(57)【要約】排熱源から排熱を回収して温水を生成する排熱熱交換器と、前記温水を利用して暖房を提供するために熱交換される暖房熱交換器及び前記温水の温度をチェックする温度センサーを備え、熱交換された温水を貯蔵する温水タンクと、前記温水タンクから熱交換された温水をユーザによって設定された暖房及び給湯設定温度を充足するように加熱し、暖房空間及び給湯空間に供給するボイラーと、前記温水タンクから前記ボイラーに流入される温水ラインに設けられ、前記温水タンクから流入される温水又は直水を前記ボイラーへ選択的に供給することができる三方弁と、前記温度センサーを用いて前記ボイラーの給湯設定温度に比して前記温水タンクの温度が０℃〜１０℃に低い場合、前記温水タンクから流入される温水を遮断して直水を前記ボイラーに供給するように前記三方弁を制御する制御部とを含む、三方弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造。【選択図】図２
2015534032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱源１０から排熱を回収して温水を生成する排熱熱交換器１１１と、前記温水を利用して暖房を提供するために熱交換される暖房熱交換器１１２、及び前記温水の温度をチェックする温度センサーを備え、
前記排熱熱交換器１１１から熱交換された温水を貯蔵する温水タンク１１０と、
前記温水タンク１１１から熱交換された温水をユーザによって設定された暖房及び給湯設定温度を充足するように加熱し、暖房空間１３０及び給湯空間１４０に供給するボイラー１２０と、
前記温水タンク１１０から前記ボイラー１２０に流入される温水ライン１１４に設けられて、前記温水タンク１１０から流入される温水又は直水を前記ボイラー１２０へ選択的に供給することができる三方弁１１５と、
前記温度センサーを用いて前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が０℃〜１０℃に低い場合、前記温水タンク１１０から流入される温水を遮断し直水を前記ボイラー１２０に供給するように前記三方弁１１５を制御する制御部１５０と、
を含むことを特徴とする、三方弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造。
【請求項２】
排熱源１０から排熱を回収して温水を生成する排熱熱交換器１１１、前記温水を利用して暖房を提供するために熱交換される暖房熱交換器１１２及び前記温水の温度をチェックする温度センサーを備え、
前記排熱熱交換器１１１から熱交換された温水を貯蔵する温水タンク１１０と、
前記温水タンク１１０から熱交換された温水をユーザによって設定された暖房及び給湯設定温度を充足するように加熱し、暖房空間１３０及び給湯空間１４０に供給するボイラー１２０と、
前記温水タンク１１０から前記ボイラーに流入される温水ライン１１４に設けられて、前記温水タンク１１０から流入される温水に直水をミキシングして前記ボイラー１２０に供給することができるミキシング弁１１５１と、
前記温度センサを用いて、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が０℃〜１０℃に低い場合、前記温水タンク１１０の温水が出る前記温水ライン１１４にどのぐらいの量の直水をミキシングするべきかを判断した上で、前記ミキシング弁１１５１を調節する制御部１５０と、
を含むことを特徴とする、ミキシング弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造。
【請求項３】
前記制御部１５０は、前記温水タンク１１０の温水が出る前記温水ライン１１４にどのぐらいの量の直水をミキシングすべきかを判断するために、フィードバックを用いたＰＩＤ制御アルゴリズムが使用されることを特徴とする、請求項２に記載のミキシング弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造。
【請求項４】
排熱源１０から排熱を回収して温水を生成する排熱熱交換器１１１と、前記温水を利用して暖房を提供するために熱交換される暖房熱交換器１１２及び前記温水の温度をチェックする温度センサ１１８とを備え、
前記排熱熱交換器１１１から熱交換された温水を貯蔵する温水タンク１１０と、
前記温水タンク１１０から熱交換された温水をユーザによって設定された暖房及び給湯設定温度を充足するように加熱し、暖房空間１３０及び給湯空間１４０に供給するボイラー１２０と、
前記ボイラー１２０から前記暖房空間１３０に流入される暖房ライン１１４１に設けられて、前記ボイラー１２０から流入される熱媒体を前記暖房空間１３０又還水ライン１１６へ選択的に供給することができる三方弁１１５と、
