(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作に伴い排熱を発生する熱源と、熱源の排熱で加熱された排熱搬送媒体を蓄熱槽内に通過させることにより排熱搬送媒体の熱を蓄熱するとともに、蓄熱した排熱を外部の放熱端末へ供給する排熱回収装置とを含み、
前記熱源および前記排熱回収装置が、それぞれの動作を制御するための制御手段を備えているとともに、各制御手段が双方向で信号を送受する信号送受部を備え、
前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する一方、前記熱源の制御手段が、その動作状態を示す信号を前記排熱回収装置の制御手段に対して送出するコージェネレーションシステムにおいて、
前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出した後で、前記熱源の制御手段から動作停止信号を受けたとき、再度、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する対処処理を実行する、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】
動作に伴い排熱を発生する熱源と、熱源の排熱で加熱された排熱搬送媒体を蓄熱槽内に通過させることにより排熱搬送媒体の熱を蓄熱するとともに、蓄熱した排熱を外部の放熱端末へ供給する排熱回収装置とを含み、
前記熱源および前記排熱回収装置が、それぞれの動作を制御するための制御手段を備えているとともに、各制御手段が双方向で信号を送受する信号送受部を備え、
前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する一方、前記熱源の制御手段が、その動作状態を示す信号を前記排熱回収装置の制御手段に対して送出するコージェネレーションシステムにおいて、
前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出した後で、前記熱源の制御手段から動作停止信号を受けたとき、再度、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する対処処理を実行するとともに、前記対処処理を所定回数繰り返し実行してもさらに前記熱源の制御手段から動作停止信号を受けたとき、前記熱源が異常であると判定する、ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱源から発生する排熱を有効活用して所要の放熱端末の熱媒を加熱するコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、エンジン発電機や燃料電池などのような発電機に代表される熱源で発生する排熱を排熱回収装置で回収して、床暖房、ファンコンベクター、風呂などの放熱端末に対して利用するコージェネレーションシステムが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のコージェネレーションシステムでは、熱源を起動させている状態でも、熱源が実際に動いているか否かをシステム自体が監視するようになっていない。そのため、熱源が何らかの原因で故障していたとしても、そのことを認識して報知するなどの対処ができない。したがって、このような場合には、使用者が異常に気づくまでは、放置されるので、不親切であると言える。
【０００４】
このような事情に鑑み、本発明は、コージェネレーションシステムにおいて、熱源の動作異常を検出できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のコージェネレーションシステムは、請求項１に示すように、動作に伴い排熱を発生する熱源と、熱源の排熱で加熱された排熱搬送媒体を蓄熱槽内に通過させることにより排熱搬送媒体の熱を蓄熱するとともに、蓄熱した排熱を外部の放熱端末へ供給する排熱回収装置とを含み、前記熱源および前記排熱回収装置が、それぞれの動作を制御するための制御手段を備えているとともに、各制御手段が双方向で信号を送受する信号送受部を備え、前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する一方、前記熱源の制御手段が、その動作状態を示す信号を前記排熱回収装置の制御手段に対して送出するコージェネレーションシステムにおいて、前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出した後で、前記熱源の制御手段から動作停止信号を受けたとき、再度、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する対処処理を実行する、ことを特徴としている。
