JP2014156806A - Power generating system - Google Patents

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Hiroshi Kamiya
洋 神谷
Hidenobu Kida
秀伸 木田
Naoyuki Kazama
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Hokkaido Gas Co Ltd
Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
Hokkaido Gas Co Ltd
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generating system capable of improving energy efficiency in a system and also capable of improving quietness.SOLUTION: A power generating system includes: a power generator 1; a heat exchanger 2 in which a heating medium for receiving exhaust heat of the power generator 1 circulates; a boiler 3 for adjusting temperature of the heating medium; and a control device 4 for controlling the power generator 1 and the boiler 3 according to a power load condition and a heat load condition. The control device 4 has a heat main operation mode for adjusting the temperature of the heating medium by stopping the combustion of the boiler 3 and by controlling the power generation amount of the power generator 1 according to the heat load condition, as an operation mode.

Description

本発明は、発電による電力及び排熱を利用する発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system that uses power generated by power generation and exhaust heat.

従来から、発電装置の発電による排熱を暖房等の熱負荷に利用する発電システムが開発されている。発電装置としては、エンジン駆動による発電機や、燃料電池を用いるものなどが挙げられる。つまり、排熱を利用する発電システムとしては、コージェネレーション装置(例えば、ガスエンジンコージェネレーション装置や、燃料電池コージェネレーション装置)が挙げられる。従来、このような発電システムは、貯湯タンクを備えており、使い切れない場合などに排熱を受熱した熱媒体を貯めることを行っていた。   2. Description of the Related Art Conventionally, a power generation system that uses exhaust heat generated by a power generation device for a heat load such as heating has been developed. Examples of the power generation device include a generator driven by an engine and a device using a fuel cell. That is, as a power generation system using exhaust heat, a cogeneration device (for example, a gas engine cogeneration device or a fuel cell cogeneration device) can be cited. Conventionally, such a power generation system includes a hot water storage tank, and stores a heat medium that has received exhaust heat when it cannot be used up.

しかしながら貯湯タンクを有する発電システムでは、貯湯タンクからの放熱や貯湯タンク内の熱を使いきれないことなど、省エネ性を低下させる要因があった。そこで、例えば特開2000−087801号公報に記載されるように、貯湯タンクを備えない発電システム(コージェネレーション装置)が開発された。このようなコージェネレーション装置では、基本的に定格運転であり、熱負荷への供給温度が不足する場合、ボイラが駆動して温度調整が為される。   However, in a power generation system having a hot water storage tank, there are factors that reduce energy saving performance, such as heat radiation from the hot water storage tank and inability to use up the heat in the hot water storage tank. Thus, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-087801, a power generation system (cogeneration apparatus) that does not include a hot water storage tank has been developed. Such a cogeneration apparatus is basically rated operation, and when the supply temperature to the heat load is insufficient, the boiler is driven to adjust the temperature.

特開2000−087801号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-087801

しかしながら、従来のシステムでは、例えばボイラの最低出力以下での温度調整が要求されると、ボイラをオン/オフ制御(定格運転/停止)することで、熱負荷への供給温度を調整していた。ボイラをオン/オフ制御する運転は、ボイラの定格運転に比べて効率が低下してしまう。また、ボイラのオン/オフが繰り返されると、点火音及び消火音によりユーザに不快感を与えるおそれがある。特に寒冷地では、凍結防止のためにボイラが屋内に設置されており、音が聞こえ易くなる。   However, in the conventional system, for example, when temperature adjustment below the minimum output of the boiler is required, the supply temperature to the heat load is adjusted by controlling the boiler on / off (rated operation / stop). . The operation in which the boiler is turned on / off is less efficient than the rated operation of the boiler. Further, when the boiler is repeatedly turned on / off, the user may feel uncomfortable with the ignition sound and the fire extinguishing sound. Especially in cold regions, boilers are installed indoors to prevent freezing, making it easier to hear sounds.

このように従来のシステムでは、例えば床暖房やパネルヒータなどボイラへの要求温度が低い熱負荷を駆動する場合、ボイラのオン/オフ制御によるシステムのエネルギー効率低下や静粛性低下が生じていた。   As described above, in a conventional system, when driving a heat load having a low required temperature for a boiler, such as floor heating or a panel heater, the energy efficiency and quietness of the system are reduced due to boiler on / off control.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、システムにおけるエネルギー効率を高めると共に静粛性を向上させることができる発電システムを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the electric power generation system which can improve quietness while improving the energy efficiency in a system.

