(57)【要約】【課題】冷却水の温度が水の凝固点を下まわる場合であっても、排熱熱交換器に冷却水を循環させエンジン発電機を起動した際に、エンジンの高温の排気ガスに含まれる水蒸気の結氷による故障を引き起こすことがないコージェネレーションシステム及びエンジン発電機起動方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のコージェネレーションシステム１は、エンジン発電機８を起動する際に外気温度センサ７ａ又は排熱温度センサ２０５により検出される温度が所定温度以下であれば、ヒータ２０６をオンし冷却水を加熱した後、エンジン発電機８を起動する構成を有する。本発明のエンジン発電機起動方法は、エンジン発電機８の排熱を貯湯の加熱等に利用するコージェネレーションシステム１におけるエンジン発電機起動方法であって、初期温度判定ステップと、ヒータオンステップと、エンジン発電機起動ステップと、を備えた構成を有する。【選択図】  図２
2004263589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱等に利用するコージェネレーションシステムであって、
コージェネレーションシステム全体を制御すると共に前記エンジン発電機の起動及び停止を制御する制御装置と、前記エンジン発電機の排熱熱交換器において排熱により加熱される冷却水が循環するエンジン排熱系統と、前記エンジン排熱系統に配設され前記冷却水を加熱するヒータと、外気の温度を検出する外気温度センサと前記冷却水の温度を検出する排熱温度センサの内少なくともいずれか１と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジン発電機を起動する際に前記外気温度センサ又は前記排熱温度センサにより検出される温度が予め設定された所定温度以下であれば、前記ヒータをオンし前記冷却水を加熱した後、前記エンジン発電機を起動することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記エンジン排熱系統に配設された排熱ポンプを備え、前記制御装置は、前記排熱ポンプを駆動して前記冷却水を前記エンジン排熱系統に循環させながら前記ヒータにより前記冷却水を加熱することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記外気温度センサ及び前記排熱温度センサ、又は、前記排熱温度センサを備え、前記制御装置は、前記ヒータをオンした後、前記排熱温度センサにより検出される温度が予め設定された所定起動温度以上になったと判定した場合に前記エンジン発電機を起動することを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ヒータをオンしてから予め設定された所定起動時間が経過したと判定した場合に前記エンジン発電機を起動することを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記エンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合は前記ヒータをオンし前記余剰電力を熱として回収することを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱等に利用するコージェネレーションシステムにおけるエンジン発電機起動方法であって、
外気の温度、又は、前記エンジン発電機の排熱熱交換器において排熱により加熱される冷却水の温度が予め設定された所定温度以下であるか否かを判定する初期温度判定ステップと、
前記初期温度判定ステップにおいて前記外気の温度又は前記冷却水の温度が予め設定された所定温度以下であると判定した場合に、前記冷却水が循環するエンジン排熱系統に配設されたヒータをオンするヒータオンステップと、
前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンした後、前記エンジン発電機を起動するエンジン発電機起動ステップと、
を備えていることを特徴とするエンジン発電機起動方法。
【請求項７】
前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンする前又はオンした後に、前記エンジン排熱系統に配設された排熱ポンプを駆動する排熱ポンプ駆動ステップを備えていることを特徴とする請求項６に記載のエンジン発電機起動方法。
【請求項８】
前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンした後、前記エンジン排熱系統を循環する前記冷却水の温度が予め設定された所定起動温度以上か否かを判定する起動温度判定ステップを備え、
前記エンジン発電機起動ステップは、前記起動温度判定ステップにおいて前記冷却水の温度が前記所定起動温度以上であると判定した場合に前記エンジン発電機を起動することを特徴とする請求項６又は７に記載のエンジン発電機起動方法。
【請求項９】
前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンしてから予め設定された所定起動時間が経過したか否かを判定する起動時間判定ステップを備え、
前記エンジン発電機起動ステップは、前記起動時間判定ステップにおいて前記ヒータをオンしてから前記所定起動時間が経過したと判定した場合に前記エンジン発電機を起動することを特徴とする請求項６乃至８の内いずれか１項に記載のエンジン発電機起動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン発電機の出力電力を家電機器等の電力消費機器に供給すると共にエンジン発電機の排熱を貯湯の加熱などに利用するコージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムに用いられるエンジン発電機の起動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、商用電力の使用量低減のため、エンジン発電機を自家用電源として使用すると共にその排熱を熱交換器による湯水の加熱に利用するコージェネレーションシステムが広まりつつある。
