JP2013139754A - 熱電併給システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱電併給システムであって、排熱回収装置40は、電力供給源と接続可能な電源接続端子台44を有し、当該電源接続端子台44に供給される電力を利用して動作し、電力消費型熱利用装置Eは、電源接続端子台44を経由して供給される電力を消費して動作し、発電機22の連系運転時において外部電力系統1から供給される電力及び発電機22で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子4、15と、発電機22の自立運転時において発電機22で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子5、12と、電源接続端子台44を電気的に連系運転時用電気端子4、15と自立運転時用電気端子5、12とに対して選択的に接続可能な接続用端子6とを備える。
【選択図】図1
Description
つまり、外部電力系統の停電中に電力供給を受ける必要がある電力消費装置は1台だけではなく複数台存在する。そのため、複数の装置に接続された複数の電気プラグを外部電力系統の停電及び復電に応じて逐次装着し直すのは非常に手間がかかるという問題がある。
前記排熱回収装置は、電力供給源と接続可能な電源接続端子台を有し、当該電源接続端子台に供給される電力を利用して動作し、
前記電力消費型熱利用装置は、前記排熱回収装置に設けられる前記電源接続端子台を経由して供給される電力を消費して動作し、
前記発電機を外部電力系統に連系している連系運転時において、外部電力系統から供給される電力及び前記発電機で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子と、
前記発電機を前記外部電力系統に連系していない自立運転時において、前記発電機で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子と、
前記電源接続端子台を電気的に前記連系運転時用電気端子と前記自立運転時用電気端子とに対して選択的に接続可能な接続用端子とを備える点にある。
ところが本特徴構成によれば、蓄熱装置における蓄熱量に関わらず、発電装置の自立運転が行なわれている間は、エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、エンジンから回収して蓄熱装置に蓄えている熱を電力消費型熱利用装置に供給して又はエンジンから回収した熱を蓄熱装置を経由せずに電力消費型熱利用装置に供給してその電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方が行われる。つまり、蓄熱装置に蓄えられている熱を減少させようとする運転又は蓄熱装置に熱を新たに蓄えないようにする運転が行われるので、蓄熱装置に蓄えられている熱が満杯になることを未然に回避できる。その結果、エンジンからの排熱回収を行って、エンジンを良好に冷却できる。
ところが本特徴構成によれば、蓄熱装置における蓄熱量が設定上限以上になると、発電装置の自立運転が行なわれている間は、エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、エンジンから回収して蓄熱装置に蓄えている熱を電力消費型熱利用装置に供給して又はエンジンから回収した熱を蓄熱装置を経由せずに電力消費型熱利用装置に供給してその電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方が行われる。つまり、蓄熱装置には設定上限値程度のできるだけ多くの熱が蓄えられるようにしつつ、蓄熱装置における蓄熱量が設定上限値以上になると、蓄熱装置に蓄えられている熱を減少させようとする運転又は蓄熱装置に熱を新たに蓄えないようにする運転が行われるので、蓄熱装置に蓄えられている熱が設定上限を大きく超えないようにできる。その結果、エンジンからの排熱回収を行って蓄熱装置に多くの熱を蓄えながら、エンジンを良好に冷却できる。
以下に、熱電併給システムが設けられる設備の構成について図1を参照して説明した後、熱電併給システムで行われる制御の内容について図2を参照して説明する。
家屋10には、外部電力系統1から電力が供給される分電盤11及び電力消費装置14及び熱利用装置13が設置されている。外部電力系統1から電力供給が正常に行なわれているとき、この分電盤11を経由して、電力消費装置14に対して電力供給が行なわれる。また、分電盤11に対しては後述するように発電装置20の発電機22を接続可能である。外部電力系統1から電力供給が正常に行なわれているとき、発電機22の発電電力は分電盤11に供給される。つまり、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転が行なわれる。分電盤11には、電力消費装置14A、屋内電気コンセント15、屋外電気コンセント4が電気的に接続されている。屋内電気コンセント15には、家屋10に設置されている各種の電力消費装置14を接続可能である。図1に示す例では、屋内電気コンセント15に接続できる電力消費装置14として、電力消費装置14Bを例示している。電力消費装置14Bは電気プラグ7に対して電気的に接続されており、その電気プラグ7を屋内電気コンセント15に装着することで、分電盤11を経由した電力供給を受けることができる。
