JPS58501965A - 結合型エネルギー発生装置及びその運転方法 - 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】 本願は、１９８１年１１月２０日付けの同時係属出願筒３２３，１７４号の部分 係属出願である。

本発明は一般的にはエネルギー保存装置に関わり、具体的には熱負荷を有する現 場に配置される結合型エネルギー発生装置に関わる。

従来技術 従来の中央集中型供電設備では熱力学的効率は比較的高いが、普通この装置のす ぐ近くに十分な熱負荷がないため、これによって除外された低度（低温）の熱は 殆ど利用することができない。従って、現存のこの種の供電設備を作動させる場 合、熱の無駄使いが避けられない。

従来の供電装置の作動時に経験するもう１つの要因は、需用即ち負荷が変化する ということである。この需用変化は、日周期中、例えば、ピーク期間と非ピーク 期間の間では２対１乃至３対１の範囲であり、この場合、ピーク負荷期間は概ね 通常の営業時間に相当する。実際、経済学的観点から見ると、電力は高レベルで 発生させた場合普通レベルの場合よりコストが高くなる。例えば、日周期のピー ク負荷時間中、電力供給会社が電力不足を補うため他の関連会社から電力を買う 場合、この電力に対して支払う費用は、他の関連会社が余分な能力を有するオフ ピーク時間の場合の費用よりも高くなる。

発明の要約 本発明は、日々の熱負荷を有する現場に配設され、且つ該現場で使用される電力 のピーク負荷即ちピーク使用量を補充するように作られた結合型エルネギ−発生 装置を提供するものである。本発生装置のサイズ並びに作動方法は、多量のエネ ルギーを利用可能な熱の形で保存すると共に経済上最大の利益を得られるように 選択されている。本発明の実施により保存できるエネルギーは、他の場合であれ ば該現場で浪費されてしまうと思われるもののかなりの量に相当する。

上述のように、本発明では供電設備の配電格子に対するピーク負荷需要の日周期 特性を考慮に入れである。第１実施例では、本発生装置は、主な要素として、可 燃性燃料源と、熱機関／発電機セットと、蓄熱装置と、配電格子と接続する電気 接続部材と、適当な制御器とを備えている。理想的には、蓄熱装置は所期の熱日 負荷によって決まる蓄熱容量を有するのがよく、また熱機関／発電機セットは配 電格子へのピーク負荷印加時間中のみ作動可能であって、この作動時間中に蓄熱 装置を完全に充填し且つ所要の熱需要を満たすのに十分な除熱を供給できるよう な状態にサイズ決めするのかよい。

第２実施例では、本発生装置は、天然カスまたはその他の類似の燃料の化学的エ ネルギーを電気エネルギーに変換する燃料セル装置から構成されている。該燃料 セル装置は複数個の個別建物構造から成るエネルギー集積共同体にエネルギーを 供給できるように構成されている。

該燃料セル装置は、その化学的変換過程で発生され且つ除外された熱量が、配電 格子ピーク負荷時間中のみ作動した場合に当該現場で使用される当該建物構造の 所期の平均口熱負荷と等しくなるようにサイズ決めされている。

この方法を用いると、該燃料セル装置により発生される電気の値が最大となる。

該燃料セル装置には、限られた作動時間中に発生される除熱を貯蔵し且つこれを 日周期全体に亘って使用するのに十分な蓄熱容量が具備されて第１図は住宅用建 物に配置され且つこの現場における室内暖房及び家庭用水加熱の熱負荷を有する ように構成された結合型エネルギー発生装置の概略図である。

