特開 2017-146032 給水加温システム

(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】特開2017-146032(P2017-146032A)

(43)【公開日】2017年8月24日

(54)【発明の名称】給水加温システム

(51)【国際特許分類】

   F22D 5/26 20060101AFI20170728BHJP

   F22D 11/00 20060101ALI20170728BHJP

   F22D 1/18 20060101ALI20170728BHJP

   F24H 4/02 20060101ALI20170728BHJP

   F24H 1/18 20060101ALI20170728BHJP

【ＦＩ】

   F22D5/26 Z

   F22D11/00 L

   F22D1/18

   F24H4/02 P

   F24H4/02 S

   F24H4/02 Z

   F24H1/18 301H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-28646(P2016-28646)

(22)【出願日】2016年2月18日

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110685

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 方宜

(72)【発明者】

【氏名】大沢 智也

(72)【発明者】

【氏名】森田 悠斗

【テーマコード（参考）】

3L122

【Ｆターム（参考）】

3L122AA02

3L122AA12

3L122AA13

3L122AA23

3L122AA46

3L122AA74

3L122AB12

3L122AC01

3L122AC14

3L122AC24

3L122AC26

3L122BA18

3L122BB06

3L122BC37

3L122DA21

3L122DA22

3L122EA05

3L122EA50

3L122EA52

3L122GA06

(57)【要約】

【課題】ヒートポンプを介した給水路経由の給水時間を延ばして、ヒートポンプの発停回数を削減する。
【解決手段】ヒートポンプ４は、圧縮機１６、凝縮器１７、膨張弁１８および蒸発器１９が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、蒸発器１９に通される熱源流体から熱をくみ上げ、凝縮器１７に通される水を加温する。給水タンク３には、凝縮器１７を介して給水路８により給水可能であると共に、凝縮器１７を介さずに補給水路９により給水可能である。補給水路９を介した給水タンク３への給水流量を、給水タンク３内の水位が低くなるほど増加させ、給水タンク３内の水位が高くなるほど減少させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記蒸発器に通される熱源流体から熱をくみ上げ、前記凝縮器に通される水を加温するヒートポンプと、
前記凝縮器を介して給水路により給水可能であると共に、前記凝縮器を介さずに補給水路により給水可能な給水タンクとを備え、
前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水流量は、前記給水タンク内の水位に基づき変更されるか、前記給水路と前記補給水路との合計流量に基づき変更される
ことを特徴とする給水加温システム。

【請求項2】

前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が給水開始水位を下回ると開始し、この給水開始水位よりも高い給水停止水位を上回ると停止し、
前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が前記給水開始水位よりも低い補給水開始水位を下回ると開始し、前記給水開始水位よりも高いが前記給水停止水位よりも低い補給水停止水位を上回ると停止し、
前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水流量は、前記給水タンク内の水位が低くなるほど、段階的にまたは連続的に増加するよう変更される
ことを特徴とする請求項１に記載の給水加温システム。

【請求項3】

前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、
この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体とを熱交換する廃熱回収熱交換器とをさらに備え、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度未満であれば、前記ヒートポンプを作動させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を第一目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を前記第一目標温度よりも低い第二目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、
前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が前記補給水開始水位を下回ると第一設定流量で開始し、前記補給水開始水位よりも低い補給水量切替水位を下回ると前記第一設定流量よりも多い第二設定流量に切り替えられる
ことを特徴とする請求項２に記載の給水加温システム。

【請求項4】

前記給水路および前記補給水路には、硬水軟化装置からの軟水が分岐して供給可能とされると共に、前記硬水軟化装置よりも上流側からの給水圧により通水可能とされ、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が給水開始水位を下回ると開始し、この給水開始水位よりも高い給水停止水位を上回ると停止し、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記硬水軟化装置の通水流量が設定流量になるように、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の給水加温システム。

【請求項5】

前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、
この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体とを熱交換する廃熱回収熱交換器とをさらに備え、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度未満であれば、前記ヒートポンプを作動させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を第一目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を前記第一目標温度よりも低い第二目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、
前記給水タンク内の水位が前記給水開始水位よりも低い補給水量切替水位を下回ると、前記硬水軟化装置の通水流量を設定流量に維持する制御中よりも、前記給水路以外による前記給水タンクへの給水流量を増加させる
ことを特徴とする請求項４に記載の給水加温システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒートポンプを用いた給水加温システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１に開示されるように、ボイラ（２）の給水タンク（３）への給水を、ヒートポンプ（４）を用いて加温できるシステムが知られている。ヒートポンプ（４）は、圧縮機（１２）、凝縮器（１３）、膨張弁（１４）および蒸発器（１５）が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、蒸発器（１５）に通される熱源流体から熱をくみ上げ、凝縮器（１３）に通される水を加温する。給水タンク（３）には、凝縮器（１３）を介して給水路（８）により給水可能であると共に、凝縮器（１３）を介さずに補給水路（９）により給水可能である。給水路（８）を介した給水タンク（３）への給水は、給水タンク（３）内の水位が給水開始水位（Ｈ１）を下回ると開始し、この給水開始水位よりも高い給水停止水位（Ｈ２）を上回ると停止する。補給水路（９）を介した給水タンク（３）への給水は、給水タンク（３）内の水位が給水開始水位よりも低い補給水開始水位（Ｈ３）を下回ると開始し、給水開始水位よりも高いが給水停止水位よりも低い補給水停止水位（Ｈ４）を上回ると停止する。

【0003】

従って、給水タンク（３）には、給水路（８）を介した給水が優先され、それでは足りない場合に、補給水路（９）を介した給水もなされる。給水路（８）を介した給水タンク（３）への給水中、ヒートポンプ（４）を運転することで、給水タンク（３）への給水を加温することができる。この際、凝縮器（１３）の出口側水温（２９）を目標温度に維持するように給水流量が調整される（出湯温度一定制御）。一方、補給水路（９）を介した給水は、流量調整されずにオンオフ制御され、またヒートポンプ（４）を介さないので、給水路（８）経由の給水よりも低温（常温）のまま給水タンク（３）へ供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−７８８２７号公報（請求項１、請求項３、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術では、補給水路を介した給水タンクへの給水は、給水タンク内の水位に基づきオンオフ制御される。具体的には、補給水路に設けたポンプの発停を制御するか、補給水路に設けた弁の開閉を制御して、補給水路を介した給水タンクへの給水の有無を切り替えている。

