JP5930720B2 - Combined heat and power system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを有する発電装置、及び、電力を消費して動作することで使用者に熱を利用可能とする電力消費型熱利用装置、エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及びエンジンから回収した熱を電力消費型熱利用装置に供給して電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を行なう排熱回収装置を備える熱電併給システムに関する。 The present invention relates to a power generation device having an engine and a generator driven by the engine, a power consumption type heat utilization device that can use heat by consuming electric power, and operating from the engine. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined heat and power system including a heat recovery operation for recovering exhaust heat and an exhaust heat recovery device that performs heat supply operation for supplying heat recovered from an engine to a power consumption heat utilization device and operating the power consumption heat utilization device.
熱の供給源及び電力の供給源として機能するエンジン及び発電機を備える熱電併給システムがある。例えば、熱電併給システムは、エンジン及び発電機を有する発電装置、及び、エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及びエンジンから回収した熱を熱利用装置に供給してその熱利用装置を動作させる熱供給運転を行なう排熱回収装置を備える。例えば、特許文献1には、外部電力系統が停電した状況下で発電装置を自立運転させながら排熱回収装置が熱回収運転を行い、それらの熱及び電力を利用可能としたシステムが記載されている。そして、発電装置から電力消費装置に対する電力の供給経路は、外部電力系統が正常である場合と、外部電力系統が停電している場合とで、複数個のスイッチによって切り換えられる。具体的には、発電装置から供給される電力が、発電装置の自立運転時に電力消費装置(62)及び排熱回収装置(20)に対して供給できるように、電力の給電線の途中に複数個のスイッチ(2入力切替スイッチ(52、54)、オンオフスイッチ(51、53))を設けて、それら複数個のスイッチを切り換えることを行っている。 There is a combined heat and power system that includes an engine and a generator that function as a heat source and a power source. For example, a combined heat and power system operates a power generation apparatus having an engine and a generator, a heat recovery operation for recovering exhaust heat from the engine, and heat recovered from the engine to the heat utilization apparatus to operate the heat utilization apparatus. An exhaust heat recovery device that performs heat supply operation is provided. For example, Patent Document 1 describes a system in which an exhaust heat recovery device performs a heat recovery operation while operating a power generation device independently in a situation where an external power system has a power failure, and the heat and power can be used. Yes. The power supply path from the power generator to the power consuming device is switched by a plurality of switches when the external power system is normal and when the external power system is out of power. Specifically, a plurality of electric power supplied from the power generator can be supplied in the middle of the power supply line so that the power can be supplied to the power consuming device (62) and the exhaust heat recovery device (20) during the autonomous operation of the power generator. A plurality of switches (two-input changeover switches (52, 54), on / off switches (51, 53)) are provided to switch the plurality of switches.
尚、外部電力系統の停電中に熱電併給システムの発電装置を非常用の電源として利用するのであれば、その外部電力系統の停電中に発電装置は停止させることなく連続運転させる必要がある。 If the power generator of the combined heat and power system is used as an emergency power source during a power failure in the external power system, the power generator must be continuously operated without being stopped during the power failure in the external power system.
特許文献1に記載のシステムでは、電力の給電線の途中に複数個のスイッチ(2入力切替スイッチ(52、54)、オンオフスイッチ(51、53))を設けて、それら複数個のスイッチを切り換える構成となっているため、装置構成が複雑になってコストが増大するという問題がある。 In the system described in Patent Document 1, a plurality of switches (two-input changeover switches (52, 54) and on / off switches (51, 53)) are provided in the middle of the power supply line, and the plurality of switches are switched. Due to the configuration, there is a problem that the device configuration becomes complicated and the cost increases.
尚、スイッチなどで電力の供給経路を切り換えるのではなく、電力の供給元が異なる複数の電気コンセントに対して電気プラグを装着し換えることで電力の供給経路を変えるような構成も可能である。例えば、電力消費装置に電気コード及び電気プラグを接続しておき、外部電力系統から正常に電力が供給されている間はその外部電力系統から電力供給を受けることができるように分電盤に対してその電気プラグを電気的に接続し、及び、外部電力系統から電力が供給されておらず発電装置が自立運転を行っている間はその発電装置から電力供給を受けることができるように発電装置に対して電気プラグを電気的に接続するような構成も可能ではある。 In addition, it is possible to adopt a configuration in which the power supply path is changed by replacing the power supply path with a plurality of electrical outlets with different power supply sources, instead of switching the power supply path with a switch or the like. For example, an electrical cord and an electrical plug are connected to the power consuming device, and while the power is normally supplied from the external power system, the power distribution device can be supplied with power from the external power system. The power plug so that the power generator can receive power from the power generator while the power generator is in a self-sustaining operation without power being supplied from the external power system. However, a configuration in which an electric plug is electrically connected to the above is also possible.
但し、外部電力系統の停電中に発電装置を連続運転させる場合、排熱回収装置についても連続的に熱回収運転を行って発電装置の過熱を防止する必要がある。従って、排熱回収装置に対する電力供給は必要である。また、排熱回収装置で蓄えられる熱が満杯になるのを避けるために、電動式ファンや電動式ポンプなどの各種電動機器によって電力を消費しながら動作することで熱を利用する電力消費型熱利用装置(例えば、浴室暖房乾燥装置など)に対する電力供給も必要である。
つまり、外部電力系統の停電中に電力供給を受ける必要がある電力消費装置は1台だけではなく複数台存在する。そのため、複数の装置に接続された複数の電気プラグを外部電力系統の停電及び復電に応じて逐次装着し直すのは非常に手間がかかるという問題がある。
However, when the power generation device is continuously operated during a power failure of the external power system, it is necessary to continuously perform the heat recovery operation for the exhaust heat recovery device to prevent overheating of the power generation device. Therefore, power supply to the exhaust heat recovery device is necessary. In addition, in order to prevent the heat stored in the exhaust heat recovery device from becoming full, power consumption type heat that uses heat by operating while consuming electric power by various electric devices such as electric fans and electric pumps. It is also necessary to supply power to a utilization device (for example, a bathroom heating / drying device).
That is, there are not only one power consuming device but a plurality of power consuming devices that need to be supplied with power during a power failure in the external power system. For this reason, there is a problem that it takes a lot of time and effort to sequentially reattach a plurality of electrical plugs connected to a plurality of devices in response to a power failure and power recovery of the external power system.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電装置の自立運転中に発電装置から電力供給を行う必要のある装置に対して簡単な手法で電力供給を行うことができる熱電併給システムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to supply power by a simple method to a device that needs to supply power from the power generation device during the self-sustaining operation of the power generation device. Is to provide a combined heat and power system.
上記目的を達成するための本発明に係る熱電併給システムの特徴構成は、エンジンと当該エンジンによって駆動される発電機とを有する発電装置、及び、電力を消費して動作することで使用者に熱を利用可能とする電力消費型熱利用装置、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を行なう排熱回収装置を備える熱電併給システムであって、
前記排熱回収装置は、電力供給源と接続可能な電源接続端子台を有し、当該電源接続端子台に供給される電力を利用して動作し、
前記電力消費型熱利用装置は、前記排熱回収装置に設けられる前記電源接続端子台を経由して供給される電力を消費して動作し、
前記発電装置に対して、連系運転モード及び自立運転モードのうちの何れの運転モードでの動作を許容するのかを切り替えるモード切替スイッチと、
前記モード切替スイッチが前記自立運転モードに切り替えられた状態で手動操作することで、前記エンジン及び前記発電機を起動することができるスタータ装置と、
前記モード切替スイッチが前記連系運転モードに切り替えられて前記発電機を外部電力系統に連系している連系運転時において、前記外部電力系統から供給される電力及び前記発電機で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子としての電気コンセントと、
前記モード切替スイッチが前記自立運転モードに切り替えられて前記発電機を前記外部電力系統に連系していない自立運転時において、前記発電機で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子としての電気コンセントと、
前記電源接続端子台を電気的に前記連系運転時用電気端子としての電気コンセントと前記自立運転時用電気端子としての電気コンセントとに対して選択的に接続可能な接続用端子としての電気プラグとを備える点にある。
In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the combined heat and power system according to the present invention includes a power generation device having an engine and a generator driven by the engine, and heats the user by operating by consuming electric power. Power consumption type heat utilization device, heat recovery operation for recovering exhaust heat from the engine, and supply of heat recovered from the engine to the power consumption type heat utilization device A combined heat and power system comprising an exhaust heat recovery device that performs a heat supply operation to operate
The exhaust heat recovery device has a power connection terminal block that can be connected to a power supply source, operates using the power supplied to the power connection terminal block,
The power consuming heat utilization device operates by consuming electric power supplied via the power connection terminal block provided in the exhaust heat recovery device,
For the power generation device, a mode changeover switch for switching which operation mode of the interconnection operation mode and the independent operation mode is allowed,
A starter device that can start the engine and the generator by manually operating the mode changeover switch in the state of being switched to the self-sustaining operation mode;
When the mode changeover switch is switched to the interconnection operation mode and the generator is connected to the external power system, the power supplied from the external power system and the generator are generated. An electrical outlet as an electrical terminal for interconnection operation to which at least one of electric power is supplied;
When the mode changeover switch is switched to the independent operation mode and the generator is not connected to the external power system, the electric power generated by the generator is supplied during the independent operation. As an electrical outlet ,
The electrical plug of the power supply connection terminal block as electrically said selectively connectable connection terminals relative to the interconnection for during operation and electrical outlet as an electric terminal and an electrical outlet as the electrical terminal during autonomous operation It is in the point provided with.
