JP2020051643A - 温水製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】温水タンクの低水位状態及び水温低下を防止できる温水製造システムを提供すること。【解決手段】温水製造システム１００は、複数の給水加温ユニット１と、温水タンク５１と、温水タンク５１の水位センサ５０と、給水加温ユニット１の運転台数を制御する台数制御装置３０と、を備える。台数制御装置３０は、水位センサ５０の検出水位が第１水位範囲のときは水位に応じて給水加温ユニット１の運転台数を１台ずつ増減させ、水位センサ５０の検出水位が第１水位範囲よりも低い第２水位範囲のときは給水加温ユニット１の全台を運転させる。第１水位範囲のときには、全台の給水流量を初期値に設定して運転させる。第２水位範囲のときには、検出水位に応じて少なくとも１台の給水流量を増加させる。【選択図】図１

Description

本発明は、温水製造システムに関する。

熱源水の熱を用いて給水を加温し、生成された温水をボイラの温水タンクに供給する技術が提案されている。温水タンクの温水がボイラに供給されることにより、ボイラで蒸気を生成するために必要な燃料が削減される。特許文献１には、生成される温水の温度が目標温度に維持されるように給水の流量を調整する出湯温度一定制御に関する技術が開示されている。

特開２０１７−１４６０３３号公報

生成される温水量が不足すると、温水タンクが渇水に近い低水位状態となり、ボイラの運転を継続できなくなる懸念がある。温水タンクの低水位状態を解消するために、温水タンクに冷水を補給すると、温水タンクの水温が低下し、ボイラでの燃料削減効果が小さくなってしまう。

本発明の態様は、温水タンクの低水位状態及び水温低下を防止できる温水製造システムを提供することを目的とする。

本発明の態様に従えば、複数の給水加温ユニットからなる給水加温ユニット群と、前記給水加温ユニット群で生成された温水を貯留する温水タンクと、前記温水タンクの水位を検出する水位検出手段と、前記給水加温ユニット群の運転台数を制御する台数制御手段と、を備え、複数の前記給水加温ユニットは、それぞれ高温流体と給水との熱交換により給水を加温する熱交換器と、前記熱交換器に対する高温流体の流通状態と非流通状態を切り換える第１流通切換手段と、前記熱交換器に対する給水の流量を調節する流量調節手段と、前記第１流通切換手段及び前記流量調節手段を制御するローカル制御手段と、を有し、前記ローカル制御手段は、前記台数制御手段からの運転指令を受けて前記第１流通切換手段を流通状態に制御する一方、前記台数制御手段からの停止指令を受けて前記第１流通切換手段を非流通状態に制御し、前記第１流通切換手段を流通状態に制御した運転中、給水の流量が前記台数制御手段から指定された設定流量範囲になるように、前記流量調節手段を制御し、前記第１流通切換手段を非流通状態に制御した停止中、給水を遮断するように、前記流量調節手段を制御し、前記台数制御手段は、前記水位検出手段の検出水位値が前記給水加温ユニット群の全台を停止させる上限水位値よりも低い第１水位範囲にある第１水位状態では、全台の前記設定流量範囲に初期流量範囲を指定するとともに、前記検出水位値に応じて前記給水加温ユニット群の運転台数を１台ずつ増減させ、前記水位検出手段の検出水位値が前記第１水位範囲よりも低い第２水位範囲にある第２水位状態では、前記給水加温ユニット群の全台を運転させた状態で、前記検出水位値に応じて少なくとも１台の前記設定流量範囲に前記初期流量範囲を上回る上位流量範囲を指定する、温水製造システムが提供される。

本発明の態様によれば、温水タンクの低水位状態及び水温低下を防止できる温水製造システムが提供される。

図１は、第１実施形態に係る温水製造システムの一例を示す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る台数制御装置の処理及びローカル制御装置の処理の一例を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る台数制御装置及びローカル制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、第１実施形態に係る温水製造システムの制御方法を説明するための図である。 図５は、第２実施形態に係る温水製造システムの制御方法を説明するための図である。 図６は、コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。 図７は、他の実施形態に係る熱交換器の一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［１］第１実施形態
＜温水製造システム＞
温水製造システム１００は、複数の給水加温ユニット１からなる給水加温ユニット群２０と、給水ＣＷを貯留する給水タンク２と、熱源水ＳＷを貯留する熱源水タンク３と、給水加温ユニット群２０で生成された温水ＨＷを貯留する温水タンク５１と、温水タンク５１の水位を検出する水位センサ５０と、給水加温ユニット群２０の運転台数を制御する台数制御装置３０とを備える。

また、温水製造システム１００は、給水タンク２と複数の給水加温ユニット１のそれぞれとを接続する給水流路１０と、複数の給水加温ユニット１のそれぞれと温水タンク５１とを接続する温水流路１１と、給水タンク２と温水タンク５１とを接続するバイパス流路１２と、熱源水タンク３と複数の給水加温ユニット１のそれぞれとを接続する熱源水流路１３とを有する。

給水タンク２は、給水加温ユニット１及び温水タンク５１の少なくとも一方に供給される給水ＣＷを貯留する。給水タンク２は、給水流路１０を介して複数の給水加温ユニット１のそれぞれに接続される。給水タンク２は、バイパス流路１２を介して温水タンク５１にも接続される。給水タンク２に貯留される給水ＣＷの温度は、例えば２０℃である。給水タンク２に貯留される給水ＣＷは、軟水である。硬水軟化装置（不図示）により硬度成分が除去された軟水が給水タンク２に貯留される。

熱源水タンク３は、給水加温ユニット１に供給される熱源水ＳＷを貯留する。熱源水タンク３は、熱源水流路１３を介して複数の給水加温ユニット１のそれぞれに接続される。熱源水ＳＷは、産業施設から排出される廃温水を含む。熱源水ＳＷは、産業施設から供給流路１４を介して熱源水タンク３に供給される。熱源水タンク３は、熱源水ＳＷをオーバーフローさせるオーバーフロー路１５を有する。

温水タンク５１は、給水加温ユニット１で生成された温水ＨＷを貯留する。温水タンク５１は、温水流路１１を介して給水加温ユニット１に接続される。また、温水タンク５１は、温水流路５３を介してボイラ５２と接続される。温水流路５３には、温水ポンプ５４が設けられる。温水ポンプ５４が駆動されることにより、温水タンク５１の温水ＨＷがボイラ５２に供給される。

ボイラ５２は、蒸気ボイラである。ボイラ５２は、温水タンク５１から供給された温水ＨＷを加熱して蒸気を生成する。ボイラ５２で生成された蒸気は、蒸気使用機器（不図示）に供給される。温水タンク５１の温水ＨＷがボイラ５２に供給されることにより、ボイラ５２で蒸気を生成するために必要な燃料が削減される。

バイパス流路１２には、補給ポンプ７が設けられる。補給ポンプ７は、給水タンク２に貯留されている給水ＣＷを温水タンク５１に供給する。補給ポンプ７が駆動されることにより、給水タンク２の給水ＣＷが、給水加温ユニット１を介さずに、バイパス流路１２から温水タンク５１に供給される。

補給ポンプ７は、可変容量ポンプでもよいし、固定容量ポンプでもよい。補給ポンプ７は、温水タンク５１に対して給水ＣＷが供給される流通状態と、温水タンク５１に対する給水ＣＷの供給が停止される非流通状態とを切り換える。補給ポンプ７が駆動されることにより、給水タンク２から温水タンク５１に対して給水ＣＷが供給される流通状態になる。補給ポンプ７が停止されることにより、給水タンク２から温水タンク５１に対する給水ＣＷの供給が停止される非流通状態になる。

