JPH06503144A - 熱出力結合による発電装置 - 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】 熱出力結合による発電装置 本発明は、数十午前から知られているような、請求項１の上位概念の特徴を有す る熱出力結合に関するものである。

この場合内燃機関が発電機を駆動する。内燃機関の廃熱は１つ以上の冷却水循環 経路（機関廃熱、排ガス熱１発電機廃熱）を介して利用される。これらの循環経 路は水の加熱に利用される。同時に得られた電力は、全部または一部が駆動機自 身により利用されるか、または公共電源に供給される。

既知の熱−動力結合は、使用される機関サイズにより制約されて、主として市町 村用または産業用に使用されてきた。

この利用形態の場合、たいてい装置に対し固有の機械室が建設され；したがって 装置の防音にはそれほど大きな要求が出されなかった。たいてい「開放された」 機械であり、せいぜい内燃機関の排ガス騒音が、消音器により消音されるにすぎ なかった。

市場に僅かしか出回っていない小さな装置は「市販の」吸音材で被覆され、かつ カプセル化されてきた。騒音値を低減するために、種々のタイプの吸音材が使用 されてきた。

いずれの場合においても、「熱出力結合」の主要目的の１つは熱の発生である。

熱の「発生」と「利用」とは、たいていの場合「同時に」および「すぐその場で 」行われないので、これらの熱はいずれの場合も「なんらかの形で」貯蔵される 。

音波の遮断は音波が衝突する「壁」の単位面積当たりの重量に比例する。この「 壁」の重量が大きければ大きいほど騒音の低減は大きい。

既知の熱出力結合における欠点はまた、確かに熱および電力は発生可能であるが 騒音の低減に対する費用が比較的大きいことである。

既知の熱出力結合の他の欠点は、利用水および加熱水の発生のための温水発生に 比較的費用がかかることであり、その理由は、このために必要な装置が熱出力発 生のための装置の外部に配置され、したがって広い場所と大きな建設費が必要と なるからである。

したがって本発明は、冒頭記載の種類の温水および利用水を製造する熱出力結合 が実質的に有利なコストで形成可能であり、かつ広い場所を必要としないように 態様化されることを課題としている。

この設定課題の解決は請求項１に記載の特徴により達成される。さらに、熱出力 結合の装置が１つのハウジング内に組み込まれており、一方該ハウシングは温水 貯槽内に一体化されている。

本発明の実質的な特徴はまた、熱出力結合の装置が温水および／または利用水の 製造とは別個に配置されてなく、これらの装［が１−）のハウジング内に配置さ れており、該／％ウノングそれ自身が温水貯槽内に一体化されていることである 。したがって、熱出力結合の装置により発生された熱は周囲の温水貯槽内に容易 に伝達可能であり、この場合種々の伝熱機構が存在し、これらが相互に補い合い かつ加速し合っているという利点が得られる。

一方で、熱出力結合の装置により発生される放射熱は、周囲の温水貯槽に伝達さ れ、また排ガス熱も、温水貯槽に伝達される。

したがって、熱出力結合により発生される廃熱の温水貯槽への最適熱伝達が達成 される。

本発明の他の実質的な利点は、熱出力結合装置を受け入れているハウジングの一 体化によってのみ、同時に最適な消音が保証されるということにある。この場合 本発明により温水および加熱水の製造は温水貯槽内で行われるので、従来技術の ように加熱水および利用水の製造のための温水貯槽を切り離して保温する必要は なくなる。

したがって、すべての装置を包囲するただ１つの保温カバーが必要となるだけで あり、これにより実質的に必要空間は節約され、またさらに製作費は実質的に低 減可能である。

本発明による熱出力結合の装置を受け入れる室は、少なくとも三方が、好ましく は四方以上が温水貯槽によって包囲されている。

したがって次の利点が達成される： １、最適な遮音 ２、少ない占有面積 ３、モジュール構造。

モノニール構造の場合、のちに記載の装置は多数相互に並べて配置することがで きる。

本発明の実質的な特徴は、熱出力結合のための装置が実質的に内燃機関からなり 、咳内燃機関はオツトー機関またはディーゼル機関として形成されることが好ま しい。行程ピストン機関が好ましいが：ロータリピストン機関を使用してもよい 。この場合好ましい駆動媒体としてはガスまたは燃料油（ディーゼル）が使用さ れる。前記内燃機関は機械式結合を介して電動モータを駆動し、該電動モータは ３相モータとして形成されていることが好ましい。