上記特徴構成によれば、モード切替スイッチが連系運転モードに切り替えられて発電機を外部電力系統に連系している連系運転時には、外部電力系統から供給される電力及び発電機で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子が電力供給源となり、モード切替スイッチが自立運転モードに切り替えられて発電機を外部電力系統に連系していない自立運転時には、発電機で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子が電力供給源となる。また、排熱回収装置及び電力消費型熱利用装置は、排熱回収装置に設けられる単一の電源接続端子台を経由して電力の供給を受けることができ、電源接続端子台は接続用端子を用いてその電源接続端子台への電力の供給元を選択できる。従って、一つの接続用端子にとっての接続相手を、連系運転時用電気端子と自立運転時用電気端子とで選択的に切り換えることで、排熱回収装置及び電力消費型熱利用装置への電力供給経路を一括して切り換えることができる。従って、発電装置の自立運転中に発電装置から電力供給を行う必要のある装置に対して簡単な手法で電力供給を行うことができる熱電併給システムを提供できる。 According to the above characteristic configuration, when the mode changeover switch is switched to the interconnection operation mode and the generator is connected to the external electric power system, the electric power supplied from the external electric power system and the generator are generated. During the independent operation where the generator is not connected to the external power system when the mode switching switch is switched to the independent operation mode with the electrical terminal for connected operation to which at least one of the supplied power is supplied serving as the power supply source. The electric terminal for self-sustaining operation to which the electric power generated by the machine is supplied becomes the power supply source. In addition, the exhaust heat recovery device and the power consumption type heat utilization device can receive power supply through a single power connection terminal block provided in the exhaust heat recovery device, and the power connection terminal block is a connection terminal Can be used to select a power supply source to the power connection terminal block. Therefore, by selectively switching the connection partner for one connection terminal between the electrical terminal for interconnection operation and the electrical terminal for independent operation, the power to the exhaust heat recovery device and the power consumption type heat utilization device can be changed. Supply paths can be switched at once. Therefore, it is possible to provide a combined heat and power system that can supply power to a device that needs to be supplied with power from the power generation device during the self-sustaining operation of the power generation device.
加えて、本特徴構成では、排熱回収装置は、発電機の自立運転時において、発電機で発電された電力の供給を受けることができるので、エンジンからの排熱回収、即ち、エンジンの冷却を行なうことができる。更に、電力消費型熱利用装置も、発電機の自立運転時において、発電機で発電された電力の供給を受けることができるので、排熱回収装置が蓄えた熱を利用する運転を継続できる。つまり、排熱回収装置で蓄えている熱が満杯になってエンジンからの排熱回収、即ち、エンジンの冷却が良好に行えないような事態の発生を回避できる。 In addition, in the present feature configuration, the exhaust heat recovery device can receive supply of electric power generated by the generator during the self-sustained operation of the generator, so that exhaust heat recovery from the engine, that is, cooling of the engine. Can be performed. Furthermore, since the power consumption type heat utilization device can also receive the supply of electric power generated by the generator during the independent operation of the generator, the operation using the heat stored in the exhaust heat recovery device can be continued. That is, it is possible to avoid the occurrence of a situation where the heat stored in the exhaust heat recovery device becomes full and exhaust heat recovery from the engine, that is, the engine cannot be cooled well.
更に、電源接続端子台への電力の供給元の選択を、一つの電気プラグ(接続用端子)を、二つの電気コンセント(連系運転時用電気端子及び自立運転時用電気端子)の何れかに対して選択的に装着し換えることで簡単に行うことできる。 Furthermore , the selection of the power supply source to the power supply connection terminal block, either one electrical plug (connection terminal) , two electrical outlets (interconnection operation electrical terminal and independent operation electrical terminal) This can be done easily by selectively changing the attachment.
本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、前記発電装置が、前記エンジン及び前記発電機の運転を制御する発電運転制御部を有し、前記排熱回収装置が、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部と、前記エンジンから回収した熱を蓄熱可能な蓄熱装置とを有し、前記排熱回収制御部は、前記発電運転制御部が前記発電装置の自立運転を開始したことを検出したとき、前記発電装置の自立運転が行なわれている間は、前記蓄熱装置における蓄熱量に関わらず、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、前記エンジンから回収して前記蓄熱装置に蓄えている熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して又は前記エンジンから回収した熱を前記蓄熱装置を経由せずに前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the combined heat and power system according to the present invention is that the power generation device includes a power generation operation control unit that controls operation of the engine and the generator, and the exhaust heat recovery device is connected to the engine from the engine. A heat recovery operation for recovering exhaust heat and an exhaust heat recovery control unit for controlling the heat supply operation for operating the power consumption heat utilization device by supplying the heat recovered from the engine to the power consumption heat utilization device; A heat storage device capable of storing heat recovered from the engine, and the exhaust heat recovery control unit detects that the power generation operation control unit has started a self-sustained operation of the power generation device. While the self-sustaining operation is being performed, regardless of the amount of heat stored in the heat storage device, the heat recovery operation for recovering exhaust heat from the engine, and the heat recovered from the engine and stored in the heat storage device Heat supply operation for operating the power consumption type heat utilization device by supplying the power consumption type heat utilization device or supplying the heat recovered from the engine to the power consumption type heat utilization device without going through the heat storage device The point is to do both.
排熱回収装置で蓄えている熱が満杯になると、エンジンからの排熱回収が行えない、即ち、エンジンの冷却が良好に行えないような事態が発生し得る。
ところが本特徴構成によれば、蓄熱装置における蓄熱量に関わらず、発電装置の自立運転が行なわれている間は、エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、エンジンから回収して蓄熱装置に蓄えている熱を電力消費型熱利用装置に供給して又はエンジンから回収した熱を蓄熱装置を経由せずに電力消費型熱利用装置に供給してその電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方が行われる。つまり、蓄熱装置に蓄えられている熱を減少させようとする運転又は蓄熱装置に熱を新たに蓄えないようにする運転が行われるので、蓄熱装置に蓄えられている熱が満杯になることを未然に回避できる。その結果、エンジンからの排熱回収を行って、エンジンを良好に冷却できる。
When the heat stored in the exhaust heat recovery device is full, there may occur a situation in which exhaust heat recovery from the engine cannot be performed, that is, the engine cannot be cooled well.
However, according to this characteristic configuration, the heat recovery operation for recovering exhaust heat from the engine and the heat storage device recovered from the engine while the power generation device is operating independently, regardless of the heat storage amount in the heat storage device. Supply the heat stored in the power consumption type heat utilization device or supply the heat recovered from the engine to the power consumption type heat utilization device without going through the heat storage device to operate the power consumption type heat utilization device Both heat supply operation is performed. In other words, since the operation to reduce the heat stored in the heat storage device or the operation to prevent the heat storage device from newly storing heat is performed, the heat stored in the heat storage device is full. It can be avoided in advance. As a result, exhaust heat recovery from the engine can be performed to cool the engine well.
