(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源の発生する熱によって加熱された熱媒を、蓄熱槽内に設けられた第１熱交換器を介して循環させることにより、前記熱源から回収した熱を、前記第１熱交換器で放熱させて前記蓄熱槽に蓄熱する熱回収システムであって、前記熱媒を前記熱源から該熱源に戻す循環経路に、第２熱交換器を設けて前記蓄熱槽以外への熱供給を可能とし、前記第２熱交換器は、前記熱媒を第１熱媒として、該第１熱媒との間で熱交換する第２熱媒が循環する循環加熱回路に連通している熱回収システムにおいて、
前記循環加熱回路に、前記第２熱交換器をバイパスするバイパス経路を設けるとともに、該バイパス経路には、前記蓄熱槽内に配置される第３熱交換器を設け、かつ、循環加熱回路の前記第２熱媒の流路を、前記第２熱交換器側または前記バイパス経路側に切換える切換手段を設けたことを特徴とする熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱源が発生する熱を回収する熱回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱回収システムとして、例えば、エンジン発電機等の熱源からの排熱によって加熱された熱媒が供給循環される熱交換器を、貯湯槽内に設置し、前記熱交換器による前記熱媒と貯湯槽内の低温水との熱交換によって、前記低温水を加熱して蓄熱し、貯えられた温水を、必要に応じて風呂へ給湯するシステムがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来では、熱源からの熱を、一旦貯湯槽に蓄熱し、その後、風呂に給湯するようにしているので、熱源からの熱を直接、風呂の給湯や追い焚きなどに使用できず、効率の悪いものであった。
【０００４】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、熱源からの熱を貯湯槽を介することなく、直接使用できるようにして効率を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００６】
すなわち、請求項１に係る本発明の熱回収システムは、熱源の発生する熱によって加熱された熱媒を、蓄熱槽内に設けられた第１熱交換器を介して循環させることにより、前記熱源から回収した熱を、前記第１熱交換器で放熱させて前記蓄熱槽に蓄熱する熱回収システムであって、前記熱媒を前記熱源から該熱源に戻す循環経路に、第２熱交換器を設けて前記蓄熱槽以外への熱供給を可能とし、前記第２熱交換器は、前記熱媒を第１熱媒として、該第１熱媒との間で熱交換する第２熱媒が循環する循環加熱回路に連通している熱回収システムにおいて、前記循環加熱回路に、前記第２熱交換器をバイパスするバイパス経路を設けるとともに、該バイパス経路には、前記蓄熱槽内に配置される第３熱交換器を設け、かつ、循環加熱回路の前記第２熱媒の流路を、前記第２熱交換器側または前記バイパス経路側に切換える切換手段を設けている。
【０００７】
請求項１に係る本発明によれば、熱源の発生する熱によって加熱された熱媒を、前記熱源から該熱源に戻す循環経路に、第２熱交換器を設けて前記蓄熱槽以外への熱供給を可能としたので、熱源からの熱を、蓄熱槽を介することなく、前記第２熱交換器で直接回収して利用できることになる。
【００１１】
また、請求項１に係る本発明によれば、循環加熱回路で、第１熱媒との間で熱交換する第２熱媒を循環加熱することができ、前記第２熱媒を、例えば、浴槽水や暖房用温水とすることにより、風呂の焚き上げ、追い焚き、あるいは、暖房に利用できることになる。
【００１５】
さらに、請求項１に係る本発明によれば、前記第２熱交換器をバイパスするバイパス経路に、蓄熱槽内に配置される第３熱交換器を設けているので、例えば、ガスエンジンのような熱源が停止して熱を利用できないような場合には、第２熱媒の流路を、バイパス経路側に切換えることによって、蓄熱槽に蓄えられている熱を有効に利用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す参考例および実施形態に基づいて説明する。
【００２７】
（参考例）
図１は、参考例に係るガスエンジンコージェネレーションシステムを用いた自動風呂システムの概略構成図である。
【００２８】
同図において、１は熱源としての発電機能を有するガスエンジンであり、このガスエンジン１よって発電された電気は、当該自動風呂システムが設置されている一般家庭の家庭内負荷に供給される。
【００２９】
２はガスエンジン１からの排熱、例えば、ガスエンジンンの水冷およびガスエンジンの排ガスによって加熱された不凍液などの第１熱媒が循環する排熱回収回路であり、蓄熱槽である貯湯槽３の内部に設置された第１熱交換器４と、循環ポンプ５とが設けられている。