例えば、受電電力検出手段Wa、発電電力検出手段Wb1、Wb2は、電流センサ及び電圧センサを用いて実現できる。そして、電流センサ及び電圧センサが検出した電流値及び電圧値が発電運転制御部29に伝達されることで、発電運転制御部29は受電電力及び発電電力のそれぞれを導出することができる。尚、本実施形態では、受電電力検出手段Waは分電盤11の上流側(外部電力系統1側)で検出を行っており、その検出結果は発電装置20の発電運転制御部29に通信線9を介して伝達される。受電電力検出手段Waの検出結果に基づいて発電運転制御部29が取得した受電電力の値、並びに、発電電力検出手段Wb1(Wb)及び発電電力検出手段Wb2(Wb)の検出結果に基づいて発電運転制御部29が取得した発電電力の値は、通信線3を介して排熱回収装置40の排熱回収制御部45へ伝達される。そして、排熱回収制御部45から情報出力装置16の出力制御手段16Bに対して、受電電力検出手段Waが検出した受電電力の値と、発電電力検出手段Wb1(Wb)及び発電電力検出手段Wb2(Wb)が検出した発電電力の値が通信線8を介して伝達され、出力制御手段16Bが情報出力手段16Aに対して受電電力、発電電力、消費電力等の情報出力を行わせる。或いは、排熱回収制御部45が、情報出力手段16Aに対してそれらの情報出力を直接指示してもよい。
発電装置20は、エンジン21と、そのエンジン21によって駆動される発電機22と、エンジン21及び発電機22の運転を制御する発電運転制御部29とを有する。エンジン21には手動操作式のスタータ装置23が設けられている。系統停電時に発電装置20を起動する場合、使用者が、発電装置20に対して連系運転モード及び自立運転モードのうちの何れの運転モードでの動作を許容するのかを切り替えるモード切替スイッチ(図示せず)を操作して発電装置20を自立運転モードに切り替えた上でスタータ装置23を手動操作することで、エンジン21及び発電機22が起動される。尚、モード切替スイッチを連系運転モードに切り替えている状態では、発電装置20はスタータ装置23によっては起動せず、排熱回収制御部45からの運転制御指令(運転開始指令、運転停止指令など)を受けて動作する。発電機22には、発電電力を出力するための出力端が2系統設けられている。一つは、連系運転モードでの動作時に発電出力を家屋10の分電盤11へと供給するときに用いる連系用出力端27であり、もう一つは自立運転モードでの動作時に発電出力を屋内電気コンセント12へ供給するときに用いる自立用出力端28である。本実施形態では、自立用出力端28は、家屋10の屋内にある屋内電気コンセント12及び家屋10の屋外にある屋外電気コンセント5に接続されている。
排熱回収装置40は、エンジン21からの排熱を回収する熱回収運転及びエンジン21から回収した熱を電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部45を有する。本実施形態では、排熱回収装置40は、エンジン21からの排熱を回収して蓄える蓄熱装置としての貯湯装置41を有する。貯湯装置41は湯水を貯えており、その湯水は排熱回収路42を通って熱交換器24で加熱され、再び貯湯装置41に帰還する。排熱回収路42の途中には排熱回収ポンプ43が設けられており、その排熱回収ポンプ43の動作に応じて排熱回収路42における湯水の流速が調整される。
また、貯湯装置41に熱が蓄えられていれば、排熱回収制御部45は、貯湯装置41に蓄えられている熱を熱利用装置13に供給してその熱利用装置13を動作せることができる。尚、図1では、エンジン21からの排熱を回収して貯湯装置41に一旦蓄え、熱利用装置13へは貯湯装置41に蓄えられている熱が供給されるような構成例を示しているが、エンジン21から回収した熱を貯湯装置41を経由せずに熱利用装置13に供給できるように配管、弁、熱交換器などを構成してもよい。具体的には、排熱回収制御部45が、エンジン21から回収した熱によって昇温された湯水が貯湯装置41に流入するような運転形態と、エンジン21から回収した熱によって昇温された湯水が貯湯装置41に流入せずに熱利用装置13に供給されるような運転形態とを選択的に切換可能なように配管、弁、熱交換器などを構成してもよい。
また、排熱回収路42の途中には単位時間当たりに流れる湯水の湯量である流速を検出可能な流量センサMが設けられている。この流量センサMの検出結果は、排熱回収制御部45に伝達される。そして、排熱回収制御部45は、流量センサMが検出する湯水の流速が設定下限流速未満になると、排熱回収ポンプ43の動作不良や排熱回収路42における水漏れ・閉塞などの異常が発生したと判定する。このような異常が発生した場合、排熱回収装置40での熱回収運転に支障が生じる。
以上のように、これら圧力センサLや流量センサMは、排熱回収装置40での熱回収運転における異常又は熱供給運転における異常を検出可能な異常検出手段として機能する。
