JP4894733B2 - 水素エンジンを用いたコージェネレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、発電と熱供給が可能なコージェネレーションシステムに関し、特に水素燃料エンジンを用いたコージェネレーションシステムに関する。

最近、電力と湯を発生させるコージェネレーションシステムは、工場、ホテル、病院など比較的多くの電力と湯を消費する施設に採用されており、家庭用のコージェネレーションシステムも実用に供されている。このコージェネレーションシステムの原動機としては、軽油やガスなどを燃料とするディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービンなどが採用され、原動機により発電機を駆動して発電すると同時に原動機の排気ガスや冷却水の排熱を回収し、その排熱で作った湯を貯湯槽に貯留しておいて給湯や暖房に供給する。

ここで、水素ガスを燃料とする水素エンジンをコージェネレーションシステムの原動機として採用する技術も公知であり、水素エンジンは、燃焼中に発生するＮＯｘの発生量を少なくすることができるため環境対策上好ましいものである。

特許文献１には、水素エンジンを組み込んだハイブリッド電気自動車が記載されており、その水素エンジンにおいて、トルク低下要求があった場合に、吸入空気量を維持しつつ空気過剰率をリーン化する。水素は着火性に優れるため空気過剰率を大幅にリーン化しても燃焼性を確保できるし、スロットル開度を絞るとポンピングロスが増すことに鑑みて、空燃比をリーン化することで、スロットル開度を絞る場合に比べて燃費の向上を図っている。

特許文献２には、ガスエンジンを組み込んだコージェネレーションシステムが提案されており、このガスエンジンの代わりに、水素エンジンを組み込んだコージェネレーションシステムにおいて、前記特許文献１のように、トルク低下要求に対して空気過剰率を大幅にリーン化する技術を採用することが考えられる。
特開２００６−３０６３８０ 特開２００６−２８４１００

しかし、特許文献１のエンジンの制御方法のように、エンジンの出力トルクを下げて発電量を低下させるときに、燃費悪化防止のために空気過剰率をリーン化させると、次のような問題が生じる。即ち、水素エンジンの場合、空燃比をリーンにしてもエンジンで燃焼させることは可能であるが、空気過剰率をリーンにすると、排気ガス温度が空気過剰率の増大に応じて低下するため、排熱回収量が低下し、給湯能力や暖房能力を確保することが難しくなる。

本発明の目的は、エンジンの出力トルクを低下させて発電量を低下させるとき、設定量以上の熱供給の要求がないときは空気過剰率をリーン化し、設定量以上の熱供給の要求があるときは空気過剰率のリーン化を禁止し吸入空気量を低減させるようにした水素エンジンを用いたコージェネレーションシステムを提供することである。

請求項１の水素エンジンを用いたコージェネレーションシステムは、水素燃料を使用するエンジン及び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を熱媒体を介して暖房系及び給湯系へ供給可能な熱供給手段と、前記エンジンの制御を介して発電機の発電量を制御するエンジン制御手段と、前記熱供給手段に対して予め設定された設定量以上の熱供給の要求があるか否か判断する熱供給要求判断手段とを備え、前記エンジン制御手段は、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記エンジンの吸入空気量を維持しつつ、前記発電機の発電量を低下させない又は前記設定量以上の熱供給の要求があると判断された場合より、空気過剰率をリーン化することで前記エンジンの出力トルクを低下させると共に、前記設定量以上の熱供給の要求があると判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合より、空気過剰率をリーン化することを禁止しつつ前記エンジンの吸入空気量を低減させることにより前記エンジンの出力トルクを低下させることを特徴とするものである。

前記エンジン制御手段は、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ発電機の発電量の低下が要求された場合には、エンジンの吸入空気量を維持しつつ燃料噴射量を低減させて、発電機の発電量を低下させない又は設定量以上の熱供給の要求があると判断された場合より、空気過剰率をリーン化することで、エンジンの出力トルクを低下させる。また、前記設定量以上の熱供給の要求があると判断され且つ発電機の発電量の低下が要求された場合には、設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合より、空気過剰率をリーン化することを禁止しつつスロットル弁を介してエンジンの吸入空気量を低減させ、エンジンの出力トルクを低下させる。

