JP2014219169A - コージェネレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯暖房器等の他の放熱器に頼ることなく自らで放熱が可能なコージェネレーション装置を提供する。
【解決手段】内燃機関（エンジン）２２で駆動されて発電する発電機２０と、熱交換器３０と、熱交換器３０で内燃機関２２の冷却水と熱交換されて加温された温水を貯留して熱負荷に供給する貯湯槽（貯湯タンク）３２とを備えるコージェネレーション装置１０において、内燃機関２２と熱交換器３０の間の循環路（１次側循環路）５０に、冷媒を凝縮器８４と蒸発器８８の間で循環させるヒートポンプユニット８０を接続する。
【選択図】図１

Description

この発明はコージェネレーション装置に関し、より具体的にはヒートポンプユニットを備えたコージェネレーション装置に関する。

従来より、コージェネレーションシステムとヒートポンプを並列に配置してなる熱源機を備えた熱電併給システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１記載の技術はコージェネレーションシステムとヒートポンプをそれぞれ蓄熱槽に接続し、熱負荷側の発電比率が小さいときはコージェネレーションシステムを運転して余剰熱を蓄熱槽に蓄熱する一方、熱負荷側の発電比率が大きいときは需要量の一部を蓄熱槽から放熱し、残りをコージェネレーションシステムとヒートポンプから放熱するものである。

特開平６−５８６９３号公報

ところで、停電時等の自立運転機能を備えたコージェネレーション装置では自立運転で排出される廃熱（エンジン冷却水の熱）を給湯暖房器側の貯湯タンクにて放熱させ、貯湯タンクの温水が満水になると浴槽への湯張りや浴室乾燥機の熱として利用する。

しかしながら、給湯暖房器を利用した放熱では例えば停電等により給湯器への入水が断水してしまうと断水検知エラーが発報したり、浴槽への湯張りができなくなるため、自立運転時の放熱ができなくなる。また、浴室乾燥機が設置されていない場合にはタンクが満水になると放熱ができなくなるため、発電が停止してしまうという不都合があった。しかし、特許文献１記載の技術はこの点について何ら開示するものではない。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、給湯暖房器等の他の放熱器に頼ることなく自らで放熱が可能なコージェネレーション装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、内燃機関で駆動されて発電する発電機と、熱交換器と、前記熱交換器で前記内燃機関の冷却水と熱交換されて加温された温水を貯留して熱負荷に供給する貯湯槽とを備えるコージェネレーション装置において、前記内燃機関と前記熱交換器の間の循環路に、冷媒を凝縮器と蒸発器の間で循環させるヒートポンプユニットを接続する如く構成した。

請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、前記貯湯槽内の温水は、前記凝縮器で前記冷媒と熱交換されて加温される如く構成した。

請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、前記ヒートポンプユニットは、前記内燃機関の冷却水の熱を前記蒸発器に放熱可能な放熱器を介して前記循環路に接続される如く構成した。

請求項４に係るコージェネレーション装置にあっては、前記貯湯槽内の温水が満水になったか否か判断する満水判断手段と、前記満水判断手段によって前記貯湯槽内の温水が満水になったと判断されたとき、前記内燃機関の冷却水の供給先を前記熱交換器から前記放熱器に切り換える冷却水供給先切換手段とを備える如く構成した。

請求項５に係るコージェネレーション装置にあっては、前記貯湯槽内の温水の温度を検出する貯湯槽内温度検出手段を備えると共に、前記満水判断手段は、前記検出された貯湯槽内の温水の温度が所定温度以上のとき、前記貯湯槽内の温水が満水になったと判断する如く構成した。

請求項６に係るコージェネレーション装置にあっては、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記検出された蒸発器の温度に基づいて前記蒸発器の除霜を行うか否か判断する除霜判断手段とを備えると共に、前記冷却水供給先切換手段は、前記除霜判断手段によって前記蒸発器の除霜を行うと判断されたとき、前記内燃機関の冷却水の供給先を前記熱交換器から前記放熱器に切り換える如く構成した。

請求項７に係るコージェネレーション装置にあっては、前記内燃機関からの冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記蒸発器の近傍に設置される冷却ファンと、前記冷却ファンを駆動する冷却ファン駆動手段と、前記検出された冷却水の温度が第２所定温度以上のとき、前記冷却ファンを駆動するように前記冷却ファン駆動手段の動作を制御する冷却ファン制御手段とを備える如く構成した。

