(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を放出する熱源と、
この熱源に流体を循環させ、前記熱源からの排熱を前記流体に回収させる排熱回収路と、
この排熱回収路を通して前記熱源に前記流体を循環させるポンプと、
前記排熱回収路に循環する流体の熱により水を加熱する熱交換手段と、
蓄積されている温水の下層部に加熱前の水、前記温水の上層部に前記熱交換手段で加熱された前記温水の供給を受けて前記温水によって蓄熱し、前記上層部より温水が取り出される蓄熱手段と、
前記熱源の流入側の前記流体の温度を検出する温度検出手段と、
予測給湯需要から前記蓄熱手段の蓄熱量を引いた値が所定の蓄熱量以上である場合に前記熱源を動作させるとともに、前記温度検出手段の検出温度に応じて前記ポンプの回転数を制御し、前記熱源の流入側の前記流体の温度を所定値に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする排熱回収システム。
【請求項２】
前記流体が持つ熱を水に吸収させる前記熱交換手段に前記水を循環させる循環路と、
この循環路に設置されて前記水を循環させるポンプと、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の排熱回収システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ポンプの回転数を制御し、前記熱源の流入側と流出側の前記流体の温度幅を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の排熱回収システム。
【請求項４】
前記流体の前記熱源の流入側と流出側の各温度を検出する温度検出手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の排熱回収システム。
【請求項５】
前記ポンプは、直流モータで駆動されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の排熱回収システム。
【請求項６】
前記蓄熱手段は、前記下層部側に加熱前の水、前記上層部側に温水を溜めるとともに、前記下層部側から取り出された水を前記熱交換手段に流して加熱し、前記熱交換手段で得られる温水が前記上層部側に流し込まれ、前記上層部側から前記下層部側に向かって段階的に温度の異なる温水を積層して溜めることを特徴とする請求項１記載の排熱回収システム。
【請求項７】
前記循環路に設けられて前記水の循環を遮断する遮断手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の排熱回収システム。
【請求項８】
発電機を回転させる駆動源を前記熱源に用いたことを特徴とする請求項１記載の排熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機を駆動するエンジン等の駆動源を熱源とし、その排熱を回収して利用する排熱回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンで発電機を駆動して発電するとともに、その駆動源であるエンジンの排熱を回収して利用するシステムが知られている。排熱の回収は、エンジンのウォータージャケット部に冷却水や排熱回収水としての熱媒を流し、その熱媒を通じて行われる。そして、熱媒の吸熱を蓄積し、又は、その熱を給湯等に利用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン等の駆動源を熱源とし、この熱源に熱媒等の流体を循環させて排熱を吸収することは、熱源を冷却することであり、過度の冷却や不十分な冷却は熱源である駆動源の運転特性を悪化させ、運転効率の低下や耐久性を損なうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、第１にエンジン等の熱源からの排熱回収の最適化を図った排熱回収システムを提供すること、第２に排熱を回収して効率の良い蓄熱を実現した排熱回収システムを提供すること、第３に熱源の運転時の蓄熱損失を低減した排熱回収システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の排熱回収システムは、第１の課題を解決するため、熱を放出する熱源（エンジン２）と、この熱源に流体（熱媒４）を循環させ、前記熱源からの排熱を前記流体に回収させる排熱回収路（６）と、この排熱回収路を通して前記熱源に前記流体を循環させるポンプ（循環ポンプ１６）と、前記排熱回収路に循環する流体の熱により水を加熱する熱交換手段（熱交換器２４）と、蓄積されている温水の下層部に加熱前の水、前記温水の上層部に前記熱交換手段で加熱された前記温水の供給を受けて前記温水によって蓄熱し、前記上層部より温水が取り出される蓄熱手段（貯湯タンク３４）と、前記熱源の流入側の前記流体の温度を検出する温度検出手段（温度センサ８）と、予測給湯需要から前記蓄熱手段の蓄熱量を引いた値が所定の蓄熱量以上である場合に前記熱源を動作させるとともに、前記温度検出手段の検出温度に応じて前記ポンプの回転数を制御し、前記熱源の流入側の前記流体の温度を所定値に制御する制御手段（制御部１２４）とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