水位センサ５０は、温水タンク５１の水位を検出する水位検出手段として機能する。温水タンク５１の水位とは、温水タンク５１に貯留される温水ＨＷの表面の高さをいう。本実施形態において、水位センサ５０は、電極式水位センサを含む。水位センサ５０として、例えば複数の電極棒が温水タンク５１に配置されてもよい。複数の電極棒は、電極棒の下端部の高さが異なるように温水タンク５１に配置される。温水ＨＷに接触した電極棒が特定されることにより、温水タンク５１の水位が検出される。なお、水位センサ５０は、温水タンク５１の水位を検出できればよく、電極式水位センサ以外に静電容量式水位センサや圧力式センサを利用することもできる。

台数制御装置３０は、コンピュータシステムを含む。台数制御装置３０は、給水加温ユニット群２０の運転台数を制御する台数制御手段として機能する。

図１に示す例において、給水加温ユニット群２０は、２台の給水加温ユニット１からなる。なお、給水加温ユニット群２０を構成する給水加温ユニット１の数は、３台以上の任意の複数でもよい。複数の給水加温ユニット１は、それぞれ同一構成である。

＜給水加温ユニット＞
給水加温ユニット１は、熱源水タンク３から供給された熱源水ＳＷの熱を用いて、給水タンク２から供給された給水ＣＷを加温して、温水ＨＷを生成する。給水加温ユニット１は、給水ＣＷを加温して温水ＨＷを生成するヒートポンプ４と、ヒートポンプ４に対する熱源水ＳＷの流通状態と非流通状態とを切り換える熱源水ポンプ５と、ヒートポンプ４に対する給水ＣＷの流量を調節する給水ポンプ６と、ヒートポンプ４で生成された温水ＨＷの温度を検出する温度センサ８と、ローカル制御装置９とを有する。

給水ポンプ６は、給水流路１０に設けられる。給水ポンプ６は、給水タンク２に貯留されている給水ＣＷをヒートポンプ４に供給する。給水ポンプ６が駆動されることにより、給水タンク２の給水ＣＷが、給水流路１０を介してヒートポンプ４に供給される。給水ポンプ６は、可変容量ポンプである。給水ポンプ６は、ヒートポンプ４に対する給水ＣＷの流量を調節可能である。

本実施形態において、給水ポンプ６を駆動するモータの駆動周波数がインバータ制御される。給水ポンプ６の回転数は、モータの駆動周波数に連動する。給水ポンプ６の回転数が調整されることにより、給水タンク２からヒートポンプ４に対する給水ＣＷの流量が調節される。

給水ポンプ６は、ヒートポンプ４に対して給水ＣＷが供給される流通状態とヒートポンプ４に対する給水ＣＷの供給が停止される非流通状態とを切り換える。給水ポンプ６が駆動されることにより、給水タンク２からヒートポンプ４に対して給水ＣＷが供給される流通状態になる。給水ポンプ６が停止されることにより、給水タンク２からヒートポンプ４に対する給水ＣＷの供給が停止される非流通状態になる。

熱源水ポンプ５は、熱源水流路１３に設けられる。熱源水ポンプ５は、熱源水タンク３に貯留されている熱源水ＳＷをヒートポンプ４に供給する。熱源水ポンプ５が駆動されることにより、熱源水タンク３の熱源水ＳＷが、熱源水流路１３を介してヒートポンプ４に供給される。

熱源水ポンプ５は、可変容量ポンプでもよいし、固定容量ポンプでもよい。熱源水ポンプ５は、ヒートポンプ４に対して熱源水ＳＷが供給される流通状態とヒートポンプ４に対する熱源水ＳＷの供給が停止される非流通状態とを切り換える。熱源水ポンプ５が駆動されることにより、熱源水タンク３からヒートポンプ４に対して熱源水ＳＷが供給される流通状態になる。熱源水ポンプ５が停止されることにより、熱源水タンク３からヒートポンプ４に対する熱源水ＳＷの供給が停止される非流通状態になる。

本実施形態において、ヒートポンプ４は、蒸気圧縮式ヒートポンプである。ヒートポンプ４は、圧縮機４１と、凝縮器４２と、膨張弁４３と、蒸発器４４とを有する。圧縮機４１、凝縮器４２、膨張弁４３、及び蒸発器４４は、順次環状に接続されて循環流路４７を形成する。冷媒ＲＥは、圧縮機４１、凝縮器４２、膨張弁４３、及び蒸発器４４を含む循環流路４７を循環する。循環流路４７を流れる冷媒ＲＥは、気相の冷媒ＲＥであるガス冷媒ＲＥｇと、液相の冷媒ＲＥである液冷媒ＲＥｌとを含む。ヒートポンプ４は、凝縮器４２で温熱を取り出す。

また、ヒートポンプ４は、循環流路４７において凝縮器４２と膨張弁４３との間に配置される過冷却器４５と、廃熱回収熱交換器４６とを有する。

給水流路１０は、廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２のそれぞれに接続される。給水タンク２から給水流路１０に送出された給水ＣＷは、廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２の順に流れる。

熱源水流路１３は、蒸発器４４、及び廃熱回収熱交換器４６のそれぞれに接続される。熱源水タンク３から熱源水流路１３に送出された熱源水ＳＷは、蒸発器４４、及び廃熱回収熱交換器４６の順に流れる。

冷媒ＲＥは、循環流路４７において、圧縮機４１、凝縮器４２、過冷却器４５、膨張弁４３、及び蒸発器４４の順に流れる。

圧縮機４１は、冷媒ＲＥを圧縮する。圧縮機４１には、ガス冷媒ＲＥｇが供給される。圧縮機４１は、ガス冷媒ＲＥｇを圧縮して高温高圧のガス冷媒ＲＥｇを生成する。圧縮機４１で生成される高温高圧のガス冷媒ＲＥｇは、給水ＣＷとの熱交換に利用される高温流体である。

圧縮機４１は、モータ（不図示）により駆動される。圧縮機４１が駆動されることにより、ガス冷媒ＲＥｇが圧縮され、高温高圧のガス冷媒ＲＥｇが凝縮器４２に供給される。圧縮機４１が停止されることにより、凝縮器４２に対するガス冷媒ＲＥｇの供給が停止される。

凝縮器４２は、圧縮機４１からのガス冷媒ＲＥｇを凝縮する。給水ＣＷは、給水流路１０を介して凝縮器４２に供給される。ガス冷媒ＲＥｇは、凝縮器４２において凝縮されることにより放熱して、給水ＣＷに熱を与える。また、ガス冷媒ＲＥｇは、凝縮器４２において放熱することにより液化して液冷媒ＲＥｌに変換される。凝縮器４２は、高温流体であるガス冷媒ＲＥｇと給水ＣＷとの熱交換により給水ＣＷを加温する。凝縮器４２は、給水ＣＷを加温して温水ＨＷを生成する。

凝縮器４２は、温水流路１１を介して温水タンク５１に接続される。凝縮器４２で生成された温水ＨＷは、温水流路１１を介して温水タンク５１に供給される。

膨張弁４３は、凝縮器４２からの液冷媒ＲＥｌを膨張させる。膨張弁４３は、凝縮器４２からの液冷媒ＲＥｌの圧力及び温度を低下させる。

蒸発器４４は、膨張弁４３からの液冷媒ＲＥｌを蒸発させる。熱源水ＳＷは、熱源水流路１３を介して蒸発器４４に供給される。液冷媒ＲＥｌは、蒸発器４４において蒸発することにより吸熱して、熱源水ＳＷから熱を奪う。また、液冷媒ＲＥｌは、蒸発器４４において吸熱することにより気化してガス冷媒ＲＥｇに変換される。

