JP5480679B2 - エンジン冷却装置 - Google Patents
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Description
ちなみに、例えば、エンジンにて発電機を駆動する場合において、排熱回収用の熱交換器にて回収した熱が、給湯用の湯水の加熱や暖房用の熱媒を加熱するのに用いられることになる(例えば、特許文献1参照。)。
また、エンジンにてヒートポンプ装置を駆動する場合には、排熱回収用の熱交換器にて回収した熱が、暖房運転を行う際に冷媒を加熱するのに用いられることになる(例えば、特許文献2参照。)。
特許文献3においては、気液分離用のタンク部は、ラジエータを構成する構成部分として設けられるものであり、そして、この特許文献2には記載されていないが、一般に、そのタンク部には、循環路の圧力が大気圧よりも高い高圧側の設定圧以上になると、そのタンク部をリザーブタンクに連通させるように開き、且つ、循環路内の圧力が大気圧よりも低い低圧側の設定圧以下になると、そのタンク部をリザーブタンクと連通させるように開くプレッシャーバルブが設けられることになる。
そして、ガスケットのシール機能が低下すると、燃焼室内の高圧の燃焼ガスが、冷却水通路に流れ込み、冷却水に混入することになる。
冷却水に混入した燃焼ガスは、冷却水が気液分離部に流動した際に、冷却水から分離して、大気開放型の膨張タンクやリザーブタンクから外部に放出されることになる。
前記気液分離部をバイパスするバイパス路が前記循環路に設けられ、
前記気液分離部を経由してエンジン冷却用流体を循環させる気液分離部経由状態と前記バイパス路を通してエンジン冷却用流体を循環させるバイパス状態とに切換える流路切換手段が設けられ、
前記循環路中のエンジン冷却水の異常を検出する異常検出手段が設けられ、
前記流路切換手段を切換え制御する制御手段が、前記循環路へのエンジン冷却水の補給指令が指令されたときには、前記気液分離部経由状態にし、前記循環路へのエンジン冷却水の補給終了指令が指令されたときには、前記バイパス状態にすべく、前記流路切換手段を切換えるように構成されている点を特徴とする。
前記気液分離部をバイパスするバイパス路が前記循環路に設けられ、
前記気液分離部を経由してエンジン冷却用流体を循環させる気液分離部経由状態と前記バイパス路を通してエンジン冷却用流体を循環させるバイパス状態とに切換える流路切換手段が設けられ、
前記循環路中のエンジン冷却水の異常を検出する異常検出手段が設けられ、
前記流路切換手段が、エンジン冷却水の温度が切換用設定温度以上のときには前記バイパス状態に、且つ、エンジン冷却水の温度が前記切換用設定温度未満のときには前記気液分離部経由状態に切換えられるように構成され、
前記切換用設定温度が、エンジン冷却水の補給が行われる温度範囲の上限の温度に対応する温度に定められている点を特徴とする。
このように流路切換手段を切換えるようにすれば、気液分離部経由状態においては、冷却水を補給する際に混入する空気等のガスを循環路から排出することができ、そして、バイパス状態においては、冷却水に混入したガスが気液分離部にて分離されて排出されることを抑制できることになる。
したがって、バイパス状態においては、万が一、エンジンのシリンダ本体とシリンダヘッドとの間に配置されているガスケットのシール機能が低下して、燃焼室内の高圧の燃焼ガスが、冷却水通路に流れ込み、冷却水に混入するような事態が生じていると、その燃焼ガスは、気液分離部にて分離されて外部に排出されることが抑制されるため、冷却水に混入する状態を継続することになり、エンジンの使用に伴って、冷却水に混入する燃焼ガスの量が増加することになる。
冷却水に混入する燃焼ガスの量が増加すると、冷却能力が低下する異常や、冷却水の量が異常に増加する等の異常が現れるものとなるから、このような異常が異常検出手段にて検出されることになり、エンジンが異常であるとして、エンジンの点検保守を行わせて、ガスケットの異常を検出させることができるのである。
要するに、本発明の第2特徴構成によれば、ガスケットの損傷に起因して燃焼ガスが外部に排出される異常状態を検出することができるエンジン冷却装置を提供するに至った。
