JP3690842B2

JP3690842B2 - Waste heat recovery system

Info

Publication number: JP3690842B2
Application number: JP17026895A
Authority: JP
Inventors: 浩介中谷; 秀和林; 威彦木谷
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: JPH08338310A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コジェネレーションシステムなどに用いるために、ガスエンジンやディーゼルエンジンの冷却ジャケットといったエンジン冷却部と、温水吸収式冷凍機や給湯設備や暖房装置などの排熱回収部とを配管を介して接続するとともに、排熱回収部からエンジン冷却部への冷却水供給側配管に、三方弁とバイパス配管とから構成されるような放熱量変更手段を備えた放熱用熱交換器を設け、かつ、冷却水供給側配管の排熱回収部と放熱用熱交換器との間に冷却水の温度を測定する入口温度センサを設け、その入口温度センサで測定される冷却水の温度に基づいて放熱量変更手段を作動するように構成した排熱回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排熱回収システムでは、通常、冷却水供給側配管のバイパス配管よりも下流側にエンジン冷却部に供給される冷却水の温度を測定する冷却水温度センサを設けるとともに、冷却水温度センサで測定される冷却水の温度が設定温度になるように放熱量変更手段を作動するフィードバック側制御手段を備え、エンジン冷却部に供給される冷却水の温度が設定温度になるように、放熱用熱交換器に分配供給する冷却水の量を制御している。これにより、冷却ジャケット内の冷却水の温度が上昇しすぎてエンジン保護回路が作動し、エンジンを自動的に停止する、いわゆるエンジントリップが発生することを回避できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例では、例えば、温水吸収式冷凍機が急に停止するなどのように排熱需要量が急激に減少した場合、後流に三方弁などを介して水温を下げるための放熱用熱交換器を設けていても、水温が急上昇すると制御遅れのために放熱用熱交換器で熱が十分奪われず、冷却水の温度が設定温度よりもオーバーシュートし、高温の冷却水がエンジンに戻ってエンジンがトリップする。
【０００４】
そのため、オーバーシュートによる最大温度を見込んで設定温度を低くしている。ところが、通常時においてエンジン冷却部から取り出される冷却水の温度が低くなってしまい、排熱回収効率が低下する欠点があった。
【０００５】
そこで、冒頭に記載したように、排熱回収部から出た冷却水の温度を入口温度センサで測定し、その測定した温度に基づいて三方弁などの放熱量変更手段を作動するフィードフォワード制御を行い、早期に放熱量変更手段を作動してオーバーシュートを防止するものが提案されている。
【０００６】
ところが、フィードフォワード制御を行う場合、排熱需要量が急激に減少したときには、入口温度センサが冷却水の温度上昇を感知して早期に放熱量変更手段を作動させ、放熱用熱交換器での放熱量を増加させるために対応できるが、逆に、排熱需要量が減少している状態から、温水吸収式冷凍機の運転が再開されるなどのように排熱需要量が増大したときには、入口温度センサによって冷却水の温度が低下したことを感知して放熱量変更手段を作動し、放熱用熱交換器での放熱量を減少してしまうと、放熱用熱交換器で放熱されずに高温のままの冷却水がエンジン冷却部に戻されてオーバーシュートを生じる問題があった。
【０００７】
そこで、このような問題を解消するため、入口温度センサで測定された低温の冷却水が放熱量変更手段で制御される箇所に到達するに必要な時間を算出し、その時間だけ、放熱用熱交換器での放熱を継続することが考えられた。
【０００８】
上述した冷却水が放熱量変更手段で制御される箇所に到達するに必要な時間は、配管の内径とそこを流れる冷却水の流速とから算出される。ところが、配管の内径は、使用に伴って、配管の内周面にスケールが付着するなど、経年変化する可能性がある。また、流速は、排熱回収部の運転や停止などに伴うシステム全体での流動抵抗の変化に起因して変動する。
【０００９】
このようなことから、長期にわたって適切に遅れ時間を設定することが困難であり、また、制御の遅れ時間を制御構成に組み込むためにコストアップを招く欠点があり、更なる改善が望まれていた。
【００１０】
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に係る発明の排熱回収システムは、経年変化や流動抵抗の変化に影響されずに、排熱回収部での排熱需要量の増大に起因するオーバーシュートの発生を防止できるようにすることを目的とし、また、請求項２に係る発明の排熱回収システムは、それぞれ排熱回収部での排熱回収開始時における動作遅れに起因して制御が不安定になることを回避できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、エンジン(1) のエンジン冷却部と排熱回収部(6),(7) とを配管(5),(8a),(8b) を介して接続するとともに、排熱回収部(6),(7) からエンジン冷却部への冷却水供給側配管(5) に、放熱量変更手段(12)を備えた放熱用熱交換器(14)を設け、かつ、冷却水供給側配管(5) の排熱回収部(6),(7) と放熱用熱交換器(14)との間に冷却水の温度を測定する入口温度センサ(16)を設け、その入口温度センサ(16)で測定される冷却水の温度に基づいて放熱量変更手段(12)を作動するように構成した排熱回収システムにおいて、冷却水供給側配管(5) の放熱用熱交換器(14)よりも下流側に設けられてエンジン冷却部に戻される冷却水の温度を測定する冷却水温度センサ(15)と、入口温度センサ(16)による測定温度が設定温度を越えたときに出力される放熱信号に基づいて、冷却水温度センサ(15)による冷却水の測定温度が設定温度よりも低くなるまで放熱制御信号を出力させるホールド手段(21)と、放熱制御信号に応答して、放熱量変更手段(12)の弁開度を前記エンジン(1) が定格運転し、かつ、排熱回収部(6),(7) の排熱需要が零のときに放熱用熱交換器(14)に供給すべき冷却水量を流す弁開度よりも小さい予め設定した設定弁開度になるように制御するフィードフォワード側制御手段(22)と、冷却水温度センサ(15)による冷却水の測定温度に基づいて、その測定温度が高くなるほど放熱量が増大するように放熱量変更手段(12)を制御するフィードバック側制御手段(23)とを備えて構成する。
【００１２】
排熱回収部としては、温水吸収式冷凍機や給湯設備や暖房装置などが用いられる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明の排熱回収システムは、上述のような目的を達成するために、請求項１に係る発明の排熱回収システムにおけるホールド手段(21)を、入口温度センサ(16)による冷却水の測定温度がその設定温度(A) よりも低くなり、かつ、冷却水温度センサ(15)による冷却水の測定温度がその設定温度(B) よりも低くなるまで放熱制御信号を出力させるように構成する。
【００１４】
【作用】
請求項１に係る発明の排熱回収システムの構成によれば、排熱回収部での排熱需要量が急激に減少したときに、それによって温度が急激に上昇した冷却水を入口温度センサが感知すると放熱信号を出力し、それに基づいてホールド手段から放熱制御信号を出力し、その放熱制御信号に応答してフィードフォワード側制御手段により放熱量変更手段を作動し、最大放熱量よりも小さい値に設定した設定放熱量になるようにし、全量よりも少ない量の冷却水を放熱用熱交換器に供給する。一方、フィードバック側制御手段では、冷却水温度センサの測定温度に基づき、その測定温度が高くなれば、放熱用熱交換器に供給する量が多くなるように、逆に、測定温度が低くなれば、放熱用熱交換器に供給する量が少なくなるようにそれぞれ放熱量変更手段を作動する。すなわち、フィードフォワード側制御手段からの制御出力とフィードバック側制御手段からの制御出力とが加算されたシステム全体の制御出力によって放熱量変更手段を作動する。そして、排熱回収部での排熱回収が再開されたときには、そのことを、冷却水温度センサによる冷却水の測定温度が設定温度よりも低くなることによって判断し、それに基づいてホールド手段の作用を解除し、フィードフォワード側制御手段からの制御出力だけでは放熱用熱交換器に冷却水が供給されないが、冷却水温度センサによる測定温度に基づいてフィードバック側制御手段からの制御出力が加算され、冷却水温度センサによる測定温度が設定温度を越えないように、放熱量変更手段を作動する。
より詳述すれば、排熱回収部での排熱需要が安定していて、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度変化が小さいときには、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度に基づくフィードバック側制御手段からの制御出力の加算分が有効に作用して放熱用熱交換器に供給する冷却水の量を制御する。
