(57)【要約】【課題】  コージェネレーションシステムの様な排熱利用装置における排熱利用側（２次側）の熱需要に対して排熱発生側（１次側）で発生する排熱量が大きく、排熱発生側（１次側）と排熱利用側（２次側）とを熱的に連通する排熱利用熱交換器の能力に余裕がある場合に、当該余裕をエネルギの節約（省エネルギ）に結びつけることが出来る様な排熱利用装置及びその制御方法の提供。【解決手段】  排熱発生側（１次側）と排熱利用側（２次側）とを熱的に連通する排熱利用熱交換器（３）を有し、排熱発生側の排熱循環ライン（Ｌ１）は排熱利用熱交換器（３）を経由するラインと排熱利用熱交換器（３）をバイパスするバイパスライン（Ｌｂ）とを有しており、排熱利用側には熱媒体循環手段（２次側ポンプ５）が設けられ、バイパスラインを流れる排熱流体の流量が所定値を上回った場合に排熱利用側（２次側）の熱媒体循環手段の循環流量を低減させる制御を行う様に構成されている。【選択図】  図１
2006144582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱を発生する手段を有する排熱発生側と、排熱を利用する熱需要手段を有する排熱利用側と、排熱発生側と排熱利用側とを熱的に連通する排熱利用熱交換器とを有し、排熱発生側には排熱流体が流過する排熱循環ラインが設けられ、該排熱循環ラインは排熱利用熱交換器を経由するラインと排熱利用熱交換器をバイパスするバイパスラインとを有していると共に、該バイパスラインを流れる排熱流体の流量を調整する流量調整手段を介装しており、排熱利用側には排熱を搬送するための熱媒体が流れる熱媒体循環ラインが設けられ、該熱媒体循環ラインには熱媒体循環手段が介装され、該熱媒体循環手段を駆動する駆動源と、制御手段とを備え、該制御手段は、バイパスラインを流れる排熱流体の流量が所定値を上回った場合に排熱利用側の熱媒体循環手段の循環流量を低減させる制御を行う様に構成されていることを特徴とする排熱利用装置。
【請求項２】
排熱利用装置において、前記制御手段は、排熱利用側の熱媒体循環手段の循環流量を低減させることによるポンプ消費エネルギの減少量が１次側から２次側に伝達される熱量の減少量を上回っており、且つ、熱需要手段における熱需要が所定値よりも少ない場合に、排熱利用側の熱媒体循環手段の循環流量を低減させる制御を行う様に構成されている請求項１の排熱利用装置。
【請求項３】
排熱を発生する手段を有する排熱発生側と、排熱を利用する熱需要手段を有する排熱利用側と、排熱発生側と排熱利用側とを熱的に連通する排熱利用熱交換器とを有し、排熱発生側には排熱流体が流過する排熱循環ラインが設けられている排熱利用装置の制御方法において、排熱利用熱交換器をバイパスするバイパスラインを流れる排熱流体の流量を計測する工程と、計測された流量が所定値を上回った場合に排熱利用側の熱媒体循環手段の循環流量を低減させる工程、とを有することを特徴とする排熱利用装置の制御方法。
【請求項４】
排熱利用側の熱媒体循環手段の循環流量を低減させることによるポンプ消費エネルギの減少量と１次側から２次側に伝達される熱量の減少量とを比較する工程と、熱需要手段における熱需要が所定値以上であるか否かを判断する工程と、排熱利用側の熱媒体循環手段の循環流量を低減させることによるポンプ消費エネルギの減少量が１次側から２次側に伝達される熱量の減少量を上回っており、且つ、熱需要手段における熱需要が所定値よりも少ない場合に、排熱利用側の熱媒体循環手段の循環流量を低減させる工程、とを有している請求項３の排熱利用装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスエンジンコージェネレーションシステムや燃料電池コージェネレーションシステムの様に、各種機器（例えば、ガスエンジンや燃料電池等）の排熱を有効利用する排熱利用装置及びその制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８で示すように、ガスエンジン1を有する排熱発生側（１次側）の排熱を排熱利用熱交換器３に投入し、排熱利用負荷（２次側）である、例えば給湯器や排熱投入吸収冷温水機等２に熱エネルギを供給するガスエンジンコージェネレーションシステムにおいて、ガスエンジン１の冷却水の温度が低過ぎると、エンジンの出力が低下してしまう。
一方、ガスエンジン１の冷却水温度が高すぎると、エンジンのオーバーヒートの恐れがある。
しかし、当該コージェネレーションシステムでは、放熱用熱交換器（クーリングタワー）Ｈ２が存在するので、ガスエンジン１に供給される冷却水（ガスエンジン入側の冷却水）の温度は一定値（例えば、８５℃）を超えない。
但し、放熱用熱交換器（クーリングタワー）Ｈ２からの放熱量を出来る限り少なくして、温排熱の有効利用を図るため、放熱用熱交換器（クーリングタワー）Ｈ２に流入する以前に温排水温度が一定（８５℃）になるように、三方弁Ｖにより、排熱利用熱交換器３を流れる温排水流量或いはバイパス流量を調整している。
【０００３】
排熱利用熱交換器３を介して２次側に供給する温排熱量の調整については、排熱利用熱交換器３をバイパス管Ｌｂでバイパスする温排水量（バイパス量）を一次側の三方弁Ｖで調節することにより行う。
２次側の熱需要に対して、１次側より供給される温排熱量が多い場合、すなわち「余裕がある」場合は、１次側を流れる温排水の全量を排熱利用熱交換器３に流す必要は無いので、バイパス量を増加させる。
【０００４】
上述の従来システムでは、１次側も２次側も冷却水搬送用ポンプ（２次側のポンプを符号５で示す）は定速で運転をおこなっている。特に１次側において、エンジンの冷却水は、一定流量であることが前提に設計されているためである。
すなわち、冷却水流量が減少すればオーバーヒートの恐れがあり、冷却水流量が増加すればエンジン出力減少の恐れがあるため、排熱利用熱交換器側に「余裕」があったとしても、一次側の冷却水流量を増減する制御は行いたくない（オーバーヒートや出力低下の恐れがある）のである。
【０００５】
ここで、コージェネレーションシステムの場合は、熱需要側の要請でエンジン出力が変わる訳では無い。すなわち、１次側（例えばガスエンジン側）の条件如何により、２次側へ供給される温排熱の熱量がいわば「なりゆき」で決まる。
そして、ガスエンジン１入口温度（ガスエンジンに供給される冷却水温度）、出口温度（ガスエンジン１から吐出される冷却水温度）が変わらなければ、２次側の熱需要状況に対応して、排熱利用熱交換器３をバイパスする１次側冷却水のバイパス量が変化する。
【０００６】
図８において、符号Ｈ１はガスエンジン１の排気系から排熱を受、１次側を循環する排熱媒体と熱交換を行う、排ガス／温水熱交換器を示す。また、符号６は循環ポンプ５の図示しない駆動用モータのインバータを示している。
このインバータ６は、例えば、システムの設計時に選定するポンプ容量は余裕を見ているため、前記インバータ６の周波数補正による初期流量補正によって消費電力の削減を行っている。すなわち、例えば、２次側流量が設定流量よりも増減してしまった場合に、それを調整するためにインバータを用いている。
【０００７】
しかるに、折角インバータ６がついていて、２次側冷却水の循環流量を制御可能であるのに、初期設定だけにしかインバータ６を使用しないのではインバータを有効に使用していないという問題がある。
【０００８】
ここで、１次側の熱発生源（例えば、図８の場合であればガスエンジン１）が動いていないのに、２次側ポンプ５を動かしても、意味が無い。その場合は、２次側ポンプ５に発停信号ｃｓを送り、ポンプ５を停止して、省エネルギを図る。
【０００９】
環境問題や省エネルギの意識が高い近年において、１次側より供給される温排熱の有効利用に関して、様々な提案がなされている。しかしながら、上述した「余裕」（排熱利用熱交換器３における余裕、或いは、１次側の温排熱における余裕）については、これを省エネルギに反映させる技術、或いは、当該「余裕」を何等かの形で省エネルギに還元させる技術は、未だに提案されるに至っていない。
【００１０】
図８を参照して上述した従来技術以外にも、例えば、負荷の変動に対応することが出来て、以って機能性を向上したコージェネレーションシステムが存在する（例えば特許文献1参照）。
【００１１】
しかし、係る技術は機能性の向上を目的とするものであり、上述した問題点を解消するものではない。
【特許文献１】特開２００３−２５４６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、例えばコージェネレーションシステムの様な排熱利用装置における排熱利用側（２次側）の熱需要に対して排熱発生側（１次側）で発生する排熱量が大きく、排熱発生側（１次側）と排熱利用側（２次側）とを熱的に連通する排熱利用熱交換器の能力に余裕がある場合に、当該余裕をエネルギの節約（省エネルギ）に結びつけることが出来る様な排熱利用装置及びその制御方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の排熱利用装置は、排熱を発生する手段（例えば、ガスエンジン１や燃料電池等）を有する排熱発生側（１次側）と、排熱を利用する熱需要手段（例えば、給湯器や排熱投入吸収冷温水機等）（２）を有する排熱利用側（２次側）と、排熱発生側（１次側）と排熱利用側（２次側）とを熱的に連通する排熱利用熱交換器（３）とを有し、排熱発生側（１次側）には排熱流体（温排水：１次側温排水）が流過する排熱循環ライン（Ｌ１）が設けられ、該排熱循環ライン（Ｌ１）は排熱利用熱交換器（３）を経由するラインと排熱利用熱交換器（３）をバイパスするバイパスライン（Ｌｂ）とを有していると共に、該バイパスライン（Ｌｂ）を流れる排熱流体（温排水）の流量を調整する流量調整手段（三方弁Ｖ）を介装しており、排熱利用側（２次側）には排熱を搬送するための熱媒体（温排水）が流れる熱媒体循環ライン（２次側冷却水ラインＬ２）が設けられ、該熱媒体循環ライン（２次側冷却水ラインＬ２）には熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）が介装され、該熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）を駆動する駆動源（インバータ６）と、制御手段（コントロールユニット７）とを備え、該制御手段（７）は、バイパスライン（Ｌｂ）を流れる排熱流体（温排水）の流量が所定値を上回った場合に排熱利用側（２次側）の熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の循環流量を低減させる制御を行う様に構成されていることを特徴としている（請求項１：図１、図２）。
【００１４】
また、本発明の排熱利用装置の制御方法は、排熱を発生する手段（例えば、ガスエンジン１や燃料電池等）を有する排熱発生側（１次側）と、排熱を利用する熱需要手段（例えば、給湯器や排熱投入吸収冷温水機等）（２）を有する排熱利用側（２次側）と、排熱発生側（１次側）と排熱利用側（２次側）とを熱的に連通する排熱利用熱交換器（３）とを有し、排熱発生側（１次側）には排熱流体（温排水：１次側温排水）が流過する排熱循環ライン（Ｌ１）が設けられている排熱利用装置の制御方法において、排熱利用熱交換器（３）をバイパスするバイパスライン（Ｌｂ）を流れる排熱流体（温排水）の流量（バイパス流量）を計測する工程（Ｓ１）と、計測された流量（バイパス流量）が所定値を上回った場合に排熱利用側（２次側）の熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の循環流量を低減させる工程（Ｓ３）、とを有することを特徴としている（請求項３：図１、図２）。
【００１５】
本発明の排熱利用装置において、前記制御手段（７）は、排熱利用側（２次側）の熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の循環流量を低減させることによるポンプ消費エネルギの減少量（削減量）が１次側から２次側に伝達される熱量の減少量を上回っており、且つ、熱需要手段（２１、２２、Ｈ３）における熱需要が所定値よりも少ない場合に、排熱利用側（２次側）の熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の循環流量を低減させる制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項２：図４、図５）。
【００１６】
本発明の排熱利用装置の制御方法において、排熱利用側（２次側）の熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の循環流量を低減させることによるポンプ消費エネルギの減少量（削減量）と１次側から２次側に伝達される熱量の減少量とを比較する工程（Ｓ２０）と、熱需要手段（２１、２２、Ｈ３）における熱需要が所定値以上であるか否かを判断する工程（Ｓ１４）と、排熱利用側（２次側）の熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の循環流量を低減させることによるポンプ消費エネルギの減少量（削減量）が１次側から２次側に伝達される熱量の減少量を上回っており、且つ、熱需要手段（２１、２２、Ｈ３）における熱需要が所定値よりも少ない場合に、排熱利用側（２次側）の熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ）の循環流量を低減させる工程（Ｓ１６）、とを有していることが好ましい（請求項４：図４、図５）。
【００１７】
ここで、排熱利用側（２次側）における排熱を利用する熱需要手段として給湯器（Ｈ３）と排熱投入吸収冷温水機（２１、２２）とを備えている場合には、給湯器（Ｈ３）をバイパスする熱媒体（温排水）の流量が第１の所定値以上であり、且つ、排熱投入吸収冷温水機（２１、２２）をバイパスする熱媒体（温排水）の流量も第２の所定値以上である場合に、熱需要手段（２１、２２）における熱需要が所定値よりも少ないと判定する様に構成されているのが好ましい。
【００１８】
本発明において、前記所定値、第１の所定値、第２の所定値については、コージェネレーションシステム等の温排水利用系機器（２１、２２）の設置条件、使用条件、仕様等により、ケース・バイ・ケースに決定されるべきものであり、本明細書では特に特定はしていない。
【発明の効果】
【００１９】
上述した様な構成を具備する本発明（請求項１）によれば、排熱利用側（２次側）の熱需要（２１、２２、Ｈ３）に対して、排熱発生側（１次側）を流れる排熱流体（温排水：１次側温排水）が保有する熱量の方が大きく、排熱利用熱交換器（３）に余裕がある場合に、熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の流量を減少している。ここで、熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）における電力消費量は、その流量の略３乗に比例した数値であることが従来から知られており、従って本発明によれば、節約された熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の流量の略３乗差に比例する電力を節約することが可能である。
その結果、従来は省エネルギに反映されなかった「排熱利用熱交換器の余裕」を、熱媒体（温排水）循環手段（２次側ポンプ５）の消費電力節約という形で、省エネルギに反映することが出来るのである。
【００２０】
また、例えば図８で示す従来技術では固定周波数制御を行っているインバータ（６）が、可変流量制御に有効利用することが出来るので、インバータ（６）をその能力に対応した用途に使用することとなり、その分だけ、無駄が無くなる。
【００２１】
さらに、本発明（請求項１）によれば、１次側のバイパス率のみで排熱利用の状態を判断しているため、排熱利用負荷の状態を制御パロメータとしなくても、排熱利用を低下させること無く２次側流量の制御が出来る。そのため、従来の機器を出来る限り利用して、制御系も従来方式に対して軽微な機器の追加で対応することが出来、各種コストを低く押さえる事が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図３を参照して第１実施形態を説明する。
【００２３】
図１において、当該排熱利用装置は、排熱発生側である1次側と、排熱利用側である２次側とに区分され、１次側で発生した排熱は、排熱利用熱交換機３において２次側に排熱エネルギを供給する様に構成されている。
【００２４】
１次側には、排熱の発生源、例えばガスエンジン１を有しており、そのガスエンジン１の排気ガスは、排気系Ｌｈから排ガス／温水熱交換器Ｈ１に投入され、１次側を循環する排熱流体、例えば温排水に熱を与える。一方、ガスエンジン１の冷却系Ｌｗは放熱用熱交換器（例えば、空冷ラジエター）Ｈ２から冷却された冷却水がガスエンジン１側に供給される様に構成されている。
【００２５】
前記排ガス／温水熱交換器Ｈ１、放熱用熱交換器Ｈ２及び排熱利用熱交換器３は、1次側の排熱流体が循環可能なように、排熱循環ラインＬ１によって、一端が、排ガス／温水熱交換器Ｈ１の出口ｈｉに接続され、途中で排熱利用熱交換器３を経由して、他端が放熱用熱交換器Ｈ２の入口ｈｏに接続される様に構成されている。
【００２６】
前記排熱循環ラインＬ１の排熱利用熱交換器３の１次側の出口３２と放熱用熱交換器Ｈ２の入口ｈｏとの間の領域には流量調整手段である３方弁Ｖが介装してあり、その３方弁Ｖの残されたポートｐと排熱循環ラインＬ１の排ガス／温水熱交換器Ｈ１の出口ｈｉと排熱利用熱交換器３の１次側入口３１との間の領域は、バイパス管Ｌｂによって連通している。
【００２７】
また、排熱循環ラインＬ１の３方弁Ｖと放熱用熱交換器Ｈ２の入口ｈｏとの間の領域には温度センサＳｔが介装してあり、その温度センサＳｔは信号ラインｃ１によって３方弁Ｖの開閉操作部ｄと接続されており、放熱用熱交換器（クーリングタワー）Ｈ２に流入する以前に温排水温度が所定値（例えば８５度）になるように弁開度、即ち、バイパス率と温排水温度との関係がフィード・フォワード制御されている。
【００２８】
さらに、３方弁Ｖの開閉操作部ｄは１次側に設けたバイパス率指示器４と信号ラインｃ２で接続され、３方弁の開度、即ち、バイパス率の情報が一旦バイパス率指示器４に中継される様に構成されている。尚、中継されたバイパス率は後述の２次側のポンプ５の図示しない駆動用モータの回転数制御手段であるコントロールユニット７に前記信号ラインラインｃ３によって伝送される。
なお、図１において符号ｃ５はガスエンジン１の作動・不作動に同期して２次側のポンプ５を作動・不作動させる発停信号のラインを示す。
【００２９】
２次側には、排熱利用負荷２である、例えば給湯器や排熱投入吸収冷温水機等があり、その排熱利用負荷２と前記排熱利用熱交換器３とは、排熱利用負荷２に排熱を搬送・循環させるための熱媒体循環ラインである２次側冷却水ラインＬ２が循環可能に設けられている。
【００３０】
その２次側冷却水ラインＬ２の排熱利用負荷２の出口側２２と排熱利用熱交換器３の２次側の入口３３との間の領域には、２次側冷却水を循環させるための２次側ポンプ５が介装されている。
【００３１】
２次側ポンプ５は、前記インバータ６による周波数制御によってポンプ回転数が制御できるタイプである。
【００３２】
インバータ６は前記コントロールユニット７と信号ラインｃ４と接続されており、そのコントロールユニット７から以下に説明する制御方法によって制御された可変の周波数電流が送られる。
【００３３】
図２で示すフローチャートに従って、２次側ポンプ４の流量の制御方法について説明する。
【００３４】
先ず、ステップＳ１において、コントロールユニット７はバイパス率指示器を介して３方弁Ｖにおけるバイパス率を計測して、次のステップＳ２に進む。
【００３５】
ステップＳ２では、コントロールユニット７は、バイパス率が１０％以上であるか否かを判断して、１０％以上であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、ステップＳ３で、コントロールユニット７は、インバータ６を介して印加電流の周波数を下げることで２次側ポンプ５の回転数を減少させてステップＳ５に進む。
【００３６】
一方、１０％未満であれば（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ４に進み、二次ポンプの回転数を増加させた後、ステップＳ５に進む。
【００３７】
ステップＳ５では、コントロールユニット７は、制御を終了させてもよいか否かを判断しており、終了することが出来れば（ステップＳ５のＹＥＳ）、そのまま終了し、間が制御を続けたいのなら（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ１まで戻り、再びステップＳ１以降を繰り返す。
【００３８】
ここで、上述した制御方法によって、１次側の前記バイパスラインＬｂを流過する温排水の量（バイパス率）が増えれば（排熱利用交換機３を流れる温排熱の量は減少）、２次側のポンプ５を駆動する図示しないモータに印加される電流周波数は下がり、モータ及びモータによって駆動されるポンプ５の回転速度は減少する。
【００３９】
すなわち、ポンプ流量は、インバータの周波数に比例する。そして、ポンプ５による仕事量はポンプ５の消費電力量に比例する。
インバータ周波数をｘとして、ポンプ消費電力をｙとすれば、
ｙ＝２７．４８６ｘ２．７６０４
すなわち、ポンプ５の消費電力量はポンプ流量の略３三乗に比例する。
【００４０】
換言すれば、図示の実施形態により、２次側ポンプ５の流量を減少させれば、その略３乗差で電力を節約することが可能となる。
そのため、第１実施形態においては、２次側の熱需要２に対して１次側温排水が保有する熱量の方が大きく、排熱利用熱交換器３に余裕がある場合に、２次側ポンプ５の流量を減少させることにより、流量の略３乗に比例した数値の差の電力を節約することが可能となる。
【００４１】
即ち、２次側ポンプ５の消費電力は２次側ポンプ５の流量の略３乗程度となるので、２次側ポンプ５の流量を減少すれば、その減少後の値の略３乗のオーダーに電力消費量が減少する。従って、省エネルギが達成出来るのである。
【００４２】
２次側ポンプ５の周波数と、節約された電力量或いはエネルギ量（省エネ量）との対比を示す表（図３）を参照すれば明らかなように、図１で示す様なガスエンジン１で図示しない発電機を駆動する場合を考慮して換算すると、２次側ポンプ５の周波数が５０Ｈｚから２５Ｈｚに低下すれば、発電量を基準にすると、
３．１％程度の省エネルギが達成される。
ここで、発電機回りの補機による消費電力が発電出力の５％程度であることを考慮すれば、２次側ポンプ５の周波数が５０Ｈｚから２５Ｈｚに低下すれば、発電機回りの補機により消費電力の６０％（≒１００×３．１／５．０）程度の省エネルギが行われたこととなる。
【００４３】
また、図３の表を参照すれば、排熱量を基準にすれば、２次側ポンプ５の周波数が５０Ｈｚから２５Ｈｚに低下すれば、９．２％程度の省エネルギが達成される。
ここで、コージェネレーションシステムでは一般的に、１割程度が搬送動力（排熱を２次側に送るための動力：排熱温水を循環するために必要な動力）で費やされていたことを考慮すれば、２次側ポンプ５の周波数が５０Ｈｚから２５Ｈｚに低下すれば、当該排熱搬送動力程度のエネルギが節約されたこととなる。
【００４４】
次に、図４及び図５を参照して、第２実施形態を説明する。
【００４５】
第１実施形態は、１次側の３方弁Ｖによる排熱利用熱交換器３のバイパス率により２次側ポンプ５の流量を制御しているが、係る制御では、２次側における熱需要が十分に存在する場合を想定している。
これに対して、図４及び図５の第２実施形態では、２次側の熱需要に比較して、１次側の温排熱が余剰気味の場合を想定した実施形態である。
【００４６】
すなわち、第２実施形態では、２次側で熱需要が少ない場合に、その少ない熱需要に対応して、２次側冷却水の流量（２次側ポンプ流量）を減少させる様に構成している。但し、２次側ポンプ流量を減少させても、排熱利用熱交換器３における熱交換効率が一定の水準よりも悪化しない様に考慮する必要がある。
【００４７】
図４において、１次側は、図１の第１実施形態の構成と同様である。２次側には、複数台、図示の例では、同じ仕様の排熱投入吸収冷温水機が２台（符号は２１、２２）と、１台の温熱負荷熱交換器（般的な給湯や暖房に供給する温熱水を得るための熱交換器）Ｈ３が熱需要として存在する。
【００４８】
上記２台の排熱投入吸収冷温水機２１、２２と１台の温熱負荷熱交換器Ｈ３は熱媒体循環ラインＬ２によって、排熱利用熱交換器３で１次側から得た熱エネルギを供給される様に構成されている。
【００４９】
その熱媒体循環ラインＬ２は、以下の配管（第１〜第１１の循環パイプ及び複数の分岐管、バイパス管）群が互いに接続されて構成されている。
【００５０】
即ち、第１の循環パイプＬ２１の一端は排熱利用熱交換器３の出口３３に接続され、他端は第１の分岐点ｂ１において第２の循環パイプＬ２２の一端及び第１の分岐管Ｌｂ１の一端に接続されている。
【００５１】
第２の循環パイプＬ２２の他端は第２の分岐点ｂ２において第３の循環パイプＬ２３の一端及び第２の分岐管Ｌｂ２の一端に接続されている。
【００５２】
第３の循環パイプＬ２３の他端は第３の分岐点ｂ３において第４の循環パイプＬ２４の一端及び第２のバイパス管Ｌｐ２の一端に接続されている。
【００５３】
第４の循環パイプＬ２４は第２の排熱投入吸収冷温水機２２に熱エネルギを供給してその他端は、第２の排熱投入吸収冷温水機２２用の３方弁Ｖ３２に接続されている。
第２のバイパス管Ｌｐ２の他端は第２の排熱投入吸収冷温水機２２用の３方弁Ｖ３２の一つのポートに接続されている。第２の排熱投入吸収冷温水機２２用の３方弁Ｖ３２の残りのポートは第５の循環パイプＬ２５の一端が接続され、その第５の循環パイプＬ２５の他端は第４の分岐点ｂ４において第６の循環パイプＬ２６の一端に接続されている。
【００５４】
前記第２の分岐管Ｌｂ２の他端は分岐点ｂ２１において、第１０の循環パイプＬ２１０と第１のバイパス管Ｌｐ１とに分岐する。
【００５５】
第１０の分岐管Ｌ２１０は第１の排熱投入吸収冷温水機２１に熱エネルギを供給してその他端は、第１の排熱投入吸収冷温水機２１用の３方弁Ｖ３１に接続されている。
【００５６】
第１のバイパス管Ｌｐ１の他端は第１の排熱投入吸収冷温水機２１用の３方弁Ｖ３１の一つのポートに接続されている。第１の排熱投入吸収冷温水機２１用の３方弁Ｖ３１の残りのポートは第１１の循環パイプＬ２１１の一端が接続され、その第１１の循環パイプＬ２１１の他端は前記第４の分岐点ｂ４において第５及び第６の循環パイプＬ２５、Ｌ２６の一端に接続されている。
【００５７】
第６の循環パイプＬ２６の他端は第５の分岐点ｂ５において第７の循環パイプＬ２７の一端及び前記第１の分岐管Ｌｂ１の他端と接続されている。
【００５８】
第７の循環パイプＬ２７の他端は第６の分岐点ｂ６において、第８の循環パイプＬ２８及び温熱負荷熱交換器Ｈ３を迂回するバイパス管Ｌｐ３の一端に接続されている。
【００５９】
第８の循環パイプＬ２８は温熱負荷熱交換器Ｈ３に熱エネルギを供給してその他端は、温熱負荷熱交換器Ｈ３用の３方弁Ｖ３３の１つのポートに接続されている。
温熱負荷熱交換器Ｈ３用の３方弁Ｖ３３の他の１つのポートには、前記バイパス管Ｌｐ３の他端が接続され、温熱負荷熱交換器Ｈ３用の３方弁Ｖ３３の残されたポートには第９の循環パイプＬ２９の一端が接続されている。
【００６０】
第９の循環パイプＬ２９の他端は前記排熱利用熱交換器３の入口３４に接続されている。
【００６１】
前記第１の分岐管Ｌｂ１には、分岐管Ｌｂ１を流過する熱媒体の流量を調整するための流量調整弁Ｖｂが介装してある。
【００６２】
前記第２の循環パイプＬ２２には第１の圧力センサＳｐ１が、また、第６の循環パイプＬ２６には第２の圧力センサＳｐ２が介装され、圧力比較手段Ｓｐｒによって双方のパイプＬ２２、Ｌ２６を循環する熱媒体の圧力差、即ち、排熱投入吸収冷温水機２１、２２の入口側と、出口側の圧力差が常時計測されている。
この圧力差を信号ラインｃｐ１によって前記第１の分岐管Ｌｂ１の流量調整弁Ｖｂの操作部に取り込み、前記差圧が一定となるように、流量調整弁Ｖｂの流量（バイパス量）を自動的（成り行き次第）に調整する様に構成されている。
つまり、第１及び第２の排熱投入吸収冷温水機２１、２２には温排水（熱媒体）を流入させるための専用のポンプは設けていない。排熱投入吸収冷温水機の出入り口における温排水の差圧によって、排熱投入吸収冷温水機側に温排水を流入させている。
【００６３】
ここで、排熱投入吸収冷温水機２１、２２で使用する温水が少ない場合、すなわち１次側の温排熱余剰の場合は、前記流量調整弁Ｖｂ弁の開度が大となって、排熱投入吸収冷温水機２１、２２をバイパスする温水流量が増加する。
一方、排熱投入吸収冷温水機２１、２２で使用する温水が多い場合、すなわち１次側の温排熱が少ない場合は、前記流量調整弁Ｖｂ弁の開度が小となって、排熱投入吸収冷温水機２１、２２をバイパスする温水流量が減少する。
【００６４】
前記第１０の循環パイプＬ２１０の第１の排熱投入吸収冷温水機２１の入口側には温度センサＳｔ２１が、第４の循環パイプＬ２４の第２の排熱投入吸収冷温水機２２の入口側には温度センサＳｔ２２が介装され、その温度情報によって、各３方弁Ｖ３１、Ｖ３２の開度、即ち、第１のバイパス管Ｌｐ１、第２のバイパス管Ｌｐ２のバイパス率が自動的に（成り行きによって）調整される様に構成されている。
【００６５】
前記第１１の循環パイプＬ２１１には開閉弁Ｖ１が、第５の循環パイプＬ２５には開閉弁Ｖ２が夫々介装されており、第１及び第２の排熱投入吸収冷温水機２１、２２に熱媒体による排熱が必要の場合はそれらの開閉弁Ｖ１、Ｖ２を発停信号Ｙ１、Ｙ２によって開放し、或いは、不要の場合は遮断している。
【００６６】
第９の循環パイプＬ２９には熱媒体を循環させるためのポンプ５が介装されている。そのポンプ５はインバータ６で周波数が調整され、その調整された周波数の電流が図示しないポンプ駆動用モータに印加されて、ポンプの流量が調整される様に構成されている。
【００６７】
前記第１の循環パイプＬ２１には第１の温度センサＳｔ１が、第９の循環パイプＬ２９の前記循環ポンプ５と３方弁の間の領域には第２の温度センサＳｔ２が夫々介装され、温度比較手段Ｓｔｒによって双方のパイプを循環する熱媒体の温度が比較されている。
【００６８】
第２実施形態の排熱利用装置では、周波数制御手段であるコントロールユニット７と、前記差圧弁Ｖｂの開度を指示する（排熱投入吸収冷温水機２１、２２をバイパスする熱媒体の量、換言すればバイパス率を指し示す）差圧弁開度指示器９と、前記温熱用３方弁Ｖ３３の開度を指示する（温熱負荷熱交換器Ｈ３をバイパスする熱媒体の量、換言すればバイパス率を指し示す）温熱用３方弁開度指示器１０とを備えている。
【００６９】
そしてコントロールユニット７は、第１実施形態と同様に信号ラインｃ３から１次側のバイパス率の情報を受けて、インバータ６によって、ポンプ駆動用のモータに印加する電流の周波数を変える。
【００７０】
又は、前記温度比較手段Ｓｔｒから熱需要側に向かう熱媒体の温度と、熱需要側から戻ってきた熱媒体の温度との温度差の情報を信号ラインｃ６を介して受け、その情報に基づいてインバータ６によって、ポンプ駆動用のモータに印加する電流の周波数を変える。
【００７１】
又は、前記差圧弁開度指示器９から排熱投入吸収冷温水機２１、２２をバイパスする熱媒体の量、換言すればバイパス率を、信号ラインｃ７を介して受け、その情報に基づいてインバータ６によって、ポンプ駆動用のモータに印加する電流の周波数を変える。
【００７２】
或いは、前記温熱用３方弁開度指示器１０から温熱負荷熱交換器Ｈ３をバイパスする熱媒体の量、換言すればバイパス率を、信号ラインｃ８を介して受け、その情報に基づいてインバータ６によって、ポンプ駆動用のモータに印加する電流の周波数を変える。
【００７３】
ここで、前記温熱負荷熱交換器用の３方弁Ｖ３３がバイパス側に切り換われば、熱需要がそれ程無い、と判断される。
そこで、温熱負荷熱交換器Ｈ３をバイパスしている場合は、熱負荷が必要とする温排熱（例えば、給湯や床暖房用等の温排水）の需要は少ないので、２次側温水の流量を減少させることによって省エネ運転を行おう、というのが、第２実施形態の趣旨である。
【００７４】
１次側から２次側に伝達される熱量は変化しないのに、２次側の流量を減少させるので、２次側の熱余りを助長することになる。その結果、１次側から２次側に伝達される熱量が減少する。１次側から２次側に伝達される熱量が減少してしまうと、その減少した熱量の分は、１次側で放熱（廃棄）される。この放熱量が増加して、２次側の流量を減少したことによるポンプ消費エネルギの減少分よりも大きくなったとすれば、有効利用可能であるにもかかわらず廃棄されてしまった排熱量が、２次側の流量を減少したことによるポンプ消費エネルギの減少分を上回ることとなり、（２次側流量の減少によるポンプ消費エネルギは減少しても、１次側と２次側の全体として）省エネルギの趣旨には合わなくなる。
【００７５】
その様な、「省エネルギの趣旨に合わなくなる事態」が発生したか否かを判定するため、上述したように、２次側熱交換機の入口側温度と出口側温度との温度差を第１の温度センサＳｔ１及び第２の温度センサＳｔ２によって計測している。この温度差に２次側の流量を乗じれば、１次側から２次側に伝達された熱量が求まる。
１次側から２次側に伝達される熱量が大幅に減少しているようであれば、２次側流量を減少した制御は「省エネルギ」という目的に合致しない、と判断出来る。
そして、以下に説明する制御方法によって、係る「省エネルギの目的に合致しないこと」を回避する。
【００７６】
図５に基づいて図４をも参照して、第２実施形態の制御方法を説明する。
【００７７】
先ず、ステップＳ１１において、ガスエンジン１を起動する。ステップＳ１２では、エンジンの暖機運転が終了し、次のステップＳ１３において、２次側の循環ポンプ５の運転を開始する。但し、運転開始時のインバータの周波数は上限値、例えば４５Ｈｚに合わせる。
【００７８】
ステップＳ１４では、コントロールユニット７は、前記バイパス率指示器４からの情報により、１次側バイパス流量が設定値よりも大きいか否かを判断しており、設定値以上であれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進む。
一方、設定値以下であれば、すなわち、ガスエンジンの温排熱を２次側へ多量に供給しようとする場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ２０に進む。
【００７９】
１次側バイパス流量が設定値以下である（ステップＳ１４のＮＯ）ということは、２次側における熱需要が一定以上存在することであるので、ガスエンジンの温排熱を２次側に流してやる必要がある。
【００８０】
これに対して、１次側のバイパス流量が設定値よりも大きい（ステップＳ１４のＹＥＳ）ということは、２次側における熱需要が一定未満であり、１次側冷却水を排熱利用熱交換器側へ流す必要が無い。そして、２次側においても、排熱利用熱交換器からの温排熱の搬送量が少なくても良いので、２次側のポンプ流量を減少させる。
但し、この制御は２次側のポンプ流量（周波数）が下限値よりも多い場合のみに行う。
【００８１】
ステップＳ１５では、コントロールユニット７は、周波数が下限値に達しているか否かを判断しており、下限値に達していれば（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ステップＳ１７まで進む。一方、下限値に達していなければ（ステップＳ１５のＮＯ）、ステップＳ１６に進み、循環ポンプ５用のインバータ６の周波数を下げた後ステップＳ１７に進む。
【００８２】
ステップＳ２０では、コントロールユニット７は、循環ポンプ５の消費エネルギ削減量が利用排熱減少量を上回っているか否かを判断しており、循環ポンプ５の消費エネルギ削減量が利用排熱減少量を上回っている場合（ステップＳ２０のＹＥＳ）は、ステップＳ２１に進む。一方、循環ポンプ５の消費エネルギ削減量が利用排熱減少量を上回っていいない場合（ステップＳ２０のＮＯ）は、ステップＳ２３まで進む。
【００８３】
ここで、２次側ポンプ消費電力が減少しても、それ以上に１次側の温排熱が２次側に投入される量（熱量）が減少してしまうのでは、温排熱の有効利用が出来なくなるので、コージェネレーションシステムの元来の目的に反する。
従って、温排熱の有効利用を確保するために、１次側の温排熱が２次側に投入される量（熱量）が、２次ポンプ消費電力の削減量（節約量）以上に減少してしまうのであれば、２次側冷却水の循環流量（２次側ポンプ流量）を減少することは行わない（ステップＳ２０のＮＯ）。
【００８４】
ステップ２０において、「ポンプの消費エネルギ削減量」とは２次側ポンプ５の流量（周波数）を低減させたことによる２次側ポンプ消費電力の減少量であり、
「利用排熱減少量」は、排熱利用熱交換器３から２次側冷却水に投入される熱量の減少分である。
「排熱利用熱交換器から２次側冷却水に投入される熱量」は、排熱利用熱交換器３に入った時と出た時との温度差ΔＴに、２次側冷却水流量Ｑ２を乗じた数値「ΔＴ×Ｑ２」で求められる。
すなわち、「利用排熱減少量」は、「ΔＴ×Ｑ２」の変化量である。
【００８５】
ステップＳ２１では、コントロールユニット７は、差圧弁開度指示器９からの情報により、排熱投入吸収冷温水機２１、２２の差圧弁開度が設定値よりも大きいか否かを判断しており、設定値よりも大きければ（ステップＳ２１のＹＥＳ）、ステップＳ２２に進む。一方、設定値以下であれば（ステップＳ２１のＮＯ）、ステップＳ２３まで進む。
【００８６】
ここで、流量制御弁Ｖｂのバイパス量が多い（ステップＳ２１のＹＥＳ）ということは、排熱投入吸収冷温水機２１、２２で温排熱を必要としていないことになる。
一方、流量制御弁Ｖｂのバイパス量が少ないということは、排熱投入吸収冷温水機２１、２２で温排熱を必要としていることなので、２次側冷却水の循環流量、すなわち２次側ポンプ流量を減少させることは行わない（ステップＳ２１のＮＯ）。
【００８７】
ステップＳ２２では、コントロールユニット７は、温熱利用熱交換器Ｈ３用の３方弁Ｖ３３の開度が設定値より大きいか否かを判断しており、温熱利用熱交換器Ｈ３用の３方弁Ｖ３３の開度が設定値より大きければ（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進む。一方、温熱利用熱交換器Ｈ３用の３方弁Ｖ３３の開度が設定値より小さければ（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２３に進む。
【００８８】
ステップＳ２３では、コントロールユニット７は、周波数が上限に達しているか否かを判断しており、上限に達していれば（ステップＳ２３のＹＥＳ）、ステップＳ１７まで進む。一方上限に達していなければ（ステップＳ２３のＮＯ）、ステップＳ２４でポンプ５用インバータ６の周波数を挙げた後（ポンプ５の回転数を上げた後）、ステップＳ１７に進む。
【００８９】
ステップＳ１７では、コントロールユニット７は、エンジンは運転中であるか否かを判断しており、運転中であれば（ステップＳ１７のＹＥＳ）、ステップＳ１８に進む。一方、運転中でなければ（ステップＳ１７のＮＯ）、ステップＳ１９に進みポンプを停止した後制御を終了する。
【００９０】
ステップＳ１８では、待ち時間を採った後、ステップＳ１４まで戻り、再びステップＳ１４以降を繰り返す。
ここで、２次側流量が少なくなれば、１次側に影響を及ぼすまでの時間は長くなると考えられる。そのため、待ち時間は２次側流量と反比例させている。
すなわち、２次側流量は周波数（ポンプ）に比例する。従って、待ち時間は、ポンプ周波数の逆数（１／周波数）に比例することとなる。
【００９１】
ステップＳ２２に戻って、前述の温熱利用熱交換器用三方弁Ｖ３３の開度（バイパス側開度：バイパス流量）が設定値より大きい（ステップＳ２２のＹＥＳ）ということは、温熱負荷（給湯機等）側が使用されておらず、１次側の温排熱を必要としないことを意味する。
一方、温熱利用熱交換器の三方弁Ｖ３３の開度（バイパス側開度：バイパス流量）が設定値以下ならば（ステップＳ２２のＮＯ）、温熱負荷（給湯機等）側が使用されており、１次側の温排熱を必要とすることなので、２次側冷却水の循環流量（２次側ポンプ流量）を減少することは行わない（ステップＳ２２のＮＯ）。
【００９２】
また、ステップＳ２０、ステップＳ２１、ステップ２２において、
２次側ポンプ消費電力が減少しても、それ以上に、１次側の温排熱が２次側に投入される量（熱量）が減少してしまう訳ではないこと（ステップＳ２０がＹＥＳ）、
排熱投入吸収冷温水機で熱需要が少ないこと（ステップＳ２１がＹＥＳ）、
温熱負荷で熱需要が少ないこと（ステップＳ２２がＹＥＳ）、
の３つの条件を満たす場合にのみ、（周波数が下限値に達していない限り）２次側の流量を減少する方向で制御している。
【００９３】
