JP2015114024A - Water supply heating system - Google Patents
Water supply heating system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015114024A JP2015114024A JP2013255357A JP2013255357A JP2015114024A JP 2015114024 A JP2015114024 A JP 2015114024A JP 2013255357 A JP2013255357 A JP 2013255357A JP 2013255357 A JP2013255357 A JP 2013255357A JP 2015114024 A JP2015114024 A JP 2015114024A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water supply
- water
- temperature
- valve
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 736
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 19
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 15
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 abstract description 6
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 12
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 7
- 239000008234 soft water Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプを用いた給水加温システムに関するものである。 The present invention relates to a feed water heating system using a heat pump.
従来、下記特許文献1に開示されるように、ボイラ(2)の給水タンク(3)への給水を、ヒートポンプ(4)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、給水路(8)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、ヒートポンプ(4)の凝縮器(14)の出口側水温を設定温度に維持するように、典型的には給水ポンプ(10)をインバータ制御して、給水路(8)を介した給水タンク(3)への給水流量を調整する。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1 below, a system capable of heating water supplied to a water supply tank (3) of a boiler (2) using a heat pump (4) is known. In this system, while supplying water to the water supply tank (3) through the water supply channel (8), the heat pump (4) is operated, and the outlet water temperature of the condenser (14) of the heat pump (4) is maintained at the set temperature. Thus, typically, the feedwater pump (10) is inverter-controlled to adjust the feedwater flow rate to the feedwater tank (3) via the feedwater channel (8).
給水路を介した給水タンクへの給水流量の調整は、給水ポンプをインバータ制御して行うのではなく、給水路に設けた給水弁の開度を調整して行いたい場合がある。たとえば、給水元圧(給水源の水圧)により給水路を介して給水タンクへ給水できる場合、給水路に給水ポンプは不要であり、その代わりに給水路に設けた給水弁の開度を調整すれば足りる。 The adjustment of the water supply flow rate to the water supply tank via the water supply path may be performed by adjusting the opening of the water supply valve provided in the water supply path instead of performing the inverter control of the water supply pump. For example, when water can be supplied to the water supply tank via the water supply channel by the water supply source pressure (water pressure of the water supply source), a water supply pump is not required in the water supply channel, and instead, the opening of the water supply valve provided in the water supply channel should be adjusted. It's enough.
ところが、開度調整可能な弁(モータバルブ)から構成される給水弁は、インバータポンプから構成される給水ポンプと比較して、制御の応答速度が遅い。そのため、給水弁を閉鎖すると共にヒートポンプの圧縮機を停止した状態から、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動した直後、凝縮器の通水流量が不足して、凝縮器における冷媒の凝縮不足が生じ、ひいては圧縮機の吐出側の冷媒圧力が上限値を超えて、圧縮機がインターロック停止するおそれがある。すなわち、圧縮機の起動直後、凝縮器の通水流量が十分でないと、凝縮器における冷媒の凝縮が所望になされず、圧縮機の吐出側において冷媒の圧力が過度に上昇し、圧縮機が強制停止するおそれがある。 However, a water supply valve composed of a valve (motor valve) whose opening degree can be adjusted has a slower control response speed than a water feed pump composed of an inverter pump. Therefore, from the state where the water supply valve is closed and the compressor of the heat pump is stopped, immediately after opening the water supply valve and starting the compressor, the water flow rate of the condenser is insufficient and the refrigerant is insufficiently condensed. As a result, the refrigerant pressure on the discharge side of the compressor may exceed the upper limit value, and the compressor may be interlocked. In other words, immediately after the start of the compressor, if the flow rate of the condenser is not sufficient, condensation of the refrigerant in the condenser is not desired, the refrigerant pressure excessively increases on the discharge side of the compressor, and the compressor is forced May stop.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、給水路を介した給水タンクへの給水流量の調整を給水弁の開度調整により行う給水加温システムにおいて、圧縮機の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止することにある。また、それにより、圧縮機のインターロック停止を回避して、給水加温システムの所期の運転を実現することを課題とする。 Accordingly, the problem to be solved by the present invention is that in the feed water warming system in which the feed water flow rate to the feed water tank via the feed channel is adjusted by adjusting the opening of the feed valve, the refrigerant pressure on the discharge side when the compressor is started Is to prevent the excessive rise. Moreover, it makes it a subject to avoid the interlock stop of a compressor and to implement | achieve the expected driving | operation of a feed water heating system by it.
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、前記凝縮器を介して給水路により給水可能な給水タンクと、前記給水路に設けられ、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整する給水弁とを備え、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整し、前記給水弁を閉鎖すると共に前記圧縮機を停止した状態から、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際、前記設定温度を下げるか、前記給水弁を設定開度以上とするか、前記蒸発器への熱源流体の供給を設定流量以下とすることを特徴とする給水加温システムである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 is characterized in that a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner to circulate a refrigerant, and the evaporation. A heat pump that draws heat from a heat source fluid that is passed through a condenser and heats water that is passed through the condenser, a water supply tank that can be supplied with water through the condenser, and a water supply path, A water supply valve for adjusting a water supply flow rate to the water supply tank via the water supply path, and maintaining the outlet side water temperature of the condenser at a set temperature during water supply to the water supply tank via the water supply path. Adjusting the opening of the water supply valve, closing the water supply valve and stopping the compressor, when opening the water supply valve and starting the compressor, lowering the set temperature, Whether the water supply valve exceeds the set opening A water supply warming system, characterized by the following set flow supply of source fluid to the evaporator.
請求項1に記載の発明によれば、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動する際、設定温度を下げるか、給水弁を設定開度以上とするか、蒸発器への熱源流体の供給を設定流量以下とすることで、圧縮機の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止できる。そして、それにより、圧縮機のインターロック停止を回避して、給水加温システムの所期の運転を実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the feed valve is opened and the compressor is started, the set temperature is lowered, the feed valve is set to the set opening or more, or the heat source fluid is supplied to the evaporator. By setting the flow rate to be equal to or lower than the set flow rate, it is possible to prevent the refrigerant pressure on the discharge side from rising excessively when the compressor is started. And thereby, the interlock stop of a compressor can be avoided and the expected driving | operation of a feed water heating system can be implement | achieved.
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、前記凝縮器の出口側水温を第一設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整するが、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際には、設定条件を満たすまで、前記設定温度として、前記第一設定温度よりも低い起動用設定温度が設定されることを特徴とする請求項1に記載の給水加温システムである。
The invention according to
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給水弁の開度を調整する出湯温度一定制御では、設定温度が低いほど給水流量を増すことができる。請求項2に記載の発明によれば、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動する際、出湯温度一定制御の設定温度を下げておくことで、給水路を介した給水タンクへの給水流量を確保して、圧縮機の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止できる。 In the constant temperature control of the hot water to adjust the opening of the water supply valve so that the water temperature on the outlet side of the condenser is maintained at the set temperature during water supply to the water supply tank via the water supply channel, the feed water flow rate increases as the set temperature decreases. Can do. According to the second aspect of the present invention, when opening the water supply valve and starting the compressor, the water supply flow rate to the water supply tank via the water supply path is reduced by lowering the set temperature of the tapping temperature constant control. It is possible to ensure that the refrigerant pressure on the discharge side is not excessively increased when the compressor is started.
