(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、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行う。【解決手段】給水タンク３には、ヒートポンプ４の凝縮器１４を介して給水路８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９により給水可能である。給水タンク３内の水位の変動速度に基づき、ヒートポンプ４の出力を制御する。給水路８を介した給水タンク３への給水中、水温センサ２２の検出温度に基づき給水ポンプ１０をインバータ制御して、凝縮器１４の出口側水温を設定温度に維持するように凝縮器１４への通水量を調整するのがよい。【選択図】図１
2013234790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力を変更可能なヒートポンプと、
このヒートポンプの凝縮器を介して給水路により給水可能であると共に、前記凝縮器を介さずに補給水路により給水可能な給水タンクとを備え、
前記給水タンク内の水位の変動速度に基づき、前記ヒートポンプの出力を制御する
ことを特徴とする給水加温システム。
【請求項２】
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に記載の給水加温システム。
【請求項３】
前記給水タンク内の水位上昇時には、水位下降時よりも前記ヒートポンプの出力を減少させるか、水位上昇速度が速いほど前記ヒートポンプの出力を減少させるか、水位上昇速度が設定値以上になると前記ヒートポンプを停止させるかの内、いずれか一以上の制御を行い、
前記給水タンク内の水位下降時には、水位上昇時よりも前記ヒートポンプの出力を増加させるか、水位下降速度が速いほど前記ヒートポンプの出力を増加させるか、水位下降速度が設定値以上になると前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水するかの内、いずれか一以上の制御を行う
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】
前記ヒートポンプは、低負荷運転とこれより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされ、
前記給水タンク内の水位が上昇中で、且つ水位上昇速度（Ｖ）が設定値（Ｖ１）以上（Ｖ１≦Ｖ）である場合、前記ヒートポンプを停止すると共に、前記給水路および前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水を停止し、
前記給水タンク内の水位が上昇中で、且つ水位上昇速度（Ｖ）が設定値（Ｖ１）未満（０＜Ｖ＜Ｖ１）である場合、前記ヒートポンプを低負荷運転しつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水し、
前記給水タンク内の水位が下降中で、且つ水位下降速度（｜Ｖ｜）が設定値（Ｖ１）未満（０＜｜Ｖ｜＜Ｖ１）である場合、前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水し、
前記給水タンク内の水位が下降中で、且つ水位下降速度（｜Ｖ｜）が設定値（Ｖ１）以上（Ｖ１≦｜Ｖ｜）である場合、前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水すると共に、前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水する
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】
前記給水タンク内の水位が下限水位を下回ると、前記給水タンク内の水位の変動速度に拘わらず、前記ヒートポンプを作動させつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水すると共に、前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水し、
前記給水タンク内の水位が上限水位を上回ると、前記給水タンク内の水位の変動速度に拘わらず、前記ヒートポンプを停止させると共に、前記給水路および前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水を停止する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水加温システム。
【請求項６】
前記ヒートポンプの蒸発器に通される熱源流体の温度に基づき、前記ヒートポンプの低負荷運転時の出力を調整する
ことを特徴とする請求項４に記載の給水加温システム。
【請求項７】
