CN1333159C - 排热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明与回收发电机产生的排热并用于热水供给或空调中的排热回收系统有关，其目的在于提供一种能够实现低成本化，而且能量效率高的排热回收系统。排热回收系统为利用发电机产生的废气的热，对在规定的设备中循环使用的载热体进行加热的系统，具备：使废气和载热体进行热交换、对载热体进行加热的排热回收用热交换器(HEX1)，检测在排热回收用热交换器(HEX1)中被加热了的载热体的温度的温度检测机构(TC2)，基于该温度检测机构(TC2)的检测结果控制废气向排热回收用热交换器(HEX1)中的导入量的控制阀(V1)，暂时储存载热体的罐(13)，将该罐(13)与大气连通的大气开放管(41)，以及设置在该大气开放管(41)上、使从罐(13)中蒸发的载热体的蒸气冷凝的冷凝器(42)。

Description

排热回收系统
技术领域
本发明涉及一种回收发电机产生的排热并用于热水供给或空调中的排热回收系统。
另外，本申请是基于日本专利申请(特愿2001-369354、特愿2001-369355)的申请，作为本说明书中的一部分采用了该日本专利申请中记载的内容。
背景技术
近年来，具有在写字楼或商业设施等规模较小的区域中采用通过将气体或石油等作为燃料的驱动源驱动发电机，进行电力自给的系统的倾向。特别是，作为发电机的驱动源，由于燃料费低廉、以低噪音驱动的小型的燃气轮机的利用技术先进、通用性强，所以上述系统的采用具有扩大的倾向。
在上述这种电力自给系统中，多同时设置回收驱动发电机时从驱动源产生的排热、用于在该区域内热水供给或空调的排热回收系统。
图12表示排热回收系统的一例。在图12中，符号501为燃气轮机，502为排热回收用热交换器，503为储热水箱，504为供热水栓，505为供水罐，506为热水供给温度调节用热交换器，507为冷却塔。燃气轮机501和排热回收用热交换器502通过废气导入管508连接在一起，另外，在排热回收用热交换器502上设置有排出加热了水的废气的排气塔509。
排热回收用热交换器502和储热水箱503由构成使水(热水)循环的封闭系统一次配管510连接在一起。而且，储热水箱503和供热水栓504、热水供给温度调节用热交换器506由构成使使热水循环的封闭系统的二次配管511连接在一起。供水罐505通过供水管512连接在二次配管511上。另外，热水供给温度调节用热交换器506和冷却塔507由构成使作为冷煤的水循环的封闭系统的冷煤配管513连接在一起。
在上述排热回收系统中，燃气轮机501的排热被导入排热回收用热交换器502中，并通过储热水箱503被排气，但在排热回收用热交换器502中，与在一次配管中循环的水进行热交换，对其进行加热。在排热回收用热交换器502中被加热了的水(热水)流入储热水箱503中。储热水箱503中的水(热水)在二次配管511中循环，在供热水栓504打开时流出到系统外部而被利用。储热水箱503中的水(热水)的剩余量减少时，从供水罐505实施适当的供水。
而且，在上述排热回收系统中，在二次配管511中循环的水(热水)的利用减少时，系统内的温度将过度上升。因此，包括这种情况，在热水供给温度调节用热交换器506中回收剩余的热能，由冷却塔507向大气中放出。
在上述排热回收系统中，存在需要由热水供给温度调节用热交换器506或冷却塔507构成的冷却设备等，系统整体复杂并且大型化，在设置上容易增加成本的问题。
而且，随着电力自给系统利用的扩大，需要能量效率更高的排热回收系统。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够实现低成本化，并且能量效率高的排热回收系统。
为了达到上述目的，本发明为一种利用发电机产生的废气的热，对在规定的设备中循环使用的载热体进行加热的排热回收系统，其特征是，具备：使上述废气和上述载热体进行热交换、对上述载热体进行加热的排热回收用热交换器，检测在上述排热回收用热交换器中被加热了的上述载热体的温度的温度检测机构，基于该温度检测机构的检测结果控制上述废气向上述排热回收用热交换器中的导入量的控制阀，暂时储存上述载热体的罐，将该罐与大气连通的大气开放管，以及设置在该大气开放管上、使从上述罐中蒸发的上述载热体的蒸气冷凝的冷凝器。
在本发明的排热回收系统中，通过检测在排热回收用热交换器中被加热了的载热体的温度，基于该检测结果控制废气向排热回收用热交换器中的导入量，排热的剩余量不导入排热回收用热交换器中，可稳定在所希望的温度地加热控制载热体，同时不需要以往的冷却设备。而且，在这种排热回收系统中，由于通过排热回收用热交换器直接对在规定的设备中循环使用的载热体进行加热，所以与具有多级的热交换器的现有技术相比，热能的损失减少。通过储存在罐内的载热体产生储热效果，载热体的温度变动变缓。而且，由于其罐是与大气连通型的，所以载热体的压力不容易上升，载热体的温度容易上升。另外，由于罐是与大气连通型的，所以载热体中产生的气泡、蒸汽在罐内被分离发出，避免了气泡、蒸汽混入液体中所产生的不良情况，因此，能够在接近于沸点的高温下处理载热体。即，在这种排热回收系统中，在将载热体加热到接近于沸点的高温的同时，能够稳定地维持这种高温状态，因此，在将热水供给用的水加热到高温的同时，能够稳定地维持这种高温状态。而且，由于罐是与大气连通型的，所以避免了使用高成本的耐压结构，实现了低成本化。
在这种情况下，也可以具备防止上述载热体从上述规定的设备向上述排热回收用热交换器倒流的单向阀。
在这种排热回收系统中，由于循环系统内具备大气连通型的罐，所以虽然载热体容易倒流，但通过单向阀防止载热体的电流，避免了载热体的倒流所产生的不良情况。