前記温度センサー１１８を用いて、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が０℃〜１０℃に低い場合、前記温水タンク１１０の温水が加熱されるように、前記ボイラー１２０から前記暖房空間１３０に流入される熱媒体を遮断し、還水ライン１１６を経て真直ぐに前記温水タンク１１０の暖房熱交換器１１２に転換流入されるように前記三方弁１１５を制御する制御部１５０と、
を含むことを特徴とする、温水タンク熱交換器を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造。
【請求項５】
前記還水ライン１１６と、前記暖房熱交換器１１２の出水ラインに相異なる流入口がそれぞれ連結され、出口が前記ボイラー１２０の暖房還水口に連結されて、前記還水ライン１６０から流入される熱媒体又は前記暖房熱交換器１１２から流入される熱媒体を前記ボイラー１２０へ選択的に供給することができる三方弁１１７と、
をさらに含み、
前記制御部１５０は、
前記温度センサ１１８を用いて前記還水ライン１１６から出る熱媒体の温度が前記温水タンク１１０の温水温度より高い場合、前記暖房熱交換器１１２の出口ラインから出る熱媒体を遮断し、前記還水ライン１１６から出る熱媒体を前記ボイラー１２０に転換流入されるように前記三方弁１１７を制御することを特徴とする、請求項４に記載の温水タンク熱交換器を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収システムの制御温度の制御構造に関し、より詳しくは、排熱 (ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ)をリサイクルする排熱回収システムにおいて、三方弁を用いて給湯利用の際に給湯設定温度で安定的に温水を供給し、エネルギーを節減できることから、システムの効率を向上させる三方弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造に関する。
また、本発明は、排熱回収システムの給湯温度制御構造に関し、より詳しくは、排熱をリサイクルする排熱回収システムにおいて、ミキシング弁を用いて給湯利用の際に給湯設定温度で安定的に温水を供給し、エネルギーを節減できることから、システムの効率を向上させるミキシング弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造に関する。
【０００２】
また、本発明は、排熱回収システムの給湯温度制御構造に関し、より詳しくは、排熱をリサイクルする排熱回収システムにおいて、三方弁を用いて給湯利用の際に給湯設定温度で安定的に温水を供給し、エネルギーを節減できることから、システムの効率を向上させる温水タンクの熱交換器を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に排熱回収システムというのは、燃料電池発電システム（ＰＥＭＦＣ）の廃熱、内燃機関（ＩＣＥ）の廃熱、余剰熱、ゴミ焼却熱、排水熱、変電所の発熱等、排熱源から通常排出されてしまう排熱をリサイクルして暖房や温水に提供するシステムである。  
一例として、上記燃料電池発電システム（ＰＥＭＦＣ）は、酸化によって生じる化学エネルギーを直接に電気エネルギーに変換させる親環境的な発電システムであって、そのシステムの稼動中に冷却水として使用される多量の排熱が発生しているが、通常このような排熱を用いる場合は多くなく、排気口を介して外部へ放出させるので、このシステムから排熱として放出される熱を直接に利用していなかった。
【０００４】
よって、既に家庭などに設けられた従来のボイラー装置をそのまま利用しながら、燃料電池システムから発生する排熱を容易に回収してリサイクルできる排熱回収システムが開発された。
図１に示すように、従来の排熱回収システム１は、排熱源１０として温水タンク２０に貯蔵された水を排熱熱交換器３０を通じて１次的に加熱し、前記１次加熱された水を必要に応じてボイラー３０を通じて２次に加熱し、ユーザに暖房と温水を提供することで相対的に温度が低い直水をそのまま用いるボイラーに比べてエネルギーを節減できる効果がある。
【０００５】
詳しくは、従来の排熱回収システム１は、ユーザが温水を利用するとき、前記ボイラー３０の温水設定温度に比して上記温水タンク２０の温度が高い時は、前記温水タンク２０の温水をそのまま利用し、前記温水タンク２０の温度が低い時は、さらに前記ボイラー３０を稼動して温水設定温度を充足した。
【０００６】
しかしながら、前記ボイラー３０の温水設定温度に比して前記温水タンク２０の温度が僅かな違いに低い場合、前記ボイラー３０の急稼動による瞬間的な温度上昇によって給湯利用の際に火傷の恐れがあり、前記ボイラー３０の不必要な反復的運転により前記ボイラー３０の耐久性低下及びエネルギー浪費などの問題点があった。
