JP2003279139A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストを抑えると共に、総合効率を向上させ
たコージェネレーションシステムを提供することにあ
る。 【解決手段】 制御ボックス１５に通気用のスリットを
設け、この制御ボックス１５を放熱器１４と、送風機１
６が設けらた放熱室３へ配設することにより、送風機１
６で、制御ボックス１５内を冷却することが可能とな
る。さらに、給湯槽１７へ接続される給水配管２４を、
電力供給を行なう制御ボックス１５と、排気トップ８０
とを経由させることにより、この制御ボックス１５内を
冷却できるとともに、給湯槽１７へ給水される水の温度
も上昇させられるため、熱回収効率が改善され、総合効
率を向上させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】発電と給湯とを行なうコージ
ェネレーションシステムの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでのコージェネレーションシステ
ムでは、ガスや灯油などの燃料を内燃機関で燃焼させ、
この内燃機関の駆動力により発電機を運転し、その発電
された電力をパワーコンバータで商用電源の電源周波数
に変換し、前記商用電源の位相に同調させて、電力線へ
の電源供給を行なうと共に、前記内燃機関を冷却する冷
却水路上に熱回収部を設け、給湯槽への熱回収を行なわ
せて、湯水を貯留し、給湯をも行なっていた。

【０００３】この内燃機関の冷却水路上には、前記熱回
収部のほか、この熱回収部で前記給湯槽への熱回収をし
切れ無かった熱を放熱させるための放熱器と、この冷却
水路内の冷却水を循環させる冷却水ポンプとが設けら
れ、前記放熱器は、放熱用送風機が設けられた放熱室へ
配設されて冷却され、前記内燃機関や、前記冷却水ポン
プは、前記パワーコンバータも含め、前記放熱用送風機
とは異なる機械室用送風機が設けらた、機械室へ配設さ
れて冷却されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コージェネレ
ーションシステムも家庭向け用などの小型のものを考え
た場合、発電量は、数キロワット程度で良いものの、こ
のコージェネレーションシステムでの発電電力量に対す
る、運転するための消費電力量の占める比率が大きくな
るため、このコージェネレーションシステムでの運転に
関わる補機点数が多いことは、その消費電力量の増加に
繋がることから、最終的な発電効率を低下させてしまう
結果となり、また、前記補機点数が多いことは、当然な
がらコストもアップしていることを意味している。

【０００５】このため、この小型のコージェネレーショ
ンシステムでは、このシステム内で消費してしまう前記
消費電力量の低減、および、コストの低減を行なうこと
が要望されていた。

【０００６】そこで、本発明の目的は、コストを抑える
と共に、熱回収や、発電などの総合効率を向上させたコ
ージェネレーションシステムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、内燃機関の駆動力で発電機が発電を行ない、この発
電機に接続された制御部で商用電源に同調させて電力供
給を行なうと共に、前記内燃機関の冷却水から給湯槽へ
熱回収を行ない給湯を行なうコージェネレーションレー
ションにおいて、前記給湯槽への給水を行なう給水配管
を、前記制御部を経て前記給湯槽へ接続する給水配管と
したことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のものにおいて、前記制御部を内蔵した箱を経た前記給
水配管を、前記内燃機関の排気ガスの排気トップをも経
由させて、前記給湯槽へ接続した給水配管としたことを
特徴とするものである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のものにおいて、前記制御部の外箱の表面に凹
溝を設けて、この凹溝に前記給水配管を設けたことを特
徴とするものである。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２に記載のものにおいて、前記制御部の外箱の表面に、
前記給湯槽へ給水される水を流通させるジャケットを設
け、このジャケットを通じて、前記給湯槽へ給水したこ
とを特徴とするものである。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれかに記載のものにおいて、前記制御部を前記水
冷のみならず、空冷可能としたことを特徴とするもので
ある。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のものにおいて、前記制御部に温度センサを設け、この
温度センサからの温度信号に基づいて、前記空冷を可能
としたことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図８を用いて説明する。

