JPH0721362B2 - 廃熱回収式発電装置 - Google Patents
廃熱回収式発電装置Info
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- JPH0721362B2 JPH0721362B2 JP59082586A JP8258684A JPH0721362B2 JP H0721362 B2 JPH0721362 B2 JP H0721362B2 JP 59082586 A JP59082586 A JP 59082586A JP 8258684 A JP8258684 A JP 8258684A JP H0721362 B2 JPH0721362 B2 JP H0721362B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- Y—GENERAL 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL 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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Description
【発明の詳細な説明】 《技術分野》 この発明は、内燃機関を原動機として発電機を駆動して
発電し、その電力を電気負荷に供給するとともに、上記
原動機の運転によって発生する熱を回収して貯熱槽に貯
え、その熱を熱負荷に供給する廃熱回収式発電機装置に
関する。
発電し、その電力を電気負荷に供給するとともに、上記
原動機の運転によって発生する熱を回収して貯熱槽に貯
え、その熱を熱負荷に供給する廃熱回収式発電機装置に
関する。
《従来技術と問題点》 この種の廃熱回収式発電装置の従来の代表的な構成を第
１図に示している。原動機１はディーゼルエンジンやガ
スエンジンなどの内燃機関であり、これで発電機２が回
転駆動され、その発電出力は電気負荷３に供給される。
原動機１の冷却機４の冷却水循環系路には廃熱回収用の
水−水形熱交換器５が設けられており、これの２次側温
水が貯熱槽６に導かれる。また、原動機１の排気管７の
途中には排気ガスボイラ８が設けられ、これにより排気
ガスの熱で温水が作られ、貯熱槽６に導かれる。なお、
冷却器４の入口の冷却水温度が設定値より低いとき、電
磁弁９が開、電磁弁10が閉である。この冷却入口温度が
設定値を越えると、電磁弁９が閉，電磁弁10が開とな
り、冷却水はもう一つの水−水形熱交換器11も通過す
る。この熱交換器11の２次側には冷却塔12が設けられて
おり、冷却水の冷却を促進する。
１図に示している。原動機１はディーゼルエンジンやガ
スエンジンなどの内燃機関であり、これで発電機２が回
転駆動され、その発電出力は電気負荷３に供給される。
原動機１の冷却機４の冷却水循環系路には廃熱回収用の
水−水形熱交換器５が設けられており、これの２次側温
水が貯熱槽６に導かれる。また、原動機１の排気管７の
途中には排気ガスボイラ８が設けられ、これにより排気
ガスの熱で温水が作られ、貯熱槽６に導かれる。なお、
冷却器４の入口の冷却水温度が設定値より低いとき、電
磁弁９が開、電磁弁10が閉である。この冷却入口温度が
設定値を越えると、電磁弁９が閉，電磁弁10が開とな
り、冷却水はもう一つの水−水形熱交換器11も通過す
る。この熱交換器11の２次側には冷却塔12が設けられて
おり、冷却水の冷却を促進する。
このように原動機１の冷却器４の系統および排気管７の
系統から廃熱が回収され、貯熱槽６に温水の形で貯えら
れる。回収された廃熱は、貯熱槽６から熱負荷13に供給
される。
系統から廃熱が回収され、貯熱槽６に温水の形で貯えら
れる。回収された廃熱は、貯熱槽６から熱負荷13に供給
される。
熱負荷13で消費される熱量と貯熱槽６に回収される廃熱
量とが釣り合っていれば、貯熱槽６の温度がほぼ一定に
保たれ、安定な定常運転の状態になる。貯熱槽６に回収
される熱量は、当然原動機１の発熱量に依存する。原動
機１の発熱量は電気負荷３の変動により変化する。つま
り、電気負荷３が大きくなると原動機１の機械負荷が大
きくなり、その出力が増して発熱量が増大する。
量とが釣り合っていれば、貯熱槽６の温度がほぼ一定に
保たれ、安定な定常運転の状態になる。貯熱槽６に回収
される熱量は、当然原動機１の発熱量に依存する。原動
機１の発熱量は電気負荷３の変動により変化する。つま
り、電気負荷３が大きくなると原動機１の機械負荷が大
