JP4152384B2

JP4152384B2 - 廃熱利用熱源システム

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Publication number: JP4152384B2
Application number: JP2005019542A
Authority: JP
Inventors: 清福沢
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: JP2006207914A

Description

本発明は、発電装置の廃熱を給湯や、暖房等の加熱源として利用する廃熱利用熱源システムに関するものである。

近年においては、省エネルギーを推進する観点から、コジェネレーションシステムが脚光をあびている。コジェネレーションシステムは、例えば、発電装置に供給する冷却水を循環させ、発電装置で発生する廃熱を冷却水に吸熱させ、この廃熱を吸熱して高温となった冷却水と、タンク（貯湯槽）に貯湯されている湯とを熱交換させてタンク内の湯を加熱し、この熱交換により低温化された冷却水を再び発電装置へ循環供給して発電装置の冷却（発電装置の廃熱の吸熱）を行うものである。

特開２００３−１２０９９８

上記したように、コジェネレーションシステムにより、発電装置の廃熱を給湯の加熱源として利用することは行なわれている。本発明者は、給湯の加熱源としての機能と、給湯以外の加熱源としての機能とを兼ね備えたシステムを構築することによって、給湯の加熱源（熱源）としてのシステムと給湯以外の加熱源としてのシステムを別個独立に構築するよりもシステム構築が容易となり、構築コストも安価になり、コジェネレーションシステムの更なる普及と利便性が得られると確信している。しかしながら、このような、システムは提案されていない。

本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、その目的は給湯の加熱源としての機能と、給湯以外の加熱源としての機能とを兼ね備えた廃熱利用熱源システム（コジェネレーションシステム）を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために次のような構成をもって課題を解決する手段と成している。すなわち、第１の発明は、発電装置の廃熱を吸熱させた廃熱吸熱流体を循環させる主幹廃熱循環路と、給湯の湯を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯を循環させるタンク湯水循環路と、該タンク湯水循環路を通る湯の通水量を制御する水量制御弁と、前記主幹廃熱循環路を通る廃熱吸熱流体と前記タンク湯水循環路を通る貯湯タンクの湯とを熱交換させて貯湯タンク内の湯を加熱する給湯側熱交換手段とを有し、該給湯側熱交換手段により熱交換する前記廃熱吸熱流体の温度と前記貯湯タンク内の湯の温度との温度差に応じて該温度差が小さくなるにつれて前記水量制御弁の通水量を絞る方向に制御する構成と成しており、前記主幹廃熱循環路には熱負荷装置に前記廃熱吸熱流体を供給する熱負荷側往管が分岐接続されるとともに、前記熱負荷装置から廃熱吸熱流体を前記主幹廃熱循管路に戻す熱負荷側戻り管が前記熱負荷側往管の分岐接続部よりも下流側位置に接続されており、前記熱負荷装置には前記熱負荷側往管から供給される前記廃熱吸熱流体を通流させて前記熱負荷側戻り管に送出する熱負荷管路が設けられ、前記発電装置側から前記熱負荷側往管の分岐接続部に至る主幹廃熱循環路部位、前記熱負荷側往管、前記熱負荷管路、前記熱負荷側戻り管、該熱負荷側戻り管の接続部から前記発電装置に至る主幹廃熱循環路部位、を順に通る流路は熱負荷側循環路と成し、前記廃熱吸熱流体の流れを前記主幹廃熱循環路と熱負荷側循環路と間で切り換える流路切り替え手段が設けられている構成をもって課題を解決する手段と成している。

また、第２の発明は、上記第１の発明の構成を備えたものにおいて、前記熱負荷往管の分岐接続部と熱負荷側戻り管の接続部とは発電装置から給湯側熱交換手段に至る間の主幹廃熱循管路に接続されていることを特徴とする。

さらに、第３の発明は、発電装置の廃熱を吸熱させた廃熱吸熱流体を循環させる主幹廃熱循環路と、給湯の湯を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯を循環させるタンク湯水循環路と、該タンク湯水循環路を通る湯の通水量を制御する水量制御弁と、前記主幹廃熱循環路を通る廃熱吸熱流体と前記タンク湯水循環路を通る貯湯タンクの湯とを熱交換させて貯湯タンク内の湯を加熱する給湯側熱交換手段とを有し、該給湯側熱交換手段により熱交換する前記廃熱吸熱流体の温度と前記貯湯タンク内の湯の温度との温度差に応じて該温度差が小さくなるにつれて前記水量制御弁の通水量を絞る方向に制御する構成と成しており、前記主幹廃熱循環路とは別の、熱負荷側循環流体を循環させる熱負荷側循環路を有し、該熱負荷側循環路には、前記熱負荷側循環流体を通す熱負荷管路を備えた熱負荷装置と、熱負荷側循環路に熱負荷循環流体を循環駆動する熱負荷側循環ポンプと、熱負荷側循環流体の循環流量を調整する循環流量制御手段とが介設され、前記主幹廃熱循環路と熱負荷側循環路との間には廃熱吸熱流体側の熱を熱負荷循環流体に吸熱させる循環流体間熱交換手段が設けられ、この循環流体間熱交換手段の下流側の前記熱負荷側循環路の位置には熱負荷循環流体の温度を検出する熱負荷側流体温度検出手段が設けられるとともに、前記熱負荷側流体温度検出手段の検出温度に基いて前記熱負荷循環流体の温度を指定される設定温度になるように前記循環流量制御手段の熱負荷側循環流体における循環流量の調整量を制御する熱負荷流体温度制御手段が設けられている構成をもって前記課題を解決する手段と成している。

さらに、第４の発明は、発電装置の廃熱を吸熱させた廃熱吸熱流体を循環させる主幹廃熱循環路と、給湯の湯を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯を循環させるタンク湯水循環路と、該タンク湯水循環路を通る湯の通水量を制御する水量制御弁と、前記主幹廃熱循環路を通る廃熱吸熱流体と前記タンク湯水循環路を通る貯湯タンクの湯とを熱交換させて貯湯タンク内の湯を加熱する給湯側熱交換手段とを有し、該給湯側熱交換手段により熱交換する前記廃熱吸熱流体の温度と前記貯湯タンク内の湯の温度との温度差に応じて該温度差が小さくなるにつれて前記水量制御弁の通水量を絞る方向に制御する構成と成しており、前記主幹廃熱循環路には該主幹廃熱循環路を循環する廃熱吸熱流体の循環流量を調整する循環流量制御手段が設けられ、また、前記主幹廃熱循環路とは別の、熱負荷側循環流体を循環させる熱負荷側循環路を有し、該熱負荷側循環管路には、前記熱負荷側循環流体を通す熱負荷管路を備えた熱負荷装置と、熱負荷側循環路に熱負荷循環流体を循環駆動する熱負荷側循環ポンプとが介設され、前記主幹廃熱循環路と熱負荷側循環路との間には廃熱吸熱流体側の熱を熱負荷循環流体に吸熱させる循環流体間熱交換手段が設けられ、この循環流体間熱交換手段の下流側の前記熱負荷側循環路の位置には熱負荷循環流体の温度を検出する熱負荷側流体温度検出手段が設けられるとともに、前記熱負荷側流体温度検出手段の検出温度に基いて前記熱負荷循環流体の温度を指定される設定温度になるように前記循環流量制御手段の廃熱吸熱流体における循環流量の調整量を制御する熱負荷流体温度制御手段が設けられている構成をもって課題を解決する手段と成している。