請求項3に記載の発明は、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際、設定時間ごとに、前記起動用設定温度を前記第一設定温度まで段階的に上昇させることを特徴とする請求項2に記載の給水加温システムである。
The invention according to
請求項3に記載の発明によれば、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動する際、出湯温度一定制御の設定温度を、比較的低い温度から徐々に高めていくことで、給水路を介した給水タンクへの給水流量の急激な減少と、それに伴う圧縮機の吐出側の冷媒圧力の過度の上昇とを防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, when the feed valve is opened and the compressor is started, the set temperature of the tapping temperature constant control is gradually increased from a relatively low temperature, so that the water supply path is passed through. It is possible to prevent a sudden decrease in the water supply flow rate to the supplied water tank and an excessive increase in the refrigerant pressure on the discharge side of the compressor.
請求項4に記載の発明は、前記起動用設定温度の初期値は、前記給水路への給水源の水温に所定温度を加算した温度とされ、前記所定温度は、前記給水源の水温と前記第一設定温度との差の1/2〜4/5の範囲で設定されることを特徴とする請求項3に記載の給水加温システムである。
In the invention according to
請求項4に記載の発明によれば、圧縮機起動時の設定温度(起動用設定温度の初期値)を、給水源の水温と最終的な設定温度(第一設定温度)とに応じて設定することで、給水路を介した給水タンクへの給水流量を所望に確保して、圧縮機の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止しつつ、給水の加温を所望に図ることができる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明は、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際、前記給水弁を全開と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。
The invention according to
請求項5に記載の発明によれば、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動する際、給水弁を全開とするよう制御することで、給水路を介した給水タンクへの給水流量を確保して、圧縮機の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the supply water flow rate to the water supply tank via the water supply passage is ensured by controlling the water supply valve to be fully open when opening the water supply valve and starting the compressor. Thus, it is possible to prevent the refrigerant pressure on the discharge side from rising excessively when the compressor is started.
請求項6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、前記凝縮器の出口側水温を第一設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整するが、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際には、前記給水弁を全開としておき、その後、設定条件を満たすまで前記給水弁の開度を経時的に小さくすることを特徴とする請求項5に記載の給水加温システムである。
The invention according to claim 6 adjusts the opening degree of the water supply valve so as to maintain the outlet side water temperature of the condenser at a first set temperature during water supply to the water supply tank via the water supply channel. When opening the water supply valve and starting the compressor, the water supply valve is fully opened, and thereafter, the opening degree of the water supply valve is decreased over time until a set condition is satisfied. It is a feed water heating system of
請求項6に記載の発明によれば、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動する際、給水弁の開度を全開から徐々に小さくしていくことで、給水路を介した給水タンクへの給水流量の急激な減少と、それに伴う圧縮機の吐出側の冷媒圧力の過度の上昇とを防止することができる。 According to invention of Claim 6, when starting a compressor while opening a water supply valve, the opening degree of a water supply valve is made small gradually from full opening, and it is to a water supply tank via a water supply channel. It is possible to prevent a sudden decrease in the feed water flow rate and an excessive increase in the refrigerant pressure on the discharge side of the compressor.
請求項7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、前記蒸発器に熱源流体を所定流量で通しつつ、前記凝縮器の出口側水温を第一設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整するが、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際には、設定条件を満たすまで前記蒸発器への熱源流体の供給を前記所定流量よりも少なくしておき、その後、前記所定流量まで経時的に増加させ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。 According to a seventh aspect of the present invention, the water temperature at the outlet side of the condenser is maintained at a first set temperature while passing a heat source fluid at a predetermined flow rate through the evaporator during water supply to the water supply tank via the water supply passage. The opening degree of the water supply valve is adjusted so that the heat supply fluid is supplied from the predetermined flow rate to the evaporator until a set condition is satisfied when the water supply valve is opened and the compressor is started. The feed water heating system according to claim 1, wherein the heating water heating system is reduced to a predetermined flow rate and then gradually increased to the predetermined flow rate.
請求項7に記載の発明によれば、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動する際、蒸発器への熱源流体の供給流量を、比較的少ない状態から徐々に増していくことで、圧縮機の吐出側の冷媒圧力の過度の上昇を防止することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the supply valve is opened and the compressor is started, the supply flow rate of the heat source fluid to the evaporator is gradually increased from a relatively small state, whereby the compressor It is possible to prevent an excessive increase in the refrigerant pressure on the discharge side.
請求項8に記載の発明は、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際、前記設定温度を下げるか、前記給水弁を設定開度以上とするか、前記蒸発器への熱源流体の供給を設定流量以下とする制御は、前記蒸発器への熱源流体の温度が切替温度を超える場合に行い、切替温度以下の場合には行わないことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の給水加温システムである。 According to an eighth aspect of the present invention, when the feed valve is opened and the compressor is started, the set temperature is lowered, the feed valve is set to a set opening or more, or the heat source fluid to the evaporator The control to make the supply of the gas flow not more than the set flow rate is performed when the temperature of the heat source fluid to the evaporator exceeds the switching temperature, and is not performed when the temperature is not more than the switching temperature. The feed water heating system according to claim 1.
請求項8に記載の発明によれば、給水弁を開放すると共に圧縮機を起動する際、蒸発器への熱源流体の温度が切替温度を超える場合にのみ、設定温度を下げるか、給水弁を設定開度以上とするか、蒸発器への熱源流体の供給を設定流量以下とする制御を行う。一方、蒸発器への熱源流体の温度が切替温度以下の場合には、そのような制御を行わないので、給水加温システムの起動時間の短縮を図ることができる。その場合でも、蒸発器への熱源流体の温度が低いので、圧縮機の吐出側の冷媒圧力の過度の上昇を招くおそれはない。
According to the invention described in
請求項9に記載の発明は、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際、まずは前記給水弁を開放して所定流量以上の給水が確保されることを検知したことを条件に、前記圧縮機を起動し、前記検知は、前記給水路に設けた流量検出手段が前記所定流量を検出するまで前記給水弁を開いて、所定時間までその状態を継続できるかの検知であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の給水加温システムである。 The invention according to claim 9 is based on the condition that when opening the water supply valve and starting the compressor, it is first detected that the water supply valve is opened and water supply of a predetermined flow rate or more is secured. The compressor is started, and the detection is detection of whether the state can be continued until a predetermined time by opening the water supply valve until the flow rate detecting means provided in the water supply channel detects the predetermined flow rate. It is a feed water heating system of any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.
