JP4099084B2 - コージェネレーションシステム及びその漏水・空気混入検知方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガス、ＬＰガス等を用いてガスエンジン発電機や燃料電池発電機を運転し電気を発生し、副産物として発生した熱を貯湯式の湯水の加熱に利用するコージェネレーションシステム及び該コージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法に関し、特に、断水時に暖房熱媒水やエンジン冷却水等の汚水が清水循環路に流入することを防ぎ、健康被害の発生を防止することができるコージェネレーションシステム及びその漏水・空気混入検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のコージェネレーションシステムを示す構成図である。
図５において、１１０は循環路、１１０ａは循環路１１０に配設され床暖房パネル１１０ｃに通水される水（熱媒）の過熱を行う積層型の熱交換器、１１０ｂは熱交換器１１０ａと床暖房パネル１１０ｃの間に熱媒を循環させる床暖房循環路、１１１は内部に温度成層を形成する貯湯タンク、１１１ａは給湯を行う給湯口、１１２は湯水を循環させる循環ポンプ、１１３は循環ポンプ１１２からの吐出湯を一方のパイプを経由して貯湯タンク１１１へ送出するか又は他方のパイプへ送出する上部用三方弁、１１４は貯湯タンク１１１の底部の水を循環路１１０へ送出するか又は上部用三方弁１１３と共に循環路を形成する底部用三方弁、１１５はエアコンの室外機の排熱（凝縮熱）を熱交換する熱交換器、１１６は後述のガスエンジン１２０の排熱を熱交換する熱交換器、１１７は循環路１１０の湯水を加熱する補助熱源機、１１８はエアコンの室内機、１１９はガスエンジン１２０や後述のコンプレッサ等を内蔵した室外機、１２１はガスエンジン１２０で駆動されるコンプレッサである。
【０００３】
以上のように構成されたコージェネレーションシステムについて、その動作を説明する。
貯湯タンク１１１内に加熱された湯を貯湯する際には、底部三方弁１１４により貯湯タンク１１１の底部の水を循環路１１０に取り出し、その水を加熱部１１５〜１１７で加熱しながら循環路１１０を循環させて、その加熱された湯を上部三方弁１１３により貯湯タンク１１１の上部に戻して温度成層を形成して貯湯する。また、熱交換器１１０ａにおいては、循環路１１０を循環する湯の熱を床暖房循環路１１０ｂを循環する熱媒に供給することで、床暖房パネル１１０ｃに供給される熱媒の加熱を行うことができる。
【０００４】
図６は熱交換器１１０ａの一例としての積層型熱交換器の部分断面図である。
図６において、１１０ａは熱交換器、１２２は熱交換器１１０ａの熱の供給側すなわち循環路１１０側の通水路、１２３は熱交換器１１０ａの熱の受給側すなわち床暖房循環路１１０ｂ側の通水路、１２４は通水路１２２と通水路１２３とを隔てる隔壁である。
積層型の熱交換器１１０ａは、隔壁１２４を隔てて循環路１１０側の通水路１２２と床暖房循環路１１０ｂ側の通水路１２３が配設され、通水路１２２と通水路１２３との間で熱交換を行っている。熱交換器１１０ａの内部にはこのような通水路１２２と通水路１２３が無数に形成され隔壁１２４の表面積を大きくすることで熱交換効率を高めている。
【０００５】
また、都市ガス、ＬＰガス等を用いてガスエンジン発電機や燃料電池発電機を運転し電気を発生し、副産物として発生した熱を貯湯式の湯水の加熱に利用するコージェネレーションシステムとして本件出願人が出願したもの（特願２００２−２０７７４０号）がある。このコージェネレーションシステムは、熱交換器を介して熱の受給を行う熱の供給側水循環路又は熱の受給側水循環路に配設され供給側水循環路又は受給側水循環路を循環する水又は熱媒が一時的に貯留される水タンクと、水タンクの水位を検知する水位電極と、を備え、熱交換器の隔壁が破損した場合には、一方の循環路を流れる水又は熱媒が他方の循環路に浸入し循環路内の水量が増加し循環路に設けられた水タンクの水位が上昇するため、この水位の上昇を水位電極により検知することで、熱交換器の隔壁の破損を検知することができるものである。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコージェネレーションシステムでは、以下のような課題を有していた。
（１）熱交換器１１０ａの隔壁１２４が破損した場合に、通水路１２２に通水されている熱媒が通水路１２３側へ流れ込むことを検知することができないという課題を有していた。
（２）熱交換器１１０ａの隔壁１２４が破損し、且つ給水側に断水が発生した場合、通水路１２３に通水されている熱媒が通水路１２２側へ逆流して浸入し、循環路１１０を介して貯湯タンク１１１に貯湯される等して、例えばこれを使用者が飲用した場合に健康被害が発生するおそれがあり安全性に欠けるという課題を有していた。
（３）本件出願人が出願したコージェネレーションシステムでは、熱の受給側水循環路に接続された床暖房パネル等の暖房機が建物の２階の床下等の高所に設置されている場合、ポンプ停止時には床暖房パネルの配管内が負圧になり、接続部の微小漏れ箇所から或いは該配管自体へ空気が透過して混入することで、水タンク内の熱媒の水位が上昇し、これを水位電極が熱交換器の漏水と誤検知してしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生した場合に、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入したことを使用者に報知し飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れると共に、受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置されている場合であっても、暖房水タンク内の水位の上昇を漏水と誤検知することがない検知精度に優れたコージェネレーションシステム及びその漏水・空気混入検知方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のコージェネレーションシステムは、以下の構成を有している。
【０００８】
本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、エンジン発電機等の排熱装置の排熱又は補助熱源機により加熱された水が循環する供給側水循環路と、床暖房等の暖房機の水等からなる熱媒が循環する受給側水循環路と、前記供給側水循環路を循環する加熱された水と前記受給側水循環路を循環する熱媒との間で熱交換を行う少なくとも１の熱交換器と、を備え、前記供給側水循環路を循環する水の熱を前記熱交換器により前記受給側水循環路を循環する熱媒に供給して前記熱媒の加熱を行うことが可能なコージェネレーションシステムであって、全体を制御する制御装置と、時間を計測するタイマと、前記受給側水循環路に配設され前記受給側水循環路を循環する前記熱媒が一時的に貯留される暖房水タンクと、前記暖房水タンクに貯留された前記熱媒の水位を検知する水位検知部と、を備え、前記制御装置は、前記水位検知部により前記熱媒の水位が所定水位に到達したことを検知すると前記タイマを作動し、前記水位が前記所定水位より高水位の警告水位に到達するまでの時間を計測し、計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、前記熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は前記暖房機や配管の不良箇所から前記受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【０００９】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、この水位の上昇を水位検出手段により検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがなく検知精度に優れる。
【００１０】
ここで、水位検知部としては、暖房水タンク内に、警告水位を検知する暖房警告水位電極と、所定水位を検知する暖房高水位電極と、基準電極を設け、基準電極と各々の水位電極との間に低電圧を印加し通電するかどうかで水位を判断するものや、フロートスイッチにより水位を判断するもの等を用いることができる。
また、暖房機や配管の不良箇所としては、接合不良箇所等が挙げられる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１に記載の発明において、前記制御装置は、前記タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えた場合は、前記暖房機や配管の不良箇所から又は前記暖房機の配管を透過して前記受給側水循環路に微量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【００１２】
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えた場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができ検知精度に優れる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記供給側水循環路へ給水する給水口に接続された水道の断水が発生した場合に前記断水を圧力の低下として検知する圧力スイッチを備え、前記制御装置は、前記圧力スイッチにより水圧の低下を検知した場合に、警報を発してシステムの全機能又は特定の機能を停止する構成を有している。
【００１４】
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）供給側水循環路の給水口に接続された水道の断水が発生した場合、供給側水循環路にかかっていた水道圧がなくなるため、供給側水循環路の圧力が低下する。制御装置は、熱交換器の隔壁が破損したことを水位検知部により検知すると共に、供給側循環路に配設された圧力スイッチにより供給側水循環路内の水圧の低下を検知して断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に混入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる。
【００１５】
ここで、システムの全機能とは、給湯運転、お湯張り運転、風呂追い焚き運転、暖房運転、エンジン発電機の稼動等を含む全ての機能であり、特定の機能とはこれらの機能の内いずれか１以上の機能である。なお、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に混入した場合、少なくとも供給側水循環路の水が使用者に供給される給湯運転等は停止させる必要がある。
【００１６】
本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムは、請求項３に記載の発明において、前記制御装置は、前記供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、前記警報の解除及び前記システムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行う構成を有している。
