JP2007113424A - Cogeneration system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cogeneration system which effectively feeds electric power and heat. <P>SOLUTION: A cogeneration system 100a feeds electric power outside by a generator 116 coupled to a stirling engine 110. A liquid flowing in through a first liquid inflow port 202 of a first liquid flow passage 200 in the cogeneration system 100a is fed to a first heat consuming device 300 after raising a temperature of the liquid by a cooler cooling part 130, a first latent heat exchanger 150 and a second latent heat exchanger 180. A liquid flowing in from an end 256 of a second liquid flow passage 250 is fed to a second heat consuming device 310 after raising a temperature of the liquid by a first sensible heat exchanger 140 and a second sensible heat exchanger 170. The cogeneration system 100a feeds heat outside through the utilization of the heat energy of sensible heat and latent heat of combustion gas produced by a first burner 120 and a second burner 160 and the heat produced by the cooler cooling part 130. By so doing, heat can be effectively fed to the outside. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発電機が連結されたスターリングエンジンを利用して電力を供給することができ、スターリングエンジンを駆動する際に発生する熱を利用して熱エネルギを供給することができるコージェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a cogeneration system capable of supplying electric power using a Stirling engine to which a generator is connected, and supplying heat energy using heat generated when the Stirling engine is driven. .

発電機が連結されたスターリングエンジンを利用して電力を供給することができ、スターリングエンジンを駆動する際に発生する熱を利用して熱エネルギを供給することができるコージェネレーションシステムが提案されている。スターリングエンジンは、ディスプレーサの前後で作動流体(例えばヘリウムガス)を膨張、収縮させることによりディスプレーサ及びピストンを往復運動させる。ピストンの往復運動を、連結された発電機に伝えて発電する。作動流体を膨張させる部分をヒータ部と称する。また、作動流体を収縮させる部分をクーラ部と称する。
ヒータ部で作動流体を膨張させるために、バーナが用いられる。このバーナが燃料を燃焼させることにより生じた燃焼ガスの熱を利用して外部に熱エネルギを供給する。こうしてスターリングエンジンを利用して電力と熱エネルギを外部に供給することができる。外部に供給する熱エネルギは、燃焼ガスの熱を利用した熱交換器によって低温の液体を昇温させ、高い熱エネルギを有する高温の液体として外部に供給することが多い。
特許文献1には、発電機が連結されたスターリングエンジンを利用したコージェネレーションシステムが開示されている。
A cogeneration system has been proposed that can supply power using a Stirling engine to which a generator is connected, and can supply heat energy using heat generated when the Stirling engine is driven. . The Stirling engine reciprocates the displacer and the piston by expanding and contracting a working fluid (for example, helium gas) before and after the displacer. The reciprocating motion of the piston is transmitted to the connected generator to generate electricity. A portion that expands the working fluid is referred to as a heater portion. Moreover, the part which contracts a working fluid is called a cooler part.
A burner is used to expand the working fluid in the heater section. This burner supplies heat energy to the outside using the heat of combustion gas generated by burning the fuel. Thus, electric power and heat energy can be supplied to the outside using the Stirling engine. Thermal energy supplied to the outside is often supplied to the outside as a high-temperature liquid having high thermal energy by raising the temperature of a low-temperature liquid by a heat exchanger using the heat of combustion gas.
Patent Document 1 discloses a cogeneration system using a Stirling engine to which a generator is connected.

WO01/090656号公報WO01 / 090656

特許文献1に開示されたコージェネレーションシステムでは、発電機が連結されたスターリングエンジンの他に、燃焼ガスと液体との間で熱交換を行う熱交換器を備える。熱交換器は、内部を通る流体を昇温するためのピークバーナを有する。特許文献1の技術では、熱交換器を通る液体をピークバーナの燃焼ガスで昇温する際に、スターリングエンジンのヒータ部を加熱するバーナの燃焼ガスも熱交換器に誘導して熱交換器の効率を向上させる。   The cogeneration system disclosed in Patent Document 1 includes a heat exchanger that exchanges heat between combustion gas and liquid in addition to a Stirling engine to which a generator is connected. The heat exchanger has a peak burner for raising the temperature of the fluid passing therethrough. In the technique of Patent Document 1, when the temperature of the liquid passing through the heat exchanger is raised with the combustion gas of the peak burner, the combustion gas of the burner that heats the heater portion of the Stirling engine is also guided to the heat exchanger. Increase efficiency.

特許文献1の技術では、スターリングエンジンのヒータ部を加熱するバーナの燃焼ガスを熱交換器に誘導して熱交換器の効率を向上させる。しかし特許文献1の技術では、ピークバーナによる燃焼ガスと、スターリングエンジンのヒータ部を加熱するバーナの燃焼ガスがひとつの熱交換器に用いられるだけであるので、熱交換器から排出される両方の燃焼ガスの温度はまだ大気温度よりも高温である。大気に排出される燃焼ガスが有する熱エネルギは有効利用されない。
熱効率を一層向上させたコージェネレーションシステムが望まれている。
In the technique of Patent Document 1, the combustion gas of the burner that heats the heater portion of the Stirling engine is guided to the heat exchanger to improve the efficiency of the heat exchanger. However, in the technique of Patent Document 1, since the combustion gas from the peak burner and the combustion gas from the burner that heats the heater of the Stirling engine are only used in one heat exchanger, both of the exhaust gas discharged from the heat exchanger are used. The temperature of the combustion gas is still higher than the atmospheric temperature. The thermal energy of the combustion gas discharged to the atmosphere is not effectively used.
A cogeneration system with further improved thermal efficiency is desired.

本発明は、ヒータ部を加熱するバーナの燃焼ガスの熱エネルギを顕熱熱交換器で回収した後にさらに他の潜熱熱交換器でも回収する。そうすることによって、ヒータ部を加熱するバーナの燃焼ガスの熱エネルギを効率よく回収する。回収した熱エネルギを、コージェネレーションシステムの外部へ熱エネルギを供給するための熱源に利用する。
本発明では、ヒータ部を加熱するバーナの燃焼ガスの熱エネルギを効率よく回収して外部へ熱エネルギを供給するための熱源に利用することによって、コージェネレーションシステムの効率を向上させることに成功した。
In the present invention, the thermal energy of the combustion gas of the burner that heats the heater section is recovered by the sensible heat exchanger and then recovered by another latent heat exchanger. By doing so, the thermal energy of the combustion gas of the burner which heats a heater part is collect | recovered efficiently. The recovered heat energy is used as a heat source for supplying heat energy to the outside of the cogeneration system.
The present invention succeeded in improving the efficiency of the cogeneration system by efficiently recovering the heat energy of the combustion gas of the burner that heats the heater part and using it as a heat source for supplying heat energy to the outside. .

本発明は、電力と熱を供給するコージェネレーションシステムに具現化できる。このコージェネレーションシステムは、発電機が連結されるとともに、ディスプレーサ及びピストンを往復運動させるためのヒータ部とクーラ部を有するスターリングエンジンを備える。また、スターリングエンジンのヒータ部を加熱する第1バーナと、第1バーナの燃焼によって生ずる第1燃焼ガスの流路の上流側に配置されており、第1燃焼ガスの熱によって液体を昇温する第1顕熱熱交換器と、第1燃焼ガスの流路の下流側に配置されており、第1顕熱熱交換器を通過した第1燃焼ガス中の水蒸気の凝縮熱によって液体を昇温する第1潜熱熱交換器を備える。さらに、第2バーナと、第2バーナの燃焼によって生ずる第2燃焼ガスの流路の上流側に配置されており、第2燃焼ガスの熱によって液体を昇温する第2顕熱熱交換器と、第2燃焼ガスの流路の下流側に配置されており、第2顕熱熱交換器を通過した第2燃焼ガス中の水蒸気の凝縮熱によって液体を昇温する第2潜熱熱交換器を備える。さらに、スターリングエンジンのクーラ部を冷却する液体を通すクーラ冷却部を備える。そしてさらに、第1液体流路と第2液体流路を備える。第1液体流路の液体流入口は、第1熱消費装置の液体排出口に接続可能であり、液体流出口は第1熱消費装置の液体供給口に接続可能である。第1液体流路は、その液体流入口から流入する液体を、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部を通過させてから液体流出口へ導く。第2液体流路は、その一端からは液体が供給されており、他端は第2熱消費装置の液体供給口に接続可能である。第2液体流路は、供給された液体を、第1顕熱熱交換器と第2顕熱熱交換器を通過させてから第2熱消費装置の液体供給口に接続可能な他端へ導く。
ここでいう液体は典型的には水でよいが、水に限られずに液体であればよい。なお、本明細書では、特に温水や冷水と明言しない場合には、温水であっても冷水であっても「水」あるいは「液体」と称することにする。
第1燃焼ガスの熱によって液体を昇温させる第1顕熱熱交換器と第1潜熱熱交換器は物理的に分離した装置であってもよいし、一体化された装置であってもよい。同様に、第2燃焼ガスの熱によって液体を昇温させる第2顕熱熱交換器と第2潜熱熱交換器も物理的に分離した装置であってもよいし、一体化された装置であってもよい。
また、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部は、いかなる順序で第1液体流路に接続されていてもよい。同様に第1顕熱熱交換器と第2顕熱熱交換器も、いかなる順序で第2液体流路に接続されていてもよい。
また、本明細書でいう「熱消費装置」とは、例えば床暖房装置やエアコンや給湯装置や浴槽水の追い焚き用の熱交換装置等、熱エネルギを利用する加熱装置を総称する概念として用いている。あるいは「熱消費装置」は、給湯栓や温水シャワー等のように、水と熱を同時に消費する装置(即ち、高い熱エネルギを有した水を消費する装置)の場合もある。
The present invention can be embodied in a cogeneration system that supplies electric power and heat. The cogeneration system includes a Stirling engine having a heater unit and a cooler unit for reciprocating a displacer and a piston as well as a generator. Moreover, it arrange | positions in the upstream of the flow path of the 1st combustion gas produced by combustion of the 1st burner which heats the heater part of a Stirling engine, and heats a liquid with the heat | fever of a 1st combustion gas. The temperature of the liquid is increased by the condensation heat of the water vapor in the first combustion gas, which is disposed downstream of the first sensible heat exchanger and the flow path of the first combustion gas, and passes through the first sensible heat exchanger. A first latent heat exchanger is provided. A second sensible heat exchanger that is disposed upstream of a flow path of the second combustion gas generated by the combustion of the second burner and that heats the liquid by the heat of the second combustion gas; A second latent heat exchanger that is disposed downstream of the second combustion gas flow path and raises the temperature of the liquid by the condensation heat of water vapor in the second combustion gas that has passed through the second sensible heat exchanger. Prepare. Furthermore, the cooler cooling part which lets the liquid which cools the cooler part of a Stirling engine pass is provided. Furthermore, a first liquid channel and a second liquid channel are provided. The liquid inlet of the first liquid channel can be connected to the liquid outlet of the first heat consuming device, and the liquid outlet can be connected to the liquid supply port of the first heat consuming device. The first liquid channel guides the liquid flowing in from the liquid inlet to the liquid outlet after passing through the first latent heat exchanger, the second latent heat exchanger, and the cooler cooling unit. The second liquid channel is supplied with liquid from one end thereof, and the other end can be connected to the liquid supply port of the second heat consuming device. The second liquid flow path guides the supplied liquid to the other end that can be connected to the liquid supply port of the second heat consuming device after passing through the first sensible heat exchanger and the second sensible heat exchanger. .
The liquid here is typically water, but is not limited to water and may be liquid. In this specification, unless it is specifically stated as hot water or cold water, it is referred to as “water” or “liquid” regardless of whether it is hot water or cold water.
The first sensible heat exchanger and the first latent heat exchanger that raise the temperature of the liquid by the heat of the first combustion gas may be physically separated devices or may be integrated devices. . Similarly, the second sensible heat exchanger and the second latent heat exchanger that raise the temperature of the liquid by the heat of the second combustion gas may be physically separated devices or may be integrated devices. May be.
Further, the first latent heat exchanger, the second latent heat exchanger, and the cooler cooling unit may be connected to the first liquid channel in any order. Similarly, the first sensible heat exchanger and the second sensible heat exchanger may be connected to the second liquid flow path in any order.
In addition, the term “heat consuming device” as used in the present specification is used as a general term for heating devices that use thermal energy, such as floor heating devices, air conditioners, hot water supply devices, and heat exchange devices for reheating bathtub water. ing. Alternatively, the “heat consuming device” may be a device that consumes water and heat at the same time (that is, a device that consumes water having high thermal energy), such as a hot water tap or a hot water shower.

上記構成によれば、スターリングエンジンに連結された発電機によりコージェネレーションシステムの外部に電力を供給することができる。その一方でスターリングエンジンのヒータ部を加熱する第1バーナの第1燃焼ガスの熱エネルギと、第2バーナの第2燃焼ガスの熱エネルギと、スターリングエンジンのクーラ部から吸収した熱エネルギを熱源として、コジェネレーションシステムの外部に熱を供給することができる。
スターリングエンジンのヒータ部を加熱する第1バーナが燃料ガスを燃焼することにより生ずる第1燃焼ガスの熱エネルギは、第1顕熱熱交換器と第1潜熱熱交換器によって、それら熱交換器を通過する液体中へ回収される。第1燃焼ガスは、第1顕熱熱交換器と第1潜熱熱交換器でその熱エネルギを回収されるため、最終的には大気温度に近い温度まで低下する。即ち、第1燃焼ガスが有する熱エネルギの大半を回収することができる。また、第2バーナが燃料ガスを燃焼することにより生ずる第2燃焼ガスの熱エネルギは、第2顕熱熱交換器と第2潜熱熱交換器によって、それら熱交換器を通過する液体中へ回収される。
According to the said structure, electric power can be supplied to the exterior of a cogeneration system with the generator connected with the Stirling engine. On the other hand, the heat energy of the first combustion gas of the first burner that heats the heater portion of the Stirling engine, the heat energy of the second combustion gas of the second burner, and the heat energy absorbed from the cooler portion of the Stirling engine are used as heat sources. Heat can be supplied to the outside of the cogeneration system.
The heat energy of the first combustion gas generated by the combustion of the fuel gas by the first burner that heats the heater section of the Stirling engine is transferred to the heat exchanger by the first sensible heat exchanger and the first latent heat exchanger. Recovered into the passing liquid. Since the heat energy of the first combustion gas is recovered by the first sensible heat exchanger and the first latent heat exchanger, the first combustion gas eventually decreases to a temperature close to the atmospheric temperature. That is, most of the thermal energy of the first combustion gas can be recovered. Further, the heat energy of the second combustion gas generated by the combustion of the fuel gas by the second burner is recovered into the liquid passing through the heat exchanger by the second sensible heat exchanger and the second latent heat exchanger. Is done.

さらに上記構成によれば、スターリングエンジンのクーラ部を冷却する際にクーラ部から吸収した熱エネルギもクーラ冷却部を通過する液体へと回収される。クーラ部で回収された熱エネルギを外部に供給する熱エネルギの熱源として利用する。具体的には、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部に液体を通過させる第1液体流路を備える。また、第1顕熱熱交換器と第2顕熱熱交換器に液体を通過させる第2液体流路を備える。第2液体流路の途中に配置された第1顕熱熱交換器と第2顕熱熱交換器によって、第1バーナの第1燃焼ガスの顕熱および第2バーナの第2燃焼ガスの顕熱の熱エネルギを、第2液体流路を通過する液体の温度に転換する。即ち、第2液体流路を流れる液体を昇温する。また、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部と第1液体流路によって、顕熱の熱エネルギを回収したあとの第1燃焼ガスおよび第2燃焼ガスの潜熱の熱エネルギ、さらにはクーラ冷却部が吸収した熱エネルギを、第1液体流路を通過する液体の温度に転換する。即ち、第1液体流路を流れる液体を昇温する。第1液体流路から流出する昇温した水と、第2液体流路から流出する昇温した水を熱消費装置へ供給することによって、コージェネレーションシステムの外部へ熱エネルギを供給する。
なお、第1液体流路の液体流出口から流出した液体は、第1熱消費装置へ供給されて熱エネルギを与える。熱エネルギを第1熱消費装置に与えることによって低温となった液体を第1熱消費装置から再び第1液体流路の液体流入口へ還流させる。第1液体流路の液体流出口から流出した液体が有する熱エネルギが全て第1熱消費装置で消費されなかった場合には残りの熱エネルギは再びコージェネレーションシステムへ還流して昇温される。第1液体流路を流れる液体の熱エネルギは無駄に消散することがない。コージェネレーションシステムの効率をより向上することができる。
以上のようにして、本発明のコージェネレーションシステムでは、第1バーナと第2バーナとクーラ冷却部が発生する熱エネルギの大半を回収することができる。コージェネレーションシステムの効率を向上させることができる。
Furthermore, according to the said structure, when cooling the cooler part of a Stirling engine, the thermal energy absorbed from the cooler part is also collect | recovered to the liquid which passes a cooler cooling part. The heat energy recovered by the cooler is used as a heat source for heat energy supplied to the outside. Specifically, the first latent heat heat exchanger, the second latent heat heat exchanger, and the first liquid flow path for allowing the liquid to pass through the cooler cooling unit are provided. Moreover, the 2nd liquid flow path which lets a liquid pass to a 1st sensible heat exchanger and a 2nd sensible heat exchanger is provided. The sensible heat of the first combustion gas of the first burner and the sensible heat of the second combustion gas of the second burner are obtained by the first sensible heat exchanger and the second sensible heat exchanger arranged in the middle of the second liquid flow path. The thermal energy of heat is converted to the temperature of the liquid passing through the second liquid flow path. That is, the temperature of the liquid flowing through the second liquid channel is raised. Further, the heat of the latent heat of the first combustion gas and the second combustion gas after the sensible heat energy is recovered by the first latent heat exchanger, the second latent heat exchanger, the cooler cooling unit, and the first liquid flow path. The energy, and further, the thermal energy absorbed by the cooler cooling unit is converted to the temperature of the liquid passing through the first liquid channel. That is, the temperature of the liquid flowing through the first liquid channel is raised. Heat energy is supplied to the outside of the cogeneration system by supplying the heated water flowing out from the first liquid channel and the heated water flowing out from the second liquid channel to the heat consuming device.
The liquid flowing out from the liquid outlet of the first liquid channel is supplied to the first heat consuming device and gives thermal energy. By applying thermal energy to the first heat consuming device, the liquid having a low temperature is recirculated from the first heat consuming device to the liquid inlet of the first liquid channel. When all the heat energy of the liquid flowing out from the liquid outlet of the first liquid channel is not consumed by the first heat consuming device, the remaining heat energy is returned to the cogeneration system and heated up again. The thermal energy of the liquid flowing through the first liquid channel is not dissipated wastefully. The efficiency of the cogeneration system can be further improved.
As described above, in the cogeneration system of the present invention, most of the thermal energy generated by the first burner, the second burner, and the cooler cooling unit can be recovered. The efficiency of the cogeneration system can be improved.

