JP4488358B2 - Cogeneration equipment - Google Patents
Cogeneration equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP4488358B2 JP4488358B2 JP2005101036A JP2005101036A JP4488358B2 JP 4488358 B2 JP4488358 B2 JP 4488358B2 JP 2005101036 A JP2005101036 A JP 2005101036A JP 2005101036 A JP2005101036 A JP 2005101036A JP 4488358 B2 JP4488358 B2 JP 4488358B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- temperature
- engine
- electric heater
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
本発明は、コジェネレーション装置に関し、特に、熱交換によって発生した凝縮水の凍結を防止する手段を有するコジェネレーション装置に関する。 The present invention relates to a cogeneration apparatus, and more particularly to a cogeneration apparatus having means for preventing freezing of condensed water generated by heat exchange.
近年、地球環境問題に対する取り組みにおいて、エネルギの有効利用を図る観点で、運転に伴って発生する熱を回収利用するコジェネレーション装置が注目されており、家庭用等に使用する数キロワット出力の比較的小型のコジェネレーション装置も普及し始めている。この種のコジェネレーション装置等に使用される排熱回収装置では、排気熱交換器および排気通路で排気ガス中の水蒸気が冷却されたときに凝縮水を生じる。そこで、排気ガスが通過するマフラの底部に排水トラップを設けておき、この排水トラップに溜まった凝縮水をドレイン通路を介して放出するように構成した排熱回収装置が提案されている(例えば、特開平11−72018号公報)。 In recent years, cogeneration devices that collect and use the heat generated during operation have attracted attention from the viewpoint of effective use of energy in efforts to address global environmental problems. Small cogeneration systems are also beginning to become popular. In an exhaust heat recovery apparatus used in this type of cogeneration apparatus or the like, condensed water is generated when water vapor in the exhaust gas is cooled in the exhaust heat exchanger and the exhaust passage. Therefore, a waste heat recovery device is proposed in which a drain trap is provided at the bottom of the muffler through which the exhaust gas passes and the condensed water accumulated in the drain trap is discharged through the drain passage (for example, JP-A-11-72018).
コジェネレーション装置で熱回収した媒体が通常の安定した温度に上昇している状態で発生した凝縮水は排気ガスの勢いで吹き飛ばされるので、そこで運転を停止したとしても排気経路上には凝縮水がほとんど残らない。 Condensed water generated while the medium recovered by the cogeneration system has risen to a normal stable temperature is blown off by the force of the exhaust gas, so even if the operation is stopped there, condensed water remains on the exhaust path. Little remains.
また、設置環境温度が氷点下の状態で運転を開始した場合に、発生した凝縮水が運転当初に排気系の経路内壁に付着し、それが、凍結することがある。しかし、凍結した凝縮水は、排気経路が閉塞される前に排気ガスによって温められて融けてしまうので、この場合にも排気系の経路上に凝縮水はほとんど残らない。 Further, when the operation is started in a state where the installation environment temperature is below the freezing point, the generated condensed water may adhere to the inner wall of the exhaust system at the beginning of the operation, and it may freeze. However, the frozen condensed water is melted by being heated by the exhaust gas before the exhaust path is blocked, and in this case, almost no condensed water remains on the path of the exhaust system.
ところが、氷点下の状態で運転開始した直後になんらかの事情で運転を停止することがあると、凝縮水が排気ガスで吹き飛ばされないで排気経路上に残ってしまうことがある。このまま氷点下の環境に放置すると、排気経路上に残っている凝縮水は凍結してしまう。そして、その後に運転を開始すると、今度はこの凍結した凝縮水の上に新たに発生した凝縮水が付着して凍結する。その結果、凍結した凝縮水が排気経路を閉塞してしまい、運転不能となることがあり得る。 However, if the operation is stopped for some reason immediately after the operation is started at a temperature below the freezing point, the condensed water may remain on the exhaust path without being blown off by the exhaust gas. If left in a freezing environment, the condensed water remaining on the exhaust path will freeze. Then, when the operation is started thereafter, the newly generated condensed water adheres to the frozen condensed water and freezes. As a result, the frozen condensed water may block the exhaust path and become inoperable.
また、外気温が極めて低い、いわゆるコールドソーク状態からの運転では、排気経路の大きな熱容量によって、凍結した凝縮水が融けにくくなるという問題がある。 Moreover, in operation from a so-called cold soak state in which the outside air temperature is extremely low, there is a problem that frozen condensed water is difficult to melt due to a large heat capacity of the exhaust path.
