热水供给系统技术方案

本发明专利技术提供一种热水供给系统，其通过产生的燃烧气体的热量，使动力循环动作，通过已取出的动力进行发电，而且作为动力循环的低温热源采用热水供给用的水，确保足够的热水供给能力。将通过热源部产生的热量用作动力循环的高温热源使用，将热量变换为动力进行发电，另一方面，作为动力循环的低温热源采用热水供给用的水，通过冷凝器与工作流体进行热交换，进行水的加热，由此回收排热，实现循环操作，这样可通过电力供给提供住宅内电力需求的一部分，并且一边进行发电一边产生足够的热量，热电比为与住宅的电力需求和热需求相符合的适合的值，抑制与电力发生无关的热发生，提高系统整体的发电效率，可确实实现能量的节减与环境负荷的降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对水进行加热，形成热水，同时将其供向需要热 水的热水供给处的热水供给系统，本专利技术特别是涉及下述的热水 供给系统，其中，并用 一边对工作流体进行加热、对其进4亍冷却， 一边使其循环、使保有热能的工作流体工作，获得动力的动力循 环，利用用于水的加热的热源和加热前的水的温度差，通过动力 循环，取出发电用动力，同时还通过与工作流体的热交换，进行 水的加热，可没有浪费地有效利用已发生的热量。
技术介绍
天然气体、丙烷气体等的气体燃料(在下面简称为气体) 作为着火性、燃烧性优良、供给体制完备、极容易使用的燃料而 普及，使该气体燃烧、对水进行加热，供给热水的热水供给系统 作为瞬间热水器、洗澡热水供给器等，广泛地在普通的家庭的住 宅中普及。近年，不限于使气体燃烧、对水进行加热的方面，有 效利用气体所具有的能量，获得电力、热量的废热发电系统也作 为住宅应用的系统而提出。作为采用气体的住宅用的废热发电系统， 一般为下述系统， 通过燃气(发动)机进行发电，通过发电时的发动机排热获得热水的 系统，通过改善气体的质量而形成燃料的燃料电池进行发电，通 过来自发电时的电池的排热获得热水的系统。作为采用这样的过去的废热发电系统中的燃气发动机的实例，包括在日本特开2002 - 304927号文献中记载的类型，另外， 作为采用燃料电池的实例，包括有日本特开平11 - 223385号文献 中记载的类型。在这些过去的废热发电系统中，将发电部分的排热用于热水 供给、供暖用等的水的加热，由此，不仅可利用通过发电获得的 电力，而且可进行热水供给、供暖，有效利用从气体发生的热量， 抑制住宅整体的能量消耗，并且谋求环境负荷的抑制。专利文献1:日本特开2002 - 304927号文献专利文献2:日本特开平1 1 - 223385号文献
技术实现思路
过去的废热发电系统的课题在于在形成上述各专利文献中 公开的方案，用于住宅的场合，要求小型化，并且应对住宅内的 频繁的热量利用，特别是，在采用上述专利文献1中公开的燃气 发动机的系统中，由于极难处于电力负荷跟踪运转状态，或极难 将已发生的多余电力转用于其它的方面，故在住宅内的电力需求 少时，必须停止发动机的发电， 一天的系统的工作期间变短，在 发动机停止的同时，也不产生排热，这样，在水加热等必须要求 热量的场合，必须并用辅助锅炉等的其它热源，难以增加节能效 果。另一方面，在上述专利文献2中公开的采用气体改质燃料型 的燃料电池的系统中，虽然可对应于电力负荷变化，按照某种程 度改变热电比，可使系统长期处于动作状态，但是，由于发电时 的排热少，故具有必须要求与峰值时的热量需求相对应的辅助锅 炉等的其它热源，具有对应于燃料电池本身、改质器，导入时的 成本极大的课题。