【００１４】図１は、本発明による電力供給を主体とし
たコージェネレーションシステムの一部を破断して示し
た斜視図である。

【００１５】このコージェネレーションシステム１００
の構成は、機械室１と、蓄熱室２と、放熱室３とに大別
されており、機械室１は、このコージェネレーションシ
ステム１００の下部右側に位置して、ベース部材６０上
に取り付けられ、通気口６２を設けられた底板６１へ、
内燃機関１０と、この内燃機関１０の駆動力で駆動され
る発電機１１とが配設されており、これらの他には、冷
却水ポンプ１２と、排ガス装置１３と、図示しない燃料
供給装置とが納められ、外装パネル７０と、外装パネル
７１とにより覆われて設けられている。

【００１６】また、蓄熱室２は、このコージェネレーシ
ョンシステム１００の左側に位置して、ベース部材６０
上にアングルで固定された、給湯槽１７が納められ、外
装パネル７５と、７６と、天面パネル７４とにより覆わ
れている。

【００１７】さらに、この機械室１の上部には、鋼材６
３ａ〜６３ｃ、および、６４に支持されて設けられた放
熱室３が設けられており、この放熱室３の底面には、ド
レンパン６５が設けられており、蓄熱室２側の側壁へ
は、仕切板７７が取り付けられている。

【００１８】また、この放熱室３内には、内燃機関１０
の冷却水を流通させて放熱させる放熱器１４と、このコ
ージェネレーションシステム１００の制御を行なう制御
部や、発電した電力の供給を行なうパワーコンバータな
どの制御装置１８と、ボックス内温度センサ１９とを内
蔵した制御ボックス１５と、この放熱室３内の空気を大
気側へ放出させる送風機１６とが納められ、外装パネル
７２、および、スリット３１が設けられた外装パネル７
３と、排気トップ８０、および、吹出しグリル７８が取
り付けられた吹出し口７９を有した天面パネル７４とに
より覆われている。

【００１９】この放熱器１４は、放熱室３の１つ面へ側
して配設され、制御ボックス１５は、そのケース上の前
面にスリット２９と、裏面にスリット３０とが設けられ
て、放熱器１４と対向した面へ配設され、送風機１６
は、この放熱室３の天面の前記天面パネル７４に設けら
れた吹出し口７９の直下に位置して配設されている。

【００２０】また、この放熱室３の底面となるドレンパ
ン６５は、図２に示す様に、両側端部を上方に曲げられ
た板金６６、および、６７を、鋼材６４上へ間隔を設け
て並べ、前記機械室１の天面に開口部が設けられる様に
取り付けられており、前記開口部には、この開口部より
幅広で、両側端部を下方に曲げられた板金６８が、前記
開口部との間に通風可能な間隔を持って、この開口部を
覆う様に取り付けられ、このドレンパン６５の下方に設
けられた機械室１内の空気が、この放熱室３へ流通可能
とされている。

【００２１】そして、この送風機１６が、制御装置１８
からの指示により、運転を開始すると、図３に示す様
に、送風機１６が、放熱室３内の空気を大気中へ放出さ
せる様に送風を行なうため、放熱器１４では、大気側か
ら放熱室３内へ、この放熱器１４を冷却しながら通過し
て空気が流れ、制御ボックス１５では、外装パネル７３
上に設けられたスリット３１より大気側から空気が流入
し、制御ボックス１５の前面に設けられたスリット２９
と、裏面に設けられたスリット３０とを流通して、この
制御ボックス１５内を冷却しながら通過して、放熱室３
内へ空気が流れ、この放熱室３の下方に位置する機械室
１では、ドレンパン６５上に設けられた板金６６と、板
金６８との間隔、および、板金６７と、板金６８との間
隔より、機械室１内の空気が、放熱室３へと吸引される
ため、機械室１の底板６１に設けられた通気口６２よ
り、空気が侵入して、内燃機関１０や、発電機１１など
を冷却しながら流通して、放熱室３内へと空気が流れ
る。

