(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統から電気負荷に至る交流電力の給電路に接続可能な発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、前記内燃機関の動作を制御する第１の制御部を有すると共に、ケースに収納された発電ユニットと、前記内燃機関の排熱で生成された温風を熱負荷に送風するブロアを少なくとも有する温風暖房ユニットを備えるコージェネレーション装置において、前記ケースに換気を流入させる流入孔と流出させる流出孔を穿設し、前記流入孔と前記ブロアの出口側を換気導入ダクトで接続すると共に、前記流出孔と前記ブロアの入口側を換気供給ダクトで接続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】
前記ブロアの動作を制御する第２の制御部を備えると共に、前記第２の制御部は前記発電ユニットの発電量に応じて風量が変化するように前記ブロアの動作を制御することを特徴とする請求項１記載のコージェネレーション装置。
【請求項３】
前記ケースは少なくとも２つの室に仕切られ、一方の室に前記内燃機関と前記発電機が収容されると共に、他方の室に前記第１の制御部が収容され、少なくとも前記第１の制御部が前記換気導入ダクトから導入される換気によって冷却されることを特徴とする請求項１または２記載のコージェネレーション装置。
【請求項４】
前記温風暖房ユニットは、共通ケースに前記発電ユニットと一体的に収容されることを特徴とする請求項１から３のいずれか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】
この発明はコージェネレーション装置に関し、より具体的には発電ユニットの換気についてのコージェネレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、商用電力系統から電気負荷に至る交流電力の給電路に内燃機関で駆動される発電機を接続し、商用電力系統と連系させて電気負荷に電力を供給すると共に、内燃機関の排熱を利用して加温した温水などを熱負荷に供給するようにした、いわゆるコージェネレーション装置が種々提案されている。また、その中で、騒音を抑えつつ、換気ファンモータ部を外気で直接冷却するものも知られており、その例として特許文献１記載の技術を挙げることができる。
【特許文献１】特開平１１−２００９５１号公報
【０００３】
特許文献１記載の技術においては、防音ケースで囲まれたコージェネレーション装置において、防音ケースの換気口寄りの上部側に換気ファンを設け、防音ケースの天井板を二重構造として空洞部を形成し、その空洞部などを介して外気を吸い込むことにより、換気ファンのモータ部を直接冷却する冷却風を生成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来技術において換気（冷却風）はモータ部を冷却した後でケースの外に排出させられており、換気の有効利用の点で満足し難いものであった。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、発電ユニットと温風暖房ユニットを備えたコージェネレーション装置において、換気を有効に利用す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】
【０００６】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、商用電力系統から電気負荷に至る交流電力の給電路に接続可能な発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、前記内燃機関の動作を制御する第１の制御部を有すると共に、ケースに収納された発電ユニットと、前記内燃機関の排熱で生成された温風を熱負荷に送風するブロアを少なくとも有する温風暖房ユニットを備えるコージェネレーション装置において、前記ケースに換気を流入させる流入孔と流出させる流出孔を穿設し、前記流入孔と前記ブロアの出口側を換気導入ダクトで接続すると共に、前記流出孔と前記ブロアの入口側を換気供給ダクトで接続する如く構成した。
【０００７】
請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、前記ブロアの動作を制御する第２の制御部を備えると共に、前記第２の制御部は前記発電ユニットの発電量に応じて風量が変化するように前記ブロアの動作を制御する如く構成した。
【０００８】
請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、前記ケースは少なくとも２つの室に仕切られ、一方の室に前記内燃機関と前記発電機が収容されると共に、他方の室に前記第１の制御部が収容され、少なくとも前記第１の制御部が前記換気導入ダクトから導入される換気によって冷却される如く構成した。
【０００９】
請求項４に係るコージェネレーション装置にあっては、前記温風暖房ユニットは、共通ケースに前記発電ユニットと一体的に収容される如く構成した。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係るコージェネレーション装置にあっては、発電ユニットが収容されるケースに換気を流入させる流入孔と流出させる流出孔を穿設し、流入孔と温風暖房ユニットのブロアの出口側を換気導入ダクトで接続すると共に、流出孔とブロアの入口側を換気供給ダクトで接続する如く構成したので、ブロアによって熱需要側、例えば各部屋の冷気を換気導入ダクトを介してケースに導入できる一方、ケースの冷却によって昇温した換気を換気供給ダクトを介して温風暖房ユニットのブロアの入口側に供給することになり、よって換気を有効に利用することができる。
【００１１】
請求項２に係るコージェネレーション装置にあっては、ブロアの動作を制御する第２の制御部を備えると共に、第２の制御部は発電ユニットの発電量に応じて風量が変化するようにブロアの動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、発電量の増加に応じて発電ユニットの第１の制御部の発熱量が増加するとき、発電量に応じてブロアの風量を変化させることで、換気を一層有効に利用することができる。
【００１２】
請求項３に係るコージェネレーション装置にあっては、ケースは少なくとも２つの室に仕切られ、一方の室に内燃機関と発電機が収容されると共に、他方の室に第１の制御部が収容され、少なくとも第１の制御部が換気導入ダクトから導入される換気によって冷却される如く構成したので、上記した効果に加え、発熱しやすい電装部品を備えた第１の制御部を少なくとも冷却することで、冷却で昇温した排熱を一層有効に利用することができる。
【００１３】
請求項４に係るコージェネレーション装置にあっては、温風暖房ユニットは共通ケースに発電ユニットと一体的に収容される如く構成したので、上記した効果に加え、発電ユニットで昇温させられた換気を温風暖房ユニット側に一層無駄なく供給して昇温させることができる。
【００１４】
さらに、一体化することで、発電ユニットの内燃機関や発電機からの放熱も熱伝導を介して温風暖房ユニット側に伝達できると共に、共通部品の集約化を図ることができ、さらに装置としてコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に即してこの発明に係るコージェネレーション装置を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、この発明の第１実施例に係るコージェネレーション装置を模式的に示す模式図である。
【００１７】
図示の如く、コージェネレーション装置（符号１０で示す）は、商用電源（商用電力系統）１２から家庭内電気負荷（電気負荷）１４に至る交流電力の給電路（電力線）１６に接続可能な発電機（「ＧＥＮ」と示す）２０と、発電機２０を駆動する内燃機関（「ＥＮＧ」と示し、以下「エンジン」という）２２と、発電制御部（第１の制御部）２４からなる発電ユニット２６を備える。
【００１８】
商用電源１２は、単相３線からＡＣ１００／２００Ｖで５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ）の交流電力を出力する。発電ユニット２６は一体化され、発電ユニットケース（筐体）３０の内部に収容される。
【００１９】
より具体的には図示の如く、発電ユニットケース３０は仕切り３０ａで２つの室３０ａ１，３０ａ２に仕切られ、図において右の室３０ａ１に発電機２０とエンジン２２が鉛直方向において上下に配置されると共に、左の室３０ａ２に発電制御部２４が収容される。発電制御部２４はエンジン２２から隔離され、エンジン２２からの放熱を可能な限り遮断させられるようにエンジン２２とは別室に収容される。
【００２０】
エンジン２２は都市ガス（あるいはＬＰガス）を燃料とする、水冷４サイクルの単気筒ＯＨＶ型の火花点火式のエンジンであり、例えば１６３ｃｃの排気量を備える。図示は省略するが、発電ユニットケース３０においてエンジン２２のシリンダヘッドとシリンダブロックは横（水平）方向に配置され、その内部に１個のピストンが往復動自在に配置される。
【００２１】
発電ユニットケース３０に気密に取り付けられた吸気ダクト２２ａから供給された吸気管（図示せず）から吸入され、同様に吸入されたガスと共にミキサ（図示せず）で混合され、生成された混合気は燃焼室（図示せず）に流れ、点火されるとき燃焼してピストン（図示せず）を駆動し、発電ユニットケース３０において縦（鉛直）方向にピストンに連結されるクランクシャフト（図示せず）を回転させる。
【００２２】
