JP2001248905A - 家庭用コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電併給装置からの排熱を熱交換器を介さず
に暖房装置に伝熱し、熱交換器での伝熱に伴う温度降下
を回避できるようにする。 【解決手段】 熱電併給装置１と、排熱を貯める蓄熱タ
ンク２の循環配管４に設けた熱交換器５とを排熱回収用
循環配管７を介して接続し、熱電併給装置１からの排熱
を循環配管４を流れる水に伝熱回収し、その蓄熱水を蓄
熱タンク２に貯める。排熱回収用循環配管７と暖房装置
１３とを分岐配管１２を介して連通接続し、排熱回収用
循環配管７内の排熱回収液を暖房装置１３に直接的に供
給して熱電併給装置１からの排熱を暖房装置１３に回収
し、熱電併給装置１からの排熱によって暖房を行えるよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと発電機
とを一体化したものとか燃料電池といったような、電力
と排熱とを発生する熱電併給装置からの排熱を回収し、
その排熱を蓄熱タンクに貯めるとともに、室内暖房機、
床暖房機、浴室乾燥機などの暖房装置の熱源に利用でき
るように構成した家庭用コージェネレーションシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の現状のシステムとしては、図９
のシステム構成図に示されるものがある。図９におい
て、０１は熱電併給装置を、０２は蓄熱タンクをそれぞ
れ示している。

【０００３】蓄熱タンク０２には、その底側から上部に
わたって第１のポンプ０３を備えた循環配管０４が接続
されている。循環配管０４に熱交換器０５が設けられ、
熱電併給装置０１と熱交換器０５とにわたって、第２の
ポンプ０６を備えた排熱回収用循環配管０７が接続され
ている。

【０００４】この構成により、蓄熱タンク０２の下部か
ら取り出した水を熱電併給装置０１からの排熱によって
加熱し、その加熱された蓄熱水を蓄熱タンク０２に戻し
て蓄熱するように構成されている。循環配管０４には、
都市ガスを燃料とする給湯器などの補助熱源０８が設け
られ、熱電併給装置０１からの排熱では熱量が不足する
場合に、その不足分を補えるようになっている。図中０
９は、給湯用の給湯管を示している。

【０００５】循環配管０４には、熱交換器０５と直列に
なるように出力用循環配管０１０が接続されるととも
に、その出力用循環配管０１０に暖房用熱交換器０１１
が設けられ、暖房用熱交換器０１１に、第３のポンプ０
１２を備えた暖房用循環配管０１３を介して、室内暖房
機、床暖房機、浴室乾燥機などの暖房装置０１４が接続
されている。

【０００６】これらの構成により、熱交換器０５を介し
て熱電併給装置０１からの排熱によって加熱された高温
水を循環配管０４および出力用循環配管０１０を通じて
暖房用熱交換器０１１に流し、暖房用循環配管０１３を
流れる水などの熱回収液を加熱し、その熱回収液を暖房
装置０１４に供給し、熱電併給装置０１からの排熱を暖
房用熱源に利用できるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述構
成例の場合、熱電併給装置０１からの排熱を熱交換器０
５を介して循環配管０４および出力用循環配管０１０を
流れる水に伝え、その高温水の熱を暖房用熱交換器０１
１を介して暖房用循環配管０１３を流れる熱回収液に伝
えている。

