JP6837935B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、コージェネレーションシステムに関する。

熱及び電気を生成する発電ユニットと、ヒートパネルや床暖房装置等の暖房端末に供給される暖房水をガスバーナ等の加熱手段を用いて加熱することができるように構成される熱源機と、を組み合わせたコージェネレーションシステムが提案されている。斯かるコージェネレーションシステムによれば、発電ユニットにて生成された熱を暖房水の加熱に利用することにより、光熱費を削減することができる。

特許文献１は、暖房水が循環するとともに暖房端末が介装された暖房水回路と、暖房水回路に介装されて暖房水回路を流れる暖房水を加熱する加熱手段を有する熱源機と、一方端及び他方端が異なる位置にて暖房水回路に接続されたバイパス配管と、ガスエンジンの駆動により発電する発電ユニットと、ガスエンジンを冷却するための冷却水が循環する冷却水回路と、冷却水回路を流れる冷却水とバイパス配管を流れる暖房水とを熱交換させる暖房水熱交換器と、を備えるコージェネレーションシステムを開示する。また、暖房水回路には第一ポンプが介装され、バイパス配管には第二ポンプが介装され、冷却水回路には冷却水ポンプが介装される。第一ポンプが作動することにより暖房水回路内を暖房水が循環し、第二ポンプが作動することによりバイパス配管内を暖房水が流れ、冷却水ポンプが作動することにより冷却水回路内を冷却水が循環する。

特許文献１に記載のコージェネレーションシステムによれば、暖房端末が要求する熱負荷が大きいときには、熱源機及び発電ユニットを運転させる。これにより、暖房水回路内の暖房水が熱源機の加熱手段で加熱されるとともに、バイパス配管内の暖房水が、暖房水熱交換器にて発電ユニットのガスエンジンを冷却した高温の冷却水と熱交換することにより、加熱される。つまり、暖房水が、熱源機及び発電ユニットの双方により加熱される。一方、暖房端末が要求する熱負荷が小さいときには、熱源機の運転を停止し、発電ユニットのみ運転させる。これにより、バイパス配管内の暖房水が、暖房水熱交換器にて発電ユニットのガスエンジンを冷却した高温の冷却水のみにより、加熱される。つまり、暖房水が、発電ユニット側で生じた熱のみにより加熱される。

特許第５３５９０５７号明細書

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１によれば、熱負荷が小さいときに発電ユニット側で生成された熱を利用して暖房水を加熱する場合、暖房水熱交換器にてバイパス配管内の暖房水と冷却水とを熱交換させるために、冷却水回路内の冷却水の循環及びバイパス配管内の暖房水の流れを維持しなければならない。よって、バイパス配管内に暖房水を流すために第二ポンプが作動する。また、バイパス配管内の暖房水を暖房水回路に介装された暖房端末に供給するために、暖房水回路内の暖房水の循環を維持しなければならない。よって、暖房水回路内の暖房水を循環させるために第一ポンプが作動する。このように、熱負荷が小さい場合であっても第一ポンプと第二ポンプとの双方を作動させておかなければならず、それ故にエネルギー効率が悪い。また、熱負荷が小さいときに暖房水熱交換器にて加熱された暖房水は、バイパス配管から暖房水回路に流れ、暖房水回路を循環する。このとき暖房水は、暖房水回路に介装された熱源機の加熱手段を通過する。加熱手段は一般的に、熱伝導の良好な材質により形成されるフィンを備えたチューブ（フィンチューブ）を有し、このフィンチューブ内を暖房水が流れる。ここで、加熱手段が作動していないときは、フィンチューブ内を流れる冷却水の熱が熱伝導の良好なフィンを介して外部に放散される。このため熱損失が発生する。

このように、従来のコージェネレーションシステムにおいては、要求される熱負荷が小さい場合における運転の効率に関して、更なる改善の余地があった。本発明は、従来よりも効率的な運転を行い得るコージェネレーションシステムを提供することを、目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明に係るコージェネレーションシステム（１）は、発電ユニット（１０）と、暖房水回路（３０）と、熱源機（２０）と、切換装置（５０）と、第一バイパス配管（４１）と、第二バイパス配管（４２）と、第三バイパス配管（４３）と、第二ポンプ（１８）と、暖房水熱交換器（１７）と、制御装置（６０）と、を有する。

発電ユニットは、熱及び電気を生成するように構成される。暖房水回路は、暖房端末（Ｄ１−Ｄ６）が介装された循環回路を構成し、内部を暖房水が流れる。熱源機は、第一ポンプ（２２）及び加熱手段（２３）を有する。第一ポンプは、暖房水回路に介装され、吸入口（２２ａ）及び吐出口（２２ｂ）を有し、作動することにより、吸入口から房水回路内の暖房水を吸入するとともに吐出口から暖房水を暖房水回路に吐出することにより、暖房水回路内の暖房水を循環させる。加熱手段は、暖房水回路に介装され、暖房水回路を循環する暖房水を加熱することができるように構成される。切換装置は、入口ポート（５１）と、第一出口ポート（５２）と、第二出口ポート（５３）とを備え、入口ポートが第一出口ポートに連通した第一連通状態と入口ポートが第二出口ポートに連通した第二連通状態とに、連通状態を選択的に切換可能に構成される。第一バイパス配管は、暖房水回路のうち暖房端末と第一ポンプの吸入口との間の部分を構成する下流側配管（３２）と切換装置の第一出口ポートとを接続する。第二バイパス配管は、暖房水回路のうち第一ポンプの吐出口と暖房端末との間の部分を構成する上流側配管（３１）と切換装置の第二出口ポートとを接続する。第三バイパス配管は、その一方端にて下流側配管のうち第一バイパス配管との接続部分（Ｐ１）よりも上流側の部分（Ｐ３）に接続され、その他方端にて切換装置の入口ポートに接続される。従って、第三バイパス配管は、下流側配管のうち第一バイパス配管との接続部分よりも上流側の部分と切換装置の入口ポートとを接続する。第二ポンプは、第三バイパス配管に介装され、作動することにより、第三バイパス配管の一方端側から他方端側に向かって第三バイパス配管内の暖房水が流れるように構成される。暖房水熱交換器は、第三バイパス配管に介装され、第三バイパス配管内を流れる暖房水を、発電ユニットにて生成された熱と熱交換させる。制御装置は、切換装置を制御することができるように構成される。

また、加熱手段は、暖房水回路の上流配管のうち、第一ポンプの吐出口と第二バイパス配管の接続部分との間に介装される。そして、制御装置は、暖房端末が要求する熱負荷の大きさに関する予め定められる条件であってその条件を満たす場合に熱負荷大きいと判断され満たさない場合に熱負荷が小さいと判断される熱負荷条件を満たす場合に切換装置の連通状態が第一連通状態にされ、熱負荷条件を満たさない場合に切換装置の連通状態が第二連通状態にされるように、切換装置を制御する。

本発明によれば、暖房端末が要求する熱負荷に関する予め定められる熱負荷条件を満たさない場合、すなわち要求される熱負荷が小さい場合、切換装置の連通状態が第二連通状態にされる。切換装置の連通状態が第二連通状態である場合、切換装置の入口ポートと第二出口ポートが連通する。また、切換装置の入口ポートは第三バイパス配管により暖房水回路の下流側配管に接続され、切換装置の第二出口ポートは第二バイパス配管により暖房水回路の上流側配管に接続される。ここで、第一ポンプは、暖房水回路の上流側配管の最上流位置と暖房水回路の下流側配管の最下流位置との間に設けられているので、切換装置の連通状態が第二連通状態であるとき、暖房水回路の下流側配管と上流側配管が、第一ポンプを迂回するように、第三バイパス配管及び第二バイパス配管を介して連通する。また、暖房端末は、暖房水回路のうち上流側配管と下流側配管との間に介装される。よって、切換装置の連通状態が第二連通状態であるときに第三バイパス配管に介装された第二ポンプを作動させることにより、第三バイパス配管−第二バイパス配管−暖房水回路の上流側配管−暖房端末−暖房水回路の下流側配管−第三バイパス配管、がこの順に接続され、且つ第一ポンプを迂回したバイパス回路が形成される。そして、このバイパス回路内の第三バイパス配管に介装された暖房水熱交換器にて、発電ユニットにて生成された熱と暖房水とを熱交換させることによって暖房水を加熱することができる。このようにして、熱負荷条件を満たさないとき（熱負荷が小さいとき）に第一ポンプを迂回したバイパス回路内を暖房水が循環することにより、第一ポンプを作動させることなく発電ユニット側で生じた熱により加熱された暖房水を暖房端末に供給することができる。よって、熱負荷条件を満たさないとき（熱負荷が小さいとき）に作動させるべきポンプの個数を減じることができ、それにより、エネルギー効率が向上する。つまり、本発明によれば、要求される熱負荷が小さい場合に効率的な運転を行い得るコージェネレーションシステムを提供することができる。