【００２２】この様に、放熱室３内の側面の放熱器１４
と対向する位置へ制御ボックス１５を設け、この制御ボ
ックス１５の前面と、裏面とに、空気の流通するスリッ
トを設けることにより、制御ボックス１５内に納めたパ
ワーコンバータや、制御部などの制御装置１８を、送風
機１６で空冷することが可能となる。

【００２３】さらに、機械室１をこの放熱室３に隣接し
て設け、放熱室３と、機械室１とを連通して設けること
により、前記送風機１６で、この機械室１の空冷までも
が可能となる。

【００２４】また、このコージェネレーションシステム
１００を図４の様に回路図に示して説明すると、制御装
置１８へ発電要求内の信号が送られると、この制御装置
１８より内燃機関１０の運転開始の指示が出され、内燃
機関１０は、燃料供給装置２１から供給される燃料と、
吸気装置２２から吸入される燃焼用空気とを混合器２３
で混合して吸引し、この内燃機関内部で燃焼させて、排
気ガスを排ガス装置１３を経由させて、排気トップ８０
より排出し、前記燃焼により発生した駆動力で、発電機
１１を運転して発電を行ない、この発電された電力を制
御装置１８に含まれた前記パワーコンバータで商用電源
の電源周波数、および、位相に同調させて、負荷へと供
給し、この内燃機関１０の運転開始の指示と共に、冷却
水ポンプ１２へも運転開始の指示が出され、この内燃機
関１０の冷却水路内に停流した冷却水を循環させる。

【００２５】ここで、この冷却水路上に設けられている
三方弁２８は、ワックスなどの封入材が封入され、この
三方弁２８内を流通する前記冷却水の温度により、前記
封入材の体積が変化し、自動的に流通先を切替える機械
式の弁であり、前記冷却水の温度が、例えば、６０℃未
満の場合は、矢印ａ方向を選択し、６０℃以上となった
場合には、矢印ｂ方向へ切替える弁である。

【００２６】そして、この時、前記冷却水の水温は、ま
だ低く、前記６０℃未満となっているため、内燃機関１
０から流出した冷却水は、排ガス装置１３を経由して、
三方弁２８を矢印ａ方向へ進み、冷却水ポンプ１２を経
由して、内燃機関１０へと戻る冷却水路を循環して、こ
の内燃機関１０の暖機運転を行うことになり、前記冷却
水の温度が、前記６０℃以上となると、三方弁２８内に
封入された前記封入材の体積が変化して、前記冷却水の
流通先は、矢印ｂ方向へと切替えられ、内燃機関１０か
ら流出した前記冷却水は、排ガス装置１３を経由して、
三方弁２８を矢印ｂ方向へ進み、給湯槽１７内に設けら
れた熱供給管２７を流通し、放熱器１４を流通して、冷
却水ポンプ１２を経由し、内燃機関１０へと戻る冷却水
路を循環して、前記冷却水から、給湯槽１７内に貯留さ
れた水への熱回収を行なう。

【００２７】また、前記冷却水の温度が、例えば、８０
℃以上となった場合、給湯槽１７への熱回収を行なうに
も、給湯可能な温度を超えてしまう温度、かつ、内燃機
関１０の冷却が十分に行なえない温度として、この冷却
水の温度信号を冷却水路上に設けた冷却水温度センサ２
６で検出し、制御装置１８で放熱器１４での強制空冷を
判断して、送風機１６の運転を行なわせ、前記冷却水の
温度が上昇することを抑える。

【００２８】ここで、このコージェネレーションシステ
ム１００は、上述の様に、発電主体のコージェネレーシ
ョンシステムであり、給湯要求の有無に関わらず、内燃
機関１０、および、発電機１１は、運転して発電を行な
い、制御ボックス１５内に納められたパワーコンバータ
などの制御装置１８は発熱するため、上記説明での前記
冷却水の温度が、前記８０℃未満となっている状況で
も、制御ボックス１５内に設けられたボックス内温度セ
ンサ１９からの温度信号により、制御装置１８から送風
機１６の運転が行なわれる。

