(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源が発生する熱を熱媒に吸収させ、この熱媒が持つ熱を流体に熱交換する処理と、
前記熱交換により加熱された前記流体をタンクに溜めて蓄熱する蓄熱処理と、
前記タンクから流出する前記流体の流量、前記タンクに補填又は帰還される前記流体の流量をＬとし、時間をｔ、流出流体の温度をＴｏ、前記タンクに補填又は帰還される前記流体の温度をＴｉとすれば、次式から、熱量Ｑを算出する処理と、
Ｑ＝Ｌ×ｔ×（Ｔｏ−Ｔｉ）
前記熱量に応じて前記熱媒の流量を加減することにより、前記熱交換の交換熱量を制御する処理と、
を含むことを特徴とする熱交換蓄熱制御方法。
【請求項２】
熱源の熱で加熱された第１の流体の熱を第２の流体に熱交換し、前記第２の流体を加熱する熱交換処理と、
前記第２の流体をタンクに溜めて蓄熱する蓄熱処理と、
前記タンクから流出する前記第２の流体の流量、前記タンクに補填又は帰還される前記第２の流体の流量をＬとし、時間をｔ、流出する第２の流体の温度をＴｏ、前記タンクに補填又は帰還される前記第２の流体の温度をＴｉとすれば、次式から、熱量Ｑを算出する処理と、
Ｑ＝Ｌ×ｔ×（Ｔｏ−Ｔｉ）
前記熱量に応じて前記第１の流体の熱を前記第２の流体に熱交換する処理時間を加減し、熱交換を制御する処理と、
を含むことを特徴とする熱交換蓄熱制御方法。
【請求項３】
前記熱量と前記第１の流体の温度及び流量とから熱交換の処理時間を算出し、その処理時間で熱交換させる処理を含むことを特徴とする請求項２記載の熱交換蓄熱制御方法。
【請求項４】
前記処理時間は、設定熱量から前記熱量を減算して得られる必要熱量に応じて設定することを特徴とする請求項２又は３記載の熱交換蓄熱制御方法。
【請求項５】
前記処理時間は、所定期間毎の設定熱量から前記熱量を減算して得られる必要熱量に応じて設定することを特徴とする請求項２又は３記載の熱交換蓄熱制御方法。
【請求項６】
前記熱源の運転時間を必要熱量に応じて制御することを特徴とする請求項１、２又は３記載の熱交換蓄熱制御方法。
【請求項７】
熱を発生する熱源と、
この熱源の前記熱で第１の流体を加熱する第１の熱交換手段と、
前記第１の流体の熱で第２の流体を加熱する第２の熱交換手段と、
この第２の熱交換手段で加熱された前記第２の流体を溜めて蓄熱する蓄熱手段と、
この蓄熱手段及び前記第２の熱交換手段に前記第２の流体を循環させる循環路と、
前記蓄熱手段から流出する前記第２の流体の流量、前記蓄熱手段に補填又は帰還される前記第２の流体の流量をＬとし、時間をｔ、流出する第２の流体の温度をＴｏ、前記蓄熱手段に補填又は帰還される前記第２の流体の温度をＴｉとすれば、次式から、
Ｑ＝Ｌ×ｔ×（Ｔｏ−Ｔｉ）
熱量Ｑを算出し、この熱量に応じて前記熱源の運転時間を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱交換蓄熱装置。
【請求項８】
前記制御手段は、予め熱量が設定される記憶手段を備え、この記憶手段に記憶されている設定熱量を読み出し、この設定熱量から使用熱量を減算して得られる必要熱量に応じて前記熱源の運転時間を制御することを特徴とする請求項７記載の熱交換蓄熱装置。
【請求項９】
前記制御手段は、季節毎に予め設定した熱量を記憶手段に記憶し、この記憶手段から前記熱量を読み出し、この熱量から使用熱量を減算して得られる必要熱量に応じて前記熱源の運転時間を季節毎に制御することを特徴とする請求項７記載の熱交換蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機を駆動するエンジン等の駆動源、燃料電池等を熱源に用いた熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電機を駆動するエンジン等の駆動源で得られる排熱を回収し、それを利用する排熱利用システムが知られている。このシステムは、駆動源のウォータージャケット部に流す冷却水や排熱回収水を熱媒として利用し、この熱媒に吸収させた熱を利用するものである。この熱媒が吸収した熱を蓄熱し、又は、その熱で上水等を加熱して給湯利用することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の排熱利用システムでは、図１２に示すように、駆動源２００が発生した熱を冷却水２０２に吸収させ、この冷却水２０２を循環路２０４を通じて熱交換器２０６に流すとともに、貯湯槽２０８側の水２１０を循環路２１２及びポンプ２１４を通じて熱交換器２０６に流すことにより冷却水２０２と水２１０との間で熱交換を行い、冷却水２０２が持つ熱で水２１０を加熱し、貯湯槽２０８に蓄熱している。
【０００４】
貯湯槽２０８側の水２１０の温度は温度センサ２１６、２１８、２２０で検出され、その検出温度と貯湯槽２０８側の水量により蓄熱量が算出される。この場合、駆動源２００が運転している限り、発熱が生じるので、ポンプ２１４を運転すれば、自動的に熱交換が行われて蓄熱が行われることになるので、貯湯槽２０８の蓄熱が限界点に達したとき、ポンプ２１４の運転を停止するか、予め運転時間を設定しておくかという単純な制御方法が取られていた。
【０００５】
このため、貯湯槽２０８の湯切れが発生するおそれがあり、湯切れ防止には貯湯槽２０８の容積を大きくする必要があり、容積を大きくすれば、貯湯槽２０８の放熱面積が大きくなる結果、放熱ロスが増大し、経済的な熱交換や蓄熱が損なわれるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、熱交換及び蓄熱制御の高効率化を実現した熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換蓄熱制御方法は、熱源（駆動源２）が発生する熱を熱媒に吸収させ、この熱媒が持つ熱を流体（８）に熱交換する処理と、前記熱交換により加熱された前記流体をタンク（２０、貯湯タンク２０Ａ）に溜めて蓄熱する蓄熱処理と、前記タンクから流出する前記流体の流量、前記タンクに補填又は帰還される前記流体の流量をＬとし、時間をｔ、流出流体の温度をＴｏ、前記タンクに補填又は帰還される前記流体の温度をＴｉとすれば、次式から、熱量Ｑを算出する処理と、
Ｑ＝Ｌ×ｔ×（Ｔｏ−Ｔｉ）
前記熱量に応じて前記熱媒の流量を加減することにより、前記熱交換の交換熱量を制御する処理とを含むことを特徴とする。
【０００８】
ここで、流体は、熱源を冷却する例えば、冷却媒体であって、液体、気体の何れでもよく、上水、暖房水等の液体や気体を用いることができる。この場合、流体は、循環させるだけでなく、タンクから外部に流出させて他の用途に用いる場合には、不足した流体をタンク等に補填することが必要となる。そして、熱量の演算には、流出する流体の流量の他、補填される流体又は帰還される流体の温度が演算情報として用いられる。
