JPH01253554A - 内燃機関駆動発電設備の温水発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビル、工場などで、エンジンからの廃熱を温
水などの形で回収するようにした自家発電設備に、付加
的な熱を生成するための廃熱回収装置を有する内燃機関
駆動発電設備の温水発生装置に関するものである。

（従来の技術） ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービンなど
の内燃機関で駆動される発電設備の全効率は２５〜４０
％位で、大部分は高温の排ガスと共に大気に排出されて
熱損失となる。この廃熱をスチーム、温水などの形で回
収すれば、熱量の利用効率が向上して、そわだけ安価な
電力を得ることができる。このようなことから、近年は
、この廃熱をスチームや温水の形で回収し、厨房や冷暖
房に、或はプラント等の機械装置の加熱や冷却に利用す
る設備を組合せた自家発電設備がビルや工場などで増加
する傾向にある。特に、病院、ホテル、事務所などでは
、都市ガスを用いたガスエンジンによる発電設備を設け
、このガスエンジンの廃熱を温水として回収することに
より安価な電力を得ることが可能になってきた。

（発明が解決しようとする課題） ところが、発電機を駆動する内燃機関の出力は、電力負
荷の変動に比例することから、内燃機関からの廃熱縁も
電力負荷に比例して変動する。

このようなわけで温水の発生量は電力負荷によって左右
され、更に、電力需要と温水の需要とが一致しないもの
であるから、時間によって温水供給量に過不足を生じて
しまうという問題点があった。徒来は、このような問題
点に対応するため、補助の温水ボイラや排ガスを余熱す
るためのアフターバーナーを設けたり、大容量の貯湯タ
ンクを設置する必要があった。

（発明の目的） 本発明は、上述したような温水の発生量と供給量の不均
衡を解決するためになされたものであって、供給量の増
減に合せて、電力負荷と関係なく温水の発生量を需要に
合せて制御することのできる内燃機関駆動発電設備の温
水発生装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため、本発明に係る内燃機関駆動
発電設備の温水発生装置は１発電機を駆動する内燃機関
の冷却水及び燃焼ガスに排出される廃熱を温水として回
収する内燃機関駆動発電設備の温水発生装置において、
発７４機の駆動軸に接続した熱発生用ブレーキを作動さ
せて発生する熱で温水を生成し、上記温水発生装置から
の生成温水の不足分を補うようにしたことを特徴として
いる。

また本発明においては、前記熱発生用ブレーキとして多
板ブレーキやリターダを設けることができる。

（作　用） 多板ブレーキやリターダなどの熱発生用ブレーキでブレ
ーキ作動によって発生した熱を、これに循環する潤滑油
に吸収させ、熱交換器を介して、排ガス熱交換器への給
水と熱交換して潤滑油を冷却するとともに給水を余熱す
る。あるいは、この給水を、多板ブレーキ、リターダな
どの熱発生用ブレーキに冷却媒体として直接流通させる
ことによって余熱する。

（実施例） 第１図から第８図までに、熱発生用ブレーキの種類別及
び発生熱の吸収方式等による各種の組合せによる本発明
の実施例を示した。

第１図は熱発生用ブレーキとして多板ブレーキを適用し
た場合の構成を示したものである。

第１図の装置は、ディーゼルエンジン１の軸２によって
駆動される発電機３の他方の駆動軸４に、直接多板ブレ
ーキ５を結合したものである。

該多板ブレーキ５においては、固定されたクラッチドラ
ム６の内面に対して軸方向慴動自在にスプライン嵌合し
た外側クラッチ板７と、回転軸４に対して軸方向慴動自
在にスプライン嵌合した内側クラッチ板８とが、交互に
配列されている。そし・てクラッチドラム６の〜・方の
側に嵌挿されて圧油によって作動する環状ピストン９と
他方の側にクラッチドラム６と一体に設けられたバッキ
ングプレート１０との間で前記クラッチ板７，８が押圧
を受け、軸４とともに回転するクラッチ板８とクラッチ
ドラム６によって回転を固定されたクラッチ板７との間
にｆｆａによって熱が発生するようになっている。この
ＦｔＩ５の度合は、油圧ポンプ１１で油清１２から吸引
した油を調圧弁１３で一定圧に調整し、さらにコントロ
ーラ１４からの制御信号１５で作動する比例電磁弁１６
によって油圧をル制御し、油路１７を経てピストン９に
与えられる圧油によって制御される。

一方クラッチ板７と８との摩控で発生した熱は、循環ポ
ンプ１８によって油冷却器１９から多板ブレーキ５のク
ラッチ板７及び８の間隔を経て油路２０，２１及び２２
へ循環する潤滑油によって吸収され、そして吸収された
熱は、熱交換手段としての油冷却器１９で供給水に与え
られる。

