(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽内の熱交換器を通過する熱媒の熱交換経路の温度を測定し、測定した温度に基づいて、前記熱媒を、前記蓄熱槽の蓄熱によって、加熱できるか否かを判定するための温度測定方法であって、
前記熱媒を移動させて一定時間以上経過後に、前記熱交換経路の温度を測定することを特徴とする経路温度測定方法。
【請求項２】
蓄熱槽内の熱交換器を通過する熱媒の熱交換経路の上流側および下流側の温度をそれぞれ測定し、その温度差と予め定めた基準値とを比較して、前記熱媒を、前記蓄熱槽の蓄熱によって、加熱できるか否かを判定するための温度測定方法であって、
前記熱媒を移動させて一定時間以上経過後に、前記熱交換経路の前記熱交換器よりも上流側および該熱交換器よりも下流側の温度をそれぞれ測定することを特徴とする経路温度測定方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の経路温度測定方法であって、
前記熱交換経路は、前記熱交換器を前記熱媒が循環する循環経路であることを特徴とする経路温度測定方法。
【請求項４】
熱源の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱する排熱回収装置において、
前記蓄熱槽内に設置された熱交換器と、
該熱交換器で前記蓄熱槽内の蓄熱水との間で熱交換する熱媒が、循環する循環経路と、
前記熱媒を前記熱交換器で加熱できるか否かを判定する判定手段と、
前記循環経路の温度を検知する温度検知手段とを備え、
前記判定手段は、前記熱媒を循環させて一定時間以上経過した後に前記温度検知手段で検知される温度に基づいて、加熱できるか否かを判定することを特徴とする排熱回収装置。
【請求項５】
熱源の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱する排熱回収装置において、
前記蓄熱槽内に設置された熱交換器と、
該熱交換器で前記蓄熱槽内の蓄熱水との間で熱交換する熱媒が、循環する循環経路と、
前記熱媒を前記熱交換器で加熱できるか否かを判定する判定手段と、
前記循環経路の前記熱交換器よりも上流側および下流側の温度をそれぞれ検知する温度検知手段とを備え、
前記判定手段は、前記熱媒を循環させて一定時間以上経過した後に前記温度検知手段で検知される前記上流側と前記下流側との温度差および予め定められた基準値に基づいて、加熱できるか否かを判定することを特徴とする排熱回収装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の排熱回収装置において、
前記循環経路には、前記熱交換器をバイパスするバイパス経路が設けられるとともに、前記熱媒の経路を、前記熱交換器側または前記バイパス経路側に切り換える切り換え手段が設けられ、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記切り換え手段を制御して前記熱媒を、前記熱交換器で熱交換させるか否かを制御する制御手段を備えることを特徴とする排熱回収装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の排熱回収装置において、
前記熱源が、発電機能を有する内燃機関、又は燃料電池であることを特徴とする排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱媒が通過する経路の温度を測定する経路温度測定方法およびそれを用いた排熱回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排熱回収装置として、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、蓄熱槽としての貯湯槽内に設置し、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、貯えられた高温水を、必要に応じて給湯するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような排熱回収システムにおいて、貯湯槽内に間接加熱用熱交換器を設置し、貯湯槽の温水の温度が高いときには、前記間接加熱用熱交換器に、例えば、暖房用温水や浴槽水を循環させることによって、暖房用温水や浴槽水を間接加熱して暖房を行ったり、風呂の追い焚きを行ったりすることが考えられる。
【０００４】
かかる場合には、貯湯槽に貯えられている温水の温度を、貯湯槽に設置したサーミスタ等の温度検知手段によって検知し、間接加熱用熱交換器で熱交換できるか否か、すなわち、加熱できるか否かを判定する必要がある。
