JP5358329B2 - コージェネレーション装置 - Google Patents
コージェネレーション装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5358329B2 JP5358329B2 JP2009168102A JP2009168102A JP5358329B2 JP 5358329 B2 JP5358329 B2 JP 5358329B2 JP 2009168102 A JP2009168102 A JP 2009168102A JP 2009168102 A JP2009168102 A JP 2009168102A JP 5358329 B2 JP5358329 B2 JP 5358329B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- heat
- water
- heat medium
- cooling water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
- F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
- F28D7/0083—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to a supplementary heat exchange medium, e.g. with interleaved units or with adjacent units arranged in common flow of supplementary heat exchange medium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/022—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/026—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled and formed by bent members, e.g. plates, the coils having a cylindrical configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
- F28D7/1669—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
本発明は、エンジンで発電機を駆動して電気エネルギーを発生させると共に、排気ガスから熱エネルギーを得て給湯器及び／又は暖房器に与えるコージェネレーション装置に関する。
エンジンで発電機を駆動して電気エネルギーを発生させると共に、エンジンから排出される高温の排気ガスから熱エネルギーを得て給湯器や暖房器に与えるコージェネレーション装置が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。
この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１０に示すように、コージェネレーション装置１００は、エンジン１０１で発電機１０２を駆動して電気エネルギーを発生させると共に、排気熱交換器１０３でエンジン１０１から排出される高温の排気ガスから熱エネルギーを得る。
また、熱エネルギーを回収、利用するためにコージェネレーション装置１００は、エンジン１０１の冷却水を循環させる１次系統１０４と、貯湯槽１０５等で構成される２次系統１０６と、１次系統１０４と２次系統１０６との間で熱交換する温水熱交換器１０７とを備えている。
図１０に示すように、コージェネレーション装置１００は、エンジン１０１で発電機１０２を駆動して電気エネルギーを発生させると共に、排気熱交換器１０３でエンジン１０１から排出される高温の排気ガスから熱エネルギーを得る。
また、熱エネルギーを回収、利用するためにコージェネレーション装置１００は、エンジン１０１の冷却水を循環させる１次系統１０４と、貯湯槽１０５等で構成される２次系統１０６と、１次系統１０４と２次系統１０６との間で熱交換する温水熱交換器１０７とを備えている。
冷却水は、エンジン１０１を冷却することで熱エネルギーを得て、更に排気熱交換器１０３でエンジン１０１の排気ガスからも熱エネルギーを得て高温となる。高温の冷却水は、温水熱交換器１０７に流れて熱エネルギーを低温の熱媒体へ移す。温水熱交換器１０７で熱媒体に移された熱エネルギーは、貯湯槽１０５を介して温水消費機器１０８及び／又は熱消費機器１０９に移される。
このようにして、コージェネレーション装置１００は、排気熱交換器１０３と温水熱交換器１０７とを備えて、熱の移動を行う。
ところで、排気熱交換器１０３や温水熱交換器１０７は、比較的大きな機器である。そのため、コージェネレーション装置１００は、大型になる。
しかし、近年の小型化の要求からコージェネレーション装置１００のコンパクト化が求められている。
ところで、排気熱交換器１０３や温水熱交換器１０７は、比較的大きな機器である。そのため、コージェネレーション装置１００は、大型になる。
しかし、近年の小型化の要求からコージェネレーション装置１００のコンパクト化が求められている。
本発明は、コンパクト化を図ることができるコージェネレーション装置を提供することを課題とする。
