JP3994798B2 - 分散電源の排熱回収システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散電源の排熱を利用して給湯や空調を行う排熱回収システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電力事業の規制緩和により、既存の電力事業の枠を越えてさまざまな電源形態が普及しつつある。その中で、工場や事業所等で常時用いられる電気をそれら工場単位または事業所単位で発生させる分散電源（例えばマイクロガスタービン発電機や燃料電池など）は、特に注目されているものの一つである。
【０００３】
一般に、分散電源は発電に際して高温の熱を発生するものである。そのため、分散電源は、利用機器に電気を供給するだけでなく、それ自体を熱源としても利用することが可能である。それゆえ、分散電源を利用するシステムにおいては、その利用効率を高めるために、排熱の利用を図ることが好ましい。
【０００４】
このようなシステムとしては、例えば特開平７−２１７９１５号に記載された熱電併給システムがある。このシステムでは、発電機に排熱回収配管を接続するとともに、この排熱回収配管に熱源側熱交換器を付設し、該熱源側熱交換器と暖房用熱交換器とを気液相変化媒体が自然循環する循環配管で接続している。また、排熱回収配管には上記熱源側熱交換器と並列に蓄熱槽が接続され、さらに循環配管には上記暖房用熱交換器と並列に給湯用の貯湯槽が接続されている。このシステムによれば、発電機による発電を行う際に、その排熱が熱源側熱交換器を介して暖房用熱交換器と貯湯槽にも伝えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記システムは、発電機に対して熱源側熱交換器と蓄熱槽とを並列に接続し、かつ熱源側熱交換器に対して暖房用熱交換器と貯湯槽とを並列に接続しているため、構成が複雑であった。
【０００６】
また、上記システムでは、排熱回収配管用の熱媒体から循環配管用の気液相変化媒体を介して貯湯槽内の温水に排熱を伝えるようにしていて、発電機から貯湯槽内の温水に熱を伝えるまでに２度の熱交換過程がある。このため、それぞれの平均温度差を例えば５℃とすると、貯湯温度は、排熱回収配管の平均温度よりも約10℃も低い温度になってしまう。このことから、上記システムでは、一定の熱量を蓄えるのに必要な貯湯槽の容積が増大することになる。
【０００７】
さらに、上記システムでは循環配管内で相変化媒体を自然循環させるために、貯湯槽を熱源側熱交換器よりも高い位置に設置しなくてはならず、戸建て住宅や平屋の店舗などで用いる場合には、貯湯槽を発電機よりも高い位置に設置するための架台等が必要となり、工事費が高いなどの問題もある。
【０００８】
本発明は、これらの問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところは、分散電源の排熱回収システムの構成を簡素化できるようにするとともに、貯湯温度の低下を抑えることによって貯湯槽の小型化を可能にし、さらに貯湯槽の高位設置を不要とすることで設置工事費の削減も可能にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電機の排熱を貯湯槽（4）に直接伝えて温水を生成するとともに、該貯湯槽（4）の温熱を利用機器に伝えるようにしたものである。
【００１０】
具体的に、本発明は、分散電源（2）と、分散電源（2）の排熱を回収する排熱回収回路（3）と、温水を貯留する貯湯槽（4）と、利用機器に接続された利用側回路（5）とを備えた分散電源の排熱回収システム（1）を前提としている。
【００１１】
そして、請求項１，４に記載の発明は、排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、利用側回路（5）が、貯湯槽（4）の内部に位置する吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成されている。
【００１２】
この請求項１，４の発明においては、分散電源（2）の排熱は、まず排熱回収回路（3）から貯湯槽（4）に伝達され、該貯湯槽（4）で温水が蓄えられる。貯湯槽（4）には利用側回路（5）の吸熱熱交換器（51）が設けられているため、該利用側回路（5）の熱媒体が吸熱熱交換器（51）において温水と熱交換して加熱される。加熱された熱媒体は、利用側回路（5）を循環する間に利用側熱交換器（52）で冷却され、このとき、該利用側熱交換器（52）では利用側の空気などが加熱される。この請求項１，４の発明では、分散電源（2）の排熱が排熱回収回路（3）のみを介して貯湯槽（4）の温水に与えられるため、温水の温度を従来よりも高温に保つことが可能となる。
【００１３】
また、請求項２，５に記載の発明は、排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、利用側回路（5）が、貯湯槽（4）に設けられている吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成されている。
【００１４】
また、請求項３，６に記載の発明は、排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、利用側回路（5）が、吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成され、吸熱熱交換器（51）は、上記熱媒体が上記温水と熱交換して加熱されるように構成されている。
【００１５】
また、請求項１，２，３に記載の発明では、利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続されている。
【００１６】
この請求項１，２，３に記載の発明においては、利用側回路（ 5 ）の利用側熱交換器（ 52 ）と空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）とを併用して、夏期の冷房や冬季の暖房を行うことができる。この場合は、空調機（ 6 ）側の冷媒配管（ 91 ）と利用側回路（ 5 ）の循環配管（ 53 ）とを適宜切り換えながら運転を行うとよい。
【００１７】
また、請求項４，５，６に記載の発明では、利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される直膨式空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続され、利用側回路（ 5 ）に油戻し用開閉弁（ 55 ）が設けられている。
【００１８】
この請求項４，５，６に記載の発明においては、空調機（ 6 ）で冷房運転を行うときに、利用側回路（ 5 ）では熱媒体は循環せず、油戻し用開閉弁（ 55 ）は閉鎖される。一方、このときには、利用側回路（ 5 ）と冷媒回路（ 9 ）との接続部の構成によっては冷凍機油が冷媒回路（ 9 ）から利用側回路（ 5 ）に進入することがあるが、その場合は油戻し用開閉弁（ 55 ）を間欠的に開閉すれば、熱媒体の循環に伴って冷凍機油を冷媒回路（ 9 ）側へ戻すことができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側回路（ 5 ）が、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填された回 路であり、かつ、分散電源（ 2 ）の排熱によって液相の熱媒体の一部を蒸発させ、気相になった熱媒体の圧力を液相の熱媒体に印加することにより熱媒体を循環させる熱駆動方式の循環手段（ 54 ）を備えていることを特徴としている。
【００２０】
この請求項７の発明においては、利用側回路（ 5 ）の熱媒体は、いわゆる熱駆動ポンプによる加圧力が与えられて、該利用側回路（ 5 ）内を循環する。したがって、分散電源（ 2 ）によって発電された電力で機械式ポンプなどを駆動することは不要であり、分散電源（ 2 ）の排熱で熱媒体を搬送できる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側回路（ 5 ）が、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填された回路であり、かつ、熱媒体の相変化に伴う気液の密度差を駆動力として熱媒体が自然循環するように構成されていることを特徴としている。
