(57)【要約】【課題】ヒートポンプを用いた給水加温システムにおいて、蒸気エンジンを用いて圧縮機を駆動することで、消費電力の削減を図る。【解決手段】ヒートポンプ４は、蒸発器１６に通される熱源流体から熱をくみ上げ、凝縮器１４に通される水を加温する。給水路９を介した給水タンク３への給水は、廃熱回収熱交換器２２、過冷却器１７および凝縮器１４を順に通される。廃熱回収熱交換器２２は、給水路９を介した給水タンク３への給水と、蒸発器１６を通過後の熱源流体との間接熱交換器である。過冷却器１７は、給水路９を介した給水タンク３への給水と、凝縮器１４から膨張弁１５への冷媒との間接熱交換器である。給水タンク３の水は、ボイラ２へ供給され、ボイラ２からの蒸気は、蒸気エンジン８へ供給されて圧縮機１３を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記蒸発器に通される熱源流体から熱をくみ上げ、前記凝縮器に通される水を加温するヒートポンプと、
廃熱回収熱交換器、過冷却器および前記凝縮器を順に通されて給水路により給水可能な給水タンクと、
この給水タンクからの給水を加熱して蒸気にするボイラと、
このボイラからの蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジンとを備え、
前記廃熱回収熱交換器は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、
前記過冷却器は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器であり、
前記蒸気エンジンにより前記圧縮機を駆動する
ことを特徴とする給水加温システム。
【請求項２】
前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、次の（ａ）〜（ｃ）の内、いずれかに用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載の給水加温システム。
（ａ）前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、前記給水路または前記給水タンク内に噴き込まれるか、前記給水路または前記給水タンク内の水と間接熱交換して、前記給水路または前記給水タンク内の水を加温する。
（ｂ）前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、前記蒸発器より上流側において、熱源流体に噴き込まれるか、熱源流体と間接熱交換して、熱源流体を加温する。
（ｃ）前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、そのまままたは昇圧されて、蒸気使用設備へ供給される。
【請求項３】
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記ヒートポンプを運転すると共に、前記ヒートポンプの凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように、前記凝縮器への通水量を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システム。
【請求項４】
前記給水タンクの水位に基づき、前記蒸気エンジンへの給蒸を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水加温システム。
【請求項５】
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、給水流量を所定に保持した状態で、前記ヒートポンプの凝縮器出口側の水温または圧縮機出口側の冷媒圧力もしくは冷媒温度に基づき、前記蒸気エンジンへの給蒸を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを用いた給水加温システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、ボイラ（２４）の給水タンク（２３）への給水を、ヒートポンプ（１２）を用いて加温できるシステムが知られている。また、出願人は、この従来技術に比べてヒートポンプの効率をさらに向上した給水加温システムを提案し、既に特許出願を済ませている（特願２０１２−７９１９１）。
【０００３】
