(57)【要約】【課題】貯湯槽の湯温が高温となった後も排熱を回収できるようにして熱効率を向上させることを目的とする。【解決手段】一般給湯栓１２を開いて出湯する際には、出湯量と同じ量の冷水が給水路１１を介して貯湯槽２に供給されるわけであるが、第一開閉弁１５を開弁し第二開閉弁１６を閉弁しておくと、冷水は、予熱給水路１４を通って熱交換器９を通過し加熱された後に貯湯槽２に供給される。  従って、貯湯槽２内が高温（６０℃）となり排熱回収できなくなった状態でも出湯する際には、貯湯槽２への給水によって排熱を回収することができる。しかも、給水は、常に低温であるため、効率よく熱回収を行うことができる。この結果、システム全体としての熱効率が向上する。【選択図】図１
2005030715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を貯める貯湯槽と、
上記貯湯槽と循環路を介して接続され、循環路内の温水と熱交換して発電機等の排熱を回収する熱交換器と、
上記貯湯槽へ冷水を補給する給水路と、
上記貯湯槽から温水を出湯する出湯路と
を備えた排熱回収給湯システムにおいて、
上記給水路は、その途中で上記熱交換器内を通過し通水を加熱した後に、上記貯湯槽に補給することを特徴とする排熱回収給湯システム。
【請求項２】
温水を貯める貯湯槽と、
上記貯湯槽と循環路を介して接続され、循環路内の温水と熱交換して発電機等の排熱を回収する熱交換器と、
上記貯湯槽から温水を出湯する出湯路と
を備えた排熱回収給湯システムにおいて、
上記貯湯槽とは別に設けられ、水を貯める予備タンクと、
上記予備タンク内の水を循環させる循環経路を形成し、その途中で上記熱交換器を通過して通水を加熱する予備循環路と、
上記予備タンクへ水を補給する予備給水路と、
上記予備タンクに貯まった水を上記貯湯槽に補給する補給路と
を備え、上記貯湯槽内の温水が高温となった後は、上記予備タンクの水を上記予備循環路に循環させて排熱を回収することを特徴とする排熱回収給湯システム。
【請求項３】
上記予備給水路は、その途中で上記熱交換器内を通過し通水を加熱した後に、上記予備タンクに補給することを特徴とする請求項２記載の排熱回収給湯システム。
【請求項４】
温水を貯める貯湯槽と、
上記貯湯槽と循環路を介して接続され、循環路内の温水と熱交換して発電機等の排熱を回収する熱交換器と、
上記貯湯槽を直接加熱する加熱手段と、
上記貯湯槽へ冷水を補給する給水路と、
上記貯湯槽から温水を出湯する出湯路と
を備えた排熱回収給湯システムにおいて、
上記貯湯槽を二重構造として高温部と低温部とにわけ、該高温部の温水は上記加熱手段によって加熱し、該低温部の温水は上記熱交換器で排熱によって加熱するとともに、
上記高温部と上記低温部とを連通させ、該高温部に上記出湯路に接続する出湯口を設けて該高温部内の温水を出湯することを特徴とする排熱回収給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンや燃料電池等の発電機からの排熱を利用して水を加熱し給湯を行う排熱回収給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池やガスエンジン等の発電機を用いて発電を行うとともに、その発電の際に発生する排熱を利用して水を加熱して給湯を行う排熱回収給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような排熱回収給湯システムでは、貯湯槽と排熱回収用の熱交換器とを温水を循環させる温水循環路を介して接続し、発電機から排出される熱を熱交換器を介して回収し、高温の温水を貯湯槽に貯めて給湯に利用している。尚、発電機は、熱交換器と排熱循環路を介して接続されており、この排熱循環路内を通る排熱回収水によって排熱は熱交換器に運ばれる。
【特許文献１】特開２００１−６５９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような排熱回収給湯システムでは、貯湯槽内の湯温は排熱回収水の温度より高くすることができない。つまり、貯湯槽内が排熱回収水の温度と同じになるとそれ以上排熱回収できないという問題があった。例えば、ガスエンジンの場合の排熱回収水の温度は、６０〜７０℃程度である。