【０００７】
本発明のコージェネレーションシステムは、請求項２に示すように、動作に伴い排熱を発生する熱源と、熱源の排熱で加熱された排熱搬送媒体を蓄熱槽内に通過させることにより排熱搬送媒体の熱を蓄熱するとともに、蓄熱した排熱を外部の放熱端末へ供給する排熱回収装置とを含み、前記熱源および前記排熱回収装置が、それぞれの動作を制御するための制御手段を備えているとともに、各制御手段が双方向で信号を送受する信号送受部を備え、前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する一方、前記熱源の制御手段が、その動作状態を示す信号を前記排熱回収装置の制御手段に対して送出するコージェネレーションシステムにおいて、前記排熱回収装置の制御手段が、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出した後で、前記熱源の制御手段から動作停止信号を受けたとき、再度、前記熱源の制御手段に対して熱源を駆動させるための駆動信号を送出する対処処理を実行するとともに、前記対処処理を所定回数繰り返し実行してもさらに前記熱源の制御手段から動作停止信号を受けたとき、前記熱源が異常であると判定する、ことを特徴としている。
【０００８】
以上、要するに、本発明では、排熱回収装置と熱源との間で双方向に信号送受できるようにし、排熱回収装置側が熱源を駆動させるように指示した後、熱源が駆動されない場合に、その動作が停止していることを熱源側から排熱回収装置側へ伝達するようにしており、特に、請求項１では、排熱回収装置側が熱源側からの動作停止信号を受けたときに、即座に熱源が異常と判定せずに、熱源を再駆動するようにしているから、単に熱源が一時的に駆動できないだけであったときには前記再駆動によって正常に駆動させることができ、異常に対する処置を無駄に行わずに済む。
【００１０】
また、上記請求項２では、上記請求項１の対処処理を所定回数繰り返した後でも、なお熱源側から動作停止信号が送出されてきた場合に、熱源が異常であると判定するようにしているから、熱源の異常を念入りに確認できて、判定間違いをなくせる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
〔実施形態１〕
図１から図３に本発明の実施形態１を示している。図１は、コージェネレーションシステムを示す概略構成図、図２は、排熱回収装置側の動作説明に用いるフローチャート、図３は、熱源側の動作説明に用いるフローチャートである。
【００１３】
図中、１は排熱回収装置である。この排熱回収装置１は、熱源５が発生する排熱を利用して放熱端末２の熱媒を加熱するものである。
【００１４】
まず、放熱端末２は、例えばファンコンベクター、床暖房、あるいは風呂などのいずれかとされるもので、熱媒を外部へ送出する往き配管３と、熱媒を外部から戻す戻り配管４とを備えている。この放熱端末２の熱媒としては、ファンコンベクターや床暖房の場合だと不凍液とされ、風呂の場合だと浴槽水とされる。
【００１５】
そして、排熱回収装置１は、以下で詳細に説明するが、循環路７と、蓄熱槽８と、熱媒通路９と、コントローラ１０と、リモートコントローラ（リモコン）１１とを備えている。
【００１６】
熱源５は、例えば発電機能を有するガスエンジンなどとされ、その動作は自身に備えるコントローラ５Ａで制御される。このガスエンジンからなる熱源５が発電する電気は、この実施形態で示すコージェネレーションシステムが設置される家屋内のいろいろな電気使用機器に適宜供給するようになっている。
【００１７】
循環路７は、熱源５の排熱を搬送するための排熱搬送媒体が熱源５との間で循環させられる配管からなり、その一部が蓄熱槽８内に挿入されている。この循環路７において蓄熱槽８よりも下流には、排熱搬送媒体を循環させるための循環ポンプ２１が設けられている。
【００１８】
蓄熱槽８は、上水道などの水を貯溜するもので、下部には上水道などを供給するための給水管２５が接続され、また、上部には、出湯管２６が接続されている。
【００１９】
熱媒通路９は、放熱端末２から導入される熱媒を蓄熱槽８へ通過させてから放熱端末２へ戻すための配管からなり、その途中には、放熱端末２の熱媒を熱媒通路９と放熱端末２との間で循環させる循環ポンプ２０が設けられている。この熱媒通路９には、放熱端末２の往き戻り配管３，４が中継部材２７を介して接続されている。
