JP2009222293A - Heating device using exhaust heat of cogeneration device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱電併給装置の排熱を利用した暖房装置に関するものである。 The present invention relates to a heating device that uses exhaust heat of a combined heat and power supply device.
従来より、熱電併給装置において原動機等の熱源で発生する排熱を利用した装置が知られており(例えば特許文献1参照)、例えば図2に示すように、熱源11で発生する排熱により水を加熱して温水を生成する給湯器等がよく利用されている。これは、熱電併給装置1の熱源11を冷却する冷却水の循環流路12と、循環流路12に水−水熱交換器17とを備えている。
しかしながら、上記従来例においては、熱源11を冷却する冷却水との間で熱交換を行う水−水熱交換器17を設けているが、温風を生成して暖房として利用したい場合、前記温水と熱交換を行なうための放熱器74を使用先(栽培施設4)に設ける必要があった。また、温水や温風を利用しない場合には、冷却水を放熱器18により冷却しなければならず、この放熱器18が必要となるものであった。つまり、水−水熱交換器17、放熱器74、放熱器18の3つの熱交換器が必要であった。なお、図2中の符号12は循環流路、18は放熱器、75は循環流路、9は制御装置、91、92は電磁弁、93は温度計である。
However, in the above-described conventional example, the water-
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、熱源を冷却する冷却水との間で熱交換を行う水−水熱交換器が不要となり、また、温風を熱電併給装置内に設けた放熱器で生成することができて、使用先に放熱器を設ける必要がなく、水−水熱交換器や放熱器の設備費及び放熱器の設置スペースの低減化を図ることができる熱電併給装置の排熱を利用した暖房装置を提供する。 The present invention has been invented in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to eliminate the need for a water-water heat exchanger that exchanges heat with cooling water that cools the heat source, and , Hot air can be generated by a radiator installed in the combined heat and power supply device, there is no need to install a radiator at the place of use, the equipment cost of the water-water heat exchanger or radiator and the installation space of the radiator Provided is a heating device that uses exhaust heat of a combined heat and power supply device that can reduce the temperature.
上記課題を解決するために請求項1に係る発明にあっては、熱電併給装置1の熱源11を冷却するための冷却水を流す循環流路12を設け、循環流路12にポンプ13と放熱器14とを設け、放熱器14の冷却空気の流入部14aに空気を使用先から戻すための戻り流路2を接続すると共に、放熱器14の冷却空気の流出部14bに放熱器14で生成した温風を使用先に供給するための供給流路3を接続して該供給流路3にブロア31を設けて成ることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
このような構成とすることで、温風を生成して暖房として利用する場合、熱源11を冷却する冷却水との間で熱交換を行う水−水熱交換器17が不要となり、また、温風を熱電併給装置1内に設けた放熱器14で生成することができて、使用先に放熱器14を設ける必要がなく、水−水熱交換器17や放熱器14の設備費及び放熱器14の設置スペースの低減化を図ることが可能となる。
With this configuration, when hot air is generated and used as heating, the water-
また、使用先の空気を循環利用することができて、外気を取込んで加熱して使用先に供給する場合と比較すると、この場合には同量の空気が外部に排気されるため、熱エネルギーの無駄を低減することができ、広い空間の熱負荷を効率良く賄うことができる。 In addition, compared with the case where the air used can be circulated and used, and the outside air is taken in and heated and supplied to the user, the same amount of air is exhausted to the outside in this case. It is possible to reduce energy waste and efficiently cover the heat load in a wide space.