請求項２の水素エンジンを用いたコージェネレーションシステムは、水素燃料を使用するエンジン及び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を熱媒体を介して暖房系及び給湯系へ供給可能な熱供給手段と、前記エンジンの制御を介して発電機の発電量を制御するエンジン制御手段と、前記熱供給手段に対して予め設定された設定量以上の熱供給の要求があるか否か判断する熱供給要求判断手段と、前記熱供給手段に要求される要求熱供給量を検出する要求熱量検出手段と、前記要求熱供給量と空気過剰率との関係を記憶する記憶手段とを備え、前記エンジン制御手段は、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記エンジンの吸入空気量を維持しつつ、前記発電機の発電量を低下させない場合より、空気過剰率をリーン化することで前記エンジンの出力トルクを低下させると共に、前記設定量以上の熱供給の要求があると判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記記憶手段のデータに基づき要求熱供給量に応じた空気過剰率とすることを特徴とするものである。

前記エンジン制御手段は、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ発電機の発電量の低下が要求された場合には、エンジンの吸入空気量を維持しつつ燃料噴射量を低減させて発電機の発電量を低下させない場合より、空気過剰率をリーン化することで、エンジンの出力トルクを低下させる。また、前記設定量以上の熱供給の要求があると判断され且つ発電機の発電量の低下が要求された場合には、記憶手段のデータに基づき要求熱供給量に応じた空気過剰率とする。

請求項３の水素エンジンを用いたコージェネレーションシステムは、請求項２の発明において、前記記憶手段に記憶されているデータは、前記要求熱量検出手段で検出された要求熱供給量が小さくなるほど空気過剰率がリーン化するよう大きな値とされていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、前記熱供給の要求がないときに発電機の発電量を低下させる場合には、発電機の発電量を低下させない又は設定量以上の熱供給の要求があると判断された場合より、空気過剰率をリーン化することでエンジンの出力トルクを低下させると共に、前記熱供給の要求があるときに発電機の発電量を低下させる場合には、設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ発電機の発電量を低下させる場合より、空気過剰率をリーン化することを禁止しつつ吸入空気量を低減させることによりエンジンの出力トルクを低下させる。こうして、熱供給の要求がなくエンジンの出力トルクを低下させる場合の燃費の低減を図りつつも、熱供給の要求が有りエンジンの出力トルクを低下させる場合の排ガス温度の低下を防止して熱供給性能を確保し、給湯や暖房の能力低下を確実に防止することができる。

請求項２の発明によれば、前記熱供給の要求がないときに発電機の発電量を低下させる場合には、発電機の発電量を低下させない場合より、空気過剰率をリーン化することでエンジンの出力トルクを低下させると共に、前記熱供給の要求があるときに発電機の発電量の低下が要求された場合には、記憶手段のデータに基づき要求熱供給量に応じた空気過剰率とするため、排気ガスの温度低下を抑制し、給湯や暖房の能力低下を防止することができる。

請求項３の発明よれば、前記記憶手段に記憶されているデータは、要求熱量検出手段で検出された要求熱供給量が小さくなるほど空気過剰率がリーン化するよう大きな値とされていることで、燃費を向上させつつ、給湯や暖房の能力低下を防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面に基づいて説明する。

本実施例は、工場、ホテル、病院又は家庭などに設けられる水素エンジンを用いたコージェネレーションシステム１（以下、単に、本コージェネシステムという）に本発明を適用した場合の一例である。この本コージェネシステム１は、水素エンジンにより発電機を駆動して発電すると共に水素エンジンから発生する排熱により湯を作って貯留し、電力を屋内の配電系統に供給すると共に、貯湯槽に貯留した湯を給湯系統や風呂追い焚き系統や暖房系統の各系統に供給可能にしたものである。

図１に示すように、本コージェネシステム１は、発電部１０と、熱回収部２０と、熱供給部３０と、制御ユニット７０等を有する。発電部１０は、水素を燃料とする水素エンジン１１と、そのエンジン１１によって駆動される発電機１２と、インバータ１３と、配電盤１４等を有する。前記の熱回収部２０と熱供給部３０とが「熱供給手段」に相当する。

