JP2006322407A - 排熱利用システム及び排熱利用システムのための自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 １次利用装置の作動のためのエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用システムにおいて、エネルギーの利用効率を向上させると同時に、冷間始動時における自動車の燃費やエミッションを向上させることを可能とする。
【解決手段】 １次利用装置の作動のための電力源１において発生したエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用システムにおいて、２次利用装置の作動に利用されずにさらに余剰した排熱を、自動車７の構成要素の暖機に利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は１次利用装置の作動のためのエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用システムに関する。

従来、エンジンやタービン等を動力源として発電して、その電力を１次利用装置の作動のためのエネルギーとして利用し、前記エンジンやタービンにおいて発生したエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この排熱利用システムとしては、例えば、エンジンやタービン等を動力源として発電して、マンション等の集合住宅 に電力を供給すると同時にその際の排熱を温水に変換して蓄熱し、マンション等の集合住宅における給湯や冷暖房に利用するコジェネレーションシステムを挙げることができる。

しかし、上記したようなコジェネレーションシステムにおいても、季節や時間帯によって２次利用装置における熱の需要は変動するので、２次利用装置において利用しきれなかった余剰排熱については廃棄しているのが現状であった。その結果、特に夏季や夜間においては余剰排熱が増加し、システム全体としてのエネルギー利用効率を低下させていた。このことは、現在深刻化している都市部のヒートアイランド現象や、地球規模でのＣＯ_２による温暖化の原因となるおそれがあった。

一方、自動車用エンジンにおいては冷間始動時の運転性能の向上が大きな課題となっている。特に、冷間始動時はエンジンにおける燃焼が不安定となり燃焼効率の悪化、排気エミッションの悪化が顕著になる場合があった。また、冷間始動時にはエンジン本体が低温のため摺動部の機構摩擦の増大やオイル粘度の上昇を招き、燃費の悪化を助長する場合があった。

これに関連して、太陽電池発電と風力発電などの直流電力発生手段や自動車用バッテリから電力を電気機器に供給していずれかの手段で必要な電力を確保し、かつ、直流電力発生手段や外部電力供給手段から自動車用バッテリに電力を供給して必要時に自動車用バッテリで蓄えられた電力を電気機器に供給する技術などが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、このような技術においても、季節や時間によってはエネルギーの利用効率を最適化することが困難な場合があった。
特公平７−８８８０５号公報。 特許第３２３９１０６号公報 特開２００４−２５７２８５号公報 特開２００４−１８６０８１号公報 特開２００３−２２２４３０号公報 特開平８−２４６８７３号公報

本発明の目的とするところは、１次利用装置の作動のためのエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用システムにおいて、エネルギーの利用効率を向上させる
と同時に、冷間始動時における自動車の燃費やエミッションを向上させることを可能とする技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、１次利用装置の作動のための電力源または熱源において発生したエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用手段と、
前記排熱のうち、前記２次利用装置の作動に利用されなかった余剰の排熱を、自動車の構成要素の暖機に利用する余剰排熱利用手段を備えることを特徴とする。

すなわち、本発明に係る排熱利用システムにおいては、１次利用装置の作動のための電力源または熱源において発生したエネルギーのうち、前記１次利用装置の作動に利用されないエネルギーとしての排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用システムにおいて、２次利用装置の作動に利用されずにさらに余剰した排熱を、自動車の構成要素の暖機に利用するようにした。こうすれば、排熱の利用効率をさらに向上させることができ、排熱利用システム全体として廃棄するエネルギー量を減少させることができる。

また、同時に前記余剰排熱を自動車の構成要素の暖機に利用するので、冷間始動時における自動車の燃費やエミッションを向上させることができ、上記の効果との相乗効果によりより効果的に省エネルギー化と環境悪化の抑制とを図ることができる。

また、本発明においては、前記排熱利用手段は、居住用または業務用建築物の電力源における発電過程で生じた熱を、前記建築物に供給するコジェネレーションシステムであるようにしてもよい。

すなわち、電力源により生成された電力を１次利用装置としての前記建築物に供給するとともに、前記電力源における発電時に発生した熱をさらに２次利用として前記建築物に供給するコジェネレーションシステムにおいて、前記建築物において２次利用されなかった余剰の排熱を用いて、自動車の構成要素の暖機を行うようにしてもよい。そうすれば、システム全体におけるエネルギーの利用効率を季節、時間を問わず向上させることができる。また、前記建築物近傍に駐車している自動車に対して効率的に暖機を行うことができる。