例えば、温水吸収式冷凍機の運転が停止されるなど、排熱回収部での排熱需要量が急激に減少したときには、そのことを入口温度センサで測定される冷却水の温度が設定温度を越えることにより感知し、ホールド手段の作用により、必要量を放熱するために必要な冷却水量の全量ではなく、予め設定したある程度の量（設定量）の冷却水を放熱用熱交換器に供給し、急激に温度が高くなった冷却水をエンジン冷却部に戻すことを回避するとともに、温度が上昇していない冷却水を必要以上に放熱用熱交換器に供給して必要以上に低温の冷却水をエンジン冷却部に戻すことを抑制し、かつ、設定量を越える範囲では、フィードバック側制御手段からの制御出力の加算分により、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度が設定温度を越えないように放熱用熱交換器に供給する冷却水の量を制御する。
また、排熱回収部での排熱回収が再開されると、その再開時点よりも遅らせて、前述したようにホールド手段の作用を解除し、冷却水温度センサによる測定温度に基づくフィードバック側制御手段からの制御出力の加算分の作用により、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度が設定温度を越えないように放熱用熱交換器に供給する冷却水の量を制御する。
【００１５】
また、請求項２に係る発明の排熱回収システムの構成によれば、ホールド手段による作用の解除を、冷却水温度センサによる冷却水の測定温度が設定温度よりも低くなることに加えて、入口温度センサによる冷却水の測定温度が設定温度よりも低くなることに基づいて行う。例えば、排熱回収部での排熱回収の再開に際し、最初は、排熱回収部側に残存していた低温の冷却水が流れ、次いで、排熱回収部を経た冷却水が流れるものの、排熱回収部での動作遅れがある場合に、その動作遅れの間に排熱回収部を経た冷却水の温度は低くなっていない。このため、冷却水温度センサが最初の低温の冷却水を感知することに基づいてホールド手段による作用を解除すると、その直後に動作遅れに起因した高温の冷却水がエンジン冷却部に流れ込むが、本案により、冷却水温度センサが最初の低温の冷却水を感知したときに入口温度センサで動作遅れに起因した高温の冷却水を感知していれば、ホールド手段による作用が解除されず、放熱用熱交換器への供給状態が継続され、動作遅れに起因した高温の冷却水がエンジン冷却部に流れ込むことを回避できる。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１は、本発明に係る排熱回収システムの第１実施例を示すブロック図であり、ガスエンジン１に、伝動クラッチ２を介して発電機３が連動連結されている。
【００１８】
ガスエンジン１のエンジン冷却部の出口と入口とにわたって、第１のポンプ４を介装した主配管５が接続されている。主配管５に、排熱回収部としての温水吸収式冷凍機６と給湯設備７それぞれが、互いに並列に送り配管８ａおよび戻り配管８ｂを介して接続されている。更に、温水吸収式冷凍機６に、第２のポンプ９を介装した冷房用配管１０を介して冷房装置１１…が接続され、エンジン冷却によって発生する排熱を冷房や給湯の熱源として利用するように構成されている。前記主配管５と送り配管８ａおよび戻り配管８ｂの全体を配管と称する。
【００１９】
また、主配管５の戻り配管８ｂとの接続箇所よりも下流となる冷却水供給側配管に、放熱量変更手段としての三方弁１２とバイパス配管１３とを介して放熱用熱交換器１４が接続されている。三方弁１２は放熱用熱交換器１４への入口側に設けても良い。
【００２０】
前記冷却水供給側配管の三方弁１２との接続箇所よりも下流側に、エンジン冷却部に供給される冷却水の温度を測定する冷却水温度センサ１５が設けられている。また、最も下流の戻り配管８ｂと主配管５との接続箇所の下流側で、かつ、冷却水供給側配管のバイパス配管１３との上流側接続箇所よりも上流側において、三方弁１２に供給される冷却水、すなわち、放熱用熱交換器１４への入口側での冷却水の温度を測定する入口温度センサ１６が設けられている。
【００２１】
冷却水温度センサ１５および入口温度センサ１６がマイクロコンピュータ１７に接続され、そのマイクロコンピュータ１７に三方弁１２のドライバ１８（図２参照）が接続されている。
【００２２】
マイクロコンピュータ１７には、図２のブロック図に示すように、第１および第２の比較手段１９，２０とホールド手段２１とフィードフォワード側制御手段２２とフィードバック側制御手段２３と制御出力加算手段２４とが備えられている。
【００２３】
第１の比較手段１９では、入口温度センサ１６で測定される冷却水の入口温度Ｔ１と入口温度設定器２５で設定される第１の設定温度Ｔａ（例えば、84℃）とを入力して比較し、入口温度Ｔ１が第１の設定温度Ｔａ以上になったときにのみホールド手段２１に放熱信号を出力するようになっている。
【００２４】
第２の比較手段２０では、冷却水温度センサ１５で測定されるエンジン冷却部に供給する冷却水の温度Ｔ２と冷却水温度設定器２６で設定される第２の設定温度Ｔｂ（例えば、83℃）とを入力して比較し、測定温度Ｔ２が第２の設定温度Ｔｂ以下になったときに、ホールド手段２１にホールド解除信号を出力するようになっている。
【００２５】
ホールド手段２１では、第１の比較手段１９からの放熱信号に応答して放熱制御信号を出力し、そして、第２の比較手段２０からのホールド解除信号に応答して放熱制御信号の出力を停止するように、すなわち、冷却水温度センサ１５による冷却水の測定温度Ｔ２が第２の設定温度Ｔｂ以下になるまで放熱制御信号を出力し続けるようになっている。
【００２６】
フィードフォワード側制御手段２２では、前記ホールド手段２１からの放熱制御信号に応答して、三方弁１２を所定の開度まで開いて作動放熱用熱交換器１４での放熱量が最大放熱量よりも小さい値に設定した設定放熱量になるように、例えば、30％などの予め設定した制御出力を出すようになっている。
【００２７】
フィードバック側制御手段２３では、冷却水温度センサ１５による冷却水の測定温度Ｔ２に基づき、その温度変化に応じた制御出力を出し、上昇側に変化したときには三方弁１２を開くように、すなわち、放熱用熱交換器１４に供給する冷却水の量を増加するように、逆に、下降側に変化したときには三方弁１２を閉じるように、すなわち、放熱用熱交換器１４に供給する冷却水の量を減少するようになっている。
【００２８】
制御出力加算手段２４では、フィードフォワード側制御手段２２からの制御出力とフィードバック側制御手段２３からの制御出力とを加算し、その加算された出力を三方弁１２のドライバ１８に出力し、加算出力に対応した開度が得られるように三方弁１２を制御する。
【００２９】
次に、上記構成による制御動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
先ず、入口温度センサ１６で測定される入口温度Ｔ１と冷却水温度センサ１５で測定される冷却水温度Ｔ２とを入力して（Ｓ１）、入口温度Ｔ１と第１の設定温度Ｔａと比較する（Ｓ２）。ここで、入口温度Ｔ１が第１の設定温度Ｔａ以上のときには放熱信号をホールド手段２１に出力する（Ｓ３）。
【００３０】
次いで、冷却水温度Ｔ２と第２の設定温度Ｔｂと比較する（Ｓ４）。ここで、冷却水温度Ｔ２が第２の設定温度Ｔｂ以下でないとき、すなわち、冷却水温度Ｔ２が第２の設定温度Ｔｂよりも高いときには放熱制御信号をフィードフォワード側制御手段２２に出力し（Ｓ５）、フィードフォワード側制御手段２２から制御出力加算手段２４に30％の制御出力を出す（Ｓ６）。
【００３１】
次いで、制御出力加算手段２４において、フィードフォワード側制御手段２２からの制御出力にフィードバック側制御手段２３からの制御出力を加算し（Ｓ７）、その加算した制御出力をドライバ１８に出し（Ｓ８）てからステップＳ１に戻す。ドライバ１８では、加算した制御出力に対応した開度が得られるように三方弁１２を制御する。
【００３２】
ステップＳ２において、入口温度Ｔ１が第１の設定温度Ｔａ以上でないとき、すなわち、入口温度Ｔ１が第１の設定温度Ｔａよりも低いときには、ステップＳ１に移行する。
【００３３】
また、ステップＳ４において、冷却水温度Ｔ２が第２の設定温度Ｔｂ以下になったときには、ステップＳ９に移行してホールド手段２１にホールド解除信号を出力し、フィードフォワード側制御手段２２から制御出力加算手段２４に15％（この制御出力は三方弁１２のデッドバンド内にあり、実際には放熱用熱交換器１４に冷却水は供給されない）の制御出力を出して（Ｓ１０）からステップＳ７に移行する。
【００３４】
以上の構成により、温水吸収式冷凍機６や給湯設備７での排熱需要が安定していて、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度変化が小さいときには、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２に基づくフィードバック側制御手段２３からの制御出力の加算分が有効に作用して放熱用熱交換器１４に供給する冷却水の量を制御する。
【００３５】
例えば、温水吸収式冷凍機６の運転が急に停止されるなど、排熱需要量が急激に減少したときには、そのことを入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１が設定温度Ｔａ以上になることにより感知し、ホールド手段２１の作用により、フィードフォワード側制御手段２２から制御出力加算手段２４に30％の制御出力を出し、必要量を放熱するために必要な冷却水量の全量ではなく、予め設定したある程度の量（設定量）の冷却水を放熱用熱交換器１４に供給し、急激に温度が高くなった冷却水をエンジン冷却部に戻すことを回避するとともに、温度が上昇していない冷却水を必要以上に放熱用熱交換器１４に供給して必要以上に低温の冷却水をエンジン冷却部に戻すことを抑制し、かつ、設定量を越える範囲では、フィードバック側制御手段２３からの制御出力の加算分により、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２が設定温度Ｔｂを越えないように放熱用熱交換器１４に供給する冷却水の量を制御する。
【００３６】
