JP4488358B2 - コジェネレーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、コジェネレーション装置に関し、特に、熱交換によって発生した凝縮水の凍結を防止する手段を有するコジェネレーション装置に関する。

近年、地球環境問題に対する取り組みにおいて、エネルギの有効利用を図る観点で、運転に伴って発生する熱を回収利用するコジェネレーション装置が注目されており、家庭用等に使用する数キロワット出力の比較的小型のコジェネレーション装置も普及し始めている。この種のコジェネレーション装置等に使用される排熱回収装置では、排気熱交換器および排気通路で排気ガス中の水蒸気が冷却されたときに凝縮水を生じる。そこで、排気ガスが通過するマフラの底部に排水トラップを設けておき、この排水トラップに溜まった凝縮水をドレイン通路を介して放出するように構成した排熱回収装置が提案されている（例えば、特開平１１−７２０１８号公報）。

コジェネレーション装置で熱回収した媒体が通常の安定した温度に上昇している状態で発生した凝縮水は排気ガスの勢いで吹き飛ばされるので、そこで運転を停止したとしても排気経路上には凝縮水がほとんど残らない。

また、設置環境温度が氷点下の状態で運転を開始した場合に、発生した凝縮水が運転当初に排気系の経路内壁に付着し、それが、凍結することがある。しかし、凍結した凝縮水は、排気経路が閉塞される前に排気ガスによって温められて融けてしまうので、この場合にも排気系の経路上に凝縮水はほとんど残らない。

ところが、氷点下の状態で運転開始した直後になんらかの事情で運転を停止することがあると、凝縮水が排気ガスで吹き飛ばされないで排気経路上に残ってしまうことがある。このまま氷点下の環境に放置すると、排気経路上に残っている凝縮水は凍結してしまう。そして、その後に運転を開始すると、今度はこの凍結した凝縮水の上に新たに発生した凝縮水が付着して凍結する。その結果、凍結した凝縮水が排気経路を閉塞してしまい、運転不能となることがあり得る。

また、外気温が極めて低い、いわゆるコールドソーク状態からの運転では、排気経路の大きな熱容量によって、凍結した凝縮水が融けにくくなるという問題がある。

これらの問題に対して、例えば、外気温度等が、０°Ｃを下回るような予め設定した温度以下の時には、冷却水を電熱ヒータで予め加熱した後にエンジンを始動するシステムが提案されている（特開２００４−２６３５８９号公報参照）。
特開平１１−７２０１８号公報 特開２００４−２６３５８９号公報

特許文献２に記載されたシステムでは、エンジンの始動前に数分から数十分の予熱時間が必要になる。また、電熱ヒータの消費電力が大きいので、家庭用等のように顧客契約電力が一般に大きくない場合は、予め契約電力を十分に大きくしておかないとブレーカ作動の原因になるという問題があった。

本発明の目的は、上記課題に対してなされたものであり、排気経路で凍結した凝縮水で排気経路が閉塞するのを防止するために、電熱ヒータを使用して排気経路等の加熱を促進しつつ、省エネルギ運転を行うことができるコジェネレーション装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンと、このエンジンで駆動される発電機と、前記エンジンの排熱から熱エネルギを回収する熱交換器と、この熱交換器で回収された熱エネルギを外部熱負荷に供給する熱媒体の循環路と、前記循環路に設けられた前記熱媒体の循環ポンプとを有するコジェネレーション装置において、前記循環路を循環する熱媒体を加熱する電熱ヒータと、前記エンジンの排気系の環境温度が排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される温度の場合、エンジンおよび前記循環ポンプを始動させるのに合わせて、前記電熱ヒータを作動させる手段とを備えた点に第１の特徴がある。また、本発明は、前記電熱ヒータが、前記熱交換器の前記熱媒体の入口側に設けられる点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記発電機の出力電流の少なくとも一部を前記電熱ヒータへ供給するように構成した点に第３の特徴がある。さらに、本発明は、前記発電機の発電電力のうち、余剰電力を前記電熱ヒータへ供給するように構成した点に第４の特徴がある。

