JP6497111B2 - ヒートポンプ式蒸気生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、工場排水等から排熱を回収して蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成装置に関する。

蒸気生成装置の一つとして、ヒートポンプ装置を利用したヒートポンプ式蒸気生成装置がある。ヒートポンプ式蒸気生成装置は、工場排水や使用済冷却水等の排温水（温水）から排熱を回収して蒸気を生成するものである。すなわち、ヒートポンプ式蒸気生成装置は、ヒートポンプ装置の蒸発器を排熱回収器として機能させ、ここで排温水から排熱を冷媒に回収し、回収した熱を利用して凝縮器で被加熱水を加熱して蒸気を生成するため、ボイラ設備等を利用して蒸気を発生させる燃焼系蒸気生成装置に比べてランニングコストやＣＯ_２の排出量を低減できるメリットがある。

例えば特許文献１には、ヒートポンプ式蒸気生成装置において、熱源となる温水を熱源水タンク（温水タンク）に貯留しておき、この温水タンクから排熱回収器に供給する構成が開示されている。

特開２０１３−２１０１１８号公報

ところで、上記のようなヒートポンプ式蒸気生成装置の熱源となる排温水の供給量は工場の設備稼働状況等に左右されるため、流量変動が大きい。そして、排温水の流量が低下した場合には、ヒートポンプ装置が排熱回収器から熱を十分に回収することができなくなり、安定した運転を継続できなくなる懸念がある。

この点、上記特許文献１の構成では、温水を貯留する温水タンクを備えることで、排温水の供給量の変動にもある程度対応することができる。ところが、排温水の供給量が想定よりも大きく低下した場合には温水タンク内の温水量が低下し、結果として排熱回収器への温水流量が低下するため、ヒートポンプ装置の運転を継続することが困難となる。そこで、特許文献１の構成では温水タンクの温水量低下時にヒートポンプ装置の運転を停止するものとしている。

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、熱源となる温水の供給量が低下した場合にも運転を安定して継続することができるヒートポンプ式蒸気生成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ式蒸気生成装置は、温水から熱を回収して被加熱水に伝熱することで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成部と、外部から流入する熱源温水を前記温水として貯留する温水タンクを有し、該温水タンク内に貯留している温水を前記ヒートポンプ式蒸気生成部に供給する温水供給部と、前記温水供給部を制御する温水制御部とを備えるヒートポンプ式蒸気生成装置であって、前記温水供給部は、前記熱源温水とは別の補充水を前記温水タンク内に供給する補充水供給部を備え、前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が第１設定量未満となった場合に、前記補充水供給部を制御して前記温水タンク内に前記補充水を供給することを特徴とする。

このような構成及び方法によれば、温水タンクに供給される熱源温水の供給量が低下し、温水タンク内の温水量が低下した場合であっても、温水タンク内に補充水を供給することで温水量を回復することができる。これにより、ヒートポンプ部の熱源となる温水の流量を維持することができ、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置の運転を安定して継続することができる。

上記構成において、前記温水制御部は、前記補充水を供給中に前記温水タンク内の温水の温度が第１設定温度未満となった場合に、前記補充水供給部からの補充水の供給を停止する構成であってもよい。これにより、補充水の供給によって温水タンク内の温水の温度が著しく低下してしまい、ヒートポンプ式蒸気生成部に十分な温度を持った温水を供給できなくなることを回避することができる。

上記構成において、前記ヒートポンプ式蒸気生成部を制御するヒートポンプ制御部を備え、前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水の温度が前記第１設定温度以下の第２設定温度より低くなった場合に、前記ヒートポンプ制御部に待機指令を出力する構成であってもよい。また、上記構成において、前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が前記第１設定量以下の第２設定量より少なくなった場合に、前記ヒートポンプ制御部に待機指令を出力する構成であってもよい。これにより、ヒートポンプ式蒸気生成部に十分な熱量を持った温水が供給されていない状態でヒートポンプ部の運転が継続されることを防止できる。

上記構成において、前記補充水供給部は、前記補充水として第１補充水及び該第１補充水より高温の第２補充水の少なくとも２種類を、それぞれ個別に前記温水タンクに供給可能な構成であってもよい。これにより、例えば温水タンク内の温水量が低下した際には第１補充水を供給して温水量の回復を図り、温水タンク内の温度が低下した際には第２補充水を供給して温度の回復を図ることができるため、ヒートポンプ部の熱源となる温水の熱量を一層安定して維持することができる。

上記構成において、前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が前記第１設定量未満となった場合に、前記温水タンク内に前記第１補充水を供給し、前記第１補充水を供給中に前記温水タンク内の温水の温度が第１基準温度未満となった場合には、前記第１補充水の供給を停止して前記第２補充水を前記温水タンク内に供給する構成であってもよい。これにより、第１補充水の供給によって温水タンク内の温水の温度が低下した場合であっても、第２補充水の供給によって迅速に温度の回復を図ることができる。

上記構成において、前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水の温度が第２基準温度未満となった場合に、前記温水タンク内に前記第２補充水を供給する構成であってもよい。これにより、第１補充水の供給の有無に拘らず温水タンク内の温水の温度が低下した場合に第２補充水の供給を行うことで、迅速に温度の回復を図ることができる。

上記構成において、前記温水供給部は、前記温水タンクの下部から貯留している温水を外部に排出する温水排出部を備え、前記温水制御部は、前記ヒートポンプ部の起動時又は運転停止時に前記温水タンク内の温水の温度が設定排出温度未満である場合に、前記温水排出部を制御して前記温水タンク内の温水を排出する構成であってもよい。これにより、例えば当該ヒートポンプ式蒸気生成装置が前日から停止されており、温水タンク内の水温が常温程度まで低下している場合に、温水タンク内に残留している温度の低い水を外部に排水することができる。その結果、熱源温水が温水タンク内で温度の低い水と混合され、その温度が大幅に低下してしまうことを回避できる。

また、本発明に係るヒートポンプ式蒸気生成装置は、温水から熱を回収して被加熱水に伝熱することで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成部と、外部から流入する熱源温水を前記温水として貯留する温水タンクを有し、該温水タンク内に貯留している温水を前記ヒートポンプ式蒸気生成部に供給する温水供給部と、前記熱源温水とは別の補充水を前記温水タンク内に供給する補充水供給部とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、温水タンクに供給される熱源温水の供給量が低下し、温水タンク内の温水量が低下した場合であっても、温水タンク内に補充水を供給することで温水量を回復することができる。これにより、ヒートポンプ部の熱源となる温水の流量を維持することができ、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置の運転を安定して継続することができる。

上記構成において、前記補充水は前記熱源温水より低温であってもよい。そうすると、補充水として高温の温水を準備しておく必要がなく、装置を低コストで構成でき、低コストでの運転が可能となる。