請求項１に係るコージェネレーション装置にあっては、内燃機関と熱交換器の間の循環路に、冷媒を凝縮器と蒸発器の間で循環させるヒートポンプユニットを接続する如く構成したので、給湯暖房器等の他の放熱器に頼ることなく自らで放熱が可能となる。即ち、停電等により自立運転を行うときには給湯暖房器等ではなく、ヒートポンプユニットを利用して放熱が可能となる。

請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、貯湯槽内の温水は、凝縮器で冷媒と熱交換されて加温される如く構成したので、上記した効果に加え、ヒートポンプユニットの凝縮器によっても貯湯槽内の温水を加温することができる。

請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、ヒートポンプユニットは、内燃機関の冷却水の熱を蒸発器に放熱可能な放熱器を介して循環路に接続される如く構成したので、上記した効果に加え、放熱器によって内燃機関の廃熱を放熱することができる。

請求項４に係るコージェネレーション装置にあっては、貯湯槽内の温水が満水になったか否か判断し、満水になったと判断されたとき、内燃機関の冷却水の供給先を熱交換器から放熱器に切り換える如く構成したので、上記した効果に加え、貯湯槽内の温水が満水になっても内燃機関の冷却水の供給先を熱交換器から放熱器に切り換えることで放熱が可能となる。

請求項５に係るコージェネレーション装置にあっては、貯湯槽内の温水の温度を検出し、検出された貯湯槽内の温水の温度が所定温度以上のとき、貯湯槽内の温水が満水になったと判断する如く構成したので、上記した効果に加え、貯湯槽内の温水が満水になったか否かを容易に判断することができる。

請求項６に係るコージェネレーション装置にあっては、蒸発器の温度を検出し、検出された蒸発器の温度に基づいて蒸発器の除霜を行うか否か判断すると共に、蒸発器の除霜を行うと判断されたとき、内燃機関の冷却水の供給先を熱交換器から放熱器に切り換える如く構成したので、上記した効果に加え、内燃機関の冷却水の熱を利用して除霜できるため、除霜のために蒸発器に熱を送る機構をわざわざ設ける必要がない。

請求項７に係るコージェネレーション装置にあっては、内燃機関からの冷却水の温度を検出し、検出された冷却水の温度が第２所定温度以上のとき、蒸発器の近傍に設置される冷却ファンを駆動する如く構成したので、上記した効果に加え、冷却ファンによって蒸発器の温度を適温に維持することができる。

この発明の実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。 図１に示す発電ユニットとヒートポンプユニットの斜視図であり、ケースの壁を外して外枠のみの状態を示したものである。 図１に示す制御部の動作を示すフロー・チャートである。 図１に示す制御部の他の動作（蒸発器の除霜を行うための流路切換弁の制御動作）を示すフロー・チャートである。

以下、添付図面に即してこの発明に係るコージェネレーション装置を実施するための形態について説明する。

図１はこの発明の実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図であり、図２は発電ユニットとヒートポンプユニットの斜視図であり、ケースの壁を外して外枠のみの状態を示したものである。

図１において符号１０はコージェネレーション装置を示す。コージェネレーション装置１０は商用電源（商用電力系統）１２から電気負荷（例えば家庭内の照明器具など）１４に至る交流電力の給電路（電力線）１６に接続可能な多極コイルからなる発電機（図１で「ＧＥＮ」と示す）２０と、発電機２０を駆動する内燃機関（図１で「ＥＮＧ」と示し、以下「エンジン」という）２２と、発電機２０やエンジン２２などの動作を制御する制御部２４とを有する発電ユニット２６、および熱交換器３０と、熱交換器３０でエンジン２２の冷却水（不凍液）と熱交換されて加温された温水を貯留して熱負荷（例えば給湯暖房器など）に供給する貯湯タンク（貯湯槽）３２とを有する給湯ユニット３４を備える。尚、発電ユニット２６は一体化され、ケース（筐体）３６（図２でケース３６の外枠のみ示す）の内部に収容される。

商用電源１２は単相３線からＡＣ１００／２００Ｖで５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力を出力する。

エンジン２２は都市ガスまたはＬＰガス（以下、単に「ガス」という）を燃料とする水冷４サイクルの単気筒ＯＨＶ型火花点火式エンジンであり、例えば１６３ｃｃの排気量を備える。図示は省略するが、エンジン２２のシリンダヘッドとシリンダブロックはケース３６に対して横（水平）方向に配置され、その内部に１個のピストンが往復動自在に配置される。

