給湯発電システム
【課題】 従来に比べてさらに高い給湯効率および発電効率を得られる給湯発電システムを提供する。
【解決手段】 熱媒体タンク２３に貯えられた熱媒体がタンク２３の下部から排ガス用熱交換器２１に向けて圧送される。そして、当該熱媒体が排ガス用熱交換器２１を通過する過程で廃ガスによって加熱され、その後、熱媒体タンク２３の上部に流入する。流路１５内の蒸発用熱交換器３１に流入した冷媒は、蒸発用熱交換器３１内において、流路１３を介して熱媒体タンク２３の上部から流入する熱媒体によって加熱された後に膨張機４５に流入する。膨張機４５において、蒸発用熱交換器３１から流入した冷媒を膨張し、それを回転動力に変換して、発電機４７で発電を行う。蒸発用熱交換器３１から流出した熱媒体はタンク２３の下部に流入する。
【解決手段】 熱媒体タンク２３に貯えられた熱媒体がタンク２３の下部から排ガス用熱交換器２１に向けて圧送される。そして、当該熱媒体が排ガス用熱交換器２１を通過する過程で廃ガスによって加熱され、その後、熱媒体タンク２３の上部に流入する。流路１５内の蒸発用熱交換器３１に流入した冷媒は、蒸発用熱交換器３１内において、流路１３を介して熱媒体タンク２３の上部から流入する熱媒体によって加熱された後に膨張機４５に流入する。膨張機４５において、蒸発用熱交換器３１から流入した冷媒を膨張し、それを回転動力に変換して、発電機４７で発電を行う。蒸発用熱交換器３１から流出した熱媒体はタンク２３の下部に流入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯と発電が可能な給湯発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽熱で加熱した湯（水）を蓄熱タンクに蓄熱し、この蓄熱した熱を用いて、媒体循環路で送られた媒体を加熱するシステムが開示されている。
当該システムでは、加熱された媒体を膨張する膨張器を備え、当該膨張機で発電を行う。先行技術としては、特開２００９−２１０１６２号公報が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したシステムでは、給湯効率および発電効率をさらに高めたいという要請がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来に比べてさらに高い給湯効率および発電効率を得られる給湯発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した従来技術の問題を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の給湯発電システムは、第１の流体が流れる第１の閉流路と、被加熱雰囲気内に置かれ、前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の閉流路内を流れる第１の流体を前記被加熱雰囲気内で加熱する構造を備えた熱交換手段と、前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の流体を貯めるタンクと、第２の流体が流れる第２の閉流路と、前記第２の閉流路の一部に設けられ、当該閉流路を流れる前記第２の流体を冷却する冷却手段と、前記第２の閉流路の前記冷却手段の下流側に設けられ、前記タンク内の前記第１の流体により、前記第２の閉流路を流れる前記第２の流体を加熱する加熱手段と、前記第２の閉流路の前記加熱手段の下流側に設けられ、当該加熱手段で加熱された前記第２の流体を用いて発電し、当該第２の流体を前記冷却手段に向けて流出する発電手段とを有する。
【０００６】
本発明の給湯発電システムでは、熱交換手段が高温のガス流路内に置かれ、第１の閉流路内を流れる第１の流体が熱交換手段によって加熱される。
当該加熱された流体は、タンク内に貯えられる。
そして、加熱手段が、タンク内の加熱された第１の流体を用いて、第２の閉流路内を流れる第２の流体を加熱する。そして、発電手段が、上記加熱された第２流体を用いて発電を行う。
【０００７】
本発明の給湯発電システムは、前記熱交換手段から前記第１の流体が流入する前記タンクの流入口と、前記第１の流体を前記加熱手段に流出する流出口とは、前記加熱手段から前記第１の流体を流入する流入口と、前記熱交換手段に前記第１の流体を流出する流出口とに対して、上方に位置する。
【０００８】
本発明の給湯発電システムでは、熱交換手段が高温のガス流路内に置かれ、第１の閉流路内を流れる第１の流体が熱交換手段によって加熱される。
当該加熱された高温の流体は、タンクの上部から流入しタンク内に貯えられる。
そして、加熱手段が、タンク内の加熱され、タンクの上部から流出した高温の第１の流体を用いて、第２の閉流路内を流れる第２の流体を加熱する。そして、発電手段が、上記加熱された第２流体を用いて発電を行う。加熱手段で使用され、低温になった流体はタンクの下部に流入し、タンクの下部から流出した低温の流体は熱交換手段に供給される。
【０００９】
好適には、本発明の給湯発電システムは、前記第１の閉流路の前記第１の流体の流れを制御する第１のポンプと、前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する第２のポンプと、前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する第３のポンプとを有する。
好適には、本発明の給湯発電システムは、前記第１のポンプは、前記タンク内の前記第１の流体の温度に基づいて、当該温度が所定の温度になるように前記第１の流体の流れを制御し、前記第２のポンプは、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記タンク内の前記第１の流体の温度とに基づいて、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度が所定の温度になるように、前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する。
【００１０】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記第３のポンプは、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記発電手段に流入させる前記第２の流体の目標流量とに基づいて、前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する。
好適には、本発明の給湯発電システムの前記第１の流体は、油である。
【００１１】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記被加熱雰囲気は、ガス流路である。
好適には、本発明の給湯発電システムの前記被加熱雰囲気は、鉄熱処理雰囲気である。
【００１２】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記熱交換手段は、前記第１の閉経路に対して着脱可能な構成を有している。
【００１３】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記第１の閉経路には、複数の前記熱交換手段が設けられている。