請求項1に記載の本発明に係る発電システムは、発電装置と、前記発電装置の排熱を受熱する熱媒体が流通する熱交換器と、前記熱媒体の温度を調整するボイラと、電力負荷状況及び熱負荷状況に応じて前記発電装置及び前記ボイラを制御する制御装置と、を備える発電システムであって、前記制御装置は、運転モードとして、前記ボイラの燃焼を停止させ且つ熱負荷状況に応じて前記発電装置の発電量を制御することで前記熱媒体の温度を調整する熱主運転モードを備えている。   A power generation system according to a first aspect of the present invention includes a power generation apparatus, a heat exchanger through which a heat medium that receives exhaust heat of the power generation apparatus flows, a boiler that adjusts the temperature of the heat medium, and an electric power load A power generation system comprising: a control device that controls the power generation device and the boiler according to a situation and a thermal load status, wherein the control device stops combustion of the boiler and enters a thermal load status as an operation mode. Accordingly, a heat main operation mode for adjusting the temperature of the heat medium by controlling the power generation amount of the power generation device is provided.

電力負荷状況及び熱負荷状況について、例えば電力使用量や商用電源の供給量に対する発電電力の割合などが電力負荷状況を示すパラメータとなり、例えば使用している熱負荷の要求温度や熱媒体の温度などが熱負荷状況を示すパラメータとなる。   For the power load status and thermal load status, for example, the ratio of generated power to the amount of power used or the amount of commercial power supply is a parameter indicating the power load status, for example, the required temperature of the heat load being used, the temperature of the heat medium, etc. Is a parameter indicating the thermal load status.

請求項2に記載の発電システムは、請求項1において、前記制御装置は、前記熱主運転モードにおいて、熱負荷に供給される前記熱媒体の温度と熱負荷の要求温度に基づいて前記発電装置の発電量を制御する。   A power generation system according to a second aspect is the power generation system according to the first aspect, wherein the control device is configured to generate the power generation device based on a temperature of the heat medium supplied to a heat load and a required temperature of the heat load in the heat main operation mode. Control the amount of power generation.

請求項3に記載の発電システムは、請求項1又は2において、前記熱媒体を加熱するヒータを備え、前記ヒータは、前記制御装置が前記熱主運転モードである際、前記制御装置の制御により増加した前記発電装置の発電電力により駆動する。   A power generation system according to a third aspect includes a heater for heating the heat medium according to the first or second aspect, wherein the heater is controlled by the control device when the control device is in the heat main operation mode. Driven by the increased power generated by the power generator.

請求項4に記載の発電システムは、請求項1〜3の何れか一項において、前記制御装置は、前記熱主運転モードにおいて、熱負荷に供給される前記熱媒体の温度と熱負荷の要求温度に基づいて増加させる発電量又は減少させる発電量を算出し、当該算出結果に基づいて前記発電装置の発電量を制御する。   A power generation system according to a fourth aspect of the present invention is the power generation system according to any one of the first to third aspects, wherein the control device is configured to request a temperature and a heat load of the heat medium supplied to the heat load in the heat main operation mode. The power generation amount to be increased or decreased is calculated based on the temperature, and the power generation amount of the power generation device is controlled based on the calculation result.

請求項1に記載の発電システムによれば、運転モードを熱主運転モードにすることにより、ボイラの燃焼が停止され、発電装置の発電量の増減により熱負荷に供給される熱媒体の温度が調整される。これにより、ボイラがオン/オフ制御されることなく、システムにおけるエネルギー効率を高めると共に静粛性を向上させることができる。   According to the power generation system of claim 1, by setting the operation mode to the heat main operation mode, the combustion of the boiler is stopped, and the temperature of the heat medium supplied to the heat load by the increase or decrease of the power generation amount of the power generation device is Adjusted. As a result, energy efficiency in the system can be increased and quietness can be improved without the boiler being turned on / off.

請求項2に記載の発電システムによれば、熱負荷に供給される熱媒体の温度と熱負荷の要求温度に基づいて発電量を制御するため、熱負荷状況に応じた精度の良い発電量制御が可能となる。   According to the power generation system of claim 2, since the power generation amount is controlled based on the temperature of the heat medium supplied to the heat load and the required temperature of the heat load, the power generation amount control with high accuracy according to the heat load situation Is possible.

請求項3に記載の発電システムによれば、増加した発電出力を用いてヒータを駆動し、ヒータによる熱媒体の加熱を利用することより効率的に熱媒体の温度調整ができる。   According to the power generation system of the third aspect, the temperature of the heat medium can be adjusted more efficiently by driving the heater using the increased power generation output and using the heating of the heat medium by the heater.

請求項4に記載の発電システムによれば、発電装置に対して熱負荷状況に合わせた精度良い比例制御が可能となる。つまり、熱負荷の要求温度に応じたより適切な温度の熱媒体を供給することができ、ユーザにより快適な使用感を与えることができる。   According to the power generation system of the fourth aspect, it is possible to perform the proportional control with high accuracy in accordance with the heat load condition with respect to the power generation device. That is, it is possible to supply a heat medium having a more appropriate temperature according to the required temperature of the heat load, and to give the user a more comfortable feeling of use.

