JP2996333B2 - 熱電併給システム - Google Patents

熱電併給システム

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JP2996333B2 JP6026046A JP2604694A JP2996333B2 JP 2996333 B2 JP2996333 B2 JP 2996333B2 JP 6026046 A JP6026046 A JP 6026046A JP 2604694 A JP2604694 A JP 2604694A JP 2996333 B2 JP2996333 B2 JP 2996333B2
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  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自家電気設備に対する
電力を自家発電設備で供給できるようにしながら、その
自家発電設備からの排熱を利用して暖房を行うことがで
きるようにした熱電併給システムに関する。
【0002】
【従来の技術】上述のような熱電併給システムとして
は、従来、特開平2−23211号公報に開示されてい
るものがあった。この従来例によれば、2軸式ガスター
ビンの排気を排熱ボイラに供給し、その排熱ボイラで発
生した過熱蒸気を抽気復水タービンに供給して同期発電
機を駆動することにより発電し、そして、排熱ボイラか
らの排熱により温水を得るとともに、抽気復水タービン
からの抽気を吸収式冷凍機に供給して冷水を得、それら
の温水および冷水それぞれにより冷暖房を行えるように
構成されている。
【0003】このような従来例において暖房を行うため
に温水を暖房用熱交換器に供給する場合、一般に、ポン
プを用いている。そして、そのポンプの駆動を前述した
同期発電機で得た電力によって行うように構成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、ビルなどにおいて、多数の箇所に温水をポンプで圧
送するためには、大容量のポンプを多数必要としてイニ
シャルコストが増大する欠点がある。更に、ポンプの駆
動のために多大な電力を消費し、自家発電設備として発
電能力の大きなものが必要になってイニシャルコストが
増大し、一方、外部から電力を受ける場合はランニング
コストが増大する欠点があり、システムを構築する上で
高価になる欠点があった。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項1に係る発明の熱電併給システ
ムは、自家電気設備の電力を自家発電設備で発電した電
力で賄うとともに、その自家発電設備からの排熱を利用
して暖房を行うものでありながら、システム全体を安価
に構築できるようにすることを目的とし、また、請求項
2に係る発明の熱電併給システムは、自家発電設備から
の排熱量を越えるような暖房負荷の変化に対しても良好
に対応できるようにすることを目的とし、そして、請求
項3に係る発明の熱電併給システムは、自家発電設備か
らの排熱をより有効に利用できるようにすることを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の熱
電併給システムは、上述のような目的を達成するため
に、自家電気設備に供給する電力を発電する自家発電設
備に排熱回収配管を接続するとともに、その排熱回収配
管に熱源側となる熱源側熱交換器を付設し、熱源側熱交
換器に、気体と液体とに相変化する熱媒を自然循環流動
する自然循環用配管を接続するとともに、熱源側熱交換
器よりも上方箇所で、熱源側熱交換器で発生した熱媒の
蒸気を供給可能に自然循環用配管に利用側となる暖房用
熱交換器を付設し、かつ、自然循環用配管に、熱媒の蒸
気を供給可能に暖房用熱交換器と並列に放熱器を付設
し、余剰熱の存在を検出して放熱信号を出力する余剰熱
検出手段を設けるとともに、放熱信号に応答して放熱器
を放熱状態に切換えるように作動する放熱制御手段を設
けて構成する。
【0007】また、請求項2に係る発明の熱電併給シス
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項1
に係る発明の熱電併給システムにおける排熱回収配管に
