JPS6128742A - 熱併給発電装置 - Google Patents

熱併給発電装置

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JPS6128742A
JPS6128742A JP14760784A JP14760784A JPS6128742A JP S6128742 A JPS6128742 A JP S6128742A JP 14760784 A JP14760784 A JP 14760784A JP 14760784 A JP14760784 A JP 14760784A JP S6128742 A JPS6128742 A JP S6128742A
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JP
Japan
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heat
internal combustion
combustion engine
exhaust gas
hot water
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Pending
Application number
JP14760784A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichi Kitano
北野 雄一
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6128742A publication Critical patent/JPS6128742A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は廃熱を有効に利用する熱併給発電装置に関する
〔発明の技術的背景とその問題点〕
今日資源の保存と開発が極めて大きな問題となっている
が、既存エネルギーの有効活用もまた極めて1要となっ
ている。石油代替エネルギーとして石炭、原子力及びL
NGがとシあげられ、この他にローカルエネルギーとし
て太陽エネルギー(熱及び光)、風力エネルギー、中小
水力発電、波力エネルギー、海洋温度差発電、バイオマ
ス、廃熱回収などの代替エネルギーの開発が官民あげて
積極的に行われている。
゛ こうした傾向の中で、一つの燃料源から二つのエネ
ルギ(電気エネルギ士熱エネルギ)、を取り出す熱併給
発電(以下コ・ジェネレーションと言う)は、既存のエ
ネルギの有効活用、資源保存に非常に有効であシ、よシ
積極的に表現すれば、新しいエネルギー源の創造によシ
、確実に社会に貢献するエネルギー管理技術である。具
体的には電力会社が巨大な発電所で集中して電気を住産
し、その過程で生じる熱エネルギーを廃棄する一方で、
産業用プロセス、冷暖房などに必要な熱要件をもった需
要家が、別個の燃料源から熱ヮ千ネルギーを得るという
状況を統合して、電気工ムルギーと熱エネルギーを同時
に必要とする場合には、その場所で一つの燃料源で廃熱
を利用することにより、各々の負荷に充当しようとする
ものが熱併給発電である。
近年のエネルギー保存の強調及び石油の高価格化の状況
変化がコ・ジェネレーションの利点を高め、エネルギー
の効率的利用の担い手として再浮上させたと云える。
一般にエネルギーは高温の熱がら始まり、常温の熱とな
ってその一住を終えるまで熱力学第2法則に基き、温度
の高い方から低い方へ一方向に、非可逆的に流れ、自分
では決して元に戻らない。
従って、熱は止れた時の高温から、墓場に達する常温ま
で下シ切るまでに使い厄さねばならない。
わが国での熱の総合利用率は、わずか゛45%程度で、
最初に作り出した熱の半分以上は直接大気中かあるいは
海水中へ捨てられている。この効率の悪さの大半の原因
は、高温の熱に始まって常温の熱で終る「熱」の利用技
術の6まずさ”による。この利用率を高めることが、省
エネルギー技術開発の究極的な目標でアク、この点では
コ・ジェネレーションシステムは熱の有効利用の一形態
である。
しかし、一般に用いられる排ガス熱交換器では熱交換器
自体の材料面の制約で、入口温度約500℃の廃熱を常
温まで熱交換すると、材料腐食が発生したシ、或いは熱
伝熱面積が非常に大きくなり実用的でない。このため止
むなく排ガス熱交換器の出口温度を約200℃に抑えて
熱交換しているのが現状であシ、廃熱の有効利用にはま
だあと一歩の努力が必要となっている。
〔発明の目的〕
本発明はこれらの欠点を除き、有効利用しないで無駄に
捨てている廃熱をも利用し、全体として熱の有効利用が
