JPH0792279B2 - エンジンの排気ガスを利用した給湯装置 - Google Patents

エンジンの排気ガスを利用した給湯装置

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JPH0792279B2
JPH0792279B2 JP12398788A JP12398788A JPH0792279B2 JP H0792279 B2 JPH0792279 B2 JP H0792279B2 JP 12398788 A JP12398788 A JP 12398788A JP 12398788 A JP12398788 A JP 12398788A JP H0792279 B2 JPH0792279 B2 JP H0792279B2
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弘 吉田
弘 池谷
邦廣 小林
裕彦 近藤
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神鋼電機株式会社
株式会社前田鉄工所
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 最近,熱電併給装置の一つとしてガスエンジンの駆動力
を用いて発電すると共に,その排気ガスを利用して高温
水を生じる給湯装置が出現している。
本発明はこのような排気ガスを利用した給湯装置の改良
に関する。
[従来の技術] 従来の熱電併給装置は,たとえば,第3図に示すよう
に,冷却水の循環路1aと分岐循環路1bおよび排気導管1c
とを備えたガスエンジン(以下エンジンという)1,交流
発電機2,冷却水熱交換器3,排気ガス熱交換器4および温
水熱交換器5および温水ポンプ5′を配置して構成して
いた。なお,6は排気ガスの排出管,7は給湯管である。
以上の構成で,エンジン1の駆動により交流発電機2に
よって電力を発生すると共に,エンジン1の高熱部を冷
却した後の温水を利用して冷却水熱交換器3中で水道水
を温水にし,これを更に排気ガス熱交換器4に供給して
排気導管1cから供給された排気ガスにて加熱し,この結
果得られた高温水を熱源として温水熱交換器5を介して
飲料可能の高温水に変換し,給湯用として使用するよう
にしていた。なお,温水熱交換器5で熱源となった後の
温水は,温水ポンプ5′を介して冷却水熱交換器3の供
給水として再利用していた。
[発明が解決しようとする課題] 従来のものでは上記のようにエンジン1が発生する高熱
量の排気ガスから熱回収する方法としてガス/水間接式
の熱交換器である排気ガス熱交換器4を主体に行う方式
をとっていた。
このため,供給水(20℃)をいきなり排気ガス熱交換器
4に入れて熱回収するようにすると,熱交換器の電熱管
が大きな温度差を伴うガスの結露によって低温腐食する
ので,これを避けるため,冷却水熱交換器3で一旦50℃
位の温度まで予熱した上で,さらに排気ガス熱交換器4
を経由して温水熱交換器5に入れ最終的には80℃の高温
水となるまで加熱し,飲料可能な水質の給湯を行うよう
にしていた。
このように,従来のものはガス/水間接式の交換方式の
ため,排気ガスの有する高熱量の内,蒸発潜熱は熱とし
て回収できず,水蒸気,炭酸ガス等として放出されてい
た。また,放出される排気ガスは,低温腐食防止のた
め,150℃〜200℃の温度まで下げることが限度である。
したがって,システムの熱効率も最高でも80%位が限度
となっていた。
また,従来のものでは,負荷との関係で発電機の発生電
力が少なくても良く,又は,エンジンの回転数を低下で
きる場合でも,給湯水の熱量を一定に保持する必要があ
る場合にエンジンの出力又は回転数を低下させることが
できず,電力と熱のエネルギーバランスの点で問題があ
った。これに対処すべく補助ボイラーを設けることによ
ってエンジンの出力又は回転数を低下させることによる
不足熱量を補う方法も採られていたが,この方法の場合
には補助ボイラーが余分に必要となり,その分装置全体
が大型化し,据付面積が大となる欠点があった。
