JP7247632B2 - Hot water production system - Google Patents
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Description
本発明は、温水製造システムに関するものである。 The present invention relates to a hot water production system.
従来、温水製造システムが知られている。例えば特許文献1には、食品等のワークを温水洗浄または温水殺菌するために、ヒートポンプを用いて温水を製造するシステムが示されている。
A hot water production system is conventionally known. For example,
現在、工場・事業場の多くでは、代表的な温室効果ガスであるCO2の排出量削減を目的として、化石燃料から脱却する「脱炭素」への取り組みが進められている。そこで、特許文献1に示されるように、温水を製造するシステムとして、ヒートポンプを用いたシステムを採用することが増えてきている。しかしながら、ヒートポンプは、出湯温度が低ければCOP(エネルギー消費効率)は高く、CO2排出量の削減効果も高いが、出湯温度を高めて使用する場合は、COPは低くなり、CO2排出量の削減効果も低下するという特性がある。また、出湯温度を高めて使用する場合は、COPが低いため、ランニングコストも高くなる。
At present, many factories and business establishments are working on "decarbonization" to break away from fossil fuels for the purpose of reducing emissions of CO2 , which is a typical greenhouse gas. Therefore, as disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、出湯温度を高めた場合であっても、CO2排出量の削減効果が高く、ランニングコストも削減できる温水製造システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a hot water production system that is highly effective in reducing CO2 emissions even when the outlet hot water temperature is raised, and that can also reduce running costs. to do.
本発明は、用水を電気駆動の冷媒圧縮機(例えば、冷媒圧縮機91)を有するヒートポンプ式給湯器(例えば、ヒートポンプ式給湯システム10の給湯器)に循環させながら目標給湯温度まで加温する第1加温手段(例えば、第1加温手段2)と、前記第1加温手段で前記目標給湯温度まで加温された用水をガス燃焼または油燃焼のバーナを有する蒸気ボイラ(例えば、蒸気ボイラ装置30)で発生させた蒸気と直接熱交換させて、前記目標給湯温度よりも高く設定された目標出湯温度まで昇温する第2加温手段(例えば、第2加温手段3)と、前記第1加温手段および前記第2加温手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記設定された目標出湯温度に応じて、前記給湯器と前記蒸気ボイラの出力分担を調整する温水製造システムに関する。 In the present invention, service water is heated to a target hot water temperature while being circulated through a heat pump water heater (for example, the water heater of heat pump hot water system 10) having an electrically driven refrigerant compressor (for example, refrigerant compressor 91). 1 heating means (e.g., first heating means 2) and a steam boiler (e.g., steam boiler second heating means (e.g., second heating means 3) for directly exchanging heat with the steam generated by the device 30) to raise the temperature to a target hot water outlet temperature set higher than the target hot water supply temperature; a control means for controlling the first heating means and the second heating means, wherein the control means adjusts the output sharing between the water heater and the steam boiler in accordance with the set target hot water outlet temperature. It relates to a regulated hot water production system.
また、前記第1加温手段は、未加温の用水が補給され、この用水を前記給湯器に循環加温させることにより生成した温水を貯留する第1温水タンク(例えば、第1温水タンク40)と、前記給湯器と前記第1温水タンクの間で用水を循環させる循環ラインと、前記給湯器で生成した温水の給湯温度を検出する給湯温度センサと、を備え、前記第2加温手段は、前記給湯器で生成した温水に前記蒸気ボイラで発生させた蒸気を供給する昇温用給蒸ライン(例えば、昇温用給蒸ラインL2)と、前記昇温用給蒸ラインに設けられた昇温用給蒸弁(例えば、昇温用給蒸弁54)と、前記蒸気を供給した後の温水の温度を検出する第2温度センサ(例えば、第2温度センサ241)と、備え、前記制御手段は、前記給湯温度センサの検出温度が前記目標給湯温度になるように前記給湯器を制御し、前記第2温度センサの検出温度が前記目標出湯温度になるように前記昇温用給蒸弁の開度を制御することが好ましい。 Further, the first heating means is supplied with unheated service water, and a first hot water tank (for example, the first hot water tank 40 ), a circulation line that circulates service water between the water heater and the first hot water tank, and a hot water supply temperature sensor that detects the temperature of hot water generated by the water heater, and the second heating means. is provided in a temperature-increasing steam supply line (for example, a temperature-increasing steam supply line L2) that supplies steam generated by the steam boiler to hot water generated by the water heater, and the temperature-increasing steam supply line. a temperature-increasing steam valve (e.g., temperature-increasing steam valve 54) and a second temperature sensor (e.g., second temperature sensor 241) that detects the temperature of hot water after the steam is supplied, The control means controls the water heater so that the temperature detected by the hot water supply temperature sensor becomes the target hot water supply temperature, and controls the temperature raising supply so that the temperature detected by the second temperature sensor becomes the target hot water supply temperature. It is preferable to control the degree of opening of the steam valve .
また、前記第2加温手段は、前記第1温水タンクから温水が供給される第2温水タンク(例えば、第2温水タンク240)を備え、前記昇温用給蒸ラインは、前記第2温水タンクに前記蒸気ボイラで発生させた蒸気を供給し、前記第2温度センサは、前記第2温水タンク内の温水の温度を検出することが好ましい。 Further, the second heating means includes a second hot water tank (for example, a second hot water tank 240) to which hot water is supplied from the first hot water tank, and the temperature-raising steam supply line is provided with the second hot water tank. Preferably, the tank is supplied with steam generated by the steam boiler, and the second temperature sensor detects the temperature of hot water in the second hot water tank.
また、前記第1加温手段は、前記第1温水タンク内の温水の温度を検出する第1温度センサを備え、前記制御手段は、前記第1温度センサの検出温度に基づいて、前記循環ラインを介した用水の循環の実行と停止を切り替えることが好ましい。 Further, the first heating means includes a first temperature sensor for detecting the temperature of hot water in the first hot water tank, and the control means controls the circulation line based on the temperature detected by the first temperature sensor. It is preferable to switch between running and stopping the circulation of service water via the .
また、前記第1加温手段は、前記第1温水タンク内の水位を検出する第1水位センサ(例えば、第1水位センサ42)と、前記第1温水タンクに用水を補給する補給水ライン(例えば、補給水ラインL5)と、前記補給水ラインに設けられた補給水弁(例えば、補給水弁62)と、を備え、前記制御手段は、前記第1水位センサの検出水位が設定水位を下回ると、前記補給水弁を開放することが好ましい。 In addition, the first heating means includes a first water level sensor (for example, a first water level sensor 42) that detects the water level in the first hot water tank, and a make-up water line ( For example, a make-up water line L5) and a make-up water valve (for example, make-up water valve 62) provided in the make-up water line. When falling below, it is preferable to open the make-up water valve.
また、前記補給水ラインを流通する用水と蒸気とを間接熱交換させる予熱用熱交換器(例えば、予熱用熱交換器75)と、前記予熱用熱交換器に前記蒸気ボイラで発生させた蒸気を供給する予熱用給蒸ライン(例えば、予熱用給蒸ラインL10)と、前記予熱用給蒸ラインに設けられた予熱用給蒸弁(例えば、予熱用給蒸弁76)と、を備え、前記制御手段は、前記補給水弁を開放する際に、前記予熱用給蒸弁を開放することが好ましい。 In addition, a preheating heat exchanger (for example, a preheating heat exchanger 75) that indirectly heat-exchanges steam and water flowing through the makeup water line, and steam generated in the preheating heat exchanger by the steam boiler. and a preheating steam valve (e.g., preheating steam valve 76) provided in the preheating steam line (e.g., preheating steam line L10), Preferably , the control means opens the preheating steam supply valve when opening the makeup water valve.
また、前記第1温水タンクと前記第2温水タンクとを接続する温水送出ライン(例えば、温水送出ライン22)に設けられた温水ポンプ(例えば、温水ポンプ243)と、前記第2温水タンクの水位を検出する第2水位センサ(例えば、第2水位センサ242)と、を備え、前記制御手段は、前記第2水位センサの検出水位が設定水位を下回ると、前記温水ポンプを駆動することが好ましい。 In addition, a hot water pump (eg, hot water pump 243) provided in a hot water delivery line (eg, hot water delivery line 22) connecting the first hot water tank and the second hot water tank, and the water level of the second hot water tank and a second water level sensor (for example, a second water level sensor 242) that detects the water level, and the control means preferably drives the hot water pump when the water level detected by the second water level sensor falls below the set water level .
また、前記第1加温手段は、前記第1温水タンク内の温水の温度を検出する第1温度センサ(例えば、第1温度センサ41)を備え、前記第1加温手段は、複数の前記給湯器(例えば、給湯器11、12、13)を含み、前記第1温水タンクには、前記給湯器の運転台数を変更するための複数段階の温度閾値が設定され、前記制御手段は、前記第1温水タンク内の温度下降時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階下回るたびに前記給湯器の運転台数を1台ずつ増加させる台数制御を実行し、前記第1温水タンク内の温度上昇時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階上回るたびに前記給湯器の運転台数を1台ずつ減少させる台数制御を実行することが好ましい。
Further, the first heating means includes a first temperature sensor (for example, a first temperature sensor 41) that detects the temperature of hot water in the first hot water tank, and the first heating means includes a plurality of the Water heaters (for example,
また、前記給湯器に供給する用水および/または前記蒸気ボイラに供給する給水を貯留する給水タンク(例えば、給水タンク60)と、前記給湯器の循環加温対象を前記第1温水タンクの貯留水または前記給水タンクの貯留水に切り替える切替手段(例えば、切替手段290)と、を備えることが好ましい。 In addition, a water supply tank (for example, a water supply tank 60) for storing service water to be supplied to the water heater and/or water supply to be supplied to the steam boiler, and a water supply tank for storing water to be circulated and heated by the water heater is stored water in the first hot water tank. Alternatively, it is preferable to include switching means (for example, switching means 290) for switching to the water stored in the water supply tank.
また、前記第1加温手段は、前記第1温水タンク内の温水の温度を検出する第1温度センサ(例えば、第1温度センサ41)を備え、前記第1加温手段は、複数の前記給湯器(例えば、給湯器11、12、13)を含み、前記第1温水タンクには、前記給湯器の接続台数を変更するための複数段階の温度閾値が設定され、前記制御手段は、前記第1温水タンク内の温度下降時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階下回るたびに前記第1温水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ増加させると同時に、前記給水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ減少させるように前記切替手段を制御し、前記第1温水タンク内の温度上昇時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階上回るたびに前記第1温水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ減少させると同時に、前記給水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ増加させるように前記切替手段を制御することが好ましい。
Further, the first heating means includes a first temperature sensor (for example, a first temperature sensor 41) that detects the temperature of hot water in the first hot water tank, and the first heating means includes a plurality of the Water heaters (for example,
また、前記給水タンク内の貯留水の温度を検出する第3温度センサを備え、前記制御手段は、前記第3温度センサの検出温度が加温停止温度になると前記給水タンクに給湯中の前記給湯器を停止させることが好ましい。 Further, a third temperature sensor is provided for detecting the temperature of water stored in the water supply tank, and when the temperature detected by the third temperature sensor reaches the heating stop temperature, the hot water supply during hot water supply to the water supply tank is stopped. It is preferable to stop the instrument.
また、本発明は、用水を電気駆動の冷媒圧縮機(例えば、冷媒圧縮機91)を有するヒートポンプ式給湯器(例えば、ヒートポンプ式給湯システム10の給湯器)に循環させながら目標給湯温度まで加温する第1加温工程と、前記第1加温工程で前記目標給湯温度まで加温された用水をガス燃焼または油燃焼のバーナを有する蒸気ボイラ(例えば、蒸気ボイラ装置30)で発生させた蒸気と直接熱交換させて、前記目標給湯温度よりも高く設定された目標出湯温度まで昇温する第2加温工程と、を備え、前記第1加温工程および前記第2加温工程の実行時に、前記設定された目標出湯温度に応じて、前記給湯器と前記蒸気ボイラの出力分担を調整する温水製造方法に関する。 In addition, the present invention heats water to a target hot water supply temperature while circulating it in a heat pump water heater (for example, the water heater of the heat pump hot water system 10) having an electrically driven refrigerant compressor (for example, the refrigerant compressor 91). and steam generated by a steam boiler having a gas-fired or oil-fired burner (e.g., steam boiler device 30) from the service water heated to the target hot water temperature in the first heating step. and a second heating step of directly exchanging heat with the hot water supply temperature to raise the temperature to a target hot water outlet temperature set higher than the target hot water supply temperature, wherein the first heating step and the second heating step are performed and a hot water production method for adjusting the output sharing between the water heater and the steam boiler in accordance with the set target hot water outlet temperature .
