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JP3843023B2 - Cogeneration system - Google Patents

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JP3843023B2
JP3843023B2 JP2002013592A JP2002013592A JP3843023B2 JP 3843023 B2 JP3843023 B2 JP 3843023B2 JP 2002013592 A JP2002013592 A JP 2002013592A JP 2002013592 A JP2002013592 A JP 2002013592A JP 3843023 B2 JP3843023 B2 JP 3843023B2
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富雄 茂木
和雄 野村
邦衛 関上
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Sanyo Electric Co Ltd
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
発電と給湯とを行なう小型のコージェネレーションシステムの構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
コージェネレーションシステムは、エンジンなどの内燃機関の駆動力で発電機を運転し、発電と、前記内燃機関の冷却水や、排気ガスより熱回収し、お湯や、蒸気を発生させ、給湯用あるいは空調用として熱供給を行なうことが一般的である。
【0003】
燃料を燃焼させて、発電と、給湯とを行なわせる場合、図6に概略を示す様に、発電側110と、熱回収側111とからなる構成とし、この発電側110を制御する発電制御部25を設け、エンジン1より延びた冷却水路へ第1三方弁22を設けて、一方を冷却水ポンプ10を経由してエンジン1へ戻る冷却水路とし、他方を水熱交換器8の1次側へ接続して、この水熱交換器8の出口より延びた冷却水路の先に第2三方弁23を設け、一方を冷却水ポンプ10を経由してエンジン1へ戻る冷却水路とし、他方を放熱器11を流通して、冷却水ポンプ10を経由してエンジン1へ戻る冷却水路として構成し、発電制御部25よりエンジン1の運転が開始され、この時の冷却水の温度が低い時点では、実線矢印dで示す冷却水路を流通させて、エンジン1の暖機運転を行い、前記冷却水の温度が、給湯への熱回収に利用可能な温度に達すると、破線矢印eで示す、水熱交換器8の1次側へ冷却水を流通させる冷却水路を選択して熱回収を行なわせ、より一層に前記冷却水の温度が上昇し、水熱交換器8での熱回収後でも前記冷却水の温度がエンジン1を冷却可能な温度まで低下しない場合は、一点破線矢印fで示す、水熱交換器8の1次側と、放熱器11とへ前記冷却水を流通させる冷却水路を選択し、図示していない冷却水の温度センサからの温度信号により発電制御部25から送風機12を運転させて、放熱器11での冷却を行ない、前記冷却水の温度を安定させながら運転を行い、前記熱回収側への熱回収を行っていた。
【0004】
また、この熱回収側111を制御する熱回収制御部26を設け、給水管13および、給湯配管14を設けた給湯槽15を設け、さらに、この給湯槽15内に貯留した水の底部付近より取水して、前記水熱交換器8の2次側へ循環ポンプ16を用いて循環させる熱受給配管24a、24bを設けて、給湯槽15内に設けられた温度センサ27からの温度信号により熱回収制御部26から循環ポンプ16を運転させ、水熱交換器8を介して、前記発電側110のエンジン1の前記冷却水より熱回収を行ない、給湯槽15内へ貯留し給湯を行なっていた。
【0005】
ここで、図6で示した上記以外の装置について説明すると、2はエンジン1の燃料を供給する燃料供給装置であり、3は燃焼用空気を吸入する吸気装置で、4は前記燃料と前記燃焼用空気を混合して混合ガスを生成する混合器で、5はエンジン1で燃焼した燃焼ガスを排気する排気装置である。
【0006】
そして、6はエンジン1の燃焼により発生した駆動力で駆動される発電機であり、7はこの発電された電力を商用電源周波数に変換し、この商用電源周波数に同期させて電力を供給する配電装置で、12は放熱器11への送風を行なう送風機である。
【0007】
また、コージェネレーションシステムを布設する場合、発電側と、給湯側とは、それぞれ独立した工事となるため、図6に示す様に、それぞれに独立した制御部を備え、それぞれ独立しての制御が行なわれていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コージェネレーションシステムも家庭向け用などの小型のものを考えた場合、給湯槽内に貯留した給湯用の水への熱回収を行なわせるための循環ポンプは、数百ワット程度のものであるが、エンジンも小型となり、発電量も、当然、数キロワット程度のものとなってしまうため、このコージェネレーションシステムでの発電電力量に対する、運転するための消費電力量が占める比率が大きくなってしまい、最終的な発電効率が低下してしまう結果となっていた。
【0009】
また、この循環ポンプおよび、水熱交換器を搭載することにより、当然ながらコストもアップしてしまっていた。
【0010】
このため、この小型のコージェネレーションシステムでは、このシステム内で消費してしまう消費電力の低減、および、コストの低減を行なうことが要望されていた。
【0011】
本発明の目的は、発電側と、熱回収側とに共通する制御部を設け、一体化することにより、コージェネレーションシステム内で消費する電力を極力抑え、発電効率を向上させるとともに、コストをも抑えたことを特徴とするコージェネレーションシステムを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、内燃機関の冷却水を冷却水ポンプにより循環させ、この冷却水の熱によって湯水を給湯槽に貯留するコージェネレーションシステムにおいて、前記冷却水の循環する冷却水路を前記給湯槽の外壁、或いは、前記給湯槽の内部へ配設し、前記冷却水の前記冷却水ポンプにより循環させると共に、前記内燃機関の暖機運転時に、前記給湯槽の外壁、或いは、前記給湯槽の内部に配設した冷却水路をバイパスして、前記冷却水を循環させるバイパス冷却水路を設けたことを特徴とするものである。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記給湯槽の外壁へ設ける前記冷却水路を、少なくとも前記給湯槽の底部付近の外壁を中心とする部分へ設けたことを特徴とするものである。
【0014】
請求る項3に記載の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記給湯槽の内部へ設けた前記冷却水路を、前記給湯槽内に貯留した水に没して、前記給湯槽内の底部付近へ設けたことを特徴とするものである。
【0015】
請求項4に記載の発明は、請求項1または3に記載のものにおいて、前記給湯槽内の底部付近に設ける前記冷却水路を二重管とし、前記二重管の外管と内管との間の空間を前記給湯槽の外壁上へ開放させたことを特徴とするものである。
【0016】
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載のものにおいて、前記内燃機関と、前記冷却水ポンプと、前記給湯槽との制御を行なう制御部を設け、前記内燃機関と、前記冷却水ポンプと、前記給湯槽とを一体化したことを特徴とするものである。
【0018】
請求項6に記載の発明は、請求項6に記載のものにおいて、前記冷却水路上へ前記給湯槽で回収し切れ無い熱を放熱させる放熱器を設け、さらに、この放熱器へ多段速調型、あるいは、無段速調型のいずれかの送風機を設け、前記冷却水路を流通する冷却水の温度により前記送風機の送風量を制御したことを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施形態について、図1から図5を用いて説明を行なう。
【0020】
図1を参照して、図1は、本発明による、発電側と、熱回収側とに共通する制御部を設け、一体化することにより、コージェネレーションシステム内で消費する電力を極力抑え、発電効率を向上させるとともに、コストをも抑えたコージェネレーションシステムの一例についての概略を示した図である。
【0021】
まず、このコージェネレーションシステム100の構成について説明すると、エンジン1は、燃料供給装置2および、吸気装置3で吸入された燃料および、燃焼用空気を混合器4を介して取り込み、燃焼させた燃焼ガスを排気装置5を通じて排出し、この時、発生したエンジン1の駆動力で発電機6を運転し、配電装置7を経由させて、電力を供給するかたちに構成されている。
