媒体と反応しないような、例え
ば無機質の顕熱蓄熱材、カプセルに封入した潜熱蓄熱材
などを用いることで、蓄熱タンク11、21、31の容
積を小さくできると共に熱の需要に対して安定した温水
の供給を行うものである。内燃機関1が高効率に、或い
は安全に運転されるためには、蓄熱タンク11に蓄熱さ
れる熱媒体の温度が適正であることを必要とする。内燃
機関1は、例えば、軽油、灯油、ガソリン、重油、天然
ガス、LPガスなどの化石燃料を用いる内燃機関で、2
サイクルエンジン、4サイクルエンジン、ディーゼルエ
ンジン、ガスタービン、蒸気タービン、またはガスエン
ジンを用いることができる。ラジエータ13は内燃機関
1の温度調整を行うもので、蓄熱タンク11に熱が十分
貯蔵された場合に制御装置41の指令によって流路制御
装置15の流路方向が決定されてオーバーヒートを防ぐ
ように働く。発電機2についても同様な理由から、制御
装置41の指令によって流路制御装置35の流路方向が
決定されてラジエータ33が働く。リザーバタンク1
4、34は、各々の系統において高圧となった場合に圧
力を逃がす安全弁の役割と、熱媒体に気泡が混入した場
合に液を補充する役割を担う。電気分解槽94は発電機
2によって発電された電力に対してその利用分を差し引
いた余剰分から水の電気分解を行い、発生した水素は水
素系統97を通り燃料供給装置9に送られ、同じく発生
した酸素が酸素系統98を通って内燃機関1の吸い込み
空気に混合させることから、内燃機関1の排気ガス中の
NOx 量が10%以上低減されると同時に、熱効率も3
%以上向上させることができる。図8に示される電源系
の例では、発電機2で発電された電力を利用者に供給す
る際に発電機2によって与えられる交流電力がコンデン
サに蓄電することができ、これをインバータまたは潮流
装置56を介して利用者に供給されるタイプと、発電機
2によって与えられる交流電力をAC-DC コンバータ54
によって整流され、この直流電力をバッテリに蓄電する
ことができ、DC-AC コンバータ55によって再び交流電
力に変換されて、これをインバータまたは潮流装置56
を介して利用者に供給することができるタイプである。
置の基本概念図であり、内燃機関1の動力によって駆動
する発電機2から電力を供給し、内燃機関1の冷却水と
排気ガス並びに発電機2の冷却水から得られる排熱を循
環ポンプ17、27、37によって蓄熱材12、22、
32を設けた蓄熱タンク11、21、31に回収し、こ
の熱を利用者に供給ポンプ16、26、36によって与
える小型エネルギープラント装置を示す。循環ポンプ1
7、27、37によって内燃機関1と発電機2の排熱を
回収する熱媒体は水が一般的であるが、例えばエチレン
グリコール等のアルコール水溶液、例えばシリコーンオ
イル等のオイル類を用いることができる。内燃機関1と
発電機2の排熱は温度やその熱量が異なることから、蓄
熱材12、22、32を設けた蓄熱タンク11、21、
31に蓄熱される熱も異なる。通常、蓄熱タンク11で
は80℃〜90℃、蓄熱タンク21では80℃〜200
℃、蓄熱タンク31では30〜50℃の熱を貯蔵するこ
とができる。それ故、暖房用、給湯用、その他の熱源に
対して利用者の用途に最も近い熱を蓄熱タンク11、2
1、31の中から選択して、1つ或いは複数の熱を供給
ポンプ16、26、36によって利用側へ供給すること
ができる。この時の熱媒体は、例えば水道水、例えばエ
チレングリコール等のアルコール水溶液、例えばシリコ
ーンオイル等のオイル類を用いることができる。蓄熱材
12、22、32は、熱媒体と反応しないような、例え
ば無機質の顕熱蓄熱材、カプセルに封入した潜熱蓄熱材
などを用いることで、蓄熱タンク11、21、31の容
積を小さくできると共に熱の需要に対して安定した温水
の供給を行うものである。内燃機関1が高効率に、或い
は安全に運転されるためには、蓄熱タンク11に蓄熱さ
れる熱媒体の温度が適正であることを必要とする。内燃
機関1は、例えば、軽油、灯油、ガソリン、重油、天然
ガス、LPガスなどの化石燃料を用いる内燃機関で、2
サイクルエンジン、4サイクルエンジン、ディーゼルエ
ンジン、ガスタービン、蒸気タービン、またはガスエン
ジンを用いることができる。ラジエータ13は内燃機関
1の温度調整を行うもので、蓄熱タンク11に熱が十分
貯蔵された場合に制御装置41の指令によって流路制御
装置15の流路方向が決定されてオーバーヒートを防ぐ
ように働く。発電機2についても同様な理由から、制御
装置41の指令によって流路制御装置35の流路方向が