本発明によれば、出湯温度を高めた場合であっても、CO2排出量の削減効果が高く、ランニングコストも削減することが可能な温水製造システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hot water production system that is highly effective in reducing CO 2 emissions even when the hot water temperature is raised, and is capable of reducing running costs.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係る温水製造システム1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。
<First embodiment>
A hot
図1は、本実施形態の温水製造システム1を示す概略図である。
本実施形態の温水製造システム1は、用水W1をヒートポンプ式給湯器の凝縮器に循環させながら第1温度まで加温する第1加温手段2と、第1加温手段2で加温された用水W1を蒸気ボイラで発生させた蒸気Sと直接熱交換させて第1温度よりも高い第2温度まで昇温する第2加温手段3と、を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a hot
The hot
第1加温手段2は、ヒートポンプ式給湯システム10により構成されており、複数のヒートポンプ式給湯器、本実施形態においては、第1ヒートポンプ式給湯器11、第2ヒートポンプ式給湯器12、第3ヒートポンプ式給湯器13(以下、第1給湯器11、第2給湯器12、第3給湯器13ともいう)並びに、後述する貯湯用の第1温水タンク40を備えている。ヒートポンプ式給湯器11、12、13(以下、給湯器11、12、13ともいう)はそれぞれ、好適には電気駆動の冷媒圧縮機を有し、第1温水タンク40内の用水W1をヒートポンプ式給湯システム10の凝縮器に循環させて第1温度、例えば50~70℃に加温する。ヒートポンプ式給湯システム10と第1温水タンク40との間は、第1循環ラインを構成する第1給湯ラインL1、第1給湯戻りラインL1Rによって、循環可能に接続されている。
The first heating means 2 is composed of a heat pump hot
ここで、複数の給湯器11、12、13はいずれも同じ構成であり、いずれの給湯器もヒートポンプ回路90を有する。そこで、これらを代表して、第1給湯器11のヒートポンプ回路90について説明する。
図2に示されるように、第1給湯器11のヒートポンプ回路90は、冷媒圧縮機91と、凝縮器92と、膨張弁93と、蒸発器94を備える。これらの冷媒圧縮機91と、凝縮器92と、膨張弁93と、蒸発器94は、冷媒循環ラインL7によって順次環状に接続されており、これによりヒートポンプ回路90が形成されている。
Here, the plurality of
As shown in FIG. 2 , the
電気駆動の冷媒圧縮機91は、駆動源としてのモータ95を有しており、フロンガス等のガス状の冷媒Rを圧縮して高温高圧の冷媒にする。凝縮器92は、冷媒圧縮機91からの冷媒Rを凝縮液化する。膨張弁93は、凝縮器92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。蒸発器94は、熱源水供給ラインL8を通じて送られてくる熱源水W8を熱源として、膨張弁93から送られる冷媒Rを蒸発させる。なお、図1においては、熱源水供給ラインL8は図示を省略している。
The electrically driven
ヒートポンプ回路90の熱源としては、廃温水等の熱源水に限らず、工場設備からの排気ガス(燃焼ガスや排蒸気等)、廃熱を含んだ冷却用空気、廃熱を含まない外気等の各種熱源ガスを用いることが可能である。
なお、蒸発器の構造として、伝熱面が外部に露出されている場合、熱源ガスはファンにより伝熱面に供給(例えば、大気の通風)される。また、蒸発器の構造として、伝熱面が閉鎖空間(例えば、シェル)内に存在している場合、熱源ガスはブロワにより伝熱面に供給される。
The heat source of the
In addition, in the structure of the evaporator, when the heat transfer surface is exposed to the outside, the heat source gas is supplied to the heat transfer surface by a fan (for example, ventilation of the atmosphere). Also, in the structure of the evaporator, when the heat transfer surface is present in a closed space (for example, a shell), the heat source gas is supplied to the heat transfer surface by a blower.
このように、第1給湯器11のヒートポンプ回路90は、蒸発器94において、冷媒Rが外部から熱を奪って気化する一方、凝縮器92において、冷媒Rが外部へ放熱して凝縮している。このような原理を利用して、第1給湯器11のヒートポンプ回路90は、蒸発器94において、熱源水W8から熱をくみ上げ、凝縮器92において、第1温水タンク40からの用水W1を加温する。そして、凝縮器92を通過することにより加温されて温水となった用水W1は、第1給湯ラインL1を通じて、第1温水タンク40に再び供給される。このようにして、用水W1は、第1温水タンク40とヒートポンプ回路90の凝縮器92の間を循環する。
Thus, in the
なお、この第1給湯器11のヒートポンプ回路90は、冷媒Rの過熱度(冷媒圧縮機91の入口冷媒温度)が一定になるように、あるいは冷媒Rの過冷却度(膨張弁93の入口冷媒温度)が一定になるように、膨張弁93の開度が調整される。
The
また、この第1給湯器11のヒートポンプ回路90は、その出力が変更可能となっていてもよい。例えば、インバータ制御により、冷媒圧縮機91のモータ95の回転数を変更できるように構成してもよい。
Moreover, the output of the
各給湯器11、12、13にはそれぞれ、用水W1を循環するための不図示の循環ポンプが設けられている。なお、循環ポンプは、実質的に各給湯器11、12、13に設けられていればよく、各給湯器11、12、13内の用水ラインに設けてもよいし、各給湯器11、12、13の近傍の第1給湯ラインL1または第1給湯戻りラインL1Rに設けてもよい。
循環ポンプは、例えばインバータ制御により回転数が調整されて駆動し、これにより、循環流量が調整される。なお、各給湯器11、12、13に対応させて流量調整弁を設けて、流量調整弁の開度を制御することにより、循環流量を調整する構成を採用してもよい。流量調整弁を設ける場合、循環ポンプは所定の回転数(駆動周波数一定)で駆動される。
Each
The circulating pump is driven with its rotational speed adjusted, for example, by inverter control, thereby adjusting the circulating flow rate. In addition, a configuration may be employed in which a flow control valve is provided for each
図1に示されるように、各給湯器11、12、13には、各給湯器11、12、13からの給湯温度を検出する給湯温度センサ14、15、16が設けられている。なお、給湯温度センサ14、15、16は、実質的に給湯器11、12、13に設けられていればよく、給湯器11、12、13内に設けてもよいし、給湯器11、12、13の下流側における、合流前の第1給湯ラインL1に設けてもよい。
As shown in FIG. 1 , hot water
複数の給湯器11、12、13により加温されて温水となった用水W1(以下、温水W1ともいう)は、第1給湯ラインL1によって合流した後、第1温水タンク40に供給される。その後、第1温水タンク40内の用水W1(以下、温水W1、貯留水W1ともいう)は、第1給湯戻りラインL1Rの途中で分岐した後、各給湯器11、12、13に戻ってくる。
このように、用水W1は、ヒートポンプ式給湯システム10と第1温水タンク40の間を、第1給湯ラインL1、第1給湯戻りラインL1Rを通じて循環する。
これにより、ヒートポンプ式給湯システム10は、第1温水タンク40内の用水W1を、各給湯器11、12、13のヒートポンプ回路90の凝縮器92に循環させながら、第1温度、例えば50~70℃まで加温する。
The service water W1 heated by the plurality of
Thus, the service water W1 circulates between the heat pump hot
As a result, the heat pump hot
第1温水タンク40は、用水W1を給湯器11、12、13に循環加温させることにより生成した温水を貯留するタンクである。
第1温水タンク40には、貯留されている温水W1の温度を検知する第1温度センサ41と、貯留されている温水W1の水位WL1を検知する第1水位センサ42が設けられている。そして、この第1温度センサ41、第1水位センサ42の検出結果に基づき、第1貯湯制御が行われる。この第1貯湯制御の詳細については、後で説明する。
The first
The first
そして、本実施形態の温水製造システム1は、第1温水タンク40に加えて、第2温水タンク240を備えている。
第1温水タンク40と第2温水タンク240とは、温水送出ラインL16により接続されている。温水送出ラインL16には、第1温水タンク40内の温水W1を第2温水タンク240に供給するための温水ポンプ243が設けられている。
第2温水タンク240には、貯留されている温水W2の温度を検知する第2温度センサ241と、貯留されている温水W2の水位WL2を検知する第2水位センサ242が設けられている。そして、この第2温度センサ241の検出結果に基づき、給蒸制御が行われる。また、第2水位センサ242の検出結果に基づき、第2貯湯制御が行われる。第2貯湯制御においては、第2水位センサ242の検出結果に基づき、第1温水タンク40内の温水W1を、第2温水タンク240内に供給する。これらの給蒸制御および第2貯湯制御の詳細については、後で説明する。
The hot
The first
The second
次に、第2加温手段3について説明する。第2加温手段3は、蒸気ボイラ装置30と、上述の第2温水タンク240と、蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを第2温水タンク240に供給する昇温用給蒸ラインL2と、を備える。
蒸気ボイラ装置30は、好適にはガス燃焼または油燃焼のバーナを有する蒸気ボイラであり、例えば、蒸気Sを発生させる複数台の貫流ボイラ31により構成される。
第2加温手段3は、第1加温手段2で加温された用水を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを利用して第1温度よりも高い第2温度まで昇温する。
Next, the second heating means 3 will be explained. The second heating means 3 includes the
The
The second heating means 3 heats the water heated by the first heating means 2 to a second temperature higher than the first temperature using steam S generated by the
昇温用給蒸ラインL2は、複数の貫流ボイラ31で発生した蒸気Sが集合する蒸気ヘッダ51と、複数の貫流ボイラ31と蒸気ヘッダ51とを連結する連結ライン52と、蒸気ヘッダ51に集合した蒸気Sを第2温水タンク240に供給する蒸気供給ライン53と、を備える。そして、蒸気供給ライン53には、昇温用給蒸弁54が設けられている。また、蒸気ヘッダ51には、ヘッダ圧を検出するための圧力計55が設けられている。
The temperature-increasing steam supply line L2 includes a
第2温水タンク240内には、昇温用給蒸ラインL2を介して、蒸気ボイラ装置30からの蒸気Sが供給される。これにより、第2温水タンク240内に貯留されている温水W2(以下、貯留水W2ともいう)は、第1温度よりも高い第2温度、例えば75~95℃に昇温される。すなわち、第2温水タンク240内に蒸気Sが吹き込まれることにより、第2温水タンク240内に貯留されている温水W2と、蒸気ボイラ装置30からの蒸気Sとの間で直接熱交換が行われ、その結果、第2温水タンク240内に貯留されている温水W2が昇温する。このとき、直接熱交換によって蒸気ボイラ装置30からの蒸気Sの全熱、すなわち顕熱および潜熱が利用されて、第2温水タンク240内に貯留されている温水W2は迅速に昇温する。
The steam S from the
本実施形態の温水製造システム1は、用水を貯留する給水タンク60を備える。
給水タンク60に貯留されている用水は、ボイラ給水ラインL4を介して、ボイラ給水として蒸気ボイラ装置30に供給される。ボイラ給水ラインL4には、ボイラ給水ポンプ32が設けられている。ボイラ給水ポンプ32は、例えばインバータ制御により、蒸気ボイラ装置30への用水の給水量が調整されるように駆動する。なお、ボイラ給水ポンプ32は、複数台の貫流ボイラ31ごとに設けられていてもよく、蒸気ボイラ装置30内に設けられていてもよい。また、給水量の調整は、流量調整弁によるものとしてもよい。
The hot
The service water stored in the
さらに、本実施形態の温水製造システム1は、給水タンク60に貯留されている用水を第1温水タンク40に供給するための補給水ラインL5を備える。補給水ラインL5には、補給水ポンプ61と、補給水弁62が設けられている。この補給水弁62を開くと、第1温水タンク40に給水タンク60に貯留されている用水が補給水として補給される。このとき、補給水ラインL5を通じて、冷水のままの補給水W5(以下、用水W5、冷水W5ともいう)が第1温水タンク40内に供給される。補給水W5によって補給された第1温水タンク40内の用水W1は、ヒートポンプ式給湯システム10によって循環加温される。
Furthermore, the hot
本実施形態の温水製造システム1は、各種の制御を行うための制御部100を備える。図3は、制御部100の構成を示す機能ブロック図である。図3に示すように、制御部100は、給湯制御部110と、ボイラ制御部120と、給蒸制御部130と、第1貯湯制御部140と、第2貯湯制御部150と、を備える。
The hot
なお、制御部100は、上述のように複数の機能ブロックにより構成されているが、各ブロックは必ずしも物理的に分かれている必要は無く、複数のブロックの機能を1つのCPUで実現できるように構成してもよい。また、制御部100は、制御対象機器の配置や配線を考慮するなどして、2つ以上に分かれていてもよい。例えば、給湯器やボイラの自立制御の観点からは、給湯制御部110の機能は、各給湯器のローカル制御部に組み込むのが好ましく、ボイラ制御部120の機能は、ボイラ群を制御対象とする台数制御盤に組み込むのが好ましい。
Although the
給湯制御部110は、ヒートポンプ式給湯システム10の制御を行う。より詳細には、給湯器11、12、13それぞれの運転の実行および停止等の動作に関する制御を行う。また、給湯制御部110は、給湯温度センサ14、15、16によって検出された検出温度に基づき、各給湯器に対応する循環ポンプを制御して、給湯器11、12、13からの温水W1の給湯量を調整する。この給湯量の調整には、PIDアルゴリズムによるフィードバック制御を用いるのが好適である。
例えば、第1給湯器11について着目すると、給湯制御部110は、給湯温度センサ14によって検出された検出温度が、予め定められた目標給湯温度となるように、循環ポンプの回転数を制御して給湯量を調整する。第2給湯器12、第3給湯器13の制御についても同様である。
なお、各給湯器11、12、13に対応させて流量調整弁を設けて、流量調整弁の開度を制御することにより、給湯量の調整を行ってもよい。
これにより、給湯器11、12、13から供給される温水W1は、常に目標給湯温度となるように、目標給湯温度に対応する第1温度まで加温される。
なお、ヒートポンプ回路に投入される熱源の量が少ない場合は、給湯量を絞ることにより、給湯温度が目標給湯温度に維持されるように制御される。
Hot water
For example, focusing on the
A flow control valve may be provided for each
As a result, the hot water W1 supplied from the
When the amount of heat source supplied to the heat pump circuit is small, the amount of hot water supplied is reduced to control the hot water supply temperature to be maintained at the target hot water supply temperature.