第２図は周囲温度別に見た第１図の住宅に提供される代表的年間加熱負荷の百分 率を示すグラフ図である。

第３図はデクリープ−（ｄｅａｒｅｅ　ｄａｙ）帯別に見た年間加熱負荷の百分 率を示すグラフ図である。

第４図は第１図に示す代表的住宅用建物の加熱エネルギー消費量対周囲温度の関 係を示す実験的に展開されたグラフ図である。

第５図はエネルギー集積型共同体即ち本発明の第２実施例の概略空撮図である。

第６図は第６図のエネルギー・システムに用いられている結合型エネルギー発生 装置の概略ブロック図である。

望ましい実施例の説明 さて図面について述べると、第１図には、一般に主に全肉暖房と家庭用温水加熱 とから成る日常熱負荷を必要とする単一家族用住居の形をした住宅用建物１０が 略示されている。この熱負荷処理装置の各構成部分は、図中では建物１０内に高 温空気を循環させるための強制式空気加熱装置１１と、家庭用温水供給タンク１ ２の形で示されている。また住宅用建物の現場には、熱機関１６及びこの熱機関 から動力を供給される発電機１７が配設されている。この熱機関１６と発電機１ ７は、図中では、基部１９を備えたモジュール式結合型エネルギー発生セット即 ち発生装置１８の形で示されている。該基部１９は蓄熱装置２２上に直接載置さ れていて、熱機関・発電機セット即ち結合型エネルギー発生装置１８と該蓄熱装 置の間に熱的連通状態を容易に達成できるようになっている。図中では、エネル ギー発生装置１８と蓄熱装置２２は住宅用建物１０の外部に位置付けられている が、両者のいずれか一方または双方を該建物の内部に配設するようなその他の構 成も当然考えられるものである。いずれの場合も、結合型エネルギー発生装置１ ８は、蓄熱装置２２との門に熱的連通状態を達成できるよう適切な方法で構成す る。蓄熱装置２２には、水、ウォータ・アンド・ロツクス、または＠＠塩などの ような適当な蓄熱媒体が内蔵されている。また、該蓄熱装置内の熱量は、例えば 、サーモスタットまたはその他の適当な部材から成る温度測定用制御装置２３に より検知することができる。

天然ガス供給管２６により可燃性燃料を熱機関１６に供給する。熱機関１６は既 知のタイプのものでよく、例えば往復動内燃機関、スターリング機関、蒸気機関 、タービン機関などを用いることができる。発電機１７は選定した機関１６のタ イプに適合できるものであれば既知のタイプのいずれでもよく、該機関の発生す る機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するためのものである。補助燃焼加 熱器２９、例えば従来のボイラーの形をしたものもまた蓄熱装置２２と熱的連通 状態にある。補助加熱器２９に対する供給燃料は、天然ガス供給管２６がら供給 される天然ガスである。

住宅用建物１０への供電は、中央発電所電力供給施設即ち家庭用供電設備を介し て行なわれる。該供電設備の電力分配格子には架空配電線３１及びこれを支持す る電柱３２が含まれている。配電線３１は引込線３４を介して建物１ｏの供電箱 ３３に接続される。当該建物現場へのまたはここからの引込線３４を通して送ら れる電力の量は、供電箱３３と関連した計器３６で測定する。図示のように、結 合型エネルギー発生装置１８の発電機１７はまた引込線３７を介して供電箱３３ 及び計器３６にも接続されている。図示の構成では、熱機関・発電機結合型エネ ルギー発生装置１８は、前記供電設備からの始動信号を受信できるようにアンテ ナ３８またはその他の部材と関連′した無線受信機を備えている。

熱機関を用いて電力を発生させる場合、該熱機関によりやむを得ず除外される除 熱を利用するとエネルギーの保存を達成することかできる。従って、熱機関・発 電機セット１８と、蓄熱装置２２と付属部品から成る本発明の結合型エネルギー 発生装置は、除熱利用を行なわない従来の中央供電装置に比べてより高いエネル ギー効率で電気エネルギ゛−を発生する能力を備えていることになる。本発明で は、蓄熱装置２２と熱機関・発電機セット１８の機能を適正に分割することによ り、結合型エネルギー発生装置の経済性を最適状態に近づけることができる。よ り具体的には、以下により詳細に説明するように、蓄熱装置２２及び熱機関・発 電機セット１８の双方は、当該現場における予想日熱負荷及び供電設備のピーク ・レート時間に関して機能分割されている。普通、供電設備のピーク・レート時 間は前記ピーク負荷時間と一致するから、本願の開示目的に合うよう、この両時 間は等価であると仮定することができる。理想的には、熱機関・発電機セット１ ８はピーク・レート時間中連続的に作動し、且つ、当該時間中、現場の１熱負荷 に等しい使用可能除熱量を発生するように構成されているのかよい。

現場における熱負荷の測定法の一例は次の通りである。

室内暖房の必要条件は年間を通じて季節毎に異なる。室内暖房用６熱負荷の見積 量は、当該現場の過去の気象デ−タを研究することにより得られる。説明の都合 上、建物１０の現場を米国のマサチューセッツ州ベトフォードとした。第２図及 び第３図には、マ隻チューセッッ州ベトフォードにおける室内暖房用負荷の年間 分電状態が戸−外温度との関係の形で表示されている。第４図には、戸外温度と 家庭用室内暖房エネルギー消費量の間の線形相関関係が示されている。

