(57)【要約】【課題】発電機を外気にて冷却することで発電機の発電効率の向上を図ると共に、発電機の冷却に利用した空気を冷却してからエンジンに吸入させることでエンジンの効率向上を図ることができるコージェネレーション装置を提供する。【解決手段】発電機１６は、吸気ダクト２０を通った空気すなわち外気により冷却されるので、その発電機１６が有する巻線の温度上昇が抑えられ、発電機１６の発電効率の向上を図ることができる。それと共に、吸気冷却装置２６は、発電機１６を冷却した後のエンジン吸気の温度が、水加熱器４２によって加熱される前の水の温度よりも高い場合に、その水加熱器４２によって加熱される前の水に上記エンジン吸気の熱を吸熱させることで、エンジン１８に吸い込まれる前のエンジン吸気を冷却する。従って、エンジン吸気の温度上昇に起因した空気密度の低下を抑え、エンジン１８の効率向上を図ることができる。【選択図】図１
2016160838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体（１４）と、
該筐体の外部から空気を導入する吸気ダクト（２０）と、
前記筐体内に収容され、前記吸気ダクトを通った空気により冷却される発電機（１６）と、
該発電機を冷却した空気である冷却利用後空気を吸入するエンジン吸気口（１８２）を有し、前記筐体内に収容され、前記冷却利用後空気を用いて燃料を燃焼させることで発熱すると共に前記発電機を駆動するエンジン（１８）と、
給湯または暖房に供される水を前記エンジンの熱で加熱する水加熱器（４２）と、
前記エンジン吸気口に接続され、前記冷却利用後空気を冷却してから前記エンジン吸気口へ流す吸気冷却装置（２６）とを備え、
該吸気冷却装置は、前記冷却利用後空気の温度（Ｔａｉｒ）が、前記水加熱器によって加熱される前の前記水の温度（Ｔｗ）よりも高い場合に、該水加熱器によって加熱される前の前記水に前記冷却利用後空気の熱を吸熱させることで、該冷却利用後空気を冷却す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】
前記給湯または暖房に供される前記水を溜めるタンク（４０１）と、
該タンクに対し前記水加熱器とは並列的に前記吸気冷却装置を接続し、前記タンクから流出した前記水を前記吸気冷却装置へ導くと共に該吸気冷却装置から流出した前記水を前記タンクへ戻す吸気冷却用配管（６２）と、
該吸気冷却用配管に設けられ、前記冷却利用後空気の温度（Ｔａｉｒ）が、前記水加熱器によって加熱される前の前記水の温度（Ｔｗ）よりも高い場合に前記吸気冷却用配管を開放する開閉弁（４８）とを備えてい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装置。
【請求項３】
前記給湯または暖房に供される前記水を溜めるタンク（４０１）と、
該タンクの中で下方に配置され、前記水加熱器によって加熱される前の前記水である前記タンク内の下方に溜まった前記水と熱交換媒体とを熱交換させるタンク内熱交換器（６６）と、
前記冷却利用後空気の温度（Ｔａｉｒ）が、前記タンク内の下方に溜まった前記水の温度（Ｔｔｗ）よりも高い場合に、前記タンク内熱交換器と前記吸気冷却装置との間で前記熱交換媒体を循環させる熱交換媒体ポンプ（７０）とを備え、
前記吸気冷却装置は、前記冷却利用後空気と前記熱交換媒体とを熱交換させることで該冷却利用後空気を冷却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装置。
【請求項４】
前記発電機を収容した発電機収容部（２４１）を有し、前記吸気ダクトと前記吸気冷却装置とに接続され、前記吸気ダクトを通った空気を該発電機収容部を経て前記吸気冷却装置へと導く導風ダクト（２４）を備え、
前記エンジンは前記導風ダクト外に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の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、エンジンの発熱を利用して水を加熱すると共にそのエンジンで発電機を駆動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、この種のコージェネレーション装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたコージェネレーション装置は、ＬＰガス等のガスを燃料とするエンジンと、そのエンジンに連結され発電機能とエンジンスタータ機能と有するスタータジェネレータとを備えている。このエンジンおよびスタータジェネレータは、気密性の高い筐体であるエアタイトボックス内に収納されている。
【０００３】