前記ヒートポンプの蒸発器に通される熱源流体の量が設定を下回ると、前記ヒートポンプの運転を停止すると共に、前記蒸発器への熱源流体の供給を停止する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項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。このシステムでは、給水タンク（２３）は、給水源（２１）から給水路を介して給水可能であると共に、給水路から分岐してヒートポンプ給湯器（１２）を介しても給水可能である。そして、給水タンク（２３）は、第１水位（５２Ｌ）を下回ると、ヒートポンプ給湯機（１２）からの給水が開始され、第１水位より高水位の第２水位（５２Ｈ）を上回ると、ヒートポンプ給湯機（１２）からの給水が停止される。また、第１水位より低水位の第３水位（３２Ｌ）を下回ると、給水源（２１）からの給水が開始され、第３水位より高水位であるが第１水位より低水位の第４水位（３２Ｈ）を上回ると、給水源（２１）からの給水が停止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５４３１号公報（請求項４、図２−３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載の発明では、給水タンク内の水位に応じて、ヒートポンプ経由で給水するか、それに加えて直接にも給水するか、あるいはすべての給水を停止するかが切り替えられる。
【０００５】
しかしながら、ヒートポンプ経由で給水する場合、ヒートポンプの出力は一定であり、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことができない。
【０００６】
そこで、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、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、出力を変更可能なヒートポンプと、このヒートポンプの凝縮器を介して給水路により給水可能であると共に、前記凝縮器を介さずに補給水路により給水可能な給水タンクとを備え、前記給水タンク内の水位の変動速度に基づき、前記ヒートポンプの出力を制御することを特徴とする給水加温システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、給水タンク内の水位の変動速度に基づき、ヒートポンプの出力を制御することで、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことができる。
【０００９】
請求項２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に記載の給水加温システムである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、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、ヒートポンプの凝縮器への通水量を調整するので、ヒートポンプが高出力であるほど、給水路を介した給水タンクへの給水量は増加する。よって、給水タンク内の水位の変動速度に基づき、ヒートポンプの出力を制御すれば、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことができる。また、給水路を介した給水タンクへの給水中、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ことで、給水路経由の給水温度を所望に維持することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記給水タンク内の水位上昇時には、水位下降時よりも前記ヒートポンプの出力を減少させるか、水位上昇速度が速いほど前記ヒートポンプの出力を減少させるか、水位上昇速度が設定値以上になると前記ヒートポンプを停止させるかの内、いずれか一以上の制御を行い、前記給水タンク内の水位下降時には、水位上昇時よりも前記ヒートポンプの出力を増加させるか、水位下降速度が速いほど前記ヒートポンプの出力を増加させるか、水位下降速度が設定値以上になると前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水するかの内、いずれか一以上の制御を行う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。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、給水タンク内の水位が上昇中か下降中か、給水タンク内の水位の上昇速度または下降速度に基づき、ヒートポンプの出力を制御しつつ給水タンクへの給水を制御することで、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記ヒートポンプは、低負荷運転とこれより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされ、前記給水タンク内の水位が上昇中で、且つ水位上昇速度（Ｖ）が設定値（Ｖ１）以上（Ｖ１≦Ｖ）である場合、前記ヒートポンプを停止すると共に、前記給水路および前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