【0006】

このように、補給水路を介した給水タンクへの給水は、オンオフ制御され流量調整されないので、補給水路を介した給水が実行されると、給水タンク内の水位上昇が速くなり、給水路経由の給水が停止されやすくなる。従って、ヒートポンプの稼働時間が短くなると共に、ヒートポンプの発停回数が多くなる。また、給水路に設けたポンプまたは弁のオンオフ回数も多くなる。

【0007】

ところで、給水路や補給水路への給水として、硬水軟化装置からの軟水を使用する場合、硬水軟化装置には、硬度漏れ（つまり硬水軟化装置を通過後の水への硬度成分の残留）を防止するために、通水流量に制約がある。具体的には、硬水軟化装置への通水流量は、多すぎるのはもちろん、少なすぎても硬度漏れを生じるおそれがある。そのため、硬水軟化装置には、最低流量以上の流量で通水する必要がある。一方、前記出湯温度一定制御では、給水路を介した給水流量は変動し得る。

【0008】

従って、硬水軟化装置からの軟水を、一旦タンク受けすることなく、給水路と補給水路とに分岐して、硬水軟化装置よりも上流側からの給水圧により、給水タンクへ供給し得る構成としたのでは、従来、次のような不都合があった。すなわち、給水タンク内の水位との関係で給水路経由の給水のみを実行中、出湯温度一定制御により給水流量が絞られた際、硬水軟化装置に最低流量が通水されずに硬度漏れを生じるおそれがあった。このような不都合を回避するには、硬水軟化装置からの軟水を一旦タンク（特許文献１の補給水タンク５）に受けて利用する必要があり、硬水軟化装置の出口側にタンクの設置が必要であった。

【0009】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、給水路経由の給水時間、ひいてはヒートポンプの稼働時間を延ばすと共に、ヒートポンプの発停回数や、給水路のポンプまたは弁のオンオフ回数を削減して、高寿命の給水加温システムを提供することにある。また、硬水軟化装置の出口側への補給水タンクの設置を省略可能な給水加温システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記蒸発器に通される熱源流体から熱をくみ上げ、前記凝縮器に通される水を加温するヒートポンプと、前記凝縮器を介して給水路により給水可能であると共に、前記凝縮器を介さずに補給水路により給水可能な給水タンクとを備え、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水流量は、前記給水タンク内の水位に基づき変更されるか、前記給水路と前記補給水路との合計流量に基づき変更されることを特徴とする給水加温システムである。

【0011】

請求項１に記載の発明によれば、給水タンク内の水位、または給水路と補給水路との合計流量に基づき、補給水路を介した給水タンクへの給水流量を調整することができる。給水タンク内の水位に基づき補給水路経由の給水流量を調整する場合、給水タンク内の水位に応じて給水速度を調整することができ、給水路経由の給水停止を抑制することができる。これにより、給水路経由の給水時間、ひいてはヒートポンプの稼働時間を延ばすことができる。また、ヒートポンプの発停回数や、給水路のポンプまたは弁のオンオフ回数を削減することもできる。一方、給水路と補給水路との合計流量に基づき補給水路経由の給水流量を調整する場合、給水路と補給水路との上流側に設けた硬水軟化装置における硬度漏れを防止することができる。すなわち、硬水軟化装置からの軟水を、一旦タンク受けすることなく、給水路と補給水路とに分岐して給水タンクへ供給する場合でも、給水路と補給水路との合計流量に基づき補給水路経由の給水流量を調整することで、硬水軟化装置には最低流量以上で通水することができ、硬水軟化装置からの硬度漏れを防止することができる。

【0012】

請求項２に記載の発明は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が給水開始水位を下回ると開始し、この給水開始水位よりも高い給水停止水位を上回ると停止し、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が前記給水開始水位よりも低い補給水開始水位を下回ると開始し、前記給水開始水位よりも高いが前記給水停止水位よりも低い補給水停止水位を上回ると停止し、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水流量は、前記給水タンク内の水位が低くなるほど、段階的にまたは連続的に増加するよう変更されることを特徴とする請求項１に記載の給水加温システムである。

【0013】

請求項２に記載の発明によれば、給水開始水位、給水停止水位、補給水開始水位および補給水停止水位を所定に設定することで、給水路経由の給水を補給水路経由の給水よりも優先することができる。また、給水タンク内の水位が低くなるほど補給水路経由の給水流量を増加させて、給水タンク内に確実に貯水を確保できる一方、給水タンク内の水位が高くなるほど補給水路経由の給水流量を減少させて、給水路経由の給水停止を抑制することができる。これにより、給水路経由の給水時間、ひいてはヒートポンプの稼働時間を延ばすことができる。また、ヒートポンプの発停回数や、給水路のポンプまたは弁のオンオフ回数を削減することもできる。

【0014】

請求項３に記載の発明は、前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体とを熱交換する廃熱回収熱交換器とをさらに備え、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度未満であれば、前記ヒートポンプを作動させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を第一目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を前記第一目標温度よりも低い第二目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が前記補給水開始水位を下回ると第一設定流量で開始し、前記補給水開始水位よりも低い補給水量切替水位を下回ると前記第一設定流量よりも多い第二設定流量に切り替えられることを特徴とする請求項２に記載の給水加温システムである。

【0015】

請求項３に記載の発明によれば、蒸発器への熱源流体温度が設定温度未満であれば、ヒートポンプを作動させた状態で、凝縮器の出口側水温を第一目標温度に維持するように、給水路を介した給水タンクへの給水流量を調整することで、給水源の水温や熱源流体の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。一方、蒸発器への熱源流体温度が設定温度以上になると、ヒートポンプを停止させるので、圧縮機の保護を図ることができる。但し、その場合でも、廃熱回収熱交換器において、給水と熱源流体とを熱交換して、熱源流体からの熱回収を図ることができる。しかも、凝縮器の出口側水温の制御目標温度を、第一目標温度よりも低い第二目標温度に切り替えることで、給水路を介した給水タンクへの給水流量をある程度以上に確保して、熱源流体からの熱回収を有効に図ることができる。そして、補給水路経由の給水は、まずは比較的小流量で対応し、万一、補給水量切替水位を下回ると大流量に切り替える。これにより、給水路経由の給水停止を抑制して、ヒートポンプの発停回数を抑えたり、給水路のポンプまたは弁のオンオフ回数を抑えたりすることができる。

【0016】

請求項４に記載の発明は、前記給水路および前記補給水路には、硬水軟化装置からの軟水が分岐して供給可能とされると共に、前記硬水軟化装置よりも上流側からの給水圧により通水可能とされ、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が給水開始水位を下回ると開始し、この給水開始水位よりも高い給水停止水位を上回ると停止し、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記硬水軟化装置の通水流量が設定流量になるように、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の給水加温システムである。