なお、給湯器11、12、13の給湯温度を制御する手法として、給湯温度センサ14、15、16の検出温度が目標給湯温度となるように、冷媒圧縮機91のモータ95の回転数を制御する手法を採用してもよい。これにより、第1温水タンク40の貯湯温度の上昇に伴って冷媒圧縮機91の出力が漸次低減されるので、給湯器の省エネルギー運転を実現することができる。
As a method for controlling the hot water temperature of the
ここで、目標給湯温度は、例えば50~85℃に設定される。より好ましくは、50~70℃である。この好ましい目標給湯温度については、図7~10を用いて後述する。 Here, the target hot water supply temperature is set to 50 to 85° C., for example. More preferably, it is 50 to 70°C. This preferred target hot water supply temperature will be described later with reference to FIGS.
ボイラ制御部120は、蒸気ヘッダ51に設けられた圧力計55によって検出されたヘッダ圧力値に基づいて、蒸気ボイラ装置30の台数増減制御を行う。より具体的には、ヘッダ圧力値が目標蒸気圧力値となるように、ヘッダ圧力値と目標蒸気圧力値との偏差量を算出し、増減制御するボイラの台数を算出する。この台数増減制御としては、例えば特開2015-140975号公報にも開示されているように公知であるため、ここでは説明を省略する。
The
次に、給蒸制御部130による給蒸制御について説明する。
給蒸制御部130は、第2温水タンク240の第2温度センサ241によって検出された検出温度に基づき、昇温用給蒸弁54の開度を制御する。より詳細には、給蒸制御部130は、第2温度センサ241によって検出された検出温度が、予め定められた目標貯湯温度となるように、昇温用給蒸弁54の開度を制御して蒸気Sの供給量を調整する。この供給量の調整にはフィードバック制御を用いるのが好適である。例えば、第2温度センサ241の検出温度が目標貯湯温度に収束するように、PIDアルゴリズムにより昇温用給蒸弁54に対する操作量が演算され、給蒸制御部130から昇温用給蒸弁54のアクチュエータ回路へ開度指定信号が出力される。
このような給蒸制御を行うことにより、第2温水タンク240内の温水W2の温度は、常に目標貯湯温度となるように、目標貯湯温度に対応する第2温度まで加温される。
Next, steam supply control by the steam
The steam
By performing such steam supply control, the temperature of the hot water W2 in the second
ここで、目標貯湯温度は、目標給湯温度(第1温度)よりも高い温度であって、75~95℃に設定されることが好ましい。この好ましい目標貯湯温度については、図6~9を用いて後述する。 Here, the target stored hot water temperature is higher than the target hot water supply temperature (first temperature), and is preferably set to 75 to 95°C. This preferred target stored hot water temperature will be described later with reference to FIGS.
次に、第1貯湯制御部140による第1貯湯制御について、図4を参照しながら説明する。
第1貯湯制御部140は、第1水位センサ42の検出結果に基づき、補給水弁62の制御を行う。
図4に示されるように、第1水位センサ42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おり、第1電極棒421と、第2電極棒422と、第3電極棒423と、第4電極棒424と、第5電極棒425と、を備えている。また、図示はしていないが、共通電極を構成する電極棒や、異常水位を検知するための電極棒をさらに備えていてもよい。
各電極棒421~425は、その下端部が水に浸るか否かにより、第1温水タンク40内の貯留水W1の水位WL1が各電極棒の下端部まで来ているか否かを検出する。
Next, the first hot water storage control by the first hot water
The first hot water
As shown in FIG. 4, the first
Each of the
ここで、第1電極棒421が検出する水位を水位LL、第2電極棒422が検出する水位を水位L、第3電極棒423が検出する水位を水位M、第4電極棒424が検出する水位を水位H、第5電極棒425が検出する水位を水位HHとする。そして、図4に示されるように、各電極棒は、下端部の高さ位置が低い方から順に、第1電極棒421、第2電極棒422、第3電極棒423、第4電極棒424、第5電極棒425となるように、第1温水タンク40内に挿入されている。
Here, the water level detected by the
本実施形態においては、第1水位センサ42の検出結果に基づき、第1貯湯制御部140が、補給水弁62の制御を行う。例えば、第1貯湯制御部140は、第1水位センサ42が水位LLを下回ったことを検出したときは、補給水弁62を開放する。
In this embodiment, the first hot
ここで、第1温水タンク40内の水位WL1が、例えば図4に示される水位LL~水位Lの範囲内に位置している状況から変動する場合について具体的に説明する。
第1温水タンク40に貯留されている貯留水W1は、温水送出ラインL16を通じて、第2温水タンク240に供給される。これにより、第1温水タンク40内の水位WL1は下降していく(図4の矢印Aを参照。)。
そしてあるタイミングにおいて、第1電極棒421の下端部が水面から露出すると、第1水位センサ42は、水位WL1が水位LLを下回ったことを検出する。
Here, the case where the water level WL1 in the first
The stored water W1 stored in the first
Then, at a certain timing, when the lower end of the
第1貯湯制御部140は、水位WL1が水位LLを下回ったことを検出すると、第1温水タンク40が渇水直前の状態になったと判断し、補給水弁62を開放し、給水タンク60に貯留されている未加温の用水である補給水W5を第1温水タンク40に補給する。
When the first hot water
このような制御を行うことにより、水位WL1は回復していく(図4の矢印Bを参照。)。
そして、水面が第5電極棒425と接触し、第5電極棒425の先端が水面の中に浸ると、第1水位センサ42は、水位WL1が水位HHを上回ったことを検出する。
第1貯湯制御部140は、水位WL1が水位HHを上回ったことを検出すると、補給水弁62を閉じる。
By performing such control, the water level WL1 recovers (see arrow B in FIG. 4).
When the water surface contacts the
When detecting that the water level WL1 has exceeded the water level HH, the first hot water
このような制御により、第1温水タンク40内の温水W1が少なくなったときに、適切なタイミングで補給水ラインL5から補給水W5の補給を行うことができる。
With such control, when the hot water W1 in the first
なお、本実施形態においては、第1温水タンク40内の水位WL1が水位LLを下回ったときに、補給水弁62を開放して第1温水タンク40内に補給水W5を供給しているが、他の水位を水位閾値として、補給水W5の供給を実行してもよい。例えば、第1温水タンク40内の水位WL1が水位Lを下回ったときに、第1温水タンク40内に補給水W5の供給を実行してもよい。この場合は、第2電極棒422の検出結果を用いて制御を行う。
なお、本実施形態においては、第1温水タンク40内の水位WL1が水位HHを上回ったときに、補給水弁62を閉じて補給水W5の供給を停止しているが、他の水位を水位閾値として、補給水W5の供給を停止してもよい。例えば、第1温水タンク40内の水位WL1が水位Mを上回ったときに、補給水W5の供給を停止してもよい。この場合は、第3電極棒423の検出結果を用いて制御を行う。
このように、第1貯湯制御を行うための水位閾値を、複数の水位の中から選択することもできる。これにより、第1温水タンク40内に最低限貯湯しておきたい温水W1の量、一度に補給したい補給水W5の補給量、給湯器能力と補給量に応じて必要となる加温時間等を考慮し、補給水W5の供給開始および供給停止のための水位閾値を選択することができる。
In this embodiment, when the water level WL1 in the first
In this embodiment, when the water level WL1 in the first
In this manner, the water level threshold value for performing the first hot water storage control can be selected from a plurality of water levels. As a result, the minimum amount of hot water W1 to be stored in the first
そして、第1貯湯制御部140はさらに、第1温度センサ41の検出結果に基づき、給湯器11、12、13の運転台数を切り替える台数制御を実行する。
具体的には、図4に示されるように、第1温水タンク40内の水温上昇時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階上回るたびに給湯器の運転台数を1台ずつ減少させる台数制御を実行する。
以下に、第1温水タンク40内において目標とする貯湯温度である第1目標貯湯温度を70℃とし、台数制御を実行するための温度閾値として、少なくとも50℃、60℃が設定されている場合の例について説明する。
Then, the first hot water
Specifically, as shown in FIG. 4, when the water temperature in the first
Below, the case where the first target stored hot water temperature, which is the target stored hot water temperature in the first
温度上昇時において、第1温度センサ41の検出温度が50℃以下の場合は、給湯器11、12、13については、3台全ての運転を継続する。
次に、温度が上昇し、第1温度センサ41の検出温度が50℃を超えたら、3台中1台の給湯器の運転を停止し、2台の給湯器のみ、運転を継続する。例えば、給湯器11、12、13のうち、第3給湯器13の運転を停止し、第1、第2給湯器11、12のみ運転を継続する。
次に、温度がさらに上昇し、第1温度センサ41の検出温度が60℃を超えたら、3台中2台の給湯器の運転を停止し、1台の給湯器のみ、運転を継続する。例えば、給湯器11、12、13のうち、第2、第3給湯器12、13の運転を停止し、第1給湯器11のみ運転を継続する。
When the temperature is rising and the temperature detected by the
Next, when the temperature rises and the temperature detected by the
Next, when the temperature further rises and the temperature detected by the
そして、温度がさらに上昇し、第1温度センサ41の検出温度が、第1目標貯湯温度である70℃となったときにおいても、この第1目標貯湯温度の近傍温度を維持できるように、引き続き1台の給湯器のみ、運転を継続する。
なお、第1目標貯湯温度の近傍温度になったとき、給湯制御部110は、引き続き給湯温度一定制御を行ってもよいが、第1温度センサ41に基づくフィードバック制御を行ってもよい。すなわち、第1目標貯湯温度と、第1温水タンク40に設けられている第1温度センサ41の検出温度に基づいて、第1目標貯湯温度の近傍温度を維持するように、給湯温度のフィードバック制御を行ってもよい。この場合、第1温水タンク40内において生じる温水W1の温度変動に応じて、給湯器の給湯温度が調整される。なお、給湯器の給湯温度の調整は、冷媒圧縮機91のモータ95の回転数を制御することにより行ってもよいし、給湯器の循環ポンプの回転数を制御することにより行ってもよい。
Then, even when the temperature further rises and the temperature detected by the
Note that when the temperature reaches the vicinity of the first target stored hot water temperature, hot water
そして、温度がさらに上昇し、第1温度センサ41の検出温度が75℃を超えた場合は、第1給湯器11の運転も停止する。すなわち、給湯器11、12、13全ての運転を停止する。
Then, when the temperature further rises and the temperature detected by the
次に、温度下降時について説明する。
第1温水タンク40内の温度下降時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階下回るたびに給湯器の運転台数を1台ずつ増加させる台数制御を実行する。
例えば、第1温度センサ41の検出温度が75℃を上回った後、70℃を下回ったら、1台の給湯器のみ運転を開始する。次に、60℃を下回ったら、2台の給湯器を運転状態とする。次に、50℃を下回ったら、3台全ての給湯器を運転状態とする。
Next, the case when the temperature drops will be described.