【0022】
また、このエンジン1を冷却する冷却水が循環する冷却水路は、このエンジン1より延ばして、給湯槽15の外壁へ熱供給管19として設け、この熱供給管19より三方弁9へ接続されて2方向へ分岐され、一方は、矢印a方向へ流れ、冷却水ポンプ10を経由してエンジン1へ戻る流路と、他方は、矢印b方向へ流れ、放熱器11を経由し、冷却水ポンプ10を経由してエンジン1へ戻る流路とで構成し、上記放熱器11は、送風機12からの送風を受けて、熱供給管19で熱回収し切れず、所定の温度まで低下し切れ無かった冷却水の余った熱を大気へ放出させるかたちに構成されている。
【0023】
ここで用いられている三方弁9は、オイルやワックスなどの封入材が封入されおり、流通する冷却水の温度により前記封入材の体積が変化して自動的に、矢印a方向か、矢印b方向かのいずれかの流通経路を選択する機械式の流量制御弁で、例えば、この三方弁9の動作温度を約80℃として説明すると、流通する冷却水の温度が80℃未満の温度であれば、三方弁9は前記冷却水を矢印a方向の冷却水路へ流通させ、この冷却水の温度が約80℃を超えると、三方弁9は前記冷却水を矢印b方向の冷却水路へ流通させている。
【0024】
また、上記給湯槽15では、温ためられた温水は、上部に滞留してしまうため、その外壁の下部を中心として熱供給管19が設けられ、その外側より、十分に断熱が行なわれたものとなっている。それは、上記の様に、熱供給管19を給湯槽15の外壁に設けているため、給湯槽15内への放熱も行なわれるが、この給湯槽15の外側へ向けても放熱されてしまい、熱回収効率を低下させてしまう可能性があるためである。
【0025】
そして、給湯槽15へは、内部の底部付近に開口され、貯留する水の補給を行なう給水管13が設けられ、貯留された水の上部より取水し、給湯を行なう給湯配管14とが備えられている。さらに、この給湯槽15は、密閉容器となっており、給湯配管14からの給湯が行なわれると、給湯槽15内は、負圧となり、給湯された分の水が給水管13より給水が行なわれるため、常に、給湯槽15内に貯留されている水は、一定の水量となっている。
【0026】
さらに、熱供給管19から三方弁9へ接続された冷却水路上に温度センサ18が設けられ、本コージェネレーションシステム100を制御する共通制御部17に内蔵されたプログラムにより、冷却水ポンプ10や、送風機12などをオンオフさせている。
【0027】
そして、このコージェネレーションシステム100の運転が開始されると、共通制御部17よりエンジン1へ運転信号が出力され、燃料供給装置2より供給された燃料と、吸気装置3により吸入された燃焼用空気とを混合器4で混合させ、この混合ガスを吸込み燃焼させて、エンジン1が運転を開始し、その駆動力で発電装置6を運転し、配電装置7で、発電機6からの発電を受け、これを商用電源周波数に変換するとともに、商用電源周波数の位相に同調させて、家庭内配線への電力供給が開始される。
【0028】
共通制御部17では、このエンジン1への運転信号の送信と同時に、冷却水ポンプ10を運転させ、冷却水路内へ冷却水を循環させるが、冷却水の温度は、未だ低いため、送風機12は、停止のままとなっており、三方弁9も矢印a方向が選択されている。
【0029】
このため、前記冷却水は、エンジン1より流出すると、熱供給管19を流通し、三方弁9を矢印a方向へ流れ、冷却水ポンプ10を経由し、エンジン1へ戻る冷却水路をたどり、このエンジン1の暖機運転を行う。
【0030】
この時、前記冷却水は、熱供給管19を経由する際に給湯槽15での熱回収が行なわれながらの暖機運転であるため、エンジン1の暖気運転中での冷却水温度の上昇は、ゆっくりとしたものとなるが、この冷却水の温度が上昇するのと同時に給湯槽15内に貯留した水の温度も上昇するため、上記図6で示した、エンジン1の冷却水の温度が上昇してから循環ポンプ16を運転して給湯槽15へ熱供給を開始し、それから給湯槽15内に貯留した水の温度が上昇すると言った時間遅れは無い。
【0031】
そして、エンジン1の運転が継続し、冷却水の温度が、上記約80℃以上となると、三方弁9内に封入された封入材が膨張し、この三方弁9を自動的に矢印b方向へ切替えて、放熱器11を流通する冷却水路を選択し、この放熱器11での自然放熱を行なう様になる。
【0032】
さらに、例えば、送風機12の運転開始の温度を、前記冷却水の温度が85℃以上とすると、前記冷却水の温度がより一層上昇し、この85℃を超えた温度となった場合、これを温度センサ18からの温度信号により共通制御部17で検出し、送風機12をオンさせ、送風機12での強制空冷により、放熱器11で冷却水を冷却して、エンジン1へと循環させる。
【0033】
そして、給湯配管14より給湯を行ない、給水管13からの補給が行なわれるなどして、給湯槽15内に貯留した水の熱供給管19内を流通する前記冷却水からの熱回収が増加すると、当然のことであるが、熱供給管19の出口側の温度は低下し、温度センサ18で検出される温度信号も上記送風機12の運転開始温度の85℃よりも低下するため、共通制御部17より、送風機12がオフされ、さらには、三方弁9を流通する冷却水も上記三方弁9の動作温度である80℃をも下回った場合には、三方弁9が矢印a方向へ切替えられ、前記冷却水の放熱器11での放熱が抑えられて、前記冷却水の温度および、給湯槽15内に貯留した水の温度は、一定の範囲内での水温に保たれ、運転される。
【0034】
この様に給湯槽15の外壁へ熱供給管19として、エンジン1の冷却水路を設けることにより、図6に示す水熱交換器8や、この水熱交換器8の2次側の水を循環させる循環ポンプ16を設けずに安定した給湯を行なえるため、コストも低減し、循環ポンプ16の消費電力も削減して、本コージェネレーションシステムとしての発電効率を向上させることが出来る。
【0035】
この他、システム内で消費する電力を極力抑え、発電効率を向上させるとともに、コストをも抑えたコージェネレーションシステムとしては、図2に示す構成も可能である。
【0036】
図2も、上記図1と同様に、発電側と、熱回収側とに共通する制御部を設け、一体化することにより、システム内で消費する電力を極力抑え、発電効率を向上させるとともに、コストをも抑えたコージェネレーションシステムの一例についての概略を示した図で、上記図1では、冷却水路を熱供給管19として給湯槽15の外壁へ設け、流通する冷却水からの熱回収を行なっていたが、この図2では、この熱供給管19を給湯槽15内に貯留した水の底部付近へ水没させて設けたものである。
【0037】
この熱供給管19は、一重管としても二重管としても良い。それは、一重管とした場合、前記冷却水から給湯槽15内に貯留した水への熱伝導率の低下を防いで熱回収を行なわせることが可能であるため、熱供給に対しての効率を向上させる点で有効であり、また、二重管とした場合、前記熱供給の効率については、前記一重管には劣るものの、万が一、この熱供給管19が破損した場合、エンジン1の冷却水が、給湯槽15内に貯留し、給湯される湯水へ混入してしまう危険性を回避し、安全性を確保すると言う点で有効である。
【0038】
なお、この熱供給管19の二重管構造は、例えば、図3に示す様に、外管30の内側へ、この外管30の内壁に接する形に内管31が設けられた管で、外管30は、特別な加工は施されていない円筒形の管であり、内管31は、外壁上に、この管の延長方向へ複数の溝を設けた加工が施された管で、この外管30と、内管31との間に設けられた空間は、排水路32としたものである。
【0039】
これにより、内管31内を流通する前記冷却水からの殆どの熱は、外管30へ伝えられ、給湯槽15内へ貯留した水へ極力効率を低下させることも無く熱回収させることができ、また、外管30は、給湯槽15へ取り付けられ、内管31は、エンジン1から延びた冷却水路へと接続されており、この外管30と内管31との間の排水路32は、給湯槽15の外壁上へ開口させて外気へ開放させるものである。
【0040】
これは、上記安全性の確保に加え、外管30、或いは、内管31のいずれかが破損した場合、給湯槽15内に貯留した水か、あるいは、前記冷却水のいずれかが、前記破損した部分から流出し、排水路32を流通して、給湯槽15の外壁へ流出してくるため、この給湯槽15内に水没して設けた熱供給管19の破損を給湯槽15の外部より確認することが出来るからである。
【0041】
その他、図1と同じ記号を付した装置および、運転動作は、上記図1で説明した機能と同一であるため、説明は省略する。
【0042】
この図2のコージェネレーションシステム101では、図1で説明した給湯槽15での熱回収において、熱供給管19を給湯槽15内に貯留した水に水没して設けており、この熱供給管19から放熱される熱が、全て、前記給湯槽15内へ熱回収されるため、給湯槽15の断熱材についても簡素化を行なうことができ、更なるコストの低減も行なえる。