又、第2特徴構成によれば、エンジン冷却水の温度が切換用設定温度以上のときには、流路切換手段がバイパス状態に切換えられ、エンジン冷却水の温度が切換用設定温度未満のときには、流路切換手段が気液分離部経由状態に切換えられることになる。
前記異常検出手段が、前記循環路中のエンジン冷却水温度を検出する温度検出手段の検出情報に基づいて、エンジン冷却水が異常高温であることを検出するように構成されている点を特徴とする。
前記気液分離部が、補給用のエンジン冷却水を貯留する大気開放型のタンクであり、
前記異常検出手段が、前記タンクに貯留されるエンジン冷却水の水位を検出する水位検出手段の検出情報に基づいて、エンジン冷却水の異常上昇水位を検出するように構成されている点を特徴とする。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置1と、その熱電併給装置1が発生する熱を回収して、貯湯タンク2への貯湯及び暖房端末3への熱媒供給を行う暖房貯湯ユニット4と、熱電併給装置1及び暖房貯湯ユニット4の運転を制御する制御手段Hとしての運転制御部5などからコージェネレーションシステムが構成されている。
暖房端末3としては、床暖房装置、浴室暖房乾燥機、及び、ファンコンベクタ等が設けられることになる。
つまり、商用電源7の電力が、受電電力供給ライン8を通して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷9に供給されている。そして、インバータ6にて調整された電力が、発電電力供給ライン10を介して受電電力供給ライン8に供給され、結果的に、熱電併給装置1の発電電力が電力負荷9に供給されるように構成されている。
つまり、例示はしないが、受電電力供給ライン8を通して供給される電力量を検出する電力量検出手段が設けられ、運転制御部5が、電力量検出手段の検出情報に基づいて、商用電源7からの電力を電力負荷9に設定量以上供給する状態を維持するように、インバータ6により受電電力供給ライン8に供給される電力を電気ヒータ11に消費させるように構成されている。
そして、運転制御部5が、余剰電力の大きさが大きくなるほど電気ヒータ11の消費電力が大きくなるように、複数の作動スイッチ12をON/OFF操作するように構成されている。
ちなみに、電気ヒータ11は、後述の如く、ガスエンジン1eの冷却水を加熱することになる。
そして、上述の如く、電気ヒータ11がエンジン排熱回収用の熱媒循環路15を通流する冷却水を加熱するように設けられており、具体的には、熱媒循環路15におけるガスエンジン1eと受熱用熱交換器13との間の循環路部分に、電気ヒータ11が配設されている。
尚、暖房用の熱媒循環路19には、暖房端末3への熱媒の供給を断続する熱動弁24が設けられている。
そして、熱移送用循環路21を通して湯水を循環させる熱移送用循環ポンプ22、及び、熱移送用循環路21を通流する湯水を加熱するバーナ燃焼式の補助加熱器23が設けられている。
つまり、熱移送用循環路21には、受熱用熱交換器13、熱移送用循環ポンプ22、補助加熱器23、及び、授熱用熱交換器17が、記載順に並ぶ状態で配設され、熱移送用循環ポンプ22が、この並び方向に向けて湯水を通流させるように構成されている。
尚、貯湯用給水路29は、上水道に接続された元給水管31に接続されている。
熱電併給装置1の運転中において、暖房端末3用の端末用リモコンTから暖房運転指令が指令されない状態では、貯湯運転を行い、その貯湯運転では、暖房弁28を閉弁し、熱移送用循環ポンプ22を作動させる状態で、受熱用熱交換器13にて加熱された湯水の温度が設定温度になるように、貯湯弁27の開度を調節するように構成されている。
さらに、運転制御部5は、貯湯運転において、湯水を設定温度に加熱するために受熱用熱交換器13による加熱では不足するときは、その不足熱量を補うべく補助加熱器23を作動されるように構成されている。
そして、その熱媒供給運転においては、貯湯弁27を閉弁しても受熱用熱交換器13にて加熱された湯水の温度が設定温度よりも低いときは、供給される湯水を設定温度に加熱するように、前記補助加熱器23が加熱作動することになる。