熱回収部２０は、エンジン１１の排熱を回収して湯を作る熱交換部２１と、この熱交換部２１で作られた湯を蓄える貯湯槽２２とを有する。熱供給部３０は、貯湯槽２２に貯留した湯を給湯系統４１に供給する給湯部４０と、風呂追い焚き系統５１に熱を供給する追い焚き部５０と、暖房系統６１に熱を供給する暖房部６０などを有する。

発電部１０の水素エンジン１１は、２気筒の回転ピストン型エンジン（ロータリエンジン）であり、この水素エンジン１１は、ハウジングとロータの他に、点火プラグ、燃料噴射弁、スロットル弁、吸気マニホールド、排気マニホールド１１ａなど有する。この水素エンジン１１の出力軸に発電機１２が直結され、発電機１２で発電された３相交流電力がインバータ１３により周波数と電圧が調整されてから配電盤１４へ供給され、配電盤１４から実効値１００Ｖの単相交流が屋内の配電系統に供給される。例えば、水素エンジン１１と発電機１２は、最大２５ｋＷの電力を発電可能なものであり、前記インバータ１３は制御ユニット７０により制御される。

配電盤１４には、その１次側又は２次側の電圧を検出する電圧計１４ａが設けられ、その検出信号が制御ユニット７０へ供給されている。電力使用量（要求発電量）が増加し発電量が不足気味になると、上記の１次側又は２次側の電圧が低下するためその電圧低下度合いから要求発電量を推定し、エンジン出力を発電量増加方向へ調節するようになっている。

水素エンジン１１は、要求発電量と要求熱供給量に基づいて制御ユニット７０により制御される。エンジン出力に相当する電力が発電機１２により発電されるが、エンジン出力は、燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量に比例する。通常の定格運転状態のとき、基本的には空気過剰率λ＝１．６とし、スロットル開度全開とするように、燃料噴射量と吸入空気量が制御され、適当な点火時期となるように点火プラグが駆動される。

熱回収部２０の熱交換部２１は、循環管路２３と循環管路２４とポンプ２５と熱交換器２６を有する。循環管路２３の内部には、不凍液が添加された冷却水（熱媒体）が充填されている。循環管路２３は、エンジン１１のハウジング内のウォータージャケットを含む管路であり、エンジン１１で駆動される冷却水ポンプ１１ｂによりエンジン冷却水が循環管路２３内を循環する。

排気ガスの排熱を効率よく回収するため、循環管路２３の途中部は、排気マニホールド１１ａに複数回巻かれている。エンジン１１のハウジングを冷却した排熱や排気マニホールド１１ａの排熱が循環管路２３内を流れる冷却水で回収され、加熱された冷却水が循環管路２３内を流れて熱交換器２６に達し、熱交換器２６において循環管路２４内の水又は湯に熱量を与えてからウォータージャケットへ再び循環する。尚、排気マニホールド１１ａには排気ガスの温度を検出する排気温センサ１５も設けられ、その検出信号が制御ユニット７０へ供給されている。

循環管路２４は、貯湯槽２２の下部から延び熱交換器２６を経て貯湯槽２２の上部に接続されており、循環管路２４の途中部にはポンプ２５が介装され、水又は湯は矢印の方向へ循環する。循環管路２４とポンプ２５と熱交換器２６を介して貯湯槽２２内の水又は湯がエンジン１１の排熱で加熱される。貯湯槽２２は保温材で保温されたタンクである。

この貯湯槽２２には、その内部の複数の水位を検出可能な水位センサ２２ａと、その内部の水温を検出する水温センサ２２ｂ等が設けられ、それらの検出信号が制御ユニット７０に供給されている。水位センサ２２ａで検出される貯湯槽２２内の水位が所定レベル以下まで低下すると、制御ユニット７０により給水管２７の給水弁２７ａが開弁されて貯湯槽２２に水が補充される。電力消費量に比較して熱消費量が少なく、貯湯槽２２の貯湯量が過剰になった場合にエンジン１１を冷却不能となるのを防止する為、貯湯槽２２には湯排出管２８と開閉弁２８ａが設けられ、必要に応じて湯を排出し、貯湯槽２２に給水管２７から給水可能になっている。