【0043】
そして、さらに、上記図1および、2で説明した実施形態のエンジン1の暖機運転について、改善を行なったものの概略図が、図4および、図5となる。
【0044】
上記図1および、2で説明した実施形態では、エンジン1の冷却水路を、熱供給管19で給湯槽15への熱回収を行ないながら暖機運転を行う冷却水路と、これに加え、放熱器11での放熱を行なう冷却水路との構成としていたが、後述する図4および、図5では、前記冷却水路をエンジン1の暖機運転専用の冷却水路と、給湯槽15での熱回収および、放熱器11での放熱を行なう冷却水路との構成としている。
【0045】
図4では、エンジン1から延びる冷却水路を三方弁9へ接続し、この三方弁9を流通する冷却水の温度により、熱回収および、放熱を行なわずにエンジン1へ戻すバイパス冷却水路と、給湯槽15の外壁に熱回収器として設けられた熱供給管19での熱回収および、放熱器11での自然放熱、或いは、送風機12からの送風を受けての強制冷却を行なわせる流路とのいずれかを選択して流通させ、冷却水ポンプ10を経由させてエンジン1へ戻る冷却水路とにより構成している。
【0046】
ここで用いられている三方弁9は、上記図1および、2で説明した実施形態のものと同様であるが、前記冷却水路上に設けられた位置が異なるため、この動作温度が異なる。
【0047】
図1および、2では、熱回収と、暖機運転とを兼ねた冷却水路上に設けられていたため、前記冷却水の上限の温度として、上述の様に約80℃と設定し、説明して来たが、図4および、5では、エンジン1の暖機運転のみを行う冷却水路上であるため、もっと低い温度での動作を行なわせる必要があり、例えば、この三方弁9の動作温度を約60℃として説明すると、流通する冷却水の温度がこの約60℃未満の温度であれば、三方弁9は前記冷却水を矢印a方向の冷却水路へ流通させ、この冷却水の温度が約60℃を超えると、前記封入された封入材の膨張により、三方弁9は前記冷却水を矢印b方向の冷却水路へ切替え、前記冷却水を流通させるものとなっている。
【0048】
また、送風機12は、多段速調型の送風機であり、熱供給管19と、放熱器11とを結ぶ冷却水路上に設けられた温度センサ18により検出された温度信号を制御部17へ送り、この制御部17に内蔵されたプログラムで風速が決定され、この制御部17より速調が行なわれるものとしている。
【0049】
例えば、温度センサ18からの前記冷却水の温度信号が、約80℃未満であった場合、制御部17は、停止状態を選択して送風機12を運転し、温度センサ18からの前記温度信号が、前記約80℃を越えていれば、制御部17は、低速運転を選択し、前記温度信号が、それ以上の約85℃を越えた時点では、制御部17は、中速運転を選択して送風機12を運転させ、そして、90℃付近に達した場合、制御部17は、高速運転を選択して送風機12の運転を行う様になっている。
【0050】
これにより、前記冷却水の温度に応じて放熱器11への送風量の調節を行なうことが可能と成るため、この放熱器11での放熱量を調節し、前記冷却水の温度を安定させながらの熱回収運転を行なうことが可能となっている。
【0051】
そして、このコージェネレーションシステム102の運転が開始されると、上記図1および、2と同様、制御部17よりエンジン1へ運転信号が出力され、燃料供給装置2より供給された燃料と、吸気装置3により吸入された燃焼用空気との混合ガスによりエンジン1が運転を開始し、その駆動力で発電装置6を運転し、配電装置7で、発電機6からの発電を受け、これを商用電源周波数に変換するとともに、商用電源周波数の位相に同調させて、家庭内配線への電力供給が開始される。
【0052】
制御部17では、このエンジン1への運転信号の送信と同時に、冷却水ポンプ10を運転させ、冷却水路内へ冷却水を循環させるが、冷却水の温度は、未だ低いため、三方弁9も矢印a方向が選択されている。
【0053】
このため、前記冷却水は、エンジン1より流出すると、三方弁9を矢印a方向へ流れ、冷却水ポンプ10を経由し、放熱および、熱回収されずにエンジン1へ戻る冷却水路をたどり、このエンジン1の暖機運転を行う。
【0054】
ここで、エンジン1より流出した冷却水は、上記の様に、そのまま直ぐにエンジン1へと戻され、放熱器11での放熱は、もちろん、熱供給管19での熱回収も行なわれないため、無駄な放熱をすることが無く、暖機運転の時間を短時間で行なうことが可能となる。
【0055】
そして、エンジン1の運転が継続し、冷却水の温度が、上記約60℃以上となると、前記エンジン1の暖機運転は終了したとして、三方弁9内に封入された封入材が膨張し、この三方弁9を自動的に矢印b方向へ切替えて、熱供給管19および、放熱器11を流通する冷却水路が選択される。
【0056】
エンジン1からの前記冷却水は、熱供給管19へ流入し、この熱供給管19で、給湯槽15へ放熱され、この給湯槽15内に貯留した水への熱回収が行なわれ、前記冷却水の温度は低下して、放熱器11へと流入する。
【0057】
この時、例えば、温度センサ18が設けられている位置で検出される冷却水の温度は、三方弁9を流通する時点では、上記60℃以上の温度となっていたとしても、給湯槽15内に貯留した水の温度が低い場合、この給湯槽15での熱回収される熱量が大きいため、熱供給管19を流通した後の前記冷却水の温度は、上記約60℃以下の温度まで低下してしまい、制御部17から制御される送風機12は、停止状態のままとなり、放熱器11では、自然放熱を行なうこととなる。
【0058】
そして、前記冷却水の温度上昇とともに、給湯槽15内に貯留された水の温度が上昇し、この給湯槽15での前記冷却水からの熱回収される熱量が低下すると、熱供給管19を流通した前記冷却水の温度は、低下しにくくなり、温度センサ18で検出される前記冷却水の温度信号も上昇し、上記約80℃になると、制御部17から送風機12へ低速運転での運転信号が送られ、放熱器11での強制冷却が開始される。
【0059】
その後、前記冷却水の温度が、さらに上昇し、上記約85℃以上になれば、制御部17から送風機12へ送られる運転信号も中速運転の信号となり、放熱器11への送風量は、より増加し、この放熱器11での放熱量も増加することから、前記冷却水の温度上昇は抑えられる。
【0060】
もちろん、これ以上に前記冷却水の温度上昇があり、例えば、上記約90℃以上まで前記冷却水の温度が上昇した場合は、温度センサ18からの温度信号により制御部17で、送風機12の運転を高速運転が選択されて指示され、放熱器11でのより一層の強制冷却を行ない、前記冷却水の温度上昇は、抑えられることとなる。
【0061】
これに対し、給湯配管14より給湯を行ない、給水管13からの補給が行なわれるなどして、給湯槽15内に貯留した水の温度が低下すると、当然のことであるが、給湯槽15での熱供給管19を流通する前記冷却水からの熱回収が増加して、熱供給管19を流通した前記冷却水の温度は低下し、温度センサ18で検出される温度信号も低下するため、この温度センサ18で検出される前記冷却水の温度信号により、制御部17からの送風機12を運転させる運転信号も風速を低下させた運転信号となり、上記60℃以下の温度まで低下した場合には、送風機12は停止状態となり、放熱器11は、自然放熱を行なうこととなる。
【0062】
この様に、熱供給管19と、放熱器11とを前記冷却水路上へ直列に接続して設けて、この冷却水路上に温度センサ18を設け、前記冷却水の温度をこの温度センサ18で検出される温度信号により制御部17で、送風機12の風速を制御し、放熱器11での放熱量を多段階に調節することにより、前記冷却水の温度を安定させることが可能となり、この冷却水からの熱回収を行なう給湯槽15内に貯留した水の温度、つまり、給湯温度をも安定させることが可能となる。
【0063】
この他、運転開始時の立ち上がりを改善するとともに、エンジンの冷却水の温度を安定させたコージェネレーションシステムとしては、図5に示すコージェネレーションシステム103とすることも可能である。
【0064】
図5は、構成および、運転動作について、図4に示したものと同じであるため省略するが、図2と同様、熱回収を行なう熱供給管19を給湯槽15内に貯留した水の底部付近へ水没させて設けたことが異なるものである。
【0065】
なお、本実施形態では、温度センサ18で検出する温度、および、三方弁9の動作温度については、実施形態の1つとして説明を行なったもので、特に、この温度に限るものでは無い。
【0066】
また、送風機12を多段速調型の送風機として、前記冷却水の温度により、停止、低速、中速、高速と4段階で説明して来たが、これも、特にこれに限らず、もっと多段速調が可能な送風機、或いは、インバータなど無段階に低速から高速まで制御可能な送風機としたり、温度センサ18で検出される前記冷却水の温度信号を常時監視し、その推移から制御部17で予測を行ない、風速を決定させる制御手段とすることにより、より一層、前記冷却水の温度および、給湯する湯水の温度を安定させて、本コージェネレーションシステムを運転させることが可能となる。