供給された吸気とガスはミキサで混合され、生成された混合気は燃焼室に流れて点火プラグ（図示せず）で点火されると燃焼してピストンを駆動し、ピストンに連結されるクランクシャフトを縦（重力）方向に回転させる。これらの動作によって生じた排気は排気熱交換器３８でエンジン２２の冷却水と熱交換される。

発電機２０はクランクシャフトの上端に取り付けられるフライホイール（図示せず）の内側のクランクケース上に固定され、フライホイールとの間で相対回転するとき、交流電力を発電する。発電機２０の発電量はエンジン回転数に比例し、発電機２０の出力は制御部２４に送られる。

制御部２４は図示は省略するが、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニットと、ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧電源）と、インバータとを備える。

インバータはＤＣ／ＤＣコンバータを介して発電機２０の出力をＡＣ１００／２００Ｖ（単相）に変換すると共に、インバータの出力は給電路１６に介挿される配電盤４０に供給され、そこから商用電源１２と連系しつつ給電路１６を介して電気負荷１４に送られる。

発電機２０は商用電源１２からインバータを介して通電されるとき、エンジン２２をクランキングするスタータモータとしても機能するが、制御部２４は発電機２０の機能をスタータとジェネレータの間で切り換えると共に、エンジン２２などの動作を制御する。

エンジン２２と排気熱交換器３８には冷却水が循環させられるが、冷却水の一部は１次側循環路（循環路）５０を流れる。冷却水はエンジン２２のシリンダブロックなどの発熱部位と排気熱交換器３８を通ることから発熱部位と熱交換してエンジン２２を冷却しつつ昇温させられると共に、排気熱交換器３８によってエンジン２２の排気と熱交換して昇温させられる。

１次側循環路５０においてエンジン２２の冷却水出口２２ａ付近には電気ヒータ５２が設けられる。電気ヒータ５２は例えば発電ユニット２６において余剰電力が生じたときに通電されて１次側循環路５０を流れる冷却水を昇温する。

エンジン２２のシリンダブロックの下部にはエンジン２２の潤滑オイルが貯留されるオイルパン５４が形成される。潤滑オイルはギヤポンプ（図示せず）で掻き上げられてピストンなどの摺動部分を潤滑した後、コンロッド（図示せず）やシリンダ壁面を伝って落下してオイルパン５４に貯留される。

熱交換器３０は２次側循環路７０を流れる温水（貯湯水）を１次側循環路５０を流れる冷却水と熱交換させて昇温させる。具体的には１次側循環路５０と２次側循環路７０とが局部的に接近して熱交換器３０を形成し、熱交換器３０で１次側循環路５０を流れる冷却水は２次側循環路７０を流れる温水に熱を伝えて冷却させられる。

１次側循環路５０はエンジン２２と熱交換器３０を接続するが、具体的にはエンジン２２の冷却水出口２２ａから熱交換器３０を通って排気熱交換器３８に接続される。従って、エンジン２２の発熱部位を通って昇温された冷却水は冷却水出口２２ａから１次側循環路５０を流れて熱交換器３０で熱交換させられた後、排気熱交換器３８に戻される。尚、１次側循環路５０のうち、冷却水出口２２ａから熱交換器３０までを１次側第１流路５０ａといい、熱交換器３０から排気熱交換器３８までを１次側第２流路５０ｂという。

１次側第２流路５０ｂには冷却水を循環させるためのポンプＰ１が設けられる。ポンプＰ１は熱交換器３０と排気熱交換器３８の間に配置され、熱交換器３０で冷却された冷却水を吸引して排気熱交換器３８に向けて吐出する。従って、冷却水出口２２ａから排出された冷却水はポンプＰ１によって熱交換器３０に送られると共に、熱交換器３０で冷却された後、排気熱交換器３８、即ち、エンジン２２に帰還させられる。

１次側第１流路５０ａと１次側第２流路５０ｂには循環する冷却水の圧力調整を行うためのリザーバタンク５６が設けられる。

１次側循環路５０には熱交換器３０をバイパスして１次側第１流路５０ａと１次側第２流路５０ｂを接続する１次側第３流路５０ｃが設けられるが、１次側第２流路５０ｂと１次側第３流路５０ｃとの合流点には冷却水の流路を切り換えて、循環する冷却水の温度を適温に調整するためのミキシングバルブ５８が設けられる。