きくなり、その出力が増して発熱量が増大する。
したがって従来の装置では、電気負荷３が変動すると、
貯熱槽６内の温度が変化する。このことは、熱負荷13を
貯熱槽６からの熱でのみ作動させる場合には大きな問題
となる。例えば吸収冷凍機などを熱負荷13とし、これを
貯熱槽６からの熱でのみ運転する場合、貯熱槽６の温度
を85〜90℃程度に維持する必要があるが、電気負荷３が
定格値より低下して原動機１の発熱量が減少すると、貯
熱槽６の温度が低下してしまい、吸収冷凍機などの運転
効率を甚しく低下させてしまう。この問題のため従来の
装置では、貯熱槽６の温度を所定値に維持するには、電
気負荷３の変動に合わせて熱負荷13の消費熱量（供給熱
量）を変えなければならず、実用上非常に不便であっ
た。
貯熱槽６内の温度が変化する。このことは、熱負荷13を
貯熱槽６からの熱でのみ作動させる場合には大きな問題
となる。例えば吸収冷凍機などを熱負荷13とし、これを
貯熱槽６からの熱でのみ運転する場合、貯熱槽６の温度
を85〜90℃程度に維持する必要があるが、電気負荷３が
定格値より低下して原動機１の発熱量が減少すると、貯
熱槽６の温度が低下してしまい、吸収冷凍機などの運転
効率を甚しく低下させてしまう。この問題のため従来の
装置では、貯熱槽６の温度を所定値に維持するには、電
気負荷３の変動に合わせて熱負荷13の消費熱量（供給熱
量）を変えなければならず、実用上非常に不便であっ
た。
《発明の目的》 この発明の目的は、電気負荷および熱負荷が相当広い範
囲にわたって変動しても、貯熱槽の温度を効果的に安定
化させることができるようにした廃熱回収式発電装置を
提供することにある。
囲にわたって変動しても、貯熱槽の温度を効果的に安定
化させることができるようにした廃熱回収式発電装置を
提供することにある。
《発明の概要》 この発明の装置では、原動機の発生する熱を回収して貯
熱槽に貯える系路に発電機出力で動作するモータによっ
て駆動されるヒートポンプを設け、これで熱媒体を加熱
できる構成とした。また、電気負荷の変動を発電機の出
力側に設けた電力センサで検知するとともに、貯熱槽の
温度を温度センサで検知し、これらの検出出力に基づい
て上記ヒートポンプによる加熱量を上記モータを介して
制御し、貯熱槽の温度を有効に制御することにより、熱
負荷の変動にも影響されず、貯熱槽の温度安定化をより
確実にする。
熱槽に貯える系路に発電機出力で動作するモータによっ
て駆動されるヒートポンプを設け、これで熱媒体を加熱
できる構成とした。また、電気負荷の変動を発電機の出
力側に設けた電力センサで検知するとともに、貯熱槽の
温度を温度センサで検知し、これらの検出出力に基づい
て上記ヒートポンプによる加熱量を上記モータを介して
制御し、貯熱槽の温度を有効に制御することにより、熱
負荷の変動にも影響されず、貯熱槽の温度安定化をより
確実にする。
《実施例》 第２図はこの発明の一実施例装置の構成を示すもので、
第１図の従来装置と同一ないし対応部分には同一の符号
を付している。
第１図の従来装置と同一ないし対応部分には同一の符号
を付している。
第２図の装置において、ディーゼルエンジンやガスエン
ジンなどの原動機１で発電機２が駆動され、発電出力が
電気負荷３に供給されるとともに、原動機１の冷却器４
の系統および排気管７の系統から廃熱が回収されて貯熱
槽６に貯えられ、その熱が貯熱槽６から熱負荷13に供給
されるという基本的な構成は従来と同じである。従来と
同一部分の詳細説明は省略する。
ジンなどの原動機１で発電機２が駆動され、発電出力が
電気負荷３に供給されるとともに、原動機１の冷却器４
の系統および排気管７の系統から廃熱が回収されて貯熱
槽６に貯えられ、その熱が貯熱槽６から熱負荷13に供給
されるという基本的な構成は従来と同じである。従来と
同一部分の詳細説明は省略する。
この実施例の装置では、原動機１の冷却器４の冷却水熱
を回収する水−水形熱交換器５の２次側、すなわち回収
した熱を貯熱槽６に導く熱媒体の系路中にヒートポンプ
14が設けられ、このヒートポンプ14で貯熱槽６の熱媒体
（水）を加熱するようになっている。
を回収する水−水形熱交換器５の２次側、すなわち回収
した熱を貯熱槽６に導く熱媒体の系路中にヒートポンプ
14が設けられ、このヒートポンプ14で貯熱槽６の熱媒体
（水）を加熱するようになっている。
すなわち、ヒートポンプ14は、水−水熱交換器５の出力
側に入力側が接続された水−空気熱交換機14aと、この
水−空気熱交換機14aの出力側に接続された圧縮機14bお
