JP2683955B2 - エンジンの排熱回収装置 - Google Patents

エンジンの排熱回収装置

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JP2683955B2
JP2683955B2 JP2316818A JP31681890A JP2683955B2 JP 2683955 B2 JP2683955 B2 JP 2683955B2 JP 2316818 A JP2316818 A JP 2316818A JP 31681890 A JP31681890 A JP 31681890A JP 2683955 B2 JP2683955 B2 JP 2683955B2
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、エンジン発電機やコージェネレーションシ
ステムにおけるエンジンの排熱回収装置に関する。
《前提となる基本構造》 エンジンにより発電機を回転させて発生する電力を利
用するエンジン発電機や、エンジン運転中に発生する熱
エネルギーを排熱回収用熱交換噐により回収して、電力
と並行利用するコージェネレーションシステムにおいて
は、エンジンの排熱回収装置は、基本構造として第1図
に示すように次のような構成となっている。
すなわち、エンジン1のウォータジャケット1aには、
温水路3a、排熱回収用熱交換噐4の授熱路4a、冷水路3b
を順に循環状に接続してエンジン冷却水路3を構成し、
そのエンジン冷却水路3に可変分流用三方弁6で上記授
熱路4aと放熱装置5の放熱路5aとを並列に接続し、エン
ジン冷却水を分流可能にしてある。
さらに、上記エンジン冷却水路3に、エンジン冷却水
の温度センサ7を設け、この温度センサ7にシステムコ
ントローラ10内の放熱制御装置8を介して上記三方弁6
を制御操作可能に連携し、又、上記三方弁6に、放熱操
作検出用のリミットスイッチ9を付設し、このリミット
スイッチ9に上記放熱制御装置8を介して放熱装置5の
冷却ファン5bのファンモータ5cを連携してある。
上記システムコントローラ10の制御動作のうち、放熱
制御装置8による冷却ファン5bの運転制御は次のように
作動する。
前記エンジン冷却水路3のエンジン冷却水温度が放熱
用設定温度T1よりも高くなった場合には、前記温度セン
サ7が前記放熱制御装置8を介して前記三方弁6を放熱
側へ操作してエンジン冷却水を放熱路5a側へ操作すると
ともに、この操作状態を前記リミットスイッチ9が検出
することに基づいて、上記放熱制御装置8が前記ファン
モータ5cを作動させて冷却ファン5bを運転させる。
これに対して、前記エンジン冷却水路3のエンジン冷
却水温度が前記放熱用設定温度T1よりも低くなった場合
には、前記温度センサ7が前記放熱制御装置8を介して
前記三方弁6を放熱解除側へ操作するとともに、この操
作状態を前記リミットスイッチ9が検出することに基づ
いて、遅延時間D1後に前記ファンモータ5cを停止させて
冷却ファン5bを停止させる。
これにより、放熱装置5の余熱で冷却ファン5bのファ
ンモータ5cが劣化するのを防止する。
《従来の技術》 このように、従来は三方弁のリミットスイッチだけで
冷却ファンの運転を制御していた。
《発明が解決しようとする課題》 前述のような従来例の基本構造における放熱装置の冷
却ファンの運転制御は、エンジン冷却水温度が放熱用設
定温度T1(例えば約90℃)以上の場合、三方弁6でエン
ジン冷却水を放熱装置5側に分流させるが、第4図の動
作フローチャートに示すように三方弁6は放熱装置5に
分流する状態のままで停止し、従ってリミットスイッチ
9もオン状態のままで停止するようになっていた。
上述のような熱間停止後にシステムを再運転しようと
する場合、従来技術では次の問題がある。
三方弁のリミットスイッチがオンのままとなっている
から、エンジンの温度が放熱用設定温度よりも低い時で
も、第4図に示すように放熱装置の冷却ファンが最初か
ら運転する。
そして、冷却ファンはエンジン冷却水路の温度センサ
でエンジン冷却水温度が低いことを検出して、三方弁が
放熱解除側に作動してリミットスイッチがオフとなって
から、一定の遅延時間後にやっと停止する。
このため、再運転時の初期に冷却ファンの運転による
動力ロスが発生していた。
本発明の課題は、前記三方弁が放熱側へ操作された状
態で、エンジンの排熱回収装置を再始動させる場合にお