請求項9に記載の発明によれば、圧縮機の起動前に所定流量以上の給水の有無を確認することで、給水流量不足による圧縮機の吐出側の冷媒圧力の過度の上昇を防止できる。しかもその確認を、簡易な制御で行うことができる。 According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to prevent an excessive increase in the refrigerant pressure on the discharge side of the compressor due to a shortage of the feed water flow rate by confirming the presence or absence of feed water of a predetermined flow rate or higher before starting the compressor. Moreover, the confirmation can be performed with simple control.
さらに、請求項10に記載の発明は、前記凝縮器より上流側の前記給水路の水と、前記蒸発器を通過後の熱源流体とを熱交換する廃熱回収熱交換器を備え、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水の有無は、前記給水タンクの水位に基づき切り替えられ、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が規定温度未満であれば、前記ヒートポンプを作動させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を第一設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整し、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が規定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を前記第一設定温度よりも低い第二設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の給水加温システムである。
Furthermore, the invention described in
請求項10に記載の発明によれば、蒸発器への熱源流体温度が規定温度未満であれば、ヒートポンプを作動させた状態で、凝縮器の出口側水温を第一設定温度に維持するように給水弁の開度を調整することで、給水源の水温や熱源流体の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。一方、蒸発器への熱源流体温度が規定温度以上になると、ヒートポンプを停止させるので、圧縮機の保護を図ることができる。但し、その場合でも、廃熱回収熱交換器において、給水と熱源流体とを熱交換して、熱源流体からの熱回収を図ることができる。しかも、出湯温度一定制御の設定温度を、第一設定温度よりも低い第二設定温度に切り替えることで、給水路を介した給水タンクへの給水流量をある程度以上に確保して、熱源流体からの熱回収を有効に図ることができる。
According to the invention described in
本発明によれば、給水路を介した給水タンクへの給水流量の調整を給水弁の開度調整により行う給水加温システムにおいて、圧縮機の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止することができる。また、それにより、圧縮機のインターロック停止を回避して、給水加温システムの所期の運転を実現することができる。 According to the present invention, in the feed water heating system that adjusts the feed water flow rate to the feed water tank via the feed water channel by adjusting the opening of the feed valve, the refrigerant pressure on the discharge side excessively rises when the compressor is started. Can be prevented. In addition, thereby, it is possible to avoid the interlock stop of the compressor and to realize the expected operation of the feed water heating system.
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。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a feed water warming system 1 of the present invention.
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5とを備える。
The feed water warming system 1 of the present embodiment is a system that can heat the feed water to the
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6が制御される。ボイラ2からの蒸気は、各種の蒸気使用設備(図示省略)へ送られるが、蒸気使用設備からのドレン(蒸気の凝縮水)を給水タンク3へ戻してもよい。あるいは、蒸気使用設備からのドレンは、熱源水タンク5へ供給してもよい。
The
給水タンク3には、本実施例では、軟水装置7において水中の硬度分が除去された水(軟水)が供給される。給水タンク3には、軟水装置7からの水が、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と補給水路9とは、軟水装置7の側において共通管路とされている。給水路8に設けた給水弁10と、補給水路9に設けた補給水弁11とを制御することで、給水路8と補給水路9との内、一方または双方を介して給水タンク3へ給水可能である。
In the present embodiment, the
給水弁10を開くと、給水元圧(給水源の水圧)により軟水装置7からの水を、給水路8を介して給水タンク3へ給水できる。一方、補給水弁11を開くと、給水元圧により軟水装置7からの水を、補給水路9を介して給水タンク3へ給水できる。なお、給水弁10は、給水路8の内、後述する廃熱回収熱交換器12より上流側に設けるのが好ましい。
When the
給水弁10は、モータバルブのような開度調整可能な電動弁から構成される。給水弁10の開度を調整することで、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整することができる。一方、補給水弁11は、電動弁または電磁弁から構成される。補給水弁11の開閉を切り替えることで、補給水路9を介した給水タンク3への給水の有無を切り替えることができる。
The
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。
The
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8の水を加温する。
Therefore, in the
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より上流側の給水路8の水と、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。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。
It is preferable that the
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。
That is, in the
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。
In addition, in the
ところで、ヒートポンプ4は、その出力を変更可能とされてもよい。たとえば、圧縮機13のモータの電源周波数ひいては回転数をインバータで変更することで、ヒートポンプ4の出力を変更することができる。但し、以下においては、ヒートポンプ4は、圧縮機13のモータの電源周波数が一定に維持され、一定出力で運転される例について説明する。
By the way, the
本実施例の給水加温システム1は、さらに廃熱回収熱交換器12を備える。この廃熱回収熱交換器12は、過冷却器17より上流側の給水路8の水と、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8の水は、廃熱回収熱交換器12、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5の熱源水は、熱源供給路18を介して、蒸発器16を通された後、廃熱回収熱交換器12に通される。
The feed water heating system 1 of the present embodiment further includes a waste heat
熱源水タンク5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5には、熱源水の供給路19が設けられると共に、所定以上の水をあふれさせるオーバーフロー路20が設けられている。
The heat
熱源水タンク5の熱源水は、熱源供給路18を介して、ヒートポンプ4の蒸発器16に通された後、廃熱回収熱交換器12に通される。熱源供給路18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5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。
The heat source water in the heat
蒸発器16を先に通した後に廃熱回収熱交換器12に熱源水を通すことで、廃熱回収熱交換器12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。
By passing the heat source water through the waste heat
給水タンク3には、水位検出器22が設けられる。この水位検出器22は、その構成を特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。この場合、給水タンク3には、長さの異なる複数の電極棒23〜26が、その下端部の高さ位置を互いに異ならせて差し込まれて保持されている。本実施例では、給水弁10制御用の給水開始電極棒23と給水停止電極棒24の他、補給水弁11制御用の補給水開始電極棒25と補給水停止電極棒26が、給水タンク3に挿入されている。この際、詳細は後述するが、本実施例では、給水停止電極棒24、補給水停止電極棒26、給水開始電極棒23、補給水開始電極棒25の順に、下端部の高さ位置を低くして、給水タンク3に挿入されている。
The
各電極棒23〜26は、その下端部が水に浸かるか否かにより、下端部における水位の有無を検出する。以下において、給水開始電極棒23が検出する水位を給水開始水位H1、給水停止電極棒24が検出する水位を給水停止水位H2、補給水開始電極棒25が検出する水位を補給水開始水位H3、補給水停止電極棒26が検出する水位を補給水停止水位H4という。
Each electrode rod 23-26 detects the presence or absence of the water level in a lower end part by whether the lower end part is immersed in water. In the following, the water level detected by the water supply
熱源水タンク5には、熱源水の有無を確認するために、水位検出器27が設けられる。この水位検出器27は、その構成を特に問わないが、本実施例では電極式水位検出器とされる。この場合、熱源水タンク5には、低水位検出電極棒28が差し込まれており、熱源水の水位が設定を下回っていないかを監視する。
The heat
給水路8には、凝縮器14の出口側に、出湯温度センサ29が設けられる。出湯温度センサ29は、凝縮器14を通過後の水温を検出する。出湯温度センサ29の検出温度に基づき、給水弁10が制御される。ここでは、給水弁10は、出湯温度センサ29の検出温度を設定温度に維持するように開度が調整される。これにより、給水路8を介した給水タンク3への給水は、出湯温度センサ29の検出温度を設定温度に維持するように、流量が調整される。
In the
給水路8には、さらに、通水流量(給水路8を介した給水タンク3への給水流量)を監視するために、所望により流量検出手段が設けられる。流量検出手段は、本実施例では流量計30とされるが、場合によりフロースイッチなどでもよい。流量計30は、図示例の場合、給水弁10より下流で、廃熱回収熱交換器12より上流に設けられる。
The
熱源供給路18には、蒸発器16の入口側に、熱源温度センサ31が設けられる。熱源温度センサ31は、蒸発器16へ供給される熱源水の温度を検出する。但し、熱源温度センサ31は、場合により、熱源水タンク5に設けられてもよい。詳細は後述するが、本実施例では、熱源温度センサ31の検出温度に基づき、ヒートポンプ4(より具体的には圧縮機13)の発停と、前記設定温度の変更が可能とされる。
A heat
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。 Next, control (operation method) of the feed water heating system 1 of the present embodiment will be described. A series of control described below is automatically performed using a controller (not shown).