さらに、第５の発明は、前記第４の発明の構成を備えたものにおいて、主幹廃熱循環路には循環流体間熱交換手段を迂回するバイパス通路が設けられており、循環流量制御手段は廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段に流れる流量とバイパス通路に流れる流量との流量比を可変して循環流体間熱交換手段に流れる流量を調整する構成と成し、熱負荷流体温度制御手段は前記循環流量制御手段の前記流量比を制御して熱負荷循環流体の温度を制御する構成としたことを特徴とする。

さらに、第６の発明は、前記第１乃至第５の何れか１つの発明の構成を備えたものにおいて、熱負荷側循環路には、熱負荷装置の上流側となる位置に加熱手段を具備する熱源機が介設され、該熱源機は入力する熱負荷循環流体の温度が予め指定される設定温度よりも低いときには前記熱負荷循環流体の温度を前記設定温度に高めて熱負荷装置へ向けて送出する構成としたことを特徴とする。

さらに、第７の発明は、前記第２乃至第６の何れか１つの発明の構成を備えたものにおいて、循環流体間熱交換手段と、熱負荷側循環ポンプと、循環流量制御手段と、熱負荷側流体温度検出手段とは、集合されてオプションユニットと成し、該オプションユニットには、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される廃熱吸熱流体の流出口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される熱負荷循環流体の流出口とが設けられ、前記廃熱吸熱流体の流入口と流出口は主幹廃熱循環路の対応接続位置に接続され、熱負荷循環流体の流入口と流出口は熱負荷側循環管路の対応接続位置に接続されている構成としたことを特徴とする。

さらに、第８の発明は、前記第６の発明の構成を備えたものにおいて、循環流体間熱交換手段と、循環流量制御手段と、熱負荷側流体温度検出手段とは、集合されてオプションユニットと成し、該オプションユニットには、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される廃熱吸熱流体の流出口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される熱負荷循環流体の流出口とが設けられ、前記廃熱吸熱流体の流入口と流出口は主幹廃熱循環路の対応接続位置に接続され、熱負荷循環流体の流入口と流出口は熱負荷側循環管路の対応接続位置に接続されている構成としたことを特徴とする。

さらに、第９の発明は、前記第１乃至第８の何れか１つの発明の構成を備えたものにおいて、廃熱吸熱流体と熱負荷循環流体は温水であり、熱負荷装置は熱負荷管路を温水が流通する温水パイプとした暖房装置である構成としたことを特徴とする。

第１〜第９の発明によれば、発電装置の廃熱を利用して、貯湯タンク内の給湯の湯の加熱源としての機能と、暖房装置等の熱負荷装置の加熱源としての機能とを発揮することができる。このように、１つのシステムで、給湯の湯の加熱源としての機能と、熱負荷装置の加熱源としての機能とを兼備し、それぞれの機能を構成するシステムの一部分を兼用できるので、それぞれの機能を別個独立のシステムで構築する場合に比べ、システム構築が簡易となり、システム構築コストの低減化を図ることができる。

また、第３〜第９の発明によれば、熱負荷側流体温度検出手段によって検出される熱負荷循環流体の温度に応じて熱負荷側循環流体又は廃熱吸熱流体の循環流量が制御されるので、熱負荷循環流体の温度が設定温度となるように熱負荷側循環流体と廃熱吸熱流体との循環流体間熱交換手段での単位流量当りの熱交換量が制御されることとなり、熱負荷装置に設定温度の熱負荷側循環流体が供給されることで、熱負荷装置の加熱源としての機能を良好、かつ、安定化させることができる。しかも、熱負荷循環流体の温度制御は熱負荷側循環流体又は廃熱吸熱流体の循環流量を制御する構成なので、その熱負荷循環流体の温度制御を簡易な装置構成で行うことができる。

特に、第６〜第９の発明においては、熱負荷側循環路に熱源機が介設されているので、循環流体間熱交換手段での熱交換量が熱負荷循環流体の温度を設定温度に高めるのに要する熱交換量に達しない不足の熱交換量しか得られない状況になったとしても、その不足分の熱交換量を熱源機によって補うことができ、熱負荷装置の稼動時には常時安定した設定温度の熱負荷循環流体を熱負荷装置に供給することができ、熱負荷装置の加熱源としての機能の信頼性をより一層高めることができる。

さらに、第７〜９の発明においては、主幹廃熱循環路を通る廃熱吸熱流体と熱負荷側循環路を通る熱負荷循環流体との熱交換を行う構成部分や、熱負荷循環流体の温度を制御する構成部分がオプションユニットとして集約されているので、このオプションユニットを主幹廃熱循環路および熱負荷装置側の経路（管路）に接続するだけで本発明の廃熱利用熱源システムが構築されることとなり、そのシステムの構築が容易であり、システム構築のコスト節減を図ることができる。

特に、発電装置と貯湯タンクとを主幹廃熱循環路で連通した給湯熱源のシステムが既に設備されている施設（例えば、高校）に、熱負荷装置の設備を付加するような場合（例えば、高校に熱負荷装置としての暖房装置を設置して高校を老人ホームに転用するような場合）には、熱負荷装置の専用システムを構築する必要がなく、主幹廃熱循環路を途中で分断し、熱負荷装置に接続したオプションユニットをその分断した管路に接続するだけの作業で給湯熱源のシステムに熱負荷装置のシステムを付加したシステム（本発明の廃熱利用熱源システム）が構築されるので、設備の転用改善が非常に容易となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基き説明する。なお、各実施の形態（実施形態例）において、前に説明した実施の形態と共通の構成部分には共通の符号を付し、後の実施の形態での重複説明は省略又は簡略化する。

図１には本発明に係る廃熱利用熱源システムの第１の実施の形態（第１の実施形態例）が示されている。この第１の実施形態例の廃熱利用熱源システムは、給湯ユニット７と、熱負荷装置としての暖房装置１と、制御装置２１と、給湯ユニット７と発電装置３０との間で廃熱吸熱流体としての冷却水を循環させる主幹廃熱循環路６と、暖房装置１と発電装置３０と間で廃熱吸熱流体としての冷却水を循環させる熱負荷側循環路２２とを有して構成されている。

