JPH09310933A - エンジン排熱回収装置 - Google Patents

エンジン排熱回収装置

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JPH09310933A
JPH09310933A JP8129601A JP12960196A JPH09310933A JP H09310933 A JPH09310933 A JP H09310933A JP 8129601 A JP8129601 A JP 8129601A JP 12960196 A JP12960196 A JP 12960196A JP H09310933 A JPH09310933 A JP H09310933A
Authority
JP
Japan
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cooling water
water
load
engine
jacket
Prior art date
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Pending
Application number
JP8129601A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryohei Minowa
良平 箕輪
Katashi Endo
確 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH09310933A publication Critical patent/JPH09310933A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】コストが低減し、排熱回収装置がコンパクトに
なるエンジン排熱回収装置を提供することにある。 【解決手段】温水が負荷(8)を出てジャケットに入る
配管(10)に冷却水循環ポンプ(3)を配置し、ジャ
ケットを出て負荷(8)に入る配管(11)に温水を送
る送水ポンプ(7)を配置し、この送水ポンプ(7)の
吸込側とジャケットとの間に冷却水の温度を制御する冷
却水温度コントローラ(4)を設け、この冷却水温度コ
ントローラ(4)と送水ポンプ(7)の吸込側との間及
び冷却水循環ポンプ(3)の吸込側の間に両吸込側を接
続する接続配管(6)を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのジャケ
ット冷却水を加熱源として利用するえエンジン排熱回収
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエンジンのジャケット冷却水から
熱を取り出して排熱を利用するエンジン排熱を回収する
エンジン排熱回収装置には、ジャケットと負荷との間に
水/水熱交換器を介在させて冷却水もしくは温水を利用
している。
【0003】すなわち、エンジンはシリンダーブロック
とシリンダーライナの隙間に冷却水を流して冷却してい
るが、シリンダーブロックとシリンダーライナのシール
にOリングを使用していること、シリンダーブロックの
耐圧も低いことから、ジャケット冷却水の許容圧力(約
1kg/cm2f程度)が低い。
【0004】このため、水/水熱交換器を介して熱を取
り出し、負荷へ温水を送水する圧力がエンジンのジャケ
ットに加わらないようにしている。
【0005】なお、この種のものとして、例えば、実開
平5−69567号公報が挙げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のエンジン排
熱回収装置では、エンジンのジャケットを冷却して温度
上昇した温水の熱を水/水熱交換器を介して負荷に送っ
ていたため、ジャケットの冷却水の温度より、熱交換に
必要な温度差分(約5℃)だけ低い温水しか送れなかっ
た。したがって、従来のエンジン排熱回収装置では負荷
に送る温水温度は85℃、負荷で温水としてその熱が利
用され戻ってくる温水温度は80℃になっているのが一
般的であった。
【0007】たとえば、温水を吸収式冷凍機の加熱源と
して利用する場合、温度が低いために大型の冷凍機が必
要となり、かつ、冷却水温度も一般の冷凍機に比して1
〜2℃低くしなければならず、放熱器となる冷却塔も大
きくなり、冷却水ポンプも大型で動力消費も多くなる欠
点があった。
【0008】また、水/水熱交換器を必要とするためコ
ストがかかり、かつ、負荷側の機器は寸法大、コスト大
となり、吸収式冷凍機で冷水をつくって空調に利用する
