JP2007146676A - Cogeneration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電機から電力出力と温水熱交換器から温水出力とを取り出す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 that extracts power output from a generator and hot water output from a hot water heat exchanger.
特許文献1では、排熱回収回路として、冷却水がガスエンジン→排ガス熱交換器→温水熱交換器→エンジンの順で流れるコージェネレーションシステムが開示されている。
特許文献2では、排熱回収回路として、より高温が得られるように、エンジン冷却回路に排ガス熱交換器を設けるのではなく、2次側(温水出力側)の回路に排ガス熱交換器を設け、2次側温水を排ガスで直接加熱する回路を備えるエンジンの排熱系統およびその制御方法が開示されている。
特許文献1では、前述したように、冷却水がガスエンジン→排ガス熱交換器→温水熱交換器の順で流れるため、温水熱交換器で放熱して温度が低下した冷却水がエンジンに流れることになる。このためエンジンの始動時には、あまり暖められていない冷却水がエンジンを通ることになる。このためエンジンの始動後における暖機運転に時間がかかる問題がある。例えば、店舗等に設置されるコージェネレーションシステムでは、店舗の活動状況などに応じて、エンジンの運転、エンジンの停止、エンジンの再起動が1日に複数回行われることがある。このようにエンジンの再起動が複数回行われる場合には、エンジンの暖機運転に時間がかかることは、あまり好ましいことではない。
In
特許文献2についても同様であり、ポンプから吐出された冷却水が最初にガスエンジンに流れる。このためエンジンの始動時には、あまり暖められていない冷却水がエンジンを通ることになる。従って、エンジンの始動後における暖機運転に時間がかかる問題がある。
The same applies to
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、エンジンの始動後における暖機に時間がかかる問題を解決でき、更に、エンジンの暖機後の通常運転時にはエンジンに供給する冷却水の温度を低めにでき、エンジンの過熱を抑制し、エンジンオイル等の劣化を抑制するのに有利なコージェネレーションシステムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can solve the problem that it takes time to warm up after starting the engine. Further, the temperature of cooling water supplied to the engine during normal operation after warming up the engine is improved. It is an object of the present invention to provide a cogeneration system that can reduce the engine temperature, suppress engine overheating, and suppress deterioration of engine oil and the like.
(1)様相1に係るコージェネレーションシステムは、エンジンと、エンジンで駆動される発電機と、エンジンから排出された排ガスが通過する排ガス熱交換器と、冷却水をエンジンおよび排ガス熱交換器に供給する冷却水搬送手段と、エンジンおよび排ガス熱交換器の双方を通過して加熱された冷却水が通過する温水熱交換器とを具備しており、発電機から電力出力と、温水熱交換器から温水出力とを取り出すコージェネレーションシステムにおいて、
冷却水を排ガス熱交換器、エンジンの順に通過させる暖機運転を実行する第1経路と、冷却水をエンジン、排ガス熱交換器の順に通過させる通常運転を実行する第2経路とを切り替え可能な切替手段と、
エンジンの運転が暖機運転と判定されるとき、第1経路を選択するように切替手段を制御し、且つ、エンジンの運転が通常運転と判定されるとき、第2経路を選択するように切替手段を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
(1) A cogeneration system according to
It is possible to switch between a first path for executing a warm-up operation in which cooling water is passed in the order of the exhaust gas heat exchanger and the engine and a second path for executing a normal operation in which cooling water is passed in the order of the engine and the exhaust gas heat exchanger. Switching means;
When the engine operation is determined to be warm-up operation, the switching means is controlled to select the first route, and when the engine operation is determined to be normal operation, the second route is selected. And a control unit for controlling the means.
エンジンの運転が暖機運転と判定されるときには、制御部は、第1経路を選択するように切替手段を制御する。この結果、冷却水は、排ガス熱交換器、エンジンの順に通過する。このため暖機運転のときには、排ガス熱交換器で暖められた冷却水がエンジンを流れるため、エンジンの暖機を早めることができ、エンジンの立ち上がりを早めることができる。 When it is determined that the engine operation is a warm-up operation, the control unit controls the switching unit to select the first route. As a result, the cooling water passes through the exhaust gas heat exchanger and the engine in this order. For this reason, at the time of warm-up operation, the cooling water warmed by the exhaust gas heat exchanger flows through the engine, so that the engine can be warmed up quickly and the start-up of the engine can be accelerated.
