JP6655898B2 - 排熱回収装置及び熱供給システム及び排熱回収装置の運転方法 - Google Patents
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Description
また、上述のような追加の熱源装置は、熱を発生する熱源部と、その熱源部で発生した熱を既存の上記熱媒流路に対して渡すための熱交換部とを有する構成になると思われる。そして、追加の熱源装置は、大きな設置スペースが必要になる点、騒音が発生する点、換気が必要になる点などから、通常は屋外に設置される。但し、屋外に設置すると、防水対策を施さなければならないため、装置が高価になるという問題がある。また、屋外に設置すると、冬季の凍結を回避する対策を施さなければならないという問題がある。
前記第1熱媒が流入する第1熱媒側入口と、
前記第1熱媒が流出する第1熱媒側出口と、
前記第1熱媒が前記第1熱媒側入口から前記第1熱媒側出口へと流れる第1熱媒流路と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられ、当該第1熱媒流路で前記第1熱媒を流す第1ポンプと、
前記第2熱媒が流入する第2熱媒側入口と、
前記第2熱媒が流出する第2熱媒側出口と、
前記第2熱媒が前記第2熱媒側入口から前記第2熱媒側出口へと流れる第2熱媒流路と、
前記第1熱媒流路を流れる前記第1熱媒と前記第2熱媒流路を流れる前記第2熱媒との熱交換を行う熱交換器と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられる膨張タンクと、
前記第1熱媒流路の途中で、前記熱交換器を迂回するように前記第1熱媒を流す迂回流路と、
前記迂回流路と前記第1熱媒流路との合流部位に設けられ、合流後の前記第1熱媒の温度が所定温度に近付くように、前記迂回流路を流れる前記第1熱媒の流量と前記熱交換器を流れる前記第1熱媒の流量との比率を調節して混合させる混合器とを備え、
前記第1ポンプは、前記第1熱媒側入口と前記熱交換器及び前記混合器との間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、
前記膨張タンクは、前記第1熱媒側入口と前記第1ポンプとの間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、前記膨張タンクの内部は大気に開放されており、
前記第1熱媒側入口から前記第1熱媒流路に流入した前記第1熱媒は、前記膨張タンクと、前記第1ポンプと、前記熱交換器及び前記混合器の内の少なくとも前記混合器とを順に流れた後で、前記第1熱媒側出口から流出する点にある。
従って、建物外に設置される熱源装置から回収した熱を、建物内に設置される既存の設備に対して渡すことができる排熱回収装置を提供できる。
前記第1熱媒側入口よりも下流側且つ前記第1分岐部位よりも上流側の前記第1熱媒流路の途中の第2分岐部位と前記膨張タンクとを接続する第2分岐流路と、
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒のうち、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせる前記第1熱媒の量を調節可能な流量調節機構とを有する点にある。
ところが本特徴構成では、第1熱媒が第2分岐流路を経由して膨張タンクの下部に流入するとき、膨張タンクでの第1熱媒の液面に衝突するといった事象は発生しなくなる。その結果、膨張タンクにおいて気泡が新たに生成されなくなる。
ところが、本特徴構成によれば、排熱回収装置は、第1熱媒流路の途中に設けられ、第1熱媒側出口から流出する第1熱媒の流量を調整するための流量調整器を備える。つまり、流量調整器を操作することで、第1熱媒側出口から流出する第1熱媒の流量を調整することができる。その結果、排熱回収装置と熱源装置との間を流れる第1熱媒の圧力、即ち、その熱源装置に加わる第1熱媒の圧力を調整することができる。
前記熱利用ユニットに前記第2熱媒を供給するように構成され、分岐して流れていた前記第2熱媒を、途中の合流部で合流させる第2熱媒供給路と、
前記第2熱媒側入口には前記分岐部で分岐された後の前記第2熱媒帰還路が接続され及び前記第2熱媒側出口には前記第2熱媒供給路が接続されている上記排熱回収装置と、
前記第1熱媒側出口に接続される第1熱媒供給路を介して前記排熱回収装置から供給される前記第1熱媒を加熱し、その加熱した前記第1熱媒を、前記第1熱媒側入口に接続される第1熱媒帰還路を介して前記排熱回収装置に供給する第1熱源装置と、
前記分岐部で分岐された後の前記第2熱媒帰還路を介して供給される前記第2熱媒を加熱し、その加熱した前記第2熱媒を前記第2熱媒供給路へと供給する第2熱源装置とを備える点にある。
また、第2熱媒が排熱回収装置及び第2熱源装置を直列に流れるように構成されていたならば、例えばそれらのうちの上流側の装置で加熱された高温の第2熱媒が下流側の装置を必ず流れることになる。そして、下流側の装置で第2熱媒からの放熱が発生することもある。ところが本特徴構成では、排熱回収装置及び第2熱源装置の一方で加熱された高温の第2熱媒は、それらの他方を経由せずに熱利用ユニットへと供給されるので、上述のような無駄な放熱が行われないようにできる。
