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課題

排熱発生機器排熱利用機器とを排熱搬送経路で接続した排熱利用システムにおいて、排熱発生機器を運転ニーズに応じて運転でき、且つ排熱の需給バランスの調整でき、排熱を十分に有効利用できる排熱利用システム及びその運転方法を提供する。

解決手段

排熱発生機器と、排熱利用機器と、該排熱発生機器と排熱利用機器とを接続する排熱搬送経路と、制御装置を備えた排熱利用システムであって、制御装置は、排熱供給量過大状態を判定する排熱供給量過大判定機能、排熱供給量の過小状態を判定する排熱供給量過小判定機能、排熱供給量過大状態の処理機能、及び排熱供給量過小状態の処理機能を備えている。

概要

背景

炭酸ガス排出量の削減等に伴って、排熱の有効利用が注目されている。今後は様々な排熱発生機器からの排熱回収が望まれ、他種類の排熱発生機器が同時に利用されることが想定される。また、排熱発生機器が他種類であるだけではなく、各種が複数台設置された排熱発生機器からの排熱を利用することも考えられる。このように多種類の排熱発生機器を複数台使用する場合に、排熱利用機器の排熱需要が減少した場合、排熱供給量が過剰になる。この排熱供給量が過剰になった場合、余分の排熱は供給を停止する必要があり、排熱発生器運転を停止したり、排熱を搬送する搬送搬送媒体への供給を停止する。

排熱発生機器或いは排熱源には、それぞれに下記の(1)乃至(4)のような特徴・特性がある。
(1)排熱を排熱供給媒体への供給を停止しても、排熱発生機器の運転に支障がない場合は、該排熱供給媒体の供給を停止するだけでよい。例えば、蒸気製造や温水加熱のための排ガスボイラ

(2)排熱発生機器の冷却水を排熱源として利用する場合、排熱を利用しない場合でも、排熱発生機器の冷却のためにラジエータ冷却塔を使用して動力投入してでも排熱を捨てなければならない。(注)排熱発生機器冷却水=排熱発生機器を運転した時に、排熱発生機器或いはその関連機器の運転に伴って発生し、排熱発生機器の運転に必須の冷却水であって、排熱源となりうるもの。例えばエンジン冷却水加熱炉冷却水等。

(3)排熱の排熱供給媒体への供給を停止した場合に、排熱発生機器の運転に支障がでる際には、排熱を排熱搬送媒体以外に捨てる必要がある。

(4)自然熱源は、地熱温泉熱等いつでも排熱供給に対応可能であり、太陽熱供給量天候に左右されるものの日中であれば排熱供給が可能で、排熱供給の開始や停止に関する制限が少ない。

概要

排熱発生機器と排熱利用機器とを排熱搬送経路で接続した排熱利用システムにおいて、排熱発生機器を運転のニーズに応じて運転でき、且つ排熱の需給バランスの調整でき、排熱を十分に有効利用できる排熱利用システム及びその運転方法を提供する。 排熱発生機器と、排熱利用機器と、該排熱発生機器と排熱利用機器とを接続する排熱搬送経路と、制御装置を備えた排熱利用システムであって、制御装置は、排熱供給量の過大状態を判定する排熱供給量過大判定機能、排熱供給量の過小状態を判定する排熱供給量過小判定機能、排熱供給量過大状態の処理機能、及び排熱供給量過小状態の処理機能を備えている。

目的

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、1台以上の排熱発生機器と1台以上の排熱利用機器とを排熱搬送経路で接続した排熱利用システムにおいて、排熱発生機器を運転のニーズに応じて運転でき、且つ排熱の需給バランスの調整でき、排熱を十分に有効利用できる排熱利用システム、及びその運転方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

1台以上の排熱発生機器と、1台以上の排熱利用機器と、該排熱発生機器と排熱利用機器とを接続する排熱搬送経路と、制御装置を備えた排熱利用システムであって、前記排熱発生機器から排熱利用機器に供給される排熱供給量を検出する排熱供給量検出手段を備え、前記制御装置は、排熱供給量検出手段で検出した排熱供給量と排熱利用機器状態から排熱供給量の過大・過小を判定する状態を判定する排熱供給量過大・過小判定機能と、該排熱供給量過大・過小判定機能が排熱供給量過大状態又は排熱供給量過小状態と判定した場合下記の処理を行う処理機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。排熱供給量過大状態の場合、下記の(a)乃至(c)の処理を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過大状態判定が解消されるまで順次行う処理機能、(a)排熱の取得を停止しても排熱発生機器の運転に影響のないものから排熱の取得を停止又は取得量を減らす。(b)排熱放出機器から排熱を放出開始或いは放出量を増やす。(c)前記排熱放出機器を全開運転しても、排熱供給過大状態の場合は、運転している前記排熱発生機器を停止する。排熱供給量過小状態の場合、下記の(d)の処理を行う処理機能、(d)運転を開始する必要がある排熱発生機器の運転を開始し、排熱取得を開始又は取得量を増やす。

請求項2

請求項1に記載の排熱利用システムにおいて、前記制御装置は、排熱供給量過大状態の場合、前記(a)乃至(c)の処理に先だって下記(e)、(f)の処理を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過大状態判定が解消されるまで順次行う処理機能と、排熱供給量過小状態の場合、前記(d)の処理後に下記(g)、(h)の処理を順次行う処理機能を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過小状態判定が解消されるまで順次行う処理機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。(e)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置の自然熱源からの排熱を優先して取得停止又は取得量を減らす。(f)蓄熱手段がある場合には、供給過剰分の排熱を蓄熱する。(g)蓄熱手段がある場合、該蓄熱手段から排熱搬送媒体送出し、前記排熱利用機器に排熱の供給を開始し又は供給量を増やす。(h)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置からの排熱の取得を開始し又は取得量を増やす。

請求項3

請求項1又は2に記載の排熱利用システムにおいて、前記(d)の処理は、運転を開始する必要がある排熱発生機器の中では、排熱発生機器冷却水が発生する排熱を放出する排熱放出機器を具備する排熱発生機器の運転を開始し、排熱の取得を開始又は取得量増加させる処理であることを特徴とする排熱利用システム。

請求項4

請求項1乃至3記載のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱供給量過大判定機能は、前記排熱搬送経路の往路を通る排熱搬送媒体の温度又は復路を通る排熱搬送媒体の温度が所定温度以上となった場合に、排熱発生量が使用排熱量に対して過大と判定し、前記排熱供給量過小判定機能は、前記排熱搬送経路の往路を通る排熱搬送媒体の温度と復路を通る排熱搬送媒体の温度の温度差が所定温度以下となった場合に、排熱発生量が使用排熱量に対して過小と判定することを特徴とする排熱利用システム。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱利用機器への排熱の供給或いは供給停止を行う排熱供給・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱供給・停止手段を制御して前記排熱利用機器への排熱の供給或いは供給停止を行わせる機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。

請求項6

請求項5に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱供給・停止手段は、前記排熱搬送媒体が前記排熱利用機器に至る前記排熱搬送経路を開閉するバルブであることを特徴とする排熱利用システム。

請求項7

請求項1乃至4のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱発生機器からの排熱の取得或いは取得停止を行う排熱取得・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱取得・停止手段を制御して前記排熱発生からの排熱取得及び取得停止させる機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。

請求項8

請求項7に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱取得・停止手段は、前記排熱搬送媒体が前記排熱発生機器に至る前記排熱搬送経路を開閉するバルブであることを特徴とする排熱利用システム。