また、温水吸収式冷凍機６の運転が再開されるなど、排熱回収部での排熱回収が再開されると、そのことをエンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２が設定温度Ｔｂ以下になることにより判断し、排熱回収の再開時点よりも遅らせてホールド手段２１の作用を解除してフィードフォワード側制御手段２２から制御出力加算手段２４に15％の制御出力を出し、冷却水温度センサ１５によって測定される、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２に基づくフィードバック側制御手段２３からの制御出力を加算し、その加算した制御出力によりエンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２が設定温度Ｔｂを越えないように放熱用熱交換器１４に供給する冷却水の量を制御する。
【００３７】
次に、上記第１実施例による動作につき、図４、図５および図６のグラフを用いて説明する。
図４は、温水吸収式冷凍機６や給湯設備７での排熱需要の変化に伴う、温水吸収式冷凍機６からの出口温度（Ａ１で示す）および放熱用熱交換器１４からの出口温度（Ｂ１で示す）［両温度それぞれを真温度と縦軸に表示する］の経時的変化を示すグラフである。なお、この真温度は、通常の装置に組み込まれる直径10mmの白金測温抵抗体に代えて計測専用の直径２mmの白金測温抵抗体を用いて測定した。
図５は、入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１および冷却水温度センサ１５によって測定されるエンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２［両温度それぞれを制御用センサー温度と縦軸に表示する］の経時的変化を示すグラフであり、図６の真温度に比べてセンサ自体の応答特性の遅れによってややズレを生じるとともに滑らかな変化になり、かつ、低温になっているが、充分追随していることがわかる。
図６は、両センサ１５，１６の測定温度に基づく制御用出力の経時的変化を示すグラフである。
【００３８】
排熱需要が安定している状態では、冷却水温度センサ１５によって測定される、フィードフォワード側制御手段２２からの15％の制御出力（Ａ２で示す）に、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２に基づくフィードバック側制御手段２３からの制御出力（Ｂ２で示す）を加算した制御出力（Ｃで示す）を出して三方弁１２の開度を制御し、図５に示すように、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２は、設定温度Ｔｂ（例えば、80℃）に近い状態を維持される。
【００３９】
排熱需要が安定している状態から、例えば、温水吸収式冷凍機６の運転が急に停止されるといったように排熱回収需要が急激に減少した場合（図４にＰ１で示す）、図５に示すように、入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１が上昇するが、設定温度Ｔａ（例えば、80℃）を越えるに伴い、放熱信号をホールド手段２１に出力してホールド状態になるとともにホールド手段２１からフィードフォワード側制御手段２２に放熱制御信号を出力し、図６に示すように、フィードフォワード側制御手段２２から30％の制御出力を出してホールド状態に移行する。ホールド状態に移行すると、30％の制御出力にエンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２に基づくフィードバック側制御手段２３からの制御出力を加算し、その加算された制御出力Ｃにより三方弁１２を開閉する。これらの結果、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２は、所定温度（約80℃）に維持される。
【００４０】
一方、例えば、温水吸収式冷凍機６の運転が再開されるなどにより排熱回収需要が急激に増大すると、図４および図５に示すように、先ず、温水吸収式冷凍機６の戻り配管８ｂ内の低温の冷却水が流れ込み、真温度Ａ１および入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１が急激に低下する。この影響が、放熱用熱交換器１４の出口の真温度Ｂ１および冷却水温度センサ１５の測定温度Ｔ２それぞれに、測定位置の距離を冷却水が流れる時間ｔだけ遅れて現れる。冷却水温度センサ１５の測定温度Ｔ２が設定温度Ｔｂ以下になると、ホールド手段２１にホールド解除信号を出力してホールドを解除し、図６に示すように、フィードフォワード側制御手段２２からの制御出力Ａ２が15％に戻され、これにフィードバック側制御手段２３からの制御出力を加算した制御出力によって三方弁１２を制御し、放熱用熱交換器１４に流される冷却水の量を減少し、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２が必要以上に低下することを回避する。その後、排熱需要が安定するに伴い、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２が所定温度（約80℃）に維持されるようになる。
【００４１】
図７は、本発明に係る排熱回収システムの第２実施例の要部を示すブロック図であり、第１実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、第１実施例における第１および第２の比較手段１９，２０それぞれからの比較出力がＡＮＤ回路２７に入力され、そのＡＮＤ回路２７からの出力がホールド解除信号としてホールド手段２１に入力されるようになっている。
【００４２】
そして、その動作において、図８のフローチャートに示すように、第１実施例におけるステップＳ４とステップＳ９との間に、入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１が設定温度Ｔａ未満かどうかを判断するステップＳ４Ａを介装し、冷却水温度センサ１５によって測定される、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度Ｔ２が設定温度Ｔｂ以下になり、かつ、入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１が設定温度Ｔａ未満になったときにステップＳ７に移行してホールド解除信号を出力するようになっている。ステップＳ４Ａにおいて、入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１が設定温度Ｔａ以上と判断したきには、ホールド解除信号を出力せずにステップＳ５に移行するようになっている。他の構成ならびに動作は第１実施例と同じであり、その説明は省略する。
【００４３】
次に、この第２実施例による特徴的動作につき、図９のタイムチャートを用いて説明する。
すなわち、温水吸収式冷凍機６の運転が再開されるなどにより排熱回収需要が急激に増大し、図９の（ａ）に示すように、最初に温水吸収式冷凍機６の戻り配管８ｂ内の低温の冷却水が流れ込んで入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１が急激に低下するが、次いで、温水吸収式冷凍機６で実際に排熱が回収された冷却水が流れ込む前に、温水吸収式冷凍機６での動作遅れなどに起因して排熱が回収されない高温の冷却水が流れるような場合、図９の（ｂ）に示すように、時間遅れｔを持って冷却水温度センサ１５の測定温度Ｔ２も同様に変化する。
【００４４】
このような事態を生じる場合、前述した第１実施例では、このときに冷却水温度センサ１５の測定温度Ｔ２が設定温度Ｔｂ未満になるに伴ってホールド状態を解除していたのであるが、その後に、前述したように排熱が回収されない高温の冷却水が流れて、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度が高くなってオーバーシュートを生じる問題がある。そこで、この第２実施例では、図９の（ｃ）に示すように、冷却水温度センサ１５の測定温度Ｔ２が設定温度Ｔｂ以下になっただけではホールド状態を解除できず、温水吸収式冷凍機６で実際に排熱が回収され、入口温度センサ１６で測定される冷却水の温度Ｔ１も設定温度Ｔａ未満になってからホールド状態を解除し、前述の問題を回避できるようにしている。
【００４５】
放熱用熱交換器１４に流す冷却水流量を変更する放熱量変更手段としては、三方弁１２に代えて、例えば、主配管５の冷却水供給側配管とバイパス配管１３それぞれに個別に流量調整弁を設け、両流量調整弁を互いに連動させて放熱用熱交換器１４に流す冷却水流量を変更するように構成するものでも良い。
【００４６】
また、上記実施例では、ホールドする設定放熱量を得る上でのフィードフォワード側制御手段２２からの制御出力を30％に設定しているが、この値は排熱回収システムに用いられる温水吸収式冷凍機６の容量や三方弁１２などに応じて適宜設定すれば良く、通常25〜35％程度である。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明の排熱回収システムによれば、排熱回収部での排熱需要量が急激に減少したときに、それによって温度が急激に上昇した冷却水を入口温度センサが感知すると放熱信号を出力し、それに基づいてホールド手段から放熱制御信号を出力し、その放熱制御信号に応答して、フィードフォワード側制御手段から、全量よりも少ない所定量の冷却水を放熱用熱交換器に供給するように最大放熱量よりも小さい値に設定した設定放熱量になる制御出力を出力させる。