水を停止し、前記給水タンク内の水位が上昇中で、且つ水位上昇速度（Ｖ）が設定値（Ｖ１）未満（０＜Ｖ＜Ｖ１）である場合、前記ヒートポンプを低負荷運転しつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水し、前記給水タンク内の水位が下降中で、且つ水位下降速度（｜Ｖ｜）が設定値（Ｖ１）未満（０＜｜Ｖ｜＜Ｖ１）である場合、前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水し、前記給水タンク内の水位が下降中で、且つ水位下降速度（｜Ｖ｜）が設定値（Ｖ１）以上（Ｖ１≦｜Ｖ｜）である場合、前記ヒートポンプを高負荷運転しつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水すると共に、前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水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。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、給水タンク内の水位の変動速度に応じて、ヒートポンプの出力、給水路を介した給水タンクへの給水、および補給水路を介した給水タンクへの給水を切り替えることで、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を簡易に制御することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記給水タンク内の水位が下限水位を下回ると、前記給水タンク内の水位の変動速度に拘わらず、前記ヒートポンプを作動させつつ前記給水路を介して前記給水タンクへ給水すると共に、前記補給水路を介しても前記給水タンクへ給水し、前記給水タンク内の水位が上限水位を上回ると、前記給水タンク内の水位の変動速度に拘わらず、前記ヒートポンプを停止させると共に、前記給水路および前記補給水路を介した前記給水タンクへの給水を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水加温システムである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、給水タンク内の水位が下限水位を下回ると、給水路および補給水路を介して給水タンクへ強制的に給水する一方、給水タンク内の水位が上限水位を上回ると、給水路および補給水路を介した給水タンクへの給水を強制的に停止する。これにより、給水タンク内の水位を最低限以上に保つと共に、オーバーフローするのを防止することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記ヒートポンプの蒸発器に通される熱源流体の温度に基づき、前記ヒートポンプの低負荷運転時の出力を調整することを特徴とする請求項４に記載の給水加温システムである。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、熱源流体の温度を考慮してヒートポンプの低負荷運転時の出力を調整することで、熱源流体の温度変化に拘わらず、給水路を介した給水タンクへの給水流量を安定させることができる。
【００１９】
さらに、請求項７に記載の発明は、前記ヒートポンプの蒸発器に通される熱源流体の量が設定を下回ると、前記ヒートポンプの運転を停止すると共に、前記蒸発器への熱源流体の供給を停止することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の給水加温システムである。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、ヒートポンプの熱源流体がなくなると、ヒートポンプの運転を停止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
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、給水タンク内の貯留水の使用負荷に応じて、給水タンクへの給水を迅速に効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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。
【図２】図１の給水加温システムの制御方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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への給水路に設けたポンプ７が制御される。ボイラ２からの蒸気は、各種の蒸気使用設備（図示省略）へ送られるが、蒸気使用設備からのドレン（蒸気の凝縮水）を給水タンク３へ戻してもよい。
【００２６】