また、請求項2に係る発明においては、請求項1に係る発明において、使用先以外の外気と連通し途中に弁51を備えた放散流路5を供給流路3から分岐すると共に、使用先以外の外気と連通し途中に弁61を備えた外気取込流路6を戻り流路2から分岐して成ることを特徴とするものである。
Further, in the invention according to
このような構成とすることで、図2に示す従来例のように2つの熱交換器(水−水熱交換器17と放熱器18)を用いることをしなくても、外気取込流路6を介して冷たい外気を取込んで、使用先の温度調節が可能となる。また、使用先での熱負荷がない場合でも放散流路5を介して温風を排気すると共に、外気取込流路6を介して冷たい外気を取込んで放熱器14に供給することができて、熱電併給装置1の熱源11を冷却が可能となる。つまり、従来例と比べて2つの熱交換器を削減できる。
By adopting such a configuration, the outside air intake channel can be obtained without using two heat exchangers (water-
また、請求項3に係る発明においては、請求項1又は2に係る発明において、使用先に暖房能力を高めるために暖房機7を設置し、該暖房機7の空気取込口71の面積を供給流路3の下流端の吐出口32の面積よりも大きく形成すると共に、前記吐出口32を前記空気吸入口の面積内に収まるように配置して成ることを特徴とするものである。
Further, in the invention according to
このような構成とすることで、使用先に設置した暖房機7に供給流路3からの温風を供給し易くなり、暖房機7で要する風量を供給流路3からの温風の風量よりも大きく設定することで、供給流路3から供給される温風の全量を暖房機7に供給することが可能となり、暖房機7に供給されず散逸して無駄になる温風をなくすことができる。
By adopting such a configuration, it becomes easy to supply the warm air from the
また、暖房機7の空気取込口71の面積は供給用ダクト3aの吐出口32の面積の3倍以上が好ましい。より好ましくは5倍以上である。これにより前記空気取込口71の面積が前記吐出口32の存在により減少してしまう割合が小さくなる。その結果、前記熱電併給装置1の運転を停止して前記供給用ダクト3aからの空気の供給がない場合でも、前記暖房機7に必要な空気を十分に前記空気取込口71から直接吸入できるようになる。その結果、前記暖房機7の性能がより十分に確保できるようになる。
The area of the
本発明の熱電併給装置の排熱を利用した暖房装置においては、熱源を冷却する冷却水との間で熱交換を行う水−水熱交換器が不要となり、また、温風を熱電併給装置内に設けた放熱器で生成することができて、使用先に放熱器を設ける必要がなく、水−水熱交換器や放熱器の設備費及び放熱器の設置スペースの低減化を図ることが可能となる。 In the heating device using the exhaust heat of the combined heat and power supply device of the present invention, a water-water heat exchanger for exchanging heat with the cooling water for cooling the heat source becomes unnecessary, and the hot air is fed into the combined heat and power supply device. It is possible to reduce the installation cost of the water-water heat exchanger and radiator and the installation space of the radiator. It becomes.
以下、本発明の一実施形態について図1に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の暖房装置は、熱電併給装置1の排熱を利用するもので、熱電併給装置1としては、発電機や燃料電池等の発電手段を備えると共に、発電機の動力源となる原動機や燃料電池等の熱源11を備え、発電手段で発生した電力の利用及び熱源11で発生した熱の利用を図るものであれば特に限定されない。また、原動機としてはガスエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービン等が挙げられるが特に限定されない。以下にガスエンジからなる原動機で発電機(図示せず)を駆動させるものとして説明する。
The heating device of the present invention uses the exhaust heat of the combined heat and
熱電併給装置1には、熱源11を冷却するための冷却水を流す循環流路12が設けてあると共に、この循環流路12にポンプ13と放熱器14とが設けてある。循環流路12は冷却水を流す配管からなるもので、原動機を冷却するため原動機本体に配管を配設するほか、配管の途中に、原動機から排出される燃焼排ガスGから熱回収を行うための熱交換器15を設けてある。