第２図及び第３図について説明すると、−９，４℃＜１５′ｌ：）以上の周囲温 度では９０％の室内暖房負荷が発生することが判る。当該住宅の場合、−９，４ ℃（＋１５丁）の温度下では室内暖房エネルギーが８２０，０００８　Ｔ　Ｕ　 ／日必要であり、また−２６℃（−１５″Ｆ）の温度下では、つまり、最低温度 臼即ち当該住宅現場の設計口温度下では１，４５０．０００Ｂ　Ｔ　Ｕ　／日必 要である。従って、９０％の年間室内暖房熱負荷は、（８２０，０００／　１， ４５０，０００）　ｘ　１００％、すなわちピーク日所要熱量の５７％を満足さ せるようにすればよい。これから蓄熱容量を−９，４℃（＋　１５’Ｆ　）能力 から一２６℃（−１５下）能力まで増大させた場合の限界投資は、採算上、魅力 のないものであることが判る。例えば、年間使用熱量を１０％増すには、（＜　 １’、４５０，０００−８２０，０００）／　８２０，０００）　）　ｘ　１０ ０％、即ち容量投資額を７７％増やす必要がある。しかし、実際上、設計日所要 熱量の６０％以上の蓄熱能力を具備させるようにすると、殆どの場合、採算に合 わない。使用熱量増加量とこれに要する投資の間の限界経済効率を得るには、普 通、蓄熱量を設計日所要熱量の５０乃至６０％に設計しなければならない。本願 では、その目的に照して、「修正設計日熱負荷」なる用語は、経済上か環境上の いずれか一方または双方を基準にして選定される設計日熱負荷の当該部分（例え ば、上記のように、６０％）または全部を意味する用語として使用されている。

発電・蓄熱容量決定の一例として、次のように仮定してみよう。

１、単一家族用住宅の現場位置、・・・・・・マサチューセッツ州ベトフォード 。

２、現場室内熱負荷・・・・・・第６図の通り（Ｑ　（ＳＨ））。

＜　７５，０ＯＯＢ　Ｔ　Ｕ　／日）（Ｑ　（ＷＨ＞）。

４、結合型エネルギー発生装置１８の電気効率・・・・・・１８％（ｎｅ）本 ５、結合型エネルギー発生装置１８の熱効率・・・・・・５５％（ｎｔｈ）宰 ６、供電設備の平均年間口ピーク・レート時間・・・・・・１０時間 ７．６室内熱負荷容量に対する限界経済遮断点・・・・・・設計日所要熱量の６ ０％を基に算出する。

本結合型エネルギー発生装置１８によって消費される天然ガス燃料の熱エネルギ ーに基づく。

発生容量は、下記のように、結合型エネルギー発生装置１８がピーク・レート時 間中に発生する仝熱エネルギーと当該現場用設計自熱負荷の６０％が等しくなる ように指定する。

（１）Ｑ（総熱量）＝Ｑ　（ＳＨ−設計）　ｘ　Ｏ０６＋　Ｑ　（Ｗｌ−１）− １，４５０，０００ｘ　Ｏ９６＋　７５，０００−９４５，０ＯＯＢ　Ｔ　Ｕ　 ／日。

（２）Ｑｔｈ　’＝Ｑ　（総熱量）÷日作動時間＝　９４５，０ＯＯＢ　Ｔ　Ｕ 　／日÷１０時間７／日−９４，５００Ｂ　Ｔ　Ｕ　／時 （３）Ｅｅ　＝ｎｅ／ｎｔｈ　ｘＱｔｈｘ　Ｏ，０００２９Ｋｗ　・時／ＢＴＵ −０，１８１０，１５５Ｘ９５，４００ＢＴＵ／時×０．０００２９ｋｗ一時／ ＢＴＵ ＝　９．２ｋｗ 式（１〉は修正設計日熱負荷の代数式であって、室内暖房Ｑ（ＳＨ−設計値）と 水加熱Ｑ’（ＷＨ）から成っている。

水加熱Ｑ（ＷＨ）用熱負荷は１年中毎日同一であると仮定することかできるが、 ６０％またはこれと類似の率を仮定するのは適切ではない。従って、本例では、 平均水加熱負荷Ｑ（ＷＨ）は１００％加えることとした。

式（３）から、理想的な結合型エネルギー発生装置の電気出力は９．２キロワツ トであることが判る。結合型エネルギー発生装置１８から発生され且つ住宅用建 物１０の現場ですぐに消費されるεとのない電力を計器３６を介して電力格子内 に供給し、これにより当該建物の持主がピーク・レート時間中その値を確保でき るようになる。