決定されてラジエータ33が働く。リザーバタンク1
4、34は、各々の系統において高圧となった場合に圧
力を逃がす安全弁の役割と、熱媒体に気泡が混入した場
合に液を補充する役割を担う。電気分解槽94は発電機
2によって発電された電力に対してその利用分を差し引
いた余剰分から水の電気分解を行い、発生した水素は水
素系統97を通り燃料供給装置9に送られ、同じく発生
した酸素が酸素系統98を通って内燃機関1の吸い込み
空気に混合させることから、内燃機関1の排気ガス中の
NOx 量が10%以上低減されると同時に、熱効率も3
%以上向上させることができる。図8に示される電源系
の例では、発電機2で発電された電力を利用者に供給す
る際に発電機2によって与えられる交流電力がコンデン
サに蓄電することができ、これをインバータまたは潮流
装置56を介して利用者に供給されるタイプと、発電機
2によって与えられる交流電力をAC-DC コンバータ54
によって整流され、この直流電力をバッテリに蓄電する
ことができ、DC-AC コンバータ55によって再び交流電
力に変換されて、これをインバータまたは潮流装置56
を介して利用者に供給することができるタイプである。
【0011】図9に示すフロー図は、制御装置41によ
って処理される制御の流れである。システムの運転は、
事前に設定された個別の運転パターンデータに則して行
われるものの、常時、利用者の電力需要と熱需要の量を
センサによって入力され、コージェネレーションの運転
を行う場合とインフラストラクチャによる電力供給を利
用する場合についてコスト演算を行い、比較される。こ
の際コージェネレーションの運転が妥当であるとの演算
結果が得られると、システムの運転パラメータを計算し
た後に本システムの運転が開始される。この際、内燃機
関の燃料供給、蓄熱した熱を利用者に与える供給ポン
プ、前記内燃機関と発電機の排熱回収を行う循環ポン
プ、前記内燃機関と発電機の過熱を防止するラジエー
タ、流路切り替え装置をコントロールして排熱回収を、
各々3系統、ないし一部を集合した2系統、ないし全て
を集合した1系統で行い、電力供給と温水の供給が、イ
ンフラストラクチャによる供給の料金と比べて安価とな
るように間欠運転制御、または部分負荷運転制御、また
はその両方を組み合わせた運転制御を行わせることがで
きる。図1に示す蓄熱タンク11、21、31に蓄熱さ
れる熱貯蔵量と電源系のバッテリ(図8)に蓄電される
電力貯蔵量はセンサを通じて常に制御装置41でモニタ
されて、熱貯蔵量と電力貯蔵量が一定値よりも低下する
と電熱ヒータ92、或いは補助ボイラ70やインフラス
トラクチャによる電力の補給を行って、利用側に供給す
ることができる。
って処理される制御の流れである。システムの運転は、
事前に設定された個別の運転パターンデータに則して行
われるものの、常時、利用者の電力需要と熱需要の量を
センサによって入力され、コージェネレーションの運転
を行う場合とインフラストラクチャによる電力供給を利
用する場合についてコスト演算を行い、比較される。こ
の際コージェネレーションの運転が妥当であるとの演算
結果が得られると、システムの運転パラメータを計算し
た後に本システムの運転が開始される。この際、内燃機
関の燃料供給、蓄熱した熱を利用者に与える供給ポン
プ、前記内燃機関と発電機の排熱回収を行う循環ポン
プ、前記内燃機関と発電機の過熱を防止するラジエー
タ、流路切り替え装置をコントロールして排熱回収を、
各々3系統、ないし一部を集合した2系統、ないし全て
を集合した1系統で行い、電力供給と温水の供給が、イ
ンフラストラクチャによる供給の料金と比べて安価とな
るように間欠運転制御、または部分負荷運転制御、また
はその両方を組み合わせた運転制御を行わせることがで
きる。図1に示す蓄熱タンク11、21、31に蓄熱さ
れる熱貯蔵量と電源系のバッテリ(図8)に蓄電される
電力貯蔵量はセンサを通じて常に制御装置41でモニタ
されて、熱貯蔵量と電力貯蔵量が一定値よりも低下する
と電熱ヒータ92、或いは補助ボイラ70やインフラス
トラクチャによる電力の補給を行って、利用側に供給す
ることができる。
【0012】
【実施例2】本実施例2の小型エネルギープラント装置
を図面に基づいて説明する。図2に示される実施例2の
小型エネルギープラント装置の概念図では、実施例1に
おける小型エネルギープラント装置において、内燃機関
1の冷却水の出口と排気ガス用の熱交換器23とを結合
されるように流路制御装置60を付加したものである。
更に、発電機2の冷却水の出口と排気ガス用の熱交換器