ここで、前記自動車の構成要素としては、前記自動車のエンジンの他、前記自動車のタイヤ、車室を例示することができる。前記余剰排熱を利用して、前記自動車のエンジンを暖機した場合には、冷間始動時における前記エンジンの燃費とエミッションを向上させることができる。また、前記自動車のタイヤを暖機した場合には、始動直後におけるタイヤの路面に対する接地を向上させることができるので、燃費を向上させることができる。また、前記自動車の車室を暖機した場合には、始動直後の車内の急速な温度上昇が不要となり、低燃費での暖房が可能になる。

また、本発明においては、前記余剰排熱利用手段は、
前記余剰の排熱を、前記自動車の冷却水に供給する熱交換器と、
前記熱交換器内を通過するとともに、前記自動車における冷却水路に接続されることにより前記自動車の冷却水を前記熱交換器まで輸送可能とする輸送管路と、
前記自動車の冷却水に前記輸送管路内を移動させるポンプと、
前記輸送管路と前記自動車における冷却水路とを、脱着可能に接続する接続手段と、
を有するようにしてもよい。

すなわち、前記接続手段によって前記輸送管路と、前記自動車における冷却水路とを接続し、前記ポンプによって前記自動車の冷却水に前記輸送管路内を循環させた上で、前記
余剰の排熱を前記熱交換器において前記自動車の冷却水に供給する。また、ここにおける接続手段は、前記輸送管路と前記自動車における冷却水路とを脱着可能に接続する。こうすれば、前記自動車のエンジンの暖機のための準備作業を簡略化することができ、また、冷却水が前記輸送管路や前記自動車における冷却水路から外部に漏れることを抑制できるので、より確実に前記自動車のエンジンを暖機することができる。

また、本発明においては、前記自動車の使用開始時刻を設定可能な使用時刻設定手段と、
前記自動車の構成要素の暖機における目標温度、前記余剰の排熱の量、前記自動車の構成要素の暖機前の温度及び外気温の少なくとも一つより、前記自動車の構成要素の暖機を完了させるために必要な暖機完了時間を導出する暖機完了時間導出手段と、
をさらに備え、
設定された前記自動車の使用開始時刻から前記暖機完了時間を差し引いた時刻において前記暖機を開始するようにしてもよい。

すなわち、前記使用時刻設定手段によって前記自動車の使用開始時刻を設定すると、前記暖機完了時間導出手段が、前記暖機における目標温度、前記余剰排熱の量、前記自動車の構成要素の暖機前の温度及び外気温の少なくとも一つより、前記自動車の構成要素の暖機を完了させるのに必要な暖機完了時間を導出する。そして、設定された前記自動車の使用開始時刻から前記暖機完了時間を差し引いた時刻において、前記暖機を開始させる。

そうすれば、前記余剰排熱の量、前記自動車の構成要素の暖機前の温度及び外気温に左右されずに、前記自動車の使用開始時刻に合わせて前記自動車の構成要素の暖機を完了させることができる。

また、この場合、前記自動車の構成要素の温度が前記目標温度に達した時刻と、前記使用開始時刻との差に基いて、前記暖機完了時間の値を学習補正するようにしてもよい。そうすれば、例えば熱交換器の熱交換効率やポンプの性能などのバラツキや経時変化による、個々のシステムにおける暖機性能のバラツキや経時変化を吸収することができ、前記自動車の使用開始時刻に合わせて前記自動車の構成要素の暖機を、さらに確実に完了させることができる。

また、本発明に係る排熱利用システムのための自動車は、前記余剰排熱利用手段の少なくとも一部を車内に有するようにしてもよい。そうすれば、前記余剰排熱利用手段の構成を前記自動車の車内と車外とに最適に振り分けることができ、前記余剰排熱利用手段自体の設計自由度を増やすことができる。

そして、例えば前記余剰排熱利用手段が、
前記余剰の排熱を、前記自動車の冷却水に供給する熱交換器と、
前記熱交換器内を通過するとともに、前記自動車における冷却水路に接続されることにより前記自動車の冷却水を前記熱交換器まで輸送可能とする輸送管路と、
前記自動車の冷却水に前記輸送管路内を移動させるポンプと、
前記輸送管路と前記自動車における冷却水路とを、脱着可能に接続する接続手段と、
を有する場合には、ポンプを車内に有するようにしてもよい。