場合、通年冷水が必要な所以外投資回収期間が長く、一
般の空調用でコージェネを導入する最大のネックとなっ
ていた。
【0009】本発明の目的は、エンジンジャケット冷却
を冷却して温度上昇した温水を水/水熱交換器を介さ
ず、直接負荷側に送ることにより、負荷で利用できる温
水温度を高め、負荷機器、特に吸収式冷凍機に適用した
場合にその小型化を図り、コストを下げて投資回収期間
を短くできる排熱回収装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ジャケット
を有するエンジン、前記ジャケットと負荷との間に形成
され冷却水もしくは温水が循環する配管、配管内に冷却
水を循環させる冷却水循環ポンプを備え、ジャケットか
らエンジンの排熱を回収するエンジン排熱回収装置にお
いて、前記温水が負荷を出てジャケットに入る配管に前
記冷却水循環ポンプを配置し、ジャケットを出て負荷に
入る配管に負荷に温水を送る送水ポンプを配置し、この
送水ポンプの吸込側と前記ジャケットとの間に冷却水の
温度を制御する冷却水温度コントローラを設け、この冷
却水温度コントローラと前記送水ポンプの吸込側との間
及び前記冷却水循環ポンプの吸込側の間に両吸込側を接
続する接続配管を形成する、ことによって達成される。
【0011】エンジンのジャケット冷却水は、熱交換器
の代りに接続配管を取付け、ジャケット冷却水の循環用
冷却水ポンプにより循環する。
【0012】負荷側へ送る温水は負荷側が必要とする圧
力まで送水ポンプで昇圧して送るが、負荷から戻った温
水を接続配管に戻すため、ジャケットに加わる圧力は負
荷機器の設置高さに伴う静圧しか加わらない。
【0013】送水ポンプの吐出弁を全閉にして送水ポン
プを起動し、全速になってから吐出弁を除々に開くか、
送水ポンプをインバータで回転数制御し、起動から全速
になるまで回転数を除々に上げることにより圧力脈動の
発生も防止でき、ジャケット側の圧力変動を押えること
ができる。
【0014】負荷へ送る温水の温度は、送水量とジャケ
ット冷却水循環量が一致している場合、エンジンジャケ
ット冷却水出口温度と同一になる。また、戻り温水の温
度もジャケット冷却水で発生した熱量を全て負荷側で消
費した場合、ジャケット冷却水入口温度と一致する。
【0015】一般に、上述するようにバランスを完全に
とることはむづかしいため、負荷の熱消費量をジヤケッ
ト冷却水発生熱量より若干多くなるように設計する。し
たがって、負荷から戻る温水温度は、エンジンが必要と
するジャケット冷却水温度より低くなる。ジャケット冷
却水入口温度が下ると、ジャケット冷却水出口温度も同
じく低下する。ジャケット冷却水出口温度が低下する
と、ジャケット冷却水温度コントローラが働き、ジャケ
ット冷却水の一部をジャケット冷却水循環ポンプ入口側
にバイパスさせ、ジャケット冷却水を所定温度に保つ。
【0016】ジャケット冷却水が一部バイパスすること
により、接続配管を流れるジャケット冷却水量が減り、
負荷への送水量より少くなる。この場合、接続配管中を
負荷からの戻り配管接続部から送水ポンプ接続部へ逆方
向に水量の差分が流れ、ジャケット側、負荷とも相互に
影響することなく、それぞれ必要な水量が流れ、バラン
スが保たれる。
【0017】負荷へ送る温水温度は、接続配管を通して
水量の差分だけバイパスするため、下ってくる。温水温
度が下ると負荷で消費する熱量が下り、ジャケット冷却
水発生熱量と一致する温度になってバランスする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1に
より説明する。
【0019】図1において、1はエンジン、2は発電
機、3はジャケット冷却水循環ポンプ、4は冷却水温度
コントローラ、5はバイパス配管、6は接続配管、7は
送水ポンプ、8は負荷、9は排気管、10は冷却水を流
す配管、11は負荷8へ温水を流す配管である。なお、
便宜的に冷却水循環ポンプ3、ジャケット(図示せ
ず)、送水ポンプ7間をながれる流水を冷却水と称し、
送水ポンプ7、負荷8、冷却水循環ポンプ3間を流れる
流水を温水と称す。
【0020】エンジン1は燃料を消費し、動力を発生し
て発電機2を駆動する。
【0021】エンジン1で動力を発生する際に消費した
燃料の熱エネルギーの1部は、シリンダーから配管10
中の冷却水に熱として伝わり、残りのほとんどは排気管
9より大気に放出される。
【0022】配管10中の冷却水は冷却水循環ポンプ3
により、エンジン1、冷却水温度コントローラ4、接続
配管6を経由して循環し、エンジン1より熱を取り、昇
温する。送水ポンプ7は、接続配管6に接続されてお