また、本発明によれば、加熱手段は、暖房水回路の上流側配管のうち、第一ポンプの吐出口と第二バイパス配管の接続部分（Ｐ２）との間に介装される。従って、加熱手段が、暖房水回路の上流側配管のうち、第二バイパス配管との接続部分よりも第一ポンプの吐出口に近い側（すなわち上流側）に介装されることになり、それ故に、切換装置の連通状態が第二連通状態であるときに形成される上記バイパス回路は、第一ポンプのみならず、加熱手段をも迂回する。よって、暖房水が上記バイパス回路を循環する際に、作動していない加熱手段を暖房水が通過することによる放熱を防止することができる。その結果、暖房水の熱損失を低減することができ、より効率的にコージェネレーションシステムを運転させることができる。

上記熱負荷条件は、暖房端末により暖房される室内の温度が予め定められる閾値温度未満であるという条件、又は、暖房端末により暖房される室内の温度とその室内の設定温度との温度差が予め定められる閾値温度差よりも大きいという条件であるのがよい。この場合、制御装置は、暖房端末により暖房される室内の温度を検出する室温検出センサから入力される温度に基づいて、上記熱負荷条件を満たすか否かを判断するとよい。これによれば、制御装置は、暖房端末により暖房される室内の温度に基づいて、熱負荷条件を満たすか否か、すなわち要求される熱負荷の大小を判断することができる。

また、制御装置は、熱負荷条件を満たす場合に熱源機が運転し（Ｓ２０５）、熱負荷条件を満たさない場合に前記熱源機が停止する（Ｓ２０６）ように、熱源機の運転を制御する熱源機運転制御処理と、熱源機が停止している場合に切換装置の連通状態が第二連通状態にされる（Ｓ３０５）ように切換装置を制御する切換装置制御処理と、を実行し得るように構成されるとよい。この場合、制御装置は、切換装置制御処理にて、熱源機が運転している場合に切換装置の連通状態が第一連通状態にされる（Ｓ３０３）ように切換装置を制御するとよい。これによれば、熱負荷条件を満たさない場合（熱負荷が小さい場合）に熱源機が停止して第一ポンプ及び加熱手段の作動が停止する。また、熱源機の停止に連動して切換装置の連通状態が第二連通状態にされる。このようにして制御装置が熱源機の運転及び切換装置を制御することにより、熱負荷条件を満たさない場合（要求される熱負荷が小さい場合）に、効率的にコージェネレーションシステムを運転させることができる。

また、制御装置は、暖房端末から熱負荷要求が無い場合及び暖房端末から熱負荷要求が有り且つ電力負荷要求が無い場合に発電ユニットが停止し（Ｓ１０５）、暖房端末から熱負荷要求が有り、且つ、電力負荷要求も有る場合に発電ユニットが運転する（Ｓ１０４）ように、発電ユニットの運転を制御する発電ユニット運転制御処理を実行し得るように構成されるとよい。これによれば、発電ユニットが運転している場合に、発電ユニットにて生成された熱を利用して効率的にコージェネレーションシステムを運転させることができる。

また、切換装置は、熱動弁であるのがよい。熱動弁は作動時における動作が緩やかであるので、これを本発明に係る切換装置に適用することにより、連通状態が切り替わる際における急激な圧力変動に伴うウォーターハンマー現象の発生を防止することができる。

実施形態に係るコージェネレーションシステムの構成図である。 発電ユニット運転制御処理の流れを示すフローチャートである。 熱源機運転制御処理の流れを示すフローチャートである。 弁制御処理の流れを示すフローチャートである。 パターンＢの場合における暖房水の流通経路が示された、コージェネレーションシステムの構成図である。 パターンＣの場合における暖房水の流通経路が示された、コージェネレーションシステムの構成図である。 パターンＤの場合における暖房水の流通経路が示された、コージェネレーションシステムの構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るコージェネレーションシステムの構成図である。図１に示すように、本実施形態に係るコージェネレーションシステム１は、発電ユニット１０と、熱源機２０と、暖房水回路３０と、第一バイパス配管４１と、第二バイパス配管４２と、第三バイパス配管４３と、切換装置としての三方弁５０と、制御装置６０と、を備える。

発電ユニット１０は、熱及び電気を生成する機能を有する。本実施形態において、発電ユニット１０は、内部空間を有する発電ユニットケース１１と、ガスエンジン１２と、発電機１３と、排気熱交換器１４と、冷却水回路１５と、冷却水ポンプ１６と、暖房水熱交換器１７と、第二ポンプ１８とを備える。発電ユニットケース１１内に、ガスエンジン１２、発電機１３、排気熱交換器１４、冷却水回路１５、冷却水ポンプ１６、暖房水熱交換器１７、及び第二ポンプ１８が配設される。

ガスエンジン１２は、プロパンガス或いは都市ガス等のガス燃料を燃焼させることにより駆動する。ガスエンジン１２は、出力軸１２ａを備える。ガスエンジン１２が駆動してガスエンジン１２内の燃焼室で燃料が燃焼することにより、熱が生成される。また、ガスエンジン１２が駆動すると、出力軸１２ａが回転する。この出力軸１２ａに発電機１３が接続される。従って、ガスエンジン１２が駆動して出力軸１２ａが回転することにより、発電機１３が発電する。これにより電気が生成される。発電機１３の発電電力は、図示しない電力負荷に供給される。

また、ガスエンジン１２は、排気管１２ｂを有する。排気管１２ｂには、ガスエンジン１２内の燃焼室で燃焼した高温のガスが排気ガスとして流通する。この排気管１２ｂが、排気熱交換器１４に接続される。従って、排気管１２ｂ内の排気ガスは、排気熱交換器１４を通過してから外部に排出される。

冷却水回路１５は内部に冷却水が流通するように構成される配管であり、冷却水ポンプ１６の吐出口と吸入口とを接続する。従って、冷却水ポンプ１６が作動して、その吸入口から冷却水を吸入するととともにその吐出口から冷却水を吐出すると、冷却水回路１５内を冷却水が循環する。この冷却水回路１５に排気熱交換器１４介装される。従って、冷却水回路１５内を循環する冷却水は、排気熱交換器１４を通過する。上記したように、ガスエンジン１２の排気管１２ｂ内の排気ガスも排気熱交換器１４を通過する。排気熱交換器１４は、排気管１２ｂを流れる排気ガスと冷却水回路１５を流れる冷却水が熱接触するように構成される。従って、排気熱交換器１４にて、冷却水と排気ガスが熱交換する。斯かる熱交換により、冷却水が加熱されるとともに排気ガスが冷却される。冷却水を熱媒体として、発電ユニット１０にて生成された熱が外部に取り出される。

また、冷却水回路１５には、暖房水熱交換器１７も介装される。従って、冷却水回路１５内を循環する冷却水は、暖房水熱交換器１７を通過する。この暖房水熱交換器１７には、後述するように暖房水も通過する。

熱源機２０は、暖房端末に供給する温水である暖房水を生成する機能を有する。ここで、本明細書において、「暖房端末」とは、温水或は熱水が供給され、供給された温水或は熱水を熱源として利用する機器を言う。暖房端末として、例えば、パネルヒータ、床暖房装置、乾燥器、などを例示することができる。また、熱源機２０は、暖房端末に供給する温水以外の温水或は熱水を生成する機能を有していてもよい。例えば、熱源機２０は、給湯器として利用され得るし、また、浴槽に供給する温水を生成することもできる。

熱源機２０は、内部空間を有する熱源機ケース２１と、吸入口２２ａ及び吐出口２２ｂを有する第一ポンプ２２と、加熱手段としてのフィンチューブ式熱交換器２３とを有する。熱源機ケース２１内に、第一ポンプ２２及びフィンチューブ式熱交換器２３が配設される。

暖房水回路３０は、上流側配管３１と、下流側配管３２と、上流側配管３１と下流側配管３２とを接続する複数本（本実施形態では７本）の分岐配管３３（３３１，３３２，３３３，３３４，３３５，３３６，３３７）と、低温配管３４とを有する。これらの配管により暖房水回路３０が構成される。暖房水回路３０内を暖房水が流れる。

上流側配管３１は、熱源機ケース２１内に配設された上流側機内配管３１ａと、熱源機ケース２１外に配設された上流側機外配管３１ｂを有する。同様に、下流側配管３２も、熱源機ケース２１内に配設された下流側機内配管３２ａと、熱源機ケース２１外に配設された下流側機外配管３２ｂを有する。上流側機内配管３１ａの一方端と上流側機外配管３１ｂの一方端が、熱源機ケース２１に設けられた上流側ジョイント２１ａを介して接続される。下流側機内配管３２ａの一方端と下流側機外配管３２ｂの一方端が、熱源機ケース２１に設けられた下流側ジョイント２１ｂを介して接続される。

