(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機（９）を駆動する動力を燃料の燃焼によって得る原動機（８）と、該原動機（８）から排出される排ガスから熱エネルギーを回収する廃熱ボイラー（１０）と、空調機（３０）に導入する空気を前記廃熱ボイラー（１０）から排出される排ガスとの熱交換により加熱する空気加熱用熱交換器（５）とを備えるコージェネレーション装置において、前記廃熱ボイラー（１０）に供給する純水を発生する純水発生装置（２６）と、該純水発生装置（２６）からの排水を前記廃熱ボイラー（１０）から排出される排ガスとの熱交換により加温する排水加温用熱交換器（６）と、前記空調機（３０）に導入する空気との前記空気加熱用熱交換器（５）での熱交換によって冷却される排ガスから生じるドレン水を回収するとともに回収した前記ドレン水を比較的高温の水を必要とする機器（３７，３８）に供給し得るドレン水回収供給手段（３６）とを含み、該ドレン水回収供給手段（３６）は前記排水加温用熱交換器（６）で加温された前記排水および前記ドレン水を混合するタンク（４１）を備えることを特徴とするコージェネレーション装置。
【請求項２】
前記ドレン水回収供給手段（３６）は、前記排水加温用熱交換器（６）での前記排水との熱交換により冷却された前記排ガスから生じるドレン水を回収して前記機器（３７，３８）に供給可能に構成されることを特徴とする請求項１記載のコージェネレーション装置。
【請求項３】
前記空気加熱用熱交換器（５）を介在させて前記空調機（３０）に接続される空調用空気供給路（３１）に、空気加熱用熱交換器（５）を迂回するとともに開閉状態を外気温に応じて切換えるバイパス路（３４）が接続されることを特徴とする請求項１または２記載のコージェネレーション装置。
【請求項４】
前記機器が空調用空気加湿機（３７）であることを特徴とする請求項１または２記載のコージェネレーション装置。
【請求項５】
前記機器が温水洗浄機（３８）であることを特徴とする請求項１または２記載のコージェネレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機を駆動する動力を燃料の燃焼によって得る原動機と、該原動機から排出される排ガスから熱エネルギーを回収する廃熱ボイラーと、空調機に導入する空気を前記廃熱ボイラーから排出される排ガスとの熱交換により加熱する空気加熱用熱交換器とを備えるコージェネレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなコージェネレーション装置は、たとえば特開平４−３４２８０７号公報等で既に知られており、原動機から排出される排ガスが保有する熱エネルギーを廃熱ボイラーで回収した後に、空調に用いる空気を空気加熱用熱交換器で排ガスとの熱交換で加熱し、廃熱エネルギーを有効に回収しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、廃熱ボイラーよりも下流側で排ガスとの熱交換を行なう空気加熱用熱交換器では、空調機に導かれる空気との熱交換により冷却されることで排ガス中の水分の一部が凝縮し、ドレン水として排出され、そのドレン水の温度も比較的高いはずであるが、従来そのようなドレン水からも熱エネルギーを有効に回収したものはない。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、廃熱ボイラーから排出される排ガスと、空調に用いる空気との熱交換時にドレン水を得ることで熱エネルギーを有効に回収するようにして、廃熱エネルギーの回収効率をより向上したコージェネレーション装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、発電機を駆動する動力を燃料の燃焼によって得る原動機と、該原動機から排出される排ガスから熱エネルギーを回収する廃熱ボイラーと、空調機に導入する空気を前記廃熱ボイラーから排出される排ガスとの熱交換により加熱する空気加熱用熱交換器とを備えるコージェネレーション装置において、前記廃熱ボイラーに供給する純水を発生する純水発生装置と、該純水発生装置からの排水を前記廃熱ボイラーから排出される排ガスとの熱交換により加温する排水加温用熱交換器と、前記空調機に導入する空気との前記空気加熱用熱交換器での熱交換によって冷却される排ガスから生じるドレン水を回収するとともに回収した前記ドレン水を比較的高温の水を必要とする機器に供給し得るドレン水回収供給手段とを含み、該ドレン水回収供給手段は前記排水加温用熱交換器で加温された前記排水および前記ドレン水を混合するタンクを備えることを特徴とする。
