特開 2024-19206 熱利用システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024019206

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】熱利用システム

(51)【国際特許分類】

   F22B 1/16 20060101AFI20240201BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20240201BHJP

   F23G 5/46 20060101ALN20240201BHJP

【ＦＩ】

F22B1/16 Z

F01K27/02 D

F23G5/46 A

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023198396

(22)【出願日】2023-11-22

(62)【分割の表示】P 2019213183の分割

【原出願日】2019-11-26

(71)【出願人】

【識別番号】000192590

【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100109058

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】山口 修史

(72)【発明者】

【氏名】尾家 俊康

(72)【発明者】

【氏名】迫田 健吾

(57)【要約】

【課題】熱源流体が有する熱エネルギーが少ない場合でも熱利用設備を起動させることが可能な熱利用システムを提供する。
【解決手段】熱利用システムは、熱源流路と、熱源流路から流入する熱源流体から熱媒体へ放熱させる熱交換器と、熱交換器で熱媒体が回収した熱を利用する熱利用設備と、前記熱交換器と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、循環流路を通じて前記熱交換器と前記熱利用設備との間で熱媒体を循環させる循環ポンプと、循環流路を流通する前記熱媒体を加熱する加熱機構と、循環流路に接続された膨張タンクと、熱利用設備の起動中に、加熱機構を制御して循環流路を通じて熱交換器と熱利用設備との間を循環する前記熱媒体を加熱する制御部とを備え、加熱機構は、前記循環流路における前記熱交換器の熱媒体の出口側の流路部分に配置又は接続され、前記膨張タンクは、前記循環流路における前記加熱機構よりも下流側の部位に接続されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源流体が流通する熱源流路と、
前記熱源流路から流入する前記熱源流体から熱媒体へ放熱させる第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で前記熱媒体が前記熱源流体から回収した熱を利用する熱利用設備と、
前記熱媒体が流通する流路であって、前記第１熱交換器と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、
前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、
前記循環流路を流通する前記熱媒体を加熱する加熱機構と、
前記循環流路に接続された膨張タンクと、
前記加熱機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、前記循環ポンプを起動して前記熱媒体を前記循環流路に流通させ、且つ前記加熱機構を制御して前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間を循環する前記熱媒体を加熱するように構成され、
前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の流路部分に配置又は接続され、
前記膨張タンクは、前記循環流路における前記加熱機構よりも下流側の部位に接続されている、熱利用システム。

【請求項2】

熱源流体が流通する熱源流路と、
前記熱源流路から流入する前記熱源流体から熱媒体へ放熱させる第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で前記熱媒体が前記熱源流体から回収した熱を利用する熱利用設備と、
前記熱媒体が流通する流路であって、前記第１熱交換器と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、
前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、
前記循環流路を流通する前記熱媒体を加熱する加熱機構と、
前記循環流路に接続された膨張タンクと、
前記加熱機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、前記循環ポンプを起動して前記熱媒体を前記循環流路に流通させ、且つ前記加熱機構を制御して前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間を循環する前記熱媒体を加熱するように構成され、
前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の入口側の流路部分に接続された両端を有するタンク用流路と、該タンク用流路に配置され、前記熱源流体により加熱された熱媒体を貯留するバッファタンクとを有していて、該バッファタンク内に貯留された熱媒体を前記循環流路に供給することで当該循環流路内を流通する熱媒体を加熱するように構成され、
前記膨張タンクは、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の流路部分に接続されている、熱利用システム。

【請求項3】

前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の前記流路部分に配置された電気ヒータにより構成されている、請求項１記載の熱利用システム。

【請求項4】

前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の前記流路部分に接続された両端を有する加熱用流路と、前記加熱用流路に配置され、該加熱用流路を流通する熱媒体と該熱媒体よりも高温の加熱媒体との間で熱交換を行う第２熱交換器とを含んで構成されている、請求項１記載の熱利用システム。

【請求項5】

前記膨張タンクは密閉型の膨張タンクである、請求項１から４のいずれか１つに記載の熱利用システム。

【請求項6】

前記制御部は、前記熱利用設備の起動完了後は、前記加熱機構を停止状態とするように構成されている、請求項１から５のいずれか１つに記載の熱利用システム。

【請求項7】

前記熱源流路から前記第１熱交換器への前記熱源流体の流入及びその停止を切り替える熱源流体切替部をさらに備え、
前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、前記熱源流体切替部を制御して前記熱源流路から前記第１熱交換器へ前記熱源流体を流入させる、請求項６に記載の熱利用システム。

【請求項8】

前記熱利用設備を迂回するように前記循環流路に接続されたバイパス流路と、
前記循環流路から前記バイパス流路への前記熱媒体の流入及びその停止を切り替える熱媒体切替部と、
前記循環流路を流通する前記熱媒体の温度を検知する温度検知部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、
前記熱源流体切替部を制御して前記熱源流路から前記第１熱交換器へ前記熱源流体を流入させると共に、前記循環ポンプを起動して前記循環流路及び前記バイパス流路に前記熱媒体を流通させる第１運転と、
前記第１運転において前記温度検知部による検知温度が第１設定温度以上になった時に、前記熱媒体切替部を制御して前記熱利用設備への前記熱媒体の流入を許容し、前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる第２運転と、
前記第２運転において前記温度検知部による検知温度が前記第１設定温度よりも低い第２設定温度未満になった時に、前記加熱機構を作動させる第３運転と、を実行するように構成されている、請求項７に記載の熱利用システム。

【請求項9】

前記循環流路には、当該循環流路を流通する熱媒体が保有する熱を前記熱利用設備に向けて伝達する熱伝達器が設けられ、
前記加熱機構及び前記膨張タンクは、前記循環流路における前記第１熱交換器よりも下流側で且つ前記熱伝達器よりも上流側に配置されている、請求項１、３又は４記載の熱利用システム。

【請求項10】

前記循環流路には、当該循環流路を流通する熱媒体が保有する熱を前記熱利用設備に向けて伝達する熱伝達器が設けられ、
前記加熱機構は、前記循環流路における前記熱伝達器よりも下流側で且つ前記第１熱交換器よりも上流側に配置され、
前記膨張タンクは、前記循環流路における前記第１熱交換器よりも下流側で且つ前記熱伝達器よりも上流側に配置されている、請求項２記載の熱利用システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱利用システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載されているように、下水汚泥等を焼却する焼却炉より排出される高温の排ガスから熱を回収して利用する熱利用システムが知られている。このような熱利用システムは、排ガスが有する熱エネルギーの有効利用の観点から望ましく、近年注目を集めている技術である。

