JP2003254612A - 熱電併給システム、及び、それを用いた融雪設備 - Google Patents

熱電併給システム、及び、それを用いた融雪設備

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JP2003254612A JP2002058383A JP2002058383A JP2003254612A JP 2003254612 A JP2003254612 A JP 2003254612A JP 2002058383 A JP2002058383 A JP 2002058383A JP 2002058383 A JP2002058383 A JP 2002058383A JP 2003254612 A JP2003254612 A JP 2003254612A
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裕紀 原
Minoru Sakuta
実 作田
Hiroshi Matsumura
博史 松村
Takaaki Tomimatsu
卓亮 冨松
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電併給システムの機能性を高める。 【解決手段】 燃料を消費して発電する発電手段１と、
この発電手段１の排ガスＧを熱媒Ｌ１と熱交換させて排
ガス保有熱を回収する排熱回収熱交換器４と、この排熱
回収熱交換器４での回収熱Ｑａを熱媒循環により負荷熱
交換器３に送る熱媒循環系８，９とを設ける熱電併給シ
ステムにおいて、発電手段１の排ガスＧを排熱回収熱交
換器４に送るガス給送路ｒ１に、その路内流入排ガスの
全部又は一部を排熱回収熱交換器４に対する迂回排ガス
路ｒ２へ排出する作用状態と、その迂回排ガス路ｒ２へ
の排ガス排出を遮断する非作用状態とに切り換え可能な
熱逃がし手段１ｓを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱電併給システム及
びそれを用いた融雪設備に関し、詳しくは、燃料を消費
して発電する発電手段と、この発電手段の排ガスを熱媒
と熱交換させて排ガス保有熱を回収する排熱回収熱交換
器と、この排熱回収熱交換器での回収熱を熱媒循環によ
り負荷熱交換器に送る熱媒循環系とを設けてある熱電併
給システム、及び、それを用いた融雪設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の熱電併給システムでは、
図６に示す如く、発電手段１の排ガスＧを排熱回収熱交
換器４に送るガス給送路ｒ１は、常にその路内流入排ガ
スＧの全部を排熱回収熱交換器４に送るだけのものでし
かなく、また、排熱回収熱交換器４での回収熱Ｑａを負
荷熱交換器３に送る熱媒循環系８も、循環ポンプＰ１に
よる熱媒Ｌ１の循環をもって常に回収熱Ｑａの全部を負
荷熱交換器３に送るだけのものでしかなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の熱
電併給システムでは、発電手段１の発生電力Ｅが一定で
発電手段１からの排ガスＧの保有熱量が一定の状況下で
は、負荷の変動にかかわらず負荷熱交換器３からの放熱
量も一定に制限されてしまい、この点で機能性が低い問
題があった。
【０００４】この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、
合理的な付加構成により上記問題を効果的に解消する点
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】〔１〕請求項１に係る発
明は熱電併給システムに係り、その特徴は、燃料を消費
して発電する発電手段と、この発電手段の排ガスを熱媒
と熱交換させて排ガス保有熱を回収する排熱回収熱交換
器と、この排熱回収熱交換器での回収熱を熱媒循環によ
り負荷熱交換器に送る熱媒循環系とを設ける構成におい
て、前記発電手段の排ガスを前記排熱回収熱交換器に送
るガス給送路に、その路内流入排ガスの全部又は一部を
前記排熱回収熱交換器に対する迂回排ガス路へ排出する
作用状態と、その迂回排ガス路への排ガス排出を遮断す
る非作用状態とに切り換え可能な熱逃がし手段を設けて
ある点にある。
【０００６】つまり、この構成によれば、熱逃がし手段
を非作用状態にして運転している状況（すなわち、先述
した従来システムと同等の運転状況）の下で負荷熱交換
器での放熱量が過剰な場合には、熱逃がし手段を作用状
態にして上記ガス給送路への流入排ガスの全部又は一部
を排熱回収熱交換器に対する迂回排ガス路へ排出するこ
とで、負荷熱交換器での放熱量を低減させることがで
き、この点で、先述した従来の熱電併給システムに比べ
高い機能性を得ることができる。