給湯部４０は、貯湯槽２２から湯を出湯可能な出湯管路４２Ａと、この出湯管路４２Ａに介装されたメインポンプ４２と、メインポンプ４２から給湯系統４１へ湯を供給する給湯管路４３とを有する。給湯系統４１は、種々の指令が入力される操作パネルと出湯を調節する弁類と温度センサと圧力センサなどを有する。給湯系統４１の配管内部の湯圧が圧力センサで検出され、その検出信号が制御ユニット７０に供給され、制御ユニット７０は湯圧が所定圧より低下しないように、メインポンプ４２の起動・停止や回転数を制御することにより給湯量を制御する。

風呂に湯を充填する際には、台所で消費する湯と比較して大量の湯が短時間に必要とされるため、給湯系統４１の操作パネルから、風呂への湯の充填開始・終了を示す風呂充填信号Ｆが制御ユニット７０に送信される。その結果、風呂への充填が開始されると、メインポンプ４２の回転数を所定回転数まで増大させて、貯湯槽２２から給湯系統４１への給湯量を増大させる。風呂の充填が完了すると、制御ユニット７０によりメインポンプ４２は停止されるか又は低速回転に切換えられる。

追い焚き部５０は、風呂追い焚き系統５１へ熱を伝達するための循環管路５２と、この循環管路５２に介装された開閉弁５２ａと、風呂追い焚き管路５３内の湯に熱を与える熱交換器５４とを有する。循環管路５２の上流端はメインポンプ４２の吐出口に接続され、下流端は貯湯槽２２に接続されている。前記操作パネルから制御ユニット７０へ風呂追い焚き開始・終了を指示する風呂追い焚き信号Ｕが供給され、追い焚きが開始されると、制御ユニット７０は開閉弁５２ａを開弁し、メインポンプ４２を作動させて、循環管路５２に湯を供給して風呂追い焚きを行う。但し、制御ユニット７０は、風呂追い焚き停止信号を受けると開閉弁５２ａを閉弁し、必要に応じてメインポンプ４２を停止させる。

暖房部６０は、循環管路６２と、この循環管路６２に介装された流量制御弁６２ａと、暖房系統６１の暖房管路６３に熱を与える熱交換器６４とを有する。循環管路６２の上流端はメインポンプ４２の吐出口に接続され、下流端は貯湯槽２２に接続されている。更に、暖房部６０は、熱回収部２０の循環管路２３に接続された循環管路６５と、この循環管路６５に介装された開閉弁６５ａと、暖房系統６１の暖房管路６３に熱を与える熱交換器６７とを有する。

暖房系統６１には、暖房管路６３や操作部や弁類やポンプや温度センサなどが設けられている。暖房を開始する際には、暖房系統６１の操作部から制御ユニット７０に暖房指令・温度信号Ｗが送信されると、循環管路６２に設けられた流量制御弁６２ａが開弁され、メインポンプ４２が作動し、湯が循環管路６２へ供給される。流量制御弁６２ａの開度は暖房指令・温度信号Ｗに基づいて調節される。暖房系統６１が要求する要求熱量が多い場合にのみ上記の循環管路６５の開閉弁６５ａが開弁される。

次に、以上説明した本コージェネシステム１を制御する制御ユニット７０について説明する。図２に示すように、制御ユニット７０は、ＣＰＵ７１とＲＯＭ７２とＲＡＭ７３と書換え可能な不揮発性のフラッシュメモリ７４を含むコンピュータと、入力インターフェース７５と、出力インターフェース７６と、これらを相互に接続するバス７７と、複数の駆動回路７８〜８８などを有する。