上記特徴を有する本発明によれば、環境温度が０°Ｃ以下のような、排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される低温時に、エンジン始動と合わせて電熱ヒータを作動させるので、電熱ヒータで加熱された熱媒体の循環による熱交換器の加熱と、エンジンの運転に伴って生じる熱による環境全体の加熱と、排気経路の加熱との相乗効果によって、排気系の環境温度や排気ガス温度の上昇を早めることができる。したがって、排気経路中で凍結した凝縮水の融解促進や排気ガス中の水蒸気の凍結抑止の上で大きな効果を得ることができる。

また、電熱ヒータの加熱のみで熱媒体循環経路全体を十分に温度上昇させるためには、大電力で長時間の運転が必要になる。しかし、エンジン運転による熱と電熱ヒータによる熱とを併用することによって、エンジンの運転による熱を十分に利用しながら熱交換器および排気経路を加熱できる。したがって、凍結した凝縮水の融解促進や排気ガス中の水蒸気の凍結抑止に要する運転時間を短縮することができ、大きな電力節減効果も得られる。

第２の特徴を有する本発明によれば、電熱ヒータで加熱された熱媒体が直ちに熱交換器内へ供給されるので、熱交換器を加熱することができる効果がある。

また、第３の特徴を有する本発明によれば、発電機の発電電力を直接利用して電熱ヒータを作動させることができるので、系統側から取り込む電力が不要になるか少なくして、エネルギ利用効率を向上させることができる。電熱ヒータの消費電力量は大きいので、他の負荷と一緒に運転すると顧客契約電力を上回り、ブレーカの余力を上回ってブレーカが動作するおそれがある。しかし、第３の特徴によれば、電熱ヒータの消費電力分を発電機側から直接供給することで、系統側から引き込む電力量を少なくできるので、系統側から供給される電力が顧客契約電力を上回るのを抑制することができる。

さらに、第４の特徴を有する本発明によれば、電熱ヒータを利用して、発電機の発電電力のうち、負荷で消費されない余剰電力を熱エネルギに変換して利用することができる。

以下に図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図２は排熱回収装置を含むコジェネレーション装置の構成を示すブロック図である。コジェネレーション装置１はエンジン２およびエンジン２で駆動される発電機３を備える。エンジン２には潤滑オイルを溜めるオイルパン４が設けられる。オイルパン４にはオイルパン４内のオイルと熱媒体との熱交換を行うオイル熱交換器（オイルクーラ）５が設けられる。

コジェネレーション装置１は全体が筐体Ｃによってすっぽりと覆われており、上部には、エンジン２のシリンダヘッド６に取り入れられる空気を清浄にするエアフィルタ７、並びにＥＣＵ３０、電源ユニット３１、モータドライバユニット３２等の制御機器が設けられる。ＥＣＵ３０は、エンジン２の回転数を目標値に収斂させる電子ガバナ装置を有する。ＥＣＵ３０等の制御機器は、図示のようにエンジン２の熱影響を受けにくくするため、さらに仕切板Ｐで下部の空間と仕切られた部屋に設置されるのが望ましい。

コジェネレーション装置１はエンジン２の運転に伴って発生する排熱を回収するための熱媒体つまり冷却水の循環経路１２を備える。循環経路１２は、エンジン２の排熱を効率よく回収するため、オイル熱交換器５、排気熱交換器９、排気マニホルド８およびエンジン２のシリンダヘッド６の順に冷却水が搬送されるように設定されている。

冷却水の循環経路１２には冷却水の温度を感知する水温センサ（熱媒体センサ）３３，３４が設けられる。水温センサ３３はシリンダヘッド６に設けられ、水温センサ３４は、水温センサ３３の設置位置より下流、例えば外部熱負荷へ給湯するためのコジェネレーション装置１の出口近くに設けられる。２個所に水温センサ３３，３４を設けるのは、循環経路１２内の冷却水の有無や不足を検出するためである（特開２００３−２１３９３号公報参照）。したがって、他の手段によって冷却水の有無等を検出する場合は、水温センサ３３，３４のいずれか一方は省略することができる。また、水温センサの設定位置はこれらの位置に限定されない。