24とを結合されるように流路制御装置57を付加した
ものである。実施例1の図1に対して、蓄熱タンク21
を除いた構成となっている。循環ポンプ17によって熱
媒体が内燃機関1に供給されて80〜90℃の熱を回収
して、内燃機関1の排気マフラに設けた熱交換器23に
供給されて450〜600℃の排気ガスと熱交換を行わ
せた後に蓄熱タンク11に蓄熱することが出来る。ま
た、流路制御装置55によって排気マフラに設けた熱交
換器23を介さずに蓄熱タンク11に蓄熱することもで
きる。また、循環ポンプ37によって熱媒体が発電機2
に供給されて30〜50℃の熱を回収して、内燃機関1
の排気マフラに設けた熱交換器24に供給された後に排
気ガスとの熱交換を行わせて蓄熱タンク31に蓄熱する
ことが出来る。この場合、流路制御装置35によって排
気マフラに設けた熱交換器24を介さずに蓄熱タンク3
1に蓄熱することもできる。従って、蓄熱タンク11で
は150〜300℃、蓄熱タンク31では80〜90℃
の熱の貯蔵ができる。
を図面に基づいて説明する。図2に示される実施例2の
小型エネルギープラント装置の概念図では、実施例1に
おける小型エネルギープラント装置において、内燃機関
1の冷却水の出口と排気ガス用の熱交換器23とを結合
されるように流路制御装置60を付加したものである。
更に、発電機2の冷却水の出口と排気ガス用の熱交換器
24とを結合されるように流路制御装置57を付加した
ものである。実施例1の図1に対して、蓄熱タンク21
を除いた構成となっている。循環ポンプ17によって熱
媒体が内燃機関1に供給されて80〜90℃の熱を回収
して、内燃機関1の排気マフラに設けた熱交換器23に
供給されて450〜600℃の排気ガスと熱交換を行わ
せた後に蓄熱タンク11に蓄熱することが出来る。ま
た、流路制御装置55によって排気マフラに設けた熱交
換器23を介さずに蓄熱タンク11に蓄熱することもで
きる。また、循環ポンプ37によって熱媒体が発電機2
に供給されて30〜50℃の熱を回収して、内燃機関1
の排気マフラに設けた熱交換器24に供給された後に排
気ガスとの熱交換を行わせて蓄熱タンク31に蓄熱する
ことが出来る。この場合、流路制御装置35によって排
気マフラに設けた熱交換器24を介さずに蓄熱タンク3
1に蓄熱することもできる。従って、蓄熱タンク11で
は150〜300℃、蓄熱タンク31では80〜90℃
の熱の貯蔵ができる。
【0013】
【実施例3】本実施例3の小型エネルギープラント装置
を図面に基づいて説明する。図3は本実施例3の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、発電機2の排
熱回収系統にブロワ10を付加し、内燃機関1の循環ポ
ンプ17によって循環する熱媒体を内燃機関1の冷却水
出口と排気ガス用の熱交換器23とを結合されるように
流路制御装置60を付加したものである。更に、内燃機
関1の排熱を集約させるように集約型蓄熱タンク85を
付加したものである。実施例1の図1に対して、蓄熱タ
ンク11、21、31を除いた構成となっている。ブロ
ワ10によって外気を発電機2に送り、排熱が回収され
た後に30〜50℃の温風として室内に供給することが
できる。それ以外は実施例2と同様である。
を図面に基づいて説明する。図3は本実施例3の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、発電機2の排
熱回収系統にブロワ10を付加し、内燃機関1の循環ポ
ンプ17によって循環する熱媒体を内燃機関1の冷却水
出口と排気ガス用の熱交換器23とを結合されるように
流路制御装置60を付加したものである。更に、内燃機
関1の排熱を集約させるように集約型蓄熱タンク85を
付加したものである。実施例1の図1に対して、蓄熱タ
ンク11、21、31を除いた構成となっている。ブロ
ワ10によって外気を発電機2に送り、排熱が回収され
た後に30〜50℃の温風として室内に供給することが
できる。それ以外は実施例2と同様である。
【0014】
【実施例4】本実施例4の小型エネルギープラント装置
を図面に基づいて説明する。図4は本実施例4の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、循環ポンプ3
7によって循環する熱媒体を先ず発電機2に送り、次に
内燃機関1の冷却水系統を通った後、内燃機関1の排気
ガス用の熱交換器23に結合させて、これらの排熱を貯
蔵する集約型蓄熱タンク85を付加したものである。実
施例1の図1に対して、蓄熱タンク11、21、31を