本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、前記発電装置が、前記エンジン及び前記発電機の運転を制御する発電運転制御部を有し、前記排熱回収装置が、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部と、前記エンジンから回収した熱を蓄熱可能な蓄熱装置とを有し、前記排熱回収制御部は、前記発電運転制御部が前記発電装置の自立運転を開始したことを検出したとき、前記発電装置の自立運転が行なわれている間は、前記蓄熱装置における蓄熱量が設定上限値以上になると、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、前記エンジンから回収して前記蓄熱装置に蓄えている熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して又は前記エンジンから回収した熱を前記蓄熱装置を経由せずに前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the combined heat and power system according to the present invention is that the power generation device includes a power generation operation control unit that controls operation of the engine and the generator, and the exhaust heat recovery device is connected to the engine from the engine. A heat recovery operation for recovering exhaust heat and an exhaust heat recovery control unit for controlling the heat supply operation for operating the power consumption heat utilization device by supplying the heat recovered from the engine to the power consumption heat utilization device; A heat storage device capable of storing heat recovered from the engine, and the exhaust heat recovery control unit detects that the power generation operation control unit has started a self-sustained operation of the power generation device. While the self-sustained operation is being performed, when the amount of heat stored in the heat storage device exceeds a set upper limit value, a heat recovery operation for recovering exhaust heat from the engine, and recovery from the engine and storing it in the heat storage device The power consumption type heat utilization device is supplied to the power consumption type heat utilization device or the heat recovered from the engine is supplied to the power consumption type heat utilization device without going through the heat storage device. It is in performing both the heat supply operation to be performed.
排熱回収装置で蓄えている熱が満杯になると、エンジンからの排熱回収が行えない、即ち、エンジンの冷却が良好に行えないような事態が発生し得る。
ところが本特徴構成によれば、蓄熱装置における蓄熱量が設定上限以上になると、発電装置の自立運転が行なわれている間は、エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、エンジンから回収して蓄熱装置に蓄えている熱を電力消費型熱利用装置に供給して又はエンジンから回収した熱を蓄熱装置を経由せずに電力消費型熱利用装置に供給してその電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方が行われる。つまり、蓄熱装置には設定上限値程度のできるだけ多くの熱が蓄えられるようにしつつ、蓄熱装置における蓄熱量が設定上限値以上になると、蓄熱装置に蓄えられている熱を減少させようとする運転又は蓄熱装置に熱を新たに蓄えないようにする運転が行われるので、蓄熱装置に蓄えられている熱が設定上限を大きく超えないようにできる。その結果、エンジンからの排熱回収を行って蓄熱装置に多くの熱を蓄えながら、エンジンを良好に冷却できる。
When the heat stored in the exhaust heat recovery device is full, there may occur a situation in which exhaust heat recovery from the engine cannot be performed, that is, the engine cannot be cooled well.
However, according to this characteristic configuration, when the amount of heat stored in the heat storage device exceeds the set upper limit, the heat recovery operation for recovering exhaust heat from the engine and the recovery from the engine are performed during the self-sustaining operation of the power generation device. The heat stored in the heat storage device is supplied to the power consumption heat utilization device, or the heat recovered from the engine is supplied to the power consumption heat utilization device without going through the heat storage device, and the power consumption heat utilization device. Both of the heat supply operation to operate the are performed. In other words, while trying to store as much heat as possible in the heat storage device as much as the set upper limit value, when the amount of heat stored in the heat storage device is greater than or equal to the set upper limit value, an operation that tries to reduce the heat stored in the heat storage device Alternatively, since an operation is performed so as not to newly store heat in the heat storage device, the heat stored in the heat storage device can be prevented from greatly exceeding the set upper limit. As a result, the engine can be cooled satisfactorily while exhaust heat is recovered from the engine and a large amount of heat is stored in the heat storage device.
本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、前記電源接続端子台が、前記排熱回収装置に対して後付けで設けられている点にある。 Still another characteristic configuration of the combined heat and power system according to the present invention is that the power connection terminal block is retrofitted to the exhaust heat recovery device.
上記特徴構成によれば、電源接続端子台を既存の排熱回収装置に対して後付けで設けることで、その電源接続端子台に対して電力消費型熱利用装置を接続でき、電源接続端子台に供給される電力を利用して電力消費型熱利用装置が動作するようにできる。その結果、排熱回収装置と共に電力消費型熱利用装置も、発電機を外部電力系統に連系している連系運転時及び発電機を外部電力系統に連系していない自立運転時の何れにおいても電力供給を受けて動作させることができる。 According to the above characteristic configuration, a power connection terminal block can be retrofitted to an existing exhaust heat recovery device so that a power consuming heat utilization device can be connected to the power connection terminal block. The power consumption type heat utilization apparatus can be operated using the supplied power. As a result, the power consumption type heat utilization device as well as the exhaust heat recovery device can be used either in the linked operation where the generator is linked to the external power system or in the independent operation where the generator is not linked to the external power system. Can be operated by receiving power supply.
以下に図面を参照して熱電併給システムについて説明する。図1は、熱電併給システムが設けられる設備の構成を説明する図である。熱電併給システムは、家屋10に設置される電力消費装置14及び熱利用装置13に対して電力及び熱を供給することができる。具体的には、熱電併給システムは、エンジン21とそのエンジン21によって駆動される発電機22とを有する発電装置20、及び、電力を消費して動作することで使用者に熱を利用可能とする電力消費型熱利用装置E、エンジン21からの排熱を回収する熱回収運転及びエンジン21から回収した熱を電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転を行なう排熱回収装置40を備える。
以下に、熱電併給システムが設けられる設備の構成について図1を参照して説明した後、熱電併給システムで行われる制御の内容について図2を参照して説明する。
Hereinafter, a combined heat and power system will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of equipment provided with a combined heat and power system. The combined heat and power system can supply power and heat to the
