特開 2024-72134 コージェネレーションシステム、発電ユニットおよび排熱回収方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072134

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】コージェネレーションシステム、発電ユニットおよび排熱回収方法

(51)【国際特許分類】

   F02G 5/00 20060101AFI20240520BHJP

   H02K 7/18 20060101ALI20240520BHJP

【ＦＩ】

F02G5/00 A

H02K7/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182821

(22)【出願日】2022-11-15

(71)【出願人】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】515098015

【氏名又は名称】ＴＭＥＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷野 正幸

(72)【発明者】

【氏名】増田 正夫

(72)【発明者】

【氏名】岡村 明彦

(72)【発明者】

【氏名】大井 淳

(72)【発明者】

【氏名】冨澤 廣一

【テーマコード（参考）】

5H607

【Ｆターム（参考）】

5H607BB02

5H607DD19

5H607FF22

(57)【要約】

【課題】発電に伴う排熱の有効的な回収と発電された電力の安定した供給を両立する。
【解決手段】コージェネレーションシステムは、エンジンと、エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、上流側がエンジンの本体内の排熱を回収する熱媒体が流れる第１流路に接続され、第１流路を通じて流入された熱媒体との間で熱交換を行うとともに、熱交換によって冷却された熱媒体を下流側に流出させる第１熱交換器と、第１熱交換器の下流側に設けられ、第１熱交換器から流出された熱媒体と発電装置を冷却するオイルとの間で熱交換を行うオイルクーラと、を備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、
上流側が前記エンジンの本体内の排熱を回収する熱媒体が流れる第１流路に接続され、前記第１流路を通じて流入された前記熱媒体との間で熱交換を行うとともに、前記熱交換によって冷却された前記熱媒体を下流側に流出させる第１熱交換器と、
前記第１熱交換器の下流側に設けられ、前記第１熱交換器から流出された前記熱媒体と前記発電装置を冷却するオイルとの間で熱交換を行うオイルクーラと、
を備えるコージェネレーションシステム。

【請求項2】

前記第１熱交換器には給湯水が流入し、
前記第１熱交換器は、前記給湯水と前記第１流路を通じて流入された前記熱媒体との間の熱交換によって前記エンジン本体内の排熱を回収するとともに、前記熱交換後の給湯水を流出する、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】

前記第１流路に接続される第２流路に設けられ、
前記第２流路から流れ込む熱媒体と、前記オイルクーラとの間で熱交換が行われた熱媒体との流入量を調整し、前記流入量が調整された熱媒体を第３流路に流出させる第１制御弁を備え、
前記第１制御弁は、前記熱媒体を押圧して前記エンジン本体内に還流させる循環ポンプに流入される熱媒体の温度に基づいて前記流入量を調整する、請求項１または２に記載のコージェネレーションシステム。

【請求項4】

上流側が前記第３流路に接続され、前記第３流路を通じて流入された熱媒体を熱交換によって冷却するとともに、前記冷却された熱媒体を下流側に流出させる第２熱交換器をさらに備える、請求項３に記載のコージェネレーションシステム。

【請求項5】

前記第３流路に接続される第４流路に設けられ、
前記第４流路から流れ込む熱媒体と、前記第２熱交換器によって冷却された熱媒体とのとの流入量を調整し、前記流入量が調整された熱媒体を第５流路に流出させる第２制御弁を備え、
前記第２制御弁は、前記熱媒体を押圧して前記エンジン本体内に還流させる循環ポンプに流入される熱媒体の温度に基づいて前記流入量を調整する、請求項４に記載のコージェネレーションシステム。

【請求項6】

前記循環ポンプは、前記第５流路に設けられ、
上流側に接続された前記第５流路に流れる熱媒体を押圧して下流側の第６流路に流出させる、請求項５に記載のコージェネレーションシステム。

【請求項7】

前記第６流路に設けられ、前記循環ポンプから押圧された熱媒体と、エンジンの本体内を循環する潤滑油との間で熱交換を行う潤滑油クーラをさらに備える、請求項６に記載のコージェネレーションシステム。

【請求項8】

上流側が前記第６流路に接続され、前記第６流路を通じて流入された熱媒体と、エンジンから排気される排ガスとの間で熱交換を行うとともに、前記熱交換が行われた熱媒体を下流側で接続される前記エンジンの本体内に還流し、前記熱交換が行われた排ガスを排気口へ排出する第３熱交換器をさらに備える、請求項６に記載のコージェネレーションシステム。

【請求項9】

エンジンと、前記エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、前記
エンジンから排気される排ガスとの間で熱交換を行う熱媒体が流入される第３熱交換器とを備えるコージェネレーションシステムであって、
前記エンジンおよび発電装置と前記第３熱交換器とは、固定面が共通する架台に隣接して固定されるとともに、
前記エンジンから排出される排ガスは、前記架台の固定面の上方に向かって突設されるように逆Ｖ字状に曲げ加工が施された排気管を通じて前記第３熱交換器に供給される、
コージェネレーションシステム。

【請求項10】

エンジンと、前記エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、前記エンジンおよび発電装置が固定される架台と、
前記架台と固定面を共通にして、前記エンジンから排気される排ガスとの間で熱交換を行う熱媒体が流入される第３熱交換器が隣接して固定されたときに、前記エンジンから排出される排ガスを前記第３熱交換器に供給する排気管であって、前記架台の固定面の上方に向かって突設されるように逆Ｖ字状に曲げ加工が施された排気管と、前記排気管と前記第３熱交換器との間に接続される触媒と、
吸気フィルタと、前記吸気フィルタと前記エンジンとの間に接続され、前記吸気フィルタを通じて吸気された気体を前記エンジンに供給する吸気管と、
を一体的に組付け可能な発電ユニット。

【請求項11】

エンジンと、前記エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、第１熱交換器と、オイルクーラとを備えるコージェネレーションシステムの排熱回収方法であって、
前記第１熱交換器は、上流側が前記エンジンの本体内の排熱を回収する熱媒体が流れる第１流路に接続され、前記第１流路を通じて流入された前記熱媒体との間で熱交換を行うとともに、前記熱交換によって冷却された前記熱媒体を下流側に流出させ、
前記オイルクーラは、前記第１熱交換器の下流側に設けられ、前記第１熱交換器から流出された前記熱媒体と前記発電装置を冷却するオイルとの間で熱交換を行う、
排熱回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コージェネレーションシステム、発電ユニットおよび排熱回収方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エネルギーの効率的利用、電力構成の多様化・分散化、災害対策などの観点から、熱と電力の双方を供給可能なコージェネレーションシステムの普及が進んでいる。コージェネレーションシステム（以下、ＣＧＳともいう）は、例えば、ガスエンジン等を動力源とする発電装置と、発電の際に生じた排熱等を回収する熱交換器等の熱回収装置とを備える。例えば、特許文献１には、略直方体に形成された筐体としてのパッケージ内にコージェネレーション装置を収納するパッケージ収納型エンジン発電機が開示されている。コージェネレーション装置は、エンジンにより駆動された発電機からの発電電力を外部に供給するとともに、エンジン廃熱回収装置によってエンジンの廃熱を回収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１８３６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、コージェネレーションシステムにおいては、ガスエンジン等で生じる排熱の有効的な回収と、当該ガスエンジン等を用いて発電された電力の安定した供給の両立が求められる。そこで、本開示は、発電に伴う排熱の有効的な回収と発電された電力の安定した供給が両立可能な技術の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一側面におけるコージェネレーションシステムは、エンジンと、エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、上流側がエンジンの本体内の排熱を回収する熱媒体が流れる第１流路に接続され、第１流路を通じて流入された熱媒体との間で熱交換を行うとともに、熱交換によって冷却された熱媒体を下流側に流出させる第１熱交換器と、第１熱交換器の下流側に設けられ、第１熱交換器から流出された熱媒体と発電装置を冷却するオイルとの間で熱交換を行うオイルクーラと、を備える。

【0006】

これにより、熱媒体は、エンジン本体内から回収された排熱を第１熱交換器との熱交換を介して冷却できるとともに、オイルが回収した発電装置の排熱を熱交換によって冷却できる。熱媒体はエンジン本体および発電機を含む発電装置を冷却できるため、発電に伴う排熱の有効的な回収と発電電力の安定的な供給が両立できる。

【0007】

また、第１熱交換器には給湯水が流入し、第１熱交換器は、給湯水と第１流路を通じて流入された熱媒体との間の熱交換によってエンジン本体内の排熱を回収するとともに、熱交換後の給湯水を流出するようにしてもよい。これにより、エンジン本体を冷却する熱媒体が回収した排熱を、第１熱交換器を介して給湯・暖房に利用できる。

【0008】

また、第１流路に接続される第２流路に設けられ、第２流路から流れ込む熱媒体と、オイルクーラとの間で熱交換が行われた熱媒体との流入量を調整し、流入量が調整された熱媒体を第３流路に流出させる第１制御弁を備え、第１制御弁は、熱媒体を押圧してエンジ
ン本体内に還流させる循環ポンプに流入される熱媒体の温度に基づいて流入量を調整するようにしてもよい。これにより、エンジン本体内に還流する熱媒体の温度に応じて、熱媒体の流入量が調整できるため当該熱媒体の温度制御が可能になる。例えば、エンジンの過冷却運転による出力低下、発電機過熱による出力低下といった状態を抑止できる。

【0009】

また、上流側が第３流路に接続され、第３流路を通じて流入された熱媒体を熱交換によって冷却するとともに、冷却された熱媒体を下流側に流出させる第２熱交換器をさらに備えるようにしてもよい。これにより、熱媒体の温度が上昇した場合であっても、第２熱交換器による更なる冷却が可能になるため、発電機過熱による出力低下といった状態を抑制し、電力供給の安定性を高めることができる。

【0010】

また、第３流路に接続される第４流路に設けられ、第４流路から流れ込む熱媒体と、第２熱交換器によって冷却された熱媒体とのとの流入量を調整し、流入量が調整された熱媒体を第５流路に流出させる第２制御弁を備え、記第２制御弁は、熱媒体を押圧してエンジン本体内に還流させる循環ポンプに流入される熱媒体の温度に基づいて流入量を調整するようにしてもよい。これにより、エンジン本体内に還流する熱媒体の温度に応じて、熱媒体の流入量が調整できるため当該熱媒体の温度制御が可能になり、例えば、エンジンの過冷却運転による出力低下、発電機過熱による出力低下といった状態が抑制できる。