また、スタータジェネレータを冷却するために外気をエアタイトボックス内へ導く外気導入経路が設けられている。そして、外気は、エンジンが作動時に空気を吸い込む吸気動作によって、エアタイトボックス内に導入される。すなわち、外気導入経路からの外気は、エンジンおよびスタータジェネレータが設けられたエアタイトボックス内の空間へ流入してから、エンジンに吸い込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５４３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように特許文献１のコージェネレーション装置では、エアタイトボックス内へ導かれた外気は、エアタイトボックス内に配置されたエンジンまわりにも流れるので、スタータジェネレータに加えてエンジン自体も外気によって冷却される。そして、スタータジェネレータおよびエンジンを冷却したことにより暖まった冷却後の空気が、エンジンに吸入されるエンジン吸気となる。そのため、エンジン効率が低下するという課題があった。
【０００６】
このエンジン吸気の温度上昇に起因したエンジン効率の低下を回避するために、例えば、エアタイトボックス内を経ずに外気をエンジン吸気として直接利用する手段も考えられる。しかし、特許文献１のコージェネレーション装置では、エンジンの吸気動作を利用して外気がエアタイトボックス内に導入されているので、そのように外気をエンジン吸気として直接利用したとすれば、外気がエアタイトボックス内へ導入されず、外気によるエアタイトボックス内の冷却が行われなくなる。すなわち、エアタイトボックス内に配置されたスタータジェネレータの巻線温度が上昇し、スタータジェネレータの発電効率が低下するという課題が発生する。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、スタータジェネレータとしての発電機を外気にて冷却することで発電機の発電効率の向上を図ると共に、発電機の冷却に利用した空気を冷却してからエンジンに吸入させることでエンジンの効率向上を図ることができるコージェネレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のコージェネレーション装置の発明では、筐体（１４）と、
その筐体の外部から空気を導入する吸気ダクト（２０）と、
筐体内に収容され、吸気ダクトを通った空気により冷却される発電機（１６）と、
その発電機を冷却した空気である冷却利用後空気を吸入するエンジン吸気口（１８２）を有し、筐体内に収容され、冷却利用後空気を用いて燃料を燃焼させることで発熱すると共に発電機を駆動するエンジン（１８）と、
給湯または暖房に供される水をエンジンの熱で加熱する水加熱器（４２）と、
エンジン吸気口に接続され、冷却利用後空気を冷却してからエンジン吸気口へ流す吸気冷却装置（２６）とを備え、
その吸気冷却装置は、冷却利用後空気の温度（Ｔａｉｒ）が、水加熱器によって加熱される前の水の温度（Ｔｗ）よりも高い場合に、その水加熱器によって加熱される前の水に冷却利用後空気の熱を吸熱させることで、その冷却利用後空気を冷却することを特徴とする。
【０００９】
上述の発明によれば、発電機は、吸気ダクトを通った空気すなわち外気により冷却されるので、その発電機の発電効率の向上を図ることができる。それと共に、吸気冷却装置は、上記冷却利用後空気の温度が、水加熱器によって加熱される前の水の温度よりも高い場合に、その水加熱器によって加熱される前の水に冷却利用後空気の熱を吸熱させることで上記冷却利用後空気を冷却し、その冷却利用後空気を冷却してからエンジン吸気口へ流すので、エンジン吸気としての冷却利用後空気の温度上昇を抑え、その冷却利用後空気を吸入するエンジンの効率向上を図ることができる。
【００１０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図である。
【図２】第１実施形態と対比される比較例におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。
【図３】第２実施形態におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。
【図４】第３実施形態におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図である。図１の矢印ＤＲ１は、コージェネレーション装置１０が設置された状態でのタンク４０１の天地方向ＤＲ１（上下方向ＤＲ１）を示している。また、図１にて流体の流通経路に沿って記載された矢印は、その流体の流れ方向を示しており、後述する図２〜４でも同様である。
【００１４】
コージェネレーション装置１０は、熱源であるエンジン１８によって電力と熱とを生産し供給する装置である。このコージェネレーション装置１０は、図１に示すように、加熱発電ユニット１２、タンクユニット４０、水加熱器４２、第１ポンプ４４、第２ポンプ４６、開閉弁４８、複数の温度センサ５０、５２、電子制御装置５４、および複数の配管５６、５８、５９、６０、６２等を備えている。
【００１５】
加熱発電ユニット１２は、ユニットケース１４、発電機１６、エンジン１８、吸気ダクト２０、排気ダクト２２、導風ダクト２４、吸気冷却装置２６、エアクリーナ２８、排気熱交換器３０、およびマフラ３２等を備えている。加熱発電ユニット１２は、例えば屋内に設置される。
【００１６】
ユニットケース１４は、加熱発電ユニット１２の筐体を成すものであり、加熱発電ユニット１２の各構成要素１６、１８、２４、２６、２８、３０、３２をユニットケース１４内に収容している。また、ユニットケース１４は、エンジン１８の排気ガスが排気経路から漏れ出た場合にその排気ガスがユニットケース１４外へ流出することを防止するために、気密性の高い気密筐体であるエアタイトボックスとして構成されている。