【0067】
【発明の効果】
以上の説明より、給湯槽の外壁、あるいは、内部へ発電などを行なう内燃機関の冷却水を流通させる冷却水路を設け、これを熱供給器として前記給湯槽へ熱回収させることにより、前記給湯槽内に貯留した水と、前記冷却水とを熱交換させる水熱交換器、および、前記水熱交換器へ前記給湯槽内に貯留した水を循環させる循環ポンプをも削除することが可能となり、システム内で消費する電力を極力抑えて、発電効率を向上させるとともに、コストをも低減させたコージェネレーションシステムを提供することが可能となる。
【0068】
しかも、エンジンなど内燃機関の暖機運転用の冷却水路と、熱回収および、放熱用の冷却水路とし、放熱器に送風を行なう送風機の速調を冷却水の温度により、多段階に行なわせることにより、さらに、前記内燃機関の暖機運転を短時間で終了させるとともに、前記冷却水の温度を一層安定させることが可能となり、この温度が安定した冷却水より熱回収を行い、供給される給湯温度を安定させて給湯を行なうことが可能となる。
【0069】
さらに、発電側と、熱回収側とに共通する制御部を設け、一体化することにより、施工後の確認やメンテナンスにおいても、この共通制御部の1箇所での確認を行なえるため、作業性をも向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】システム内で消費する電力を極力抑え、発電効率を向上させ、コストも抑えたコージェネレーションシステムの概略を示した図である。
【図2】図1の熱供給管19を給湯槽15内へ設けた概略図である。
【図3】給湯槽15内の底部付近に設けられた熱供給管19の断面を示した概略図である。
【図4】エンジン1の暖機運転の時間を短縮し、冷却水の温度も安定させたコージェネレーションシステムの概略を示した図である。
【図5】図4の熱供給管19を給湯槽15内へ設けた概略図である。
【図6】従来のコージェネレーションシステムにおける構成を示した概略図である。
【符号の説明】
1 エンジン
6 発電機
8 水熱交換器
9 三方弁
10 冷却水ポンプ
15 給湯槽
16 循環ポンプ
17 共通制御部
18 温度センサ
19 熱供給管
22 第1三方弁
23 第2三方弁
24a、b 熱受給配管
25 発電制御部
26 熱回収制御部
110 発電システム
111 熱回収システム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the configuration of a small cogeneration system that generates power and supplies hot water.
[0002]
[Prior art]
A cogeneration system operates a generator with the driving force of an internal combustion engine such as an engine, recovers heat from the power generation and cooling water or exhaust gas of the internal combustion engine, generates hot water or steam, and supplies hot water or air conditioning. It is common to supply heat for use.
[0003]
When fuel is burned to perform power generation and hot water supply, a power generation control unit that controls the power generation side 110 is configured by a power generation side 110 and a heat recovery side 111, as schematically shown in FIG. 25, the first three-way valve 22 is provided in the cooling water passage extending from the engine 1, and one of the cooling water passages returns to the engine 1 via the cooling water pump 10, and the other is the primary side of the water heat exchanger 8. And a second three-way valve 23 is provided at the tip of the cooling water channel extending from the outlet of the water heat exchanger 8, one of which serves as a cooling water channel that returns to the engine 1 via the cooling water pump 10, and the other is radiating heat. It is configured as a cooling water path that circulates the vessel 11 and returns to the engine 1 via the cooling water pump 10, and the operation of the engine 1 is started by the power generation control unit 25, and at this time the temperature of the cooling water is low, Let the cooling water channel shown by the solid line arrow d circulate, The engine 1 is warmed up, and when the temperature of the cooling water reaches a temperature that can be used for heat recovery to the hot water supply, the cooling water is circulated to the primary side of the water heat exchanger 8 as indicated by a dashed arrow e. The cooling water path to be selected is selected to perform heat recovery, and the temperature of the cooling water further increases, and the temperature of the cooling water reaches a temperature at which the engine 1 can be cooled even after heat recovery in the water heat exchanger 8. When the temperature does not decrease, a cooling water passage for flowing the cooling water to the primary side of the water heat exchanger 8 and the radiator 11 as indicated by a one-dot broken line arrow f is selected, and from a cooling water temperature sensor (not shown) The air blower 12 is operated from the power generation control unit 25 by the temperature signal of, the cooling by the radiator 11 is performed, the operation is performed while stabilizing the temperature of the cooling water, and the heat recovery to the heat recovery side is performed. .