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせ、及び、前記膨張タンクに貯えられている前記第1熱媒を前記第1分岐流路を介して前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第1流動工程を実施し、
前記第1流動工程を実施した後、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路及び前記第1分岐流路を経由せずに前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第2流動工程を実施する点にある。
加えて、迂回流路と第1熱媒流路との合流部位に設けられる混合器は、その合流後の第1熱媒の温度が所定温度に近付くように、迂回流路を流れる第1熱媒の流量と熱交換器を流れる第1熱媒の流量との比率を調節して混合させる。その結果、本特徴構成の排熱回収装置の第1熱媒側出口から流出する第1熱媒の温度、即ち、第1熱媒を加熱する熱源装置へと供給される第1熱媒の温度が上記所定温度に近付くことになる。つまり、熱源装置には、上記所定温度に近い適正な温度範囲にある第1熱媒(冷却水)が継続的に供給されることになるので、その熱源装置の耐久性等の悪化を抑制できる。
このように、排熱回収装置は、追加で熱源装置を設けた場合、その追加の熱源装置で発生した熱を回収し、その回収した熱を第2熱媒に渡すという機能を全て担うことができる。加えて、排熱回収装置には、大きな設置スペースが不要であり、騒音が発生する装置を備えておらず、換気が必要になることもないため、追加の熱源装置が屋外に設けられたとしても、排熱回収装置は屋内に設置することができる。そのため、排熱回収装置に対する防水対策や凍結防止対策などを施す必要はない。
従って、建物外に設置される熱源装置から回収した熱を、建物内に設置される既存の設備に対して渡すことができる排熱回収装置の運転方法を提供できる。
また、流量調節機構によって、第2分岐部位から第2分岐流路を介して膨張タンクへ至らせる第1熱媒の量と、第2分岐部位から膨張タンクへ至らせずに第1分岐部位へ至らせる第1熱媒の量とを自在に調節することができる。
また更に、本特徴構成の排熱回収装置の運転方法において、第1流動工程を実施することで、第1熱媒流路を通って第2分岐部位へ流れてくる第1熱媒の全量を、第2分岐流路を介して膨張タンクへ至らせながら、第1熱媒流路での第1熱媒の流動が行われる。その結果、第1熱媒が一時的に膨張タンクで滞留するため、第1熱媒に混入している気泡が膨張タンク内で留まり、膨張タンクから下流側へは流れ出さないことを期待できる。つまり、第1流動工程を実施している間に、第1熱媒流路を流れている第1熱媒に混入している気泡を膨張タンクにおいて十分に除去することができる。
そして、第1流動工程を実施した後に第2流動工程を実施することで、第1熱媒からの気泡の除去が十分に行われた状態で、膨張タンクを経由させずに第1熱媒流路での第1熱媒の流動を行わせることができる。
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせ、及び、前記膨張タンクに貯えられている前記第1熱媒を前記第1分岐流路を介して前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第1流動工程を実施し、
前記第1流動工程を実施した後、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の一部を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせ及び前記膨張タンクに貯えられている前記第1熱媒を前記第1分岐流路を介して前記第1分岐部位へ至らせ、並びに、前記第1熱媒の残部を、前記第2分岐流路及び前記第1分岐流路を経由せずに前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる過渡流動工程を実施し、
前記過渡流動工程を実施した後、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路及び前記第1分岐流路を経由せずに前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第2流動工程を実施する点にある。
加えて、迂回流路と第1熱媒流路との合流部位に設けられる混合器は、その合流後の第1熱媒の温度が所定温度に近付くように、迂回流路を流れる第1熱媒の流量と熱交換器を流れる第1熱媒の流量との比率を調節して混合させる。その結果、本特徴構成の排熱回収装置の第1熱媒側出口から流出する第1熱媒の温度、即ち、第1熱媒を加熱する熱源装置へと供給される第1熱媒の温度が上記所定温度に近付くことになる。つまり、熱源装置には、上記所定温度に近い適正な温度範囲にある第1熱媒(冷却水)が継続的に供給されることになるので、その熱源装置の耐久性等の悪化を抑制できる。
このように、排熱回収装置は、追加で熱源装置を設けた場合、その追加の熱源装置で発生した熱を回収し、その回収した熱を第2熱媒に渡すという機能を全て担うことができる。加えて、排熱回収装置には、大きな設置スペースが不要であり、騒音が発生する装置を備えておらず、換気が必要になることもないため、追加の熱源装置が屋外に設けられたとしても、排熱回収装置は屋内に設置することができる。そのため、排熱回収装置に対する防水対策や凍結防止対策などを施す必要はない。