本发明为一种利用发电机产生的废气的热，对供热水的水进行加热的排热回收系统，其特征是，具备：使上述废气和载热体进行热交换、对上述载热体进行加热的排热回收用热交换器，检测在上述排热回收用热交换器中被加热了的上述载热体的温度的温度检测机构，基于该温度检测机构的检测结果控制上述废气向上述排热回收用热交换器中的导入量的控制阀，使加热了的上述载热体和水进行热交换、对上述水进行加热的、作为板式热交换器的水加热用热交换器，储存上述载热体的罐，将该罐与大气连通的大气开放管，以及设置在该大气开放管上、使从上述罐中蒸发的上述载热体的蒸气冷凝的冷凝器。
在本发明的排热回收系统中，发电机的废气和载热体通过排热回收用热交换器进行热交换，载热体被加热，进而载热体和水通过水加热用热交换器进行热交换，水被加热。而且，由于水加热用热交换器为板式热交换器，所以导热效率高。因此，即使水向水加热用热交换器的导入路径不是向以往那样为循环系统，也可以将来自水道水的温度较低的水加热到接近于载热体的温度。因此，不需要其循环路径，实现了低成本化。而且，通过检测在排热回收用热交换器中被加热的载热体的温度，基于该检测结果控制废气向排热回收用热交换器中的导入量，排热的剩余量不导入排热回收用热交换器中，能够稳定在所希望的温度地对载热体进行加热控制，同时不需要以往的冷却设备，在这一点上也实现了低成本化。
在上述的排热回收系统中，也可以具备基于上述温度检测机构的检测结果，使导入上述水加热用热交换器中的水迂回，对该迂回的水进行加热的辅助加热机构。
在这种排热回收系统中，在由排热回收用热交换器加热了的载热体的温度未达到所希望的温度的情况下，通过使水迂回，由辅助加热机构进行加热，稳定地维持用于热水供给的水温。
而且，在上述的排热回收系统中，也可以具备将燃烧气体导入上述排热回收用热交换器中的辅助燃烧气体导入机构。
在这种排热回收系统中，即使在发电机中产生了不良情况的情况下或发电机停止时，在来自发电机的废气中加入或者取代其废气，将来自辅助燃烧气体导入机构的辅助燃烧气体导入排热回收用热交换器中，对载热体进行加热。因此，可稳定地维持载热体的温度。
在这种情况下，上述辅助燃烧气体导入机构在上述发电机停止时，可取代该发电机产生的废气，将燃烧气体导入上述排热回收用热交换器中。
在这种排热回收系统中，在发电机停止时，取代发电机产生的废气，将来自辅助燃烧气体导入机构的辅助燃烧气体导入排热回收用热交换器中，对载热体进行加热。因此，即使在例如电费便宜的时间段等使发电机停止的情况下，也可以采用这种排热回收系统使规定的设备运行。
而且，在上述的排热回收系统中，上述规定的设备也可以包括吸收式冷冻机。
在这种排热回收系统中，由于上述规定的设备包括吸收式冷冻机，所以能够高效率地进行利用了发电机的排热的空气调节。
附图说明
图1为表示同时设置了本发明的排热回收系统的电力自给系统整体结构的一例的附图。
图2为表示本发明的排热回收系统第1实施方式的结构的附图。
图3为示意表示排热回收用热交换器的内部结构的附图。
图4为表示使本发明的排热回收系统工作时的处理顺序一例的流程图。
图5为表示本发明的排热回收系统第2实施方式的结构的附图。
图6为表示使图5的排热回收系统工作时的处理顺序一例的流程图。
图7为表示本发明的排热回收系统第3实施方式的结构的附图。
图8为表示使图7的排热回收系统工作时的处理顺序一例的流程图。
图9为表示图7的排热回收系统中热水供给温度控制程序的处理顺序一例的流程图。
图10为表示本发明的排热回收系统第4实施方式的结构的附图。
图11为表示使图10的排热回收系统工作时的处理顺序一例的流程图。
图12为表示现有的排热回收系统的结构的附图。
具体实施方式
参照附图对本发明的排热回收系统的实施方式进行说明。
图1示意表示出同时设置了排热回收系统10的电力自给系统11的整体结构。电力自给系统11本身是通过将小型的燃气轮机(微型燃气轮机)MT作为驱动源驱动发电机而获得电力，但与其同时设置的排热回收系统10回收驱动发电机时从燃气轮机MT产生的废气的热，并将其用于空调或热水供给等规定的设备12。
图2为表示排热回收系统10第1实施方式的结构的附图，本实施方式的排热回收系统10为利用发电机产生的废气的热，加热在空调等规定的设备中循环使用的载热体的系统。
在图2中，HEX1为在废气和载热体之间进行热交换、对载热体进行加热的排热回收用热交换器，13为暂时储存在排热回收用热交换器HEX1中被加热了的载热体的作为缓冲罐的储热箱，P1为输送载热体的泵。另外，作为上述载热体，例如使用水(热水)或药液。
燃气轮机MT(参照图1)和排热回收用热交换器HEX1由废气导入管20连接在一起。在废气向排热回收系统用热交换器HEX1导入之前的废气导入管20上设置有检测废气温度的温度传感器TC1。而且，在排热回收用热交换器HEX1上设置有向外部排出废气的排气塔21。
而且，排热回收用热交换器HEX1、储热箱13、以及泵P1由构成输送载热体的载热体输送系统的载热体配管23连接在一起。
图3示意表示出排热回收用热交换器HEX1的结构。
排热回收用热交换器HEX1是在壳体30的内部以蛇形弯曲的状态收放有安装了多个铝制的散热片31的不锈钢制的导热管32的装置。在壳体30的上部，在两侧离开地设置有废气的导入口33和导出口34，在导入口33上连接有前述的废气导入管20(参照图2)，在导出口34上连接有前述的排气塔21(参照图2)。而且，导热管32连接在前述的载热体配管23(参照图2)上，构成载热体输送系统的一部分。
在排热回收用热交换器HEX1上设置有将与废气导入管20连通而导入的废气向排热回收用热交换器HEX1导入前导入排气塔21，并向大气中排出的控制阀V1，在控制阀V1和排气塔21之间设置有使导入排热回收用热交换器HEX1中的废气的一部分迂回过的旁通流路35。控制阀V1包括将导入口33和旁通流路35的一部分或全部堵塞的蝶阀和驱动蝶阀的电动马达等未图示的驱动装置，在邻接的导入口33和旁通流路35的入口之间摆动地构成。