【0011】

また、循環ポンプは、第５流路に設けられ、上流側に接続された第５流路に流れる熱媒体を押圧して下流側の第６流路に流出させるようにしてもよい。熱媒体をエンジン側に循環させる循環ポンプを第５流路に設けることで、エンジン・発電機の運転に適した温度環境を維持することができるため、電力供給の安定性を高めることができる。

【0012】

また、第６流路に設けられ、循環ポンプから押圧された熱媒体と、エンジンの本体内を循環する潤滑油との間で熱交換を行う潤滑油クーラをさらに備えるようにしてもよい。これにより、熱媒体のエンジン本体を冷却する冷却効率を高めることができる。

【0013】

さらに、上流側が第６流路に接続され、第６流路を通じて流入された熱媒体と、エンジンから排気される排ガスとの間で熱交換を行うとともに、熱交換が行われた熱媒体を下流側で接続されるエンジンの本体内に還流し、熱交換が行われた排ガスを排気口へ排出する第３熱交換器をさらに備えるようにしてもよい。これにより、エンジン本体側に還流する熱媒体を排ガスで暖めることができるので、エンジンの過冷却が防止できる。

【0014】

本開示の他の側面におけるコージェネレーションシステムは、エンジンと、エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、エンジンから排気される排ガスとの間で熱交換を行う熱媒体が流入される第３熱交換器とを備えるコージェネレーションシステムであって、エンジンおよび発電装置と第３熱交換器とは、固定面が共通する架台に隣接して固定されるとともに、エンジンから排出される排ガスは、架台の固定面の上方へ向かって突設されるように逆Ｖ字状に曲げ加工が施された排気管を通じて第３熱交換器に供給される。

【0015】

これにより、固定面が共通する架台に固定された、発電装置、第３熱交換器を含むエンジン周辺機器の重心位置の相対的な低重心化を図り防振性を高めることが可能になり、安定した発電電力を供給するための信頼性が確保できる。

【0016】

また、本開示の他の側面における発電ユニットは、エンジンと、エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、エンジンおよび発電装置が固定される架台と、架台と固定面を共通にして、エンジンから排気される排ガスとの間で熱交換を行う熱媒体が流入される第３熱交換器が隣接して固定されたときに、エンジンから排出される排ガス
を第３熱交換器に供給する排気管であって、架台の固定面の上方に向かって突設されるように逆Ｖ字状に曲げ加工が施された排気管と、排気管と第３熱交換器との間に接続される触媒と、吸気フィルタと、吸気フィルタとエンジンとの間に接続され、吸気フィルタを通じて吸気された気体をエンジンに供給する吸気管と、を一体的に組付け可能であってもよい。これにより、固定面が共通する架台に固定された、発電装置、第３熱交換器を含むエンジン周辺機器の重心位置の相対的な低重心化を図り防振性を高めた発電ユニットを一体的に組付けて提供できる。

【0017】

また、本開示の他の側面における形態として、エンジンと、エンジンの動力を用いて発電する発電機とを有する発電装置と、第１熱交換器と、オイルクーラとを備えるコージェネレーションシステムの排熱回収方法であって、第１熱交換器は、上流側が前記エンジンの本体内の排熱を回収する熱媒体が流れる第１流路に接続され、第１流路を通じて流入された熱媒体との間で熱交換を行うとともに、熱交換によって冷却された熱媒体を下流側に流出させ、オイルクーラは、第１熱交換器の下流側に設けられ、第１熱交換器から流出された熱媒体と発電装置を冷却するオイルとの間で熱交換を行う排熱回収方法であってもよい。

【0018】

このような形態であっても、熱媒体は、エンジン本体内から回収された排熱を第１熱交換器との熱交換を介して冷却できるとともに、オイルが回収した発電装置の排熱を熱交換によって冷却できる。熱媒体はエンジン本体および発電機を含む発電装置を冷却できるため、発電に伴う排熱の有効的な回収と発電電力の安定的な供給が両立できる。

【発明の効果】

【0019】

本開示により、発電に伴う排熱の有効的な回収と発電された電力の安定した供給が両立可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示す正面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示す上面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示す左側面図である。

【図4】図４は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示す右側面図である。

【図5】図５は、補機収納室に配置された換気ファンによる空気の流れを説明する図である。

【図6】図６は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの、筐体内における排熱回収のフローの一例を示す図である。

【図7】図７は、発電機および発電に係る周辺機器における排熱回収系統の一例を示す図である。

【図8】図８は、発電機オイルの循環系統の一例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの、エンジン引き出し構造を説明する正面図である。

【図10】図１０は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの、エンジン引き出し構造を説明する左側面図である。

【図11】図１１は、下部共通架台の構造の一例を示す図である。

【図12】図１２は、固定架台の構造の一例を示す図である。

【図13】図１３は、比較例におけるエンジンと排ガス熱交換器との接続形態を説明する図である。

【図14】図１４は、実施形態に係るコージェネレーションシステムの、排ガス熱交換器の構造を説明する図である。

【図15】図１５は、入口ヘッダー部に生じる渦流の発生を説明する図である。

【図16】図１６は、旋回流防止板を説明する斜視図である。

【図17】図１７は、旋回流防止板を説明する矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本開示は実施形態の構成に限定されない。また、以下の実施形態は可能な限り適宜に組み合わせることができる。

【0022】

＜全体構成＞
先ず、本実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を説明する。図１から図４は、本実施形態に係るコージェネレーションシステム１の全体構成を示す図である。図１は、本実施形態に係るコージェネレーションシステム１を正面視した正面図であり、図２は、当該システムを上面視した上面図である。同様にして、図３はコージェネレーションシステム１を左側から側面視した左側面図であり、図４は当該システムを右側から側面視した右側面図である。

【0023】

本実施形態に係るコージェネレーションシステム（以下、「ＣＧＳ」ともいう）１は、ガスエンジン等を動力源として発電し、発電の際に生じた排熱等を回収する熱交換器等の熱回収装置を備える発電システムである。図１から図４に示されるように、ＣＧＳ１は、略直方体に構成された筐体２を備え、当該筐体は複数の区画に区分けされ、それぞれに分割可能なように構成されている。本実施形態では、ＣＧＳ１は、分割可能な筐体構造を採用することでエレベータ等を用いた建屋等への搬入作業を可能にする。

【0024】

筐体２は、例えば、図１に示されるように、隔壁Ｚ１により、正面左側のエンジン室２Ａ、吸気室２Ｂを含む区画と、正面右側のラジエータ室２Ｄと補機収納室２Ｃとを含む区画に区分けされる。隔壁Ｚ１により区分けされた正面左側の区画は、隔壁Ｚ２によりさらに、上方側に位置する吸気室２Ｂとエンジン室２Ａとに区分けされる。同様にして、隔壁Ｚ１により区分けされた正面右側の区画は、隔壁Ｚ３によって、さらに上方側に位置するラジエータ室２Ｄと下方側に位置する補機収納室２Ｃに区分けされる。

【0025】

エンジン室２Ａには、エンジン１１と、当該エンジンを動力源とする発電機１２が連接して配置される。例えば、図３に示されるように、発電機１２は筐体２の正面側、エンジン１１は筐体２の正面側と対向する背面側に配置されている。図１に戻り、エンジン１１は、例えば、ＬＰＧや都市ガス等を燃料とするガスエンジンであり、空気等と混合された燃料ガスが燃焼されることによって起動される。エンジン１１は、例えば、複数のシリンダーを備え、各シリンダー内で燃焼させた燃料ガスの燃焼エネルギーに基づいてクランク軸を回転させ、当該クランク軸に連動する発電機１２を駆動する。エンジン１１のシリンダー毎の排気流路は、単一の排気流路にまとめるエキゾーストマニホールド１３に接続され、当該マニホールドは触媒１４を介して排ガス熱交換器１５に接続される。図１４で説明するように、エンジン１１の排気口に接続されたエキゾーストマニホールド１３は、排ガス熱交換器１５の排ガス入力口１５ａに接続される。なお、本実施形態においては、排ガス熱交換器１５は、「第３熱交換器」の一例に相当する。

【0026】

発電機１２には、インバータやコンバータ等の発電に係る周辺機器が設けられ、本実施形態では、発電機１２およびインバータやコンバータ等の発電に係る周辺機器を総称して「発電装置」ともいう。発電機１２によって発電された電力は、インバータやコンバータ等の発電に係る周辺機器を介して商用電力に変換される。変換後の発電電力は、例えば、
補機収納室２Ｃに配置されたパワーコンディショナ４０を介して、外部に供給される。

【0027】

エンジン１１によって燃焼された燃焼後の排ガスは、エキゾーストマニホールド１３、触媒１４を通じて排ガス熱交換器１５に流入される。本実施形態においては、エンジン室２Ａに配置されるエンジン１１と、発電機１２と、排ガス熱交換器１５とは、後述するように、共通の架台に固定され、筐体左側面側に一体的に引き出し可能なように構成されている。なお、図１では、共通の架台に固定されたエンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５が、筐体左側面側に一体的に引き出された状態が開示されているが、通常、コージェネレーションシステム１はエンジン１１をエンジン室２Ａ内に収めた状態で使用される。エンジン室２Ａのエンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５が固定される架台の下方側には、エンジン１１のオイルを貯留するオイルタンク１６が配置される。オイルタンク１６が配置されるエンジン室２Ａ下方側の隔壁Ｚ１側には、エンジン１１の燃料になる燃料ガスを供給するためのガス接続口２５が開口する。

【0028】

排ガス熱交換器１５に流入された排ガスは、エンジン本体を冷却する冷却水等の熱媒体との間で熱交換が行われ、図１４で説明するように、排気管が接続された排ガス出力口１５ｂに排出される。排ガスは排気管を通じて接続された、エンジン排気を消音する消音機１７に排出される。消音機１７は、隔壁Ｚ１およびＺ３によって区画されたラジエータ室２Ｄの隔壁Ｚ１側に配置される。そして、図２に示されるように、筐体２の上側筐体面には、消音機１７と接続される排ガス吐出口２１が開口している。消音機１７に流入された排ガスは消音されて、実線矢印Ｚ４で示されるように、排ガス吐出口２１から筐体外に吐出される。

