JP6080678B2 - コージェネレーション装置 - Google Patents

Description

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

従来より、エンジンや冷却系統など、エンジンヒートポンプとコージェネレーションシステムの両方で使用可能な共通部材を配設した箱体からなるエンジンヒートポンプ／コージェネレーションシステム兼用装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１記載の技術はエンジンヒートポンプ／コージェネレーションシステム兼用装置をエンジンヒートポンプとして設計、生産するときにはエンジンヒートポンプ／コージェネレーションシステム兼用装置にエンジンヒートポンプ専用の部材を追加装着し、コージェネレーションシステムとして設計、生産するときにはコージェネレーションシステム専用の部材を追加装着するものであり、これにより部品の共有化、設計効率や生産性の向上を図ることができるというものである。

特開２００２−２５７４３１号公報

ところで、多極コイルからなる発電機や燃料電池などの発電装置を備えるコージェネレーション装置では発電装置からの廃熱を庫外（発電装置などが収容されるケースの外）に廃棄しており、廃熱の有効活用が十分に図れていないのが現状である。一方、ヒートポンプユニットでは蒸発器（空気熱交換器）の熱交換性能が周囲温度（外気温）に左右され、外気温が低いと熱回収量が低下すると共に、外気の熱を回収する際に蒸発器に霜が付着することがある。このため、暖房から冷房に切り換えて蒸発器の温度を上昇させたり、圧縮機の高温ガスの一部を蒸発器に送るなどして霜を取り除くようにしているが、これらの方法は非常に大きなエネルギを必要とする。しかし、特許文献１記載の技術はエンジンヒートポンプとコージェネレーションシステムに関するものであるが、上記の問題点を何ら解決するものではない。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、発電装置からの廃熱を有効活用すると共に、蒸発器に付着した霜を容易に取り除くことが可能なコージェネレーション装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、発電装置と前記発電装置の動作を制御する制御部とを有する発電ユニットを備えるコージェネレーション装置において、前記発電ユニットが収容されるケースに隔壁を介して冷媒を外気と熱交換可能な蒸発器を有するヒートポンプユニットが収容され、前記ケースの前記発電ユニットの収容部位に外気を導入可能な外気導入部が形成され、前記隔壁に前記ヒートポンプユニットの収容部位と連通可能な連通孔が形成され、前記ヒートポンプユニットの蒸発器は、前記連通孔の近傍に設置され、前記発電ユニットの収容部位は、前記ヒートポンプユニットの収容部位よりも重力方向において下方に配置され、前記発電ユニットの収容部位に、前記外気導入部から導入された外気を前記発電ユニットを通過させるように吸引すると共に、吸引された外気を前記連通孔を介して前記ヒートポンプユニットの収容部位に送出可能なファンが設置され、前記ファンは、前記発電ユニットの発電装置と制御部の間に設置される如く構成した。

請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、前記発電装置は、内燃機関で駆動されて発電する発電機である如く構成した。

請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、前記発電装置は、燃料電池である如く構成した。

請求項１に係るコージェネレーション装置にあっては、発電装置と制御部とを有する発電ユニットが収容されるケースに隔壁を介して冷媒を外気と熱交換可能な蒸発器を有するヒートポンプユニットが収容されると共に、ケースの発電ユニットの収容部位に外気を導入可能な外気導入部が形成され、隔壁にヒートポンプユニットの収容部位と連通可能な連通孔が形成される如く構成、即ち、外気導入部から導入された外気が発電ユニット（の収容部位）を通過して連通孔からヒートポンプユニット（の収容部位）に流入可能なように構成したので、発電ユニットで昇温された高温の外気、即ち、発電装置からの廃熱をヒートポンプユニットで有効活用することができる。また、高温の外気によってヒートポンプユニット（蒸発器）に付着した霜を取り除くことができるため、除霜のための大きなエネルギを必要とすることもない。

また、ヒートポンプユニットの蒸発器は、連通孔の近傍に設置される如く構成したので、上記した効果に加え、発電ユニットからの高温の外気が蒸発器に当たりやすくなり、蒸発器での熱回収量が増加して発電装置からの廃熱を一層有効活用できると共に、蒸発器に付着した霜を一層容易に取り除くことが可能となる。