バイパス配管を接続し、そのバイパス配管に蓄熱槽を付
設するとともに、バイパス配管に流動する状態と流動さ
せない状態とに切換える切換弁を設けて構成する。
【0008】また、請求項3に係る発明の熱電併給シス
テムは、上述のような目的を達成するために、請求項1
または2に記載の熱電併給システムにおいて、自然循環
用配管に貯湯槽を付設して構成する。
【0009】
【作用】請求項1に係る発明の熱電併給システムの構成
によれば、自家発電設備で発電した電力を自家電気設備
に供給しながら、自家発電設備からの排熱を熱源側熱交
換器に供給し、その熱源側熱交換器と暖房用熱交換器と
の間で熱媒を自然循環させて暖房を行うことができる。
そして、自家発電設備からの排熱量が暖房用熱交換器で
の需要量よりも多いときには、放熱制御手段により放熱
状態に切換えて余剰熱を放熱器から自動的に放出し、自
家発電設備では所定の発電を行わせながら暖房用熱交換
器への熱媒の供給量を制御することができる。
【0010】また、請求項2に係る発明の熱電併給シス
テムの構成によれば、昼間などのように発電量の割に暖
房負荷が小さいようなときに、自家発電設備からの排熱
量の余剰分を蓄熱槽に供給し、夕方から夜とか次の日の
朝などのように自家発電設備からの排熱量に比して暖房
負荷が大きくなったときに対応することができる。
【0011】また、請求項3に係る発明の熱電併給シス
テムの構成によれば、貯湯槽へも自然循環によって熱媒
を供給し、自家発電設備からの排熱を給湯などに利用す
ることができる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0013】(第1実施例)図1は、熱電併給システム
の第1実施例を示す全体システム構成図であり、1は、
ビルの地下室などに設置される自家発電設備としてのガ
スエンジン式発電機を示し、そのガスエンジン式発電機
1に各階の照明器具2…、換気用ファン3…、コンセン
ト4…、給水用ポンプ5…などの各種の自家電気設備が
接続され、ガスエンジン式発電機1で発電した電力によ
り自家電気設備に対する電力を賄うように構成されてい
る。
【0014】ガスエンジン式発電機1の冷却ジャケット
6にポンプ7を介装した排熱回収配管8が接続されると
ともに、その排熱回収配管8に熱源側となる熱源側熱交
換器9が付設されている。
【0015】熱源側熱交換器9に、気体と液体とに相変
化する熱媒を自然循環流動する自然循環用配管10が接
続されるとともに、その自然循環用配管10に、熱源側
熱交換器9よりも上方箇所において、各階の利用側とな
る暖房用熱交換器11…が付設されている。
【0016】自然循環用配管10は密封状態で耐圧性大
に構成されるとともに、その内部には、減圧状態(例え
ば、温度75℃以上で水を蒸発できる程度の圧力)で熱媒
としての水が封入されており、冷却ジャケット6から送
られてくる高温の温水(例えば、温度90℃以上の温水)
と熱源側熱交換器9で熱交換することにより蒸気を発生
し、その蒸気が自然循環用配管10を構成する蒸気配管
10a内を上昇して暖房用熱交換器11…に供給され、
暖房用熱交換器11…での熱交換により液化し、その水
が自然循環用配管10を構成する水配管10bを通じて
流下することにより、熱源側熱交換器9に戻されるよう
に、すなわち、自然循環流動するように構成されてい
る。
【0017】最上部の暖房用熱交換器11よりも上方箇
所において、自然循環用配管10に、放熱ファン12を
備えた放熱器13が付設されている。この放熱器13へ
の蒸気の入口側に、余剰熱の存在を検出して放熱信号を
出力する余剰熱検出手段としての圧力センサ14と、設
定以上の圧力で開く自動開閉弁15とが介装され、更
に、圧力センサ14に放熱制御手段としての第1のマイ
クロコンピュータ16が接続されるとともに、その第1
のマイクロコンピュータ16に、放熱ファン12を駆動
するファンモータ17が接続されている。
【0018】前記第1のマイクロコンピュータ16で
は、圧力センサ14からの放熱信号に応答してファンモ
ータ17に起動信号を出力し、それにより放熱ファン1
2を駆動して放熱器13を放熱状態に切換え、排熱量が
暖房負荷などの必要量よりも多いときに、その余剰熱を
自動的に排出するように構成されている。
【0019】また、排熱回収配管8に切換弁としての分
