JP2014009820A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯槽外部の液体流路にヒータを配置し、かつ、空焚きを検知できる加熱装置を提供する。
【解決手段】液体を所定の最小液量以上の液量で収容する貯槽５２と、貯槽の加熱側流出口５２ａおよび加熱側流入口５２ｂを連絡し貯槽外部における液体の循環経路となる流路部５０と、流路部に存在する液体を加熱するヒータ５５と、流路部に接続され加熱側流出口から加熱側流入口に向けて液体を送液する循環ポンプ５１と、で加熱装置を構成する。流路部はヒータにより加熱される加熱部５８ａと加熱部よりも上流側に配置されているトラップ部５７とで構成し、さらに、加熱側流出口、トラップ部の上流側端部５７ａおよびトラップ部の下流側端部５７ｂを、貯槽の最小液量線Ｌ１よりも鉛直方向の下方に配置する。そして、加熱部または流路部のなかで加熱部よりも下流側に位置する部分に第１の温度センサ５６ａを配置し、トラップ部には第２の温度センサ５６ｂを配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を加熱するための加熱装置に関する。

液体を加熱するための加熱装置として、液体を収容する貯槽内にヒータを配置し、ヒータによって液体を加熱するものが知られている。この種の加熱装置において、何らかの理由により貯槽内に液体が供給されず（或いは貯槽内の液体が流出して）ヒータが剥き出しになる場合がある。この場合、ヒータによる空焚きが生じ、加熱装置が過度に昇温する可能性がある。

このような空焚きを回避するためには、貯槽内に温度センサを配置して貯槽の温度を検知するのが有効だと考えられる。例えば特許文献１〜３には、液体の貯槽に温度センサを配置し、温度センサにより温度異常を検知することで、貯槽内で空焚きが生じているか否かを判断する技術が開示されている。

上述したように空焚き中には貯槽中の液体の量が減少する。つまり空焚き中には、貯槽中には液相と気相とが存在し、ヒータは気相に露出する。特許文献１〜３においては、空焚きの発生を精度高く検知するために、空焚き時に気相になる位置と、空焚き時にも液相が維持される位置と、にそれぞれ別の温度センサを配置している。そして、各温度センサで検知した温度の差（或いは気相側の温度センサで検知した温度の上昇率等）を用いて、空焚きの発生を検知している。空焚きの発生を信頼性高く、かつ、タイムラグなく（または少なく）検知するためには、液相側と気相側とにそれぞれ温度センサを配置し、気相の温度と液相の温度との温度差に基づいて空焚きが発生しているか否かを判断するのが良いと考えられる。空焚き発生時にも、液相は気相に比べて温度変化が少ないため、温度の比較対象として用いるのに適しているためである。

ところで、特許文献１〜３の技術によると、貯槽の空焚きを検知することはできるが、貯槽の外部にヒータを含む加熱部を設ける場合には、空焚きを精度高く検知することはできない。例えば、貯槽外部に液体の流路を設けて液体を貯槽の内外に循環させるとともに、この流路にヒータを配置する場合（つまり、貯槽の外部に流路およびヒータを含む加熱部を設ける場合）、液体は流路内で加熱され、貯槽に戻される。この場合、貯槽の液体量減少に伴い流路内の液体量が減少し、流路内に気相が形成されてヒータが気相に露出すると、加熱部に空焚きが生じる。

加熱部に空焚きが生じると、流路内の気相および／または流路自体が加熱され、熱伝導により貯槽が加熱されるため、貯槽内の温度センサで温度異常（つまり空焚きの発生）を検知することも可能だと考えられる。しかしこのような場合には、貯槽内に設けた温度センサで加熱部の空焚きを検知可能なタイミングと、実際に加熱部で空焚きが始まるタイミングと、の間にタイムラグが生じる。また、ヒータ近傍を直接センシングする場合と比べて、空焚きの検出精度も低いと考えられる。

特開２００５−２８３０２４号公報 特開２００９−３０２３６号公報 特開２００４−１０６６３４号公報

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、貯槽外部の液体流路にヒータを配置し、かつ、空焚きを検知できる加熱装置を提供することを課題とする。

貯槽外部の液体流路にヒータを配置した加熱装置において、この流路におけるヒータの近傍に温度センサを配置すれば、貯槽に温度センサを配置する場合に比べて空焚き検知精度は向上すると考えられる。そして、流路内において空焚き発生時に気相が形成される部分と、液相が形成されたままの部分とにそれぞれ温度センサを配置すれば、空焚きの発生を精度高く検知できると考えられる。しかし流路内に形成される液相および気相は、貯槽内における液体の残量と密接に関係する。したがって、貯槽内部における液体の残量が少なくなると、流路全体から液相が消失し、全ての温度センサが気相に露出する可能性がある。この場合、液相の温度を検知することができないため、空焚きの発生を精度高く検知するのが困難になる。

本発明の発明者等は、鋭意研究の結果、貯槽、流路および温度センサを所定の位置関係で配置することで、温度センサによって液相の温度を検知することができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の加熱装置は、液体の流路の少なくとも一部を構成するとともに前記液体を加熱する加熱装置であって、
液体を所定の最小液量以上の液量で収容するとともに開口状をなす加熱側流出口および加熱側流入口を持つ貯槽と、前記加熱側流出口と前記加熱側流入口とを連絡し前記貯槽外部における前記液体の循環経路となる流路部と、前記流路部に存在する前記液体を加熱するヒータと、前記流路部に接続され前記加熱側流出口から前記加熱側流入口に向けて前記液体を送液する循環ポンプと、を持ち、
前記流路部は、前記ヒータにより加熱される加熱部と、前記加熱部よりも液体循環方向の上流側に配置されているトラップ部と、を持ち、
前記加熱側流出口、前記トラップ部における液体循環方向の上流側端部、および、前記トラップ部における液体循環方向の下流側端部は、前記貯槽において前記最小液量となった前記液体の液面が配置される最小液量線よりも、鉛直方向の下方に配置され、
前記加熱部、または、前記流路部のなかで前記加熱部よりも前記下流側に位置する部分には第１の温度センサが配置され、前記トラップ部には第２の温度センサが配置されているものである。

本発明によれば、加熱側流出口、トラップ部の上流側端部および下流側端部が貯槽の最小液量線よりも鉛直方向の下側に配置されている。つまり、貯槽内に残存する液体の液面（貯槽内の水位と呼ぶ）が最小液量線にまで下がっても、トラップ部には液体が残存する。したがって、トラップ部に配置した温度センサ（第２の温度センサ）によって、液相の温度を信頼性高く測定できる。また、第１の温度センサは加熱部または流路部のなかで加熱部よりも下流側に位置する部分に配置されている。このため、空焚き時に加熱部またはその下流側部分がヒータにより過剰に加熱されると、第１の温度センサにより温度上昇を検知できる。これらの協働により、本発明の加熱装置によると空焚きの発生を信頼性高く検知でき、空焚きの発生防止を図ることが可能である。

換言すると、第１の温度センサは検知側のセンサとして機能し、第２の温度センサは参照側のセンサとして機能する。検知側のセンサ（第１の温度センサ）は、流路部において、ヒータにより加熱される部分の温度を検知する。参照側のセンサ（第２の温度センサ）は、流路部においてヒータの影響が少ない部分（トラップ部）の温度を検知する。上述したように、空焚き発生時にもトラップ部には気相が形成され難く、液相が残存し易い。つまり、空焚き発生時にもトラップ部の温度は大きく昇温し難い。したがって、検知側のセンサで検知した温度と参照側のセンサで検知した温度との温度差は、空焚き発生時において、空焚き発生時以外（通常時と呼ぶ）に比べて非常に大きくなる。よって、本発明の加熱装置によると空焚き発生を精度高く検知可能であり、空焚きの発生防止を図ることが可能である。

本発明の加熱装置は、下記の（１）〜（３）の何れか一つを備えるのが好ましく、（１）〜（３）の複数を備えるのがより好ましい。
（１）前記第１の温度センサは、前記流路部のなかで前記加熱部よりも前記下流側に位置する部分に配置されている。
（２）前記トラップ部は、最小液量線よりも鉛直方向の上方に配置されている上側トラップを持つ。
（３）前記トラップ部は、前記加熱側流出口、前記トラップ部における液体循環方向の上流側端部、および、前記トラップ部における液体循環方向の下流側端部よりも鉛直方向の下方に配置されている下側トラップを持ち、
前記第２の温度センサは前記下側トラップに配置されている。

本発明の加熱装置によれば、貯槽外部の液体流路にヒータを配置し、かつ、空焚きの検知精度を向上できる。

実施形態１の加熱装置を含むコージェネレーションシステムを示すシステム図である。 通常時における実施形態１の加熱装置を鉛直方向に切断した様子を模式的に表す断面図である。 空焚き発生時における実施形態１の加熱装置を鉛直方向に切断した様子を模式的に表す断面図である。 空焚き発生時における実施形態１の加熱装置を鉛直方向に切断した様子を模式的に表す断面図である。 空焚き発生時における実施形態２の加熱装置を鉛直方向に切断した様子を模式的に表す断面図である。 空焚き発生時における実施形態３の加熱装置を鉛直方向に切断した様子を模式的に表す断面図である。

本発明の加熱装置は、種々の液体を加熱するための装置として具現化できる。例えば、貯槽としての貯湯タンクを含み水を加熱する温水器等である。

加熱部に配置するヒータは、例えば加熱部の内部に収容して加熱部内の液体を直接加熱しても良いし、加熱部の外部に配置して加熱部（つまり流路部の壁面等）を介して液体を間接的に加熱しても良い。ヒータとしては、電気ヒータやガスバーナ等、種々のものを使用できる。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１の加熱装置について説明する。

実施形態１の加熱装置は、コージェネレーションシステムの一部を構成する。具体的には、コージェネレーションシステムは発電ユニット１を含み、燃料により作動するエンジン３により、電気エネルギを発生させる（発電する）とともに、エンジン３の排熱を利用する。このシステムは、発電ユニット１と、熱源機７とを持つ。熱源機７は、床暖房機器や室内設置暖房機器等の暖房機器７５に使用されるクーラント（実施形態では水）を加熱する熱源となる。実施形態１の加熱装置は、発電ユニット１におけるエンジン３の冷却水の流路の一部を構成し、エンジン冷却水回路５０と、エンジン冷却水ポンプ５１と、バッファタンク５２と、逆潮防止ヒータ５５とを含む。エンジン冷却水回路５０は、本発明の加熱装置における流路部に相当する。エンジン冷却水ポンプ５１は本発明の加熱装置における循環ポンプに相当する。バッファタンク５２は本発明の加熱装置における貯槽に相当する。逆潮防止ヒータ５５は本発明の加熱装置におけるヒータに相当する。以下、コージェネレーションシステム全体の概要を説明する。

発電ユニット１は、ハウジング２と、エンジン３と、発電機３９と、エンジン冷却水循環系５と、排熱回収系６と、熱交換器５９と、制御装置１００とを持つ。エンジン３は駆動軸３ａを持ち、発電機３９はエンジンの駆動軸３ａにより回転駆動されて発電する。エンジン冷却水循環系５には、エンジン３に流通するエンジン冷却水が循環する。排熱回収系６は、熱交換器５９によりエンジン冷却水循環系５と熱交換可能であり、かつ、熱源機７に流通する。排熱回収系６は、エンジン３が高温となったときに、エンジン冷却水の排熱を回収して熱源機７を補助する。

エンジン３は、油圧スイッチ３０と、エンジン３の回転数を検知する回転センサ３１とを持つ。参考までに、発電機３９は、基本的には、エンジン３の作動が安定する定常運転において発電するものであり、エンジン３の作動の安定性が必ずしも充分ではない暖機促進制御においては発電しない。

図１に示すように、ハウジング２および熱源機７には燃料流路８が導入されている。燃料流路８は、ガスメータ１０５の下流側に接続され、ハウジング２に向かいガス燃料をエンジン３に供給する第１流路８ａと、熱源機７に向かいガス燃料を後述する加熱部７ａに供給する第２流路８ｂとに分岐している。

第１流路８ａには、電磁弁８０ａ，８０ｂ、ガバナ８１、サージタンク８２、燃料弁８３、スロットル弁８４が設けられている。また、ハウジング２には、第１流路８ａとは別に、エンジン３に空気を供給させる空気通路８５が設けられている。空気通路８５は、エアクリーナ８６、スロットル弁８４を介してエンジン３の吸気ポートに接続されている。第１流路８ａを経て導入された燃料ガスと、空気通路８５を経て導入された空気との混合気は、スロットル弁８４およびエンジン３の吸気ポートを介してエンジン３の燃焼室に供給される。この混合気が燃焼室内で燃焼することにより、エンジン３のピストンが動作する。エンジン３の排気ポートには、ハウジング２の外部に至る排気通路９０が接続されている。排気通路９０は、エンジン３の排気ポートから排出される高温の排気ガスを外気に放出させるための通路である。排気通路９０には、エンジン冷却水回路５０に流通するエンジン冷却水を排気ガスの熱により加熱するための排気熱交換器９１、排気サイレンサー９２、ドレントラッパ９３が接続されている。

図１に示すように、エンジン冷却水循環系５は発電ユニット１のハウジング２に内蔵されており、エンジン冷却水回路５０、エンジン冷却水ポンプ５１およびバッファタンク５２を持つ。エンジン冷却水回路５０は、閉鎖循環型の回路であり、エンジン３と熱交換して加熱されるエンジン冷却水が流通する。エンジン冷却水回路５０中のエンジン冷却水は、エンジン冷却水ポンプ５１により循環する。

エンジン冷却水回路５０は、通路５０ａ〜５０ｃと、バッファタンク５２を迂回するバイパス通路５３と、サーモバルブ５４とを持つ。バッファタンク５２はエンジン冷却水を溜め得る容量を持ち、エンジン冷却水の貯槽となる。サーモバルブ５４は、エンジン冷却水の温度に応じてポート５４ａ〜５４ｃを開閉させることにより、エンジン冷却水の流路をバイパス通路５３側またはバッファタンク５２側に切り替える。エンジン冷却水をバイパス通路５３に流す（バッファタンク５２を迂回させるように切り替える）ことで、例えばエンジン３の始動時等において、エンジン冷却水を早期に暖め得る。なお、通路５０ａは排気熱交換器９１に連通しており、エンジン３の排気ポートから排出され排気通路９０に流通する高温の排気ガスにより加熱される。このため通路５０ａを流通しひいてはエンジン冷却水回路５０を流通するエンジン冷却水は、排気熱交換器９１で加熱される。なお、発電ユニット１のハウジング２内にはインバータ２０１および制御基板２０２が設けられている。

熱源機７は、室内または室外の暖房機器７５に供給される水を加熱する給湯式の熱源機であり、燃焼式の加熱部７ａと、加熱部７ａで加熱した水を暖房機器７５に向けて搬送させるポンプ７ｂとを持つ。加熱部７ａは、第２流路８ｂを経て供給された燃料ガスを燃焼させて水を加熱する。さらに、熱源機７は、ポート７０ａ，７０ｂをもつ中間吐出部として機能する暖房吐出ヘッダ７０と、ポート７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄをもつ中間戻り部として機能する暖房戻りヘッダ７２とを持つ。熱源機７の加熱部７ａで加熱された水は、ポンプ７ｂにより、第１給湯通路７３、ポート７０ａから暖房吐出ヘッダ７０に至り、ポート７０ｂから吐出され、第２給湯通路７４を介して暖房機器７５に供給されて暖房に使用される。暖房機器７５から帰還した水は、第１帰還通路７６、ポート７２ａを介して暖房戻りヘッダ７２に至り、ポート７２ｂから第２帰還通路７７を介して帰還ポート７ｃから熱源機７に帰還する。熱源機７に帰還した水は熱源機７の加熱部７ａで再び加熱され、ポンプ７ｂにより、第１給湯通路７３、暖房吐出ヘッダ７０および第２給湯通路７４を介して暖房機器７５に再び供給され、暖房に使用される。

排熱回収系６は発電ユニット１と熱源機７とに接続されている。排熱回収系６は、水が流通する排熱回収回路６０と、排熱回収回路６０に流通する水を循環させるための排熱ポンプ６２とを持つ。排熱回収回路６０は、通常運転時においてエンジン３の排熱をエンジン冷却水回路５０および熱交換器５９を介して回収するための回路である。排熱回収回路６０は、暖房戻りヘッダ７２のポート７２ｃに繋がる往路６０ａと、暖房戻りヘッダ７２のポート７２ｄに繋がる復路６０ｃとをもつ。熱交換器５９は発電ユニット１に内蔵されており、エンジン冷却水回路５０のエンジン冷却水と排熱回収回路６０の水とを熱交換させる。熱交換器５９は、エンジン冷却水回路５０において逆潮防止ヒータ５５の下流に配置されており、且つ、バッファタンク５２およびバイパス通路５３の上流に配置されている。逆潮防止ヒータ５５は電気ヒータであり、電力負荷で消費される電力が急激に低下して発電機３９が発電した電力の一部が余剰になるとき、余剰の電力を消費させるために発熱するヒータである。逆潮防止ヒータ５５は商用電源１０４に接続されている。このため逆潮防止ヒータ５５は商用電源１０４から得られた電力を用いて発熱することも可能である。例えば冬期や寒冷地においては、外気温が低いために、エンジン３が始動し難い傾向がある。この場合、エンジン３の始動前において、商用電源１０４から逆潮防止ヒータ５５に通電を行い、逆潮防止ヒータ５５を発熱させて、エンジン冷却水循環系５に流通するエンジン冷却水を加熱し、エンジン３を暖機することができる。

制御装置１００は、発電ユニット１の機器を制御するための第１制御部１０１と、熱源機７を制御するための第２制御部１０２と、第１制御部１０１および第２制御部１０２に接続されている入力部１０３とを持つ。制御装置１００は商用電源１０４から給電されて作動する。第２制御部１０２は信号を第１制御部１０１に出力する。入力部１０３は、発電ユニット１および熱源機７の外部（一般的には家屋等の建物の内部）に配置され、第１制御部１０１および第２制御部１０２に発電ユニット１および熱源機７の運転信号を出力する。

以下、実施形態１の加熱装置について詳説する。以下、鉛直方向の上方を単に上方と略し、鉛直方向の下方を単に下方と略する。また、液体循環方向の上流側を単に上流側と略し、液体循環方向の下流側を単に下流側と略する。

図２に示すように、バッファタンク５２は上方に開口する容器状をなし、内部に液体であるエンジン冷却水を収容する。したがってバッファタンク５２の内部には、エンジン冷却水からなる液相Ｘと、空気からなる気相Ｙと、が形成されている。気相Ｙは液相Ｘの上方に形成されている。バッファタンク５２の底部には、開口状の加熱側流出口５２ａが形成されている。バッファタンク５２上部の開口は、後述する加熱側流入口５２ｂとして機能する。図２に示すように、加熱側流出口５２ａは、バッファタンク５２における最小液量線Ｌ１よりも下方に配置されている。なお、バッファタンク５２の液量は、後述する第１の温度センサ５６ａおよび第２の温度センサ５６ｂとは別の液量センサにより検知されている。バッファタンク５２の水位が最小液量線Ｌ１未満になると、液量センサから制御装置１００に信号が出力される。すると、制御装置１００の制御により、バッファタンク５２に水道水が供給される。

バッファタンク５２の加熱側流出口５２ａには、流路部すなわちエンジン冷却水回路５０が接続されている。エンジン冷却水回路５０は、トラップ部５７、加熱部５８ａ、および戻し部５８ｂを持つ。トラップ部５７の上流側端部５７ａはバッファタンク５２の加熱側流出口５２ａに接続され、トラップ部５７の下流側端部５７ｂは加熱部５８ａの上流側端部５８ｃに接続されている。トラップ部５７の中間部にはエンジン冷却水ポンプ５１が接続されている。トラップ部５７の下流側部分（エンジン冷却水ポンプ５１よりも下流側の部分）はＳ字状に湾曲している。より具体的には、トラップ部５７のなかでＳ字状をなす部分は、最小液量線Ｌ１よりも上方に配置されている上側トラップ５７ｕと、最小液量線Ｌ１よりも下方に配置されている下側トラップ５７ｌとを持つ。下側トラップ５７ｌは、上側トラップ５７ｕよりも下流側に配置され、加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよびトラップ部５７の下流側端部５７ｂよりも下方に配置されている。

加熱部５８ａは、鉛直方向に沿って延びるよう配置されている。加熱部５８ａの下流側端部５８ｄは加熱部５８ａの上流側端部５８ｃよりも上方に配置されている。加熱部５８ａの内部には、逆潮防止ヒータ５５が収容配置されている。逆潮防止ヒータ５５は、制御装置１００を介して商用電源１０４から給電される電気ヒータである。逆潮防止ヒータ５５は、加熱部５８ａの内部に流通する液体を加熱する。加熱部５８ａの上流側端部５８ｃはトラップ部５７の下側トラップ５７ｌに接続され、加熱部５８ａの下流側端部５８ｄは戻し部５８ｂに接続されている。戻し部５８ｂは最小液量線Ｌ１よりも上方に配置されている。戻し部５８ｂの上流側端部５８ｅ（つまり、戻し部５８ｂのなかで加熱部５８ａ側に存在する端部）には第１の温度センサ５６ａが配置され、下側トラップ５７ｌには第２の温度センサ５６ｂが配置されている。第１の温度センサ５６ａおよび第２の温度センサ５６ｂは、制御装置１００に接続されている。戻し部５８ｂの下流側端部５８ｈは、バッファタンク５２の加熱側流入口５２ｂに接続されている。

図２に示すように、通常時においては、バッファタンク５２における液体の水位は最小液量線Ｌ１よりも上方に配置され、エンジン冷却水回路５０の内部は液体（エンジン冷却水）で満たされている。バッファタンク５２内部の液体は、冷却水ポンプ５１によって輸送され、バッファタンク５２→冷却水回路５０（トラップ部５７→冷却水ポンプ５１→トラップ部５７→加熱部５８ａ→戻し部５８ｂ）→バッファタンク５２の順に循環する。したがって、第２の温度センサ５６ｂは逆潮防止ヒータ５５で加熱される前の液体の温度を検知し、第１の温度センサ５６ａは逆潮防止ヒータ５５で加熱された後の液体の温度を検知する。この温度情報は制御装置１００に伝送される。制御装置１００は、第１の温度センサ５６ａおよび第２の温度センサ５６ｂから得た温度情報を基に、加熱部５８ａに空焚きが発生しているか否かを判断する。図２に示す通常時においては、第２の温度センサ５６ｂで検知した加熱前の液温は低く、第１の温度センサ５６ａで検知した加熱後の液温もまた比較的低いため、加熱前液温と加熱後液温との差は比較的小さい。このため制御装置１００は空焚きが発生していないと判断する。

バッファタンク５２の内部と加熱部５８ａの内部とはエンジン冷却水で満たされたトラップ部５７により連絡している。したがって、図３に示すように、何らかの理由によりバッファタンク５２内の液体の水位が下がると、加熱部５８ａ内もまたバッファタンク５２内の水位と同じ水位になる。このとき加熱部５８ａの上側部分には、戻し部５８ｂを通じて、バッファタンク５２内の空気が流入する。したがって、このとき加熱部５８ａの上側部分には気相Ｙが形成される。このように加熱部５８ａ内の水位が下がり、逆潮防止ヒータ５５が露出すると、空焚きが発生する。空焚き時において、加熱部５８ａの内部は液体が非常に少ない（或いは液体がない）状態で逆潮防止ヒータ５５により加熱される。したがって、加熱部５８ａ内部の温度は大きく上昇する。第１の温度センサ５６ａは、加熱部５８ａを含む冷却水回路５０の下流側部分に配置されている。このため、このとき第１の温度センサ５６ａにより検知した加熱部５８ａの温度は比較的高温であり、通常時における加熱後の液温を上回る。

一方、このとき加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂは、最小液量線Ｌ１よりも下方に配置されている。したがって、このときトラップ部５７には液体が残存し、トラップ部５７内の温度は比較的低い。第２の温度センサ５６ｂはトラップ部５７の内部に配置されているため、このとき第２の温度センサ５６ｂにより検知したトラップ部５７内の温度は、空焚き時の加熱部５８ａの温度（第１の温度センサ５６ａの検知温度）を大きく下回る。このため、空焚き時における第１の温度センサ５６ａの検知温度と第２の温度センサ５６ｂの検知温度との差は比較的大きく、制御装置１００は空焚きが発生していると判断できる。

実施形態１の加熱装置によると、液体の流路部５０に、空焚き時に気相Ｙが形成される部分（加熱部５８ａまたはその下流側部分）と、空焚き時にも液相Ｘが維持される部分（トラップ部５７）とを設け、空焚き時におけるこの２つの部分の温度差が、通常時におけるこの２つの部分の温度差よりも大きくなるようにした。そして、この二つの部分のなかで高温側の部分（加熱部５８ａまたはその下流側部分）に検知側のセンサである第１の温度センサ５６ａを配置し、低温側の部分（トラップ部５７）に参照側のセンサである第２の温度センサ５６ｂを配置した。このため、空焚き時における第１の温度センサ５６ａおよび第２の温度センサ５６ｂの温度差は、通常時における第１の温度センサ５６ａおよび第２の温度センサ５６ｂの温度差を大きく上回る。よって実施形態１の加熱装置によると、空焚きの発生を精度高く検知できる。

なお、図１に示すように、バッファタンク５２と逆潮防止ヒータ５５との間には弁（サーモバルブ５４）や熱交換器（熱交換器５９、排気熱交換器９１）等の種々の部材を介在させる可能性が高い。したがって、バッファタンク５２と逆潮防止ヒータ５５とは近くに配置し難く、バッファタンク５２と逆潮防止ヒータ５５とを連絡する流路部すなわちエンジン冷却水循環系５の配管も、これら各種の部材の配置に応じて種々に設定する必要がある。つまり、本発明の加熱装置において、貯槽（バッファタンク５２）と流路部（エンジン冷却水回路５０）との鉛直方向における位置関係は、その他の部材の位置関係に応じて決定する可能性があり、望み通りに配置できない可能性がある。しかしこのような場合にも、少なくとも加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂを、最小液量線Ｌ１よりも下方に配置することで、空焚き発生時にもトラップ部５７に液体が残存する可能性が高くなり、第１の温度センサ５６ａおよび第２の温度センサ５６ｂによって空焚きの発生を精度高く検知することが可能である。つまり、図３に示すように、この３つの部分を最小液量線Ｌ１よりも下方に配置することで、トラップ部５７の一部（上側トラップ５７ｕ）を最小液量線Ｌ１よりも上側に配置しても、サイフォンの原理によりトラップ部５７は液体で満たされる。したがって、液体の緩衝作用により、トラップ部５７内の温度は上昇し難い。

なお、加熱部５８ａ全体を最小液量線Ｌ１よりも鉛直方向の下方に配置しても良い。この場合には、バッファタンク５２内の水位が最小液量線Ｌ１にまで達した場合にも、加熱部５８ａの全体が液体で満たされる。このため、この場合には空焚き自体が発生し難くなる利点がある。

また、エアの巻き込み等によりトラップ部５７に気相Ｙが発生することも考えられるが、トラップ部５７に上側トラップ５７ｕを設けることで、気相Ｙの発生による影響を抑制できる。つまり、図４に示すように、最小液量線Ｌ１よりも上方に位置する上側トラップ５７ｕを設けることで、トラップ部５７に発生した気相Ｙを上側トラップ５７ｕに回収でき、トラップ部５７におけるその他の部分には液相Ｘが残存する可能性が高い。このため、第２の温度センサ５６ｂ付近における温度上昇を抑制でき、空焚きの発生をより精度高く検知できる。

第１の温度センサ５６ａは、加熱部５８ａ、または、流路部（エンジン冷却水回路５０）における加熱部５８ａの下流側に配置すれば良いが、流路部における加熱部５８ａの下流側に配置するのが好ましい。加熱部５８ａはヒータ（逆潮防止ヒータ５５）が存在する部分であり、通常時においても比較的高温である。このため、通常時における第１の温度センサ５６ａの検知温度と空焚き時における第１の温度センサ５６ａの検知温度との温度差を大きくするために、加熱部５８ａを避けて第１の温度センサ５６ａを配置するのが良いためである。

また、上述したように、空焚き時にもトラップ部５７にはサイフォンの原理により液体が満たされる可能性が高いが、貯槽（バッファタンク５２）および／または流路部に何らかの問題が生じ、貯槽の水位が最小液量線Ｌ１よりも下がる可能性も僅かにある。この場合にも、加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａ、およびトラップ部５７の下流側端部５７ｂよりも下方に、下側トラップ５７ｌを配置することで、たとえ貯槽中の液体が全て失われても、下側トラップ５７ｌには液相Ｘが残存する可能性がある。このため、空焚き時にも第２の温度センサ５６ｂ付近における温度上昇を抑制可能であり、空焚きの発生を精度高く検知できる。

なお、実施形態１の加熱装置において、最小液量線Ｌ１は単に想定されているだけであり、貯槽に物理的に（可視的に）設けられているものではない。最小液量線Ｌ１は単なる基準であるため、可視的であっても良いし、不可視的であっても良い。

（実施形態２）
実施形態２の加熱装置は、エンジン冷却水回路５０の形状以外は実施形態１の加熱装置と同じものである。図５に示すように、実施形態２の加熱装置において、バッファタンク５２と加熱部５８ａとは、トラップ部５７およびトラップ連絡部１５７により連絡されている。また、加熱部５８ａは有底筒状をなし、加熱部５８ａの鉛直方向における下端部５８ｆは閉口している。加熱部５８ａにおける下端部５８ｆよりもやや上側の位置には開口５８ｇが形成されている。この開口５８ｇにはトラップ連絡部１５７が接続されている。トラップ連絡部１５７にはトラップ部５７の下流側端部５７ｂが接続されている。トラップ部５７の上流側端部５７ａはバッファタンク５２の加熱側流出口５２ａに接続されている。加熱部５８ａの内部には、実施形態１と同様に、逆潮防止ヒータ５５が配置されている。

加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂは、鉛直方向において略同位置に配置されている。また、加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂは、最小液量線Ｌ１よりも下方に配置されている。一方、トラップ連絡部１５７は、鉛直方向において、加熱側流出口５２ａおよび最小液量線Ｌ１よりも上方に配置されている。トラップ部５７は、加熱側流出口５２ａ、上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂよりも下方に配置されている下側トラップ５７ｌを持つ。第２の温度センサ５６ｂは、下側トラップ５７ｌに配置されている。

実施形態２の加熱装置のエンジン冷却水回路５０においては、加熱部５８ａとバッファタンク５２とを連絡する部分の一部（トラップ連絡部１５７）が、最小液量線Ｌ１よりも上方に位置している。しかし、エンジン冷却水回路５０の他の一部であるトラップ部５７は、最小液量線よりも下方に配置されている下側トラップ５７ｌを持ち、第２の温度センサ５６ｂはこの下側トラップ５７ｌに配置されている。下側トラップ５７ｌには、空焚き発生時においても液相Ｘが残存する。したがって実施形態２の加熱装置は、実施形態１の加熱装置と同様に、空焚きの発生を精度高く検知できる。

（実施形態３）
実施形態３の加熱装置は、エンジン冷却水回路５０の形状以外は実施形態１の加熱装置と同じものである。図６に示すように、実施形態３の加熱装置において、バッファタンク５２と加熱部５８ａとはトラップ部５７により連絡されている。トラップ部５７は直管状をなし、加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂは、鉛直方向において略同位置に配置されている。また、加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂは最小液量線Ｌ１よりも下方に配置されている。トラップ部５７には第２の温度センサ５６ｂが配置されている。

実施形態３の加熱装置は下側トラップ５７ｌを持たないが、加熱側流出口５２ａ、トラップ部５７の上流側端部５７ａおよび下流側端部５７ｂを最小液量線Ｌ１よりも下方に配置したため、空焚き発生時においてもトラップ部５７には液相Ｘが残存する。したがって実施形態３の加熱装置は、実施形態１の加熱装置と同様に、空焚きの発生を精度高く検知できる。

（その他）本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。例えば実施形態の加熱装置では、流路部がコージェネレーションシステムのエンジン冷却水回路であり、流路部に流通する液体がエンジン冷却水であり、液体がヒータ（逆潮防止ヒータ）以外の熱源すなわちエンジンによっても加熱されたが、本発明の加熱装置は液体をヒータのみで加熱するものに適用することも可能である。

１は発電ユニット、２はハウジング、３はエンジン、３９は発電機、５はエンジン冷却水循環系、５０は流路部（エンジン冷却水回路）、５１は循環ポンプ（エンジン冷却水ポンプ）、５２は貯槽（バッファタンク）、５２ａは加熱側流出口、５２ｂは加熱側流入口、５５はヒータ（逆潮防止ヒータ）、５６ａは第１の温度センサ、５６ｂは第２の温度センサ、５７はトラップ部、５７ａはトラップ部の上流側端部、５７ｂはトラップ部の下流側端部、５７ｕは上側トラップ、５７ｌは下側トラップ、５８ａは加熱部、６は排熱回収系、６０は排熱回収回路、６２は排熱ポンプ、７は熱源機、７０は暖房吐出ヘッダ、７２は暖房戻りヘッダ、７５は暖房機器、１０４は出口温度センサ、Ｌ１は最小液量線を示す。

Claims (4)

1. 液体の流路の少なくとも一部を構成するとともに前記液体を加熱する加熱装置であって、
   液体を所定の最小液量以上の液量で収容するとともに開口状をなす加熱側流出口および加熱側流入口を持つ貯槽と、前記加熱側流出口と前記加熱側流入口とを連絡し前記貯槽外部における前記液体の循環経路となる流路部と、前記流路部に存在する前記液体を加熱するヒータと、前記流路部に接続され前記加熱側流出口から前記加熱側流入口に向けて前記液体を送液する循環ポンプと、を持ち、
   前記流路部は、前記ヒータにより加熱される加熱部と、前記加熱部よりも液体循環方向の上流側に配置されているトラップ部と、を持ち、
   前記加熱側流出口、前記トラップ部における液体循環方向の上流側端部、および、前記トラップ部における液体循環方向の下流側端部は、前記貯槽において前記最小液量となった前記液体の液面が配置される最小液量線よりも、鉛直方向の下方に配置され、
   前記加熱部、または、前記流路部のなかで前記加熱部よりも前記下流側に位置する部分には第１の温度センサが配置され、前記トラップ部には第２の温度センサが配置されている加熱装置。
2. 前記第１の温度センサは、前記流路部のなかで前記加熱部よりも前記下流側に位置する部分に配置されている請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記トラップ部は、最小液量線よりも鉛直方向の上方に配置されている上側トラップを持つ請求項１または請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記トラップ部は、前記加熱側流出口、前記トラップ部における液体循環方向の上流側端部、および、前記トラップ部における液体循環方向の下流側端部よりも鉛直方向の下方に配置されている下側トラップを持ち、
   前記第２の温度センサは前記下側トラップに配置されている請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の加熱装置。

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