【０００６】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、空気加熱用熱交換器から回収されるドレン水を、比較的高温の水を必要とする機器に利用することにより、廃熱エネルギーの回収効率をより向上することができる。すなわち常温の水を用いた場合には、加温装置が必要になるが、比較的高温のドレン水を供給することができるので、余分なエネルギー消費を回避することができる。またドレン水回収供給手段は、排水加温用熱交換器において廃熱ボイラーから排出される排ガスとの熱交換により加温された純水発生装置からの排水および前記ドレン水を混合するタンクを備えるので、排ガスから生じたドレン水がアルカリ性となっていても、純水発生装置からの排水とのタンク内での混合により希釈されることでアルカリ度が弱められるので、タンク内の水をより多くの機器に有効に利用し得るようにして用途を拡大することができる。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記ドレン水回収供給手段は、前記排水加温用熱交換器での前記排水との熱交換により冷却された前記排ガスから生じるドレン水を回収して前記機器に供給可能に構成されることを特徴とし、かかる構成によれば、排ガス中に含まれる水分をより有効に回収し、廃熱エネルギーの回収効率をより一層向上することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記空気加熱用熱交換器を介在させて前記空調機に接続される空調用空気供給路に、空気加熱用熱交換器を迂回するとともに開閉状態を外気温に応じて切換えるバイパス路が接続されることを特徴とし、かかる構成によれば、必要とするドレン水量および空調温度が季節に応じて変化するのに対処することができる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記機器が空調用空気加湿機であることを特徴とし、かかる構成によれば、排ガス中に含まれる水分を空調用空気加湿機で有効に回収することができる。
【００１０】
さらに請求項５記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記機器が温水洗浄機であることを特徴とし、かかる構成によれば、排ガス中に含まれる水分を温水洗浄機で有効に回収することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１および図２は本発明の一実施例を示すものであり、図１はコージェネレーション装置の全体系統図、図２は発電装置の構成を示す系統図である。
【００１３】
先ず図１において、発電装置１から排出される排ガスは煙突２に導かれる。この煙突２には開閉弁３を介して誘引ファン４の吸引側が接続されており、誘引ファン４の吐出側は、空気加熱用熱交換器５と、該空気加熱用熱交換器５の下流側に接続される排水加温用熱交換器６とを介して煙突７に接続される。
【００１４】
図２において、発電装置１は、原動機であるガスタービン８と、該ガスタービン８で駆動される発電機９と、ガスタービン８の燃焼機から排出される排ガスとの熱交換により熱エネルギーを回収する廃熱ボイラー１０とを備え、廃熱ボイラー１０から排出される排ガスが前記煙突２に導かれる。
【００１５】
ガスタービン８は、タービン１１と、該タービン１１に同軸に連結されるコンプレッサ１２と、燃焼機１３とを備えるものであり、燃焼機１３には、コンプレッサ１２で加圧された空気と、ガス圧縮機１４によって圧縮される燃料ガスたとえば都市ガスとが供給されるとともに、廃熱ボイラー１０で得られる水蒸気の一部も燃焼機１３に供給される。
【００１６】