本実施形態の発電システムの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the electric power generation system of this embodiment. 本実施形態の制御装置の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the control apparatus of this embodiment.

以下、本発明の実施形態について図1及び図2に基づいて説明する。なお、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。本発明は、貯湯タンクを備えていない発電システムである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Each figure used for explanation is a conceptual diagram, and the shape of each part may not necessarily be exact. The present invention is a power generation system that does not include a hot water storage tank.

本実施形態の発電システムは、ガスエンジンコージェネレーション装置であって、図1に示すように、主に、発電装置1と、熱交換器2と、ボイラ3と、制御装置4と、ヒータ5と、を備えている。   The power generation system of the present embodiment is a gas engine cogeneration apparatus, and mainly includes a power generation apparatus 1, a heat exchanger 2, a boiler 3, a control apparatus 4, and a heater 5, as shown in FIG. It is equipped with.

発電装置1は、エンジン11と、発電機12と、インバータ13と、を備えている。エンジン11は、ガスを燃料として駆動するガスエンジンである。ガスとしては、天然ガスやプロパンガスが例示できる。発電機12は、エンジン11に機械的に連結されており、エンジン11の駆動により駆動する。発電機12は、エンジン11の駆動力により駆動し発電する。インバータ13は、発電機12が発電した電力を変換して商用電源ラインZ(系統電源側)に供給する。発電電力は系統連系される。   The power generation device 1 includes an engine 11, a generator 12, and an inverter 13. The engine 11 is a gas engine that uses gas as fuel. Examples of the gas include natural gas and propane gas. The generator 12 is mechanically coupled to the engine 11 and is driven by driving the engine 11. The generator 12 is driven by the driving force of the engine 11 to generate power. The inverter 13 converts the electric power generated by the generator 12 and supplies it to the commercial power supply line Z (system power supply side). The generated power is grid-connected.

熱交換器2は、配管21と、配管22と、を有し、配管21、22内を流れる熱媒体(本実施形態では水)同士を熱交換させる装置である。熱交換器2は、発電装置1の排熱を給湯・暖房等に利用(供給)するための熱回路を構成する。   The heat exchanger 2 includes a pipe 21 and a pipe 22, and is a device that exchanges heat between heat media (water in the present embodiment) flowing through the pipes 21 and 22. The heat exchanger 2 constitutes a heat circuit for using (supplying) the exhaust heat of the power generator 1 for hot water supply, heating, and the like.

配管21は、中を流れる熱媒体が発電装置1の排熱を受熱するように配置されている。配管21の熱媒体は、例えばエンジン11の排気ガスやエンジン冷却水と熱交換することで、発電装置1の排熱を受熱する。配管22は、一部が配管21に近接し、中を流れる熱媒体が配管21内の熱媒体との間で熱交換できるように配置されている。配管22は、熱負荷Yからボイラ3に熱媒体を流入させるための流路(配管)61に接続されている。つまり、熱交換器2は、エンジン11の排熱を受熱した熱媒体を流通させ、受熱した熱媒体をボイラ3に供給するものである。なお、配管には、適宜電動ポンプ(図示せず)が設置され、電動ポンプが熱媒体を流通させている。また、熱負荷Yは、浴室乾燥機等の高温が要求される熱負荷よりも低温(60℃程度)で駆動させる低温熱負荷であり、例えば床暖房やパネルヒータである。   The pipe 21 is arranged so that the heat medium flowing therethrough receives the exhaust heat of the power generator 1. The heat medium of the pipe 21 receives the exhaust heat of the power generation device 1 by exchanging heat with, for example, exhaust gas of the engine 11 or engine cooling water. The pipe 22 is arranged so that a part thereof is close to the pipe 21 and the heat medium flowing through the pipe 22 can exchange heat with the heat medium in the pipe 21. The pipe 22 is connected to a flow path (pipe) 61 for allowing a heat medium to flow from the heat load Y into the boiler 3. That is, the heat exchanger 2 distributes the heat medium that has received the exhaust heat of the engine 11 and supplies the heat medium that has received the heat to the boiler 3. Note that an electric pump (not shown) is appropriately installed in the pipe, and the electric pump circulates the heat medium. The heat load Y is a low-temperature heat load that is driven at a lower temperature (about 60 ° C.) than a heat load that requires a high temperature, such as a bathroom dryer, and is, for example, a floor heater or a panel heater.

