特開 2022-28475 給湯システム

(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】P2022028475

(43)【公開日】2022-02-16

(54)【発明の名称】給湯システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/375 20220101AFI20220208BHJP

【ＦＩ】

F24H4/02 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020131898

(22)【出願日】2020-08-03

(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】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】三津 有也

(72)【発明者】

【氏名】大谷 和之

【テーマコード（参考）】

3L122

【Ｆターム（参考）】

3L122AA02

3L122AA03

3L122AA12

3L122AA23

3L122AA42

3L122AB12

3L122AB22

3L122AB30

3L122AB34

3L122AC14

3L122BA18

3L122BB02

3L122BB06

3L122BB14

3L122BB15

3L122BC32

3L122DA02

3L122EA05

(57)【要約】

【課題】外気温度が低い場合であっても高温の温水を安定して製造することのできる給湯システムを提供すること。
【解決手段】圧縮機１１、第１放熱用熱交換器１２Ａ、第２放熱用熱交換器１２Ｂ、膨張弁１３および吸熱用熱交換器１４が冷媒循環ラインＬ９により環状に接続され、圧縮機１１の駆動により吸熱用熱交換器１４で熱源空気から吸熱しつつ第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器１２Ｂで放熱する蒸気圧縮式のヒートポンプ回路１０と、水循環ラインＬ１を流通する循環水Ｗ１、補給水ラインＬ２を流通する補給水Ｗ２、給湯水ラインＬ４を流通する給湯水Ｗ４、および貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３のうち、いずれか１以上の水を蒸気Ｓ１で加熱する蒸気加熱手段と、を備える給湯システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、第１放熱用熱交換器、第２放熱用熱交換器、膨張弁および吸熱用熱交換器が冷媒循環ラインにより環状に接続され、前記圧縮機の駆動により前記吸熱用熱交換器で熱源空気から吸熱しつつ前記第１放熱用熱交換器および／または前記第２放熱用熱交換器で放熱する蒸気圧縮式のヒートポンプ回路と、
補給水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内の貯留水を前記第１放熱用熱交換器に循環させる水循環ラインと、
補給水を前記第２放熱用熱交換器に流通させつつ、前記貯湯タンクに送給する補給水ラインと、
前記貯湯タンク内の貯留水を外部に送給する給湯水ラインと、
前記水循環ラインを流通する循環水、前記補給水ラインを流通する補給水、前記給湯水ラインを流通する給湯水、および前記貯湯タンク内の貯留水のうち、いずれか１以上の水を蒸気で加熱する蒸気加熱手段と、を備える給湯システム。

【請求項2】

前記蒸気加熱手段は、
前記第１放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記水循環ラインに設けられ、循環水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、
前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気熱交換器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項3】

前記蒸気加熱手段は、
前記第１放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記水循環ラインに設けられ、循環水に蒸気を混合させる蒸気混合器と、
前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気混合器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項4】

前記蒸気加熱手段は、
前記第２放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記補給水ラインに設けられ、補給水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、
前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気熱交換器から流出する補給水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項5】

前記蒸気加熱手段は、
前記第２放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記補給水ラインに設けられ、補給水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、
前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気混合器から流出する補給水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項6】

前記蒸気加熱手段は、
前記給湯水ラインに設けられ、給湯水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、
前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気熱交換器から流出する給湯水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項7】

前記蒸気加熱手段は、
前記給湯水ラインに設けられ、給湯水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、
前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気混合器から流出する給湯水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項8】

前記蒸気加熱手段は、
前記水循環ラインとは別のルートで前記貯湯タンク内の貯留水を循環させる補助循環ラインと、
前記補助循環ラインに設けられた補助循環ポンプと、
前記補助循環ラインに設けられ、循環水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、
前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気熱交換器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項9】

前記蒸気加熱手段は、
前記水循環ラインとは別のルートで前記貯湯タンク内の貯留水を循環させる補助循環ラインと、
前記補助循環ラインに設けられた補助循環ポンプと、
前記補助循環ラインに設けられ、循環水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、
前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記蒸気混合器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項10】

前記蒸気加熱手段は、
前記貯湯タンク内に配置され、貯留水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、
前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記貯湯タンク内の貯留水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項11】

前記蒸気加熱手段は、
前記貯湯タンク内に配置され、貯留水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、
前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、
前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、
前記貯湯タンク内の貯留水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、
前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整される、請求項１に記載の給湯システム。

【請求項12】

前記吸熱用熱交換器に送給前の熱源空気を予熱する空気予熱器を備え、
当該空気予熱器は、前記蒸気熱交換器から排出された蒸気ドレンを利用して熱源空気を予熱する、請求項２、４、６、８、１０のいずれか１項に記載の給湯システム。

【請求項13】

前記第１放熱用熱交換器から流出する循環水の温度を検知する第２温度センサと、
前記水循環ラインに設けられた水循環ポンプと、
制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２温度センサの検知温度が目標出湯温度になるように、前記水循環ポンプの駆動周波数を制御する、請求項２～請求項１２のいずれか１項に記載の給湯システム。

【請求項14】

前記吸熱用熱交換器に送給前の熱源空気の温度を検知する第３温度センサを備え、
前記制御手段は、前記第３温度センサの検知温度が高いほど前記目標出湯温度を高く設定する一方、前記第３温度センサの検知温度が低いほど前記目標出湯温度を低く設定する、請求項１３に記載の給湯システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給湯システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ヒートポンプ式給湯機のエネルギー効率は、周知のようにＣＯＰ（成績係数）で示される。このＣＯＰを高めるため、冷凍サイクルに対して様々な改良がなされている。例えば、特許文献１、２には、ヒートポンプ回路の凝縮器の後段に過冷却器を設け、凝縮器に貯湯タンク内の貯留水を循環させて加熱する一方で、過冷却器に貯湯タンクへの補給水を流通させて予備加熱するように構成された給湯システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特公平２－２７５８２号公報

【特許文献2】実開平３－３６６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１、２に記載の給湯システムにおいては、例えば空気熱源式のヒートポンプ回路を適用することができる。空気熱源式のヒートポンプ回路は、比較的高温の外気から吸熱できる夏期や中間期には、凝縮器および過冷却器の出湯温度を高めて運転することが容易である。しかしながら、冬期になると外気温度が著しく低下することがあるため、出湯温度を高めた運転は非常に困難である。出湯温度を高めるには、圧縮機の多段化や送風ファンの容量アップが必要になるため、システムのイニシャルコストが増大してしまう。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、空気熱源式のヒートポンプ回路に貯留水加熱用熱交換器および補給水加熱用熱交換器を設けた構成において、外気温度が低い場合であっても高温の温水を安定して製造することのできる給湯システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、圧縮機、第１放熱用熱交換器、第２放熱用熱交換器、膨張弁および吸熱用熱交換器が冷媒循環ラインにより環状に接続され、前記圧縮機の駆動により吸熱用熱交換器で熱源空気から吸熱しつつ前記第１放熱用熱交換器および／または前記第２放熱用熱交換器で放熱する蒸気圧縮式のヒートポンプ回路と、補給水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の貯留水を前記第１放熱用熱交換器に循環させる水循環ラインと、補給水を前記第２放熱用熱交換器に流通させつつ、前記貯湯タンクに送給する補給水ラインと、前記貯湯タンク内の貯留水を外部に送給する給湯水ラインと、前記水循環ラインを流通する循環水、前記補給水ラインを流通する補給水、前記給湯水ラインを流通する給湯水、および前記貯湯タンク内の貯留水のうち、いずれか１以上の水を蒸気で加熱する蒸気加熱手段と、を備える給湯システムに関する。

【0007】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記第１放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記水循環ラインに設けられ、循環水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気熱交換器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0008】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記第１放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記水循環ラインに設けられ、循環水に蒸気を混合させる蒸気混合器と、前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気混合器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0009】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記第２放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記補給水ラインに設けられ、補給水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気熱交換器から流出する補給水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0010】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記第２放熱用熱交換器から前記貯湯タンクへの前記補給水ラインに設けられ、補給水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気混合器から流出する補給水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0011】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記給湯水ラインに設けられ、給湯水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気熱交換器から流出する給湯水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0012】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記給湯水ラインに設けられ、給湯水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気混合器から流出する給湯水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0013】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記水循環ラインとは別のルートで前記貯湯タンク内の貯留水を循環させる補助循環ラインと、前記補助循環ラインに設けられた補助循環ポンプと、前記補助循環ラインに設けられ、循環水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気熱交換器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0014】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記水循環ラインとは別のルートで前記貯湯タンク内の貯留水を循環させる補助循環ラインと、前記補助循環ラインに設けられた補助循環ポンプと、前記補助循環ラインに設けられ、循環水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記蒸気混合器から流出する循環水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0015】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記貯湯タンク内に配置され、貯留水と蒸気を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器と、前記蒸気熱交換器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記貯湯タンク内の貯留水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0016】

また、給湯システムの前記蒸気加熱手段は、前記貯湯タンク内に配置され、貯留水と蒸気を混合させる蒸気混合器と、前記蒸気混合器に蒸気を送給する給蒸ラインと、前記給蒸ラインに設けられた給蒸弁と、前記貯湯タンク内の貯留水の温度を検知する第１温度検知手段と、を備え、前記給蒸弁は、前記第１温度検知手段の検知温度が目標加熱温度になるように弁開度が調整されることが好ましい。

【0017】

また、給湯システムは、前記吸熱用熱交換器に送給前の熱源空気を予熱する空気予熱器を備え、当該空気予熱器は、前記蒸気熱交換器から排出された蒸気ドレンを利用して熱源空気を予熱することが好ましい。

【0018】

また、給湯システムは、前記第１放熱用熱交換器から流出する循環水の温度を検知する第２温度センサを備え、前記制御手段は、前記第２温度センサの検知温度が目標出湯温度になるように、前記水循環ポンプの駆動周波数を制御することが好ましい。

【0019】

また、給湯システムは、前記吸熱用熱交換器に送給前の熱源空気の温度を検知する第３温度センサを備え、前記制御手段は、前記第３温度センサの検知温度が高いほど前記目標出湯温度を高く設定する一方、前記第３温度センサの検知温度が低いほど前記目標出湯温度を低く設定することが好ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、空気熱源式のヒートポンプ回路に貯留水加熱用熱交換器および補給水加熱用熱交換器を設けた構成において、外気温度が低い場合であっても高温の温水を安定して製造することが可能な給湯システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図2】上記実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図4】上記実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図6】上記実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図7】本発明の第４実施形態に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図8】上記実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図9】本発明の第５実施形態に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【図10】上記実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

＜第１実施形態＞
以下、本発明の給湯システム１の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

【0023】

図１は、本実施形態に係る給湯システム１の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の給湯システム１は、空気熱源式のヒートポンプ回路１０と、貯湯タンク６０と、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を循環水Ｗ１として循環させる水循環ラインＬ１と、補給水Ｗ２を貯湯タンク６０へ送給する補給水ラインＬ２と、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を外部に送給する給湯水ラインＬ４と、制御部１００と、を備える。
この給湯システム１は、ヒートポンプ回路１０で加温した貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を、給湯水Ｗ４として温水需要箇所または温熱需要箇所に供給するシステムである。

【0024】

空気熱源式のヒートポンプ回路１０は、圧縮機１１、第１放熱用熱交換器１２Ａ（凝縮器１２Ａ）、第２放熱用熱交換器１２Ｂ（過冷却器１２Ｂ）、膨張弁１３および吸熱用熱交換器１４（蒸発器１４）が冷媒循環ラインＬ９により環状に接続され、圧縮機１１の駆動により吸熱用熱交換器１４で熱源空気から吸熱しつつ第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器１２Ｂで温熱を取り出す蒸気圧縮式のヒートポンプ回路である。この冷媒循環ラインＬ９には冷媒Ｒが流れる。

【0025】

圧縮機１１は、駆動源としての電気モータ１５を有しており、フロンガス等のガス状の冷媒Ｒ（ガス冷媒Ｒ）を圧縮して高温高圧の冷媒Ｒにする。第１放熱用熱交換器１２Ａは、水循環ラインＬ１を通じて送られてくる循環水Ｗ１へ放熱して、圧縮機１１からの冷媒Ｒを凝縮液化する凝縮器である。第２放熱用熱交換器１２Ｂは、補給水ラインＬ２を通じて送られてくる補給水Ｗ２へ放熱して、第１放熱用熱交換器１２Ａを通過した冷媒Ｒ（液冷媒Ｒ）を過冷却する過冷却器である。膨張弁１３は、第２放熱用熱交換器１２Ｂから送られた冷媒Ｒを通過させることで、冷媒Ｒの圧力と温度とを低下させる。吸熱用熱交換器１４は、熱源流体としての熱源空気から吸熱して、膨張弁１３から送られる冷媒Ｒを蒸発させる蒸発器である。

【0026】

貯留水加熱用の第１放熱用熱交換器１２Ａは、循環水Ｗ１と冷媒Ｒとを間接熱交換させ、冷媒Ｒの潜熱および顕熱の放熱を行う。第１放熱用熱交換器１２Ａは、循環水Ｗ１を用いて冷媒Ｒの凝縮液化を行うと共に、冷媒Ｒを用いて循環水Ｗ１を加温する。
補給水加熱用の第２放熱用熱交換器１２Ｂは、補給水Ｗ２と冷媒Ｒとを間接熱交換させ、冷媒Ｒの顕熱の放熱を行う。第２放熱用熱交換器１２Ｂは、補給水Ｗ２を用いて冷媒Ｒの過冷却を行うと共に、冷媒Ｒを用いて補給水Ｗ２を加温する。
このように、冷媒Ｒ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、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。
なお、運転条件等により、第１放熱用熱交換器１２Ａでガス冷媒Ｒの凝縮液化が部分的な相変化に止まった場合は、第２放熱用熱交換器１２Ｂにおいて、残りのガス冷媒Ｒの凝縮液化が行われる。

【0027】

膨張弁１３は、比例制御式のニードル弁として構成され、駆動用ステッピングモータの回転数制御によりニードル弁のストロークを変え、弁開度を調節することで、冷媒循環ラインＬ９を流れる冷媒Ｒの流量を調整することができる。

【0028】

吸熱用熱交換器１４は、冷媒循環ラインＬ９を流れる冷媒Ｒと、熱源空気との間で熱交換を行う間接熱交換器として構成されている。ここで、熱源空気としては、屋外の外気や、工場内の空気等を用いることができる。

【0029】

吸熱用熱交換器１４の給気側には、吸熱用熱交換器１４に送給前の熱源空気の温度を検知する熱源温度センサとしての第３温度センサ１８が設けられている。
第３温度センサ１８（熱源温度センサ１８）は、吸熱用熱交換器１４の伝熱面の近傍に配置され、実際に伝熱面に供給される熱源空気（給気）の温度を直接的に測定する態様であることが好ましいが、それに限らない。例えば、第３温度センサ１８は、熱源流体としての空気が接触している部材の温度を測定することにより、熱源流体としての空気の温度を間接的に測定するものであってもよい。
熱源温度センサ１８は、サーミスタ等により構成され、例えばケース内に保持された上で、吸熱用熱交換器１４に取り付けられていてもよい。

【0030】

吸熱用熱交換器１４の排気側には、伝熱面に熱源空気を流通させるためのプロペラファン１９が配置される。吸熱用熱交換器１４およびプロペラファン１９は、熱交換後の空気の吹き出し面を有するケーシングに収容される。なお、空気の吹き出し面は、ケーシングの上面に設けられてもよいし、ケーシングの前面に設けられてもよい。吹き出し面がケーシングの上面に設けられたタイプは上吹き形と呼ばれ、ケーシングの前面に設けられたタイプは横吹き形と呼ばれる。

【0031】

本実施形態においては、吸熱用熱交換器１４の給気側に空気予熱器５５が設けられている。空気予熱器５５は、後述の蒸気熱交換器４０Ａから排出された蒸気ドレンＳ２を利用して、吸熱用熱交換器１４に送給前の熱源空気を予熱する。空気予熱器５５は、例えばフィンチューブ式熱交換器により構成される。
なお、図１に示すように、送風ファン５５１を用いて、空気予熱器５５に熱源空気Ａ１を送風し、予熱された熱源空気Ａ２を吸熱用熱交換器１４に送り込んでもよい。
このような構成により、熱源空気Ａ１は、空気予熱器５５によって適度に加温された熱源空気Ａ２となり、この加温された熱源空気Ａ２は、吸熱用熱交換器１４の伝熱面において冷媒Ｒとの間で熱交換された上で、熱交換後の熱源空気Ａ３として排気される。なお、前述の第３温度センサ１８は、空気予熱器５５によって加温された予熱後の熱源空気Ａ２の温度を測定する。

【0032】

これにより、吸熱用熱交換器１４の入熱量、ひいては第１放熱用熱交換器１２Ａおよび第２放熱用熱交換器１２Ｂの出熱量が増大する。よって、外気温度の低下する冬期においても、ヒートポンプ回路のＣＯＰを向上させることができる。また、空気予熱器５５によって適度に加温された熱源空気Ａ２を吸熱用熱交換器１４に送風することで、伝熱面での凍結を防止することができる。

【0033】

以上のように、ヒートポンプ回路１０は、吸熱用熱交換器１４において、冷媒Ｒが外部から熱を奪って気化する一方、第１放熱用熱交換器１２Ａおよび第２放熱用熱交換器１２Ｂにおいて、冷媒Ｒが外部へ放熱して凝縮液化し、過冷却される。このような原理を利用して、ヒートポンプ回路１０は、吸熱用熱交換器１４で熱源空気から熱をくみ上げ、第１放熱用熱交換器１２Ａで循環水Ｗ１を加温し、第２放熱用熱交換器１２Ｂで補給水Ｗ２を加温する。

【0034】

貯湯タンク６０は、ヒートポンプ回路１０で加温された循環水Ｗ１および補給水Ｗ２を貯留水Ｗ３として貯留するタンクである。貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３は、給湯水Ｗ４として、給湯水ラインＬ４を通じて温水需要箇所または温熱需要箇所に供給される。

【0035】

貯湯タンク６０は、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３の温度を検知する貯湯温度センサ６１を備える。貯湯温度センサ６１は、給湯水Ｗ４として温水需要箇所または温熱需要箇所に供給されることとなる貯留水Ｗ３の温度をモニタリングする。

【0036】

貯湯タンク６０は、貯湯タンク６０内の水位を検知する水位センサ６２を備える。本実施形態においては、水位センサ６２は、複数の電極棒を備える電極式水位検出器により構成されている。具体的には、長さの異なる複数の電極棒が、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。各電極棒は、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。これにより、水位センサ６２は、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３の水位を検知する。

【0037】

水循環ラインＬ１は、その上流側が貯湯タンク６０に接続されており、かつ下流側も貯湯タンク６０に接続されている。水循環ラインＬ１は、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を循環水Ｗ１として循環させる循環路を形成する。貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３は、水循環ラインＬ１を通じて第１放熱用熱交換器１２Ａを通過して加温され、貯湯タンク６０内に戻る。水循環ラインＬ１には、上流側から、水循環ポンプ２１、第１放熱用熱交換器１２Ａ、凝縮器出湯温度センサとしての第２温度センサ２２が順次配置されている。

【0038】

水循環ポンプ２１は、インバータにより回転数を制御可能とされる。水循環ポンプ２１の回転数を変更することで、水循環ラインＬ１を循環する循環水Ｗ１の流量を調整することができる。

【0039】

第２温度センサ２２（凝縮器出湯温度センサ２２）は、第１放熱用熱交換器１２Ａの下流側に配置されており、第１放熱用熱交換器１２Ａから流出する循環水Ｗ１の温度を検知する。

【0040】

補給水ラインＬ２は、その上流側が補給水タンク（不図示）等の補給水源に接続され、その下流側が貯湯タンク６０に接続されている。補給水ラインＬ２は、補給水Ｗ２を第２放熱用熱交換器１２Ｂに流通させつつ、貯湯タンク６０へ送給するラインである。補給水ラインＬ２には、上流側から、補給水弁２５、第２放熱用熱交換器１２Ｂが順次配置されている。

【0041】

補給水弁２５は、弁開度が調整可能に構成されている。補給水弁２５の弁開度を調整することにより、補給水ラインＬ２を流れる補給水Ｗ２の流量を調整することができる。

【0042】

補給水ラインＬ２は、補給水バイパスラインＬ１２を備える。補給水バイパスラインＬ１２は、第２放熱用熱交換器１２Ｂに対して補給水Ｗ２をバイパスさせるラインである。補給水バイパスラインＬ１２には、補給水分配バルブ３２が配置されている。

【0043】

補給水分配バルブ３２は、第２放熱用熱交換器１２Ｂに送給する補給水Ｗ２および補給水バイパスラインＬ１２に送給する補給水Ｗ２の分配量を調整する。補給水分配バルブ３２は、自動または手動入力により弁開度が調整されてもよい。例えば、貯湯タンク６０の貯留水Ｗ３の水位が急激に低下したことが検知されたときに、自動または手動入力により補給水分配バルブ３２が開放されてもよい。これにより、第２放熱用熱交換器１２Ｂによって加温されていない補給水Ｗ２が、貯湯タンク６０内に急速に補給され、貯湯タンク６０が渇水状態となることを防ぐ。

【0044】

給湯水ラインＬ４は、その上流側が、貯湯タンク６０に接続されている。給湯水ラインＬ４は、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を外部の温水需要箇所または温熱需要箇所に送給する。

【0045】

本実施形態の給湯システム１は、水循環ラインＬ１を流通する循環水Ｗ１を蒸気Ｓ１で加熱する蒸気加熱手段５０Ａを有する。ここで用いられる蒸気Ｓ１は、例えば、多管式小型貫流蒸気ボイラ等の蒸気発生装置で発生させた０．２ＭＰａ（飽和温度１３４℃）～２ＭＰａ（飽和温度２１２℃）の蒸気である。

【0046】

蒸気加熱手段５０Ａは、蒸気熱交換器４０Ａと、第１温度検知手段としての第１温度センサ４２Ａと、給蒸ラインＬ２１と、給蒸弁４３と、を備える。

【0047】

蒸気熱交換器４０Ａは、第１放熱用熱交換器１２Ａから貯湯タンク６０への水循環ラインＬ１に設けられている。蒸気熱交換器４０Ａは間接熱交換器であり、循環水Ｗ１と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる。
第１放熱用熱交換器１２Ａにおいて比較的中温度（例えば５０～７０℃）まで加温された循環水Ｗ１は、蒸気熱交換器４０Ａにおいて蒸気Ｓ１により昇温され、比較的高温度（例えば７５～９５℃）に昇温される。
蒸気熱交換器４０Ａにより加温された循環水Ｗ１は、水循環ラインＬ１を通じて、貯湯タンク６０に供給される。

【0048】

第１温度センサ４２Ａ（第１温度検知手段４２Ａ）は、水循環ラインＬ１に設けられている。第１温度センサ４２Ａは、蒸気熱交換器４０Ａから流出する循環水Ｗ１の温度を検知する。

【0049】

給蒸ラインＬ２１は、その上流側が不図示のスチームヘッダ（蒸気ボイラ等で発生させた蒸気の収集・分配装置）に接続され、その下流側は、蒸気熱交換器４０Ａに接続されている。給蒸ラインＬ２１は、スチームヘッダからの蒸気Ｓ１を蒸気熱交換器４０Ａに送給する。給蒸ラインＬ２１には、給蒸弁４３が設けられている。

【0050】

給蒸弁４３は、弁開度が調整可能に構成されている。給蒸弁４３の弁開度を調整することにより、給蒸ラインＬ２１を流れる蒸気Ｓ１の流量を調整することができる。

【0051】

なお、本実施形態の給湯システム１は、蒸気ドレンラインＬ２２をさらに備える。蒸気ドレンラインＬ２２は、その上流側が蒸気熱交換器４０Ａに接続され、その下流側が空気予熱器５５に接続され、さらに空気予熱器５５の下流側に続いている。蒸気ドレンラインＬ２２は、蒸気熱交換器４０Ａから排出された蒸気ドレンＳ２を空気予熱器５５に送給する。前述のように、空気予熱器５５は、蒸気熱交換器４０Ａから排出された蒸気ドレンＳ２を利用して熱源空気を予熱する。空気予熱器５５で利用された蒸気ドレンＳ２は、蒸気ドレンラインＬ２２を通じて空気予熱器５５の下流側に排出される。

【0052】

水循環ラインＬ１および補給水ラインＬ２を通過することによって加温された貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３は、給湯水Ｗ４として、給湯水ラインＬ４を通じて温水需要箇所または温熱需要箇所に供給される。

【0053】

温水需要箇所とは、給湯水Ｗ４を流体利用することにより貯留水Ｗ３を消費する工場内の各種生産設備等をいう。温水需要箇所の例としては、食品・飲料・薬品用の容器洗浄設備（リンサー）、瓶詰・缶詰・袋詰製品の加熱殺菌設備（パストライザー）等を挙げることができる。
一方、温熱需要箇所とは、給湯水Ｗ４の熱エネルギーのみを利用し、貯留水Ｗ３を消費しない生産設備等をいう。熱エネルギーの利用は、種々の熱交換器を介して行われ、熱エネルギーの取り出しによって温度降下した給湯水Ｗ４は、図示しない返湯水ラインを通じて貯湯タンク６０に返送される。温熱需要箇所の例としては、金属加工品の塗装設備における脱脂槽や化成槽、空調設備におけるエアハンドリングユニット等を挙げることができる。
このような温水需要箇所や温熱需要箇所では、常に、７５℃～９０℃程度の高温域の給湯水Ｗ４の供給が求められることがある。本実施形態の給湯システム１によれば、このような、常に所定の温度範囲内の温度の温水の供給が要求される用途において、特に好適に、温水を効率よく加温し、かつその温度を維持しつつ供給することができる。

【0054】

次に、本実施形態の給湯システム１の制御部１００（制御手段１００）について説明する。制御部１００は、ＣＰＵおよびメモリを含むマイクロプロセッサにより構成される。制御部１００は、機能ブロックとして、循環水流量制御部としての水循環ポンプ制御部１１０と、目標出湯温度設定部１１５と、補給水流量制御部としての補給水弁制御部１２０と、蒸気加熱制御部としての給蒸弁制御部１５０と、を備える。
ここで、図１における破線は、本実施形態における主要な電気的な接続の経路を示している。なお、これらの電気的な接続は、実際には制御部１００を経由するが、その点は省略している。

【0055】

水循環ポンプ制御部１１０は、第２温度センサ２２の検知温度を取得し、この検知温度に応じて、循環水流量調整手段を構成する水循環ポンプ２１の駆動周波数を制御する。具体的には、水循環ポンプ制御部１１０は、第２温度センサ２２の検知温度が目標出湯温度になるように、水循環ポンプ２１の駆動周波数を制御し、循環水Ｗ１の流量を調整する。より具体的な制御としては、例えば、第２温度センサ２２によりリアルタイムに検知される出湯温度をフィードバック値として、この出湯温度を目標出湯温度に収束させるように水循環ポンプの駆動周波数を調整するフィードバック制御を採用するのが好ましい。フィードバック制御は、比例制御（Ｐ制御）のほか、これに積分制御（Ｉ制御）および／または微分制御（Ｄ制御）を組み合わせた操作量の演算アルゴリズムを採用することができる。

【0056】

これにより、貯湯タンク６０から第１放熱用熱交換器１２Ａに送給された循環水Ｗ１は第１放熱用熱交換器１２Ａで目標出湯温度（例えば７０℃）まで加熱された後、貯湯タンク６０に一定温度で還流される。これにより、外気温度に季節変動がある場合でも、貯湯タンク６０に所要のベース温度（例えば温水需要箇所または温熱需要箇所で要求される最低給湯温度）の温水を高速に蓄えることができる。

【0057】

目標出湯温度設定部１１５は、上述の目標出湯温度を設定する。具体的には、目標出湯温度設定部１１５は、熱源温度センサとしての第３温度センサ１８の検知温度を取得し、この検知温度に応じて、第１放熱用熱交換器１２Ａから出湯する循環水Ｗ１の目標出湯温度を設定する。より具体的には、目標出湯温度設定部１１５は、第３温度センサ１８の検知温度が高いほど目標出湯温度を高く設定する一方、第３温度センサ１８の検知温度が低いほど目標出湯温度を低く設定する。なお、本実施形態においては、第３温度センサ１８は、空気予熱器５５によって加温された予熱後の熱源空気Ａ２の温度を測定する。

【0058】

これにより、例えば熱源空気として外気を用いる場合、外気温度が低いほど第１放熱用熱交換器１２Ａの出湯温度を低くして運転するので、ヒートポンプ回路１０のＣＯＰが向上する。また、外気温度が低いほど第１放熱用熱交換器１２Ａの循環流量が増加されるので、短時間で貯湯温度が上昇する。また、第１放熱用熱交換器１２Ａの出湯温度が低い場合であっても、不足分の熱量は蒸気Ｓ１によって補われる。これにより、システム全体のＣＯＰを向上させつつ、高温の温水を連続して製造することができる。

【0059】

補給水弁制御部１２０は、水位センサ６２が検知した貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３の水位情報を取得し、この水位情報に応じて、補給水流量調整手段を構成する補給水弁２５の弁開度を調整する制御を行う。具体的には、補給水弁制御部１２０は、水位センサ６２の検知水位が高くなるほど補給水弁２５の弁開度を減少させて補給水流量を減少させる一方、水位センサ６２の検知水位が低くなるほど補給水弁２５の弁開度を増大させて補給水流量を増大させる制御を行う。例えば、満水水位となったときは、補給水弁２５の弁開度を０％（全閉）とし、渇水直前の水位となったときは、補給水弁２５の弁開度を１００％（全開）とし、その中間の水位のときは、補給水弁２５の弁開度を５％～９５％とする。

【0060】

このように、水位センサ６２の検知水位が高くなるほど補給水弁２５の弁開度を減少させる一方、水位センサ６２の検知水位が低くなるほど補給水弁２５の弁開度を増大させるように構成しているので、温水需要量の増減に応答して補給水流量が増減される。すなわち、温水需要量がゼロにならない限り補給水弁２５が閉鎖されることはなく、第２放熱用熱交換器１２Ｂに補給水Ｗ２が流れ続ける。これにより、温水需要量が少ない場合であっても液冷媒Ｒの過冷却を継続し、ＣＯＰを高めることできる。

【0061】

蒸気加熱手段５０Ａの一部として構成される給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ａの検知温度を取得し、この検知温度に応じて、給蒸弁４３の弁開度を調整する制御を行う。具体的には、給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ａの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。より具体的な制御としては、例えば、第１温度センサ４２Ａによりリアルタイムに検知される循環水Ｗ１の温度をフィードバック値として、この循環水Ｗ１の温度を目標加熱温度に収束させるように給蒸弁４３の弁開度を調整するフィードバック制御を採用するのが好ましい。フィードバック制御は、比例制御（Ｐ制御）のほか、これに積分制御（Ｉ制御）および／または微分制御（Ｄ制御）を組み合わせた操作量の演算アルゴリズムを採用することができる。
ここで、目標加熱温度は、手動により、または装置状態等に応じて自動で設定される。

【0062】

このように、水循環ラインＬ１に蒸気熱交換器４０Ａを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ａの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0063】

以上の構成により、ヒートポンプ回路１０では、第１放熱用熱交換器１２Ａにおいて比較的中温度（例えば５０～７０℃）の温水が生成される。この中温度の温水は、水循環ラインＬ１を流通している間に、蒸気Ｓ１により昇温されて比較的高温度（例えば７５～９５℃）の温水となる。これにより、ヒートポンプ回路１０を高いＣＯＰが期待できる中温出湯の条件で運転しつつ、温水需要箇所や温熱需要箇所で要求される高温の温水を速やかに製造することができる。また、蒸気Ｓ１は高い熱量を有しているので、熱源空気の温度に季節変動があり、ヒートポンプ回路１０で生成される温水の温度が安定しない状態であっても、所要の給湯温度まで直ちに加熱することができる。

【0064】

続けて、第１実施形態の変形例について図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。本変形例は、蒸気加熱手段の構成が上記実施形態と異なる。本変形例は、蒸気加熱手段５０Ａに代えて、蒸気加熱手段５１Ａを備える。蒸気加熱手段５１Ａは、蒸気加熱手段５０Ａと比較すると、蒸気熱交換器４０Ａを備えていない代わりに、蒸気混合器４１Ａを備えている。

【0065】

蒸気混合器４１Ａは、第１放熱用熱交換器１２Ａから貯湯タンク６０への水循環ラインＬ１に設けられている。蒸気混合器４１Ａは、水循環ラインＬ１を流通する循環水Ｗ１に対し、給蒸ラインＬ２１から送給される蒸気Ｓ１を混合させる。これにより、循環水Ｗ１と蒸気Ｓ１の間で直接熱交換が行われ、その結果、水循環ラインＬ１を流通する循環水Ｗ１が昇温する。このとき、蒸気Ｓ１の全熱、すなわち顕熱および潜熱が利用されて、水循環ラインＬ１を流通する循環水Ｗ１が迅速に昇温する。本変形例においては、蒸気混合器として、スタティックミキサーが用いられている。スタティックミキサーは、駆動部のない静止型混合器であり、管内に配置した螺旋状のエレメントにより循環水Ｗ１に蒸気Ｓ１を混ぜ込む構成となっている。

【0066】

蒸気加熱手段５１Ａを構成する他の構成要素、すなわち、第１温度センサ４２Ａ、給蒸ラインＬ２１および給蒸弁４３については、蒸気加熱手段５０Ａの各構成要素と同様である。また、蒸気加熱手段５１Ａの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容についても、前述の制御内容と同様である。すなわち、給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ａの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0067】

なお、蒸気混合器４１Ａを用いる場合、蒸気ドレンは排出されないため、本変形例においては、蒸気ドレンラインＬ２２および空気予熱器５５は設けられていない。
本変形例においては、第３温度センサ１８は、空気予熱器５５によって予熱されていない熱源空気Ａ１の温度を検知する。目標出湯温度設定部１１５は、この検知温度に応じて、第１放熱用熱交換器１２Ａから出湯する循環水Ｗ１の目標出湯温度を設定する。

【0068】

このように、水循環ラインＬ１に蒸気混合器４１Ａを備えると共に、蒸気混合器４１Ａの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は循環水Ｗ１に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0069】

なお、第１実施形態およびその変形例においては、第１温度検知手段４２Ａとして、温度センサが用いられている。しかしながら、温度センサに代えて、感熱筒を用いてもよい。この場合、第１温度検知手段４２Ａおよび給蒸弁４３は、自力式の自動温度調整弁を構成する。
第１温度検知手段４２Ａとして感熱筒が用いられる場合、給蒸弁４３は、感熱筒の検知温度が目標加熱温度となるように、感熱筒が生成する弁駆動力により弁開度が調整される。
具体的には、感熱筒の温度検知部の温度が変化すると、感熱筒内に封入された封入液の蒸発圧が変化し、弁駆動力が生成される。自動温度調整弁として構成されている給蒸弁４３内にはベローズが設けられており、このベローズは、上述の弁駆動力（蒸発圧の変化）により伸縮する。そして、このベローズの伸縮により弁体が上下動し、弁開度が調整される。
このような構成によっても、第１実施形態およびその変形例と同様の効果が得られる。なお、第１温度検知手段４２Ａとして感熱筒を用いる場合は、制御部１００は、給蒸弁制御部１５０を有していなくてもよい。

【0070】

以上説明した第１実施形態の給湯システム１によれば、以下の（１）～（６）に示されるような効果を奏する。

【0071】

（１）本実施形態の給湯システム１は、圧縮機１１、第１放熱用熱交換器１２Ａ、第２放熱用熱交換器１２Ｂ、膨張弁１３および吸熱用熱交換器１４が冷媒循環ラインＬ９により環状に接続され、圧縮機１１の駆動により吸熱用熱交換器１４で熱源空気から吸熱しつつ第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器１２Ｂで放熱する蒸気圧縮式のヒートポンプ回路１０と、補給水Ｗ２を貯留する貯湯タンク６０と、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を第１放熱用熱交換器１２Ａに循環させる水循環ラインＬ１と、補給水Ｗ２を第２放熱用熱交換器１２Ｂに流通させつつ、貯湯タンク６０に送給する補給水ラインＬ２と、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を外部に送給する給湯水ラインＬ４と、ヒートポンプ回路１０において加温された温水を蒸気Ｓ１で加熱する蒸気加熱手段と、を備える。
ヒートポンプ回路１０では、第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器１２Ｂにおいて比較的中温度（例えば５０～７０℃）の温水が生成される。この中温度の温水は、蒸気Ｓ１により昇温されて比較的高温度（例えば７５～９５℃）の温水となる。これにより、ヒートポンプ回路１０を高いＣＯＰが期待できる中温出湯の条件で運転しつつ、温水需要箇所や温熱需要箇所で要求される高温の温水を速やかに製造することができる。また、蒸気Ｓ１は高い熱量を有しているので、熱源空気の温度に季節変動があり、ヒートポンプ回路１０で生成される温水の温度が安定しない状態であっても、所要の給湯温度まで直ちに加熱することができる。

【0072】

（２）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５０Ａは、第１放熱用熱交換器１２Ａから貯湯タンク６０への水循環ラインＬ１に設けられ、循環水Ｗ１と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器４０Ａと、蒸気熱交換器４０Ａに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気熱交換器４０Ａから流出する循環水Ｗ１の温度を検知する第１温度検知手段４２Ａ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ａの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、水循環ラインＬ１に蒸気熱交換器４０Ａを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ａの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0073】

（３）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５１Ａは、第１放熱用熱交換器１２Ａから貯湯タンク６０への水循環ラインＬ１に設けられ、循環水Ｗ１に蒸気Ｓ１を混合させる蒸気混合器４１Ａと、蒸気混合器４１Ａに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気混合器４１Ａから流出する循環水Ｗ１の温度を検知する第１温度検知手段４２Ａ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ａの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、水循環ラインＬ１に蒸気混合器４１Ａを備えると共に、蒸気混合器４１Ａの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。
また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は循環水Ｗ１に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0074】

（４）本実施形態の給湯システム１は、吸熱用熱交換器１４に送給前の熱源空気を予熱する空気予熱器５５を備え、空気予熱器５５は、蒸気熱交換器４０Ａから排出された蒸気ドレンＳ２を利用して熱源空気を予熱する。
このように、蒸気熱交換器４０Ａから排出された蒸気ドレンＳ２を利用して熱源空気（外気）を予熱する空気予熱器５５を備えることにより、吸熱用熱交換器１４の入熱量、ひいては第１放熱用熱交換器１２Ａおよび第２放熱用熱交換器１２Ｂの出熱量が増大する。これにより、外気温度の低下する冬期においても、ヒートポンプ回路１０のＣＯＰを向上させることができる。また、適度に加温された熱源空気を吸熱用熱交換器１４に送風することで、伝熱面での凍結を防止することができる。

【0075】

（５）本実施形態の給湯システム１は、水循環ラインＬ１に設けられた水循環ポンプ２１と、第１放熱用熱交換器１２Ａから流出する循環水Ｗ１の温度を検知する第２温度センサ２２と、を備え、制御手段１００は、第２温度センサ２２の検知温度が目標出湯温度になるように、水循環ポンプ２１の駆動周波数を制御する。
これにより、貯湯タンク６０から第１放熱用熱交換器１２Ａに送給された循環水Ｗ１は、第１放熱用熱交換器１２Ａで目標出湯温度（例えば７０℃）まで加熱された後、貯湯タンク６０に一定温度で還流される。これにより、外気温度に季節変動がある場合でも、貯湯タンク６０に所要のベース温度（例えば温水需要箇所または温熱需要箇所で要求される最低給湯温度）の温水を高速に蓄えることができる。

【0076】

（６）本実施形態の給湯システム１は、吸熱用熱交換器１４に送給前の熱源空気の温度を検知する第３温度センサ１８を備え、制御手段１００は、第３温度センサ１８の検知温度が高いほど目標出湯温度を高く設定する一方、第３温度センサ１８の検知温度が低いほど目標出湯温度を低く設定する。
このように、外気温度が低いほど第１放熱用熱交換器１２Ａの出湯温度を低くして運転するので、ヒートポンプ回路１０のＣＯＰが向上する。また、外気温度が低いほど第１放熱用熱交換器１２Ａの循環流量が増加されるので、短時間で貯湯温度が上昇する。第１放熱用熱交換器１２Ａの出湯温度が低い場合であっても、不足分の熱量は蒸気Ｓ１によって補われる。これにより、システム全体のＣＯＰを向上させつつ、高温の温水を連続して製造することができる。

【0077】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。図３は、本実施形態における給湯システム１の構成を模式的に示す図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略することがある。

【0078】

図３に示すように、本実施形態の給湯システム１は、蒸気加熱手段５０Ａを備えていない。その代わりに、蒸気加熱手段５０Ｂを備えている。蒸気加熱手段５０Ｂは、補給水ラインＬ２を流通する補給水Ｗ２を蒸気Ｓ１で加熱する。

【0079】

蒸気加熱手段５０Ｂは、蒸気熱交換器４０Ｂと、第１温度検知手段としての第１温度センサ４２Ｂと、給蒸ラインＬ２１と、給蒸弁４３と、を備える。

【0080】

蒸気熱交換器４０Ｂは、第２放熱用熱交換器１２Ｂから貯湯タンク６０への補給水ラインＬ２に設けられている。蒸気熱交換器４０Ｂは、第１実施形態の蒸気熱交換器４０Ａと同様の構成の間接熱交換器であり、補給水Ｗ２と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる。
第２放熱用熱交換器１２Ｂにおいて比較的中温度（例えば５０～７０℃）まで加温された補給水Ｗ２は、蒸気熱交換器４０Ｂにおいて蒸気Ｓ１により昇温され、比較的高温度（例えば７５～９５℃）に昇温される。
蒸気熱交換器４０Ｂにより加温された補給水Ｗ２は、補給水ラインＬ２を通じて、貯湯タンク６０に供給される。

【0081】

第１温度センサ４２Ｂ（第１温度検知手段４２Ｂ）は、補給水ラインＬ２に設けられている。第１温度センサ４２Ｂは、蒸気熱交換器４０Ｂから流出する補給水Ｗ２の温度を検知する。

【0082】

給蒸ラインＬ２１は、第１実施形態と同様、その上流側が不図示のスチームヘッダに接続され、その下流側は、蒸気熱交換器４０Ｂに接続されている。給蒸ラインＬ２１は、スチームヘッダからの蒸気Ｓ１を蒸気熱交換器４０Ｂに送給する。給蒸ラインＬ２１には、第１実施形態と同様の給蒸弁４３が設けられている。

【0083】

蒸気加熱手段５０Ｂの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容は、第１実施形態で説明した制御内容と同様である。但し、制御に用いる検知温度としては、第１温度センサ４２Ｂの検知温度が用いられる。すなわち、給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｂの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0084】

このように、補給水ラインＬ２に蒸気熱交換器４０Ｂを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ｂの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が補給される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0085】

以上の構成により、ヒートポンプ回路１０では、第２放熱用熱交換器において比較的中温度（例えば５０～７０℃）の温水が生成される。この中温度の温水は、補給水ラインＬ２を流通している間に蒸気Ｓ１により昇温されて比較的高温度（例えば７５～９５℃）の温水となる。これにより、ヒートポンプ回路１０を高いＣＯＰが期待できる中温出湯の条件で運転しつつ、温水需要箇所や温熱需要箇所で要求される高温の温水を速やかに製造することができる。また、蒸気Ｓ１は高い熱量を有しているので、熱源空気の温度に季節変動があり、ヒートポンプ回路１０で生成される温水の温度が安定しない状態であっても、所要の給湯温度まで直ちに加熱することができる。

【0086】

続けて、第２実施形態の変形例について図面を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。本変形例は、蒸気加熱手段の構成が上記実施形態と異なる。本変形例は、蒸気加熱手段５０Ｂに代えて、蒸気加熱手段５１Ｂを備える。蒸気加熱手段５１Ｂは、蒸気加熱手段５０Ｂと比較すると、蒸気熱交換器４０Ｂを備えていない代わりに、蒸気混合器４１Ｂを備えている。

【0087】

蒸気混合器４１Ｂは、第２放熱用熱交換器１２Ｂから貯湯タンク６０への補給水ラインＬ２に設けられている。蒸気混合器４１Ｂは、補給水ラインＬ２を流通する補給水Ｗ２に対し、給蒸ラインＬ２１から送給される蒸気Ｓ１を混合させる。これにより、補給水Ｗ２と蒸気Ｓ１の間で直接熱交換が行われ、その結果、補給水ラインＬ２を流通する補給水Ｗ２が昇温する。このとき、蒸気Ｓ１の全熱、すなわち顕熱および潜熱が利用されて、補給水ラインＬ２を流通する補給水Ｗ２が迅速に昇温する。本変形例においては、蒸気混合器として、スタティックミキサーが用いられている。スタティックミキサーは、駆動部のない静止型混合器であり、管内に配置した螺旋状のエレメントにより循環水Ｗ１に蒸気Ｓ１を混ぜ込む構成となっている。

【0088】

蒸気加熱手段５１Ｂを構成する他の構成要素、すなわち、第１温度センサ４２Ｂ、給蒸ラインＬ２１および給蒸弁４３については、図３で説明した蒸気加熱手段５０Ｂの各構成要素と同様である。また、蒸気加熱手段５１Ｂの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容についても、前述の制御内容と同様である。給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｂの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0089】

なお、本変形例においても、第１実施形態の変形例と同様、蒸気ドレンラインＬ２２および空気予熱器５５は設けられていない。

【0090】

このように、補給水ラインＬ２に蒸気混合器４１Ｂを備えると共に、蒸気混合器４１Ｂの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は補給水Ｗ２に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0091】

なお、第２実施形態およびその変形例においても、第１温度検知手段４２Ｂとして、温度センサに代えて、感熱筒を用いても良い。第１温度検知手段４２Ｂとして感熱筒が用いられる場合、給蒸弁４３は、感熱筒の検知温度が目標加熱温度となるように、感熱筒が生成する弁駆動力により弁開度が調整される。この場合においては、制御部１００は、給蒸弁制御部１５０を有していなくてもよい。

【0092】

以上説明した第２実施形態の給湯システム１によれば、（１）、（４）～（６）に加えて、以下のような効果を奏する。

【0093】

（７）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５０Ｂは、第２放熱用熱交換器１２Ｂから貯湯タンク６０への補給水ラインＬ２に設けられ、補給水Ｗ２と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器４０Ｂと、蒸気熱交換器４０Ｂに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気熱交換器４０Ｂから流出する補給水Ｗ２の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｂ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｂの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、補給水ラインＬ２に蒸気熱交換器４０Ｂを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ｂの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が補給される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0094】

（８）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５１Ｂは、第２放熱用熱交換器１２Ｂから貯湯タンク６０への補給水ラインＬ２に設けられ、補給水Ｗ２と蒸気Ｓ１を混合させる蒸気混合器４１Ｂと、蒸気混合器４１Ｂに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気混合器４１Ｂから流出する補給水Ｗ２の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｂ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｂの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、補給水ラインＬ２に蒸気混合器４１Ｂを備えると共に、蒸気混合器４１Ｂの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が補給される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。
また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は補給水Ｗ２に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0095】

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態における給湯システム１の構成を模式的に示す図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略することがある。

【0096】

図５に示すように、本実施形態の給湯システム１は、蒸気加熱手段５０Ａを備えていない。その代わりに、蒸気加熱手段５０Ｃを備えている。蒸気加熱手段５０Ｃは、給湯水ラインＬ４を流通する給湯水Ｗ４を蒸気Ｓ１で加熱する。

【0097】

蒸気加熱手段５０Ｃは、蒸気熱交換器４０Ｃと、第１温度検知手段としての第１温度センサ４２Ｃと、給蒸ラインＬ２１と、給蒸弁４３と、を備える。

【0098】

蒸気熱交換器４０Ｃは、給湯水ラインＬ４に設けられている。蒸気熱交換器４０Ｃは、第１実施形態の蒸気熱交換器４０Ａと同様の構成の間接熱交換器であり、給湯水Ｗ４と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる。
第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器１２Ｂにおいて比較的中温度（例えば５０～７０℃）まで加温された給湯水Ｗ４は、蒸気熱交換器４０Ｃにおいて蒸気Ｓ１により昇温され、比較的高温度（例えば７５～９５℃）に昇温される。
蒸気熱交換器４０Ｃにより加温された給湯水Ｗ４は給湯水ラインＬ４を通じて、外部の温水需要箇所または温熱需要箇所に送給される。

【0099】

第１温度センサ４２Ｃ（第１温度検知手段４２Ｃ）は、給湯水ラインＬ４に設けられている。第１温度センサ４２Ｃは、蒸気熱交換器４０Ｃから流出する給湯水Ｗ４の温度を検知する。

【0100】

給蒸ラインＬ２１は、第１実施形態と同様、その上流側が不図示のスチームヘッダに接続され、その下流側は、蒸気熱交換器４０Ｃに接続されている。給蒸ラインＬ２１は、スチームヘッダからの蒸気Ｓ１を蒸気熱交換器４０Ｃに送給する。給蒸ラインＬ２１には、第１実施形態と同様の給蒸弁４３が設けられている。

【0101】

蒸気加熱手段５０Ｃの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容は、第１実施形態で説明した制御内容と同様である。但し、制御に用いる検知温度としては、第１温度センサ４２Ｃの検知温度が用いられる。すなわち、給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｃの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0102】

このように、給湯水ラインＬ４に蒸気熱交換器４０Ｃを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ｃの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、温水需要箇所または温熱需要箇所には目標加熱温度の温水が送給される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0103】

以上の構成により、ヒートポンプ回路１０では、第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器において比較的中温度（例えば５０～７０℃）の温水が生成される。この中温度の温水は、給湯水ラインＬ４を流通している間に、蒸気Ｓ１により昇温されて比較的高温度（例えば７５～９５℃）の温水となる。これにより、ヒートポンプ回路１０を高いＣＯＰが期待できる中温出湯の条件で運転しつつ、温水需要箇所や温熱需要箇所で要求される高温の温水を速やかに製造することができる。また、蒸気Ｓ１は高い熱量を有しているので、熱源空気の温度に季節変動があり、ヒートポンプ回路１０で生成される温水の温度が安定しない状態であっても、所要の給湯温度まで直ちに加熱することができる。

【0104】

続けて、第３実施形態の変形例について図面を参照しながら説明する。図６は、第３実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。本変形例は、蒸気加熱手段の構成が上記実施形態と異なる。本変形例は、蒸気加熱手段５０Ｃに代えて、蒸気加熱手段５１Ｃを備える。蒸気加熱手段５１Ｃは、蒸気加熱手段５０Ｃと比較すると、蒸気熱交換器４０Ｃを備えていない代わりに、蒸気混合器４１Ｃを備えている。

【0105】

蒸気混合器４１Ｃは、給湯水ラインＬ４に設けられている。蒸気混合器４１Ｃは、給湯水ラインＬ４を流通する給湯水Ｗ４に対し、給蒸ラインＬ２１から送給される蒸気Ｓ１を混合させる。これにより、給湯水Ｗ４と蒸気Ｓ１の間で直接熱交換が行われ、その結果、給湯水ラインＬ４を流通する給湯水Ｗ４が昇温する。このとき、蒸気Ｓ１の全熱、すなわち顕熱および潜熱が利用されて、給湯水ラインＬ４を流通する給湯水Ｗ４が迅速に昇温する。本変形例においては、蒸気混合器として、スタティックミキサーが用いられている。スタティックミキサーは、駆動部のない静止型混合器であり、管内に配置した螺旋状のエレメントにより循環水Ｗ１に蒸気Ｓ１を混ぜ込む構成となっている。

【0106】

蒸気加熱手段５１Ｃを構成する他の構成要素、すなわち、第１温度センサ４２Ｃ、給蒸ラインＬ２１および給蒸弁４３については、蒸気加熱手段５０Ｃの各構成要素と同様である。また、蒸気加熱手段５１Ｃの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容についても、前述の制御内容と同様である。給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｃの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0107】

なお、本変形例においても、第１実施形態の変形例と同様、蒸気ドレンラインＬ２２および空気予熱器５５は設けられていない。

【0108】

このように、給湯水ラインＬ４に蒸気混合器４１Ｃを備えると共に、蒸気混合器４１Ｃの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、温水需要箇所または温熱需要箇所には目標加熱温度の温水が送給される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は給湯水Ｗ４に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0109】

なお、第３実施形態およびその変形例においても、第１温度検知手段４２Ｃとして、温度センサに代えて、感熱筒を用いても良い。第１温度検知手段４２Ｃとして感熱筒が用いられる場合、給蒸弁４３は、感熱筒の検知温度が目標加熱温度となるように、感熱筒が生成する弁駆動力により弁開度が調整される。この場合においては、制御部１００は、給蒸弁制御部１５０を有していなくてもよい。

【0110】

以上説明した第３実施形態の給湯システム１によれば、（１）、（４）～（６）に加えて、以下のような効果を奏する。

【0111】

（９）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５０Ｃは、給湯水ラインＬ４に設けられ、給湯水Ｗ４と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器４０Ｃと、蒸気熱交換器４０Ｃに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気熱交換器４０Ｃから流出する給湯水Ｗ４の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｃ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｃの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、給湯水ラインＬ４に蒸気熱交換器４０Ｃを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ｃの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、温水需要箇所または温熱需要箇所には目標加熱温度の温水が送給される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0112】

（１０）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５１Ｃは、給湯水ラインＬ４に設けられ、給湯水Ｗ４と蒸気Ｓ１を混合させる蒸気混合器４１Ｃと、蒸気混合器４１Ｃに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気混合器４１Ｃから流出する給湯水Ｗ４の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｃ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｃの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、給湯水ラインＬ４に蒸気混合器４１Ｃを備えると共に、蒸気混合器４１Ｃの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、温水需要箇所または温熱需要箇所には目標加熱温度の温水が送給される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。
また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は給湯水Ｗ４に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0113】

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態における給湯システム１の構成を模式的に示す図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略することがある。

【0114】

図７に示すように、本実施形態の給湯システム１は、蒸気加熱手段５０Ａを備えていない。その代わりに、蒸気加熱手段５０Ｄを備えている。蒸気加熱手段５０Ｄは、水循環ラインＬ１とは別の循環ラインである補助循環ラインＬ５を流通する補助循環水Ｗ５を蒸気Ｓ１で加熱する。

【0115】

蒸気加熱手段５０Ｄは、補助循環ラインＬ５と、補助循環ポンプ４５と、蒸気熱交換器４０Ｄと、第１温度検知手段としての第１温度センサ４２Ｄと、給蒸ラインＬ２１と、給蒸弁４３と、を備える。

【0116】

補助循環ラインＬ５は、その上流側が貯湯タンク６０に接続されており、かつ下流側も貯湯タンク６０に接続されている。補助循環ラインＬ５は、水循環ラインＬ１とは別のルートで貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を補助循環水Ｗ５として循環させる。補助循環ラインＬ５には、上流側から、補助循環ポンプ４５、蒸気熱交換器４０Ｄ、第１温度センサ４２Ｄが順次配置されている。

【0117】

補助循環ポンプ４５は、インバータにより回転数を制御可能とされる。補助循環ポンプ４５の回転数を変更することで、補助循環ラインＬ５を循環する循環流量を調整することができる。

【0118】

蒸気熱交換器４０Ｄは、補助循環ラインＬ５に設けられている。蒸気熱交換器４０Ｄは、第１実施形態の蒸気熱交換器４０Ａと同様の構成の間接熱交換器であり、補助循環水Ｗ５として循環する貯留水Ｗ３と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる。
第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器１２Ｂにおいて比較的中温度（例えば５０～７０℃）まで加温された補助循環水Ｗ５は、蒸気熱交換器４０Ｄにおいて蒸気Ｓ１により昇温され、比較的高温度（例えば７５～９５℃）に昇温される。
蒸気熱交換器４０Ｄにより加温された補助循環水Ｗ５は、補助循環ラインＬ５を通じて、貯湯タンク６０に供給される。

【0119】

第１温度センサ４２Ｄ（第１温度検知手段４２Ｄ）は、補助循環ラインＬ５に設けられている。第１温度センサ４２Ｄは、蒸気熱交換器４０Ｄから流出する補助循環水Ｗ５の温度を検知する。

【0120】

給蒸ラインＬ２１は、第１実施形態と同様、その上流側が不図示のスチームヘッダに接続され、その下流側は、蒸気熱交換器４０Ｄに接続されている。給蒸ラインＬ２１は、スチームヘッダからの蒸気Ｓ１を蒸気熱交換器４０Ｄに送給する。給蒸ラインＬ２１には、第１実施形態と同様の給蒸弁４３が設けられている。

【0121】

蒸気加熱手段５０Ｄの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容は、第１実施形態で説明した制御内容と同様である。但し、制御に用いる検知温度としては、第１温度センサ４２Ｄの検知温度が用いられる。すなわち、給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｄの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0122】

このように、水循環ラインＬ１とは別のルートである補助循環ラインＬ５に蒸気熱交換器４０Ｄを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ｄの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0123】

以上の構成により、ヒートポンプ回路１０では、第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器において比較的中温度（例えば５０～７０℃）の温水が生成される。この中温度の温水は、貯湯タンク内に貯留されている間に、補助循環ラインＬ５の流通を通じて蒸気Ｓ１により昇温されて比較的高温度（例えば７５～９５℃）の温水となる。これにより、ヒートポンプ回路１０を高いＣＯＰが期待できる中温出湯の条件で運転しつつ、温水需要箇所や温熱需要箇所で要求される高温の温水を速やかに製造することができる。また、蒸気Ｓ１は高い熱量を有しているので、熱源空気の温度に季節変動があり、ヒートポンプ回路１０で生成される温水の温度が安定しない状態であっても、所要の給湯温度まで直ちに加熱することができる。

【0124】

続けて、第４実施形態の変形例について図面を参照しながら説明する。図８は、第４実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。本変形例は、蒸気加熱手段の構成が上記実施形態と異なる。本変形例は、蒸気加熱手段５０Ｄに代えて、蒸気加熱手段５１Ｄを備える。蒸気加熱手段５１Ｄは、蒸気加熱手段５０Ｄと比較すると、蒸気熱交換器４０Ｄを備えていない代わりに、蒸気混合器４１Ｄを備えている。

【0125】

蒸気混合器４１Ｄは、補助循環ラインＬ５に設けられている。蒸気混合器４１Ｄは、補助循環ラインＬ５を流通する補助循環水Ｗ５に対し、給蒸ラインＬ２１から送給される蒸気Ｓ１を混合させる。これにより、補助循環水Ｗ５と蒸気Ｓ１の間で直接熱交換が行われ、その結果、補助循環ラインＬ５を流通する補助循環水Ｗ５が昇温する。このとき、蒸気Ｓ１の全熱、すなわち顕熱および潜熱が利用されて、補助循環ラインＬ５を流通する補助循環水Ｗ５が迅速に昇温する。本変形例においては、蒸気混合器として、スタティックミキサーが用いられている。スタティックミキサーは、駆動部のない静止型混合器であり、管内に配置した螺旋状のエレメントにより循環水Ｗ１に蒸気Ｓ１を混ぜ込む構成となっている。

【0126】

蒸気加熱手段５１Ｄを構成する他の構成要素、すなわち、補助循環ラインＬ５、補助循環ポンプ４５、第１温度センサ４２Ｄ、給蒸ラインＬ２１および給蒸弁４３については、蒸気加熱手段５０Ｄの各構成要素と同様である。また、蒸気加熱手段５１Ｄの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容についても、前述の制御内容と同様である。給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｄの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0127】

なお、本変形例においても、第１実施形態の変形例と同様、蒸気ドレンラインＬ２２および空気予熱器５５は設けられていない。

【0128】

このように、水循環ラインＬ１とは別のルートである補助循環ラインＬ５に蒸気混合器４１Ｄを備えると共に、蒸気混合器４１Ｄの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。
また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は循環する貯留水Ｗ３に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0129】

なお、第４実施形態およびその変形例においても、第１温度検知手段４２Ｄとして、温度センサに代えて、感熱筒を用いても良い。第１温度検知手段４２Ｄとして感熱筒が用いられる場合、給蒸弁４３は、感熱筒の検知温度が目標加熱温度となるように、感熱筒が生成する弁駆動力により弁開度が調整される。この場合においては、制御部１００は、給蒸弁制御部１５０を有していなくてもよい。

【0130】

以上説明した第４実施形態の給湯システム１によれば、（１）、（４）～（６）に加えて、以下のような効果を奏する。

【0131】

（１１）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５０Ｄは、水循環ラインＬ１とは別のルートで貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を循環させる補助循環ラインＬ５と、補助循環ラインＬ５に設けられた補助循環ポンプ４５と、補助循環ラインＬ５に設けられ、循環水Ｗ１と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器４０Ｄと、蒸気熱交換器４０Ｄに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気熱交換器４０Ｄから流出する循環水Ｗ１の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｄ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｄの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、水循環ラインＬ１とは別のルートである補助循環ラインＬ５に蒸気熱交換器４０Ｄを備えると共に、蒸気熱交換器４０Ｄの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0132】

（１２）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５１Ｄは、水循環ラインＬ１とは別のルートで貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を循環させる補助循環ラインＬ５と、補助循環ラインＬ５に設けられた補助循環ポンプ４５と、補助循環ラインＬ５に設けられ、循環水Ｗ１と蒸気Ｓ１を混合させる蒸気混合器４１Ｄと、蒸気混合器４１Ｄに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、蒸気混合器４１Ｄから流出する循環水Ｗ１の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｄ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｄの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、水循環ラインＬ１とは別のルートである補助循環ラインＬ５に蒸気混合器４１Ｄを備えると共に、蒸気混合器４１Ｄの出湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。
また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は循環する貯留水Ｗ３に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0133】

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態における給湯システム１の構成を模式的に示す図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略することがある。

【0134】

図９に示すように、本実施形態の給湯システム１は、蒸気加熱手段５０Ａを備えていない。その代わりに、蒸気加熱手段５０Ｅを備えている。蒸気加熱手段５０Ｅは、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３を蒸気Ｓ１で加熱する。

【0135】

蒸気加熱手段５０Ｅは、蒸気熱交換器４０Ｅと、第１温度検知手段としての第１温度センサ４２Ｅと、給蒸ラインＬ２１と、給蒸弁４３と、を備える。

【0136】

蒸気熱交換器４０Ｅは、貯湯タンク６０内に設けられている。蒸気熱交換器４０Ｅは間接熱交換器であり、貯留水Ｗ３と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる。蒸気熱交換器４０Ｅとしては、例えば二重管方式の蒸気ヒータを用いることが可能である。この蒸気ヒータは、外管の内部に内管が挿入されており、外管の一端側に蒸気Ｓ１の供給口が設けられ、内管の先端に蒸気Ｓ１の受入口が設けられている。供給口から外管内に供給された蒸気Ｓ１は、外管の周囲の貯留水Ｗ３を管壁を介して加熱する。熱交換を終えた蒸気Ｓ１は、受入口から内管の内部を通って外管の外に導出される。貯湯タンク６０への蒸気ヒータの固定方法としては、吊り下げ式、フランジ式、潜水式等の各種固定方法を採用することができる。貯湯タンク６０内には、温調効率の向上と貯湯タンク６０内の温度ムラの抑制のために撹拌器を設けてもよい。
第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器１２Ｂにおいて比較的中温度（例えば５０～７０℃）まで加温された貯留水Ｗ３は、蒸気熱交換器４０Ｅにおいて蒸気Ｓ１により昇温され、比較的高温度（例えば７５～９５℃）に昇温される。
蒸気熱交換器４０Ｅにより加温された貯留水Ｗ３は、貯湯タンク６０内に蓄積される。

【0137】

本実施形態においては、貯湯タンク６０に設けられている貯湯温度センサ６１が、第１温度センサ４２Ｅ（第１温度検知手段４２Ｅ）としての役割を果たす。第１温度センサ４２Ｅは、蒸気熱交換器４０Ｅによって昇温された貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３の温度を検知する。

【0138】

給蒸ラインＬ２１は、第１実施形態と同様、その上流側が不図示のスチームヘッダに接続され、その下流側は、蒸気熱交換器４０Ｅに接続されている。給蒸ラインＬ２１は、スチームヘッダからの蒸気Ｓ１を蒸気熱交換器４０Ｅに送給する。給蒸ラインＬ２１には、第１実施形態と同様の給蒸弁４３が設けられている。

【0139】

蒸気加熱手段５０Ｅの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容は、第１実施形態で説明した制御内容と同様である。但し、制御に用いる検知温度としては、第１温度センサ４２Ｅの検知温度が用いられる。すなわち、給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｅの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0140】

このように、貯湯タンク６０内に配置された蒸気熱交換器４０Ｅを備えると共に、貯湯タンク６０内の貯湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0141】

以上の構成により、ヒートポンプ回路１０では、第１放熱用熱交換器１２Ａおよび／または第２放熱用熱交換器において比較的中温度（例えば５０～７０℃）の温水が生成される。この中温度の温水は、貯湯タンク内に貯留されている間に、蒸気Ｓ１により昇温されて比較的高温度（例えば７５～９５℃）の温水となる。これにより、ヒートポンプ回路１０を高いＣＯＰが期待できる中温出湯の条件で運転しつつ、温水需要箇所や温熱需要箇所で要求される高温の温水を速やかに製造することができる。また、蒸気Ｓ１は高い熱量を有しているので、熱源空気の温度に季節変動があり、ヒートポンプ回路１０で生成される温水の温度が安定しない状態であっても、所要の給湯温度まで直ちに加熱することができる。

【0142】

続けて、第５実施形態の変形例について図面を参照しながら説明する。図１０は、第５実施形態の変形例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。本変形例は、蒸気加熱手段の構成が上記実施形態と異なる。本変形例は、蒸気加熱手段５０Ｅに代えて、蒸気加熱手段５１Ｅを備える。蒸気加熱手段５１Ｅは、蒸気加熱手段５０Ｅと比較すると、蒸気熱交換器４０Ｅを備えていない代わりに、蒸気混合器４１Ｅを備えている。

【0143】

蒸気混合器４１Ｅは、貯湯タンク６０内に設けられている。蒸気混合器４１Ｅは、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３に対し、給蒸ラインＬ２１から送給される蒸気Ｓ１を混合させる。これにより、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３と蒸気Ｓ１の間で直接熱交換が行われ、その結果、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３が昇温する。このとき、蒸気Ｓ１の全熱、すなわち顕熱および潜熱が利用されて、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３が迅速に昇温する。本変形例においては、蒸気混合器４１Ｅとして、スチームインジェクタが用いられている。スチームインジェクタの蒸気噴射部は、図１０に示すように、分岐していてもよい。また、外周面に複数の蒸気噴射孔を有するパイプ型のスチームインジェクタを用いてもよい。

【0144】

蒸気加熱手段５１Ｅを構成する他の構成要素、すなわち、第１温度センサ４２Ｅ、給蒸ラインＬ２１および給蒸弁４３については、蒸気加熱手段５０Ｅの各構成要素と同様である。また、蒸気加熱手段５１Ｅの一部として構成される給蒸弁制御部１５０の制御内容についても、前述の制御内容と同様である。給蒸弁制御部１５０は、第１温度センサ４２Ｅの検知温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように、給蒸弁４３を制御する。

【0145】

なお、本変形例においても、第１実施形態の変形例と同様、蒸気ドレンラインＬ２２および空気予熱器５５は設けられていない。

【0146】

このように、貯湯タンク６０内に配置された蒸気混合器４１Ｅを備えると共に、貯湯タンク６０内の貯湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。
また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は貯留水Ｗ３に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0147】

なお、第５実施形態およびその変形例においても、第１温度検知手段４２Ｅとして、温度センサに代えて、感熱筒を用いても良い。あるいは、第１温度検知手段４２Ｅとして、貯湯温度センサ６１とは別に、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３の温度を検知可能な感熱筒を配置してもよい。第１温度検知手段４２Ｅとして感熱筒が用いられる場合、給蒸弁４３は、感熱筒の検知温度が目標加熱温度となるように、感熱筒が生成する弁駆動力により弁開度が調整される。この場合においては、制御部１００は、給蒸弁制御部１５０を有していなくてもよい。

【0148】

以上説明した第５実施形態の給湯システム１によれば、（１）、（４）～（６）に加えて、以下のような効果を奏する。

【0149】

（１３）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５０Ｅは、貯湯タンク６０内に配置され、貯留水Ｗ３と蒸気Ｓ１を伝熱体を介して熱交換させる蒸気熱交換器４０Ｅと、蒸気熱交換器４０Ｅに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｅ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｅの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、貯湯タンク６０内に配置された蒸気熱交換器４０Ｅを備えると共に、貯湯タンク６０内の貯湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。

【0150】

（１４）本実施形態の給湯システム１の蒸気加熱手段５１Ｅは、貯湯タンク６０内に配置され、貯留水Ｗ３と蒸気Ｓ１を混合させる蒸気混合器４１Ｅと、蒸気混合器４１Ｅに蒸気Ｓ１を送給する給蒸ラインＬ２１と、給蒸ラインＬ２１に設けられた給蒸弁４３と、貯湯タンク６０内の貯留水Ｗ３の温度を検知する第１温度検知手段４２Ｅ（第１温度センサ／感熱筒）と、を備え、給蒸弁４３は、第１温度検知手段４２Ｅの検知温度が目標加熱温度になるように（制御手段１００により／感熱筒が生成する弁駆動力により）弁開度が調整される。
このように、貯湯タンク６０内に配置された蒸気混合器４１Ｅを備えると共に、貯湯タンク６０内の貯湯温度が目標加熱温度（例えば９０℃）になるように蒸気流量を調整することにより、貯湯タンク６０には目標加熱温度の温水が蓄積される。これにより、ヒートポンプ回路１０単独では製造が困難な温度レベルの温水を連続して生成しつつ、しかもその温度を安定させることができる。
また、潜熱利用後に生じる蒸気凝縮水は貯留水Ｗ３に加算されるので、温水製造能力もアップする。

【0151】

以上、本発明の給湯システムの好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。また、複数の実施形態を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0152】

１ 給湯システム
１０ ヒートポンプ回路
１１ 圧縮機
１２Ａ 第１放熱用熱交換器（凝縮器）
１２Ｂ 第２放熱用熱交換器（過冷却器）
１３ 膨張弁
１４ 吸熱用熱交換器（蒸発器）
１８ 第３温度センサ（熱源温度センサ）
２１ 水循環ポンプ
２２ 第２温度センサ（凝縮器出湯温度センサ）
２５ 補給水弁
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ 蒸気熱交換器
４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ 蒸気混合器
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ 第１温度センサ（第１温度検知手段）
４３ 給蒸弁
４５ 補助循環ポンプ
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ 蒸気加熱手段
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅ 蒸気加熱手段
５５ 空気予熱器
６０ 貯湯タンク
６１ 貯湯温度センサ
６２ 水位センサ
１００ 制御部（制御手段）
１１０ 水循環ポンプ制御部
１１５ 目標出湯温度設定部
１２０ 補給水弁制御部
１５０ 給蒸弁制御部
Ｌ１ 水循環ライン
Ｌ２ 補給水ライン
Ｌ４ 給湯水ライン
Ｌ５ 補助循環ライン
Ｌ９ 冷媒循環ライン
Ｌ２１ 給蒸ライン
Ｌ２２ 蒸気ドレンライン
Ｗ１ 循環水
Ｗ２ 補給水
Ｗ３ 貯留水
Ｗ４ 給湯水
Ｗ５ 補助循環水
Ｒ 冷媒（ガス冷媒、液冷媒）
Ｓ１ 蒸気
Ｓ２ 蒸気ドレン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】