In the following, the configuration of the equipment provided with the combined heat and power system will be described with reference to FIG. 1, and the contents of the control performed in the combined heat and power system will be described with reference to FIG. 2.
〔家屋10〕
家屋10には、外部電力系統1から電力が供給される分電盤11及び電力消費装置14及び熱利用装置13が設置されている。外部電力系統1から電力供給が正常に行なわれているとき、この分電盤11を経由して、電力消費装置14に対して電力供給が行なわれる。また、分電盤11に対しては後述するように発電装置20の発電機22を接続可能である。外部電力系統1から電力供給が正常に行なわれているとき、発電機22の発電電力は分電盤11に供給される。つまり、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転が行なわれる。分電盤11には、電力消費装置14A、屋内電気コンセント15、屋外電気コンセント4が電気的に接続されている。屋内電気コンセント15には、家屋10に設置されている各種の電力消費装置14を接続可能である。図1に示す例では、屋内電気コンセント15に接続できる電力消費装置14として、電力消費装置14Bを例示している。電力消費装置14Bは電気プラグ7に対して電気的に接続されており、その電気プラグ7を屋内電気コンセント15に装着することで、分電盤11を経由した電力供給を受けることができる。
[House 10]
In the
本実施形態において、電力消費装置14Aは、分電盤11を経由した電力供給が途絶えた場合(即ち、外部電力系統1が停電した場合)に電力供給が遮断されても構わないような装置(例えば、一部の照明装置等)である。電力消費装置14Bは、分電盤11を経由した電力供給が途絶えた場合であっても電力供給を必要とする装置(例えば、冷蔵庫や一部の照明装置など)である。尚、どのような装置を上記電力消費装置14A又は上記電力消費装置14Bと分類するのかは使用者が適宜変更可能である。
In the present embodiment, the
本実施形態では、熱利用装置13は、浴室暖房乾燥装置13Aと床暖房装置13Bと給湯装置13Cとを含む。これらの装置は、後述するように排熱回収装置40から供給される熱を利用して、浴室暖房乾燥機能及び床暖房機能及び給湯機能を発揮する。また、浴室暖房乾燥装置13Aは、空気を送給するためのファンなどの電動機器を動作させるために電力を必要とする。本実施形態では、このような浴室暖房乾燥装置13Aを、電力を消費して動作することで使用者に熱を利用可能とする電力消費型熱利用装置Eとする。
In the present embodiment, the
家屋10には、情報出力装置16が設けられている。この情報出力装置16は、情報を出力する情報出力手段16Aと、情報出力手段16Aで出力する情報の内容を決定して情報出力手段16Aから出力させる出力制御手段16Bとを備える。また、情報出力装置16が有する操作入力手段16Cを用いて、発電装置20及び熱利用装置13の運転に関する指示(例えば運転開始指示・運転停止指示)などを行なうことができる。情報出力手段16Aは、例えば情報の文字出力が可能な表示部や情報の音声出力が可能なスピーカなどで構成することができる。そして、出力制御手段16Bは、情報出力装置16で取り扱われる各種情報を、情報出力手段16Aとしての表示部で文字出力させることや、情報出力手段16Aとしてのスピーカで音声出力させることができる。
The
他にも、出力制御手段16Bは、家屋10での受電電力及び消費電力や、発電装置20の発電電力などを情報出力手段16Aを用いて出力させることができる。
例えば、受電電力検出手段Wa、発電電力検出手段Wb1、Wb2は、電流センサ及び電圧センサを用いて実現できる。そして、電流センサ及び電圧センサが検出した電流値及び電圧値が発電運転制御部29に伝達されることで、発電運転制御部29は受電電力及び発電電力のそれぞれを導出することができる。尚、本実施形態では、受電電力検出手段Waは分電盤11の上流側(外部電力系統1側)で検出を行っており、その検出結果は発電装置20の発電運転制御部29に通信線9を介して伝達される。受電電力検出手段Waの検出結果に基づいて発電運転制御部29が取得した受電電力の値、並びに、発電電力検出手段Wb1(Wb)及び発電電力検出手段Wb2(Wb)の検出結果に基づいて発電運転制御部29が取得した発電電力の値は、通信線3を介して排熱回収装置40の排熱回収制御部45へ伝達される。そして、排熱回収制御部45から情報出力装置16の出力制御手段16Bに対して、受電電力検出手段Waが検出した受電電力の値と、発電電力検出手段Wb1(Wb)及び発電電力検出手段Wb2(Wb)が検出した発電電力の値が通信線8を介して伝達され、出力制御手段16Bが情報出力手段16Aに対して受電電力、発電電力、消費電力等の情報出力を行わせる。或いは、排熱回収制御部45が、情報出力手段16Aに対してそれらの情報出力を直接指示してもよい。
In addition, the output control means 16B can output the received power and power consumption in the
For example, the received power detection means Wa and the generated power detection means Wb1 and Wb2 can be realized using a current sensor and a voltage sensor. Then, the current value and the voltage value detected by the current sensor and the voltage sensor are transmitted to the power generation
〔発電装置20〕
発電装置20は、エンジン21と、そのエンジン21によって駆動される発電機22と、エンジン21及び発電機22の運転を制御する発電運転制御部29とを有する。エンジン21には手動操作式のスタータ装置23が設けられている。系統停電時に発電装置20を起動する場合、使用者が、発電装置20に対して連系運転モード及び自立運転モードのうちの何れの運転モードでの動作を許容するのかを切り替えるモード切替スイッチ(図示せず)を操作して発電装置20を自立運転モードに切り替えた上でスタータ装置23を手動操作することで、エンジン21及び発電機22が起動される。尚、モード切替スイッチを連系運転モードに切り替えている状態では、発電装置20はスタータ装置23によっては起動せず、排熱回収制御部45からの運転制御指令(運転開始指令、運転停止指令など)を受けて動作する。発電機22には、発電電力を出力するための出力端が2系統設けられている。一つは、連系運転モードでの動作時に発電出力を家屋10の分電盤11へと供給するときに用いる連系用出力端27であり、もう一つは自立運転モードでの動作時に発電出力を屋内電気コンセント12へ供給するときに用いる自立用出力端28である。本実施形態では、自立用出力端28は、家屋10の屋内にある屋内電気コンセント12及び家屋10の屋外にある屋外電気コンセント5に接続されている。
[Power generation device 20]
The
エンジン21は、エンジン冷却水によって冷却可能な構成となっている。本実施形態では、エンジン冷却水は、冷却水循環路25を通ってエンジン21と熱交換器24とを順に循環する。冷却水循環路25の途中には冷却水ポンプ26が設けられており、その冷却水ポンプ26の動作に応じて冷却水循環路25におけるエンジン冷却水の流速が調整される。熱交換器24では、後述する湯水とエンジン冷却水とが熱交換することで、エンジン冷却水から湯水へと熱が伝達される。
The
〔排熱回収装置40〕
排熱回収装置40は、エンジン21からの排熱を回収する熱回収運転及びエンジン21から回収した熱を電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部45を有する。本実施形態では、排熱回収装置40は、エンジン21からの排熱を回収して蓄える蓄熱装置としての貯湯装置41を有する。貯湯装置41は湯水を貯えており、その湯水は排熱回収路42を通って熱交換器24で加熱され、再び貯湯装置41に帰還する。排熱回収路42の途中には排熱回収ポンプ43が設けられており、その排熱回収ポンプ43の動作に応じて排熱回収路42における湯水の流速が調整される。
[Exhaust heat recovery device 40]
The exhaust
発電装置20を連系運転させた場合及び自立運転させた場合の何れの場合も、発電装置20のエンジン21を冷却すること、即ち、排熱回収装置40によってエンジン21の排熱を回収することが必要である。従って、排熱回収制御部45は、発電装置20の連系運転が行われている間及び自立運転が行なわれている間の何れにおいても、エンジン21からの排熱を回収する熱回収運転を行う。
また、貯湯装置41に熱が蓄えられていれば、排熱回収制御部45は、貯湯装置41に蓄えられている熱を熱利用装置13に供給してその熱利用装置13を動作せることができる。尚、図1では、エンジン21からの排熱を回収して貯湯装置41に一旦蓄え、熱利用装置13へは貯湯装置41に蓄えられている熱が供給されるような構成例を示しているが、エンジン21から回収した熱を貯湯装置41を経由せずに熱利用装置13に供給できるように配管、弁、熱交換器などを構成してもよい。具体的には、排熱回収制御部45が、エンジン21から回収した熱によって昇温された湯水が貯湯装置41に流入するような運転形態と、エンジン21から回収した熱によって昇温された湯水が貯湯装置41に流入せずに熱利用装置13に供給されるような運転形態とを選択的に切換可能なように配管、弁、熱交換器などを構成してもよい。
In both cases where the
Further, if heat is stored in the hot water storage device 41, the exhaust heat
貯湯装置41は、その上部に相対的に高温の湯水が貯えられ、その下部に相対的に低温の湯水が貯えられて、貯湯装置41の内部で温度成層が形成されるように構成されている。貯湯装置41の上部における湯水の温度は温度センサT1で検出可能であり、貯湯装置41の中間部における湯水の温度は温度センサT2で検出可能であり、貯湯装置41の下部における湯水の温度は温度センサT3で検出可能である。各温度センサT1〜T3の検出結果は、排熱回収制御部45に伝達される。通常は、温度センサT1で検出される湯水の温度が最も高く、温度センサT2で検出される湯水の温度及び温度センサT3で検出される湯水の温度が順に低くなる。排熱回収制御部45は、各温度センサT1〜T3で検出される湯水の温度が全て設定上限温度以上になると、貯湯装置41に蓄えられている熱が満杯になっていると判定する。貯湯装置41に蓄えられている熱が満杯になると、貯湯装置41から熱交換器24に供給される湯水の温度も設定上限温度以上になる。つまり、熱交換器24における熱交換によってエンジン冷却水を良好に冷却できないこととなり、結果として、エンジン21を良好に冷却できなくなる可能性がある。
The hot water storage device 41 is configured such that a relatively high temperature hot water is stored in an upper portion thereof, a relatively low temperature hot water is stored in a lower portion thereof, and temperature stratification is formed inside the hot water storage device 41. . The temperature of the hot water in the upper part of the hot water storage device 41 can be detected by the temperature sensor T1, the temperature of the hot water in the intermediate part of the hot water storage device 41 can be detected by the temperature sensor T2, and the temperature of the hot water in the lower part of the hot water storage device 41 is the temperature. It can be detected by the sensor T3. The detection results of the temperature sensors T1 to T3 are transmitted to the exhaust heat