更に、本実施形態では、上記電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aが電源接続端子台44に対して電気的に接続されている。つまり、浴室暖房乾燥装置13Aは、電源接続端子台44を経由して供給される電力を消費して動作する。
次に、電力を消費して動作することで使用者に熱を利用可能とする電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aの動作制御について説明する。
先ず、本発明とは別構成の熱電併給システムとして、家屋10の分電盤11に対して外部電力系統1及び発電装置20が接続され、家屋10(即ち、電力消費装置14及び電力消費型熱利用装置E)には分電盤11を介してのみ電力供給が行なわれ、排熱回収装置40には発電装置20のみから電力供給が行なわれるように構成されたものを想定する。
更に、排熱回収装置40に設けられる電源接続端子台44に対して電力消費型熱利用装置Eを接続して、その電源接続端子台44に供給される電力を利用して電力消費型熱利用装置Eが動作するようにしたことで、排熱回収装置40と共に電力消費型熱利用装置Eも、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転時及び発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時の何れにおいても電力供給を受けて動作することができる。特に、排熱回収装置40及び電力消費型熱利用装置Eへの電力供給経路を、電源接続端子台44を介して一括して切り換えることができるので、発電装置20の自立運転中に発電装置20から電力供給を行う必要のある装置に対して簡単な手法で電力供給を行うことができるようになる。
外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている場合、分電盤11には少なくとも外部電力系統1からの電力が供給され、発電機22が運転していればその発電機22からも電力が供給される。この場合、使用者は電気プラグ6を屋外電気コンセント4に接続しており、その結果、排熱回収装置40は、外部電力系統1から供給される電力及び発電機22で発電された電力の少なくとも一方の供給を受けることができる。つまり、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている場合、排熱回収装置40には常時電力が供給されており、図2に示す工程#10の判定を行ない得る。但し、排熱回収制御部45は、所定の運転計画に従って発電装置20に対して与える運転開始指令及び運転停止指令を含む運転制御指令に応じてエンジン21及び発電機22の運転制御を行なう連系運転モードで動作する。従って、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている場合、発電装置20のエンジン21及び発電機22は、所定の運転計画に応じて運転停止されている場合もある。
外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている状態から、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれない状態に移行した場合(即ち、外部電力系統1で停電が発生した場合)、発電運転制御部29は、エンジン21及び発電機22の運転を停止させる。その結果、屋内及び発電装置20及び排熱回収装置40の何れにも電力供給が行なわれなくなる。尚、発電装置20は自立運転可能な構成となっている。例えば、先ず、使用者が電気プラグ6を屋外電気コンセント5に装着して、排熱回収装置40の電源接続端子台44が発電機22の自立用出力端28に対して電気的に接続されるようにする。また、使用者が電気プラグ7を屋内電気コンセント12に装着して、電力消費装置14Bが発電機22の自立用出力端28に対して電気的に接続されるようにする。
その後、使用者が、上記モード切替スイッチ(図示せず)を用いて発電装置20を自立運転モードでの動作を許容する状態に切り替えた上でスタータ装置23を手動操作することで、エンジン21及び発電機22が起動されて、発電機22の発電運転(自立運転)が開始される。その結果、排熱回収装置40の電源接続端子台44への電力供給が開始され、電力消費装置14Bに対して電力供給が開始される。つまり、この場合は、発電装置20が起動された結果として排熱回収装置40に電力が供給されるため、排熱回収装置40への電力供給が行なわれている工程#10の段階では、発電装置20は必ず運転中である。
他方で、排熱回収制御部45は、工程#24において発電装置20の運転開始タイミングではないと判定した場合には、このフローチャートの初めにリターンする。
<1>
上記実施形態では、熱電併給システムが設けられる設備の構成について図1に示したように具体例を挙げて説明したがその構成は適宜変更可能である。例えば、浴室暖房乾燥装置13Aを電力消費型熱利用装置Eの一例として説明したが、別の装置を電力消費型熱利用装置Eとして利用してもよい。また、屋内電気コンセントや屋外電気コンセントの設置数及び設置箇所などは適宜変更可能である。
