JPH0633707A - コジェネレーション型エンジン - Google Patents
コジェネレーション型エンジンInfo
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- JPH0633707A JPH0633707A JP20951592A JP20951592A JPH0633707A JP H0633707 A JPH0633707 A JP H0633707A JP 20951592 A JP20951592 A JP 20951592A JP 20951592 A JP20951592 A JP 20951592A JP H0633707 A JPH0633707 A JP H0633707A
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- Japan
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- energy
- engine
- steam
- gas
- exhaust gas
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
-
- 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]
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、排気ガスエネルギーで蒸気を発生
させ、該蒸気エネルギーを電気エネルギーとして回収し
て熱効率を向上させたコジェネレーション型エンジンを
提供する。 【構成】 このコジェネレーション型エンジンは、遮熱
型ガスエンジン５０の排気ガスエネルギーによってター
ボチャージャ５１を駆動し、該ターボチャージャ５１か
らの排気ガスエネルギーで発電機５７を備えたエネルギ
ー回収装置５２を駆動する。エネルギー回収装置５２か
らの排気ガスの熱エネルギーを第１熱交換器５４で蒸気
に変換し、該蒸気によって蒸気タービン５８を駆動して
電気エネルギーとして回収する。更に、第２熱交換器５
３によって蒸気タービン５８からの高温の蒸気で温水を
発生させ、該温水を給湯用に利用する。
させ、該蒸気エネルギーを電気エネルギーとして回収し
て熱効率を向上させたコジェネレーション型エンジンを
提供する。 【構成】 このコジェネレーション型エンジンは、遮熱
型ガスエンジン５０の排気ガスエネルギーによってター
ボチャージャ５１を駆動し、該ターボチャージャ５１か
らの排気ガスエネルギーで発電機５７を備えたエネルギ
ー回収装置５２を駆動する。エネルギー回収装置５２か
らの排気ガスの熱エネルギーを第１熱交換器５４で蒸気
に変換し、該蒸気によって蒸気タービン５８を駆動して
電気エネルギーとして回収する。更に、第２熱交換器５
３によって蒸気タービン５８からの高温の蒸気で温水を
発生させ、該温水を給湯用に利用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ナチュラルガスを燃
料とするガスエンジンを備えて電気エネルギーと温水を
発生させるコジェネレーション型エンジンに関する。
料とするガスエンジンを備えて電気エネルギーと温水を
発生させるコジェネレーション型エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、天然ガス即ちナチュラルガスを主
燃料とするガスエンジンは、コジェネレーション型エン
ジンとして、官公庁研究機関或いは民間会社で開発が進
められている。このコジェネレーション型エンジンは、
動力を発電機で電気エネルギーとして取り出し、排気ガ
スエネルギーが有する熱を熱交換器で水を加熱して温水
にして給湯用として利用している。そして、このエンジ
ンは、都市内電気供給システムとして利用されることが
期待されている。即ち、ガスエンジンをコジェネレーシ
ョンシステムに用いる場合に、一般の冷却エンジンで
は、冷却水によるエンジン冷却回路と、排気ガスを冷却
する二系統の冷却回路を持っている。また、排気ガスを
冷却する冷却回路とエンジン冷却回路はいずれも気水分
離タンク等を持ち、蒸気による二次熱交換器によって温
水供給を行う。
燃料とするガスエンジンは、コジェネレーション型エン
ジンとして、官公庁研究機関或いは民間会社で開発が進
められている。このコジェネレーション型エンジンは、
動力を発電機で電気エネルギーとして取り出し、排気ガ
スエネルギーが有する熱を熱交換器で水を加熱して温水
にして給湯用として利用している。そして、このエンジ
ンは、都市内電気供給システムとして利用されることが
期待されている。即ち、ガスエンジンをコジェネレーシ
ョンシステムに用いる場合に、一般の冷却エンジンで
は、冷却水によるエンジン冷却回路と、排気ガスを冷却
する二系統の冷却回路を持っている。また、排気ガスを
冷却する冷却回路とエンジン冷却回路はいずれも気水分
離タンク等を持ち、蒸気による二次熱交換器によって温
水供給を行う。
【０００３】ナチュラルガスを燃料とするエンジンとし
て、例えば、特開昭５４−１５６９１１号公報、特開昭
６３−６３５８号公報、特開平１−２３２１１９号公
報、実公平３−４１０６８号公報に開示されたものがあ
る。
て、例えば、特開昭５４−１５６９１１号公報、特開昭
６３−６３５８号公報、特開平１−２３２１１９号公
報、実公平３−４１０６８号公報に開示されたものがあ
る。
【０００４】特開昭５４−１５６９１１号公報に開示さ
れた内燃機関は、吸入空気を圧縮して主燃焼室に供給
し、吸入空気の一部をジェットセル点火室中に供給し、
パラフィン系の炭化水素燃料を上記ジェットセル点火室
中に噴射して濃厚な混合物を生成し、吸入空気と混合物
を更に圧縮し、パラフィン系の炭化水素燃料を主燃焼室
中に噴射し、一方で吸入空気と混合物を更に圧縮して希
薄な混合物を主燃焼室内に生成させ、ジェットセル点火
室中の混合物を両混合物の完全圧縮が達成される前に点
火して熱いガスの流れを生成し、該熱いガスの流れを主
燃焼室内の上記混合物中に投入してこの主燃焼室内の混
合物を点火し、ＮＯX の生成を低減するものである。
れた内燃機関は、吸入空気を圧縮して主燃焼室に供給
し、吸入空気の一部をジェットセル点火室中に供給し、
パラフィン系の炭化水素燃料を上記ジェットセル点火室
中に噴射して濃厚な混合物を生成し、吸入空気と混合物
を更に圧縮し、パラフィン系の炭化水素燃料を主燃焼室
中に噴射し、一方で吸入空気と混合物を更に圧縮して希
薄な混合物を主燃焼室内に生成させ、ジェットセル点火
室中の混合物を両混合物の完全圧縮が達成される前に点
火して熱いガスの流れを生成し、該熱いガスの流れを主
燃焼室内の上記混合物中に投入してこの主燃焼室内の混
合物を点火し、ＮＯX の生成を低減するものである。
【０００５】また、特開昭６３−６３５８号公報に開示
されたガスエンジン駆動型ヒートポンプシステムは、可
燃ガスをバッファタンクに貯留し、このバッファタンク