過冷却器４５は、凝縮器４２に供給される前の給水ＣＷと膨張弁４３に供給される前の液冷媒ＲＥｌとを熱交換する間接熱交換器である。給水ＣＷは、給水流路１０を介して過冷却器４５に供給される。過冷却器４５に供給された給水ＣＷにより、膨張弁４３に供給される前の液冷媒ＲＥｌが過冷却される。過冷却器４５に供給された液冷媒ＲＥｌにより、凝縮器４２に供給される前の給水ＣＷが加温される。冷媒ＲＥは、凝縮器４２において潜熱を放出し、過冷却器４５において顕熱を放出する。

廃熱回収熱交換器４６は、過冷却器４５に供給される前の給水ＣＷと蒸発器４４を通過した後の熱源水ＳＷとを熱交換する間接熱交換器である。給水ＣＷは、給水流路１０を介して廃熱回収熱交換器４６に供給される。熱源水ＳＷは、熱源水流路１３を介して廃熱回収熱交換器４６に供給される。廃熱回収熱交換器４６において、給水ＣＷと熱源水ＳＷとが熱交換することにより、過冷却器４５に供給される前の給水ＣＷが加温される。

圧縮機４１が駆動されることにより、ガス冷媒ＲＥｇが圧縮され、高温流体である高温高圧のガス冷媒ＲＥｇが凝縮器４２に供給される。圧縮機４１が停止されることにより、凝縮器４２に対するガス冷媒ＲＥｇの供給が停止される。圧縮機４１は、凝縮器４２に対する高温流体（ガス冷媒ＲＥｇ）の流通状態と非流通状態を切り換える第１流通切換手段として機能する。圧縮機４１が駆動されることにより、圧縮機４１から凝縮器４２に対してガス冷媒ＲＥｇが供給される流通状態になる。圧縮機４１が停止されることにより、圧縮機４１から凝縮器４２に対するガス冷媒ＲＥｇの供給が停止される非流通状態になる。

凝縮器４２は、高温流体（ガス冷媒ＲＥｇ）と給水ＣＷとの熱交換により給水ＣＷを加温する熱交換器として機能する。

熱源水ポンプ５は、蒸発器４４及び廃熱回収熱交換器４６に対する熱源水ＳＷの流通状態と非流通状態とを切り換える第２流通切換手段として機能する。熱源水ポンプ５が駆動されることにより、熱源水タンク３から蒸発器４４及び廃熱回収熱交換器４６に対して熱源水ＳＷが供給される流通状態になる。熱源水ポンプ５が停止されることにより、熱源水タンク３から蒸発器４４及び廃熱回収熱交換器４６に対する熱源水ＳＷの供給が停止される非流通状態になる。

給水ポンプ６は、廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２に対する給水ＣＷの流通状態と非流通状態とを切り換える第３流通切換手段として機能する。給水ポンプ６が駆動されることにより、給水タンク２から廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２に対して給水ＣＷが供給される流通状態になる。給水ポンプ６が停止されることにより、給水タンク２から廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２に対する給水ＣＷの供給が停止される非流通状態になる。また、給水ポンプ６は、給水流路１０を介して廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２に供給される給水ＣＷの流量を調節する。給水ポンプ６は、廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２に対する給水ＣＷの流量を調節する流量調節手段として機能する。

温度センサ８は、凝縮器４２で生成された温水ＣＷの温度を検出する。温度センサ８は、温水流路１１に配置される。温水流路１１は、凝縮器４２の出口に接続される。温度センサ８は、凝縮器４２で生成された温水ＣＷの温度を検出する温度検出手段として機能する。

ローカル制御装置９は、コンピュータシステムを含む。ローカル制御装置９は、圧縮機４１（第１流通切換手段）、熱源水ポンプ５（第２流通切換手段）、及び給水ポンプ６（第３流通切換手段，流量調節手段）及びを制御するローカル制御手段として機能する。ローカル制御装置９は、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６のそれぞれを制御する。ローカル制御装置９は、給水加温ユニット１の運転及び停止を切り換えることができる。

給水加温ユニット１を運転させることは、少なくとも圧縮機４１を駆動させることを含む。本実施形態において、給水加温ユニット１を運転させることは、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６のそれぞれを駆動させることを含む。ローカル制御装置９は、圧縮機４１、熱源水ポンプ５及び給水ポンプ６のそれぞれを駆動させて、給水加温ユニット１を運転させる。

給水加温ユニット１を停止させることは、少なくとも圧縮機４１を停止させることを含む。本実施形態において、給水加温ユニット１を停止させることは、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６のそれぞれを停止させることを含む。ローカル制御装置９は、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６のそれぞれを停止させて、給水加温ユニット１を停止させる。

制御装置９は、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６を連動させる。制御装置９は、圧縮機４１を駆動させたとき、熱源水ポンプ５及び給水ポンプ６も駆動させる。制御装置９は、圧縮機４１を停止させたとき、熱源水ポンプ５及び給水ポンプ６も停止させる。

圧縮機４１を駆動させることは、循環流路４７に冷媒ＲＥ（ＲＥｇ，ＲＥｌ）が循環される流通状態にすることを含む。圧縮機４１を停止させることは、循環流路４７の冷媒ＲＥの循環が停止される非流通状態にすることを含む。

熱源水ポンプ５を駆動させることは、蒸発器４４及び廃熱回収熱交換器４６に対して熱源水ＳＷが供給される流通状態にすることを含む。熱源水ポンプ５を停止させることは、蒸発器４４及び廃熱回収熱交換器４６に対する熱源水ＳＷの供給が停止される非流通状態にすることを含む。

給水ポンプ６を駆動させることは、廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２に対して給水ＣＷが供給される流通状態にすることを含む。給水ポンプ６を停止させることは、廃熱回収熱交換器４６、過冷却器４５、及び凝縮器４２に対する給水ＣＷの供給が停止される非流通状態にすることを含む。

＜台数制御装置及びローカル制御装置＞
図２は、本実施形態に係る台数制御装置３０の処理及びローカル制御装置９の処理の一例を示す図である。

複数の給水加温ユニット１のそれぞれは、ローカル制御装置９により個別に制御される。ローカル制御装置９は、台数制御装置３０と通信する。

なお、図２は、便宜上、台数制御装置３０と通信する１つのローカル制御装置９を示すが、台数制御装置３０と通信するローカル制御装置９は複数存在する。

台数制御装置３０は、給水加温ユニット群２０の運転台数を調整する台数指令をローカル制御装置９に出力する。台数指令は、停止中の給水加温ユニット１を運転させる運転指令、及び運転中の給水加温ユニット１を停止させる停止指令を含む。台数制御装置３０は、水位センサ５０の検出水位値に基づいて、台数指令を出力する。ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの台数指令を受けて、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６を制御して、給水加温ユニット１（ヒートポンプ４）の運転と停止とを切り換える。

また、台数制御装置３０は、ヒートポンプ４に対する給水ＣＷの流量を調節する流量指令をローカル制御装置９に出力する。台数制御装置３０は、水位センサ５０の検出水位値に基づいて、流量指令を出力する。ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの流量指令を受けて、給水ポンプ６を制御して、ヒートポンプ４に対する給水ＣＷの流量を調節する。

ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの運転指令を受けて、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６を流通状態に制御する一方、台数制御装置３０からの停止指令を受けて、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６を非流通状態に制御する。圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６が流通状態になることにより、ヒートポンプ４を含む給水加温ユニット１が運転される。圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６が非流通状態になることにより、ヒートポンプ４を含む給水加温ユニット１が停止される。

