(57)【要約】【課題】これまで有効に利用しにくかった排気ガスの排熱を、有効に回収し、よりエネルギー効率を高めたコージェネレーションシステムおよび発電装置を提供すること。【解決手段】内燃機関１１０を動力源として発電する主発電装置１００と、内燃機関で発生した熱で加温した温水Ｗを温水需要１０に供給する温水供給装置２０、６０と、内燃機関の排気ガスＥの熱で作動媒体Ｍを蒸発させ、蒸発した作動媒体により発電を行い、発電を行った作動媒体を温水で凝縮するとともに熱を回収する、排熱発電装置２００とを備えるコージェネレーションシステム。また、温水Ｗを温水需要に供給せず、温水を熱源として発電する低温排熱発電装置を備える発電装置。【選択図】図１
2007002761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を動力源として発電する主発電装置と；
前記内燃機関で発生した熱で加温した温水を温水需要に供給する温水供給装置と；
前記内燃機関の排気ガスの熱で作動媒体を蒸発させ、該蒸発した作動媒体により発電を行い、該発電を行った作動媒体を前記温水で凝縮するとともに熱を回収する、排熱発電装置とを備える；
コージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記作動媒体を加熱した排気ガスで、前記温水の加熱を行うボイラを備える；
請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記排熱発電装置は、作動媒体を封入した密閉式発電装置を用いる；
請求項１または請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記主発電装置が、発電した電力を直流電力に整流する第１の整流器を備え；
前記排熱発電装置が、発電した電力を直流電力に整流する第２の整流器を備え；
前記第１の整流器で整流された直流電力と、前記第２の整流器で整流された直流電力とを、商用電力と同調とする系統連系装置とを備える；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記温水を熱源として発電する低温排熱発電装置を備える；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
内燃機関を動力源として発電する主発電装置と；
前記内燃機関で発生した熱で加温した温水を循環する温水循環装置と；
前記内燃機関の排気ガスの熱で作動媒体を蒸発させ、該蒸発した作動媒体により発電を行い、該発電を行った作動媒体を前記温水で凝縮するとともに熱を回収する、排熱発電装置と；
前記温水を熱源として発電する低温排熱発電装置とを備える；
発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーションシステムおよび発電装置に関し、特に、排気ガスに含まれる熱を有効に利用し、エネルギー効率を高めたコージェネレーションシステムおよび発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステム（熱電併給システム）は、発電を行うと同時に発生した排熱を外部に供給することで、一次エネルギー（燃料）を有効に活用することのできるシステムであり、昨今叫ばれている地球環境保全、とりわけＣＯ２削減と、資源の有効活用に大きく貢献するものと期待されている。一般的なコージェネレーションシステムの例を図７に示す。図７に示すコージェネレーションシステムは、内燃機関であるディーゼルエンジン７１０を原動機として誘導発電機７２０を駆動し、系統７０に電力を送ると共に、内燃機関７１０で発生した排熱を、温水（供給温水）Ｗとして需要側１０に供給するものである。
【０００３】
内燃機関７１０の排熱源には、第一に、ディーゼルエンジンなど内燃機関７１０のジャケット冷却水Ｊとよばれるものがある。これは、内燃機関７１０を冷却するために循環させる冷却水で、温度は６０℃〜９０℃程度である。ジャケット冷却水Ｊは、内燃機関７１０内を密閉系として循環しているのが一般的で、熱回収用熱交換器７５０を介して、供給温水Ｗに排熱を回収し、供給温水Ｗを需要側１０に供給することにより、排熱の利用を図っている。
一方、内燃機関の排熱源にはもう一つ、排気ガスＥがある。排気ガスＥの温度は、２５０〜５００℃程度であるのが一般的であり、排気ガスＥのもつ熱出力は、ジャケット冷却水Ｃと同程度である。この排気ガスＥの排熱は、高圧蒸気（０．７ＭＰａ（Ｇ）程度の水蒸気）として取り出すことが一般的であるが（例えば、特許文献１参照）、高圧蒸気の需要の無い場合は、図７に示すように、排気ガスからは排熱を回収せずにそのまま大気中ＡＭＢへ排出する場合もある。
【特許文献１】特開２００３−０１３７４４号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、排熱を回収せずに排気ガスを大気中に排出することは、エネルギーの有効利用の観点からは好ましくなく、しかし、高圧蒸気の需要が無い場合の排気ガスの排熱の有効な利用手段が見出しにくいのも事実であった。
そこで、本発明は、これまで有効に利用しにくかった排気ガスの排熱を、有効に回収し、よりエネルギー効率を高めたコージェネレーションシステムおよび発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るコージェネレーションシステムは、例えば図１に示すように、内燃機関１１０を動力源として発電する主発電装置１００と；内燃機関１１０で発生した熱で加温した温水Ｗを温水需要１０に供給する温水供給装置２０、６０と；内燃機関１１０の排気ガスＥの熱で作動媒体Ｍを蒸発させ、蒸発した作動媒体Ｍにより発電を行い、発電を行った作動媒体Ｍを温水Ｗで凝縮するとともに熱を回収する、排熱発電装置２００とを備える。
【０００６】
このように構成すると、内燃機関から生じた排気ガスの熱エネルギーを排熱発電装置の作動媒体で回収し、排熱発電装置では熱エネルギーを回収した作動媒体で発電し、さらに、発電で使われなかった熱エネルギーを温水で回収し、熱エネルギーを回収した温水を温水需要に供給するので、排気ガスの熱エネルギーが有効に使われ、エネルギー効率の高いコージェネレーションシステムとなる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明に係るコージェネレーションシステムでは、例えば図１に示すように、請求項１に記載のコージェネレーションシステムにおいて、作動媒体Ｍを加熱した排気ガスＥで、温水Ｗの加熱を行うボイラ３０を備えてもよい。