【０００８】すなわち、熱電併給装置０１からの排熱
を、熱交換器０５および暖房用熱交換器０１１と２段の
熱交換器を介して暖房用の熱回収液に伝えており、ひと
つの熱交換器で伝熱に伴う温度降下が５℃以上あり、そ
れが２段であるために、熱電併給装置０１からの排熱の
温度として、暖房装置で要求される温度よりも10〜15℃
程度高い温度が必要になり、排熱の利用効率が低下する
欠点があった。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、熱電併給装置
からの排熱を熱交換器を介さずに暖房装置に伝熱し、熱
交換器での伝熱に伴う温度降下を回避できるようにする
ことを目的とし、また、請求項２に係る発明は、蓄熱タ
ンク内の熱をも暖房装置の熱源に利用して、熱電併給装
置からの排熱を有効利用できるようにすることを目的と
する。また、請求項３に係る発明は、熱電併給装置から
の排熱を１段だけの熱交換器を介して暖房装置に伝熱
し、熱交換器での伝熱に伴う温度降下を抑制できるよう
にすることを目的とし、また、請求項４に係る発明は、
熱電併給装置からの排熱を極力高温状態で暖房装置の熱
源に利用できるようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上述のような目的を達成するために、電力と排熱とを発
生する熱電併給装置と、排熱を貯める蓄熱タンクと、前
記蓄熱タンクに接続されて水を循環する循環配管と、前
記循環配管に設けられる熱交換器と、前記熱電併給装置
と前記熱交換器とにわたって接続されて排熱回収液を循
環することにより前記熱電併給装置からの排熱を前記循
環配管を流れる水に伝熱回収する排熱回収用循環配管
と、前記熱電併給装置からの排熱によって暖房を行う暖
房装置とを備えた家庭用コージェネレーションシステム
であって、前記排熱回収用循環配管と前記暖房装置とを
分岐配管を介して連通接続し、前記排熱回収用循環配管
内の排熱回収液を前記暖房装置に直接的に供給して前記
熱電併給装置からの排熱を前記暖房装置に回収可能に構
成する。

【００１１】また、請求項２に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムは、前述のような目的を達成す
るために、請求項１に係る発明の家庭用コージェネレー
ションシステムにおける蓄熱タンクに、蓄熱水の熱を回
収可能な熱交換手段を設け、前記熱交換手段と前記分岐
配管とを連通接続して構成する。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、前述のよう
な目的を達成するために、電力と排熱とを発生する熱電
併給装置と、排熱を貯める蓄熱タンクと、前記蓄熱タン
クに接続されて水を循環する循環配管と、前記循環配管
に設けられる熱交換器と、前記熱電併給装置と前記熱交
換器とにわたって接続されて排熱回収液を循環すること
により前記熱電併給装置からの排熱を前記循環配管を流
れる水に伝熱回収する排熱回収用循環配管と、前記熱電
併給装置からの排熱によって暖房を行う暖房装置とを備
えた家庭用コージェネレーションシステムであって、前
記排熱回収用循環配管に、前記熱交換器と並列または直
列に暖房用熱交換器を設け、前記暖房用熱交換器と前記
暖房装置とを暖房用循環配管を介して接続して構成す
る。

【００１３】また、請求項４に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムは、前述のような目的を達成す
るために、請求項３に係る発明の家庭用コージェネレー
ションシステムにおける排熱回収用循環配管に、熱交換
器よりも排熱回収液の流動方向上流側に配置して暖房用
熱交換器を直列接続して構成する。

【００１４】

【作用】請求項１に係る発明の家庭用コージェネレーシ
ョンシステムの構成によれば、熱電併給装置からの排熱
を、排熱回収用循環配管内を流れる排熱回収液に伝え、
その排熱回収液を排熱回収用循環配管から分岐配管を介
して暖房装置に直接供給することができる。

【００１５】また、請求項２に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムの構成によれば、蓄熱タンク内
の蓄熱水の熱を熱交換手段を介して回収し、その熱を分
岐配管を介して暖房装置に供給することができる。

【００１６】また、請求項３に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムの構成によれば、熱電併給装置
からの排熱を、排熱回収用循環配管内を流れる排熱回収
液に伝え、その排熱回収液の熱を１段の暖房用熱交換器
と暖房用循環配管を介して暖房装置に伝えることができ
る。

【００１７】また、請求項４に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムの構成によれば、排熱回収用循
環配管内を流れる排熱回収液の熱を蓄熱タンクの蓄熱水
用の熱交換器よりも先に暖房用熱交換器を介して回収す
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る家庭用コ
ージェネレーションシステムの第１実施例を示すシステ
ム構成図であり、１は熱電併給装置を、２は蓄熱タンク
をそれぞれ示している。

【００１９】蓄熱タンク２には、その底側から上部にわ
たって第１のポンプ３を備えた循環配管４が接続されて
いる。循環配管４に熱交換器５が設けられ、熱電併給装
置１と熱交換器５とにわたって、第２のポンプ６を備え
た排熱回収用循環配管７が接続されている。

【００２０】この構成により、熱電併給装置１と熱交換
器５とにわたって排熱回収液としてのジャケット冷却水
を循環させ、蓄熱タンク２の下部から取り出した水を熱
電併給装置１からの排熱によって加熱し、その加熱され
た蓄熱水を蓄熱タンク２に戻して蓄熱するように構成さ
れている。