好適には、本発明の給湯発電システムの前記冷却手段は冷却水で前記第２の流体を冷却し、当該冷却によって加熱された前記冷却水を給湯水として供給する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来に比べてさらに高い給湯効率および発電効率を得られる給湯発電システムを提供することができる。
また、本発明によれば、タンク内の流体は対流により、高温の流体は上部に上昇し、低温の流体は下部に下降するから、熱交換手段から流入する高温の流体をタンクの上部に流入させ、加熱手段へ流す流体を上部から取り出せば、流体を高温のまま利用できる。また、加熱手段から戻る低温になった流体をタンクの下部に流入させ、熱交換手段へ流す流体を下部から取り出せば熱交換手段に低温のまま流体を戻すことができる。これにより、熱交換手段の効率を最高にでき、また加熱手段の効率も最高にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図５】図５は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を適用する製鉄工程を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器の変形例を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換手段の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る給湯発電システムについて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る給湯発電システム１の全体構成図である。
図１に示すように、給湯発電システム１は、流路１１、流路１３および流路１５を有する。
流路１１が本発明の第１の閉流路の一例であり、流路１５が本発明の第２の閉流路の一例である。
排ガス用熱交換器２１が本発明の熱交換手段の一例であり、熱媒体タンク２３が本発明のタンクの一例であり、蒸発用熱交換器３１が本発明の加熱手段の一例であり、膨張機４５および発電機４７が本発明の発電手段の一例である。
【００１７】
流路１１には、廃ガス用熱交換器２１、熱媒体タンク２３および熱媒体ポンプ２５が設けられている。
流路１３には、熱媒体タンク２３、蒸発用熱交換器３１および熱媒体ポンプ３３が設けられている。
流路１５には、凝縮用熱交換器４１、昇圧ポンプ４３、蒸発用熱交換器３１および膨張機４５が設けられている。
【００１８】
給湯発電システム１では、高温の廃ガスが流れる廃ガスダクト９内に設けられた排ガス用熱交換器２１によって、流路１１を流れる熱媒体を加熱し、熱媒体タンク２３に所定の温度に加熱された熱媒体を熱媒体タンク２３の上部から流入させて蓄積する。
そして、熱媒体タンク２３に蓄積された熱媒体を熱媒体タンク２３の上部から流出させ、蒸発用熱交換器３１において流路１５内の流れる冷媒を加熱し、加熱後の冷媒を膨張機４５に供給して発電機４７で発電を行う。
流入口４１ａから凝縮用熱交換器４１に流入された水は、凝縮用熱交換器４１で加熱されて湯となって流出口４１ｂから流出される。
【００１９】
廃ガス用熱交換器２１は、廃ガスダクト９内に置かれ、流路１１の一部を構成し、流路１１内を流れる熱媒体を、廃ガスダクト９内を流れる高温の廃ガスによって流路１１の外側から加熱する。
熱媒体タンク２３は、流路１１の一部を構成し、流路１１内を流れる熱媒体を貯める。
熱媒体タンク２３は、流路１１とは別の流路１３の一部も構成し、流路１３内を流れる熱媒体を貯める。熱媒体タンク２３内に貯えられる熱媒体の温度は、例えば、１００〜１５０℃である。
【００２０】
熱媒体ポンプ２５は、流路１１内で図１中矢印の向きに熱媒体を圧送する。
【００２１】
蒸発用熱交換器３１は、流路１３の一部を構成し、熱媒体タンク２３からの加熱された熱媒体内に流路１５の一部の配置し、当該熱媒体で流路１５の外側から流路１５内を流れる冷媒を加熱する。
熱媒体ポンプ３３は、流路１３内で図１中矢印の向きに熱媒体を圧送する。
【００２２】
凝縮用熱交換器４１は、冷却水を流入する流入口４１ａと当該冷却水を流出する流出口４１ｂとを有し、流入された冷却水内に流路１５の一部を配置している。
昇圧ポンプ４３は、流路１５内の図１中矢印の向きに冷媒を圧送する。
膨張機４５は、蒸発用熱交換器３１で例えば、７０〜１５０℃に加熱された冷媒を膨張する。膨張機４５は、例えば、循環流式小型スクロール膨張機である。
膨張機４５の回転軸は、発電機４７のローターに接続されている。
すなわち、冷媒が膨張機４５で膨張されて回転動力が得られ、膨張機４５の回転動力が発電機４７に伝えられて発電が行われる。膨張機４５で処理された冷媒は、例えば、６０〜１２０℃の排気となって凝縮用熱交換器４１に向けて圧送される。
【００２３】
給湯発電システム１では、熱媒体タンク２３が、廃ガス用熱交換器２１を介して廃ガスによって加熱された熱媒体を蓄積する機能を発揮している。
また、蒸発用熱交換器３１は、熱媒体タンク２３に蓄積された熱媒体によって、流路１５内の膨張機４５に流入する冷媒を加熱する機能を有する。
凝縮用熱交換器４１は、膨張機４５からの高温の排気によって、流入口４１ａから流入した冷却水を加熱して温水にして流出口４１ｂから出す機能を有している。
【００２４】
以下、給湯発電システム１の動作例を説明する。
廃ガスダクト９に高温が廃ガスが流れたことが図示しない制御装置によって検出されると、熱媒体ポンプ２５がオンにより、熱媒体タンク２３に貯えられた熱媒体が熱媒体タンク２３の下部から排ガス用熱交換器２１に向けて圧送される。そして、当該熱媒体が排ガス用熱交換器２１を通過する過程で廃ガスによって加熱され、その後、熱媒体タンク２３の上部に流入する。
これにより、熱媒体タンク２３に貯えられた熱媒体、８０℃〜１５０℃に保たれる。
【００２５】
一方、流路１５は、昇圧ポンプ４３によって冷媒が図１中矢印の向きに圧送される。
流路１５内の蒸発用熱交換器３１に流入した冷媒は、蒸発用熱交換器３１内において、流路１３を介して熱媒体タンク２３の上部から流入する熱媒体によって加熱された後に膨張機４５に流入する。蒸発用熱交換器３１から戻る熱媒体は熱媒体タンク２３の下部に流入する。
そして、膨張機４５において、蒸発用熱交換器３１から流入した冷媒を膨張し、それを回転動力に変換して、発電機４７で発電を行う。
【００２６】
そして、膨張機４５で処理された冷媒は、高温の排気となって凝縮用熱交換器４１に向けて圧送され、凝縮用熱交換器４１において、流入口４１ａから流入した冷却水によって冷却される。このとき、流入口４１ａから流入した冷却水は、凝縮用熱交換器４１内で加熱されて湯となって流出口４１ｂから流出される。すなわち、冷却水として市水を用いれば、市水を加熱して給湯の湯を生成できる。
【００２７】
以上説明したように、給湯発電システム１によれば、高温の廃ガスを利用して加熱した熱媒体を熱媒体タンク２３に蓄積し、それを流路１５内の冷媒の加熱に使用することができ、廃ガスダクト９を備えた工場等に適用すれば、高い給湯効率および発電効率を得られる。これにより、ＣＯ２の排出量を低減できる。
【００２８】
また、給湯発電システム１によれば、熱媒体タンク２３に貯める熱媒体として油を用いることで、水を用いた場合に比べて、高温（１００〜１５０℃）の状態で熱媒体を熱媒体タンク２３に貯めることができ、蒸発用熱交換器３１で高温加熱が可能になる。