【0003】

特許文献１に記載された熱利用システムは、焼却炉から排出された排ガスの熱により白煙防止空気を加熱する白煙防止器と、加熱された白煙防止空気を煙突まで導く流路上に配置された熱回収用ボイラと、熱回収用ボイラの前後に配置された一対のダンパと、熱回収用ボイラを迂回するバイパスラインと、を備えている。この熱利用システムによれば、熱回収用ボイラにおいて、白煙防止空気を熱源として蒸気を発生させることができる。そして、発生した蒸気は、所定の利用先に送られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－２４２０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された熱利用システムでは、その起動時において、蒸気の利用先の設備（熱利用設備）の起動に必要な熱エネルギーが、当該熱利用設備の定常運転に必要な熱エネルギーよりも大きい場合がある。このため、焼却炉の規模が小さい廃棄物処理設備等、熱源流体が有する熱エネルギーが限られている場合には、熱エネルギーが不足し、熱利用設備を起動させることができない状況に陥る。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱源流体が有する熱エネルギーが少ない場合であっても、熱利用設備を起動させることが可能な熱利用システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の発明に係る熱利用システムは、熱源流体が流通する熱源流路と、前記熱源流路から流入する前記熱源流体から熱媒体へ放熱させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器で前記熱媒体が前記熱源流体から回収した熱を利用する熱利用設備と、前記熱媒体が流通する流路であって、前記第１熱交換器と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記循環流路を流通する前記熱媒体を加熱する加熱機構と、前記循環流路に接続された膨張タンクと、前記加熱機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、前記循環ポンプを起動して前記熱媒体を前記循環流路に流通させ、且つ前記加熱機構を制御して前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間を循環する前記熱媒体を加熱するように構成され、前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の流路部分に配置又は接続され、前記膨張タンクは、前記循環流路における前記加熱機構よりも下流側の部位に接続されている。

【0008】

第２の発明に係る熱利用システムは、熱源流体が流通する熱源流路と、前記熱源流路から流入する前記熱源流体から熱媒体へ放熱させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器で前記熱媒体が前記熱源流体から回収した熱を利用する熱利用設備と、前記熱媒体が流通する流路であって、前記第１熱交換器と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記循環流路を流通する前記熱媒体を加熱する加熱機構と、前記循環流路に接続された膨張タンクと、前記加熱機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、前記循環ポンプを起動して前記熱媒体を前記循環流路に流通させ、且つ前記加熱機構を制御して前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間を循環する前記熱媒体を加熱するように構成され、前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の入口側の流路部分に接続された両端を有するタンク用流路と、該タンク用流路に配置され、前記熱源流体により加熱された熱媒体を貯留するバッファタンクとを有していて、該バッファタンク内に貯留された熱媒体を前記循環流路に供給することで当該循環流路内を流通する熱媒体を加熱するように構成され、前記膨張タンクは、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の流路部分に接続されている。

【0009】

これらの熱利用システムによれば、熱利用設備の起動中に、熱源流体により熱媒体を加熱すると共に、さらに、加熱機構により熱媒体を加熱することができる。このため、当該起動中に循環流路を通じて第１熱交換器と熱利用設備との間を循環する熱媒体が熱源流体から回収する熱エネルギーが少なく、熱利用設備の起動に必要なエネルギーに及ばない場合であっても、その不足分の熱エネルギーを加熱機構により補うことができる。したがって、本発明の熱利用システムによれば、熱源流体が有する熱エネルギーが少ない場合であっても、熱利用設備を起動させることが可能になる。

【0010】

第３の発明では、第１の発明において、前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の前記流路部分に配置された電気ヒータにより構成されていてもよい。

【0011】

第４の発明では、第１の発明において、前記加熱機構は、前記循環流路における前記第１熱交換器の熱媒体の出口側の前記流路部分に接続された両端を有する加熱用流路と、前記加熱用流路に配置され、該加熱用流路を流通する熱媒体と該熱媒体よりも高温の加熱媒体との間で熱交換を行う第２熱交換器とを含んで構成されていてもよい。

【0012】

第５の発明では、第１～第４のいずれか１つの発明において、前記膨張タンクは密閉型の膨張タンクであってもよい。

【0013】

第６の発明では、第１から第５のいずれか１つの発明において、前記制御部は、前記熱利用設備の起動完了後は、前記加熱機構を停止状態とするように構成されていてもよい。

【0014】

第７の発明では、第６の発明において、前記熱源流路から前記第１熱交換器への前記熱源流体の流入及びその停止を切り替える熱源流体切替部をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、前記熱源流体切替部を制御して前記熱源流路から前記第１熱交換器へ前記熱源流体を流入させてもよい。

【0015】

この構成によれば、熱利用設備の停止中に第１熱交換器への熱源流体の流入を停止することができるため、当該停止中に熱媒体が熱源流体によって加熱されて循環流路から噴き出すのを抑制することができる。

【0016】

第８の発明では、第７の発明において、前記熱利用設備を迂回するように前記循環流路に接続されたバイパス流路と、前記循環流路から前記バイパス流路への前記熱媒体の流入及びその停止を切り替える熱媒体切替部と、前記循環流路を流通する前記熱媒体の温度を検知する温度検知部と、をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記熱利用設備の起動中に、前記熱源流体切替部を制御して前記熱源流路から前記第１熱交換器へ前記熱源流体を流入させると共に、前記循環ポンプを起動して前記循環流路及び前記バイパス流路に前記熱媒体を流通させる第１運転と、前記第１運転において前記温度検知部による検知温度が第１設定温度以上になった時に、前記熱媒体切替部を制御して前記熱利用設備への前記熱媒体の流入を許容し、前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる第２運転と、前記第２運転において前記温度検知部による検知温度が前記第１設定温度よりも低い第２設定温度未満になった時に、前記加熱機構を作動させる第３運転と、を実行するように構成されていてもよい。

【0017】

この構成によれば、熱利用設備の起動中に加熱機構を常時作動させる場合に比べて、加熱機構への負荷を軽減することができる。

【0018】

第９の発明では、第１、第３、又は第４の発明において、前記循環流路には、当該循環流路を流通する熱媒体が保有する熱を前記熱利用設備に向けて伝達する熱伝達器が設けられ、前記加熱機構及び前記膨張タンクは、前記循環流路における前記第１熱交換器よりも下流側で且つ前記熱伝達器よりも上流側に配置されていてもよい。