いて、放熱装置の放熱路を流れるエンジン冷却水の温度
が十分に低温のときには、冷却ファンを停止させて、冷
却ファンの運転による動力ロスを無くしながらも、その
エンジン冷却水の温度が高めであるときには、冷却ファ
ンを送風作動させて、ファンモータおよび冷却ファンを
低温に保ち、ファンモータおよび冷却ファンに耐熱温度
の低い安価なものを使用できるようにすることにある。
《課題を解決するための手段》 本発明は上記課題を達成するために、放熱制御装置
に、放熱用設定温度よりも低いファン運転開始用設定温
度を設け、三方弁が放熱側へ操作されたことをリミット
スイッチにより検出するとともに、エンジン冷却水温度
がファン運転開始用設定温度以上の場合に、放熱制御装
置が放熱装置の冷却ファンを運転させるのに対し、 前記三方弁が放熱側へ操作されたことを前記リミット
スイッチにより検出するとともに、エンジン冷却水温度
が上記ファン運転開始用設定温度以下の場合には、前記
放熱制御装置が前記冷却ファンを停止させるように構成
したことを特徴とする。
《作用》 本発明は次のように作用する エンジン冷却水路(3)のエンジン冷却水温度が放熱
用設定温度(T1)よりも高くなった場合には、温度セン
サー(7)が放熱制御装置(8)を介して三方弁(6)
を放熱側へ操作するとともに、この操作状態をリミット
スイッチ(9)が検出することに基づいて、放熱制御装
置(8)が冷却ファン(5b)を運転させる。
この運転状態においてエンジンの排熱回収装置のシス
テム全体を停止させる(以下、熱間停止という)と、三
方弁(6)が放熱側へ操作されたまま、この操作状態を
リミットスイッチ(9)が検出する状態に、置き残され
る。
第3図の動作フローチャートに示すように、熱間停止
後にシステムを再運転しようとする場合、三方弁のリミ
ットスイッチがオンのままとなっていても、先に、エン
ジン冷却水路の温度センサでエンジン冷却水温度がファ
ン運転開始用設定温度T2(例えば約70℃)よりも高いこ
とを検出してから、冷却ファンを回転させ、エンジンの
温度がファン運転開始用設定温度T2よりも低い時には、
放熱制御装置が放熱装置の冷却ファンを停止状態にして
運転させない。
また、エンジン冷却水温が放熱用設定温度T1よりも低
いときに、冷却ファン5bを停止させる場合には、ファン
モータ5cおよび冷却ファン5bは耐熱温度の高い高価なも
のが必要になる。その理由は、エンジン冷却水温が放熱
用設定温度T1よりも低いがファン運転開始用設定温度T2
よりも高い比較的高温の条件下において、この比較的高
温のエンジン冷却水が放熱装置5の放熱路5aを循環する
にも拘わらず、冷却ファン5bが停止しているため、放熱
路5aから自然放熱される比較的高温の雰囲気熱にファン
モータ5cおよび冷却ファン5bがさらされるからである。
これに対して、本発明では、上記のエンジン冷却水温
が放熱用設定温度T1よりも低いが、ファン運転開始用設
定温度T2よりも高い比較的高温の条件下において、この
比較的高温のエンジン冷却水が放熱装置5の放熱路5aを
循環するのに対応させて、冷却ファン5bを運転させて強
制冷却させ続けるので、ファンモータ5cおよび冷却ファ
ン5bは耐熱温度の低い安価なものを使用することができ
る。
《発明の効果》 本発明は、上記のように構成され作用することから、
熱間停止後にシステムを再運転しようとする場合、エン
ジンの温度がファン運転開始用設定温度(例えば約70
℃)よりも低い時には冷却ファンが運転せず、このた
め、再運転時の初期に冷却ファンの運転による動力ロス
が発生しない。
また、エンジン冷却水温が放熱用設定温度T1よりも低
いときに、冷却ファン5bを停止させる場合には、ファン
モータ5cおよび冷却ファン5bは耐熱温度の高い高価なも
のが必要になる。その理由は、エンジン冷却水温が放熱
用設定温度T1よりも低いがファン運転開始用設定温度T2
よりも高い比較的高温の条件下において、この比較的高
温のエンジン冷却水が放熱装置5の放熱路5aを循環する
にも拘わらず、冷却ファン5bが停止しているため、放熱
路5aから自然放熱される比較的高温の雰囲気熱にファン
モータ5cおよび冷却ファン5bがさらされるからである。
これに対して、本発明では、上記のエンジン冷却水温
が放熱用設定温度T1よりも低いが、ファン運転開始用設
定温度T2よりも高い比較的高温の条件下において、この
比較的高温のエンジン冷却水が放熱装置5の放熱路5aを
