JP2006348948A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
コージェネレーションシステムにおいて、個々の機器をつなぐ配管が外気とさらされるような状況で配置されると、内燃機関の暖機運転から通常運転へのスムーズな移行が行なえないことが考えられる。
【解決手段】
電力供給と給湯とを行なうコージェネレーションシステムにおいて、発電側の機器と熱回収側の機器とを単一の筺体内に設けると共に、発電側の内燃機関の運転開始直後の暖機運転時は、記冷却水ポンプの運転を運転させると共に、内燃機関からの冷却水を直接内燃機関に戻す弁を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

発電と給湯とを行なう小型のコージェネレーションシステムの構成に関する。

これまでのコージェネレーションシステムは、図４に概略を示す様に、発電側１１０と、熱回収側１１１とから構成され、一方の発電側１１０には、内燃機関１のほか、吸気系に、燃料供給装置２と、吸気装置３と、混合器４とが設けられ、排気系には、排気装置５が、発電系には、発電機６と、配電装置７とが、制御系には、発電制御部２５が、それぞれが設けられていた。

また、この内燃機関１の冷却系には、第１三方弁２２と、第２三方弁２３と、熱回収熱交換器８と、冷却水ポンプ１０と、放熱器１１と、送風機１２とが設けられて構成されていた。

そして、前記発電制御部２５から内燃機関１運転が開始されると、前記冷却水の温度が低い場合には、実線矢印ｄで示す冷却水路を流通させて、前記内燃機関１の暖機運転を行い、前記冷却水の温度が、給湯への熱回収に利用可能な温度までに上昇すると、破線矢印ｅで示す、熱回収熱交換器８の１次側へ冷却水を流通させる冷却水路を選択して熱回収を行なわせ、より一層に前記冷却水の温度が上昇し、熱回収熱交換器８での熱回収後でも前記冷却水の温度が内燃機関１を冷却可能な温度まで低下しない場合は、一点破線矢印ｆで示す冷却水路を流通させて、熱回収と、放熱とを行なわせ、前記冷却水の温度を安定させながら運転を行っていた。

また、他方の熱回収側１１１には、給湯槽１５と、循環ポンプ１６とが設けられ、熱受給配管２４ａ、２４ｂで熱回収熱交換器８の２次側へ接続され、さらに、給湯槽１５へは、給水管１３と、給湯配管１４とが設けられ、この熱回収側１１１の制御を行なう温度センサ２７と、熱回収制御部２６とが設けられて構成されていた。

給湯槽１５内に貯留された水は、循環ポンプ１６で、熱受給管２４ａ、２４ｂを通じて、熱回収熱交換器８の２次側へ循環されて、前記冷却水より熱回収を行ない、この貯留された水の上部より給水配管１４で取水され、給湯された分の給水は、給水管１３より、給湯槽１５の底部に給水されていた。

この熱回収側１１１より給湯配管１４を通じて給湯が行なわれると、図示していない給湯センサと、温度センサ２７とからの温度信号により熱回収制御部２６で循環ポンプ１６を運転させ、前記冷却水から熱回収熱交換器８を介して、熱回収を行なっていた。

また、上記コージェネレーションシステムを施工する場合、上記発電側１１０の施工工事が行なわれ、続いて、上記熱回収側１１１の施工工事が、前記発電側１１０へ接続するかたちに行なわれていた。
特開平１−１５５０２０号公報

しかし、これまでのコージェネレーションシステムでは、前記発電側１１０と、前記熱回収側１１１とを個々に配管でつなぐため、結果的に、発電側と、熱回収側とが、それぞれ別工事となり、施工期間が長くなるとともに、施工費用が嵩み、さらに、施工箇所も増えるため、現地施工での工事ミスの発生要因も多くなっていた。

そこで、本発明の目的は、内燃機関の冷却水、および、給湯を安定させて、冷却水路を簡素化し、コストを低減するとともに、施工時間の短縮、および、施工費用の低減、工事ミスの発生要因をも抑え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。更に個々の機器が外気とさらされるような状況で配置されると、内燃機関の暖機運転から通常運転へのスムーズな移行が行なえないことが考えられる。