この供給水の供給ライン２３は、途中、エンジン！のク
ーラ２５ヘライン２６を分岐している。

供給水は油冷却器１９で予熱され、ライン２８に設けら
れた流量制御弁２４で流量をｌ制御される。

そして、予熱された供給水は、上記クーラ２５でエンジ
ンの廃熱を回収したライン２９からの温水を合流した後
、排ガスダクトに設けた排ガス熱交換器３０に流入する
。供給水は、この排ガス熱交換器３０で所定の温度の温
水となり、ライン３１を経て温水タンク３２に流入し、
−旦貯蔵される。そして温水は、温水タンク３２から給
湯ポンプ３３によりライン３４を経て使用先に供給され
る。

このような構成のもとで、多板ブレーキ５が使用されな
いときは、流量−制御弁２４が閉じられ、油冷却器１９
への供給水の供給が断たれる。供給水の全量は、分岐ラ
イン２６へ流通してクーラ２５でエンジン１の廃熱を回
収し、次いで供給が断たれているライン２８に流量制御
弁３５を経て合流する。そして、この供給水は排ガス熱
交換器３０を流通して排熱でさらに加熱され、温水とな
って温水タンク３２に至る。

さてライン３１に設けられた温度センサ３６の検出信号
３７は、コントローラ１４に送られて設定信号と比較さ
れる。その偏差信号はＰＩＤ調節されて増幅した信−号
４５となって出力される。この信号４５で、温水の温度
が設定温度を維持するように流量制御弁３５の開度を制
御する。このようにして、エンジンｌのクーラ２５及び
排ガス熱交換器３０からの廃熱回収のみで充分な温度の
温水が得られる間は、流量Ｉｌｌ弁２４は閉じられ、多
板ブレーキ５は使用されない状態にある。

多板ブレーキ５の作動は次のようにしてなされる。即ち
、給湯ライン３４に流量センサ３９を設けて、その検出
信号４０をコントローラ１４に送るように構成する。一
方、前記温度センサ３６の検出信号３７をコントローラ
１４に送って設定信５＞と比較し、その偏差信号をＰＩ
Ｄ調節して得た信号１５を比例電磁弁１６に送り、その
開度を１ＩＩＪ御する。これによって、油圧ポンプ１１
から調圧弁１３を経て多板ブレーキ６に与えられる油圧
は前記１３号に応じた適切な値に維持され、発生温水の
温度が適宜に制御される。また、ライン３１に設けた流
量センサ４１からの検出信号４２と首記検出信号４０と
をコントローラ１４で比較し、温水の供給量がその発生
量を赳えるときは、流ｒ１ル制御弁２４を流量センサ３
９及び４１の検出信号４０及び４２が等しくなるように
開くことにより、油冷却器１９に水を供給する。油冷却
器１９への供給水着は全供給水量からクーラ２５への流
分を差引いたものである。このクーラ２５への分割流量
は、流出ライン２９に設けた温度センサ４３の検出信号
４４をコントローラ１４に与えて設定温度と比較し、ク
ーラ２５からの供給水の流出温度が設定温度を維持する
ように、コントローラ１４からの信号４５を切換えて流
量制御弁３５を調整することによって一１ａｌされる。

ところで、温水タンク３２には４段階のレベルセンサ４
６，４７．４８及び４９が設けられている。多板ブレー
キ５が使用されない条件のもとて温水の発生量が供給ｑ
を上回って、液面が最上段のレベルセンサ４６を越える
ときは、コントローラ１４がこの信号５０を受け、流量
制御弁３５を閉じる信号４５を出力して、温水タンク３
２への温水の流入を停市する。これと同時に、排ガス熱
交換器３０のチューブを高温の排ガスから保護するため
に、排ガスを図示されていない併設した別のダクトにバ
イパスするようにダンパーを切換える設備が設けられて
いる。このような状態のもとで、温水の供給がなされて
液面が第２段目のレベルセンサ４７を・越えて低下する
ときは、コントローラ１４がこの信号５１を受け、前記
した如く、温度センサ３６からの信号３７によって：Ａ
整された信号４５を流量制御弁３５に出力し、ライン３
１の温水温度が一定になるように流量を制御する。

