(57)【要約】【課題】ガス源側でのガス漏れの誤判断をより確実に防止して安定した稼働ができるようにしたコージェネレーション装置を提供すること。【解決手段】燃料ガスを用いて発電する発電部２を有し，発電部２の発生電力および排熱をいずれも需要先へ供給するコージェネレーション装置を対象とする。本発明では，発電部２からの排ガスの排出経路上に設けられ未燃焼の燃料ガスを酸化させる触媒４と，発電部２へ供給される燃料ガスの一部を，発電部２を通さず触媒４より上流の位置に導くバイパス路５と，バイパス路５に設けられた開閉弁６と，開閉弁６の開閉を制御する弁制御部７とを有している。弁制御部７は，開閉弁６を，通常時は閉状態としつつ，発電部２による燃料ガスの時間当たり使用量が一定であり続ける時間があらかじめ定められた基準時間に達する前に一時的に開状態とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを用いて発電する発電部を有し，前記発電部の発生電力および排熱をいずれも需要先へ供給するコージェネレーション装置であって，
前記発電部からの排ガスの排出経路上に設けられ未燃焼の燃料ガスを酸化させる触媒と，
前記発電部へ供給される燃料ガスの一部を，前記発電部を通さず前記触媒より上流の位置に導くバイパス路と，
前記バイパス路に設けられた開閉弁と，
前記開閉弁の開閉を制御する弁制御部とを有し，
前記弁制御部は，前記開閉弁を，
通常時は閉状態としつつ，
前記発電部による燃料ガスの時間当たり使用量が一定であり続ける時間があらかじめ定められた基準時間に達する前に一時的に開状態とするものであることを特徴とするコージェネレーション装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコージェネレーション装置であって，
前記発電部からの排ガスの排出経路上における前記バイパス路の合流位置より下流の位置に，排ガスから熱を回収する熱交換器が設けられていることを特徴とするコージェネレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，発電部の発電と排熱とをいずれも利用するコージェネレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，発電部の発生電力と排熱との両方を利用するコージェネレーション装置が使用されている。コージェネレーション装置の発電部は一般的に，燃料ガスを用いて発電する。このため，家庭における厨房や風呂等のガス利用箇所と，共通のガス源から燃料ガスの供給を受けて使用するようになっている。このため，ガス源側のガス漏れ検知機能により，燃料ガスの供給が途絶えることがある。コージェネレーション装置の発電部は定常運転されることが多く，その場合に燃料ガスの時間当たり使用量がほぼ一定のまま推移することになるからである。燃料ガスの使用量に変化がない時間があらかじめ定めた基準時間に達すると，ガス源側にてガス漏れであると判断し，燃料ガスの供給を絶ってしまうからである。
【０００３】
これでは当然支障があるので，ガス漏れであるとの判断をさせないようにしなければならない。このため，他の種類の機器についてのものではあるが例えば，特許文献１（ガスファンヒーターに係るもの）や特許文献２（温水循環式暖房機に係るもの）では，一定時間ごとに出力を強制的に変動させている。これにより燃料ガスの時間当たり使用量に変化を付け，ガス漏れの誤判断を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2016-14510号公報
【特許文献２】特開平11-248172号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。コージェネレーション装置の場合には，出力の強制的な変動に対する制約があるためである。コージェネレーション装置で出力を変動するということは，発生する電力が変動してしまうということである。このため，電力需要量の変動と無関係に大きく出力を変動するという訳にはいかない場合がある。このためコージェネレーション装置では，出力の強制変動ではガス漏れの誤判断を防止しきれない場合があった。
【０００６】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，ガス源側でのガス漏れの誤判断をより確実に防止して安定した稼働ができるようにしたコージェネレーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様におけるコージェネレーション装置は，燃料ガスを用いて発電する発電部を有し，発電部の発生電力および排熱をいずれも需要先へ供給するコージェネレーション装置であって，発電部からの排ガスの排出経路上に設けられ未燃焼の燃料ガスを酸化させる触媒と，発電部へ供給される燃料ガスの一部を，発電部を通さず触媒より上流の位置に導くバイパス路と，バイパス路に設けられた開閉弁と，開閉弁の開閉を制御する弁制御部とを有し，弁制御部は，開閉弁を，通常時は閉状態としつつ，発電部による燃料ガスの時間当たり使用量が一定であり続ける時間があらかじめ定められた基準時間に達する前に一時的に開状態とするものである。
【０００８】
上記態様におけるコージェネレーション装置では，通常時には開閉弁が閉じられており，発電部のみで燃料ガスを使用する。これにより電力供給と熱供給とを行う。そしてあらかじめ定められた基準時間により開閉弁が一時的に開かれる。これにより，燃料ガスの使用量が一定である状態が破られる。これにより，ガス供給側でガス漏れと誤判断してガス供給を絶ってしまうのを防ぐ。一方，この一時的な開弁があっても発電部の動作状況には別段影響しない。このため，一時的な開弁による燃料ガスの使用量の一時的な変動に対する制約は特にない。また，バイパス路を通った燃料ガスは，触媒で分解されるので，そのまま大気に排出されることはない。
【０００９】
上記態様のコージェネレーション装置では，発電部からの排ガスの排出経路上におけるバイパス路の合流位置より下流の位置に，排ガスから熱を回収する熱交換器が設けられていることが望ましい。これにより，バイパス路を通った燃料ガスを触媒で分解するときに発生する熱も熱交換器で回収できるので，その分，エネルギー効率が高い。
【発明の効果】
【００１０】
本構成によれば，ガス源側でのガス漏れの誤判断をより確実に防止して安定した稼働ができるようにしたコージェネレーション装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係るコージェネレーション装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，発電部に燃料電池を用いるコージェネレーション装置に本発明を適用したものである。本形態のコージェネレーション装置１は，図１に示すように構成されている。すなわち図１のコージェネレーション装置１は，発電部２と，湯タンク３と，触媒・熱交換器４とを有している。
【００１３】
本形態における発電部２は，燃料電池を用いて発電する装置である。このため発電部２では，燃料ガス（都市ガスやＬＰガス等）の供給を受けて改質により水素ガスを取り出し，燃料電池での発電に供するようになっている。発電により得られた電力は，電力需要先に供給されるようになっている。また，燃料電池は発電するとともに発熱もするので，その排熱を次に述べる熱交換器で回収して得た湯が湯タンク３に貯蔵されるようになっている。湯タンク３の湯は給湯に供される。
【００１４】
発電部２からの排出ガスの排出経路上に触媒・熱交換器４が配置されている。触媒・熱交換器４は，触媒と熱交換器とを有している。これにより，排出ガス中の未反応ガスの分解，および熱の回収を行うようになっている。触媒で発生する熱も回収される。ここで回収された熱は，湯タンク３に湯という形で貯蔵される。
【００１５】
図１のコージェネレーション装置１にはさらに，バイパス路５が設けられている。バイパス路５は，発電部２へ供給される燃料ガスの一部を分岐させて，発電部２を通さず排出経路へ合流させるガス経路である。合流先は，触媒・熱交換器４より上流の位置である。バイパス路５には，開閉弁６が配置されている。これにより，燃料ガスがバイパス路５に流れる状態と流れない状態とを切り替えられるようになっている。そしてコージェネレーション装置１には，弁制御部７が設けられている。弁制御部７は，開閉弁６の開閉を制御するものである。
【００１６】
上記のように構成された図１のコージェネレーション装置１では，通常時には弁制御部７により開閉弁６が閉状態に固定されている。この状態での動作は，普通のコージェネレーション装置と特に変わるところはなく，発電部２で発生する電力と熱交換器で回収される熱とをいずれも需要先へ供給することである。
【００１７】
そして本形態としての特徴的な動作は，弁制御部７が適宜の頻度で開閉弁６を一時的に開くことである。この開閉弁６の一時的な開動作は，発電部２の稼働状況とは無関係に行われる。開閉弁６が開かれると，供給される燃料ガスの一部が，発電部２を通らず直接に排出経路へ流れ込む。このため，コージェネレーション装置１に流れ込む燃料ガスの流量が一時的に上昇する。これにより，燃料ガスの時間当たり使用量が一定でなくなる。したがって，燃料ガスの供給元にてガス漏れであるとの判断がされることを防止できる。このため，燃料ガスの供給が途切れることがなく，安定して稼働状態であり続けることができる。このようにして開閉弁６を一時的に開いた後はむろん，開閉弁６を再び閉じて通常状態に戻る。
【００１８】
本形態のコージェネレーション装置１では上記のように，バイパス路５に一時的に燃料ガスを通すことで燃料ガスの供給量を変動させる。このとき，発電部２での発電量には別段影響しない。このため，燃料ガスの供給量の変動の程度については特に制約はない。このため，ガス漏れ誤判断を確実に防止させることができる程度に大きい変動を起こさせても問題ない。よって本形態のコージェネレーション装置１では，バイパス路５の径や開閉弁６の開弁時間を大きめに設定しておくことができる。これにより，ガス供給源側におけるガス漏れ誤判断を確実に防止させ，安定した動作をすることができる。
【００１９】
なお，上記の開閉弁６の一時的な開動作により，未反応のままの燃料ガスが排出ガスの排出経路に流入することとなる。しかしそこは前述のように触媒・熱交換器４よりは上流の位置である。したがって，バイパス路５を通過した未反応の燃料ガスがそのまま大気に放出されてしまうという訳ではない。バイパス路５を通過した燃料ガスは，触媒・熱交換器４の触媒で分解される。またその時の発生熱は熱交換器で回収され，湯タンク３の湯という形で貯蔵される。したがって，一時的に燃料ガスをバイパス路５に通すといっても，その分の燃料ガスが持つエネルギーは有効利用される。
【００２０】
また，開閉弁６の上記の開弁動作を行う頻度については，適宜定めればよい。具体的には，開弁動作を行うための基準時間をあらかじめ定めておけばよい。そして，発電部２での燃料ガスの使用量が最後に変動した時点から経過時間が基準時間に達したら開弁動作を実行するようにしておくのである。基準時間については，ガス供給源側のガス漏れ判断ルーチンの内容に応じて，誤判断に至るより前に開弁動作が行われるように設定しておけばよい。目的はガス供給源側での誤判断を防止させることであるためである。
【００２１】
以上詳細に説明したように本実施の形態のコージェネレーション装置１では，発電部２への燃料ガスの供給側と排ガスの排出側との間にバイパス路５と開閉弁６とを設けている。そして，開閉弁６を通常時は閉としつつ，適宜一時的に開くことで，燃料ガスの流量が長時間にわたって一定のままとならないようにしている。これにより，ガス供給源側によるガス漏れ誤判断を確実に防止して安定的な稼働ができるコージェネレーション装置１が実現されている。
【００２２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，前記形態における発電部２は，燃料電池を用いて発電するものとしたが，このようなものに限られない。エンジンと発電機により発電するものであってもよい。あるいは，燃料ガスの燃焼熱の一部を熱電素子により電気エネルギーに変換するものであってもよい。それらの場合，発電部２そのものにも排熱回収手段を設けてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１    コージェネレーション装置
２    発電部
３    湯タンク
４    触媒・熱交換器
５    バイパス路
６    開閉弁
７    弁制御部
【図１】
2019158174.tif 000003