従って、建物外に設置される熱源装置から回収した熱を、建物内に設置される既存の設備に対して渡すことができる排熱回収装置の運転方法を提供できる。
また、流量調節機構によって、第2分岐部位から第2分岐流路を介して膨張タンクへ至らせる第1熱媒の量と、第2分岐部位から膨張タンクへ至らせずに第1分岐部位へ至らせる第1熱媒の量とを自在に調節することができる。
また更に、本特徴構成の排熱回収装置の運転方法において、第1流動工程を実施することで、第1熱媒流路を通って第2分岐部位へ流れてくる第1熱媒の全量を、第2分岐流路を介して膨張タンクへ至らせながら、第1熱媒流路での第1熱媒の流動が行われる。その結果、第1熱媒が一時的に膨張タンクで滞留するため、第1熱媒に混入している気泡が膨張タンク内で留まり、膨張タンクから下流側へは流れ出さないことを期待できる。つまり、第1流動工程を実施している間に、第1熱媒流路を流れている第1熱媒に混入している気泡を膨張タンクにおいて十分に除去することができる。
第1流動工程を実施した後、過渡流動工程を実施することで、第1熱媒流路を通って第2分岐部位へ流れてくる第1熱媒の一部を、第2分岐流路を介して膨張タンクへ至らせ及び膨張タンクに貯えられている第1熱媒を第1分岐流路を介して第1分岐部位へ至らせ、並びに、第1熱媒の残部を、第2分岐流路及び第1分岐流路を経由せずに第1分岐部位へ至らせながら、第1熱媒流路での第1熱媒の流動が行われる。つまり、過渡流動工程では、膨張タンクを経由して流れる第1熱媒の流速を小さくしつつ、第1熱媒流路全体を流れる第1熱媒の流速を十分に大きくできる。そして、膨張タンクを経由して流れる第1熱媒の流速を小さくすることで、膨張タンクに流入した第1熱媒が膨張タンク内の液面に対して上方から衝突するとしても、その衝突の勢いは弱くなり、且つ、膨張タンク内での第1熱媒の動きも小さくなる。その結果、膨張タンク内の液面での新たな気泡生成を抑制でき、且つ、第1熱媒に気泡が含まれているとしても、膨張タンク内で滞留している間に第1熱媒から分離され易くなる(即ち、気泡が第1熱媒に混入したまま膨張タンク内から流れ出すことを抑制できる)。また、第1熱媒流路全体を流れる第1熱媒の流速を十分に大きくできるので、第1熱媒流路の各所で第1熱媒中に存在し得る気泡がその場で留まることなく、第1熱媒と共に流れるようになる。そして、気泡が最終的には膨張タンクに至って第1熱媒から排除されることを期待できる。従って、第1流動工程の実施によって第1熱媒に混入している気泡の完全な除去が行われなかったとしても、過渡流動工程の実施によって、第1熱媒からの気泡の除去を更に促進させることができる。
そして、過渡流動工程を実施した後に第2流動工程を実施することで、第1熱媒からの気泡の除去が十分に行われた状態で、膨張タンクを経由させずに第1熱媒流路での第1熱媒の流動を行わせることができる。
以下に図面を参照して第1実施形態の排熱回収装置20及び熱供給システムの構成について説明する。
図1は、熱供給システムの構成を示す図である。図示するように、熱供給システムは、排熱回収装置20と、熱電併給装置50と、ボイラー装置1と、第2熱媒供給路3及び第2熱媒帰還路2とを備える。熱利用ユニット19と熱供給システムとは、第2熱媒供給路3及び第2熱媒帰還路2とを介して接続されている。熱利用ユニット19には、この熱供給システムから熱が供給される。排熱回収装置20は建物Bの屋内に設置され、熱電併給装置50は屋外に設置されている。
第1熱媒供給路12を介して熱電併給装置50に供給された第1熱媒は、熱電併給装置50から排出される熱によって加熱され、その加熱された第1熱媒が第1熱媒帰還路11を介して排熱回収装置20へと帰還する。つまり、第1熱媒は排熱回収装置20と熱電併給装置50との間を循環する。
第2熱媒側入口25から排熱回収装置20の内部に流入した第2熱媒は、第2熱媒流路27を通って排熱回収装置20の内部を流れ、第2熱媒側出口26に至る。第2熱媒側入口25から第2熱媒側出口26に至る間の第2熱媒流路27の途中には、熱交換器28と第2ポンプ33とが設けられている。
第1熱媒流路23で第1熱媒を流すための第1ポンプ32及び第2熱媒流路27で第2熱媒を流すための第2ポンプ33の動作の制御は、後述する制御装置Cが行う。
本実施形態の混合器34は、迂回流路24と第1熱媒流路23との合流部位に設けられ、迂回流路24を流れる第1熱媒の流量と熱交換器28を流れる第1熱媒の流量との比率を調節して両者を混合させるように構成されている。本実施形態では、混合器34として、感温式の混合弁(三方弁)を用いている。この混合器34は、例えば熱膨張率の大きな感温性材料、及び、その感温性材料の膨張・収縮に連動して変位する弁体などを有する。そして、混合器34は、合流後の第1熱媒の温度に応じて感温性材料の熱膨張の度合いが変化して、それに連動して弁体が変位することで、迂回流路24を流れる第1熱媒の流量と熱交換器28を流れる第1熱媒の流量との比率を変化させる。つまり、混合器34は、合流後の第1熱媒の温度が所定温度に近付くように、迂回流路24を流れる第1熱媒の流量と熱交換器28を流れる第1熱媒の流量との比率を調節するように自動的に動作する。 例えば、混合器34として、兼工業株式会社から販売されている自動ミキシングバルブ(TM型)や温調切替弁(TS型)、フシマン株式会社から販売されているワックス式温度調整弁(GH5型)などを利用することができる。
排熱回収装置20の第2熱媒側出口26には、第2熱媒供給路3が接続される。第2熱媒供給路3は、熱利用ユニット19に第2熱媒を供給するように構成され、分岐して流れていた第2熱媒を、途中の合流部5で合流させる流路である。つまり、この第2熱媒供給路3は、排熱回収装置20から熱利用ユニット19に対して相対的に高温の第2熱媒を供給する流路である。
貯湯装置16は、湯水を貯えるタンク17と熱交換部18とを有する。
タンク17の上部には、タンク17内に貯えられている湯水をタンク17外に流出させる出湯路9が接続される。タンク17の下部には、出湯路9からの湯水の流出に応じて補充される水をタンク17内に流入させる給水路8が接続される。そして、タンク17の内部の湯水には給水路8から水圧が常時加わっている。出湯路9の端部には、蛇口などの給湯端末10が接続されている。給湯端末10が開栓されると、タンク17内部に加わっている水圧によって、タンク17の内部の湯水が出湯路9を通って給湯端末10へと送出される。
また、貯湯装置16で熱が利用された後の第2熱媒が流れる第2熱媒帰還路2と、暖房装置15で熱が利用された後の第2熱媒が流れる第2熱媒帰還路2とは合流部14で合流する。開閉弁6及び開閉弁7の動作の制御は、後述する制御装置Cが行う。
例えば、熱電併給装置50の運転開始時は、熱電併給装置50から第1熱媒側入口21へと供給される第1熱媒の温度も低いため、混合器34によって混合された後の第1熱媒の温度も低い状態にある。このとき、混合器34では、高温側(迂回流路24側)に殆どの第1熱媒を流す。熱電併給装置50から第1熱媒側入口21へと供給される第1熱媒の温度が上昇して、混合器34によって混合された後の第1熱媒の温度が所定温度に近づいてくると、混合器34では、徐々に低温側(熱交換器28側)を流れる第1熱媒の流量を増加させると共に、高温側(迂回流路24側)を流れる第1熱媒の流量を減少させる。その後、混合器34によって混合された後の第1熱媒の温度が所定温度を超えると、混合器34はその温度を下げようと低温側(熱交換器28側)を流れる第1熱媒の流量を増やす。
本実施形態の熱供給システムでは、貯湯装置16に貯えられている湯水の温度が低くなったとき、湯水の昇温を熱電併給装置50で発生した熱によって行うことができる。その場合、制御装置Cは、現在の時刻が昇温許可時間帯及び熱電併給許可時間帯にあり、且つ、昇温対象とする貯湯装置16のタンク17の内部の湯水の第1温度(第1温度センサ46で測定された湯水の温度)が熱電併給装置50による昇温運転を許可する第1下限温度以下であるとき、熱電併給装置50を運転させ、及び、熱媒が第2熱媒供給路3と第2熱媒帰還路2とを通って排熱回収装置20と貯湯装置16との間で循環するように流動状態調節装置(循環ポンプ44及び第2ポンプ33及び開閉弁6及び開閉弁7)を動作させる。つまり、制御装置Cは、熱電併給装置50に含まれる内燃機関52及び発電機51を運転させ、排熱回収装置20に含まれる第1ポンプ32及び第2ポンプ33を運転させ、循環ポンプ44を運転させ、開閉弁6を開く。これにより、熱電併給装置50で発生した熱が第1熱媒に渡され、更に、第1熱媒が保有する熱が排熱回収装置20を介して第2熱媒に渡される。加えて、第2熱媒が第2熱媒供給路3を通って貯湯装置16の熱交換部18に供給されて、タンク17の内部の湯水の昇温が行われる。
また、第1温度センサ46で測定される湯水の第1温度が上記第1下限温度以下であっても、即ち、貯湯装置16のタンク17に貯えられている湯水の温度が低いとしても、現在の時刻が昇温許可時間帯及び熱電併給許可時間帯の重なり合う時間帯になければ(昇温不許可時間帯又は熱電併給不許可時間帯にあれば)、熱電併給装置50及び排熱回収装置20の運転は行わない。
また、第2温度センサ45で測定される湯水の第2温度が上記第2下限温度以下であっても、即ち、貯湯装置16のタンク17に貯えられている湯水の温度が低いとしても、現在の時刻が昇温許可時間帯及びボイラー許可時間帯の重なり合う時間帯になければ(昇温不許可時間帯又はボイラー不許可時間帯にあれば)、ボイラー装置1の運転は行わない。
本実施形態の熱供給システムでは、建物B内の気温が低くなったとき、暖房装置15による建物B内の空気の昇温を熱電併給装置50で発生した熱によって行うことができる。その場合、制御装置Cは、現在の時刻が暖房許可時間帯及び熱電併給許可時間帯にあり、且つ、暖房対象とする空気の温度(室温センサ49で測定された空気の温度)が暖房装置15による暖房運転を許可する温度条件を満たしているとき(例えば、第3下限温度以下であるとき)、熱電併給装置50を運転させ、及び、熱媒が第2熱媒供給路3と第2熱媒帰還路2とを通って排熱回収装置20と暖房装置15との間で循環するように流動状態調節装置を動作させる。つまり、制御装置Cは、熱電併給装置50に含まれる内燃機関52及び発電機51を運転させ、排熱回収装置20に含まれる第1ポンプ32及び第2ポンプ33を運転させ、循環ポンプ44を運転させ、開閉弁7を開く。これにより、熱電併給装置50で発生した熱が第1熱媒に渡され、更に、第1熱媒が保有する熱が排熱回収装置20を介して第2熱媒に渡される。加えて、第2熱媒が第2熱媒供給路3を通って暖房装置15に供給されて、暖房装置15で第2熱媒の放熱(暖房)が行われる。