【０００９】
したがって、このような流量、時間、温度及び補填流体の温度を演算情報に用いて必要熱量を演算し、この必要熱量に応じて熱交換の交換熱量を制御すれば、効率的な熱交換及び蓄熱処理を行うことができる。この場合、この交換熱量の制御は、熱量制御又は熱交換の時間制御の何れか一方、又は熱量制御及び時間制御の双方を含むものである。
【００１０】
また、本発明の熱交換蓄熱制御方法は、熱源（駆動源２）の熱で加熱された第１の流体（８）の熱を第２の流体（１６、温水１６Ａ）に熱交換し、前記第２の流体を加熱する熱交換処理と、前記第２の流体をタンク（２０、貯湯タンク２０Ａ）に溜めて蓄熱する蓄熱処理と、前記タンクから流出する前記第２の流体の流量、前記タンクに補填又は帰還される前記第２の流体の流量をＬとし、時間をｔ、流出する第２の流体の温度をＴｏ、前記タンクに補填又は帰還される前記第２の流体の温度をＴｉとすれば、次式から、熱量Ｑを算出する処理と、
Ｑ＝Ｌ×ｔ×（Ｔｏ−Ｔｉ）
前記熱量に応じて前記第１の流体の熱を前記第２の流体に熱交換する処理時間を加減し、熱交換を制御する処理とを含むことを特徴とする。
【００１１】
ここで、第１の流体は熱源を冷却する例えば、冷却媒体を用いることができ、液体、気体の何れでもよい。また、第２の流体は、上水、暖房水等の液体の他、気体でもよい。この場合、第２の流体をタンクから外部に流出させて使用する場合にはタンクに流体の補填が必要となる。そこで、熱量の演算には、流出する第２の流体の流量等の他、タンクへの補填流体の温度が演算情報として用いられる。
【００１２】
したがって、このような流量、時間、温度及び補填流体の温度を演算情報に用いて必要熱量を演算し、この必要熱量に応じて熱交換処理の処理時間を制御すれば、効率的な熱交換及び蓄熱処理を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の熱交換蓄熱制御方法において、前記熱量と前記第１の流体の温度及び流量とから熱交換の処理時間を算出し、その処理時間で熱交換させる処理を含む構成としてもよい。
【００１４】
この場合、第２の流体を暖房負荷等に循環させて使用する場合である。この場合、第２の流体は暖房負荷等を循環してタンクに帰還することになる。そこで、必要熱量の演算には、タンクから流出する第２の流体の流量、時間、温度、タンクに帰還する第２の流体の温度等、第２の流体の流量、時間、温度が演算情報として用いられる。
【００１５】
したがって、循環する流体の流量、時間、温度等を演算情報に用いて必要熱量を演算し、この必要熱量に応じて熱交換処理の処理時間を制御すれば、効率的な熱交換及び蓄熱処理を行うことができる。
【００１６】
本発明の熱交換蓄熱制御方法において、前記処理時間は、設定熱量から前記熱量を減算して得られる必要熱量に応じて設定することを特徴とする。例えば、タンク容量等によって予め熱量を設定した場合、その設定熱量から前記熱量を減算することで必要熱量が求められるので、この必要熱量に応じて熱交換処理の処理時間を設定する。
【００１７】
本発明の熱交換蓄熱制御方法において、前記処理時間は、所定期間毎の設定熱量から前記熱量を減算して得られる必要熱量に応じて設定することを特徴とする。この場合、所定期間毎、即ち、季節毎に熱量を設定し、この熱量から使用熱量を減算することにより、所定期間に応じた効率的な必要熱量を求めることができ、この必要熱量に応じて熱交換の処理時間を設定すれば、より効率的な熱交換及び蓄熱処理を行うことができる。
【００１８】
本発明の熱交換蓄熱制御方法において、前記熱源の運転時間を必要熱量に応じて制御することを特徴とする。即ち、熱源の運転時間を制御することで熱交換処理の処理時間を制御することが可能である。
【００１９】
また、本発明の熱交換蓄熱装置は、熱を発生する熱源（駆動源２）と、この熱源の前記熱で第１の流体（８）を加熱する第１の熱交換手段（熱交換部４）と、前記第１の流体の熱で第２の流体（１６、温水１６Ａ）を加熱する第２の熱交換手段（熱交換器１０、１０Ａ）と、この第２の熱交換手段で加熱された前記第２の流体を溜めて蓄熱する蓄熱手段（タンク２０、貯湯タンク２０Ａ）と、この蓄熱手段及び前記第２の熱交換手段に前記第２の流体を循環させる循環路（１４）と、前記蓄熱手段から流出する前記第２の流体の流量、前記蓄熱手段に補填又は帰還される前記第２の流体の流量をＬとし、時間をｔ、流出する第２の流体の温度をＴｏ、前記蓄熱手段に補填又は帰還される前記第２の流体の温度をＴｉとすれば、次式から、
Ｑ＝Ｌ×ｔ×（Ｔｏ−Ｔｉ）
熱量Ｑを算出し、この熱量に応じて前記熱源の運転時間を制御する制御手段（制御部３）とを備えたことを特徴とする。即ち、このような構成により、上述した各熱交換蓄熱制御を実現でき、効率的な熱交換及び蓄熱処理を実現することができる。
【００２０】
本発明の熱交換蓄熱装置において、前記制御手段は、予め熱量が設定される記憶手段（５）を備え、この記憶手段に記憶されている設定熱量を読み出し、この設定熱量から使用熱量を減算して得られる必要熱量に応じて前記熱源の運転時間を制御することを特徴とする。即ち、記憶手段には任意の設定熱量を記憶することにより、設定熱量から前記熱量を減算して必要熱量が得られるので、この必要熱量に応じて熱源の運転時間の制御を行うことができ、効率的な熱交換処理を実現することができる。
【００２１】
本発明の熱交換蓄熱装置において、前記制御手段は、季節毎に予め設定した熱量を記憶手段に記憶し、この記憶手段から前記熱量を読み出し、この熱量から使用熱量を減算して得られる必要熱量に応じて前記熱源の運転時間を季節毎に制御することを特徴とする。即ち、記憶手段に、季節毎に設定熱量を記憶することにより、季節毎の設定熱量から前記熱量を減算して必要熱量が得られるので、この必要熱量に応じて熱源の運転時間の制御を季節毎に行うことができ、高温季における熱損失がなく、低温季における蓄熱不足を解消することができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
図１は、本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の第１実施例を示している。この実施例では、発電機を駆動するエンジン等の駆動源２が熱源として用いられている。この熱源には、この種の駆動源２の他、排熱を生じる燃料電池や、燃料ガスや灯油等を燃焼させて燃焼熱を生じるバーナ等を用いてもよい。
【００２４】