【0029】

また、ラジエータ室２Ｄには、ラジエータ１８と、排気ファン１９とが配置される。ラジエータ１８は、ラジエータ室２Ｄの略中央下方側に設けられ、エンジン１１の本体内を冷却する冷却水等の熱媒体が流れる配管を通じて当該エンジンと接続される。ラジエータ１８は、エンジン１１に接続された配管を介して流入された熱媒体の熱を室内の空気に放熱し、当該熱媒体を冷却する。排気ファン１９は、ラジエータ室２Ｄの略中央上側、かつ、ラジエータ１８が配置された位置の上方側に設けられる。筐体２の、排気ファン１９が配置された位置に対応する上側筐体面には排気口１９ａが開口し、当該排気口にはメッシュ状の金網等が設けられている。

【0030】

図１から図２に示されるように、ラジエータ１８の下方側には外気を取り込むための吸込口２０が開口する。ラジエータ室２Ｄ周辺の外気は、排気ファン１９の吸引力により吸込口２０を経由して当該ラジエータ室に流入する。ラジエータ室２Ｄに流入した外気は排気ファン１９によって上方側に吸い上げられ、当該排気ファンの下方側に配置されたラジエータ周辺に排気口１９ａへ向かう空気の流れを形成する。熱媒体による放熱を受けたラジエータ周辺の空気は、ラジエータ周辺に形成された空気の流れにより上方側に吸い上げられ、実線矢印Ｚ５で示されるように、排気口１９ａから筐体外に排出される。ラジエータ１８によって放熱による熱交換が行われた熱媒体は、ラジエータ周辺に形成された空気の流れを通じて継続的に冷却される。なお、本実施形態においては、ラジエータ１８は、「第２熱交換器」の一例に相当する。

【0031】

ラジエータ室２Ｄと隔壁Ｚ３で区分けされた補機収納室２Ｃには、発電機１２によって発電された電力を商用の交流電力に変換するため制御装置であるパワーコンディショナ４０と、補機制御盤４１、換気ファン２３が配置される。補機制御盤４１は、例えば、発電機１２の運転に必要な補機類（例えば、潤滑油ポンプ、冷却水ポンプ、給排気ファン等）を運転、制御するための制御盤である。換気ファン２３は、パワーコンディショナ４０が配置された室内の正面下方側のエンジン室２Ａ側に配置される。なお、換気ファン２３が配置位置に対応する隔壁Ｚ１には、吸気ガラリ４０ａを通じて補機収納室２Ｃに取込んだ
外気をエンジン室２Ａに給気するための給気口が開口する。また、後述するように、補機収納室２Ｃには、放熱熱交換器３０と、冷却水ポンプ３１が配置される。

【0032】

パワーコンディショナ４０は、補機収納室２Ｃの正面側、かつ、右側面側に配置され、補機制御盤４１は、補機収納室２Ｃの背面側、かつ、右側面側に配置される。図４に示されるように、パワーコンディショナ４０が配置される補機収納室２Ｃの右側筐体面には、外気を補機収納室内に取込むための通気口である吸気ガラリ４０ａが開口している。吸気ガラリ４０ａの下方側には、筐体外部の給湯配管に接続させるための給湯接続口２４ａ、２４ｂが開口する。

【0033】

図２、図４に示されるように、補機収納室２Ｃには正面側に開閉可能な開閉扉２Ｃ１が設けられ、パワーコンディショナ４０は当該扉の内側に取り付けフレームを介して固定される。したがって、開閉扉２Ｃ１の内側に取り付けられたパワーコンディショナ４０は、当該扉を正面側に開くことで補機収納室２Ｃから筐体外部に引き出し可能な構造になっている。また、補機収納室２Ｃには、把手２Ｃ３の操作により右側面側に開閉可能な開閉扉２Ｃ１が設けられ、当該収納室内に配置された補機制御盤４１への保守・点検作業が可能な構造になっている。

【0034】

図１に戻り、エンジン室２Ａと隔壁Ｚ２によって区画された吸気室２Ｂには、オイルクーラ２２が配置される。オイルクーラ２２は、発電機１２の内部を循環する発電機オイルを冷却するクーラである。後述するように、本実施形態では、オイルクーラ２２との熱交換を介して発電機１２を冷却するとともに、インバータやコンバータ等の発電に係る周辺機器の排熱を回収することで、電力の安定供給と排熱の効率的な回収を可能にする。

【0035】

図２から図３に示されるように、オイルクーラ２２は正面側に配置される。オイルクーラ２２が配置される左側面側には、エンジン１１および発電機１２の発電・停止、出力制御を司るＥＣＵやサーキットブレーカ等を含むＥＣＵ制御盤４２が配置される。ＥＣＵ制御盤４２が配置される吸気室２Ｂには、把手２Ｂ２の操作により左側面側に開閉可能な開閉扉２Ｂ１が設けられ、左側面側の室内に配置されたＥＣＵ制御盤４２への保守・点検作業が可能な構造になっている。

【0036】

また、吸気室２Ｂには、エンジン１１の吸気管に接続される吸気フィルタ２６が、ＥＣＵ制御盤４２の配置位置に対して背面側（正面側と対向する方向側）に配置される。吸気フィルタ２６が配置された吸気室２Ｂの左側筐体面には、外気を吸気室２Ｂ内に取込むための通気口である吸気ガラリ２６ａが開口される。また、吸気室２Ｂの隔壁Ｚ１側には、エンジン室２Ａのエンジン音を消音する消音風道１７ａが設けられる。消音風道１７ａは、隔壁Ｚ１および隔壁Ｚ２に開口する。

【0037】

図５は、補機収納室２Ｃに配置された換気ファン２３による空気の流れを説明する図である。図５においては、共通の架台に固定されたエンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５がエンジン室内に収納された状態を正面視した正面図が例示される。図５に示されるように、補機収納室２Ｃには放熱熱交換器３０と、冷却水ポンプ３１が配置される。放熱熱交換器３０は、補機収納室２Ｃの背面側上方側に配置され、冷却水ポンプ３１は、補機収納室２Ｃの背面側下方側に配置される。放熱熱交換器３０には、給湯接続口２４ａを介して供給された給湯水が流入し、熱交換後の給湯水が給湯接続口２４ｂを介して流出される。なお、放熱熱交換器３０、冷却水ポンプ３１については後述する。

【0038】

図５において、ハッチングされた破線矢印Ｚ６は、換気ファン２３による空気の流れを表す。既に説明したように、換気ファン２３は、筐体２に設けられた吸気ガラリ４０ａを通じて補機収納室２Ｃに取込んだ外気をエンジン室２Ａに給気する。換気ファン２３によ
る外気の給気は、その押圧力により、長手方向（正面側から背面側に向かう方向）に並列して配置された排ガス熱交換器１５、発電機１２、エンジン１１に対して下方側から吹き付ける空気の流れを形成する。換気ファン２３によって形成された空気の流れは、排ガス熱交換器１５、発電機１２、エンジン１１が放熱する熱を奪って冷却し、下方側から吹き付けられる空気の流れに沿ってエンジン室２Ａの上方側に移動する。エンジン室２Ａの上部側における空気の流れは、ハッチングされた矢印Ｚ７からＺ９に示されるように、吸気室２Ｂに設けられた消音風道１７ａを介してラジエータ室２Ｄに流入する。そして、消音風道１７ａを介してラジエータ室２Ｄに流入された空気の流れは、排気ファン１９によって吸引され、排気口１９ａを通じて筐体外部に排出される。

【0039】

このように、エンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５のそれぞれによってエンジン室内に放熱された熱は、エンジン室２Ａと吸気室２Ｂとの間、吸気室２Ｂとラジエータ室２Ｄとの間に形成された経路を経由して、筐体外部に放出される。本実施形態では、換気ファン２３によってエンジン室内に形成された空気の流れによって、エンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５を効率的に冷却することができる。

【0040】

図１から図５を用いて説明したように、本実施形態に係るコージェネレーションシステム１では、各構成要素が配置される区画を複数に分割可能な筐体構造を採用した。例えば、コージェネレーションシステム１の筐体２は、エンジン室２Ａ、吸気室２Ｂ、補機収納室２Ｃ、ラジエータ室２Ｄの４区画に分割される。このため、例えば、コージェネレーションシステム１が建屋屋上等に設置される際に、筐体２のサイズ、重量がエレベータの搬入制限に掛かる場合であっても、分割後の個々の区画を個別に当該建屋のエレベータ等を使用して設置場所に搬入できる。筐体２を建屋屋上に吊り上げるためのクレーン等の重機手配を必要とせず、当該吊り上げ作業に係る保険費用が生じることもない。コージェネレーションシステム１の設置に係る総体的な作業コストが抑制できる。

【0041】

また、本実施形態では、発熱源であるエンジン１１、発電機１２と、排熱量が相対的に高い排ガス熱交換器１５をエンジン室２Ａに集中して配置する構造を採用することで、他の各区画を発熱源による熱的な曝露から分離可能とした。つまり、吸気室２Ｂに配置されるＥＣＵ制御盤４２、補機収納室２Ｃに配置されるパワーコンディショナ４０、補機制御盤４１等を構成する電子機器等を熱的な曝露から分離することが可能になる。

【0042】

そして、本実施形態は、エンジン室２Ａと左右方向に隣接する補機収納室２Ｃに換気ファン２３を配置する構造を採用した。換気ファン２３はエンジン室２Ａと補機収納室２Ｃとの隔壁近傍の下方側に配置されるとともに、補機収納室２Ｃの隔壁Ｚ１と対向する右側筐体面には外気を室内に取込むための吸気ガラリ４０ａが開口される。そして、エンジン室２Ａの上方向に隣接する吸気室２Ｂには、エンジン室２Ａとラジエータ室２Ｄとを接続する消音風道１７ａが形成され、ラジエータ室２Ｄには排気ファン１９が配置される構造を採用した。また、排気ファン１９は消音機１７、ラジエータ１８の上方側に配置され、ラジエータ１８の配置位置の下方側の筐体面には、外気を取り込むための吸込口２０が開口する構造を採用した。

【0043】

これにより、本実施形態では、吸気ガラリ４０ａで取り込まれた外気を、換気ファン２３→エンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５→消音風道１７ａ→排気ファン１９の経路で、排気口１９ａから排出する空気冷却経路が形成できる。さらに、排気ファン１９が配置されるラジエータ室２Ｄでは、吸込口２０で取り込まれた外気をラジエータ１８→消音機１７→排気ファン１９の経路で、排気口１９ａから排出する空気冷却経路が形成できる。なお、補機収納室２Ｃにおいても、吸気ガラリ４０ａで取り込まれた外気をパワーコンディショナ４０→換気ファン２３の経路で空気冷却する排熱経路が形成できる。このため、パワーコンディショナ４０や補機制御盤４１の運転伴う排熱を上記排熱経路に含
めることができる。本実施形態では、上記空気冷却経路を通じて各構成機器の放熱効率を高めることが可能になり、放熱効率が高められた各システム構成機器を運用して安定的な電力供給が可能になる。