上記実施形態では、圧力センサL及び流量センサMを、排熱回収装置40での熱回収運転における異常又は熱供給運転における異常を検出可能な異常検出手段として利用する例を説明したが、他の機器を異常検出手段として利用してもよい。例えば、排熱回収路42を流れる湯水の温度又は冷却水循環路25を流れるエンジン冷却水の温度を検出する温度センサを異常検出手段として設けておき、その検出温度が設定上限温度以上になれば異常が発生したと判定するように構成してもよい。
4 屋外電気コンセント(連系運転時用電気端子)
5 屋外電気コンセント(自立運転時用電気端子)
6 電気プラグ(接続用端子)
12 屋内電気コンセント(自立運転時用電気端子)
13 熱利用装置
13A 浴室暖房乾燥装置(電力消費型熱利用装置 E)
13B 床暖房装置
13C 給湯装置
14 電力消費装置
14A 電力消費装置
14B 電力消費装置
15 屋内電気コンセント(連系運転時用電気端子)
16 情報出力装置
20 発電装置
21 エンジン
22 発電機
40 排熱回収装置
41 貯湯装置(蓄熱装置)
44 電源接続端子台
Claims (5)
- エンジンと当該エンジンによって駆動される発電機とを有する発電装置、及び、電力を消費して動作することで使用者に熱を利用可能とする電力消費型熱利用装置、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を行なう排熱回収装置を備える熱電併給システムであって、
前記排熱回収装置は、電力供給源と接続可能な電源接続端子台を有し、当該電源接続端子台に供給される電力を利用して動作し、
前記電力消費型熱利用装置は、前記排熱回収装置に設けられる前記電源接続端子台を経由して供給される電力を消費して動作し、
前記発電機を外部電力系統に連系している連系運転時において、前記外部電力系統から供給される電力及び前記発電機で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子と、
前記発電機を前記外部電力系統に連系していない自立運転時において、前記発電機で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子と、
前記電源接続端子台を電気的に前記連系運転時用電気端子と前記自立運転時用電気端子とに対して選択的に接続可能な接続用端子とを備える熱電併給システム。 - 前記連系運転時用電気端子及び前記自立運転時用電気端子は電気コンセントとして構成され、前記接続用端子は電気プラグとして構成される請求項1に記載の熱電併給システム。
- 前記発電装置が、前記エンジン及び前記発電機の運転を制御する発電運転制御部を有し、
前記排熱回収装置が、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部と、前記エンジンから回収した熱を蓄熱可能な蓄熱装置とを有し、
前記排熱回収制御部は、前記発電運転制御部が前記発電装置の自立運転を開始したことを検出したとき、前記発電装置の自立運転が行なわれている間は、前記蓄熱装置における蓄熱量に関わらず、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、前記エンジンから回収して前記蓄熱装置に蓄えている熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して又は前記エンジンから回収した熱を前記蓄熱装置を経由せずに前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方を行う請求項1又は2に記載の熱電併給システム。 - 前記発電装置が、前記エンジン及び前記発電機の運転を制御する発電運転制御部を有し、
前記排熱回収装置が、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部と、前記エンジンから回収した熱を蓄熱可能な蓄熱装置とを有し、
前記排熱回収制御部は、前記発電運転制御部が前記発電装置の自立運転を開始したことを検出したとき、前記発電装置の自立運転が行なわれている間は、前記蓄熱装置における蓄熱量が設定上限値以上になると、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、前記エンジンから回収して前記蓄熱装置に蓄えている熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して又は前記エンジンから回収した熱を前記蓄熱装置を経由せずに前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方を行う請求項1又は2に記載の熱電併給システム。 - 前記電源接続端子台が、前記排熱回収装置に対して後付けで設けられている請求項1〜4の何れか一項に記載の熱電併給システム。
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