よって生じた排ガスは、排気管（図示せず）から発電ユニットケース３０に気密に取り付けられた排気ダクト３２を流れて屋外に排出される。
【００２３】
シリンダブロックなどの発熱部位の付近には冷却水循環路３４が形成され、その内部を流れる、不凍液からなる冷却水は発熱部位と熱交換してエンジン２２を冷却させつつ昇温すると共に、排気管に沿って設けられた排気熱交換器３６を通過させられ、そこでの熱交換によって内部を流れる冷却水はさらに昇温する。
【００２４】
クランクシャフトの上端にはフライホイール（図示せず）が取り付けられると共に、その内側には多極コイルからなる発電機２０が配置される。発電機２０はフライホイールとの間で相対回転するとき、交流電力を発電する。発電機２０の出力は、発電制御部２４に送られる。
【００２５】
図示は省略するが、発電制御部２４は、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）と、インバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える。インバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して発電機２０の出力をＡＣ１００／２００Ｖ（単相）に変換する。
【００２６】
発電ユニット２６の発電出力は、１．０ｋＷ程度である。インバータの出力はブレーカ（図示せず）を介して給電路１６に接続される。発電機２０は逆に商用電源１２からインバータを介して通電されるとき、エンジン２２をクランキングするスタータモータとしても機能する。発電制御部２４のＥＣＵは発電機２０の機能をスタータとジェネレータの間で切り換えると共に、エンジン２２などの動作を制御する。
【００２７】
コージェネレーション装置１０は、発電ユニット２６に加え、温風暖房ユニット４０を備える。
【００２８】
温風暖房ユニット４０はエンジン２２の排熱で生成された温風を熱負荷に送風するブロア、より具体的にはエンジン２２の冷却水循環路３４に接続される排熱熱交換器４２と、バーナ４４と、バーナ４４の燃焼ガスの吸排気路４４ａに接続される顕熱熱交換器４４ｂと潜熱熱交換器４４ｃと、吸気を排熱熱交換器４２、および顕熱熱交換器４４ｂと潜熱熱交換器４４ｃに送って熱交換させ、よって生成された温風を温風通路から室内に供給する上記したブロア４６と、温風暖房ユニット制御部（第２の制御部）５０を備える。
【００２９】
温風暖房ユニット４０は温風暖房ユニットケース（図示せず）に収容されると共に、温風通路を介して各部屋に接続される。
【００３０】
以下、上記した構成を個別に説明する。
【００３１】
発電ユニット２６と温風暖房ユニット４０は、前記した冷却水循環路３４で接続される。即ち、冷却水循環路３４はエンジン２２から温風暖房ユニット４０に向けて延び、ブロア４６の付近に配置された排熱熱交換器４２に接続され、そこでブロア４６で吸引された各部屋の冷気と熱交換させられた後、エンジン２２に戻る。
【００３２】
冷気は排熱熱交換器４２での熱交換で昇温させられて温風となり、ブロア４６によって送風ダクト（図示せず）から温風通路を介して各部屋に供給され、各部屋を暖房する。
【００３３】
バーナ４４は燃焼ファンで屋外から吸排気路４４ａを介して空気を吸引し、供給されたガス（図示せず）と混合させて燃焼させる。それにより生じた燃焼ガスは顕熱熱交換器４４ｂと潜熱熱交換器４４ｃを通り、吸排気路４４ａから屋外に放出される。
【００３４】
顕熱熱交換器４４ｂと潜熱熱交換器４４ｃは、ブロア４６の送風ダクト（図示せず）を通る空気と熱交換して昇温させる。具体的には、顕熱熱交換器４４ｂは燃焼ガスの露点までの熱を放熱し、潜熱熱交換器４４ｃは露点以下の熱を放熱する。潜熱熱交換器４４ｃで発生する凝縮水はドレンパイプ（図示せず）を介して屋外に排出される。
【００３５】
ブロア４６は入口側において各部屋から冷気を吸引する一方、排熱熱交換器４２で熱交換によって昇温させられると共に、バーナ４４の燃焼によってさらに昇温させられた温風を出口側において送風ダクトから各部屋に送風し、各部屋を暖房する。
【００３６】
温風暖房ユニット制御部（以下「温風制御部」という）５０も発電制御部２４のＥＣＵと同様、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ（電子制御ユニット）を備える。温風制御部のＥＣＵは、発電制御部２４のＥＣＵと通信自在に接続されると共に、リモートコントローラ（図に「リモコン」と示す）６０にも通信自在に接続される。リモートコントローラ６０はユーザによって操作され、目標室温などの設定に使用される。
【００３７】
図１においてＴは温度センサ、Ｖはバルブ、Ｐはポンプを示し、信号線の図示は一部省略するが、それらは温風制御部５０に電気的に接続される。温風制御部５０は温度センサ６２，６４の出力に基づき、バルブＶとポンプＰの動作を制御してエンジン２２の排熱の回収と、ブロア４６とバーナ４４の動作を制御する。
【００３８】
即ち、温風制御部５０は、排熱ポンプ７０を駆動して冷却水循環路３４を流れる冷却水を排熱熱交換器４２に圧送し、冷却水循環路３４を流れる循環水とブロア４６で吸引された各部屋の冷気と熱交換させる。
【００３９】
尚、排気熱交換器３６の内部での凝縮水の溜り込みによる腐食防止とエンジンオイルの耐久性を考慮し、温風制御部５０は、冷却水のエンジン２２の入口温度が例えば７０℃となるように制御する。
【００４０】
また温風制御部５０は、規定時間を経過しても検出された室温が設定温度に達しないとき、あるいは検出された室温と設定温度との差が既定値を超えるとき、発電ユニット２６の稼動のみでは不足と判断し、設定温度に達するまでバーナ４４を稼動（燃焼）させ、バーナ４４で昇温された温風をブロア４６で各部屋に供給する。
【００４１】
また温風制御部５０は、発電ユニット２６の発電量に応じてブロア４６の風量が変化、より具体的には発電量が増加するにつれてブロア４６の風量が増加するように、ブロア４６の動作を制御する。
【００４２】
この実施例に係るコージェネレーション装置１０において特徴的なことは、発電ユニットケース３０の室３０ａ２の上下に換気を流入させる流入孔３０ａ２１と換気を流出させる流出孔３０ａ２２を穿設し、下方に穿設された流入孔３０ａ２１とブロア４６の出口側（正圧側）を換気導入ダクト７４で接続すると共に、上方に穿設された流出孔３０ａ２２とブロア４６の入口側（負圧側）を換気供給ダクト７６で接続する如く構成したことにある。
【００４３】
前記した如く、ブロア４６は各部屋から冷気を吸引する一方、排熱熱交換器４２などで昇温させられた温風を送風ダクトから各部屋に送風するが、図示の如く、換気導入ダクト７４によって各部屋から吸引された冷気は室３０ａ２に換気（冷却風）として導入される。
【００４４】
導入された冷気は室３０ａ２の発電制御部２４に沿って下方から上方に流れ、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータなどの発熱し易い電装部品を冷却する。室３０ａ２での熱交換によって昇温させられた換気は換気供給ダクト７６からブロア４６の出口側（正圧側）に供給され、排熱熱交換器４２などでさらに昇温させられて各部屋に供給される。
【００４５】
換気導入ダクト７４はブロア４６の出口側（正圧側）を室３０ａ２に接続すると共に、換気供給ダクト７６はブロア４６の入口側（負圧側）を室３０ａ２に接続するので、室３０ａ１への換気の流入あるいはそれからの流出が容易となる。
【００４６】
換気導入ダクト７４と換気供給ダクト７６にはオリフィス７４ａ，７６ａを設け、流入あるいは流出する換気量が発電制御部２４の冷却などに適当な量となるようにすると共に、ブロア４６で生じる負圧の影響を防止する。
【００４７】
上記の如く、第１実施例に係るコージェネレーション装置１０においては、発電ユニット２６が収容される発電ユニットケース３０に換気を流入させる流入孔３０ａ２１と流出させる流出孔３０ａ２２を穿設し、流入孔３０ａ２１と温風暖房ユニット４０のブロア４６の出口側を換気導入ダクト７４で接続すると共に、流出孔３０ａ２２とブロア４６の入口側を換気供給ダクト７６で接続する如く構成したので、ブロア４６によって熱需要側、例えば各部屋の冷気を換気導入ダクト７４を介して発電ユニットケース３０に導入できる一方、発電ユニットケース３０の冷却によって昇温した換気を換気供給ダクト７６を介して温風暖房ユニット４０のブロア４６の入口側に供給することになり、よって換気を有効に利用することができる。
【００４８】
即ち、導入されて室３０ａ２での熱交換によって昇温させられた換気は換気供給ダクト７６からブロア４６の出口側に供給され、排熱熱交換器４２などでさらに昇温させられて各部屋に供給されるので、バーナ４４を燃焼させる頻度が低減し、よって換気を有効に利用することができる。
【００４９】
また、発電ユニット２６の発電量に応じて風量が変化するようにブロア４６の動作を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、発電量の増加に応じて発電制御部２４の発熱量が増加するとき、発電量に応じてブロア４６の風量を変化させることで、換気を一層有効に利用することができる。
【００５０】
また、発電ユニットケース３０は少なくとも２つの室３０ａ１，３０ａ２に仕切られ、一方の室３０ａ１にエンジン２２と発電機２０が収容されると共に、他方の室３０ａ２に発電制御部２４が収容され、少なくとも発電制御部２４が換気導入ダクト７４から導入される換気によって冷却される如く構成したので、上記した効果に加え、発熱しやすい電装部品を備えた発電制御部２４を少なくとも冷却することで、冷却で昇温した排熱を一層有効に利用することができる。
【００５１】
尚、仕切り３０ａの上方を切り欠き、図１に想像線で示す如く、室３０ａ２と３０ａ１を連通させると共に、室３０ａ１の上方に流出孔３０ａ１１を穿設し、換気供給ダクト７４を想像線で示す分だけ延長するように構成しても良い。
【００５２】
これにより、エンジン２２からの放出熱によって一層昇温させられた換気を換気供給ダクト７６から温風暖房ユニット４０側に供給することができる。
【実施例２】
【００５３】
図２は、この発明の第２実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。
【００５４】
第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第２実施例に係るコージェネレーション装置にあっては、温風暖房ユニット４０が共通ケースに発電ユニット２６と一体的に収容される如く構成した。
【００５５】
即ち、第２実施例においては発電ユニット２６と温風暖房ユニット４０を１個の共通ケース８０に収容するようにした。また、発電ユニット２６の発電制御部２４と温風暖房ユニット４０の温風制御部５０のＥＣＵなどを共通化して共通制御部８２とするようにした。
【００５６】
第２実施例に係るコージェネレーション装置１０にあっては、温風暖房ユニット４０が共通ケース８０に発電ユニット２６と一体的に収容される如く構成したので、第１実施例と同様、換気を有効に利用することができる。また、一体化することで発電ユニット２６のエンジン２２や発電機２０からの放熱も熱伝導を介して温風暖房ユニット４０の側に伝達することができると共に、共通部品の集約化を図ることができ、さらに装置としてコンパクトにすることができる。
【００５７】
上記した如く、第１、第２実施例にあっては、商用電力系統（商用電源）１２から電気負荷１４に至る交流電力の給電路（電力線）１６に接続可能な発電機２０と、前記発電機２０を駆動する内燃機関（エンジン）２２と、前記内燃機関の動作を制御する第１の制御部（発電制御部）２４を有すると共に、ケース（発電ユニットケース）３０に収納された発電ユニット２６と、前記内燃機関の排熱で生成された温風を熱負荷に送風するブロア４６を少なくとも有する温風暖房ユニット４０を備えるコージェネレーション装置１０において、前記ケースに換気を流入させる流入孔３０ａ２１と流出させる流出孔３０ａ２２を穿設し、前記流入孔３０ａ２１と前記ブロア４６の出口側を換気導入ダクト７４で接続すると共に、前記流出孔３０ａ２２と前記ブロア４６の入口側を換気供給ダクト７６で接続する如く構成した。
【００５８】
また、前記ブロアの動作を制御する第２の制御部（温風暖房ユニット４０の制御部）５０を備えると共に、前記第２の制御部は前記発電ユニット２６の発電量に応じて風量が変化するように前記ブロア４６の動作を制御する如く構成した。
【００５９】
また、前記ケースは少なくとも２つの室３０ａ１，３０ａ２に仕切られ、一方の室３０ａ１に前記内燃機関２２と前記発電機２０が収容されると共に、他方の室３０ａ２に前記第１の制御部（発電制御部）２４が収容され、少なくとも前記第１の制御部が前記換気導入ダクト７４から導入される換気によって冷却される如く構成した。
【００６０】
また、第２実施例に係るコージェネレーション装置にあっては、前記温風暖房ユニット４０は、前記ケース、より具体的には共通ケース８０に前記発電ユニット２４と一体的に収容される如く構成した。
【００６１】
尚、上記において、発電機２０の駆動源として都市ガス・ＬＰガスを燃料とするガスエンジンとしたが、ガソリン燃料などを使用するエンジンであっても良い。
【００６２】
また、発電機２０の出力およびエンジン２２の排気量などを具体的な値で示したが、それらは例示であって限定されるものではないこともいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の第１実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。
【図２】この発明の第２実施例に係るコージェネレーション装置を全体的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  コージェネレーション装置、１２  商用電源（商用電力系統）、１４  家庭内電気負荷（電気負荷）、１６  給電路（電力線）、２０  発電機、２２  エンジン（内燃機関）、２４  発電制御部、２６  発電ユニット、３０  発電ユニットケース、３０ａ  仕切り、３０ａ１  一方の室、３０ａ２  他方の室、３０ａ２１  換気の流入孔、３０ａ２２  換気の流出孔、３４  冷却水循環路、３６  排気熱交換器、４０  温風暖房ユニット、４２  排熱熱交換器、４４  バーナ、４４ｂ  顕熱熱交換器、４４ｃ  潜熱熱交換器、５０  温風暖房ユニット制御部、７４  換気導入ダクト、７６  換気供給ダクト、８０  共通ケース
【図１】
0004892436.tif 000002
【図２】
0004892436.tif 000003