JP5318667B2 - エンジンの排熱回収装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の装置では、排ガス熱交換器に導入されるエンジン冷却水の温度を、熱交換されるエンジンの排ガスの露点よりも低温になるようにすることで、排ガスの潜熱を回収し、排熱回収効率を高めている。
ここで、排ガスを浄化する浄化能力を有効に発揮できる温度範囲については、例えば、三元触媒であると500〜600℃の温度範囲となっている。そして、排ガス熱交換器にて排ガスの潜熱をも回収すると、排ガス熱交換器を通過する排ガスの温度は排ガスの露点(例えば60℃)よりも低い温度となり、三元触媒の温度が500〜600℃の温度範囲よりも低い温度となる。
エンジンを冷却させるエンジン冷却部、排熱回収熱交換器、第1排ガス熱交換器の順でエンジン冷却水を循環させるエンジン冷却回路を備え、前記エンジンの排ガスを排気させる排気路には、前記排ガスの通流方向の上流側から順に、前記排ガスと前記排熱回収熱交換器を通過したエンジン冷却水とを熱交換させる前記第1排ガス熱交換器、第2排ガス熱交換器が備えられ、前記第1排ガス熱交換器には、前記排ガスの有害成分を浄化する触媒が備えられ、前記排熱回収回路には、前記排熱回収媒体の通流方向の上流側から順に、前記第1排ガス熱交換器を通過した前記排ガスと前記排熱回収媒体とを熱交換させる前記第2排ガス熱交換器、前記エンジン冷却部を通過したエンジン冷却水と前記第2排ガス熱交換器を通過した排熱回収媒体とを熱交換させる前記排熱回収熱交換器が備えられ、前記第2排ガス熱交換器に導入させる排熱回収媒体の温度が前記排ガスの露点以下に設定され、
前記排熱回収回路は、貯湯タンクの底部から取り出された前記排熱回収媒体を、前記第2排ガス熱交換器、前記排熱回収熱交換器の順に通流させて、前記貯湯タンクの上部に戻すように構成され、前記エンジンの排熱を、前記排熱回収熱交換器でエンジン冷却水から前記排熱回収媒体に回収するとともに、前記第2排ガス熱交換器で排ガスから潜熱まで前記排熱回収媒体に回収する点にある。
エンジン冷却回路では、エンジン出口のエンジン冷却水温度を高温にすることにより、排熱回収熱交換器への入口温度を排熱回収熱交換器に供給される排熱回収媒体を加熱可能な高温とすることができる。そして、排ガスの潜熱については第2排ガス熱交換器にて回収しているので、第1排ガス熱交換器においてエンジン冷却水の入口温度を排ガスの露点以下等の低温とする必要がない。
また、排熱回収熱交換器を通過したエンジン冷却水が低温となるのを防止することにより、第1排ガス熱交換器を通過してエンジン冷却部に導入されるエンジン冷却水が過度に低温になることを防止できる。これにより、エンジンの燃焼室内とエンジン冷却部の間の温度勾配が高くなり、材料への熱応力が大きくなって、エンジンの耐久性や性能に悪影響を与えるという問題の発生をも防止することができる。
さらに、上記特徴構成によれば、第2排ガス熱交換器にて排ガスの潜熱を回収する排熱回収媒体は、貯湯タンクの底部から取り出されるものであるので、容易に、排ガスの露点以下の温度のものとすることができる。
このコージェネレーションシステムは、図1に示すように、エンジン1にて駆動されて電力負荷3に供給する電力を発生させる発電装置2と、エンジン1の排熱を回収する排熱回収媒体Aを通流させる排熱回収回路4とを備え、排熱回収回路4の排熱回収媒体Aにて回収した熱を熱負荷5に供給自在に構成されている。
エンジン冷却回路16では、例えば、エンジン冷却部13を通過したエンジン冷却水Bは80℃程度まで上昇されており、その温度のエンジン冷却水Bが排熱回収熱交換器14に導入され、排熱回収媒体Aを加熱することによりエンジン冷却水Bの温度が75℃程度まで温度低下する。そして、75℃程度のエンジン冷却水Bが第1排ガス熱交換器15に導入され、排ガスCにて加熱されてエンジン冷却水Bの温度が78℃程度まで温度上昇し、その後、エンジン冷却部13に導入されてエンジン冷却水Bが80℃程度まで温度上昇される。
(1)上記実施形態において、エンジン冷却回路16に、エンジン冷却水Bの通流方向で第1排ガス熱交換器15よりも上流側にエンジン1のオイルクーラを設け、エンジン冷却水Bをオイルクーラに導入させたのち、オイルクーラを通過したエンジン冷却水Bを第1排ガス熱交換器15に導入させることもできる。
2 発電装置
3 電力負荷
4 排熱回収回路
10 電気ヒータ
12 排気路
13 エンジン冷却部
14 排熱回収熱交換器
15 第1排ガス熱交換器
16 エンジン冷却回路
21 第2排ガス熱交換器
22 三元触媒
A 排熱回収媒体
B エンジン冷却水
C 排ガス
Claims (3)
- エンジンの排熱を回収する排熱回収媒体を通流させる排熱回収回路を備えたエンジンの排熱回収装置であって、
前記エンジンを冷却させるエンジン冷却部、排熱回収熱交換器、第1排ガス熱交換器の順でエンジン冷却水を循環させるエンジン冷却回路を備え、
前記エンジンの排ガスを排気させる排気路には、前記排ガスの通流方向の上流側から順に、前記排ガスと前記排熱回収熱交換器を通過したエンジン冷却水とを熱交換させる前記第1排ガス熱交換器、第2排ガス熱交換器が備えられ、
前記第1排ガス熱交換器には、前記排ガスの有害成分を浄化する触媒が備えられ、
前記排熱回収回路には、前記排熱回収媒体の通流方向の上流側から順に、前記第1排ガス熱交換器を通過した前記排ガスと前記排熱回収媒体とを熱交換させる前記第2排ガス熱交換器、前記エンジン冷却部を通過したエンジン冷却水と前記第2排ガス熱交換器を通過した排熱回収媒体とを熱交換させる前記排熱回収熱交換器が備えられ、前記第2排ガス熱交換器に導入させる排熱回収媒体の温度が前記排ガスの露点以下に設定され、
前記排熱回収回路は、貯湯タンクの底部から取り出された前記排熱回収媒体を、前記第2排ガス熱交換器、前記排熱回収熱交換器の順に通流させて、前記貯湯タンクの上部に戻すように構成され、前記エンジンの排熱を、前記排熱回収熱交換器でエンジン冷却水から前記排熱回収媒体に回収するとともに、前記第2排ガス熱交換器で排ガスから潜熱まで前記排熱回収媒体に回収するエンジンの排熱回収装置。 - 前記エンジンにて駆動される発電装置と、前記発電装置の発電電力を電力負荷に供給自在で、且つ、前記発電装置の発電電力の前記電力負荷に対する余剰分である余剰電力を熱に変換自在な電気ヒータに供給自在な電力供給手段とを備え、前記電気ヒータは、前記排熱回収回路において前記排熱回収熱交換器を通過した前記排熱回収媒体を加熱自在に配置されている請求項1に記載のエンジンの排熱回収装置。
- 前記エンジンは、燃焼室で燃焼する混合気の空気過剰率がストイキ範囲内に設定され、前記触媒が、三元触媒にて構成されている請求項1又は2に記載のエンジンの排熱回収装置。
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