り、この送水ポンプ7を運転することにより、配管10
中の冷却水を負荷8へ循環させるに必要な圧力まで昇圧
し、負荷8を加熱するための温水として配管11によっ
て送水する。配管11中の温水は負荷8を加熱し、温水
自身は冷却されて接続配管6に戻る。
【0023】エンジン1と負荷8が同一レベルに据付け
てある場合の冷却水及び冷水の圧力関係を図2に示す。
負荷8への送水は接続配管6の(イ)部より配管10中
の冷却水を取出し、配管、負荷8の圧損に抗して接続配
管6の(ロ)部に必要温水量を流すために必要な温水量
を送水ポンプ7で昇圧する。したがって、配管11中の
温水の圧力は送水ポンプ7の吐出部でジャケット許容圧
力以上になるが、接続配管6の圧力が上昇することな
く、ジャケット中の冷却水は、エンジン1の許容圧力以
下になる。
【0024】負荷8をエンジン1の位置より低い所に設
置した場合、図2の圧力にエンジン1と負荷8の位置の
差に伴う圧力が負荷8に加わるが、エンジン冷却水系の
圧力は変化しない。
【0025】配管10中の冷却水と配管11中の温水の
流量バランスは、完全に合せる必要はない。冷却水の流
量が温水の流量より多い場合、接続配管6中を流量の差
分の冷却水が接続配管6の(イ)部より(ロ)部の方向
に流れ、(ロ)部で戻り温水と合流してポンプ3に流入
する。冷却水の流量が温水の流量より少い場合、接続配
管6中を流量の差分の温水が(ロ)部より(イ)部の方
向に流れ、(ロ)部で温水の残部が冷却水ポンプ3に流
入する。
【0026】上述するように、配管10中の冷却水と配
管11中の温水の流量がアンバランスになっていても接
続配管6の作用により、相互の循環に影響がなく、した
がって、エンジン1の冷却水系の圧力も変化しない。
【0027】エンジン1のシリンダーを冷却することで
発生した熱は、配管10中の冷却水に伝わり、接続配管
6を経由して温水ポンプ7により負荷8に伝わり、負荷
8を加熱する。配管11中の温水は負荷8を加熱するこ
とで自身は冷却され、接続配管6、冷却水循環ポンプ3
を経由してエンジン1に流入する。エンジン1の冷却水
出口側配管に取付てある冷却水温度コントローラ4は冷
却水の温度の下り過ぎを防止し、所定温度以上に保持す
るように作用する。冷却水の温度が下ると、冷却水温度
コントローラ4が作動して、冷却水の1部をバイパス配
管5を介して冷却水ポンプ3の入口にバイパスさせ、接
続配管6に流れる冷却水量を減らすように作動する。
【0028】送水ポンプ7は、所定の温水量を負荷8に
送っているため、冷却水流量より多くなり、接続配管6
を温水が接続配管6の(ロ)部より(イ)部に流れ、(イ)部
で冷却水と混合し、負荷8に流入する温水の温度を下げ
る方向に作用する。負荷8内では入口温水温度が下るた
め、熱が伝わりにくくなって所定の温度でバランスす
る。
【0029】図3は本発明の他の実施例を示す図であ
る。送水ポンプ7の吐出側に吐出弁12を設け、送水ポ
ンプ7の起動時にはこの吐出弁12を全閉にし、送水ポ
ンプ7が全速になってから、吐出弁12を徐々に開く吐
出弁制御装置13を設けたものである。
【0030】本実施例によれば、送水ポンプ7の起動時
の圧力脈動を防止し、ジャケット冷却水の圧力変化を防
止できる。
【0031】また、送水ポンプ7をインバータもしくは
サイリスタ等を使って、ソフトスタートさせることで、
同様に冷却水側に与える圧力変化を防止することもでき
る。
【0032】図4は本発明の更に他の実施例を示す図で
ある。送水ポンプ7より吐出された配管11の温水を排
ガス熱交換器14に導入し、更に加熱して負荷8に流入
させ、負荷8の加熱量を高めたものである。
【0033】温水温度を5℃高くする効果は、たとえば
吸収式冷凍機に適用した場合、図5に示すように、吸収
式冷凍機の温水入口温度85℃の場合の冷凍容量を10
0とすると、冷凍容量が約125に増加する。つまり、
従来構造のものに比較し、吸収式冷凍機を20%小さく
できることになり、経済的効果が大きい。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、エンジンのジャケット
冷却水を水/水熱交換器を介さず、直接負荷に送ること
ができるので、水/水熱交換器が不要となり、コストが
低減し、排熱回収装置がコンパクトになる。これに伴い
設置面積も減少する。
【0035】また、エンジンのジャケット冷却水を直接
負荷に送るため、負荷に流入する温水温度を約5℃高く
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の系統図である。
【図2】図1の実施例の圧力の変化の説明図である。