[0004]
Further, a heat recovery control unit 26 for controlling the heat recovery side 111 is provided, a hot water supply tank 15 provided with a water supply pipe 13 and a hot water supply pipe 14 is provided, and further, from the vicinity of the bottom of the water stored in the hot water supply tank 15. Heat receiving pipes 24a and 24b are provided for taking water and circulating to the secondary side of the water heat exchanger 8 using the circulation pump 16, and heat is generated by a temperature signal from a temperature sensor 27 provided in the hot water tank 15. The circulation pump 16 is operated from the recovery control unit 26, heat is recovered from the cooling water of the engine 1 on the power generation side 110 via the water heat exchanger 8, and the hot water is stored in the hot water tank 15 to supply hot water. .
[0005]
Here, the apparatus other than the above shown in FIG. 6 will be described. 2 is a fuel supply apparatus that supplies fuel for the engine 1, 3 is an intake apparatus that sucks combustion air, and 4 is the fuel and the combustion. Reference numeral 5 denotes an exhaust device that exhausts the combustion gas burned in the engine 1.
[0006]
Reference numeral 6 denotes a power generator driven by the driving force generated by the combustion of the engine 1, and reference numeral 7 denotes a distribution that converts the generated power into a commercial power frequency and supplies the power in synchronization with the commercial power frequency. An apparatus 12 is a blower that blows air to the radiator 11.
[0007]
In addition, when installing a cogeneration system, the power generation side and the hot water supply side are independent constructions, and therefore, as shown in FIG. It was done.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when considering a small cogeneration system for home use, the circulation pump for recovering heat to the hot water stored in the hot water tank is about several hundred watts. However, since the engine is also downsized and the amount of power generated is naturally several kilowatts, the ratio of the amount of power consumed for operation to the amount of power generated by this cogeneration system increases. As a result, the final power generation efficiency was reduced.
[0009]
In addition, by installing this circulation pump and a water heat exchanger, the cost has naturally increased.
[0010]
For this reason, in this small-sized cogeneration system, it has been desired to reduce the power consumption and the cost consumed in the system.
[0011]
The object of the present invention is to provide a control unit common to the power generation side and the heat recovery side and integrate them so as to suppress the power consumed in the cogeneration system as much as possible, improve the power generation efficiency and reduce the cost. The purpose is to provide a cogeneration system characterized by the suppression.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a cogeneration system in which the cooling water of the internal combustion engine is circulated by a cooling water pump, and hot water is stored in the hot water tank by the heat of the cooling water. The outer wall of the hot water tank or the inside of the hot water tank is circulated by the cooling water pump of the cooling water, and during the warm-up operation of the internal combustion engine, the outer wall of the hot water tank or the hot water tank A bypass cooling water channel is provided that bypasses the cooling water channel disposed in the interior and circulates the cooling water.
[0013]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the cooling water channel provided on the outer wall of the hot water tank is provided at least in a portion centering on the outer wall near the bottom of the hot water tank. It is what.
[0014]
The invention according to claim 3 is the one according to claim 1, wherein the cooling water channel provided inside the hot water tank is submerged in water stored in the hot water tank, It is provided near the bottom.
[0015]
The invention according to claim 4 is the one according to claim 1 or 3, wherein the cooling water channel provided near the bottom of the hot water tank is a double pipe, and the outer pipe and the inner pipe of the double pipe A space between them is opened on the outer wall of the hot water tank.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the control system according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a control unit that controls the internal combustion engine, the cooling water pump, and the hot water tank. And the cooling water pump and the hot water tank are integrated.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the radiator according to the sixth aspect, wherein a radiator that dissipates heat that cannot be recovered in the hot water tank is provided on the cooling water channel, and the multi-stage speed adjustment type is further provided to the radiator. Alternatively, any one of continuously variable speed blowers is provided, and the blower amount of the blower is controlled by the temperature of the cooling water flowing through the cooling water channel.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0020]
Referring to FIG. 1, FIG. 1 is a diagram showing a configuration in which a common control unit is provided on the power generation side and the heat recovery side according to the present invention, and the power consumption in the cogeneration system is suppressed as much as possible by integrating them. It is the figure which showed the outline about an example of the cogeneration system which suppressed efficiency while improving efficiency.
[0021]
First, the configuration of the cogeneration system 100 will be described. The engine 1 includes a fuel gas supplied from the fuel supply device 2 and the intake device 3 and combustion air taken in through the mixer 4 and combusted combustion gas. Is discharged through the exhaust device 5. At this time, the generator 6 is operated by the generated driving force of the engine 1, and the power is supplied via the power distribution device 7.
[0022]
A cooling water passage through which cooling water for cooling the engine 1 circulates extends from the engine 1 and is provided as a heat supply pipe 19 on the outer wall of the hot water tank 15. The heat supply pipe 19 is connected to the three-way valve 9. Branched in two directions, one flowing in the direction of arrow a and returning to the engine 1 via the cooling water pump 10, and the other flowing in the direction of arrow b and passing through the radiator 11, the cooling water pump The heat radiator 11 receives air from the blower 12 and does not completely recover the heat in the heat supply pipe 19 and does not fall down to a predetermined temperature. It is configured to release excess heat from the cooling water to the atmosphere.
[0023]
The three-way valve 9 used here is filled with an encapsulating material such as oil or wax, and the volume of the encapsulating material changes automatically depending on the temperature of the circulating cooling water. For example, when the operation temperature of the three-way valve 9 is assumed to be about 80 ° C., the flow rate of the circulating cooling water is less than 80 ° C. For example, the three-way valve 9 causes the cooling water to flow through the cooling water channel in the direction of arrow a. When the temperature of the cooling water exceeds about 80 ° C., the three-way valve 9 causes the cooling water to flow through the cooling water channel in the direction of arrow b. ing.
[0024]
Further, in the hot water tank 15, the warmed hot water stays in the upper part, so that the heat supply pipe 19 is provided around the lower part of the outer wall, and is sufficiently insulated from the outside. It has become. As described above, since the heat supply pipe 19 is provided on the outer wall of the hot water tank 15, heat is radiated into the hot water tank 15, but is also radiated toward the outside of the hot water tank 15, This is because the heat recovery efficiency may be reduced.
[0025]
The hot water tank 15 is provided with a water supply pipe 13 that opens near the bottom of the interior and replenishes the stored water, and is provided with a hot water supply pipe 14 that takes water from the upper part of the stored water and supplies hot water. ing. Further, the hot water tank 15 is a sealed container. When hot water is supplied from the hot water supply pipe 14, the hot water tank 15 has a negative pressure, and the hot water is supplied from the water supply pipe 13. Therefore, the water stored in the hot water tank 15 is always a constant amount.