コジェネレーション装置１には、庫内温度を感知する庫内温度センサ３５が設けられる。庫内温度センサ３５は、最も低温になると予想される庫内底部にあって、排気熱交換器９の排気出口近くに設置すれば、排気系の環境温度を感知して排気系での凍結判断をするための条件データを得るのに好都合である。なお、本実施形態における環境温度とは、前記筐体Ｃ内（庫内）の空間のうち、排気系の周囲温度であり、庫内温度センサ３５の感知温度で代表される値をいう。

熱媒体を循環させるための循環ポンプつまりウォータポンプ１０が熱媒体の循環経路１２の入口側に設けられる。この配置により、ウォータポンプ１０と高温の熱媒体との接触が避けられるのでシール部材等が劣化しにくくなり、ウォータポンプ１０の長寿命化が図られる。

また、循環経路１２を循環する冷却水を加熱するための電熱ヒータ１３が設けられる。電熱ヒータ１３は、発電機３の発電電力との関連で、大きくなりすぎないよう、例えば、発電機３の出力電力が１キロワットの場合、電熱ヒータ１３の大きさは消費電力が１〜３キロワット程度のものが適当である。電熱ヒータ１３は、排気熱交換器９の熱媒体入口側に設けるのがよい。電熱ヒータ１３で加熱した冷却水が直ちに排気熱交換器９に給送されて排気熱交換器９を加熱するのに好都合だからである。しかし、電熱ヒータ１３の配置位置は、循環経路１２を循環する冷却水を加熱する目的が達せられれば、排気熱交換器９の入口側に限定されない。電熱ヒータ１３の作動中は、ウォータポンプ１０も作動し、熱媒体としての冷却水は循環経路１２を循環されつつ、電熱ヒータ１３で加熱される。

シリンダヘッド６にはサーモスタットを内蔵するサーモカバー１６が設けられており、サーモスタットの作用により、予め設定した温度以下ではサーモカバー１６の弁が切り替わって熱媒体をシリンダヘッド６に循環させないようにすることができる。シリンダヘッド６の過度の冷却を防止してエンジン２の始動性能を向上させるためである。

熱媒体は、ウォータポンプ１０からオイルパン４内のオイル熱交換器５に導入され、エンジン２から回収されたオイルと熱交換してオイルを冷却するとともにそれから熱を得る。続いて熱媒体は排気熱交換器９でエンジン２からの排気ガスと熱交換して熱を得る。オイル熱交換器５および排気熱交換器９で熱を得て温度上昇した熱媒体は、さらにエンジン２のシリンダ壁やシリンダヘッド６に設けられた管路つまりウォータジャケット６Ａからなる冷却部を通って熱回収し、その温度がさらに上昇させられる。排熱を回収して温度上昇した熱媒体は、ボイラユニット等、外部の熱負荷へ循環して利用される。

一方、エンジン２からの排気ガスは、排気マニホルド８、排気熱交換器９、および複数の排気マフラ（図３参照）を通って外部へ排出される。

図３は、排気系の構成を示す斜視図である。排気系には、複数の排気マフラ２３，２５，２７が設けられる。コジェネレーション装置１の下部に配置される排気熱交換器９の底部から引き出された第１排気ホース１７は、排気パイプ１８を介して排気温度センサホース１９に接続される。排気温度センサホース１９は排気温度センサパイプ２０を介して第２排気ホース２１に接続される。排気温度センサパイプ２０には、排気温度センサ２２が取り付けられる。ほぼ真上に延長される第２排気ホース２１の上端は第１排気マフラ２３の上部に接続される。

第１排気マフラ２３の下部には、第３排気ホース２４の上端が接続される。第３排気ホース２４の下端は、第２排気マフラ２５に接続される。第２排気マフラ２５の下部には第４排気ホース２６の下端が接続される。第４排気ホース２６は上方に延長され、その上端はコジェネレーション装置１の上部に位置する第３排気マフラ２７の上部に接続される。第３排気マフラ２７の上部には排気口を有するダクト２７４が付属される。第３排気マフラ２７の下面にはドレーンホース２８およびドレーンパイプ２９からなるドレーン通路が接続される。