The combined heat and
放熱器14は、冷却水を冷却するための冷却空気の流入部14aに後述する戻り流路2が接続されると共に、冷却空気の流出部14bに後述する供給流路3が接続されるもので、冷却空気の流路の途中にブロア16が設けてある。また本実施形態では、圧力損失を考慮して、供給流路3の途中にもブロア31を追設してある。
The
熱電併給装置1は、これら発電手段、熱源11、循環流路12、ポンプ13、放熱器14を備えた構成となっている。
The combined heat and
この熱電併給装置1には、使用先に上記放熱器14で生成される温風を供給するための供給流路3が接続されると共に、使用先から空気を戻すための戻り流路2が接続される。供給流路3は、供給用ダクト3aの上流端を上述したように放熱器14の冷却空気の流出部14bに接続すると共に、下流端の吐出口32を使用先の空間に配設して構成される。使用先としては、ビニールハウスや温室といった栽培施設4やその他の屋内空間等、様々であるが特に限定されない。本実施形態では栽培施設4として説明する。戻り流路2は、戻り用ダクト2aの上流端を使用先の空間に配設するとともに、下流端を上述したように放熱器14の冷却空気の流入部14aに接続して構成される。
Connected to this combined heat and
また本実施形態では、給流路の途中から、使用先以外の外気(大気)と連通し途中に弁51を備えた放散流路5を分岐すると共に、戻り流路2の途中から、使用先以外の外気と連通し途中に弁61を備えた外気取込流路6を分岐している。
Further, in the present embodiment, the
また本実施形態では、使用先となる栽培施設4内には暖房機7を設置するもので、暖房機7としては天然ガス、プロパン等のLPG、灯油、重油を燃料とする燃焼式や、電力や原動機を駆動源とするヒートポンプ13等が挙げられる。暖房機7は、空気取込口71から空気を取込んで、内部の熱交換器15(図示せず)を通すことで温風を生成し、空気吐出口72から温風を吐出する。空気吐出口72には、下流側が多数に分岐する分散ダクト8が接続されると共に、空気吐出口72にはブロア73が設けてあり、温風は分散ダクト8より栽培施設4の多数の畝に向けて分散して吐出される。
In this embodiment, a
また本実施形態では、暖房機7の空気取込口71の面積を供給流路3の下流端の吐出口32の面積よりも大きく形成し、前記吐出口32を前記空気吸入口の面積内に収まるように配置している。
Moreover, in this embodiment, the area of the
上述した本実施形態の運転の一例を示すと、ガスエンジン発電機の出力25kW、60Hz、ガスエンジンの燃料のLPG使用量2.95m3N/h、冷却水の放熱器14入口温度85℃、放熱器14出口温度80℃、流量110L/min、熱出力38kW、放熱器14の空気流量110m3/min、暖房機7はLPGを燃料とする熱風発生機であり、燃焼部の熱出力50kw、LPG使用量2.2m3N/h、暖房機7の空気取込口71は下方に開口していると共に空気吐出口72は上方に開口しており、空気吐出口72に設けたブロア73の風量160m3/min(供給流路3の風量より大きい)である。
An example of the operation of the present embodiment described above is as follows: gas engine generator output 25 kW, 60 Hz, gas engine fuel LPG usage 2.95 m 3 N / h, cooling
この例では原動機を用いているため、定常運転で問題が発生しないようにするため、原動機に戻る冷却水温度は一定の温度範囲、例えば60℃〜90℃を維持する必要がある。そのため、例えば起動直後のように冷却水の温度が低すぎる場合は、冷却水は放熱器14をバイパスして放熱させずに循環させてもよい。この場合には図示しないバイパス流路を設けると共に切替弁を設ける。
In this example, since the prime mover is used, it is necessary to maintain the temperature of the cooling water returning to the prime mover within a certain temperature range, for example, 60 ° C. to 90 ° C. in order to prevent a problem from occurring during steady operation. Therefore, for example, when the temperature of the cooling water is too low immediately after startup, the cooling water may be circulated without bypassing the