[0026]
Further, a temperature sensor 18 is provided on the cooling water passage connected from the heat supply pipe 19 to the three-way valve 9, and the cooling water pump 10, and a program built in the common control unit 17 that controls the cogeneration system 100, The blower 12 and the like are turned on and off.
[0027]
When the operation of the cogeneration system 100 is started, an operation signal is output from the common control unit 17 to the engine 1, the fuel supplied from the fuel supply device 2, and the combustion air taken in by the intake device 3. Are mixed by the mixer 4 and the mixed gas is sucked and combusted. The engine 1 starts operation, the power generation device 6 is operated by the driving force, and the power distribution device 7 receives the power generation from the power generator 6. Then, this is converted into a commercial power supply frequency, and at the same time, synchronized with the phase of the commercial power supply frequency, power supply to the home wiring is started.
[0028]
In the common control unit 17, the cooling water pump 10 is operated simultaneously with the transmission of the operation signal to the engine 1 to circulate the cooling water into the cooling water channel. However, since the temperature of the cooling water is still low, The three-way valve 9 is selected in the direction of arrow a.
[0029]
For this reason, when the cooling water flows out from the engine 1, it flows through the heat supply pipe 19, flows through the three-way valve 9 in the direction of the arrow a, and follows the cooling water path returning to the engine 1 via the cooling water pump 10. The engine 1 is warmed up.
[0030]
At this time, since the cooling water is in a warm-up operation while heat recovery is performed in the hot water tank 15 when passing through the heat supply pipe 19, the rise in the cooling water temperature during the warm-up operation of the engine 1 is However, since the temperature of the water stored in the hot water tank 15 rises at the same time as the temperature of the cooling water rises, the temperature of the cooling water for the engine 1 shown in FIG. After rising, the circulation pump 16 is operated to start supplying heat to the hot water tank 15, and then there is no time delay that the temperature of the water stored in the hot water tank 15 rises.
[0031]
When the operation of the engine 1 continues and the temperature of the cooling water reaches about 80 ° C. or more, the encapsulant enclosed in the three-way valve 9 expands, and the three-way valve 9 is automatically moved in the direction of arrow b. The cooling water channel that circulates through the radiator 11 is selected by switching, and natural heat radiation is performed by the radiator 11.
[0032]
Furthermore, for example, if the temperature of the start of the operation of the blower 12 is set to 85 ° C. or higher, the temperature of the cooling water further increases, and when the temperature exceeds 85 ° C., this is The temperature is detected by the common control unit 17 based on the temperature signal from the temperature sensor 18, the blower 12 is turned on, the cooling water is cooled by the radiator 11 by forced air cooling in the blower 12, and circulated to the engine 1.
[0033]
Then, when hot water is supplied from the hot water supply pipe 14 and replenishment from the water supply pipe 13 is performed, heat recovery from the cooling water flowing through the heat supply pipe 19 of the water stored in the hot water tank 15 is increased. As a matter of course, the temperature on the outlet side of the heat supply pipe 19 is lowered, and the temperature signal detected by the temperature sensor 18 is also lower than 85 ° C., which is the operation start temperature of the blower 12. 17, when the blower 12 is turned off and the cooling water flowing through the three-way valve 9 also falls below 80 ° C., which is the operating temperature of the three-way valve 9, the three-way valve 9 is switched in the direction of arrow a. The heat dissipation in the radiator 11 of the cooling water is suppressed, and the temperature of the cooling water and the temperature of the water stored in the hot water tank 15 are maintained at a water temperature within a certain range, and the operation is performed.
[0034]
In this way, by providing the cooling water passage of the engine 1 as the heat supply pipe 19 to the outer wall of the hot water tank 15, the water heat exchanger 8 shown in FIG. 6 or the water on the secondary side of the water heat exchanger 8 is circulated. Since stable hot water supply can be performed without providing the circulating pump 16, the cost can be reduced, the power consumption of the circulating pump 16 can be reduced, and the power generation efficiency of the present cogeneration system can be improved.
[0035]
In addition, the configuration shown in FIG. 2 is also possible as a cogeneration system that suppresses the power consumed in the system as much as possible, improves the power generation efficiency, and also reduces the cost.
[0036]
As in FIG. 1, FIG. 2 also includes a control unit common to the power generation side and the heat recovery side, and by integrating them, the power consumed in the system is suppressed as much as possible, and the power generation efficiency is improved. FIG. 1 is a diagram showing an outline of an example of a cogeneration system that also suppresses costs. In FIG. 1, the cooling water channel is provided as the heat supply pipe 19 on the outer wall of the hot water tank 15, and heat is recovered from the circulating cooling water. However, in FIG. 2, the heat supply pipe 19 is provided to be submerged in the vicinity of the bottom of the water stored in the hot water tank 15.
[0037]
The heat supply pipe 19 may be a single pipe or a double pipe. In the case of a single pipe, heat recovery can be performed while preventing a decrease in thermal conductivity from the cooling water to the water stored in the hot water tank 15, so that the efficiency for heat supply can be improved. In the case where a double pipe is used, the efficiency of the heat supply is inferior to that of the single pipe, but if this heat supply pipe 19 is broken, the cooling water of the engine 1 is However, it is effective in terms of avoiding the danger of being stored in the hot water tank 15 and being mixed into the hot water to be supplied with hot water, and ensuring safety.
[0038]
The double pipe structure of the heat supply pipe 19 is, for example, a pipe in which an inner pipe 31 is provided inside the outer pipe 30 and in contact with the inner wall of the outer pipe 30 as shown in FIG. The outer tube 30 is a cylindrical tube that has not been specially processed, and the inner tube 31 is a tube that has been processed by providing a plurality of grooves on the outer wall in the extending direction of the tube. A space provided between the outer tube 30 and the inner tube 31 is a drainage channel 32.
[0039]
As a result, most of the heat from the cooling water flowing through the inner pipe 31 is transmitted to the outer pipe 30 and can be recovered to the water stored in the hot water tank 15 without reducing efficiency as much as possible. The outer pipe 30 is attached to the hot water tank 15, and the inner pipe 31 is connected to a cooling water passage extending from the engine 1, and a drainage passage 32 between the outer pipe 30 and the inner pipe 31 is provided. , It is opened on the outer wall of the hot water tank 15 to be opened to the outside air.
[0040]
This is because, in addition to ensuring the safety, when either the outer pipe 30 or the inner pipe 31 is damaged, either the water stored in the hot water tank 15 or the cooling water is damaged. The heat supply pipe 19 that has been submerged in the hot water tank 15 is damaged from the outside of the hot water tank 15. This is because it can be confirmed.
[0041]
In addition, since the apparatus and operation | movement which attached | subjected the same symbol as FIG. 1 are the same as the function demonstrated in the said FIG. 1, description is abbreviate | omitted.
[0042]
In the cogeneration system 101 of FIG. 2, the heat supply pipe 19 is submerged in the water stored in the hot water tank 15 in the heat recovery in the hot water tank 15 described in FIG. Since all the heat dissipated from the heat is recovered in the hot water tank 15, the heat insulating material of the hot water tank 15 can be simplified, and the cost can be further reduced.
[0043]
Further, FIG. 4 and FIG. 5 are schematic views of improvements made in the warm-up operation of the engine 1 of the embodiment described in FIGS. 1 and 2 above.