【００２９】
また、給湯発電システム１によれば、熱媒体タンク２３内の熱媒体（流体）は対流により、高温の熱媒体は上部に上昇し、低温の熱媒体は下部に下降するから、排ガス用熱交換器２１から流入する高温の熱媒体を熱媒体タンク２３の上部に流入させ、蒸発用熱交換器３１へ流す熱媒体を上部から取り出せば、熱媒体を高温のまま利用できる。
また、蒸発用熱交換器３１から戻る低温になった熱媒体を熱媒体タンク２３の下部に流入させ、排ガス用熱交換器２１へ流す熱媒体を下部から取り出せば排ガス用熱交換器２１に低温のまま熱媒体を戻すことができる。これにより、排ガス用熱交換器２１の効率を最高にでき、また蒸発用熱交換器３１の効率も最高にできる。
【００３０】
給湯発電システム１によれば、図１に示すコイル形状の排ガス用熱交換器２１を廃ガスダクト９内に配置することで、廃ガスの熱を効率的に熱媒体に伝えることができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る給湯発電システム１を説明するための図である。
本実施形態では、上述した第１実施形態の給湯発電システム１において、熱媒体ポンプ２５、熱媒体ポンプ３３および昇圧ポンプ４３の制御に特徴を有している。
本実施形態では、熱媒体タンク２３の温度を検出する温度センサ１２１、温度センサ１２３、流量計１３１およびポンプ制御回路１４１を有する。
【００３２】
温度センサ１２１は、熱媒体タンク２３内の熱媒体の温度を検出し、検出した温度情報をポンプ制御回路１４１に出力する。
温度センサ１２３は、流路１５内の蒸発用熱交換器３１の下流側の冷媒の温度を検出し、検出した温度情報をポンプ制御回路１４１に出力する。
流量計１３１は、膨張機４５に流入する冷媒の流量を検出し、検出した流量情報をポンプ制御回路１４１に出力する。
【００３３】
ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２１からの熱媒体タンク２３内の熱媒体の温度情報に基づいて、当該熱媒体の温度が所定の温度（例えば、１００〜１５０℃）になるように、流路１１内の熱媒体の流れを制御する。
具体的には、ポンプ制御回路１４１は、廃ガスダクト９内に高温の廃ガスが流れている場合に、熱媒体タンク２３の温度が所定の温度以下になると、流路１１内の熱媒体の流速を上げるように熱媒体ポンプ２５を制御し、熱媒体タンク２３の温度が所定の温度を超えると、流路１１内の熱媒体の流速を下げように熱媒体ポンプ２５を制御する。
【００３４】
ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２３からの冷媒の温度情報と、温度センサ１２１からの熱媒体の温度情報とに基づいて、熱媒体ポンプ３３を制御する。
具体的には、ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２３の温度が所定の温度以下になると、流路１３内の熱媒体の流速を上げるように熱媒体ポンプ３３を制御し、温度センサ１２３の温度が所定の温度を超えると、流路１３内の熱媒体の流速を下げるように熱媒体ポンプ３３を制御する。このとき、ポンプ制御回路１４１は、流路１３内の熱媒体の温度をどの程度上下するかを、温度センサ１２１からの温度情報に基づいて決定する。
【００３５】
ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２３の温度情報と、目標流量情報とに基づいて、流量計１３１の流量情報が上記目標流量情報が示す流量になるように、昇圧ポンプ４３を制御する。発電機４７で発生する電力は、流路１５内の流量によっては影響される。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の給湯発電システムによれば、上述したようにポンプ制御回路１４１によって、熱媒体ポンプ２５、熱媒体ポンプ３３および昇圧ポンプ４３を制御することで、高い給湯効率および発電効率を得られる。
なお、第２実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００３７】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る給湯発電システム１を説明するための図である。
図３に示すように、本実施形態では、流路１１に対して着脱可能に排ガス用熱交換器２１を構成している。
このように構成することで、排ガス用熱交換器２１を洗浄することができ、付着物による熱変換効率低下を防止できる。
なお、第３実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００３８】
＜第４実施形態＞
図４は、本発明の第４実施形態に係る給湯発電システム１を説明するための図である。
図４に示すように、本実施形態では、複数の排ガス用熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備え、これらがそれぞれ廃ガスダクト９ａ，９ｂ，９ｃ内の配置されている。
排ガス用熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃは全ての流路１１の一部を構成している。
【００３９】
本実施形態の給湯発電システム１によれば、複数の排ガス用熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いることで流路１１内の熱媒体の加熱力を高めることができる。
なお、第４実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００４０】
＜第５実施形態＞
本実施形態では、上述した実施形態において、凝縮用熱交換器４１で加熱されて流出口４１ａから流出される湯を利用することを特徴とする。
また、流出口４１ａから流出される湯を、熱媒体タンク２３や蒸発用熱交換器３１内の熱媒体の保温等に利用してもよい。
なお、第５実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００４１】
＜第６実施形態＞
図５は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を適用する熱熱処理を説明するための図である。図６は、図５に示すシステムのその他の例を説明するための図である。
図７は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を説明するための図である。
【００４２】
本実施形態では、第１実施形態で説明した廃ガス用熱交換器２１の代わりに、図７に示す熱交換器３２１を用いる。
本実施形態の給湯発電システムの構成は、廃ガス用熱交換器２１の代わりに、熱交換器３２１を用いる点、並びに熱交換器３２１が鉄熱処理工程が行われる現場に設置されている点を除いて、第１実施形態と同じである。
【００４３】
本実施形態の給湯発電システムは、例えば、製鉄所の鉄熱処理工程が行われる現場に設置される。
製鉄所では、図６に示すように、転炉３０２で精錬された溶鋼を固めて、スラブ３０６（巨大な鋼の鋳造片）を作る。
転炉３０２から取り出された溶鋼は、取鍋から下部の鋳型に連続的に流し込まれ冷却される。冷えて固まった鋼は、所定の長さに切り分けられて、１つが１０〜２０ｔのスラブ３０６となって搬送される。
【００４４】
本実施形態では、スラブ３０６の搬送経路の上方に熱交換器３２１を配置する。熱交換器３２１は、スラブ３０６からの熱で加熱される。
熱交換器３２１は、流路１１の一部を構成し、流路１１内を流れる熱媒体が、スラブ３０６からの熱によって流路１１の外側から加熱される。
ここで、スラブ３０６の温度は１０００℃以上であり、熱交換器３２１はスラブ３０６の搬送路に近接して配置されているため、熱交換器３２１を流れる熱媒体は１０００℃以上で加熱される。
熱交換器３２１とスラブ３０６の搬送路との位置関係は、熱交換器３２１の材料等との関係で適宜、決定される。また、複数の熱交換器３２１を、図５に示すようにスラブ３０６の搬送経路と同じ距離に配置してもよいし、図６に示すように異なる距離に配置してもよい。
【００４５】
図７に示すように、熱交換器３２１は、薄板状のケース内に熱伝導性が高い部材で構成された流路３４０が配置された構造をしている。流路３４０のパターンは、特に限定されず、任意である。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の給湯発電システムでは、製鉄所内で非常に高温のスラブ３０６からの熱によって熱交換器３２１を加熱することから、スラブ３０６の高熱を利用して発電をすることができる。
【００４７】
図８は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換手段の変形例を説明するための図である。
上述した第６実施形態の熱交換器３２１は、例えば、図８に示すように、流路３４０に対して、スラブ３０６の搬送路と反対側に熱反射部材１５０を配置してもよい。
図８に示すようにすることで、熱交換器３２１からの熱を、熱反射部材３５０で反射して流路３４０に伝達できる。これにより、スラブ３０６からの熱をより効率的に流路３４０に伝達できる。
【００４８】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【００４９】
例えば、上述した実施形態では、熱媒体として油を用いた場合を例示したが、水を用いてもよい。
また、熱媒体ポンプ２５、熱媒体ポンプ３３および昇圧ポンプ４３の位置は、それぞれ流路１１、流路１３および流路１５内であれば特に限定されない。
【００５０】
また、上述した実施形態では、膨張機４５として循環流式小型スクロール膨張機を例示したが、他の方式の膨張機を用いてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、一つの流路１１を用いた場合を例示したが、熱媒体タンク２３と連通する複数の流路１１を設け、それぞれに排ガス用熱交換器２１あるいは熱交換器３２１を備えるように構成してもよい。
【００５２】
また、本発明では、熱源からの輻射熱で熱交換手段を加熱してもよいし、熱源に熱交換手段を直接接触させて加熱してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、給湯発電システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…給湯発電システム
９…廃ガスダクト
１１，１３，１５…流路
２１…排ガス用熱交換器
２３…熱媒体タンク
２５…熱媒体ポンプ
３１…蒸発用熱交換器
３３…熱媒体ポンプ
４１…凝縮用熱交換器
４３…昇圧ポンプ
４５…膨張機
１２１，１２３…温度センサ
１３１…流量計
１４１…ポンプ制御回路
３０６…スラブ
３２１…熱交換器
３４０…流路
３５０…熱反射部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯と発電が可能な給湯発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽熱で加熱した湯（水）を蓄熱タンクに蓄熱し、この蓄熱した熱を用いて、媒体循環路で送られた媒体を加熱するシステムが開示されている。
当該システムでは、加熱された媒体を膨張する膨張器を備え、当該膨張機で発電を行う。先行技術としては、特開２００９−２１０１６２号公報が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したシステムでは、給湯効率および発電効率をさらに高めたいという要請がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来に比べてさらに高い給湯効率および発電効率を得られる給湯発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した従来技術の問題を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の給湯発電システムは、第１の流体が流れる第１の閉流路と、被加熱雰囲気内に置かれ、前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の閉流路内を流れる第１の流体を前記被加熱雰囲気内で加熱する構造を備えた熱交換手段と、前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の流体を貯めるタンクと、第２の流体が流れる第２の閉流路と、前記第２の閉流路の一部に設けられ、当該閉流路を流れる前記第２の流体を冷却する冷却手段と、前記第２の閉流路の前記冷却手段の下流側に設けられ、前記タンク内の前記第１の流体により、前記第２の閉流路を流れる前記第２の流体を加熱する加熱手段と、前記第２の閉流路の前記加熱手段の下流側に設けられ、当該加熱手段で加熱された前記第２の流体を用いて発電し、当該第２の流体を前記冷却手段に向けて流出する発電手段とを有する。
【０００６】
本発明の給湯発電システムでは、熱交換手段が高温のガス流路内に置かれ、第１の閉流路内を流れる第１の流体が熱交換手段によって加熱される。
当該加熱された流体は、タンク内に貯えられる。
そして、加熱手段が、タンク内の加熱された第１の流体を用いて、第２の閉流路内を流れる第２の流体を加熱する。そして、発電手段が、上記加熱された第２流体を用いて発電を行う。
【０００７】
本発明の給湯発電システムは、前記熱交換手段から前記第１の流体が流入する前記タンクの流入口と、前記第１の流体を前記加熱手段に流出する流出口とは、前記加熱手段から前記第１の流体を流入する流入口と、前記熱交換手段に前記第１の流体を流出する流出口とに対して、上方に位置する。
【０００８】
本発明の給湯発電システムでは、熱交換手段が高温のガス流路内に置かれ、第１の閉流路内を流れる第１の流体が熱交換手段によって加熱される。
当該加熱された高温の流体は、タンクの上部から流入しタンク内に貯えられる。
そして、加熱手段が、タンク内の加熱され、タンクの上部から流出した高温の第１の流体を用いて、第２の閉流路内を流れる第２の流体を加熱する。そして、発電手段が、上記加熱された第２流体を用いて発電を行う。加熱手段で使用され、低温になった流体はタンクの下部に流入し、タンクの下部から流出した低温の流体は熱交換手段に供給される。
【０００９】
好適には、本発明の給湯発電システムは、前記第１の閉流路の前記第１の流体の流れを制御する第１のポンプと、前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する第２のポンプと、前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する第３のポンプとを有する。
好適には、本発明の給湯発電システムは、前記第１のポンプは、前記タンク内の前記第１の流体の温度に基づいて、当該温度が所定の温度になるように前記第１の流体の流れを制御し、前記第２のポンプは、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記タンク内の前記第１の流体の温度とに基づいて、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度が所定の温度になるように、前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する。
【００１０】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記第３のポンプは、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記発電手段に流入させる前記第２の流体の目標流量とに基づいて、前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する。
好適には、本発明の給湯発電システムの前記第１の流体は、油である。
【００１１】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記被加熱雰囲気は、ガス流路である。
好適には、本発明の給湯発電システムの前記被加熱雰囲気は、鉄熱処理雰囲気である。
【００１２】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記熱交換手段は、前記第１の閉経路に対して着脱可能な構成を有している。
【００１３】
好適には、本発明の給湯発電システムの前記第１の閉経路には、複数の前記熱交換手段が設けられている。
好適には、本発明の給湯発電システムの前記冷却手段は冷却水で前記第２の流体を冷却し、当該冷却によって加熱された前記冷却水を給湯水として供給する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来に比べてさらに高い給湯効率および発電効率を得られる給湯発電システムを提供することができる。
また、本発明によれば、タンク内の流体は対流により、高温の流体は上部に上昇し、低温の流体は下部に下降するから、熱交換手段から流入する高温の流体をタンクの上部に流入させ、加熱手段へ流す流体を上部から取り出せば、流体を高温のまま利用できる。また、加熱手段から戻る低温になった流体をタンクの下部に流入させ、熱交換手段へ流す流体を下部から取り出せば熱交換手段に低温のまま流体を戻すことができる。これにより、熱交換手段の効率を最高にでき、また加熱手段の効率も最高にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態に係る給湯発電システムの全体構成図である。
【図５】図５は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を適用する製鉄工程を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器の変形例を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換手段の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る給湯発電システムについて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る給湯発電システム１の全体構成図である。
図１に示すように、給湯発電システム１は、流路１１、流路１３および流路１５を有する。
流路１１が本発明の第１の閉流路の一例であり、流路１５が本発明の第２の閉流路の一例である。
排ガス用熱交換器２１が本発明の熱交換手段の一例であり、熱媒体タンク２３が本発明のタンクの一例であり、蒸発用熱交換器３１が本発明の加熱手段の一例であり、膨張機４５および発電機４７が本発明の発電手段の一例である。
【００１７】
流路１１には、廃ガス用熱交換器２１、熱媒体タンク２３および熱媒体ポンプ２５が設けられている。
流路１３には、熱媒体タンク２３、蒸発用熱交換器３１および熱媒体ポンプ３３が設けられている。
流路１５には、凝縮用熱交換器４１、昇圧ポンプ４３、蒸発用熱交換器３１および膨張機４５が設けられている。
【００１８】
給湯発電システム１では、高温の廃ガスが流れる廃ガスダクト９内に設けられた排ガス用熱交換器２１によって、流路１１を流れる熱媒体を加熱し、熱媒体タンク２３に所定の温度に加熱された熱媒体を熱媒体タンク２３の上部から流入させて蓄積する。
そして、熱媒体タンク２３に蓄積された熱媒体を熱媒体タンク２３の上部から流出させ、蒸発用熱交換器３１において流路１５内の流れる冷媒を加熱し、加熱後の冷媒を膨張機４５に供給して発電機４７で発電を行う。
流入口４１ａから凝縮用熱交換器４１に流入された水は、凝縮用熱交換器４１で加熱されて湯となって流出口４１ｂから流出される。
【００１９】
廃ガス用熱交換器２１は、廃ガスダクト９内に置かれ、流路１１の一部を構成し、流路１１内を流れる熱媒体を、廃ガスダクト９内を流れる高温の廃ガスによって流路１１の外側から加熱する。
熱媒体タンク２３は、流路１１の一部を構成し、流路１１内を流れる熱媒体を貯める。
熱媒体タンク２３は、流路１１とは別の流路１３の一部も構成し、流路１３内を流れる熱媒体を貯める。熱媒体タンク２３内に貯えられる熱媒体の温度は、例えば、１００〜１５０℃である。
【００２０】
熱媒体ポンプ２５は、流路１１内で図１中矢印の向きに熱媒体を圧送する。
【００２１】
蒸発用熱交換器３１は、流路１３の一部を構成し、熱媒体タンク２３からの加熱された熱媒体内に流路１５の一部の配置し、当該熱媒体で流路１５の外側から流路１５内を流れる冷媒を加熱する。
熱媒体ポンプ３３は、流路１３内で図１中矢印の向きに熱媒体を圧送する。
【００２２】
凝縮用熱交換器４１は、冷却水を流入する流入口４１ａと当該冷却水を流出する流出口４１ｂとを有し、流入された冷却水内に流路１５の一部を配置している。
昇圧ポンプ４３は、流路１５内の図１中矢印の向きに冷媒を圧送する。
膨張機４５は、蒸発用熱交換器３１で例えば、７０〜１５０℃に加熱された冷媒を膨張する。膨張機４５は、例えば、循環流式小型スクロール膨張機である。
膨張機４５の回転軸は、発電機４７のローターに接続されている。
すなわち、冷媒が膨張機４５で膨張されて回転動力が得られ、膨張機４５の回転動力が発電機４７に伝えられて発電が行われる。膨張機４５で処理された冷媒は、例えば、６０〜１２０℃の排気となって凝縮用熱交換器４１に向けて圧送される。
【００２３】
給湯発電システム１では、熱媒体タンク２３が、廃ガス用熱交換器２１を介して廃ガスによって加熱された熱媒体を蓄積する機能を発揮している。
また、蒸発用熱交換器３１は、熱媒体タンク２３に蓄積された熱媒体によって、流路１５内の膨張機４５に流入する冷媒を加熱する機能を有する。
凝縮用熱交換器４１は、膨張機４５からの高温の排気によって、流入口４１ａから流入した冷却水を加熱して温水にして流出口４１ｂから出す機能を有している。
【００２４】
以下、給湯発電システム１の動作例を説明する。
廃ガスダクト９に高温が廃ガスが流れたことが図示しない制御装置によって検出されると、熱媒体ポンプ２５がオンにより、熱媒体タンク２３に貯えられた熱媒体が熱媒体タンク２３の下部から排ガス用熱交換器２１に向けて圧送される。そして、当該熱媒体が排ガス用熱交換器２１を通過する過程で廃ガスによって加熱され、その後、熱媒体タンク２３の上部に流入する。
これにより、熱媒体タンク２３に貯えられた熱媒体、８０℃〜１５０℃に保たれる。
【００２５】
一方、流路１５は、昇圧ポンプ４３によって冷媒が図１中矢印の向きに圧送される。
流路１５内の蒸発用熱交換器３１に流入した冷媒は、蒸発用熱交換器３１内において、流路１３を介して熱媒体タンク２３の上部から流入する熱媒体によって加熱された後に膨張機４５に流入する。蒸発用熱交換器３１から戻る熱媒体は熱媒体タンク２３の下部に流入する。
そして、膨張機４５において、蒸発用熱交換器３１から流入した冷媒を膨張し、それを回転動力に変換して、発電機４７で発電を行う。
【００２６】
そして、膨張機４５で処理された冷媒は、高温の排気となって凝縮用熱交換器４１に向けて圧送され、凝縮用熱交換器４１において、流入口４１ａから流入した冷却水によって冷却される。このとき、流入口４１ａから流入した冷却水は、凝縮用熱交換器４１内で加熱されて湯となって流出口４１ｂから流出される。すなわち、冷却水として市水を用いれば、市水を加熱して給湯の湯を生成できる。
【００２７】
以上説明したように、給湯発電システム１によれば、高温の廃ガスを利用して加熱した熱媒体を熱媒体タンク２３に蓄積し、それを流路１５内の冷媒の加熱に使用することができ、廃ガスダクト９を備えた工場等に適用すれば、高い給湯効率および発電効率を得られる。これにより、ＣＯ２の排出量を低減できる。
【００２８】
また、給湯発電システム１によれば、熱媒体タンク２３に貯める熱媒体として油を用いることで、水を用いた場合に比べて、高温（１００〜１５０℃）の状態で熱媒体を熱媒体タンク２３に貯めることができ、蒸発用熱交換器３１で高温加熱が可能になる。
【００２９】
また、給湯発電システム１によれば、熱媒体タンク２３内の熱媒体（流体）は対流により、高温の熱媒体は上部に上昇し、低温の熱媒体は下部に下降するから、排ガス用熱交換器２１から流入する高温の熱媒体を熱媒体タンク２３の上部に流入させ、蒸発用熱交換器３１へ流す熱媒体を上部から取り出せば、熱媒体を高温のまま利用できる。
また、蒸発用熱交換器３１から戻る低温になった熱媒体を熱媒体タンク２３の下部に流入させ、排ガス用熱交換器２１へ流す熱媒体を下部から取り出せば排ガス用熱交換器２１に低温のまま熱媒体を戻すことができる。これにより、排ガス用熱交換器２１の効率を最高にでき、また蒸発用熱交換器３１の効率も最高にできる。
【００３０】
給湯発電システム１によれば、図１に示すコイル形状の排ガス用熱交換器２１を廃ガスダクト９内に配置することで、廃ガスの熱を効率的に熱媒体に伝えることができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る給湯発電システム１を説明するための図である。
本実施形態では、上述した第１実施形態の給湯発電システム１において、熱媒体ポンプ２５、熱媒体ポンプ３３および昇圧ポンプ４３の制御に特徴を有している。
本実施形態では、熱媒体タンク２３の温度を検出する温度センサ１２１、温度センサ１２３、流量計１３１およびポンプ制御回路１４１を有する。
【００３２】
温度センサ１２１は、熱媒体タンク２３内の熱媒体の温度を検出し、検出した温度情報をポンプ制御回路１４１に出力する。
温度センサ１２３は、流路１５内の蒸発用熱交換器３１の下流側の冷媒の温度を検出し、検出した温度情報をポンプ制御回路１４１に出力する。
流量計１３１は、膨張機４５に流入する冷媒の流量を検出し、検出した流量情報をポンプ制御回路１４１に出力する。
【００３３】
ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２１からの熱媒体タンク２３内の熱媒体の温度情報に基づいて、当該熱媒体の温度が所定の温度（例えば、１００〜１５０℃）になるように、流路１１内の熱媒体の流れを制御する。
具体的には、ポンプ制御回路１４１は、廃ガスダクト９内に高温の廃ガスが流れている場合に、熱媒体タンク２３の温度が所定の温度以下になると、流路１１内の熱媒体の流速を上げるように熱媒体ポンプ２５を制御し、熱媒体タンク２３の温度が所定の温度を超えると、流路１１内の熱媒体の流速を下げように熱媒体ポンプ２５を制御する。
【００３４】
ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２３からの冷媒の温度情報と、温度センサ１２１からの熱媒体の温度情報とに基づいて、熱媒体ポンプ３３を制御する。
具体的には、ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２３の温度が所定の温度以下になると、流路１３内の熱媒体の流速を上げるように熱媒体ポンプ３３を制御し、温度センサ１２３の温度が所定の温度を超えると、流路１３内の熱媒体の流速を下げるように熱媒体ポンプ３３を制御する。このとき、ポンプ制御回路１４１は、流路１３内の熱媒体の温度をどの程度上下するかを、温度センサ１２１からの温度情報に基づいて決定する。
【００３５】
ポンプ制御回路１４１は、温度センサ１２３の温度情報と、目標流量情報とに基づいて、流量計１３１の流量情報が上記目標流量情報が示す流量になるように、昇圧ポンプ４３を制御する。発電機４７で発生する電力は、流路１５内の流量によっては影響される。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の給湯発電システムによれば、上述したようにポンプ制御回路１４１によって、熱媒体ポンプ２５、熱媒体ポンプ３３および昇圧ポンプ４３を制御することで、高い給湯効率および発電効率を得られる。
なお、第２実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００３７】
＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る給湯発電システム１を説明するための図である。
図３に示すように、本実施形態では、流路１１に対して着脱可能に排ガス用熱交換器２１を構成している。
このように構成することで、排ガス用熱交換器２１を洗浄することができ、付着物による熱変換効率低下を防止できる。
なお、第３実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００３８】
＜第４実施形態＞
図４は、本発明の第４実施形態に係る給湯発電システム１を説明するための図である。
図４に示すように、本実施形態では、複数の排ガス用熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備え、これらがそれぞれ廃ガスダクト９ａ，９ｂ，９ｃ内の配置されている。
排ガス用熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃは全ての流路１１の一部を構成している。
【００３９】
本実施形態の給湯発電システム１によれば、複数の排ガス用熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃを用いることで流路１１内の熱媒体の加熱力を高めることができる。
なお、第４実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００４０】
＜第５実施形態＞
本実施形態では、上述した実施形態において、凝縮用熱交換器４１で加熱されて流出口４１ａから流出される湯を利用することを特徴とする。
また、流出口４１ａから流出される湯を、熱媒体タンク２３や蒸発用熱交換器３１内の熱媒体の保温等に利用してもよい。
なお、第５実施形態においても、第１実施形態の全ての効果が得られる。
【００４１】
＜第６実施形態＞
図５は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を適用する熱熱処理を説明するための図である。図６は、図５に示すシステムのその他の例を説明するための図である。
図７は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換器を説明するための図である。
【００４２】
本実施形態では、第１実施形態で説明した廃ガス用熱交換器２１の代わりに、図７に示す熱交換器３２１を用いる。
本実施形態の給湯発電システムの構成は、廃ガス用熱交換器２１の代わりに、熱交換器３２１を用いる点、並びに熱交換器３２１が鉄熱処理工程が行われる現場に設置されている点を除いて、第１実施形態と同じである。
【００４３】
本実施形態の給湯発電システムは、例えば、製鉄所の鉄熱処理工程が行われる現場に設置される。
製鉄所では、図６に示すように、転炉３０２で精錬された溶鋼を固めて、スラブ３０６（巨大な鋼の鋳造片）を作る。
転炉３０２から取り出された溶鋼は、取鍋から下部の鋳型に連続的に流し込まれ冷却される。冷えて固まった鋼は、所定の長さに切り分けられて、１つが１０〜２０ｔのスラブ３０６となって搬送される。
【００４４】
本実施形態では、スラブ３０６の搬送経路の上方に熱交換器３２１を配置する。熱交換器３２１は、スラブ３０６からの熱で加熱される。
熱交換器３２１は、流路１１の一部を構成し、流路１１内を流れる熱媒体が、スラブ３０６からの熱によって流路１１の外側から加熱される。
ここで、スラブ３０６の温度は１０００℃以上であり、熱交換器３２１はスラブ３０６の搬送路に近接して配置されているため、熱交換器３２１を流れる熱媒体は１０００℃以上で加熱される。
熱交換器３２１とスラブ３０６の搬送路との位置関係は、熱交換器３２１の材料等との関係で適宜、決定される。また、複数の熱交換器３２１を、図５に示すようにスラブ３０６の搬送経路と同じ距離に配置してもよいし、図６に示すように異なる距離に配置してもよい。
【００４５】
図７に示すように、熱交換器３２１は、薄板状のケース内に熱伝導性が高い部材で構成された流路３４０が配置された構造をしている。流路３４０のパターンは、特に限定されず、任意である。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の給湯発電システムでは、製鉄所内で非常に高温のスラブ３０６からの熱によって熱交換器３２１を加熱することから、スラブ３０６の高熱を利用して発電をすることができる。
【００４７】
図８は、本発明の第６実施形態に係る給湯発電システムの熱交換手段の変形例を説明するための図である。
上述した第６実施形態の熱交換器３２１は、例えば、図８に示すように、流路３４０に対して、スラブ３０６の搬送路と反対側に熱反射部材１５０を配置してもよい。
図８に示すようにすることで、熱交換器３２１からの熱を、熱反射部材３５０で反射して流路３４０に伝達できる。これにより、スラブ３０６からの熱をより効率的に流路３４０に伝達できる。
【００４８】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【００４９】
例えば、上述した実施形態では、熱媒体として油を用いた場合を例示したが、水を用いてもよい。
また、熱媒体ポンプ２５、熱媒体ポンプ３３および昇圧ポンプ４３の位置は、それぞれ流路１１、流路１３および流路１５内であれば特に限定されない。
【００５０】
また、上述した実施形態では、膨張機４５として循環流式小型スクロール膨張機を例示したが、他の方式の膨張機を用いてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、一つの流路１１を用いた場合を例示したが、熱媒体タンク２３と連通する複数の流路１１を設け、それぞれに排ガス用熱交換器２１あるいは熱交換器３２１を備えるように構成してもよい。
【００５２】
また、本発明では、熱源からの輻射熱で熱交換手段を加熱してもよいし、熱源に熱交換手段を直接接触させて加熱してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、給湯発電システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…給湯発電システム
９…廃ガスダクト
１１，１３，１５…流路
２１…排ガス用熱交換器
２３…熱媒体タンク
２５…熱媒体ポンプ
３１…蒸発用熱交換器
３３…熱媒体ポンプ
４１…凝縮用熱交換器
４３…昇圧ポンプ
４５…膨張機
１２１，１２３…温度センサ
１３１…流量計
１４１…ポンプ制御回路
３０６…スラブ
３２１…熱交換器
３４０…流路
３５０…熱反射部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体が流れる第１の閉流路と、
被加熱雰囲気内に置かれ、前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の閉流路内を流れる第１の流体を前記被加熱雰囲気内で加熱する構造を備えた熱交換手段と、
前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の流体を貯めるタンクと、
第２の流体が流れる第２の閉流路と、
前記第２の閉流路の一部に設けられ、当該閉流路を流れる前記第２の流体を冷却する冷却手段と、
前記第２の閉流路の前記冷却手段の下流側に設けられ、前記タンク内の前記第１の流体により、前記第２の閉流路を流れる前記第２の流体を加熱する加熱手段と、
前記第２の閉流路の前記加熱手段の下流側に設けられ、当該加熱手段で加熱された前記第２の流体を用いて発電し、当該第２の流体を前記冷却手段に向けて流出する発電手段と
を有する
給湯発電システム。
【請求項２】
前記熱交換手段から前記第１の流体が流入する前記タンクの流入口と、前記第１の流体を前記加熱手段に流出する流出口とは、
前記加熱手段から前記第１の流体を流入する流入口と、前記熱交換手段に前記第１の流体を流出する流出口とに対して、上方に位置する
請求項１に記載の給湯発電システム。
【請求項３】
前記第１の閉流路の前記第１の流体の流れを制御する第１のポンプと、
前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する第２のポンプと、
前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する第３のポンプと
を有する
請求項１または請求項２に記載の給湯発電システム。
【請求項４】
前記第１のポンプは、前記タンク内の前記第１の流体の温度に基づいて、当該温度が所定の温度になるように前記第１の流体の流れを制御し、
前記第２のポンプは、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記タンク内の前記第１の流体の温度とに基づいて、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度が所定の温度になるように、前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する
請求項１〜３のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項５】
前記第３のポンプは、
前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記発電手段に流入させる前記第２の流体の目標流量とに基づいて、前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する
請求項１〜４のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項６】
前記冷却手段は冷却水で前記第２の流体を冷却し、
当該冷却によって加熱された前記冷却水を給湯水として供給する
請求項１〜５のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項７】
前記第１の流体は、油である。
請求項１〜６のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項８】
前記被加熱雰囲気は、ガス流路である
請求項１〜７のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項９】
前記被加熱雰囲気は、鉄熱処理雰囲気である
請求項１〜７のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項１０】
前記熱交換手段は、前記第１の閉経路に対して着脱可能な構成を有している
請求項１〜９のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項１１】
前記第１の閉経路には、複数の前記熱交換手段が設けられている
請求項１〜１０のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項１】
第１の流体が流れる第１の閉流路と、
被加熱雰囲気内に置かれ、前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の閉流路内を流れる第１の流体を前記被加熱雰囲気内で加熱する構造を備えた熱交換手段と、
前記第１の閉流路の一部を構成し、前記第１の流体を貯めるタンクと、
第２の流体が流れる第２の閉流路と、
前記第２の閉流路の一部に設けられ、当該閉流路を流れる前記第２の流体を冷却する冷却手段と、
前記第２の閉流路の前記冷却手段の下流側に設けられ、前記タンク内の前記第１の流体により、前記第２の閉流路を流れる前記第２の流体を加熱する加熱手段と、
前記第２の閉流路の前記加熱手段の下流側に設けられ、当該加熱手段で加熱された前記第２の流体を用いて発電し、当該第２の流体を前記冷却手段に向けて流出する発電手段と
を有する
給湯発電システム。
【請求項２】
前記熱交換手段から前記第１の流体が流入する前記タンクの流入口と、前記第１の流体を前記加熱手段に流出する流出口とは、
前記加熱手段から前記第１の流体を流入する流入口と、前記熱交換手段に前記第１の流体を流出する流出口とに対して、上方に位置する
請求項１に記載の給湯発電システム。
【請求項３】
前記第１の閉流路の前記第１の流体の流れを制御する第１のポンプと、
前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する第２のポンプと、
前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する第３のポンプと
を有する
請求項１または請求項２に記載の給湯発電システム。
【請求項４】
前記第１のポンプは、前記タンク内の前記第１の流体の温度に基づいて、当該温度が所定の温度になるように前記第１の流体の流れを制御し、
前記第２のポンプは、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記タンク内の前記第１の流体の温度とに基づいて、前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度が所定の温度になるように、前記第２の流体の加熱に用いる前記タンク内の前記第１の流体の流量を制御する
請求項１〜３のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項５】
前記第３のポンプは、
前記加熱手段で加熱後の前記第２の流体の温度と、前記発電手段に流入させる前記第２の流体の目標流量とに基づいて、前記第２の閉流路の前記第２の流体の流れを制御する
請求項１〜４のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項６】
前記冷却手段は冷却水で前記第２の流体を冷却し、
当該冷却によって加熱された前記冷却水を給湯水として供給する
請求項１〜５のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項７】
前記第１の流体は、油である。
請求項１〜６のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項８】
前記被加熱雰囲気は、ガス流路である
請求項１〜７のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項９】
前記被加熱雰囲気は、鉄熱処理雰囲気である
請求項１〜７のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項１０】
前記熱交換手段は、前記第１の閉経路に対して着脱可能な構成を有している
請求項１〜９のいずれかに記載の給湯発電システム。
【請求項１１】
前記第１の閉経路には、複数の前記熱交換手段が設けられている
請求項１〜１０のいずれかに記載の給湯発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８３４３２（Ｐ２０１３−８３４３２Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２００７３９（Ｐ２０１２−２００７３９）
【出願日】平成２４年９月１２日（２０１２．９．１２）
【出願人】（０００１９２３８３）アルバック理工株式会社 (26)
【出願人】（５９９０７１２４５）株式会社リッチストーン (24)
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１２日（２０１２．９．１２）
【出願人】（０００１９２３８３）アルバック理工株式会社 (26)
【出願人】（５９９０７１２４５）株式会社リッチストーン (24)
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