JP2003240345A - 排熱回収給湯装置 - Google Patents

排熱回収給湯装置

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JP2003240345A
JP2003240345A JP2002038339A JP2002038339A JP2003240345A JP 2003240345 A JP2003240345 A JP 2003240345A JP 2002038339 A JP2002038339 A JP 2002038339A JP 2002038339 A JP2002038339 A JP 2002038339A JP 2003240345 A JP2003240345 A JP 2003240345A
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hot water
water supply
heat
heat medium
temperature
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JP2002038339A
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Hisashige Sakai
寿成 酒井
Hiroshi Yoshimoto
博 吉本
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Osaka Gas Co Ltd
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排熱回収給湯装置において、高所や遠方に給
湯できながら低廉化及び給湯温度の安定化を図る。 【解決手段】 排熱発生装置30から発生する排熱を回
収した熱媒が、熱媒貯留槽1と熱交換器2とを通して熱
媒循環路5にて循環されるように構成され、熱媒と熱交
換する水道水が、水道圧にて熱交換器2に入水され且つ
水道圧にて給湯路7に送出されるように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排熱発生装置から
発生する排熱を用いて給湯する排熱回収給湯装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】かかる排熱回収給湯装置は、例えば、コ
ージェネレーションシステムにて用いられるものであ
り、コージェネレーションシステムでは、エンジンにて
駆動される発電装置や燃料電池を用いた発電装置を備え
るが、このエンジンや燃料電池が排熱発生装置に相当
し、排熱回収給湯装置は、このような排熱発生装置から
発生する排熱を用いて給湯するように構成してある。従
来は、図8に示すように、密閉型の貯湯槽50に、給水
路51及び給湯路52を接続し、貯湯槽50内に貯湯槽
加熱用熱交換器53を設け、その貯湯槽加熱用熱交換器
53と排熱発生装置54とを熱媒循環路55にて接続
し、その熱媒循環路55にて貯湯槽加熱用熱交換器53
と排熱発生装置55とを通して熱媒を循環させて、貯湯
槽50内の湯水を加熱し、貯湯槽50に満水状態で湯水
を貯留する状態で、給水路51による給水圧にて、貯湯
槽50内の湯水を給湯路52に送出するように構成して
いた。そして、水道水を、上水道にて供給される水道圧
のままで給水路51を通じて給水するようにすると、密
閉型の貯湯槽50内の圧力が高くなり、貯湯槽50の耐
圧性能を高くする必要がある。そして、貯湯槽50の耐
圧性能を高くしようとすると、構成が複雑化すると共に
保守管理が煩雑化することから、構成の簡略化、保守管
理の容易化及び安全性の確保のために、水道水を減圧弁
57にて減圧して給水路51を通じて給水するようにし
て、密閉型の貯湯槽50内の圧力を減圧するように構成
していた(例えば、特開2001−248906号公報
参照)。尚、図8中の56は、熱媒循環路55を通して
熱媒を循環させる熱媒循環ポンプである。ところで、上
記従来の排熱回収給湯装置では、給湯路にて湯水を需要
先に供給する給湯圧として高圧が必要な場合、例えば、
2階や3階等の高所や遠方に給湯する場合には、給湯路
52に、給湯圧を昇圧するための昇圧用のポンプ58を
設ける必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の排熱回収給
湯装置では、密閉型の貯湯槽50に対して水道水を減圧
して給水するようにすると、給水圧だけでは、高所や遠
方に給湯できないので、高所や遠方に給湯できるように
するためには、給湯路52に、昇圧用のポンプ58を設
ける必要があるが、このように昇圧用のポンプ58を設
けると、排熱回収装置の構成が複雑化し、低廉化を図り
難いという問題があった。
【0004】そこで、かかる問題を解決するために、図
9に示すように、排熱発生装置54と熱交換器59とを
通して熱媒循環路60にて熱媒を循環させ、熱媒と熱交
換する水道水を、減圧することなく、水道圧のままで熱
交換器59に入水し且つ水道圧にて給湯路61に送出す
るように構成して、熱交換器59にて熱媒により加熱さ
れた水道水を水道圧にて給湯路61に送出するようにし
て、従来技術の如き昇圧用のポンプ58を設置すること
無く、水道圧を利用して、給湯路61を通じて高所や遠
方に給湯することが可能なように構成することが考えら
れる。尚、図9中の62は、熱媒循環路60を通じて熱
媒を循環させる熱媒循環ポンプである。しかしながら、
この場合は、熱媒は排熱発生装置54と熱交換器59と
にわたって循環されるものであって、排熱発生装置54
から流出した熱媒が直接に熱交換器59に供給され、そ
の熱交換器59にて水道水と熱交換した熱媒が直接に排
熱回収装置54に戻されるので、排熱発生装置54から
の排熱発生量の変動や、熱交換器59に給水される水道
水の温度の変動により、熱交換器59に供給される熱媒