上流側機内配管３１ａの他方端は、熱源機ケース２１内の第一ポンプ２２の吐出口２２ｂに接続され、下流側機内配管３２ａの他方端は、第一ポンプ２２の吸入口２２ａに接続される。従って、第一ポンプ２２が作動すると、第一ポンプ２２は、その吸入口２２ａから暖房水回路３０（下流側機内配管３２ａ）内の暖房水を吸入するとともに、その吐出口２２ｂから暖房水を暖房水回路３０（上流側機内配管３１ａ）に吐出する。この第一ポンプ２２の作動により、暖房水回路３０内を暖房水が循環する。第一ポンプ２２の吐出口２２ｂは、上流側配管３１の最上流に位置し、第一ポンプ２２の吸入口２２ａは、下流側配管３２の最下流に位置する。つまり、第一ポンプ２２は、暖房水回路３０の最上流位置と最下流位置との間に設けられる。

上流側機内配管３１ａの途中に熱源機ケース２１内のフィンチューブ式熱交換器２３が介装される。フィンチューブ式熱交換器２３は、フィンチューブ２３１及びバーナー２３２を有する。フィンチューブ２３１は、アルミニウム或は銅などの熱伝導の良好な材料により形成されたフィンが設けられたチューブである。このフィンチューブ２３１が上流側機内配管３１ａに介挿される。従って、上流側機内配管３１ａを流れる暖房水は、フィンチューブ２３１を通過する。また、バーナー２３２による燃焼によって、フィンチューブ２３１を通過する暖房水が加熱される。つまり、フィンチューブ式熱交換器２３は、暖房水回路３０（上流側機内配管３１ａ）に介装され、暖房水回路３０を循環する暖房水を加熱することができるように構成される。

上流側機外配管３１ｂの下流側に、五本の分岐配管（第一分岐配管３３１、第二分岐配管３３２、第三分岐配管３３３、第四分岐配管３３４、第五分岐配管３３５）の一方端がそれぞれ並列的に接続される。これらの分岐配管の他方端は、下流側機外配管３２ｂの上流側に接続される。

第一分岐配管３３１に第一暖房端末Ｄ１が介装される。従って、第一暖房端末Ｄ１には、第一分岐配管３３１を流れる暖房水が供給される。第一暖房端末Ｄ１は、本実施形態では、ある室内に設置されたパネルヒータである。第二分岐配管３３２に第二暖房端末Ｄ２が介装される。従って、第二暖房端末Ｄ２には、第二分岐配管３３２を流れる暖房水が供給される。第二暖房端末Ｄ２は、本実施形態では、上記室内とは別の室内に設置されたパネルヒータである。

第三分岐配管３３３に第三暖房端末Ｄ３が、第四分岐配管３３４に第四暖房端末Ｄ４が、第五分岐配管３３５に第五暖房端末Ｄ５が、それぞれ介装される。従って、第三暖房端末Ｄ３には第三分岐配管３３３を流れる暖房水が、第四暖房端末Ｄ４には第四分岐配管３３４を流れる暖房水が、第五暖房端末Ｄ５には第五分岐配管３３５を流れる暖房水が、それぞれ供給される。第三暖房端末Ｄ３として、例えば、デシカント式乾燥器（除湿器）を例示できる。第四暖房端末Ｄ４として、例えば、浴室乾燥装置を例示できる。第五暖房端末Ｄ５として、例えば、ファンコンベクターを例示できる。

また、上流側機内配管３１ａの途中の部分であって且つフィンチューブ式熱交換器２３が介装されている部分よりも上流側（第一ポンプ２２の吐出口に近い側）の部分に、低温配管３４が接続される。この低温配管３４には、二本の分岐配管（第六分岐配管３３６．第七分岐配管３３７）の一方端が接続される。第六分岐配管３３６及び第七分岐配管３３７の他方端は下流側機外配管３２ｂに接続される。また、第六分岐配管３３６及び第七分岐配管３３７の途中に、第六暖房端末Ｄ６が介装される。従って、第六暖房端末Ｄ６には、第六分岐配管３３６及び第七分岐配管３３７を流れる暖房水が供給される。第六暖房端末Ｄ６として、例えば、床暖房装置を例示できる。

上記説明からわかるように、上流側機外配管３１ｂと下流側機外配管３２ｂは、それぞれ暖房端末が介装された複数の分岐配管により接続される。また、上流側機内配管３１ａは第一ポンプ２２の吐出口２２ｂに接続され、下流側機内配管３２ａは第一ポンプ２２の吸入口２２ａに接続される。従って、上流側配管３１は、暖房水回路３０のうち、第一ポンプ２２の吐出口２２ｂと暖房端末との間の部分を構成する配管であり、下流側配管３２は、暖房水回路３０のうち、第一ポンプ２２の吸入口２２ａと暖房端末との間の部分を構成する配管である。

また、第一ポンプ２２が作動して、その吐出口２２ｂから吐出された暖房水は、上流側配管３１を通って各分岐配管に流れ、各分岐配管に介装された暖房端末を通過し、その後、下流側配管３２に流出し、さらに下流側配管３２から第一ポンプ２２に帰還する。このように、第一ポンプ２２が作動することにより、上流側配管３１、各分岐配管、下流側配管３２、の順に、暖房水が暖房水回路３０を循環する。

また、各分岐配管（第一分岐配管３３１、第二分岐配管３３２、第三分岐配管３３３、第四分岐配管３３４、第五分岐配管３３５、第六分岐配管３３６、第七分岐配管３３７）に、サブ開閉弁（第一サブ開閉弁３５１、第二サブ開閉弁３５２、第三サブ開閉弁３５３、第四サブ開閉弁３５４、第五サブ開閉弁３５５、第六サブ開閉弁３５６、第七サブ開閉弁３５７）がそれぞれ介装される。サブ開閉弁が開状態であるときには、それが介装された分岐配管内における暖房水の流通が許可される。サブ開閉弁が閉状態であるときは、それが介装された分岐配管内における暖房水の流通が禁止される。なお、各分岐配管には、ユーザーの指示に基づいて各分岐配管内を流れる暖房水の流量を調整することができる流量調整弁が介装されていてもよい。

また、上流側機外配管３１ｂのうち、各分岐配管が接続されている部分よりも上流側の部分に、主開閉弁３６が介装される。主開閉弁３６が開状態であるときには、上流側機外配管３１ｂ内における暖房水の流通が許可される。主開閉弁３６が閉状態であるときには、上流側機外配管３１ｂ内における暖房水の流通が禁止される。よって、主開閉弁３６が閉状態であるとき、上流側機外配管３１ｂからの暖房水を、第一暖房端末Ｄ１、第二暖房端末Ｄ２、第三暖房端末Ｄ３、第四暖房端末Ｄ４、第五暖房端末Ｄ５に供給することができない。

第一バイパス配管４１は、その一方端にて、暖房水回路３０の下流側機外配管３２ｂのうち各分岐配管が接続されている部分よりも下流側（第一ポンプ２２の吸入口２２ａに近い側）の部分Ｐ１に接続される。第二バイパス配管４２は、その一方端にて、暖房水回路３０の上流側機外配管３１ｂのうち主開閉弁３６が介装されている部分と各分岐配管が接続されている部分との間の部分Ｐ２に接続される。第三バイパス配管４３は、その一方端にて、暖房水回路３０の下流側機外配管３２ｂのうち第一バイパス配管４１との接続部分Ｐ１よりも上流側（暖房端末に近い側）の部分Ｐ３に接続される。このように、いずれのバイパス配管も、暖房水回路３０に接続される。従って、これらのバイパス配管内には、暖房水が流れる。

図１に示すように、第三バイパス配管４３は、吸入側配管４３１と、吐出側配管４３２を有する。吸入側配管４３１の一方端が、部分Ｐ３にて下流側機外配管３２ｂに接続される。吸入側配管４３１はその一方端から先の部分にて発電ユニットケース１１内に進入し、その他方端にて発電ユニットケース１１内の第二ポンプ１８の吸入口に接続される。また、吐出側配管４３２は、その一方端にて第二ポンプ１８の吐出口に接続され、その他方端にて三方弁５０の入口ポート５１に接続される。従って、第二ポンプ１８は、第三バイパス配管４３に介装されていることになる。この第二ポンプ１８は、作動することにより、第三バイパス配管４３の一方端（部分Ｐ３にて暖房水回路３０の下流側機外配管３２ｂに接続されている端）側から他方端（三方弁５０の入口ポート５１に接続されている端）側に向かって第三バイパス配管４３内の暖房水が流れるように構成される。なお、本実施形態においては、第二ポンプ１８の作動回転数は、一定である。