よび圧縮器14bの圧縮出力側に入力側が接続された空気
−水熱交換器14cによって構成され、空気−水熱交換機1
4cの出力側は貯熱槽６に連通している。
側に入力側が接続された水−空気熱交換機14aと、この
水−空気熱交換機14aの出力側に接続された圧縮機14bお
よび圧縮器14bの圧縮出力側に入力側が接続された空気
−水熱交換器14cによって構成され、空気−水熱交換機1
4cの出力側は貯熱槽６に連通している。
ここで、ヒートポンプ14の水−空気熱交換器14aの入力
側には水−水熱交換器５によって熱交換された水が流通
する。これにより水−空気熱交換器14aの出力側に流通
する空気は熱交換された後に圧縮機14bによって圧縮さ
れる。圧縮された空気は空気−水熱交換機14cの入力側
に高温となって吐出され、その出力側を流通する水は加
熱される。
側には水−水熱交換器５によって熱交換された水が流通
する。これにより水−空気熱交換器14aの出力側に流通
する空気は熱交換された後に圧縮機14bによって圧縮さ
れる。圧縮された空気は空気−水熱交換機14cの入力側
に高温となって吐出され、その出力側を流通する水は加
熱される。
ヒートポンプ14は可変速モータ15で駆動され、可変速モ
ータ15は制御回路16によって制御される。ヒートポンプ
の加熱能力はモータ15の速度制御によって調整可能であ
る。モータ15は発電機２の出力によって駆動され、か
つ、モータ制御回路16によって速度制御がなされる。
ータ15は制御回路16によって制御される。ヒートポンプ
の加熱能力はモータ15の速度制御によって調整可能であ
る。モータ15は発電機２の出力によって駆動され、か
つ、モータ制御回路16によって速度制御がなされる。
発電機２の出力系には電力センサ17が付加されており、
これにより発電電力（消費電力）が検出される。つまり
電力センサ17で電気負荷３の変動が検出される。
これにより発電電力（消費電力）が検出される。つまり
電力センサ17で電気負荷３の変動が検出される。
また貯熱槽６には内部の温度を検出する温度センサ18が
設けられており、熱負荷13の変動などによる貯熱槽６内
の温度変化が検出される。
設けられており、熱負荷13の変動などによる貯熱槽６内
の温度変化が検出される。
電力センサ17および温度センサ18の検出出力は制御回路
16の入力信号となり、これら検出出力に基づいてモータ
15の速度制御、つまりヒートポンプ14による加熱量制御
がなされる。
16の入力信号となり、これら検出出力に基づいてモータ
15の速度制御、つまりヒートポンプ14による加熱量制御
がなされる。
モータ制御回路16は、第３図の動作フローに示すよう
に、ステップS1で電力センサ17の電力信号と、温度セン
サ17の温度信号を取り込み、ステップS2に進み電気負荷
３の消費電力が設定値よりも減少しているか否かを判断
する。消費電力が設定値よりも減少しておれば、ステッ
プS3に進みモータ15の回転速度を増速させる。モータ15
の回転速度が大きくなれば圧縮機14bの圧縮圧が大きく
なり、空気−水熱交換器14cの入力側の空気の温度が上
昇し、これによりその出力側の水の温度も上昇して貯熱
槽６内の水の温度も上昇する。ステップS3でモータ15が
増速した後に、ステップS4に進み貯熱槽６内の温度が設
定値よりも低いかどうかを判断し、低くなければ動作を
終了する。また、ステップS2において、電気負荷３の消
費電力が設定値よりも減少していなければ、ステップS5
に進み、貯熱槽６の温度が設定値よりも低いかどうかを
判断し、低ければステップS3に戻り、低くなければステ
ップS2に戻る。さらに、ステップS4で貯熱槽６の温度が
設定値よりも低ければステップS3に戻る。
に、ステップS1で電力センサ17の電力信号と、温度セン
サ17の温度信号を取り込み、ステップS2に進み電気負荷
３の消費電力が設定値よりも減少しているか否かを判断
する。消費電力が設定値よりも減少しておれば、ステッ
プS3に進みモータ15の回転速度を増速させる。モータ15
の回転速度が大きくなれば圧縮機14bの圧縮圧が大きく
なり、空気−水熱交換器14cの入力側の空気の温度が上
昇し、これによりその出力側の水の温度も上昇して貯熱
槽６内の水の温度も上昇する。ステップS3でモータ15が
増速した後に、ステップS4に進み貯熱槽６内の温度が設
定値よりも低いかどうかを判断し、低くなければ動作を
終了する。また、ステップS2において、電気負荷３の消
費電力が設定値よりも減少していなければ、ステップS5
に進み、貯熱槽６の温度が設定値よりも低いかどうかを