【００２０】
なお、上記熱媒通路９には、蓄熱槽８をバイパスする迂回路３３が接続されているとともに、熱媒通路９と迂回路３３との接続部分に流路切換弁３７が設けられている。この流路切換弁３７は、熱媒通路９に導入される放熱端末の熱媒を、蓄熱槽８側に通過させる状態と、迂回路３３側へ通過させる状態と、全閉状態のいずれか一つに切り換えるものである。また、迂回路３３の途中には、当該迂回路３３を通過する熱媒と循環路７において蓄熱槽８よりも上流側を通過する排熱搬送媒体との間で熱交換させるための直接熱交換器３８が設けられている。
【００２１】
コントローラ１０は、マイクロコンピュータなどからなり、必要に応じて上記各部の動作を制御する。
【００２２】
リモコン１１は、使用者による操作入力を受けてコントローラ１０に所要の動作を行わせる指令信号を出力するものである。
【００２３】
次に動作を説明する。
【００２４】
まず、上述した排熱回収装置１の排熱回収動作を説明する。コントローラ１０から熱源５のコントローラ５Ａに対して駆動信号を送出し、熱源５を起動するとともに、循環路７の循環ポンプ２１を駆動して循環路７内で排熱搬送媒体を循環させる。これにより、熱源５が発生する排熱で排熱搬送媒体が加熱されることになり、この排熱搬送媒体の熱が蓄熱槽８内の水を加熱する。このようにして蓄熱槽８内の水の温度が所要以上高くなった状態では、必要に応じて、出湯管２６を介して外部へ給湯させることができる。それにより、蓄熱槽８内の水が減ると、給水管２５から蓄熱槽８に対して水が補填される。
【００２５】
そして、放熱端末２の熱媒の加熱動作を説明する。この場合、コントローラ１０は、排熱回収装置１の状態を把握してから、下記する２つのルートＸ，Ｙのいずれを使うかを選択する。
【００２６】
（１）熱源５の動作の有無に関係なく、蓄熱槽８内の水温が所要の基準値以上である場合、流路切換弁３７を蓄熱槽８側にすることにより、一点鎖線矢印で示す間接熱交換ルートＸを作成した後、循環ポンプ２０を駆動することにより、放熱端末２から導入される熱媒を蓄熱槽８で加熱して戻す。
【００２７】
（２）熱源５が起動されていても蓄熱槽８内の水温が所要の基準値未満である場合、流路切換弁３７を直接熱交換器３８側にすることにより実線矢印で示す直接熱交換ルートＹを作成した後、循環ポンプ２０を駆動することにより、放熱端末２から導入される熱媒を蓄熱槽８に送らずに迂回路３３に送って直接熱交換器３８で加熱して、放熱端末２へ戻す。この場合、熱媒を蓄熱槽８よりも高温の直接熱交換器３８で加熱するから、効率よく加熱できる。
【００２８】
この実施形態１では、上記排熱回収装置１のコントローラ１０により熱源５の動作異常を判定できるようにしている、ことに特徴がある。
【００２９】
つまり、上記排熱回収装置１のコントローラ１０と、熱源５のコントローラ５Ａとは、双方向の信号送受が行えるように信号送受機能を有しているとともに、それらが信号ケーブル３０により接続されている。これら両コントローラ１０，５Ａは、以下で説明するような動作を行う。
【００３０】
まず、排熱回収装置１の動作について図２を用いて説明する。リモコン１１から運転開始指令が入力されると、ステップＳ１０で熱源５のコントローラ５Ａに対して駆動信号を与えるとともに、駆動信号の送出回数Ｎを「１」とする。
【００３１】
この後、ステップＳ１１で熱源５のコントローラ５Ａから正常動作信号を受信したか否かを判定し、正常であればステップＳ１２で上記（１）または（２）のいずれか一方を選択し、循環ポンプ２０を駆動して放熱端末２の熱媒を熱媒通路９に導入することにより、加熱動作を行わせる。そして、ステップＳ１３でリモコン１１から運転停止指令が入力されたか否かを判定し、運転停止指令が入力されるまで上記加熱動作を継続するが、運転停止指令が入力されると、ステップＳ１４で駆動信号の送出回数を示すＮをリセットしてから、加熱動作を終了する。
【００３２】
一方、熱源５の動作について図３を用いて説明する。
【００３３】
排熱回収装置１のコントローラ１０からの駆動信号を受信すると、ステップＳ２０で熱源５を駆動し、ステップＳ２１で熱源５が正常に動作しているか否かを判定する。
【００３４】
ここで、熱源５が正常に動作していれば、ステップＳ２２で排熱回収装置１のコントローラ１０に対して正常動作信号を送出し、ステップＳ２３で排熱回収装置１のコントローラ１０あるいは図示しないが熱源停止スイッチなどから運転停止指令が入力されたか否かを判定する。つまり、運転停止要求があるまで、熱源５の運転を継続し、運転停止要求を受けたときに熱源５の運転を停止させる。