【０００７】なお、請求項１に係る発明の実施におい
て、熱逃がし手段を迂回排ガス路への排ガス排出量の連
続的ないし多段階な調整が可能なものにしておけば、発
電手段の発生電力が一定で発電手段からの排ガスの保有
熱量が一定の状況下でも、負荷熱交換器での放熱量を負
荷変動などに応じて連続的ないし多段階にきめ細かに調
整することができ、この点で機能性を一層高めることが
できる。
【０００８】そしてまた、上記構成によれば、システム
の起動時において循環ポンプ停止により排熱回収熱交換
器に対する熱媒循環が停止している状況の下で発電手段
を起動したとしても、熱逃がし手段を作用状態にしてお
けば、排熱回収熱交換器において停止熱媒が排ガスとの
熱交換で過熱状態（最悪の場合は沸騰）になるといった
ことも防止できるから、循環ポンプの運転を発電手段の
発生電力により行なうようにする（すなわち、この場
合、発電手段の起動時には循環ポンプを運転できない）
ことも可能になり、これにより、上記の熱媒過熱防止の
必要性から循環ポンプを商用電力により運転する場合に
比べ、発生電力のシステム内利用を促進した形態にして
システムの運転コストを低減することができる。
【０００９】〔２〕請求項２に係る発明は熱電併給シス
テムに係り、その特徴は、燃料を消費して発電する発電
手段と、この発電手段の排ガスを熱媒と熱交換させて排
ガス保有熱を回収する排熱回収熱交換器と、この排熱回
収熱交換器での回収熱を熱媒循環により負荷熱交換器に
送る熱媒循環系とを設ける構成において、前記熱媒循環
系に、前記排熱回収熱交換器と前記負荷熱交換器との間
において循環熱媒を外部へ放熱させる作用状態と、その
外部放熱を遮断する非作用状態とに切り換え可能な熱逃
がし手段を設けてある点にある。
【００１０】つまり、この構成によれば、熱逃がし手段
を非作用状態にして運転している状況（すなわち、先述
した従来システムと同等の運転状況）の下で負荷熱交換
器での放熱量が過剰な場合には、熱逃がし手段を作用状
態にして熱媒循環系における排熱回収熱交換器と負荷熱
交換器との間において循環熱媒を外部へ放熱させること
で、負荷熱交換器での放熱量を低減させることができ、
この点で、請求項１に係る発明と同様、先述した従来の
熱電併給システムに比べ高い機能性を得ることができ
る。
【００１１】なお、請求項２に係る発明の実施において
も、請求項１に係る発明と同様、熱逃がし手段を外部へ
の熱媒放熱量の連続的ないし多段階な調整が可能なもの
にしておけば、発電手段の発生電力が一定で発電手段か
らの排ガスの保有熱量が一定の状況下でも、負荷熱交換
器での放熱量を負荷変動などに応じて連続的ないし多段
階にきめ細かに調整することができ、この点で機能性を
一層高めることができる。
【００１２】なお、請求項１又は２に係る発明の実施に
おいて、発電手段の発生電力はシステム外あるいはシス
テム内の各種の電力用途に供したり、商用電力系統への
売電電力とする。
【００１３】また、請求項１又は２に係る発明の実施に
おいて、発電手段にはガスタービン駆動やガスエンジン
駆動の発電システムあるいは燃料電池発電システムな
ど、燃料を消費して発電するものであれば種々の発電方
式のものを採用できる。
【００１４】〔３〕請求項３に係る発明は、請求項１又
は２に係る発明の実施に好適な実施形態を特定するもの
であり、その特徴は、前記発電手段の発生電力により駆
動するヒートポンプを設け、このヒートポンプの発生温
熱を前記排熱回収熱交換器での回収熱とともに前記負荷
熱交換器で負荷側に放熱させる構成にしてある点にあ
る。
【００１５】つまり、この構成によれば、排熱回収熱交
換器での回収熱と上記ヒートポンプの発生温熱とを共通
の負荷熱交換器で負荷側に放熱させて、それら回収熱と
ヒートポンプ発生温熱との両者を共通の温熱用途に供す
る（換言すれば、発電手段の排熱と発生電力との両者を
もって共通の熱的負荷を賄う）から、大きな熱的負荷に
対応することができ、この点、自身のシステム内での電
力利用の他での電力需要が少なく（ないしは無く）て相
対的に温熱需要が大きい場合に極めて好適なシステムに
することができる。
【００１６】なお、請求項３に係る発明の実施におい
て、排熱回収熱交換器での回収熱とヒートポンプの発生
温熱とを共通の負荷熱交換器で負荷側に放熱させるに
は、回収熱により加熱した熱媒とヒートポンプ発生温熱
により加熱した熱媒とを共通の負荷熱交換器に対して並
列的に供給する形態、あるいは、共通の負荷熱交換器に
対する熱媒路に回収熱による熱媒加熱部とヒートポンプ
発生温熱による熱媒加熱部とを直列に配備する形態のい
ずれを採用してもよい。
【００１７】〔４〕請求項４に係る発明は、請求項１〜
３のいずれか１項に係る熱電併給システムを用いた融雪
設備に係り、その特徴は、前記負荷熱交換器が融雪対象