第1液体流路は、第2液体流路を流れる液体が供給される第2熱消費装置よりも低い温度の液体で作動可能な第1熱消費装置に接続されることが好ましい。
第2熱消費装置としては、例えば浴室暖房装置や水を加熱して給湯する熱交換装置等がある。第1熱消費装置としては、例えば床暖房装置などがある。
また、第1液体流路には、第2熱消費装置よりも低い温度の液体で作動可能な複数の第1熱消費装置が接続されていてもよい。同様に、第2流路には、第1熱消費装置よりも高い温度の液体を必要とする複数の第2熱消費装置が接続されていてもよい。
The first liquid channel is preferably connected to a first heat consuming device operable with a liquid having a lower temperature than the second heat consuming device supplied with the liquid flowing through the second liquid channel.
Examples of the second heat consuming device include a bathroom heating device and a heat exchange device that heats water and supplies hot water. An example of the first heat consuming device is a floor heating device.
In addition, a plurality of first heat consuming devices operable with a liquid having a temperature lower than that of the second heat consuming device may be connected to the first liquid channel. Similarly, a plurality of second heat consuming devices that require liquid having a temperature higher than that of the first heat consuming device may be connected to the second flow path.

コージェネレーションシステムが供給する熱を利用する熱消費装置には、床暖房など比較的に低い温度の液体で十分に動作する装置と、給湯用熱交換装置など比較的に高い温度の液体を必要とする装置がある。
一方、潜熱熱交換器やクーラ冷却部を通過した液体の温度は、顕熱熱交換器を通過して昇温された液体の温度よりも低い。
そこで、外部に熱を供給する場合、比較的に高い温度の液体を必要とする第2熱消費装置には、第2液体流路の途中に配置された第1および第2顕熱熱交換器を通過させて高温となった液体を供給する。
第2熱消費装置よりも低い温度の液体で十分に動作する第1熱消費装置には、第1液体流路の途中に配置された第1および第2潜熱熱交換器を通過させて、第2熱消費装置に供給する液体の温度よりは低いが常温よりは高温となった液体を供給する。このときさらに、スターリングエンジンのクーラ部を冷却する際に吸収した熱量も、第1液体流路を通過する液体を昇温するために利用する。
本発明では、第1液体流路には第1および第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部を接続する。第2液体流路には第1および第2顕熱熱交換器を接続する。第1および第2顕熱熱交換器によって第2液体流路を通過する液体はより高温となる。第1および第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部によって第1液体流路を通過する液体は、第2液体流路を通過した液体よりは低温だが常温よりは高い温度となる。顕熱熱交換器と潜熱熱交換器の特徴を生かして、より高温の液体と、それよりは低温だが常温よりは高温である液体の2種類の温度の液体を外部に供給することができる。第2熱消費装置よりも低い温度の液体で十分に作動する第1熱消費装置と、第1熱消費装置よりも高い温度の液体を必要とする第2熱消費装置の夫々に対して適切な温度の液体を供給することができる。
Heat consumption devices that use the heat supplied by the cogeneration system require devices that operate satisfactorily with relatively low-temperature liquids, such as floor heating, and relatively high-temperature liquids, such as hot water heat exchangers. There is a device to do.
On the other hand, the temperature of the liquid that has passed through the latent heat exchanger and the cooler cooling unit is lower than the temperature of the liquid that has been heated through the sensible heat exchanger.
Therefore, in the case of supplying heat to the outside, the first and second sensible heat exchangers arranged in the middle of the second liquid flow path are used for the second heat consuming device that requires a relatively high temperature liquid. To supply liquid that has become hot.
The first heat consuming device that operates sufficiently with the liquid having a temperature lower than that of the second heat consuming device passes the first and second latent heat exchangers arranged in the middle of the first liquid flow path, (2) Supply a liquid that is lower than the temperature of the liquid supplied to the heat consuming device but higher than room temperature. At this time, the amount of heat absorbed when cooling the cooler portion of the Stirling engine is also used to raise the temperature of the liquid passing through the first liquid flow path.
In the present invention, the first and second latent heat exchangers and the cooler cooling unit are connected to the first liquid channel. The first and second sensible heat exchangers are connected to the second liquid channel. The liquid passing through the second liquid flow path becomes higher temperature by the first and second sensible heat exchangers. The liquid that passes through the first liquid flow path by the first and second latent heat exchangers and the cooler cooling unit is lower in temperature than the liquid that has passed through the second liquid flow path but higher than room temperature. Taking advantage of the characteristics of the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger, a liquid having a higher temperature and a liquid having a temperature lower than that and a temperature higher than normal can be supplied to the outside. Appropriate for each of the first heat consuming device that operates satisfactorily with liquid at a lower temperature than the second heat consuming device and the second heat consuming device that requires liquid at a higher temperature than the first heat consuming device. Temperature liquid can be supplied.

第1液体流路は、液体流入口から流入する液体が、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器に先立ってクーラ冷却部を通過するように配置されていてよい。あるいは、液体流入口から流入する液体が、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器を通過した後にクーラ冷却部を通過するように配置されていてもよい。
前者では、第1熱消費装置へ熱エネルギを与えて低温となった液体を、第1および第2潜熱熱交換器に先立ってクーラ冷却部に通過させる。クーラ部をより効率的に冷却することができる。その結果、スターリングエンジンの発電効率を向上させることができる。
後者では、第1熱消費装置へ熱エネルギを与えて低温となった液体を、クーラ冷却部に先立って第1および第2潜熱熱交換器に通過させる。2つの潜熱熱交換器に低温の液体を通過させることで、2つの潜熱熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
また、一方の潜熱熱交換器を通過した液体を次にクーラ冷却部を通過させてその後に他方の潜熱熱交換器を通過させるようにしてもよい。スターリングエンジンの発電効率と、潜熱熱交換器の熱効率の両者をトレードオフしたコージェネレーションシステムを実現できる。
第1液体流路に対して、第1および第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部をどのような順番で配置するかは、発電機の効率と、潜熱熱交換器の効率を比較してコージェネレーションシステム全体の効率が最も高くなるように設定すればよい。
The first liquid channel may be arranged so that the liquid flowing in from the liquid inlet passes through the cooler cooling unit prior to the first latent heat exchanger and the second latent heat exchanger. Or the liquid which flows in from a liquid inflow port may be arrange | positioned so that it may pass a cooler cooling part, after passing a 1st latent heat heat exchanger and a 2nd latent heat heat exchanger.
In the former, the liquid having a low temperature given thermal energy to the first heat consuming device is passed through the cooler cooling unit prior to the first and second latent heat exchangers. The cooler can be cooled more efficiently. As a result, the power generation efficiency of the Stirling engine can be improved.
In the latter, the liquid which became low temperature by giving thermal energy to the first heat consuming device is passed through the first and second latent heat exchangers prior to the cooler cooling unit. By passing a low-temperature liquid through the two latent heat exchangers, the heat exchange efficiency of the two latent heat exchangers can be improved.
Alternatively, the liquid that has passed through one of the latent heat exchangers may then be passed through the cooler cooling unit and then passed through the other latent heat exchanger. It is possible to realize a cogeneration system that trades off both the power generation efficiency of the Stirling engine and the heat efficiency of the latent heat exchanger.
The order in which the first and second latent heat exchangers and the cooler cooling unit are arranged with respect to the first liquid flow path is determined by comparing the efficiency of the generator and the efficiency of the latent heat exchanger. What is necessary is just to set so that the efficiency of the whole generation system may become the highest.

一端が第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部よりも液体流出口に近い部分で第1液体流路から分岐しており、他端が第2液体流路の端部のうち液体を供給する側の端部と連通する第3液体流路をさらに備えることが好ましい。   One end is branched from the first liquid channel at a portion closer to the liquid outlet than the first latent heat exchanger, the second latent heat exchanger, and the cooler cooling unit, and the other end is an end of the second liquid channel. It is preferable to further include a third liquid channel communicating with the end portion on the liquid supply side.

上記の第3液体流路によって、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部を通過して昇温された液体を第2液体流路へ供給することができる。第2液体流路へ供給する液体の温度を常温よりも高くすることができるので、第2液体流路の途中に配置された第1および第2顕熱熱交換器を通過した後の液体の温度をさらに高くすることができる。あるいは、第2液体流路へ供給する液体の温度が十分高い場合には、第2顕熱熱交換器では通過する液体の温度をさほど昇温させる必要がなくなる。即ち、第2顕熱熱交換器に第2燃焼ガスを供給する第2バーナの出力を小さくすることができる。コージェネレーションシステムの効率をより一層向上させることができる。   With the third liquid channel, the liquid that has been heated through the first latent heat exchanger, the second latent heat exchanger, and the cooler cooling unit can be supplied to the second liquid channel. Since the temperature of the liquid supplied to the second liquid channel can be made higher than normal temperature, the liquid after passing through the first and second sensible heat exchangers arranged in the middle of the second liquid channel The temperature can be further increased. Alternatively, when the temperature of the liquid supplied to the second liquid channel is sufficiently high, the second sensible heat exchanger does not need to raise the temperature of the liquid passing therethrough much. That is, the output of the second burner that supplies the second combustion gas to the second sensible heat exchanger can be reduced. The efficiency of the cogeneration system can be further improved.

一端が第2熱消費装置の液体排出口と接続可能であり、他端が第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部よりも液体流入口に近い部分で第1液体流路に連通する第4液体流路をさらに備えることが好ましい。   One end can be connected to the liquid discharge port of the second heat consuming device, and the other end is connected to the first latent heat heat exchanger, the second latent heat heat exchanger, and the cooler cooling portion closer to the liquid inlet. It is preferable to further include a fourth liquid flow path communicating with the path.

上記の第4液体流路によって、第2熱消費装置が排出する液体を第1液体流路の液体流入口に近い部分へ還流させることができる。第2液体流路から第2熱消費装置へ供給された液体の熱エネルギのうち、第2熱消費装置で消費されずに残った熱エネルギを再びコージェネレーションシステムに戻して再利用することができる。コージェネレーションシステムの効率をより高くすることができる。   With the fourth liquid channel, the liquid discharged from the second heat consuming device can be refluxed to the portion of the first liquid channel close to the liquid inlet. Of the thermal energy of the liquid supplied from the second liquid channel to the second heat consuming device, the remaining heat energy not consumed by the second heat consuming device can be returned to the cogeneration system and reused. . The efficiency of the cogeneration system can be further increased.

本発明によれば、スターリングエンジンに連結された発電機によって電力を供給することができる。同時に、スターリングエンジンのヒータ部を加熱する第1バーナによって生ずる燃焼ガスの顕熱と潜熱の熱エネルギ、および第2バーナによって生ずる燃焼ガスの顕熱と潜熱の熱エネルギを回収するとともに、さらにクーラ部を冷却する際に吸収した熱エネルギをも回収して外部に供給する熱エネルギの熱源に利用する。そうすることによって電力と熱エネルギを外部に供給するコージェネレーションシステムの効率を向上させることができる。   According to the present invention, electric power can be supplied by a generator connected to a Stirling engine. At the same time, the sensible heat and latent heat energy of the combustion gas generated by the first burner that heats the heater section of the Stirling engine, and the sensible heat and latent heat energy of the combustion gas generated by the second burner are recovered, and the cooler section The heat energy absorbed when cooling is also recovered and used as a heat source for the heat energy supplied to the outside. By doing so, the efficiency of the cogeneration system which supplies electric power and heat energy to the outside can be improved.

<第1実施形態>
本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態であるコージェネレーションシステム100aの模式図である。なお、図1には、実用化の際には必要であるが本実施形態の構成を説明するのに不要な部品、例えばバルブやファンなどは図示を省略してある。また、簡単化のため、以下ではコージェネレーションシステム100aを略してコジェネ100aと称する。
コジェネ100aは、スターリングエンジン110と、スターリングエンジン110のヒータ部112を加熱する第1バーナ120と、スターリングエンジン110のクーラ部114を冷却する液体を通すクーラ冷却部130と、第1顕熱熱交換器140と、第1潜熱熱交換器150と、第2バーナ160と、第2顕熱熱交換器170と、第2潜熱熱交換器180を備える。
また、第1液体流入口202が第1熱消費装置300の液体排出口302に接続可能であり、第1液体流出口204が第1熱消費装置300の液体供給口304に接続可能であり、第1液体流入口202から流入する液体を、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180を通過させてから第1液体流出口204へ導く第1液体流路200を備える。
さらに、一端256(第2液体流路入口256とも称する)から液体が供給されており、他端254(第2液体流出口254とも称する)が第2熱消費装置310の液体供給口314に接続可能であり、供給された液体を、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170を通過させてから第2液体流出口254へ導く第2液体流路250を備える。
<First Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a cogeneration system 100a according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts that are necessary for practical use but are not necessary for explaining the configuration of the present embodiment, such as valves and fans, are not shown. For simplification, the cogeneration system 100a is hereinafter abbreviated as the cogeneration 100a.
The cogeneration unit 100a includes a Stirling engine 110, a first burner 120 that heats the heater unit 112 of the Stirling engine 110, a cooler cooling unit 130 that passes a liquid that cools the cooler unit 114 of the Stirling engine 110, and a first sensible heat exchange. , 140, first latent heat exchanger 150, second burner 160, second sensible heat exchanger 170, and second latent heat exchanger 180.
Further, the first liquid inlet 202 can be connected to the liquid outlet 302 of the first heat consuming device 300, the first liquid outlet 204 can be connected to the liquid supply port 304 of the first heat consuming device 300, A first liquid flow path that guides the liquid flowing in from the first liquid inlet 202 to the first liquid outlet 204 after passing through the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180. 200.
Further, liquid is supplied from one end 256 (also referred to as second liquid flow path inlet 256), and the other end 254 (also referred to as second liquid outlet 254) is connected to the liquid supply port 314 of the second heat consuming device 310. The second liquid flow path 250 is provided that guides the supplied liquid to the second liquid outlet 254 after passing through the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170.

スターリングエンジン110には、発電機116が連結されている。またスターリングエンジン110内には往復運動可能なディスプレーサ118及びピストン117が内蔵されている。ディスプレーサ118の前後に位置するヒータ部112とクーラ部114内で作動流体(例えばヘリウムガスなど)を圧縮・膨張させることによってディスプレーサ118及びピストン117が往復運動する。このピストン117の往復運動により発電機116が駆動されて発電が行われる。発電された電力は電力線116a、116bによりコジェネ100aの外部に供給される。   A generator 116 is connected to the Stirling engine 110. A Stirling engine 110 includes a displacer 118 and a piston 117 that can reciprocate. The displacer 118 and the piston 117 reciprocate by compressing and expanding the working fluid (for example, helium gas) in the heater unit 112 and the cooler unit 114 positioned before and after the displacer 118. The generator 116 is driven by the reciprocating motion of the piston 117 to generate power. The generated electric power is supplied to the outside of the cogeneration system 100a through the power lines 116a and 116b.

スターリングエンジン110のヒータ部112は、ヒータ部112に隣接して配置されている第1バーナ120が燃料ガスを燃焼させることによって加熱される。また、スターリングエンジン110のクーラ部114は、クーラ冷却部130内を通過する液体によって冷却される。   The heater unit 112 of the Stirling engine 110 is heated by the combustion of fuel gas by the first burner 120 disposed adjacent to the heater unit 112. Further, the cooler unit 114 of the Stirling engine 110 is cooled by the liquid passing through the cooler cooling unit 130.