これらの問題に対して、例えば、外気温度等が、0°Cを下回るような予め設定した温度以下の時には、冷却水を電熱ヒータで予め加熱した後にエンジンを始動するシステムが提案されている(特開2004−263589号公報参照)。
特許文献2に記載されたシステムでは、エンジンの始動前に数分から数十分の予熱時間が必要になる。また、電熱ヒータの消費電力が大きいので、家庭用等のように顧客契約電力が一般に大きくない場合は、予め契約電力を十分に大きくしておかないとブレーカ作動の原因になるという問題があった。
The system described in
本発明の目的は、上記課題に対してなされたものであり、排気経路で凍結した凝縮水で排気経路が閉塞するのを防止するために、電熱ヒータを使用して排気経路等の加熱を促進しつつ、省エネルギ運転を行うことができるコジェネレーション装置を提供することを目的とする。 The object of the present invention is to solve the above problems, and in order to prevent the exhaust path from being clogged with condensed water frozen in the exhaust path, heating of the exhaust path and the like is promoted by using an electric heater. However, it aims at providing the cogeneration apparatus which can perform energy saving operation.
本発明は、エンジンと、このエンジンで駆動される発電機と、前記エンジンの排熱から熱エネルギを回収する熱交換器と、この熱交換器で回収された熱エネルギを外部熱負荷に供給する熱媒体の循環路と、前記循環路に設けられた前記熱媒体の循環ポンプとを有するコジェネレーション装置において、前記循環路を循環する熱媒体を加熱する電熱ヒータと、前記エンジンの排気系の環境温度が排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される温度の場合、エンジンおよび前記循環ポンプを始動させるのに合わせて、前記電熱ヒータを作動させる手段とを備えた点に第1の特徴がある。また、本発明は、前記電熱ヒータが、前記熱交換器の前記熱媒体の入口側に設けられる点に第2の特徴がある。 The present invention provides an engine, a generator driven by the engine, a heat exchanger that recovers thermal energy from exhaust heat of the engine, and supplies the thermal energy recovered by the heat exchanger to an external heat load. In a cogeneration apparatus having a heat medium circulation path and a circulation pump for the heat medium provided in the circulation path, an electric heater for heating the heat medium circulating in the circulation path, and an environment of an exhaust system of the engine In the case where the temperature is a temperature at which the water vapor in the exhaust gas is expected to be frozen, there is a first feature in that there is provided means for operating the electric heater in accordance with starting the engine and the circulation pump. Further, the present invention has a second feature in that the electric heater is provided on the inlet side of the heat medium of the heat exchanger.
また、本発明は、前記発電機の出力電流の少なくとも一部を前記電熱ヒータへ供給するように構成した点に第3の特徴がある。さらに、本発明は、前記発電機の発電電力のうち、余剰電力を前記電熱ヒータへ供給するように構成した点に第4の特徴がある。 Further, the present invention has a third feature in that at least a part of the output current of the generator is supplied to the electric heater. Furthermore, this invention has the 4th characteristic in the point comprised so that surplus electric power might be supplied to the said electric heater among the electric power generated by the said generator.
上記特徴を有する本発明によれば、環境温度が0°C以下のような、排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される低温時に、エンジン始動と合わせて電熱ヒータを作動させるので、電熱ヒータで加熱された熱媒体の循環による熱交換器の加熱と、エンジンの運転に伴って生じる熱による環境全体の加熱と、排気経路の加熱との相乗効果によって、排気系の環境温度や排気ガス温度の上昇を早めることができる。したがって、排気経路中で凍結した凝縮水の融解促進や排気ガス中の水蒸気の凍結抑止の上で大きな効果を得ることができる。 According to the present invention having the above features, since the electric heater is operated at the time of starting the engine at a low temperature at which the ambient temperature is 0 ° C. or less and the water vapor in the exhaust gas is expected to be frozen, Due to the synergistic effect of the heating of the heat exchanger by circulation of the heated heat medium, the heating of the entire environment by the heat generated by the operation of the engine, and the heating of the exhaust path, the environmental temperature and exhaust gas temperature of the exhaust system The rise can be accelerated. Therefore, a great effect can be obtained in accelerating the melting of condensed water frozen in the exhaust path and suppressing freezing of water vapor in the exhaust gas.
また、電熱ヒータの加熱のみで熱媒体循環経路全体を十分に温度上昇させるためには、大電力で長時間の運転が必要になる。しかし、エンジン運転による熱と電熱ヒータによる熱とを併用することによって、エンジンの運転による熱を十分に利用しながら熱交換器および排気経路を加熱できる。したがって、凍結した凝縮水の融解促進や排気ガス中の水蒸気の凍結抑止に要する運転時間を短縮することができ、大きな電力節減効果も得られる。 Further, in order to sufficiently raise the temperature of the entire heat medium circulation path only by heating the electric heater, it is necessary to operate for a long time with high power. However, by using both the heat from the engine operation and the heat from the electric heater, the heat exchanger and the exhaust path can be heated while fully utilizing the heat from the engine operation. Therefore, it is possible to shorten the operation time required for accelerating the melting of frozen condensed water and preventing freezing of water vapor in the exhaust gas, and a great power saving effect can be obtained.
第2の特徴を有する本発明によれば、電熱ヒータで加熱された熱媒体が直ちに熱交換器内へ供給されるので、熱交換器を加熱することができる効果がある。 According to the present invention having the second feature, since the heat medium heated by the electric heater is immediately supplied into the heat exchanger, there is an effect that the heat exchanger can be heated.