これに対してエンジンの運転が暖機運転後の通常運転と判定されるときには、制御部は、第2経路を選択するように切替手段を制御する。この結果、冷却水をエンジン、排ガス熱交換器の順に通過させる。このため暖機運転後の通常運転のときには、排ガス熱交換器で暖められていない冷却水がエンジンを流れるため、エンジンを効率よく冷却でき、エンジンの過熱を防止でき、エンジンのオイルの熱劣化を抑制することができる。さらに、エンジンで加熱された冷却水を排ガス熱交換器で更に加熱できるため、温水熱交換器に供給する冷却水の温度をできるだけ高くできる。故に、温水熱交換器から取り出す温水出力をできるだけ高くすることができ、コージェネレーションシステムとして有利となる。 On the other hand, when it is determined that the engine operation is the normal operation after the warm-up operation, the control unit controls the switching unit to select the second route. As a result, the cooling water is passed through the engine and the exhaust gas heat exchanger in this order. For this reason, during normal operation after warm-up operation, cooling water that has not been heated by the exhaust gas heat exchanger flows through the engine, so that the engine can be cooled efficiently, overheating of the engine can be prevented, and heat deterioration of the engine oil can be prevented. Can be suppressed. Furthermore, since the cooling water heated by the engine can be further heated by the exhaust gas heat exchanger, the temperature of the cooling water supplied to the hot water heat exchanger can be made as high as possible. Therefore, the hot water output taken out from the hot water heat exchanger can be made as high as possible, which is advantageous as a cogeneration system.
暖機運転とは、エンジンの始動した時刻から、エンジンの温度が一定温度以下である始動領域における運転を意味する。通常運転とは、暖機運転後においてエンジンが一定温度を超えているときにおける運転の意味である。暖機運転と通常運転とを区別する一定温度は、エンジンの冷却水通路を流れる冷却水の温度、エンジンオイルの温度等に基づいて直接的または間接的に決定される。当該一定温度は、基本的には、エンジンの種類に応じて決定される。 The warm-up operation means an operation in a starting region where the engine temperature is equal to or lower than a certain temperature from the time when the engine is started. The normal operation means an operation when the engine exceeds a certain temperature after the warm-up operation. The constant temperature that distinguishes between the warm-up operation and the normal operation is determined directly or indirectly based on the temperature of the coolant flowing through the engine coolant passage, the temperature of the engine oil, and the like. The constant temperature is basically determined according to the type of engine.
具体的には、エンジンの運転が暖機運転であるか、通常運転であるかの判定については、例えば、次の(a)〜(c)によって判定することができる。
(a)エンジンの内部を流れる冷却水の温度が低いときには、暖機運転と判定し、冷却水の温度が高いときには、通常運転と判定する。この場合、エンジンの冷却水通路(例えば、エンジンの冷却水通路の出口または入口)を流れる冷却水の温度を検知する冷却水温度検知手段を設けることが好ましい。
(b)エンジンにエンジンオイルが使用される場合には、エンジンオイルの温度が低いときには、暖機運転と判定し、エンジンオイルの温度が高いときには、通常運転と判定する。この場合、エンジンオイルの温度を検知するエンジンオイル温度検知手段を設けることが好ましい。
(c)エンジンを始動させた時刻からの経過時間が所定時間以下であるときには、暖機運転と判定し、経過時間が所定時間を超えているときには、通常運転と判定する。この場合、外気の温度を検知する外気温度検知手段を設け、外気温度を考慮することが好ましい。例えば、外気温度が低いときには、暖機運転と判定する所定時間を長くする。外気温度が高いときには、暖機運転と判定する所定時間を短くする。
Specifically, the determination of whether the engine operation is a warm-up operation or a normal operation can be made by, for example, the following (a) to (c).
(A) When the temperature of the cooling water flowing inside the engine is low, it is determined that the engine is warming up. When the temperature of the cooling water is high, it is determined that the engine is operating normally. In this case, it is preferable to provide a cooling water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water flowing through the engine cooling water passage (for example, the outlet or the inlet of the engine cooling water passage).
(B) When engine oil is used for the engine, it is determined that the engine is warm-up when the temperature of the engine oil is low, and is determined as normal operation when the temperature of the engine oil is high. In this case, it is preferable to provide an engine oil temperature detecting means for detecting the temperature of the engine oil.