【００１７】
吸気ダクト２０および排気ダクト２２は例えば二重管を構成しており、何れもユニットケース１４の外壁を貫通して屋外に開放されている。吸気ダクト２０はその二重管の外側管になっており、排気ダクト２２はその二重管の内側管になっている。吸気ダクト２０は、吸気ダクト２０の空気流れ上流端にて屋外に開放され、吸気ダクト２０の空気流れ下流端にて導風ダクト２４に接続されている。これにより、吸気ダクト２０は、ユニットケース１４外の空気である外気を、屋外すなわちユニットケース１４の外部から吸気ダクト２０内へ導入し、その導入した外気を導風ダクト２４へと流す。
【００１８】
排気ダクト２２はエンジン１８の排気経路の末端を構成し、排気ダクト２２の空気流れ上流端にてマフラ３２に接続され、排気ダクト２２の空気流れ下流端にて屋外に開放されている。これにより、排気ダクト２２は、マフラ３２から流入するエンジン１８の排気ガスを屋外へと流す。
【００１９】
導風ダクト２４は、ユニットケース１４内に収容されており、導風ダクト２４の空気流れ上流端にて吸気ダクト２０に接続され、導風ダクト２４の空気流れ下流端にて吸気冷却装置２６のケース２６１に接続されている。また、導風ダクト２４は、空気流れ上流端から空気流れ下流端へ至る途中に発電機収容部２４１を有している。この発電機収容部２４１には、発電機１６が収容されている。これにより、導風ダクト２４は、吸気ダクト２０を通った空気を、発電機収容部２４１を経て吸気冷却装置２６へと導く。
【００２０】
発電機１６は、エンジン１８に駆動されて発電しその発電した電力をコージェネレーション装置１０の外部へ供給する発電機能と、外部電源から電力供給を受けることでエンジン１８をエンジン始動のために回転させるエンジンスタータモータ機能とを併せ持つスタータジェネレータ（略して、ＳＧとも呼ぶ）である。そして、発電機１６はエンジン１８が有するエンジン出力軸１８１に連結されており、エンジン１８によって回転駆動される。
【００２１】
発電機１６は、ユニットケース１４内、詳細には上記のように発電機収容部２４１内に収容されている。そして、エンジン１８の吸気動作に伴い外気が吸気ダクト２０から吸入されるので、発電機１６は、吸気ダクト２０を通った空気すなわち外気によって発電機収容部２４１内にて冷却される。
【００２２】
エンジン１８はガスエンジンであり、言い換えれば、都市ガスまたはＬＰガス等のガスを燃料とする内燃機関である。エンジン１８は、発電機１６に連結されたエンジン出力軸１８１と、エンジン吸気口１８２と、エンジン排気口１８３とを有している。
【００２３】
エンジン吸気口１８２は、エアクリーナ２８を介して吸気冷却装置２６のケース２６１に接続されている。従って、エンジン１８は、吸気ダクト２０、導風ダクト２４、吸気冷却装置２６、エアクリーナ２８を順に経た外気をエンジン吸気口１８２から吸入する。すなわち、エンジン吸気口１８２には、発電機１６を冷却した空気である冷却利用後空気が吸入される。そして、エンジン１８は、その吸入した冷却利用後空気を用いて燃料を燃焼させることで発熱すると共に発電機１６を駆動する。エアクリーナ２８は、エンジン吸気口１８２に取り付けられ、エンジン吸気口１８２へ流入する空気から異物を除去するフィルタである。
【００２４】
また、エンジン１８はユニットケース１４内に収容され、且つ、そのユニットケース１４内において導風ダクト２４外に配置されている。すなわち、導風ダクト２４の空気流れ下流端は吸気冷却装置２６のケース２６１とエアクリーナ２８とを介してエンジン吸気口１８２に接続されているので、導風ダクト２４から流出した冷却利用後空気はエンジン１８を空冷することなくエンジン吸気口１８２へ吸い込まれる。
【００２５】
吸気冷却装置２６は、吸気冷却装置２６の外殻を構成するケース２６１と、そのケース２６１内に収容された吸気冷却用熱交換器２６２とを有している。吸気冷却装置２６は、導風ダクト２４から流出した冷却利用後空気を冷却してからエンジン吸気口１８２へ流す。吸気冷却装置２６の吸気冷却用熱交換器２６２は、例えば水が流れる多数のチューブが間隔を空けて積層配置された熱交換器であり、ケース２６１内にてチューブ相互間を通過する空気とチューブ内を流れる水とを熱交換させる。
【００２６】
排気熱交換器３０はユニットケース１４内に収容されており、エンジン排気口１８３に接続されている。排気熱交換器３０は、エンジン排気口１８３から流出するエンジン１８の排気ガス（燃焼ガス）とエンジン冷却水とを熱交換させ、エンジン冷却水を加熱する。そのエンジン冷却水とは例えば不凍液であり、エンジン１８を冷却すると共にそのエンジン１８の熱を水加熱器４２へ運ぶための流体である。
【００２７】
また、排気熱交換器３０は、エンジン排気音を低減するマフラ３２を介して排気ダクト２２に接続されている。すなわち、エンジン排気口１８３から流出した排気ガスは、排気熱交換器３０を通過し、排気熱交換器３０からマフラ３２と排気ダクト２２とを順に介して屋外へ排出される。このマフラ３２もユニットケース１４内に収容されている。
【００２８】