【0044】

＜筐体内排熱回収フロー＞
図６は、本実施形態に係るコージェネレーションシステム（ＣＧＳ）１の、筐体内における排熱回収のフローの一例を示す図である。図６においては、筐体２の分割可能な複数の区画（２Ａから２Ｄ）に跨る排熱回収系統の全体的な経路が示されている。なお、図６において、Ｔ１からＴ６は、温度制御弁３５、３６の温度制御に関する温度センサを表す。

【0045】

（エンジン排ガス系統）
先ず、エンジン１１の排ガス系統における、排熱回収経路を説明する。既に説明したように、本コージェネレーションシステムが備えるエンジン１１は、ＬＰＧや都市ガス等を燃料とするガスエンジンであり、当該燃料はガス接続口２５に接続された燃料配管等を通じてエンジン１１に供給される。ガス接続口２５を通じて供給された燃料は、遮断弁３２、流量計３３を介して燃料ミキサー３４に流入される。燃料ミキサー３４に流入された燃料は、吸気室２Ｂに配置された吸気フィルタ２６を通じて吸気された燃焼空気と混合されてエンジン１１に供給される。エンジン１１は、複数のシリンダー（図６においては４気筒）を備え、各シリンダー内で燃焼させた燃焼ガス（燃料と燃焼空気の混合ガス）の燃焼エネルギーに基づいてそれぞれのクランク軸を回転させる。なお、遮断弁３２の燃料が流れる流路の開閉制御、流量計３３による計測値表示、燃料ミキサー３４における燃料と燃焼空気の混合率等の制御は、補機制御盤４１により行われる。

【0046】

エンジン１１は、燃料ミキサー３４から供給された燃焼ガス（燃料と燃焼空気の混合ガス）を燃焼させてクランク軸を回転させ、当該クランク軸に連動する発電機１２を駆動する。発電機１２によって発電された電力は、発電電力を商用電力に変換するためのコンバータやインバータ等の周辺機器を介して変換され、変換後の商用電力がパワーコンディショナ４０に出力される。パワーコンディショナ４０は、発電電力を商用電力に変換するためのコンバータやインバータを制御するとともに、変換後の商用電力を筐体外に供給する。なお、エンジン１１および発電機１２への発停指令、エンジン出力制御等は、吸気室２Ｂに配置されたＥＣＵ制御盤４２により行われる。また、ＥＣＵ制御盤４２は、ＴＣＵを含み、当該ＴＣＵを介して本ＣＧＳにおける発電電力量、各種アラーム、運転状態を示す各種状態信号が外部に出力されるとともに、外部から入力された発停止令や受電電力量、電力供給量等の制御信号が受信される。受信された制御信号に基づいて、ＥＣＵ制御盤４２はエンジン１１および発電機１２の運転を制御する。

【0047】

エンジン１１の燃焼に伴う排ガスは、太破線矢印Ｚ１０に示されるように、シリンダー毎の排気流路を単一の排気流路にまとめるエキゾーストマニホールド１３等を通じて排ガス熱交換器１５に流入される（図１４、排ガス入力口１５ａ）。排ガス熱交換器１５は、後述するようにシェル＆チューブ型の熱交換器であり、シェル側に排ガスが流入するとともにチューブ側を流れる冷却水等の熱媒体との間で熱交換が行われる。排ガス熱交換器１５において、チューブ側を流れる冷却水等の熱媒体との間の熱交換によって冷却された排ガスは、図１４で説明するように、排気管が接続された排ガス出力口１５ｂに排出される。排ガスは排気管に接続された消音機１７を通じて排ガス吐出口２１から排出される。このように、本実施形態においては、エンジン１１によって燃焼された燃焼後の排ガスは、排ガス熱交換器１５のチューブ側を流れる熱媒体との間の熱交換を通じて、排熱が回収される。

【0048】

（エンジン冷却水系統）
次に、エンジン１１を冷却するエンジン冷却水系統における、排熱回収経路を説明する。図６において、エンジン冷却水系統における排熱回収経路は、太実線矢印Ｚ１１で例示される。エンジン１１は、エンジン本体を覆い、当該エンジン本体内を冷却するエンジンジャケット１１ａを備える。エンジンジャケット内には、燃焼によって発熱したエンジン本体との間で熱交換を行う冷却水等の熱媒体が流入し、当該熱媒体は太実線矢印Ｚ１１で示されるエンジン冷却水系統の経路を循環する。エンジン本体の排熱は、エンジンジャケット内を循環する熱媒体によって回収される。

【0049】

エンジンジャケット内を循環する熱媒体は出力端１１ａ１を通じて、当該エンジンジャケットと放熱熱交換器３０の入力端３０ａを接続する流路Ｚ１１ａに流出する。流路Ｚ１１ａは、例えば、上流側がエンジンジャケット１１ａの出力端１１ａ１に接続され、下流側が放熱熱交換器３０の入力端３０ａに接続される接続配管等によって構成される。なお、流路Ｚ１１ａには、下流側が温度制御弁３５に接続される流路Ｚ１１ｂの上流側が接続される。本実施形態において、流路Ｚ１１ａは「第１流路」、流路Ｚ１１ｂは「第２流路」、温度制御弁３５は「第１制御弁」の一例に相当する。

【0050】

放熱熱交換器３０には、給湯接続口２４ａを介して外部から供給された給湯水が流入する。流路Ｚ１１ａを通じて放熱熱交換器３０に流入された熱媒体は、給湯接続口２４ａを介して外部から供給された給湯水との間で熱交換を行い、当該放熱熱交換器の出力端３０ｂに流出される。放熱熱交換器３０において、熱媒体との間で熱交換が行われた熱交換後の給湯水は、給湯接続口２４ｂを介して外部に流出される。本ＣＧＳの利用者は、エンジン本体を冷却する熱媒体との間で熱交換が行われた熱交換後の給湯水を、給湯や暖房等に用いることができる。

【0051】

本実施形態では、図６に示されるように、放熱熱交換器３０の下流側に発電機１２の発電機オイルを冷却するオイルクーラ２２が設けられる。オイルクーラ２２には、発電機内部を冷却するとともに、インバータやコンバータ等の電力変換に伴う排熱を回収する発電機オイルが循環される。本実施形態では、放熱熱交換器３０の下流側にオイルクーラ２２を設けることにより、給湯水との間で熱交換が行われた熱交換後の熱媒体を用いて発電機オイルを効果的に冷却できる。本実施形態において、放熱熱交換器３０は「第１熱交換器」の一例に相当する。

【0052】

放熱熱交換器３０の出力端３０ｂから流出された熱交換後の熱媒体はオイルクーラ２２に流入し、当該オイルクーラを流れる発電機オイルとの間で熱交換を行い、熱交換後の熱媒体は下流側に設けられた温度制御弁３５に流入される。温度制御弁３５は、流路Ｚ１１ｂから流入される熱媒体の流入量と、オイルクーラ２２から流入される熱媒体の流入量とを調整し、調整後の熱媒体を下流側の流路Ｚ１１ｃに流出させる３方弁である。温度制御弁３５による流入量の調整は各流路を開く弁の開度によって行われ、補機制御盤４１に設けられたＴＩＣによって制御される。なお、温度制御弁３５による流入量の調整については後述する。本実施形態において、流路Ｚ１１ｃは「第３流路」の一例に相当する。

【0053】

温度制御弁３５によって流入量が調整された流路Ｚ１１ｂを流れる熱媒体、オイルクーラ２２によって熱交換が行われた熱交換後の熱媒体は、上流側が当該制御弁に接続される流路Ｚ１１ｃに流出される。なお、流路Ｚ１１ｃには、下流側が温度制御弁３６に接続される流路Ｚ１１ｄの上流側が接続される。本実施形態において、流路Ｚ１１ｄは「第４流路」、温度制御弁３６は「第２制御弁」の一例に相当する。

【0054】

流路Ｚ１１ｃの下流側は、ラジエータ１８の入力端１８ａに接続される。流路Ｚ１１ｃを流れる熱媒体は、ラジエータ１８を介して、吸込口２０から取込まれた外気との間で熱交換を行い、出力端１８ｂに流出される。なお、ラジエータ１８によって熱媒体との間で
熱交換が行われた外気は、排気ファン１９により吸引され、上側筐体面に開口する排気口１９ａを介して外部に排気される。

【0055】

ラジエータ１８の出力端１８ｂは温度制御弁３６に接続され、ラジエータ１８によって外気との間で熱交換が行われた熱交換後の熱媒体は、下流側に設けられた温度制御弁３６に流入される。温度制御弁３６は、流路Ｚ１１ｄから流入される熱媒体の流入量と、ラジエータ１８の出力端１８ｂから流入される熱媒体の流入量とを調整し、調整後の熱媒体を下流側の流路Ｚ１１ｅに流出させる３方弁である。温度制御弁３６による流入量の調整は各流路を開く弁の開度によって行われ、補機制御盤４１に設けられたＴＩＣによって制御される。温度制御弁３６による流入量の調整については後述する。本実施形態において、流路Ｚ１１ｅは「第５流路」の一例に相当する。

【0056】

流路Ｚ１１ｅの下流側は冷却水ポンプ３１の入力端３１ａに接続される。なお、流路Ｚ１１ｅには、膨張タンク３７が接続される。冷却水ポンプ３１は、流路Ｚ１１ｅを介して流入された熱媒体を押圧し、下流側で潤滑油クーラ３８の入力端に接続される流路Ｚ１１ｆに流出させる装置である。冷却水ポンプ３１の押圧力により、エンジン本体を冷却する熱媒体は、太実線矢印Ｚ１１で示される排熱回収経路を循環する。本実施形態において、流路Ｚ１１ｆは「第６流路」、冷却水ポンプ３１は「循環ポンプ」の一例に相当する。

【0057】

潤滑油クーラ３８は、エンジン本体内のエンジン潤滑油を冷却するクーラである。流路Ｚ１１ｆを通じて流入された熱媒体は、潤滑油クーラ３８を流れるエンジン潤滑油との間で熱交換を行い、潤滑油クーラ３８の出力端に接続される下流側の流路Ｚ１１ｇに流出する。なお、熱媒体との間で熱交換が行われて冷却されたエンジン潤滑油は、エンジン本体内に供給される。