箇所に対して熱媒を放熱させる融雪用放熱器である点に
ある。
【００１８】つまり、この構成によれば、請求項１又は
２に係る発明の前述の如き効果を融雪設備で得ることが
できて、機能性に優れた融雪設備にすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１は熱電併給
式の融雪設備を示し、１はマイクロガスタービン１ａに
より発電機１ｂを駆動して発電するタービン駆動の発電
システム、２は蒸気圧縮式のヒートポンプ、３は道路な
どの融雪対象箇所に設置した負荷熱交換器としての融雪
用放熱器であり、この融雪設備では、発電システム１に
おいて回収するタービン排熱Ｑａと発電システム１によ
る発生電力Ｅで駆動するヒートポンプ２の発生温熱Ｑｂ
とを融雪用放熱器３で放熱させて融雪対象箇所の融雪を
行う。
【００２０】発電システム１は、タービン１ａの燃焼排
ガスＧにより排熱回収用熱媒としての一次側熱媒Ｌ１を
加熱する排熱回収熱交換器４を備え、この排熱回収熱交
換器４によりタービン排熱Ｑａ（タービン排ガスの保有
熱）を回収する。５はタービン１ａに対する燃料供給
路、６は発電機１ｂの発生電力Ｅをヒートポンプ２や付
帯ポンプなどに供給する送電ラインである。
【００２１】また、発電システム１には、タービン排ガ
スＧを排熱回収熱交換器４に送るガス給送路ｒ１に、そ
の路内流入排ガスＧのうち排熱回収熱交換器４に送る排
ガスの量と排熱回収熱交換器４に対する迂回排ガス路ｒ
２へ排出する排ガスの量との比を調整する三方弁装置１
ｃを装備してある。
【００２２】なお、この三方弁装置１ｃは、迂回排ガス
路ｒ２の側への排ガス排出を遮断した状態で路内流入排
ガスＧの全部を排熱回収熱交換器４に送る全送状態への
操作、及び、それとは逆に排熱回収熱交換器４の側への
排ガス送出を遮断した状態で路内流入排ガスＧの全部を
迂回排ガス路ｒ２へ排出する全排状態への操作が可能で
ある。
【００２３】つまり、この三方弁装置１ｃは、ガス給送
路ｒ１における路内流入排ガスＧの全部又は一部を排熱
回収熱交換器４に対する迂回排ガス路ｒ２へ排出する作
用状態と、その迂回排ガス路ｒ２への排ガス排出を遮断
する非作用状態とに切り換え可能な熱逃がし手段を構成
するものである。
【００２４】７は一次側熱媒Ｌ１を放熱用熱媒としての
二次側熱媒Ｌ２と熱交換させる中継熱交換器、８は排熱
回収熱交換器４と中継熱交換器７との間で一次側熱媒Ｌ
１を一次側循環ポンプＰ１により循環させる一次側循環
路、９は中継熱交換器７と融雪用放熱器３との間で二次
側熱媒Ｌ２を二次側循環ポンプＰ２により循環させる二
次側循環路であり、これら循環路８，９での熱媒循環と
中継熱交換器７での熱媒熱交換により、排熱回収熱交換
器４において回収したタービン排熱Ｑａを融雪用放熱器
３に送給する。
【００２５】つまり、本実施形態において、排熱回収熱
交換器４、中継熱交換器７、一次側循環路８は、発電シ
ステム１の排熱であるタービン排熱Ｑａを回収してその
回収排熱Ｑａにより放熱用熱媒としての二次側熱媒Ｌ２
を加熱する排熱回収手段Ｋを構成する。
【００２６】一次側循環路８には、中継熱交換器７に対
するバイパス路１０を設けるとともに、排熱回収熱交換
器４に戻す一次側熱媒Ｌ１の温度ｔａを検出する第１セ
ンサ１１、及び、この第１温度センサ１１の検出温度ｔ
ａに基づき中継熱交換器７とバイパス路１０とに対する
一次側熱媒Ｌ１の分流比を調整して、排熱回収熱交換器
４に戻す一次側熱媒Ｌ１の温度ｔａを設定温度ｔａｓ
（例えば６０℃）に調整する合流三方弁１２を設けてあ
り、これにより、低温の一次側熱媒Ｌ１が排熱回収熱交
換器４に戻ることによる排熱回収熱交換器４での結露
（タービン排ガス中の水蒸気の凝縮）の発生を防止し
て、結露による排熱回収熱交換器４の早期劣化を防止す
る。
【００２７】また、一次側循環路８には一次側熱媒Ｌ１
を貯留して一次側循環路８の熱媒保有量を大きくするバ
ッファ槽１３を介装してあり、このバッファ槽１３は一
次側循環路８における一次側熱媒Ｌ１の温度変動を抑制
する機能を持つ。
【００２８】一方、ヒートポンプ２は、圧縮機２ａと膨
張弁機構２ｂと出力側熱交換器２ｃと熱源側熱交換器２
ｄを主要構成品とする冷媒回路を備え、蒸発器として機
能させる熱源側熱交換器２ｄにおいて冷媒Ｒを熱源熱媒
Ｌ３と熱交換させるのに対し、凝縮器として機能させる
出力側熱交換器２ｃにおいて冷媒Ｒを二次側循環路９の
二次側熱媒Ｌ２と熱交換させるようにしてある。
【００２９】そして、融雪用放熱器３、中継熱交換器
７、出力側熱交換器２ｃの３つの熱交換器に対し二次側
熱媒Ｌ２を循環させるのに、二次側循環路９は、二次側
熱媒Ｌ２を融雪用放熱器３、出力側熱交換器２ｃ、中継
熱交換器７の順に直列に循環させる直列熱媒循環路にし
てある。
【００３０】つまり、この融雪設備では、二次側熱媒Ｌ
