特許 5962971 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】5962971

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3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 20060101AFI20160721BHJP

   F22D 1/12 20060101ALI20160721BHJP

   F24H 4/02 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   F22D1/18

   F22D1/12

   F24H4/02 Z

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-107192(P2012-107192)

(22)【出願日】2012年5月9日

(65)【公開番号】特開2013-234791(P2013-234791A)

(43)【公開日】2013年11月21日

【審査請求日】2015年2月23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】杉浦 立樹

(72)【発明者】

【氏名】大谷 和之

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０２５４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０４１５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９６０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６４２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１２２１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３６３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２２Ｄ １／１８

Ｆ２２Ｄ １／１２

Ｆ２４Ｈ ４／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記ボイラの運転状態に基づき、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記ヒートポンプの出力を制御する給水加温システムであって、
前記ヒートポンプは、少なくとも高負荷運転、低負荷運転および停止の三位置で制御され、
前記ボイラは、少なくとも高燃焼状態、低燃焼状態および停止の三位置で制御され、
前記ボイラが高燃焼状態の場合、前記ヒートポンプを高負荷運転し、
前記ボイラが低燃焼状態の場合、前記ヒートポンプを低負荷運転し、
前記ボイラが停止の場合、前記ヒートポンプを停止する
ことを特徴とする給水加温システム。

【請求項2】

前記ボイラは、段階的に燃焼量を調整されることに代えて、連続的に燃焼量を調整される比例制御ボイラであり、
前記ボイラの燃焼量に応じた蒸発量をまかなうように、前記ヒートポンプの出力を比例制御しつつ、前記給水路を介して前記給水タンクへ給水する
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】

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、
前記給水タンクから前記ボイラへの給水状態に基づき、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記ヒートポンプの出力を制御する給水加温システムであって、
前記給水タンクから前記ボイラへの給水ポンプの運転状態、または、前記給水タンクから前記ボイラへの給水流量に基づき、前記ヒートポンプの出力を制御する
ことを特徴とする給水加温システム。

【請求項4】

前記ヒートポンプおよび前記ボイラを複数台備え、
前記ボイラの運転台数と各ボイラの燃焼量の増減に伴い、前記ヒートポンプの運転台数と各ヒートポンプの出力を増減する
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5】

前記給水タンクの水位が設定を下回ると、前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水加温システム。

【請求項6】

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１〜５のいずれか１項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、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、前記ボイラの運転状態に基づき、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記ヒートポンプの出力を制御する給水加温システムであって、前記ヒートポンプは、少なくとも高負荷運転、低負荷運転および停止の三位置で制御され、前記ボイラは、少なくとも高燃焼状態、低燃焼状態および停止の三位置で制御され、前記ボイラが高燃焼状態の場合、前記ヒートポンプを高負荷運転し、前記ボイラが低燃焼状態の場合、前記ヒートポンプを低負荷運転し、前記ボイラが停止の場合、前記ヒートポンプを停止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および後述の請求項３に記載の発明によれば、ボイラの運転状態またはボイラへの給水状態に基づき、給水路を介した給水タンクへの給水と、ヒートポンプの出力を制御することで、ボイラの負荷に応じた給水タンクへの給水が迅速に行える。
また、請求項１に記載の発明によれば、ボイラの蒸発量に対応した給水量を、ヒートポンプで加温しつつ給水路を介して給水タンクへ供給することができる。しかも、ボイラの燃焼状態とヒートポンプの作動状態とが対応するので、簡易な制御で実現することができる。

【0009】

請求項２に記載の発明は、前記ボイラは、段階的に燃焼量を調整されることに代えて、連続的に燃焼量を調整される比例制御ボイラであり、前記ボイラの燃焼量に応じた蒸発量をまかなうように、前記ヒートポンプの出力を比例制御しつつ、前記給水路を介して前記給水タンクへ給水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。

【0013】

請求項３に記載の発明は、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、前記給水タンクから前記ボイラへの給水状態に基づき、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記ヒートポンプの出力を制御する給水加温システムであって、前記給水タンクから前記ボイラへの給水ポンプの運転状態、または、前記給水タンクから前記ボイラへの給水流量に基づき、前記ヒートポンプの出力を制御することを特徴とする給水加温システムである。

【0014】

請求項３に記載の発明によれば、ボイラの蒸発量に対応した給水量を、ヒートポンプで加温しつつ給水路を介して給水タンクへ供給することができる。しかも、ボイラが要求する給水状態とヒートポンプの作動状態とが対応するので、簡易な制御で実現することができる。

【0015】

請求項４に記載の発明は、前記ヒートポンプおよび前記ボイラを複数台備え、前記ボイラの運転台数と各ボイラの燃焼量の増減に伴い、前記ヒートポンプの運転台数と各ヒートポンプの出力を増減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。

【0016】

請求項４に記載の発明によれば、ヒートポンプやボイラが複数台であっても、ボイラの運転台数と各ボイラの燃焼量の増減に伴い、ヒートポンプの運転台数と各ヒートポンプの出力を増減することで、ボイラの蒸発量に対応した給水量を、ヒートポンプで加温しつつ給水路を介して給水タンクへ供給することができる。

【0017】

請求項５に記載の発明は、前記給水タンクの水位が設定を下回ると、前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水加温システムである。

【0018】

請求項５に記載の発明によれば、万一、給水路経由の給水だけでは給水タンク内の水位を所望に維持できない場合には、補給水路を介しても給水タンクに給水することができる。
さらに、請求項６に記載の発明によれば、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１〜５のいずれか１項に記載の給水加温システムである。
請求項６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。

【発明の効果】

【0019】

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】

【0020】

【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の制御方法の一例を示す図である。

【図3】図１の給水加温システムの制御方法の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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、ボイラ制御器（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。

【0025】

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、ボイラ制御器により缶体内の水位に基づき制御される。

【0026】

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。

【0027】

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。

【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。

【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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

給水タンク３には、設定以上水位が下がったことを検知する水位検出器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、低水位検出電極棒２４が差し込まれており、給水タンク３内の水位が設定を下回っていないかを監視する。

【0039】

熱源水タンク６には、設定以上水位が下がったことを検知する水位検出器２５が設けられている。水位検出器２５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２６が差し込まれており、熱源水タンク６内の水位が設定を下回っていないかを監視する。

【0040】

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。

【0041】

図２は、本実施例の給水加温システム１の制御方法の一例を示す図である。本実施例では、ボイラ２の運転状態に基づき、給水路８を介した給水タンク３への給水と、ヒートポンプ４の出力が制御される。すなわち、ボイラ制御器のボイラ運転信号に基づき、給水ポンプ１０と、ヒートポンプ４（特にその圧縮機１３）が制御される。

【0042】

前述したように、本実施例では、ボイラ２は、蒸気使用設備における蒸気の使用負荷に応じて、高燃焼状態（１００％燃焼）、低燃焼状態（たとえば５０％燃焼）および停止の三位置で燃料量が調整される。また、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、高負荷運転（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。

【0043】

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、厳密には、ヒートポンプ４の圧縮機１３の始動時、給水ポンプ１０を先に作動させている。また、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。

【0044】

本実施例では、１台のボイラ２の蒸発量に対応する給水量を、１台のヒートポンプ４経由の給水でまかなうことができる。具体的には、ボイラ２の高燃焼状態における蒸発量に対応する給水量は、ヒートポンプ４を高負荷運転しつつ給水路８を介して給水することでまかなうことができ、ボイラ２の低燃焼状態における蒸発量に対応する給水量は、ヒートポンプ４を低負荷運転しつつ給水路８を介して給水することでまかなうことができる。

【0045】

従って、本実施例では、図２に示すように、ボイラ２が停止している場合には、それに応じてヒートポンプ４も停止して、給水路８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、それに応じてヒートポンプ４を低負荷運転しつつ、給水路８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、それに応じてヒートポンプ４を高負荷運転しつつ、給水路８を介して給水タンク３へ給水すればよい。

【0046】

このようにして、ボイラ２の蒸発量に対応して給水タンク３からボイラ２へ供給される給水量をまかなうように、ボイラ２の運転信号（ボイラ制御器の高燃焼、低燃焼または停止の信号）に基づきヒートポンプ４を制御しつつ、補給水タンク５からヒートポンプ４を介して給水路８により給水タンク３へ給水することができる。

【0047】

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。さらに、ヒートポンプ４と廃熱回収熱交換器１２とにより、給水加温システム１のシステム効率の向上を図ることができる。

【0048】

ところで、万一、給水タンク３内の水位が下限水位を下回ると、補給水ポンプ１１を作動させるのがよい。具体的には、給水タンク３内の水位が下がり、低水位検出電極棒２４が水位を検知しなくなると、所定水位に戻るまで、または所定時間経過するまで、補給水ポンプ１１を作動させて、給水タンク３内の水位の回復を図るのが好ましい。

【0049】

また、万一、熱源水タンク６内の水位が下限水位を下回ると、ヒートポンプ４を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止するのがよい。具体的には、熱源水タンク６内の水位が下がり、低水位検出電極棒２６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。

【0050】

さらに、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（図示省略）で監視して、その温度に基づきヒートポンプ４の出力を調整（補正）してもよい。つまり、ヒートポンプ４の出力％を熱源温度センサ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、ヒートポンプ４の運転時の出力％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。

【0051】

図３は、本実施例の給水加温システム１の制御方法の変形例を示す図である。前記実施例では、ボイラ２およびヒートポンプ４はそれぞれ１台としたが、ボイラ２およびヒートポンプ４の内、一方または双方を複数台としてもよい。ボイラ２が複数台の場合、給水タンク３からの給水が各ボイラ２に分配され、ヒートポンプ４が複数台の場合、補給水タンク５と給水タンク３との間に給水路８が並列に設置され、その各給水路８の中途にそれぞれ別のヒートポンプ４の凝縮器１４などが配置される。

【0052】

この場合、ボイラ２の運転台数と各ボイラ２の燃焼量の増減に伴い、ヒートポンプ４の運転台数と各ヒートポンプ４の出力を増減すればよい。たとえば、すべてのボイラ２が停止している場合、それに応じてすべてのヒートポンプ４も停止して、給水路８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、１台のボイラ２が低燃焼状態の場合、それに応じて１台のヒートポンプ４を低負荷運転しつつ、給水路８を介して給水タンク３へ給水すればよい。さらに、１台のボイラ２が高燃焼状態か、２台のボイラ２が低燃焼状態の場合、それに応じて１台のヒートポンプ４を高負荷運転しつつ、給水路８を介して給水タンク３へ給水すればよい。以降も同様に、ボイラ２の運転台数や燃焼量の増加に伴い、ヒートポンプ４の稼働台数や出力を増加させればよい。逆に、ボイラ２の運転台数や燃焼量が減少する場合には、その減少に応じて、ヒートポンプ４の稼働台数や出力を減少させればよい。

【0053】

但し、ヒートポンプ４を複数台同時に運転する場合、低負荷運転の稼働台数を最大１台とするのが好ましい。たとえば、１台のボイラ２が高燃焼状態か、２台のボイラ２が低燃焼状態の場合、２台のヒートポンプ４を低負荷運転するのではなく、１台のヒートポンプ４を高負荷運転するのがよい。ヒートポンプ４をできるだけ高出力で運転することで、給水加温システム１の熱効率を向上することができる。

【0054】

ところで、前記実施例および変形例では、ボイラ２の運転状態に基づき、給水路８を介した給水タンク３への給水とヒートポンプ４の出力を制御したが、給水タンク３からボイラ２への給水状態に基づき、給水路８を介した給水タンク３への給水とヒートポンプ４の出力を制御してもよい。具体的には、給水タンク３からボイラ２への給水ポンプ７の運転状態、または、給水タンク３からボイラ２への給水流量に基づき、ヒートポンプ４の出力を制御してもよい。たとえば、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、ヒートポンプ４を制御すればよい。あるいは、図１において二点鎖線で示すように、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２７などを設け、それに基づきヒートポンプ４を制御すればよい。

【0055】

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。特に、ボイラ２の運転状態、または給水タンク３からボイラ２への給水状態に基づき、給水路８を介した給水タンク３への給水と、ヒートポンプ４の出力を制御できれば、その他の構成は適宜に変更可能である。要は、ボイラ２への給水要求を把握して、それに応じてヒートポンプ４で加温しつつ給水タンク３へ給水できればよい。

【0056】

また、前記実施例では、ボイラ２を三位置で制御することに伴い、ヒートポンプ４も高負荷運転、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、ボイラ２を、高燃焼状態（１００％燃焼）、中燃焼状態（たとえば８０％燃焼）、低燃焼状態（たとえば５０％燃焼）および停止の四位置で制御する場合、ヒートポンプ４も高負荷運転（典型的には全負荷運転＝１００％出力）、中負荷運転（たとえば８０％出力）、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など、ヒートポンプ４をボイラ２の制御に合わせて四位置以上で制御してもよい。そして、ボイラ２の各燃焼量での蒸発量に対応した給水をヒートポンプ４で加温しつつ実行できるように構成しておけばよい。

【0057】

また、ボイラ２の蒸発量と、ヒートポンプ４経由の給水量とは、１台のボイラ２と１台のヒートポンプ４とが対応する場合に限らず、１台のボイラ２と２台のヒートポンプ４、２台のボイラ２と１台のヒートポンプ４など、適宜に変更可能である。

【0058】

また、前記実施例では、ボイラ２は段階的に燃焼量を調整されたが、連続的に燃焼量を調整される比例制御ボイラであってもよく、その場合、燃焼量に応じた蒸発量をまかなうように、ヒートポンプ４の出力を比例制御しつつ、給水路８を介して給水タンク３へ給水すればよい。さらに、前記実施例では、ボイラ２は、燃料焚きボイラとしたが、電気ボイラにも同様に適用可能である。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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に設けた電磁弁の開閉を制御すればよい。

【0064】

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】

【0065】

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（給水タンクからボイラへの給水ポンプ）
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 （給水タンクの）水位検出器
２４ （給水タンクの）低水位検出電極棒
２５ （熱源水タンクの）水位検出器
２６ （熱源水タンクの）低水位検出電極棒
２７ 流量センサ

【図1】

【図2】

【図3】