排気熱交換器９のシェルつまりハウジングはステンレス鋼等の金属材料で形成されるが、第１および第２排気マフラ２３，２５や第３排気マフラ２７は温度が低下した排気ガスの通路を構成するのでそれぞれ樹脂材料（例えば、ポリプロピレン）のブロー成形品で形成されるのがよい。

図３に矢印で示す排気ガスの流れを説明する。エンジン２の排気ガスは、上方から排気熱交換器９に導入される。排気熱交換器９では、内部に配管された前記循環路１２の排気熱交換器部分を搬送される冷却水と熱交換される。排気熱交換器９内で冷却された排気ガスは第１排気ホース１７、排気パイプ１８、排気温度センサホース１９、排気温度センサパイプ２０、および第２排気ホース２１を経て第１排気マフラ２３に導入されて第１段階の消音がなされる。

第１排気マフラ２３から排出された排気ガスは第２排気マフラ２５に導入されて第２段階に消音される。第２排気マフラ２５から排出された排気ガスはさらに上方に案内されて第３排気マフラ２７に至り、第３排気マフラ２７で３段階に消音され、排気ガスはダクト２７４から外部に放出される。

エンジン２の排気ガスは上述の各熱交換部で熱交換により熱を奪われて冷却する。このときに排気ガス中の水分が凝縮して凝縮水を発生する。排気系で発生した凝縮水は排気ガスの流れに従って第３排気マフラ２７まで搬送され、ドレーンホース２８およびドレーンパイプ２９を通って外部に排出される。

ところで、この凝縮水は試運転等、短時間の運転後は排気系に溜まったままとなることがあり、排気系の環境温度が０°Ｃになった時にこれが凍結するおそれがある。凍結した凝縮水の上に、さらに運転再開によって発生した凝縮水が付着すると凍結範囲が拡大することがあり、排気系に設けられる複数のマフラ間、並びにマフラおよび排気熱交換器９間をつなぐホースの接続部を閉塞することが考えられる。

本実施形態では、特に、エンジンの始動に合わせて電熱ヒータ１３を作動させることにより、排気系の環境温度や排気ガス温度の上昇を早め、排気経路中の凝縮水の凍結解除を促進したり、排気ガス中の水蒸気が凍結するのを抑制したりするようにした。

図４は、電熱ヒータ１３を含むコジェネレーション装置１の電力系統を示すブロック図である。同図において、インバータ装置４１は、三相ブリッジ回路４２、昇圧回路４３、インバータ回路（インバータブリッジ回路）４４、およびノイズフィルタ４５を備える。インバータ装置４１の出力側は漏電検知器付きブレーカ４６を介して連系端子４７に接続される。配電盤４８は、コジェネレーション専用ブレーカ４９、負荷用ブレーカ５０、およびメインブレーカ５１を備え、商用電力系統５２からの電力およびインバータ装置４１の発電電力が連系して負荷５３に供給されるように接続される。インバータ装置４１の出力側はさらにヒータスイッチ５４を介して電熱ヒータ１３に接続される。ヒータスイッチ５４を制御するヒータ制御部５５が設けられる。

発電機３の発電出力は三相ブリッジ回路４２で整流される。整流された電圧は昇圧回路４３で所定の電圧値に昇圧された後、インバータ回路４４で所定周波数（商用周波数）の交流に変換され、ノイズフィルタ４５を経て出力される。インバータ装置４１の出力電力は、商用電力系統５２と連系して負荷５３に供給されるとともに、電源ヒータ制御部５５の制御によってヒータスイッチ５４がオンに切り替えられている間、電熱ヒータ１３に供給される。

図１は、本発明の一実施形態に係るＥＣＵの要部機能を示すブロック図である。図１において、庫内温度センサ３５は上述のように排気熱交換器９の近傍に設置されて排気系の環境温度を感知する。水温センサ３４は循環経路１２の最下流に位置する熱交換部であるエンジン２のシリンダヘッド６の下流側で冷却水の温度を検出する。排気ガス温度センサ２２は上述のように排気熱交換器９および第１排気マフラ２３間の排気系に設けられて排気ガス温度を検出する。エンジン始動指示検出部３６は、コントロールパネルから運転開始の指示が入力されたときにエンジン始動指令ＳＴＡＲＴをエンジン制御部３７に入力する。