ローカル制御装置９は、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６を流通状態に制御したヒートポンプ４の運転中、圧縮機４１の出力（回転数）が一定になるように、圧縮機４１を制御する。圧縮機４１のモータの駆動周波数は一定に維持され、圧縮機４１は一定の出力で駆動する。また、ローカル制御装置９は、圧縮機４１の吸込冷媒の過熱度が一定になるように、膨張弁４３の開度を調節する制御を行う。

ローカル制御装置９は、圧縮機４１、熱源水ポンプ５、及び給水ポンプ６を流通状態に制御したヒートポンプ４の運転中、給水ＣＷの流量が台数制御手段３０から指定された設定流量範囲Ｆｒになるように、給水ポンプ６を制御する。また、ローカル制御装置９は、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を非流通状態に制御したヒートポンプ４の停止中、給水ＣＷを遮断するように、給水ポンプ６を制御する。

台数制御装置３０は、ローカル制御装置９に対し、ヒートポンプ４に供給される給水ＣＷの設定流量範囲Ｆｒを指定する。設定流量範囲Ｆｒとは、ヒートポンプ４に供給される給水ＣＷの目標流量範囲をいう。設定流量範囲Ｆｒは、目標とする流量範囲を直接指定してもよいが、温水ＨＷの目標温度値Ｔｒを指定するのが好適である。目標温度値Ｔｒを指定することにより、後述する出湯温度一定制御を活用しながら、給水ＣＷの流量を調節することができる。

給水加温ユニット群２０は、通常、同一能力の給水加温ユニット１を複数台設置して構成される。しかしながら、給水加温ユニット１の個体差（配管施工状態や圧力損失の経時変化等）に起因して、給水ポンプ６を同じ回転数で駆動していても給水ＣＷの流量にばらつきが生じる。そのため、給水ＣＷの目標流量は、特定の設定値ではなく幅のある設定範囲で指定するようにしている。複数のローカル制御装置９に対して同じ目標温度値Ｔｒを指定した場合、給水加温ユニット１のそれぞれでは、個体差の影響を受けつつも、給水ＣＷの流量が同じ設定流量範囲Ｆｒに収まることになる。

ローカル制御装置９は、ヒートポンプ４の運転中、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが目標温度値Ｔｒになるように給水ポンプ６を制御する出湯温度一定制御を実行する。出湯温度一定制御では、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが目標温度値Ｔｒに収束するように、速度型ＰＩＤアルゴリズムにより給水ポンプ６の駆動周波数に対する操作量が演算され、インバータ回路からモータ部への出力周波数が調整される。

出湯温度一定制御において、温水ＨＷの温度と給水ＣＷの流量とは連動する。給水ＣＷの流量を増やすために高い設定流量範囲Ｆｒを指定したい場合には、低い目標温度値Ｔｒを指定する。逆に、給水ＣＷの流量を減らすために低い設定流量範囲Ｆｒを指定したい場合には、高い目標温度値Ｔｒを指定する。

また、台数制御装置３０は、設定流量範囲Ｆｒに初期流量範囲Ｆｅ及び上位流量範囲Ｆｈの少なくとも一方を指定する。初期流量範囲Ｆｅとは、給水ＣＷの設定流量範囲Ｆｒに係る初期値をいう。上位流量範囲Ｆｈは、初期流量範囲Ｆｅを上回る給水ＣＷの設定流量値Ｆｒである。台数制御装置３０は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに基づいて、設定流量範囲Ｆｒに初期流量範囲Ｆｅ及び上位流量範囲Ｆｈの少なくとも一方を指定する。

出湯温度一定制御を活用する場合、初期流量範囲Ｆｅの指定は、目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定すればよい。また、上位流量範囲Ｆｈの指定は、目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定すればよい。下位温度値Ｔｈは、初期温度値Ｔｅを下回る目標温度値Ｔｒである。

図２（Ａ）は、台数制御装置３０からローカル制御装置９に運転指令が出力される例を示す。図２（Ａ）に示すように、台数制御装置３０が運転指令を出力すると（ステップＳＡ１）、ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの運転指令を受けて、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を流通状態に制御する流通指令を出力する。すなわち、ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの運転指令に基づいて、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を駆動してヒートポンプ４を運転させる（ステップＳＢ１）。

また、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を流通状態に制御したヒートポンプ４の運転中、台数制御装置３０が流量指令を出力すると（ステップＳＡ２）、ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの流量指令を受けて、給水ＣＷの流量が台数制御装置３０から指定された設定流量範囲Ｆｒになるように、給水ポンプ６を制御する（ステップＳＢ２）。具体的には、出湯温度一定制御を実行して、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが目標温度値Ｔｒになるように、給水ポンプ６を制御する。

図２（Ｂ）は、台数制御装置３０からローカル制御装置９に停止指令が出力される例を示す。図２（Ｂ）に示すように、台数制御装置３０が停止指令を出力すると（ステップＳＡ３）、ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの停止指令を受けて、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を非流通状態に制御する非流通指令を出力する。すなわち、ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの停止指令に基づいて、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を停止してヒートポンプ４を停止させる（ステップＳＢ３）。

また、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を非流通状態に制御したヒートポンプ４の停止中、ローカル制御装置９は、台数制御装置３０からの停止指令に基づいて、給水ＣＷを遮断するように、給水ポンプ６を制御する（ステップＳＢ４）。

図３は、本実施形態に係る台数制御装置３０及びローカル制御装置９の一例を示す機能ブロック図である。

なお、図３は、便宜上、台数制御装置３０と通信する１つのローカル制御装置９を示すが、台数制御装置３０と通信するローカル制御装置９は複数存在する。

図３に示すように、台数制御装置３０は、検出水位取得部３１と、記憶部３２と、台数制御部３３と、補給制御部３４と、警報制御部３５と、通信部３６とを有する。

検出水位取得部３１は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓを取得する。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓは、温水タンク５１の温水ＨＷの貯留量に対応する。

記憶部３２は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓと、給水加温ユニット群２０の運転台数と、温水ＨＷの目標温度値Ｔｒとの関係を示す相関データを記憶する。相関データは、相関テーブルでもよいし相関式でもよい。目標温度値Ｔｒは、出湯温度一定制御の実行下で複数の給水加温ユニット１のそれぞれに対して設定流量範囲Ｆｒを指定するためのものである。

台数制御部３３は、検出水位取得部３１で取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓ及び記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、給水加温ユニット群２０の運転台数を調整する台数指令及び給水ＣＷの流量を調節する流量指令をローカル制御装置９に出力する。台数指令は、停止中の給水加温ユニット１を運転させる運転指令、及び運転中の給水加温ユニット１を停止させる停止指令を含む。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが給水加温ユニット群２０の全台を停止させる上限水位値Ｈｈよりも低い第１水位範囲にある第１水位状態では、全台の設定流量範囲Ｆｒに初期流量範囲Ｆｅを指定する。具体的には、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定する。これにより、全台の設定流量範囲Ｆｒに初期流量範囲Ｆｅを指定するのと同等の操作となる。

更に、台数制御部３３は、第１水位状態では、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて給水加温ユニット群２０の運転台数を１台ずつ増減させる。具体的には、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴う運転台数の増加、又は水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴う運転台数の減少を実行する。

また、台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位範囲よりも低い第２水位範囲にある第２水位状態では、給水加温ユニット群２０の全台を運転させた状態で、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて給水加温ユニット群２０の少なくとも１台の設定流量範囲Ｆｒに上位流量範囲Ｆｈを指定する。具体的には、少なくとも１台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを下回る下位温度値Ｔｈを指定する。これにより、少なくとも１台の設定流量範囲Ｅｒに上位流量範囲Ｅｈを指定するのと同等の操作となる。