[課題を解決するための手段] 本発明では排気ガスを直接,水に接触させて熱回収を図
るガス・液直接接触式潜熱回収器(以下潜熱回収器とい
う)との組み合わせで,蒸発潜熱も熱回収でき,かつ,
排気ガスの放出温度もほぼ大気温度となるように改善
し,また,上記原動機排ガス熱に対して補助熱源を付加
することによってエンジンと無関係に熱量の調整も行え
るようにした排気ガス利用の給湯装置を提供するもので
ある。
[実施例] 以下第1図に示す本発明の第1の実施例について説明す
る。第1の実施例は飲料に適した給湯装置に関するもの
で,同図において第3図と均等な構成についてはこれと
同等な符号を付して示した。 は潜熱回収器で,基本的構成としては上方に先端部が
シャワー状の蛇口9aを有する給水管9,排気管10を備え,
給水管9の直下方に当たる略中間部に充填層11を,ま
た,底部に貯湯部12と排気ガス供給管13を備えて構成さ
れる。なお,排気ガス供給管13にはエンジン1の排気導
管1cから排気ガスが供給されるが,排気導管1cをたとえ
ば4気筒等の複数個の排気口を1つの供給口にまとめた
排気マニホールドに形成するようにした方が望ましい。
14は原動機排ガス熱に対する補助熱源で,たとえば,バ
ーナ等の炎等の調整によって熱量の調整が自在のものを
使用する。15および16はそれぞれ温水ポンプ,17および1
8はそれぞれ調整弁である。なお,温水熱交換器5は,
その1次側は潜熱回収器の貯湯部12から供給される温水
を熱源とする他,補助熱源14により増大された熱量も加
えて2次側で水道水(20℃)等の給水を温水(52℃)
に変換し、クリーンな温水を熱交換器3へ供給すると共
に,加熱後の1次側の温水はその大半を分岐管19を介し
て潜熱回収器の供給水として再利用(この分が25℃の
水である)し,酸性が大となったものおよび熱変換の際
に過剰に生じた水を他の分岐管20から調整弁18を介して
排水するようにしている。このように,温水熱交換器5
の1次側から潜熱回収器へ供給水を循環するようにし
たため,潜熱回収器に対する給水は当初のみ必要で
後は殆ど節約できるようにしている。
次に,本発明の第2の実施例を第2図を用いて説明す
る。同図において第1図と均等な構成についてはこれと
同等な符号を付して示した。
同図に示す通り,本発明の第2の実施例では,第1の実
施例において,供給水源と温水熱交換器5を省略し,
その代わりにに潜熱回収器が排出される高温水を温水
ポンプ15を介して熱交換器3に供給して直接加熱し給湯
水を得るようにしたものである。
即ち,本発明の特徴は,潜熱回収器で排気ガスの持つ
熱量を大気温度付近まで回収すると共に,熱量を調整自
在な補助熱源14よりエンジン1とは無関係に補助的な加
熱を行い,得られた温水を直接または熱交換器5を介し
て,冷却水熱交換器3で,さらに,再加熱して高温水に
し,給湯するように,熱経路を形成した点である。
なお,第1図および第2図に示したHj,HgおよびHwとそ
の横に表示した数字はそれぞれガスエンジン,潜熱回収
器および給湯部での発生熱量の一部を示す。
なお,この場合,エンジン1のジャケットで回収した熱
量Hjと潜熱回収器で回収した熱量Hgとは同一熱回路の
ため加算でき、各部での大気中に発散する熱量を無視す
ると給湯部での発生熱量HwはHw=Hj+Hgとなる。
また,上記実施例中のガスエンジン1は,エンジンの
他,ガスタービン,ジイーゼルエンジン等であっても良
く,要するに,排気ガスを伴う原動機を一切包含する技
術概念である。
[作用] エンジン1によって交流発電機2を駆動して動力を発生
すると共に,エンジン1から排出される高熱量の排気ガ
ス(500℃)が潜熱回収器に供給されている。
この状態において,給水(20℃の水道水)が給水管9
から潜熱回収器に供給されると,同潜熱回収器内で
排気ガスと水が直接接触し,いわゆる潜熱回収方式で加
熱されると共に,補助熱源14の熱量によっても加熱して
温水(52℃)としたものを貯湯部12に,ポンプ15を介し
て,第1の間接方式の場合には,温水熱交換器5でクリ
ーンな温水に変換した上,また,第2の実施例の直接方