除いた構成となっている。循環ポンプ37によって熱媒
体を発電機2に送り、この排熱を回収させることで30
〜40℃とする。次に内燃機関1の冷却水系統を通過さ
せて、およそ100℃として、さらに排気ガス系統の熱
交換器23から排熱を回収することで200〜400℃
の熱を集約型蓄熱タンク85に貯蔵することができる。
を図面に基づいて説明する。図4は本実施例4の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、循環ポンプ3
7によって循環する熱媒体を先ず発電機2に送り、次に
内燃機関1の冷却水系統を通った後、内燃機関1の排気
ガス用の熱交換器23に結合させて、これらの排熱を貯
蔵する集約型蓄熱タンク85を付加したものである。実
施例1の図1に対して、蓄熱タンク11、21、31を
除いた構成となっている。循環ポンプ37によって熱媒
体を発電機2に送り、この排熱を回収させることで30
〜40℃とする。次に内燃機関1の冷却水系統を通過さ
せて、およそ100℃として、さらに排気ガス系統の熱
交換器23から排熱を回収することで200〜400℃
の熱を集約型蓄熱タンク85に貯蔵することができる。
【0015】
【実施例5】本実施例5の小型エネルギープラント装置
を図面に基づいて説明する。図5は本実施例5の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、ヒートポンプ
を構成するようにクラッチ付きの圧縮機3、凝縮器4、
膨張弁9、蒸発器5を付加したものである。内燃機関1
の軸動力によって発電機2と、同じ軸線上或いは例えば
フレキシブル継ぎ手によって接続された圧縮機3に動力
を伝達する。ヒートポンプを暖房に用いる場合に蒸発器
5の熱源として、例えば発電機2の排熱を回収した蓄熱
タンク31の熱を利用することでヒートポンプの成績係
数を30%以上向上させることがができる。圧縮機3は
クラッチを有していることから、制御装置41の指令に
よって作動と停止を行わせることができる。
を図面に基づいて説明する。図5は本実施例5の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、ヒートポンプ
を構成するようにクラッチ付きの圧縮機3、凝縮器4、
膨張弁9、蒸発器5を付加したものである。内燃機関1
の軸動力によって発電機2と、同じ軸線上或いは例えば
フレキシブル継ぎ手によって接続された圧縮機3に動力
を伝達する。ヒートポンプを暖房に用いる場合に蒸発器
5の熱源として、例えば発電機2の排熱を回収した蓄熱
タンク31の熱を利用することでヒートポンプの成績係
数を30%以上向上させることがができる。圧縮機3は
クラッチを有していることから、制御装置41の指令に
よって作動と停止を行わせることができる。
【0016】
【実施例6】本実施例6の小型エネルギープラント装置
を図面に基づいて説明する。図6は本実施例6の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、補助ボイラ7
0、内燃機関1の排熱と発電機2の排熱を集約するよう
に蓄熱タンク80を付加したものである。また、実施例
1の図1に対して、蓄熱タンク11、21、31を除い
た構成となっている。蓄熱タンク80は、セパレータ8
3によって2槽に別れている。循環ポンプ37で輸送さ
れる熱媒体は内燃機関1と発電機2の排熱を蓄熱タンク
80のA槽81に蓄熱できる。補助ボイラ70は利用側
の熱量が内燃機関1と発電機2の排熱を上回るようなと
きに循環ポンプ71で輸送される熱媒体を加熱でき、蓄
熱タンク51のB槽82に蓄熱される。給湯・暖房用の
温水は、供給ポンプ58によって先ず蓄熱タンク80の
A槽81で熱交換されて、次にB槽82で熱交換されて
与えることができる。
を図面に基づいて説明する。図6は本実施例6の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、補助ボイラ7
0、内燃機関1の排熱と発電機2の排熱を集約するよう
に蓄熱タンク80を付加したものである。また、実施例
1の図1に対して、蓄熱タンク11、21、31を除い
た構成となっている。蓄熱タンク80は、セパレータ8
3によって2槽に別れている。循環ポンプ37で輸送さ
れる熱媒体は内燃機関1と発電機2の排熱を蓄熱タンク
80のA槽81に蓄熱できる。補助ボイラ70は利用側
の熱量が内燃機関1と発電機2の排熱を上回るようなと
きに循環ポンプ71で輸送される熱媒体を加熱でき、蓄