即ち、例えば、エンジン等で構成される駆動源からなる熱源に熱媒等の流体を排熱回収路を通してポンプ運転により循環させると、その流体に熱源からの排熱が回収される。そこで、ポンプの回転数を制御すれば、流体に対する回収される排熱が加減される結果、熱源の流入側の前記流体の温度が制御される。したがって、エンジン等の熱源からの排熱回収を最適化でき、熱源の運転効率の低下や耐久性を悪化させることなく、効率良く排熱回収を行うことができる。
【０００７】
本発明の排熱回収システムにおいて、第１の課題を解決するため、前記流体が持つ熱を水に吸収させる前記熱交換手段に前記水を循環させる循環路（３６）と、この循環路に設置されて前記水を循環させるポンプ（循環ポンプ４５）とを備えたことを特徴とする。即ち、この熱源に熱媒等の流体を排熱回収路を通してポンプ運転により循環させると、その流体に熱源からの排熱が回収されるが、この流体が持つ熱を熱交換器を通じて水に吸収させる循環路のポンプを制御すれば、水によって流体が持つ熱の吸収が大きく変化する結果、熱源の流入側の前記流体の温度が制御される。したがって、熱交換器を通じた循環路側の水の流量を加減することで、エンジン等の熱源からの排熱回収をより最適化でき、熱源である駆動源の運転効率の低下や耐久性を悪化させることなく、効率良く排熱回収を行うことができる。
【０００８】
本発明の排熱回収システムにおいて、前記制御手段は、前記ポンプの回転数を制御し、前記熱源の流入側と流出側の前記流体の温度幅を制御することを特徴とする。即ち、ポンプ回転数を制御すると、流体の流量が変化するので、熱源の流入側と流出側の前記流体の温度幅を制御することができ、熱源である駆動源の運転効率の低下や耐久性を悪化させることなく、効率良く排熱回収を行うことができる。
【０００９】
本発明の排熱回収システムにおいて、前記流体の前記熱源の流入側と流出側の各温度を検出する温度検出手段（温度センサ８、１０）を備えたことを特徴とする。即ち、前記温度幅の制御データとして熱源の流入側、又は、熱源の流入側及び流出側の前記流体の各温度を検出することが好都合である。
【００１０】
本発明の排熱回収システムにおいて、前記ポンプは、直流モータ（１７、４７）で駆動されることを特徴とする。即ち、ポンプの駆動には交流モータや直流モータを用いることができるが、直流モータを用いることで、ポンプ回転の制御幅を大きく取ることができる。
【００１１】
本発明の排熱回収システムにおいて、第２の課題を解決するため、前記蓄熱手段は、前記下層部側に加熱前の水、前記上層部側に温水を溜めるとともに、前記下層部側から取り出された水を前記熱交換手段に流して加熱し、前記熱交換手段で得られる温水が前記上層部側に流し込まれ、前記上層部側から前記下層部側に向かって段階的に温度の異なる温水を積層して溜めることを特徴とする。即ち、蓄熱手段における温水による蓄熱を上層部側を高温化、下層部側を低温化して積層沸き上げを行えば、熱源である駆動源の運転開始時から温水を利用することができ、利用効率を高めることができる。
【００１２】
また、本発明の排熱回収システムにおいて、第３の課題を解決するため、前記循環路に設けられて前記水の循環を遮断する遮断手段（バイパス路３８、４０）を備えたことを特徴とする。即ち、遮断手段によって水の循環を遮断するので、積層沸き上げによる階層温度、蓄熱手段の積層蓄熱の乱調を防止することができ、利用効率の低下を抑制できる。
【００１３】
また、本発明の排熱回収システムにおいて、発電機を回転させる駆動源を前記熱源に用いたことを特徴とする。即ち、発電機を駆動する駆動源は、例えば、エンジンで構成されており、相当な排熱があり、有効な熱源となるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示した実施例を参照して説明する。
【００１５】
図１ないし図３は、本発明の排熱回収システムの実施例を示し、図１はエンジン及び貯湯タンク等の排熱回収系統、図２は暖房端末等の蓄熱利用系統等、図３は図１の排熱回収システムの拡大部分を示している。
【００１６】
この排熱回収システムでは、熱を放出する熱源には図示しない発電機を駆動する駆動源としてのエンジン２が用いられ、このエンジン２には排熱回収用の流体としてエンジン冷却水ないし排熱回収水としての熱媒４を循環させ、この熱媒４にエンジン２の排熱を回収させる排熱回収路６が形成されている。この排熱回収路６のエンジン２の入口側及び出口側にはそれぞれ温度検出手段としてサーミスタ等からなる温度センサ８、１０が設置されているとともに、エンジン２側を遮断するバイパス路１２が三方弁１４を介して形成されている。また、排熱回収路６には、熱媒４を強制循環させるための循環ポンプ１６、熱媒４を排熱回収路６に供給する循環タンク１８、熱媒４を発電出力によって加熱する電気ヒータ２０、流量センサ２２、第１及び第２の熱交換器２４、２６等が設けられるとともに、バイパス路１２とは別に、暖機時の排熱回収路６を短縮化するためのバイパス路２８が三方弁３０を介して形成されている。循環ポンプ１６は直流モータ１７によって駆動される。なお、温度センサ８、１０は、エンジン流入側の温度センサ８のみで構成してもよい。