また、第3の特徴を有する本発明によれば、発電機の発電電力を直接利用して電熱ヒータを作動させることができるので、系統側から取り込む電力が不要になるか少なくして、エネルギ利用効率を向上させることができる。電熱ヒータの消費電力量は大きいので、他の負荷と一緒に運転すると顧客契約電力を上回り、ブレーカの余力を上回ってブレーカが動作するおそれがある。しかし、第3の特徴によれば、電熱ヒータの消費電力分を発電機側から直接供給することで、系統側から引き込む電力量を少なくできるので、系統側から供給される電力が顧客契約電力を上回るのを抑制することができる。 Further, according to the present invention having the third feature, since the electric heater can be operated by directly using the power generated by the generator, the power taken from the system side becomes unnecessary or reduced, and the energy is used. Efficiency can be improved. Since the electric heater consumes a large amount of power, operation with other loads exceeds the customer contract power and may exceed the breaker's remaining capacity. However, according to the third feature, by directly supplying the power consumption of the electric heater from the generator side, the amount of power drawn from the system side can be reduced, so that the power supplied from the system side reduces the customer contract power. It can be suppressed from exceeding.
さらに、第4の特徴を有する本発明によれば、電熱ヒータを利用して、発電機の発電電力のうち、負荷で消費されない余剰電力を熱エネルギに変換して利用することができる。 Furthermore, according to this invention which has a 4th characteristic, the surplus electric power which is not consumed with load among the electric power generated by a generator can be converted and utilized using an electric heater.
以下に図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図2は排熱回収装置を含むコジェネレーション装置の構成を示すブロック図である。コジェネレーション装置1はエンジン2およびエンジン2で駆動される発電機3を備える。エンジン2には潤滑オイルを溜めるオイルパン4が設けられる。オイルパン4にはオイルパン4内のオイルと熱媒体との熱交換を行うオイル熱交換器(オイルクーラ)5が設けられる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a cogeneration apparatus including an exhaust heat recovery apparatus. The
コジェネレーション装置1は全体が筐体Cによってすっぽりと覆われており、上部には、エンジン2のシリンダヘッド6に取り入れられる空気を清浄にするエアフィルタ7、並びにECU30、電源ユニット31、モータドライバユニット32等の制御機器が設けられる。ECU30は、エンジン2の回転数を目標値に収斂させる電子ガバナ装置を有する。ECU30等の制御機器は、図示のようにエンジン2の熱影響を受けにくくするため、さらに仕切板Pで下部の空間と仕切られた部屋に設置されるのが望ましい。
The
コジェネレーション装置1はエンジン2の運転に伴って発生する排熱を回収するための熱媒体つまり冷却水の循環経路12を備える。循環経路12は、エンジン2の排熱を効率よく回収するため、オイル熱交換器5、排気熱交換器9、排気マニホルド8およびエンジン2のシリンダヘッド6の順に冷却水が搬送されるように設定されている。
The
冷却水の循環経路12には冷却水の温度を感知する水温センサ(熱媒体センサ)33,34が設けられる。水温センサ33はシリンダヘッド6に設けられ、水温センサ34は、水温センサ33の設置位置より下流、例えば外部熱負荷へ給湯するためのコジェネレーション装置1の出口近くに設けられる。2個所に水温センサ33,34を設けるのは、循環経路12内の冷却水の有無や不足を検出するためである(特開2003−21393号公報参照)。したがって、他の手段によって冷却水の有無等を検出する場合は、水温センサ33,34のいずれか一方は省略することができる。また、水温センサの設定位置はこれらの位置に限定されない。
The cooling
コジェネレーション装置1には、庫内温度を感知する庫内温度センサ35が設けられる。庫内温度センサ35は、最も低温になると予想される庫内底部にあって、排気熱交換器9の排気出口近くに設置すれば、排気系の環境温度を感知して排気系での凍結判断をするための条件データを得るのに好都合である。なお、本実施形態における環境温度とは、前記筐体C内(庫内)の空間のうち、排気系の周囲温度であり、庫内温度センサ35の感知温度で代表される値をいう。
The
熱媒体を循環させるための循環ポンプつまりウォータポンプ10が熱媒体の循環経路12の入口側に設けられる。この配置により、ウォータポンプ10と高温の熱媒体との接触が避けられるのでシール部材等が劣化しにくくなり、ウォータポンプ10の長寿命化が図られる。
A circulation pump for circulating the heat medium, that is, a