これら熱媒量検出センサSe、Swは、エンジン側熱媒量検出センサSeが後述の如く異常水位検出機能を備える点において相違するものの、基本的には同様に構成されるものであって、基準電極36、熱媒量が設定下限量になったことを検出するための下限電極37、及び、熱媒量が設定上限量になったことを検出するための上限電極38を備えて、下限電極37及び上限電極38の夫々と基準電極36との間の電気抵抗により、熱媒量が設定下限量や設定上限量になったことを検出するように構成されている。
尚、エンジン側三方弁41に代えて、熱媒循環路15とバイパス路15Aとの夫々に開閉弁を設けて、切換手段を構成してもよい。
ちなみに、バイパス路15Aが熱媒循環路15から分岐したのち、再びバイパス路15Aが熱媒循環路15に合流する箇所に対して、エンジン側熱媒貯留タンク14は、バイパス状態においても連通するものであるから、エンジン側熱媒貯留タンク14が熱媒の膨張や収縮を吸収作用は、バイパス状態においても発揮されることになる。
すなわち、エンジン排熱回収用の熱媒循環路15を循環する熱媒の温度を検出する異常検出用の温度検出手段Qとしての冷却水温度検出センサ43が、ガスエンジン1eと電気ヒータ11との間の循環路部分に設けられている。
そして、運転制御部5が、冷却水温度検出センサ43の検出情報に基づいて、エンジン冷却水が設定温度以上(例えば、95℃以上)の異常高温になったときには、熱媒循環路15中の冷却水の異常であると検出するように構成されている。
つまり、エンジン側熱媒量検出センサSeが、冷却水の水位が異常上昇水位になったときには、熱媒循環路15中の冷却水の異常であると検出するように構成されている。
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
この第2実施形態は、運転制御部5が、三方弁41を切換え制御する構成が異なるものであり、その他の構成は、第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第3実施形態を図面に基づいて説明する。
この第3実施形態は、図2に示すように、エンジンEとしてのガスエンジン50にてヒートポンプ装置を駆動する場合を例示するものである。
すなわち、ヒートポンプ装置の圧縮器51がエンジン50にて駆動されるように構成されている。
そして、ガスエンジン50の冷却水を熱媒として循環させる循環路Lとして、ガスエンジン50、熱回収部Nとしての授熱用熱交換器52、及び、気液分離部Bを経由するエンジン排熱回収用の熱媒循環路53が設けられ、ガスエンジン50の排熱を回収した熱媒(冷却水)をエンジン排熱回収用の熱媒循環路53を通して循環させる循環手段Jとしての冷却水循環ポンプ54が設けられている。
ちなみに、この第3実施形態においては、ヒートポンプ装置が冷房運転を行う際にガスエンジン50の排熱を回収した熱媒(冷却水)が保有する熱を外気に放熱する放熱器55が、熱回収部Nとして設けられ、授熱用熱交換器52を通して熱媒(冷却水)を循環させる授熱用熱交換器経由状態と放熱器55を通して熱媒(冷却水)を循環させる放熱器経由状態とに切換えるための三方弁55Aが設けられている。
気液分離用のタンク部58には、熱媒循環路53の圧力が大気圧よりも高い高圧側の設定圧以上になると、そのタンク部58をリザーブタンク57に連通させるように開き、且つ、熱媒循環路53内の圧力が大気圧よりも低い低圧側の設定圧以下になると、そのタンク部58をリザーブタンク57と連通させるように開くプレッシャーバルブ59が設けられている。
この熱媒量検出センサSzは、基準電極60、及び、熱媒量が設定下限量になったことを検出するための下限電極61を備えて、下限電極61と基準電極60との間の電気抵抗により、熱媒量が設定下限量になったことを検出するように構成されており、その検出情報は、熱媒(冷却水)の補給を促す警報を行う等のために用いられることになる。
また、リザーブタンク57には、その内部の熱媒量が前記設定上限量よりも多くなったときに熱媒をオーバーフローさせるオーバーフロー管63が接続されている。
尚、三方弁64に代えて、熱媒循環路53とバイパス路53Aとの夫々に開閉弁を設けて、切換手段を構成してもよい。