(C) When the elapsed time from the time when the engine is started is less than or equal to a predetermined time, it is determined that the engine is warming up, and when the elapsed time exceeds the predetermined time, it is determined that the engine is operating normally. In this case, it is preferable to provide an outside temperature detecting means for detecting the temperature of the outside air and consider the outside air temperature. For example, when the outside air temperature is low, the predetermined time for determining the warm-up operation is lengthened. When the outside air temperature is high, the predetermined time for determining the warm-up operation is shortened.
(2)様相2に係るコージェネレーションシステムによれば、放熱ラジエータが設けられており、温水熱交換器に流れる冷却水の温度が所定温度よりも高くなったと判定されるとき、冷却水を放熱ラジエータに流して放熱ラジエータから放熱させるように冷却水の通路を切替える弁が設けられている。冷却水の温度が所定温度よりも高くなったと判定されるときには、冷却水は過熱されていると推察されるため、放熱ラジエータにより冷却水を冷却させる。これにより冷却水の過熱が防止され、エンジンの過熱が防止される。
(2) According to the cogeneration system according to
(3)様相3に係るコージェネレーションシステムによれば、切替手段の第1ポート、第2ポート、第3ポート、第4ポートをもつ。ここで、第1ポートは、暖機運転および通常運転の双方において、冷却水搬送手段から供給される冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能する。第2ポートは、暖機運転において排ガス熱交換器の冷却水通路に冷却水を吐出する吐出ポートとして機能し、且つ、通常運転において排ガス熱交換器の冷却水通路から冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能する。切替手段の第3ポートは、暖機運転においてエンジンの冷却水通路から冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能し、且つ、通常運転においてエンジンの冷却水通路に冷却水を吐出する吐出ポートとして機能する。切替手段の第4ポートは、暖機運転および通常運転の双方において、冷却水を温水熱交換器の冷却水通路に吐出する吐出ポートとして機能する。このようにすれば、切替手段は単数で済み、コスト低減および大型化防止に有利である。
(3) The cogeneration system according to
本発明に係るコージェネレーションシステムによれば、エンジンの始動後においては、冷却水は、排ガス熱交換器→エンジンの順に通過する。従って暖機運転時には、排ガス熱交換器で暖められた冷却水がエンジンを流れる。このため、エンジンの暖機を早めることができ、エンジンの立ち上がりを早めることができる。 According to the cogeneration system according to the present invention, after the engine is started, the cooling water passes in the order of the exhaust gas heat exchanger → the engine. Accordingly, during warm-up operation, the cooling water warmed by the exhaust gas heat exchanger flows through the engine. For this reason, the warm-up of the engine can be accelerated and the start-up of the engine can be accelerated.
更に、エンジンの暖機後の通常運転時には冷却水は、エンジン→排ガス熱交換器の順に通過する。このように通常運転時には、排ガス熱交換器で加熱されていない冷却水がエンジンに供給される。このため、エンジンに供給される冷却水の温度を低めにでき、エンジンの過熱を抑制でき、エンジンオイル等の劣化を抑制するのに有利なコージェネレーションシステムを提供することができる。 Further, during normal operation after the engine is warmed up, the cooling water passes in the order of engine → exhaust gas heat exchanger. Thus, during normal operation, cooling water that is not heated by the exhaust gas heat exchanger is supplied to the engine. For this reason, the temperature of the cooling water supplied to the engine can be lowered, overheating of the engine can be suppressed, and a cogeneration system advantageous for suppressing deterioration of engine oil and the like can be provided.