発電装置３０は例えば、エンジン発電機、タービン発電機、燃料電池等の発電機能を有する装置であり、発電動作に伴って廃熱を発生させる。主幹廃熱循環路６は発電装置３０を通して冷却水（廃熱吸熱流体）を循環させ、発電装置３０が発生する廃熱を冷却水に吸熱して回収する。図１の例では、主幹廃熱循環路６に、三方弁１８と、液−液熱交換器１２と、シスターン１３と、主幹循環ポンプ１４とが介設されており、発電装置３０から、三方弁１８、液−液熱交換器１２、シスターン１３、主幹循環ポンプ１４を順に経て発電装置３０に戻る管路が主幹廃熱循環路６を構成している。この主幹廃熱循環路６を通しての冷却水（廃熱吸熱流体）の循環駆動は主幹循環ポンプ１４の運転により行われる。

給湯ユニット７は、貯湯タンク８と、該貯湯タンク８内の湯を循環させるタンク湯水循環路９とを有して構成されている。タンク湯水循環路９には、水量制御弁１０と、タンク循環ポンプ１１と、給湯側熱交換手段としての液−液熱交換器１２とが介設されており、タンク循環ポンプ１１を駆動することにより、貯湯タンク８内の湯は、該貯湯タンク８から、水量制御弁１０、タンク循環ポンプ１１、液−液熱交換器１２を順に通って貯湯タンク８に戻るタンク湯水循環路９の経路で循環駆動される。

液−液熱交換器１２は、内部に伝熱媒体として例えば水が満たされており、この液−液熱交換器１２内に主幹廃熱循環路６の管路と、タンク湯水循環路９の管路とが通され、液−液熱交換器１２内の熱媒体を介して主幹廃熱循環路６を循環する冷却水（廃熱吸熱流体）の熱が、タンク湯水循環路９を通る貯湯タンク８内の湯に吸熱される。つまり、主幹廃熱循環路６を通る冷却水とタンク湯水循環路９を通る貯湯タンク８内の湯（給湯の湯）との熱交換が行なわれ、貯湯タンク８内の湯の温度が給湯に適した温度に高められて貯湯タンク８に貯湯される。なお、貯湯タンク８には給湯管１５が接続され、貯湯タンク８内の湯は給湯管１５を通して外部へ給湯される。また、貯湯タンク８には減圧弁１７を介して給水管１６が接続され、給湯により減少した分の水量が給水管１６を通して貯湯タンク８内に補充される。

暖房装置１は内部に前記冷却水（廃熱吸熱流体）を通す熱負荷管路が形成されており、この熱負荷管路を冷却水（発電装置３０の廃熱を吸熱した高温の冷却水）が通水することにより、暖房装置１から熱が放熱され、暖房装置１が設置されている部屋等の暖房が行われる。暖房装置１として、様々な構成の装置を採用し得るが、一例として、図５には、フローリング等の床の暖房装置１として機能する暖房マット１が示されている。

この暖房マット１はマット材２に骨材としての根太３を配置し、これらの根太３を迂回させながらマット材２に熱負荷管路としての温水パイプ４を引き回し敷設したものである。マット材２にはヘッダー５が配置され、このヘッダー５に熱負荷側往管１９の出口端と、熱負荷側戻り管２０の入り口端とが接続される。図５の例では、互いに隣り合わせにして敷設された２本の温水パイプ４ａ、４ｂの一端側がヘッダー５の右側に接続され、温水パイプ４ａ、４ｂの他端側がヘッダー５の左側に接続されている。

ヘッダー５の内部には、熱負荷側往管１９から供給される温水（前記廃熱吸熱流体）を右側に接続された温水パイプ４ａと左側に接続された温水パイプ４ｂに分配送水する流路と、右側の温水パイプ４ｂから戻る温水と左側の温水パイプ４ａから戻る温水を統合して熱負荷側戻り管２０に送出する流路が形成されており、熱負荷側往管１９から供給される温水が温水パイプ４ａ、４ｂを通ることで、暖房マット１の表面から温水の熱が放熱されて、暖房マット１が敷設されている部屋等の床面暖房が行われる。なお、一般的には、マット材２の表面には放熱特性を高めるためにアルミ箔等の放熱板が貼られるが、これらの暖房マット１自体の構成は周知であるので、暖房マット１自体の詳細説明は省略する。

図１に示されるように、熱負荷側往管１９の入口端側は三方弁１８を介して主幹廃熱循環路６に分岐接続されており、熱負荷側戻り管２０の出口端も主幹廃熱循環路６に接続されており、熱負荷側戻り管２０の出口端の接続位置は熱負荷側往管１９の入口端側の分岐接続部よりも下流側と成している。図１の例では、これら、熱負荷側往管１９の入口端側の分岐接続部と、熱負荷側戻り管２０の出口端の接続部とは共に、発電装置３０から液−液熱交換器１２に至る間の主幹廃熱循環路６の管路に接続されている。

発電装置３０から、三方弁１８（熱負荷側往管１９の分岐接続部）、熱負荷側往管１９、暖房マット（暖房装置）１、熱負荷側戻り管２０、液−液熱交換器１２、シスターン１３、主幹循環ポンプ１４を順に経て発電装置３０に戻る経路（流路）は熱負荷側循環路２２を構成する。なお、熱負荷側循環路２２の経路のうち、発電装置３０から熱負荷側往管１９の分岐接続部（三方弁１８）に至る経路と、熱負荷側戻り管２０の接続部から、液−液熱交換器１２、シスターン１３、主幹循環ポンプ１４を経て発電装置３０に戻るまでの経路は、主幹廃熱循環路６の経路との兼用経路と成している。三方弁１８は流路切り替え手段として機能し、冷却水（廃熱吸熱流体）の流れを主幹廃熱循環路６を通る流れと、熱負荷側循環路２２を通る流れとの間で選択的に切り替えるものである。

制御装置２１は廃熱利用熱源システムの動作を制御するもので、予め与えられる動作制御のプログラムに従い、水量制御弁１０、タンク循環ポンプ１１、主幹循環ポンプ１４、三方弁１８等の動作を制御する。この制御装置２１には必要に応じ、システム運転のオン、オフを指令したり、暖房装置（暖房マット）１の運転のオン、オフ等を指令するリモコン２３が無線又は有線で信号接続される。

次に、制御装置２１による廃熱利用熱源システムの制御動作を簡単に説明する。発電装置３０が稼動されている状況のときには、主幹循環ポンプ１４が駆動されるが、このとき、リモコン２３等から暖房装置１のオン指令（運転指令）がされていないときには、三方弁１８を主幹廃熱循環路６側に切り替え、主幹循環ポンプ１４が駆動される。そうすると、冷却水が主幹廃熱循環路６を循環し、発電装置３０を通るときに発電装置３０の廃熱を吸熱して冷却水の温度が例えば７０〜８０℃に高められる。主幹循環ポンプ１４の駆動と同時又は所定のタイミングでタンク循環ポンプ１１が駆動されることで、貯湯タンク８内の湯はタンク湯水循環路９を循環する。

タンク湯水循環路９を循環する湯は液−液熱交換器１２を通るときに主幹廃熱循環路６を通る高温の冷却水との熱交換により加熱されて湯温が高められ、貯湯タンク８内の湯は給湯に適した湯温の状態に維持される。なお、必要に応じ、液−液熱交換器１２に入る冷却水の温度を検出する温度センサと、貯湯タンク８内の湯温を検出する温度センサを設ける。そして、冷却水の温度（Ｔ_Ｗ）と貯湯タンク８内の湯の温度（Ｔ_Ｈ）との温度差ΔＴ（０＜ΔＴ＝Ｔ_Ｗ−Ｔ_Ｈ）に応じて水量制御弁１０の通水量を制御する。温度差ΔＴが小さくなるにつれ水量制御弁１０の通水量を徐々に絞り、液−液熱交換器１２から貯湯タンク８に戻る湯温をより高めるようにし、また、温度差ΔＴが予め定めたしきい値よりも小さくなったとき、又は、冷却水の温度（Ｔ_Ｗ）が貯湯タンク８内の湯の温度（Ｔ_Ｈ）以下になるときにはタンク循環ポンプ１１を停止する等の制御構成がとられる。

リモコン２３等から暖房装置１の運転指令が制御装置２１に加えられたときには、三方弁１８を熱負荷側循環路２２側へ切り替える。この結果、冷却水（廃熱吸熱流体）は熱負荷側循環路２２を循環する。つまり、発電装置３０から出た高温の冷却水は三方弁１８から熱負荷側往管１９を経て暖房装置１に供給され、暖房装置１の熱負荷管路を通る高温の冷却水の熱が暖房装置１から放熱されて暖房が行われる。暖房装置１の熱負荷管路の出口から熱負荷側戻り管２０を通した高温の冷却水は、液−液熱交換器１２に供給され、前記したように、液−液熱交換器１２内で、熱負荷側循環路２２を通る冷却水とタンク湯水循環路９を通る湯との熱交換により、貯湯タンク８内の湯が加熱される。液−液熱交換器１２内の熱交換により低温化した冷却水は再び発電装置３０へ供給され、発電装置３０の冷却、つまり、発電装置３０の廃熱の吸熱を行い、高温化されて再び暖房装置１へ向けて熱負荷側循環路２２を循環し、暖房装置１の暖房と貯湯タンク８内の湯の加熱が引き続き行われる。

この実施形態例によれば、暖房装置１側の熱負荷側往管１９と熱負荷側戻り管２０を主幹廃熱循環路６の管路に接続するだけで、貯湯タンク８内の湯の加熱源としての機能のシステムに暖房装置１の暖房熱源の機能としての機能を付加することができ、主幹廃熱循環路６の経路の大部分を熱負荷側循環路２２の経路として兼用できるので、システムの構築が容易となり、給湯加熱源の機能と暖房熱源（加熱源）の機能を兼備したシステムを安価に構築することが可能である。

図２には本発明に係る廃熱利用熱源システムの第２の実施形態例が示されている。この第２の実施形態例が前記第１の実施形態例と異なる点は、主幹廃熱循環路６と熱負荷側循環路２２とを別個独立の循環路構成としたことである。この第２の実施形態例では、図２（ａ）に示されるように、主幹廃熱循環路６と熱負荷側循環路２２とが近接して通る経路（管路）部位に循環流体間熱交換手段としての液−液熱交換器２４を介設し、この液−液熱交換器２４内に主幹廃熱循環路６の管路の一部と熱負荷側循環路２２の管路の一部とを通し、主幹廃熱循環路６を通る冷却水（廃熱吸熱流体）と熱負荷側循環路２２を通る熱負荷循環流体とを熱交換させ、主幹廃熱循環路６を通る高温の冷却水を熱源として熱負荷循環流体を加熱する構成と成している。なお、液−液熱交換器２４の構成は前述した液−液熱交換器１２の構成と同じである。また、熱負荷循環流体は熱伝導性を有する流体の熱媒体であれば特に材料は限定されないが、ここでは、水が熱負荷循環流体として使用されている。

液−液熱交換器２４の下流側の該液−液熱交換器２４から暖房装置（暖房マット）１に至る経路（管路）は熱負荷側往管１９と成し、暖房装置１から液−液熱交換器２４に戻る経路は熱負荷側戻り管２０と成し、液−液熱交換器２４から、熱負荷側往管１９、暖房装置１、熱負荷側戻り管２０を順に経て液−液熱交換器２４に戻る経路によって熱負荷側循環路２２が構成される。熱負荷側往管１９には液−液熱交換器２４の下流側位置に熱負荷循環流体の温度を検出するサーミスタ等からなる熱負荷側流体温度検出手段としての熱負荷側温度センサ２７と、循環流量制御手段としての水量制御弁２６が設けられている。

そして、水量制御弁２６の下流側の位置で、熱負荷側往管１９は複数に分岐され、各分岐された熱負荷側分岐往管１９ａは開閉弁２９を介して複数の場所に設置されている暖房装置の内の対応する暖房装置１に接続されている。同様に、熱負荷側戻り管２０の上流側も複数に分岐され、分岐された各熱負荷側分岐戻り管２０ａはそれぞれ対応する暖房装置１に接続されている（図５参照）。

各熱負荷側分岐戻り管２０ａが統合された熱負荷側戻り管２０にはシスターン２８と熱負荷側循環ポンプ２５とが介設されており、熱負荷側循環ポンプ２５を駆動することによって熱負荷循環流体は熱負荷側循環路２２を循環する。熱負荷側往管１９の熱負荷側温度センサ２７と水量制御弁２６は暖房装置１に供給される熱負荷循環流体の温度を予め与えられる設定温度となるように制御するために設けられ、この温度制御は制御装置２１の熱負荷流体温度制御手段４０の制御信号によって行われる。

図２（ｂ）は、制御装置２１の前記熱負荷流体温度制御手段４０の構成例を示すもので、熱負荷流体温度制御手段４０は、開弁量制御部３４と、メモリ３５とを有している。メモリ３５には、例えば、水量制御弁２６の開弁量の変化量と熱負荷循環流体の温度変化量との関係を示す制御データが格納されている。開弁量制御部３４は熱負荷側温度センサ２７から液−液熱交換器２４で熱交換された後の熱負荷循環流体の温度検出情報を取り込む。そして、リモコン２３で指令（指定）された設定温度と熱負荷循環流体の検出温度とを比較し、検出温度がメモリ３５等に予め格納されている設定温度に対する許容範囲から外れたときには前記制御データに基いて検出温度を設定温度にするための開弁量の変化量を演算等により求め、水量制御弁２６の開弁量をその求めた変化量だけ変化させる。

この水量制御弁２６の開弁量の調整量の制御、つまり、熱負荷循環流体の循環流量を制御することにより、液−液熱交換器２４での主幹廃熱循環路６を通る高温の冷却水と、熱負荷側循環路２２を通る熱負荷循環流体との単位流量当りの熱交換量が変化し、これに伴い熱負荷循環流体の温度が変化し（熱負荷循環流体の流量が大きくなれば、熱負荷循環流体の温度が低下方向に変化し、流量が小さくなれば、熱負荷循環流体の温度は上昇方向に変化し）、熱負荷循環流体の温度は設定温度に制御される。

なお、熱負荷循環流体の温度制御は必ずしも上記の制御データを利用するとは限らず、例えば、メモリ３５に水量制御弁２６の開弁量の単位変化量を与えておき、開弁量制御部３４は熱負荷循環流体の検出温度が設定温度に対する許容範囲から外れたときには設定温度に近づく方向に水量制御弁２６の開弁量を単位変化量だけ変化させ、その後、予め与えた所定の時間（例えば３０秒）を経過しても熱負荷循環流体の温度が許容範囲に入らないときにはさらに設定温度に近づく方向に水量制御弁２６の開弁量を単位変化量だけ変化させるというような様々な制御構成を採用し得る。

この、第２の実施形態例においては、給湯ユニット７に、貯湯タンク８内の湯温を検出する貯湯温度センサ３２と、液−液熱交換器１２で熱交換される前の冷却水（廃熱吸熱流体）の温度を検出する給湯加熱源温度センサ３３とを設け、制御装置２１によって、貯湯タンク８内の給湯の湯の加熱制御を行う構成を備えている。この加熱制御の構成は、前記熱負荷循環流体の温度制御と同様にタンク湯水循環路９を循環する流量を水量制御弁１０の開弁量によって制御する構成のものである。

すなわち、例えば、メモリ３５に貯湯タンク８内の湯の温度と主幹廃熱循環路６を循環する冷却水（廃熱吸熱流体）の温度との温度差と、水量制御弁１０の開弁量の変化量との関係を示す制御データが格納される。開弁量制御部３４は、給湯加熱源温度センサ３３で検出される冷却水の温度（Ｔ_Ｗ）と貯湯温度センサ３２で検出される貯湯タンク８内の湯の温度（Ｔ_Ｈ）との温度差ΔＴ（０＜ΔＴ＝Ｔ_Ｗ−Ｔ_Ｈ）を求め、その求めた温度差ΔＴに応じた水量制御弁１０の開弁量の変化量を前記メモリ３５に格納されている制御データに基き求める。そして、その求めた開弁量の変化量分だけ温度差ΔＴが小さくなる方向に水量制御弁１０の開弁量を制御する。

具体的には、温度差Δが小さいとき（冷却水の温度が低下しているとき）には、水量制御弁１０の開弁量（流量）を小さくする方向に制御する。これにより、液−液熱交換器１２で熱交換された後の湯温は水量制御弁１０の開弁量（流量）が大きい場合よりも高くなり、貯湯タンク８内の湯温を効率的に高めることができる。その逆に、温度差Δが大きいときには水量制御弁１０の開弁量（流量）を大きくする方向に制御する。また、温度差ΔＴが予め定めたしきい値よりも小さくなったとき、又は、冷却水の温度（Ｔ_Ｗ）が貯湯タンク８内の湯の温度（Ｔ_Ｈ）以下になるときにはタンク循環ポンプ１１を停止する等の制御構成がとられる。

第２実施形態例では、図２（ａ）の鎖線で囲まれている部分はオプションユニット３１として集合一体化して構成されている。このオプションユニット３１には冷却水が液−液熱交換器２４に入る流入口Ａと、液−液熱交換器２４から冷却水がユニット外に出る流出口Ｂと、熱負荷循環流体が液−液熱交換器２４に入る流入口Ｃと、熱負荷循環流体がユニット外に出る流出口Ｄとが設けられており、流入口Ａと流出口Ｂが主幹廃熱循環路６の対応する接続位置に接続され、流入口Ｃと流出口Ｄが対応する熱負荷側循環路２２に接続（流入口Ｃが外部の熱負荷側戻り管２０に、流出口Ｄが外部の熱負荷側往管１９に接続）されて、オプションユニット３１がシステム内に組み込まれている。

この第２の実施形態例においても、前記第１の実施形態例と同様に、主幹循環ポンプ１４を駆動することにより、発電装置３０の冷却水が主幹廃熱循環路６を通して循環し、液−液熱交換器１２の熱交換動作によって貯湯タンク８内の湯が加熱され、貯湯タンク８内の湯は給湯に適した湯温に維持される。そして、暖房装置１の暖房運転のオン指令がリモコン２３等により加えられたときには、熱負荷側循環ポンプ２５が駆動され、熱負荷循環流体は熱負荷側循環路２２を循環する。この循環動作によって、熱負荷側循環路２２を循環する熱負荷循環流体は液−液熱交換器２４によって主幹廃熱循環路６を通る高温の冷却水を熱源として加熱され暖房に適した温度となる。

この加熱された熱負荷循環流体が暖房装置１の温水パイプ４（４ａ、４ｂ）を流通することで、暖房装置（暖房マット）１の表面から熱が放熱され暖房（図示の例では床面暖房）が行われる。この実施形態例では、水量制御弁２６による循環流量の制御によって熱負荷循環流体の温度が設定温度となるように制御されるので、暖房装置１から放熱される熱の時間的なむらがなくなり、快適な暖房を達成することができる。

また、この実施形態例においては、暖房装置１の暖房を行う主要な機能部分の構成がオプションユニット３１として集合一体化されているため、廃熱利用熱源システムを構築する施工が容易である。また、発電装置３０と給湯ユニット７間に主幹廃熱循環路６が形成された給湯加熱源のシステムが既に構築されている施設に、暖房装置１を設置する場合には、既設のシステムの主幹廃熱循環路６の一部を分断してオプションユニット３１の流入口Ａと流出口Ｂに接続し、暖房側の外部の熱負荷側往管１９と熱負荷側戻り管２０をオプションユニット３１の流入口Ｃと流出口Ｄに接続するだけの作業で、暖房のシステムを給湯加熱源のシステムに付加できるので、その設備変更が非常に容易である。

特に、将来においては少子化による生徒数の減少と高齢者の増加が予測され、例えば、高校を新たに建設する場合には、将来は高校を廃校して老人ホームに転用することが計画に盛り込まれつつある。高校としての使用期間は床面暖房の施設は通常設けられることはなく、給湯熱源システムが給湯使用の設備として設置されるのが一般的である。その後、例えば、十数年或いは数十年経過したときに、高校を老人ホームに転用する際には、教室であった床に床面暖房の設備が設置される。この際に、本実施形態例のように、暖房の主要機能部分をオプションユニット３１として集約することにより、既設の給湯加熱源のシステムを暖房加熱源のシステムとして兼用使用でき、その施工工事も容易であるので、高校から老人ホームへの転用を円滑、安価、迅速に行うことができる。

図３には本発明に係る廃熱利用熱源システムの第３の実施形態例が示されている。この第３の実施形態例が前記第２の実施形態例と異なることは、熱負荷側循環路２２を循環する熱負荷循環流体の温度制御を主幹廃熱循環路６を循環する冷却水（廃熱吸熱流体）の流量を制御して行う構成としたことであり、それ以外の構成は前記の第２の実施形態例と同様である。このため、第３実施形態例においては、第２の実施形態例の熱負荷側循環路２２に設けられている水量制御弁２６を除去し、主幹廃熱循環路６の経路（管路）のうち、液−液熱交換器２４に入る側の管路と液−液熱交換器２４から出る側の管路を連通させた通路、すなわち、液−液熱交換器２４を迂回するバイパス通路３６を設け、このバイパス通路３６の入口側の分岐部（液−液熱交換器２４の入口側の主幹廃熱循環路６の管路からバイパス通路３６が分岐する部位）に冷却水（廃熱吸熱流体）が液−液熱交換器２４へ入り込む量（流量）とバイパス通路３６側へ流れる流量との流量比を可変調整する循環流量制御手段としての水量制御弁３７が設けられている。

この水量制御弁３７の流量比を制御しての熱負荷循環流体の温度制御は制御装置２１の熱負荷流体温度制御手段４０によって行われる。この熱負荷流体温度制御手段４０の構成は図２（ｂ）に示されたものと同様のブロック構成のもので、開弁量制御部３４とメモリ３５とを有して構成されている。

メモリ３５には、例えば、水量制御弁３７の流量比の変化量と熱負荷循環流体の温度変化量との関係を示す制御データが格納されている。開弁量制御部３４は熱負荷側温度センサ２７から液−液熱交換器２４で熱交換された後の熱負荷循環流体の温度検出情報を取り込む。そして、リモコン２３で指令（指定）された設定温度と熱負荷循環流体の検出温度とを比較し、検出温度がメモリ３５等に予め格納されている設定温度に対する許容範囲から外れたときには前記制御データに基いて検出温度を設定温度にするための流量比の変化量を演算等により求め、水量制御弁３７の流量比をその求めた変化量だけ変化させる。

この水量制御弁３７の流量比の制御、つまり、液−液熱交換器２４へ入って液−液熱交換器２４内の流路３８を流れる冷却水（廃熱吸熱流体）の循環流量を制御することにより、液−液熱交換器２４での流路３８を通る高温の冷却水と、熱負荷側循環路２２を通る熱負荷循環流体との単位流量当りの熱交換量が変化し、これに伴い熱負荷循環流体の温度が変化し（流路３８を流れる高温の冷却水の流量が大きくなれば、熱負荷循環流体の温度が上昇方向に変化し、流量が小さくなれば、熱負荷循環流体の温度は低下方向に変化し）、熱負荷循環流体の温度は設定温度に制御される。

なお、熱負荷循環流体の温度制御は必ずしも上記の制御データを利用するとは限らず、例えば、メモリ３５に水量制御弁３７の流量比の単位変化量を与えておき、開弁量制御部３４は熱負荷循環流体の検出温度が設定温度に対する許容範囲から外れたときには設定温度に近づく方向に水量制御弁３７の流量比を単位変化量だけ変化させ、その後、予め与えた所定の時間（例えば３０秒）を経過しても熱負荷循環流体の温度が許容範囲に入らないときにはさらに設定温度に近づく方向に水量制御弁３７の流量比を単位変化量だけ変化させるというような様々な制御構成を採用し得る。

この第３の実施形態例においても、貯湯タンク８内の湯の加熱制御は第２の実施形態例の場合と同様に行なわれる。そして、熱負荷側循環路２２を循環して暖房装置１に供給される熱負荷循環流体の温度は水量制御弁３７の流量比（流路３８を流れる流量とバイパス通路３６を流れる流量との比）を制御することによって設定温度に制御され、暖房装置１の放熱量の時間的むらを抑制した好適な暖房が行われる等の、前記第２の実施形態例と同様な効果が得られる。

図４は本発明に係る廃熱利用熱源システムの第４の実施形態例を示す。この第４の実施形態例は、熱負荷側往管１９と暖房装置１との間の経路（管路）に熱源機４６を介設し、熱源機４６に入る熱負荷循環流体の温度がリモコン２３等によって設定される設定温度よりも低いときには、熱負荷循環流体を熱源機４６で設定温度に加熱して暖房装置（暖房マット）１に供給する構成としたものである。この第４の実施形態例においては、前記第１〜第３の各実施形態例のシステムの熱負荷側往管１９と暖房装置１との間の経路（管路）に熱源機４６が介設されるが、図４においては、その代表例として図３に示される第３の実施形態例のシステムの熱負荷側往管１９と暖房装置１との間の経路（管路）に熱源機４６を介設した例を示している。

熱源機４６は一般的な給湯器（瞬間湯沸し器）と同様な構成のものであり、内部にポンプを内蔵しているので、この内蔵のポンプを熱負荷側循環ポンプ２５として代替機能させ、オプションユニット３１から熱負荷側循環ポンプ２５を除去している。また、図３のオプションユニット３１にはシスターン２８が設けられているが、熱源機４６を接続した場合はシスターン２８は不要となるので、図４のオプションユニット３１では、シスターン２８は除外されている。

熱源機４６は熱負荷側往管１９から入る熱負荷循環流体を熱負荷側循環ポンプ２５から開閉制御弁４３、熱交換器４１を順に通して暖房装置１へ向けて送出する加熱経路と、熱負荷側循環ポンプ２５から開閉制御弁４４を有するバイパス管路４５を通して暖房装置１へむけて熱負荷循環流体を送出する非加熱経路とを有している。なお、図４中の符号４７は暖房装置１へ向けて送出される熱負荷循環流体の温度を検出する温度センサを示す。なお、第４の実施形態例では、液−液熱交換器２４から、熱負荷側往管１９、熱源機４６、熱負荷側往管（熱負荷側分岐往管）１９ａ、暖房装置１、熱負荷側戻り管２０（２０ａ）を経て液−液熱交換器２４に戻る経路（管路）が熱負荷側循環路２２を構成している。

熱源機４６の動作は制御装置２１によって行われており、制御装置２１は暖房運転中（熱負荷側循環ポンプ２５の循環駆動中）に熱負荷側温度センサ２７又は熱源機４６内の温度センサ（図示せず）によって検出される熱源機４６の入力側（入水側）の熱負荷循環流体の温度が設定温度に与えられる許容範囲よりも低いときには、開閉制御弁４３を開き、開閉制御弁４４を閉じて熱負荷循環流体を加熱経路に通す。そして、熱交換器４１を通る熱負荷循環流体をガスや石油を燃料とするバーナ４２の燃焼火炎により加熱して温度センサ４７で検出される熱負荷循環流体の温度が設定温度となるように加熱量を制御し、その設定温度の熱負荷循環流体を暖房装置１に供給する。

その一方で、制御装置２１は、熱負荷側温度センサ２７又は熱源機４６内の温度センサ（図示せず）によって検出される熱源機４６の入力側（入水側）の熱負荷循環流体の温度が設定温度に与えられる許容範囲から外れて低下していないときは、加熱の必要がないので、開閉制御弁４３を閉じ、開閉制御弁４４を開いて熱負荷循環流体を非加熱経路を通して暖房装置１へ向けて送出する。

この第４の実施形態例においては、発電装置３０の電力需要が減少し発電量が小さくなって、廃熱吸熱流体の温度が低下し、これに伴い、液−液熱交換器２４の熱交換量も小さくなって熱負荷側往管１９を循環する熱負荷循環流体の温度が設定温度よりも低下したときには、直ちに熱源機４６が稼動して熱負荷循環流体の温度を設定温度に加熱するので、暖房装置１へ供給される暖房熱源（熱負荷循環流体）の温度が設定温度に安定維持され、暖房装置１の時間的な暖房むら（時間的な暖房温度の自然変動）の生じない好適な暖房運転が可能となる。

なお、本発明に係る廃熱利用熱源システムは上記の各実施形態例の構成に限定されることなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記の各実施形態例では、廃熱吸熱流体および熱負荷循環流体を水によって構成したが、オイル等の水以外の液体によって構成してもよい。

また、熱負荷装置として床の暖房装置を例にして説明したが、床以外の室内暖房装置にも適用されるものであり、また、熱負荷循環流体を循環させた乾燥装置等にも適用されるものである。

さらに、図１の例では、熱負荷側往管１９と熱負荷側戻り管２０とを、液−液熱交換器１２の上流側位置で主幹廃熱循環路６に接続されているが、液−液熱交換器１２の下流側位置（例えば、主幹循環ポンプ１４と発電装置３０との間の管路位置）で、熱負荷側往管１９と熱負荷側戻り管２０を主幹廃熱循環路６に接続してもよい。ただ、そのようにすると、液−液熱交換器１２での熱交換によって温度が低下した廃熱吸熱流体が暖房装置１に供給されることになり、液−液熱交換器１２の下流側の廃熱吸熱流体の温度が暖房装置１へ供給するための設定温度よりも低下してしまうような場合には図１に示されるように、熱負荷側往管１９と熱負荷側戻り管２０とを液−液熱交換器１２の上流側に接続することが望ましい。ただし、熱負荷側往管１９に図４に示すような熱源機４６を介設する場合はこの限りではない。

さらに、図１の例では、流路切り替え手段を三方弁１８によって構成したが、廃熱吸熱流体を主幹廃熱循環路６側と熱負荷側循環路２２側との間で選択的に流路を切り替える構成を有していればよく、三方弁１８以外の構成としてもよい。

さらに、図４に示す例では、熱負荷側循環ポンプ２５として熱源機４６の内蔵のポンプを使用したが、熱源機４６内にそのような内蔵のポンプが装備されていないときには、図２のオプションユニット３１に示されるように、オプションユニット３１に熱負荷側循環ポンプ２５が装備されることとなる。

さらに、第３の実施形態例では、図３に示されるようにバイパス通路３６が設けられているが、このバイパス通路３６は設けなくともよい。その場合は、例えば、流路３８へ入る側、又は流路３８から出る側の主幹廃熱循環路６の管路に図２の水量制御弁２６と同様な開弁量を制御する水量制御弁を設け、その水量制御弁の開弁量制御によって、流路３８を通る廃熱吸熱流体の流量を制御して、熱負荷側循環路２２を循環しながら暖房装置１へ供給される熱負荷循環流体の温度を設定温度となるように制御することとなる。

さらに、第４の実施形態例の熱源機４６は、石油や、ガスを燃料とする燃焼式の器具としたが、電気ヒータ等を用いて熱負荷循環流体を加熱する非燃焼式の熱源機としてもよい。

さらに、上記各実施形態例では、制御装置２１にリモコン２３が接続されている例のシステムを対象として説明したが、リモコン２３は設けなくてもよい。その場合には、暖房等の熱負荷装置の運転のオン、オフを指令したり、熱負荷装置へ供給される熱負荷循環流体の設定温度を指定する操作部を制御装置２１や、他の場所に設けることとなる。

本発明に係る廃熱利用熱源システムの第１の実施形態例の構成説明図である。本発明に係る廃熱利用熱源システムの第２の実施形態例の構成説明図である。本発明に係る廃熱利用熱源システムの第３の実施形態例の構成説明図である。本発明に係る廃熱利用熱源システムの第４の実施形態例の構成説明図である。熱負荷装置を構成する暖房装置の一例を示す図である。

符号の説明

１暖房装置（熱負荷装置）
６主幹廃熱循環路
８貯湯タンク
１２液−液熱交換器（給湯側熱交換手段）
１８三方弁（流路切り替え手段）
１９熱負荷側往管
２０熱負荷側戻り管
２２熱負荷側循環路
２４液−液熱交換器（循環流体間熱交換手段）
２５熱負荷側循環ポンプ
２６、３７水量制御弁（循環流量制御手段）
２７熱負荷側温度センサ（熱負荷側流体温度検出手段）
３０発電装置
３１オプションユニット
４０熱負荷流体温度制御手段
４６熱源機

Claims

発電装置の廃熱を吸熱させた廃熱吸熱流体を循環させる主幹廃熱循環路と、給湯の湯を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯を循環させるタンク湯水循環路と、該タンク湯水循環路を通る湯の通水量を制御する水量制御弁と、前記主幹廃熱循環路を通る廃熱吸熱流体と前記タンク湯水循環路を通る貯湯タンクの湯とを熱交換させて貯湯タンク内の湯を加熱する給湯側熱交換手段とを有し、該給湯側熱交換手段により熱交換する前記廃熱吸熱流体の温度と前記貯湯タンク内の湯の温度との温度差に応じて該温度差が小さくなるにつれて前記水量制御弁の通水量を絞る方向に制御する構成と成しており、前記主幹廃熱循環路には熱負荷装置に前記廃熱吸熱流体を供給する熱負荷側往管が分岐接続されるとともに、前記熱負荷装置から廃熱吸熱流体を前記主幹廃熱循管路に戻す熱負荷側戻り管が前記熱負荷側往管の分岐接続部よりも下流側位置に接続されており、前記熱負荷装置には前記熱負荷側往管から供給される前記廃熱吸熱流体を通流させて前記熱負荷側戻り管に送出する熱負荷管路が設けられ、前記発電装置側から前記熱負荷側往管の分岐接続部に至る主幹廃熱循環路部位、前記熱負荷側往管、前記熱負荷管路、前記熱負荷側戻り管、該熱負荷側戻り管の接続部から前記発電装置に至る主幹廃熱循環路部位、を順に通る流路は熱負荷側循環路と成し、前記廃熱吸熱流体の流れを前記主幹廃熱循環路と熱負荷側循環路と間で切り換える流路切り替え手段が設けられていることを特徴とする廃熱利用熱源システム。
熱負荷往管の分岐接続部と熱負荷側戻り管の接続部とは発電装置から給湯側熱交換手段に至る間の主幹廃熱循管路に接続されている請求項１記載の廃熱利用熱源システム。
発電装置の廃熱を吸熱させた廃熱吸熱流体を循環させる主幹廃熱循環路と、給湯の湯を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯を循環させるタンク湯水循環路と、該タンク湯水循環路を通る湯の通水量を制御する水量制御弁と、前記主幹廃熱循環路を通る廃熱吸熱流体と前記タンク湯水循環路を通る貯湯タンクの湯とを熱交換させて貯湯タンク内の湯を加熱する給湯側熱交換手段とを有し、該給湯側熱交換手段により熱交換する前記廃熱吸熱流体の温度と前記貯湯タンク内の湯の温度との温度差に応じて該温度差が小さくなるにつれて前記水量制御弁の通水量を絞る方向に制御する構成と成しており、前記主幹廃熱循環路とは別の、熱負荷側循環流体を循環させる熱負荷側循環路を有し、該熱負荷側循環路には、前記熱負荷側循環流体を通す熱負荷管路を備えた熱負荷装置と、熱負荷側循環路に熱負荷循環流体を循環駆動する熱負荷側循環ポンプと、熱負荷側循環流体の循環流量を調整する循環流量制御手段とが介設され、前記主幹廃熱循環路と熱負荷側循環路との間には廃熱吸熱流体側の熱を熱負荷循環流体に吸熱させる循環流体間熱交換手段が設けられ、この循環流体間熱交換手段の下流側の前記熱負荷側循環路の位置には熱負荷循環流体の温度を検出する熱負荷側流体温度検出手段が設けられるとともに、前記熱負荷側流体温度検出手段の検出温度に基いて前記熱負荷循環流体の温度を指定される設定温度になるように前記循環流量制御手段の熱負荷側循環流体における循環流量の調整量を制御する熱負荷流体温度制御手段が設けられていることを特徴とする廃熱利用熱源システム。
発電装置の廃熱を吸熱させた廃熱吸熱流体を循環させる主幹廃熱循環路と、給湯の湯を貯める貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯を循環させるタンク湯水循環路と、該タンク湯水循環路を通る湯の通水量を制御する水量制御弁と、前記主幹廃熱循環路を通る廃熱吸熱流体と前記タンク湯水循環路を通る貯湯タンクの湯とを熱交換させて貯湯タンク内の湯を加熱する給湯側熱交換手段とを有し、該給湯側熱交換手段により熱交換する前記廃熱吸熱流体の温度と前記貯湯タンク内の湯の温度との温度差に応じて該温度差が小さくなるにつれて前記水量制御弁の通水量を絞る方向に制御する構成と成しており、前記主幹廃熱循環路には該主幹廃熱循環路を循環する廃熱吸熱流体の循環流量を調整する循環流量制御手段が設けられ、また、前記主幹廃熱循環路とは別の、熱負荷側循環流体を循環させる熱負荷側循環路を有し、該熱負荷側循環管路には、前記熱負荷側循環流体を通す熱負荷管路を備えた熱負荷装置と、熱負荷側循環路に熱負荷循環流体を循環駆動する熱負荷側循環ポンプとが介設され、前記主幹廃熱循環路と熱負荷側循環路との間には廃熱吸熱流体側の熱を熱負荷循環流体に吸熱させる循環流体間熱交換手段が設けられ、この循環流体間熱交換手段の下流側の前記熱負荷側循環路の位置には熱負荷循環流体の温度を検出する熱負荷側流体温度検出手段が設けられるとともに、前記熱負荷側流体温度検出手段の検出温度に基いて前記熱負荷循環流体の温度を指定される設定温度になるように前記循環流量制御手段の廃熱吸熱流体における循環流量の調整量を制御する熱負荷流体温度制御手段が設けられていることを特徴とする廃熱利用熱源システム。
主幹廃熱循環路には循環流体間熱交換手段を迂回するバイパス通路が設けられており、循環流量制御手段は廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段に流れる流量とバイパス通路に流れる流量との流量比を可変して循環流体間熱交換手段に流れる流量を調整する構成と成し、熱負荷流体温度制御手段は前記循環流量制御手段の前記流量比を制御して熱負荷循環流体の温度を制御する構成とした請求項４記載の廃熱利用熱源システム。
熱負荷側循環路には、熱負荷装置の上流側となる位置に加熱手段を具備する熱源機が介設され、該熱源機は入力する熱負荷循環流体の温度が予め指定される設定温度よりも低いときには前記熱負荷循環流体の温度を前記設定温度に高めて熱負荷装置へ向けて送出する構成とした請求項１乃至５の何れか１つに記載の廃熱利用熱源システム。
循環流体間熱交換手段と、熱負荷側循環ポンプと、循環流量制御手段と、熱負荷側流体温度検出手段とは、集合されてオプションユニットと成し、該オプションユニットには、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される廃熱吸熱流体の流出口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される熱負荷循環流体の流出口とが設けられ、前記廃熱吸熱流体の流入口と流出口は主幹廃熱循環路の対応接続位置に接続され、熱負荷循環流体の流入口と流出口は熱負荷側循環管路の対応接続位置に接続されている請求項２乃至６の何れか１つに記載の廃熱利用熱源システム。
循環流体間熱交換手段と、循環流量制御手段と、熱負荷側流体温度検出手段とは、集合されてオプションユニットと成し、該オプションユニットには、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、廃熱吸熱流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される廃熱吸熱流体の流出口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段へ入る流入口と、熱負荷循環流体が循環流体間熱交換手段からユニット外へ送出される熱負荷循環流体の流出口とが設けられ、前記廃熱吸熱流体の流入口と流出口は主幹廃熱循環路の対応接続位置に接続され、熱負荷循環流体の流入口と流出口は熱負荷側循環管路の対応接続位置に接続されている請求項６記載の廃熱利用熱源システム。
廃熱吸熱流体と熱負荷循環流体は温水であり、熱負荷装置は熱負荷管路を温水が流通する温水パイプとした暖房装置であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載の廃熱利用熱源システム。