また、発電ユニットの収容部位は、ヒートポンプユニットの収容部位よりも重力方向において下方に配置される如く構成したので、上記した効果に加え、発電ユニットからの高温の外気は重力方向において上方（以下同じ）に流れるため、高温の外気が発電ユニットの収容部位よりも上方にあるヒートポンプユニットの収容部位に流れやすくなり、発電装置からの廃熱をより一層有効活用できると共に、蒸発器に付着した霜をより一層容易に取り除くことが可能となる。

また、発電ユニットの収容部位に、外気導入部から導入された外気を発電ユニットを通過させるように吸引すると共に、吸引された外気を連通孔を介してヒートポンプユニットの収容部位に送出可能なファンが設置される如く構成したので、上記した効果に加え、ファンによって外気の循環を促進することができるため、外気は発電ユニット、ヒートポンプユニットをスムーズに流れるようになる。よって、発電装置からの廃熱をより一層有効活用できると共に、蒸発器に付着した霜をより一層容易、かつ確実に取り除くことが可能となる。

また、ファンは、発電ユニットの発電装置と制御部の間に設置される如く構成したので、上記した効果に加え、外気の循環をより促進することができる。

請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、発電装置は、内燃機関で駆動されて発電する発電機である如く構成したので、上記した効果に加え、発電装置が内燃機関で駆動される発電機の場合にも利用することができる。

請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、発電装置は、燃料電池である如く構成したので、上記した効果に加え、発電装置が燃料電池の場合にも利用することができる。

この発明の第１実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。 図１に示すケースに収容された発電ユニットとヒートポンプユニットの正面図である。 図２に示す発電ユニットとヒートポンプユニットの斜視図である。 図１に示すケース内の外気の流れを説明するための説明図である。 図２に示す隔壁に形成された連通孔を説明するための発電ユニットとヒートポンプユニットの部分拡大斜視図である。 図２に示す制御部、発電機、エンジン等の各機器を外気がどのように通過するかを説明するための説明図である。 この発明の第２実施例に係る発電ユニットとヒートポンプユニットの正面図である。 図７に示す制御部、燃料電池等の各機器を外気がどのように通過するかを説明するための説明図である。

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

図１はこの発明の第１実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。

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

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

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

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

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

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

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

発電機２０の上方には例えば不織布等の濾材で大気中に含まれる粉塵などを分離し、清浄な空気を供給するエアクリーナ４２が設置される。

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

熱交換器３０は２次側循環路６０を流れる温水（貯湯水）を１次側循環路５０を流れる冷却水と熱交換させて昇温させる。具体的には１次側循環路５０と２次側循環路６０とが局部的に接近して熱交換器３０を形成し、熱交換器３０で１次側循環路５０を流れる冷却水は２次側循環路６０を流れる温水に熱を伝えて冷却させられる。

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

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

１次側循環路５０には循環する冷却水の圧力調整を行うためのリザーバータンク５２が設けられる。また、１次側循環路５０には熱交換器３０をバイパスする流路が設けられるが、この流路と１次側循環路５０の合流点には冷却水の流路を切り換えて循環する冷却水の温度を適温に調整するためのミキシングバルブ５４が設けられる。

ミキシングバルブ５４は例えば三方弁であり、内部の弁を切り換えることによって１次側循環路５０を流れる冷却水を熱交換器３０を通過させるか、熱交換器３０をバイパスさせるかを選択可能なように構成される。

２次側循環路６０は熱交換器３０と貯湯タンク３２を接続するが、具体的には貯湯タンク３２の重力方向下部に位置する出水口３２ａから熱交換器３０を通って貯湯タンク３２の給湯口３２ｂに接続される。従って、貯湯タンク３２の出水口３２ａから排出された低温の温水は熱交換器３０で昇温されて給湯口３２ｂから貯湯タンク３２に戻される。

２次側循環路６０には２次側循環路６０内で温水を循環させるためのポンプＰ２が設けられる。ポンプＰ２は貯湯タンク３２の出水口３２ａから排出された温水を吸引して熱交換器３０に吐出すると共に、熱交換器３０で昇温された温水を貯湯タンク３２に帰還させる。