【００２１】循環配管４には、都市ガスを燃料とする給
湯器などの第１の補助熱源８が設けられ、熱電併給装置
１からの排熱では熱量が不足する場合に、その不足分を
補えるようになっている。図中９は、給湯用の給湯管を
示している。

【００２２】排熱回収用循環配管７には、第１および第
２の三方弁１０，１１を介して分岐配管１２が接続され
るとともに、この分岐配管１２に、室内暖房機、床暖房
機、浴室乾燥機などのセントラルヒーティング用の暖房
装置１３が接続されている。

【００２３】第１および第２の三方弁１０，１１として
は、熱電併給装置１からのジャケット冷却水を熱交換器
５に流す状態と、暖房装置１３側に流す状態とに択一的
に切り換えるものでも、所定量づつ分配して流すもので
も良い。

【００２４】分岐配管１２には、第３および第４の三方
弁１４，１５が接続されるとともに都市ガスを燃料とす
る給湯器などの第２の補助熱源１６が暖房装置１３と直
列に接続され、かつ、第３のポンプ１７が設けられてい
る。

【００２５】これにより、熱電併給装置１からのジャケ
ット冷却水を、第１の三方弁１０→第３の三方弁１４→
第４の三方弁１５→暖房装置１３→第２の三方弁１１と
流して暖房に利用できるように構成されている。

【００２６】また、例えば、８５℃の湯を得たいなど、
高温の湯を必要とする場合には、暖房装置１３→第３の
ポンプ１７→第３の三方弁１４→第２の補助熱源１６→
第４の三方弁１５→暖房装置１３と循環させ、補助熱源
１６から熱を得ることができるように構成されている。

【００２７】図２は本発明に係る家庭用コージェネレー
ションシステムの第２実施例を示すシステム構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、分岐配管１２に第５および第６の三方弁１８，１
９が接続されるとともに第２の補助熱源１６が暖房装置
１３と並列に接続されている。他の構成は第１実施例と
同じであり、同じ図番を付すことによりその説明は省略
する。

【００２８】図３は本発明に係る家庭用コージェネレー
ションシステムの第３実施例を示すシステム構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、第３および第４の三方弁１４，１５、第２の補助
熱源１６ならびに第３のポンプ１７を省略し、分岐配管
１２が暖房装置１３に直接的に接続されている。他の構
成は第１実施例と同じであり、同じ図番を付すことによ
りその説明は省略する。

【００２９】上記第１、第２および第３実施例によれ
ば、熱電併給装置１からのジャケット冷却水を、熱交換
器を全く介さずに暖房装置１３に直接的に供給でき、排
熱の回収効率を向上できる。

【００３０】図４は本発明に係る家庭用コージェネレー
ションシステムの第４実施例を示すシステム構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、分岐配管１２に第７、第８および第９の三方弁２
０，２１，２２が接続され、かつ、蓄熱タンク２内に、
その蓄熱水の熱を回収可能な熱交換手段としての熱交換
部２３が設けられるとともに、熱交換部２３が分岐配管
１２に接続されている。また、分岐配管１２に第３の補
助熱源２４が接続されるとともに第４のポンプ２５が設
けられている。他の構成は第１実施例と同じであり、同
じ図番を付すことによりその説明は省略する。

【００３１】第４実施例によれば、第７、第８および第
９の三方弁２０，２１，２２の切り換えにより、熱電併
給装置１からのジャケット冷却水を、暖房装置１３に優
先して蓄熱タンク２内の熱交換部２３に供給したり、ま
た、分配流量を調節して、暖房装置１３に供給するジャ
ケット冷却水の温度を暖房装置１３での要求温度に合わ
せたりできるようになっている。更に、蓄熱タンク２と
暖房装置１３とでジャケット冷却水を循環流動させて蓄
熱タンク２内の蓄熱水の熱を回収し、暖房装置１３の熱
源に利用できるようになっている。

【００３２】図５は本発明に係る家庭用コージェネレー
ションシステムの第５実施例を示すシステム構成図であ
り、第４実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、蓄熱タンク２内に熱交換部２３を設ける代わり
に、蓄熱タンク２の上下にわたり第５のポンプ２６を介
装した循環配管２７が設けられ、その循環配管２７に、
蓄熱タンク２内の蓄熱水の熱を回収可能な第２の熱交換
器２８が設けられている。他の構成は第４実施例と同じ
であり、同じ図番を付すことによりその説明は省略す
る。

