特許 5892371 給水加温システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5892371

(24)【登録日】2016年3月4日

(45)【発行日】2016年3月23日

(54)【発明の名称】給水加温システム

(51)【国際特許分類】

   F22D 1/18 20060101AFI20160310BHJP

   F24H 1/00 20060101ALI20160310BHJP

【ＦＩ】

   F22D1/18

   F24H1/00 611Z

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-79192(P2012-79192)

(22)【出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2013-210119(P2013-210119A)

(43)【公開日】2013年10月10日

【審査請求日】2014年12月19日

(73)【特許権者】

【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

【審査官】 渡邉 洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１０６６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１４２４１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−１０３７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２１０５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８８８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００３１９２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２２Ｄ １／００− １／５０

Ｆ２２Ｄ１１／００−１１／０６

Ｆ２４Ｈ １／００

(57)【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であって、前記圧縮機のモータの回転数をインバータで変更することで出力を変更可能なヒートポンプと、
このヒートポンプの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、
この給水タンクから給水されるボイラとを備え、
前記給水タンクの水位に基づき、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記圧縮機のモータの回転数を制御し、
前記給水タンクから前記ボイラへの給水状態、または前記ボイラの運転状態に基づき、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水を制御する
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中、前記ヒートポンプの凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように、前記凝縮器への通水量を調整する
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3】

前記ヒートポンプは、低負荷運転とこれより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされ、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンクの水位が第一水位（Ｈ１）を下回ると前記ヒートポンプを低負荷運転しつつ行い、前記第一水位より低い切替水位（Ｈ１´）を下回ると前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ行う一方、前記第一水位より高い第二水位（Ｈ２）を上回ると停止する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システム。

【請求項4】

前記ヒートポンプは、低負荷運転と、これより高出力の中負荷運転と、これより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされ、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンクの水位が前記第一水位を下回ると前記ヒートポンプを低負荷運転しつつ行い、前記第一水位より低いが前記切替水位より高い所定水位を下回ると前記ヒートポンプを中負荷運転しつつ行い、前記切替水位を下回ると前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ行う
ことを特徴とする請求項３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（２４）の給水タンク（２３）への給水を、ヒートポンプ（１２）を用いて加温できるシステムが知られている。このシステムでは、給水タンク（２３）は、給水源（２１）から給水路を介して給水可能であると共に、給水路から分岐してヒートポンプ給湯器（１２）を介しても給水可能である。そして、給水タンク（２３）は、第１水位（５２Ｌ）を下回ると、ヒートポンプ給湯機（１２）からの給水が開始され、第１水位より高水位の第２水位（５２Ｈ）を上回ると、ヒートポンプ給湯機（１２）からの給水が停止される。また、第１水位より低水位の第３水位（３２Ｌ）を下回ると、給水源（２１）からの給水が開始され、第３水位より高水位であるが第１水位より低水位の第４水位（３２Ｈ）を上回ると、給水源（２１）からの給水が停止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２５４３１号公報（請求項４、図２−３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１に記載の発明では、給水タンク内の水位に応じて、ヒートポンプ経由で給水するか、それに加えて直接にも給水するか、あるいはすべての給水を停止するかが切り替えられる。

【0005】

しかしながら、ヒートポンプ経由で給水する場合、ヒートポンプの出力は一定であり、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことができない。

【0006】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ヒートポンプを用いた給水加温システムにおいて、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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であって、前記圧縮機のモータの回転数をインバータで変更することで出力を変更可能なヒートポンプと、このヒートポンプの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、この給水タンクから給水されるボイラとを備え、前記給水タンクの水位に基づき、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記圧縮機のモータの回転数を制御し、前記給水タンクから前記ボイラへの給水状態、または前記ボイラの運転状態に基づき、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水を制御することを特徴とする給水加温システムである。

【0008】

請求項１に記載の発明によれば、給水タンク内の水位に基づきヒートポンプの出力を変更しつつ、給水路を介して給水タンクに給水すると共に、ボイラへの給水状態またはボイラの運転状態に基づき、補給水路を介した給水タンクへの給水を制御することができる。これにより、ボイラの負荷に応じた給水タンクへの給水を迅速に行える。