ボイラ3は、流路61から流入した熱媒体を加熱して流路62から流出させる熱源機器である。流路62は、ボイラ3から熱負荷Yに向けて熱媒体が流通する配管である。ボイラ3は、通常、定格運転で運転し、最低出力以下の温度要求があった場合、オン/オフすることで調整される。ボイラ3は、流路61の出口付近の温度と流路62の入口付近の温度を測定する温度計(ここではサーミスタ)31、32を備えている。   The boiler 3 is a heat source device that heats the heat medium flowing in from the flow path 61 and causes the heat medium to flow out from the flow path 62. The flow path 62 is a pipe through which a heat medium flows from the boiler 3 toward the heat load Y. The boiler 3 is normally operated by rated operation, and is adjusted by turning on / off when there is a temperature requirement equal to or lower than the minimum output. The boiler 3 includes thermometers (here, thermistors) 31 and 32 that measure the temperature near the outlet of the flow path 61 and the temperature near the inlet of the flow path 62.

制御装置4は、電子制御ユニット(ECU)であって、電力負荷状況や熱負荷状況に応じて発電装置1及びボイラ3の運転を制御する。また、制御装置4は、温度計31、32からの温度情報も受信する。制御装置4は、運転モードとして、通常運転モードと、熱主運転モードと、を備えている。運転モードについては後述する。   The control device 4 is an electronic control unit (ECU), and controls the operation of the power generation device 1 and the boiler 3 according to the power load status and the heat load status. The control device 4 also receives temperature information from the thermometers 31 and 32. The control device 4 includes a normal operation mode and a heat main operation mode as operation modes. The operation mode will be described later.

ヒータ5は、配管21に近接して配置された暖房器具である。ヒータ5は、インバータ13(又は商用電源ラインZ)に接続されており、発電装置1が余剰に発電した場合に駆動して電力を消費する。ヒータ5は、例えばほとんどの電力負荷が一度に停止した場合など、発電装置1の電力負荷への追従が間に合わないケース等に、発電電力を吸収するバッファとして機能する。   The heater 5 is a heater that is disposed close to the pipe 21. The heater 5 is connected to the inverter 13 (or the commercial power supply line Z), and is driven to consume power when the power generation device 1 generates excessive power. The heater 5 functions as a buffer that absorbs generated power in cases such as when most of the power load stops at once, such as when the power generation device 1 cannot keep up with the power load.

ここで、制御装置4の運転モードについて説明する。通常運転モードは、発電装置1とボイラ3とが共に動作するモードであって、電力負荷状況に追従して発電装置1を発電させ、熱負荷に対しては熱媒体が要求温度に達しない場合にボイラ3に熱媒体を加熱させるモードである。   Here, the operation mode of the control device 4 will be described. The normal operation mode is a mode in which the power generation device 1 and the boiler 3 operate together, and the power generation device 1 is caused to generate power following the power load situation, and the heat medium does not reach the required temperature for the heat load. In this mode, the boiler 3 is heated with the heat medium.

熱主運転モードは、ボイラ3の運転を停止させ、発電装置1を熱負荷状況に追従して発電させるモードである。具体的に、熱主運転モードでは、熱負荷Yに供給される熱媒体の温度(温度計31の温度)が熱負荷Yの要求温度に達していない場合、発電装置1の発電量を増加し、その発電量の一部(ここでは増加分)をヒータ5に供給し、ヒータ5を駆動させる。ヒータ5が駆動することにより、配管21内の熱媒体がヒータ5の熱を受熱し、熱交換により配管22、61の熱媒体温度が上昇する。   The heat main operation mode is a mode in which the operation of the boiler 3 is stopped and the power generation apparatus 1 is caused to generate power following the heat load condition. Specifically, in the heat main operation mode, when the temperature of the heat medium supplied to the heat load Y (the temperature of the thermometer 31) has not reached the required temperature of the heat load Y, the power generation amount of the power generator 1 is increased. Then, a part of the power generation amount (increase here) is supplied to the heater 5 to drive the heater 5. When the heater 5 is driven, the heat medium in the pipe 21 receives the heat of the heater 5, and the heat medium temperature of the pipes 22 and 61 is increased by heat exchange.

このように制御装置4は、熱主運転モードにおいて、発電量を増やすと共にヒータ5を駆動することにより、熱負荷Yに供給される熱媒体の温度(温度計31、32の温度)を要求温度にまで上昇させる。制御装置4の運転モードは、ユーザの操作に応じて切り替えられる。ユーザによる運転モードの切り替えは、スイッチ(ボタン)のオン/オフ等で実行することができ、例えば発電装置1又はボイラ3のリモコン(図示せず)によって実行することが可能である。   As described above, the control device 4 increases the power generation amount and drives the heater 5 in the heat main operation mode, thereby changing the temperature of the heat medium supplied to the heat load Y (the temperature of the thermometers 31 and 32) to the required temperature. Raise up to. The operation mode of the control device 4 is switched according to a user operation. Switching of the operation mode by the user can be executed by turning on / off a switch (button), and can be executed by, for example, the power generator 1 or the remote controller (not shown) of the boiler 3.