入力インターフェース７５には、種々の指令を入力するための操作パネル９０、配電盤１４に設けた電圧計１４ａ、排気温センサ１５、エンジン１１の吸入空気量を検出する吸入空気量センサ１１ｃ、水位センサ２２ａ、水温センサ２２ｂなどが接続され、給湯系統４１の配管内の湯の湯圧を示す給湯圧力信号Ｐと、風呂への湯の充填開始・終了を示す風呂充填信号Ｆと、風呂追い焚きの開始・終了を指示する風呂追い焚き信号Ｕと、暖房の開始・終了及び温度を指令する暖房指令・温度信号Ｗが入力される。

出力インターフェース７６には、発電機用インバータ１３の為の駆動回路７８と、燃料噴射弁の為の駆動回路７９と、スロットル弁を駆動する電動モータの為の駆動回路８０と、点火プラグの為の駆動回路８１と、ポンプ２５の為の駆動回路８２と、メインポンプ４２の為の駆動回路８３と、複数の開閉弁２７ａ，２８ａ，５２ａ，６５ａと流量制御弁６２ａの為の複数の駆動回路８４〜８８などが接続されている。

前記水素エンジン１１においては、着火性に優れる水素ガスを燃料とする関係上、空気過剰率λを理論空気過剰率１．６よりも大きな値にしたリーン状態で燃焼させることができる。但し、図３に示すように、排ガス温度は空気過剰率λと相関しており、空気過剰率λが増大するほど排ガス温度が低下する。この図３の特性は、ＲＯＭ７２に予め格納されている。

ＲＯＭ７２には、さらに、要求発電量や要求熱供給量に基づいてエンジン１１を制御するエンジン制御プログラムであって図５の空燃比制御の制御プログラムを含む制御プログラム、熱回収部２０を制御する制御プログラム、給湯系統４１からの要求に応じて給湯部４０を制御する給湯制御の制御プログラム、風呂追い焚き系統５１からの要求に応じて追い焚き部５０を制御する制御プログラム、暖房系統６１からの要求に応じて暖房部６０を制御する制御プログラム等が予め入力格納されている。ＲＡＭ７３には、本コージェネシステム１の制御を遂行する上で必要な種々のワークメモリなどが設けられている

次に、制御ユニット７０で実行される本コージェネシステム１の空燃比制御について、図５のフローチャートに基づいて説明する。但し、図中符号Ｓｉ（ｉ＝１，２，・・・）は各ステップを示す。この制御が開始されると、配電盤１４の電圧計１４ａの電圧信号、給湯系統４１の配管内の湯の圧力を示す給湯圧力信号Ｐ、風呂に湯を充填することを示す風呂充填信号Ｆ、風呂追い焚きの開始・終了を指示する風呂追い焚き信号Ｕ、暖房の開始・終了及び温度を指示する暖房指令・温度信号Ｗなど全部又は一部の各種信号が読み込まれる（Ｓ１）。

次に、Ｓ２では、電圧信号に基づいて要求発電量が所定量以下か否か判定され、その判定がＮｏのときは、Ｓ３へ移行して、エンジン１１に対して空気過剰率λ＝１．６に設定され、スロットル全開の定格運転とするように制御される。この場合、スロットル全開のときの吸入空気量に対して空気過剰率λ＝１．６とする燃料噴射量が演算されその燃料噴射量が燃料噴射弁を介して供給される。このＳ３からＳ１へリターンする。尚、Ｓ２の所定量は、最大発電量（例えば、２５ｋＷ）に近い値（例えば、２０ｋＷ）である。

Ｓ２の判定がＹｅｓのときはＳ４移行し、要求熱供給量が予め設定された設定量以上か否か判定される。例えば、風呂へ湯を充填するとき又は暖房系統６１が暖房中であるときにはＳ４の判定がＹｅｓと判定されてＳ５へ移行する。要求熱供給量が設定量以上であり、排気温度を高く維持することが必要であるため、Ｓ５では、空気過剰率λ＝１．６に設定し、要求発電量の低下に応じてスロットル弁のスロットル開度が小さく制御される。この場合、要求発電量の低下の程度を、電圧検出信号から分かる電圧の増大から推定することができ、要求発電量の低下の程度に応じてスロットル開度を小さくし、その後Ｓ１へリターンする。

