JPH0444520B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は小規模発電の一手段である熱併給発電
（コージエネレーシヨンシステム）を行う方法に
係り、特に発電機としても機能する誘導電動機の
出力軸側にヒートポンプその他の被駆動機を連結
させ、発電と被駆動機の駆動を、必要に応じて同
時に又は選択的に行うようにした熱併給発電／電
動駆動方法に関する。

「従来技術とその問題点」 従来より、エンジン若しくは膨張機等の熱エネ
ルギー駆動機を連結した発電機の出力軸側に、ヒ
ートポンプその他の被駆動機を連結させね発電と
ともに前記被駆動機より熱（冷）エネルギーを
得、ビル空調等に供するようにした熱併給発電方
法は公知であり、この種の装置においては、前記
熱エネルギー駆動機の回転−停止により、発電機
に追従して被駆動機が回転−停止する為に、発電
と熱（冷）エネルギーの供給が同時に行われる装
置にしか適用出来ず、又このような装置におい
て、発電と熱（冷）エネルギーの需要にアンバラ
ンスが生じている場合にもそのエネルギー利用効
率が低下する。

即ち前記装置においては、発電と熱（冷）エネ
ルギーの供給能力の割合を可変にする事が不可能
である為に、需要電力量が少ない場合、これに比
例して熱（冷）エネルギーの供給能力も減少し、
エネルギー利用効率が低下し、一方需要電力量が
多いにも拘らず熱（冷）エネルギー利用部分が少
ない場合、余熱分は蓄熱するか、大気等に放熱す
るしかなく、結果的にはエネルギー利用効率は低
いものとなる。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、発電機
としても機能する誘導電動機の出力軸側にヒート
ポンプその他の被駆動機を連結させ、該誘導電動
機と被駆動機の駆動を必要に応じて同時に又は選
択的に行うようにし、これによりエネルギー利用
効率の飛躍的な増大を図つた熱併給発電／電動駆
動方法を提供する事を目的とする。

「問題点を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、 発電機としても機能する誘導電動機の両軸側
に、クラツチ手段を介して、エンジン若しくは
膨張機等の熱エネルギー駆動機と被駆動機を
夫々連結された点、 前記クラツチ手段の切離しと結合を選択的に
行うことにより、 熱エネルギー駆動機又は／及び電動機として
機能させた誘導電動機よりの回転出力を被駆動
機に伝達させるか、 又は前記熱エネルギー駆動機よりの回転出力
を発電機として機能させた誘導電動機又は／及
び被駆動機に伝達させるようにした 前記誘導電動機を、商用電源ラインとして機
能する一の受電母線と、又一端に同期発電機が
接続された他の発電母線と夫々選択的に接続可
能にした ことを特徴とする熱併給発電／電動駆動方法を提
案する。

尚、前記被駆動機には一般にヒートポンプが用
いられるが、これのみに限定されるものでない事
は当然である。

「作用」 かかる技術手段によれば、誘導電動機より供給
される需要電力量と、被駆動機より供給される需
要熱（冷）エネルギー量が増減した場合において
も熱エネルギー駆動機よりの出力エネルギーとと
もに、商用電源よりの電気エネルギーを適宜効果
的に取入れて下記のように常に所望の電力供給と
熱（冷）エネルギー供給を行う事が出来、これに
より極めて汎用性が高く且つ熱（冷）エネルギー
や電力の需要の変動にも柔軟に対処し得る熱併給
発電／電動駆動方法を提供する事が出来る。

又本技術手段によれば、熱エネルギー駆動機よ
りの出力エネルギーを、重要電力量と需要熱
（冷）エネルギー量にアンバランスが生じている
場合でも、その需要量に応じて誘導電動機と被駆
動機に効率よく分配する事が出来、この結果熱エ
ネルギー駆動機よりの出力エネルギーのほとんど
全てを有効利用する事が可能となる。

更に、前記誘導電動機を、商用電源ラインとし
て機能する一の受電母線と、又一端に同期発電機
が接続された他の発電母線と夫々選択的に接続可
能にした為に、例えば夜間のコストの安い深夜電
力を利用する場合には、一の受電母線側より前記
誘導電動機に商用電源を供給し、一方昼間の商用
電源コストの高い場合には、同期発電機が接続さ
れた他の発電母線より電源を取込み、これにより
電源コストの低下が可能となる。

又前記同期発電機が接続された他の発電母線側
の電力需要が多くなつた場合には、前記誘導電動
機側より電力供給する事も可能であり、 これにより前記誘導電動機のライン、商用電源
ラインとして機能する一の受電母線、一端に同期
発電機が接続された他の発電母線の三つの電源ラ
インを最も安いコストで而も効率よく、そして
夫々のラインの負荷バランスを取りながら電力供
給を行なう事が出来る。