When the temperature in the first
For example, when the temperature detected by the
このように、第1温水タンク40内の用水W1の温度に応じて給湯器の運転台数を増減する制御を行うため、適切に第1温水タンク40内の水温の管理を行うことができる。また、消費電力を抑えることができる。
In this manner, control is performed to increase or decrease the number of operating water heaters according to the temperature of the water W1 in the first
なお、第1温度センサ41の検出温度に応じて給湯器の運転台数を切り替える上で、状態確認時間を設けてもよい。すなわち、温度上昇時において、第1温度センサ41の検出温度が所定の温度閾値を上回っている状態が第1所定時間継続したと判定された場合に、給湯器の運転台数を切り替える等の制御を実行する構成としてもよい。また、温度下降時において、第1温度センサ41の検出温度が所定の温度閾値を下回っている状態が第2所定時間継続したと判定された場合に、給湯器の運転台数を切り替える等の制御を実行する構成としてもよい。
このような制御により、検出温度の下降継続の確認時間、または上昇継続の確認時間に基づいて、給湯器の運転台数の変更等の制御を行うことができる。よって、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値付近で変動する場合において、給湯器の運転開始と運転停止が頻繁に実行されてしまう状況を防ぐことができる。これにより、給湯器および温水供給の給水制御機器(給水ポンプや給水弁等)の故障リスクが低減する。
そして、状態確認時間の設定値は、調整可能となっていることが好ましい。状態確認時間の設定値は、手動または自動で調整可能であり、0よりも大きい値を設定することができる。なお、状態確認時間の計測は、制御部100の内部タイマ等を用いて実施する。
In addition, when switching the number of operating water heaters according to the temperature detected by the
With such control, it is possible to perform control such as changing the number of operating water heaters based on the confirmation time of the continuation of the decrease or the confirmation time of the continuation of the rise of the detected temperature. Therefore, when the temperature detected by the
Further, it is preferable that the set value of the state confirmation time is adjustable. The set value of the state confirmation time can be adjusted manually or automatically, and can be set to a value greater than zero. Note that the state confirmation time is measured using an internal timer of the
なお、第1貯湯制御部140は、所定の温度帯における給湯器の運転台数を、図4のように概ね同一にするのではなく、温度上昇時と温度下降時とで一段階分ずらしてもよい。
例えば、第1温水タンク40内の第1目標貯湯温度を70℃~75℃とする場合について説明する。
このとき、温度上昇時においては、第1温度センサ41の検出温度が60℃以下の場合は、3台全ての給湯器の運転を継続する。60℃を超えたら、2台の給湯器のみ運転を継続する。70℃を超えたら、1台の給湯器のみ運転を継続する。75℃を超えたら、3台全ての給湯器の運転を停止する。
一方、温度下降時においては、第1温度センサ41の検出温度が70℃を下回ったら、1台の給湯器のみ、運転を開始する。60℃を下回ったら、2台の給湯器を運転状態とする。50℃を下回ったら、3台全ての給湯器を運転状態とする。
このような制御であっても、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値付近で変動する場合において、給湯器の運転開始と運転停止が頻繁に実行されてしまう状況を防ぐことができる。
Note that the first hot water
For example, a case where the first target stored hot water temperature in the first
At this time, when the temperature is rising and the temperature detected by the
On the other hand, when the temperature drops, if the temperature detected by the
Even with such control, when the temperature detected by the
なお、本実施形態においては、上述の第1温度センサ41の検出温度に基づくフィードバック制御を行う場合を除き、給湯器11、12、13からの給湯温度は、基本的には一定となるように制御されている。例えば、第1温水タンク40内の第1目標貯湯温度が70℃であれば、目標給湯温度は70℃、あるいは70℃よりも少し高い温度、例えば72℃に設定される。第1温水タンク40内の第1目標貯湯温度が75℃であれば、目標給湯温度は75℃、あるいは75℃よりも少し高い温度、例えば77℃に設定される。給湯器11、12、13は、この目標給湯温度に対応する第1温度の温水W1を給湯する。
In this embodiment, the temperature of the hot water supplied from the
なお、給湯制御部110が各給湯器のローカル制御部に組み込まれる場合、第1貯湯制御部140は、各給湯器のローカル制御部に対して制御指令を出力し、この制御指令を受けて各給湯器が動作することになる。
Note that when the hot water
なお、上述の給湯器の運転の停止には、各給湯器11、12、13の循環ポンプの運転を停止することや、各給湯器11、12、13に対応する流量調整弁を閉じることなど、給湯器からの給湯を停止する動作も含まれる。また、冷媒圧縮機91の駆動を停止して、ヒートポンプ回路の冷媒循環を停止することも含まれる。
In addition, the operation of the above water heaters is stopped by stopping the operation of the circulation pumps of the
なお、給湯器11、12、13のうち、どの給湯器の運転停止/再開を優先して実行するかについては、各給湯器の状態や動作履歴等を踏まえて、適宜決定する構成を採用してもよい。また、予め定めておいても良い。
It should be noted that, among the
次に、第2貯湯制御部150による第2貯湯制御について、図5を参照しながら説明する。
第2温水タンク240に貯留されている貯留水W2は、温水出湯ラインL6を通じて、温水W6として不図示の温水需要箇所に供給される。これにより、第2温水タンク240内の水位WL2は下降していく。
このような状況に対して、第2貯湯制御部150は、第2水位センサ242の検出結果に基づき、温水ポンプ243の制御を行う。
なお、第2水位センサ242の検出水位は、本実施形態においては水位L、水位M、水位Hの3つとなっており、第1水位センサ42と検出水位数が異なるが、それ以外の構造は第1水位センサ42と同じであるため、ここでは説明を省略する。
Next, the second hot water storage control by the second hot water
The stored water W2 stored in the second
In such a situation, the second hot water
In addition, the detection water level of the second
第2貯湯制御部150は、水位下降時(図5の矢印Aを参照。)において、第2温水タンク240内の貯留水W2の水位WL2が水位Lを下回ったことを検出すると、第2温水タンク240内の貯留水W2が不足状態にあると判断し、温水ポンプ243を駆動させる。これにより、第1温水タンク40内の貯留水W1が、第2温水タンク240内に供給される。
このとき、第1温水タンク40内の温水W1(給湯器により第1温度まで加温されていた温水W1)が第2温水タンク240内に供給されることにより、第2温水タンク240内の貯留水W2(蒸気Sを利用して第1温度よりも高い第2温度まで加温されていた貯留水W2)の温度が低下することを考慮し、昇温用給蒸弁54を全開にして、第2温水タンク240に可能な限りの蒸気Sを供給する。なお、給蒸制御部130は、このときにおいては、第2温度センサ241が検出した温度によらずに、昇温用給蒸弁54の開度を全開とする制御を行い、第2温水タンク240内の貯留水W2を、極力早期に昇温する。
When the second hot water
At this time, the hot water W1 in the first hot water tank 40 (hot water W1 that has been heated to the first temperature by the water heater) is supplied into the second
このような制御を行うことにより、水位WL2は回復していく(図5の矢印Bを参照。)。そして、水位上昇時のあるタイミングにおいて、第2水位センサ242が、水位WL2が水位Mを上回ったことを検出する。
第2貯湯制御部150は、第2温水タンク240内の水位WL2が水位Mを上回ったことを検出すると、昇温用給蒸弁54の制御を、第2温度センサ241の検出温度に基づく通常の温度制御に戻す。なお、この時点では、依然として第2温水タンク240内の水位WL2は高いとはいえない状況であるため、温水ポンプ243の運転は継続する。
By performing such control, the water level WL2 recovers (see arrow B in FIG. 5). Then, the second
When the second hot water
次に、さらに水位WL2が上昇し、第2温水タンク240内の水位WL2が水位Hを上回ったことを検出すると、第2温水タンク240内の貯留水W2が十分な量に達したと判断し、温水ポンプ243の駆動を停止する。なお、昇温用給蒸弁54の制御は、給蒸制御部130による通常の温度制御状態を維持する。
その後、温水需要箇所による温水の消費により、第2温水タンク240内の貯留水W2の水位WL2が低下し、再び水位Lを下回った場合は、前述と同様、温水ポンプ243を駆動して第1温水タンク40内の温水W1を、第2温水タンク240内に供給する。
Next, when the water level WL2 rises further and it is detected that the water level WL2 in the second
After that, when the water level WL2 of the stored water W2 in the second
以上のような第2貯湯制御により、第2温水タンク240内の温水W2が少なくなったときに、適切なタイミングで第1温水タンク40から第2温水タンク240に温水を供給することができる。また、第2温水タンク240内の温水温度を適切に制御することができる。
With the second hot water storage control as described above, hot water can be supplied from the first
なお、昇温用給蒸弁54の制御については、第2温水タンク240内の水位WL2にかかわらず、常に第2温度センサ241の検出温度に基づく通常の温度制御を行う構成を採用してもよい。
なお、第2温水タンク240内の水位WL2が水位Hを上回ったことを検出したとき、昇温用給蒸弁54を閉じてもよい。
なお、第2貯湯制御部150は、給蒸制御部130を介して昇温用給蒸弁54を制御してもよい。
Regarding the control of the heating
Incidentally, when it is detected that the water level WL2 in the second
Note that the second hot water
なお、第1水位センサ42、第2水位センサ242は、電極式水位検出器に限らず、各種の水位検出器を採用することが可能である。例えばフロート式の水位検出器を複数設けて、各水位閾値を検出できるようにしてもよい。また、電極式水位検出器とフロート式の水位検出器を組み合わせて使用してもよい。さらに、連続的な水位を測定可能な圧力式水位センサや静電容量式水位センサ等の水位検出部を用いて、複数の水位閾値を検出してもよい。
The first
本実施形態に示されるように、給湯器と第1温水タンク40の間で温水の循環を行い、第2温水タンク240内に蒸気を供給する構成を採用することにより、第1温水タンク40内で第1温度付近の温度を維持し、第2温水タンク240内で第2温度まで昇温することが可能となる。よって、第2温度の温水を安定して製造することができる。
As shown in this embodiment, by adopting a configuration in which hot water is circulated between the water heater and the first
以上のように、本実施形態の温水製造システム1は、用水W1をヒートポンプ式給湯システム10の凝縮器に流通させながら、第1温度まで加温する第1加温手段2と、第1加温手段2で加温された用水W1を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを利用して第1温度よりも高い第2温度まで昇温する第2加温手段3と、を備える。
図6~図8を用いて、この構成を採用する効果を詳細に説明する。
As described above, the hot
The effect of adopting this configuration will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8. FIG.
図6は、加温手段として蒸気ボイラ装置30からの蒸気Sのみを用いて温水製造システムを構築した第1の比較例である。
温水需要箇所側が求める温水の温度は、その用途によって異なるが、例えば食品や薬品用のびんの洗浄、パストライザー殺菌(瓶詰の殺菌)等を行う場合は、75℃~95℃程度の高温域の温水が求められることがある。そこで、温水製造システムが、高温域の温水、例えば90℃の温水を温水需要箇所側に供給するケースについて説明する。
FIG. 6 shows a first comparative example in which a hot water production system is constructed using only the steam S from the
The temperature of hot water required by the hot water demand side varies depending on the application. Hot water may be requested. Therefore, a case will be described where the hot water production system supplies hot water in a high temperature range, for example, hot water at 90° C. to the hot water demand side.
図6の温水製造システム5は、加温手段として蒸気ボイラ装置30からの蒸気Sのみを利用している。ここで、蒸気ボイラは、ガス燃焼または油燃焼のバーナを有し、化石燃料を使用して蒸気を発生するものである。そのため、この温水製造システム5のCO2排出量およびランニングコストは比較的高い値となっており、大幅な削減が求められている。
The hot
そこで加温手段として、COPが高いヒートポンプ式給湯システム10を用いた温水製造システムを採用することが考えられる。
図7は、加温手段として、ヒートポンプ式給湯システム10のみを用いて温水製造システム6を構築した第2の比較例である。電力のCO2排出係数(0.51kgCO2/kWh)は、都市ガス13AのCO2排出係数(0.18kgCO2/kWh)よりも大きいが、出力当たりのCO2排出量で比較すると、COPの高いヒートポンプの方が蒸気ボイラよりも少なくなる。また、電力単価(15円/kWh程度)は、都市ガス13Aの燃料単価(6.2円/kWh程度)よりも高いが、出力当たりのランニングコストで比較すると、COPの高いヒートポンプの方が蒸気ボイラよりも安くなる。そのため、温水製造システム6は、図6の温水製造システム5よりは、CO2排出量およびランニングコストが低下する。
Therefore, it is conceivable to employ a hot water production system using a heat pump type hot
FIG. 7 shows a second comparative example in which the hot
ただし、ヒートポンプは、給湯温度が低ければCOPは相対的に高く、CO2排出量の削減効果が高いものの、給湯温度を高めて使用する場合は、COPは相対的に低くなり、CO2排出量の削減効果が低下する。
例えば、90℃の温水を給湯する場合におけるヒートポンプのCOPは、一例として2.8相当である。よって、加温手段として蒸気ボイラからの蒸気のみを利用する温水製造システム5と比較したときのCO2排出量の削減効果(CO2排出削減比)は10%程度に留まる。また、ランニングコストの削減効果(ランニングコスト削減比)も20%程度に留まる。
However , if the hot water supply temperature is low, the COP of the heat pump is relatively high, and the effect of reducing CO2 emissions is high. reduction effect decreases.
