(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空式温水機から燃焼排ガスが給送されるダクトの一端部で、該真空式温水機と接続する熱回収装置であって、
前記真空式温水機が、燃焼バーナ、内部に熱媒体が流通し燃焼熱を吸収する複数の水管および燃焼排ガスの排気部が備えられた燃焼室と、該燃焼室を囲むように隣接し前記熱媒体が充填された熱媒体槽、内部に給湯用の給温水が流通する熱交換器と暖房用の給温水が流通する熱交換器および減圧手段に接続される減圧部が備えられた減圧蒸気室と、給湯用の給温水が供出される給湯部と、暖房用の給温水が供出される暖房部と、前記排気部からの燃焼排ガスが給送されるダクトと、を有し、
前記熱回収装置が、内部に供給水が流通する熱回収器を備えた熱回収室と、該熱回収室の下部に配置され凝縮水を回収し中和処理する中和槽と、処理された燃焼排ガスが排出される排出部と、前記熱回収器によって回収された温熱を暖房用の循環水に伝達するヒートポンプと、を有し、
前記ダクトが前記熱回収室の上部に接続され、給送された燃焼排ガスを前記熱回収室の上部から下部に流下させた状態で、前記熱回収器内部に前記供給水を下部から上部に流通させて給送された燃焼排ガスと熱交換し、燃焼排ガスの顕熱および該燃焼排ガス中に含まれる水蒸気の潜熱を回収するとともに、前記供給水が加温された給湯用の加温水として前記給湯用の熱交換器に供給され、暖房機から還流されヒートポンプによって加温された暖房用の循環水が暖房用の加温水として前記暖房用の熱交換器に供給されることを特徴とする真空式温水機排ガスの熱回収装置。
【請求項２】
前記ヒートポンプが、前記供給水を介して前記熱回収器から回収された温熱を駆動源とし、該温熱を前記暖房用の循環水に伝達して加温すると同時に、該ヒートポンプから供出され冷却された前記供給水が、再度前記熱回収器に循環的に供給され、燃焼排ガスの潜熱をも回収することを特徴とする請求項１記載の真空式温水機排ガスの熱回収装置。
【請求項３】
前記熱回収装置の熱回収器から供出された加温水を給送する流路に温度検出器を配設し、該加温水の温度を指標として、給湯負荷および暖房負荷を判定し、前記ヒートポンプの駆動を制御することを特徴とする請求項１または２記載の真空式温水機排ガスの熱回収装置。
【請求項４】
下流端を第１切換弁に接続し、供給ポンプによって前記供給水を導入する流路Ａと、上流端を第１切換弁に，下流端を第２切換弁に接続し，前記熱回収器に供給水が流通する流路Ｂと、上流端を第２切換弁に，下流端を第１切換弁に接続し，循環ポンプによって前記ヒートポンプに供給水が流通する流路Ｃと、上流端を第２切換弁に接続し，前記給湯用の熱交換器を介して前記給湯部から給温水を供出する流路Ｄと、暖房機からの還流水を前記ヒートポンプに導入し，ヒートポンプから供出された循環水を前記暖房用の熱交換器を介して前記暖房部から給温水を供出する流路Ｅ、を設け、
給湯部からの給温水供給時において、流路Ａ−第１切換弁−流路Ｂ−第２切換弁−流路Ｄを接続し、供給水を前記熱回収器によって加温して給湯用の加温水とし、該加温水を前記給湯用の熱交換器に流通させることによって給湯用の給温水を供出し、
給湯部からの供給停止，暖房部からの給温水供給時において、循環水を前記ヒートポンプによって加温して暖房用の加温水とし、該加温水を前記暖房用の熱交換器に流通させることによって暖房用の給温水を供出するとともに、第１切換弁−流路Ｂ−第２切換弁−流路Ｃ−第１切換弁による閉ループを形成し、該閉ループを循環する供給水によって熱回収器において燃焼排ガスの温熱を回収し、回収した温熱によって前記ヒートポンプを駆動し、前記ヒートポンプにおいて暖房用の循環水を加温することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空式温水機排ガスの熱回収装置。
【請求項５】
下流端を第１分岐部に接続し、供給ポンプによって前記供給水を導入する流路Ａと、上流端を第１分岐部に，下流端を第２分岐部に接続し，前記熱回収器に供給水が流通する流路Ｂと、上流端を第２分岐部に，下流端を第１分岐部に接続し，循環ポンプによって前記ヒートポンプに供給水が流通する流路Ｃと、上流端を第２分岐部に接続し，前記給湯用の熱交換器を介して前記給湯部から給温水を供出する流路Ｄと、暖房機からの還流水を前記ヒートポンプに導入し，ヒートポンプから供出された循環水を前記暖房用の熱交換器を介して前記暖房部から給温水を供出する流路Ｅ、を設け、
流路Ａ−第１分岐部−流路Ｂ−第２分岐部−流路Ｄを介して、供給水を前記熱回収器によって加温して給湯用の加温水とし、該加温水を前記給湯用の熱交換器に流通させることによって給湯用の給温水を供出するとともに、第１分岐部−流路Ｂ−第２分岐部−流路Ｃ−第１分岐部を介して循環する供給水によって、熱回収器において回収した燃焼排ガスの温熱を前記ヒートポンプに供給し、該温熱によってヒートポンプを駆動して前記ヒートポンプにおいて暖房用の循環水を加温して暖房用の加温水とし、該加温水を前記暖房用の熱交換器に流通させることによって暖房用の給温水を供出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空式温水機排ガスの熱回収装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの熱回収装置を用い、真空式温水機からの燃焼排ガス中の熱エネルギーである顕熱および潜熱を回収する方法であって、
熱回収器から供出された加温水の温度を指標として、給湯負荷および暖房負荷を判定し、ヒートポンプの駆動を制御することを特徴とする真空式温水機排ガスの熱回収方法。
【請求項７】
暖房用の給温水供給時において、循環水をヒートポンプによって加温して暖房用の加温水とし、該加温水を暖房用の熱交換器に流通させることによって暖房用の給温水を供出するとともに、供給水が熱回収器とヒートポンプを流通する閉ループの流路を形成し、該閉ループを循環する供給水によって熱回収器において燃焼排ガスの温熱を回収し、回収した温熱によってヒートポンプを駆動し、該ヒートポンプにおける暖房用の循環水を加温する熱源とすることを特徴とする請求項６記載の真空式温水機排ガスの熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空式温水機排ガスの熱回収装置およびこれを用いた熱回収方法に関し、特に、産業用の温水発生装置である真空式温水機における排ガスの熱回収装置およびこれを用いた熱回収方法に有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用の温水発生装置として多種多様な方式が利用されているが、１００℃以下の温水を得る温水発生装置として、真空式温水機が多用されている。真空式温水機は、都市ガスや灯油、ペレットなどの燃料を燃焼し、その燃焼熱および排ガスを燃焼室の周囲に存在する熱媒水と熱交換させる。熱媒水は、大気圧下に減圧された減圧蒸発室で７５℃〜８５℃程度で減圧沸騰し、同室内にある熱交換器を介して給温水を加温する。熱媒水は燃焼室内に設けた伝熱管で燃焼排ガスと熱交換するが、通常は１１０℃〜２００℃程度の排ガス温度まで熱回収する。熱効率は概ね８５％〜９５％程度である。
【０００３】
こうした真空式温水機として、具体的には、例えば図４に示すような構成を有する真空式温水ボイラが挙げられる。上部に蒸気室１０２が形成されるよう熱媒水１０３を封入した熱媒水貯槽（缶体）１０１の下部内側に、上記熱媒水１０３に没するように燃焼室１０４を設けてバーナ１０５を設置し、且つ上記熱媒水貯槽１０１の頂部に、真空ポンプ１０６を、開閉弁１０８を備えた真空引きライン１０７を介し接続すると共に、上記蒸気室１０２となる熱媒水貯槽１０１内の上部位置に、加熱対象となる水１０９を外部から流通させることができるようにした熱交換器としての伝熱管１１０を設けた構成として、真空ポンプ１０６の作動により熱媒水貯槽１０１の内部を真空に引いた状態において、バーナ１０５を燃焼させることにより燃焼室１０４の壁面を介して熱媒水１０３を加熱し、これにより真空中にある熱媒水１０３を１００℃以下の温度、たとえば、約８０℃にて急速に沸騰、蒸発させ、発生した減圧蒸気を、蒸気室１０２に充満させると共に伝熱管１１０の表面で凝縮させることにより、該伝熱管１１０を流通する水１０９と熱交換を行わせて、該伝熱管１１０の出口より上記減圧蒸気の温度まで加熱された温水１０９ａを回収できるようにしてある。なお、１１１は燃焼室１０４の排気口、１１２は燃焼室１０４内の中央部にてバーナ１０５に対峙するよう設置した火堰、１１３は火堰１１２の後方の煙道となる部分に燃焼室１０４を上下方向に貫通するよう設けた伝熱用水管である。凝縮伝熱を利用することで伝熱面積を小さくできると共に、減圧下における熱媒水１０３の凝縮領域の温度を制御温度とすることにより、加熱対象流体である水１０９を間欠的に熱交換させるような場合であっても、熱媒水１０３の温度が大きく変化することはなく、したがって、常に一定温度に加熱された温水１０９ａを製造できるという特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７９１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような真空式温水機では、以下に挙げるような問題点や課題が生じることがあった。
（ｉ）従来方式では、熱媒水の温度を通常７５℃〜８５℃に加熱した状態で保持し、減圧蒸気室の熱交換器で冷水を温水に熱交換する。排ガス中の水分から潜熱を回収する場合、排ガス温度を露点以下に冷却する必要があるが、従来の構造では排ガス温度を熱媒水温度以下にすることができないため、構造的に潜熱回収はできないという課題があった。
（ii）また、潜熱回収する場合は、別途熱回収装置を設ける必要があるが、熱回収装置に給水する冷水温度は、排ガスの露点温度以下にしなければならない。このため、給湯用の低温の供給水（例えば約５℃〜１０℃）を熱回収装置に給水した場合には、潜熱回収をできるが、暖房用の加温状態の供給水（例えば約６０〜７０℃）を熱回収装置に給水した場合には、潜熱回収できないという課題があった。
（iii）さらに、熱回収装置を設け、回収された温熱によって給湯用および暖房用の給温水を予備的に加温する場合において、比較的低温（例えば約１０〜３０℃）で供給され比較的大量に消費される給湯用の供給水の加温と、比較的高温（例えば約５０〜６０℃）で暖房機から還流される暖房用の循環水の加温を、同一の手段で同時に熱回収処理を行うことは難しいという課題があった。
（iｖ）燃焼式の温水機においては、燃焼エネルギーを伝熱用水管により吸収することによって温水を得ると同時に、該水管によって燃焼排ガスの温度を低下させる働きがある。従って、水管での熱交換（吸収）が十分にできない状態（例えば、温水用供給水の停止や減少、水管表面でのスケールの発生等に伴う水管の熱交換効率の低下あるいは真空圧力の上昇等の異常な状態等）になった場合には、燃焼排ガス温度の上昇により、燃焼室から排出された燃焼排ガスの処理機能（低温処理や中和処理等）の低下や損傷等の可能性があり、こうした危険性を回避することが課題となる。
（ｖ）所望の温水が複数の異なる温度である場合（例えば、暖房用と給湯用）には、減圧蒸気室に、複数の熱交換器（伝熱菅）が配設され、各々所望の温度の温水が取出される。しかしながら、例えば低温の暖房用温水のみへの切替え等、燃焼条件の変更を必要とする場合、過渡的に水管からの熱吸収量の減少に伴う燃焼排ガス温度の上昇が発生する可能性があり、上記（iｖ）と同様の課題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、産業用の温水発生装置である真空式温水機から排出する低温の燃焼排ガスから顕熱を回収するとともに、給湯用の加温水供給時のみならず、従来の構成ではできなかった暖房用の加温水供給時においても燃焼排ガス中に含まれる水分の潜熱の回収を可能とし、真空式温水機の熱効率を向上させる真空式温水機排ガスの熱回収装置およびこれを用いた熱回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す真空式温水機排ガスの熱回収装置およびこれを用いた熱回収方法によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
本発明は、真空式温水機から燃焼排ガスが給送されるダクトの一端部で、該真空式温水機と接続する熱回収装置であって、
前記真空式温水機が、燃焼バーナ、内部に熱媒体が流通し燃焼熱を吸収する複数の水管および燃焼排ガスの排気部が備えられた燃焼室と、該燃焼室を囲むように隣接し前記熱媒体が充填された熱媒体槽、内部に給湯用の給温水が流通する熱交換器と暖房用の給温水が流通する熱交換器および減圧手段に接続される減圧部が備えられた減圧蒸気室と、給湯用の給温水が供出される給湯部と、暖房用の給温水が供出される暖房部と、前記排気部からの燃焼排ガスが給送されるダクトと、を有し、
前記熱回収装置が、内部に供給水が流通する熱回収器を備えた熱回収室と、該熱回収室の下部に配置され凝縮水を回収し中和処理する中和槽と、処理された燃焼排ガスが排出される排出部と、前記熱回収器によって回収された温熱を暖房用の循環水に伝達するヒートポンプと、を有し、