上記構成において、前記補充水供給部は、少なくとも前記補充水として第１補充水を前記温水タンク内に供給する第１補充水供給部と、前記第１補充水より高温の第２補充水を前記温水タンク内に供給する第２補充水供給部とを備える構成であってもよい。これにより、温水タンク内の温水量及び温度の変動に応じて第１補充水又は第２補充水を供給し、これら温水量及び温度の回復を図ることができる。

上記構成において、前記第１補充水は前記熱源温水より低温であってもよい。そうすると、第１補充水として高温の温水を準備しておく必要がなく、装置を低コストで構成でき、低コストでの運転が可能となる。

上記構成において、前記温水供給部は、前記熱源温水からの熱を蓄熱し、前記補充水又は後から供給される前記熱源温水へ伝熱する蓄熱部を備える構成であってもよい。

本発明によれば、温水タンクに供給される熱源温水の供給量が低下し、温水タンク内の温水量が低下した場合であっても、温水タンク内に補充水を供給することで温水量を回復することができる。これにより、ヒートポンプ部の熱源となる温水の流量を維持することができ、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置の運転を安定して継続することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置の構成図である。 図２は、第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置での温水タンク内の温水の水位及び温度と給水弁の開閉状態との関係を示す説明図である。 図３は、第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置での制御手順を例示したフローチャートである。 図４は、本発明の第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置の構成図である。 図５は、第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置での温水タンク内の温水の水位及び温度と給水弁及び熱水弁の開閉状態との関係を示す説明図である。 図６は、第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置での制御手順の一部を例示したフローチャートである。 図７は、第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置での制御手順の残部を例示したフローチャートである。 図８は、変形例に係る温水供給部の構成図である。

以下、本発明に係るヒートポンプ式蒸気生成装置及びその運転方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

１．第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置の説明
図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０の構成図である。ヒートポンプ式蒸気生成装置１０は、工場排水や使用済冷却水等の温水（排温水）から排熱を回収し、回収した排熱を利用して水蒸気を生成するシステムであり、生成した水蒸気は乾燥装置や殺菌装置等の外部の蒸気利用設備１２に送られる。

図１に示すように、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０は、水を蒸発させて水蒸気を生成し、外部へと送り出す蒸気生成部１４と、温水から熱を回収し、この熱を蒸気生成部１４での蒸気生成のための熱源として供給するヒートポンプ部１６とを有するヒートポンプ式蒸気生成部と、ヒートポンプ部１６の熱源となる温水を供給する温水供給部１８とを備える。さらに、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０は、ヒートポンプ部１６（及び蒸気生成部１４）の運転を制御するヒートポンプ制御部１７と、温水供給部１８の運転を制御する温水制御部１９とを備える。ヒートポンプ制御部１７及び温水制御部１９は、１つの制御部として一体に構成してもよい。

ヒートポンプ部１６は、温水から熱を回収して冷媒を加熱する排熱回収器（蒸発器）２０と、排熱回収器２０を出た冷媒を圧縮する圧縮機２２と、圧縮機２２で圧縮された冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器２４と、凝縮器２４を出た冷媒を膨張させる絞り膨張器２６とを順に冷媒配管で環状に接続し、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置である。

圧縮機２２で圧縮されて高温高圧となった冷媒は、凝縮器２４で蒸気生成部１４を循環する水（被加熱水）と熱交換して冷却され凝縮する。凝縮器２４を出た冷媒は電子膨張弁である絞り膨張器２６で絞り膨張され、排熱回収器２０で温水供給部１８の温水ライン２８を流れる温水から吸熱して蒸発し、再び圧縮機２２へと戻る。

ヒートポンプ部１６はヒートポンプ制御部１７の制御下に、例えば通常運転時、圧縮行程中の冷媒が所定の過熱度以上になるように圧縮機２２の駆動回転数及び絞り膨張器２６の開度を調整する過熱度制御で運転される。この過熱度制御は、例えば圧縮機２２の吸入側、吐出側の一方若しくは両方に設けられた図示しない圧力センサ及び温度センサの検出値（吸入圧及び吸入温度、吐出圧及び吐出温度）に基づき実行される。

蒸気生成部１４は、容器内部に水を貯留する気液分離器３０と、ヒートポンプ部１６を循環する冷媒を熱源として水を蒸発させる蒸気生成器として機能する凝縮器２４と、気液分離器３０から送り出される水蒸気を圧縮して昇圧する蒸気圧縮機３２とを備える。気液分離器３０と凝縮器２４との間は、気液分離器３０の下部壁から凝縮器２４を介して気液分離器３０の上部壁までを接続する循環配管３４によって連通されている。

気液分離器３０は、鉛直方向に沿った円筒状容器で構成され、下部壁に接続された循環配管３４に接続された給水配管３５から水が給水補給されることで容器内部に水を貯留する。給水配管３５は、図示しない水道管や水タンク等の給水源の水を給水ポンプ３６によって循環配管３４（又は気液分離器３０）まで導入する。

気液分離器３０の上端壁には、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１０で生成した水蒸気を外部の蒸気利用設備１２側へと送り出す蒸気送出配管３８が接続されている。凝縮器２４を出た水と水蒸気とが混在した二相流は、凝縮器２４の出口側の循環配管３４から気液分離器３０内に導入され、ここで水が分離された後の水蒸気が蒸気送出配管３８へと送り出される。

温水供給部１８は、ヒートポンプ部１６の熱源となる温水を貯留する温水タンク４０と、温水タンク４０内の温水を排熱回収器２０に供給すると共に排熱回収器２０を出た温水（排水）を排出する温水ライン２８と、温水タンク４０と排熱回収器２０との間の温水ライン２８に設けられた温水ポンプ４２と、温水制御部１９とを備える。

温水タンク４０には、工場排水等の温水（熱源温水）を供給するための温水供給ライン４４と、熱源温水とは別に補充水（給水）を供給するための給水供給ライン（補充水供給ライン）４６とが並列に接続されている。給水供給ライン４６は、温水タンク４０内の温水量が低下した際に工業用水や水道水等を温水タンク４０内に供給し、内部に貯留されている温水に混入させることで温水量を回復させるための補助ラインである。従って、給水供給ライン４６から供給される給水は、通常は温水供給ライン４４から供給される熱源温水よりも低温であるため、補充水として高温の温水を準備しておく必要がなく、装置を低コストで構成でき、低コストでの運転が可能となる。給水供給ライン４６には、温水制御部１９によって開閉制御される電磁開閉弁である給水弁４８が設けられている。給水供給ライン４６に対し、排熱回収器２０から排出された温水を戻してもよい。また、給水供給ライン４６は、温水供給ライン４４に合流させた後、温水タンク４０に導入してもよい。

温水タンク４０には、内部に貯留されている温水の水位を測定するための水位センサ５０と、内部に貯留されている温水の温度を測定するための温度センサ５２とが設けられている。これら水位センサ５０及び温度センサ５２の測定値は温水制御部１９に送信される。このように本実施形態では、温水タンク４０内の温水量を水位センサ５０によって測定される水位によって測定するものとしたが、例えば、水位センサ５０を設けず、温水タンク４０に流入出する温水の流量の積分値等を演算することで温水タンク４０内の温水量を測定してもよい。

温水タンク４０の下部には、排水ライン（温水排出部）５４が接続されている。排出ライン５４には、温水制御部１９によって開閉制御される電磁開閉弁である排水弁５６が設けられている。また、温水タンク４０の上部には、オーバーフロー排出ライン５８が接続されている。オーバーフロー排出ライン５８は、温水タンク４０のオーバーフローを防止するための排出ラインであり、温水タンク４０内の温水の水位が所定以上に上昇した際に上昇分の温水を外部に排出するものである。

温水ポンプ４２と排熱回収器２０との間の温水ライン２８には、温度センサ６０と、流量計６２とが設けられている。温度センサ６０は、排熱回収器２０に供給する温水の温度を測定し、測定結果を温水制御部１９に送信する。流量計６２は、排熱回収器２０に供給する温水の流量を測定し、測定結果を温水制御部１９に送信する。

温水制御部１９は、温水供給部１８の運転を制御するコントローラであり、ヒートポンプ部１６側のヒートポンプ制御部１７との間で各種制御信号の送受信を行うことができる。温水制御部１９は、水位センサ５０、温度センサ５２，６０及び流量計６２による各測定値に基づき、温水ポンプ４２の運転を制御すると共に、給水弁４８の開閉を制御する。さらに、温水制御部１９は、水位センサ５０及び温度センサ５２の測定値に基づき、排水弁５６の開閉も制御する。

なお、温水供給部１８によって温水タンク４０から排熱回収器２０に供給される温水は、例えば常温より高温の水（排温水）であり、好ましくは６０℃以上であることにより、ヒートポンプ部１６を安定して通常運転させることができる。

次に、温水制御部１９によって制御される温水タンク４０内の温水の水位及び温度と、給水弁４８の開閉状態との関係について、図２を参照して説明する。

図２は、温水タンク４０内の温水の水位及び温度と給水弁４８の開閉状態との関係を示す説明図である。なお、図２の縦軸は、水位センサ５０によって測定される温水タンク４０内の温水の水位を示しており、水位Ｍ、水位Ｌ、水位ＬＬの順に水位が高い（貯水量が大きい）ことを示している。また、図２の横軸は、温度センサ５２（又は温度センサ６０）によって測定される温水タンク４０内の温水の温度を示しており、温度Ｌ、温度ＬＬの順に温度が高いことを示している。

図２中で水位ＬＬ未満の状態又は温度ＬＬ未満の状態は、排熱回収器２０に十分な熱量を持った温水を供給することができない状態を示す。そこで、温水制御部１９は、温水ポンプ４２の運転を停止して待機状態にすると共に、ヒートポンプ部１６の運転を待機状態とさせる待機指令をヒートポンプ制御部１７に通知し、原則として給水弁４８を閉制御する。これにより、排熱回収器２０に十分な熱量を持った温水が供給されていない状態でヒートポンプ部１６の運転が継続されることを防ぎ、排熱回収器２０で蒸発できなかった液相の冷媒が圧縮機２２に吸入される現象（液バック）の発生を回避できる。つまり、水位ＬＬ及び温度ＬＬは、定常運転から待機運転に移行する際の閾値となる。

図２中で水位ＬＬ以上且つ温度ＬＬ以上Ｌ未満の状態は、温水の水位がある程度低いか又は十分にあり、温度がある程度低い状態を示す。そこで、温水制御部１９は、給水弁４８を閉制御すると共に、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６の運転は継続させ、温水の水位や温度の回復を待つ。

図２中で水位ＬＬ以上Ｌ未満且つ温度Ｌ以上の状態は、温水の水位が低下しているが温度が十分に高い状態を示す。そこで、温水制御部１９は、給水弁４８を開制御すると共に、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６の運転は継続させ、温水の水位の回復を待つ。

図２中で水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の状態は、温水の水位及び温度が十分に高い適正な状態を示すため、温水制御部１９は、給水弁４８の開閉状態について直前の制御状態を維持しつつ、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６の運転を継続させる。つまり、水位Ｌ及び温度Ｌは、温水タンク４０内の温水が適量及び適温であることを示す閾値となる。なお、図２中の一点鎖線で囲んだ領域Ｒ１は、水位ＬＬ未満且つ温度Ｌ以上の状態であるため、水位は低いものの温度は十分に高い。そこで、この領域Ｒ１の状態では、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６を待機運転に制御する一方、給水弁４８を開制御し、給水によって水位の回復を促進させてもよい。

この水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の状態のうち、水位Ｍ以上且つ温度Ｌ以上の状態では、温水の水位が十分に高いため、温水制御部１９は給水弁４８を閉制御する。つまり、水位Ｍは、給水弁４８によって給水を行った際に給水を停止する際の閾値となる水位（復帰水位）を示す。後述するように、本実施形態では水位Ｌ以上を維持することを目標とするため、この水位Ｌを復帰水位に設定してもよい。しかしながら、水位Ｌを復帰水位とすると、水位Ｌの前後で水位が変動した際に給水弁４８を断続的に開閉制御する事態が生じるため、本実施形態では適正な水位Ｌよりも大きな水位Ｍを復帰水位として設定している。

次に、本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。

図３は、主として温水制御部１９による温水供給部１８の制御手順を例示したフローチャートである。

先ず、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０の運転が停止された状態（停止状態）で、管理者によって図示しない起動スイッチがオン操作されるか或いは起動タイマが作動すると、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０が起動される（ステップＳ１のＹｅｓ）。そうすると、温水制御部１９は、温水ポンプ４２を待機状態（オフ）に制御すると共に、ヒートポンプ制御部１７に対してヒートポンプ部１６を待機状態とする指令（ＨＰ待機指令）を送信する（ステップＳ２）。これにより、ヒートポンプ部１６は、温水制御部１９からの運転指令をヒートポンプ制御部１７が受信次第、運転を開始可能な制御状態である待機状態となる。

なお、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１０の制御系統は、温水供給部１８側の温水制御部１９がヒートポンプ部１６側のヒートポンプ制御部１７に対してＨＰ待機指令や運転指令を発する構成以外でもよく、例えば、温水制御部１９から運転可能信号が出ているかどうかを運転の一条件としてヒートポンプ制御部１７が判断する構成であってもよい。すなわち、この構成の場合には、温水制御部１９からの運転可能信号がなくなった場合に、ヒートポンプ制御部１７は、ヒートポンプ部１６の運転条件が揃わなくなったと判断し、ヒートポンプ部１６を待機状態に移行させる等の制御が行われる。ここでいう、ヒートポンプ部１６の待機状態とは、ヒートポンプ部１６を流通する冷媒循環量を通常運転状態よりも抑制した運転状態のことを指す。具体的には、絞り膨張器２６の開度を絞る、圧縮機２２の駆動回転数を減速させるなどの手段によって、ヒートポンプ部１６を流通する冷媒循環量を抑制する。また、ヒートポンプ部１６が待機状態の時は、蒸気生成部１４における蒸気送出配管３８からの蒸気送出は中断される。