For example, the COP of a heat pump when hot water of 90° C. is supplied is equivalent to 2.8 as an example. Therefore, the CO 2 emission reduction effect (CO 2 emission reduction ratio) is only about 10% when compared with the hot
次に、本実施形態の温水製造システム1、すなわち、用水W1をヒートポンプ式給湯システム10の凝縮器に流通させながら第1温度まで加温する第1加温手段2と、第1加温手段2で加温された用水W1を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを利用して第1温度よりも高い第2温度まで昇温する第2加温手段3と、を備えるハイブリッド温水製造システムについて検討する。
Next, the hot
図8に、このような温水製造システム1の概要を示す模式的な図を示す。
このような温水製造システム1であれば、第1加温手段2としてのヒートポンプ式給湯システム10が、高効率で運転できる温度帯まで、例えば70℃まで用水W1を加温し、この加温された温水W1を、蒸気ボイラ装置30からの蒸気Sを利用して高温域まで、例えば90℃まで昇温することが可能であり、高温域の温水を高効率で製造することができる。
FIG. 8 shows a schematic diagram showing an outline of such a hot
In such a hot
ここで、給湯温度が70℃の場合におけるヒートポンプのCOPは、一例として4.2相当であり、非常に高い。本実施形態の温水製造システム1においては、ヒートポンプは、このような高いCOPを維持できる温度帯までの加温を受け持つ。
例えば、温水製造システム1として90℃の温水を製造したい場合において、ヒートポンプは70℃までの加温を受け持つ。このとき、ヒートポンプは、90℃の温水を製造するのに必要な総熱出力の60%~80%(負荷率60%~80%)程度を受け持つこととなる。
そして、70℃から90℃までの昇温は、蒸気ボイラが受け持つ。このとき、蒸気ボイラは、90℃の温水を製造するのに必要な総熱出力の20%~40%(負荷率20%~40%)程度を受け持つこととなる。
Here, the COP of the heat pump when the hot water supply temperature is 70° C. is, for example, equivalent to 4.2, which is extremely high. In the hot
For example, when the hot
A steam boiler takes charge of raising the temperature from 70°C to 90°C. At this time, the steam boiler takes charge of about 20% to 40% (load factor of 20% to 40%) of the total heat output required to produce hot water of 90°C.
そして、ヒートポンプと蒸気ボイラをこのような組合せで用いたときの温水製造システム1は、加温手段として蒸気ボイラからの蒸気のみを利用する温水製造システム5と比較して、CO2排出量の削減効果が30%程度となり、その削減効果は非常に高い。また、ランニングコストの削減効果についても35%程度となり、その削減効果は非常に高い。
And the hot
このように、本実施形態の温水製造システム1を使用することにより、出湯温度を高めた場合であっても、CO2排出量、ランニングコストを極めて効果的に削減することができる。
また、本実施形態の温水製造システム1であれば、目標とする出湯温度に応じて、ヒートポンプと蒸気ボイラの出力割合、すなわちそれぞれの熱出力の受け持ち分(出力分担)を適切に調整することにより、極めて効果的にCO2排出量の削減、ランニングコストの削減を実現することができる。
温水製造システム1の目標出湯温度に応じたヒートポンプと蒸気ボイラの出力割合の関係は、テーブルや計算式により記憶されていることが好ましい。例えば、目標出湯温度を設定可能な構成とし、設定された目標出湯温度に応じて、適切なヒートポンプと蒸気ボイラの出力割合が設定される。
Thus, by using the hot
In addition, in the hot
It is preferable that the relationship between the output ratio of the heat pump and the steam boiler according to the target hot water outlet temperature of the hot
図9は、本実施形態の温水製造システム1を用いて、例えば90℃の温水を製造して出湯する場合における、CO2排出削減比およびランニングコスト削減比を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the CO 2 emission reduction ratio and the running cost reduction ratio when hot water of, for example, 90° C. is produced and discharged using the hot
図9のグラフの横軸は、ヒートポンプの給湯温度である。そして、図9の折れ線グラフの縦軸は、CO2排出削減比およびランニングコスト削減比である。
ここで、CO2排出削減比は、加温手段として蒸気ボイラからの蒸気のみを利用する温水製造システム5のCO2排出量を100%とした場合に、本実施形態の温水製造システム1で削減できたCO2排出量の割合を示している。すなわち、CO2排出削減比が25%であれば、温水製造システム1への転換を図ることで、100%のCO2排出量を75%まで削減できることを意味している。
一方、ランニングコスト削減比は、加温手段として蒸気ボイラからの蒸気のみを利用する温水製造システム5のランニングコストを100%とした場合に、本実施形態の温水製造システム1で削減できたランニングコストの割合を示している。すなわち、ランニングコスト削減比が30%であれば、温水製造システム1への転換を図ることで、100%のランニングコストを70%まで削減できることを意味している。
そして、図9の棒グラフの縦軸は、ヒートポンプと蒸気ボイラの出力割合、すなわち、それぞれの熱出力の受け持ち分(出力分担)を示す。
ヒートポンプの出力割合を示す棒グラフには、そのヒートポンプの給湯温度におけるCOPが付記されている。給湯温度が高くなるほど、COPは低下する。
The horizontal axis of the graph in FIG. 9 is the hot water supply temperature of the heat pump. The vertical axis of the line graph in FIG. 9 is the CO2 emission reduction ratio and the running cost reduction ratio.
Here, the CO 2 emission reduction ratio is reduced in the hot
On the other hand, the running cost reduction ratio is the running cost that can be reduced in the hot
The vertical axis of the bar graph in FIG. 9 indicates the output ratio between the heat pump and the steam boiler, that is, the share of thermal output (output sharing).
The COP at the hot water supply temperature of the heat pump is added to the bar graph showing the output ratio of the heat pump. The higher the hot water supply temperature, the lower the COP.
図9の折れ線グラフにおいて、ヒートポンプ給湯温度=90℃のデータと、ヒートポンプ給湯温度=50℃~80℃のデータを比較すると、ヒートポンプのみを用いて90℃の温水を製造する場合(ヒートポンプ給湯温度=90℃のデータ)に比べて、ヒートポンプで50~80℃まで加温し、その後蒸気を利用して90℃まで昇温した方が、明らかにCO2削減効果が高く、またランニングコスト削減効果が高いことが理解できる。例えば、ヒートポンプで50~70℃まで加温し、その後蒸気を利用して90℃まで昇温すれば、CO2削減効果、ランニングコスト削減効果は高い。
さらに、折れ線グラフの傾向からして、例えばヒートポンプで85℃まで加温し、その後蒸気を利用して90℃まで加温した場合であっても、本発明の効果が得られることを理解することができる。
In the line graph of FIG. 9, comparing the data for heat pump hot water supply temperature = 90°C and the data for heat pump hot water supply temperature = 50°C to 80°C, it is found that when hot water of 90°C is produced using only the heat pump (heat pump hot water supply temperature = 90°C data), heating to 50 to 80°C with a heat pump and then using steam to raise the temperature to 90°C clearly has a higher CO2 reduction effect and a running cost reduction effect. I can understand that it is expensive. For example, heating to 50 to 70°C with a heat pump and then raising the temperature to 90°C using steam will greatly reduce CO2 and running costs.
Furthermore, from the tendency of the line graph, it should be understood that the effect of the present invention can be obtained even when the temperature is heated to 85°C by a heat pump and then heated to 90°C by using steam. can be done.
このように、本実施形態の温水製造システム1、すなわち、用水W1をヒートポンプ式給湯システム10の凝縮器に流通させながら、第1温度まで加温する第1加温手段2と、第1加温手段2で加温された用水W1を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを利用して第1温度よりも高い第2温度まで昇温する第2加温手段と、を備えたハイブリッド温水製造システムを使用することにより、システムとしての出湯温度を高める場合であっても、CO2排出量、ランニングコストを極めて効果的に削減することができる。
Thus, the hot
そして、本実施形態の温水製造システム1の第1加温手段2は、用水W1をヒートポンプ式給湯器の凝縮器に循環させながら、第1温度まで加温している。
このように、第1加温手段2が循環方式であれば、貫流(一過流通)方式に比べて、ヒートポンプ回路90の凝縮器92への通水流量を減らしつつ、用水W1を効率的に加温することが可能となり、ランニングのコストパフォーマンスに優れたシステムを構築することができる。
The first heating means 2 of the hot
In this way, if the first heating means 2 is a circulation system, the water W1 can be efficiently supplied while reducing the water flow rate to the
そして、本実施形態の温水製造システム1の第2加温手段3は、第1加温手段2で加温された用水W1を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sと直接熱交換させて第1温度よりも高い第2温度まで昇温している。
このように、第1加温手段2で加温された用水W1を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sと直接熱交換させることにより、第1加温手段2で加温された用水W1は迅速に昇温する。すなわち、蒸気Sの全熱(顕熱および潜熱)が利用されることにより、第1加温手段2で加温された用水W1は迅速に昇温する。よって、出湯温度の制御応答性も向上する。
The second heating means 3 of the hot
Thus, by directly exchanging heat between the water W1 heated by the first heating means 2 and the steam S generated by the
なお、このような効果を得る上で、給湯器として、電気駆動の冷媒圧縮機を有するヒートポンプ式給湯器を用い、蒸気ボイラとして、ガス燃焼または油燃焼のバーナを有する蒸気ボイラを用いることが特に好ましい。
そして、第1温度を50~85℃とし、第2の温度を、第1温度よりも高い温度であって、75℃~95℃とすることで、本発明の効果を適切に得ることができる。好ましくは、第1温度を50~80℃とし、前記第2温度を、第1温度よりも高い温度であって、75~95℃とする。さらに好ましくは、第1温度を50~70℃とし、前記第2温度を75~95℃とする。
このように、電気駆動の冷媒圧縮機を有するヒートポンプ式給湯器と、化石燃料を燃焼させるバーナを有する蒸気ボイラを組み合わせ、それぞれで加温する温度範囲を適切に設定することで、ヒートポンプ式給湯器単独で、あるいは蒸気ボイラ単独で高温水を製造する場合に比べて、高いCO2排出量の削減効果と高いランニングコストの削減効果を得ることができる。
In order to obtain such an effect, it is particularly preferable to use a heat pump type water heater having an electrically driven refrigerant compressor as the water heater and use a steam boiler having a gas-fired or oil-fired burner as the steam boiler. preferable.
By setting the first temperature to 50 to 85° C. and the second temperature to 75° C. to 95° C., which is higher than the first temperature, the effects of the present invention can be appropriately obtained. . Preferably, the first temperature is 50 to 80°C, and the second temperature is higher than the first temperature and is 75 to 95°C. More preferably, the first temperature is 50-70°C, and the second temperature is 75-95°C.
In this way, by combining a heat pump type water heater having an electrically driven refrigerant compressor and a steam boiler having a burner that burns fossil fuels and appropriately setting the heating temperature range for each, the heat pump type water heater It is possible to obtain a high CO2 emission reduction effect and a high running cost reduction effect as compared with the case of producing high-temperature water by using the steam boiler alone or by using the steam boiler alone.
なお、本実施形態の温水製造システム1は、第2加温手段3として、第2温水タンク240を備えていることが好ましいが、第2温水タンク240を設けず、第1温水タンク40から出湯した温水W1に対して、その流路中において直接給蒸を行う構成を採用してもよい。
The hot
なお、適切な貯湯制御を行う上で、ヒートポンプ式給湯システム10を構成する給湯器は、複数台有することが好ましいが、1台であってもよい。1台の場合は、本実施形態において説明した複数台の給湯器による制御は行わず、第1温水タンク40の水温に基づく給湯のオンオフ制御等が行われる。
なお、給湯器を複数台とする場合は、2台以上の任意の台数とすることができる。
In order to perform appropriate hot water storage control, it is preferable to have a plurality of water heaters constituting the heat pump hot
In addition, when using a plurality of water heaters, the number can be any number of two or more.
なお、蒸気ボイラ装置30を構成するボイラは、複数台有することが好ましいが、1台であってもよい。1台の場合は、測定された蒸気圧力値と、目標蒸気圧力値に基づき、燃焼率の制御等が行われてもよい。
なお、複数台のボイラを用いる場合は、2台以上の任意の台数とすることができる。
また、蒸気ボイラ装置30を構成するボイラは、貫流ボイラ以外のボイラであってもよい。
In addition, although it is preferable to have a plurality of boilers constituting the
In addition, when using a plurality of boilers, any number of two or more can be used.
Moreover, the boiler which comprises the
なお、製造した温水は、食品や薬品用のびんの洗浄用、パストライザー殺菌用に限らず、各種の用途に使用することができる。
例えば、食品・飲料分野における温水利用であれば、原材料・加工品の加温、洗びん、製造機器の定置洗浄(CIP)などの用途に利用することができる。
また、食品・飲料分野における蒸気利用であれば、蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを高温調理(揚げ物、蒸し物、炒め物)、レトルト釜殺菌(パウチや缶詰の殺菌)、製造設備の定置殺菌(SIP)、温水製造のバックアップなどに利用することができる。
そして、機械分野における温水利用であれば、湯洗・脱脂などの用途に利用することができる。
これらの用途においても、75℃~95℃程度の高温域の温水が求められることがあり、このような高温域の温水を必要とする場合において、本実施形態の温水製造システム1は特に好適に利用可能である。
In addition, the hot water produced can be used for various purposes other than washing bottles for food and medicines and pasteurizer sterilization.
For example, when hot water is used in the food and beverage field, it can be used for purposes such as heating raw materials and processed products, washing bottles, and cleaning in place (CIP) of manufacturing equipment.
In addition, if steam is used in the food and beverage field, the steam S generated by the
And, if hot water is used in the mechanical field, it can be used for purposes such as hot water washing and degreasing.