ミキシングバルブ５８は例えば三方弁であり、内部の弁を切り換えることによって１次側第１流路５０ａを流れる冷却水を熱交換器３０を通過させて１次側第２流路５０ｂに導くか、熱交換器３０をバイパスして（１次側第３流路５０ｃを通って）１次側第２流路５０ｂに導くかを選択可能なように構成される。

１次側第１流路５０ａの１次側第３流路５０ｃへの分岐点よりも上流側には冷却水の流路を切り換える流路切換弁（冷却水供給先切換手段）６０が設けられる。尚、流路切換弁６０の詳細については後述する。

１次側第１流路５０ａの冷却水出口２２ａ付近には冷却水出口２２ａから排出された冷却水の温度Ｔ１を検出する温度センサ６２が設けられ、１次側第２流路５０ｂのポンプＰ１の下流側には熱交換器３０で冷却されて排気熱交換器３８に戻される冷却水の温度Ｔ２を検出する温度センサ６４が設けられる。

２次側循環路７０は熱交換器３０と貯湯タンク３２を接続するが、具体的には貯湯タンク３２の重力方向下部に位置する出水口３２ａから熱交換器３０を通って貯湯タンク３２の給湯口３２ｂに接続される。従って、貯湯タンク３２の出水口３２ａから排出された低温の温水は熱交換器３０で昇温されて給湯口３２ｂから貯湯タンク３２に戻される。尚、２次側循環路７０のうち、出水口３２ａから熱交換器３０までを２次側第１流路７０ａといい、熱交換器３０から給湯口３２ｂまでを２次側第２流路７０ｂという。

２次側第１流路７０ａには２次側循環路７０内で温水を循環させるためのポンプＰ２が設けられる。ポンプＰ２は貯湯タンク３２の出水口３２ａから排出された温水を吸引して熱交換器３０に吐出すると共に、熱交換器３０で昇温された温水を貯湯タンク３２に帰還させる。

貯湯タンク３２は密閉式のタンクであり、周囲を断熱（保温）材で被覆される。貯湯タンク３２の内部には温水が層状（上部から下部にいくに従って温水の温度が低下していく層）に貯留されると共に、下部には水道水などの上水が供給される給水口３２ｃが設けられ、上部にはタンク内に貯留された温水を例えば台所や風呂の給湯設備（熱負荷）に供給するための出湯口３２ｄが設けられる。尚、貯湯タンク３２の内部の最下部またはその近傍には貯湯タンク３２内の温水の温度Ｔ３を検出する温度センサ７２が設けられる。

以上のように、コージェネレーション装置１０は発電ユニット２６と給湯ユニット３４を備えるが、その他にヒートポンプユニット８０を備える。ヒートポンプユニット８０は圧縮機８２、凝縮器８４、膨張弁８６、および蒸発器８８を備え、圧縮機８２、凝縮器８４、膨張弁８６、および蒸発器８８がこの順で環状に接続される。尚、配管内部は冷媒が循環する。

圧縮機８２は駆動装置（図示せず）によって駆動され、吸引した冷媒を内部で圧縮し高圧・高温として凝縮器８４に吐出する。凝縮器８４は圧縮機８２から送られてきた高温・高圧の冷媒を貯湯タンク３２から排出された温水と熱交換して凝縮（液化）する熱交換器である。尚、凝縮器８４はプレート式熱交換器や多重管式熱交換器などによって構成することができる。膨張弁８６は冷媒を急激に減圧して低温・低圧にする弁である。また、蒸発器８８は内部を流れる冷媒を外気と熱交換させる、いわゆる空気熱交換器であり、冷媒を外気と熱交換させることで蒸発させて圧縮機８２へと送る。

蒸発器８８の近傍には放熱器９０が設置される。放熱器９０は１次側循環路５０に接続されてエンジン２２の冷却水の熱を蒸発器８８に放熱する。１次側循環路５０と放熱器９０を結ぶ配管（１次側第４流路）５０ｄは１次側第１流路５０ａの流路切換弁６０から分岐して延び、放熱器９０の内部を通って１次側第２流路５０ｂ、具体的にはミキシングバルブ５８とポンプＰ１の間に戻される。換言すると、ヒートポンプユニット８０は放熱器９０を介して１次側第４流路５０ｄによって１次側循環路５０の１次側第１流路５０ａと１次側第２流路５０ｂに接続される。従って、流路切換弁６０を切り換えることによって冷却水出口２２ａから排出された高温の冷却水を放熱器９０に供給可能となる。尚、ヒートポンプユニット８０には蒸発器８８の近傍に冷却ファン９２ａおよびそれを駆動するファンモータ９２ｂが設けられる。