ちなみに、バイパス路53Aが熱媒循環路53から分岐したのち、再びバイパス路53Aが熱媒循環路53に合流する箇所に対して、気液分離用のタンク部58は、バイパス状態においても連通するものであるから、気液分離用のタンク部58に接続されたリザーブタンク57が熱媒の膨張や収縮を吸収作用は、バイパス状態においても発揮されることになる。
この第3実施形態においては、この熱媒温度検出センサ65は、異常検出用の温度検出手段Q及び流路切換用の異常検出手段Pとして用いられることになる。
そして、運転制御部56が、運転リモコンUから暖房運転指令が指令されて暖房運転を行っているとき、及び、運転リモコンUから冷房運転指令が指令されて冷房運転を行っているときに、熱媒温度検出センサ65の検出情報に基づいて、熱媒の温度が切換用設定温度以上(例えば、50℃以上)のときには、バイパス状態にし、且つ、熱媒の温度が切換用設定温度以上(例えば、50℃未満)のときには、気液分離部経由状態にすべく、三方弁64を切換えるように構成されている。
すなわち、運転制御部56が、熱媒温度検出センサ65の検出情報に基づいて、エンジン冷却水が設定温度以上(例えば、95℃以上)の異常高温になったときには、熱媒循環路65中の冷却水の異常であると検出するように構成されている。
つまり、熱媒量検出センサSzが、冷却水の水位が異常上昇水位になったときには、熱媒循環路53中の冷却水の異常であると検出するように構成されている。
次に別実施形態を説明する。
57 大気開放型のタンク
B 気液分離部
E エンジン
H 制御手段
J 循環手段
L 循環路
LA バイパス路
M 流路切換手段
N 放熱部
P 温度検出手段
Q 温度検出手段
Se 水位検出手段
Sz 水位検出手段
W 異常検出手段
Claims (4)
- エンジン、放熱部、及び、気液分離部を経由する循環路を通してエンジン冷却用流体を循環させる循環手段が設けられたエンジン冷却装置であって、
前記気液分離部をバイパスするバイパス路が前記循環路に設けられ、
前記気液分離部を経由してエンジン冷却用流体を循環させる気液分離部経由状態と前記バイパス路を通してエンジン冷却用流体を循環させるバイパス状態とに切換える流路切換手段が設けられ、
前記循環路中のエンジン冷却水の異常を検出する異常検出手段が設けられ、
前記流路切換手段を切換え制御する制御手段が、前記循環路へのエンジン冷却水の補給指令が指令されたときには、前記気液分離部経由状態にし、前記循環路へのエンジン冷却水の補給終了指令が指令されたときには、前記バイパス状態にすべく、前記流路切換手段を切換えるように構成されているエンジン冷却装置。 - エンジン、放熱部、及び、気液分離部を経由する循環路を通してエンジン冷却用流体を循環させる循環手段が設けられたエンジン冷却装置であって、
前記気液分離部をバイパスするバイパス路が前記循環路に設けられ、
前記気液分離部を経由してエンジン冷却用流体を循環させる気液分離部経由状態と前記バイパス路を通してエンジン冷却用流体を循環させるバイパス状態とに切換える流路切換手段が設けられ、
前記循環路中のエンジン冷却水の異常を検出する異常検出手段が設けられ、
前記流路切換手段が、エンジン冷却水の温度が切換用設定温度以上のときには前記バイパス状態に、且つ、エンジン冷却水の温度が前記切換用設定温度未満のときには前記気液分離部経由状態に切換えられるように構成され、
前記切換用設定温度が、エンジン冷却水の補給が行われる温度範囲の上限の温度に対応する温度に定められているエンジン冷却装置。 - 前記異常検出手段が、前記循環路中のエンジン冷却水温度を検出する温度検出手段の検出情報に基づいて、エンジン冷却水が異常高温であることを検出するように構成されている請求項1又は2に記載のエンジン冷却装置。
- 前記気液分離部が、補給用のエンジン冷却水を貯留する大気開放型のタンクであり、
前記異常検出手段が、前記タンクに貯留されるエンジン冷却水の水位を検出する水位検出手段の検出情報に基づいて、エンジン冷却水の異常上昇水位を検出するように構成されている請求項1又は2に記載のエンジン冷却装置。
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