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1について図1〜図3を参照して説明する。コージェネレーションシステムは、図1に模式的に示すように、ガスエンジンで形成されたエンジン1と、発電機2と、エンジン1の排熱回収用の排ガス熱交換器3と、冷却水搬送手段として機能するポンプ4と、温水熱交換器5と、切替手段として機能する切替弁6と、これらを接続した通路7と、切替弁6を制御する制御部8とを備える。
(Embodiment 1)
エンジン1は、燃料供給路1aから供給された燃料ガスの燃焼で駆動する。エンジン1は冷却水が流れる冷却水通路1wをもつ。発電機2はエンジン1の駆動軸1mの回転で回転駆動され、電力を発生させる。電力は電力変換部20(インバータ)を介して取り出される。排ガス熱交換器3は、ポンプ4で搬送させる冷却水が流れる冷却水通路3wと、エンジン1の排気ポート1rから排出された排ガスが通過する排ガス通路3kとを備えている。排ガス熱交換器3において、排ガス通路3kを流れる排ガスと冷却水通路3wを流れる冷却水とが熱交換する。このため、排ガス通路3kを流れる排ガスが冷却され、冷却水通路3wを流れる冷却水が加熱される。
The
ポンプ4は、冷却水をエンジン1の冷却水通路1wと、排ガス熱交換器3の冷却水通路3wに供給する。温水熱交換器5は、エンジン1および排ガス熱交換器3の双方を通過して加熱された冷却水が通過する冷却水通路5wと、加熱される水が通過する水通路5kとをもつ。温水熱交換器5において、冷却水通路5wを流れる冷却水と、水通路5kを流れる温水の出力を取り出す水とが熱交換する。このため、温水熱交換器5の冷却水通路5wを流れる冷却水が冷却され、水通路5kを流れる水が加熱され、エンジン1の排熱が温水出力として取り出される。
The
温水熱交換器5は貯湯系55に繋がる。貯湯系55は、温水熱交換器5で熱交換して温水を貯留させるものであり、水通路5kの入口に繋がる温水往路55aと、水通路5kの出口に繋がる温水復路55bと、温水往路55aおよび温水復路55bに水を循環搬送させる搬送ポンプ55cと、温水熱交換器5で熱交換した温水を貯留させる貯湯槽55dとを有する。従って、搬送ポンプ55cが駆動すると、エンジン1の排熱は、温水熱交換器5を介して貯湯槽55dに温水として回収される。
The hot water heat exchanger 5 is connected to the hot
切替弁6は4ポート弁であり、第1ポート61、第2ポート62、第3ポート63、第4ポート64をもつ。切替弁6の第1ポート61は、ポンプ4の下流に位置しており、常時、通路7aを介してポンプ4の吐出ポート4cに連通する。従って、切替弁6の第1ポート61は、暖機運転および通常運転の双方において、ポンプ4から切替弁6に供給される冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能する。
The switching
切替弁6の第2ポート62は、常時、通路7bを介して排ガス熱交換器3の冷却水通路3wのポート3xに連通する。従って、切替弁6の第2ポート62は、暖機運転において排ガス熱交換器3の冷却水通路3wのポート3xに冷却水を吐出する吐出ポートとして機能するが、通常運転において排ガス熱交換器3の冷却水通路3wのポート3xから冷却水を吸い込む吸込ポートに切り替えられる。
The
切替弁6の第3ポート63は、常時、通路7cを介してエンジン1の冷却水通路1wのポート3yに連通する。従って、切替弁6の第3ポート63は、暖機運転においてエンジン1の冷却水通路1wのポート1yから冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能するが、通常運転においてエンジン1の冷却水通路1wのポート1yに冷却水を吐出する吐出ポートに切り替えられる。
The
切替弁6の第4ポート64は、温水熱交換器5の上流に位置しており、常時、通路7dを介して温水熱交換器5の冷却水通路5wの入口5iに連通する。このため切替弁6の第4ポート64は、暖機運転および通常運転の双方において、冷却水を温水熱交換器5の冷却水通路5wの入口5iに吐出する吐出ポートとして機能する。
The
冷却水が流れる通路7は、ラジエータファン90をもつ放熱ラジエータ9(放熱要素)と、第1弁100および第2弁200(冷却水通路切替要素)とをもつ。放熱ラジエータ9は、温水熱交換器5の冷却水通路5wの出口5oに連通する。第1弁100および第2弁200は、下記に述べるように、冷却水を迂回通路7fに流すものの、放熱ラジエータ9および温水熱交換器5の双方に流さない形態(i)と、冷却水を温水熱交換器5に流すものの、放熱ラジエータ9には流さない形態(ii)と、冷却水を温水熱交換器5および放熱ラジエータ9の双方に流す形態(iii)とを切り替える。
The passage 7 through which the cooling water flows has a heat radiating radiator 9 (heat radiating element) having a
従って、通路7は、冷却水を放熱ラジエータ9および温水熱交換器5の双方を迂回させて当該双方に流さない迂回通路7fと、冷却水を温水熱交換器5に流すものの、放熱ラジエータ9には流さない通路7hと、冷却水を温水熱交換器5および放熱ラジエータ9の双方に流す通路7iとをもつ。