このような制御がなされている状態下で、温水タンク３
２の温水の流入量と流出量がバランスしないで、流入量
に対して流出量が増加して、液面が第３段目のレベルセ
ンサ４８を越えて減少するときは、コントローラ１４が
この信号５２を受け、流、ｆｌ　ＩＩ制御弁４を開にす
るとともに多板ブレーキ５の循環油ポンプ１８に接続す
る図示しない補機駆動軸のクラッチを嵌する信号を出力
し、温水の供給量と発生量との差を示す流量センサ３９
及び４１からの信号４０及び４２をコントローラ１４が
受けて比較する。コントローラ１４は、この偏差信号を
ＰＩＤ調節し、増幅した信号１５を比例電磁弁１６のソ
レノイド５３に出力して、温水の発生量が供給量に一致
するように、多板ブレーキ５に、給水が必要とするだけ
の予熱を生成するために必要な作動油圧を与える。この
制御と同時に、コントローラ１４は温度センサ４３から
の信号を受けて流量制御弁３５への制御信号４５を出力
し、このクーラ２５からの流出温度が一定に維持される
ように、クーラ２５の流量を調整する。このように多板
ブレーキ５が作動しているときは、発電機３と多板ブレ
ーキ５とを合せた負荷が、エンジン１の最大許容負荷を
赳えてはならない。そのため、発電機３の負荷検出器５
４を電力ライン５５に設け、この検出信号５６をコント
ローラ１４が受けるようにし、これに比例電磁弁１６へ
の出力信号１５から演算して求めた多板ブレーキの負荷
信号を加え、この信号をエンジン１の最大許容負荷設定
信号と比較する。エンジン１の負荷を表わす補記信号が
この設定値を越えたときは、上記出力信号１５によって
比例電磁弁１６を制御し、この設定値が維持されるよう
に制御する。

このような鍵制御が継続すると、温水の供給量に対して
発生量が不足するために、温水タンク３２の液面は低下
することになる。そして液面が第４段口のレベルセンサ
４９を越えて減少するときには緊急信号が発せられるの
で、マニュアル操作で、供給量を制限するか、供給温水
の設定温度を下げて供給量を維持するなど適時に対処す
る。

通常の運転下でこのような！１を態が生起しないように
、多板ブレーキの発熱容量や温水タンクの貯蔵容量など
は、あらかじめ使用条件に合せて設定されている。

上述したのとは逆に、温水の供給量が減少して温水の発
生量が供給量を上回ると、比例電磁弁１６への制御信号
１５が零になって多板ブレーキ５が脱の状態になる。そ
して流量制御弁２４が閉止されて油冷却器１９への供給
水が断たれ、さらに油循環ポンプ１８のクラッチが脱さ
れる。そして信号４５に切換わって、温度センサ３６か
らの検出信号３７と設定信号とを比較して得られる信号
３８が流量制御弁３５を制御する。これによって排ガス
熱交換器３０から流出する温水の流量が制御され、該温
水は所定の温度を維持されることになる。

このような制御のもとで、なお、温水の発生量が供給量
を上回って、液面がレベルセンサ４６を越えて上昇する
ときは、流量制御弁３５を閉じる信号４５が出力される
。

そして逆に、温水の供給量が発生量を上回って液面が低
下し、レベルセンサ４７を越えて減少するときは、流量
制御弁２４は航述したような制御を受けるようになる。

その他の安全対策として、多板ブレーキ５の循環油の異
常な温度上昇を防止するために、冷却油の循環ライン２
２には温度センサ５７が設けである。この検出信号５８
は、コントローラ１４で設定信号と比較され、設定値を
越えるときは、比例電磁フＩ−ｉ　６を作動する信号１
５をこの偏差信号で補正し、多板ブレーキ５の作動油圧
を下げて循環油の温度上昇を防止するようになっている
。又、エンジン１の冷却器２５の出口ラインには温度セ
ンサ４３が設けである。また図示はしないが、供給水の
出口側には、他の冷却装置又はドレンを接続する分岐ラ
インが設けである。そして、供給水の減ちｌ又は供給停
止にともない、温度センサ４３の温度が設定値を越えて
上昇したときは、前記分岐ラインを開いて供給水の一部
をこのラインに分流することによって、冷却効果を得る
ことができるように構成されている。

第２図は、上記した第１図と同様に供給水の余熱装置と
して多板ブレーキ５９を利用したものであるが、油を介
さないで発生熱を供給水に直接吸収するようにした点に
おいてのみ首記実施例と異なり、その他の構成及び動作
は第１図について前述したものと同じであるので、その
詳細な説明は省略する。第２図において、多板ブレーキ
５９の作動油圧は、第１図の場合と同様にコントローラ
１４からの信号１５によって制御される比例電磁弁１６
で調整される。又、多板ブレーキ５９の作動時における
発生温水の流量は、ライン２９に設けられた流量制御弁
３５、又は、ライン２８に設けられた流量制御弁２４を
、第１図の場合と同様にコントローラ１４からの信号４
５又は３８によって適宜に開閉操作することにより制御
する。