更に、台数制御部３３は、第２水位状態では、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴う設定流量範囲Ｆｒの増加、又は検出水位値Ｈｓの上昇に伴う設定流量範囲Ｆｒの減少を実行する。具体的には、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴う下位温度値Ｔｈを指定する台数の増加、又は水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴う下位温度値Ｔｈを指定する台数の減少を実行する。

補給制御部３４は、検出水位取得部３１で取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに基づいて、補給ポンプ７を制御する。補給制御部３４は、補給ポンプ７を駆動してバイパス流路１２に給水ＣＷを流通させる流通状態と、補給ポンプ７を停止してバイパス流路１２における給水ＣＷの流通を遮断する非流通状態とを切り換える。

警報制御部３５は、検出水位取得部３１で取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが上限水位値Ｈｈよりも高い高水位範囲にある高水位状態、及び検出水位取得部３１で取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが下限水位値Ｈｂよりも低い低水位範囲にある低水位状態において、警報装置１６を作動させる。警報装置１６は、警報音を出力する警報音出力装置でもよいし、警報表示データを表示する表示装置でもよい。

通信部３６は、ローカル制御装置９と通信する。通信部３６は、台数制御部３３からの台数指令及び流量指令をローカル制御装置９に送信する。

ローカル制御装置９は、通信部９０と、第１流通切換制御部９１と、第２流通切換制御部９２と、検出温度取得部９３と、流量制御部９４とを有する。

通信部９０は、台数制御装置３０と通信する。通信部９０は、台数制御装置３０からの台数指令及び流量指令を受信する。

第１流通切換制御部９１は、台数制御装置３０からの台数指令を受けて、圧縮機４１を制御する切換指令を出力する。第１流通切換制御部９１から出力される切換指令は、圧縮機４１を駆動して圧縮機４１を流通状態に制御する流通指令、及び圧縮機４１を停止して圧縮機４１を非流通状態に制御する非流通指令を含む。第１流通切換制御部９１は、台数制御部３３から運転指令を受けたとき、圧縮機４１を流通状態に制御する流通指令を出力する。第１流通切換制御部９１は、台数制御部３３から停止指令を受けたとき、圧縮機４１を非流通状態に制御する非流通指令を出力する。

第２流通切換制御部９２は、台数制御装置３０からの台数指令を受けて、熱源水ポンプ５を制御する切換指令を出力する。第２流通切換制御部９２から出力される切換指令は、熱源水ポンプ５を駆動して熱源水ポンプ５を流通状態に制御する流通指令、及び熱源水ポンプ５を停止して熱源水ポンプ５を非流通状態に制御する非流通指令を含む。第２流通切換制御部９２は、台数制御部３３から運転指令を受けたとき、熱源水ポンプ５を流通状態に制御する流通指令を出力する。第２流通切換制御部９２は、台数制御部３３から停止指令を受けたとき、熱源水ポンプ５を非流通状態に制御する非流通指令を出力する。

圧縮機４１と熱源水ポンプ５とは連動する。第１流通切換制御部９１から流通指令が出力されて圧縮機４１が流通状態に制御されたとき、第２流通切換制御部９２は、流通指令を出力して熱源水ポンプ５を流通状態に制御する。第１流通切換制御部９１から非流通指令が出力されて圧縮機４１が非流通状態に制御されたとき、第２流通切換制御部９２は、非流通指令を出力して熱源水ポンプ５を非流通状態に制御する。

検出温度取得部９３は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓを取得する。温度センサ８の検出温度値Ｔｓは、凝縮器４２からの出湯温度、すなわち温水タンク５１への給湯温度である。

流量制御部９４は、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を流通状態に制御したヒートポンプ４の運転中、検出温度取得部９３により取得された温度センサ８の検出温度値Ｔｓが目標温度値Ｔｒになるように、給水ポンプ６を制御する流量指令を出力する。

＜制御方法＞
次に、本実施形態に係る温水製造システム１００の制御方法について説明する。以下の説明においては、給水加温ユニット群２０が５台の給水加温ユニット１からなる例について説明する。また、５台の給水加温ユニット１のそれぞれを適宜、１号機、２号機、３号機、４号機、及び５号機、と称する。

また、５台の給水加温ユニット１には、起動優先順位が定められる。本実施形態においては、１号機の起動優先順位が最も高く、１号機に次いで２号機の起動優先順位が高く、２号機に次いで３号機の起動優先順位が高く、３号機に次いで４号機の起動優先順位が高く、５号機の起動優先順位が最も低い。

図４は、本実施形態に係る温水製造システム１００の制御方法を説明するための図である。図４は、記憶部３２に記憶されている相関データを模式的に示す。図４に示すように、相関データは、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓと、給水加温ユニット群２０の運転台数と、凝縮器４２から出湯される温水ＨＷの目標温度値Ｔｒとの関係を示す相関テーブルを含む。

相関データにおいて、温水タンク５１における上限水位値Ｈｈが設定される。上限水位値Ｈｈとは、給水加温ユニット群２０の全台（５台）を停止させる全台停止水位をいう。

また、相関データにおいて、上限水位値Ｈｈよりも低い第１水位範囲が設定される。図４に示すように、第１水位範囲においては、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。本実施形態において、初期温度値Ｔｅは、７５℃である。

また、第１水位範囲においては、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、給水加温ユニット群２０の運転台数が１台ずつ増減される。具体的には、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴って運転台数が増加し、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴って運転台数が減少する。

また、相関データにおいて、第１水位範囲よりも低い第２水位範囲が設定される。図４に示すように、第２水位範囲においては、給水加温ユニット群２０の全台が運転される。

また、第２水位範囲においては、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定される台数が１台ずつ増減される。具体的には、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴って下位温度値Ｔｈが設定される台数が増加し、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴って下位温度値Ｔｈが設定される台数が減少する。本実施形態において、下位温度値Ｔｈは、５５℃である。

第１水位範囲において、給水加温ユニット群２０の運転台数を決定するための水位が段階的に設定される。第１水位範囲において、全台停止水位、全台停止水位よりも低い第１水位、第１水位よりも低い第２水位、第２水位よりも低い第３水位、第３水位よりも低い第４水位、及び第４水位よりも低い第５水位が設定される。

第２水位範囲において、目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定される台数を決定するための水位が段階的に設定される。第２水位範囲において、第５水位、第５水位よりも低い第６水位、第６水位よりも低い第７水位、第７水位よりも低い第８水位、第８水位よりも低い第９水位、及び第９水位よりも低いバイパス開放水位が設定される。

第１水位範囲において、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが全台停止水位と第１水位との間に存在するとき、１号機が運転され、２号機から５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位と第２水位との間に存在するとき、１号機及び２号機運転され、３号機から５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位と第３水位との間に存在するとき、１号機から３号機が運転され、４号機及び５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第３水位と第４水位との間に存在するとき、１号機から４号機が運転され、５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第４水位と第５水位との間に存在するとき、１号機から５号機が運転される。

第２水位範囲において、１号機から５号機の全台が運転される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第５水位と第６水位との間に存在するとき、１号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定され、２号機から５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第６水位と第７水位との間に存在するとき、１号機及び２号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定され、３号機から５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第７水位と第８水位との間に存在するとき、１号機から３号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定され、４号機及び５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第８水位と第９水位との間に存在するとき、１号機から４号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定され、５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第９水位とバイパス開放水位との間に存在するとき、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定される。

このように、第１水位範囲において、相関データは、全台の目標温度値Ｔｒが初期温度値Ｔｅの状態で、温水タンク５１の水位が下降するほど運転台数が増加され、温水タンク５１の水位が上昇するほど運転台数が減少される関係である。

