(57)【要約】【課題】経済的な食品などの冷凍冷蔵保存、或いは、加温が行なえるととに、設置スペースを少なくでき、かつ、設置工事性を改善した熱電併給装置を提供することにある。【解決手段】内燃機関１０と発電機１１とを備える発電部６、および、熱回収部７が納められている熱電併給装置１の筐体５内へ、電力で駆動される圧縮機２３を備えた第１冷媒回路８を納め、圧縮機２３の電源を、系統連携装置１２の出力側へ接続して構成する。そして、熱電併給装置１からは前記電灯線電源系統へ単相３線式１００Ｖの電力を供給するものとし、制御部３２から電灯線電源系統の夜間電力が利用可能な時間帯以外の時間帯では制御部３２から発電部６の運転を開始させて電力を発電し、この電力の一部を利用して第１冷媒回路８の運転を行わせ、夜間電力が利用可能な時間帯では発電部６を停止させて、前記電灯線電源系統からの電力で第１冷媒回路部８の運転を行わせる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンなどの内燃機関と、この内燃機関の駆動力で駆動される発電機と、系統連携させて商用電源への電力供給を行なう系統連携装置とを同一の筐体内に備え、電力供給と、熱供給とを行なう熱電併給装置において、
前記筐体内へ前記商用電源からの電力で駆動される圧縮機を備えた少なくとも１系統の冷媒回路を設けたことを特徴とする熱電併給装置。
【請求項２】
前記商用電源からの電力で駆動される圧縮機を、前記系統連携装置の出力側と前記商用電源との間に接続したことを特徴とする請求項１に記載の熱電併給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
内燃機関で発電機を駆動し、電力供給と、熱供給とを行なう熱電併給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱電併給装置は、エンジンなどの内燃機関と、この内燃機関の駆動力で駆動される発電機とを備え、前記内燃機関を運転させて前記発電機を駆動させ、この発電機により発電された電力を商用電源へ系統連携させて電力供給を行ない、昼間の電力ピークを低減し、電力消費の平準化と、使用者の電力料金の軽減を行なうとともに、前記内燃機関の排気ガスや、冷却水の排熱を水熱交換器などを介して温水へと回収し、例えば、給湯需要がある物件では、給湯用として前記温水を貯湯タンクへ貯湯し、前記給湯需要に応じて給湯を行なうという省エネルギー効果をもたらしていた（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、熱電併給装置では、燃料を前記内燃機関内で燃焼させ、その熱エネルギーの一部を駆動力へと変換し、前記発電機を運転して発電エネルギーを生成しているため、この発電機から供給される電力供給量に比べ、前記内燃機関から回収できる熱供給量の方が、はるかに大きかった。
【０００４】
このため、給湯要求を必要とされない現場への導入が難しいものとなっており、この給湯需要が無い物件では、前記内燃機関から回収できた前記熱供給量を、デシカント空調機や、吸収式冷凍機などの熱を利用して運転される空気調和装置の熱源として利用し、空調運転を行わせる熱電併給装置が発明され、上記電力と、温水とを供給する熱電併給装置と同様に、省エネルギー効果をもたらしていた（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−４８００５号公報（第３−５頁、第１図）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１３７５９号公報（第３−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記給湯需要が余り無いスーパーマーケットや、コンビニエンスストアなどの店舗では、空調などのほかにも食品などの冷凍冷蔵保存を行なう冷凍冷蔵機を設置する必要があるため、前記特許文献１、或いは、前記特許文献２で示される熱電併給装置を設置したとしても、前記冷凍冷蔵機用の室外ユニットを別途設置しなければならなかった。
【０００８】