式の場合には,貯湯部12の温水がそのまま,さらに,熱
交換器3に供給され,この熱交換器3において80℃まで
2回目の再加熱を行って高温水とし,給湯管7から給湯
する。
なお,本発明では原動機排ガス熱に対しエンジン1の回
転数と無関係に熱量を調整できる補助熱源14を付加した
ため,負荷が軽減されたときにエンジン1の回転数を低
下させたるようにしても補助熱源14の熱量によって給湯
水の熱量を所定値に保持することができる点に大きな特
長がある。
また,本発明では,潜熱回収器の充填層11の部分を水
が通過する際に、エンジン1の騒音が可成り吸収・除去
される。
[発明の効果] 本発明では,潜熱回収器を排気ガスのガス/水熱交換器
として利用することを基本とし,この潜熱回収器によっ
て温水を得る際にバーナ等の熱量を調整自在な補助熱源
によって温水の熱量を調整した上で,直接または熱交換
器を介して冷却水熱交換器によって,さらに再加熱する
ようにしたため,次のような優れた効果を有する。
潜熱回収器の部分で,排気ガスの熱量を殆ど回収し,
さらに,エンジンのジャケットの熱量を回収する冷却水
熱交換器で再度加熱を行う方式をとっているため,従来
のものでは回収不可能であった排気ガスの蒸発潜熱が利
用でき,熱効率は90〜95%と大幅に向上できるようにな
った。
潜熱回収器では排気ガスと供給水が直接接触するた
め,排気管から出される排気ガスの温度は潜熱回収器へ
の供給水の温度近くまで下がる。
また,希釈されるため排気ガス中の凝縮水(酸性水)に
よって低温腐食される心配はなく,かつ,従来のものの
ように高温の排気ガスを放出させるための酸腐食防止の
安全対策は不要となった。
潜熱回収器にバーナ等の熱量を調整自在の補助熱源を
付加したため,エンジンの回転数と無関係に給湯水の熱
量の調整ができ,したがって,負荷に対する供給電力を
軽減しても良い場合に省エネ効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】 第1図および第2図はそれぞれ本発明の第1および第2
の実施例を示す系統図,第3図は従来例を示す系統図で
ある。 1:ガスエンジン 1c:排気導管 2:交流発電機 3:冷却水熱交換器 5:温水熱交換器 7:経路 :潜熱回収器 9:給水管 10:排気管 11:充填層 12:貯湯部 13:排気ガス供給管 14:補助熱源(バーナ) 16:熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 裕彦 愛知県春日井市上野町3丁目4番地の7 (56)参考文献 特開 昭62−206260(JP,A) 特開 昭61−205360(JP,A) 特公 昭46−23877(JP,B1)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の構成から成る排気ガスを利用した給湯
    装置。 a.ガスエンジン,ディーゼルエンジン,ガスタービン等
    の排気ガスを伴う原動機 b.当該冷却水熱交換器の1次側熱源として上記原動機の
    冷却用の温水を用いた冷却水熱交換器 c.充填材を積層して成る充填層,下底部に位置する貯湯
    部とを備えた潜熱回収器 d.上記潜熱回収器に給水するための給水管 e.上記原動機の排気ガスを潜熱回収器に供給する排気導
    管 f.上記潜熱回収器からの排気ガスを放出する排気管 g.上記原動機排ガス熱に対して設けられた熱量を調整自
    在な補助熱源 h.上記潜熱回収器の貯湯部から排出される温水を熱源と
    して供給水を温水に加熱する温水熱交換器 i.上記温水熱交換器の温水を上記冷却水熱交換器により
    再加熱させ,これを高温水とし,給湯用として供給する
    経路
  2. 【請求項2】次の構成から成る排気ガスを利用した給湯
    装置。 a.エンジンの排気ガスを伴う原動機 b.当該冷却水熱交換器の1次側熱源として冷却用の温水
    の他,排気導管の熱をも回収して用いるようにした冷却
    水熱交換器 c.充填材を積層して成る充填層,下底部に位置する貯湯