この駆動源２の発停制御を行う制御手段として、制御部３が設けられており、この制御部３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を備えたマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータで構成することができ、この実施例では、ＲＯＭ又はＲＡＭ等で構成される記憶手段５が備えられ、この記憶手段５には、運転時間を制御するための任意の熱量が設定される。また、駆動源２には、第１の熱交換手段として水冷ジャケット等の冷却手段が設置されている。この実施例では、これを熱交換部４として構成し、第１の流路として循環路６が形成され、この循環路６には熱媒としての冷却水等の第１の流体８を循環させる。この循環路６には、第２の熱交換手段として熱交換器１０、流体８の圧送手段としてポンプ１２が設置されている。
【００２５】
熱交換器１０には循環路６とは分離、独立した第２の流路として循環路１４が接続され、この循環路１４には、熱交換器１０、第２の流体１６を循環させるポンプ１８、流体１６によって蓄熱する蓄熱手段としてのタンク２０が設置されている。ポンプ１８には、例えば、回転数の制御が容易なＤＣモータが用いられ、その回転制御手段である制御部３から所望の運転パターンを実現する制御出力が加えられている。また、熱交換器１０は、図示しないが、例えば、循環路１４側にその管径より断面積の大きい筒状部を設け、この筒状部内に流体１６と独立して流体８を流す管体、例えば、良好な熱交換が得られる螺旋管を設けることにより熱交換を行う構成である。矢印ａは流体８の流れ方向、矢印ｂは流体１６の流れ方向を示している。
【００２６】
この場合、タンク２０は流体１６を貯留して下層部から上層部に向かって温度勾配が高くなるという階層蓄熱を行っており、そのため、タンク２０の底部側から貯留流体２４を抜き出し、高温化した流体１６をタンク２０の上方、貯留流体２４の上層部側に供給させている。このような貯留流体２４の温度をタンク２０の階層毎、この場合にはＺ1 、Ｚ2 、Ｚ3 、Ｚ4 の複数ゾーンが設定されているので、各ゾーンＺ1 、Ｚ2 、Ｚ3 、Ｚ4 毎の温度を検出する手段として、温度センサ２６１、２６２、２６３が設置されている。これらの検出温度は、演算制御手段でもある制御部３に加えられる。
【００２７】
また、この実施例の場合、タンク２０には貯留流体２４をタンク２０から取り出すための流路２８、タンク２０に外部から流体１６を補填するための流路３０が形成されており、流路２８には流出する流体１６の流量、即ち、単位時間当たりの流量を検出する手段として流量センサ３２、流体１６の温度を検出する手段として温度センサ３４が設けられ、流路３０にはタンク２０に補填される流体１６の温度を検出する手段として温度センサ３６が設けられている。例えば、流体１６、貯留流体２４を上水とすれば、加熱された上水を一般給湯等に利用することができる。
【００２８】
次に、熱交換蓄熱方法を説明すると、熱源としての駆動源２の排熱で熱交換部４が加熱されるので、この熱交換部４に流体８をポンプ１２によって通流させると、駆動源２の熱を吸収させる処理が行われる。この処理によって加熱された流体８は、この加熱処理とともにポンプ１２によって熱交換器１０に流れる。
【００２９】
ここで、ポンプ１８を運転状態にすると、タンク２０内の貯留流体２４から流体１６が熱交換器１０に循環することとなり、この循環の間、流体８と流体１６との間で熱交換処理が行われ、流体１６は流体８が持つ熱によって加熱される。加熱された流体１６はタンク２０の貯留流体２４の上層部側に流れ、流体１６が受けた熱はその流体１６とともにタンク２０に蓄熱される。また、タンク２０のゾーンＺ1 、Ｚ2 、Ｚ3 、Ｚ4 毎の貯留流体２４の温度が温度センサ２６１、２６２、２６３で個別に検出され、各検出温度は演算情報として演算手段でもある制御部３に加えられる。
【００３０】
そして、タンク２０の貯留流体２４は、その上層部側から流路２８を通じて外部に流出させることができ、その流量は流量センサ３２によって検出されるとともに、その温度が温度センサ３４によって検出される。また、流路３０を通じて外部から流体１６がタンク２０に補填される場合、その温度が温度センサ３６によって検出される。これら検出流量及び各検出温度は演算情報として演算手段でもある制御部３に加えられる。
【００３１】
ここで、タンク２０から流出する流体１６の流量をＬ、その流出時間をｔとすると、積算流量Ｌｍ＝Ｌ×ｔとなるので、流出する流体１６の温度をＴｏ、タンク２０に補填される流体１６の流入量を積算流量Ｌｍと等しいと仮定し、流入する流体１６の温度をＴｉとすると、熱量Ｑは、
【００３２】
Ｑ＝Ｌ×ｔ×（Ｔｏ−Ｔｉ）＝Ｌｍ×（Ｔｏ−Ｔｉ）  ・・・（１）
【００３３】
となる。即ち、この熱量Ｑは、タンク２０の蓄熱量から失われた損失熱量であり、これを必要熱量Ｑｓとすると、この必要熱量Ｑｓを得るための熱交換処理を行えば、熱量Ｑを補填することができる。即ち、駆動源２及びポンプ１８の運転時間が熱交換量の制御としての熱交換処理の時間となるので、この熱量Ｑｓを得るに必要な時間、即ち、積算時間だけ駆動源２及びポンプ１８を運転すれば、熱交換量を得ることができる。例えば、実際の熱負荷があると思われる時間帯に運転をし、熱需要がある間も運転を続ければ、２００リットル程度を必要とする場合でも、１５０リットル程度のタンク２０で合理的な熱交換処理及び蓄熱処理を行うことができる。
【００３４】
このような熱交換処理及び蓄熱処理を行えば、効率的な熱交換量の制御が可能となり、最適な熱交換量に基づいてタンク２０に過剰な蓄熱をすることがなく、放熱ロスを抑制することができ、その結果、タンク２０の容量を小さくすることができる。
【００３５】
また、このような単純な処理に、季節等の複数の期間が設定され、記憶手段５に各期間毎に熱量を設定し、例えば、各設定熱量をＱａ（例えば、夏季）、Ｑｂ（例えば、中間季）、Ｑｃ（例えば、冬季）とすれば、各季毎の必要熱量Ｑｓａ、Ｑｓｂ、Ｑｓｃは、
【００３６】
Ｑｓａ＝Ｑａ−Ｑ                          ・・・（２）
【００３７】
Ｑｓｂ＝Ｑｂ−Ｑ                          ・・・（３）
【００３８】
Ｑｓｃ＝Ｑｃ−Ｑ                          ・・・（４）
【００３９】
となるので、この熱量Ｑｓを得るに必要な時間、即ち、積算時間だけ駆動源２及びポンプ１８を運転してもよく、きめの細かい熱交換処理及び蓄熱処理を行うことができ、より効率的な処理が可能となり、放熱ロスを抑制することができ、タンク２０の小容量化を図ることができる。
【００４０】