【００２９】この時、例えば、前記冷却水の温度が、前
記６０℃未満の状態であれば、前記冷却水の温度も低
く、内燃機関１０の暖機運転を行っている最中であるた
め、放熱器１４を流通しない冷却水路上を循環している
ため、制御ボックス１５内に設けられたボックス内温度
センサ１９からの温度信号により、制御装置１８から送
風機１６を運転させても、特に問題となることは無い。

【００３０】また、前記冷却水の温度が、前記８０℃以
上の状態であれば、上記説明の様に、給湯槽１７への熱
回収を行なうにも、給湯可能な温度を超えてしまう温度
であるとともに、前記冷却水が、給湯槽１７での熱回収
を行なっても前記８０℃以上となってしまうことは、給
湯槽１７内に貯留された水への熱回収が完了されている
ことを意味し、かつ、内燃機関１０の冷却が十分に行な
えない温度であり、冷却水温度センサ２６からの温度信
号としても、送風機１６を運転させる必要があることか
ら、制御ボックス１５内に設けられたボックス内温度セ
ンサ１９からの温度信号により、制御装置１８から送風
機１６を運転させても、特に問題となることは無い。

【００３１】しかし、前記冷却水の温度が、前記６０℃
以上で、前記冷却水から給湯槽１７への熱回収が行なわ
れ、放熱器１４での放熱が必要とされる前記８０℃未満
の温度であるときでは、前記給湯槽１７内に貯留された
水への前記冷却水からの熱回収が継続されている状態
で、前記冷却水の温度としては、送風機１６の運転を行
う必要は無いが、ボックス内温度センサ１９の温度信号
により、制御ボックス１５内の温度が上昇し、冷却の必
要があるとして、制御装置１８から送風機１６の運転が
行なわれてしまうため、送風機１６からの送風を受け
て、放熱器１４での放熱が行なわれて、前記冷却水の温
度は下降してしまい、給湯槽１７への熱回収効率を低下
させてしまうこととなる。

【００３２】このため、図５に示す様に、第２の三方弁
３２を設けて、内燃機関１０の暖機運転を行なう冷却水
路と、給湯槽１７での熱回収を行なう冷却水路と、給湯
槽１７での熱回収、および、放熱器１４での放熱を行な
う冷却水路とに分割することにより、前記冷却水の温度
が、放熱器１４での放熱を必要とされる前記８０℃未満
の温度であっても、前記冷却水は、放熱器１４を流通し
ない冷却水路上を循環するため、前記冷却水の無駄な放
熱を避けることが可能となる。

【００３３】また、この第２の三方弁３２も、これまで
の前記三方弁２８と同様の前記冷却水の温度による機械
式のものであれば、コストアップとはなってしまうが、
特に電力を必要としないため、発電効率を低下させるこ
とも無く、給湯槽１７での熱回収効率を低下させてしま
うことも無い。

【００３４】ところで、本願実施の形態では、図４、お
よび、図５に示す様に、前記給湯槽１７への給水を行な
う給水配管２４を、制御ボックス１５、および、排気ト
ップ８０を経由させて、給湯槽１７へ接続したもので、
この制御ボックス１５は、図６に示す様に、凹溝４０を
設けた構造となっており、この溝４０へ前記給水配管２
４が設けられたもので、通常、水道などの上水道から供
給される水の水温は、季節により上下するが、５〜１５
℃前後となっているため、この水を制御ボックス１５の
表面を流通させることにより、この制御ボックス１５内
を冷却することが可能となる。

【００３５】この他、この制御ボックス１５の表面に設
ける給水配管２４については、図７に示す様に、制御ボ
ックス１５に、給湯槽１７へ給水される前記水が流通す
るジャケット４１を設けても、この制御ボックス１５内
を冷却するは可能である。