[0044]
In the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the cooling water channel of the engine 1 is a cooling water channel that performs a warm-up operation while recovering heat to the hot water tank 15 by the heat supply pipe 19, and in addition to this, a radiator 4 and FIG. 5 to be described later, in FIG. 4 and FIG. 5 to be described later, the cooling water passage is a cooling water passage dedicated to warm-up operation of the engine 1, heat recovery in the hot water tank 15, and It is configured as a cooling water channel that radiates heat in the radiator 11.
[0045]
In FIG. 4, a cooling water passage extending from the engine 1 is connected to a three-way valve 9, and a bypass cooling water passage that returns to the engine 1 without performing heat recovery and heat dissipation according to the temperature of the cooling water flowing through the three-way valve 9, and hot water supply A heat recovery pipe 19 provided as a heat recovery device on the outer wall of the tank 15 and a flow path for performing natural heat dissipation in the radiator 11 or forced cooling by receiving air from the blower 12 One of them is selected and circulated, and a cooling water passage that returns to the engine 1 through the cooling water pump 10 is configured.
[0046]
The three-way valve 9 used here is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, but the operating temperature is different because the position provided on the cooling water channel is different.
[0047]
1 and 2, since it was provided on the cooling water channel that serves both as heat recovery and warm-up operation, the upper limit temperature of the cooling water is set to about 80 ° C. as described above. However, in FIGS. 4 and 5, since it is on the cooling water channel that performs only the warm-up operation of the engine 1, it is necessary to operate at a lower temperature. For example, the operating temperature of the three-way valve 9 is If the temperature of the circulating cooling water is less than about 60 ° C., the three-way valve 9 causes the cooling water to flow through the cooling water passage in the direction of arrow a, and the temperature of the cooling water is about 60 ° C. When the temperature exceeds 60 ° C., the three-way valve 9 switches the cooling water to the cooling water passage in the direction of the arrow b and causes the cooling water to circulate due to the expansion of the encapsulated sealing material.
[0048]
The blower 12 is a multistage speed-control blower, and sends a temperature signal detected by a temperature sensor 18 provided on a cooling water passage connecting the heat supply pipe 19 and the radiator 11 to the control unit 17. It is assumed that the wind speed is determined by a program built in the control unit 17 and the control unit 17 adjusts the wind speed.
[0049]
For example, when the temperature signal of the cooling water from the temperature sensor 18 is less than about 80 ° C., the control unit 17 selects the stop state and operates the blower 12, and the temperature signal from the temperature sensor 18 is If the temperature exceeds about 80 ° C., the control unit 17 selects the low speed operation. When the temperature signal exceeds about 85 ° C., the control unit 17 selects the medium speed operation. When the air blower 12 is operated and the temperature reaches around 90 ° C., the control unit 17 selects the high speed operation and operates the air blower 12.
[0050]
Thereby, since it becomes possible to adjust the air flow rate to the radiator 11 according to the temperature of the cooling water, the amount of heat radiation in the radiator 11 is adjusted, and the temperature of the cooling water is stabilized. It is possible to perform the heat recovery operation.
[0051]
When the operation of the cogeneration system 102 is started, an operation signal is output from the control unit 17 to the engine 1 as in FIGS. 1 and 2, and the fuel supplied from the fuel supply device 2 and the intake device The engine 1 starts operation by the mixed gas with the combustion air sucked in by the power generator 3, the power generator 6 is operated by the driving force, the power distribution device 7 receives the power generation from the power generator 6, and this is supplied to the commercial power source. In addition to the conversion to the frequency, the power supply to the home wiring is started in synchronization with the phase of the commercial power supply frequency.
[0052]
The control unit 17 operates the cooling water pump 10 simultaneously with the transmission of the operation signal to the engine 1 to circulate the cooling water into the cooling water channel. However, since the temperature of the cooling water is still low, the three-way valve 9 also The direction of arrow a is selected.
[0053]
For this reason, when the cooling water flows out of the engine 1, it flows through the three-way valve 9 in the direction of the arrow a, passes through the cooling water pump 10 and follows the cooling water path that returns to the engine 1 without heat dissipation and heat recovery. The engine 1 is warmed up.
[0054]
Here, the cooling water that has flowed out of the engine 1 is immediately returned to the engine 1 as described above, and heat dissipation in the radiator 11 is not performed, and of course, heat recovery in the heat supply pipe 19 is not performed. It is possible to perform warm-up operation in a short time without wasteful heat dissipation.
[0055]
When the operation of the engine 1 continues and the temperature of the cooling water reaches about 60 ° C. or higher, the encapsulant enclosed in the three-way valve 9 expands, assuming that the warm-up operation of the engine 1 is finished, The three-way valve 9 is automatically switched in the direction of arrow b, and the heat supply pipe 19 and the cooling water channel that circulates the radiator 11 are selected.
[0056]
The cooling water from the engine 1 flows into the heat supply pipe 19, and is radiated to the hot water tank 15 through the heat supply pipe 19, and heat recovery to the water stored in the hot water tank 15 is performed, so that the cooling The temperature of the water decreases and flows into the radiator 11.
[0057]
At this time, for example, even if the temperature of the cooling water detected at the position where the temperature sensor 18 is provided is not less than 60 ° C. at the time when the three-way valve 9 is circulated, When the temperature of the stored water is low, the amount of heat recovered in the hot water tank 15 is large. Therefore, the temperature of the cooling water after flowing through the heat supply pipe 19 decreases to the temperature of about 60 ° C. or less. Therefore, the blower 12 controlled by the control unit 17 remains in a stopped state, and the radiator 11 performs natural heat dissipation.
[0058]
When the temperature of the water stored in the hot water tank 15 rises as the temperature of the cooling water rises, and the amount of heat recovered from the cooling water in the hot water tank 15 decreases, the heat supply pipe 19 is The temperature of the circulating cooling water is less likely to decrease, and the temperature signal of the cooling water detected by the temperature sensor 18 also rises. When the temperature reaches about 80 ° C., the controller 17 operates the fan 12 at low speed. A signal is sent and forced cooling in the radiator 11 is started.
[0059]
Thereafter, when the temperature of the cooling water further rises to about 85 ° C. or higher, the operation signal sent from the control unit 17 to the blower 12 also becomes a medium speed operation signal, and the amount of air blown to the radiator 11 is This further increases the amount of heat dissipated in the radiator 11, and thus the temperature rise of the cooling water is suppressed.
[0060]
Of course, the temperature of the cooling water further increases. For example, when the temperature of the cooling water rises to about 90 ° C. or higher, the controller 17 operates the blower 12 according to the temperature signal from the temperature sensor 18. The high-speed operation is selected and instructed to perform further forced cooling in the radiator 11, and the temperature rise of the cooling water is suppressed.
[0061]
On the other hand, when the temperature of the water stored in the hot water tank 15 is lowered by performing hot water supply from the hot water supply pipe 14 and replenishment from the water supply pipe 13, it is natural that the hot water tank 15 Heat recovery from the cooling water flowing through the heat supply pipe 19 increases, the temperature of the cooling water flowing through the heat supply pipe 19 decreases, and the temperature signal detected by the temperature sensor 18 also decreases. When the cooling water temperature signal detected by the temperature sensor 18 causes the operation signal for operating the blower 12 from the control unit 17 to be an operation signal for reducing the wind speed, and when the temperature is lowered to the temperature of 60 ° C. or lower. The blower 12 is stopped, and the radiator 11 performs natural heat dissipation.
