JPH0285638A - 電力温水変換装置を含むコ・ジエネレーション方式 - 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】 最近コ・ジエネレーションシステムにより、ディーゼル
機関、ガスエンジン、ガスタービン等の原動機を建物の
地下室等の一部又は−地区に設けて自家発電を行うと同
時に、その原動機の冷却熱及び排気熱を温水として回収
し、これを給湯、暖冷房等に利用する方法が行われてい
る。これによって原動機に供給される燃料の保有熱量の
７０〜８５チ程度を有効に利用することができる。

この場合に発生した温水を超高層建築物の高階層にポン
プ輸送する場合、或は広範囲に亘る遠隔建物にポンプ輸
送を行う場合に、高圧ポンプ及び長い大口径配管差にそ
の断熱等に、多くの困難を生じ、建設価格の上昇を齋ら
すことか多い。又夜間電力が過剰となり温水熱量と電力
との不平衡を生ずる場合が多い。

本発明は、これらの困難を解決する一つの方法を提供す
ることを目的とするものである。すなわち原動所より電
力の形で電気配線によって高階層又は遠隔建物に送り、
電灯その他の必要Ｘ力をまかなうと共に、その一部を以
て温水を必要とする高階層又は遠隔建物で交流誘導電動
機又は仝期電動機を廻わし、これに直結又は増速装置を
介して結合されたうず電流式温水発生機を回転し、これ
によって温水を必要とする現地で製造して熱の形として
利用しようとするものである。

このようにして高層部又は遠隔建物まで電力の形で輸送
し、現地近傍で４５〜８５℃の温水に直ちに転換し、そ
の温水を、その高層階又は遠隔建物近くの各室にポンプ
と配管によって供給、給湯、暖房或は吸収、吸着冷凍機
等の熱源として利用する。小容量の電気ボイラによって
電力で温水を作ることは、現在既に深夜電力利用等に広
く実用されているが、超高層建物の一階又は数階全体の
熱源としては、その熱量が不足し、実現するとしてもそ
の為に大きな床面積を必要とし、貴重な床面積をつぶす
ことになる。一方１００〜３００ｋｗ程度の交流モータ
は極めて小型且つ低コストであり、これに結合される温
水発生機も亦小型で大容量のものが低コストで実現でき
且つ瞬間的に温水に転換できる。この場合のモ−タ容量
ｋｗと発生熱量の関係は次式で示される。

△ Ｑ　＝　８６０（ｋｗ）　　ｋｃａｌ／ｈ　　　　　（
１）又その温水の熱量Ｑや温度を後述する如く、極めて
容易に電気的に制御することが可能であり、電力との割
合も自由に変えることができる。

第１図は高層建築物の上層階に本方式を適用する一実施
例を示す。地階に設置された自家発電発熱用原動機１に
自家用発電機２が連結され電力を供給する。３はその配
電盤である。原動機の冷却水は原動機の保有する冷却水
ポンプによって熱交換器９を通って原動機内を循環冷却
する。

別の温水夕／り８に貯められた温水は、電動＠５によっ
て駆動されるボンプロによって冷却水熱回収装置９全通
して原動機冷却熱を吸収し、低階層に送られ、給湯又は
暖冷房の熱源として利用される。原動機からの高温排気
は排気管４より別の排気熱回収装置５によって水ポンプ
６に【って圧送される温水に吸収され、温水夕／り８内
の温水を温める。これら冷却系、排気系記り吸熱し７た
温水タンク内の温水は低階層の給湯又は暖冷熱源とし７
て利用される。この場合に高層階の各室にこの温水を圧
送するためには、高圧ボ／ブ及び大口径配管を必要とす
る。

本発明は高階層用の給湯又は暖冷房熱源用温水を得るた
め、原動機の発生電力の一部を配電盤３より高階層に電
力ライン１３によって電力輸送し、高階層において１４
の交流誘導電動機又は同期電動機等をまわし、これに連
結されたうず電流式温水発生機１５をまわして電気エネ
ルギを温水の熱エネルギに転換利用するものである。

１９は各室に設けた放熱器、２０は給温水管、２１は戻
り管、１７は循環ポンプ、１６は温水タンクを示ｔ０こ
のような装置を超高層建物の数階毎に一セットづつ設け
れば、地下室より温水配管を高階層まで立上げる必要も
なく、数階分の配管を行い、温水を循環させれば足りる
。遠隔建物の場合も全く同様である。

第２図にはロータ型うず電流式温水発生機の一例を示す
。軸２２に固定されたロータ２・１は軸承Ｚ３，２３’
によって支持され、電動機で回転される。

ロータの外周には軸方向の歯型かが切ってありステータ
２６との間隙は極めて小さく保たれる。

ステータ２６はロータ２４と同様透磁性のよい材料たと
えば純鉄によって構成され、その内部には軸を包むリン
グ状の励磁コイル３２を包含する。

３３は非透磁性材料例えば砲金等より成る軸承支持台で
ある。ステータの内部には冷却水路２７が設けられ、水
ポンプ１７によって圧送された冷却水は流入管四より流
入、内部を冷却受熱し７て高温水となって排出管間がら
流出し、温水タンク１６に戻る。

リング状コイル３２にはＩ＝０．５〜３．５Ａ程度の直
流電流を流すとコイルを包むようにステータ及びロータ
を通る磁束を発生する。ロータの回転うず電流が発生し
、ステータの内面は加熱され、その熱はステータの冷却
水に移されて温水になる。この際ロータにはブレーキト
ルクＴが作動し回転数Ｎと、パワｋｗの間に次の関係が
成立する。