そうすれば、もともと自動車内における冷却水の循環のために備えられたポンプを、前記余剰排熱利用手段の一部として利用することができ、システム全体のコストダウンを図ることができる。なお、その構成においては、前記自動車の駐車中における前記ポンプの作動用の電力は、前記電力源によって車外から供給するようにしてもよい。そうすれば、自動車自体の電源がＯＦＦされた駐車中であっても良好に前記ポンプを作動させることが
できる。

また、本発明における排熱利用システムのための自動車は、１次利用装置の作動のための電力源または熱源において発生したエネルギーの排熱を自動車の構成要素の暖機に利用する排熱利用手段を備える排熱利用システムのための自動車であって、
前記排熱利用手段の少なくとも一部を車内に有するようにしてもよい。

そうすれば、自動車の構成要素を２次利用構成要素とした排熱利用システムにおいて、前記排熱利用手段の構成を前記自動車の車内と車外とに最適に振り分けることができ、前記排熱利用手段自体の設計自由度を増やすことができる。

その際、前記排熱利用手段は、
前記排熱を、前記自動車の冷却水に供給する熱交換器と、
前記熱交換器内を通過するとともに、前記自動車における冷却水路に接続されることにより前記自動車の冷却水を前記熱交換器まで輸送可能とする輸送管路と、
前記自動車の冷却水に前記輸送管路内を移動させるポンプと、
前記輸送管路と前記自動車における冷却水路とを、脱着可能に接続する接続手段と、
を有するようにしてもよい。

そうすれば、もともと自動車内の冷却水の車内における循環のために備えられた部品の一部を、前記排熱利用手段の一部として利用することができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、１次利用装置の作動のためのエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用システムにおいて、エネルギーの利用効率を向上させると同時に、冷間始動時における自動車の燃費やエミッションを向上させることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

以下、図面に基いて本発明の実施例について説明する。図１に示すように、本実施例における排熱利用システムは、発電機１によって発電された電力及び、発電の際に発生した熱の両方を利用するコジェネレーションシステムである。本実施例に係るコジェネレーションシステムは、住宅２を発電機１による電力及び熱の供給対象としている。ここで、発電機１はガスを燃料とするガスエンジンを駆動源としている。そして、発電機１におけるガスエンジンを冷却するための冷却水の熱は、排熱回収用熱交換器３を介して、住宅２の屋上に設けられた貯湯槽２ａ内の湯に供給される。

このように、本実施例に係るコジェネレーションシステムにおいては、発電機１によって発電された電力が住宅２に供給されるとともに、発電機１における発電の際に発生した熱は、排熱回収用交換器３によって回収され、回収された排熱によって温められた温水は、住宅２における給湯用、空調用に用いられる。これによって、本来捨てられるべき排熱を回収して有効利用することにより高い経済性と省エネルギー効果を有している。ここで説明したコジェネレーションシステム自体は、本実施例における排熱利用手段の一例である。

ここで、季節や時間帯によって、住宅２における熱の需要は変動する。そのため、排熱回収用熱交換器３によって回収された熱が住宅２における２次利用（給湯、冷暖房など）によっても使い切れない場合がある。その場合、余剰となった余剰排熱をそのまま廃棄すると、システム全体としてのエネルギー利用効率が低下してしまう。また、そのことにより、都市部のヒートアイランド現象や、ＣＯ_２による温暖化の問題を招来するおそれもある。

一方、自動車用のエンジンにおいては、冷間始動時における燃費の向上が大きな課題となっている。また、冷間始動時にはエンジンにおける燃焼が不安定となるために、燃焼効率が悪化し、ＨＣ、ＣＯなどの排出量が増加してしまう場合がある。

そこで、本実施例では、住宅用コジェネレーションシステムにおいて、電力源の排熱を２次利用することとし、排熱の２次利用の際にさらに余剰となった余剰排熱を利用して、駐車中の自動車の暖機を行うことにした。すなわち、住宅２における熱の需要が満たされている場合には、発電機１におけるエンジン冷却水は排熱回収用熱交換器３ではなく余剰排熱回収用熱交換器４に送られる。

この場合、余剰排熱回収用熱交換器４を介して、余剰排熱は駐車場６に駐車中の自動車７の冷却水に供給され、冷却水自体の温度上昇に用いられる。また、本実施例においては、余剰排熱は、余剰排熱回収用熱交換器４を介して駐車場６におけるタイヤ暖機プレート８に送られ、自動車７のタイヤ７ａの暖機にも使用される。