【0017】

請求項４に記載の発明によれば、硬水軟化装置からの軟水を、一旦タンク受けすることなく、給水路と補給水路とに分岐して、硬水軟化装置よりも上流側からの給水圧により、給水タンクへ供給することができる。そのため、硬水軟化装置の出口にタンクを設ける必要がないし、給水路や補給水路にポンプを設ける必要もない。さらに、給水路を介した給水タンクへの給水中、硬水軟化装置の通水流量が設定流量になるように、補給水路を介した給水タンクへの給水流量を調整することで、硬水軟化装置に要求される最低流量以上で通水することができ、流量不足による硬水軟化装置からの硬度漏れを防止することができる。

【0018】

さらに、請求項５に記載の発明は、前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体とを熱交換する廃熱回収熱交換器とをさらに備え、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度未満であれば、前記ヒートポンプを作動させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を第一目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が設定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を前記第一目標温度よりも低い第二目標温度に維持するように、前記給水路を介した給水流量を調整し、前記給水タンク内の水位が前記給水開始水位よりも低い補給水量切替水位を下回ると、前記硬水軟化装置の通水流量を設定流量に維持する制御中よりも、前記給水路以外による前記給水タンクへの給水流量を増加させることを特徴とする請求項４に記載の給水加温システムである。

【0019】

請求項５に記載の発明によれば、蒸発器への熱源流体温度が設定温度未満であれば、ヒートポンプを作動させた状態で、凝縮器の出口側水温を第一目標温度に維持するように、給水路を介した給水タンクへの給水流量を調整することで、給水源の水温や熱源流体の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。一方、蒸発器への熱源流体温度が設定温度以上になると、ヒートポンプを停止させるので、圧縮機の保護を図ることができる。但し、その場合でも、廃熱回収熱交換器において、給水と熱源流体とを熱交換して、熱源流体からの熱回収を図ることができる。しかも、凝縮器の出口側水温の制御目標温度を、第一目標温度よりも低い第二目標温度に切り替えることで、給水路を介した給水タンクへの給水流量をある程度以上に確保して、熱源流体からの熱回収を有効に図ることができる。そして、万一、給水タンク内の水位が補給水量切替水位を下回ると、給水路以外による給水タンクへの給水流量を増加させることで、給水タンク内に確実に貯水を確保することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、給水路経由の給水時間、ひいてはヒートポンプの稼働時間を延ばすと共に、ヒートポンプの発停回数や、給水路のポンプまたは弁のオンオフ回数を削減して、高寿命の給水加温システムを実現することができる。また、硬水軟化装置の出口側への補給水タンクの設置を省略可能な給水加温システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の給水加温システムの実施例１を示す概略図である。

【図2】図１の給水加温システムの運転状態の一例を示す概略図であり、給水タンク内の水位と経過時間との関係を示している。

【図3】本発明の給水加温システムの実施例２を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【実施例1】

【0023】

図１は、本発明の給水加温システムの実施例１を示す概略図である。
本実施例の給水加温システム１は、ボイラ２の給水タンク３への給水をヒートポンプ４で加温できるシステムであり、ボイラ２への給水を貯留する給水タンク３と、この給水タンク３への給水を貯留する補給水タンク５と、この補給水タンク５から給水タンク３への給水を加温するヒートポンプ４と、このヒートポンプ４の熱源としての熱源水を貯留する熱源水タンク６とを備える。

【0024】

ボイラ２は、蒸気ボイラであり、給水タンク３からの給水を加熱して蒸気にする。ボイラ２は、典型的には、蒸気の圧力を所望に維持するように、燃焼量を調整される。また、ボイラ２は、缶体内の水位を所望に維持するように、給水タンク３からボイラ２への給水用のポンプ７が制御される。ボイラ２からの蒸気は、各種の蒸気使用設備（図示省略）へ送られるが、蒸気使用設備からのドレン（蒸気の凝縮水）は、給水タンク３へ戻されてもよい。あるいは、蒸気使用設備からのドレンは、熱源水タンク６へ供給されてもよい。

【0025】

給水タンク３には、補給水タンク５から、ヒートポンプ４を介して給水路８により給水可能であると共に、ヒートポンプ４を介さずに補給水路９により給水可能である。本実施例では、給水路８と補給水路９とは、上流側（補給水タンク５側）において共通路１０とされており、その共通路１０に送水ポンプ１１が設けられている。従って、補給水タンク５からの水は、送水ポンプ１１より下流において、給水路８と補給水路９とに分岐される。給水路８に給水弁１２が設けられる一方、補給水路９に補給水弁１３が設けられている。

【0026】

給水弁１２および補給水弁１３は、いずれも、開度調整可能な電動弁（モータバルブ）から構成されている。給水路８を介した給水タンク３への給水は、給水の有無が給水弁１２の開閉により切り替えられ、給水の流量が給水弁１２の開度により調整される。一方、補給水路９を介した給水タンク３への給水は、給水の有無が補給水弁１３の開閉により切り替えられ、給水の流量が補給水弁１３の開度により調整される。

【0027】

送水ポンプ１１は、本実施例では、出口側圧力が設定圧力未満になると起動し、設定圧力以上になると停止する。この際、設定圧力にディファレンシャル（動作隙間）を設けてもよいことはもちろんである。また、送水ポンプ１１は、モータの駆動周波数ひいては回転数をインバータで変更して、出口側圧力を設定圧力に維持するように制御されてもよい。このような構成であるから、給水弁１２と補給水弁１３との内、一方または双方を開けると、送水ポンプ１１が駆動され、給水路８および／または補給水路９を介して、給水タンク３へ給水することができる。一方、給水弁１２と補給水弁１３との双方を閉じると、送水ポンプ１１も停止される。

【0028】

補給水タンク５は、給水タンク３への給水を貯留する。補給水タンク５への給水として、本実施例では脱気された軟水が用いられる。すなわち、補給水タンク５への給水は、硬水軟化装置１４と脱酸素装置１５とを順に通された後、補給水タンク５に貯留される。硬水軟化装置１４は、陽イオン交換樹脂などを用いて水中の硬度成分を除去する装置である。脱酸素装置１５は、本実施例では膜式の脱気装置であり、より具体的には、中空糸膜などの脱気膜を用いて、水中の酸素を除去する装置である。補給水タンク５内の水位に基づき補給水タンク５への給水を制御することで、補給水タンク５内の水位は所望に維持される。