また、循環経路12を循環する冷却水を加熱するための電熱ヒータ13が設けられる。電熱ヒータ13は、発電機3の発電電力との関連で、大きくなりすぎないよう、例えば、発電機3の出力電力が1キロワットの場合、電熱ヒータ13の大きさは消費電力が1〜3キロワット程度のものが適当である。電熱ヒータ13は、排気熱交換器9の熱媒体入口側に設けるのがよい。電熱ヒータ13で加熱した冷却水が直ちに排気熱交換器9に給送されて排気熱交換器9を加熱するのに好都合だからである。しかし、電熱ヒータ13の配置位置は、循環経路12を循環する冷却水を加熱する目的が達せられれば、排気熱交換器9の入口側に限定されない。電熱ヒータ13の作動中は、ウォータポンプ10も作動し、熱媒体としての冷却水は循環経路12を循環されつつ、電熱ヒータ13で加熱される。
In addition, an
シリンダヘッド6にはサーモスタットを内蔵するサーモカバー16が設けられており、サーモスタットの作用により、予め設定した温度以下ではサーモカバー16の弁が切り替わって熱媒体をシリンダヘッド6に循環させないようにすることができる。シリンダヘッド6の過度の冷却を防止してエンジン2の始動性能を向上させるためである。
The
熱媒体は、ウォータポンプ10からオイルパン4内のオイル熱交換器5に導入され、エンジン2から回収されたオイルと熱交換してオイルを冷却するとともにそれから熱を得る。続いて熱媒体は排気熱交換器9でエンジン2からの排気ガスと熱交換して熱を得る。オイル熱交換器5および排気熱交換器9で熱を得て温度上昇した熱媒体は、さらにエンジン2のシリンダ壁やシリンダヘッド6に設けられた管路つまりウォータジャケット6Aからなる冷却部を通って熱回収し、その温度がさらに上昇させられる。排熱を回収して温度上昇した熱媒体は、ボイラユニット等、外部の熱負荷へ循環して利用される。
The heat medium is introduced from the
一方、エンジン2からの排気ガスは、排気マニホルド8、排気熱交換器9、および複数の排気マフラ(図3参照)を通って外部へ排出される。
On the other hand, the exhaust gas from the
図3は、排気系の構成を示す斜視図である。排気系には、複数の排気マフラ23,25,27が設けられる。コジェネレーション装置1の下部に配置される排気熱交換器9の底部から引き出された第1排気ホース17は、排気パイプ18を介して排気温度センサホース19に接続される。排気温度センサホース19は排気温度センサパイプ20を介して第2排気ホース21に接続される。排気温度センサパイプ20には、排気温度センサ22が取り付けられる。ほぼ真上に延長される第2排気ホース21の上端は第1排気マフラ23の上部に接続される。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the exhaust system. A plurality of
第1排気マフラ23の下部には、第3排気ホース24の上端が接続される。第3排気ホース24の下端は、第2排気マフラ25に接続される。第2排気マフラ25の下部には第4排気ホース26の下端が接続される。第4排気ホース26は上方に延長され、その上端はコジェネレーション装置1の上部に位置する第3排気マフラ27の上部に接続される。第3排気マフラ27の上部には排気口を有するダクト274が付属される。第3排気マフラ27の下面にはドレーンホース28およびドレーンパイプ29からなるドレーン通路が接続される。
The upper end of the
排気熱交換器9のシェルつまりハウジングはステンレス鋼等の金属材料で形成されるが、第1および第2排気マフラ23,25や第3排気マフラ27は温度が低下した排気ガスの通路を構成するのでそれぞれ樹脂材料(例えば、ポリプロピレン)のブロー成形品で形成されるのがよい。
The shell or housing of the
図3に矢印で示す排気ガスの流れを説明する。エンジン2の排気ガスは、上方から排気熱交換器9に導入される。排気熱交換器9では、内部に配管された前記循環路12の排気熱交換器部分を搬送される冷却水と熱交換される。排気熱交換器9内で冷却された排気ガスは第1排気ホース17、排気パイプ18、排気温度センサホース19、排気温度センサパイプ20、および第2排気ホース21を経て第1排気マフラ23に導入されて第1段階の消音がなされる。
Exhaust gas flows indicated by arrows in FIG. 3 will be described. The exhaust gas of the
第1排気マフラ23から排出された排気ガスは第2排気マフラ25に導入されて第2段階に消音される。第2排気マフラ25から排出された排気ガスはさらに上方に案内されて第3排気マフラ27に至り、第3排気マフラ27で3段階に消音され、排気ガスはダクト274から外部に放出される。
Exhaust gas discharged from the
エンジン2の排気ガスは上述の各熱交換部で熱交換により熱を奪われて冷却する。このときに排気ガス中の水分が凝縮して凝縮水を発生する。排気系で発生した凝縮水は排気ガスの流れに従って第3排気マフラ27まで搬送され、ドレーンホース28およびドレーンパイプ29を通って外部に排出される。
Exhaust gas from the
ところで、この凝縮水は試運転等、短時間の運転後は排気系に溜まったままとなることがあり、排気系の環境温度が0°Cになった時にこれが凍結するおそれがある。凍結した凝縮水の上に、さらに運転再開によって発生した凝縮水が付着すると凍結範囲が拡大することがあり、排気系に設けられる複数のマフラ間、並びにマフラおよび排気熱交換器9間をつなぐホースの接続部を閉塞することが考えられる。
By the way, this condensed water may remain in the exhaust system after a short operation such as a trial operation, and there is a possibility that the condensed water will freeze when the environmental temperature of the exhaust system reaches 0 ° C. If the condensed water generated by resuming the operation adheres to the frozen condensed water, the freezing range may be expanded, and the hose connecting between the plurality of mufflers provided in the exhaust system and between the muffler and the
本実施形態では、特に、エンジンの始動に合わせて電熱ヒータ13を作動させることにより、排気系の環境温度や排気ガス温度の上昇を早め、排気経路中の凝縮水の凍結解除を促進したり、排気ガス中の水蒸気が凍結するのを抑制したりするようにした。