【００３０】
貯湯槽３の下部の給水口には、給水配管７が接続される一方、上部の出湯口には出湯配管８が接続されており、混合弁９によって、給水配管からの給水に、貯湯槽３からの出湯が混合されて給湯熱交換器１０を介して給湯されるように構成されている。
【００３１】
このシステムでは、ガスエンジン１を駆動するとともに、排熱回収回路２の循環ポンプ５を駆動してガスエンジン１からの第１熱媒を、矢符で示されるように第１熱交換器４を介して循環させることにより、ガスエンジン１から回収した排熱を、第１熱交換器４で放熱させて貯湯槽３内の低温の水を加熱して蓄熱するものであり、貯湯槽３に貯えられた温水が、必要に応じて、出湯配管８を介して補助熱源器６に供給されて給湯される一方、給水配管７から貯湯槽３に給水される。
【００３２】
従来では、ガスエンジン等の熱源から回収された排熱によって、貯湯槽３内の低温の水を加熱して一旦蓄熱した後に、浴槽１１に注湯していたので、貯湯槽３に十分蓄熱されていないと注湯できないといった難点があった。
【００３３】
そこで、この参考例では、ガスエンジン１の排熱によって加熱された第１熱媒を、ガスエンジン１から該ガスエンジン１に戻す循環経路、この例では、排熱回収回路２のガスエンジン１よりも下流側であって、第１熱交換器４よりも上流側に、貯湯槽３以外への熱供給を可能とする第２熱交換器１２を設けている。
【００３４】
この第２熱交換器１２は、該第２熱交換器１２で第１熱媒との間で熱交換する第２熱媒としての浴槽水が循環する循環加熱回路１３に連通しており、この循環加熱回路１３は、補助熱源器６内の風呂熱交換器１４と、風呂ポンプ１５と、浴槽１１とを結んでおり、この循環加熱回路１３は、注湯電磁弁１６を介して給湯配管１７に接続されている。
【００３５】
補助熱源器６には、図示しない水位センサ等の各種センサの出力および該補助熱源器６を遠隔制御するリモコン１８からの設定操作に応じて、ガスエンジン１の駆動停止を制御するとともに、各部を制御するコントローラ１９が内蔵されている。
【００３６】
この参考例では、従来のように貯湯槽３に蓄えられた温水を浴槽１１に注湯するのではなく、先ず、注湯電磁弁１６を介して給湯配管１７から給湯熱交換器１０で加熱することなく、浴槽１１に給水して水を張る。次に、補助熱源器６内の風呂ポンプ１５で浴槽１１内の水を、矢符で示されるように循環させる一方、ガスエンジン１を駆動するとともに、循環ポンプ５を駆動して第１熱媒を循環させることにより、第２熱交換器１２でガスエンジン１の排熱で加熱された第１熱媒と浴槽水とを熱交換させて浴槽水を加熱し、風呂の焚き上げや追い焚きを行うものである。
【００３７】
例えば、風呂を焚き上げる場合には、リモコン１８によって焚き上げを指示すると、上述のコントローラ１９の制御によって、浴槽１１に設定水位の水が張られ、補助熱源器６内の風呂ポンプ１５を駆動して浴槽水を循環させる一方、ガスエンジン１および循環ポンプ５を駆動してガスエンジン１の排熱によって加熱された第１熱媒を循環させて第２熱交換器１２で浴槽水を加熱して設定温度に焚き上げるものである。
【００３８】
また、予約時刻に風呂を焚き上げる場合には、リモコン１８によって、使用したい風呂の時刻を予約設定する。補助熱源器６のコントローラ１９は、浴槽１１の残水の有無を検知し、残水があれば、その残水量を、熱量計算等によって算出する一方、補助熱源器６内に設置された図示しない入水温度サーミスタによって入水温度を検知する。
【００３９】
次に、コントローラ１９は、予め設定記憶されている第２熱交換器１２の能力、浴槽容量および上述の残水の有無、入水温度等に基づいて、予約された時刻に風呂を焚き上げるために、何時に注水を開始して焚き上げを開始する必要があるかを逆算し、その逆算された時刻になると、浴槽１１へ設定水位の注水を行い、補助熱源器６内の風呂ポンプ１５を駆動して浴槽水を循環させる一方、ガスエンジン１および循環ポンプ５を駆動してガスエンジン１の排熱によって加熱された第１熱媒を循環させて第２熱交換器１２で浴槽水を加熱して設定温度に焚き上げるものである。
【００４０】
なお、逆算結果から第２熱交換器１２の能力だけでは、予約時刻に焚き上げできないと判断されたときには、コントローラ１９は、補助熱源器６内の風呂熱交換器１４を併用して焚き上げる。また、追い焚きの場合にも、第２熱交換器１２による浴槽水の加熱とともに、風呂用熱交換器１４による加熱を併用してもよい。さらに、風呂用熱交換器１４単独による浴槽水の加熱を行ってもよい。
【００４１】
このように、貯湯槽３を介することなく、ガスエンジン１の排熱によって加熱された第１熱媒の熱を、第２熱交換器１２によって直接、風呂の焚き上げや追い焚きに使用するので、従来例に比べて効率を高めることができる。