次に、Ｓ４の判定の結果がＮｏの場合には、要求熱供給量が設定量未満であって多くないため、排気温度が低下してもあまり問題とならない。そのため、Ｓ４からＳ６へ移行し、Ｓ６において、要求発電量の低下に応じて空気過剰率λを１．６以上にリーン化し、Ｓ６からＳ１へリターンする。この場合、要求発電量の低下の程度に応じて空気過剰率λを１．６以上に最大２．０までリーン化する。

このように、要求熱供給量が設定量未満であり且つ要求発電量の低下が要求された場合には、発電機１２の発電量を低下させない又は設定量以上の熱供給の要求があると判断された場合より、空気過剰率をリーン化することでエンジン１１の出力トルクを低下させると共に、要求熱供給量が設定量以上であり且つ要求発電量の低下が要求された場合には、設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ発電機１２の発電量を低下させる場合より、空気過剰率をリーン化することを禁止しつつスロットル弁を介して吸入空気量を低減させることによりエンジン１１の出力トルクを低下させる。

こうして、要求熱供給量が少ない状態でエンジン１１の出力トルクを低下させる場合の燃費の低減を図りつつも、要求熱供給量が多い場合にエンジン１１の出力トルクを低下させる場合の排ガス温度の低下を防止して熱供給性能を確保し、給湯や暖房の能力低下を確実に防止することができる。

次に、前記実施例１を部分的に変更した実施例２について説明するが、図１の構成、図２の制御系については実施例１とほぼ同様である。但し、前記制御ユニット７０のＲＯＭ７２（記憶手段に相当する）には、要求熱供給量と空気過剰率λの関係を予め設定した図４に示すマップが格納され、ＲＯＭ７２には図６に示す空燃比制御の制御プログラムが予め格納されている。

図４のマップにおいて、要求熱供給量が小さな所定量Ｈ１以下のときは、空気過剰率λ＝１．６に設定され、また、要求熱供給量が大きな所定量Ｈ３以上のときは、空気過剰率λ＝１．６に設定され、また、要求熱供給量が所定量Ｈ１よりも多く且つ所定量Ｈ３未満の範囲では、空気過剰率λがλ＝１．６から、要求熱供給量の低下に応じてリニアに低減していくような特性に設定されており、所定量Ｈ１と所定量Ｈ３の間の設定量Ｈ２は、例えば前記実施例１における要求熱供給量の「設定量」に相当するものである。

次に、図６のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ１０〜Ｓ１３は図５のフローチャートのＳ１〜Ｓ４と同様であり、Ｓ１３においては、要求熱供給量が前記設定量Ｈ２以上か否か判定し、その判定がＹｅｓのときは、Ｓ１４において、要求熱供給量に応じて図４のマップから空気過剰率λが設定される。ここで、メインポンプ４２の回転速度は、湯の消費量（熱供給量）を反映しているため、このＳ１４ではメインポンプ４２の回転速度に基づいて要求熱供給量を演算するものとする。

次に、Ｓ１５においては、エンジントルクの余剰分に応じてスロットル開度を減少し、Ｓ１４で設定された空気過剰率λとする燃料が燃料噴射弁に供給される。尚、エンジントルクの余剰分、つまり発電電力の余剰分は電圧計１４ａからの電圧検出信号に基づいて決定するものとする。Ｓ１５の後Ｓ１０へリターンする。Ｓ１３の判定がＮｏのときはＳ１６へ移行し、Ｓ１６において、電圧検出信号から分かる要求発電量の低下に応じてスロットルは全開としつつ、空気過剰率λを１．６以上にリーン化する。この場合、空気過剰率λを最大１．８程度までリーン化する。Ｓ１６の後、Ｓ１０へリターンする。