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

以上のように、コージェネレーション装置１０は発電ユニット２６と給湯ユニット３４を備えるが、その他にヒートポンプユニット７０を備える。ヒートポンプユニット７０は圧縮機７２、凝縮器７４、膨張弁７６、および蒸発器７８を備え、圧縮機７２、凝縮器７４、膨張弁７６、および蒸発器７８がこの順で環状に接続され、配管内部を冷媒が循環するように構成される。

圧縮機７２は駆動装置（図示せず）によって駆動され、吸引した冷媒を内部で圧縮し高圧・高温として凝縮器７４に吐出する。凝縮器７４は圧縮機７２から送られてきた高温・高圧の冷媒を貯湯タンク３２から排出された温水と熱交換して凝縮（液化）する熱交換器である。尚、凝縮器７４はプレート式熱交換器や多重管式熱交換器などによって構成することができる。膨張弁７６は冷媒を急激に減圧して低温・低圧にする弁である。また、蒸発器７８は内部を流れる冷媒を外気と熱交換させる、いわゆる空気熱交換器であり、冷媒を外気と熱交換させることで蒸発させて圧縮機７２へと送る。

ヒートポンプユニット７０には蒸発器７８の近傍に冷却ファン８０ａおよびそれを駆動するファンモータ８０ｂが設けられる。

２次側循環路６０は貯湯タンク３２の出水口３２ａからヒートポンプユニット７０の凝縮器７４を経由して熱交換器３０に接続される。従って、貯湯タンク３２の温水はヒートポンプユニット７０の凝縮器７４によって冷媒と熱交換される場合と、熱交換器３０によって冷却水と熱交換される場合とがある。

次に、発電ユニット２６やヒートポンプユニット７０を収容するケース３６について説明する。図２はケース３６に収容された発電ユニット２６とヒートポンプユニット７０の正面図であり、図３は発電ユニット２６とヒートポンプユニット７０の斜視図である。また、図４はケース３６内の外気の流れを説明するための説明図である。尚、図２，３では説明のため、ケース３６の壁を外して外枠のみの状態を示している。

ケース３６は図１から３に示すように、内部を隔壁３６ａ１によって上下に仕切られており、隔壁３６ａ１の下側の室（発電ユニット２６の収容部位）３６ｂには発電ユニット２６が収容され、隔壁３６ａ１の上側の室（ヒートポンプユニット７０の収容部位）３６ｃにはヒートポンプユニット７０が収容される。

発電ユニット２６が収容される室３６ｂには外気を導入可能な外気導入口（外気導入部）３６ｄが形成される。また、隔壁３６ａ１には発電ユニット２６が収容される室３６ｂとヒートポンプユニット７０が収容される室３６ｃを連通する連通孔３６ｅが形成される。

上記の通り、ヒートポンプユニット７０が収容される室３６ｃは発電ユニット２６が収容される室３６ｂよりも上方に位置するため、外気導入口３６ｄから導入され、発電ユニット２６を通過して高温となった外気は連通孔３６ｅを通ってヒートポンプユニット７０が収容される室３６ｃに流入する。

このため、連通孔３６ｅからの高温の外気を蒸発器７８での熱交換に利用することができ、従来廃棄していた高温の外気、即ち、発電機２０やエンジン２２の廃熱を有効活用することができる。

発電ユニット２６が収容される室３６ｂは隔壁３６ａ１に対して垂直に設置される２つの隔壁３６ａ２，３６ａ３によってさらに３つの室３６ｂ１，３６ｂ２，３６ｂ３に分けられる。３つの室３６ｂ１，３６ｂ２，３６ｂ３は隔壁３６ａ２，３６ａ３に形成された連通孔３６ｆ，３６ｇによって連通しており、外気導入口３６ｄから連通孔３６ｆ，３６ｇ，３６ｅを経由してヒートポンプユニット７０が収容される室３６ｃに至る経路が換気経路（図で矢印で示す）として機能する。