請求項１に係る発明は、水冷エンジンで発電機を駆動して電気エネルギーを発生させると共に、熱交換器を用いて前記エンジンから排出される高温の排気ガスから熱エネルギーを得て給湯器及び／又は暖房器に与えるコージェネレーション装置において、前記熱交換器は、前記排気ガスを通す排気ガス通路と、前記給湯器及び／又は暖房器へ熱エネルギーを与える熱媒体を通す熱媒体通路と、前記排気ガスから熱を奪い前記熱媒体へ熱を与える水通路とを有し、この水通路に、前記水冷エンジンの冷却水が供給され、前記排気ガス通路が、前記水通路で囲われ、この水通路が前記熱媒体通路で囲われており、前記熱交換器は、天板の中央に設けられ前記排気ガスを取り入れる排気ガス入口と、この排気ガス入口から下方へ円錐状に形成され三元触媒を保持する保持部材と、前記天板の下側に設けられ前記保持部材を補強する補強板と、この補強板の外側に設けられ円筒の壁面にらせん状の窪みを呈するらせん円筒部材と、このらせん円筒部材の外側にらせん状の窪みに接して設けられ前記熱交換器内部を仕切る仕切り部材と、この仕切り部材の外側に設けられ前記冷却水を導く冷却水誘導板と、この冷却水誘導板を貫通する形態で設けられ前記排気ガスを誘導する複数の排気ガス誘導管と、前記天板の下側に設けられ前記冷却水誘導板の外側に接する円筒部材と、この円筒部材の下部に設けられ前記冷却水が流れる部分を塞ぐ冷却水仕切り板と、前記円筒部材の下端に設けられ前記円筒部材の底を塞ぐ底板と、前記円筒部材に設けられ最も外側の壁を形成する外板と、この外板と前記円筒部材の間に設けられ前記熱媒体を導く熱媒体誘導板と、前記底板に設けられている排気ガス出口と、前記円筒部材に設けられている冷却水入口及び冷却水出口と、前記外板に設けられている熱媒体入口及び熱媒体出口とからなることを特徴とする。
請求項１に係る発明では、熱交換器は、排気ガスを通す排気ガス通路と、給湯器及び／又は暖房器へ熱エネルギーを与える熱媒体を通す熱媒体通路と、排気ガスから熱を奪い熱媒体へ熱を与える水通路とを有する。従来技術においては、排気ガスを通す排気熱交換器と、給湯器等へ熱エネルギーを与える熱媒体を通す温水熱交換器との２つの熱交換器を必要とするが、本発明においては、排気ガスからの熱回収と給湯器等への熱エネルギー供給とを１つの熱交換器で実施する。従来技術に比較し、熱交換器や配管が少なくなるので、部品点数を少なくすることができ、コージェネレーション装置のコンパクト化を図ることができる。
加えて、請求項１に係る発明では、排気ガス通路が、水通路で囲われ、この水通路が熱媒体通路で囲われている。排気ガス通路、水通路及び熱媒体通路が重なる形態で１つにまとまっているので、熱交換器の小型化が達成できる。
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、コージェネレーション装置１０は、筐体１１に収められ、エンジン１２を主要素とする１次系統１３と、この１次系統１３が保有する熱エネルギーを熱交換器１４を介して受け取る２次系統１５とからなる。
図１に示されるように、コージェネレーション装置１０は、筐体１１に収められ、エンジン１２を主要素とする１次系統１３と、この１次系統１３が保有する熱エネルギーを熱交換器１４を介して受け取る２次系統１５とからなる。
２次系統１５は、熱媒体を循環させる熱媒体配管１６と、熱媒体を循環させる媒体ポンプ１７と、給湯器１８と、暖房器２１とからなる。熱交換器１４で高温になった「高温熱媒体」は、給湯器１８で水を湯に変える作用を発揮し、次に、暖房器２１で低温空気を高温の空気に変える作用を発揮して「低温熱媒体」に変わる。
１次系統１３は、水冷エンジン１２に接続され水を循環させる水循環配管２２と、水を循環させる水ポンプ２３と、水冷エンジン１２に接続されオイルを循環させるオイル循環配管２４と、このオイル循環配管２４のオイルの保有熱を水へ移すことでオイルを冷却するオイルクーラー２５と、水冷エンジン１２の出力軸２６に繋がれ電気エネルギーを発生する発電機２７と、水冷エンジン１２から高温の排ガスを排出する排気管２８と、排気管２８及び水循環配管２２から熱エネルギーを熱媒体配管１６へ移す熱交換器１４とからなる。
水冷エンジン１２の出力を発電機２７で電気エネルギーに変換すると共に、水冷エンジン１２の保有熱Ｅを、水循環配管２２及びオイル循環配管２４で取り出す。すなわち、「水」は、水冷エンジン１２で暖められて「湯」に変わり、オイルクーラー２５で更に暖められて「高温湯」に変わる。この「高温湯」は、水循環配管２２により、熱交換器１４へ供給される。
熱交換器１４では、排気管２８で供給される「排気ガス」が、「高温湯」より高温であるため、「排気ガス」から「高温湯」へ熱移動が行われる。このときの移動熱量をｘと呼ぶ。
また、熱交換器１４では、「高温湯」より、「熱媒体」が低温であるため、「高温湯」から「熱媒体」へ熱移動が行われる。このときの移動熱量をｙと呼ぶ。
また、熱交換器１４では、「高温湯」より、「熱媒体」が低温であるため、「高温湯」から「熱媒体」へ熱移動が行われる。このときの移動熱量をｙと呼ぶ。
すなわち、「高温湯」は「排気ガス」により温度が上昇するが、同時に「熱媒体」で冷却される。本発明の熱交換器１４は、熱媒体に水より低温で蒸発する低沸点形媒体を採用するなどして、移動熱量ｘより、移動熱量ｙが大ききなるように構成されている。結果、「高温湯」は温度上昇より、温度低下が格段に勝り、「水」に変わる。
このような重要な作用を発揮する熱交換器１４の構造は、図３で説明する。その前に、図２で１次系統１３の構成の具体例を説明する。