請求項１に記載の発明は、内燃機関の駆動力で発電を行なう発電側と、この内燃機関の冷却水を冷却水ポンプで熱回収熱交換器を介して熱回収を行なう熱回収側とを備え、電力供給と、給湯とを行なうコージェネレーションシステムにおいて、前記発電側と前記回収側とを単一の筺体内に設けると共に、前記発電側の内燃機関の運転開始直後の暖機運転時は、前記冷却水ポンプの運転を停止させて前記熱回収熱交換器に流れ込んだ冷却水の循環を停止させることを特徴とするコージェネレーションシステム。

請求項２に記載の発明は、内燃機関の駆動力で発電を行なう発電側と、この内燃機関の冷却水を冷却水ポンプで熱回収熱交換器を介して熱回収を行なう熱回収側とを備え、電力供給と、給湯とを行なうコージェネレーションシステムにおいて、前記発電側と前記回収側とを単一の筺体内に設けると共に、前記発電側の内燃機関の運転開始直後の暖機運転時は、前記冷却水ポンプの運転を運転させると共に、前記内燃機関からの冷却水を直接内燃機関に戻す弁を設けたことを特徴とするコージェネレーションシステム。

以上の説明より、請求項１並びに2に記載の発明は、発電側と回収側とを単一の筺体内に設け、発電側の内燃機関の運転開始直後の暖機運転時の冷却水が外気温の影響を受けて低下しにくくなり、よって内燃機関が暖機運転から通常運転にスムーズに移行ができると考えられる。

図１は、参考例として示した説明図で、発電側と、熱回収側とを単一の筐体内に設けるとともに、内燃機関の冷却水、および、給湯される湯水の温度を安定させて、内燃機関の冷却水路を簡素化し、コストを低減したコージェネレーションシステムの概略を示した図である。

まず、本コージェネレーションシステム１００の構成について説明すると、このコージェネレーションシステム１００は、単一の筐体５０内に納められており、前記発電側の構成では、内燃機関１は、燃料供給装置２および、吸気装置３で吸入された燃料および、燃焼用空気を混合器４を介して取り込み、燃焼させた燃焼ガスを排気装置５を通じて排出し、この時、発生した駆動力で発電機６を運転し、配電装置７を経由させて、電力を供給するかたちに構成されている。

また、この内燃機関１を冷却する冷却水の循環する冷却水路は、内燃機関１より熱回収熱交換器８の１次側へ接続され、この熱回収熱交換器８の１次側より三方弁９へ接続されて２方向へ分岐され、一方は、矢印ａ方向へ流れ、冷却水ポンプ１０を経由して内燃機関１へ戻る経路と、他方は、矢印ｂ方向へ流れ、放熱器１１を経由し、冷却水ポンプ１０を経由して内燃機関１へ戻る経路とで構成し、上記放熱器１１は、多断速調型の送風機１２からの送風を受けて、熱回収熱交換器８で熱回収し切れず、所定の温度まで低下し切れ無かった冷却水の余った熱を大気へ放出させるかたちに構成されている。

ここで用いられている三方弁９は、オイルやワックスなどの封入材が封入されており、流通する冷却水の温度により前記封入材の体積が変化して自動的に、矢印ａ方向か、矢印ｂ方向かのいずれかの流通経路を選択する機械式の流量制御弁で、例えば、この三方弁９の動作温度を約８０℃として説明すると、流通する冷却水の温度が８０℃未満の温度であれば、三方弁９は前記冷却水を矢印ａ方向の冷却水路へ流通させ、この冷却水の温度が約８０℃を超えると、三方弁９は前記冷却水を矢印ｂ方向の冷却水路へ流通させている。