また、１台の熱電併給装置では、電灯用の電力（単相１００Ｖ）、或いは、冷凍冷蔵機用の電力（３相２００Ｖ）のいずれか一方のみしか電力供給できなかったため、双方の商用電源の電力を前記熱電併給装置からの電力で賄おうとした場合、それぞれの前記商用電源に対応させた熱電併給装置を設置するか、別途、変圧トランスなどを設けて、それぞれの商用電源へ接続する必要があった。
【０００９】
さらに、熱電併給装置と、前記冷凍冷蔵機用の室外ユニットとは、別体となっていたため、前記熱電併給装置の設置スペースと、前記室外ユニットの設置スペースとが必要となるだけでなく、前記熱電併給装置と、前記室外ユニットとをそれぞれ前記商用電源へ接続する設置工事が必要となっていた。
【００１０】
このため、前記スーパーマーケットや、コンビニエンスストアなどの店舗では、前記店舗内の空調と、食品などとの冷凍冷蔵保存のための設備として、広い面積の設置スペースを確保する必要があり、さらに、これら設置工事費用も多額となっていた。
【００１１】
そこで、本願発明の目的は、経済的な食品の冷凍冷蔵保存、或いは、加温が行なえるとともに、設置スペースを少なくでき、かつ、設置工事性を改善した熱電併給装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンなどの内燃機関と、この内燃機関の駆動力で駆動される発電機と、系統連携させて商用電源への電力供給を行なう系統連携装置とを同一の筐体内に備え、電力供給と、熱供給とを行なう熱電併給装置において、前記筐体内へ前記商用電源からの電力で駆動される圧縮機を備えた少なくとも１系統の冷媒回路を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記商用電源からの電力で駆動される圧縮機を、前記系統連携装置の出力側と前記商用電源との間に接続したことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本願発明による設置スペースを少なくできるとともに、設置工事性を改善した熱電併給装置の第１の実施形態について示した図で、熱電併給装置１へ、食品などを冷凍冷蔵保存する冷凍冷蔵機２と、デシカント空調機３とが接続されて設けられている。
【００１６】
まず、例えば、単相３線式１００Ｖの電灯線電源系統である商用電源へ熱電併給装置１が、電力供給線３４により接続されている。そして、熱電併給装置１は、主に発電部６と、熱回収部７と、第１冷媒回路部８とが筐体５に納められて構成されている。前記電灯線電源系統は、電灯負荷等へと接続されている。
【００１７】
発電部６は、エンジンなどの内燃機関１０と、この内燃機関１０の駆動力により駆動される発電機１１と、前記発電機１１で発電された電力を前記電灯線電源系統へ系統連携させて出力する系統連携装置１２と、この系統連携装置１２から出力された電力を前記電灯線電源系統へ供給する電力供給線３４と、前記電灯線電源系統の位相、および、前記系統連携装置１２から供給される電力の方向を検出する電力供給センサ３３とで構成される。
【００１８】
この系統連携装置１２は、上記の様に単相３線式１００Ｖとして、前記電灯線電源系統へ電力供給されるものとなっており、図中、Ｒ相と、Ｓ相との間、および、Ｓ相と、Ｔ相との間にそれぞれ単相１００Ｖの電源を、Ｒ相と、Ｔ相との間に単相２００Ｖの電源を供給出来るものとなっている。
【００１９】
また、この発電部６から供給される供給電力量は、後述する第１圧縮機２３の消費電力量よりも大きいものとなっている。
【００２０】
熱回収部７は、内燃機関１０の排気から前記内燃機関１０を冷却する冷却水への熱回収を行なわせる排気熱交換器１３と、前記排気を大気へと排出させる排気トップ１４と、前記冷却水を循環させる冷却水ポンプ１５と、デシカント空調機３への熱供給を行なう水熱交換器１７と、この水熱交換器１７での熱供給で余剰となった熱を大気へ放熱させるラジエータ１６と、前記冷却水の温度により、前記冷却水が循環する水路を切り替える第１三方弁１８、および、第２三方弁１９と、前記ラジエータ１６への送風を行なう放熱送風機２０と、前記デシカント空調機３へ接続される温水バルブ２１、２２とで構成されている。