図２に示されるように、コージェネレーション装置１０は、エンジン１２を収納する筐体１１と、この筐体１１の底部に設けられ衝撃を吸収する緩衝部材２９と、この緩衝部材２９にブラケット３１を介して設けられオイルを貯留するオイルパン３２と、このオイルパン３２の上部に設けられオイルを冷却するオイルクーラー２５と、このオイルクーラー２５の上部に設けられ駆動力及び熱を発生するエンジン本体３３と、このエンジン本体３３に設けられ駆動力を伝える出力軸としてのクランク軸２６と、このクランク軸２６に接続され電気エネルギーを発生させる発電機２７とを備えている。
図２に示されるように、コージェネレーション装置１０は、エンジン１２を収納する筐体１１と、この筐体１１の底部に設けられ衝撃を吸収する緩衝部材２９と、この緩衝部材２９にブラケット３１を介して設けられオイルを貯留するオイルパン３２と、このオイルパン３２の上部に設けられオイルを冷却するオイルクーラー２５と、このオイルクーラー２５の上部に設けられ駆動力及び熱を発生するエンジン本体３３と、このエンジン本体３３に設けられ駆動力を伝える出力軸としてのクランク軸２６と、このクランク軸２６に接続され電気エネルギーを発生させる発電機２７とを備えている。
また、コージェネレーション装置１０は、筐体１１の側部に設けられ燃料ガスを導入する燃料ガス導入口３４と、この燃料ガス導入口３４に接続され燃料ガスを導く燃料管３５と、筐体１１上部の吸気系の入口に設けられ吸気から異物を除去するエアクリーナ３６と、このエアクリーナ３６に接続され吸気と燃料ガスとの混合気をエンジン本体３３に導く吸気管３７とを備えている。
また、コージェネレーション装置１０は、エンジン本体３３に設けられ排気ガスを導く排気管２８と、この排気管２８に接続され排気ガスから熱エネルギーを得る熱交換器１４と、この熱交換器１４に接続され排気ガスを導く排気導管３８と、この排気導管３８に接続され排気音を低減させるサイレンサ４１と、このサイレンサ４１に接続され排気ガスを導く排気導管４２と、この排気導管４２に接続され排気ガスを外部に排気する排気口４３とを備えている。
クランク軸２６の端部には、ファン４４が連結されている。ファン４４で発電機２７が収納されている室内４５の空気を吸引し、ダクト４６から外部へ排出する。
クランク軸２６の端部には、ファン４４が連結されている。ファン４４で発電機２７が収納されている室内４５の空気を吸引し、ダクト４６から外部へ排出する。
また、冷却水が通る１次系統１３は、エンジン１２のウォータージャケット及びオイルクーラー２５を通過した冷却水を熱交換器１４に導く第１水循環配管４７と、熱交換器１４から出た冷却水を水ポンプ２３に導く第２水循環配管４８と、水ポンプ２３から出された冷却水をエンジン１２に導く第３水循環配管５１とを備えている。
なお、水循環配管（図１、符号２２）は、第１〜第３水循環配管４７、４８、５１等で構成される。
なお、水循環配管（図１、符号２２）は、第１〜第３水循環配管４７、４８、５１等で構成される。
熱媒体が通る２次系統１５は、筐体１１の側部に設けられ熱媒体を導入する熱媒体導入口５２と、この熱媒体導入口５２に接続され熱媒体を熱交換器１４に導く第１熱媒体配管５３と、熱交換器１４から排出された熱媒体を導く第２熱媒体配管５４と、筐体１１の側部に設けられ熱媒体を外部に出す熱媒体排出口５５とを備えている。
なお、熱媒体配管（図１、符号１６）は、第１、第２熱媒体配管５３、５４等で構成される。
なお、熱媒体配管（図１、符号１６）は、第１、第２熱媒体配管５３、５４等で構成される。
次に、熱交換器１４について説明する。
図３に示されるように、熱交換器１４は、排気管２８が接続される天板５６と、この天板５６の中央に設けられ排気ガスを取り入れる排気ガス入口５７と、この排気ガス入口５７から下方へ円錐状に形成され三元触媒５８を保持する保持部材６１と、天板５６の下側に設けられ保持部材６１を補強する補強板６２と、この補強板６２の外側に設けられ円筒の壁面にらせん状の窪み６３を呈するらせん円筒部材６４と、このらせん円筒部材６４の外側にらせん状の窪み６３に接して設けられ熱交換器１４内部を仕切る仕切り部材６５と、仕切り部材６５の外側に設けられ冷却水を導く冷却水誘導板６６と、この冷却水誘導板６６を貫通する形態で設けられ排気ガスを誘導する複数の排気ガス誘導管６７と、天板５６の下側に設けられ冷却水誘導板６６の外側に接する円筒部材６８と、この円筒部材６８の下部に設けられ冷却水が流れる部分を塞ぐ冷却水仕切り板７１と、円筒部材６８の下端に設けられ円筒部材６８の底を塞ぐ底板７２と、円筒部材６８に設けられ最も外側の壁を形成する外板７３と、この外板７３と円筒部材６８の間に設けられ熱媒体を導く熱媒体誘導板７４と、底板７２に設けられている排気ガス出口７５と、円筒部材６８に設けられている冷却水入口７６及び冷却水出口７７と、外板７３に設けられている熱媒体入口７８及び熱媒体出口８１とからなる。
図３に示されるように、熱交換器１４は、排気管２８が接続される天板５６と、この天板５６の中央に設けられ排気ガスを取り入れる排気ガス入口５７と、この排気ガス入口５７から下方へ円錐状に形成され三元触媒５８を保持する保持部材６１と、天板５６の下側に設けられ保持部材６１を補強する補強板６２と、この補強板６２の外側に設けられ円筒の壁面にらせん状の窪み６３を呈するらせん円筒部材６４と、このらせん円筒部材６４の外側にらせん状の窪み６３に接して設けられ熱交換器１４内部を仕切る仕切り部材６５と、仕切り部材６５の外側に設けられ冷却水を導く冷却水誘導板６６と、この冷却水誘導板６６を貫通する形態で設けられ排気ガスを誘導する複数の排気ガス誘導管６７と、天板５６の下側に設けられ冷却水誘導板６６の外側に接する円筒部材６８と、この円筒部材６８の下部に設けられ冷却水が流れる部分を塞ぐ冷却水仕切り板７１と、円筒部材６８の下端に設けられ円筒部材６８の底を塞ぐ底板７２と、円筒部材６８に設けられ最も外側の壁を形成する外板７３と、この外板７３と円筒部材６８の間に設けられ熱媒体を導く熱媒体誘導板７４と、底板７２に設けられている排気ガス出口７５と、円筒部材６８に設けられている冷却水入口７６及び冷却水出口７７と、外板７３に設けられている熱媒体入口７８及び熱媒体出口８１とからなる。