燃焼機１３での燃料ガスの燃焼により、該燃焼機１３からは水蒸気を含む排ガスが排出されることになり、その排ガスでタービン１１が回転することにより発電機９が駆動され、タービン１１から排出される燃焼排ガスは廃熱ボイラー１０に導かれる。
【００１７】
この廃熱ボイラー１０は、該廃熱ボイラー１０で得られた水蒸気の一部を前記タービン１１からの排ガスとの熱交換によって加熱する加熱器１５と、脱硝装置１６と、予熱器１７とを備える。
【００１８】
加熱器１５で加熱された水蒸気は前記ガスタービン８の燃焼機１３に供給される。また脱硝装置１６は、ブロワー１８で給送される空気と、アンモニアタンク１９からポンプ２０で供給されるアンモニアとが、複数のノズル２１，２１…から廃熱ボイラー１０内に噴霧されるように構成されるものであり、燃焼機１３からの排ガスに含まれるＮＯx と、アンモニア（ＮＨ3 ）とが、（ＮＯx ＋ＮＨ3 ＝Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏ）となるように反応し、排ガス中からＮＯx が極力除去されることになる。
【００１９】
予熱器１７は、脱硝装置１６よりも下流側で廃熱ボイラー１０に設けられており、純水タンク２２からポンプ２３で給送される純水が前記予熱器１７で排ガスとの熱交換により加熱されて廃熱ボイラー１０に供給される。純水タンク２２には純水発生装置２６でカルシウム分を除去された純水がポンプ２７によって供給される。またポンプ２３で予熱器１７に供給される純水中には、苛性ソーダタンク２４からＮａＯＨがポンプ２５によって供給されており、このＮａＯＨは、廃熱ボイラー１０で生じた水蒸気が燃焼機１３を経て廃熱ボイラー１０に至ったときに、該廃熱ボイラー１０の壁を保護する機能を果たす。
【００２０】
このように発電装置１では、ガスタービン８の燃焼器１３から排出される排ガスが保有する熱エネルギーの一部が前記純水を廃熱ボイラー１０で水蒸気とすることによって回収される。しかも廃熱ボイラー１０で得られた水蒸気の一部は上述のように燃焼機１３に供給され、残余の水蒸気は工場用蒸気として用いられる。さらに廃熱ボイラー１０から排出される排ガスは煙突２に導かれることになる。
【００２１】
再び図１において、空気加熱用熱交換器５は、ブロア２９および空調機３０間を結ぶ空調用空気供給路３１の途中に介設されるものであり、ブロア２９から空調機３０に供給される空気と、前記煙突２から導かれた排ガスとを熱交換し、排ガスとの熱交換により加熱された空気が空気加熱用熱交換器５からフィルタ３２を経て空調機３０内に導入される。
【００２２】
前記空調用空気供給路３１においてブロア２９および空気加熱用熱交換器５間には切換手段３３を介してバイパス路３４の一端が接続されており、該バイパス路３４の他端は、空調用空気供給路３１において空気加熱用熱交換器５および空調機３０間に接続される。
【００２３】
前記切換手段３３は、ブロア２９からの排ガスをバイパス路３４側に流通させる第１の状態と、ブロア２９からの排ガスを空気加熱用熱交換器５側に流通させる第２の状態とを切換可能なものであり、第１の状態は外気温が比較的高い時期に選択され、第２の状態は外気温が比較的低い時期に選択される。すなわち空気加熱用熱交換器５を介在させて空調機３０に接続される空調用空気供給路３１には、空気加熱用熱交換器５を迂回するとともに開閉状態を外気温に応じて切換えるバイパス路３４が接続される。
【００２４】
空気加熱用熱交換器５での熱交換後の排ガスは排水加温用熱交換器６を経て煙突７から大気に排出される。この排水加温用熱交換器６には、廃熱ボイラー１０に供給する純水を発生する純水発生装置２６からの排水がポンプ３５により供給されるものであり、空気加熱用熱交換器５から排出される排ガスとの熱交換により前記排水が排水加温用熱交換器６で加温される。
【００２５】
ところで、空気加熱用熱交換器５内において排ガスは空気との熱交換により冷却されるのであるが、その冷却により排ガス中に含まれる水分の一部が凝縮し、空気加熱用熱交換器５からドレン水として排出される。また排水加温用熱交換器６内において排ガスは排水との熱交換により冷却され、排ガス中に含まれる水分の一部が排水加温用熱交換器６内でも凝縮し、排水加温用熱交換器６からドレン水として排出される。