【００１７】
熱交換器２４は熱媒４を熱源とする温水３２の加熱手段であって、蓄熱手段である貯湯タンク３４の加熱すべき水を循環させる排熱回収路としての循環路３６に設けられている。この循環路３６は、貯湯タンク３４の底面側と天井側とを結ぶ閉回路を構成しており、遮断手段としてのバイパス路３８、４０が設けられているとともに、これらバイパス路３８、４０との流路切換手段として三方弁４２、４４、熱交換器２４、流量センサ４３、循環ポンプ４５、温度センサ４９等が設けられている。循環ポンプ４５は例えば、直流モータ４７によって駆動される。即ち、熱交換器２４で加熱された温水３２が積層沸き上げが行われる貯湯タンク３４の上層部側に供給される。貯湯タンク３４には、温水３２の供給や取出しによる階層蓄熱の乱調防止手段として第１の緩衝板４６が設置されている。
【００１８】
貯湯タンク３４の底面側には、給水路４８が設けられるとともに、排水栓５０が設けられ、給水管５２から上水Ｗが貯湯タンク３４の底面側に給水される。給水管５２には、減圧弁５４及び流量センサ５６が設けられているとともに、ミキシングバルブ５８を介して給湯管６０が接続されている。また、貯湯タンク３４には、給水による階層蓄熱の乱調防止手段として第２の緩衝板６２が設置されている。貯湯タンク３４の側面部には積層沸き上げされる水の温度を検出する温度検出手段として複数の温度センサ６４１、６４２・・・・６５０が一定の間隔で設置されている。この実施例では、１０個の温度センサ６４１、６４２・・・・６５０が設置されているが、計測ゾーンに応じてこれより少なく又は多く設置してもよい。
【００１９】
また、貯湯タンク３４の天井側には温水取出路６６が設けられ、この温水取出路６６の一端は、過圧逃し弁６８及び負圧弁７０を介して外気に開放されており、その他端側には、給湯バックアップ用の第３の熱交換器７２、出湯温検出用の温度センサ７４等が設けられている。熱交換器７２は、バーナ７６による燃料ガスの燃焼熱を熱源とする。この熱交換器７２の出口側の給湯管６０には、前記ミキシングバルブ５８、流量センサ７８、水比例弁８０、混合温検出用の温度センサ８２等が設けられている。
【００２０】
また、給湯管６０から出湯される温水ＨＷは、追焚用循環路８４側に供給されて浴槽８６に注湯可能である。追焚用循環路８４側には、三方弁８８、循環ポンプ９０、水位センサ９２、温度センサ９４、第４の熱交換器９６等が設けられている。
【００２１】
また、排熱回収路６に設けられた熱交換器２６は、熱媒４を熱源とする暖房用熱媒としての温水９８の加熱手段であって、暖房用循環路１００に設けられている。この暖房用循環路１００は、室内放熱器１０２や浴室暖房乾燥機１０４等の暖房端末に温水９８を循環させる手段であって、温水９８を溜めて膨張沸騰を抑制する手段としての温水タンク１０６、循環ポンプ１０８、流量センサ１１０、熱交換器９６、１１２等が設けられている。温水タンク１０６には、給水管１１４が接続されるとともに、給水を調整するためのバルブ１１６が設けられている。レベルセンサ１１８は、温水タンク１０６に適正量の温水９８を溜めるためのレベル制御に用いられる。熱交換器１１２は、バーナ１２０による燃料ガスの燃焼熱を熱源とし、浴槽８６内の温水１２２の追焚の他、暖房用熱源としての温水９８のバックアップ加熱に用いられる。また、熱交換器９６では、温水９８の熱で追焚用循環路８４側の温水１２２が加熱される。
【００２２】
また、この排熱回収システムにおいて、図３に三方弁１４、３０、４２、４４の切換方向Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤが示されており、例えば、暖機運転時、三方弁１４はＣ−Ａ方向、三方弁３０はＣ−Ａ方向に切り換られ、このとき、温水３２の自然対流防止のため、三方弁４２はＤ−Ａ方向、三方弁４４はＤ−Ｃ（閉止）方向に切り換えられる。
【００２３】
そして、この排熱回収システムの制御手段としてコンピュータ等で構成された制御部１２４が設置されており、この制御部１２４は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動出力や検出出力の入出力手段としてＩ／Ｏ等を備えているとともに、給湯積算手段として給湯積算出力カウンタ１２５を備えている。この制御部１２４で実行される制御は、直流モータ１７、４７の回転制御、三方弁４２、４４の開閉制御等である。このような制御を行うため、制御部１２４には温度センサ８、１０、流量センサ２２等、各種センサ等から検出出力が制御入力として加えられ、この制御部１２４から得られる制御出力が直流モータ１７や三方弁４２、４４等、各種の制御機器のアクチュエータに加えられる。また、制御部１２４には、アラーム等の表示を行う表示手段として表示器１２６が設けられ、この表示器１２６は文字表示器、音声発生器等で構成することができる。なお、この実施例では、ディジタル制御を行うため、コンピュータ等を用いた制御部１２４を例に取って説明しているが、アナログ処理を行う制御回路を用いてもよい。
【００２４】