一方、フィードバック側制御手段からは、冷却水温度センサの測定温度に基づき、その測定温度が高くなれば、放熱用熱交換器に供給する量が多くなるように、逆に、測定温度が低くなれば、放熱用熱交換器に供給する量が少なくなるようにそれぞれ制御出力を出力させ、フィードフォワード側制御手段とフィードバック側制御手段の両者の加算所定した制御出力によって放熱量変更手段を作動する。そして、排熱回収部での排熱回収が再開されると、そのことを、冷却水温度センサによる冷却水の測定温度が設定温度よりも低くなることによって判断し、それに基づいてホールド手段の作用を解除し、冷却水温度センサによる測定温度に基づく、フィードバック側制御手段からの制御出力が有効に作用して放熱量変更手段を作動し、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度が設定温度を越えないように制御する。
すなわち、排熱回収部での排熱需要が安定していて、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度変化が小さいときには、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度に基づくフィードバック側制御手段からの制御出力の加算分が有効に作用して放熱用熱交換器に供給する冷却水の量を制御し、そして、例えば、温水吸収式冷凍機の運転が急に停止されるなど、排熱回収部での排熱需要量が急激に減少したときには、必要量を放熱するために必要な冷却水量の全量ではなく、予め設定したある程度の量（設定量）の冷却水を放熱用熱交換器に供給し、急激に温度が高くなった冷却水をエンジン冷却部に戻すことを回避するとともに、温度が上昇していない冷却水を必要以上に放熱用熱交換器に供給して必要以上に低温の冷却水をエンジン冷却部に戻すことを抑制し、かつ、設定量を越える範囲では、フィードバック側制御手段からの制御出力の加算分により、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度が設定温度を越えないように放熱用熱交換器に供給する冷却水の量を制御し、更に、排熱回収部での排熱回収が再開されると、フィードバック側制御手段からの制御出力の加算分の作用により、エンジン冷却部に戻される冷却水の温度が設定温度を越えないように放熱用熱交換器に供給する冷却水の量を制御するから、配管内を流れる冷却水の時間遅れを考慮する場合のように、配管の内周面へのスケール付着といった経年変化や排熱回収部での運転や停止に伴う流動抵抗の変化といったことに影響されずに済み、排熱回収部での排熱需要量の増大に起因するオーバーシュートの発生を良好に防止できるようになった。
【００４８】
また、請求項２に係る発明の排熱回収システムによれば、それぞれ、排熱回収部での排熱回収の再開に際し、排熱回収部側に残存していた低温の冷却水を冷却水温度センサが感知しても、ホールド手段による作用が解除されず、放熱用熱交換器への供給状態を継続できるから、排熱回収部での動作遅れに起因した高温の冷却水がエンジン冷却部に流れ込むことを回避でき、制御の安定性を向上できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排熱回収システムの第１実施例を示すブロック図である。
【図２】マイクロコンピュータの構成を示すブロック図である。
【図３】動作説明に供するフローチャートである。
【図４】真温度の経時的変化を示すグラフである。
【図５】入口温度センサおよび冷却水温度センサによる測定温度の経時的変化を示すグラフである。
【図６】制御出力の経時的変化を示すグラフである。
【図７】本発明に係る排熱回収システムの第２実施例の要部を示すブロック図である。
【図８】動作説明に供する要部のフローチャートである。
【図９】動作説明に供する要部のタイムチャートである。
【符号の説明】
１…ガスエンジン
５…主配管
６…温水吸収式冷凍機
７…給湯設備
８ａ…送り配管
８ｂ…戻り配管
１２…三方弁
１４…放熱用熱交換器
１５…冷却水温度センサ
１６…入口温度センサ
１７…マイクロコンピュータ
２１…ホールド手段
２２…フィードフォワード側制御手段
２３…フィードバック側制御手段[0001]
[Industrial application fields]
In order to use the present invention for a cogeneration system or the like, an engine cooling unit such as a cooling jacket of a gas engine or a diesel engine and an exhaust heat recovery unit such as a hot water absorption refrigerator, a hot water supply facility, or a heating device are connected via a pipe. And connecting to the cooling water supply side piping from the exhaust heat recovery section to the engine cooling section, provided with a heat dissipation heat exchanger equipped with a heat radiation amount changing means configured from a three-way valve and a bypass pipe, and An inlet temperature sensor that measures the temperature of the cooling water is installed between the exhaust heat recovery section of the cooling water supply side piping and the heat exchanger for heat dissipation, and the amount of heat released is based on the temperature of the cooling water measured by the inlet temperature sensor. The present invention relates to an exhaust heat recovery system configured to operate a changing unit.
[0002]
[Prior art]
In the exhaust heat recovery system, a cooling water temperature sensor that measures the temperature of the cooling water supplied to the engine cooling unit is usually provided downstream of the bypass piping of the cooling water supply side piping, and is measured by the cooling water temperature sensor. A heat exchanger for radiating heat so that the temperature of the cooling water supplied to the engine cooling section becomes the set temperature. The amount of cooling water distributed and supplied is controlled. As a result, it is possible to avoid a so-called engine trip in which the temperature of the cooling water in the cooling jacket rises too much and the engine protection circuit operates to automatically stop the engine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example, for example, when the demand for exhaust heat suddenly decreases, such as when the hot water absorption refrigerator is suddenly stopped, heat for radiating heat to lower the water temperature via a three-way valve or the like downstream. Even if an exchanger is installed, if the water temperature rises rapidly, heat is not sufficiently removed by the heat-dissipating heat exchanger due to a delay in control, and the cooling water temperature overshoots the set temperature, and the high-temperature cooling water returns to the engine. The engine trips.