【0029】

ヒートポンプ４は、蒸気圧縮式のヒートポンプであり、圧縮機１６、凝縮器１７、膨張弁１８および蒸発器１９が順次環状に接続されて構成される。そして、圧縮機１６は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。また、凝縮器１７は、圧縮機１６からのガス冷媒を凝縮液化する。さらに、膨張弁１８は、凝縮器１７からの液冷媒を通過させることで、冷媒の圧力と温度とを低下させる。そして、蒸発器１９は、膨張弁１８からの冷媒の蒸発を図る。

【0030】

従って、ヒートポンプ４は、蒸発器１９において、冷媒が外部から熱を奪って蒸発する一方、凝縮器１７において、冷媒が外部へ放熱して凝縮することになる。これを利用して、本実施例では、ヒートポンプ４は、蒸発器１９において、熱源水から熱をくみ上げ、凝縮器１７において、給水路８の水を加温する。

【0031】

ヒートポンプ４は、さらに、凝縮器１７と膨張弁１８との間に、過冷却器２０を備えるのが好ましい。過冷却器２０は、凝縮器１７より上流側の給水路８の水と、凝縮器１７から膨張弁１８への冷媒との間接熱交換器である。過冷却器２０により、凝縮器１７への給水で、凝縮器１７から膨張弁１８への冷媒を過冷却することができると共に、凝縮器１７から膨張弁１８への冷媒で、凝縮器１７への給水を加温することができる。ヒートポンプ４の冷媒は、好適には、凝縮器１７において潜熱を放出し、過冷却器２０において顕熱を放出する。

【0032】

その他、ヒートポンプ４には、圧縮機１６の入口側にアキュムレータを設置したり、圧縮機１６の出口側に油分離器を設置したり、凝縮器１７の出口側（凝縮器１７と過冷却器２０との間）に受液器を設置したりしてもよい。

【0033】

また、ヒートポンプ４は、その出力を変更可能とされてもよい。たとえば、圧縮機１６のモータの駆動周波数ひいては回転数をインバータで変更することで、ヒートポンプ４の出力を変更することができる。但し、以下においては、ヒートポンプ４は、圧縮機１６のモータの駆動周波数が一定に維持され、一定出力で運転される例について説明する。

【0034】

本実施例の給水加温システム１は、さらに廃熱回収熱交換器２１を備える。廃熱回収熱交換器２１は、過冷却器２０より上流側の給水路８の水と、蒸発器１９を通過後の熱源水との間接熱交換器である。従って、補給水タンク５からの給水は、給水路８を介して、廃熱回収熱交換器２１、過冷却器２０および凝縮器１７に、順に通される。一方、熱源水タンク６からの熱源水は、熱源供給路２２を介して、蒸発器１９および廃熱回収熱交換器２１に、順に通される。そして、廃熱回収熱交換器２１において、蒸発器１９を通過後の熱源水により、過冷却器２０への給水を加温することができる。

【0035】

熱源水タンク６は、熱源水を貯留する。熱源水とは、たとえば廃温水（工場などから排出される温水）である。熱源水タンク６には、熱源水の供給路２３が設けられると共に、所定以上の熱源水をあふれさせるオーバーフロー路２４が設けられている。

【0036】

熱源水タンク６の熱源水は、前述したとおり、熱源供給路２２を介して、蒸発器１９に通された後、廃熱回収熱交換器２１に通される。熱源供給路２２には、蒸発器１９より上流側に熱源供給ポンプ２５が設けられており、この熱源供給ポンプ２５を作動させることで、熱源水タンク６からの熱源水を、蒸発器１９と廃熱回収熱交換器２１とに順に通すことができる。

【0037】

給水タンク３には、水位検出器２６が設けられる。この水位検出器２６は、その構成を特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。この場合、給水タンク３には、長さの異なる複数の電極棒２７〜３１が、その下端部の高さ位置を互いに異ならせて差し込まれて保持される。本実施例では、給水弁１２を制御用の給水開始電極棒２７および給水停止電極棒２８の他、補給水弁１３を制御用の補給水開始電極棒２９、補給水停止電極棒３０および補給水量切替電極棒３１が、給水タンク３に挿入されている。この際、詳細は後述するが、本実施例では、給水停止電極棒２８、補給水停止電極棒３０、給水開始電極棒２７、補給水開始電極棒２９および補給水量切替電極棒３１の順に、下端部の高さ位置を低くして、給水タンク３に挿入されている。

【0038】

各電極棒２７〜３１は、その下端部が水に浸かるか否かにより、下端部における水位の有無を検出する。以下において、給水開始電極棒２７が検出する水位を給水開始水位Ｈ１、給水停止電極棒２８が検出する水位を給水停止水位Ｈ２、補給水開始電極棒２９が検出する水位を補給水開始水位Ｈ３、補給水停止電極棒３０が検出する水位を補給水停止水位Ｈ４、補給水量切替電極棒３１が検出する水位を補給水量切替水位Ｈ５という。

【0039】

熱源水タンク６には、熱源水の有無を確認するために、水位検出器３２が設けられる。この水位検出器３２は、その構成を特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。この場合、熱源水タンク６には、低水位検出電極棒３３が差し込まれており、熱源水の水位が設定を下回っていないかを監視する。

【0040】

給水路８には、凝縮器１７の出口側に、出湯温度センサ３４が設けられる。出湯温度センサ３４は、凝縮器１７を通過後の水温を検出する。出湯温度センサ３４の検出温度に基づき、給水弁１２が制御される。ここでは、給水弁１２は、出湯温度センサ３４の検出温度を目標温度に維持するように開度調整される。これにより、給水路８を介した給水タンク３への給水は、凝縮器１７の出口側水温を目標温度に維持するように、流量が調整される。

【0041】

熱源供給路２２には、蒸発器１９の入口側に、熱源温度センサ３５が設けられる。熱源温度センサ３５は、蒸発器１９へ供給される熱源水の温度を検出する。但し、熱源温度センサ３５は、場合により、熱源水タンク６に設けられてもよい。詳細は後述するが、熱源温度センサ３５の検出温度に基づき、ヒートポンプ４（より具体的には圧縮機１６）の発停と、前記目標温度の変更が可能とされる。

【0042】

次に、本実施例の給水加温システム１の制御（運転方法）について説明する。以下に説明する一連の制御は、図示しない制御器を用いて自動でなされる。すなわち、制御器は、ヒートポンプ４、給水弁１２、補給水弁１３、熱源供給ポンプ２５、給水タンク３の水位検出器２６、熱源水タンク６の水位検出器３２、出湯温度センサ３４および熱源温度センサ３５などに接続されており、以下の一連の制御を実行する。

