JPH10111015A - 排気ガス利用方式の給湯装置における流動層ボイラのアフタークーリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン停止後に行われるアフタークーリン
グによる消費電力を減少させるアフタークーリング装置
を提供する。 【解決手段】 複数本の温水パイプ５ａ₁〜５ａ₃と金属
製の蓄熱用のボール５ｂとを備え、エンジン３の排気ガ
スを熱源として供給される温水を加熱する一次熱交換器
としての流動層ボイラ５と、流動層ボイラ５に温水を循
環的に供給する循環ポンプ７と、流動層ボイラ５で加熱
された温水を熱源として供給水を温水に加熱して給湯す
る二次熱交換器９とを備える排気ガス利用方式の給湯装
置において、循環ポンプ７の運転、停止を制御する制御
装置８を備え、制御装置８によって、エンジン３の停止
後の一定時間、循環ポンプ７を間欠的に運転させるよう
に制御するように構成した。この場合、制御装置８は、
エンジン３の停止後の余熱により循環水が所定の上限温
度に達しないように、循環ポンプを所要の休止区間を挟
んで所要の運転時間で間欠的に運転させる制御を行うよ
うに構成すれば良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数本の温水パイ
プと金属製の蓄熱用のボールとを備えた流動層ボイラに
よって、エンジンの排気ガスを利用して加熱された循環
温水を熱源として、供給水を加熱する排気ガス利用方式
の給湯装置における流動層ボイラのアフタークーリング
装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ガスエンジン等のエンジンの
駆動力を利用して発電機を駆動して発電し、その排気ガ
スの熱を利用して温水を供給する電熱併給型のコージェ
ネレーションシステムが知られている。このようなコー
ジェネレーションシステムの給湯システムでは、一次熱
交換器で排気ガスの熱を利用して一次循環水を加熱し、
この一次循環水を熱源として二次熱交換器で供給される
水を加熱して給湯する方式が一般に採用されている。

【０００３】なお、一次熱交換器としては、熱効率を高
めるために、内部に温水パイプを内蔵するほか、排気ガ
スに含まれる熱を蓄熱するための小径の金属製の多数の
ボールを封入し、排気ガスでボールを流動させるように
した流動層ボイラが用いられている。

【０００４】ところで、この流動層ボイラを用いた給湯
システムでは、エンジンの停止後、アルミボールに含ま
れる余熱により一次循環水が沸騰して異常高温となる恐
れがあったので、これを避けるために、エンジン停止後
も一定時間循環ポンプを連続的に運転して水を循環させ
ることにより一次熱交換器内の余熱を発散させる、いわ
ゆるアフタークーリングを行う装置（以下アフタークー
リング装置という）を備える必要がある。図３は、従来
のアフタークーリング装置を備えた給湯システムにおけ
る循環ポンプの運転(a)と一次循環水の温度(b)との一例
を示すタイムチャートであり、横軸はエンジンの停止時
刻を０として示す時間(分)である。この例では、アフタ
ークーリング装置による制御によって、循環ポンプを一
定の時間、連続運転させることにより、流動層ボイラの
温度が循環水を沸騰させないレベルにまで下げるように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のアフ
タークーリング装置の制御のように、エンジン停止後の
一定時間循環ポンプを連続的に運転させる制御を行うも
のであると、アフタークーリングのための循環ポンプの
運転時間が長くなり、従って消費電力が大きくなるとい
う問題点があった。