熱主運転モードについて、さらに具体的に図2を参照して説明する。運転モードが熱主運転モードに切り替えられると(S101)、制御装置4は、ボイラ3の燃焼を停止(禁止)する(S102)。そして、制御装置4は、温度計32の温度が熱負荷Yの要求温度(ここでは60℃)未満であるか否かを判定する(S103)。温度計32の温度が60℃未満である場合(S103:Yes)、制御装置4は、所定時間(ここでは5分)経過するのを待って(S104)、再び温度計32の温度が60℃未満であるか否かを判定する(S105)。   The heat main operation mode will be described more specifically with reference to FIG. When the operation mode is switched to the heat main operation mode (S101), the control device 4 stops (prohibits) the combustion of the boiler 3 (S102). And the control apparatus 4 determines whether the temperature of the thermometer 32 is less than the required temperature (here 60 degreeC) of the heat load Y (S103). When the temperature of the thermometer 32 is less than 60 ° C. (S103: Yes), the control device 4 waits for a predetermined time (here, 5 minutes) to elapse (S104), and the temperature of the thermometer 32 is again 60 ° C. It is determined whether it is less than (S105).

温度計32の温度が60℃未満である場合(S105:Yes)、発電装置1の発電出力(発電量)が所定電力(ここでは1250W)未満であるか否かを判定する(S106)。発電出力が1250W未満である場合(S106:Yes)、制御装置4は所定増加電力(ここでは250W)分だけ発電装置1の発電量を増加させる(S107)。増加させた電力は、ヒータ5が駆動することで消費され、ヒータ5により熱媒体が加熱される。そして、5分経過後(S108:Yes)、制御装置4は、再び温度計32の温度と要求温度とを比較する(S103)。   When the temperature of the thermometer 32 is less than 60 ° C. (S105: Yes), it is determined whether the power generation output (power generation amount) of the power generation device 1 is less than a predetermined power (here, 1250 W) (S106). When the power generation output is less than 1250 W (S106: Yes), the control device 4 increases the power generation amount of the power generation device 1 by a predetermined increased power (250 W in this case) (S107). The increased electric power is consumed when the heater 5 is driven, and the heat medium is heated by the heater 5. Then, after 5 minutes have elapsed (S108: Yes), the control device 4 compares the temperature of the thermometer 32 with the required temperature again (S103).

所定電力(1250W)は、発電装置1の最大出力(ここでは1500W)から所定増加電力(250W)を引いた数値に設定することができる。また、所定増加電力は、ヒータ5の消費電力に設定することができる。   The predetermined power (1250 W) can be set to a value obtained by subtracting the predetermined increased power (250 W) from the maximum output (here, 1500 W) of the power generator 1. Further, the predetermined increased power can be set to the power consumption of the heater 5.

一方、温度計32の温度が60℃以上であった場合(S103、S105:No)、制御装置4は、温度計32の温度が、要求温度より許容誤差(最大許容誤差未満の値)だけ大きい所定温度(ここでは65℃)以上であるか否かを判定する(S109)。温度計32の温度が65℃以上の場合(S109:Yes)、5分経過後(S110:Yes)、制御装置4は、再び温度計32の温度が65℃以上であるか否かを判定する(S111)。   On the other hand, when the temperature of the thermometer 32 is 60 ° C. or higher (S103, S105: No), the control device 4 indicates that the temperature of the thermometer 32 is larger than the required temperature by an allowable error (a value less than the maximum allowable error). It is determined whether or not the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (here, 65 ° C.) (S109). When the temperature of the thermometer 32 is 65 ° C. or higher (S109: Yes), after 5 minutes (S110: Yes), the control device 4 determines again whether the temperature of the thermometer 32 is 65 ° C. or higher. (S111).

温度計32の温度が65℃以上である場合(S111:Yes)、制御装置4は、メモリ(図示せず)を読み出して、発電装置1の発電量をステップS107で増加したか否かを判定する(S112)。すなわち、制御装置4は、熱主運転モード中、熱負荷Yの要求温度に追従して発電量を増加させたか否かを判定する(S112)。   When the temperature of the thermometer 32 is 65 ° C. or higher (S111: Yes), the control device 4 reads a memory (not shown) and determines whether or not the power generation amount of the power generation device 1 is increased in step S107. (S112). That is, the control device 4 determines whether or not the power generation amount has been increased following the required temperature of the heat load Y during the heat main operation mode (S112).