【００２１】
第１冷媒回路部８は、電力により駆動され、冷媒を圧縮する第１圧縮機２３と、冷媒の循環方向を反転させる第１四方弁２５と、前記冷媒と大気との熱交換を行わせる第１冷媒熱交換器２６と、前記冷媒の減圧を行なう第１減圧弁２７と、前記冷凍冷蔵機２を循環して戻った前記冷媒の気液分離を行なう第１アキュームレータ２８と、前記冷凍冷蔵機２へ接続される第１冷媒バルブ３０、３１とが冷媒配管で接続されて構成されている。また、この第１冷媒回路８には、前記第１冷媒熱交換器２６への送風を行ない、大気との熱交換を促す第１冷媒送風機２９と、前記第１圧縮機２３を運転させるための第１キャパシタ２４とが設けられている。
【００２２】
前記第１圧縮機２３の電源は、前記系統連携装置１２の出力側から前記電灯線電源系統へ接続されている電力供給線３４の両端の相、つまり、図中でＲ相と、Ｔ相との単相２００Ｖ側へ接続されており、前記電力供給センサ３３は、前記電力供給線３４上で、前記第１圧縮機２３の電源が接続されている位置よりも前記電灯線電源系統側の位置に設けられている。
【００２３】
さらに、前記筐体５には、これら発電部６や、熱回収部７、および、第１冷媒回路部８の制御を行なう制御部３２が内蔵されて、熱電併給装置１が構成されている。この制御部３２には、図示しないタイマが内蔵されており、夜間電力の利用可能な時間帯であるか否かを判断し、前記発電部６の運転開始、および、運転停止を行なわせるものとなっている。
【００２４】
そして、この熱電併給装置１の運転について説明すると、発電部６では、前記制御部３２に内蔵された図示しないタイマが、夜間電力の利用可能な時間であることを判断すると、制御部３２から内燃機関１０、および、系統連携装置１２へ運転停止の指示が行なわれて発電部６が停止される。
【００２５】
また、前記タイマが、夜間電力の利用可能な時間帯以外の時間帯であることを判断すると、制御部３２から内燃機関１０、および、系統連携装置１２へ運転開始の指示が行なわれて発電部６の運転が開始されるものとなっている。そして、内燃機関１０は、運転中、最も運転効率が良い回転数での運転を行ない、その駆動力で発電機１１を駆動して発電を行なうものとなっている。
【００２６】
発電機１１で発電された電力が供給十分な電力となると、制御部３２より系統連携装置１２へ運転開始の指示が出される。系統連携装置１２では、電力供給センサ３３で検出された前記電灯線電源系統の位相と、電力供給線３４上を流れる電流の方向とに基づいて、系統連携装置１２からの電力が前記電灯線電源系統側へと流れる様に前記制御部３２で制御されて電力供給を行なう。これにより、前記電灯負荷等へ発電電力の供給が行なえる。
【００２７】
また、熱回収部７では、制御部３２から内燃機関１０の運転が開始されると、同時に前記制御部３２から冷却水ポンプ１５の運転が開始される。この時、内燃機関１０も暖まっていないため、前記冷却水の温度も低い温度状態にある。これにより、前記冷却水は、冷却水ポンプ１５と、内燃機関１０と、排気熱交換器１３と、第１三方弁１８とを循環する経路で流れ、前記内燃機関１０の暖機運転を行なう。そして、前記冷却水の温度が上昇し、例えば、７０℃付近になると、第１三方弁１８の流通方向が切り替わり、冷却水ポンプ１５と、内燃機関１０と、排気熱交換器１３と、第１三方弁１８と、水熱交換器１７と、第２三方弁１９とを循環する経路となり、前記デシカント空調器３への熱供給が開始され、空調運転が開始される。さらに、前記冷却水の温度が上昇し、例えば、８０℃以上となると、第２三方弁１９の流通方向も切り替わり、冷却水ポンプ１５と、内燃機関１０と、排気熱交換器１３と、第１三方弁１８と、水熱交換器１７と、第２三方弁１９と、ラジエータ１６とを循環する経路となり、前記デシカント空調器３への熱供給と、前記デシカント空調器３への熱供給で余剰となった熱の放熱とが行なわれる。この時、このラジエータ１６近傍に設けられた放熱送風機２０の運転も開始され、ラジエータ１６を流通する前記冷却水から前記大気への放熱が促される。
【００２８】
第１冷媒回路部８では、前記制御部３２内の図示しないタイマで、夜間電力の利用可能な時間帯であるとの判断がされている場合には、上記発電部６が停止しているため、前記電灯線電源系統からの電力供給を受けて第１圧縮機２３の運転を行ない、前記食品などの冷凍冷蔵保存などを行なう冷凍冷蔵機２へ前記第１圧縮機２３から吐出された冷媒を循環させる。また、前記タイマで、夜間電力の利用可能な時間帯以外の時間帯であるとの判断がされている場合には、上記発電部６の運転が行なわれ、前記系統連携装置１２から前記電灯線電源系統へ電力供給線３４を通じて供給される発電電力の一部を受けて、第１圧縮機２３の運転が行なわれる。
【００２９】
そして、前記冷凍冷蔵機２が、上記の様に食品などの冷凍冷蔵保存を行うものであれば、第１圧縮機２３で圧縮されて吐出された冷媒は、第１四方弁２５、第１冷媒熱交換器２６、第１減圧弁２７、第１冷媒バルブ３０、冷凍冷蔵機２、第１冷媒バルブ３１第１四方弁２５、第１アキュームレータ２８、第１圧縮機２３の順路で循環し、冷凍冷蔵機２内を冷凍冷蔵する。前記冷凍冷蔵機２が、食品などの加温を行うものであれば、前記第１四方弁が反転して、第１圧縮機２３で圧縮され、吐出された前記冷媒は、第１四方弁２５、第１冷媒バルブ３１、第１冷媒バルブ３０、第１減圧弁２７、第１冷媒熱交換器２６、第１四方弁２５、第１アキュームレータ２８の順路で循環し、冷凍冷蔵機２内を加温する。
【００３０】
これにより、前記第１冷媒回路部８は、夜間は、前記夜間電力の電力を利用して、運転を行うことができ、昼間は、発電部６から供給される発電電力を利用した運転を行なうことができて前記電灯線電源系統から供給される商用電源の電力消費量を低減できるとともに、昼夜での消費電力の平準化も行なえる。
【００３１】
この様に、熱電併給装置１を、発電部６と、熱回収部７と、第１冷媒回路部８とを同一の筐体内に備えた熱電併給装置とすることにより、前記食品などが経済的に冷凍冷蔵保存でき、前記食品などを冷凍冷蔵保存する冷凍冷蔵機用の室外ユニットを設置する設置スペースをする必要が無くなるとともに、前記室外ユニットと、熱電併給装置１とを接続する手間も省けるため、少ない設置スペースでも設置することが可能となるとともに、設置工事性も改善されることとなる。
【００３２】
また、この第１の実施形態では、デシカント空調機３により店舗内の空調を行なう様説明したが、上述の様に、内燃機関１０は、制御部３２に内蔵された前記タイマで、夜間電力が利用可能な時間帯であることが判断されると、前記制御部３２から運転停止の指示を受け、前記デシカント空調器３の熱源である温水の供給が行なえ無くなってしまうため、コンビニエンスストアなどの２４時間営業を行なっている店舗などでは、この夜間電力が利用可能な時間帯の前記デシカント空調機３での空調運転を行うことができない。
【００３３】
そこで、第２の実施形態では、そのデシカント空調器３が運転不可能な、夜間電力が利用可能な時間帯での空調運転を行なえる様に改善したものである。
【００３４】
図２に示す様に、第２の実施形態では、上記図１の熱電併給装置１の筐体５内へ第２冷媒回路部９を追加し、店舗内空調用の室内ユニット４を設けたものである。
【００３５】
この第２冷媒回路部９は、電力により駆動され、冷媒を圧縮する第２圧縮機３５と、冷媒の循環方向を反転させる第２四方弁３６と、前記冷媒と大気との熱交換を行わせる第２冷媒熱交換器３７と、前記冷媒の減圧を行なう第２減圧弁３８と、前記室内ユニット４を循環して戻った前記冷媒の気液分離を行なう第２アキュームレータ３９と、前記室内ユニット４へ接続される第２冷媒バルブ４０、４１とが冷媒配管で接続されて構成されている。また、前記第２冷媒熱交換器３７への送風を行ない、大気との熱交換を促す第２冷媒送風機４２と、前記第２圧縮機３５を運転させるための第２キャパシタ４３とが設けられている。
【００３６】
また、室内ユニット４は、冷媒配管で、第２冷媒バルブ４０、４１へ接続された室内熱交換器４４と、この室内熱交換器４４への送風を行なう室内送風機４５とが内蔵されている。
【００３７】
なお、発電部６、熱回収部７、第１冷媒回路部８については、上記図１と同じであるため、説明は省略する。