上記の３つの条件の何れか１つでも満たさない場合には、（上限値に達していない限り）２次側の流量を増加する方向で制御する。
【００９４】
次に、図６及び図７を参照して、第３実施形態を説明する。
【００９５】
第２実施形態では、排熱投入吸収冷温水機２１、２２と、温熱負荷（温熱負荷熱交換器）Ｈ３が直列に配置された実施形態であった。
これに対して図６及び図７の第３実施形態では、排熱投入吸収冷温水機２１、２２と、温熱負荷（温熱負荷熱交換器）Ｈ３を並列に配置した実施形態である。
【００９６】
図６を参照して、第３実施形態の構成で、図４の第２実施形態の構成と異なる熱媒体循環ラインＬ２００について説明する。
【００９７】
図６において、１次側は、第２実施形態と同様であり、２次側の熱媒体循環ラインＬ２の第１〜第６循環パイプＬ２１〜Ｌ２６の夫々の接続相手は第２実施形態と同様である。
【００９８】
第５の分岐点ｂ５には、第９の循環パイプＬ２９の上流側の端部が接続される。なお第９循環パイプＬ２９の下流側の端部は、図４の第３実施形態と同様排熱利用熱交換器３の２次側の入口３４に接続されている。
【００９９】
第１の循環パイプＬ２１には、新に分岐点ｂ１１が形成され、その分岐点１１ｂには、温熱負荷熱交換器Ｈ３に熱媒体を循環させる循環パイプＬ３１の一端が接続される。
【０１００】
前記循環パイプＬ３１の他端である分岐点ｂ１２では、温熱負荷熱交換器Ｈ３にはいる循環パイプＬ２８と、温熱負荷熱交換器Ｈ３を迂回するバイパス管Ｌｐ３とに分岐する。
【０１０１】
前記循環パイプＬ２８とバイパス管Ｌｐ３は温熱負荷熱交換起用３方弁Ｖ３３の２つのポートと接続され、その３方弁Ｖ３３の残ったポートには、循環パイプＬ３２の一端が接続されている。
【０１０２】
循環パイプＬ３２の他端は前記循環パイプＬ２９の、分岐点ｂ５と２次側ポンプ５との間の領域の分岐点ｂ１３に接続されている。
【０１０３】
上述した以外では、第３実施形態の構成は第２実施形態と同様である。
【０１０４】
次に、図７に基づいて図６をも参照して、第３実施形態の制御方法について説明する。
【０１０５】
尚、図７の第３実施形態の制御方法は、図５の第２実施形態の制御方法のステップＳ２１とステップＳ２２の２つの判断工程に対して、１つの判断工程（ステップＳ２１２）となったことのみが異なる。
異なる工程及びその前の工程の説明のみを行う。
【０１０６】
ステップＳ２０では、コントロールユニット７は、循環ポンプ５の消費エネルギ削減量が利用排熱減少量を上回っているか否かを判断しており、循環ポンプ５の消費エネルギ削減量が利用排熱減少量を上回っている場合（ステップＳ２０のＹＥＳ）は、ステップＳ２１２に進む。一方、循環ポンプ５の消費エネルギ削減量が利用排熱減少量を上回っていいない場合（ステップＳ２０のＮＯ）は、ステップＳ２３まで進む。
【０１０７】
ステップＳ２１２では、コントロールユニット７は、差圧弁開度指示器９からの情報により、排熱投入吸収冷温水機２１、２２の差圧弁開度が設定値よりも大きく、且つ温熱利用熱交換器Ｈ３用の３方弁Ｖ３３の開度が設定値より大きいか否かを判断しており、両方の条件が満たされれば（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、ステップＳ１５に進む。一方、両方の条件が同時に満たされなければ（ステップＳ２１２のＮＯ）、ステップＳ２３まで進む。
【０１０８】
ステップＳ１５及びステップＳ２３以降の工程については、図５の第２実施形態の制御方法と同様であり、説明は省略する。
【０１０９】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態を実施した際に得られる省エネ効果をポンプ駆動用モータに印加する電流の周波数を対比して示した表。
【図４】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第２実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３実施形態の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第３実施形態の制御方法を示すフローチャート。
【図８】従来技術の排熱利用装置の構成を示したブロック図。
【符号の説明】
【０１１１】
１・・・ガスエンジン
２・・・排熱利用負荷
３・・・排熱利用熱交換器
４・・・バイパス率指示器
５・・・循環ポンプ
６・・・インバータ
７・・・コントロールユニット
９・・・差圧弁開度指示器
１０・・・温熱用三方弁開度指示器
２１・・・第１の排熱購入吸収冷温水機
２２・・・第２の排熱購入吸収冷温水機
ｂ１〜ｂ６・・・第１〜第６の分岐点
Ｈ１・・・排ガス／温水熱交換器
Ｈ２・・・放熱用熱交換器
Ｈ３・・・温熱負荷熱交換器
Ｌ１・・・排熱循環ライン
Ｌ２・・・熱媒体循環ライン
Ｌ１１〜Ｌ１・・・１次側の、第１〜
Ｌ２１〜Ｌ２９、Ｌ２１０、Ｌ２１１・・・２次側の、第１〜第１１の循環パイプ
Ｌｂ１・・・２次側の第１の分岐管
Ｌｂ２・・・２次側の第２の分岐管
Ｌｐ１〜Ｌｐ３・・・バイパス管
Ｓｐ１・・・第１の圧力センサ
Ｓｐ２・・・第２の圧力センサ
Ｓｐｒ・・・圧力比較手段
Ｓｔ１・・・第１の温度センサ
Ｓｔ２・・・第２の温度センサ
Ｓｔｒ・・・温度比較手段
Ｖ１、Ｖ２・・・開閉弁
Ｖ３０・・・１次側の３方弁
Ｖ３１・・・第１の排熱投入吸収冷温水機用の３方弁
Ｖ３２・・・第２の排熱投入吸収冷温水機用の３方弁
Ｖ３３・・・温熱負荷熱交換器用の３方弁
Ｖｂ・・・流量制御弁
【図１】
2006144582.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006144582.tif 000008
【図７】
2006144582.tif 000009
【図８】
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