冷起動時、例えばヒートポンプ式蒸気生成装置１０が前日から停止されている場合は、温水タンク４０内の水温が常温程度まで低下していることがある。そこで、温水制御部１９は、温度センサ５２によって測定される温水タンク４０内の残留温水の温度が所定値未満（例えば温度ＬＬ未満）まで低下しており、水位センサ５０によって測定される温水タンク４０内の水位が所定値以上（例えば水位Ｌ以上）である場合、排水弁５６を一定時間又は温水タンク４０内の水位が所定値未満（例えば水位ＬＬ未満）となるまで開制御する排水制御を行う。これにより、温水タンク４０内に残留している温度の低い水を外部に排水することができ、温水供給ライン４４から供給される熱源温水が温水タンク４０内で温度の低い水と混合され、その温度が大幅に低下してしまうことを回避してヒートポンプ式蒸気生成装置１０を迅速に起動することが可能となる。このような排水制御は起動時以外のヒートポンプ部１６の運転停止時に行ってもよい。

次いで、ステップＳ３において、温水制御部１９は、温水ポンプ４２が待機状態にあるか否かを判定する。通常、起動時にはステップＳ２で温水ポンプ４２が待機状態とされているため（ステップＳ３のＹｅｓ）、次にステップＳ４を実行する。また、既に運転中であって温水ポンプ４２がオンされている状態では（ステップＳ３のＮｏ）、次にステップＳ６を実行する。

ステップＳ４では、水位センサ５０及び温度センサ５２の測定値によって温水タンク４０内の温水が水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の状態にあるか否かを判定する。水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の場合は（ステップＳ４のＹｅｓ）、温水タンク４０内の温水を排熱回収器２０に流通可能な状態にあると判断できるため、温水ポンプ４２の運転を開始（オン）する（ステップＳ５）。一方、水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の状態にない場合は（ステップＳ４のＮｏ）、ステップＳ３に戻る。

なお、ステップＳ４での温水ポンプ４２の運転開始条件となる水位及び温度は、排熱回収器２０に供給する適正な水位及び温度である水位Ｌ及び温度Ｌよりも低い条件であってもよく、例えば水位（Ｌ−α）以上且つ温度（Ｌ−α）以上等であってもよい。すなわち、起動時等には温水ポンプ４２をヒートポンプ部１６に先立って運転しておく必要がある。このため、温水ポンプ４２の運転開始後に水位及び温度が回復することを想定し、上記のような適正な水位及び温度よりも低い条件で温水ポンプ４２の運転を開始してもよい。

次いで、ステップＳ６において、温水制御部１９は、ヒートポンプ部１６が待機状態にあるか否かを判定する。通常、起動時にはステップＳ２でヒートポンプ部１６が待機状態にされているため（ステップＳ６のＹｅｓ）、次にステップＳ７を実行する。また、既に運転中であってヒートポンプ部１６を運転している状態では（ステップＳ６のＮｏ）、次にステップＳ９を実行する。

ステップＳ７では、水位センサ５０及び温度センサ５２（若しくは温度センサ６０）の測定値によって温水タンク４０内の温水が水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の状態にあるか否かを判定する。水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の場合は（ステップＳ７のＹｅｓ）、ヒートポンプ部１６を運転可能であると判断できるため、ヒートポンプ部１６の運転指令（運転開始指令）をヒートポンプ制御部１７に通知する（ステップＳ８）。この運転指令を受けたヒートポンプ制御部１７は、圧縮機２２の運転を開始して絞り膨張器２６の開度を制御し、蒸気生成部１４の運転を開始し蒸気生成を開始する。一方、水位Ｌ以上且つ温度Ｌ以上の状態にない場合は（ステップＳ７のＮｏ）、ステップＳ３に戻る。

このようにヒートポンプ式蒸気生成装置１０が運転状態となった後、温水制御部１９は、続いて温水タンク４０内の温水が温度ＬＬ以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。温度ＬＬ未満の場合は（ステップＳ９のＮｏ）、ヒートポンプ部１６の排熱回収器２０に十分な熱量を持った温水を供給することが困難であると判断できるため、温水ポンプ４２をオフすると共に給水弁４８を閉制御し、ヒートポンプ制御部１７に対してヒートポンプ部１６の待機指令を送信した後（ステップＳ１０）、ステップＳ３に戻る待機処理を行う。

一方、温度ＬＬ以上の場合は（ステップＳ９のＹｅｓ）、続いて温水タンク４０内の温水が水位ＬＬ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。水位ＬＬ未満の場合は（ステップＳ１１のＮｏ）、ヒートポンプ部１６の排熱回収器２０に十分な熱量を持った温水を供給することが困難であると判断できるため、温水ポンプ４２をオフすると共に給水弁４８を閉制御し、ヒートポンプ制御部１７に対してヒートポンプ部１６の待機指令を送信した後（ステップＳ１２）、ステップＳ３に戻る待機処理を行う。なお、ステップＳ１１で水位ＬＬ未満と判定された場合であっても温水タンク４０内の温水の温度が十分に高い場合は、給水弁４８を閉制御せず（又は開制御し）、給水を継続してもよい。すなわち、ステップＳ１１でＮｏと判定された場合であっても温度Ｌ以上の場合には、図２中の領域Ｒ１の状態にあるため、ステップＳ１２の給水弁４８は開制御とした後、ステップＳ３に戻る手順としてもよい。

一方、水位ＬＬ以上の場合は（ステップＳ１１のＹｅｓ）、続いて給水弁４８が閉状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。給水弁４８が閉状態にある場合は（ステップＳ１３のＹｅｓ）、次いで温水タンク４０内の温水が水位Ｌ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。水位Ｌ未満と判定された場合は（ステップＳ１４のＹｅｓ）、次いで温水タンク４０内の温水が温度Ｌ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１４で水位Ｌ以上であると判定された場合には（ステップＳ１４のＮｏ）、温水タンク４０内の水位が十分に高いと判断できるため、給水弁４８を閉状態に維持したままステップＳ３に戻る。

そして、ステップＳ１５で温度Ｌ以上であると判定された場合は（ステップＳ１５のＹｅｓ）、温水タンク４０内の温水の温度が十分に高いものの水位が低いと判断できるため、ステップＳ１６で給水弁４８を開制御して温水タンク４０内に給水供給ライン４６から給水を補充して水位の回復を図り、ステップＳ３に戻る。なお、ステップＳ１５で温度Ｌ未満であると判定された場合には（ステップＳ１５のＮｏ）、温水タンク４０内の水位が低いものの温度も低いと判断されるため、給水弁４８を閉状態に維持したままステップＳ３に戻る。

一方、ステップＳ１３で給水弁４８が開状態にあると判定された場合は（ステップＳ１３のＮｏ）、既に給水供給ライン４６からの給水による温水タンク４０内の水位回復措置が図られている状態であると判断できるため、温水タンク４０内の温水が復帰水位である水位Ｍ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。水位Ｍ以上である場合は（ステップＳ１７のＮｏ）、温水タンク４０内の温水が適正水位まで回復したと判断できるため、給水弁４８を閉制御して給水を停止し（ステップＳ１８）、ステップＳ３に戻る。

一方、水位Ｍ未満であると判定された場合は（ステップＳ１７のＹｅｓ）、温水タンク４０内の温水が適正水位まで回復していないと判断できるため、次に温水タンク４０内の温水が温度Ｌ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。温度Ｌ以上である場合は（ステップＳ１９のＹｅｓ）、温水タンク４０内の温水の温度が十分に高いものの水位が復帰水位に達していないと判断されるため、給水弁４８の開状態を維持し、給水を継続したままステップＳ３に戻る。一方、温度Ｌ未満であると判定された場合は（ステップＳ１９のＮｏ）、温水タンク４０内の温水の水位が復帰水位まで達していないものの、温度が低いと判断できるため、給水弁４８を閉制御して給水を停止し（ステップＳ１８）、ステップＳ３に戻る。

なお、上記の制御実行中、管理者によって図示しない運転終了スイッチがオン操作されるか、或いは運転終了タイマが作動すると、ヒートポンプ制御部１７及び温水制御部１９によりヒートポンプ式蒸気生成装置１０の運転が終了される。

以上のように、本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０では、外部から流入する熱源温水を排熱回収器２０に供給するための温水として貯留する温水タンク４０を有する温水供給部１８を備え、温水供給部１８は、熱源温水とは別の補充水（給水）を温水タンク４０内に供給する補充水供給部（給水供給ライン４６）と、温水タンク４０内の温水の水位が所定の水位Ｌ（第１設定量）未満となった場合に、給水供給ライン４６を制御して温水タンク４０内に給水を供給する温水制御部１９とを備える（図３中のステップＳ１６）。

従って、温水タンク４０に供給される熱源温水の供給量が低下し、温水タンク４０内の温水量が低下した場合であっても、温水タンク４０内に給水供給ライン４６からの給水を補充することで温水量を回復することができる。これにより、ヒートポンプ部１６の熱源となる温水の流量を維持することができ、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１０の運転を安定して継続することができる。

しかも、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０において、温水制御部１９は、給水供給ライン４６からの給水を供給中に温水タンク４０内の温水の温度が所定の温度Ｌ（第１設定温度）未満となった場合に、給水の供給を停止する（図３中のステップＳ１８）。これにより、給水の供給によって温水タンク４０内の温水の温度が著しく低下してしまい、排熱回収器２０に十分な温度（熱量）を持った温水を供給できなくなることを回避することができる。

また、温水制御部１９は、温水タンク４０内の温水が水位ＬＬ又は温度ＬＬより低くなった場合に、ヒートポンプ部１６を待機状態とさせる待機指令をヒートポンプ制御部１７に通知し、原則として給水弁４８を閉制御する。これにより、排熱回収器２０に十分な熱量を持った温水が供給されていない状態でヒートポンプ部１６の運転が継続され、圧縮機２２で液バック等の不具合が生じることを回避できる。

２．第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置の説明
図４は、本発明の第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａの構成図である。なお、第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａにおいて、上記第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０と同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

図４に示すように、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａは、図１に示すヒートポンプ式蒸気生成装置１０と同様に、蒸気生成部１４と、ヒートポンプ部１６とを有するヒートポンプ式蒸気生成部と、温水供給部１８と、ヒートポンプ制御部１７と、温水制御部１９とを備える。但し、本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａは、図１に示すヒートポンプ式蒸気生成装置１０と比べて温水供給部１８の構成が変更されており、温水タンク４０には、温水供給ライン４４及び給水供給ライン（第１補充水供給部）４６に加えて、熱水供給ライン（第２補充水供給部）６４が並列に接続されている。

熱水供給ライン６４は、温水タンク４０内の温水の温度が低下した際に高温の温水（熱水）を温水タンク４０内に供給し、内部に貯留されている温水に混入させることで温度を回復させるための補助ラインである。従って、熱水供給ライン６４から供給される熱水は、少なくとも給水供給ライン４６から供給される給水よりも高温であり、例えば工場内に設置されている熱湯である。また、熱水供給ライン６４に対し、蒸気送出配管３８を流れる蒸気を還流する等して一時的に供給してもよい。また、熱水供給ライン６４を複数設けてもよく、その場合、ライン毎に異なる制御を行ってもよい。熱水供給ライン６４には、温水制御部１９によって開閉制御される電磁開閉弁である熱水弁６６が設けられている。

このように、熱水供給ライン６４で供給する熱水は、工場内の他の施設で利用される熱湯や当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａで生成される蒸気であることから、システム全体での熱効率等を考慮すると積極的な利用は避けたい事情がある。そこで、本実施形態では、第１の実施形態の場合と同様、基本的には給水供給ライン４６からの給水によって排熱回収器２０に供給する温水の流量の維持を図り、温水の温度が低下し、その回復を図る必要があるときにのみ熱水弁６６を開制御して熱水を供給する。

次に、温水制御部１９によって制御される温水タンク４０内の温水の水位及び温度と、給水弁４８及び熱水弁６６の開閉状態との関係について、図５を参照して説明する。

図５は、温水タンク４０内の温水の水位及び温度と給水弁４８及び熱水弁６６の開閉状態との関係を示す説明図である。なお、図５の縦軸は、水位センサ５０によって測定される温水タンク４０内の温水の水位を示しており、水位Ｍ、水位Ｌ、水位ＬＬの順に水位が高いことを示している。また、図５の横軸は、温度センサ５２（又は温度センサ６０）によって測定される温水タンク４０内の温水の温度を示しており、温度Ｍ、温度Ｌ、温度ＬＬの順に温度が高いことを示している。

図５中で水位ＬＬ未満の状態又は温度ＬＬ未満の状態は、排熱回収器２０に十分な熱量を持った温水を供給することができない状態を示す。そこで、温水制御部１９は、温水ポンプ４２の運転を停止して待機状態にすると共に、ヒートポンプ部１６を待機状態とさせる待機指令をヒートポンプ制御部１７に通知し、原則として給水弁４８及び熱水弁６６を閉制御する。なお、図５中の一点鎖線で囲んだ領域Ｒ２は、水位Ｌ未満且つ温度ＬＬ未満の状態、及び水位ＬＬ未満且つ温度Ｌ未満の状態であるため、水位及び温度が共に低い。そこで、この領域Ｒ２の状態では、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６を待機運転に制御すると共に給水弁４８を閉制御する一方、熱水弁６６を開制御し、熱水供給ライン６４からの熱水によって水位及び温度の回復を促進させてもよい。

図５中で水位ＬＬ以上且つ温度ＬＬ以上Ｌ未満の状態は、温水の水位がある程度低い若しくは十分にあり、温度がある程度低い状態を示す。そこで、温水制御部１９は、給水弁４８を閉制御すると共に熱水弁６６を開制御し、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６の運転は継続させ、温水の水位や温度の回復を促進する。

図５中で水位ＬＬ以上Ｌ未満且つ温度Ｌ以上の状態は、温水の水位が低下しているが温度が十分に高い状態を示す。そこで、温水制御部１９は、給水弁４８を開制御すると共に熱水弁６６を閉制御し、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６の運転は継続させ、温水の水位の回復を待つ。

図５中で水位Ｌ以上Ｍ未満且つ温度Ｌ以上Ｍ未満の状態は、温水の水位及び温度が十分に高い適正な状態を示すため、温水制御部１９は、給水弁４８及び熱水弁６６の開閉状態について直前の制御状態を維持しつつ、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６の運転を継続させる。なお、図５中の一点鎖線で囲んだ領域Ｒ１は図２の領域Ｒ１と略同様であり、水位ＬＬ未満且つ温度Ｌ以上の状態であるため、水位は低いものの温度は十分に高い。そこで、この領域Ｒ１の状態では、温水ポンプ４２及びヒートポンプ部１６を待機運転に制御すると共に熱水弁６６を閉制御する一方、給水弁４８を開制御し、給水によって水位の回復を促進させてもよい。

また、水位Ｍ以上且つ温度Ｌ以上Ｍ未満の状態では、温水の水位が十分に高いため、温水制御部１９は給水弁４８を閉制御すると共に熱水弁６６の開閉状態については直前の制御状態を維持する。また、水位Ｌ以上Ｍ未満且つ温度Ｍ以上の状態では、温水の温度が十分に高いため、温水制御部１９は熱水弁６６を閉制御すると共に給水弁４８の開閉状態については直前の制御状態を維持する。つまり、温度Ｍは、熱水弁６６によって熱水を供給した際にその供給を停止する際の閾値となる温度（復帰温度）を示すものである。なお、復帰水位の場合と同様、適正温度である温度Ｌを復帰温度とすると、温度Ｌの前後で水位が変動した際に熱水弁６６を断続的に開閉制御する事態が生じるため、本実施形態では適正な温度Ｌよりも大きな温度Ｍを復帰温度として設定している。さらに、水位Ｍ以上且つ温度Ｍ以上の状態では、温水の水位及び温度がいずれも十分に高いため、温水制御部１９は給水弁４８及び熱水弁６６を閉制御する。

次に、本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａの動作について、図６〜図７のフローチャートを参照して説明する。

図６及び図７は、主として温水制御部１９による温水供給部１８の制御手順を例示したフローチャートである。なお、図６中の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、それぞれ図７中の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）と繋がるフローを示す。

本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａの運転方法においても、図６中のステップＳ１０１〜Ｓ１１２は、図３中のステップＳ１〜Ｓ１２と同一又は同様な制御ステップであるため、詳細な説明を省略する。

なお、ステップＳ１０９で温度ＬＬ未満と判定された場合（ステップＳ１０９のＮｏ）、及びステップＳ１１１で水位ＬＬ未満と判定された場合（ステップＳ１１１のＮｏ）の待機処理では、給水弁４８と共に熱水弁６６も閉制御し、ヒートポンプ制御部１７に対してヒートポンプ部１６の待機指令を送信する（ステップＳ１１０，Ｓ１１２）。

但し、ステップＳ１０９で温度ＬＬ未満と判定された場合であっても、温水タンク４０内の温水の水位がある程度低い場合は熱水弁６６を閉制御せずに（又は開制御し）、熱水の供給を継続してもよい。すなわち、ステップＳ１０９でＮｏと判定された場合であっても水位Ｌ未満の場合には、図５中の領域Ｒ２の状態にあるため、ステップＳ１１０の熱水弁６６は開制御とした後、ステップＳ１０３に戻る手順としてもよい。同様に、ステップＳ１１１で水位ＬＬ未満と判定された場合であっても、温水タンク４０内の温水の温度がある程度低い場合は熱水弁６６を閉制御せずに（又は開制御し）、熱水の供給を継続してもよい。すなわち、ステップＳ１１１でＮｏと判定された場合であっても温度Ｌ未満の場合には、図５中の領域Ｒ２の状態にあるため、ステップＳ１１２の熱水弁６６は開制御とした後、ステップＳ１０３に戻る手順としてもよい。

本実施形態の場合、ステップＳ１１１において、温水制御部１９は、温水タンク４０内の温水が水位ＬＬ以上であるか否かを判定し、水位ＬＬ以上の場合は（ステップＳ１１１のＹｅｓ）、続いて給水弁４８が開状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１３）。給水弁４８が閉状態にある場合は（ステップＳ１１３のＮｏ）、続いて熱水弁６６が開状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。

そして、熱水弁６６が閉状態にある場合は（ステップＳ１１４のＮｏ）、次いで温水タンク４０内の温水が温度Ｌ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。すなわち、給水弁４８及び熱水弁６６がいずれも閉状態であって、温水タンク４０内の温水が温度Ｌ未満の場合には（ステップＳ１１５のＹｅｓ）、続いてステップＳ１１６で熱水弁６６を開制御する。これにより、熱水が熱水供給ライン６４から温水タンク４０内に供給され、温水タンク４０内の温水の温度回復を図る。

一方、温水タンク４０内の温水が温度Ｌ以上の場合には（ステップＳ１１５のＮｏ）、次にステップＳ１１７を実行して温水タンク４０内の温水が水位Ｌ未満であるか否かを判定する。水位Ｌ未満の場合は（ステップＳ１１７のＹｅｓ）、温水タンク４０内の温水の温度は十分に高いものの水位が低いと判断できるため、ステップＳ１１８で給水弁４８を開制御して温水タンク４０内に給水供給ライン４６から給水を補充して水位の回復を図り、ステップＳ１０３に戻る。一方、水位Ｌ以上の場合は（ステップＳ１１７のＮｏ）、温水タンク４０内の温水の温度及び水位が十分に高いと判断できるため、給水弁４８及び熱水弁６６の閉状態を維持したままステップＳ１０３に戻る。

また、ステップＳ１１３で給水弁４８が開状態にあると判定された場合には（ステップＳ１１３のＹｅｓ）、既に給水供給ライン４６からの給水による温水タンク４０内の水位回復措置が図られている状態であると判断できる。そこで、次にステップＳ１１９を実行し、温水タンク４０内の温水が温度Ｌ未満であるか否かを判定する。すなわち、給水弁４８が開状態且つ熱水弁６６が閉状態であって、温水タンク４０内の温水が温度Ｌ未満の場合には（ステップＳ１１９のＹｅｓ）、それ以上給水を続けると待機状態への移行条件である温度ＬＬ未満になる恐れがあると判断できる。そのため、給水弁４８を閉制御すると共に熱水弁６６を開制御して温水タンク４０内の温水の温度回復を図り（ステップＳ１２０）、ステップＳ１０３に戻る。

一方、温水タンク４０内の温水が温度Ｌ以上の場合は（ステップＳ１１９のＮｏ）、次にステップＳ１２１を実行して温水タンク４０内の温水が水位Ｍ以上であるか否かを判定する。水位Ｍ以上の場合は（ステップＳ１２１のＹｅｓ）、温水タンク４０内の温水が適正水位まで回復したと判断できるため、給水弁４８を閉制御して給水を停止し（ステップ１２２）、ステップＳ１０３に戻る。一方、水位Ｍ未満の場合は（ステップＳ１２１のＮｏ）、温水タンク４０内の温水の温度は十分に高いものの水位が低いと判断できるため、給水弁４８の開状態を維持したままステップＳ１０３に戻る。

さらに、ステップＳ１１４で熱水弁６６が開状態にあると判定された場合には（ステップＳ１１４のＹｅｓ）、既に熱水供給ライン６４からの熱水供給による温水タンク４０内の温度回復措置が図られている状態であると判断できる。そこで、次にステップＳ１２３を実行し、温水タンク４０内の温水が温度Ｍ以上であるか否かを判定する。すなわち、給水弁４８が閉状態且つ熱水弁６６が開状態であって、温水タンク４０内の温水が温度Ｍ未満の場合には（ステップＳ１２３のＮｏ）、温水タンク４０内の温水が適正温度まで回復していないと判断できるため、熱水弁６６を開状態に維持したままステップＳ１０３に戻る。

一方、温水タンク４０内の温水が温度Ｍ以上の場合には（ステップＳ１２３のＹｅｓ）、温水タンク４０内の温水が適正温度まで回復したと判断できる。そのため、温水タンク４０内の温水が水位Ｌ以上である場合は（ステップＳ１２４のＹｅｓ）、続いてステップＳ１２５で熱水弁６６を閉制御し、ステップＳ１０３に戻る。一方、温水タンク４０内の温水が水位Ｌ未満の場合は（ステップＳ１２４のＮｏ）、温水タンク４０内の温水の温度が復帰温度まで回復したものの水位が低いと判断できるため、熱水弁６６を閉制御すると共に給水弁４８を開制御して温水タンク４０内の温水の水位回復を図り（ステップＳ１２６）、ステップＳ１０３に戻る。

なお、上記の制御実行中、管理者によって図示しない運転終了スイッチがオン操作されるか、或いは運転終了タイマが作動すると、ヒートポンプ制御部１７及び温水制御部１９によりヒートポンプ式蒸気生成装置１０の運転が終了される。

以上のように、本実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａでは、外部から流入する熱源温水を排熱回収器２０に供給するための温水として貯留する温水タンク４０を有する温水供給部１８を備え、温水供給部１８は、熱源温水とは別の補充水（給水）を温水タンク４０内に供給する補充水供給部（給水供給ライン４６）と、温水タンク４０内の温水の水位が所定の水位Ｌ（第１設定量）未満となった場合に、給水供給ライン４６を制御して温水タンク４０内に給水を供給する温水制御部１９とを備える（図７中のステップＳ１１８，Ｓ１２６）。

従って、温水タンク４０に供給される熱源温水の供給量が低下し、温水タンク４０内の温水量が低下した場合であっても、温水タンク４０内に給水供給ライン４６からの給水を補充することで温水量を回復することができる。これにより、ヒートポンプ部１６の熱源となる温水の流量を維持することができ、当該ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａの運転を安定して継続することができる。

しかも、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａでは、温水タンク４０に供給する熱源温水とは別の補充水として、主として水位回復のための給水（第１補充水）を供給する給水供給ライン４６と、主として温度回復のために給水よりも高温の熱水（第２補充水）を供給する熱水供給ライン６４とを備え、これら給水及び熱水をそれぞれ個別に温水タンク４０に供給可能となっている。これにより、温水タンク４０内の水位が低下した際には給水供給ライン４６からの給水を補充して水位の回復を図り、温水タンク４０内の温度が低下した際には熱水供給ライン６４からの熱水を補充して温度の回復を図ることができ、ヒートポンプ部１６の熱源となる温水の熱量（流量及び温度）を一層安定して維持することができる。この際、給水は熱源温水よりも低温であるため、水位回復のための給水として高温の温水を準備しておく必要がなく、装置を低コストで構成でき、低コストでの運転が可能となる。なお、温水タンク４０に補充水を補充する補充水供給部は３以上であってもよく、給水供給ライン４６及び熱水供給ライン６４に加えて、さらに別の熱水等を供給する供給ラインを設けてもよい。

本実施形態の場合、温水制御部１９は、温水タンク４０内の温水の水位が水位Ｌ（第１設定量）未満となった場合に、温水タンク４０内に給水（第１補充水）を供給し（図７中のステップＳ１１８，Ｓ１２６）、さらに、給水を供給中に温水タンク４０内の温水の温度が温度Ｌ（第１基準温度）未満となった場合には、給水の供給を停止して熱水（第２補充水）を温水タンク４０内に供給する（図７中のステップＳ１２０）。これにより、給水の供給によって温水タンク４０内の温水の温度が低下した場合であっても、熱水の供給によって迅速に温度の回復を図ることができ、ヒートポンプ部１６の待機状態への移行を可及的に抑制できる。

また、温水制御部１９は、温水タンク４０内の温水の温度が温度Ｌ（第２基準温度）未満となった場合に、温水タンク４０内に熱水（第２補充水）を供給する（図７中のステップＳ１１６，Ｓ１２０）。つまり、給水の供給の有無に拘らず温水タンク４０内の温水の温度が低下した場合に熱水の供給を行うことで、迅速に温度の回復を図ることもできる。

図８は、変形例に係る温水供給部７０の構成図である。この温水供給部７０は、図１に示す温水供給部１８と比べて、温水供給ライン４４に温水温度計７２及び三方弁７４が設けられると共に、三方弁７４の分岐先に蓄熱ライン７６を接続している。

温水制御部１９は、温水温度計７２の検出温度に応じて、三方弁７４を蓄熱ライン７６側に切り換えて温水供給ライン４４を流れる熱源温水を蓄熱ライン７８を経由させてから温水タンク４０へと導入するか、三方弁７４を温水供給ライン４４側とし、温水供給ライン４４を流れる熱源温水を蓄熱ライン７８を経由させずにそのまま温水タンク４０へ導入するかを切り替える。

なお、温水供給ライン４４からの分岐は、温水タンク４０内の温度センサ５２の検出温度に基づき三方弁７４を切り換える構成としてもよい。これにより、温水温度計７２を省略し、装置構成を簡素化することができる。

蓄熱ライン７６及び給水供給ライン４６は、蓄熱部７８によって囲まれ、蓄熱ライン７６を流れる熱源温水から熱を回収し、給水供給ライン４６を流れる給水へ伝達することができる。また、前記熱源温水の温度が不安定である場合は、高温時の前記熱源温水から回収した熱を、後から供給される低温時の前記熱源温水へ伝達してもよい。蓄熱部７８を構成する蓄熱用の熱伝達媒体としては、例えば水、潜熱蓄熱材、顕熱蓄熱材、化学反応蓄熱材等が挙げられる。

従って、図８の構成例では、給水は蓄熱部７８に蓄えられた熱を回収した後に温水タンク４０へ導入されるため、給水供給ライン４６から給水を行った場合でも、温水タンク４０内の温水の温度低下を緩和することができる。

なお、図８中に熱水供給ライン６４を２点鎖線で示したように、上記構成の温水供給部７０は、図４に示す温水供給部１８に代えて適用しても勿論よい。

また、例えば図８中に２点鎖線で示すバイパスライン８０を給水供給ライン４６に接続しておき、図示しない三方弁と、蓄熱部７８及び給水供給ラインに設けられた図示しない温度センサの測定温度とに基づき、温水制御部１９は給水供給ライン４６を流れる給水を蓄熱部７８に流通させずにバイパスライン８０に流通させ、そのまま温水タンク４０へ導入する構成としてもよい。これらのライン切り替えは、ヒートポンプ部１６へ供給される温水の熱量が一定となるように、若しくは予め設定した熱量を下回らないように、最適に制御されることが望ましい。また、ラインを完全に切り替えずに、分岐するそれぞれのラインに分配してもよい。その場合、切り替え手段は三方弁に限らず、調節弁などを適宜用いて制御を行ってもよい。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０，１０Ａ ヒートポンプ式蒸気生成装置
１２ 蒸気利用設備
１４ 蒸気生成部
１６ ヒートポンプ部
１７ ヒートポンプ制御部
１８，７０ 温水供給部
１９ 温水制御部
２０ 排熱回収器
２２ 圧縮機
２４ 凝縮器
２６ 絞り膨張器
２８ 温水ライン
４０ 温水タンク
４２ 温水ポンプ
４４ 温水供給ライン
４６ 給水供給ライン
４８ 給水弁
５０ 水位センサ
５２，６０ 温度センサ
５４ 排水ライン
５６ 排水弁
５８ オーバーフロー排出ライン
６２ 流量計
６４ 熱水供給ライン
６６ 熱水弁
７６ 蓄熱ライン
７８ 蓄熱部

Claims (9)

1. 温水から熱を回収して被加熱水に伝熱することで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成部と、
   外部から流入する熱源温水を前記温水として貯留する温水タンクを有し、該温水タンク内に貯留している温水を前記ヒートポンプ式蒸気生成部に供給する温水供給部と、
   前記温水供給部を制御する温水制御部と、
   を備えるヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
   前記温水供給部は、前記熱源温水とは別の補充水を前記温水タンク内に供給する補充水供給部を備え、
   前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が第１設定量未満となった場合に、前記補充水供給部を制御して前記温水タンク内に前記補充水を供給し、
   前記補充水を供給中に前記温水タンク内の温水の温度が第１設定温度未満となった場合に、前記補充水供給部からの補充水の供給を停止することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
2. 請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記ヒートポンプ式蒸気生成部を制御するヒートポンプ制御部を備え、
   前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水の温度が前記第１設定温度以下の第２設定温度より低くなった場合に、前記ヒートポンプ制御部に待機指令を出力することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
3. 温水から熱を回収して被加熱水に伝熱することで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成部と、
   外部から流入する熱源温水を前記温水として貯留する温水タンクを有し、該温水タンク内に貯留している温水を前記ヒートポンプ式蒸気生成部に供給する温水供給部と、
   前記温水供給部を制御する温水制御部と、
   を備えるヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
   前記温水供給部は、前記熱源温水とは別の補充水を前記温水タンク内に供給する補充水供給部を備え、
   前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が第１設定量未満となった場合に、前記補充水供給部を制御して前記温水タンク内に前記補充水を供給するものであり、
   前記補充水供給部は、前記補充水として第１補充水及び該第１補充水より高温の第２補充水の少なくとも２種類を、それぞれ個別に前記温水タンクに供給可能であることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
4. 請求項３に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が前記第１設定量未満となった場合に、前記温水タンク内に前記第１補充水を供給し、
   前記第１補充水を供給中に前記温水タンク内の温水の温度が第１基準温度未満となった場合には、前記第１補充水の供給を停止して前記第２補充水を前記温水タンク内に供給することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
5. 請求項３に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水の温度が第２基準温度未満となった場合に、前記温水タンク内に前記第２補充水を供給することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
6. 温水から熱を回収して被加熱水に伝熱することで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成部と、
   外部から流入する熱源温水を前記温水として貯留する温水タンクを有し、該温水タンク内に貯留している温水を前記ヒートポンプ式蒸気生成部に供給する温水供給部と、
   前記温水供給部を制御する温水制御部と、
   を備えるヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
   前記温水供給部は、前記熱源温水とは別の補充水を前記温水タンク内に供給する補充水供給部と、前記温水タンクの下部から貯留している温水を外部に排出する温水排出部と、を備え、
   前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が第１設定量未満となった場合に、前記補充水供給部を制御して前記温水タンク内に前記補充水を供給し、
   前記ヒートポンプ部の起動時又は運転停止時に前記温水タンク内の温水の温度が設定排出温度未満である場合に、前記温水排出部を制御して前記温水タンク内の温水を排出することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
7. 温水から熱を回収して被加熱水に伝熱することで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成部と、
   外部から流入する熱源温水を前記温水として貯留する温水タンクを有し、該温水タンク内に貯留している温水を前記ヒートポンプ式蒸気生成部に供給する温水供給部と、
   前記熱源温水とは別の補充水を前記温水タンク内に供給する補充水供給部と、
   を備え、
   前記補充水供給部は、少なくとも前記補充水として第１補充水を前記温水タンク内に供給する第１補充水供給部と、前記第１補充水より高温の第２補充水を前記温水タンク内に供給する第２補充水供給部とを備えることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
8. 請求項７に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置において、
   前記第１補充水は前記熱源温水より低温であることを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
9. 温水から熱を回収して被加熱水に伝熱することで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成部と、
   外部から流入する熱源温水を前記温水として貯留する温水タンクを有し、該温水タンク内に貯留している温水を前記ヒートポンプ式蒸気生成部に供給する温水供給部と、
   前記温水供給部を制御する温水制御部と、
   を備えるヒートポンプ式蒸気生成装置であって、
   前記温水供給部は、前記熱源温水とは別の補充水を前記温水タンク内に供給する補充水供給部と、前記熱源温水からの熱を蓄熱し、前記補充水又は後から供給される前記熱源温水へ伝熱する蓄熱部と、を備え、
   前記温水制御部は、前記温水タンク内の温水量が第１設定量未満となった場合に、前記補充水供給部を制御して前記温水タンク内に前記補充水を供給することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。

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