【００４２】
また、従来では、上述のように、風呂への注湯は、一旦、貯湯槽３に蓄えた後に行うので、貯湯槽３は、風呂の注湯に要する熱量を蓄える大きさが必要であった。
【００４３】
例えば、風呂の設定温度を４０℃、浴槽の容量を２００リットルとすると、表１に示されるように、貯湯温度を、８０℃、７０℃、６０℃とし、入水温度を、５℃、１５℃としたときに、風呂の注湯に必要な貯湯容積は、約１００リットルである。
【００４４】
【表１】
0004423440.tif 000002
これに対して、この参考例では、風呂の注湯には、貯湯槽３の湯を使用しないので、風呂の注湯に要する熱量を貯湯槽３に蓄える必要がなくなり、その分、例えば、約１００リットル、貯湯槽３を小型にできることになる。
【００４５】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態に係るガスエンジンコージェネレーションシステムを用いた温水暖房システムの概略構成図であり、上述の参考例に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００４６】
この実施の形態も、上述の参考例と同様に、熱源としての発電機能を有するガスエンジン１よって発電された電気は、当該温水暖房システムが設置されている一般家庭の家庭内負荷に供給され、また、排熱回収回路２の循環ポンプ５で、ガスエンジン１からの第１熱媒を、第１熱交換器４を介して循環させることにより、ガスエンジン１から回収した排熱を、第１熱交換器４で放熱させて貯湯槽３内の水を加熱して蓄熱するものである。
【００４７】
さらに、排熱回収回路２のガスエンジン１よりも下流側であって、第１熱交換器４よりも上流側に、貯湯槽３以外への熱供給を可能とする第２熱交換器１２を設けている。
【００４８】
この実施の形態では、第２熱交換器１２は、第１熱媒との間で熱交換する第２熱媒としての暖房用温水が循環する循環加熱回路１３1に連通しており、この循環加熱回路１３1は、補助熱源器６1内の暖房熱交換器２０と、暖房ポンプ２１と、ファンコンベクターや床暖房などの暖房端末２２とを結んでいる。
【００４９】
さらに、この実施の形態では、循環加熱回路１３1に、第２熱交換器１２をバイパスするバイパス経路２３を設けるとともに、このパイパス経路２３には、貯湯槽３内に配置された第３熱交換器２４を設けている。
【００５０】
また、循環加熱回路１３1の暖房用温水の流路を、第２熱交換器１２側またはバイパス経路２３側に切換える切換手段を構成する三方弁２５を備えている。
【００５１】
貯湯槽３には、その温度を検知する第１温度検知手段としての第１サーミスタ２６が設置される一方、補助熱源器６1内の循環加熱回路１３1には、第２温度検知手段としての第２サーミスタ２７が設けられている。
【００５２】
この実施の形態では、ガスエンジン１および循環ポンプ５が駆動されている場合には、補助熱源器６1のコントローラ１９1は、三方弁２５を、第２熱交換器１２側に接続しており、このときには、補助熱源器６1内の暖房ポンプ２１を駆動して暖房用温水を実線矢符で示されるように循環させ、ガスエンジン１の排熱によって加熱された第１熱媒によって、第２熱交換器１２で暖房用温水を加熱して暖房端末２２に供給循環させて暖房運転を行うものである。
【００５３】
ガスエンジン１および循環ポンプ５が停止している場合には、第１サーミスタ２６の検知出力に基づいて、貯湯槽３内の温水の温度が所定温度を越える高温であるときには、コントローラ１９1は、三方弁２５を、バイパス経路２３側に切換える。
【００５４】
これによって、暖房用温水は、破線矢符で示されるように、貯湯槽３内の第３熱交換器２４によって、貯湯槽３内の高温水と熱交換して加熱され、暖房端末２２に供給循環されて暖房運転が行われる。
【００５５】
このように、ガスエンジン１が停止してガスエンジン１の排熱を回収できず、貯湯槽３に十分に蓄熱されているときには、暖房用温水の循環経路を、バイパス経路２３側に切換えて第３熱交換器２４を介して貯湯槽３の高温水と熱交換して暖房運転を行うものである。
【００５６】
また、貯湯槽３の高温水との熱交換あるいは第１熱媒との熱交換では、暖房用温水が所定温度まで達しない場合、すなわち、補助熱源器６1内の第２サーミスタ２７によって検知される温度が所定の温度に達しない場合には、暖房熱交換器２０を併用して暖房用温水を加熱するものである。
【００５７】
（実施の形態２）
図３は、本発明の他の実施の形態に係るガスエンジンコージェネレーションシステムを用いた自動風呂システムの概略構成図であり、上述の参考例に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００５８】
この実施の形態は、停電時にガスエンジン１を始動できるように始動電源としてバッテリー２８が設けられる一方、ガスエンジン１よって発電された電気によって、貯湯槽３内の水を加熱する電気ヒータ２９が設けられている。
【００５９】
従来では、ガスエンジン１は、商用電源で始動されるので、停電時には始動できなかったけれども、この実施の形態では、バッテリー２８を備えているので、停電時にもガスエンジン１を始動することができる。なお、バッテリー２８に代えてコンデンサやその他の電源を用いてもよい。
【００６０】
停電時におけるガスエンジン１の始動によって、家庭内の必要な負荷に電気を供給することができるとともに、補助熱源器６や循環ポンプ５等に電気を供給し、ガスエンジン１から回収した排熱を、第１熱交換器４で放熱させて貯湯槽３内の低温の水を加熱して蓄熱できる。なお、電気ヒータ２９による加熱は、停電時以外の必要なときに行い、停電時には、家庭内の負荷にガスエンジン１の発電よる電気を優先的に供給する。
【００６１】
停電時の連続運転によって、貯湯槽３内の水が高温になり過ぎると、ガスエンジン１への第１熱媒の戻り温度が高くなってガスエンジン１を冷却できなくなるが、この実施の形態では、貯湯槽３から出湯配管８を介して出湯させる一方、貯湯槽３に給水配管７を介して給水することによって、貯湯槽３の熱を放熱し、あるいは、上述の実施の形態１のように、風呂の焚き上げや追い焚きを行って第２熱交換器１２で第１熱媒の熱を放熱することにより、第１熱媒のガスエンジン１への戻り温度が高くなるのを防止でき、停電時のガスエンジン１の連続運転が可能となる。
【００６２】
その他の構成および効果は、上述の参考例と同様である。
【００６３】
（その他の実施の形態）
上述の各実施の形態では、ガスエンジン１から第１熱交換器４を介して第１熱媒を循環させて第２熱交換器１２で浴槽水等を加熱したけれども、本発明の他の実施の形態として、例えば、図４に示されるように、第２熱交換器１２で排熱を回収する場合には、第１熱交換器４をバイパスさせるバイパス経路３０を介して第１熱媒を循環させて排熱を回収するようにしてもよい。
【００６４】
本発明の他の実施の形態として、上述の各実施の形態を適宜組み合わせてもよく、例えば、上述の実施の形態１に、実施の形態２の電気ヒータ２９を設けてもよく、上述の実施の形態２に、実施の形態１のバイパス経路２３、第３熱交換器２４等を設けてもよい。
【００６５】
また、本発明は、自動給湯器付風呂釜を備える風呂システムに、温水暖房システムを併有する構成としてもよい。
【００６６】
上述の実施の形態２では、ガスエンジン１の発電によって得られた電力を用いて電気ヒータ２９で貯湯槽３内の水を加熱したけれども、本発明の他の実施の形態として、ガスエンジン１の発電によって得られた電力を利用して第１熱媒あるいは第２熱媒を加熱する電気ヒータを設けてもよい。
【００６７】
上述の各実施の形態では、ガスエンジンの排熱を回収したけれども、本発明の他の実施の形態として、燃料電池のような他の発電機の排熱を回収するようにしてもよいし、排熱に限らず、ボイラーその他の熱源の熱を回収するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、熱源の熱によって加熱された熱媒を、前記熱源から該熱源に戻す循環経路に、第２熱交換器を設けて蓄熱槽以外への熱供給を可能としたので、熱源からの熱を、蓄熱槽を介することなく、前記第２熱交換器で直接回収して、例えば、浴槽水や暖房用温水などの加熱に利用できることになり、従来例に比べて効率を高めることができる。
【００６９】
また、本発明によれば、第２熱交換器をバイパスするバイパス経路に、蓄熱槽内に配置される第３熱交換器を設けているので、熱源からの熱を利用できないような場合には、流路を、バイパス経路側に切換え選択することによって、蓄熱槽に蓄えられている熱を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例に係るガスエンジンコージェネレーションシステムを用いた自動風呂システムの概略構成図である。
【図２】  本発明の実施の形態１に係るガスエンジンコージェネレーションシステムを用いた温水暖房システムの概略構成図
【図３】  本発明の実施の形態２に係るガスエンジンコージェネレーションシステムを用いた自動風呂システムの概略構成図である。
【図４】  本発明のさらに他の実施の形態に係るガスエンジンコージェネレーションシステムを用いた自動風呂システムの概略構成図である。
【図１】
0004423440.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004423440.tif 000006