前記ダクトが前記熱回収室の上部に接続され、給送された燃焼排ガスを前記熱回収室の上部から下部に流下させた状態で、前記熱回収器内部に前記供給水を下部から上部に流通させて給送された燃焼排ガスと熱交換し、燃焼排ガスの顕熱および該燃焼排ガス中に含まれる水蒸気の潜熱を回収するとともに、前記供給水が加温された給湯用の加温水として前記給湯用の熱交換器に供給され、暖房機から還流されヒートポンプによって加温された暖房用の循環水が暖房用の加温水として前記暖房用の熱交換器に供給されることを特徴とする。
【０００９】
既述のように、真空式温水機においては、燃料排ガスの温度が低く、顕熱回収は比較的容易であるが、含有する水分からの潜熱の回収は難しい。特に、比較的低温の供給水から給湯用の給温水を作製すると同時に、暖房機から還流される比較的高温の循環水から暖房用の給温水を作製する真空式温水機においては、燃焼排ガスの潜熱の効率的な回収は非常に難しかった。本発明は、真空式温水機の燃焼排ガスの排出ダクトを１つの熱回収装置に接続し、低温の供給水による燃焼排ガスの温熱の効率的な回収を図るとともに、燃焼排ガスから回収した温熱をヒートポンプにより暖房用の循環水の加温に用いることによって、真空式温水機から排出される燃焼排ガスの潜熱を含む温熱を効率よく回収し利用することを可能にした。また、熱回収装置において、装置上部から流下する燃焼排ガスと熱回収室を上昇する供給水との効率的な熱交換機能、流下するガス流によるフィン水管の表面に発生する凝縮水の排除機能、および回収した熱エネルギーによる真空式温水機の給温水の加温機能によって、効率のよく真空式温水機から排出する低温の燃焼排ガスから顕熱を回収し、さらに燃焼排ガス中に含まれる水分の潜熱を回収し、真空式温水機の熱効率を向上させることが可能となった。さらに、本発明に係る熱回収装置は、真空式温水機に対して独立的に機能するとともに、簡便な加温水や燃焼排ガスの取り合いを行うことによって、全体システムとして機能することから、既設の真空式温水機に対して付加的に配設することが可能な構成を有している。ここで、「給温水」とは真空式温水機において熱交換され給湯用や暖房用として利用される供給水をいう。
【００１０】
本発明は、上記真空式温水機排ガスの熱回収装置であって、前記ヒートポンプが、前記供給水を介して前記熱回収器から回収された温熱を駆動源とし、該温熱を前記暖房用の循環水に伝達して加温すると同時に、該ヒートポンプから供出される冷却された前記供給水が、再度前記熱回収器に循環的に供給され、燃焼排ガスの潜熱をも回収することを特徴とする。
従前ヒートポンプは、気体の熱源（外気や燃焼排ガス等）や水の熱源（地下水や温泉等）が蒸発器に供給され、凝縮器を介して加温水が供出され、蒸発器において発生する冷風や冷水は使用されずに放出されることが多い。本発明は、ヒートポンプから供出される加温水を暖房用の加温水として使用すると同時に、供出される冷水を潜熱回収用として熱回収器に供給し循環的に使用することによって、非常に効率がよいヒートポンプを構成することができる。また、燃焼排ガスと間接的に熱交換され加温された循環する供給水をヒートポンプの熱源としているため、燃焼排ガスを直接的に熱交換し熱源として使用する従前のヒートポンプと比べ、蒸発器の構成材料の腐食を考慮する必要がなく熱交換効率の高い材料によって構成することが可能となった。
【００１１】
本発明は、上記真空式温水機排ガスの熱回収装置であって、前記熱回収装置の熱回収器から供出された加温水を給送する流路に温度検出器を配設し、該加温水の温度を指標として、給湯負荷および暖房負荷を判定し、前記ヒートポンプの駆動を制御することを特徴とする。
上記熱回収装置において回収された温熱は、給湯用の供給水および暖房用の循環水の加温に供される。従って、こうした加温水の温度は、熱回収装置における温熱回収の効率を管理する指標とすることができるとともに、比較的低温で供給される供給水に対する給湯用の加温処理の負荷（給湯負荷）および比較的高温で暖房機から還流される循環水に対する暖房用の加温処理の負荷（暖房負荷）を判定する指標とすることができる。本発明は、こうした判定結果を利用し、さらに上記熱回収装置が有する給湯用の供給水の加温処理系と暖房用の循環水の加温処理系の制御を行うもので、具体的には、暖房用の循環水の加温に供される温熱の伝達手段として設けたヒートポンプの駆動を制御することによって、真空式温水機に過大な機能を必要とせずに、真空式温水機の熱効率を向上させるとともに、全体システムとしての熱効率を向上させることが可能となった。
【００１２】
本発明は、上記真空式温水機排ガスの熱回収装置であって、下流端を第１切換弁に接続し、前記給湯用の供給水を導入する流路Ａと、上流端を第１切換弁に，下流端を第２切換弁に接続し，前記熱回収器に供給水が流通する流路Ｂと、上流端を第２切換弁に，下流端を第１切換弁に接続し，前記ヒートポンプに供給水が流通する流路Ｃと、上流端を第２切換弁に接続し，前記給湯用の熱交換器を介して前記給湯部から給温水を供出する流路Ｄと、暖房機からの還流水を前記ヒートポンプに導入し，ヒートポンプから供出された循環水を前記暖房用の熱交換器を介して前記暖房部から給温水を供出する流路Ｅ、を設け、
給湯部からの給温水供給時において、流路Ａ−第１切換弁−流路Ｂ−第２切換弁−流路Ｄを接続し、供給水を前記熱回収器によって加温して給湯用の加温水とし、該加温水を前記給湯用の熱交換器に流通させることによって給湯用の給温水を供出し、
給湯部からの供給停止，暖房部からの給温水供給時において、循環水を前記ヒートポンプによって加温して暖房用の加温水とし、該加温水を前記暖房用の熱交換器に流通させることによって暖房用の給温水を供出するとともに、第１切換弁−流路Ｂ−第２切換弁−流路Ｃ−第１切換弁による閉ループを形成し、該閉ループを循環する供給水によって熱回収器において燃焼排ガスの温熱を回収し、回収した温熱によって前記ヒートポンプを駆動し、前記ヒートポンプにおいて暖房用の循環水を加温することを特徴とする。
こうした熱回収装置の一部としてヒートポンプを有し、給湯部からの給温水供給時と、給湯部からの供給停止，暖房部からの給温水供給時において、独立した給湯用の供給水の加温処理系と暖房用の循環水の加温処理系を形成するするとともに、燃焼排ガスの温熱を給湯負荷および暖房負荷に応じて各加温処理系を制御することによって、全体システムによって効率的な温熱回収を行うことが可能となった。具体的には、暖房負荷が給湯負荷に比べ小さいことから、給湯負荷が大きい場合には、回収された燃焼排ガスの温熱を専ら給湯用の加温処理系に使用し、給湯負荷が小さく暖房負荷が大きい場合において、専ら暖房用の加温処理系に使用することによって、効率的な温熱利用を図り、全体システムによって効率的な温熱回収を行うことが可能となった。
【００１３】
本発明は、上記真空式温水機排ガスの熱回収装置であって、下流端を第１分岐部に接続し、供給ポンプによって前記給湯用の供給水を導入する流路Ａと、上流端を第１分岐部に，下流端を第２分岐部に接続し，前記熱回収器に供給水が流通する流路Ｂと、上流端を第２分岐部に，下流端を第１分岐部に接続し，循環ポンプによって前記ヒートポンプに供給水が流通する流路Ｃと、上流端を第２分岐部に接続し，前記給湯用の熱交換器を介して前記給湯部から給温水を供出する流路Ｄと、暖房機からの還流水を前記ヒートポンプに導入し，ヒートポンプから供出された循環水を前記暖房用の熱交換器を介して前記暖房部から給温水を供出する流路Ｅ、を設け、
流路Ａ−第１分岐部−流路Ｂ−第２分岐部−流路Ｄを介して、供給水を前記熱回収器によって加温して給湯用の加温水とし、該加温水を前記給湯用の熱交換器に流通させることによって給湯用の給温水を供出するとともに、第１分岐部−流路Ｂ−第２分岐部−流路Ｃ−第１分岐部を介して循環する供給水によって、熱回収器において回収した燃焼排ガスの温熱を前記ヒートポンプに供給し、該温熱によってヒートポンプを駆動して前記ヒートポンプにおいて暖房用の循環水を加温して暖房用の加温水とし、該加温水を前記暖房用の熱交換器に流通させることによって暖房用の給温水を供出することを特徴とする。
こうした熱回収装置の一部としてヒートポンプを有する構成によって、給湯用の供給水の加温処理系と暖房用の循環水の加温処理系を形成するとともに、燃焼排ガスの温熱を給湯負荷および暖房負荷に応じて両方の加温処理系に分配することによって、全体システムによって効率的な温熱回収を行うことが可能となった。具体的には、給湯負荷が大きい場合には、回収された燃焼排ガスの温熱を主として給湯用の加温処理系に使用し、給湯負荷が小さく暖房負荷が大きい場合には、低温の供給水の流量低下を伴うことから、主として暖房用の加温処理系に使用するように循環水の流量を大きくしヒートポンプを活用することによって、効率的な温熱利用を図り、全体システムによって効率的な温熱回収を行うことが可能となった。
【００１４】
また、本発明は、上記のいずれかの熱回収装置を用い、真空式温水機からの燃焼排ガス中の熱エネルギーである顕熱および潜熱を回収する方法であって、
熱回収器から供出された加温水の温度を指標として、給湯負荷および暖房負荷を判定し、ヒートポンプの駆動を制御することを特徴とする。
上記熱回収装置は、真空式温水機からの廃熱を効率のよく回収するとともに、給湯用の供給水および暖房用の循環水の加温に供することによって、真空式温水機の熱効率を向上させるという基本機能を有するもので、本発明は、こうした優れた機能を生かすことによって、従来難しかった燃料排ガス中の水分を効率的に凝縮させることができ、高い収率で熱回収を行うことができる熱回収方法の提供することが可能となった。ここで、熱回収器から供出された加温水の温度は、温熱回収の効率を管理する指標とすることができるとともに、給湯負荷および暖房負荷を判定する指標とすることができる。本発明は、こうした判定結果を利用し、さらに上記熱回収装置が有する給湯用の供給水の加温処理系と暖房用の循環水の加温処理系の切換え・制御を行うことによって、真空式温水機の熱効率を向上させるとともに、全体システムとしての熱効率を向上させることが可能となった。
【００１５】
また、本発明は、上記真空式温水機排ガスの熱回収方法であって、暖房用の給温水供給時において、循環水をヒートポンプによって加温して暖房用の加温水とし、該加温水を暖房用の熱交換器に流通させることによって暖房用の給温水を供出するとともに、供給水が熱回収器とヒートポンプを流通する閉ループの流路を形成し、該閉ループを循環する供給水によって熱回収器において燃焼排ガスの温熱を回収し、回収した温熱によってヒートポンプを駆動し、該ヒートポンプにおける暖房用の循環水を加温する熱源とすることを特徴とする。
こうした操作によって、給湯負荷および暖房負荷に応じて、燃焼排ガスから回収した温熱を、給湯用の供給水の加温処理系と暖房用の循環水の加温処理系に、切換えあるいは分配することが可能となり、全体システムによって効率的な温熱回収を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る熱回収装置の基本構成を例示する全体構成図。
【図２】本発明に係る熱回収装置の基本構成例における機能を例示する構成図。
【図３】本発明に係る熱回収装置の他の構成例を示す構成図。
【図４】従来技術に係る真空式温水ボイラの概略を例示する全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る真空式温水機排ガスの熱回収装置（以下「本装置」という）は、真空式温水機（特に断りがない限り「温水機」という）とダクトによって接続され、
温水機が、燃焼バーナ、内部に熱媒体が流通し燃焼熱を吸収する複数の水管および燃焼排ガスの排気部が備えられた燃焼室と、該燃焼室を囲むように隣接し熱媒体が充填された熱媒体槽、内部に給湯用の給温水が流通する熱交換器と暖房用の給温水が流通する熱交換器および減圧手段に接続される減圧部が備えられた減圧蒸気室と、給湯用の給温水が供出される給湯部と、暖房用の給温水が供出される暖房部と、排気部からの燃焼排ガスが給送されるダクトと、を有し、
本装置が、内部に供給水が流通する熱回収器を備えた熱回収室と、該熱回収室の下部に配置され凝縮水を回収し中和処理する中和槽と、処理された燃焼排ガスが排出される排出部と、熱回収器によって回収された温熱を暖房用の循環水に伝達するヒートポンプと、を有し、
給送された燃焼排ガスを流下させた状態で供給水と熱交換し、燃焼排ガスの顕熱および該燃焼排ガス中に含まれる水蒸気の潜熱を回収するとともに、該供給水が加温された給湯用の加温水として給湯用の熱交換器に供給され、暖房機から還流されヒートポンプによって加温された暖房用の循環水が暖房用の加温水として暖房用の熱交換器に供給されることを特徴とする。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
＜本装置の第１構成例＞
本装置の１つの実施態様として、その基本構成の概略を図１に示す（第１構成例）。本装置１０は、温水機２０とダクト３０によって接続され、ダクト３０には、温水機２０から燃焼排ガスが給送される。また、給湯用の加温水が流通する流路Ｄおよび暖房用の加温水が流通する流路Ｅによって、本装置１０および温水機２０が接続される。本装置１０は、熱回収室１と、中和槽２と、排出部３と、ヒートポンプ４０と、を有する一方、温水機２０は、燃焼室４と、減圧蒸気室５と、ダクト３０と、を有する。第１構成例は、比較的低温で供給される給湯用の加温処理系と比較的高温で暖房機から還流される暖房用の加温処理系とを温水機２０に対して独立的に機能するように構成され、給湯負荷と暖房負荷に対応して、第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２の作動を切り換え制御することを特徴とする。暖房負荷が給湯負荷に比べ小さいことから、給湯負荷が大きい場合には、回収された燃焼排ガスの温熱を専ら給湯用の加温処理系に使用し、給湯負荷が小さく暖房負荷が大きい場合において、専ら暖房用の加温処理系に使用することによって、効率的な温熱利用を図ることができる。
【００１９】
ここで、ダクト３０が熱回収室１の上部に接続され、給送された燃焼排ガスを熱回収室１の上部から下部に流下させた状態で、熱回収室１に設けられた熱回収器１ａ内部に供給水を下部から上部に流通させて給送された燃焼排ガスと熱交換し、燃焼排ガスの顕熱および該燃焼排ガス中に含まれる水蒸気の潜熱を回収する。加温された供給水は、加温水として温水機２０の減圧蒸気室５に設けられた給湯用の熱交換器５ｄに供給され、給湯用の給温水となる（給湯用加温処理系）。あるいは、加温された供給水は、暖房用の循環水を加温するための熱源としてヒートポンプ４０に供給された後、熱回収室１に設けられた熱回収器１ａに還流されヒートポンプ４０との間で循環流を形成し、回収した温熱をヒートポンプ４０に供給する（暖房用加温処理系）。温水機２０から排出される燃焼排ガスの潜熱を含む廃熱を効率よく回収し、回収された温熱を、給湯用の供給水の加温の熱源として利用するとともに、ヒートポンプ４０の駆動源として利用することによって、全体として非常に高い熱効率を有するシステムとして機能するこことができる。
【００２０】
〔熱回収装置〕
本装置１０は、熱回収室１、中和槽２、排出部３およびヒートポンプ４０から構成される。燃焼排ガスから効率よく温熱を回収し、回収した温熱によって効率的に供給条件や供出条件が異なる給湯用および暖房用の給温水を予備的に加温する。本装置１０には、ダクト３０によって給送された燃焼排ガスが、熱回収室１の上部から導入される。熱回収室１には、内部に供給水が流通する熱回収器１ａが備えられる。熱回収器１ａは、熱交換効率を上げるために複数段かつ複数列設置したフィン水管からなる構成が好ましい。中和槽２は、熱回収室１の下部に配置され、凝縮水を回収し中和処理する。排出部３は、熱回収室１から流下した燃焼排ガスが中和槽２の表面で折り返すように上昇させる構成が好ましい。流下によって低温化を促進し、中和槽２表面との接触によってガス中の酸性成分が処理された燃焼排ガスとして排出することができる。ヒートポンプ４０は、熱回収室１において回収された温熱を受容する蒸発器４１，暖房用の循環水を加温するための熱源を供給する凝縮器４２，蒸発器４１において気化した循環媒体を昇圧する昇圧器４３、凝縮器４２において凝縮した循環媒体を膨張させる膨張器４４から構成され、蒸発器４１において得られた温熱を駆動源として、蒸発器４１−凝縮器４２を循環する循環媒体によって凝縮器４２に温熱を伝達する。蒸発器４１に供給される比較的低温の流体（加温された供給水：例えば約２０〜４０℃）の温熱を、凝縮器４２に供給される比較的高温の流体（暖房機から還流された循環水：例えば約５０〜６０℃）に伝達することができる。
【００２１】
熱回収室１の上部から導入された燃焼排ガスは、熱回収器１ａにおいて供給水と熱交換し、冷却されて顕熱を放出するとともに、含有される水蒸気は、その潜熱を放出しながら熱回収器１ａの表面で凝縮し凝縮水を形成する。凝縮水は、所定の大きさに拡大した状態で、熱回収室１の上部から流下する燃焼排ガスの流れに沿って落下し、中和槽２に貯留される。このとき、熱回収器１ａの表面への水滴の付着は、熱回収器１ａの伝熱機能を阻害することから、燃焼排ガスによる水滴の落下を促進する機能は、本装置１０の熱効率向上に対して有効である。多くの水分が除去された燃焼排ガスは、減温処理および酸性成分の除去処理をされた清浄ガスとして排出部３から排出される。中和槽２に貯留された凝縮水は、所定量貯留後あるいは連続的にｐＨ調整剤によって中和処理された後、系外に排出される。なお、本装置１０は、導入された燃焼排ガスを清浄化されたガスと液体をして排出する自己完結処理型の装置を構成するが、別途中和処理や排出処理の機能を、系外の装置において行なうことも可能である。
【００２２】
本装置１０は、給湯負荷が大きい場合、給湯用の加温処理系として機能し、給水ポンプＰ１によって第１切換弁Ｖ１を介して熱回収室１内部の熱回収器１ａに給湯用の供給水が導入され、下部から上部に流通される。流下する燃焼排ガスと向流式熱交換を行なうことによって、効率的な熱交換機能を形成し、凝縮水の発生を促進すると同時に、上述の水滴の落下を促進する機能によって、より低温状態の熱回収器１ａ下部での供給水の冷却機能を活かすことができる。熱回収室１において加温された給湯用の加温水は、第２切換弁Ｖ２を介して温水機２０に給送される。このとき、給水ポンプＰ１（あるいは後述する循環ポンプＰ３）の給送圧力の過剰を防止するとともに、バルブの故障や配管の閉塞等による圧力上昇の防止するために安全弁Ｖ３が設けられる。
【００２３】
本装置１０は、給湯部からの給温水の供給が停止され、暖房負荷が大きい場合、暖房用の加温処理系として機能する。暖房用の給温水を供給するために稼動する温水機２０からの燃焼ガスガスの温熱を回収し、暖房用の循環水の加温に供することによって、温水機２０の熱効率を向上させることができる。具体的には、上記供給水が循環ポンプＰ３によって第１切換弁Ｖ１を介して熱回収室１内部の熱回収器１ａに導入され、熱回収室１において加温された後、第２切換弁Ｖ２を介してヒートポンプ４０の蒸発器４１に給送され、蒸発器４１において吸熱され低温化された供給水は、再度循環ポンプＰ３に供出される。こうした供給水の循環流によって、熱回収室１において回収した温熱が蒸発器４１に給送される第１次の温熱移送系を形成する。次に、ヒートポンプ４０において、循環媒体が、蒸発器４１からの温熱による気化、昇圧器４３による昇圧、凝縮器４２における低温凝縮、および膨張器４４による断熱膨張を循環的に繰り返す熱媒体の循環系が形成される。こうした循環媒体の循環流によって、蒸発器４１において吸熱された温熱を、凝縮器４２に伝達する第２次の温熱移送系を形成する。さらに、凝縮器４２には給送ポンプＰ２を介して暖房機からの循環水が給送され、凝縮器４２から供出された加温水が温水機２０に供給される。こうしたヒートポンプ４０による暖房用の加温処理によって、凝縮器４２に伝達された温熱を、凝縮器４２において暖房用の循環水に効率的に伝達する第３次の温熱移送系を形成する。
【００２４】
このとき、熱回収器１ａから供出された加温水を給送する流路Ｂに温度検出器Ｓを配設し、該加温水の温度を指標として、給湯負荷および暖房負荷を判定し、前記ヒートポンプの駆動を制御することが好ましい。こうした加温水の温度は、熱回収装置１０における温熱回収の効率を管理する指標とすることができる。と同時に、熱回収器１ａを流通する供給水の入出口の温度と流量から、給湯用の加温処理系として機能する場合には給湯負荷を判定する指標となり、暖房用の加温処理系として機能する場合には、暖房負荷を判定する指標とすることができる。こうした判定結果を利用し、さらに上記熱回収装置が有する給湯用の供給水の加温処理系と暖房用の循環水の加温処理系の切換え・制御を行うもので、具体的には、暖房用の循環水の加温に供される温熱の伝達手段として設けたヒートポンプの駆動を制御することによって、温水機２０に過大な機能を必要とせずに、温水機２０の熱効率を向上させるとともに、全体システムとしての熱効率を向上させることが可能となった。例えば、給湯用の給温水の供給温度が約７５〜８５℃で制御される場合、給湯用の供給水の温度が約２０〜３０℃であれば、給湯用の加温水の温度は約２５〜５０℃が適切であり、燃焼排ガスの温度は１００℃以下、好ましくは８０〜９０℃が適切であり、熱媒体５ａの温度は給温水の供給温度とほぼ同じである。これらの温度の相関関係は、予め熱回収器１ａから供出された直後の加温水の温度を指標として把握できることから、温度検出器Ｓを上記に設置することが好ましく、こうした指標を基に、供給水の流量あるいはヒートポンプの駆動を制御することによって、本装置１０の適正な稼動状態を確保することができる。
【００２５】
また、温度検出器Ｓの出力のみならず、各流路の温度，流量あるいは圧力等、制御機能の指標となる種々の検出器（図示せず）からの出力が制御部５０に入力され、給水ポンプＰ１，給送ポンプＰ２あるいは循環ポンプＰ３や第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２等に制御信号が、制御部５０から送信される。なお、ここでは、給湯負荷と暖房負荷に対応した、給湯用の供給水の流量や暖房用の循環水の流量あるいはヒートポンプ４０の機能や第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２の作動の切り換え等を監視・制御するために、制御部５０が熱回収装置１０に設けられた例を示すが、こうした構成に限定されるものではなく、温水機２０の制御機能の一部あるいはシステム全体の制御機能を構成することも可能である。
【００２６】
ここで、ヒートポンプ４０は、図１に例示するように、供給水を介して熱回収器１ａから回収された温熱を駆動源とし、該温熱を暖房用の循環水に伝達して加温すると同時に、ヒートポンプ４０から供出される冷却された供給水が、再度熱回収器１ａに循環的に供給され、燃焼排ガスの潜熱をも回収することが好ましい。ヒートポンプ４０から供出される加温水を暖房用の加温水として使用すると同時に、供出される冷却水を潜熱回収用として熱回収器１ａに供給し循環的に使用することによって、非常に効率がよいヒートポンプを構成することができる。また、燃焼排ガスと間接的に熱交換され加温された循環する供給水をヒートポンプ４０の熱源としているため、蒸発器４１の構成材料の腐食を考慮する必要がなく熱交換効率の高い材料によって構成することが可能となった。なお、本構成例では、ヒートポンプ４０の駆動源として使用する供給水の全量を循環させて潜熱回収用として使用しているが、後述する第２構成例のように一部のみを循環させる構成や、他の用途に使用する構成（図示せず）も可能である。
【００２７】
〔温水機〕
温水機２０は、燃焼室４と、減圧蒸気室５と、ダクト３０とから構成される。燃焼室４には、燃焼バーナ４ａ、内部に熱媒体が流通し燃焼熱を吸収する複数の水管４ｂ、および燃焼排ガスが排気される排気部４ｃが備えられる。減圧蒸気室５には、燃焼室４を囲むように隣接し、熱媒体５ａが充填された熱媒体槽５ｂ、内部に給温水が流通する熱交換器５ｃ，５ｄ、および減圧手段（図示せず）に接続される減圧部５ｅが備えられる。ダクト３０には、排気部４ｃからの燃焼排ガスが給送される。給温水は、給湯部５ｆおよび暖房部５ｇを介して温水機２０から給出される。
【００２８】
温水機２０では、燃焼室４において、別途供給された燃料と燃焼空気（図示せず）が燃焼バーナ４ａにおいて燃焼反応を生じ、発熱反応による熱エネルギーの放射と高温の火炎４ｄを発生させる。これらの燃焼熱は、複数の水管４ｂ内を流通する熱媒体５ａによって吸収されるとともに、燃焼室４を囲むように隣接した熱媒体５ａによって吸収される。つまり、燃焼室４の上下左右を囲むように伝熱性の高い材料を使用した熱媒体槽５ｂが配設され、複数の水管４ｂ内部と連通して熱媒体５ａが充填されている。従って、火炎４ｄの燃焼熱は、主として水管４ｂを介して吸収され、火炎４ｄの燃焼熱の一部および放射熱エネルギーは、伝熱性の高い材料を介して吸収される。燃焼反応によって発生した燃焼排ガスは、減温されて排気部４ｃから排気され、ダクト３０に給送される。
【００２９】
減圧蒸気室５には、熱媒体槽５ｂの上層を減圧条件（例えば約−３〜−５ｋＰａ）に維持された空間が設けられ、該空間に内部に給温水が流通する熱交換器５ｃ，５ｄが配設される。上記のように、燃焼室４で発生した燃焼熱の多くは、熱媒体５ａに吸収される。熱媒体５ａは、通常市水等の水が利用される。このとき、熱媒体槽５ｂおよび水管４ｂの内部の温度には、殆どバラツキがないことが確認されている。燃焼室４との隔壁での伝熱効果と水管４ｂの内部を含む熱媒体５ａの対流効果によるものである。また、減圧蒸気室５では、減圧条件における熱媒体の温度を通常７５〜８５℃に加熱した状態（減圧沸騰した状態）で維持され、熱媒体５ａに吸収された燃焼熱は、減圧条件下の飽和蒸気を介して熱交換器５ｃ，５ｄに伝達される。熱交換器５ｃ内部には、予め熱回収室１において加温された給湯用の加温水が流通しており、約７５〜８５℃に加熱され給湯用の給温水となる。熱交換器５ｄ内部には、予めヒートポンプ４０（詳しくは凝縮器４２）において加温された暖房用の加温水が流通しており、約７５〜８５℃に加熱され暖房用の給温水となる。暖房用の給温水は、暖房部５ｇを介して暖房機に給送された後、低温状態（例えば約５０〜６０℃）で循環水として再度給送ポンプＰ２によってヒートポンプ４０の凝縮器４２に供給される。給湯用の熱交換器５ｃに供給される加温水の供給流路とは、機能的にも全く独立している。
【００３０】
ここで、温水機２０は、図１に例示するように、減圧蒸気室５に給湯用の熱交換器５ｃおよび熱交換器５ｄを１基配設した構成の他、例えば、２つの使用温度の異なる給湯用あるいは暖房用の２基の熱交換器を配設した構成やさらに同じ温度の給温水を供給するための熱交換器を増設した構成なども可能である。
【００３１】
〔本装置および温水機による給水機能〕
給湯用の加温処理系として機能する本装置１０には、給水ポンプＰ１によって供給水が圧送され、温水機２０には、本装置１０の熱回収室１において加温された給湯用の加温水が給送され、所望の温度に加熱された給湯用の給温水として供出される。つまり、燃焼排ガスによる温水機２０から本装置１０への熱移動と同時に、給湯用の加温水による本装置１０から温水機２０への熱移動が行なわれる。このとき、給湯用の供給水の供給量は、給水ポンプＰ１によって調整される。また供給水として使用する水は、通常市水等を用いることができる。
【００３２】
暖房用の加温処理系として機能する本装置１０では、循環ポンプＰ３によって熱回収器１ａを流通する供給水が圧送されて蒸発器４１に給送される循環流が形成されることによって、ヒートポンプ４０の一部を構成することによって、上記のような第１次〜第３次の温熱移送系が形成される。具体的には、供給水の循環流によって、熱回収室１において回収した温熱が蒸発器４１に給送される第１次の温熱移送系、次に、ヒートポンプ４０の循環媒体によって、蒸発器４１において吸熱された温熱が凝縮器４２へ移送される第２次の温熱移送系、さらに、凝縮器４２において吸熱された温熱が暖房機からの循環水に伝達される第３次の温熱移送系を形成する。温水機２０には、凝縮器４２において加温された暖房用の加温水が給送され、所望の温度に加熱された暖房用の給温水として供出される。つまり、燃焼排ガスによる温水機２０から本装置１０への熱移動と同時に、暖房用の加温水による本装置１０から温水機２０への熱移動が行なわれる。このとき、暖房用の循環水の供給量は、給送ポンプＰ２によって調整される。また循環水として使用する水は、通常市水等を用いることができる。
【００３３】
＜本装置を用いた熱回収方法＞
次に、本装置１０を用いた熱回収方法を、各装置における熱エネルギーの授受・収支を主に詳述する。本装置１０において、以下の操作が行なわれ、温水機２０からの燃焼排ガスの熱エネルギーを効果的に回収することができる。操作は、制御器５０によって自動的に行なわれる。図１および第１構成例における機能が例示された図２（Ａ），（Ｂ）を基に説明する。
【００３４】
（１）本装置および温水機の起動
予め減圧部５ｅから減圧手段（図示せず）によって減圧蒸気室５内部を所定圧力まで減圧しておく。温水機２０の燃焼バーナ４ａへの燃料および助燃空気の供給を行うと同時に着火して、本装置１０および温水機２０を起動する。
【００３５】
〔本装置が給湯用の加温処理系として機能する場合〕
（２Ａ）本装置への給湯用の供給水の供給
排気部４ｃあるいは熱媒体槽５ｂの温度上昇を確認すると同時に、給水ポンプＰ１および第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２を駆動させ（流路Ａ−流路Ｂ−流路Ｄが連通）、給湯用の供給水を本装置１０に供給する。これらの温度は、必ずしも直接検出する必要はなく、本装置１０の熱回収室１から供出される加温水の温度（温度検出器Ｓにより測定）の上昇によって確認できる場合には略することができる。
【００３６】
（３Ａ）本装置での燃焼排ガスとの熱交換
温水機２０からの燃焼排ガスと、本装置１０に設けられた熱回収器１ａ中の給湯用の供給水が向流的に熱交換される。燃焼排ガスは冷却され、含有する水分が熱回収器１ａの表面で凝縮され水滴を生じさせる。これによって、燃焼排ガス中の熱エネルギーである顕熱および潜熱を回収することができる。給湯用の供給水は回収されたエネルギーによって加温され、給湯用の加温水として供出される。熱回収器１ａ表面の凝縮水は、上方からの燃焼排ガスの流れによって排除され、熱交換効率が維持される。
【００３７】
（４Ａ）温水機での給湯用の給温水の作製
本装置１０から給送された給湯用の加温水が、温水機２０の減圧蒸気室５に導入され、熱交換器５ｃにおいて減圧状態の気相熱媒体と熱交換され、熱媒体５ｂとほぼ同温度の給湯用の給温水を作製することができる。熱を奪われた気相熱媒体は、熱交換器５ｃ表面で液化し、熱媒体槽５ａに滴下する。気相熱媒体の減少熱量は、循環系を構成する熱媒体槽５ａから蒸発した気相熱媒体で補充される。熱媒体槽５ａにおける減少熱量は、熱媒体槽５ａ周囲および水管４ｂから燃焼室４において発生する燃焼熱で補充される。
【００３８】
〔本装置が暖房用の加温処理系として機能する場合〕
（２Ｂ）ヒートポンプの作動
排気部４ｃあるいは熱媒体槽５ｂの温度上昇を確認すると同時に、給水ポンプＰ１および第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２を駆動させ、熱回収器１ａに供給水を供給する。ただし、予め給湯用の供給水が熱回収器１ａに流通された場合には、こうした操作は不要となる。また、温度上昇の確認は、上記（２Ａ）同様、略することができる。熱回収器１ａに供給水が充当された状態で、第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２を停止し（流路Ｂ−流路Ｃが連通）、給水ポンプＰ３，昇圧器４３および膨張器４４を駆動してヒートポンプ４０を作動させる。このとき、流路Ｃ内の供給水が十分でない場合には、再度「給水ポンプＰ１および第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２の駆動」と「給水ポンプＰ３の駆動および第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２の停止」を繰り返し、流路Ｃ内に十分な供給水を確保する。
【００３９】
（３Ｂ）本装置での燃焼排ガスとの熱交換
上記（３Ａ）同様、温水機２０からの燃焼排ガスと、本装置１０に設けられた熱回収器１ａ中の供給水を向流的に熱交換させるとともに、該供給水を流路Ｂ−流路Ｃにおいて循環流を形成させることによって、熱回収室１において回収された温熱を蒸発器４１に伝達させる（第１次の温熱移送系）。蒸発器４１において吸熱された温熱は、ヒートポンプ４０によって、凝縮器４２に伝達する（第２次の温熱移送系）。
【００４０】
（４Ｂ）温水機での暖房用の給温水の作製
ヒートポンプ４０の作動により凝縮器４２における加温が可能になった状態において、給送ポンプＰ２を駆動して暖房用の循環水を凝縮器４２に導入し、暖房用の加温水を作製する。作製された暖房用の加温水が、温水機２０の減圧蒸気室５に導入され、熱交換器５ｄにおいて減圧状態の気相熱媒体と熱交換され、熱媒体５ｂとほぼ同温度の暖房用の給温水を作製することができる。熱を奪われた気相熱媒体は、熱交換器５ｃ表面で液化し、熱媒体槽５ａに滴下する。気相熱媒体の減少熱量は、上記（３Ｂ）と同様に補充される。
【００４１】
本装置１０および温水機２０の実動時には、給湯負荷と暖房負荷に応じて、上記給湯用の加温処理系としての機能と暖房用の加温処理系として機能の切換えを行なう。以上の熱回収方法を用いることによって、温水機２０からの燃焼排ガス中の熱エネルギーである顕熱および潜熱を本装置１０において効率のよく回収するとともに、こうした熱エネルギーの流れによって、安定した給湯用および暖房用の給温水の供給を確保することができる。
【００４２】
＜本装置の第２構成例＞
本装置１０の他の構成例は、上記第１構成例における給湯用の加温処理系と暖房用の加温処理系の切換え機能に代え、図３に例示するように、同時に両加温処理系が機能することができる構成を有することを特徴とする（第２構成例）。燃焼排ガスの温熱は、通常給湯負荷および暖房負荷の上昇に伴い増加し、負荷の低下に伴い減少する。従って、燃焼排ガスの温熱を給湯用と暖房用の加温処理系に分配するに際し、同時に両方の処理系が機能できるように構成し、個々の給湯負荷および暖房負荷の変化に応じて各処理系における移送熱量を調整可能とすることによって、全体システムによって効率的な温熱回収を行うことができる。
【００４３】
具体的には、第１構成例における第１，第２切換弁Ｖ１，Ｖ２に代え、第１，第２分岐部Ｆ１，Ｆ２を設け、熱回収器１ａが配設された流通流路Ｂへの供給水の導入を流路Ａから供給される流れと流路Ｃからの循環流の両方から同時に行なうことを可能とした。給湯負荷の変化に応じて給水ポンプＰ１を制御して給湯用の加温処理系における移送熱量を調整し、暖房負荷の変化に応じて給送ポンプＰ３を制御して暖房用の加温処理系において源泉となる移送熱量を調整することができる。これによって、給湯負荷および暖房負荷の変化に応じて、温水機２０の負荷量が調整され、その負荷量の変化に伴い変化する燃焼排ガスの温熱を、やはり負荷量の変化に伴い変化する給湯用の供給水の流量および暖房用の循環水の流量に対応して回収することができる。このとき、暖房用の循環水の流量に対応し、給送ポンプＰ３を制御して循環流の流量を調整することによって、暖房負荷の変化に伴い変動する燃焼排ガスの温熱を、その暖房負荷の変化に応じて回収することができる。
【００４４】
〔第２構成例における操作〕
本装置１０の第２構成例においては、燃料排ガスあるいは加温水の温度が予め設定された温度以上に上昇した場合、以下の操作が行なわれ、上記第１構成例と同様に、温水機２０からの燃焼排ガスの熱エネルギーを効果的に回収することができる。なお、温度上昇の確認は、上記（２Ａ），（２Ｂ）同様、略することができる。以下、図３に例示された構成を基に説明する。なお、第１構成例と同様の操作については省略することがある。
【００４５】
（２Ｃ）本装置への供給水の供給，ヒートポンプの作動
給水ポンプＰ１，循環ポンプＰ３を駆動させと同時に、昇圧器４３および膨張器４４を駆動してヒートポンプ４０を作動させる。給湯用の供給水が熱回収器１ａに供給されると同時に、熱回収器１ａから供出された加温水がヒートポンプ４０の蒸発器４１に供給され、流路Ｂ−流路Ｃにおいて循環流が形成される（第１次の温熱移送系）。このとき、熱回収器１ａには、給湯用の供給水と循環流を形成する供給水が合流して流通する。また、ヒートポンプ４０において、循環媒体が、蒸発器４１−昇圧器４３−凝縮器４２−膨張器４４を流通する循環系を形成する（第２次の温熱移送系）。
【００４６】
（３Ｃ）本装置での燃焼排ガスとの熱交換
上記（３Ａ）同様、温水機２０からの燃焼排ガスと、本装置１０に設けられた熱回収器１ａ中の供給水が向流的に熱交換される。熱回収室１から供出され、加温された供給水の多くは、給湯用の加温水として第２分岐部Ｆ２，流路Ｄを介して温水機２０に供出されるとともに、その一部が、暖房用の熱源としてヒートポンプ４０の第１次の温熱移送系を構成する蒸発器４１に供給される。蒸発器４１は、第２次の温熱移送系をも構成し、吸熱した温熱を循環媒体によって、凝縮器４２に伝達する。さらに、凝縮器４２は、第３次の温熱移送系をも構成し、吸熱した温熱を凝縮器４２に導入された暖房用の循環水に伝達する。
【００４７】
（４Ｃ）温水機での給湯用の給温水の作製
本装置１０から給送された給湯用の加温水が、温水機２０の減圧蒸気室５（熱交換器５ｃ）に導入されるとともに、ヒートポンプ４０の作動により凝縮器４２における加温が可能になった状態において、給送ポンプＰ２を駆動して暖房用の循環水を凝縮器４２に導入して作製された暖房用の加温水が、温水機２０の減圧蒸気室５（熱交換器５ｄ）に導入される。給湯用および暖房用の加温水は、熱交換器５ｃ，５ｄにおいて減圧状態の気相熱媒体と熱交換され、熱媒体５ｂとほぼ同温度の給湯用および暖房用の給温水を作製することができる。
【００４８】
給湯負荷と暖房負荷に応じて、それぞれ、上記給湯用の加温処理系としての機能と暖房用の加温処理系として機能が個別に調整される。こうした熱回収方法を用いることによって、給湯負荷と暖房負荷が個々独立的に変動した場合であっても、温水機２０からの燃焼排ガス中の熱エネルギーである顕熱および潜熱を本装置１０において効率のよく回収するとともに、こうした熱エネルギーの流れによって、安定した給湯用および暖房用の給温水の供給を確保することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  熱回収装置（本装置）
２０  真空式温水機（温水機）
３０  ダクト
４０  ヒートポンプ
４１  蒸発器
４２  凝縮器
４３  昇圧器
４４  膨張器
５０  制御器
１    熱回収室
１ａ  熱回収器
２    中和槽
３    排出部
４    燃焼室
４ａ  燃焼バーナ
４ｂ  水管
４ｃ  排気部
４ｄ  火炎
５    減圧蒸気室
５ａ  熱媒体
５ｂ  熱媒体槽
５ｃ，５ｄ  熱交換器
５ｅ  減圧部
５ｆ  給湯部
５ｇ  暖房部
Ａ〜Ｅ  流路
Ｆ１，Ｆ２  分岐部
Ｐ１  給水ポンプ
Ｐ２  給送ポンプ
Ｐ３  循環ポンプ
Ｓ    温度検出器
Ｖ１  第１切換弁
Ｖ２  第２切換弁
Ｖ３  安全弁
【図１】
0005710453.tif 000002
【図２】
0005710453.tif 000003
【図３】
0005710453.tif 000004
【図４】
0005710453.tif 000005