放散流路5と外気取込流路6とを利用する運転について説明する。これは、使用先で暖房を必要としない時に、外気取込流路6の弁61を開いて、該外気取込流路6を介して冷たい外気を取込むと共に、放散流路5の弁51を開いて、該放散流路5を介して放熱器14で発生した温風を外気に放散して、使用先で熱負荷がない場合でも熱電併給装置1の熱源11の冷却を可能とするものである。
The operation | movement using the
放散流路5は、下流端において使用先以外の外気と連通し、途中に弁51を備えた放散用ダクト5aの上流側を供給流路3から分岐させるか、あるいは前記放散用ダクト5aの上流端を放熱器14の流出部14b近傍に設置して構成される。外気取込流路6は、上流端において使用先以外の外気と連通し、途中に弁61を備えた外気取込用ダクト6aの下流端を供給流路3から分岐させるか、あるいは前記外気取込用ダクト6aの下流端を放熱器14の流入部14a近傍に設置して構成される。
The
放散流路5は、本実施形態では図1に示すように、供給流路3から分岐させる場合には、供給流路3の屈曲部から分岐させて、供給流路3の上流側から放散流路5の下流側に向けて略直線状となるように配置することで、放散流路5へ分岐して流れる空気の圧力損失を抑えることができると共に、放散流路5の弁51を開くことで、供給流路3の下流端の暖房機7のブロア73を駆動しない場合には、放熱器14の空気の流出部14bから流出して供給流路3を流れる空気の殆どが放散流路5を流れることとなり、供給流路3側に弁を設けなくても放散流路5に流すか供給流路3の下流側に流すかの切り替えが可能となる。また、放散用ダクト5aと外気取込用ダクト6aをできるだけ短くすることでも圧力損失を低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、外気取込流路6も同様に、戻り流路2から分岐させる場合には、戻り流路2の屈曲部から分岐させて、外気取込流路6の上流側から戻り流路2の下流側に向けて略直線状となるように配置することで、外気取込流路6から戻り流路2にかけて流れる空気の圧力損失を抑えることができると共に、外気取込流路6の弁61を開くことで、放熱器14の空気の流入部14aから流入する空気の殆どが外気取込流路6から流入することとなり、戻り流路2側に弁を設けなくても戻り流路2から流すか外気取込流路6から流すかの切り替えが可能となる。
Similarly, when the outside
図示しないが、上記放散用ダクト5aと外気取込用ダクト6aとに設けた弁61、51の他に、供給流路3であって放散流路5よりも下流側、および戻り流路2であって外気取込流路6よりも上流側にそれぞれ弁を設け、計4個の弁を設けてもよい。
Although not shown, in addition to the
また、いずれの場合でも、弁を流量調整可能とすることで、使用先の温度調節が可能となる。また、弁は電磁弁等の自動で開閉可能な弁とすることで、温度の自動調整が可能となる。 In any case, the temperature of the user can be adjusted by adjusting the flow rate of the valve. In addition, the temperature can be automatically adjusted by using a valve that can be opened and closed automatically, such as a solenoid valve.
この例の運転で、使用先で熱負荷がない場合、放散流路5の弁51を開くと共に外気取込流路6の弁61を開くことで、供給流路3及び戻り流路2を流れる空気の流量を殆ど無視できるレベルに低減することができて、弁61、51を放散流路5と外気取込流路6に設けた2個に低減できた。
In the operation of this example, when there is no heat load at the use destination, the
また、供給流路3から供給される温風の全量を暖房機7に流入させることができ、供給流路3からの温風が暖房機7の空気取込口71から取込まれず散逸して暖房機7の周辺の温度が上昇してしまうような現象は見られなかった。
In addition, the entire amount of hot air supplied from the
1 熱電併給装置
11 熱源
12 循環流路
13 ポンプ
14 放熱器
14a 流入部
14b 流出部
15 熱交換器
16 ブロア
2 戻り流路
2a 戻り用ダクト
3 供給流路
3a 供給用ダクト
31 ブロア
32 吐出口
4 栽培施設
5 放散流路
5a 放散用ダクト
51 弁
6 外気取込流路
6a 外気取込用ダクト
61 弁
7 暖房機
71 空気取込口
72 空気吐出口
73 ブロア
8 分散ダクト
G 燃焼排ガス
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CN112160838A (en) * | 2020-08-31 | 2021-01-01 | 大连派思燃气设备有限公司 | Electric heating device before starting combustion engine |
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