従って、ユーザに便宜を提供し且つエネルギー節減のための排熱回収システムの研究開発が活発に進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、ユーザが温水を利用するときにボイラーの給湯設定温度に比して温水タンクの温度が僅かに低い場合、三方弁を適用して前記温水タンクの温水を用いずに直水を直接にボイラーに流入して瞬間的な温度上昇及びボイラーの反復的稼動を防止して安定的に運転できる、三方弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、ユーザが温水を利用するときにボイラーの給湯設定温度に比して温水タンクの温度が僅かに低い場合、ミキシング弁を適用して、前記温水タンクの温水に直水をミキシングしてボイラーに流入するので、瞬間的な温度上昇及びボイラーの反復的稼動を防止して安定的に運転できる、ミキシング弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造を提供することをその目的とする。
【０００８】
また、本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、ユーザが温水を利用するときにボイラーの給湯設定温度に比して温水タンクの温度が僅かに低い場合、三方弁を適用して前記ボイラーを作動して加熱された暖房空間に流入される熱媒体を遮断し、真直ぐに暖房熱交換器に流入されるように転換するので、前記温水タンクに貯蔵された温水を加熱して前記僅かな温度差を除去することで瞬間的な温度上昇及びボイラーの反復的稼動を防止し且つ安定的に運転できる、温水タンク熱交換器を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の技術的課題を達成するための本発明は、排熱源から排熱を回収して温水を生成する排熱熱交換器と、前記温水を利用して暖房を提供するために熱交換される暖房熱交換器及び前記温水の温度をチェックする温度センサーを備え、前記排熱熱交換器から熱交換された温水を貯蔵する温水タンクと、前記温水タンクから熱交換された温水をユーザによって設定された暖房及び給湯設定温度を充足するように加熱し、暖房空間及び給湯空間に供給するボイラーと、前記温水タンクから前記ボイラーに流入される温水ラインに設けられて、前記温水タンクから流入される温水又は直水を前記ボイラーへ選択的に供給することができる三方弁と、前記温度センサーを用いて、前記ボイラーの給湯設定温度に比して前記温水タンクの温度が０℃〜１０℃に低い場合、前記温水タンクから流入される温水を遮断して直水を前記ボイラーに供給するように前記三方弁を制御する制御部と、を含めて構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の技術的課題を達成するための本発明は、排熱源から排熱を回収して温水を生成する排熱熱交換器と、前記温水を利用して暖房を提供するために熱交換される暖房熱交換器及び前記温水の温度をチェックする温度センサーを備えて、前記排熱熱交換器から熱交換された温水を貯蔵する温水タンクと、前記温水タンクから熱交換された温水をユーザによって設定された暖房及び給湯設定温度を充足するように加熱して暖房空間及び給湯空間に供給するボイラーと、前記温水タンクから前記ボイラーに流入される温水ラインに設けられて、前記温水タンクから流入される温水に直水をミキシングして前記ボイラーに供給することができるミキシング弁と、前記温度センサーを用いて前記ボイラーの給湯設定温度に比して前記温水タンクの温度が０℃〜１０℃に低い場合、温水タンクの温水が出る前記温水ラインにどのぐらいの量の直水をミキシングすべきかを判断した上で、前記ミキシング弁を調節する制御部と、を含めて構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、前記制御部は、前記温水タンクの温水が出る前記温水ラインにどのぐらいの量の直水をミキシングすすべきかを判断するため、フィードバックを用いたＰＩＤ制御アルゴリズムが使用されることを特徴とする。
【００１２】
なお、上記の技術的課題を達成するための本発明は、排熱源から排熱を回収して温水を生成する排熱熱交換器と、前記温水を利用して暖房を提供するために熱交換される暖房熱交換器及び前記温水の温度をチェックする温度センサーを備え、前記排熱熱交換器から熱交換された温水を貯蔵する温水タンクと、前記温水タンクから熱交換された温水をユーザが設定した暖房及び給湯設定温度を充足するように加熱して暖房空間及び給湯空間に供給するボイラーと、前記ボイラーから前記暖房空間に流入される暖房ラインに設けられて前記ボイラーから流入される熱媒体を前記暖房空間又は還水ラインへ選択的に供給することができる三方弁と、前記温度センサーを用いて前記ボイラーの給湯設定温度に比して前記温水タンクの温度が０℃〜１０℃に低い場合、前記温水タンクの温水が加熱されるように、前記ボイラーから前記暖房空間に流入される熱媒体を遮断し、還水ラインを経て真直ぐに前記温水タンクの暖房熱交換器に転換流入されるように前記三方弁を制御する制御部と、を含めて構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記還水ラインと暖房熱交換器の出水ラインとに相異なる流入口がそれぞれ連結され、出口が前記ボイラーの暖房還水口に連結されて、前記還水ラインから流入される熱媒体又は前記暖房熱交換器から流入される熱媒体を前記ボイラーへ選択的に供給することができる三方弁と、をさらに含み、前記制御部は、前記温度センサーを用いて前記還水ラインから出る熱媒体の温度が、前記温水タンクの温水の温度より高い場合、前記暖房熱交換器の出口ラインから出る熱媒体を遮断し、前記還水ラインから出る熱媒体が前記ボイラーに転換流入されるように前記三方弁を制御することを特徴する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の三方弁を用いた排熱回収システムの排熱回収システムの給湯温度制御構造によれば、温水タンクからボイラーに流入される温水ラインに三方弁が備えられ、給湯温度の瞬間的な上昇を防止してユーザにとっての便宜を提供し、且つボイラーの不必要な反復的稼動を防止してエネルギー効率を高めると同時に、安定的な運転を通じて耐久性を高める効果がある。
【００１５】
また、本発明のミキシング弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造によれば、温水タンクからボイラーに流入される温水ラインにミキシング弁が備えられ、給湯温度の瞬間的な上昇を防止してユーザにとっての便宜を提供し、且つボイラーの不必要な反復的稼動を防止してエネルギー効率を高めると同時に、安定的な運転を通じて耐久性を高める効果がある。
【００１６】
また、本発明の温水タンク熱交換器を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造によれば、ボイラーから暖房空間に流入される暖房ラインに三方弁が備えられて、給湯温度の瞬間的な上昇を防止してユーザにとっての便宜を提供し、且つボイラーの不必要な反復的な稼動を防止してエネルギー効率を高めると同時に、安定的な運転を通じて耐久性を高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の排熱回収システムの概要図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る排熱回収システムの概要図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る排熱回収システムの概要図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る排熱回収システムの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に対する理解を助けるために、本発明の好適な実施例を添付の図面を参照して説明する。本発明の実施例は様々な形態に変更することができ、本発明の範囲は以下で詳細に説明する実施例に限定されるものと解釈してはならない。本実施例は当業界において平均的知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供するものである。よって、より明確な説明をするために図面における要素の形状などはスケールによって図示せず、部分的に拡大して表現されることもあり得る。各図面において、同じ部材は同じ参照符号を用いて図示したことに留意しなければならない。また、本発明の要旨の理解を不必要に紛らしかねない公知の機能及び構成に対しては詳細な記述を省略する。
【００１９】
以下、本発明の第１実施例について説明する。
先ず、図２に示されたように、本発明に係る排熱回収システム１１０は、温水を貯蔵するために排熱源１０から排熱を回収する排熱熱交換器１１１及び前記温水を利用して暖房のために熱交換される暖房熱交換器１１２を備える温水タンク１１０と、前記排熱熱交換器１１１と暖房熱交換器１１２とから熱交換された温水をユーザによって設定された温度を充足するように加熱して、暖房空間１３０及び給湯空間１４０に供給するボイラー１２０を含めて構成される。
【００２０】
この場合、前記排熱源１０を冷却するための直水は、前記排熱源１０内部に流入されて前記排熱源１０から発生する排熱により加熱され、前記排熱源１０で加熱された直水は、前記排熱熱交換器１１１に連結されて流入され、前記排熱熱交換器１１１によって前記温水タンク１１０の内部に貯蔵された直水を加熱して温水を生成した後、ポンプ（図示せず）により再び前記排熱源１０に戻る循環構造を形成する。
本明細書において使用される「直水」とは一般に使用される水道水又は地下水を言い、「温水」とは前記排熱熱交換器１１１によって加熱された直水を言う。
【００２１】
前記温水タンク１１０の下端には、減圧弁１１３が取り付けられていて、前記温水タンク１１０の内部圧力を一定に制御し、前記温水タンク１１０の圧力を感知するためのセンサー（図示せず）を備え、前記減圧弁１１３を介して前記温水タンク１１０内への直水流入を統制することができる。
前記温水タンク１１０は、前記排熱熱交換器１１１によって十分な断熱を通じた温水を貯蔵することによって、前記給湯空間１４０及び暖房空間１３０から温水の使用が可能である。
【００２２】
前記温水タンク１１０に貯蔵された温水が、前記排熱源１０の冷却のための基本設定温度を超える高温の場合には、前記排熱源１０の効率的な冷却のために前記温水タンク１１０の温水を排出し、新たに直水を流入して前記排熱熱交換器１１１の熱交換を通じて前記排熱源１０の冷却を持続的に図ることができる。
【００２３】
前記排熱源１０の排熱を回収して暖房にリサイクルするために暖房熱交換器１１２が前記温水タンク１１０内に設けられるが、この場合、前記暖房熱交換器１１２には、熱交換に有利な作動流体が内部で循環して前記ボイラー１２０に流入された後、前記ボイラー１２０で暖房に必要な設定温度までに加熱し、暖房空間１２０に供給して前記暖房空間１３０を加熱する。以後、前記暖房熱交換器１１２は、暖房空間１３０から出る排水ラインに連結されて再び熱交換される循環構造を有する。
従って、前記温水タンク１１０によって予熱されただけ、直水が直接に前記ボイラー１２０に供給される場合に比して前記ボイラー１２０の燃焼燃料を節減できる。
【００２４】
本発明の排熱回収システムにおいて、前記排熱源１０の排熱を回収して給湯にリサイクルするために前記温水タンク１１０で加熱された温水が温水ライン１１４を通じて前記ボイラー１２０に流入された後、前記ボイラー１２０で給湯設定温度に合わせて加熱され、給湯空間１４０に供給される。
この場合、前記排熱熱交換器１１１によって１次的に予熱された前記温水タンク１１０の温水を前記ボイラー１２０に供給する時、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いに低い場合、前記ボイラー１２０の急稼動による温水の瞬間的な温度上昇により給湯利用の際に火傷の恐れがある。
【００２５】
従って、前記温水タンク１１０で前記ボイラーに温水を直接に供給せず、三方弁１１５を更に設けて瞬間的な温度上昇を防止することができる。  
詳しくは、前記温水タンク１１０の温水温度が６０℃以上で、給湯設定温度が６０℃である場合、前記温水タンク１１０の温水を前記ボイラー１２０の稼動無しでそのままに給湯空間１４０で利用できるが、前記温水タンク１１０の温水温度が５５℃〜６０℃で給湯設定温度が６０℃である場合、前記ボイラー１２０で給湯設定温度に合わせるべく急稼動されて給湯温度の瞬間的な上昇によるユーザへの不都合と前記ボイラー１２０の不必要な反復的な作動をもたらすことになる。
【００２６】
従って、一実施例として、前記温水タンク１１０から前記ボイラー１２０に流入される温水ライン１１４に三方弁１１５が設けられて、前記ボイラーの給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いに低い場合、前記温水タンク１１０から流入される温水を遮断して直水をそのままに前記ボイラー１２０に供給するので、前記ボイラー１２０の急稼動による温水の瞬間的な温度上昇を防止することができる。
【００２７】
この場合、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いは０℃〜１０℃と見ることが好ましい。
なお、一実施例として、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いである０℃〜１０℃であるのかを判断するため、前記温水タンク１１０に温度センサーを備え、前記温度センサーを用いて前記三方弁１１５を制御する制御部１５０を別途に備え、前記制御部１５０の統制の下で、前記三方弁１１５は前記温水タンク１１０の温水又は直水を選択的に前記ボイラー１２０に供給することができる。
【００２８】
従って、本発明によれば、温水タンク１１０からボイラー１２０に流入される温水ライン１１４に三方弁１１５が設けられ、給湯温度の瞬間的な上昇を防止してユーザにとっての便宜を提供し、且つボイラーの不必要な反復的稼動を防止してエネルギー効率を高めると同時に、安定的な運転を通じて耐久性を高める効果がある。
以下、本発明の第２実施例について説明する。
【００２９】
先ず、図３に示すように、本発明に係る排熱回収システム１００は、温水を貯蔵するために排熱源１０から排熱を回収する排熱熱交換器１１１及び前記温水を利用して暖房のために熱交換される暖房熱交換器１１２を備える温水タンク１１０と、前記排熱熱交換器１１１と暖房熱交換器１１２から熱交換された温水をユーザによって設定された温度を充足するように加熱して暖房空間１３０及び給湯空間１４０に供給するボイラー１２０を含めて構成される。
【００３０】
この場合、前記排熱源１０を冷却するための直水は前記排熱源１０の内部に流入されて前記排熱源１０で発生する排熱により加熱され、前記排熱源１０で加熱された直水は前記排熱熱交換器１１１に連結されて流入され、前記排熱熱交換器１１１によって前記温水タンク１１０の内部に貯蔵された直水を加熱して温水を生成した後、ポンプ（図示せず）により再び前記排熱源１０へ戻る循環構造を形成する。
本発明において使用される「直水」とは一般に使用される水道水又は地下水を言い、「温水」とは前記排熱熱交換器１１１によって加熱された直水を言う。
【００３１】
前記温水タンク１１０の下端には、減圧弁１１３が取り付けられていて、前記温水タンク１１０の内部圧力を一定に制御し、前記温水タンク１１０の圧力を感知するためのセンサー（図示せず）を備え、前記減圧弁１１３を介して前記温水タンク１１０内への直水流入を統制することができる。
前記温水タンク１１０は、前記排熱熱交換器１１１によって十分な断熱を通じた温水を貯蔵することによって、前記給湯空間１４０及び暖房空間１３０から温水の使用が可能である。
【００３２】
前記温水タンク１１０に貯蔵された温水が前記排熱源１０の冷却のための基本設定温度を超える高温の場合には、前記排熱源１０の効率的な冷却のために前記温水タンク１１０の温水を排出し、新たに直水を流入して前記排熱熱交換器１１１の熱交換を通じて前記排熱源１０の冷却を持続的に図ることができる。
【００３３】
前記排熱源１０の排熱を回収して暖房にリサイクルするため、暖房熱交換器１１２が前記温水タンク１１０内に設けられるが、この場合、前記暖房熱交換器１１２には、熱交換に有利な作動流体が内部で循環して前記ボイラー１２０に流入された後、前記ボイラー１２０で暖房に必要な設定温度までに加熱され、暖房空間１３０に供給されて前記暖房空間１３０を加熱する。以後、前記暖房熱交換器１１２は、暖房空間１３０から出る排水ラインに連結されて再び熱交換される循環構造を有する。
従って、前記温水タンク１１０によって予熱されただけ、直水が直接に前記ボイラー１２０に供給される場合に比して前記ボイラー１２０の燃焼燃料を節減することができる。
【００３４】
本発明の排熱回収システムにおいて、前記排熱源１０の排熱を回収して給湯にリサイクルするため、前記温水タンク１１０で加熱された温水が温水ライン１１４を通じて前記ボイラー１２０に流入された後、前記ボイラー１２０で給湯設定温度に合わせて加熱され、給湯空間１４０に供給される。
この場合、前記排熱熱交換器１１１によって1次的に予熱された前記温水タンク１１０の温水を前記ボイラー１２０に供給する時、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いに低い場合、前記ボイラー１２０の急稼動による温水の瞬間的な温度上昇により給湯利用の際に火傷の恐れがある。
従って、前記温水タンク１１０から前記ボイラー１２０に温水を直接に供給せず、ミキシング弁１１５１をさらに設けて瞬間的な温度上昇を防止することができる。
【００３５】
詳しくは、前記温水タンク１１０の温水温度が６０℃以上で給湯設定温度が６でそのままに給湯空間１４０で利用することができるが、前記温水タンク１１０の温水温度が５５℃〜６０℃で給湯設定温度が６０℃である場合、前記ボイラー１２０で給湯設定温度に合わせるべく急稼動されて給湯温度の瞬間的な上昇によるユーザへの不都合と前記ボイラー１２０の不必要な反復的作動をもたらすことになる。
【００３６】
従って、一実施例として、前記温水タンク１１０から前記ボイラー１２０に流入される温水ライン１１４にミキシング弁１１５１が設けられて、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いに低い場合、前記温水タンク１１０の温水に相対的に冷たい直水をミキシングして前記ボイラー１２０に供給するので、前記ボイラー１２０の急稼動による温水の瞬間的な温度上昇を防止することができる。
【００３７】
この場合、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いは０℃〜１０℃と見ることが好ましい。
また、一実施例として、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いである０℃〜１０℃であるのかを判断するため、前記温水タンク１１０に温度センサーが備えられ、前記温度センサーを用いて前記ミキシング弁１１５１を制御する制御部１５０を別途に備えられる。
【００３８】
この時、前記制御部１５０は、前記温水タンク１１０の温水が出る前記温水ライン１１４にどのぐらいの量の直水をミキシングすべきかを判断した上で、前記ミキシング弁１１５１を調節して前記ボイラーに供給することになる。
また、前記制御部１５０は、前記温水タンク１１０の温水が出る前記温水ライン１１４にどのぐらいの量の直水をミキシングすべきかを判断するために、フィードバックを用いたＰＩＤ制御アルゴリズムを使用することができる。
【００３９】
従って、本発明によれば、温水タンク１１０からボイラー１２０に流入される温水ライン１１４にミキシング弁１１５１が設けられ、給湯温度の瞬間的な上昇を防止してユーザにとっての便宜を提供し、且つボイラーの不必要な反復的稼動を防止してエネルギー効率を高めると同時に、安定的な運転を通じて耐久性を高める効果がある。
以下、本発明の第３実施例について説明する。
【００４０】
先ず、図４に示すように、本発明に係る排熱回収システム１００は、温水を貯蔵するために排熱源１０から排熱を回収する排熱熱交換器１１１及び前記温水を利用して暖房のために熱交換される暖房熱交換器１１２を備える温水タンク１１０と、前記排熱熱交換器１１１と暖房熱交換器１１２から熱交換された温水をユーザによって設定された温度を充足するように加熱して、暖房空間１３０及び給湯空間１４０に供給するボイラ１２０を含めて構成される。
【００４１】
この場合、前記排熱源１０を冷却するための直水は、前記排熱源１０の内部に流入されて前記排熱源１０で発生する排熱により加熱され、前記排熱源１０で加熱された直水は、前記排熱熱交換器１１１に連結されて流入され、前記排熱熱交換器１１１によって前記温水タンク１１０の内部に貯蔵された直水を加熱して温水を生成した後、ポンプ（図示せず）により再び前記排熱源１０へ戻る循環構造を形成する。
本明細書において使用される「直水」とは一般に使用される水道水又は地下水を言い、「温水」とは前記排熱熱交換器１１１によって加熱された直水を言う。
【００４２】
前記温水タンク１１０の下端には、減圧弁１１３が取り付けられていて、前記温水タンク１１０の内部圧力を一定に制御し、前記温水タンク１１０の圧力を感知するためのセンサー（図示せず）を備え、前記減圧弁１１３を介して前記温水タンク１１０内への直水流入を統制することができる。
前記温水タンク１１０は、前記排熱熱交換器１１１によって十分な断熱を通じた温水を貯蔵することによって、前記給湯空間１４０及び暖房空間１３０から温水の使用が可能である。
【００４３】
前記温水タンク１１０に貯蔵された温水が、前記排熱源１０の冷却のための基本設定温度を超える高温の場合には、前記排熱源１０の効率的な冷却のために前記温水タンク１１０の温水を排出し、新たに直水を流入して前記排熱熱交換器１１１の熱交換を通じて前記排熱源１０の冷却を持続的に図ることができる。
【００４４】
前記排熱源１０の排熱を回収して暖房にリサイクルするために暖房熱交換器１１２が前記温水タンク１１０内に設けられるが、この場合、前記暖房熱交換器１１２には、熱交換に有利な作動流体が内部から循環して前記ボイラー１２０に流入された後、前記ボイラー１２０で暖房に必要な設定温度までに加熱し、暖房ライン１１４１を経て暖房空間１３０に供給して前記暖房空間１３０を加熱する。以後、前記暖房熱交換器１１２は、暖房空間１３０から出る還水ラインに連結されて再び熱交換される循環構造を有する。
従って、前記温水タンク１１０によって予熱されただけ、直水が直接に前記ボイラー１２０に供給される場合に比して前記ボイラー１２０の燃焼燃料を節減することができる。
【００４５】
前記排熱回収システム１００において、前記排熱源１０の排熱を回収して給湯にリサイクルするために、前記温水タンク１１０で加熱された温水が前記ボイラー１２０に流入された後、前記ボイラ１２０で給湯設定温度に合わせて加熱され、給湯空間１４０に供給される。
この場合、前記排熱熱交換器１１１によって１次的に予熱された前記温水タンク１１０の温水を前記ボイラー１２０に供給する時、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いに低い場合、前記ボイラー１２０の急稼動による温水の瞬間的な温度上昇により給湯利用の際に火傷の恐れがある。
【００４６】
詳しくは、前記温水タンク１１０の温水温度が６０℃以上で給湯設定温度が６０℃である場合、前記温水タンク１１０の温水を前記ボイラー１２０の稼動無しでそのままに給湯空間１４０で利用できるが、前記温水タンク１１０の温水温度が５５℃〜６０℃で給湯設定温度が６０℃である場合、前記ボイラー１２０で給湯設定温度に合わせるべく急稼動されて給湯温度の瞬間的な上昇によるユーザへの不都合と前記ボイラー１２０の不必要な反復的作動をもたらすことになる。
従って、前記ボイラー１２０から前記暖房空間１３０に温水を直接に供給せず、前記暖房ライン１１４１に三方弁１１５をさらに設けて瞬間的な温度上昇を防止することができる。
【００４７】
一実施例として、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温水温度が僅かな違いに低い場合、前記ボイラー１２０から前記暖房空間１３０に流入される暖房ライン１１４１に三方弁１１５が設けられて、前記ボイラー１２０から流入される熱媒体を遮断し、還水ライン１１６を経て真直ぐに前記温水タンク１１０の暖房熱交換器１１２に流入されるように転換して前記温水タンク１１０に貯蔵された温水を加熱することになる。
【００４８】
従って、前記温水タンク１１０の温水温度の僅かに低い違いを除去して、前記ボイラー１２０の急稼動による温水の瞬間的な温度上昇を防止することができるのである。
この場合、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いは０℃〜１０℃と見ることが好ましい。
また、一実施例として、前記ボイラー１２０の給湯設定温度に比して前記温水タンク１１０の温度が僅かな違いである０℃〜１０℃であるのかを判断するため、前記温水タンク１１０に温度センサー１１８が備えられ、前記温度センサー１１８を用いて前記三方弁１１５を制御する制御部１５０が別途に備えられる。
【００４９】
この時、前記制御部１５０は、前記三方弁１１５を制御して前記ボイラー１２０から流入される熱媒体を遮断し、前記還水ライン１１６を経て真直ぐに前記暖房熱交換器１１２に流入されるように転換して、前記温水タンク１１０の貯蔵温水温度を高めることによって前記僅かな温度差を除去できることは、上述したのと同様である。
【００５０】
また、一実施例として、暖房使用時に前記還水ライン１１６と暖房熱交換器１１２の出水ラインに相異なる流入口がそれぞれ連結して設けられる三方弁１１７を備え、前記還水ライン１１６から出る熱媒体の温度が前記温水タンク１１０の温水温度より高い場合、前記暖房熱交換器１１２の出口ラインから出る熱媒体を遮断し、前記還水ライン１１６から出る熱媒体を前記ボイラー１２０に転換流入することになり、前記ボイラー１２０の燃焼燃料の減少を期待できる。
【００５１】
また、前記制御部１５０は、前記還水ライン１１６から出る熱媒体の温度と前記温水タンク１１０の温水温度とを比較して、前記三方弁１１７を制御することができる。
従って、本発明によれば、前記ボイラー１２０から前記暖房空間１３０に流入される暖房ライン１１４１に三方弁１１５が設けられ、給湯温度の瞬間的な上昇を防止してユーザにとっての便宜を提供し、前記還水ライン１１６と暖房熱交換器１１２の出口ラインの連結部分に三方弁１１７を設けてボイラーの不必要な反復的稼動を防止及びエネルギー効率を高めると同時に、安定的な運転を通じて耐久性を高める効果がある。
【００５２】
以上、上述した本発明の三方弁を用いた排熱回収システムの給湯温度制御構造の実施例は例示的なものに過ぎず、本発明が属する技術の分野における通常の知識を持つ者であれば、これによって様々な変形及び均等な他の実施例が可能であることは勿論である。このため、本発明は、上記の詳細な説明において言及される形態にだけで限定されるものではないのがよく理解できるはずである。
従って、本発明の真正な技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載の技術的思想によって定まるべきである。また、発明は、添付の請求の範囲に基づいて定義される本発明の精神とその範囲内にある全ての変形物と均等物、及び代替物を含むものと理解すべきである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  排熱源
１００  排熱回収システム
１１０  温水タンク
１１１  排熱熱交換器
１１２  暖房熱交換器
１１３  減圧弁
１１４  温水ライン
１１５，１１７  三方弁
１１４１  暖房ライン
１１５１  ミキシング弁
１１６  還水ライン
１１８  温度センサー
１２０  ボイラー
１３０  暖房空間
１４０  給湯空間
１５０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2015534032.tif 000008
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