このようなコージェネレーションシステムとしては、本件出願人が出願した特許文献１に開示のものがある。特許文献１のコージェネレーションシステムは、貯湯タンクや貯湯系統等を有する熱利用ユニットとエンジン発電機等の排熱装置、高温暖房機等により構成されており、エンジン発電機等の排熱装置の排熱をエンジン排熱系統を介して貯湯系統に供給し貯湯系統から貯湯タンクに該排熱を湯として貯湯すると共に、該排熱を高温暖房機等にも供給して排熱の有効利用を行うものである。以下、コージェネレーションシステムに用いられるエンジン発電機について図５を用いて説明する。
【０００３】
図５はコージェネレーションシステムに用いられるエンジン発電機の構成図である。
図５において、８はエンジン発電機、８０１はガスや石油等を燃料として駆動されるエンジン、８０２はエンジン８０１の駆動により発電を行う発電機、８０３はエンジン８０１の排気ガスを外部へ送る排気管、８０４は排気管８０３の途中に設けられた排気室、８０５は排気室８０４内に配設され排気ガスの熱により通過する冷却水を加熱するための排熱熱交換器、８０６は排気口、８０７はエンジン８０１のシリンダ、８０８はシリンダ８０７の周囲に形成され通過する冷却水によりシリンダ８０７の過熱を防ぐためのエンジン冷却室である。エンジン発電機８には熱利用ユニットから往路側接続管８ａを介して冷却水が送られる。エンジン発電機８に送られた冷却水はエンジン冷却室８０８においてエンジン８０１のシリンダ８０７を冷却し、排熱熱交換器８０５において排気ガスの熱により加熱され、戻り側接続管８ｂを介して熱利用ユニットに戻る。このようにして、冷却水は熱利用ユニットとエンジン発電機８との間を循環する。排熱熱交換器８０５では、循環する冷却水に排気室８０４を通過する排気ガスの熱が供給される。熱利用ユニットではこの熱を冷却水から取り入れて貯湯の加熱等に利用している。
また、図５において、８０９は発電機８０２で発電された電力を中継する中継器、９０４は中継器８０９から図示しない分電盤に電力を送るエンジン発電機ラインである。発電機８０２で発電された電力は、中継器８０９を介してエンジン発電機ライン９０４から分電盤に送られ、分電盤から図示しない家電機器等の各電力消費機器に供給される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６４９１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
（１）エンジン発電機８及び熱利用ユニットは屋外に設置されるため、エンジン発電機８が長時間停止した場合に、これらを接続する往路側接続管８ａや戻り側接続管８ｂの内部の冷却水は屋外の外気の温度と略同一になる。外気の温度が例えばマイナス１０℃以下等で水の凝固点を大きく下まわる場合、接続管８ａ，８ｂ内の冷却水は不凍液を用いるため凍ることはないが、外気の温度と略同一の温度になり、ここで熱利用ユニットにおいて貯湯運転等を行うために排熱熱交換器８０５にこの冷却水を循環させエンジン発電機８を起動すると、エンジン８０１の高温の排気ガスが排気室８０４内で排熱熱交換器８０５のフィンの間等を通過する際に、高温の排気ガスに含まれる水蒸気が一瞬で結氷し、排気ガスの通過を阻害してエンジン発電機の故障の原因となり易いという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、外気の温度が水の凝固点を下まわる場合であっても、排熱熱交換器に冷却水を循環させエンジン発電機を起動した際に、エンジンの高温の排気ガスに含まれる水蒸気の結氷によるエンジン発電機の故障を引き起こすことがなく使用性に優れ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。
また、本発明は、上記従来の課題を解決するもので、外気の温度が水の凝固点を下まわる場合であっても、排熱熱交換器に冷却水を循環させエンジン発電機を起動した際に、エンジンの高温の排気ガスに含まれる水蒸気の結氷によるエンジン発電機の故障を引き起こすことがないエンジン発電機起動方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のコージェネレーションシステム及びエンジン発電機起動方法は、以下の構成を有している。
【０００８】
本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱等に利用するコージェネレーションシステムであって、コージェネレーションシステム全体を制御すると共に前記エンジン発電機の起動及び停止を制御する制御装置と、前記エンジン発電機の排熱熱交換器において排熱により加熱される冷却水が循環するエンジン排熱系統と、前記エンジン排熱系統に配設され前記冷却水を加熱するヒータと、外気の温度を検出する外気温度センサと前記冷却水の温度を検出する排熱温度センサの内少なくともいずれか１と、を備え、前記制御装置は、前記エンジン発電機を起動する際に前記外気温度センサ又は前記排熱温度センサにより検出される温度が予め設定された所定温度以下であれば、前記ヒータをオンし前記冷却水を加熱した後、前記エンジン発電機を起動する構成を有している。