発電量を増加させていた場合(S112:Yes)、制御装置4は、発電装置1の発電量を所定増加電力(250W)分だけ減少させる(S113)。そして、5分経過後(S114:Yes)、制御装置4は、再び温度計32の温度と要求温度とを比較する(S103)。また、温度計32の温度が65℃未満であった場合(S109、S111:No)も、制御装置4は、温度計32の温度と要求温度とを比較する(S103)。   When the power generation amount has been increased (S112: Yes), the control device 4 decreases the power generation amount of the power generation device 1 by a predetermined increased power (250W) (S113). Then, after 5 minutes have elapsed (S114: Yes), the control device 4 compares the temperature of the thermometer 32 with the required temperature again (S103). Moreover, also when the temperature of the thermometer 32 is less than 65 degreeC (S109, S111: No), the control apparatus 4 compares the temperature of the thermometer 32 with required temperature (S103).

ここで、ステップS107において発電装置1が発電量を増加させていなかった場合(S112:No)、制御装置4は、温度計32の温度が最大許容誤差(ここでは70℃)以上であるか否かを判定する(S115)。許容誤差及び最大許容誤差は設定により変えられる設定値である。温度計32の温度が70℃未満であった場合(S115:No)、制御装置4は、再び温度計32の温度と要求温度とを比較する(S103)。   Here, when the power generation device 1 has not increased the power generation amount in step S107 (S112: No), the control device 4 determines whether the temperature of the thermometer 32 is equal to or greater than the maximum allowable error (here, 70 ° C.). Is determined (S115). The allowable error and the maximum allowable error are set values that can be changed by setting. When the temperature of the thermometer 32 is less than 70 ° C. (S115: No), the control device 4 compares the temperature of the thermometer 32 with the required temperature again (S103).

一方、温度計32の温度が70℃以上であった場合(S115:Yes)、制御装置4は、発電装置1の発電を停止させる(S116)。そして、制御装置4は、現状が予め設定された発電再開条件を満たすか否かを判定する(S117)。発電再開条件は、本実施形態では、温度計32の温度が要求温度(60℃)になることに設定されている。発電再開条件は、その他、例えば温度計32の温度が発電停止した際の温度計32の温度から設定温度(例えば10℃)以上下がり且つ温度計32の温度が70℃未満であることに設定することもできる。制御装置4は、温度計32の温度を監視し、発電再開条件を満たすか否かを判定する(S117)。   On the other hand, when the temperature of the thermometer 32 is 70 ° C. or higher (S115: Yes), the control device 4 stops the power generation of the power generation device 1 (S116). Then, the control device 4 determines whether or not the current condition satisfies a preset power generation resumption condition (S117). In this embodiment, the power generation restart condition is set such that the temperature of the thermometer 32 becomes the required temperature (60 ° C.). The power generation resumption condition is set such that, for example, the temperature of the thermometer 32 is lower than the temperature of the thermometer 32 when power generation is stopped by a set temperature (for example, 10 ° C.) or more and the temperature of the thermometer 32 is lower than 70 ° C. You can also The control device 4 monitors the temperature of the thermometer 32 and determines whether or not the power generation resumption condition is satisfied (S117).

発電再開条件が満たされた場合(S117:Yes)、制御装置4は、発電装置1の発電を再開させる(S118)。この際の発電量は、電力負荷状況に応じたもので良い。そして、5分経過後(S114:Yes)、制御装置4は、再び温度計32の温度と要求温度とを比較する(S103)。熱主運転モードでは、上記フローが実行され、熱負荷Yに供給される熱媒体の温度が60〜70℃、さらには60〜65℃となるように発電装置1が制御される。発電装置1は、オン/オフ制御でなく、出力の増減制御で駆動する。   When the power generation restart condition is satisfied (S117: Yes), the control device 4 restarts the power generation of the power generation device 1 (S118). The amount of power generated at this time may be in accordance with the power load situation. Then, after 5 minutes have elapsed (S114: Yes), the control device 4 compares the temperature of the thermometer 32 with the required temperature again (S103). In the heat main operation mode, the above-described flow is executed, and the power generator 1 is controlled so that the temperature of the heat medium supplied to the heat load Y is 60 to 70 ° C, and further 60 to 65 ° C. The power generator 1 is driven not by on / off control but by output increase / decrease control.

熱主運転モードでは、発電量の増加に伴うエンジン11の排熱量増加によっても、配管21の熱媒体温度が上昇する。発電量が増加することで、熱媒体に対し、増加した排熱とヒータ5の加熱による熱供給が行われ、配管21の熱媒体温度は上昇する。熱主運転モードでは、熱負荷状況に追従して発電量を制御し、発電装置1の排熱及びヒータ5の熱を利用して温度調整を行っている。   In the heat main operation mode, the heat medium temperature of the pipe 21 also rises due to an increase in exhaust heat amount of the engine 11 accompanying an increase in power generation amount. By increasing the amount of power generation, the heat medium is supplied with increased exhaust heat and heating by the heater 5, and the heat medium temperature of the pipe 21 rises. In the heat main operation mode, the amount of power generation is controlled following the heat load condition, and the temperature is adjusted using the exhaust heat of the power generation device 1 and the heat of the heater 5.