【図3】本発明の他の実施例の系統図である。
【図4】本発明の更に他の実施例の系統図である。
【図5】本発明を吸収式冷凍機に適用した場合の吸収式
冷凍機の温水入口温度と冷凍容量の関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…エンジン、2…発電機、3…冷却水循環ポンプ、4
…冷却水温度コントローラ、5…バイパス配管、6…接
続配管、7…送水ポンプ、8…負荷、10、11…配
管、12…吐出制御弁、13…吐出弁制御装置、14…
排ガス熱交換器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジャケットを有するエンジン、前記ジャケ
    ットと負荷との間に形成され冷却水もしくは温水が循環
    する配管、配管内に冷却水を循環させる冷却水循環ポン
    プを備え、ジャケットからエンジンの排熱を回収するエ
    ンジン排熱回収装置において、前記温水が負荷を出てジ
    ャケットに入る配管に前記冷却水循環ポンプを配置し、
    ジャケットを出て負荷に入る配管に負荷に温水を送る送
    水ポンプを配置し、この送水ポンプの吸込側と前記ジャ
    ケットとの間に冷却水の温度を制御する冷却水温度コン
    トローラを設け、この冷却水温度コントローラと前記送
    水ポンプの吸込側との間及び前記冷却水循環ポンプの吸
    込側の間に両吸込側を接続する接続配管を形成すること
    を特徴とするエンジンの排熱回収装置。
  2. 【請求項2】送水ポンプを出た温水をエンジン排気熱交
    換器を経由して負荷に入る配管を設け、温水を更に昇温
    して負荷に送ることを特徴とする請求項1記載のエンジ
    ン排熱回収装置。
  3. 【請求項3】負荷をエンジンの位置からエンジンの許容
    冷却水圧を越えない高さ以下に配置することを特徴とす
    る請求項1記載のエンジン排熱回収装置。
  4. 【請求項4】冷却水温度コントローラと冷却水循環ポン
    プの吸込側に、冷却水をバイパスするバイパス配管を設
    けることを特徴とする請求項1記載のエンジン排熱回収
    装置。
  5. 【請求項5】送水ポンプの吐出側に制御弁を設け、この
    制御弁を全閉にして送水ポンプを起動し、送水ポンプが
    全速になってから、徐々に制御弁を開く制御装置を設け
    ることを特徴とする請求項1記載のエンジン排熱回収装
    置。
  6. 【請求項6】送水ポンプをインバータもしくはサイリス
    タによって、クッションスタートさせる制御装置を設け
    たことを特徴とする請求項1記載のエンジン排熱回収装
    置。
JP8129601A 1996-05-24 1996-05-24 エンジン排熱回収装置 Pending JPH09310933A (ja)

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JP8129601A JPH09310933A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 エンジン排熱回収装置

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JP8129601A JPH09310933A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 エンジン排熱回収装置

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JP (1) JPH09310933A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012127220A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Nissan Motor Co Ltd 排気熱交換装置
JP2019079197A (ja) * 2017-10-23 2019-05-23 三菱重工冷熱株式会社 温度制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012127220A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Nissan Motor Co Ltd 排気熱交換装置
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