【０００９】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）制御装置は、外気温度センサ又は排熱温度センサにより検出された外気又は冷却水の温度が予め設定された所定温度以下であると判定して、ヒータをオンし冷却水を加熱した後、エンジン発電機を起動するので、冷却水の温度が所定温度、例えば水の凝固点である０℃を下まわる場合であっても、エンジンの排気ガスに含まれる水蒸気が排熱熱交換器のフィン等の表面に結氷することなく、エンジン発電機の故障を防ぐことができる。
【００１０】
ここで、制御装置は、ヒータをオンした後、冷却水が加熱され所定の起動温度になると、或いはヒータをオンしてから所定の起動時間が経過すると、冷却水が排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度、例えば１℃乃至５℃以上まで加熱されたとして、ヒータをオフしてからエンジン発電機の起動を行う。
【００１１】
本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１に記載の発明において、前記エンジン排熱系統に配設された排熱ポンプを備え、前記制御装置は、前記排熱ポンプを駆動して前記冷却水を前記エンジン排熱系統に循環させながら前記ヒータにより前記冷却水を加熱する構成を有している。
【００１２】
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）制御装置は、ヒータをオンする前又はヒータをオンした後、排熱ポンプを駆動して冷却水をエンジン排熱系統に循環させながらヒータにより加熱するので、冷却水を短時間で排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができ、短時間でエンジン発電機を起動することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記外気温度センサ及び前記排熱温度センサ、又は、前記排熱温度センサを備え、前記制御装置は、前記ヒータをオンした後、前記排熱温度センサにより検出される温度が予め設定された所定起動温度以上になったと判定した場合に前記エンジン発電機を起動する構成を有している。
【００１４】
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。（１）制御装置は、ヒータをオンした後、排熱温度センサにより検出される温度が予め設定された所定起動温度以上になったと判定した場合にエンジン発電機を起動するので、冷却水を所定起動温度、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる。
（２）冷却水の温度が排熱熱交換器において結氷が生じることがない所定起動温度に達した後にエンジン発電機を起動するので、エンジン発電機の故障を確実に防ぐことができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の発明において、前記制御装置は、前記ヒータをオンしてから予め設定された所定起動時間が経過したと判定した場合に前記エンジン発電機を起動する構成を有している。
【００１６】
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）制御装置は、ヒータをオンしてから予め設定された所定起動時間が経過したと判定した場合にエンジン発電機を起動するので、冷却水を所定起動時間、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができる時間加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる。
【００１７】
本発明の請求項５に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の発明において、前記制御装置は、前記エンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合は前記ヒータをオンし前記余剰電力を熱として回収する構成を有している。
【００１８】
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）制御装置は、エンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合はヒータをオンし、その余剰電力によりヒータを駆動して冷却水を加熱することで、余剰電力を熱として回収することができるので、余剰電力が商用電源側に逆潮流することを防ぎ、余剰電力を効率良く回収することができる。
（２）一つのヒータを、外気の温度が所定温度以下である場合の冷却水の加熱と余剰電力の回収とに併用することができるので、部品点数を削減することができる。
【００１９】
請求項６に記載のエンジン発電機起動方法は、エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱等に利用するコージェネレーションシステムにおけるエンジン発電機起動方法であって、外気の温度、又は、前記エンジン発電機の排熱熱交換器において排熱により加熱される冷却水の温度が予め設定された所定温度以下であるか否かを判定する初期温度判定ステップと、前記初期温度判定ステップにおいて前記外気の温度又は前記冷却水の温度が予め設定された所定温度以下であると判定した場合に、前記冷却水が循環するエンジン排熱系統に配設されたヒータをオンするヒータオンステップと、前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンした後、前記エンジン発電機を起動するエンジン発電機起動ステップと、を備えた構成を有している。