この場合、駆動は機械式結合たとえば■ベルト駆動装置を介１、て行われるのが 好ましく、該■ベルト駆動装置は、好ましくは電磁継手として形成される継手を 介して機関を発電機と結合している。

機関と発電機との間の機械式結合（■ベルト駆動装置）の配置により、使用場所 における要求に応じて種々の出力値を有する種々の機関をそのままハウジング内 において交換して配置可能であるという利点が存在する。

継手と結合された■ベルト駆動装置の配置は、始動するときまず発電機がモータ 運転として始動されて遂にはその定格回転数に到達し、その後継手が結合されて したがって内燃機関が始動される。次にモータとして作動する発電機により機関 の定格回転数まで加速され、定格回転数に到達すると内燃機関に燃料が供給され 、この場合機関の定格回転数は電動モータの定格回転数を超えている。内燃機関 が次にその定格回転数に到達すると、電動モータは発電機運転に切り替えられる 。

本発明の他の実質的な特徴は、内燃機関の排ガス熱もまた温水貯槽の加熱に利用 されるということである。このために、温水貯槽内に少なくとも１つの熱交換器 が配置されるように設計され、該熱交換器内を排ガスが貫通して流れ、この場合 同時にさらに消音器が配置され、咳消音器の出口に排気管が取り付けられており 、該排気管は大気中に開口している。排ガスは加熱されまたは「そのままの状態 」で吸収式冷凍装置の駆動に使用してもよい。

さらに、温水貯槽が内燃機関の冷却水循環経路により加熱されるように設計され ている。この場合種々の方法が考えられる。

第１の実施態様においては、開いた冷却水循環経路が考えられ、すなわち冷却水 は下の温水貯槽から直接吸い込まれて冷却水ポンプにより内燃機関に供給され、 内燃機関を出る加熱された冷却水は上から再び温水貯槽内に供給される。

この供給は、冷却水が温水貯槽内で短絡が起こらないように行われる。

第２の実施態様においては、冷却水循環経路が温水貯槽の温水内容積とは分離さ れるように設計され、この場合冷却水がその中を流れる独自の熱交換器が必要と なろう。この熱交換器は温水貯槽内に配置されている。

加熱水の製造は、温水貯槽内に加熱水がその中を通過する他の熱交換器が配置さ れることにより行われる。

利用水の製造は、温水貯槽内にその中を利用水が流れる他の熱交換器が配置され ることにより行われる。

この場合占有面積の点から熱交換器は温水貯槽内で相互に離して配置してもよい が；これらは温水貯槽内で相互に入り組んで配置してもよい。

さらに修理および点検のために、熱出力結合の装置（実質的には内燃機関および それに付属の電動モータ／発電機）は共通の滑動台上に配置され、これにより通 路界を開くと滑動台を引き出すことができかつ点検のために装置に自由に近づく ことができる。

本発明の対象物は個々の保護請求項の対象物に限らず個々の保護請求項の相互の 組合せをも含むものである。従１１ｇ１ｌ求項（要約書も含む）内に開示された 内容および特徴、とくに図示された空間的形状はすべて、それらが個々にまたは 相互の組合せにおいて現状技術に対して新規であるかぎりにおいて本発明により 請求された範囲内のものである。

以下に本発明をいくつかの実施態様により示された図面にもとづきさらに詳細に 説明する。この場合図面およびその説明から、本発明の他の実質的な特徴および 利点が明らかになろう。

ここで： 図１は本発明による第１の実施態様の略正面図；図２は図１の練１１−＋　１に よる断面図；図３は図１にも存在する他の部分も同時に記載した図１に類似の第 ２の実施態様である。