２を直列熱媒循環路９において融雪用放熱器３、ヒート
ポンプ２、排熱回収手段Ｋの順に直列に循環させるのに
並行して発電機１ｂの発生電力Ｅによりヒートポンプ２
を運転することで、熱源側熱交換器２ｄにおいて熱源熱
媒Ｌ３から熱採取しながら出力側熱交換器２ｃで温熱発
生させて、その発生温熱Ｑｂにより融雪用放熱器３から
の戻り二次側熱媒Ｌ２を加熱し、そして、その加熱に続
き二次側熱媒Ｌ２を中継熱交換器７において排熱回収熱
交換器４による回収排熱Ｑａによりさらに加熱した上で
融雪用放熱器３に循環供給して融雪を行なうようにして
ある。
【００３１】１４はヒートポンプ２の熱源側熱交換器２
ｄに熱源熱媒Ｌ３を供給する熱源熱媒路、Ｐ３は熱源熱
媒供給ポンプであり、熱源熱媒Ｌ３としては、河川水、
湧水、海水、大気空気などの種々の自然熱媒のほか、対
地熱交換器との間で循環させる熱媒や対下水熱交換器と
の間で循環させる熱媒などを適用できる。
【００３２】１５は設備の運転制御を司る運転制御手段
としての制御装置であり、この制御装置１５は設備の運
転開始制御として次の（イ）〜（ハ）の制御を実行す
る。
【００３３】（イ）設備の起動指令が与えられると、熱
逃がし手段としての三方弁装置１ｃを全排状態にしてタ
ービン１ａを起動する。
【００３４】（ロ）タービン１ａの起動後、そのタービ
ン１ａにより駆動される発電機１ｂが適正出力状態まで
立ち上がったことが発電機１ｂからの信号ｓにより確認
されると、発電機１ｂによる発生電力Ｅをもって一次側
循環ポンプＰ１、二次側循環ポンプＰ２、熱源熱媒供給
ポンプＰ３の運転を開始し、それに続き、熱逃がし手段
としての三方弁装置１ｃを全通状態に切り換える。
【００３５】（ハ）その後、融雪用放熱器３からヒート
ポンプ２の出力側熱交換器２ｃに戻る二次側熱媒Ｌ２の
温度ｔｂを検出する第２センサ１６の検出温度ｔｂが設
定温度ｔｂｓ（二次側熱媒Ｌ２の温度が低温であること
によるヒートポンプ運転の不安定化の虞が無くなる温
度）まで上昇すると、本運転への切り換えとして発電機
１ｂの発生電力Ｅによりヒートポンプ２の運転を開始す
る。
【００３６】つまり、この制御装置１５は、設備の起動
時において発電機１ｂの発生電力Ｅによる一次側循環ポ
ンプＰ１の運転（すなわち、排熱回収熱交換器４に対し
て循環させる一次側熱媒Ｌ１の循環運転）が可能になる
まで、熱逃がし手段としての三方弁装置１ｃを全排状態
にしておく構成にしてあり、これにより、設備起動時に
おける排熱回収熱交換器４での熱媒過熱を確実に防止し
ながら設備運転コストの低減を達成する。
【００３７】また、この制御手段１５は、設備の起動時
にヒートポンプ２の運転を停止した状態で直列熱媒循環
路である二次側循環路９の循環熱媒Ｌ２を排熱回収手段
Ｋ（中継熱交換器７）のみにより加熱する予備運転を実
施し、その後、この排熱回収手段Ｋによる加熱で二次側
循環路９における循環熱媒Ｌ２が昇温して、第２センサ
１６により検出される循環熱媒Ｌ２の温度ｔｂが設定温
度ｔｂｓまで上昇したとき、ヒートポンプ２の運転を開
始して二次側循環路９における循環熱媒Ｌ２をヒートポ
ンプ２及び排熱回収手段Ｋの両方により加熱する本運転
に移行する構成にしてあり、これにより、設備の起動時
において融雪用放熱器３からヒートポンプ２に戻る二次
側熱媒Ｌ２の温度ｔｂが雪との熱交換などで極低温にな
っていることに原因するヒートポンプ運転の不安定化を
防止する。
【００３８】制御装置１５は上記した運転開始制御の
他、第２温度センサ１６の検出温度ｔｂに基づきヒート
ポンプ２の出力を調整することで融雪用放熱器３での放
熱量を融雪負荷に応じて調整し、また、このヒートポン
プ２の出力調整でヒートポンプ２が停止状態に至った状
況下では、排熱回収熱交換器４から送出される一次側熱
媒Ｌ１の温度ｔｃを検出する第３温度センサ１７の検出
温度ｔｃに基づき、排熱回収熱交換器４から送出される
一次側熱媒Ｌ１の温度ｔｃを設定温度ｔｃｓに維持する
ように熱逃がし手段としての三方弁装置１ｃを調整し
て、排熱回収熱交換器４へ送る排ガスＧの量と迂回排ガ
ス路ｒ２へ排出する排ガスＧの量との比を調整すること
で、融雪用放熱器３での放熱量（換言すれば、中継熱交
換器７での熱交換量）を融雪負荷に見合った熱量に調整
する放熱量制御を実行するものにしてある。
【００３９】つまり、このようにヒートポンプ２の出力
調整及び熱逃がし手段としての三方弁装置１ｃの調整を
もって融雪用放熱器３での放熱量を調整することで、融
雪負荷の変動にかかわらずタービン１ａ及び発電機１ｃ
を最大出力状態で継続的に運転できるようにし、これに
より、設備内及び設備外で利用し得る発電機発生電力Ｅ
を極力大きく確保する。
【００４０】一方、発電機発生電力Ｅの設備内利用とし
て前述の如くヒートポンプ２及び熱媒用の各ポンプＰ１