発電ユニット２６が収容される室３６ｂのうち、隔壁３６ａ２によって仕切られた図面最も右側の室３６ｂ１には主として制御部２４が収容される。また、隔壁３６ａ２と隔壁３６ａ３の間にある室３６ｂ２には発電機２０やエンジン２２等が収容され、隔壁３６ａ３によって仕切られた図面最も左側の室３６ｂ３には排気管等が収容される。

室３６ｂ１には外側の壁（ケース３６の外壁面を構成する壁）の最下部近傍にエンジン２２の冷却水が循環する配管の配管口が設置され、配管口の上部には外気導入口３６ｄが形成される。

また、室３６ｂ１には上記の通り、制御部２４が収容されるが、具体的には外気導入口３６ｄの上部の隔壁３６ａ２などに制御部２４が設置される。このように制御部２４を発電機２０やエンジン２２から隔離することで制御部２４を熱から守っている。尚、連通孔３６ｆは隔壁３６ａ２のＤＣ／ＤＣコンバータの上部に形成される。

室３６ｂ２には上からエアクリーナ４２、発電機２０、エンジン２２、排気熱交換器３８が収容される。また、連通孔３６ｇは隔壁３６ａ３の下部（排気熱交換器３８にほぼ対向する位置）に形成される。

図５は隔壁３６ａ１に形成された連通孔３６ｅを説明するための発電ユニット２６とヒートポンプユニット７０の部分拡大斜視図である。図示するように、室３６ｂ３の上部の天井を構成する隔壁３６ａ１にはほぼ矩形状の連通孔３６ｅが形成される。

図１から３の説明に戻ると、室３６ｃには連通孔３６ｅ付近に蒸発器７８と冷却ファン８０ａが設置され、その右側に凝縮器７４と圧縮機７２が設置される。蒸発器７８は連通孔３６ｅの近傍に設置されるため、連通孔３６ｅから入ってきた高温の外気が蒸発器７８によく当たるようになり、熱回収量を増加させることができる。

室３６ｂ２に収容されたエアクリーナ４２と発電機２０の間には換気ファン（ファン）４４が設置される。換気ファン４４はエアクリーナ４２に面した側から外気を吸引し、反対側から発電機２０に向けて外気を送り出す（圧送する）。即ち、換気ファン４４は連通孔３６ｆからの外気の流入を促進すると共に、連通孔３６ｆから入ってきた外気をエアクリーナ４２を通過させるように吸引しつつ吸引した外気を発電機２０、エンジン２２、排気熱交換器３８に向けて送り出す。発電機２０、エンジン２２、排気熱交換器３８を通過する外気は換気ファン４４によって圧送されているため所定の勢いを保ったまま連通孔３６ｇを通過して室３６ｂ３を上方に流れ、連通孔３６ｅを通って室３６ｃに流入する。このように、換気ファン４４を設けることにより換気経路が形成されるだけでなく、換気経路上を外気がスムーズに流れるようになり、発電ユニット２６の冷却のみならず、発電機２０やエンジン２２からの廃熱を十分に室３６ｃのヒートポンプユニット７０に送り出すことができるようになる。

以上のように、外気導入口３６ｄから導入された外気は制御部２４とエアクリーナ４２の低温部を通過した後、発電機２０、エンジン２２、排気熱交換器３８の高温部を通過する。そして、高温部を通過した外気は熱を吸収して高温となり、隔壁３６ａ１の連通孔３６ｅを通過してヒートポンプユニット７０が収容される室３６ｃに流入し、蒸発器７８に当たる（図４等参照）。即ち、ケース３６内の換気経路に沿って外気が流れることにより、制御部２４が高温となるのを抑えつつ、発電機２０やエンジン２２等を冷却すると共に、発電機２０やエンジン２２の熱で高温となった外気によってヒートポンプユニット７０の蒸発器７８で熱交換が可能となる。このように、この実施例では外気を発電機２０やエンジン２２の冷却に使うだけでなく、従来は捨てられていた廃熱をヒートポンプユニット７０の蒸発器７８で利用することができ、しかも、換気経路の途中に換気ファン４４を設置することにより、外気の流れ（循環）をスムーズにして廃熱を無駄なく十分に活用することができるようになる。