環境温度判断部３８は、庫内温度センサ３５で感知された排気系の環境温度Ｔ１が０°Ｃ以下かどうかを判断する。排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される温度になっているかどうかを判断するためである。環境温度Ｔ１が０°Ｃ以下であれば、環境低温信号ＡＬをハイレベル（Ｈ）にする。

排気ガス温度判断部３９は、排気ガス温度センサ２２で感知された排気ガス温度Ｔ２が基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆ以上かどうかを判断する。基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆは暖機完了の第１条件として設定した排気ガス温度の基準値である。排気ガス中の水蒸気は６３°Ｃ以下になったときに凝縮を始めるので、基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆは、一例として水蒸気の凝縮開始直前の温度６０°Ｃとした。排気ガス温度Ｔ２が基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆ以上であれば、排気暖信号ＥＸをハイレベル（Ｈ）にする。

水温判断部４０は、水温センサ３４で感知された冷却水温度Ｔ３が基準冷却水温度ＴＷｒｅｆ以上かどうかを判断する。基準冷却水温度ＴＷｒｅｆは暖機完了の第２条件として設定した冷却水温度の基準値である。基準冷却水温度ＴＷｒｅｆは、一例として３０°Ｃである。冷却水温度Ｔ３が基準冷却水温度ＴＷｒｅｆ以上であれば、冷却水暖信号ＣＬをハイレベル（Ｈ）にする。

消費電力検出部５６は、負荷５３に供給される電力を計算する。発電電力検出部５７は発電機３の発電電力を計算する。余剰電力計算部５８は、負荷５３に供給されている電力と発電機３の発電電力とを比較して、発電電力の方が上回っている場合に、電力余剰信号Ｐｓをハイレベル（Ｈ）にする。

エンジン制御部３７は、エンジン始動指令ＳＴＡＲＴが入力されたときに、環境低温信号ＡＬを読み込み、環境低温信号ＡＬがハイレベルであれば、エンジン２を定格回転数に制御するのではなく所定時間、アイドリング運転を行う。つまり、回転数制御のための目標値をアイドリング運転時の値にしてエンジンの速度制御（電子ガバナ制御）を行う。アイドリング運転では、燃料（ガス）消費量が少ないために、発生する凝縮水量が少ない。しかも、燃焼温度は高いので、排気経路内に残っていた凝縮水も吹き飛ばし易くすることができ、凍結防止効果がある。所定時間のアイドリング運転後、直ちにエンジン回転数を定格回転数にするための通常の運転に移行してもよいが、さらに凍結防止の効果を確実なものにするため、排気ガス温度と冷却水温度を判断基準として追加するのが好ましい。

つまり、前記所定時間のアイドリング運転後、排気暖信号ＥＸおよび冷却水低温信号ＣＬを読み込み、これらの双方がローレベルであればアイドリング運転を維持する。排気暖信号ＥＸおよび冷却水暖信号ＣＬの少なくとも一方がハイレベルであるときは、アイドリング運転を中止してエンジン回転数を定格回転数にする制御に移行し、発電を行う。

環境温度信号ＡＬがローレベル、つまり０°Ｃ以下の低温でないときは、エンジン始動指令ＳＴＡＲＴが入力されたときの排気暖信号ＥＸおよび冷却水暖信号ＣＬのレベル如何によらず通常の運転を開始する。

ヒータ制御部５５は、エンジン始動指令ＳＴＡＲＴが入力されたときに、環境低温信号ＡＬを読み込み、環境低温信号ＡＬがハイレベルであれば、ヒータスイッチ５４のコイルＲＹ５４に通電してリレー接点つまりヒータスイッチ５４をオンにする。スイッチ５４がオンになると、電熱ヒータ１３は発電機３および商用電力系統５２から給電される。電熱ヒータ１３に給電されると、電熱ヒータ１３の発熱によって循環経路１２内の冷却水が加熱される。電熱ヒータ１３は、発電機３の負荷として直接接続されているので、この電熱ヒータ１３には発電電力が直接供給される。発電電力が不足する場合は、不足分が商用電力系統５２の電力で補充される。