熱タンク51のB槽82に蓄熱される。給湯・暖房用の
温水は、供給ポンプ58によって先ず蓄熱タンク80の
A槽81で熱交換されて、次にB槽82で熱交換されて
与えることができる。
【0017】
【実施例7】本実施例7の小型エネルギープラント装置
を図面に基づいて説明する。図7は本実施例7の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、電力切り替え
盤90、ヘッダ91、電熱ヒータ92、絞り弁93を付
加したものである。水道の水圧を利用して水道水を発電
機2、内燃機関1と熱交換させて、電気ヒータ92、補
助ボイラ70を通って蓄熱タンク11に供給されること
から、循環ポンプ17の動力が低減され、或いは循環ポ
ンプ17を必要としない。
を図面に基づいて説明する。図7は本実施例7の小型エ
ネルギープラント装置の概念図であり、実施例1におけ
る小型エネルギープラント装置において、電力切り替え
盤90、ヘッダ91、電熱ヒータ92、絞り弁93を付
加したものである。水道の水圧を利用して水道水を発電
機2、内燃機関1と熱交換させて、電気ヒータ92、補
助ボイラ70を通って蓄熱タンク11に供給されること
から、循環ポンプ17の動力が低減され、或いは循環ポ
ンプ17を必要としない。
【0018】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明に係わる
小型エネルギープラント装置によれば、次のような効果
を得ることができる。
小型エネルギープラント装置によれば、次のような効果
を得ることができる。
【0019】内燃機関と発電機の排熱を流路切り替え装
置によって各々3系統、ないし一部を集合した2系統、
ないし全てを集合した1系統を蓄熱材が設けてある蓄熱
タンクに回収すると共に、発電機の余剰電力を利用する
電熱ヒータや補助ボイラを設けて熱の供給不足に対応す
ることで、熱や電力の需要に変更が生じた場合でも容易
にシステムの変更を行うことができる。
置によって各々3系統、ないし一部を集合した2系統、
ないし全てを集合した1系統を蓄熱材が設けてある蓄熱
タンクに回収すると共に、発電機の余剰電力を利用する
電熱ヒータや補助ボイラを設けて熱の供給不足に対応す
ることで、熱や電力の需要に変更が生じた場合でも容易
にシステムの変更を行うことができる。
【0020】システムの運転を事前に設定された個別の
運転パターンデータと利用者の電力需要と熱需要の量を
センサによって入力することで、コージェネレーション
の運転を行う場合とインフラストラクチャによる電力供
給を利用する場合についてコスト演算を行い、これを比
較する制御装置を設けることで一般家庭、集合住宅、小
規模事務所、集落、若しくは電力や熱の供給が困難な僻
地、非常用施設に設置することで電力の供給と同時に、
または時間を経て1つまたは複数の蓄熱タンクに貯めた
温水によって、給湯、暖房、ロードヒーティング、融雪
口、屋根の融雪用の熱源を安価に供給することができ
る。
運転パターンデータと利用者の電力需要と熱需要の量を
センサによって入力することで、コージェネレーション
の運転を行う場合とインフラストラクチャによる電力供
給を利用する場合についてコスト演算を行い、これを比
較する制御装置を設けることで一般家庭、集合住宅、小
規模事務所、集落、若しくは電力や熱の供給が困難な僻
地、非常用施設に設置することで電力の供給と同時に、
または時間を経て1つまたは複数の蓄熱タンクに貯めた
温水によって、給湯、暖房、ロードヒーティング、融雪
口、屋根の融雪用の熱源を安価に供給することができ
る。
【0020】発電機の余剰電力を利用する電気分解槽を
設けて、発生する水素と酸素を内燃機関に供給すること
で、内燃機関の排気ガスをクリーンにすることができ、
利用単価の高い電気やガスを安価な灯油や軽油に代替さ
せることができることから、従来のように複数のエネル
ギーを利用することによって生じる設備や装置のコスト
を低減でき、さらに維持、管理などの保守を容易にする
ことができる。
設けて、発生する水素と酸素を内燃機関に供給すること
で、内燃機関の排気ガスをクリーンにすることができ、
利用単価の高い電気やガスを安価な灯油や軽油に代替さ
せることができることから、従来のように複数のエネル
ギーを利用することによって生じる設備や装置のコスト
を低減でき、さらに維持、管理などの保守を容易にする
ことができる。
【図1】本発明の実施例1による小型エネルギープラン
ト装置の基本となる概念図である。
ト装置の基本となる概念図である。
【図2】本発明の実施例2による小型エネルギープラン