    部とを備えた潜熱回収器 d.上記潜熱回収器に給水するための給水管 e.上記原動機の排気ガスを潜熱回収器に供給する排気導
    管 f.上記潜熱回収器からの排気ガスを放出する排気管 g.上記原動機排ガス熱に対して設けられた熱量を調整自
    在な補助熱源 h.上記潜熱回収器の貯湯部から排出される温水を熱源と
    して供給水を温水に加熱する温水熱交換器 i.上記温水熱交換器の温水を上記冷却水熱交換器により
    再加熱させ,これを高温水とし,給湯用として供給する
    経路
  3. 【請求項3】上記潜熱回収器の給水管の供給水として水
    道水のほか,上記温水熱交換器の1次側の温水を循環し
    て使用するようにした請求項1または2記載の排気ガス
    を利用した給湯装置。
  4. 【請求項4】上記原動機排ガス熱に対して設けられる補
    助熱源として炎を調整自在のバーナを用いるようにした
    請求項1または2記載の排気ガスを利用した給湯装置。
  5. 【請求項5】次の構成から成る排気ガスを利用した給湯
    装置。 a.エンジンの排気ガスを伴う原動機 b.当該冷却水熱交換器の1次側熱源として上記原動機の
    冷却用の温水を用いた冷却水熱交換器 c.充填材を積層して成る充填層,下底部に位置する貯湯
    部とを備えた潜熱回収器 d.上記潜熱回収器に給水するための給水管 e.上記原動機の排気ガスを上記潜熱回収器に供給する排
    気導管 f.上記潜熱回収器からの排気ガスを放出する排気管 g.上記原動機排ガス熱に対して設けられた熱量を調整自
    在な補助熱源 h.上記潜熱回収器の貯湯部から排出される温水を上記冷
    却水熱交換器により再加熱させ,これを給湯用として供
    給する経路
  6. 【請求項6】次の構成から成る排気ガスを利用した給湯
    装置。 a.エンジンの排気ガスを伴う原動機 b.当該冷却水熱交換器の1次側熱源として冷却用の温水
    の他,排気導管の熱をも回収して用いるようにした冷却
    水熱交換器 c.充填材を積層して成る充填層,下底部に位置する貯湯
    部とを備えた潜熱回収器 d.上記潜熱回収器に給水するための給水管 e.上記原動機の排気ガスを上記潜熱回収器に供給する排
    気導管 f.上記潜熱回収器からの排気ガスを放出する排気管 g.上記原動機排ガス熱に対して設けられた熱量を調整自
    在な補助熱源 h.上記潜熱回収器の貯湯部から排出される温水を上記冷
    却水熱交換器により再加熱させ,これを給湯用として供
    給する経路
  7. 【請求項7】上記原動機排ガス熱に対して設けられる補
    助熱源として炎を調整自在のバーナを用いるようにした
    請求項5または6記載の排気ガスを利用した給湯装置。
JP12398788A 1988-05-23 1988-05-23 エンジンの排気ガスを利用した給湯装置 Expired - Lifetime JPH0792279B2 (ja)

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US07/353,309 US4925092A (en) 1988-05-23 1989-05-17 Hot water supply system utilizing exhaust gas of engine
EP89305078A EP0343867B1 (en) 1988-05-23 1989-05-19 Hot water supply system utilizing exhaust gas of engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61205360A (ja) * 1985-03-08 1986-09-11 Toshiba Corp 熱併給発電装置
JPH0784852B2 (ja) * 1986-03-06 1995-09-13 株式会社明電舍 熱併給発電装置

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