【００２０】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）初期温度判定ステップにおいて外気の温度又は冷却水の温度が予め設定された所定温度以下であると判定して、ヒータオンステップにおいてヒータをオンし冷却水を加熱した後、エンジン発電機起動ステップにおいてエンジン発電機を起動するので、冷却水の温度が所定温度、例えば水の凝固点である０℃を下まわる場合であっても、エンジンの排気ガスに含まれる水蒸気が排熱熱交換器のフィン等の表面に結氷することなく、エンジン発電機の故障を防ぐことができる。
【００２１】
請求項７に記載のエンジン発電機起動方法は、請求項６に記載の発明において、前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンする前又はオンした後に、前記エンジン排熱系統に配設された排熱ポンプを駆動する排熱ポンプ駆動ステップを備えた構成を有している。
【００２２】
この構成により、請求項６の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）ヒータオンステップにおいてヒータをオンする前又はオンした後、排熱ポンプ駆動ステップにおいて排熱ポンプを駆動して冷却水をエンジン排熱系統に循環させながらヒータにより加熱するので、冷却水を短時間で排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができ、短時間でエンジン発電機を起動することができる。
【００２３】
請求項８に記載のエンジン発電機起動方法は、請求項６又は７に記載の発明において、前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンした後、前記エンジン排熱系統を循環する前記冷却水の温度が予め設定された所定起動温度以上か否かを判定する起動温度判定ステップを備え、前記エンジン発電機起動ステップは、前記起動温度判定ステップにおいて前記冷却水の温度が前記所定起動温度以上であると判定した場合に前記エンジン発電機を起動する構成を有している。
【００２４】
この構成により、請求項６又は７の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）ヒータオンステップにおいてヒータをオンした後、起動温度判定ステップにおいて排熱温度センサにより検出される温度が予め設定された所定起動温度以上になったと判定した場合に、エンジン発電機起動ステップにおいてエンジン発電機を起動するので、冷却水を所定起動温度、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる。
（２）冷却水の温度が、排熱熱交換器において結氷が生じることがない所定起動温度に達した後にエンジン発電機を起動するので、エンジン発電機の故障を確実に防ぐことができる。
【００２５】
請求項９に記載のエンジン発電機起動方法は、請求項６乃至８の内いずれか１項に記載の発明において、前記ヒータオンステップにおいて前記ヒータをオンしてから予め設定された所定起動時間が経過したか否かを判定する起動時間判定ステップを備え、前記エンジン発電機起動ステップは、前記起動時間判定ステップにおいて前記ヒータをオンしてから前記所定起動時間が経過したと判定した場合に前記エンジン発電機を起動する構成を有している。
【００２６】
この構成により、請求項６乃至８の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）ヒータオンステップにおいてヒータをオンし、起動時間判定ステップにおいてヒータをオンしてから予め設定された所定起動時間が経過したと判定した場合に、エンジン発電機起動ステップにおいてエンジン発電機を起動するので、冷却水を所定起動時間、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができる時間加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる。
【００２７】
以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１におけるコージェネレーションシステムを示す構成図である。
図中、１は本実施の形態１においてコージェネレーションシステム、１ａは後述のエンジン発電機と共にコージェネレーションシステム１を構成する熱利用ユニット、１ｂは温度成層を形成して貯湯を行う貯湯系統、２は後述のエンジン発電機の排熱を利用して貯湯系統１ｂにおける湯水の加熱等を行うエンジン排熱系統、３は温水を使用した暖房を行う暖房系統、４は暖房系統３を高温に加熱するための高温暖房系統、５は風呂の追い焚きのための熱交換を行う風呂加熱系統、６は風呂の追い焚きを行う風呂追い焚き系統、７は全体を制御する制御装置、７ａは熱利用ユニット１ａの外装に配設され外気温を検出する外気温度センサ、８はエンジン発電機、９は給水給湯系統である。
【００２８】
図１の貯湯系統１ｂにおいて、１０１は貯湯タンク、１０２は循環ポンプ、１０３〜１０６は湯水の温度を計測する貯湯温度センサ、１０８は通水水量を連続的に制御すると共に通水のオン、オフ制御を行う循環比例弁、１０９は循環する湯水の温度を計測する循環温度センサ、１１０，１１１は貯湯タンク１０１内に温度成層を形成するためのじゃま板、１２４はエンジン排熱系統２に配設された熱の供給側１２４ａと貯湯系統１ｂに配設された受給側１２４ｂとからなる熱交換器、１２５は循環ポンプ１０２から吐出される湯水をバイパスするバイパス路である。