次に、図２は、本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の第２実施例を示している。第１実施例では、流路２８、３０を独立した構成とし、流体１６をタンク２０から放流し、不足分をタンク２０に補填する構成としたが、流路２８、３０によって循環路３７を構成し、この循環路３７を通して放熱負荷３８に熱媒としての流体１６を循環させ、流体１６の熱を暖房熱源としたものである。このような場合にも、前記実施例と同様に効率的な熱交換処理及び蓄熱処理を行うことができ、タンク２０に余分な蓄熱をすることがなく、放熱ロスを抑制することができ、タンク２０の容量を小さくすることができる。
【００４１】
次に、図３は、本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の第３実施例を示している。第２実施例では、熱伝達媒体として第１の流体８、第２の流体１６を用いるとともに、両者を個別に循環又は流す手段として循環路６、１４を用いて循環路６と循環路１４との間に熱交換器１０を設置したものであるが、図３に示す実施例では、タンク２０と駆動源２の熱交換部４との間に単一の循環路６を構成し、第１及び第２の流体８、１６に相当する単一の流体８を循環させることにより、熱交換器１０を省略したものである。この実施例では、制御部３によって駆動源２の運転時間を調整すると、駆動源２が発生する熱と流体８との熱交換量が制御され、第１実施例や第２実施例のように、熱交換器１０を介在させていないので、その熱交換量がタンク２０の蓄熱量に直接的に作用する。
【００４２】
このような構成とすれば、熱源である駆動源２が発生した熱との熱交換によって流体８を加熱し、その流体８を循環路６に循環させてタンク２０に溜め、流体８とともに蓄熱することができる。そして、タンク２０から循環路３７に流体８を放熱負荷３８に流すことにより、熱媒としての流体８の熱で暖房を行うことができる。そして、この場合には、第２実施例のような熱交換器１０及び循環路１４を省略できるとともに、単一の流体８で構成でき、前記実施例と同様に効率的な熱交換処理及び蓄熱処理を行うことができる。しかも、過剰蓄熱が防止でき、タンク２０や循環路１４等での放熱ロスを抑制でき、タンク２０の容量も小さくできるという利点がある。なお、この実施例においても、図示しないが、蒸発等で流体８が不足した場合には、流体８の補填が行われる。
【００４３】
そして、このような熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置には、次のような各種の実施の形態が存在する。
【００４４】
ａ  熱源には、発電機を駆動するエンジン等の駆動源２の他、燃料電池等の排熱源を用いることができ、電熱源、気体燃料、液体燃料、固体燃料等の燃焼熱源、太陽熱、地熱、温泉熱等の自然熱源等、各種の熱源を利用することができる。
【００４５】
ｂ  熱交換部４には、駆動源２のラジエータ等、流体８を直接通流させる手段の他、間接流体を熱媒として流体８を加熱するものも含まれる。
【００４６】
ｃ  熱媒としての流体８には、液体、固体の何れでもよく、所定温度以上で流体化する物質を用いてもよい。
【００４７】
ｄ  ポンプ１２、１８は、ＤＣモータを駆動源とするポンプ以外のものでもよい。
【００４８】
ｅ  流体１６は、上水の他、浴槽水等の液体であってもよい。即ち、熱交換が可能で、タンク２０に蓄熱できる手段であればどのようなものでもよい。タンク２０を蓄熱手段としない場合には、熱交換が可能な液体、粉粒体等を流体１６として用いてもよい。
【００４９】
次に、この熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の具体的な実施例を説明すると、図４ないし図６は熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の具体的な実施例を示し、図４は熱源側の熱交換及び蓄熱系統、図５は図４に続く蓄熱系統及び熱利用系統、図６は図５に続く熱利用系統を示したものである。
【００５０】
この実施例では、熱を放出する熱源として図示しない発電機を駆動する駆動源２にはエンジンが用いられており、この駆動源２の熱交換部４は、駆動源２の冷却手段であって、排熱回収路を兼ねる循環路６を通じて流体８を循環させている。この流体８は、排熱回収用のエンジン冷却水、排熱回収水であって、熱媒として機能するものである。この循環路６の駆動源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３１、３３が設置されているとともに、流路切換手段としての三方弁３５を介して第１のバイパス路３７が形成されている。また、循環路６には、流体８を強制循環させるための循環ポンプ１２Ａ、循環路６に循環させる流体８を溜める循環タンク４０、図示しない発電機の出力によって加熱する電気ヒータ４２、流体８の循環流量を検出する流量センサ４４、熱交換器１０Ａ、１０Ｂ等が設けられるとともに、バイパス路３７とは別に、暖機時の循環路を短縮化するための第２のバイパス路４６が形成され、このバイパス路４６と循環路６の間には三方弁４８が介在している。循環ポンプ１２Ａは電圧等で容易に回転数が制御可能な直流モータ５０によって駆動される。
【００５１】
熱交換器１０Ａは流体８と、流体１６として、貯湯タンク２０Ａに溜められる温水１６Ａとの熱交換を行い、温水１６Ａを流体８が持つ熱で加熱する手段である。貯湯タンク２０Ａには、温水１６Ａを循環させる循環路１４が貯湯タンク２０Ａの底面側と天井側とを結ぶ閉回路として構成され、この循環路１４には第３及び第４のバイパス路５４、５６が設けられているとともに、これらバイパス路５４、５６には流路切換手段として三方弁５８、６０が設けられている。また、循環路１４には熱交換器１０Ａ、流量センサ６２、循環ポンプ１８Ａ、温度センサ６６等が設けられている。循環ポンプ１８Ａは電圧等で容易に回転数が制御可能な直流モータ６７によって駆動される。循環ポンプ１８Ａが運転されると、貯湯タンク２０Ａの下層部側から抜かれた温水１６Ａが熱交換器１０Ａで加熱された後、貯湯タンク２０Ａの上層部側に戻される。そのため、貯湯タンク２０Ａ内の温水１６Ａの供給や取出しによる階層蓄熱の乱調防止手段として、貯湯タンク２０Ａの上部側に第１の緩衝板６８、その底部側に第２の緩衝板７０が設置されている。
【００５２】