In the present embodiment, in particular, by operating the
図4は、電熱ヒータ13を含むコジェネレーション装置1の電力系統を示すブロック図である。同図において、インバータ装置41は、三相ブリッジ回路42、昇圧回路43、インバータ回路(インバータブリッジ回路)44、およびノイズフィルタ45を備える。インバータ装置41の出力側は漏電検知器付きブレーカ46を介して連系端子47に接続される。配電盤48は、コジェネレーション専用ブレーカ49、負荷用ブレーカ50、およびメインブレーカ51を備え、商用電力系統52からの電力およびインバータ装置41の発電電力が連系して負荷53に供給されるように接続される。インバータ装置41の出力側はさらにヒータスイッチ54を介して電熱ヒータ13に接続される。ヒータスイッチ54を制御するヒータ制御部55が設けられる。
FIG. 4 is a block diagram showing a power system of the
発電機3の発電出力は三相ブリッジ回路42で整流される。整流された電圧は昇圧回路43で所定の電圧値に昇圧された後、インバータ回路44で所定周波数(商用周波数)の交流に変換され、ノイズフィルタ45を経て出力される。インバータ装置41の出力電力は、商用電力系統52と連系して負荷53に供給されるとともに、電源ヒータ制御部55の制御によってヒータスイッチ54がオンに切り替えられている間、電熱ヒータ13に供給される。
The power generation output of the
図1は、本発明の一実施形態に係るECUの要部機能を示すブロック図である。図1において、庫内温度センサ35は上述のように排気熱交換器9の近傍に設置されて排気系の環境温度を感知する。水温センサ34は循環経路12の最下流に位置する熱交換部であるエンジン2のシリンダヘッド6の下流側で冷却水の温度を検出する。排気ガス温度センサ22は上述のように排気熱交換器9および第1排気マフラ23間の排気系に設けられて排気ガス温度を検出する。エンジン始動指示検出部36は、コントロールパネルから運転開始の指示が入力されたときにエンジン始動指令STARTをエンジン制御部37に入力する。
FIG. 1 is a block diagram showing the main functions of an ECU according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
環境温度判断部38は、庫内温度センサ35で感知された排気系の環境温度T1が0°C以下かどうかを判断する。排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される温度になっているかどうかを判断するためである。環境温度T1が0°C以下であれば、環境低温信号ALをハイレベル(H)にする。
The environmental
排気ガス温度判断部39は、排気ガス温度センサ22で感知された排気ガス温度T2が基準排気ガス温度TGref以上かどうかを判断する。基準排気ガス温度TGrefは暖機完了の第1条件として設定した排気ガス温度の基準値である。排気ガス中の水蒸気は63°C以下になったときに凝縮を始めるので、基準排気ガス温度TGrefは、一例として水蒸気の凝縮開始直前の温度60°Cとした。排気ガス温度T2が基準排気ガス温度TGref以上であれば、排気暖信号EXをハイレベル(H)にする。
The exhaust gas
水温判断部40は、水温センサ34で感知された冷却水温度T3が基準冷却水温度TWref以上かどうかを判断する。基準冷却水温度TWrefは暖機完了の第2条件として設定した冷却水温度の基準値である。基準冷却水温度TWrefは、一例として30°Cである。冷却水温度T3が基準冷却水温度TWref以上であれば、冷却水暖信号CLをハイレベル(H)にする。
The water
消費電力検出部56は、負荷53に供給される電力を計算する。発電電力検出部57は発電機3の発電電力を計算する。余剰電力計算部58は、負荷53に供給されている電力と発電機3の発電電力とを比較して、発電電力の方が上回っている場合に、電力余剰信号Psをハイレベル(H)にする。
The power
エンジン制御部37は、エンジン始動指令STARTが入力されたときに、環境低温信号ALを読み込み、環境低温信号ALがハイレベルであれば、エンジン2を定格回転数に制御するのではなく所定時間、アイドリング運転を行う。つまり、回転数制御のための目標値をアイドリング運転時の値にしてエンジンの速度制御(電子ガバナ制御)を行う。アイドリング運転では、燃料(ガス)消費量が少ないために、発生する凝縮水量が少ない。しかも、燃焼温度は高いので、排気経路内に残っていた凝縮水も吹き飛ばし易くすることができ、凍結防止効果がある。所定時間のアイドリング運転後、直ちにエンジン回転数を定格回転数にするための通常の運転に移行してもよいが、さらに凍結防止の効果を確実なものにするため、排気ガス温度と冷却水温度を判断基準として追加するのが好ましい。
When the engine start command START is input, the
つまり、前記所定時間のアイドリング運転後、排気暖信号EXおよび冷却水低温信号CLを読み込み、これらの双方がローレベルであればアイドリング運転を維持する。排気暖信号EXおよび冷却水暖信号CLの少なくとも一方がハイレベルであるときは、アイドリング運転を中止してエンジン回転数を定格回転数にする制御に移行し、発電を行う。 That is, after the idling operation for the predetermined time, the exhaust warming signal EX and the cooling water low temperature signal CL are read, and if both of them are at a low level, the idling operation is maintained. When at least one of the exhaust warm-up signal EX and the coolant warm-up signal CL is at a high level, the idling operation is stopped and the control proceeds to control for setting the engine speed to the rated speed, and power generation is performed.