エンジン排熱系統２において、２０１は排熱ポンプ、２０２は湯が１００℃を越えないようにするために大気に開放されたエンジン冷却水タンク、２０４はエンジン排熱系統２に配設された熱の供給側２０４ａと暖房系統３に配設された熱の受給側２０４ｂとを有する熱交換器２０４、２０５は排熱温度センサ、２０６はエンジン発電機８の発電能力に余剰が生じた場合にその余剰電力を回収して熱源として使用されると共に、エンジン排熱系統を循環する冷却水（不凍液）の温度が低い場合に冷却水を加熱するためのヒータ、２０７は排熱ポンプ２０１からの冷却水が吐出される往路口、２０８はガスエンジン発電機８からの冷却水が供給される戻り口である。
【００２９】
高温暖房系統４において、３０２は高温暖房系統４に配設された熱の供給側３０２ａと暖房系統３に配設された熱の受給側３０２ｂとからなる熱交換器、４０１は補助熱源機、４０３は高温暖房系統４を作動させるためのオン、オフ動作の暖房弁である。
風呂加熱系統５においては、５０１は風呂加熱系統５に配設された熱の供給側５０１ａと風呂追い焚き系統６に配設された熱の受給側５０１ｂとからなる熱交換器、５０２は熱交換器５０１の下流側に配設されたふろ弁である。
給水給湯系統９において、１１２ａは後述の湯張り経路９ａの上流側に配設された風呂加熱系統５から供給される湯の流量を調節する湯比例弁、１１２ｂは後述の給水口１１８から供給される水の流量を調節する水比例弁、１１７は給湯口、１１８は給水口である。また、給水給湯系統９は、風呂追い焚き系統６と給水給湯系統９をバイパスして接続する湯張り経路９ａを有する。湯張り経路９ａにおいて、１１４は通水のオン、オフ制御を行う湯張り弁である。
【００３０】
エンジン発電機８において、８０１はエンジン、８０２は発電機、８０３は排気管、８０４は排気室、８０５は排熱熱交換器、８０６は排気口、８０７はシリンダ、８０８はエンジン冷却室、８ａは往路側接続管、８ｂは戻り側接続管であり、これらは従来の技術の図５において説明したものと同様であるので同一の符号を付けて説明を省略する。なお、エンジン発電機８にはエンジン排熱系統２の往路口２０７から往路側接続管８ａを介して冷却水が送られる。エンジン発電機８に送られた冷却水はエンジン冷却室８０８においてエンジン８０１のシリンダ８０７を冷却し、排熱熱交換器８０５において排気ガスの熱により加熱され、戻り側接続管８ｂを介して戻り口２０８からエンジン排熱系統２に戻る。このように、冷却水はエンジン排熱系統２とエンジン発電機８との間を循環する。
【００３１】
なお、熱利用ユニット１ａ内に配設された外気温度センサ７ａ、貯湯温度センサ１０３〜１０６、循環温度センサ１０９、排熱温度センサ２０５等の温度センサとしては、サーミスタや熱電対、測温抵抗体、バイメタル温度計等の種々のものが用いられる。
【００３２】
次に、コージェネレーションシステム１の電気系統について説明する。
図２は分電盤及びコージェネレーションシステム全体の電気系統を示す電気系統図である。
図２において、１ａは熱利用ユニット、１ｂは貯湯系統、２はエンジン排熱系統、７は制御装置、７ａは外気温度センサ、８はエンジン発電機、１０１は貯湯タンク、１２４は熱交換器、２０１は排熱ポンプ、２０５は排熱温度センサ、２０６はヒータであり、これらは図１において説明したものと同様であるので同一の符号を付けて説明を省略する。９０１は外部商用電源、９０２は電力消費機器、９０３は分電盤、９０３ａは商用電源ライン、９０３ｂは消費機器ライン、９０３ｃは電力供受給ライン、９０４はエンジン発電機ライン、９０５はヒータライン、９０６は分電盤９０３に配設され商用電源ライン９０３ａを流れる電流の逆潮流を検出するための電流センサである。なお、エンジン発電機ライン９０４は従来の技術の図５において説明したものと同様のものである。
【００３３】
図２に示すように、外部商用電源９０１から供給された電力は商用電源ライン９０３ａ、分電盤９０３、消費機器ライン９０３ｂを介して電力消費機器９０２に供給される。エンジン発電機８が駆動している場合は、エンジン発電機８で発電された電力はエンジン発電機ライン９０４、電力供受給ライン９０３ｃ、分電盤９０３、消費機器ライン９０３ｂを介して電力消費機器９０２に供給される。電力消費機器９０２においてエンジン発電機９０４で発電された電力のみでは足りない場合は、不足分が外部商用電源９０１から供給される。一方、エンジン発電機９０４で発電された電力がすべて電力消費機器９０２において消費されず余剰電力が生じた場合は、ヒータ２０６により余剰電力を熱として回収する。
制御装置７は、エンジン発電機８の出力電力に余剰電力が生じたことを逆潮流（分電盤９０３から外部商用電源９０１へ向かう方向の電流の流れ）の発生により検知する。なお、制御装置７は逆潮流の発生を電流センサ９０６の検出値に基づいて検知することができる。エンジン発電機８の出力電力に余剰電力が生じた場合は、制御装置７はヒータ２０６をオンし、エンジン発電機８で生じた余剰電力をエンジン発電機ライン９０４からヒータライン９０５を介してヒータ２０６に供給しヒータ２０６を駆動して冷却水を加熱することで、余剰電力を熱として回収する。これにより、余剰電力が商用電源側に逆潮流することを防ぎ、余剰電力を効率良く回収することができる。
【００３４】
また、エンジン発電機８の駆動時には、図２に示すように、エンジン排熱系統２において、冷却水は排熱ポンプ２０１によりエンジン発電機８に送られ、排熱熱交換器８０５（図１参照）において、排熱により加熱され、エンジン排熱系統２に戻り、ヒータ２０６、熱交換器１２４、排熱温度センサ２０５を介して排熱ポンプ２０１へ循環する。本実施の形態１においては、後述するようにエンジン発電機８の起動時（駆動開始時）に、制御装置７は外気の気温が所定温度以下であればヒータ２０６をオンし、エンジン排熱系統２を循環する冷却水を加熱してからエンジン発電機８を起動している。なお、ヒータ２０６がオンされると、外部商用電源９０１から商用電源ライン９０３ａ、分電盤９０３、電力供受給ライン９０３ｃ、ヒータライン９０５を介してヒータ２０６に電力が供給され、ヒータ２０６により冷却水が加熱される。