請求項9

請求項1乃至8のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱発生機器の運転或いは停止を行う排熱発生機器運転・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱発生機器運転・停止手段を制御して前記排熱発生機器の運転及び停止を行わせる機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。

請求項10

請求項1乃至8のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱利用機器の運転或いは停止を行う排熱利用機器運転・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱利用機器運転・停止手段を制御して前記排熱利用機器の運転及び停止を行わせる機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。

請求項11

請求項1乃至8のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱搬送経路に前記排熱搬送媒体を搬送する搬送装置を備え、前記制御装置は、前記搬送装置を運転及び停止する機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。

請求項12

請求項1乃至9のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱を放出する排熱放出装置を備え、前記制御装置は、前記排熱放出装置を運転及び停止する機能を備えたことを特徴とする排熱利用システム。

請求項13

1台以上の排熱発生機器と、1台以上の排熱利用機器と、該排熱発生機器と排熱利用機器とを接続する排熱搬送経路と、制御装置を備えた排熱利用システムの運転方法であって、前記排熱発生機器から排熱利用機器に供給される排熱供給量が過大状態の場合、下記の(a)乃至(c)の処理を過大状態が解消されるまで順次行い、排熱供給量過小状態の場合、下記の(d)の処理を行うことを特徴とする排熱利用システムの運転方法。(a)排熱の取得を停止しても排熱発生機器の運転に影響のないものから排熱の取得を停止又は取得量を減らす。(b)排熱放出機器から排熱を放出開始或いは放出量を増やす。(c)前記排熱放出機器を全開運転しても、排熱供給過大状態の場合は、運転している前記排熱発生機器を停止する。(d)運転を開始する必要がある排熱発生機器の運転を開始し、排熱取得を開始又は取得量を増やす。

請求項14

請求項1に記載の排熱利用システムの運転方法において、前記制御装置は、排熱供給量過大状態の場合、前記(a)乃至(c)の処理に先だって下記(e)、(f)の処理を過大状態が解消されるまで順次行い、排熱供給量過小状態の場合、前記(d)の処理後に下記(g)、(h)の処理を過小状態が解消されるまで順次行うことを特徴とする排熱利用システムの運転方法。(e)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置の自然熱源からの排熱を優先して取得停止又は取得量を減らす。(f)蓄熱手段がある場合には、供給過剰分の排熱を蓄熱する。(g)蓄熱手段がある場合、該蓄熱手段から排熱搬送媒体を送出し、前記排熱利用機器に排熱の供給を開始し又は供給量を増やす。(h)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置からの排熱の取得を開始し又は取得量を増やす。

技術分野

0001

本発明は、1台以上の排熱発生機器と1台以上の排熱利用機器とを排熱搬送媒体が通る
排熱搬送経路で接続した排熱利用システム及びその運転方法に関するものである。

背景技術

0002

炭酸ガス排出量の削減等に伴って、排熱の有効利用が注目されている。今後は様々な排熱発生機器からの排熱回収が望まれ、他種類の排熱発生機器が同時に利用されることが想定される。また、排熱発生機器が他種類であるだけではなく、各種が複数台設置された排熱発生機器からの排熱を利用することも考えられる。このように多種類の排熱発生機器を複数台使用する場合に、排熱利用機器の排熱需要が減少した場合、排熱供給量が過剰になる。この排熱供給量が過剰になった場合、余分の排熱は供給を停止する必要があり、排熱発生器運転を停止したり、排熱を搬送する搬送搬送媒体への供給を停止する。

0003

排熱発生機器或いは排熱源には、それぞれに下記の(1)乃至(4)のような特徴・特性がある。
(1)排熱を排熱供給媒体への供給を停止しても、排熱発生機器の運転に支障がない場合は、該排熱供給媒体の供給を停止するだけでよい。例えば、蒸気製造や温水加熱のための排ガスボイラ

0004

(2)排熱発生機器の冷却水を排熱源として利用する場合、排熱を利用しない場合でも、排熱発生機器の冷却のためにラジエータ冷却塔を使用して動力投入してでも排熱を捨てなければならない。(注)排熱発生機器冷却水=排熱発生機器を運転した時に、排熱発生機器或いはその関連機器の運転に伴って発生し、排熱発生機器の運転に必須の冷却水であって、排熱源となりうるもの。例えばエンジン冷却水加熱炉冷却水等。

0005

(3)排熱の排熱供給媒体への供給を停止した場合に、排熱発生機器の運転に支障がでる際には、排熱を排熱搬送媒体以外に捨てる必要がある。

0006

(4)自然熱源は、地熱温泉熱等いつでも排熱供給に対応可能であり、太陽熱供給量天候に左右されるものの日中であれば排熱供給が可能で、排熱供給の開始や停止に関する制限が少ない。

発明が解決しようとする課題

0007

排熱発生機器或いは排熱源に上記(1)乃至(4)のような特徴・特性があることから、排熱需要に増減があった場合、排熱発生機器或いは排熱源の特性を十分考慮した多種・多数の排熱供給元から排熱供給制御がなされておらず、下記のような問題があった。
・排熱発生機器に対して運転のニーズがあるのに、排熱を供給できない、即ち排熱発生機器の冷却ができないために、排熱発生機器の運転ができない。
・排熱の需給バランスと供給元をうまく調整できないために、排熱を十分に有効利用できない。

0008

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、1台以上の排熱発生機器と1台以上の排熱利用機器とを排熱搬送経路で接続した排熱利用システムにおいて、排熱発生機器を運転のニーズに応じて運転でき、且つ排熱の需給バランスの調整でき、排熱を十分に有効利用できる排熱利用システム、及びその運転方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するため請求項1に記載の発明は、1台以上の排熱発生機器と、1台以上の排熱利用機器と、該排熱発生機器と排熱利用機器とを接続する排熱搬送経路と、制御装置を備えた排熱利用システムであって、前記排熱発生機器から排熱利用機器に供給される排熱供給量を検出する排熱供給量検出手段を備え、前記制御装置は、排熱供給量検出手段で検出した排熱供給量と排熱利用機器状態から排熱供給量の過大・過小を判定する状態を判定する排熱供給量過大・過小判定機能と、該排熱供給量過大・過小判定機能が排熱供給量過大状態又は排熱供給量過小状態と判定した場合下記の処理を行う処理機能を備えたことを特徴とする。
排熱供給量過大状態の場合、下記の(a)乃至(c)の処理を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過大状態判定が解消されるまで順次行う処理機能、
(a)排熱の取得を停止しても排熱発生機器の運転に影響のないものから排熱の取得を停止又は取得量を減らす。
(b)排熱放出機器から排熱を放出開始或いは放出量を増やす。
(c)前記排熱放出機器を全開運転しても、排熱供給過大状態の場合は、運転している前記排熱発生機器を停止する。
排熱供給量過小状態の場合、下記の(d)の処理を行う処理機能、
(d)運転を開始する必要がある排熱発生機器の運転を開始し、排熱取得を開始又は取得量を増やす。

0010

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の排熱利用システムにおいて、前記制御装置は、排熱供給量過大状態の場合、前記(a)乃至(c)の処理に先だって下記(e)、(f)の処理を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過大判定状態が解消されるまで順次行う処理機能と、排熱供給量過小状態の場合、前記(d)の処理後に下記(g)、(h)の処理を順次行なう処理機能を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過小状態判定が解消されるまで順次行う処理機能を備えたことを特徴とする。
(e)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置の自然熱源からの排熱を優先して取得停止又は取得量を減らす。
(f)蓄熱手段がある場合には、供給過剰分の排熱を蓄熱する。
(g)蓄熱手段がある場合、該蓄熱手段から排熱搬送媒体を送出し、前記排熱利用機器に排熱の供給を開始し又は供給量を増やす。
(h)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置からの排熱の取得を開始し又は取得量を増やす。