In these applications, hot water in a high temperature range of about 75 ° C. to 95 ° C. may be required, and in the case where hot water in such a high temperature range is required, the hot
以上説明した本実施形態の温水製造システム1によれば、以下のような効果が奏される。
According to the hot
(1)本実施形態の温水製造システム1は、用水W1をヒートポンプ式給湯システム10のヒートポンプ式給湯器11、12、13の凝縮器92に循環させながら第1温度まで加温する第1加温手段2と、第1加温手段2で加温された用水を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sと直接熱交換させて第1温度よりも高い第2温度まで昇温する第2加温手段3と、を備える。
このように、用水を加温する上で、ヒートポンプ式給湯器11、12、13により高効率に加温できる温度までは第1加温手段2で加温し、さらなる昇温は、蒸気Sと直接熱交換させることによって行うため、出湯温度を高めた場合であっても、CO2排出量の削減効果、ランニングコストの削減効果が高い温水製造システムを提供することができる。また、昇温に蒸気Sを用いており、かつ直接熱交換を行うため、温度制御応答性が極めて良好となる。また、第1加温手段が循環方式であるため、貫流(一過流通)方式に比べて凝縮器92への通水流量を減らしつつ、用水を効率的に加温することが可能になり、ランニングのコストパフォーマンスに優れたシステムを構築できる。
(1) The hot
In this way, when the water is heated, the first heating means 2 heats the water to a temperature that can be heated with high efficiency by the heat
(2)本実施形態の温水製造システム1の給湯器11、12、13は、電気駆動の冷媒圧縮機91を有し、蒸気ボイラ装置30は、ガス燃焼または油燃焼のバーナを有し、第1温度は50~70℃であり、第2温度は75~95℃である。
このように、電気駆動の冷媒圧縮機を有するヒートポンプ式給湯器と、化石燃料を燃焼させるバーナを有する蒸気ボイラを組み合わせ、それぞれで加温する温度範囲を適切に設定することで、ヒートポンプ式給湯器単独で、あるいは蒸気ボイラ単独で高温水を製造する場合に比べて、高いCO2排出量の削減効果と高いランニングコストの削減効果を得ることができる。
(2) The
In this way, by combining a heat pump type water heater having an electrically driven refrigerant compressor and a steam boiler having a burner that burns fossil fuels and appropriately setting the heating temperature range for each, the heat pump type water heater It is possible to obtain a high CO2 emission reduction effect and a high running cost reduction effect as compared with the case of producing high-temperature water by using the steam boiler alone or by using the steam boiler alone.
(3)本実施形態の温水製造システム1の第1加温手段2は、未加温の用水W5が補給され、この用水W5を給湯器11、12、13に循環加温させることにより生成した温水W1を貯留する第1温水タンク40を備え、第2加温手段3は、第1温水タンク40から温水が供給される第2温水タンク240と、第2温水タンク240に蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを供給する昇温用給蒸ラインL2と、昇温用給蒸ラインL2に設けられた昇温用給蒸弁54と、を備える。
このように、給湯器11、12、13と第1温水タンク40の間で温水W1の循環を行い、第2温水タンク240内に蒸気Sを供給する構成を採用することにより、第1温水タンク40内で第1温度付近の温度を維持し、第2温水タンク240で第2温度まで昇温することが可能となる。よって、第2温度の温水を安定して製造することができる。
(3) The first heating means 2 of the hot
In this way, by adopting a configuration in which the hot water W1 is circulated between the
(4)本実施形態の第2加温手段3は、第2温水タンク240内の温水W2の温度を検出する第2温度センサ241を備え、第2温度センサ241の検出温度が目標貯湯温度になるように昇温用給蒸弁54の開度を制御する。
これにより、第2温水タンク240内の温水温度を適切に制御することができる。
(4) The second heating means 3 of this embodiment includes a
Thereby, the hot water temperature in the second
(5)本実施形態の温水製造システム1は、第1温水タンク40内の水位WL1を検出する第1水位センサ42と、第1温水タンク40に用水を補給する補給水ラインL5と、補給水ラインL5に設けられた補給水弁62と、を備え、第1水位センサ42の検出水位が設定水位を下回ると、補給水弁62を開放する。
これにより、第1温水タンク40内の温水W1が少なくなったときに、適切なタイミングで補給水ラインL5から用水W5の補給を行うことができる。
(5) The hot
As a result, when the amount of hot water W1 in the first
(6)本実施形態の温水製造システム1は、第1温水タンク40と第2温水タンク240とを接続する温水送出ラインL16に設けられた温水ポンプ243と、第2温水タンク240の水位WL2を検出する第2水位センサ242と、を備え、第2水位センサ242の検出水位が設定水位を下回ると、温水ポンプ243を駆動する。
これにより、第2温水タンク240内の温水W2が少なくなったときに、適切なタイミングで第1温水タンク40から第2温水タンク240に温水を供給することができる。
(6) In the hot
Thereby, when the hot water W2 in the second
(7)本実施形態の温水製造システム1は、第1温水タンク40内の温水W1の温度を検出する第1温度センサ41を備え、第1加温手段2は、複数の給湯器11、12、13を含み、第1温水タンク40には、給湯器11、12、13の運転台数を変更するための複数段階の温度閾値が設定され、第1温水タンク40内の温度下降時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階下回るたびに給湯器11、12、13の運転台数を1台ずつ増加させる台数制御を実行し、第1温水タンク40内の温度上昇時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階上回るたびに給湯器11、12、13の運転台数を1台ずつ減少させる台数制御を実行する。
このように、第1温水タンク40内の温水温度に応じて給湯器11、12、13の運転台数を増減させるため、適切に第1温水タンク40内の温水温度の管理を行うことができる。また、消費電力を抑えることができる。
(7) The hot
Since the number of
(8)本実施形態の温水製造システム1の給湯器11、12、13は、ヒートポンプ回路90上に設けられた冷媒圧縮機91と、給湯器11、12、13の給湯温度を検出する給湯温度センサ14、15、16と、を備え、給湯温度センサ14、15、16の検出温度が目標給湯温度になるように冷媒圧縮機91の回転数を制御する。
これにより、給湯器11、12、13の給湯温度を適切に制御することができる。
(8) The
Thereby, the hot water temperature of the
(9)本実施形態の温水製造方法は、用水をヒートポンプ式給湯器11、12、13の凝縮器92に循環させながら第1温度まで加温する第1加温工程と、第1加温工程で加温された用水を蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sと直接熱交換させて第1温度よりも高い第2温度まで昇温する第2加温工程と、を備える。
このように、用水を加温する上で、ヒートポンプ式給湯器11、12、13により高効率に加温できる温度までは第1加温工程で加温し、さらなる昇温は、蒸気Sと直接熱交換させることによって行うため、出湯温度を高めた場合であっても、CO2排出量の削減効果、ランニングコストの削減効果が高い温水製造方法を提供することができる。また、昇温に蒸気Sを用いており、かつ直接熱交換を行うため、温度制御応答性が極めて良好となる。また、第1加温工程が循環方式であるため、貫流方式に比べて凝縮器92への通水流量を減らしつつ、用水を効率的に加温することが可能になり、ランニングのコストパフォーマンスに優れた温水製造方法を構築できる。
(9) The hot water production method of the present embodiment includes a first heating step of heating service water to a first temperature while circulating it through the
Thus, in heating the service water, the heat pump
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について、図10を参照しながら説明する。なお、第1実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
第2実施形態の温水製造システム1は、補給水ラインL5を流通する補給水W5と蒸気ボイラ装置30からの蒸気Sとを間接熱交換させる予熱用熱交換器75をさらに備える。
図10は、本発明の第2実施形態に係る温水製造システム1を示す図である。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the description is abbreviate|omitted about the structure similar to 1st Embodiment.
The hot
FIG. 10 is a diagram showing a hot
図10に示されるように、本実施形態においては、補給水ラインL5に、予熱用熱交換器75が設けられている。予熱用熱交換器75は間接熱交換器であり、補給水ラインL5を通じて供給される給水タンク60からの用水(冷水)W5と蒸気ボイラ装置30からの蒸気との間で間接熱交換を行う。予熱用熱交換器75は、補給水弁62の下流側に設けられている。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, a preheating
本実施形態の蒸気供給ライン53(昇温用給蒸ラインL2)は途中で分岐しており、一方が第2温水タンク240に接続され、他方が予熱用熱交換器75に接続されている。第2温水タンク240に接続されている側のラインには、第1実施形態と同様の昇温用給蒸弁54が設けられている。一方、予熱用熱交換器75に接続されている側のラインは予熱用給蒸ラインL10を構成し、この予熱用給蒸ラインL10には、予熱用給蒸弁76が設けられている。
The steam supply line 53 (heating steam supply line L2) of the present embodiment is branched on the way, one of which is connected to the second
これらの予熱用熱交換器75、予熱用給蒸ラインL10、予熱用給蒸弁76は追加の加温手段を構成し、補給水ラインL5を通じて供給される補給水W5を加温する機能を有する。
These preheating
本実施形態において、第1貯湯制御部140は、第1実施形態において説明した貯湯制御に加えて、予熱用給蒸弁76の制御を行う。具体的には、補給水弁62を開放する際に、予熱用給蒸弁76も一緒に開放する制御を行う。これにより、補給水ラインL5を通じて供給される補給水W5による、第1温水タンク40内の貯留水W1の水温の急激な低下を防ぐことができる。
In this embodiment, the first hot water
補給水弁62は、第1実施形態と同様に、第1温水タンク40内の水位WL1が例えば水位LLを下回ったことを検出したときに開放される。これにより、給水タンク60に貯留されている冷水である補給水W5が、第1温水タンク40に供給されることとなり、第1温水タンク40内の貯留水W1を補給することができるが、第1温水タンク40内の貯留水W1の水温は、当然に低下してしまう。
As in the first embodiment, the
本実施形態における予熱用熱交換器75は、このような補給水W5の補給による第1温水タンク40内の貯留水W1の水温の低下を極力防ぐために設けられている。すなわち、補給水弁62を開放する際に、予熱用給蒸弁76も一緒に開放することにより、補給水ラインL5を通じて第1温水タンク40内に供給される補給水W5が加温される。これにより、補給水ラインL5から第1温水タンク40に補給水W5を補給するときにおいて、補給水W5の温度を高めることができる。
よって、給湯器で第1温水タンク40内の用水W1を循環して加温する際に、比較的早く第1温度まで加温することができる。
The preheating
Therefore, when the water heater circulates and heats the water W1 in the first
以上説明した本実施形態の温水製造システム1によれば、(1)~(9)に加えて、以下のような効果が奏される。
According to the hot
(10)本実施形態の温水製造システム1は、補給水ラインL5を流通する補給水W5と蒸気とを間接熱交換させる予熱用熱交換器75と、予熱用熱交換器75に蒸気ボイラ装置30で発生させた蒸気Sを供給する予熱用給蒸ラインL10と、予熱用給蒸ラインL10に設けられた予熱用給蒸弁76と、を備え、補給水弁62を開放する際に、予熱用給蒸弁76を開放する。
これにより、補給水ラインL5から第1温水タンク40に用水を補給するときに、補給水の温度を高めることができる。
(10) The hot
As a result, the temperature of the replenishing water can be increased when replenishing the first
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について、図11、図12を参照しながら説明する。なお、第1実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
第3実施形態の温水製造システム1は、給湯器11、12、13の循環加温対象を第1温水タンク40の貯留水W1または給水タンク60の貯留水W21に切り替える切替手段290(切替弁291~296)をさらに備える。
図11は、本発明の第3実施形態に係る温水製造システム1の要部を示す図であり、第1温水タンク40と、給水タンク60と、給湯器11、12、13と、切替手段290(切替弁291~296)との関係を示す概略図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. In addition, the description is abbreviate|omitted about the structure similar to 1st Embodiment.
The hot
FIG. 11 is a diagram showing the essential parts of the hot
図11に示されるように、本実施形態においては、給湯器11、12、13と第1温水タンク40との間を接続する第1循環ラインを構成する第1給湯ラインL1および第1給湯戻りラインL1Rと、給湯器11、12、13と給水タンク60との間を接続する第2循環ラインを構成する第2給湯ラインL21および第2給湯戻りラインL21Rを備える。
第1給湯ラインL1、第1給湯戻りラインL1R、第2給湯ラインL21、第2給湯戻りラインL21Rはそれぞれ、複数の給湯器11、12、13に接続するために、図11に示されるように途中で分岐している。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, a first hot water supply line L1 and a first hot water supply return line L1 constituting a first circulation line connecting between the
A first hot water supply line L1, a first hot water supply return line L1R, a second hot water supply line L21, and a second hot water supply return line L21R are connected to a plurality of
給湯器11の温水の出口側(温水を出湯する側)には、切替弁291が設けられている。また、給湯器11の温水の入口側(温水が戻る側)には、切替弁292が設けられている。この、一対の切替弁291、292を制御することにより、給湯器11と第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態と、給湯器11と給水タンク60の間で貯留水W21が循環する接続状態とを切り替えることができる。切替弁291を第1給湯ラインL1側に切り替え、かつ切替弁292を第1給湯戻りラインL1R側に切り替えたとき、給湯器11と第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となる。切替弁291を第2給湯ラインL21側に切り替え、かつ切替弁292を第2給湯戻りラインL21R側に切り替えたとき、給湯器11と給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となる。
A switching
給湯器12についても同様に、一対の切替弁293、294を制御することにより、給湯器12と第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態と、給湯器12と給水タンク60の間で貯留水W21が循環する接続状態とを切り替えることができる。
給湯器13についても同様に、一対の切替弁295、296を制御することにより、給湯器13と第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態と、給湯器13と給水タンク60の間で貯留水W21が循環する接続状態とを切り替えることができる。
Similarly for the
Similarly, for the
次に、切替手段290の具体的な制御内容について、図11、図12を参照しながら説明する。
第1貯湯制御部140は、第1温水タンク40に設けられた第1温度センサ41の検出結果に基づき、切替手段290を構成する切替弁291~296の制御を行う。
Next, specific control contents of the switching means 290 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.