環境温度信号ALがローレベル、つまり0°C以下の低温でないときは、エンジン始動指令STARTが入力されたときの排気暖信号EXおよび冷却水暖信号CLのレベル如何によらず通常の運転を開始する。 When the environmental temperature signal AL is at a low level, that is, not a low temperature of 0 ° C. or lower, normal operation is started regardless of the levels of the exhaust warming signal EX and the coolant warming signal CL when the engine start command START is input. .
ヒータ制御部55は、エンジン始動指令STARTが入力されたときに、環境低温信号ALを読み込み、環境低温信号ALがハイレベルであれば、ヒータスイッチ54のコイルRY54に通電してリレー接点つまりヒータスイッチ54をオンにする。スイッチ54がオンになると、電熱ヒータ13は発電機3および商用電力系統52から給電される。電熱ヒータ13に給電されると、電熱ヒータ13の発熱によって循環経路12内の冷却水が加熱される。電熱ヒータ13は、発電機3の負荷として直接接続されているので、この電熱ヒータ13には発電電力が直接供給される。発電電力が不足する場合は、不足分が商用電力系統52の電力で補充される。
When the engine start command START is input, the
ポンプ制御部59は、エンジン始動指令STARTが入力されると、循環ポンプ10を作動させて、循環路12に冷却水を循環させる。
When the engine start command START is input, the
このように、本実施形態では、排気ガス中の水蒸気が凍結するおそれがあることを排気系の環境温度で判断して、通常の運転に移行する時期を決定している。また、排気ガス中の水蒸気が凍結するおそれがあることを排気系の環境温度で判断して、電熱ヒータ13を作動させて、循環経路12を循環している冷却水を加熱するようにした。
As described above, in the present embodiment, it is determined from the environmental temperature of the exhaust system that water vapor in the exhaust gas may be frozen, and the timing for shifting to normal operation is determined. Further, it is determined that the water vapor in the exhaust gas may be frozen based on the environmental temperature of the exhaust system, and the
電熱ヒータ13は、商用電力系統52と発電機3とから電力を供給可能であるが、負荷53は発電機3の負荷として直接接続されているので、電熱ヒータ13の消費電力を発電機3の発電電力が上回る場合は、発電機3の発電電力のみで電熱ヒータ13を作動させることができる。
The
エンジン制御部37は、排気ガス温度T2および冷却水温度T3を判断基準にするのではなく、少なくとも一方によって判断してもよいし、双方が基準温度以下の間はアイドリング運転を持続するようにしてもよい。
The
電熱ヒータ13の作動を停止させる時期は、排気ガス温度T2が基準排気ガス温度TGrefに達したと判断した時点であってもよいし、作動開始から予め設定した時間が経過したときであってもよい。また、冷却水温度T3が基準冷却水温度TWrefに達したと判断した時点であってもよい。
The timing of stopping the operation of the
なお、これら温度条件や経過時間の如何に限らず、発電機3の発電電力に負荷53で消費されない余剰がある場合は、この余剰電力を使用して電熱ヒータ13を作動させてもよい。この場合、電熱ヒータ13を複数のヒータ部分から構成して、余剰電力の大きさに応じて作動させるヒータ部分を増やしていくようにすることができる。使用するヒータ部分を可変とすることにより余剰電力を効率よく熱エネルギに変換して外部の貯湯等の加熱に使用できる。
In addition, it is not restricted to these temperature conditions and elapsed time, and when there is a surplus that is not consumed by the
図5は、エンジン制御部37の機能に対応する処理のフローチャートである。ステップS1では、エンジン始動指令STARTの有無を判断する。エンジン始動指令STARTが入力されれば、ステップS2で排気系の環境温度T1が0°Cか否かを判断する。環境温度T1が0°Cでない場合は、ステップS6に進んで、エンジン回転数目標値を定格運転用の値に設定し、エンジン2を通常に運転して発電を開始する。なお、エンジン2の運転開始時には、ウォータポンプ10も駆動され、冷却水の循環が開始される。
FIG. 5 is a flowchart of processing corresponding to the function of the
環境温度T1が0°C以下の場合は、排気経路内の凝縮水が凍結するおそれがある。そこで、環境温度T1が0°C以下の場合は、直ちに通常の運転は開始しないで、ステップS3に進んでアイドリング運転を行う。つまりアイドリング運転用のエンジン回転数目標値を設定してエンジン回転を制御する。次に、ステップS4に進んで排気ガス温度T2が基準排気ガス温度TGref以上か否かを判断する。排気ガス温度TGrefが基準排気ガス温度TGref以上であれば、ステップS6に進み、アイドリング運転を停止して通常の運転を開始する。排気ガス温度T2が基準排気ガス温度TGref以上でなければ、ステップS5に進んで、冷却水温度T3が基準冷却水温度TWef以上か否かを判断する。冷却水温度T3が基準冷却水温度TWref以上であれば、アイドリング運転を停止し、ステップS6に進み、アイドリング運転を停止して通常の運転を開始する。 