0011

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の排熱利用システムにおいて、前記(d)の処理は、運転を開始する必要がある排熱発生機器の中では、排熱発生機器冷却水が発生する排熱を放出する排熱放出機器を具備する排熱発生機器の運転を開始し、排熱の取得を開始又は取得量増加させる処理であることを特徴とする。

0012

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3記載のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱供給量過大判定機能は、前記排熱搬送経路の往路を通る排熱搬送媒体の温度又は復路を通る排熱搬送媒体の温度が所定温度以上となった場合に、排熱発生量が使用排熱量に対して過大と判定し、前記排熱供給量過小判定機能は、前記排熱搬送経路の往路を通る排熱搬送媒体の温度と復路を通る排熱搬送媒体の温度の温度差が所定温度以下となった場合に、排熱発生量が使用排熱量に対して過小と判定することを特徴とする。

0013

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱利用機器への排熱の供給或いは供給停止を行う排熱供給・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱供給・停止手段を制御して前記排熱利用機器への排熱の供給或いは供給停止を行わせる機能を備えたことを特徴とする。

0014

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱供給・停止手段は、前記排熱搬送媒体が前記排熱利用機器に至る前記排熱搬送経路を開閉するバルブであることを特徴とする。

0015

請求項7に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱発生機器からの排熱の取得或いは取得停止を行う排熱取得・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱取得・停止手段を制御して前記排熱発生からの排熱取得及び取得停止させる機能を備えたことを特徴とする。

0016

請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱取得・停止手段は、前記排熱搬送媒体が前記排熱発生機器に至る前記排熱搬送経路を開閉するバルブであることを特徴とする。

0017

請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱発生機器の運転或いは停止を行う排熱発生機器運転・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱発生機器運転・停止手段を制御して前記排熱発生機器の運転及び停止を行わせる機能を備えたことを特徴とする。

0018

請求項10に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱利用機器の運転或いは停止を行う排熱利用機器運転・停止手段を備え、前記制御装置は、前記排熱利用機器運転・停止手段を制御して前記排熱利用機器の運転及び停止を行わせる機能を備えたことを特徴とする。

0019

請求項11に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱搬送経路に前記排熱搬送媒体を搬送する搬送装置を備え、前記制御装置は、前記搬送装置を運転及び停止する機能を備えたことを特徴とする。

0020

請求項12に記載の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の排熱利用システムにおいて、前記排熱を放出する排熱放出装置を備え、前記制御装置は、前記排熱放出装置を運転及び停止する機能を備えたことを特徴とする。

0021

請求項13に記載の発明は、1台以上の排熱発生機器と、1台以上の排熱利用機器と、該排熱発生機器と排熱利用機器とを接続する排熱搬送経路と、制御装置を備えた排熱利用システムの運転方法であって、前記排熱発生機器から排熱利用機器に供給される排熱供給量が過大状態の場合、下記の(a)乃至(c)の処理を過大状態が解消されるまで順次行い、排熱供給量過小状態の場合、下記の(d)の処理を行うことを特徴とする排熱利用システムの運転方法。
(a)排熱の取得を停止しても排熱発生機器の運転に影響のないものから排熱の取得を停止又は取得量を減らす。
(b)排熱放出機器から排熱を放出開始或いは放出量を増やす。
(c)前記排熱放出機器を全開運転しても、排熱供給過大状態の場合は、運転している前記排熱発生機器を停止する。
(d)運転を開始する必要がある排熱発生機器の運転を開始し、排熱取得を開始又は取得量を増やす。

0022

請求項14に記載の発明は、 請求項1に記載の排熱利用システムの運転方法において、
前記制御装置は、排熱供給量過大状態の場合、前記(a)乃至(c)の処理に先だって下記(e)、(f)の処理を過大状態が解消されるまで順次行い、排熱供給量過小状態の場合、前記(d)の処理後に下記(g)、(h)の処理を過小状態が解消されるまで順次行うことを特徴とする排熱利用システムの運転方法。
(e)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置の自然熱源からの排熱を優先して取得停止又は取得量を減らす。
(f)蓄熱手段がある場合には、供給過剰分の排熱を蓄熱する。
(g)蓄熱手段がある場合、該蓄熱手段から排熱搬送媒体を送出し、前記排熱利用機器に排熱の供給を開始し又は供給量を増やす。
(h)自然熱源排熱発生装置がある場合、該自然熱源排熱発生装置からの排熱の取得を開始し又は取得量を増やす。

発明の効果

0023

本発明によれば、制御装置は、排熱供給量過大判定機能、排熱供給量過小判定機能、排熱供給過大状態の場合、上記(a)乃至(c)の処理を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過大状態判定が解消されるまで順次行う処理機能、及び排熱供給過小状態の場合、上記(d)の処理を順次行う処理機能を備えているので、排熱発生機器を運転のニーズに応じて運転、且つ排熱の需給バランスの調整でき、排熱を十分に有効利用できる排熱利用システム、及びその運転方法を提供できる。

発明を実施するための最良の形態

0024

以下、本発を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
〔排熱利用システム〕
図1は本発明に係る排熱利用システムの概略フロー例を示す図である。図示するように、排熱利用システムは、複数の排熱発生機器からなる排熱発生機器群1と複数の排熱利用機器からなる排熱利用機器群2とを、排熱搬送経路3で接続されている。排熱搬送経路3は排熱搬送媒体を流す流路で、排熱発生機器群1から排熱利用機器群2に排熱搬送媒体を送る排熱搬送往路3−1と、排熱媒体循環使用するための排熱搬送復路3−2で構成される。なお、排熱搬送媒体を循環使用しない場合、例えば排熱搬送後に放出する蒸気或いはその凝縮水、1回だけ利用して排出する河川水海水井水等の場合は排熱搬送復路3−2を設ける必要がない。

0025

また、排熱搬送往路3−1には、図示はしないが必要に応じてポンプ圧縮機、送風機ブロア等の排熱搬送媒体を搬送するための搬送装置を設ける。搬送装置には、排熱発生機器群1の各排熱発生機器ごとに設ける一次排熱搬送装置、ヘッダータンクに集められた排熱搬送媒体を排熱利用機器群2に搬送するための二次排熱搬送装置がある。

0026

排熱搬送経路3には、排熱発生機器群1の各排熱発生機器及び排熱利用機器群2の各排熱利用機器を使用し或いは使用しないの状態に応じて、排熱搬送媒体を排熱発生機器及び排熱利用機器に流したり或いは流さなかったりするための切替弁等の排熱搬送経路切替装置を設けてもよい。また、各排熱発生機器及び各排熱利用機器への排熱搬送媒体への流量を制御するため流量制御手段を設けても良い。この流量制御手段の例としては、流量制御弁による流量制御、搬送装置の容量制御回転数制御装置、…電源周波数制御装置、モータ極数切替電源電圧制御)による流量制御がある。

0027

温度の異なる排熱発生機器を一つの排熱搬送経路3に接続する際には、排熱発生機器と排熱搬送往路とは熱交換器を介して排熱を排熱搬送媒体に移送することが望ましい。この場合排熱搬送媒体の熱交換器出口温度が一定になるように熱交換量を制御するのがよい。制御方法としては、熱交換器への排熱搬送媒体の流入量を流量制御手段で制御する方法、排熱発生機器の排熱発生量を制御する方法がある。排熱発生機器の排熱発生量を制御する方法としては、
・排ガスボイラの容量制御(ボイラへの排ガス導入量制御)
・排熱発生機器本体の容量制御
・地熱や温泉熱の取得手段の容量制御(ポンプやバルブによる流量制御等)
・太陽熱の場合は太陽熱集熱器受熱面積の制御(集熱器台数制御等)
の例がある。

0028

〔排熱搬送媒体〕
排熱搬送媒体は、排熱発生機器群1の排熱発生機器及び排熱利用機器群2の排熱利用機器で熱交換を行い、顕熱(温度差)、潜熱相変化)、その他の化学変化吸熱発熱反応)を利用して、排熱発生機器から排熱利用機器に熱を搬送する媒体である。この排熱搬送媒体例としては、水(温水、冷水)、蒸気、各種水溶液、各種有機物フロン類油類アルコール類等)がある。この各種水溶液としては、下記の水溶液がある。
・各種の無機物或いは有機物(エチレングリコール)を混入し、不凍液とした水溶液
・各種の無機物或いは有機物を混入し、凍結時に流動性を有するようにした水溶液

0029

〔排熱発生機器〕
排熱発生機器群1の排熱発生機器は1種類或いは複数種類の機器からなり、図1の排熱利用システムでは、複数台のエンジンコジェネレーション10−1、…10−n−1、10−n、タービンコジェネレーション11−1、…11−n−1、11−n、複数台の各種加熱炉12−1、…12−n−1、12−n、複数台の蒸気ボイラ蒸気利用機器13−1、…13−n−1、13−n、各種の自然熱源14−1、…14−n−1、14−nがある。コジェネレーションは燃料を投入することで、電気と熱を同時に供給する装置であり、エンジンあるいはタービンで発電機を駆動するものや燃料電池がある。蒸気利用機器としては蒸気焚吸収冷凍機、各種製造やクリーニング工場等での各種蒸気による加熱器がある。自然熱源としては地熱、温泉、太陽熱がある。

0030

〔排熱発生機器の運転〕
コジェネレーション(エンジンコジェネレーション10−1、…10−n−1、10−n、タービンコジェネレーション11−1、…11−n−1、11−n)は、
・熱に比べて電気の方が、使用領域が広く、有効性も高い。
・熱に比べて電気の方が、一般的に使用する時間帯、期間、時期が広い。
ため、一般的にユーザーが電気を必要とする時に運転される(電主熱従)。ただし、
・熱(蒸気や温水)が必要とされて運転されることも考えられる。
・排熱利用機器の使用状況に合わせて運転することも考えられる。
が、一般的でない。

0031

各種の加熱炉12−1、…12−n−1、12−nは、ユーザーの業務の都合に合わせて運転される。排熱は、各種加熱炉が運転中に、排熱利用機器群2の排熱利用機器の排熱利用状況に合わせて、排熱を供給することになる。

0032

蒸気ボイラや蒸気利用機器13−1、…13−n−1、13−nは、ユーザーの業務の都合に合わせて運転される。

0033

自然熱源14−1、…14−n−1、14−n内の地熱や温泉熱は、排熱利用機器群2の排熱利用機器の排熱使用状況に合わせて随時、排熱を供給することが可能である。また、太陽熱も日中であれば、排熱利用機器群2の排熱利用機器の排熱使用状況に合わせて随時、排熱を供給することが可能である。

0034

〔排熱利用機器〕
排熱利用機器群2は1種類或いは複数種類の排熱利用機器からなり、図1の排熱利用システムでは、複数台の給湯装置20−1、20−2、…20−n、複数台の蒸気発生装置21−1、21−2、…21−n、複数台の吸収冷凍機22−1、22−2、…22−n、複数台の発電装置23−1、23−2、…23−n、複数台の動力発生回収)装置24−1、24−2、…24−n、複数台の蒸留装置25−1、25−2、…25−nがある。

0035

上記給湯装置20−1、20−2、…20−nとしては、排熱搬送媒体との熱交換器、温水ボイラがある。蒸気発生装置21−1、21−2、…21−nとしては、排ガスボイラや第2種の吸収ヒートポンプがある。吸収冷凍機22−1、22−2、…22−nとしては、タービン駆動の圧縮式冷凍機がある。発電装置23−1、23−2、…23−nとしては、排熱搬送媒体を熱源とするランキンサイクルを利用した発電装置(その他カリーナサイクル等を使用する発電サイクルは任意)、熱電変換素子ペルチェ素子等)がある。動力発生(回収)装置24−1、24−2、…24−nとしては、排熱搬送媒体を熱源として膨張機を駆動して動力を取り出すタービン駆動圧縮機等がある。

0036

〔排熱利用機器の運転〕
排熱発生機器群1のエンジンコジェネレーション10−1、…10−n−1、10−nが運転された場合に、エンジンコジェネレーション10−1、…10−n−1、10−nからの排熱が排熱利用機器群2に供給可能となり、ユーザーのニーズに合わせて排熱利用機器群2の排熱利用機器を運転することが一般的である。ただし、
・排熱発生機器群1の運転状態に合わせて、排熱利用機器群2の排熱利用機器を運転する。
・排熱利用機器群2の排熱利用機器が運転した時に、排熱搬送媒体を排熱利用機器群2の各排熱利用機器に供給する。
・排熱搬送媒体を排熱利用機器に常に流しておき、各排熱利用機器群2の各排熱利用機器の運転時にそのまま、排熱を利用できるようにしてもよい。この場合、排熱利用機器群2の排熱利用機器が停止中は排熱搬送媒体は、当該排熱利用機器に使用されずに素通りすることになる。
としてもよい。

0037

各種加熱炉12−1、…12−n−1、12−nが運転された場合に、加熱炉12−1、…12−n−1、12−nからの排熱が排熱利用機器群2の各排熱利用機器に供給可能となり、ユーザーのニーズに合わせて排熱利用機器を運転することが一般的である。ただし、
・排熱発生機器群1の排熱発生機器に合わせて、排熱利用機器を運転する。
・排熱利用機器群2の排熱利用機器が運転された時に、排熱搬送媒体を排熱利用機器に供給する。
・排熱搬送媒体を排熱利用機器に常に流しておき、排熱利用機器群2の各排熱利用機器の運転時にそのまま、排熱を利用できるようにしてもよい。この場合、排熱利用機器群2が排熱利用機器停止中は、排熱搬送媒体は、当該排熱利用機器を使用されずに素通りすることになる。
としてもよい。

0038

蒸気ボイラや蒸気利用機器13−1、…13−n−1、13−nが運転した場合に、該蒸気ボイラや蒸気利用機器13−1、…13−n−1、13−nからの排熱が排熱利用機器群2に供給可能となり、ユーザーのニーズに合わせて排熱利用機器群2の排熱利用機器を運転することが一般的である。ただし、
・排熱発生機器群1の排熱発生機器の運転に合わせて、排熱利用機器群2の排熱利用機器を運転する。
・排熱利用機器群2の各排熱利用機器が運転された時に、排熱搬送媒体を排熱利用機器群2に供給する。
・排熱搬送媒体を排熱利用機器に常に流しておき、排熱利用機器群2の各排熱利用機器の運転時にそのまま、排熱を利用できるようにしいもよい。この場合、排熱利用機器群2の停止中は排熱搬送媒体は、当該排熱利用機器に使用されずに素通りすることなる。
としてもよい。

0039

排熱発生機器群1の排熱発生機器が自然熱源14−1、…14−n−1、14−nである場合は、排熱利用機器群2の排熱利用機器のユーザーの運転に合わせて、排熱を供給する。

0040

〔排熱利用システム制御〕
上記排熱利用システムは排熱利用システム制御盤(制御装置)(図示せず)を備え、該排熱利用システム制御盤は下記の機能(a)乃至(c)を備えている。
(a)排熱発生機器群1の排熱発生機器の運転状態を監視する機能。
(b)排熱利用機器群2の排熱利用機器を運転状態を監視する機能。
(c)排熱利用機器群2の排熱利用状況を監視する機能。

0041

上記(c)機能は、更に下記の機能を備える。
(c−1)排熱搬送経路3の排熱搬送媒体の流量を監視する機能。
(c−2)排熱搬送経路3の排熱利用機器群2の排熱利用機器への排熱搬送往路3−1或いは排熱搬送復路3−2の排熱搬送熱媒体の温度を監視する機能。
(c−3)排熱搬送往路3−1の排熱搬送熱媒体の温度と排熱搬送復路3−2の排熱搬送熱媒体の温度を計測して、排熱発生量と使用排熱量の大小比較を行う機能。
がある。

0042

上記(c−3)の機能は、更に下記の機能を備える。
・排熱搬送往路3−1の排熱搬送熱媒体の温度或いは排熱搬送復路3−2の排熱搬送熱媒体の温度が所定温度以上になった場合に、排熱発生機器群1の排熱発生量が排熱利用機器群2の使用排熱量に対して過大になったと判定する排熱供給量過大状態判定機能
・排熱搬送往路3−1の排熱搬送熱媒体の温度或いは排熱搬送復路3−2の排熱搬送熱媒体の温度が所定温度以下になった場合に、排熱発生機器群1の排熱発生量が排熱利用機器群2の使用排熱量に対して過小になったと判定する排熱供給量過小状態判定機能。
・排熱搬送往路3−1の排熱搬送熱媒体の温度と排熱搬送復路3−2の排熱搬送熱媒体の温度の差が所定温度以上となった場合、排熱発生量が使用排熱量に対して過大になったと判定する排熱供給量過大状態判定機能。
・排熱搬送往路3−1の排熱搬送熱媒体の温度と排熱搬送復路3−2の排熱搬送熱媒体の温度の差が所定温度以下となった場合、排熱発生量が使用排熱量に対して過小になったと判定する排熱供給量過小状態判定機能。

0043

排熱利用システム制御盤は上記(a)乃至(c)の機能以外に下記(d)乃至(l)の機能を備えてもよい。
(d)排熱搬送経路3の排熱搬送媒体が流れる搬送経路を切替える搬送経路切替装置の制御を行う機能。
(e)排熱発生機器群1の排熱発生機器及び排熱利用機器群2の排熱利用機器への排熱搬送媒体の流量を制御する排熱搬送媒体流量制御装置の制御を行う機能。
(f)排熱搬送経路3に排熱搬送媒体を搬送する排熱搬送装置を監視する機能。
(g)排熱発生機器群1の排熱発生機器の運転及び停止させる機能。
(h)排熱利用機器群2の排熱利用機器の運転及び停止させる機能。
(i)排熱搬送経路3に排熱搬送媒体を搬送する搬送装置を運転及び停止させる機能。
(j)排熱を放出させる排熱放出装置の運転及び停止させる機能。
(k)排熱利用機器群2の排熱利用機器への排熱の供給及び停止させる機能。
(l)排熱発生機器群1の排熱発生機器からの排熱の取得及び停止を行わせる機能。

0044

上記(k)の機能は、上記排熱搬送媒体の排熱搬送経路を切替える搬送経路切替装置を利用して下記のようにして行う。
・排熱搬送媒体が排熱利用機器へ至る搬送経路を閉じる。
・同時にこの排熱利用機器をバイパスする搬送経路を開いてもよい。
・排熱利用機器へ至る経路閉止率或いはバイパス搬送経路開度を制御することで、排熱供給量を制御できる。
また、排熱搬送媒体の搬送装置の運転及び停止を切り替えることで制御する。

0045

上記(l)の機能は、排熱搬送媒体の排熱搬送経路を切り替える搬送経路切替装置を利用して下記のようにして行う。
・排熱搬媒体の排熱発生機器群1の排熱発生機器へ至る排熱搬送経路を閉じてもよい。
・同時にこの排熱発生機器をバイパスする経路を開路してもよい。
・排熱発生機器へ至る経路の閉止率或いはバイパス経路の開度を制御することで、排熱供給量を制御できる。
また、排熱搬送媒体の搬送装置の運転或いは停止を切り替えることで制御してもよい。

0046

〔排熱利用システム制御盤の制御機能の具体例〕
排熱発生機器群1の排熱発生機器、即ちコージェネレーション(エンジンコジェネレーション10−1、…10−n−1、10−n、タービンコジェネレーション11−1、…11−n−1、11−n、燃料電池)、各種の加熱炉12−1、…12−n−1、12−n、及び蒸気ボイラや蒸気利用機器13−1、…13−n−1、13−nの運転開始する。但し自然熱源(地熱、温泉、太陽熱)14−1、…14−n−1、14−nは除く。
排熱利用システム制御盤(図示せず)が、排熱発生機器の運転を認識し、排熱利用機器へ排熱供給可能信号を発信する。

0047

排熱利用機器は運転可能な状態、即ち排熱利用機器群2の排熱利用機器に故障が発生しておらず、ユーザーからの運転指示があるなど運転可能な状態であれば、排熱利用システム制御盤に排熱供給要求信号を発信する。

0048

排熱利用システム制御盤は、排熱利用機器から排熱供給要求信号を受信した場合に下記の手順で排熱の供給を開始する。
・排熱発生機器及び排熱利用機器への排熱搬送経路の開路、排熱発生機器及び排熱利用機器のバイパス経路の閉路による搬送経路の切替え。
・排熱搬送経路3に排熱搬送媒体を送る搬送装置を運転する。
・排熱発生機器冷却水の取得から優先して開始する。

0049

〔排熱供給量過大の場合の排熱供給量制御〕
排熱供給過大状態の場合の排熱供給量制御は下記の処理を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過大状態判定が解消されるまで順次行う。
・自然熱源排熱発生装置(自然熱源14−1、…14−n−1、14−n)がある場合、自然熱源からの排熱を優先して取得停止或いは取得量を減らす。
・蓄熱手段(例えば蓄熱槽)がある場合は蓄熱する。蓄熱が完了した場合、排熱発生機器からの排熱の取得を停止する。排熱の取得停止にあたっては後述する台数制御のルールに従ってもよい。また、排熱放出機器から排熱を放出する。蓄熱方法は、排熱搬送媒体を蓄熱材として使用し、加熱された排熱搬送媒体を貯留する蓄熱タンクを設ける。また、温度成層型蓄熱槽とするとよい。

0050

排熱ボイラ等、排熱発生機器の運転に影響のないものから排熱の取得を停止或いは取得量を減らす。また、停止可能な排熱発生機器は停止してもよい。
・蓄熱が完了し、排熱発生機器冷却水以外の排熱源からの取得を全て停止しても、排熱供給過剰状態であれば、排熱放出機器から排熱の放出を開始し或いは放出量を増やす。排熱発生機器へ戻る排熱搬送媒体の温度が所定値となるように排熱放出機器で排熱を放出する。

0051

・排熱放出機器を全開運転としても、排熱供給過大状態の場合は、運転している排熱発生機器を停止或いは取得量を減らす。排熱放出機器の排熱放出能力が、排熱発生機器冷却水の冷却熱量以上であれば、排熱発生機器は止めずに連続運転可能である。また、排熱発生機器の停止にあたっては後述の台数制御のルールに従う。

0052

〔排熱供給量過小の場合の排熱供給量制御〕
排熱供給過小状態の場合の排熱供給量制御は次の処理を、前記排熱供給量過大・過小判定機能における過小状態判定が解消されるまで順次行う。
・運転を開始する必要がある排熱発生機器の運転を開始し、排熱取得を開始或いは排熱取得量を増やす。この場合排熱発生機器冷却水が発生する排熱発生機器からの排熱取得を優先する。また、排熱発生機器の運転にあたっては、後述の台数制御のルールに従う。
・排熱放出機器からの排熱放出を停止或いは放出量を減らす。
・排熱発生機器冷却水が発生する排熱発生機器以外からの排熱取得を開始或いは取得量を増やす。
・蓄熱手段がある場合、該蓄熱手段からの排熱搬送媒体を送出し、排熱利用機器に排熱の供給を開始或いは排熱の供給を増やす。
・自然熱源の排熱発生装置がある場合、自然熱源からの排熱の取得を開始或いは取得量を増やす。

0053

ここで、自然熱源の排熱発生装置がある場合には、自然熱源以外の排熱発生機器を運転しなくても、排熱利用機器の運転ニーズに応じて、排熱取得し排熱利用機器に排熱を供給して、排熱利用機器を運転する。

0054

排熱利用機器群2の排熱利用機器が全て停止した場合、排熱利用システム制御盤は排熱利用機器が全て停止したことを認識し、下記の手順で排熱発生機器からの排熱取得を停止する。
・排熱発生機器冷却水が発生する排熱発生機器は排熱の取得停止からは除外する。
・排熱発生機器冷却水が発生する排熱発生機器が運転中の場合は、排熱放出機器からの排熱の放出開始或いは排熱の放出量を増やす。
・排熱放出機器を全開運転としても、排熱供給過大状態の場合は、運転している排熱発生機器を停止する。また、排熱発生機器の停止にあたっては、後述の台数制御ルールに従う。

0055

排熱発生機器群1の排熱発生機器が全て停止した場合、
排熱利用システム制御盤は、排熱発生機器が全て停止したことを認識し、排熱利用機器へ排熱供給可能信号の発信を停止するか或いは排熱供給不能信号を発信する。
排熱利用システム制御盤は、排熱利用機器の停止指令を発信し、排熱利用機器を停止させる。
排熱利用システム制御盤は、排熱利用機器からの排熱供給要求信号を受信した場合に、次の手順で排熱供給を停止する。
・排熱搬送経路3の搬送経路を切り替える搬送路切替え装置の切替え、即ち排熱発生機器及び排熱利用機器への排熱搬送経路の閉路と同時に排熱発生機器及び排熱利用機器のバイパス経路を開路する。
・排熱搬送経路3に排熱搬送媒体を搬送する搬送装置を停止する。

0056

排熱発生機器冷却水がある場合は、排熱利用機器に排熱供給可能信号或いは運転要求信号を指令する。
これは、排熱発生機器冷却水の有無は、排熱発生機器冷却水の発生する排熱発生機器の運転或いは停止と必ずしも一致しないことがあり、排熱発生機器冷却水がある場合とは、排熱発生機器冷却水を発生する排熱発生機器が運転されているか或いは停止中でも排熱発生機器の冷却が必要な状態にあり、排熱発生機器冷却水が排熱熱源として利用可能な温度にある場合であることによる。

0057

排熱発生機器冷却水がない場合は、排熱利用機器の排熱供給要求信号に基づいて、排熱を供給する。
これは、排熱発生機器冷却水の有無は、排熱発生機器冷却水の発生する排熱発生機器の運転あるいは停止と必ずしも一致しないことがあり、排熱発生機器冷却水がない場合とは、排熱発生機器冷却水を発生する排熱発生機器の運転が停止しているか或いは運転中でもエンジンの冷却が不要な状態にあり、エンジン冷却水が排熱源として利用不可能な温度にある場合であることによる。

0058

〔台数制御の基本フロー
排熱発生機器の台数制御は次の(1)〜(6)のルールに従って行う。
(1)排熱発生機器群1内の故障した排熱発生機器は台数制御から外す。
排熱発生機器群1の排熱取得中に排熱発生機器に故障が発生した場合は、当該排熱発生機器からの排熱取得を停止して代替排熱発生機器から排熱取得を行い、排熱取得を行っていない排熱発生機器に故障が発生した場合は、当該排熱発生機器を排熱取得台数制御フローから外し、排熱取得台数を増加させる場合は他の排熱発生機器からの排熱取得を開始する。
また、排熱発生機器が故障から復帰した場合は、当該排熱発生機器を排熱取得機器台数制御フローに戻し、排熱取得機器台数制御フローの必要に応じて排熱取得を行う。
同様に運転或いは排熱取得が禁止されている排熱発生機器も同様に台数制御から外す(例えば、メンテナンス中等)。

0059

(2)排熱発生機器群1内の運転時間の短い排熱発生機器を優先機として、優先して排熱取得を開始する。
運転時間の短い排熱発生機器から排熱の取得を開始することによって、補機類を含め各種排熱発生機器の運転時間の均等化が図れる。

0060

(3)運転時間の長い排熱発生機器を優先機として、優先して排熱取得を停止する。
運転時間の長い排熱発生機器から排熱の取得を停止することによって、補機類を含めて各種排熱発生機器の運転時間の均等化が図れる。

0061

(4)排熱搬送経路3の排熱搬送媒体の排熱搬送量が増加したら、排熱発生機器群1の排熱発生機器の排熱取得台数を増加する。

0062

(5)排熱搬送経路3の排熱搬送媒体の排熱搬送量が減少したら、排熱発生機器群1の排熱発生機器の排熱取得台数を減少する。

0063

(6)排熱搬送経路3の排熱搬送媒体の排熱搬送量の増減判断により、排熱発生機器群1の排熱発生機器の排熱取得台数を次のように増減する。

0064

排熱搬送媒体の排熱搬送量の増減判断は下記の(1)〜(3)のように、排熱搬送媒体の温度、排熱搬送媒体の圧力、排熱搬送媒体の流量による判定する。なお、排熱搬送量の増減判断はこれに限定されるものではなく、排熱搬送量に関係する各種物理量の変化から排熱搬送量の増減判断するものであればよい。

0065

(1)排熱搬送媒体の温度による判定
排熱搬送媒体が定流量の場合、搬送媒体の温度(往路或いは還路)或いは温度差(往路と還路)の上昇或いは下降で排熱利用機器の排熱利用量、即ち排熱搬送量の増減が検出でき、排熱搬送媒体の温度(往或いは還)が上昇した場合、排熱搬送量が増加したと判断し、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の温度が所定の閾値を超えたら排熱取得機器の排熱取得台数を増加させる。また、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の温度が所定の閾値を所定時間継続して超えたら排熱取得機器の排熱取得台数を増加させる。
同様に、排熱搬送媒体の温度(往或いは還)が下降したら排熱搬送量の減少したと判断し、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の温度が、所定の閾値未満になったら排熱取得機器の台数を減少させる。また、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の温度が、所定の閾値未満が所定時間継続したら排熱取得機器の台数を減少させる。

0066

(2)排熱搬送媒体の圧力による判定
排熱搬送媒体が蒸気である場合には、排熱搬送量が増減すると蒸気消費量が増減し、蒸気圧力が増減することになる。従って排熱搬送媒体の圧力の増減から排熱利用機器の排熱利用量、即ち排熱搬送量の増減が検出できる。
蒸気以外においても、排熱搬送量の調整を搬送媒体の流量で行っている場合、流量の増減に連動してポンプ吐出圧や管内圧が増減するので、排熱搬送媒体の圧力(ポンプ吐出圧や管内圧)の増減から排熱搬送量の増減を検出できる。
従って、排熱搬送媒体の圧力(往或いは還)が下降した場合、排熱搬送量が減少したと判断し、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の圧力が所定の閾値未満となったら排熱発生機器の排熱取得台数を減少させる。また、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の圧力が所定の閾値を所定時間継続したら排熱発生機器の排熱取得台数を減少させる。
同様に、排熱搬送媒体の圧力(往或いは還)が上昇した場合、排熱搬送量が増加したと判断し、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の圧力が所定の閾値を越えたら排熱発生機機器の排熱取得台数を増加させる。また、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の圧力が所定の閾値を所定時間継続して越えたら排熱発生機器の排熱取得台数を増加させる。

0067

(3)排熱搬送媒体の流量による判定
排熱搬送媒体の温度(往或いは還)或いは往路或いは還路の温度差が一定になるように流量制御を行っている場合には、排熱搬送媒体の流量の増減で排熱利用機器の排熱利用量、即ち排熱搬送量の増減を検出でき、排熱搬送媒体の流量(排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の)が増加した場合、排熱利用量を増加したと判断し、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の流量が所定の閾値を超えたら排熱取得機器の運転台数を増加させる。また、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の流量が所定の閾値を所定時間継続して超えたら排熱取得機器の運転台数を増加させる。
同様に、排熱搬送媒体の流量(往或いは還)が減少した場合、排熱利用量を減少したと判断し、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の流量が所定の閾値未満になったら、排熱取得機器の運転台数を減少させる。また、排熱搬送往路3−1又は排熱搬送還路3−2の排熱搬送媒体の流量が所定の閾値未満が所定時間継続したら、排熱取得機器の運転台数を減少させる。

0068

図2は本発明に係る排熱利用システムの排熱搬送フロー例を示す図である。図示するように、本排熱利用システムは複数台(図では4台)の排熱発生機器1−1〜1−4と複数台(図では4台)の排熱利用機器2−1〜2−4とを備えている。排熱発生機器1−1〜1−4の排熱搬送媒体出口配管4で搬送媒体往ヘッダー5に接続され、排熱発生機器1−1〜1−4の排熱搬送媒体入口は配管6で搬送媒体還ヘッダー7に接続されている。搬送媒体往ヘッダー5は排熱搬送往路3−1を経由して排熱利用機器2−1〜2−4の排熱搬送媒体入口に接続され、排熱利用機器2−1〜2−4の排熱搬送媒体出口は排熱搬送復路3−2を経由して搬送媒体還ヘッダー7に接続されている。

0069

15は冷却塔やラジエータ等の排熱放熱機器であり、排熱放熱機器15の排熱搬送媒体入口は配管8で搬送媒体還ヘッダー7に接続され、その排熱搬送媒体出口は配管9で前記配管6に接続されている。V1〜V4は排熱発生機器1−1〜1−4の排熱搬送媒体出口に設けた開閉弁、V5は排熱放熱機器15の排熱搬送媒体出口に設けた開閉弁、V6〜V9は排熱発生機器1−1〜1−4の排熱搬送媒体入口に設けた開閉弁、V10は排熱放熱機器15の排熱搬送媒体入口に設けた開閉弁、V11は排熱発生機器1−4をバイパスするバイパス経路に設けた開閉弁である。

0070

V12は搬送媒体往ヘッダー5と搬送媒体還ヘッダー7の間に設けられた差圧調整弁、26は排熱搬送往路3−1と排熱搬送復路3−2の間に設けた温水蓄熱槽等の蓄熱手段、V13は排熱搬送往路3−1と蓄熱手段26の間に設けた開閉弁、V14は排熱搬送復路3−2と蓄熱手段26の間に設けた開閉弁、V15は搬送媒体往ヘッダー5と蓄熱手段26を接続する配管に設けた開閉弁、V16は搬送媒体還ヘッダー7と蓄熱手段26を接続する配管に設けた開閉弁、V17〜V19は排熱利用機器2−1〜2−3の排熱搬送媒体入口に接続された開閉弁、V20〜V22は排熱利用機器2−1〜2−3の排熱搬送媒体出口に接続された開閉弁、V23は排熱利用機器2−4の排熱搬送媒体入口に接続された三方弁である。

0071

P1〜P4はそれぞれ搬送媒体還ヘッダー7から配管6を経由して流れる排熱搬送媒体を排熱発生機器1−1〜1−4に送るポンプ、P5は搬送媒体還ヘッダー7から配管8を経由して流れる排熱搬送媒体を排熱放熱機器に送るポンプである。P6は搬送媒体往ヘッダー5内の排熱搬送媒体を排熱搬送往路3−1に送るポンプ、P7は搬送媒体還ヘッダー7内の排熱搬送媒体を蓄熱手段26に送るポンプである。開閉弁V1〜V11、開閉弁V17〜V22、三方弁23は排熱利用システム制御盤30で制御される。また、ポンプP1〜P7(排熱搬送媒体を搬送する搬送装置)、排熱発生機器1−1〜1−4、排熱放熱機器15、及び排熱利用機器2−1〜2−4も排熱利用システム制御盤30で制御される。

0072

排熱発生機器1−1〜1−4から排出される排熱搬送媒体は、それぞれ開閉弁V1〜V4を通って配管4に流入し、該配管4を通って搬送媒体往ヘッダー5に集められる。搬送媒体往ヘッダー5内の排熱搬送媒体はポンプP6により排熱搬送往路3−1及び開閉弁V17〜V19、三方弁V23を通って排熱利用機器2−1〜2−4にそれぞれに流入するようになっている。排熱利用機器2−1〜2−4の排熱搬送媒体出口から排出された排熱搬送媒体は排熱搬送還路3−2を通って搬送媒体還ヘッダー7に集められ、該搬送媒体還ヘッダー7からポンプP1〜P4により排熱発生機器1−1〜1−4のそれぞれに戻るようになっている。

0073

搬送媒体還ヘッダー7の排熱搬送媒体はポンプP5により配管8、開閉弁V10を通って排熱放熱機器15に送られ、放熱され、放熱された排熱搬送媒体は開閉弁V5、配管9を通って配管6に戻される場合もある。なお、ポンプP1〜P7は必ずしも必要ものではなく、場合によっては省くことができる。ポンプP1〜P4は排熱発生機器1−1〜1−4毎に設ける一次排熱搬送手段であり、ポンプP6は搬送媒体往ヘッダー5に集められた排熱搬送媒体を排熱利用機器2−1〜2−4に搬送するための二次排熱搬送手段である。

0074

開閉弁V1〜V11、開閉弁V17〜V22、三方弁23、排熱発生機器1−1〜1−4及び排熱利用機器2−1〜2−4のそれぞれ使用する場合或いは使用しない場合の状態によって、排熱搬送媒体を排熱発生機器1−1〜1−4及び排熱利用機器2−1〜2−4のそれぞれ流す或いは流さないを切り替える作用を行う。即ち、開閉弁V1〜V22、三方弁23は上記搬送経路切替え装置を構成する。

0075

また、排熱発生機器1−1〜1−4及び排熱利用機器2−1〜2−4への排熱搬送媒体の流量を制御する手段を設けてもよい。この流量制御手段としては図示しない流量制御弁を設けたり、ポンプP1〜P7により流量制御(例えば、ポンプP1〜P7を駆動するモータ周波数制御、該モータの極数切替、電源電圧制御)を行う。

0076

排熱温度の異なる複数台の排熱発生機器1−1〜1−4を一つの排熱搬送経路である配管4に接続する際には、排熱発生器1−1〜1−4と配管4とは、上述のように図示しない熱交換器を介して排熱を配管4に移送することが望ましい。この場合、上述のように熱交換器の排熱搬送媒体出口温度が一定になるように熱交換量を制御するのがよい。

0077

図3は本発明に係る排熱利用システムの排熱搬送フロー例を示す図である。図3において図1及び図2と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。図示するように本排熱利用システムは、排熱発生機器として2台のエンジンコジェネレーション10−1(NO.1)、10−2(NO.2)と排熱利用機器として2台の吸収冷凍機22−1(NO.1)、22−2(NO.2)、1台の給湯器20、1台の蒸留装置23を備えている。エンジンコジェネレーション10−1、10−2はそれぞれ排熱源としてエンジン冷却水Wと排ガスボイラE・Bを備えている。

0078

図3に示す構成の排熱利用システムにおいて、エンジンコジェネレーション10−1、10−2のエンジン冷却水Wは排ガスボイラE・Bよりも優先して排熱として利用した方がよい。また、エンジン冷却水Wは運転中必ず排出され、排熱として使用しない場合は、冷却塔等の排熱放熱機器15で放熱しなければならない。また、排ガスボイラE・Bは運転を停止してもエンジンコジェネレーション10−1、10−2の運転には支障はない。また、排ガスボイラE・Bの排ガス供給を停止(バイパス)すれば、排熱取得を停止できる。

0079

また、温水蓄熱槽等の蓄熱手段26は、蓄熱時に排熱搬送経路3の排熱搬送往路3−1から排熱搬送媒体を導入し、蓄熱手段26中の冷えた排熱搬送媒体を排熱搬送復路3−2に戻す。また、蓄熱放熱時には排熱搬送往路3−1から冷えた排熱搬送媒体を導入し、蓄熱手段26中の熱い排熱搬送媒体を排熱搬送往路3−1に戻す。

0080

上記排熱利用システムにおいて、排熱供給量が過大の場合は、下記のステップで排熱取得量を制御する。
ステップ1:先ず排熱搬送往路3−1から排熱搬送媒体を蓄熱手段26に投入して蓄熱する。
ステップ2:次に排ガスボイラE・Bを先行して排熱取得を停止(2台のエンジンコジェネレーション10−1、10−2のそれぞれ排ガスボイラE・Bは前述の台数制御ルールで停止)する。
ステップ3:排熱放熱機器15の運転を開始する。
ステップ4:エンジンコジェネレーション10−1、10−2を停止し、エンジンの冷却水Wを停止(2台は上記台数制御ルールで停止)する。

0081

また、排熱供給量が過小の場合は、下記のステップで排熱取得量を制御する。
ステップ1:排熱放熱機器15の運転を停止する。
ステップ2:エンジンコジェネレーション10−1、10−2を運転して、エンジンの冷却水Wの供給を開始(2台を台数制御ルールで運転)する。
ステップ3:排ガスボイラE・Bの排熱取得開始(2台を台数制御ルールで運転)する。
ステップ4:蓄熱手段26の蓄熱を放熱する。

0082

図4は本発明に係る排熱利用システムの排熱搬送フロー例を示す図である。図4において図1乃至図3と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。図示するように本排熱利用システムは、排熱発生機器として2台の加熱炉12−1、12−2の冷却水(No.1)、(No.2)と、1台のタービンコジェネレーション11−1、1台の自然熱源14−1としての温泉と、排熱利用機器として2台の蒸気発生装置21−1(NO.1)、21−2(NO.2)、2台の排熱発電装置23−1(NO.1)、23−2(NO.2)を備えている。

0083

上記排熱利用システムにおいて、加熱炉12−1、12−2の冷却水(No.1)、(No.2)は運転中必ず排出され、排熱として使用しない場合は、冷却塔等の排熱放熱機器15しなければならないから、優先して使用する。タービンコジェネレーション11−1からの排熱取得は一般に排ガスボイラからであるので、排熱取得を停止してもタービンコジェネレーション11−1の運転に支障はない。

0084

自然熱源14−1である温泉からの排熱取得は機器の運転に関して制限がないので排熱発生機器が運転できないときに、排熱利用機器を運転したい時に利用するとよい。排熱放熱機器15としては加熱炉12−1、12−2を停止できない場合は、十分な大きさ(加熱炉冷却水の冷却量以上)の放熱容量を持つ排熱放熱機器を設置する。

0085

上記排熱利用システムにおいて、排熱供給量が過大の場合は、下記のステップで排熱取得量を制御する。
ステップ1:自然熱源14−1である温泉からの排熱取得を停止する。
先ず排熱搬送往路3−1から排熱搬送媒体を蓄熱手段26に投入して蓄熱する。
ステップ2:蓄熱手段26に蓄熱する。
ステップ3:タービンコジェネレーション11−1を先行して排熱取得を停止する。
ステップ4:排熱放熱機器15を運転又は放熱容量を増加させる。
ステップ5:加熱炉12−1、12−2の運転を停止し、冷却水の供給を停止する。この時、2台の加熱炉12−1、12−2を台数制御ルールで停止する。

0086

また、排熱供給量が過小の場合は、下記のステップで排熱取得量を制御する。
ステップ1:加熱炉12−1、12−2を運転し、加熱炉冷却水(No.1)、(No.1)の供給を開始する。この時、2台の加熱炉12−1、12−2の運転は台数制御ルールで運転する。
ステップ2:排熱放熱機器15の運転を停止又は放熱容量を減少させる。
ステップ3:タービンコジェネレーション11−1から排熱取得を開始する。
ステップ4:蓄熱手段26の蓄熱を放熱する。
ステップ5:自然熱源14−1である温泉からの排熱取得を開始する。

0087

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

図面の簡単な説明

0088

本発明に係る排熱利用システムの概略フロー例を示す図である。
本発明に係る排熱利用システムの排熱搬送フロー例を示す図である。
本発明に係る排熱利用システムの排熱搬送フロー例を示す図である。
本発明に係る排熱利用システムの排熱搬送フロー例を示す図である。

符号の説明

0089

1排熱発生機器群
2排熱利用機器群
3排熱搬送経路
4配管
5搬送媒体往ヘッダー
6 配管
7排熱媒体還ヘッダー
8 配管
9 配管
10エンジンコジェネレーション
11タービンコジェネレーション
12加熱炉
13蒸気ボイラや蒸気利用機器
14 自然熱源
15 排熱放熱機器
20給湯装置
21蒸気発生装置
22吸収冷凍機
23発電装置
24動力発生装置
25蒸留装置
26蓄熱手段
30排熱利用システム制御盤
40 エンジンコージェネレーション
41 吸収冷凍機
42給湯器
43 蒸留装置

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