【0009】

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中、前記ヒートポンプの凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように、前記凝縮器への通水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。

【0010】

請求項２に記載の発明によれば、給水路を介した給水タンクへの給水中、ヒートポンプの凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように、凝縮器への通水量を調整することで、給水路経由の給水温度を所望に維持することができる。

【0011】

請求項３に記載の発明は、前記ヒートポンプは、低負荷運転とこれより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされ、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンクの水位が第一水位（Ｈ１）を下回ると前記ヒートポンプを低負荷運転しつつ行い、前記第一水位より低い切替水位（Ｈ１´）を下回ると前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ行う一方、前記第一水位より高い第二水位（Ｈ２）を上回ると停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システムである。

【0012】

請求項３に記載の発明によれば、給水タンク内の水位に基づき、ヒートポンプを高負荷運転、低負荷運転および停止の三位置で制御しつつ、簡易に効率よく給水タンクへ給水することができる。

【0013】

さらに、請求項４に記載の発明は、前記ヒートポンプは、低負荷運転と、これより高出力の中負荷運転と、これより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされ、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンクの水位が前記第一水位を下回ると前記ヒートポンプを低負荷運転しつつ行い、前記第一水位より低いが前記切替水位より高い所定水位を下回ると前記ヒートポンプを中負荷運転しつつ行い、前記切替水位を下回ると前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ行うことを特徴とする請求項３に記載の給水加温システムである。

【0014】

請求項４に記載の発明によれば、ヒートポンプを高負荷運転、中負荷運転、低負荷運転および停止の四位置で制御しつつ、簡易に効率よく給水タンクへ給水することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ヒートポンプを用いた給水加温システムにおいて、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の給水加温システムの一実施例を示す概略図である。

【図2】図１の給水加温システムにおけるヒートポンプの制御方法の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。
図１は、本発明の給水加温システム１の一実施例を示す概略図である。

【0018】

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（たとえば廃温水）を貯留する熱源水タンク６とを備える。

【0019】

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）を給水タンク３へ戻してもよい。

【0020】

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、燃焼量が制御される。ここでは、高燃焼状態（１００％燃焼）、低燃焼状態（５０％燃焼）および停止の三位置で制御される。この制御は、ボイラ制御盤（図示省略）が、蒸気使用設備への蒸気の圧力に基づき蒸気の使用負荷を把握して、ボイラ２のバーナの燃焼量を調整することで行われる。

【0021】

ボイラ２は、缶体内の水位を所望に維持するように、ボイラ２への給水が制御される。具体的には、給水タンク３からボイラ２への給水路に設けたポンプ７が、ボイラ制御盤により缶体内の水位に基づき制御される。

【0022】

給水タンク３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。給水路８に設けた給水ポンプ１０と、補給水路９に設けた補給水ポンプ１１との作動を制御することで、給水路８と補給水路９との内、いずれか一方または双方を介して、補給水タンク５から給水タンク３へ給水可能である。給水路８には、給水ポンプ１０より下流に、廃熱回収熱交換器１２とヒートポンプ４とが順に設けられている。

【0023】

給水ポンプ１０は、本実施例では、インバータにより回転数を制御可能とされる。給水ポンプ１０の回転数を変更することで、給水路８を介した給水タンク３への給水量を調整することができる。一方、補給水ポンプ１１は、本実施例では、オンオフ制御されるが、場合により給水ポンプ１０と同様にインバータ制御されてもよい。

【0024】

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、本実施例では軟水が用いられる。すなわち、軟水器（図示省略）にて水中の硬度分を除去された軟水は、補給水タンク５に供給され貯留される。補給水タンク５の水位に基づき軟水器からの給水を制御することで、補給水タンク５の水位は所望に維持される。

【0025】

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１３、凝縮器１４、膨張弁１５および蒸発器１６が順次環状に接続されて構成される。そして、圧縮機１３は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。また、凝縮器１４は、圧縮機１３からのガス冷媒を凝縮液化する。さらに、膨張弁１５は、凝縮器１４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１６は、膨張弁１５からの冷媒の蒸発を図る。

【0026】

従って、ヒートポンプ４は、蒸発器１６において、冷媒が外部から熱を奪って気化する一方、凝縮器１４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１６において、熱源としての熱源水から熱をくみ上げ、凝縮器１４において、給水路８の水を加温する。

【0027】

ヒートポンプ４は、凝縮器１４と膨張弁１５との間に、所望により過冷却器１７を設けてもよい。過冷却器１７は、凝縮器１４から膨張弁１５への冷媒と、凝縮器１４への給水との間接熱交換器である。過冷却器１７により、凝縮器１４への給水で、凝縮器１４から膨張弁１５への冷媒を過冷却することができると共に、凝縮器１４から膨張弁１５への冷媒で、凝縮器１４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、凝縮器１４において潜熱を放出し、過冷却器１７において顕熱を放出する。

【0028】

その他、ヒートポンプ４には、圧縮機１３の入口側にアキュムレータを設置したり、圧縮機１３の出口側に油分離器を設置したり、凝縮器１４の出口側（凝縮器１４と過冷却器１７との間）に受液器を設置したりしてもよい。

【0029】

ところで、ヒートポンプ４は、その出力（圧縮機１３の容量）を段階的に変更可能とされている。本実施例では、圧縮機１３のモータの回転数をインバータで変更することで、ヒートポンプ４は、低負荷運転とこれより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされている。たとえば、高負荷運転では全負荷運転（１００％出力）され、低負荷運転では高負荷運転よりも低負荷運転（たとえば５０％出力）される。

【0030】

熱源水タンク６は、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。なお、熱源水タンク６には、熱源水の供給路１８が設けられると共に、所定以上の水をあふれさせるオーバーフロー路１９が設けられている。

【0031】

熱源水タンク６の水は、熱源供給路２０を介して、ヒートポンプ４の蒸発器１６を通された後、廃熱回収熱交換器１２を通される。熱源供給路２０には、蒸発器１６より上流側に熱源供給ポンプ２１が設けられており、この熱源供給ポンプ２１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１６と廃熱回収熱交換器１２とに順に通すことができる。

【0032】

なお、廃熱回収熱交換器１２は、補給水タンク５から過冷却器１７への給水と、蒸発器１６からの熱源水との間接熱交換器である。本実施例の場合、補給水タンク５から給水路８を介した給水タンク３への給水は、補給水タンク５から、廃熱回収熱交換器１２、過冷却器１７および凝縮器１４を順に通された後、給水タンク３へ供給される。

【0033】

給水路８には、凝縮器１４の出口側に、水温センサ２２が設けられる。この水温センサ２２は、凝縮器１４を通過後の水温を検出する。水温センサ２２の検出温度に基づき、給水ポンプ１０が制御される。ここでは、給水ポンプ１０は、水温センサ２２の検出温度を設定温度Ｔ１（たとえば７５℃）に維持するようにインバータ制御される。つまり、給水路８を介した給水タンク３への給水は、水温センサ２２の検出温度を設定温度Ｔ１に維持するように、流量が調整される。但し、場合により、このような水温センサ２２による流量調整制御を省略することもできる。

【0034】

給水タンク３には、水位検出器２３が設けられている。水位検出器２３の構成は特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。つまり、給水タンク３には、長さの異なる複数の電極棒２４〜２６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ている。具体的には、給水停止電極棒２４、給水開始電極棒２５、負荷切替電極棒２６が、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。各電極棒２４〜２６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。

【0035】

熱源水タンク６には、ヒートポンプ４の熱源としての熱源水の有無を確認するために、水位検出器２７が設けられている。水位検出器２７の構成は特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。つまり、熱源水タンク６には、低水位検出電極棒２８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。また、熱源水タンク６には、熱源水の温度を検出する熱源温度センサ２９を設けておいてもよい。

【0036】

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。

【0037】

図２は、本実施例の給水加温システム１におけるヒートポンプ４の制御方法の一例を示す図である。この図に示すように、給水タンク３の水位に基づき、ヒートポンプ４（特にその圧縮機１３）および給水ポンプ１０が制御される。

【0038】

ここで、ヒートポンプ４は、その圧縮機１３の作動の有無により、運転と停止が切り替えられる。また、前述したように、本実施例では、ヒートポンプ４は、高負荷運転（典型的には全負荷運転＝１００％出力）、低負荷運転（たとえば５０％出力）および停止（０％出力）の三位置で制御される。

【0039】

一方、給水ポンプ１０は、ヒートポンプ４の作動に連動し、ヒートポンプ４の作動中は給水ポンプ１０も作動し、ヒートポンプ４の停止中は給水ポンプ１０も停止する。但し、前述したように、給水ポンプ１０は、作動中、水温センサ２２の検出温度を所望に維持するように、回転数をインバータ制御される。その結果、ヒートポンプ４の高負荷運転時は低負荷運転時よりも多い流量で、給水路８を介して給水タンク３へ給水可能となる。

【0040】

いま、給水停止電極棒２４が水位を検知し、給水タンク３内の水位が十分にある場合（給水タンク３内の水位が第二水位Ｈ２を上回っている場合）、給水タンク３への給水は不要であるから、ヒートポンプ４を停止（つまり給水ポンプ１０も停止）している。

【0041】

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、給水タンク３内の水位が第一水位Ｈ１を下回り、給水開始電極棒２５が水位を検知しなくなると、ヒートポンプ４を低負荷運転する。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、給水タンク３内の水位が第二水位Ｈ２を上回り、給水停止電極棒２４が水位を検知すると、ヒートポンプ４を停止する。

【0042】

給水タンク３内の水位が第一水位Ｈ１を下回りヒートポンプ４を低負荷運転しても、水位を回復できず、給水タンク３内の水位が切替水位Ｈ１´を下回り、負荷切替電極棒２６が水位を検知しなくなると、ヒートポンプ４を高負荷運転に切り替える。これにより、低負荷運転時よりも多い流量で給水路８を介して給水タンク３に給水されるが、給水タンク３内の水位が第一水位Ｈ１を上回り、給水開始電極棒２５が水位を検知すると、ヒートポンプ４を低負荷運転に切り替え、さらに給水タンク３内の水位が第二水位Ｈ２を上回り、給水停止電極棒２４が水位を検知すると、ヒートポンプ４を停止する。

【0043】

ヒートポンプ４を運転して、補給水タンク５から給水路８を介して給水タンク３へ給水する際、補給水タンク５からの給水は、廃熱回収熱交換器１２、過冷却器１７および凝縮器１４により徐々に加温されて、所定温度で給水タンク３へ供給される。給水タンク３とヒートポンプ４との間で水を循環させる場合と比較して、補給水タンク５から給水タンク３への一回の通過（ワンススルー）で給水を加温するので、ヒートポンプ４を通過する前後の給水の温度差を確保して、ヒートポンプ４の成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。

【0044】

ところで、ヒートポンプ４の運転中、つまり給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源水タンク６内の水温を熱源温度センサ２９で監視して、その温度に基づきヒートポンプ４の低負荷運転時の出力を調整してもよい。つまり、前記実施例では、低負荷運転は全負荷運転の５０％出力としたが、この出力％を熱源温度センサ２９の検出温度に応じて変更してもよい。ヒートポンプ４の熱源としての熱源水の温度が高温なほど、低負荷運転時の出力％を下げることができる。熱源水の温度を考慮してヒートポンプ４の低負荷運転時の出力を調整することで、熱源水の温度変化に拘わらず、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を安定させることができる。

【0045】

また、ヒートポンプ４の低負荷運転時の出力は、給水タンク３内の水位下降時の方が水位上昇時よりも高出力に設定してもよい。つまり、給水タンク３内の水位が第一水位Ｈ１を下回ることで、ヒートポンプ４が停止状態から低負荷運転に切り替わった場合における低負荷運転時の圧縮機１３の出力（たとえば回転速度）は、給水タンク３内の水位が第一水位Ｈ１を上回ることで、ヒートポンプ４が高負荷運転から低負荷運転に切り替わった場合における低負荷運転時の圧縮機１３の出力よりも高出力に設定してもよい。水位下降時にはヒートポンプ４の出力を上げることで、水位の回復を迅速に図ることができる。

【0046】

さらに、熱源水タンク６内の水位が下がり、低水位検出電極棒２８が水位を検知しなくなると、ヒートポンプ４の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止して蒸発器１６への熱源水の供給を停止するのがよい。これにより、ヒートポンプ４を無駄に運転するのが防止される。

【0047】

補給水タンク５から給水路８を介した給水タンク３への給水は、以上のように行われるが、補給水タンク５から補給水路９を介した給水タンク３への給水は、給水タンク３からボイラ２への給水状態、またはボイラ２の運転状態に基づき制御される。

【0048】

たとえば、給水タンク３からボイラ２への給水流量に基づき、補給水ポンプ１１をオンオフ制御する。具体的には、給水タンク３からボイラ２への給水路に、フロースイッチや流量センサ３０などを設け、ボイラ２への給水が上限流量を上回ると、補給水ポンプ１１を作動させ、下限流量を下回ると、補給水ポンプ１１を停止させればよい。給水タンク３からボイラ２への給水流量を把握して、ヒートポンプ４を介した給水路８による給水タンク３への給水だけでは足りないと判断すれば、補給水路９を介しても給水タンク３へ給水するのである。なお、場合により、フロースイッチや流量センサ３０に代えて、給水タンク３からボイラ２への給水路に設けた給水ポンプ７の運転信号に基づき、補給水ポンプ１１を制御してもよい。

【0049】

また、補給水路９を介した給水タンク３への給水は、ボイラ２の運転状態（ボイラ制御盤の高燃焼、低燃焼または停止の信号）に基づき補給水ポンプ１１を制御することで行ってもよい。たとえば、ボイラ２が高燃焼状態の場合にのみ、補給水ポンプ１１を作動させてもよい。あるいは、次に述べるように、ボイラ２の運転状態に基づき、補給水ポンプ１１をインバータ制御してもよい。

【0050】

すなわち、補給水ポンプ１１は、その回転数をインバータにより変更可能とされ、低燃焼用回転数と、これより高回転の高燃焼用回転数と、停止の三位置で制御可能とされている。そして、ボイラ２が停止している場合には、それに応じて補給水ポンプ１１も停止して、補給水路９を介しての給水タンク３への給水を停止すればよい。また、ボイラ２が低燃焼状態の場合には、それに応じて補給水ポンプ１１を低燃焼用回転数で作動させつつ、補給水路９を介して給水タンク３へ給水すればよい。さらに、ボイラ２が高燃焼状態の場合には、それに応じて補給水ポンプ１１を高燃焼用回転数で作動させつつ、補給水路９を介して給水タンク３へ給水すればよい。

【0051】

本発明の給水加温システム１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、切替水位Ｈ１´を一つとすると共に、ヒートポンプ４を高負荷運転、低負荷運転および停止の三位置で制御した例を示したが、切替水位を複数として、ヒートポンプ４を四位置以上で制御してもよい。

【0052】

具体的には、負荷切替電極棒２６を第一負荷切替電極棒と第二負荷切替電極棒との二つとすると共に、ヒートポンプ４を高負荷運転（典型的には全負荷運転＝１００％出力）と、これより低出力の中負荷運転（たとえば８０％出力）と、これより低出力の低負荷運転（たとえば５０％出力）および停止の四位置で制御する。

【0053】

そして、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の水位が第一水位Ｈ１を下回るとヒートポンプ４を低負荷運転しつつ行い、第一水位Ｈ１より低いが切替水位Ｈ１´より高い所定水位を下回るとヒートポンプ４を中負荷運転しつつ行い、切替水位Ｈ１´を下回るとヒートポンプ４を高負荷運転しつつ行う。

【0054】

具体的には、給水停止電極棒２４、給水開始電極棒２５、第一負荷切替電極棒、第二負荷切替電極棒を、順に下端部の高さ位置を低くして給水タンク３に設置すればよい。そして、水位低下時には、ヒートポンプ４は、給水開始電極棒２５が水位を検知しなくなると低負荷運転し、第一負荷切替電極棒が水位を検知しなくなると中負荷運転に切り替え、第二負荷切替電極棒が水位を検知しなくなると高負荷運転に切り替える。逆に、水位上昇時には、ヒートポンプ４は、第一負荷切替電極が水位を検知すると中負荷運転に切り替え、給水開始電極棒２５が水位を検知すると低負荷運転に切り替え、給水停止電極棒２４が水位を検知すると停止する。その他の構成は、前記実施例および変形例と同様であるため、説明は省略する。

【0055】

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、下段ヒートポンプの圧縮機からの冷媒と上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、この中間冷却器が下段ヒートポンプの凝縮器であると共に上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４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。

【0056】

また、給水タンク３に、凝縮器１４を介して給水路８により給水可能であると共に、凝縮器１４を介さずに補給水路９により給水可能であれば、給水路８や補給水路９の具体的構成は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、給水路８と補給水路９とは、それぞれ補給水タンク５と給水タンク３とを接続するように並列に設けたが、給水路８と補給水路９との一端部（補給水タンク５側の端部）と他端部（給水タンク３側の端部）の一方または双方は、共通の管路としてもよい。言い換えれば、補給水路９の一端部は、補給水タンク５に接続するのではなく、給水路８から分岐するように設けてもよいし、補給水路９の他端部は、給水タンク３に接続するのではなく、給水タンク３の手前において給水路８に合流するように設けてもよい。補給水路９の一端部を、補給水タンク５に接続するのではなく、給水路８から分岐するように設ける場合、その分岐部より下流において、給水路８に給水ポンプ１０を設ける一方、補給水路９に補給水ポンプ１１を設ければよいが、分岐部よりも上流側の共通管路にのみポンプを設けて、分岐部より下流の給水路８および／または補給水路９に設けたバルブの開度を調整することで、給水路８や補給水路９を通る流量を調整してもよい。

【0057】

また、前記実施例では、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、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。

【0058】

また、前記実施例では、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ために、給水ポンプ１０をインバータ制御したが、給水ポンプ１０をオンオフ制御しつつ、給水路８に設けたバルブの開度を調整してもよい。つまり、水温センサ２２の検出温度に基づき給水路８を介した給水の流量を調整可能であれば、その流量調整方法は適宜に変更可能である。

【0059】

同様に、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ために、補給水ポンプ１１をインバータ制御することに代えて、補給水ポンプ１１をオンオフ制御しつつ、補給水路９に設けたバルブの開度を調整してもよい。

【0060】

また、前記実施例では、給水路８および／または補給水路９を介して、補給水タンク５から給水タンク３へ給水可能としたが、これら給水は、軟水器から直接に行ってもよい。たとえば、図１において、給水路８および補給水路９の基端部をまとめて軟水器に接続し、給水ポンプ１０の設置を省略する代わりに給水路８に設けた電動弁（モータバルブ）の開度を調整し、補給水ポンプ１１の設置を省略する代わりに補給水路９に設けたバルブの開閉や開度を制御すればよい。

【0061】

さらに、前記実施例では、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。

【符号の説明】

【0062】

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 給水ポンプ
１１ 補給水ポンプ
１２ 廃熱回収熱交換器
１３ 圧縮機
１４ 凝縮器
１５ 膨張弁
１６ 蒸発器
１７ 過冷却器
１８ 供給路
１９ オーバーフロー路
２０ 熱源供給路
２１ 熱源供給ポンプ
２２ 水温センサ
２３ 水位検出器
２４ 給水停止電極棒
２５ 給水開始電極棒
２６ 負荷切替電極棒
２７ 水位検出器
２８ 低水位検出電極棒
２９ 熱源温度センサ
３０ 流量センサ
Ｈ１ 第一水位
Ｈ１´ 切替水位
Ｈ２ 第二水位

【図1】

【図2】