ｋｗ　＝−ビー Ｔ：トルク　ｋｐｍ Ｎ：回転数　ｒ、ｐ、ｍ。

トルクＴはコイルの電流Ｉとコイル巻数の積に比例する
。従ってＩを変えることによりＴ、ｋｗ。

Ｑを変えることができる。

Ｑ　＝　ＱＣ（ｔ、　−ｔ、　）　　ｋｃａｌ／ｈ　　
　　（３）０：冷却水流量ｋｙ／ｈ Ｃ：冷却水の比熱　ｋｃａｌ／ｋｙ’ｃｔ１：冷却水入
口温度　℃ ｔ２：冷却水出口温度　℃ 励磁コイル電流■を変えることにより、トルクＴ、吸収
パワｋｗ、発生熱量Ｑが変り、もし冷却水流量Ｇが一定
であれば温度上昇１２１．が変る。

このようにして温水熱量と電力との割合を任意に変える
ことができ電灯等の電力が少くても、温水熱量を大きく
保つようなことも容易にできる。原動機だけのコ・ジェ
ネレーションでは、発生熱量は発生電力量にはソ正比例
する。

第３図は温水発生機の別の形式であるプレー板が軸に取
付けられ、電動機によってステータ側板との間に極めて
狭い間隙を保ちながら回転される。２６はステータ、２
３．　Ｚ３’は軸承、３３は軸承支持台、３２はリング
状コイルである。コイルに励磁電流を流すことにより、
コイルを包む磁気回路がステータの両側板と回転するブ
レードを通してコイルを包むように構成される。回転す
るブレードによって、この磁気回路をステータ側面との
間で切断するとき、ステータ側板の表面はうず電流の発
生によって加熱され、その熱はステータ内を流れる冷却
水の温度上昇として吸収される。吸収熱量Ｑ１モータパ
ワｋｗ１トルクＴ１、回転数Ｎ１流量Ｇ１温度上昇１２
−１１等の関係は前記（１）、（２）、（３）式と同様
である。

以上に示したように、遠方まで電力ラインによって電力
輸送を行い、温水を必要とする現場又はその近くで電動
機とうす電流式温水発生機を組合せて任意の温水エネル
ギに変換利用する本方式の実現によって次のような利益
と効果が賢らされる。

（１）　　自家発電機の設置場所から遥かに離れた高層
階又は遠隔建物まで電力輸送によるので、途中のポンプ
装置、配管等が省略でき、低コストにつながり熱損失も
低減される。

（２）普通の原動機のみのコ・ジエネレーションシステ
ムでは、発生熱量は発生電力にはｙ正比例するので、所
要電力が少く熱量のみの必要量が多いというような場合
には、電力を絞り、熱量の不足分を別にボイラを用いて
補充するような必要がおこる。本方式では電力の一部を
熱量に容易に変換でき電力と熱との割合を自由に変えら
れるので、その必要がなくなる。

従って原動機として常に最も燃費の少い点で運転できる
ので経済的な利益が大きい。

（３）温水の温度制御、熱量制御等を容易且つ精密に行
うことができる。

（４）本方式により、超高層ビルや広域に亘るコ・ジエ
ネレーションシステムが可能となり、自家発電発熱設備
の大容量化が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を高層建築物の高層階に実施する場合の
説明図、第２図は電力の熱変換に使用するためのうず電
流式ロータ型温水発生機の断面説明図、第３図は電動機
で駆動されるうず電流式ブレード型温水発生機の断面図
と温水循環系の一例を示す説明図である。 １・・・・・・原動機、　　２・・・・・・交流発電機
、　　３・・・・・・配電盤、　４・・・・・・排気管
、　５・・・・・・排気熱回収装置、　　６・・・・・
・冷却水熱回収用ポンプ、　７・・・・・・ポンプ駆動
用電動機、　８・・・・・・温水タンク、９・・・・・
・冷却水熱回収装置、　１０・・・・・・温水循環用ポ
ンプ、１１・・・・・・ポンプ１ｏ駆動用電動機、１２
・・・・・・放熱器、　１３・・・・・・電力輸送ライ
ン、１４・・・・・・高層階設置用電動機、　１５・・
・・・・うず電流式温水発生機、　１６・・・・・・高
層階用温水タンク、１７・・・・・・高層階温水循環ポ
ンプ、　１８・・・・・・ポンプ１７駆動用電動機、　
１９・・・・・高層階用放熱器、２０・・・・・・給湯
配管、　２１・・・・・・戻り配管、　ｎ・・・・・・
回転軸、　２３．２３’・・・・・・軸承、　２４・・
・・・・ロータ、５・・・・・・軸方向歯、２６・・・
・・・ステータ、　ｎ・・・・・・冷却水套、　あ・・
・・・・ブレード羽根、　四・・・・・・冷水流入管、
　韻・・・・・温水吐出管、　３１・・・・・・ブレー
ド円板、３２・・・・・リング状励磁コイル、３３・・
・・・磁気遮断軸承支持台。 関連特許 発明者　　粟　野　誠　− 特許番号１０７０１００（昭５６．１０．３０特許）風
力温液発生装置 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コ・ジエネレーションシステムに於いて、原動機の発生
   電力の一部を建物の単数又は複数階の高層階、又は遠隔
   建物まで専用電力ラインによって送り、温水を必要とす
   る現場又はその近傍に於いて、その電力の一部又は全部
   を用いて交流電動機及びこれに直結又は増速機を介して
   連結される電磁ブレーキ式ロータ型又はブレード型等の
   うず電流式温水発生機を廻し、その内部に設けたリング
   状コイルに励磁電流を流し、発生するステータとロータ
   又はブレードを過ぎる磁気回路をロータ先端の歯又はブ
   レードによって切断することによって、ステータ内面に
   発生するうず電流による発生熱をステータ内を流れる冷
   却水に吸収させて温水とし、これを給湯その他暖冷房用
   等の熱源として利用する装置。