〜Ｐ３の運転を発電機１ｂの発生電力Ｅにより行なうに
あたっては、図５に示す如く、ヒートポンプ２及び熱媒
用ポンプＰ１〜Ｐ３の各々に対する送電ラインに電流制
限用のインバータ１８（ないしは電流制限器）を介装し
てあり、これにより、ヒートポンプ２や熱媒用の各ポン
プＰ１〜Ｐ３を運転開始するときに発電機１ｂの能力を
超える大きな誘導電流が発生するのを防止する。
【００４１】〔第２実施形態〕図２は第１実施形態とは
熱媒循環路の構成を変更した熱電併給式の融雪設備を示
し、この融雪設備の二次側循環路９は、融雪用放熱器３
から送出される放熱用熱媒としての二次側熱媒Ｌ２をヒ
ートポンプ２の出力側熱交換器２ｃと排熱回収手段Ｋと
しての中継熱交換器７とに対し戻り側ヘッダー２１によ
り分流して戻し、かつ、ヒートポンプの出力側熱交換器
２ｃ及び排熱回収手段Ｋとしての中継熱交換器７の夫々
から送出される二次側熱媒Ｌ２を送り側ヘッダー２２で
合流させて融雪用放熱器３に供給する並列熱媒循環路に
してある。
【００４２】そして、融雪用放熱器３からヒートポンプ
２の出力側熱交換器２ｃに戻る二次側熱媒Ｌ２の温度ｔ
ｂを検出する第２センサ１６は、戻り側ヘッダー２１か
らヒートポンプ２の出力側熱交換器２ｃに戻る二次側熱
媒Ｌ２を検出対象とする位置に配設してある。
【００４３】つまり、この第２実施形態の融雪設備にお
いても、制御装置１５に前記（イ）〜（ハ）の運転開始
制御を実行させることにより、設備の起動時においては
発電機１ｂの発生電力Ｅによる一次側循環ポンプＰ１の
運転（すなわち、排熱回収熱交換器４に対して循環させ
る一次側熱媒Ｌ１の循環運転）が可能になるまで、熱逃
がし手段としての三方弁装置１ｃを全排状態にしておく
ようにしてある。
【００４４】また、設備の起動時にはヒートポンプ２の
運転を停止した状態で並列熱媒循環路である二次側循環
路９の循環熱媒Ｌ２を排熱回収手段Ｋ（中継熱交換器
７）のみにより加熱する予備運転を実施し、その後、こ
の排熱回収手段Ｋによる加熱で二次側循環路９における
循環熱媒Ｌ２が昇温して、第２センサ１６により検出さ
れる循環熱媒Ｌ２の温度ｔｂが設定温度ｔｂｓまで上昇
したとき、ヒートポンプ２の運転を開始して二次側循環
路９における循環熱媒Ｌ２をヒートポンプ２及び排熱回
収手段Ｋの両方により加熱する本運転に移行するように
してある。
【００４５】さらに、制御装置１５は第１実施形態と同
様、上記の運転開始制御の他、第２温度センサ１６の検
出温度ｔｂに基づきヒートポンプ２の出力を調整するこ
とで融雪用放熱器３での放熱量を融雪負荷に応じて調整
し、また、このヒートポンプ２の出力調整でヒートポン
プ２が停止状態に至った状況下では、排熱回収熱交換器
４から送出される一次側熱媒Ｌ１の温度ｔｃを検出する
第３温度センサ１７の検出温度ｔｃに基づき、排熱回収
熱交換器４から送出される一次側熱媒Ｌ１の温度ｔｃを
設定温度ｔｃｓに維持するように熱逃がし手段としての
三方弁装置１ｃを調整して、排熱回収熱交換器４へ送る
排ガスＧの量と迂回排ガス路ｒ２へ排出する排ガスＧの
量との比を調整することで、融雪用放熱器３での放熱量
（換言すれば、中継熱交換器７での熱交換量）を融雪負
荷に見合った熱量に調整する放熱量制御を実行するもの
にしてある。
【００４６】なお、その他の点は第１実施形態で示した
融雪設備と同様である。
【００４７】〔第３実施形態〕図３は前述の第１実施形
態とは放熱量調整の方式を変更した熱電併給式の融雪設
備を示し、この融雪設備では、第１実施形態で示した発
電システム１のガス給送路ｒ１における三方弁装置１ｃ
に代え、一次側循環路８において排熱回収熱交換器４の
熱媒出口側箇所に、通過一次側熱媒Ｌ１を外部へ放熱さ
せる中間放熱器１９ａを介装するとともに、この中間放
熱器１９ａに対するバイパス路１９ｂを設け、そして、
中間放熱器１９ａとバイパス路１９ｂとに対する一次側
熱媒Ｌ１の分流比を調整する放熱器三方弁１９ｃを設け
てある。
【００４８】なお、この放熱器三方弁１９ｃは、中間放
熱器１９ａの側の熱媒通過を遮断した状態で一次側熱媒
Ｌ１の全部をバイパス路１９ｂに通過させる無放熱状態
への操作が可能であり、これら中間放熱器１９ａ、バイ
パス路１９ｂ、放熱器三方弁１９ｃは、排熱回収熱交換
器４と融雪用放熱器３との間において循環熱媒Ｌ１を外
部へ放熱させる作用状態と、その外部放熱を遮断する非
作用状態とに切り換え可能な熱逃がし手段１９を構成す
る。
【００４９】一方、この融雪設備では、設備の運転開始
制御として第１実施形態で示した（イ）〜（ハ）の制御
に代え、次の（イ′）〜（ハ′）の制御を制御装置１５
に実行させるようにしてある。
【００５０】（イ′）設備の起動指令が与えられると、
先ず商用電力Ｅ′をもって一次側循環ポンプＰ１の運転
を開始し、それに続いてタービン１ａを起動する。