より可燃ガスを複数台のヒートポンプに蓄えられた駆動
用ガスエンジンに分配供給し、ヒートポンプで気液分離
後の温泉水を所要温度に加熱し、加熱後の温泉水を熱負
荷に供給するように構成してあるものであり、バッファ
タンクに圧力センサーを設けると共に、圧力センサーに
よるバッファタンクの検出圧が高圧設定圧から低圧設定
圧に低下する毎に、ガス供給対象ヒートポンプの数順次
減少させる制御手段を有しているものである。
されたガスエンジン駆動型ヒートポンプシステムは、可
燃ガスをバッファタンクに貯留し、このバッファタンク
より可燃ガスを複数台のヒートポンプに蓄えられた駆動
用ガスエンジンに分配供給し、ヒートポンプで気液分離
後の温泉水を所要温度に加熱し、加熱後の温泉水を熱負
荷に供給するように構成してあるものであり、バッファ
タンクに圧力センサーを設けると共に、圧力センサーに
よるバッファタンクの検出圧が高圧設定圧から低圧設定
圧に低下する毎に、ガス供給対象ヒートポンプの数順次
減少させる制御手段を有しているものである。
【０００６】また、特開平１−２３２１１９号公報に開
示された水素・液化天然ガス用エンジンは、エンジンの
低負荷運転状態においては燃料たる水素と液化天然ガス
との何れか一方を供給すると共に、エンジンの高負荷運
転状態においては燃料たる液化天然ガスを供給すべき制
御手段を設けたものである。
示された水素・液化天然ガス用エンジンは、エンジンの
低負荷運転状態においては燃料たる水素と液化天然ガス
との何れか一方を供給すると共に、エンジンの高負荷運
転状態においては燃料たる液化天然ガスを供給すべき制
御手段を設けたものである。
【０００７】更に、実公平３−４１０６８号公報に開示
されたガス焚きディーゼルエンジンは、液体燃料を噴射
する液体燃料噴射弁とガス燃料を噴射するガス燃料噴射
弁をシリンダカバーに設けた二元燃料噴射式であり、ガ
ス燃料噴射弁とガス燃料が貯蔵された液化燃料ガスタン
クとの間を高圧ガス路及び低圧ガス路の２系統のガス路
にて接続し、上記各ガス路中にはガス燃料を異なる圧力
に加圧してガス燃料噴射弁に送給する高圧圧縮機及び低
圧圧縮機がそれぞれ設けられると共に、ガス燃料噴射弁
は高圧ガス路から高圧ガスを噴射する高圧ガス噴口と低
圧ガス路からの低圧ガスを噴射する低圧ガス噴口とを有
するものである。
されたガス焚きディーゼルエンジンは、液体燃料を噴射
する液体燃料噴射弁とガス燃料を噴射するガス燃料噴射
弁をシリンダカバーに設けた二元燃料噴射式であり、ガ
ス燃料噴射弁とガス燃料が貯蔵された液化燃料ガスタン
クとの間を高圧ガス路及び低圧ガス路の２系統のガス路
にて接続し、上記各ガス路中にはガス燃料を異なる圧力
に加圧してガス燃料噴射弁に送給する高圧圧縮機及び低
圧圧縮機がそれぞれ設けられると共に、ガス燃料噴射弁
は高圧ガス路から高圧ガスを噴射する高圧ガス噴口と低
圧ガス路からの低圧ガスを噴射する低圧ガス噴口とを有
するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、遮熱型ガス
エンジンの排気ガス温度は、相当に高く、その排気ガス
エネルギー即ち熱量は多いので、該排気ガスエネルギー
で水を加熱して蒸気を生成することは容易である。しか
も、その蒸気を用いてタービンを回転させることが可能
である。
エンジンの排気ガス温度は、相当に高く、その排気ガス
エネルギー即ち熱量は多いので、該排気ガスエネルギー
で水を加熱して蒸気を生成することは容易である。しか
も、その蒸気を用いてタービンを回転させることが可能
である。
【０００９】しかしながら、ナチュラルガスを燃料とす
るガスエンジンは、燃料がガス体であるので、ガソリン
と同じように燃料ガスを吸気バルブから吸入され、圧
縮、着火されるので、圧縮比を大きくすることができ
ず、理論熱効率（η＝仕事の熱換算／燃料の熱量）は必
ずしも高くない。通常使用されているガスエンジンは、
圧縮比が１２〜１３程度であり、理論熱効率は４８％に
過ぎないものであり、ガスエンジンの動力を電気エネル
ギーにした場合には、熱効率は３４〜３５％で、場合に
よっては３０％を割るような効率である。従って、冷却
水損失及び排気ガスエネルギーとしては、燃料の６５〜
７０％のものが放出されることになり、この熱エネルギ
ーを熱交換器によって温水を作り、給湯用にしても該温
水が余り多量であり一般の利用設備では十分に利用でき
ないという現状である。従って、ガスエンジンから得ら
れる電気エネルギーとしては、コストの高いものにな
る。しかも、このようなガスエンジンは、圧縮比が１８
以上であるディーゼルエンジンの理論熱効率５７％と
は、大幅に異なるものである。
るガスエンジンは、燃料がガス体であるので、ガソリン
と同じように燃料ガスを吸気バルブから吸入され、圧
縮、着火されるので、圧縮比を大きくすることができ
ず、理論熱効率（η＝仕事の熱換算／燃料の熱量）は必
ずしも高くない。通常使用されているガスエンジンは、
圧縮比が１２〜１３程度であり、理論熱効率は４８％に
過ぎないものであり、ガスエンジンの動力を電気エネル
ギーにした場合には、熱効率は３４〜３５％で、場合に
よっては３０％を割るような効率である。従って、冷却
水損失及び排気ガスエネルギーとしては、燃料の６５〜
７０％のものが放出されることになり、この熱エネルギ
ーを熱交換器によって温水を作り、給湯用にしても該温
水が余り多量であり一般の利用設備では十分に利用でき
ないという現状である。従って、ガスエンジンから得ら
れる電気エネルギーとしては、コストの高いものにな
る。しかも、このようなガスエンジンは、圧縮比が１８
以上であるディーゼルエンジンの理論熱効率５７％と
は、大幅に異なるものである。
【００１０】そこで、ガスエンジンの動力を電気エネル
ギーとして取り出す場合に、熱効率を向上させることが
望まれているのが現状である。そこで、ガスエンジンに
遮熱型ガスエンジンを取り入れ、熱効率を向上させるこ
とが考えられるようになった。ガスエンジンは、ナチュ
ラルガスを燃料とするものであり、燃料が気体である。
そこで、吸入行程で空気及びガス燃料をシリンダ内に吸
入し、それを圧縮して高圧縮すると、温度が高くなり、
自己着火の現象が起こり、ノッキングが発生することに
なる。しかるに、ナチュラルガスのガス燃料は圧縮比が
１２以下でないと、自己着火するものである。また、エ
ンジンの熱効率については、圧縮比が小さいと熱効率が
小さくなるという現象があり、高圧縮比が好ましいもの
である。従って、ガスエンジンでは、ガス燃料の自己着
火を避けて、圧縮比を如何に高くするかの課題がある。
ギーとして取り出す場合に、熱効率を向上させることが
望まれているのが現状である。そこで、ガスエンジンに
遮熱型ガスエンジンを取り入れ、熱効率を向上させるこ
とが考えられるようになった。ガスエンジンは、ナチュ
ラルガスを燃料とするものであり、燃料が気体である。
そこで、吸入行程で空気及びガス燃料をシリンダ内に吸
入し、それを圧縮して高圧縮すると、温度が高くなり、
自己着火の現象が起こり、ノッキングが発生することに