[0004]
Therefore, the set temperature is lowered in anticipation of the maximum temperature due to overshoot. However, the temperature of the cooling water taken out from the engine cooling section at normal times is lowered, and there is a drawback that the exhaust heat recovery efficiency is lowered.
[0005]
Therefore, as described at the beginning, the feed-forward control that measures the temperature of the cooling water from the exhaust heat recovery unit with the inlet temperature sensor and operates the heat radiation amount changing means such as a three-way valve based on the measured temperature. In order to prevent overshooting, the heat radiation amount changing means is actuated at an early stage.
[0006]
However, when feedforward control is performed, when the amount of exhaust heat demand decreases sharply, the inlet temperature sensor senses a rise in the temperature of the cooling water and activates the heat dissipation amount changing means at an early stage. Although it can respond to increase the amount of heat dissipation, conversely, when the exhaust heat demand increases, such as when the operation of the hot water absorption refrigerator is resumed from the state where the exhaust heat demand is decreasing, If the temperature of the cooling water is sensed by the inlet temperature sensor and the heat dissipation change means is activated to reduce the heat dissipation in the heat exchanger for heat dissipation, the heat exchanger for heat dissipation will not be dissipated. There was a problem in that the high-temperature cooling water was returned to the engine cooling section to cause overshoot.
[0007]
Therefore, in order to solve such a problem, the time required for the low-temperature cooling water measured by the inlet temperature sensor to reach the location controlled by the heat release amount changing means is calculated, and only for that time, the heat for heat release is calculated. It was considered to continue heat dissipation in the exchanger.
[0008]
The time required for the cooling water to reach the location controlled by the heat release amount changing means is calculated from the inner diameter of the pipe and the flow rate of the cooling water flowing therethrough. However, there is a possibility that the inner diameter of the pipe may change with age, such as a scale adhering to the inner peripheral surface of the pipe, with use. Further, the flow rate fluctuates due to a change in flow resistance in the entire system accompanying operation or stop of the exhaust heat recovery unit.
[0009]
For this reason, it is difficult to set the delay time appropriately over a long period of time, and there is a drawback that increases the cost for incorporating the control delay time into the control configuration, and further improvement has been desired. .
[0010]
This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: The waste heat recovery system of the invention which concerns on Claim 1 is not influenced by a secular change and the change of flow resistance, but in a waste heat recovery part. The purpose of the present invention is to prevent the occurrence of overshoot due to an increase in the amount of exhaust heat demand, and the exhaust heat recovery system of the invention according to claim 2 starts the exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery section, respectively. It is an object of the present invention to prevent the control from becoming unstable due to the operation delay at the time.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 connects the engine cooling part and the exhaust heat recovery part (6), (7) of the engine (1) to the pipes (5), (8a), (8b), and the heat-dissipating heat provided with the heat-dissipation changing means (12) in the cooling water supply side pipe (5) from the exhaust heat recovery part (6), (7) to the engine cooling part. Install the exchanger (14) and measure the temperature of the cooling water between the exhaust heat recovery parts (6), (7) of the cooling water supply side pipe (5) and the heat exchanger for heat dissipation (14). In the exhaust heat recovery system provided with an inlet temperature sensor (16) and configured to operate the heat radiation amount changing means (12) based on the temperature of the cooling water measured by the inlet temperature sensor (16), the cooling water supply A cooling water temperature sensor (15) that is provided downstream of the heat dissipating heat exchanger (14) of the side pipe (5) and measures the temperature of the cooling water returned to the engine cooling section, and an inlet temperature sensor (16) Temperature measured by exceeds the set temperature Based on the heat radiation signal that is sometimes output, hold means (21) that outputs the heat radiation control signal until the measured temperature of the cooling water by the cooling water temperature sensor (15) becomes lower than the set temperature, and responds to the heat radiation control signal Thus, when the engine (1) is rated for operating the valve opening of the heat release change means (12) and the exhaust heat demand of the exhaust heat recovery units (6), (7) is zero, By feed forward control means (22) for controlling the valve opening to be smaller than the valve opening for flowing the amount of cooling water to be supplied to the exchanger (14), and the cooling water temperature sensor (15) Based on the measured temperature of the cooling water, it is configured to include feedback side control means (23) for controlling the heat radiation amount changing means (12) so that the heat radiation amount increases as the measured temperature increases.
[0012]
As the exhaust heat recovery unit, a hot water absorption refrigerator, a hot water supply facility, a heating device, or the like is used.
[0013]
Further, in order to achieve the above-mentioned object, the exhaust heat recovery system according to the second aspect of the present invention is configured such that the holding means (21) in the exhaust heat recovery system according to the first aspect is connected to the inlet temperature sensor (16 ) Until the measured temperature of the cooling water is lower than the set temperature (A) and the measured temperature of the coolant by the cooling water temperature sensor (15) is lower than the set temperature (B). Configure to output.
[0014]
[Action]
According to the configuration of the exhaust heat recovery system of the first aspect of the present invention, when the exhaust heat demand in the exhaust heat recovery unit is suddenly reduced, the inlet temperature sensor detects the cooling water whose temperature has increased rapidly. When detected, a heat dissipation signal is output, and based on this, a heat dissipation control signal is output from the hold means, and in response to the heat dissipation control signal, the heat dissipation amount changing means is operated by the feedforward side control means, and a value smaller than the maximum heat dissipation amount. The amount of heat radiation is set to, and a smaller amount of cooling water is supplied to the heat exchanger for heat dissipation. On the other hand, in the feedback side control means, based on the measured temperature of the cooling water temperature sensor, if the measured temperature increases, the amount supplied to the heat exchanger for heat dissipation increases, conversely, if the measured temperature decreases. Each of the heat radiation amount changing means is operated so that the amount supplied to the heat exchanger for heat radiation is reduced. That is, the heat radiation amount changing means is operated by the control output of the entire system obtained by adding the control output from the feedforward control means and the control output from the feedback control means. When the exhaust heat recovery at the exhaust heat recovery unit is resumed, it is determined that the measured temperature of the cooling water by the cooling water temperature sensor is lower than the set temperature, and the action of the holding means is based on that. The cooling water is not supplied to the heat dissipation heat exchanger only by the control output from the feedforward side control means, but the control output from the feedback side control means is added based on the measured temperature by the cooling water temperature sensor, The heat radiation amount changing means is operated so that the temperature measured by the cooling water temperature sensor does not exceed the set temperature.
More specifically, when the exhaust heat demand in the exhaust heat recovery unit is stable and the temperature change of the cooling water returned to the engine cooling unit is small, the feedback side based on the temperature of the cooling water returned to the engine cooling unit The amount of the control output from the control means effectively acts to control the amount of cooling water supplied to the heat dissipation heat exchanger.
For example, when the amount of exhaust heat demand in the exhaust heat recovery unit suddenly decreases, such as when the operation of the hot water absorption refrigerator is stopped, the temperature of the cooling water measured by the inlet temperature sensor The amount of cooling water supplied to the heat exchanger for heat radiation is set to a certain amount (set amount) instead of the total amount of cooling water necessary to dissipate the required amount by the action of the hold means. In addition to avoiding returning the cooling water whose temperature has suddenly increased to the engine cooling section, supply cooling water that has not risen in temperature to the heat exchanger for heat dissipation more than necessary, and cooling water that is colder than necessary. In the range exceeding the set amount, the temperature of the cooling water returned to the engine cooling unit does not exceed the set temperature due to the addition of the control output from the feedback control means. Controlling the amount of cooling water supplied to the radiator heat exchanger.
Further, when the exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery unit is resumed, the action of the hold means is canceled as described above with a delay from the restart point, and the feedback side control means based on the temperature measured by the cooling water temperature sensor The amount of the cooling water supplied to the heat radiating heat exchanger is controlled so that the temperature of the cooling water returned to the engine cooling unit does not exceed the set temperature by the action of the addition of the control output from.