【０００８】
このように構成すると、排熱発電装置の作動媒体で回収し切れなかった排気ガスの熱エネルギーを温水で回収し、熱エネルギーを回収した温水を温水需要に供給するので、排気ガスの熱エネルギーがより有効に使われ、エネルギー効率のより高いコージェネレーションシステムとなる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明に係るコージェネレーションシステムでは、例えば図２に示すように、請求項１または請求項２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、排熱発電装置は、作動媒体Ｍを封入した密閉式発電装置２１９を用いてもよい。
【００１０】
このように構成すると、発電装置が密閉式であるので、高回転速度での運転が可能となり、また、作動媒体の漏洩が防止されるので、作動媒体の選択の自由度が高くなる。したがって、運転条件に対して最適な作動媒体を選択でき、装置を小型にあるいは安価に構成することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明に係るコージェネレーションシステムでは、例えば図６に示すように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステムにおいて、主発電装置１０１が、発電した電力を直流電力に整流する第１の整流器１２４を備え；排熱発電装置２００が、発電した電力を直流電力に整流する第２の整流器２３０を備え；第１の整流器１２４で整流された直流電力と、第２の整流器２３０で整流された直流電力とを、商用電力と同調とする系統連系装置１２６とを備えてもよい。
【００１２】
このように構成すると、一般的に高価な系統連系装置を共用化することができる。また、主発電装置で発電され整流された直流電力はほぼ一定の電圧とするので、排熱発電装置においては該電圧に釣り合う電圧を発電するように発電機の回転速度が安定する。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明に係るコージェネレーションシステムでは、例えば図３に示すように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステムにおいて、温水Ｗを熱源として発電する低温排熱発電装置３００を備えてもよい。
【００１４】
このように構成すると、排熱発電装置を冷却することで回収した熱エネルギーを、さらに発電に用いることができるので、エネルギー効率のさらに高いコージェネレーションシステムとなる。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項６に記載の発明に係る発電装置は、例えば図５に示すように、内燃機関１１０を動力源として発電する主発電装置１００と；内燃機関１１０で発生した熱で加温した温水Ｗを循環する温水循環装置２０、６０と；内燃機関１１０の排気ガスＥの熱で作動媒体Ｍを蒸発させ、蒸発した作動媒体Ｍにより発電を行い、発電を行った作動媒体Ｍを温水Ｗで凝縮するとともに熱を回収する、排熱発電装置２００と；温水Ｗを熱源として発電する低温排熱発電装置３００とを備える。
【００１６】
このように構成すると、内燃機関から生じた排気ガスの熱エネルギーを排熱発電装置の作動媒体で回収し、排熱発電装置では熱エネルギーを回収した作動媒体で発電し、さらに、発電で使われなかった熱エネルギーを温水で回収し、熱エネルギーを回収した温水の熱エネルギーを、さらに発電に用いることができるので、エネルギー効率の高い発電装置となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明のコージェネレーションシステムによれば、内燃機関を動力源として発電する主発電装置と、内燃機関で発生した熱で加温した温水を温水需要に供給する温水供給装置と、内燃機関の排気ガスの熱で作動媒体を蒸発させ、蒸発した作動媒体により発電を行い、発電を行った作動媒体を温水で凝縮するとともに熱を回収する、排熱発電装置とを備えるので、内燃機関から生じた排気ガスの熱エネルギーを排熱発電装置の作動媒体で回収し、排熱発電装置では熱エネルギーを回収した作動媒体で発電し、さらに、発電で使われなかった熱エネルギーを温水で回収し、熱エネルギーを回収した温水を温水需要に供給することができる。したがって、排気ガスの熱エネルギーが有効に使われ、エネルギー効率の高いコージェネレーションシステムを提供することができる。また温水を熱源として発電する低温排熱発電装置を備え、温水を低温排熱発電装置に供給することにより、エネルギー効率の高い発電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。なお、図中、破線は、電力用または信号用のケーブルを示す。また、一点鎖線は、装置に含まれる範囲を示すための境界を表す。
【００１９】
図１に本発明の第１の実施の形態としてのコージェネレーションシステム１の構成図を示す。コージェネレーションシステム１は、内燃機関（ＧＥ）１１０を動力源として発電する主発電装置１００と、内燃機関１１０で発生した熱で加温した温水Ｗを温水需要１０に供給する温水供給装置２０、６０と、内燃機関１１０の排気ガスＥの熱で作動媒体Ｍを蒸発させ、蒸発した作動媒体Ｍにより発電を行い、発電を行った作動媒体Ｍを温水Ｗで凝縮するとともに熱を回収する、排熱発電装置２００とを備える。なお、温水供給装置２０、６０は、典型的には、温水Ｗを送るために加圧するポンプ２０と、温水Ｗを温水需要１０まで導く温水配管６０とで構成される。典型的には、他に、主発電装置１００あるいは排熱発電装置２００以外の熱交換器、ボイラ、ヒータ等で温水を加熱または冷却する熱交換器、ボイラ、冷却塔等、温水の流量等を調節するバルブ等の配管に付属する機器、温水を貯留するための貯留槽、温水の温度、流量、圧力等を計測する計器および計測したデータから運転を制御する制御装置等、温水を温水需要に供給するための機器、配管、計装、制御装置等を含む。同様に、主発電装置１００も排熱発電装置２００も、典型的には、発電を行い、電力を出力するのに用いられる機器、計器、制御装置等を含む。
【００２０】