貯湯タンク２０Ａの底面側には、給水路７２が設けられるとともに、排水栓７４が設けられ、給水管７６から上水Ｗが貯湯タンク２０Ａの底面側に給水される。給水路７２には、給水温度を検出する温度センサ３６が設けられ、給水管７６には、減圧弁７８及び流量センサ８０が設けられているとともに、ミキシングバルブ８２を介して給湯管８４が接続されている。また、貯湯タンク２０Ａの側面部には積層沸き上げされる温水１６Ａ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８６１、８６２、８６３、８６４、８６５、８６６、８６７、８６８、８６９、８７０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８６１〜８７０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。
【００５３】
また、貯湯タンク２０Ａの上部側には温水取出路８８が設けられ、この温水取出路８８の一端は、過圧逃し弁９０及び負圧弁９２を介して外気に開放されており、温度センサ３４Ａが設けられている。この温水取出路８８の他端側には、給湯バックアップ用の熱交換器９６、出湯温検出用の温度センサ９８等が設けられている。熱交換器９６は、バーナ１００による燃料ガスの燃焼熱を熱源とする。この熱交換器９６の出口側の給湯管８４には、前記ミキシングバルブ８２、流量センサ３２Ａ、水比例弁１０２、混合温検出用の温度センサ３４Ｂ等が設けられている。
【００５４】
また、給湯管８４から出湯される温水ＨＷは、追焚用循環路１０６側に供給されて浴槽１０８に注湯可能である。追焚用循環路１０６側には、三方弁１１０、循環ポンプ１１２、水位センサ１１４、温度センサ１１６、熱交換器１１８等が設けられている。
【００５５】
そして、循環路６に設けられた熱交換器１０Ｂは、流体８を熱源とする暖房用熱媒としての温水１１９の加熱手段であって、暖房用循環路１２０に設けられている。この暖房用循環路１２０は、室内放熱器３８Ａや浴室暖房乾燥機３８Ｂ等の暖房端末に温水１１９を循環させる手段であって、温水１１９を溜めて膨張沸騰を抑制する手段としての温水タンク１２８、循環ポンプ１３０、流量センサ３２Ｂ、熱交換器１１８、１３４等が設けられている。温水タンク１２８には、給水管１３６が接続されるとともに、給水を調整するためのバルブ１３８が設けられている。レベルセンサ１４０は、温水タンク１２８に適正量の温水１１９を溜めるためのレベル制御に用いられる。熱交換器１３４は、バーナ１４２による燃料ガスの燃焼熱を熱源とし、浴槽１０８内の浴槽水ＢＷの追焚の他、暖房用熱源としての温水１１９のバックアップ加熱に用いられる。また、熱交換器１１８では、温水１１９が持つ熱を追焚用循環路１０６の加熱に用いている。
【００５６】
この熱交換蓄熱装置において、図４に三方弁３５、４８、５８、６０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３５はＣ−Ａ方向、三方弁４８はＣ−Ａ方向に切り換られ、このとき、温水１６Ａの自然対流防止のため、三方弁５８はＤ−Ａ方向、三方弁６０はＤ−Ｃ（閉止）方向に切り換えられる。
【００５７】
そして、この熱交換制御手段としてコンピュータ等で構成された制御部３が設置されており、この制御部３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１４４を備えている。この制御部３には、第１及び第２実施例で説明した通り、自由に変更可能な設定熱量を記憶する記憶手段５が接続されており、この記憶手段５はＲＡＭや外部記憶装置で構成される。この制御部３で実行される制御は、貯湯タンク２０Ａから温水１６Ａの流出流量、その時間、その温度の演算要素から熱量を演算し、予め設定された熱量から演算した熱量を減算して必要熱量を算出し、ポンプ１８Ａを運転して熱交換器１０Ａによる熱交換処理とともに、貯湯タンク２０Ａへの蓄熱処理を実行するものである。このような制御を行うため、制御部３には温度センサ３４Ａ、３４Ｂ、３６、流量センサ３２Ａ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３から得られる制御出力が直流モータ５０、６７や三方弁３５、４８、５８、６０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３には、アラーム等の表示を行う表示手段として表示器１４６が設けられ、この表示器１４６は文字表示器、音声発生器等で構成できる。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３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。
【００５８】
次に、この熱交換蓄熱処理の制御動作のメインルーチンを図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
電源が投入されると、ステップＳ１では、三方弁３５、４８、５８、６０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１４４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３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、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ステップＳ４で確認される。
【００６０】
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、
【００６１】
（給湯負荷×１．２−積算出力−タンク蓄熱量）＞１０００ｋｃａｌ・・・（５）
【００６２】
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２０Ａの蓄熱量を引いた値が所定蓄熱量以上である場合に駆動源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。
【００６３】
ここで、ステップＳ５における演算に用いる必要熱量を表す「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。
【００６４】
【表１】
0003848142.tif 000002
【００６５】
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に駆動源２の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に駆動源２の運転を開始する場合、給湯負荷は２０００ｋｃａｌで計算する。
【００６６】
また、「積算出力」は、制御部３に内蔵されている給湯積算出力カウンタ１４４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。
【００６７】