図１および２により、温水貯槽は実質的に薄鋼板から形成されるのが好ましいハ ウジングｌからなり、該ハウジングｌはそれを包囲する閉じた保温カバー１３で 包囲されている。保温カバー１３は周知の方法でたとえば保温材料で形成され、 該保温材料はプラスチックカバーまたは薄鋼板カバーで包囲されている。

ハウジング１は簡単なプレス加工により製作可能な比較的安い薄鋼板で製作され 、またハウジング１は正面図において図１に示すように実質的に四角形状をなし 平面図Ｃ図２）においても同様に四角形状をなしていることが重要である。した がって、このようなハウジングの製作費はきわめて安いものである。

ハウジングｌはまた円形に形成されたり他の形状に形成されたりしてもそれらは 本発明に含まれることは当然である。

ここで上記の一般説明のように、ハウジングは蓄熱体として形成され、この場合 ハウジング１は液体２で完全に満たされているように設計されている。液体２は 水でもまたは水−冷却剤または類似のものでもよい。

ここで本発明によれば、この蓄熱体内に室３が組み込まれているように設計され 、該室３内に熱出力結合の装置が配置されている。装置は実質的に、後にさらに 詳細に述べる機械式継手を介して電動モータ１１と結合されている内燃機関４で あり、該電動モータ１１は同時に発電機としても運転可能である。

内燃機関４はこの場合駆動軸６を備えており、該駆動軸６はＶベルトプーリ７と 回転しないように結合されており、該■ベルトプーリ７には継手８がフランツ結 合れさている。

継手８を介してＶベルト９が走行し、該Ｖベルト９はＶベルトプーリ１０を介し て電動モータ１１を駆動する。

既知のように、内燃機関４はディーゼル機関またはオツトー機関のいずれで形成 してもよく、また下部オイルパン５を備えており、さらに内燃機関のほとんどす べての既知の部品を備えている。すべての装置４．１１はこの場合滑動台４６を 介してハウジングに固定された支持台４５の上を摺動可能に支持されており、こ れにより滑動台４６は図３の平面に垂直な方向に引出し可能であり、したがって 容易に点検が可能となる。これによりたとえばオイルパン５におけるオイル交換 を容易に行うことが可能である。

図２から明らかなように、蓄熱体の水ノヤケフト１２は室３の領域において分割 されており、したがって保温カバー１３は前方扉および後方扉１４．１５を形成 している。扉１４．１５を開けることにより室３内の装置は容易に点検可能であ る。

この場合さらに、扉１５内に燃焼用および冷却用空気を騒音の発生なく吸気する ための吸気消音器１６が設けられ、一方圧対側の扉１４内に排気消音器１９が設 けられるように設計されている。

内燃機関の冷却は好ましくは開いた冷却循環経路として形成されている水冷却シ ステムを介して行われる。この場合管３７を介して高温冷却水が矢印３８の方向 に蓄熱体の水ジヤケツト内を通過して流れ、この場合管３７は上部開口３９を備 えており、これにより高温冷却水は矢印４０の方向に上方に向かって水ンヤケノ ト内に導入される。

低温冷却水の吸引は蓄熱体の底の付近で開口３５および管３４ならびに冷却水ポ ンプ３６を介して行われる。

ここに記載の開いた冷却水循環経路の代わりに管３４．３７からなる冷却水循環 経路が閉じていてもよく、この場合２つの管の間に熱交換器が配置されよう。

さらに実質的に管４２からなる空気抜き導管が設けられており、導管４２は上部 開口４１と底付近の下部の排出コック４３とを備えている。開口４１を介して蓄 熱体の上部付近に集まった空気が回収されて必要に応じ排出コック４３を開いて 排出される。

排気ガスは同時に蓄熱体を加熱する。ここで図１および３は加熱のための種々の 実施態様を示している。

排気ガスはまず排気管１７を介して室３から排出されて管１７を介して蓄熱体に 到達し、ここで管１７は熱交換器１８に入り込みかつ該熱交換器１８を加熱する 。熱交換器１８はしたがって蓄熱体の水を加熱する。熱交換器１８の出口におい てこのように冷却された排気ガスは管２０に到達し、次にハウジング１の屋根側 に配置された消音器２１に到達する。したがって消音器２１は修理および交換の 目的のためには上側から近づくことができる。