可能なコ・ジェネレーションを提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は内燃機関によって駆動される発電機と、内燃機
関から排出される比較的高温の排ガスを利用して他の流
動体に熱交換する排ガス熱交換器もしくは排ガス焚の吸
収冷温水器と、この熱交換器・冷温水器から排出される
比較的低温の排ガスを利用して他の流動体に昇温して熱
交換するヒートポンプから構成されておシ、従来利用す
ることができなかった廃熱をも有効に回収して、全体の
熱利用率を高めることを特徴としている。
〔発明の実施例〕
本発明のコ・ジェネレーションシステムの一実施例とし
て、廃熱を給湯に有効利用する場合を第1図にもとづい
て説明する。コ・ジェネレーション1を構成する主要素
として、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスター
ビンなどの内燃機関2と、これに機械的に直結された発
電機3がある。
内燃機関2の排ガスはその排気管中に設けられた排ガス
熱交換器4で排ガス中の熱エネルギーの大部分が回収さ
れる。5は熱負荷この平衡をとるためのクーリングタワ
ーである。
一方内燃機関2の本体をも冷却する必要があり、通常は
この廃熱は捨てている(、・・ジェネレーションシステ
ムでは貯湯槽7に於て、内燃機関20本体の熱を清水に
熱交換する。8はエンジンの冷却水を循環するための循
環ポンプである。
10は給湯負荷であるが、これらの負荷量が内燃機関2
の廃熱量以上となると、充分な冷暖房や給湯が出来ない
ことになるので、補助機器として例えばガス焚ボイラ1
1、給湯用熱交換器9を設ける。
尚、12は給湯ポンプである。
コ・ジェネレーション1が運転中は内燃機関2の機械的
出力は直結された発電機3に伝達され、所要出力の電力
を発電する。一方貯湯槽7から循環ポンプ8によって、
エンジン冷却水が内燃機関2に供給され、エンジン本体
の発熱の冷却、換言すれば内燃機関2の排熱を回収し、
ついで排ガス熱交換器4に供給され、内燃機関2の排ガ
ス熱エネルギを回収する。すなわち冷却水によシ内燃機
関本体の排熱、排ガスの排熱を回収して、比較的低温の
冷却水はほぼ100℃近くまで昇温し貯湯槽7の中で清
水と熱交換され、再び循還される。貯湯槽7では給湯ポ
ンプ6によシ給湯負荷10に供給されるが、給湯負荷が
予定量よりも/、11さい時は貯湯槽7で作られた湯は
保温効果のあるこの貯湯槽7で貯えられる。しかしコ・
ジェネレーション去で発生する熱量よシも給湯9荷10
で消量する熱量の方がl」ささいときは熱平衡がくずれ
るので余分な熱量はクーリングタワー5で廃棄する。
一方給湯負荷10の要求する熱の方がコ・ジェネレーシ
ョン1で発生する熱量よシも大きい場合も熱平衡が崩れ
ることとなる。この場合は、コ・ジェネレーション1の
不足熱量を補うためにガス焚ボイラ11により温水を作
り、給湯用熱交換器9この間を循還させる。この熱交換
器9では熱交換が行なわれ、不足分の熱量が補助として
のボイラ11から補われて全体として給湯負荷に応じた
熱供給が行なわれる。
即ち、第1図及び第2図は電力負荷12に給電する発電
機3と、発電機3を駆動する内燃機関2と、内燃機関2
から排出される高温の廃ガスを循環する清水に熱交換す
る排ガス熱交換器4と、排ガス熱交換器4によって昇温
された清水を貯蔵する貯湯槽7と、貯湯槽7の清水を内
燃機関2の冷却用として循環させる冷却水循環ポンプ8
と、貯湯槽7と並列に配管接続されたクーリングタワー
5とからなる熱併給発電装置に於て、内燃機関2に直結
して駆動され、冷却媒体を圧縮して凝縮するヒートポン
プ20と、ヒートポンプ20によって凝縮された冷却媒
体を蒸発させて冷却する蒸発器nとを具備してなる熱併
給発電装置を示している。
更に、内燃機関2には圧縮式のヒートポンプ20が直結
されている。而して、ヒートポンプ20は冷媒を圧縮し
て凝縮、蒸発を繰り返すことによシ低い温度の媒体から
高い温度の媒体に熱を運ぶ装置であり、第2図に示すよ
うに圧縮機々、凝縮器22及び蒸発器23とから構成さ
れている。更に蒸発器器には排ガス熱交換器4からの廃
ガス27の廃熱(例えば200℃の排ガス)によシ冷媒
を有効に蒸発させる熱交換装置Uを設ける。約200℃
の温度によって気化熱をうばい蒸発した冷媒は圧縮$2
1により圧縮され、凝縮器22で再び液体へと凝縮する
。このとき冷媒の有する潜熱を有効に取り出す熱交換装
置25を設け、例えば約30℃の冷却水29から約50
0℃程度の高温水30を得る。
尚、第2図に於て廃ガス26の温度は500°C1廃ガ
スあの温度は50°C程度が考えられる。
一般にヒートポンプ20は成績係数COPで性能が左右