図６は制御部２４、発電機２０、エンジン２２等の各機器を外気がどのように通過するかを説明するための説明図である。図６に示すように、外気導入口３６ｄから導入された外気は低温部から高温部へと流れるが、まず制御部２４を通過して換気ファン４４に吸引される。次いで換気ファン４４から圧送された外気は発電機２０、エンジン２２、排気熱交換器３８と連通孔３６ｅを通過してヒートポンプユニット７０の蒸発器７８に送り出され、蒸発器７８で熱交換された後、冷却ファン８０ａによって庫外へ排出される。

以上のように第１実施例にあっては、発電装置（発電機）２０と前記発電装置の動作を制御する制御部２４とを有する発電ユニット２６を備えるコージェネレーション装置１０において、前記発電ユニットが収容されるケース３６に隔壁３６ａ１を介して冷媒を外気と熱交換可能な蒸発器７８を有するヒートポンプユニット７０を収容すると共に、前記ケースの前記発電ユニットの収容部位（発電ユニット２６が収容される室）３６ｂに外気を導入可能な外気導入部（外気導入口）３６ｄを形成し、前記隔壁に前記ヒートポンプユニットの収容部位（ヒートポンプユニット７０が収容される室）３６ｃと連通可能な連通孔３６ｅを形成する如く構成、即ち、外気導入部３６ｄから導入された外気が発電ユニット２６（の収容部位３６ｂ）を通過して連通孔３６ｅからヒートポンプユニット７０（の収容部位３６ｃ）に流入可能なように構成したので、発電ユニット２６で昇温された高温の外気、即ち、発電装置２０からの廃熱をヒートポンプユニット７０で有効活用することができる。また、高温の外気によってヒートポンプユニット７０（蒸発器７８）に付着した霜を取り除くことができるため、除霜のための大きなエネルギを必要とすることもない。

また、前記ヒートポンプユニットの蒸発器７８は、前記連通孔の近傍に設置される如く構成したので、発電ユニット２６からの高温の外気が蒸発器７８に当たりやすくなり、蒸発器７８での熱回収量が増加して発電装置２０からの廃熱を一層有効活用できると共に、蒸発器７８に付着した霜を一層容易に取り除くことが可能となる。

また、前記発電ユニットの収容部位は、前記ヒートポンプユニットの収容部位よりも重力方向において下方に配置される如く構成したので、発電ユニット２６からの高温の外気は上方に流れるため、高温の外気が発電ユニット２６の収容部位３６ｂよりも上方にあるヒートポンプユニット７０の収容部位３６ｃに流れやすくなり、発電装置２０からの廃熱をより一層有効活用できると共に、蒸発器７８に付着した霜をより一層容易に取り除くことが可能となる。

また、前記発電ユニットの収容部位に、前記外気導入部から導入された外気を前記発電ユニットを通過させるように吸引すると共に、吸引された外気を前記連通孔を介して前記ヒートポンプユニットの収容部位に送出可能なファン（換気ファン）４４を設置する如く構成したので、ファン４４によって外気の循環を促進することができるため、外気は発電ユニット２６、ヒートポンプユニット７０をスムーズに流れるようになる。よって、発電装置２０からの廃熱をより一層有効活用できると共に、蒸発器７８に付着した霜をより一層容易、かつ確実に取り除くことが可能となる。

また、前記ファンは、前記発電ユニットの発電装置と制御部の間に設置される如く構成したので、外気の循環をより促進することができる。

また、前記発電装置は、内燃機関（エンジン）２２で駆動されて発電する発電機２０である如く構成したので、発電装置が内燃機関２２で駆動される発電機２０の場合にも利用することができる。

次いで、この発明の第２実施例に係るコージェネレーション装置について説明する。

図７はこの発明の第２実施例に係る発電ユニットとヒートポンプユニットの正面図である。

第２実施例に係るコージェネレーション装置１０’は発電装置として燃料電池８２を使用する点とケース３６内の外気を循環させるための換気ファン４４の設置場所が第１実施例と相違する。以下、第２実施例について第１実施例と相違する部分に焦点をおいて説明し、第１実施例と共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施例に係るコージェネレーション装置１０’（図７では発電ユニット２６とヒートポンプユニット７０のみ示す）は燃料電池８２と、燃料電池８２にアノードガス（改質ガス）を供給するアノードガス供給系（図示せず）と、燃料電池８２にカソードガス（反応空気）を供給するカソードガス供給系（図示せず）と、燃料電池８２で発生する電力を制御する制御部２４とを備える。