熱交換器１４は、排気ガスを通す排気ガス通路８２と、給湯器等に熱エネルギーを与える熱媒体を通す熱媒体通路８３と、排気ガスから熱を奪い熱媒体へ熱を与える水通路８４とを備える。
次に、熱交換器１４の排気ガス、冷却水及び熱媒体の通路を説明する。
図４に示されるように、熱交換器１４は、排気ガスを通す排気ガス通路８２と、熱媒体を通す熱媒体通路８３と、排気ガスから熱を奪い熱媒体へ熱を与える水通路８４とを備え、排気ガス通路８２が、水通路８４で囲われ、この水通路８４が熱媒体通路８３で囲われている形態となる。
図４に示されるように、熱交換器１４は、排気ガスを通す排気ガス通路８２と、熱媒体を通す熱媒体通路８３と、排気ガスから熱を奪い熱媒体へ熱を与える水通路８４とを備え、排気ガス通路８２が、水通路８４で囲われ、この水通路８４が熱媒体通路８３で囲われている形態となる。
冷却水は、第１水循環配管４７から送り込まれ、水通路８４を通って第２水循環配管４８へ流れ出る。熱媒体は、第１熱媒体配管５３から送り込まれ、熱媒体通路８３を通って第２熱媒体配管５４へ流れ出る。
なお、実施例では、排気ガス誘導管６７を８本にしたが、６本、１０本でもよく、排気ガスの熱エネルギーを冷却水に移すことができれば、他の本数であってもよい。
なお、実施例では、排気ガス誘導管６７を８本にしたが、６本、１０本でもよく、排気ガスの熱エネルギーを冷却水に移すことができれば、他の本数であってもよい。
以上の述べた熱交換器１４の作用を図５〜図７に述べる。先ず、図５では排気ガス通路８２における排気ガスの流れを示す。
図５に示されるように、高温の排気ガスは、矢印（１）のように排気管２８から送り込まれ、矢印（２）のように三元触媒５８に流れ込む。三元触媒５８から出た排気ガスは、矢印（３）のようにらせん円筒部材６４と仕切り部材６５の間に入り、矢印（４）のように旋回しながら流れる。そして、排気ガスは、矢印（５）のように排気ガス誘導管６７に入り、矢印（６）のように排気導管３８へ流れ出る。
図５に示されるように、高温の排気ガスは、矢印（１）のように排気管２８から送り込まれ、矢印（２）のように三元触媒５８に流れ込む。三元触媒５８から出た排気ガスは、矢印（３）のようにらせん円筒部材６４と仕切り部材６５の間に入り、矢印（４）のように旋回しながら流れる。そして、排気ガスは、矢印（５）のように排気ガス誘導管６７に入り、矢印（６）のように排気導管３８へ流れ出る。
次に、水通路８４における冷却水の流れを示す。
図６（ａ）に示されるように、高温湯の冷却水は、第１水循環配管４７から入り、矢印（７）、（８）のように旋回しながら流れ、熱を奪われて低温の水になり、第２水循環配管４８へ流れ出る。
図６（ａ）に示されるように、高温湯の冷却水は、第１水循環配管４７から入り、矢印（７）、（８）のように旋回しながら流れ、熱を奪われて低温の水になり、第２水循環配管４８へ流れ出る。
次に、熱の移動について説明する。
図６（ｂ）に示されるように、矢印（７）の冷却水の流れは、排気ガス側である仕切り部材６５及び排気ガス誘導管６７から熱Σ（ｘ）を受け取り、熱媒体側である円筒部材６８に熱Σ（ｙ）を移す。また、矢印（８）の冷却水の流れも同様である。このように、排気ガス誘導管６７があることで、冷却水の流れが仕切り部材６５側と円筒部材６８側の両方に行き来して、効率良く熱交換が行われる。
熱Σ（ｘ）＜熱Σ（ｙ）である。結果、冷却水は熱を奪われ、低温になる。
図６（ｂ）に示されるように、矢印（７）の冷却水の流れは、排気ガス側である仕切り部材６５及び排気ガス誘導管６７から熱Σ（ｘ）を受け取り、熱媒体側である円筒部材６８に熱Σ（ｙ）を移す。また、矢印（８）の冷却水の流れも同様である。このように、排気ガス誘導管６７があることで、冷却水の流れが仕切り部材６５側と円筒部材６８側の両方に行き来して、効率良く熱交換が行われる。
熱Σ（ｘ）＜熱Σ（ｙ）である。結果、冷却水は熱を奪われ、低温になる。
次に熱媒体通路８３における熱媒体の流れを示す。
図７に示されるように、低温熱媒体は、第１熱媒体配管５３から送り込まれ、矢印（９）のように旋回しながら流れ、熱を受け取って高温熱媒体になり、第２熱媒体配管５４へ流れ出る。
図７に示されるように、低温熱媒体は、第１熱媒体配管５３から送り込まれ、矢印（９）のように旋回しながら流れ、熱を受け取って高温熱媒体になり、第２熱媒体配管５４へ流れ出る。
次にコンパクト化について説明する。
図８において、（ａ）に示す比較例では、コージェネレーション装置１１０は、排気ガスから熱回収する第１熱交換器１１１と、回収した熱を外部の熱媒体に移す第２熱交換器１１２とが備えられている。結果、第２熱交換器１１２を配置するためのスペースが必要となり、コージェネレーション装置１１０が大きくなる。
図８において、（ａ）に示す比較例では、コージェネレーション装置１１０は、排気ガスから熱回収する第１熱交換器１１１と、回収した熱を外部の熱媒体に移す第２熱交換器１１２とが備えられている。結果、第２熱交換器１１２を配置するためのスペースが必要となり、コージェネレーション装置１１０が大きくなる。