【０００６】本発明は、従来技術の上記課題（問題点）
を解決した排気ガス利用方式の給湯装置における流動層
ボイラのアフタークーリング装置を提供することを目的
とするもので、アフタークーリング中の循環ポンプの運
転時間を従来のものよりも短くすることにより、少ない
消費電力で流動層ボイラを冷却することができるように
したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス利用方
式の給湯装置における流動層ボイラのアフタークーリン
グ装置は、上記の課題を解決するため、複数本の温水パ
イプと金属製の蓄熱用のボールとを備え、エンジンの排
気ガスを熱源として供給される温水を加熱する一次熱交
換器としての流動層ボイラと、この流動層ボイラに温水
を循環的に供給する循環ポンプと、前記流動層ボイラで
加熱された温水を熱源として供給水を温水に加熱して給
湯する二次熱交換器とを備える排気ガス利用方式の給湯
装置において、循環ポンプの運転、停止を制御する制御
装置を備え、制御装置によって、エンジンの停止後の一
定時間、前記循環ポンプを間欠的に運転させるように制
御するように構成した。この場合、制御装置は、エンジ
ンの停止後の余熱により循環水が所定の上限温度に達し
ないように、循環ポンプを所要の休止区間を挟んで所要
の運転時間で間欠的に運転させる制御を行うように構成
すれば良い。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１を用い、この発明にか
かわる排気ガス利用方式の給湯装置における流動層ボイ
ラのアフタークーリング装置の一実施の形態を説明す
る。同図において、交流発電機１は、発電システムを構
成しており、ガスエンジンディゼルエンジン、ガスター
ビン等のエンジン３の駆動力により駆動されて交流電力
を発生する。給湯システム側は、エンジン３の排気ガス
を熱源として供給される温水を加熱する一次熱交換器と
しての流動層ボイラ５と、流動層ボイラ５に温水を循環
的に供給する循環ポンプ７と、流動層ボイラ５で加熱さ
れた温水を熱源として供給水を温水に加熱して給湯する
温水熱交換器より成る二次熱交換器９とを備えている。
なお、循環ポンプ７は、制御装置８によりその運転、停
止が制御される。

【０００９】流動層ボイラ５は、図示のように、複数本
の温水パイプ５ａ１〜５ａ３と、直径１ｍｍ程度の微小
のアルミニウム等の金属製の蓄熱用のボール５ｂが多数
封入して成り、エンジン３から、排出される排気ガスに
含まれる熱をこれらのボール５ｂで蓄熱し、これらのボ
ール５ｂを排気ガスで流動させることにより、排気ガス
自身の熱と上記ボールの蓄熱とによって流動層ボイラ５
内を通る温水パイプ内の５ａ１〜５ａ３の循環温水を加
熱するようになっている。

【００１０】一次循環水は、循環ポンプ７により流動層
ボイラ５から二次熱交換器９に送られ、貯湯タンク１１
に一旦貯められてから再び流動層ボイラ５へと送られ
る。即ち、一次循環水は、循環ポンプ７の作動時には図
中Ａで示される循環経路に沿って循環する。一方、給湯
用の水は、水路Ｂに沿って給水側から二次熱交換器９に
供給されて加熱され、給湯側に送られる。

【００１１】本発明のアフタークーリング装置は、制御
装置８による循環ポンプ７の運転制御を、次のような所
定の制御を行えるように、設定することにより、アフタ
ークーリングを行えるように構成したもので、制御装置
８の制御は、同装置内に所要の制御シーケンスを電気回
路を内蔵しても良いし、又は、別置されるマイクロコン
ピュータ等から送られる制御プログラムによって制御指
令をだすように構成しても良い。この場合、制御装置８
による制御の態様は、エンジン３の運転中は循環ポンプ
７を連続的に運転させ、エンジン３が停止したときは、
その後の一定時間、図２に示すように循環ポンプを間欠
的に運転させる制御を行い、この間欠運転の過程で、流
動層ボイラ５のアフタークーリングを行わせるようにな
っている。

【００１２】ここで、本発明の制御装置８の制御、即
ち、アフタークーリング装置による制御の考え方を説明
すると、次の通りである。前述のように、一次循環水の
循環により直ちに冷却されるのは流動層ボイラ５内の温
水パイプの周辺のみであり、アルミ製のボール５ｂに蓄
積された熱が放出されて流動層ボイラ５全体が冷却され
るまでにはかなり長い時間を要する。一方、一次循環水
の沸騰を避けるためには、必ずしも循環ポンプを連続的
に運転する必要はない。そこで、本発明のアフタークー
リング装置は、これらの点に着目して発明されたもの
で、一次循環水が異常高温にならないように循環ポンプ
７を間欠的に運転させ、長い時間をかけながら蓄積され
た熱を徐々に発散させることにより、一次熱交換器とし
ての流動層ボイラ５の温度を所定の値に下げるようにす
ることで、循環ポンプの実質上の運転時間を従来のもの
よりも減少させようにしたものである。