また、吐出側配管４３２に、発電ユニットケース１１内の暖房水熱交換器１７が介装される。従って、第二ポンプ１８が作動して、吸入側配管４３１内の暖房水が第二ポンプ１８に吸入されるとともに、第二ポンプ１８から吐出側配管４３２に暖房水が吐出されると、吐出された暖房水が暖房水熱交換器１７を通過する。暖房水熱交換器１７には、上述したように、冷却水回路１５内の冷却水も通過する。暖房水熱交換器１７は、冷却水回路１５を流れる冷却水と第三バイパス配管４３（吐出側配管４３２）を流れる暖房水が熱接触するように構成される。従って、この暖房水熱交換器１７にて、ガスエンジン１２を冷却した高温の冷却水、すなわち発電ユニット１０にて生成された熱と暖房水が熱交換する。斯かる熱交換により、暖房水が加熱されるとともに冷却水が冷却される。この暖房水熱交換器１７により、発電ユニット１０にて生成された熱が外部（暖房水回路３０）に受け渡される（放熱される）。

また、第一バイパス配管４１の他方端、第二バイパス配管４２の他方端、第三バイパス配管４３の他方端（吐出側配管４３２の他方端）は、三方弁５０に接続される。三方弁５０は、入口ポート５１と、第一出口ポート５２と、第二出口ポート５３を備え、入口ポート５１と第一出口ポート５２が連通する第一連通状態と、入口ポート５１と第二出口ポート５３が連通する第二連通状態とを選択的に切換可能に構成される。なお、ここにおいて、「選択的に切換可能」とは、基本的に、一方の出口ポートが入口ポートに連通しているときに他方の出口ポートが入口ポートに連通しないように、入口ポートと２つの出口ポートとの連通状態を切り換えることができることを意味する。しかしながら、切換状態の過渡状態等の特別な状態において入口ポートと両出口ポートが連通するような連通状態が存在していても、定常的な場合において連通状態が第一連通状態又は第二連通状態に切り換えられているならば、「選択的に切換可能」であると解釈する。

三方弁５０は、上記構造及び機能を有するものであればどのようなものでも良いが、本実施例では、三方弁５０として、熱動三方弁が採用される。熱動三方弁として、例えば、通電されることにより発熱するセラミックスヒータと、セラミックスヒータが発熱した場合にその熱が伝達されることにより熱膨張する感温部材（例えば感温ワックス）を備え、感温部材の熱膨張及び熱収縮により、第一連通状態と第二連通状態とを切り換えることができるような構造を例示することができる。この場合、所定の条件の成立時にセラミックスヒータに通電し、所定の条件の非成立時にセラミックスヒータへの通電を停止することで、連通状態を切り換えることができる。

三方弁５０の入口ポート５１には、第三バイパス配管４３の他方端（吐出側配管４３２の他方端）が接続される。従って、第三バイパス配管４３は、暖房水回路３０の下流側配管３２（下流側機外配管３２ｂ）と三方弁５０の入口ポート５１とを接続する配管である。また、三方弁５０の第一出口ポート５２には、第一バイパス配管４１の他方端が接続される。従って、第一バイパス配管４１は、暖房水回路３０の下流側配管３２（下流側機外配管３２ｂ）と三方弁５０の第一出口ポート５２とを接続する配管である。また、三方弁５０の第二出口ポート５３には、第二バイパス配管４２の他方端が接続される。従って、第二バイパス配管４２は、暖房水回路３０の上流側配管３１（上流側機外配管３１ｂ）と三方弁５０の第二出口ポート５３とを接続する配管である。

三方弁５０の連通状態が第一連通状態であるとき、すなわち入口ポート５１と第一出口ポート５２が連通しているときには、第三バイパス配管４３と第一バイパス配管４１が三方弁５０を介して連通する。また、三方弁５０の連通状態が第二連通状態であるとき、すなわち入口ポート５１と第二出口ポート５３が連通しているときには、第三バイパス配管４３と第二バイパス配管４２が三方弁５０を介して連通する。

また、各暖房端末Ｄ１〜Ｄ６には、それを操作するためのリモコンＲ１〜Ｒ６が設けられる。各リモコンには、それに対応する暖房端末の起動スイッチ及び停止スイッチが、少なくとも設けられる。各リモコンに設けられた起動スイッチが操作された場合、リモコンから起動信号が出力される。各リモコンに設けられた停止スイッチが操作された場合、リモコンから停止信号が出力される。これらの信号は、制御装置６０に入力される。制御装置６０は、入力されたこれらの信号に基づいて、熱負荷が要求される暖房端末を特定するとともに、特定した暖房端末に対応するサブ開閉弁を開閉制御する。

また、第一暖房端末Ｄ１としてのパネルヒータが設置された室内、及び、第二暖房端末Ｄ２としてのパネルヒータが設置された室内には、それぞれ、室温検出センサ７１，７２が設置される。各室温検出センサ７１，７２は、それが設置されている室内の温度を検出し、検出した温度を表す信号を、制御装置６０に入力する。なお、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２以外の暖房端末により暖房される室内が存在している場合、その室内にも室温検出センサが設置されていてもよい。この場合、その室内に設置された室温検出センサが検出した信号も、制御装置６０に入力される。

制御装置６０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えるマイクロコンピュータにより構成されており、所定の制御処理を実行して、発電ユニット１０の運転、熱源機２０の運転、主開閉弁３６の開閉状態、三方弁５０の連通状態、等を制御することにより、コージェネレーションシステム１の運転を制御する。

具体的には、制御装置６０は、発電ユニット１０の運転を制御するための発電ユニット運転制御処理と、熱源機２０の運転を制御するための熱源機運転制御処理と、主開閉弁３６の開閉状態及び三方弁５０の連通状態を制御するための弁制御処理とを実行し得るように構成される。これらの処理は、コージェネレーションシステム１の作動時に、所定の短時間ごとに繰り返し実行される。これらの制御処理が実行されることにより、コージェネレーションシステム１の運転が制御される。制御装置６０が実行する弁制御処理が、本発明の切換装置制御処理に相当する。

以下において、制御装置６０による制御について説明する。図２は、制御装置６０が実行する発電ユニット運転制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンが起動すると、制御装置６０は、まず、図２のＳ１０１にて、暖房端末（熱負荷）の少なくとも一つからの熱エネルギーの供給が要求されているか否か、すなわち熱負荷要求の有無を判断する。制御装置６０は、熱源機制御装置から入力された信号、すなわち熱負荷が要求される暖房端末を表す信号に基づいて、上記判断を行うことができる。

Ｓ１０１にて、熱負荷要求が無いと判断した場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、制御装置６０はＳ１０５に処理を進めて、発電ユニット１０に停止指令信号を出力する。停止指令信号が発電ユニット１０に入力された場合、ガスエンジン１２の駆動、冷却水ポンプ１６の作動、第二ポンプ１８の作動が停止する。これにより、発電ユニット１０の運転が停止する。なお、既にガスエンジン１２の駆動、冷却水ポンプ１６の作動、第二ポンプ１８の作動が停止されている場合、その停止状態が維持される。Ｓ１０５の処理の実行後、制御装置６０はこのルーチンを終了する。

Ｓ１０１にて、熱負荷要求が有ると判断した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、Ｓ１０２に処理を進める。Ｓ１０２では、制御装置６０は、図示しない電力負荷から電気エネルギーの供給が要求されているか否か、すなわち電力負荷要求の有無を判断する。電力負荷要求が無い場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、制御装置６０は、Ｓ１０５に処理を進めて、発電ユニット１０に停止指令信号を出力する。これにより、発電ユニット１０の運転が停止する。Ｓ１０５の処理の実行後、制御装置６０はこのルーチンを終了する。

また、Ｓ１０２にて、電力負荷要求が有ると判断した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、Ｓ１０３に処理を進めて、発電ユニット１０の電源がＯＮにされているか否かを判断する。発電ユニット１０の電源がＯＦＦである場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、制御装置６０はＳ１０５に処理を進めて、発電ユニット１０に停止信号を出力する。これにより、発電ユニット１０が停止する。この場合、図示しない商用電源からの電力が電力負荷に供給される。Ｓ１０５の処理の実行後、制御装置６０はこのルーチンを終了する。