而且，在本例中，在排热回收用热交换器HEX1中，导热管32内的载热体的流动方向和在其导热管32的外侧流动的废气的流动方向为相反的方向、即称为对流。热交换的两种流体向互为相反的方向流动的对流式热交换其效率高、容易实现均匀的热交换。但是，本发明并不仅限于对流式的热交换，也可以采用载热体的流动方向和废气的流动方向为同方向的顺流式的热交换。
返回到图2，在载热体配管23上设置有使导入排热回收用热交换器HEX1中的载热体在排热回收用热交换器HEX1的前后迂回的三通切换阀V2以及旁通配管40。而且，载热体向储热箱13导入前的载热体配管23上设置有与泵P1同步地控制载热体的输送的电磁阀V3。
在来自排热回收用热交换器HEX1的载热体导出后的载热体配管23上设置有作为检测载热体温度的温度检测机构的温度传感器TC2。而且，在设置了温度传感器TC2的部位之前的载热体配管23上设置有防止载热体从空调等规定的设备12向排热回收用热交换器HEX1倒流的单向阀V4。
储热箱13配置在排热回收用热交换器HEX1的下方。而且，在储热箱13上设置有将储热箱13与大气连通的大气开放管41。大气开放管41是一端连接在储热箱13上，另一端连接在作为废气流路的排气塔21上。而且，在大气开放管41上设置有将从储热箱13蒸发的载热体的蒸汽冷凝的冷凝器42。冷凝器42是相对于罐一侧朝作为大气一侧的流路的排气塔21一侧向上倾斜地设置的。而且，在储热箱13内覆盖载热体液面地飘浮有含有隔热材料的盖体43。
以下，对这种结构的排热回收系统的排热回收的原理进行说明。
首先，从燃气轮机MT排出的废气通过废气导入管20被导入排热回收用热交换器HEX1中，与在载热体输送系统中流动的载热体进行热交换，加热该载热体，然后，从排气塔21排出。
在排热回收用热交换器HEX1中被加热了的载热体在泵P1的作用下在载热体输送系统中流动，作为空调等规定的设备12的载热体循环使用。而且，从设备12返回的载热体暂时储存在储热箱13中，之后，再次被导入排热回收用热交换器HEX1。
而且，由于在储热箱13内覆盖载热体液面地飘浮有含有隔热材料的盖体43，所以具有保温效果，即使在与大气连通的储热箱13中，也可以抑制向大气中散发的热能量，无浪费地利用从排热回收的热能。
而且，由于在连接于储热箱13上的大气开放管41上设置有冷凝器42，所以从储热箱13中蒸发的载热体的蒸汽由该冷凝器42冷凝，返回罐内。因此，抑制了载热体容量的降低。
以下，参照图4对使上述排热回收系统工作时的处理流程进行说明。
工作前的排热回收系统各部分的初始状态为，控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，电磁阀V3：关闭。
当在这种状态下使排热回收系统工作时，在步骤100中，根据温度传感器TC1的检测结果判断废气温度是否高于200℃，当废气温度为200℃以上时，排热回收系统各部分的状态在步骤101中被切换，成为控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入排热回收用热交换器HEX1，电磁阀V3：打开，泵P1：运行，之后，执行排热回收系统的控制程序。
在排热回收系统控制程序中，首先，在步骤110中，当根据温度传感器TC2的检测结果，排热回收后载热体温度达到所希望的设定温度、例如90℃时，控制阀V1进行比例控制。该控制阀V1的比例控制在根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度低于98℃的情况下连续地进行控制。
而且，在步骤111中，在根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度在98℃以上的情况下，进入步骤112，切换成控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，当在步骤113中确认维持了两分钟以上载热体温度为100℃以上的状态时，在步骤114中将排热回收系统各部分的状态切换成与前述的初始状态相同的状态，在步骤115中发出“控制阀V1动作不良/热回收停止”的报警。
而且，在步骤113中判断未维持两分钟以上载热体温度为100℃以上的状态的情况下，在步骤116中判断载热体温度是否低于98℃，在低于98℃的情况下，在步骤117中切换成控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入排热回收用热交换器HEX1，并返回步骤110。而且，在步骤116中载热体温度高于98℃的情况下，返回步骤112，重复步骤112一步骤116。另外，在这种排热回收控制程序中，上述的各温度以及时间是在规定的范围内任意地设定变更的。
如上所述，在本例的排热回收系统中，通过排热回收用热交换器HEX1直接地对在规定的设备中循环使用的载热体进行加热。此时，由排热回收用热交换器HEX1加热了的载热体的温度始终通过温度传感器TC2检测，根据其检测结果由控制阀V1控制废气向排热回收用热交换器HEX1中的导入量。而且，当载热体高于规定的温度时，使应导入排热回收用热交换器HEX1中的废气在导入前迂回到旁通流路35中，并排出到大气中。这样一来，在排热回收用热交换器HEX1中，仅回收必要量的热能，多余的热能不被导入排热回收用热交换器HEX1而排出到大气中，因此，不需要以往的冷却设备，实现了低成本化。而且，在这种排热回收系统中，由于通过排热回收用热交换器HEX1直接地加热在规定的设备中循环使用的载热体，所以与具备多级热交换器的现有技术相比，热能的损失少。因此，实现了系统整体的能量效率的提高。