また、第２水位範囲において、相関データは、全台が運転された状態で、温水タンク５１の水位が下降するほど目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定される台数が増加され、温水タンク５１の水位が上昇するほど目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定される台数が減少される関係である。

また、相関データにおいて、第２水位範囲よりも低い低水位範囲が設定される。低水位範囲は、バイパス開放水位よりも低い水位範囲である。バイパス開放水位とは、補給ポンプ７を駆動して、給水タンク２の給水ＣＷを、バイパス流路１２を介して温水タンク５１に供給させる水位をいう。

次に、台数制御装置３０及びローカル制御装置９の動作について説明する。台数制御部３３は、検出水位取得部３１により取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが上限水位値Ｈｈよりも高い高水位範囲にある高水位状態であると判定した場合、給水加温ユニット群２０の全台を停止させる停止指令を出力する。通信部３６は、５台のローカル制御装置９の全てに停止指令を送信する。

停止指令を受信した第１流通切換制御部９１は、圧縮機４１を停止して冷媒ＲＥの流通を停止させ、第２流通切換制御部９２は、熱源水ポンプ５を停止して熱源水ＳＷの供給を停止させる。また、停止指令を受信した流量制御部９４は、給水ポンプ６を停止して温水タンク５１への温水ＨＷの供給を停止させる。

また、警報制御部３５は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが上限水位値Ｈｈを上回る高水位状態であると判定した場合、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが高水位状態であることを示す高水位アラームを警報装置１６に出力させる。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位範囲にある第１水位状態であると判定した場合、全台の設定流量範囲Ｆｒに初期流量範囲Ｆｅを指定し、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて給水加温ユニット群２０の運転台数を１台ずつ増減させるための台数指令を出力する。

上述のように、目標温度値Ｔｒを指定することは、設定流量範囲Ｆｒを指定することと同等の操作である。また、目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定することは、設定流量範囲Ｆｒに初期流量範囲Ｆｅを指定することと同等の操作である。

台数制御部３３は、検出水位取得部３１により取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位範囲にある第１水位状態であると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定する。また、台数制御部３３は、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定した状態で、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、給水加温ユニット群２０の運転台数を１台ずつ増減させる台数指令を出力する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが全台停止水位と第１水位との間に存在すると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定するとともに、１号機を運転させ、２号機から５号機を停止させる台数指令を出力する。１号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが初期温度値Ｔｅになるように、給水ポンプ６を制御する。２号機から５号機のローカル制御装置９は、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を非流通状態にする非流通指令を出力し、給水ポンプ６を停止する停止指令を出力する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値が第１水位と第２水位との間に存在すると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定するとともに、１号機及び２号機を運転させ、３号機から５号機を停止させる台数指令を出力する。１号機及び２号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが初期温度値Ｔｅになるように、給水ポンプ６を制御する。３号機から５号機のローカル制御装置９は、圧縮機４１及び熱源水ポンプ５を非流通状態にする非流通指令を出力し、給水ポンプ６を停止する停止指令を出力する。

同様に、台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位と第３水位との間に存在すると判定した場合、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定するとともに、１号機から３号機を運転させ、４号機から５号機を停止させる台数指令を出力する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第３水位と第４水位との間に存在すると判定した場合、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定するとともに、１号機から４号機を運転させ、５号機を停止させる台数指令を出力する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値が第４水位と第５水位との間に存在すると判定した場合、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定するとともに、１号機から５号機を運転させる台数指令を出力する。

台数制御部３３は、検出水位取得部３１により取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位範囲にある第２水位状態であると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、給水加温ユニット群２０の全台を運転させ、少なくとも１台の給水加温ユニット１の設定流量範囲Ｆｒに上位流量範囲Ｆｈを指定する。

上述のように、目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定することは、設定流量範囲Ｆｒに上位流量範囲Ｆｈを指定することと同等の操作である。

台数制御部３３は、検出水位取得部３１により取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位範囲にある第２水位状態であると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、給水加温ユニット群２０の全台を運転させた状態で、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、給水加温ユニット群２０の少なくとも１台の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位状態において、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴う下位温度値Ｔｈを指定する台数の増加、又は水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴う下位温度値Ｔｈを指定する台数の減少を実行する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第５水位と第６水位との間に存在すると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、全台を運転させた状態で、１号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定し、２号機から５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定する。１号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが下位温度値Ｔｈになるように、給水ポンプ６を制御する。２号機から５号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが初期温度値Ｔｅになるように、給水ポンプ６を制御する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第６水位と第７水位との間に存在すると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、全台を運転させた状態で、１号機及び２号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定し、３号機から５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定する。１号機及び２号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが下位温度値Ｔｈになるように、給水ポンプ６を制御する。３号機から５号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが初期温度値Ｔｅになるように、給水ポンプ６を制御する。

同様に、台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第７水位と第８水位との間に存在すると判定した場合、全台を運転させた状態で、１号機から３号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定し、４号機及び５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第８水位と第９水位との間に存在すると判定した場合、全台を運転させた状態で、１号機から４号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定し、５号機の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを指定する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第９水位とバイパス開放水位との間に存在すると判定した場合、全台を運転させた状態で、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定する。

給水加温ユニット１の運転中において、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓがバイパス開放水位を下回り、低水位範囲にある低水位状態であると判定した場合、補給制御部３４は、給水加温ユニット群２０の全台を運転したまま、補給ポンプ７を駆動して、バイパス流路１２に給水ＣＷを流通させる。本実施形態において、流量制御部９４は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが低水位範囲にある低水位状態では、複数の給水加温ユニット１のそれぞれの給水ポンプ６を駆動させたまま、バイパス流路１２に給水ＣＷを流通させる。

また、警報制御部３５は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓがバイパス開放水位を下回る低水位状態であると判定した場合、水位センサ５０の検出水位値が低水位値状態であることを示す低水位アラームを警報装置１６に出力させる。

給水ポンプ６と補給ポンプ７が同時に駆動されることにより、温水タンク５１には、温水ＨＷと給水ＣＷ（冷水）が同時に供給される。これにより、低水位範囲にある水位は、第２水位範囲に短時間で復帰する。

なお、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位状態及び第２水位状態では、補給ポンプ７は停止され、バイパス流路１２における給水ＣＷの流通は遮断される。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位範囲にある第１水位状態においては、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅ（７５℃）が指定されることによって、実質的に全台の設定流量範囲Ｆｒに初期流量範囲Ｆｅが指定されるとともに、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、運転台数が１台ずつ増減される。また、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位範囲にある第２水位状態においては、全台が運転された状態で、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、少なくとも１台の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈ（５５℃）が指定されることによって、実質的に少なくとも１台の設定流量範囲Ｆｒに上位流量範囲Ｆｈが指定される。これにより、温水タンク５１は、ボイラ５２の負荷に追従して適正な水位及び水温に維持され、温水タンク５１の低水位状態及び水温低下が防止される。

温水タンク５１の低水位状態を回避するために、給水タンク２の給水ＣＷをバイパス流路１２から温水タンク５１に直接供給した場合、給水タンク２の給水ＣＷの温度は低いので、温水タンク５１の水温が過度に低下してしまう可能性がある。

本実施形態においては、温水タンク５１の水位が第２水位範囲では、全台を運転させたまま、検出水位値Ｈｓの下降に伴って、出湯温度一定制御の目標温度値Ｔｒを下げる台数を段階的に増やし、温水ＨＷの流量を徐々に増やしていく。これにより、温水タンク５１の低水位状態及び水温低下を防止することができる。

［２］第２実施形態
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図５は、本実施形態に係る温水製造システム１００の制御方法を説明するための図である。図５は、記憶部３２に記憶されている相関データを模式的に示す。図５に示すように、相関データは、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓと、給水加温ユニット群２０の運転台数と、凝縮器４２で生成される温水ＨＷの目標温度値Ｔｒとの関係を示す相関テーブルを含む。

上述の実施形態と同様、相関データにおいて、上限水位値Ｈｈよりも高い高水位範囲、上限水位値Ｈｈよりも低い第１水位範囲、第１水位範囲よりも低い第２水位範囲、及び第２水位範囲よりも低い低水位範囲が設定される。

上述の実施形態と同様、第１水位範囲において、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。また、第１水位範囲において、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、給水加温ユニット群２０の運転台数が１台ずつ増減される。

また、上述の実施形態と同様、第１水位範囲において、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴って給水加温ユニット群２０の運転台数が増加し、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴って給水加温ユニット群２０の運転台数が減少する。

また、上述の実施形態と同様、第２水位範囲において、給水加温ユニット群２０の全台が運転された状態で、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓに応じて、少なくとも１台の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈが設定される。本実施形態においては、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを下回る下位温度値Ｔｈが設定される。

具体的には、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴って全台の設定流量範囲Ｆｒが段階的に増加するように、全台の目標温度値Ｔｒに設定される下位温度値Ｔｈが段階的に減少される。また、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴って全台の設定流量範囲Ｆｒが段階的に減少するように、全台の目標温度値Ｔｒに設定される下位温度値Ｔｈが段階的に増加される。

図５に示すように、第１水位範囲において、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅが設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが全台停止水位と第１水位との間に存在するとき、１号機が運転され、２号機から５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位と第２水位との間に存在するとき、１号機及び２号機が運転され、３号機から５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位と第３水位との間に存在するとき、１号機から３号機が運転され、４号機及び５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第３水位と第４水位との間に存在するとき、１号機から４号機が運転され、５号機が停止される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第４水位と第５水位との間に存在するとき、１号機から５号機が運転される。

第２水位範囲において、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴って、全台の目標温度値Ｔｒが段階的に減少するように、且つ、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴って、全台の目標温度値Ｔｒが段階的に増加するように下位温度値Ｔｈが設定される。

本実施形態において、段階的に設定される下位温度値Ｔｈは、第１下位温度値Ｔｈ１と、第２下位温度値Ｔｈ２と、第３下位温度値Ｔｈ３と、第４下位温度値Ｔｈ４とを含む。第１下位温度値Ｔｈ１は、７０℃である。第２下位温度値Ｔｈ２は、第１下位温度値Ｔｈ１よりも低い６５℃である。第３下位温度値Ｔｈ３は、第２下位温度値Ｔｈ２よりも低い６０℃である。第４下位温度値Ｔｈ４は、第３下位温度値Ｔｈ３よりも低い５５℃である。

第２水位範囲において、給水加温ユニット群２０の全台が運転される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第５水位と第６水位との間に存在するとき、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに第１下位温度値Ｔｈ１が設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第６水位と第７水位との間に存在するとき、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに第２下位温度値Ｔｈ２が設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第７水位と第８水位との間に存在するとき、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに第３下位温度値Ｔｈ３が設定される。水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第８水位とバイパス開放との間に存在するとき、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに第４下位温度値Ｔｈ４が設定される。

このように、第１水位範囲において、相関データは、全台の目標温度値Ｔｒが初期温度値Ｔｅの状態で、温水タンク５１の水位が下降するほど運転台数が増加され、温水タンク５１の水位が上昇するほど運転台数が減少される関係である。

また、第２水位範囲において、相関データは、全台が運転された状態で、温水タンク５１の水位が下降するほど全台の下位温度値Ｔｈが段階的に減少され、温水タンク５１の水位が上昇するほど全台の下位温度値Ｔｈが段階的に増加される関係である。

次に、台数制御装置３０及びローカル制御装置９の動作について説明する。検出水位取得部３１により取得された水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第１水位範囲にある第１水位状態であるときの台数制御装置３０の動作及びローカル制御装置９の動作は、上述の第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第２水位範囲にある第２水位状態では、全台の目標温度値Ｔｒに初期温度値Ｔｅを下回る下位温度値Ｔｈを指定する。そして、給水加温ユニット群２０の全台を運転させた状態で、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの下降に伴う下位温度値Ｔｈの段階的な減少、又は水位センサ５０の検出水位値Ｈｓの上昇に伴う下位温度値Ｔｈの段階的な増加を実行する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第５水位と第６水位との間に存在すると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、全台を運転させた状態で、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに第１下位温度値Ｔｈ１を指定する。１号機から５号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが第１下位温度値Ｔｈ１になるように、給水ポンプ６を制御する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第６水位と第７水位との間に存在すると判定した場合、記憶部３２に記憶されている相関データに基づいて、全台を運転させた状態で、１号機及び５号機の目標温度値Ｔｒに第２下位温度値Ｔｈ２を指定する。１号機から５号機のローカル制御装置９は、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが第２下位温度値Ｔｈ２になるように、給水ポンプ６を制御する。

同様に、台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第７水位と第８水位との間に存在すると判定した場合、全台を運転させた状態で、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに第３下位温度値Ｔｈ３を指定する。

台数制御部３３は、水位センサ５０の検出水位値Ｈｓが第８水位と第９水位との間に存在すると判定した場合、全台を運転させた状態で、１号機から５号機の目標温度値Ｔｒに第４下位温度値Ｔｈ４を指定する。

以上説明したように、本実施形態によれば、台数制御部３３は、第２水位状態では、全台の目標温度値Ｔｒに下位温度値Ｔｈを指定し、検出水位値Ｈｓの下降に伴う下位温度値Ｔｈの段階的な減少、又は検出水位値Ｈｓの上昇に伴う下位温度値Ｔｈの段階的な増加を実行する。本実施形態においても、温水タンク５１は、適正な水位及び水温に維持され、温水タンク５１の低水位状態及び水温低下が防止される。

［３］コンピュータシステム
図６は、コンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述のローカル制御装置９は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の台数制御装置３０及びローカル制御装置９の機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

［４］他の実施形態
図７は、本実施形態に係る熱交換器４００の一例を示す模式図である。上述の実施形態においては、給水加温ユニット１が蒸気圧縮式ヒートポンプ４を備えており、凝縮器４２が熱交換器として設けられ、圧縮機４１が第１流通切換手段として設けられることとした。また、ガス冷媒ＲＥｇと給水ＣＷとの熱交換により給水ＣＷが加温されることとした。

図７に示すように、給水加温ユニット１には、給水ＣＷと熱源水ＳＷとの熱交換により給水ＣＷを加温する熱交換器４００が設けられてもよい。また、熱交換器４００に対する高温流体（熱源水ＳＷ）の流通状態と非流通状態とを切り換える第１流通切換手段として、熱交換器４００に対する熱源水ＳＷの供給と停止とを切り換え可能な熱源水ポンプ５００が設けられてもよい。また、第１流通切換手段として、熱交換器４００に対する熱源水ＳＷの供給と停止とを切り換え可能な開閉弁が設けられてもよい。

なお、上述したように、５台の給水加温ユニット１に起動優先順位が定められている場合、１号機の運転時間（積算運転時間）が最も長くなり、５号機の運転時間（積算運転時間）が最も短くなる。そのため、定期的にローテーションを実施し、５台の給水加温ユニット１の運転時間を均等化してもよい。

