ガスヒートポンプコージェネレーション装置
【課題】空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを一台の装置によって行えるようにする。
【解決手段】ガスエンジン１１と、ガスエンジン１１にて駆動されるヒートポンプ用圧縮機１２と、ガスエンジン１１にて駆動される発電機１３と、圧縮機１２を含む空調システム１６、１７、１８と、発電機１３からの電力供給システム２４、２５と、ガスエンジン１１の排ガスに含まれる熱を回収して利用する排熱回収利用システム３１、３４、４１、２０とを備える。太陽光発電による電力供給システム５７、５８を備えることができる。
【解決手段】ガスエンジン１１と、ガスエンジン１１にて駆動されるヒートポンプ用圧縮機１２と、ガスエンジン１１にて駆動される発電機１３と、圧縮機１２を含む空調システム１６、１７、１８と、発電機１３からの電力供給システム２４、２５と、ガスエンジン１１の排ガスに含まれる熱を回収して利用する排熱回収利用システム３１、３４、４１、２０とを備える。太陽光発電による電力供給システム５７、５８を備えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスヒートポンプコージェネレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調装置として、ガスエンジンにより圧縮機を駆動したガスヒートポンプ方式のものが知られている。また、従来の給湯・発電装置として、コージェネレーションシステムによって発電を行うとともに、発電時の排熱を回収して給湯・暖房に利用したものが知られている（特許文献１、２）。さらに、ヒートポンプシステムによって、空調を行うとともに同時に発電を行うようにしたものが知られている（特許文献３〜６）。
【特許文献１】特許第３７１９４４４号明細書（図４）
【特許文献２】特開２００７−４０５９３号公報
【特許文献３】特開２００６−６４２９９号公報
【特許文献４】特開２００６−３１７０５２号公報
【特許文献５】特開２００７−１７０２６号公報
【特許文献６】特開２００６−２９６０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の装置において、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを全て行おうとする場合には、それぞれの機能を備えた異種の装置を複数台設置しなければならない。このため、コスト高になるとともに、各装置の設置スペースも必要になる。また全体の効率が低く、省エネルギの観点への貢献度も低い。
【０００４】
そこで本発明は、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを一台の装置によって行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため本発明は、ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、前記圧縮機を含む空調システムと、前記発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱を回収して利用する排熱回収利用システムとを備えているようにしたものである。
【０００６】
本発明によれば、上記において、太陽光発電システムを備えていることが好適である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ガスエンジンによって駆動されるヒートポンプ用圧縮機と発電機とを備えるとともに、ガスエンジンの排ガスからの排熱回収利用システムを備えているため、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを一台の装置によって行うことができる。これによって、コストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができ、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の実施の形態のガスヒートポンプコージェネレーション装置の構成を示す。この装置はいわゆる室外機として構成されており、１はその機台、２は装置のカバーである。
【０００９】
本装置には、ガスエンジン１１が設けられるとともに、このガスエンジン１１によってそれぞれ駆動される圧縮機１２と発電機１３とが設けられている。１４は、ガスエンジン１１へのガス供給管である。
【００１０】