判断し、低ければステップS3に戻り、低くなければステ
ップS2に戻る。さらに、ステップS4で貯熱槽６の温度が
設定値よりも低ければステップS3に戻る。
温度センサ18により検出される貯熱槽６内の温度が設定
温度より低くなると、制御回路16は、設定温度との差に
応じてモータ15の回転速度を上昇させ、ヒートポンプ14
による加熱量を増加させ、貯熱槽６に導入される温水の
温度を高める。これにより貯熱槽６の温度が設定温度に
近づく。貯熱槽６の温度が設定値になると、制御回路16
はモータ15を停止させるかあるいは最低速度で運転す
る。
温度より低くなると、制御回路16は、設定温度との差に
応じてモータ15の回転速度を上昇させ、ヒートポンプ14
による加熱量を増加させ、貯熱槽６に導入される温水の
温度を高める。これにより貯熱槽６の温度が設定温度に
近づく。貯熱槽６の温度が設定値になると、制御回路16
はモータ15を停止させるかあるいは最低速度で運転す
る。
また、電力センサ17で検出される消費電力が定格電力以
上である場合、制御回路16はモータ15を停止させるかあ
るいは最低速度で運転する。電気負荷３が減少すると、
消費電力が減少し、前述のように原動機１の機械的負荷
も減少し、原動機１の発熱量が減少し、貯熱槽６に回収
される熱量も減少する傾向になる。そこで、本発明の装
置では、電気負荷３の減少が電力センサ17で検出され、
制御回路16に伝わる。これを受けて制御回路16は、定格
電力に対する消費電力の減少量に応じてモータ15の回転
速度を増加させる。これによりヒートポンプ14の加熱量
が増加し、原動機１の発熱量減少による回収熱量の減少
が補われ、貯熱槽６に導入される温水の温度低下が防止
される。つまり電気負荷３の変動をもとに制御が行わ
れ、貯熱槽６の温度変化が未然に防止される。
上である場合、制御回路16はモータ15を停止させるかあ
るいは最低速度で運転する。電気負荷３が減少すると、
消費電力が減少し、前述のように原動機１の機械的負荷
も減少し、原動機１の発熱量が減少し、貯熱槽６に回収
される熱量も減少する傾向になる。そこで、本発明の装
置では、電気負荷３の減少が電力センサ17で検出され、
制御回路16に伝わる。これを受けて制御回路16は、定格
電力に対する消費電力の減少量に応じてモータ15の回転
速度を増加させる。これによりヒートポンプ14の加熱量
が増加し、原動機１の発熱量減少による回収熱量の減少
が補われ、貯熱槽６に導入される温水の温度低下が防止
される。つまり電気負荷３の変動をもとに制御が行わ
れ、貯熱槽６の温度変化が未然に防止される。
この制御によるモータ15の回転数Ｎは、定格電力をPo、
センサ17で検出される消費電力をＰ、適宜な定数をa,b
とすると、 Ｎ＝a p/po＋ｂ で表される。なお、この制御式は一実施例であり、制御
系全体の特性に合わせて他の制御アルゴリズムを採用し
ても良い。
センサ17で検出される消費電力をＰ、適宜な定数をa,b
とすると、 Ｎ＝a p/po＋ｂ で表される。なお、この制御式は一実施例であり、制御
系全体の特性に合わせて他の制御アルゴリズムを採用し
ても良い。
ところで、モータ15が発電機２の出力で駆動されている
ので、ヒートポンプ14の加熱量を増加させるときにはモ
ータ15の消費電力が増加し、これが原動機１自体の発熱
量を増加させることとなり、非常に合理的，効率的であ
る。
ので、ヒートポンプ14の加熱量を増加させるときにはモ
ータ15の消費電力が増加し、これが原動機１自体の発熱
量を増加させることとなり、非常に合理的，効率的であ
る。
《発明の効果》 以上詳細に説明したように、この発明に係る廃熱回収式
発電装置によれば、電気負荷および熱負荷が相当広い範
囲にわたって変動しても、貯熱槽の温度は安定し、吸収
冷凍機のような一定した温度を必要とする熱負荷でも、
貯熱槽からの給熱のみでも効率よく運転することができ
る。特に電気負荷の変動に対してもヒートポンプが有効
に作用して有効な制御が可能にして貯熱槽の温度変化が
効果的に防止される。
発電装置によれば、電気負荷および熱負荷が相当広い範
囲にわたって変動しても、貯熱槽の温度は安定し、吸収
冷凍機のような一定した温度を必要とする熱負荷でも、
貯熱槽からの給熱のみでも効率よく運転することができ
る。特に電気負荷の変動に対してもヒートポンプが有効
に作用して有効な制御が可能にして貯熱槽の温度変化が
効果的に防止される。
第１図は従来装置の構成図、第２図はこの発明の一実施
例装置の構成図、第３図はモータ制御回路の動作フロー
