JP2012102945A

JP2012102945A - 給水システム

Info

Publication number: JP2012102945A
Application number: JP2010252635A
Authority: JP
Inventors: Naoya Kakimoto; 直哉柿本; Yasukuni Tanaka; 靖国田中; Tomoya Osawa; 智也大沢
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: JP5707881B2

Abstract

【課題】ボイラ装置へ補給される補給水をヒートポンプにより間欠的に加温する場合に、ヒートポンプをより安全に運転することができる給水システムを提供する。
【解決手段】給水タンク１３０と、補給水ラインＬ１１０と、給水ラインＬ１２０と、補給水流通手段１７１と、ヒートポンプ１６０と、熱交換器１５０と、給水タンク１３０の水位が水位Ｌに達した場合には、補給水Ｗ１を給水タンク１３０に向けて流通させるように補給水流通手段１７１を制御すると共に、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を開始し、給水タンク１３０の水位が水位Ｈ（＞水位Ｌ）に達した場合には、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を停止させた後に、補給水Ｗ１を給水タンク１３０に向けて流通させないように補給水流通手段１７１を制御する制御手段１８０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラ装置へ補給水を補給する給水システムに関する。

蒸気ボイラのエネルギー効率を向上させるため、蒸気ボイラへ供給される補給水をヒートポンプの冷媒と熱交換することにより加熱する蒸気供給システムが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−３０８１６４号公報

上述した蒸気供給システムにおいて、ヒートポンプにより蒸気ボイラへ供給される補給水を間欠的に加温するようにした場合には、以下のような課題を生じる。

ヒートポンプは、運転信号をＯＦＦにしても、圧縮機を停止させるまでに一定の時間が必要となる。このため、熱交換器への補給水の給水を停止した直後にヒートポンプの運転を停止した場合、暫くの間、熱交換器への補給水の給水が無い状態でヒートポンプの運転が継続される。同様に、熱交換器への補給水の給水を開始した直後にヒートポンプの運転を開始した場合も、暫くの間、熱交換器に補給水が十分に流通していない状態でヒートポンプが運転される。

このように、熱交換器への補給水の給水が無い状態でヒートポンプを運転すると、熱交換器に送られた冷媒（温水）は、補給水との間で熱交換をすることができず、熱交換器から高温のまま排出される。このため、冷媒配管の保有水量が小さい場合には、冷媒配管の内部で温度が急激に上昇して、ヒートポンプが異常停止する。

従って、本発明は、蒸気ボイラへ供給される補給水をヒートポンプにより間欠的に加温する場合において、ヒートポンプをより安全に運転することができる給水システムを提供することを目的とする。

本発明は、補給水を貯留する給水タンクと、前記給水タンクに補給水を補給する補給水ラインと、前記給水タンクからボイラ装置に向けて補給水を補給する給水ラインと、前記補給水ラインを介して補給水を前記給水タンクに向けて流通させる補給水流通手段と、冷媒を介して廃熱を回収するヒートポンプと、前記補給水ラインを流通する補給水と前記ヒートポンプを流通する冷媒とを熱交換する熱交換器と、前記給水タンクの水位が第１の水位に達した場合には、補給水を前記給水タンクに向けて流通させるように前記補給水流通手段を制御すると共に、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を開始し、また、前記給水タンクの水位が前記第１の水位よりも高い第２の水位に達した場合には、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を停止させた後に、補給水を前記給水タンクに向けて流通させないように前記補給水流通手段を制御する制御手段と、を備える給水システムに関する。

また、本発明は、補給水を貯留する給水タンクと、前記給水タンクからボイラ装置に向けて補給水を補給する給水ラインと、前記給水ラインに接続され、前記ボイラ装置に補給される補給水及び前記給水タンクに補給される補給水が流通する補給水ラインと、前記補給水ラインを介して補給水を前記ボイラ装置に向けて流通させる補給水流通手段と、冷媒を介して廃熱を回収するヒートポンプと、前記補給水ラインを流通する補給水と前記ヒートポンプを流通する冷媒とを熱交換する熱交換器と、前記給水タンクの水位が第１の水位に達した場合には、補給水を前記ボイラ装置に向けて流通させるように前記補給水流通手段を制御すると共に、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を開始し、また、前記給水タンクの水位が前記第１の水位よりも高い第２の水位に達した場合には、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を停止させた後に、補給水を前記ボイラ装置に向けて流通させないように前記補給水流通手段を制御する制御手段と、を備える給水システムに関する。

また、前記給水システムは、前記補給水ラインから前記給水ラインを介して前記給水タンクに向けて流通する補給水を一時的に保持する貯留部を備えることが好ましい。

本発明によれば、蒸気ボイラへ供給される補給水をヒートポンプにより間欠的に加温する場合において、ヒートポンプをより安全に運転することができる給水システムを提供することができる。

第１実施形態のボイラシステム１００を示す概略構成図である。第１実施形態の制御部１８０が補給水Ｗ１の流通及び水温を制御する場合のタイミングを示すタイムチャートである。第１実施形態の制御部１８０が補給水Ｗ１の流通及び水温を制御する場合の処理手順を示すフローチャートである。第２実施形態のボイラシステム１００Ａを示す概略構成図である。貯留部１３１の構造を示す概略斜視図である。

以下、本発明の給水システムをボイラシステムに適用した実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態のボイラシステム１００を示す概略構成図である。図１に示すように、第１実施形態のボイラシステム１００は、軟水化装置１１０と、脱酸素装置１２０と、給水タンク１３０と、蒸気ボイラ１４０と、熱交換器１５０と、ヒートポンプ１６０と、を備える。また、第１実施形態のボイラシステム１００は、流量計１７０と、補給水流通手段としての補給水バルブ１７１と、温度計１７２及び１７３と、水位計１７４と、制御手段としての制御部１８０と、を備える。更に、第１実施形態のボイラシステム１００は、補給水ラインＬ１１０と、給水ラインＬ１２０と、補給水加温ラインＬ１３０と、を備える。なお、「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。また、本実施形態では、補給水ラインＬ１１０及び給水ラインＬ１２０を流通する水を総称して「補給水Ｗ１」という。

軟水化装置１１０は、原水タンク（不図示）から供給される原水の硬度分を除去して、軟化水を生成する装置である。

脱酸素装置１２０は、軟水化装置１１０で生成された補給水Ｗ１（軟化水）に含まれる溶存酸素を除去する装置である。

給水タンク１３０は、補給水Ｗ１を貯留するタンクである。給水タンク１３０には、補給水ラインＬ１１０が接続されている。補給水Ｗ１は、補給水ラインＬ１１０を介して給水タンク１３０に補給される。また、給水タンク１３０は、給水ラインＬ１２０を介して蒸気ボイラ１４０と接続されている。給水タンク１３０に貯留された補給水Ｗ１は、蒸気ボイラ１４０に設けられた給水ポンプ（不図示）により給水ラインＬ１２０を介して蒸気ボイラ１４０に供給される。

また、給水タンク１３０には、水位計１７４が設けられている。水位計１７４は、給水タンク１３０に貯留されている補給水Ｗ１の水位を計測する装置である。水位計１７４は、制御部１８０と電気的に接続されている。水位計１７４は、計測した補給水Ｗ１の水位に関する情報（信号）を制御部１８０に送信する。

補給水ラインＬ１１０は、給水タンク１３０に補給水Ｗ１を供給するラインである。補給水ラインＬ１１０は、給水タンク１３０において、補給水Ｗ１の流入側に接続される。補給水ラインＬ１１０の一部は、熱交換器１５０（後述）の内部における水流路Ｌ１を構成する。

補給水ラインＬ１１０の計測点Ｊ１には、流量計１７０が設けられている。計測点Ｊ１は、脱酸素装置１２０と補給水バルブ１７１との間に位置している。流量計１７０は、補給水ラインＬ１１０を流通する補給水Ｗ１の流量を計測する装置である。流量計１７０は、制御部１８０と電気的に接続されている。流量計１７０は、計測点Ｊ１で計測した補給水Ｗ１の流量ＦＬ１に関する情報（信号）を制御部１８０に送信する。

補給水ラインＬ１１０には、補給水バルブ１７１が設けられている。補給水バルブ１７１は、脱酸素装置１２０と給水タンク１３０との間に設けられている。補給水バルブ１７１は、補給水ラインＬ１１０を流通する補給水Ｗ１の流量を制御するバルブである。補給水バルブ１７１は、制御部１８０と電気的に接続されている。補給水バルブ１７１における弁開度の調節は、制御部１８０から送信されるバルブ運転信号により制御される。

本実施形態において、補給水バルブ１７１の弁は、開状態（弁開度１００％）又は閉状態（弁開度０％）のいずれかに制御される。補給水バルブ１７１は、バルブ運転信号が「ＯＮ」のときには、弁を開状態とする。また、補給水バルブ１７１は、バルブ運転信号が「ＯＦＦ」のときには、弁を閉状態とする。

補給水ラインＬ１１０の計測点Ｊ２には、温度計１７２が設けられている。計測点Ｊ２は、補給水バルブ１７１と熱交換器１５０との間に位置している。計測点Ｊ２は、熱交換器１５０の近傍に位置することが好ましい。温度計１７２は、熱交換器１５０を通過する前の補給水Ｗ１の温度ＴＳ１（熱交換器１５０の入口温度）を計測する装置である。温度計１７２は、制御部１８０と電気的に接続されている。温度計１７２は、計測点Ｊ２で計測した補給水Ｗ１の温度ＴＳ１に関する情報（信号）を制御部１８０に送信する。

補給水ラインＬ１１０の計測点Ｊ３には、温度計１７３が設けられている。計測点Ｊ３は、熱交換器１５０と給水タンク１３０との間に位置している。計測点Ｊ３は、熱交換器１５０の近傍に位置することが好ましい。温度計１７３は、熱交換器１５０を通過した後の補給水Ｗ１のＴＳ２温度（熱交換器１５０の出口温度）を計測する装置である。温度計１７３は、制御部１８０と電気的に接続されている。温度計１７３は、計測点Ｊ３で計測した補給水Ｗ１の温度ＴＳ２に関する情報（信号）を制御部１８０に送信する。

蒸気ボイラ１４０は、給水ラインＬ１２０を介して補給された補給水Ｗ１を加熱して蒸気を生成するボイラであり、貫流ボイラからなる。蒸気ボイラ１４０で生成された蒸気は、この蒸気を動力源又は熱源とする蒸気使用設備（不図示）に供給される。蒸気ボイラ１４０は、給水ラインＬ１２０と接続する給水ポンプ（不図示）を備える。

給水ラインＬ１２０は、給水タンク１３０から蒸気ボイラ１４０に向けて補給水Ｗ１を補給するラインである。

熱交換器１５０は、補給水加温ラインＬ１３０を流通する補給水Ｗ１と、ヒートポンプ１６０と接続された冷媒循環ラインＬ１４０（後述）を流通する冷媒（水）Ｗ２と、を熱交換する装置である。熱交換器１５０の内部には、補給水加温ラインＬ１３０の一部を構成する水流路Ｌ１と、冷媒循環ラインＬ１４０に接続された冷媒流路Ｌ２とが、互いに混ざることがないように近接して配置されている。

補給水加温ラインＬ１３０を流通する補給水Ｗ１は、熱交換器１５０の水流路Ｌ１を通過したときに、熱交換器１５０の冷媒流路Ｌ２を流通する冷媒Ｗ２の放熱により加温される。加温された補給水Ｗ１は、熱交換器１５０から補給水加温ラインＬ１３０を介して給水ラインＬ１２０に供給される。一方、冷媒循環ラインＬ１４０を流通する冷媒Ｗ２は、熱交換器１５０を通過したときに、熱交換器１５０の水流路を流通する補給水Ｗ１に放熱することにより冷却される。冷却された冷媒Ｗ２は、冷媒循環ラインＬ１４０を介してヒートポンプ１６０の凝縮器（後述）に送られる。

冷媒循環ラインＬ１４０は、熱交換器１５０の冷媒流路Ｌ２と、ヒートポンプ１６０の凝縮器と熱交換する冷媒流路（不図示）とを環状に接続するラインである。

ヒートポンプ１６０は、内部冷媒（不図示）を介して、外部の熱源（不図示の空調機や食品機械等の各種の冷却器）で発生した熱（廃熱）を回収する装置である。ヒートポンプ１６０は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器（いずれも不図示）を備える。圧縮機は、気体の内部冷媒を圧縮し、高温・高圧にして凝縮器に送り出す。凝縮器は、内部冷媒の熱を冷媒Ｗ２に放出して、内部冷媒を冷却（液化）する。冷媒Ｗ２は、内部冷媒の放熱により温水となる。膨張弁は、内部冷媒の圧力を下げて、内部冷媒の温度を低下させる。蒸発器は、内部冷媒を熱源水Ｗ３により加温して蒸発（気化）させる。熱源水Ｗ３は、内部冷媒への放熱により冷水となる。

ヒートポンプ１６０の蒸発器には、熱源水供給ラインＬ１５０と、熱源水戻しラインＬ１６０とが接続されている。熱源水供給ラインＬ１５０は、熱源からの熱源水Ｗ３が流通するラインである。熱源水戻しラインＬ１６０は、熱源に戻る熱源水Ｗ３が流通するラインである。

なお、ヒートポンプ１６０の蒸発器に供給される熱源としては、熱源水Ｗ３とする水熱源式であれば、特定の構成に限定されない。熱源水Ｗ３は、ヒートポンプ１６０の熱源となる水である。熱源水Ｗ３としては、工業用水、井戸水、水道水だけでなく、ヒートポンプ１６０の蒸発器に対して腐食、スケール付着等による寿命や効率の低下を発生させない水質であれば、種々の装置の排水を用いることができる。また、ヒートポンプ１６０は、熱源を空気熱源とする空気熱源式のものであってもよく、特定の方式に限定されない。

ヒートポンプ１６０の運転は、制御部１８０から送信されるＨＰ運転信号により制御される。ヒートポンプ１６０は、ＨＰ運転信号が「ＯＮ」になると運転を開始する。また、ヒートポンプ１６０は、運転信号が「ＯＦＦ」になると運転を停止する。

制御部１８０は、ボイラシステム１００において、補給水Ｗ１の流通及びヒートポンプ１６０の動作を制御する制御装置である。制御部１８０は、各種の演算処理を実行する中央処理装置、補給水温度制御プログラム等を記憶する記憶部、時間を計測するタイマー部、制御部１８０と接続された各機器との間で通信を行なう入出力部等を備える（いずれも不図示）。なお、図１に示す破線は、制御部１８０と各計測装置及び制御対象装置との電気的な接続の経路を示す。

制御部１８０は、ボイラシステム１００の運転中において、給水タンク１３０の水位に応じて、補給水Ｗ１の流通を制御する。このとき、制御部１８０は、ヒートポンプ１６０により補給水Ｗ１の水温を制御する。ここで、制御部１８０が、補給水Ｗ１の流通及び水温を制御する場合の動作を、図２のタイムチャートを参照して説明する。図２は、制御部１８０が補給水Ｗ１の流通及び水温を制御する場合のタイミングを示すタイムチャートである。

本実施形態では、図２に示すように、給水タンク１３０に貯留された補給水Ｗ１の水位を、ＬＬ、Ｌ、Ｈ、ＨＨの４段階に区分している。給水タンク１３０における補給水Ｗ１の水位は、水位計１７４により計測され、制御部１８０に送信される。

制御部１８０は、給水タンク１３０の水位がＬ〜Ｈの範囲となるように補給水Ｗ１の流通を制御する。本実施形態において、図２に示す水位Ｌは、本発明における第１の水位である。図２に示す水位Ｈは、第１の水位よりも高い水位であり、本発明における第２の水位である。

また、図２に示す水位ＬＬ及び水位ＨＨは、警戒水位である。水位ＬＬは、水位Ｌよりも低い水位である。また、水位ＨＨは、水位Ｈよりも高い水位である。制御部１８０は、給水タンク１３０の水位がＬＬ又はＨＨに達した場合には、警報を発する。また、給水タンク１３０の水位がＬＬに達した場合には、ボイラシステム１００を緊急停止させる。

制御部１８０は、給水タンク１３０の水位が水位Ｌ未満の場合には、給水タンク１３０への補給水Ｗ１の供給を開始すると共に、ヒートポンプ１６０により補給水Ｗ１の加温を開始する。また、制御部１８０は、給水タンク１３０の水位が水位Ｈ以上の場合には、給水タンク１３０への補給水Ｗ１の供給を停止すると共に、ヒートポンプ１６０による補給水Ｗ１の加温を停止する。

図２に示すように、制御部１８０は、給水タンク１３０の水位が水位Ｌ未満の場合には、バルブ運転信号を「ＯＮ」にする。これにより、補給水バルブ１７１は開状態となり、補給水Ｗ１は給水タンク１３０に向けて流通する。

制御部１８０は、バルブ運転信号を「ＯＮ」にしてから時間Ｔ１が経過した時点でＨＰ運転信号を「ＯＮ」にする。時間Ｔ１は、補給水バルブ１７１を開状態としてから、熱交換器１５０の水流路Ｌ１に補給水Ｗ１が流通するのに要する時間である。時間Ｔ１は、例えば、熱交換器１５０の水流路Ｌ１に実際に補給水Ｗ１が流通させて時間を計測するか、或いは、配管の口径や長さ、単位時間当たりの流量等に基づいてシミュレーションを実施することにより取得することができる。

このように、先にバルブ運転信号を「ＯＮ」にしてから時間Ｔ１が経過した後にＨＰ運転信号を「ＯＮ」にすることにより、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を開始することができる。この場合、熱交換器１５０を流通する補給水Ｗ１は、ヒートポンプ１６０により加温される。

また、制御部１８０は、給水タンク１３０の水位が水位Ｈ以上の場合には、ＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」にする。これにより、ヒートポンプ１６０において圧縮機等の動作が停止する。ヒートポンプ１６０は、運転信号をＯＦＦにしても、圧縮機を停止させるまでに一定の時間が必要となる。この間は、実質的にヒートポンプ１６０の運転が継続する。

このため、制御部１８０は、ＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」にしてから時間Ｔ２が経過した時点でバルブ運転信号を「ＯＦＦ」にする。時間Ｔ２は、圧縮機を停止するのに要する時間である。時間Ｔ２は、例えば、実際に圧縮機を停止するのに要する時間を計測することにより取得することができる。

このように、先にＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」にしてから時間Ｔ２が経過した後にバルブ運転信号を「ＯＦＦ」にすることにより、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を停止させることができる。

次に、図３に示すフローチャートに従って、制御部１８０が補給水Ｗ１の流通及び水温を制御する場合の処理手順について説明する。図３に示すフローチャートの制御は、記憶部（不図示）に記憶された補給水温度制御プログラムに基づいて、制御部１８０により実行される。また、図３に示すフローチャートの制御は、ボイラシステム１００の運転中において、所定の時間間隔で周期的に実行される。

ステップＳＴ１０１において、制御部１８０は、水位計１７４から給水タンク１３０に貯留されている補給水Ｗ１の水位Ｗを取得する。

ステップＳＴ１０２において、制御部１８０は、水位Ｗが水位Ｌ未満か否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、制御部１８０により、水位Ｗが水位Ｌ未満である（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ１０３へ進む。また、ステップＳＴ１０２において、制御部１８０により、水位Ｗが水位Ｌ未満でない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ１０８へ進む。

ステップＳＴ１０３において、制御部１８０は、バルブ運転信号を「ＯＮ」にする。
ステップＳＴ１０４において、制御部１８０は、タイマー部を起動して時間の計測を開始する。

ステップＳＴ１０５において、制御部１８０は、時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。このステップＳＴ１０５において、制御部１８０により、時間Ｔ１が経過した（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ１０６へ進む。また、ステップＳＴ１０５において、制御部１８０により、時間Ｔ１が経過していない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ１０５へ戻る。

ステップＳＴ１０６において、制御部１８０は、ＨＰ運転信号を「ＯＮ」にする。
ステップＳＴ１０７において、制御部１８０は、タイマー部で計測した時間をリセットして、本フローチャートの処理を終了する。

一方、ステップＳＴ１０８において、制御部１８０は、水位Ｗが水位Ｈ以上か否かを判定する。このステップＳＴ１０８において、制御部１８０により、水位Ｗが水位Ｈ以上である（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ１０９へ進む。また、ステップＳＴ１０８において、制御部１８０により、水位Ｗが水位Ｈ以上でない（ＮＯ）と判定された場合には、本フローチャートの処理を終了する。

ステップＳＴ１０９において、制御部１８０は、ＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」にする。
ステップＳＴ１１０において、制御部１８０は、タイマー部を起動して時間の計測を開始する。

ステップＳＴ１１１において、制御部１８０は、時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。このステップＳＴ１１１において、制御部１８０により、時間Ｔ２が経過した（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ１１２へ進む。また、ステップＳＴ１１１において、制御部１８０により、時間Ｔ２が経過していない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ１１１へ戻る。

ステップＳＴ１１２において、制御部１８０は、バルブ運転信号を「ＯＦＦ」にする。ステップＳＴ１１２に続いて、処理はステップＳＴ１０７へ進む。

上述した第１実施形態のボイラシステム１００によれば、例えば、以下のような効果を奏する。
本実施形態のボイラシステム１００は、給水タンク１３０の水位が水位Ｌ未満の場合には、補給水バルブ１７１を開状態とし、その後、時間Ｔ１が経過した時点でヒートポンプ１６０の運転を開始する制御部１８０を備える。
そのため、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を開始することができる。

また、制御部１８０は、給水タンク１３０の水位が水位Ｌよりも高い水位Ｈ以上の場合には、ヒートポンプ１６０の運転を停止し、その後、時間Ｔ２が経過した時点で補給水バルブ１７１を閉状態とする。
そのため、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を停止することができる。

これによれば、熱交換器１５０への補給水Ｗ１の給水が無い状態でヒートポンプ１６０が運転されることがないので、冷媒配管の内部で冷媒の温度が急激に上昇することによりヒートポンプ１６０が異常停止するのをより確実に防止することができる。従って、本実施形態のボイラシステム１００では、蒸気ボイラ１４０へ供給される補給水Ｗ１をヒートポンプ１６０により間欠的に加温する場合に、ヒートポンプ１６０をより安全に運転することができる。

本実施形態のボイラシステム１００では、補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＮ」にした後、及びヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」した後に、タイマー部により時間Ｔ１又はＴ２を計測している。
そのため、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を開始又は停止する制御を簡易に実施することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点を中心に説明する。第２実施形態のボイラシステム１００Ａにおいて、第１実施形態のボイラシステム１００と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態において、特に説明しない事項については、第１実施形態の説明が適宜に適用又は援用される。

図４は、本発明の第２実施形態のボイラシステム１００Ａを示す概略構成図である。また、図５は、貯留部１３１の構造を示す概略斜視図である。

図４に示すように、本実施形態では、補給水ラインＬ１１０の二次側（補給水Ｗ１の流出側）が、給水ラインＬ１２０の接続部Ｊ４に接続されている。接続部Ｊ４は、給水タンク１３０と蒸気ボイラ１４０との間に位置している。

また、給水タンク１３０は、その内部に貯留部１３１を有する。貯留部１３１は、補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０に流通する補給水Ｗ１の一部を一時的に保持するタンクである。貯留部１３１は、給水タンク１３０の内部であって、給水ラインＬ１２０が給水タンク１３０と接続する位置に設けられている。

貯留部１３１は、図５に示すように、略箱枠形に形成されている。貯留部１３１は、仕切り板、切り欠き１３３、１３４、及び１３５を備える。仕切り板１３２は、貯留部１３１の内部を２つに区分する板である。貯留部１３１の内部は、仕切り板１３２により貯留槽１３１ａ、１３１ｂに区分される。このうち、貯留槽１３１ａには、給水ラインＬ１２０の一端側が接続されている。

仕切り板１３２は、貯留部１３１の上部に隙間が形成される程度の高さを有する。これにより、貯留部１３１の内部に貯留された補給水Ｗ１は、仕切り板１３２の上部を通じて、貯留槽１３１ａ、１３１ｂの間を移動することができる。

切り欠き１３３〜１３５は、給水タンク１３０において、貯留部１３１を除く領域（以下、「他の領域」という）に貯留されている補給水Ｗ１と、貯留部１３１に貯留されている補給水Ｗ１とを徐々に混合させるための開口である。なお、図５では、かくれ線（破線）の図示を適宜に省略する。

補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０を経て給水タンク１３０に補給された補給水Ｗ１は、貯留部１３１の貯留槽１３１ａ、又は貯留槽１３１ａ及び１３１ｂに一時的に貯留される。すなわち、ヒートポンプ１６０により加温された補給水Ｗ１は、給水タンク１３０の他の領域に貯留されている補給水Ｗ１とすぐに混合することがない。

また、貯留部１３１に貯留された補給水Ｗ１は、切り欠き１３３〜１３５を介して、すでに給水タンク１３０の他の領域に貯留されている補給水Ｗ１と徐々に混合する。従って、加温された補給水Ｗ１は、貯留部１３１において、その温度をすぐに下げることなく貯留される。

貯留部１３１は、以下のように機能する。図４において、蒸気ボイラ１４０へ補給される補給水Ｗ１の必要量と、補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０に供給される補給水Ｗ１の量とがほぼ等しいとする。この場合には、熱交換器１５０により加温された補給水Ｗ１は、補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０に供給され、優先的に蒸気ボイラ１４０に補給される。

また、蒸気ボイラ１４０へ補給される補給水Ｗ１の必要量が、補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０に供給される補給水Ｗ１の量を下回るとする。この場合には、余った分の補給水Ｗ１は、給水タンク１３０の貯留部１３１へ補給される。これにより、給水タンク１３０の貯留部１３１には、加温された補給水Ｗ１が貯留される。

また、蒸気ボイラ１４０へ補給される補給水Ｗ１の必要量が、補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０に供給される補給水Ｗ１の量を上回るとする。この場合には、足りない分の補給水Ｗ１が、給水タンク１３０から供給される。すなわち、補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０に供給された補給水Ｗ１と、貯留部１３１に貯留されている補給水Ｗ１とが蒸気ボイラ１４０に補給される。

上述した第２実施形態のボイラシステム１００Ａにおいて、補給水Ｗ１の温度制御を行なう場合の処理手順は、第１実施形態（図３）に示すフローチャートと同じとなる。このため、第１実施形態のボイラシステム１００における説明を援用して、第２実施形態のボイラシステム１００Ａにおける制御の説明を省略する。

第２実施形態のボイラシステム１００Ａは、上述した第１実施形態のボイラシステム１００と同様に、蒸気ボイラ１４０へ供給される補給水Ｗ１をヒートポンプ１６０により間欠的に加温する場合において、ヒートポンプ１６０をより安全に運転することができるという効果を奏する。更に、第２実施形態のボイラシステム１００Ａによれば、例えば、以下のような効果を奏する。

第２実施形態のボイラシステム１００Ａにおいて、補給水ラインＬ１１０は、給水ラインＬ１２０に接続されている。これによれば、熱交換器１５０において加温された補給水Ｗ１を、蒸気ボイラ１４０に直接供給することができる。そのため、加温した補給水Ｗ１を給水タンク１３０から蒸気ボイラ１４０に供給する場合に比べて、蒸気ボイラ１４０により高温の補給水Ｗ１を供給することができる。従って、蒸気ボイラ１４０の燃焼効率を向上させることができる。

また、第２実施形態のボイラシステム１００Ａは、補給水ラインＬ１１０から給水ラインＬ１２０を介して給水タンク１３０に向けて流通する補給水Ｗ１を一時的に保持する貯留部１３１を備える。これによれば、蒸気ボイラ１４０に供給される補給水Ｗ１の必要量が、補給水ラインＬ１１０から供給される量を下回る場合には、余った分の補給水Ｗ１を貯留部１３１に貯留することができる。貯留部１３１では、貯留された補給水Ｗ１の温度が急激に下がらないため、補給水Ｗ１の温度を出来る限り保持した状態で貯留することができる。

また、蒸気ボイラ１４０に供給される補給水Ｗ１の必要量が、補給水ラインＬ１１０から供給される量を上回る場合には、足りない分の補給水Ｗ１を、給水タンク１３０から供給することができる。このときには、給水タンク１３０の貯留部１３１に貯留されている補給水Ｗ１が優先的に給水ラインＬ１２０を介して蒸気ボイラ１４０に供給される。このため、蒸気ボイラ１４０により高温の補給水Ｗ１を供給することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

本実施形態では、補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＮ」にした後、時間Ｔ１が経過した時点でヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＮ」している（図３：ステップＳＴ１０３〜ＳＴ１０６参照）。しかし、これに限らず、例えば、補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＮ」した後、補給水バルブ１７１から送信されるバルブ開信号を検知した時点でヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＮ」してもよい。

また、補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＮ」した後、流量計１７０（図１参照）で計測した補給水Ｗ１の流量が規定流量に達した時点でヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＮ」してもよい。この場合には、熱交換器１５０に補給水Ｗ１が確実に流通している状態でヒートポンプ１６０の運転を開始することができるので、システムの信頼性をより高めることができる。

また、本実施形態では、ヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」した後、時間Ｔ２が経過した時点で補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＦＦ」している。他の実施形態として、例えば、熱交換器１５０における補給水Ｗ１の温度に基づいて補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＦＦ」してもよい。

すなわち、ヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」した後、温度計１７３により熱交換器１５０を通過した補給水Ｗ１の温度ＴＳ２を取得し、温度計１７２により熱交換器１５０を通過する前の補給水Ｗ１の温度ＴＳ１を取得する。そして、温度ＴＳ２≦温度ＴＳ１＋ｔの条件を満たした時点で補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＦＦ」してもよい。なお、「ｔ」は、温度ＴＳ２との温度差を調節するために設定される値である。

なお、本実施形態の制御と、上述した他の実施形態における制御とは、適宜に組み合わせが可能である。
例えば、補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＮ」した後、流量計１７０で計測した補給水Ｗ１の流量が規定流量に達した時点でヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＮ」する制御と、ヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」した後、時間Ｔ２が経過した時点で補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＦＦ」する制御とを組み合わせてもよい。

また、補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＮ」した後、補給水バルブ１７１のバルブ開信号を検知した時点でヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＮ」する制御と、ヒートポンプ１６０のＨＰ運転信号を「ＯＦＦ」した後、熱交換器１５０における補給水Ｗ１の温度に基づいて補給水バルブ１７１のバルブ運転信号を「ＯＦＦ」する制御とを組み合わせてもよい。

第２実施形態において、貯留部１３１は、給水タンク１３０の内部であって、給水ラインＬ１２０が給水タンク１３０と接続する位置に設けられている。しかし、これに限らず、貯留部１３１を、給水タンク１３０と蒸気ボイラ１４０との間の給水ラインＬ１２０に設けてもよい。

第１及び第２実施形態では、ヒートポンプ１６０の内部冷媒（不図示）と熱交換した冷媒Ｗ２により補給水Ｗ１を加温する構成について説明した。しかし、これに限らず、ヒートポンプ１６０の内部冷媒と補給水Ｗ１とを直接に熱交換する構成としてもよい。

１００，１００Ａボイラシステム
１３０給水タンク
１３１貯留部
１４０蒸気ボイラ
１５０熱交換器
１６０ヒートポンプ
１８０制御部
Ｌ１１０補給水ライン
Ｌ１２０給水ライン
Ｌ１３０冷媒循環ライン
Ｗ１補給水
Ｗ２冷媒

Claims

補給水を貯留する給水タンクと、
前記給水タンクに補給水を補給する補給水ラインと、
前記給水タンクからボイラ装置に向けて補給水を補給する給水ラインと、
前記補給水ラインを介して補給水を前記給水タンクに向けて流通させる補給水流通手段と、
冷媒を介して廃熱を回収するヒートポンプと、
前記補給水ラインを流通する補給水と前記ヒートポンプを流通する冷媒とを熱交換する熱交換器と、
前記給水タンクの水位が第１の水位に達した場合には、補給水を前記給水タンクに向けて流通させるように前記補給水流通手段を制御すると共に、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を開始し、また、前記給水タンクの水位が前記第１の水位よりも高い第２の水位に達した場合には、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を停止させた後に、補給水を前記給水タンクに向けて流通させないように前記補給水流通手段を制御する制御手段と、
を備える給水システム。
補給水を貯留する給水タンクと、
前記給水タンクからボイラ装置に向けて補給水を補給する給水ラインと、
前記給水ラインに接続され、前記ボイラ装置に補給される補給水及び前記給水タンクに補給される補給水が流通する補給水ラインと、
前記補給水ラインを介して補給水を前記ボイラ装置に向けて流通させる補給水流通手段と、
冷媒を介して廃熱を回収するヒートポンプと、
前記補給水ラインを流通する補給水と前記ヒートポンプを流通する冷媒とを熱交換する熱交換器と、
前記給水タンクの水位が第１の水位に達した場合には、補給水を前記ボイラ装置に向けて流通させるように前記補給水流通手段を制御すると共に、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を開始し、また、前記給水タンクの水位が前記第１の水位よりも高い第２の水位に達した場合には、前記熱交換器に補給水が流通している状態で前記ヒートポンプの運転を停止させた後に、補給水を前記ボイラ装置に向けて流通させないように前記補給水流通手段を制御する制御手段と、
を備える給水システム。
前記補給水ラインから前記給水ラインを介して前記給水タンクに向けて流通する補給水を一時的に保持する貯留部を備える請求項２に記載の給水システム。