給水タンク3への給水は、給水タンク3に設けた水位検出器22の検出信号に基づき、給水弁10と補給水弁11とを制御することでなされる。具体的には、給水路8を介した給水タンク3への給水は、給水タンク3内の水位が給水開始水位H1を下回ると開始し、この給水開始水位H1よりも高い給水停止水位H2を上回ると停止する。また、補給水路9を介した給水タンク3への給水は、給水タンク3内の水位が補給水開始水位H3を下回ると開始し、この補給水開始水位H3よりも高い補給水停止水位H4を上回ると停止する。ここで、補給水開始水位H3は、給水開始水位H1よりも低く設定され、補給水停止水位H4は、給水開始水位H1よりも高いが給水停止水位H2よりも低く設定される。
Water supply to the
このような構成であるから、いま、給水停止電極棒24が水位を検知しているとすると、給水タンク3の水位が十分にあるとして、給水弁10を閉鎖すると共に、補給水弁11も閉鎖している。給水タンク3からボイラ2への給水により、給水タンク3の水位が下がり、給水開始電極棒23が水位を検知しなくなると、給水弁10を開放する。これにより、給水路8を介して給水タンク3に給水されるが、給水停止電極棒24が水位を検知すると、給水弁10を閉鎖する。一方、給水弁10を開放しても、給水タンク3の水位を回復できず、給水タンク3の水位がさらに下がり、補給水開始電極棒25が水位を検知しなくなると、補給水弁11も開放する。これにより、補給水路9を介しても給水タンク3に給水されるが、給水タンク3の水位が回復して、補給水停止電極棒26が水位を検知すると、補給水弁11を閉鎖し、さらに水位が回復して、給水停止電極棒24が水位を検知すると、給水弁10を閉鎖する。なお、給水弁10を開放して、給水路8を介した給水タンク3への給水中、熱源供給ポンプ21も作動させる。
Because of such a configuration, if the water supply
本実施例では、補給水停止水位H4は、給水開始水位H1よりも高いが給水停止水位H2よりも低く設定される。その結果、給水開始水位H1と給水停止水位H2との間の水位域と、補給水開始水位H3と補給水停止水位H4との間の水位域とは、一部が重複することになる。そのため、給水開始水位H1と給水停止水位H2との水位差や、補給水開始水位H3と補給水停止水位H4との水位差を、それぞれ確保し易い。これに伴い、給水弁10や補給水弁11の開閉回数を少なくすることができる。さらに、補給水停止水位H4が比較的高いので、給水タンク3への給水速度を速めることができると共に、給水タンク3には比較的多めの水を貯留できる。よって、給水タンク3内の貯水量が不足するおそれはなく、最も重要なボイラ2やその蒸気使用設備の稼働を優先することができる。また、給水タンク3を空の状態から満水にするまでの時間を短縮することができる。
In this embodiment, the makeup water stop water level H4 is set higher than the feed water start water level H1 but lower than the feed water stop water level H2. As a result, the water level region between the water supply start water level H1 and the water supply stop water level H2 and the water level region between the makeup water start water level H3 and the makeup water stop water level H4 partially overlap each other. Therefore, it is easy to ensure the water level difference between the water supply start water level H1 and the water supply stop water level H2, and the water level difference between the makeup water start water level H3 and the makeup water stop water level H4. Along with this, the number of times of opening and closing the
給水開始水位H1と補給水開始水位H3との水位差は、給水開始水位H1と給水停止水位H2との水位差よりも小さく設定するのが好ましい。給水開始水位H1と補給水開始水位H3とを近づけることで、給水路8を介した給水と補給水路9を介した給水との双方を実行させ易くすることができる。これにより、給水タンク3への給水速度を速めることができる。
The water level difference between the water supply start water level H1 and the makeup water start water level H3 is preferably set smaller than the water level difference between the water supply start water level H1 and the water supply stop water level H2. By bringing the water supply start water level H1 and the makeup water start water level H3 close to each other, both the water supply through the
ヒートポンプ4は、後述するように、所定の場合に作動する。ヒートポンプ4は、その圧縮機13の作動の有無により、運転と停止が切り替えられる。ヒートポンプ4の運転中、圧縮機13は、モータの電源周波数が一定に維持され、一定出力を維持される。
As will be described later, the
給水路8を介した給水タンク3への給水中、出湯温度センサ29の検出温度を設定温度に維持するように、給水弁10の開度が調整される(PID制御による出湯温度一定制御)。設定温度は、基本的には固定(その場合の設定温度を特に第一設定温度という)であるが、後述するように状況に応じて変更してもよい。
During the water supply to the
ところで、給水弁10を閉鎖すると共に圧縮機13を停止した状態から、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、給水弁10の応答速度が遅いので、圧縮機13の起動直後に、凝縮器14の通水流量が不足して、圧縮機13の吐出側の冷媒圧力が上限値を超え、圧縮機13がインターロック停止するおそれがある。つまり、圧縮機13の起動時、圧縮機13は定常回転数まで比較的迅速に立ち上がるが、その際、吐出側の冷媒圧力の上昇に、給水弁10の開度調整が遅れやすく、凝縮器14の通水流量が所望に確保されない状態が生じ、凝縮器14における冷媒の凝縮が所望になされず、圧縮機13の吐出側において冷媒の圧力が過度に上昇し、圧縮機13が強制停止するおそれがある。そこで、本実施例の給水加温システム1は、給水弁10を閉鎖すると共に圧縮機13を停止した状態から、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、特有の制御(起動制御)として、下記(A)〜(C)のいずれかの制御を実行する。なお、「給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際」とは、給水弁10の開放と圧縮機13の起動が必ずしも同時に行われる必要はなく、後述するように、まずは給水弁10を開放後に圧縮機13を起動する場合も含まれる。
By the way, when the
≪(A)出湯温度一定制御の設定温度を下げる≫
給水弁10を閉鎖すると共に圧縮機13を停止した状態から、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、設定条件を満たすまで、出湯温度一定制御の設定温度(凝縮器14出口側水温の目標値)を下げる。具体的には、出湯温度一定制御の設定温度は、基本的には第一設定温度(たとえば75℃)とされるが、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際には、設定条件(たとえば設定時間の経過)を満たすまで、第一設定温度よりも低い起動用設定温度(たとえば60℃)とされる。出湯温度一定制御では、設定温度が低いほど給水流量を増すことができるので、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、設定温度を下げておくことで、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を確保でき、圧縮機13の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止できる。言い換えれば、設定温度を下げるほど、圧縮機13の吐出側の冷媒圧力を比較的低く抑えた運転とできるので、圧縮機13の吐出側の冷媒圧力が上限値を超えるのを防止しやすい。