本実施形態の発電システムによれば、運転モードとして熱主運転モードを有し、熱主運転モードにおいて、ボイラ3の燃焼が禁止され、熱負荷Yに供給される熱媒体の温度に応じて発電装置1の発電量が制御される。つまり、本実施形態によれば、熱主運転モードを実行することで、発電装置1のみにより熱負荷Yに対する温度調整が行われ、ボイラ3のオン/オフ制御による効率低下及び静粛性低下を解消することができる。本実施形態によれば、ボイラ3のオン/オフ制御域を発電装置1の熱出力上昇により比例制御され、システムにおけるエネルギー効率の向上及び静粛性の向上が可能となる。   According to the power generation system of the present embodiment, the heat main operation mode is provided as the operation mode. In the heat main operation mode, combustion of the boiler 3 is prohibited, and power generation is performed according to the temperature of the heat medium supplied to the heat load Y. The power generation amount of the device 1 is controlled. In other words, according to the present embodiment, by executing the heat main operation mode, the temperature adjustment for the thermal load Y is performed only by the power generation device 1, and the efficiency reduction and quietness reduction due to the on / off control of the boiler 3 are eliminated. can do. According to the present embodiment, the on / off control region of the boiler 3 is proportionally controlled by the increase in the heat output of the power generation device 1, and the energy efficiency and quietness of the system can be improved.

また、熱主運転モードを実行することで、発電システムの出力範囲内において熱負荷Yに供給される熱媒体温度をほぼ一定に保つことができ、暖房が快適に行われる。従来のようなボイラ3のオン/オフ制御では、熱負荷への供給温度の変動が大きくなりやすく、暖房に用いた際には部屋や床の温度変化が大きく、ユーザに不快感を与えるおそれがあった。上記のように本実施形態では温度変化が抑制される。   In addition, by executing the heat main operation mode, the temperature of the heat medium supplied to the heat load Y can be kept substantially constant within the output range of the power generation system, and heating is performed comfortably. In the conventional on / off control of the boiler 3, the supply temperature to the heat load is likely to fluctuate easily, and when used for heating, the temperature of the room or floor is greatly changed, which may cause discomfort to the user. there were. As described above, the temperature change is suppressed in the present embodiment.

また、同じ燃料からの変換効率は、電力1に対して熱がおよそ2となり、熱としてエネルギーをとるほうが効率的である。したがって、発電装置1の排熱量の増加を利用して熱媒体温度を制御するほうがエネルギー効率の観点から好ましいといえる。なお、本実施形態では、熱主運転モード時に浴室暖房機などの高温熱負荷が使用された場合、制御装置4により通常運転モードに切り替えられ、熱媒体の加熱にボイラ3が用いられる。通常運転モードへの切り替えは、ユーザの操作(スイッチ操作等)によるものでも良い。   Further, the conversion efficiency from the same fuel is approximately 2 for heat of electric power 1, and it is more efficient to take energy as heat. Therefore, it can be said that it is preferable from the viewpoint of energy efficiency to control the heat medium temperature by using the increase in the amount of exhaust heat of the power generator 1. In the present embodiment, when a high-temperature heat load such as a bathroom heater is used in the heat main operation mode, the control device 4 switches to the normal operation mode, and the boiler 3 is used for heating the heat medium. Switching to the normal operation mode may be performed by a user operation (switch operation or the like).

本発明は、上記実施形態に限られない。例えば制御装置4は、熱主運転モードにおいて、発電量の増加減少分を上記のように固定値(所定増加電力)ではなく演算により求めても良い。例えば、制御装置4は、温度計32の温度と要求温度との差を求め、当該差から必要な増加量又は減少量を算出しても良い。つまり、ステップS107又はS113において、制御装置4は、熱負荷Yに供給される熱媒体の温度と熱負荷Yが要求する要求温度に基づいて、発電の増加量又は減少量を算出し、算出結果に基づいて発電装置1の発電量を制御する。これにより、より精度の良い温度調整が可能となる。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the heat main operation mode, the control device 4 may obtain the increase / decrease amount of the power generation by calculation instead of the fixed value (predetermined increase power) as described above. For example, the control device 4 may obtain a difference between the temperature of the thermometer 32 and the required temperature, and calculate a necessary increase or decrease from the difference. That is, in step S107 or S113, the control device 4 calculates the amount of increase or decrease in power generation based on the temperature of the heat medium supplied to the heat load Y and the required temperature required by the heat load Y, and the calculation result The power generation amount of the power generator 1 is controlled based on the above. Thereby, temperature adjustment with higher accuracy becomes possible.