【００３３】図６は本発明に係る家庭用コージェネレー
ションシステムの第６実施例を示すシステム構成図であ
り、第３実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、循環配管４に、第１の補助熱源８で加熱した高温
水を供給可能に温水取り出し配管２９が接続され、その
温水取り出し配管２９に、蓄熱タンク２内の蓄熱水の熱
を回収可能な第３の熱交換器３０が設けられている。

【００３４】第３の熱交換器３０が分岐配管１２に接続
されるとともに、開閉弁３１と第６のポンプ３２が設け
られ、蓄熱タンク２への蓄熱水用の第１の補助熱源８を
暖房加熱に兼用できるように構成されている。他の構成
は第３実施例と同じであり、同じ図番を付すことにより
その説明は省略する。

【００３５】図７は本発明に係る家庭用コージェネレー
ションシステムの第７実施例を示すシステム構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、排熱回収用循環配管７に接続された分岐配管１２
に、熱交換器５と並列になる状態で暖房用熱交換器３３
が設けられ、その暖房用熱交換器３３と暖房装置１３と
が暖房用循環配管３４を介して接続され、１段の暖房用
熱交換器３３を介するだけで、熱電併給装置１からのジ
ャケット冷却水の熱を回収して暖房の熱源に利用するよ
うに構成されている。

【００３６】また、循環配管４に、第１の補助熱源８で
加熱した高温水を供給可能に温水取り出し配管３５が接
続され、その温水取り出し配管３５に蓄熱タンク２内の
蓄熱水の熱を回収可能な第４の熱交換器３６が設けられ
ている。

【００３７】第４の熱交換器３６に分岐配管１２が接続
されるとともに、第１０の三方弁３７と第７のポンプ３
８が設けられ、蓄熱タンク２用の第１の補助熱源８を暖
房加熱に兼用できるように構成されている。他の構成は
第１実施例と同じであり、同じ図番を付すことによりそ
の説明は省略する。

【００３８】図８は本発明に係る家庭用コージェネレー
ションシステムの第８実施例を示すシステム構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、第２のポンプ６を介装した排熱回収用循環配管７
に、熱交換器５よりも排熱回収液としてのジャケット冷
却水の流動方向上流側に配置して暖房用熱交換器３９が
直列接続され、その暖房用熱交換器３９と暖房装置１３
とが暖房用循環配管４０を介して接続され、１段の暖房
用熱交換器３９を介するだけで、熱電併給装置１からの
ジャケット冷却水の熱を回収して暖房の熱源に利用でき
るように構成されている。

【００３９】暖房用循環配管４０に第１１、第１２およ
び第１３の三方弁４１，４２，４３が接続され、かつ、
暖房用循環配管４０に、蓄熱タンク２内に設けられた熱
交換部４４と第４の補助熱源４５とが接続されるととも
に第８のポンプ４６が設けられている。

【００４０】また、排熱回収用循環配管７に、分配量を
調整可能な第１４の三方弁４７を介して、熱交換器５と
並列にバイパス配管４８が接続され、熱電併給装置１に
戻るジャケット冷却水の温度を一定に保ち、熱電併給装
置１の運転を安定に行えるように構成されている。他の
構成は第１実施例と同じであり、同じ図番を付すことに
よりその説明は省略する。

【００４１】この第８実施例によれば、熱電併給装置１
からの排熱を熱交換器５よりも先に暖房用熱交換器３９
を介して回収するから、熱電併給装置１からの排熱を極
力高温状態で暖房装置１３の熱源に利用でき、暖房装置
１３への排熱の利用効率を向上できる。蓄熱水の加熱を
優先する場合には、熱交換器５を暖房用熱交換器３９よ
りもジャケット冷却水の流動方向上流側に配置すれば良
い。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明の家庭用コージェネレーションシステムに
よれば、熱電併給装置からの排熱を回収する、排熱回収
用循環配管内を流れる排熱回収液を暖房装置に直接供給
して伝熱するから、熱交換器での伝熱に伴う温度降下を
回避でき、熱電併給装置からの排熱の回収効率を向上で
き、また、熱電併給装置からの排熱の温度が低くても暖
房に良好に利用できる。

