JPH0117010Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関の軸出力により発電機を運
転して電力を供給するとともに、この内燃機関の
排気ガスやジヤケツト冷却水などの排熱を吸収冷
凍機や暖房機の熱源として利用する熱電併給シス
テムに関するものである。

〔従来の技術〕

従来知られている熱電併給システムについて、
第１図によりその構成をまず説明する。内燃機関
１には発電機２が軸接続されている。３は内燃機
関１の排気ガスを供給されるガス・水熱交換器で
４と５は排気ガス配管である。ガス・水熱交換器
３と蓄熱槽７とは水配管６により接続されてい
る。蓄熱槽７に付属している水配管９、熱交換器
１０、フアン１１、ポンプ１２の機器で放熱器を
構成し、１３は給湯用配管である。蓄熱槽７には
更に、水配管１４，１８、三方弁１５等を介して
補助ボイラー１６が付設されている。１７は補助
ボイラー１６からの給湯配管である。三方弁１５
のもうひとつの接続口にはポンプ１９、水配管２
０、三方弁２７等を介して温水焚吸収冷凍機２１
が接続されている。この温水焚吸収冷凍機２１に
は再生器２２、蒸発器２３、凝縮器・吸収器２４
があり、凝縮器・吸収器２４は冷却塔２５とポン
プ２６につながれている。三方弁２７のもうひと
つの接続口からはポンプ２８、水配管２９を介し
て空調負荷３０に必要な熱源が供給されるように
なつている。水配管３１を三方弁３２は空調負荷
３０からの戻りの通路を形成している。

次に、このように構成した従来の熱電併給シス
テムの動作を説明する。内燃機関１は軸出力によ
り発電機２に電力を発生させる一方、その排気ガ
スやジヤケツト冷却水の熱を冷暖房装置に供給す
るようになつている。内燃機関１からのジヤケツ
ト冷却水は、熱交換器３に導びかれ、内燃機関１
からの排気ガスと熱交換し、水配管６を介して蓄
熱槽７に導びかれる。排気ガスは、ジヤケツト冷
却水と熱交換後に排気ガス５から大気に放出する
ようになつている。なお、排気ガス配管４は余分
な排気ガスを放出するためのものである。

加熱されたジヤケツト冷却水は、冷房時には、
水配管１４、三方弁１５、ポンプ１９、水配管２
０を通つて温水焚吸収冷凍機２１に熱媒として送
り込まれ、再生器２２の熱源となる。再生器２２
で放熱したこの熱媒は、三方弁３２と水配管１８
を通り、再び蓄熱槽７に戻り、更にエンジン冷却
水（ジヤケツト冷却水）として水配管８から内燃
機関１に入つて再加熱される。温水焚吸収冷凍機
２１は、再生器２２に与えられた熱により蒸発器
２３を働かせ、凝縮器・吸収器２４を作動させ
て、三方弁２７、ポンプ２８、水配管２９、空調
負荷３０、水配管３１のループで所望の冷房を行
なわせる。なお、水配管９、熱交換器１０、フア
ン１１、ポンプ１２からなる放熱器は、蓄熱槽７
のエンジン冷却水入口温度がある一定以上になつ
た場合放熱動作をするようになつている。

暖房時は、温水焚吸収冷凍機２１は作動せず、
加熱された蓄熱槽７の熱媒が、水配管１４、三方
弁１５、ポンプ１９、水配管２０、三方弁２７、
ポンプ２８、水配管２９、空調負荷３０、水配管
３１、三方弁３２、水配管１８のループを巡り、
空調負荷３０が放熱して暖房することになる。

これまで述べた状態は、電力負荷に応じて内燃
機関を運転した場合に、内燃機関１からの排熱に
より得られる冷暖房能力が空調に必要な負荷より
も大きい、すなわち能力に余裕があるか等しいと
きの状態を示している。