タンクユニット４０は、給湯に供される水を溜める貯湯タンクとしてのタンク４０１と、例えばサーミスタから成る複数のタンク温度センサ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃとを備えている。図１の矢印ＤＲ１は、タンクユニット４０が設置された状態でのタンク４０１の天地方向ＤＲ１（上下方向ＤＲ１）を示している。タンク４０１内の水は加熱されるので、本実施形態で言う水とは、冷水だけでなく熱水も意味するものとする。
【００２９】
タンク４０１は密閉型の容器であり、タンク４０１内は水で満たされている。タンク４０１には、上部タンク温度センサ４０２ａ、中部タンク温度センサ４０２ｂ、および下部タンク温度センサ４０２ｃ（特に区別しない場合には、単にタンク温度センサ４０２と呼ぶ）が設けられている。
【００３０】
上部タンク温度センサ４０２ａはタンク４０１の上部（例えばタンク４０１の頂部から僅かに下がった位置）に設けられている。下部タンク温度センサ４０２ｃはタンク４０１の下部（例えばタンク４０１の底部から僅かに上がった位置）に設けられている。また、中部タンク温度センサ４０２ｂはタンク４０１の中間部（例えばタンク４０１の上下方向ＤＲ１における中央位置）に設けられている。
【００３１】
これらのタンク温度センサ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃからの検出温度信号に基づいて、そのタンク温度センサ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃの配置に対応した各水位レベルでの水の温度、および所定温度以上の水の貯留量を検出することができる。これらのタンク温度センサ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃの検出温度信号は、それぞれの温度センサ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃから電子制御装置５４へ逐次入力される。
【００３２】
タンク４０１には、タンク４０１の下端である底部に設けられたタンク底部接続口４０１ａと、タンク４０１の上端である頂部に設けられたタンク頂部接続口４０１ｂとが形成されている。タンク４０１は、タンク底部接続口４０１ａに接続された加熱用往路配管５６１と、タンク頂部接続口４０１ｂに接続された加熱用復路配管５６２とをそれぞれ介して水加熱器４２に接続されている。加熱用往路配管５６１は、タンク４０１から水加熱器４２へ水を送る管路を構成し、加熱用復路配管５６２は、水加熱器４２からタンク４０１へ水を送る管路を構成している。すなわち、加熱用往路配管５６１および加熱用復路配管５６２は、タンク４０１から流出した水を水加熱器４２へ導くと共にその水加熱器４２から流出した水をタンク４０１へ戻す水加熱用配管５６を構成している。
【００３３】
また、加熱用往路配管５６１には電動の第１ポンプ４４が設けられており、その第１ポンプ４４は、電子制御装置５４からの制御信号に従って作動する。そして、第１ポンプ４４が作動させられることで、タンク４０１内の水が水加熱器４２に循環する。
【００３４】
また、加熱用往路配管５６１において第１ポンプ４４の上流側すなわち第１ポンプ４４とタンク底部接続口４０１ａとの間には、コージェネレーション装置１０の外部から水道配管５８が接続され、水道水が水道配管５８を通って流入するようになっている。また、加熱用復路配管５６２の下流端部には、コージェネレーション装置１０の外部へ給湯するための給湯配管５９が接続されている。従って、例えばタンク４０１内の水が給湯配管５９を通って外部へ供給されると、その分、水道水が水道配管５８を通ってタンク４０１へ供給される。
【００３５】
エンジン冷却水配管６０は、エンジン１８の内部に形成された冷却水路１８ａと水加熱器４２とをつなぐ第１冷却水配管６０１と、水加熱器４２と排気熱交換器３０とをつなぐ第２冷却水配管６０２と、排気熱交換器３０とエンジン１８の冷却水路１８ａとをつなぐ第３冷却水配管６０３とを有している。そして、エンジン冷却水配管６０およびエンジン１８の冷却水路１８ａは、エンジン冷却水を循環させる循環回路を構成している。
【００３６】
そのエンジン冷却水配管６０の中の第２冷却水配管６０２には電動の第２ポンプ４６が設けられており、その第２ポンプ４６は、電子制御装置５４からの制御信号に従って作動する。そして、第２ポンプ４６が作動させられることで、エンジン冷却水配管６０およびエンジン１８の冷却水路１８ａから成る循環回路にエンジン冷却水が循環する。すなわち、その循環回路において、第２ポンプ４６から吐出されたエンジン冷却水は、排気熱交換器３０、エンジン１８の冷却水路１８ａ、水加熱器４２を順に経て第２ポンプ４６に戻る。このとき、エンジン冷却水は、排気ガスの熱すなわちエンジン１８の熱により排気熱交換器３０にて加熱され、それに加えて、エンジン１８の冷却水路１８ａでもエンジン１８の熱により加熱される。
【００３７】
水加熱器４２はタンク４０１内の水とエンジン冷却水とを熱交換させる熱交換器である。詳細には、水加熱器４２は、加熱用往路配管５６１から流入する水と第１冷却水配管６０１から流入するエンジン冷却水とを熱交換させることにより、エンジン冷却水を介して得られるエンジン１８の熱で、加熱用往路配管５６１から流入する水を加熱する。