另外，在任意的过去的系统中，与获得规定的发电输出的场 合同时，作为排热而发生的热输出的比例不那么大，即使以住宅 内的各电力负荷的峰值时的总电力需求量为基准，确定系统的发 电输出的情况下，仍不能够仅仅通过发电部的排热，应对住宅内 的热水供给、供暖用等的各种热负荷的峰值时的总热量需求量， 由此，必须要求补充热输出的辅助锅炉。但是，由于辅助锅炉与 发电无关，故具有下述的课题，即，考虑了来自辅助锅炉的热输 出量的系统整体的发电效率当然低，难以说具有在与商用电力利 用的场合相比较具有显著的优点。此外，同样在任意的过去的系统中，有效地获得热输出的情 况仅仅在发电部的固定动作中，另外，发电部不产生多余的电力， 由此，为了充分地确保发电部的运转时间，确实而有效地获得电 力和热输出，在发电部，必须产生小于住宅内的最大电力消耗时 的电力需求量的最大发电输出。在此场合，其结果是，由于在峰值时无法应对电力需求量，故具有下述问题不可缺少商用电力 的导入，能量的节省、环境负荷减少的效果实际上不增加。本专利技术是为了消除上述课题而提出的，本专利技术的目的在于提 供一种热水供给系统，其通过已发生的燃烧气体的热量，使动力 循环动作，通过已取出的动力，进行发电，并且作为动力循环的 低温热源采用热水供给用的水，确保充分的热水供给能力，有效 利用燃料产生的热量，共同减少能量消耗和环境负荷。本专利技术的热水供给系统至少包括热源部，该热源部通过规定 燃料的燃烧气体所保有的热量，对水进行加热；管路，该管路将 通过上述热源部获得的热水供给到热水供给处，并且将水从水供 给源导向热源部，该系统包括动力循环4几构部和发电4几，该动力 循环机构部至少包括对规定的工作流体进行加热的加热器；膨胀机，其导入上述工作流体中的至少一部分，将流体所保有的热能变换为动力；冷却器，其对从该膨胀机排出的工作流体进行冷却； 压缩机，其将从该冷却器排出的工作流体送入上述加热器，该发 电机通过借助上述膨胀机获得的动力进行发电，上述热源部具有 通过已发生的热的至少 一 部分对上述工作流体进行加热的工作流 体热交换部，兼作上述动力循环机构部的加热器，上述动力循环 机构部的冷却器可将通过上述管路，从上述水供给源供给的水作 为与上述工作流体进行热交换的冷却用媒体中的至少 一 个而流入 流出。如果像这样，采用本专利技术，由热源部产生的热作为动力循环 的高温热源使用，将热量变换为动力，进行发电，另一方面，动 力循环的低温热源采用热水供给用的水，通过冷却器与工作流体 进行热交换，进行水的加热，将动力循环的排热回收，实现循环 工作，由此，不但可实现热水供给，而且实现电力供给，提供使 用部位的电力需求的一部分，并且可一边进行发电， 一边产生充 分的热量，热电比为与普通的电力需求和热需求相符合的适合的 值，并且所产生的热输出的最大值也充分大，可通过与电力发生 相关的热发生，应对充分的热需求，抑制与电力发生无关的热发 生，提高系统整体的发电效率，可确实实现能量的节约，以及环 境负荷的降低。另外，还可通过热源部，进行水加热，对热水供 给用的水提供充分的热量，确保较高的热水供给能力，可确实应 对各种热水供给需求。另外，根据需要，本专利技术的热水供给系统包括旁路流路，其 从上述热源部和膨胀机之间的工作流体流路规定位置分支，汇合 到膨胀机和冷却器之间的工作流体流路规定位置；流路切换阀， 其设置于上述热源部和膨胀机之间的工作流体流路的上述旁路流8路的分支位置，调整靠近热源部的流路的靠近膨胀机的流路与旁 路流路的各连通程度，可改变工作流体流向膨胀机侧的量和经由旁路流路而流向冷却器的量的比例；控制部，其对应于来自电力 负荷侧的电力需求量或热负荷侧的热要求量，调整控制上述流路 切换阀。如果像这样，采用本专利技术，在动力循环机构部中，设置形成 不通过膨胀机的工作流体流路的旁路流路，并且设置调整上游侧 流路的膨胀机侧和旁路流路侧的各连通状态的流路切换阀和对其 进行操作控制的控制部，通过控制部调整流路切换阀，控制工作 流体流向膨胀机的量和通过上述旁路流路而直接流向冷却器的量 的比例，由此，改变流向膨胀机的工作流体的量，可调整通过膨 胀机获得的动力和基于该动力的发电机的发电量，并且经过膨胀 机，进行工作的工作流体和不经由膨胀机而维持热量的工作流体 的冷却器的比例也改变，这样，冷却器的工作流体的放热量变化， 可对应于电力负荷、热负荷的状况，控制流路切换阀，可将发电 机的发电输出和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热水供给系统，其至少包括热源部，该热源部通过规定燃料的燃烧气体所保有的热量，对水进行加热；管路，该管路将通过上述热源部获得的热水供给到热水供给处，并且将水从水供给源导向热源部，其特征在于该系统包括：　动力循环机构部和发电机，该动力 循环机构部至少包括对规定的工作流体进行加热的加热器；膨胀机，其导入上述工作流体中的至少一部分，将流体所保有的热能变换为动力；冷却器，其对从该膨胀机排出的工作流体进行冷却；压缩机，其将从该冷却器排出的工作流体送入上述加热器，该发电机通过借助上述膨胀机获得的动力进行发电；　上述热源部具有通过已发生的热的至少一部分对上述工作流体进行加热的工作流体热交换部，兼作上述动力循环机构部的加热器；　上述动力循环机构部的冷却器可使通过上述管路，从上述水供给源供给的水作为与上述工作流 体进行热交换的冷却用媒体中的至少一个而流入流出。

【技术特征摘要】
1.一种热水供给系统，其至少包括热源部，该热源部通过规定燃料的燃烧气体所保有的热量，对水进行加热；管路，该管路将通过上述热源部获得的热水供给到热水供给处，并且将水从水供给源导向热源部，其特征在于该系统包括动力循环机构部和发电机，该动力循环机构部至少包括对规定的工作流体进行加热的加热器；膨胀机，其导入上述工作流体中的至少一部分，将流体所保有的热能变换为动力；冷却器，其对从该膨胀机排出的工作流体进行冷却；压缩机，其将从该冷却器排出的工作流体送入上述加热器，该发电机通过借助上述膨胀机获得的动力进行发电；上述热源部具有通过已发生的热的至少一部分对上述工作流体进行加热的工作流体热交换部，兼作上述动力循环机构部的加热器；上述动力循环机构部的冷却器可使通过上述管路，从上述水供给源供给的水作为与上述工作流体进行热交换的冷却用媒体中的至少一个而流入流出。2. 根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于其包括 旁路流路，其从上述热源部和膨胀机之间的工作流体流路规定位置分支，汇合到膨胀机和冷却器之间的工作流体流路规定位 置；流路切换阀，其设置于上述热源部和膨胀机之间的工作流体 流路的上述旁路流路的分支位置，调整靠近热源部的流路的靠近 膨胀机的流路与旁路流路的各连通程度，可改变工作流体流向膨胀机侧的量和经由旁路流路而流向冷却器的量的比例；控制部，其对应于来自电力负荷侧的电力需求量或热负荷侧 的热需求量，调整控制上述流路切换阀。3. 根据权利要求2所述的热水供给系统，其特征在于上述管路包括主管路，该主管路从上述冷却器，经由热源部通向热水供给处；支管路，该支管路从该主管路的冷却器和热源部之间的规定 位置分支，在热源部的热水供给处侧的规定位置与主管路汇合， 该管路还包括供水切换阀，该供水切换阀设置于上述主管...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田祥二，池上康之，
申请(专利权)人：大多喜瓦斯公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]