【００１３】図２は、本発明の流動層ボイラのアフター
クーリング装置の動作を示すタイムチャートで、制御装
置８による制御は前述のように制御装置に内蔵される制
御シーケンス又はマイクロコンピュータ等から送られる
制御プログラムによって行われる。同図において、
（ａ）はアフタークーリング中の循環ポンプの運転時間
の一例、また（ｂ）は一次循環水の温度変化の一例であ
る。なお、同図において、横軸はエンジンの停止時刻を
０として示す時間(分)である。この例では、循環ポンプ
７を１０分間運転した後に３０分間停止して運転を休止
させ、さらに１０分間運転して３０分間休止させ、再び
１０分間運転することにより、流動層ボイラ５内の余熱
を一次循環水が沸騰しないレベルにまで下げることがで
きる。この場合、アフタークーリングのための運転が終
了するまでの時間は、９０分となって従来より長くなる
が、循環ポンプ７の実働運転時間は３０分となり、従来
の制御の場合の半分程度となるため、循環ポンプの消費
電力量を従来の半分に削減することができる。

【００１４】なお、アフタークーリング中の運転時間と
休止時間との割合は、図２に示すような運転区間と休止
区間とを夫々一定の時間とするような制御に限定する必
要はない。要するに、エンジンの停止後の余熱により循
環水が所定の上限温度に達しないように、循環ポンプを
所要の休止区間を挟んで所要の運転時間で間欠的に運転
させる制御を行うようにすれば良い。例えば、エンジン
の停止後の運転、休止時間を、最初の運転時間を２０
分、第１の休止時間を２０分、第２の運転時間を１０
分、第２の休止時間を３０分、第３の運転時間を５分、
といったように運転、休止時間の夫々の長さを変化させ
るようにしても良い。

【００１５】

【発明の効果】本発明の流動層ボイラのアフタークーリ
ング装置は上記のように構成されるから、次のような優
れた効果を有する。 エンジン停止後のアフタークーリング中に循環ポンプ
を間欠的に運転することにより、一次循環水を沸騰させ
ずに流動層ボイラの温度を下げるという目的を達成しつ
つ、循環ポンプの運転の合計時間を短縮して消費電力量
を削減することができる。 このための、制御は循環ポンプの制御装置の運転用の
制御プログラムを設定し、これをシステムの中に組み込
むことで、自動的になされるので、既存の装置に対する
僅かの改造で済むという実利を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかわる排気ガス利用
方式の給湯装置における流動層ボイラのアフタークーリ
ング装置を示す系統図である。

【図２】図１に示す一実施形態の装置のアフタークーリ
ング中の循環ポンプの運転、休止の切換と一次循環水の
温度との関係を示すタイムチャートである。

【図３】従来の装置のアフタークーリング中の循環ポン
プの運転と一次循環水の温度との関係を示すタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

３：エンジン ５：流動層ボイラ（一次熱交換器） ５ａ₁〜５ａ₃：温水パイプ ５ｂ：蓄熱用のボール ７：循環ポンプ ８：制御装置 ９：二次熱交換器 １１：貯湯タンク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の温水パイプと金属製の蓄熱用の
   ボールとを備え、エンジンの排気ガスを熱源として供給
   される温水を加熱する一次熱交換器としての流動層ボイ
   ラと、 この流動層ボイラに温水を循環的に供給する循環ポンプ
   と、 前記流動層ボイラで加熱された温水を熱源として供給水
   を温水に加熱して給湯する二次熱交換器とを備える排気
   ガス利用方式の給湯装置において、 前記循環ポンプの運転、停止を制御する制御装置を備
   え、 この制御装置によって、前記エンジンの停止後の一定時
   間、前記循環ポンプを間欠的に運転させるように制御す
   るようにしたことを特徴とする排気ガス利用方式の給湯
   装置における流動層ボイラのアフタークーリング装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は、前記エンジンの停止後
   の余熱により循環水が所定の上限温度に達しないよう
   に、前記循環ポンプを所要の休止区間を挟んで所要の運
   転時間で間欠的に運転させるようにした請求項１記載の
   排気ガス利用方式の給湯装置における流動層ボイラのア
   フタークーリング装置。