「本発明の運転パターンの主要部分の説明」 イ 需要電力量と、需要熱（冷）エネルギー量が
均衡している場合 この場合は、前記両クラツチ手段とも結合させ
る事により、熱エネルギー駆動機よりの回転出力
を誘導電動機及び該誘導電動機を介して被駆動機
側に夫々伝達し、これにより誘導電動機の回転に
より生じた発電電力を受電ラインに導くと共に、
誘導電動機の他軸側に連結した被駆動機より、熱
（冷）エネルギーの供給を図る事が出来る。

ロ 需要電力量が不要で、一方需要熱（冷）エネ
ルギー量を相当多く必要な場合、 この場合は、前記両クラツチ手段共結合させた
状態にて、熱エネルギー駆動機と電動機として機
能する誘導電動機との両回転出力により、被駆動
機を駆動させることにより、相当大きな熱（冷）
エネルギー量を供給する事が可能となる。

ハ 需要熱（冷）エネルギー量が不要で、一方需
要電力量を相当多く必要な場合、 この場合は、被駆動機側のクラツチ手段を開放
させ且つ熱エネルギー駆動機側のクラツチ手段を
結合させた状態にて、熱エネルギー駆動機により
発電機として機能させた誘導電動機を駆動させる
ことにより、熱エネルギー駆動機よりの出力エネ
ルギーを全て誘導電動機側に供給出来、需要電力
量を相当多く得る事が出来る。

ニ 需要電力量が余つており、且つ需要熱（冷）
エネルギー量が必要な場合 この場合は、被駆動機側のクラツチ手段を結合
させ且つ熱エネルギー駆動機側のクラツチ手段を
開放させた状態にて、電動機として機能する誘導
電動機の回転出力により被駆動機を駆動させるこ
とにより、過剰電力を利用して需要熱（冷）エネ
ルギーを得る事が出来、熱エネルギー駆動機への
供給エネルギーが不要となり、省エネルギー化が
達成される。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を
例示的に詳しく説明する。ただしこの実施例に記
載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、
この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる説明例に過ぎない。

図面は、本発明の実施例に係るタンデム式発
電／電動駆動装置を示し、発電機としても機能す
る誘導電動機IMの入力軸側に電磁クラツチCL
１、を介して、ガス、ガソリン、ヂーゼル等のエ
ンジン若しくはガスタービンやスクリユー膨張機
等の熱エネルギー駆動機GE（以下エンジンとい
う）を、又誘導電動機IMの出力軸側には、電磁
クラツチCL２を介してヒートポンプ用圧縮機等
の被駆動機HP（以下ヒートポンプという）を
夫々連結させる。

又前記誘導電動機IMは、双頭開閉器SWを介し
て商用電源ラインとして機能する受電母線Ln１
と、また一端に同期発電機SGが接続された発電
母線Ln２と夫々接続されている。

次にかかる装置に基づく各種運転パターンを説
明する。

運転パターン１では、電磁クラツチCL１、と
CL２は共に結合の状態にあり、これによりエン
ジンGE、誘導電動機IM、及びヒートポンプHP
が一体的に連結されており、エンジンGEの回転
により誘導電動機IMを介してヒートポンプHPが
駆動し、熱（冷）エネルギーを得る事が出来る
が、この場合、双頭開閉器SWは開状態にしてあ
る為に、受電母線Ln１及び発電母線Ln２のどち
らにも誘導電動機IMよりの発電力が供給されな
い。

従つて該誘導電動機IMは中間回転媒体として
使用されるのみである。

かかるパターンによればエンジンGEの出力が
全てヒートポンプHP側に供給される事となる。

運転パターン２では電磁クラツチCL１は結合、
電磁クラツチCL２は開放の状態にてエンジンGE
により誘導電動機IMを駆動して発電させ、双頭
開閉器SWを受電母線Ln１に繋ぎ、受電ラインへ
併入する。この際、発電機として機能する誘導電
動機IMの回転数が受電ライン同期回転数より低
下すると、発電機に対して逆電力が発生するの
で、エンジンGEを受電ライン同期回転数より常
に高くなる様調速する。

かかるパターンによればエンジンGEの出力が
全て誘導電動機IMに供給される事となる。

運転パターン３では、電磁クラツチCL１は開
放、電磁クラツチCL２は結合の状態にて、双頭
開閉器SWを受電母線Ln１に繋ぎ、受電ラインよ
り電力を導入し、誘導電動機IMを電動機として
使用し、ヒートポンプHPを駆動する。