【００１７】
この構成により、請求項３の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能を停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、供給側水循環路を循環するエンジン発電機等の排熱装置の排熱又は補助熱源機により加熱された水と受給側水循環路を循環する床暖房等の暖房機の水等からなる熱媒との間で熱交換を行うコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法であって、前記熱受給側水循環路に配設され循環する前記熱媒が一時的に貯留される暖房水タンク内の前記熱媒の水位が所定水位に到達したことを水位検知部により検知する所定水位検知ステップと、前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させる計測開始ステップと、前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が前記所定水位より高水位の警告水位に到達したことを検知する警告水位検知ステップと、前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が前記所定水位に到達してから前記警告水位に到達するまでの前記タイマによる計測時間を検出し、前記計測時間が予め設定された所定時間以内であるか否かを判定する漏水判定ステップと、を備え、前記漏水判定ステップにおいて前記計測時間が予め設定された所定時間以内と判定した場合、前記熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は前記暖房機や配管の不良箇所から前記受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【００１９】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から受給側水循環路に空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、所定水位検知ステップにおいて所定水位を検知した後、警告水位検知ステップにおいて警告水位を検知し水位の上昇を検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、計測開始ステップにおいて暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内と判定した場合は、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがなく検知精度に優れる。
【００２０】
ここで、所定水位検知ステップにおいては、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達したことを水位検知部により検知する。水位検知部としては、暖房水タンク内に、警告水位を検知する暖房警告水位電極と、所定水位を検知する暖房高水位電極と、基準電極を設け、基準電極と各々の水位電極との間に低電圧を印加し通電するかどうかで水位を判断するものや、フロートスイッチにより水位を判断するもの等が用いられる。
警告水位検知ステップにおいては、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位より高水位の警告水位に到達したことを上述した水位検知部により検知する。
漏水判定ステップにおいては、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位検知ステップで検知される所定水位に到達してから、警告水位検知ステップで検知される警告水位に到達するまでの時間が予め設定された所定時間以内であるか否かを判定し、これに基づいて漏水等を検知する。ここで予め設定される所定時間としては、上述したように熱交換器の隔壁の破損による漏水により短時間で上昇したのか、或いは長時間に亘って徐々に上昇したのかを判定することができる時間が用いられる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、請求項５に記載の発明において、前記漏水判定ステップにおいて前記計測時間が予め設定された所定時間を超えたと判定した場合、前記暖房機や配管の不良箇所から又は前記暖房機の配管へ透過して前記受給側水循環路に微量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【００２２】
この構成により、請求項５の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えたと判定した場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができ検知精度に優れる。
【００２３】
本発明の請求項７に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、請求項５又は６に記載の発明において、前記供給側水循環路へ給水する給水口に接続された水道の断水が発生したことを検知する断水検知ステップを備え、前記断水検知ステップにおいて前記断水の発生を検知した場合に、警報を発してシステムの全機能又は特定の機能を停止する構成を有している。
【００２４】
この構成により、請求項５又は６の作用に加え、以下のような作用を有する。（１）熱交換器の隔壁が破損したことを検知すると共に、断水検知ステップにおいて断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に浸入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる。
【００２５】
ここで、断水検知ステップにおいては、供給側水循環路内の水圧の低下を供給側水循環路に配設された圧力スイッチ等で検知することにより、断水の発生を検知する。
【００２６】
本発明の請求項８に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、請求項７に記載の発明において、前記供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、前記警報の解除及び前記システムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行う構成を有している。
【００２７】
この構成により、請求項７の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１におけるコージェネレーションシステム及び接続された床暖房パネルを示す要部構成図である。
図１において、１は本実施の形態１におけるコージェネレーションシステム、２は全体を制御する制御装置、２ａは制御装置２に内蔵されたタイマ、３は供給側水循環路、３ａは供給側水循環路３に配設された圧力スイッチ、４は受給側水循環路、５は供給側水循環路３を循環する水と受給側水循環路４を循環する水等の熱媒との間で熱交換を行う熱交換器、６は受給側水循環路４に配設された暖房水タンク、６ａは暖房水タンク６の開放部であるオーバーフロー口、７は暖房水タンク６に配設された水位検知部、８は基準電極、９は暖房低水位電極、１０は暖房高水位電極、１１は暖房警告水位電極、１２は暖房水タンク６に水を補給するための暖房補給水管、１３は暖房補給水管１２に配設された暖房補給水弁、１４は受給側水循環路４に配設された暖房ポンプ、１５は建物Ａの２階の床Ｂの下部に敷設された床暖房パネル、１６は床暖房パネル１５の放熱管であり、銅管や架橋ポリエチレン管、ポリブテン管等が好適に用いられる。１７ａ，１７ｂは床暖房パネル１５とコージェネレーションシステム１を接続する接続管、１８ａ，１８ｂは接続管１７ａ，１７ｂと床暖房パネル１５の放熱管１６を接続する接続部、１９ａ，１９ｂは接続管１７ａ，１７ｂとコージェネレーションシステム１内の受給側水循環路４とを接続する接続部である。
供給側水循環路３には貯湯タンク（図示せず）や補助熱源機（図示せず）、エンジン発電機等の排熱装置の排熱が供給される排熱用熱交換器（図示せず）が配設されており、供給側水循環路３に通水される水を補助熱源機や該排熱用熱交換器により加熱している。加熱された水は熱交換器５において受給側水循環路４を流れる熱媒に熱を供給し、或いは暖房機の不使用時等には適宜貯湯タンクに貯湯される。また、供給側水循環路３には給水口（図示せず）や給湯口（図示せず）が設けられており、加熱された水や貯湯された水を適宜給湯口から給湯することができると共に、給湯により減少した水を給水口から補給している。
受給側水循環路４は、接続管１７及び床暖房パネル１５の放熱管１６と共に熱媒が循環する循環路を形成している。熱媒は暖房ポンプ１４から吐出され接続部１９ａから接続管１７ａ，接続部１８ａ，放熱管１６，接続部１８ｂ，接続管１７ｂを通って接続部１９ｂから受給側水循環路４に入り、熱交換器５，暖房水タンク６を通って暖房ポンプ１４へ戻る。
水位検知部７は、基準電極８、暖房低水位電極９、暖房高水位電極１０、暖房警告水位電極１１により構成され、暖房低水位電極９、暖房高水位電極１０、暖房警告水位電極１１は各々暖房水タンク６の内部上壁面から下方へ延びており、先端部が各々所定低水位、所定高水位、警告水位に位置するような所定の長さに形成されている。これにより、基準電極８と各々の水位電極との間に低電圧を印加し通電するかどうかで水位を判断することができる。
また、制御装置２は、所定低水位より水位が低下したことを暖房低水位電極９により検知すると、暖房補給水弁１３を開き暖房補給水管１２を介して給水口より暖房水タンク６へ補給水を供給し、水位が所定高水位に到達すると暖房高水位電極１０によりそれを検知して暖房補給水弁１３を閉じ、自動で水の補給を行う。なお、制御装置２は暖房補給水弁１３を開いて水の補給を行った場合は、それが行われた時刻と共に制御装置２内の記憶装置（図示せず）に記憶する。
【００２９】
以上のように構成されたコージェネレーションシステム１及びコージェネレーションシステム１に接続された床暖房パネル１５について、その動作を図２乃至図４を用いて説明する。
図２は暖房水タンクへの自動補水動作を示すフローチャートであり、図３はコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知動作を示すフローチャートであり、図４（ａ）は暖房水タンクへの水の補給開始時の水位を示す説明図であり、図４（ｂ）は暖房水タンクの予め設定された所定水位（所定高水位）を示す説明図であり、図４（ｃ）は暖房水タンクの警告水位を示す説明図である。
図４において、４は受給側水循環路、６は暖房水タンク、６ａはオーバーフロー口、７は水位検知部、８は基準電極、９は暖房低水位電極、１０は暖房高水位電極、１１は暖房警告水位電極、１２は暖房補給水管であり、これらは図１において説明したものと同様であるので同一の符号を付けて説明を省略する。
【００３０】