なる。しかるに、ナチュラルガスのガス燃料は圧縮比が
１２以下でないと、自己着火するものである。また、エ
ンジンの熱効率については、圧縮比が小さいと熱効率が
小さくなるという現象があり、高圧縮比が好ましいもの
である。従って、ガスエンジンでは、ガス燃料の自己着
火を避けて、圧縮比を如何に高くするかの課題がある。
【００１１】また、遮熱型エンジンでは、燃焼室の壁面
温度が上昇するので、該燃焼室に供給された燃料は着火
タイミング前に自己着火するという自己着火性の問題が
増加する。即ち、遮熱型エンジンでは、燃焼室壁面温度
が約６００℃以上に高くなるため、ナチュラルガス、ガ
ソリン等を燃料とした場合には、圧縮比を高くなるよう
に構成すると、吸気弁から燃料ガスと空気とが混合して
高圧縮されると、自己着火が発生し、上死点ＴＤＣのは
るか手前で燃焼を始めることになり、ノッキングを起こ
してエンジンとして成立しないものになる。
温度が上昇するので、該燃焼室に供給された燃料は着火
タイミング前に自己着火するという自己着火性の問題が
増加する。即ち、遮熱型エンジンでは、燃焼室壁面温度
が約６００℃以上に高くなるため、ナチュラルガス、ガ
ソリン等を燃料とした場合には、圧縮比を高くなるよう
に構成すると、吸気弁から燃料ガスと空気とが混合して
高圧縮されると、自己着火が発生し、上死点ＴＤＣのは
るか手前で燃焼を始めることになり、ノッキングを起こ
してエンジンとして成立しないものになる。
【００１２】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、遮熱型ガスエンジンの排気ガスエ
ネルギーをエネルギー回収装置で電気エネルギーとして
回収し、該エネルギー回収装置からの排気ガスによって
第１熱交換器で水を加熱して蒸気を生成し、その蒸気を
用いて蒸気タービンを回転させて電気エネルギーとして
回収し、更に蒸気タービンを回転させた後の残った排気
ガスの熱エネルギーを用いて第２熱交換器で給湯用の水
を加熱して温水することができるコジェネレーション型
エンジンを提供することである。
解決することであり、遮熱型ガスエンジンの排気ガスエ
ネルギーをエネルギー回収装置で電気エネルギーとして
回収し、該エネルギー回収装置からの排気ガスによって
第１熱交換器で水を加熱して蒸気を生成し、その蒸気を
用いて蒸気タービンを回転させて電気エネルギーとして
回収し、更に蒸気タービンを回転させた後の残った排気
ガスの熱エネルギーを用いて第２熱交換器で給湯用の水
を加熱して温水することができるコジェネレーション型
エンジンを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、ナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエ
ンジン及び該遮熱型ガスエンジンの回転軸に取り付けて
電気エネルギーを取り出す発電機を有するコジェネレー
ション型エンジンにおいて、前記遮熱型ガスエンジンの
排気ガスエネルギーによって駆動されるターボチャージ
ャ、該ターボチャージャから排気される排気ガスエネル
ギーで駆動されるタービンと発電機を備えたエネルギー
回収装置、前記タービンから排気される排気ガスの熱エ
ネルギーで蒸気を発生させる第１熱交換器、該第１熱交
換器から放出された蒸気によって駆動される前記エネル
ギー回収装置に設けた蒸気タービン、及び該蒸気タービ
ンから排出される蒸気を前記第１熱交換器に送り込むよ
う循環させる水ポンプを有することを特徴とするコジェ
ネレーション型エンジンに関する。
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、ナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエ
ンジン及び該遮熱型ガスエンジンの回転軸に取り付けて
電気エネルギーを取り出す発電機を有するコジェネレー
ション型エンジンにおいて、前記遮熱型ガスエンジンの
排気ガスエネルギーによって駆動されるターボチャージ
ャ、該ターボチャージャから排気される排気ガスエネル
ギーで駆動されるタービンと発電機を備えたエネルギー
回収装置、前記タービンから排気される排気ガスの熱エ
ネルギーで蒸気を発生させる第１熱交換器、該第１熱交
換器から放出された蒸気によって駆動される前記エネル
ギー回収装置に設けた蒸気タービン、及び該蒸気タービ
ンから排出される蒸気を前記第１熱交換器に送り込むよ
う循環させる水ポンプを有することを特徴とするコジェ
ネレーション型エンジンに関する。
【００１４】また、このコジェネレーション型エンジン
は、前記蒸気タービンから排出した高温の蒸気の熱エネ
ルギーで給湯用の温水を発生させる第２熱交換器を有す
るものである。
は、前記蒸気タービンから排出した高温の蒸気の熱エネ
ルギーで給湯用の温水を発生させる第２熱交換器を有す
るものである。
【００１５】また、このコジェネレーション型エンジン
において、前記エネルギー回収装置は、前記ターボチャ
ージャからの排気ガスエネルギーで駆動される前記ター
ビンと前記第１熱交換器からの蒸気で駆動される前記蒸
気タービンとはシャフトで連結され、前記シャフトには
前記エネルギー回収装置の前記発電機が設けられている
ものである。
において、前記エネルギー回収装置は、前記ターボチャ
ージャからの排気ガスエネルギーで駆動される前記ター
ビンと前記第１熱交換器からの蒸気で駆動される前記蒸
気タービンとはシャフトで連結され、前記シャフトには
前記エネルギー回収装置の前記発電機が設けられている
ものである。
【００１６】
【作用】この発明によるコジェネレーション型エンジン
は、上記のように構成されており、次のように作用す
る。即ち、このコジェネレーション型エンジンは、遮熱
型ガスエンジンの排気ガスエネルギーによってターボチ
ャージャを駆動し、該ターボチャージャのタービンから
排気される排気ガスエネルギーで発電機を備えたエネル
ギー回収装置を駆動し、該エネルギー回収装置のタービ
ンから排気される排気ガスは温度が高いのでそのエネル
ギーを利用するため第１熱交換器で水を熱交換して蒸気
に変換し、該蒸気によって前記エネルギー回収装置に設
けた蒸気タービンを駆動し、更に、該蒸気タービンから
排出される高温の蒸気を第２熱交換器で熱交換して給湯
用の水を加熱するので、排気ガスエネルギーを蒸気にし
て電気エネルギーと給湯用として回収でき、高効率のシ
ステムを提供することができる。即ち、前記遮熱型ガス
エンジンの熱効率が約４０％とすれば、前記ターボチャ
ージャと前記エネルギー回収装置で約１５％の熱エネル
ギーを電気エネルギーとして回収され、更に前記蒸気タ
ービンで約５％の熱エネルギーを電気エネルギーとして
回収され、合計で熱効率が約６０％の高効率のエンジン
を提供することできる。
は、上記のように構成されており、次のように作用す
る。即ち、このコジェネレーション型エンジンは、遮熱
型ガスエンジンの排気ガスエネルギーによってターボチ