主発電装置１００は、内燃機関としてのディーゼルエンジン１１０と、ディーゼルエンジン１１０の動力で発電する同期発電機（ＳＧ）１２０と、これらの運転を制御する主制御装置（ＭＣＴ）１３０とを備える。ディーゼルエンジン１１０は、配管１７０を介して外部から供給される燃料Ｆを加圧空気（不図示）の下で燃焼し、燃焼した後の排気ガスＥを配管１７２に排出する。ディーゼルエンジン１１０の回転は、シャフトを介して、同期発電機１２０の動力として用いられる。なお、内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られず、ミラーサイクルエンジン、オットーサイクルエンジンなど、他の内燃機関であってもよい。
【００２１】
ディーゼルエンジン１１０には、２系統の冷却水配管１８０、１９０が接続する。すなわち、過給器で圧縮された空気などを冷却するための比較的低温の冷却水Ｃを循環する冷却水配管１９０と、ディーゼルエンジン１１０の燃料Ｆの燃焼により高温となる部分や、潤滑油を冷却する比較的高温になるジャケット冷却水Ｊを循環するジャケット冷却水配管１８０である。冷却水配管１９０は、例えば他の装置と共用の冷却塔１６０で冷却され、冷却水ポンプ１６２により循環される冷却水Ｃ一部を用いてもよく、あるいは、主発電装置１００に冷却水冷却装置と循環装置を備え、その冷却水を用いてもよい。
【００２２】
主発電装置１００は、ジャケット冷却水配管１８０と接続する熱回収用熱交換器１５０を備える。熱回収用熱交換器１５０は、ディーゼルエンジン１１０を冷却し高温となったジャケット冷却水Ｊと、温水Ｗとの熱交換を行い、ジャケット冷却水Ｊの熱エネルギーを温水Ｗにて回収する熱交換器であり、プレート型熱交換器、二重管型熱交換器あるいはシェルアンドチューブ熱交換器など、種々のタイプの熱交換器が用いられる。
【００２３】
ジャケット冷却水配管１８０は、閉じた流路を有し、すなわち、ディーゼルエンジン１１０から熱回収用熱交換器１５０に至り、また、回収用熱交換器１５０からディーゼルエンジン１１０に戻る流路となっている。その流路中に、ジャケット冷却水ポンプ１５２が配設される。ジャケット冷却水ポンプ１５２は、ジャケット冷却水配管１８０の任意の位置に設置される。
【００２４】
ジャケット冷却水配管１８０の回収用熱交換器１５０からディーゼルエンジン１１０に戻る流路中に分岐管１８２が配設され、ジャケット冷却水配管１８０からジャケット冷却水分流配管１８４を分岐する。ジャケット冷却水分流配管１８４には放熱用熱交換器１５４が接続される。放熱用熱交換器１５４は、熱回収用熱交換器１５０で温水Ｗにより熱回収され、温度が低下したジャケット冷却水Ｊを、過給器で圧縮された空気などを冷却した後の冷却水Ｃでさらに冷却するための熱交換器であり、プレート型熱交換器、二重管型熱交換器あるいはシェルアンドチューブ熱交換器など、種々のタイプの熱交換器が用いられる。熱回収用熱交換器１５０からジャケット冷却水分流配管１８４は、ジャケット冷却水配管１８０の分岐管１８２よりディーゼルエンジン１１０側、すなわちジャケット冷却水Ｊの下流側に配設された三方弁１５６に接続する。すなわち、三方弁１５６を調整することによりジャケット冷却水配管１８０からジャケット冷却水分流配管１８４に分流するジャケット冷却水Ｊの流量を調節することができる。なお、分岐管１８２と三方弁１５６との位置関係は、上記とは逆に、三方弁１５６をジャケット冷却水Ｊの上流側に配設してもよい。また、三方弁１５６の代わりに、分岐管を配設し、ジャケット冷却水分流配管１８４および／またはジャケット冷却水配管１８０に流量を調節する二方弁の流量調節弁を設置してもよい。
【００２５】
同期発電機１２０は、ディーゼルエンジン１１０を動力源として、所定の回転速度で回転することにより、所定の周波数の交流電力を生ずる発電機である。発電した交流電力は、周波数を商用電力と同期させることができ、図１に示すように、周波数変換等をせずに、保護装置（図示せず）を介して商用系統７０へ接続することもできる。
【００２６】
主制御装置１３０は、主発電装置１００の運転を制御する制御装置であり、典型的にはコンピュータが用いられる。主制御装置１３０は、例えば、同期発電機１２０の運転を監視し、ジャケット冷却水Ｊの循環流量を調節するのにジャケット冷却水ポンプ１５２の運転を制御し、また、放熱用熱交換器１５４に導入するジャケット冷却水Ｊの流量を調節するため三方弁１５６の開度を制御する。その他、図示はしないが、温度、圧力、回転速度等の計測データを受信し、各機器の運転を制御する。
【００２７】
排熱発電装置２００は、ディーゼルエンジン１１０の排気ガスＥの熱で作動媒体Ｍを蒸発させる排熱ボイラ２４０と、蒸発した作動媒体Ｍにより駆動される排熱発電タービン２１０と、排熱発電タービン２１０の動力で発電する排熱発電機（ＨＧ）２２０と、発電を行った作動媒体Ｍを温水Ｗで凝縮するとともに熱を回収する排熱発電凝縮器２４２とを備える。
【００２８】
排気ガスＥは、通常、２５０〜５００℃であり、排気ガスＥにより高圧蒸気を発生するために、作動媒体Ｍとしては、水等を用いることができる。あるいは、沸点が約７４℃のトリフルオロエタノール（ＣＦ３ＣＨ２ＯＨ）等を用いてもよい。この場合には、圧力が高くなるので、排熱発電タービン２１０などの小型化が図れる。ただし、作動媒体Ｍは、これらに限られることはなく、その他のフロン類、炭化水素類（プロパン、ブタン、ヘキサン等）、アンモニア、アルコール等でもよい。
【００２９】
排熱発電装置２００には、排熱ボイラ２４０から排熱発電タービン２１０、排熱発電凝縮器２４２を経て、排熱ボイラ２４０へ作動媒体Ｍを循環する流路としての配管２６０が敷設される。排熱ボイラ２４０と排熱発電タービン２１０との間の配管２６０から、排熱発電タービン２１０と排熱発電凝縮器２４２との間の配管２６０へ、排熱発電タービン２１０をバイパスするバイパス配管２６２が敷設される。バイパス配管２６２と、バイパス配管２６２と並行する配管２６０には、仕切弁２４８と仕切弁２４６とがそれぞれが配設される。また、排熱発電凝縮器２４２と排熱ボイラ２４０との間の配管２６０には、作動媒体ポンプ２４４が配設される。
【００３０】
排熱ボイラ２４０には、ディーゼルエンジン１１０から排気ガスＥが排出される配管１７２が接続している。排熱ボイラ２４０は、排気ガスＥの熱エネルギーで作動媒体Ｍを加熱し、作動媒体Ｍの蒸気を発生させる蒸気発生器である。
【００３１】
排熱発電凝縮器２４２には、温水Ｗの流れる温水配管６０が接続している。排熱発電凝縮器２４２は、排熱発電タービン２１０で膨張してタービンを駆動した後の作動媒体Ｍの蒸気を冷却し、作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器である。
【００３２】
排熱発電機２２０は、シャフトを介して排熱発電タービン２１０と接続している。シャフトは、作動媒体Ｍにより駆動され、その動力により排熱発電機２２０で発電が行われる。排熱発電機２２０は、高速で回転する排熱発電タービン２１０により駆動されるので、高速発電機が用いられる。
【００３３】
なお、図２の断面図に示すように、排熱発電タービン２１０と排熱発電機２２０とを、密閉式発電装置２１９としてもよい。密閉式発電装置２１９とは、排熱発電タービン２１０と排熱発電機２２０とを一つのケーシング２１８内に収納した発電装置である。密閉式発電装置２１９は、一のシャフト２１２に、排熱発電タービン２１０の羽根車２１４と、排熱発電機２２０のロータ２２２が固着され、ケーシング２１８内に収納されるので、回転するシャフトを封じる必要が無い。シャフト２１２は、排熱発電機２２０内で二つのベアリング２２６、２２８により支持されている。すなわち、排熱発電タービン２１０は、シャフトを支持する支持具を備えていなくてもよい。高速で回転するベアリングを潤滑するための潤滑油Ｌもケーシング２１８内の潤滑油溜めに溜められる。シャフト２１２の排熱発電タービン２１０と排熱発電機２２０との間にはラビリンス２１６が備えられ、排熱発電タービン２１０と排熱発電機２２０との間のシールとして作用するが、排熱発電タービン２１０から排熱発電機２２０に作動媒体Ｍが漏洩しても、排熱発電機２２０がケーシング２１８で気密を保たれているので、外部に漏洩することはない。ロータ２２２の周囲には、ステータ２２４が配設される。作動媒体Ｍが排熱発電タービン２１０に導入され、膨張することにより、羽根車２１４を回転させ、その結果、回転するロータ２２２との間の電磁力により、ステータ２２４に電流が流れ、発電が行われる。排熱発電タービン２１０と排熱発電機２２０とを、密閉式発電装置２１９とすることにより、作動媒体Ｍのリークの問題が無くなり、作動媒体Ｍの選択肢が広がる。すなわち、例えば、プロパン、ブタン、ヘキサン、アルコールなどの可燃性媒体の使用も可能となる。さらに、軸漏れへの考慮が不要となるので、回転速度を高速にすることが可能となる。したがって、排熱発電装置２００のように低温度差で発電する装置としては、装置を小型化できるなど、適した発電装置である。
【００３４】
排熱発電機２２０からの出力ケーブルは、高周波数の交流電力に対応する高速整流器である排熱発電整流器２３０に接続し、続いて系統連携装置（ＩＣ）２３２に接続し、その後、同期発電機１２０から商用系統７０への電気ケーブルに接続する。系統連携装置２３２は、例えば、商用電力の電圧、位相などを監視しつつ、商用系統７０へ出力される電力の電圧、周波数、位相などについて、商用電力あるいは同期発電機１２０から商用系統７０へ送られる電力との調和をとる。
【００３５】
排熱発電装置２００は、排熱発電装置２００の運転を制御する排熱発電制御装置（ＲＣＴ）２３４を備える。排熱発電制御装置２３４は、作動媒体ポンプ２４４の運転を制御したり、仕切弁２４８および仕切弁２４６の作動を制御したり、作動媒体Ｍの温度、圧力などの計測データを受信し、各機器の運転を制御する制御装置であり、典型的には、コンピュータが用いられる。なお、排熱発電制御装置２３４を備えずに、各計器や機器と主制御装置１３０とを接続し、排熱発電制御装置２３４の機能を主制御装置１３０に持たせてもよい。また、系統連携装置２３２の機能を、排熱発電制御装置２３４に持たせてもよい。
【００３６】
温水供給装置には、温水循環ポンプ２０、温水配管６０、温水三方弁４０を含む。温水の熱エネルギーを、あるいは温水そのものを消費する温水需要先（ＨＤ）１０から、温水配管６０は、分岐管６４、分岐管５２、三方弁５４を経て、排熱発電凝縮器２４２へ至る。分岐管５２と三方弁５４の間には、並行して配管が敷設され、空冷冷却塔５０を経由する配管ルートが提供される。温水配管６０は、排熱発電凝縮器２４２から、排ガス温水ボイラ３０を経て熱回収用熱交換器１５０に至る。熱回収用熱交換器１５０から、温水配管６０は、温水循環ポンプ２０を経て、温水三方弁４０に至り、温水三方弁４０から、温水需要１０に至る循環流路を構成する。温水三方弁４０と分岐管６４との間には、バイパス配管６２が敷設される。すなわち、バイパス配管６２は、温水需要１０をバイパスして、温水Ｗを循環させる。温水三方弁４０の代わりに、分岐管を配設し、バイパス配管６２および／または温水三方弁４０から温水需要１０に至る温水配管６０に流量を調節する流量調節弁を設置してもよい。なお、温水配管６０の接続方法は、上記に限られず、温水Wが各機器に送られる順番は入れ替わってもよい。また、流路を分岐し、適宜機器をバイパスする配管を敷設し、熱交換する温水Ｗの流量を調節してもよいし、機器を直列ではなく、並列につないでもよい。例えば、温水需要１０へ送られる温水Ｗの温度を高くするためには、熱回収用熱交換器１５０−排熱発電凝縮器２４２−温水需要１０の順で温水Ｗを送るのがよく、温水循環ポンプ２０のヘッド（供給圧力）を小さくするには、機器を並列に接続し、温水需要１０へ温水を供給するのがよい。
【００３７】
排ガス温水ボイラ３０には、排熱ボイラ２４０からの排気ガスＥの配管１７２が接続する。排ガス温水ボイラ３０は、排熱ボイラ２４０で作動媒体Ｍを加熱した後の排気ガスＥにより、温水Ｗの加熱を行うボイラである。温水Wは、ここでは蒸発しないので、プレート型などの通常のタイプの熱交換器が排ガス温水ボイラ３０として用いられる。排ガス温水ボイラ３０で熱交換した後の排気ガスＥの流路としての配管１７２は、大気（ＡＭＢ）に開口している。なお、排ガス温水ボイラ３０は、必ずしも備えられていなくてもよい。
【００３８】
続いて、コージェネレーションシステム１の作用について説明する。燃料Ｆが、ディーゼルエンジン１１０に供給されると、不図示の圧縮空気と共に、燃焼し、シャフトを回転させる。シャフトは、同期発電機１２０に接続しており、ディーゼルエンジン１１０での動力によって、同期発電機１２０で発電が行われる。同期発電機１２０はディーゼルエンジン１１０により所定の回転速度で駆動されるので、同期発電機１２０で発電された電力は所定の周波数を有しており、電気ケーブルを伝わって、直接、商用系統７０へ給電される。ディーゼルエンジン１１０の運転を初めとする主発電装置１００の運転は、主制御装置１３０により制御される。
【００３９】
ディーゼルエンジン１１０で燃料Ｆが燃焼した結果の排気ガスＥは、配管１７２により、排熱発電装置２００の排熱ボイラ２４０へ導かれる。排熱ボイラ２４０で、排気ガスＥは作動媒体Ｍと熱交換し、温度が低下する。一方、作動媒体Ｍは、排気ガスＥから収受した熱により温度が上昇し、蒸発して高圧の蒸気となる。
【００４０】
排熱ボイラ２４０で発生した作動媒体Ｍの高圧蒸気は、排熱発電タービン２１０で膨張すると共に、排熱発電タービン２１０を駆動する。排熱発電タービン２１０を駆動し、温度と圧力が低下した作動媒体Ｍは、排熱発電凝縮器２４２に導かれる。排熱発電凝縮器２４２で、蒸気の作動媒体Ｍは、温水Ｗと熱交換し、温水Ｗを加温することにより冷却され、凝縮する。液体となった作動媒体Ｍは、配管２６０を通って作動媒体ポンプ２４４に吸い込まれ、作動媒体ポンプ２４４で加圧された後に、排熱ボイラ２４０へ送られる。このように、作動媒体Ｍは、クローズドシステムを一巡する。つまり、作動媒体Ｍのクローズドシステムは、排気ガスＥと温水Ｗとの温度差を利用するサイクルとなっている。
【００４１】
ここで、排熱発電タービン２１０を駆動した作動媒体Ｍを、排熱発電凝縮器２４２にて温水Wで凝縮するので、排熱発電凝縮器２４２内の温度が高く、結果として圧力が高くなり、排熱発電タービン２１０における圧力差が小さくなる。そのために、排熱発電タービン２１０は単段タービンでよく、また、小型化できる。また、排熱発電タービン２１０を駆動した後の作動媒体Ｍの温度を比較的高く維持することで、作動媒体M中の熱エネルギーを温水Wで回収することができ、全体的なエネルギー効率を高く維持することが可能となる。
【００４２】
作動媒体Ｍにより駆動された排熱発電タービン２１０は、シャフトを介して排熱発電機２２０を駆動するので、発電が行われる。前述のとおりに排熱発電タービン２１０は高速で回転し、排熱発電機２２０で発電される電力の周波数は、同期発電機１２０で発電される電力や商用電力の周波数と一致しない。そこで、排熱発電整流器２３０で一旦直流電力に整流し、直流電力を系統連携装置２３２により、同期発電機１２０で発電される電力と同一周波数であり同一位相で、商用系統７０に送電するのに調和の取れた電圧の交流電力に変換する。変換された電力は、同期発電機１２０から商用系統７０へ送電する電力と一緒にされ、商用系統７０へ送電される。
【００４３】
商用系統７０で停電が生じた場合などの理由で、排熱発電装置２００から送電が遮断されると、排熱発電タービン２１０および排熱発電機２２０が無負荷の状態になり、回転速度が高速となり過ぎ、破損を生ずることがある。そこで、そのような場合には、仕切弁２４６を閉じ、仕切弁２４８を開くことにより、高圧の作動媒体Ｍの蒸気を排熱発電タービン２１０に送らずに、バイパス配管２６２を通って循環させる。すると、高温の作動媒体Ｍの蒸気が排熱発電凝縮器２４２にそのまま送られる。排熱発電凝縮器２４２では、温水Ｗと熱交換をするので、熱エネルギーは温水Ｗに回収されることになり、外部へ放出されることはない。なお、排熱発電凝縮器２４２を排熱ボイラ２４０より高い位置に設置すると、作動媒体ポンプ２４４を運転しなくても熱エネルギーを回収することができる。
【００４４】
ここで、ディーゼルエンジン１１０の説明に戻り、ディーゼルエンジン１１０の冷却系について説明する。ディーゼルエンジン１１０の圧縮空気等は、冷却水Ｃにより冷却される。圧縮空気等を冷却する冷却水Ｃは、ディーゼルエンジン１１０の出口温度も高くはなく、冷却塔１６０で大気により冷却され、冷却水ポンプ１６２により循環されている。ディーゼルエンジン１１０の燃焼により高温となる部分は、ジャケット冷却水Ｊにより冷却される。高温となる部分を冷却したジャケット冷却水Ｊの温度は、６０℃〜９０℃程度となっている。熱回収用熱交換器１５０で温水Ｗと熱交換することにより、熱を温水Ｗに回収されて、ジャケット冷却水Ｊは冷却される。冷却されたジャケット冷却水Ｊはジャケット冷却水ポンプ１５２により加圧され、再度ディーゼルエンジン１１０に送られる。なお、温水Ｗで冷却された後のジャケット冷却水Ｊの温度が依然として高いときには、一部あるいは全部のジャケット冷却水Ｊを分岐管１８２からジャケット冷却水分流配管１８４に流し、放熱用熱交換器１５４で冷却水Ｃと熱交換し、温度を下げる。また、放熱用熱交換器１５４で冷却水Ｃと熱交換できるので、温水Ｗの温度が高くなり過ぎた場合には、通常とは逆に、熱回収用熱交換器１５０で温水Ｗからジャケット冷却水Ｊに熱を移動させ、ジャケット冷却水Ｊの熱を放熱用熱交換器１５４で冷却水Ｃに移動し、冷却塔１６０で放熱することができる。すなわち、冷却器を別に備える必要が無い。また、温水Ｗと冷却水Ｃとの間で直接熱交換をする熱交換器を備えてもよい。
【００４５】
次に温水供給装置について説明する。排熱発電凝縮器２４２で、作動媒体Ｍを冷却し作動媒体Ｍの熱エネルギーを回収した温水Ｗは、排ガス温水ボイラ３０に導かれ、排熱ボイラ２４０で作動媒体Ｍを加熱した後の排気ガスＥにより加熱される。すなわち、排熱ボイラ２４０で回収しきれなかった排気ガスＥの熱エネルギーを回収する。その後、温水Ｗは、熱回収用熱交換器１５０に導かれ、ジャケット冷却水Ｊと熱交換して、ジャケット冷却水Ｊの熱エネルギーを回収する。このように熱エネルギーを回収した温水Ｗは、温水循環ポンプ２０により加圧され、温水需要１０に供給される。温水需要１０で熱エネルギーを利用され、温度の低下した温水Ｗは、再度、排熱発電凝縮器２４２に送られる。なお、温水需要１０での熱利用が少なく、温水Ｗが高い温度のまま排熱発電凝縮器２４２に送られると、作動媒体Ｍが排熱発電凝縮器２４２で十分に冷却されず、凝縮されなくなってしまうこともある。そのような場合には、温水Ｗは、排熱発電凝縮器２４２に送られる前に、分岐管５２から空冷冷却塔５０へ送られ、そこで冷却される。また、温水需要１０の温水Ｗの需要が少ない場合には、一部の温水は温水三方弁４０からバイパス配管６２を通って、排熱発電凝縮器２４２に送られる。このような場合に温水Ｗの温度が高過ぎれば、空冷冷却塔５０で温水Ｗを冷却するのがよい。
【００４６】
以上説明したように、コージェネレーションシステム１では、ディーゼルエンジン１１０を冷却したジャケット冷却水Ｊの熱エネルギーを温水Ｗで回収し、ディーゼルエンジン１１０から排出される排気ガスＥの熱エネルギーを排熱発電装置２００の作動媒体Ｍで回収し、さらに、作動媒体Ｍで回収しきれなかった熱エネルギーを温水Ｗで回収する。また、排熱発電装置２００では、排気ガスＥの熱エネルギーを回収した作動媒体Ｍにより発電を行い、発電に用いられた後の作動媒体Ｍに残る熱エネルギーを温水Ｗで回収する。このように、ディーゼルエンジン１１０で発生した排気ガスの熱エネルギーが排熱発電装置２００により電力に変換されると共に、その残りの熱エネルギーは温水Ｗに回収される。よって、排気ガスの熱エネルギーが有効に使われ、エネルギー効率の高いコージェネレーションシステムとなる。
【００４７】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態であるコージェネレーションシステム２について説明する。図３はコージェネレーションシステム２のシステム構成を示す構成図である。コージェネレーションシステム２は、温水Ｗを熱源として発電する低温排熱発電装置３００を備える点で、これまで説明したコージェネレーションシステム１と異なる。主発電装置１００、排熱発電装置２００の構成および作用は、基本的にコージェネレーションシステム１と同じであるので、重複する説明は省略する。
【００４８】
コージェネレーションシステム２では、温水需要１０から戻ったところに温水三方弁４０が配設され、温水三方弁４０から一の温水配管６０が、排熱発電凝縮器２４２、熱回収用熱交換器１５０、排ガス温水ボイラ３０を経由し、分岐管６４を経て、温水需要１０に接続される。温水三方弁４０と排熱発電凝縮器２４２との間に、温水循環ポンプ２０が配設される。前述のとおりに、温水配管６０における、温水Wの送られる順番、すなわち温水配管６０に接続する機器の並びは入れ替わってもよく、コージェネレーションシステム２においても、コージェネレーションシステム１と同様の温水配管６０の接続をしてもよい。温水需要１０から戻った温水Ｗを先ず排熱発電凝縮器２４２に供給し、その後、熱回収用熱交換器１５０、排ガス温水ボイラ３０で熱エネルギーを回収した温水Ｗを温水需要１０と低温排熱蒸気発生器３４０に供給するので、温水需要１０と低温排熱発電装置３００に供給する温水Ｗの温度を高く、排熱発電装置２００の排熱発電凝縮器２４２に供給される温水Ｗの温度を低くすることができる。コージェネレーションシステム１では、温水三方弁４０と分岐管６４との間には、温水Ｗが温水需要１０に送られるのをバイパスするバイパス配管６２が敷設されていたが、コージェネレーションシステム２では、低温排熱発電装置３００の低温作動媒体Ｎと熱交換して、低温作動媒体Ｎを蒸発させる低温排熱蒸気発生器３４０に温水Ｗを送る配管６６が分岐管６４から低温排熱蒸気発生器３４０を経て温水三方弁４０まで敷設される。ここでは、分岐管６４で分岐した温水Wが低温排熱蒸気発生器３４０を経て、温水三方弁４０において、温水需要１０から戻った温水Wと合流する。
【００４９】
低温排熱発電装置３００は、温水Ｗの熱で低温作動媒体Ｎを蒸発させる低温排熱蒸気発生器３４０と、蒸発した低温作動媒体Ｎにより駆動される低温排熱発電タービン３１０と、低温排熱発電タービン３１０の動力で発電する低温排熱発電機（ＨＧ）３２０と、発電を行った作動媒体Ｎを空冷して凝縮する低温排熱発電凝縮器３４２とを備える。
【００５０】
温水Ｗは、通常、８０〜９０℃程度であり、このような低温で高圧蒸気を発生するために、作動媒体Ｎとしては、低沸点のアルコール類（特に、前述のトリフルオロエタノール等）あるいはジクロロトリフルオロエタン（ＨＣＦＣ１２３）等を用いることが好ましいが、他のフロン類、炭化水素類や炭酸ガス、アンモニア等、他の作動媒体を用いてもよい。
【００５１】
低温排熱発電装置３００には、低温排熱蒸気発生器３４０から低温排熱発電タービン３１０、低温排熱発電凝縮器３４２を経て、低温排熱蒸気発生器３４０へ低温作動媒体Ｎを循環する流路としての配管３６０が敷設される。低温排熱蒸気発生器３４０と低温排熱発電タービン３１０との間の配管３６０から、低温排熱発電タービン３１０と低温排熱発電凝縮器３４２との間の配管３６０へ、低温排熱発電タービン３１０をバイパスするバイパス配管３６２が敷設される。バイパス配管３６２と、バイパス配管３６２と並行する配管３６０には、仕切弁３４８と仕切弁３４６とがそれぞれが配設される。また、低温排熱発電凝縮器３４２と低温排熱蒸気発生器３４０との間の配管３６０には、低温作動媒体ポンプ３４４が配設される。
【００５２】
低温排熱発電凝縮器３４２は、空冷型の冷却塔である。低温作動媒体Ｎは、わずかな温度差で蒸発し、また、凝縮するので、空冷型の冷却塔で凝縮することができる。
【００５３】
低温排熱発電機３２０は、シャフトを介して低温排熱発電タービン３１０と接続している。シャフトは、低温作動媒体Ｎにより駆動され、その動力により低温排熱発電機３２０で発電が行われる。低温排熱発電機３２０は、高速で回転する低温排熱発電タービン３１０により駆動されるので、高速発電機が用いられる。低温排熱発電タービン３１０と低温排熱発電機３２０とを、密閉式発電装置としてもよい。その効果は、密閉式発電装置２１９と同じであるので、重複する説明は省略する。
【００５４】
低温排熱発電機３２０からの出力ケーブルは、高周波数の交流電力に対応する高速整流器である低温排熱発電整流器３３０に接続し、続いて排熱発電整流器２３０からの電力と共に系統連携装置２３２に接続し、その後、同期発電機１２０から商用系統７０への電気ケーブルに接続する。低温排熱発電装置３００に系統連携装置を備えてもよいが、排熱発電装置２００の系統連携装置２３２を用いることにより、一般的に高価な系統連携装置の数を増やさないで済む。また、直流電圧が排熱発電機２２０と低温排熱発電機３２０とにバイアスとして作用するので、排熱発電装置２００および低温排熱発電装置３００の調速器が不要になる。すなわち、排熱発電整流器２３０からの直流電圧と低温排熱発電整流器３３０からの直流電圧とは同じ電圧になる。そこで、排熱発電機２２０および低温排熱発電機３２０の出力電圧は、整流した後に同じ電圧となるように、排熱発電機２２０の、すなわち排熱タービン２１０の回転速度と、低温排熱発電機３２０の、すなわち低温排熱タービン３１０の回転速度とは、釣り合う回転速度で安定することになる。なお、図３では、低温排熱発電整流器３３０が低温排熱発電機３２０の傍に描かれているが、低温排熱発電整流器３３０を系統連携装置２３２の近くに設置し、発電した電力を交流のまま低温排熱発電装置３００から排熱発電装置２００に送電することとしてもよい。
【００５５】
図３には示さないが、低温排熱発電装置３００は、低温排熱発電装置３００の運転を制御する低温排熱発電制御装置を備えて各機器の運転を制御してもよい。あるいは、排熱発電制御装置２３４（図１参照）により各機器の運転を制御してもよいし、主制御装置１３０により各機器の運転を制御してもよい。低温排熱発電装置３００と排熱発電装置２００とは、多くの制御系を共有することができるので、同じ制御装置で制御することが経済的で好ましい。この場合は、排熱発電装置２００と低温排熱発電装置３００とを一体の発電装置として構成してもよい。