圧縮機１２はヒートポンプを構成するために用いられるものであり、この圧縮機１２からの媒体吐出管１５は、四方弁１６を介して熱交換器１７に導かれ、次いで機外の室内機１８に接続されている。室内機１８からの戻り管１９は、排熱交換器２０および四方弁１６を介して圧縮機１２に戻されている。２１は室内機１８のためのリモートコントローラ、２２は冷房運転時に熱交換器１７を冷却するためのファンである。室内機１８に代えて、媒体吐出管１５および戻り管１９を床冷暖房システムに接続することもできる。
【００１１】
発電機１３からの出力ライン２４は、インバータ２５に接続されている。２６は機外に設けられた分電盤で、商用電力線２７と系統連系を行い、インバータ２５に接続されている。インバータ２５は、ファン２２と後述の冷却水ポンプ３６とを駆動可能である。２８はインバータ２５のための制御部である。２９はリモートコントローラで、制御部２８をコントロールするために用いられる。
【００１２】
３１は排ガス熱交換器で、ガスエンジン１１からの排ガス路３２に設けられている。排ガス熱交換器３１はガスエンジン１１からの排ガスと水とを熱交換させるもので、３３はその水のための循環路である。循環路３３は、水−水熱交換器３４を経てラジエター３５に導かれ、このラジエター３５から冷却水ポンプ３６を経て排ガス熱交換器３１に戻されている。３７は第１のバイパス路で、排ガス熱交換器３１からの循環路３３を流れる冷却水を、水−水熱交換器３４やラジエター３５に送らずに冷却水ポンプ３６にバイパスさせるためのものである。３８は第２のバイパス路で、水−水熱交換器３４からの冷却水をラジエター３５に送らずに冷却水ポンプ３６にバイパスさせるためのものである。
【００１３】
水−水熱交換器３４からの熱交換水循環路４０は、排熱利用を目的として機外の貯湯槽４１に接続されている。貯湯槽４１には、補助熱源部４２が併設されている。貯湯槽４１の内部の湯は、供給路４３を経て槽外へ送り出され、給湯や床暖房に供される。４４は循環路４０のための循環ポンプ、４５は貯湯槽４１への給水路である。
【００１４】
貯湯槽４１には槽内の湯の温度を検出するための温度センサ４６が設けられており、この温度センサ４６からの信号ライン４７が機内の制御部２８に接続されている。循環路３３に設けられた冷却水ポンプ３６には、インバータ２５からの電力供給ライン４８が接続されている。そして、温度センサ４６にて検出される湯温が所定の値となるように、制御部２８によってインバータ２５が制御され冷却水ポンプ３６が運転されるように構成されている。
【００１５】
ガスエンジン１１からの排ガスの一部は、供給路４９によって排熱交換器２０に送られるようにされている。
【００１６】
このような構成において、ガスエンジン１１を運転すると、それによって圧縮機１２が運転され、図示の冷房運転時の配管の状態では加圧状態のガス状の冷媒が熱交換器１７に送られてファン２２の空気流により冷却されて液化され、液状の冷媒は減圧により温度が低下された状態で室内機１８に送られる。室内機１８で熱交換することで気化した後の冷媒は、排熱交換器２０で熱を受けたうえで圧縮機１２に戻される。四方弁１６を暖房側に切り替えると、圧縮機１２からのガス状の高温の熱媒は、排熱交換器２０によってさらに加熱されたうえで室内機１８に送られ、熱を放出して液化する。その液状の熱媒は、熱交換器１７においてファン２２の空気流により熱を奪われて気化し、圧縮機１２に戻される。
【００１７】
またガスエンジン１１を運転すると、発電機１３で直流電力が生成され、インバータ２５によって交流電力に変換される。これによって生じた交流電力は、ファン２２と冷却水ポンプ３６との駆動に供される。さらに分電盤２６へ電力が供給され、商用電力線からの電力と系統連系が行われ、図示のガスヒートポンプコージェネレーション装置が設置されている建物で使用する電気として利用される。本装置には、図２に示すような太陽光発電装置５７からの電力供給システム５８を併設することができる。そして、発生した電力が余剰である場合は、太陽光による発電分を商用電力線２７を用いて売電に供することが可能である。
【００１８】
ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱は、排ガス熱交換器３１によって循環路３３の水に伝達される。そして、循環路３３の水が保有する熱は水−水熱交換器３４によって循環路４０の水に伝達され、それにより生成された湯は貯湯槽４１に貯湯される。水−水熱交換器３４を出た後の水が保有する熱は、ラジエター２５によって外部に放出される。必要に応じてバイパス路３７、３８を活用することで、ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱を有効に利用することができる。
【００１９】