配弁18と逆止弁19とを介してバイパス配管20が接
続されるとともに、そのバイパス配管20に蓄熱槽21
が付設され、冷却ジャケット6から送られる高温の温水
の一部を蓄熱槽21に供給し、その熱エネルギーを蓄熱
槽21に供給して蓄えるように構成されている。
【0020】蓄熱槽21内に温度センサ22が設けら
れ、その温度センサ22に第2のマイクロコンピュータ
23が接続され、その第2のマイクロコンピュータ23
に分配弁18が接続され、蓄熱槽21内の温水の温度が
設定された高温(例えば、85℃以上)になったときに蓄
熱を停止し、一方、設定された低温(例えば、80℃以
下)になったときに蓄熱を開始するように構成されてい
る。
【0021】放熱器13よりも下方側箇所において、自
然循環用配管10に貯湯槽24が付設され、ガスエンジ
ン式発電機1からの排熱を利用して給湯などに対する温
水を得るように構成されている。
【0022】(第2実施例)図2は、熱電併給システム
の第2実施例を示す全体システム構成図であり、第1実
施例と異なるところは次の通りである。
【0023】すなわち、一部が他部よりも上方に突出し
て構築されているような建物に適用する場合を示し、突
出建物部分内にも自然循環用配管10が延設されるとと
もに、その自然循環用配管10に暖房用熱交換器11…
が付設され、更に、突出建物部分の屋上に設置された貯
湯槽24が自然循環用配管10に付設されている。
【0024】更に、貯湯槽24の上方まで自然循環用配
管10が延設されるとともに、そこに、余剰熱の存在を
検出して放熱信号を出力する余剰熱検出手段としての圧
力センサ14が介装されている。
【0025】また、放熱器13が低い側の屋上に設置さ
れ、その放熱器13への蒸気の入口側に開閉弁15aが
介装され、前述第1実施例と同様に、圧力センサ14に
第1のマイクロコンピュータ16が接続されるととも
に、その第1のマイクロコンピュータ16に、放熱ファ
ン12を駆動するファンモータ17が接続されて、排熱
量が暖房負荷などの必要量よりも多いときに、開閉弁1
5aを開き、その余剰熱を自動的に排出するように構成
されている。他の構成ならびに機能は、第1実施例と同
じであり、同一図番を付すことにより、その説明は省略
する。
【0026】上記実施例において、放熱器13を放熱状
態に切換えるために余剰熱の存在を検出するのに、蒸気
の入口側での圧力を検出しているが、圧力に代えて温度
を検出するようにしても良い。
【0027】上記実施例において、例えば、水配管10
bの下部側に二点鎖線で示すように水力発電用の水車2
5を設けたり、蒸気配管10aの下部側に二点鎖線で示
すように蒸気タービン式発電機26を設けたりして、補
助的な発電を行い、その電力により、ガスエンジン式発
電機1からの電力に代え、例えば、ポンプ7を駆動する
などしても良い。
【0028】上記熱電併給システムを実施する上で、自
家発電設備の能力を適宜設定することにより、一つのビ
ル全体で必要とされる電力を賄うことが可能であるが、
外部からの電力を受けることができるように外部からの
電力線を引き込んでおき、電力負荷の大幅な増大時など
に対応できるようにしておいても良い。
【0029】自家発電設備としては、上述実施例のよう
なガスエンジン式発電機1に限らず、例えば、ディーゼ
ルエンジンン式発電機やガスタービン式発電機、あるい
は、リン酸型燃料電池などの各種の燃料電池など、要す
るに、その発電に伴って排熱を生じるものであれば良
い。
【0030】上記実施例では、自然循環用配管10内に
水を低圧で封入することにより、自然循環可能な熱媒と
しているが、本発明としては、塩素の無い無害なフロン
ガスR134Aなどの熱媒を使用できる。
【0031】暖房用熱交換器11としては、送風ファン
により温風を送るタイプのもの、あるいは、輻射により
暖房を行う輻射パネルなど各種のものが適用できる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明の熱電併給システムによれば、自家発電設備で発電し
た電力を自家電気設備に供給し、自家発電設備からの排
熱を利用して熱媒を加熱蒸発させ、熱源側熱交換器と暖
房用熱交換器との間での熱媒の自然循環により暖房を行
うから、暖房用熱交換器に熱媒を供給するためにポンプ