される。成績係数copは C0P=ヒートポンプからの熱出力/圧縮器の軸動力(
熱換算) で表わされ、現在C0P=3程度のものが実用化されて
いる。従って内燃機関2の軸動力の一部を利用すること
によシ、それの3倍程度の熱出力を利用できない廃熱か
ら回収するため熱を有効に利用できる。ヒートポンプ2
0からの熱は500℃程度の高温水30となるので、熱
負荷13は温水吸収式の冷凍機により冷房に使用するこ
と、或いは蒸気にしてプロセス用蒸気に使用したシまた
蒸気タービンの駆動に使用することが可能である。
例えば内燃機関2の廃熱回収を第1図の温水として回収
する方式に対し、第1図と同一部分に同一符号を附した
第3図では排ガス焚の吸収冷温水器14で廃熱を回収す
る方式では、吸収冷温水器14で作られた冷温水が冷暖
房負荷16に供給される。
この場合も吸収冷温水器14での廃熱利用は約200℃
程度までであるため、この廃熱を更にヒートポンプ20
によって昇温し約500℃程度として、同じく吸収冷温
水器15により冷温水を作シ冷暖房負荷16に並列に供
給することも可能である。
また小容量のコ・ジェネレーションが多数設けられる第
4図の如きシステムでは、内燃機関2゜2a、2bの排
ガスをそれぞれ熱交換器4,4a、4bにて熱回収した
あと一括してヒートポンプ20によシ、比較的低温の熱
を回収できる。この場合ヒートポンプ加は発電機3+3
8,3bの電気出力で付勢される電動機荀によって駆動
してもよいし、或いは適宜の内燃機関等によって駆動し
てもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、コ・ジェネレーシ
ョンシステムでは有効回収し切れない比較的低温の廃熱
をヒートポンプを使用することによシ回収し、全体・−
・熱利用率を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の一実施例を示す熱併給発電
装置の構成図、第3図及び第4図は本発明の他の実施例
を示す構成図である。 1・・熱併給発電装置  2 ・内燃機関3・・・発電
機      4 排ガス熱交換器5 クーリングタワ
ー  6・給湯ポンプ7 貯湯槽      8 冷却
水循環ポンプ9 給湯用熱交換器  10・・給湯負荷
11・・補助ガス焚ボイラ  12・・電力負荷13・
・・熱負荷      14.15  吸収冷温水器1
6  冷暖房負荷    20・ヒートポンプ21・・
コンプレッサ   22・・・凝縮器お・・蒸発器  
    24.25  熱交換装置26・・電動機 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ばか1名)第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電力負荷に給電する発電機と、この発電機を駆動する内
    燃機関と、この内燃機関から排出される高温の廃ガスを
    循環する清水に熱交換する排ガス熱交換器と、この排ガ
    ス熱交換器によつて昇温された清水を貯蔵する貯湯槽と
    、この貯湯槽の清水を前記内燃機関の冷却用として循環
    させる冷却水循環ポンプと、前記貯湯槽と並列に配管接
    続されたクーリングタワーとからなる熱併給発電装置に
    於て、前記内燃機関に直結して駆動され、冷却媒体を圧
    縮して凝縮するヒートポンプと、このヒートポンプによ
    つて凝縮された前記冷却媒体を蒸発させて冷却する蒸発
    器とを具備してなる熱併給発電装置。
JP14760784A 1984-07-18 1984-07-18 熱併給発電装置 Pending JPS6128742A (ja)

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JP14760784A JPS6128742A (ja) 1984-07-18 1984-07-18 熱併給発電装置

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JPS6128742A true JPS6128742A (ja) 1986-02-08

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ID=15434151

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JP14760784A Pending JPS6128742A (ja) 1984-07-18 1984-07-18 熱併給発電装置

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