≪ (A) Lowering the set temperature of the hot water temperature constant control≫
When the
また、起動用設定温度は、設定時間(たとえば60秒)ごとに、第一設定温度まで段階的に上昇させるのが好ましい。たとえば、設定温度を、60秒ごとに、60℃、65℃、70℃、75℃と切り替えればよい。圧縮機13起動時の起動用設定温度から第一設定温度まで一気に切り替えた場合には、給水路8を介した給水タンク3への給水流量の急激な減少が生じるおそれがあるが、段階的に切り替えることでそのような不都合を回避することができる。
Moreover, it is preferable that the starting set temperature is raised stepwise to the first set temperature every set time (for example, 60 seconds). For example, the set temperature may be switched between 60 ° C., 65 ° C., 70 ° C., and 75 ° C. every 60 seconds. When switching from the set temperature for starting at the time of starting the
ところで、起動用設定温度の初期値(設定温度を段階的に変更する場合の最初の設定温度)は、給水路8への給水源の水温に所定温度を加算した温度とされる。そして、その所定温度は、給水源の水温(たとえば10〜30℃)と第一設定温度(たとえば75℃)との差の1/2〜4/5の範囲で設定されるのが好ましい。低すぎては給水タンク3への給水の加温が十分に行えないし、高すぎては給水流量が不足して圧縮機13起動時に圧縮機13をインターロック停止するおそれがあることを考慮したものである。
By the way, the initial value of the starting set temperature (the first set temperature when the set temperature is changed stepwise) is a temperature obtained by adding a predetermined temperature to the water temperature of the water supply source to the
≪(B)給水弁10の開度を設定開度以上とする≫
給水弁10を閉鎖すると共に圧縮機13を停止した状態から、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、給水弁10の開度を設定開度以上(好ましくは全開)とする。具体的には、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、出湯温度一定制御の開始時期を遅らせ、それまでは給水弁10の開度を、好ましくは全開とする。給水弁10を全開とするよう制御することで、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を確保して、圧縮機13の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止できる。
≪ (B) The opening degree of the
When opening the
所定時間、給水弁10を全開とした後、設定条件を満たすまで、給水弁10の開度を経時的に(典型的には経過時間に比例して)小さくするのが好ましい。給水弁10の開度を絞るに伴い、出湯温度センサ29の検出温度は上昇するが、その温度が第一設定温度に達した際に、出湯温度一定制御(PID制御)に切り替えるのが好ましい。給水弁10の開度を全開から徐々に小さくしていくことで、給水路8を介した給水タンク3への給水流量の急激な減少と、それに伴う圧縮機13の吐出側の冷媒圧力の過度の上昇とを防止することができる。なお、給水弁10の開度を経時的に小さくする際、開度を連続的に小さくするのがよいが、場合により段階的に小さくしてもよい。
After the
≪(C)蒸発器16への熱源水の供給流量を設定流量以下とする≫
出湯温度一定制御中、熱源供給ポンプ21により、蒸発器16には所定流量の熱源水が通されるが、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際には、設定条件を満たすまで蒸発器16への熱源水の供給を前記所定流量よりも少なくする。具体的には、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、熱源供給ポンプ21をインバータ制御するか、熱源供給ポンプ21より下流に設けた弁(図示省略)の開度を絞ることで、蒸発器16への熱源水の供給流量をたとえば半分程度に絞ればよい。蒸発器16への熱源水の供給流量を制限することで、圧縮機13の起動時に吐出側の冷媒圧力が過度に上昇することを防止できる。
<< (C) The supply flow rate of the heat source water to the
During the constant temperature control of the hot water, the heat
設定時間が経過するか、圧縮機13の吐出圧が所定以上になるか、圧縮機13の回転数が所定にまで達すると、蒸発器16への熱源水の供給流量を所定流量まで経時的に(典型的には経過時間に比例して)増加させればよい。これにより、圧縮機13の吐出側の冷媒圧力の過度の上昇を防止することができる。なお、蒸発器16への熱源水の供給流量を経時的に増加させる際、連続的に増加させるのがよいが、場合により段階的に増加させてもよい。
When the set time elapses, the discharge pressure of the
ところで、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、まずは給水弁10を開放して所定流量以上の給水が確保されることを検知したことを条件に、圧縮機13を起動するのが好ましい。圧縮機13の起動時に給水流量が不足すれば、前述したように、圧縮機13の吐出側の圧力が上昇して、圧縮機13が停止してしまうためである。給水弁10を開放して所定流量以上の給水が確保されることを確認するために、給水弁10の開度を一定開度に開くだけでは、給水元圧などの変化に対応できない。そこで、本実施例では、次のように制御している。
By the way, when the
つまり、給水路8に設けた流量計30で通水流量を監視しつつ、給水弁10の開度を徐々に(典型的には経過時間に比例して)大きくしていき、流量計30が所定流量を検出すると、その状態で給水弁10の開度を固定し、所定時間(たとえば給水弁10開放から10秒間)経過するまでその状態を継続できるかにより、所定流量以上の給水が確保されているか否かを判定する。なお、この際、流量計30が所定流量を検出した時点で開度を固定するのではなく、所定流量になるように給水弁10の開度を調整してもよい。いずれにしても、所定流量以上の給水が確保されることを判定した後、圧縮機13を起動可能とし、たとえば前記(A)の制御などを介して、出湯温度一定制御を実行するのがよい。
That is, while monitoring the water flow rate with the
また、上述の起動制御は、蒸発器16への熱源水の温度が高い場合に生じるので、蒸発器16への熱源水の温度に応じて、実行の有無を切り替えるのが好ましい。つまり、起動制御は、熱源温度センサ31の検出温度が切替温度を超える場合に行い、切替温度以下の場合には行わないようにするのが好ましい。熱源水温度が低い場合、起動制御を行わないので、給水加温システムの起動時間の短縮を図ることができる。なお、切替温度は、第一設定温度よりも低い温度であり、たとえば、前記起動用設定温度の初期値よりも所定温度低い温度として設定できる。
Moreover, since the above-mentioned starting control occurs when the temperature of the heat source water to the
次に、出湯温度一定制御について補足説明する。前述したように、本実施例の給水加温システム1では、給水タンク3内の水位に基づき、給水路8を介した給水タンク3への給水が制御されるが、給水路8を介した給水タンク3への給水中、熱源温度センサ31により蒸発器16への熱源水温度を監視し、その温度が規定温度以上になると、ヒートポンプ4を停止させるのがよい。その場合でも、給水タンク3内の水位に基づく給水条件が満たされる限りは、給水路8を介して給水タンク3へ給水する。
Next, a supplementary explanation will be given of the hot water temperature constant control. As described above, in the feed water warming system 1 of the present embodiment, water supply to the