【０００５】
しかしながら、貯湯槽内の温水の温度検知は、温度検知手段の取り付け位置や貯湯槽内の温度分布などに影響されるために、正確に行うのが困難であり、このため、貯湯槽の温水によって熱交換可能であるか否かの判定を正確に行えない場合がある。
【０００６】
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、貯湯槽の蓄熱によって、熱交換可能であるか否かの判定を精度よく行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【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。
【０００８】
すなわち、請求項１に係る本発明の経路温度測定方法は、蓄熱槽内の熱交換器を通過する熱媒の熱交換経路の温度を測定し、測定した温度に基づいて、前記熱媒を、前記蓄熱槽の蓄熱によって、加熱できるか否かを判定するための温度測定方法であって、前記熱媒を移動させて一定時間以上経過後に、前記熱交換経路の温度を測定するものである。
【０００９】
請求項１に係る本発明によれば、熱媒を、一定時間以上移動させた後の熱交換経路における温度を測定するので、蓄熱槽内の熱交換器で実際に熱交換が行われた後の熱媒の温度に基づいて、蓄熱槽内の熱交換器による熱媒の加熱ができるか否かを判定することができ、単に、蓄熱槽の温度を検知して判定するのに比べて精度の高い判定が行える。
【００１０】
請求項２に係る本発明の経路温度測定方法は、蓄熱槽内の熱交換器を通過する熱媒の熱交換経路の上流側および下流側の温度をそれぞれ測定し、その温度差と予め定めた基準値とを比較して、前記熱媒を、前記蓄熱槽の蓄熱によって、加熱できるか否かを判定するための温度測定方法であって、前記熱媒を移動させて一定時間以上経過後に、前記熱交換経路の前記熱交換器よりも上流側および該熱交換器よりも下流側の温度をそれぞれ測定するものである。
【００１１】
請求項２に係る本発明によれば、熱媒を、一定時間以上移動させた後の熱交換経路における熱交換器の上流側および下流側の温度を測定するので、蓄熱槽内の熱交換器で実際に熱交換が行われる前後の熱媒の温度差に基づいて、蓄熱槽内の熱交換器による熱媒の加熱ができるか否かを判定することができ、単に、蓄熱槽の温度を検知して判定するのに比べて精度の高い判定が行える。
【００１２】
請求項３に係る本発明は、請求項１または２の発明において、前記熱交換経路は、前記熱交換器を前記熱媒が循環する循環経路である。
【００１３】
請求項３に係る本発明によれば、蓄熱槽内の熱交換器を循環させる循環加熱経路において、前記熱交換器で熱媒を加熱できるか否かの判定を高い精度で行える。
【００１４】
請求項４に係る本発明の排熱回収回路は、熱源の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱する排熱回収装置において、前記蓄熱槽内に設置された熱交換器と、該熱交換器で前記蓄熱槽内の蓄熱水との間で熱交換する熱媒が、循環する循環経路と、前記熱媒を前記熱交換器で加熱できるか否かを判定する判定手段と、前記循環経路の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記判定手段は、前記熱媒を循環させて一定時間以上経過した後に前記温度検知手段で検知される温度に基づいて、加熱できるか否かを判定するものである。
【００１５】
請求項４に係る本発明によれば、熱源の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱する排熱回収装置において、熱媒を、一定時間以上循環させた後の熱交換経路の温度を温度検知手段で測定検知するので、判定手段では、蓄熱槽内の熱交換器で実際に熱交換が行われた後の熱媒の温度に基づいて、蓄熱槽内の熱交換器による熱媒の加熱ができるか否かを判定することができ、単に、蓄熱槽の温度を検知して判定するのに比べて精度の高い判定が行える。
【００１６】
請求項５に係る本発明の排熱回収装置は、熱源の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱する排熱回収装置において、前記蓄熱槽内に設置された熱交換器と、該熱交換器で前記蓄熱槽内の蓄熱水との間で熱交換する熱媒が、循環する循環経路と、前記熱媒を前記熱交換器で加熱できるか否かを判定する判定手段と、前記循環経路の前記熱交換器よりも上流側および下流側の温度をそれぞれ検知する温度検知手段とを備え、前記判定手段は、前記熱媒を循環させて一定時間以上経過した後に前記温度検知手段で検知される前記上流側と前記下流側との温度差および予め定められた基準値に基づいて、加熱できるか否かを判定するものである。