【００２６】
而して空気加熱用熱交換器５および排水加温用熱交換器６からのドレン水は、ドレン水回収供給手段３６により回収され、比較的高温の水を必要とする機器である空調用空気加湿機３７や、塗装完了後の車体の洗浄を行う温水洗浄機３８に、回収された前記ドレン水がドレン水回収供給手段３６によって供給される。
【００２７】
ドレン水回収供給手段３６は、空気加熱用熱交換器５および排水加温用熱交換器６からのドレン水を導く管路４０と、該管路４０が接続されるとともに排水加温用熱交換器６で加温された前記排水が導かれる第１のタンク４１と、前記管路４０の途中に三方弁４２を介して一端が接続される分岐管路４３と、該分岐管路４３の他端が接続される第２のタンク４４と、吸入側が第１のタンク４１に接続されるとともに吐出側がフィルタ４５および三方弁４６を介して温水洗浄機３８に接続される第１のポンプ４７と、吸入側が第２のタンク４４に接続される第２のポンプ４８と、第２のポンプ４８の吐出側にフィルタ４９を介して接続される管路５０とを備え、管路５０はフィルタ３２よりも下流側で空調機３０内に配置された空調用加湿機３７が備える複数のノズル５１，５１…に接続され、第１のポンプ４７の吐出側は前記フィルタ４５および三方弁４６を介して管路５０にも接続される。
【００２８】
このようなドレン水回収供給手段３６によれば、空気加熱用熱交換器５および排水加温用熱交換器６からのドレン水と、純水発生装置２６からの排水とを第１のタンク４１内で混合することができる。ところで、排ガスから生じたドレン水は、発電装置１における脱硝装置１６での排ガス中へのアンモニアの噴霧、ならびに苛性ソーダが注入された純水から廃熱ボイラー１０で発生した水蒸気が燃焼器１３に供給されることに基づいて、アルカリ性となっているのであるが、純水発生装置２６からの排水との第１のタンク４１内での混合により希釈されることでアルカリ度が弱められる。
【００２９】
空調機３０にはファン５２が付設されており、空調機３０からの加湿空気はファン５２により自動車用塗装設備５３等に空調ダクト５４を介して供給される。
【００３０】
次にこの実施例の作用について説明すると、ガスタービン８のタービン１１から排出される排ガスが保有する熱エネルギーが廃熱ボイラー１０で回収された後、開閉弁３を開弁した状態では、廃熱ボイラー１０からの排ガスが空気加熱用熱交換器５および排水加温用熱交換器６を経て煙突７から排出される。
【００３１】
而して空気加熱用熱交換器５では、空調機３０に供給される空気が前記排ガスとの熱交換により加熱され、また排水加温用熱交換器６では純水発生装置２６からの排水が前記排ガスとの熱交換により加温されるので、ガスタービン８からの廃熱エネルギーが有効に回収される。
【００３２】
また空気加熱用熱交換器５では、空調機３０に導かれる空気との熱交換により冷却されることで排ガス中の水分の一部が凝縮することになり、凝縮した水分が比較的高温のドレン水として空気加熱用熱交換器５から排出されるが、そのドレン水はドレン水回収供給手段３６のタンク４１もしくは４４に一旦貯留される。また排水加温用熱交換器６では、排水との熱交換により冷却されることで排ガス中の水分の一部が凝縮することになり、凝縮した水分が比較的高温のドレン水として排水加温用熱交換器６から排出されるが、そのドレン水はドレン水回収供給手段３６のタンク４１もしくは４４に一旦貯留される。
【００３３】
しかもタンク４１もしくは４４内の比較的高温のドレン水は、空調用加湿機３７に導入される空気を加湿するために、ポンプ４７もしくは４８によって空調加湿機３７のノズル５１，５１…に供給されるものであり、空調用空気の温度が低下することを回避し、ガスタービン８からの廃熱エネルギーの回収効率をより向上することができる。すなわち常温の水分を単純に加えるだけでは空調用空気の温度低下が生じるのであるが、比較的高温のドレン水を加湿に用いることで空調用空気の温度低下を回避することができるのである。
さらに空気加熱用熱交換器５から回収されるドレン水を、比較的高温の水を必要とする機器である温水洗浄機３８にも利用することができ、余分なエネルギー消費を回避することができる。すなわち常温の水を用いた場合には、加温装置が必要になるが、比較的高温のドレン水を供給することができるので、余分なエネルギー消費を回避して、廃熱エネルギーの回収効率をより一層向上することができる。
