JP6237109B2 - 給水加温システム - Google Patents

Description

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。

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）内の水位が、給水開始水位（第１水位５２Ｌ）を下回ると、ヒートポンプ（１２）を介した給水が開始され、給水開始水位よりも高い給水停止水位（第２水位５２Ｈ）を上回ると、ヒートポンプ（１２）を介した給水が停止される。さらに、給水開始水位よりも低い補給水開始水位（第３水位３２Ｌ）を下回ると、ヒートポンプ（１２）を介さない給水が開始され、補給水開始水位よりも高いが給水開始水位よりも低い補給水停止水位（第４水位３２Ｈ）を上回ると、ヒートポンプ（１２）を介さない給水が停止される。

特開２０１０−２５４３１号公報（請求項４−６、図２、図３）

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、給水開始水位と給水停止水位との間の水位域と、補給水開始水位と補給水停止水位との間の水位域とは、上下に離隔して配置され、一部も重複しない。そのため、給水開始水位と給水停止水位との水位差や、補給水開始水位と補給水停止水位との水位差を、それぞれ確保するのに制約が大きい。これに伴い、ヒートポンプを介した給水路に設けたポンプや弁、ヒートポンプを介さない補給水路に設けたポンプや弁は、それぞれ、発停または開閉の回数が多くなるという不都合がある。

また、特許文献１に記載の発明では、空の給水タンクに給水する際、ヒートポンプを介さない補給水が比較的低水位で終了するため、給水タンク内を満水にするのに時間を要する。さらに、ボイラへの給水負荷が多い場合、給水タンクへの給水速度を上げる必要があるが、補給水停止水位が比較的低いので、給水負荷を賄えないおそれがある。つまり、特許文献１に記載の発明は、給水タンクへの給水速度を出しにくく、万一、給水タンク内の貯水量が不足すれば、最も重要なボイラやその蒸気使用設備の稼働を停止してしまうことになる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、給水路や補給水路に設けたポンプの発停回数または弁の開閉回数を少なくし、また給水タンクへの給水速度が速い給水加温システムを提供することにある。

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水から熱をくみ上げ、前記凝縮器に通される水を加温するヒートポンプと、前記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を備え、熱源水は、熱源供給路により前記蒸発器に供給可能とされ、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記熱源供給路を介した前記蒸発器への熱源水の供給とは、前記給水タンク内の水位が給水開始水位を下回ると開始し、この給水開始水位よりも高い給水停止水位を上回ると停止し、前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が前記給水開始水位よりも低い補給水開始水位を下回ると開始し、前記給水開始水位よりも高いが前記給水停止水位よりも低い補給水停止水位を上回ると停止することを特徴とする給水加温システムである。

請求項１に記載の発明によれば、補給水停止水位は、給水開始水位よりも高いが給水停止水位よりも低く設定される。その結果、給水開始水位と給水停止水位との間の水位域と、補給水開始水位と補給水停止水位との間の水位域とは、一部が重複することになる。そのため、給水開始水位と給水停止水位との水位差や、補給水開始水位と補給水停止水位との水位差を、それぞれ確保し易い。これに伴い、ヒートポンプを介した給水路に設けたポンプおよび／または弁、ヒートポンプを介さない補給水路に設けたポンプおよび／または弁は、その発停または開閉の回数を減らすことができる。さらに、従来技術と比べて補給水停止水位が比較的高いので、給水タンクへの給水速度を速めることができると共に、給水タンクには比較的多めの水を貯留できる。よって、給水タンク内の貯水量が不足するおそれはなく、最も重要なボイラやその蒸気使用設備の稼働を優先できる。

請求項２に記載の発明は、前記ヒートポンプの起動と停止は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、熱源水の温度に応じて制御され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。
請求項３に記載の発明は、前記給水開始水位と前記補給水開始水位との水位差は、前記給水開始水位と前記給水停止水位との水位差よりも小さい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。

請求項３に記載の発明によれば、給水開始水位と補給水開始水位とを近づけることで、給水路を介した給水と補給水路を介した給水との双方を実行させ易くすることができる。これにより、給水タンクへの給水速度を速めることができる。

請求項４に記載の発明は、前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源水とを熱交換する廃熱回収熱交換器とをさらに備え、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記凝縮器の出口側水温を目標温度に維持するように、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整することを特徴とする請求項１〜３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４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は、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一方、ヒートポンプの熱源水は、蒸発器および廃熱回収熱交換器を順に通される。蒸発器を通過後の熱源水の廃熱や、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。また、給水路を介した給水タンクへの給水中、凝縮器の出口側水温を目標温度に維持するように、給水路を介した給水タンクへの給水流量を調整することで、給水源の水温や熱源水の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、前記給水タンクは、少なくとも一部で並列な複数の給水路を介して給水可能とされ、前記各給水路に、前記ヒートポンプが設けられ、前記給水開始水位として、段階的に異なる複数の水位が設定される一方、前記給水停止水位として、段階的に異なる複数の水位が設定され、前記各給水停止水位は、前記各給水開始水位よりも高く、前記給水タンク内の水位が前記各給水開始水位を下回るごとに、通水される前記ヒートポンプの数を増加させる一方、前記給水タンク内の水位が前記各給水停止水位を上回るごとに、通水される前記ヒートポンプの数を減少させ、前記補給水開始水位は、前記複数の給水開始水位の内の最も下方の給水開始水位よりも低く、前記補給水停止水位は、前記複数の給水開始水位の内の最も上方の給水開始水位よりも高いが、前記複数の給水停止水位の内の最も下方の給水停止水位よりも低い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。