【００１７】
請求項５に係る本発明によれば、熱源の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱する排熱回収装置において、熱媒を、一定時間以上循環させた後の熱交換経路における熱交換器の上流側および下流側の温度を温度検知手段で測定検知するので、判定手段では、蓄熱槽内の熱交換器で実際に熱交換が行われる前後の熱媒の温度差に基づいて、蓄熱槽内の熱交換器による熱媒の加熱ができるか否かを判定することができ、単に、蓄熱槽の温度を検知して判定するのに比べて精度の高い判定が行える。
【００１８】
請求項６に係る本発明は、請求項４または５の発明において、前記循環経路には、前記熱交換器をバイパスするバイパス経路が設けられるとともに、前記熱媒の経路を、前記熱交換器側または前記バイパス経路側に切り換える切り換え手段が設けられ、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記切り換え手段を制御して前記熱媒を、前記熱交換器で熱交換させるか否かを制御する制御手段を備えている。
【００１９】
請求項６に係る本発明によれば、判定手段によって、蓄熱槽内の熱交換器による熱媒の加熱ができないと判定されたときには、熱媒の経路を、バイパス経路側に切り換えることにより、熱交換器を通過させて該熱交換器で放熱するのを防止できる。
【００２０】
請求項７に係る本発明は、請求項４〜６のいずれかの発明において、前記熱源が、発電機能を有する内燃機関、又は燃料電池である。
【００２１】
請求項７に係る本発明によれば、ガスエンジンなどの内燃機関や燃料電池の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱できるとともに、内燃機関や燃料電池よる発電電力を、当該排熱回収装置が設置される家庭内負荷などに供給することができ、エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の経路温度測定方法が適用される排熱回収装置を備える給湯暖房システムの概略構成図である。
【００２４】
同図において、１は熱源としての発電機能を有する内燃機関としての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、当該給湯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る。
【００２５】
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が循環する排熱回収回路２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とを備えている。
【００２６】
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。
【００２７】
１９は、マイクロコンピュータなどからなるコントローラであり、後述のサーミスタ２６，２７などの各種センサの出力およびリモコン１８からの設定操作に応じて、ガスエンジン１の駆動停止の制御を行うとともに、補助熱源器６およびその他各部の制御を行うものである。
【００２８】
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に貯えられた蓄熱水としての温水が、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。
【００２９】
この実施の形態では、貯湯槽３内には、該貯湯槽３内の高温水との熱交換によって、熱媒としての暖房用温水を加熱するための第２熱交換器２４が配置されており、この第２熱交換器２４は、暖房用温水が循環する熱交換経路としての循環経路１３に連通しており、この循環経路１３は、補助熱源器６内の暖房用熱交換器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。
【００３０】
さらに、この実施の形態では、循環経路１３に、第２熱交換器２４をバイパスするバイパス経路２３を設けるとともに、循環経路１３の暖房用温水の流路を、第２熱交換器２４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。
【００３１】
また、循環経路１３には、第２熱交換器２４よりも上流側の経路の温度を測定検知する第１サーミスタ２６が設置されるとともに、第２熱交換器２４よりも下流側の経路の温度を測定検知する第２サーミスタ２７が設置されている。