【0019】

第１０の発明では、第２の発明において、前記循環流路には、当該循環流路を流通する熱媒体が保有する熱を前記熱利用設備に向けて伝達する熱伝達器が設けられ、前記加熱機構は、前記循環流路における前記熱伝達器よりも下流側で且つ前記第１熱交換器よりも上流側に配置され、前記膨張タンクは、前記循環流路における前記第１熱交換器よりも下流側で且つ前記熱伝達器よりも上流側に配置されていてもよい。

【0020】

なお、上記熱利用システムにおいて、前記加熱機構は、ヒータにより構成されていてもよい。前記加熱機構は、前記循環流路のうち前記第１熱交換器から前記熱利用設備へ向かって前記熱媒体が流通する部位に配置されていてもよい。

【0021】

この構成によれば、ヒータを用いることにより簡便な構成で熱媒体を加熱可能になると共に、加熱機構が循環流路のうち熱利用設備から第１熱交換器へ向かって熱媒体が流通する部位に配置される場合に比べて、多量の熱エネルギーを熱利用設備へ供給可能となる。

【0022】

なお、上記熱利用システムの起動方法として以下の起動方法が提案される。この熱利用システムは、熱源流体が流通する熱源流路と、前記熱源流路から流入する前記熱源流体から熱媒体へ放熱させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器で前記熱媒体が前記熱源流体から回収した熱を利用する熱利用設備と、前記熱媒体が流通する流路であって、前記第１熱交換器と前記熱利用設備とを接続する循環流路と、前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間で前記熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記循環流路を流通する前記熱媒体を加熱する加熱機構と、を備えている。前記熱利用システムの起動方法では、前記熱利用設備の起動中に、前記熱源流路から前記第１熱交換器へ前記熱源流体を流入させると共に前記循環ポンプにより前記熱媒体を前記循環流路に流通させ、且つ前記循環流路を通じて前記第１熱交換器と前記熱利用設備との間を循環する前記熱媒体を前記加熱機構により加熱し、前記熱利用設備の起動完了後は、前記加熱機構を停止状態とする。

【0023】

この方法によれば、熱利用設備の起動中に、熱源流体により熱媒体を加熱すると共に、さらに、加熱機構により熱媒体を加熱することができる。このため、当該起動中に循環流路を通じて第１熱交換器と熱利用設備との間を循環する熱媒体が熱源流体から回収する熱エネルギーが少なく、熱利用設備の起動に必要なエネルギーに及ばない場合であっても、その不足分の熱エネルギーを加熱機構により補うことができる。したがって、本発明の熱利用システムの起動方法によれば、熱源流体が有する熱エネルギーが少ない場合であっても、熱利用設備を起動させることが可能になる。

【発明の効果】

【0024】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱源流体が有する熱エネルギーが少ない場合であっても、熱利用設備を起動させることが可能な熱利用システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態１における廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る熱利用システムの構成を模式的に示す図である。

【図3】上記熱利用システムにおける制御部の各機能を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施形態１に係る熱利用システムの起動方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態２に係る熱利用システムの構成を模式的に示す図である。

【図6】本発明の実施形態２に係る熱利用システムの起動方法を説明するためのフローチャートである。

【図7】本発明の実施形態３に係る熱利用システムの構成を模式的に示す図である。

【図8】本発明の実施形態３に係る熱利用システムの起動方法を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る熱利用システム及びその起動方法を詳細に説明する。

【0027】

（実施形態１）
＜廃棄物処理設備＞
まず、本発明の実施形態１に係る熱利用システム１が適用される廃棄物処理設備１００の構成を、図１に基づいて説明する。図１は、廃棄物処理設備１００の全体構成を模式的に示している。廃棄物処理設備１００は、例えば下水汚泥等の廃棄物を焼却処理する設備であり、焼却炉２と、空気予熱器３と、白煙防止予熱器４と、ガス冷却器５と、バグフィルタ６と、排煙処理塔７と、煙突８と、熱利用システム１と、を主に備えている。

【0028】

図１に示すように、廃棄物処理設備１００では、焼却炉２から排出される排ガスＧ１を煙突８まで導くための排ガス流路９が設けられている。当該排ガス流路９上において、空気予熱器３、白煙防止予熱器４、ガス冷却器５、バグフィルタ６及び排煙処理塔７が、排ガスＧ１の流れ方向の上流から下流に向かって順に配置されている。

【0029】

焼却炉２は、下水汚泥等の廃棄物を焼却処理するものであり、例えば流動床式焼却炉である。図１に示すように、焼却炉２の底部には空気流路８２の下流端が接続されており、当該空気流路８２を通じて燃焼用空気Ａ１が焼却炉２内に供給される。焼却炉２で廃棄物の焼却時に発生し、炉外へ排出された排ガスＧ１は、排ガス流路９を通じて空気予熱器３へ向かって流れる。

【0030】

空気予熱器３は、排ガスＧ１と燃焼用空気Ａ１との間で熱交換を行う熱交換器である。具体的には、ブロワ８１により圧送された燃焼用空気Ａ１が空気予熱器３内へ導入され、当該空気予熱器３において高温の排ガスＧ１により加熱される。そして、加熱された燃焼用空気Ａ１は、上述の通り空気流路８２を通じて焼却炉２内へ導かれる。一方、燃焼用空気Ａ１との熱交換により温度が下がった排ガスＧ１は、空気予熱器３から排出された後、排ガス流路９を通じて白煙防止予熱器４へ向かって流れる。

【0031】

白煙防止予熱器４は、白煙防止空気Ａ２を排ガスＧ１の熱により加熱するための熱交換器である。具体的には、白煙防止ファン８３により圧送された白煙防止空気Ａ２は、白煙防止予熱器４において排ガスＧ１と熱交換することにより加熱される。白煙防止予熱器４で加熱された後の白煙防止空気Ａ２の温度は、例えば４００℃程度である。

【0032】

加熱された白煙防止空気Ａ２は、白煙防止予熱器４から排出された後、熱利用システム１を通過して煙突８まで導かれる。後に詳述する通り、熱利用システム１では、排ガスＧ１により加熱された白煙防止空気Ａ２の熱を回収して有効に利用することができる。一方、白煙防止空気Ａ２との熱交換により温度がさらに下がった排ガスＧ１は、白煙防止予熱器４から排出された後、排ガス流路９を通じてガス冷却器５に導入される。