給水タンク３は、補給水タンク５から、ヒートポンプ４を介して給水路８により給水可能であると共に、ヒートポンプ４を介さずに補給水路９により給水可能である。給水路８に設けた給水ポンプ１０と、補給水路９に設けた補給水ポンプ１１との作動を制御することで、給水路８と補給水路９との内、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。給水路８には、給水ポンプ１０より下流に、廃熱回収熱交換器１２とヒートポンプ４とが順に設けられている。
【００２７】
給水ポンプ１０は、本実施例では、インバータにより回転数を制御可能とされる。給水ポンプ１０の回転数を変更することで、給水路８を介した給水タンク３への給水量を調整することができる。一方、補給水ポンプ１１は、本実施例では、オンオフ制御される。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、熱源として熱源供給路２０を通る熱源水から熱をくみ上げ、凝縮器１４において、給水路８の水を加温する。
【００３１】
ヒートポンプ４は、凝縮器１４と膨張弁１５との間に、所望により過冷却器１７を設けてもよい。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、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。
【００３２】
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。
【００３３】
ところで、ヒートポンプ４は、その出力（圧縮機１３の容量）を変更可能とされている。本実施例では、圧縮機１３のモータの回転数をインバータで変更することで、ヒートポンプ４は、低負荷運転とこれより高出力の高負荷運転とを切り替え可能とされている。たとえば、高負荷運転では全負荷運転（１００％出力）され、低負荷運転では高負荷運転よりも低負荷運転（たとえば５０％出力）される。
【００３４】
熱源水タンク６は、ヒートポンプ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１８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１９が設けられている。
【００３５】
熱源水タンク６の水は、熱源供給路２０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１２を通される。熱源供給路２０には、蒸発器１６より上流側に熱源供給ポンプ２１が設けられており、この熱源供給ポンプ２１を作動させることで、熱源水タンク６からの熱源水を、蒸発器１６と廃熱回収熱交換器１２とに順に通すことができる。
【００３６】
なお、廃熱回収熱交換器１２は、補給水タンク５から過冷却器１７への給水と、蒸発器１６からの熱源水との間接熱交換器である。本実施例の場合、補給水タンク５から給水路８を介した給水タンク３への給水は、補給水タンク５から、廃熱回収熱交換器１２、過冷却器１７および凝縮器１４を順に通された後、給水タンク３へ供給される。
【００３７】
給水路８には、凝縮器１４の出口側に、水温センサ２２が設けられる。この水温センサ２２は、凝縮器１４を通過後の水温を検出する。水温センサ２２の検出温度に基づき、給水ポンプ１０が制御される。ここでは、給水ポンプ１０は、水温センサ２２の検出温度を設定温度Ｔ１（たとえば７５℃）に維持するようにインバータ制御される。つまり、給水路８を介した給水タンク３への給水は、水温センサ２２の検出温度を設定温度Ｔ１に維持するように、流量が調整される。但し、場合により、このような水温センサ２２による流量調整制御を省略することもできる。
【００３８】
給水タンク３には、給水タンク３内の水位の変動速度の監視手段が設けられている。この監視手段は、その構成を特に問わないが、本実施例では、水位に応じた出力を得られるアナログ式の水位検出器２３とされている。具体的には、給水タンク３内の水位に応じて水圧が変わることを利用した水圧式の水位検出器を用いることができるが、これに代えて圧力センサを用いることもできる。あるいは、静電容量式の水位検出器を用いることもできる。
【００３９】
なお、水位の変動速度Ｖとは、単位時間当たりの水位変化であるが、所定時間内の変動水位、言い換えれば一定時間内の水位変動幅ということもできる。詳細は図２に基づき後述するが、本実施例では、所定時間内に水位が上昇すれば、変動速度Ｖをプラスとし、所定時間内に水位が下降すれば、変動速度Ｖをマイナスとする。従って、プラスの変動速度Ｖを上昇速度、マイナスの変動速度Ｖを下降速度ということができる。そして、下降速度という場合、水位は下降中であることが自明であるから、変動速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜を用いることにする。つまり、変動速度Ｖという場合には、プラスの場合もあるし、マイナスの場合もあるが、上昇速度ないし下降速度という場合には、変動速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜として常にプラスとなる。
【００４０】
水位検出器２３は、さらに、給水タンク３内の水位が下限水位を下回ったことを検知すると共に、給水タンク３内の水位が上限水位を上回ったことを検知する。これにより、給水タンク３内の水位が万一不足したり、逆に万一オーバーフローしたりする前に、未然に検知することができる。なお、下限水位や上限水位を検出するための水位検出器は、水位変動速度を監視するための水位検出器と別に構成してもよい。
【００４１】
熱源水タンク６には、設定よりも水位が下がったことを検知する水位検出器２４が設けられている。水位検出器２４の構成は特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。つまり、熱源水タンク６には、低水位検出電極棒２５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。また、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２６を設けておいてもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
図２は、本実施例の給水加温システム１の制御方法の一例を示す図である。この図に示すように、給水タンク３の水位の変動速度Ｖに基づき、ヒートポンプ４（特にその圧縮機１３）および給水ポンプ１０と、補給水ポンプ１１とが制御される。
【００４４】
ヒートポンプ４の出力は、給水タンク３内の水位の変動速度Ｖに基づき制御される。給水タンク３内の水位上昇時には、水位下降時よりもヒートポンプ４の出力を減少させるか、水位上昇速度｜Ｖ｜が速いほどヒートポンプ４の出力を減少させるか、水位上昇速度｜Ｖ｜が設定値Ｖ１以上になる（設定値Ｖ１より速くなる）とヒートポンプ４を停止させるかの内、いずれか一以上の制御を行うのがよい。逆に、給水タンク３内の水位下降時には、水位上昇時よりもヒートポンプ４の出力を増加させるか、水位下降速度｜Ｖ｜が速いほどヒートポンプ４の出力を増加させるか、水位下降速度｜Ｖ｜が設定値Ｖ１以上になる（設定値Ｖ１より速くなる）と補給水路９を介しても給水タンク３へ給水するかの内、いずれか一以上の制御を行うのがよい。なお、水位の変動速度Ｖ（水位上昇速度｜Ｖ｜、水位下降速度｜Ｖ｜）は、制御器が一定時間ごとに、水位検出器２３からの検出信号に基づき求める。
【００４５】
本実施例では、水位変動速度Ｖに応じて、図２に示すように制御される。ここで、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、前述したように、本実施例では、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。さらに、給水ポンプ１０は、ヒートポンプ４の作動に連動し、ヒートポンプ４の作動中は給水ポンプ１０も作動し、ヒートポンプ４の停止中は給水ポンプ１０も停止する。但し、前述したように、給水ポンプ１０は、作動中、水温センサ２２の検出温度を所望に維持するように、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の高負荷運転時は低負荷運転時よりも多い流量で、給水路８を介して給水タンク３へ給水可能となる。
【００４６】
以下、図２の制御について、さらに詳細に説明する。なお、Ｖとは、給水タンク３内の水位の変動速度であり、前述したように、水位上昇中はプラス、水位下降中はマイナスの値をとる。また、Ｖ１とは、制御器に予め設定された設定値（設定速度）である。
【００４７】
（１）Ｖ１≦Ｖの場合。
給水タンク３内の水位が上昇中で、且つ水位の上昇速度｜Ｖ｜が設定値Ｖ１以上（Ｖ１≦｜Ｖ｜）である場合、ヒートポンプ４を停止すると共に、給水ポンプ１０を停止して、給水路８を介した給水タンク３への給水を停止する。この際、補給水ポンプ１１も作動を停止しており、補給水路９を介しても給水タンク３へ給水されない。これにより、給水路８および補給水路９を介した給水タンク３への給水が停止される。
【００４８】
（２）０＜Ｖ＜Ｖ１の場合。
給水タンク３内の水位が上昇中で、且つ水位の上昇速度｜Ｖ｜が設定値Ｖ１未満（０＜｜Ｖ｜＜Ｖ１）である場合、ヒートポンプ４を低負荷運転しつつ給水路８を介して給水タンク３へ給水する。この際、補給水ポンプ１１は作動を停止しており、補給水路９を介しては給水タンク３へ給水されない。
【００４９】
（３）−Ｖ１＜Ｖ＜０の場合。
給水タンク３内の水位が下降中で、且つ水位の下降速度｜Ｖ｜が設定値Ｖ１未満（０＜｜Ｖ｜＜Ｖ１）である場合、ヒートポンプ４を高負荷運転しつつ給水路８を介して給水タンク３へ給水する。この際、補給水ポンプ１１は作動を停止しており、補給水路９を介しては給水タンク３へ給水されない。
【００５０】
（４）Ｖ≦−Ｖ１
給水タンク３内の水位が下降中で、且つ水位の下降速度｜Ｖ｜が設定値Ｖ１以上（Ｖ１≦｜Ｖ｜）である場合、ヒートポンプ４を高負荷運転しつつ給水路８を介して給水タンク３へ給水すると共に、補給水ポンプ１１も作動させて、補給水路９を介しても給水タンク３へ給水する。
【００５１】
