JPH0631151Y2 - 熱電併給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、コージェネレーションシステムと呼ばれる熱
電併給装置に関する。

（従来の技術） タービンやエンジン等の原動機で、駆動された発電機で
発電を行なうと同時に、これら原動機や発電機の排熱を
有効利用して給湯、暖房、冷房などに使用するコージェ
ネレーションシステムと呼ばれる熱電併給装置は、熱効
率を向上させるものとして近年民生部門において有望視
されている。

まず、このような熱電併給装置の原理を第２図により説
明する。

第２図において、発電機(1)は、タービン又はエンジン
である原動機(2)に直結又は減速ギヤを介して結合して
いる。前記原動機(2)の冷却による熱量をとりだすため
に設けられた冷却水熱交換器(3)で給水ポンプ(4)によっ
て給水された水はあたためられた温水としてとりだされ
る。

また同時に前記原動機(2)の燃料が燃焼した後に排気ガ
スは排気ガス熱交換器(5)で温水を加熱して蒸気を発生
させてから低温の排ガスとして放出される。

また、原動機の種類によって、負荷の大きさに対して熱
特性が異なっており、第３図にガスエンジン、第４図に
ディゼルエンジンの場合の負荷の大きさと排気ガス温
度、排ガス量、冷却水熱量および燃料消費量の一例を示
す。これら第３図と第４図の各熱特性において、排気ガ
ス温度については、ガスエンジンの場合は、ディーゼル
エンジンと比較して、負荷の大きさによって、変化が小
さいことがわかる。すなわち、ガスエンジンの場合電気
出力が小さい場合でも、排気ガス温度が低くならないた
め、熱負荷としてディーゼルエンジンの場合に比べ有効
に利用することができることになる。

これが熱電併給装置の原理であるが、第２図における発
電機(1)の電力と冷却水熱交換器(3)および排ガス熱交換
器(5)の温水および蒸気の熱とは直接的な関係をもって
いないため、電力需要と熱需要の大きさのバランスを保
ち、電力と熱をともに有効に利用できるようにすること
が望ましい。このためには、電力と熱の割合に敵したタ
ービンやエンジン等の原動機の機種の選定、負荷の電力
と熱の需要の大きさの正確な把握、原動機の部分負荷時
の電力と熱の関係、さらに昼夜、季節的な電力と熱の需
要の違いなどを正確に把握した上で、原動機および発電
機の台数、容量が決定される。

（考案が解決しようとする課題） このように、熱電併給装置においては、電力と熱の需要
の有効なバランスのとれた使用によって熱効率の向上を
計るように考えられたものであるが、この熱電併給装置
が導入される事務所、店舗、ホテル、病院、マンション
などは、季節の変化や人間の生活行動の変化が一律でな
いので、電力と熱の需要のバランスのとれた有効利用が
困難で、ある時は電力が過剰となり熱が不足したり、逆
に電力が不足して熱が余ったりすることがあり、熱効率
の向上の面が難点を生じる。

本考案の目的は、原動機のもつ負荷率によるエネルギー
収支の関係をあらかじめ記憶させた制御装置により、電
力と熱の有効なバランスをとれるよう最適な制御ができ
るようにした熱電併給装置を提供することにある。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案においては、ガスエ
ンジンによって駆動される発電機とディーゼルエンジン
によって駆動される発電機の２組の発電装置を備え、負
荷の電力と熱の大きさを検出してこれをあらかじめ記憶
された前記ガスエンジンとディーゼルエンジンの各原動
機のエネルギー収支の特性と比較し、前記各発電装置の
運転を最適制御する制御装置を設けたことを特徴とする
熱電併給装置を提供する。

（作用） このように構成された熱電併給装置は、負荷の電力と熱
の需要に対して、電力が不足となり熱が過剰したときに
は、発電出力の効率のよいディーゼルエンジン駆動の発
電装置を全負荷運転して、排気ガス温度の負荷によって
あまり低下しないガスエンジン駆動の発電装置を部分負
荷運転するように制御し、逆に電力が過剰し熱が不足し
たときには、ディーゼルエンジン駆動の発電装置を部分
負荷運転して、ガスエンジン駆動の発電装置を全負荷運
転させるように制御して、いずれの場合も、電力と熱の
バランスを最適とすることを可能にする。

（実施例） 以下、本考案を第１図に示す一実施例について説明す
る。なお、前述した第２図の従来のものと同一構成部分
については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１図において、ガスエンジン(21)に駆動された発電機
(11)とディーゼルエンジン(22)に駆動された発電機(12)
の２組の発電装置の組合せにより、給水ポンプ(4)によ
り送水された水は、各原動機の排熱によって冷却水熱交
換器(31),(32)を介して温水ラインに給湯される。同じ
く、この温水の一部は、電空式調整弁（６１）、（６
２）を介して各原動機の燃料が燃焼した後の排気ガスに
よって蒸気とする排気ガス熱交換器（５１）、（５２）
を経由して蒸気ラインに導かれる。

これら２組の発電装置の最適な運転をさせるために、制
御装置(8)が設けられている。この制御装置(8)は、負荷
の要求する電力と蒸気量を検出して、あらかじめ記憶さ
れている各原動機の熱特性と比較および演算して、２組
の発電装置が熱効率の面で最適となるよう、電力につい
ては、燃料弁(71),(72)を、蒸気量については電空式調
整弁(61),(62)に電気信号を与え、制御する。

このような実施例によれば、負荷の要求する電力と熱に
対して、電力が不足となり、熱が過剰となったときに
は、発電出力の効率のよいディーゼルエンジン(22)に駆
動された発電装置を全負荷運転して、排気ガス温度の負
荷によってあまり低下しないガスエンジン(21)に駆動さ
れた発電装置を部分負荷運転するよう制御装置(8)で、
燃料弁(71),(72)および電空式調整弁(61),(62)を制御
し、逆に電力が過剰となり熱が不足したときには、ディ
ーゼルエンジン(22)に駆動された発電装置を部分負荷運
転し、ガスエンジン(21)に駆動された発電装置を全負荷
運転させるよう制御装置(8)で制御して、いずれの場合
も、電力と熱の要求量を熱効率の面で最適となるように
することができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、各原動機の熱特
性と比較および演算するので、負荷の電力と熱の需要に
対してバランスのとれたエネルギーの有効利用を可能と
する熱電併給装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の熱電併給装置の一実施例を示す系統
図、第２図は従来例を示す系統図、第３図はガスエンジ
ンの熱特性の一例、第４図はデイーゼルエンジンの熱特
性の一例を示す特性図である。 ４……給水ポンプ、８……制御装置 11,12……発電機、21……ガスエンジン 22……ディーゼルエンジン、31,32……冷却水熱交換器 51,52……排ガス熱交換器、61,62……電空式調整弁 71,72……燃料弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスエンジンとディーゼルエンジンの２種
   類の原動機から構成される熱電併給装置において、電力
   が不足して熱が過剰となったときはディーゼルエンジン
   駆動の発電機を全負荷運転し、逆に熱が不足して電力が
   過剰となったときはガスエンジン駆動の発電機を全負荷
   運転し、この全負荷運転する発電機ではない方の発電機
   を部分負荷運転することにより負荷と発電量を平衡さ
   せ、発電電力量および蒸気量を検出して、負荷の電力お
   よび熱量の要求に対してそれぞれの原動機のエネルギー
   効率が最も良い状態で運転させ、エネルギーの有効利用
   の面で最適となるよう制御する制御装置を設けたことを
   特徴とする熱電併給装置。