【００３５】
ところで、仮に、熱源５が何らかの原因で駆動できないとき、あるいは一旦駆動されても何らかの原因でオフしたときについて、熱源５のコントローラ５Ａおよび、排熱回収装置１のコントローラ１０に関する動作を説明する。
【００３６】
まず、熱源５のコントローラ５Ａは、ステップＳ２１で熱源５の異常を検出し、ステップＳ２４で排熱回収装置１のコントローラ１０に対して動作停止信号を送出し、終了する。
【００３７】
これに対して、排熱回収装置１のコントローラ１０は、ステップＳ１１で熱源５のコントローラ５Ａから動作停止信号を受けたことを検出すると、ステップＳ１５で駆動信号の送出回数Ｎが例えば任意の数Ｘ（例えば５回）に到達したか否かを判定し、到達していなければ、ステップＳ１６で一定時間の経過を待ってから、再度、駆動信号を熱源５のコントローラ５Ａに対して送出し、ステップＳ１１に戻る。
【００３８】
ここで、ステップＳ１１、Ｓ１５、Ｓ１６を繰り返すことにより、熱源５が依然として駆動されない場合には、ステップＳ１７で熱源５が異常であると判断し、上記ステップＳ１４で駆動信号の送出回数Ｎをリセットしてから、終了する。
【００３９】
なお、上記ステップＳ１７で熱源５が異常と判断したときに、例えば報知動作を行うようにしてもよい。この報知動作としては、例えばリモコン１１に対してブザーなどの警報装置あるいは表示装置を組み込んでおき、警報音を発生させるか、異常を示す文字や記号を表示させるようにすることが考えられる。
【００４０】
〔実施形態２〕
図４は、本発明の実施形態２に係るコージェネレーションシステムを示す概略構成図である。
【００４１】
この実施形態２において、上記実施形態１との相違は、主として、排熱回収装置１に対して補助熱源６を装備していることである。
【００４２】
ここでの排熱回収装置１は、放熱端末２の熱媒を加熱するのに、熱源５が発生する排熱だけでなく、補助熱源６で発生する熱を利用して加熱することができるようになっている。
【００４３】
具体的に、補助熱源６は、この実施形態２において排熱回収装置１内に装備されるものとするが、外部に備えるものを利用することができる。ここでの補助熱源６は、給湯回路１２と暖房回路１３とを有している。
【００４４】
給湯回路１２は、給湯通路１５と、給湯用熱交換器１６と、流量調整弁１７とが設けられ、暖房回路１３は、暖房通路１８と、暖房用熱交換器１９と、循環ポンプ２０とが設けられている。なお、給湯用熱交換器１６と、暖房用熱交換器１９は、図示していないガスバーナで加熱される。
【００４５】
そして、この補助熱源６の給湯通路１５は、蓄熱槽８からの出湯管２６の途中に接続され、また、暖房通路１８は、熱媒通路９において放熱端末２へ戻す部分の途中に接続される。なお、これらの接続には、中継部材２８が用いられている。
【００４６】
また、上記実施形態１において、熱媒通路９に設けていた循環ポンプ２０は、暖房通路１８の入り口側に設けられている。
【００４７】
これにより、熱媒通路９は、放熱端末２から導入される熱媒を蓄熱槽８や直接熱交換器３８へ通過させてから、補助熱源６の暖房回路１３を介して放熱端末２へ戻されるようになる。また、蓄熱槽８内の湯水の温度が給湯要求温度よりも低い場合には、補助熱源６の給湯回路１２で調節してから、所要の給湯場所に出せるようになる。
【００４８】
この他、この実施形態２では、排熱回収装置１を利用できない状況で、しかも、蓄熱槽８の湯水温度が所要の基準値よりも低く、かつ循環路７内の排熱搬送媒体の温度が所定の基準値よりも低い場合に、放熱端末２の熱媒を補助熱源６に送るまでの間に、蓄熱槽８や直接熱交換器３８に対して通過させるようにしていると、逆熱交換現象、つまり、放熱端末２の熱媒の熱が蓄熱槽８や直接熱交換器３８で奪われる現象が発生し、補助熱源６による加熱能力を過剰に上げる必要が生じるなど、無駄が起こるので、下記するショートカットルートＺを作成できるようにしている。
【００４９】
つまり、熱媒通路９には、蓄熱槽８をバイパスする２つのバイパス路３１，３２が迂回路３３に対してそれぞれ並列に接続されており、最も上流位置に配置される第１バイパス路３１に対して流路切換弁３５が、また、中間に位置する第２バイパス路３２に対して流量調整弁３６が設けられている。
【００５０】
上記流路切換弁３５は、熱媒通路９に導入される熱媒を、蓄熱槽８や迂回路３３側に通過させる状態と、第１バイパス路３１側へ通過させる状態と、全閉状態のいずれか一つに切り換えるものであり、また、上記流量調整弁３６は、第２バイパス路３２を通過する熱媒の流量を制御するものである。
【００５１】
ここで、ショートカットルートＺは、図中の破線矢印で示すように、上流側の流路切換弁３５を第１バイパス路３１側にし、流量調整弁３６および下流側の流路切換弁３７を全閉状態にすることにより、作成できる。
【００５２】
そして、上述したように、排熱回収装置１を利用できない状況で、しかも、蓄熱槽８の湯水温度が所要の基準値よりも低く、かつ循環路７内の排熱搬送媒体の温度が所定の基準値よりも低い場合に、上記ショートカットルートＺを作成し、循環ポンプ２０を駆動することにより、放熱端末２から導入される熱媒を蓄熱槽８や直接熱交換器３８へ送らずに第１バイパス路３１を通じて補助熱源６へ送出する。この後、補助熱源６の暖房回路１３を通じて放熱端末２へ戻される。ここで、補助熱源６の暖房回路１３を加熱動作させれば、暖房用熱交換器１９で暖房通路１８を通過する熱媒を加熱することができる。この場合、熱媒の熱が蓄熱槽８や直接熱交換器３８で奪われることを防げる。
【００５３】
つまり、排熱回収装置１のコントローラ１０は、排熱回収装置１の状態を把握してから、上述した間接熱交換ルートＸおよび直接熱交換ルートＹに加えて、下記するショートカットルートＺのいずれを使うかを選択して作成し、放熱端末２の熱媒に対する最適な加熱動作を行わせるようになっている。
【００５４】
なお、この実施形態２の場合には、第２バイパス路３２および流量調整弁３６を設けているから、上述した間接熱交換ルートＸおよび直接熱交換ルートＹを作成している場合には、必要に応じて、第２バイパス路３２の流量調整弁３６を所要量開くことにより、蓄熱槽８を通過した熱媒に対して蓄熱槽８を通過させる前の熱媒を混合させるようにもできる。
【００５５】
ところで、上述した実施形態２においても、排熱回収装置１のコントローラ１０により熱源５の動作異常を判定できるようにしている。その詳細な説明は、基本的に上記実施形態１と同様であるので、割愛する。
【００５６】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、いろいろな応用や変形が考えられる。
【００５７】
（１）上記実施形態１，２では、熱源５としてガスエンジンを用いているけれども、ガソリンエンジンや燃料電池のような他の発電機を用いるようにしてもよい。
【００５８】
（２）上記実施形態１，２において、図示しないが、排熱回収装置１に対して複数の放熱端末２を接続している構成であっても本発明を適用できる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１および２の発明では、排熱回収装置と熱源との間で双方向に信号送受できるようにし、排熱回収装置側が熱源を駆動させるように指示した後、熱源が駆動されない場合に、その動作が停止していることを熱源側から排熱回収装置側へ伝達するようにしているから、排熱回収装置側で熱源の状態を監視できるようになり、必要に応じて適宜の処置を行うことが可能になるなど、使用者にとって便利なものとなる。
【００６０】
特に、請求項１の発明では、排熱回収装置側が熱源側からの動作停止信号を受けたときに、即座に熱源が異常と判定せずに、熱源を再駆動するようにしているから、単に熱源が一時的に駆動できないだけであったときには前記再駆動によって正常に駆動させることができ、異常に対する処置を無駄に行わずに済むなど、使用者にとってメリットがある。
【００６１】
また、請求項２の発明は、上記対処を所定回数繰り返した後でも、なお熱源側から動作停止信号が送出されてきた場合に、熱源が異常であると判定するようにしているから、熱源の異常を念入りに確認できて、判定間違いをなくすことができ、信頼性の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るコージェネレーションシステムを示す概略構成図
【図２】排熱回収装置側の動作説明に用いるフローチャート
【図３】熱源側の動作説明に用いるフローチャート
【図４】本発明の実施形態２に係るコージェネレーションシステムを示す概略構成図
【符号の説明】
１      排熱回収装置
２      放熱端末
５      熱源
５Ａ    熱源のコントローラ
６      補助熱源
７      循環路
８      蓄熱槽
９      熱媒通路
１０      排熱回収装置のコントローラ
【図１】
0004410955.tif 000002
【図２】
0004410955.tif 000003
【図３】
0004410955.tif 000004
【図４】
0004410955.tif 000005