【0058】

潤滑油クーラ３８を流れるエンジン潤滑油との間で熱交換が行われた熱媒体は、流路１１ｇを通じて下流側に接続される排ガス熱交換器１５のチューブ側の入力端（例えば図１４、冷却水入力口１５ｃ）に流入される。排ガス熱交換器１５に流入された熱媒体は、シェル側を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、排ガス熱交換器１５の出力端（例えば図１４、冷却水出力口１５ｄ）に接続される流路Ｚ１１ｈに流出する。流路Ｚ１１ｈは、下流側がエンジンジャケット１１ａの入力端１１ａ２に接続され、排ガス熱交換器１５の出力端から流出された熱媒体は、エンジンジャケット１１ａの入力端１１ａ２を通じてエンジン内に還流される。

【0059】

このように、本実施形態のエンジン冷却水系統では、エンジンジャケット１１ａの出力端１１ａ１と、放熱熱交換器３０の入力端３０ａとを流路Ｚ１１ａによって接続する構造を採用した。これにより、熱媒体がエンジン１１の本体から回収した排熱を熱交換前の給湯水との間で熱交換できるため、排熱の利用効率、および、熱媒体の冷却効率を高めることができる。そして、本実施形態のエンジン冷却水系統では、放熱熱交換器３０の下流側に発電機１２の発電機オイルを冷却するオイルクーラ２２が設けられる構造を採用した。

【0060】

一般的に、コージェネレーションシステムにおいては、エンジン本体からの排熱回収と排ガスからの排熱回収の２通りの熱回収が行われる。このため、例えば、発電機本体、インバータ本体、コンバータ本体といった発電電力が商用電力に変換される際に発生する熱は利用されずに筐体内あるいは筐体外へオイルクーラ等を介して廃棄されていた。発電機オイルは、後述するように発電機１２の本体、および、コンバータやインバータ等の発電電力を商用電力に変換するための周辺機器との間で生じた発電に伴う排熱を回収する。すなわち、本実施形態においては、オイルクーラ２２の接続位置を熱媒体が流れる流路内に設けることで、廃棄されていた上記発電に伴う排熱が回収可能になる。本実施形態では、発電機オイルと放熱熱交換器３０によって冷却された熱媒体との間で熱交換が行われるた
め、当該熱媒体は、発電機オイルを効率的に冷却できるとともに、発電機オイルの発電に伴う排熱を回収することができる。

【0061】

また、本実施形態のエンジン冷却水系統では、温度制御弁３５、３６を熱媒体が流れる流路に設ける構造を採用した。温度制御弁３５、３６では、ＴＩＣが検知した温度値によって下流側に流出される熱媒体の温度範囲が制御される。したがって、例えば、冷却水ポンプ３１に流入される熱媒体の温度が、発電機１２による発電が不安定なときには、各温度制御弁によって熱媒体の流入量を調整し、安定的な発電が可能な温度状態に制御できる。例えば、エンジン１１の過冷却運転による出力低下、発電機過熱による出力低下といった状態を抑止できる。

【0062】

また、本実施形態のエンジン冷却水系統では、冷却水ポンプ３１の下流側にエンジン本体内のエンジン潤滑油を冷却する潤滑油クーラ３８を設ける構造を採用した。これにより、熱媒体は、エンジン潤滑油との間の熱交換により、当該潤滑油の排熱を回収して冷却できるとともに、自身の熱で潤滑油を温めることも可能になる。

【0063】

そして、本実施形態のエンジン冷却水系統では、エンジン潤滑油との間で熱交換が行われた熱媒体を排ガス熱交換器１５のチューブ側の入力端に流入させる構造を採用した。これにより、排ガス熱交換器１５のチューブ側を流れる熱媒体は、シェル側を流れる排ガスの排熱を回収して冷却できるとともに、排ガスによる排熱を用いて熱媒体を温めることも可能になる。例えば、熱媒体の流れる順が、エンジンジャケット１１ａ→排ガス熱交換器１５の順の場合には、還流された熱媒体のエンジン入口温度が過冷却温度（例えば、６０℃以下）となり、エンジン出力が低下する虞がある。しかしながら、本実施形態においては、排ガス熱交換器１５により、燃焼後に排出される排ガスの回収熱で熱媒体を昇温させてからエンジンジャケット内に還流できる。すなわち、本実施形態に係るコージェネレーションシステム１では、過冷却運転による出力低下が抑止できる。

【0064】

（発電機オイル系統）
図７は、発電機１２および発電に係る周辺機器における排熱回収系統の一例を示す図である。図７において、発電機１２および発電に係る周辺機器の発電に伴う排熱を回収する発電機オイルには、低粘性のオイルが使用される。図７に示されるように、発電機オイルはキャッチタンク１２ｄを通じて、下流側に設けられたオイルポンプ１２ａの入力端に流入される。キャッチタンク１２ｄは、発電機オイルを貯留するためのタンクである。発電機オイルは、キャッチタンク１２ｄからオイルポンプ１２ａに供給され、発電機内を循環後、再び当該タンクに還流される。オイルポンプ１２ａは、入力端に流入された発電機オイルを下流側に押圧し、出力端より流出される装置である。本実施形態では、オイルポンプ１２ａの下流側にはオイルクーラ２２が設けられる。オイルポンプ１２ａにより、下流側へ押圧された発電機オイルは、オイルクーラ２２に流入する。オイルクーラ２２に流入された発電機オイルは、既に説明したように、放熱熱交換器３０の出力端３０ｂから流出された熱交換後の熱媒体との間で熱交換を行い、下流側に流出される。

【0065】

オイルクーラ２２の下流側にはコンバータ１２ｂが設けられる。オイルクーラ２２を介して熱交換が行われた熱交換後の発電機オイルは、発電に伴うコンバータ１２ｂの排熱を回収し、下流側に流出する。コンバータ１２ｂの下流側にはインバータ１２ｃを含む発電機１２が設けられる。コンバータ１２ｂの排熱を回収した発電機オイルは、発電機本体内に流入し、発電機本体を冷却して排熱を回収するとともに、発電に伴うインバータ１２ｃの排熱を回収する。発電機１２およびインバータ１２ｃの排熱を回収した発電機オイルは、下流側のキャッチタンク１２ｄに還流される。

【0066】

（オイルクーラ周辺の温度実測）
オイルクーラ２２による冷却効果を確認するために、図８に示される発電機オイルの循環系統を用いて、オイルクーラ２２による温度低下の度合いを実測した。図８において発電機・ＩＮＶ（１２、１２ｃ）の上限温度、および、コンバータ１２ｂの上限温度は、警報が発出される温度を表す。なお、図８に示される循環系統では、補機収納室２Ｃの換気ファン２３を運転させて発電機１２を冷却する状態とした。また、ｃｈ１からｃｈ５は、温度センサ（熱電対）を表し、順にキャッチタンク内の油温、オイルクーラ２２の出力端における油温、換気ファン２３による冷却風の当接箇所の油温、発電機１２の出口の油温、コンバータ１２ｂの出口の油温を計測する。同様にして、ｃｈ６からｃｈ９は、順に冷却水（熱媒体）入口、冷却水（熱交換後の熱媒体）出口、発電機１２の本体表面温度（２か所）の温度を計測する。オイルポンプ１２ａによる流量の実測値は、２６Ｌ／ｍｉｎであった。

【0067】

温度計測の結果、冷却水出口（ｃｈ７）→オイルクーラ出口（ｃｈ２）→発電機出口（ｃｈ４）→コンバータ出口（ｃｈ５）の順に、熱伝導による温度上昇が確認できた。また、最も高温となる部位は、発電機本体の表面であることが確認できた。そして、オイルクーラ２２に流入される冷却水（熱媒体）から発電機本体表面間の温度範囲は、１８～２０℃ｄｅｇの範囲であることが判明した。

【0068】

このように、発電機オイルは、オイルクーラ２２を流れる熱交換後の熱媒体との間で熱交換を行うことで、発電機１２、および、発電に係る周辺機器の発電に伴う排熱を回収し、冷却することができる。オイルクーラ２２に流入される熱媒体の温度を適宜に制御することで、例えば、コンバータ１２ｂの電力変換動作を確保するための警報が発出される上限温度（例えば、８５℃）を超えない温度範囲で発電機１２の運用が可能になる。同様にして、発電機１２やインバータ１２ｃの出力を確保するための警報が発出される上限温度（例えば、９５℃）を超えない温度範囲で発電機１２の運用が可能になる。これにより、本実施形態では、オイルクーラ２２に流入される熱媒体の温度を適宜に制御することで、発電電力の安定した供給が可能になる。

【0069】

なお、図６等で説明した本実施形態に係るコージェネレーションシステム１の、エンジン１１および発電機１２によって生じる排熱の筐体内排熱回収フローは、排熱回収方法ということもできる。すなわち、本実施形態において排熱回収方法は、エンジン１１および発電機１２と接続される各流路に配置された放熱熱交換器３０、ラジエータ１８、排ガス熱交換器１５、オイルクーラ２２、温度制御弁３５、３６、冷却水ポンプ３１、潤滑油クーラ３８等の制御動作、機能によって提供される。

【0070】

（温度制御弁による制御例）
次に、温度制御弁３５、３６によるエンジン冷却水の制御例を説明する。なお、以下の制御例においては、放熱熱交換器３０のから出力される熱媒体の温度を５９．４℃とし、エンジンジャケット１１ａの出力端１１ａ１における熱媒体の温度を７１．４℃とする。そして、図６に例示の温度センサＴ３の検知温度が約６０℃になるように温度制御弁３５、３６を制御する形態例である。

【0071】

（１）エンジン停止時
エンジン停止時においては、放熱熱交換器３０、および、ラジエータ１８内が密閉状態とならないように温度制御弁３５、３６の開度を保持する。

【0072】

（２）エンジン運転時
エンジン運転時では、例えば、（ａ）暖気運転モード、（ｂ）排熱利用運転モード、（ｃ）余剰放熱運転モードの３つの形態で温度制御弁３５、３６の弁動作が制御される。