Ｓ１０３にて、発電ユニット１０の電源がＯＮであると判断した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、Ｓ１０４に処理を進める。Ｓ１０４では、制御装置６０は、発電ユニット１０に運転指令信号を出力する。運転指令信号が発電ユニット１０に入力された場合、ガスエンジン１２の駆動、冷却水ポンプ１６の作動、第二ポンプ１８の作動が開始される。これにより、発電ユニット１０の運転が開始される。なお、既にガスエンジン１２の駆動、冷却水ポンプ１６の作動、第二ポンプ１８の作動がなされている場合、その状態が維持される。Ｓ１０４の処理の実行後、制御装置６０はこのルーチンを終了する。

制御装置６０が上記した発電ユニット運転制御処理を実行することにより、熱負荷要求及び電力負荷要求が有り、且つ、発電ユニット１０の電源がＯＮであるときに限り、発電ユニット１０が運転し、それ以外の場合には、発電ユニット１０は停止する。発電ユニット１０が運転された場合、ガスエンジン１２の駆動に伴い発電機１３が発電する。発電機１３の発電電力は、電力負荷に供給される。また、ガスエンジン１２の駆動により生じた排気ガスが排気熱交換器１４を通過する。また、冷却水ポンプ１６の作動により冷却水回路１５内を冷却水が循環する。そして、排気熱交換器１４にて、排気ガスと冷却水が熱交換することにより、冷却水回路１５内を循環する冷却水が加熱される。

図３は、制御装置６０が実行する熱源機運転制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンが起動すると、制御装置６０は、まず、図３のＳ２０１にて、熱負荷要求の有無を判断する。熱負荷要求が無い場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、制御装置６０は、Ｓ２０６に処理を進める。Ｓ２０６では、制御装置６０は、熱源機２０に停止指令信号を出力する。熱源機２０は、停止指令信号を入力した場合に、第一ポンプ２２の作動を停止し、且つ、フィンチューブ式熱交換器２３が備えるバーナー２３２の燃焼を停止する。これにより、熱源機２０が停止する。なお、既に第一ポンプ２２の作動が停止され且つフィンチューブ式熱交換器２３が備えるバーナー２３２の燃焼が停止されている場合、その状態が維持される。制御装置６０は、Ｓ２０６の処理の実行後、このルーチンを終了する。

一方、Ｓ２０１にて、熱負荷要求が有ると判断した場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、Ｓ２０２に処理を進める。Ｓ２０２では、制御装置６０は、電力負荷要求の有無を判断する。電力負荷要求が有る場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、Ｓ２０３に処理を進める。Ｓ２０３では、制御装置６０は、発電ユニット１０の電源がＯＮにされているか否かを判断する。発電ユニット１０の電源がＯＮである場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、制御装置６０はＳ２０４に処理を進める。Ｓ２０４では、制御装置６０は、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈよりも小さいか否かを判断する。ここで、平均室温Ｔａｖは、暖房端末により暖房されている室内の温度の平均値である。平均室温Ｔａｖに関し、説明を簡便化するために、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２のみから熱負荷要求が有り、且つ、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２のみに暖房水が供給されることにより、これらの暖房端末が配設された室内が暖房される場合について説明する。この場合、平均室温Ｔａｖは、第一暖房端末Ｄ１としてのパネルヒータが設置されている室内の温度と、第二暖房端末Ｄ２としてのパネルヒータが設置されている室内の温度の平均値である。各室内の温度は、各室内に設置された室温検出センサ７１，７２で検出されており、その検出信号が制御装置６０に入力されている。従って、制御装置６０は、Ｓ２０４の処理を実行するにあたり、室温検出センサ７１，７２から入力されている最新の室温の平均値を演算し、その演算結果を平均室温Ｔａｖとして設定する。そして、Ｓ２０４にて、設定した平均室温Ｔａｖと閾値室温Ｔｔｈとを比較する。閾値室温Ｔｔｈは、任意の温度に設定されてもよいし、制御装置６０が予め設定してもよい。閾値室温Ｔｔｈは、例えば、２３℃〜２７℃の範囲のある温度に設定されるとよい。なお、例えば、第一暖房端末Ｄ１のみから熱負荷要求がされている場合、平均室温Ｔａｖは、第一暖房端末Ｄ１により暖房されている室内の温度に一致する。また、Ｓ２０４における判断条件は、室内暖房に関与する暖房端末から熱負荷が要求されている場合に適用され得る判断条件である。従って、室内暖房に関与しない暖房端末から熱負荷が要求されている場合には、Ｓ２０４の判断条件は、要求されている熱負荷の大小を判断することができる条件に置き換えることができる。

Ｓ２０４にて、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ以上であると判断した場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、制御装置６０は、Ｓ２０６に処理を進めて、熱源機２０に停止指令信号を出力する。これにより、熱源機２０が停止する。制御装置６０は、Ｓ２０６の処理の実行後、このルーチンを終了する。ここで、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ以上である場合は、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２が設置された室内温度が比較的高く、それ故に、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２から要求されている熱負荷が小さいと判断できる。従って、本制御では、暖房端末からの熱負荷要求は有るが、要求されている熱負荷が小さい場合、熱源機２０が停止することになる。

一方、Ｓ２０４にて、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ未満であると判断した場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、制御装置６０は、Ｓ２０５に処理を進める。Ｓ２０５では、制御装置６０は、熱源機２０に運転指令信号を出力する。熱源機２０は、運転指令信号を入力した場合、第一ポンプ２２の作動を開始し、且つ、フィンチューブ式熱交換器２３が備えるバーナー２３２の燃焼を開始する。これにより、熱源機２０の運転が開始される。なお、既に第一ポンプ２２の作動が開始され且つフィンチューブ式熱交換器２３が備えるバーナー２３２の燃焼が開始されている場合、その状態が維持される。制御装置６０は、Ｓ２０５の処理の実行後、このルーチンを終了する。ここで、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ未満である場合は、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２が設置された室内温度が比較的低く、それ故に、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２から要求されている熱負荷が大きいと判断できる。従って、本制御では、暖房端末からの熱負荷要求が有り、且つ、要求されている熱負荷が大きい場合、熱源機２０が運転することになる。

上記したＳ２０４における判断条件、すなわち、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ未満であるという条件は、暖房端末が要求する熱負荷の大きさに関する予め定められる条件であって、その条件を満たす場合に熱負荷が大きいと判断され、その条件を満たさない場合に熱負荷が小さいと判断される熱負荷条件である。そして、この熱負荷条件を満たす場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、熱源機２０が運転し、熱負荷条件を満たさない場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、熱源機２０が停止するように、熱源機２０の運転が制御される。

また、Ｓ２０２にて、電力負荷要求が無いと判断した場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、制御装置６０は、Ｓ２０３及びＳ２０４の処理を飛ばしてＳ２０５に処理を進める。そして、Ｓ２０５にて、熱源機２０に運転指令信号を出力する。これにより、熱源機２０の運転が開始される。また、Ｓ２０３にて、発電ユニット１０の電源がＯＦＦであると判断した場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、制御装置６０は、Ｓ２０４の処理を飛ばしてＳ２０５に処理を進める。そして、Ｓ２０５にて、熱源機２０に運転指令信号を出力する。これにより、熱源機２０の運転が開始される。つまり、熱負荷要求が有り、且つ電力負荷要求が無い場合或いは電力負荷要求が有っても発電ユニット１０の電源がＯＦＦである場合、要求されている熱負荷の大小にかかわらず、熱源機２０が運転する。制御装置６０は、Ｓ２０５の処理の実行後、このルーチンを終了する。

制御装置６０が上記した熱源機運転制御処理を実行することにより、熱負荷要求が有り、且つ電力負荷要求が無い場合、及び、熱負荷要求が有り、且つ、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ未満であるときに（熱負荷条件を満たすとき（熱負荷が大きいとき）に）、熱源機２０が運転される。一方、熱負荷要求が無い場合、及び、熱負荷要求が有り、且つ、平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ以上であるときに（熱負荷条件を満たさないとき（熱負荷が小さいとき）に）、熱源機２０が停止される。

図４は、制御装置６０が実行する弁制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。図４に示すルーチンが起動すると、制御装置６０は、まず、図４のＳ３０１にて、熱源機２０が運転中であるか否かを判断する。熱源機２０が運転中である場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、制御装置６０はＳ３０２に処理を進める。Ｓ３０２では、制御装置６０は、主開閉弁３６に開作動信号を出力する。これにより、主開閉弁３６が開弁する。また、既に主開閉弁３６が開弁している場合は、その開弁状態が維持される。

制御装置６０は、Ｓ３０２にて主開閉弁３６に開作動信号を出力した後に、Ｓ３０３に処理を進める。Ｓ３０３では、制御装置６０は、三方弁５０が第一連通状態となるように、三方弁５０を制御する。これにより、三方弁５０の連通状態が第一連通状態とされ、三方弁５０を介して第三バイパス配管４３と第一バイパス配管４１が連通する。Ｓ３０３の処理の実行後、制御装置６０はこのルーチンを終了する。