図８（ｂ）に示す実施例では、コージェネレーション装置１０は、排気ガスから熱回収する機能と回収した熱を外部の熱媒体に移す機能を有する熱交換器１０を備えている。実施例に示すコージェネレーション装置１０は、比較例に示すコージェネレーション装置１１０よりも、幅Ｌだけ小型になる。このように、本発明に係るコージェネレーション装置１０は、コンパクト化を図ることができる。
次に主要部品を系統図で比較して説明する。
図９（ａ）に示す比較例では、コージェネレーション装置１１０は、エンジン１１３、エンジン１１３の排気ガスから熱回収する第１熱交換器１１１、オイルクーラー１１４、回収した熱を外部の熱媒体に移す第２熱交換器１１２及びそれらを繋ぐ配管が備えられている。熱交換器の数は２である。
図９（ｂ）に示す実施例では、コージェネレーション装置１０は、エンジン１２、オイルクーラー２５、排気ガスから熱回収する機能と回収した熱を外部の熱媒体に移す機能を有する熱交換器１０及びそれらを繋ぐ配管が備えられている。熱交換器の数は１である。
実施例のコージェネレーション装置１０は、比較例のコージェネレーション装置１１０よりも、熱交換器と配管の数が少ない。部品点数が少ないので、装置を簡易にしてコストダウンを図ることができる。
図９（ａ）に示す比較例では、コージェネレーション装置１１０は、エンジン１１３、エンジン１１３の排気ガスから熱回収する第１熱交換器１１１、オイルクーラー１１４、回収した熱を外部の熱媒体に移す第２熱交換器１１２及びそれらを繋ぐ配管が備えられている。熱交換器の数は２である。
図９（ｂ）に示す実施例では、コージェネレーション装置１０は、エンジン１２、オイルクーラー２５、排気ガスから熱回収する機能と回収した熱を外部の熱媒体に移す機能を有する熱交換器１０及びそれらを繋ぐ配管が備えられている。熱交換器の数は１である。
実施例のコージェネレーション装置１０は、比較例のコージェネレーション装置１１０よりも、熱交換器と配管の数が少ない。部品点数が少ないので、装置を簡易にしてコストダウンを図ることができる。
尚、本発明に係るコージェネレーション装置１０は、実施例ではオイルクーラー２５からも熱回収したが、オイルクーラー２５から必ずしも熱回収する必要はなく、排気ガスから熱回収する機能と回収した熱を外部の熱媒体に移す機能を有する熱交換器１４を備えていれば、他の構成であっても差し支えない。
本発明に係る汎用エンジンは、排気ガスから熱エネルギーを得て給湯器及び／又は暖房器に与えるコージェネレーション装置に好適である。
１０…コージェネレーション装置、１２…エンジン、１４…熱交換器、１７…媒体ポンプ、１８…給湯器（貯水タンク）、２１…暖房器、２３…水ポンプ、２５…オイルクーラー、２７…発電機、２８…排気管、８２…排気ガス通路、８３…熱媒体通路、８４…水通路。
Claims (1)
- 水冷エンジンで発電機を駆動して電気エネルギーを発生させると共に、熱交換器を用いて前記エンジンから排出される高温の排気ガスから熱エネルギーを得て給湯器及び／又は暖房器に与えるコージェネレーション装置において、
前記熱交換器は、前記排気ガスを通す排気ガス通路と、前記給湯器及び／又は暖房器へ熱エネルギーを与える熱媒体を通す熱媒体通路と、前記排気ガスから熱を奪い前記熱媒体へ熱を与える水通路とを有し、この水通路に、前記水冷エンジンの冷却水が供給され、前記排気ガス通路が、前記水通路で囲われ、この水通路が前記熱媒体通路で囲われており、
前記熱交換器は、天板の中央に設けられ前記排気ガスを取り入れる排気ガス入口と、この排気ガス入口から下方へ円錐状に形成され三元触媒を保持する保持部材と、前記天板の下側に設けられ前記保持部材を補強する補強板と、この補強板の外側に設けられ円筒の壁面にらせん状の窪みを呈するらせん円筒部材と、このらせん円筒部材の外側にらせん状の窪みに接して設けられ前記熱交換器内部を仕切る仕切り部材と、この仕切り部材の外側に設けられ前記冷却水を導く冷却水誘導板と、この冷却水誘導板を貫通する形態で設けられ前記排気ガスを誘導する複数の排気ガス誘導管と、前記天板の下側に設けられ前記冷却水誘導板の外側に接する円筒部材と、この円筒部材の下部に設けられ前記冷却水が流れる部分を塞ぐ冷却水仕切り板と、前記円筒部材の下端に設けられ前記円筒部材の底を塞ぐ底板と、前記円筒部材に設けられ最も外側の壁を形成する外板と、この外板と前記円筒部材の間に設けられ前記熱媒体を導く熱媒体誘導板と、前記底板に設けられている排気ガス出口と、前記円筒部材に設けられている冷却水入口及び冷却水出口と、前記外板に設けられている熱媒体入口及び熱媒体出口とからなることを特徴とするコージェネレーション装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009168102A JP5358329B2 (ja) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | コージェネレーション装置 |
| CA2709252A CA2709252C (en) | 2009-07-16 | 2010-07-08 | Cogeneration apparatus |
| EP10169022A EP2278145B1 (en) | 2009-07-16 | 2010-07-09 | Cogeneration apparatus |