When the environmental temperature T1 is 0 ° C. or lower, the condensed water in the exhaust path may be frozen. Therefore, when the environmental temperature T1 is 0 ° C. or lower, the normal operation is not immediately started and the process proceeds to step S3 to perform the idling operation. That is, the engine speed target value for idling operation is set to control the engine speed. Next, it progresses to step S4 and it is judged whether exhaust gas temperature T2 is more than the reference | standard exhaust gas temperature TGref. If the exhaust gas temperature TGref is equal to or higher than the reference exhaust gas temperature TGref, the process proceeds to step S6, the idling operation is stopped, and the normal operation is started. If the exhaust gas temperature T2 is not equal to or higher than the reference exhaust gas temperature TGref, the process proceeds to step S5, and it is determined whether or not the cooling water temperature T3 is equal to or higher than the reference cooling water temperature TWef. If the cooling water temperature T3 is equal to or higher than the reference cooling water temperature TWref, the idling operation is stopped, the process proceeds to step S6, the idling operation is stopped, and the normal operation is started.
図6は、ヒータ制御部55の機能に対応する処理のフローチャートである。ステップS10では、エンジン始動指令STARTの有無を判断する。エンジン始動指令STARTが入力されれば、ステップS11で排気系の環境温度T1が0°C以下か否かを判断する。
FIG. 6 is a flowchart of processing corresponding to the function of the
環境温度T1が0°C以下の場合は、ステップS12に進んでヒータスイッチ54をオンにして電熱ヒータ13を作動させる。電熱ヒータ13を作動させたならば、ステップS13に進んで、電熱ヒータ13を停止するための判断基準、つまり凝縮水が発生しない運転状態か、排気ガス中の水蒸気の凍結のおそれがない状態かの判断基準を満たしているかどうかを判断する。この判断基準は、冷却水温度T3や排気ガス温度T2が所定温度に上昇しているかどうかや、電熱ヒータ13を所定時間作動させたかどうか等とすることができる。ステップS13の判断が肯定であれば、ステップS14に進んでヒータスイッチ54をオフにして電熱ヒータ13の作動を停止させる。
When the environmental temperature T1 is 0 ° C. or lower, the process proceeds to step S12, the
なお、本実施形態で示した環境温度や基準排気ガス温度等の具体的な値は一例であり、これらに限定されない。例えば、環境温度T1の判断はそれが0°C以下であるかどうかに限らず、冷却水の凍結範囲という観点で実質的に0°Cと判断される温度以下であるかどうかで行ってもよい。 The specific values such as the environmental temperature and the reference exhaust gas temperature shown in the present embodiment are examples, and are not limited to these. For example, the determination of the environmental temperature T1 is not limited to whether or not it is 0 ° C. or less, but may be performed based on whether or not the temperature is substantially equal to or less than 0 ° C. from the viewpoint of the cooling water freezing range. Good.
また、本実施形態によれば、排気経路の凍結閉塞を発生しにくくする効果だけでなく、エンジン始動時に電熱ヒータを作動させているので、クランキングによって発生する熱が冷却水によって奪われることがないので、エンジンヘッド近傍の温度が高いままクランキング行われる。その結果、シリンダ内温度が高くなるのと、シリンダヘッド近傍でのフリクションが低減するのとによる効果でエンジンの始動性が向上する。 In addition, according to the present embodiment, not only the effect of making the exhaust passage freezing and clogging difficult to occur, but also the electric heater is operated when the engine is started, so that the heat generated by the cranking can be taken away by the cooling water. Therefore, cranking is performed while the temperature near the engine head is high. As a result, the startability of the engine is improved due to the effects of an increase in the in-cylinder temperature and a reduction in friction near the cylinder head.