蓄熱量＠２２の蓄熱容量は、次式に示すように、ピーク・レート時間内での作動 時間中に結合型エネルギー発生装置１８により発生され且う同時に熱負荷を満足 させるためにその作動時間中に使用される量より多量に当該蓄熱装置に供給され る除外熱エネルギーを完全に含有できるように指定される。

（４）Ｑ（貯蔵）−〇（総熱量）−〇（消費量）−〇（総熱量）　＜　１−１０ ／２４＞＝　９４５，０００　（１−１０／２４）　−５５０，０００３Ｔ　Ｉ Ｊ式（４〉から、蓄熱装置の理想的蓄熱容量は５５０，０ＯＯＢ　ＴＵであるこ とが判る。異常に寒い日、即ち一２６℃（−１５’Ｆ）の設計日に近い日は、補 助加熱装置２９を作動して熱不足を補償する。

以上の各式に示されているように、蓄熱容量指定（Ｑ蓄熱）は下記の点、により 完全に決められる。

（１）現場に設置された装置の発電容量（Ｅｅ　）（２）使用する結合型エネル ギー発生装置ｎｅ　、’ｎｔｈ（３）　ピーク・レート時間の持続時間発電容量 （Ｅｅ　）が、ある任意のまたは非経済上の基準に基づいて指定される場合であ っても、最適蓄熱容量は本願に示す方法で指定することができる。ｌｅｅが最適 値より小さい場合、Ｑ（蓄熱）は、式（４）に従ってｎｅ／ｒａｔｈとピーク・ レート時間の幅のみによって決定する。Ｅｅが最適値より大きい場合、Ｑ（蓄熱 ）は式（１）及び（４）によって決まり、実際には、Ｑ（蓄熱）は、Ｅｅが最適 化されたかのように指定される。Ｅｅか式（３）の意味の範囲内で最適値より大 きい場合、本結合型エネルギー発生装置はピーク・レート時間の全持続時間に逆 比例する時間に亘り作動されることになる。

説明の都合上、第１図の結合型エネルギー発生装置は、形状及び機能共に、比較 的簡単にしである。特定日の実際の室内暖房負荷が蓄熱装置を涸渇させない場合 、センサ制御装置２３で本発生装置１８の作動を遅延または停止させる。伝導、 輻射などにより蓄熱装置２２から失われる熱は前記熱負荷の一部と見做すことが でき、この熱損失は、多量の場合、上）本の式に適宜因数として組み込まれる。

建物１０には熱動力式空調装置、例えば通常の吸収サイクルで作動するタイプの 装置を容易に取り付（ブられることは、当業者であれば当然理解できるところで ある。この種の空調装置に対する熱負荷のため、本結合型エネルギー発生装置の 利用期間は夏季全体に亘り延長される。

蓄熱装置２２を容量一杯まで加熱するに際し本結合型エネルギー発生装置を作動 させたい場合、本結合型ネルギー発生装置１８に対し直接または当該蓄熱装置を 介して戸外用熱交換器（図示せず）を選択的且つ熱伝達式に連結することができ る。このような事態は、供電設備において本発生装置及び、普通は、多数の類似 装置から予備容量を引き出したい場合に発生することのあるものである。

この場合、本発生装置１８の始動は、アンテナ３８に適当な信号を送ってセンサ ー制御装＠２３を無視することにより達成される。このような条件下では供電設 備はこの電力に対してプレミアムを支払うものと仮定できる。必要とあれば、本 発生装置１８はクロック・タイマで制御することが可能である、即ち中央供電設 備からの信号を利用できないピーク・レート時間中は、センサ２３の状態に応じ て本発生装置を作動させることができる。本結合型エネルギー発生装置１８の現 場における熱負荷は、単一家族用住宅に対する室内暖房と家庭用温水加熱から成 るものと仮定しであるが、本願に開示の本発明の概念は、営業用産業用を問わず 、その他の装置にも適用可能なものである。本発明の特徴の幾つかは、全量期日 熱負荷が大幅な位相のずれのためかピーク・レート時間に比べて大幅に長いため のいずれか一方または双方の理由によりピーク・レート時間と一致しない場合で あっても、容易に適用できる。

第５図には、第１図のものより相当大規模な結合形エネルギー発生装置の形に構 成された本発明の別の適用例が図示されている。第５図は、全体を符＠５１で示 した集積形共同体用エネルギー装置によってエネルギーを供給される営業用建物 とを住宅用建物を一緒にした共同体の概略空撮図である。図示のように、共同体 ５０には、ショッピング・センター５２、営業用建物５３、高層アパート５４、 低層アパート５５、及びタウンハウス５６が含まれている。