| AT10169022T ATE550539T1 (de) | 2009-07-16 | 2010-07-09 | Kogenerationsvorrichtung |
| US12/837,006 US8739521B2 (en) | 2009-07-16 | 2010-07-15 | Cogeneration apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009168102A JP5358329B2 (ja) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | コージェネレーション装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011021562A JP2011021562A (ja) | 2011-02-03 |
| JP5358329B2 true JP5358329B2 (ja) | 2013-12-04 |
Family
ID=42670533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009168102A Expired - Fee Related JP5358329B2 (ja) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | コージェネレーション装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8739521B2 (ja) |
| EP (1) | EP2278145B1 (ja) |
| JP (1) | JP5358329B2 (ja) |
| AT (1) | ATE550539T1 (ja) |
| CA (1) | CA2709252C (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012170926A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Tokitae Llc | Heat stable vessel |
| JP5841788B2 (ja) * | 2011-09-25 | 2016-01-13 | 株式会社ユタカ技研 | 熱交換器 |
| JP5759852B2 (ja) * | 2011-09-25 | 2015-08-05 | 株式会社ユタカ技研 | 熱交換器 |
| JP5767927B2 (ja) * | 2011-09-25 | 2015-08-26 | 株式会社ユタカ技研 | 熱交換器 |
| JP5767928B2 (ja) * | 2011-09-25 | 2015-08-26 | 株式会社ユタカ技研 | 熱交換器 |
| JP5795923B2 (ja) * | 2011-09-25 | 2015-10-14 | 株式会社ユタカ技研 | 熱交換器 |
| JP5911169B2 (ja) * | 2012-01-25 | 2016-04-27 | 本田技研工業株式会社 | 熱交換器 |
| US10844961B2 (en) * | 2013-05-09 | 2020-11-24 | Aes Engineering Ltd. | Mechanical seal support system |
| US9316408B2 (en) * | 2014-02-27 | 2016-04-19 | Charles Robert Justus | Energy supply module and method of assembling the same |
| GB2548532B (en) * | 2014-12-11 | 2020-09-02 | Fulton Group Na Inc | Fully-wetted, refractory-free tubless fluid heating system with negligible thermal expansion stress |
| WO2016094070A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Fulton Group N.A., Inc. | Ridged tubeless heat exchanger for fluid heating systems including a ridged component and methods of manufacture thereof |
| US9803584B2 (en) | 2015-04-01 | 2017-10-31 | Briggs & Stratton Corporation | Combined heat and power system |
| WO2017100604A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Fulton Group N.A., Inc. | Compact fluid heating system with high bulk heat flux using elevated heat exchanger pressure drop |
| US10962257B2 (en) | 2015-12-09 | 2021-03-30 | Fulton Group N.A., Inc. | Compact fluid heating system with high bulk heat flux using elevated heat exchanger pressure drop |