次に、熱回収側について説明すると、上記熱回収熱交換器８の２次側には、内部の底部付近に開口し、貯留された水の補給を行う給水管１３と、貯留された水の上部より取水し、給湯を行なう給湯配管１４とが備えられた給湯槽１５が設けられ、この給湯槽１５の底部付近より取水した水を循環ポンプ１６で熱回収熱交換器８の２次側へ送り、内燃機関１の前記冷却水からの熱回収を行なわせ、再度、前記給湯槽１５の底部付近へ戻している。

この給湯槽１５は、密閉容器となっており、給湯配管１４からの給湯が行なわれると、給湯槽１５の内圧が下がり、給湯された分の水が給水管１３より給水されるため、常に、給湯槽１５内に貯留されている水は、一定の水量となっている。

さらに、熱回収熱交換器８の１次側の出口付近および、給湯槽１５内に、温度センサ１８および、１９が設けられ、上記発電側と、上記熱回収側との制御を行なう共通制御部１７が設けられて、この共通制御部１７に内蔵されたプログラムにより、冷却水ポンプ１０や、循環ポンプ１６などをオンオフさせている。

また、送風機１２は、上記の様に、多段速調型の送風機であり、熱回収熱交換器８の出口付近に設けられた温度センサ１８により検出された温度信号を共通制御部１７へ送り、この共通制御部１７に内蔵されたプログラムで風速量が決定されて速調が行なわれるものである。

例えば、温度センサ１８からの前記冷却水の温度信号が、約８３℃未満であった場合、共通制御部１７は、送風機１２の停止状態を選択し、温度センサ１８からの前記温度信号が、前記約８３℃を越えていれば、共通制御部１７は、低速運転を選択し、前記温度信号が、これ以上の約８６℃を越えた時点では、共通制御部１７は、中速運転を選択して送風機１２を運転させ、そして、９０℃付近に達した場合、共通制御部１７は、高速運転を選択して送風機１２の運転を行う様になっている。

これにより、前記冷却水の温度に応じて放熱器１１への送風量の調節を行なうことが可能と成るため、この放熱器１１での放熱量を調節し、前記冷却水の温度を安定させながらの熱回収運転を行なうことが可能となっている。

そして、このコージェネレーションシステム１００の運転が開始されると、共通制御部１７より内燃機関１へ運転信号が出力され、燃料供給装置２より供給された燃料と、吸気装置３により吸入された燃焼用空気とを混合器４で混合させ、この混合ガスを燃焼させて、内燃機関１が運転を開始し、その駆動力で発電装置６を運転し、配電装置７で、発電機６からの発電を受け、これを商用電源周波数に変換するとともに、商用電源周波数の位相に同調させて、電力配線への電力供給が開始される。

共通制御部１７では、この内燃機関１への運転信号の送信と同時に、冷却水ポンプ１０を運転させ、冷却水路内へ冷却水を循環させるが、冷却水の温度は、未だ低いため、送風機１２は、停止状態であり、循環ポンプ１６も給湯槽１５内に貯留された水の温度は低いものの、前記冷却水の温度も低いため、停止状態のままとなり、三方弁９も矢印ａ方向が選択されている。

このため、冷却水は、内燃機関１より流出すると、熱回収熱交換器８を流通し、三方弁９を矢印ａ方向へ流れ、冷却水ポンプ１０を経由し、内燃機関１へ戻る経路をたどり、この内燃機関１の暖機運転を行う。

この時、上記冷却水の経路で、熱回収熱交換器８を経由するが、上記の様に、循環ポンプ１６は停止状態となっており、熱回収熱交換器８および、この熱回収熱交換器８の２次側に留められた分の水を温めるに過ぎないため、それ程、冷却水の温度上昇は、鈍化することは無い。

そして、例えば、給湯槽１５への熱回収が可能と判断される冷却水温度を約６０℃として、この冷却水の温度が上昇し、温度センサ１８および１９からの温度信号により、共通制御部１７で冷却水路を循環する冷却水温度が、この約６０℃以上となったことが検出され、給湯槽１５内に貯留された水の温度が給湯可能な温度以下であることが検出されると、共通制御部１７は、循環ポンプ１６を運転させ、給湯槽１５内の底部付近の水を熱回収熱交換器８の２次側へと導き、この冷却水より熱回収させて温め、再度、給湯槽１５内の底部付近へと戻して循環させる。