次に、図２を用いて、余剰排熱による自動車７の暖機に関連する部分について詳細に説明する。本実施例においては、発電機１の冷却水の水路である発電機冷却水路１ａが余剰排熱回収用熱交換器４に接続されている。また、余剰排熱回収用熱交換器４には、発電機１の冷却水から回収した余剰排熱によって自動車７の冷却水を暖機するための機関暖機用冷却水路２０及び、自動車７のタイヤ７ａを暖機するためのタイヤ暖機用温水路３０が接続されている。

ここで、機関暖機用冷却水路２０は、後述する車両使用開始時刻の設定などの操作を行うための駐車場ステーション１０、余剰排熱回収用熱交換器４と駐車場ステーション１０との間で自動車７の冷却水を送受するリジッドパイプ１２、自動車７内の図示しない車内冷却水路と機関暖機用冷却水路２０とをワンタッチで連結するためのカプラー１１、カプラー１１と駐車場ステーション１０との間で自動車７の冷却水を送受するフレキシブルチューブ１３、機関暖機用冷却水路２０及び自動車７内の車内冷却水路によって閉じた水路中を冷却水を循環させるための機関暖機用ポンプ５とを有している。

一方、タイヤ暖機用温水路３０は、余剰排熱回収用熱交換器４とタイヤ暖機プレート８とに接続される閉じた温水路であり、温水にその中を循環させるためのタイヤ暖機用ポンプ９を備えている。

なお、本実施例における輸送管路は、リジッドパイプ１２及びフレキシブルチューブ１３を含んで構成される。また、接続手段はカプラー１１を含んで構成される。

ここで、本システムのユーザは駐車場６に自動車７を駐車した時点で、カプラー１１によって自動車７と駐車場ステーション１０とを接続するものとする。このカプラー１１は、自動車側カプラー１１ａと、システム側カプラー１１ｂとからなり、自動車側カプラー１１ａは自動車７に配備されている。ユーザがシステム側カプラー１１ｂを自動車側カプラー１１ａに挿入することでその２つはロックされ、自動車７内の車内冷却水路と、機関
暖機用冷却水路２０とが接続され、閉路を形成する。また、ユーザは、前述のように駐車場ステーション１０において、次回に自動車７の運転を開始する時間である車両使用開始時刻を入力しておくものとする。本システムにおいては、この入力データを基に、後述するエンジン暖機制御ルーチンを実行し、自動車７のエンジンの暖機を行う。なお、駐車場ステーション１０にはＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含んだコントロールユニット１０ａが備えられている。このコントロールユニット１０ａによって、車両使用開始時刻や後述する種々のマップ、後述するエンジン暖機制御ルーチンのプログラムなどが記憶されるとともに、エンジン暖機制御ルーチンによる制御が行われる。なお、本実施例における使用時刻設定手段は駐車場ステーション１０を含んで構成される。また、上記の車両使用開始時刻は本実施例における使用開始時刻に相当する。

ここで、前述のように住宅２における熱の需要が満たされている場合には、発電機１におけるガスエンジンの冷却水は、余剰排熱回収用熱交換器４に送られる。なお、住宅２における熱の需要が満たされているかどうかについては、発電機１におけるガスエンジンの冷却水温度が予め求められた閾値より高いかどうかによって判断してもよいし、住宅２における給湯量、冷暖房の利用量を検出して判断してもよい。

余剰排熱回収用熱交換器４において、発電機１におけるガスエンジンの冷却水と、駐車場６に駐車中の自動車７の冷却水及びタイヤ暖機プレート８に供給される温水との間で熱交換が行われる。そして、自動車７のエンジンの暖機を行う際には、機関暖機用ポンプ５の作動により、自動車７の冷却水が、自動車７内の車内冷却水路及び機関暖機用冷却水路２０で形成される閉路を循環する。また、タイヤ７ａの暖機を行う際には、タイヤ暖機用ポンプ９の作動により、タイヤ暖機用温水路３０中を温水が循環し、タイヤ暖機プレート８の温度を上昇させる。

以上、説明したように本実施例による排熱利用システムによれば、コジェネレーションシステムにおいて２次利用されるべき排熱がさらに余剰した場合に、余剰排熱を有効に利用することができ、省エネルギー化を図ることができる。また、余剰した排熱を自動車７のエンジン及びタイヤ７ａの暖機に用いるので、冷間始動時における燃費の向上及びエミッションの向上、さらにはタイヤ７ａの接地を改善することによる燃費向上をも図ることができ、それらの相乗効果によって省エネ及び環境汚染抑制効果を期待することができる。

次に、本実施例において自動車７のエンジンの暖機を行う際の制御について説明する。図３は本実施例におけるエンジン暖機制御ルーチンである。本ルーチンは、コントロールユニット１０ａのＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ユーザによって駐車場ステーション１０において車両使用開始時刻が入力されて以降、暖機が完了するまでの間に所定期間毎に実行されるルーチンである。なお、本実施例においては、ユーザによって駐車場ステーション１０において車両使用開始時刻が入力された時点でタイマがＯＮし、現時刻ｔのカウントが開始するものとする。

本ルーチンが実行されるとまずＳ１０１において、条件設定フラグがＯＮとなっているかどうかが判定される。ここで、条件設定フラグとは本ルーチンにおける暖機のための条件（補正後の暖機完了時間Ｔ１）が既に設定されていることを示すフラグである。ここで条件設定フラグがＯＮしていないと判定された場合には、暖機開始のための条件を設定すべくＳ１０２に進む。一方、条件設定フラグがＯＮしていると判定された場合には、暖機開始のための条件は既に設定されていると判断できるのでＳ１０７に進む。

Ｓ１０２においては、余剰排熱回収用熱交換器４に備えられた図示しない温度センサにより発電機１の冷却水温度Ｔwが、またカプラー１１に設けられた図示しない冷却水温度
センサにより自動車１０の冷却水温度Ｔeが検出される。ここでは、発電機１の冷却水温度Ｔwが高い程暖機に必要な時間が短くなり、自動車１０の冷却水温度Ｔeが高い程暖機に必要な時間が短くなるので、暖機を車両使用開始時刻に完了させるために、これらの情報を取得する。Ｓ１０２の処理が終わるとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、Ｓ１０２において検出された発電機１の冷却水温度Ｔw、自動車７の冷却水温度Ｔeとから、自動車１０のエンジンを充分に暖機するのに必要な時間である暖機完了時間Ｔを導出する。具体的には、発電機１の冷却水温度及び自動車７の冷却水温度と、暖機完了時間の間の関係を実験的に求めて格納したマップから、Ｓ１０２において検出された発電機１の冷却水温度Ｔw、自動車７の冷却水温度Ｔeに対応する暖機完了時間Ｔの値を読み出すことによって導出する。Ｓ１０３の処理が終わるとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、駐車場ステーション１０に備えられた図示しない外気温センサによって外気温Ｔaが検出される。これは、やはり外気温が高いほど、暖機完了時間が短くなるので、暖機を車両使用開始時刻において完了させるために、この情報が必要となることから行われる処理である。Ｓ１０４の処理が終わるとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、Ｓ１０４において検出された外気温Ｔaによって暖機完了時間Ｔを補正する。具体的には外気温と、暖機完了時間を補正するための補正係数との関係を格納したマップから、Ｓ１０３において検出された外気温Ｔaに対応する補正係数Ｋaを読み出し、読み出されたＫaを用いて以下のように暖機完了時間Ｔを補正する。
Ｔ１＝Ｋa×Ｔ （１）
Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、補正後の暖機完了時間Ｔ１が設定されたという意味で、条件設定フラグをＯＮする。Ｓ１０６の処理が終了するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては、現時刻をｔ、ユーザによって設定された車両使用開始時刻をｔｓとした場合に、現時刻ｔがｔ≧ｔｓという条件を満たすかどうかが判定される。すなわち、現時刻が車両使用開始時刻ｔｓ以降かどうかが判定される。Ｓ１０７において肯定判定された場合には、自動車７のエンジンの暖機が完了したと判断されるのでＳ１１０に進む。一方、Ｓ１０７において否定判定された場合には、暖機は未だ完了していないと判断されるのでＳ１０８に進む。

Ｓ１０８においては、現時刻をｔ、ユーザによって設定された車両使用開始時刻をｔｓとした場合に、現時刻ｔがｔｓ−Ｔ１≧ｔという条件を満たすかどうかが判定される。すなわち、現時刻が、車両使用開始時刻ｔｓより補正後の暖機完了時間Ｔ１だけ遡った時刻以前かどうかが判定される。Ｓ１０８において肯定判定された場合には、まだ暖機を開始する必要はないと判断されるのでＳ１１１に進む。一方否定判定された場合には、暖機を開始し、あるいは継続する必要があると判断されるのでＳ１０９に進む。

Ｓ１０９においては、機関暖機用ポンプ５をＯＮし、自動車７の冷却水に機関暖機用冷却水路２０と自動車７内の車内冷却水路によって形成される閉路中を循環させ、余剰排熱回収用熱交換器４によって発電機１の冷却水から自動車７の冷却水への余剰排熱の供給を開始または継続する。これにより、自動車７の冷却水の温度上昇が開始あるいは継続し、自動車７のエンジンの暖機が行われる。Ｓ１０９の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

また、Ｓ１０７において肯定判定された場合には、Ｓ１１０に進みタイマがＯＦＦされるとともに、条件設定フラグがＯＦＦされる。すなわち、車両使用開始時刻ｔｓとなった
ために、タイマによるカウントが終了し、自動車７のエンジンの暖機を完了するからである。

Ｓ１０８において肯定判定された場合と、Ｓ１１０の処理が終了した場合には、Ｓ１１１に進む。Ｓ１１１においては、機関暖機用ポンプ５をＯＦＦする。Ｓ１１１の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、発電機１の冷却水温度Ｔw、自動車７の冷却水温度Ｔe、外気温Ｔaから暖機に必要な時間である補正後の暖機完了時間Ｔ１を導出し、ユーザが設定した車両使用開始時刻ｔｓに対してＴ１だけ遡った時刻から暖機を開始している。

こうすれば、ユーザが設定した車両使用開始時刻ｔｓにおいて自動車７のエンジンの暖機を完了させることができ、ユーザが車両の使用を開始する時点で、より確実に燃費の向上及びエミッションの向上を図ることができる。

また、本実施例においては、発電機１の冷却水温度Ｔw、自動車７の冷却水温度Ｔe、外気温Ｔaから暖機に必要な時間である補正後の暖機完了時間Ｔ１を導出しているため、外部環境に係らず、補正後の暖機完了時間Ｔ１をより正確に求めることができる。

なお、本実施例において、余剰排熱利用手段は、上記のエンジン暖機制御ルーチンを実施するコントロールユニット１０ａの他、機関暖機用冷却水路２０を含んで構成される。また、暖機完了時間Ｔ１を導出するＳ１０２〜Ｓ１０５の処理を実施するコントロールユニット１０ａは、本実施例における暖機完了時間導出手段を構成する。

次にエンジン暖機制御ルーチンの別の態様について説明する。本態様と図３で説明したエンジン暖機制御ルーチンとの相違点は、本態様においては、暖機完了時間を常に学習補正する点である。

図４は、本実施例におけるエンジン暖機制御ルーチン２である。本ルーチンにおけるＳ１０１からＳ１０４まで及び、Ｓ１０６の処理は図３において説明したエンジン暖機制御ルーチンと同等であるので説明を省略する。本ルーチンと、図３において説明したエンジン暖機制御ルーチンとの相違点の一つは、Ｓ１０５の処理の代わりにＳ２０１の処理が実行される点である。Ｓ２０１においては、Ｓ１０５と同じくＳ１０３において導出された暖機完了時間Ｔを、Ｓ１０４で検出された外気温Ｔaによって補正するが、さらに、その暖機完了時間Ｔを常に最適な値とするために、後述する学習値Ｋｔによってさらに補正することとしている。具体的には外気温と、暖機完了時間を補正するための補正係数との関係を格納したマップから、Ｓ１０３において検出された外気温Ｔaに対応する補正係数Ｋaを読み出し、読み出されたＫaと、本処理が実行される時点における学習値Ｋtとを用いて以下のように暖機完了時間Ｔを補正する。
Ｔ２＝Ｋa×Ｋｔ×Ｔ（＝Ｋｔ×Ｔ１） （２）

また、本ルーチンにおいては、Ｓ１０７において肯定判定された場合、すなわち現時刻ｔが車両使用設定時刻ｔｓ以降であると判定された場合には、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２においては、その時点での自動車７の冷却水温度Ｔw1と暖機の目標冷却水温度であるＴwtとが比較される。Ｓ２０２において、その時点での自動車７の冷却水温度Ｔw1が目標冷却水温度Ｔwtより低い場合には、まだ暖機が完了していないと判断されるのでＳ１０９に進み、暖機を継続する。

一方、Ｓ２０２において、その時点での自動車７の冷却水温度Ｔw1が目標冷却水温Ｔwt
以上であると判定された場合には、暖機は完了していると判断されるのでＳ２０３に進む。

Ｓ２０３においては、機関暖機ポンプ５がＯＦＦされる。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ２０４に進む。

Ｓ２０４においては学習値の修正を行う。すなわち、現在の学習値Ｋｔを用いた場合の実際の暖機完了時刻が、車両使用開始時刻ｔｓに対して遅れている場合には、学習値を修正することにより、より精度よく、車両使用開始時刻ｔｓに暖機が完了するようにする。具体的には、実際に暖機を開始してから完了するのにかかった時間Ｔ３を次式によって求める。
Ｔ３＝ｔ−ｔｓ＋Ｔ２ （３）そして、次式のように、今回の暖機に関してＳ２０１で得られた暖機完了時間Ｔ２との比をもって新たな学習値とする。
Ｋｔ＝Ｔ３／Ｔ２ （４）

Ｓ２０４の処理において、学習値の修正が終了したら、Ｓ１１０に進み、タイマをＯＦＦするとともに条件設定フラグをＯＦＦする。その後本ルーチンを終了する。また、Ｓ１０８において肯定判定された場合、すなわち、現時刻がまだ暖機を開始すべき時刻になっていないと判定された場合には、Ｓ２０５に進み、機関暖機ポンプ５をＯＦＦした後本ルーチンを終了する。

以上、説明したように、エンジン暖機制御ルーチン２においては、実際に自動車７の冷却水温度が暖機の目標冷却水温度に達した時刻と、車両使用開始時刻との差に基いて学習値Ｋｔの値を修正し、暖機完了時間を常に最適な値とすることとしている。従って、常に車両使用開始時刻において正確に暖機を完了させることができ、ユーザが自動車７の使用を開始した際に暖機が完了していないという事態を抑制でき、燃費やエミッションが悪化することを抑制することができる。

なお、上記のエンジン暖機制御ルーチン２においては、時刻ｔが車両使用開始時刻ｔｓとなった時点で自動車７の冷却水温度と目標冷却水温度とを比較することにより、学習値Ｋtを修正することとしたが、図５のエンジン暖機制御ルーチン３に示すように、暖機が完了したかどうか自体を、自動車７の冷却水温度が目標冷却水温度に達したかどうかで判定するようにしてもよい。

この場合は、図５におけるＳ３０１で自動車７の冷却水温度Ｔw1と暖機の目標冷却水温度Ｔwtとが比較される。Ｓ３０１において、その時点での自動車７の冷却水温度Ｔw1が目標冷却水温度Ｔwtより低い場合には、まだ暖機が完了していないと判断されるのでＳ１０９に進み、暖機を継続する。一方、Ｓ３０１において、その時点での自動車７の冷却水温度Ｔw1が目標冷却水温度Ｔwt以上であると判定された場合には、暖機は完了していると判断されるのでＳ２０３に進む。

Ｓ１０９あるいはＳ２０３以降の処理は、図４において説明したエンジン暖機制御ルーチン２と同様であるので説明は省略する。

以上のような処理によれば、学習値Ｋtが最適値でないために、実際の暖機完了時刻が車両使用開始時刻に対して遅くなる場合のみならず、早くなる場合についても学習値Ｋtを修正して、暖機が車両使用開始時刻において正確に完了するようにできる。

そうすれば、ユーザが車両の使用を開始した際に、暖機が完了していないことを抑制で
きるとともに、早く暖機が完了し過ぎて、ユーザが車両の使用を開始した際に再びエンジンの温度が低下しているという事態を抑制することができる。

なお、上記の実施例においては、１次利用装置の電力源としての発電機１において発生したエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用するコジェネレーションシステムを例として説明したが、１次利用装置の熱源の排熱を２次利用装置の作動に利用するシステムに対して本発明を適用してもよい。また発電機１の動力源として、ガスエンジン以外のエンジンやタービンを用いても構わないことはもちろんである。

また、上記の実施例においては、余剰排熱を自動車７のエンジン及びタイヤ７ａの暖機に利用する例について説明したが、本発明を自動車７の車室の暖機（空調）に適用してもよい。

また、上記の実施例においては、暖機完了時間は、発電機１の冷却水温度、自動車１の冷却水温度及び外気温の全ての情報を用いて導出することとしたが、これらのうちの少なくとも１つの情報を用いて導出するだけでも構わない。

さらに、上記の実施例においては、機関暖機用ポンプ５を車外に備える例について説明したが、自動車７内に従来備えられているポンプを機関暖機用ポンプ５として使用してもよい。そうすると既存の部品を用いてシステムを構築できるのでシステム全体のコストダウンを図ることができる。但しこの場合のポンプの駆動用の電源はカプラー１１を介して外部から供給するとよい。

上記した、自動車７内に従来備えられているポンプを機関暖機用ポンプ５として使用することは、すなわち、余剰排熱利用手段の一部を自動車の内部に配置させることに対応している。そして、この考え方自体は、１次利用手段の作動に利用されるエネルギーの排熱を直接自動車の暖機に利用する排熱利用システムに対して適用してもかまわない。この場合は、図２に示したような本実施例における余剰排熱利用手段の構成をそのまま排熱利用手段の構成として用いてもかまわない。

本発明の実施例に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係るコジェネレーションシステムの自動車の暖機に関わる部分の詳細を示す図である。 本発明の実施例に係るエンジン暖機制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るエンジン暖機制御ルーチン２を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るエンジン暖機制御ルーチン３を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・発電機
２・・・住宅
２ａ・・・貯湯槽
３・・・排熱回収用熱交換器
４・・・余剰排熱回収用熱交換器
５・・・機関暖機用ポンプ
６・・・駐車場
７・・・自動車
７ａ・・・タイヤ
８・・・タイヤ暖機プレート
９・・・タイヤ暖機用ポンプ
１０・・・駐車場ステーション
１０ａ・・・コントロールユニット
１１・・・カプラー
１２・・・リジッドパイプ
１３・・・フレキシブルチューブ
２０・・・機関暖機用冷却水路
３０・・・タイヤ暖機用温水路

Claims (11)

1. １次利用装置の作動のための電力源または熱源において発生したエネルギーの排熱を２次利用装置の作動に利用する排熱利用手段と、
   前記排熱のうち、前記２次利用装置の作動に利用されなかった余剰の排熱を、自動車の構成要素の暖機に利用する余剰排熱利用手段を備えることを特徴とする排熱利用システム。
2. 前記排熱利用手段は、居住用または業務用建築物の電力源における発電過程で生じた熱を、前記建築物に供給するコジェネレーションシステムであることを特徴とする請求項１に記載の排熱利用システム。
3. 前記自動車の構成要素は、前記自動車のエンジンであることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱利用システム。
4. 前記自動車の構成要素は、前記自動車のタイヤであることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱利用システム。
5. 前記自動車の構成要素は、前記自動車の車室であることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱利用システム。
6. 前記余剰排熱利用手段は、
   前記余剰の排熱を、前記自動車の冷却水に供給する熱交換器と、
   前記熱交換器内を通過するとともに、前記自動車における冷却水路に接続されることにより前記自動車の冷却水を前記熱交換器まで輸送可能とする輸送管路と、
   前記自動車の冷却水に前記輸送管路内を移動させるポンプと、
   前記輸送管路と前記自動車における冷却水路とを、脱着可能に接続する接続手段と、
   を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の排熱利用システム。
7. 前記自動車の使用開始時刻を設定可能な使用時刻設定手段と、
   前記自動車の構成要素の暖機における目標温度、前記余剰の排熱の量、前記自動車の構成要素の暖機前の温度及び外気温の少なくとも一つより、前記自動車の構成要素の暖機を完了させるために必要な暖機完了時間を導出する暖機完了時間導出手段と、
   をさらに備え、
   設定された前記自動車の使用開始時刻から前記暖機完了時間を差し引いた時刻において前記暖機を開始することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の排熱利用システム。
8. 前記自動車の構成要素の温度が前記目標温度に達した時刻と、前記使用開始時刻との差に基いて、前記暖機完了時間の値を学習補正することを特徴とする請求項７に記載の排熱利用システム。
9. 前記余剰排熱利用手段の少なくとも一部を車内に有することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の排熱利用システムのための自動車。
10. １次利用装置の作動のための電力源または熱源において発生したエネルギーの排熱を自動車の構成要素の暖機に利用する排熱利用手段を備える排熱利用システムのための自動車であって、
    前記排熱利用手段の少なくとも一部を車内に有することを特徴とする排熱利用システムのための自動車。
11. 前記排熱利用手段は、
    前記排熱を、前記自動車の冷却水に供給する熱交換器と、
    前記熱交換器内を通過するとともに、前記自動車における冷却水路に接続されることにより前記自動車の冷却水を前記熱交換器まで輸送可能とする輸送管路と、
    前記自動車の冷却水に前記輸送管路内を移動させるポンプと、
    前記輸送管路と前記自動車における冷却水路とを、脱着可能に接続する接続手段と、
    を有することを特徴とする請求項１０に記載の排熱利用システムのための自動車。

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