【0033】

排ガスＧ１は、ガス冷却器５で冷却された後、バグフィルタ６を通過することによりダスト等が除去される。その後、排ガスＧ１は、排煙処理塔７でＳＯｘ等が除去された後、煙突８から大気中に放出される。図１に示すように、白煙防止予熱器４で加熱された白煙防止空気Ａ２は、熱利用システム１を通過した後、煙突８において排ガスＧ１に合流する。これにより、白煙防止空気Ａ２の熱で排ガスＧ１が加温され、排ガスＧ１に含まれる水蒸気の凝縮を抑制することにより、白煙の発生が防止される。

【0034】

＜熱利用システム＞
次に、本実施形態に係る熱利用システム１の構成を、図１～図３に基づいて説明する。熱利用システム１は、白煙防止予熱器４（図１）で排ガスＧ１により加熱された白煙防止空気Ａ２から熱回収して利用するシステムである。図２に示すように、熱利用システム１は、熱源流路１０と、熱交換器２０（第１熱交換器に相当）と、熱源流体切替部３０と、熱媒体循環流路４０と、循環ポンプ４３と、加熱機構５０と、温度検知部５１と、熱利用設備６０と、を主に備えている。以下、これらの構成要素をそれぞれ説明する。本実施形態では、白煙防止予熱器４で排ガスＧ１により加熱された後、当該白煙防止予熱器４から流出した白煙防止空気Ａ２を「熱源流体」の一例として説明する。但し、熱源流体はこれに限定されない。

【0035】

熱源流路１０は、熱源流体が流通する配管からなり、上流端が白煙防止予熱器４の出口に接続されていると共に、下流端が煙突８に接続されている（図１）。より具体的には、熱源流路１０は、白煙防止予熱器４から流出した白煙防止空気Ａ２を熱交換器２０の入口まで導く上流側熱源流路１１と、熱交換器２０の出口から流出した白煙防止空気Ａ２を煙突８まで導く下流側熱源流路１２と、を有している。これにより、白煙防止予熱器４から排出された白煙防止空気Ａ２が、熱交換器２０を通過した後に煙突８まで導かれる。

【0036】

熱交換器２０は、熱源流路１０（上流側熱源流路１１）から流入する熱源流体から熱媒体Ｈ１へ放熱させるものである。図２に示すように、熱交換器２０は、熱源流体が流通する高温側流路２２と、熱媒体Ｈ１が流通する低温側流路２１とを有し、各流路を流れる熱源流体と熱媒体Ｈ１との間で熱交換を行う。これにより、熱媒体Ｈ１が熱源流体から熱回収し、加熱される。熱媒体Ｈ１は、例えば水や有機溶媒等の液状媒体である。

【0037】

熱源流体切替部３０は、熱源流路１０（上流側熱源流路１１）から熱交換器２０（高温側流路２２）への熱源流体の流入及びその停止を切り替えるものである。図２に示すように、本実施形態における熱源流体切替部３０は、熱源流体バイパス流路３１と、上流弁３２と、下流弁３３と、バイパス弁３４と、を有している。

【0038】

熱源流体バイパス流路３１は、熱交換器２０を迂回するように熱源流路１０に接続されている。具体的には、熱源流体バイパス流路３１の上流端は上流側熱源流路１１に接続されており、熱源流体バイパス流路３１の下流端は下流側熱源流路１２に接続されている。バイパス弁３４は熱源流体バイパス流路３１に配置されており、当該バイパス弁３４の開閉を切り替えることにより、上流側熱源流路１１から熱源流体バイパス流路３１への熱源流体の流入及びその停止が切り替わる。

【0039】

上流弁３２は、熱源流体の流通及びその停止を切り替える弁であり、図２に示すように、上流側熱源流路１１のうち熱源流体バイパス流路３１の上流端が接続される部位よりも熱交換器２０側に配置されている。下流弁３３は、上流弁３２と同様に熱源流体の流通及びその停止を切り替える弁であり、下流側熱源流路１２のうち熱源流体バイパス流路３１の下流端が接続される部位よりも熱交換器２０側に配置されている。つまり、上流弁３２及び下流弁３３は、熱源流路１０において熱交換器２０の前後にそれぞれ配置されている。

【0040】

本実施形態における上流弁３２、下流弁３３及びバイパス弁３４は、それぞれバタフライ弁である。熱源流体切替部３０によれば、上流弁３２及び下流弁３３を開くと共にバイパス弁３４を閉じることにより熱交換器２０への熱源流体の流入を許容し、一方で上流弁３２及び下流弁３３を閉じると共にバイパス弁３４を開くことにより、熱交換器２０への熱源流体の流入を停止すると共に熱源流体バイパス流路３１へ熱源流体を流入させることができる。

【0041】

熱媒体循環流路４０は、熱媒体Ｈ１が流通する流路であり、熱交換器２０（低温側流路２１）と熱利用設備６０とを接続している。図２に示すように、熱媒体循環流路４０は、熱交換器２０における低温側流路２１の出口２１Ａと熱利用設備６０における熱媒体Ｈ１の入口６０Ａとを接続する第１循環流路４１と、熱利用設備６０における熱媒体Ｈ１の出口６０Ｂと熱交換器２０における低温側流路２１の入口２１Ｂとを接続する第２循環流路４２と、を有している。熱媒体Ｈ１は、第１循環流路４１を介して熱交換器２０から熱利用設備６０へ向かって流れ、且つ第２循環流路４２を介して熱利用設備６０から熱交換器２０へ向かって流れることにより、熱交換器２０と熱利用設備６０との間で循環する。本実施形態では、熱交換器２０で１００℃以上の温度まで加熱された水（熱媒体Ｈ１）を液状態のまま循環させるため、熱媒体循環流路４０内を加圧する加圧機構（図示しない）が別途設けられている。

【0042】

図２に示すように、第１循環流路４１には、加熱機構５０、膨張タンク４４及び温度検知部５１が、熱媒体Ｈ１の流れ方向の上流から下流に向かって順に配置されている。また第２循環流路４２には、循環ポンプ４３が配置されている。当該循環ポンプ４３を作動させることにより、熱媒体Ｈ１が熱媒体循環流路４０を通じて熱交換器２０と熱利用設備６０との間で循環する。

【0043】

加熱機構５０は、熱媒体循環流路４０を流通する熱媒体Ｈ１を加熱するものである。本実施形態における加熱機構５０は、電気ヒータにより構成されており、熱媒体循環流路４０のうち熱交換器２０から蒸発器６１（熱伝達器に相当）へ向かって熱媒体Ｈ１が流通する部位に配置されている。より具体的には、加熱機構５０は、第１循環流路４１のうち熱交換器２０の出口２１Ａと膨張タンク４４との間に設けられている。温度検知部５１は、熱媒体循環流路４０を流通する熱媒体Ｈ１の温度を検知するセンサであり、検知温度に応じた信号を出力する。

【0044】

熱利用システム１は、熱利用設備６０を迂回するように熱媒体循環流路４０に接続された熱媒体バイパス流路５３と、熱媒体循環流路４０（第１循環流路４１）から熱媒体バイパス流路５３への熱媒体Ｈ１の流入及びその停止を切り替える熱媒体切替部５２と、をさらに備えている。本実施形態における熱媒体切替部５２は、三方弁により構成されており、第１循環流路４１のうち温度検知部５１よりも下流側（熱利用設備６０側）に配置されている。より具体的には、熱媒体切替部５２は、１つの入口ポート５２Ａと、２つの出口ポート５２Ｂ，５２Ｃとを有し、入口ポート５２Ａ及び一方の出口ポート５２Ｃが第１循環流路４１に接続されていると共に、他方の出口ポート５２Ｂが熱媒体バイパス流路５３に接続されている。熱媒体切替部５２は、入口ポート５２Ａと一方の出口ポート５２Ｃとが連通する状態（熱媒体Ｈ１が熱媒体バイパス流路５３へ流入せずに熱利用設備６０へ流入する状態）と、入口ポート５２Ａと他方の出口ポート５２Ｂとが連通する状態（熱媒体Ｈ１が熱利用設備６０へ流入せずに熱媒体バイパス流路５３へ流入する状態）とを切り替える。図２に示すように、熱媒体バイパス流路５３は、一端（上流端）が上記三方弁における他方の出口ポート５２Ｂに接続されていると共に、他端（下流端）が第２循環流路４２のうち循環ポンプ４３よりも上流側（熱利用設備６０側）の部位に接続されている。

【0045】

熱利用設備６０は、熱交換器２０で熱媒体Ｈ１が熱源流体から回収した熱を利用する設備であり、本実施形態ではバイナリー発電装置である。すなわち、熱利用設備６０は、熱媒体Ｈ１が熱源流体から回収した熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する設備であり、低沸点の冷媒である作動媒体Ｗ１が循環する作動媒体循環流路６２と、当該作動媒体循環流路６２上に配置された作動媒体ポンプ６６、蒸発器６１、膨張機６３、発電機６４及び凝縮器６５と、を有している。作動媒体ポンプ６６、蒸発器６１、膨張機６３及び凝縮器６５は、作動媒体Ｗ１の流れ方向においてこの順に配置されている。

【0046】

作動媒体Ｗ１は、作動媒体ポンプ６６により加圧され、蒸発器６１に向かって送り出される。蒸発器６１は、熱媒体Ｈ１が流通する高温側流路６１Ａと、作動媒体Ｗ１が流通する低温側流路６１Ｂとを有する熱交換器である。図２に示すように、高温側流路６１Ａの入口６０Ａに第１循環流路４１の下流端が接続されており、高温側流路６１Ａの出口６０Ｂに第２循環流路４２の上流端が接続されている。また低温側流路６１Ｂの出入口には、作動媒体循環流路６２が接続されている。

【0047】

蒸発器６１では、熱源流体から熱回収した後の熱媒体Ｈ１が高温側流路６１Ａへ流入し、低温側流路６１Ｂへ流入した液状の作動媒体Ｗ１が当該熱媒体Ｈ１の熱により蒸発する。そして、蒸発した作動媒体Ｗ１により膨張機６３のタービンが回転し、その回転力により発電機６４において発電が行われる。このようにして、熱媒体Ｈ１が熱源流体から回収した熱をバイナリー発電に利用することができる。

【0048】

熱利用システム１は、当該熱利用システム１の各動作を制御するコントローラである制御部９０（図３）をさらに備えている。図３は、制御部９０の機能ブロック図である。図３に示すように、制御部９０は、受付部９１と、判定部９２と、弁制御部９３と、ポンプ制御部９４と、加熱制御部９５と、記憶部９６と、を含む。

【0049】

受付部９１は、温度検知部５１から送られる検知信号を受信する。判定部９２は、受付部９１に入力された検知信号のデータと記憶部９６に格納された設定温度のデータとを比較し、その大小関係を判定する。弁制御部９３は、上流弁３２、下流弁３３及びバイパス弁３４の開閉を切り替え、また三方弁（熱媒体切替部５２）を開く向きを切り替える。ポンプ制御部９４は、循環ポンプ４３の起動及びその停止を切り替える。加熱制御部９５は、電気ヒータ（加熱機構５０）への通電及びその停止を切り替える。受付部９１、判定部９２、弁制御部９３、ポンプ制御部９４及び加熱制御部９５は、制御部９０を構成するコンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により実行される各機能であり、記憶部９６はメモリにより構成されている。

【0050】

制御部９０は、熱利用設備６０（バイナリー発電装置）の起動中に、熱源流体切替部３０を制御して熱源流路１０から熱交換器２０へ熱源流体を流入させると共に循環ポンプ４３を起動して熱媒体Ｈ１を熱媒体循環流路４０に流通させ、且つ加熱機構５０を制御して熱媒体循環流路４０を通じて熱交換器２０と熱利用設備６０（蒸発器６１）との間を循環する熱媒体Ｈ１を加熱する。「熱利用設備６０の起動中」とは、蒸発器６１への投入熱量（熱媒体Ｈ１が白煙防止空気Ａ２から取得する熱量と熱媒体Ｈ１が加熱機構５０において取得する熱量の合計）の全てを発電に利用することができていない状態を意味する。

【0051】

そして、制御部９０は、熱利用設備６０の起動完了後は、加熱機構５０を停止状態とする。「熱利用設備６０の起動完了」とは、蒸発器６１への投入熱量（熱媒体Ｈ１が白煙防止空気Ａ２から取得する熱量と熱媒体Ｈ１が加熱機構５０において取得する熱量の合計）の全てを発電に利用することができる状態を意味する。以下、この制御を、本実施形態に係る熱利用システムの起動方法として、図４のフローチャートに従って説明する。

【0052】

＜熱利用システムの起動方法＞
はじめに、本起動方法が実施される前の初期状態では、循環ポンプ４３及び加熱機構５０が停止し、上流弁３２及び下流弁３３が閉状態であり、バイパス弁３４が開状態であり、三方弁（熱媒体切替部５２）が蒸発器６１側に閉じている（入口ポート５２Ａと一方の出口ポート５２Ｃとが連通せず、入口ポート５２Ａと他方の出口ポート５２Ｂとが連通している）。この状態で、まず、ポンプ制御部９４が循環ポンプ４３を起動させ（ステップＳ１０）、続いて弁制御部９３が上流弁３２及び下流弁３３を開き（ステップＳ１１）、その後バイパス弁３４を閉じる（ステップＳ１２）。