次に、この排熱回収システムの制御動作を図４に示すメインルーチンを参照して説明する。
【００２５】
電源が投入されると、ステップＳ１では、三方弁１４、３０、４２、４４等の各種弁を初期位置に設定した後、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、常時起動プログラムが実行される。この常時起動プログラムでは、エンジン異常停止制御、エンジン運転許可制御、エンジン停止制御、エンジン強制停止制御、暖房命令制御、給湯積算出力カウンタ１２５の制御、弁異常チェック制御、温度センサ異常チェック制御等が行われる。また、ステップＳ３では、暖房命令が制御部１２４に付与されたか否かが判定され、暖房命令がない場合にはステップＳ４に移行し、エンジン運転が許可されたか否かを判定する。即ち、この判定により季節に応じて設定される運転許可時間内であるか否かが確認される。
【００２６】
ステップＳ４でエンジン運転が許可された場合には、ステップＳ５に移行し、要求蓄熱量が所定蓄熱量以上か否かを判定する。即ち、ステップＳ５では、例えば、
（給湯負荷×１．２−積算出力−タンク蓄熱量）＞１０００ｋｃａｌ・・・（１）
であるか否かを判定し、予想される給湯需要から貯湯タンク３４の蓄熱量を引いた値が所定蓄熱量以上である場合にエンジン２を運転可能とする。この場合、係数１．２は給湯負荷に余裕を持たせるための数値の一例であり、この数値に限定されるものではない。
【００２７】
ここで、ステップＳ５における演算に用いる「給湯負荷」は、各季節毎に予め給湯予想負荷を決定するものである。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
即ち、「給湯負荷」は、その時点の季節及び時刻における次回の給湯予想量であるから、例えば、７月Ｘ日、１８：００にＣＧＳ運転を開始する場合、給湯負荷は６０００ｋｃａｌで計算し、また、２月Ｙ日、５：００にＣＧＳ運転を開始する場合、給湯負荷は２０００ｋｃａｌで計算する。
【００３０】
また、「積算出力」は、制御部１２４に内蔵されている給湯積算出力カウンタ１２５を用いて求められる給湯及び注湯に使用された出力の合計である。即ち、給湯需要があると思われる時間帯で、バックアップと蓄熱利用を含めた全ての出力を求め、そのデータをエンジン運転時間にフィードバックする。
【００３１】
また、貯湯タンク３４のタンク蓄熱量の計算は、例えば、タンク容量を２００リットルとし、図５に示すように、貯湯タンク３４の各ゾーン１〜７は同容量であり、１ゾーン当たりの温水量は約２８．６リットルとなる。ここで、水温を冬期で５℃、春秋期で１５℃、夏期で２５℃と定義すると、各ゾーンの熱量Ｑ（ｋｃａｌ）は、
【００３２】
Ｑ＝２８．６×｛（上側検出温度＋下側検出温度）／２−水温｝・・・（２）
となり、タンク蓄熱量Ｑｍは全ゾーン１〜７の合計である。但し、一つの条件として｛（上側検出温度＋下側検出温度）／２−水温｝＜１０℃の場合には、そのゾーンは零とする。例えば、冬期、温度センサ６４１の検出温度が７５℃、温度センサ６４３の検出温度が７０℃のとき、ゾーン１の熱量Ｑ1 は、
【００３３】
Ｑ1 ＝２８．６×｛（７５＋７０）／２−５｝＝１９３０．５（ｋｃａｌ）・・・（３）
となる。なお、温度センサ６４１〜６５０の中、温度センサ６４２、６４９は蓄熱量Ｑｍの計算には使用しない。
【００３４】
そして、ステップＳ５で前記要求蓄熱量が１０００ｋｃａｌ以上であると判定されたとき、又はステップＳ３で暖房命令が発せられているとき、ステップＳ６に移行し、貯湯タンク３４の最下部側の温度センサ６５０の検出温度が所定温度、例えば、４０℃以上か否かを判定し、所定温度以下の場合、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、前回のエンジン２の停止から所定時間、例えば、６０分以上経過したか否かが判定され、所定時間以下の場合には、エンジン保護のためエンジン２の起動を禁止する。即ち、貯湯タンク３４の最下部側の湯温が低温であることを確認し、エンジン２のオーバーヒートを防止している。そして、所定時間が経過している場合には、ステップＳ８に移行し、エンジン２の起動を行うとともに、暖機運転を行う。この暖機運転では、三方弁３０を切り換えてバイパス路２８を介して排熱回収路６を狭小化し、熱媒温度の急激な立上りを行う。
【００３５】
そして、この暖機運転の後、ステップＳ９に移行し、エンジン２の入口側の熱媒４の温度、即ち、熱媒４の戻り温度が所定温度、例えば、６５℃になるように制御する。この一定温度制御は、温度センサ８、１０の検出温度を監視しながら、直流モータ１７の回転数を増減させ、循環ポンプ１６で圧送される熱媒４の流量を加減することにより行われる。
【００３６】
次に、図６は、図４のステップＳ１の三方弁１４、３０、４２、４４等の弁初期位置設定のサブルーチンを示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ１０１で、三方弁４２はＤ−Ａ方向、三方弁４４はＤ−Ｃ（閉止）方向、三方弁３０はＣ−Ａ方向、三方弁１４はＣ−Ａ方向に切り換えられる。この結果、常時起動プログラムの実行が準備される。