ト装置の基本となる概念図である。
ト装置の基本となる概念図である。
【図3】本発明の実施例3による小型エネルギープラン
ト装置の基本となる概念図である。
ト装置の基本となる概念図である。
【図4】本発明の実施例4による小型エネルギープラン
ト装置の基本となる概念図である。
ト装置の基本となる概念図である。
【図5】本発明の実施例5による小型エネルギープラン
ト装置の基本となる概念図である。
ト装置の基本となる概念図である。
【図6】本発明の実施例6による小型エネルギープラン
ト装置の基本となる概念図である。
ト装置の基本となる概念図である。
【図7】本発明の実施例7による小型エネルギープラン
ト装置の基本となる概念図である。
ト装置の基本となる概念図である。
【図8】電源系の例について概念図である。
【図9】本発明の小型エネルギープラント装置の基本と
なる制御フロー図である。
なる制御フロー図である。
【図10】従来のコージェネレーションシステムの概念
図である。
図である。
1 内燃機関 2 発電機 3 圧縮機 4 凝縮器 5 蒸発器 6 燃料供給系配管 7 排気マフラー 8 燃料供給装置 9 燃料供給系配管 10 ブロワ 11、21、31 蓄熱タンク 12、22、32 蓄熱材 13、33、60 ラジエータ 14、34 リザーバタンク、及び圧力逃がし弁 15、35 流路切り替え装置 16、26、36、61、58 供給ポンプ 17、27、37 循環ポンプ 23 熱交換器 41 制御装置 50、59 逆止弁 51 線路切り替え接点 52 コンデンサ 53 バッテリ 54 AC−DCコンバータ 55 DC―ACコンバータ 56 インバータ、又は潮流装置 57、60、99 流路切り替え装置 70 補助ボイラ 71 補助ボイラ用ポンプ 72 流量制御バルブ 80 2室型蓄熱タンク 81 A槽 82 B槽 83 セパレータ 85 集約型蓄熱タンク 86 集約型蓄熱用蓄熱材 90 電力切り替え装置 91 ヘッダ 92 電熱ヒータ 93 絞り弁 94 電気分解槽 95 屋内の温水蛇口 96 屋内暖房装置 97 水素系統 98 酸素系統
Claims (2)
- 【請求項1】 内燃機関(1)とこれによって駆動する
発電機(2)の排熱を回収して蓄熱する蓄熱材(11 、2
2、32) を設けた蓄熱タンク(11 、21、31) を有し、前
記内燃機関(1)の排気ガスから熱交換器(23)を介して
熱回収を行わせ、前記発電機(2)の余剰電力を用いて
水の電気分解を行わせる電気分解槽(94)によって水素と
酸素を得て、前記内燃機関(1)の燃料供給装置(8)
と吸気系統に供給させることで排気ガスをクリーンとす
ることができる小型エネルギープラント装置。 - 【請求項2】 排熱を回収する蓄熱タンク(11 、21、3
1) を備え、発電機(2)の余剰電力を利用する電熱ヒ
ータ(92)、或いは補助ボイラ(70)を備えることで、熱の
供給に不足が生じた場合に流路切り替え装置(99)によっ
て、内燃機関(1)と発電機(2)の排熱回収を、各々
3系統、ないし一部を集合した2系統、ないし全てを集
合した1系統で行い、また、外気温度を熱と電力の利用
状況を制御装置(41)に入力することによって前記内燃機
関(1)の始動、停止、燃料の送液量制御、並びに循環
ポンプ(17 、27、37) の始動、停止、送液量の制御、並
びに供給ポンプ(16 、26、36) の始動、停止、送液量の
制御を行うことを特徴とする小型エネルギープラント装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17664498A JPH11351056A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 小型エネルギープラント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17664498A JPH11351056A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 小型エネルギープラント装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11351056A true JPH11351056A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=16017195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17664498A Pending JPH11351056A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 小型エネルギープラント装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11351056A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004012025A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Sapio Kk | ハイブリッドエネルギーシステム |