貯湯槽の容量には限度があるため、貯湯槽内の湯温が高温になった後は、発電を停止するか、蓄熱できない熱量を外部に放熱しなければならず、システム全体の熱効率が低下しコージェネレーションシステムの特徴が活かせなくなってしまう。
【０００４】
また、上述した排熱回収給湯システムを業務用の給湯器として使おうとした場合には、出湯温度として８０℃程度の高温の湯が必要となる。そこで、貯湯槽にバーナを付けることによって、排熱回収では得ることができない高温の湯を得ることを可能にした排熱回収給湯システムが提案されている。
しかしながら、貯湯槽内の温水をバーナで６０℃から８０℃まで加熱している間は排熱回収できず、システム全体の効率が低下してしまうという問題があった。
本発明の排熱回収給湯システムは上記課題を解決し、貯湯槽の湯温が高温となった後も排熱を回収できるようにして熱効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の排熱回収給湯システムは、
温水を貯める貯湯槽と、
上記貯湯槽と循環路を介して接続され、循環路内の温水と熱交換して発電機等の排熱を回収する熱交換器と、
上記貯湯槽へ冷水を補給する給水路と、
上記貯湯槽から温水を出湯する出湯路と
を備えた排熱回収給湯システムにおいて、
上記給水路は、その途中で上記熱交換器内を通過し通水を加熱した後に、上記貯湯槽に補給することを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の請求項２記載の排熱回収給湯システムは、
温水を貯める貯湯槽と、
上記貯湯槽と循環路を介して接続され、循環路内の温水と熱交換して発電機等の排熱を回収する熱交換器と、
上記貯湯槽から温水を出湯する出湯路と
を備えた排熱回収給湯システムにおいて、
上記貯湯槽とは別に設けられ、水を貯める予備タンクと、
上記予備タンク内の水を循環させる循環経路を形成し、その途中で上記熱交換器を通過して通水を加熱する予備循環路と、
上記予備タンクへ水を補給する予備給水路と、
上記予備タンクに貯まった水を上記貯湯槽に補給する補給路と
を備え、上記貯湯槽内の温水が高温となった後は、上記予備タンクの水を上記予備循環路に循環させて排熱を回収することを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の請求項３記載の排熱回収給湯システムは、上記請求項２記載の排熱回収給湯システムにおいて、
上記予備給水路は、その途中で上記熱交換器内を通過し通水を加熱した後に、上記予備タンクに補給することを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項４記載の排熱回収給湯システムは、
温水を貯める貯湯槽と、
上記貯湯槽と循環路を介して接続され、循環路内の温水と熱交換して発電機等の排熱を回収する熱交換器と、
上記貯湯槽を直接加熱する加熱手段と、
上記貯湯槽へ冷水を補給する給水路と、
上記貯湯槽から温水を出湯する出湯路と
を備えた排熱回収給湯システムにおいて、
上記貯湯槽を二重構造として高温部と低温部とにわけ、該高温部の温水は上記加熱手段によって加熱し、該低温部の温水は上記熱交換器で排熱によって加熱するとともに、
上記高温部と上記低温部とを連通させ、該高温部に上記出湯路に接続する出湯口を設けて該高温部内の温水を出湯することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の排熱回収給湯システムは、貯湯槽に供給される冷水は、排熱を回収する熱交換器を通過した後に貯湯槽に供給される。このため、貯湯槽内が高温となり排熱回収できなくなった状態でも出湯する際には、貯湯槽への給水によって排熱を回収することができる。しかも、給水は、常に低温であるため、効率よく熱回収を行うことができる。この結果、システム全体としての熱効率が向上する。
さらに、貯湯槽への給水が加熱されてから貯湯槽へ入るため、貯湯槽の湯温の急激な低下も起こらず、出湯温度を安定化させることができ、快適にお湯を使うことができる。
【００１０】
また、本発明の請求項２記載の排熱回収給湯システムは、貯湯槽内の温水が高温となり排熱を回収できなくなった後も、予備循環路内に予備タンク内の温水を流すことによって、排熱を引き続き回収できる。この結果、システム全体としての熱効率が向上する。