である。 １…原動機、２…発電機、３…電気負荷、４…冷却器、
５…熱交換器、６…貯熱槽、７…排気管、８…排気ガス
ボイラ、13…熱負荷、14…ヒートポンプ、14a…水−水
も熱交換器、14b…圧縮機、14c…空気−水熱交換器、15
…モータ、16…モータ制御回路、17…電力センサ、18…
温度センサ。
例装置の構成図、第３図はモータ制御回路の動作フロー
である。 １…原動機、２…発電機、３…電気負荷、４…冷却器、
５…熱交換器、６…貯熱槽、７…排気管、８…排気ガス
ボイラ、13…熱負荷、14…ヒートポンプ、14a…水−水
も熱交換器、14b…圧縮機、14c…空気−水熱交換器、15
…モータ、16…モータ制御回路、17…電力センサ、18…
温度センサ。
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関を原動機として発電機を駆動して
発電し、その電力を電気負荷に供給するとともに、上記
原動機の運転によって発生する熱を回収して貯熱槽に貯
え、その熱を熱負荷に供給する装置であって、上記原動
機の発生する熱を上記貯熱槽に導く廃熱回収経路に介在
され、この系路の熱媒体を加熱するヒートポンプと、上
記発電機の出力によって動作して上記ヒートポンプを駆
動するモータと、上記発電機の出力増減を検出する電力
センサと、上記貯熱槽内の温度を検出する温度センサ
と、上記電力センサの電力検出信号および上記温度セン
サの温度検出信号に基づいて上記モータを制御して上記
ヒートポンプによる加熱量を制御し、上記貯熱槽内の温
度を安定化させる制御手段を備えた廃熱回収式発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59082586A JPH0721362B2 (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 廃熱回収式発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59082586A JPH0721362B2 (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 廃熱回収式発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60224959A JPS60224959A (ja) | 1985-11-09 |
| JPH0721362B2 true JPH0721362B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=13778579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59082586A Expired - Fee Related JPH0721362B2 (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 廃熱回収式発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721362B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011071589A3 (en) * | 2009-12-09 | 2011-08-04 | Caterpillar Inc. | A method for controlling a pump and motor system |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63230953A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 内燃機関のコジエネレ−シヨンシステム |
| JPH01163781U (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | ||
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- 1984-04-24 JP JP59082586A patent/JPH0721362B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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