而且，在本例的排热回收系统中，由于具有暂时储存载热体的储热箱13，通过储存在储热箱13内的载热体而产生储热效果(保温效果)，载热体的温度变化变缓。而且，由于储热箱13是与大气连通型的，所以不容易产生载热体的压力上升，载热体的温度容易上升。因此，能够高效率地将载热体加热到高温。另外，由于储热箱13是与大气连通型的，所以在载热体中产生的气泡、蒸汽在储热箱13内被分离并放出，避免了气泡、蒸汽混入液体中的不良情况。即，在这种排热回收系统中，在将载热体加热到接近于沸点的高温的同时，能够稳定地维持这种高温状态。因此，在这种循环使用载热体的规定的设备中，获得了燃料量减少等各种优点。而且，由于罐是与大气连通型的，所以避免了使用高成本的耐压结构，实现了低成本化。
而且，在本例的排热回收系统中，由于在循环系统内具备与大气连通型的罐，虽然载热体容易倒流，但通过单向阀V4防止了载热体从规定的设备向排热回收用热交换器HEX1倒流，所以避免了载热体倒流所产生的不良情况。
以下，参照图5和图6对本发明的排热回收系统第2实施方式进行说明。本实施方式的排热回收系统10也和上述第1实施方式同样，利用发电机产生的废气的热对空调等规定的设备中循环使用的载热体进行加热。另外，对于具有与在上述第1实施方式中已说明的部件相同的功能的结构要素赋予相同的附图标记，省略或简化其说明。
在本实施方式的排热回收系统中，与上述第1实施方式不同，具有与来自燃气轮机MT(参照图1)的废气分别地将燃烧气体导入排热回收用热交换器HEX1中的作为辅助燃烧气体导入机构的辅助燃烧装置50以及三通切换阀V0。
辅助燃烧装置50可产生与来自燃气轮机MT的废气同等程度的温度和量的燃烧气体，例如使用了大气压气体燃烧器。而且，三通切换阀V0是切换成将来自燃气轮机MT的废气或者来自辅助燃烧装置50的燃烧气体导入排热回收用热交换器HEX1中的切换阀，设置在燃气轮机MT和排热回收用热交换器HEX1之间的废气导入管20上。
以下，对这种结构的排热回收系统的排热回收原理进行说明。
首先，从燃气轮机MT排出的废气通过废气导入管20被导入排热回收用热交换器HEX1中，与在载热体输送系统中流动的载热体进行热交换，对其载热体进行加热，然后，从排气塔21排出。
而且，在发电机中产生不良情况或发电机停止时等，以规定的时间运行辅助燃烧装置50。在辅助燃烧装置50中产生的燃烧气体与来自燃气轮机NT的废气分别地经由三通切换阀V0被导入排热回收用热交换器HEX1中。此时，通过例如在来自发电机的废气中加入或者取代其废气而将辅助燃烧气体导入排热回收用热交换器HEX1中，对载热体进行加入，稳定地维持载热体的温度。
在排热回收用热交换器HEX1中被加热了的载热体在泵P1的作用下在载热体输送系统中流动，作为空调等规定设备12的载热体循环使用。而且，从设备12返回的载热体暂时储存在储热箱13中，之后再次导入排热回收用热交换器HEX1中。
以下，参照图6对使上述排热回收系统工作时的处理流程进行说明。
工作前的排热回收系统各部分的初始状态为，控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，电磁阀V3：关闭。
当在这种状态下使排热回收系统工作时，在步骤200中，根据温度传感器TC1的检测结果判断废气温度是否高于200℃。而且，在废气温度低于200℃的情况下，认为燃气轮机MT处于停止中，在步骤201中辅助燃烧装置运行，三通切换阀V0在辅助燃烧装置50一侧打开，取代燃气轮机MT的废气，将辅助燃烧装置50的燃烧气体导入排热回收用热交换器HEX1中。
而且，在步骤200中，在废气温度为200℃以上的情况下，认为燃气轮机MT处于工作中，在步骤202中辅助燃烧装置50停止，三通切换阀V0在排热回收用热交换器HEX1一侧打开，燃气轮机MT的废气被导入排热回收用热交换器HEX1中。而且，在步骤203中排热回收系统各部分的状态为，控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入排热回收用热交换器HEX1，电磁阀V3：打开，泵P1：运行，之后，执行排热回收系统的控制程序。
在排热回收系统控制程序中，执行与上述第2实施方式相同的步骤。即，首先，在步骤201中，当基于温度传感器TC2的检测结果，排热回收后的载热体温度达到所希望的设定温度、例如90℃时，控制阀V1进行比例控制。该控制阀V1的比例控制在根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度低于98℃的情况下连续地进行控制。
而且，在步骤211中，在根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度在98℃以上的情况下，进入步骤212，切换成控制阀V1：将废气或者燃烧气体迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，在步骤213中，当确认维持了两分钟以上载热体温度为100℃以上的状态时，在步骤214中将排热回收系统各部分的状态切换到与前述的初始状态相同的状态，在步骤215中发出“控制阀V1动作不良/热回收停止”的报警。
而且，在步骤213中载热体温度未维持两分钟以上载热体温度为100℃以上的状态的情况下，在步骤216中判断载热体温度是否低于98℃，在低于98℃的情况下，在步骤217中切换成控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入排热回收用热交换器HEX1，并返回步骤210。而且，在步骤216中载热体温度高于98℃的情况下，返回步骤212，重复步骤212～步骤216。另外，在这种排热回收控制程序中，上述的各温度以及时间是在规定的范围内任易地设定变更的。