【００３５】
以上のように構成されたコージェネレーションシステムについて、その動作を図３及び図４を用いて説明する。
図３及び図４は本実施の形態１におけるコージェネレーションシステムの貯湯運転を示すフローチャートである。なお、本実施の形態１においては、貯湯運転時における制御装置７の動作を説明している。貯湯運転の開始時においては、循環比例弁１０８、暖房弁４０３、ふろ弁５０２、及び湯張り弁１１４は閉じられ、湯比例弁１１２ａ及び水比例弁１１２ｂは全閉になっている。
制御装置７は、貯湯運転を開始すると、図３においてまず、初期チェックが正常か否かを判定する（Ｓ１）。ここで、初期チェックとは、エンジン排熱系統２を循環する冷却水（不凍液）の濃度低下の検知、エンジン排熱系統２の漏水の検知等が含まれる。制御装置７はこれらの異常が全て検知されなかった場合に初期チェックが正常であると判定する。なお、初期チェックが正常ではないと判定した場合は、異常が解消され正常と判定するまで待機する。
ステップＳ１において、初期チェックが正常と判定した場合は、排熱ポンプ２０１を駆動する（Ｓ２、排熱ポンプ駆動ステップ）。続いて、外気温度センサ７ａにより検出される外気の温度が所定温度以下であるか否かを判定する（Ｓ３、初期温度判定ステップ）。本実施の形態１においては、所定温度を１℃に設定した。所定温度は試験結果等に基づいて排熱熱交換器８０５において結氷しない温度に適宜設定されることが好ましい。なお、ステップＳ２（排熱ポンプ駆動ステップ）における排熱ポンプ２０１の駆動はステップＳ３において外気の温度が所定温度以下であるか否かを判定した後に行ってもよく、或いは後述のステップＳ４においてヒータ２０６のオンすると同時に又はオンした後に行ってもよい。また、ステップＳ３において、本実施の形態１においては外気温度センサ７ａにより検出される外気の温度が所定温度以下であるか否かを判定しているが、これに限られるものではなく、排熱温度センサ２０５により検出される冷却水の温度が所定温度以上であるか否かを判定してもよい。エンジン発電機８が長時間停止した場合には、冷却水の温度が屋外の外気の温度と略同一になるため、どちらの温度であっても用いることができる。
【００３６】
ステップＳ３（初期温度判定ステップ）において、外気の温度が所定温度以下であると判定した場合は、制御装置７はヒータ２０６をオンし（Ｓ４、ヒータオンステップ）、エンジン排熱系統２を循環する冷却水を加熱する。続いて、制御装置７は、排熱温度センサ２０５により検出される温度が所定起動温度以上か否かを判定する（Ｓ５、起動温度判定ステップ）。本実施の形態１においては、所定起動温度を５℃に設定した。所定起動温度は試験結果等に基づいて排熱熱交換器８０５において結氷しない温度に適宜設定されることが好ましい。
ステップＳ５（起動温度判定ステップ）において冷却水の温度が所定起動温度以上でないと判定した場合は、ヒータ２０６をオンしてから所定起動時間経過したか否かを判定する（Ｓ６、起動時間判定ステップ）。ヒータ２０６をオンしてから所定起動時間経過したと判定した場合はステップＳ７に移行し、ヒータ２０６をオンしてから所定起動時間経過していないと判定した場合はステップＳ５（起動温度判定ステップ）に戻る。このように、制御装置７は、冷却水の温度が所定起動温度以上と判定するか、又はヒータ２０６をオンしてから所定起動時間経過したと判定するまでヒータ２０６により冷却水を加熱する。
【００３７】
ステップＳ５（起動温度判定ステップ）において冷却水の温度が所定起動温度以上であると判定した場合、或いはステップＳ６（起動時間判定ステップ）においてヒータ２０６をオンしてから所定起動時間経過したと判定した場合は、制御装置７は、ヒータ２０６をオフし（Ｓ７）、エンジン熱要求出力をオンとし、即ちエンジン発電機８に起動命令を送信し、エンジン発電機８を起動する（Ｓ８、エンジン発電機起動ステップ）。また、制御装置７はステップＳ８（エンジン発電機起動ステップ）においてエンジン発電機８を起動すると、制御装置７の基盤等に設けられた図示しない発電ランプを点滅させ、アイドリング中であることを使用者等に報知する（Ｓ９）。なお、アイドリング中とは、エンジン発電機８は駆動しているが発電していない状態をいう。
【００３８】
次に、制御装置７は、図４において、排熱温度センサ２０５により検出される温度、即ちエンジン排熱系統２を循環する冷却水の温度が６０℃以上か否かを判定する（Ｓ１０）。冷却水の温度が６０℃以上でないと判定した場合は６０℃以上と判定するまで待機する。冷却水の温度が６０℃以上と判定した場合は、循環ポンプ１０２をオンする（Ｓ１１）。ここで、本実施の形態１においてはステップＳ１０において冷却水の温度が６０℃以上と判定した場合に循環ポンプ１０２をオンしているが、６０℃以上に限られるものではなく、目標とする貯湯温度に基づいて、適宜設定されることが好ましい。
ここで、貯湯系統１ｂにおいて循環ポンプ１０２が駆動されると、循環比例弁１０８が閉じられているため、貯湯系統１ｂ内の水は循環ポンプ１０２からバイパス路１２５、熱交換器１２４、循環温度センサ１０９を通って循環ポンプ１０２に戻る経路を循環する。これは、循環ポンプ１０２の駆動開始直後には、循環する水がまだ貯湯可能な温度まで達していないため、貯湯可能な温度に達するまでバイパス路１２５を循環させ熱交換器１２４において加熱するためである。