図示の例の場合、中央エネルギー装置５１で総ての建物構造を暖房すると共に、 幾つかの建物構造を冷房するようになっている。第６図はエネルギー装置５１の 主要構成部品の概略ブロック図である。

中央エネルギー装置５１は燃料セル装置５７と関連の蓄熱装置６１．６２から成 る。燃料セル装置５７は、一般に、燃料予処理装置６３、燃料処理装置６４、電 力部・熱制御サブシステム６６、及び適当な制御装置６７から構成されている。

熱交換器は符号６８及び６９で示しである。電力部６６で発生された直流電力は インバーター７１により交流電力に変換される。

天然ガスなどのような形をした燃料は、予酸化装置と水素化脱硫装置から成る燃 料予処理装置６３に入り、ここで処理される。この燃料と再生処理燃料の混合物 は予処理装置６３の多酸化装置部内を流れ、酸素が含まれている場合ここで酸素 が除去され、次に水素化脱硫装置部に流れて、ここで硫黄が除去される。この脱 硫燃料は、蒸気と混合して燃料処理装置６４に流入し、ここで触媒作用により高 水素ガスに転換される。この高水素ガスは、冷却・濾過後、電力部６６へと流れ る。電力部６６は高水素ガスの水素と処理空気の酸素とを電気化学的に結合して 直流電力を発生する。この電気化学的反応の副生物として水が生成される。イン バーター１１の交流電力出力部は、第１図の装置に関して既述したものと類似の 方法で、共同体５１に電力を供給する供電設備の格子に接続されている。

電力部６６の熱制御サブシステムは電力部内に水を循環させることにより電力部 の温度を制御する。発電過程で発生される熱は、循環水を蒸気と水から成る２相 混合物に変換することにより電力部６６から除去できる。蒸気は電力部・熱制御 サブシステム６６内・で分離して燃料予処理装置６３で使用する。２相混合物の 水分は高度熱交換器６９と関連した冷却ループ内を循環する。

これにより高度除熱はこの電力部冷用水を高度熱変換器６９内に案内することに より回収される、つまりここで高度蓄熱装置６２からの水またはその他の媒体は 、例えば、１３５℃（２７５’Ｆ）の最高温度まで加熱される。低度熱の回収は 電力部・燃料処理装置の排出物を低度熱交換器６８内に流入させることにより達 成される。つまりここで熱を低度蓄熱装置６１の蓄熱媒体例えば水などに変換す る。

要望または必要に応じて、高度または低度のいずれかの熱の発生が各々の蓄熱装 置６１．６２の容量を越える場合は、電力装置の連続作動に対して十分な冷却効 果を確保できるようにこれらの蓄熱装置に関連した回路に空冷式熱交換器を配設 することができる。

第６図に開示のタイプの燃料セル・エネルギー装置５７は、設計容量でまたはこ れに近い容量で作動した場合、低度熱を高度熱の約２倍発生させることができる 。一般に、燃料セル装置５７は、その定格動力の１００％の値で作動する場合、 大ざっばに言って燃料エネルギーの４０％を電気エネルギーに、別の４０％を低 度及び高度熱に変換する。除熱を２つの個別のレベルで回収できること、即ち低 度熱を低度蓄熱装置６１内において一般に３８℃乃至４９℃（１００’Ｆ乃至１ ２０’Ｆ　）の範囲で回収できると共に、高度熱を高度蓄熱装置６２内において 一般に１０４℃乃至１３５℃（２２Ｑ’Ｆ乃至２７５’Ｆ　）の範囲で回収でき ることは、本願に開示のようなエネルギー集積形装置の利点である。室内暖房及 び水加熱の通常の必要条件は、普通、低度熱で満たすことができるが、室内冷房 に低度熱を利用するのは現時点では実際的とは言えない。しかし、１０４℃（２ ２０丁）の高度熱を吸収形空調装置に用いた場合には満足すべき効果を上げるこ とができる。