より詳細には、本実施例では、次のように制御される。すなわち、給水路8を介した給水タンク3への給水中、熱源温度センサ31の検出温度が規定温度(たとえば60℃)未満であれば、ヒートポンプ4を作動させた状態で、出湯温度センサ29の検出温度を第一設定温度(たとえば75℃)に維持するように、給水弁10の開度を調整して、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整する(第一制御)。なお、ここでは、第一設定温度は、前記規定温度よりも高い温度とされる。
More specifically, in the present embodiment, control is performed as follows. That is, if the temperature detected by the heat
一方、熱源温度センサ31の検出温度が規定温度(たとえば60℃)以上になると、第二制御に切り替える。第二制御では、ヒートポンプ4を停止させる。その場合でも、給水タンク3内の水位に基づく給水条件が満たされる限りは、給水路8を介して給水タンク3へ給水するが、凝縮器14の出口側水温の制御目標温度を下げるのが好ましい。つまり、出湯温度センサ29の検出温度を第一設定温度よりも低い第二設定温度(たとえば60℃)に維持するように、給水弁10の開度を調整して、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整する。なお、ここでは、第二設定温度は、前記規定温度と同一温度とされるが、場合により、前記規定温度よりも低い温度とされてもよい。
On the other hand, when the detected temperature of the heat
このように、蒸発器16への熱源水温度が規定温度未満であれば、ヒートポンプ4を作動させた状態で、凝縮器14の出口側水温を第一設定温度に維持するように、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整することで、給水源の水温や熱源水の温度に拘わらず、所望温度の温水を得ることができる。一方、蒸発器16への熱源水温度が規定温度以上になると、ヒートポンプ4を停止させるので、圧縮機13の保護を図ることができる。但し、その場合でも、廃熱回収熱交換器12において、給水と熱源水とを熱交換して、熱源水からの熱回収を図ることができる。しかも、凝縮器14の出口側水温の制御目標温度を、第一設定温度よりも低い第二設定温度に切り替えることで、給水路8を介した給水タンク3への給水流量をある程度以上に確保して、熱源水からの熱回収を有効に図ることができる。
Thus, if the heat source water temperature to the
第二制御から第一制御への切替えは、次のように行われる。すなわち、ヒートポンプ4を停止した状態で、出湯温度センサ29の検出温度を第二設定温度に維持するように、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整中(つまり第二制御中)、熱源温度センサ31の検出温度が規定温度未満を設定時間(たとえば60秒)継続した場合には、第一制御に戻される。つまり、ヒートポンプ4を再起動して、出湯温度センサ29の検出温度を第一設定温度に維持するように、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整する制御に切り替えればよい。
Switching from the second control to the first control is performed as follows. That is, while the
但し、第二制御から第一制御への切替えは、次のように行ってもよい。すなわち、ヒートポンプ4を停止した状態で、出湯温度センサ29の検出温度を第二設定温度に維持するように、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整中(つまり第二制御中)、熱源温度センサ31の検出温度が規定温度よりも低い所定温度(たとえば58℃)未満になった場合には、第一制御に戻される。つまり、ヒートポンプ4を再起動して、出湯温度センサ29の検出温度を第一設定温度に維持するように、給水路8を介した給水タンク3への給水流量を調整する制御に切り替えればよい。
However, switching from the second control to the first control may be performed as follows. That is, while the
いずれにしても、蒸発器16への熱源水温度が所定に下がると、ヒートポンプ4を停止させた第二制御から、ヒートポンプ4を稼働させた第一制御に戻すことができる。このようにして、蒸発器16への熱源水温度に応じて、第一制御と第二制御との切り替えが行われる。
In any case, when the temperature of the heat source water to the
但し、給水路8を介した給水タンク3への給水中、熱源温度センサ31の検出温度が前記規定温度よりも高い上限温度(たとえば65℃)以上になると、給水加温システム1の稼働を停止するのがよい。具体的には、ヒートポンプ4を停止すると共に、熱源供給ポンプ21を停止して蒸発器16への熱源水の供給も停止する。さらに、給水弁10を全閉するのがよい。このようにして、蒸発器16への熱源水温度が過度に上昇した場合には、給水加温システム1の稼働を停止することで、給水加温システム1の保護を図ることができる。なお、ここでは、上限温度は、前記規定温度よりも高いが、前記第一設定温度よりも低い温度とされる。
However, when the temperature detected by the heat
その他、ヒートポンプ4の運転中、熱源水タンク5の水位が下がり、低水位検出電極棒28が水位を検知しなくなると、ヒートポンプ4の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ21を停止して蒸発器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、給水路8を介した給水タンク3への給水中、万一、給水路8を通る給水の量が設定を下回ると、ヒートポンプ4の運転を停止すると共に、熱源供給ポンプ21を停止して蒸発器16への熱源水の供給を停止するのがよい。
In addition, when the water level of the heat
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、給水弁10を開放すると共に圧縮機13を起動する際、出湯温度一定制御の設定温度を下げるか、給水弁10を設定開度以上とするか、蒸発器16への熱源水の供給を設定流量以下とするのであれば、その他の構成および制御は適宜に変更可能である。
The feed water warming system 1 of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and can be changed as appropriate. In particular, when the
たとえば、前記実施例において、過冷却器17と廃熱回収熱交換器12との内、一方または双方の設置を省略してもよい。また、補給水弁11を備えた補給水路9は、場合により省略可能である。さらに、給水路8および補給水路9の上流側の共通管路には、場合により送水ポンプが設けられてもよいし、また軟水装置7に代えてまたはそれに加えて脱酸素装置などが設けられてもよい。
For example, in the embodiment, installation of one or both of the
また、前記実施例において、補給水停止水位H4は、給水開始水位H1よりも低く設定されてもよい。つまり、前記実施例では、給水停止水位H2、補給水停止水位H4、給水開始水位H1、補給水開始水位H3の順に水位が低くなるようにしたが、場合により、給水停止水位H2、給水開始水位H1、補給水停止水位H4、補給水開始水位H3の順に水位が低くなるようにしてもよい。 In the embodiment, the makeup water stop water level H4 may be set lower than the water supply start water level H1. That is, in the embodiment, the water level is lowered in the order of the water supply stop water level H2, the makeup water stop water level H4, the water supply start water level H1, and the makeup water start water level H3. The water level may be lowered in the order of H1, makeup water stop water level H4, makeup water start water level H3.
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。
Moreover, although the said Example demonstrated the system which can heat the water supply to the
また、前記実施例では、ヒートポンプ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。 Moreover, although the said Example demonstrated the example which used heat-source water as a heat source of a heat pump, various fluids, such as not only heat-source water but air and waste gas, can be used as a heat-source fluid of a heat pump.
また、前記実施例では、ヒートポンプを運転する際、圧縮機のモータの電源周波数を一定に維持したが、場合により、圧縮機の吐出圧を所定に維持するように制御してもよい。あるいは、給水タンク内の水位または蒸発器への熱源流体温度に基づき、圧縮機の出力を調整してもよい。 Moreover, in the said Example, when operating the heat pump, the power supply frequency of the motor of the compressor was maintained constant, but you may control so that the discharge pressure of a compressor may be maintained predetermined depending on the case. Alternatively, the output of the compressor may be adjusted based on the water level in the water supply tank or the heat source fluid temperature to the evaporator.
また、ヒートポンプ4は、単段に限らず複数段とすることもできる。ヒートポンプ4を複数段にする場合、隣接する段のヒートポンプ同士は、間接熱交換器を用いて接続されてもよいし、直接熱交換器(中間冷却器)を用いて接続されてもよい。後者の場合、低段ヒートポンプの圧縮機からの冷媒と高段ヒートポンプの膨張弁からの冷媒とを受けて、両冷媒を直接に接触させて熱交換する中間冷却器を備え、この中間冷却器が低段ヒートポンプの凝縮器であると共に高段ヒートポンプの蒸発器とされる。このように、複数段(多段)のヒートポンプには、一元多段のヒートポンプの他、複数元(多元)のヒートポンプ、あるいはそれらの組合せのヒートポンプが含まれる。
Further, the
さらに、前記実施例では、ヒートポンプ4の圧縮機13は、電気モータにより駆動されたが、圧縮機13の駆動源は特に問わない。たとえば、圧縮機13は、電気モータに代えてまたはそれに加えて、蒸気を用いて動力を起こすスチームモータ(蒸気エンジン)に駆動されたり、ガスエンジンにより駆動されたりしてもよい。
Furthermore, in the said Example, although the
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 熱源水タンク
7 軟水装置
8 給水路
9 補給水路
10 給水弁
11 補給水弁
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
18 熱源供給路
21 熱源供給ポンプ
22 水位検出器
29 出湯温度センサ
30 流量計(流量検出手段)
31 熱源温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Supply
31 Heat source temperature sensor
Claims (10)
前記凝縮器を介して給水路により給水可能な給水タンクと、
前記給水路に設けられ、前記給水路を介した前記給水タンクへの給水流量を調整する給水弁とを備え、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記凝縮器の出口側水温を設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整し、
前記給水弁を閉鎖すると共に前記圧縮機を停止した状態から、前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際、前記設定温度を下げるか、前記給水弁を設定開度以上とするか、前記蒸発器への熱源流体の供給を設定流量以下とする
ことを特徴とする給水加温システム。 A compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner to circulate the refrigerant, draw up heat from a heat source fluid that passes through the evaporator, and heat water that passes through the condenser When,
A water supply tank capable of supplying water by a water supply channel via the condenser;
A water supply valve that is provided in the water supply channel and adjusts a water supply flow rate to the water supply tank via the water supply channel;
During the water supply to the water supply tank via the water supply path, the opening of the water supply valve is adjusted to maintain the outlet side water temperature of the condenser at a set temperature,
From the state where the water supply valve is closed and the compressor is stopped, when the water supply valve is opened and the compressor is started, the set temperature is lowered or the water supply valve is set to a set opening or more, Supply of the heat source fluid to the evaporator is a set flow rate or less.
前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際には、設定条件を満たすまで、前記設定温度として、前記第一設定温度よりも低い起動用設定温度が設定される
ことを特徴とする請求項1に記載の給水加温システム。 While the water supply to the water supply tank through the water supply path, the opening of the water supply valve is adjusted to maintain the outlet side water temperature of the condenser at a first set temperature,
When opening the water supply valve and starting the compressor, a starting set temperature lower than the first set temperature is set as the set temperature until a set condition is satisfied. Item 2. A water heating system according to Item 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の給水加温システム。 3. The feed water addition according to claim 2, wherein when starting the compressor while opening the feed valve, the set temperature for starting is gradually raised to the first set temperature for each set time. Temperature system.
前記所定温度は、前記給水源の水温と前記第一設定温度との差の1/2〜4/5の範囲で設定される
ことを特徴とする請求項3に記載の給水加温システム。 The initial value of the starting set temperature is a temperature obtained by adding a predetermined temperature to the water temperature of the water supply source to the water supply channel,
The feed water warming system according to claim 3, wherein the predetermined temperature is set in a range of 1/2 to 4/5 of a difference between a water temperature of the feed water source and the first set temperature.
ことを特徴とする請求項1に記載の給水加温システム。 The feed water heating system according to claim 1, wherein when the compressor is started while opening the feed valve, the feed valve is fully opened.
前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際には、前記給水弁を全開としておき、その後、設定条件を満たすまで前記給水弁の開度を経時的に小さくする
ことを特徴とする請求項5に記載の給水加温システム。 While the water supply to the water supply tank through the water supply path, the opening of the water supply valve is adjusted to maintain the outlet side water temperature of the condenser at a first set temperature,
When opening the water supply valve and starting the compressor, the water supply valve is fully opened, and thereafter, the opening of the water supply valve is decreased over time until a set condition is satisfied. Item 6. A water heating system according to Item 5.