如上所述，在本例的排热回收系统中，当燃气轮机MT(发电机)停止时，取代燃气轮机MT产生的废气，而将燃烧气体导入排热回收用热交换器HEX1中，对载热体进行加热。因此，即使在电费便宜的时间段等使发电机停止的情况下，也可以采用这种排热回收系统使规定的设备运行。即，可实现成本和效率好的连续运行。
另外，在本发明的排热回收系统中，作为循环使用载热体的规定的设备，优选地采用通过吸收式冷冻循环进行冷冻的吸收式冷冻机。如上所述，本发明的排热回收系统在将载热体加热到接近于沸点的高温的同时，可以稳定地维持这种高温状态。而且可实现成本和效率好的连续运行。因此，通过在吸收式冷冻机中循环使用来自本发明的排热回收系统的载热体，可大幅度地降低燃料成本，同时可提高其热能的综合利用效率。
以下，对本发明的排热回收系统第3实施方式加以说明。
图7为表示排热回收系统10的实施方式的结构的附图，本实施方式的排热回收系统10是利用发电机产生的废气的热对热水供给用的水进行加热的系统。
另外，对于具有与上述各实施方式中已说明的部件相同功能的结构要素赋予相同的附图标记。
首先，如图1所示，同时设置了排热回收系统10的电力自给系统11本身是通过将小型的燃气轮机MT(微型燃气轮机)作为驱动源驱动发电机而获得电力。排热回收系统10吸收驱动发电机时从燃气轮机产生的废气的热。
图7中，HEX1为在废气和载热体之间进行热交换、对载热体进行加热的排热回收用热交换器，13为暂时储存在排热回收用热交换器HEX1中被加热了的载热体的作为缓冲罐的储热箱，HEX2为在被加热了的载热体和水之间进行热交换、对水(实际上是用于热水供给的水)进行加热的水加热用热交换器，14为作为辅助燃烧装置的燃气热水器，15为根据需要取出被加热了的水的供热水栓，P1为输送载热体的泵。另外，作为上述的载热体，例如采用了水(温水)或者药液。
燃气轮机MT(参照图1)和排热回收用热交换器HEX1由排气导热管20连接在一起。在废气向排热回收用热交换器HEX1中导入之前的废气导入管20上设置有检测废气温度的温度传感器TC1。而且，在排热回收用热交换器HEX1上设置有将废气向外部排出的排气塔21。
排热回收用热交换器HEX1、储热箱13、以及泵P1由构成使载热体循环的一次载热体循环系统的一次载热体配管25连接在一起。而且，水加热用热交换器HEX2为板式热交换器，连接在储热箱13以及将作为供水源的水道的水向供热水栓15供应的水管28上。另外，水管28中的供水压力是在供水源一侧提供的。
由于排热回收用热交换器HEX1的结构与前图3中所示的结构相同，所以在此省略说明。另外，在本例中，前图3中所示的导热管3连接在前述的一次载热体配管25(参照图5)上，构成一次载热体循环系统的一部分。
图7中，在一次载热体配管25上设置有使导入排热回收用热交换器HEX1中的载热体在排热回收用热交换器HEX1的前后迂回的三通切换阀V2，以及旁通配管40。
在载热体从排热回收用热交换器HEX1中导出后的一次载热体配管25上设置有作为检测载热体温度的温度检测机构的温度传感器TC2。控制阀V1根据该温度传感器TC2的检测结果进行开闭控制，根据需要使废气迂回，阻止向排热回收用热交换器HEX1中的导入。而且，三通切换阀V2也一样，根据温度传感器TC2的检测结果进行控制，根据需要使载热体迂回，阻止向排热回收用热交换器HEX1中的导入。
储热箱13配置在排热回收用热交换器HEX1的下方。而且，储热箱13上设置有将储热箱13内与大气连通的大气开放管41。大气开放管41是一端连接在储热箱13上，另一端连接在作为废气流路的排气塔21上。而且，在大气开放管41上设置有将从储热箱13蒸发的载热体的蒸汽冷凝的冷凝器42。冷凝器42是相对于罐一侧朝向作为大气一侧的流路的排气塔21向上倾斜地配置的。而且，在储热箱13内，覆盖载热体液面地飘浮有含有隔热材料的盖体43。
水加热用热交换器HEX2的水导出后的配管和燃气热水器14的水导出后的配管合流后的水管28上设置有检测加热后的水的温度的温度传感器TC3。另外，该温度传感器TC3用于热水供给温度的确认。
而且，在水管28上设置有使导入水加热用热交换器HEX2中的水在水加热用热交换器HEX2的前后迂回的三通切换阀V10以及旁通配管45，在旁通配管45的中间设置有前述的燃气热水器14。而且，在燃气热水器14上连接有接受来自分别构筑的气体供应系统的供气的气体配管46，在气体配管46上设置有使气体向燃气热水器14的导入断续的气体导入阀V11。另外，三通切换阀V10根据前述的温度传感器TC2的检测结果被控制，根据需要使水在水加热用热交换器HEX2的前后迂回，并导入燃气热水器14。燃气热水器14在三通切换阀V10在燃气热水器14一侧打开时检测水的导入而动作，并对导入的水进行加热。而且，本发明的辅助加热机构包含燃气热水器14和三通切换阀V10。
以下，对上述结构的排热回收系统的排热回收的原理进行说明。
首先，从燃气轮机MT排出的废气通过废气导入管20被导入排热回收用热交换器HEX1中，与在一次载热体循环系统中流动的载热体进行热交换，对载热体进行加热，然后从排气塔21排出。
在排热回收用热交换器HEX1中被加热了的载热体在泵P1的作用下在一次载热体循环系统中流动，同时暂时储存在储热箱13中。而且，在一次载热体循环系统中流动的载热体被导入水加热用热交换器HEX2中，与在水管28中流动的水进行热交换，对水进行加热，并再次储存到储热箱13中。而且，在水加热用热交换器HEX2中被加热了的水(温水)在供水源的供应压力下在水管28中流动，当供热水栓15打开时流出到系统外部而加以利用。
而且，由于在储热箱13内覆盖载热体液面地漂浮有含有隔热材料的盖体43，所以具有保温效果，即使是与大气连通的储热箱13，也可以抑制向大气中散发的热能量，无浪费地利用从排热回收的热能。
而且，由于在连接于储热箱13上的大气开放管41上设置有冷凝器42，所以从储热箱13蒸发的载热体的蒸汽由该冷凝器42冷凝，并返回罐内。因此，抑制了载热体容量的降低。
以下，参照图8和图9所示的流程图对使上述排热回收系统工作时的处理流程进行说明。
工作前的排热回收系统各部分的初始状态为，控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，三通切换阀V10：将水导入水加热用热交换器HEX2，气体导入阀V11：关闭，泵P1：停止。
当在这种状态下使排热回收系统工作时，在步骤1中，根据温度传感器TC1的检测结果判断废气温度是否高于200℃。而且，在废气温度低于200℃的情况下，认为燃气轮机MT处于停止中，排热回收系统各部分的状态在步骤2中被切换到“热水器单独运行”，成为控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，三通切换阀V10：将水导入燃气热水器14，气体导入阀V11：打开，泵P1：停止。
而且，在步骤1中，在废气温度为200℃以上的情况下，认为燃气轮机MT处于运行中，排热回收系统各部分的状态在步骤3中被切换到“燃气轮机/燃气热水器运行”，成为控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入水加热用热交换器HEX2，三通切换阀V10：将水(导入)水加热用热交换器，气体导入阀V11：打开，泵P1：运行，之后，执行排热回收系统的控制程序和热水供给温度控制程序。
在排热回收系统控制程序中，首先，在步骤10，当根据温度传感器TC2的检测结果，排热回收后的载热体温度达到所希望的设定温度、例如90℃时，控制阀V1进行比例控制。该控制阀V1的比例控制在根据温度传感器TC1的检测结果为废气温度在200℃以上，并且根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度低于98℃的情况下是连续地控制的。另外，在步骤11中，当根据温度传感器TC1的检测结果为废气温度低于200℃时，返回步骤1，切换成“热水器单独运行”。
而且，在步骤12中，在根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度在98℃以上的情况下，进入步骤3，切换成控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，在步骤14中，当载热体温度为200℃以上时，在步骤15中表示载热体温度为高温。另外，在步骤16中，当确认维持了60秒钟以上载热体温度为100℃以上的状态时，在步骤17中切换成与上述的“热水器单独运行”相同的状态，在步骤18中发出“控制阀V1动作不良/热回收停止”的报警。
而且，在步骤16中，在未维持60秒钟以上载热体温度为100℃以上的状态的情况下，在步骤19中判断载热体温度是否低于98℃，在低于98℃的情况下，在步骤20中切换成控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入排热回收用热交换器HEX1，并返回步骤10。而且，在步骤19中，在载热体温度高于98℃的情况下，返回步骤13，重复步骤13～步骤19。另外，在这种排热回收控制程序中，上述的各温度以及时间是在规定的范围内任意地设定变更的。
图9为热水供给温度控制程序的流程图。在热水供给温度控制程序中，首先，在步骤30中，当根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度达到所希望的规定温度、例如90℃时，三通切换阀V10进行打开/关闭控制。即，当在步骤31中根据温度传感器TC1的检测结果确认废气温度为200℃以上、并且在步骤32中根据温度传感器TC2的检测结果确认载热体温度低于98℃时，在步骤33中，三通切换阀V10被切换到燃气热水器14一侧，燃气热水器14点燃，水被加热。而且，当在步骤32中确认载热体温度超过了98℃时，在步骤34中，三通切换阀V10被切换到水加热用热交换器HEX2一侧，和废气进行热交换，水被加热。另外，在这种热水供给温度控制程序中，上述的各温度是在规定的范围内任意地设定变更的。
如上所述，在本例的排热回收系统中，在排热回收用热交换器HEX1中发电机的废气和载热体进行热交换，载热体被加热，进而在水加热用热交换器HEX2中载热体和水进行热交换，热水供给用的水被加热。此时，由于水加热用热交换器HEX2为板式热交换器，所以通过完全的交流等实施高导热效率的热交换。因此，即使水向水加热用热交换器HEX2的导入路径不是循环系统，也可以将来自水道水的温度较低的水加热到接近于载热体的温度。这样一来，不需要水的循环路径，实现了低成本化。而且，随着路径的缩短，热能的损失也减小，系统整体的能量效率进一步提高。
而且，在本例的排热回收系统中，通过温度传感器TC2始终检测由排热回收用热交换器HEX1加热的载热体的温度，根据该检测结果由控制阀V1控制废气向排热回收用热交换器HEX1的导入量。而且，当载热体高于规定的温度时，使应导入排热回收用热交换器HEX1中的废气在导入前迂回到旁通流路35中并排出到大气中。这样一来，在排热回收用热交换器HEX1中，仅回收必要量的热能，多余的热能不被导入排热回收用热交换器HEX1中而排出到大气中。因此，不需要以往的冷却设备，通过这一点也实现了低成本化。
而且，在本例的排热回收系统中，在根据温度传感器TC2的检测结果，由排热回收用热交换器HEX1加热的载热体的温度未达到所希望的温度的情况下，经由三通切换阀V10使导入水加热用热交换器HEX2中的水迂回，通过燃气热水器14加热迂回的水。因此，能够稳定地将热水供给用的水温维持在高温状态。
而且，在本例的排热回收系统中，由于具有暂时储存载热体的储热箱13，所以通过储存在储热箱13内的载热体而产生储热效果(保温效果)，载热体的温度变动变缓。而且，由于储热箱13是与大气连通型的，所以载热体的压力不容易上升，载热体的温度容易上升。因此，能够高效率地将载热体加热到高温。另外，由于储热箱13是与大气连通型的，所以在载热体中产生的气泡、蒸汽在储热箱13内被分离放出，避免了气泡、蒸汽混入液体中的不良情况。即，在这种排热回收系统中，在将载热体加热到接近于沸点的高温的同时，能够稳定地维持这种高温状态。而且，由于罐是与大气连通型的，所以避免了使用高成本的耐压结构，实现低成本化。
以下，对本发明的排热回收系统的第4实施方式进行说明。
图10为表示排热回收系统10的实施方式的结构的附图，本实施方式的排热回收系统10是利用发电机产生的废气的热对循环使用的水(温水)进行加热的系统。作为循环使用温水的设备12(温水利用设备)，例如可列举出地面取暖装置、吸收式冷热水机等热利用空调装置等。另外，作为设备12，通过采用间接热交换器，可用于包括饮用热水的各种加热。
另外，对于具有与上述各实施方式中已说明的部件相同功能的结构要素赋予相同的附图标记。
首先，如图1所示，同时设置了排热回收系统10的电力自给系统11本身是通过将小型的燃气轮机MT(微型燃气轮机)作为驱动源驱动发电机而获得电力。排热回收系统10吸收驱动发电机时从燃气轮机产生的废气的热。
图10中，HEX1为在废气和载热体之间进行热交换、对载热体进行加热的排热回收用热交换器，13为暂时储存在排热回收用热交换器HEX1中被加热了的载热体的作为缓冲罐的储热箱，HEX2为在被加热了的载热体和水(温水)之间进行热交换、对水进行加热的水加热用热交换器，P1为输送载热体的泵。另外，作为上述的载热体，例如采用了水(温水)或者药液。
燃气轮机MT(参照图1)和排热回收用热交换器HEX1由排气导热管20连接在一起。在废气向排热回收用热交换器HEX1中导入之前的废气导入管20上设置有检测废气温度的温度传感器TC1。而且，在排热回收用热交换器HEX1上设置有将废气向外部排出的排气塔21。
排热回收用热交换器HEX1、储热箱13、以及泵P1由构成使载热体循环的一次载热体循环系统的一次载热体配管25连接在一起。而且，水加热用热交换器HEX2为板式热交换器，连接在储热箱13以及温水循环用的温水配管29上。另外，温水配管29中的温水的供水压力是在使温水循环使用的设备12一侧提供的。
由于排热回收用热交换器HEX1的结构与前图3中所示的结构相同，所以在此省略说明。另外，在本例中，前图3中所示的导热管32连接在前述的一次载热体配管25(参照图10)上，构成一次载热体循环系统的一部分。
图10中，在一次载热体配管25上设置有使导入排热回收用热交换器HEX1中的载热体在排热回收用热交换器HEX1的前后迂回的三通切换阀V2，以及旁通配管40。
在载热体从排热回收用热交换器HEX1中导出后的一次载热体配管25上设置有作为检测载热体温度的温度检测机构的温度传感器TC2。控制阀V1根据该温度传感器TC2的检测结果进行开闭控制，根据需要使废气迂回，阻止向排热回收用热交换器HEX1中的导入。而且，三通切换阀V2也一样，根据温度传感器TC2的检测结果进行控制，根据需要使载热体迂回，阻止向排热回收用热交换器HEX1中的导入。
储热箱13配置在排热回收用热交换器HEX1的下方。而且，储热箱13上设置有将储热箱13内与大气连通的大气开放管41。大气开放管41是一端连接在储热箱13上，另一端连接在作为废气流路的排气塔21上。而且，在大气开放管41上设置有将从储热箱13蒸发的载热体的蒸汽冷凝的冷凝器42。冷凝器42是相对于罐一侧朝向作为大气一侧的流路的排气塔21向上倾斜地配置的。而且，在储热箱13内，覆盖载热体液面地飘浮有含有隔热材料的盖体43。
以下，对上述结构的排热回收系统的排热回收的原理进行说明。
首先，从燃气轮机MT排出的废气通过废气导入管20被导入排热回收用热交换器HEX1中，与在一次载热体循环系统中流动的载热体进行热交换，对载热体进行加热，然后从排气塔21排出。
在排热回收用热交换器HEX1中被加热了的载热体在泵P1的作用下在一次载热体循环系统中流动，同时暂时储存在储热箱13中。而且，在一次载热体循环系统中流动的载热体被导入水加热用热交换器HEX2中，与在温水配管29中流动的水(温水)进行热交换，对水进行加热，并再次储存到储热箱13中。而且，在水加热用热交换器HEX2中被加热了的温水在温水利用设备12的供应压力下在温水配管29中流动而加以利用。
以下，参照图11的流程图对使上述排热回收系统工作时的处理流程进行说明。
工作前的排热回收系统各部分的初始状态为，控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，泵P1：停止。
当在这种状态下使排热回收系统工作时，在步骤300中，根据温度传感器TC1的检测结果判断废气温度是否高于200℃，当废气温度为200℃以上时，排热回收系统各部分的状态在步骤301中被切换成控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入排热回收用热交换器HEX1，泵P1：运行，之后，执行排热回收系统的控制程序。
在排热回收系统控制程序中，首先，在步骤310，当根据温度传感器TC2的检测结果，排热回收后的载热体温度达到所希望的设定温度、例如97℃时，控制阀V1进行比例控制。该控制阀V1的比例控制在根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度低于98℃的情况下是连续地控制的。
而且，在步骤311中，在根据温度传感器TC2的检测结果为载热体温度在98℃以上的情况下，进入步骤312，切换成控制阀V1：将废气迂回，三通切换阀V2：将载热体迂回，在步骤313中，当确认维持了2分钟以上载热体温度为100℃以上的状态时，在步骤314中将排热回收系统各部分的状态切换成与前述的初始状态相同的状态，在步骤315中发出“控制阀V1动作不良/热回收停止”的报警。
而且，在步骤313中，在未维持2分钟以上载热体温度为100℃以上的状态的情况下，在步骤316中判断载热体温度是否低于98℃，在低于98℃的情况下，在步骤317中切换成控制阀V1：比例控制，三通切换阀V2：将载热体导入排热回收用热交换器HEX1，并返回步骤310。而且，在步骤316中，在载热体温度高于98℃的情况下，返回步骤312，重复步骤312一步骤316。另外，在这种排热回收控制程序中，上述的各温度以及时间是在规定的范围内任意地设定变更的。
如上所述，在本例的排热回收系统中，在排热回收用热交换器HEX1中发电机的废气和载热体进行热交换，载热体被加热，进而在水加热用热交换器HEX2中载热体和水进行热交换，循环用的水(温水)被加热。此时，由于水加热用热交换器HEX2为板式热交换器，所以通过完全交流等实施高导热效率的热交换。因此，在设备12中循环使用的温水迅速地升温。
而且，在本例的排热回收系统中，与上述的各实施方式同样地通过温度传感器TC2始终检测由排热回收用热交换器HEX1加热了的载热体的温度，根据该检测结果由控制阀V1控制废气向排热回收用热交换器HEX1的导入量。而且，当载热体高于规定的温度时，使应导入排热回收用热交换器HEX1中的废气在导入前迂回到旁通流路35中并排出到大气中。这样一来，在排热回收用热交换器HEX1中，仅回收必要量的热能，多余的热能不被导入排热回收用热交换器HEX1中而排出到大气中。因此，不需要以往的冷却设备，通过这一点也实现了低成本化。
而且，在本例的排热回收系统中，由于与上述各实施方式同样地具有暂时储存载热体的储热箱13，所以通过储存在储热箱13内的载热体而产生储热效果(保温效果)，载热体的温度变动变缓。而且，由于储热箱13是与大气连通型的，所以不容易产生载热体的压力上升，载热体的温度容易上升。因此，能够高效率地将载热体加热到高温。另外，由于储热箱13是与大气连通型的，所以在载热体中产生的气泡、蒸汽在储热箱13内被分离并排出，避免了气泡、蒸汽混入液体中的不良情况。即，在这种排热回收系统中，在将载热体加热到接近于沸点的高温的同时，能够稳定地维持这种高温状态，因此，在将热水供给用的水加热到高温的同时，可稳定地维持这种高温状态。而且，由于罐是与大气连通型的，所以避免了使用高成本的耐压结构，实现了低成本。
以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但勿庸置疑，本发明并不仅限于这种实例。在上述例子中表示的各结构部件的诸形状或组合等仅是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内可根据设计上的要求进行各种变更。
工业上的可应用性
本发明的排热回收系统中，通过热交换器直接地对在规定的设备中循环使用的载热体进行加热，可在将载热体加热到高温的同时稳定地维持这种高温状态。因此，可在低成本化的同时实现能量效率的提高。
而且，本发明的排热回收系统中，通过在载热体和水之间以高的导热率进行有效的热交换，可直接将水道水等温度较低的水加热到高温。因此，可在低成本化的同时实现能量效率的提高。

Claims (7)

1.一种排热回收系统，是利用发电机产生的废气的热，对在规定的设备中循环使用的载热体进行加热的排热回收系统，其特征是，具备：
使上述废气和上述载热体进行热交换、对上述载热体进行加热的排热回收用热交换器，检测在上述排热回收用热交换器中被加热了的上述载热体的温度的温度检测机构，基于该温度检测机构的检测结果控制上述废气向上述排热回收用热交换器中的导入量的控制阀，暂时储存上述载热体的罐，将该罐与大气连通的大气开放管，以及设置在该大气开放管上、使从上述罐中蒸发的上述载热体的蒸气冷凝的冷凝器。
2.根据权利要求1所述的排热回收系统，其特征是，具备防止上述载热体从上述规定的设备向上述排热回收用热交换器倒流的单向阀。
3.一种排热回收系统，是利用发电机产生的废气的热，对水进行加热的排热回收系统，其特征是，具备：
使上述废气和上述载热体进行热交换、对上述载热体进行加热的排热回收用热交换器，检测在上述排热回收用热交换器中被加热了的上述载热体的温度的温度检测机构，基于该温度检测机构的检测结果控制上述废气向上述排热回收用热交换器中的导入量的控制阀，使加热了的上述载热体和水进行热交换、对上述水进行加热的、作为板式热交换器的水加热用热交换器，储存上述载热体的罐，将该罐与大气连通的大气开放管，以及设置在该大气开放管上、使从上述罐中蒸发的上述载热体的蒸气冷凝的冷凝器。
4.根据权利要求3所述的排热回收系统，其特征是，具备基于上述温度检测机构的检测结果，使导入上述水加热用热交换器中的水迂回，对该迂回的水进行加热的辅助加热机构。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的排热回收系统，其特征是，还具备将燃烧气体导入上述排热回收用热交换器中的辅助燃烧气体导入机构。
6.根据权利要求5所述的排热回收系统，其特征是，上述辅助燃烧气体导入机构在上述发电机停止时，取代该发电机产生的废气，将燃烧气体导入上述排热回收用热交换器中。
7.根据权利要求1或2所述的排热回收系统，其特征是，上述规定的设备包括吸收式冷冻机。
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