【００３８】
第２冷媒回路部９は、上記制御部３２の前記タイマが、夜間電力の利用可能な時間帯であると判断すると、前記制御部３２からの指示により運転するものとされている。この第２冷媒回路部９での冷媒の循環について説明すると、冷房運転では、第２圧縮機３５から吐出された冷媒は、第２四方弁３６、第２冷媒熱交換器３７、第２減圧弁３８、第２冷媒バルブ４０、室内熱交換器４４、第２冷媒バルブ４１、第２四方弁３６、第２アキュームレータ３９、第２圧縮機３５の順路で循環し、暖房運転では、第２四方弁３６が反転して、第２圧縮機３５で圧縮され、吐出された前記冷媒は、第２四方弁３６、第２冷媒バルブ４１、室内熱交換器４４、第２冷媒バルブ４０、第２減圧弁３８、第２冷媒熱交換器３７、第２四方弁３６、第２アキュームレータ３９の順路で循環し、前記店舗内の空調を行なう。
【００３９】
これにより、制御部３２の前記タイマで夜間電力が利用可能な時間帯であると判断され、前記発電部６が停止状態となり、デシカント空調器３への熱供給が行なわれない状態となっても、前記店舗内の空調運転を行うことができる。また、この第２冷媒回路部９での前記電灯線電源系統の電力を利用した空調運転は、夜間電力が利用可能な時間帯のみであり、昼間は、前記デシカント空調機３で、熱電併給装置１からの排熱を利用した空調運転となるため経済的である。
【００４０】
この様に、第１の実施形態で説明した熱電併給装置１へ、前記電力で駆動される圧縮機を備えた第２冷媒回路部９を設けることにより、２４時間の経済的な空調運転が行なえるとともに、経済的な前記食品などの冷凍冷蔵が行なえ、かつ、設置工事性を改善し、少ない設置スペースでも設置することが可能な熱電併給装置となる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、内燃機関１０の排熱を回収して運転させるものを、デシカント空調機３として説明したが、冬季など、前記店舗内の暖房が必要な時には、前記デシカント空調機３に併設して温水暖房器等を備えておき、昼間、内燃機関１０の運転中、水熱交換器１７からの温水を前記温水暖房器へと循環させるものとしても良い。
【００４２】
また、第１の実施形態では、前記食品などの冷凍冷蔵保存を行なう必要が無い場合は、第１冷媒回路部８へ接続される冷凍冷蔵機２を空調用の室内ユニットとし、デシカント空調機３とは別系統の空調を行わせるものとしても構わない。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、前記第１圧縮機２３、第２圧縮機３５を上述の様に、単相２００Ｖの電源供給を受け、第１キャパシタ２４、第２キャパシタ４３により運転するものと説明したが、電力供給線３４と、第１圧縮機２３、および、第２圧縮機３５との間に、それぞれインバータ回路を設け、前記第１圧縮機２３、第２圧縮機３５の能力を可変制御させられるものとしても構わない。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明より、内燃機関と、この内燃機関で駆動される発電機を同一の筐体内に備え、電力供給と、熱供給とを行なう熱電併給装置の前記筐体内へ、電力で駆動される圧縮機を備えた少なくとも１系統の冷媒回路を設けることにより、食品などの経済的な冷凍冷蔵保存、或いは、加温が行なえるとともに、設置スペースを少なくでき、かつ、設置工事性をも改善した熱電併給装置とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の熱電併給装置について示した構成図である。
【図２】図１に示した熱電併給装置の夜間時の空調運転を改善した構成図である。
【符号の説明】
１  熱電併給装置
５  筐体
６  発電部
７  熱回収部
８  第１冷媒回路部
９  第２冷媒回路部
１０  内燃機関
１１  発電機
１２  系統連携装置
２３  第１圧縮機
３３  電力供給センサ
３４  電力供給線
３５  第２圧縮機
【図１】
2004162631.tif 000003
【図２】
2004162631.tif 000004