また、貯湯タンク２０Ａのタンク蓄熱量は、例えば、タンク容量を２００リットルとし、図８に示すように、貯湯タンク２０Ａを７階層に区分すれば、各ゾーンＺ＝１〜７は同容量であり、各ゾーン当たりの温水量は約２８．６リットルとなるので、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、
【００６８】
Ｑ＝２８．６×｛（上側検出温度＋下側検出温度）／２−水温｝・・・（６）
【００６９】
となり、タンク蓄熱量Ｑｍは全ゾーン１〜７の合計となる。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。この場合、入水温が２０℃のとき、平均湯温が３０℃のゾーンは利用価値がないため、蓄熱量は零となる。そして、例えば、冬期、温度センサ８６１の検出温度が７５℃、温度センサ８６３の検出温度が７０℃のとき、ゾーン１の熱量Ｑ1 は、
【００７０】
Ｑ1 ＝２８．６×｛（７５＋７０）／２−５｝＝１９３０．５（ｋｃａｌ）・・・（７）
【００７１】
となる。なお、サーミスタ（ＴＨ）等で構成される温度センサ８６１〜８７０の中、温度センサ８６２、８６９は蓄熱量Ｑｍの計算には使用しない。
【００７２】
ここで、出湯温度Ｔｏ、入水温度Ｔｉ、積算流量Ｌｍとすると、使用された熱負荷（熱量）Ｑ（ｋｃａｌ）は、式（１）から、Ｑ＝（Ｔｏ−Ｔｉ）×Ｌｍで求められ、これを考慮した上で、貯湯タンク２０Ａに蓄熱を行い、使用された熱負荷＋タンク蓄熱量＝予想負荷に到達するまで、所定時間の熱交換処理及び蓄熱処理を行う。熱交換及び蓄熱の処理時間は、ポンプ１８Ａの運転時間となる。
【００７３】
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２０Ａの最下部側の温度センサ８７０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、前回の駆動源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、エンジン等の駆動源２の保護のためその起動を禁止する。即ち、貯湯タンク２０Ａの最下部側の湯温が低温であることを確認し、駆動源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、駆動源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４８を切り換えてバイパス路４６を介して循環路６を狭小化し、熱媒温度の急激な立上りを行う。
【００７４】
そして、この暖機運転の後、ステップＳ９に移行し、駆動源２の入口側の流体８の温度が所定温度、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３１、３３の検出温度を監視しながら、直流モータ５０の回転数を増減させ、循環ポンプ１２Ａで圧送される流体８の流量を加減することにより行われる。
【００７５】
ところで、ステップＳ１において、三方弁３５、４８、５８、６０等の弁初期位置設定のサブルーチンでは、三方弁５８はＤ−Ａ方向、三方弁６０はＤ−Ｃ（閉止）方向、三方弁４８はＣ−Ａ方向、三方弁３５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。
【００７６】
また、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では、駆動源２であるエンジンが運転状態にあるか否かが判定され、運転状態にあるとき、所定時間として例えば、１０秒経過の後、ガス弁が閉（ＯＦＦ）であるか否かが判定され、閉止している場合には、エンジン停止を行った後、表示器１４６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。
【００７７】
また、駆動源２であるエンジンが運転状態でない場合には、所定時間として例えば、１０秒経過の後、ガス弁が開（ＯＮ）であるか否かが判定され、開状態の場合には、エンジン停止を行った後、表示器１４６に「エンジン停止せず」とのアラーム表示を行う。
【００７８】
また、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、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、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。
【００７９】
また、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では、駆動源２のエンジンの電源をＯＦＦにし、弁初期位置制御を実行した後、エンジンの運転状態を停止状態にする。
【００８０】
また、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、エンジン停止制御を実行し、制御を終了する。
【００８１】
次に、図９は、図７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１４４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Ｓ１１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Ｓ１２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１４４に格納されている熱量Ｑｃを０ｋｃａｌとした後、ステップＳ１３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Ｓ１４に移行し、混合温サーミスタである温度センサ３４Ｂの湯温測定を行う。
【００８２】
そして、ステップＳ１５では、給湯量を検出する流量センサ３２Ａ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Ｓ１６に移行する。ステップＳ１６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Ｑｎを演算する。即ち、この給湯積算出力熱量Ｑｎ（ｋｃａｌ）は、
【００８３】
Ｑｎ＝（湯温−水温）×１（ｋｃａｌ）            ・・・（８）
で算出される。
【００８４】
そして、ステップＳ１７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Ｓ１１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Ｓ１４に移行し、ステップＳ１４〜ステップＳ１６の処理を実行する。
【００８５】
次に、図１０は、図７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。
【００８６】
ステップＳ３１では、温水１６Ａの自然対流を防止するため、三方弁５８をＤ−Ａ方向、三方弁６０をＤ−Ｃ（閉止）方向、暖機回路を構成するため、三方弁４８をＣ−Ａ方向、三方弁３５をＣ−Ａ方向に切り換えるとともに、循環ポンプ１２Ａを中回転に設定した後、ステップＳ３２に移行し、温度センサ３３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Ｓ３３に移行し、プリチェックの開始から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Ｓ３４に移行し、表示器１４６にアラームを発生させ、「異常停止」を告知する。このとき、駆動源２の停止モードに移行することになる。
【００８７】
ステップＳ３２で検出温度が所定温度として５５℃以下の場合、ステップＳ３５に移行して駆動源２であるエンジンの電源をＯＮとし、ステップＳ３６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Ｓ３７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Ｓ３８に移行する。ステップＳ３８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Ｓ３９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Ｓ４０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Ｓ３６に戻る。また、ステップＳ３９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Ｓ４１に移行してエンジン停止とし、ステップＳ４２で表示器１４６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。
【００８８】
ステップＳ３８でガス弁がＯＮに移行したと判定されたとき、ステップＳ４３に移行して駆動源２のエンジンは運転状態となり、ステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４では温度センサ３３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Ｓ４５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Ｓ４６に移行してエンジン停止を行った後、ステップＳ４７に移行し、表示器１４６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。
【００８９】
そして、ステップＳ４４で温度センサ３３の検出温度が６０℃を超えている場合には、暖機運転が正常に行われたことを表しているので、ステップＳ４８に移行し、三方弁４８をＢ−Ｃ方向に切り換え、バイパス路４６を切り離した後、メインルーチン（図７）のステップＳ９に移行し、駆動源２による発電とともに、排熱回収を開始する。
【００９０】
次に、図１１は、図７のフローチャートのステップ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。
【００９１】
ステップＳ５１では駆動源２であるエンジンが運転状態か否かを常に監視し、ステップＳ５２では循環ポンプ１８Ａの回転制御等を実行する。即ち、駆動源２に対する流体８の入側温度、即ち、温度センサ３１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１８Ａの回転制御を行う。なお、この制御の結果、循環ポンプ１８Ａの回転が停止している場合には、三方弁６０をＡ−Ｃ方向に切り換え（閉）、循環ポンプ１８Ａが回転している場合は三方弁６０をＤ−Ｂ方向に切り換えた後、ステップＳ５３に移行する。
【００９２】
ステップＳ５３では、貯湯タンク２０Ａの最下部側の温度センサ８７０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Ｓ５４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Ｓ５４では、駆動源２に対する流体８の入側温度、即ち、温度センサ３１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１８Ａの回転数が最大か否かを判定する。戻り温度が所定温度で所定時間以下、且つ、循環ポンプ１８Ａの回転数が最大でない場合、ステップＳ５５に移行する。
【００９３】
ステップＳ５５では、駆動源２の運転状態が停止か否かを判定し、駆動源２が停止していないとき、即ち、運転状態のとき、ステップＳ５６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Ｓ５７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Ｓ５８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。
【００９４】
ところで、ステップＳ５３で温度センサ８７０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Ｓ５４で戻り温度が所定温度以上で所定時間以上、且つ、循環ポンプ１８Ａの回転数が最大である場合には、ステップＳ５９に移行し、循環ポンプ１８Ａを停止させ、ステップＳ６０に移行してエンジン停止を行う。ステップＳ６１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Ｓ６２に移行し、循環ポンプ１２Ａを停止させた後、図７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１８Ａを停止させた後、循環ポンプ１２Ａを停止させるのは、貯湯タンク２０Ａ側の階層蓄熱の崩れを防止するためである。
【００９５】
また、ステップＳ５５でエンジン停止、ステップＳ５７でエンジン運転禁止、又は、ステップＳ５８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Ｓ６３に移行し、エンジン停止を行い、ステップＳ６４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Ｓ６５に移行し、循環ポンプ１８Ａの停止を行い、ステップＳ６２に移行する。
【００９６】
そして、この熱交換蓄熱装置では、駆動源２の冷却回路を構成する循環路６に排熱回収用の熱交換器１０Ａ、暖房用の熱交換器１０Ｂを設置しているので、温水１６Ａ、温水１１９に排熱を効率よく吸収させることができ、温水１６Ａを貯湯タンク２０Ａに導いて蓄熱させ、温水１１９を暖房用循環路１２０に流すことができる。
【００９７】
ところで、駆動源２の能力や耐久性を保つには、駆動源２からの排熱吸収には限度があり、流体８の戻り温度は一定温度、例えば、６５℃を中央値として一定温度幅、例えば、６５±５℃程度に維持することが望ましいものであるが、実際には、室内放熱器３８Ａ、浴室暖房乾燥機３８Ｂの運転状態や運転台数等で暖房負荷の変化や、外部からの給水温度等で駆動源２に戻る流体８の戻り温度は大きく変動する。そこで、循環路６側の流体８の循環流量の制御と、循環路１４側の温水１６Ａの循環流量の制御とを併用して流体８の戻り温度を制御する。この場合、例えば、消費電力が低く、制御性の良い直流モータ５０で駆動される循環ポンプ１２Ａや、同様に、直流モータ６７で駆動される循環ポンプ１８Ａを使用すれば、流体８や温水１６Ａの流量を暖房負荷の増減に応じて幅広く調整することができ、流体８の戻り温度を最適化することができる。
【００９８】
この場合、暖房要求がないとき、熱交換器１０Ａのみで熱交換が行われるので、この熱交換に応じて駆動源２への流体８の戻り温度が所定温度、例えば、６５℃となるように循環ポンプ１８Ａの回転数を制御して流量を調整し、貯湯タンク２０Ａへの蓄熱を行う。
【００９９】
また、暖房要求があったとき、暖房端末の放熱負荷の大きさで流体８の戻り温度が変動するが、その戻り温度が所定温度以下、例えば、６５℃以下の場合、熱交換器１０Ａでの熱回収は不要であるため、循環ポンプ１８Ａを停止し、流体８の戻り温度が所定温度、例えば、６５℃を超える場合、循環ポンプ１８Ａを運転させ、流体８の戻り温度が所定温度、即ち、６５℃となるように温水流量を調整し、貯湯タンク２０Ａへの蓄熱を行う。
【０１００】
しかし、暖房要求において、低温水で十分な低温要求の場合、例えば床暖房の場合には、その暖房端末には６０℃程度の温水循環で十分である。このような低い温度要求について、駆動源２への流体８の戻り温度は６５℃であり、流体８からの往き温度は７５℃であるため、熱交換器１０Ｂには６０℃を超える熱交換が行われる。このような高温の温水１１９を循環させると、床暖房パネルは過熱状態となり、好ましくない。
【０１０１】
そこで、低温（６０℃）の暖房要求の場合には、駆動源２の流体８の戻り温度を低温要求に最適な戻り温度、例えば、６０℃、往き温度を７０℃にシフトさせるように循環ポンプ１８Ａの回転を制御し、温水１６Ａの流量を調整する。即ち、温水１６Ａの流量を増加させると、排熱回収熱量が増加し、駆動源２の循環路６の流体８の温度が低下することになる。
【０１０２】
以上説明した熱交換蓄熱制御を行えば、貯湯タンク２０Ａから流出した温水１６Ａの流量、時間、温度の各要素を用いて熱量を演算し、この熱量を予め季節等の期間毎の設定熱量から減算することにより必要熱量を算出し、この必要熱量に応じて駆動源２及びポンプ１８Ａの運転時間を制御するので、貯湯タンク２０Ａに余分な蓄熱をすることがなく、放熱ロスを最小限に抑えることができ、効率的な熱交換処理及び蓄熱処理を実現することができる。
【０１０３】
【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  熱交換量を制御するので、不要な蓄熱処理の防止とともに、放熱ロスを低減することができる。
ｂ  熱交換及び蓄熱の処理時間を最小限に抑えることができ、不要な蓄熱処理を防止できるとともに、放熱ロスを低減することができ、効率的な熱交換及び蓄熱処理を実現することができる。
ｃ  使用熱量を学習して熱交換及び蓄熱の運転パターンの最適化を実現できるので、熱交換及び蓄熱処理の経済的な運転処理とともに、蓄熱手段やタンクの小容量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の第１実施例を示す図である。
【図２】本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の第２実施例を示す図である。
【図３】本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の第３実施例を示す図である。
【図４】本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の具体的実施例である熱交換系統及び蓄熱系統を示す図である。
【図５】本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の具体的実施例である図４に続く蓄熱系統及び熱利用系統を示す図である。
【図６】本発明の熱交換蓄熱制御方法及び熱交換蓄熱装置の具体的実施例である図５に続く熱利用系統を示す図である。
【図７】熱交換制御動作を示すフローチャートである。
【図８】貯湯タンクの蓄熱形態を示す図である。
【図９】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１０】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１１】メインルーチンにおけるエンジン入温度６５℃制御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】従来の熱交換及び蓄熱を示す図である。
【符号の説明】
２  駆動源（熱源）
３  制御部（制御手段）
４  熱交換部（第１の熱交換手段）
５  記憶手段
８  第１の流体
１４  循環路
１６  第２の流体
１６Ａ  温水（第２の流体）
１０、１０Ａ  熱交換器（第２の熱交換手段）
２０  タンク（蓄熱手段）
２０Ａ  貯湯タンク（蓄熱手段）
【図１】
0003848142.tif 000003
【図２】
0003848142.tif 000004
【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】
0003848142.tif 000009
【図８】
0003848142.tif 000010
【図９】
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【図１０】
0003848142.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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