[0015]
According to the configuration of the exhaust heat recovery system of the invention according to claim 2, the release of the action by the holding means is performed in addition to the measurement temperature of the cooling water by the cooling water temperature sensor being lower than the set temperature. This is performed based on the fact that the temperature measured by the temperature sensor is lower than the set temperature. For example, when restarting the exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery unit, first, the low-temperature cooling water remaining on the exhaust heat recovery unit side flows, and then the coolant passing through the exhaust heat recovery unit flows. When there is an operation delay in the heat recovery unit, the temperature of the cooling water that has passed through the exhaust heat recovery unit is not low during the operation delay. For this reason, when the action of the hold means is canceled based on the fact that the cooling water temperature sensor senses the first low temperature cooling water, the high temperature cooling water due to the operation delay flows into the engine cooling section immediately after that. Therefore, if the cooling water temperature sensor detects the first low-temperature cooling water and the inlet temperature sensor detects the high-temperature cooling water due to the operation delay, the action by the holding means is not released, and the heat for heat dissipation The supply state to the exchanger is continued, and it is possible to avoid high-temperature cooling water caused by operation delay from flowing into the engine cooling unit.
[0016]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an exhaust heat recovery system according to the present invention, in which a generator 3 is linked to a gas engine 1 through a transmission clutch 2.
[0018]
A main pipe 5 including a first pump 4 is connected across the outlet and the inlet of the engine cooling unit of the gas engine 1. A hot water absorption refrigerator 6 as a waste heat recovery unit and a hot water supply facility 7 are connected to the main pipe 5 in parallel with each other via a feed pipe 8a and a return pipe 8b. Further, a cooling device 11 is connected to the hot water absorption refrigerator 6 via a cooling pipe 10 provided with a second pump 9, and exhaust heat generated by engine cooling is used as a heat source for cooling and hot water supply. It is configured as follows. The entire main pipe 5, the feed pipe 8a, and the return pipe 8b are referred to as a pipe.
[0019]
Further, a heat-dissipating heat exchanger 14 is connected to the cooling water supply-side piping downstream of the connecting portion with the return piping 8b of the main piping 5 through a three-way valve 12 and a bypass piping 13 as a heat radiation amount changing means. Has been. The three-way valve 12 may be provided on the inlet side to the heat dissipation heat exchanger 14.
[0020]
A cooling water temperature sensor 15 that measures the temperature of the cooling water supplied to the engine cooling unit is provided on the downstream side of the location where the cooling water supply side pipe is connected to the three-way valve 12. In addition, it is supplied to the three-way valve 12 at the downstream side of the connection point between the most downstream return pipe 8b and the main pipe 5 and at the upstream side of the upstream connection point with the bypass pipe 13 of the cooling water supply side pipe. An inlet temperature sensor 16 that measures the temperature of the cooling water, that is, the temperature of the cooling water on the inlet side to the heat-dissipating heat exchanger 14 is provided.
[0021]
A coolant temperature sensor 15 and an inlet temperature sensor 16 are connected to a microcomputer 17, and a driver 18 (see FIG. 2) of the three-way valve 12 is connected to the microcomputer 17.
[0022]
As shown in the block diagram of FIG. 2, the microcomputer 17 includes first and second comparison means 19, 20, hold means 21, feedforward side control means 22, feedback side control means 23, and control output addition means 24. And are provided.
[0023]
In the first comparison means 19, the cooling water inlet temperature T 1 measured by the inlet temperature sensor 16 and the first set temperature Ta (for example, 84 ° C.) set by the inlet temperature setter 25 are input and compared. In addition, a heat dissipation signal is output to the holding means 21 only when the inlet temperature T1 becomes equal to or higher than the first set temperature Ta.
[0024]
In the second comparison means 20, the temperature T2 of the cooling water supplied to the engine cooling unit measured by the cooling water temperature sensor 15 and the second set temperature Tb (for example, 83 ° C.) set by the cooling water temperature setter 26. ) Are input and compared, and when the measured temperature T2 becomes equal to or lower than the second set temperature Tb, a hold release signal is output to the hold means 21.
[0025]
The hold means 21 outputs a heat release control signal in response to the heat release signal from the first comparison means 19 and stops outputting the heat release control signal in response to the hold release signal from the second comparison means 20. In other words, the heat radiation control signal is continuously output until the measured temperature T2 of the cooling water by the cooling water temperature sensor 15 becomes equal to or lower than the second set temperature Tb.
[0026]
In the feedforward side control means 22, in response to the heat release control signal from the hold means 21, the three-way valve 12 is opened to a predetermined opening, and the heat release amount in the operating heat release heat exchanger 14 is greater than the maximum heat release amount. For example, a preset control output such as 30% is output so that the set heat radiation amount is set to a small value.
[0027]
The feedback-side control means 23 outputs a control output corresponding to the temperature change based on the measured temperature T2 of the cooling water by the cooling water temperature sensor 15, and opens the three-way valve 12 when the temperature changes to the rising side, that is, heat dissipation. On the contrary, the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 14 for heat dissipation is increased so that the three-way valve 12 is closed when changing to the lower side so that the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 14 for cooling is increased. Has come to decrease.
[0028]
The control output adding means 24 adds the control output from the feedforward side control means 22 and the control output from the feedback side control means 23, and outputs the added output to the driver 18 of the three-way valve 12. The three-way valve 12 is controlled so that an opening degree corresponding to is obtained.
[0029]
Next, the control operation by the above configuration will be described using the flowchart of FIG.
First, the inlet temperature T1 measured by the inlet temperature sensor 16 and the cooling water temperature T2 measured by the cooling water temperature sensor 15 are inputted (S1), and the inlet temperature T1 is compared with the first set temperature Ta (S1). S2). Here, when the inlet temperature T1 is equal to or higher than the first set temperature Ta, a heat dissipation signal is output to the holding means 21 (S3).
[0030]
Next, the coolant temperature T2 is compared with the second set temperature Tb (S4). Here, when the cooling water temperature T2 is not equal to or lower than the second set temperature Tb, that is, when the cooling water temperature T2 is higher than the second set temperature Tb, a heat dissipation control signal is output to the feedforward side control means 22 (S5). ), A control output of 30% is output from the feedforward side control means 22 to the control output addition means 24 (S6).
[0031]
Next, the control output adding means 24 adds the control output from the feedback side control means 23 to the control output from the feedforward side control means 22 (S7), and outputs the added control output to the driver 18 (S8). To step S1. The driver 18 controls the three-way valve 12 so as to obtain an opening corresponding to the added control output.
[0032]
In step S2, when the inlet temperature T1 is not equal to or higher than the first set temperature Ta, that is, when the inlet temperature T1 is lower than the first set temperature Ta, the process proceeds to step S1.
[0033]
In step S4, when the cooling water temperature T2 becomes equal to or lower than the second set temperature Tb, the process proceeds to step S9 to output a hold release signal to the holding means 21 and add the control output from the feedforward side control means 22. A control output of 15% (this control output is in the dead band of the three-way valve 12 and actually no cooling water is supplied to the heat-dissipating heat exchanger 14) is output to the means 24 (S10), and then the process proceeds to step S7 To do.
[0034]
With the above configuration, when the exhaust heat demand in the hot water absorption refrigerator 6 and the hot water supply facility 7 is stable and the temperature change of the cooling water returned to the engine cooling unit is small, the cooling water returned to the engine cooling unit The amount of the control output from the feedback side control means 23 based on the temperature T2 effectively acts to control the amount of cooling water supplied to the heat dissipation heat exchanger 14.