The first hot water
より詳細には、第1温水タンク40内の水温上昇時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階上回るたびに第1温水タンク40に対する給湯器の接続台数を1台ずつ減少させると同時に、給水タンク60に対する給湯器の接続台数を1台ずつ増加させるように切替手段290を制御する。
More specifically, when the water temperature in the first
以下に、第1温水タンク40内において目標とする貯湯温度である第1目標貯湯温度を70℃とし、台数制御を実行するための温度閾値として、少なくとも50℃、60℃が設定されている場合の例について説明する。
Below, the case where the first target stored hot water temperature, which is the target stored hot water temperature in the first
温度上昇時において、第1温度センサ41の検出温度が50℃以下の場合は、3台全ての給湯器11、12、13と第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるよう、切替弁291~296を制御する。
When the temperature detected by the
次に、温度が上昇し、第1温度センサ41の検出温度が50℃を超えたら、3台中1台の給湯器のみ、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替手段290を制御する。
例えば、第3給湯器13のみ、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替弁295、296を制御する。このとき、第1給湯器11および第2給湯器12は、引き続き第1温水タンク40との間で貯留水W1を循環させている。
Next, when the temperature rises and the temperature detected by the
For example, the switching
次に、温度がさらに上昇し、第1温度センサ41の検出温度が60℃を超えたら、3台中2台の給湯器について、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替手段290を制御する。
例えば、第3給湯器13に加えて、第2給湯器12についても、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替弁293、294を制御する。このとき、第1給湯器11は、引き続き第1温水タンク40との間で貯留水W1を循環させている。
Next, when the temperature further rises and the temperature detected by the
For example, in addition to the
そして、温度がさらに上昇し、第1温度センサ41の検出温度が、第1目標貯湯温度である70℃となったときにおいても、この第1目標貯湯温度の近傍温度を維持できるように、引き続き1台の給湯器のみ、第1温水タンク40との間で貯留水W1を循環させる。
なお、第1目標貯湯温度の近傍温度になったとき、給湯制御部110は、引き続き給湯温度一定制御を行ってもよいが、第1実施形態で示したような、第1温度センサ41に基づくフィードバック制御を行ってもよい。
Then, even when the temperature further rises and the temperature detected by the
Note that when the temperature reaches the vicinity of the first target stored hot water temperature, the hot water
そして、温度がさらに上昇し、第1温度センサ41の検出温度が75℃を超えた場合は、3台全ての給湯器について、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替弁291~296を制御する。これにより、給湯器と第1温水タンク40との間は、貯留水W1が循環していない状態となる。
When the temperature further rises and the temperature detected by the
次に、温度下降時について説明する。
第1温水タンク40内の温度下降時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階下回るたびに第1温水タンク40に対する給湯器の接続台数を1台ずつ増加させると同時に、給水タンク60に対する給湯器の接続台数を1台ずつ減少させるように切替手段290を制御する。
例えば、第1温度センサ41の検出温度が75℃を上回った後、70℃を下回ったら、1台の給湯器のみ、第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるよう、切替手段290を切り替える。次に、第1温度センサ41の検出温度が60℃を下回ったら、2台の給湯器について、第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるよう、切替手段290を切り替える。次に、第1温度センサ41の検出温度が50℃を下回ったら、3台全ての給湯器が第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるように切替手段290を切り替える。この制御においては、第1温水タンク40に対する給湯器の接続台数を1台増加させたときは、給水タンク60に対する給湯器の接続台数を1台減少させる。
Next, the case when the temperature drops will be described.
When the temperature in the first
For example, when the temperature detected by the
なお、第1温度センサ41の検出温度に応じて切替手段290を切り替える上で、状態確認時間を設けてもよい。すなわち、温度上昇時において、第1温度センサ41の検出温度が所定の温度閾値を上回っている状態が第1所定時間継続したと判定された場合に、切替手段290を切り替える制御を実行する構成としてもよい。また、温度下降時において、第1温度センサ41の検出温度が所定の温度閾値を下回っている状態が第2所定時間継続したと判定された場合に、切替手段290を切り替える制御を実行する構成としてもよい。
このような制御により、検出温度の下降継続の確認時間、または上昇継続の確認時間に基づいて、切替手段290により切り替え制御を行うことができる。よって、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値付近で変動する場合において、切替手段290による切り替え制御が頻繁に実行されてしまう状況を防ぐことができる。
そして、状態確認時間の設定値は、調整可能となっていることが好ましい。状態確認時間の設定値は、手動または自動で調整可能であり、0よりも大きい値を設定することができる。なお、状態確認時間の計測は、制御部100の内部タイマ等を用いて実施する。
In addition, when switching the switching means 290 according to the detected temperature of the
With such control, switching control can be performed by the switching means 290 based on the confirmation time of the continuation of the decrease of the detected temperature or the confirmation time of the continuation of the increase. Therefore, when the temperature detected by the
Further, it is preferable that the set value of the state confirmation time is adjustable. The set value of the state confirmation time can be adjusted manually or automatically, and can be set to a value greater than zero. Note that the state confirmation time is measured using an internal timer of the
なお、第1貯湯制御部140は、所定の温度帯における切替手段290の制御状態を、図14のように概ね同一にするのではなく、温度上昇時と温度下降時とで一段階分ずらしてもよい。
例えば、第1温水タンク40内の第1目標貯湯温度を70℃~75℃とする場合について説明する。
このとき、温度上昇時においては、第1温度センサ41の検出温度が60℃以下の場合は、3台全ての給湯器11、12、13と第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるよう、切替弁291~296を制御する。60℃を超えたら、3台中1台の給湯器のみ、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替手段290を制御する。70℃を超えたら、3台中2台の給湯器について、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替手段290を制御する。
75℃を超えたら、3台全ての給湯器について、給水タンク60との間で貯留水W21が循環する接続状態となるよう、切替弁291~296を制御する。
Note that the first hot water
For example, a case where the first target stored hot water temperature in the first
At this time, when the temperature is rising, if the temperature detected by the
When the temperature exceeds 75° C., the switching
一方、温度下降時においては、第1温度センサ41の検出温度が70℃を下回ったら、1台の給湯器のみ、第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるよう、切替手段290を切り替える。60℃を下回ったら、2台の給湯器について、第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるよう、切替手段290を切り替える。50℃を下回ったら、3台全ての給湯器が第1温水タンク40との間で貯留水W1が循環する接続状態となるように切替手段290を切り替える。
このような制御であっても、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値付近で変動する場合において、給湯器の運転開始と運転停止が頻繁に実行されてしまう状況を防ぐことができる。
On the other hand, when the temperature drops, when the temperature detected by the
Even with such control, when the temperature detected by the
なお、給湯器の給湯温度の制御については、第1実施形態と同様、基本的には給湯温度一定制御であるが、一部について、第1温度センサ41に基づくフィードバック制御を行ってもよい。
As for the control of the hot water supply temperature of the water heater, basically the same as in the first embodiment, the hot water supply temperature constant control is performed, but feedback control based on the
なお、給湯器との間で貯留水を循環する給水タンク60は、給湯器に供給する用水(第1温水タンク40内に補給する補給水)および/または蒸気ボイラ装置30に供給する給水を貯留するタンクであることが好ましいが、加温されることが好ましい用水を貯留しているものであれば、その他の給水タンクであってもよい。
The
これにより、必要性に応じて第1温水タンク40または給水タンク60切り替えて温水製造を行うことができる。また、切り替え可能とすることによりヒートポンプ式給湯器11、12、13の運転を極力継続することが可能となり、ヒートポンプ式給湯器11、12、13の運転再開初期の低温水供給の問題を解消することができる。
Thereby, hot water can be produced by switching the first
なお、給水タンク60内の貯留水の温度を検出する第3温度センサを設け、第1貯湯制御部140は、第3温度センサの検出温度が加温停止温度になると、給水タンク60に給湯中の給湯器を停止させる制御を行ってもよい。
その後、第3温度センサの検出温度が加温開始温度まで低下したとき、給水タンク60への給湯を停止した給湯器の運転を再開し、給水タンク60と給湯器との循環を再開する制御を行ってもよい。
あるいは、給水タンク60内の貯留水の水位を検出する第3水位センサを設け、第3水位センサの検出水位が加温開始水位になると、給水タンク60への給湯を停止した給湯器の運転を再開し、給水タンク60と給湯器との循環を再開する制御行ってもよい。
これにより、給水タンク内の貯留水温度の管理を適切に行うことができる。
A third temperature sensor is provided to detect the temperature of the water stored in the
Thereafter, when the temperature detected by the third temperature sensor drops to the heating start temperature, the operation of the water heater that has stopped supplying hot water to the
Alternatively, a third water level sensor is provided to detect the water level of the water stored in the
As a result, the temperature of the water stored in the water supply tank can be properly managed.
以上説明した本実施形態の温水製造システム1によれば、(1)~(10)に加えて、以下のような効果が奏される。
According to the hot
(11)本実施形態の温水製造システム1は、給湯器11、12、13に供給する用水および/または蒸気ボイラ装置30に供給する給水を貯留する給水タンク60と、給湯器11、12、13の循環加温対象を第1温水タンク40の貯留水W1または給水タンク60の貯留水W21に切り替える切替手段290と、を備える。
これにより、必要性に応じて第1温水タンク40または給水タンク60切り替えて温水製造を行うことができる。また、切り替え可能とすることによりヒートポンプの運転を極力継続することが可能となり、ヒートポンプの運転再開初期の低温水供給の問題を解消することができる。
(11) The hot
Thereby, hot water can be produced by switching the first
(12)本実施形態の温水製造システム1は、第1温水タンク40内の温水W1の温度を検出する第1温度センサ41を備え、第1加温手段2は、複数の給湯器11、12、13を含み、第1温水タンク40には、給湯器11、12、13の接続台数を変更するための複数段階の温度閾値が設定され、第1温水タンク40内の温度下降時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階下回るたびに第1温水タンク40に対する給湯器11、12、13の接続台数を1台ずつ増加させると同時に、給水タンク60に対する給湯器11、12,13の接続台数を1台ずつ減少させるように切替手段290を制御し、第1温水タンク40内の温度上昇時は、第1温度センサ41の検出温度が温度閾値を1段階上回るたびに第1温水タンク40に対する給湯器11、12、13の接続台数を1台ずつ減少させると同時に、給水タンク60に対する給湯器11、12、13の接続台数を1台ずつ増加させるように切替手段290を制御する。
これにより、必要性に応じて第1温水タンク40または給水タンク260に切り替えて温水製造を行うことができる。また、切替手段290を制御することによりヒートポンプの運転を極力継続することが可能となり、ヒートポンプの運転再開初期の低温水供給の問題を解消することができる。
(12) The hot
Thereby, hot water can be produced by switching to the first
(13)本実施形態の温水製造システム1は、給水タンク60内の貯留水の温度を検出する第3温度センサを備え、第3温度センサの検出温度が加温停止温度になると給水タンク60に給湯中の給湯器を停止させる。
これにより、給水タンク60内の貯留水温度の管理を適切に行うことができる。
(13) The hot
Thereby, the temperature of the water stored in the
以上、本発明の温水製造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。 Although preferred embodiments of the hot water production system of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified as appropriate. It is also possible to combine multiple embodiments.
1…温水製造システム
2…第1加温手段
3…第2加温手段
10…ヒートポンプ式給湯システム
11…第1ヒートポンプ式給湯器
12…第2ヒートポンプ式給湯器
13…第3ヒートポンプ式給湯器
14、15、16…給湯温度センサ
30…蒸気ボイラ装置
31…貫流ボイラ
40…第1温水タンク
41…第1温度センサ
42…第1水位センサ
421…第1電極棒
422…第2電極棒
423…第3電極棒
424…第4電極棒
425…第5電極棒
51…蒸気ヘッダ
52…連結ライン
53…蒸気供給ライン
54…昇温用給蒸弁
55…圧力計
60…給水タンク
62…補給水弁
70…温調用熱交換器
71…出湯温度センサ
72…温調用給蒸弁
75…予熱用熱交換器
76…予熱用給蒸弁
80…切替手段
81、82、83…切替弁
90…ヒートポンプ回路
91…冷媒圧縮機
92…凝縮器
93…膨張弁
94…蒸発器
100…制御部
110…給湯制御部
120…ボイラ制御部
130…給蒸制御部
140…第1貯湯制御部
150…第2貯湯制御部
240…第2温水タンク
241…第2温度センサ
242…第2水位センサ
243…温水ポンプ
290…切替手段
L1…第1給湯ライン
L1R…第1給湯戻りライン
L2…昇温用給蒸ライン
L3…ヒートポンプ給水ライン
L4…ボイラ給水ライン
L5…補給水ライン
L6…温水出湯ライン
L7…冷媒循環ライン
L8…熱源水供給ライン
L9…温調用給蒸ライン
L10…予熱用給蒸ライン
L16…温水送出ライン
L21…第2給湯ライン
L21R…第2給湯戻りライン
W1…用水(温水、貯留水)
W2…温水(貯留水)
W5…補給水(用水、冷水)
W6…温水
W21…貯留水
S…蒸気
R…冷媒
WL1、WL2…水位
REFERENCE SIGNS LIST 1 hot water production system 2 first heating means 3 second heating means 10 heat pump hot water supply system 11 first heat pump water heater 12 second heat pump water heater 13 third heat pump water heater 14 15, 16 Hot water temperature sensor 30 Steam boiler 31 Once-through boiler 40 First hot water tank 41 First temperature sensor 42 First water level sensor 421 First electrode bar 422 Second electrode bar 423 3 electrode rods 424 fourth electrode rod 425 fifth electrode rod 51 steam header 52 connection line 53 steam supply line 54 temperature raising steam valve 55 pressure gauge 60 water supply tank 62 supply water valve 70 Temperature control heat exchanger 71 Hot water outlet temperature sensor 72 Temperature control steam supply valve 75 Preheating heat exchanger 76 Preheating steam supply valve 80 Switching means 81, 82, 83 Switching valve 90 Heat pump circuit 91 Refrigerant compressor 92 Condenser 93 Expansion valve 94 Evaporator 100 Control section 110 Hot water supply control section 120 Boiler control section 130 Steam supply control section 140 First hot water storage control section 150 Second hot water storage control section 240 Second hot water tank 241 Second temperature sensor 242 Second water level sensor 243 Hot water pump 290 Switching means L1 First hot water supply line L1R First hot water supply return line L2 Heating steam supply line L3 Heat pump water supply Line L4 Boiler water supply line L5 Make-up water line L6 Hot water supply line L7 Refrigerant circulation line L8 Heat source water supply line L9 Temperature control steam supply line L10 Preheating steam supply line L16 Hot water delivery line L21 Second Hot water supply line L21R: Second hot water supply return line W1: Service water (hot water, stored water)
W2: Hot water (reserved water)
W5... Make-up water (service water, cold water)
W6...Hot water W21...Reserved water S...Steam R...Refrigerant WL1, WL2...Water level
Claims (12)
前記第1加温手段で前記目標給湯温度まで加温された用水をガス燃焼または油燃焼のバーナを有する蒸気ボイラで発生させた蒸気と直接熱交換させて、前記目標給湯温度よりも高く設定された目標出湯温度まで昇温する第2加温手段と、
前記第1加温手段および前記第2加温手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記設定された目標出湯温度に応じて、前記給湯器と前記蒸気ボイラの出力分担を調整する温水製造システム。 a first heating means for heating water to a target hot water supply temperature while circulating it through a heat pump water heater having an electrically driven refrigerant compressor ;
The service water heated to the target hot water supply temperature by the first heating means is directly heat-exchanged with steam generated by a steam boiler having a gas-fired or oil-fired burner , and set higher than the target hot water supply temperature. a second heating means for raising the temperature to the set target hot water outlet temperature;
and a control means for controlling the first heating means and the second heating means ,
The hot water production system, wherein the control means adjusts output sharing between the water heater and the steam boiler according to the set target hot water temperature.
未加温の用水が補給され、この用水を前記給湯器に循環加温させることにより生成した温水を貯留する第1温水タンクと、
前記給湯器と前記第1温水タンクの間で用水を循環させる循環ラインと、
前記給湯器で生成した温水の給湯温度を検出する給湯温度センサと、を備え、
前記第2加温手段は、
前記給湯器で生成した温水に前記蒸気ボイラで発生させた蒸気を供給する昇温用給蒸ラインと、
前記昇温用給蒸ラインに設けられた昇温用給蒸弁と、
前記蒸気を供給した後の温水の温度を検出する第2温度センサと、
を備え、
前記制御手段は、
前記給湯温度センサの検出温度が前記目標給湯温度になるように前記給湯器を制御し、
前記第2温度センサの検出温度が前記目標出湯温度になるように前記昇温用給蒸弁の開度を制御する請求項1に記載の温水製造システム。 The first heating means is
a first hot water tank to which unheated service water is replenished and which stores hot water generated by circulating and heating the service water through the water heater ;
a circulation line for circulating service water between the water heater and the first hot water tank;
a hot water supply temperature sensor that detects the hot water supply temperature of hot water generated by the water heater ,
The second heating means is
a heating steam line for supplying steam generated by the steam boiler to hot water generated by the water heater ;
a temperature-increasing steam valve provided in the temperature-increasing steam supply line;
a second temperature sensor that detects the temperature of hot water after supplying the steam;
with
The control means is
controlling the water heater so that the temperature detected by the hot water supply temperature sensor becomes the target hot water supply temperature;
2. The hot water production system according to claim 1, wherein the opening degree of the temperature increasing steam valve is controlled so that the temperature detected by the second temperature sensor becomes the target hot water outlet temperature.
前記第1温水タンクから温水が供給される第2温水タンクを備え、
前記昇温用給蒸ラインは、前記第2温水タンクに前記蒸気ボイラで発生させた蒸気を供給し、
前記第2温度センサは、前記第2温水タンク内の温水の温度を検出する請求項2に記載の温水製造システム。 The second heating means is
A second hot water tank to which hot water is supplied from the first hot water tank,
The temperature-raising steam supply line supplies steam generated by the steam boiler to the second hot water tank,
The hot water production system according to claim 2, wherein the second temperature sensor detects the temperature of hot water in the second hot water tank .
前記第1温水タンク内の温水の温度を検出する第1温度センサを備え、 A first temperature sensor that detects the temperature of hot water in the first hot water tank,
前記制御手段は、 The control means is
前記第1温度センサの検出温度に基づいて、前記循環ラインを介した用水の循環の実行と停止を切り替える請求項2または請求項3に記載の温水製造システム。 4. The hot water production system according to claim 2, wherein the circulation of service water through the circulation line is switched between execution and stop based on the temperature detected by the first temperature sensor.
前記第1温水タンク内の水位を検出する第1水位センサと、
前記第1温水タンクに用水を補給する補給水ラインと、
前記補給水ラインに設けられた補給水弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記第1水位センサの検出水位が設定水位を下回ると、前記補給水弁を開放する、請求項2~4のいずれかに記載の温水製造システム。 The first heating means is
a first water level sensor that detects the water level in the first hot water tank;
a makeup water line for supplying service water to the first hot water tank;
and a makeup water valve provided in the makeup water line,
The control means is
The hot water production system according to any one of claims 2 to 4 , wherein the make-up water valve is opened when the water level detected by the first water level sensor falls below a set water level.
前記予熱用熱交換器に前記蒸気ボイラで発生させた蒸気を供給する予熱用給蒸ラインと、
前記予熱用給蒸ラインに設けられた予熱用給蒸弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記補給水弁を開放する際に、前記予熱用給蒸弁を開放する、請求項5に記載の温水製造システム。 a preheating heat exchanger for indirectly heat-exchanging steam and water flowing through the make-up water line;
a preheating steam supply line for supplying the steam generated by the steam boiler to the preheating heat exchanger;
a preheating steam supply valve provided in the preheating steam supply line,
The control means is
6. The hot water production system according to claim 5, wherein the preheating steam supply valve is opened when the makeup water valve is opened.
前記第2温水タンクの水位を検出する第2水位センサと、を備え、
前記制御手段は、
前記第2水位センサの検出水位が設定水位を下回ると、前記温水ポンプを駆動する、請求項3に記載の温水製造システム。 a hot water pump provided in a hot water delivery line connecting the first hot water tank and the second hot water tank;
a second water level sensor that detects the water level of the second hot water tank,
The control means is
The hot water production system according to claim 3, wherein the hot water pump is driven when the water level detected by the second water level sensor falls below a set water level.
前記第1加温手段は、複数の前記給湯器を含み、
前記第1温水タンクには、前記給湯器の運転台数を変更するための複数段階の温度閾値が設定され、
前記制御手段は、
前記第1温水タンク内の温度下降時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階下回るたびに前記給湯器の運転台数を1台ずつ増加させる台数制御を実行し、
前記第1温水タンク内の温度上昇時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階上回るたびに前記給湯器の運転台数を1台ずつ減少させる台数制御を実行する、請求項3~7のいずれかに記載の温水製造システム。 The first heating means includes a first temperature sensor that detects the temperature of hot water in the first hot water tank,
The first heating means includes a plurality of water heaters,
In the first hot water tank, a plurality of stages of temperature thresholds are set for changing the number of operating water heaters,
The control means is
When the temperature in the first hot water tank drops, each time the temperature detected by the first temperature sensor falls below the temperature threshold by one step, the number of water heaters in operation is increased by one, and
2. When the temperature inside the first hot water tank rises, the number control is executed so that the number of operating water heaters is decreased by one each time the temperature detected by the first temperature sensor exceeds the temperature threshold by one step. The hot water production system according to any one of 3 to 7.
前記給湯器の循環加温対象を前記第1温水タンクの貯留水または前記給水タンクの貯留水に切り替える切替手段と、を備える請求項3~7のいずれかに記載の温水製造システム。 a water supply tank for storing service water to be supplied to the water heater and/or water supply to be supplied to the steam boiler;
The hot water production system according to any one of claims 3 to 7, further comprising switching means for switching the circulating heating target of the water heater to the water stored in the first hot water tank or the water stored in the water supply tank.
前記第1加温手段は、複数の前記給湯器を含み、
前記第1温水タンクには、前記給湯器の接続台数を変更するための複数段階の温度閾値が設定され、
前記制御手段は、
前記第1温水タンク内の温度下降時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階下回るたびに前記第1温水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ増加させると同時に、前記給水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ減少させるように前記切替手段を制御し、
前記第1温水タンク内の温度上昇時は、前記第1温度センサの検出温度が前記温度閾値を1段階上回るたびに前記第1温水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ減少させると同時に、前記給水タンクに対する前記給湯器の接続台数を1台ずつ増加させるように前記切替手段を制御する、請求項9に記載の温水製造システム。 The first heating means includes a first temperature sensor that detects the temperature of hot water in the first hot water tank,
The first heating means includes a plurality of water heaters,
Multiple stages of temperature thresholds are set in the first hot water tank for changing the number of connected water heaters,
The control means is
When the temperature in the first hot water tank drops, the number of water heaters connected to the first hot water tank is increased by one every time the temperature detected by the first temperature sensor falls below the temperature threshold by one step. , controlling the switching means so as to decrease the number of water heaters connected to the water supply tank by one;
When the temperature in the first hot water tank rises, each time the temperature detected by the first temperature sensor exceeds the temperature threshold by one step, the number of water heaters connected to the first hot water tank is decreased by one. 10. The hot water production system according to claim 9, wherein said switching means is controlled so as to increase the number of said water heaters connected to said water supply tank by one.
前記制御手段は、
前記第3温度センサの検出温度が加温停止温度になると前記給水タンクに給湯中の前記給湯器を停止させる、請求項9または10に記載の温水製造システム。 A third temperature sensor that detects the temperature of water stored in the water supply tank,
The control means is
11. The hot water production system according to claim 9 or 10, wherein when the temperature detected by said third temperature sensor reaches a heating stop temperature, said water heater that is supplying hot water to said water supply tank is stopped.
前記第1加温工程で前記目標給湯温度まで加温された用水をガス燃焼または油燃焼のバーナを有する蒸気ボイラで発生させた蒸気と直接熱交換させて、前記目標給湯温度よりも高く設定された目標出湯温度まで昇温する第2加温工程と、を備え、
前記第1加温工程および前記第2加温工程の実行時に、前記設定された目標出湯温度に応じて、前記給湯器と前記蒸気ボイラの出力分担を調整する温水製造方法。 a first heating step of heating service water to a target hot water supply temperature while circulating it through a heat pump water heater having an electrically driven refrigerant compressor ;
The service water heated to the target hot water supply temperature in the first heating step is directly heat-exchanged with steam generated by a steam boiler having a gas-fired or oil-fired burner , and set higher than the target hot water supply temperature. a second heating step of raising the temperature to the set target hot water outlet temperature ;
A method for producing hot water, wherein the output sharing between the water heater and the steam boiler is adjusted according to the set target hot water outlet temperature when the first heating step and the second heating step are performed.
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