ヒートポンプユニット８０は図２に示すように発電ユニット２６の上方に配置され、発電ユニット２６と共にケース３６内に収容される。

上記したように、１次側第１流路５０ａと１次側第４流路５０ｄとの分岐点には流路切換弁６０が設けられるが、流路切換弁６０は冷却水出口２２ａからの冷却水の供給先を熱交換器３０と放熱器９０のいずれかに切り換えるものであり、切り換えは制御部２４からの指令によって行われる。

流路切換弁６０によって冷却水の流路が熱交換器３０へと向かう流路（Ａ→Ｂ）に切り換えられると、冷却水は放熱器９０には流れず、熱交換器３０へと流れるようになる。一方、冷却水の流路が放熱器９０へと向かう流路（Ａ→Ｃ）に切り換えられると、冷却水は熱交換器３０には流れず、放熱器９０へと流れるようになる。このため、流路切換弁６０によって熱交換器３０側への流路が選択されると高温の冷却水は熱交換器３０に流れて貯湯タンク３２の温水を昇温し、流路切換弁６０によって放熱器９０側への流路が選択されると高温の冷却水は放熱器９０で放熱されてヒートポンプユニット８０の蒸発器８８を昇温する。

尚、２次側第１流路７０ａは貯湯タンク３２の出水口３２ａからヒートポンプユニット８０の凝縮器８４を経由して熱交換器３０に接続される。従って、貯湯タンク３２の温水はヒートポンプユニット８０の凝縮器８４によって冷媒と熱交換される場合と、熱交換器３０によって冷却水と熱交換される場合とがある。即ち、流路切換弁６０の流路が熱交換器３０へと向かう流路（Ａ→Ｂ）のときは冷却水は熱交換器３０へ流れるため、熱交換器３０によって貯湯タンク３２の温水は昇温されるが、流路切換弁６０の流路が放熱器９０へと向かう流路（Ａ→Ｃ）に切り換えられると冷却水は熱交換３０には流れず放熱器９０へ流れて放熱器９０による放熱によって蒸発器８８で冷媒が昇温されるため、凝縮器８４で貯湯タンク３２の温水を昇温可能となる。

以上がこの実施例に係るコージェネレーション装置１０の構成であるが、次にコージェネレーション装置１０の動作について説明する。

図３は制御部２４の動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムは停電等が発生し、コージェネレーション装置１０が自立運転モードに切り換ったときの処理の流れを示したものであり、自立運転開始後所定周期で繰り返し実行される。

以下説明すると、スタータが始動された後、先ずＳ（ステップ）１０においてエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ１以上か否か判断する。エンジン回転数ＮＥは図示しないクランク角センサによって検出される。所定回転数ＮＥ１はエンジン２２が完爆状態（エンジン２２が自立運転可能な燃焼状態）か否かを判断するための回転数であり、例えば１２００ｒｐｍとされる。

Ｓ１０で否定されるときは次の処理には進まず、肯定、即ち、完爆状態となってエンジン始動が完了し、アイドル運転状態になるとＳ１２に進んで発電許可タイマを起動する。

次いで、Ｓ１４に進み、発電許可タイマが所定時間ｔ１を経過したか否か判断し、否定されるときは次の処理には進まず、肯定されるときはＳ１６に進んで発電を開始する。尚、発電許可タイマが所定時間ｔ１を経過した後に発電を開始するのはエンジン回転が安定するのを待って発電を行うためであり、所定時間ｔ１は例えば１０秒とされる。

次いで、Ｓ１８に進み、ポンプＰ１を起動した後、Ｓ２０に進んで温度センサ６２の出力値に基づき、冷却水出口２２ａから排出された冷却水の温度Ｔ１が暖機判定温度ＴＰ１以上か否か判断する。Ｓ２０は暖機運転が完了したか否かを判断するための処理であるため暖機判定温度ＴＰ１は例えば７５度とされる。

Ｓ２０で否定されるときは次の処理には進まない一方、肯定、即ち、冷却水の温度Ｔ１が暖機判定温度ＴＰ１以上となって暖機運転が完了したと判断されたときはＳ２２に進んでポンプＰ２を起動する。