などといった熱の搬送動力が不用になるとともにメンテ
ナンスも簡単になり、自家電気設備の電力を自家発電設
備で発電した電力で賄うとともに、その自家発電設備か
らの排熱を利用して暖房を行うものでありながら、シス
テム全体を安価に構築できるようになった。更に、自家
発電設備からの排熱量が暖房用熱交換器での需要量より
も多いときには、余剰熱を放熱器から自動的に放出して
制御するから、例えば、ポンプなどの吐出量を調整する
などといった場合よりも制御構成を簡単にでき、この点
においても安価である。
【0033】また、請求項2に係る発明の熱電併給シス
テムによれば、余剰熱を蓄熱槽に供給して蓄え、夕方か
ら夜とか次の日の朝などのように自家発電設備からの排
熱量に比して暖房負荷が大きくなったときに対応するか
ら、自家発電設備からの排熱量を越えるような暖房負荷
の変化があっても、その熱の不足分を蓄熱槽に蓄えた熱
を利用して対応できるようになった。
【0034】また、請求項3に係る発明の熱電併給シス
テムによれば、自家発電設備からの排熱を利用し、貯湯
槽へも自然循環によって熱媒を供給して給湯などに利用
するから、自家発電設備からの排熱をより有効に利用で
きるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱電併給システムの第1実施例を示す全体シス
テム構成図である。
【図2】熱電併給システムの第2実施例を示す全体シス
テム構成図である。
【符号の説明】
1…自家発電設備としてのガスエンジン式発電機 8…排熱回収配管 9…熱源側熱交換器 10…自然循環用配管 11…暖房用熱交換器 13…放熱器 14…余剰熱検出手段としての圧力センサ 16…放熱制御手段としての第1のマイクロコンピュー
タ 18…切換弁としての分配弁 20…バイパス配管 21…蓄熱槽 24…貯湯槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉竹 裕二 大阪市中央区本町四丁目1番13号 株式 会社 竹中工務店 大阪本店内 (72)発明者 明石 徳之 大阪市中央区本町四丁目1番13号 株式 会社 竹中工務店 大阪本店内 (56)参考文献 特開 平2−50029(JP,A) 特開 昭63−113231(JP,A) 特開 昭58−80428(JP,A) 特開 平1−131859(JP,A) 実開 平3−73817(JP,U) 実開 昭63−37915(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24D 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自家電気設備に供給する電力を発電する
    自家発電設備に排熱回収配管を接続するとともに、その
    排熱回収配管に熱源側となる熱源側熱交換器を付設し、
    前記熱源側熱交換器に、気体と液体とに相変化する熱媒
    を自然循環流動する自然循環用配管を接続するととも
    に、前記熱源側熱交換器よりも上方箇所で、前記熱源側
    熱交換器で発生した熱媒の蒸気を供給可能に前記自然循
    環用配管に利用側となる暖房用熱交換器を付設し、か
    つ、前記自然循環用配管に、熱媒の蒸気を供給可能に前
    記暖房用熱交換器と並列に放熱器を付設し、余剰熱の存
    在を検出して放熱信号を出力する余剰熱検出手段を設け
    るとともに、前記放熱信号に応答して前記放熱器を放熱
    状態に切換えるように作動する放熱制御手段を設けたこ
    とを特徴とする熱電併給システム。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の排熱回収配管にバイパ
    ス配管を接続し、そのバイパス配管に蓄熱槽を付設する
    とともに、前記バイパス配管に流動する状態と流動させ
    ない状態とに切換える切換弁を設けてある熱電併給シス
    テム。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の熱電併給シス
    テムにおいて、自然循環用配管に貯湯槽を付設してある
    熱電併給システム。
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