このように、供給水に直接に熱を与えることによって憫
滑油のような熱媒体が不要になるので、油循環のための
設備及び動力が不要になるだけでなく、伝熱損失も減少
する効果がある。しかし、媒体が水なので、錆が発生し
たり、又、１００℃を越えると沸騰するという問題があ
るので、温度管理を充分にする必要がある。

第３図は熱発生用ブレーキとしてリターダ６０を適用し
た例を示したもので、その他の構成及び作動については
第１図について説明した航記実施例と同じであるから、
その詳細な説明は省略する。

第３図において６０はリターダで、発電機駆動軸６３に
直接接続されている。

リターダ６０は、ハウジング６６内で発電機駆動軸６３
と一体に回転するインペラ６１．６２と、ハウシング６
６に固定されたステータ６４゜６５とが、サーキットの
充填油を間において一体に構成されたものである。そし
てインペラ６１゜６２の回転によってサーキットの充填
油に与えられる回転流が、回転を固定されたステータ６
４゜６５によってさまたげられることにより、運動エネ
ルギを熱に交換する装置である。この回転流によってサ
ーキット内の外周部には高圧が、内周部には低圧が発生
する。そしてこの外周部から油路６７を通って高温にな
った油を取り出し、途中の熱交換器６８で供給水に熱を
与えてこれを予熱する。冷却された油は、油路６９を通
って循環し、リターダ６０の内周部に流入するようにな
っている。

上記の循環油路６９には、油溜１２から油を吸引する油
圧ポンプ１１と調圧弁１３と第１実施例と同じ比例′Ｉ
ｔ磁弁１６とが、油路７０及び熱交換器６８を介して設
けられている。そして比例電磁弁１６のソレノイド５３
を第１図の場合と同様にコントローラ１４からの信号１
５によって制御し、油路７０の油圧、即ちリターダ６０
内の油圧を制御することにより、リターダ６０の発熱量
を制御する。又、流量制御弁２４は第１図のものと同様
にライン２８に設けられている。そしてリターダ６０が
不作動のときは、流量制御弁２４を閉じて熱交換器６８
への水の供給を断ち、比例電磁弁１６を閉じて油の供給
を断つとともに、リターダ６０内の充填油を図示しない
ドレンラインを開放して排出する。

第４図は、第３図と同様に熱発生用ブレーキとしてリタ
ーダ６０を適用したもの°であるが、摩擦流体として油
の代りに供給水を直接利用した点で異なる。又、供給水
は、流量制御弁２４を経て直接リターダ６０の低圧部に
供給され、リターダ６０の循環ライン７１から流出ライ
ン７２を分岐する。この流出ライン７２には圧力制御弁
７３が設けられており、この圧力制御弁７３は、第１図
で比例型＠ｌ＃−１６に送られる信号１５で作動するよ
うになっている。そして、この圧力制御弁７３の開１君
操作によって圧力を制御し、リターダ６０の圧力を調整
して、その生成熱量を制御するようになっている。そし
てリターダ６０の不作動のときは流９制御′＃２４と圧
力制御弁７３とを閉じ、循環ライン７１の分岐ライン７
４に設けたドレンバルブ７５を開放してリターダ６０の
充填水を排出する。

その他の構成及び作動については第１図について記載し
たものと同じであるから説明を省略する。

第５図は、リターダ６０を可変速クラッチ（スリッピン
グクラッチ）７６を介して発電機からの駆動軸で駆動す
る構成にしたものである。

可変速クラッチ７６は、前記多板ブレーキに類似した構
造を有しており、本実施例では温水の不足を補うための
熱発生用ブレーキとしても利用されている。この可変速
クラッチ７６は、入力軸７７と一体のハブ７８の外周部
に軸方向摺動自在にスプライン嵌合した入力端クラッチ
板７９と、クラッチドラム８０の内周部に軸方向慴動自
在にスプライン嵌合した出力側クラッチ板８１とを交互
に配列した構成を有しており、さらに、これら両クラッ
チ板７９．８１が両側面からクラッチピストン８２とバ
ッキングプレート８３とによフて押圧されて係合するよ
うになっている。油圧ポンプ１１によって油溜１２から
吸引された圧油は、途中調圧弁１３で一定圧に調整され
、第１図の場合と同様にコントローラ１４からの信号１
５によって作動する比例電磁弁１６を経て可変速クラッ
チ７６に与えられる。制御された油圧が可変速クラッチ
７６のクラッチピストン８２に与えられると、可変速ク
ラッチ７６はスリップして発電機からの駆動力を適宜に
伝達し、出力軸８４に接続されたリターダ６０のインペ
ラ６１．６２の回転速度を制御する。これによってイン
ペラ６１゜６２とステータ６４，６５との間で生ずる渦
流による熱の発生量が制御される。