の温度が変動し易く、給湯路61を通じて給湯される湯
水の温度が不安定になるという問題が生じる。
【0005】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、排熱回収給湯装置において、高
所や遠方に給湯できながら低廉化及び給湯温度の安定化
を図ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】〔請求項1記載の発明〕
請求項1に記載の特徴構成は、排熱発生装置から発生す
る排熱を回収した熱媒が、熱媒貯留槽と熱交換器とを通
して熱媒循環路にて循環されるように構成され、前記熱
媒と熱交換する水道水が、水道圧にて前記熱交換器に入
水され且つ水道圧にて給湯路に送出されるように構成さ
れていることにある。請求項1に記載の特徴構成によれ
ば、排熱発生装置から発生する排熱を回収した熱媒が、
熱媒貯留槽と熱交換器とを通して熱媒循環路にて循環さ
れ、水道水が水道圧にて熱交換器に入水されて、熱交換
器にて熱媒により加熱された後、水道圧にて給湯路に送
出され、給湯路を通じて需要先に供給される。つまり、
水道水を熱交換器に通水し、熱交換器にて熱媒と熱交換
させてそのまま給湯路に送出することから、水道水を減
圧することなく、水道圧のままで熱交換器に入水し且つ
水道圧にて給湯路に送出するようにすることが可能とな
るので、従来の如き昇圧用のポンプを設置すること無
く、水道圧を有効に利用して、給湯路を通じて高所や遠
方に給湯することが可能となるのである。そして、昇圧
用のポンプを設置しない分、低廉化を図ることが可能と
なる。又、熱媒は、熱媒貯留槽と熱交換器とを通して熱
媒循環路にて循環されることから、排熱発生量が変動し
たり給湯負荷が変動したりしても、排熱が熱媒貯留槽内
の熱媒にて蓄熱されたり、熱媒貯留槽に熱媒にて蓄熱さ
れている熱が持ち出されたりして、熱媒貯留槽がバッフ
ァーとして作用し、熱交換器に供給される熱媒の温度を
安定化させることが可能となるので、熱交換器にて熱媒
により加熱されて給湯路に送出される湯水の温度を安定
化させることが可能となる。従って、排熱回収給湯装置
において、高所や遠方に給湯できながら低廉化及び給湯
温度の安定化を図ることができるようになった。
【0007】〔請求項2記載の発明〕請求項2に記載の
特徴構成は、前記熱媒が、前記排熱発生装置の排熱を回
収する排熱回収部、前記熱交換器、及び、前記熱媒貯留
槽の順に流動されるように、前記熱媒循環路にて循環さ
れるように構成されていることにある。請求項2に記載
の特徴構成によれば、熱媒が、排熱発生装置の排熱を回
収する排熱回収部、熱交換器及び熱媒貯留槽の順に流動
されるように、熱媒循環路にて循環されることから、熱
交換器には、排熱回収部にて排熱発生装置の排熱を回収
した熱媒が供給されるので、熱媒が、排熱回収部、熱媒
貯留槽及び熱交換器の順に流動されるように、熱媒循環
路にて循環されるように構成されて、熱交換器に、熱媒
貯留槽から熱媒が供給される場合に比べて、高温の熱媒
を熱交換器に通流させることが可能となって、熱交換器
にて効率良く水道水を加熱することが可能となる。つま
り、熱媒が、排熱発生装置の排熱を回収する排熱回収
部、熱交換器及び熱媒貯留槽の順に流動されるようにす
ることにより、排熱回収部にて排熱発生装置の排熱を回
収した熱媒を、熱媒貯留槽に貯留されている熱媒と混合
される前に、熱交換器に供給することができるので、熱
媒が、排熱回収部、熱媒貯留槽及び熱交換器の順に流動
されるようにして、熱交換器に熱媒貯留槽から熱媒が供
給される場合に比べて、高温の熱媒を熱交換器に通流さ
せることが可能となる。そして、高温の熱媒を熱交換器
に通流させることが可能となることにより、水道水との
熱交換効率が高くなって熱効率を高くすることができる
と共に、給湯温度を高くすることができる。従って、熱
効率を高くすることができると共に給湯温度を高くする
ことができるので、給湯性能を向上することができる。
【0008】〔請求項3記載の発明〕請求項3に記載の
特徴構成は、前記熱媒を補助的に加熱する熱媒用補助加
熱手段が設けられていることにある。請求項3に記載の
特徴構成によれば、熱媒用補助加熱手段を加熱作動させ
ることにより、昇温した熱媒を、熱媒貯留槽と熱交換器
とを通して熱媒循環路にて循環させることができる。つ
まり、排熱発生装置の運転が停止されて、排熱発生装置
からの排熱発生が無いときにも、熱媒用補助加熱手段に
よる加熱により昇温された熱媒を熱交換器に流動させる
ことが可能となるので、水道水を熱媒にて加熱して給湯
路に送出することが可能となり、所望通りに給湯し易く
なる。又、給湯負荷に対して排熱発生装置の排熱発生量
が不足するときには、熱媒用補助加熱手段による加熱に
より、熱交換器に流動させる熱媒の温度を高くすること
が可能となるので、水道水を熱媒にて加熱して給湯路に
送出する温度を高くすることが可能となり、所望通りに
給湯し易くなる。従って、排熱発生装置の運転停止中
や、給湯負荷に対して排熱発生装置の排熱発生量が不足
するときにも所望通りに給湯し易くなるので、使い勝手
を一段と向上することができる。
【0009】〔請求項4記載の発明〕請求項4に記載の
特徴構成は、前記給湯路に送出される前記水道水又は前
記給湯路を通流する湯水を補助的に加熱する給湯用補助
加熱手段が設けられていることにある。請求項4に記載
の特徴構成によれば、給湯用補助加熱手段を加熱作動さ
せて、給湯路に送出される水道水又は給湯路を通流する
湯水を加熱することにより、給湯路を通じて湯水需要先
に供給される湯水の温度を昇温させることが可能とな
る。つまり、排熱発生装置の運転が停止されて、排熱発
生装置からの排熱発生が無いときにも、給湯用補助加熱
手段により、給湯路に送出される水道水又は給湯路を通
流する湯水を加熱することが可能となるので、所望通り
に給湯し易くなる。又、給湯負荷に対して排熱発生装置
の排熱発生量が不足するときには、給湯用補助加熱手段
により、給湯路に送出される水道水又は給湯路を通流す
る湯水を加熱して昇温させることが可能となるので、所
望通りに給湯し易くなる。従って、排熱発生装置の運転
停止中や、給湯負荷に対して排熱発生装置の排熱発生量
が不足するときにも所望通りに給湯し易くなるので、使
い勝手を一段と向上することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕以下、図面に基
づいて、本発明の第1実施形態を説明する。図1は、第
1実施形態に係る排熱回収給湯装置Hを備えたコージェ
ネレーションシステムを示し、このコージェネレーショ
ンシステムは、発電機(図示省略)とその発電機を駆動
するガスエンジン30を備えた発電装置Gと、ガスエン
ジン30の排熱を用いて給湯する排熱回収給湯装置Hと
から構成してある。つまり、ガスエンジン30が、排熱
発生装置に相当する。
【0011】先ず、図1に基づいて、発電装置Gについ
て説明を加える。発電装置Gには、ガスエンジン30の
冷却水ジャケット30jとにわたって冷却水循環路31
を通じて冷却水が循環される冷却水熱交換器32を設
け、冷却水循環路31には、冷却水を循環させる冷却水
循環ポンプ33を設けてある。そして、詳細は後述する
が、排熱回収給湯装置Hは、その冷却水熱交換器32に
排熱回収用の熱媒を循環させて、ガスエンジン30の排
熱を回収するように構成してある。更に、冷却水循環路
31において、冷却水熱交換器32から排出された冷却
水が冷却水ジャケット30jへ通流する部分に、ラジエ
ータ放熱用温調弁70を介してラジエータ71を接続
し、又、冷却水を冷却水熱交換器32及びラジエータ7
1を迂回させて通流させるバイパス路72を、バイパス
用温調弁73を介して冷却水循環路31に接続してあ
る。ラジエータ放熱用温調弁70は、冷却水の温度がラ
ジエータ放熱切換用設定温度(例えば82°C程度)以
上のときは、ラジエータ71に冷却水が流れる流路に切
り換わるように構成し、バイパス用温調弁73は、冷却
水の温度が冷却水バイパス用設定温度(例えば60°C
程度)以下のときは、冷却水がバイパス流路72に流れ
る流路に切り換わるように構成してある。つまり、ガス
エンジン30の起動時は、冷却水の温度が低いので、冷
却水を冷却水熱交換器32及びラジエータ71を迂回さ
せて通流させることにより、冷却水の放熱を抑制して、
適切に起動できるようにしてある。又、出力の大きいと
き等、冷却水の温度が高くなって、冷却水熱交換器32
だけでは放熱量が不足するときには、冷却水を冷却水熱
交換器32とラジエータ71とに通流させるようにし
て、放熱量を大きくしている。
【0012】図1に基づいて、排熱回収給湯装置Hにつ
いて説明を加える。排熱回収装置Hは、ガスエンジン3
0の排熱を回収した熱媒を貯留する熱媒貯留槽1、給水
加熱用熱交換器2、排熱回収装置Hの各種制御を司る制
御部3及びその制御部3に各種制御情報を指令するリモ
コン操作部4を備え、熱媒循環路5にて、ガスエンジン
30の排熱を回収した熱媒を熱媒貯留槽1と給水加熱用
熱交換器2の受熱側流路2aとを通して循環させるよう
に構成し、並びに、給水加熱用熱交換器2の授熱側流路
2gの入水側に、水道水が水道圧にて供給される給水路
6を接続すると共に、送水側に給湯路7を接続して、ガ
スエンジン30の排熱を回収した熱媒と熱交換する水道
水を、給水路6を通じて水道圧にて給水加熱用熱交換器
2に入水させ且つ水道圧にて給湯路7に送出するように
構成してある。
【0013】熱媒貯留槽1は、上部に溢水口1iを備え
た開放型に構成し、熱媒貯留槽1に熱媒としての水道水
を補給する補給水路8の先端にフロート弁9を接続し
て、そのフロート弁にて熱媒貯留槽1の貯留水位を設定
水位に維持するように構成してある。
【0014】熱媒(具体的には、エンジン冷却水)を、
冷却水熱交換器32、給水加熱用熱交換器2及び熱媒貯
留槽1の順に循環させるように、熱媒循環路5にて、冷
却水熱交換器32、給水加熱用熱交換器2及び熱媒貯留
槽1を接続すると共に、熱媒循環路5において熱媒貯留
槽1と冷却水熱交換器32とを接続する部分に熱媒循環
ポンプ10を設けてある。つまり、冷却水熱交換器32
にてガスエンジン30の排熱を熱媒に回収し、ガスエン
ジン30の排熱を回収した熱媒を熱媒貯留槽1よりも先
に給水加熱用熱交換器2の受熱側流路2aに通流させ
て、給水加熱用熱交換器2の授熱側流路2gを通流する
水道水を効率良く加熱するように構成してある。つま
り、冷却水熱交換器32は、排熱発生装置の排熱を回収
する排熱回収部に相当する。
【0015】給湯路7は、通常給湯路7uと高温給湯路
7hとに分岐し、通常給湯路7uにはミキシング弁11
を設け、そのミキシング弁11に、給水路6から分岐し
たミキシング水路12を接続し、各給湯路7u,7hの
先端にはシャワー、カラン等の給湯栓13を接続してあ
る。つまり、通常給湯路7uにより、給水加熱用熱交換
器2から送出された湯水と給水加熱用熱交換器2に入水
される前の水道水とをミキシング弁11にて混合して、
給湯栓13を通じて給湯し、高温給湯路7hにより、給
水加熱用熱交換器2から送出された湯水をそのまま給湯
栓13を通じて給湯するように構成してあり、高温給湯
路7hにて、通常給湯路7uよりも高温の給湯が可能と
なるように構成してある。
【0016】更に、通常給湯路7uにおいて、ミキシン
グ弁11の設置箇所よりも下流側に対応する箇所に、給
湯用補助湯沸器(給湯用補助加熱手段に相当する)14
を三方弁15を介して接続して、その三方弁15を湯水
が給湯用補助湯沸器14に供給される側に切り換えるこ
とにより、通常給湯路7uを通流する湯水を給湯用補助
湯沸器14にて補助的に加熱するように構成してある。
【0017】給湯用補助湯沸器14は、周知の瞬間湯沸
器を用いているので詳細な説明は省略するが、加熱対象
の湯水が通流する湯沸器熱交換器14nとその湯沸器熱
交換器14nを加熱するバーナ14bを備え、バーナ1
4bにはガス燃料を供給する燃料供給路16を接続し、
その燃料供給路16には、バーナ14bへのガス燃料供
給を断続する開閉弁17、及び、バーナ14bへのガス
燃料供給量を調整するガス流量調整弁18を設けてあ
る。
【0018】給湯路7において、通常給湯路7uと高温
給湯路7hとに分岐する箇所よりも上流側に対応する箇
所に、給水加熱用熱交換器2から送出される湯水の温度
(以下、熱交換器送出温度と称する場合がある)を検出
する送出温度センサ19を設け、通常給湯路7uにおい
て、給湯用補助湯沸器14の設置箇所よりも下流側に対
応する箇所に、給湯栓13にて給湯される湯水の温度
(以下、給湯温度と称する場合がある)を検出する給湯
温度センサ20を設け、通常給湯路7uには、通常給湯
流量センサ21を設けてある。リモコン操作部4には、
図示を省略するが、運転状態と停止状態とに切り換える
運転スイッチ、及び、通常給湯路7uにて給湯する給湯
目標温度を設定する給湯温度設定部等を設けてあり、運
転スイッチにて運転状態に切り換えられている間は、制
御部3の制御動作が可能となる。
【0019】次に、制御部3の制御動作について説明す
る。制御部3は、発電装置Gの運転中は熱媒循環ポンプ
10を作動させて、ガスエンジン30の排熱を回収した
熱媒を熱媒貯留槽1と給水加熱用熱交換器2とを通して
循環させ、発電装置Gの運転が停止されると、熱媒循環
ポンプ10を停止させる。又、通常給湯路7uの給湯栓
13が開栓されることにより、通常給湯路7uを水道圧
により湯水が流れて、通常給湯流量センサ21が設定流
量以上の流量を検出すると、制御部3は、送出温度セン
サ19及び給湯温度センサ20それぞれの検出温度に基
づいて、熱交換器送出温度がリモコン操作部4にて設定
される給湯目標温度以上のときは、通常給湯制御を実行
し、熱交換器送出温度が給湯目標温度よりも低いとき
は、補助加熱給湯制御を実行する。つまり、給湯負荷が
大きくなったり、発電装置Gの運転が停止されてガスエ
ンジン30からの排熱発生がなくなると、熱交換器送出
温度が給湯目標温度よりも低くなるので、補助加熱給湯
制御が実行されることになる。通常給湯制御では、三方
弁15を湯水が給湯用補助湯沸器14を迂回する側に切
り換え、且つ、給湯用補助湯沸器14のバーナ14bの
燃焼を停止させた状態で、給湯温度センサ20にて検出
される給湯温度が給湯目標温度になるようにミキシング
弁11の作動を制御する。補助加熱給湯制御では、三方
弁15を湯水が給湯用補助湯沸器14に供給される側に
切り換え、且つ、給湯用補助湯沸器14のバーナ14b
を燃焼させ、且つ、ミキシング弁11をミキシング水路
12側が閉じ状態となるように制御した状態で、給湯温
度センサ20にて検出される給湯温度が給湯目標温度に
なるように、ガス流量調整弁18の開度を調節して、バ
ーナ14bの燃焼量を調節する。
【0020】又、制御部3は、送出温度センサ19にて
検出される熱交換器送出温度が給湯目標温度よりも低く
なると、点火プラグ(図示省略)を作動させると共に、
開閉弁17を開弁して、補助湯沸器14のバーナ14b
を点火させる点火制御を実行し、送出温度センサ19に
て検出される熱交換器送出温度が給湯目標温度以上にな
ると、開閉弁17を閉弁して、給湯用補助湯沸器14の
バーナ14bを消火させる消火制御を実行する。
【0021】上述のように構成した排熱回収給湯装置H
によれば、従来の如き昇圧用のポンプを設置することな
く、水道圧を利用して、高所や遠方に給湯することが可
能となり、又、熱媒貯留槽1がバッファーとして作用し
て、給水加熱用熱交換器2に供給される熱媒の温度を安
定化させることできて、給水加熱用熱交換器2にて熱媒
により加熱されて給湯路7に送出される湯水の温度を安
定化させることができることから、給湯温度を安定化さ
せることも可能となる。又、発電装置Gの運転停止中で
ガスエンジン30からの排熱発生が無いときや、給湯負
荷に対してガスエンジン30の排熱発生量が不足すると
きにも、給湯用補助湯沸器14による加熱作用により給
湯目標温度での給湯が可能となり、所望通りに給湯が行
われる。又、熱媒貯留槽1を開放型に構成することによ
り、熱媒貯留槽1が圧力容器に該当しないようにするこ
とができるので、熱媒貯留槽1の保守管理を簡略化する
ことが可能となる。
【0022】〔第2実施形態〕以下、図面に基づいて、
本発明の第2実施形態を説明する。図2は、第2実施形
態に係る排熱回収給湯装置Hを備えたコージェネレーシ
ョンシステムを示し、このコージェネレーションシステ
ムは、第1実施形態と同様に、排熱発生装置としてのガ
スエンジン30を備えた発電装置Gと、ガスエンジン3
0の排熱を用いて給湯する排熱回収給湯装置Hとから構
成してある。発電装置Gは第1実施形態と同様の構成で
あるので、説明を省略し、以下、排熱回収給湯装置Hに
ついて説明を加える。
【0023】排熱回収装置Hは、ガスエンジン30の排
熱を回収した熱媒を貯留する熱媒貯留槽1、給水加熱用
熱交換器2、排熱回収装置Hの各種制御を司る制御部3
及びその制御部3に各種制御情報を指令するリモコン操
作部4を備え、熱媒循環路5にて、ガスエンジン30の
排熱を回収した熱媒を熱媒貯留槽1と給水加熱用熱交換
器2の受熱側流路2aとを通して循環させるように構成
し、並びに、給水加熱用熱交換器2の授熱側流路2gの
入水側に、水道水が水道圧にて供給される給水路6を接
続すると共に、送水側に給湯路7を接続して、ガスエン
ジン30の排熱を回収した熱媒と熱交換する水道水を、
給水路6を通じて水道圧にて給水加熱用熱交換器2に入
水させ且つ水道圧にて給湯路7に送出するように構成し
てある。
【0024】熱媒貯留槽1は、上部に溢水口1iを備え
た開放型に構成し、熱媒貯留槽1に熱媒としての水道水
を補給する補給水路34に補給水用開閉弁35を設ける
と共に、熱媒貯留槽1の貯留水位を検出する水位計36
を設け、補給水用開閉弁35と水位計36とを、水位計
36の検出水位に基づいて補給水用開閉弁35が開閉す
るように連係させて、熱媒貯留槽1の貯留水位を設定水
位に維持するように構成してある。
【0025】熱媒循環路5は、熱媒を冷却水用熱交換器
32と熱媒貯留槽1とにわたって循環させる加熱側熱媒
循環路部分5aと、熱媒を熱媒貯留槽1と給水加熱用熱
交換器2とにわたって循環させる放熱側熱媒循環路部分
5gとから構成し、加熱側熱媒循環路部分5aには加熱
側熱媒循環ポンプ37を設け、放熱側熱媒循環路部分5
gには放熱側熱媒循環ポンプ38を設けてある。
【0026】加熱側熱媒循環路部分5aは、熱媒を熱媒
貯留槽1の底部から取り出して、上部から熱媒貯留槽1
に戻すように熱媒貯留槽1に接続して、熱媒貯留槽1の
上方が高温層となる温度成層が形成される状態で、ガス
エンジン30の排熱により熱媒貯留槽1の熱媒を加熱す
るように構成してある。又、放熱側熱媒循環路部分5g
は、熱媒を熱媒貯留槽1の上部から取り出して、底部か
ら熱媒貯留槽1に戻すように熱媒貯留槽1に接続して、
熱媒貯留槽1の上方の高温の熱媒を給水加熱用熱交換器
2に通流させるように構成してある。
【0027】給水路6には、給水路6を通流する水道水
の流量を検出する給水流量センサ40を設けてある。給
湯路7には、第1実施形態と同様の給湯用補助湯沸器1
4を、第1実施形態と同様に、三方弁15を介して接続
して、その三方弁15を湯水が給湯用補助湯沸器14に
供給される側に切り換えることにより、給湯路7を通流
する湯水を給湯用補助湯沸器14にて補助的に加熱する
ように構成してある。又、給湯路7の先端には、給湯栓
13を接続してある。第1実施形態と同様に、バーナ1
4bには燃料供給路16を接続し、その燃料供給路16
には、開閉弁17及びガス流量調整弁18を設けてあ
る。
【0028】給湯路7において、三方弁15の設置箇所
よりも上流側に対応する箇所に、熱交換器送出温度を検
出する送出温度センサ19を設け、給湯路7において、
給湯用補助湯沸器14の設置箇所よりも下流側に対応す
る箇所に、給湯温度を検出する給湯温度センサ20を設
けてある。リモコン操作部4には、図示を省略するが、
運転状態と停止状態とに切り換える運転スイッチを設け
てあり、運転スイッチにて運転状態に切り換えられてい
る間は、制御部3の制御動作が可能となる。
【0029】次に、制御部3の制御動作について説明す
る。制御部3は、発電装置Gの運転中は、冷却水循環ポ
ンプ33及び加熱側熱媒循環ポンプ37を連続して作動
させて、ガスエンジン30の排熱を回収して熱媒貯留槽
1の熱媒を加熱する状態で、給水流量センサ40が設定
流量以上の流量を検出することに基づいて、以下のよう
に排熱回収給湯温度制御を実行し、給水流量センサ40
の検出流量が設定流量よりも少なくなると、排熱回収給
湯温度制御を終了すると共に、放熱側熱媒循環ポンプ3
8を停止させ、発電装置Gの運転が停止されると、冷却
水循環ポンプ33、加熱側熱媒循環ポンプ37及び放熱
側熱媒循環ポンプ38を停止させた状態で、給水流量セ
ンサ40が設定流量以上の流量を検出することに基づい
て、以下のように発電停止時給湯温度制御を実行し、給
水流量センサ40の検出流量が設定流量よりも少なくな
ると、発電停止時給湯温度制御を終了する。
【0030】以下、排熱回収給湯温度制御について説明
を加える。制御部3には、予め、給湯設定温度(例え
ば、40°C)、及び、その給湯設定温度よりも低い
(例えば、5°C程度低い)補助加熱開始設定温度を設
定して記憶させてある。制御部3は、給水流量センサ4
0が設定流量以上の流量を検出すると、放熱側熱媒循環
ポンプ38を設定初期回転速度で作動させて、給水加熱
用熱交換器2に供給される水道水の加熱を開始し、その
加熱された水道水の温度、即ち、送出温度センサ19の
検出温度が補助加熱開始設定温度以上のときは、三方弁
15を湯水が給湯用補助湯沸器14を迂回する側に切り
換えた状態で、送出温度センサ19の検出温度を給湯設
定温度に維持するように放熱側熱媒循環ポンプ38の回
転速度を調節する。又、制御部3は、放熱側熱媒循環ポ
ンプ38を設定初期回転速度で作動させて、給水加熱用
熱交換器2に供給される水道水の加熱を開始したときの
送出温度センサ19の検出温度が補助加熱開始設定温度
よりも低いときは、放熱側熱媒循環ポンプ38を継続し
て作動させた状態で、三方弁15を湯水が給湯用補助湯
沸器14に供給される側に切り換え、且つ、給湯用補助
湯沸器14のバーナ14bを燃焼させ、且つ、給湯温度
センサ20にて検出される温度が給湯設定温度になるよ
うに、ガス流量調整弁18の開度を調節して、バーナ1
4bの燃焼量を調節する。
【0031】次に、発電停止時給湯温度制御について説
明を加える。制御部3は、三方弁15を湯水が給湯用補
助湯沸器14に供給される側に切り換え、且つ、給湯用
補助湯沸器14のバーナ14bを燃焼させ、且つ、給湯
温度センサ20にて検出される温度が給湯設定温度にな
るように、ガス流量調整弁18の開度を調節して、バー
ナ14bの燃焼量を調節する。
【0032】上述のように構成した第2実施形態の排熱
回収給湯装置Hによれば、第1実施形態と同様に、従来
の如き昇圧用のポンプを設置することなく、水道圧を利
用して、高所や遠方に給湯することが可能となり、又、
熱媒貯留槽1がバッファーとして作用して、給水加熱用
熱交換器2に供給される熱媒の温度を安定化させること
できて、給水加熱用熱交換器2にて熱媒により加熱され
て給湯路7に送出される湯水の温度を安定化させること
ができることから、給湯温度を安定化させることも可能
となる。又、発電装置Gの運転停止中でガスエンジン3
0からの排熱発生が無いときや、給湯負荷に対してガス
エンジン30の排熱発生量が不足するときにも、給湯用
補助湯沸器14による加熱作用により補助加熱開始設定
温度以上の温度での給湯が可能となり、所望通りに給湯
が行われる。又、熱媒貯留槽1を開放型に構成すること
により、熱媒貯留槽1が圧力容器に該当しないようにす
ることができるので、熱媒貯留槽1の保守管理を簡略化
することが可能となる。
【0033】〔第3実施形態〕以下、図3に基づいて本
発明の第3実施形態を説明するが、第3実施形態におい
ては、第2実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する
構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符
号を付すことにより説明を省略し、主として、第2実施
形態と異なる構成を説明する。第3実施形態において
は、主として、第2実施形態における給湯温度センサ2
0及び給湯用補助湯沸器14を省略し、熱媒循環路5を
通流する熱媒を加熱する熱媒用補助湯沸器41(熱媒用
補助加熱手段に相当する)を設けた点で、第2実施形態
と異なる。
【0034】熱媒用補助湯沸器41について説明を加え
る。熱媒循環路5の加熱側熱媒循環路部分5aにおい
て、冷却水用熱交換器32から排出された熱媒が熱媒貯
留槽1へ通流する部分に、熱媒用補助湯沸器41を三方
弁42を介して接続して、その三方弁42を熱媒が熱媒
用補助湯沸器41に供給される側に切り換えることによ
り、熱媒循環路5の加熱側熱媒循環路部分5aを通流す
る熱媒を熱媒用補助湯沸器41にて補助的に加熱するよ
うに構成してある。熱媒用補助湯沸器41は、上記の第
2実施形態において給湯用補助湯沸器14として用いた
湯沸器と同様であり、湯沸器熱交換器41nとその湯沸
器熱交換器41nを加熱するバーナ41bを備え、バー
ナ41bにはガス燃料を供給する燃料供給路43を接続
し、その燃料供給路43には、バーナ41bへのガス燃
料供給を断続する開閉弁44、及び、バーナ41bへの
ガス燃料供給量を調整する流量調整弁45を設けてあ
る。
【0035】更に、熱媒循環路5の加熱側熱媒循環路部
分5aにおいて、冷却水用熱交換器32と三方弁42と
の間の部分には、冷却水用熱交換器32から排出される
熱媒の温度(以下、熱媒排出温度と称する場合がある)
を検出する熱媒排出温度センサ46を設け、熱媒用補助
湯沸器41と熱媒貯留槽1との間の部分には、熱媒用補
助湯沸器41にて加熱された熱媒の温度(以下、熱媒補
助加熱温度と称する場合がある)を検出する熱媒補助加
熱温度センサ47を設けてある。
【0036】次に、制御部3の制御動作について説明す
る。制御部3は、発電装置Gの運転中は、冷却水循環ポ
ンプ33及び加熱側熱媒循環ポンプ37を連続して作動
させる状態で、給水流量センサ40が設定流量以上の流
量を検出すると、以下のように給湯温度制御を実行し、
給水流量センサ40の検出流量が設定流量よりも少なく
なると、給湯温度制御を終了すると共に、放熱側熱媒循
環ポンプ38を停止させ、発電装置Gの運転が停止され
ると、加熱側熱媒循環ポンプ37の運転は継続するが、
冷却水循環ポンプ33を停止させた状態で、給水流量セ
ンサ40が設定流量以上の流量を検出すると、給湯温度
制御を実行し、給水流量センサ40の検出流量が設定流
量よりも少なくなると、給湯温度制御を終了すると共
に、放熱側熱媒循環ポンプ38を停止させる。制御部3
は、給湯温度制御においては、給水流量センサ40が設
定流量以上の流量を検出すると、放熱側熱媒循環ポンプ
38を設定初期回転速度で作動させて、給水加熱用熱交
換器2に供給される水道水の加熱を開始し、その加熱さ
れた水道水の温度、即ち、送出温度センサ19の検出温
度を給湯設定温度に維持するように放熱側熱媒循環ポン
プ38の回転速度を調節する。
【0037】又、制御部3は、熱媒排出温度センサ46
及び熱媒補助加熱温度センサ47の検出情報に基づい
て、熱媒排出温度が下位設定温度以上のときは、三方弁
42を熱媒が熱媒用補助湯沸器41を迂回する側に切り
換え、且つ、熱媒用補助湯沸器41のバーナ41bの燃
焼を停止させ、熱媒排出温度が下位設定温度よりも低く
なると、三方弁42を熱媒が熱媒用補助湯沸器41に供
給される側に切り換え、且つ、熱媒用補助湯沸器41の
バーナ41bを燃焼させ、且つ、熱媒補助加熱温度が上
位設定温度になるように、流量調整弁45の開度を調節
してバーナ41bの燃焼量を調節する。ちなみに、下位
設定温度は、給湯負荷が大きくなって、給水加熱用熱交
換器2において熱媒にて水道水を給湯設定温度にまで加
熱できなくなる状態に対応して設定し、上位設定温度は
下位設定温度よりも高く設定する。当然、発電装置Gの
運転が停止されて、ガスエンジン30からの排熱発生が
なくなったときにも、熱媒排出温度が下位設定温度より
も低くなる。
【0038】上述のように構成した第3実施形態の排熱
回収給湯装置Hによれば、第1実施形態と同様に、従来
の如き昇圧用のポンプを設置することなく、水道圧を利
用して、高所や遠方に給湯することが可能となり、又、
熱媒貯留槽1がバッファーとして作用して、給水加熱用
熱交換器2に供給される熱媒の温度を安定化させること
できて、給水加熱用熱交換器2にて熱媒により加熱され
て給湯路7に送出される湯水の温度を安定化させること
ができることから、給湯温度を安定化させることも可能
となる。又、発電装置Gの運転停止中でガスエンジン3
0からの排熱発生が無いときや、給湯負荷に対してガス
エンジン30の排熱発生量が不足するときにも、熱媒用
補助湯沸器41による加熱作用により補助加熱開始設定
温度以上の温度での給湯が可能となり、所望通りに給湯
が行われる。又、熱媒貯留槽1を開放型に構成すること
により、熱媒貯留槽1が圧力容器に該当しないようにす
ることができるので、熱媒貯留槽1の保守管理を簡略化
することが可能となる。
【0039】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 (イ) ガスエンジン30から発生する排熱を回収した
熱媒を、熱媒貯留槽1と給水加熱用熱交換器2とを通し
て熱媒循環路5にて循環されるように構成するに当たっ
ては、上記の各実施形態のように構成することに限定さ
れるものではなく、種々に構成することができる。例え
ば、図4に示すように、第2実施形態において設けた冷
却水用熱交換器32、冷却水循環路31及び冷却水循環
ポンプ33を省略して、加熱側熱媒循環路部分5aを、
熱媒をガスエンジン30の冷却水ジャケット30jと熱
媒貯留槽1とにわたって循環させるように設けて、熱媒
循環路5を、その加熱側熱媒循環路部分5aと、熱媒を
熱媒貯留槽1と給水加熱用熱交換器2とにわたって循環
させる放熱側熱媒循環路部分5gとから構成し、加熱側
熱媒循環路部分5aには加熱側熱媒循環ポンプ37を設
け、放熱側熱媒循環路部分5gには放熱側熱媒循環ポン
プ38を設けても良い。又、熱媒貯留槽1内に熱媒貯留
槽1内の熱媒を加熱するように貯留熱媒加熱用熱交換器
を設けると共に、その貯留熱媒加熱用熱交換器とガスエ
ンジン30の冷却水ジャケット30jとにわたってエン
ジン冷却水を循環させる冷却水循環路を設けることによ
り、ガスエンジン30の排熱を回収して熱媒貯留槽1内
の熱媒を加熱するように構成し、熱媒循環路5を、熱媒
を熱媒貯留槽1と給水加熱用熱交換器2とにわたって循
環させるように設けても良い。
【0040】(ロ) 図5に第2実施形態の場合につい
て例示するが、上記の第2及び第3の各実施形態におい
て、給水路6に、その給水路6を通流する水道水の流量
を調節する給水流量調節弁39を設けて、給湯温度の調
節を、給水流量調節弁39の制御により行うように構成
しても良い。即ち、リモコン操作部4に、図示を省略す
るが、給湯目標温度を設定する給湯温度設定部を設け
る。そして、給湯栓13が開栓されることにより、給水
路6を水道圧により水道水が流れて、給水流量センサ4
0が設定流量以上の流量を検出すると、制御部3によ
り、放熱側熱媒循環ポンプ38を作動させ、送出温度セ
ンサ19の検出温度が給湯目標温度になるように、給水
流量調節弁39の作動を制御し、給水流量センサ40の
検出流量が設定流量よりも少なくなると、放熱側熱媒循
環ポンプ38を停止させる。但し、この別実施形態を第
2実施形態の構成において実施するときは、送出温度セ
ンサ19の検出温度が給湯目標温度以上の間は、三方弁
15を湯水が給湯用補助湯沸器14を迂回する側に切り
換えた状態で、給水流量調節弁39の開度調節により給
湯温度を調節し、給水流量調節弁39を設定最小開度に
絞った状態でも、送出温度センサ19の検出温度が給湯
目標温度よりも低いときは、三方弁15を湯水が給湯用
補助湯沸器14に供給される側に切り換え、給湯用補助
湯沸器14のバーナ14bを燃焼させて、その燃焼量の
調節により給湯温度を調節する。
【0041】(ハ) 図6に第2実施形態の場合につい
て例示するが、上記の第2及び第3の各実施形態におい
て、給水路6に、流量調整可能なポンプ48を設けて、
そのポンプ48にて給水流量を調節することにより、給
湯温度を調節するように構成しても良い。即ち、モコン
操作部4に、図示を省略するが、給湯目標温度を設定す
る給湯温度設定部を設ける。そして、給湯栓13が開栓
されることにより、給水路6を水道圧により水道水が流
れて、給水流量センサ40が設定流量以上の流量を検出
すると、制御部3により、送出温度センサ19の検出温
度が給湯目標温度になるように、ポンプ48の作動を制
御するように構成する。尚、ポンプ48は、単に給水流
量を調節するだけであって、昇圧する必要がないので、
図8に示す従来の如き昇圧用のポンプ58に比べて安価
である。
【0042】(ニ) 上記の第2及び第3の各実施形態
において、給水流量センサ40を省略して、送出温度セ
ンサ19の検出温度が設定温度幅(例えば5°C)以上
下がることに基づいて、給湯栓13が開栓されて給湯が
開始されたこと判断して、各給湯制御を実行するように
構成しても良い。
【0043】(ホ) 上記の第1及び第2の各実施形態
において、給湯用補助湯沸器14の設置場所は変更可能
である。第1実施形態においては、例えば、図7に示す
ように、給湯用補助湯沸器14を、給湯路7において、
通常給湯路7uと高温給湯路7hとに分岐する箇所より
も上流側に対応する箇所に設けても良い。この場合、給
湯路7において、通常給湯路7uと高温給湯路7hとに
分岐する箇所と給湯用補助湯沸器14との間に、給湯器
出側温度センサ74を設け、送出温度センサ19の検出
温度が設定送出温度以上のときは、三方弁15を湯水が
給湯用補助湯沸器14を迂回する側に切り換え、且つ、
給湯用補助湯沸器14のバーナ14bの燃焼を停止さ
せ、送出温度センサ19の検出温度が設定送出温度より
も低くなると、三方弁15を湯水が給湯用補助湯沸器1
4に供給される側に切り換え、且つ、給湯用補助湯沸器
14のバーナ14bを燃焼させて、給湯器出側温度セン
サ74の検出温度が設定送出温度になるように、ガス流
量調整弁18の開度を調節して、バーナ14bの燃焼量
を調節する。この別実施形態によれば、発電装置Gの運
転停止中でガスエンジン30からの排熱発生が無いとき
や、給湯負荷に対してガスエンジン30の排熱発生量が
不足するときには、通常給湯路7u及び高温給湯路7h
のいずれによっても、所望通りの給湯が可能となる。
又、第1実施形態において、給湯用補助湯沸器14を、
給水路6又はミキシング水路12に設けても良い。第2
実施形態においては、給湯用補助湯沸器14を給水路6
に設けても良い。又、上記の第1及び第2の各実施形態
において、給湯用補助湯沸器14を省略しても良い。
又、上記の第1及び第2の各実施形態において、給湯用
補助湯沸器14に加えて、第3実施形態の如き、熱媒循
環路5を通流する熱媒を加熱する熱媒用補助湯沸器41
を設けても良い。
【0044】(ヘ) 上記の第3実施形態において、熱
媒用補助湯沸器41の設置場所は変更可能である。例え
ば、熱媒循環路5の放熱側熱媒循環路部分5gにおい
て、熱媒貯留槽1から排出された熱媒が給水加熱用熱交
換器2へ通流する部分に設けても良い。又、熱媒循環路
5とは別に、熱媒貯留槽1内の熱媒を熱媒用補助湯沸器
41を通して循環させるように、補助加熱用熱媒循環路
を設けても良い。又、熱媒用補助湯沸器41を省略して
も良い。
【0045】(ト) 上記の第3実施形態においては、
熱媒用補助加熱手段の具体構成として、熱媒貯留槽1の
外部で熱媒を加熱するように構成した熱媒用補助湯沸器
41を設ける場合について例示したが、熱媒貯留槽1に
貯留されている熱媒そのものを加熱するように構成した
加熱装置を設けても良い。その場合、例えば、加熱装置
は、バーナの燃焼ガスを通流させる燃焼ガス流路を、熱
媒貯留槽1に貯留されている熱媒に浸漬する状態で設け
たり、熱媒貯留槽1の周壁に外部から密着させて設けた
りして構成することができる。あるいは、加熱装置は、
電気ヒータを熱媒貯留槽1に貯留されている熱媒に浸漬
する状態で設けて構成することができる。
【0046】(チ) 上記の第2実施形態においては、
発電装置Gの運転が停止すると、放熱側熱媒循環ポンプ
38を停止させて発電停止時給湯温度制御を開始する場
合について例示したが、これに代えて、熱媒貯留槽1内
の熱媒の温度を検出する熱媒貯留温度センサを設け、発
電装置Gの運転が停止しても、その熱媒貯留温度センサ
の検出温度が切換用設定温度以上の間は、第2実施形態
において説明した排熱回収給湯温度制御を継続し、熱媒
貯留温度センサの検出温度が切換用設定温度よりも低く
なると、放熱側熱媒循環ポンプ38を停止させて発電停
止時給湯温度制御を開始するように構成しても良い。ち
なみに、切換用設定温度は、例えば、給湯設定温度より
も5°C程度高い温度に設定する。
【0047】(リ) 上記の第3実施形態においては、
熱媒用補助湯沸器41を熱媒循環路5の加熱側熱媒循環
路部分5aを流れる熱媒に対して加熱作動させるか否か
の切り換え(具体的には、バーナ41bの点火及び消火
の切り換え並びに三方弁42の切り換え)を、熱媒排出
温度センサ46の検出温度により行う場合について例示
したが、これに代えて、熱媒貯留槽1内の熱媒の温度を
検出する熱媒貯留温度センサを設け、その熱媒貯留温度
センサの検出温度に基づいて行うように構成しても良
い。つまり、熱媒貯留温度センサの検出温度が切換用設
定温度以上のときは、熱媒用補助湯沸器41の加熱作動
を停止させ、熱媒貯留温度センサの検出温度が切換用設
定温度よりも低くなると熱媒用補助湯沸器41を加熱作
動させるように構成する。ちなみに、切換用設定温度
は、例えば、給湯設定温度よりも5°C程度高い温度に
設定する。
【0048】(ヌ) 上記の実施形態においては、ガス
エンジン30にて駆動される発電装置Gを備えたコージ
ェネレーションシステムにて用いる排熱回収給湯装置H
に本発明を適用する場合について例示したが、本発明を
コージェネレーションシステムにて用いる排熱回収給湯
装置Hに適用する場合、上記の実施形態の如きガスエン
ジン30等の各種エンジンにて駆動される発電装置Gを
備えたもの以外に、例えば、ガスタービンにて駆動され
る発電装置Gを備えたものにおいて、ガスタービンを排
熱発生装置として適用したり、あるいは、燃料電池を用
いた発電装置Gを備えたものにおいて、燃料電池を排熱
発生装置として適用したりすることが可能である。又、
本発明は、コージェネレーションシステムにて用いる排
熱回収給湯装置以外に、各種燃焼装置や各種燃焼式原動
機等の各種の排熱発生装置の排熱を用いて給湯する排熱
回収給湯装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る排熱回収給湯装置を備えた
コージェネレーションシステムを示すブロック図
【図2】第2実施形態に係る排熱回収給湯装置を備えた
コージェネレーションシステムを示すブロック図
【図3】第3実施形態に係る排熱回収給湯装置を備えた
コージェネレーションシステムを示すブロック図
【図4】別実施形態に係る排熱回収給湯装置を備えたコ
ージェネレーションシステムを示すブロック図
【図5】別実施形態に係る排熱回収給湯装置を備えたコ
ージェネレーションシステムを示すブロック図
【図6】別実施形態に係る排熱回収給湯装置を備えたコ
ージェネレーションシステムを示すブロック図
【図7】別実施形態に係る排熱回収給湯装置を備えたコ
ージェネレーションシステムを示すブロック図
【図8】従来の排熱回収給湯装置を示すブロック図
【図9】比較例としての排熱回収給湯装置を示すブロッ
ク図
【符号の説明】
1 熱媒貯留槽 2 熱交換器 5 熱媒循環路 7 給湯路 14 給湯用補助加熱手段 30 排熱発生装置 32 排熱回収部 41 熱媒用補助加熱手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排熱発生装置から発生する排熱を回収し
    た熱媒が、熱媒貯留槽と熱交換器とを通して熱媒循環路
    にて循環されるように構成され、 前記熱媒と熱交換する水道水が、水道圧にて前記熱交換
    器に入水され且つ水道圧にて給湯路に送出されるように
    構成されている排熱回収給湯装置。
  2. 【請求項2】 前記熱媒が、前記排熱発生装置の排熱を
    回収する排熱回収部、前記熱交換器、及び、前記熱媒貯
    留槽の順に流動されるように、前記熱媒循環路にて循環
    されるように構成されている請求項1記載の排熱回収給
    湯装置。
  3. 【請求項3】 前記熱媒を補助的に加熱する熱媒用補助
    加熱手段が設けられている請求項1又は2記載の排熱回
    収給湯装置。
  4. 【請求項4】 前記給湯路に送出される前記水道水又は
    前記給湯路を通流する湯水を補助的に加熱する給湯用補
    助加熱手段が設けられている請求項1〜3のいずれか1
    項に記載の排熱回収給湯装置。
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