消音器２１は次に排気管２２内に入り込み、次に冷却された排気ガスはこの排気 管２２から排出されて、煙突内に導入されるかまたは直接大気中に排出されるか あるいは室内の空調用の吸収式冷凍装置の駆動に使用される。

加熱水の製追は２次熱交換器２６を介して行われ、該２次熱交換器は蓄熱体の上 部領域２４内に配置されることが好ましい。

この場合、領域２４が上部領域２４を下部領域２５から分離する穴あき薄板２３ によって配置されることが好ましく、これにより上部領域内に比較的温かい水を 回収することができる。水ジヤケツト全体を貫通して分離する穴あき薄板２３に よりまた、上部の温かい領域と下部の冷たい領域２５との熱の層が得られる。２ 次熱交換器２６は片側に加熱すべき加熱水のための入口ノズル３０をおよび他方 側にリターンノズル３１を備えている。

利用水加温のための他の温水貯槽２７が設けられており、該温水貯槽２７は同様 に入口ノズル２８およびリターンノズル２９を備えている。

場所の関係で温水貯槽２７は２次熱交換器２６内に配置可能であり；すなわち両 方の熱交換器２６．２７はこのとき相互に入り組んで温水貯槽内に配置されてい る。

図１および３の比較からさらに、室３はハウジング１の領域内で比較的自由に配 置可能であることがわかる。

すなわち、室３の下縁とハウジング１の下縁との間の間隔３２が変化可能であっ て要求に応じて合わせることができる。同様に室３はハウシング１の中心に配置 する必要はなく、側の距離３３もまた変化可能である。

室３がハウシング１内でどのように配置されようともそれに応じて、蓄熱体内の 伝導および輻射による熱伝達が行われる。

液体内容物全体は下部ドレンコック４４を介して排出可能である。

符号の説明 １　ハウシング　２４　領域 ２　液体　２５　領域 ３　室　２６２次熱交換器 ４　内燃機関　２７　温水貯槽 ５　オイルパン　２８　人口ノズル ６　駆動軸　２９　リターンノズル ７　Ｖベルトプーリ　３０　人口ノズル８　継手　３１　リターンノズル ９　Ｖベルト　３２　間隔 １０　Ｖベルトプーリ　３３　間隔 １１　電動モータ　３４　管 １２　水ジャケット　３５　開口 １３　保温カバー　３６　冷却水ポンプ１４　扉　３７　管 １５　１１　３８　矢印方向 １６　吸気緩衝器　３９　開口 １７　排気管　４０　矢印方向 １８　熱交換器　４１　開口 １９　排気緩衝器　４２　管 ２０　管　４３　排出コック ２１　消音器　４４　ドレンコック ２２　排気管　４５　支持台 ２３　穴あき薄板　４６　滑動台 Ｆｌ（ｙ　２ 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．装置（４，１１）がハウジング（１）により包囲された室（３）内に配置さ れており，該室（３）が水ジャケット（１２）を介して保温カバー（１３）によ り包囲されていることを特徴とする、内燃機関により駆動される電動モータを有 する発電装置。
2. ２．温水貯槽（１２）内に少なくとも１つの熱交換器（１８，２６）が配置され ており，該熱交換器（１８，２６）内を内燃機関（４）の排ガスが質通して流れ ることを特徴とする請求項１に記載のの発電装置。
3. ３．消音器（１９）が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の発電装 置。
4. ４．装置に吸収式冷凍装置が接続されていることを特徴とする請求項１ないし３ のいずれか１に記載の発電装置。
5. ５．温水貯槽（１２）が内燃機関の冷却循環経路に接続されていることを特徴と する請求項１ないし４のいずれか１に記載の発電装置。
6. ６．装置（４，１１）が滑動台上に固定されておりかつ扉を介して自由に点検可 能であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の発電装置。