循環するのに対応させて、冷却ファン5bを運転させて強
制冷却させ続けるので、ファンモータ5cおよび冷却ファ
ン5bは耐熱温度の低い安価なものを使用することができ
る。
《実施例》 以下、本発明の実施例を図面で説明する。
第1図に示すエンジンの排熱回収装置の要部構成図に
おいて、発電機2を連結したエンジン1は燃料ガス入口
11から燃料ガスを供給して運転され、マフラー12を介し
て排気ガスを排出する。
そして、発電機2で発生した電力は配電盤13から各負
荷へ供給される。
又、エンジン1にはその回転軸にファン1bが設けられ
ていてエンジン外周を空冷する。
エンジン1のウォータジャケット1aには、温水路3a、
排熱回収用熱交換噐4の授熱路4a、冷水路3bを順に循環
状に接続してエンジン冷却水路3を構成し、そのエンジ
ン冷却水路3に可変分流用三方弁6で授熱路4aと放熱装
置5の放熱路5aとを並列に接続し、エンジン冷却水ポン
プ1cで圧送されるエンジン冷却水を分流可能にしてあ
る。
排熱回収用熱交換噐4には温水入口14と温水出口15と
があり、授熱路4aを通るエンジン冷却水の温熱を吸収し
て利用するようになっている。
又、排気ガスの熱を回収するために、排ガス熱交換噐
4bがエンジン1の排気部に直接付設されている。
エンジン冷却水は、始動時などで冷却水温度が一定値
以下の時にエンジン冷却水路3に設置されたサーモスタ
ット3cで、バイパス路3dをバイパスし、冷却水温度が一
定値以上になった時バイパスを止めて通常水路を流れ
る。
さらに、エンジン冷却水路3には、エンジン冷却水の
温度センサ7を設け、この温度センサ7にシステムコン
トローラ10内の放熱制御装置8を介して三方弁6を制御
操作可能に連携し、又、三方弁6に放熱操作検出用のリ
ミットスイッチ9を付設し、このリミットスイッチ9に
放熱制御装置8を介して放熱装置5の冷却ファン5bのフ
ァンモータ5cを連携してある。
そして、放熱制御装置8には、エンジン冷却水路3の
エンジン冷却水温度について放熱用設定温度T1(例えば
約90℃)よりも低いファン運転開始用設定温度T2(例え
ば約70℃)を設け、エンジン冷却水温度がファン運転開
始用設定温度T2以上の場合に、リミトスイッチ9が放熱
制御装置8を介してファンモータ5cを作動させて冷却フ
ァン5bを運転させるようにしてある。
これに対し、前記三方弁6が放熱側へ操作されたこと
を前記リミットスイッチ9により検出するとともに、エ
ンジン冷却水温度が上記ファン運転開始用設定温度T2以
下の場合には、前記放熱制御装置8が前記冷却ファン5b
を停止させるように構成してある。
システムコントローラ10は図示しない中央演算処理装
置と各種操作スイッチ及び継電噐などを備えていて、シ
ステム内の各部からの温度、圧力、電圧又は回転数など
の入力信号や、各部への運転、停止、又は警報などの指
令信号を送受して継電噐や操作スイッチを作動させる事
により、システムの運転を制御している。
このシステムコントローラ10の制御動作のうち、放熱
制御装置8による冷却ファン5bの運転制御は次のように
作動する。
第2図に示す動作ブロック線図及び第3図に示す動作
フローチャートにおいて、エンジン冷却水路3のエンジ
ン冷却水温度が放熱用設定温度T1よりも高くなった場合
(即ち、ファン運転開始用設定温度T2以上の場合)に
は、温度センサ7が放熱制御装置8を介して三方弁6を
放熱側へ操作してエンジン冷却水を放熱路5a側へ操作す
るとともに、この操作状態をリミットスイッチ9が検出
することに基づいて、放熱制御装置8が冷却ファン5bを
運転させる。
これに対して、エンジン冷却水路3のエンジン冷却水
温度が放熱用設定温度T1よりも低くなった場合には、温
度センサ7が放熱制御装置8を介して三方弁6を放熱解
除側へ操作するとともに、この操作状態をリミットスイ
ッチ9が検出することに基づいて、冷却ファン5bを一定
の遅延時間D1(例えば約5分間)後に停止させる。
これにより放熱装置5の余熱で冷却ファン5bのファン
モータ5cが劣化するのを防止する。
さらに、放熱状態でシステムを停止した後一定の遅延
時間D1後に冷却ファン5bが停止し、その後システムを再
運転しようとする場合、三方弁6のリミットスイッチ9
がオンのままとなっていても、第3図に示すように、先
に、エンジン冷却水路3の温度センサ7でエンジン冷却
水温度がファン運転開始用設定温度T2よりも高いことを
検出してから、冷却ファン5bを運転させるから、エンジ
