(57)【要約】【課題】互いに異なる加熱目的・用途の２種類以上の熱交換器に対し共通の供給元からの排熱を熱源として供給する場合に、排熱を無駄なく有効に利用して熱交換加熱し得る排熱利用加熱システムを提供する。【解決手段】第１循環回路４による蓄熱槽３への蓄熱のための循環加熱運転のみが実行されるとき、三方切換弁２０の切換により燃料電池１からの排熱媒体を第１経路２６側に流し上下流両側の第１熱交換器２３，２４に供給する。第２循環回路５による暖房回路１３、追焚回路１４の加熱用の熱源用媒体を加熱する循環加熱運転のみが実行されるとき、三方切換弁の切換により燃料電池からの排熱媒体を第２経路２７側に流し第２熱交換器２５に最初に供給し、続いて第１熱交換器２４に供給する。２種類の循環加熱運転が同時に実行されるとき、第２熱交換器に排熱媒体を最初に供給し、続いて第１熱交換器に供給する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、この熱交換器に対し外部熱源装置の排熱媒体を加熱用の熱源として循環供給する排熱媒体循環回路とを備え、上記熱交換器に対し上記排熱媒体により熱交換加熱される被加熱媒体を循環供給するように構成された排熱利用加熱システムにおいて、
上記熱交換器として、加熱目的の互いに異なる被加熱媒体が個別に循環供給されるように循環経路が設定された少なくとも２種類の熱交換器が上記排熱媒体循環回路に並列に介装され、
上記排熱媒体循環回路には、上記外部熱源装置からの排熱媒体を上記２種類の熱交換器のいずれに対し優先供給するかを選択的に切換える排熱切換手段が介装されている
ことを特徴とする排熱利用加熱システム。
【請求項２】
請求項１に記載の排熱利用加熱システムであって、
上記排熱切換手段の切換作動を制御する切換制御手段を備えており、
上記切換制御手段は、被加熱媒体を対応する熱交換器に循環供給して熱交換加熱させる循環加熱運転が実行されるとき、その循環加熱運転が実行される側の熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御するように構成されている、排熱利用加熱システム。
【請求項３】
請求項２に記載の排熱利用加熱システムであって、
上記切換制御手段は、循環加熱運転が全ての熱交換器において同時に実行されるときには、被加熱媒体毎に設定された加熱要求の高い被加熱媒体が循環供給される側の熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御するように構成されている、排熱利用加熱システム。
【請求項４】
蓄熱槽内の湯水が循環供給される第１熱交換器と、暖房回路内の温水及び／又は追焚回路内の湯水を熱交換加熱するための熱源用媒体が循環供給される第２熱交換器と、上記第１及び第２の両熱交換器に対し外部熱源装置の排熱媒体を加熱用の熱源として循環供給する排熱媒体循環回路とを備えた排熱利用加熱システムにおいて、
上記第１熱交換器及び第２熱交換器は上記排熱媒体循環回路に並列に介装され、
上記排熱媒体循環回路には、上記外部熱源装置からの排熱媒体を上記第１熱交換器及び第２熱交換器のいずれに対し優先供給するかを選択的に切換える排熱切換手段が介装されている
ことを特徴とする排熱利用加熱システム。
【請求項５】
請求項４に記載の排熱利用加熱システムであって、
上記排熱切換手段の切換作動を制御する切換制御手段を備えており、
上記切換制御手段は、第１熱交換器に対し蓄熱槽内の湯水を循環供給する循環加熱運転のみが実行されるときには上記第１熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御する一方、第２熱交換器に対し熱源用媒体を循環供給する循環加熱運転のみが実行されるときには上記第２熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御し、上記循環加熱運転の双方が同時に実行されるときには上記第２熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御するように構成されている、排熱利用加熱システム。
【請求項６】
請求項５に記載の排熱利用加熱システムであって、
上記排熱媒体循環回路は、排熱切換手段の切換作動により第２熱交換器に対し先に排熱媒体が供給されるときには、その第２熱交換器通過後の排熱媒体を第１熱交換器に供給するように循環経路が設定されている、排熱利用加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池又はガスエンジン等の外部熱源装置の排熱を熱源とする熱交換器に対し被加熱媒体を循環供給することにより熱交換加熱するために用いられる排熱利用加熱システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排熱を加熱用の熱源として利用するシステムとして、例えば特許文献１又は特許文献２に開示されたものが知られている。このものでは発電機駆動用のガスエンジンを外部熱源装置として利用しそのガスエンジンの排熱を加熱用の熱源として熱交換器に循環供給する一方、この熱交換器に対し蓄熱槽内の湯水を循環供給することにより、蓄熱槽内の湯水を熱交換加熱するようにしている。すなわち、ガスエンジンの冷却水を排熱媒体として利用し、蓄熱槽の下部から取り出した湯水を上記排熱媒体と液−液熱交換させて加熱し加熱後の湯水を上記蓄熱槽の上部に戻すようにしている。そして、蓄熱槽内の貯湯は給湯カラン又は浴槽への給湯や、浴槽内湯水の追い焚き又は温水暖房用の加熱用熱媒体として利用される。
【０００３】
また、上記のガスエンジンの他にも燃料電池等を外部熱源装置として利用し、その排熱を加熱用熱源として熱交換器に循環供給して蓄熱槽内の湯水を熱交換加熱するようにしたシステムも知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１７１１０２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２９６０５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のシステムにおいては排熱を利用する上で、その排熱との熱交換により水を湯に変換して蓄熱槽内に貯湯（蓄熱）し、この蓄熱槽内の貯湯を各種用途に活用するようにしているが、例えば図６に示すように蓄熱槽３００内への蓄熱のために蓄熱槽３００内の湯水を循環供給させる第１の熱交換器２３０と、蓄熱槽３００内の湯水とは別に他の循環回路１３０内の循環媒体を熱交換加熱するための熱源用媒体を加熱するなどの他の用途に利用する媒体を加熱するためにその媒体を循環供給させる第２の熱交換器２５０との２種類を直列に設置し、これら直列配置の熱交換器に対し同じ供給元１００からの排熱媒体を加熱用の熱源として供給するようにすることも考えられる。つまり、加熱の目的・用途の異なる２種類の熱交換器２３０，２５０を直列に設置して同じ供給元１００からの排熱を熱源として熱交換加熱しようとするものである。
【０００６】
ところが、このような構成を採用すると、加熱用の排熱媒体はまず第１の熱交換器２３０に供給された後に第２の熱交換器２５０に供給されることになり、その結果、第２の熱交換器２５０には常に第１の熱交換器２３０で放熱されて保有熱量の低下した後の排熱媒体しか供給されないことになる。直列配置の順を逆にして第２の熱交換器２５０を第１の熱交換器２３０よりも上流側に設置した場合には、上記とは逆に第１の熱交換器２３０には常に放熱後の排熱しか供給されないことになる。このため、下流側の熱交換器での熱交換加熱運転を実施したとしても、その加熱度合は上流側の熱交換器での熱交換加熱ほどは期待できないことになってしまう。
【０００７】
一方、上記の直列に設置する構成とは異なり、上記の第１の熱交換器と第２の熱交換器とを並列に設置して同じ供給元からの排熱を分岐させて第１及び第２の両熱交換器に同時に供給させる構成も考えられる。しかしながら、この場合には第１又は第２の一方の熱交換器で熱交換加熱運転が停止されている場合には、その停止されている熱交換器に供給される排熱が未利用となって無駄となる上に、排熱が冷却水に担持されたものであると高温の冷却水の冷却機能を果たせなくなるおそれが生じることになる。
【０００８】
特に上記供給元１００から供給される排熱媒体の保有熱量（排熱の供給熱量）が比較的少ない（例えば数百ｋｃａｌ／ｈ程度）の場合には、排熱の利用効率が低下する、あるいは、熱交換加熱される側の媒体を所定温度まで加熱するのに不十分になるなどの問題が生じることになる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに異なる加熱目的・用途を有する２種類以上の熱交換器に対し共通の供給元からの排熱を熱源として供給する場合において、排熱を有効にかつ無駄なく利用して熱交換加熱し得る排熱利用加熱システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明では、熱交換器と、この熱交換器に対し外部熱源装置の排熱媒体を加熱用の熱源として循環供給する排熱媒体循環回路とを備え、上記熱交換器に対し上記排熱媒体により熱交換加熱される被加熱媒体を循環供給するように構成された排熱利用加熱システムを対象として、次の特定事項を備えることとした。すなわち、上記熱交換器として、加熱目的の互いに異なる被加熱媒体が個別に循環供給されるように循環経路が設定された少なくとも２種類の熱交換器を上記排熱媒体循環回路に並列に介装し、上記排熱媒体循環回路に、上記外部熱源装置からの排熱媒体を上記２種類の熱交換器のいずれに対し優先供給するかを選択的に切換える排熱切換手段を介装させることとした（請求項１）。
【００１１】
この第１の発明の場合、排熱切換手段の切換えにより一方の種類の熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したり、あるいは、他方の種類の熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したりというようにその熱交換器で熱交換加熱させる被加熱媒体の加熱目的に応じて変更させることが可能になる。つまり、外部熱源装置からの排熱媒体を最初に流す熱交換器をどれにするかを選択切換えすることが可能になる。これにより、被加熱媒体の加熱目的の相違や、被加熱媒体を循環供給して循環加熱運転が行われる状況に応じて、排熱媒体が保有する熱量を有効かつ最大限に利用して被加熱媒体の加熱を行うことが可能になる。
【００１２】
上記第１の発明においては、上記排熱切換手段の切換作動を制御する切換制御手段をさらに備え、この切換制御手段として、被加熱媒体を対応する熱交換器に循環供給して熱交換加熱させる循環加熱運転が実行されるとき、その循環加熱運転が実行される側の熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御する構成とすることができる（請求項２）。この場合には、排熱切換手段の切換作動を循環加熱運転の実行状況に応じて制御し得る具体構成を特定することが可能になり、循環加熱運転中の熱交換器に対し排熱媒体を最初に供給して最大熱量の排熱媒体による熱交換加熱を行うことが可能になる。
【００１３】
さらに、この場合には上記切換制御手段として、循環加熱運転が全ての熱交換器において同時に実行されるときには、被加熱媒体毎に設定された加熱要求の高い被加熱媒体が循環供給される側の熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御する構成を追加するようにしてもよい（請求項３）。この場合には、全種類の熱交換器における循環加熱運転が同時に実行されるときには、排熱切換手段の切換作動を加熱目的に応じて加熱要求の高い被加熱媒体が循環供給される側の熱交換器に対し排熱媒体が優先供給されることになり、排熱切換手段の切換作動を加熱目的の相違に応じて制御し得る具体構成を特定することが可能になる。
【００１４】
第２の発明は、上記第１の発明をより具体化した構成において課題の解決を図るものである。第２の発明では、蓄熱槽内の湯水が循環供給される第１熱交換器と、暖房回路内の温水又は追焚回路内の湯水を熱交換加熱するための熱源用媒体が循環供給される第２熱交換器と、上記第１及び第２の両熱交換器に対し外部熱源装置の排熱媒体を加熱用の熱源として循環供給する排熱媒体循環回路とを備えた排熱利用加熱システムを対象として、次の特定事項を備えることとした。すなわち、上記第１熱交換器及び第２熱交換器を上記排熱媒体循環回路に並列に介装し、上記排熱媒体循環回路に、上記外部熱源装置からの排熱媒体を上記第１熱交換器及び第２熱交換器のいずれに対し優先供給するかを選択的に切換える排熱切換手段を介装することとした（請求項４）。
【００１５】
この第２の発明の場合、排熱切換手段の切換えにより、蓄熱槽内の湯水を加熱して蓄熱するための第１熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したり、あるいは、熱源用媒体を加熱するための第２熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したりというように加熱の必要に応じて変更させることが可能になる。これにより、蓄熱優先の場合や、熱源用媒体の加熱優先の場合の如く加熱要求（循環加熱運転）の発生や必要性等に応じて最も高い熱量を有する状態の排熱による熱交換加熱を選択的に行わせることが可能になり、排熱媒体が保有する熱量を有効かつ最大限に利用した熱交換加熱を実現させることが可能になる。
【００１６】
この第２の発明においては、上記排熱切換手段の切換作動を制御する切換制御手段をさらに備え、この切換制御手段として、第１熱交換器に対し蓄熱槽内の湯水を循環供給する循環加熱運転のみが実行されるときには上記第１熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御する一方、第２熱交換器に対し熱源用媒体を循環供給する循環加熱運転のみが実行されるときには上記第２熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御し、上記循環加熱運転の双方が同時に実行されるときには上記第２熱交換器に対し排熱媒体が先に供給されるように上記排熱切換手段を切換作動制御する構成とすることができる（請求項５）。この場合には、加熱目的として、排熱回収して蓄熱するためなのか、暖房回路又は追焚回路用の熱源用媒体を加熱するためなのかという具体的事情に応じて排熱切換手段の切換作動を如何に制御するかの具体構成が特定される。これにより、蓄熱のための循環加熱運転が実行されるときには最大熱量状態の排熱媒体からの排熱回収が可能となり、熱源用媒体の加熱のための循環加熱運転が実行されるときには最大熱量状態の排熱媒体により可及的な熱交換加熱を受けることが可能になり、双方の循環加熱運転が同時に実行されるときには加熱の必要性の高い、つまり緊急性の高い熱源用媒体の加熱を優先して行うことが可能になる。
【００１７】
さらに、この場合に、上記排熱媒体循環回路として、排熱切換手段の切換作動により第２熱交換器に対し先に排熱媒体が供給されるときにはその第２熱交換器通過後の排熱媒体を第１熱交換器に供給するように循環経路を設定するようにしてもよい（請求項６）。このようにすることにより、熱源用媒体の加熱を優先させつつも、その熱源用媒体への熱交換加熱後の排熱媒体の残りの熱量を利用して第１熱交換器で蓄熱槽内の湯水への熱交換加熱を行い排熱回収を併せて行うことが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の排熱利用加熱システムによれば、排熱切換手段の切換えにより、一方の種類の熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したり、あるいは、他方の種類の熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したりというように熱交換加熱させる被加熱媒体の加熱目的に応じて排熱媒体を最初に供給する熱交換器を選択的に変更切換することができるようになる。これにより、被加熱媒体の加熱目的の相違や、被加熱媒体を循環供給して循環加熱運転が行われる状況に応じて、排熱媒体が保有する熱量を有効かつ最大限に利用して被加熱媒体の加熱を行うことができるようになる。
【００１９】
特に請求項２によれば、排熱切換手段の切換作動を循環加熱運転の実行状況に応じて制御し得る具体構成を特定することができる。すなわち、循環加熱運転中の熱交換器に対し排熱媒体を最初に供給して最大熱量の排熱媒体による熱交換加熱を行うことができるようになる。
【００２０】
さらに請求項３によれば、排熱切換手段の切換作動を加熱目的の相違に応じて制御し得る具体構成を特定することができる。すなわち、全種類の熱交換器における循環加熱運転が同時に実行されるときには、排熱切換手段の切換作動を加熱目的に応じて加熱要求の高い被加熱媒体が循環供給される側の熱交換器に対し排熱媒体を優先供給させることができるようになる。
【００２１】
請求項４〜請求項６のいずれかの排熱利用加熱システムによれば、排熱切換手段の切換えにより、蓄熱槽内の湯水を加熱して蓄熱するための第１熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したり、あるいは、熱源用媒体を加熱するための第２熱交換器に対し先に排熱媒体を供給したりというように、加熱の必要性に応じて排熱媒体を最初に供給する熱交換器を変更切換させることができる。これにより、蓄熱優先の場合や、熱源用媒体の加熱優先の場合の如く加熱要求の発生や必要性等に応じて最も高い熱量を有する状態の排熱による熱交換加熱を選択的に行うことができ、排熱媒体が保有する熱量を有効かつ最大限に利用した効率的な熱交換加熱を実現させることができる。
【００２２】
特に請求項５によれば、切換制御手段による排熱切換手段の切換作動制御によって、排熱回収して蓄熱するためなのか、暖房回路又は追焚回路用の熱源用媒体を加熱するためなのかという加熱目的の具体的事情に応じて排熱切換手段の切換作動を如何に制御するかの具体構成を特定することができる。これにより、蓄熱時には最大熱量状態の排熱媒体からの排熱回収を行うことができ、熱源用媒体の加熱時には最大熱量状態の排熱媒体により可及的な熱交換加熱を受けることができ、双方の循環加熱運転の同時実行時には加熱の必要性の高い熱源用媒体の加熱を優先して行うことができるようになる。
【００２３】
さらに、請求項６によれば、熱源用媒体の加熱を優先させつつも、その熱源用媒体への熱交換加熱後の排熱媒体の残りの熱量を第１熱交換器での蓄熱のための熱交換加熱により排熱回収を併せて行うことができ、より一層の排熱の利用効率の向上を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る排熱利用加熱システムを適用したコジェネレーションシステムを示す。このコジェネレーションシステムは外部熱源装置として熱電併給装置である燃料電池１を採用したものであり、その燃料電池での発電の際等に生じた排熱を所定の媒体（例えば冷却水）に担持させこの排熱媒体を加熱手段２の熱源として利用するようにしたものである。そして、上記加熱手段２での熱交換加熱により蓄熱槽３内の湯水を加熱して蓄熱したり、後述の暖房回路７及び追焚回路８を加熱するための熱源用媒体としての湯水を加熱したりするようになっている。以下に本コジェネレーションシステムについて詳細に説明する。
【００２６】
上記加熱手段２は、排熱切換手段としての三方切換弁２０及び排熱循環ポンプ２１が介装された排熱循環回路２２を通して、燃料電池１からの排熱媒体を３つの熱交換器２３，２４，２５に対し選択切換可能に供給し、その後、放熱後の排熱媒体を燃料電池１に戻すというように、排熱媒体を燃料電池１と上記熱交換器２３〜２５の内の１又は２以上との間に循環させるようになっている。この加熱手段２においては、燃料電池１を運転させると、同時に排熱循環ポンプ２１も作動され、燃料電池１から吸熱して昇温した排熱媒体が上記熱交換器２３，２４，２５の内の選択された熱交換器に供給され、熱交換加熱により冷却された排熱媒体が再び燃料電池１に戻されて燃料電池１の冷却を行うと同時に再び吸熱するようになっている。
【００２７】
上記三方切換弁２０はその切換作動により燃料電池１からの排熱媒体を第１経路２６及び第２経路２７のいずれか一方に流すようになっている。上記第１経路２６は上記三方切換弁２０から中間位置に第１開閉切換弁２６１を介して直列配置とされた上流側及び下流側の２つの第１熱交換器２３，２４を通過して排熱循環ポンプ２１の吸入側（上流側）に延ばされている。また、上記第２経路２７は上記三方切換弁２０から第２熱交換器２５及び第２開閉切換弁２７１を通過して上記第１開閉切換弁２６１と下流側第１熱交換器２４との中間位置の上記第１経路２６に合流するように延びている。つまり、排熱媒体の供給先として２つの第１熱交換器２３，２４と、１つの第２熱交換器２５との合計３つが設置されている。
【００２８】
そして、上記三方切換弁２０と上流側第１熱交換器２３との中間位置の第１経路２６から上記第２熱交換器２５と第２開閉切換弁２７１との中間位置の第２経路２７までの間に第１迂回経路２８が延ばされ、この第１迂回経路２８には第３開閉切換弁２８１が介装されている。さらに、上記上流側第１熱交換器２３と第１開閉切換弁２６１との中間位置の第１経路２６から上記三方切換弁２０と第２熱交換器２５との中間位置の第２経路２７まで第２迂回経路２９が延ばされ、この第２迂回経路２９には第４開閉切換弁２９１が介装されている。
【００２９】
上記の下流側及び上流側の２つの第１熱交換器２４，２３と蓄熱槽３との間には被加熱媒体として蓄熱槽３内の湯水を循環供給するための第１循環回路４が接続され、上記の第２熱交換器２５と後述の二次加熱手段１１との間にはその二次加熱手段１１の熱源用媒体として回路内に充満された湯水を被加熱媒体として循環供給するための第２循環回路５が接続されている。なお、上記蓄熱槽３は、その下部に接続された給水路６を通して水道水が水道圧等に基づき供給されて満水状態に維持されるようになっている。つまり、給湯カラン７が開かれて給湯路８を通して給湯されたり、注湯回路９を通して浴槽１０に湯張りされたりなどして蓄熱槽３内の湯水が減ったときに、その減った分だけ給水路６から給水されるようになっている。なお、図１中の符号６１，６１は給水路６及び後述の分岐給水路６ａに介装された逆止弁である。
【００３０】
上記第１循環回路４は上流端４１が蓄熱槽３の下部に接続され、下流端４２が蓄熱槽３の上部に接続されたものである。上記第１循環回路４は、途中に介装された第１循環ポンプ４３の作動により、蓄熱槽３の下部から取り出した湯水を上記の下流側第１熱交換器２４及び上流側第１熱交換器２３を通して蓄熱槽３の上部に戻すようになっている。この第１循環回路４の循環加熱運転（第１循環ポンプ４３の作動）が開始されると、排熱媒体が供給されていれば上記下流側及び／又は上流側の第１熱交換器２４，２３において液−液熱交換による熱交換加熱を受け、加熱された湯水が蓄熱槽３の上部に戻されて蓄熱（貯湯）されることになる。なお、図１中の符号４４は蓄熱槽３からの加熱前の湯水温度を検出する温度センサであり、符号４５は第１熱交換器２４，２３を通過した後の湯水温度を検出する温度センサである。また、符号４６は放熱器であり、上記温度センサ４４の検出温度が所定温度以上のときに三方切換弁４７から湯水を導入して放熱後の湯水を第１熱交換器２４，２３に供給するようになっている。
【００３１】
また、上記第２循環回路５は、途中に介装された第２循環ポンプ５１の作動により、回路内の湯水（熱源用媒体）を第２熱交換器２５及び補助熱源装置１１を通して二次加熱手段１２に循環供給するようになっている。上記補助熱源装置１１は例えば通常のガス給湯器と同様構成のものが用いられ、第２熱交換器２５での熱交換加熱が不能又は不十分なときに後述のコントローラ１５により作動されて、熱交換器１１１を通る第２循環回路５内の湯水を燃焼バーナ１１２の燃焼熱により加熱するようになっている。つまり、上記補助熱源装置１１は、第２循環回路５内の湯水及び給湯路８への給湯に対する加熱を補助するものである。
【００３２】
上記二次加熱手段１２は暖房回路１３が通過する暖房熱交換器１２１と、追焚回路１４が通過する追焚熱交換器１２２とを備えており、上記第２循環回路５に接続された二次加熱手段１２の上流端１２３から分岐して一方が上記暖房熱交換器１２１に、他方が上記追焚熱交換器１２２に分かれた後、暖房熱交電磁弁１２４又は追焚熱交電磁弁１２５を介して合流した下流端１２６から上記第２循環回路５に至るようになっている。つまり、暖房熱交電磁弁１２４のみを開いた状態で第２循環ポンプ５１を作動すれば、第２循環回路５内の湯水が第２熱交換器２５において液−液熱交換により加熱され、加熱された湯水が熱源として暖房熱交換器１２１に循環供給されることになり、逆に追焚熱交電磁弁１２５のみを開いた状態で第２循環ポンプ５１を作動すれば、第２熱交換器２５において加熱された湯水が熱源として追焚熱交換器１２２に循環供給されることになる。
【００３３】
一方、上記暖房回路１３は暖房循環ポンプ１３１の作動により膨張タンク１３２及び閉回路内の温水を上記暖房熱交換器１２１と暖房端末（例えば床暖房器等）１３３との間に循環させ、また、上記追焚回路１４は追焚循環ポンプ１４１の作動により浴槽１０内の湯水を追焚熱交換器１２２との間に循環させるようになっている。なお、上記の暖房熱交電磁弁１２４の開作動及び暖房循環ポンプ１３１の作動は後述のリモコン１５０の暖房スイッチからのＯＮ出力を受けて暖房運転制御により実行され、上記の追焚熱交電磁弁１２５の開作動及び追焚循環ポンプ１４１の作動は後述のリモコン１５０の追焚スイッチからのＯＮ出力を受けて追焚運転制御により実行されるようになっている。
【００３４】
上記第１循環回路４の下流端４２近傍から上記給湯路８が分岐し、この給湯路８は逆止弁８１と、上記補助熱源装置１１と、給水路６の上流側から分岐した分岐給水路６ａからの水を所定の混合比で混合する混水器８２とを介して下流端が給湯カラン７に接続されている。そして、給湯カラン７を開けば蓄熱槽３の上部から高温の湯水が上記給湯路８を通して給湯されるようになっており、この給湯の際に蓄熱槽３内の湯水温度が設定給湯温度よりも低いときには上記補助熱源装置１１において補助加熱され、逆に湯水温度が設定給湯温度よりも高いときには上記混水器８２による混水制御を受けて給湯カラン７からの出湯が設定給湯温度になるように温調されるようになっている。
【００３５】
一方、上記給湯路８の混水器８２の下流側位置から注湯回路９が分岐し、この注湯回路９は注湯電磁弁９１と、二段配置の逆止弁９２とを介して下流端が追焚回路１４のいずれか（図例では追焚循環ポンプ１４１の上流側）に連通接続されている。
【００３６】
以上の構成のコジェネレーションシステムは、図示省略のリモコンのスイッチ操作により入力されるユーザーからの要求指令や、予め搭載された所定のプログラム及び回路基板等による自動制御指令を受けて、コントローラ１５により循環加熱運転、給湯運転、湯張り運転、暖房運転及び追焚運転等の種々の運転に係る制御が行われるようになっている。
【００３７】
以下、循環加熱運転が行われる際の排熱媒体の供給切換及びその循環経路の変更切換に係る制御を中心に説明する。上記循環加熱運転には、第１循環回路４の第１循環ポンプ４３を作動させて蓄熱槽３内の湯水を加熱し蓄熱するための第１循環加熱運転と、第２循環回路５の第２循環ポンプ５１を作動させて第２循環回路５内の湯水を加熱し二次加熱手段１２での熱源とするための第２循環加熱運転との２種類がある。そして、これら第１及び第２の両循環加熱運転の運転状況に応じて上記の排熱媒体の供給切換及び循環経路の変更切換を行うために、上記コントローラ１５は図２に示すように循環加熱運転制御部１５１と、これに連係する排熱切換制御手段としての排熱切換制御部１５２及び循環経路切換制御部１５３とを備えている。
【００３８】
上記循環加熱運転制御部１５１は、温度センサ４４が排熱回収し得ないものとして設定された上限温度が検出されるまでは第１循環ポンプ４３を作動させて蓄熱槽３内の湯水を第１循環回路４内に循環させる第１循環加熱運転を実行し、上記上限温度が検出されるまで蓄熱が完了すれば上記第１循環ポンプ４３の作動を停止して第１循環加熱運転を休止させるようになっている。また、上記循環加熱運転制御部１５１は、リモコン１５０の暖房スイッチ及び／又は追焚スイッチがユーザー操作によりＯＮされれば、そのＯＮ出力を受けて第２循環ポンプ５１を作動させて第２循環回路５内の湯水を第２熱交換器２５に循環供給して第２循環加熱運転を開始し、上記スイッチがＯＦＦされれば上記第２循環ポンプ５１の作動を停止させて第２循環加熱運転を停止させるようになっている。なお、上記の第１又は第２の循環加熱運転が実行されるときには、燃料電池１が作動され排熱循環ポンプ２１も作動されるようになっている。
【００３９】
上記第１循環加熱運転が停止状態で第２循環加熱運転のみが実行されるときには（図３参照）、その制御情報を上記循環加熱運転制御部１５１から受けて、上記循環経路切換制御部１５３は第２開閉切換弁２７１のみを開にし他の第１、第３及び第４開閉切換弁２６１，２８１，２９１を共に閉にする一方、この経路設定の状態で上記排熱切換制御部１５２は三方切換弁２０を第１経路２６側が閉、第２経路２７側が開となるように切換作動するようになっている。これにより、排熱循環回路２２を通して燃料電池１から供給される排熱媒体は三方切換弁２０、第２経路２７、第２熱交換器２５、第２開閉切換弁２７１、下流側第１熱交換器２４及び排熱循環ポンプ２１を通過した後、燃料電池１に戻される。つまり、第２循環回路５の湯水が通される第２熱交換器２５に対し排熱媒体が最初に供給され、続いて下流側の第１熱交換器２４に供給されることになる。このため、第２循環回路５内の湯水が最大熱量状態の排熱媒体により十分に熱交換加熱されることになる。なお、この場合には、第１及び第３開閉切換弁２６１，２８１を開にして第２及び第４開閉切換弁２７１，２９１を閉にすることにより、最初に第２熱交換器２５に供給した排熱媒体を、続いて上流側の第１熱交換器２３及び下流側の第１熱交換器２４に通過させた後に燃料電池１に戻すようにしてもよい。
【００４０】
逆に上記第２循環加熱運転が停止状態で第１循環加熱運転のみが実行されるときには（図４参照）、その制御情報を上記循環加熱運転制御部１５１から受けて、上記循環経路切換制御部１５３は第１開閉切換弁２６１のみを開にし他の第２〜第４の開閉切換弁２７１，２８１，２９１を共に閉にする一方、この経路設定の状態で上記排熱切換制御部１５２は三方切換弁２０を第２経路２７側が閉、第１経路２６側が開となるように切換作動するようになっている。これにより、排熱循環回路２２を通して燃料電池１から供給される排熱媒体は三方切換弁２０、第１経路２６、上流側第１熱交換器２３、第１開閉切換弁２６１、下流側第１熱交換器２４及び排熱循環ポンプ２１を通過した後、燃料電池１に戻される。つまり、第１循環回路４の湯水が通される一対の第１熱交換器２３，２４に対し排熱媒体が供給される一方、第２熱交換器２５には供給されない状態になる。このため、第１循環回路４内の湯水が最大熱量状態の排熱媒体により熱交換加熱されることになる。しかも、直列の２段の第１熱交換器２３，２４において排熱媒体の保有熱量を十分に利用した熱交換加熱を行うことができる。
【００４１】
一方、第１及び第２の双方の循環加熱運転が同時に実行されるときには、上記循環経路切換制御部１５３及び排熱切換制御部１５２は上記の第２循環加熱運転のみが単独で実行される場合と同じ循環経路の変更切換及び排熱媒体の供給切換を行うようになっている（図３参照）。つまり、熱源用媒体としての加熱の緊急性・迅速性の必要を考慮して第２循環回路５内の湯水に対する熱交換加熱を優先させるようにしている。このようにした場合であっても、第２熱交換器２５を通過した後の排熱媒体が下流側第１熱交換器２４（あるいはこれに加えて上流側第１熱交換器２３）にも供給されるため、第１循環回路４内の湯水に対する熱交換加熱も行われるようにしている。