1…コジェネレーション装置、 2…エンジン、 3…発電機、 5…オイル熱交換器、 6…シリンダヘッド、 8…排気マニホルド、 9…排気熱交換器、 12…循環経路、 13…電熱ヒータ、 19、21,24,26…排気ホース、 22…排気ガス温度センサ、 23…第1排気マフラ、 25…第2排気マフラ、 27…第3排気マフラ、 30…ECU、 34…水温センサ、 35…庫内温度センサ、 37…エンジン制御部、 38…環境温度判断部、 39…排気ガス温度判断部、 40…水温判断部、 41…インバータ装置、 52…商用電力系統、 53…負荷、 54…ヒータスイッチ、 55…ヒータ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記循環路を循環する熱媒体を加熱する電熱ヒータと、
前記エンジンの排気系の環境温度が排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される温度の場合、エンジンおよび前記循環ポンプを始動させるのに続けて前記電熱ヒータを作動させる手段とを備えたことを特徴とするコジェネレーション装置。 An engine, a generator driven by the engine, a heat exchanger for recovering heat energy from the exhaust heat of the engine, and a circulation of a heat medium for supplying the heat energy recovered by the heat exchanger to an external heat load A cogeneration apparatus having a path and a circulation pump of the heat medium provided in the circulation path,
An electric heater for heating the heat medium circulating in the circulation path;
For temperature environmental temperature of the exhaust system of the engine is expected to freezing of water vapor in the exhaust gas, characterized by comprising a means for actuating the electric heater continues to start the engine and the circulation pump Cogeneration equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005101036A JP4488358B2 (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Cogeneration equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005101036A JP4488358B2 (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Cogeneration equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006283579A JP2006283579A (en) | 2006-10-19 |
JP4488358B2 true JP4488358B2 (en) | 2010-06-23 |
Family
ID=37405771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005101036A Expired - Fee Related JP4488358B2 (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Cogeneration equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4488358B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009047052A (en) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Honda Motor Co Ltd | Co-generation apparatus |
JP4838225B2 (en) * | 2007-11-19 | 2011-12-14 | 本田技研工業株式会社 | Cogeneration equipment |
JP5107798B2 (en) * | 2008-06-11 | 2012-12-26 | 本田技研工業株式会社 | Cogeneration equipment |
JP5314476B2 (en) * | 2009-03-27 | 2013-10-16 | 三菱重工業株式会社 | Cogeneration system |
JP2010281211A (en) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Yamabiko Corp | Exhaust gas combustion device and generator having the same |
GB2485931B (en) * | 2010-10-29 | 2012-10-31 | Tacoma Properties Llc | Micro combined heat and power unit having burner and engine temperature sensors |
JP5987848B2 (en) | 2014-02-04 | 2016-09-07 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust heat recovery control device |
DE102018111788A1 (en) | 2018-05-16 | 2019-11-21 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for detecting the icing of a particulate filter, in particular an Ottopartikelfilters |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003021393A (en) * | 2001-07-03 | 2003-01-24 | Honda Motor Co Ltd | Apparatus for collecting waste heat of engine |
JP2004263589A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Chofu Seisakusho Co Ltd | Cogeneration system, and engine generator start method used for the same |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005101036A patent/JP4488358B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003021393A (en) * | 2001-07-03 | 2003-01-24 | Honda Motor Co Ltd | Apparatus for collecting waste heat of engine |
JP2004263589A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Chofu Seisakusho Co Ltd | Cogeneration system, and engine generator start method used for the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006283579A (en) | 2006-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4488358B2 (en) | Cogeneration equipment | |
US8172157B2 (en) | Cogeneration apparatus | |
JP3871193B2 (en) | Engine exhaust heat recovery device | |
US6435420B1 (en) | Engine waste heat recovering apparatus | |
EP2224110B1 (en) | Cooling control device and method for vehicle | |
JP5063927B2 (en) | Freezing prevention device for fuel cell system | |
US8286423B2 (en) | Cogeneration system | |
US20090229543A1 (en) | Cooling device for engine | |
JP2008038827A (en) | Method of controlling rapid heating system for engine | |
JP4661063B2 (en) | Fuel cell cogeneration system | |
JP2007255775A (en) | Hybrid type hot water supply apparatus | |
JP4151814B2 (en) | Engine exhaust heat recovery device | |
JP4548722B2 (en) | Cogeneration equipment | |
JP2010007950A (en) | Cogeneration system | |
JP5660363B2 (en) | Cogeneration system | |
JP4482282B2 (en) | Cogeneration system and engine generator start method used therefor | |
JP2011052662A (en) | Waste heat recovery device for vehicle | |
JP2015169360A (en) | Cogeneration device | |
WO2013129493A1 (en) | Method for controlling and device for controlling cogeneration system | |
JP4396939B2 (en) | Cogeneration equipment | |
JP2006233770A (en) | Cogeneration device | |
JP4833707B2 (en) | Waste heat recovery device | |
JP2010077933A (en) | Exhaust heat recovery apparatus | |
JP2004132189A (en) | Thermal storage system for vehicle | |
JP3719154B2 (en) | Heat pump water heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100324 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100325 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140409 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |