特許 6083508 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】6083508

(24)【登録日】2017年2月3日

(45)【発行日】2017年2月22日

(54)【発明の名称】給水加温システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 4/02 20060101AFI20170213BHJP

   F22D 1/18 20060101ALI20170213BHJP

【ＦＩ】

   F24H4/02 N

   F22D1/18

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-41624(P2013-41624)

(22)【出願日】2013年3月4日

(65)【公開番号】特開2014-169821(P2014-169821A)

(43)【公開日】2014年9月18日

【審査請求日】2016年1月22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】大谷 和之

(72)【発明者】

【氏名】大沢 智也

【審査官】 青木 良憲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１６８３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１７４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１３２６０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭６１−１８１２４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−０２５４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１０１１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ ４／０２

Ｆ２２Ｄ １／１８

(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と、
第一熱交換器、過冷却器および前記凝縮器を順に通されて第一給水路により給水可能な給水タンクとを備え、
前記第一熱交換器は、前記第一給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、
前記過冷却器は、前記第一給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器であり、
前記第一熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給流量を調整する
ことを特徴とする給水加温システム。

【請求項2】

前記給水タンクには、前記第一給水路の他、第二給水路を介しても給水可能とされ、
前記第二給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記第一熱交換器を通過後の熱源流体とを熱交換器する第二熱交換器をさらに備え、
前記第二熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給流量を調整する
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3】

前記給水タンクには、前記第一給水路の他、第二給水路を介しても給水可能とされ、
前記第二給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記蒸発器への熱源流体とを熱交換器する第二熱交換器をさらに備え、
前記第一熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給流量を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の給水加温システム。

【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。また、出願人は、この従来技術に比べてヒートポンプの効率をさらに向上した給水加温システムを提案し、既に特許出願を済ませている（特願２０１２−７９１９１）。

【0003】

この出願中の給水加温システムは、ヒートポンプと給水タンクとを備え、給水路を介した給水タンクへの給水は、第一熱交換器（廃熱回収熱交換器）、過冷却器および凝縮器を順に通される。第一熱交換器は、給水路を介した給水タンクへの給水と、蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、過冷却器は、給水路を介した給水タンクへの給水と、凝縮器から膨張弁への冷媒との間接熱交換器である。給水路を介した給水タンクへの給水中、ヒートポンプを運転すると共に、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のが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２５４３１号公報（図２、図３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した給水加温システムにおいて、さらに、ヒートポンプの熱源流体の排出温度を制御して、熱源流体を所望に冷却したい場合がある。たとえば、熱源流体が廃温水の場合、廃温水を所定温度以下に冷却して、排水または循環使用したい場合がある。

【0006】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、熱源流体を所望に冷却できる給水加温システムを提供することにある。

【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と、第一熱交換器、過冷却器および前記凝縮器を順に通されて第一給水路により給水可能な給水タンクとを備え、前記第一熱交換器は、前記第一給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、前記過冷却器は、前記第一給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器であり、前記第一熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給流量を調整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、給水タンクへの給水は、第一熱交換器、過冷却器および凝縮器を順に通される一方、ヒートポンプの熱源流体は、蒸発器および第一熱交換器を順に通される。蒸発器を通過後の熱源流体の熱や、凝縮器を通過後の冷媒の熱を用いて、凝縮器への給水を予熱しておくことで、ヒートポンプの効率を向上することができる。そして、第一熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、蒸発器への熱源流体の供給流量を調整することで、熱源流体の排出温度を所望に調整することができる。

【0009】

請求項２に記載の発明は、前記給水タンクには、前記第一給水路の他、第二給水路を介しても給水可能とされ、前記第二給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記第一熱交換器を通過後の熱源流体とを熱交換器する第二熱交換器をさらに備え、前記第二熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給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。

【0010】

請求項２に記載の発明によれば、給水タンクへの給水は、第一熱交換器と第二熱交換器とに並列に通される一方、ヒートポンプの熱源流体は、蒸発器、第一熱交換器および第二熱交換器を順に通される。第二熱交換器を追加することで、熱源流体のさらなる冷却を図ることができる。しかも、第二熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、蒸発器への熱源流体の供給流量を調整することで、熱源流体の排出温度を所望に調整することができる。

【0011】

さらに、請求項３に記載の発明は、前記給水タンクには、前記第一給水路の他、第二給水路を介しても給水可能とされ、前記第二給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記蒸発器への熱源流体とを熱交換器する第二熱交換器をさらに備え、前記第一熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、前記蒸発器への熱源流体の供給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。

【0012】

請求項３に記載の発明によれば、給水タンクへの給水は、第一熱交換器と第二熱交換器とに並列に通される一方、ヒートポンプの熱源流体は、第二熱交換器、蒸発器および第一熱交換器を順に通される。第二熱交換器を追加することで、熱源流体のさらなる冷却を図ることができる。しかも、第一熱交換器を通過後の熱源流体の温度に基づき、蒸発器への熱源流体の供給流量を調整することで、熱源流体の排出温度を所望に調整することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、熱源流体を所望に冷却できる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】

【0014】

【図1】本発明の給水加温システムの実施例１と実施例２を示す概略図である。

【図2】本発明の給水加温システムの実施例３を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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】

【0016】

図１は、本発明の給水加温システム１の実施例１を示す概略図である。なお、図１において、実線および破線で示す構成が、実施例１に相当し、二点鎖線で示す構成は、後述する実施例２に関係する。

【0017】

本実施例１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。

【0018】

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への給水路またはボイラ２の内部に設けたポンプ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）を給水タンク３へ戻してもよい。

【0019】

給水タンク３は、補給水タンク５から、ヒートポンプ４を介して第一給水路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。第一給水路８に設けた第一給水ポンプ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、第一給水路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。

【0020】

第一給水ポンプ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。第一給水ポンプ１０の回転数を変更することで、第一給水路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。

【0021】

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。

【0022】

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構成される。そして、圧縮機１２は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。また、凝縮器１３は、圧縮機１２からのガス冷媒を凝縮液化する。さらに、膨張弁１４は、凝縮器１３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１５は、膨張弁１４からの冷媒の蒸発を図る。

【0023】

従って、ヒートポンプ４は、蒸発器１５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１３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１５において、熱源水から熱をくみ上げ、凝縮器１３において、第一給水路８の水を加温する。

【0024】

ヒートポンプ４は、さらに、凝縮器１３と膨張弁１４との間に、過冷却器１６を備えるのが好ましい。過冷却器１６は、凝縮器１３から膨張弁１４への冷媒と、凝縮器１３への給水との間接熱交換器である。過冷却器１６により、凝縮器１３への給水で、凝縮器１３から膨張弁１４への冷媒を過冷却することができると共に、凝縮器１３から膨張弁１４への冷媒で、凝縮器１３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１３において潜熱を放出し、過冷却器１６において顕熱を放出する。

【0025】

つまり、凝縮器１３において、ガス冷媒は凝縮して液冷媒となり、その液冷媒が過冷却器１６に供給されて、過冷却器１６において、液冷媒はさらに冷却（過冷却）される。冷媒の凝縮用と過冷却用とで熱交換器を分けることで、熱交換器の設計が容易となり、熱交換器を簡易な構造で小型化でき、コスト削減を図ることができる。また、汎用の熱交換器の利用も可能となる。

【0026】

その他、ヒートポンプ４には、圧縮機１２の入口側にアキュムレータを設置したり、圧縮機１２の出口側に油分離器を設置したり、凝縮器１３の出口側（凝縮器１３と過冷却器１６との間）に受液器を設置したりしてもよい。

【0027】

ところで、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１２のモータの電源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。

【0028】

給水加温システム１は、さらに、第一熱交換器１７を備える。この第一熱交換器１７は、過冷却器１６への給水と、蒸発器１５を通過後の熱源水との間接熱交換器である。従って、第一給水路８の水は、第一熱交換器１７、過冷却器１６および凝縮器１３へと順に通されることになる。一方、熱源水タンク６の熱源水は、熱源供給路１８を介して、蒸発器１５を通された後、第一熱交換器１７に通される。

【0029】

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１９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２０が設けられている。

【0030】

熱源水タンク６の熱源水は、熱源供給路１８を介して、ヒートポンプ４の蒸発器１５を通された後、第一熱交換器１７を通される。熱源供給路１８には、蒸発器１５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１５と第一熱交換器１７とに順に通すことができる。なお、熱源供給ポンプ２１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。熱源供給ポンプ２１の回転数を変更することで、熱源供給路１８を介した蒸発器１５や第一熱交換器１７への熱源水の通水流量を調整することができる。

【0031】

蒸発器１５を先に通した後に第一熱交換器１７に熱源水を通すことで、第一熱交換器１７を先に通した後に蒸発器１５に熱源水を通す場合と比較して、蒸発器１５における冷媒の蒸発温度（つまり蒸発圧力）を高めることができ、圧縮機１２の圧力比を小さくすることができ、省エネルギーを図ることができる。

【0032】

第一給水路８には、凝縮器１３の出口側に、出湯温度センサ２２が設けられる。出湯温度センサ２２は、凝縮器１３を通過後の水温を検出する。出湯温度センサ２２の検出温度に基づき、第一給水ポンプ１０が制御される。ここでは、第一給水ポンプ１０は、出湯温度センサ２２の検出温度を設定温度（出湯温度設定値）に維持するようにインバータ制御される。つまり、第一給水路８を介した給水タンク３への給水は、出湯温度センサ２２の検出温度を設定温度に維持するように、流量が調整される。

【0033】

給水タンク３には、水位検出器２３が設けられる。この水位検出器２３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。本実施例では、給水停止電極棒２４、給水開始電極棒２５および負荷切替電極棒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。

【0034】

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２７が設けられる。この水位検出器２７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。

【0035】

熱源水タンク６には、熱源水の温度を検出する入口温度センサ２９が設けられる。但し、入口温度センサ２９は、熱源供給路１８の内、蒸発器１５より上流側に設けてもよい。一方、熱源供給路１８の内、第一熱交換器１７より下流側には、出口温度センサ３０が設けられる。この出口温度センサ３０は、第一熱交換器１７を通過後の熱源水の温度を検出する。

【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】

給水タンク３には、第一給水路８を介して給水可能であると共に補給水路９を介しても給水可能であるが、通常は、第一給水路８を介した給水が優先されるように制御されるのが好ましい。たとえば、給水タンク３の水位を設定範囲に維持するように、第一給水路８を介した給水を制御するが、それでは給水タンク３の水位が設定範囲を維持できない場合には、補給水路９を介しても給水タンク３へ給水するのが好ましい。

【0038】

具体的には、本実施例では、次のように制御される。いま、給水停止電極棒２４が水位を検知し、給水タンク３の水位が十分にある場合、給水タンク３への給水は不要であるから、第一給水ポンプ１０を停止すると共に、補給水ポンプ１１も停止している。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の水位が下がり、給水開始電極棒２５が水位を検知しなくなると、第一給水ポンプ１０を作動させる。これにより、第一給水路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２４が水位を検知すると、第一給水ポンプ１０を停止する。一方、第一給水ポンプ１０を作動させても、給水タンク３の水位を回復できず、さらに低い所定の補給水開始水位を下回ると、補給水ポンプ１１を作動させて、補給水路９を介しても給水タンク３に給水する。これにより、給水タンク３の水位が回復して、給水タンク３の水位が補給水停止水位を上回ると、補給水ポンプ１１を停止して、補給水路９を介しての給水を停止する。このような制御を実施する場合、補給水開始水位や補給水停止水位も、水位検出器２３により検出可能としておけばよい。

【0039】

第一給水路８を介した給水中、ヒートポンプ４を運転すると共に、熱源供給ポンプ２１を作動させる。ヒートポンプ４は、その圧縮機１２の作動の有無により、運転と停止が切り替えられる。また、ヒートポンプ４は、給水タンク３の水位に基づき出力を制御されるのがよい。本実施例では、給水タンク３の水位が下がり、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を低負荷運転し、それでも水位が回復せず、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。そして、水位回復時には、給水開始電極棒２５が水位を検知すれば、ヒートポンプ４を低負荷運転に切り替え、給水停止電極棒２４が水位を検知すれば、ヒートポンプ４を停止させる。このように、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。

【0040】

第一給水路８を介した給水中、第一給水ポンプ１０は、出湯温度センサ２２の検出温度を設定温度に維持するように、回転数をインバータ制御されるのがよい。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、第一給水路８を介して給水タンク３へ給水可能となる。

【0041】

第一給水路８を介した給水中、熱源供給ポンプ２１は、出口温度センサ３０の検出温度を所定温度またはそれ以下になるように、回転数をインバータ制御される。第一熱交換器１７を通過後の熱源水の温度に基づき、蒸発器１５および第一熱交換器１７への熱源水の供給流量を調整することで、熱源水の排出温度を所望に調整することができる。

【0042】

このようにして、本実施例の給水加温システム１によれば、第一給水路８により給水を加温できる一方、熱源供給路１８により熱源水を冷却できる。このようにして、温水と冷水とを得ることができる。蒸発器１５や第一熱交換器１７において冷却後の水は、そのまま排水してもよいが、再利用してもよい。たとえば、何らかの冷却水として用いることができ、それにより加温された水は、再び熱源水として用いることができる。

【0043】

ヒートポンプ４を運転して、補給水タンク５から第一給水路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、第一熱交換器１７、過冷却器１６および凝縮器１３により徐々に加温されて、設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（凝縮器１３）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。また、各熱交換器をコンパクトに構成することもできる。

【0044】

また、ヒートポンプ４の運転中、つまり第一給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源水タンク６の水温を入口温度センサ２９で監視して、その温度に基づきヒートポンプ４の出力を調整してもよい。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の出力を調整することで、熱源水の温度変化に拘わらず、第一給水路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】

さらに、ヒートポンプ４の運転中、熱源水タンク６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１５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。また、同様に、ヒートポンプ４の運転中（つまり第一給水路８を介した給水タンク３への給水制御中）、万一、第一給水路８を通る給水の量が設定を下回ると、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１５への熱源水の供給を停止するのがよい。

【実施例2】

【0046】

本実施例２の給水加温システム１も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、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。

【0047】

本実施例２の給水加温システム１は、図１において、実線で示す実施例１の構成に、二点鎖線で示す構成を付加したものである。すなわち、熱源供給路１８に第二熱交換器３１がさらに設けられ、補給水タンク５から給水タンク３へは、この第二熱交換器３１を介して、第二給水路３２によっても給水可能とされている。

【0048】

第二熱交換器３１は、第二給水路３２を介した給水タンク３への給水と、第一熱交換器１７を通過後の熱源水との間接熱交換器である。補給水タンク５から第二給水路３２を介した給水タンク３への給水は、第二熱交換器３１を通される。第二給水路３２には、第二熱交換器３１より上流側に第二給水ポンプ３３が設けられており、この第二給水ポンプ３３により、第二給水路３２を介した給水タンク３への給水が制御される。一方、熱源水タンク６からの熱源水は、蒸発器１５、第一熱交換器１７および第二熱交換器３１を順に通される。第二熱交換器３１を追加することで、熱源水のさらなる冷却を図ることができる。

【0049】

本実施例２でも、給水タンク３内の水位に基づき、各給水路８，３２を介した給水タンク３への給水が制御される。この際、第一給水ポンプ１０と第二給水ポンプ３３とを同時に発停制御すればよい。つまり、第一給水路８を介した給水タンク３への給水と、第二給水路３２を介した給水タンク３への給水とは、並行して制御される。

【0050】

本実施例２の場合、出口温度センサ３０は、熱源供給路１８の内、第二熱交換器３１の出口側に設けられ、第二熱交換器３１を通過後の熱源水の温度を検出する。そして、前記実施例１と同様に、第一給水路８を介した給水中、熱源供給ポンプ２１は、出口温度センサ３０の検出温度を所定温度またはそれ以下になるように、回転数をインバータ制御される。

【0051】

本実施例２でも、各給水路８，３２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。その際、給水タンク３内の水位に基づき、ヒートポンプ４の出力を制御するのがよい。また、凝縮器１３の出口側水温を設定温度に維持するように、凝縮器１３への通水量を調整してもよい。同様に、第二熱交換器３１の出口側水温を所望温度に維持するように、第二給水ポンプ３３をインバータ制御して、第二熱交換器３１への通水量を調整してもよい。その他の構成は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。

【実施例3】

【0052】

図３は、本発明の給水加温システム１の実施例３を示す概略図である。
本実施例３の給水加温システム１は、基本的には前記実施例２と同様である。そこで、以下においては、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。

【0053】

前記実施例２では、熱源水タンク６からの熱源水は、蒸発器１５、第一熱交換器１７および第二熱交換器３１を順に通されたが、本実施例３では、熱源水タンク６からの熱源水は、第二熱交換器３１、蒸発器１５および第一熱交換器１７を順に通される。そのため、第二熱交換器３１は、第二給水路３２を介した給水タンク３への給水と、蒸発器１５への熱源水との間接熱交換器となる。

【0054】

本実施例３では、熱源流体は、第二熱交換器３１に通された後、蒸発器１５に通される。熱源流体が高温で、そのままでは蒸発器１５に通すことが好ましくない場合でも、まずは第二熱交換器３１において冷却を図った後、蒸発器１５へ供給することで、ヒートポンプ４の保護を図ることができる。

【0055】

本実施例３の場合、出口温度センサ３０は、熱源供給路１８の内、第一熱交換器１７の出口側に設けられ、第一熱交換器１７を通過後の熱源水の温度を検出する。そして、前記実施例２と同様に、各給水路８，３２を介した給水タンク３への給水中、熱源供給ポンプ２１は、出口温度センサ３０の検出温度を所定温度またはそれ以下になるように、回転数をインバータ制御される。その他の構成は、前記実施例２と同様のため、説明を省略する。

【0056】

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、第一給水路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、第一給水ポンプ１０をインバータ制御したが、第一給水ポンプ１０をオンオフ制御しつつ、第一給水路８に設けたバルブの開度を調整してもよい。つまり、出湯温度センサ２２の検出温度に基づき第一給水路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。このことは、第二給水路３２を介した給水の流量調整についても同様である。

【0057】

また、同様に、前記実施例では、熱源供給路１８を介した蒸発器１５などへの熱源水の供給流量を調整するために、熱源供給ポンプ２１をインバータ制御したが、熱源供給ポンプ２１をオンオフ制御しつつ、熱源供給路１８に設けたバルブの開度を調整してもよい。つまり、出口温度センサ３０の検出温度に基づき熱源供給路１８を介した熱源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。

【0058】

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。

【0059】

また、給水タンク３に、凝縮器１３を介して第一給水路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れば、第一給水路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、第一給水路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、第一給水路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、第一給水路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の手前において第一給水路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、第一給水路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、第一給水路８に第一給水ポンプ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、分岐部より下流の第一給水路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、第一給水路８や補給水路９を通る流量を調整してもよい。なお、さらに第二給水路３２を設置する場合、この第二給水路３２の一端部や他端部についても同様に、第一給水路８および／または補給水路９と共通管路とすることもできる。

【0060】

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、給水源から直接に第一給水路８および補給水路９に水を通してもよい。

【0061】

また、前記実施例では、第一給水路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、第一給水路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、第一給水ポンプ１０の設置を省略する代わりに第一給水路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。

【0062】

また、前記実施例では、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。そして、場合により、補給水タンク５や補給水路９を省略してもよい。

【0063】

また、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。但し、熱源流体は、蒸発器１５においてヒートポンプ４の冷媒に熱（顕熱）を与えつつ自身は温度低下を伴い、その後、第一熱交換器１７において給水に熱（顕熱）を与えつつ自身は温度低下を伴う流体が好ましい。

【0064】

さらに、前記実施例では、ヒートポンプ４の圧縮機１２は、電気モータにより駆動されたが、圧縮機１２の駆動源は特に問わない。たとえば、圧縮機１２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】

【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
８ 第一給水路
９ 補給水路
１０ 第一給水ポンプ
１１ 補給水ポンプ
１２ 圧縮機
１３ 凝縮器
１４ 膨張弁
１５ 蒸発器
１６ 過冷却器
１７ 第一熱交換器
１８ 熱源供給路
２１ 熱源供給ポンプ
２２ 出湯温度センサ
３０ 出口温度センサ
３１ 第二熱交換器
３２ 第二給水路
３３ 第二給水ポンプ

【図1】

【図2】