【００４３】また、請求項２に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムによれば、蓄熱タンク内の蓄熱
水の熱を暖房装置に供給できるから、熱電併給装置から
の排熱を一時的に利用できないような場合でも、熱電併
給装置からの排熱を貯めた蓄熱タンク内の熱を暖房装置
の熱源に利用して、熱電併給装置からの排熱を有効利用
でき、排熱の回収効率を向上できる。

【００４４】また、請求項３に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムによれば、熱電併給装置からの
排熱を、１段の暖房用熱交換器を介するだけで暖房装置
に伝えるから、熱交換器での伝熱に伴う温度降下を抑制
でき、熱電併給装置からの排熱の回収効率を向上でき、
また、熱電併給装置からの排熱の温度が低くても暖房に
良好に利用できる。

【００４５】また、請求項４に係る発明の家庭用コージ
ェネレーションシステムの構成によれば、熱電併給装置
からの排熱を蓄熱タンクの蓄熱水用の熱交換器よりも先
に暖房用熱交換器を介して回収するから、熱電併給装置
からの排熱を極力高温状態で暖房装置の熱源に利用で
き、暖房装置への排熱の利用効率を向上でき、暖房負荷
が高い場合にも良好に対応しやすくて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る家庭用コージェネレーションシス
テムの第１実施例を示すシステム構成図である。

【図２】第２実施例のシステム構成図である。

【図３】第３実施例のシステム構成図である。

【図４】第４実施例のシステム構成図である。

【図５】第５実施例のシステム構成図である。

【図６】第６実施例のシステム構成図である。

【図７】第７実施例のシステム構成図である。

【図８】第８実施例のシステム構成図である。

【図９】現状のシステムを示すシステム構成図である。

【符号の説明】

１…熱電併給装置 ２…蓄熱タンク ４…循環配管 ５…熱交換器 ７…排熱回収用循環配管 １２…分岐配管 １３…暖房装置 ２３…熱交換手段としての熱交換部 ２８…熱交換手段としての熱交換器 ３０…熱交換手段としての熱交換器 ３３…暖房用熱交換器 ３４…暖房用循環配管 ３９…暖房用熱交換器 ４０…暖房用循環配管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力と排熱とを発生する熱電併給装置
   と、 排熱を貯める蓄熱タンクと、 前記蓄熱タンクに接続されて水を循環する循環配管と、 前記循環配管に設けられる熱交換器と、 前記熱電併給装置と前記熱交換器とにわたって接続され
   て排熱回収液を循環することにより前記熱電併給装置か
   らの排熱を前記循環配管を流れる水に伝熱回収する排熱
   回収用循環配管と、 前記熱電併給装置からの排熱によって暖房を行う暖房装
   置とを備えた家庭用コージェネレーションシステムであ
   って、 前記排熱回収用循環配管と前記暖房装置とを分岐配管を
   介して連通接続し、前記排熱回収用循環配管内の排熱回
   収液を前記暖房装置に直接的に供給して前記熱電併給装
   置からの排熱を前記暖房装置に回収可能に構成したこと
   を特徴とする家庭用コージェネレーションシステム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蓄熱タンクに、蓄熱水
   の熱を回収可能な熱交換手段を設け、前記熱交換手段と
   前記分岐配管とを連通接続してある家庭用コージェネレ
   ーションシステム。
3. 【請求項３】 電力と排熱とを発生する熱電併給装置
   と、 排熱を貯める蓄熱タンクと、 前記蓄熱タンクに接続されて水を循環する循環配管と、 前記循環配管に設けられる熱交換器と、 前記熱電併給装置と前記熱交換器とにわたって接続され
   て排熱回収液を循環することにより前記熱電併給装置か
   らの排熱を前記循環配管を流れる水に伝熱回収する排熱
   回収用循環配管と、 前記熱電併給装置からの排熱によって暖房を行う暖房装
   置とを備えた家庭用コージェネレーションシステムであ
   って、 前記排熱回収用循環配管に、前記熱交換器と並列または
   直列に暖房用熱交換器を設け、前記暖房用熱交換器と前
   記暖房装置とを暖房用循環配管を介して接続してあるこ
   とを特徴とする家庭用コージェネレーションシステム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の排熱回収用循環配管
   に、熱交換器よりも排熱回収液の流動方向上流側に配置
   して暖房用熱交換器を直列接続してある家庭用コージェ
   ネレーションシステム。