【００３６】また、排気トップ８０では、図８に示す様
に、この排気トップ８０の外周に給水配管２４を設け、
大気へ排出される排気ガスからの熱回収も行なえる様に
している。

【００３７】これにより、給湯槽１７内へ給水される前
記水の温度は、制御ボックス１５と、排気トップ８０と
からの熱回収により、配水元の上水道を流通している水
のい温度よりも上昇するため、給湯槽１７内で熱供給管
２７からの熱回収を行なわせるにしても、短時間で、給
湯可能な温度へと到達させることが可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明より、前記制御部を内蔵した
前記箱の前面と、裏面とにスリット状の通風口を設け
て、送風機と、放熱器とを納めた放熱室の前記放熱器と
対向する位置へ配設するとともに、前記放熱室の下方
へ、機械室を連通して設けることにより、前記送風機
で、前記放熱器と、前記制御部と、前記機械室との空冷
を行なうことが可能となり、さらに、給湯槽へ給水を行
なう給水配管を、前記制御部の外箱、および、排気トッ
プを経由させて接続することにより、前記制御部が冷却
できるとともに、前記制御部、および、大気へ排出され
る排気ガスからの熱回収も可能となるため、熱回収効率
を上昇させて総合効率を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコージェネレーションシステムの
一部を破断して示した図である。

【図２】本コージェネレーションシステムのドレンパン
部について示した構成断面図である。

【図３】本コージェネレーションシステム内を冷却する
空気の流れを示した図である。

【図４】本コージェネレーションシステムの概略につい
て示した回路図である。

【図５】図４に示す回路図の熱回収効率を改善した冷却
水路の回路図である。

【図６】制御部の外箱へ設ける給水配管について示した
図である。

【図７】制御部を外箱へ図６とは異なる給水配管を設け
た図である。

【図８】排気トップへ設けた給水配管について示した図
である。

【符号の説明】

１ 機械室 ２ 蓄熱室 ３ 放熱室 １０ 内燃機関 １１ 発電機 １４ 放熱器 １５ 制御ボックス １６ 送風機 １７ 給湯槽 １８ 制御装置 １９ ボックス内温度センサ ２４ 給水配管 ２５ 給湯配管 ２６ 冷却水温度センサ ２９ スリット ３０ スリット ３１ スリット ８０ 排気トップ １００ コージェネレーションシステム １０１ コージェネレーションシステム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の駆動力で発電機が発電を行な
   い、この発電機に接続された制御部で商用電源に同調さ
   せて電力供給を行なうと共に、前記内燃機関の冷却水か
   ら給湯槽へ熱回収を行ない給湯を行なうコージェネレー
   ションレーションにおいて、 前記給湯槽への給水を行なう給水配管を、前記制御部を
   経て前記給湯槽へ接続する給水配管としたことを特徴と
   するコージェネレーションシステム。
2. 【請求項２】 前記制御部を内蔵した箱を経た前記給水
   配管を、前記内燃機関の排気ガスの排気トップをも経由
   させて、前記給湯槽へ接続した給水配管としたことを特
   徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステ
   ム。
3. 【請求項３】 前記制御部の外箱の表面に凹溝を設け
   て、この凹溝に前記給水配管を設けたことを特徴とする
   請求項１または２に記載のコージェネレーションシステ
   ム。
4. 【請求項４】 前記制御部の外箱の表面に、前記給湯槽
   へ給水される水を流通させるジャケットを設け、このジ
   ャケットを通じて、前記給湯槽へ給水したことを特徴と
   する請求項１または２に記載のコージェネレーションシ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記制御部を前記水冷のみならず、空冷
   可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載のコージェネレーションシステム。
6. 【請求項６】 前記制御部に温度センサを設け、この温
   度センサからの温度信号に基づいて、前記空冷を可能と
   したことを特徴とする請求項５に記載のコージェネレー
   ションシステム。