更に、内燃機関１からの排熱により生ずる冷暖
房能力が、空調に必要な負荷よりも小さい、すな
わち能力不足の状況について述べる。この場合、
空調負荷３０が最終的に必要とする熱量は、内燃
機関１の排熱より多いために、蓄熱槽７の温度が
下がり、熱媒を利用できなくなることもある。そ
のときは、三方弁１５を切り替え、補助ボイラー
１６により熱媒を加熱し、以下は上記と同様に、
冷暖房は温水焚吸収冷凍機２１を作動させる一
方、暖房時は空調負荷３０に直接循環させる方式
がとられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の公知技術にあつては、内燃機
関１は、専ら電力負荷の状況に応じて運転してお
り、空調負荷３０の増減には依らない。このため
内燃機関１からの排熱により得られる冷暖房能力
が空調負荷３０の所要量よりも小さい状態では、
蓄熱槽７の温度によつて、排熱のみで運転するか
補助ボイラー１６で運転するかを選択しなければ
ならない。また、電力負荷がない場合、すなわち
発電しないときは、内燃機関１を停止して補助ボ
イラー１６による運転となるので、内燃機関１の
方はいわば遊んだ状態にあることになる。

加えて、冷房時、補助ボイラー１６の燃料とし
て使用されるLPG等の高位のエネルギーは、温
水焚吸収冷凍機２１の熱媒を加熱するだけという
１重効用冷凍サイクルの低効率サイクルに利用さ
れているだけである。

また、補助ボイラー１６は、バーナ、熱交換
器、制御装置等を備えたものであるから高価で、
システム設備をコストアツプさせ、しかもシステ
ムの配管や制御系も複雑なものとならざるを得な
かつた。

本発明の目的は、熱電供給システムにおいて、
冷暖房負荷が大きく電力負荷が小さいかまたはな
いときに、余剰電力を冷暖房用のエネルギーとし
て利用する効率的な熱電併給用吸収冷温水機を提
供することである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記目的は、内燃機関と、該内燃機関の輸出力
により駆動され電力負荷に電力を供給する発電機
と、前記内燃機関のジヤケツト冷却水から間接熱
回収する低温再生器を備えた吸収冷温水機と、前
記内燃機関の排気ガスから直接熱回収する吸収冷
温水機の高温再生器と、前記高温再生器の近傍に
設けた前記高温再生器を加熱するヒータと、前記
電力負荷が低いときに前記発電機からの余剰電力
を前記ヒータに供給する手段と、を有することに
より達成される。

〔考案の作用及び実施例〕

以下、第２図により本考案の一実施例につき更
に詳しく説明するが、第１図の従来例と同一番号
を付した部分は従来と同様の機能を果たすもので
ある。

本考案の熱電併給用吸収冷温水機を備えた熱電
併給システムの構成をまず説明する。内燃機関１
に発電機２が軸接続されている点は、第１図示の
従来例と変わりないが、ここはガス、水熱交換器
３は取り払われ、水配管６と８が内燃機関１と蓄
熱槽７を直結している。蓄熱槽７に付属している
水配管９、熱交換器１０、フアン１１、ポンプ１
２で構成される放熱器も従来と同様である。蓄熱
槽７に接続されている水配管１４と１８、給湯配
管１３も変わりがない。水配管１４にはポンプ１
９と水配管２０を介して三方弁３９が接続され、
水配管３８を介して本考案の吸収冷温水機４１の
再生器２２がつながれている。再生器２２の他端
は、水配管３６と三方弁３７を介して前記水配管
１８へ戻るループの中にある。三方弁３９のもう
ひとつの接続口からは水配管４０、ポンプ２８、
水配管２９、空調負荷３０、水配管３１が縦列に
接続してあり、先の三方弁３７のもうひとつの接
続口に戻つている。吸収冷温水機４１の蒸発器２
３は、既述の水配管４０と３１との間に接続され
ている。この吸収冷温水機４１にはまた、従来の
如く凝縮器・吸収器２４が設けられ、冷却塔２５
とポンプ２６につながれている。