[0035]
For example, when the amount of exhaust heat demand suddenly decreases, such as when the operation of the hot water absorption refrigerator 6 is suddenly stopped, the temperature T1 of the cooling water measured by the inlet temperature sensor 16 is equal to or higher than the set temperature Ta. , And by the action of the hold means 21, a control output of 30% is output from the feedforward side control means 22 to the control output addition means 24, and not the total amount of cooling water necessary to dissipate the required amount. A certain amount (preset amount) of cooling water set in advance is supplied to the heat-dissipating heat exchanger 14 to avoid returning the cooling water whose temperature has suddenly increased to the engine cooling section, and the temperature rises. In the range where excessive cooling water is supplied to the heat exchanger 14 for heat radiation and cooling water lower than necessary is not returned to the engine cooling unit, and exceeds the set amount, the feedback side The addition amount of the control output from the control means 23 controls the amount of cooling water supplied to the heat-radiating heat exchanger 14 so that the temperature T2 of the cooling water is returned to the engine cooling unit does not exceed the set temperature Tb.
[0036]
Further, when the exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery unit is resumed, such as when the operation of the hot water absorption refrigerator 6 is resumed, the temperature T2 of the cooling water returned to the engine cooling unit is equal to or lower than the set temperature Tb. The action of the hold means 21 is released with a delay from the point of time when the exhaust heat recovery is resumed, and a 15% control output is output from the feedforward control means 22 to the control output adding means 24, and the coolant temperature The control output from the feedback side control means 23 based on the temperature T2 of the cooling water returned to the engine cooling unit measured by the sensor 15 is added, and the temperature T2 of the cooling water returned to the engine cooling unit by the added control output. The amount of cooling water supplied to the heat dissipation heat exchanger 14 is controlled so that does not exceed the set temperature Tb.
[0037]
Next, the operation according to the first embodiment will be described with reference to the graphs of FIG. 4, FIG. 5 and FIG.
FIG. 4 shows the outlet temperature from the hot water absorption chiller 6 (indicated by A1) and the outlet temperature from the heat exchanger 14 for heat radiation accompanying changes in exhaust heat demand in the hot water absorption chiller 6 and hot water supply equipment 7. It is a graph which shows a time-dependent change (it shows by B1) [both temperature each is displayed on a true temperature and a vertical axis | shaft]. In addition, this true temperature was measured using a platinum resistance thermometer having a diameter of 2 mm exclusively for measurement instead of the platinum resistance thermometer having a diameter of 10 mm incorporated in a normal apparatus.
FIG. 5 shows the temperature T1 of the cooling water measured by the inlet temperature sensor 16 and the temperature T2 of the cooling water returned to the engine cooling unit measured by the cooling water temperature sensor 15 [both temperatures are the control sensor temperature and the vertical axis. It is a graph showing a change over time of [displayed in FIG. 6], which is slightly shifted due to a delay in response characteristics of the sensor itself as compared to the true temperature of FIG. You can see that you are following enough.
FIG. 6 is a graph showing the change over time of the control output based on the measured temperatures of both sensors 15 and 16.
[0038]
In a state where the exhaust heat demand is stable, the cooling water returned to the engine cooling unit is returned to the 15% control output (indicated by A2) from the feedforward side control means 22 measured by the cooling water temperature sensor 15. The control output (indicated by C) obtained by adding the control output (indicated by B2) from the feedback side control means 23 based on the temperature T2 is output to control the opening degree of the three-way valve 12, and as shown in FIG. The temperature T2 of the cooling water returned to the unit is maintained at a state close to the set temperature Tb (for example, 80 ° C.).
[0039]
When the exhaust heat recovery demand suddenly decreases from the state where the exhaust heat demand is stable, for example, when the operation of the hot water absorption refrigerator 6 is suddenly stopped (indicated by P1 in FIG. 4), As shown in FIG. 5, the temperature T1 of the cooling water measured by the inlet temperature sensor 16 rises, but as the set temperature Ta (for example, 80 ° C.) is exceeded, a heat radiation signal is output to the holding means 21 and held. At the same time, a heat release control signal is output from the hold means 21 to the feedforward side control means 22, and as shown in FIG. 6, a 30% control output is output from the feedforward side control means 22 to shift to the hold state. When shifting to the hold state, the control output from the feedback side control means 23 based on the temperature T2 of the cooling water returned to the engine cooling unit is added to the control output of 30%, and the three-way valve 12 is controlled by the added control output C. Open and close. As a result, the temperature T2 of the cooling water returned to the engine cooling unit is maintained at a predetermined temperature (about 80 ° C.).
[0040]
On the other hand, for example, when the demand for exhaust heat recovery suddenly increases due to, for example, restart of the operation of the hot water absorption refrigerator 6, as shown in FIGS. 4 and 5, first, the return pipe 8b of the hot water absorption refrigerator 6 is used. The low temperature cooling water flows in, and the temperature T1 of the cooling water measured by the true temperature A1 and the inlet temperature sensor 16 rapidly decreases. This effect appears in the true temperature B1 at the outlet of the heat-dissipating heat exchanger 14 and the measured temperature T2 of the cooling water temperature sensor 15 with a delay in the distance of the measurement position by the time t when the cooling water flows. When the measured temperature T2 of the cooling water temperature sensor 15 is equal to or lower than the set temperature Tb, a hold release signal is output to the hold means 21 to release the hold, and the control output from the feedforward side control means 22 as shown in FIG. A2 is returned to 15%, and the three-way valve 12 is controlled by the control output obtained by adding the control output from the feedback-side control means 23 to this, and the amount of cooling water flowing to the heat exchanger 14 for heat radiation is reduced. It is avoided that the temperature T2 of the cooling water returned to the cooling unit decreases more than necessary. Thereafter, as the exhaust heat demand stabilizes, the temperature T2 of the cooling water returned to the engine cooling unit is maintained at a predetermined temperature (about 80 ° C.).
[0041]
FIG. 7 is a block diagram showing the main part of the second embodiment of the exhaust heat recovery system according to the present invention, and the differences from the first embodiment are as follows.
That is, the comparison outputs from the first and second comparison means 19 and 20 in the first embodiment are input to the AND circuit 27, and the output from the AND circuit 27 is input to the hold means 21 as a hold release signal. It is like that.
[0042]
In this operation, as shown in the flowchart of FIG. 8, whether or not the temperature T1 of the cooling water measured by the inlet temperature sensor 16 is lower than the set temperature Ta between step S4 and step S9 in the first embodiment. The cooling water temperature T2 measured by the cooling water temperature sensor 15 and returned to the engine cooling unit is equal to or lower than the set temperature Tb and is measured by the inlet temperature sensor 16. When the water temperature T1 becomes lower than the set temperature Ta, the process proceeds to step S7 to output a hold release signal. In step S4A, when it is determined that the temperature T1 of the cooling water measured by the inlet temperature sensor 16 is equal to or higher than the set temperature Ta, the process proceeds to step S5 without outputting the hold release signal. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0043]
Next, characteristic operations according to the second embodiment will be described with reference to the time chart of FIG.
That is, as the operation of the hot water absorption refrigeration machine 6 is restarted, the demand for exhaust heat recovery suddenly increases, and as shown in FIG. 9 (a), first, in the return pipe 8b of the hot water absorption refrigeration machine 6 The cooling water temperature T <b> 1 measured by the inlet temperature sensor 16 rapidly decreases, and then, before the cooling water in which the exhaust heat is actually recovered by the hot water absorption refrigerator 6 flows. In addition, when high-temperature cooling water in which exhaust heat is not recovered flows due to an operation delay or the like in the hot water absorption refrigerator 6, the cooling is performed with a time delay t as shown in FIG. The measurement temperature T2 of the water temperature sensor 15 changes in the same manner.