【００３４】
このように空気加熱用熱交換器５だけでなく、その空気加熱用熱交換器５よりも下流側の排水加温用熱交換器６でも排ガスから生じるドレン水を回収するようにしたことで、排ガス中に含まれる水分をより有効に回収し、廃熱エネルギーの回収効率をより一層向上することができる。
【００３５】
また排水加温用熱交換器６で加温された排水と、空気加熱用熱交換器５および排水加温用熱交換器６からのドレン水を、ドレン水回収供給手段３６のタンク４１で混合することができる。このため排ガスから生じたドレン水はアルカリ性となっているが、純水発生装置２６からの排水との前記タンク４１内での混合により希釈されることでアルカリ度が弱められることになり、タンク４１内の水を、空調用加湿器３７以外の温水洗浄機３８等のより多くの機器に有効に利用し得るようにして用途を拡大することができる。
【００３６】
さらに空気加熱用熱交換器５を介在させて空調機３０に接続される空調用空気供給路３１に、空気加熱用熱交換器５を迂回するとともに開閉状態を外気温に応じて切換えるバイパス路３４が接続されているので、空調用加湿機３７および温水洗浄器３８で必要とするドレン水量および空調温度が季節に応じて変化するのに容易に対処することができる。
【００３７】
しかも空調機３０で得られた加湿空気は、ファン５２によって自動車用塗装設備５３に供給されるものであり、温度および湿度を一定に保持することが重要である自動車用塗装設備５３に、空気加熱用熱交換器５および排水加温用熱交換器６からのドレン水をより有効に活用することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３９】
たとえば、上記実施例では、発電機９を駆動する原動機をガスタービン８としたが、それに限定されるものではなく、ディーゼルエンジンであってもよい。また空調機３０からの加温空気を工場内の各フロアーの暖房用として用いることも可能である。
【００４０】
また上記実施例では、空気加熱用熱交換器５の下流側に排水加温用熱交換器６が直列に接続されていたが、空気加熱用熱交換器５および排水加温用熱交換器６を並列に接続するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、排ガス中に含まれる水分を空気加熱用熱交換器で回収することによって得たドレン水を、比較的高温の水を必要とする機器に利用することにより、廃熱エネルギーの回収効率をより向上することができる。また排ガスから生じたドレン水がアルカリ性となっていても、純水発生装置からの排水とのタンク内での混合により希釈してアルカリ度を弱めることにより、タンク内の水をより多くの機器に有効に利用し得るようにして用途を拡大することができる。
【００４２】
請求項２記載の発明によれば、排ガス中に含まれる水分をより有効に回収し、廃熱エネルギーの回収効率をより一層向上することができる。
【００４３】
請求項３記載の発明によれば、必要とするドレン水量および空調温度が季節に応じて変化するのに対処することができる。
【００４４】
請求項４記載の発明によれば、排ガス中に含まれる水分を空調用空気加湿機で有効に回収することができる。
【００４５】
さらに請求項５記載の発明によれば、排ガス中に含まれる水分を温水洗浄機で有効に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  コージェネレーション装置の全体系統図である。
【図２】  発電装置の構成を示す系統図である。
【符号の説明】
５・・・空気加熱用熱交換器
６・・・排水加温用熱交換器
８・・・原動機としてのガスタービン
９・・・発電機
１０・・・廃熱ボイラー
２６・・・純水発生装置
３０・・・空調機
３１・・・空調用空気供給路
３４・・・バイパス路
３６・・・ドレン水回収供給手段
３７・・・機器としての空調用空気加湿機
３８・・・機器としての温水洗浄機
４１・・・タンク
【図１】
0003696544.tif 000002
【図２】
0003696544.tif 000003