【００３７】
次に、図７は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンであるエンジン異常停止制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２０１では、エンジン２の運転状態が「運転」であるか否かが判定され、運転状態にあるときはステップＳ２０２に移行し、所定時間として例えば、１０秒経過の後、ステップＳ２０３に移行し、ガス弁が閉（ＯＦＦ）であるか否かが判定され、閉でない場合にはステップＳ２０１に戻り、閉止している場合にはステップＳ２０４に移行し、エンジン停止を行った後、ステップＳ２０５に移行し、表示器１２６にエンジン異常停止を行った旨の表示としてアラーム表示を行う。
【００３８】
また、ステップＳ２０１で、エンジン２が運転状態でない場合には、ステップＳ２０６に移行し、所定時間として例えば、１０秒経過の後、ステップＳ２０７に移行し、ガス弁が開（ＯＮ）しているか否かが判定され、開でない場合にはステップＳ２０１に戻り、開の場合にはステップＳ２０８に移行し、エンジン停止を行った後、ステップＳ２０９に移行し、表示器１２６に「エンジン停止せず」とのアラーム表示を行う。
【００３９】
次に、図８は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンであるエンジン運転許可制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２１１では、エンジン運転が許可時間であるか否かが判定され、運転許可時間にある場合にはステップＳ２１２に移行し、エンジン運転許可指示として「許可」を出力し、また、エンジン運転許可時間でない場合にはステップＳ２１３に移行し、エンジン運転許可を禁止する指示として「禁止」を出力する。
【００４０】
次に、図９は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンであるエンジン停止制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２１５では、エンジン２の電源をＯＦＦにした後、ステップＳ２１６に移行し、弁初期位置制御（図６）を実行した後、ステップＳ２１７に移行し、エンジン２の運転状態を停止状態にする。
【００４１】
次に、図１０は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンであるエンジン強制停止制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２２１では、強制停止入力手段として例えば、Ｅｓｃキーが押されたか否かが判定され、このＥｓｃキーが押されたとき、ステップＳ２２２に移行し、エンジン停止制御（図９）を実行し、制御を終了する。
【００４２】
次に、図１１は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンである暖房運転命令制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２２５では、暖房装置側の暖房命令手段として端末スイッチがＯＮ、又は双方向通信の暖房命令がＯＮしたか否かが判定され、暖房命令が指示されたとき、ステップＳ２２６に移行し、暖房命令を「ＯＮ」とし、制御手段であるバックアップインテリ基板のＥコン端子を「ＯＮ」とする。また、ステップＳ２２７では、暖房装置側の暖房命令手段として端末スイッチのＯＦＦと、双方向通信の暖房命令のＯＦＦとが成立しているか否かが判定され、暖房停止命令が指示されたとき、ステップＳ２２８に移行し、暖房命令を「ＯＦＦ」とし、制御手段であるバックアップインテリ基板のＥコン端子を「ＯＦＦ」とする。
【００４３】
次に、図１２は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンである給湯積算出力カウンタ１２５の制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２３１では、エンジン運転が「許可」であるか否かが判定され、許可の場合にはステップＳ２３２に移行し、カウンタリセットを行う。即ち、給湯積算出力カウンタ１２５に格納されている熱量Ｑｃを０ｋｃａｌとした後、ステップＳ２３３に移行し、水温を決定する。即ち、冬期では５℃、春秋期では１５℃、夏期では２５℃を設定した後、ステップＳ２３４に移行し、混合温サーミスタである温度センサ８２の湯温測定を行う。
【００４４】
そして、ステップＳ２３５では、給湯量を検出する流量センサ７８が所定流量として例えば、１リットルカウントしたか否かを判定し、１リットルカウントを行った場合、ステップＳ２３６に移行する。ステップＳ２３６では、１リットル当たりの熱量計算として給湯積算出力熱量Ｑｃを演算する。即ち、この給湯積算出力熱量Ｑｃ（ｋｃａｌ）は、
【００４５】
Ｑｃ＝（湯温−水温）×１（ｋｃａｌ）            ・・・（４）
で算出される。
【００４６】
そして、ステップＳ２３７に移行し、エンジン運転許可が「禁止」されているか否かが判定され、エンジン運転が禁止されている場合にはステップＳ２３１に復帰し、エンジン運転が禁止されていない場合にはステップＳ２３４に移行し、ステップＳ２３４〜ステップＳ２３６の処理を実行する。
【００４７】
次に、図１３は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンである弁異常チェック制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２４１では、弁出力と切換状態を表すリミットが一致しているか否かが判定され、一致していない場合にはステップＳ２４２で所定時間として例えば、３０秒経過の後、ステップＳ２４３に移行し、表示器１２６に三方弁１４、３０、４２、４４等が異常である旨をアラームによって告知する。また、ステップＳ２４１で弁出力とリミットが一致している場合には、ステップＳ２４４に移行し、正常である旨出力し、表示器１２６にそれを表示する。
【００４８】
次に、図１４は、図４のメインルーチンのステップＳ２のサブルーチンである温度センサ異常チェック制御を示している。即ち、このサブルーチンがスタートすると、ステップＳ２５１では、接続線等に断線又は短絡の異常が生じているか否かが判定され、異常が生じている場合にはステップＳ２５２に移行し、表示器１２６に温度センサ８、１０等が異常である旨をアラームによって告知する。また、ステップＳ２５１で異常が生じていない場合には、ステップＳ２５３に移行し、正常である旨出力し、表示器１２６にそれを表示する。
【００４９】
次に、図１５は、図４に示すフローチャートのステップＳ８のサブルーチンであるエンジン起動及び暖機運転の制御を示している。
【００５０】
ステップＳ８０１では、温水３２の自然対流を防止するため、三方弁４２をＤ−Ａ方向、三方弁４４をＤ−Ｃ方向、暖機回路を構成するため、三方弁３０をＣ−Ａ方向、三方弁１４をＣ−Ａ方向に切り換えるとともに、循環ポンプ１６を中回転に設定した後、ステップＳ８０２に移行し、温度センサ１０の検出温度が所定温度、例えば、５５℃以下であるか否かを判定し、この５５℃を超えている場合、ステップＳ８０３に移行し、所定時間として例えば、２０分が経過したか否かを判定する。５５℃を超えて２０分が経過している場合には何らかの異常が発生していることが予想されるので、ステップＳ８０４に移行し、表示器１２６にアラームを発生させ、「異常停止」を告知する。このとき、エンジン２の停止モードに移行することになる。
【００５１】
ステップＳ８０２で検出温度が所定温度以下の場合、ステップＳ８０５に移行してエンジン２の電源をＯＮとし、ステップＳ８０６に移行してエンジン起動接点を所定時間、例えば、５秒間だけＯＮ状態とし、ステップＳ８０７に移行してエンジン起動接点をＯＦＦにした後、所定時間、例えば、３秒間待機し、ステップＳ８０８に移行する。ステップＳ８０８では、ガス弁がＯＮ状態か否かを判定し、ガス弁がＯＮ状態でない場合、ステップＳ８０９に移行し、その起動が所定回数、例えば、５回目か否かを判定する。所定回数以下の場合には、ステップＳ８１０に移行し、所定回数に移行する所定時間、例えば、５秒間待機してステップＳ８０６に戻る。また、ステップＳ８０９でエンジン起動が所定回数に到達している場合、ステップＳ８１１に移行してエンジン停止とし、ステップＳ８１２で表示器１２６にアラームを発生させるとともに、「エンジン起動失敗」を告知させる。この告知によって利用者は、異常を知ることができる。
【００５２】
ステップＳ８０８でガス弁がＯＮに移行したと判定されたとき、ステップＳ８１３に移行してエンジン２は運転状態となり、ステップＳ８１４に移行する。ステップＳ８１４では温度センサ１０の検出温度が所定温度、例えば、６０℃を超えているか否かを判定し、６０℃を超えていない場合、ステップＳ８１５に移行し、所定時間の経過、例えば、２０分が経過したか否かを判定し、所定時間が経過するまで、検出温度の推移を監視する。２０分が経過したにも拘わらず、検出温度が６０℃を超えない場合には、ステップＳ８１６に移行してエンジン停止を行った後、ステップＳ８１７に移行し、表示器１２６にアラームを発生させるとともに、エンジン・インバータ異常を告知させる。この告知によって利用者は、異常を知ることができる。
【００５３】
そして、ステップＳ８１４で温度センサ１０の検出温度が６０℃を超えている場合、暖機運転が正常に行われたことを表し、ステップＳ８１８に移行し、三方弁３０をＢ−Ｃ方向に切り換え、バイパス路２８を切り離した後、メインルーチン（図４）のステップＳ９にリターンし、エンジン２による発電とともに、排熱回収を開始する。
【００５４】
次に、図１６は、図４のステップＳ９のサブルーチンであるエンジン入温度制御（目標値６５℃の制御）を示している。
【００５５】
ステップＳ９０１ではエンジン２が運転状態か否かを常に監視し、ステップＳ９０２では循環ポンプ４５の回転制御等を実行する。即ち、エンジン２に対する熱媒４の入側温度、即ち、温度センサ８の検出温度である戻り温度が所定温度、例えば、６５℃を目標値として循環ポンプ４５の回転制御を行う。なお、この制御の結果、循環ポンプ４５の回転が停止している場合には、三方弁４４をＡ−Ｃ（閉止）方向に切り換え、循環ポンプ４５が回転している場合は三方弁４４をＤ−Ｂ方向に切り換えた後、ステップＳ９０３に移行する。