[0062]
In this way, the heat supply pipe 19 and the radiator 11 are connected in series on the cooling water channel, the temperature sensor 18 is provided on the cooling water channel, and the temperature of the cooling water is measured by the temperature sensor 18. The control unit 17 controls the wind speed of the blower 12 based on the detected temperature signal and adjusts the amount of heat released from the radiator 11 in multiple stages, whereby the temperature of the cooling water can be stabilized. It is possible to stabilize the temperature of the water stored in the hot water tank 15 for recovering heat from the water, that is, the hot water temperature.
[0063]
In addition, a cogeneration system 103 shown in FIG. 5 may be used as a cogeneration system that improves the rise at the start of operation and stabilizes the temperature of engine coolant.
[0064]
5 is omitted because the configuration and operation are the same as those shown in FIG. 4, but as in FIG. 2, the bottom of the water in which the heat supply pipe 19 that performs heat recovery is stored in the hot water tank 15. The difference is that it was submerged in the vicinity.
[0065]
In the present embodiment, the temperature detected by the temperature sensor 18 and the operating temperature of the three-way valve 9 have been described as one of the embodiments, and are not particularly limited to this temperature.
[0066]
Further, the blower 12 has been described as a multistage speed control type blower according to four stages of stop, low speed, medium speed, and high speed depending on the temperature of the cooling water. However, this is not limited to this, and more stages. A blower capable of speed adjustment or a blower that can be controlled steplessly from low speed to high speed, such as an inverter, or the temperature signal of the cooling water detected by the temperature sensor 18 is constantly monitored, and from the transition, the control unit 17 By using the control means for performing prediction and determining the wind speed, the temperature of the cooling water and the temperature of the hot water to be supplied can be further stabilized and the present cogeneration system can be operated.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, by providing a cooling water passage for circulating cooling water of an internal combustion engine that generates power to the outer wall of the hot water tank or inside, and using this as a heat feeder, heat recovery is performed to the hot water tank. It is possible to delete the water heat exchanger that exchanges heat between the water stored in the cooling water and the circulating pump that circulates the water stored in the hot water tank to the water heat exchanger, It is possible to provide a cogeneration system that suppresses the power consumed in the system as much as possible, improves the power generation efficiency, and reduces the cost.
[0068]
In addition, a cooling water passage for warm-up operation of an internal combustion engine such as an engine, a cooling water passage for heat recovery and heat dissipation, and the speed of the blower that blows air to the radiator is controlled in multiple stages depending on the temperature of the cooling water. In addition, the warm-up operation of the internal combustion engine can be completed in a short time, and the temperature of the cooling water can be further stabilized, and heat is recovered from the cooling water having a stable temperature and supplied. Hot water can be supplied while stabilizing the temperature.
[0069]
Furthermore, by providing a common control unit on the power generation side and the heat recovery side and integrating them, it is possible to check at one place of this common control unit even after confirmation and maintenance after construction. Can also be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a cogeneration system in which power consumed in a system is suppressed as much as possible, power generation efficiency is improved, and cost is also suppressed.
2 is a schematic view in which a heat supply pipe 19 of FIG. 1 is provided in a hot water tank 15. FIG.
3 is a schematic view showing a cross section of a heat supply pipe 19 provided in the vicinity of the bottom in the hot water tank 15. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a cogeneration system in which the warm-up operation time of the engine 1 is shortened and the temperature of cooling water is stabilized.
5 is a schematic view in which the heat supply pipe 19 of FIG. 4 is provided in the hot water tank 15. FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration in a conventional cogeneration system.
[Explanation of symbols]
1 engine
6 Generator
8 Water heat exchanger
9 Three-way valve
10 Cooling water pump
15 Hot water tank
16 Circulation pump
17 Common control unit
18 Temperature sensor
19 Heat supply pipe
22 First three-way valve
23 Second three-way valve
24a, b Heat receiving piping
25 Power generation control unit
26 Heat recovery controller
110 Power generation system
111 Heat recovery system

Claims (6)

内燃機関の冷却水を冷却水ポンプにより循環させ、この冷却水の熱によって湯水を給湯槽に貯留するコージェネレーションシステムにおいて、前記冷却水の循環する冷却水路を前記給湯槽の外壁、或いは、前記給湯槽の内部へ配設し、前記冷却水の前記冷却水ポンプにより循環させると共に、前記内燃機関の暖機運転時に、前記給湯槽の外壁、或いは、前記給湯槽の内部に配設した冷却水路をバイパスして、前記冷却水を循環させるバイパス冷却水路を設けたことを特徴とするコージェネレーションシステム。In a cogeneration system in which cooling water of an internal combustion engine is circulated by a cooling water pump and hot water is stored in a hot water tank by the heat of the cooling water, the cooling water path through which the cooling water circulates is an outer wall of the hot water tank or the hot water supply A cooling water passage disposed inside the tank and circulated by the cooling water pump of the cooling water and at the outer wall of the hot water tank or inside the hot water tank when the internal combustion engine is warmed up. A cogeneration system comprising a bypass cooling water channel that bypasses and circulates the cooling water . 前記給湯槽の外壁へ設ける前記冷却水路を、少なくとも前記給湯槽の底部付近の外壁を中心とする部分へ設けたことを特徴とする請求項1に記載のコージェネレーションシステム。The cogeneration system according to claim 1, wherein the cooling water channel provided on the outer wall of the hot water tank is provided at least in a portion centering on the outer wall near the bottom of the hot water tank. 前記給湯槽の内部へ設ける前記冷却水路を、前記給湯槽内に貯留した水に没して、前記給湯槽内の底部付近へ設けたことを特徴とする請求項1に記載のコージェネレーションシステム。2. The cogeneration system according to claim 1, wherein the cooling water channel provided in the hot water tank is submerged in water stored in the hot water tank and provided near a bottom portion in the hot water tank. 前記給湯槽内の底部付近に設ける前記冷却水路を二重管とし、前記二重管の外管と内管との間の空間を前記給湯槽の外壁上へ開放させたことを特徴とする請求項1または3に記載のコージェネレーションシステム。The cooling water channel provided near the bottom in the hot water tank is a double pipe, and a space between the outer pipe and the inner pipe of the double pipe is opened on the outer wall of the hot water tank. Item 4. The cogeneration system according to item 1 or 3. 前記内燃機関と、前記冷却水ポンプと、前記給湯槽との制御を行なう制御部を設け、前記内燃機関と、前記冷却水ポンプと、前記給湯槽とを一体化したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。The control unit for controlling the internal combustion engine, the cooling water pump, and the hot water tank is provided, and the internal combustion engine, the cooling water pump, and the hot water tank are integrated. The cogeneration system according to any one of 1 to 4. 前記冷却水路上へ前記給湯槽で回収し切れ無い熱を放熱させる放熱器を設け、さらに、この放熱器へ多段速調型、あるいは、無段速調型のいずれかの送風機を設け、前記冷却水路を流通する冷却水の温度により前記送風機の送風量を制御したことを特徴とする請求項5に記載のコージェネレーションシステム。 A radiator that dissipates heat that cannot be recovered in the hot water tank is provided on the cooling water channel, and further, a fan of either a multistage speed control type or a continuously variable speed control type is provided to the heat sink, and the cooling The cogeneration system according to claim 5, wherein the blower amount of the blower is controlled by the temperature of the cooling water flowing through the water channel .
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