ャージャを駆動し、該ターボチャージャのタービンから
排気される排気ガスエネルギーで発電機を備えたエネル
ギー回収装置を駆動し、該エネルギー回収装置のタービ
ンから排気される排気ガスは温度が高いのでそのエネル
ギーを利用するため第１熱交換器で水を熱交換して蒸気
に変換し、該蒸気によって前記エネルギー回収装置に設
けた蒸気タービンを駆動し、更に、該蒸気タービンから
排出される高温の蒸気を第２熱交換器で熱交換して給湯
用の水を加熱するので、排気ガスエネルギーを蒸気にし
て電気エネルギーと給湯用として回収でき、高効率のシ
ステムを提供することができる。即ち、前記遮熱型ガス
エンジンの熱効率が約４０％とすれば、前記ターボチャ
ージャと前記エネルギー回収装置で約１５％の熱エネル
ギーを電気エネルギーとして回収され、更に前記蒸気タ
ービンで約５％の熱エネルギーを電気エネルギーとして
回収され、合計で熱効率が約６０％の高効率のエンジン
を提供することできる。
【００１７】また、このコジェネレーション型エンジン
は、前記蒸気タービンから排出した高温の蒸気と給湯用
の水とを熱交換する第２熱交換器を有するので、蒸気が
有するエネルギーはクリーンな温水として回収される。
は、前記蒸気タービンから排出した高温の蒸気と給湯用
の水とを熱交換する第２熱交換器を有するので、蒸気が
有するエネルギーはクリーンな温水として回収される。
【００１８】また、前記エネルギー回収装置は、前記タ
ーボチャージャからの排気ガスエネルギーで駆動される
前記タービンと前記第１熱交換器からの蒸気で駆動され
る前記蒸気タービンとはシャフトで連結され、前記シャ
フトには前記エネルギー回収装置の前記発電機が設けら
れているので、排気ガスエネルギーは前記タービンを介
して前記発電機で電気エネルギーとして回収され、ま
た、前記タービンから排気される高温の排気ガスは前記
第１熱交換器で蒸気に変換されて高速蒸気になり、その
蒸気エネルギーはノズルの小さい前記蒸気タービンを介
して前記発電機で電気エネルギーとして回収され、高効
率のコジェネレーション型エンジンが提供できる。
ーボチャージャからの排気ガスエネルギーで駆動される
前記タービンと前記第１熱交換器からの蒸気で駆動され
る前記蒸気タービンとはシャフトで連結され、前記シャ
フトには前記エネルギー回収装置の前記発電機が設けら
れているので、排気ガスエネルギーは前記タービンを介
して前記発電機で電気エネルギーとして回収され、ま
た、前記タービンから排気される高温の排気ガスは前記
第１熱交換器で蒸気に変換されて高速蒸気になり、その
蒸気エネルギーはノズルの小さい前記蒸気タービンを介
して前記発電機で電気エネルギーとして回収され、高効
率のコジェネレーション型エンジンが提供できる。
【００１９】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるコジ
ェネレーション型エンジンの実施例を説明する。図１は
この発明によるコジェネレーション型エンジンの一実施
例を示す概念図、図２は図１の蒸気タービンを持つコジ
ェネレーション型エンジンの一実施例を示す概略説明
図、図３はこのコジェネレーション型エンジンに組み込
まれたターボチャージャの一実施例を示す概略断面図、
図４はこのコジェネレーション型エンジンに組み込まれ
たエネルギー回収装置の一実施例を示す概略断面図、図
５はこのコジェネレーション型エンジンに組み込まれた
遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す概略断面図、及び
図６は図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。
ェネレーション型エンジンの実施例を説明する。図１は
この発明によるコジェネレーション型エンジンの一実施
例を示す概念図、図２は図１の蒸気タービンを持つコジ
ェネレーション型エンジンの一実施例を示す概略説明
図、図３はこのコジェネレーション型エンジンに組み込
まれたターボチャージャの一実施例を示す概略断面図、
図４はこのコジェネレーション型エンジンに組み込まれ
たエネルギー回収装置の一実施例を示す概略断面図、図
５はこのコジェネレーション型エンジンに組み込まれた
遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す概略断面図、及び
図６は図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００２０】このコジェネレーション型エンジンは、天
然ガス即ちナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエン
ジン５０、及び該遮熱型ガスエンジン５０の回転軸６１
に取り付けて電気エネルギーを取り出す発電機６０を有
するものであり、電気エネルギーと温水を供給すること
ができるものである。更に、このコジェネレーション型
エンジンは、遮熱型ガスエンジン５０の排気ガスエネル
ギーによって駆動されるターボチャージャ５１、ターボ
チャージャ５１のタービン５６から排気される排気ガス
エネルギーで駆動されるタービン５９と発電機５７を備
えたエネルギー回収装置５２、エネルギー回収装置５２
のタービン５９から排気される排気ガスの熱エネルギー
で高温の蒸気を発生させる第１熱交換器５４、第１熱交
換器５４からの蒸気によって駆動されるエネルギー回収
装置５２に設けた蒸気タービン５８、蒸気タービン５８
から排出される高温の蒸気で温水を発生させる第２熱交
換器５３、及び第２熱交換器５３から排出される蒸気或
いは水を第１熱交換器５４に送り込んで循環させる水ポ
ンプ５５を有している。
然ガス即ちナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエン
ジン５０、及び該遮熱型ガスエンジン５０の回転軸６１
に取り付けて電気エネルギーを取り出す発電機６０を有
するものであり、電気エネルギーと温水を供給すること
ができるものである。更に、このコジェネレーション型
エンジンは、遮熱型ガスエンジン５０の排気ガスエネル
ギーによって駆動されるターボチャージャ５１、ターボ
チャージャ５１のタービン５６から排気される排気ガス
エネルギーで駆動されるタービン５９と発電機５７を備
えたエネルギー回収装置５２、エネルギー回収装置５２
のタービン５９から排気される排気ガスの熱エネルギー
で高温の蒸気を発生させる第１熱交換器５４、第１熱交
換器５４からの蒸気によって駆動されるエネルギー回収
装置５２に設けた蒸気タービン５８、蒸気タービン５８
から排出される高温の蒸気で温水を発生させる第２熱交
換器５３、及び第２熱交換器５３から排出される蒸気或
いは水を第１熱交換器５４に送り込んで循環させる水ポ
ンプ５５を有している。
【００２１】このコジェネレーション型エンジンでは、
蒸気タービン５８から排出される蒸気を利用して第２熱
交換器５３で水を加熱して温水にし、該温水は給湯用に
利用できるものである。ターボチャージャ５１は、ター
ビンとコンプレッサから成るＴＣを使用してもよく、或
いは、図３に示すように、遮熱型ガスエンジン５０から
の排気ガスで駆動されるタービン５６、該タービン５６
にシャフト７３で連結されたコンプレッサ７１及びシャ
フト７３に設けた発電・電動機７２を有しているＴＣＧ
を使用することもできる。また、エネルギー回収装置５
２は、図４に示すように、ターボチャージャ５１からの
排気ガスエネルギーで駆動されるタービン５９と第１熱
交換器５４からの蒸気で駆動される蒸気タービン５８と
はシャフト７４で連結され、シャフト７４にはエネルギ
ー回収装置５２に設けた発電機５７が取り付けられてい
る。
蒸気タービン５８から排出される蒸気を利用して第２熱
交換器５３で水を加熱して温水にし、該温水は給湯用に
利用できるものである。ターボチャージャ５１は、ター
ビンとコンプレッサから成るＴＣを使用してもよく、或
いは、図３に示すように、遮熱型ガスエンジン５０から
の排気ガスで駆動されるタービン５６、該タービン５６
にシャフト７３で連結されたコンプレッサ７１及びシャ
フト７３に設けた発電・電動機７２を有しているＴＣＧ
を使用することもできる。また、エネルギー回収装置５
２は、図４に示すように、ターボチャージャ５１からの
排気ガスエネルギーで駆動されるタービン５９と第１熱
交換器５４からの蒸気で駆動される蒸気タービン５８と
はシャフト７４で連結され、シャフト７４にはエネルギ
ー回収装置５２に設けた発電機５７が取り付けられてい
る。
【００２２】このコジェネレーション型エンジンにおい
て、遮熱型ガスエンジン５０で発生した排気ガスＥＧ
は、排気通路７０を通ってターボチャージャ５１のター
ビン５６に送り込まれ、排気ガスＥＧが有する排気ガス
エネルギーは発電・電動機７２で電気エネルギーとして
回収されると共に、コンプレッサ７１を駆動する。コン
プレッサ７１が駆動することで吸入空気ＩＡが吸気通路
６９を通じて遮熱型ガスエンジン５０に過給される。タ
ービン５６から排気される排気ガスＥＧは、排気通路６
５を通じてエネルギー回収装置５２のタービン５９に送
り込まれ、排気ガスＥＧが有する排気ガスエネルギーは
発電機５７で電気エネルギーとして回収される。更に、
エネルギー回収装置５２のタービン５９から排気される
排気ガスＥＧは、高速ではないが相当に高温であって熱
エネルギーを有しているので、その排気ガスＥＧを排気
通路６６を通って第１熱交換器５４に送り込み、排気ガ
スで水を加熱して蒸気Ｓを発生させる。水を加熱して蒸
気を発生させた排気ガスＥＧは、熱エネルギーを奪われ
て温度も低く、速度エネルギーも殆ど有していないので
排気通路６７を通じて排出する。
て、遮熱型ガスエンジン５０で発生した排気ガスＥＧ
は、排気通路７０を通ってターボチャージャ５１のター
ビン５６に送り込まれ、排気ガスＥＧが有する排気ガス
エネルギーは発電・電動機７２で電気エネルギーとして
回収されると共に、コンプレッサ７１を駆動する。コン
プレッサ７１が駆動することで吸入空気ＩＡが吸気通路
６９を通じて遮熱型ガスエンジン５０に過給される。タ
ービン５６から排気される排気ガスＥＧは、排気通路６
５を通じてエネルギー回収装置５２のタービン５９に送
り込まれ、排気ガスＥＧが有する排気ガスエネルギーは
発電機５７で電気エネルギーとして回収される。更に、
エネルギー回収装置５２のタービン５９から排気される
排気ガスＥＧは、高速ではないが相当に高温であって熱
エネルギーを有しているので、その排気ガスＥＧを排気
通路６６を通って第１熱交換器５４に送り込み、排気ガ
スで水を加熱して蒸気Ｓを発生させる。水を加熱して蒸
気を発生させた排気ガスＥＧは、熱エネルギーを奪われ
て温度も低く、速度エネルギーも殆ど有していないので
排気通路６７を通じて排出する。
【００２３】また、第１熱交換器５４で発生した蒸気Ｓ
は、蒸気通路６２を通ってエネルギー回収装置５２の蒸
気タービン５８に送り込まれる。蒸気タービン５８のノ
ズル７５から吹き込まれた蒸気Ｓはブレード７６を回転
させ、シャフト７４の回転力となり、発電機５７で電気
エネルギーとして回収される。蒸気タービン５８から排
出される蒸気Ｓはまだ高温であるので、蒸気通路６３を
通じて第２熱交換器５３に送り込まれる。第２熱交換器
５３では、該蒸気Ｓで水を加熱して温水にし、その温水
はクリーンな温水となるので温水通路６８を通じて給湯
用に利用される。また、蒸気Ｓは第２熱交換器５３で熱
エネルギーが奪われて水Ｗになり、該水Ｗは水ポンプ５
５によって通路６４を通じて再び第１熱交換器５４に送
り込まれて循環する。
は、蒸気通路６２を通ってエネルギー回収装置５２の蒸
気タービン５８に送り込まれる。蒸気タービン５８のノ
ズル７５から吹き込まれた蒸気Ｓはブレード７６を回転
させ、シャフト７４の回転力となり、発電機５７で電気
エネルギーとして回収される。蒸気タービン５８から排
出される蒸気Ｓはまだ高温であるので、蒸気通路６３を
通じて第２熱交換器５３に送り込まれる。第２熱交換器
５３では、該蒸気Ｓで水を加熱して温水にし、その温水
はクリーンな温水となるので温水通路６８を通じて給湯
用に利用される。また、蒸気Ｓは第２熱交換器５３で熱
エネルギーが奪われて水Ｗになり、該水Ｗは水ポンプ５
５によって通路６４を通じて再び第１熱交換器５４に送
り込まれて循環する。
【００２４】このコジェネレーション型エンジンは、遮
熱型ガスエンジン５０を使用しており、排気ガス温度は
相当に高温であり、その熱量は多いので、排気ガスで蒸
気を発生させることは容易である。その蒸気を利用して
蒸気タービン５８を回転させることができ、更に、蒸気
タービン５８のを回転させた後、残った排気ガスの熱エ
ネルギーを利用して二次熱交換器５３によって給湯を行
うことができるものである。この遮熱型ガスエンジン５
０には、冷却系が設けられていないので、遮熱型ガスエ
ンジン５０の熱効率が、例えば、４０％以上で燃焼する
と、残りの６０％は排気ガスエネルギーとしてその熱量
が移動する。排気ガスエネルギーは、ターボチャージャ
５１及びエネルギー回収装置５２によって１５％が動力
に変換され、残りの熱は、熱交換器５４によって水を蒸
気に変換するために使われ、大量の蒸気を発生する。そ
の蒸気は、エネルギー回収装置５２に設けた蒸気タービ
ン５８を駆動し、発電機５７によって電気エネルギーと
して５％の動力を回収する。その後、熱交換器５３で高
温の蒸気は、そのエネルギーを水道水等の水を加温して
通路６８を通じて給湯用として使われる温水を発生させ
るために利用される。以上のように、このコジェネレー
ション型エンジンでは、電気エネルギーを発生させるた
め６０％の熱効率が得られ、電気エネルギーとして極め
て高い効率のエンジンを提供できる。
熱型ガスエンジン５０を使用しており、排気ガス温度は
相当に高温であり、その熱量は多いので、排気ガスで蒸
気を発生させることは容易である。その蒸気を利用して
蒸気タービン５８を回転させることができ、更に、蒸気
タービン５８のを回転させた後、残った排気ガスの熱エ
ネルギーを利用して二次熱交換器５３によって給湯を行
うことができるものである。この遮熱型ガスエンジン５
０には、冷却系が設けられていないので、遮熱型ガスエ
ンジン５０の熱効率が、例えば、４０％以上で燃焼する
と、残りの６０％は排気ガスエネルギーとしてその熱量
が移動する。排気ガスエネルギーは、ターボチャージャ
５１及びエネルギー回収装置５２によって１５％が動力
に変換され、残りの熱は、熱交換器５４によって水を蒸
気に変換するために使われ、大量の蒸気を発生する。そ
の蒸気は、エネルギー回収装置５２に設けた蒸気タービ
ン５８を駆動し、発電機５７によって電気エネルギーと
して５％の動力を回収する。その後、熱交換器５３で高
温の蒸気は、そのエネルギーを水道水等の水を加温して
通路６８を通じて給湯用として使われる温水を発生させ
るために利用される。以上のように、このコジェネレー
ション型エンジンでは、電気エネルギーを発生させるた
め６０％の熱効率が得られ、電気エネルギーとして極め
て高い効率のエンジンを提供できる。
【００２５】次に、遮熱型ガスエンジン５０の一実施例
を、図５及び図６を参照して説明する。遮熱型ガスエン
ジンは、シリンダブロック１４、シリンダブロック１４
に固定されたシリンダヘッド７、シリンダヘッド７に形
成された吸気ポート２５、吸気ポート２５に配置された
吸気弁２０、シリンダヘッド７に形成された排気ポート
３１、排気ポート３１に配置された排気弁３２、シリン
ダヘッド７に形成した穴部１９に配置した遮熱構造の壁
体３で形成した副室２、シリンダブロック１４に形成し
た孔部２１に嵌合したシリンダライナ２２、該シリンダ
ライナ２２に形成したシリンダ１８内を往復運動するピ
ストン１５、シリンダ１８側に形成される遮熱構造の主
室１、及び主室１と副室２とを連通する壁体３に形成し
た連絡孔３０を有している。
を、図５及び図６を参照して説明する。遮熱型ガスエン
ジンは、シリンダブロック１４、シリンダブロック１４
に固定されたシリンダヘッド７、シリンダヘッド７に形
成された吸気ポート２５、吸気ポート２５に配置された
吸気弁２０、シリンダヘッド７に形成された排気ポート
３１、排気ポート３１に配置された排気弁３２、シリン
ダヘッド７に形成した穴部１９に配置した遮熱構造の壁
体３で形成した副室２、シリンダブロック１４に形成し
た孔部２１に嵌合したシリンダライナ２２、該シリンダ
ライナ２２に形成したシリンダ１８内を往復運動するピ
ストン１５、シリンダ１８側に形成される遮熱構造の主
室１、及び主室１と副室２とを連通する壁体３に形成し
た連絡孔３０を有している。
【００２６】遮熱型ガスエンジン５０において、主室１
はシリンダヘッド７に形成した穴部９に嵌合した壁体で
あるヘッドライナ１０で形成されている。ヘッドライナ
１０は、シリンダ１８の一部を構成するライナ上部２８
とヘッド下面部１１から構成されている。ヘッド下面部
１１の上面には、副室２を構成する壁体３が一体的に形
成されている。壁体３は、シリンダヘッド７の穴部１９
に嵌合した上部壁体１２と下部壁体１３から構成されて
いる。ヘッド下面部１１には、吸排気弁２０，３２のバ
ルブシート２６と連絡孔弁４のバルブシート２４が形成
されている。
はシリンダヘッド７に形成した穴部９に嵌合した壁体で
あるヘッドライナ１０で形成されている。ヘッドライナ
１０は、シリンダ１８の一部を構成するライナ上部２８
とヘッド下面部１１から構成されている。ヘッド下面部
１１の上面には、副室２を構成する壁体３が一体的に形
成されている。壁体３は、シリンダヘッド７の穴部１９
に嵌合した上部壁体１２と下部壁体１３から構成されて
いる。ヘッド下面部１１には、吸排気弁２０，３２のバ
ルブシート２６と連絡孔弁４のバルブシート２４が形成
されている。
【００２７】遮熱型ガスエンジン５０において、燃料と
してのナチュラルガスを収容した燃料タンク２７、燃料
タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧する蓄圧室６、
蓄圧室６のナチュラルガスを燃料入口２３から副室２に
供給するため、副室２と蓄圧室６を連通する燃料通路
８、主室１と副室２とを連通する連絡孔３０に配置した
連絡孔弁４、燃料入口２３に配置して吸入行程に開放し
て副室２にナチュラルガスを供給する燃料弁５を有して
いる。連絡孔３０の領域では、燃焼ガスで高温になるた
め、連絡孔３０に配置した連絡孔弁４は高温強度を有す
る耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミッ
クスから製作されている。燃料弁５は、電磁力で開閉さ
れる電磁バルブ駆動装置を有し、エンジン負荷に応じて
開弁期間が決定されている。燃料弁５が燃料入口２３を
開放することによって、ナチュラルガスであるガス燃料
が蓄圧室６から必要量だけ副室２に供給される。
してのナチュラルガスを収容した燃料タンク２７、燃料
タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧する蓄圧室６、
蓄圧室６のナチュラルガスを燃料入口２３から副室２に
供給するため、副室２と蓄圧室６を連通する燃料通路
８、主室１と副室２とを連通する連絡孔３０に配置した
連絡孔弁４、燃料入口２３に配置して吸入行程に開放し
て副室２にナチュラルガスを供給する燃料弁５を有して
いる。連絡孔３０の領域では、燃焼ガスで高温になるた
め、連絡孔３０に配置した連絡孔弁４は高温強度を有す
る耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミッ
クスから製作されている。燃料弁５は、電磁力で開閉さ
れる電磁バルブ駆動装置を有し、エンジン負荷に応じて
開弁期間が決定されている。燃料弁５が燃料入口２３を
開放することによって、ナチュラルガスであるガス燃料
が蓄圧室６から必要量だけ副室２に供給される。
【００２８】また、ピストン１５は、耐熱性に優れた窒
化ケイ素当のセラミックスから成るピストンヘッド１６
と、ピストンヘッド１６に結合リング２９でメタルフロ
ーによって固定したピストンスカート１７から構成され
ている。ヘッドライナ１０、壁体３を構成する上部壁体
１２と下部壁体１３、シリンダライナ２２及びピストン
ヘッド１６は、耐熱性に優れた窒化ケイ素等のセラミッ
クスで作製されている。従って、燃焼後期のガス温度が
高くなっても十分な強度を有し、未燃炭化水素ＨＣ等の
排出が少なくなり、高効率エンジンを達成できる。
化ケイ素当のセラミックスから成るピストンヘッド１６
と、ピストンヘッド１６に結合リング２９でメタルフロ
ーによって固定したピストンスカート１７から構成され
ている。ヘッドライナ１０、壁体３を構成する上部壁体
１２と下部壁体１３、シリンダライナ２２及びピストン
ヘッド１６は、耐熱性に優れた窒化ケイ素等のセラミッ
クスで作製されている。従って、燃焼後期のガス温度が
高くなっても十分な強度を有し、未燃炭化水素ＨＣ等の
排出が少なくなり、高効率エンジンを達成できる。
【００２９】遮熱型ガスエンジン５０は、吸入行程、圧
縮行程、膨張行程及び排気行程の４つの行程を順次繰り
返すことによって作動されるものであり、まず、吸入行
程では、吸気弁２０が吸気ポート２５を開放して主室１
に吸入空気が供給され、連絡孔弁４によって連絡孔３０
を閉鎖した状態で燃料弁５を開放して燃料通路８を通じ
て蓄圧室６から副室２にナチュラルガスの燃料が供給さ
れる。この時、副室２には、燃焼後の排気ガスが残留し
ているので、蓄圧室６からのガス燃料が導入されると、
ガス燃料は受熱して副室２内で活性化する。
縮行程、膨張行程及び排気行程の４つの行程を順次繰り
返すことによって作動されるものであり、まず、吸入行
程では、吸気弁２０が吸気ポート２５を開放して主室１
に吸入空気が供給され、連絡孔弁４によって連絡孔３０
を閉鎖した状態で燃料弁５を開放して燃料通路８を通じ
て蓄圧室６から副室２にナチュラルガスの燃料が供給さ
れる。この時、副室２には、燃焼後の排気ガスが残留し
ているので、蓄圧室６からのガス燃料が導入されると、
ガス燃料は受熱して副室２内で活性化する。
【００３０】次に、圧縮行程では、連絡孔弁４によって
連絡孔３０を閉鎖しておき、主室１での吸入空気の圧縮
比を大きくする。次いで、圧縮行程終盤で連絡孔弁４が
連絡孔３０を開放し、連絡孔３０を通じて高圧縮で高温
化した空気を主室１から副室２へ流入させ、該吸入空気
は活性化したガス燃料と混合を促進して着火燃焼し、燃
焼が急速に進展して副室２の火炎が主室１へ噴出し、膨
張行程へ移行し、主室１に存在する新気と混合を促進し
て短期間に燃焼を完結する。この膨張行程では、連絡孔
３０の開放状態を維持して副室２から主室１へ火炎を噴
出させて仕事をさせ、排気行程終了で連絡孔３０を閉鎖
する。
連絡孔３０を閉鎖しておき、主室１での吸入空気の圧縮
比を大きくする。次いで、圧縮行程終盤で連絡孔弁４が
連絡孔３０を開放し、連絡孔３０を通じて高圧縮で高温
化した空気を主室１から副室２へ流入させ、該吸入空気
は活性化したガス燃料と混合を促進して着火燃焼し、燃
焼が急速に進展して副室２の火炎が主室１へ噴出し、膨
張行程へ移行し、主室１に存在する新気と混合を促進し
て短期間に燃焼を完結する。この膨張行程では、連絡孔
３０の開放状態を維持して副室２から主室１へ火炎を噴
出させて仕事をさせ、排気行程終了で連絡孔３０を閉鎖
する。
【００３１】遮熱型ガスエンジン５０は、副室２に連絡
孔３０と燃料入口２３を設け、ナチュラルガスを溜めた
燃料タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧室６に蓄圧
し、該蓄圧室６のナチュラルガスを連絡孔弁４で連絡孔
３０を閉鎖した状態で燃料入口２３から副室２内に供給
し、また吸気ポート２５から主室１へ吸入した吸入空気
を連絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で副室２には
吸入空気が供給されない状態でピストン１５の上昇の圧
縮行程で圧縮されるので、吸入空気が主室１内で高圧縮
比になっても副室２内に供給された燃料が自己着火する
ことなく、ノッキングが発生することがない。連絡孔弁
４が連絡孔３０を開放することで、主室１から高圧縮比
の吸入空気が副室２に流入して燃料ガスと吸入空気とが
混合して着火し、当量比の大きい燃料リッチな状態で高
速燃焼してＮＯX の発生が抑制される。更に、燃焼後の
排気ガスを含んだ副室２には、蓄圧室６からのガス燃料
が導入され、該ガス燃料は受熱して活性化する。また、
吸入空気が主室１内で高圧縮比になっても副室２は連絡
孔弁４で閉鎖しており、副室２内の活性化したガス燃料
が自己着火することなく、ノッキングが発生することが
ない。
孔３０と燃料入口２３を設け、ナチュラルガスを溜めた
燃料タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧室６に蓄圧
し、該蓄圧室６のナチュラルガスを連絡孔弁４で連絡孔
３０を閉鎖した状態で燃料入口２３から副室２内に供給
し、また吸気ポート２５から主室１へ吸入した吸入空気
を連絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で副室２には
吸入空気が供給されない状態でピストン１５の上昇の圧
縮行程で圧縮されるので、吸入空気が主室１内で高圧縮
比になっても副室２内に供給された燃料が自己着火する
ことなく、ノッキングが発生することがない。連絡孔弁
４が連絡孔３０を開放することで、主室１から高圧縮比
の吸入空気が副室２に流入して燃料ガスと吸入空気とが
混合して着火し、当量比の大きい燃料リッチな状態で高
速燃焼してＮＯX の発生が抑制される。更に、燃焼後の
排気ガスを含んだ副室２には、蓄圧室６からのガス燃料
が導入され、該ガス燃料は受熱して活性化する。また、
吸入空気が主室１内で高圧縮比になっても副室２は連絡
孔弁４で閉鎖しており、副室２内の活性化したガス燃料
が自己着火することなく、ノッキングが発生することが
ない。
【００３２】更に、連絡孔３０が開放することで、主室
１から高圧縮で且つ高温化した空気が副室２に流入して
ガス燃料と吸入空気との混合が一気に促進して着火し、
当量比の大きい燃料リッチな状態で高速燃焼してＮＯX
の発生が抑制される。そして、副室２内は一気に圧力が
上昇し、燃焼が促進され、それと同時に、連絡孔３０を
通じて副室２から主室１へ火炎は一気に噴出し、該火炎
は主室１で新気と混合を促進して燃焼スピードを上昇し
て理想的な二次燃焼を完結する。従って、この遮熱エン
ジンは、ＮＯX 、ＨＣ等の発生を大幅に低減できる。燃
料弁５は電磁力で駆動され、燃料弁５はエンジン負荷の
作動状態に応答して開弁期間を決めるように設定でき
る。
１から高圧縮で且つ高温化した空気が副室２に流入して
ガス燃料と吸入空気との混合が一気に促進して着火し、
当量比の大きい燃料リッチな状態で高速燃焼してＮＯX
の発生が抑制される。そして、副室２内は一気に圧力が
上昇し、燃焼が促進され、それと同時に、連絡孔３０を
通じて副室２から主室１へ火炎は一気に噴出し、該火炎
は主室１で新気と混合を促進して燃焼スピードを上昇し
て理想的な二次燃焼を完結する。従って、この遮熱エン
ジンは、ＮＯX 、ＨＣ等の発生を大幅に低減できる。燃
料弁５は電磁力で駆動され、燃料弁５はエンジン負荷の
作動状態に応答して開弁期間を決めるように設定でき
る。
【００３３】
【発明の効果】この発明によるコジェネレーション型エ
ンジンは、上記のように構成されており、次のような効
果を有する。即ち、このコジェネレーション型エンジン
は、遮熱型ガスエンジンの排気ガスエネルギーによって
ターボチャージャを駆動し、該ターボチャージャのター
ビンから排気される排気ガスエネルギーで発電機を備え
たエネルギー回収装置を駆動し、該エネルギー回収装置
のタービンから排気される排気ガスの熱エネルギーで蒸
気を発生させる第１熱交換器を有しており、該第１熱交
換器から放出された蒸気によって前記エネルギー回収装
置の蒸気タービンを駆動し、それによって排気ガスの熱
エネルギーを電気エネルギーに変換できるので、熱効率
の高いシステムを提供することができる。更に、前記蒸
気タービンから排出される高温の蒸気を第２熱交換器で
水を加熱して温水を発生させることで、極めて高いエネ
ルギー回収を達成できる。
ンジンは、上記のように構成されており、次のような効
果を有する。即ち、このコジェネレーション型エンジン
は、遮熱型ガスエンジンの排気ガスエネルギーによって
ターボチャージャを駆動し、該ターボチャージャのター
ビンから排気される排気ガスエネルギーで発電機を備え
たエネルギー回収装置を駆動し、該エネルギー回収装置
のタービンから排気される排気ガスの熱エネルギーで蒸
気を発生させる第１熱交換器を有しており、該第１熱交
換器から放出された蒸気によって前記エネルギー回収装
置の蒸気タービンを駆動し、それによって排気ガスの熱
エネルギーを電気エネルギーに変換できるので、熱効率
の高いシステムを提供することができる。更に、前記蒸
気タービンから排出される高温の蒸気を第２熱交換器で
水を加熱して温水を発生させることで、極めて高いエネ
ルギー回収を達成できる。
【００３４】即ち、前記遮熱型ガスエンジンが熱効率が
約４０％とすれば、前記ターボチャージャと前記エネル
ギー回収装置で約１５％の熱エネルギーが電気エネルギ
ーとして回収され、更に前記第１熱交換器と前記蒸気タ
ービンで約５％の熱エネルギーが電気エネルギーとして
回収され、合計で熱効率が約６０％のエンジンを提供す
ることができる。
約４０％とすれば、前記ターボチャージャと前記エネル
ギー回収装置で約１５％の熱エネルギーが電気エネルギ
ーとして回収され、更に前記第１熱交換器と前記蒸気タ
ービンで約５％の熱エネルギーが電気エネルギーとして
回収され、合計で熱効率が約６０％のエンジンを提供す
ることができる。
【図１】この発明によるコジェネレーション型エンジン
の一実施例を示す概念図である。
の一実施例を示す概念図である。
【図２】図１の蒸気タービンを持つコジェネレーション
型エンジンの一実施例を示す概略説明図である。
型エンジンの一実施例を示す概略説明図である。
【図３】図１のこのコジェネレーション型エンジンに組
み込まれたターボチャージャの一実施例を示す概略断面
図である。
み込まれたターボチャージャの一実施例を示す概略断面
図である。
【図４】図１のこのコジェネレーション型エンジンに組
み込まれたエネルギー回収装置の一実施例を示す概略断
面図である。
み込まれたエネルギー回収装置の一実施例を示す概略断
面図である。
【図５】図１のこのコジェネレーション型エンジンに組
み込まれた遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す概略断
面図である。
み込まれた遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す概略断
面図である。
【図６】図５の線Ａ−Ａにおける断面図である。
５０ 遮熱型ガスエンジン ５１ ターボチャージャ ５２ エネルギー回収装置 ５３ 熱交換器 ５４ 熱交換器 ５５ 水ポンプ ５６ タービン ５７ 発電・電動機 ５８ 蒸気タービン ５９ タービン ６０ 発電機 ６１ 回転軸
Claims (3)
- 【請求項１】 ナチュラルガスを燃料とする遮熱型ガス
エンジン及び該遮熱型ガスエンジンの回転軸に取り付け
て電気エネルギーを取り出す発電機を有するコジェネレ
ーション型エンジンにおいて、前記遮熱型ガスエンジン
の排気ガスエネルギーによって駆動されるターボチャー
ジャ、該ターボチャージャから排気される排気ガスエネ
ルギーで駆動されるタービンと発電機を備えたエネルギ
ー回収装置、前記タービンから排気される排気ガスの熱
エネルギーで蒸気を発生させる第１熱交換器、該第１熱
交換器から放出された蒸気によって駆動される前記エネ
ルギー回収装置に設けた蒸気タービン、及び該蒸気ター
ビンから排出される蒸気を前記第１熱交換器に送り込む
よう循環させる水ポンプを有することを特徴とするコジ
ェネレーション型エンジン。 - 【請求項２】 前記蒸気タービンから排出した高温の蒸
気の熱エネルギーで給湯用の温水を発生させる第２熱交
換器を有することを特徴とする請求項１に記載のコジェ
ネレーション型エンジン。 - 【請求項３】 前記エネルギー回収装置は、前記ターボ
チャージャからの排気ガスエネルギーで駆動される前記
タービンと前記第１熱交換器からの蒸気で駆動される前
記蒸気タービンとはシャフトで連結され、前記シャフト
には前記エネルギー回収装置の前記発電機が設けられて
いることを特徴とする請求項１に記載のコジェネレーシ
ョン型エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20951592A JPH0633707A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | コジェネレーション型エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20951592A JPH0633707A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | コジェネレーション型エンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633707A true JPH0633707A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16574075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20951592A Pending JPH0633707A (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | コジェネレーション型エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633707A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0843082A1 (en) | 1996-11-18 | 1998-05-20 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Heat recovering apparatus for cogeneration system with an engine |
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-
1992
- 1992-07-15 JP JP20951592A patent/JPH0633707A/ja active Pending
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