次いで、Ｓ２４に進み、温度センサ７２の出力値に基づき、貯湯タンク３２内の温水の温度Ｔ３が満水判定温度（所定温度）ＴＰ２以上か否か判断する。Ｓ２４は貯湯タンク３２内の温水が満水になったか否かを判断するための処理である。高温の温水は比重の関係で貯湯タンク３２内の上部から蓄積され始め、量が増加するに従って高温の温水層の厚さが増していく。従って、貯湯タンク３２内の下部に設置された温度センサ７２の出力値、即ち、貯湯タンク３２内下部の温水の温度Ｔ３が満水判定温度ＴＰ２以上（例えば給湯温度付近）になれば貯湯タンク３２内の温水が満水になったと判断することができる。尚、この実施例では満水判定温度ＴＰ２は例えば７５度とされる。

Ｓ２４で否定されるときは次の処理には進まない一方、肯定、即ち、貯湯タンク３２内の温水が満水になったと判断されるときはＳ２６に進み、流路切換弁６０を放熱器９０側（Ａ→Ｃ）へと切り換える。これにより、エンジン２２の冷却水は１次側第４流路５０ｄを循環して放熱器９０に流れ、冷却水の熱を放熱する。尚、Ｓ２６の処理で流路切換弁６０が切り換えられるまでは流路切換弁６０は初期位置（熱交換器３０側（Ａ→Ｂ））にある。

次いで、Ｓ２８に進み、冷却水の供給先が放熱器９０へと切り換えられたことから、ポンプＰ２を停止させる。

次いで、Ｓ３０に進み、冷却水出口２２ａから排出された冷却水の温度Ｔ１が過熱判定温度（第２所定温度）ＴＰ３以下か否か判断し、否定されるときは次の処理には進まない一方、肯定されるときはＳ３２に進んで冷却ファン９２ａを起動する。Ｓ３０およびＳ３２は冷却水出口２２ａから排出された冷却水の温度Ｔ１が過熱判定温度ＴＰ３を超えたため冷却ファン９２ａによって冷却を行う処理である。尚、過熱判定温度ＴＰ３は例えば８０度とされる。

冷却ファン９２ａを起動した後、Ｓ３４にて冷却水出口２２ａから排出された冷却水の温度Ｔ１が冷却判定温度ＴＰ４（例えば７５度）以下か否か判断し、否定されるときは次の処理には進まず、肯定されるときは冷却ファン９２ａによる冷却の必要がなくなることからＳ３６に進んで冷却ファン９２ａを停止させる。

次いで、Ｓ３８に進み、貯湯タンク３２内の温水の温度Ｔ３が弁切換判定温度ＴＰ５以下か否か判断する。弁切換判定温度ＴＰ５は例えば５０度とされ、貯湯タンク３２内の温水の温度Ｔ３が弁切換判定温度ＴＰ５以下に下がれば貯湯タンク３２内の温水の循環が行われて満水状態でなくなったと判断することができる。

従って、Ｓ３８で肯定されるときはＳ４０に進んで系統が復帰したか否か判断する。Ｓ４０で否定されるときはＳ３０の処理に戻る一方、肯定されるときはＳ４２に進んで発電を停止させると共に、Ｓ４４に進んでエンジン２２を停止させる。

一方、Ｓ３８で否定されるときはＳ４６に進んで流路切換弁６０を熱交換器３０側（Ａ→Ｂ）へと切り換えると共に、Ｓ２２に戻ってポンプＰ２を再び起動する。

図１の説明に戻ると、コージェネレーション装置１０はヒートポンプユニット８０内に蒸発器８８の温度Ｔ４を検出する温度センサ（蒸発器温度検出手段）９４を備えており、制御部２４は温度センサ９４の出力値に基づいて蒸発器８８に霜が付着したか否かを判断する（制御部２４はこの判断結果に基づきさらに除霜を行うべきかどうかを判断する（除霜判断手段））。そして、制御部２４は蒸発器８８の除霜を行うべきと判断したときは流路切換弁６０を放熱器９０側（Ａ→Ｃ）に切り換える。