| IT201600114405A1 (it) * | 2016-11-14 | 2018-05-14 | Calini Donatella | Una camera di combustione e assorbitore di calore per motori stirling in configurazione alfa |
| DE102017202871A1 (de) * | 2017-02-22 | 2018-08-23 | Continental Automotive Gmbh | Wärmetauschersystem zum Übertragen der Abgaswärme einer Brennkraftmaschine |
| KR102690627B1 (ko) * | 2017-12-22 | 2024-07-31 | 지오바니 다′리엔조 | 보일러용 열병합 발전 시스템 |
| US20210310696A1 (en) * | 2020-04-06 | 2021-10-07 | Alexander Graeme Dean | Cogeneration System |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1563608A (en) * | 1921-09-12 | 1925-12-01 | Jesse N Wood | Air and fuel heater for internal-combustion engines |
| US1639051A (en) * | 1925-12-05 | 1927-08-16 | Munday Reginald Luther | Heat-exchange apparatus |
| US2316273A (en) * | 1939-07-13 | 1943-04-13 | Meyer Ludwig | Heater |
| US2471317A (en) * | 1944-10-23 | 1949-05-24 | Arthur J Fausek | Heat exchanger |
| JPS4853345A (ja) * | 1971-11-05 | 1973-07-26 | ||
| US3938233A (en) * | 1974-08-12 | 1976-02-17 | Cannon Robert B | Heat transfer apparatus |
| JPS55126573U (ja) * | 1979-02-28 | 1980-09-08 | ||
| US4736111A (en) * | 1984-10-03 | 1988-04-05 | Linden Craig L | Cogeneration system |
| JPS61149790A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Isuzu Motors Ltd | 車両暖房用熱交換器 |
| US4802100A (en) * | 1986-08-18 | 1989-01-31 | Gas Research Institute | Advanced cogeneration control system |
| DE3642650A1 (de) * | 1986-12-10 | 1988-07-07 | Katheder Heinrich | Gleichzeitige gewinnung von waerme + elektrischem strom zur beheizung von wohn-, gewerbe-, industrieraeumen, krankenhaeusern usw. |
| JPS6419157A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-23 | Kubota Ltd | Waste heat recovering device for water cooled engine |
| JPH0192558A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-04-11 | Kubota Ltd | 水冷横形エンジンの排熱回収装置 |
| US4896830A (en) * | 1987-09-30 | 1990-01-30 | Kubota Ltd. | Waste heat recovery system for horizontal liquid-cooled internal combustion engine |
| JPH0192559A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-04-11 | Kubota Ltd | 水冷横形エンジンの排熱回収装置 |
| JP3674790B2 (ja) | 1994-06-20 | 2005-07-20 | 東京瓦斯株式会社 | コージェネレーションシステム |
| US5719990A (en) * | 1996-03-19 | 1998-02-17 | Yang; Tsai Hui | Hot water and electricity generator |
| JP4631216B2 (ja) * | 2001-06-18 | 2011-02-16 | アイシン精機株式会社 | 排気ガス熱交換器 |