【0043】

まず、給水タンク３への給水は、給水タンク３に設けた水位検出器２６の検出信号に基づき、給水弁１２と補給水弁１３とを制御することでなされる。つまり、給水路８を介した給水タンク３への給水は、給水タンク３内の水位が給水開始水位Ｈ１を下回ると開始し、この給水開始水位Ｈ１よりも高い給水停止水位Ｈ２を上回ると停止する。また、補給水路９を介した給水タンク３への給水は、給水タンク３内の水位が補給水開始水位Ｈ３を下回ると開始し、この補給水開始水位Ｈ３よりも高い補給水停止水位Ｈ４を上回ると停止する。さらに、詳細は後述するが、補給水路９を介した給水タンク３への給水中、給水タンク３内の水位が補給水量切替水位Ｈ５を下回ると、補給水弁１３の開度を大きくして、補給水路９を介した給水流量を増加させる。なお、補給水開始水位Ｈ３は、給水開始水位Ｈ１よりも低く設定され、補給水停止水位Ｈ４は、給水開始水位Ｈ１よりも高いが給水停止水位Ｈ２よりも低く設定され、補給水量切替水位Ｈ５は、補給水開始水位Ｈ３よりも低く設定される。

【0044】

このような構成であるから、いま、給水停止電極棒２８が水位を検知しているとすると、給水タンク３内の水位が十分にあるとして、給水弁１２を閉じると共に、補給水弁１３も閉じている。給水タンク３からボイラ２への給水により、給水タンク３内の水位が下がり、給水開始電極棒２７が水位を検知しなくなると、給水弁１２を開ける。これにより、給水路８を介して給水タンク３に給水されるが、給水停止電極棒２８が水位を検知すると、給水弁１２を閉じる。一方、給水弁１２を開けても給水タンク３内の水位を回復できず、給水タンク３内の水位がさらに下がり、補給水開始電極棒２９が水位を検知しなくなると、補給水弁１３も開ける。この際、本実施例では、補給水弁１３を全開とせずに、第一設定開度とする。すなわち、補給水弁１３は、全開を開度１００％、全閉を開度０％としたとき、第一設定開度として全開でも全閉でもない中途の開度とされ、本実施例ではたとえば開度２０％とされる。

【0045】

補給水弁１３を開けることで、補給水路９を介しても給水タンク３に給水される。これにより、通常、給水タンク３内の水位は回復するが、万一、給水タンク３内の水位がさらに下がり、補給水量切替電極棒３１が水位を検知しなくなると、補給水弁１３の開度をさらに大きくする。すなわち、補給水弁１３の開度を、第一設定開度よりも大きな第二設定開度とする。第二設定開度は、第一設定開度よりも大きければよいが、典型的には全開（開度１００％）である。

【0046】

その後、給水タンク３内の水位が回復して、補給水開始電極棒２９が水位を検知すると、補給水弁１３の開度を第一設定開度に戻す。さらに給水タンク３内の水位が回復して、補給水停止電極棒３０が水位を検知すると、補給水弁１３を閉じ、さらに水位が回復して、給水停止電極棒２８が水位を検知すると、給水弁１２も閉じる。なお、給水弁１２を開けて、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源供給ポンプ２５も作動させる。

【0047】

このように、本実施例では、補給水路９を介した給水タンク３への給水は、給水タンク３内の水位が補給水開始水位Ｈ３を下回ると、補給水弁１３を第一設定開度として第一設定流量で開始し、補給水開始水位Ｈ３よりも低い補給水量切替水位Ｈ５を下回ると、補給水弁１３を第二設定開度として前記第一設定流量よりも多い第二設定流量に切り替える。その後、給水タンク３内の水位が補給水開始水位Ｈ３を上回ると、補給水弁１３を第一設定開度に戻し、さらに補給水停止水位Ｈ４を上回ると、補給水弁１３を閉じる。

【0048】

ヒートポンプ４は、基本的には、給水路８を介した給水中（それに伴い熱源供給路２２に熱源水を通水中）に作動するが、後述するように所定の場合に停止する。ヒートポンプ４は、その圧縮機１６の作動の有無により、運転と停止が切り替えられる。ヒートポンプ４の運転中、圧縮機１６は、モータの駆動周波数が一定に維持され、一定出力を維持される。

【0049】

給水路８を介した給水タンク３への給水中、出湯温度センサ３４の検出温度を目標温度に維持するように、給水弁１２の開度が調整される（出湯温度一定制御）。後述するように、状況に応じて、目標温度は変更される。

【0050】

ところで、補給水弁１３を第一設定開度で開いた際の第一設定流量は、蒸発器１９への熱源流体温度に拘わらず、給水路８を介した給水タンク３への給水流量との合計流量が、給水タンク３内の貯留水の平均使用流量以上となるように設定されるのがよい。言い換えれば、補給水路９経由の第一設定流量は、熱源水温度が最小時における給水路８経由の給水流量との合計流量が、給水タンク３からボイラ２への平均給水量以上となるように設定されるのがよい。つまり、給水路８経由の給水流量が熱源水温度で増減しても、ボイラ２への平均給水量以上が確保されるように、第一設定流量が規定されるのがよい。これにより、通常は、補給水弁１３を第一設定開度で開くと、給水タンク３内の水位を回復することができ、補給水量切替水位Ｈ５を下回るのが防止される。そして、万一、補給水量切替水位Ｈ５を下回ると、補給水弁１３を全開として、給水タンク３内の貯留水の枯渇を防止することができる。

【0051】

図２は、本実施例の給水加温システム１の運転状態の一例を示す概略図であり、給水タンク３内の水位（縦軸）と経過時間（横軸）との関係を示している。なお、熱源水温度が一定である場合について示しており、また、最下部に示した吹出しは、各区間Ａ，Ｂ，Ｃ，…における給水路８経由の給水の有無（下段）と補給水弁１３の開度（上段）とを示している。また、図２中、破線の折れ線は、補給水量の調整が不能な従来技術（補給水弁１３をオンオフ制御）の場合を示しており、最上部に示した吹出しは、この従来技術について、各区間ａ，ｂ，ｃにおける給水路８経由の給水の有無（下段）と補給水弁１３の開度（上段）とを示している。

【0052】

いま、補給水量切替水位Ｈ５を下回っている場合、給水路８を介した給水がなされると共に、補給水弁１３の開度は１００％とされる。これにより、区間Ａに示すように水位が回復するが、補給水開始水位Ｈ３を上回ると、補給水弁１３の開度を２０％とするので、区間Ｂに示すように、水位の上昇速度を落とすことができる。その後、補給水停止水位Ｈ４を上回ると、補給水弁１３を閉じることで、区間Ｃに示すように、さらに水位の上昇速度を落とすことができる。そして、給水停止水位Ｈ２を上回ると、給水弁１２も閉じる。

【0053】

これに対し、仮に、従来技術のように、水位Ｈ３での２０％開度での制御がなく、補給水弁１３を単にオンオフ制御する場合（つまり水位Ｈ５を下回ると全開、水位Ｈ４を上回ると全閉する制御を行う場合）、水位Ｈ５で全開とされた補給水弁１３は、補給水停止水位Ｈ４まで１００％開度のままとなるので、給水タンク３内の水位上昇速度が速くなり、給水路８経由の給水が停止されやすくなる。従って、ヒートポンプ４の稼働時間が短くなると共に、ヒートポンプ４の発停回数が多くなる。また、給水弁１２のオンオフ回数も多くなる。

【0054】

ところが、本実施例によれば、補給水路９を介した給水が必要な際にも、基本的には補給水弁１３は中途の開度（第一設定開度）とされるので、補給水弁１３を開けた際にも、給水タンク３内の水位上昇速度を抑えることができる。これにより、給水路８経由の給水時間、ひいてはヒートポンプ４の稼働時間を延ばすことができる。図２の例では、従来技術と比較して、時間Ｘだけ、給水路８経由の給水時間が延びていることが分かる。これにより、ヒートポンプ４の発停回数や、給水弁１２のオンオフ回数を削減することもできる。

【0055】

前述したように、本実施例の給水加温システム１では、給水タンク３内の水位に基づき、給水路８を介した給水タンク３への給水が制御されるが、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３５により蒸発器１９への熱源水温度を監視し、その温度が設定温度以上になると、ヒートポンプ４を停止させるのがよい。その場合でも、給水タンク３内の水位に基づく給水条件が満たされる限りは、給水路８を介して給水タンク３へ給水する。

【0056】

より詳細には、本実施例では、次のように制御される。すなわち、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３５の検出温度が設定温度（たとえば６０℃）未満であれば、ヒートポンプ４を作動させた状態で、出湯温度センサ３４の検出温度を第一目標温度（たとえば７５℃）に維持するように、給水弁１２の開度を調整して、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整する（第一制御）。なお、ここでは、第一目標温度は、前記設定温度よりも高い温度とされる。

【0057】

一方、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３５の検出温度が設定温度（たとえば６０℃）以上になると、第二制御に切り替える。第二制御では、ヒートポンプ４を停止させる。その場合でも、給水タンク３内の水位に基づく給水条件が満たされる限りは、給水路８を介して給水タンク３へ給水するが、凝縮器１７の出口側水温の制御目標温度を下げるのが好ましい。つまり、出湯温度センサ３４の検出温度を第一目標温度よりも低い第二目標温度（たとえば６０℃）に維持するように、給水弁１２の開度を調整して、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整する。なお、ここでは、第二目標温度は、前記設定温度と同一温度とされるが、場合により、前記設定温度よりも低い温度とされてもよい。

【0058】

このように、蒸発器１９への熱源水温度が設定温度未満であれば、ヒートポンプ４を作動させた状態で、凝縮器１７の出口側水温を第一目標温度に維持するように、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整することで、給水源の水温や熱源水の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。一方、蒸発器１９への熱源水温度が設定温度以上になると、ヒートポンプ４を停止させるので、圧縮機１６の保護を図ることができる。但し、その場合でも、廃熱回収熱交換器２１において、給水と熱源水とを熱交換して、熱源水からの熱回収を図ることができる。しかも、凝縮器１７の出口側水温の制御目標温度を、第一目標温度よりも低い第二目標温度に切り替えることで、給水路８を介した給水タンク３への給水流量をある程度以上に確保して、熱源水からの熱回収を有効に図ることができる。

【0059】

第二制御から第一制御への切替えは、次のように行われる。すなわち、ヒートポンプ４を停止した状態で、出湯温度センサ３４の検出温度を第二目標温度に維持するように、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整中（つまり第二制御中）、熱源温度センサ３５の検出温度が設定温度未満を設定時間（たとえば６０秒）継続した場合には、第一制御に戻される。つまり、ヒートポンプ４を再起動して、出湯温度センサ３４の検出温度を第一目標温度に維持するように、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整する制御に切り替えればよい。

【0060】

但し、第二制御から第一制御への切替えは、次のように行ってもよい。すなわち、ヒートポンプ４を停止した状態で、出湯温度センサ３４の検出温度を第二目標温度に維持するように、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整中（つまり第二制御中）、熱源温度センサ３５の検出温度が設定温度よりも低い所定温度（たとえば５８℃）未満になった場合には、第一制御に戻される。つまり、ヒートポンプ４を再起動して、出湯温度センサ３４の検出温度を第一目標温度に維持するように、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整する制御に切り替えればよい。

【0061】

いずれにしても、蒸発器１９への熱源水温度が所定に下がると、ヒートポンプ４を停止させた第二制御から、ヒートポンプ４を稼働させた第一制御に戻すことができる。このようにして、蒸発器１９への熱源水温度に応じて、第一制御と第二制御との切り替えが行われる。

【実施例2】

【0062】

図３は、本発明の給水加温システムの実施例２を示す概略図である。
本実施例２の給水加温システム１は、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

【0063】

前記実施例１では、給水路８と補給水路９との上流部に補給水タンク５を設けたが、本実施例２では、補給水タンクは設けられない。すなわち、本実施例２では、硬水軟化装置１４からの水は、補給水タンクに一旦貯留されることなく、直接に給水路８と補給水路９とに供給可能とされる。この場合において、図示例では、硬水軟化装置１４よりも下流の管路（共通路１０、給水路８および補給水路９）には、前記実施例１のような送水ポンプ１１は設けられていない。つまり、給水路８および補給水路９には、硬水軟化装置１４よりも上流側からの給水圧により通水可能とされる。たとえば、硬水軟化装置１４への給水路に、前記実施例１のような送水ポンプが設けられており、給水弁１２または補給水弁１３が開けられると、送水ポンプが作動する構成とされる。

【0064】

給水路８と補給水路９との上流側は、前記実施例１と同様に、共通路１０とされており、その共通路１０が、前述したとおり、補給水タンクを介することなく、硬水軟化装置１４の軟水出口に接続される。また、共通路１０には、流量計（またはフロースイッチ）３６が設けられる。そして、この流量計３６も制御器に接続されている。但し、この流量計３６は、硬水軟化装置１４への給水路に設けられてもよいし、硬水軟化装置１４が備えていてもよい。

【0065】

本実施例２では、給水タンク３の水位検出器２６は、給水開始水位Ｈ１、給水停止水位Ｈ２の他、補給水量切替水位Ｈ５を検出できれば足りる。そのため、本実施例２では、給水タンク３には、給水停止電極棒２８、給水開始電極棒２７および補給水量切替電極棒３１が、下端部の高さを順に低くして挿入されている。

【0066】

本実施例２では、給水タンク３内の水位が給水開始水位Ｈ１を下回ると、給水弁１２を開けて給水路８を介して給水タンク３へ給水し、給水停止水位Ｈ２を上回ると、給水弁１２を閉じて給水路８を介した給水タンク３への給水を停止する。給水路８を介した給水タンク３への給水中、前記実施例１と同様に、出湯温度一定制御を行うことができる。つまり、出湯温度センサ３４の検出温度を設定温度に維持するように、給水弁１２の開度を調整してもよい。

【0067】

また、前記実施例１と同様に、熱源温度センサ３５の検出温度に基づき、ヒートポンプ４の発停を切り替えたり、出湯温度一定制御の目標温度を切り替えたりしてもよい。すなわち、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３５の検出温度が設定温度未満であれば、ヒートポンプ４を作動させた状態で、出湯温度センサ３４の検出温度を第一目標温度に維持するように、給水弁１２の開度を調整する。一方、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３５の検出温度が設定温度以上になると、ヒートポンプ４を停止させた状態で、出湯温度センサ３４の検出温度を前記第一目標温度よりも低い第二目標温度に維持するように、給水弁１２の開度を調整する。

【0068】

いずれにしても、本実施例２では、給水路８を介した給水タンク３への給水中、硬水軟化装置１４の通水流量が設定流量になるように、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量を調整する。言い換えれば、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量は、給水路８と補給水路９とによる合計流量が設定流量になるように、補給水弁１３の開度が調整される。具体的には、給水タンク３内の水位が給水開始水位Ｈ１を下回り、給水弁１２が開かれると（出湯温度一定制御中）、流量計３６の検出水量が設定流量になるように、補給水弁１３の開度が調整される。もし給水路８経由の給水流量だけで設定流量を超える場合、補給水弁１３は閉じた状態とされ、給水路８経由の給水流量だけでは設定流量に至らない場合、設定流量になるように補給水弁１３の開度が調整される。

【0069】

ここで、前記設定流量は、硬水軟化装置１４に要求される最低流量以上で設定される。つまり、硬水軟化装置１４には、硬度漏れを防止するために、通水流量について最低流量が規定されているが、この最低流量以上で定められた設定流量（具体的には最低流量に所定の安全値を加算した値）になるように、補給水弁１３の開度が調整される。なお、硬水軟化装置１４には、硬度漏れを防止するために、通水流量について、最低流量だけでなく最大流量も規定されているが、給水路８と補給水路９との合計流量がこの最大流量以下で設定されるのは言うまでもない。

【0070】

ところで、給水弁１２の開放時、確実に、硬水軟化装置１４に最低流量以上の通水が確保されるように、補給水弁１３の最低開度を規定しておいてもよい。この場合、流量計３６の検出流量に拘わらず、まずは、給水弁１２の開放時、補給水弁１３を所定の最低開度だけ開ける。その後、設定タイミング（たとえば所定時間経過後）において、流量計３６の検出流量が設定流量になるように補給水弁１３を開度調整する制御に切り替えればよい。

【0071】

このような制御中、万一、給水タンク３内の水位が給水開始水位Ｈ１よりも低い補給水量切替水位Ｈ５を下回ると、補給水弁１３を全開とするのが好ましい。あるいは、これに代えてまたはこれに加えて、図３において二点鎖線で示すように、補給水路９と並列に、緊急補水路３７を設けておき、補給水量切替水位Ｈ５を下回った場合、この緊急補水路３７に設けた緊急補水弁３８を開けてもよい。その後、給水タンク３内の水位が給水開始水位Ｈ１を上回ると、元の制御（つまり（緊急補水弁３８を閉じた状態で）流量計３６の検出流量を設定流量とするように補給水弁１３の開度を調整する制御）に戻し、さらに水位が回復して、給水停止水位Ｈ２を上回れば、給水弁１２および補給水弁１３を閉じればよい。

【0072】

本実施例２によれば、硬水軟化装置１４からの軟水を、一旦タンク受けすることなく、給水路８と補給水路９とに分岐して、硬水軟化装置１４よりも上流側からの給水圧により、給水タンク３へ供給することができる。そのため、硬水軟化装置１４の出口に補給水タンクを設ける必要がないし、給水路８や補給水路９にポンプを設ける必要もない。さらに、給水路８を介した給水タンク３への給水中、硬水軟化装置１４の通水流量が設定流量になるように、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量を調整することで、硬水軟化装置１４に要求される最低流量以上で通水することができ、流量不足による硬水軟化装置１４からの硬度漏れを防止することができる。その他は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。

【0073】

本発明の給水加温システム１は、前記各実施例の構成（制御を含む）に限らず、適宜変更可能である。特に、凝縮器１７を介して給水路８により給水可能であると共に、凝縮器１７を介さずに補給水路９により給水可能な給水タンク３を備え、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量は、給水タンク３内の水位に基づき変更されるか、給水路８と補給水路９との合計流量に基づき変更されるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

【0074】

たとえば、前記各実施例において、過冷却器２０と廃熱回収熱交換器２１との内、一方または双方の設置を省略してもよい。

【0075】

また、前記各実施例では、給水タンク３の水位検出器２６として、電極式水位検出器を用いたが、水位に応じた連続的な出力を得られるアナログ式水位検出器を用いてもよい。具体的には、給水タンク３内の水位に応じて水圧が変わることを利用した水圧式の水位検出器を用いることができるが、これに代えて圧力センサを用いることもできる。あるいは、静電容量式の水位検出器を用いることもできる。いずれの場合も、前記各実施例と同様の制御を実施することができる。

【0076】

また、前記実施例１では、給水タンク３内が補給水量切替水位Ｈ５を下回ると、典型的には補給水弁１３を全開とし、その後、補給水開始水位Ｈ３を上回ると、補給水弁１３を第一設定開度に戻し、さらに補給水停止水位Ｈ４を上回ると、補給水弁１３を全閉したが、水位上昇時、補給水弁１３を全開のままとしてもよい。つまり、給水タンク３内が補給水量切替水位Ｈ５を下回ると、補給水弁１３を全開とし、その後、補給水停止水位Ｈ４を上回るまで、補給水弁１３を全開のままとしてもよい。

【0077】

また、前記実施例１では、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量は、補給水開始水位Ｈ３と補給水量切替水位Ｈ５とにより二段階で切り替えたが、三段階以上で切り替えてもよい。たとえば、三段階で切り替える際、水位が高い方から順に、補給水開始水位Ｈ３、第一補給水量切替水位Ｈ５’および第二補給水量切替水位Ｈ５”を検出可能としておけばよい。そして、補給水路９を介した給水流量は、給水タンク３内の水位低下時、補給水開始水位Ｈ３を下回ると、第一設定流量（たとえば補給水弁１３の開度２０％）で開始し、第一補給水量切替水位Ｈ５’を下回ると、第一設定流量よりも多い第二設定流量（たとえば補給水弁１３の開度５０％）とし、第二補給水量切替水位Ｈ５”を下回ると、第二設定流量よりも多い第三設定流量（たとえば補給水弁１３の開度１００％）とすればよい。この場合、給水タンク３内の水位上昇時、第一補給水量切替水位Ｈ５’を上回ると、第二設定流量に切り替えられ、補給水開始水位Ｈ３を上回ると、第一設定流量に切り替えられ、補給水停止水位Ｈ４を上回ると、補給水弁１３を閉じればよい。

【0078】

また、前記実施例１において、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量は、段階的に切り替える以外に、連続的に変動させてもよい。すなわち、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量は、補給水開始水位Ｈ３を下回ると開始され、給水タンク３内の水位が低くなるほど連続的に増加し、給水タンク３内の水位が高くなるほど連続的に減少させてもよい。そして、補給水停止水位Ｈ４を上回ると、補給水路９経由の給水を停止すればよい。

【0079】

また、前記実施例１では、給水弁１２の開度を調整して、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整する一方、補給水弁１３の開度を調整して、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量を調整したが、次のように構成してもよい。すなわち、図１において、送水ポンプ１１の設置を省略すると共に、給水弁１２の代わりに給水ポンプを設置し、補給水弁１３の代わりに補給水ポンプを設置してもよい。そして、給水ポンプをインバータ制御して、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整する一方、補給水ポンプをインバータ制御して、補給水路９を介した給水タンク３への給水流量を調整する。

【0080】

また、前記実施例１では、給水路８と補給水路９とは、上流側において共通路１０とされ、その共通路１０に送水ポンプ１１が設けられたが、給水路８と補給水路９とは、個別に補給水タンク５に接続されてもよい。その場合、給水路８には、給水弁１２より上流側に給水ポンプが設けられる一方、補給水路９には、補給水弁１３よりも上流側に補給水ポンプが設けられる。そして、給水弁１２を開放中には、給水ポンプを作動させ、補給水弁１３を開放中には、補給水ポンプを作動させる。但し、給水弁１２の設置を省略して、給水ポンプをインバータ制御してもよいし、補給水弁１３の設置を省略して、補給水ポンプをインバータ制御してもよい。

【0081】

また、前記各実施例では、給水路８と補給水路９とは、下流側において、個別に給水タンク３に接続されたが、上流側と同様に共通路として（つまり合流させて）給水タンク３に接続されてもよい。

【0082】

また、図１では、給水タンク３への給水を貯留するために補給水タンク５を設置したが、場合により補給水タンク５の設置を省略して、図３と同様に、給水源から直接に給水路８および補給水路９に水を通してもよい。特に、図１において脱酸素装置１５を設置しない場合、図３と同様に、補給水タンク５の設置を省略することができる。

【0083】

また、前記各実施例では、ボイラ２の給水タンク３への給水をヒートポンプ４で加温できるシステムについて説明したが、給水タンク３の貯留水の利用先は、ボイラ２に限らず適宜に変更可能である。

【0084】

また、前記各実施例では、ヒートポンプ４の熱源として熱源水を用いた例について説明したが、ヒートポンプ４の熱源流体として、熱源水に限らず、空気や排ガスなど各種の流体を用いることができる。

【0085】

また、前記各実施例では、ヒートポンプ４を運転する際、圧縮機１６のモータの駆動周波数を一定に維持したが、場合により、圧縮機１６の吐出圧を所定に維持するように制御してもよい。あるいは、給水タンク３内の水位、または蒸発器１９への熱源水温度などに基づき、圧縮機１６の出力を調整してもよい。

【0086】

また、ヒートポンプ４は、単段に限らず複数段とすることもできる。ヒートポンプ４を複数段にする場合、隣接する段のヒートポンプ同士は、間接熱交換器を用いて接続されてもよいし、直接熱交換器（中間冷却器）を用いて接続されてもよい。後者の場合、低段ヒートポンプの圧縮機からの冷媒と高段ヒートポンプの膨張弁からの冷媒とを受けて、両冷媒を直接に接触させて熱交換する中間冷却器を備え、この中間冷却器が低段ヒートポンプの凝縮器であると共に高段ヒートポンプの蒸発器とされる。このように、複数段（多段）のヒートポンプには、一元多段のヒートポンプの他、複数元（多元）のヒートポンプ、あるいはそれらの組合せのヒートポンプが含まれる。

【0087】

さらに、前記各実施例では、ヒートポンプ４の圧縮機１６は、電気モータにより駆動されたが、圧縮機１６の駆動源は特に問わない。たとえば、圧縮機１６は、電気モータに代えてまたはそれに加えて、蒸気を用いて動力を起こすスチームモータ（蒸気エンジン）に駆動されたり、ガスエンジンにより駆動されたりしてもよい。

【符号の説明】

【0088】

１ 給水加温システム
２ ボイラ
３ 給水タンク
４ ヒートポンプ
５ 補給水タンク
６ 熱源水タンク
７ ポンプ
８ 給水路
９ 補給水路
１０ 共通路
１１ 送水ポンプ
１２ 給水弁
１３ 補給水弁
１４ 硬水軟化装置
１５ 脱酸素装置
１６ 圧縮機
１７ 凝縮器
１８ 膨張弁
１９ 蒸発器
２０ 過冷却器
２１ 廃熱回収熱交換器
２２ 熱源供給路
２３ 熱源水の供給路
２４ オーバーフロー路
２５ 熱源供給ポンプ
２６ 水位検出器
２７ 給水開始電極棒
２８ 給水停止電極棒
２９ 補給水開始電極棒
３０ 補給水停止電極棒
３１ 補給水量切替電極棒
３２ 水位検出器
３３ 低水位検出電極棒
３４ 出湯温度センサ
３５ 熱源温度センサ
３６ 流量計
３７ 緊急補水路
３８ 緊急補水弁
Ｈ１ 給水開始水位
Ｈ２ 給水停止水位
Ｈ３ 補給水開始水位
Ｈ４ 補給水停止水位
Ｈ５ 補給水量切替水位

【図1】

【図2】

【図3】