JPH0886509A - 熱回収給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コージェネレーションシステム等の排熱や太陽
熱を、小さな設置スペース、コストで有効に回収して給
湯に利用するための熱回収給湯装置を提供する。 【構成】大気に開放したタンク１内に、その上、下側
３、４を仕切る仕切５を設け、該仕切には上側に向いた
上昇通水管６と下側に向いた下降通水管７を設けると共
に、前記上側には温水加熱手段９を設け、前記上側は給
湯用熱交換器１３との間に給湯用温水循環系統１４を構
成すると共に、前記下側は熱回収用熱交換器１０との間
に熱回収用温水循環系統１１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコージェネレーションシ
ステム等の排熱や太陽熱等の熱を有効に回収して給湯に
利用するための熱回収給湯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ガスエンジン等を用いたコージ
ェネレーションシステムに於いては、排熱を有効に回収
するために、従来は貯湯タンクを使用して給湯を行うケ
ースが多く、そのバックアップとして温水ボイラを併設
している。

【０００３】このような従来の装置は、例えば図２のよ
うに構成されている。図２に於いて符号１０１は貯湯タ
ンク、１０２はエンジン冷却水と循環水を熱交換させる
１次熱交換器、１０３は前記循環水と貯湯タンク１０１
内の水を熱交換させる２次熱交換器であり、エンジン冷
却水の排熱は１次熱交換器１０２と２次熱交換器１０３
間を循環する循環水を介して貯湯タンク１０１内の水の
昇温に供されて回収される。尚、符号１０４，１０５は
循環ポンプである。

【０００４】そして符号１０６は前記貯湯タンク１０１
に併設した温水ボイラであり、上述したようにエンジン
冷却水の排熱により昇温された貯湯タンク１０１内の水
は、貯湯タンク１０１と温水ボイラ１０６間に設置した
膨張タンク１０７を経て温水ボイラ１０６に導入され
る。そして、この温水ボイラ１０６に於いてバーナ１０
８の燃焼ガスにより加熱され、所定の温度に昇温されて
給湯設備に供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、貯湯タンク、温水ボイラ及び膨張タンク等の構成
要素を独立して設置し、そしてそれらを所定の配管等で
接続する必要があるので、設計が煩雑である、現場
作業が多いので、現場工期が長くなり、設備性能のバラ
ツキも生じ易い、設置スペースが大きい、設備コス
トが高い、貯湯タンク、温水ボイラが、圧力容器、ボ
イラの適用を受けるため、管理が面倒である等の課題が
ある。

【０００６】また上述した従来の構成では、給湯開始
時には貯湯タンクと別体の温水ボイラ内に貯留されてい
る水をバーナにより所望の温度まで昇温しなければなら
ないので、その分、排熱の利用率が低く、また温水ボ
イラの動作を、給湯需要と排熱発生量に関連して制御す
ることが困難で、給湯利用時間帯と排熱発生時間帯がず
れている時点では排熱利用率が低下してしまうという課
題がある。本発明は以上の課題を解決することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、大気に開放したタンク内に、その
上、下側を仕切る仕切を設け、該仕切には上側に向いた
上昇通水管と下側に向いた下降通水管を設けると共に、
前記上側には温水加熱手段を設け、前記上側は給湯用熱
交換器との間に給湯用温水循環系統を構成すると共に、
前記下側は熱回収用熱交換器との間に熱回収用温水循環
系統を構成した熱回収給湯装置を提案する。

【０００８】

【作用】熱回収用温水循環系統を流れるタンクの下側の
水は、熱回収用熱交換器に於いてコージェネレーション
システム等の排熱や太陽熱等の回収すべき熱により昇温
されて還流する。

【０００９】上述した熱の回収により昇温された前記下
側の水の高温の部分は、上昇通水管を上昇してタンクの
上側に流入し、同時にこの上側の水の低温の部分が下降
通水管を下降して前記下側に流入する。このような循環
によりタンク内の水は、仕切を隔てて、上側の高温部分
と下側の低温部分に成層する。このため下側を介しての
熱の回収を効率的に行うことができる。

【００１０】このように温度成層したタンクの上側の高
温の水は給湯用温水循環系統に流し、給湯用熱交換器に
於いて給湯用水を昇温して給湯に供され、自体は温度が
低下して前記上側に還流する。タンクの下側を介して回
収する熱量が少ない場合や、回収すべき排熱等が発生し
ていない場合には、温水加熱手段を動作させて上側の水
を所定の温度に昇温した後、給湯に供する。

【００１１】温水加熱手段の動作時に於いても、熱の回
収は上述したように温度成層の低温部分であるタンクの
下側を介して効率的に行うことができる。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例を図１を参照して説明す
る。図１に於いて符号１はタンクを示すもので、このタ
ンク１は上部の適宜位置に於いて大気に開放しており、
そして上部にボールタップ式自動吸水装置２を設けてい
る。該タンク１内には、上側３と下側４を仕切る仕切５
を設けており、仕切５には上側３に向いた上昇通水管６
と下側４に向いた下降通水管７を設けている。また上側
３の下部には、バーナ８の燃焼ガスが通過する熱交換器
９を設置していて、この熱交換器９が前記温水加熱手段
を構成している。図１ではバーナ８は熱交換器９の一端
側に対応してタンク１の上側３に設置しているが、その
設置個所はタンク１外等の適所とすることができる。以
上の他、温水加熱手段の具体的構成は適宜である。

【００１３】符号１０は熱回収用熱交換器であり、この
熱回収用熱交換器１０と上記タンク１の下側４間に熱回
収用温水循環系統１１を構成すると共に、該熱回収用熱
交換器１０にはコージェネレーションシステムのエンジ
ン冷却水等の排熱を回収した熱媒体を導入して、前記熱
回収用温水循環系統１１を流れる水と間接熱交換する構
成としている。符号１２は循環ポンプである。

【００１４】次に符号１３は給湯用熱交換器であり、こ
の給湯用熱交換器１３と前記タンク１の上側３間に給湯
用温水循環系統１４を構成している。符号１５は循環ポ
ンプである。そして前記給湯用熱交換器１３は、前記給
湯用温水循環系統１４を流れる水と、給湯用水が間接熱
交換する構成としている。符号１６は給湯用熱交換器１
３から給湯設備に至る給湯管、また１７は湯循環式の給
湯設備からの返湯管であり、この返湯管１７には給水管
１８を合流接続している。

【００１５】以上の構成に於いてコージェネレーション
システムが動作中であって、エンジン冷却水等の排熱が
発生している場合には、循環ポンプ１２を運転すると、
タンク１の下側４の下部から熱回収用温水循環系統１１
に流入した水は熱回収用熱交換器１０に於いてエンジン
冷却水と熱交換して昇温された後、前記下側４の上部に
還流する。

【００１６】このような排熱の回収により昇温された前
記下側４の水のうち、高温の部分は、上昇通水管６を上
昇して上側３に流入し、同時にこの上側３の水の低温の
部分が下降通水管７を下降して前記下側４に流入する。
このような循環によりタンク１内の水は、仕切５を隔て
て、上側３の高温部分と下側４の低温部分に成層する。
このため前記熱回収用温水循環系統１１を経て熱回収用
熱交換器１０に至る、タンク１内の水は常に低く維持さ
れ、従って熱回収用熱交換器１０に於ける排熱の回収を
効率的に行うことができる。

【００１７】以上の状態に於いて循環ポンプ１５を運転
すると、上述したように温度成層したタンク１の上側３
の高温の水は給湯用温水循環系統に流入し、給湯用熱交
換器１３に於いて、返湯管１７や吸水管１８からの給湯
用水と熱交換して、これを昇温して給湯に供する。そし
て自体は温度が低下して前記上側３に還流する。そして
上述したように給湯に供されて温度が低下した、上側３
の水の低温の部分は下降通水管７を下降して前記下側４
に流入する。

【００１８】以上の運転に於いてタンク１の下側４を介
して上述したように回収する排熱量が少ない場合や、排
熱が発生していない場合にはバーナ８を動作させて、熱
交換器９により上側３の水を所定の温度に昇温すること
ができ、こうしてこのような場合にも適切な給湯を行う
ことができる。

【００１９】またこのようにバーナ８を動作させて上側
３の水を昇温している場合にも、タンク１内は上述した
ように温度成層が生じているので、下側４を介しての上
述した排熱の回収は効率的に行われる。

【００２０】以上のバーナ８の運転は、例えばプログラ
ムコントローラ等により、排熱発生時間帯や給湯時間帯
及びそれらの量を勘案して制御するようにすれば、効率
が更に上昇する。

【００２１】上述したように本発明に於いて有効に回収
して給湯に利用する熱は、以上の実施例のようにコージ
ェネレーションシステム等の排熱とする他、太陽熱等、
適宜である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上の通り、まず、従来のよう
に貯湯タンク、温水ボイラ及び貯湯タンク等の構成要素
を独立して設置し、それらを配管等で接続するという必
要がないので、従来のものと比較して、設計が簡素化
される、現場作業が少なく、簡単になるので、現場工
期が短縮され、設備性能が均一化される、設置スペー
スが小さい、設備コストが低い、タンクは大気開放
であるため、圧力容器やボイラとしての適用を受けず、
管理が容易であると共に、膨張タンクが不要となる、等
の効果がある。

【００２３】また本発明は、熱の回収効率に悪影響を
与えることなしに、必要に応じて温水加熱手段を動作さ
せて、回収した熱により昇温された水を所望の温度まで
昇温することができ、回収熱の有効利用率が向上すると
共に、温水加熱手段の動作を、給湯需要と回収すべき
熱の発生量に関連して制御することが容易で、給湯利用
時間帯と回収すべき熱の発生時間帯がずれていても回収
熱の利用率が高いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を表した系統説明図である。

【図２】従来の構成を表した系統説明図である。

【符号の説明】

１ タンク ２ 自動吸水装置 ３ 上側 ４ 下側 ５ 仕切 ６ 上昇通水管 ７ 下降通水管 ８ バーナ ９ 熱交換器 １０ 熱回収用熱交換器 １１ 熱回収用温水循環系統 １２ 循環ポンプ １３ 給湯用熱交換器 １４ 給湯用温水循環系統 １５ 循環ポンプ １６ 給湯管 １７ 返湯管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯本 範夫 埼玉県北葛飾郡杉戸町杉戸５−５−13 (72)発明者 斎藤 秀敏 東京都江戸川区東葛西１−５−１−414

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気に開放したタンク内に、その上、下
   側を仕切る仕切を設け、該仕切には上側に向いた上昇通
   水管と下側に向いた下降通水管を設けると共に、前記上
   側には温水加熱手段を設け、前記上側は給湯用熱交換器
   との間に給湯用温水循環系統を構成すると共に、前記下
   側は熱回収用熱交換器との間に熱回収用温水循環系統を
   構成した熱回収給湯装置
2. 【請求項２】 請求項１の給湯装置に於いて、温水加熱
   手段はバーナの燃焼ガスを導く熱交換器により構成した
   熱回収給湯装置
3. 【請求項３】 請求項２の給湯装置に於いて、バーナは
   熱交換器の一端側に対応してタンクの上側に設置した熱
   回収給湯装置
4. 【請求項４】 請求項２の給湯装置に於いて、バーナは
   タンク外の適所に設置した熱回収給湯装置
5. 【請求項５】 請求項１の給湯装置に於いて、タンクの
   上部にはボールタップ式自動吸水装置を設けた熱回収給
   湯装置
6. 【請求項６】 請求項１の給湯装置に於いて、熱回収用
   熱交換器で回収する熱はコージェネレーションシステム
   の排熱である熱回収給湯装置
7. 【請求項７】 請求項１の給湯装置に於いて、熱回収用
   熱交換器で回収する熱は太陽熱である熱回収給湯装置