【００３２】
暖房運転に際しては、先ず、貯湯槽３内の第２熱交換器２４による熱交換が可能であるか否か、すなわち、第２熱交換器２４によって暖房用温水の加熱が可能であるか否かの判定を行うのであるが、この判定を精度よく行うために、次のようにしている。
【００３３】
すなわち、この実施の形態では、先ず、コントローラ１９は、三方弁２５を、第２熱交換器２４側に接続しており、暖房ポンプ２１を駆動して循環経路１３内の暖房用温水を、実線矢符で示されるように第２熱交換器２４を介して循環させ、一定時間、例えば、暖房用温水が、循環経路１３を一、二回循環する時間が経過した後、コントローラ１９は、第２熱交換器２４の下流側の経路の第２サーミスタ２７で測定検知された温度から第２熱交換器２４の上流側の経路の第１サーミスタ２６で測定検知された温度を差し引いた温度差が、予め定めた基準値、例えば、５℃以上であるか否かの判断を行い、５℃以上であるときには、第２熱交換器２４による熱交換が可能であると判定し、第２熱交換器２４で暖房用温水を加熱するとともに、必要に応じて暖房用熱交換器２０で加熱して暖房端末２２に供給循環させて暖房運転を行うものである。
【００３４】
第２サーミスタ２７で測定検知された温度から第１サーミスタ２６で測定検知された温度を差し引いた温度差が、５℃以上でないときには、第２熱交換器２４での熱交換はできないと判定し、コントローラ１９は、三方弁２５を、第２熱交換器２４をバイパスするバイパス経路２３側に切り換え、破線矢符で示されるように、暖房用温水を暖房用熱交換器２０で加熱して暖房端末２２に供給循環させて暖房運転を行うものである。
【００３５】
このように、貯湯槽３内の第２熱交換器２４による熱交換が可能であるか否かの判定を、循環経路１３内の暖房用温水を、実際に循環させ、一定時間以上経過後の第２熱交換器２４の上流側および下流側の経路の温度を測定し、その温度差と基準値とを比較して行うので、実際に第２熱交換器２４で暖房用温水が加熱されたか否かに基づいて判定することになり、単に貯湯槽３の温度を検知して判定する場合に比べて、精度の高い判定が行えることになる。
【００３６】
上述の一定時間は、暖房用温水が、循環経路１３を一、二回循環する時間に限らず、任意に設定することができるが、少なくとも第２熱交換器２４の上流側の暖房用温水が、第２熱交換器２４で熱交換されて下流側に至る時間である。
【００３７】
また、第１，第２サーミスタ２６，２７の設置位置もこの実施の形態に限らず、第２熱交換器２４の上流側および下流側であればよい。
【００３８】
なお、温度差と比較するための上述の基準値は、例えば、高温暖房であるか低温暖房であるかといった運転モードなどに応じて予め設定されている。
【００３９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の他の実施の形態に係る排熱回収装置を備える給湯暖房システムの概略構成図であり、上述の実施の形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００４０】
この実施の形態では、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、第３熱交換器１２を設けている。
【００４１】
この第３熱交換器１２は、上述の実施の形態の暖房用温水の循環経路１３を、分岐した分岐経路２８に連通しており、暖房用温水の流路を、この分岐経路２８にするか否かを切り換える三方弁２９が設けられている。
【００４２】
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、コントローラ１９1は、三方弁２９を、分岐経路２８側に切り換え、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太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不凍液によって、第３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。
【００４３】
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、上述の実施の形態と同様に、貯湯槽３内の第２熱交換器２４で熱交換可能であるか否かを判定する。すなわち、コントローラ１９1は、三方弁２９，２５を、第２熱交換器２４側にし、暖房ポンプ２１を駆動して循環経路１３内の暖房用温水を、実線矢符で示されるように第２熱交換器２４を介して循環させ、一定時間が経過した後、コントローラ１９1は、第２熱交換器２４の下流側の第２サーミスタ２７で測定検知された温度から第２熱交換器２４の上流側の第１サーミスタ２６で測定検知された温度を差し引いた温度差が、基準値である５℃以上あるか否かの判断を行い、５℃以上あるときには、第２熱交換器２４による熱交換が可能であると判定し、第２熱交換器２４で暖房用温水を加熱するとともに、必要に応じて暖房用熱交換器２０で加熱して暖房端末２２に供給循環させて暖房運転を行うものである。
【００４４】
第２サーミスタ２７で測定検知された温度から第１サーミスタ２６で測定検知された温度を差し引いた温度差が、５℃以上でないときには、第２熱交換器２４での熱交換はできないと判定し、コントローラ１９1は、三方弁２５を、第２熱交換器２４をバイパスするバイパス経路２３側に切り換え、破線矢符で示されるように、暖房用温水を暖房用熱交換器２０で加熱して暖房端末２２に供給循環させて暖房運転を行うものである。
【００４５】
この実施の形態では、ガスエンジン１が駆動されているときには、第３熱交換器１２によって、暖房用温水を効率的に加熱することができる。
【００４６】
また、上述の実施の形態と同様に、第２熱交換器２４による熱交換の可否の判定を精度高く行える。
【００４７】
（その他の実施の形態）
上述の各実施の形態では、第２熱交換器２４の上流側および下流側の経路の温度差と基準値とを比較して熱交換の可否を判定したけれども、本発明の他の実施の形態として、例えば、第２熱交換器２４の下流側の温度を測定し、その測定温度と予め定めた基準温度とを比較し、基準温度以上であるときには、第２熱交換器２４による熱交換が可能であると判定するようにしてもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
上述の各実施の形態では、ガスエンジンに適用して説明したけれども、本発明は、ガスエンジンに限るものではなく、ガソリンエンジンなどの液体燃料を用いた内燃機関にも勿論適用可能である。
【００５０】
上述の各実施の形態では、暖房用温水を、貯湯槽３内の第２熱交換器２４で循環加熱する暖房システムに適用して説明したけれども、本発明は、暖房システムに限らず、例えば、浴槽水を循環加熱して追い焚きを行う風呂システム、あるいは、両者を併有するシステムにも同様に適用できるものである。
【００５１】
上述の各実施の形態では、コントローラ１９，１９1は、補助熱源器６，６1の制御を行うとともに、該補助熱源器６，６1外の排熱回収回路２や三方弁２５，２９などの排熱回収のための制御を併せて行ったけれども、本発明の他の実施の形態として、補助熱源器６，６1用のコントローラと、排熱回収用のコントローラとに分けて両者間で通信を行うように構成してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、蓄熱槽の熱交換器によって熱媒を加熱できるか否かの判定を、前記熱媒を、一定時間以上循環移動させた後の熱交換経路の温度を測定して行うので、蓄熱槽内の熱交換器で実際に熱交換が行われた後の熱媒の温度に基づいて、判定することができ、単に、蓄熱槽の温度を検知して判定するのに比べて精度の高い判定が行える。
【００５３】
特に、熱媒を、一定時間以上循環移動させた後の熱交換経路における熱交換器の上流側および下流側の温度を測定するので、蓄熱槽内の熱交換器で実際に熱交換が行われる前後の熱媒の温度差に基づいて、蓄熱槽内の熱交換器による熱媒の加熱の可否を判定することができ、一層精度の高い判定が行える。
【００５４】
さらに、ガスエンジンなどの内燃機関、又は燃料電池の排熱を回収して蓄熱槽に蓄熱することができるとともに、内燃機関、又は燃料電池の発電電力を、例えば、家庭内負荷に供給することができ、エネルギーの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る排熱回収装置を備える給湯暖房システムの概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施の形態に係る排熱回収装置を備える給湯暖房システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１          ガスエンジン
２          排熱回収回路
３          貯湯槽
４          第１熱交換器
５          循環ポンプ
６，６1    補助熱源器
１２        第３熱交換器
２２        暖房端末
１９，１９1コントローラ
２３        バイパス経路
２４        第２熱交換器
２５，２９  三方弁
２６，２７  第１，第２サーミスタ
【図１】
0004363612.tif 000002
【図２】
0004363612.tif 000003