請求項５に記載の発明によれば、給水タンク内の段階的に異なる複数の給水開始水位を下回るごとに、通水されるヒートポンプの数を増加させる一方、給水タンク内の段階的に異なる複数の給水停止水位（複数の給水停止水位の内、最も上方のものから数えて、現在通水中のヒートポンプの台数と対応した数の給水停止水位）を上回るごとに、通水されるヒートポンプの数を減少させる。よって、給水タンク内の水位が下がるほど、給水流量を増加させ、給水タンク内の水位が上がるほど、給水流量を減少させることができる。また、補給水停止水位は、複数の給水開始水位の内の最も上方の給水開始水位よりも高いが、複数の給水停止水位の内の最も下方の給水停止水位よりも低く設定される。その結果、各給水開始水位と各給水停止水位との間の水位域と、補給水開始水位と補給水停止水位との間の水位域とは、一部が重複することになる。そのため、各給水開始水位と各給水停止水位との水位差や、補給水開始水位と補給水停止水位との水位差を、それぞれ確保し易い。これに伴い、各給水路に設けたポンプおよび／または弁、補給水路に設けたポンプおよび／または弁は、その発停または開閉の回数を減らすことができる。さらに、従来技術と比べて補給水停止水位が比較的高いので、給水タンクへの給水速度を速めることができると共に、給水タンクには比較的多めの水を貯留できる。よって、給水タンク内の貯水量が不足するおそれはなく、最も重要なボイラやその蒸気使用設備の稼働を優先できる。

請求項６に記載の発明は、前記各給水路には、前記ヒートポンプを備えた加温ユニットが設けられ、前記各加温ユニットは、前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源水とを熱交換する廃熱回収熱交換器とを備え、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記凝縮器の出口側水温を目標温度に維持するように、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整することを特徴とする請求項５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、各加温ユニットでは、給水路を介した給水タンクへの給水は、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一方、ヒートポンプの熱源水は、蒸発器および廃熱回収熱交換器を順に通される。蒸発器を通過後の熱源水の廃熱や、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。また、給水路を介した給水タンクへの給水中、凝縮器の出口側水温を目標温度に維持するように、給水路を介した給水タンクへの給水流量を調整することで、給水源の水温や熱源水の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。

さらに、請求項７に記載の発明は、前記各加温ユニットは、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源水温度が設定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、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６に記載の給水加温システムである。

請求項７に記載の発明によれば、各加温ユニットでは、蒸発器への熱源水温度が設定温度以上になると、ヒートポンプを停止させるので、圧縮機の保護を図ることができる。但し、その場合でも、廃熱回収熱交換器において、給水と熱源水とを熱交換して、熱源水からの熱回収を図ることができる。

本発明によれば、給水路や補給水路に設けたポンプの発停回数または弁の開閉回数を少なくし、また給水タンクへの給水速度が速い給水加温システムを実現することができる。

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１の給水加温システムの変形例を示し、複数台のヒートポンプを備える給水加温システムの一例を示す概略図である。 図２に示される給水タンクの具体的構成を示す概略図である。

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。

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。

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。あるいは、蒸気使用設備からのドレンは、熱源水タンク６へ供給してもよい。

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、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。

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。

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。

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、給水路８の水を加温する。

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より上流側の給水路８の水と、凝縮器１３から膨張弁１４への冷媒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。

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。

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。

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。但し、以下においては、ヒートポンプ４は、圧縮機１２のモータの電源周波数が一定に維持され、一定出力で運転される例について説明する。

本実施例の給水加温システム１は、さらに廃熱回収熱交換器１７を備える。この廃熱回収熱交換器１７は、過冷却器１６より上流側の給水路８の水と、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、給水路８の水は、廃熱回収熱交換器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、廃熱回収熱交換器１７に通される。

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。

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に通された後、廃熱回収熱交換器１７に通される。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と廃熱回収熱交換器１７とに順に通すことができる。

蒸発器１５を先に通した後に廃熱回収熱交換器１７に熱源水を通すことで、廃熱回収熱交換器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。

給水タンク３には、水位検出器２２が設けられる。この水位検出器２２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２３〜２６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、給水ポンプ１０制御用の給水開始電極棒２３と給水停止電極棒２４の他、補給水ポンプ１１制御用の補給水開始電極棒２５と補給水停止電極棒２６が、給水タンク３に挿入されている。この際、詳細は後述するが、給水停止電極棒２４、補給水停止電極棒２６、給水開始電極棒２３、補給水開始電極棒２５の順に、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２３〜２６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。以下において、給水開始電極棒２３が検出する水位を給水開始水位Ｈ１、給水停止電極棒２４が検出する水位を給水停止水位Ｈ２、補給水開始電極棒２５が検出する水位を補給水開始水位Ｈ３、補給水停止電極棒２６が検出する水位を補給水停止水位Ｈ４という。

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。

給水路８には、凝縮器１３の出口側に、出湯温度センサ２９が設けられる。出湯温度センサ２９は、凝縮器１３を通過後の水温を検出する。出湯温度センサ２９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、出湯温度センサ２９の検出温度を目標温度に維持するようにインバータ制御される。これにより、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２９の検出温度を目標温度に維持するように、流量が調整される。

熱源供給路１８には、蒸発器１５の入口側に、熱源温度センサ３０が設けられる。熱源温度センサ３０は、蒸発器１５へ供給される熱源水の温度を検出する。但し、熱源温度センサ３０は、場合により、熱源水タンク６に設けられてもよい。詳細は後述するが、熱源温度センサ３０の検出温度に基づき、ヒートポンプ４（より具体的には圧縮機１２）の発停と、前記目標温度の変更が可能とされる。

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。

給水タンク３への給水は、給水タンク３に設けた水位検出器２２の検出信号に基づき、給水ポンプ１０と補給水ポンプ１１とを制御することでなされる。つまり、給水路８を介した給水タンク３への給水は、給水タンク３内の水位が給水開始水位Ｈ１を下回ると開始し、この給水開始水位Ｈ１よりも高い給水停止水位Ｈ２を上回ると停止する。また、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内の水位が補給水開始水位Ｈ３を下回ると開始し、この補給水開始水位Ｈ３よりも高い補給水停止水位Ｈ４を上回ると停止する。ここで、補給水開始水位Ｈ３は、給水開始水位Ｈ１よりも低く設定され、補給水停止水位Ｈ４は、給水開始水位Ｈ１よりも高いが給水停止水位Ｈ２よりも低く設定される。

このような構成であるから、いま、給水停止電極棒２４が水位を検知しているとすると、給水タンク３の水位が十分にあるとして、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２３が水位を検知しなくなると、給水ポンプ１０を作動させる。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、給水停止電極棒２４が水位を検知すると、給水ポンプ１０を停止する。一方、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、給水タンク３の水位がさらに下がり、補給水開始電極棒２５が水位を検知しなくなると、補給水ポンプ１１も作動させる。これにより、補給水路９を介しても給水タンク３に給水されるが、給水タンク３の水位が回復して、補給水停止電極棒２６が水位を検知すると、補給水ポンプ１１を停止し、さらに水位が回復して、給水停止電極棒２４が水位を検知すると、給水ポンプ１０を停止する。なお、給水ポンプ１０を作動させて、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源供給ポンプ２１も作動させる。

本実施例では、補給水停止水位Ｈ４は、給水開始水位Ｈ１よりも高いが給水停止水位Ｈ２よりも低く設定される。その結果、給水開始水位Ｈ１と給水停止水位Ｈ２との間の水位域と、補給水開始水位Ｈ３と補給水停止水位Ｈ４との間の水位域とは、一部が重複することになる。そのため、給水開始水位Ｈ１と給水停止水位Ｈ２との水位差や、補給水開始水位Ｈ３と補給水停止水位Ｈ４との水位差を、それぞれ確保し易い。これに伴い、給水ポンプ１０や補給水ポンプ１１の発停回数を従来技術に比べて少なくすることができる。さらに、従来技術と比べて補給水停止水位Ｈ４が比較的高いので、給水タンク３への給水速度を速めることができると共に、給水タンク３には比較的多めの水を貯留できる。よって、給水タンク３内の貯水量が不足するおそれはなく、最も重要なボイラ２やその蒸気使用設備の稼働を優先することができる。また、給水タンク３を空の状態から満水にするまでの時間を短縮することができる。

ところで、給水開始水位Ｈ１と補給水開始水位Ｈ３との水位差は、給水開始水位Ｈ１と給水停止水位Ｈ２との水位差よりも小さく設定するのが好ましい。給水開始水位Ｈ１と補給水開始水位Ｈ３とを近づけることで、給水路８を介した給水と補給水路９を介した給水との双方を実行させ易くすることができる。これにより、給水タンク３への給水速度を速めることができる。

ヒートポンプ４は、後述するように、所定の場合に作動する。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。ヒートポンプ４の運転中、圧縮機１２は、モータの電源周波数が一定に維持され、一定出力を維持される。

給水ポンプ１０は、作動中、出湯温度センサ２９の検出温度を目標温度に維持するように、回転数をインバータ制御される。後述するように、状況に応じて、目標温度は変更される。

前述したように、本実施例の給水加温システム１では、給水タンク３内の水位に基づき、給水路８を介した給水タンク３への給水が制御されるが、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３０により蒸発器１５への熱源流体温度を監視し、その温度が設定温度以上になると、ヒートポンプ４を停止させるのがよい。その場合でも、給水タンク３内の水位に基づく給水条件が満たされる限りは、給水路８を介して給水タンク３へ給水する。

より詳細には、本実施例では、次のように制御される。すなわち、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３０の検出温度が設定温度（たとえば６０℃）未満であれば、ヒートポンプ４を作動させた状態で、出湯温度センサ２９の検出温度を第一目標温度（たとえば７５℃）に維持するように、給水ポンプ１０をインバータ制御して、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（第一制御）。なお、ここでは、第一目標温度は、前記設定温度よりも高い温度とされる。

このような第一制御中、熱源温度センサ３０の検出温度が設定温度（たとえば６０℃）以上になると、第二制御に切り替える。第二制御では、ヒートポンプ４を停止させる。その場合でも、給水タンク３内の水位に基づく給水条件が満たされる限りは、給水路８を介して給水タンク３へ給水するが、凝縮器１３の出口側水温の制御目標温度を下げるのが好ましい。つまり、出湯温度センサ２９の検出温度を第一目標温度よりも低い第二目標温度（たとえば６０℃）に維持するように、給水ポンプ１０をインバータ制御して、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。なお、ここでは、第二目標温度は、前記設定温度と同一温度とされるが、場合により、前記設定温度よりも低い温度とされてもよい。

このように、蒸発器１５への熱源流体温度が設定温度未満であれば、ヒートポンプ４を作動させた状態で、凝縮器１３の出口側水温を第一目標温度に維持するように、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で、給水源の水温や熱源流体の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。一方、蒸発器１５への熱源流体温度が設定温度以上になると、ヒートポンプ４を停止させるので、圧縮機１２の保護を図ることができる。但し、その場合でも、廃熱回収熱交換器１７において、給水と熱源流体とを熱交換して、熱源流体からの熱回収を図ることができる。しかも、凝縮器１３の出口側水温の制御目標温度を、第一目標温度よりも低い第二目標温度に切り替えることで、給水路８を介した給水タンク３への給水流量をある程度以上に確保して、熱源流体からの熱回収を有効に図ることができる。

第二制御から第一制御への切替えは、次のように行われる。すなわち、ヒートポンプ４を停止した状態で、出湯温度センサ２９の検出温度を第二目標温度に維持するように、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整中（つまり第二制御中）、熱源温度センサ３０の検出温度が設定温度未満を設定時間（たとえば６０秒）継続した場合には、第一制御に戻される。つまり、ヒートポンプ４を再起動して、出湯温度センサ２９の検出温度を第一目標温度に維持するように、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制御に切り替えればよい。

但し、第二制御から第一制御への切替えは、次のように行ってもよい。すなわち、ヒートポンプ４を停止した状態で、出湯温度センサ２９の検出温度を第二目標温度に維持するように、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整中（つまり第二制御中）、熱源温度センサ３０の検出温度が設定温度よりも低い所定温度（たとえば５８℃）未満になった場合には、第一制御に戻される。つまり、ヒートポンプ４を再起動して、出湯温度センサ２９の検出温度を第一目標温度に維持するように、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制御に切り替えればよい。

いずれにしても、蒸発器１５への熱源流体温度が所定に下がると、ヒートポンプ４を停止させた第二制御から、ヒートポンプ４を稼働させた第一制御に戻すことができる。このようにして、蒸発器１５への熱源流体温度に応じて、第一制御と第二制御との切り替えが行われる。

但し、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３０の検出温度が前記設定温度よりも高い上限温度（たとえば６５℃）以上になると、給水加温システム１の稼働を停止するのがよい。具体的には、ヒートポンプ４を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止して蒸発器１５への熱源流体の供給も停止する。さらに、給水ポンプ１０も停止するのがよい。このようにして、蒸発器１５への熱源流体温度が過度に上昇した場合には、給水加温システム１の稼働を停止することで、給水加温システム１の保護を図ることができる。なお、ここでは、上限温度は、前記設定温度よりも高いが、前記第一目標温度よりも低い温度とされる。

その他、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、給水路８を介した給水タンク３への給水中、万一、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。

ところで、給水加温システム１の冷態起動時（たとえば給水加温システム１の休止時間が所定よりも長い場合や、熱源水タンク６内の熱源水が常温程度まで冷えた場合など）は、給水タンク３内の水位に基づき、給水路８を介した給水が開始されると共に、熱源供給ポンプ２１の作動により蒸発器１５への熱源流体の供給が開始される際、次のように制御するのが好ましい。つまり、熱源温度センサ３０の検出温度が下限温度（たとえば３５℃）未満であれば、ヒートポンプ４を停止しておき、下限温度以上になれば、ヒートポンプ４を起動して、前記第一制御を実行する。冷態起動時、蒸発器１５への熱源流体温度が下限温度以上になるまで、ヒートポンプ４を停止しておくことで、圧縮機１２の保護を図ることができる。なお、下限温度は、前記設定温度や前記各目標温度よりも低い温度とされる。

なお、ヒートポンプ４を一旦起動後は、給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源温度センサ３０の検出温度が下限温度未満になっても、給水路８を介した給水タンク３への給水が継続する限り、ヒートポンプ４の作動を継続するのが好ましい。ヒートポンプ４を一旦起動後は、ヒートポンプ４の冷媒は冷態起動時よりも加温されているから、ヒートポンプ４の作動を継続しても、圧縮機１２を損傷するおそれはない。なお、制御器は、熱源温度センサ３０の検出温度が下限温度未満になった旨を表示手段などに出力して、ユーザにお知らせするのが好ましい。

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、給水路８を介した給水タンク３への給水が、給水開始水位Ｈ１を下回ると開始し、給水開始水位Ｈ１よりも高い給水停止水位Ｈ２を上回ると停止し、補給水路９を介した給水タンク３への給水が、給水開始水位Ｈ１よりも低い補給水開始水位Ｈ３を下回ると開始し、給水開始水位Ｈ１よりも高いが給水停止水位Ｈ２よりも低い補給水停止水位Ｈ４を上回ると停止するのであれば、その他の構成および制御は適宜に変更可能である。たとえば、前記実施例において、過冷却器１６と廃熱回収熱交換器１７の内、一方または双方の設置を省略してもよい。また、前記実施例において、出湯温度センサ２９や熱源温度センサ３０による各種制御を省略してもよい。さらに、前記実施例において、給水路８を介した給水タンク３への給水は、給水ポンプ１０を設置してこれを制御することに代えてまたはこれに加えて、給水路８に弁を設置してこれを制御することで行ってもよいし、補給水路９を介した給水タンク３への給水は、補給水ポンプ１１を設置してこれを制御することに代えてまたはこれに加えて、補給水路９に弁を設置してこれを制御することで行ってもよい。

また、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に設けた弁の開度を調整してもよい。つまり、出湯温度センサ２９の検出温度などに基づき給水路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。

また、前記実施例の場合、給水タンク３に、凝縮器１３を介して給水路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、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に設けた弁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。

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。

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。

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。

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。

また、前記実施例では、ヒートポンプ４を運転する際、圧縮機１２のモータの電源周波数を一定に維持したが、場合により、圧縮機１２の吐出圧を所定に維持するように制御してもよい。あるいは、給水タンク３内の水位または蒸発器１５への熱源流体温度に基づき、圧縮機１２の出力を調整してもよい。

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、低段ヒートポンプの圧縮機からの冷媒と高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、この中間冷却器が低段ヒートポンプの凝縮器であると共に高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。

また、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。

さらに、前記実施例では、給水加温システム１は、ヒートポンプ４を一台備えたが、ヒートポンプ４を複数台備えてもよい。以下、複数台のヒートポンプ４を備える給水加温システム１について説明する。その際、前記実施例と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。また、前記実施例と同様の箇所については、説明を省略する。

図２は、複数台のヒートポンプ４を備える給水加温システム１の一例を示す概略図である。この給水加温システム１も、前記実施例と同様に、給水タンク３への給水を、ヒートポンプ４を備えた加温ユニット３１で加温できるシステムであるが、加温ユニット３１を並列に複数備える点で、前記実施例と異なる。ここで、各加温ユニット３１は、図１において二点鎖線で囲まれた領域の構成であり、ヒートポンプ４と廃熱回収熱交換器１７とを備える。

図２の給水加温システム１は、補給水タンク５から給水タンク３への給水路８が、少なくとも一部で並列に構成されている。具体的には、補給水タンク５と給水タンク３とは、基本的には並列な複数の給水路８で接続されるが、図示例のように、補給水タンク５側と給水タンク３側との双方または片方において、共通管路に構成されてもよい。

いずれにしても、並列に配置された各給水路８に、加温ユニット３１が設けられる。並列に配置された給水路８の数、言い換えれば加温ユニット３１の数は、特に問わず、図示例では四つとされているが、二つもしくは三つ、または五つ以上であってもよい。各加温ユニット３１の構成は、典型的には互いに同一とされる。

各給水路８を介した給水タンク３への給水の有無、言い換えれば各加温ユニット３１の通水の有無は、各給水路８に設けた給水ポンプ１０により制御される。なお、図示例では、給水ポンプ１０は、加温ユニット３１外に設けられているが、場合により加温ユニット３１内に設けられてもよい。つまり、加温ユニット３１が給水ポンプ１０を含む構成であってもよい。

各加温ユニット３１には、熱源水タンク６からの熱源水が並列に供給可能とされる。熱源水タンク６の熱源水は、各熱源供給路１８を介して各加温ユニット３１へ供給され、各加温ユニット３１において、ヒートポンプ４の蒸発器１５に通された後、廃熱回収熱交換器１７に通される。各熱源供給路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、その熱源供給ポンプ２１より下流に設けた蒸発器１５と廃熱回収熱交換器１７とに順に通すことができる。

なお、図示例では、熱源供給ポンプ２１は、加温ユニット３１外に設けられているが、場合により加温ユニット３１内に設けられてもよい。つまり、加温ユニット３１が熱源供給ポンプ２１を含む構成であってもよい。

図３は、図２に示される給水タンク３の具体的構成を示す概略図である。ここでは、各給水ポンプ１０制御用の複数本（加温ユニット３１の数と対応しており図示例では四本）の給水開始電極棒２３と、それと同数の給水停止電極棒２４の他、補給水ポンプ１１制御用の補給水開始電極棒２５と補給水停止電極棒２６とが、給水タンク３に挿入されている。

各給水開始電極棒２３は、その下端部の高さ位置を設定間隔（典型的には一定間隔）で低くなるように、給水タンク３に挿入されている。これにより、給水開始水位Ｈ１として、段階的に異なる複数の水位が設定される。

各給水停止電極棒２４は、その下端部の高さ位置を設定間隔（典型的には一定間隔）で低くなるように、給水タンク３に挿入されている。これにより、給水停止水位Ｈ２として、段階的に異なる複数の水位が設定される。

各給水停止水位Ｈ２は、各給水開始水位Ｈ１よりも高く設定されている。つまり、各給水停止電極棒２４の下端部は、各給水開始電極棒２３の下端部よりも高くなるよう配置されている。

また、補給水開始水位Ｈ３は、複数の給水開始水位Ｈ１の内の最も下方の給水開始水位Ｈ１よりも低く設定されている。つまり、補給水開始電極棒２５の下端部は、最も下方の給水開始電極棒２３の下端部よりも低く配置されている。

さらに、補給水停止水位Ｈ４は、複数の給水開始水位Ｈ１の内の最も上方の給水開始水位Ｈ１よりも高いが、複数の給水停止水位Ｈ２の内の最も下方の給水停止水位Ｈ２よりも低く設定されている。つまり、補給水停止電極棒２６の下端部は、最も上方の給水開始電極棒２３の下端部よりも高いが、最も下方の給水停止電極棒２４の下端部よりも低く配置されている。

各加温ユニット３１には、前記実施例と同様に、凝縮器１３の出口側の給水路８に、出湯温度センサ２９が設けられ、蒸発器１５の入口側の熱源供給路１８に、熱源温度センサ３０が設けられる。但し、熱源温度センサ３０は、場合により、熱源水タンク６に設けられてもよいし、熱源水タンク６から各加温ユニット３１へ熱源水を供給するために複数の熱源供給路１８に分岐する前の熱源水タンク６側の共通管路に設けられてもよい。

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。

給水タンク３への給水は、給水タンク３に設けた水位検出器２２の検出信号に基づき、各給水ポンプ１０と補給水ポンプ１１とを制御することでなされる。基本的には前記実施例と同様であるが、給水タンク３内の水位が段階的に設定された複数の各給水開始水位Ｈ１を下回るごとに、通水されるヒートポンプ４の数を増加させる一方、給水タンク３内の水位が段階的に設定された複数の各給水停止水位Ｈ２を上回るごとに、通水されるヒートポンプ４の数を減少させる点が異なる。

複数の給水開始水位Ｈ１の内、最も上方の給水開始水位Ｈ１を下回ることで起動される給水ポンプ１０の停止は、複数の給水停止水位Ｈ２の内、最も上方の給水停止水位Ｈ２を上回ることで行われ、複数の給水開始水位Ｈ１の内、上方から二番目の給水開始水位Ｈ１を下回ることで起動される給水ポンプ１０の停止は、複数の給水停止水位Ｈ２の内、上方から二番目の給水停止水位Ｈ２を上回ることで行われるというように、複数の給水開始水位Ｈ１の内、上方からの順序と、複数の給水停止水位Ｈ２の内、上方からの順序とが、どの給水ポンプ１０を制御するかについて対応づけられている。言い換えれば、複数の給水開始電極棒２３は、下端部の高さが上方から下方へ行くに従って、一台目の給水ポンプ１０起動用、二台目の給水ポンプ１０起動用、三台目の給水ポンプ１０起動用というように対応しており、複数の給水停止電極棒２４は、下端部の高さが上方から下方へ行くに従って、一台目の給水ポンプ１０停止用、二台目の給水ポンプ１０停止用、三台目の給水ポンプ１０停止用というように対応している。