【００３８】
吸気冷却用配管６２は、タンク４０１に接続されタンク４０１内の水を循環させる循環回路を構成している。そして、吸気冷却用配管６２は、タンク４０１から流出した水を吸気冷却装置２６へ導くと共にその吸気冷却装置２６から流出した水をタンク４０１へ戻す。
【００３９】
具体的に、吸気冷却用配管６２は、吸気冷却用往路配管６２１と吸気冷却用復路配管６２２とを有している。吸気冷却用往路配管６２１の水流れ上流端は、加熱用往路配管５６１における第１ポンプ４４の下流側の部位に接続され、吸気冷却用往路配管６２１の水流れ下流端は吸気冷却用熱交換器２６２に接続されている。また、吸気冷却用復路配管６２２の水流れ上流端は吸気冷却用熱交換器２６２に接続され、吸気冷却用復路配管６２２の水流れ下流端は、加熱用復路配管５６２における給湯配管５９の接続部位よりも水流れ上流側の部位に接続されている。要するに、吸気冷却用配管６２は、タンク４０１に対し、水加熱器４２とは並列的に吸気冷却用熱交換器２６２を接続している。
【００４０】
また、吸気冷却用往路配管６２１には、電子制御装置５４からの制御信号に従って開閉作動する電磁式の開閉弁４８が設けられている。そのため、吸気冷却用往路配管６２１は開閉弁４８が閉弁されることで遮断され、開閉弁４８が開弁されることで開放される。
【００４１】
例えば第１ポンプ４４が作動しているときに開閉弁４８が開弁されると、吸気冷却用往路配管６２１からタンク４０１内の水が吸気冷却用熱交換器２６２へ流入する。そして、吸気冷却用熱交換器２６２は、その流入した水と導風ダクト２４からの冷却利用後空気とを熱交換させ、その熱交換後の水は吸気冷却用熱交換器２６２から吸気冷却用復路配管６２２へ流出する。その一方で、開閉弁４８が閉弁されると、吸気冷却用往路配管６２１は遮断されるので、吸気冷却用熱交換器２６２は、第１ポンプ４４の作動または非作動に関わらず、水と冷却利用後空気との熱交換を行わない。
【００４２】
第１温度センサ５０は、加熱用往路配管５６１のうち、第１ポンプ４４よりも水流れ下流側で且つ吸気冷却用往路配管６２１が接続されている接続部位よりも水流れ上流側に設けられている。すなわち、第１温度センサ５０は、第１ポンプ４４が吐出する水の温度を検出する水温センサである。第１温度センサ５０が検出した温度を示す検出信号は、第１温度センサ５０から電子制御装置５４へ逐次入力される。
【００４３】
また、第２温度センサ５２は、導風ダクト２４のうち発電機収容部２４１よりも空気流れ下流側に設けられている。すなわち、第２温度センサ５２は、発電機１６を冷却した後の冷却利用後空気の温度を導風ダクト２４内にて検出する空気温度センサである。第２温度センサ５２が検出した温度を示す検出信号は、第２温度センサ５２から電子制御装置５４へ逐次入力される。
【００４４】
電子制御装置５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路とから構成されており、ＲＯＭ等に予め記憶されたコンピュータプログラムに従って種々の制御処理を実行する。
【００４５】
電子制御装置５４は制御部として設けられており、例えば、エンジン１８によってタンク４０１内の水を加熱すると共に発電機１６を駆動して発電する熱電併給制御を実行する。その熱電併給制御において、電子制御装置５４は、所定の判定条件に基づいて、タンク４０１内の水を加熱する必要があるか否かを判定し、タンク４０１内の水を加熱する必要があると判定した場合には、発電機１６にエンジン１８をクランキングさせてエンジン１８を始動する。そして、そのエンジン１８の始動と共に、第１ポンプ４４および第２ポンプ４６を作動させる。すなわち、エンジン１８の運転中においては、第１ポンプ４４および第２ポンプ４６は常に作動させられている。
【００４６】
このようにエンジン１８、第１ポンプ４４、および第２ポンプ４６が作動することにより、エンジン冷却水配管６０を流れるエンジン冷却水がエンジン１８の熱によって加熱され、水加熱器４２は、その加熱されたエンジン冷却水と水加熱用配管５６を流れる水とを熱交換させる。これにより、タンク４０１内の水はエンジン１８を熱源として加熱される。また、エンジン１８の運転中には発電機１６が発電作動させられるので、上記タンク４０１内の水の加熱と共に、発電機１６による発電も行われる。
【００４７】
エンジン１８の作動中（運転中）においてエンジン１８はエンジン吸気口１８２から外気を吸入する。このとき、外気は吸気ダクト２０から導入され、その吸気ダクト２０から導入された外気は、導風ダクト２４の発電機収容部２４１にて発電機１６を冷却する。そして、その冷却を終えた空気である冷却利用後空気はエンジン１８の吸気（エンジン吸気）として利用される。
【００４８】
ここで、電子制御装置５４は、水加熱器４２によって加熱される前の水の温度、すなわち第１温度センサ５０により検出される水温、および、第２温度センサ５２により検出される冷却利用後空気の温度を逐次取得している。そして、電子制御装置５４は、その冷却利用後空気の温度Ｔａｉｒが、水加熱器４２によって加熱される前の水の温度Ｔｗよりも高い場合（Ｔａｉｒ＞Ｔｗ）には、開閉弁４８を開弁させる。開閉弁４８は、この開弁により、吸気冷却用配管６２を開放する。
【００４９】
また、エンジン１８の運転中には第１ポンプ４４は作動させられているので、水加熱器４２によって加熱される前の水すなわち冷却利用後空気よりも低温の冷水は、開閉弁４８を通って吸気冷却用熱交換器２６２を循環する。これにより、吸気冷却用熱交換器２６２は、エンジン１８の吸気としての冷却利用後空気と上記冷水とを熱交換させることでその冷却利用後空気を冷却する。すなわち、吸気冷却用熱交換器２６２を含む吸気冷却装置２６は、上記「Ｔａｉｒ＞Ｔｗ」の場合に、上記水加熱器４２によって加熱される前の水に冷却利用後空気の熱を吸熱させることで、その冷却利用後空気を冷却する。
【００５０】
更に、この吸気冷却用熱交換器２６２での熱交換により、吸気冷却用熱交換器２６２を循環する水に移った熱エネルギーは、その熱交換後の水がタンク４０１に戻るので、タンク４０１へと回収されることになる。すなわち、吸気冷却装置２６が冷却利用後空気を冷却することは、タンク４０１内の水の加熱に寄与することにもなる。
【００５１】
その一方で、電子制御装置５４は、上記冷却利用後空気の温度Ｔａｉｒが、上記水加熱器４２によって加熱される前の水の温度Ｔｗ以下である場合（Ｔａｉｒ≦Ｔｗ）には、開閉弁４８を閉弁させる。これにより、吸気冷却用熱交換器２６２での熱交換が停止され、エンジン１８の吸気が吸気冷却用熱交換器２６２で暖められることが防止される。
【００５２】
上述したように、本実施形態によれば、発電機１６は、吸気ダクト２０を通った空気すなわち外気により冷却されるので、その発電機１６が有する巻線の温度上昇が抑えられ、発電機１６の発電効率の向上を図ることができる。それと共に、吸気冷却装置２６は、第２温度センサ５２によって検出される冷却利用後空気の温度Ｔａｉｒが、水加熱器４２によって加熱される前の水の温度Ｔｗよりも高い場合（Ｔａｉｒ＞Ｔｗ）に、その水加熱器４２によって加熱される前の水に冷却利用後空気の熱を吸熱させることで上記冷却利用後空気を冷却し、その冷却した冷却利用後空気をエンジン吸気口１８２へ流す。従って、エンジン吸気口１８２へ吸入される冷却利用後空気の温度上昇に起因した空気密度の低下を抑え、エンジン１８の効率向上を図ることができる。
【００５３】
そして、コージェネレーション装置１０は、水加熱器４２によって加熱される前の水すなわちタンク４０１内の水を利用してエンジン１８の吸気を冷却するので、そのエンジン１８の吸気を冷却するための冷却源を新たに必要とはしないというメリットがある。
【００５４】
また、本実施形態によれば、吸気冷却用配管６２に設けられた開閉弁４８は、吸気冷却装置２６へ流入する冷却利用後空気の温度Ｔａｉｒが、水加熱器４２によって加熱される前の水の温度Ｔｗよりも高い場合に、吸気冷却用配管６２を開放する。従って、水加熱器４２によって加熱される前の水がエンジン吸気を冷却するために適した温度になっている場合に、その加熱される前の水を開閉弁４８の開閉作動によって容易に、エンジン吸気の冷却に利用することができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、導風ダクト２４は、発電機１６を収容した発電機収容部２４１を有し、吸気ダクト２０と吸気冷却装置２６とに接続され、吸気ダクト２０を通った空気を発電機収容部２４１を経てから吸気冷却装置２６へと導く。そして、その吸気冷却装置２６はエンジン吸気口１８２に接続されている。また、エンジン１８は導風ダクト２４外に配置されている。従って、ユニットケース１４内において、導風ダクト２４から流出した外気はエンジン１８周りに流れることがないので、エンジン１８が外気によって空冷されることを防止することができる。要するに、コージェネレーション装置１０において、発電機１６の冷却により発電効率を高めるだけでなく、エンジン１８の熱をエンジン冷却水へより多く伝えることができ、エンジン１８の熱で水を加熱するときの熱効率を高めることが可能である。
【００５６】
ここで、本実施形態と図２に示す比較例とを対比して、上述した本実施形態の効果を説明する。図２は、本実施形態と対比される比較例におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図であって、本実施形態の図１に相当する図である。図２では、電子制御装置５４の図示が省略されており、このことは、後述の図３および図４でも同様である。
【００５７】
図２の比較例では、導風ダクト２４が設けられておらず、吸気ダクト２０の空気流れ下流端がユニットケース１４内に開放されている。そして、エンジン１８の運転中には、そのユニットケース１４内の空気がエアクリーナ２８を介してエンジン吸気口１８２へ吸い込まれる。これらの点が本実施形態とは異なる。
【００５８】