また、制御装置６０は、Ｓ３０１にて、熱源機２０が停止中であると判断した場合（Ｓ３０１：Ｎｏ）、Ｓ３０４に処理を進める。Ｓ３０４では、制御装置６０は、主開閉弁３６に閉作動信号を出力する。これにより、主開閉弁３６が閉弁する。また、既に開閉弁が閉弁している場合は、その閉弁状態が維持される。

制御装置は、Ｓ３０４にて開閉弁に閉作動信号を出力した後に、Ｓ３０５に処理を進める。Ｓ３０５では、制御装置６０は、三方弁５０が第二連通状態となるように、三方弁５０を制御する。これにより、三方弁５０の連通状態が第二連通状態とされ、三方弁５０を介して第三バイパス配管４３と第二バイパス配管４２が連通する。Ｓ３０４の処理の実行後、制御装置６０はこのルーチンを終了する。

制御装置６０が上記した弁制御処理を実行することにより、熱源機２０が運転中である場合には、主開閉弁３６が開弁するとともに三方弁５０の連通状態が第一連通状態にされ、熱源機２０が停止中である場合には、主開閉弁３６が閉弁するとともに三方弁５０の連通状態が第二連通状態にされる。

発電ユニット運転制御処理、熱源機運転制御処理、弁制御処理が、並列的に実行された場合、発電ユニット１０の運転状態、熱源機２０の運転状態、主開閉弁３６の開閉状態、及び三方弁５０の連通状態、の組み合わせが、以下の４パターンに分類される。

＜パターンＡ：熱負荷要求が無い場合＞
熱負荷要求が無い場合（Ｓ１０１：Ｎｏ、Ｓ２０１：Ｎｏ）、発電ユニット１０及び熱源機２０の双方が停止し（Ｓ１０５、Ｓ２０６）、主開閉弁３６が閉弁し（Ｓ３０４）、三方弁５０の連通状態が第二連通状態にされる（Ｓ３０５）。この場合、第一ポンプ２２及び第二ポンプ１８が共に停止しているので、暖房水は暖房水回路３０を循環しない。また、発電ユニット１０が停止しているため、電力負荷要求が有る場合には、商用電源からの電力が電力負荷に供給される。

なお、パターンＡの場合（熱負荷要求が無い場合）であって、且つ電力負荷要求が有る場合、発電ユニット１０のガスエンジン１２を駆動させると、ガスエンジン１２にて生じた熱を十分に放熱することができない。この場合、ガスエンジン１２が高温になりすぎるのを防止するために制御装置６０がガスエンジン１２を停止させる。従って、本実施形態では、暖房端末からの熱負荷要求が無い場合には、電力負荷要求が有る場合でも、発電ユニット１０が運転しないように構成される。

＜パターンＢ：熱負荷要求が有り、電力負荷要求が無い場合＞
この場合、図２のＳ１０２の判定結果がＮｏであるために発電ユニット１０が停止し（Ｓ１０５）、図３のＳ２０２の判定結果がＮｏであるために熱源機２０が運転する（Ｓ２０５）。また、主開閉弁３６が開弁し（Ｓ３０２）、三方弁５０の連通状態が第一連通状態にされる（Ｓ３０３）。

パターンＢの場合、発電ユニット１０は停止しているので、ガスエンジン１２は停止し、冷却水ポンプ１６及び第二ポンプ１８は作動していない。また、熱源機２０は運転しているので、熱源機２０の第一ポンプ２２が作動するとともに、フィンチューブ式熱交換器２３のバーナー２３２が燃焼を行う。

図５は、パターンＢの場合における暖房水の流通経路が示されたコージェネレーションシステム１の構成図である。図５において、暖房水の流通経路が、暖房水回路３０内の実線で示される。また、サブ開閉弁のうち、第一サブ開閉弁３５１及び第二サブ開閉弁３５２が開弁し、その他のサブ開閉弁が閉弁していると仮定する。

パターンＢの場合、図５に示すように、第一ポンプ２２から上流側機内配管３１ａに暖房水が吐出される。吐出された暖房水は、上流側機内配管３１ａに介装されたフィンチューブ式熱交換器２３を通過することにより加熱される。その後、加熱された暖房水は上流側機外配管３１ｂを通り、さらに、第一分岐配管３３１及び第二分岐配管３３２に流れる。そして、これらの分岐配管に介装された第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２に暖房水が供給されることにより、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２による暖房がなされる。その後、暖房水は、第一分岐配管３３１及び第二分岐配管３３２から下流側機外配管３２ｂに流出し、さらに、下流側機内配管３２ａを経由して、第一ポンプ２２に帰還する。なお、発電ユニット１０の第二ポンプ１８が作動していないので、下流側機外配管３２ｂを流れる暖房水が、下流側機外配管３２ｂの部分Ｐ３又は部分Ｐ１から第三バイパス配管４３又は第一バイパス配管４１に流れることはない。

＜パターンＣ：要求される熱負荷が小さく、電力負荷要求が有る場合＞
この場合、図２のＳ１０１、Ｓ１０２の判定結果がＹｅｓである。よって、発電ユニット１０の電源がＯＮであれば、発電ユニット１０が運転する（Ｓ１０４）。また、図３のＳ２０４の判定結果がＮｏであるので、熱源機２０が停止する（Ｓ２０６）。また、主開閉弁３６が閉弁し（Ｓ３０４）、三方弁５０の連通状態が第二連通状態にされる（Ｓ３０５）。

パターンＣの場合、発電ユニット１０の電源がＯＮであれば、発電ユニット１０が運転するので、ガスエンジン１２は駆動し、冷却水ポンプ１６及び第二ポンプ１８は作動する。冷却水ポンプ１６の作動により冷却水回路１５内を冷却水が循環する。冷却水回路１５内を循環する冷却水は、冷却水回路１５に介装された排気熱交換器１４を通過する。これにより冷却水が加熱される。また、排気熱交換器１４にて加熱された冷却水は、冷却水回路１５に介装された暖房水熱交換器１７を通過する。また、熱源機２０は停止しているので、第一ポンプ２２は作動せず、フィンチューブ式熱交換器２３のバーナー２３２は燃焼を行わない。

図６は、パターンＣの場合における暖房水の流通経路が示されたコージェネレーションシステム１の構成図である。図６において、暖房水の流通経路が暖房水回路３０内の実線で示される。また、パターンＣの場合は要求される熱負荷が小さい。図６においては、要求される熱負荷が小さいことを、サブ開閉弁のうち第一サブ開閉弁３５１のみが開弁し、その他のサブ開閉弁が閉弁していることにより表現している。しかしながら、第一サブ開閉弁３５１以外のサブ開閉弁が開弁している場合であっても、上記した平均室温Ｔａｖが閾値室温Ｔｔｈ以上である場合には、暖房水は図６に示す流通経路に従って流れる。

パターンＣの場合、第二ポンプ１８の作動により第三バイパス配管４３内を暖房水が流れる。このため第三バイパス配管４３内の暖房水は、第三バイパス配管４３に介装された暖房水熱交換器１７を通過する。上述したように加熱された冷却水も暖房水熱交換器１７を通過するので、暖房水熱交換器１７にて、暖房水と冷却水が熱交換する。斯かる熱交換により暖房水が加熱されるとともに冷却水が冷却される。

暖房水熱交換器１７にて加熱されて第三バイパス配管４３を流れる暖房水は、三方弁５０の入口ポート５１から三方弁５０に流入する。三方弁５０は第二連通状態にされており、入口ポート５１と第二出口ポート５３が三方弁５０を介して連通しているので、入口ポート５１から三方弁５０に流入した暖房水は第二出口ポート５３から三方弁５０を流出して第二バイパス配管４２に至る。第二バイパス配管４２に至った暖房水は、第二バイパス配管４２から図６の部分Ｐ２にて上流側機外配管３１ｂに流れ、さらに上流側機外配管３１ｂから第一分岐配管３３１に流れる。そして、第一分岐配管３３１に介装された第一暖房端末Ｄ１に暖房水が供給されることにより、第一暖房端末Ｄ１による暖房がなされる。なお、主開閉弁３６が閉弁しているので、第二バイパス配管４２から図６の部分Ｐ２にて上流側機外配管３１ｂに流れた暖房水が、主開閉弁３６を経由して熱源機２０側に流入することはない。

第一暖房端末Ｄ１を流れた暖房水は、第一分岐配管３３１から下流側機外配管３２ｂに流出する。そして、下流側機外配管３２ｂの部分Ｐ３の位置にて、第三バイパス配管４３に流入し、その後、第二ポンプ１８に帰還する。なお、熱源機２０の第一ポンプ２２は作動しておらず、且つ、主開閉弁３６は閉弁しているので、下流側機外配管３２ｂ内の暖房水が熱源機２０側に流れることはない。また、三方弁５０の連通状態が第二連通状態であるので、三方弁５０の第一出口ポート５２は入口ポート５１及び第二出口ポート５３に連通されていない。よって、下流側機外配管３２ｂ内の暖房水が、部分Ｐ１にて第一バイパス配管４１を流れて三方弁５０に至ることもない。

このように、パターンＣの場合、第三バイパス配管４３−第二バイパス配管４２−暖房水回路３０の上流側機外配管３１ｂ−第一暖房端末Ｄ１（第一分岐配管３３１）−暖房水回路３０の下流側機外配管３２ｂ−第三バイパス配管４３、がこの順に接続され、これらの配管により暖房水の循環回路が形成される。このようにして形成された循環回路は、上流側配管３１の最上流位置と下流側配管３２の最下流位置との間に設けられる第一ポンプ２２を迂回するバイパス回路である。そして、このバイパス回路中の第三バイパス配管４３に介装された暖房水熱交換器１７にて、ガスエンジン１２の駆動により生成した熱により加熱された冷却水と暖房水とを熱交換させることによって暖房水を加熱することができる。このようにして、第一ポンプ２２を迂回したバイパス回路内を暖房水が循環することにより、第一ポンプ２２を作動させることなく発電ユニット１０側で生成された熱により加熱された暖房水を第一暖房端末Ｄ１に供給することができる。よって、熱負荷が小さいときに作動させるべきポンプの個数を減じることができ、それにより、エネルギー効率が向上する。つまり、本実施形態によれば、要求される熱負荷が小さい場合に効率的な運転を行い得るコージェネレーションシステム１が提供される。

また、図６からわかるように、熱源機２０のフィンチューブ式熱交換器２３は暖房水回路３０のうち上流側機内配管３１ａに介装されている。上流側機内配管３１ａは、上流側配管３１のうち、上流側機外配管３１ｂよりも上流側（第一ポンプ２２の吐出口２２ｂに近い側）を構成する配管である。また、第二バイパス配管４２は、上流側機内配管３１ａよりも下流側の上流側機外配管３１ｂの部分Ｐ２にて上流側配管３１に接続されている。従って、フィンチューブ式熱交換器２３が上流側配管３１に介装されている位置は、第二バイパス配管４２が上流側配管３１に接続されている部分Ｐ２よりも上流側の位置である。換言すれば、フィンチューブ式熱交換器２３は、上流側配管３１のうち、第一ポンプ２２の吐出口２２ｂと、第二バイパス配管４２の接続部分Ｐ２との間に介装される。上記バイパス回路の第二バイパス配管４２を流れる暖房水は、接続部分Ｐ２にて上流側配管３１（上流側機外配管３１ｂ）に流入した後、下流側に向かうため、上記バイパス回路は、第一ポンプ２２のみならず、加熱手段としてのフィンチューブ式熱交換器２３をも迂回することになる。つまり、上記バイパス回路は、熱源機２０を迂回する。よって、暖房水が上記バイパス回路を循環する際に、作動していないフィンチューブ式熱交換器２３を暖房水が通過することによる放熱を防止することができる。その結果、暖房水の熱損失を低減することができ、より効率的にコージェネレーションシステム１を運転させることができる。

＜パターンＤ：要求される熱負荷が大きく、電力負荷要求が有る場合＞
この場合、図２のＳ１０１、Ｓ１０２の判定結果がＹｅｓである。よって、発電ユニット１０の電源がＯＮであれば、発電ユニット１０が運転する（Ｓ１０４）。また、図３のＳ２０４の判定結果がＹｅｓであるので、熱源機２０が運転する（Ｓ２０５）。また、主開閉弁３６が開弁し（Ｓ３０２）、三方弁５０の連通状態が第一連通状態にされる（Ｓ３０３）。

パターンＤの場合、発電ユニット１０の電源がＯＮであれば、発電ユニット１０が運転するので、ガスエンジン１２が駆動し、冷却水ポンプ１６及び第二ポンプ１８は作動する。このためパターンＣの場合と同様、排気熱交換器１４にて冷却水が加熱され、加熱された冷却水が、暖房水熱交換器１７を通過する。また、熱源機２０が運転しているので、第一ポンプ２２が作動し、フィンチューブ式熱交換器２３のバーナー２３２が燃焼を行う。

図７は、パターンＤの場合における暖房水の流通経路が示されたコージェネレーションシステム１の構成図である。図７において、暖房水の流通経路が暖房水回路３０内の実線で示される。また、サブ開閉弁のうち、第一サブ開閉弁３５１及び第二サブ開閉弁３５２が開弁し、その他のサブ開閉弁が閉弁していると仮定する。

パターンＤの場合、図７に示すように、熱源機２０内の第一ポンプ２２の作動により第一ポンプ２２から上流側機内配管３１ａに吐出された暖房水がフィンチューブ式熱交換器２３を通過する。これにより暖房水が加熱される。フィンチューブ式熱交換器２３を通過した暖房水は、上流側機内配管３１ａから上流側機外配管３１ｂに流れ、さらに上流側機外配管３１ｂから第一分岐配管３３１及び第二分岐配管３３２に流れる。そして、これらの分岐配管に介装された第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２に暖房水が供給されることにより、第一暖房端末Ｄ１及び第二暖房端末Ｄ２による暖房がなされる。その後、暖房水は、第一分岐配管３３１及び第二分岐配管３３２から下流側機外配管３２ｂに流入する。

下流側機外配管３２ｂに流入した暖房水の一部は、下流側機外配管３２ｂの部分Ｐ３にて、そのまま下流側機外配管３２ｂを流れて下流側機内配管３２ａに至る暖房水と、部分Ｐ３から第三バイパス配管４３に流入する暖房水とに分流される。部分Ｐ３にてそのまま下流側機外配管３２ｂを流れて下流側機内配管３２ａに至った暖房水は、さらに下流側機内配管３２ａから第一ポンプ２２に帰還する。また、部分Ｐ３から第三バイパス配管４３に流入した暖房水は、第二ポンプ１８を経由して暖房水熱交換器１７を通る。この暖房水熱交換器１７にて暖房水が冷却水と熱交換するによって暖房水が加熱されるとともに冷却水が冷却される。そして、暖房水熱交換器１７によって加熱された暖房水は、第三バイパス配管４３から三方弁５０の入口ポート５１に流入する。パターンＤの場合には三方弁５０は第一連通状態とされており、入口ポート５１と第一出口ポート５２が連通している。よって、第三バイパス配管４３から三方弁５０の入口ポート５１に流入した暖房水は、三方弁５０の第一出口ポート５２から三方弁５０を流出して、第一バイパス配管４１に流入する。そして、第一バイパス配管４１から部分Ｐ１にて下流側機外配管３２ｂに流入する。下流側機外配管３２ｂに流入した暖房水は、さらに下流側機内配管３２ａに流れ、下流側機内配管３２ａから第一ポンプ２２に帰還する。

このように、発電ユニット１０が運転中であり、且つ、熱負荷要求が大きい場合、暖房水は、熱源機２０のフィンチューブ式熱交換器２３及び発電ユニット１０の暖房水熱交換器１７の双方により加熱される。こうして発電ユニット１０で生じた熱を有効利用して暖房水を加熱することにより、例えばフィンチューブ式熱交換器２３のバーナーの燃焼量を低減することができる。これにより、省エネルギー及び二酸化炭素排出削減に貢献することができる。

従来のコージェネレーションシステムでは、発電ユニットが運転している場合、要求される熱負荷の大小にかかわらず、暖房水は図７に示されるようなパターンＤの場合の流通経路に沿って流れる。これに対し、本実施形態では、暖房水の流通経路が熱負荷の大きさにより変更される。具体的には、要求される熱負荷が大きい場合は、暖房水の流通経路が図７に示される流通経路、すなわちパターンＤの場合における流通経路にされる。一方、要求される熱負荷が小さい場合は、暖房水の流通経路が図６に示される流通経路、すなわちパターンＣの場合における流通経路にされる。熱負荷が小さい場合に図６に示す流通経路に沿って暖房水を流すことにより、暖房水が第一ポンプ２２を迂回する。よって、第一ポンプ２２を作動させることなく暖房端末に暖房水を供給することができる。また、熱負荷が小さい場合に図６に示す流通経路に沿って暖房水を流すことにより、暖房水がフィンチューブ式熱交換器２３を迂回する。よって、停止しているフィンチューブ式熱交換器２３を暖房水が通過する際の放熱を防止できる。このため暖房水の熱損失を低減することができる。

また、本実施形態によれば、要求される熱負荷が大きいか否は、暖房端末により暖房される室内の温度、或いは室内の温度の平均値が閾値温度未満であるといった熱負荷条件を満たすか否かにより判断される。これによれば、暖房端末により暖房される室内の温度に基づいて、要求される熱負荷の大小、並びに、三方弁５０の連通状態を第一連通状態にすべきか第二連通状態にすべきかを、判断することができる。

また、制御装置６０は、熱源機運転制御処理にて、要求される熱負荷が大きい場合（上記熱負荷条件を満たす場合）に熱源機２０が運転し（Ｓ２０５）、要求される熱負荷が小さい場合（上記熱負荷条件を満たさない場合）に熱源機２０が停止する（Ｓ２０６）ように、熱源機の運転を制御する。さらに、制御装置６０は、弁制御処理にて、熱源機２０が停止している場合に三方弁５０の連通状態が第二連通状態にされる（Ｓ３０５）ように三方弁５０を制御し、熱源機２０が運転している場合に三方弁５０の連通状態が第一連通状態にされるように三方弁５０を制御する。このように制御装置６０が三方弁５０及び熱源機２０を制御することで、熱負荷条件を満たさない場合（熱負荷が小さい場合）に、熱源機２０の停止（第一ポンプ２２及びフィンチューブ式熱交換器２３の作動の停止）と、三方弁５０の連通状態を第二連通状態にすることとを、連動させることができる。こうした連動制御によって、要求される熱負荷が小さい場合に、効率的にコージェネレーションシステム１を運転させることができる。

また、制御装置６０は、発電ユニット運転制御処理にて、暖房端末から熱負荷要求が無い場合及び暖房端末から熱負荷要求が有り且つ電力負荷要求が無い場合に発電ユニット１０が停止し（Ｓ１０５）、暖房端末から熱負荷要求が有り、且つ、電力負荷要求も有る場合に発電ユニット１０が運転する（Ｓ１０４）ように、発電ユニット１０の運転を制御する。これによれば、発電ユニット１０が運転している場合であって、且つ、要求される熱負荷が小さい場合に、発電ユニット１０にて生じた熱を利用して効率的にコージェネレーションシステム１を運転させることができる。

また、本実施形態においては、三方弁５０が熱動弁である。熱動弁は作動時における動作が緩やかであるので、これを三方弁５０に適用することにより、連通状態が切り替わる際における急激な圧力変動に伴うウォーターハンマー現象の発生を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態においては、要求される熱負荷が大きいか否かを、平均室温Ｔａｖが閾値温度Ｔｔｈ未満であるか否かに基づいて判断する例を示したが、室温と設定室温との温度差の平均値が閾値温度差よりも大きいか否かに基づいて熱負荷の大小を判断してもよいし、複数の室内の温度のうちの最低温度が閾値温度未満であるか否かに基づいて熱負荷の大小を判断してもよい。また、室内温度の平均値を閾値温度と比較するか、複数の室内温度のうちの最低温度を閾値温度と比較するかを、ユーザーにより選択するように構成してもよい。また、上記実施形態では、発電ユニット１０がガスエンジン１２を備える例について説明したが、例えばガソリンエンジンを用いても良いし、或いは外燃機関を用いても良い。さらに、発電ユニット１０は、熱及び電気を生成することができるように構成されていれば、上記した熱機関以外の装置を備えていても良い。例えば、発電ユニットが、熱を利用して発電する燃料電池発電システム（例えばＳＯＦＣ発電システム）であってもよい。この場合、燃料電池発電に伴い生じる熱を、暖房水の加熱に利用することができる。また、上記実施形態では、第二ポンプ１８が発電ユニット１０に備えられるが、第二ポンプ１８は、発電ユニット１０とは別に構成されていてもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…コージェネレーションシステム、１０…発電ユニット、１２…ガスエンジン、１２ｂ…排気管、１３…発電機、１４…排気熱交換器、１５…冷却水回路、１６…冷却水ポンプ、１７…暖房水熱交換器、１８…第二ポンプ、２０…熱源機、２２…第一ポンプ、２２ａ…吸入口、２２ｂ…吐出口、２３…フィンチューブ式熱交換器（加熱手段）、２３１…フィンチューブ、２３２…バーナー、３０…暖房水回路、３１…上流側配管、３１ａ…上流側機内配管、３１ｂ…上流側機外配管、３２…下流側配管、３２ａ…下流側機内配管、３２ｂ…下流側機外配管、３３，３３１，３３２，３３３，３３４，３３５，３３６，３３７…分岐配管、３６…主開閉弁、４１…第一バイパス配管、４２…第二バイパス配管、４３…第三バイパス配管、４３１…吸入側配管、４３２…吐出側配管、５０…三方弁（切換装置）、５１…入口ポート、５２…第一出口ポート、５３…第二出口ポート、６０…制御装置、７１，７２…室温検出センサ、Ｄ１−Ｄ６…暖房端末

Claims (5)

1. 熱及び電気を生成する発電ユニットと、
   暖房端末が介装された循環回路を構成し、内部を暖房水が流れる暖房水回路と、
   前記暖房水回路に介装され、吸入口及び吐出口を有し、作動することにより、前記吸入口から前記暖房水回路内の暖房水を吸入するとともに前記吐出口から暖房水を前記暖房水回路に吐出することにより前記暖房水回路内の暖房水を循環させる第一ポンプと、前記暖房水回路に介装され、前記暖房水回路を循環する暖房水を加熱することができるように構成される加熱手段と、を有する熱源機と、
   入口ポートと、第一出口ポートと、第二出口ポートとを備え、前記入口ポートが前記第一出口ポートに連通した第一連通状態と前記入口ポートが前記第二出口ポートに連通した第二連通状態とに、連通状態を選択的に切換可能に構成される切換装置と、
   前記暖房水回路のうち前記暖房端末と前記第一ポンプの前記吸入口との間の部分を構成する下流側配管と前記切換装置の前記第一出口ポートとを接続する第一バイパス配管と、
   前記暖房水回路のうち前記第一ポンプの前記吐出口と前記暖房端末との間の部分を構成する上流側配管と前記切換装置の前記第二出口ポートとを接続する第二バイパス配管と、
   一方端にて前記下流側配管のうち前記第一バイパス配管との接続部分よりも上流側の部分に接続され、他方端にて前記切換装置の前記入口ポートに接続される第三バイパス配管と、
   前記第三バイパス配管に介装され、作動することにより、前記第三バイパス配管の前記一方端側から前記他方端側に向かって前記第三バイパス配管内の暖房水が流れるように構成される第二ポンプと、
   前記第三バイパス配管に介装され、前記第三バイパス配管内を流れる暖房水を、前記発電ユニットにて生成された熱と熱交換させる暖房水熱交換器と、
   前記切換装置を制御することができるように構成される制御装置と、
   を備え、
   前記加熱手段は、前記暖房水回路の前記上流配管のうち、前記第一ポンプの前記吐出口と前記第二バイパス配管の接続部分との間に介装され、
   前記制御装置は、前記暖房端末が要求する熱負荷の大きさに関する予め定められる条件であってその条件を満たす場合に熱負荷が大きいと判断され満たさない場合に熱負荷が小さいと判断される熱負荷条件を満たす場合に前記切換装置の連通状態が前記第一連通状態にされ、前記熱負荷条件を満たさない場合に前記切換装置の連通状態が前記第二連通状態にされるように、前記切換装置を制御する、コージェネレーションシステム。
2. 請求項１に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
   前記熱負荷条件は、前記暖房端末により暖房される室内の温度が予め定められる閾値温度未満であるという条件、又は、前記暖房端末により暖房される室内の温度とその室内の設定温度との温度差が予め定められる閾値温度差よりも大きいという条件である、コージェネレーションシステム。
3. 請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記熱負荷条件を満たす場合に前記熱源機が運転し、前記熱負荷条件を満たさない場合に前記熱源機が停止するように、前記熱源機の運転を制御する熱源機運転制御処理と、
   前記熱源機が停止している場合に前記切換装置の連通状態が前記第二連通状態にされるように前記切換装置を制御する切換装置制御処理と、
   を実行し得るように構成される、コージェネレーションシステム。
4. 請求項３に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
   前記制御装置は、前記暖房端末から熱負荷要求が無い場合及び前記暖房端末から熱負荷要求が有り且つ電力負荷要求が無い場合に前記発電ユニットが停止し、前記暖房端末から熱負荷要求が有り、且つ、電力負荷要求も有る場合に前記発電ユニットが運転するように、前記発電ユニットの運転を制御する発電ユニット運転制御処理を実行し得るように構成される、コージェネレーションシステム。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
   前記切換装置が熱動弁である、コージェネレーションシステム。

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