高度蓄熱装置６２は事務用及び商業用建物５２．５３の熱駆動式吸収型空調装置 の需要を満たすように構成されている。低度蓄熱装置６１で回収された熱は、主 に、共同体５０内のその他の建物の室内暖房用並びに水加熱用に使用される。低 度及び高度蓄熱装置６１．６２はそれぞれ、その修正設計日熱負荷からピーク・ レート時間中装置５１の作動と同時式に供給される自熱負荷部分を引いた量に等 しい量の熱を貯蔵するようにサイズ決めされている。サーモスタットなどのよう な適当な制御装置で蓄熱装置６１．６２の状態を監視すると共に、該制御装置と 前記制御装置６７の相互作用により、両蓄熱装置がそれぞれその熱容量を備えて いる場合、結合型エネルギー装置５１を常態では作動させないようにする。蓄熱 装置６ｊ、　６２のサイズは、第１図の装置に関して既述したものと類似の修正 設計日熱負荷計算に基づいて決定される。既述のように、燃料セル型エネルギー 装置５１は通常共同体５０に電力を供給する供電設備のピーク・レート時間中だ け作動されて、燃料セル装置５７によって発生される電気エネルギーを最大にす ることが判る。ピーク・レート時間中または他の時間に、所望または所要の際、 装置５１を作動させるのに適した制御装置が、第１図の装置に関して説明したも のと類似の適当な方法で採用されていることも当然理解できるところである。

第５図に示すように、装置５１の蓄熱装置６１．６２は建物構造に対して中央部 に配置されており、即ち、例えば各建物から数百フィート以内に配置されている 。蓄熱装置６１、６２はそれぞれ給熱管７６、７’７を介して幾つかの建物に連 結されている。給熱管７６、７７は水などの流体を循環できる平行な給熱管（第 ６図の７６ａ　、　７７ａ　＞及び戻し管（第６図の７６ｂ　、　７７ｂ　）か ら成るか、または適当な熱管から成るループ回路を形成している。給熱管７６、 ７７は個々の建物側に主中継管及び引込分岐管を有する。ある建物、例えばショ ッピング・センター用建物５２や事務用建物５３の場合、第６図に示すように、 低度蓄熱装置６１及び高度蓄熱装置６２に対し個別の給熱管を具備できることを 理解されたい。

高度熱は低度熱供給を補充するのに使用できる。第６図について述べると、全体 を８１で示した熱伝達ループは直列接続状供給管８２、熱交換用コイル８３及び 戻りループ８４から構成されている。供給管８２は高度蓄熱装置の主出力管７７ ａに３方向制御弁８６を介して選択的に接続され、戻りループ８４は１次戻り管 ７７ｂに接続されている。コイル８３は、低度蓄熱装置の主供給管７６ａと直列 接続した熱交換コイル８７に対し熱連通・逆流関係にある。

第６ａ図には高度蓄熱装置６２の一例が示されている。

固体状または液体状の蓄熱媒体９１は絶縁タンク９２内に内蔵されており、熱交 換コイル９３．９４は、高度熱交換器６９と分配管７７ａ　、　７７ｂの双方に 対して連通状態に配設されている。第６ａ図の構成では、熱交換器６９からの供 給管内の流体と分配管７７内の流体を互いに隔離することができ、従ってこの両 者の流体、圧力等を互いに異なったものとすることができる。例えば、これらの 部材に含まれる流体、圧力、純度等に両立性がある場合、コイル９３゜９４０い ずれか一方または双方を除去することができる。

低度熱補給用ループ８１は、高度熱が余分に得られる場合特に有用である。この ような条件は、例えば、暖房負荷が最大で且つ冷房負荷が低い冬季に発生するこ とがある。

つまり、このような場合、冷房用には高度熱は余り必要とされないからである。

第６図のエネルギー装＠５１は、燃料セル型発電装置を実際に使用するのに十分 な容量を備えている。このようなエネルギー装置は、熱機関を用いて発電装置を 駆動する従来の装置に比べて、発電の際の天然カスまたは類似燃料の使用効率が 比較的高い。この効率向上により、本装置では一定の燃料消費量及び一定の発熱 量で比較的高価な電気を比較的多量に発生できるから本装置５１の経済性が大幅 に良くなっている。図示の燃料セルは、本発明実施の際使用するのに適した既知 のタイプの幾つかの燃料セルのうちの一例である。

結合型エネルギー発生装置は、燃料セル型であれ熱機関原動機型であれ、地域的 な共同体に適するようにサイズ決めされた場合、原価及び運転費の両面において 極めて高い経済性を達成することができる。更に、結合型エネルギー装置５１の 各構成部品は、共同体建物の総平均熱負荷を満足するようにサイズ決めすること ができる。即ち、事務用、商業用、及び住宅用建物は各々一般に異なる日及び過 熱負荷需要を有しており、この需要は、全体を平均化した場合、ピークまたは設 計日必要負荷条件を減少させる傾向があり、従って修正設計出熱負荷を減少させ る傾向がある。例えば、実施例１乃至４から、各構成部品はサイズを小さくでき るものであることが判る。