この出願中の給水加温システムは、ヒートポンプと給水タンクとを備え、給水路を介した給水タンクへの給水は、廃熱回収熱交換器、過冷却器および凝縮器を順に通される。廃熱回収熱交換器は、給水路を介した給水タンクへの給水と、蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、過冷却器は、給水路を介した給水タンクへの給水と、凝縮器から膨張弁への冷媒との間接熱交換器である。給水路を介した給水タンクへの給水中、ヒートポンプを運転すると共に、ヒートポンプの凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように、凝縮器への通水量を調整するのが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５４３１号公報（図２、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ヒートポンプを用いた給水加温システムにおいて、蒸気エンジンを用いて圧縮機を駆動することで、消費電力の削減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記蒸発器に通される熱源流体から熱をくみ上げ、前記凝縮器に通される水を加温するヒートポンプと、廃熱回収熱交換器、過冷却器および前記凝縮器を順に通されて給水路により給水可能な給水タンクと、この給水タンクからの給水を加熱して蒸気にするボイラと、このボイラからの蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジンとを備え、前記廃熱回収熱交換器は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体との間接熱交換器であり、前記過冷却器は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水と、前記凝縮器から前記膨張弁への冷媒との間接熱交換器であり、前記蒸気エンジンにより前記圧縮機を駆動することを特徴とする給水加温システムである。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、給水路を介した給水タンクへの給水は、廃熱回収熱交換器、過冷却器および凝縮器を順に通される一方、ヒートポンプの熱源流体は、蒸発器および廃熱回収熱交換器を順に通される。蒸発器を通過後の熱源流体の熱や、凝縮器を通過後の冷媒の熱を用いて、凝縮器への給水を予熱しておくことで、ヒートポンプの効率を向上することができる。また、ヒートポンプの圧縮機は、蒸気エンジンにより駆動されるので、消費電力の削減を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、次の（ａ）〜（ｃ）の内、いずれかに用いられることを特徴とする請求項１に記載の給水加温システムである。
（ａ）前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、前記給水路または前記給水タンク内に噴き込まれるか、前記給水路または前記給水タンク内の水と間接熱交換して、前記給水路または前記給水タンク内の水を加温する。
（ｂ）前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、前記蒸発器より上流側において、熱源流体に噴き込まれるか、熱源流体と間接熱交換して、熱源流体を加温する。
（ｃ）前記蒸気エンジンで使用後の蒸気は、そのまままたは昇圧されて、蒸気使用設備へ供給される。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、蒸気エンジンで使用後の蒸気を用いて、（ａ）給水タンクへの給水または給水タンク内の貯留水を加温したり、（ｂ）蒸発器への熱源流体を加温したり、（ｃ）蒸気使用設備への蒸気を確保したりすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記ヒートポンプを運転すると共に、前記ヒートポンプの凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように、前記凝縮器への通水量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システムである。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、給水路を介した給水タンクへの給水中、凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように、凝縮器への通水量（給水路を介した給水タンクへの給水流量）を調整することで、給水源の水温や熱源流体の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。さらに、凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するために、ヒートポンプを制御するのではなく、凝縮器への通水量を制御するので、ヒートポンプを高効率な高負荷で運転したり、給水タンクの水位などに応じて負荷調整したりできる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記給水タンクの水位に基づき、前記蒸気エンジンへの給蒸を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水加温システムである。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、給水タンクの水位に基づいて、蒸気エンジンへの給蒸を制御してヒートポンプの出力を変更することができる。
【００１４】
さらに、請求項５に記載の発明は、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、給水流量を所定に保持した状態で、前記ヒートポンプの凝縮器出口側の水温または圧縮機出口側の冷媒圧力もしくは冷媒温度に基づき、前記蒸気エンジンへの給蒸を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給水加温システムである。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、給水路を介した給水タンクへの給水中、ヒートポンプの凝縮器出口側の水温に基づき、蒸気エンジンへの給蒸を制御してヒートポンプの出力を調整することで、所望温度の温水を得ることができる。また、圧縮機出口側の冷媒圧力もしくは冷媒温度に基づき制御しても、凝縮器における冷媒温度を所望に維持して、結果として所望温度の温水を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヒートポンプを用いた給水加温システムにおいて、蒸気エンジンを用いて圧縮機を駆動することで、消費電力の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の給水加温システムの一実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の給水加温システム１の一実施例を示す概略図である。
【００１９】
本実施例の給水加温システム１は、ボイラ２の給水タンク３への給水をヒートポンプ４で加温できるシステムであり、ボイラ２への給水を貯留する給水タンク３と、この給水タンク３への給水を貯留する補給水タンク５と、この補給水タンク５から給水タンク３への給水を加温するヒートポンプ４と、このヒートポンプ４の熱源としての熱源水（たとえば廃温水）を貯留する熱源水タンク６とを備える。
【００２０】
ボイラ２は、蒸気ボイラであり、給水タンク３からの給水を加熱して蒸気にする。ボイラ２は、典型的には、蒸気の圧力を所望に維持するように、燃焼量を調整される。また、ボイラ２は、缶体内の水位を所望に維持するように、給水タンク３からボイラ２への給水路またはボイラ２の内部に設けたポンプ７が制御される。ボイラ２からの蒸気は、各種の蒸気使用設備へ送られるが、蒸気使用設備からのドレン（蒸気の凝縮水）を給水タンク３へ戻してもよい。詳細は後述するが、この種の蒸気使用設備の一つとして、ヒートポンプ４を駆動するための蒸気エンジン（スチームモータ）８がある。
【００２１】
給水タンク３は、補給水タンク５から、ヒートポンプ４を介して給水路９により給水可能であると共に、ヒートポンプ４を介さずに補給水路１０により給水可能である。給水路９に設けた給水ポンプ１１と、補給水路１０に設けた補給水ポンプ１２との作動を制御することで、給水路９と補給水路１０との内、いずれか一方または双方を介して、補給水タンク５から給水タンク３へ給水可能である。
【００２２】
給水ポンプ１１は、本実施例では、インバータにより回転数を制御可能とされる。給水ポンプ１１の回転数を変更することで、給水路９を介した給水タンク３への給水流量を調整することができる。一方、補給水ポンプ１２は、本実施例では、オンオフ制御される。
【００２３】
補給水タンク５は、給水タンク３への給水を貯留する。補給水タンク５への給水として、本実施例では軟水が用いられる。すなわち、軟水器（図示省略）にて水中の硬度分を除去された軟水は、補給水タンク５に供給され貯留される。補給水タンク５の水位に基づき軟水器からの給水を制御することで、補給水タンク５の水位は所望に維持される。
【００２４】
ヒートポンプ４は、蒸気圧縮式のヒートポンプであり、圧縮機１３、凝縮器１４、膨張弁１５および蒸発器１６が順次環状に接続されて構成される。そして、圧縮機１３は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。また、凝縮器１４は、圧縮機１３からのガス冷媒を凝縮液化する。さらに、膨張弁１５は、凝縮器１４からの液冷媒を通過させることで、冷媒の圧力と温度とを低下させる。そして、蒸発器１６は、膨張弁１５からの冷媒の蒸発を図る。
【００２５】
従って、ヒートポンプ４は、蒸発器１６において、冷媒が外部から熱を奪って気化する一方、凝縮器１４において、冷媒が外部へ放熱して凝縮することになる。これを利用して、本実施例では、ヒートポンプ４は、蒸発器１６において、熱源水から熱をくみ上げ、凝縮器１４において、給水路９の水を加温する。
【００２６】
ヒートポンプ４は、さらに、凝縮器１４と膨張弁１５との間に、過冷却器１７を備えるのが好ましい。過冷却器１７は、凝縮器１４から膨張弁１５への冷媒と、凝縮器１４への給水との間接熱交換器である。過冷却器１７により、凝縮器１４への給水で、凝縮器１４から膨張弁１５への冷媒を過冷却することができると共に、凝縮器１４から膨張弁１５への冷媒で、凝縮器１４への給水を加温することができる。ヒートポンプ４の冷媒は、好適には、凝縮器１４において潜熱を放出し、過冷却器１７において顕熱を放出する。
【００２７】
つまり、凝縮器１４において、ガス冷媒は凝縮して液冷媒となり、その液冷媒が過冷却器１７に供給されて、過冷却器１７において、液冷媒はさらに冷却（過冷却）される。冷媒の凝縮用と過冷却用とで熱交換器を分けることで、熱交換器の設計が容易となり、熱交換器を簡易な構造で小型化でき、コスト削減を図ることができる。また、汎用の熱交換器の利用も可能となる。
【００２８】
その他、ヒートポンプ４には、圧縮機１３の入口側にアキュムレータを設置したり、圧縮機１３の出口側に油分離器を設置したり、凝縮器１４の出口側（凝縮器１４と過冷却器１７との間）に受液器を設置したりしてもよい。
【００２９】
ヒートポンプ４の圧縮機１３は、蒸気エンジン８により駆動される。本実施例では、ヒートポンプ４の圧縮機１３は、蒸気エンジン８のみで駆動されるが、場合により、蒸気エンジン８に加えて電気モータでも駆動可能とされてもよい。その場合、蒸気エンジン８と電気モータとの駆動割合を適宜に調整すればよい。
【００３０】
蒸気エンジン８は、蒸気を用いて動力を起こす装置である。蒸気エンジン８には、給蒸路１８を介して蒸気が供給され、排蒸路１９を介して蒸気が排出される。蒸気エンジン８への蒸気として、ボイラ２からの蒸気を用いることができる。
【００３１】
蒸気エンジン８への給蒸路１８には、給蒸弁２０が設けられている。給蒸弁２０の開閉を切り替えて、蒸気エンジン８ひいてはヒートポンプ４（圧縮機１３）の作動の有無を切り替えることができる。また、給蒸弁２０の開度を調整することで、蒸気エンジン８ひいてはヒートポンプ４（圧縮機１３）の出力を調整することができる。なお、ボイラ２から蒸気エンジン８への給蒸路１８には、所望により、蒸気ヘッダを設けたり、減圧弁を設けたりしてもよいことは言うまでもない。また、蒸気エンジン８への給蒸制御は、場合により、排蒸路１９に設けた弁により行ってもよい。
【００３２】
蒸気エンジン８で使用後の蒸気は、排蒸路１９を介して導出され、たとえば、次のとおり用いることができる。
【００３３】
（Ａ）実線Ａに示すように、給水路９の内、凝縮器１４より下流において、給水路９内に蒸気エンジン８からの蒸気を噴き込むか、給水路９の水と蒸気エンジン８からの蒸気とを間接熱交換して、給水路９を介した給水タンク３への給水を加温する。
【００３４】
（Ｂ）二点鎖線Ｂに示すように、給水タンク３内に蒸気エンジン８からの蒸気を噴き込むか、給水タンク３内の水と蒸気エンジン８からの蒸気とを間接熱交換して、給水タンク３内の貯留水を加温する。
【００３５】