この給湯槽１５内の底部付近の水を熱回収熱交換器８へと導き、給湯槽１５内の底部付近へ戻している理由は、気体や液体などの流体で温度差が生じた場合、暖かいものは上昇し、冷たいものは下降することから、給湯槽１５内の底部付近には、冷えた水が溜まるため、これを熱回収熱交換器８へ循環して温め、再度、給湯槽１５内の底部付近へ放水し、この温まった水が、給湯槽１５内を上昇することにより発生する対流で、給湯槽１５内に貯留した水の温度差を抑えることが出来るためである。

そして、例えば、前記冷却水の上限温度を約８０℃までとし、前記発電側の内燃機関１の運転により、前記冷却水の温度が、この約８０℃に達すると、三方弁９内に封入された封入材が膨張し、この三方弁９の流通先を自動的に矢印ｂ方向へ冷却水路を切替えて放熱器１１を流通させ、この放熱器１１での自然放熱を行なう様になる。

さらに、上記熱回収と、放熱器１１での自然放熱を行なっても前記冷却水の温度が、上記約８３℃に却水の温度が上昇した場合、これを温度センサ１８からの温度信号により、共通制御部１７で検出し、送風機１２の運転信号を低速運転を選択して、放熱器１１での強制冷却を開始させる。

そして、前記冷却水の温度が、さらに上昇し、上記約８６℃以上になれば、共通制御部１７での送風機１２の運転信号も中速運転が選択され、放熱器１１への送風量は、より増加し、この放熱器１１での放熱量も増加することから、前記冷却水の温度上昇は抑えられ、安定することになる。

もちろん、これ以上に前記冷却水の温度上昇があり、例えば、上記約９０℃以上まで上昇した場合には、温度センサ１８からの温度信号により共通制御部１７で、送風機１２の運転信号を高速運転として、放熱器１１でのより一層の強制冷却を行ない、前記冷却水の温度上昇を抑えるかたちとなる。

また、例えば、給湯温度の上限値を７５℃とし、給湯温度の下限値を５５℃と設定すると、給湯槽１５では、貯留した水を循環ポンプ１６で熱回収熱交換器８の２次側へ循環させ、内燃機関１の前記冷却水からの熱回収を行ない、温水を貯留しているが、この給湯槽１５内の水温が、この７５℃以上となったことを温度センサ１９の温度信号により共通制御部１７で検出し、この共通制御部１７より、循環ポンプ１６を停止させて、給湯する湯水の温度が、この給湯温度の上限値である７５℃以上とならない様に制御を行なう。

そして、給湯配管１４より給湯を行ない、給水管１３からの補給が行なわれるなどして、給湯槽１５内の温度が、上記５５℃以下となったことを温度センサ１９の温度信号により検出し、温度センサ１８で前記冷却水の温度が、上記約６０℃以上であると共通制御部１７で判断すると、再度、循環ポンプ１６を運転させ、前記冷却水からの熱回収を再開させる。

この様に、前記冷却水の温度信号と、給湯槽１５内の温度信号とを検出し、共通制御部１７で制御させることにより、前記冷却水の温度、および、給湯される湯水の温度を安定させて、運転させることが可能となる。

また、上述の様に、前記発電側と、前記熱回収側とは、単一の筐体内に設けられているため、現地へ運搬してからの施工工事は、現地での据付けを行ない、現地配管、および、現地配線との接続を行なうのみとなり、これまでの発電側と、熱回収側とを接続する工事が不要となるため、施工内容も簡素化され、施工期間の短縮、および、施工費用の軽減が可能となるとともに、施工ミスに関しても、その発生を抑えることが可能となる。

この他、発電側と、熱回収側とを単一の筐体内に設けて一体化し、内燃機関の冷却水路を簡素化して、内燃機関の冷却水、および、給湯の温度を安定させて、コストを低減したコージェネレーションシステムとしては、図２および図３に示す構成も可能である。

まず、図２は、上記図１と同様の発電側と、熱回収側とを単一の筐体内に設けて施工の簡素化を行ない、内燃機関の冷却水、および、給湯される湯水の温度を安定させて、内燃機関の冷却水路を簡素化し、コストを低減したコージェネレーションシステムの一例についての概略を示した図であるが、図１と異なるところは、三方弁２０および、温度センサ２１である。

さらに、図１では、三方弁９を用い、流通する冷却水の温度により放熱器１１を流通させる冷却水路と、流通させない冷却水路とを切替えていたが、この図２の場合、三方弁２０でいずれか一方の冷却水路を選択させたのでは、放熱器１１側へ冷却水路が切替えられた場合、熱回収熱交換器８を介しての給湯槽１５への熱回収が行なえ無くなってしまうため、図１の三方弁９と同様、封入材の膨張により流路方向を変更する機械式の弁ではあるが、図２に示す矢印ａ方向と、矢印ｃ方向への切替えが行なえる三方弁２０とした三方弁を用いている。

或いは、三方弁２０を単なる冷却水路の分岐とし、放熱器１１の手前に、サーモスタットの様な、流通する流体の温度により、流路を断続する機械式の二方弁を設けても良い。

また、図１のものに対し、温度センサ２１を追加した理由は、上記三方弁２０で、熱回収熱交換器８を流通する冷却水路と、放熱器１１を流通する冷却水路とに分
岐してしまうため、温度センサ１８のみでは、放熱器１１を流通する冷却水路を流れて来た冷却水の温度が判断出来ないため、温度センサ２１を追加して、この温度センサ２１により検出される温度で、多段速調型の送風機１２の風速を制御するためである。

その他の図１と同じ記号を付した構成部品は、上記図１で説明した機能と同一である。

この図２のコージェネレーションシステム１０１のついての動作を説明するが、内燃機関１の吸気、燃焼、排気、および、発電供給の部分に関しては、図１と同様であるため、省略する。

このコージェネレーションシステム１０１運転が開始されると、共通制御部１７では、この内燃機関１への運転信号の送信と同時に、冷却水ポンプ１０も運転を開始させ、冷却水路内へ冷却水を循環させるが、冷却水の温度は、未だ低いため、送風機１２は、停止状態であり、循環ポンプ１６も給湯槽１５内に貯留された水の温度は低いものの、前記冷却水の温度も低いため、停止状態のままとなり、三方弁９も矢印ａ方向が選択されている。

このため、冷却水は、内燃機関１より流出すると、熱回収熱交換器８を流通し、三方弁２０を矢印ａ方向へ流れ、冷却水ポンプ１０を経由し、内燃機関１へ戻る経路をたどり、この内燃機関１の暖機運転を行う。

この時、上記冷却水路で、熱回収熱交換器８を経由するが、上記図１での説明と同様、循環ポンプ１６は停止状態となっており、熱回収熱交換器８および、この熱回収熱交換器８の２次側に留められた分の水を温めるに過ぎないため、それ程、冷却水の温度上昇は、鈍化することは無い。

そして、この冷却水の温度が上昇し、温度センサ１８および１９からの温度信号により、共通制御部１７で給湯蓄熱可能な温度以上、例えば、上記６０℃となり、給湯槽１５内に貯留された水の温度が給湯可能な温度以下であることが検出されると、共通制御部１７は、循環ポンプ１６をオンさせ、給湯槽１５の底部付近の水を熱回収熱交換器８の２次側へと導き、内燃機関１の前記冷却水より熱回収させて温め、再度、給湯槽１５の底部付近へと戻して循環させる。

そして、内燃機関１の運転が継続し、冷却水の温度が、例えば、上記８０℃以上となると、三方弁２０内に封入された封入材が膨張し、この三方弁２０の流通先を自動的に矢印ｃ方向へ冷却水路を切替え、上記熱回収熱交換器８での給湯槽１５からの水への熱回収および、放熱器１１へそれぞれ分岐して流通させ、熱回収熱交換器８での熱回収と、放熱器１１での自然放熱とを平行して行い、混合させて内燃機関１へと戻している。

さらに、冷却水の温度が、より上昇し、例えば、上記約８３℃に達した場合、これを温度センサ２１からの温度信号により共通制御部１７で検出し、送風機１２を低速で運転させ、強制空冷により、この放熱器１１を流通する分の冷却水を冷却し、熱回収熱交換器８を流通して来た冷却水と混合させて内燃機関１へと循環させる。

この場合も、温度センサ２１からの温度信号により共通制御部１７より、上記図１と同様、送風機１２の速調制御を行ない、放熱器１１での放熱量を調節して、前記冷却水の温度を安定させる。

また、給湯槽１５では、貯留した水を循環ポンプ１６で熱回収熱交換器８の２次側へ循環させ、内燃機関１の冷却水からの熱回収を行ない、温水を貯留しているが、この給湯槽１５内の水温が、例えば、上記給湯温度の上限値である７５℃以上となったことを温度センサ１９の温度信号により共通制御部１７が検出すると、この共通制御部１７より、循環ポンプ１６をオフさせ、給湯する水温が、上記給湯温度の上限値以上とならない様に制御を行なう。

そして、給湯配管１４より給湯を行ない、給水管１３からの補給が行なわれるなどして、給湯槽１５内の温度が、例えば、上記給湯温度の下限値である５５℃以下となったことを温度センサ１９の温度信号により検出し、温度センサ１８で前記冷却水の温度が、上記約６０℃以上であると共通制御部１７で判断すると、再度、循環ポンプ１６をオンさせ、前記冷却水からの熱回収を再開させる。

この様にして、冷却水の温度および、給湯槽１５内に貯留された水の温度を安定させて、発電供給と給湯行なう。

また、このコージェネレーションシステム１０１の施工性についは、上記図１と同様、前記発電側と、前記熱回収側とは、単一の筐体５０内に設けられているため、現地へ運搬してからの施工工事は、現地での据付けを行ない、現地配管、および、現地配線との接続を行なうのみとなり、これまでの発電側と、熱回収側とを接続する工事が不要となるため、施工内容も簡素化され、施工期間の短縮、および、施工費用の軽減が可能となるとともに、施工ミスに関しても、その発生を抑えることが可能となる。

次に、図３は、上記図１および図２と同様に、発電側と、熱回収側とを単一の筐体内に設けて施工の簡素化を行ない、内燃機関の冷却水、および、給湯される湯水
の温度を安定させて、内燃機関の冷却水路を簡素化し、コストを低減したコージェネレーションシステムの一例についての概略を示した図で、内燃機関１の暖機運転を短時間に
行なえる様にしたものである。

この図３に示すコージェネレーションシステム１０２では、内燃機関１より延びる冷却水路を三方弁２８へ接続し、この三方弁２８を流通する冷却水の温度により、熱回収および、放熱を行なわずに前記内燃機関１へ戻すバイパス冷却水路と、熱回収熱交換器８での熱回収および、放熱器１１での自然放熱、或いは、送風機１２からの送風を受けての強制冷却を行なわせる流路とのいずれかを選択させ、冷却水ポンプ１０を経由させて内燃機関１へ戻る冷却水路とにより構成している。

ここで用いられている三方弁２８は、上記図１、および、図２で説明した実施の形態のものと同様、この三方弁２８内を流通する冷却水の温度により、封入された封入材の体積が変化して、分岐した流通先を自動的に切替える機械式の三方弁であるが、上記図１、および、図２とは、冷却水路の構成が異なるため、その動作温度は異なる。

図１、および、図２では、三方弁は、熱回収と、暖機運転とを兼ねた冷却水路上に設けられていたため、この三方弁の動作温度を上述の様に約８０℃と設定し、説明して来たが、この図３では、内燃機関１の暖機運転のみを行なう冷却水路上へ、三方弁２８を設けているため、もっと低い温度での動作を行なわせる必要があり、例えば、この三方弁２８の動作温度を約６０℃として説明すると、流通する冷却水の温度が、この約６０℃未満の温度であれば、三方弁２８は、前記冷却水を矢印ａ方向の冷却水路へ流通させ、この冷却水の温度が、この役６０℃を超えると、前記封入された封入材の膨張により、三方弁２８は、前記冷却水を矢印ｂ方向の冷却水路へ切替え、前記冷却水を流通させるものとなっている。