このようにしてリターダ６０はインペラ６１゜６２の回
転速度の約３乗に比例した熱を発生する。リタ・−ダ６
０内の油は、サーキット内の渦流によって、リターダ６
０の外側の高圧部から熱交換器８５を設けた循環ライン
８６を経て内側の低圧部に戻る循環路を生成している。

これによって、リターダ６０内の油の有する熱は、この
熱交換器８５を介して供給水に与えられる。

リターダ６０の圧力は、循環ライン８６の圧力を調圧弁
８７で調整することによって一定に保だねる。

リターダ６０を駆動する可変速クラッチ７６は、耐述し
た通り熱発生用ブレーキの一種いあり、入力側クラッチ
板７９と出力側クラッチ板８１とがスリップして摩擦熱
を発生する。この熱を供給水の予熱源として用いるため
、可変速クラッチ７６のクラッチ板７９．８１に循環す
るライン９１には熱交換器９２が設けられている。モし
てポンプ８８によって油溜８９から吸上げられた圧油が
途中調圧弁９０で一定圧力に調整され、ライン９１に送
り込まれるようになっている。これによって可変速クラ
ッチ７６で発生した熱は、熱交換器９２において、供給
水に予熱として与えられることになる。また流量制御弁
２４は第１図の場合と同様にコントローラ１４からの信
号３８によって制御される。

第６図は、第５図の場合と同様に、可変速クラッチ７６
で駆動されるリターダ６０に供給水を直接流通し、供給
水自体に熱が発生するようにしたもので、可変速クラッ
チ７６のスリップ制御及び循環油の冷却方式については
第５図の場合と同じである。

供給水は、熱交換器９２で予熱されて流量制御弁２４を
経てリターダ６０の低圧部に直接流入する。リターダ６
０の流出ライン９４はリターダ６０の循環ライン９５か
ら分岐し、流出ライン９４にはリターダ６０の圧力を一
定に維持するための圧力センサ９６と圧力制御弁９７と
が設けられている。その他の構成及び作動については第
５図の場合と同じなので説明を省略する。

上記の各実施例では、供給水をエンジン１のクーラ２５
と熱発生用ブレーキ５による予熱システムとに分岐して
学えたが、両名を直列に接続することも可能である。

第７図は、リターダをスリッピングクラッチを介して発
電機の出力軸に接続したものである。構成の一部は第５
図の実施例と共通しているが、特に制御用の電−を回路
の構成に特徴を有している。

即ち、第７図は、熱発生用のスリッピングクラッチ（可
変速クラッチ）とリターダを組合せた内燃機関駆動発電
設備の温水発生装置の一実施例の簡弔な構成と、その電
子制御回路のブロック図の一例を示したものである。

第７図において、発電機１ａは内燃機関としてのエンジ
ン２ａで駆動され、発電機１ａが発生する電力は開閉ス
イッチ３ａを経てライン４ａにより負荷５ａに供給され
る。エンジン２ａからの排ガスはダクト６ａに設けた排
ガス熱交換器７ａを経て大気中に排出される。そして図
示しない給水ポンプから給水管８ａを経てこの熱交換器
７ａに水か供給され、この給水は熱交換器７ａの伝熱管
９ａ内を流通して加熱され、温水となって配管１０ａに
より給湯タンクｌｌａに流入する。そして給湯タンク１
１ａ内の温水はモータ１２ａで駆動されるポンプ１３ａ
によって各需要先（例えば排熱温水ボイラ）１４ａに給
湯管１５ａを経て供給されるように構成されている。

このような基本的構成を有する内燃機関駆動発電設備の
温水発生装置において、特に本実施例の装置は、発電機
１ａにスリッピングクラッチ１７ａを介してリターダ１
９ａを接続し、両者からのｔＪ）：熱を用いて前記給水
を余熱する構成になっている。即ち、このリターダは機
械的エネルギーを直接熱エネルギーに変換する簡明な装
置で効率よく温水を得ることができる。また、このスリ
ッピングクラッチはスリップ制御していることからクラ
ッチ板で摩擦熱が発生する。従って、後述するようにス
リッピングクラッチとクーラの間に冷却油を循環して、
給水と熱交換することによって排熱を回収するように構
成されている。

まず、発電機１ａの他方の軸１６ａにはスリッピングク
ラッチ１７ａの入力側が接続さね、このスリッピングク
ラッチ１７ａの出力側には軸１８ａを介してリターダ１
９ａの入力端が接続されている。またスリッピングクラ
ッチ１７ａのクラッチ板２０ａを冷却するための潤滑油
を油溜２１ａからポンプ２２ａによって循環させる油路
２３ａにクーラ２４ａを設け、又、リターダ１９ａのラ
ンナー２５ａの回転で生ずるポンプ作用によって充填油
が自然循環する油路２６ａにクーラ２７ａを設ける。そ
して両クーラ２４ａ及び２７ａに前記給水配管８ａを直
列に接続して、スリッピングクラッチ１７ａ及びリター
ダ１９ａで発生した熱を吸収した潤滑油と前記給水との
間で熱交換を行゛なわせ、前記給水を余熱するとともに
潤滑油を冷却するようになっている。

余熱された給水は、次いで、排ガス熱交換器７ａで加熱
されて所定温度の温水になる。ここで、熱交換器７ａの
出口側には温度調節計２８ａが設けられており、該温度
調節計２８ａの検出信号によって給水流量制御弁２９ａ
が制御されるようになっている。従って、熱交換器７ａ
への給水流量は温水の温度に応じて適宜に調整され、温
水の温度が常に１ｎ記所要温度を維持できるように構成
されている。

このようなｆｆ＋（制御のもとて給湯量の需要が減少し
て、過剰贋の温水が排ガス熱交換′ｙＪｉ７ａから得ら
れるときは、後述する如く、スリッピングクラッチ１７
ａ及びリターダ１９ａは作動を停止するようになってい
る。そして給水はクーラ２４ａ及び２７ａで余熱されな
いで、排ガス熱交換器７ａのみで加熱されて温水となり
、給湯タンクｌｌａに流入する。給湯されない余分の温
水はタンク１１ａに貯蔵されるが、貯蔵量が増加してタ
ンク１１ａ内の液面が第１の上限レベルを越えるときは
、第１の上限レベルセンサ３０ａが検出信号を出力して
、給水管８ａに設けた電磁開閉弁３１ａを閉じて給水を
停止させる。その結果、温水の供給が市り、液面が低下
してきて、上記の第１の上限レベルよりもやや低めに設
定した第１の下限レベルこ達すると、第１の下限レベル
センサ３２ａが検出信号を出力して前記電磁開閉弁３１
ａを開いて給水の供給を再開する。排ガス熱交換器７ａ
は、給水が停止Ｆ、シている間、伝熱管９ａを高温の排
ガスから保護するために排ガスをバイパスダクト（図示
せず）にダンパーで切換えて排出するようになっている
。

−Ｌ述のようにして供給される給水稙に対して給湯Ｕ）
か増加したときは、タンクｌｌａの液面が、上記の第１
の下限レベルセンサ３２ａを越えてさらに低下する。第
２の下限レベルセンサ３３ａは、これを検出して信号を
出力し、スリッピングクラッチ１７ａ及びリターダ１９
ａの油ポンプ２２ａ、３４ａ及び３５ａを駆動させると
共に、後述する如く、スリッピングクラッチ１７ａのク
ラッチ油圧を制御する比例電磁弁３６ａを作動させる。

そして、給湯か持ち出す学えられた熱がと熱交１１！！
器７ａからの入熱１４との差、即ち熱量の不足分に対し
てスリッピングクラッチ１７ａ及びリターダ１９ａの発
熱量が相当するように、前記クラッチ作動油圧が制御さ
れるようになっている。

即ち、このような制御を行なわせるため、給湯管１５ａ
及び給水管８ａには、流！４センサ３７ａ及び３８ａが
それぞれ設けられており、該流量センサ３７ａ及び３８
ａからの検出信号３９ａ及び４０ａは、変換器４１ａ及
び４２ａで電圧信号４３ａ及び４４ａにそわぞれ変換さ
れるようになっている。そして両型圧信号４３ａ、４４
ａは比較器４５ａで比較演算され、その偏差信号４６ａ
はＰ［Ｄ；Ｊ筒針４７ａに人力される。ＰＩＤ：Ａ筒針
４７ａが出力する４３号４８ａは、後述する最小選択”
３４９　ａとアナログスイッチ５０ａを経て増幅器５１
ａで増幅された後、増幅信号５２ａとして比例電磁弁３
６ａのソレノイド５３ａに与えられるように構成されて
いる。

アナログスイッチ５０ａは、第２の下限レベルセンサ３
３ａの検出信号でオンして、上記の如くクラッチ作動油
圧を制御して給水量を維持するが、給湯量が減少して給
水量が上回るようになると、比較器４５ａからの偏差信
号４６ａが負になって′Ｊ！４節計４筒針から出力され
る調節信号はＯとなる。このような場合、比例電磁弁３
６ａは作動されないから、リターダ１９ａからの発熱が
停止し、給湯タンクｌｌａ内の貯蔵量が漸次増加して第
２の−Ｌ限レベルセンサ５４ａに達すると、アナログス
イッチ５０ａをはじめ、油ポンプ２２ａ、３４ａ及び３
５ａへのイ言号を断ってスリッピングクラッチ１７ａに
よる制御が打切られる。

アナログスイッチ５０ａがオンされてスリッピングクラ
ッチ１７ａが制御されている間、発電機１ａの負荷は、
発電機負荷検出器５５ａでｆｌｉ号５６ａとして検出さ
れ、次いで変換器５７ａで電圧信号５８ａに変換される
。この信号５８ａを発′１“Ｅ機最大負荷設定器５９ａ
からの設定信号６０ａと比較器６１ａで比較し、その差
から発電機負荷の余裕に相当する電圧信号６２ａを得る
。モして話信号６２ａを前記最小値選択器４９ａに与え
、に記のＰＩＤ調節計４７ａからの調節信号４８ａと比
較させる。調節信号４８ａが増加して信号６２ａを越え
るときは、選択器４９ａが信号６３ａを信号４８ａから
信号６２ａに切換えて出力し、クラッチ作動油圧を下げ
て、エンジンに過負荷を与えないようにしている。又、
リターダ１９ａの冷却用の循環油路２６ａに温度センサ
６４ａを設け、この検出信号６５ａを、温度に反比例し
、許容最高温度で０になるような電圧信号６７ａに変換
器６６ａで変換する。この信号６７ａがｉｆ記最小値選
択器４９ａに与えられるように接続構成し、循環油の温
度が上昇してこの信号６７ａが最小値になったときには
、該信号６７ａが４３号６３ａに選択されて出力し、ク
ラッチ作動油圧を下げて、リターダ１９ａの発熱量を減
少させ、油温の上昇を防止するように構成されている。

上記した構成における制御では考慮されなかったが、エ
ンジンの冷却水からの排熱回収を含めた制御をすること
も可能である。第７図に示す如く、給水を熱交換するク
ーラ６８ａを設けて、給水を余熱するとともにエンジン
冷却水を冷却するようにすれば、更に、熱回収の効率が
向上する。

このような冷却機構においては、給水量が給湯量によっ
て変動を受けて、冷却が不安定になるため、クーリング
タワ７０ａからの循環水を熱交換する別のクーラ６９ａ
をクーラ６８ａに対して直列に設けて、エンジン冷却水
をクーラ６８ａ及び６９ａに直列に流通させて、クーラ
６８ａの不足分をクーラ６９ａでカバーするようにする
。この際クーリングタワ７０ａをクーラ６９ａの代りに
直接大気で冷却するフィンファンクーラを設けてもよい
。

次に、以上説明した構成の装置における制御作用につい
て、さらに詳しく具体的に説明する。

温水の温度は一般に８０℃で、前述した通り、排気ガス
ダクトに一体に設けたフィンチューブタイプの前記排ガ
ス熱交換３７ａに給水を流通することによって得る。排
ガス熱交換器７ａからの８０℃の温水は、−旦給湯タン
クｌｌａに貯蔵され、給湯ポンプ１３ａにより給湯管１
５ａを経て末端に供給される。

排ガス熱交換器７ａへの給水量は、温水の出口温度が８
０℃を維持するように、給水管８ａに設けた給水流らｔ
制御弁２９ａによって調整され、又、給水管８ａと給湯
管１５ａとに流量センサ３８ａ、３７ａを設けて、これ
らからの検出信号を常時比較し、給湯量が給水量を越え
て増加するときは、スリッピングクラッチ１７ａにスリ
ップ係合を与えてリターダ１９ａを駆動し、給水管８ａ
に直列に設けられたスリッピングクラッチ１７ａとリタ
ーダ１９ａのそれぞれのクーラ２４ａ、２７ａに、摩擦
熱の発生で高温になった冷却油を循環させて給水温度を
−にげるように制御し、排ガス熱交換３７　ａの負担を
下げて給水量が増加する方向に流量制御弁２９ａを作動
させる。

このときのスリッピングクラッチ１７ａとリターダ１９
ａとを合せた必要発熱量は、スリッピングクラッチ１７
ａの出力回転速度、即ち、スリッピングクラッチ１７ａ
のクラッチ作動油圧を、給湯量から給水量を差し引いた
量に比例した信号で制御することによって達成される。

逆に給湯量が減少して給水量が給湯量を上回るときは、
あらかじめ給水タンクに容量的な余裕をもたせて予備の
貯えをできるようにし、そして貯湯ち１が増加してタン
クの上限レベルを越えるときは、給水管８ａに設けた電
磁弁を閉じて給水を停＋ｆｔするとともに、排ガス熱交
換器７ａへの排ガスの流れをバイパスダクトに切換える
ようにして該熱交換器７ａのチューブの空焚きを防止す
る。

