JP2008185248A - 給湯システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱源部10で発生させた熱を動力サイクルの高温熱源として使用し、熱を動力に変換して発電を行う一方、動力サイクルの低温熱源として給湯用の水を使用して凝縮器23で作動流体と熱交換させ、水の加熱を行う形で排熱を回収し、サイクル稼働を実現することから、電力供給で宅内電力需要の一部を賄えると共に、発電を行いつつ十分な熱を発生させることができ、熱電比が住宅の電力需要と熱需要に見合った適切なものとなり、電力発生に関わらない熱発生を抑えてシステム全体の発電効率を高められ、エネルギ節減及び環境負荷低減を確実なものにできる。
【選択図】 図1
Description
このように本発明によれば、熱源部で発生させた熱を動力サイクルの高温熱源として使用し、熱を動力に変換して発電を行う一方、動力サイクルの低温熱源として給湯用の水を使用して冷却器で作動流体と熱交換させ、水の加熱を行う形で動力サイクルの排熱を回収し、サイクル稼働を実現することにより、給湯に加えて電力供給を行うことができ、使用箇所での電力需要の一部を賄えると共に、発電を行いつつ十分な熱を発生させることができ、熱電比が一般的な電力需要と熱需要に見合った適切なものとなり、且つ発生させる熱出力の最大値も十分大きく、電力発生に関わる熱発生で十分熱需要に対応でき、電力発生に関わらない熱発生を抑えてシステム全体の発電効率を高められ、エネルギ節減及び環境負荷低減を確実なものとすることができる。また、熱源部でも水加熱が行え、給湯用の水に十分な熱を与えることができ、高い給湯能力を確保して様々な給湯需要に確実に対応可能となる。
前記発電機30は、連結されたタービン22により回転駆動されて発電を行う公知の装置であり、説明を省略する。
給湯開始に係る制御は、まず、給湯先としての給湯用カランが開となったり、貯湯タンクから温水が出て貯湯タンクの温水量が減少するなどによって、温水供給指令が制御部50に入力される(ステップ001)と、同時に、制御部50は電力負荷が存在して発電出力が要求されているか否かを判定する(ステップ002)。発電出力の要求がある場合、凝縮器23の入口水温や流量等から、仮に発電のために動力サイクル機構部20を作動させた状態での凝縮器23における放出熱量よりも、水の設定温度までの温度上昇分に相当する熱要求量が上回ることが見込めるか否かを判定する(ステップ003)。給湯に係る熱要求量が凝縮器23の放出熱量を上回ることが見込める場合、熱源部10のバーナ13の燃焼動作を開始させ、作動流体熱交換部12に燃焼ガスを導入し、動力サイクル機構部20を作動状態とすることで、凝縮器23で作動流体と水とが熱交換して水加熱が開始される(ステップ004)。この後、凝縮器23出口での水温を取得し(ステップ005)、給湯に適した設定温度に達しているか否かを判定し(ステップ006)。達していれば給水切換弁43を支管路側連通状態とし(ステップ007)、熱源部10を通さずに適温の温水を給湯先へ向け送給するようにした後、処理を終了する。
また、前記ステップ104で、水温が設定温度範囲上限を超えている場合、熱源部10の水加熱部11への燃焼ガス供給を所定量減少させ、加熱を弱める(ステップ110)。この後、前記ステップ104に戻り、処理を繰返す。前記ステップ105で熱源部10出口温度が設定温度範囲を下回る場合、バーナ13で燃焼させるガス量を増やし、燃焼ガス供給を増大させて温水温度を高める(ステップ111)。そして再びステップ105に戻って処理を繰返す。
なお、前記ステップ303で発電出力が発電機30の最大出力に達している場合、処理終了となる。
前記ステップ403で発電機30の電力出力が負荷側での電力要求量を超えていない場合は、前記電力要求量に発電出力を一致させる制御(ステップ301〜311)を実行した上で、前記ステップ401に戻り、以降の処理を繰返すこととなる。
10 熱源部
11 水加熱部
12 作動流体熱交換部
13 バーナ
14 潜熱回収用熱交換部
20 動力サイクル機構部
21 気液分離器
22 タービン
23 凝縮器
24 ポンプ
25 バイパス流路
26 流路切換弁
27 支流路
28 減圧弁
30 発電機
40 管路
41 主管路
42 支管路
43 給水切換弁
50 制御部
Claims (6)
- 所定燃料の燃焼ガスの保有する熱で水を加熱する熱源部と、前記熱源部で得られた温水を給湯先に供給すると共に水供給源から熱源部に水を導く管路とを少なくとも備える給湯システムにおいて、
所定の作動流体を加熱する加熱器と、前記作動流体の少なくとも一部を導入されて流体の保有する熱エネルギを動力に変換する膨張機と、当該膨張機を出た作動流体を冷却する冷却器と、当該冷却器を出た作動流体を前記加熱器へ送込む圧縮機とを少なくとも備える動力サイクル機構部、及び、前記膨張機で得られた動力で発電を行う発電機を備え、
前記熱源部が、発生させた熱の少なくとも一部で前記作動流体を加熱する作動流体熱交換部を有して、前記動力サイクル機構部の加熱器を兼ね、
前記動力サイクル機構部の冷却器が、前記管路を通じ前記水供給源から送給される水を、前記作動流体と熱交換する冷却用媒体の少なくとも一つとして流入出可能とされてなることを
特徴とする給湯システム。 - 前記請求項1に記載の給湯システムにおいて、
前記熱源部と膨張機との間の作動流体流路所定位置から分岐され、膨張機と冷却器との間の作動流体流路所定位置に合流するバイパス流路と、
前記熱源部と膨張機との間の作動流体流路における前記バイパス流路の分岐位置に配設され、熱源部寄り流路の膨張機寄り流路及びバイパス流路への各連通度合を調整して作動流体の膨張機側へ向う量とバイパス流路を経由して冷却器へ向う量との割合を変更可能とする流路切換弁と、
電力負荷側からの電力要求量又は熱負荷側からの熱要求量に応じて、前記流路切換弁を調整制御する制御部とを備えることを
特徴とする給湯システム。 - 前記請求項2に記載の給湯システムにおいて、
前記管路が、前記冷却器から熱源部を経由して給湯先に向う主管路と、当該主管路における冷却器と熱源部との間の所定位置から分岐されて熱源部より給湯先側の所定位置で主管路に合流する支管路とを有すると共に、前記主管路と支管路の分岐位置に配設されて主管路の冷却器寄り部分が主管路の熱源部寄り部分と支管路のいずれに連通するかを切換える給水切換弁を有してなり、
前記制御部が、冷却器出口での水温が給湯に係る所定設定温度に達している場合には、前記給水切換弁を冷却器出口と支管路側との連通状態とし、前記設定温度に達していない場合には給水切換弁を冷却器出口と熱源部側との連通状態とする制御を行うことを
特徴とする給湯システム。 - 前記請求項1ないし3のいずれかに記載の給湯システムにおいて、
前記作動流体が、水より低沸点となる非共沸混合媒体とされ、
前記熱源部の作動流体熱交換部と前記動力サイクル機構部の膨張機との間の作動流体流路に、作動流体熱交換部で蒸発した気相作動流体と液相作動流体とを分離する気液分離器を配設すると共に、当該気液分離器で分離した液相作動流体を冷却器に向わせる支流路を配設することを
特徴とする給湯システム。 - 前記請求項4に記載の給湯システムにおいて、
前記熱源部が、高温の燃焼ガスの到達する部位に水加熱部分を位置させ、当該水加熱部分より低温の燃焼ガスが到達する部位に前記作動流体熱交換部を位置させることを
特徴とする給湯システム。 - 前記請求項1ないし5のいずれかに記載の給湯システムにおいて、
前記熱源部が、潜熱回収用熱交換部を有してなり、
水供給源からの水が、最初に前記潜熱回収用熱交換部に導入されて加熱された後、冷却器及び/又は熱源部の水加熱部分に導入されて加熱されることを
特徴とする給湯システム。
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