また、送風機１２は、上記図１、および、図２と同様に、多段速調型の送風機であり、その動作温度も上記同様として、以下の説明を行なう。

そして、このコージェネレーションシステム１０２の運転が開始されると、上記図１、および、図２と同様、共通制御部１７より内燃機関１へ運転信号が出力され、燃料供給装置２より供給された燃料と、吸気装置３により吸入された燃焼用空気との混合ガスにより内燃機関１が運転を開始し、その駆動力で発電装置６を運転し、配電装置７で、発電機６からの発電を受け、これを商用電源周波数に変換するとともに、商用電源周波数の位相に同調させて、家庭内配線への電力供給が開始される。

共通制御部１７では、この内燃機関１への運転信号の送信と同時に、冷却水ポンプ１０を運転させ、冷却水路内へ冷却水を循環させるが、冷却水の温度は、未だ低いため、三方弁９も矢印ａ方向が選択されている。

このため、前記冷却水は、内燃機関１より流出すると、三方弁９を矢印ａ方向へ流れ、冷却水ポンプ１０を経由し、放熱および、熱回収されずに内燃機関１へ戻る冷却水路をたどり、この内燃機関１の暖機運転を行う。

この様に、内燃機関１より流出した冷却水は、そのまま直ぐに内燃機関１へと戻され、放熱器１１での放熱は、もちろん、熱供給管１９での熱回収も行なわれないため、無駄な放熱をすることが無く、暖機運転の時間を短時間で行なうことが可能となる。

また、この時の共通制御部１７では、温度センサ１９からの温度信号により、給湯槽１５内に貯留された水の温度が給湯可能な温度に達していないことを確認しているものの、内燃機関１から流出した前記冷却水は、三方弁２８で矢印ａ方向へと流通してしまい、温度センサ１８からの温度信号も低いままとなっているため、循環ポンプ１６へは、停止を指示している。

そして、内燃機関１の運転が継続し、冷却水の温度が、上記約６０℃以上となると、前記内燃機関１の暖機運転は終了したとして、三方弁９内に封入された封入材が膨張し、この三方弁９を自動的に矢印ｂ方向へ切替えて、熱回収熱交換器８および、放熱器１１を流通する冷却水路が選択され、温度センサ１８からの温度信号が６０℃以上となると、共通制御部１７より循環ポンプ１６への運転信号が出力され、給湯槽１５内に貯留した水が、熱回収熱交換器８の２次側へ循環されて、前記冷却水からの熱回収が行なわれる。

この時、この冷却水熱回収熱交換器８で熱回収された前記冷却水は、その流通経路上、放熱器１１へと流入するが、温度センサ１８からの温度信号が、未だ送風機１２を運転させて強制冷却を行なうほど上昇していないため、共通制御部１７では、送風機１２へ停止の指示を送り、放熱器１１での自然放熱を行なう。

そして、前記冷却水の温度上昇とともに、給湯槽１５内に貯留された水の温度が上昇し、この給湯槽１５での前記冷却水からの熱回収される熱量が低下すると、熱回収熱交換器８を流通した前記冷却水の温度は、低下しにくくなり、温度センサ１８で検出される前記冷却水の温度信号も上昇し、上記約８３℃になると、共通制御部１７から送風機１２へ低速運転での運転信号が送られ、放熱器１１での強制冷却が開始される。

その後、前記冷却水の温度が、さらに上昇し、上記約８６℃以上になれば、共通制御部１７から送風機１２へ送られる運転信号も中速運転の信号となり、放熱器１１への送風量は、より増加し、この放熱器１１での放熱量も増加することから、前記冷却水の温度上昇は抑えられる。

もちろん、これ以上に前記冷却水の温度上昇があり、例えば、上記約９０℃付近まで前記冷却水の温度が上昇した場合は、温度センサ１８からの温度信号により共通制御部１７で、送風機１２を高速運転させて、放熱器１１でのより一層の強制冷却を行ない、前記冷却水の温度上昇は、抑えられることとなる。

これに対し、給湯配管１４より給湯を行ない、給水管１３からの補給が行なわれるなどして、給湯槽１５内に貯留した水の温度が低下すると、当然のことであるが、熱回収熱交換器８を流通する前記冷却水からの熱回収が増加して、熱回収熱交換器８を流通した前記冷却水の温度は低下し、温度センサ１８で検出される温度信号も低下するため、この温度センサ１８で検出される前記冷却水の温度信号により、共通制御部１７からの送風機１２を運転させる運転信号も風速を低下させた運転信号となり、上記６０℃以下の温度まで低下した場合には、送風機１２は停止状態となり、放熱器１１は、自然放熱を行なうこととなる。

この様に、熱回収熱交換器８と、放熱器１１とを前記冷却水路上へ直列に接続して設けて、この冷却水路上に温度センサ１８を設け、前記冷却水の温度をこの温度センサ１８で検出される温度信号により共通制御部１７で、送風機１２の風速を制御し、放熱器１１での放熱量を多段階に調節することにより、前記冷却水の温度を安定させることが可能となり、この冷却水からの熱回収を行なう給湯槽１５内に貯留した水の温度、つまり、給湯温度をも安定させることが可能となる。

また、このコージェネレーションシステム１０２の施工に関しても、上記図１や、図２と同様、前記発電側と、前記熱回収側とは、単一の筐体５０内に設けられているため、現地配管、および、現地配線との接続を行なうのみであるため、施工内容も簡素化されており、施工ミスも、その発生を抑えることが可能となる。

なお、本実施の形態では、上記、温度センサ１８、１９、２１で検出する温度、および、三方弁９、２０、２８の動作温度については、１つの実施の形態として説明を行なったもので、特にこの温度に限るものでは無く、これら温度センサ１８、１９、２１を設ける位置についても、前記冷却水の温度、或いは、給湯槽内に貯留した水の温度を検出できる位置であれば良く、必ずしも、上記図中で説明した位置に限定する必要は無い。

単一の筐体内に納め、冷却水路の簡素化を行なったコージェネレーションシステムの概略図である。 本発明の一実施例を示すコージェネレーションシステムの説明図である。 本発明の他実施例を示すコージェネレーションシステムの説明図である。 従来のコージェネレーションシステムにおける構成を示した概略図である。

符号の説明

１ 内燃機関
８ 熱回収熱交換器
１０ 冷却水ポンプ
１０１ １０２ コージェネレーションシステム
５０ 単一の筺体内
２０，２８ 弁（三方弁）

Claims (2)

1. 内燃機関の駆動力で発電を行なう発電側と、この内燃機関の冷却水を冷却水ポンプで熱回収熱交換器を介して熱回収を行なう熱回収側とを備え、電力供給と、給湯とを行なうコージェネレーションシステムにおいて、前記発電側と前記回収側とを単一の筺体内に設けると共に、前記発電側の内燃機関の運転開始直後の暖機運転時は、前記冷却水ポンプの運転を停止させて前記熱回収熱交換器に流れ込んだ冷却水の循環を停止させることを特徴とするコージェネレーションシステム。
2. 内燃機関の駆動力で発電を行なう発電側と、この内燃機関の冷却水を冷却水ポンプで熱回収熱交換器を介して熱回収を行なう熱回収側とを備え、電力供給と、給湯とを行なうコージェネレーションシステムにおいて、前記発電側と前記回収側とを単一の筺体内に設けると共に、前記発電側の内燃機関の運転開始直後の暖機運転時は、前記冷却水ポンプの運転を運転させると共に、前記内燃機関からの冷却水を直接内燃機関に戻す弁を設けたことを特徴とするコージェネレーションシステム。
   
   

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