【0073】

（ａ）暖気運転モード
エンジン起動後、エンジンジャケット１１ａの出力端１１ａ１における熱媒体温度、すなわち、図６の温度センサＴ１の検知温度が６６℃を超えるまでは、温度制御弁３５、３６のそれぞれは、放熱熱交換器３０、ラジエータ１８を経由する流路側を閉じた状態で保持する。つまり、温度制御弁３５は、流路Ｚ１１ｂ側の弁を開放し、オイルクーラ２２側の弁を閉鎖して、流路Ｚ１１ｂを流れる熱媒体のみを流路Ｚ１１ｃに流出させる。同様にして、温度制御弁３６は、流路Ｚ１１ｄ側の弁を開放し、ラジエータ１８側の弁を閉鎖して、流路Ｚ１１ｄを流れる熱媒体のみを流路Ｚ１１ｅに流出させる。

【0074】

温度センサＴ１の検知温度が６６℃に到達すると一定期間（例えば、５ｓｅｃ等）経過後に、ＴＣＵ経由で外部の給湯制御回路に対して制御開始の通知を出力するとともに、外部の給湯・暖房用の給湯水を押圧するポンプ等へ運転許可信号を出力する。そして、温度制御弁３５、３６の制御形態は（ｂ）排熱利用運転モード、（ｃ）余剰放熱運転モードの何れかに移行する。

【0075】

（ｂ）排熱利用運転モード
温度制御弁３５では、図６に示される温度センサＴ３の検知温度が一定値（約６０℃）となるように比例制御が行われる。具体的には、流路Ｚ１１ｂ側の弁の開度、オイルクーラ２２側の弁の開度のそれぞれが制御され、流路Ｚ１１ｅを流れる熱媒体の温度値が一定値となるように調整される。一方、温度制御弁３６においては、流路Ｚ１１ｄ側の弁の開放状態、ラジエータ１８側の弁の閉鎖状態を保持することで、流路Ｚ１１ｄと流路Ｚ１１ｅが接続され、温度センサＴ３で検知される温度が一定値を保持する状態になる。

【0076】

（ｃ）余剰放熱運転モード
排熱利用運転モードで運転中に給湯側の負荷が減少するような場合には、負荷減少に伴い放熱熱交換器３０の出口温度（出力端での熱媒体の温度）が上昇する。温度制御弁３５では、温度センサＴ３の温度が約６０℃になるように比例制御が継続されることで、オイルクーラ２２側の弁の開度が相対的に大きくなり、放熱熱交換器３０を流れる熱媒体の流量が増加することになる。この結果、温度センサＴ３で検知される熱媒体の温度が６０℃を超えて上昇することになる。温度制御弁３６では、温度センサＴ３の検知温度が６５℃を超えたときには、一定期間経過後（例えば、５ｓｅｃ後）にラジエータファン（排気ファン１９）を起動し、温度センサＴ３の検知温度が一定値（約６０℃）となるように比例制御を実施する。具体的には、流路Ｚ１１ｄ側の弁の開度、ラジエータ１８側の弁の開度のそれぞれが制御され、流路Ｚ１１ｅを流れる熱媒体の温度値が一定値となるように調整される。なお、余剰放熱運転モード時において、温度センサＴ３で検知される熱媒体の温度が、６０℃以下のときには一定期間経過後（例えば、３０ｓｅｃ後）に排熱利用運転モードに移行する。

【0077】

なお、図７を用いて説明したように、発電機１２の運転時において、オイルクーラ２２に流入される冷却水（熱媒体）と発電機本体表面との間の温度範囲は、１８～２０℃ｄｅｇの範囲で推移することが判明している。例えば、オイルクーラ２２を循環する発電機オイルの上限温度をコンバータの警報が発出される警報温度である８５℃と想定する。この場合、上記冷却水に対する発電機本体の表面温度差の最小値が１８℃であるから、少なくとも負荷減少時における冷却水の上限温度を６７℃以下となるように各温度制御弁を制御すれば警報が発出されることなく発電機１２が運用されることになる。結果として、本実施形態では、余剰放熱運転モードの制御開始温度を６５℃に設定しているため、発電機１２の警報が発出される前に冷却水（熱媒体）の温度を低下できる。

【0078】

＜エンジン引き出し構造＞
次に、本実施形態に係るコージェネレーションシステム（ＣＧＳ）１の、エンジン引き
出し構造を説明する。図９は、エンジン引き出し構造を正面視した正面図であり、図１０は、エンジン引き出し構造を左側面視した左側面図である。なお、図９においては、エンジン等が引き出された状態（後述するように、移動量制限フック５６が機能する位置まで引き出された状態）が２点鎖線で表されている。

【0079】

図９から図１０に示されるように、本実施形態におけるエンジン１１と、発電機１２と、排ガス熱交換器１５とは、エンジン共通架台５０に固定され、筐体左側面側に一体的に引き出し可能なように構成される。エンジン共通架台５０は、一体的に組付け可能な上部共通架台５１と、下部共通架台５２とを含み構成される。本実施形態においては、引き出し構造を採用することにより、引き出された各器機のメンテナンス性を向上させ、保守・整備に係るトータルした作業コストの削減が可能になる。

【0080】

上部共通架台５１は略矩形状の架台であり、エンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５のそれぞれは、例えば、固定ボルト等で当該架台の共通する固定面に固定される。エンジン１１および発電機１２と、排ガス熱交換器１５とは、上部共通架台５１の長手方向（正面側から背面側方向）に並列して固定される。上部共通架台５１において、排ガス熱交換器１５はエンジン１１および発電機１２の近傍に設けられる。上部共通架台５１は下部共通架台５２の上方向に取り付けられ、上部共通架台５１と下部共通架台５２とは、運転時のエンジン１１や発電機１２の振動を干渉する防振ゴム５５を介して組付けられる。筐体側には、一体的に組付けられたエンジン共通架台５０の下部共通架台５２を固定するためのエンジン固定架台６１と、当該固定架台に固定されたエンジン共通架台５０を左側面側に引き出すためのレール架台６２を構成に含む筐体側架台６０が設けられる。レール架台６２は、エンジン固定架台６１の下方側に設けられる。以下、エンジン共通架台５０を「共通架台５０」、エンジン固定架台６１を「固定架台６１」ともいう。

【0081】

（下部共通架台）
図１１は、下部共通架台５２の構造の一例を示す図である。図１１において、（ａ）は、下部共通架台５２を上面視した上面図であり、同様にして、（ｂ）は左側面から視た左側面図であり、（ｃ）は正面から視た正面図である。下部共通架台５２は、複数のフレーム部材（５４ａから５４ｅ）を組合せて構成される略矩形状のフレーム体である。下部共通架台５２は、例えば、引き出し方向に延伸する一対のフレーム材５４ａ、５４ｂと、引き出し方向と直交する方向に延伸する３つのフレーム材（５４ｃから５４ｅ）から構成される。フレーム材（５４ｃから５４ｅ）の一端部はフレーム材５４ａに溶接固定され、他端部はフレーム材５４ｂに溶接固定される。

【0082】

一対のフレーム材５４ａ、５４ｂのそれぞれには、鉛直方向の下方側に、引き出し方向側を先頭として順に、第１車輪５３ａ、第２車輪５３ｂ、第３車輪５３ｃが設けられる。フレーム材５４ａに設けられた第１車輪５３ａ、第２車輪５３ｂ、第３車輪５３ｃのそれぞれは、フレーム材５４ｂに設けられた第１車輪５３ａ、第２車輪５３ｂ、第３車輪５３ｃのそれぞれと互いに対を構成する。

【0083】

同様にして、一対のフレーム材５４ａ、５４ｂのそれぞれには、下部共通架台５２を固定架台６１に固定するためのメネジ付孔６０ａが３か所に貫通する。また、引き出し方向に先端側のフレーム材５４ｅの上面側、および、後端側のフレーム材５４ｅの上面側のそれぞれには、防振ゴム５５が複数（図１１では３か所）に設けられる。

【0084】

図１１に示されるように、引き出し方向に対して後端側に位置する一対の第３車輪５３ｃには、引き出し時に移動量を制限するための移動量制限フック５６が設けられる。移動量制限フック５６の端部は、引き出し方向に向かうかぎ状の爪が形成され、第３車輪５３ｃと軸を共にして回動可能に設けられる。例えば、第３車輪５３ｃを軸支するフレーム材
５４ａの内面側と、内面側に設けられる第３車輪５３ｃとの間に設けられる。フレーム材５４ｂにおいても同様である。

【0085】

（エンジン固定架台）
図９から図１０に戻り、筐体側架台６０は、下端側が筐体２の床面側に固定され、上方側に延伸する４本のフレーム材６３を脚部として構成されるフレーム体である。４本のフレーム材６３は、床面に直立し、略矩形状の領域の４隅を構成するように設けられる。固定架台６１は、引き出し方向に並列して設けられた、正面側の２本のフレーム材６３に組付けられた断面形状がＬ字状のフレーム材６１ａと、背面側に並列して設けられた２本のフレーム材６３に組付けられた断面形状がＬ字状のフレーム材６１ｂから構成される。フレーム材６１ａは、正面側の並列する２本のフレーム材６３の上端部に床面に平行して組付けられ、フレーム材６１ｂは、背面側の並列する２本のフレーム材６３の上端部に床面に平行して組付けられる。フレーム材６１ａとフレーム材６１ｂは、一対となり、床面からの高さ位置が平行して対向するように各フレーム材６３に溶接固定される。正面側に組付けられるフレーム材６１ａはＬ字状の断面形状の一辺が背面側、背面側に組付けられるフレーム材６１ｂはＬ字状の断面形状の一辺が正面側にそれぞれ突出するように固定される。

【0086】

図１２は、固定架台６１の構造の一例を示す図である。図１２においては、４本のフレーム材６３を脚部として正面側に組付けられたフレーム材６１ａ、背面側に組付けられたフレーム材６１ｂで構成される固定架台６１を上面視した上面図が例示される。図１２に示されるように、固定架台６１を構成するフレーム材６１ａ、６１ｂのそれぞれには、下部共通架台５２を固定するための取付孔６０ｂが３か所に貫通する。同様にして、エンジン引き出した状態で、共通架台５０を固定するための固定孔６０ｃが、引き出し方向の端部側に設けられる。また、固定架台６１を構成するフレーム材６１ａ、６１ｂのそれぞれには、エンジン引き出し時に、共通架台５０の移動量を制限するための移動量制限フック５６を掛けるためのフック掛溝６０ｄが設けられる。フレーム材６１ａに設けられたフック掛溝６０ｄと、フレーム材６１ｂに設けられたフック掛溝６０ｄとは、互いに平行する位置に設けられる。