【0053】

これにより、上流側熱源流路１１から熱交換器２０（高温側流路２２）へ熱源流体が流入すると共に、循環ポンプ４３により熱媒体Ｈ１が熱媒体循環流路４０及び熱媒体バイパス流路５３を流通する（第１運転）。具体的には、熱媒体Ｈ１が熱交換器２０において熱源流体から熱回収し、当該熱媒体Ｈ１が第１循環流路４１を流通した後熱媒体切替部５２を介して熱媒体バイパス流路５３へ流入し、その後当該熱媒体Ｈ１が第２循環流路４２を流れて熱交換器２０へ戻る。

【0054】

ここで、上流弁３２及び下流弁３３を開く前にバイパス弁３４を先に閉じると、白煙防止ファン８３等の輸送設備の故障が起こり易くなるのに対し（いわゆる閉め切り運転）、上述の通り、先に上流弁３２及び下流弁３３を開くことによりこれを防ぐことができる。

【0055】

上記第１運転において熱媒体Ｈ１が循環する間に、熱源流体の熱により熱媒体Ｈ１の温度が次第に上昇する。この間、熱媒体Ｈ１の温度は、温度検知部５１により常時又は所定の時間間隔で検知される。そして、温度検知部５１による検知温度が第１設定温度Ｔ１（例えば１２０～１４０℃）以上になった時に（ステップＳ１３のＹＥＳ）、弁制御部９３が上記三方弁を蒸発器６１側へ開くように切り替える（ステップＳ１４）。つまり、上記三方弁は、入口ポート５２Ａと他方の出口ポート５２Ｂとが連通する状態から、入口ポート５２Ａと一方の出口ポート５２Ｃとが連通する状態へ切り替わる。この時、作動媒体ポンプ６６も起動させる。なお、作動媒体ポンプ６６を、三方弁の上記切替と同時に起動させる場合に限定されず、上記切替時よりも前に予め起動させてもよい。

【0056】

これにより、第１循環流路４１から蒸発器６１（高温側流路６１Ａ）への熱媒体Ｈ１の流入が許容され、熱媒体Ｈ１が熱媒体循環流路４０を通じて熱交換器２０と蒸発器６１との間で循環する（第２運転）。具体的には、熱交換器２０において熱源流体から熱回収した熱媒体Ｈ１が第１循環流路４１を通じて蒸発器６１へ流入し、当該蒸発器６１において作動媒体Ｗ１へ放熱した後、第２循環流路４２を通じて熱交換器２０へ戻る。

【0057】

上記第２運転では、作動媒体Ｗ１への放熱により熱媒体Ｈ１の温度が下がる。そして、上記第２運転において温度検知部５１による検知温度が第１設定温度Ｔ１よりも低い第２設定温度Ｔ２（例えば１２０～１４０℃）未満になった時に（ステップＳ１５のＹＥＳ）、加熱制御部９５が電気ヒータへの通電を開始し、加熱機構５０を起動させる（ステップＳ１６、第３運転）。これにより、熱媒体循環流路４０を通じて熱交換器２０と蒸発器６１との間を循環する熱媒体Ｈ１が、加熱機構５０により加熱される。

【0058】

第３運転では、熱媒体Ｈ１の温度が第３設定温度Ｔ３になるように、電気ヒータの出力が制御される。第３設定温度Ｔ３は、第２設定温度Ｔ２と同じ温度であってもよいし、第２設定温度Ｔ２よりも高く且つ第１設定温度Ｔ１よりも低い温度であってもよい。

【0059】

そして、熱利用設備６０の起動が完了した後（ステップＳ１７のＹＥＳ）、すなわちバイナリー発電装置の暖気運転が完了した後、電気ヒータへの通電を停止し、加熱機構５０を停止状態とする（ステップＳ１８）。以上のようにして、本実施形態に係る熱利用システムの起動方法が実施され、その後、熱利用システム１の定常運転が開始される。

【0060】

本実施形態に係る熱利用システム１によれば、バイナリー発電装置（熱利用設備６０）の起動中に、白煙防止空気Ａ２（熱源流体）により熱媒体Ｈ１を加熱すると共に、さらに電気ヒータ（加熱機構５０）により熱媒体Ｈ１を加熱することができる。このため、焼却炉２の規模が小さくて白煙防止空気Ａ２の熱エネルギーが少なく、バイナリー発電装置の起動に必要なエネルギーに及ばない場合であっても、その不足分の熱エネルギーを加熱機構５０により補うことができる。したがって、本実施形態に係る熱利用システム１によれば、熱源流体が有する熱エネルギーが少ない場合であっても、熱利用設備６０を確実に起動させることができる。

【0061】

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る熱利用システム及びその起動方法を、図５及び図６に基づいて説明する。実施形態２に係る熱利用システム及びその起動方法は、基本的に上記実施形態１と同様であるが、加熱機構の構成において異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

【0062】

＜熱利用システム＞
図５は、実施形態２に係る熱利用システム１Ａの構成を模式的に示している。熱利用システム１Ａは、加熱機構７０を備えており、当該加熱機構７０は、加熱用熱交換器７１（第２熱交換器に相当）と、加熱用流路７２と、入口弁７４と、出口弁７５と、を有している。

【0063】

加熱用流路７２は、両端が第１循環流路４１のうち膨張タンク４４よりも熱交換器２０側の部位に接続されている。加熱用熱交換器７１は、加熱用流路７２に配置されており、高温側流路７１Ｂと、低温側流路７１Ａとを有する。図５に示すように、高温側流路７１Ｂには、熱媒体Ｈ１よりも高温の加熱媒体Ｈ２が流通する加熱媒体流路７３が接続されており、低温側流路７１Ａには、加熱用流路７２が接続されている。

【0064】

入口弁７４及び出口弁７５は、加熱用流路７２のうち加熱用熱交換器７１の入口側及び出口側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、入口弁７４がＯＮ－ＯＦＦ弁であると共に、出口弁７５が調整弁である。しかしこれに限定されず、入口弁７４が調整弁であると共に出口弁７５がＯＮ－ＯＦＦ弁であってもよいし、入口弁７４及び出口弁７５の両方がＯＮ－ＯＦＦ弁であってもよいし、入口弁７４及び出口弁７５の両方が調整弁であってもよい。実施形態２における加熱機構７０によれば、入口弁７４及び出口弁７５をそれぞれ制御し、第１循環流路４１から加熱用流路７２を通じて加熱用熱交換器７１（低温側流路７１Ａ）へ熱媒体Ｈ１を流入させることにより、加熱媒体Ｈ２との熱交換によって熱媒体Ｈ１を加熱することができる。

【0065】

＜熱利用システムの起動方法＞
次に、実施形態２に係る熱利用システムの起動方法を、図６のフローチャートに従って説明する。本起動方法が実施される前の初期状態では、循環ポンプ４３が停止し、上流弁３２、下流弁３３、入口弁７４及び出口弁７５が閉状態であり、バイパス弁３４が開状態であり、三方弁（熱媒体切替部５２）が蒸発器６１側に閉じている（入口ポート５２Ａと一方の出口ポート５２Ｃとが連通せず、入口ポート５２Ａと他方の出口ポート５２Ｂとが連通している）。この状態で、まず、ポンプ制御部９４が循環ポンプ４３を起動させ（ステップＳ２０）、続いて弁制御部９３が上流弁３２及び下流弁３３を開き（ステップＳ２１）、入口弁７４及び出口弁７５を開き（ステップＳ２２）、その後バイパス弁３４を閉じる（ステップＳ２３）。ここで、バイパス弁３４を閉じる操作を最後に行うのは、上記実施形態１で説明した通り、システムの閉め切り運転を避けるためである。

【0066】

これにより、上流側熱源流路１１から熱交換器２０（高温側流路２２）へ熱源流体が流入すると共に、循環ポンプ４３により熱媒体Ｈ１が熱媒体循環流路４０、加熱用流路７２及び熱媒体バイパス流路５３を流通する（第１運転）。具体的には、熱源流体から熱回収した熱媒体Ｈ１が加熱用流路７２を通じて加熱用熱交換器７１（低温側流路７１Ａ）へ流入し、加熱媒体Ｈ２によりさらに加熱される。そして、加熱媒体Ｈ２により加熱された熱媒体Ｈ１が膨張タンク４４よりも熱交換器２０側において第１循環流路４１に合流し、上記三方弁を経由して熱媒体バイパス流路５３へ流入した後、第２循環流路４２を通じて熱交換器２０へ戻る。

【0067】

上記第１運転の間、熱源流体及び加熱媒体Ｈ２の熱により熱媒体Ｈ１の温度が次第に上昇する。そして、温度検知部５１による検知温度が第１設定温度Ｔ１（例えば１２０～１４０℃）以上になった時に（ステップＳ２４のＹＥＳ）、弁制御部９３が上記三方弁を蒸発器６１側へ開くように切り替える（ステップＳ２５）。この時、作動媒体ポンプ６６も起動させる。なお、上記実施形態１と同様に、作動媒体ポンプ６６を、三方弁の上記切替時よりも前に予め起動させてもよい。

【0068】

これにより、熱媒体Ｈ１が、熱媒体循環流路４０及び加熱用流路７２を通じて熱交換器２０と蒸発器６１との間で循環する（第２運転）。具体的には、熱源流体から熱回収した熱媒体Ｈ１が第１循環流路４１及び加熱用流路７２を通じて蒸発器６１へ流入し、当該蒸発器６１において作動媒体Ｗ１へ放熱した後、第２循環流路４２を通じて熱交換器２０へ戻る。

【0069】

そして、熱利用設備６０の起動が完了した後（ステップＳ２６のＹＥＳ）、すなわちバイナリー発電装置の暖気運転が完了した後、入口弁７４及び出口弁７５を閉じ、加熱機構７０を停止状態とする（ステップＳ２７）。以上のようにして、実施形態２に係る熱利用システムの起動方法が実施され、その後、熱利用システム１Ａの定常運転が開始される。実施形態２に係る熱利用システム１Ａによれば、上記実施形態１と異なり電気ヒータが不要であり、適当な熱源を加熱媒体Ｈ２として有効利用することにより、熱利用システム１Ａの起動時における熱媒体Ｈ１の加熱において省電力化を図ることができる。

【0070】

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る熱利用システム及びその起動方法を、図７及び図８に基づいて説明する。実施形態３に係る熱利用システム及びその起動方法は、基本的に上記実施形態１，２と同様であるが、加熱機構の構成において異なっている。以下、上記実施形態１，２と異なる点についてのみ説明する。

【0071】

＜熱利用システム＞
図７は、実施形態３に係る熱利用システム１Ｂの構成を模式的に示している。熱利用システム１Ｂは、加熱機構８０を備えており、当該加熱機構８０は、バッファタンク８６と、タンク用流路８７と、タンク入口弁８４と、タンク出口弁８５と、を有している。

【0072】

タンク用流路８７は、両端が第１循環流路４１のうち膨張タンク４４よりも上流側の部位に接続されている。バッファタンク８６は、タンク用流路８７に配置されており、当該タンク用流路８７から流入する熱媒体Ｈ１を貯留する。

【0073】

図７に示すように、タンク入口弁８４及びタンク出口弁８５は、タンク用流路８７のうちバッファタンク８６の入口側及び出口側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、タンク入口弁８４がＯＮ－ＯＦＦ弁であると共に、タンク出口弁８５が調整弁である。しかしこれに限定されず、タンク入口弁８４が調整弁であると共に、タンク出口弁８５がＯＮ－ＯＦＦ弁であってもよい。

【0074】

加熱機構８０によれば、以下のようにして、熱媒体循環流路４０を流通する熱媒体Ｈ１を加熱することができる。すなわち、まず、タンク入口弁８４及びタンク出口弁８５を開き、熱源流体から熱回収した高温の熱媒体Ｈ１をバッファタンク８６に貯留し、その後両弁を閉じる。そして、熱媒体Ｈ１が熱交換器２０と蒸発器６１との間で循環している間に、タンク入口弁８４及びタンク出口弁８５を開くことにより、バッファタンク８６に貯留された高温の熱媒体Ｈ１を熱媒体循環流路４０へ供給することができる。これにより、熱媒体循環流路４０を流通する熱媒体Ｈ１が加熱される。

【0075】

＜熱利用システムの起動方法＞
次に、実施形態３に係る熱利用システムの起動方法を、図８のフローチャートに従って説明する。本起動方法が実施される前の初期状態では、循環ポンプ４３が停止し、上流弁３２及び下流弁３３が閉状態であり、バイパス弁３４、タンク入口弁８４及びタンク出口弁８５が開状態であり、三方弁（熱媒体切替部５２）が蒸発器６１側に閉じている（入口ポート５２Ａと一方の出口ポート５２Ｃとが連通せず、入口ポート５２Ａと他方の出口ポート５２Ｂとが連通している）。この状態で、まず、ポンプ制御部９４が循環ポンプ４３を起動させ（ステップＳ３０）、続いて弁制御部９３が上流弁３２及び下流弁３３を開き（ステップＳ３１）、その後バイパス弁３４を閉じる（ステップＳ３２）。ここで、上流弁３２及び下流弁３３を先に開くのは、上記実施形態１で説明した通り、システムの閉め切り運転を避けるためである。

【0076】

これにより、上流側熱源流路１１から熱交換器２０（高温側流路２２）へ熱源流体が流入すると共に、熱媒体Ｈ１が熱媒体循環流路４０、タンク用流路８７及び熱媒体バイパス流路５３を流通する（第１運転）。具体的には、熱源流体から熱回収した熱媒体Ｈ１の一部がタンク用流路８７を通じてバッファタンク８６へ流入し、当該バッファタンク８６に貯留される。また当該熱媒体Ｈ１の残部が、第１循環流路４１、熱媒体バイパス流路５３及び第２循環流路４２を順に流通して熱交換器２０へ戻る。

【0077】

上記第１運転の間、熱源流体の熱により熱媒体Ｈ１の温度が次第に上昇する。そして、温度検知部５１による検知温度が第１設定温度Ｔ１（例えば１２０～１４０℃）以上になった時に（ステップＳ３３のＹＥＳ）、弁制御部９３がタンク入口弁８４及びタンク出口弁８５を閉じると共に（ステップＳ３４）、三方弁を蒸発器６１側へ開くように切り替える（ステップＳ３５）。この時、作動媒体ポンプ６６も起動させる。なお、上記実施形態１と同様に、作動媒体ポンプ６６を、三方弁の上記切替時よりも前に予め起動させてもよい。

【0078】

これにより、熱媒体Ｈ１が、熱媒体循環流路４０を通じて熱交換器２０と蒸発器６１との間で循環する（第２運転）。具体的には、熱源流体から熱回収した熱媒体Ｈ１が第１循環流路４１を通じて蒸発器６１へ流入し、当該蒸発器６１において作動媒体Ｗ１へ放熱した後、第２循環流路４２を通じて熱交換器２０へ戻る。

【0079】

上記第２運転では、作動媒体Ｗ１への放熱により熱媒体Ｈ１の温度が下がる。そして、上記第２運転において温度検知部５１による検知温度が第１設定温度Ｔ１よりも低い第２設定温度Ｔ２（例えば１２０～１４０℃）未満になった時に（ステップＳ３６のＹＥＳ）、弁制御部９３がタンク入口弁８４を開き（ステップＳ３７）、且つタンク出口弁８５の開度を調整する（ステップＳ３８）。これにより、高温の熱媒体Ｈ１がバッファタンク８６から第１循環流路４１へ供給され、熱媒体循環流路４０を流通する熱媒体Ｈ１が加熱される（第３運転）。この時、温度検知部５１による検知温度が上記第２設定温度Ｔ２になるように、タンク出口弁８５の開度を制御する。

【0080】

そして、熱利用設備６０の起動が完了した後（ステップＳ３９のＹＥＳ）、すなわちバイナリー発電装置の暖気運転が完了した後、タンク入口弁８４及びタンク出口弁８５をそれぞれ閉じ、加熱機構８０を停止状態とする（ステップＳ４０）。以上のようにして本実施形態に係る熱利用システムの起動方法が実施され、その後、熱利用システム１Ｂの定常運転が開始される。

【0081】

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態を説明する。

【0082】

上記実施形態１では、加熱機構５０（電気ヒータ）が第１循環流路４１のうち膨張タンク４４よりも熱交換器２０側に配置される場合を説明したが、これに限定されない。電気ヒータは、第１循環流路４１のうち膨張タンク４４よりも熱利用設備６０側に配置されてもよいし、第２循環流路４２のうち循環ポンプ４３よりも熱利用設備６０側に配置されてもよいし、第２循環流路４２のうち循環ポンプ４３よりも熱交換器２０側に配置されてもよい。

【0083】

上記実施形態２では、加熱用流路７２の両端が第１循環流路４１のうち膨張タンク４４よりも熱交換器２０側の部位に接続される場合を説明したが、これに限定されない。加熱用流路７２の両端は、第１循環流路４１のうち膨張タンク４４と温度検知部５１との間の部位に接続されていてもよいし、第２循環流路４２のうち循環ポンプ４３よりも熱利用設備６０側の部位に接続されていてもよいし、第２循環流路４２のうち循環ポンプ４３よりも熱交換器２０側の部位に接続されていてもよい。

【0084】

上記実施形態３では、タンク用流路８７の両端が第１循環流路４１のうち膨張タンク４４よりも熱交換器２０側の部位に接続される場合を説明したが、これに限定されない。タンク用流路８７の両端は、第１循環流路４１のうち膨張タンク４４と温度検知部５１との間の部位に接続されていてもよいし、第２循環流路４２のうち循環ポンプ４３よりも熱利用設備６０側の部位に接続されていてもよいし、第２循環流路４２のうち循環ポンプ４３よりも熱交換器２０側の部位に接続されていてもよい。

【0085】

上記実施形態１～３に係る熱利用システムの起動方法では、制御部９０により弁の開閉やポンプ及び加熱機構の動作が自動制御される場合を説明したが、これらが手動で制御されてもよい。

【0086】

上記実施形態１～３では、熱利用設備の一例としてバイナリー発電装置を説明したがこれに限定されず、他の設備も適用可能である。

【0087】

上記実施形態１～３では、熱媒体切替部の一例として三方弁を説明したが、これに限定されない。例えば、熱媒体切替部は、熱媒体バイパス流路５３に配置された１つの二方弁と、第１循環流路４１のうち熱媒体バイパス流路５３の接続部よりも熱利用設備６０側に配置されたもう１つの二方弁とにより構成されていてもよい。

【0088】

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0089】

１，１Ａ，１Ｂ 熱利用システム
１０ 熱源流路
２０ 熱交換器（第１熱交換器）
３０ 熱源流体切替部
４０ 熱媒体循環流路（循環流路）
４３ 循環ポンプ
５０，７０，８０ 加熱機構
５１ 温度検知部
５２ 熱媒体切替部
５３ 熱媒体バイパス流路（バイパス流路）
６０ 熱利用設備
６１ 蒸発器（熱伝達器）
７０ 熱交換器（第２熱交換器）
９０ 制御部
Ａ２ 白煙防止空気（熱源流体）
Ｈ１ 熱媒体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】