【００５１】（ロ′）タービン１ａの起動後、そのター
ビン１ａにより駆動される発電機１ｂが適正出力状態ま
で立ち上がったことが発電機１ｂからの信号ｓにより確
認されると、発電機１ｂによる発生電力Ｅをもって二次
側循環ポンプＰ２及び熱源熱媒供給ポンプＰ３の運転を
開始するとともに、切換器１５ａを操作して一次側循環
ポンプＰ１の運転を商用電力Ｅ′による運転から発電機
１ｂの発生電力Ｅによる運転に切り換える。
【００５２】（ハ′）その後、融雪用放熱器３からヒー
トポンプ２の出力側熱交換器２ｃに戻る二次側熱媒Ｌ２
の温度ｔｂを検出する第２センサ１６の検出温度ｔｂが
設定温度ｔｂｓ（二次側熱媒Ｌ２の温度が低温であるこ
とによるヒートポンプ運転の不安定化の虞が無くなる温
度）まで上昇すると、本運転への切り換えとして発電機
１ｂの発生電力Ｅによりヒートポンプ２の運転を開始す
る。
【００５３】つまり、この制御装置１５は、設備の起動
時、排熱回収熱交換器４に対して一次側熱媒Ｌ１を循環
させる一次側循環ポンプＰ１を商用電力Ｅ′により運転
して発電システム１を起動し、その後、発電システム１
が適正出力状態まで立ち上がるのに要する期間が経過し
たときに一次側循環ポンプＰ１の運転を商用電力Ｅ′に
よる運転から発電システム１の発生電力Ｅによる運転に
切り換える構成にしてあり、これにより、設備起動時に
おける排熱回収熱交換器４での熱媒過熱を確実に防止し
ながら設備運転コストの低減を達成する。
【００５４】また、この制御手段１５は、設備の起動時
にヒートポンプ２の運転を停止した状態で直列熱媒循環
路である二次側循環路９の循環熱媒Ｌ２を排熱回収手段
Ｋ（中継熱交換器７）のみにより加熱する予備運転を実
施し、その後、この排熱回収手段Ｋによる加熱で二次側
循環路９における循環熱媒Ｌ２が昇温して、第２センサ
１６により検出される循環熱媒Ｌ２の温度ｔｂが設定温
度ｔｂｓまで上昇したとき、ヒートポンプ２の運転を開
始して二次側循環路９における循環熱媒Ｌ２をヒートポ
ンプ２及び排熱回収手段Ｋの両方により加熱する本運転
に移行する構成にしてあり、これにより、設備の起動時
において融雪用放熱器３からヒートポンプ２に戻る二次
側熱媒Ｌ２の温度ｔｂが雪との熱交換などで極低温にな
っていることに原因するヒートポンプ運転の不安定化を
防止する。
【００５５】なお、この運転開始において、二次側循環
ポンプＰ２の運転開始前の段階で排熱回収熱交換器４に
より回収されるタービン排熱Ｑａは、前記したバッファ
槽１３における貯留熱媒Ｌ１の保有熱として吸収し、こ
れにより一次側循環路８での一次側熱媒Ｌ１の過熱を防
止する。
【００５６】そしてまた、制御装置１５は上記した運転
開始制御の他、第２温度センサ１６の検出温度ｔｂに基
づきヒートポンプ２の出力を調整することで融雪用放熱
器３での放熱量を融雪負荷に応じて調整し、また、この
ヒートポンプ２の出力調整でヒートポンプ２が停止状態
に至った状況下では、第３温度センサ１７の検出温度ｔ
ｃに基づき、排熱回収熱交換器４から送出される一次側
熱媒Ｌ１の温度ｔｃを設定温度ｔｃｓに維持するように
熱逃がし手段としての放熱器三方弁１９ｃを調整して、
中間放熱器１９ａとバイパス路１９ｂとに対する一次側
熱媒Ｌ１の分流比を調整することで、融雪用放熱器３で
の放熱量（換言すれば、中継熱交換器７での熱交換量）
を融雪負荷に見合った熱量に調整する放熱量制御を実行
するものにしてある。
【００５７】つまり、このようにヒートポンプ２の出力
調整及び熱逃がし手段としての放熱器三方弁１９ｃの調
整をもって融雪用放熱器３での放熱量を調整すること
で、融雪負荷の変動にかかわらずタービン１ａ及び発電
機１ｃを最大出力状態で継続的に運転できるようにし、
これにより、設備内及び設備外で利用し得る発電機発生
電力Ｅを極力大きく確保する。
【００５８】なお、その他の点は第１実施形態と同様で
ある。
【００５９】〔第４実施形態〕図４は第３実施形態とは
熱媒循環路の構成を変更した熱電併給式の融雪設備を示
し、この融雪設備の二次側循環路９は第２実施形態と同
様、融雪用放熱器３から送出される放熱用熱媒としての
二次側熱媒Ｌ２をヒートポンプ２の出力側熱交換器２ｃ
と排熱回収手段Ｋとしての中継熱交換器７とに対し戻り
側ヘッダー２１により分流して戻し、かつ、ヒートポン
プの出力側熱交換器２ｃ及び排熱回収手段Ｋとしての中
継熱交換器７の夫々から送出される二次側熱媒Ｌ２を送
り側ヘッダー２２で合流させて融雪用放熱器３に供給す
る並列熱媒循環路にしてある。
【００６０】そして、融雪用放熱器３からヒートポンプ
２の出力側熱交換器２ｃに戻る二次側熱媒Ｌ２の温度ｔ
ｂを検出する第２センサ１６は、戻り側ヘッダー２１か
らヒートポンプ２の出力側熱交換器２ｃに戻る二次側熱
媒Ｌ２を検出対象とする位置に配設してある。