かかるパターンによれば受電ライン上に過剰の
電力を有する場合に好適である。

運転パターン４では電磁クラツチCL１と電磁
クラツチCL２を共に結合させるとともに、双頭
開閉器SWを受電母線Ln１に繋ぎ、この状態にて
エンジンGEを回転させる事により、誘導電動機
IMを駆動させ、発電電力を受電ラインへ併入す
ると共にヒートポンプHPを駆動させ、熱（冷）
エネルギーを得る。この際、エンジンGEは受電
ライン同期回転数より常に高くなる様調速する。

かかるパターンによればエンジンGEの出力が
誘導電動機IMとヒートポンプHPに分配供給され
る事となる。

運転パターン５では電磁クラツチCL１と電磁
クラツチCL２を共に結合させるとともに双頭開
閉器SWを受電母線Ln１側に繋ぎ、受電ラインよ
り商業電力を導入し、誘導電動機IMを電動機と
して使用し、且つエンジンGEも併用してヒート
ポンプHPを駆動する。この際、エンジンGEは受
電ライン同期回転数より常に低くなる様調速す
る。

かかるパターンによればエンジンGEと誘導電
動機IMの出力がともに、ヒートポンプHP側に供
給される事となる。

運転パターン６では、電磁クラツチCL１は結
合、電磁クラツチCL２は開放の状態にて、エン
ジンGEにより誘導電動機IMを駆動して発電さ
せ、別に設置した同期発電機SGの発電母線Ln２
に双頭開閉器SWを繋ぐことにより併入する。

かかるパターンによればエンジンGEにより駆
動される誘導電動機IMの発電力が発電母線Ln２
側に供給される事となる。

運転パターン７では電磁クラツチCL１と電磁
クラツチCL２を共に結合させ、エンジンGEによ
り誘導電動機IMと駆動して発電させ、別に設置
した同期発電機SGの発電母線Ln２に双頭開閉器
SWを繋ぐことにより該発電力を発電母線Ln２側
に併入させると共にヒートポンプHPも併せて駆
動させる事が出来る。

［発明の効果］ 以上記載の如く本発明によれば、熱併給発電装
置において熱利用効率を最大限に高めると共に、
熱エネルギー駆動機の熱併給発電以外の利用も可
能にしたもので、本発明により、熱併給発電を継
続しながら、他の被駆動機を駆動することによ
り、駆動機（熱エネルギー駆動機）の運転効率を
最大限に発揮すると共に、システム全体の熱利用
効率も最大限に発揮する事が出来る。

例えば被駆動機にヒートポンプを採用した本実
施例では、ヒートポンプ自体の冷却加熱の両方の
熱エネルギーを利用した場合、入力エネルギーに
対する出力は５〜７倍になるので更に熱利用効率
は高くなる。

又、発電を要しない場合の被駆動機運転も、又
受電電力のみによる被駆動機の運転も可能であ
り、極めて汎用性が高くなる。等の種々の著効を
有する。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例に係るタンデム式発
電／電動駆動装置を示す概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発電機としても機能する誘導電動機の両軸側
   に、クラツチ手段を介して、エンジン若しくは膨
   張機等の熱エネルギー駆動機と被駆動機を夫々連
   結させ、前記クラツチ手段の切離しと結合を選択
   的に行うことにより、熱エネルギー駆動機又は／
   及び電動機として機能させた誘導電動機よりの回
   転出力を被駆動機に伝達し、又前記熱エネルギー
   駆動機よりの回転出力を、発電機として機能させ
   た誘導電動機又は／及び被駆動機に伝達させるよ
   うにすると共に、前記誘導電動機を、商用電源ラ
   インとして機能する一の受電母線と、又一端に同
   期発電機が接続された他の発電母線と夫々選択的
   に接続可能にしたことを特徴とする熱併給発電／
   電動駆動方法。 ２ 前記両クラツチ手段共結合させた状態にて、
   熱エネルギー駆動機よりの回転出力により、発電
   機として機能させた誘導電動機を駆動させ、その
   発電電力を受電ラインに導くと共に、誘導電動機
   の他軸側に連結した被駆動機を駆動させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱併給発
   電／電動駆動方法。 ３ 前記両クラツチ手段共結合させた状態にて、
   熱エネルギー駆動機と電動機として機能する誘導
   電動機との両回転出力により、被駆動機を駆動さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の式熱併給発電／電動駆動方法。 ４ 被駆動機側のクラツチ手段を開放させ且つ熱
   エネルギー駆動機側のクラツチ手段を結合させた
   状態にて、熱エネルギー駆動機により発電機とし
   て機能させた誘導電動機を駆動させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の熱併給発電／
   電動駆動方法。 ５ 被駆動機側のクラツチ手段を結合させ且つ熱
   エネルギー駆動機側のクラツチ手段を開放させた
   状態にて、電動機として機能する誘導電動機の回
   転出力により被駆動機を駆動させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の熱併給発電／電
   動駆動方法。