図２に示すように比較例では、エンジン１８の吸気動作に伴い、外気が吸気ダクト２０からユニットケース１４内に取り入れられ、その取り入れられた外気によって発電機１６は冷却されるが、それと共に、エンジン１８もその外気によって冷却される。しかし、この比較例のように、加熱源であるエンジン１８自体を外気で空冷するということは、エンジン１８の熱でタンク４０１内の水を加熱し給湯するという目的からすると、エンジン１８の熱効率が低下する要因となる。これに対し、本実施形態のコージェネレーション装置１０は、図１に示すようにエンジン１８が外気によっては冷却されない構成となっているので、例えば図２の比較例と比較して、エンジン１８の熱をタンク４０１内の水へと回収する熱回収の最大化を図ることが可能である。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明し、第１実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。後述の第３実施形態でも同様である。
【００６０】
図３は、本実施形態におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。図３に示すように、本実施形態は、コージェネレーション装置１０が、第１実施形態の開閉弁４８と第１温度センサ５０と吸気冷却用配管６２（図１参照）とに替えて、タンク内熱交換器６６と吸気冷却用配管６８と熱交換媒体ポンプ７０とを備えているという点において第１実施形態と異なっている。
【００６１】
具体的には図３に示すように、タンク内熱交換器６６はタンク４０１の中で下方に配置されている。言い換えれば、タンク４０１の中での底部またはその底部近傍に配置されている。そして、タンク内熱交換器６６は、タンク４０１内の下方に溜まった水であるタンク下方貯留水と、タンク内熱交換器６６の中を循環する熱交換媒体とを熱交換させる。その熱交換媒体は、液体または気体の何れでもよく、例えばエンジン冷却水と同様の不凍液である。また、上記タンク下方貯留水は、タンク底部接続口４０１ａから流出した後に水加熱器４２へ流入しその水加熱器４２で加熱されるので、水加熱器４２によって加熱される前の水である。また、タンク下方貯留水の温度は、図３から判るように、下部タンク温度センサ４０２ｃによって検出される。なお、タンク内熱交換器６６がタンク４０１内の下方に配置されている理由は、タンク４０１内の水の温度分布において、タンク４０１内の下方ほど水温が低くなっておりエンジン吸気の冷却に適しているからである。
【００６２】
吸気冷却用配管６８は、吸気冷却用熱交換器２６２とタンク内熱交換器６６とをつなぎそれらの熱交換器２６２、６６の間で熱交換媒体を循環させる循環回路を構成している。具体的に、吸気冷却用配管６８は、吸気冷却用第１配管６８１と吸気冷却用第２配管６８２とを有している。吸気冷却用第１配管６８１の一端はタンク内熱交換器６６に接続され、吸気冷却用第１配管６８１の他端は吸気冷却用熱交換器２６２に接続されている。また、吸気冷却用第２配管６８２の一端は吸気冷却用熱交換器２６２に接続され、吸気冷却用第２配管６８２の他端はタンク内熱交換器６６に接続されている。
【００６３】
また、吸気冷却用第１配管６８１には、電子制御装置５４（図１参照）からの制御信号に従って作動する電動の熱交換媒体ポンプ７０が設けられている。この熱交換媒体ポンプ７０が作動すれば、吸気冷却用熱交換器２６２とタンク内熱交換器６６との間で熱交換媒体が循環する。
【００６４】
例えば熱交換媒体ポンプ７０が作動すると、熱交換媒体がタンク内熱交換器６６から吸気冷却用第１配管６８１を通って吸気冷却用熱交換器２６２へ流入する。そして、吸気冷却用熱交換器２６２は、その流入した熱交換媒体と導風ダクト２４からの冷却利用後空気とを熱交換させ、その熱交換後の熱交換媒体は吸気冷却用熱交換器２６２から吸気冷却用第２配管６８２を通ってタンク内熱交換器６６へ流入する。タンク内熱交換器６６は、そのタンク内熱交換器６６へ流入した熱交換媒体とタンク下方貯留水とを熱交換させ、その熱交換後の熱交換媒体はタンク内熱交換器６６から吸気冷却用第１配管６８１へと流出する。
【００６５】
その一方で、熱交換媒体ポンプ７０が停止すると、熱交換媒体は吸気冷却用配管６８を流れないので、吸気冷却用熱交換器２６２およびタンク内熱交換器６６の熱交換が停止する。
【００６６】
本実施形態の電子制御装置５４（図１参照）は、第２温度センサ５２により検出される冷却利用後空気の温度Ｔａｉｒが、下部タンク温度センサ４０２ｃにより検出される水温Ｔｔｗすなわちタンク下方貯留水の温度Ｔｔｗよりも高い場合（Ｔａｉｒ＞Ｔｔｗ）には、熱交換媒体ポンプ７０を作動させる。すなわち、熱交換媒体ポンプ７０は、上記「Ｔａｉｒ＞Ｔｔｗ」の場合に、タンク内熱交換器６６と吸気冷却用熱交換器２６２との間で熱交換媒体を循環させる。
【００６７】
この熱交換媒体ポンプ７０の作動により、吸気冷却用配管６８を流れる熱交換媒体は、タンク内熱交換器６６で、冷却利用後空気よりも低温のタンク下方貯留水と同程度の温度にまで冷却される。すなわち、その熱交換媒体は、その冷却利用後空気よりも低い温度にまで冷却される。従って、吸気冷却用熱交換器２６２を含む吸気冷却装置２６は、導風ダクト２４からの冷却利用後空気と、タンク内熱交換器６６から吸気冷却用熱交換器２６２へ流入する熱交換媒体とを熱交換させることで、その冷却利用後空気を冷却する。
【００６８】
更に、タンク内熱交換器６６における熱交換媒体とタンク下方貯留水との熱交換により、冷却利用後空気から熱交換媒体に移った熱エネルギーはタンク４０１へと回収されることになる。
【００６９】
その一方で、電子制御装置５４は、上記冷却利用後空気の温度Ｔａｉｒが、上記タンク下方貯留水の温度Ｔｔｗ以下である場合（Ｔａｉｒ≦Ｔｔｗ）には、熱交換媒体ポンプ７０を停止する。これにより、吸気冷却用熱交換器２６２およびタンク内熱交換器６６での熱交換が停止され、エンジン１８の吸気が吸気冷却用熱交換器２６２で暖められることが防止される。
【００７０】
本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、吸気冷却装置２６は、エンジン吸気としての冷却利用後空気とタンク内熱交換器６６から流入する熱交換媒体とを熱交換させることで、その冷却利用後空気を冷却する。従って、第１ポンプ４４の作動とは独立して吸気冷却装置２６に冷却利用後空気を冷却させることが可能である。
【００７２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。
【００７３】
図４は、本実施形態におけるコージェネレーション装置１０の概略構成を示した図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。図４に示すように、本実施形態は、コージェネレーション装置１０が、第１実施形態の導風ダクト２４（図１参照）を備えていないという点において第１実施形態と異なっている。
【００７４】
具体的には図４に示すように、導風ダクト２４が設けられていないので、吸気ダクト２０の空気流れ下流端はユニットケース１４内に開放されている。また、吸気冷却装置２６のケース２６１は、第１実施形態と同様にエアクリーナ２８を介してエンジン吸気口１８２へ接続されている。その一方で、吸気冷却装置２６のケース２６１は、第１実施形態と異なり、ユニットケース１４内へ向けて開口した開口部２６３を有している。また、本実施形態の第２温度センサ５２はその開口部２６３に設けられているが、吸気冷却装置２６のケース２６１内へ流入するエンジン吸気としての冷却利用後空気の温度を検出するという点では、第１実施形態と同様である。
【００７５】
このような構成から、エンジン１８の吸気動作に伴い、外気は導風ダクト２４を通ってユニットケース１４内へ流入し、発電機１６およびエンジン１８は、そのユニットケース１４内へ流入した外気によって冷却される。すなわち、発電機１６を冷却した冷却利用後空気は、エンジン１８を冷却した空気でもある。そして、その発電機１６およびエンジン１８を冷却した空気（外気）を含むユニットケース１４内の空気は、吸気冷却装置２６のケース２６１が有する開口部２６３から、エンジン吸気としてケース２６１内に流入する。従って、本実施形態は、水加熱器４２によって加熱される前の水すなわちタンク４０１内の水を、エンジン１８の吸気を冷却するための冷却源として利用できるという点では、第１実施形態と同様である。
【００７６】
本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。
【００７７】
なお、本実施形態は第１実施形態に基づいた変形例であるが、本実施形態を前述の第２実施形態と組み合わせることも可能である。
【００７８】
（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態において、エンジン１８は、ガスを燃料とする内燃機関であるが、ガソリンなどの液体を燃料とする内燃機関であっても差し支えない。或いは、エンジン１８は、内燃機関ではなく外燃機関であってもよい。
【００７９】
（２）上述の各実施形態において、タンク４０１に溜められる水は給湯に供されるが、その水の用途に限定はなく、例えば、タンク４０１に溜められる水は、給湯と共に暖房に供されてもよいし、給湯に替えて暖房に供されてもよい。
【００８０】
（３）上述の第１実施形態において、開閉弁４８を開閉させる判定条件に用いられる水温は、加熱用往路配管５６１に設けられた第１温度センサ５０によって検出されるが、第１温度センサ５０に替えて例えば下部タンク温度センサ４０２ｃによって検出されても差し支えない。
【００８１】
（４）上述の各実施形態において、コージェネレーション装置１０はタンクユニット４０を備えているが、そのタンクユニット４０を備えていないコージェネレーション装置１０において、給湯に供される水がエンジン１８の熱によって加熱されても差し支えない。
【００８２】
（５）上述の第１実施形態において、加熱発電ユニット１２が備えている発電機１６は、図１に示すように１台であるが、加熱発電ユニット１２は複数台の発電機１６を備えていても差し支えない。このことは、第２および第３実施形態でも同様である。
【００８３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８４】
１０      コージェネレーション装置
１４      ユニットケース（筐体）
１６      発電機
１８      エンジン
２０      吸気ダクト
２６      吸気冷却装置
４２      水加熱器
１８２    エンジン吸気口
【図１】
2016160838.tif 000003
【図２】
2016160838.tif 000004
【図３】
2016160838.tif 000005
【図４】
2016160838.tif 000006