【００２２】
この請求項８の発明においては、利用側回路（ 5 ）の熱媒体は、吸熱熱交換器（ 51 ）において加熱されて気相になり、利用側熱交換器（ 52 ）において冷却されて液相になるので、利用側熱交換器（ 52 ）を吸熱熱交換器（ 51 ）よりも上方に配置しておくと、該回路内を自然循環する。したがって、熱媒体を循環させるためのエネルギー供給が不要になる。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側熱交換器（ 52 ）が、建物（ 10 ）の天井または天井近傍に設置されることを特徴としている。
【００２４】
この請求項９の発明においては、利用側回路（ 5 ）を熱媒体が自然循環する方式にした場合、貯湯槽（ 4 ）を床面に設置しておけば、貯湯槽（ 4 ）と利用側熱交換器（ 52 ）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力が確保される。
【００２５】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側熱交換器（ 52 ）が、デシカント空調において用いる吸着剤を加熱再生するための再生用熱交換器であることを特徴としている。
【００２６】
この請求項１０の発明においては、利用側回路（ 5 ）の吸熱熱交換器（ 51 ）で加熱された熱媒体が、利用側熱交換器（ 52 ）で吸着剤を加熱再生する。デシカント空調では、一般に空気を吸着剤で減湿した後に冷却して室内へ供給されるが、この発明では、分散電源（ 2 ）の排熱を利用して吸着剤を効率的に再生できる。
【００２７】
【発明の参考技術１】
以下、本発明の参考技術１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、この参考技術１に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。このシステム（1）は、分散電源（2）と、分散電源（2）の排熱を回収する排熱回収回路（3）と、温水を貯留する貯湯槽（4）と、利用機器に接続された利用側回路（5）とを備えている。分散電源（2）には、例えば、マイクロガスタービン発電機や燃料電池が用いられる。
【００２９】
上記排熱回収回路（3）は、分散電源（2）と貯湯槽（4）とに接続されている。排熱回収回路（3）は、分散電源（2）の排熱を貯湯槽（4）に直接伝えて温水を生成する回路である。この排熱回収回路（3）には、機械式のポンプ（31）が設けられている。
【００３０】
上記貯湯槽（4）には温水が貯留されており、温水を給湯に供するための給湯配管（41）が接続されている。この貯湯槽（4）には上記利用側回路（5）が接続されている。利用側回路（5）は、貯湯槽（4）の内部に位置する吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備えている。利用側熱交換器（52）は、ビル等の建物（10）の各階に設置された暖房用熱交換器である。この利用側熱交換器（52）は、建物（10）の各階における天井部分または天井近傍の壁面に設置されている。
【００３１】
利用側回路（5）には、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填され、この熱媒体が利用側回路（5）内を吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間で循環するように、吸熱熱交換器（51）に対して利用側熱交換器（52）が循環配管（53）で並列に接続されている。この利用側回路（5）には、該利用側回路（5）内で熱媒体を循環させる循環手段としての熱搬送回路（54）が接続されている。
【００３２】
この利用側回路（5）の熱媒体は気相と液相に相変化可能であり、熱搬送回路（54）は、分散電源（2）の排熱によって液相の熱媒体の一部を蒸発させ、気相になった熱媒体の圧力を液相の熱媒体に印加することにより熱媒体を循環させる熱駆動方式の駆動回路であって、いわゆる熱駆動ポンプを構成している。なお、この熱駆動方式は、例えば特開２００１−３３６８４２号公報などに記載されている従来より公知の技術であり、ここでは詳しい説明は省略する。また、この熱駆動ポンプの代わりに機械式のポンプを用いてもよい。
【００３３】
−運転動作−
次に、このシステム（1）の運転動作について説明する。
【００３４】
分散電源（2）の動作中は、電力が電気機器に供給される一方、その排熱により該貯湯槽（4）で温水が蓄えられる。この温水は、給湯配管（41）を介して給湯に供することができる。
【００３５】
上記貯湯槽（4）には利用側回路（5）の吸熱熱交換器（51）が設けられているため、該利用側回路（5）の熱媒体が吸熱熱交換器（51）において温水と熱交換して加熱される。加熱された熱媒体は、利用側回路（5）を循環する間に利用側熱交換器（52）で室内空気と熱交換して冷却され、室内空気を加熱する。これにより、室内が暖房される。
【００３６】
利用側回路（5）の熱媒体は、熱駆動ポンプによる加圧力が与えられて、該利用側回路（5）内を循環する。したがって、分散電源（2）によって発電された電力で機械式ポンプなどを駆動しなくても、分散電源（2）の排熱を利用して熱媒体を利用側回路（5）内で搬送できる。
【００３７】
−参考技術１の効果−
本参考技術１によれば、分散電源（2）の排熱が排熱回収回路（3）により貯湯槽（4）の温水に直接与えられるため、温水の温度を従来よりも高温に保つことが可能となる。したがって、分散電源（2）の排熱から得られる最も高い温度を直接温水に与えて貯湯できるため、従来と同じ熱量を蓄えるのに必要な貯湯槽（4）の容積を小さくすることが可能になる。
【００３８】
また、排熱回収回路（3）と利用側回路（5）とを貯湯槽（4）を介して直列に接続しているため、従来と比較してシステム構成を簡素化することもできる。
【００３９】
さらに、この参考技術１のシステムでは、いわゆる熱駆動ポンプを利用して利用側回路（5）の熱媒体を循環させるようにしており、その駆動に電力が不要な熱駆動方式を採用しているので、システムの運転効率を高められる。
【００４０】
さらに、分散電源（2）の排熱をまず貯湯槽（4）の温水に与えるようにしたことにより、貯湯槽（4）の配置に利用側回路（5）の循環方式が影響しなくなり、分散電源（2）と貯湯槽（4）の高さ関係の制約がなくなるので、例えば戸建て住宅や平屋の店舗などでも貯湯槽（4）を任意の高さに設置可能となる。
【００４１】
−参考技術１の変形例−
図１のシステムでは、利用側回路（5）に熱搬送回路（54）を接続して熱媒体を循環させるようにしているが、利用側回路（5）は、熱媒体の相変化に伴う気液の密度差を駆動力として熱媒体が自然循環するように構成してもよい。つまり、熱搬送回路（54）を設けない構成にして、吸熱熱交換器（51）で気化した熱媒体を利用側熱交換器（52）に対する熱媒体の流入側の配管内で上昇させて利用側熱交換器（52）に導入し、利用側熱交換器（52）で液化した熱媒体を利用側熱交換器（52）に対する熱媒体の流出側の配管内で下降させて吸熱熱交換器（51）に戻すようにしてもよい。
【００４２】
このように利用側回路（5）内で熱媒体を密度差により自然循環するように構成すると、熱媒体を循環させるためのエネルギー供給が不要になる。したがって、上記参考技術１では分散電源（2）の排熱を利用側回路（5）の熱媒体の循環駆動に用いていたのに対して、分散電源（2）の電力だけでなく排熱も駆動力に回す必要がなくなり、運転効率をさらに高めることができる。
【００４３】
また、熱駆動方式の場合には、利用側回路（5）に一般に２つのタンクを設け、２つのタンクの加圧側を切換弁で交互に切り換えて熱媒体に駆動力を与える構成が採られるが、自然循環方式であれば熱駆動ポンプで必要な切換弁などの作動部品や制御機構が不要となるため、システムの信頼性が向上し、長寿命化が可能となる。
【００４４】
また、利用側熱交換器（52）を建物（10）の天井または天井近傍に設置するようにしているので、この変形例のように利用側回路（5）を熱媒体が自然循環する方式にして貯湯槽（4）を床面に設置しておけば、建物（10）が平屋建てであっても貯湯槽（4）と利用側熱交換器（52）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力を確保できる。また、利用側熱交換器（52）をこのような配置にすると、利用側熱交換器（52）で居住スペースや営業スペースが狭められることもなく、スペース効率のよいシステムの設置が可能となる。
【００４５】
【発明の参考技術２】
本発明の参考技術２は、本発明の排熱回収システム（1）の利用側回路（5）をデシカント空調における吸着剤の加熱再生に適用するとともに、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（6）と同じ室内で併用するようにした例である。上記デシカント空調は、一般には、湿り空気を吸着剤によって減湿した後に冷却して室内に供給する空調方式である。上記吸着剤は、水分を飽和状態まで吸着した後、加熱して水分を放出させると再生することができ、それによって再使用可能な状態となるものである。
【００４６】
図２に示すように、この排熱回収システム（1）は、戸建て住宅や平屋の店舗のような建物（10）で用いられており、分散電源（2）である発電機と、貯湯槽（4）と、排熱回収回路（3）と、利用側回路（5）とを備えている。排熱回収回路（3）は発電機と貯湯槽（4）の間に接続されている。利用側回路（5）は、室内に設置された室内機（7）内の利用側熱交換器（52）と、貯湯槽（4）内に設けられた吸熱熱交換器（51）とを有し、両熱交換器（51，52）が循環配管（53）によって接続されている。上記利用側熱交換器（52）は、デシカント空調に用いる吸着剤の再生用空気を加熱するための再生用熱交換器として用いられている。
【００４７】
また、利用側回路（5）には、参考技術１で説明したものと同様の熱搬送回路（54）が接続されている。なお、利用側回路（5）に熱搬送回路（54）を設けずに熱媒体を自然循環させる方式にしてもよいことは、参考技術１と同様である。
【００４８】
上記室内機（7）は、部屋の天井もしくは天井近傍の壁面に設置されている。この室内機（7）の中には、上記利用側熱交換器（52）とともに、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（冷暖房機あるいは冷房専用機）（6）の室内熱交換器（71）が設けられていて、室内空気が室内ファン（72）によって利用側熱交換器（52）と室内熱交換器（71）の両方を通過するように構成されている。また、空調機（6）の室内熱交換器（71）は、屋外に設置されている室外機（8）内の室外熱交換器（図示せず）に冷媒回路（9）の冷媒配管（91）を介して接続されている。この空調機（6）では、冷媒が圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各行程を繰り返すことで、冷凍サイクル動作による空調運転が行われる。
【００４９】
この排熱回収システム（1）では、分散電源（2）の排熱は、排熱回収回路（3）により貯湯槽（4）に伝達され、さらに利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）に伝達される。利用側熱交換器（52）では、デシカント空調に用いられている吸着剤の再生用空気を加熱し、室内空気の水分を吸着した吸着剤がこの再生用空気によって加熱再生される。そして、吸着剤を再生した後は、再度除湿運転が行われる。このようにして除湿と再生を繰り返し行うことにより、暖房需要がない夏期や中間期に分散電源（2）の排熱を有効に利用できる。
【００５０】
また、冬季には、空調機（6）による暖房運転を行いながら、デシカント空調による加湿を行うことができる。つまり、上記利用側熱交換器（52）で加熱した空気は、吸着剤を再生した後は水分を多く含んでいるので、この空気を室内に供給すれば室内を加湿することができる。また、再生用空気は利用側熱交換器（52）で加熱されているので、空調機（6）側は暖房運転の能力を抑えたり、場合によっては運転を停止することも可能である。
【００５１】
さらに、室内機（7）内での空気の流れを切り換えるようにすると、利用側熱交換器（52）で加熱した空気を吸着剤に通過させずに（加湿せずに）室内に供給することも可能であり、そうすれば、利用側熱交換器（52）と室内熱交換器（71）を併用した暖房運転、あるいは利用側熱交換器（52）のみを用いた暖房運転なども可能となり、暖房時の消費電力を削減できる。
【００５２】
また、この参考技術では、利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）と空調機（6）の室内熱交換器（71）とを一つの室内機（7）内に収納しているので、これらを同じ室内に別々に設置する場合と比較して設置スペースが小さくなり、システム全体の価格や設置コストも低減できる。
【００５３】
さらに、室内機（7）を建物（10）の天井またはその近傍の壁面に設置しているので、居住スペースや営業スペースを狭めることもなく、スペース効率のよいシステムの設置が可能となる。
【００５４】
また、利用側熱交換器（52）を建物（10）の天井またはその近傍の壁面に設置しているため、利用側回路（5）を熱媒体が自然循環する方式にした場合には、貯湯槽（4）を床面に設置しておけば、貯湯槽（4）と利用側熱交換器（52）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力を確保できる。
【００５５】
【発明の実施の形態１】
本発明の実施形態１は、排熱回収システム（1）の利用側回路（5）と直膨式の空調機（6）（冷暖房機または冷房専用機）の冷媒回路（9）とを同じ室内で併用する構成において、利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）と空調機（6）の室内熱交換器（71）とを１つの熱交換器（52）で共用するようにした例である。
【００５６】
この実施形態１は、利用側回路（5）と室内機（7）の構成が参考技術２とは相違している。以下、この実施形態１では参考技術２と異なる点についてのみ説明することとする。
【００５７】
上記室内機（7）の内部には、熱交換器（52）と室内ファン（72）がそれぞれ一台設けられている。この熱交換器（52）は、利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）であるとともに、空調機（6）の室内熱交換器（71）でもある。このため、利用側回路（5）の循環配管（53）と冷媒回路（9）の冷媒配管（91）とが互いに接続され、分岐配管を介して上記熱交換器（52）に接続されている。また、利用側回路（5）の循環配管（53）には、油戻し用開閉弁（55）が設けられている。
【００５８】
利用側回路（5）の熱媒体には冷媒回路（9）の冷媒と同じものが用いられている。冷媒回路（9）及び利用側回路（5）と分岐配管の接続部分には、詳細は図示していないが、冷媒の流れを冷媒回路（9）と利用側回路（5）のいずれかに切り換えるための切換弁が設けられている。
【００５９】
この実施形態１の排熱回収システム（1）では、夏期には冷媒が冷媒回路（9）を循環するように切換弁を切り換えて、冷凍サイクル動作による冷房運転を行うことができる。このとき、利用側回路（5）では冷媒は循環せず、油戻し用開閉弁（55）が閉鎖される。一方、利用側回路（5）と冷媒回路（9）との接続部分の構成によっては冷媒に含まれる冷凍機油が冷媒回路（9）から利用側回路（5）に進入することがある。そこで、そうなった場合には油戻し用開閉弁（55）を間欠的に開閉して冷媒を利用側回路（5）で循環させると、冷凍機油を冷媒回路（9）側へ戻すことができる。したがって、冷媒回路（9）の圧縮機での冷凍機油不足が生じるのを防止できる。
【００６０】
この実施形態１においても、夏期には空調機（6）による冷房運転を行い、冬季には利用側熱交換器（52）を用いて暖房運転をすることが可能であり、暖房時の消費電力を削減できる。また、このように構成すれば、システム全体の設置スペースが小さくなり、システム全体の価格や設置に要するコストも低減できる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜６に記載の発明によれば、分散電源（2）の排熱を排熱回収回路（3）を介して貯湯槽（4）の温水に直接与えることで、温水の温度を従来よりも高温に保つようにしている。したがって、分散電源（2）の排熱から得られる最も高い温度で貯湯できるため、貯湯槽（4）の容積を小さくすることが可能になる。また、システム構成を簡素化することもできる。さらに、分散電源（2）の排熱をまず貯湯槽（4）の温水に与えるようにしたことで、分散電源（2）と貯湯槽（4）の高さ関係の制約がなくなるので、例えば戸建て住宅や平屋の店舗などでも貯湯槽（4）を任意の高さに設置可能となる。
【００６２】
また、請求項１〜３に記載の発明によれば、利用側回路（ 5 ）の利用側熱交換器（ 52 ）と空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）とを共用するようにしているので、空調機（ 6 ）側の冷媒配管（ 91 ）と利用側回路（ 5 ）の循環配管（ 53 ）とを適宜切り換える操作を行うことにより、夏期には空調機（ 6 ）による冷房運転を行い、冬季には利用側熱交換器（ 52 ）を用いて暖房運転をすることが可能となり、暖房時の消費電力を削減できる。また、このように構成すれば、システム全体の設置スペースが小さくなり、システム全体の価格や設置に要するコストも低減できる。
【００６３】
また、請求項４〜６に記載の発明によれば、利用側回路（ 5 ）の利用側熱交換器（ 52 ）と空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）とを共用する構成において、冷凍機油が冷媒回路（ 9 ）から利用側回路（ 5 ）に進入する可能性があるのに対して、油戻し用開閉弁（ 55 ）を間欠的に開閉することで熱媒体を循環させて冷凍機油を冷媒回路（ 9 ）側へ戻すことができるので、空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）において冷凍機油が不足するのを防止できる。
【００６４】
また、請求項７に記載の発明によれば、いわゆる熱駆動ポンプを利用して利用側回路（ 5 ）の熱媒体を循環させるようにしており、その駆動に電力が不要な熱駆動方式を採用しているので、システムの運転効率を高められる。
【００６５】
また、請求項８に記載の発明によれば、利用側回路（ 5 ）の熱媒体を相変化による気液の密度差を駆動力として循環させるようにしているので、分散電源（ 2 ）の電力だけでなく排熱も駆動力に回す必要がなくなり、運転効率をさらに高めることができる。また、機械的な駆動機構が不要になるために、システムの信頼性が向上し、長寿命化が可能となる。
【００６６】
また、請求項９に記載の発明によれば、利用側熱交換器（ 52 ）を建物（ 10 ）の天井または天井近傍に設置するようにしたことにより、利用側回路（ 5 ）を熱媒体自然循環方式にした場合に貯湯槽（ 4 ）を床面に設置しておけば、貯湯槽（ 4 ）と利用側熱交換器（ 52 ）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力を確保でき、請求項８の発明の効果を確実にできる。また、利用側熱交換器（ 52 ）をこのような配置にすると、利用側熱交換器（ 52 ）が居住スペースや営業スペースを狭めることもなく、スペース効率のよいシステムの設置が可能となる。
【００６７】
また、請求項１０に記載の発明によれば、分散電源（ 2 ）の排熱をデシカント空調に用いる吸着剤の再生に利用しているので、例えば暖房需要のない夏期や中間期に温熱を除湿のために用いることができる。したがって、排熱の有効利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考技術１に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。
【図２】 本発明の参考技術２に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。
【図３】 本発明の実施形態１に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。
【符号の説明】
（1） 排熱回収システム
（2） 分散電源
（3） 排熱回収回路
（4） 貯湯槽
（5） 利用側回路
（6） 空調機
（7） 室内機
（8） 室外機
（9） 冷媒回路
（31） ポンプ
（51） 吸熱熱交換器
（52） 利用側熱交換器
（53） 循環配管
（54） 熱搬送回路（循環手段）
（55） 油戻し用開閉弁
（71） 室内熱交換器
（72） 室内ファン
（91） 冷媒配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散電源の排熱を利用して給湯や空調を行う排熱回収システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電力事業の規制緩和により、既存の電力事業の枠を越えてさまざまな電源形態が普及しつつある。その中で、工場や事業所等で常時用いられる電気をそれら工場単位または事業所単位で発生させる分散電源（例えばマイクロガスタービン発電機や燃料電池など）は、特に注目されているものの一つである。
【０００３】
一般に、分散電源は発電に際して高温の熱を発生するものである。そのため、分散電源は、利用機器に電気を供給するだけでなく、それ自体を熱源としても利用することが可能である。それゆえ、分散電源を利用するシステムにおいては、その利用効率を高めるために、排熱の利用を図ることが好ましい。
【０００４】
このようなシステムとしては、例えば特開平７−２１７９１５号に記載された熱電併給システムがある。このシステムでは、発電機に排熱回収配管を接続するとともに、この排熱回収配管に熱源側熱交換器を付設し、該熱源側熱交換器と暖房用熱交換器とを気液相変化媒体が自然循環する循環配管で接続している。また、排熱回収配管には上記熱源側熱交換器と並列に蓄熱槽が接続され、さらに循環配管には上記暖房用熱交換器と並列に給湯用の貯湯槽が接続されている。このシステムによれば、発電機による発電を行う際に、その排熱が熱源側熱交換器を介して暖房用熱交換器と貯湯槽にも伝えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記システムは、発電機に対して熱源側熱交換器と蓄熱槽とを並列に接続し、かつ熱源側熱交換器に対して暖房用熱交換器と貯湯槽とを並列に接続しているため、構成が複雑であった。
【０００６】
また、上記システムでは、排熱回収配管用の熱媒体から循環配管用の気液相変化媒体を介して貯湯槽内の温水に排熱を伝えるようにしていて、発電機から貯湯槽内の温水に熱を伝えるまでに２度の熱交換過程がある。このため、それぞれの平均温度差を例えば５℃とすると、貯湯温度は、排熱回収配管の平均温度よりも約10℃も低い温度になってしまう。このことから、上記システムでは、一定の熱量を蓄えるのに必要な貯湯槽の容積が増大することになる。
【０００７】
さらに、上記システムでは循環配管内で相変化媒体を自然循環させるために、貯湯槽を熱源側熱交換器よりも高い位置に設置しなくてはならず、戸建て住宅や平屋の店舗などで用いる場合には、貯湯槽を発電機よりも高い位置に設置するための架台等が必要となり、工事費が高いなどの問題もある。
【０００８】
本発明は、これらの問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところは、分散電源の排熱回収システムの構成を簡素化できるようにするとともに、貯湯温度の低下を抑えることによって貯湯槽の小型化を可能にし、さらに貯湯槽の高位設置を不要とすることで設置工事費の削減も可能にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電機の排熱を貯湯槽（4）に直接伝えて温水を生成するとともに、該貯湯槽（4）の温熱を利用機器に伝えるようにしたものである。
【００１０】
具体的に、本発明は、分散電源（2）と、分散電源（2）の排熱を回収する排熱回収回路（3）と、温水を貯留する貯湯槽（4）と、利用機器に接続された利用側回路（5）とを備えた分散電源の排熱回収システム（1）を前提としている。
【００１１】
そして、請求項１，４に記載の発明は、排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、利用側回路（5）が、貯湯槽（4）の内部に位置する吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成されている。
【００１２】
この請求項１，４の発明においては、分散電源（2）の排熱は、まず排熱回収回路（3）から貯湯槽（4）に伝達され、該貯湯槽（4）で温水が蓄えられる。貯湯槽（4）には利用側回路（5）の吸熱熱交換器（51）が設けられているため、該利用側回路（5）の熱媒体が吸熱熱交換器（51）において温水と熱交換して加熱される。加熱された熱媒体は、利用側回路（5）を循環する間に利用側熱交換器（52）で冷却され、このとき、該利用側熱交換器（52）では利用側の空気などが加熱される。この請求項１，４の発明では、分散電源（2）の排熱が排熱回収回路（3）のみを介して貯湯槽（4）の温水に与えられるため、温水の温度を従来よりも高温に保つことが可能となる。
【００１３】
また、請求項２，５に記載の発明は、排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、利用側回路（5）が、貯湯槽（4）に設けられている吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成されている。
【００１４】
また、請求項３，６に記載の発明は、排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、利用側回路（5）が、吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成され、吸熱熱交換器（51）は、上記熱媒体が上記温水と熱交換して加熱されるように構成されている。
【００１５】
また、請求項１，２，３に記載の発明では、利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続されている。
【００１６】
この請求項１，２，３に記載の発明においては、利用側回路（ 5 ）の利用側熱交換器（ 52 ）と空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）とを併用して、夏期の冷房や冬季の暖房を行うことができる。この場合は、空調機（ 6 ）側の冷媒配管（ 91 ）と利用側回路（ 5 ）の循環配管（ 53 ）とを適宜切り換えながら運転を行うとよい。
【００１７】
また、請求項４，５，６に記載の発明では、利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される直膨式空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続され、利用側回路（ 5 ）に油戻し用開閉弁（ 55 ）が設けられている。
【００１８】
この請求項４，５，６に記載の発明においては、空調機（ 6 ）で冷房運転を行うときに、利用側回路（ 5 ）では熱媒体は循環せず、油戻し用開閉弁（ 55 ）は閉鎖される。一方、このときには、利用側回路（ 5 ）と冷媒回路（ 9 ）との接続部の構成によっては冷凍機油が冷媒回路（ 9 ）から利用側回路（ 5 ）に進入することがあるが、その場合は油戻し用開閉弁（ 55 ）を間欠的に開閉すれば、熱媒体の循環に伴って冷凍機油を冷媒回路（ 9 ）側へ戻すことができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側回路（ 5 ）が、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填された回 路であり、かつ、分散電源（ 2 ）の排熱によって液相の熱媒体の一部を蒸発させ、気相になった熱媒体の圧力を液相の熱媒体に印加することにより熱媒体を循環させる熱駆動方式の循環手段（ 54 ）を備えていることを特徴としている。
【００２０】
この請求項７の発明においては、利用側回路（ 5 ）の熱媒体は、いわゆる熱駆動ポンプによる加圧力が与えられて、該利用側回路（ 5 ）内を循環する。したがって、分散電源（ 2 ）によって発電された電力で機械式ポンプなどを駆動することは不要であり、分散電源（ 2 ）の排熱で熱媒体を搬送できる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側回路（ 5 ）が、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填された回路であり、かつ、熱媒体の相変化に伴う気液の密度差を駆動力として熱媒体が自然循環するように構成されていることを特徴としている。
【００２２】
この請求項８の発明においては、利用側回路（ 5 ）の熱媒体は、吸熱熱交換器（ 51 ）において加熱されて気相になり、利用側熱交換器（ 52 ）において冷却されて液相になるので、利用側熱交換器（ 52 ）を吸熱熱交換器（ 51 ）よりも上方に配置しておくと、該回路内を自然循環する。したがって、熱媒体を循環させるためのエネルギー供給が不要になる。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側熱交換器（ 52 ）が、建物（ 10 ）の天井または天井近傍に設置されることを特徴としている。
【００２４】
この請求項９の発明においては、利用側回路（ 5 ）を熱媒体が自然循環する方式にした場合、貯湯槽（ 4 ）を床面に設置しておけば、貯湯槽（ 4 ）と利用側熱交換器（ 52 ）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力が確保される。
【００２５】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１に記載の排熱回収システム（ 1 ）において、利用側熱交換器（ 52 ）が、デシカント空調において用いる吸着剤を加熱再生するための再生用熱交換器であることを特徴としている。
【００２６】
この請求項１０の発明においては、利用側回路（ 5 ）の吸熱熱交換器（ 51 ）で加熱された熱媒体が、利用側熱交換器（ 52 ）で吸着剤を加熱再生する。デシカント空調では、一般に空気を吸着剤で減湿した後に冷却して室内へ供給されるが、この発明では、分散電源（ 2 ）の排熱を利用して吸着剤を効率的に再生できる。
【００２７】
【発明の参考技術１】
以下、本発明の参考技術１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、この参考技術１に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。このシステム（1）は、分散電源（2）と、分散電源（2）の排熱を回収する排熱回収回路（3）と、温水を貯留する貯湯槽（4）と、利用機器に接続された利用側回路（5）とを備えている。分散電源（2）には、例えば、マイクロガスタービン発電機や燃料電池が用いられる。
【００２９】
上記排熱回収回路（3）は、分散電源（2）と貯湯槽（4）とに接続されている。排熱回収回路（3）は、分散電源（2）の排熱を貯湯槽（4）に直接伝えて温水を生成する回路である。この排熱回収回路（3）には、機械式のポンプ（31）が設けられている。
【００３０】
上記貯湯槽（4）には温水が貯留されており、温水を給湯に供するための給湯配管（41）が接続されている。この貯湯槽（4）には上記利用側回路（5）が接続されている。利用側回路（5）は、貯湯槽（4）の内部に位置する吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備えている。利用側熱交換器（52）は、ビル等の建物（10）の各階に設置された暖房用熱交換器である。この利用側熱交換器（52）は、建物（10）の各階における天井部分または天井近傍の壁面に設置されている。
【００３１】
利用側回路（5）には、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填され、この熱媒体が利用側回路（5）内を吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間で循環するように、吸熱熱交換器（51）に対して利用側熱交換器（52）が循環配管（53）で並列に接続されている。この利用側回路（5）には、該利用側回路（5）内で熱媒体を循環させる循環手段としての熱搬送回路（54）が接続されている。
【００３２】
この利用側回路（5）の熱媒体は気相と液相に相変化可能であり、熱搬送回路（54）は、分散電源（2）の排熱によって液相の熱媒体の一部を蒸発させ、気相になった熱媒体の圧力を液相の熱媒体に印加することにより熱媒体を循環させる熱駆動方式の駆動回路であって、いわゆる熱駆動ポンプを構成している。なお、この熱駆動方式は、例えば特開２００１−３３６８４２号公報などに記載されている従来より公知の技術であり、ここでは詳しい説明は省略する。また、この熱駆動ポンプの代わりに機械式のポンプを用いてもよい。
【００３３】
−運転動作−
次に、このシステム（1）の運転動作について説明する。
【００３４】
分散電源（2）の動作中は、電力が電気機器に供給される一方、その排熱により該貯湯槽（4）で温水が蓄えられる。この温水は、給湯配管（41）を介して給湯に供することができる。
【００３５】
上記貯湯槽（4）には利用側回路（5）の吸熱熱交換器（51）が設けられているため、該利用側回路（5）の熱媒体が吸熱熱交換器（51）において温水と熱交換して加熱される。加熱された熱媒体は、利用側回路（5）を循環する間に利用側熱交換器（52）で室内空気と熱交換して冷却され、室内空気を加熱する。これにより、室内が暖房される。
【００３６】
利用側回路（5）の熱媒体は、熱駆動ポンプによる加圧力が与えられて、該利用側回路（5）内を循環する。したがって、分散電源（2）によって発電された電力で機械式ポンプなどを駆動しなくても、分散電源（2）の排熱を利用して熱媒体を利用側回路（5）内で搬送できる。
【００３７】
−参考技術１の効果−
本参考技術１によれば、分散電源（2）の排熱が排熱回収回路（3）により貯湯槽（4）の温水に直接与えられるため、温水の温度を従来よりも高温に保つことが可能となる。したがって、分散電源（2）の排熱から得られる最も高い温度を直接温水に与えて貯湯できるため、従来と同じ熱量を蓄えるのに必要な貯湯槽（4）の容積を小さくすることが可能になる。
【００３８】
また、排熱回収回路（3）と利用側回路（5）とを貯湯槽（4）を介して直列に接続しているため、従来と比較してシステム構成を簡素化することもできる。
【００３９】
さらに、この参考技術１のシステムでは、いわゆる熱駆動ポンプを利用して利用側回路（5）の熱媒体を循環させるようにしており、その駆動に電力が不要な熱駆動方式を採用しているので、システムの運転効率を高められる。
【００４０】
さらに、分散電源（2）の排熱をまず貯湯槽（4）の温水に与えるようにしたことにより、貯湯槽（4）の配置に利用側回路（5）の循環方式が影響しなくなり、分散電源（2）と貯湯槽（4）の高さ関係の制約がなくなるので、例えば戸建て住宅や平屋の店舗などでも貯湯槽（4）を任意の高さに設置可能となる。
【００４１】
−参考技術１の変形例−
図１のシステムでは、利用側回路（5）に熱搬送回路（54）を接続して熱媒体を循環させるようにしているが、利用側回路（5）は、熱媒体の相変化に伴う気液の密度差を駆動力として熱媒体が自然循環するように構成してもよい。つまり、熱搬送回路（54）を設けない構成にして、吸熱熱交換器（51）で気化した熱媒体を利用側熱交換器（52）に対する熱媒体の流入側の配管内で上昇させて利用側熱交換器（52）に導入し、利用側熱交換器（52）で液化した熱媒体を利用側熱交換器（52）に対する熱媒体の流出側の配管内で下降させて吸熱熱交換器（51）に戻すようにしてもよい。
【００４２】
このように利用側回路（5）内で熱媒体を密度差により自然循環するように構成すると、熱媒体を循環させるためのエネルギー供給が不要になる。したがって、上記参考技術１では分散電源（2）の排熱を利用側回路（5）の熱媒体の循環駆動に用いていたのに対して、分散電源（2）の電力だけでなく排熱も駆動力に回す必要がなくなり、運転効率をさらに高めることができる。
【００４３】
また、熱駆動方式の場合には、利用側回路（5）に一般に２つのタンクを設け、２つのタンクの加圧側を切換弁で交互に切り換えて熱媒体に駆動力を与える構成が採られるが、自然循環方式であれば熱駆動ポンプで必要な切換弁などの作動部品や制御機構が不要となるため、システムの信頼性が向上し、長寿命化が可能となる。
【００４４】
また、利用側熱交換器（52）を建物（10）の天井または天井近傍に設置するようにしているので、この変形例のように利用側回路（5）を熱媒体が自然循環する方式にして貯湯槽（4）を床面に設置しておけば、建物（10）が平屋建てであっても貯湯槽（4）と利用側熱交換器（52）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力を確保できる。また、利用側熱交換器（52）をこのような配置にすると、利用側熱交換器（52）で居住スペースや営業スペースが狭められることもなく、スペース効率のよいシステムの設置が可能となる。
【００４５】
【発明の参考技術２】
本発明の参考技術２は、本発明の排熱回収システム（1）の利用側回路（5）をデシカント空調における吸着剤の加熱再生に適用するとともに、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（6）と同じ室内で併用するようにした例である。上記デシカント空調は、一般には、湿り空気を吸着剤によって減湿した後に冷却して室内に供給する空調方式である。上記吸着剤は、水分を飽和状態まで吸着した後、加熱して水分を放出させると再生することができ、それによって再使用可能な状態となるものである。
【００４６】
図２に示すように、この排熱回収システム（1）は、戸建て住宅や平屋の店舗のような建物（10）で用いられており、分散電源（2）である発電機と、貯湯槽（4）と、排熱回収回路（3）と、利用側回路（5）とを備えている。排熱回収回路（3）は発電機と貯湯槽（4）の間に接続されている。利用側回路（5）は、室内に設置された室内機（7）内の利用側熱交換器（52）と、貯湯槽（4）内に設けられた吸熱熱交換器（51）とを有し、両熱交換器（51，52）が循環配管（53）によって接続されている。上記利用側熱交換器（52）は、デシカント空調に用いる吸着剤の再生用空気を加熱するための再生用熱交換器として用いられている。
【００４７】
また、利用側回路（5）には、参考技術１で説明したものと同様の熱搬送回路（54）が接続されている。なお、利用側回路（5）に熱搬送回路（54）を設けずに熱媒体を自然循環させる方式にしてもよいことは、参考技術１と同様である。
【００４８】
上記室内機（7）は、部屋の天井もしくは天井近傍の壁面に設置されている。この室内機（7）の中には、上記利用側熱交換器（52）とともに、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（冷暖房機あるいは冷房専用機）（6）の室内熱交換器（71）が設けられていて、室内空気が室内ファン（72）によって利用側熱交換器（52）と室内熱交換器（71）の両方を通過するように構成されている。また、空調機（6）の室内熱交換器（71）は、屋外に設置されている室外機（8）内の室外熱交換器（図示せず）に冷媒回路（9）の冷媒配管（91）を介して接続されている。この空調機（6）では、冷媒が圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各行程を繰り返すことで、冷凍サイクル動作による空調運転が行われる。
【００４９】
この排熱回収システム（1）では、分散電源（2）の排熱は、排熱回収回路（3）により貯湯槽（4）に伝達され、さらに利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）に伝達される。利用側熱交換器（52）では、デシカント空調に用いられている吸着剤の再生用空気を加熱し、室内空気の水分を吸着した吸着剤がこの再生用空気によって加熱再生される。そして、吸着剤を再生した後は、再度除湿運転が行われる。このようにして除湿と再生を繰り返し行うことにより、暖房需要がない夏期や中間期に分散電源（2）の排熱を有効に利用できる。
【００５０】
また、冬季には、空調機（6）による暖房運転を行いながら、デシカント空調による加湿を行うことができる。つまり、上記利用側熱交換器（52）で加熱した空気は、吸着剤を再生した後は水分を多く含んでいるので、この空気を室内に供給すれば室内を加湿することができる。また、再生用空気は利用側熱交換器（52）で加熱されているので、空調機（6）側は暖房運転の能力を抑えたり、場合によっては運転を停止することも可能である。
【００５１】
さらに、室内機（7）内での空気の流れを切り換えるようにすると、利用側熱交換器（52）で加熱した空気を吸着剤に通過させずに（加湿せずに）室内に供給することも可能であり、そうすれば、利用側熱交換器（52）と室内熱交換器（71）を併用した暖房運転、あるいは利用側熱交換器（52）のみを用いた暖房運転なども可能となり、暖房時の消費電力を削減できる。
【００５２】
また、この参考技術では、利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）と空調機（6）の室内熱交換器（71）とを一つの室内機（7）内に収納しているので、これらを同じ室内に別々に設置する場合と比較して設置スペースが小さくなり、システム全体の価格や設置コストも低減できる。
【００５３】
さらに、室内機（7）を建物（10）の天井またはその近傍の壁面に設置しているので、居住スペースや営業スペースを狭めることもなく、スペース効率のよいシステムの設置が可能となる。
【００５４】
また、利用側熱交換器（52）を建物（10）の天井またはその近傍の壁面に設置しているため、利用側回路（5）を熱媒体が自然循環する方式にした場合には、貯湯槽（4）を床面に設置しておけば、貯湯槽（4）と利用側熱交換器（52）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力を確保できる。
【００５５】
【発明の実施の形態１】
本発明の実施形態１は、排熱回収システム（1）の利用側回路（5）と直膨式の空調機（6）（冷暖房機または冷房専用機）の冷媒回路（9）とを同じ室内で併用する構成において、利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）と空調機（6）の室内熱交換器（71）とを１つの熱交換器（52）で共用するようにした例である。
【００５６】
この実施形態１は、利用側回路（5）と室内機（7）の構成が参考技術２とは相違している。以下、この実施形態１では参考技術２と異なる点についてのみ説明することとする。
【００５７】
上記室内機（7）の内部には、熱交換器（52）と室内ファン（72）がそれぞれ一台設けられている。この熱交換器（52）は、利用側回路（5）の利用側熱交換器（52）であるとともに、空調機（6）の室内熱交換器（71）でもある。このため、利用側回路（5）の循環配管（53）と冷媒回路（9）の冷媒配管（91）とが互いに接続され、分岐配管を介して上記熱交換器（52）に接続されている。また、利用側回路（5）の循環配管（53）には、油戻し用開閉弁（55）が設けられている。
【００５８】
利用側回路（5）の熱媒体には冷媒回路（9）の冷媒と同じものが用いられている。冷媒回路（9）及び利用側回路（5）と分岐配管の接続部分には、詳細は図示していないが、冷媒の流れを冷媒回路（9）と利用側回路（5）のいずれかに切り換えるための切換弁が設けられている。
【００５９】
この実施形態１の排熱回収システム（1）では、夏期には冷媒が冷媒回路（9）を循環するように切換弁を切り換えて、冷凍サイクル動作による冷房運転を行うことができる。このとき、利用側回路（5）では冷媒は循環せず、油戻し用開閉弁（55）が閉鎖される。一方、利用側回路（5）と冷媒回路（9）との接続部分の構成によっては冷媒に含まれる冷凍機油が冷媒回路（9）から利用側回路（5）に進入することがある。そこで、そうなった場合には油戻し用開閉弁（55）を間欠的に開閉して冷媒を利用側回路（5）で循環させると、冷凍機油を冷媒回路（9）側へ戻すことができる。したがって、冷媒回路（9）の圧縮機での冷凍機油不足が生じるのを防止できる。
【００６０】
この実施形態１においても、夏期には空調機（6）による冷房運転を行い、冬季には利用側熱交換器（52）を用いて暖房運転をすることが可能であり、暖房時の消費電力を削減できる。また、このように構成すれば、システム全体の設置スペースが小さくなり、システム全体の価格や設置に要するコストも低減できる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜６に記載の発明によれば、分散電源（2）の排熱を排熱回収回路（3）を介して貯湯槽（4）の温水に直接与えることで、温水の温度を従来よりも高温に保つようにしている。したがって、分散電源（2）の排熱から得られる最も高い温度で貯湯できるため、貯湯槽（4）の容積を小さくすることが可能になる。また、システム構成を簡素化することもできる。さらに、分散電源（2）の排熱をまず貯湯槽（4）の温水に与えるようにしたことで、分散電源（2）と貯湯槽（4）の高さ関係の制約がなくなるので、例えば戸建て住宅や平屋の店舗などでも貯湯槽（4）を任意の高さに設置可能となる。
【００６２】
また、請求項１〜３に記載の発明によれば、利用側回路（ 5 ）の利用側熱交換器（ 52 ）と空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）とを共用するようにしているので、空調機（ 6 ）側の冷媒配管（ 91 ）と利用側回路（ 5 ）の循環配管（ 53 ）とを適宜切り換える操作を行うことにより、夏期には空調機（ 6 ）による冷房運転を行い、冬季には利用側熱交換器（ 52 ）を用いて暖房運転をすることが可能となり、暖房時の消費電力を削減できる。また、このように構成すれば、システム全体の設置スペースが小さくなり、システム全体の価格や設置に要するコストも低減できる。
【００６３】
また、請求項４〜６に記載の発明によれば、利用側回路（ 5 ）の利用側熱交換器（ 52 ）と空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）とを共用する構成において、冷凍機油が冷媒回路（ 9 ）から利用側回路（ 5 ）に進入する可能性があるのに対して、油戻し用開閉弁（ 55 ）を間欠的に開閉することで熱媒体を循環させて冷凍機油を冷媒回路（ 9 ）側へ戻すことができるので、空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）において冷凍機油が不足するのを防止できる。
【００６４】
また、請求項７に記載の発明によれば、いわゆる熱駆動ポンプを利用して利用側回路（ 5 ）の熱媒体を循環させるようにしており、その駆動に電力が不要な熱駆動方式を採用しているので、システムの運転効率を高められる。
【００６５】
また、請求項８に記載の発明によれば、利用側回路（ 5 ）の熱媒体を相変化による気液の密度差を駆動力として循環させるようにしているので、分散電源（ 2 ）の電力だけでなく排熱も駆動力に回す必要がなくなり、運転効率をさらに高めることができる。また、機械的な駆動機構が不要になるために、システムの信頼性が向上し、長寿命化が可能となる。
【００６６】
また、請求項９に記載の発明によれば、利用側熱交換器（ 52 ）を建物（ 10 ）の天井または天井近傍に設置するようにしたことにより、利用側回路（ 5 ）を熱媒体自然循環方式にした場合に貯湯槽（ 4 ）を床面に設置しておけば、貯湯槽（ 4 ）と利用側熱交換器（ 52 ）の高低差を利用して該熱媒体の駆動力を確保でき、請求項８の発明の効果を確実にできる。また、利用側熱交換器（ 52 ）をこのような配置にすると、利用側熱交換器（ 52 ）が居住スペースや営業スペースを狭めることもなく、スペース効率のよいシステムの設置が可能となる。
【００６７】
また、請求項１０に記載の発明によれば、分散電源（ 2 ）の排熱をデシカント空調に用いる吸着剤の再生に利用しているので、例えば暖房需要のない夏期や中間期に温熱を除湿のために用いることができる。したがって、排熱の有効利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考技術１に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。
【図２】 本発明の参考技術２に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。
【図３】 本発明の実施形態１に係る分散電源の排熱回収システム（1）を示す配管系統図である。
【符号の説明】
（1） 排熱回収システム
（2） 分散電源
（3） 排熱回収回路
（4） 貯湯槽
（5） 利用側回路
（6） 空調機
（7） 室内機
（8） 室外機
（9） 冷媒回路
（31） ポンプ
（51） 吸熱熱交換器
（52） 利用側熱交換器
（53） 循環配管
（54） 熱搬送回路（循環手段）
（55） 油戻し用開閉弁
（71） 室内熱交換器
（72） 室内ファン
（91） 冷媒配管
Claims (10)
- 分散電源（2）と、分散電源（2）の排熱を回収する排熱回収回路（3）と、温水を貯留する貯湯槽（4）と、利用機器に接続された利用側回路（5）とを備えた分散電源の排熱回収システムであって、
排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、
利用側回路（5）は、貯湯槽（4）の内部に位置する吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成され、
利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続されていることを特徴とする分散電源の排熱回収システム。 - 分散電源（2）と、分散電源（2）の排熱を回収する排熱回収回路（3）と、温水を貯留する貯湯槽（4）と、利用機器に接続された利用側回路（5）とを備えた分散電源の排熱回収システムであって、
排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、
利用側回路（5）は、貯湯槽（4）に設けられている吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成され、
利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続されていることを特徴とする分散電源の排熱回収システム。 - 分散電源（2）と、分散電源（2）の排熱を回収する排熱回収回路（3）と、温水を貯留する貯湯槽（4）と、利用機器に接続された利用側回路（5）とを備えた分散電源の排熱回収システムであって、
排熱回収回路（3）が貯湯槽（4）に接続されるとともに、該貯湯槽（4）に利用側回路（5）が接続され、
利用側回路（5）は、吸熱熱交換器（51）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（52）とを備え、吸熱熱交換器（51）と利用側熱交換器（52）との間を熱媒体が循環するように構成され、
吸熱熱交換器（51）は、上記熱媒体が上記温水と熱交換して加熱されるように構成され、
利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続されていることを特徴とする分散電源の排熱回収システム。 - 分散電源（ 2 ）と、分散電源（ 2 ）の排熱を回収する排熱回収回路（ 3 ）と、温水を貯留する貯湯槽（ 4 ）と、利用機器に接続された利用側回路（ 5 ）とを備えた分散電源の排熱回収システムであって、
排熱回収回路（ 3 ）が貯湯槽（ 4 ）に接続されるとともに、該貯湯槽（ 4 ）に利用側回路（ 5 ）が接続され、
利用側回路（ 5 ）は、貯湯槽（ 4 ）の内部に位置する吸熱熱交換器（ 51 ）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（ 52 ）とを備え、吸熱熱交換器（ 51 ）と利用側熱交換器（ 52 ）との間を熱媒体が循環するように構成され、
利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される直膨式空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続され、
利用側回路（ 5 ）に油戻し用開閉弁（ 55 ）が設けられていることを特徴とする分散電源の排熱回収システム。 - 分散電源（ 2 ）と、分散電源（ 2 ）の排熱を回収する排熱回収回路（ 3 ）と、温水を貯留する貯湯槽（ 4 ）と、利用機器に接続された利用側回路（ 5 ）とを備えた分散電源の排熱回収システムであって、
排熱回収回路（ 3 ）が貯湯槽（ 4 ）に接続されるとともに、該貯湯槽（ 4 ）に利用側回路（ 5 ）が接続され、
利用側回路（ 5 ）は、貯湯槽（ 4 ）に設けられている吸熱熱交換器（ 51 ）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（ 52 ）とを備え、吸熱熱交換器（ 51 ）と利用側熱交換器（ 52 ）との間を熱媒体が循環するように構成され、
利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される直膨式空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続され、
利用側回路（ 5 ）に油戻し用開閉弁（ 55 ）が設けられていることを特徴とする分散電源の排熱回収システム。 - 分散電源（ 2 ）と、分散電源（ 2 ）の排熱を回収する排熱回収回路（ 3 ）と、温水を貯留する貯湯槽（ 4 ）と、利用機器に接続された利用側回路（ 5 ）とを備えた分散電源の排熱回収システムであって、
排熱回収回路（ 3 ）が貯湯槽（ 4 ）に接続されるとともに、該貯湯槽（ 4 ）に利用側回路（ 5 ）が接続され、
利用側回路（ 5 ）は、吸熱熱交換器（ 51 ）と、利用機器に設けられる利用側熱交換器（ 52 ）とを備え、吸熱熱交換器（ 51 ）と利用側熱交換器（ 52 ）との間を熱媒体が循環するように構成され、
吸熱熱交換器（ 51 ）は、上記熱媒体が上記温水と熱交換して加熱されるように構成され、
利用側熱交換器（ 52 ）が、該利用側熱交換器（ 52 ）と同じ室内で併用される直膨式空調機（ 6 ）の室内熱交換器（ 71 ）と共用されるように、利用側回路（ 5 ）と空調機（ 6 ）の冷媒回路（ 9 ）とが接続され、
利用側回路（ 5 ）に油戻し用開閉弁（ 55 ）が設けられていることを特徴とする分散電源の排熱回収システム。 - 利用側回路（ 5 ）には、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填され、
該利用側回路（ 5 ）は、分散電源（ 2 ）の排熱によって液相の熱媒体の一部を蒸発させ、気相になった熱媒体の圧力を液相の熱媒体に印加することにより熱媒体を循環させる熱駆動方式の循環手段（ 54 ）を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１記載の分散電源の排熱回収システム。 - 利用側回路（ 5 ）には、気相と液相に相変化可能な熱媒体が充填され、
該利用側回路（ 5 ）は、熱媒体の相変化に伴う気液の密度差を駆動力として熱媒体が自然循環するように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１記載の分散電源の排熱回収システム。 - 利用側熱交換器（52）が、建物（ 10 ）の天井または天井近傍に設置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１記載の分散電源の排熱回収システム。
- 利用側熱交換器（52）は、デシカント空調において吸着剤を加熱再生するための再生用熱交換器であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１記載の分散電源の排熱回収システム。
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