また、室温センサ49で測定される空気の温度が上記温度条件を満たしていても、即ち、室温が低いとしても、現在の時刻が暖房許可時間帯及び熱電併給許可時間帯の重なり合う時間帯になければ(暖房不許可時間帯又は熱電併給不許可時間帯にあれば)、暖房装置15の運転は行わない。
また、室温センサ49で測定される空気の温度が上記温度条件を満たしていても、即ち、室温が低いとしても、現在の時刻が暖房許可時間帯及びボイラー許可時間帯の重なり合う時間帯になければ(暖房不許可時間帯又はボイラー不許可時間帯にあれば)、暖房装置15の運転は行わない。
第2実施形態の排熱回収装置20は、流量調節器を備える点で上記実施形態と異なっている。以下に第2実施形態の排熱回収装置20について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
排熱回収装置20が建物Bの屋内に設置され、熱電併給装置50が屋外に設置される場合、排熱回収装置20と熱電併給装置50とを接続する第1熱媒供給路12及び第1熱媒帰還路11の長さは様々である。また、排熱回収装置20の設置場所と熱電併給装置50の設置場所との高低差も様々である。そのため、第1ポンプ32の出力の大きさによっては、排熱回収装置20と熱電併給装置50との間を流れる第1熱媒の圧力が大きく変化してしまう可能性がある。
第3実施形態の排熱回収装置20は、膨張タンク29を設ける位置が上記実施形態と異なっている。以下に第3実施形態の排熱回収装置20について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
第4実施形態の排熱回収装置20は、第1熱媒流路23に対する膨張タンク29の接続形態が上記実施形態と異なっている。以下に第4実施形態の排熱回収装置20について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
上記実施形態で説明した排熱回収装置20では、第1熱媒流路23を流れる第1熱媒が、膨張タンク29を通過しながら流れる形態となっていたため、膨張タンク29での第1熱媒からの放熱によって、第1熱媒の温度低下が相対的に大きくなる可能性がある。
ところが、図6に示すように、本実施形態では、膨張タンク29は、第1熱媒側入口21と熱交換器28及び混合器34との間の第1熱媒流路23の途中から分岐する分岐流路37に接続される。つまり、第1熱媒流路23を流れる第1熱媒は、膨張タンク29内を通過しない。その結果、膨張タンク29で第1熱媒からの放熱が発生したとしても、その放熱が第1熱媒流路23を流れる第1熱媒の温度に特に影響を与えることはない。尚、第1熱媒流路23を流れる第1熱媒の体積変化が生じた場合には、第1熱媒流路23から分岐した分岐流路37に接続された膨張タンク29でその体積変化が吸収されることは確保される。
図7は、排熱回収装置20と熱電併給装置50との接続形態の一例を示す図である。
図7に示すように、熱電併給装置50が有する内燃機関52は、排ガス用熱交換器53と、燃焼室を取り囲むシリンダ56及びシリンダヘッド55などを含む。排ガス用熱交換器53は、燃焼室から排出される排気ガスを熱源として第1熱媒を加熱するために利用される。シリンダ56及びシリンダヘッド55には、それらを冷却するための冷却水として第1熱媒が流される。
但し、本実施形態では、膨張タンク29は、外部に対して開放される開放口30を有する。そして、排熱回収装置20は、一端が開放口30に接続され及び他端が大気に開放されるチューブ43を有する。チューブ43は、一端が開放口30に接続された状態で他端を屋外に引き出すことができる長さを有する。排熱回収装置20では、外装容器Vにチューブ43を通すことのできる孔59が予め形成されている。外装容器Vの内部に収容されている膨張タンク29の開放口30に一端が接続されるチューブ43は、外装容器Vの孔59を通って他端が屋外に引き出されて大気に開放されるように設置される。その結果、第1熱媒に混入した有害なガスが膨張タンク29の内部に侵入したとしても、その有害なガスは、膨張タンク29の開放口30からチューブ43の一端側の内部に侵入し、チューブ43の内部を通って、チューブ43の他端側から屋外に排出されることになる。
第6実施形態の排熱回収装置20は、第1熱媒流路23に対する膨張タンク29の接続形態が上記実施形態と異なっている。以下に第6実施形態の排熱回収装置20について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
また、第1流動工程から過渡流動工程への移行は、第1流動工程を設定期間実施したタイミングや、例えば操作者が目視で膨張タンク29内の気泡が少なくなったと判定したタイミングなどで行うことができる。
また、過渡流動工程から第2流動工程への移行は、過渡流動工程を設定期間実施したタイミングや、例えば操作者が目視で膨張タンク29内の気泡が非常に少なくなったと判定したタイミングなどで行うことができる。
第7実施形態の排熱回収装置20は、第1熱媒流路23に対する膨張タンク29の接続形態が上記実施形態と異なっている。以下に第7実施形態の排熱回収装置20について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
また、第1流動工程から第2流動工程への移行は、第1流動工程を設定期間実施したタイミングや、例えば操作者が目視で膨張タンク29内の気泡が少なくなったと判定したタイミングなどで行うことができる。
上記実施形態では、排熱回収装置20及び熱供給システムについて具体例を挙げて説明したが、それらの構成は適宜変更可能である。
例えば、熱供給システムが2台の熱源装置(熱電併給装置50、ボイラー装置1)を備える例を説明したが、熱供給システムが更に別の熱源装置を備えていてもよい。その場合、追加で設ける熱源装置も、第2熱媒供給路3及び第2熱媒帰還路2に対して、上述した排熱回収装置20及びボイラー装置1と並列に接続すればよい。
上記実施形態において、第1温度センサ(第1温度検出部)46、第2温度センサ(第2温度検出部)45、室温センサ(室温検出部)49などをサーモスタットで実現してもよい。例えば、サーモスタットである第1温度検出部が、タンク17に貯えられている湯水の温度が第1下限温度以下であることを検出して機械的にオン状態に切り替わり、第1下限温度より高い温度であることを検出して機械的にオフ状態に切り替わるように設定しておく。そうすると、制御装置Cは、サーモスタットである第1温度検出部が湯水の温度が第1下限温度以下になったことを検出したことを知ることができる。また、サーモスタットがオン状態とオフ状態とで切り替わる閾値温度(例えば、上述した第1下限温度など)を手動式のダイヤル等で変更可能な構成を採用してもよい。
上記実施形態において、混合器34を、例えば温度センサ(図示せず)によって検出された温度に応じて弁の開閉調節が制御される電子制御の三方混合弁を用いて構成してもよく、或いは、そのような電子制御の二方弁を複数個用いて構成してもよい。
図8〜図12に示したように、第2分岐流路40が膨張タンク29の上部に接続されている場合、第2分岐流路40を経由して膨張タンク29に流入する第1熱媒が第1熱媒の液面に対して上方から衝突して、気泡が新たに生成される可能性がある。ところが図13に示すような接続形態を採用することで、第1熱媒が第2分岐流路40を経由して膨張タンク29の下部に流入するとき、膨張タンク29での第1熱媒の液面に衝突するといった事象は発生しなくなる。その結果、膨張タンク29において気泡が新たに生成されなくなる。
2 第2熱媒帰還路
3 第2熱媒供給路
11 第1熱媒帰還路
12 第1熱媒供給路
19 熱利用ユニット
20 排熱回収装置
21 第1熱媒側入口
22 第1熱媒側出口
23 第1熱媒流路
24 迂回流路
25 第2熱媒側入口
26 第2熱媒側出口
27 第2熱媒流路
28 熱交換器
29 膨張タンク
30 開放口
32 第1ポンプ
34 混合器
35 絞り弁(流量調整器)
37 分岐流路(第1分岐流路)
38 第1分岐部位
39 第2分岐部位
40 第2分岐流路
43 チューブ
50 熱電併給装置(第1熱源装置)
F 流量調節機構
F1 第1流量調節弁
F2 第2流量調節弁
F3 切替弁
V 外装容器
Claims (17)
- 第1熱媒が有する熱を回収して、その熱を第2熱媒に渡す排熱回収装置であって、
前記第1熱媒が流入する第1熱媒側入口と、
前記第1熱媒が流出する第1熱媒側出口と、
前記第1熱媒が前記第1熱媒側入口から前記第1熱媒側出口へと流れる第1熱媒流路と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられ、当該第1熱媒流路で前記第1熱媒を流す第1ポンプと、
前記第2熱媒が流入する第2熱媒側入口と、
前記第2熱媒が流出する第2熱媒側出口と、
前記第2熱媒が前記第2熱媒側入口から前記第2熱媒側出口へと流れる第2熱媒流路と、
前記第1熱媒流路を流れる前記第1熱媒と前記第2熱媒流路を流れる前記第2熱媒との熱交換を行う熱交換器と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられる膨張タンクと、
前記第1熱媒流路の途中で、前記熱交換器を迂回するように前記第1熱媒を流す迂回流路と、
前記迂回流路と前記第1熱媒流路との合流部位に設けられ、合流後の前記第1熱媒の温度が所定温度に近付くように、前記迂回流路を流れる前記第1熱媒の流量と前記熱交換器を流れる前記第1熱媒の流量との比率を調節して混合させる混合器とを備え、
前記第1ポンプは、前記第1熱媒側入口と前記熱交換器及び前記混合器との間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、
前記膨張タンクは、前記第1熱媒側入口と前記第1ポンプとの間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、前記膨張タンクの内部は大気に開放されており、
前記第1熱媒側入口から前記第1熱媒流路に流入した前記第1熱媒は、前記膨張タンクと、前記第1ポンプと、前記熱交換器及び前記混合器の内の少なくとも前記混合器とを順に流れた後で、前記第1熱媒側出口から流出する排熱回収装置。 - 前記膨張タンクは、前記第1熱媒流路の途中から分岐する分岐流路に接続される請求項1に記載の排熱回収装置。
- 前記第1熱媒流路の途中の第1分岐部位と前記膨張タンクとを接続する第1分岐流路と、
前記第1熱媒側入口よりも下流側且つ前記第1分岐部位よりも上流側の前記第1熱媒流路の途中の第2分岐部位と前記膨張タンクとを接続する第2分岐流路と、
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒のうち、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせる前記第1熱媒の量を調節可能な流量調節機構とを有する請求項1に記載の排熱回収装置。 - 前記第2分岐流路は、前記膨張タンクの下部に接続されている請求項3に記載の排熱回収装置。
- 前記流量調節機構は、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせるか、或いは、前記第2分岐流路を介さずに、前記第1熱媒流路を介して前記第1分岐部位へ至らせるかを切り替える切替弁を有する請求項3又は4に記載の排熱回収装置。
- 前記流量調節機構は、前記第2分岐部位と前記第1分岐部位との間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、前記第1熱媒流路を流れる前記第1熱媒の量を調節可能な第1流量調節弁と、前記第2分岐部位と前記膨張タンクとの間の前記第2分岐流路の途中に設けられ、前記第2分岐流路を流れる前記第1熱媒の量を調節可能な第2流量調節弁とを有する請求項3又は4に記載の排熱回収装置。
- 前記膨張タンクは、外部に対して開放される開放口を有し、
一端が前記開放口に接続され及び他端が大気に開放されるチューブを備え、
前記チューブは、前記一端が前記開放口に接続された状態で前記他端を屋外に引き出すことができる長さを有する請求項1〜6の何れか一項に記載の排熱回収装置。 - 前記混合器は、前記合流後の前記第1熱媒の温度を感知して前記迂回流路を流れる前記第1熱媒の流量と前記熱交換器を流れる前記第1熱媒の流量との比率を調節して混合させる感温式の混合弁であり、前記所定温度を設定変更可能に構成されている請求項1〜7の何れか一項に記載の排熱回収装置。
- 外装容器を備え、前記外装容器の表面に前記第1熱媒側入口及び前記第1熱媒側出口及び前記第2熱媒側入口及び前記第2熱媒側出口を有し、前記外装容器の内部に前記第1熱媒流路及び前記第2熱媒流路及び前記熱交換器及び前記膨張タンク及び前記迂回流路及び前記混合器を有する請求項1〜8の何れか一項に記載の排熱回収装置。
- 前記第1ポンプと前記第1熱媒側出口との間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、前記第1熱媒側出口から流出する前記第1熱媒の流量を調整するための流量調整器を備える請求項1〜9の何れか一項に記載の排熱回収装置。
- 前記第2熱媒が保有している熱を利用する熱利用ユニットによって熱が利用された後の前記第2熱媒が前記熱利用ユニットから帰還するように構成され、途中の分岐部で前記第2熱媒の流れを分岐させる第2熱媒帰還路と、
前記熱利用ユニットに前記第2熱媒を供給するように構成され、分岐して流れていた前記第2熱媒を、途中の合流部で合流させる第2熱媒供給路と、
前記第2熱媒側入口には前記分岐部で分岐された後の前記第2熱媒帰還路が接続され及び前記第2熱媒側出口には前記第2熱媒供給路が接続されている請求項1〜10の何れか一項に記載の排熱回収装置と、
前記第1熱媒側出口に接続される第1熱媒供給路を介して前記排熱回収装置から供給される前記第1熱媒を加熱し、その加熱した前記第1熱媒を、前記第1熱媒側入口に接続される第1熱媒帰還路を介して前記排熱回収装置に供給する第1熱源装置と、
前記分岐部で分岐された後の前記第2熱媒帰還路を介して供給される前記第2熱媒を加熱し、その加熱した前記第2熱媒を前記第2熱媒供給路へと供給する第2熱源装置とを備える熱供給システム。 - 第1熱媒が有する熱を回収して、その熱を第2熱媒に渡す排熱回収装置の運転方法であって、
前記排熱回収装置は、
前記第1熱媒が流入する第1熱媒側入口と、
前記第1熱媒が流出する第1熱媒側出口と、
前記第1熱媒が前記第1熱媒側入口から前記第1熱媒側出口へと流れる第1熱媒流路と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられ、当該第1熱媒流路で前記第1熱媒を流す第1ポンプと、
前記第2熱媒が流入する第2熱媒側入口と、
前記第2熱媒が流出する第2熱媒側出口と、
前記第2熱媒が前記第2熱媒側入口から前記第2熱媒側出口へと流れる第2熱媒流路と、
前記第1熱媒流路を流れる前記第1熱媒と前記第2熱媒流路を流れる前記第2熱媒との熱交換を行う熱交換器と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられる膨張タンクと、
前記第1熱媒流路の途中で、前記熱交換器を迂回するように前記第1熱媒を流す迂回流路と、
前記迂回流路と前記第1熱媒流路との合流部位に設けられ、合流後の前記第1熱媒の温度が所定温度に近付くように、前記迂回流路を流れる前記第1熱媒の流量と前記熱交換器を流れる前記第1熱媒の流量との比率を調節して混合させる混合器と、
前記第1熱媒流路の途中の第1分岐部位と前記膨張タンクとを接続する第1分岐流路と、
前記第1熱媒側入口よりも下流側且つ前記第1分岐部位よりも上流側の前記第1熱媒流路の途中の第2分岐部位と前記膨張タンクとを接続する第2分岐流路と、
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒のうち、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせる前記第1熱媒の量を調節可能な流量調節機構とを備え、