| JP4886667B2 (ja) * | 2007-11-19 | 2012-02-29 | 本田技研工業株式会社 | コージェネレーション装置 |
-
2009
- 2009-07-16 JP JP2009168102A patent/JP5358329B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-07-08 CA CA2709252A patent/CA2709252C/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-07-09 EP EP10169022A patent/EP2278145B1/en not_active Not-in-force
- 2010-07-09 AT AT10169022T patent/ATE550539T1/de active
- 2010-07-15 US US12/837,006 patent/US8739521B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2709252A1 (en) | 2011-01-16 |
| EP2278145B1 (en) | 2012-03-21 |
| US20110011069A1 (en) | 2011-01-20 |
| ATE550539T1 (de) | 2012-04-15 |
| JP2011021562A (ja) | 2011-02-03 |
| EP2278145A1 (en) | 2011-01-26 |
| CA2709252C (en) | 2013-02-05 |
| US8739521B2 (en) | 2014-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5358329B2 (ja) | コージェネレーション装置 | |
| JP4033402B2 (ja) | 熱交換器 | |
| EP1669568A1 (en) | Exhaust gas heat exchanger for cogeneration system | |
| JP4246749B2 (ja) | １缶式複合熱源機 | |
| KR20080063312A (ko) | 코제네레이션 시스템 | |
| JP5931827B2 (ja) | クアトロ・ジェネレーションシステム | |
| JP2017503138A (ja) | 熱交換器、加熱装置、加熱システム、および水を加熱するための方法 | |
| JP2010261444A (ja) | 蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法 | |
| JP4550077B2 (ja) | 熱源機 | |
| JP2012023258A (ja) | 温度差発電装置及び温度差発電方法 | |
| KR20110022044A (ko) | 개선된 열교환기 튜브 및 공기-대-공기 인터쿨러 | |
| JP2004060975A (ja) | 熱交換用ダクト | |
| JP2005188846A (ja) | 熱音響ヒートポンプ式給湯装置 | |
| JP5854369B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JPH0642406A (ja) | 熱併給発電装置およびその排熱回収器 | |
| CN110792506A (zh) | 一种用于内燃机的水冷空冷一体式冷却器 | |
| JP2006153375A (ja) | 熱交換装置および燃焼装置 | |
| JP2022123505A (ja) | 熱交換システム | |
| KR102075610B1 (ko) | 배기가스 이코노마이저 | |
| JP6284734B2 (ja) | ランキンサイクルシステム | |
| JP3778690B2 (ja) | 発電装置 | |
| JP5872329B2 (ja) | 船用燃料供給システム | |
| JP2024013090A (ja) | 熱電発電ユニット及び熱発電装置 | |
| US20160076482A1 (en) | Integrated electricity generating device and hot water buffer tank | |
| EP1944560A2 (en) | Cooled connecting element for combination of several heat generators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111124 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120518 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130319 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130827 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130902 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5358329 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |