(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が、前記冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒に吸熱させる蒸発器の順に夫々を循環する圧縮式ヒートポンプ回路と、
燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、前記蒸発器の熱源として供給する排ガス路とを備えた熱源システムであって、
前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間を流通する排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により給水を予熱する潜熱回収熱交換器と、前記潜熱回収熱交換器で発生した凝縮水を回収する凝縮水回収部とを、前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間に備え、
前記排ガス路を通流する排ガスは、前記凝縮水回収部が回収する凝縮水にて腐食性ガスが吸収された後に前記蒸発器に導かれるように構成されている熱源システム。
【請求項２】
前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段と、
前記蒸発器における着霜状態を判定する着霜状態判定手段と、
前記着霜状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する着霜防止制御を実行する制御手段とを備えた請求項１に記載の熱源システム。
【請求項３】
前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段と、
前記排ガス路において前記潜熱回収熱交換器の下流側に流通する排ガス中の腐食性ガス状態を判定する腐食性ガス状態判定手段と、
前記腐食性ガス状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する腐食防止制御を実行する制御手段を備えた請求項１又は２に記載の熱源システム。
【請求項４】
前記燃焼装置の排熱により湯水を加熱する排熱回収熱交換器と、
需要家に対して、当該需要家により取り出し可能な形態で、前記排熱回収熱交換器で加熱された湯水を熱源水として循環させる循環配管とを備え、
前記凝縮器が、前記冷媒の放熱により給水を加熱するように構成され、
前記凝縮器で加熱された給水を、前記循環配管の往き路側に補給すると共に、前記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の熱源システム。
【請求項５】
前記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を貯留する受水槽を備え、
前記受水槽に貯留されている給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成され、
前記循環配管の熱源水を前記受水槽に戻すことで前記循環配管の過昇圧の発生を防止する過昇圧防止手段を備えた請求項４に記載の熱源システム。
【請求項６】
前記燃焼装置が、前記圧縮機の駆動力を出力するエンジンであり、
前記エンジンにより駆動され電力を発生する発電機と、
前記発電機が発生した電力により作動して前記圧縮機を駆動する電動機とを備えた請求項１〜５の何れか一項に記載の熱源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が、前記冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒に吸熱させる蒸発器の順に夫々を循環する圧縮式ヒートポンプ回路と、
燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、前記蒸発器の熱源として供給する排ガス路とを備えた熱源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オゾン層保護や地球温暖化防止の観点から、フロンのような人工冷媒ではなく、二酸化炭素のような自然冷媒を用い、圧縮機の動作圧（即ち、冷媒の吐出圧力）を自然冷媒の超臨界圧力として、自然冷媒を気相状態と気液２相状態との間で状態変化させる際の吸熱・放熱を利用して、上記吸熱器から放熱器側に熱を強制的に移動させる冷凍サイクル（以下、「超臨界冷凍サイクル」と呼ぶ。）で作動する圧縮式ヒートポンプ回路を有する熱源システムが実用化されている。
また、このような超臨界冷凍サイクルで作動する圧縮式ヒートポンプ回路は、圧縮機に加えられた仕事量に対する冷凍能力の比を示す成績係数（以下、「ＣＯＰ」と呼ぶ。）が４程度と比較的高く省エネルギ性に優れており、更に、一般的に、蒸発器の熱源として外気を供給して、凝縮器において湯水を比較的高温（８０℃〜９５℃）に加熱することができ、この加熱された湯水を給湯用や暖房用の熱源水として利用することができる。
【０００３】
また、上記のような圧縮式ヒートポンプ回路を有する熱源システムとして、燃料電池を備えることで、熱と電力とを発生する所謂コージェネレーションシステムとして構成され、更に、その燃料電池の改質器から排出された排ガスを、圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器の熱源として供給する排ガス路を備えた熱源システムが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
かかる熱源システムは、燃料電池の排ガスを、上記排ガス路を通じて蒸発器の熱源として供給することで、燃料電池の排熱をできるだけ多く利用して総合熱効率を向上すると共に、蒸発器での冷媒気化性能の向上及び蒸発器の小型化を図ることができるとされている。
また、冬季などにおいて外気温が低下して、蒸発器に着霜が発生することにより、ＣＯＰが低下する場合があるが、上記のように比較的高温の排ガスを蒸発器に供給すれば、蒸発器の除霜を行ってＣＯＰの低下を防止することができる。
【０００４】
更に、上記特許文献１に記載の熱源システムは、上記燃料電池が発生した発電電力のうち電力負荷を超える余剰電力で、圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機を駆動するように構成されている。そして、このような構成により、季節や時間帯などにより熱負荷と電力負荷とが不均衡である場合でも、適切な熱電比を設定して熱と電力とを発生させることができるので、燃料電池の稼働率の向上を図ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３７５１６号公報（請求項２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の熱源システムにおいて、燃料電池の代わりに、例えば圧縮機の駆動力を出力するエンジンのように燃料を燃焼させる燃焼装置を備えた場合には、その燃焼装置から排出された排ガスが、排ガス路を通じて、蒸発器の熱源として供給されるのであるが、その排ガス中には、ＮＯｘやＳＯｘ等の腐食性ガスが含まれていることから、その腐食性ガスによる蒸発器の構成材料の腐食が問題となる。
また、このような腐食を防止するためには、排ガス路に当該腐食性ガスを除去するための高価な排ガス処理装置を設置したり、効率を犠牲にして燃焼装置の運転条件を腐食性ガスの排出が低減されるようなものに設定する必要があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の駆動力を出力するエンジンのように燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、排ガス路を通じて、同圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器の熱源として供給する熱源システムにおいて、高効率を維持しながら、低廉且つ簡単な構成で、排ガス中に含まれる腐食性ガスによる蒸発器の構成材料の腐食を防止することができる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る熱源システムは、冷媒が、前記冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒に吸熱させる蒸発器の順に夫々を循環する圧縮式ヒートポンプ回路と、
燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、前記蒸発器の熱源として供給する排ガス路とを備えた熱源システムであって、その第１特徴構成は、前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間を流通する排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により給水を予熱する潜熱回収熱交換器と、前記潜熱回収熱交換器で発生した凝縮水を回収する凝縮水回収部とを、前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間に備え、
前記排ガス路を通流する排ガスは、前記凝縮水回収部が回収する凝縮水にて腐食性ガスが吸収された後に前記蒸発器に導かれるように構成されている点にある。
【０００９】
即ち、上記排ガス路において、上記潜熱回収熱交換器により、上記燃焼装置から排出された排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により給水を加熱する形態で、当該潜熱を回収することで、排ガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を発生させることができる。
そして、潜熱回収熱交換器と凝縮水回収部とを、排ガス路における燃焼装置と蒸発器との間に備えるとともに、排ガス路を通流する排ガスは、凝縮水回収部が回収する凝縮水にて腐食性ガスが吸収された後に蒸発器に導かれるように構成されているので、この排ガスに含まれているＮＯｘやＳＯｘ等の腐食性ガスを、その凝縮水に吸収させることができ、圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器に供給される腐食性ガスを大幅に低減して、蒸発器の構成材料の腐食性ガスによる腐食を抑制することができる。また、上記凝縮水回収部で、上記腐食性ガスを吸収した凝縮水を回収し、例えば、炭酸カルシウム等を使用した中和器を通過させて、適切に廃棄することができる。
一方、上記潜熱回収熱交換器では、排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により比較的低温の給水（上水道から供給された水）を予熱して、例えばこの予熱された給水を需要家に供給し、排ガスに含まれる水蒸気の潜熱を有効利用して、総合熱効率を高いものに維持することができる。
更に、蒸発器に供給される排ガスは、潜熱回収熱交換器で潜熱が回収された後でも比較的温暖なものに維持されているので、蒸発器での冷媒気化性能を向上し、蒸発器の小型化や圧縮式ヒートポンプ回路のＣＯＰ向上を図ることができる。
【００１０】
本発明に係る熱源システムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段と、
前記蒸発器における着霜状態を判定する着霜状態判定手段と、
前記着霜状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する着霜防止制御を実行する制御手段とを備えた点にある。
【００１１】
即ち、上記潜熱回収状態調整手段により、上記潜熱回収状態を調整することで、当該排ガス路を通じて蒸発器に供給される排ガスの温度や、当該排ガス路における排ガスからの腐食性ガスの除去状態を、適切なものに調整することができる。
更に、上記着霜状態判定手段により、例えば排ガス路における蒸発器付近の温度や外気温などにより、蒸発器において冷媒気化性能の低下が懸念される程度に着霜しているか否かを判定することができる。
そして、上記制御手段により、上記着霜防止制御を実行して、上記蒸発器において着霜していると判定したときに潜熱回収量を減少させる（潜熱を回収しない状態も含む）というように、上記着霜状態判定手段の判定結果に基づいて排ガス路における前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を制御することで、冬季において蒸発器に付着した霜を良好に融解する所謂デフロスト運転を行うことができ、蒸発器における着霜による冷媒気化性能の低下を抑制することができる。よって、圧縮式ヒートポンプ回路のＣＯＰを常に高いものに維持することができる。
また、このような着霜防止制御を実行した場合には、潜熱回収熱交換器の潜熱回収量が減少することで凝縮水の発生量が減少して、蒸発器に供給される排ガスに含まれる腐食性ガスが増加するが、上記デフロスト運転により蒸発器に付着していた霜が融解して水が発生し、上記腐食性ガスをその水に吸収させて除去することができるので、蒸発器の構成材料の腐食を抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る熱源システムの第３特徴構成は、上記第１乃至上記第２の何れかの特徴構成に加えて、前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段と、
前記排ガス路において前記潜熱回収熱交換器の下流側に流通する排ガス中の腐食性ガス状態を判定する腐食性ガス状態判定手段と、
前記腐食性ガス状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する腐食防止制御を実行する制御手段を備えた点にある。
【００１３】
即ち、上記潜熱回収状態調整手段により、上記潜熱回収状態を調整することで、当該排ガス路を通じて蒸発器に供給される排ガスの温度や、当該排ガス路における排ガスからの腐食性ガスの除去状態を、適切なものに調整することができる。
更に、上記腐食性ガス状態判定手段により、例えば前記排ガス路において前記潜熱回収熱交換器の下流側に設置されたＮＯｘセンサで検出したＮＯｘ濃度などにより、蒸発器に供給される排ガス中に蒸発器での腐食が懸念される程度に腐食性ガスが存在しているか否かを判定することができる。
そして、上記制御手段により、上記腐食防止運転を実行して、上記排ガス中に蒸発器での腐食が懸念される程度に腐食性ガスが存在していると判定したときに潜熱回収量を増加させるというように、上記腐食性ガス状態判定手段の判定結果に基づいて上記潜熱回収状態調整手段を制御することで、凝縮水の発生量を増加させ、多くの腐食性ガスを凝縮水に吸収させることができ、蒸発器における腐食を確実に防止することができる。
【００１４】
本発明に係る熱源システムの第４特徴構成は、上記第１乃至上記第３の何れかの特徴構成に加えて、前記燃焼装置の排熱により湯水を加熱する排熱回収熱交換器と、
需要家に対して、当該需要家により取り出し可能な形態で、前記排熱回収熱交換器で加熱された湯水を熱源水として循環させる循環配管とを備え、
前記凝縮器が、前記冷媒の放熱により給水を加熱するように構成され、
前記凝縮器で加熱された給水を、前記循環配管の往き路側に補給すると共に、前記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成されている点にある。
【００１５】
即ち、上記排熱回収熱交換器により、例えば燃焼装置を冷却するための冷却水の顕熱等として排出される燃焼装置の排熱により湯水を加熱し、上記循環配管により、その加熱されて高温となった湯水を熱源水として需要家に対して循環させることで、需要家において、その循環配管から取り出した熱源水を給湯に利用したり、その熱源水の放熱により暖房を行うことができる。
また、上記凝縮器においては、圧縮機で圧縮され非常に高温となった冷媒の放熱により、比較的低温の給水をも高温に加熱することができるので、この高温に加熱した給水を、上記循環配管において排熱回収熱交換器で加熱され高温となった熱源水を需要家側へ供給する側である往き路側に補給して、高温となった熱源水と共に、需要家側に供給することができる。
一方、上記潜熱回収熱交換器においては、排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により、給水をあまり高温には予熱することができないので、その予熱された給水を、上記循環配管において需要家を循環して温度低下した熱源水が排熱回収熱交換器側に戻る側である戻り路側に補給し、その温度低下した熱源水と共に、上記排熱回収熱交換器側に供給して高温に加熱することができる。
【００１６】
本発明に係る熱源システムの第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、前記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を貯留する受水槽を備え、
前記受水槽に貯留されている給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成され、
前記循環配管の熱源水を前記受水槽に戻すことで前記循環配管の過昇圧の発生を防止する過昇圧防止手段を備えた点にある。
【００１７】
即ち、上記受水槽により、上記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を貯留し、例えば、需要家に対して、当該給水を供給する給水配管を備え、その受水槽に一旦貯留された給水を、給水配管を通じて需要家に供給し、利用することができる。
また、上記受水槽に貯留されている給水を、上述した循環配管の戻り路側に補給し、温度低下した熱源水と共に、上記排熱回収熱交換器側に供給して高温に加熱することができる。
そして、循環配管において、例えば、凝縮器で加熱された後に補給される給水量が需要家での熱源水の取り出し量を上回る等の原因で、過昇圧が生じることが懸念されるが、上記過昇圧防止手段により、循環配管の熱源水を受水槽に戻す形態で、このような循環配管の過昇圧を防止することができる。
また、例えば、前記循環配管の往き路側に接続された上部から、前記循環配管の戻り路側に接続された下部に渡って、温度成層を形成する形態で熱源水を貯留する貯湯タンクを備えた場合には、上記過昇圧防止手段により、この貯湯タンクの過昇圧をも防止することができるので、貯湯タンクにリリーフ弁を個別に設置する必要が無くなる。
【００１８】
本発明に係る熱源システムの第６特徴構成は、上記第１乃至上記第５の何れかの特徴構成に加えて、前記燃焼装置が、前記圧縮機の駆動力を出力するエンジンであり、
前記エンジンにより駆動され電力を発生する発電機と、
前記発電機が発生した電力により作動して前記圧縮機を駆動する電動機とを備えた点にある。
【００１９】
即ち、これまで説明してきたように熱を発生すると共に、燃焼装置として備えたエンジンにより発電機を駆動することで電力を発生することで所謂コージェネレーションシステムとして構成することができ、このように発生する電力と熱とを、圧縮式ヒートポンプ回路で有効利用して、全体的な総合熱効率を大幅に向上することができる。
更に、エンジンの出力が安定する（例えば一定となる）ように、圧縮機の動力、即ち、圧縮式ヒートポンプ回路の出力を制御するように構成すれば、エンジンを高効率で運転し、更には、エンジンの出力変動に伴う劣化等を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る熱源システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
尚、図１は、熱源システム１００の概略構成図、図２は、その熱源システム１００を備えた熱供給系統の概念図である。
【００２１】
この熱源システム１００は、図２に示すように、集合住宅１０５にある各住居１０１（需要家の一例）に対して熱を供給する熱供給系統に設置されており、集合住宅１０５の各住居１０１で利用される電力と熱とを発生するコージェネレーションシステムとして構成されている。
【００２２】
また、熱供給系統は、熱源システム１００が発生した熱により８０℃程度と高温に加熱された熱源水ＨＷを各住居１０１に渡って循環させる循環配管１０２と、各住居１０１の共有部に分散設置された蓄熱装置１１０とを備えると共に、各住居１０１において循環配管１０２を循環する熱源水ＨＷの熱が蓄熱装置１１０に一次蓄熱され、その蓄熱装置１１０に蓄熱された熱が各住居１０１の居住部において給湯用Ａ１、暖房用Ｂ１、風呂追焚き用Ｂ２として消費されるように構成されている。また、熱供給系統は、熱源システム１００が発生した熱により予熱された給水ＳＷを各住居１０１に供給する給水配管１０３を備える。
また、上記熱源水ＨＷとしては、一般的に水を利用するが、別に、潜熱蓄熱材を懸濁した潜熱蓄熱材スラリーや潜熱蓄熱材のマイクロカプセルを含有する流体等の別の流体を利用しても構わない。
【００２３】
次に、熱源システム１００の詳細構成について、図１に基づいて説明する。
熱源システム１００は、図１に示すように、圧縮式ヒートポンプ回路１と、燃料を燃焼させる燃焼装置として構成されたエンジン２と、エンジン２から排出された排ガスＥが流通する排ガス路３とを備えて構成されており、更に、各種制御等を行う制御装置７０が設けられている。
【００２４】
上記圧縮式ヒートポンプ回路１は、自然冷媒としての二酸化炭素である冷媒Ｘが、冷媒Ｘを圧縮する圧縮機１０、冷媒Ｘから放熱させる凝縮器１１、冷媒Ｘを膨張させる膨張弁１２、冷媒Ｘに吸熱させる蒸発器１３の順に夫々を循環するように構成されている。
【００２５】
このような二酸化炭素を冷媒Ｘとして用いた圧縮式ヒートポンプ回路１は、圧縮機１０の動作圧（即ち、冷媒Ｘの吐出圧力）を自然冷媒の超臨界圧力とし、冷媒Ｘを気相状態と気液２相状態との間で状態変化させる際の吸熱・放熱を利用して、蒸発器１３から凝縮器１１側に熱を強制的に移動させる超臨界ヒートポンプサイクルで作動するものである。詳しくは、圧縮式ヒートポンプ回路１において、気相状態の冷媒Ｘを圧縮機１０で圧縮して高温高圧とし、この高温高圧の冷媒Ｘを凝縮器１１で放熱させることで冷却し、その冷却した冷媒Ｘを膨張弁１２で減圧させて気液２相状態とし、その気液２相状態の冷媒Ｘを蒸発器１３で吸熱させることで加熱して気相状態とするように構成されており、以上のような構成については、公知の超臨界ヒートポンプサイクルで作動する圧縮式ヒートポンプシステムと同様の構成を採用することができる。
【００２６】
また、上記エンジン２は、天然ガス系都市ガスである燃料Ｇを燃焼させて作動して、圧縮機１０の駆動力となる軸出力を出力する。
また、上記エンジン２の軸出力により駆動される発電機２０と、圧縮機１０を駆動する電動機１５とが設けられており、上記発電機２０が発生した電力により上記電動機１５を駆動する形態により、エンジン２の軸出力を上記圧縮式ヒートポンプ回路１の駆動力として利用している。
また、発電機２０で発生した電力は、主に集合住宅１０５における電力負荷に供給され、その余剰電力、即ち、発電電力から電力負荷の消費電力を差し引いた分の電力が、電動機１５に供給されて、圧縮式ヒートポンプ回路１の圧縮機１０が駆動される。
【００２７】
エンジン２の冷却方式は、ポンプ２３の作動により冷却水回路２２を循環するエンジン冷却水ＪＷにより冷却される水冷方式を採用している。そして、この冷却水回路２２には、このエンジン冷却水ＪＷの顕熱として排出されるエンジン２の排熱により湯水を加熱する排熱回収熱交換器２５が設けられている。
【００２８】
そして、ポンプ２６の作動により、循環配管１０２の戻り路１０２ｒ側から取り出された熱源水ＨＷが、この排熱回収熱交換器２５において上記エンジン冷却水ＪＷとの熱交換により加熱され、その加熱された熱源水ＨＷが循環配管１０２の往き路１０２ｇ側に供給される。
また、排熱回収熱交換器２５への熱源水ＨＷの供給量は、排熱回収熱交換器２５から排出されてエンジン２に供給されるエンジン冷却水ＪＷの温度が、エンジン２を冷却し得る適切な温度になるように調整される。
【００２９】
更に、燃料Ｇを燃焼させて、排熱回収熱交換器２５から排出され循環配管１０２の往き路１０２ｇへ供給される熱源水ＨＷを加熱可能な補助熱源機２８が設けられており、この補助熱源機２８への燃料供給量は、循環配管１０２の往き路１０２ｇへ供給される熱源水ＨＷの温度が設定温度（例えば８０℃）となるように調整される。
【００３０】
更に、圧縮式ヒートポンプ回路１の凝縮器１１が、冷媒Ｘの放熱により給水ＳＷを加熱するように構成されており、この加熱された給水ＳＷが、熱源水ＨＷとして上記循環配管１０２の往き路１０２ｇ側に補給される。
一方、循環配管１０２の戻り路１０２ｒ側には、受水槽５０に貯留されている給水ＳＷが、給水ポンプ５１及び逆止弁５２を通じて補給され、各住居１０１から戻った熱源水ＨＷと共に、排熱回収熱交換器２５により高温に加熱された後に、熱源水ＨＷとして各住居１０１に対して循環することになる。
よって、循環配管１０２を循環する熱源水ＨＷが、各住居１０１で消費された場合でも、凝縮器１１及び受水槽５０側から適切に、熱源水ＨＷが補給されることになる。
【００３１】
更に、循環配管１０２の往き路１０２ｇ側に接続された上部から、循環配管１０２の戻り路１０２ｒ側に接続された下部に渡って、温度成層を形成する形態で熱源水ＨＷを貯留する貯湯槽６０が設けられている。
即ち、貯湯槽６０の下方側に貯留されている比較的低温の熱源水ＨＷがポンプ２６により排熱回収熱交換器２５及び補助熱源機２８に供給されて、８０℃程度の高温に加熱された後に、貯湯槽６０の上方側に戻される。
また、貯湯槽６０の上方側に貯留される高温の熱源水ＨＷが、ポンプ６１により循環配管１０２の往き路１０２ｇを通じて各住居１０１に供給され、各住居１０１から循環配管１０２の戻り路１０２ｒを通じて戻ってきた熱源水ＨＷが、貯湯槽６０の下方側に貯留される。
よって、貯湯槽６０には、上方側に高温の熱源水ＨＷが貯留され、下方側に低温の熱源水ＨＷが貯留される形態で、温度成層が形成されることになる。
【００３２】
上記排ガス路３は、エンジン２から排出された比較的高温の排ガスＥを上記圧縮式ヒートポンプ回路１の蒸発器１３の熱源として供給するように形成されており、更に、この排ガス路３には、排ガス路３におけるエンジン２と蒸発器１３との間を流通する排ガスＥに含まれる水蒸気の潜熱により給水を予熱する潜熱回収熱交換器３１と、潜熱回収熱交換器３１で発生した凝縮水ＣＷを回収する凝縮水回収部３２とが設けられている。
【００３３】
上記潜熱回収熱交換器３１は、受水槽５０から給水ポンプ５１及び逆止弁５２を通じて給水ＳＷが内部に供給される伝熱管を、排ガス路３に配置して構成されており、排ガス路３を流通する排ガスＥの潜熱により、伝熱管内を流通する給水ＳＷを加熱する形態で、排ガスＥに含まれる水蒸気の潜熱を回収するように構成されている。
尚、受水槽５０から潜熱回収熱交換器３１へ給水ＳＷを供給するにあたり、上記給水ポンプ５１及び逆止弁５２を通じて供給するのではなく、別途設けたポンプ等を通じて供給するように構成しても構わない。
【００３４】
また、このように潜熱回収熱交換器３１にて、排ガスＥに含まれる水蒸気の潜熱を回収すると、当該水蒸気が凝縮して凝縮水ＣＷが発生し、この排ガスＥに含まれているＮＯｘやＳＯｘ等の腐食性ガスが、その凝縮水ＣＷに吸収されることになる。
そして、上記凝縮水回収部３２により、腐食性ガスを吸収した凝縮水ＣＷを回収し、例えば、適切な処理を行った上で廃棄することができる。
【００３５】
従って、排ガス路３の潜熱回収交換器３１の下流側を流通する排ガスＥは、排腐食性ガスの含有量が大幅に低減され、且つ、上記潜熱回収熱交換器３１で温度低下したもののまだ外気よりも温暖なものとなる。
そして、このように腐食性ガスを殆ど含まず且つ温暖な排ガスＥが、蒸発器１３の熱源として供給されるので、蒸発器１３の構成材料の腐食性ガスによる腐食が抑制され、更に、蒸発器１３の冷媒Ｘの気化性能が向上することで、当該蒸発器１３が比較的小型化とされ、更に、圧縮式ヒートポンプ回路１のＣＯＰが向上されている。
【００３６】
また、上記潜熱回収熱交換器３１で排ガスＥの潜熱を回収して温暖となった給水ＳＷは、再び受水槽５０に戻されることで、上記受水槽５０に貯留され各住居１０１に供給される給水ＳＷが予熱され、熱供給系統全体の総合熱効率が高いものに維持される。
【００３７】
更に、潜熱回収熱交換器３１による排ガスＥの潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段として、上記潜熱回収熱交換器３１への給水ＳＷの供給量を調整する調整弁３４が設けられている。
即ち、上記調整弁３４の開度を縮小して、潜熱回収熱交換器３１への給水ＳＷの供給量を減少させることで、上記潜熱回収熱交換器３１での排ガスＥからの潜熱回収量が減少され、逆に、上記調整弁３４の開度を拡大して、潜熱回収熱交換器３１への給水ＳＷの供給量を増加させることで、上記潜熱回収熱交換器３１での排ガスＥからの潜熱回収量が増加される。
【００３８】
また、排ガス路３における蒸発器１３付近の温度を検出する温度センサ３５が設けられており、制御装置７０は、上記温度センサ３５の検出結果に基づいて、蒸発器１３における着霜状態を判定する着霜状態判定手段７１として機能するように構成されている。
即ち、着霜状態判定手段７１は、例えば冬季の運転開始直後等において、上記温度センサ３５で検出された蒸発器１３付近の温度が氷点下である場合には、上記蒸発器１３において着霜していると判定し、逆に、上記温度センサ３５で検出された蒸発器１３付近の温度が氷点下でない場合には、上記蒸発器１３において着霜していないと判定する。
尚、蒸発器１２付近の温度を検出する温度センサ３５の代わりに、排ガス路３の別の部位の温度や外気温度等を検出する温度センサを設け、上記着霜状態判定手段７１が、その温度センサの検出結果に基づいて蒸発器１３における着霜状態を判定するように構成しても構わない。
【００３９】
そして、制御装置７０が機能する制御手段７３は、上記着霜状態判定手段７１の判定結果に基づいて、上記潜熱回収状態調整手段としての調整弁３４を制御する着霜防止制御を実行するように構成されている。
即ち、この制御手段７３は、上記着霜防止制御において、上記着霜状態判定手段７１により蒸発器１３において着霜していると判定したときには、上記調整弁３４の開度を通常の設定開度よりも縮小又は０にして、潜熱回収熱交換器３１における排ガスＥからの潜熱回収量を減少させるので、蒸発器１３に供給される排ガスＥの温度が上昇し、蒸発器１３に付着した霜が良好に融解される所謂デフロスト運転が行われることになる。
また、制御手段７３が上記着霜防止制御を実行した場合には、潜熱回収熱交換器３１の潜熱回収量が減少し、凝縮水ＣＷの発生量が減少するので、蒸発器１３に供給される排ガスＥに含まれる腐食性ガスが増加する。しかし、上記デフロスト運転により蒸発器１３に付着していた霜が融解して水が発生するので、排ガスＥに含まれている腐食性ガスは、その水に良好に吸収されることで、蒸発器１３の構成材料の腐食が良好に抑制される。
【００４０】
排ガス路３において潜熱回収熱交換器３１の下流側に流通する排ガスＥ中の腐食性ガスとしてのＮＯｘを検出するＮＯｘセンサ３６が設けられており、制御装置７０は、上記ＮＯｘセンサ３６の検出結果に基づいて、排ガスＥ中の腐食性ガス状態を判定する腐食性ガス状態判定手段７２として機能するように構成されている。
即ち、腐食性ガス状態判定手段７２は、ＮＯｘセンサ３６の検出結果に基づいて、蒸発器１３での腐食が懸念される程度に腐食性ガスが存在しているか否かを判定する。
【００４１】
そして、制御装置７０が機能する制御手段７３は、上記腐食性ガス状態判定手段７２の判定結果に基づいて、上記潜熱回収状態調整手段としての調整弁３４を制御する腐食防止制御を実行するように構成されている。
即ち、この制御手段７３は、上記腐食防止制御において、上記腐食性ガス状態判定手段７２により排ガスＥ中に腐食性ガスが存在していると判定したときには、上記調整弁３４の開度を通常の設定開度よりも拡大して、潜熱回収熱交換器３１における排ガスＥからの潜熱回収量を増加させるので、凝縮水ＣＷの発生量が増加し、多くの腐食性ガスがその凝縮水ＣＷに吸収されて、蒸発器１３における腐食が確実に防止される。
【００４２】
また、潜熱回収熱交換器３１への給水ＳＷの供給量を調整する調整弁３４をバイパスする形態で、循環配管１０２の戻り路１０２ｒの圧力が許容圧力を越えたときに開弁するリリーフ弁３８が設けられている。
そして、このリリーフ弁３８は、循環配管１０２の熱源水ＨＷを、潜熱回収熱交換器３１を通じて受水槽５０に戻すことで、循環配管１０２及び貯湯槽６０等の過昇圧の発生を防止する過昇圧防止手段として機能する。
【実施例】
【００４３】
上記実施の形態で説明した図１に示す熱源システム１００において、冬季に運転したときの各部の熱収支のシミュレーション結果を、実施例として以下に説明する。
尚、エンジン２としては、天然ガス系都市ガス（１５℃、６．６Ｎｍ3／ｈ）と空気（７℃、１１６Ｎｍ3／ｈ）とが供給されて作動し、ＬＨＶ基準で３３％の効率で２５ｋＷの発電端出力を出力するものとする。
【００４４】
このエンジン２に、６０℃、１４００ｋｇ／ｈのエンジン冷却水ＪＷを供給した場合には、そのエンジン冷却水ＪＷは、８２℃に加熱されて排出されることになる。即ち、エンジン２からは、エンジン冷却水ＪＷの顕熱として３８ｋＷの排熱が排出されることになって、この排熱が排熱回収熱交換器２５において熱源水ＨＷの加熱用に回収されることになる。
一方、エンジン２から排ガス路３には、１５０℃、１２３Ｎｍ3／ｈの排ガスＥが排出され、その排ガスＥには１２．３ｋｇ／ｈ（１２．４ｖｏｌ％）の水分が含まれる。
【００４５】
〔通常運転時〕
次に、着霜防止制御を実行していないとき（通常運転時）の熱収支について説明する。
潜熱回収熱交換器３１においては、受水槽５０から１０℃、１０００ｋｇ／ｈの給水ＳＷが供給され、その給水ＳＷとの熱交換により排ガス路３を流通する排ガスＥの潜熱を回収して、その給水ＳＷが２０℃に予熱される。即ち、潜熱回収熱交換器３１においては、排ガスＥの潜熱を含む１２ｋＷの熱が給水ＳＷの予熱用に回収されることになる。
また、この潜熱回収熱交換器３１において、９．８ｋｇ／ｈと比較的多くの凝縮水ＣＷが発生するので、排ガスＥに含まれる多くの腐食性ガスがその凝縮水ＣＷに良好に吸収され除去されると考えられる。
【００４６】
一方、圧縮式ヒートポンプ回路１では、蒸発器１３において、熱源として２８℃の排ガスが供給され、凝縮器１１において５℃、５０ｋｇ／ｈの給水ＳＷが８５℃に加熱される。即ち、圧縮式ヒートポンプ回路１では、４．７ｋＷの熱出力を発生して、外気温に拘わらず３．６と高いＣＯＰが実現される。
【００４７】
〔着霜防止制御実行時〕
次に、着霜防止制御を実行しているときの熱収支について説明する。
潜熱回収熱交換器３１においては、上記通常運転時よりも上記調整弁３４の開度が縮小されて、受水槽５０から１０℃、７４０ｋｇ／ｈの給水ＳＷが供給され、その給水ＳＷとの熱交換により排ガス路３を流通する排ガスＥの潜熱を回収して、その給水ＳＷが２０℃に予熱される。即ち、潜熱回収熱交換器３１においては、排ガスＥの潜熱を含む８．８ｋＷの熱が給水ＳＷの予熱用に回収されることになる。
また、この潜熱回収熱交換器３１において、上記通常運転時よりも少ないが５．５ｋｇ／ｈの凝縮水ＣＷが発生し、排ガスＥに含まれる腐食性ガスの少なくとも一部がその凝縮水ＣＷに吸収され除去されると考えられる。
【００４８】
一方、圧縮式ヒートポンプ回路１では、蒸発器１３において、熱源として比較的高温である４０℃の排ガスが供給され、蒸発器１３に付着した霜が良好に融解される所謂デフロスト運転が行われ、更には、その霜の融解により発生した水に、排ガスＥに含まれる腐食性ガスが吸収され除去されると考えられる。
また、凝縮器１１において５℃、５０ｋｇ／ｈの給水ＳＷが８５℃に加熱される。即ち、圧縮式ヒートポンプ回路１では、４．７ｋＷの熱出力を発生して、３．６と高いＣＯＰが実現される。
【００４９】
また、上述した熱源システム１００の総合熱効率は、ＬＨＶ基準で、上記通常運転時は１０４％となり、上記着霜防止制御実行時は９９％となっており、省エネルギ性の高いシステムが実現されているといえる。
【００５０】
〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態では、本発明に係る熱源システム１００を、集合住宅１０５にある各住居１０１に対して熱を供給する熱供給系統に設置する構成を説明したが、別に、この熱源システム１００を別の形態で設置しても構わない。
【００５１】
（２）上記実施の形態では、潜熱回収熱交換器３１による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段を、上記潜熱回収熱交換器３１への給水ＳＷの供給量を調整する調整弁３４で構成したが、別に、この潜熱回収状態調整手段を、例えば、排ガス路３において潜熱回収熱交換器３１をバイパスする排ガスＥの量を調整可能なバイパス弁等のように、潜熱回収熱交換器３１における排ガスＥの流通量を調整する手段等で構成しても構わない。
【００５２】
（３）上記実施の形態では、エンジン２により圧縮機１０を駆動するにあたり、エンジン２の軸出力により発電機２０を駆動して発電を行い、その発電機２０が発生した電力により電動機１５を駆動し、その電動機１５により圧縮機１０を駆動したが、別に、エンジン２の軸出力により直接圧縮機１０を駆動するなど、別に構成を採用しても構わない。
【００５３】
（４）上記実施の形態では、圧縮式ヒートポンプ回路１の蒸発器１３には、排ガス路３を通じて、エンジン２から排出された排ガスＥのみを供給するように構成したが、例えば、潜熱回収熱交換器３１を通過した後の排ガスＥに外気を混合し、その混合ガスを蒸発器１３に供給するなどのように、排ガスＥに加えて別のガスを蒸発器１３に供給しても構わない。
【００５４】
（５）上記実施の形態では、燃料を燃焼させて排ガス路３に排ガスを排出する燃焼装置として、圧縮機１０の駆動力を出力するエンジン２を設けたが、別に、エンジン２の代わりに、別の形態の燃焼装置を備えても構わず、また、その燃焼装置が圧縮機の駆動力を出力しないものであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る熱源システムは、圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の駆動力を出力するエンジンのように燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、排ガス路を通じて、同圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器の熱源として供給する熱源システムであって、高効率を維持しながら、低廉且つ簡単な構成で、排ガス中に含まれる腐食性ガスによる蒸発器の構成材料の腐食を防止することができるものとして有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】熱源システムの概略構成図
【図２】熱供給系統の概念図
【符号の説明】
【００５７】
１：圧縮式ヒートポンプ回路
２：エンジン（燃焼装置）
３：排ガス路
１０：圧縮機
１１：凝縮器
１２：膨張弁
１３：蒸発器
１５：電動機
２０：発電機
２５：排熱回収熱交換器
３２：凝縮水回収部
３４：調整弁（潜熱回収状態調整手段）
３５：温度センサ
３６：ＮＯｘセンサ
３８：リリーフ弁（過昇圧防止手段）
５０：受水槽
６０：貯湯槽
７０：制御装置
７１：着霜状態判定手段
７２：腐食性ガス状態判定手段
７３：制御手段
１００：熱源システム
１０２：循環配管
１０２ｇ：往き路
１０２ｒ：戻り路
１０３：給水配管
ＣＷ：凝縮水
ＨＷ：熱源水
ＳＷ：給水
Ｘ：冷媒
【図１】
0004829676.tif 000002
【図２】
0004829676.tif 000003