さて、本考案で特徴的なことは、この吸収冷温
水機４１に高温再生器３３を設け、排気ガス配管
４２、ダンパー４４、排気ガス配管４５を介して
内燃機関と接続してあることである。加えて、こ
の高温再生器３３には、熱媒を補助加熱するため
のヒータ３４を取り付けてあり、ヒーター３４
は、発電機２の電力を供給すべく本来の電力負荷
と並列に接続されるようになつている。

次に、ヒーター３４と高温再生器３３とで構成
されているセル５２の具体的位置関係の１例を第
３図により説明する。４４は先に述べた如くダン
パーで、排気ガス配管４５により空間４６と接続
され、３５は排気ガス配管である。セル５２は、
空間４６，４９の間に煙管群４７を配して構成さ
れ、ヒーター３４は、セル５２内の空間５１に取
り付けられている。また管５０は、煙管群４７の
周りの空間５１を通して管４８に接続されてい
る。

従つて、本考案の吸収冷温水機は、従来の温水
焚吸収冷凍機とは異なり、ヒーター付排ガス２重
温水１重吸収冷温水機となつたのである。

このように構成された本考案の吸収冷温水機を
含む熱電併給システムの作動について説明する。
通常、内燃機関１からの排熱によつて生じる冷暖
房能力が空調負荷より大きい、すなわち余裕があ
る状態では、ジヤケツト冷却水は、蓄熱槽７から
水配管８を通つて内燃機関１に入り、加熱され、
水配管６で蓄熱槽７に戻る。冷房時にこの加熱さ
れたジヤケツト冷却水は、熱媒となり、水配管１
４、ポンプ１９、水配管２０、三方弁３９、水配
管３８を介して温水焚低温再生器２２に送られ、
熱源として使われる。温水焚低温再生器２２を出
た熱媒は、水配管３６、三方弁２７、水配管１８
を通り、蓄熱槽７に戻る。

一方、内燃機関１から出た排気ガスは、第３図
示の如く、排気ガス配管４２、ダンパー４４、排
気ガス配管４５を介して高温再生器３３のセル５
２の空間４６に入り、煙管群４７で溶液と熱交換
し、空間４９を通つて排気ガス配管３５から大気
に放出される。溶液は管５０から空間５１に入
り、煙管群４７によつて加熱され気液混合体とな
り管４８に送られ、以下公知の１重２重効用サイ
クルを行なう。

暖房時に内燃機関１により加熱された蓄熱槽７
内の熱媒は、三方弁３７と３９とを切り換えて形
成される次のような閉路を循環する。すなわち熱
媒は管１４、ポンプ１９、管２０、三方弁３９、
管４０、ポンプ２８、管２９を通つて空調負荷３
０に送られ、そこから管３１、三方弁３７、管１
８により蓄熱槽７に戻る。

排気ガスは冷房時と同様に高温再生器３３に送
られて溶液を加熱し、第３図に排気ガス配管３５
から大気中に放出される。加熱された溶液は、管
４８からこの吸収冷温水機４１内の図示しない冷
暖切換弁を気液混合体で通り、蒸発器２３を加熱
する。管３１より分岐した管を通り蒸発器２３で
加熱された熱媒は、管４０に合流し、ポンプ２８
と管２９により空調負荷３０に送られる。

これとは逆に、内燃機関１からの排熱によつて
得られる冷暖房能力が空調負荷３０より小さいす
なわち余裕がなく不足する状態では、上記と同様
に各部を作動させた上に、発電機２の出力電力の
うち電力負荷に供給した余剰電力を冷温水の温度
に応じてヒーター３４に振り向け、高温再生器３
３内に溶液を加熱する。