ポンプ制御部５９は、エンジン始動指令ＳＴＡＲＴが入力されると、循環ポンプ１０を作動させて、循環路１２に冷却水を循環させる。

このように、本実施形態では、排気ガス中の水蒸気が凍結するおそれがあることを排気系の環境温度で判断して、通常の運転に移行する時期を決定している。また、排気ガス中の水蒸気が凍結するおそれがあることを排気系の環境温度で判断して、電熱ヒータ１３を作動させて、循環経路１２を循環している冷却水を加熱するようにした。

電熱ヒータ１３は、商用電力系統５２と発電機３とから電力を供給可能であるが、負荷５３は発電機３の負荷として直接接続されているので、電熱ヒータ１３の消費電力を発電機３の発電電力が上回る場合は、発電機３の発電電力のみで電熱ヒータ１３を作動させることができる。

エンジン制御部３７は、排気ガス温度Ｔ２および冷却水温度Ｔ３を判断基準にするのではなく、少なくとも一方によって判断してもよいし、双方が基準温度以下の間はアイドリング運転を持続するようにしてもよい。

電熱ヒータ１３の作動を停止させる時期は、排気ガス温度Ｔ２が基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆに達したと判断した時点であってもよいし、作動開始から予め設定した時間が経過したときであってもよい。また、冷却水温度Ｔ３が基準冷却水温度ＴＷｒｅｆに達したと判断した時点であってもよい。

なお、これら温度条件や経過時間の如何に限らず、発電機３の発電電力に負荷５３で消費されない余剰がある場合は、この余剰電力を使用して電熱ヒータ１３を作動させてもよい。この場合、電熱ヒータ１３を複数のヒータ部分から構成して、余剰電力の大きさに応じて作動させるヒータ部分を増やしていくようにすることができる。使用するヒータ部分を可変とすることにより余剰電力を効率よく熱エネルギに変換して外部の貯湯等の加熱に使用できる。

図５は、エンジン制御部３７の機能に対応する処理のフローチャートである。ステップＳ１では、エンジン始動指令ＳＴＡＲＴの有無を判断する。エンジン始動指令ＳＴＡＲＴが入力されれば、ステップＳ２で排気系の環境温度Ｔ１が０°Ｃか否かを判断する。環境温度Ｔ１が０°Ｃでない場合は、ステップＳ６に進んで、エンジン回転数目標値を定格運転用の値に設定し、エンジン２を通常に運転して発電を開始する。なお、エンジン２の運転開始時には、ウォータポンプ１０も駆動され、冷却水の循環が開始される。

環境温度Ｔ１が０°Ｃ以下の場合は、排気経路内の凝縮水が凍結するおそれがある。そこで、環境温度Ｔ１が０°Ｃ以下の場合は、直ちに通常の運転は開始しないで、ステップＳ３に進んでアイドリング運転を行う。つまりアイドリング運転用のエンジン回転数目標値を設定してエンジン回転を制御する。次に、ステップＳ４に進んで排気ガス温度Ｔ２が基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆ以上か否かを判断する。排気ガス温度ＴＧｒｅｆが基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆ以上であれば、ステップＳ６に進み、アイドリング運転を停止して通常の運転を開始する。排気ガス温度Ｔ２が基準排気ガス温度ＴＧｒｅｆ以上でなければ、ステップＳ５に進んで、冷却水温度Ｔ３が基準冷却水温度ＴＷｅｆ以上か否かを判断する。冷却水温度Ｔ３が基準冷却水温度ＴＷｒｅｆ以上であれば、アイドリング運転を停止し、ステップＳ６に進み、アイドリング運転を停止して通常の運転を開始する。

図６は、ヒータ制御部５５の機能に対応する処理のフローチャートである。ステップＳ１０では、エンジン始動指令ＳＴＡＲＴの有無を判断する。エンジン始動指令ＳＴＡＲＴが入力されれば、ステップＳ１１で排気系の環境温度Ｔ１が０°Ｃ以下か否かを判断する。