また、制御装置4は、主に発電装置1を制御するものでも良く、ボイラ3の制御に関しては熱主運転モードにおいて燃焼を禁止するのみでも良い。つまり、制御装置4は、ボイラ3に関しては少なくともボイラ3の動作を停止して禁止できれば良く、ボイラ3のその他の制御は、別の制御装置(例えばボイラ3自身の制御装置)に任せても良い。   Further, the control device 4 may mainly control the power generation device 1, and the control of the boiler 3 may be only prohibited in the heat main operation mode. That is, the control device 4 only needs to stop and prohibit at least the operation of the boiler 3 with respect to the boiler 3, and other control of the boiler 3 may be left to another control device (for example, the control device of the boiler 3 itself). .

また、熱主運転モードでは、発電量の増加に伴うエンジン11の排熱量増加を利用して、ヒータ5を用いず排熱のみで熱媒体温度を調整するようにしても良い。また、エンジン11の燃料は、ガスに限らず、ガソリン、灯油、又は軽油等の液体燃料であっても良い。また、発電装置1は、燃料電池を用いた発電装置であっても良い。この場合、発電システムにおいて、燃料電池の排熱がエンジン11の排熱に相当する。つまり、本発明の発電システムは、エンジン駆動式コージェネレーション装置でも、燃料電池コージェネレーション装置でも良い。   Further, in the heat main operation mode, the heat medium temperature may be adjusted only by exhaust heat without using the heater 5 by utilizing the increase in the exhaust heat amount of the engine 11 accompanying the increase in the power generation amount. Further, the fuel of the engine 11 is not limited to gas, but may be liquid fuel such as gasoline, kerosene, or light oil. The power generation device 1 may be a power generation device using a fuel cell. In this case, in the power generation system, the exhaust heat of the fuel cell corresponds to the exhaust heat of the engine 11. That is, the power generation system of the present invention may be an engine-driven cogeneration device or a fuel cell cogeneration device.

1:発電装置、 11:エンジン、 12:発電機、 13:インバータ、
2:熱交換器、 3:ボイラ、 4:制御装置、 5:ヒータ、 Y:熱負荷
1: power generator, 11: engine, 12: generator, 13: inverter,
2: heat exchanger, 3: boiler, 4: control device, 5: heater, Y: heat load

Claims (4)

発電装置と、前記発電装置の排熱を受熱する熱媒体が流通する熱交換器と、前記熱媒体の温度を調整するボイラと、電力負荷状況及び熱負荷状況に応じて前記発電装置及び前記ボイラを制御する制御装置と、を備える発電システムであって、
前記制御装置は、運転モードとして、前記ボイラの燃焼を停止させ且つ熱負荷状況に応じて前記発電装置の発電量を制御することで前記熱媒体の温度を調整する熱主運転モードを備えている発電システム。
A power generator, a heat exchanger through which a heat medium that receives exhaust heat of the power generator flows, a boiler that adjusts the temperature of the heat medium, and the power generator and the boiler according to a power load situation and a heat load situation A power generation system comprising:
The control device includes a heat main operation mode in which the combustion of the boiler is stopped as an operation mode, and the temperature of the heat medium is adjusted by controlling the power generation amount of the power generation device according to a heat load situation. Power generation system.
請求項1において、
前記制御装置は、前記熱主運転モードにおいて、熱負荷に供給される前記熱媒体の温度と熱負荷の要求温度に基づいて前記発電装置の発電量を制御する発電システム。
In claim 1,
In the heat main operation mode, the control device controls a power generation amount of the power generation device based on a temperature of the heat medium supplied to a heat load and a required temperature of the heat load.
請求項1又は2において、
前記熱媒体を加熱するヒータを備え、
前記ヒータは、前記制御装置が前記熱主運転モードである際、前記制御装置の制御により増加した前記発電装置の発電電力により駆動する発電システム。
In claim 1 or 2,
A heater for heating the heat medium;
The heater is a power generation system that is driven by the generated power of the power generation device increased by the control of the control device when the control device is in the heat main operation mode.
請求項1〜3の何れか一項において、
前記制御装置は、前記熱主運転モードにおいて、熱負荷に供給される前記熱媒体の温度と熱負荷の要求温度に基づいて増加させる発電量又は減少させる発電量を算出し、当該算出結果に基づいて前記発電装置の発電量を制御する発電システム。
In any one of Claims 1-3,
The control device calculates a power generation amount to be increased or decreased based on a temperature of the heat medium supplied to the heat load and a required temperature of the heat load in the heat main operation mode, and based on the calculation result A power generation system for controlling the power generation amount of the power generation device.
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