KR100664970B1 (ko) | 2004-12-31 | 2007-01-04 | 전상문 | 열화학반응을 이용한 하이브리드 내연기관 |
WO2008086761A1 (de) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Piv Gmbh | Industrielle reinigungsanlage |
CN101709660A (zh) * | 2008-09-11 | 2010-05-19 | 通用电气公司 | 用于加热和热回收***的低btu燃料流量比导管燃烧器 |
KR20160128899A (ko) * | 2014-02-28 | 2016-11-08 | 칭화 유니버시티 | 전기 피크 열병합 발전 폐열회수 장치 및 그의 작동 방법 |
CN114592933A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-07 | 西安热工研究院有限公司 | 一种利用中压缸排汽蓄热的组合熔盐储能调峰***及方法 |
CN114837857A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-08-02 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种氢内燃动力***、车辆及控制方法 |
-
1998
- 1998-06-08 JP JP17664498A patent/JPH11351056A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004012025A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Sapio Kk | ハイブリッドエネルギーシステム |
KR100664970B1 (ko) | 2004-12-31 | 2007-01-04 | 전상문 | 열화학반응을 이용한 하이브리드 내연기관 |
WO2008086761A1 (de) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Piv Gmbh | Industrielle reinigungsanlage |
CN101709660A (zh) * | 2008-09-11 | 2010-05-19 | 通用电气公司 | 用于加热和热回收***的低btu燃料流量比导管燃烧器 |
KR20160128899A (ko) * | 2014-02-28 | 2016-11-08 | 칭화 유니버시티 | 전기 피크 열병합 발전 폐열회수 장치 및 그의 작동 방법 |
JP2017508127A (ja) * | 2014-02-28 | 2017-03-23 | ツィンファ ユニバーシティ | 電力ピーキング熱電併給(chp)廃熱回収装置、及びその稼働方法 |
CN114837857A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-08-02 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种氢内燃动力***、车辆及控制方法 |
CN114592933A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-07 | 西安热工研究院有限公司 | 一种利用中压缸排汽蓄热的组合熔盐储能调峰***及方法 |
CN114592933B (zh) * | 2022-03-21 | 2023-05-02 | 西安热工研究院有限公司 | 一种利用中压缸排汽蓄热的组合熔盐储能调峰***及方法 |
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