（Ｃ）二点鎖線Ｃに示すように、熱源水タンク６内に蒸気エンジン８からの蒸気を噴き込むか、熱源水タンク６内の熱源水と蒸気エンジン８からの蒸気とを間接熱交換して、熱源水タンク６内の熱源水を加温する。但し、このような熱源水の加温は、熱源水タンク６ではなく、熱源水タンク６から蒸発器１６への熱源供給路２１において行ってもよい。つまり、熱源供給路２１の内、蒸発器１６より上流において、熱源供給路２１内に蒸気エンジン８からの蒸気を噴き込むか、熱源供給路２１の熱源水と蒸気エンジン８からの蒸気とを間接熱交換して、熱源供給路２１を介した蒸発器１６への熱源水を加温してもよい。
【００３６】
（Ｄ）二点鎖線Ｄに示すように、蒸気エンジン８で使用後の蒸気を、排蒸路１９を介してそのまま蒸気使用設備へ供給するか、蒸気エゼクタなどにより昇圧して蒸気使用設備へ供給する。この際、蒸気ヘッダを介してもよいことは勿論である。
【００３７】
給水加温システム１は、さらに、廃熱回収熱交換器２２を備えるのが好ましい。この廃熱回収熱交換器２２は、過冷却器１７への給水と、蒸発器１６を通過後の熱源水との間接熱交換器である。従って、給水路９の水は、廃熱回収熱交換器２２、過冷却器１７および凝縮器１４へと順に通されることになる。一方、熱源水タンク６の熱源水は、熱源供給路２１を介して、蒸発器１６を通された後、廃熱回収熱交換器２２に通される。
【００３８】
熱源水タンク６は、ヒートポンプ４の熱源としての熱源水を貯留する。熱源水とは、たとえば廃温水（工場などから排出される温水）である。なお、熱源水タンク６には、熱源水の供給路２３が設けられると共に、所定以上の水をあふれさせるオーバーフロー路２４が設けられている。
【００３９】
熱源水タンク６の熱源水は、熱源供給路２１を介して、ヒートポンプ４の蒸発器１６を通された後、廃熱回収熱交換器２２を通される。熱源供給路２１には、蒸発器１６より上流側に熱源供給ポンプ２５が設けられており、この熱源供給ポンプ２５を作動させることで、熱源水タンク６からの熱源水を、蒸発器１６と廃熱回収熱交換器２２とに順に通すことができる。
【００４０】
蒸発器１６を先に通した後に廃熱回収熱交換器２２に熱源水を通すことで、廃熱回収熱交換器２２を先に通した後に蒸発器１６に熱源水を通す場合と比較して、蒸発器１６における冷媒の蒸発温度（つまり蒸発圧力）を高めることができ、圧縮機１３の圧力比を小さくすることができ、省エネルギーを図ることができる。
【００４１】
給水路９には、凝縮器１４の出口側に、出湯温度センサ２６が設けられる。出湯温度センサ２６は、凝縮器１４を通過後の水温を検出する。出湯温度センサ２６の検出温度に基づき、給水ポンプ１１が制御される。ここでは、給水ポンプ１１は、出湯温度センサ２６の検出温度を設定温度（出湯温度設定値）に維持するようにインバータ制御される。つまり、給水路９を介した給水タンク３への給水は、出湯温度センサ２６の検出温度を設定温度に維持するように、流量が調整される。
【００４２】
給水タンク３には、水位検出器２７が設けられる。この水位検出器２７は、その構成を特に問わず、たとえば、電極式水位検出器または静電容量式水位検出器を用いることができる。
【００４３】
熱源水タンク６には、熱源水の有無を確認するために、水位検出器２８が設けられる。この水位検出器２８は、その構成を特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。この場合、熱源水タンク６には、低水位検出電極棒２９が差し込まれており、熱源水の水位が設定を下回っていないかを監視する。
【００４４】
熱源水タンク６には、熱源水の温度を検出する熱源温度センサ３０が設けられる。但し、熱源温度センサ３０は、熱源水タンク６から蒸発器１６への熱源供給路２１に設けてもよい。
【００４５】
次に、本実施例の給水加温システム１の制御（運転方法）について説明する。以下に説明する一連の制御は、図示しない制御器を用いて自動でなされる。
【００４６】
給水タンク３には、給水路９を介して給水可能であると共に補給水路１０を介しても給水可能であるが、通常は、給水路９を介した給水が優先されるように制御されるのが好ましい。たとえば、給水タンク３の水位を設定範囲に維持するように、給水路９を介した給水を制御するが、それでは給水タンク３の水位が設定範囲を維持できない場合には、補給水路１０を介しても給水タンク３へ給水するのが好ましい。このような制御は、給水タンク３に設けた水位検出器２７の検出信号に基づき、給水ポンプ１１と補給水ポンプ１２とを制御することで行うことができる。
【００４７】
給水路９を介した給水中、ヒートポンプ４を運転すると共に、熱源供給ポンプ２５を作動させる。ヒートポンプ４は、その圧縮機１３の作動の有無により、運転と停止が切り替えられる。また、ヒートポンプ４は、給水タンク３の水位に基づき出力を制御されるのがよい。
【００４８】
ヒートポンプ４の発停や出力の制御は、前述したように、給蒸弁２０による蒸気エンジン８への給蒸を制御することで行われる。給水タンク３内の水位が低いほど、蒸気エンジン８ひいてはヒートポンプ４の出力を上げるように、給蒸弁２０の開度を調整するのがよい。この際、蒸気エンジン８の出力は、段階的に切り替えてもよいし、連続的に調整してもよい。たとえば、ヒートポンプ４は、高負荷運転（典型的には全負荷運転＝１００％出力）、低負荷運転（たとえば５０％出力）および停止（０％出力）の三位置で制御される。
【００４９】
給水路９を介した給水中、給水ポンプ１１は、出湯温度センサ２６の検出温度を設定温度に維持するように、回転数をインバータ制御される。その結果、ヒートポンプ４の出力が大きいほど多い流量で、給水路９を介して給水タンク３へ給水可能となる。
【００５０】
ヒートポンプ４を運転して、補給水タンク５から給水路９を介して給水タンク３へ給水する際、補給水タンク５からの給水は、廃熱回収熱交換器２２、過冷却器１７および凝縮器１４により徐々に加温されて、設定温度で給水タンク３へ供給される。給水タンク３とヒートポンプ４（凝縮器１４）との間で水を循環させる場合と比較して、補給水タンク５から給水タンク３への一回の通過（ワンススルー）で給水を加温するので、ヒートポンプ４を通過する前後の給水の温度差を確保して、ヒートポンプ４の成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ることができる。また、各熱交換器をコンパクトに構成することもできる。
【００５１】
また、ヒートポンプ４の運転中、つまり給水路９を介した給水タンク３への給水中、熱源水タンク６の水温を熱源温度センサ３０で監視して、その温度に基づきヒートポンプ４の出力を調整してもよい。ヒートポンプ４の熱源としての熱源水の温度が高温なほど、ヒートポンプ４の出力を下げることができる。熱源水の温度を考慮してヒートポンプ４の出力を調整することで、熱源水の温度変化に拘わらず、給水路９を介した給水タンク３への給水流量を安定させることができる。
【００５２】
さらに、ヒートポンプ４の運転中、熱源水タンク６の水位が下がり、低水位検出電極棒２９が水位を検知しなくなると、ヒートポンプ４の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ２５を停止して蒸発器１６への熱源水の供給を停止するのがよい。これにより、ヒートポンプ４を無駄に運転するのが防止される。また、同様に、ヒートポンプ４の運転中（つまり給水路９を介した給水タンク３への給水制御中）、万一、給水路９を通る給水の量が設定を下回ると、ヒートポンプ４の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ２５を停止して蒸発器１６への熱源水の供給を停止するのがよい。
【００５３】
さて、以上の実施例では、給水路９を介した給水タンク３への給水中、ヒートポンプ４を運転すると共に、出湯温度センサ２６の検出温度を設定温度に維持するように、給水ポンプ１１をインバータ制御して、給水路９を介した給水タンク３への給水流量を調整した。また、その際、好ましくは、給水タンク３の水位に基づいて、蒸気エンジン８への給蒸量を調整して、蒸気エンジン８による圧縮機１３の負荷を調整した。但し、このような制御に代えて、次のような制御を行ってもよい。
【００５４】
すなわち、給水路９を介した給水タンク３への給水中、給水ポンプ１１による給水路９を介した給水タンク３への給水流量を所定の一定流量に保持した状態で、ヒートポンプ４の凝縮器１４出口側の水温または圧縮機１３出口側の冷媒圧力もしくは冷媒温度に基づき、蒸気エンジン８への給蒸量を調整してもよい。具体的には、出湯温度センサ２６の検出温度を設定温度に維持するように、給蒸弁２０を制御するか、圧縮機１３の出口側に設けた圧力センサ３１または温度センサの検出温度を設定温度に維持するように、給蒸弁２０を制御すればよい。凝縮器１４出口側の水温に基づく制御は、直接的に所望温度の温水を得る制御となる。また、圧縮機１３出口側の冷媒圧力または冷媒温度に基づく制御は、凝縮器１４における冷媒の飽和温度を所望に維持し、間接的に所望温度の温水を得る制御となる。
【００５５】
本発明の給水加温システム１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、給水路９を介した給水タンク３への給水流量を調整するために、給水ポンプ１１をインバータ制御したが、給水ポンプ１１をオンオフ制御しつつ、給水路９に設けたバルブの開度を調整してもよい。つまり、出湯温度センサ２６の検出温度などに基づき給水路９を介した給水の流量を調整可能であれば、その流量調整方法は適宜に変更可能である。
【００５６】
また、ヒートポンプ４は、単段に限らず複数段とすることもできる。ヒートポンプ４を複数段にする場合、隣接する段のヒートポンプ同士は、間接熱交換器を用いて接続されてもよいし、直接熱交換器（中間冷却器）を用いて接続されてもよい。後者の場合、下段ヒートポンプの圧縮機からの冷媒と上段ヒートポンプの膨張弁からの冷媒とを受けて、両冷媒を直接に接触させて熱交換する中間冷却器を備え、この中間冷却器が下段ヒートポンプの凝縮器であると共に上段ヒートポンプの蒸発器とされる。このように、複数段（多段）のヒートポンプには、一元多段のヒートポンプの他、複数元（多元）のヒートポンプ、あるいはそれらの組合せのヒートポンプが含まれる。
【００５７】
また、給水タンク３に、凝縮器１４を介して給水路９により給水可能であると共に、凝縮器１４を介さずに補給水路１０により給水可能であれば、給水路９や補給水路１０の具体的構成は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、給水路９と補給水路１０とは、それぞれ補給水タンク５と給水タンク３とを接続するように並列に設けたが、給水路９と補給水路１０との一端部（補給水タンク５側の端部）と他端部（給水タンク３側の端部）の一方または双方は、共通の管路としてもよい。言い換えれば、補給水路１０の一端部は、補給水タンク５に接続するのではなく、給水路９から分岐するように設けてもよいし、補給水路１０の他端部は、給水タンク３に接続するのではなく、給水タンク３の手前において給水路９に合流するように設けてもよい。補給水路１０の一端部を、補給水タンク５に接続するのではなく、給水路９から分岐するように設ける場合、その分岐部より下流において、給水路９に給水ポンプ１１を設ける一方、補給水路１０に補給水ポンプ１２を設ければよいが、分岐部よりも上流側の共通管路にのみポンプを設けて、分岐部より下流の給水路９および／または補給水路１０に設けたバルブの開度を調整することで、給水路９や補給水路１０を通る流量を調整してもよい。
【００５８】
また、前記実施例では、給水タンク３への給水を貯留するために補給水タンク５を設置したが、場合により補給水タンク５の設置を省略して、給水源から直接に給水路９および補給水路１０に水を通してもよい。
【００５９】
また、前記実施例では、給水路９および／または補給水路１０を介して、補給水タンク５から給水タンク３へ給水可能としたが、これら給水は、軟水器から直接に行ってもよい。たとえば、図１において、給水路９および補給水路１０の基端部をまとめて軟水器に接続し、給水ポンプ１１の設置を省略する代わりに給水路９に設けた電動弁（モータバルブ）の開度を調整し、補給水ポンプ１２の設置を省略する代わりに補給水路１０に設けた電磁弁の開閉を制御すればよい。
【００６０】
また、前記実施例では、ボイラ２の給水タンク３への給水をヒートポンプ４で加温できるシステムについて説明したが、給水タンク３の貯留水の利用先は、ボイラ２に限らず適宜に変更可能である。そして、場合により、補給水タンク５や補給水路１０を省略してもよい。
【００６１】
さらに、前記実施例では、ヒートポンプ４の熱源として熱源水を用いた例について説明したが、ヒートポンプ４の熱源流体として、熱源水に限らず、空気や排ガスなど各種の流体を用いることができる。但し、熱源流体は、蒸発器１６においてヒートポンプ４の冷媒に熱（顕熱）を与えつつ自身は温度低下を伴い、その後、廃熱回収熱交換器２２において給水に熱（顕熱）を与えつつ自身は温度低下を伴う流体が好ましい。
【符号の説明】
【００６２】
１  給水加温システム
２  ボイラ
３  給水タンク
４  ヒートポンプ
５  補給水タンク
６  熱源水タンク
８  蒸気エンジン
９  給水路
１０  補給水路
１１  給水ポンプ
１２  補給水ポンプ
１３  圧縮機
１４  凝縮器
１５  膨張弁
１６  蒸発器
１７  過冷却器
１８  給蒸路
１９  排蒸路
２０  給蒸弁
２１  熱源供給路
２２  廃熱回収熱交換器
２６  出湯温度センサ
２７  水位検出器
３１  圧力センサ（または温度センサ）
【図１】
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