【００５６】
続いて、コージェネレーションシステム２の作用について、低温排熱発電装置３００を主体に説明する。温水配管６０の分岐管６４から温水需要１０に流れる温水Ｗと低温排熱蒸気発生器３４０に流れる温水Ｗとの流量は、三方弁４０により調節される。この場合に、温水Ｗの温度を計測し、計測した温度に基き、流量を制御することが好ましい。すなわち、温水Ｗの温度が温水需要１０に供給するのに適切な温度を上回っているときに低温排熱蒸気発生器３４０に流れる温水Ｗの流量を増やし、温水Ｗの熱エネルギーを低温排熱発電装置３００での発電により多く利用する。逆に、温水Ｗの温度が温水需要１０に供給するのに適切な温度を下回っているときには低温排熱蒸気発生器３４０に流れる温水Ｗの流量を減らし、温水Ｗの温度を温水需要１０に供給するのに適切な温度に保つようにする。
【００５７】
低温排熱蒸気発生器３４０で、温水Ｗは低温作動媒体Ｎと熱交換し、温度が低下する。一方、低温作動媒体Ｎは、温水Ｗから収受した熱により温度が上昇し、蒸発して高圧の蒸気となる。
【００５８】
低温排熱蒸気発生器３４０で発生した低温作動媒体Ｎの高圧蒸気は、低温排熱発電タービン３１０で膨張すると共に、低温排熱発電タービン３１０を駆動する。低温排熱発電タービン３１０を駆動し、温度と圧力が低下した低温作動媒体Ｎは、低温排熱発電凝縮器３４２に導かれる。低温排熱発電凝縮器３４２で、蒸気の低温作動媒体Ｎは冷却され、凝縮する。液体となった低温作動媒体Ｎは、配管３６０を通って低温作動媒体ポンプ３４４に吸い込まれ、低温作動媒体ポンプ３４４で加圧された後に、低温排熱蒸気発生器３４０へ送られる。このように、低温作動媒体Ｎは、クローズドシステムを一巡する。
【００５９】
低温作動媒体Ｎにより駆動された低温排熱発電タービン３１０は、シャフトを介して低温排熱発電機３２０を駆動するので、発電が行われる。排熱発電タービン２１０と同様に、低温排熱発電タービン３１０は高速で回転し、低温排熱発電機３２０で発電される電力の周波数は、同期発電機１２０で発電される電力や商用電力の周波数と一致しない。そこで、低温排熱発電整流器３３０で直流電力に整流し、排熱発電整流器２３０で整流された直流電力と一緒に、系統連携装置２３２により、同期発電機１２０で発電される電力と同一周波数であり同一位相で、商用系統７０に送電するのに調和の取れた電圧の交流電力に変換する。変換された電力は、同期発電機１２０から商用系統７０へ送電する電力と一緒にされ、商用系統７０へ送電される。
【００６０】
低温排熱発電装置３００で発電を行わない場合や低温排熱発電タービン３１０の設計値を超える低温作動媒体Ｎの蒸気が低温排熱蒸気発生器３４０で生成される場合には、仕切弁３４６を閉じ、仕切弁３４８を開くことにより、低温作動媒体Ｎの蒸気の全部または一部を低温排熱発電タービン３１０に送らずに、バイパス配管３６２を通って循環させる。すると、高温の低温作動媒体Ｎの蒸気が低温排熱発電凝縮器３４２にそのまま送られる。低温排熱発電凝縮器３４２では、大気により冷却されるので、低温作動媒体Ｎは所定の温度まで冷却され、凝縮する。そのために、低温排熱蒸気発生器３４０では、温水Ｗと低温作動媒体Ｎとの間で、所定の熱交換が行われることになる。すなわち、温水Ｗ系統に別途冷却器を備える必要は無い。
【００６１】
以上説明したように、コージェネレーションシステム２では、温水Ｗの熱エネルギーにより発電を行う低温排熱発電装置３００を備えるので、コージェネレーションシステム１の有する効果に加え、より多くの電力を供給でき、特に、温水Ｗの需要の少ないときに、余剰の熱を電力として利用することが可能となり、よりエネルギー効率の高いコージェネレーションシステムとなる。
【００６２】
図４の構成図に示すように、コージェネレーションシステム２において温水配管６０の三方弁４０と分岐管６４を備えなくてもよい。図４は、コージェネレーションシステム２の変形例であるコージェネレーションシステム３のシステム構成を示す構成図である。
【００６３】
コージェネレーションシステム３では、温水Ｗは、総て低温排熱蒸気発生器３４０に送られ、その後に温水需要１０に供給される。低温排熱発電装置３００では、低温排熱蒸気発生器３４０から温水需要１０に至る温水配管６０に温度計測器６８が配置されにより、温度計測器６８により温水需要１０に供給される温水Ｗの温度を計測し、監視しており、温水Ｗの温度が低下すると、低温作動媒体ポンプ３４４の回転速度を低下させ、低温作動媒体Ｎの循環量を減少させる。その結果、低温排熱発電装置３００で発電に利用される温水Ｗの熱エネルギーが減少し、温水需要１０に供給される温水Ｗの温度の低下が防止される。
【００６４】
このように、コージェネレーションシステム３では、温水Ｗの循環流量を調整することにより、温水Ｗの熱エネルギーを低温排熱発電装置３００で電力として供給しながら、温水需要１０には適切な温度の温水Ｗを供給することができる。一方、コージェネレーションシステム２では、温水需要１０に供給される温水Ｗの温度だけではなく、低温排熱発電装置３００での発電量とを調整しながら、温水三方弁４０で温水需要１０および低温排熱発電装置３００に供給される温水Ｗの流量を調整する。
【００６５】
なお、図５に示すように、本発明の第３の実施の形態として、コージェネレーションシステム２と同様の構成で、温水Ｗを温水需要１０に供給することなく、全量を低温排熱発電装置３００に供給するように構成してもよい。すなわち、これまで説明した温水供給装置は、温水循環装置を構成することになる。図示はしないが、図１で説明した空冷冷却塔５０を備えて、排熱発電凝縮器２４２に供給される温水Ｗの温度を低下させてもよい。このように構成した発電装置６は、コージェネレーションシステム２の温水需要１０に供給する熱エネルギーもすべて低温排熱発電装置３００に供給されるので、発電効率の高い発電装置となる。
【００６６】
次に、図６の構成図を参照して、本発明の第４の実施の形態であるコージェネレーションシステム４について説明する。図６はコージェネレーションシステム４のシステム構成を示す構成図である。コージェネレーションシステム４は、主発電装置１０１において、内燃機関としてディーゼルエンジンではなく、ガスタービンエンジン１１１を備えている点が異なる。基本的にコージェネレーションシステム１と同じ構成についての、重複する説明は省略する。
【００６７】
主発電装置１０１は、ガスタービンエンジン１１１の構成要素として、空気Ｇを圧縮する圧縮機１１２と、圧縮した空気に燃料（不図示）を吹き込み、燃焼させる燃焼機１１８と、燃焼ガスにより駆動されるタービン１１４と、タービンを駆動した後の燃焼ガスである、排気ガスＥと燃焼機１１８に送られる圧縮された空気を予熱する再生器１１６とを備える。再生器１１６は備えていなくてもよく、この場合には、ガスタービンエンジン１１１としての効率は低下するが、排気ガスＥの温度が高くなるため、排熱発電装置２００での発電効率が上昇し、全体としての効率はあまり変化無く、再生器１１６を省略する分、コストを低減することもできる。一方、再生器１１６を備えることにより、発電効率は高くなり、また、排ガス温水ボイラ３０が備えられていない場合においても、エネルギー効率を高く維持することができる。また、ガスタービン発電装置では一般に主軸回転速度を高速とすることで、装置の小型化を図っており、タービン１１４の回転速度が高速となるので、発電機も同期発電機ではなく、高速発電機とする必要があり、主高速発電機１２２を備える。なお、ガスタービンエンジン１１１では、ディーゼルエンジンのように燃焼により高温になる部分を冷却する必要が無く、ジャケット冷却水も必要ない。そのため、ガスタービンエンジン１１１からの熱エネルギーの回収は、もっぱら排気ガスＥにより行われる。
【００６８】
また、電力が同期発電機のように商用電力に同調した交流電力として得られないので、主高速発電機１２２で発電された交流電力は、主整流器１２４で直流電圧に一旦変換される。そこで、排熱発電整流器２３０で整流された直流電力と共に、系統連携装置１２６で所定の周波数、位相を持った交流電力に変換され、商用系統７０に送電される。
【００６９】
ここで、整流器１２４で変換された直流電力と排熱発電整流器２２０で整流された直流電力とを一緒にした上で、系統連携装置１２４に送るので、系統連携装置の数を減少することができると共に、直流電圧が排熱発電機２２０にバイアスとして作用するので、排熱発電装置２００の調速器が不要になる。すなわち、一般的に電力負荷の変動に対して、ガスタービンエンジン１１１では、主軸の回転速度が一定となるように制御されている。このため、主高速発電機１２２の回転速度も一定となり、出力する電力も一定となる。その結果、交流電力を主整流器１２４で整流した直流電力も一定となる。そこで、排熱発電機２２０の出力電圧は、整流した後に、主整流器１２４で整流した直流電圧と釣り合うような電圧となるように、排熱発電機２２０の、すなわち排熱タービン２１０の回転速度が安定することになる。
【００７０】
以上のようにコージェネレーションシステム４では、主発電装置にガスタービンエンジンを用いるので、小型、軽量で比較的大きな出力の発電をすることができる。また、主発電装置１００と排熱発電装置２００との整流器１２４、２３０で整流した後の直流電力を接続するので、その電圧が排熱発電機２２０へのバイアスとして作用し、排熱発電装置２００の調速器が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態としてのコージェネレーションシステムの構成図である。
【図２】密閉式発電装置の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態であるコージェネレーションシステムの構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態であるコージェネレーションシステムの変形例のコージェネレーションシステムの構成図である
【図５】本発明の第３の実施の形態である発電装置の構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態であるコージェネレーションシステムの構成図である。
【図７】従来のコージェネレーションシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１〜４  コージェネレーションシステム
６  発電装置
１０  温水需要
２０  温水循環ポンプ（温水供給装置、温水循環装置）
３０  排ガス温水ボイラ（温水供給装置、温水循環装置）
４０  温水三方弁（温水供給装置）
５０  空冷冷却塔（温水供給装置）
５２、６４  分岐管（温水供給装置）
５４  三方弁（温水供給装置）
６０  温水配管（温水供給装置、温水循環装置）
６２  バイパス配管（温水供給装置）
６６  配管（温水供給装置）
７０  商用系統
１００、１０１  主発電装置
１１０  ディーゼルエンジン（内燃機関）
１１１  ガスタービンエンジン（内燃機関）
１１２  圧縮機
１１４  タービン
１１６  再生器
１１８  燃焼機
１２０  同期発電機
１２２  主高速発電機
１２４  主整流器
１２６  系統連携装置
１３０  主制御装置
１５０  熱回収用熱交換器
１５２  ジャケット冷却水ポンプ
１５４  放熱用熱交換器
１５６  三方弁
１６０  冷却塔
１６２  冷却水ポンプ
１７０、１７２、２６０、３６０  配管
１８０  ジャケット冷却水配管
１８２  分岐管
１８４  ジャケット冷却水分流配管
１９０  冷却水配管
２００  排熱発電装置
２１０  排熱発電タービン
２１２  シャフト
２１４  羽根車
２１６  ラビリンス
２１８  ケーシング
２１９  密閉式発電装置
２２０  排熱発電機
２２２  ロータ
２２４  ステータ
２２６、２２８  ベアリング
２３０  排熱発電整流器
２３２  系統連携装置
２３４  排熱発電制御装置
２４０  排熱ボイラ
２４２  排熱発電凝縮器
２４４  作動媒体ポンプ
２４６、２４８、３４６、３４８  仕切弁
２６２、３６２  バイパス配管
３００  低温排熱発電装置
３１０  低温排熱発電タービン
３２０  低温排熱発電機
３３０  低温排熱発電整流器
３４０  低温排熱蒸気発生器
３４２  低温排熱発電凝縮器
３４４  低温作動媒体ポンプ
Ｃ  冷却水
Ｅ  排気ガス
Ｆ  燃料
Ｌ  潤滑油
Ｍ  作動媒体
Ｎ  低温作動媒体
Ｗ  温水
【図１】
2007002761.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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