制御装置７はステップＳ１１において循環ポンプ１０２をオンすると、次に、循環温度センサ１０９により検出される温度、即ち貯湯系統１ｂの水の温度が、冬期であれば７２℃以上、夏期であれば６７℃以上か否かを判定する（Ｓ１２）。ここで、本実施の形態１において、冬期であれば７２℃以上、夏期であれば６７℃以上と設定された温度は貯湯タンク１０１に貯湯可能な温度であり、これに限られるものではなく、機器の設計仕様に基づいて、適宜設定されることが好ましい。なお、冬期及び夏期は、給水口１１８からの入水温度を検出し、その温度が冬期又は夏期のいずれに属するか判定することで決定される。例えば、入水温度が２４℃以下であれば冬期、２４℃を超えると夏期となる。貯湯系統１ｂの水の温度が、冬期であれば７２℃以上、夏期であれば６７℃以上でないと判定した場合は、各々の温度に達するまで待機する。
【００３９】
ステップＳ１２において、貯湯系統１ｂの水の温度が、冬期であれば７２℃以上、夏期であれば６７℃以上と判定した場合は、制御装置７は循環比例弁１０８を開き（Ｓ１３）、貯湯タンク１０１への貯湯を開始する。循環比例弁１０８が開かれると、貯湯系統１ｂの水は熱交換器１２４において熱の供給側１２４ａを流れる冷却水から熱を受給し、循環温度センサ１０９、循環ポンプ１０２を介して貯湯タンク１０１に流入し、じゃま板１１０，１１１により温度成層を形成しながら貯湯タンク１０１に貯湯される。貯湯タンク１０１の下部からは最も温度の低い水が流出し循環比例弁１０８を介して熱交換器１２４で加熱される。このようにして、水が貯湯系統１ｂを循環しながら加熱され貯湯される。
貯湯タンク１０１への貯湯を開始すると、制御装置７は、図示しない安全装置が作動しているか否かを判定する（Ｓ１４）。ここで、安全装置は、エンジン排熱系統２を循環する冷却水（不凍液）の濃度低下を検知した時、エンジン排熱系統２の漏水を検知した時等に作動する。なお、安全装置が作動していると判定した場合は後述のステップＳ１６に移行してエンジン発電機８を停止する。
ステップＳ１４において、安全装置が作動していないと判定した場合は、制御装置７は、貯湯温度センサ１０３〜１０６により検出される温度に基づいて貯湯タンク１０１の貯湯量が予め設定された目標貯湯量に到達したか否かを判定する（Ｓ１５）。目標貯湯量に到達していないと判定した場合は目標貯湯量に到達するまで引き続き継続して貯湯を行い、目標貯湯量に到達したと判定した場合はエンジン熱出力要求をオフして、即ちエンジン発電機８に停止命令を送信して、エンジン発電機８を停止し（Ｓ１６）、５分経過すると（Ｓ１７）、排熱ポンプ２０１をオフし、循環ポンプ１０２をオフし、循環比例弁１０８を閉じて貯湯タンク１０１への貯湯を停止し（Ｓ１８）、処理を終了する。
【００４０】
以上のように本実施の形態１におけるコージェネレーションシステムは構成されているので、以下のような作用を有する。
（１）制御装置７は、ステップＳ３（初期温度判定ステップ）において外気温度センサ７ａにより検出された外気の温度が予め設定された所定温度以下であると判定して、ステップＳ４（ヒータオンステップ）においてヒータ２０６をオンし冷却水を加熱する。
（２）ステップＳ４（ヒータオンステップ）においてヒータ２０６をオンする前に、ステップＳ２（排熱ポンプ駆動ステップ）において排熱ポンプ２０１を駆動して冷却水をエンジン排熱系統２に循環させながらヒータ２０６により加熱することができる。
（３）ステップＳ４（ヒータオンステップ）においてヒータ２０６をオンした後、ステップＳ５（起動温度判定ステップ）において排熱温度センサ２０５により検出される温度が予め設定された所定起動温度以上になったと判定した場合、或いは、ステップＳ４（ヒータオンステップ）においてヒータ２０６をオンし、ステップＳ６（起動時間判定ステップ）においてヒータ２０６をオンしてから予め設定された所定起動時間が経過したと判定した場合に、ステップＳ８（エンジン発電機起動ステップ）においてエンジン発電機８を起動する。
（４）冷却水の温度が、排熱熱交換器８０５において結氷が生じることがない所定起動温度に達してから又はヒータ２０６をオンして所定起動時間が経過してからエンジン発電機８を起動するので、エンジン発電機８の故障を確実に防止することができる。
（５）ヒータ２０６を、外気の温度が所定温度以下である場合の冷却水の加熱と余剰電力の回収とに併用することができるので、部品点数を削減することができる。
【発明の効果】
以上説明したように本発明のコージェネレーションシステム及びエンジン発電機起動方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
【００４１】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）冷却水の温度が所定温度、例えば水の凝固点である０℃を下まわる場合であっても、エンジンの排気ガスに含まれる水蒸気が排熱熱交換器のフィン等の表面に結氷することなく、エンジン発電機の故障を防ぐことができる使用性及び安全性に優れた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。
【００４２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）冷却水を短時間で排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができ、短時間でエンジン発電機を起動することができ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。
【００４３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）冷却水を所定起動温度、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる使用性に優れた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。