以上、本発明の望ましい実施例を図示並びに記載して来たが、本願中に記載並び に請求した本発明の範囲を逸脱しない限り、各部品のその他の多種多様な変更例 及び、再構成が可能であることは当然理解できるところである。

浄書（内容に変更なし） 一定の温度凧１１衣ｔ′Ｊ惑ダに費若 Ｃマデｔ２−亡、ンｆトＪ　へ゛トーフォーｂワＦ／（ｙ−１ う”゛γフシ−−−（θＥすＥｋＤＡ’（］岬ＳＦ／θ、３ 特表明５８−５０１９Ｇ５（９） 手続補正書（方式〕 昭和昭年７月ｎ日 特計庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示　Ｐｆ：！Ｔ／ＵＳ　８２１０１６３７２、発明の名称　結合型 エネルギー発生装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 インコーホレイテッド 代表者　ハイズ、ラル７　イー。

５、補正命令の日付　自発補正 ６、補正の対象　図面の翻訳文 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．所期の１熱負荷需要を有する地域現場に配設される結合型エネルギー発生装 置であって、熱機関と、該熱機関を駆動するための可燃性燃料源と、該熱機関の 機械的エネルギーを電力に変換するための発電装置と、該発電装置を配電格子に 連結する部材と、該電力格子が２４時間周期中大きさが規則的且つ大幅に変動す ると共に２４時間より大幅に短いピーク需要時間を特徴とする負荷を経緯するこ とと、上記所期日熱負荷需要に基づいてサイズ決めされた容量を備えた蓄熱装置 と、上記熱機関で除外された熱エネルギーを上記蓄熱装置に伝導できるように上 記熱機関と上記蓄熱装置とを熱伝達状態に連結する第１部材と、上記蓄熱装置と 上記熱負荷を熱伝達状態に連結する第２部材と、上記配電格子のピーク・レート 時間中に上記熱機関及び発電装置を始動するための制御装置と、上記蓄熱装置に 貯蔵される熱の値を監視する検知装置であって、常態では、上記蓄熱装置が所要 熱容量を備えている場合には上記制御装置を無視して上記熱機関及び発電装置の 作動を停止させることができるように構成された検知装置、とから成る結合型エ ネルギー発生装置。 ２、前記熱機関及び発電装置が、主に前記ピーク・し−ト時間中に作動して前記 現場の修正設計日熱負荷に等しい量の除熱を発生するようにサイズ決めされた結 合体を形成するようにして成る請求の範囲第１項に記載の結合型エネルギー発生 装置。 ３、前記蓄熱装置が、前記修正設計日熱負荷需要量から前記ピーク・レート時間 における前記熱機関・発電装置の全面作動中に前記熱負荷によって消費される熱 量を引いた差と等量の熱量を貯蔵するようにサイズ決めされている請求の範囲第 ２項に記載の結合型エネルギー発生装置。 ４、前記熱負荷に前記現場の建物の室内暖房が含まれていると共に、前記蓄熱装 置が当該建物の設計日掌内暖房所要熱量の約５０乃至６０％を満たすことができ るようにサイズ決めされている請求の範囲第１項に記載の結合型エネルギー発生 装置。 ５、ある現場に配設された結合型エネルギー発生装置を作動させることにより、 即ち中央発電所供電設備で発生される電力を補充するために局地的に電気を発生 すると共に、該現場における修正設計日熱負荷を満足するための除熱を生産的且 つ局地的に利用することによりエネルギーを保存する方法であって、可燃性燃料 を供給する段階と、熱作動式発電装置を配設する段階と、該発電装置と上記中央 発電所供電設備の電力分配格子を連結する段階と、上記発電装置を作動させるた めに上記可燃性燃料を燃焼させる段階と、上記熱作動式発電装置並びに上記熱負 荷に対して熱的連通状態に蓄熱装置を配設する段階と、該蓄熱装置の蓄熱容量サ イズが概ね上記現場における上記修正設計白熱負荷サイズに限定されていること と、上記発電装置が、正規の日作動時間中、上記現場の上記修正設計日熱負荷と 概ね等しい量の熱を除外するようにサイズ決めされていることと、上記蓄熱装置 がその容量以下の量の熱を保存している場合、上記中央発電所供電設備のピーク ・レート時間中に上記発電装置を通常作動させる段階、とから成る方法。 ６、前記発電装置が前記中央発電所供電設備の通常ピーク・レート時間全体に亘 り作動するようにサイズ決めされている請求の範囲第５項に記載の方法。 ７、前記蓄熱装置が、前記現場における前記修正設計日熱負荷から前記発電装置 作動期間中に前記熱負荷により消費される熱の量を引いた差に等しい量の熱を保 存するようにサイズ決めされている請求の範囲第６項に記載の方法。 ８、前記現場熱負荷に室内暖房が含まれていると共に、前記蓄熱装置が該室内暖 房用負荷を有する建物の設計日室内暖房所要熱量の約５０乃至６０％を供給する ようにサイズ決めされている請求の範囲第７項に記載の方法。 ９、修正設計白熱負荷需要を有する局地現場に配設された結合型エネルギー発生 装置であって、酸化可能燃料源と、該燃料を酸化して電力及び多量の除熱を発生 する発電装置と、該発電装置と配電用格子とを連結する部材と、該配電格子が、 ２４時間周期全体に亘り大きさが規則的且つ大幅に変化すると共に２４時間より 大幅に短いピーク需要時間を特徴とする負荷を経緯することと、上記修正設計白 熱負荷需要に応じてサイズ決めされた容量を有する蓄熱装置と、上記発電装置に より除外された熱エネルギーを該蓄熱装置に伝導できるよう上記発電装置と該蓄 熱装置を熱的連通状態に連結する第１部材と、上記蓄熱装置と上記熱負荷を熱的 連通状態に連結する第２部材と、上記配電格子のピーク・レート時間中に上記発 電装置を始動するための制御装置と、上記蓄熱装置内に貯蔵された熱の値を監視 する検知装置であって、上記蓄熱装置が所要の熱容量を有する場合、通常上記制 御装置を無視して上記発電装置の作動を停止させるように構成された検知装置、 とから成る結合型エネルギー発生装置。 １０、前記蓄熱装置が前記現場における複数の個別の建物と熱的連通状態に連結 されている請求の範囲第９項に記載の結合型エネルギー発生装置。 １１、前記発電装置が前記燃料の燃焼により作動される熱機関を具備している請 求の範囲第９項に記載の結合型エネルギー発生装置。 １２、前記発電装置が、燃料の酸化により電気化学的に電気及び除熱を発生する □燃料セル装置を備えている請求の範囲第９項に記載の結合型エネルギー発生装 置。 １３、前記燃料セル装置が２つの個別の温度レベルで熱を除外するように構成さ れており、前記蓄熱装置に当該温度レベルの各々に対応する個別の部分が具備さ れている請求の範囲第１２項に記載の結合型エネルギー発生装置。 １４、吸収型冷暖房法において前記個別部分の一方が宇内暖房に適した低度熱を 貯蔵するように構成され、他方が室内冷房に適した高度熱を貯蔵するように構成 されている請求の範囲第１３項に記載の結合型エネルギー発生装置。　− １５、前記個別部分の高温度部から前記個別部分の他方による熱供給を常態とす る回路へと高度熱を選択的に案内する部材が具備されている請求の範囲第１３項 に記載の結合型エネルギー発生装置。 １６、ある現場に配設された結合型エネルギー発生装置を作動させることにより 、即ち中央発電所供電設備で発生される電力を補充するため局地的に電気を発生 させると共に、該現場における修正設計日熱負荷を満足させるために該現場にお いて除熱を生産的且つ局地的に利用することによりエネルギーを保存する方法で あって、酸化可能燃料を供給する段階と、多量の除熱を発生する状態に作動する 発電装置を配設する段階と、該発電装置と上記中央発電所供電設備の配電格子を 連結する段階と、上記燃料を酸化して上記発電装置を作動させる段階と、蓄熱装 置を上記発電装置及び熱負荷に対し熱的連通状態に配設する段階と、該蓄熱装置 の蓄熱容量サイズが上記現場における上記修正設計日熱負荷の容量に限定されて いることと、上記発電装置が、正常日作動時間中の上記現場修正設計日熱負荷の 量に概ね等しい量の熱を除外するようにサイズ決めされていることと、上記蓄熱 装置にその容量より少ない量の熱が蓄えられている場合、上記中央発電所供電設 備のピーク・レート時間中に上記発電装置を通常作動させる段階、とから成る方 法。 １７、前記現場の前記熱負荷が複数個の個別の建物の室内空調から成ると共に、 これらの建物が共通の蓄熱装置から熱供給を受けるようにして成る請求の範囲第 １６項に記載の方法。 １８、前記蓄熱装置が前記複数個の個別建物の総平均修正設計日熱負荷を満足す るようにサイズ決めされている請求の範囲第１７項に記載の方法。 １９、前記発電装置の作動中、熱が２つ・の温度レベルで回収され且つ前記蓄熱 装置の高度部及び低度部に貯蔵される請求の範囲第１６項に記載の方法。