【0087】

（レール架台）
図９から図１０に戻り、固定架台６１の下方側には、当該固定架台に固定された共通架台５０を左側面側に引き出すためのレール架台６２が設けられる。レール架台６２は、引き出し方向に並列して設けられた、正面側の２本のフレーム材６３に組付けられた断面形状がＬ字状のフレーム材６２ａと、背面側に並列して設けられた２本のフレーム材６３に組付けられた断面形状がＬ字状のフレーム材６２ｂから構成される。フレーム材６２ａは、固定架台６１を構成するフレーム材６１ａの下方側、フレーム材６２ｂは、固定架台６１を構成するフレーム材６１ｂの下方側に、それぞれ設けられる。フレーム材６２ａは、正面側の並列する２本のフレーム材６３に床面に平行して組付けられ、フレーム材６２ｂは、背面側の並列する２本のフレーム材６３に床面に平行して組付けられる。フレーム材６２ａとフレーム材６２ｂは、一対となり、床面からの高さ位置が平行して対向するように各フレーム材６３に溶接固定される。正面側に組付けられるフレーム材６２ａはＬ字状の断面形状の一辺が背面側、背面側に組付けられるフレーム材６２ｂはＬ字状の断面形状の一辺が正面側にそれぞれ突出するように固定される。

【0088】

図１０のＡ部拡大図に示されるように、フレーム材６２ａの背面側方向に突出する部位の表面６２ａ１には、下部共通架台５２のフレーム材５４ａに設けられた第１車輪５３ａ、第２車輪５３ｂ、第３車輪５３ｃが回動可能に当接する。フレーム材６２ｂにおいても同様であり、正面側方向に突出する部位の表面６２ｂ１には、フレーム材５４ｂに設けられた第１車輪５３ａ、第２車輪５３ｂ、第３車輪５３ｃが回動可能に当接する。エンジン
共通架台５０に固定されたエンジン１１、発電機１２、排ガス熱交換器１５は、フレーム材６２ａ、６２ｂの各表面に回動可能に当接された第１車輪５３ａから第３車輪５３ｃによる移動により、筐体外部に引き出される。なお、レール架台６２を構成するフレーム材６２ａ、６２ｂのそれぞれには、各表面に加わる荷重耐性を高めるため、補強板６２ｃが設けられる。

【0089】

（エンジン固定架台への取り付け）
筐体側に設けられた固定架台６１への下部共通架台５２の取り付けは、下部共通架台５２の一対のフレーム材５４ａ、５４ｂに設けられたメネジ付孔６０ａおよび、固定架台６１の一対のフレーム材６１ａ、６１ｂに設けられた取付孔６０ｂを介して行われる。フレーム材５４ａ、５４ｂに設けられたメネジ付孔６０ａの裏側には、固定ボルト６４に嵌合するナットが溶接された構造となっている。図１０のＡ部拡大図に示されるように、例えば、レール架台６２の上に載置された共通架台側のメネジ付孔６０ａの開口位置が、固定架台側の取付孔６０ｂの開口位置の下方側に重なるように位置合わせが行われる。その後、固定架台側の取付孔６０ｂから共通架台側のメネジ付孔６０ａに固定ボルト６４を挿通し、当該ボルトを締め付けることで架台同士が固定される。Ａ部拡大図に示されるように、固定架台６１と下部共通架台５２とは、固定架台側のフレーム材６１ａの裏面６１ｃ側と、下部共通架台側のフレーム材５４ａの表面側とが当接されて固定される。固定ボルト６４を介して、固定架台６１と下部共通架台５２とは計６か所の取付孔（６０ａ、６０ｂ）を介して固定される。メネジ付孔６０ａによる固定架台６１への下部共通架台５２の取り付け形態を採用することで、エンジン固定架台への取り付けに関する作業性を高めることが可能になる。

【0090】

なお、固定架台６１への下部共通架台５２の取り付けにおいて、作業スペースが確保できる場合では、例えば、フレーム材５４ａ、５４ｂには固定ボルト６４が挿通されるメネジ付孔６０ａは取付孔６０ｂと同様の取付孔であってもよい。つまり、固定ボルト６４は、一対のフレーム材５４ａ、５４ｂに設けられたメネジ付孔６０ａに替る取付孔と、一対のフレーム材６１ａ、６１ｂに設けられた取付孔６０ｂとを挿通する。そして、挿通された固定ボルト６４にナットを嵌合させ、当該ボルトおよびナットを締結することで固定架台６１と下部共通架台５２とを固定させる構造であってもよい。

【0091】

固定ボルト６４を介して固定架台６１に下部共通架台５２が固定された状態では、フレーム材５４ａ、５４ｂに設けられた第１車輪５３ａ、第２車輪５３ｂ、第３車輪５３ｃはレール架台６２から浮いた状態で支持されることになる。つまり、エンジン発電機の運転時には、共通架台５０に固定された各器機は、フレーム材６１ａとフレーム材５４ａ、フレーム材６１ｂとフレーム材５４ｂを固定させる６本の固定ボルト６４によって支持されることになる。例えば、フレーム材５４ａ、５４ｂに設けられた各車輪を浮かさずに固定する方法では、常時、車輪の軸受けに各器機の荷重が加わることになり、エンジン等の自重や運転時の振動等により、軸受けのベアリングや内外輪を損傷する虞がある。

【0092】

本実施形態では、上記の固定構造を採用することで、ＣＧＳ運用時における軸受けに係る荷重負荷を抑止できるため、軸受けのベアリングや内外輪の損傷が防止できる。また、上記固定構造では、鋼材の面と面とを密着させて固定できるため、各車輪をレール架台６２に当接させての固定より強固に固定できる。さらに、共通架台５０のフレーム材５４ａ、５４ｂを介して、固定架台６１における一対のフレーム材６１ａ、６１ｂの連結力を補強できる。

【0093】

（エンジン引き出し）
共通架台５０に一体的に固定された各器機の引き出しにおいては、先ず、当該機器に接続される配管等の各種接続を分離させた状態で、当該架台と固定架台６１とを固定する６
本の固定ボルト６４を外す。次に、下部共通架台５２の第１車輪５３ａ、第２車輪５３ｂをレール架台６２に載置させる。そして、図９の２点鎖線で示されるように、レール架台６２に載置させた各車輪を回動させ、当該レール架台に沿って共通架台５０を移動量制限フック５６が機能する位置まで筐体外に移動させる。なお、フレーム材５４ａ、５４ｂのそれぞれに設けられた第１車輪５３ａがレール架台６２から外れた状態では、エンジン等の自重により下部共通架台５２の後部が浮き上がることが想定される。しかしながら、本実施形態においては、フレーム材５４ａ、５４ｂの第３車輪５３ｃが、それぞれフレーム材６１ａ、６１ｂの裏面側に接する。このため、本実施形態では、下部共通架台側のフレーム材５４ａ、５４ｂに設けられた第３車輪５３ｃと、固定架台側のフレーム材６１ａ、６１ｂとによる接触構造が、下部共通架台５２の後部の浮き上がりを防止する構造になっている。そして、エンジン引き出し時においては、第３車輪５３ｃが摩擦の軽減を図るため、当該引き出し作業を容易にする。

【0094】

図９の２点鎖線の引き出し状態に示されるように、移動量制限フック５６が機能する位置まで引き出された状態では、移動量制限フック５６の端部に形成されたかぎ状の爪が、固定架台６１の各フレーム材に設けられたフック掛溝６０ｄに掛けられる。そして、第２車輪５３ｂがレール架台６２の端部に位置し、第２車輪５３ｂと第３車輪５３ｃとの間に貫通するメネジ付孔６０ａの位置が固定架台６１に貫通する固定孔６０ｃの位置と重なり合うことになる。

【0095】

本実施形態では、このような構造を採用することで、フック掛溝６０ｄに引掛けられた移動量制限フック５６による、引き出されたエンジン等のレール架台６２からの脱落が防止できる。さらに、重なり合った共通架台側のメネジ付孔６０ａと固定架台側の固定孔６０ｃとを用いて、両孔に挿通させた固定ボルト６４で共通架台５０を固定架台６１に固定することで、共通架台５０のレール架台６２からの脱落が防止できる。

【0096】

なお、図１、図１０等に示されるように、本実施形態では、レール架台６２と床面との間の空間にオイルタンク１６を配置するスペースが確保できる。ＣＧＳ１の運用において、オイルタンク１６に保有されるエンジンオイルを用いることで、エンジン１１の保守に関する保守サイクルを長くすることができる。

【0097】

＜エキゾーストマニホールドの配置＞
次に、本実施形態に係るコージェネレーションシステム（ＣＧＳ）１の、エキゾーストマニホールド１３の配置位置を説明する。図１３は、比較例におけるエンジン１１と排ガス熱交換器１５との接続形態を説明する図である。図１３においては、エンジン１１、発電機１２が配置される上方側に排ガス熱交換器１５が配置される形態を正面視した正面図が例示される。図１３において、エンジン１１から排出された排ガスは、エンジン１１と排ガス熱交換器１５とを接続するエキゾーストマニホールド１３、触媒１４を介して排ガス熱交換器１５に流入される。排ガス熱交換器１５は、例えば、シェル＆チューブ型の熱交換器であり、シェル側に流入された排ガスはチューブ側を流れるエンジン本体を冷却する冷却水等の熱媒体との間で熱交換が行われ排気口から排出される。エンジン１１、発電機１２は、防振ゴム５５を介して筐体床面に固定される。また、排ガス熱交換器１５は、例えば、シート状の防振用のスプリングパッド５７を介して筐体２の内壁面に取り付けられる。

【0098】

図１３に示す比較例の形態では、エンジン１１と排ガス熱交換器１５とを接続するエキゾーストマニホールド１３は、正面から視て略Ｖ字状に曲折し、上方側に設けられた排ガス熱交換器１５に接続されることになる。比較例の形態では、発電機１２、排ガス熱交換器１５を含むエンジン周辺機器の重心位置が相対的に高くなる。このため、エンジン１１の始動・停止時における振動が相対的に大きく、振動を抑制する支点となる防振ゴム５５
から大きく離れて配置される排ガス熱交換器１５においては、振動の振幅がさらに増幅され、信頼性に課題があった。また、比較例の形態では、収容される筐体内において、発電機１２、排ガス熱交換器１５を含むエンジン周辺機器の高さ方向の占有スペースが相対的に大きくなるため、配置位置に課題を残していた。