（２）冷却水の温度が、排熱熱交換器において結氷が生じることがない所定起動温度に達した後にエンジン発電機を起動するので、エンジン発電機の故障を確実に防ぐことができ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。
【００４４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、
（１）冷却水を所定起動時間、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができる時間加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる使用性に優れた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。
【００４５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１項の効果に加え、
（１）余剰電力を熱として回収することができるので、余剰電力が商用電源側に逆潮流することを防ぎ、余剰電力を効率良く回収することができ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。
（２）一つのヒータを、外気の温度が所定温度以下である場合の冷却水の加熱と余剰電力の回収とに併用することができるので、部品点数を削減することができる生産性及び省コスト性に優れた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。
【００４６】
請求項６に記載の発明によれば、
（１）冷却水の温度が所定温度、例えば水の凝固点である０℃を下まわる場合であっても、エンジンの排気ガスに含まれる水蒸気が排熱熱交換器のフィン等の表面に結氷することなく、エンジン発電機の故障を防ぐことができる使用性及び安全性に優れたエンジン発電機起動方法を提供することができる。
【００４７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６の効果に加え、
（１）冷却水を短時間で排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができ、短時間でエンジン発電機を起動することができるエンジン発電機起動方法を提供することができる。
【００４８】
請求項８に記載の発明によれば、請求項６又は７の効果に加え、
（１）冷却水を所定起動温度、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる使用性に優れたエンジン発電機起動方法を提供することができる。
（２）冷却水の温度が、排熱熱交換器において結氷が生じることがない所定起動温度に達した後にエンジン発電機を起動するので、エンジン発電機の故障を確実に防ぐことができるエンジン発電機起動方法を提供することができる。
【００４９】
請求項９に記載の発明によれば、請求項６乃至８の内いずれか１項の効果に加え、
（１）冷却水を所定起動時間、例えば排熱熱交換器において結氷が生じることがない温度まで加熱することができる時間加熱して、自動でエンジン発電機を起動することができる使用性に優れたエンジン発電機起動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるコージェネレーションシステムを示す構成図
【図２】分電盤及びコージェネレーションシステム全体の電気系統を示す電気系統図
【図３】実施の形態１におけるコージェネレーションシステムの貯湯運転を示すフローチャート
【図４】実施の形態１におけるコージェネレーションシステムの貯湯運転を示すフローチャート
【図５】コージェネレーションシステムに用いられるエンジン発電機の構成図
【符号の説明】
１  コージェネレーションシステム
１ａ  熱利用ユニット
１ｂ  貯湯系統
２  エンジン排熱系統
３  暖房系統
４  高温暖房系統
５  風呂加熱系統
６  風呂追い焚き系統
７  制御装置
７ａ  外気温度センサ
８  エンジン発電機
８ａ  往路側接続管
８ｂ  戻り側接続管
９  給水給湯系統
９ａ  湯張り経路
１０１  貯湯タンク
１０２  循環ポンプ
１０３、１０４、１０５、１０６  貯湯温度センサ
１０８  循環比例弁
１０９  循環温度センサ
１１０、１１１  じゃま板
１１２ａ  湯比例弁
１１２ｂ  水比例弁
１１４  湯張り弁
１１７  給湯口
１１８  給水口
１２４、２０４、３０２、５０１  熱交換器
１２４ａ、２０４ａ、３０２ａ、５０１ａ  熱の供給側
１２４ｂ、２０４ｂ、３０２ｂ、５０１ｂ  熱の受給側
１２５  バイパス路
２０１  排熱ポンプ
２０２  エンジン冷却水タンク
２０５  排熱温度センサ
２０６  ヒータ
２０７、３０７、６０２  往路口
２０８、３０８、６０３  戻り口
４０１  補助熱源機
４０３  暖房弁
５０２  ふろ弁
８０１  エンジン
８０２  発電機
８０３  排気管
８０４  排気室
８０５  排熱熱交換器
８０６  排気口
８０７  シリンダ
８０８  エンジン冷却室
８０９  中継器
９０１  外部商用電源
９０２  電力消費機器
９０３  分電盤
９０３ａ  商用電源ライン
９０３ｂ  消費機器ライン
９０３ｃ  電力供受給ライン
９０４  エンジン発電機ライン
９０５  ヒータライン
９０６  電流センサ
【図１】
2004263589.tif 000003
【図２】
2004263589.tif 000004
【図３】
2004263589.tif 000005
【図４】
2004263589.tif 000006
【図５】
2004263589.tif 000007