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせ、及び、前記膨張タンクに貯えられている前記第1熱媒を前記第1分岐流路を介して前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第1流動工程を実施し、
前記第1流動工程を実施した後、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路及び前記第1分岐流路を経由せずに前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第2流動工程を実施する排熱回収装置の運転方法。 - 前記流量調節機構は、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせるか、或いは、前記第2分岐流路を介さずに、前記第1熱媒流路を介して前記第1分岐部位へ至らせるかを切り替える切替弁を有する請求項12に記載の排熱回収装置の運転方法。
- 第1熱媒が有する熱を回収して、その熱を第2熱媒に渡す排熱回収装置の運転方法であって、
前記排熱回収装置は、
前記第1熱媒が流入する第1熱媒側入口と、
前記第1熱媒が流出する第1熱媒側出口と、
前記第1熱媒が前記第1熱媒側入口から前記第1熱媒側出口へと流れる第1熱媒流路と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられ、当該第1熱媒流路で前記第1熱媒を流す第1ポンプと、
前記第2熱媒が流入する第2熱媒側入口と、
前記第2熱媒が流出する第2熱媒側出口と、
前記第2熱媒が前記第2熱媒側入口から前記第2熱媒側出口へと流れる第2熱媒流路と、
前記第1熱媒流路を流れる前記第1熱媒と前記第2熱媒流路を流れる前記第2熱媒との熱交換を行う熱交換器と、
前記第1熱媒流路の途中に設けられる膨張タンクと、
前記第1熱媒流路の途中で、前記熱交換器を迂回するように前記第1熱媒を流す迂回流路と、
前記迂回流路と前記第1熱媒流路との合流部位に設けられ、合流後の前記第1熱媒の温度が所定温度に近付くように、前記迂回流路を流れる前記第1熱媒の流量と前記熱交換器を流れる前記第1熱媒の流量との比率を調節して混合させる混合器と、
前記第1熱媒流路の途中の第1分岐部位と前記膨張タンクとを接続する第1分岐流路と、
前記第1熱媒側入口よりも下流側且つ前記第1分岐部位よりも上流側の前記第1熱媒流路の途中の第2分岐部位と前記膨張タンクとを接続する第2分岐流路と、
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒のうち、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせる前記第1熱媒の量を調節可能な流量調節機構とを備え、
前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせ、及び、前記膨張タンクに貯えられている前記第1熱媒を前記第1分岐流路を介して前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第1流動工程を実施し、
前記第1流動工程を実施した後、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の一部を、前記第2分岐流路を介して前記膨張タンクへ至らせ及び前記膨張タンクに貯えられている前記第1熱媒を前記第1分岐流路を介して前記第1分岐部位へ至らせ、並びに、前記第1熱媒の残部を、前記第2分岐流路及び前記第1分岐流路を経由せずに前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる過渡流動工程を実施し、
前記過渡流動工程を実施した後、前記第1熱媒流路を通って前記第2分岐部位へ流れてくる前記第1熱媒の全量を、前記第2分岐流路及び前記第1分岐流路を経由せずに前記第1分岐部位へ至らせながら、前記第1熱媒流路での前記第1熱媒の流動を行わせる第2流動工程を実施する排熱回収装置の運転方法。 - 前記流量調節機構は、前記第2分岐部位と前記第1分岐部位との間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、前記第1熱媒流路を流れる前記第1熱媒の量を調節可能な第1流量調節弁と、前記第2分岐部位と前記膨張タンクとの間の前記第2分岐流路の途中に設けられ、前記第2分岐流路を流れる前記第1熱媒の量を調節可能な第2流量調節弁とを有する請求項12又は14に記載の排熱回収装置の運転方法。
- 前記第1ポンプは、前記第1熱媒側入口と前記熱交換器及び前記混合器との間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、
前記膨張タンクは、前記第1熱媒側入口と前記第1ポンプとの間の前記第1熱媒流路の途中に設けられ、前記膨張タンクの内部は大気に開放されている請求項12〜15の何れか一項に記載の排熱回収装置の運転方法。 - 前記第2分岐流路は、前記膨張タンクの下部に接続されている請求項12〜16の何れか一項に記載の排熱回収装置の運転方法。
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