このように、図１に示した装置によれば、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを一台の装置によって行うことができ、これによって、コストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができる。したがって、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。本装置はたとえば飛行機や船に適用することができ、これら飛行機や船の燃料を利用して、機内や船内のインフラを賄うことができる。
【００２０】
図２は、図１に示した装置の使用例を示す。５１は同装置で、電気ライン５２と、給湯ライン５３と、空調ライン５４とが接続されている。
【００２１】
電気ライン５２において、分電盤２６には、家庭内配線５６を接続して、図１の発電機１３で生成した電力を家庭内の用途に供することができる。本装置５１は、雨水センサー付き太陽光発電装置５７からの電力供給システム５８を備えた構成とすることができる。
【００２２】
給湯ライン５３は、洗面所５９、台所６０、浴室６１へ湯を供給可能である。貯湯槽４１に併設された補助熱源部４２は、図２に示すように、浴室６１における追焚の用途や、浴室乾燥・浴室暖房の用途に供することができる。給湯ライン５３は、屋根散水部６２を用いた屋根融雪の用途に供することもできる。夏期には、切換弁６３により給水管６７からの低温の水を屋根散水部６２に送れば、屋根を冷却することができる。切換弁６３の切換動作は、太陽光発電装置５７に設けられた雨水センサーの出力にしたがって合理的に行うことができる。
【００２３】
空調ライン５４は、室内機１８に冷媒・熱媒を供給可能であるほかに、床冷暖房６４や、ベッドパネル６５や、ロードヒーター６６などの用途に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態のガスヒートポンプコージェネレーション装置を示す図である。
【図２】図１の装置の使用例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１ ガスエンジン
１２ 圧縮機
１３ 発電機
１８ 室内機
２４ 出力ライン
３１ 排ガス熱交換器
３４ 水−水熱交換器
４１ 貯湯槽
４２ 補助熱源部
５７ 雨水センサー付き太陽光発電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスヒートポンプコージェネレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調装置として、ガスエンジンにより圧縮機を駆動したガスヒートポンプ方式のものが知られている。また、従来の給湯・発電装置として、コージェネレーションシステムによって発電を行うとともに、発電時の排熱を回収して給湯・暖房に利用したものが知られている（特許文献１、２）。さらに、ヒートポンプシステムによって、空調を行うとともに同時に発電を行うようにしたものが知られている（特許文献３〜６）。
【特許文献１】特許第３７１９４４４号明細書（図４）
【特許文献２】特開２００７−４０５９３号公報
【特許文献３】特開２００６−６４２９９号公報
【特許文献４】特開２００６−３１７０５２号公報
【特許文献５】特開２００７−１７０２６号公報
【特許文献６】特開２００６−２９６０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の装置において、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを全て行おうとする場合には、それぞれの機能を備えた異種の装置を複数台設置しなければならない。このため、コスト高になるとともに、各装置の設置スペースも必要になる。また全体の効率が低く、省エネルギの観点への貢献度も低い。
【０００４】
そこで本発明は、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを一台の装置によって行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため本発明は、ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、前記圧縮機を含む空調システムと、前記発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱を回収して利用する排熱回収利用システムとを備えているようにしたものである。
【０００６】
本発明によれば、上記において、太陽光発電システムを備えていることが好適である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ガスエンジンによって駆動されるヒートポンプ用圧縮機と発電機とを備えるとともに、ガスエンジンの排ガスからの排熱回収利用システムを備えているため、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを一台の装置によって行うことができる。これによって、コストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができ、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の実施の形態のガスヒートポンプコージェネレーション装置の構成を示す。この装置はいわゆる室外機として構成されており、１はその機台、２は装置のカバーである。
【０００９】
本装置には、ガスエンジン１１が設けられるとともに、このガスエンジン１１によってそれぞれ駆動される圧縮機１２と発電機１３とが設けられている。１４は、ガスエンジン１１へのガス供給管である。
【００１０】
圧縮機１２はヒートポンプを構成するために用いられるものであり、この圧縮機１２からの媒体吐出管１５は、四方弁１６を介して熱交換器１７に導かれ、次いで機外の室内機１８に接続されている。室内機１８からの戻り管１９は、排熱交換器２０および四方弁１６を介して圧縮機１２に戻されている。２１は室内機１８のためのリモートコントローラ、２２は冷房運転時に熱交換器１７を冷却するためのファンである。室内機１８に代えて、媒体吐出管１５および戻り管１９を床冷暖房システムに接続することもできる。
【００１１】
発電機１３からの出力ライン２４は、インバータ２５に接続されている。２６は機外に設けられた分電盤で、商用電力線２７と系統連系を行い、インバータ２５に接続されている。インバータ２５は、ファン２２と後述の冷却水ポンプ３６とを駆動可能である。２８はインバータ２５のための制御部である。２９はリモートコントローラで、制御部２８をコントロールするために用いられる。
【００１２】
３１は排ガス熱交換器で、ガスエンジン１１からの排ガス路３２に設けられている。排ガス熱交換器３１はガスエンジン１１からの排ガスと水とを熱交換させるもので、３３はその水のための循環路である。循環路３３は、水−水熱交換器３４を経てラジエター３５に導かれ、このラジエター３５から冷却水ポンプ３６を経て排ガス熱交換器３１に戻されている。３７は第１のバイパス路で、排ガス熱交換器３１からの循環路３３を流れる冷却水を、水−水熱交換器３４やラジエター３５に送らずに冷却水ポンプ３６にバイパスさせるためのものである。３８は第２のバイパス路で、水−水熱交換器３４からの冷却水をラジエター３５に送らずに冷却水ポンプ３６にバイパスさせるためのものである。
【００１３】
水−水熱交換器３４からの熱交換水循環路４０は、排熱利用を目的として機外の貯湯槽４１に接続されている。貯湯槽４１には、補助熱源部４２が併設されている。貯湯槽４１の内部の湯は、供給路４３を経て槽外へ送り出され、給湯や床暖房に供される。４４は循環路４０のための循環ポンプ、４５は貯湯槽４１への給水路である。
【００１４】
貯湯槽４１には槽内の湯の温度を検出するための温度センサ４６が設けられており、この温度センサ４６からの信号ライン４７が機内の制御部２８に接続されている。循環路３３に設けられた冷却水ポンプ３６には、インバータ２５からの電力供給ライン４８が接続されている。そして、温度センサ４６にて検出される湯温が所定の値となるように、制御部２８によってインバータ２５が制御され冷却水ポンプ３６が運転されるように構成されている。
【００１５】
ガスエンジン１１からの排ガスの一部は、供給路４９によって排熱交換器２０に送られるようにされている。
【００１６】
このような構成において、ガスエンジン１１を運転すると、それによって圧縮機１２が運転され、図示の冷房運転時の配管の状態では加圧状態のガス状の冷媒が熱交換器１７に送られてファン２２の空気流により冷却されて液化され、液状の冷媒は減圧により温度が低下された状態で室内機１８に送られる。室内機１８で熱交換することで気化した後の冷媒は、排熱交換器２０で熱を受けたうえで圧縮機１２に戻される。四方弁１６を暖房側に切り替えると、圧縮機１２からのガス状の高温の熱媒は、排熱交換器２０によってさらに加熱されたうえで室内機１８に送られ、熱を放出して液化する。その液状の熱媒は、熱交換器１７においてファン２２の空気流により熱を奪われて気化し、圧縮機１２に戻される。
【００１７】
またガスエンジン１１を運転すると、発電機１３で直流電力が生成され、インバータ２５によって交流電力に変換される。これによって生じた交流電力は、ファン２２と冷却水ポンプ３６との駆動に供される。さらに分電盤２６へ電力が供給され、商用電力線からの電力と系統連系が行われ、図示のガスヒートポンプコージェネレーション装置が設置されている建物で使用する電気として利用される。本装置には、図２に示すような太陽光発電装置５７からの電力供給システム５８を併設することができる。そして、発生した電力が余剰である場合は、太陽光による発電分を商用電力線２７を用いて売電に供することが可能である。
【００１８】
ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱は、排ガス熱交換器３１によって循環路３３の水に伝達される。そして、循環路３３の水が保有する熱は水−水熱交換器３４によって循環路４０の水に伝達され、それにより生成された湯は貯湯槽４１に貯湯される。水−水熱交換器３４を出た後の水が保有する熱は、ラジエター２５によって外部に放出される。必要に応じてバイパス路３７、３８を活用することで、ガスエンジン１１からの排ガスが保有する熱を有効に利用することができる。
【００１９】
このように、図１に示した装置によれば、空調と、発電と、給湯・暖房などのための排熱の利用とを一台の装置によって行うことができ、これによって、コストの低減と、設置スペースの縮小と、排熱の有効利用とを図ることができる。したがって、高効率で、省エネルギを達成可能な装置を得ることができる。本装置はたとえば飛行機や船に適用することができ、これら飛行機や船の燃料を利用して、機内や船内のインフラを賄うことができる。
【００２０】
図２は、図１に示した装置の使用例を示す。５１は同装置で、電気ライン５２と、給湯ライン５３と、空調ライン５４とが接続されている。
【００２１】
電気ライン５２において、分電盤２６には、家庭内配線５６を接続して、図１の発電機１３で生成した電力を家庭内の用途に供することができる。本装置５１は、雨水センサー付き太陽光発電装置５７からの電力供給システム５８を備えた構成とすることができる。
【００２２】
給湯ライン５３は、洗面所５９、台所６０、浴室６１へ湯を供給可能である。貯湯槽４１に併設された補助熱源部４２は、図２に示すように、浴室６１における追焚の用途や、浴室乾燥・浴室暖房の用途に供することができる。給湯ライン５３は、屋根散水部６２を用いた屋根融雪の用途に供することもできる。夏期には、切換弁６３により給水管６７からの低温の水を屋根散水部６２に送れば、屋根を冷却することができる。切換弁６３の切換動作は、太陽光発電装置５７に設けられた雨水センサーの出力にしたがって合理的に行うことができる。
【００２３】
空調ライン５４は、室内機１８に冷媒・熱媒を供給可能であるほかに、床冷暖房６４や、ベッドパネル６５や、ロードヒーター６６などの用途に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態のガスヒートポンプコージェネレーション装置を示す図である。
【図２】図１の装置の使用例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１ ガスエンジン
１２ 圧縮機
１３ 発電機
１８ 室内機
２４ 出力ライン
３１ 排ガス熱交換器
３４ 水−水熱交換器
４１ 貯湯槽
４２ 補助熱源部
５７ 雨水センサー付き太陽光発電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、前記圧縮機を含む空調システムと、前記発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱を回収して利用する排熱回収利用システムとを備えていることを特徴とするガスヒートポンプコージェネレーション装置。
【請求項２】
太陽光発電システムを備えていることを特徴とする請求項１記載のガスヒートポンプコージェネレーション装置。
【請求項１】
ガスエンジンと、前記ガスエンジンにて駆動されるヒートポンプ用圧縮機と、前記ガスエンジンにて駆動される発電機と、前記圧縮機を含む空調システムと、前記発電機からの電力供給システムと、前記ガスエンジンの排ガスに含まれる熱を回収して利用する排熱回収利用システムとを備えていることを特徴とするガスヒートポンプコージェネレーション装置。
【請求項２】
太陽光発電システムを備えていることを特徴とする請求項１記載のガスヒートポンプコージェネレーション装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−７４７４４（Ｐ２００９−７４７４４Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４４５７２（Ｐ２００７−２４４５７２）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（５０５４０８２２８）新和テック株式会社 (6)
【出願人】（０００１９１３９７）新和産業株式会社 (56)
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（５０５４０８２２８）新和テック株式会社 (6)
【出願人】（０００１９１３９７）新和産業株式会社 (56)
[ Back to top ]