図４は蒸発器８８の除霜を行うための流路切換弁６０の制御動作を示すフロー・チャートである。

図４に示すように、制御部２４はＳ１００にて除霜要求信号（割込信号）が入力されたか否かをモニタしているが、除霜要求信号を受信しない間、即ち、Ｓ１００で否定される間は次の処理には進まず、換言すると、制御部２４の通常の制御動作（メイン動作）に戻る一方、除霜要求信号が入力されると除霜が必要と判断し（Ｓ１００で肯定されて）、Ｓ１０２に進んで流路切換弁６０を放熱器９０側（Ａ→Ｃ）へと切り換える。これにより、蒸発器８８は放熱器９０の放熱によって暖められて除霜が行われる。

尚、除霜要求信号は蒸発器８８の温度Ｔ４が除霜判定温度ＴＰ６（例えば０度）以下となったときにオンとなる（入力される）ように制御される。

次いで、Ｓ１０４に進み、除霜要求解除信号が入力されたか否かを判断し、否定されるときはＳ１０２の処理に戻る（放熱器９０による除霜を継続する）一方、肯定されるときは除霜が完了したと判断し、メイン動作へ復帰する。尚、除霜要求解除信号が入力される場合とは例えば蒸発器８８の温度Ｔ４が除霜完了判定温度ＴＰ７（例えば１０度）以上になった場合などである。

上記の如く、この発明の実施例にあっては、内燃機関（エンジン）２２で駆動されて発電する発電機２０と、熱交換器３０と、前記熱交換器で前記内燃機関の冷却水と熱交換されて加温された温水を貯留して熱負荷に供給する貯湯槽（貯湯タンク）３２とを備えるコージェネレーション装置１０において、前記内燃機関と前記熱交換器の間の循環路（１次側循環路）５０に、冷媒を凝縮器８４と蒸発器８８の間で循環させるヒートポンプユニット８０を接続する如く構成したので、給湯暖房器等の他の放熱器に頼ることなく自らで放熱が可能となる。即ち、停電等により自立運転を行うときには給湯暖房器等ではなく、ヒートポンプユニット８０を利用して放熱が可能となる。よって、停電等によって給湯暖房器側で放熱ができなくなってもヒートポンプユニット８０側で放熱できるため、停電等による自立運転時に発電が行えなくなるという不都合は生じない。

また、前記貯湯槽内の温水は、前記凝縮器で前記冷媒と熱交換されて加温される如く構成したので、ヒートポンプユニット８０の凝縮器８８によっても貯湯槽３２内の温水を加温することができる。

また、前記ヒートポンプユニットは、前記内燃機関の冷却水の熱を前記蒸発器に放熱可能な放熱器９０を介して前記循環路に接続される如く構成したので、放熱器９０によって内燃機関２２の廃熱を放熱することができる。

また、前記貯湯槽内の温水が満水になったか否か判断する満水判断手段（温度センサ７２。制御部２４。Ｓ２４）と、前記満水判断手段によって前記貯湯槽内の温水が満水になったと判断されたとき、前記内燃機関の冷却水の供給先を前記熱交換器から前記放熱器に切り換える冷却水供給先切換手段（流路切換弁６０。制御部２４。Ｓ２６）とを備える如く構成したので、貯湯槽３２内の温水が満水になっても内燃機関２２の冷却水の供給先を熱交換器３０から放熱器９０に切り換えることで放熱が可能となる。

また、前記貯湯槽内の温水の温度Ｔ３を検出する貯湯槽内温度検出手段（温度センサ７２）を備えると共に、前記満水判断手段は、前記検出された貯湯槽内の温水の温度が所定温度（満水判定温度）ＴＰ２以上のとき、前記貯湯槽内の温水が満水になったと判断する（制御部２４。Ｓ２４）如く構成したので、貯湯槽３２内の温水が満水になったか否かを容易に判断することができる。

また、前記蒸発器の温度Ｔ４を検出する蒸発器温度検出手段（温度センサ９４）と、前記検出された蒸発器の温度に基づいて前記蒸発器の除霜を行うか否か判断する除霜判断手段（制御部２４。Ｓ１００）とを備えると共に、前記冷却水供給先切換手段は、前記除霜判断手段によって前記蒸発器の除霜を行うと判断されたとき、前記内燃機関の冷却水の供給先を前記熱交換器から前記放熱器に切り換える（制御部２４。Ｓ１０２）如く構成したので、内燃機関２２の冷却水の熱を利用して除霜できるため、除霜のために蒸発器８８に熱を送る機構をわざわざ設ける必要がない。

