(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱を出力するコージェネレーション装置であって、発生電力の変換部で生じる熱を回収して、その回収熱を熱出力の一部として出力する構成にしてあり、装置主体部で並列に発生する高温熱と低温熱とのうちの一方と前記変換部からの回収熱とにより同一の熱出力媒体を加熱し、
この熱出力媒体とは別の熱出力媒体を、前記装置主体部で並列に発生する高温熱と低温熱とのうちの他方により加熱する構成にしてある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、電力と熱を出力するコージェネレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発生電力を所望の出力形態に変換するための整流器やインバータあるいはサイクロコンバータ等の電力変換部を備えるコージェネレーション装置では、この変換部を水冷方式や空冷方式をもって冷却することで性能を維持し、その冷却で変換部から奪取した熱（すなわち、変換部での発生熱）は外部に廃棄していた。
【０００３】
【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装置は装置主体部での発電に伴う発生熱（いわば排熱）を熱用途に供するものであることから、元来、高いエネルギ効率を得られるものの、このように電力とともに熱を得ることを目的とすることにおいて、装置主体部ではない発生電力変換部での発生熱とは言え、その熱を外部に廃棄することは直接の損失となり、その分、エネルギ効率（換言すれば、電力と熱を合わせた装置の総合効率）が制限され、この点、近年より高度な省エネが要求されるのに対し未だ改善の余地があった。
【０００４】
この実状に鑑み、本発明の主たる課題は、従来、単に冷却するだけであった発生電力の変換部に着目して、合理的な改良によりコージェネレーション装置のエネルギ効率を更に向上させる点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明では、電力と熱を出力するコージェネレーション装置において、発生電力の変換部で生じる熱を回収して、その回収熱を熱出力の一部として出力する構成にする。
【０００６】
つまり、この構成によれば、従来、外部に廃棄していた発生電力変換部での発生熱を、装置主体部での発電に伴う発生熱とともに、装置の熱出力の一部として出力させるから、その分、従来の装置に比べコージェネレーション装置のエネルギ効率( 装置の総合効率）を高めることができ、省エネ面で一層優れたコージェネレーション装置とすることができる。
【０００７】
また、近年では、発生電力の変換部を構成する半導体の目標冷却温度が技術向上によりかなり高温化（例えば、ＭＯＳ型半導体では１１０℃程度のものが普及）していることから、上記回収熱としてかなり高温の熱を得ることができ、これにより、この回収熱を熱出力の一部として出力することで、コージェネレーション装置の熱用途面での機能性も高めることができる。
【０００８】
また、請求項１に係る発明では、装置主体部で並列に発生する高温熱と低温熱とのうちの一方と前記変換部からの回収熱とにより同一の熱出力媒体を加熱し、
この熱出力媒体とは別の熱出力媒体を、前記装置主体部で並列に発生する高温熱と低温熱とのうちの他方により加熱する構成にする。
【０００９】
つまり、この構成によれば、従来、装置主体部で並列に発生する高温熱と低温熱とで各別に加熱していた２つの熱出力媒体のうちのいずれか一方を、装置主体部での発生熱（高温熱又は低温熱）と発生電力変換部からの回収熱との両者をもって加熱するから、２種の温度で熱出力する形態は変えること無く熱出力だけを高めることができ、このことから、２種の温度で熱出力する従来と同じ形態が要求される場合に有効となる。
【００１０】
また、この構成によれば、２種の温度での熱出力のうち出力不足傾向にある方を発生電力変換部からの回収熱により補助するといった形態も採ることができ、その面でもコージェネレーション装置の性能を向上できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１はガスエンジンを用いた２熱出力型のコージェネレーション装置を示し、１１はガスエンジン、１２はガスエンジン１１の発生動力Ｐにより発電する発電機、１３はガスエンジン１１の循環冷却水ｃと低温側熱消費装置（図示せず）に対する循環温水ｈとを熱交換させて、その循環温水ｈを加熱する第１熱交換器、１４はガスエンジン１１の排気ガスｅにより給水源からの供給水ｗを加熱して、高温側熱消費装置( 図示せず）に送る蒸気ｓ（例えば、８ｋｇ／ｃｍ3程度の蒸気）を生成する第２熱交換器である。
【００１２】
つまり、ガスエンジン１１及び発電機１２は、電力Ｅと熱Ｑ1，Ｑ2を出力するコージェネレーション装置の装置主体部を構成する。
【００１３】
１５は発電機１２の発生電力Ｅを所望の出力形態に調整（例えば、交流直流変換、周波数調整、電圧調整など）する発生電力変換部であり、この発生電力変換部１５には、その構成要素であるインバータや整流器あるいはサイクロコンバータなどの発生熱Ｑ3をもってガスエンジン１１からの戻り冷却水ｃを加熱（換言すれば、ガスエンジン１１からの戻り冷却水ｃを冷却媒体としてインバータや整流器などの発熱要素を冷却）する変換部熱回収用の第３熱交換器１６を付帯装備してある。
【００１４】
すなわち、低温側熱消費装置に送る熱出力媒体としての温水ｈをガスエンジン１１からの戻り冷却水ｃにより加熱することにおいて、この戻り冷却水ｃを上記第３熱交換器１６でさらに加熱することにより、発生電力変換部１５での発生熱Ｑ3を回収して、その回収熱Ｑ3を装置主体部であるガスエンジン１での発生熱Ｑ1，Ｑ2とともに、熱出力の一部として出力する構成にしてある。
【００１５】
そして、本例では、装置主体部であるガスエンジン１１で並列に発生する高温熱Ｑ2と低温熱Ｑ1とのうちの一方と発生電力変換部１５からの回収熱Ｑ3とにより同一の熱出力媒体（循環温水ｈ）を加熱し、これに対し、この熱出力媒体とは別の熱出力媒体（供給水ｗ〜蒸気ｓ）を、装置主体部であるガスエンジン１１で並列に発生する高温熱Ｑ2と低温熱Ｑ1とのうちの他方により加熱する熱出力形態を採っている。
【００１６】
〔第２実施形態〕
図２は燃料電池を用いたコージェネレーション装置を示し、２１は装置主体部としての燃料電池ユニットであり、この燃料電池ユニット２１において、２２は改質器、２３は燃料電池本体、２４は改質器２２及び燃料電池本体２３での発生低温熱Ｑ1を取り出す第１熱交換器、２５は燃料電池本体２３での発生高温熱Ｑ2を取り出す第２熱交換器である。
【００１７】
２６は第１熱交換器２４との間での温水ｈの循環により前記発生低温熱Ｑ1を得る低温側熱消費装置、２７は低温側熱消費装置２６からの戻り温水ｈの燃料電池ユニット２１に対する冷却機能を確保するため、その戻り温水ｈの保有熱を外部へ放出する放熱器、２８は第２熱交換器２５からの蒸気ｓの供給により前記発生高温熱Ｑ2を得る高温側熱消費装置である。
【００１８】
２９は燃料電池本体２３での発生電力Ｅを所望の出力形態に調整（例えば、直流交流変換、周波数調整、電圧調整など）する発生電力変換部であり、この発生電力変換部２９には、その構成要素であるインバータや整流器あるいはサイクロコンバータなどの発生熱Ｑ3をもって第１熱交換器２４からの送出温水ｈを加熱（換言すれば、第１熱交換器２４からの送出温水ｈを冷却媒体としてインバータや整流器などの発熱要素を冷却）する変換部熱回収用の第３熱交換器３０を付帯装備してある。
【００１９】
すなわち、第１熱交換器２４から低温側熱消費装置２６に送る熱出力媒体としての温水ｈを上記第３熱交換器３０でさらに加熱することにより、発生電力変換部２９での発生熱Ｑ3を回収して、その回収熱Ｑ3を装置主体部である燃料電池ユニット２１での発生熱Ｑ1，Ｑ2とともに、熱出力の一部として出力する構成にしてある。
【００２０】
そして、本例では、装置主体部である燃料電池ユニット２１で並列に発生する高温熱Ｑ2と低温熱Ｑ1とのうちの一方と発生電力変換部２９からの回収熱Ｑ3とにより同一の熱出力媒体（循環温水ｈ）を加熱し、これに対し、この熱出力媒体とは別の熱出力媒体（供給水ｗ〜蒸気ｓ）を、装置主体部である燃料電池ユニット２１で並列に発生する高温熱Ｑ2と低温熱Ｑ1とのうちの他方により加熱する熱出力形態を採っている。
【００２１】
〔別実施形態〕
次にその他の実施形態を列記する。
【００２２】
発生電力変換部で生じる熱を回収するための具体的回収構造、及び、その回収熱を熱出力の一部として出力するための具体的出力構造には、夫々、種々の形式を採用できる。
【００２３】
出力する熱の用途は、空調や給湯、あるいは、物品加熱や種々の熱機器の駆動熱源など、どのようなものであってもよい。
【００２４】
電力と熱を発生する装置主体部は、前述の実施形態の如きエンジンを用いる形式や、燃料電池を用いる形式、あるいは、ガスタービンを用いる形式に限らず、どのような形式のものであってもよく、本発明は種々の形式のコージェネレーション装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態を示す装置構成図
【図２】  第２実施形態を示す装置構成図
【符号の説明】
Ｅ                電力
Ｑ1，Ｑ2        熱
Ｑ3              回収熱
ｈ                熱出力媒体
ｗ，ｓ            熱出力媒体
１１，１２        装置主体部
１５              発生電力変換部
２１              装置主体部
２９              発生電力変換部
【図１】
0003775928.tif 000002
【図２】
0003775928.tif 000003