以上の（１）〜（４）では、Ｖ＝０、つまり給水タンク３内の水位が変動しない場合については言及しなかったが、この場合は、制御を変更しなくてよい。つまり、たとえば、上記（３）のとおり、−Ｖ１＜Ｖ＜０であるとして、ヒートポンプ４を高負荷運転しつつ給水路８を介して給水タンク３へ給水中、水位の変動がなくなった場合、次に水位が変動するまで、現状の制御を維持（ここではヒートポンプ４を高負荷運転）すればよい。但し、水位の変動がなくなった場合、ヒートポンプ４を低負荷運転しつつ給水路８を介して給水タンク３へ給水するようにしてもよい。つまり、上記（２）の制御を行う条件として、「０＜Ｖ＜Ｖ１」としたが、これを「０≦Ｖ＜Ｖ１」（０≦｜Ｖ｜＜Ｖ１）としてもよい。
【００５２】
本実施例の給水加温システム１は、上述のとおり制御されるのであるが、ヒートポンプ４を運転して、補給水タンク５から給水路８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１２、過冷却器１７および凝縮器１４により徐々に加温されて、所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。さらに、ヒートポンプ４と廃熱回収熱交換器１２とにより、給水加温システム１のシステム効率の向上を図ることができる。
【００５３】
ところで、水位変動速度Ｖの要件により、給水ポンプ１０や補給水ポンプ１１が停止中でも、万一、給水タンク３内の水位が下限水位を下回ると、給水ポンプ１０や補給水ポンプ１１を作動させるのがよい。具体的には、給水タンク３内の水位が下がり、水位検出器２３が下限水位を下回ったことを検知すると、給水タンク３内の水位の変動速度Ｖに拘わらず、所定水位に戻るまで、または所定時間経過するまで、ヒートポンプ４を高負荷運転させつつ給水路８を介して給水タンク３へ給水すると共に、補給水ポンプ１１を作動させて補給水路９を介しても給水タンク３へ給水して、給水タンク３内の水位を回復させるのがよい。そして、その後、通常の制御（水位変動速度Ｖに基づく制御）に戻せばよい。このようにして、給水タンク３内の貯留水の枯渇を未然に防止することができる。
【００５４】
逆に、水位変動速度Ｖの要件により、給水ポンプ１０や補給水ポンプ１１が運転中でも、万一、給水タンク３内の水位が上限水位を上回ると、給水ポンプ１０や補給水ポンプ１１を停止させるのがよい。具体的には、給水タンク３内の水位が上がり、水位検出器２３が上限水位を上回ったことを検知すると、給水タンク３内の水位の変動速度Ｖに拘わらず、所定水位に戻るまで、または所定時間経過するまで、ヒートポンプ４を停止させると共に、給水路８および補給水路９を介した給水タンク３への給水を停止するのがよい。そして、その後、通常の制御（水位変動速度Ｖに基づく制御）に戻せばよい。このようにして、給水タンク３からのオーバーフローを未然に防止することができる。
【００５５】
また、万一、熱源水タンク６内の水位が下限水位を下回ると、ヒートポンプ４を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止するのがよい。具体的には、熱源水タンク６内の水位が下がり、低水位検出電極棒２５が水位を検知しなくなると、ヒートポンプ４の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止して蒸発器１６への熱源水の供給を停止するのがよい。
【００５６】
さらに、ヒートポンプ４の運転中、つまり給水路８を介した給水タンク３への給水中、熱源水タンク６内の水温を熱源温度センサ２６で監視して、その温度に基づきヒートポンプ４（特に低負荷運転時）の出力を調整（補正）してもよい。つまり、ヒートポンプ４の出力％を熱源温度センサ２６の検出温度に応じて変更してもよい。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の運転時の出力％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の運転時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８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。
【００５７】
なお、給水加温システム１の運転中、何らかのトラブルが発生した場合、ヒートポンプ４の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止して蒸発器１６への熱源流体の供給を停止するのがよい。たとえば、補給水タンク５内の水位が万一、下限水位を下回った場合、ヒートポンプ４の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止して蒸発器１６への熱源流体の供給を停止するのがよい。また、給水路８を介した給水中に、給水路８での測定流量が所定値以下になった場合には、給水路８に詰まりがあるなどが想定されるので、ヒートポンプ４の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ２１を停止して蒸発器１６への熱源流体の供給を停止するのがよい。
【００５８】