第1バーナ120が燃料ガスを燃焼させることによって生じる第1燃焼ガスは、矢印121に示すように、第1燃焼ガス流路122を通ってコジェネ100aの外部に排出される。第1燃焼ガス流路122の上流側(即ち、第1バーナ120に近い側)には、第1顕熱熱交換器140が配置されている。また、第1燃焼ガス流路122の下流側(即ち、第1バーナ120から遠い側)には、第1潜熱熱交換器150が配置されている。
第1顕熱熱交換器140は、その内部を通る液体と第1燃焼ガスとの間で熱交換を行う。即ち、第1顕熱熱交換器140内を通過する液体は昇温される。その際、液体に伝熱される熱エネルギは第1燃焼ガスの顕熱の熱エネルギである。
第1潜熱熱交換器150は、その内部を通る液体と第1顕熱熱交換器140を通過した後の第1燃焼ガスとの間で熱交換を行う。即ち、第1潜熱熱交換器150内を通過する液体は昇温される。その際、液体に伝熱される熱エネルギは、第1燃焼ガス中の水蒸気が結露する際に放出する凝縮熱の熱エネルギである。一般に、潜熱熱交換器は、顕熱熱交換器よりも低い温度のガスから熱エネルギを回収できる。従って、第1潜熱熱交換器150は、第1顕熱熱交換器140で顕熱の熱エネルギ分だけ温度の低下した第1燃焼ガスからも熱エネルギを回収できる。
The first combustion gas generated when the first burner 120 burns the fuel gas passes through the first combustion gas flow path 122 and is discharged to the outside of the cogeneration system 100a as indicated by an arrow 121. A first sensible heat exchanger 140 is disposed on the upstream side of the first combustion gas passage 122 (that is, the side close to the first burner 120). Further, a first latent heat exchanger 150 is disposed on the downstream side of the first combustion gas flow path 122 (that is, the side far from the first burner 120).
The first sensible heat exchanger 140 performs heat exchange between the liquid passing through the first sensible heat exchanger 140 and the first combustion gas. That is, the temperature of the liquid passing through the first sensible heat exchanger 140 is raised. At that time, the heat energy transferred to the liquid is the sensible heat energy of the first combustion gas.
The first latent heat exchanger 150 performs heat exchange between the liquid passing through the first latent heat exchanger 150 and the first combustion gas after passing through the first sensible heat exchanger 140. That is, the temperature of the liquid passing through the first latent heat exchanger 150 is raised. At this time, the heat energy transferred to the liquid is the heat energy of the condensation heat released when the water vapor in the first combustion gas is condensed. Generally, a latent heat exchanger can recover thermal energy from a gas having a lower temperature than a sensible heat exchanger. Therefore, the first latent heat exchanger 150 can recover thermal energy from the first combustion gas whose temperature has decreased by the amount of sensible heat in the first sensible heat exchanger 140.

第2バーナ160が燃料ガスを燃焼することによって生ずる第2燃焼ガスと、第2顕熱熱交換器170および第2潜熱熱交換器180との関係も第1燃焼ガスと第1顕熱熱交換器140および第1潜熱熱交換器150との関係と同様である。即ち、第2バーナ160の燃焼によって生じる第2燃焼ガスは、矢印161に示すように、第2燃焼ガス流路162を通ってコジェネ100aの外部に排出される。第2燃焼ガス流路162の上流側(即ち、第2バーナ160に近い側)には第2顕熱熱交換器170が配置されている。また、第2燃焼ガス流路162の下流側(即ち、第2バーナ160から遠い側)には第2潜熱熱交換器180が配置されている。
第2顕熱熱交換器170では、第2燃焼ガスの顕熱の熱エネルギによって、その内部を通る液体が昇温される。
第2潜熱熱交換器180では、第2顕熱熱交換器170を通過した後の第2燃焼ガスの潜熱の熱エネルギによって、その内部を通る液体が昇温される。
なお、第2バーナ160は、第1バーナ120が生成する第1燃焼ガスによって昇温した液体をさらに昇温して、より高温の液体を外部に供給する(即ち、より多くの熱エネルギを外部に供給する)ために設けられている。
また、第1顕熱熱交換器140と第1潜熱熱交換器150は物理的に独立していてもよいし一体化されていてもよい。同様に、第2顕熱熱交換器170と第2潜熱熱交換器180は物理的に独立していてもよいし一体化されていてもよい。
The relationship between the second combustion gas generated when the second burner 160 burns the fuel gas and the second sensible heat exchanger 170 and the second latent heat exchanger 180 is also the first sensible heat exchange with the first combustion gas. This is the same as the relationship between the heat exchanger 140 and the first latent heat exchanger 150. That is, the second combustion gas generated by the combustion of the second burner 160 is discharged to the outside of the cogeneration 100 a through the second combustion gas channel 162 as indicated by an arrow 161. A second sensible heat exchanger 170 is disposed on the upstream side of the second combustion gas flow path 162 (that is, the side close to the second burner 160). Further, a second latent heat exchanger 180 is disposed on the downstream side of the second combustion gas channel 162 (that is, the side far from the second burner 160).
In the second sensible heat exchanger 170, the temperature of the liquid passing through the inside is raised by the sensible heat energy of the second combustion gas.
In the second latent heat exchanger 180, the temperature of the liquid passing through the inside is raised by the heat energy of the latent heat of the second combustion gas after passing through the second sensible heat exchanger 170.
The second burner 160 further raises the temperature of the liquid heated by the first combustion gas generated by the first burner 120 and supplies a higher temperature liquid to the outside (that is, more heat energy is supplied to the outside). To supply).
Moreover, the 1st sensible heat exchanger 140 and the 1st latent heat exchanger 150 may be physically independent, and may be integrated. Similarly, the 2nd sensible heat exchanger 170 and the 2nd latent heat exchanger 180 may be physically independent, and may be integrated.

一方、スターリングエンジン110のクーラ部114を冷却するクーラ冷却部130では、クーラ部114内を通る作動流体から回収する熱によって、クーラ冷却部130内を通る液体が昇温される。   On the other hand, in the cooler cooling unit 130 that cools the cooler unit 114 of the Stirling engine 110, the temperature of the liquid passing through the cooler cooling unit 130 is raised by the heat recovered from the working fluid that passes through the cooler unit 114.

次に第1液体流路200について説明する。コジェネ100aは、高温の液体を第1熱消費装置300へ供給するための第1液体流出口204を備えている。また、第1熱消費装置300へ熱エネルギを与えた後の液体を再びコジェネ100aへ回収する第1液体流入口202を備えている。
コジェネ100aの第1液体流入口202は、配管210によってクーラ冷却部130の流入口132と接続されている。クーラ冷却部130の流出口134は、配管212によって第1潜熱熱交換器150の流入口152と接続されている。第1潜熱熱交換器150の流出口154は、配管214によって第2潜熱熱交換器180の流入口182に接続されている。第2潜熱熱交換器180の流出口184には、配管216の一端が接続されている。配管216の他端はコジェネ100aの第1液体流出口204となっている。なお、クーラ冷却部130の流入口132から流入する液体は、クーラ冷却部130内で昇温されて流出口134から流出する。同様に第1潜熱熱交換器150の流入口152から流入する液体は、第1潜熱熱交換器150内で昇温されて流出口154から流出する。第2潜熱熱交換器180の流入口182と流出口184についても同様である。
配管210、212、214、216によって、コジェネ100aの液体流入口202から流入する液体を、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180とを通過させてから第1液体流出口204へ導く第1液体流路200が形成される。なお、第1液体流路200内の液体を流動させるための第1ポンプ220が配管216の途中に配置されている。
Next, the first liquid channel 200 will be described. The cogeneration 100 a includes a first liquid outlet 204 for supplying a high-temperature liquid to the first heat consuming device 300. Moreover, the 1st liquid inflow port 202 which collect | recovers the liquid after giving thermal energy to the 1st heat consumption apparatus 300 again to the cogeneration 100a is provided.
The first liquid inlet 202 of the cogeneration 100 a is connected to the inlet 132 of the cooler cooling unit 130 by a pipe 210. The outlet 134 of the cooler cooling unit 130 is connected to the inlet 152 of the first latent heat exchanger 150 by a pipe 212. The outlet 154 of the first latent heat exchanger 150 is connected to the inlet 182 of the second latent heat exchanger 180 by a pipe 214. One end of a pipe 216 is connected to the outlet 184 of the second latent heat exchanger 180. The other end of the pipe 216 is a first liquid outlet 204 of the cogeneration 100a. The liquid flowing in from the inlet 132 of the cooler cooling unit 130 is heated in the cooler cooling unit 130 and flows out from the outlet 134. Similarly, the liquid flowing in from the inlet 152 of the first latent heat exchanger 150 is heated in the first latent heat exchanger 150 and flows out from the outlet 154. The same applies to the inlet 182 and the outlet 184 of the second latent heat exchanger 180.
The pipes 210, 212, 214, and 216 allow the liquid flowing in from the liquid inlet 202 of the cogeneration 100 a to pass through the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180, and then A first liquid channel 200 that leads to one liquid outlet 204 is formed. A first pump 220 for causing the liquid in the first liquid flow path 200 to flow is arranged in the middle of the pipe 216.

コジェネ100aの第1液体流出口204は、第1熱消費装置300の液体供給口304に接続可能であり、コジェネ100aの第1液体流入口202は、第1熱消費装置300の液体排出口302に接続可能である。即ち、この実施形態では、コジェネ100aは、第1液体流出口204から高温の液体を第1熱消費装置300へ供給することができる。即ちコジェネ100aは、高温の液体を媒体として外部に熱エネルギを供給することができる。第1熱消費装置300は、例えば床暖房装置などである。床暖房装置へ熱エネルギを与えて温度の低下した液体が第1液体流入口202からコジェネ100aへ流入する。   The first liquid outlet 204 of the cogeneration 100 a can be connected to the liquid supply port 304 of the first heat consuming device 300, and the first liquid inlet 202 of the cogeneration 100 a is the liquid outlet 302 of the first heat consuming device 300. Can be connected to. That is, in this embodiment, the cogeneration 100 a can supply a high-temperature liquid to the first heat consuming device 300 from the first liquid outlet 204. That is, the cogeneration 100a can supply heat energy to the outside using a high-temperature liquid as a medium. The first heat consuming device 300 is, for example, a floor heating device. The liquid whose temperature is lowered by applying thermal energy to the floor heating device flows from the first liquid inlet 202 into the cogeneration system 100a.

次に第2液体流路250について説明する。コジェネ100aには、第1液体流出口204とは別に、外部へ高温の液体を供給するための第2液体流出口254を備えている。
第1顕熱熱交換器140の流入口142には配管260の一端が接続されている。配管260の他端256(第2液体流路入口256)からは矢印272に示すように、外部から常温の水が供給される。第1顕熱熱交換器140の流出口144は、配管262によって第2顕熱熱交換器170の流入口172に接続されている。第2顕熱熱交換器170の流出口174には配管264の一端が接続されている。配管264の他端がコジェネ100aの第2液体流出口254となっている。なお、第1顕熱熱交換器140の流入口142と流出口144、および第2顕熱熱交換器170の流入口172と流出口174は、第1液体流路200を説明した際の第1潜熱熱交換器150の流入口152と流出口154と同様である。
Next, the second liquid channel 250 will be described. In addition to the first liquid outlet 204, the cogeneration 100a includes a second liquid outlet 254 for supplying a high-temperature liquid to the outside.
One end of a pipe 260 is connected to the inlet 142 of the first sensible heat exchanger 140. As shown by an arrow 272, normal temperature water is supplied from the outside from the other end 256 (second liquid flow path inlet 256) of the pipe 260. The outlet 144 of the first sensible heat exchanger 140 is connected to the inlet 172 of the second sensible heat exchanger 170 by a pipe 262. One end of a pipe 264 is connected to the outlet 174 of the second sensible heat exchanger 170. The other end of the pipe 264 is the second liquid outlet 254 of the cogeneration 100a. The inlet 142 and outlet 144 of the first sensible heat exchanger 140 and the inlet 172 and outlet 174 of the second sensible heat exchanger 170 are the same as those when the first liquid channel 200 is described. This is the same as the inlet 152 and the outlet 154 of the single latent heat exchanger 150.

配管260、262、264によって、配管260の第2液体流路入口256から供給される常温の水を、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170とを通過させてから第2液体流出口254へ導く第2液体流路250が形成される。なお、第2液体流路250内の液体を流動させるための第2ポンプ270が配管260の途中に配置されている。
第2液体流出口254は、第2熱消費装置310の液体供給口314に接続可能となっている。即ちコジェネ100aは、第2液体流出口254から高温の液体を第2熱消費装置310へ供給することができる。コジェネ100aは、前述した第1液体流出口202から外部へ熱エネルギを供給するとともに、第2液体流出口254からも外部へ熱エネルギを供給することができる。なお、第2熱消費装置310は、例えばエアコンや給湯装置などである。
After normal temperature water supplied from the second liquid flow path inlet 256 of the pipe 260 is passed through the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170 by the pipes 260, 262, 264. A second liquid channel 250 leading to the second liquid outlet 254 is formed. A second pump 270 for causing the liquid in the second liquid channel 250 to flow is disposed in the middle of the pipe 260.
The second liquid outlet 254 can be connected to the liquid supply port 314 of the second heat consuming device 310. That is, the cogeneration 100 a can supply a high-temperature liquid to the second heat consuming device 310 from the second liquid outlet 254. The cogeneration system 100a can supply heat energy to the outside from the first liquid outlet 202 described above, and can also supply heat energy to the outside from the second liquid outlet 254. The second heat consuming device 310 is, for example, an air conditioner or a hot water supply device.

次に、コジェネ100aの動作について説明する。コジェネ100aは、スターリングエンジン110によって発電機116が駆動されて外部に電力を供給する。以下では、コジェネ100aが外部に熱エネルギを供給する際の動作を、第1液体流路200および第2液体流路250を通過する液体の温度変化を例示して説明する。
今、第1熱消費装置300から排出される液体の温度が25℃であるとする。25℃の液体が流入するクーラ冷却部130では、スターリングエンジン110のクーラ部114を冷却する際に得た熱エネルギによって、通過する液体を昇温する。クーラ冷却部130の出口では液体の温度は例えば30℃となる。次に30℃に昇温された液体が流入する第1潜熱熱交換器150では、第1バーナ120が生成する第1燃焼ガスの潜熱によって、通過する液体を昇温する。その結果、第1潜熱熱交換器150の出口では液体の温度は例えば40℃となる。同様に、40℃の液体は第2潜熱熱交換器180を通過する際に第2燃焼ガスの潜熱によって昇温されて例えば50℃となる。第1液体流入口202から流入した25℃の液体は、50℃に昇温されて第1液体流出口204に導かれ、第1熱消費装置300の液体供給口314を介して再び第1熱消費装置300へと供給される。こうしてコジェネ100aは、第1液体流路200を通過する液体を、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180によって昇温し、第1熱消費装置300へ昇温された液体(即ち液体が有する熱エネルギ)を供給する。
Next, the operation of the cogeneration 100a will be described. In the cogeneration system 100a, the generator 116 is driven by the Stirling engine 110 to supply power to the outside. Hereinafter, the operation when the cogeneration 100a supplies heat energy to the outside will be described by exemplifying the temperature change of the liquid passing through the first liquid channel 200 and the second liquid channel 250.
Now, it is assumed that the temperature of the liquid discharged from the first heat consuming apparatus 300 is 25 ° C. In the cooler cooling unit 130 into which the liquid at 25 ° C. flows, the temperature of the passing liquid is raised by the thermal energy obtained when the cooler unit 114 of the Stirling engine 110 is cooled. The temperature of the liquid at the outlet of the cooler cooling unit 130 is, for example, 30 ° C. Next, in the first latent heat exchanger 150 into which the liquid heated to 30 ° C. flows, the temperature of the passing liquid is raised by the latent heat of the first combustion gas generated by the first burner 120. As a result, the temperature of the liquid at the outlet of the first latent heat exchanger 150 is 40 ° C., for example. Similarly, when the liquid at 40 ° C. passes through the second latent heat exchanger 180, the temperature is raised by the latent heat of the second combustion gas to, for example, 50 ° C. The liquid at 25 ° C. that flows in from the first liquid inlet 202 is heated to 50 ° C., led to the first liquid outlet 204, and again receives the first heat through the liquid supply port 314 of the first heat consuming device 300. It is supplied to the consumption device 300. In this way, the cogeneration system 100 a raises the temperature of the liquid passing through the first liquid flow path 200 by the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180, and rises to the first heat consuming device 300. Supplying a warmed liquid (i.e. the thermal energy that the liquid has).

一方、第2液体流路250の第2液体流路入口256から流入した液体の温度が例えば10℃であるとする。10℃は常温での液体の温度とする。10℃の液体が流入する第1顕熱熱交換器140では、第1バーナ120が生成する第1燃焼ガスの顕熱によって、通過する液体を昇温する。その結果、第1顕熱熱交換器140の出口では液体の温度は例えば40℃となる。同様に、40℃の液体は第2顕熱熱交換器170を通過する際に第2燃焼ガスの顕熱によって昇温されて例えば70℃となる。第2液体流路250の第2液体流路入口256から流入した常温10℃の液体は、70℃に昇温されて第2液体流出口254に導かれ、第2熱消費装置310の液体供給口314を介して第2熱消費装置310へと供給される。こうしてコジェネ100aは、第2液体流路250を通過する液体を、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170によって昇温し、第2熱消費装置310へ昇温された液体(即ち液体が有する熱エネルギ)を供給する。   On the other hand, it is assumed that the temperature of the liquid flowing in from the second liquid channel inlet 256 of the second liquid channel 250 is 10 ° C., for example. 10 ° C. is the temperature of the liquid at room temperature. In the first sensible heat exchanger 140 into which the liquid at 10 ° C. flows, the temperature of the passing liquid is raised by the sensible heat of the first combustion gas generated by the first burner 120. As a result, the temperature of the liquid at the outlet of the first sensible heat exchanger 140 is 40 ° C., for example. Similarly, the temperature of the liquid at 40 ° C. is raised by the sensible heat of the second combustion gas when passing through the second sensible heat exchanger 170 and becomes, for example, 70 ° C. The liquid at a room temperature of 10 ° C. flowing in from the second liquid channel inlet 256 of the second liquid channel 250 is heated to 70 ° C. and guided to the second liquid outlet 254, and the liquid supply of the second heat consuming device 310 is performed. It is supplied to the second heat consuming device 310 through the port 314. In this way, the cogeneration system 100a raises the temperature of the liquid passing through the second liquid flow path 250 by the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170, and the temperature is raised to the second heat consuming device 310. A liquid (ie, heat energy that the liquid has) is supplied.

以上のようにコジェネ100aでは、第2液体流路250の途中に配置された第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170によって、第1バーナ120が発生する第1燃焼ガスの顕熱の熱エネルギと第2バーナ160が発生する第2燃焼ガスの顕熱の熱エネルギを液体へ転換し、昇温した液体を媒体として外部へ熱エネルギを供給することができる。
また、第1液体流路200の途中に配置された第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180によって、第1バーナ120が発生する第1燃焼ガスの潜熱の熱エネルギと第2バーナ160が発生する第2燃焼ガスの潜熱の熱エネルギを液体へ転換し、昇温した液体を媒体として外部へ熱エネルギを供給することができる。このとき、スターリングエンジン110のクーラ部114から回収した熱エネルギも第1液体流路200を通過する液体に転換される。
このようにコジェネ100aは、第1バーナ120が発生する第1燃焼ガスの顕熱と潜熱の熱エネルギ、および第2バーナ160が発生する第2燃焼ガスの顕熱と潜熱の熱エネルギ、さらにはスターリングエンジン110のクーラ部114から得た熱エネルギまで回収し、回収した熱エネルギを外部へ供給することができる。そうすることによって、熱効率を向上させたコジェネ100aを実現することができる。
As described above, in the cogeneration system 100a, the first combustion gas generated by the first burner 120 by the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170 disposed in the middle of the second liquid flow path 250. The sensible heat energy of sensible heat and the sensible heat energy of the second combustion gas generated by the second burner 160 can be converted into a liquid, and the heat energy can be supplied to the outside using the heated liquid as a medium.
Further, the first latent heat heat exchanger 150 and the second latent heat exchanger 180 arranged in the middle of the first liquid flow path 200 and the second heat energy of the first combustion gas generated by the first burner 120 and the second The heat energy of the latent heat of the second combustion gas generated by the burner 160 can be converted into a liquid, and the heat energy can be supplied to the outside using the heated liquid as a medium. At this time, the heat energy recovered from the cooler 114 of the Stirling engine 110 is also converted into a liquid that passes through the first liquid flow path 200.
As described above, the cogeneration system 100a has the sensible heat and latent heat energy of the first combustion gas generated by the first burner 120, the sensible heat and latent heat energy of the second combustion gas generated by the second burner 160, and The heat energy obtained from the cooler unit 114 of the Stirling engine 110 can be recovered, and the recovered heat energy can be supplied to the outside. By doing so, the cogeneration 100a with improved thermal efficiency can be realized.

ここで、第1液体流路200は、第2液体流路250を流れる液体が供給される第2熱消費装置310よりも低い温度の液体で作動可能な第1熱消費装置300に接続されることが好ましい。第1熱消費装置としては、例えば床暖房装置などがある。第2熱消費装置としては、例えばエアコンや給湯装置などがある。
第1液体流路200を流れる液体は、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180によって昇温される。一方、第2液体流路250を流れる液体は、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170によって昇温される。顕熱熱交換器と潜熱熱交換器の特性の違いによって、第1液体流路200から外部へ供給可能な液体の温度は、第2液体流路250から外部へ供給可能な液体の温度よりも低い。顕熱熱交換器と潜熱熱交換器の特徴を生かして、低い温度の液体で十分に作動する第1熱消費装置300と、高い温度の液体を必要とする第2熱消費装置310の夫々に対して適切な温度の液体を供給することができる。コジェネ100aが供給する熱を効率的に利用することができる。
Here, the first liquid channel 200 is connected to the first heat consuming device 300 operable with a liquid having a lower temperature than the second heat consuming device 310 to which the liquid flowing through the second liquid channel 250 is supplied. It is preferable. An example of the first heat consuming device is a floor heating device. Examples of the second heat consuming device include an air conditioner and a hot water supply device.
The liquid flowing through the first liquid flow path 200 is heated by the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180. On the other hand, the temperature of the liquid flowing through the second liquid flow path 250 is raised by the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170. Due to the difference in characteristics between the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger, the temperature of the liquid that can be supplied from the first liquid channel 200 to the outside is higher than the temperature of the liquid that can be supplied from the second liquid channel 250 to the outside. Low. Taking advantage of the characteristics of the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger, each of the first heat consuming device 300 that operates sufficiently with a low temperature liquid and the second heat consuming device 310 that requires a high temperature liquid, respectively. On the other hand, a liquid having an appropriate temperature can be supplied. The heat supplied by the cogeneration 100a can be used efficiently.

また、第1液体流路200を流れる液体がクーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180を通過する順番はどのような順番であってもよい。順番によって夫々別の効果を得ることができる。
例えば、第1液体流路200を流れる液体が、第1潜熱熱交換器150と第2熱交換器180よりも先にクーラ冷却部130を通過するように配置する。そうすることによって、クーラ冷却部130に、より低温の液体を通過させることができる。スターリングエンジン110のクーラ部114をより効率的に冷却することができる。その結果、スターリングエンジン110に連結された発電機116の発電効率を向上させることができる。
また、例えば、第1液体流路200を流れる液体が、第1潜熱熱交換器150と第2熱交換器180を通過した後にクーラ冷却部130を通過するように配置する。そうすることによって、2つの潜熱熱交換器150、180に、より低温の液体を通過させることができる。その結果、2つの潜熱熱交換器150、180での熱交換効率を向上させることができる。
また、例えば、2つの潜熱熱交換器150、180のどちらか一方の潜熱熱交換器を通過した液体を次にクーラ冷却部130に通過させ、その後に他方の潜熱熱交換器を通過させるようにしてもよい。発電機116の発電効率と、潜熱熱交換器150、180の熱効率の両者をトレードオフしたコジェネ100aを実現できる。
第1液体流路200を流れる液体を、2つの潜熱熱交換器150、180とクーラ冷却部130をどのような順番で通過させるかは、発電機116の効率と、潜熱熱交換器の効率を比較してコジェネ100a全体の効率が最も高くなるように設定すればよい。
Further, the order in which the liquid flowing through the first liquid flow path 200 passes through the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180 may be any order. Different effects can be obtained depending on the order.
For example, it arrange | positions so that the liquid which flows through the 1st liquid flow path 200 may pass the cooler cooling part 130 ahead of the 1st latent heat exchanger 150 and the 2nd heat exchanger 180. FIG. By doing so, a cooler liquid can be passed through the cooler cooling unit 130. The cooler 114 of the Stirling engine 110 can be cooled more efficiently. As a result, the power generation efficiency of the power generator 116 connected to the Stirling engine 110 can be improved.
Further, for example, the liquid flowing through the first liquid flow path 200 is disposed so as to pass through the cooler cooling unit 130 after passing through the first latent heat exchanger 150 and the second heat exchanger 180. By doing so, the cooler liquid can be passed through the two latent heat exchangers 150, 180. As a result, the heat exchange efficiency in the two latent heat exchangers 150 and 180 can be improved.
Also, for example, the liquid that has passed through one of the two latent heat exchangers 150 and 180 is then passed through the cooler cooling unit 130 and then the other latent heat exchanger is passed through. May be. A cogeneration system 100a that trades off both the power generation efficiency of the power generator 116 and the heat efficiency of the latent heat exchangers 150 and 180 can be realized.
The order of passing the liquid flowing through the first liquid channel 200 through the two latent heat exchangers 150 and 180 and the cooler cooling unit 130 depends on the efficiency of the generator 116 and the efficiency of the latent heat exchanger. What is necessary is just to set so that the efficiency of the whole cogeneration 100a may become the highest compared.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図2は、第2実施形態のコージェネレーションシステム100bの模式図である。以下では説明を簡単にするため、コージェネレーションシステム100bをコジェネ100bと称することにする。このコジェネ100bは、図1に示すコジェネ100aに加えて、第1液体流路200のうち、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180よりも第1液体流出口204に近い部分の分岐点272と、第2液体流路250の第2液体流路入口256を連通する配管280を備える。この配管280を第3液体流路と称する。
さらに、図1に示すコジェネ100aに加えて、一端274(第2液体流入口274とも称する)が第2熱消費装置310bの液体排出口312と接続可能であり、他端が第1液体流路200のうち、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180よりも第1液体流入口202に近い部分の第1液体流路200の合流点276に連通する配管278を備える。この配管278を第4液体流路278と称する。
なお、図1に示したコジェネ100aと同じ装置や部品には図2でも同じ符号を付してあり、以下では説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic diagram of a cogeneration system 100b according to the second embodiment. Hereinafter, in order to simplify the description, the cogeneration system 100b is referred to as a cogeneration system 100b. In addition to the cogeneration 100 a shown in FIG. 1, the cogeneration 100 b includes a first liquid flow than the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180 in the first liquid flow path 200. A pipe 280 that communicates between a branch point 272 near the outlet 204 and the second liquid channel inlet 256 of the second liquid channel 250 is provided. This pipe 280 is referred to as a third liquid channel.
Furthermore, in addition to the cogeneration 100a shown in FIG. 1, one end 274 (also referred to as a second liquid inlet 274) can be connected to the liquid outlet 312 of the second heat consuming device 310b, and the other end is the first liquid channel. 200, a pipe communicating with the confluence 276 of the first liquid flow path 200 in a portion closer to the first liquid inlet 202 than the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180. 278. This pipe 278 is referred to as a fourth liquid channel 278.
Note that the same devices and parts as those of the cogeneration system 100a shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals in FIG.

上記の第3液体流路280と第4液体流路278が付加されたコジェネ100bが外部に熱エネルギを供給する際の動作を、第1液体流路200および第2液体流路250も含めた夫々の液体流路を通過する液体の温度変化を例示して説明する。
第1液体流路200の分岐点272から分岐した第3液体流路280は、第2液体流路250の端部のうち第2液体流路入口256に接続されている。従って、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180を通過して昇温された液体の一部は第3液体流路280によって第2液体流路250の第2液体流路入口256に供給される。今、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180を通過した液体の温度が例えば55℃であるとする。クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180を通過した液体の温度が図1で示した同じ場所の温度50℃より高くなっている理由は後述する。図1に示したコジェネ100aでは第2液体流路250の第2液体流路入口256に供給される液体の温度は常温の10℃であった。これに対してコジェネ100bでは、第3液体流路280によって、第2液体流路250には55℃の液体が供給されることになる。従って、第1顕熱熱交換器140では、流入する55℃の液体を例えば70℃に昇温できる。さらに、第2顕熱熱交換器170では、流入する70℃の液体を例えば85℃に昇温できる。その結果、85℃に昇温した液体を第2熱消費装置310へ供給することができる。第2熱消費装置310へ供給する液体の温度を、図1のコジェネ100aよりも高温の液体とすることができる。
The operation when the cogeneration 100b to which the third liquid channel 280 and the fourth liquid channel 278 are added supplies heat energy to the outside includes the first liquid channel 200 and the second liquid channel 250. The temperature change of the liquid passing through each liquid flow path will be described as an example.
The third liquid channel 280 branched from the branch point 272 of the first liquid channel 200 is connected to the second liquid channel inlet 256 at the end of the second liquid channel 250. Accordingly, a part of the liquid heated by passing through the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180 is added to the second liquid channel 250 by the third liquid channel 280. 2 liquid channel inlet 256 is supplied. Now, it is assumed that the temperature of the liquid that has passed through the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180 is 55 ° C., for example. The reason why the temperature of the liquid that has passed through the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180 is higher than the temperature 50 ° C. in the same place shown in FIG. 1 will be described later. In the cogeneration system 100a shown in FIG. 1, the temperature of the liquid supplied to the second liquid channel inlet 256 of the second liquid channel 250 is 10 ° C., which is normal temperature. On the other hand, in the cogeneration system 100b, the liquid at 55 ° C. is supplied to the second liquid channel 250 by the third liquid channel 280. Therefore, in the first sensible heat exchanger 140, the flowing 55 ° C. liquid can be heated to 70 ° C., for example. Furthermore, in the 2nd sensible heat exchanger 170, the 70 degreeC liquid which flows in can be heated up to 85 degreeC, for example. As a result, the liquid heated to 85 ° C. can be supplied to the second heat consuming device 310. The temperature of the liquid supplied to the 2nd heat consuming apparatus 310 can be made into a liquid higher temperature than the cogeneration 100a of FIG.

また、第2熱消費装置310bの液体排出口312から排出された液体は、第2液体流入口274からコジェネ100bに流入し、第4液体流路278によって、第1液体流路200の合流点276で第1熱消費装置300から排出された液体と合流する。第2熱消費装置310bは、第1熱消費装置300よりも高い温度の液体を必要とする装置とする。この場合、熱エネルギを第2熱消費装置310bへ供給した後に液体排出口312から排出される液体の温度は、熱エネルギを第1熱消費装置300へ供給した後に液体排出口302から排出される液体の温度よりも高い場合が多い。第1液体流路200と第4液体流路278の合流点276で合流した液体の温度は、第1熱消費装置300の流体排出口302から排出される液体の温度よりも高くなる。このときの合流後の液体の温度が例えば30℃であるとする。この30℃という温度は、図1に示したコジェネ100aにおいてクーラ冷却部130に流入する液体の温度25℃よりも高い。従って、クーラ冷却部130では、流入する30℃の液体を例えば35℃に昇温できる。さらに、第1潜熱熱交換器150では、流入する35℃の液体を例えば45℃に昇温できる。さらに第2潜熱熱交換器180では、流入する45℃の液体を例えば55℃に昇温できる。その結果、55℃に昇温した液体を第1熱消費装置300へ供給することができる。第1熱消費装置300へ供給する液体の温度を、図1のコジェネ100aよりも高温の液体とすることができる。   In addition, the liquid discharged from the liquid discharge port 312 of the second heat consuming device 310 b flows into the cogeneration 100 b from the second liquid inlet 274 and is joined by the fourth liquid channel 278 to the first liquid channel 200. In 276, the liquid discharged from the first heat consuming apparatus 300 is merged. The second heat consuming device 310b is a device that requires a liquid having a temperature higher than that of the first heat consuming device 300. In this case, the temperature of the liquid discharged from the liquid discharge port 312 after supplying thermal energy to the second heat consuming device 310 b is discharged from the liquid discharge port 302 after supplying thermal energy to the first heat consuming device 300. Often higher than the temperature of the liquid. The temperature of the liquid merged at the merge point 276 of the first liquid flow path 200 and the fourth liquid flow path 278 is higher than the temperature of the liquid discharged from the fluid discharge port 302 of the first heat consuming apparatus 300. It is assumed that the temperature of the liquid after joining at this time is 30 ° C., for example. This temperature of 30 ° C. is higher than the temperature of 25 ° C. of the liquid flowing into the cooler cooling unit 130 in the cogeneration system 100a shown in FIG. Therefore, in the cooler cooling unit 130, the flowing 30 ° C. liquid can be heated to 35 ° C., for example. Further, in the first latent heat exchanger 150, the flowing 35 ° C. liquid can be heated to 45 ° C., for example. Further, in the second latent heat exchanger 180, the flowing 45 ° C. liquid can be heated to 55 ° C., for example. As a result, the liquid heated to 55 ° C. can be supplied to the first heat consuming apparatus 300. The temperature of the liquid supplied to the 1st heat consumption apparatus 300 can be made into a liquid higher temperature than the cogeneration 100a of FIG.

以上のようにコジェネ100bでは、上記の第3液体流路280によって、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180を通過して昇温された液体を第2液体流路250へ供給することができる。第2液体流路250へ供給する液体の温度を常温よりも高くすることができるので、第2液体流路250で第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170を通過した後の液体の温度をさらに高くすることができる。もしくは、第2液体流路250へ供給する液体の温度を常温よりも高くすることができるので、第2顕熱熱交換器170で液体を昇温させるための第2燃焼ガスの顕熱のエネルギをより少なくすることができる。換言すれば、第2バーナ160で消費する燃料を少なくすることができる。   As described above, in the cogeneration system 100b, the liquid that has been heated by passing through the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 180 is supplied to the second liquid channel 280 by the second liquid channel 280. The liquid can be supplied to the liquid channel 250. Since the temperature of the liquid supplied to the second liquid channel 250 can be made higher than the normal temperature, the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170 are passed through the second liquid channel 250. The temperature of the later liquid can be further increased. Alternatively, since the temperature of the liquid supplied to the second liquid channel 250 can be made higher than the normal temperature, the sensible heat energy of the second combustion gas for raising the temperature of the liquid by the second sensible heat exchanger 170. Can be reduced. In other words, the fuel consumed by the second burner 160 can be reduced.

また、上記の第4液体流路278によって、第2熱消費装置310bが排出する液体を第1液体流路200の液体流入口202に近い部分へ還流させることができる。第2液体流路250から第2熱消費装置310bへ供給された液体の熱エネルギのうち、第2熱消費装置310bで消費されずに残った熱エネルギを再びコジェネ100bの第1液体流路200に戻して再利用することができる。コジェネ100bの効率をより高くすることができる。   Further, the liquid discharged from the second heat consuming device 310b can be recirculated to the portion of the first liquid channel 200 close to the liquid inlet 202 by the fourth liquid channel 278. Of the thermal energy of the liquid supplied from the second liquid channel 250 to the second heat consuming device 310b, the remaining heat energy that is not consumed by the second heat consuming device 310b is used again for the first liquid channel 200 of the cogeneration 100b. Can be reused. The efficiency of the cogeneration 100b can be further increased.

以上、図1と図2で説明した本発明の実施形態では、スターリングエンジン110のヒータ部112を加熱するための第1バーナ120が生成する第1燃焼ガスの顕熱と潜熱の熱エネルギ、第2バーナ160が生成する第2燃焼ガスの顕熱と潜熱の熱エネルギ、およびスターリングエンジン110のクーラ部114から回収した熱エネルギを外部へ熱を供給するために利用する。そうすることによって、スターリングエンジン110を駆動する際に発生した熱エネルギと第2バーナが発生した熱エネルギを効率的に利用するコージェネレーションシステムを実現することができる。
また、図1と図2で説明した本発明の実施形態では、高温の液体を媒体にして熱エネルギを外部に供給する第2液体流路250と、第2液体流路250によって供給される液体よりは低温であるが常温よりは温度の高い液体を媒体にして熱エネルギを外部に供給する第1液体流路200を備える。即ちコージェネレーションシステム100a、100bは、異なる温度の液体を外部に供給することができる。必要とする液体の温度が異なる複数の熱消費装置に対して、夫々の熱消費装置に適した温度の液体を供給することができる。コージェネレーションシステムが供給する液体の温度を、熱消費装置が必要とする液体の温度に合わせるための温度調節装置等の付加的な装置を要しない。
また、図1と図2で説明した本発明の実施形態では、第1熱消費装置300と第2熱消費装置310、310bをコジェネ100a、100bの外部の装置とした。しかし、例えば第2熱消費装置310として給湯装置などを用いる場合、熱交換器など給湯装置の一部あるいは全部をコージェネレーションシステム100a、100bの構成の一部にくわえてもよい。
なお、図1および図2では、コジェネ100a、100bの第1液体流路200に接続される熱消費装置は、第1熱消費装置300ひとつだけが描かれているが、第1液体流路200には複数の第1熱消費装置が接続されていてもよい。同様に、図1では、コジェネ100aの第2液体流路250に接続される熱消費装置は、第2熱消費装置310ひとつだけが描かれており、図2では、コジェネ100aの第2液体流路250に接続される熱消費装置は、第2熱消費装置310bひとつだけが描かれているが、第2液体流路250には複数の第2熱消費装置が接続されていてもよい。
As described above, in the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2, the sensible heat and latent heat energy of the first combustion gas generated by the first burner 120 for heating the heater unit 112 of the Stirling engine 110, The sensible heat and latent heat energy of the second combustion gas generated by the two-burner 160 and the heat energy recovered from the cooler 114 of the Stirling engine 110 are used to supply heat to the outside. By doing so, it is possible to realize a cogeneration system that efficiently uses the thermal energy generated when the Stirling engine 110 is driven and the thermal energy generated by the second burner.
In the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2, a second liquid channel 250 that supplies heat energy to the outside using a high-temperature liquid as a medium, and a liquid that is supplied by the second liquid channel 250. A first liquid channel 200 is provided that supplies heat energy to the outside using a liquid that is at a lower temperature but higher than the normal temperature as a medium. That is, the cogeneration systems 100a and 100b can supply liquids having different temperatures to the outside. The liquid of the temperature suitable for each heat consumption apparatus can be supplied with respect to the several heat consumption apparatus from which the temperature of the required liquid differs. There is no need for an additional device such as a temperature control device for adjusting the temperature of the liquid supplied by the cogeneration system to the temperature of the liquid required by the heat consuming device.
In the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2, the first heat consuming device 300 and the second heat consuming devices 310 and 310b are devices outside the cogeneration units 100a and 100b. However, for example, when a hot water supply device or the like is used as the second heat consuming device 310, a part or all of the hot water supply device such as a heat exchanger may be added to a part of the configuration of the cogeneration systems 100a and 100b.
1 and 2, only one first heat consuming device 300 is illustrated as the heat consuming device connected to the first liquid channel 200 of the cogeneration 100a, 100b. A plurality of first heat consuming devices may be connected to the. Similarly, in FIG. 1, only one second heat consuming device 310 is drawn as the heat consuming device connected to the second liquid flow path 250 of the cogeneration 100a, and in FIG. 2, the second liquid flow of the cogeneration 100a is drawn. Although only one second heat consuming device 310b is drawn as the heat consuming device connected to the channel 250, a plurality of second heat consuming devices may be connected to the second liquid channel 250.

また、図1と図2で説明した実施形態において、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170によって昇温された液体の一部を、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180によって昇温された液体と合流させて第1熱消費装置300へ供給するようにしてもよい。具体的には、例えば、第1液体流路210の一部を構成する配管216の途中にシスターンを設ける。そのシスターンに、第2液体流路250の一部を構成する配管264の途中から分岐しており、第2液体流路250を流れる液体をシスターンへと導く配管を配置する。
上記のシスターンへと導く配管を設けることによって、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170を通過した液体を、シスターンを介して第1液体流路200へと導くことができる。そうすることによって、例えば第2熱消費装置310bが運転を停止している場合や、第2熱消費装置310bで消費する熱量が少ない場合には、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170で昇温した液体を、シスターンを介して第1熱消費装置300へ供給することができる。なお、図2に示した第2実施形態の構成に上記のシスターン等を付加した構成を後述する実施例で例示する。
なお、図1と図2で例示した液体の温度の値はコジェネ100a、100bの動作を説明するために仮に例示した値であり、実際には、バーナ120、160や2つの顕熱熱交換器140、170や2つの潜熱熱交換器150、180の熱交換効率などによって変化することはいうまでもない。
In the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, a part of the liquid heated by the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170 is converted into the cooler cooling unit 130 and the first latent heat. The liquid heated by the heat exchanger 150 and the second latent heat exchanger 180 may be merged and supplied to the first heat consuming apparatus 300. Specifically, for example, a cistern is provided in the middle of the pipe 216 constituting a part of the first liquid channel 210. A pipe that branches from the middle of a pipe 264 that constitutes a part of the second liquid flow path 250 and guides the liquid flowing through the second liquid flow path 250 to the cis turn is disposed in the systern.
By providing the pipe that leads to the cistern, the liquid that has passed through the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170 can be guided to the first liquid flow path 200 through the cistern. it can. By doing so, for example, when the second heat consuming device 310b has stopped operating, or when the amount of heat consumed by the second heat consuming device 310b is small, the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 140b are used. The liquid whose temperature has been raised by the heat heat exchanger 170 can be supplied to the first heat consuming device 300 via a cistern. A configuration obtained by adding the above-described cistern or the like to the configuration of the second embodiment shown in FIG.
The temperature values of the liquid illustrated in FIGS. 1 and 2 are values temporarily illustrated to explain the operation of the cogeneration units 100a and 100b. Actually, the burners 120 and 160 and the two sensible heat exchangers are used. Needless to say, it changes depending on the heat exchange efficiency of 140 and 170 and the two latent heat exchangers 150 and 180.

図面を参照しながら、本発明のコージェネレーションシステムを具現化した実施例を説明する。図3は、本実施例のコージェネレーションシステム1000の構成を示している。
本実施例のコージェネレーションシステム1000は、図2に示した第2実施形態を基本として、現実に必要な様々な部品が付加されたものである。また、図面の都合上、図2の第2実施形態に示したコージェネレーションシステムの部品と対応する図3の本実施例のコージェネレーションシステムの部品に異なる名称を付してある場合がある。そこでまず、本実施例のコージェネレーションシステム1000と、図2に示した第2実施形態のコージェネレーションシステム100bとの対応関係を説明する。なお、図1および図2では流体の流路を白抜きの線で示したが、図3では図を簡略化するために流体の流路を1本の線で描いてある。
An embodiment embodying a cogeneration system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows the configuration of the cogeneration system 1000 of the present embodiment.
The cogeneration system 1000 of the present embodiment is based on the second embodiment shown in FIG. 2 with various parts that are actually necessary. Further, for convenience of drawing, different names may be given to the components of the cogeneration system of the present example of FIG. 3 corresponding to the components of the cogeneration system shown in the second embodiment of FIG. First, the correspondence between the cogeneration system 1000 of the present embodiment and the cogeneration system 100b of the second embodiment shown in FIG. 2 will be described. In FIGS. 1 and 2, the flow path of the fluid is shown by a white line, but in FIG. 3, the flow path of the fluid is drawn by a single line in order to simplify the drawing.

本実施例のコージェネレーションシステム1000は主に、発電装置1002と、第1燃焼装置1006と、第2燃焼装置1044と、シスターン1020と、低温暖房機1032と、高温暖房機1074と、給湯器1100と、風呂給湯器1130を備えている。ここで、低温暖房機1032は床暖房機である。高温暖房機1074とは、浴室暖房機である。床暖房機へ通過させる液体の温度は、浴室暖房機へ通過させる液体の温度よりも低い温度でよい。そのために床暖房機を低温暖房機1032と称し、浴室暖房機を高温暖房機1074と称している。即ち、「低温暖房機」とは「高温暖房機」よりも低い温度の水で十分に動作する暖房機を意味する。風呂給湯器1130は、浴槽1132に湯張りするために給湯する機能と、浴槽水を追い焚きする機能を備えている。
なお、低温暖房機1032と、高温暖房機1074と、給湯器1100と、風呂給湯器1130は、コージェネレーションシステム1000に接続可能な外部の装置としてもよいが、ここでは全体構成を説明しやすくするために、これらの装置を含めてコージェネレーションシステム1000と称することにする。
発電装置1002内には、スターリングエンジン110と、第1燃焼装置1006が配置されている。スターリングエンジン110には、発電機116が連結されている。また、スターリングエンジン110はヒータ部112とクーラ部(図3では図示を省略してある。図1を参照されたい)を有している。スターリングエンジン110のクーラ部に隣接して、クーラ部を冷却するためのクーラ冷却部130が配置されている。
The cogeneration system 1000 of this embodiment mainly includes a power generation device 1002, a first combustion device 1006, a second combustion device 1044, a cistern 1020, a low temperature heater 1032, a high temperature heater 1074, and a water heater 1100. And a bath water heater 1130. Here, the low-temperature heater 1032 is a floor heater. The high temperature heater 1074 is a bathroom heater. The temperature of the liquid passed to the floor heater may be lower than the temperature of the liquid passed to the bathroom heater. Therefore, the floor heater is referred to as a low-temperature heater 1032, and the bathroom heater is referred to as a high-temperature heater 1074. That is, the “low temperature heater” means a heater that operates sufficiently with water having a lower temperature than the “high temperature heater”. The bath water heater 1130 has a function of supplying hot water to fill the bathtub 1132 and a function of chasing the bathtub water.
Note that the low-temperature heater 1032, the high-temperature heater 1074, the water heater 1100, and the bath water heater 1130 may be external devices that can be connected to the cogeneration system 1000, but here, the overall configuration is easily described. Therefore, these devices are collectively referred to as a cogeneration system 1000.
In the power generation apparatus 1002, a Stirling engine 110 and a first combustion apparatus 1006 are arranged. A generator 116 is connected to the Stirling engine 110. The Stirling engine 110 has a heater portion 112 and a cooler portion (not shown in FIG. 3; see FIG. 1). Adjacent to the cooler part of the Stirling engine 110, a cooler cooling part 130 for cooling the cooler part is arranged.

第1燃焼装置1006の内部には、第1バーナ120と、第1顕熱熱交換器140と、第1潜熱熱交換器150と、吸出しファン1018が配置されている。なお、第1燃焼装置1006の内壁によって形成される燃焼ガスの流路が、図2の第2実施形態で示した第1ガス燃焼ガス流路122に対応する。即ち、図3に示すように、第1燃焼装置1006では、第1燃焼装置1006の内壁によって形成されるガス流路(第1燃焼ガス流路122)の上流側(即ち、第1バーナ120に近い側)に、第1顕熱熱交換器140が配置され、また、その下流側(即ち、第1バーナ120から遠い側)に、第1潜熱熱交換器150が配置されている。
第2燃焼装置1044は、第2バーナ160と、第2顕熱熱交換器170と、第2潜熱熱交換器180と、吹出しファン1052を備えている。なお、第2燃焼装置1044の内壁によって形成される燃焼ガスの流路が、図2の第2実施形態で示した第2ガス燃焼ガス流路162に対応する。即ち、図3に示すように、第2燃焼装置1006では、第2燃焼装置1044の内壁によって形成されるガス流路(第2燃焼ガス流路162)の上流側(即ち、第2バーナ160に近い側)に、第2顕熱熱交換器170が配置され、また、その下流側(即ち、第2バーナ160から遠い側)に、第2潜熱熱交換器180が配置されている。
また、図3には、各熱交換器や低温暖房機1032や高温暖房機1074などを連結し、それらの間に液体を流すための流路が描かれている。なお本実施例のコージェネレーションシステム1000の流路を流れる液体は水である。流路には、高温の水が流れる流路もあれば低温の水や冷水が流れる流路もある。
Inside the first combustion apparatus 1006, a first burner 120, a first sensible heat exchanger 140, a first latent heat exchanger 150, and a suction fan 1018 are arranged. The flow path of the combustion gas formed by the inner wall of the first combustion device 1006 corresponds to the first gas combustion gas flow path 122 shown in the second embodiment of FIG. That is, as shown in FIG. 3, in the first combustion device 1006, the upstream side of the gas flow path (first combustion gas flow path 122) formed by the inner wall of the first combustion apparatus 1006 (that is, in the first burner 120. The first sensible heat exchanger 140 is disposed on the near side, and the first latent heat exchanger 150 is disposed on the downstream side (that is, the side far from the first burner 120).
The second combustion device 1044 includes a second burner 160, a second sensible heat exchanger 170, a second latent heat exchanger 180, and a blower fan 1052. The flow path of the combustion gas formed by the inner wall of the second combustion device 1044 corresponds to the second gas combustion gas flow path 162 shown in the second embodiment of FIG. That is, as shown in FIG. 3, in the second combustion device 1006, the upstream side of the gas flow path (second combustion gas flow path 162) formed by the inner wall of the second combustion apparatus 1044 (that is, the second burner 160). The second sensible heat exchanger 170 is disposed on the near side, and the second latent heat exchanger 180 is disposed on the downstream side (that is, the side far from the second burner 160).
Further, in FIG. 3, flow paths for connecting the heat exchangers, the low-temperature heater 1032, the high-temperature heater 1074, and the like and flowing a liquid between them are drawn. In addition, the liquid which flows through the flow path of the cogeneration system 1000 of the present embodiment is water. The flow path includes a flow path through which high-temperature water flows, and a flow path through which low-temperature water and cold water flow.

図3に最も太い黒線で示した流路200が図2の第2実施形態で示した第1液体流路200に相当する。具体的な対応関係は次の通りである。
図3の第1冷水路1038の端部のうち、合流点1500に接続している側の一端が、図2の第2実施形態で示した第1液体流入口202に対応する。合流点1500から始まって、合流点1500に接続されている第1冷水路1038と、第1冷水路1038の他端に接続されているクーラ冷却部130内の流路と、クーラ冷却部130の流路出口と接続されている第2冷水路1040と、第2冷水路1040の他端に接続されている第1潜熱熱交換器150の流路と、第1潜熱熱交換器150の流路出口と接続されている第3冷水路1042と、第3冷水路1042の他端と接続されている第2潜熱熱交換器180の流路と、第2潜熱熱交換器180の流路出口と接続されているシスターン復路1054と、シスターン復路1054の他端とシスターン1020を介して連通しているシスターン往路1024によって形成される流路が図2の第2実施形態で示した第1液体流路200に対応する。そして、図3のシスターン往路1024の端部のうち、分岐点1502に接続している側の一端が、図2の第2実施形態で示した第1液体流出口204に対応する。
The flow path 200 shown by the thickest black line in FIG. 3 corresponds to the first liquid flow path 200 shown in the second embodiment of FIG. The specific correspondence is as follows.
Of the end portions of the first cold water passage 1038 in FIG. 3, one end on the side connected to the junction 1500 corresponds to the first liquid inlet 202 shown in the second embodiment in FIG. Starting from the merge point 1500, the first cold water channel 1038 connected to the merge point 1500, the flow path in the cooler cooling unit 130 connected to the other end of the first cold water channel 1038, and the cooler cooling unit 130 A second cold water passage 1040 connected to the flow passage outlet, a flow passage of the first latent heat exchanger 150 connected to the other end of the second cold water passage 1040, and a flow passage of the first latent heat heat exchanger 150 A third cold water path 1042 connected to the outlet, a flow path of the second latent heat exchanger 180 connected to the other end of the third cold water path 1042, and a flow path outlet of the second latent heat heat exchanger 180. The flow path formed by the connected systern return path 1054 and the other end of the systern return path 1054 and the systern forward path 1024 communicating with the other end of the systern 1020 is the first liquid path shown in the second embodiment of FIG. 200 vs. To. Then, one end on the side connected to the branch point 1502 in the end of the cistern forward path 1024 in FIG. 3 corresponds to the first liquid outlet 204 shown in the second embodiment in FIG. 2.

図3に中太の黒線で示した流路250が図2の第2実施形態で示した第2液体流路250に相当する。具体的な対応関係は次の通りである。
図3の第1顕熱熱交換器140の入口1504が、図2の第2実施形態で示した第2液体流路入口256に対応する。第1顕熱熱交換器140の入口1504から始まって、第1顕熱熱交換器140の流路と、第1顕熱熱交換器140の流路出口に接続されている第2温水路1056と、第2温水路1056の他端に接続されている第2顕熱熱交換器170と、第2顕熱熱交換器170の流路出口と接続されている第3温水路1058によって形成される流路が図2の第2実施例に示した第2液体流路250に対応する。そして、図3の第3温水路1058の端部のうち、分岐点1506に接続している側の一端が、図2の第2実施形態で示した第2液体流出口254に対応する。
A flow path 250 indicated by a thick black line in FIG. 3 corresponds to the second liquid flow path 250 shown in the second embodiment of FIG. The specific correspondence is as follows.
The inlet 1504 of the first sensible heat exchanger 140 in FIG. 3 corresponds to the second liquid flow path inlet 256 shown in the second embodiment in FIG. Starting from the inlet 1504 of the first sensible heat exchanger 140, the second hot water passage 1056 connected to the flow path of the first sensible heat exchanger 140 and the flow path outlet of the first sensible heat exchanger 140. And a second sensible heat exchanger 170 connected to the other end of the second hot water passage 1056, and a third hot water passage 1058 connected to the flow path outlet of the second sensible heat exchanger 170. The flow path corresponds to the second liquid flow path 250 shown in the second embodiment of FIG. And one end of the end part of the 3rd warm water channel 1058 of FIG. 3 connected to the branch point 1506 respond | corresponds to the 2nd liquid outflow port 254 shown in 2nd Embodiment of FIG.

また、図3に示す分岐点1502と第1顕熱熱交換器140の入口1504を繋ぐ第1温水路1030が、図2の第2実施形態で示した第3液体流路280に対応する。
さらに、図3に示す合流点1508と合流点1500を繋ぐ戻り経路1078が図2の第2実施形態で示した第4液体流路278に対応する。
3 corresponds to the third liquid channel 280 shown in the second embodiment of FIG. 2. The first hot water channel 1030 connecting the branch point 1502 shown in FIG. 3 and the inlet 1504 of the first sensible heat exchanger 140.
Furthermore, the return path 1078 connecting the junction 1508 and the junction 1500 shown in FIG. 3 corresponds to the fourth liquid channel 278 shown in the second embodiment of FIG.

また、本実施例のコージェネレーションシステム1000では、図2の第2実施形態で示した第1液体流出口204に相当する分岐点1502から低温暖房往路1028を介して温水が低温暖房機1032へと供給される。また低温暖房機1032へ熱エネルギを与えて温度が低下した水が低温暖房復路1036を介して図2の第2実施形態で示した第1液体流入口202に相当する合流点1500へと流入する。即ち、低温暖房機1032が、図2に示した第1熱消費装置300に相当する。
さらに、本実施例のコージェネレーションシステム1000では、図2の第2実施形態で示した第2液体流出口254に相当する分岐点1506から、高温暖房機1074と給湯器1100と風呂給湯器1130へ高温の温水が供給される。そして、高温暖房機1074や給湯器1100や風呂給湯器1130へ熱エネルギを与えて温度が低下した水が、図2の第2実施形態で示した第2液体流入口274に相当する合流点1508へと流入する。即ち、高温暖房機1074と給湯器1100と風呂給湯器1130の夫々が、図2の第2実施形態で示した第2熱消費装置310bに相当する。
Further, in the cogeneration system 1000 of the present example, hot water flows from the branch point 1502 corresponding to the first liquid outlet 204 shown in the second embodiment of FIG. 2 to the low temperature heater 1032 via the low temperature heating forward path 1028. Supplied. Further, the water whose temperature has been reduced by applying thermal energy to the low-temperature heater 1032 flows into the junction 1500 corresponding to the first liquid inlet 202 shown in the second embodiment of FIG. . That is, the low-temperature heater 1032 corresponds to the first heat consuming apparatus 300 shown in FIG.
Furthermore, in the cogeneration system 1000 of the present embodiment, from the branch point 1506 corresponding to the second liquid outlet 254 shown in the second embodiment of FIG. 2 to the high temperature heater 1074, the hot water heater 1100, and the bath water heater 1130. Hot hot water is supplied. Then, the water whose temperature is lowered by applying thermal energy to the high-temperature heater 1074, the hot water heater 1100, and the bath water heater 1130 is the junction 1508 corresponding to the second liquid inlet 274 shown in the second embodiment of FIG. Flows into. That is, each of the high temperature heater 1074, the hot water heater 1100, and the bath water heater 1130 corresponds to the second heat consuming device 310b shown in the second embodiment of FIG.

次に本実施例のコージェネレーションシステム1000の各部の構造を具体的に説明する。
発電装置1002のスターリングエンジン110は、ヒータ部112を第1燃焼装置1006で加熱し、クーラ部(図1参照)をクーラ冷却部130で冷却することによって、内部のディスプレーサ及びピストン(図1参照)が往復運動する。このピストンの往復運動を発電機116へ伝達することによって発電機116が発電する。発電機116が発電した電力は、図3のグリッドボックス1010へ送電される。
Next, the structure of each part of the cogeneration system 1000 of the present embodiment will be specifically described.
The Stirling engine 110 of the power generation device 1002 heats the heater unit 112 with the first combustion device 1006 and cools the cooler unit (see FIG. 1) with the cooler cooling unit 130, thereby disposing the displacer and piston inside (see FIG. 1). Reciprocates. The generator 116 generates electricity by transmitting the reciprocating motion of the piston to the generator 116. The electric power generated by the generator 116 is transmitted to the grid box 1010 in FIG.

第1燃焼装置1006は、第1バーナ120と、第1顕熱熱交換器140と、第1潜熱熱交換器150と、吸出しファン1018を備えている。第1バーナ120は、その燃焼ガスによってスターリングエンジン110のヒータ部112を加熱する。第1顕熱熱交換器140は第1燃焼装置1006の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行う。第1潜熱熱交換器150は第1燃焼装置1006の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行う。第1潜熱熱交換器150の内部は低温の水が通過するため、外部を流れる燃焼ガスに含まれる水蒸気が第1潜熱熱交換器150の表面に結露する。このときの水蒸気の凝縮熱によって、第1潜熱熱交換器150の内部を流れる水が加熱される。第1バーナ120から供給される燃焼ガスは、スターリングエンジン110のヒータ部112を加熱した後、吸出しファン1018によって吸引されて、第1顕熱熱交換器140と第1潜熱熱交換器150を通過して、外部へ排出される。   The first combustion device 1006 includes a first burner 120, a first sensible heat exchanger 140, a first latent heat exchanger 150, and a suction fan 1018. The first burner 120 heats the heater unit 112 of the Stirling engine 110 with the combustion gas. The first sensible heat exchanger 140 is a heat transfer tube that passes through the inside of the first combustion device 1006, and performs heat exchange between water that passes through the inside of the heat transfer tube and combustion gas that flows outside the heat transfer tube. The first latent heat exchanger 150 is a heat transfer tube that passes through the inside of the first combustion device 1006, and performs heat exchange between water that passes through the inside of the heat transfer tube and combustion gas that flows outside the heat transfer tube. Since low temperature water passes through the inside of the first latent heat exchanger 150, water vapor contained in the combustion gas flowing outside condenses on the surface of the first latent heat exchanger 150. Water flowing through the first latent heat exchanger 150 is heated by the condensation heat of the water vapor at this time. The combustion gas supplied from the first burner 120 heats the heater portion 112 of the Stirling engine 110 and is then sucked by the suction fan 1018 and passes through the first sensible heat exchanger 140 and the first latent heat exchanger 150. And discharged to the outside.

クーラ冷却部130は、水が流れる流路を備えており、流路を流れる水と、スターリングエンジン110のクーラ部(図3では図示を省略)内を通過する作動流体との間で熱交換を行う。クーラ冷却部130には低温の水が流れるため、スターリングエンジン110のクーラ部(不図示)を通過する作動流体は冷却される。   The cooler cooling unit 130 includes a flow path through which water flows, and heat exchange is performed between the water flowing through the flow path and the working fluid passing through the cooler section (not shown in FIG. 3) of the Stirling engine 110. Do. Since low-temperature water flows through the cooler cooling unit 130, the working fluid passing through the cooler unit (not shown) of the Stirling engine 110 is cooled.

シスターン1020は水(温水)を貯めるタンクである。シスターン1020内には水位電極1020a,1020bが装着されている。水位電極1020aの下端は、シスターン1020のハイレベル水位に位置している。水位電極1020bの下端は、シスターン1020のローレベル水位に位置している。水位電極1020aと水位電極1020bは、水に触れていると検出信号をコントローラ1200に出力する。コントローラ1200は、水位電極1020a,1020bからの検出信号によって、シスターン1020の水位がハイレベル水位を超えているか、ハイレベル水位とローレベル水位の間にあるか、ローレベル水位よりも低いかを判別する。シスターン1020内の水位は、ハイレベルとローレベルの範囲内に位置している状態が適正状態である。コントローラ1200は、水位電極1020a,1020bからの検出信号に基づいて補給水弁1022を開閉制御し、シスターン1020の水位を適正範囲に維持する。   The cistern 1020 is a tank for storing water (hot water). In the cistern 1020, water level electrodes 1020a and 1020b are mounted. The lower end of the water level electrode 1020a is located at the high level water level of the cistern 1020. The lower end of the water level electrode 1020b is located at the low level water level of the cistern 1020. The water level electrode 1020a and the water level electrode 1020b output a detection signal to the controller 1200 when they are in contact with water. Based on detection signals from the water level electrodes 1020a and 1020b, the controller 1200 determines whether the water level of the cistern 1020 exceeds the high level water level, between the high level water level and the low level water level, or lower than the low level water level. To do. The water level in the cis turn 1020 is in a proper state when it is located within the range between the high level and the low level. The controller 1200 controls the opening and closing of the makeup water valve 1022 based on the detection signals from the water level electrodes 1020a and 1020b, and maintains the water level of the cistern 1020 within an appropriate range.

シスターン1020の底部には、シスターン往路1024の一端が接続されている。シスターン往路1024にはポンプ1026が設けられている。ポンプ1026はコントローラ1200によって制御される。シスターン往路1024の他端は、低温暖房往路1028と第1温水路1030に分岐している。   One end of a cis-turn forward path 1024 is connected to the bottom of the cis-turn 1020. A pump 1026 is provided in the cistern forward path 1024. The pump 1026 is controlled by the controller 1200. The other end of the systern outbound path 1024 branches into a low temperature heating outbound path 1028 and a first warm water path 1030.

シスターン往路1024から分岐した低温暖房往路1028は、低温暖房機1032の入口に接続されている。本実施例の低温暖房機1032は床暖房機である。低温暖房往路1028には熱動弁1034が挿入されている。熱動弁1034はコントローラ1200によって制御される。低温暖房機1032が使用されるときに熱動弁1034が開かれる。低温暖房機1032が使用されない間は熱動弁1034が閉じられている。低温暖房機1032の出口には、低温暖房復路1036の一端が接続されている。低温暖房復路1036の他端は、第1冷水路1038に接続されている。   The low-temperature heating forward path 1028 branched from the cistern outward path 1024 is connected to the inlet of the low-temperature heating machine 1032. The low temperature heater 1032 of the present embodiment is a floor heater. A thermal valve 1034 is inserted in the low temperature heating forward path 1028. The thermal valve 1034 is controlled by the controller 1200. The thermal valve 1034 is opened when the low temperature heater 1032 is used. While the low temperature heater 1032 is not used, the thermal valve 1034 is closed. One end of a low-temperature heating return path 1036 is connected to the outlet of the low-temperature heater 1032. The other end of the low temperature heating return path 1036 is connected to the first cold water path 1038.

第1冷水路1038は、クーラ冷却部130の入口に接続している。クーラ冷却部130の出口には、第2冷水路1040の一端が接続されている。第2冷水路1040の他端は、第1燃焼装置1006の第1潜熱熱交換器150の入口へ接続している。第1潜熱熱交換器150の出口には、第3冷水路1042の一端が接続している。第3冷水路1042の他端は、第2燃焼装置1044の第2潜熱熱交換器180の入口へ接続している。   The first cold water passage 1038 is connected to the inlet of the cooler cooling unit 130. One end of the second cold water passage 1040 is connected to the outlet of the cooler cooling unit 130. The other end of the second cold water passage 1040 is connected to the inlet of the first latent heat exchanger 150 of the first combustion device 1006. One end of the third cold water channel 1042 is connected to the outlet of the first latent heat exchanger 150. The other end of the third cold water passage 1042 is connected to the inlet of the second latent heat exchanger 180 of the second combustion device 1044.

第2燃焼装置1044は、第2バーナ160と、第2顕熱熱交換器170と、第2潜熱熱交換器180と、吹出しファン1052を備えている。第2バーナ160で得られた燃焼ガスは、吹出しファン1052によって吹出され、第2顕熱熱交換器170の内部を流れる水と、第2潜熱熱交換器180の内部を流れる水を加熱した後に、外部に排出される。第2顕熱熱交換器170は第2燃焼装置1044の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行う。第2潜熱熱交換器180は第2燃焼装置1044の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行う。第2潜熱熱交換器180の内部は低温の水が通過するため、外部を流れる燃焼ガスに含まれる水蒸気が第2潜熱熱交換器180の表面に結露する。このときの水蒸気の凝縮熱によって、第2潜熱熱交換器180の内部を流れる水が加熱される。   The second combustion device 1044 includes a second burner 160, a second sensible heat exchanger 170, a second latent heat exchanger 180, and a blower fan 1052. The combustion gas obtained by the second burner 160 is blown out by the blower fan 1052, and after heating the water flowing inside the second sensible heat exchanger 170 and the water flowing inside the second latent heat exchanger 180, , Discharged outside. The second sensible heat exchanger 170 is a heat transfer tube passing through the inside of the second combustion device 1044, and performs heat exchange between water passing through the heat transfer tube and combustion gas flowing outside the heat transfer tube. The second latent heat exchanger 180 is a heat transfer tube that passes through the inside of the second combustion device 1044, and performs heat exchange between water that passes through the inside of the heat transfer tube and combustion gas that flows outside the heat transfer tube. Since low temperature water passes through the inside of the second latent heat exchanger 180, water vapor contained in the combustion gas flowing outside condenses on the surface of the second latent heat exchanger 180. The water flowing in the second latent heat exchanger 180 is heated by the condensation heat of the water vapor at this time.

第2潜熱熱交換器180の出口は、シスターン復路1054の一端に接続している。シスターン復路1054の他端は、シスターン1020の底部に接続されている。   The outlet of the second latent heat exchanger 180 is connected to one end of the systern return path 1054. The other end of the cistern return path 1054 is connected to the bottom of the cistern 1020.

シスターン往路1024から分岐した第1温水路1030は、第1燃焼装置1006の第1顕熱熱交換器140の入口へ接続されている。第1顕熱熱交換器140の出口には、第2温水路1056の一端が接続されている。第2温水路1056の他端は、第2燃焼装置1044の第2顕熱熱交換器170の入口へ接続されている。第2顕熱熱交換器170の出口には、第3温水路1058の一端が接続されている。第3温水路1058は、熱動弁経路1062、高温暖房往路1064、給湯加熱往路1066および風呂給湯加熱往路1068に分岐している。
第1温水路1030にはサーミスタ1092が設けられており、第1温水路を流れる水の温度、すなわちシスターン1020から汲み出される温水の温度を検出する。第3温水路1058にはサーミスタ1060が設けられており、第3温水路1058を流れる水の温度を検出する。サーミスタ1060、1092は、検出される水温をコントローラ1200へ出力する。
A first hot water passage 1030 branched from the cistern outward passage 1024 is connected to the inlet of the first sensible heat exchanger 140 of the first combustion device 1006. One end of the second hot water passage 1056 is connected to the outlet of the first sensible heat exchanger 140. The other end of the second hot water passage 1056 is connected to the inlet of the second sensible heat exchanger 170 of the second combustion device 1044. One end of a third hot water passage 1058 is connected to the outlet of the second sensible heat exchanger 170. The third hot water passage 1058 is branched into a thermal valve passage 1062, a high temperature heating forward passage 1064, a hot water supply heating forward passage 1066, and a bath hot water supply heating forward passage 1068.
The first hot water channel 1030 is provided with a thermistor 1092 to detect the temperature of water flowing through the first hot water channel, that is, the temperature of hot water pumped from the cistern 1020. The third hot water channel 1058 is provided with a thermistor 1060 to detect the temperature of water flowing through the third hot water channel 1058. The thermistors 1060 and 1092 output the detected water temperature to the controller 1200.

第3温水路1058から分岐した熱動弁経路1062は、シスターン復路1054へ接続している。熱動弁経路1062には熱動弁1070が挿入されている。熱動弁1070はコントローラ1200によって制御される。また熱動弁経路1062には、熱動弁1070を迂回するバイパス経路1072が設けられている。   A thermal valve passage 1062 branched from the third hot water passage 1058 is connected to a systern return passage 1054. A thermal valve 1070 is inserted in the thermal valve path 1062. The thermal valve 1070 is controlled by the controller 1200. The thermal valve path 1062 is provided with a bypass path 1072 that bypasses the thermal valve 1070.

第3温水路1058から分岐した高温暖房往路1064は、高温暖房機1074の入口に接続されている。本実施例の高温暖房機1074は浴室暖房機である。高温暖房機1074は熱動弁1074aを備えている。熱動弁1074aはコントローラ1200によって制御される。高温暖房機1074が使用されるときに熱動弁1074aが開かれる。高温暖房機1074が使用されない間は熱動弁1074aが閉じられている。高温暖房機1074の出口には高温暖房復路1076の一端が接続されている。高温暖房復路1076の他端は戻り経路1078に接続している。戻り経路1078は、第1冷水路1038に接続している。   The high temperature heating forward path 1064 branched from the third hot water path 1058 is connected to the inlet of the high temperature heating machine 1074. The high temperature heater 1074 of the present embodiment is a bathroom heater. The high temperature heater 1074 includes a thermal valve 1074a. The thermal valve 1074a is controlled by the controller 1200. When the high temperature heater 1074 is used, the thermal valve 1074a is opened. While the high temperature heater 1074 is not used, the thermal valve 1074a is closed. One end of a high temperature heating return path 1076 is connected to the outlet of the high temperature heater 1074. The other end of the high temperature heating return path 1076 is connected to the return path 1078. The return path 1078 is connected to the first cold water path 1038.

第3温水路1058から分岐した給湯加熱往路1066は、熱交換器1080の第1流路1080aの入口に接続している。熱交換器1080はその内部に第1流路1080aと第2流路1080bを備えており、第1流路1080aを通過する流体と、第2流路1080bを通過する流体の間で熱交換を行う。給湯加熱往路1066には熱動弁1082が挿入されている。熱交換器1080の第1流路1080aの出口には、給湯加熱復路1084の一端が接続している。給湯加熱復路1084の他端は、戻り経路1078へ接続している。   A hot-water supply heating forward path 1066 branched from the third hot water path 1058 is connected to an inlet of the first flow path 1080a of the heat exchanger 1080. The heat exchanger 1080 includes a first flow path 1080a and a second flow path 1080b therein, and exchanges heat between the fluid passing through the first flow path 1080a and the fluid passing through the second flow path 1080b. Do. A thermal valve 1082 is inserted in the hot water supply heating forward path 1066. One end of a hot water supply heating return path 1084 is connected to the outlet of the first flow path 1080a of the heat exchanger 1080. The other end of the hot water heating return path 1084 is connected to the return path 1078.

第3温水路1058から分岐した風呂給湯加熱往路1068は、熱交換器1086の第1流路1086aの入口に接続している。熱交換器1086はその内部に第1流路1086aと第2流路1086bを備えており、第1流路1086aを通過する流体と第2流路1086bを通過する流体の間で熱交換を行う。風呂給湯加熱往路1068には熱動弁1088が設けられている。熱交換器1086の第1流路1086aの出口には、風呂給湯加熱復路1090の一端が接続している。風呂給湯加熱復路1090の他端は、戻り経路1078へ接続している。   The bath hot water heating forward path 1068 branched from the third hot water path 1058 is connected to the inlet of the first flow path 1086a of the heat exchanger 1086. The heat exchanger 1086 includes a first flow path 1086a and a second flow path 1086b therein, and performs heat exchange between a fluid passing through the first flow path 1086a and a fluid passing through the second flow path 1086b. . A thermal valve 1088 is provided in the bath hot water heating forward path 1068. One end of a bath hot water heating return path 1090 is connected to the outlet of the first flow path 1086a of the heat exchanger 1086. The other end of the bath hot water heating return path 1090 is connected to the return path 1078.

給湯器1100は、第3燃焼装置1102と、熱交換器1080を備えている。一端が水道に接続された水道水経路1104は、第3燃焼装置1102の第3潜熱熱交換器1106の入口へ接続している。
第3燃焼装置1102は、第3バーナ1108と、第3顕熱熱交換器1110と、第3潜熱熱交換器1106と、吹出しファン1112を備えている。第3バーナ1108で得られた燃焼ガスは、吹出しファン1112によって吹出されて、第3顕熱熱交換器1110の内部を流れる水と、第3潜熱熱交換器1106の内部を流れる水を加熱した後に、外部に排出される。第3顕熱熱交換器1110は第3燃焼装置1102の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行う。第3潜熱熱交換器1106は第3燃焼装置1102の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行う。第3潜熱熱交換器1106の内部は低温の水が通過するため、外部を流れる燃焼ガスに含まれる水蒸気が第3潜熱熱交換器1106の表面に結露する。このときの水蒸気の凝縮熱によって、第3潜熱熱交換器1106の内部を流れる水が加熱される。
The water heater 1100 includes a third combustion device 1102 and a heat exchanger 1080. A tap water path 1104 having one end connected to the water supply is connected to the inlet of the third latent heat exchanger 1106 of the third combustion apparatus 1102.
The third combustion device 1102 includes a third burner 1108, a third sensible heat exchanger 1110, a third latent heat exchanger 1106, and a blower fan 1112. The combustion gas obtained by the third burner 1108 was blown out by the blowing fan 1112 to heat the water flowing inside the third sensible heat exchanger 1110 and the water flowing inside the third latent heat exchanger 1106. Later, it is discharged to the outside. The third sensible heat exchanger 1110 is a heat transfer tube passing through the inside of the third combustion device 1102, and performs heat exchange between water passing through the inside of the heat transfer tube and combustion gas flowing outside the heat transfer tube. The third latent heat exchanger 1106 is a heat transfer tube that passes through the inside of the third combustion device 1102, and performs heat exchange between water that passes through the inside of the heat transfer tube and combustion gas that flows outside the heat transfer tube. Since low-temperature water passes through the inside of the third latent heat exchanger 1106, water vapor contained in the combustion gas flowing outside condenses on the surface of the third latent heat exchanger 1106. The water flowing in the third latent heat exchanger 1106 is heated by the condensation heat of the water vapor at this time.

第3潜熱熱交換器1106の出口には第1給湯路1114の一端が接続している。第1給湯路1114の他端は、熱交換器1080の第2流路1080bの入口に接続している。熱交換器1080の第2流路1080bの出口には、第2給湯路1116の一端が接続している。第2給湯路1116の他端は、第3燃焼装置1102の第3顕熱熱交換器1110の入口に接続している。第3顕熱熱交換器1110の出口には、第3給湯路1118の一端が接続している。第3給湯路1118の他端は、給湯栓1120に接続している。給湯栓1120は、浴室、洗面所、台所等に配置されている。図1では、これらの複数の給湯栓を1つの給湯栓1120で表現している。   One end of the first hot water supply passage 1114 is connected to the outlet of the third latent heat exchanger 1106. The other end of the first hot water supply path 1114 is connected to the inlet of the second flow path 1080b of the heat exchanger 1080. One end of the second hot water supply path 1116 is connected to the outlet of the second flow path 1080b of the heat exchanger 1080. The other end of the second hot water supply passage 1116 is connected to the inlet of the third sensible heat exchanger 1110 of the third combustion device 1102. One end of a third hot water supply passage 1118 is connected to the outlet of the third sensible heat exchanger 1110. The other end of the third hot water supply passage 1118 is connected to the hot water tap 1120. The hot water tap 1120 is disposed in a bathroom, a washroom, a kitchen, or the like. In FIG. 1, these hot water taps are represented by one hot water tap 1120.

水道水経路1104にはサーミスタ1122と流量センサ1128が設けられている。第2給湯路1116にはサーミスタ1124が設けられている。第3給湯路1118には、サーミスタ1126が設けられている。サーミスタ1122、1124、1126は、水温を検出するセンサであって、検出される水温をコントローラ1200へ出力する。流量センサ1128は、水量を検出するセンサであって、検出される水量をコントローラ1200へ出力する。   The tap water path 1104 is provided with a thermistor 1122 and a flow sensor 1128. A thermistor 1124 is provided in the second hot water supply passage 1116. A thermistor 1126 is provided in the third hot water supply passage 1118. The thermistors 1122, 1124, and 1126 are sensors that detect the water temperature, and output the detected water temperature to the controller 1200. The flow sensor 1128 is a sensor that detects the amount of water, and outputs the detected amount of water to the controller 1200.

風呂給湯器1130は、熱交換器1086を備えている。風呂の浴槽1132の吸出口1132aに、浴槽往路1134の一端が接続されている。浴槽往路1134には、ポンプ1136が設けられている。ポンプ1136はコントローラ1200によって制御される。浴槽往路1134の他端は、熱交換器1086の第2流路1086bの入口に接続している。熱交換器1086の第2流路1086bの出口には、浴槽復路1138の一端が接続している。浴槽復路1138の他端は、浴槽1132の供給口1132bに接続している。浴槽往路1134には、水流スイッチ1140とサーミスタ1142が設けられている。浴槽復路1138には、水位センサ1144が設けられている。水流スイッチ1140、サーミスタ1142、水位センサ1144は、コントローラ1200に検出信号を出力する。水位センサ1144は水圧を検出する。コントローラ1200は、水位センサ1144が検出した水圧から浴槽1132に張られている湯の水位を推定する。水流スイッチ1140は浴槽往路1134を水が流れるとオンになる。サーミスタ1142は、浴槽1132から吸出された温水の温度を検出する。   The bath water heater 1130 includes a heat exchanger 1086. One end of a bathtub outward path 1134 is connected to the suction port 1132a of the bath tub 1132. A pump 1136 is provided in the bathtub outward path 1134. The pump 1136 is controlled by the controller 1200. The other end of the bathtub forward path 1134 is connected to the inlet of the second flow path 1086b of the heat exchanger 1086. One end of the bathtub return path 1138 is connected to the outlet of the second flow path 1086b of the heat exchanger 1086. The other end of the bathtub return path 1138 is connected to the supply port 1132 b of the bathtub 1132. A water flow switch 1140 and a thermistor 1142 are provided in the bathtub forward path 1134. A water level sensor 1144 is provided in the bathtub return path 1138. The water flow switch 1140, the thermistor 1142, and the water level sensor 1144 output detection signals to the controller 1200. The water level sensor 1144 detects the water pressure. The controller 1200 estimates the water level of hot water stretched on the bathtub 1132 from the water pressure detected by the water level sensor 1144. The water flow switch 1140 is turned on when water flows through the bathtub outward path 1134. The thermistor 1142 detects the temperature of the hot water sucked from the bathtub 1132.

給湯器1100の第3給湯路1118と風呂給湯器1130の浴槽復路1138は、注湯路1146を介して接続されている。注湯路1146にはソレノイド駆動タイプの注湯弁1148が設けられている。注湯弁1148は、コントローラ1200によって制御される。浴槽1132に湯を張るときには、注湯弁1148が開かれる。注湯弁1148が開かれると、第3給湯路1118から注湯路1146へ温水が流入し、注湯路1146へ流入した温水は浴槽復路1138へ流入する。浴槽復路1138へ流入した温水は、吸出口1132aと供給口1132bから浴槽1132に供給される。これにより、浴槽1132へ湯張りされる。
注湯路1146には流量センサ1150が設けられている。流量センサ1150は検出信号をコントローラ1200へ出力する。コントローラ1200は、流量センサ1150が検出した流量から、浴槽1132への湯張り量を推定する。
The third hot water supply path 1118 of the water heater 1100 and the bathtub return path 1138 of the bath water heater 1130 are connected via a hot water supply path 1146. The pouring passage 1146 is provided with a solenoid drive type pouring valve 1148. The pouring valve 1148 is controlled by the controller 1200. When hot water is filled in the bathtub 1132, the pouring valve 1148 is opened. When the pouring valve 1148 is opened, hot water flows from the third hot water supply passage 1118 into the pouring passage 1146, and the hot water that has flowed into the pouring passage 1146 flows into the bathtub return passage 1138. Hot water that has flowed into the bathtub return path 1138 is supplied to the bathtub 1132 from the suction port 1132a and the supply port 1132b. Thereby, hot water is filled in the bathtub 1132.
A flow rate sensor 1150 is provided in the pouring channel 1146. The flow sensor 1150 outputs a detection signal to the controller 1200. The controller 1200 estimates the amount of hot water filling the bathtub 1132 from the flow rate detected by the flow rate sensor 1150.

給湯器1100の第3給湯路1118から、補給水路1152が分岐している。補給水路1152は、第3給湯路1118からシスターン1020の上部へ水を供給する。補給水路1152には補給水弁1022が挿入されている。   A replenishment water channel 1152 branches from the third hot water channel 1118 of the water heater 1100. The make-up water channel 1152 supplies water from the third hot water supply channel 1118 to the upper part of the cistern 1020. A makeup water valve 1022 is inserted in the makeup water channel 1152.

発電機116で発電した電力は、グリッドボックス1010へ供給される。グリッドボックス1010は、発電機116から供給される電力を、家庭用電源に供給する。グリッドボックス1010はコントローラと通信可能である。グリッドボックス1010は、発電機116から供給される電力の周波数を計測し、コントローラ1200へ出力する。コントローラ1200は、計測される電力の周波数が、家庭用電源の周波数から大きく外れている場合は、グリッドボックス1010へ指示して、その電力を家庭用電源へ供給せずに、ヒータ1154へ供給させる。ヒータ1154は、第2温水路1056を通過する温水を加熱する。コントローラ1200は、計測される電力の周波数が、家庭用電源の周波数とほぼ同じである場合は、グリッドボックス1010へ指示して、その電力を家庭用電源へ供給させる。   The electric power generated by the generator 116 is supplied to the grid box 1010. The grid box 1010 supplies the power supplied from the generator 116 to the household power supply. The grid box 1010 can communicate with the controller. The grid box 1010 measures the frequency of the power supplied from the generator 116 and outputs it to the controller 1200. If the frequency of the measured power is significantly different from the frequency of the home power supply, the controller 1200 instructs the grid box 1010 to supply the power to the heater 1154 without supplying the power to the home power supply. . The heater 1154 heats the hot water that passes through the second hot water passage 1056. When the frequency of the measured power is substantially the same as the frequency of the household power supply, the controller 1200 instructs the grid box 1010 to supply the power to the household power supply.

リモコン1202は、浴室内に配置されている。リモコン1202はコントローラ1200と通信可能である。ユーザは、リモコン1202を操作することによって、所望の給湯温度や、風呂の湯温および湯張り量を設定することができる。リモコン1202に入力された情報はコントローラ1200に出力される。コントローラ1200は、リモコン1202に操作によって、あるいは水位センサ1144などのセンサからの信号によって、熱動弁やシスターン1020の水位など、コージェネレーションシステム1000全体を制御する。なお、コージェネレーションシステム1000の制御については説明を省略する。   The remote controller 1202 is disposed in the bathroom. The remote controller 1202 can communicate with the controller 1200. The user can set a desired hot water supply temperature, a hot water temperature of the bath, and a hot water filling amount by operating the remote controller 1202. Information input to the remote controller 1202 is output to the controller 1200. The controller 1200 controls the entire cogeneration system 1000 by operating the remote controller 1202 or by a signal from a sensor such as the water level sensor 1144, such as a thermal valve or the water level of the cistern 1020. Note that description of the control of the cogeneration system 1000 is omitted.

本実施例のコージェネレーションシステム1000では、低温暖房機1032や高温暖房機1074での暖房や、給湯加熱によって低温となった水を、加熱することなく発電装置1002のクーラ冷却部130へ供給している。これによって、スターリングエンジン110のクーラ(不図示)を通過する作動流体の温度を大きく低下させることが可能となり、発電機116で発生する電力を増大させることができる。
また、本実施例では、スターリングエンジン110のクーラ部を冷却するクーラ冷却部130から回収した熱によっても水を昇温する。スターリングエンジン110のヒータ部112を加熱するための第1バーナが発生する燃焼ガスの熱エネルギだけでなく、スターリングエンジン110のクーラ部を冷却するクーラ冷却部130から回収した熱エネルギも利用して液体(水)を昇温する。スターリングエンジンを駆動する際に生じた熱エネルギを効率よく回収して外部に熱エネルギを供給することができる。
さらに本実施例では、図2に示した第2熱消費装置310bとして、高温暖房機1074と給湯器1100と風呂給湯器1130を備える。複数の第2熱消費装置310bに対して高温の水を供給することができる。
また、実施形態で説明したように本実施例のコージェネレーションシステム1000は、高温の水を必要とする高温暖房機1074と給湯器1100と風呂給湯器1130に対しては、第2液体流路の途中に接続された第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170を通過して高温となった水を供給することができる。一方、床暖房機である低温暖房機1032は、高温暖房機1074などに必要な温度よりも低い温度で十分作動する。そのような低温暖房機1032に対しては、第1液体流路200の途中に接続されたクーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180によって、高温暖房機1074などに適するほどには高温でないが、低温暖房機1032には適切な温度の温水を供給することができる。即ち本実施例のコージェネレーションシステム1000は、2種類の温度の温水を供給することができ、夫々の暖房装置に適した温度の水を同時に供給することができる。
In the cogeneration system 1000 of the present embodiment, the water cooled to low temperature by the low temperature heater 1032 or the high temperature heater 1074 or the hot water supply heating is supplied to the cooler cooling unit 130 of the power generation apparatus 1002 without heating. Yes. As a result, the temperature of the working fluid passing through the cooler (not shown) of the Stirling engine 110 can be greatly reduced, and the electric power generated by the generator 116 can be increased.
In the present embodiment, the temperature of the water is also raised by the heat recovered from the cooler cooling unit 130 that cools the cooler unit of the Stirling engine 110. Liquid using not only the thermal energy of the combustion gas generated by the first burner for heating the heater unit 112 of the Stirling engine 110 but also the thermal energy recovered from the cooler cooling unit 130 for cooling the cooler unit of the Stirling engine 110. (Water) is heated. The heat energy generated when the Stirling engine is driven can be efficiently recovered and supplied to the outside.
Further, in this embodiment, the second heat consuming device 310b shown in FIG. 2 includes a high-temperature heater 1074, a hot water heater 1100, and a bath water heater 1130. Hot water can be supplied to the plurality of second heat consuming devices 310b.
In addition, as described in the embodiment, the cogeneration system 1000 of the present example has a second liquid flow path for the high temperature heater 1074, the hot water heater 1100, and the bath water heater 1130 that require high temperature water. It is possible to supply water having a high temperature after passing through the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170 connected in the middle. On the other hand, the low-temperature heater 1032 which is a floor heater operates sufficiently at a temperature lower than the temperature required for the high-temperature heater 1074 or the like. For such a low temperature heater 1032, a high temperature heater 1074 is provided by a cooler cooling unit 130, a first latent heat exchanger 150, and a second latent heat exchanger 180 connected in the middle of the first liquid flow path 200. Although the temperature is not high enough to be suitable for the low temperature heater 1032, hot water having an appropriate temperature can be supplied. That is, the cogeneration system 1000 of the present embodiment can supply hot water having two types of temperatures, and can simultaneously supply water having temperatures suitable for the respective heating devices.

なお、本実施例では、図2に示した第3液体流路280に対応する第1温水路1030によって、クーラ冷却部130と第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器170を通過した水の一部が第2液体流路250へ供給される。
また、第2液体流路250によって、第1顕熱熱交換器140と第2顕熱熱交換器170を通過して高温となった水の一部は、熱動弁経路1062とバイパス経路1072を介して第1液体流路200の一部を構成するシスターン復路1054へと導かれる。
即ち、本実施例では、第1液体流路200を通過した水と第2液体流路250を通過した液体がシスターン1020で混合する。そしてシスターン1020で混合した液体は、第1液体流路200と第2液体流路250へ分流する。
この構成によって、低温暖房機1032(第1熱消費装置に相当する)へ供給する水の温度と、高温暖房機1074や給湯器1100や風呂給湯器1130(これらは第2熱消費装置に相当する)へ供給する水の温度を、第1顕熱熱交換器140と第1潜熱熱交換器150と第2顕熱熱交換器170と第2潜熱熱交換器180で調整することができる。
本実施例では、スターリングエンジン110のヒータ部112を加熱すること第1目的とする第1バーナ120によって得られる第1燃焼ガスの熱エネルギを利用する第1顕熱熱交換器140および第1潜熱熱交換器150と、第1バーナ120とは独立して燃焼ガスの熱エネルギ量(燃焼ガスの温度あるいは量)を調整可能な第2バーナ160によって得られる第2燃焼ガスの熱エネルギを利用する第2顕熱熱交換器170および第2潜熱熱交換器180を備えることによって、第1バーナ120と第2バーナ160によって得られる燃焼ガスの顕熱と潜熱の熱エネルギを効率よく利用するコージェネレーション装置を実現することができる。さらに第1バーナ120と第2バーナ160によって得られる燃焼ガスの熱エネルギを効率よく利用して、必要とする水温の異なる第1熱消費装置と第2熱消費装置の夫々に対して適切な温度の水を供給することができる。
In this embodiment, the cooler cooling unit 130, the first latent heat exchanger 150, and the second latent heat exchanger 170 are passed by the first hot water passage 1030 corresponding to the third liquid passage 280 shown in FIG. A part of the water is supplied to the second liquid channel 250.
In addition, a part of the water that has passed through the first sensible heat exchanger 140 and the second sensible heat exchanger 170 by the second liquid flow path 250 and has reached a high temperature passes through the thermal valve path 1062 and the bypass path 1072. To the systern return path 1054 constituting a part of the first liquid flow path 200.
That is, in this embodiment, the water that has passed through the first liquid channel 200 and the liquid that has passed through the second liquid channel 250 are mixed in the cistern 1020. Then, the liquid mixed in the cistern 1020 is divided into the first liquid channel 200 and the second liquid channel 250.
With this configuration, the temperature of water supplied to the low-temperature heater 1032 (corresponding to the first heat consuming device), the high-temperature heater 1074, the water heater 1100, and the bath water heater 1130 (these correspond to the second heat consuming device). ) Can be adjusted by the first sensible heat exchanger 140, the first latent heat exchanger 150, the second sensible heat exchanger 170, and the second latent heat exchanger 180.
In the present embodiment, the first sensible heat exchanger 140 and the first latent heat using the thermal energy of the first combustion gas obtained by the first burner 120 for the first purpose of heating the heater portion 112 of the Stirling engine 110 are used. The heat energy of the second combustion gas obtained by the second burner 160 capable of adjusting the amount of heat energy (combustion gas temperature or amount) of the combustion gas independently of the heat exchanger 150 and the first burner 120 is used. By providing the second sensible heat exchanger 170 and the second latent heat exchanger 180, cogeneration that efficiently uses the sensible heat and latent heat energy of the combustion gas obtained by the first burner 120 and the second burner 160. An apparatus can be realized. Furthermore, the thermal energy of the combustion gas obtained by the first burner 120 and the second burner 160 is efficiently used, and the appropriate temperature for each of the first heat consuming device and the second heat consuming device having different required water temperatures. Of water can be supplied.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば実施例1では、第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180に先立ってクーラ冷却部130を液体が流れるように第1液体流路が構成されている。これに対して第1潜熱熱交換器150と第2潜熱熱交換器180を通過した後にクーラ冷却部130を液体が流れるように第1液体流路を構成してもよい。そうすることによって、低温暖房機1032や高温暖房機1074での暖房や、給湯加熱によって低温となった水を、加熱することなく第1潜熱熱交換器150、第2潜熱熱交換器180へ供給している。これによって、第1燃焼装置1006、第2燃焼装置1044の燃焼ガスに含まれる水蒸気を確実に凝縮させて、燃焼ガスから確実に潜熱を回収することができる。システム全体での熱の利用効率が向上する。
また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, in the first embodiment, the first liquid flow path is configured so that the liquid flows through the cooler cooling unit 130 prior to the first latent heat exchanger 150 and the second latent heat exchanger 180. In contrast, the first liquid flow path may be configured such that the liquid flows through the cooler cooling unit 130 after passing through the first latent heat exchanger 150 and the second latent heat exchanger 180. By doing so, the water having a low temperature due to the heating in the low temperature heater 1032 or the high temperature heater 1074 or the hot water supply heating is supplied to the first latent heat exchanger 150 and the second latent heat exchanger 180 without heating. is doing. Thus, water vapor contained in the combustion gas of the first combustion device 1006 and the second combustion device 1044 can be reliably condensed, and latent heat can be reliably recovered from the combustion gas. The heat utilization efficiency of the entire system is improved.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Moreover, the technique illustrated in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

本発明の一実施形態のコージェネレーションシステムの模式図である。It is a mimetic diagram of a cogeneration system of one embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態のコージェネレーションシステムの模式図である。It is a schematic diagram of the cogeneration system of other embodiment of this invention. 本発明の実施例のコージェネレーションシステムの模式図である。It is a schematic diagram of the cogeneration system of the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100a、100b、1000:コージェネレーションシステム
110:スターリングエンジン
112:ヒータ部
114:クーラ部
116:発電機
118:ディスプレーサ
120:第1バーナ
122:第1燃焼ガス流路
130:クーラ冷却部
140:第1顕熱熱交換器
150:第1潜熱熱交換器
160:第2バーナ
170:第2顕熱熱交換器
180:第2潜熱熱交換器
200:第1液体流路
202:第1液体流入口
204:第1液体流出口
250:第2液体流路
254:第2液体流出口
274:第2液体流入口
278:第4液体流路
280:第3液体流路
300:第1熱消費装置
310、310b:第2熱消費装置
1006:第1燃焼装置
1010:グリッドボックス
1020:シスターン
1024:シスターン往路
1026:ポンプ
1028:低温暖房往路
1030:第1温水路
1032:低温暖房機
1036:低温暖房復路
1038:第1冷水路
1040:第2冷水路
1042:第3冷水路
1044:第2燃焼装置
1054:シスターン復路
1056:第2温水路
1058:第3温水路
1064:高温暖房往路
1066:給湯加熱往路
1068:風呂給湯加熱往路
1072:バイパス経路
1074:高温暖房機
1076:高温暖房復路
1078:戻り経路
1080:熱交換器
1084:給湯加熱復路
1086:熱交換器
1090:風呂給湯加熱復路
1100:給湯器
1102:第3燃焼装置
1104:水道水経路
1106:第3潜熱熱交換器
1108:第3バーナ
1110:第3顕熱熱交換器
1114:第1給湯路
1116:第2給湯路
1118:第3給湯路
1120:給湯栓
1130:風呂給湯器
1132:浴槽
1134:浴槽往路
1136:ポンプ
1138:浴槽復路
1152:補給水路
1154:ヒータ
1200:コントローラ
1202:リモコン
100a, 100b, 1000: cogeneration system 110: Stirling engine 112: heater unit 114: cooler unit 116: generator 118: displacer 120: first burner 122: first combustion gas flow path 130: cooler cooling unit 140: first Sensible heat exchanger 150: first latent heat exchanger 160: second burner 170: second sensible heat exchanger 180: second latent heat exchanger 200: first liquid flow path 202: first liquid inlet 204 : First liquid outlet 250: second liquid channel 254: second liquid outlet 274: second liquid inlet 278: fourth liquid channel 280: third liquid channel 300: first heat consuming device 310, 310b: second heat consuming device 1006: first combustion device 1010: grid box 1020: cis turn 1024: cis turn outward 1026: pump 102 : Low temperature heating forward path 1030: first hot water path 1032: low temperature heater 1036: low temperature heating return path 1038: first cold water path 1040: second cold water path 1042: third cold water path 1044: second combustion device 1054: systern return path 1056: Second hot water path 1058: Third hot water path 1064: High temperature heating forward path 1066: Hot water heating heating forward path 1068: Bath hot water heating heating forward path 1072: Bypass path 1074: High temperature heater 1076: High temperature heating return path 1078: Return path 1080: Heat exchanger 1084 : Hot water heating return path 1086: heat exchanger 1090: bath hot water heating return path 1100: hot water heater 1102: third combustion device 1104: tap water path 1106: third latent heat exchanger 1108: third burner 1110: third sensible heat Exchanger 1114: First hot water supply path 1116: Second hot water supply path 1118: Third hot water supply path 1120: Hot water tap 130: Bath water heater 1132: bathtub 1134: Tub forward 1136: Pump 1138: Tub Return 1152: Supply waterways 1154: heater 1200: controller 1202: Remote Control

Claims (6)

電力と熱を供給するコージェネレーションシステムであり、
発電機が連結されているとともに、ディスプレーサ及びピストンを往復運動させるためのヒータ部とクーラ部を有するスターリングエンジンと、
スターリングエンジンのヒータ部を加熱する第1バーナと、
第1バーナの燃焼によって生ずる第1燃焼ガスの流路の上流側に配置されており、第1燃焼ガスの熱によって液体を昇温する第1顕熱熱交換器と、
第1燃焼ガスの流路の下流側に配置されており、第1顕熱熱交換器を通過した第1燃焼ガス中の水蒸気の凝縮熱によって液体を昇温する第1潜熱熱交換器と、
第2バーナと、
第2バーナの燃焼によって生ずる第2燃焼ガスの流路の上流側に配置されており、第2燃焼ガスの熱によって液体を昇温する第2顕熱熱交換器と、
第2燃焼ガスの流路の下流側に配置されており、第2顕熱熱交換器を通過した第2燃焼ガス中の水蒸気の凝縮熱によって液体を昇温する第2潜熱熱交換器と、
スターリングエンジンのクーラ部を冷却する液体を通すクーラ冷却部と、
液体流入口が第1熱消費装置の液体排出口に接続可能であり、液体流出口が第1熱消費装置の液体供給口に接続可能であり、液体流入口から流入する液体を、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部を通過させてから液体流出口へ導く第1液体流路と、
一端から液体が供給されており、他端が第2熱消費装置の液体供給口に接続可能であり、供給された液体を、第1顕熱熱交換器と第2顕熱熱交換器を通過させてから第2熱消費装置の液体供給口に接続可能な他端へ導く第2液体流路と、
を備えることを特徴とするコージェネレーションシステム。
A cogeneration system that supplies power and heat,
A Stirling engine having a heater and a cooler for reciprocating the displacer and the piston, together with a generator connected,
A first burner for heating the heater part of the Stirling engine;
A first sensible heat exchanger that is disposed upstream of the flow path of the first combustion gas generated by the combustion of the first burner and raises the temperature of the liquid by the heat of the first combustion gas;
A first latent heat exchanger that is disposed downstream of the flow path of the first combustion gas and that heats the liquid by the condensation heat of water vapor in the first combustion gas that has passed through the first sensible heat exchanger;
The second burner,
A second sensible heat exchanger that is disposed upstream of the flow path of the second combustion gas generated by the combustion of the second burner and raises the temperature of the liquid by the heat of the second combustion gas;
A second latent heat exchanger that is disposed on the downstream side of the second combustion gas flow path and that raises the temperature of the liquid by the condensation heat of water vapor in the second combustion gas that has passed through the second sensible heat exchanger;
A cooler cooling section for passing a liquid that cools the cooler section of the Stirling engine;
The liquid inflow port can be connected to the liquid discharge port of the first heat consuming device, the liquid outflow port can be connected to the liquid supply port of the first heat consuming device, and the liquid flowing in from the liquid inflow port can be connected to the first latent heat. A first liquid flow path that passes through the heat exchanger, the second latent heat exchanger, the cooler cooling section, and then leads to the liquid outlet;
The liquid is supplied from one end, the other end can be connected to the liquid supply port of the second heat consuming device, and the supplied liquid passes through the first sensible heat exchanger and the second sensible heat exchanger. A second liquid flow path that leads to the other end connectable to the liquid supply port of the second heat consuming device,
Cogeneration system characterized by comprising.
第1液体流路は、第2液体流路を流れる液体が供給される第2熱消費装置よりも低い温度の液体で作動可能な第1熱消費装置に接続される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。   The first liquid channel is connected to a first heat consuming device operable with a liquid having a temperature lower than that of the second heat consuming device to which the liquid flowing through the second liquid channel is supplied. The cogeneration system according to 1. 第1液体流路は、液体流入口から流入する液体が、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器よりも先にクーラ冷却部を通過するように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のコージェネレーションシステム。   The first liquid flow path is arranged so that the liquid flowing in from the liquid inlet passes through the cooler cooling section before the first latent heat exchanger and the second latent heat exchanger. The cogeneration system according to claim 1 or 2. 第1液体流路は、液体流入口から流入する液体が、第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器を通過した後にクーラ冷却部を通過するように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のコージェネレーションシステム。   The first liquid channel is arranged such that the liquid flowing in from the liquid inlet passes through the cooler cooling unit after passing through the first latent heat exchanger and the second latent heat exchanger. The cogeneration system according to claim 1 or 2. 一端が第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部よりも液体流出口に近い部分で第1液体流路から分岐しており、他端が第2液体流路の端部のうち液体を供給する側の端部と連通する第3液体流路をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のコージェネレーションシステム。   One end is branched from the first liquid channel at a portion closer to the liquid outlet than the first latent heat exchanger, the second latent heat exchanger, and the cooler cooling unit, and the other end is an end of the second liquid channel. The cogeneration system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a third liquid flow path communicating with an end portion on a liquid supply side. 一端が第2熱消費装置の液体排出口と接続可能であり、他端が第1潜熱熱交換器と第2潜熱熱交換器とクーラ冷却部よりも液体流入口に近い部分で第1液体流路に連通する第4液体流路をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のコージェネレーションシステム。   One end can be connected to the liquid discharge port of the second heat consuming device, and the other end is connected to the first latent heat heat exchanger, the second latent heat heat exchanger, and the cooler cooling portion closer to the liquid inlet. The cogeneration system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a fourth liquid flow path communicating with the path.
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