前記給水弁を開放すると共に前記圧縮機を起動する際には、設定条件を満たすまで前記蒸発器への熱源流体の供給を前記所定流量よりも少なくしておき、その後、前記所定流量まで経時的に増加させる
ことを特徴とする請求項1に記載の給水加温システム。 While supplying water to the water supply tank via the water supply channel, the opening of the water supply valve is maintained so that the outlet water temperature of the condenser is maintained at a first set temperature while passing a heat source fluid through the evaporator at a predetermined flow rate. Adjust the
When opening the water supply valve and starting the compressor, the supply of the heat source fluid to the evaporator is made smaller than the predetermined flow rate until a set condition is satisfied, and then the time until the predetermined flow rate is reached. The feed water warming system according to claim 1, wherein
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の給水加温システム。 When opening the feed valve and starting the compressor, the control temperature is lowered, the feed valve is set to a set opening or more, or the supply of the heat source fluid to the evaporator is set to a set flow rate or less. The heating is performed when the temperature of the heat source fluid to the evaporator exceeds the switching temperature, and is not performed when the temperature is lower than the switching temperature. The feed water heating according to any one of claims 1 to 7, system.
前記検知は、前記給水路に設けた流量検出手段が前記所定流量を検出するまで前記給水弁を開いて、所定時間までその状態を継続できるかの検知である
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の給水加温システム。 When opening the water supply valve and starting the compressor, first, the compressor is started on the condition that the water supply valve is opened and it is detected that water supply of a predetermined flow rate or more is secured.
The detection is detection of whether the state can be continued until a predetermined time by opening the water supply valve until a flow rate detecting means provided in the water supply path detects the predetermined flow rate. The feed water warming system according to any one of 8.
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水の有無は、前記給水タンクの水位に基づき切り替えられ、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が規定温度未満であれば、前記ヒートポンプを作動させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を第一設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整し、
前記給水路を介した前記給水タンクへの給水中、前記蒸発器への熱源流体温度が規定温度以上になると、前記ヒートポンプを停止させた状態で、前記凝縮器の出口側水温を前記第一設定温度よりも低い第二設定温度に維持するように前記給水弁の開度を調整する
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の給水加温システム。 A waste heat recovery heat exchanger that exchanges heat between water in the water supply channel upstream of the condenser and the heat source fluid after passing through the evaporator;
The presence or absence of water supply to the water supply tank via the water supply channel is switched based on the water level of the water supply tank,
If the heat source fluid temperature to the evaporator is lower than a specified temperature during water supply to the water supply tank via the water supply channel, the outlet side water temperature of the condenser is first set while the heat pump is operated. Adjust the opening of the water supply valve to maintain the temperature,
When the heat source fluid temperature to the evaporator is equal to or higher than a specified temperature during water supply to the water supply tank via the water supply path, the outlet side water temperature of the condenser is set to the first setting while the heat pump is stopped. The feed water heating system according to any one of claims 1 to 9, wherein the opening degree of the feed water valve is adjusted so as to maintain a second set temperature lower than the temperature.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013255357A JP6249282B2 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Water heating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013255357A JP6249282B2 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Water heating system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015114024A true JP2015114024A (en) | 2015-06-22 |
| JP6249282B2 JP6249282B2 (en) | 2017-12-20 |
Family
ID=53527997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013255357A Expired - Fee Related JP6249282B2 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Water heating system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6249282B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106958948A (en) * | 2016-01-12 | 2017-07-18 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | A kind of heat-pump water heater control method, controller and Teat pump boiler |
| CN111550942A (en) * | 2020-04-26 | 2020-08-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | A double enthalpy double condensation three-stage compression refrigeration system, air conditioner and control method |
| CN115371113A (en) * | 2021-05-18 | 2022-11-22 | 艾欧史密斯(中国)热水器有限公司 | Heat exchange system and its control method, controller |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204762A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-15 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Hot-water supply device for heat pump |
| JPS63129252A (en) * | 1986-11-18 | 1988-06-01 | 松下電器産業株式会社 | Starting controller for heat pump type hot-water supply machine |
| JP2002250560A (en) * | 2002-01-11 | 2002-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat pump water heater |
| JP2009264718A (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-12 | Panasonic Corp | Heat pump hot water system |
| JP5263421B1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-08-14 | 三浦工業株式会社 | Water heating system |
-
2013
- 2013-12-10 JP JP2013255357A patent/JP6249282B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204762A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-15 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Hot-water supply device for heat pump |
| JPS63129252A (en) * | 1986-11-18 | 1988-06-01 | 松下電器産業株式会社 | Starting controller for heat pump type hot-water supply machine |
| JP2002250560A (en) * | 2002-01-11 | 2002-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat pump water heater |
| JP2009264718A (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-12 | Panasonic Corp | Heat pump hot water system |
| JP5263421B1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-08-14 | 三浦工業株式会社 | Water heating system |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106958948A (en) * | 2016-01-12 | 2017-07-18 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | A kind of heat-pump water heater control method, controller and Teat pump boiler |
| CN106958948B (en) * | 2016-01-12 | 2019-10-01 | 青岛海尔新能源电器有限公司 | A kind of heat-pump water heater control method, controller and Teat pump boiler |
| CN111550942A (en) * | 2020-04-26 | 2020-08-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | A double enthalpy double condensation three-stage compression refrigeration system, air conditioner and control method |
| CN115371113A (en) * | 2021-05-18 | 2022-11-22 | 艾欧史密斯(中国)热水器有限公司 | Heat exchange system and its control method, controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6249282B2 (en) | 2017-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5263421B1 (en) | Water heating system | |
| JP6694582B2 (en) | Water supply heating system | |
| JP6237109B2 (en) | Water heating system | |
| JP6132188B2 (en) | Water heating system | |
| JP2014194315A (en) | Water supply and heating system | |
| JP6065213B2 (en) | Water heating system | |
| JP6249282B2 (en) | Water heating system | |
| JP6164565B2 (en) | Water heating system | |
| JP5962972B2 (en) | Water heating system | |
| JP6066072B2 (en) | Water heating system | |
| JP6090568B2 (en) | Water heating system | |
| JP6421496B2 (en) | Water heating system | |
| JP2015081708A (en) | Water supply heating system | |
| JP6066071B2 (en) | Water heating system | |
| JP6341465B2 (en) | Water heating system | |
| JP6610950B2 (en) | Water heating system | |
| JP6210204B2 (en) | Water heating system | |
| JP2017146032A (en) | Feedwater heating system | |
| JP6065212B2 (en) | Water heating system | |
| JP6083509B2 (en) | Water heating system | |
| JP6187813B2 (en) | Water heating system | |
| JP2017146034A (en) | Feedwater heating system | |
| JP2015132445A (en) | Feedwater heating system | |
| JP2013238336A (en) | Water supply heating system | |
| JP6083508B2 (en) | Water heating system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160921 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170822 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170824 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171006 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171027 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171109 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6249282 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |