JP2011231680A - コージェネシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】システムは、エンジン3と、発電機39と、エンジン冷却水循環系と、暖房機器75に供給される水を加熱させる熱源機7と、排熱回収回路60と排熱ポンプ62とをもつ排熱回収系と、熱交換器59とを有する。制御装置100は、エンジン3を始動させるに先立って、排熱ポンプ62を作動させ、排熱回収回路60の水で、熱交換器59を介して、エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水を予備暖機終了温度以上に暖める予備暖機処理を実行する。
【選択図】図1
Description
制御装置は、エンジン冷却水回路のエンジン冷却水が所定温度よりも低温であるとき、エンジンを始動させるに先立って、(i)排熱ポンプを作動させ、排熱回収回路の水で熱交換器を介してエンジン冷却水回路のエンジン冷却水を暖める予備暖機処理を実行し、(ii)予備暖機処理後にエンジンを始動させるエンジン始動処理を実行する。
以下、本発明の実施形態1を説明する。コージェネシステムは、燃料により作動するエンジン3により発電させるとともにエンジン3の排熱を利用するシステムである。このシステムは、発電ユニット1と、床暖房機器や室内設置暖房機器等の暖房機器75に使用される水を加熱させる熱源となる熱源機7とを有する。発電ユニット1は、ハウジング2と、駆動軸3aをもつエンジン3と、エンジン3の駆動軸3aで回転作動されて発電する発電機39と、エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環系5と、エンジン3が高温となったときエンジン冷却水の排熱を回収させて熱源機7をアシストする排熱回収系6と、エンジン冷却水循環系5と排熱回収系6とを熱交換させる熱交換器59と、制御装置100とを有する。エンジン3は、油圧スイッチ30と、エンジン3回転数を検知する回転センサ31とを有する。発電機39は、基本的には、エンジン3の作動が安定する定常運転において発電するものであり、エンジン3の作動の安定性が必ずしも充分ではない暖機促進制御においては発電しない。
本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1を準用する。エンジン3の始動前であり、エンジン3は停止している。エンジン3を始動させる条件が成立したとき、制御装置100は、まず、エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水ポンプ51を作動させ、エンジン冷却水回路50の水を移動させて、エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水の温度をセンサ104,105により確認する。この場合、エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水を移動させるため、エンジン冷却水の温度を正確に検知させるのに有利である。
本実施形態は実施形態1,2と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図1を準用する。図3は、冬期や寒冷地などにおいて、エンジン3を始動させるにあたり制御装置100が実行するエンジン3の始動処理のフローチャートを示す。まず、制御装置100はエンジン3が停止中か否か判定する(ステップS12)。エンジン3が停止中であれば(ステップS12のYES)、制御装置100はエンジン3の始動要求があるか否か判定する(ステップS14)。エンジン3の始動要求があると(ステップS14のYES)、制御装置100はエンジン冷却水ポンプ51をオンさせて作動させる(ステップS16)。これによりエンジン冷却水回路50のエンジン冷却水が移動するため、エンジン冷却水の温度(Tout,Tin)を精度よく検知できる。次に、制御装置100は予備暖機処理が必要か否か判定する(ステップS18)。具体的には、制御装置100は、エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水の温度が所定温度(0℃)以上か判定する。エンジン冷却水の温度としては温度Toutおよび温度Tinのうち低い方を採用することが好ましい。エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水の温度が所定温度(0℃)以上でなければ、エンジン冷却水の温度が低温であり、制御装置100は予備暖機処理する必要があると判定する(ステップS18のYES)。従って、冬期や寒冷地などにおいては外気温度が低く、エンジン冷却水の温度が低温であり、制御装置100は予備暖機処理する必要があると判定する。夏期や酷暑などにおいては外気温度が高く、エンジン冷却水の温度が高めであり、制御装置100は予備暖機処理する必要がないと判定する。ここで、予備暖機処理は、エンジン3が停止しているとき、エンジン3を始動させる直前において、排熱ポンプ62を作動させる処理を意味し、ヒータ55もオンさせて発熱させることが好ましい。
(i)排熱ポンプ62の運転時間が経過していること
(ii)エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水の温度が排熱回収回路60の水の温度以上(高温側に超えているとき)
ステップS66における判定の結果、排熱ポンプ62が停止中であれば(ステップS66のNO)、制御装置100は、排熱ポンプ62の停止時間が経過したか否かを判定する(ステップS74)。排熱ポンプ62の停止時間が経過していれば(ステップS74のYES)、排熱ポンプ62をオンさせて作動させる(ステップS76)。これにより排熱回収回路60の水を移動させ、水温の検知精度を高める。排熱ポンプ62の停止時間が経過していなければ(ステップS74のNO)、排熱ポンプ62をオフを継続させる(ステップS74のNO)。
図5は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1〜3と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。図5は、暖機促進制御の一例を示すフローチャートを表す。このフローチャートは図4に示すフローチャートと基本的には共通する。従って、エンジン3の始動後に実行される暖機促進制御においては、排熱ポンプ62の運転時間が経過しているとき(ステップS68BのYES)、制御装置100は、エンジン冷却水回路50においてエンジン3の出口側のエンジン冷却水の温度Toutと、排熱回収回路60の水の温度Texとを比較し、Tout<Texの関係が成立するか否かを判定する(ステップS70B)。Tout<Texの関係が成立するとき(ステップS70BのYES)、エンジン冷却水回路50のエンジン冷却水の温度は排熱回収回路60の水の温度よりも低い。このため排熱ポンプ62の運転時間が既に経過しているときであっても、排熱回収回路60の水からエンジン冷却水回路50に熱交換器59を介して伝熱させることが可能である。そこで、排熱ポンプ62の運転時間が経過しているときであっても(ステップS68BのYES)、制御装置100は排熱ポンプ62をオフとさせることなく、排熱ポンプ62の作動を延長させる。この結果、排熱回収回路60の水から熱交換器59を介してエンジン冷却水回路50のエンジン冷却水への伝熱を継続させ、エンジン3の始動後においてエンジン冷却水の昇温性をできるだけ高める。
図6は実施形態5を示す。本実施形態は実施形態1〜4と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。図6に示すように、暖房機器75で熱エネルギを消費した水を熱源機7の帰還ポート7cに帰還させる帰還通路78が設けられている。帰還通路78と排熱回収回路60とは、熱交換器79を介して熱交換可能とされている。帰還通路78の水は、暖房機器75で熱エネルギを消費したもののまだ熱エネルギをもつ水であり、暖かい。従ってエンジン始動時において帰還通路78の水は排熱回収回路60の水を暖めることができる。エンジン始動後においてエンジン冷却水が高温となり、熱交換器59を介して排熱回収回路60の水が帰還通路78の水よりも高温となったときには、排熱回収回路60の水は熱交換器79を介して帰還通路78の水を暖めることができ、熱源機7の暖房コストを低減させ得る。
Claims (4)
- 燃料により作動するエンジンと、
前記エンジンで作動されて発電する発電機と、
作動する前記エンジンから受熱して加熱されるエンジン冷却水が流れるエンジン冷却水回路と前記エンジン冷却水回路のエンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水ポンプとをもつエンジン冷却水循環系と、
前記暖房機器に供給される水を加熱させる熱源機と、
前記暖房機器から前記熱源機に帰還する水または前記熱源機から吐出される水が流れる排熱回収回路と前記排熱回収回路の水を循環させる排熱ポンプとをもつ排熱回収系と、
前記エンジン冷却水回路のエンジン冷却水と前記排熱回収回路の水とを熱交換させ、前記エンジンの排熱を回収可能なときエンジン冷却水の熱を前記排熱回収回路の水に伝熱させて排熱回収する熱交換器と、
少なくとも前記排熱ポンプを制御する制御装置とを具備しており、
前記制御装置は、前記エンジン冷却水回路のエンジン冷却水が所定温度よりも低温であるとき、
前記エンジンを始動させるに先立って、前記排熱ポンプを作動させ、前記排熱回収回路の水で前記熱交換器を介してエンジン冷却水回路のエンジン冷却水を暖める予備暖機処理を実行し、
前記予備暖機処理後にエンジンを始動させるエンジン始動処理を実行するコージェネシステム。 - 請求項1において、前記エンジン冷却水回路において前記エンジンの出口側のエンジン冷却水の温度Toutを検知する出口温度センサと、前記エンジン冷却水回路において前記エンジンの入口側のエンジン冷却水の温度Tinを検知する入口温度センサと、前記排熱回収回路において前記熱交換器の出口側の温度Texを検知する排熱回収温度センサとが設けられており、
前記制御装置は、前記予備暖機処理において、前記排熱ポンプの作動及び停止を交互に繰り返す間欠運転を前記排熱ポンプに対して実行し、前記排熱ポンプが作動しているときにおいて温度Toutが温度Tin以上であるとき、前記排熱ポンプの作動を停止させるコージェネシステム。 - 請求項1または2において、前記エンジン冷却水回路のエンジン冷却水を加熱するヒータが設けられており、前記制御装置は、前記予備暖機処理において前記ヒータを発熱させて前記エンジン冷却水回路のエンジン冷却水を加熱させるコージェネシステム。
- 請求項1〜3のうちの一項において、前記制御装置は、前記予備暖機処理において温度Toutが温度Texよりも高温であるとき、前記排熱ポンプの出力を停止または減少させるコージェネシステム。
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