第８図は上記したような制御について、横軸にスリッピ
ングクラッチ１７ａの入出力軸の回転比を、縦軸にクラ
ッチ直結時の最大発熱量に対する発熱比とクラッチ作動
油圧を取り、それらの関係を図示したものでいる。

第８図において、曲線ａはスリッピングクラッチ１７ａ
の発熱比を示したもので、回転比０１７位で最大値を示
している。次いで、曲線すはリターダｆ９ａの発熱比を
示したもので回転比の３乗に比例して増加する。又、曲
線Ｃは上記のスリッピングクラッチ１７ａとリターダ１
９ａの発熱量を合せて示したもので回転比の２乗に比例
して増加する。上記のような発熱量を制御するためのス
リッピングクラッチ１７ａのクラッチ作動油圧は線分ｄ
のように回転比の２乗に比例して増加する。

この第８図のスリッピングクラッチ１７ａ＋リターダ１
９ａの発熱比の曲線Ｃと、クラッチ油圧の線分ｄとは比
例し、この関係から、必要発熱量に対応する所要クラッ
チ作動油圧が求められる。

以上説明したように、本実施例によれば、発電機軸にス
リッピングクラッチを介してリターダを接続して設け、
給湯量に対する発生温水の不足分をカバーする熱をリタ
ーダ及びスリッピングクラッチが発生するように、スリ
ッピングクラッチのクラッチ作動油圧を制御する構成と
されている。従って本発明によれば、機械エネルギーを
直接熱エネルギーに効率よく変換することができ、電力
負荷に関係なく温水の発生量を需要に合せて自在に制御
することによって、温水の発生量と供給■を均衡させる
ことができるという効果を有するものである。

（発明の効果） 本発明は、内燃機関駆動発電設備の温水発生装置におい
て、発電機駆動輪に熱発生用ブレーキを接続して設け、
給湯ｑに対する発生温水の不足分をカバーする熱を、こ
の熱発生用ブレーキで発生するように制御する構成とさ
れている。従って本発明によれば、機械的エネルギーを
直接熱エネルギーに効率よく変換することができ、電力
負荷に関係なく温水の発生量を需要に合せて自在に制御
することによって、温水の発生量と供給量を均衡させる
ことができるという効果を有するものである。

４、図面のＷｉｒｒ’−な説明 第１図は熱発生用ブレーキとして多板ブレーキを適用し
た場合の内燃機駆動発電設備の温水発生装置の簡単な構
成と制御回路を示す図、第２図は第１図と同様の多板ブ
レーキに供給水を直接流すようにした場合の簡単な構成
を示す図、第３図は熱発生用ブレーキとしてリターダを
通用した場合のｒｆｙＱｌ−な構成を示す図、第４図は
第３図と同様のリターダに供給水を直接流すようにした
場合の筒用な構成を示す図、第５図は可変速クラッチを
介してリターダを駆動するようにした場合の簡単な構成
を示す図、第６図は第５図と同様の構成のリターダに供
給水を直゛接流すようにした場合の簡惟な構成を示す図
、第７図は熱発生用のスリッピングクラッチを介してリ
ターダを駆動するようにした場合の簡屯な構成とその一
制御回路を示す図、第８図は本発明の実施例における熱
発生用のスリッピングクラッチ及びリターダについて、
クラッチ油圧と発熱の関係を示した図である。

１・・・内燃機関、２ａ・−内燃機関としてのエンジン
、３．１ａ・・・発電機、４・・・駆動軸、５．５９−
熱発生用ブレーキとしての多板ブレーキ、６０゜１９ａ
−一熱発生用ブレーキとしてのリターダ、７６．１７ａ
−−−熱発生用ブレーキとしての可変速クラッチ（又は
スリッピングクラッチ）。

特許出願人　　株式会社新潟鉄工所 新潟コンバーター株式会社 代理人・弁理士　　　西　　　村　　　教　　　光凭４
図 第７図 スリッピングクラ、チの入呂力軸回転比第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発電機を駆動する内燃機関の冷却水及び燃焼ガスに
   排出される廃熱を温水として回収する内燃機関駆動発電
   設備の温水発生装置において、発電機の駆動軸に接続し
   た熱発生用ブレーキを作動させて発生する熱で温水を生
   成し、上記温水発生装置からの生成温水の不足分を補う
   ようにしたことを特徴とする内燃機関駆動発電設備の温
   水発生装置。 ２、熱発生用ブレーキとして多板ブレーキを設けた特許
   請求の範囲第１項記載の内燃機関駆動発電設備の温水発
   生装置。 ３、熱発生用ブレーキとしてリターダを設けた特許請求
   の範囲第１項記載の内燃機関駆動発電設備の温水発生装
   置。