【００６１】つまり、この第４実施形態の融雪設備にお
いても制御装置１５に前記（イ′）〜（ハ′）の運転開
始制御を実行させることにより、設備の起動時には排熱
回収熱交換器４に対して一次側熱媒Ｌ１を循環させる一
次側循環ポンプＰ１を商用電力Ｅ′により運転して発電
システム１を起動し、その後、発電システム１が適正出
力状態まで立ち上がるのに要する期間が経過したときに
一次側循環ポンプＰ１の運転を商用電力Ｅ′による運転
から発電システム１の発生電力Ｅによる運転に切り換え
るようにしてある。
【００６２】また、設備の起動時にはヒートポンプ２の
運転を停止した状態で直列熱媒循環路である二次側循環
路９の循環熱媒Ｌ２を排熱回収手段Ｋ（中継熱交換器
７）のみにより加熱する予備運転を実施し、その後、こ
の排熱回収手段Ｋによる加熱で二次側循環路９における
循環熱媒Ｌ２が昇温して、第２センサ１６により検出さ
れる循環熱媒Ｌ２の温度ｔｂが設定温度ｔｂｓまで上昇
したとき、ヒートポンプ２の運転を開始して二次側循環
路９における循環熱媒Ｌ２をヒートポンプ２及び排熱回
収手段Ｋの両方により加熱する本運転に移行するように
してある。
【００６３】さらに、制御装置１５は第３実施形態と同
様、上記の運転開始制御の他、第２温度センサ１６の検
出温度ｔｂに基づきヒートポンプ２の出力を調整するこ
とで融雪用放熱器３での放熱量を融雪負荷に応じて調整
し、また、このヒートポンプ２の出力調整でヒートポン
プ２が停止状態に至った状況下では、第３温度センサ１
７の検出温度ｔｃに基づき、排熱回収熱交換器４から送
出される一次側熱媒Ｌ１の温度ｔｃを設定温度ｔｃｓに
維持するように熱逃がし手段としての放熱器三方弁１９
ｃを調整して、中間放熱器１９ａとバイパス路１９ｂと
に対する一次側熱媒Ｌ１の分流比を調整することで、融
雪用放熱器３での放熱量（換言すれば、中継熱交換器７
での熱交換量）を融雪負荷に見合った熱量に調整する放
熱量制御を実行するものにしてある。
【００６４】なお、その他の点は第３実施形態と同様で
ある。
【００６５】〔別実施形態〕次に別の実施形態を列記す
る。
【００６６】請求項１又２に係る発明の実施において、
燃料を消費して発電する発電手段は、前述の各実施形態
で示したタービン駆動の発電システム１に限られるもの
ではなく、内燃エンジン駆動の発電システムや燃料電池
発電システムなどであってもよい。
【００６７】また、請求項１又は２に係る発明の実施に
おいて、排熱回収熱交換器４での回収熱Ｑａを熱媒循環
により負荷熱交換器３に送る熱媒循環系の構成は、前述
の実施形態の如く排熱回収熱交換器４において一次側熱
媒Ｌ１に回収した排熱Ｑａを中継熱交換器７で二次側熱
媒Ｌ２に移して負荷熱交換器３に送る構成の他にも種々
の変更が可能であり、例えば、図６に示す構成と同様、
排熱回収熱交換器４で排熱Ｑａを回収した熱媒Ｌ１を負
荷熱交換器３に対して直接に循環させる構成にしてもよ
い。
【００６８】そしてまた、請求項１又は２に係る発明の
実施においては、前述の各実施形態の如く、排熱回収熱
交換器４での回収熱Ｑａと発電手段１の発生電力Ｅによ
り駆動するヒートポンプ２の発生温熱Ｑｂとを共通の負
荷熱交換器３で負荷側に放熱させるシステム構成に代
え、ヒートポンプ２の装備を省略して、排熱回収熱交換
器４での回収熱Ｑａのみを負荷熱交換器３で負荷側に放
熱させるシステム構成にしてもよい。
【００６９】請求項１に係る発明の実施において、ガス
給送路ｒ１の路内流入排ガスの全部又は一部を排熱回収
熱交換器４に対する迂回排ガス路ｒ２へ排出する作用状
態と、その迂回排ガス路ｒ２への排ガス排出を遮断する
非作用状態とに切り換え可能な熱逃がし手段１ｃを構成
するのに、その具体的な構造は第１及び第２実施形態で
示した如き三方弁構造に限らず種々の変更が可能であ
る。
【００７０】また、請求項２に係る発明の実施におい
て、熱媒循環系８，９における排熱回収熱交換器４と負
荷熱交換器３との間において循環熱媒を外部へ放熱させ
る作用状態と、その外部放熱を遮断する非作用状態とに
切り換え可能な熱逃がし手段１９を構成するのに、その
具体的な構造は第３及び第４実施形態で示した如き構造
に限らず種々の変更が可能である。
【００７１】請求項１〜３に係る発明による熱電併給シ
ステムは融雪設備以外にも適用できる。
【００７２】請求項４に係る発明の実施において、融雪
対象箇所は道路に限らず広場や屋外階段などであっても
よく、また、請求項４に係る発明で言う融雪とは道路な
どの凍結防止を含む広義のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示す融雪設備の設備構成図
【図２】第２実施形態を示す融雪設備の設備構成図
【図３】第３実施形態を示す融雪設備の設備構成図
【図４】第４実施形態を示す融雪設備の設備構成図
【図５】給電構成を示すブロック図
【図６】従来例を示す融雪設備の設備構成図
【符号の説明】
１ 発電手段 １ｃ 熱逃がし手段 ２ ヒートポンプ ３ 負荷熱交換器，融雪用放熱器 ４ 排熱回収熱交換器 ８，９ 熱媒循環系 １９ 熱逃がし手段 Ｇ 排ガス Ｌ１ 熱媒 Ｌ２ 熱媒 Ｑａ 回収熱 Ｑｂ ヒートポンプ発生温熱 ｒ１ ガス給送路 ｒ２ 迂回排ガス路
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 30/02 Ｆ２５Ｂ 30/02 Ｃ (72)発明者 松村 博史 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 冨松 卓亮 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 Ｆターム(参考） 2D026 CL01 2D051 AH02 GA03 GA04 GB04 GB05 GC06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料を消費して発電する発電手段と、こ
    の発電手段の排ガスを熱媒と熱交換させて排ガス保有熱
    を回収する排熱回収熱交換器と、この排熱回収熱交換器
    での回収熱を熱媒循環により負荷熱交換器に送る熱媒循
    環系とを設けてある熱電併給システムであって、 前記発電手段の排ガスを前記排熱回収熱交換器に送るガ
    ス給送路に、その路内流入排ガスの全部又は一部を前記
    排熱回収熱交換器に対する迂回排ガス路へ排出する作用
    状態と、その迂回排ガス路への排ガス排出を遮断する非
    作用状態とに切り換え可能な熱逃がし手段を設けてある
    熱電併給システム。
  2. 【請求項２】 燃料を消費して発電する発電手段と、こ
    の発電手段の排ガスを熱媒と熱交換させて排ガス保有熱
    を回収する排熱回収熱交換器と、この排熱回収熱交換器
    での回収熱を熱媒循環により負荷熱交換器に送る熱媒循
    環系とを設けてある熱電併給システムであって、 前記熱媒循環系に、前記排熱回収熱交換器と前記負荷熱
    交換器との間において循環熱媒を外部へ放熱させる作用
    状態と、その外部放熱を遮断する非作用状態とに切り換
    え可能な熱逃がし手段を設けてある熱電併給システム。
  3. 【請求項３】 前記発電手段の発生電力により駆動する
    ヒートポンプを設け、このヒートポンプの発生温熱を前
    記排熱回収熱交換器での回収熱とともに前記負荷熱交換
    器で負荷側に放熱させる構成にしてある請求項１又は２
    記載の熱電併給システム。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱
    電併給システムを用いた融雪設備であって、前記負荷熱
    交換器が融雪対象箇所に対して熱媒を放熱させる融雪用
    放熱器である融雪設備。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249276A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Nippon Oil Corp ヒートポンプユニット及び給湯システム
JP2013257118A (ja) * 2012-06-14 2013-12-26 Toho Gas Co Ltd コジェネレーションユニット、コジェネレーションシステム及びコジェネレーションシステムの運転方法
CN103821086A (zh) * 2014-03-05 2014-05-28 合肥工业大学 一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249276A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Nippon Oil Corp ヒートポンプユニット及び給湯システム
JP2013257118A (ja) * 2012-06-14 2013-12-26 Toho Gas Co Ltd コジェネレーションユニット、コジェネレーションシステム及びコジェネレーションシステムの運転方法
CN103821086A (zh) * 2014-03-05 2014-05-28 合肥工业大学 一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统
CN105386406A (zh) * 2014-03-05 2016-03-09 安徽建筑大学 一种扫描式循环供电的融冰雪桥面电热系统

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