環境温度Ｔ１が０°Ｃ以下の場合は、ステップＳ１２に進んでヒータスイッチ５４をオンにして電熱ヒータ１３を作動させる。電熱ヒータ１３を作動させたならば、ステップＳ１３に進んで、電熱ヒータ１３を停止するための判断基準、つまり凝縮水が発生しない運転状態か、排気ガス中の水蒸気の凍結のおそれがない状態かの判断基準を満たしているかどうかを判断する。この判断基準は、冷却水温度Ｔ３や排気ガス温度Ｔ２が所定温度に上昇しているかどうかや、電熱ヒータ１３を所定時間作動させたかどうか等とすることができる。ステップＳ１３の判断が肯定であれば、ステップＳ１４に進んでヒータスイッチ５４をオフにして電熱ヒータ１３の作動を停止させる。

なお、本実施形態で示した環境温度や基準排気ガス温度等の具体的な値は一例であり、これらに限定されない。例えば、環境温度Ｔ１の判断はそれが０°Ｃ以下であるかどうかに限らず、冷却水の凍結範囲という観点で実質的に０°Ｃと判断される温度以下であるかどうかで行ってもよい。

また、本実施形態によれば、排気経路の凍結閉塞を発生しにくくする効果だけでなく、エンジン始動時に電熱ヒータを作動させているので、クランキングによって発生する熱が冷却水によって奪われることがないので、エンジンヘッド近傍の温度が高いままクランキング行われる。その結果、シリンダ内温度が高くなるのと、シリンダヘッド近傍でのフリクションが低減するのとによる効果でエンジンの始動性が向上する。

本発明の一実施形態に係るコジェネレーション装置の要部機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るコジェネレーション装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るコジェネレーション装置のエンジン排気系の構成を示す斜視図である。 電熱ヒータを含むコジェネレーション装置の電力系統を示すブロック図である。 エンジン制御部の要部処理を示すフローチャートである。 ヒータ制御部の要部処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…コジェネレーション装置、 ２…エンジン、 ３…発電機、 ５…オイル熱交換器、 ６…シリンダヘッド、 ８…排気マニホルド、 ９…排気熱交換器、 １２…循環経路、 １３…電熱ヒータ、 １９、２１，２４，２６…排気ホース、 ２２…排気ガス温度センサ、 ２３…第１排気マフラ、 ２５…第２排気マフラ、 ２７…第３排気マフラ、 ３０…ＥＣＵ、 ３４…水温センサ、 ３５…庫内温度センサ、 ３７…エンジン制御部、 ３８…環境温度判断部、 ３９…排気ガス温度判断部、 ４０…水温判断部、 ４１…インバータ装置、 ５２…商用電力系統、 ５３…負荷、 ５４…ヒータスイッチ、 ５５…ヒータ制御部

Claims (4)

1. エンジンと、このエンジンで駆動される発電機と、前記エンジンの排熱から熱エネルギを回収する熱交換器と、この熱交換器で回収された熱エネルギを外部熱負荷に供給する熱媒体の循環路と、前記循環路に設けられた前記熱媒体の循環ポンプとを有するコジェネレーション装置において、
   前記循環路を循環する熱媒体を加熱する電熱ヒータと、
   前記エンジンの排気系の環境温度が排気ガス中の水蒸気の凍結が予想される温度の場合、エンジンおよび前記循環ポンプを始動させるのに続けて前記電熱ヒータを作動させる手段とを備えたことを特徴とするコジェネレーション装置。
2. 前記電熱ヒータが、前記熱交換器の前記熱媒体の入口側に設けられていることを特徴とする請求項１記載のコジェネレーション装置。
3. 前記発電機の出力電流の少なくとも一部を前記電熱ヒータへ供給するように構成したことを特徴とする請求項１または２記載のコジェネレーション装置。
4. 前記発電機の発電電力のうち、余剰電力を前記電熱ヒータへ供給するように構成したことを特徴とする請求項１記載のコジェネレーション装置。

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