【００５６】
ステップＳ９０３では、貯湯タンク３４の最下部側の温度センサ６５０の検出温度が所定温度、例えば、５０℃以上か否かを判定し、所定温度以下の場合、ステップＳ９０４に移行する。この場合、始動条件とのヒステリシス温度は例えば、１０℃に設定する。そして、ステップＳ９０４では、エンジン２に対する熱媒４の入側温度、即ち、温度センサ８の検出温度である戻り温度が所定温度、例えば、７５℃以上が所定時間、例えば、１０秒以上か否か、且つ、循環ポンプ４５の回転数が最大か否かを判定する。所定温度が所定時間以下、且つ、循環ポンプ４５の回転数が最大でない場合、ステップＳ９０５に移行する。
【００５７】
ステップＳ９０５では、エンジン２の運転状態が停止か否かを判定し、エンジン２が停止していないとき、即ち、運転状態のとき、ステップＳ９０６に移行し、暖房接点がＯＮ状態か否かを判定する。ＯＮ状態でない場合には、ステップＳ９０７に移行し、エンジン運転が許可されているか否かを判定し、エンジン運転が許可されている場合には、ステップＳ９０８に移行してタンク蓄熱量が（給湯負荷×１．２−積算出力）より多いか否かを判定する。即ち、この判定は、暖房を行っていない場合、エンジン運転許可時間内であれば、この条件成立でエンジン運転停止を行うことを意図している。
【００５８】
ところで、ステップＳ９０３で温度センサ６５０の検出温度が所定温度、即ち、５０℃を超えている場合、又は、ステップＳ９０４で所定温度が所定時間以上、且つ、循環ポンプ４５の回転数が最大である場合には、ステップＳ９０９に移行し、循環ポンプ４５を停止させ、ステップＳ９１０に移行してエンジン停止を行う。ステップＳ９１１では、エンジン停止から所定時間の経過、例えば、３０秒が経過するまで待機した後、ステップＳ９１２に移行し、循環ポンプ１６を停止させた後、図４に示すメインルーチンのステップＳ２に戻る。即ち、循環ポンプ４５を停止させた後、循環ポンプ１６を停止させるのは、貯湯タンク３４側の階層蓄熱の崩れを防止するためである。
【００５９】
また、ステップＳ９０５でエンジン２の停止、ステップＳ９０７でエンジン２の運転禁止、又は、ステップＳ９０８でタンク蓄熱量が（給湯負荷×１．２−積算出力）を超えている場合には、ステップＳ９１３に移行し、エンジン停止を行い、ステップＳ９１４でエンジン停止から所定時間例えば、３０秒が経過するまで待機した後、ステップＳ９１５に移行し、循環ポンプ４５の停止を行い、ステップＳ９１２に移行する。
【００６０】
このように、この排熱回収システムでは、エンジン２の排熱を冷却水又は熱回収水としての熱媒４を循環させ、その排熱回収路６内に熱交換器２４、２６を設けて熱交換させているが、熱媒４の戻り温度を所定温度、例えば、６５℃となるように循環ポンプ１６の回転制御によって熱媒４の流量を加減することで実現している。一方、この熱媒制御に並行して排熱回収路６から熱交換器２４を通して排熱を回収する循環路３６側では、循環ポンプ４５の回転制御により、温水３２の循環量が制御され、貯湯タンク３４への蓄熱量が可変される。したがって、エンジン２の出口側の熱媒４の温度には、循環ポンプ１６による流量制御だけでなく、循環ポンプ４５による温水３２側の流量制御、熱交換器２６側の循環ポンプ１０８による流量制御が影響するので、これらを総合的に制御することにより、所望の温度、即ち、所定幅に制御することができる。なお、この実施例では、熱媒４の戻り温度を所定値として例えば、６５℃±５℃の範囲に制御しているが、エンジン２における熱媒４の戻り温度と出口温度とを所定の温度幅になるように制御してもよく、このような制御であっても同様の効果が得られる。
【００６１】
入水温度や暖房負荷により冷却水戻り温度は変動するが、より効率良くエンジン２を運転させ、より高温水を貯湯タンク３４に蓄熱させるためには、排熱回収側（受熱側）の循環流量を小流量とし、可変させることが必要である。そこで、排熱回収路６には、消費電力が低く、制御性に優れた直流モータ１７で駆動される循環ポンプ１６を設置したので、小流量から大流量までの幅広い流量制御が可能であり、エンジン２に対する熱媒４の戻り温度を効率良く一定に制御することができる。
【００６２】
そして、排熱回収路としての循環路３６では、循環ポンプ４５を適宜作動させることにより、貯湯タンク３４の底部から取り出した水を貯湯タンク３４の上部側へ送りつつ、熱交換器２４によって熱媒４との熱交換を行う結果、貯湯タンク３４の上層部側から積層沸き上げにより蓄熱が行われる。即ち、貯湯タンク３４には、その最下部側の水が取り出され、それが加熱されて高温水となり、この高温水が貯湯タンク３４の上層部に供給され、取り出された水が高温水として上層部に補填される結果、上層部側から下層部に向かって温度の境界層が際立つ温水層が形成されて蓄熱が行われる。このように、貯湯タンク３４には質の高い積層沸き上げが行われる結果、給湯要求があった場合にはその貯湯タンク３４の上層部から温水３２即ち、蓄熱を取り出し、利用することができ、しかも、運転開始時から温水３２を利用することができる。自然対流方式の蓄熱に比較し、運転開始時に高温水が利用できるという利点がある。
【００６３】
また、排熱回収路６には、２つの熱交換器２４、２６が設置されており、暖房要求があった場合には、暖房側の熱交換器２６のみで熱交換を行えばよいが、熱交換器２４側でも熱交換が行われることになる。このような熱交換を放置すると、貯湯タンク３４に自然対流によって温水循環が生じる。即ち、熱交換器２４を通じて熱媒４側に熱が奪われることになり、熱交換器２６で行う熱交換の循環温度の低下が予想される。そこで、この排熱回収システムでは、循環路３６に三方弁４２、４４が設置され、これらの切換えによって循環路３６を閉止状態に制御するので、温水３２に自然対流を発生させることがなく、貯湯タンク３４の蓄熱崩れを防止できるとともに、暖房運転時の熱媒４の温度低下を防止でき、暖房時の温度の立上りを急峻にでき、暖房効率を高めることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
ａ  エンジン等の熱源に循環させる流体の入口温度、即ち、戻り温度を所定温度に制御するので、排熱回収の最適化を図ることができるとともに、熱源の運転特性の悪化を防止でき、その耐久性を維持することができる。熱源である駆動源にエンジンを使用した場合、運転時間を長くでき、効率的な運転を実現できる。
ｂ  エンジン等の熱源に循環させる流体流量を一定にし、又は変化させることと相まって流体の熱を吸収させる水の流量を制御するので、熱源の排熱回収をより最適化できるとともに、熱源の運転特性の悪化を防止でき、その耐久性を維持することができる。
ｃ  直流モータによってポンプを駆動すれば、小流量から大流量まで流量の制御性を高めることができ、消費電力の低減を図ることができる。
ｄ  回収した排熱を以て水の積層沸き上げを行い、上層部側から温水として熱を取り出すので、運転開始とともに熱利用ができ、熱損失を低減して効率の良い蓄熱を実現できるとともに、排熱の利用効率を高めることができる。
ｅ  熱源の運転時、積層沸き上げで蓄熱された温水の自然対流を防止でき、蓄熱損失の低下や利用効率の低下を抑制できる。
ｆ  蓄熱手段の上部から蓄熱された熱を取り出すので、熱損失を低減でき、蓄熱効率を高め、熱の利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排熱回収システムの実施例を示す図である。
【図２】本発明の排熱回収システムの実施例を示す図である。
【図３】図１の排熱回収システムの一部を拡大して示した図である。
【図４】排熱回収システムの制御動作を示すフローチャートである。
【図５】貯湯タンクの蓄熱形態を示す図である。
【図６】メインルーチンにおける弁初期位置の設定処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】メインルーチンにおけるエンジン異常停止処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】メインルーチンにおけるエンジン運転許可処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】メインルーチンにおけるエンジン停止処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】メインルーチンにおけるエンジン強制停止処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】メインルーチンにおける暖房命令処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】メインルーチンにおける給湯積算出力カウンタ処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】メインルーチンにおける弁異常チェック処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】メインルーチンにおける温度センサ異常チェック処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】メインルーチンにおけるエンジン起動処理及び暖機運転処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】メインルーチンにおけるエンジン入温度６５℃制御処理に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２  エンジン（熱源）
４  熱媒（流体）
６  排熱回収路
８、１０  温度センサ（温度検出手段）
１６、４５  循環ポンプ
１７、４７  直流モータ
２４  熱交換器
３４  貯湯タンク（蓄熱手段）
３６  循環路
３８、４０  バイパス路（遮断手段）
１２４  制御部（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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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