貯湯装置41には、貯湯装置41に貯えられている湯水の圧力を検出可能な圧力センサLが設けられている。この圧力センサLの検出結果は、排熱回収制御部45に伝達される。本実施形態では、貯湯装置41を密閉式タンクとして構成し、貯湯装置41に貯留されている湯水の圧力を設定圧力値以上に保つように水供給路(図示せず)から上水を供給しているため、断水などが発生して上水を供給できなくなると、貯湯装置41に貯留されている湯水の圧力が低下する。従って、排熱回収制御部45は、圧力センサLが検出する貯湯装置41での湯水の圧力が設定圧力未満になると、断水などの異常が発生したと判定する。このような異常が発生した場合、排熱回収装置40での熱回収運転及び熱供給運転に支障が生じる。
また、排熱回収路42の途中には単位時間当たりに流れる湯水の湯量である流速を検出可能な流量センサMが設けられている。この流量センサMの検出結果は、排熱回収制御部45に伝達される。そして、排熱回収制御部45は、流量センサMが検出する湯水の流速が設定下限流速未満になると、排熱回収ポンプ43の動作不良や排熱回収路42における水漏れ・閉塞などの異常が発生したと判定する。このような異常が発生した場合、排熱回収装置40での熱回収運転に支障が生じる。
以上のように、これら圧力センサLや流量センサMは、排熱回収装置40での熱回収運転における異常又は熱供給運転における異常を検出可能な異常検出手段として機能する。
The hot water storage device 41 is provided with a pressure sensor L that can detect the pressure of the hot water stored in the hot water storage device 41. The detection result of the pressure sensor L is transmitted to the exhaust heat
A flow rate sensor M capable of detecting a flow rate that is the amount of hot water flowing per unit time is provided in the middle of the exhaust
As described above, the pressure sensor L and the flow rate sensor M function as an abnormality detection unit that can detect an abnormality in the heat recovery operation in the exhaust
排熱回収装置40は、例えば上述した排熱回収ポンプ43を有していることから、その動作には電力が必要である。そのため、排熱回収装置40は、電力供給源と接続可能な電源接続端子台44を有し、その電源接続端子台44に供給される電力を利用して動作する。排熱回収装置40に設けられる電源接続端子台44には電気プラグ6が電気的に接続されており、電力供給が行なわれる屋外電気コンセント4、5に対してその電気プラグ6を装着することで(即ち、電力供給源と電源接続端子台44とを接続することで)、電源接続端子台44に対して電力供給が行なわれる。
更に、本実施形態では、上記電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aが電源接続端子台44に対して電気的に接続されている。つまり、浴室暖房乾燥装置13Aは、電源接続端子台44を経由して供給される電力を消費して動作する。
Since the exhaust
Furthermore, in the present embodiment, the bathroom heating /
上述したように、屋外電気コンセント4及び屋内電気コンセント15は、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転時において、外部電力系統1から供給される電力及び発電機22で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子として機能する。また、屋外電気コンセント5及び屋内電気コンセント12は、発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時において、発電機22で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子として機能する。そして、電源接続端子台44に接続される電気プラグ6は、連系運転時用電気端子と自立運転時用電気端子とに対して選択的に接続可能な接続用端子として機能する。
As described above, the outdoor electric outlet 4 and the indoor
このように、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転時には、外部電力系統1から供給される電力及び発電機22で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子(屋外電気コンセント4及び屋内電気コンセント15)が電力供給源となり、発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時には、発電機22で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子(屋外電気コンセント5及び屋内電気コンセント12)が電力供給源となる。また、排熱回収装置40及び電力消費型熱利用装置Eは単一の電源接続端子台44を経由して電力の供給を受けることができ、電源接続端子台44は接続用端子(電気プラグ6)を用いてその電源接続端子台44への電力の供給元を選択できる。従って、一つの接続用端子にとっての接続相手を、連系運転時用電気端子と自立運転時用電気端子とで選択的に切り換えることで、排熱回収装置40及び電力消費型熱利用装置Eへの電力供給経路を一括して切り換えることができる。従って、発電装置20の自立運転中に発電装置20から電力供給を行う必要のある装置に対して簡単な手法で電力供給を行うことができる熱電併給システムを構築できる。
Thus, at the time of interconnection operation in which the
排熱回収装置40は、熱利用装置13との間で通信線2を介して情報通信可能であり、発電装置20との間で通信線3を介して情報通信可能であり、情報出力装置16との間で通信線8を介して情報通信可能である。また、情報出力装置16への電力供給は、排熱回収装置40から通信線8を用いて行われる。つまり、情報出力装置16も、排熱回収装置40の電源接続端子台44に供給される電力を利用して動作する装置の一つとなる。
The exhaust
〔電力消費型熱利用装置E〕
次に、電力を消費して動作することで使用者に熱を利用可能とする電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aの動作制御について説明する。
[Power consumption type heat utilization device E]
Next, the operation control of the bathroom heating /
発電装置20を連系運転させた場合及び自立運転させた場合の何れの場合も、発電装置20のエンジン21を冷却すること、即ち、排熱回収装置40によってエンジン21の排熱を回収することが必要である。尚、排熱回収装置40によってエンジン21の排熱を回収するだけでは、貯湯装置41での蓄熱量が増大する一方である。そのため、本実施形態では、排熱回収制御部45は、発電運転制御部29が発電装置20の自立運転を開始したことを検出したとき、発電装置20の自立運転が行なわれている間は、貯湯装置41における蓄熱量に関わらず、貯湯装置41から電力消費型熱利用装置Eに熱を供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる。
In both cases where the
具体的には、排熱回収制御部45は、発電装置20が自立運転モードで動作しているか否かを判定して、発電装置20の自立運転が開始されたことを検出できたとき、貯湯装置41における蓄熱量に関わらず、貯湯装置41から電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aに熱を供給して動作させる。このような動作制御を行なうことで、貯湯装置41に蓄えられている熱が満杯になることを未然に回避できるため、エンジン冷却水を良好に冷却でき、その結果、エンジン21を良好に冷却できる。
Specifically, the exhaust heat
或いは、排熱回収制御部45が、貯湯装置41における蓄熱量に関わらずに上述した電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aの運転を行わせるのではなく、排熱回収制御部45が、発電装置20の自立運転が行なわれている間は、貯湯装置41における蓄熱量が設定上限値以上になると、貯湯装置41から電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aに熱を供給してその浴室暖房乾燥装置13Aを動作させるようにしてもよい。このような動作制御を行うことで、貯湯装置41にはできるだけ多くの熱が蓄えられるようにしつつ、貯湯装置41に蓄えられている熱が設定上限未満となるようにできる。その結果、エンジン21からの排熱回収を行って貯湯装置41に多くの熱を蓄えながら、エンジン21を良好に冷却できる。
Alternatively, the exhaust heat
以上のように、本発明に係る熱電併給システムの構成について説明したが、別構成の熱電併給システムを改造することで、上述した本発明と同様の熱電併給システムを構築することができる。つまり、電源接続端子台44が、排熱回収装置40に対して後付けで設けられていてもよい。以下に、電源接続端子台44を排熱回収装置40に対して後付けで設けるという熱電併給システムの改造方法について説明する。
先ず、本発明とは別構成の熱電併給システムとして、家屋10の分電盤11に対して外部電力系統1及び発電装置20が接続され、家屋10(即ち、電力消費装置14及び電力消費型熱利用装置E)には分電盤11を介してのみ電力供給が行なわれ、排熱回収装置40には発電装置20のみから電力供給が行なわれるように構成されたものを想定する。
As described above, the configuration of the combined heat and power system according to the present invention has been described, but a combined heat and power system similar to the above-described present invention can be constructed by remodeling a combined heat and power system of another configuration. That is, the power
First, as a combined heat and power system different from the present invention, the external power system 1 and the
このような本発明とは別構成の熱電併給システムにおいて、発電装置20が自立運転できない構成の場合、外部電力系統1が停電して発電装置20が運転を停止すると、家屋10及び排熱回収装置40に対して電力供給が行なえなくなる。尚、自立運転できる構成の発電装置20に置き換えれば、外部電力系統1の停電中も発電装置20を運転することはできるものの、単独運転防止の観点から、発電装置20は分電盤11から切り離さなければならない。従って、発電装置20を自立運転したとしても、排熱回収装置40には電力供給を行なえるが、分電盤11からのみ電力供給を受けることができるように構成された家屋10の内部には電力供給を行うことはできない。つまり、排熱回収装置40は、発電装置20の自立運転時において、発電装置20で発電された電力の供給を受けることができるので、エンジン21からの排熱回収、即ち、エンジン21の冷却を行なうことができる。しかし、家屋10の電力消費型熱利用装置Eには電力供給を行なえない(即ち、電力消費型熱利用装置Eでは熱を利用できない)ので、排熱回収装置40で蓄えている熱が満杯になってエンジン21からの排熱回収が行えなくなる、即ち、エンジン21の冷却が良好に行えなくなるような事態が起こり得る。
In such a combined heat and power system different from the present invention, when the
そこで、本発明とは別構成の熱電併給システムにおいて、電力供給源と接続可能な電源接続端子台44を排熱回収装置40に追加で設けて、その電源接続端子台44に供給される電力を利用して排熱回収装置40が動作するようにする。また、排熱回収装置40に設けられる電源接続端子台44に対して電力消費型熱利用装置Eを接続して、その電源接続端子台44に供給される電力を利用して電力消費型熱利用装置Eが動作するようにする。更に、電源接続端子台44に対して接続される電気プラグ6を設けて、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転時に外部電力系統1から供給される電力及び発電機22で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子(屋外電気コンセント4及び屋内電気コンセント15)と、発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時に発電機22で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子(屋外電気コンセント5及び屋内電気コンセント12)との何れかを、電源接続端子台44に電力を供給する電力供給源として選択可能とする。
Therefore, in a combined heat and power system different from the present invention, a power
このような改造を行なって、電力供給源と接続可能な電源接続端子台44を排熱回収装置40に設け、連系運転時用電気端子(屋外電気コンセント4及び屋内電気コンセント15)と自立運転時用電気端子(屋外電気コンセント5及び屋内電気コンセント12)との何れかを、その電源接続端子台44に電力を供給する電力供給源として選択可能としたことで、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転時及び発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時の何れにおいても、排熱回収装置40に電力を供給して動作させることができる。
更に、排熱回収装置40に設けられる電源接続端子台44に対して電力消費型熱利用装置Eを接続して、その電源接続端子台44に供給される電力を利用して電力消費型熱利用装置Eが動作するようにしたことで、排熱回収装置40と共に電力消費型熱利用装置Eも、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転時及び発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時の何れにおいても電力供給を受けて動作することができる。特に、排熱回収装置40及び電力消費型熱利用装置Eへの電力供給経路を、電源接続端子台44を介して一括して切り換えることができるので、発電装置20の自立運転中に発電装置20から電力供給を行う必要のある装置に対して簡単な手法で電力供給を行うことができるようになる。
By performing such modifications, a power
Further, the power consumption type heat utilization device E is connected to the power
次に、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている状態と、外部電力系統1からの電力供給が停止した状態とでの、発電装置20及び排熱回収装置40の動作について説明する。図2は、発電装置20及び排熱回収装置40の動作を説明するフローチャートである。先ず概要を説明すると、発電装置20の発電運転制御部29は、発電機22を外部電力系統1に連系している連系運転時において、排熱回収装置40の排熱回収制御部45が所定の運転計画に従って発電装置20に対して与える運転開始指令及び運転停止指令を含む運転制御指令に応じてエンジン21及び発電機22の運転制御を行なう連系運転モードで動作し、並びに、発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時において、エンジン21及び発電機22を停止させずに連続運転させる運転制御を行いつつ、排熱回収制御部45が発電装置20に対して与える緊急停止指令に応じてエンジン21及び発電機22の運転を停止させる自立運転モードで動作する。
Next, the operation of the
具体的には、工程#10において、排熱回収制御部45は、発電装置20が運転中であるか否かを判定する。排熱回収制御部45は、発電装置20が運転中であると判定した場合には工程#12に移行し、発電装置20が停止中であると判定した場合には工程#24に移行する。排熱回収制御部45がこのような判定処理を行なうことができるということは、排熱回収装置40に対して電力が供給されていることを意味する。言い換えると、排熱回収装置40の電源接続端子台44には、屋外電気コンセント4又は屋外電気コンセント5を経由して電力の供給が行なわれている。尚、電源接続端子台44に接続される電気プラグ6を屋外電気コンセント4又は屋外電気コンセント5の何れに装着するのかは使用者が選択的に行なうことであり、排熱回収装置40は電気プラグ6が屋外電気コンセント4又は屋外電気コンセント5の何れに装着されているのかを判別することはできない。
Specifically, in
〔連系運転時〕
外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている場合、分電盤11には少なくとも外部電力系統1からの電力が供給され、発電機22が運転していればその発電機22からも電力が供給される。この場合、使用者は電気プラグ6を屋外電気コンセント4に接続しており、その結果、排熱回収装置40は、外部電力系統1から供給される電力及び発電機22で発電された電力の少なくとも一方の供給を受けることができる。つまり、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている場合、排熱回収装置40には常時電力が供給されており、図2に示す工程#10の判定を行ない得る。但し、排熱回収制御部45は、所定の運転計画に従って発電装置20に対して与える運転開始指令及び運転停止指令を含む運転制御指令に応じてエンジン21及び発電機22の運転制御を行なう連系運転モードで動作する。従って、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている場合、発電装置20のエンジン21及び発電機22は、所定の運転計画に応じて運転停止されている場合もある。
[In connected operation]
When the power supply from the external power system 1 is normally performed, at least power from the external power system 1 is supplied to the
〔停電発生時〕
外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれている状態から、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれない状態に移行した場合(即ち、外部電力系統1で停電が発生した場合)、発電運転制御部29は、エンジン21及び発電機22の運転を停止させる。その結果、屋内及び発電装置20及び排熱回収装置40の何れにも電力供給が行なわれなくなる。尚、発電装置20は自立運転可能な構成となっている。例えば、先ず、使用者が電気プラグ6を屋外電気コンセント5に装着して、排熱回収装置40の電源接続端子台44が発電機22の自立用出力端28に対して電気的に接続されるようにする。また、使用者が電気プラグ7を屋内電気コンセント12に装着して、電力消費装置14Bが発電機22の自立用出力端28に対して電気的に接続されるようにする。
その後、使用者が、上記モード切替スイッチ(図示せず)を用いて発電装置20を自立運転モードでの動作を許容する状態に切り替えた上でスタータ装置23を手動操作することで、エンジン21及び発電機22が起動されて、発電機22の発電運転(自立運転)が開始される。その結果、排熱回収装置40の電源接続端子台44への電力供給が開始され、電力消費装置14Bに対して電力供給が開始される。つまり、この場合は、発電装置20が起動された結果として排熱回収装置40に電力が供給されるため、排熱回収装置40への電力供給が行なわれている工程#10の段階では、発電装置20は必ず運転中である。
[When a power failure occurs]
When the power supply from the external power system 1 is normally performed and the power supply from the external power system 1 is not normally performed (that is, when a power failure occurs in the external power system 1) ) The power generation
Thereafter, the user manually operates the
また、排熱回収制御部45は、適当なタイミングで、発電装置20の発電運転制御部29に対して、連系運転モードで動作しているか又は自立運転モードで動作しているかの問い合わせを通信線3を介して行なう。それに対して、発電運転制御部29は、連系運転モードで動作しているか又は自立運転モードで動作しているかを通信線3を介して排熱回収制御部45に伝達する。具体的には、発電運転制御部29は、上述したモード切替スイッチ(図示せず)が切り替えられることによって発電装置20に対して連系運転モード及び自立運転モードのうちの何れの運転モードでの動作が許容されているのかを認識している。その結果、発電運転制御部29は、排熱回収制御部45から、連系運転モード又は自立運転モードの問い合わせがあった場合には、即座に回答を行なうことができる。
Further, the exhaust heat
また、排熱回収制御部45は、自身の内部メモリ(図示せず)などに、発電装置20が連系運転モードで動作しているか又は自立運転モードで動作しているかの情報を記憶しておく。そうすることで、排熱回収制御部45は、発電運転制御部29が連系運転モード及び自立運転モードの何れで動作しているのかに応じた排熱回収装置40の運転制御を行うことができる。例えば、発電装置20が連系運転モードで動作している場合、排熱回収制御部45は、所定の運転計画に従って発電装置20に対して運転開始指令及び運転停止指令を含む運転制御指令を与えるような運転制御を行う。また、発電装置20が自立運転モードで動作している場合、排熱回収制御部45は、後述するように電力負荷追従運転を行なう発電装置20(エンジン21)からの排熱を回収する熱回収運転及び発電装置20から回収した熱を電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転が行われるような運転制御を行う。
Further, the exhaust heat
排熱回収制御部45は、工程#10において発電装置20が運転中ではないと判定した場合、工程#24において、上述したような運転計画に基づく発電装置20の運転開始タイミングであるか否かを判定する。そして、排熱回収制御部45は、発電装置20の運転開始タイミングである場合には工程#26に移行して発電装置20を運転開始させ、その後、工程#28において所定の運転計画に従って発電装置20を発電運転させる。尚、図2には示していないが、排熱回収制御部45が、工程#28に引き続いて、後述する工程#18に制御が移行するようにしてもよい。
他方で、排熱回収制御部45は、工程#24において発電装置20の運転開始タイミングではないと判定した場合には、このフローチャートの初めにリターンする。
If the exhaust heat
On the other hand, if the exhaust heat
排熱回収制御部45は、工程#10において発電装置20が運転中であると判定した場合、工程#12において、発電装置20が連系運転モードで動作しているか又は自立運転モードで動作しているかを判定する。そして、工程#12において排熱回収制御部45は、発電装置20が自立運転モードで動作している場合には工程#14に移行し、発電装置20が連系運転モードで動作している場合には工程#28に移行する。発電装置20は、自立運転モードで動作している間、電力負荷追従運転を行なっている。その結果、家屋10では、外部電力系統1からの電力供給が正常に行なわれていなくても、発電機22からの供給電力を利用できることになる。
If the exhaust heat
工程#14において(即ち、発電装置20が自立運転モードで電力負荷追従運転を行なっている状態において)排熱回収制御部45は、エンジン21からの排熱を回収する熱回収運転を行う。更に、排熱回収制御部45は、エンジン21から回収した熱を電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転を行うこともできる。具体的には、排熱回収制御部45は、エンジン21から回収して貯湯装置41に蓄えている熱を電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転を行うことができる。尚、上述したように、エンジン21から回収した熱によって昇温された湯水が貯湯装置41に流入するような運転形態と、エンジン21から回収した熱によって昇温された湯水の熱が貯湯装置41を経由せずに熱利用装置13に供給されるような運転形態とを選択的に切換可能に構成した場合、排熱回収制御部45は、エンジン21から回収した熱を貯湯装置41を経由せずに電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転を行うこともできる。
In step # 14 (that is, in a state where the
熱供給運転について更に説明すると、例えば、排熱回収制御部45は、発電装置20の自立運転が開始されたことを検出できたとき、貯湯装置41における蓄熱量に関わらず、上述した熱回収運転及び熱供給運転の両方を行う。つまり、排熱回収制御部45は、発電装置20の自立運転が行なわれている間は、貯湯装置41における蓄熱量に関わらず、エンジン21からの排熱を回収する熱回収運転と、エンジン21から回収して貯湯装置41に蓄えている熱を電力消費型熱利用装置Eに供給して又はエンジン21から回収した熱を貯湯装置41を経由せずに電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転との両方を行う。このような動作制御を行なうことで、貯湯装置41に蓄えられている熱を減少させようとする運転又は貯湯装置41に熱を新たに蓄えないようにする運転が行われるので、貯湯装置41に蓄えられている熱が満杯になることを未然に回避できる。その結果、エンジン冷却水を良好に冷却でき、エンジン21を良好に冷却できる。
The heat supply operation will be further described. For example, when the exhaust heat
或いは、排熱回収制御部45が、貯湯装置41における蓄熱量に関わらずに上述した電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aの運転を行わせるのではなく、発電装置20の自立運転が行なわれている間は、貯湯装置41における蓄熱量が設定上限値以上になると、上述した熱回収運転及び熱供給運転の両方を行ってもよい。つまり、排熱回収制御部45は、発電装置20の自立運転が行なわれている間は、貯湯装置41における蓄熱量が設定上限値以上になると、エンジン21からの排熱を回収する熱回収運転と、エンジン21から回収して貯湯装置41に蓄えている熱を電力消費型熱利用装置Eに供給して又はエンジン21から回収した熱を貯湯装置41を経由せずに電力消費型熱利用装置Eに供給してその電力消費型熱利用装置Eを動作させる熱供給運転との両方を行ってもよい。このような動作制御を行うことで、貯湯装置41には設定上限値程度のできるだけ多くの熱が蓄えられるようにしつつ、貯湯装置41における蓄熱量が設定上限値以上になると、貯湯装置41に蓄えられている熱を減少させようとする運転又は貯湯装置41に熱を新たに蓄えないようにする運転が行われるので、貯湯装置41に蓄えられている熱が設定上限を大きく超えないようにできる。その結果、エンジン21からの排熱回収を行って貯湯装置41に多くの熱を蓄えながら、エンジン21を良好に冷却できる。
Alternatively, the exhaust heat
上述したような発電装置20の自立運転が行なわれている間は、貯湯装置41における蓄熱量に関わらず、或いは、貯湯装置41における蓄熱量が設定上限値以上になると、貯湯装置41から電力消費型熱利用装置Eとしての浴室暖房乾燥装置13Aに熱を供給してその浴室暖房乾燥装置13Aを動作させる熱供給運転が行われることで電力負荷が発生する。また、排熱回収装置40でも例えば熱回収運転において排熱回収ポンプ43を動作させるために、電力負荷が発生する。他にも、屋内電気コンセント15に対して電気プラグ7が装着され、電力消費装置14Bでの電力負荷が発生している場合もある。このような電力負荷に対しては十分な電力を供給することが好ましい。従って、発電運転制御部29は、このような発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時において、発電機22が排熱回収装置40及び電力消費装置14及び電力消費型熱利用装置Eの電力負荷に見合った電力を連続して発電する運転制御(即ち、電力負荷追従制御)を行なう。
During the self-sustaining operation of the
このように、外部電力系統1で停電が発生した場合であっても、発電機22を外部電力系統1に連系せずに自立運転させることで、家屋10及び排熱回収装置40への電力供給を行なうことができる。特に本実施形態では、発電運転制御部29が、発電機22を外部電力系統1に連系していない自立運転時において、エンジン21及び発電機22を停止させずに連続運転させる運転制御を行うので、外部電力系統1での停電中も所望の電気機器を利用し続けることができる。また、排熱回収装置40は、発電機22の自立運転時において、発電機22で発電された電力の供給を受けることができるので、エンジン21からの排熱回収、即ち、エンジン21の冷却を行なうことができる。更に、電力消費型熱利用装置Eも、発電機22の自立運転時において、発電機22で発電された電力の供給を受けることができるので、排熱回収装置40が蓄えた熱を利用する運転を継続できる。つまり、排熱回収装置40で蓄えている熱が満杯になってエンジン21からの排熱回収が行えない、即ち、エンジン21の冷却が良好に行えないような事態の発生を回避できる。
Thus, even when a power failure occurs in the external power system 1, the power to the
次に、工程#16において排熱回収制御部45は、外部電力系統1は復電したか否かを判定する。上述したように、本実施形態では、受電電力検出手段Waが分電盤11の上流側(外部電力系統1側)で受電電力を検出しており、その検出結果が発電装置20の発電運転制御部29に通信線9を介して伝達され、更に排熱回収装置40の排熱回収制御部45に通信線3を介して伝達される。その結果、排熱回収制御部45は、受電電力検出手段Waが所定値以上の受電電力を検出した場合には外部電力系統1が復電したと判定できる。そして、排熱回収制御部45は、外部電力系統1が復電したと判定した場合には工程#30に移行し、外部電力系統1が復電していないと判定した場合には工程#18に移行する。
Next, in
例えば、排熱回収制御部45は、外部電力系統1が復電したと判定した場合には工程#30に移行して、外部電力系統1が復電したことを家屋10で報知させる。具体的には、排熱回収制御部45は、情報出力装置16に対して外部電力系統1が復電したことを通信線8を介して伝達し、情報出力装置16の情報出力手段16Aから、外部電力系統1が復電した旨の情報を報知させる。その報知を受けた使用者が、発電装置20及び熱利用装置13の運転を停止させた後、電気プラグ6を屋外電気コンセント4に装着し直し、及び、電気プラグ7を屋内電気コンセント15に装着し直すことで、家屋10の電力消費装置14に対しては少なくとも外部電力系統1からの電力が分電盤11を経由して供給され、排熱回収装置40に対しても外部電力系統1からの電力が分電盤11及び電源接続端子台44を経由して供給される。
For example, if it is determined that the external power system 1 has recovered, the exhaust heat
これに対して、排熱回収制御部45は、工程#16において外部電力系統1が復電していないと判定した場合には工程#18に移行して、発電装置20の緊急停止条件が満たされたか否かを判定する。排熱回収制御部45は、異常検出手段としての上記圧力センサLや上記流量センサMによって、排熱回収装置40での熱回収運転における異常又は熱供給運転における異常が検出された場合にこの緊急停止条件が満たされたと判定する。排熱回収制御部45は、緊急停止条件が満たされていないと判定した場合にはこのフローチャートの初めにリターンする。排熱回収制御部45は、工程#18において緊急停止条件が満たされたと判定した場合には、工程#20に移行して情報出力装置16に対して家屋10で緊急停止を報知させるための指令を通信線8を介して伝達する。その結果、家屋10では、情報出力装置16の情報出力手段16Aから、発電装置20が緊急停止されることが報知される。その後、排熱回収制御部45は、工程#22に移行して、発電装置20に対して通信線3を介して緊急停止指令を伝達する。そして、発電装置20は、緊急停止指令に応じてエンジン21及び発電機の運転を停止させる制御を行う。即ち、自立運転時であるにも関わらず、排熱回収装置40側の事情から発電装置20は強制的に停止される。
On the other hand, if it is determined in
このように、発電運転制御部29は、排熱回収制御部45が発電装置20に対して与える緊急停止指令に応じてエンジン21及び発電機の運転を停止させる制御を行うので、通常の自立運転時はエンジン21及び発電機22を停止させずに連続運転させることで家屋10及び排熱回収装置40への電力供給を途切れることなく行いつつ、排熱回収制御部45が緊急停止する必要があると判断したような場合にはその緊急停止を受け入れて、故障を未然に回避できる。
As described above, the power generation
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、熱電併給システムが設けられる設備の構成について図1に示したように具体例を挙げて説明したがその構成は適宜変更可能である。例えば、浴室暖房乾燥装置13Aを電力消費型熱利用装置Eの一例として説明したが、別の装置を電力消費型熱利用装置Eとして利用してもよい。また、屋内電気コンセントや屋外電気コンセントの設置数及び設置箇所などは適宜変更可能である。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the configuration of the facility provided with the combined heat and power system has been described with reference to a specific example as shown in FIG. 1, but the configuration can be changed as appropriate. For example, although the bathroom heating /
<2>
上記実施形態では、圧力センサL及び流量センサMを、排熱回収装置40での熱回収運転における異常又は熱供給運転における異常を検出可能な異常検出手段として利用する例を説明したが、他の機器を異常検出手段として利用してもよい。例えば、排熱回収路42を流れる湯水の温度又は冷却水循環路25を流れるエンジン冷却水の温度を検出する温度センサを異常検出手段として設けておき、その検出温度が設定上限温度以上になれば異常が発生したと判定するように構成してもよい。
<2>
In the above-described embodiment, the example in which the pressure sensor L and the flow rate sensor M are used as an abnormality detection unit that can detect an abnormality in the heat recovery operation in the exhaust
本発明は、発電装置の自立運転中に発電装置から電力供給を行う必要のある装置に対して簡単な手法で電力供給を行うことができる熱電併給システムに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a combined heat and power system that can supply power by a simple method to a device that needs to supply power from the power generation device during the independent operation of the power generation device.
1 外部電力系統
4 屋外電気コンセント(連系運転時用電気端子)
5 屋外電気コンセント(自立運転時用電気端子)
6 電気プラグ(接続用端子)
12 屋内電気コンセント(自立運転時用電気端子)
13 熱利用装置
13A 浴室暖房乾燥装置(電力消費型熱利用装置 E)
13B 床暖房装置
13C 給湯装置
14 電力消費装置
14A 電力消費装置
14B 電力消費装置
15 屋内電気コンセント(連系運転時用電気端子)
16 情報出力装置
20 発電装置
21 エンジン
22 発電機
40 排熱回収装置
41 貯湯装置(蓄熱装置)
44 電源接続端子台
1 External power system 4 Outdoor electrical outlet (electric terminal for interconnection operation)
5 Outdoor electrical outlet (electric terminal for self-sustaining operation)
6 Electrical plug (connection terminal)
12 Indoor electrical outlet (electric terminal for independent operation)
13
13B
16
44 Power connection terminal block
Claims (4)
前記排熱回収装置は、電力供給源と接続可能な電源接続端子台を有し、当該電源接続端子台に供給される電力を利用して動作し、
前記電力消費型熱利用装置は、前記排熱回収装置に設けられる前記電源接続端子台を経由して供給される電力を消費して動作し、
前記発電装置に対して、連系運転モード及び自立運転モードのうちの何れの運転モードでの動作を許容するのかを切り替えるモード切替スイッチと、
前記モード切替スイッチが前記自立運転モードに切り替えられた状態で手動操作することで、前記エンジン及び前記発電機を起動することができるスタータ装置と、
前記モード切替スイッチが前記連系運転モードに切り替えられて前記発電機を外部電力系統に連系している連系運転時において、前記外部電力系統から供給される電力及び前記発電機で発電された電力の少なくとも一方が供給される連系運転時用電気端子としての電気コンセントと、
前記モード切替スイッチが前記自立運転モードに切り替えられて前記発電機を前記外部電力系統に連系していない自立運転時において、前記発電機で発電された電力が供給される自立運転時用電気端子としての電気コンセントと、
前記電源接続端子台を電気的に前記連系運転時用電気端子としての電気コンセントと前記自立運転時用電気端子としての電気コンセントとに対して選択的に接続可能な接続用端子としての電気プラグとを備える熱電併給システム。 A power generation device having an engine and a generator driven by the engine, a power consumption type heat utilization device that can use heat by consuming electric power, and exhaust heat from the engine A combined heat and power supply system comprising a heat recovery operation for recovering and a heat recovery operation for supplying heat recovered from the engine to the power consuming heat utilization device and operating the power consuming heat utilization device. And
The exhaust heat recovery device has a power connection terminal block that can be connected to a power supply source, operates using the power supplied to the power connection terminal block,
The power consuming heat utilization device operates by consuming electric power supplied via the power connection terminal block provided in the exhaust heat recovery device,
For the power generation device, a mode changeover switch for switching which operation mode of the interconnection operation mode and the independent operation mode is allowed,
A starter device that can start the engine and the generator by manually operating the mode changeover switch in the state of being switched to the self-sustaining operation mode;
When the mode changeover switch is switched to the interconnection operation mode and the generator is connected to the external power system, the power supplied from the external power system and the generator are generated. An electrical outlet as an electrical terminal for interconnection operation to which at least one of electric power is supplied;
When the mode changeover switch is switched to the independent operation mode and the generator is not connected to the external power system, the electric power generated by the generator is supplied during the independent operation. As an electrical outlet ,
The electrical plug of the power supply connection terminal block as electrically said selectively connectable connection terminals relative to the interconnection for during operation and electrical outlet as an electric terminal and an electrical outlet as the electrical terminal during autonomous operation And a combined heat and power system.
前記排熱回収装置が、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部と、前記エンジンから回収した熱を蓄熱可能な蓄熱装置とを有し、 A heat recovery operation in which the exhaust heat recovery device recovers exhaust heat from the engine, and heat supply for operating the power consumption heat utilization device by supplying heat recovered from the engine to the power consumption heat utilization device An exhaust heat recovery control unit for controlling the operation, and a heat storage device capable of storing heat recovered from the engine,
前記排熱回収制御部は、前記発電運転制御部が前記発電装置の自立運転を開始したことを検出したとき、前記発電装置の自立運転が行なわれている間は、前記蓄熱装置における蓄熱量に関わらず、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、前記エンジンから回収して前記蓄熱装置に蓄えている熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して又は前記エンジンから回収した熱を前記蓄熱装置を経由せずに前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方を行う請求項1に記載の熱電併給システム。 When the exhaust heat recovery control unit detects that the power generation operation control unit has started the independent operation of the power generation device, the exhaust heat recovery control unit determines the amount of heat stored in the heat storage device during the self operation of the power generation device. Regardless, the heat recovery operation for recovering the exhaust heat from the engine, and the heat recovered from the engine and stored in the heat storage device to the power consuming heat utilization device or recovered from the engine 2. The combined heat and power system according to claim 1, wherein both the heat supply operation for operating the power consumption type heat utilization device by supplying the power consumption type heat utilization device without passing through the heat storage device are performed.
前記排熱回収装置が、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転及び前記エンジンから回収した熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転を制御する排熱回収制御部と、前記エンジンから回収した熱を蓄熱可能な蓄熱装置とを有し、 A heat recovery operation in which the exhaust heat recovery device recovers exhaust heat from the engine, and heat supply for operating the power consumption heat utilization device by supplying heat recovered from the engine to the power consumption heat utilization device An exhaust heat recovery control unit for controlling the operation, and a heat storage device capable of storing heat recovered from the engine,
前記排熱回収制御部は、前記発電運転制御部が前記発電装置の自立運転を開始したことを検出したとき、前記発電装置の自立運転が行なわれている間は、前記蓄熱装置における蓄熱量が設定上限値以上になると、前記エンジンからの排熱を回収する熱回収運転と、前記エンジンから回収して前記蓄熱装置に蓄えている熱を前記電力消費型熱利用装置に供給して又は前記エンジンから回収した熱を前記蓄熱装置を経由せずに前記電力消費型熱利用装置に供給して当該電力消費型熱利用装置を動作させる熱供給運転との両方を行う請求項1に記載の熱電併給システム。 When the exhaust heat recovery control unit detects that the power generation operation control unit has started the self-sustained operation of the power generation device, while the self-sustained operation of the power generation device is being performed, the heat storage amount in the heat storage device is When the set upper limit value is exceeded, a heat recovery operation for recovering exhaust heat from the engine, and supplying heat recovered from the engine and stored in the heat storage device to the power consuming heat utilization device or the engine 2. The combined heat and power supply according to claim 1, wherein both the heat recovery operation is performed to supply the heat recovered from the power consumption type heat utilization device without going through the heat storage device to operate the power consumption type heat utilization device. system.
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