本発明の給水加温システム１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、給水タンク３内の水位の変動速度Ｖに基づき、ヒートポンプ４の出力を制御しつつ給水タンク３へ給水する構成であれば、図２の構成に限らない。つまり、図２では、水位変動速度Ｖにより制御パターンを四つに分けたが、さらに細かく制御パターンを規定してもよい。
【００５９】
そして、水位上昇時と水位下降時とにヒートポンプ４を低負荷運転させる制御パターンが出現する場合、ヒートポンプ４の低負荷運転時の出力は、給水タンク３の水位下降時の方が水位上昇時よりも高出力に設定されるようにしてもよい。
【００６０】
また、前記実施例では、ヒートポンプ４を高負荷運転、低負荷運転および停止の三位置で制御した例を示したが、ヒートポンプ４を高負荷運転（典型的には全負荷運転＝１００％出力）、中負荷運転（たとえば８０％出力）、低負荷運転（たとえば５０％出力）および停止など、四位置以上で制御してもよい。
【００６１】
また、前記実施例において、制御パターンを区分けするための設定値Ｖ１は、水位上昇時と水位下降時とで、互いに対応した値としたが、互いに異なる値としてもよい。
【００６２】
また、前記実施例では、ヒートポンプ４を高負荷運転、低負荷運転および停止の三位置で制御した例を示したが、給水タンク３内の水位の変動速度Ｖに応じて、ヒートポンプ４の出力を連続的に制御（圧縮機１３をインバータ制御）してもよい。
【００６３】
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４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。
【００６４】
また、給水タンク３に、凝縮器１４を介して給水路８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９により給水可能であれば、給水路８や補給水路９の具体的構成は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、給水路８と補給水路９とは、それぞれ補給水タンク５と給水タンク３とを接続するように並列に設けたが、給水路８と補給水路９との一端部（補給水タンク５側の端部）と他端部（給水タンク３側の端部）の一方または双方は、共通の管路としてもよい。言い換えれば、補給水路９の一端部は、補給水タンク５に接続するのではなく、給水路８から分岐するように設けてもよいし、補給水路９の他端部は、給水タンク３に接続するのではなく、給水タンク３の手前において給水路８に合流するように設けてもよい。補給水路９の一端部を、補給水タンク５に接続するのではなく、給水路８から分岐するように設ける場合、その分岐部より下流において、給水路８に給水ポンプ１０を設ける一方、補給水路９に補給水ポンプ１１を設ければよいが、分岐部よりも上流側の共通管路にのみポンプを設けて、分岐部より下流の給水路８および／または補給水路９に設けたバルブの開度を調整することで、給水路８や補給水路９を通る流量を調整してもよい。
【００６５】
また、前記実施例では、給水タンク３への給水を貯留するために補給水タンク５を設置したが、場合により補給水タンク５の設置を省略して、給水源から直接に給水路８および補給水路９に水を通してもよい。
【００６６】
また、前記実施例では、給水路８を介した給水タンク３への給水流量を調整するために、給水ポンプ１０をインバータ制御したが、給水ポンプ１０をオンオフ制御しつつ、給水路８に設けたバルブの開度を調整してもよい。つまり、水温センサ２２の検出温度に基づき給水路８を介した給水の流量を調整可能であれば、その流量調整方法は適宜に変更可能である。
【００６７】
また、前記実施例では、給水路８および／または補給水路９を介して、補給水タンク５から給水タンク３へ給水可能としたが、これら給水は、軟水器から直接に行ってもよい。たとえば、図１において、給水路８および補給水路９の基端部をまとめて軟水器に接続し、給水ポンプ１０の設置を省略する代わりに給水路８に設けた電動弁（モータバルブ）の開度を調整し、補給水ポンプ１１の設置を省略する代わりに補給水路９に設けた電磁弁の開閉を制御すればよい。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【符号の説明】
【００７０】
１  給水加温システム
２  ボイラ
３  給水タンク
４  ヒートポンプ
５  補給水タンク
６  熱源水タンク
７  ポンプ
８  給水路
９  補給水路
１０  給水ポンプ
１１  補給水ポンプ
１２  廃熱回収熱交換器
１３  圧縮機
１４  凝縮器
１５  膨張弁
１６  蒸発器
１７  過冷却器
１８  供給路
１９  オーバーフロー路
２０  熱源供給路
２１  熱源供給ポンプ
２２  水温センサ
２３  （給水タンクの）水位検出器
２４  （熱源水タンクの）水位検出器
２５  低水位検出電極棒
２６  熱源温度センサ
【図１】
2013234790.tif 000003
【図２】
2013234790.tif 000004