【００４２】
なお、上記の図３及び図４には排熱媒体が通過する経路と、排熱媒体により熱交換加熱される湯水が通過する経路を太線により強調して示している。
【００４３】
以上のコジェネレーションシステムの場合では、外部熱源装置として排熱の供給量が例えば５００ｋｃａｌ／ｈ程度と比較的少ない燃料電池１を用いたとしても、循環加熱運転の状況や加熱目的の迅速性等を考慮して排熱媒体を最初に供給する熱交換器を選択的に切換るようにしているため、排熱媒体の少ない保有熱量を無駄なく有効に利用して第１循環回路４による蓄熱や、第２循環回路５による熱源用媒体の加熱を行うことができ、排熱の熱量利用効率を向上させることができる。
【００４４】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、第１熱交換器として上流側及び下流側の２つの熱交換器２３，２４を用いた場合を示しているが、これに限らず、第１熱交換器を１つのもので構成してもよい。この場合には、例えば図５に示すように１つの第１熱交換器２３′と１つの第２熱交換器２５とを排熱循環回路２２′に並列に介装し、両熱交換器２３′，２５の上流側に排熱切換手段２０′を介装し、第１熱交換器２３′に第１循環回路４を通し、第２熱交換器２５に第２循環回路５を通すようにすればよい。この場合には、排熱循環回路２２の第１〜第４開閉切換弁２６１，２７１，２８１，２９１や、これらの開閉切換による循環経路切換制御部１５３等を省略することができる。
【００４５】
また、排熱切換手段としては上記実施形態の如く三方切換弁２０により構成してもよいし、図５に示すように排熱循環回路２２′を第１経路２６′と第２経路２７′との２つに分岐させ、各経路２６′，２７′に個別に開閉切換弁２０１，２０２を介装し、これら一対の開閉切換弁２０１，２０２からなる排熱切換手段２０′により構成してもよい。
【００４６】
上記実施形態では、加熱目的・用途が互いに異なる２種類の熱交換器（第１熱交換器２３，２４及び第２熱交換器２５）を設置した例を示したが、これに限らず、加熱目的・用途が互いに異なる３種類以上の熱交換器をそれぞれ並列に排熱循環回路に介装し、これら３種類以上の熱交換器を対象にして排熱媒体をいずれの熱交換器に最初に優先供給するかを排熱切換手段により切換えるようにしてもよい。
【００４７】
上記実施形態では、外部熱源装置として燃料電池１を用いた例を説明したが、これに限らず、熱電併給装置である発電機駆動用ガスエンジンを用い、このガスエンジンの冷却水を排熱媒体として利用するようにしてもよい。
【００４８】
さらに、上記実施形態では第２循環回路５内の熱源用媒体として補助熱源装置１１を給湯路８と共用している関係上、蓄熱槽３内と同じ湯水を用いているが、これに限らず、第２循環回路を完全に独立した閉回路とすることにより蓄熱槽３とは異なる他の流体を第２循環回路に循環させる熱源用媒体として採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す模式図である。
【図２】排熱の供給切換制御や、循環経路の切換制御に係るブロック構成図である。
【図３】熱源用媒体の循環加熱運転時の排熱媒体及び熱源用媒体の流れを示す図１の部分図である。
【図４】蓄熱槽内の湯水の循環加熱運転時の排熱媒体及び湯水の流れを示す図３相当図である。
【図５】他の実施形態を示す図１の部分図である。
【図６】本発明の課題を説明図するための模式図である。
【符号の説明】
１            燃料電池（外部熱源装置）
３            蓄熱槽
１３          暖房回路
１４          追焚回路
２０          三方切換弁（排熱切換手段）
２０′        排熱切換手段
２２，２２′  排熱媒体循環回路
２３          上流側第１熱交換器
２３′        第１熱交換器
２４          下流側第１熱交換器
２５          第２熱交換器
２７          第２経路（循環経路）
２８          第１迂回経路（循環経路）
１５２        排熱切換制御部（切換制御手段）
【図１】
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【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】
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