そして、貯湯槽内の温水を出湯路を介して出湯すると、貯湯槽へは予備タンク内の温水が補給路を介して補給されるので、貯湯槽の湯温の急激な低下も起こらず、出湯温度を安定化させることができ、快適にお湯を使うことができる。
【００１１】
また、本発明の請求項３記載の排熱回収給湯システムは、予備タンクに供給される冷水は、排熱を回収する熱交換器を通過した後に予備タンクに供給される。このため、貯湯槽及び予備タンク内が高温となり排熱回収できなくなった状態でも出湯する際には、予備タンクへの給水によって排熱を回収することができる。しかも、給水は、常に低温であるため、効率よく熱回収を行うことができる。この結果、システム全体としての熱効率が一層向上する。
【００１２】
また、本発明の請求項４記載の排熱回収給湯システムは、貯湯槽を直接加熱する加熱手段を備えているので、貯湯槽内の温水を排熱回収によって加熱することが可能な湯温以上に加熱することができる。
そして、貯湯槽を二重構造として高温部と低温部とに分けることで、高温部の温水が排熱回収可能な範囲よりも高温となり、高温部を加熱手段で加熱している間も、低温部の温水を排熱回収できる温度よりも低く保って、排熱回収し続けることが可能となる。この結果、排熱回収できる時間が長くなりシステム全体としての熱効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
熱効率を向上させるという目的を、貯湯槽の湯温が高温となった後も排熱を回収可能とすることによって実現した。
【実施例１】
【００１４】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の排熱回収給湯システムの好適な実施例について説明する。
本発明の実施例１としての排熱回収給湯システム１０は、図１に示すように、発電機としてガスエンジン１を備え、その排熱を回収し温水を貯湯槽２に貯めて給湯を行う。
貯湯槽２には、上部と下部に接続して温水循環路３が設けてあり、温水循環路３には、温水循環ポンプ４が備えられる。貯湯槽２内の温水は、温水循環ポンプ４によって下部から上部へと循環させられる。
また、ガスエンジン１には、発電の際に発生する排熱を回収する排熱回収水が循環する排熱循環路５が接続されており、その途中には、排熱循環ポンプ６が設けられる。
温水循環路３と排熱循環路５とは、熱交換ケース７内で近接配置され多数のフィン８によって連結されることによって、排熱回収用の熱交換器９を形成している。
【００１５】
貯湯槽２には、冷水を供給する水道配管等の給水路１１と、貯湯槽２内の温水を台所等の一般給湯栓１２に出湯する出湯路１３が接続される。
また、給水路１１の途中からは予熱給水路１４が分岐して設けられる。予熱給水路１４は、熱交換ケース７内の多数のフィン８を貫通した後、再び給水路１１に接続する。予熱給水路１４には、第一開閉弁１５が設けられ、予熱給水路１４が分岐し再び接続する間の給水路１１には、第二開閉弁１６が設けられる。
また、貯湯槽２には、貯湯槽２内の湯温を検出するための貯湯温度センサ１７が備えられる。
【００１６】
上述した排熱回収給湯システム１０による排熱回収動作について説明する。尚、初期状態として、貯湯槽２内は２０℃の冷水で満水であり、排熱回収水の温度は６０℃である。
温水循環ポンプ４をＯＮすると、貯湯槽２内の冷水が熱交換器９内に流れ込み、排熱回収水と熱交換して加熱される。貯湯槽２内の湯温が排熱回収水と同じ６０℃になると、もうそれ以上排熱を回収できなくなるので、温水循環ポンプ４をＯＦＦして、排熱回収を終了する。
そして、一般給湯栓１２を開いて出湯する際には、出湯量と同じ量の冷水が給水路１１を介して貯湯槽２に供給されるわけであるが、第一開閉弁１５を開弁し第二開閉弁１６を閉弁しておくことにより、冷水は、予熱給水路１４を通って熱交換器９を通過し加熱された後に貯湯槽２に供給される。
従って、貯湯槽２内が高温（６０℃）となり排熱回収できなくなった状態でも出湯する際には、貯湯槽２への給水によって排熱を回収することができる。しかも、給水は、常に低温であるため、効率よく熱回収を行うことができる。この結果、システム全体としての熱効率が向上する。