燃料電池８２は電解質膜（固体高分子膜）と、それを挟持するアノード極（燃料極）およびカソード極（空気極）と、各電極の外側に配置されるセパレータとから構成される単電池（セル）を複数個積層して形成された公知の固体高分子型燃料電池からなる。尚、上記したアノードガス供給系等燃料電池周辺の機器は公知の構成であるため、詳細な説明は省略する。

ケース３６は図７に示すように、内部を隔壁３６ａ１によって上下に仕切られ、隔壁３６ａ１の下側の室３６ｂには燃料電池８２等の発電ユニット２６が収容され、隔壁３６ａ１の上側の室３６ｃにはヒートポンプユニット７０が収容されると共に、発電ユニット２６が収容される室３６ｂが２つの隔壁３６ａ２，３６ａ３によってさらに３つの室に分けられ、図面最も右側の室３６ｂ１に制御部２４、真中の室３６ｂ２に燃料電池８２からなる発電装置、図面最も左側の室３６ｂ３には熱交換器や排気管等が収容される点で第１実施例に係るコージェネレーション装置１０とほぼ同様である。

また、室３６ｂ１に外気導入口３６ｄが形成される点、隔壁３６ａ２に連通孔３６ｆ、隔壁３６ａ３に連通孔３６ｇ、隔壁３６ａ１に連通孔３６ｅが形成されて外気導入口３６ｄから連通孔３６ｆ，３６ｇ，３６ｅを経由してヒートポンプユニット７０が収容される室３６ｃに至る経路が換気経路として機能する点も第１実施例の場合と同じである。

第２実施例に係るコージェネレーション装置１０’ではケース３６内で外気を循環させるための換気ファン４４が室３６ｂ３の連通孔３６ｅの近傍に設置される。従って、第２実施例では換気ファン４４によって室３６ｂ１から室３６ｂ２，３６ｂ３に流入した外気を吸引すると共に、吸引した外気を連通孔３６ｅから室３６ｃの蒸発器７８に向けて圧送する。

このように、換気ファン４４を発電ユニット２６が収容される室３６ｂ（３６ｂ３）の連通孔３６ｅ近傍に設置しても、第１実施例の場合と同様、外気を十分に換気する能力を有し、第１実施例の場合と同様の効果を発揮することができる。もちろん、発電装置として燃料電池８２を使用した場合であっても第１実施例と同様に換気ファン４４を制御部２４やエアクリーナ４３と燃料電池８２との間に設置してもよい。

図８は制御部２４、燃料電池８２等の各機器を外気がどのように通過するかを説明するための説明図である。図８に示すように、外気は外気導入口３６ｄから導入されて低温部から高温部へと流れるが、まず制御部２４を通過すると共に、燃料電池８２と熱交換部（符号なし）を通過して換気ファン４４に吸引される。次いで換気ファン４４から圧送された外気は連通孔３６ｅを介してヒートポンプユニット７０の蒸発器７８に送り出され、その後、冷却ファン８０ａによって庫外へ排出される。

以上のように第２実施例にあっては、前記ファンは、前記連通孔の近傍に設置される如く構成したので、高温の外気を十分に蒸発器７８に当てることができる。

また、前記発電装置は、燃料電池８２である如く構成したので、発電装置が燃料電池８２の場合にも利用することができる。

尚、残余の構成および効果は第１実施例と同様であるので説明は省略する。

上記の如く、この発明の第１、第２実施例にあっては、発電装置（発電機２０または燃料電池８２）と前記発電装置の動作を制御する制御部２４とを有する発電ユニット２６を備えるコージェネレーション装置１０，１０’において、前記発電ユニットが収容されるケース３６に隔壁３６ａ１を介して冷媒を外気と熱交換可能な蒸発器７８を有するヒートポンプユニット７０を収容すると共に、前記ケースの前記発電ユニットの収容部位（発電ユニット２６が収容される室）３６ｂに外気を導入可能な外気導入部３６ｄを形成し、前記隔壁に前記ヒートポンプユニットの収容部位（ヒートポンプユニット７０が収容される室）３６ｃと連通可能な連通孔３６ｅを形成する如く構成した。