〔考案の効果〕

以上述べたように構成され作動する本考案によ
れば次のような効果が得られる。

内燃機関１の軸出力により発電機２を運転して
電力負荷に電力を供給するとともに、この内燃機
関１の排気ガスやジヤツケツト冷却水などの排熱
を吸収冷凍機や暖房機の熱源として利用する熱電
併給システムにおいて、吸収冷凍機４１に高温再
生器３３とヒーター３４とを組み込むことによ
り、内燃機関１からの排熱によつて生じる冷暖房
能力が空調負荷３０の所要量より小さく余裕がな
い場合に、電力負荷が必要な部分を除いた余剰電
力をヒーター３４に振り向け高温再生器３３を加
熱できるから、充分な熱出力が得られる。

また、従来専ら電力負荷のみにより内燃機関１
の運転・停止を決め、熱源が不足のときは補助ボ
イラー１６の運転によつていたのとは異なり、電
力負荷が軽いか無負荷でも発電機２を運転し余剰
電力を高温再生器３３の加熱に振り向けるように
してあるので、高価な補助ボイラーとそれに伴う
配管や制御装置が不要となり、内燃機関１と補助
ボイラー１６の運転の切り換えや断続運転による
冷暖房の能力変化で温度がふらつき不快になるよ
うなことも少ない。

加えて、補助ボイラー１６の燃料としてLPG
等の高位のエネルギーを低効率の１重効用冷凍サ
イクルに使うこともないから、燃費も安くなる。

この効率改善の一例を具体的数値によつて示す
と以下のようになる。

電力負荷がない場合の冷房効率は、補助ボイラ
ーで熱媒を加熱する従来のシステムにおいては、
補助ボイラー効率を0.85、温水焚吸収冷凍機の効
率を0.7とすると、両者の積の0.595となる。

これに対して、本考案の排ガス２重温水１重吸
収冷温水機の高温再生器にヒーターを設けたシス
テムにおいては、第４図に示した如く、内燃機関
の熱入力を１とすると、電力に0.3、排気ガスに
0.3、熱媒となるジヤツト冷却水に0.3、熱損失0.1
の出力となる。更に高温再生器への入熱に対する
効率を1.1、温水焚低温再生器の入熱に対する効
率を0.7とすると、システムの総合効率は0.87と
なり、従来の補助ボイラーを使用するシステムに
比較して高効率となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱電併給システムの一例を示す
システム図、第２図は本考案の吸収冷温水機を含
む熱電併給システムの実施例を示すシステム図、
第３図は本考案による高温再生器のセルとヒータ
ーとの関係を示す模式図、第４図は本考案による
システムの効率計算例を示す図である。 １……内燃機関、２……発電機、３……ガス・
水熱交換器、７……蓄熱槽、１０……熱交換器、
１１……フアン、１２，１９，２６，２８……ポ
ンプ、１５，２７，３２……三方弁、１６……補
助ボイラー、２１……温水焚吸収冷凍機、２２…
…再生器又は温水焚低温再生器、２３……蒸発
器、２４……凝縮器・吸収器、２５……冷却塔、
３０……空調負荷、３３……高温再生器、３４…
…ヒーター、３７，３９……三方弁、４１……ヒ
ーター付排気ガス２重温水１重吸収冷温水機、４
３，４４……ダンパー、４６，４９，５１……空
間、４７……煙管群、４８，５０……管、５２…
…セル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関と、該内燃機関の軸出力により駆動さ
   れ電力負荷に電力を供給する発電機と、前記内燃
   機関のジヤケツト冷却水から間接熱回収する低温
   再生器を備えた吸収冷温水機と、前記内燃機関の
   排気ガスから直接熱回収する吸収冷温水機の高温
   再生器と、前記高温再生器の近傍に設けた前記高
   温再生器を加熱するヒータと、前記電力負荷が低
   いときに前記発電機からの余剰電力を前記ヒータ
   に供給する手段と、を有する熱電併給用吸収冷温
   水機。