さらに、貯湯槽２への給水が加熱されてから貯湯槽２へ入るため、貯湯槽２の湯温の急激な低下も起こらず、出湯温度を安定化させることができ、快適にお湯を使うことができる。
【実施例２】
【００１７】
次に、実施例２の排熱回収給湯システム２０について図２を用いて説明する。尚、実施例１と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。実施例２は、貯湯槽２とは別に温水を貯めるための予備タンク１８を備えた点が実施例１とは異なる。
【００１８】
予備タンク１８には、往き循環路１９と戻り循環路２１とが接続される。往き循環路１９は、熱交換器９より上流側の温水循環路３に接続し、戻り循環路２１は、熱交換器９より下流側の温水循環路３に接続することによって、予備タンク１８内の温水を熱交換器９へと導く予備循環路２２を形成する。
往き循環路１９と温水循環路３との接続箇所には、流路を切り替える第１三方弁２３が設けられ、戻り循環路２１と温水循環路３との接続箇所には、流路を切り替える第２三方弁２４が設けられる。以下、循環経路を説明する際には、温水循環路３を第１三方弁２３よりも上流側の上温水循環路２５と、第１三方弁２３と第２三方弁２４との間の中温水循環路２６と、第２三方弁２４よりも下流側の下温水循環路２７とに分割して説明する。
【００１９】
予備タンク１８には、冷水を供給する水道配管等の予備給水路２８と、予備タンク１８内の温水を貯湯槽２へ供給する補給路２９が接続される。
また、予備タンク１８には、予備タンク１８内の湯温を検出するためのタンク温度センサ３１が備えられる。
【００２０】
上述した排熱回収給湯システム２０による排熱回収動作について説明する。尚、初期状態として、貯湯槽２及び予備タンク１８内は２０℃の冷水で満水であり、排熱回収水の温度は６０℃である。
第１三方弁２３を上温水循環路２５と中温水循環路２６とが連通するように切り替え、第２三方弁２４を中温水循環路２６と下温水循環路２７とが連通するように切り替えて温水循環路３（経路Ｘ）を形成し、温水循環ポンプ４をＯＮすると、貯湯槽２内の冷水が熱交換器９内に流れ込み、排熱回収水と熱交換して加熱される。貯湯槽２内の湯温が排熱回収水と同じ６０℃になると、もうそれ以上排熱を回収できなくなる。
そこで、第１三方弁２３を往き循環路１９と中温水循環路２６とが連通するように切り替え、第２三方弁２４を中温水循環路２６と戻り循環路２１とが連通するように切り替えて予備循環路２２（経路Ｙ）を形成して、予備タンク１８内の冷水を熱交換器９内に流れ込ませ排熱回収水と熱交換させる。
【００２１】
予備タンク１８内の温水が排熱回収水と同じ６０℃になると、もうそれ以上排熱を回収できなくなるので、温水循環ポンプ４をＯＦＦして排熱回収を停止する。
そして、一般給湯栓１２を開いて出湯する際には、貯湯槽２へは出湯量と同じ量の温水が予備タンク１８から供給され、予備タンク１８へは出湯量と同じ量の冷水が予備給水路２８を介して供給され、予備タンク１８内の湯温は下がる。この際、貯湯温度センサ１７によって検出された貯湯槽２内の湯温が６０℃以上ならば予備循環路２２（経路Ｙ）で、６０℃以下ならば温水循環路３（経路Ｘ）で排熱を回収する。
従って、貯湯槽２内の温水が高温（６０℃）となり排熱を回収できなくなった後も、予備循環路２２（経路Ｙ）内に予備タンク１８内の温水を流すことによって、排熱を引き続き回収できる。この結果、システム全体としての熱効率が向上する。
そして、貯湯槽２内の温水を出湯路１３を介して出湯すると、貯湯槽２へは予備タンク１８内の温水が補給路２９を介して補給されるので、貯湯槽２の湯温の急激な低下も起こらず、出湯温度を安定化させることができ、快適にお湯を使うことができる。
【００２２】
また、図３に示すように、予備タンク１８へ冷水を供給する予備給水路３２を、実施例１の排熱回収給湯システム１０と同様に、熱交換器９を通した後に予備タンク１８に接続するような排熱回収給湯システム４０としてもよい。
この場合には、貯湯槽２や予備タンク１８内が高温（６０℃）となり排熱回収できなくなった状態でも出湯する際には、予備タンク１８への給水によって排熱を回収することができる。しかも、給水は、常に低温であるため、効率よく熱回収を行うことができる。この結果、システム全体としての熱効率が一層向上する。
【実施例３】
【００２３】
次に、実施例３の排熱回収給湯システム３０について図４を用いて説明する。
尚、実施例１と異なる部分について説明し、重複する部分に関しては同一符号を付してその説明を省略する。実施例３は、貯湯槽３３が高温槽部３４と低温槽部３５とに分けられた二重構造であり、貯湯槽３３を直接加熱するバーナ３６を備えた点が実施例１とは異なる。
【００２４】
貯湯槽３３は、中心が空洞である円筒状であり、槽内は、仕切り壁３７によって内側の高温槽部３４と外側の低温槽部３５とに分割される。仕切り壁３７の上部と下部には、それぞれ高温槽部３４と低温槽部３５とを連通する上連通孔３８と下連通孔３９が開口される。
貯湯槽３３の中心の空洞部の下方には、バーナ３６が設けられ、高温槽部３４を内側から直接加熱する。空洞部は、燃焼排気通路４２となる。
低温槽部３５の下方には給水接続口４３が設けられ、高温槽部３４の上方には出湯接続口４４が設けられ、それぞれに給水路１１と出湯路１３が接続する。
また、低温槽部３５の下方と高温槽部３４の上方には温水循環路３が接続され、貯湯槽３３内の温水は、低温槽部３５から高温槽部３４へと熱交換器９を通って循環される。
また、高温槽部３４には、高温槽部３４内の温水の温度を検出する高温槽温度センサ４１が設けられる。
【００２５】
上述した排熱回収給湯システム３０による排熱回収動作について説明する。尚、初期状態として、貯湯槽３３内は２０℃の冷水で満水であり、排熱回収水の温度は６０℃である。
温水循環ポンプ４をＯＮすると、低温槽部３５内の冷水が熱交換器９内に流れ込み、排熱回収水と熱交換して加熱され高温槽部３４へと循環される。高温槽部３４の温水は、上連通孔３８と下連通孔３９とを通って低温槽部３５へと循環する。この際、高温槽部３４の方が低温槽部３５よりも早く湯温が上昇する。
高温槽部３４内の湯温が排熱回収水と同じ６０℃になると、もうそれ以上は排熱によっては加熱できなくなるので、バーナ３６に点火して高温槽部３４を直接加熱する。この際、低温槽部３５には、まだ６０℃よりも低温の温水が残っているので排熱回収は続行する。そして、高温槽部３４の湯温が８０℃になったところでバーナ３６をＯＦＦするとともに、温水循環ポンプ４もＯＦＦして排熱回収も終了する。
【００２６】
従って、本実施例の排熱回収給湯システム３０は、貯湯槽３３を直接加熱するバーナ３６を備えているので、貯湯槽３３内の温水を排熱回収によって加熱することが可能な湯温（６０℃）以上に加熱することができる。
そして、貯湯槽３３を二重構造として高温槽部３４と低温槽部３５とに分けることで、高温槽部３４の温水が排熱回収可能な範囲よりも高温となり、高温槽部３４をバーナ３６で加熱している間も、低温槽部３５の温水を排熱回収できる温度よりも低く保って、排熱回収し続けることが可能となる。この結果、排熱回収できる時間が長くなりシステム全体としての熱効率が向上する。
【００２７】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
発電機としてガスエンジン以外にも燃料電池等様々なタイプを用いた排熱回収給湯システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１としての排熱回収給湯システムの概略構成図である。
【図２】実施例２としての排熱回収給湯システムの概略構成図である。
【図３】実施例２の変形例としての排熱回収給湯システムの概略構成図である。
【図４】実施例３としての排熱回収給湯システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ガスエンジン
２，３３  貯湯槽
３  温水循環路
９  熱交換器
１０，２０，３０，４０  排熱回収給湯システム
１１  給水路
１３  出湯路
１８  予備タンク
２２  予備循環路
２８  予備給水路
２９  補給路
３４  高温槽部
３５  低温槽部
３６  バーナ
３８  上連通孔
３９  下連通孔
４４  出湯接続口
【図１】
2005030715.tif 000003
【図２】
2005030715.tif 000004
【図３】
2005030715.tif 000005
【図４】
2005030715.tif 000006