また、前記ヒートポンプユニットの蒸発器７８は、前記連通孔の近傍に設置される如く構成した。

また、前記発電ユニットの収容部位は、前記ヒートポンプユニットの収容部位よりも重力方向において下方に配置される如く構成した。

また、前記発電ユニットの収容部位に、前記外気導入部から導入された外気を前記発電ユニットを通過させるように吸引すると共に、吸引された外気を前記連通孔を介して前記ヒートポンプユニットの収容部位に送出可能なファン（換気ファン）４４を設置する如く構成した。

また、この発明の第２実施例にあっては、前記ファンは、前記連通孔の近傍に設置される如く構成した。

また、この発明の第１実施例にあっては、前記ファンは、前記発電ユニットの発電装置と制御部の間に設置される如く構成した。

また、この発明の第１実施例にあっては、前記発電装置は、内燃機関（エンジン）２２で駆動されて発電する発電機２０である如く構成した。

また、この発明の第２実施例にあっては、前記発電装置は、燃料電池８２である如く構成した。

尚、実施例では発電ユニット２６が収容される室３６ｂを隔壁３６ａ２，３６ａ３によって３つの室に分けると共に、室３６ｂ１に制御部２４、室３６ｂ２に発電機２０やエンジン２２等を収容するようにしたが、これらは例示であって、必ずしも室３６ｂを３つに分けたり、制御部２４と発電機２４等を別の室に収容しなければならないというものではない。

また、外気導入口３６ｄや連通孔３６ｅ，３６ｆ，３６ｇが形成される場所を具体的に示したが、これらの場所も例示であって限定されるものではない。

また、換気ファン４４についても外気を吸引でき、吸引した外気を圧送できるものであればよく、特に換気ファン４４の形式（プロペラファン、ブロワ、クロスフローファン等）などは問わない。

１０，１０’ コージェネレーション装置、２０ 発電機（発電装置）、２２ エンジン（内燃機関）、２４ 制御部、２６ 発電ユニット、３６ ケース、３６ａ１ 隔壁、３６ｂ（３６ｂ１，３６ｂ２，３６ｂ３） 発電ユニットを収容する室（発電ユニットの収容部位）、３６ｃ ヒートポンプユニットを収容する室（ヒートポンプユニットの収容部位）、３６ｄ 外気導入口（外気導入部）、３６ｅ 連通孔、４４ 換気ファン（ファン）、７０ ヒートポンプユニット、７８ 蒸発器、８２ 燃料電池（発電装置）

Claims (3)

1. 発電装置と前記発電装置の動作を制御する制御部とを有する発電ユニットを備えるコージェネレーション装置において、
   前記発電ユニットが収容されるケースに隔壁を介して冷媒を外気と熱交換可能な蒸発器を有するヒートポンプユニットが収容され、
   前記ケースの前記発電ユニットの収容部位に外気を導入可能な外気導入部が形成され、
   前記隔壁に前記ヒートポンプユニットの収容部位と連通可能な連通孔が形成され、
   前記ヒートポンプユニットの蒸発器は、前記連通孔の近傍に設置され、
   前記発電ユニットの収容部位は、前記ヒートポンプユニットの収容部位よりも重力方向において下方に配置され、
   前記発電ユニットの収容部位に、前記外気導入部から導入された外気を前記発電ユニットを通過させるように吸引すると共に、吸引された外気を前記連通孔を介して前記ヒートポンプユニットの収容部位に送出可能なファンが設置され、
   前記ファンは、前記発電ユニットの発電装置と制御部の間に設置されることを特徴とするコージェネレーション装置。
2. 前記発電装置は、内燃機関で駆動されて発電する発電機であることを特徴とする請求項１記載のコージェネレーション装置。
3. 前記発電装置は、燃料電池であることを特徴とする請求項１または２記載のコージェネレーション装置。

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