また、前記内燃機関からの冷却水の温度Ｔ１を検出する冷却水温度検出手段（温度センサ６２）と、前記蒸発器の近傍に設置される冷却ファン９２ａと、前記冷却ファンを駆動する冷却ファン駆動手段（ファンモータ）９２ｂと、前記検出された冷却水の温度が第２所定温度（過熱判定温度）ＴＰ３以上のとき、前記冷却ファンを駆動するように前記冷却ファン駆動手段の動作を制御する冷却ファン制御手段（制御部２４。Ｓ３０，Ｓ３２）とを備える如く構成したので、冷却ファン９２ａによって蒸発器８８の温度を適温に維持することができる。

尚、実施例において、エンジン２２をガスを燃料とするガスエンジンとしたが、ガソリン燃料などを使用するエンジンであってもよい。また、所定回転数ＮＥ１、所定時間ｔ１、各種判定温度ＴＰ１〜ＴＰ７、エンジン２２の排気量などを具体的な値で示したが、それらは例示であって限定されるものではない。

また、貯湯タンク３２内の温水が満水になったか否かは温度センサ７２の出力値、即ち、貯湯タンク３２内下部の温水の温度Ｔ３に基づいて判断したが、例えば貯湯タンク３２に水位計を設け、これによって満水を判断するようにしてもよい。

また、温度センサ７２を貯湯タンク３２内の最下部またはその近傍に設けているが、例えば貯湯タンク３２の出水口３２ａ付近に設けるようにしてもよい。

１０ コージェネレーション装置、２０ 発電機、２２ エンジン（内燃機関）、２４ 制御部、３０ 熱交換器、３２ 貯湯タンク（貯湯槽）、５０ １次側循環路（循環路）、５０ａ １次側第１流路、５０ｂ １次側第２流路、５０ｃ １次側第３流路、５０ｄ １次側第４流路、６０ 流路切換弁（冷却水供給先切換手段）、８０ ヒートポンプユニット、８４ 凝縮器、８８ 蒸発器、９０ 放熱器、６２，７２，９４ 温度センサ（冷却水温度検出手段、貯湯槽内温度検出手段、蒸発器温度検出手段）、９２ａ 冷却ファン、９２ｂ ファンモータ（冷却ファン駆動手段）

Claims (7)

1. 内燃機関で駆動されて発電する発電機と、熱交換器と、前記熱交換器で前記内燃機関の冷却水と熱交換されて加温された温水を貯留して熱負荷に供給する貯湯槽とを備えるコージェネレーション装置において、前記内燃機関と前記熱交換器の間の循環路に、冷媒を凝縮器と蒸発器の間で循環させるヒートポンプユニットを接続したことを特徴とするコージェネレーション装置。
2. 前記貯湯槽内の温水は、前記凝縮器で前記冷媒と熱交換されて加温されることを特徴とする請求項１記載のコージェネレーション装置。
3. 前記ヒートポンプユニットは、前記内燃機関の冷却水の熱を前記蒸発器に放熱可能な放熱器を介して前記循環路に接続されることを特徴とする請求項１または２記載のコージェネレーション装置。
4. 前記貯湯槽内の温水が満水になったか否か判断する満水判断手段と、前記満水判断手段によって前記貯湯槽内の温水が満水になったと判断されたとき、前記内燃機関の冷却水の供給先を前記熱交換器から前記放熱器に切り換える冷却水供給先切換手段とを備えることを特徴とする請求項３記載のコージェネレーション装置。
5. 前記貯湯槽内の温水の温度を検出する貯湯槽内温度検出手段を備えると共に、前記満水判断手段は、前記検出された貯湯槽内の温水の温度が所定温度以上のとき、前記貯湯槽内の温水が満水になったと判断することを特徴とする請求項４記載のコージェネレーション装置。
6. 前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出手段と、前記検出された蒸発器の温度に基づいて前記蒸発器の除霜を行うか否か判断する除霜判断手段とを備えると共に、前記冷却水供給先切換手段は、前記除霜判断手段によって前記蒸発器の除霜を行うと判断されたとき、前記内燃機関の冷却水の供給先を前記熱交換器から前記放熱器に切り換えることを特徴とする請求項４または５記載のコージェネレーション装置。
7. 前記内燃機関からの冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記蒸発器の近傍に設置される冷却ファンと、前記冷却ファンを駆動する冷却ファン駆動手段と、前記検出された冷却水の温度が第２所定温度以上のとき、前記冷却ファンを駆動するように前記冷却ファン駆動手段の動作を制御する冷却ファン制御手段とを備え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コージェネレーション装置。

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