[0044]
When such a situation occurs, in the first embodiment described above, the hold state is canceled as the measured temperature T2 of the cooling water temperature sensor 15 becomes lower than the set temperature Tb at this time. In addition, as described above, there is a problem that high-temperature cooling water in which exhaust heat is not recovered flows and the temperature of the cooling water returned to the engine cooling unit becomes high, resulting in overshoot. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 9C, the hold state cannot be released only by the measured temperature T2 of the cooling water temperature sensor 15 being equal to or lower than the set temperature Tb, and the hot water absorption refrigeration is not performed. After the exhaust heat is actually recovered by the machine 6 and the temperature T1 of the cooling water measured by the inlet temperature sensor 16 is also lower than the set temperature Ta, the hold state is released so that the above-mentioned problem can be avoided.
[0045]
As a heat radiation amount changing means for changing the flow rate of the cooling water flowing to the heat dissipation heat exchanger 14, for example, the flow rate adjusting valve is separately provided for each of the cooling water supply side pipe and the bypass pipe 13 of the main pipe 5 instead of the three-way valve 12. And the flow rate of the cooling water flowing through the heat-dissipating heat exchanger 14 may be changed by interlocking both flow rate adjusting valves.
[0046]
Moreover, in the said Example, although the control output from the feedforward side control means 22 in obtaining the setting heat radiation amount to hold | maintain is set to 30%, this value is a hot water absorption type used for an exhaust heat recovery system. What is necessary is just to set suitably according to the capacity | capacitance of the refrigerator 6, the three-way valve 12, etc., and it is about 25 to 35% normally.
[0047]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the exhaust heat recovery system of the first aspect of the present invention, when the exhaust heat demand in the exhaust heat recovery section is rapidly decreased, the temperature rapidly increases thereby. When the coolant temperature is detected by the inlet temperature sensor, a heat dissipation signal is output. Based on this, a heat dissipation control signal is output from the holding means, and in response to the heat dissipation control signal, a predetermined amount less than the total amount is supplied from the feedforward side control means. A control output with a set heat radiation amount set to a value smaller than the maximum heat radiation amount is output so as to supply the cooling water to the heat exchanger for heat radiation.
On the other hand, based on the measured temperature of the cooling water temperature sensor, the feedback-side control means, on the contrary, the measured temperature can be lowered so that the amount supplied to the heat exchanger for heat dissipation increases as the measured temperature increases. For example, the control output is output so that the amount supplied to the heat-dissipating heat exchanger is reduced, and the heat-dissipation-amount changing means is operated by the addition of both the feedforward-side control means and the feedback-side control means. Then, when the exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery unit is resumed, it is determined that the measured temperature of the cooling water by the cooling water temperature sensor is lower than the set temperature, and the action of the holding means is based on that. The control output from the feedback-side control means acts effectively based on the temperature measured by the cooling water temperature sensor to operate the heat dissipation amount changing means, and the temperature of the cooling water returned to the engine cooling section reaches the set temperature. Control not to exceed.
That is, when the exhaust heat demand in the exhaust heat recovery unit is stable and the temperature change of the cooling water returned to the engine cooling unit is small, the feedback side control means based on the temperature of the cooling water returned to the engine cooling unit The amount of control output added works effectively to control the amount of cooling water supplied to the heat-dissipating heat exchanger, and for example, the operation of the hot water absorption refrigerator is suddenly stopped, and the exhaust heat recovery unit When the amount of exhaust heat demand at the plant suddenly decreases, not a total amount of cooling water required to dissipate the required amount, but a predetermined amount of cooling water (set amount) is supplied to the heat exchanger for heat dissipation Therefore, it is possible to avoid returning the cooling water whose temperature has suddenly increased to the engine cooling section, and to supply cooling water that has not risen in temperature to the heat exchanger for heat dissipation more than necessary to cool the cooling water at an unnecessarily low temperature. Return water to the engine cooling section In the range that exceeds the set amount, the heat exchanger for heat dissipation prevents the temperature of the cooling water returned to the engine cooling section from exceeding the set temperature by the addition of the control output from the feedback control means. The amount of cooling water supplied to the engine is controlled, and when exhaust heat recovery at the exhaust heat recovery unit is resumed, the cooling returned to the engine cooling unit is effected by the addition of the control output from the feedback side control means. Since the amount of cooling water supplied to the heat dissipation heat exchanger is controlled so that the temperature of the water does not exceed the set temperature, the inner peripheral surface of the piping is taken into account when considering the time delay of the cooling water flowing in the piping. Overshoot due to an increase in the amount of exhaust heat demand in the exhaust heat recovery unit. Good generation I was able to stop.
[0048]
Further, according to the exhaust heat recovery system of the invention according to claim 2, the low-temperature cooling water remaining on the exhaust heat recovery unit side is converted into the cooling water temperature when restarting the exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery unit. Even if the sensor senses, the action of the holding means is not released, and the supply state to the heat dissipation heat exchanger can be continued, so that the high-temperature cooling water caused by the operation delay in the exhaust heat recovery unit is sent to the engine cooling unit. Inflow can be avoided and control stability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an exhaust heat recovery system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a microcomputer.
FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation;
FIG. 4 is a graph showing changes in true temperature over time.
FIG. 5 is a graph showing a change with time of temperature measured by an inlet temperature sensor and a cooling water temperature sensor.
FIG. 6 is a graph showing changes in control output over time.
FIG. 7 is a block diagram showing a main part of a second embodiment of the exhaust heat recovery system according to the present invention.
FIG. 8 is a flowchart of the main part for explaining the operation.
FIG. 9 is a time chart of the main part for explaining the operation.
[Explanation of symbols]
1. Gas engine
5 ... Main piping
6 ... Hot water absorption refrigerator
7 ... Hot water supply equipment
8a ... feed piping
8b ... Return piping
12 ... Three-way valve
14 ... Heat exchanger for heat dissipation
15 ... Cooling water temperature sensor
16 ... Inlet temperature sensor
17 ... Microcomputer
21: Hold means
22 ... Feed forward control means
23. Feedback side control means

Claims

The engine cooling section of the engine (1) and the exhaust heat recovery section (6), (7) are connected via pipes (5), (8a), (8b), and the exhaust heat recovery section (6), (7) The cooling water supply side pipe (5) from the engine cooling unit to the cooling water supply side pipe (5) is provided with a heat dissipation heat exchanger (14) provided with a heat radiation amount changing means (12), and the cooling water supply side pipe ( 5) is provided with an inlet temperature sensor (16) for measuring the temperature of the cooling water between the exhaust heat recovery sections (6), (7) and the heat dissipation heat exchanger (14). In the exhaust heat recovery system configured to operate the heat dissipation amount changing means (12) based on the temperature of the cooling water measured in 16),
A cooling water temperature sensor (15) for measuring the temperature of the cooling water provided downstream of the heat dissipation heat exchanger (14) of the cooling water supply side pipe (5) and returned to the engine cooling unit;
Based on the heat dissipation signal output when the temperature measured by the inlet temperature sensor (16) exceeds the set temperature, heat is dissipated until the measured temperature of the cooling water by the cooling water temperature sensor (15) is lower than the set temperature. Holding means (21) for outputting a control signal;
In response to the heat dissipation control signal, the engine (1) operates the rated valve opening of the heat dissipation amount changing means (12), and the exhaust heat demand of the exhaust heat recovery units (6), (7) Feed-forward side control means (22) for controlling so as to have a preset valve opening smaller than the valve opening through which the amount of cooling water to be supplied to the heat-dissipating heat exchanger (14) is supplied when is zero ,
Based on the measured temperature of the cooling water by the cooling water temperature sensor (15), feedback side control means (23) for controlling the heat radiation amount changing means (12) so that the heat radiation amount increases as the measured temperature increases. An exhaust heat recovery system comprising:

The holding means (21) according to claim 1, wherein the measured temperature of the cooling water by the inlet temperature sensor (16) is lower than the set temperature (A) and the cooling water by the cooling water temperature sensor (15). An exhaust heat recovery system that outputs a heat dissipation control signal until the measured temperature is lower than the set temperature (B).