以上説明したように、要求熱供給量が設定量以下で且つ発電量を低下させる場合には、発電機１２の発電量を低下させない場合より、空気過剰率をリーン化することでエンジン１１の出力トルクを低下させると共に、要求熱供給量が設定量以上で且つ発電量を低下させる場合には、ＲＯＭ７２のデータに基づき要求熱供給量に応じた空気過剰率とするため、排気ガスの温度低下を抑制し、給湯や暖房の能力低下を防止することができる。そして、ＲＯＭ７２に記憶されているデータは、要求熱供給量が小さくなるほど空気過剰率がリーン化するよう大きな値とされていることで、燃費を向上させつつ、給湯や暖房の能力低下を防止することができる。

ここで、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）配電盤１４に消費電力を検出する電力計を設け、この電力計で検出された消費電力から要求発電量の低下や増加を検知するように構成してもよい。
２）出湯管路４２Ａに熱供給部３０へ供給する湯の流量を検出する流量計を設け、この流量計で検出される流量に基づいて、要求熱供給量が設定量以上か否か判定するように構成してもよい。

３）水素エンジンの気筒数は２気筒に限定されるものではなく、種々の気筒数とすることもあり得る。
４）前記実施例の本コージェネシステムにおいて、風呂追い焚き系統や暖房系統は必須のものではないし、図１に記載の湯と熱の消費機器（系統）は一例にすぎず、これら以外の湯と熱の消費機器（系統）が設けられる場合もある。

本発明の実施例のコージェネレーションシステムの全体構成図である。 図１のシステムの制御系のブロック図である。 空気過剰率と排気ガス温度の相関線図である。 要求熱供給量をパラメータとする空気過剰率のマップを示す線図である。 実施例１の空燃比制御のフローチャートである。 実施例２の空燃比制御のフローチャートである。

１ 水素エンジンを用いたコージェネレーションシステム
１０ 発電部
１１ 水素エンジン
１２ 発電機
２０ 熱回収部
２２ 貯湯槽
３０ 熱供給部
４０ 給湯部
４２ メインポンプ
５０ 追い焚き部
６０ 暖房部
７０ 制御ユニット

Claims (3)

1. 水素燃料を使用するエンジン及び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を熱媒体を介して暖房系及び給湯系へ供給可能な熱供給手段と、
   前記エンジンの制御を介して発電機の発電量を制御するエンジン制御手段と、
   前記熱供給手段に対して予め設定された設定量以上の熱供給の要求があるか否か判断する熱供給要求判断手段とを備え、
   前記エンジン制御手段は、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記エンジンの吸入空気量を維持しつつ、前記発電機の発電量を低下させない又は前記設定量以上の熱供給の要求があると判断された場合より、空気過剰率をリーン化することで前記エンジンの出力トルクを低下させると共に、前記設定量以上の熱供給の要求があると判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合より、空気過剰率をリーン化することを禁止しつつ前記エンジンの吸入空気量を低減させることにより前記エンジンの出力トルクを低下させる、
   ことを特徴とする水素エンジンを用いたコージェネレーションシステム。
2. 水素燃料を使用するエンジン及び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を熱媒体を介して暖房系及び給湯系へ供給可能な熱供給手段と、
   前記エンジンの制御を介して発電機の発電量を制御するエンジン制御手段と、
   前記熱供給手段に対して予め設定された設定量以上の熱供給の要求があるか否か判断する熱供給要求判断手段と、
   前記熱供給手段に要求される要求熱供給量を検出する要求熱量検出手段と、
   前記要求熱供給量と空気過剰率との関係を記憶する記憶手段とを備え、
   前記エンジン制御手段は、前記設定量以上の熱供給の要求がないと判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記エンジンの吸入空気量を維持しつつ、前記発電機の発電量を低下させない場合より、空気過剰率をリーン化することで前記エンジンの出力トルクを低下させると共に、前記設定量以上の熱供給の要求があると判断され且つ前記発電機の発電量を低下させる場合には、前記記憶手段のデータに基づき要求熱供給量に応じた空気過剰率とする、
   ことを特徴とする水素エンジンを用いたコージェネレーションシステム。
3. 前記記憶手段に記憶されているデータは、前記要求熱量検出手段で検出された要求熱供給量が小さくなるほど空気過剰率がリーン化するよう大きな値とされていることを特徴とする請求項２に記載の水素エンジンを用いたコージェネレーションシステム。