Therefore, the passage 7 bypasses both the
図1は暖機運転を実行する第1経路を示す。暖機運転では、図1に示すように、冷却水を排ガス熱交換器3の冷却水通路3w→エンジン1の冷却水通路1wの順に通過させる。図2は暖機後の通常運転を実行する第2経路を示す。通常運転では、図2に示すように、冷却水をエンジン1の冷却水通路1w→排ガス熱交換器3の冷却水通路3wの順に通過させる。
FIG. 1 shows a first path for executing the warm-up operation. In the warm-up operation, as shown in FIG. 1, the cooling water is passed in the order of the cooling
制御部8により、切替弁6は、暖機運転を実行する第1経路と、通常運転を実行する第2経路とをエンジン1の状態に応じて切り替える。第1弁100および第2弁200は、冷却水の温度に応答して通路7における冷却水の流れを切り替える。即ち、第1弁100は、第1開口101、第2開口102、第3開口103をもち、ワックスの融解または変形により第1開口101、第2開口102、第3開口103の連通性を切り替えて通路7を切り替える。第2弁200は、第1開口201、第2開口202、第3開口203をもち、ワックスの融解または変形により第1開口201、第2開口202、第3開口203の連通性を切り替えて通路7を切り替える。
By the
具体的には、第1弁100および第2弁200は、次の形態(i)、形態(ii)、形態(iii)のように設定される。
Specifically, the
形態(i):エンジン1の始動時等のように冷却水の温度が低いときには、第1弁100の第1開口101および第2開口102は開放して連通するものの、第3開口103は閉鎖される。このため冷却水は迂回通路7fを流れるものの、温水熱交換器5および放熱ラジエータ9の双方に流れない。従って、通路7を流れる冷却水の温度が冷え過ぎることが防止される。このため低温の冷却水がエンジン1に流れることが防止され、エンジン1の始動性が確保される。
Form (i): When the temperature of the cooling water is low, such as when the
形態(ii):冷却水の温度が上昇すると、第1弁100の第1開口101および第2開口102の連通性はやや低下するものの確保されており、第3開口103はやや開放される。また、第2弁200の第1開口201および第2開口202は開放されて連通するものの、第2弁200の第3開口203は閉鎖されている。この場合、冷却水は迂回通路7f、温水熱交換器5および通路7hに流れる。しかし第2弁200の第3開口203は閉鎖されているため、放熱ラジエータ9および通路7iには冷却水は流れない。このように放熱ラジエータ9に流れないため、冷却水の過剰冷却は防止される。更に冷却水の温度が上昇すると、第1弁100の第2開口102が閉鎖されるため、迂回通路7fには冷却水が流れなくなる。温水熱交換器5に流れる冷却水の水量を増加させて、温水熱交換器5における温水出力をできだけ多く取り込み、温水からのエネルギ取込効率を高めるためである。
Form (ii): When the temperature of the cooling water rises, the communication of the
形態(iii):冷却水の温度が更に上昇してかなり高温になると、第1弁100では第1開口101は開放、第2開口102は閉鎖、第3開口103は開放される。また第2弁200の第1開口201および第3開口203は開放され、第2開口202は閉鎖される。このため、冷却水は温水熱交換器5および通路7h、放熱ラジエータ9および通路7iに流れる。この場合、温水熱交換器5の冷却水通路5wを流れた後に、放熱ラジエータ9を流れる。その理由としては、温水熱交換器5における温水出力をできるだけ多く取り込むためである。
Form (iii): When the temperature of the cooling water further rises and becomes considerably high, in the
エンジン1に関する温度Tweが用いられる。温度Tweは、エンジン1に搭載した温度検知手段として機能する温度センサ1sにより検知される。図面において温度センサ1sの搭載場所は模式化されている。温度Tweは、エンジン1の冷却水通路1wの出口側の冷却水の温度、または、エンジン1のオイル路のオイルの温度である。温度Tweに関する信号は、信号線8fを介して制御部8に入力される。制御部8は、温度Tweに基づいてエンジン1の状態を判定し、その制御信号を信号線8sを介して切替弁6に出力する。
The temperature Twe for the
温度Tweが第1所定温度T1よりも低いと制御部8により判定されるときには、制御部8は、暖機運転を実行する第1経路を選択するように切替弁6を制御する。暖機運転においては、図1に示すように、切替弁6の第1ポート61および第2ポート62が連通すると共に切替弁6の第3ポート63および第4ポート64が連通する。そして、ポンプ4が駆動すると、冷却水は、ポンプ4→通路7a→切替弁6の第1ポート61→切替弁6の第2ポート62→通路7b→排ガス熱交換器3のポート3x→排ガス熱交換器3の冷却水通路3w→排ガス熱交換器3のポート3y→エンジン1のポート1x→エンジン1の冷却水通路1w→エンジン1のポート1y→通路7c→切替弁6の第3ポート63→切替弁6の第4ポート64→通路7d→温水熱交換器5の順に流れる。
When the
このようにエンジン1の暖機運転においては、冷却水は、排ガス熱交換器3の冷却水通路3w→エンジン1の冷却水通路1wの順に流れるため、排ガス熱交換器3で暖められた冷却水がエンジン1を流れることになる。このためエンジン1の排ガスの排熱を利用してエンジン1の暖機運転を早めることができ、エンジン1の立ち上がりを早めることができる。なお、暖機運転といえども、エンジン1から排出される排ガスの温度はかなり高温であり、排ガス熱交換器3の冷却水通路3wを流れる冷却水をかなり暖めることができる。
Thus, in the warm-up operation of the
ここで暖機運転においては、エンジン1の始動直後であり、温度Tweが第1所定温度T1以下である。このため、第1弁100および第2弁200は上記した形態(i)となり、冷却水は温水熱交換器5および放熱ラジエータ9に流れない。この結果、暖機運転における冷却水の過剰冷却は防止され、エンジン1の暖機運転を早めるのに有利となる。
Here, in the warm-up operation, immediately after the
これに対してエンジン1の暖機運転が終了してエンジン1の通常運転が移行されると、温度Tweが上昇する。この場合、温度Tweが第1所定温度T1よりも高いと制御部8により判定されるときには、制御部8は、通常運転を実行する第2経路を選択するように切替弁6を制御する。通常運転においては、図2に示すように、切替弁6の第1ポート61および第3ポート63が連通すると共に、切替弁6の第2ポート62および第4ポート64が連通する。そして、ポンプ4が駆動すると、冷却水は、ポンプ4→通路7a→切替弁6の第1ポート61→切替弁6の第3ポート63→通路7c→エンジン1のポート1y→エンジン1の冷却水通路1w→エンジン1のポート1x→排ガス熱交換器3のポート3y→排ガス熱交換器3の冷却水通路3w→排ガス熱交換器3のポート3x→通路7b→切替弁6の第2ポート62→切替弁6の第4ポート64→通路7d→温水熱交換器5の順に流れる。
On the other hand, when the warm-up operation of the
このようにエンジン1の通常運転においては、冷却水は、エンジン1の冷却水通路1w→排ガス熱交換器3の冷却水通路3wの順に流れる。このため、エンジン1で加熱された冷却水を排ガス熱交換器3で更に加熱することができる。これにより温水熱交換器5の入口5iへ供給される冷却水の温度をできるだけ高くすることができ、温水熱交換器5における温水出力を高めるのに貢献できる。
Thus, in normal operation of the
更に、冷却水は、前述したように、エンジン1の冷却水通路1w→排ガス熱交換器3の冷却水通路3wの順に流れるため、排ガス熱交換器3で加熱されていない冷却水がエンジン1を流れることになる。従ってエンジン1の冷却水通路1wに供給される冷却水の温度を低めに維持できる。故に、エンジン1を効率よく冷却できると共に、エンジン1のオイル通路を流れるオイルの熱劣化を抑制することができる。
Furthermore, as described above, the cooling water flows in the order of the cooling
このような通常運転においては、第1弁100および第2弁200は上記した形態(ii)となったり、または、温度Tweがかなり高いときには、形態(iii)となる。前述したように、形態(ii)では、冷却水は温水熱交換器5に流れるものの放熱ラジエータ9に流れない。形態(iii)では、冷却水は温水熱交換器5および放熱ラジエータ9の双方に流れ、冷却水の過熱が防止される。
In such normal operation, the
以上説明したように本実施形態によれば、エンジン1の始動後における暖機に時間がかかる問題を解決でき、更に、エンジン1の暖機後の通常運転時にはエンジン1に供給する冷却水の温度を低めにでき、エンジン1の過熱を抑制し、エンジンオイル等の劣化を抑制するのに有利となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to solve the problem that it takes time to warm up after the
また本実施形態によれば、切替弁6は上記したように4つのポート61〜64をもつ構造であり、切替弁6の第2ポート62は、暖機運転において排ガス熱交換器3の冷却水通路3wに冷却水を吐出する吐出ポートとして機能するものの、通常運転において排ガス熱交換器3の冷却水通路3wから冷却水を吸い込む吸込ポートに切替えられる。また、切替弁6の第3ポート63は、暖機運転においてエンジン1の冷却水通路1wから冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能するものの、通常運転においてエンジン1の冷却水通路1wに冷却水を吐出する吐出ポートに切り替えられる。このよう切替弁6の第2ポート62および第3ポート63は切り替えられるため、切替弁6の数は単数で済み、コスト低減および大型化防止に有利である。
Moreover, according to this embodiment, the switching
更に本実施形態によれば、暖機運転においては、エンジン1では冷却水はポート1x→ポート1yの順に流れ、排ガス熱交換器3では冷却水はポート3x→ポート3yの順に流れる。これに対して、通常運転においては、エンジン1では冷却水はポート1y→ポート1xの順に流れ、排ガス熱交換器3では冷却水はポート3y→ポート3xの順に流れる。このようにエンジン1の冷却水通路1wおよび排ガス熱交換器3の冷却水通路3wについては、暖機運転時に流れる冷却水の向きと、暖機運転時以外の通常運転時に流れる冷却水の向きとが互いに逆である。
Furthermore, according to this embodiment, in the warm-up operation, in the
図3は本装置の運転状態の一例を示す。特性線P1はエンジン1の駆動状態を示す。特性線P2はラジエータファン90の駆動状態を示す。特性線P3は温水熱交換器5における排熱回収を示す。特性線P4はエンジン1の冷却水の温度を示す。特性線P5はエンジン1のオイルの温度を示す。
FIG. 3 shows an example of the operating state of the apparatus. A characteristic line P1 indicates the driving state of the
エンジン1が始動する(時刻t1)。エンジン1の駆動が安定すると、冷却水の温度が温度Taあたりから、発電を開始する(時刻t2)。特性線P4に示すように、エンジン1の冷却水の温度が上昇する。また、特性線P5に示すように、エンジン1のオイルの温度は冷却水の温度に遅延して上昇する。冷却水の温度が温度Tcあたりから、冷却水を用いた排熱回収が開始される。排熱の回収は、搬送ポンプ55cが駆動することにより行われる。
The
排熱回収の開始時刻からしばらくした時刻t3から、エンジン1の冷却水の温度は上昇は抑えられ、ほぼ一定域に維持される。エンジン1のオイルの温度は、冷却水の温度に遅延して、ほぼ一定域に維持される。搬送ポンプ55cが停止して排熱回収が終了すると(時刻t4)、特性線P4および特性線P5に示すように、エンジン1の冷却水の温度およびオイルの温度は再び上昇する。オイルが過熱されると、オイルの熱劣化が促進される。このためエンジン1の冷却水の温度およびオイルの温度が過剰に高くなると(時刻t5)、ラジエータファン90が回転駆動し、放熱ラジエータ9からの放熱性を高める。このためエンジン1の冷却水およびオイルの過熱が防止される。
From time t3 after a while from the start time of exhaust heat recovery, the temperature of the cooling water of the
(実施形態2)
本発明の実施形態2について具体的に説明する。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。但し、放熱ラジエータ9、第2弁200、通路7iは設けられていない。冷却水の温度が上昇して高温になると、第1弁100では第1開口101は開放、第2開口102は閉鎖、第3開口103は開放される。このため、冷却水は温水熱交換器5および通路7hに流れる。
(Embodiment 2)
(実施形態3)
本発明の実施形態3について具体的に説明する。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。制御部8はタイマ機能を有する。エンジン1を始動させた時刻からの経過時間が短いとき、制御部8は暖機運転と判定する。経過時間が長いとき、制御部8は通常運転と判定する。更に、外気温度検知手段としての温度センサ8mを設け、外気温度の変動を考慮する。即ち、制御部8は、温度センサ8mで検知した外気温度が低いとき、暖機運転と判定する経過時間を長くする。制御部8は、外気温度が高いとき、暖機運転と判定する経過時間を短くする。
(Embodiment 3)
その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。例えば、エンジン1は燃料ガスの燃焼で駆動されるガスエンジンに限らず、液体燃料の燃焼で駆動されるエンジンでも良い。
In addition, the present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. For example, the
本発明は、発電機から電力出力と温水熱交換器から温水出力とを取り出すコージェネレーションシステムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a cogeneration system that extracts power output from a generator and hot water output from a hot water heat exchanger.
1はエンジン、1wは冷却水通路、2は発電機、3は排ガス熱交換器、3wは冷却水通路、4はポンプ(冷却水搬送手段)、5は温水熱交換器、6は切替弁(切替手段)、61は第1ポート、62は第2ポート、63は第3ポート、64は第4ポート、7は通路、8は制御部、9は放熱ラジエータを示す。 1 is an engine, 1w is a cooling water passage, 2 is a generator, 3 is an exhaust gas heat exchanger, 3w is a cooling water passage, 4 is a pump (cooling water transfer means), 5 is a hot water heat exchanger, and 6 is a switching valve ( Switching means), 61 is a first port, 62 is a second port, 63 is a third port, 64 is a fourth port, 7 is a passage, 8 is a control unit, and 9 is a heat dissipation radiator.
Claims (3)
冷却水を前記排ガス熱交換器、前記エンジンの順に通過させる暖機運転を実行する第1経路と、冷却水を前記エンジン、前記排ガス熱交換器の順に通過させる通常運転を実行する第2経路とを切り替え可能な切替手段と、
前記エンジンの運転が暖機運転と判定されるとき、前記第1経路を選択するように前記切替手段を制御し、且つ、前記エンジンの運転が通常運転と判定されるとき、前記第2経路を選択するように前記切替手段を制御する制御部とを具備することを特徴とするコージェネレーションシステム。 An engine, a generator driven by the engine, an exhaust gas heat exchanger through which exhaust gas discharged from the engine passes, cooling water transfer means for supplying cooling water to the engine and the exhaust gas heat exchanger, and the engine And a hot water heat exchanger through which the heated cooling water passes through both of the exhaust gas heat exchangers, and takes out the power output from the generator and the hot water output from the hot water heat exchanger. In the cogeneration system,
A first path for performing a warm-up operation in which cooling water is passed in the order of the exhaust gas heat exchanger and the engine; and a second path for performing a normal operation in which cooling water is passed in the order of the engine and the exhaust gas heat exchanger; Switching means capable of switching between,
When the engine operation is determined to be a warm-up operation, the switching means is controlled to select the first route, and when the engine operation is determined to be a normal operation, the second route is And a control unit that controls the switching means to select.
前記第1ポートは、暖機運転および通常運転の双方において、前記冷却水搬送手段から供給される冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能し、
前記第2ポートは、暖機運転において前記排ガス熱交換器の冷却水通路に冷却水を吐出する吐出ポートとして機能し、且つ、通常運転において前記排ガス熱交換器の冷却水通路から冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能し、
前記第3ポートは、暖機運転において前記エンジンの冷却水通路から冷却水を吸い込む吸込ポートとして機能し、且つ、通常運転において前記エンジンの冷却水通路に冷却水を吐出する吐出ポートとして機能し、
前記第4ポートは、暖機運転および通常運転の双方において、冷却水を前記温水熱交換器の冷却水通路に吐出する吐出ポートとして機能することを特徴とするコージェネレーションシステム。 In Claim 1 or 2, the switching means has a first port, a second port, a third port, a fourth port,
The first port functions as a suction port for sucking in cooling water supplied from the cooling water transfer means in both warm-up operation and normal operation.
The second port functions as a discharge port for discharging cooling water to the cooling water passage of the exhaust gas heat exchanger during warm-up operation, and sucks cooling water from the cooling water passage of the exhaust gas heat exchanger during normal operation. Functions as a suction port,
The third port functions as a suction port for sucking cooling water from the cooling water passage of the engine during warm-up operation, and functions as a discharge port for discharging cooling water into the cooling water passage of the engine during normal operation,
The fourth port functions as a discharge port that discharges cooling water to the cooling water passage of the hot water heat exchanger in both warm-up operation and normal operation.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
- 2005-11-24 JP JP2005338656A patent/JP2007146676A/en active Pending
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