まず、暖房水タンク６への水の自動補水動作について説明する。
図２において、電源が投入されると、制御装置２は暖房低水位電極９がオフ、即ち通電がないか否かを判定する（Ｓ１）。なお、暖房低水位電極９がオフと判定した場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ａ）に示すように所定の低水位以下まで低下している。暖房低水位電極９がオフと判定した場合は暖房補給水弁１３を開き、暖房補給水管１２から暖房水タンク６へ水の補給を開始する（Ｓ２）。なお、暖房低水位電極９がオフではないと判定した場合は、制御装置２は暖房低水位電極９がオフと判定するまで待機する。
ステップＳ２で暖房補給水弁１３を開き暖房水タンク６へ水の補給が開始されると、制御装置２は、暖房高水位電極１０がオンか否か、即ち通電しているか否かを判定する（Ｓ３）。なお、暖房高水位電極１０がオンと判定した場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ｂ）に示すように所定水位（所定高水位）に到達している。暖房高水位電極１０がオンと判定すると、制御装置２は暖房補給水弁１３を閉じ（Ｓ４）、暖房水タンク６への水の補給を止め、暖房水タンク６への補水動作を終了する。なお、ステップＳ３において、暖房高水位電極１０がオンではないと判定した場合は、制御装置２は暖房高水位電極１０がオンと判定するまで待機する。
【００３１】
次に、コージェネレーションシステム１の漏水・空気混入検知動作について説明する。
図３において、制御装置２は暖房高水位電極１０がオフからオンになる、即ち通電していない状態から通電したか否かを判定する（ステップＳ１２、所定水位検知ステップ）。なお、暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定された場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ｂ）に示すように所定水位（所定高水位）に到達している。暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定すると、タイマ２ａを作動させ時間の計測を開始する（Ｓ１３、計測開始ステップ）。なお、図３に示す漏水・空気混入検知動作と図２に示す暖房水タンク６への水の自動補給動作は各々独立して並行して行われる。したがって、図２のステップＳ３において制御装置２が暖房高水位電極１０がオンと判定した際には、図３のステップＳ１２において暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定するため、連動して漏水・空気混入検知動作が行われることになる。
【００３２】
ここで、熱交換器５において供給側水循環路３と受給側水循環路４とを隔てる隔壁が破損した場合、暖房ポンプ１４が停止していれば給水口（図示せず）に接続された水道圧により供給側水循環路３の方が高圧であるため、供給側水循環路３を流れる水が隔壁の破損部分から受給側水循環路４内へ浸入する。受給側水循環路４に供給側水循環路３から水が浸入すると、暖房水タンク６に貯留された熱媒の水位が上がる。一方、本実施の形態１のように、コージェネレーションシステム１に接続された床暖房パネル１５が建物Ａの２階の床Ｂに敷設され、床暖房パネル１５の放熱管１６に架橋ポリエチレン管を使用した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６に空気が透過するため、暖房停止時即ち暖房ポンプ１４の停止時には暖房水タンク６に貯留された熱媒の水位が上がる。制御装置２は、これらの異なる要因による暖房水タンク６の水位の上昇を見分けるために、暖房水タンク６内の水位が所定水位（所定高水位）に到達してから警告水位に到達するまでの時間をタイマ２ａにより計測している。
ステップＳ１３においてタイマ２ａを作動すると、制御装置２は、暖房警告水位電極１１がオンか否か即ち通電しているか否かを判定する（Ｓ１４、警告水位検知ステップ）。暖房警告水位電極１１がオンと判定された場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ｃ）に示すように所定水位（警告水位）に到達している。暖房警告水位電極１１がオンではない即ち通電していないと判定した場合は、ステップＳ１２に戻る。この場合、既に暖房水タンク６の水位は所定水位（所定高水位）を超えているので、ステップＳ１２において暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定されることはなく、タイマ２ａを作動することなくステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４において、暖房警告水位電極１１がオン即ち通電していると判定すると、その判定時までのタイマ２ａの計測時間が３０分以内か否かを判定する（Ｓ１５、漏水判定ステップ）。本実施の形態１においては、ステップＳ１３におけるタイマ２ａの作動時にタイマ２ａの内部カウンタを「３０」に設定し、以後１分毎に内部カウンタ値を「０」になるまで「１」ずつ減算している。制御装置２はステップＳ１５において、このタイマ２ａの内部カウンタ値が「０」でないか否かを判定することで、タイマ２ａの計測時間、即ち所定水位（所定高水位）に到達してから警告水位に到達するまでの時間が３０分以内であるか否かを判定している。なお、この判定の基準となる３０分という所定時間はこれに限られるものではなく、コージェネレーションシステム１や床暖房パネル１５の形態等に応じて適宜設定される。
タイマ２ａの計測時間が３０分以内であると判定した場合は、熱交換器５の隔壁が破損し漏水が発生して供給側水循環路３の水が受給側水循環路４側に混入していると検知して、制御装置２に接続されたリモコン等の表示部等にその旨を表示する等して警告を発する（Ｓ１７）。なお、ステップＳ１５においてタイマ２ａの計測時間が３０分以内であると判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂに比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路４に多量の空気が混入している可能性もあるため、ステップＳ１６において、その旨検知するようにしてもよい。
【００３３】
ここで、通常は、熱交換器５の内部の隔壁が破損した場合であっても、供給側水循環路３には水道圧が印加されているため、暖房運転していなければ即ち暖房ポンプ１４が停止していれば、受給側水循環路４を循環する熱媒は供給側水循環路３に浸入せず健康被害等が発生する可能性は低く問題はない。しかしながら、熱交換器５の内部の隔壁が破損した状態で断水が発生した場合、供給側水循環路３の方が低圧となる可能性があり、この場合受給側水循環路４を流れる熱媒が隔壁の破損部分から供給側水循環路３内へ浸入する。このため、制御装置２は、供給側水循環路３内の圧力の低下を検出して断水の発生を監視している。
制御装置２は、圧力スイッチ３ａにより供給側水循環路３内の圧力の低下を検知して断水の発生を検知する（Ｓ１８、断水検知ステップ）。供給側水循環路３内の圧力の低下が検知されると、熱交換器５の隔壁が破損し漏水が発生して受給側水循環路４の熱媒が供給側水循環路３側に混入していると検知し（Ｓ１９）、警報を発して（Ｓ２０）、コージェネレーションシステム１の全ての機能を停止させるよう制御する（Ｓ２１）。なお、ステップＳ１８において、制御装置２は圧力スイッチ３ａにより圧力の低下が検知されるまで待機する。次に、制御装置２はリセットされたか否かを判定し（Ｓ２２）、リセットされるまで待機すると共に、使用者が供給側水循環路３に清水を通水させ管内を洗浄しリセットボタン（図示せず）を押す等してリセットを行うと、リセットされたと判定してＳ１２に戻る。
【００３４】
また、ステップＳ１５において、タイマ２ａの計測時間が３０分を超えたと判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６に空気が透過して受給側水循環路４に混入していると検知して（Ｓ２３）、制御装置２に接続されたリモコン等の表示部等にその旨を表示する等して警報を発すると共に、床暖房の運転を禁止するように制御し、以降図２に示す暖房水タンク６への自動補給も行わないように制御し（Ｓ２４）、ステップ２２へ移行する。ここで、ステップＳ２４において発報された警報や設定された床暖房の運転の禁止状態及び自動補給の禁止状態は、制御装置２に設けられた運転スイッチのオフ、電源のオフ、或いはＳ２２でリセットと判定されなければ解除されないため、制御装置２は運転スイッチのオフ、電源のオフ、或いはリセットが行われない限り警報を継続的に発すると共に、床暖房の運転の禁止状態及び自動補給の禁止状態を維持する。なお、ステップＳ１５においてタイマ２ａの計測時間が３０分を超えたと判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から微量の空気が混入している可能性もあるため、ステップＳ２３において、その旨検知するようにしてもよい。
【００３５】
なお、本実施の形態１においては、床暖房パネル１５により暖房を行うための暖房系統について説明したがこれに限られるものではなく、エンジン発電機の排熱により加熱される冷却水が循環するエンジン排熱系統についても同様の構成により熱交換器の漏水等を検知することができる。
【００３６】
以上のように本実施の形態１におけるコージェネレーションシステムは構成されているので、以下のような作用を有する。
（１）受給側水循環路４に接続された床暖房パネル１５が高所に設置された場合、暖房ポンプ１４の停止時には床暖房パネル１５の放熱管１６内が負圧になり、放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは放熱管１６に架橋ポリエチレン管を使用した場合には空気を透過する性質があるので、これ自体を透過して微量の空気が熱媒に混入した場合に、放熱管１６や接続管１７ａ，１７ｂの中の熱媒が暖房水タンク６に落ちるため暖房水タンク６内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、ステップＳ１２（所定水位検知ステップ）において所定水位を検知すると、ステップＳ１３（計測開始ステップ）においてタイマ２ａを作動させ、ステップＳ１４（警告水位検知ステップ）において警告水位を検知し、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、ステップＳ１５（漏水判定ステップ）においてタイマ２ａにより計測された時間が予め設定された所定時間（３０分）以内と判定した場合は、熱交換器５の隔壁の破損による漏水が発生している又は床暖房パネル１５の放熱管１６に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路４に多量の空気が混入していることを検知する。
（２）また、Ｓ１５（漏水判定ステップ）においてタイマ２ａにより計測された時間が予め設定された所定時間（３０分）を超えたと判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から又は放熱管１６を透過して受給側水循環路４に微量の空気が混入していることを検知する。これにより、放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは放熱管１６自体を透過して受給側水循環路４に微量の空気が混入することによる暖房水タンク６内の水位の上昇を熱交換器５の隔壁の破損による漏水と誤検知することがなく検知精度に優れる。
（３）熱交換器５の隔壁が破損したことを検知すると共にステップ１８（断水検知ステップ）において圧力スイッチ３ａにより供給側水循環路３の圧力の低下を検知して断水の発生を検知することにより、熱交換器５の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器５の隔壁の破損部分から受給側水循環路４を流れる熱媒が供給側水循環路３に浸入したことを検知してコージェネレーションシステム１の全機能又は特定の機能を停止することで、使用者等が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる。
（４）制御装置２は供給側水循環路３に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びコージェネレーションシステム１の全機能又は特定の機能の停止の解除を行うので、熱交換器５の隔壁が破損して漏水が発生し且つ断水が発生し、受給側水循環路４の汚水が供給側水循環路３に流入した場合であっても飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のコージェネレーションシステム及びその漏水・空気混入検知方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、この水位の上昇を水位検出手段により検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができるコージェネレーションシステムを提供することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがない検知精度に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えた場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができる検知精度に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）供給側水循環路の給水口に接続された水道の断水が発生した場合、供給側水循環路にかかっていた水道圧がなくなるため、供給側水循環路の圧力が低下する。制御装置は、熱交換器の隔壁が破損したことを水位検知部により検知すると共に、供給側循環路に配設された圧力スイッチにより供給側水循環路内の水圧の低下を検知して断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に混入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる安全性に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の効果に加え、
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能を停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができる安全性に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００４１】
請求項５に記載の発明によれば、
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から受給側水循環路に空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、所定水位検知ステップにおいて所定水位を検知した後、警告水位検知ステップにおいて警告水位を検知し水位の上昇を検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができるコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、計測開始ステップにおいて暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内と判定した場合は、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがない検知精度に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【００４２】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５の効果に加え、
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えたと判定した場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができる検知精度に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【００４３】
請求項７に記載の発明によれば、請求項５又は６の効果に加え、
（１）熱交換器の隔壁が破損したことを検知すると共に断水検知ステップにおいて断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に浸入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる安全性に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【００４４】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の効果に加え、
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができる安全性に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるコージェネレーションシステム及び接続された床暖房パネルを示す要部構成図
【図２】暖房水タンクへの自動補水動作を示すフローチャート
【図３】コージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知動作を示すフローチャート
【図４】（ａ）暖房水タンクへの水の補給開始時の水位を示す説明図
（ｂ）暖房水タンクの予め設定された所定水位（高水位）を示す説明図
（ｃ）暖房水タンクの警告水位を示す説明図
【図５】従来のコージェネレーションシステムを示す構成図
【図６】積層型の熱交換器の部分断面図
【符号の説明】
１ コージェネレーションシステム
２ 制御装置
２ａ タイマ
３ 供給側水循環路
３ａ 圧力スイッチ
４ 受給側水循環路
５ 熱交換器
６ 暖房水タンク
６ａ オーバーフロー口
７ 水位検知部
８ 基準電極
９ 暖房低水位電極
１０ 暖房高水位電極
１１ 暖房警告水位電極
１２ 暖房補給水管
１３ 暖房補給水弁
１４ 暖房ポンプ
１５ 床暖房パネル
１６ 放熱管
１７ａ，１７ｂ 接続管
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ 接続部
Ａ 建物
Ｂ 床
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガス、ＬＰガス等を用いてガスエンジン発電機や燃料電池発電機を運転し電気を発生し、副産物として発生した熱を貯湯式の湯水の加熱に利用するコージェネレーションシステム及び該コージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法に関し、特に、断水時に暖房熱媒水やエンジン冷却水等の汚水が清水循環路に流入することを防ぎ、健康被害の発生を防止することができるコージェネレーションシステム及びその漏水・空気混入検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のコージェネレーションシステムを示す構成図である。
図５において、１１０は循環路、１１０ａは循環路１１０に配設され床暖房パネル１１０ｃに通水される水（熱媒）の過熱を行う積層型の熱交換器、１１０ｂは熱交換器１１０ａと床暖房パネル１１０ｃの間に熱媒を循環させる床暖房循環路、１１１は内部に温度成層を形成する貯湯タンク、１１１ａは給湯を行う給湯口、１１２は湯水を循環させる循環ポンプ、１１３は循環ポンプ１１２からの吐出湯を一方のパイプを経由して貯湯タンク１１１へ送出するか又は他方のパイプへ送出する上部用三方弁、１１４は貯湯タンク１１１の底部の水を循環路１１０へ送出するか又は上部用三方弁１１３と共に循環路を形成する底部用三方弁、１１５はエアコンの室外機の排熱（凝縮熱）を熱交換する熱交換器、１１６は後述のガスエンジン１２０の排熱を熱交換する熱交換器、１１７は循環路１１０の湯水を加熱する補助熱源機、１１８はエアコンの室内機、１１９はガスエンジン１２０や後述のコンプレッサ等を内蔵した室外機、１２１はガスエンジン１２０で駆動されるコンプレッサである。
【０００３】
以上のように構成されたコージェネレーションシステムについて、その動作を説明する。
貯湯タンク１１１内に加熱された湯を貯湯する際には、底部三方弁１１４により貯湯タンク１１１の底部の水を循環路１１０に取り出し、その水を加熱部１１５〜１１７で加熱しながら循環路１１０を循環させて、その加熱された湯を上部三方弁１１３により貯湯タンク１１１の上部に戻して温度成層を形成して貯湯する。また、熱交換器１１０ａにおいては、循環路１１０を循環する湯の熱を床暖房循環路１１０ｂを循環する熱媒に供給することで、床暖房パネル１１０ｃに供給される熱媒の加熱を行うことができる。
【０００４】
図６は熱交換器１１０ａの一例としての積層型熱交換器の部分断面図である。
図６において、１１０ａは熱交換器、１２２は熱交換器１１０ａの熱の供給側すなわち循環路１１０側の通水路、１２３は熱交換器１１０ａの熱の受給側すなわち床暖房循環路１１０ｂ側の通水路、１２４は通水路１２２と通水路１２３とを隔てる隔壁である。
積層型の熱交換器１１０ａは、隔壁１２４を隔てて循環路１１０側の通水路１２２と床暖房循環路１１０ｂ側の通水路１２３が配設され、通水路１２２と通水路１２３との間で熱交換を行っている。熱交換器１１０ａの内部にはこのような通水路１２２と通水路１２３が無数に形成され隔壁１２４の表面積を大きくすることで熱交換効率を高めている。
【０００５】
また、都市ガス、ＬＰガス等を用いてガスエンジン発電機や燃料電池発電機を運転し電気を発生し、副産物として発生した熱を貯湯式の湯水の加熱に利用するコージェネレーションシステムとして本件出願人が出願したもの（特願２００２−２０７７４０号）がある。このコージェネレーションシステムは、熱交換器を介して熱の受給を行う熱の供給側水循環路又は熱の受給側水循環路に配設され供給側水循環路又は受給側水循環路を循環する水又は熱媒が一時的に貯留される水タンクと、水タンクの水位を検知する水位電極と、を備え、熱交換器の隔壁が破損した場合には、一方の循環路を流れる水又は熱媒が他方の循環路に浸入し循環路内の水量が増加し循環路に設けられた水タンクの水位が上昇するため、この水位の上昇を水位電極により検知することで、熱交換器の隔壁の破損を検知することができるものである。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコージェネレーションシステムでは、以下のような課題を有していた。
（１）熱交換器１１０ａの隔壁１２４が破損した場合に、通水路１２２に通水されている熱媒が通水路１２３側へ流れ込むことを検知することができないという課題を有していた。
（２）熱交換器１１０ａの隔壁１２４が破損し、且つ給水側に断水が発生した場合、通水路１２３に通水されている熱媒が通水路１２２側へ逆流して浸入し、循環路１１０を介して貯湯タンク１１１に貯湯される等して、例えばこれを使用者が飲用した場合に健康被害が発生するおそれがあり安全性に欠けるという課題を有していた。
（３）本件出願人が出願したコージェネレーションシステムでは、熱の受給側水循環路に接続された床暖房パネル等の暖房機が建物の２階の床下等の高所に設置されている場合、ポンプ停止時には床暖房パネルの配管内が負圧になり、接続部の微小漏れ箇所から或いは該配管自体へ空気が透過して混入することで、水タンク内の熱媒の水位が上昇し、これを水位電極が熱交換器の漏水と誤検知してしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生した場合に、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入したことを使用者に報知し飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れると共に、受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置されている場合であっても、暖房水タンク内の水位の上昇を漏水と誤検知することがない検知精度に優れたコージェネレーションシステム及びその漏水・空気混入検知方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のコージェネレーションシステムは、以下の構成を有している。
【０００８】
本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、エンジン発電機等の排熱装置の排熱又は補助熱源機により加熱された水が循環する供給側水循環路と、床暖房等の暖房機の水等からなる熱媒が循環する受給側水循環路と、前記供給側水循環路を循環する加熱された水と前記受給側水循環路を循環する熱媒との間で熱交換を行う少なくとも１の熱交換器と、を備え、前記供給側水循環路を循環する水の熱を前記熱交換器により前記受給側水循環路を循環する熱媒に供給して前記熱媒の加熱を行うことが可能なコージェネレーションシステムであって、全体を制御する制御装置と、時間を計測するタイマと、前記受給側水循環路に配設され前記受給側水循環路を循環する前記熱媒が一時的に貯留される暖房水タンクと、前記暖房水タンクに貯留された前記熱媒の水位を検知する水位検知部と、を備え、前記制御装置は、前記水位検知部により前記熱媒の水位が所定水位に到達したことを検知すると前記タイマを作動し、前記水位が前記所定水位より高水位の警告水位に到達するまでの時間を計測し、計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、前記熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は前記暖房機や配管の不良箇所から前記受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【０００９】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、この水位の上昇を水位検出手段により検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがなく検知精度に優れる。
【００１０】
ここで、水位検知部としては、暖房水タンク内に、警告水位を検知する暖房警告水位電極と、所定水位を検知する暖房高水位電極と、基準電極を設け、基準電極と各々の水位電極との間に低電圧を印加し通電するかどうかで水位を判断するものや、フロートスイッチにより水位を判断するもの等を用いることができる。
また、暖房機や配管の不良箇所としては、接合不良箇所等が挙げられる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１に記載の発明において、前記制御装置は、前記タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えた場合は、前記暖房機や配管の不良箇所から又は前記暖房機の配管を透過して前記受給側水循環路に微量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【００１２】
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えた場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができ検知精度に優れる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記供給側水循環路へ給水する給水口に接続された水道の断水が発生した場合に前記断水を圧力の低下として検知する圧力スイッチを備え、前記制御装置は、前記圧力スイッチにより水圧の低下を検知した場合に、警報を発してシステムの全機能又は特定の機能を停止する構成を有している。
【００１４】
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）供給側水循環路の給水口に接続された水道の断水が発生した場合、供給側水循環路にかかっていた水道圧がなくなるため、供給側水循環路の圧力が低下する。制御装置は、熱交換器の隔壁が破損したことを水位検知部により検知すると共に、供給側循環路に配設された圧力スイッチにより供給側水循環路内の水圧の低下を検知して断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に混入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる。
【００１５】
ここで、システムの全機能とは、給湯運転、お湯張り運転、風呂追い焚き運転、暖房運転、エンジン発電機の稼動等を含む全ての機能であり、特定の機能とはこれらの機能の内いずれか１以上の機能である。なお、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に混入した場合、少なくとも供給側水循環路の水が使用者に供給される給湯運転等は停止させる必要がある。
【００１６】
本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムは、請求項３に記載の発明において、前記制御装置は、前記供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、前記警報の解除及び前記システムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行う構成を有している。
【００１７】
この構成により、請求項３の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能を停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、供給側水循環路を循環するエンジン発電機等の排熱装置の排熱又は補助熱源機により加熱された水と受給側水循環路を循環する床暖房等の暖房機の水等からなる熱媒との間で熱交換を行うコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法であって、前記熱受給側水循環路に配設され循環する前記熱媒が一時的に貯留される暖房水タンク内の前記熱媒の水位が所定水位に到達したことを水位検知部により検知する所定水位検知ステップと、前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させる計測開始ステップと、前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が前記所定水位より高水位の警告水位に到達したことを検知する警告水位検知ステップと、前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が前記所定水位に到達してから前記警告水位に到達するまでの前記タイマによる計測時間を検出し、前記計測時間が予め設定された所定時間以内であるか否かを判定する漏水判定ステップと、を備え、前記漏水判定ステップにおいて前記計測時間が予め設定された所定時間以内と判定した場合、前記熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は前記暖房機や配管の不良箇所から前記受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【００１９】
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から受給側水循環路に空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、所定水位検知ステップにおいて所定水位を検知した後、警告水位検知ステップにおいて警告水位を検知し水位の上昇を検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、計測開始ステップにおいて暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内と判定した場合は、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがなく検知精度に優れる。
【００２０】
ここで、所定水位検知ステップにおいては、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達したことを水位検知部により検知する。水位検知部としては、暖房水タンク内に、警告水位を検知する暖房警告水位電極と、所定水位を検知する暖房高水位電極と、基準電極を設け、基準電極と各々の水位電極との間に低電圧を印加し通電するかどうかで水位を判断するものや、フロートスイッチにより水位を判断するもの等が用いられる。
警告水位検知ステップにおいては、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位より高水位の警告水位に到達したことを上述した水位検知部により検知する。
漏水判定ステップにおいては、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位検知ステップで検知される所定水位に到達してから、警告水位検知ステップで検知される警告水位に到達するまでの時間が予め設定された所定時間以内であるか否かを判定し、これに基づいて漏水等を検知する。ここで予め設定される所定時間としては、上述したように熱交換器の隔壁の破損による漏水により短時間で上昇したのか、或いは長時間に亘って徐々に上昇したのかを判定することができる時間が用いられる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、請求項５に記載の発明において、前記漏水判定ステップにおいて前記計測時間が予め設定された所定時間を超えたと判定した場合、前記暖房機や配管の不良箇所から又は前記暖房機の配管へ透過して前記受給側水循環路に微量の空気が混入していると検知する構成を有している。
【００２２】
この構成により、請求項５の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えたと判定した場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができ検知精度に優れる。
【００２３】
本発明の請求項７に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、請求項５又は６に記載の発明において、前記供給側水循環路へ給水する給水口に接続された水道の断水が発生したことを検知する断水検知ステップを備え、前記断水検知ステップにおいて前記断水の発生を検知した場合に、警報を発してシステムの全機能又は特定の機能を停止する構成を有している。
【００２４】
この構成により、請求項５又は６の作用に加え、以下のような作用を有する。（１）熱交換器の隔壁が破損したことを検知すると共に、断水検知ステップにおいて断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に浸入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる。
【００２５】
ここで、断水検知ステップにおいては、供給側水循環路内の水圧の低下を供給側水循環路に配設された圧力スイッチ等で検知することにより、断水の発生を検知する。
【００２６】
本発明の請求項８に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法は、請求項７に記載の発明において、前記供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、前記警報の解除及び前記システムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行う構成を有している。
【００２７】
この構成により、請求項７の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１におけるコージェネレーションシステム及び接続された床暖房パネルを示す要部構成図である。
図１において、１は本実施の形態１におけるコージェネレーションシステム、２は全体を制御する制御装置、２ａは制御装置２に内蔵されたタイマ、３は供給側水循環路、３ａは供給側水循環路３に配設された圧力スイッチ、４は受給側水循環路、５は供給側水循環路３を循環する水と受給側水循環路４を循環する水等の熱媒との間で熱交換を行う熱交換器、６は受給側水循環路４に配設された暖房水タンク、６ａは暖房水タンク６の開放部であるオーバーフロー口、７は暖房水タンク６に配設された水位検知部、８は基準電極、９は暖房低水位電極、１０は暖房高水位電極、１１は暖房警告水位電極、１２は暖房水タンク６に水を補給するための暖房補給水管、１３は暖房補給水管１２に配設された暖房補給水弁、１４は受給側水循環路４に配設された暖房ポンプ、１５は建物Ａの２階の床Ｂの下部に敷設された床暖房パネル、１６は床暖房パネル１５の放熱管であり、銅管や架橋ポリエチレン管、ポリブテン管等が好適に用いられる。１７ａ，１７ｂは床暖房パネル１５とコージェネレーションシステム１を接続する接続管、１８ａ，１８ｂは接続管１７ａ，１７ｂと床暖房パネル１５の放熱管１６を接続する接続部、１９ａ，１９ｂは接続管１７ａ，１７ｂとコージェネレーションシステム１内の受給側水循環路４とを接続する接続部である。
供給側水循環路３には貯湯タンク（図示せず）や補助熱源機（図示せず）、エンジン発電機等の排熱装置の排熱が供給される排熱用熱交換器（図示せず）が配設されており、供給側水循環路３に通水される水を補助熱源機や該排熱用熱交換器により加熱している。加熱された水は熱交換器５において受給側水循環路４を流れる熱媒に熱を供給し、或いは暖房機の不使用時等には適宜貯湯タンクに貯湯される。また、供給側水循環路３には給水口（図示せず）や給湯口（図示せず）が設けられており、加熱された水や貯湯された水を適宜給湯口から給湯することができると共に、給湯により減少した水を給水口から補給している。
受給側水循環路４は、接続管１７及び床暖房パネル１５の放熱管１６と共に熱媒が循環する循環路を形成している。熱媒は暖房ポンプ１４から吐出され接続部１９ａから接続管１７ａ，接続部１８ａ，放熱管１６，接続部１８ｂ，接続管１７ｂを通って接続部１９ｂから受給側水循環路４に入り、熱交換器５，暖房水タンク６を通って暖房ポンプ１４へ戻る。
水位検知部７は、基準電極８、暖房低水位電極９、暖房高水位電極１０、暖房警告水位電極１１により構成され、暖房低水位電極９、暖房高水位電極１０、暖房警告水位電極１１は各々暖房水タンク６の内部上壁面から下方へ延びており、先端部が各々所定低水位、所定高水位、警告水位に位置するような所定の長さに形成されている。これにより、基準電極８と各々の水位電極との間に低電圧を印加し通電するかどうかで水位を判断することができる。
また、制御装置２は、所定低水位より水位が低下したことを暖房低水位電極９により検知すると、暖房補給水弁１３を開き暖房補給水管１２を介して給水口より暖房水タンク６へ補給水を供給し、水位が所定高水位に到達すると暖房高水位電極１０によりそれを検知して暖房補給水弁１３を閉じ、自動で水の補給を行う。なお、制御装置２は暖房補給水弁１３を開いて水の補給を行った場合は、それが行われた時刻と共に制御装置２内の記憶装置（図示せず）に記憶する。
【００２９】
以上のように構成されたコージェネレーションシステム１及びコージェネレーションシステム１に接続された床暖房パネル１５について、その動作を図２乃至図４を用いて説明する。
図２は暖房水タンクへの自動補水動作を示すフローチャートであり、図３はコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知動作を示すフローチャートであり、図４（ａ）は暖房水タンクへの水の補給開始時の水位を示す説明図であり、図４（ｂ）は暖房水タンクの予め設定された所定水位（所定高水位）を示す説明図であり、図４（ｃ）は暖房水タンクの警告水位を示す説明図である。
図４において、４は受給側水循環路、６は暖房水タンク、６ａはオーバーフロー口、７は水位検知部、８は基準電極、９は暖房低水位電極、１０は暖房高水位電極、１１は暖房警告水位電極、１２は暖房補給水管であり、これらは図１において説明したものと同様であるので同一の符号を付けて説明を省略する。
【００３０】
まず、暖房水タンク６への水の自動補水動作について説明する。
図２において、電源が投入されると、制御装置２は暖房低水位電極９がオフ、即ち通電がないか否かを判定する（Ｓ１）。なお、暖房低水位電極９がオフと判定した場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ａ）に示すように所定の低水位以下まで低下している。暖房低水位電極９がオフと判定した場合は暖房補給水弁１３を開き、暖房補給水管１２から暖房水タンク６へ水の補給を開始する（Ｓ２）。なお、暖房低水位電極９がオフではないと判定した場合は、制御装置２は暖房低水位電極９がオフと判定するまで待機する。
ステップＳ２で暖房補給水弁１３を開き暖房水タンク６へ水の補給が開始されると、制御装置２は、暖房高水位電極１０がオンか否か、即ち通電しているか否かを判定する（Ｓ３）。なお、暖房高水位電極１０がオンと判定した場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ｂ）に示すように所定水位（所定高水位）に到達している。暖房高水位電極１０がオンと判定すると、制御装置２は暖房補給水弁１３を閉じ（Ｓ４）、暖房水タンク６への水の補給を止め、暖房水タンク６への補水動作を終了する。なお、ステップＳ３において、暖房高水位電極１０がオンではないと判定した場合は、制御装置２は暖房高水位電極１０がオンと判定するまで待機する。
【００３１】
次に、コージェネレーションシステム１の漏水・空気混入検知動作について説明する。
図３において、制御装置２は暖房高水位電極１０がオフからオンになる、即ち通電していない状態から通電したか否かを判定する（ステップＳ１２、所定水位検知ステップ）。なお、暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定された場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ｂ）に示すように所定水位（所定高水位）に到達している。暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定すると、タイマ２ａを作動させ時間の計測を開始する（Ｓ１３、計測開始ステップ）。なお、図３に示す漏水・空気混入検知動作と図２に示す暖房水タンク６への水の自動補給動作は各々独立して並行して行われる。したがって、図２のステップＳ３において制御装置２が暖房高水位電極１０がオンと判定した際には、図３のステップＳ１２において暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定するため、連動して漏水・空気混入検知動作が行われることになる。
【００３２】
ここで、熱交換器５において供給側水循環路３と受給側水循環路４とを隔てる隔壁が破損した場合、暖房ポンプ１４が停止していれば給水口（図示せず）に接続された水道圧により供給側水循環路３の方が高圧であるため、供給側水循環路３を流れる水が隔壁の破損部分から受給側水循環路４内へ浸入する。受給側水循環路４に供給側水循環路３から水が浸入すると、暖房水タンク６に貯留された熱媒の水位が上がる。一方、本実施の形態１のように、コージェネレーションシステム１に接続された床暖房パネル１５が建物Ａの２階の床Ｂに敷設され、床暖房パネル１５の放熱管１６に架橋ポリエチレン管を使用した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６に空気が透過するため、暖房停止時即ち暖房ポンプ１４の停止時には暖房水タンク６に貯留された熱媒の水位が上がる。制御装置２は、これらの異なる要因による暖房水タンク６の水位の上昇を見分けるために、暖房水タンク６内の水位が所定水位（所定高水位）に到達してから警告水位に到達するまでの時間をタイマ２ａにより計測している。
ステップＳ１３においてタイマ２ａを作動すると、制御装置２は、暖房警告水位電極１１がオンか否か即ち通電しているか否かを判定する（Ｓ１４、警告水位検知ステップ）。暖房警告水位電極１１がオンと判定された場合、暖房水タンク６内の水位は図４（ｃ）に示すように所定水位（警告水位）に到達している。暖房警告水位電極１１がオンではない即ち通電していないと判定した場合は、ステップＳ１２に戻る。この場合、既に暖房水タンク６の水位は所定水位（所定高水位）を超えているので、ステップＳ１２において暖房高水位電極１０がオフからオンになったと判定されることはなく、タイマ２ａを作動することなくステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４において、暖房警告水位電極１１がオン即ち通電していると判定すると、その判定時までのタイマ２ａの計測時間が３０分以内か否かを判定する（Ｓ１５、漏水判定ステップ）。本実施の形態１においては、ステップＳ１３におけるタイマ２ａの作動時にタイマ２ａの内部カウンタを「３０」に設定し、以後１分毎に内部カウンタ値を「０」になるまで「１」ずつ減算している。制御装置２はステップＳ１５において、このタイマ２ａの内部カウンタ値が「０」でないか否かを判定することで、タイマ２ａの計測時間、即ち所定水位（所定高水位）に到達してから警告水位に到達するまでの時間が３０分以内であるか否かを判定している。なお、この判定の基準となる３０分という所定時間はこれに限られるものではなく、コージェネレーションシステム１や床暖房パネル１５の形態等に応じて適宜設定される。
タイマ２ａの計測時間が３０分以内であると判定した場合は、熱交換器５の隔壁が破損し漏水が発生して供給側水循環路３の水が受給側水循環路４側に混入していると検知して、制御装置２に接続されたリモコン等の表示部等にその旨を表示する等して警告を発する（Ｓ１７）。なお、ステップＳ１５においてタイマ２ａの計測時間が３０分以内であると判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂに比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路４に多量の空気が混入している可能性もあるため、ステップＳ１６において、その旨検知するようにしてもよい。
【００３３】
ここで、通常は、熱交換器５の内部の隔壁が破損した場合であっても、供給側水循環路３には水道圧が印加されているため、暖房運転していなければ即ち暖房ポンプ１４が停止していれば、受給側水循環路４を循環する熱媒は供給側水循環路３に浸入せず健康被害等が発生する可能性は低く問題はない。しかしながら、熱交換器５の内部の隔壁が破損した状態で断水が発生した場合、供給側水循環路３の方が低圧となる可能性があり、この場合受給側水循環路４を流れる熱媒が隔壁の破損部分から供給側水循環路３内へ浸入する。このため、制御装置２は、供給側水循環路３内の圧力の低下を検出して断水の発生を監視している。
制御装置２は、圧力スイッチ３ａにより供給側水循環路３内の圧力の低下を検知して断水の発生を検知する（Ｓ１８、断水検知ステップ）。供給側水循環路３内の圧力の低下が検知されると、熱交換器５の隔壁が破損し漏水が発生して受給側水循環路４の熱媒が供給側水循環路３側に混入していると検知し（Ｓ１９）、警報を発して（Ｓ２０）、コージェネレーションシステム１の全ての機能を停止させるよう制御する（Ｓ２１）。なお、ステップＳ１８において、制御装置２は圧力スイッチ３ａにより圧力の低下が検知されるまで待機する。次に、制御装置２はリセットされたか否かを判定し（Ｓ２２）、リセットされるまで待機すると共に、使用者が供給側水循環路３に清水を通水させ管内を洗浄しリセットボタン（図示せず）を押す等してリセットを行うと、リセットされたと判定してＳ１２に戻る。
【００３４】
また、ステップＳ１５において、タイマ２ａの計測時間が３０分を超えたと判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６に空気が透過して受給側水循環路４に混入していると検知して（Ｓ２３）、制御装置２に接続されたリモコン等の表示部等にその旨を表示する等して警報を発すると共に、床暖房の運転を禁止するように制御し、以降図２に示す暖房水タンク６への自動補給も行わないように制御し（Ｓ２４）、ステップ２２へ移行する。ここで、ステップＳ２４において発報された警報や設定された床暖房の運転の禁止状態及び自動補給の禁止状態は、制御装置２に設けられた運転スイッチのオフ、電源のオフ、或いはＳ２２でリセットと判定されなければ解除されないため、制御装置２は運転スイッチのオフ、電源のオフ、或いはリセットが行われない限り警報を継続的に発すると共に、床暖房の運転の禁止状態及び自動補給の禁止状態を維持する。なお、ステップＳ１５においてタイマ２ａの計測時間が３０分を超えたと判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から微量の空気が混入している可能性もあるため、ステップＳ２３において、その旨検知するようにしてもよい。
【００３５】
なお、本実施の形態１においては、床暖房パネル１５により暖房を行うための暖房系統について説明したがこれに限られるものではなく、エンジン発電機の排熱により加熱される冷却水が循環するエンジン排熱系統についても同様の構成により熱交換器の漏水等を検知することができる。
【００３６】
以上のように本実施の形態１におけるコージェネレーションシステムは構成されているので、以下のような作用を有する。
（１）受給側水循環路４に接続された床暖房パネル１５が高所に設置された場合、暖房ポンプ１４の停止時には床暖房パネル１５の放熱管１６内が負圧になり、放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは放熱管１６に架橋ポリエチレン管を使用した場合には空気を透過する性質があるので、これ自体を透過して微量の空気が熱媒に混入した場合に、放熱管１６や接続管１７ａ，１７ｂの中の熱媒が暖房水タンク６に落ちるため暖房水タンク６内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、ステップＳ１２（所定水位検知ステップ）において所定水位を検知すると、ステップＳ１３（計測開始ステップ）においてタイマ２ａを作動させ、ステップＳ１４（警告水位検知ステップ）において警告水位を検知し、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、ステップＳ１５（漏水判定ステップ）においてタイマ２ａにより計測された時間が予め設定された所定時間（３０分）以内と判定した場合は、熱交換器５の隔壁の破損による漏水が発生している又は床暖房パネル１５の放熱管１６に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路４に多量の空気が混入していることを検知する。
（２）また、Ｓ１５（漏水判定ステップ）においてタイマ２ａにより計測された時間が予め設定された所定時間（３０分）を超えたと判定した場合は、床暖房パネル１５の放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から又は放熱管１６を透過して受給側水循環路４に微量の空気が混入していることを検知する。これにより、放熱管１６や接続部１８ａ，１８ｂの比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは放熱管１６自体を透過して受給側水循環路４に微量の空気が混入することによる暖房水タンク６内の水位の上昇を熱交換器５の隔壁の破損による漏水と誤検知することがなく検知精度に優れる。
（３）熱交換器５の隔壁が破損したことを検知すると共にステップ１８（断水検知ステップ）において圧力スイッチ３ａにより供給側水循環路３の圧力の低下を検知して断水の発生を検知することにより、熱交換器５の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器５の隔壁の破損部分から受給側水循環路４を流れる熱媒が供給側水循環路３に浸入したことを検知してコージェネレーションシステム１の全機能又は特定の機能を停止することで、使用者等が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる。
（４）制御装置２は供給側水循環路３に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びコージェネレーションシステム１の全機能又は特定の機能の停止の解除を行うので、熱交換器５の隔壁が破損して漏水が発生し且つ断水が発生し、受給側水循環路４の汚水が供給側水循環路３に流入した場合であっても飲用による健康被害の発生を防止することができ安全性に優れる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のコージェネレーションシステム及びその漏水・空気混入検知方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、この水位の上昇を水位検出手段により検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができるコージェネレーションシステムを提供することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがない検知精度に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えた場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができる検知精度に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）供給側水循環路の給水口に接続された水道の断水が発生した場合、供給側水循環路にかかっていた水道圧がなくなるため、供給側水循環路の圧力が低下する。制御装置は、熱交換器の隔壁が破損したことを水位検知部により検知すると共に、供給側循環路に配設された圧力スイッチにより供給側水循環路内の水圧の低下を検知して断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に混入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる安全性に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の効果に加え、
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能を停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができる安全性に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００４１】
請求項５に記載の発明によれば、
（１）熱交換器の隔壁が破損し供給側水循環路を流れる水が受給側水循環路に浸入した場合又は暖房機の配管や接続部の接合不良箇所等から受給側水循環路に空気が混入した場合は、受給側水循環路内の水量が増加し暖房水タンクの水位が予め設定された所定水位から警告水位まで上昇するため、所定水位検知ステップにおいて所定水位を検知した後、警告水位検知ステップにおいて警告水位を検知し水位の上昇を検知することで、熱交換器の隔壁の破損による漏水又は暖房機や配管から受給側水循環路への空気の混入を検知することができるコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
（２）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、計測開始ステップにおいて暖房水タンク内の熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させ、熱媒の水位が所定水位から警告水位に到達するまでの時間を計測し、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間以内と判定した場合は、熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は暖房機の配管に比較的程度の大きい接合不良箇所がありそこから受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することにより、接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体へ透過して微量の空気が混入することによる暖房水タンク内の水位の上昇を熱交換器の隔壁の破損による漏水と誤検知することがない検知精度に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【００４２】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５の効果に加え、
（１）受給側水循環路に接続された暖房機が高所に設置された場合には、ポンプ停止時に暖房機の配管内が負圧になり配管や接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは該配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入し暖房水タンク内の熱媒の水位が上昇する。この水位の上昇は長時間に亘って徐々に上昇するので、漏水判定ステップにおいてタイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えたと判定した場合は、暖房機の配管の接続部の比較的程度の小さい接合不良箇所から又は暖房機の配管を透過して微量の空気が混入していると検知することにより、暖房機の配管の比較的程度の小さい接合不良箇所から或いは配管自体を透過して受給側水循環路に微量の空気が混入していることを正確に検知することができる検知精度に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【００４３】
請求項７に記載の発明によれば、請求項５又は６の効果に加え、
（１）熱交換器の隔壁が破損したことを検知すると共に断水検知ステップにおいて断水の発生を検知することにより、熱交換器の隔壁が破損した状態で断水が発生したことを検知し、熱交換器の隔壁の破損部分から受給側水循環路を流れる熱媒が供給側水循環路に浸入したことを検知し、システムの全機能又は特定の機能を停止することで、使用者が汚水である熱媒を誤って飲用することがなく健康被害が発生することを防ぐことができる安全性に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【００４４】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の効果に加え、
（１）供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、警報の解除及びシステムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行うので、熱交換器の隔壁が破損して漏水が発生し且つ給水側に断水が発生し、受給側水循環路の汚水が供給側水循環路に流入した場合であっても断水から回復し管内を洗浄した後でなければ使用できないので飲用による健康被害の発生を防止することができる安全性に優れたコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるコージェネレーションシステム及び接続された床暖房パネルを示す要部構成図
【図２】暖房水タンクへの自動補水動作を示すフローチャート
【図３】コージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知動作を示すフローチャート
【図４】（ａ）暖房水タンクへの水の補給開始時の水位を示す説明図
（ｂ）暖房水タンクの予め設定された所定水位（高水位）を示す説明図
（ｃ）暖房水タンクの警告水位を示す説明図
【図５】従来のコージェネレーションシステムを示す構成図
【図６】積層型の熱交換器の部分断面図
【符号の説明】
１ コージェネレーションシステム
２ 制御装置
２ａ タイマ
３ 供給側水循環路
３ａ 圧力スイッチ
４ 受給側水循環路
５ 熱交換器
６ 暖房水タンク
６ａ オーバーフロー口
７ 水位検知部
８ 基準電極
９ 暖房低水位電極
１０ 暖房高水位電極
１１ 暖房警告水位電極
１２ 暖房補給水管
１３ 暖房補給水弁
１４ 暖房ポンプ
１５ 床暖房パネル
１６ 放熱管
１７ａ，１７ｂ 接続管
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ 接続部
Ａ 建物
Ｂ 床
Claims (8)
- エンジン発電機等の排熱装置の排熱又は補助熱源機により加熱された水が循環する供給側水循環路と、床暖房等の暖房機の水等からなる熱媒が循環する受給側水循環路と、前記供給側水循環路を循環する加熱された水と前記受給側水循環路を循環する熱媒との間で熱交換を行う少なくとも１の熱交換器と、を備え、前記供給側水循環路を循環する水の熱を前記熱交換器により前記受給側水循環路を循環する熱媒に供給して前記熱媒の加熱を行うことが可能なコージェネレーションシステムであって、
全体を制御する制御装置と、時間を計測するタイマと、前記受給側水循環路に配設され前記受給側水循環路を循環する前記熱媒が一時的に貯留される暖房水タンクと、前記暖房水タンクに貯留された前記熱媒の水位を検知する水位検知部と、を備え、
前記制御装置は、前記水位検知部により前記熱媒の水位が所定水位に到達したことを検知すると前記タイマを作動し、前記水位が前記所定水位より高水位の警告水位に到達するまでの時間を計測し、計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、前記熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は前記暖房機や配管の不良箇所から前記受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することを特徴とするコージェネレーションシステム。 - 前記制御装置は、前記タイマにより計測された時間が予め設定された所定時間を超えた場合は、前記暖房機や配管の不良箇所から又は前記暖房機の配管を透過して前記受給側水循環路に微量の空気が混入していると検知することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
- 前記供給側水循環路へ給水する給水口に接続された水道の断水が発生した場合に前記断水を圧力の低下として検知する圧力スイッチを備え、前記制御装置は、前記圧力スイッチにより水圧の低下を検知した場合に、警報を発してシステムの全機能又は特定の機能を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
- 前記制御装置は、前記供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、前記警報の解除及び前記システムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行うことを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
- 供給側水循環路を循環するエンジン発電機等の排熱装置の排熱又は補助熱源機により加熱された水と受給側水循環路を循環する床暖房等の暖房機の水等からなる熱媒との間で熱交換を行うコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法であって、
前記熱受給側水循環路に配設され循環する前記熱媒が一時的に貯留される暖房水タンク内の前記熱媒の水位が所定水位に到達したことを水位検知部により検知する所定水位検知ステップと、
前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が所定水位に到達するとタイマを作動させる計測開始ステップと、
前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が前記所定水位より高水位の警告水位に到達したことを検知する警告水位検知ステップと、
前記暖房水タンク内の前記熱媒の水位が前記所定水位に到達してから前記警告水位に到達するまでの前記タイマによる計測時間を検出し、前記計測時間が予め設定された所定時間以内であるか否かを判定する漏水判定ステップと、
を備え、
前記漏水判定ステップにおいて前記計測時間が予め設定された所定時間以内と判定した場合、前記熱交換器の隔壁の破損による漏水が発生している又は前記暖房機や配管の不良箇所から前記受給側水循環路に多量の空気が混入していると検知することを特徴とするコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法。 - 前記漏水判定ステップにおいて前記計測時間が予め設定された所定時間を超えたと判定した場合、前記暖房機や配管の不良箇所から又は前記暖房機の配管へ透過して前記受給側水循環路に微量の空気が混入していると検知することを特徴とする請求項５に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法。
- 前記供給側水循環路へ給水する給水口に接続された水道の断水が発生したことを検知する断水検知ステップを備え、
前記断水検知ステップにおいて前記断水の発生を検知した場合に、警報を発してシステムの全機能又は特定の機能を停止することを特徴とする請求項５又は６に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法。 - 前記供給側水循環路に清水を通水させ管内を洗浄した後、前記警報の解除及び前記システムの全機能又は特定の機能の停止の解除を行うことを特徴とする請求項７に記載のコージェネレーションシステムの漏水・空気混入検知方法。
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