【0099】

本実施形態においては、エンジン１１と排ガス熱交換器１５とを接続するエキゾーストマニホールド１３を上下逆さに取り付け、例えば、図９等に示されるように、正面から視て略逆Ｖ字状に曲折して排ガス熱交換器１５に接続されるように配置した。これにより、排ガス熱交換器１５は、エンジン１１および発電機１２に隣接させて配置することが可能になる。エンジン１１の排ガスは、共通架台５０の固定面から上方側へ略逆Ｖ字状に突設して曲折するエキゾーストマニホールド１３を通じて、エンジン１１および発電機１２に並列して固定された排ガス熱交換器１５に供給される。この結果、発電機１２、排ガス熱交換器１５を含むエンジン周辺機器の重心位置を相対的に低重心化させ、高さ方向の占有スペースを縮小させたコンパクト化が可能になった。また、排ガス熱交換器１５は、エンジン１１および発電機１２とともに防振ゴム５５を介在させてエンジン共通架台５０に一体的に取り付けることができるため、防振性の向上が期待できる。発電機１２、排ガス熱交換器１５を含むエンジン周辺機器の重心位置の相対的な低重心化、防振性の向上により、電力供給の安定性を高めることができるため、コージェネレーションシステム１の信頼性が確保できる。また、図９等に示されるように、排ガス熱交換器１５とエンジン共通架台５０との間に排ガス熱交換器１５から出る凝縮水を回収するための回収スペース３９が確保できる。これにより、凝縮水を処理する際の作業性が向上できる。なお、本実施形態において、エキゾーストマニホールド１３は「架台の固定面の上方へ向かって突設されるように逆Ｖ字状に曲げ加工が施された排気管」の一例に相当する。

【0100】

なお、エンジン１１および発電機１２と、エンジン１１および発電機１２が固定されるエンジン共通架台５０と、吸気フィルタ２６およびエンジン１１に接続される吸気管と、触媒１４およびエキゾーストマニホールド１３とを一体的に組付け可能な発電ユニットとして提供することもできる。このような形態で発電に係る構成を一体的に組付けて提供することで、コージェネレーションシステム１の大きさや規模、発電能力のバリエーションに応じた発電ユニットが供給できる。

【0101】

＜排ガス熱交換器の内部構造＞
次に、本実施形態に係るコージェネレーションシステム（ＣＧＳ）１の、排ガス熱交換器１５の内部構造を説明する。図１４は、本実施形態に係る排ガス熱交換器１５の構造を説明する図である。本実施形態に係る排ガス熱交換器１５は、シェル＆チューブ型の熱交換器であり、排ガスが流れるシェル側と、当該シェル側に流れる排ガスとの間で熱交換が行われる冷却水等の熱媒体が流れる複数の伝熱チューブ群を有するチューブ側とを備える。図１４において、エンジン１１から排出された排ガスは、エンジン１１と排ガス熱交換器１５とを接続する接続経路（例えば、エキゾーストマニホールド１３）を介して排ガス熱交換器１５の排ガス入力口１５ａに流入される。排ガス熱交換器１５に流入された排ガスは、シェル側に流入され、排ガス熱交換器内に設けられたバッフル板１５ｉ、１５ｊを介して伝熱チューブ側に撹拌され、当該チューブ側を流れる冷却水等の熱媒体との間で熱交換が行われる。熱交換後の排ガスは、排ガス出力口１５ｂを介して、排ガス出力口１５ｂと接続される配管に排出される。

【0102】

また、冷却水等の熱媒体は、冷却水入力口１５ｃを介して入口ヘッダー部１５ｇに流入される。入口ヘッダー部１５ｇには、熱交換部１５ｋを構成する複数の伝熱チューブが接続する鏡板１５ｅが設けられ、鏡板１５ｅの入口ヘッダー部側には流入された熱媒体を伝熱チューブ側に流入させるための流入口が複数に開口する。なお、鏡板１５ｅは、出口ヘッダー部１５ｈに設けられる鏡板１５ｆと対を構成し、鏡板１５ｆは鏡板１５ｅと同様の
構造を有する。熱交換部１５ｋを構成する各伝熱チューブは鏡板１５ｅと鏡板１５ｆとの間を出口ヘッダー部側に延伸する。入口ヘッダー部１５ｇに流入された熱媒体は、鏡板１５ｅによって分散され、当該鏡板を通じて伝熱チューブ毎の熱交換経路に流入される。各伝熱チューブを流れる熱媒体は、バッフル板１５ｉ、１５ｊで撹拌された排ガスとの間で熱交換を行い、鏡板１５ｆを通じて出口ヘッダー部１５ｈに流入する。出口ヘッダー部１５ｈに流入された各熱交換経路を流れる熱媒体は、一体となって冷却水出力口１５ｄより流出し、冷却水出力口１５ｄと接続される配管に流出される。

【0103】

ところで、冷却水等の熱媒体が流入される冷却水入力口１５ｃには、曲がり配管（エルボ管）が接続される場合がある。エルボ管内では、熱媒体の流れに相対的な流速の分布に偏りが生ずる。排ガス熱交換器１５の冷却水入力口１５ｃに流入する熱媒体の流速分布の偏りにより、入口ヘッダー部内に渦流が生じる場合があった。

【0104】

図１５は、入口ヘッダー部１５ｇに生じる渦流の発生を説明する図である。図１５（ａ）には、入口ヘッダー部１５ｇを側面視した側面図、図１５（ｂ）には、エルボ管によって冷却水入力口１５ｃに生じる速度分布例が例示される。図１５（ａ）に示されるように、排ガス熱交換器１５の熱媒体が流入される冷却水入力口１５ｃにエルボ管１５ｍが接続される場合には、エルボ管の曲率に伴って、管内を流れる熱媒体に流速差が形成される。図１５（ｂ）に示される流速分布では、例えば、曲がり方向の外側の流速が相対的に早く、内側の流速は相対的に遅くなる偏りが生じている。

【0105】

図１５（ｂ）に例示される偏りが生じた熱媒体が冷却水入力口１５ｃから入口ヘッダー部１５ｇに流入される際には、破線矢印１５ｎに示されるように、流速の早い外側経由の熱媒体が流速の遅い内側経由の熱媒体の流れを巻き込みながら流入することになる。この結果、流速分布に偏りが生じた熱媒体が流入される入口ヘッダー部内では、管壁の外側から中心部に向かう渦流が生じることになる。入口ヘッダー部内に渦流が生じた場合には、鏡板１５ｅを通じて伝熱チューブに分散される熱媒体の流れ（流速）が不均一になるため、シェル側を流れる排ガスとの間の熱交換の性能が低下することになる。

【0106】

図１４に戻り、本実施形態においては、排ガス熱交換器１５の冷却水入力口１５ｃに流入する熱媒体の流速分布の偏りを起因として、入口ヘッダー部１５ｇに生じる渦流を抑止するために、旋回流防止板７０を入口ヘッダー部１５ｇに設ける構造を採用した。

【0107】

図１６から図１７は、本実施形態に係る旋回流防止板７０を説明する図である。図１６（ａ）には、旋回流防止板７０が設けられた入口ヘッダー部１５ｇの斜視図、図１６（ｂ）には、（ａ）において、ＡＡ方向から視た矢視図が例示される。図１７（ａ）には、図１６（ａ）のＢＢ方向から視た矢視図、図１７（ａ）には、図１６（ａ）のＢＢ方向から視た旋回流防止板７０の外形図が開示される。

【0108】

図１６（ａ）に示されるように、入口ヘッダー部１５ｇは略円筒状に構成され、入口ヘッダー部内には、渦流を抑止するための旋回流防止板７０が設けられる。図１７（ｂ）に示されるように、旋回流防止板７０は、辺７０ａから辺７０ｄで構成される略直角台形形状を有する整流板である。旋回流防止板７０においては、辺７０ａと辺７０ｂは平行し、辺７０ｃは辺７０ａおよび辺７０ｂに直交する。辺７０ｂは辺７０ａより長く、辺７０ｄは、辺７０ａから辺７０ｂに向かってテーパ状に傾斜する。

【0109】

図１７（ａ）に示されるように、入口ヘッダー部内においては、旋回流防止板７０は、鏡板１５ｅと対向する壁面１５ｇ２に辺７０ｃを接して設けられる。また、旋回流防止板７０の辺７０ｂは、入口ヘッダー部１５ｇの円筒形状の内周面１５ｇ１に接して、鏡板１５ｅが設けられる位置まで延伸する。また、旋回流防止板７０の辺７０ａは、鏡板１５ｅ
と対向する壁面１５ｇ２から、一点鎖線Ｚ１３で示される冷却水入力口１５ｃの中心位置まで延伸する。そして、図１６（ｂ）に示されるように、旋回流防止板７０の辺７０ｃは、入口ヘッダー部１５ｇの径方向に、冷却水入力口１５ｃに対向する内周面１５ｇ１の位置から一点鎖線Ｚ１２で示される中心位置まで延伸する。

【0110】

本実施形態では、このような直角台形形状を有する旋回流防止板７０を入口ヘッダー部内に設けることで、周方向に生じる渦流の流れが抑止可能になる。これにより、排ガス熱交換器１５においては、入口ヘッダー部内に生じた渦流を起因とする熱交換の性能低下が抑止できる。

【符号の説明】

【0111】

１・・コージェネレーションシステム
２・・筐体
１１・・エンジン
１１ａ・・エンジンジャケット
１２・・発電機
１３・・エキゾーストマニホールド
１４・・触媒
１５・・排ガス熱交換器
１５ａ・・排ガス入力口
１５ｂ・・排ガス出力口
１５ｃ・・冷却水入力口
１５ｄ・・冷却水出力口
１６・・オイルタンク
１７・・消音器
１８・・ラジエータ
１９・・排気ファン
２２・・オイルクーラ
２３・・換気ファン
３０・・放熱熱交換器
３１・・冷却水ポンプ
３５・・温度制御弁
３６・・温度制御弁
３８・・潤滑油クーラ
４０・・パワーコンディショナ
４１・・補機制御盤
４２・・ＥＣＵ制御盤
５０・・エンジン共通架台
５１・・上部共通架台
５２・・下部共通架台
５５・・防振ゴム
５６・・移動量制限フック
６０・・筐体側架台
６１・・エンジン固定架台
６２・・レール架台
６０ｄ・・フック掛溝
７０・・旋回流防止板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】