ン冷却水温度がファン運転開始用設定温度T2よりも低い
時には、放熱制御装置8が冷却ファン5bを停止状態にし
て運転させない。
このため、再運転時の初期に冷却ファンの運転による
動力ロスが発生しない。
【図面の簡単な説明】
第1図から第3図は本発明の実施例を示し、第1図はエ
ンジンの排熱回収装置の要部構成図、第2図は動作ブロ
ック線図、第3図は動作フローチャートである。 第4図は従来例の動作フローチャートである。 1……エンジン、1a……ウォータジャケット、3……エ
ンジン冷却水路、3a……温水路、3b……冷水路、4……
排熱回収用熱交換噐、4a……授熱路、5……放熱装置、
5a……放熱路、5b……冷却ファン、6……可変分流用三
方弁、7……温度センサ、8……放熱制御装置、9……
リミットスイッチ、D1……遅延時間、T1……放熱用設定
温度、T2……ファン運転開始用設定温度。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン(1)のウォータジャケット(1
    a)に、温水路(3a)・排熱回収用熱交換噐(4)の授
    熱路(4a)・冷水路(3b)を順に循環状に接続し、上記
    授熱路(4a)に放熱装置(5)の放熱路(5a)を並列に
    接続し、 上記ウォータジャケット(1a)と温水路(3a)と冷水路
    (3b)とからなるエンジン冷却水路(3)に対して、上
    記授熱路(4a)と放熱路(5a)とを、可変分流用三方弁
    (6)でエンジン冷却水を分流可能に構成し、 上記エンジン冷却水路(3)に、エンジン冷却水の温度
    センサ(7)を設け、この温度センサ(7)に放熱制御
    装置(8)を介して上記三方弁(6)を制御操作可能に
    連携し、 上記三方弁(6)に、放熱操作検出用のリミットスイッ
    チ(9)を付設し、このリミットスイッチ(9)に上記
    放熱制御装置(8)を介して冷却ファン(5b)のファン
    モータ(5c)を連携し、 前記エンジン冷却水路(3)のエンジン冷却水温度が放
    熱用設定温度(T1)よりも高くなった場合には、前記温
    度センサ(7)が前記放熱制御装置(8)を介して前記
    三方弁(6)を放熱側へ操作するとともに、この操作状
    態を前記リミットスイッチ(9)が検出することに基づ
    いて、上記放熱制御装置(8)が前記ファンモータ(5
    c)を作動させて冷却ファン(5b)を運転させ、 これに対して、前記エンジン冷却水路(3)のエンジン
    冷却水温度が前記放熱用設定温度(T1)よりも低くなっ
    た場合には、前記温度センサ(7)が前記放熱制御装置
    (8)を介して前記三方弁(6)を放熱解除側へ操作す
    るとともに、この操作状態を前記リミットスイッチ
    (9)が検出することに基づいて、遅延時間(D1)後に
    前記ファンモータ(5c)を停止させて冷却ファン(5b)
    を停止させる、エンジンの排熱回収装置において、 上記放熱制御装置(8)に、前記放熱用設定温度(T1)
    よりも低いファン運転開始用設定温度(T2)を設け、前
    記三方弁(6)が放熱側へ操作されたことを前記リミッ
    トスイッチ(9)により検出するとともに、エンジン冷
    却水温度が上記ファン運転開始用設定温度(T2)以上の
    場合には、前記放熱制御装置(8)が前記ファンモータ
    (5c)が作動させて冷却ファン(5b)を運転させるのに
    対し、 前記三方弁(6)が放熱側へ操作されたことを前記リミ
    ットスイッチ(9)により検出するとともに、エンジン
    冷却水温度が上記ファン運転開始用設定温度(T2)以下
    の場合には、前記放熱制御装置(8)が前記ファンモー
    タ(5c)を停止させて冷却ファン(5b)を停止させるよ
    うに構成した、 ことを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
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JPH0299715A (ja) * 1988-10-04 1990-04-11 Kubota Ltd 熱併給発電装置の放熱器フアン運転制御方法

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