このような構成であるから、いま、すべての給水停止電極棒２４と補給水停止電極棒２６とが水位を検知しているとすると、給水タンク３の水位が十分にあるとして、各給水ポンプ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、最も上方の給水開始電極棒２３が水位を検知しなくなると、一台目の給水ポンプ１０を作動させる。これにより、一つの給水路８を介して給水タンク３に給水されるが、最も上方の給水停止電極棒２４が水位を検知すると、一台目の給水ポンプ１０を停止する。一方、一台目の給水ポンプ１０を作動させても、給水タンク３の水位を回復できず、給水タンク３の水位がさらに下がり、上から二番目の給水開始電極棒２３が水位を検知しなくなると、二台目の給水ポンプ１０を作動させ、上から三番目の給水開始電極棒２３が水位を検知しなくなると、三台目の給水ポンプ１０を作動させるというように、給水タンク３内の水位が段階的に設定された各給水開始水位Ｈ１を下回るごとに、通水される加温ユニット３１の数を増加させていく。そして、最も下方の給水開始電極棒２３も水位を検知しなくなり、全ての給水ポンプ１０を作動させても水位を回復できず、補給水開始電極棒２５が水位を検知しなくなると、補給水ポンプ１１も作動させる。これにより、補給水路９を介しても給水タンク３に給水されるが、給水タンク３の水位が回復して、補給水停止電極棒２６が水位を検知すると、補給水ポンプ１１を停止する。その後、最も下方の給水停止電極棒２４が水位を検知すると、一台の給水ポンプ（ここでは四台目の給水ポンプ）１０を停止させ、下から二番目の給水停止電極棒２４が水位を検知すると、もう一台の給水ポンプ（ここでは三台目の給水ポンプ）１０を停止させるというように、給水タンク３内の水位が段階的に設定された各給水停止水位Ｈ２を上回るごとに、通水される加温ユニット３１の数を減少させていく。最も上方の給水停止電極棒２４が水位を検知すると、すべての給水ポンプ１０が停止した状態となる。なお、各加温ユニット３１について、その加温ユニット３１への給水ポンプ１０を作動中、その加温ユニット３１への熱源供給ポンプ２１も作動させる。

以上の例では、給水タンク３の水位の低下に伴い、給水ポンプ１０を一台目、二台目、三台目…と順次に起動し、給水タンク３の水位の回復に伴い、最後に起動した給水ポンプ１０から順次に停止する。たとえば三台の給水ポンプ１０の運転中からの水位回復時には、前記三台目、前記二台目、前記一台目と順次に停止させることになる。但し、給水タンク３内の水位の回復に伴い、最初に起動した給水ポンプ１０から順次に停止させてもよい。たとえば三台の給水ポンプ１０の運転中からの水位回復時には、前記一台目、前記二台目、前記三台目と順次に停止させてもよい。いずれにしても、水位回復時の給水ポンプ１０の停止制御について、下端部の高さが最も上方の給水停止電極棒２４から数えて、現在稼働中の給水ポンプ１０の台数と対応した数の給水停止電極棒２４が使用される。たとえば、三台の給水ポンプ１０の運転中からの水位回復時には、図３において四本ある給水停止電極棒２４の内、最も下方の給水停止電極棒２４は制御には使用されない。つまり、三台の給水ポンプ１０の運転中からの水位回復時には、複数の給水停止水位Ｈ２の内、上方から三番目の給水停止水位Ｈ２を上回ると、前記三台目の給水ポンプ１０を停止させ、上方から二番目の給水停止水位Ｈ２を上回ると、前記二台目の給水ポンプ１０を停止させ、最上方の給水停止水位Ｈ２を上回ると、前記一台目の給水ポンプ１０を停止させる。

また、上述のような一連の制御において、複数の給水ポンプ１０の内、どの給水ポンプ１０を優先的に運転するかは、予め設定されており、制御器により自動で選択される。但し、優先的に稼働する給水ポンプ１０を、制御器にユーザが手動で設定可能としておいてもよい。いずれの場合も、制御器は、いずれかの加温ユニット３１の故障を検知した場合、その加温ユニット３１を抜いた状態で制御を継続するのがよい。

図２の給水加温システム１でも、各給水ポンプ１０は、作動中、出湯温度センサ２９の検出温度を目標温度に維持するように、回転数をインバータ制御される。また、各給水路８を介した給水タンク３への給水中、それによる通水中の加温ユニット３１では、熱源温度センサ３０により蒸発器１５への熱源流体温度を監視し、その温度が設定温度以上になると、ヒートポンプ４を停止させるのがよい。その場合でも、給水タンク３内の水位に基づく給水条件が満たされる限りは、給水路８を介して給水タンク３へ給水する。このような一連の制御に際し、通水中の加温ユニット３１では、前記実施例と同様に第一制御か第二制御かが行われ、その制御の切替えも前記実施例で述べたのと同様に行うことができる。

ところで、前記実施例について述べた変形例は、図２の給水加温システム１にも同様に適用可能である。たとえば、各加温ユニット３１において、過冷却器１６と廃熱回収熱交換器１７の内、一方または双方の設置を省略してもよい。廃熱回収熱交換器１７の設置を省略する場合、加温ユニット３１は、ヒートポンプ４そのものと捉えることができる。その場合、ヒートポンプ４を停止した状態で廃熱回収熱交換器１７における給水の加温ができないのであるから、熱源流体温度によるヒートポンプ４の発停制御は別途必要ではなくなる。よって、給水タンク３内の水位に基づき給水ポンプ１０を作動させる場合、それにより通水されるヒートポンプ４を連動して起動させ、給水タンク３内の水位に基づき給水ポンプ１０を停止させる場合、それによる通水停止されるヒートポンプ４を連動して停止させればよい。

また、以上では、段階的な給水開始水位Ｈ１を下回るごとに一台ずつ給水ポンプ１０を起動し、段階的な給水停止水位Ｈ２を上回るごとに一台ずつ給水ポンプ１０を停止したが、場合により、複数台ずつ起動または停止を制御してもよい。

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 圧縮機
１３ 凝縮器
１４ 膨張弁
１５ 蒸発器
１６ 過冷却器
１７ 廃熱回収熱交換器
１８ 熱源供給路
１９ 熱源水の供給路
２０ オーバーフロー路
２１ 熱源供給ポンプ
２２ 水位検出器
２３ 給水開始電極棒
２４ 給水停止電極棒
２５ 補給水開始電極棒
２６ 補給水停止電極棒
２７ 水位検出器
２８ 低水位検出電極棒
２９ 出湯温度センサ
３０ 熱源温度センサ
３１ 加温ユニット
Ｈ１ 給水開始水位
Ｈ２ 給水停止水位
Ｈ３ 補給水開始水位
Ｈ４ 補給水停止水位

Claims (7)

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水から熱をくみ上げ、前記凝縮器に通される水を加温するヒートポンプと、
   前記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を備え、
   熱源水は、熱源供給路により前記蒸発器に供給可能とされ、
   前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記熱源供給路を介した前記蒸発器への熱源水の供給とは、前記給水タンク内の水位が給水開始水位を下回ると開始し、この給水開始水位よりも高い給水停止水位を上回ると停止し、
   前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水は、前記給水タンク内の水位が前記給水開始水位よりも低い補給水開始水位を下回ると開始し、前記給水開始水位よりも高いが前記給水停止水位よりも低い補給水停止水位を上回ると停止する
   ことを特徴とする給水加温システム。
2. 前記ヒートポンプの起動と停止は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、熱源水の温度に応じて制御される
   ことを特徴とする請求項１に記載の給水加温システム。
3. 前記給水開始水位と前記補給水開始水位との水位差は、前記給水開始水位と前記給水停止水位との水位差よりも小さい
   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。
4. 前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、
   この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源水とを熱交換する廃熱回収熱交換器とをさらに備え、
   前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記凝縮器の出口側水温を目標温度に維持するように、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水加温システム。
5. 前記給水タンクは、少なくとも一部で並列な複数の給水路を介して給水可能とされ、
   前記各給水路に、前記ヒートポンプが設けられ、
   前記給水開始水位として、段階的に異なる複数の水位が設定される一方、前記給水停止水位として、段階的に異なる複数の水位が設定され、
   前記各給水停止水位は、前記各給水開始水位よりも高く、
   前記給水タンク内の水位が前記各給水開始水位を下回るごとに、通水される前記ヒートポンプの数を増加させる一方、前記給水タンク内の水位が前記各給水停止水位を上回るごとに、通水される前記ヒートポンプの数を減少させ、
   前記補給水開始水位は、前記複数の給水開始水位の内の最も下方の給水開始水位よりも低く、
   前記補給水停止水位は、前記複数の給水開始水位の内の最も上方の給水開始水位よりも高いが、前記複数の給水停止水位の内の最も下方の給水停止水位よりも低い
   ことを特徴とする請求項１に記載の給水加温システム。
6. 前記各給水路には、前記ヒートポンプを備えた加温ユニットが設けられ、
   前記各加温ユニットは、
   前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒とを熱交換する過冷却器と、
   この過冷却器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源水とを熱交換する廃熱回収熱交換器とを備え、
   前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記凝縮器の出口側水温を目標温度に維持するように、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整する
   ことを特徴とする請求項５に記載の給水加温システム。
7. 前記各加温ユニットは、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源水温度が設定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、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６に記載の給水加温システム。

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