なお、上述の実施形態においては、給水ポンプ６が可変容量ポンプであることとした。給水ポンプ６は、固定容量ポンプでもよい。固定容量ポンプである給水ポンプ６が給水流路１０に配置される場合、流量調節手段として機能する比例制御弁が給水流路１０に配置されてもよい。比例制御弁の開度が制御されることにより、凝縮器４２（熱交換器４００）に対する給水ＣＷの流量が調節される。給水加温ユニット１の運転時において、比例制御弁が開き、凝縮器４２に給水ＣＷを供給する。給水加温ユニット１の停止時において、比例制御弁が閉じ、凝縮器４２に対する給水ＣＷを遮断する。第１水位状態及び第２水位状態においては、温度センサ８の検出温度値Ｔｓが目標温度値Ｔｒになるように、比例制御弁の開度が制御される（出湯温度一定制御）。低水位状態においては、最大開度になるように比例制御弁が制御されてもよい。

なお、例えば熱源水タンク３の熱源水ＳＷが加圧状態であるとき、熱源水ポンプ５が省略されても、熱源水タンク３の熱源水ＳＷは、熱源水流路１３を介して蒸発器４４に供給される。そのため、熱源水タンク３の熱源水ＳＷが加圧状態であるとき、第２流通切換手段として、開閉弁が熱源水流路１３に設けられてもよい。開閉弁の開閉動作により、蒸発器４４（熱交換器４００）に対する熱源水ＳＷの流通状態と非流通状態とを切り換えることができる。給水加温ユニット１の運転時において、開閉弁が開き、蒸発器４４に熱源水ＳＷが供給される。給水加温ユニット１の停止時において、開閉弁が閉じ、蒸発器４４に対する熱源水ＳＷの供給が遮断される。

１…給水加温ユニット、２…給水タンク、３…熱源水タンク、４…ヒートポンプ、５…熱源水ポンプ（第２流通切換手段）、６…給水ポンプ（流量調節手段）、７…補給ポンプ、８…温度センサ（温度検出手段）、９…ローカル制御装置（ローカル制御手段）、１０…給水流路、１１…温水流路、１２…バイパス流路、１３…熱源水流路、１４…供給流路、１５…オーバーフロー路、１６…警報装置、２０…給水加温ユニット群、３０…台数制御装置（台数制御手段）、３１…検出水位取得部、３２…記憶部、３３…台数制御部、３４…補給制御部、３５…警報制御部、３６…通信部、４１…圧縮機（第１流通切換手段）、４２…凝縮器、４３…膨張弁、４４…蒸発器、４５…過冷却器、４６…廃熱回収熱交換器、４７…循環流路、５０…水位センサ（水位検出手段）、５１…温水タンク、５２…ボイラ、５３…温水流路、５４…温水ポンプ、９０…通信部、９１…第１流通切換制御部、９２…第２流通切換制御部、９３…検出温度取得部、９４…流量制御部、１００…温水製造システム、４００…熱交換器、５００…熱源水ポンプ、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、ＣＷ…給水、Ｈｂ…下限水位値、Ｈｈ…上限水位値、Ｈｓ…検出水位値、ＨＷ…温水、ＲＥ…冷媒、ＲＥｇ…ガス冷媒、ＲＥｌ…液冷媒、ＳＷ…熱源水、Ｔｅ…初期温度値、Ｔｈ…下位温度値、Ｔｒ…目標温度値、Ｔｓ…検出温度値、Ｅｅ…初期流量範囲、Ｅｈ…上位流量範囲、Ｅｒ…設定流量範囲、Ｆｅ…初期流量値、Ｆｈ…上位流量値、Ｆｒ…設定流量値。

Claims (6)

1. 複数の給水加温ユニットからなる給水加温ユニット群と、
   前記給水加温ユニット群で生成された温水を貯留する温水タンクと、
   前記温水タンクの水位を検出する水位検出手段と、
   前記給水加温ユニット群の運転台数を制御する台数制御手段と、を備え、
   複数の前記給水加温ユニットは、それぞれ高温流体と給水との熱交換により給水を加温する熱交換器と、前記熱交換器に対する高温流体の流通状態と非流通状態を切り換える第１流通切換手段と、前記熱交換器に対する給水の流量を調節する流量調節手段と、前記第１流通切換手段及び前記流量調節手段を制御するローカル制御手段と、を有し、
   前記ローカル制御手段は、前記台数制御手段からの運転指令を受けて前記第１流通切換手段を流通状態に制御する一方、前記台数制御手段からの停止指令を受けて前記第１流通切換手段を非流通状態に制御し、前記第１流通切換手段を流通状態に制御した運転中、給水の流量が前記台数制御手段から指定された設定流量範囲になるように、前記流量調節手段を制御し、前記第１流通切換手段を非流通状態に制御した停止中、給水を遮断するように、前記流量調節手段を制御し、
   前記台数制御手段は、前記水位検出手段の検出水位値が前記給水加温ユニット群の全台を停止させる上限水位値よりも低い第１水位範囲にある第１水位状態では、全台の前記設定流量範囲に初期流量範囲を指定するとともに、前記検出水位値に応じて前記給水加温ユニット群の運転台数を１台ずつ増減させ、前記水位検出手段の検出水位値が前記第１水位範囲よりも低い第２水位範囲にある第２水位状態では、前記給水加温ユニット群の全台を運転させた状態で、前記検出水位値に応じて少なくとも１台の前記設定流量範囲に前記初期流量範囲を上回る上位流量範囲を指定する、
   温水製造システム。
2. 前記台数制御手段は、前記第１水位状態では、前記検出水位値の下降に伴う運転台数の増加、及び上昇に伴う運転台数の減少を実行し、前記第２水位状態では、前記検出水位値の下降に伴う前記設定流量範囲の増加、及び前記検出水位値の上昇に伴う前記設定流量範囲の減少を実行する、
   請求項１に記載の温水製造システム。
3. 複数の前記給水加温ユニットは、それぞれ前記熱交換器で生成された温水の温度を検出する温度検出手段を有し、
   前記ローカル制御手段は、前記第１流通切換手段を流通状態に制御した運転中、前記温度検出手段の検出温度値が目標温度値になるように、前記流量調節手段を制御する、
   請求項１又は請求項２に記載の温水製造システム。
4. 前記台数制御手段は、前記第１水位状態では、全台の前記目標温度値に初期温度値を指定し、前記第２水位状態では、少なくとも１台の前記目標温度値に前記初期温度値を下回る下位温度値を指定し、前記第２水位状態では、前記検出水位値の下降に伴う前記下位温度値を指定する台数の増加、及び前記検出水位値の上昇に伴う前記下位温度値を指定する台数の減少を実行する、
   請求項３に記載の温水製造システム。
5. 前記台数制御手段は、前記第１水位状態では、全台の前記目標温度値に初期温度値を指定し、前記第２水位状態では、全台の前記目標温度値に前記初期温度値を下回る下位温度値を指定し、前記第２水位状態では、前記検出水位値の下降に伴う前記下位温度値の段階的な減少、及び前記検出水位値の上昇に伴う前記下位温度値の段階的な増加を実行する、
   請求項３に記載の温水製造システム。
6. 複数の前記給水加温ユニットのそれぞれは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器が順次環状に接続されて冷媒が循環され、前記凝縮器で温熱を取り出す蒸気圧縮式ヒートポンプと、前記蒸発器に対する熱源水の流通状態と非流通状態を切り換える第２流通切換手段と、を有し、
   前記凝縮器及び前記圧縮機は、それぞれ前記熱交換器及び前記第１流通切換手段として設けられており、
   前記ローカル制御手段は、前記台数制御手段からの運転指令を受けて前記第１流通切換手段及び前記第２流通切換手段を流通状態に制御する一方、前記台数制御手段からの停止指令を受けて前記第１流通切換手段及び前記第２流通切換手段を非流通状態に制御する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の温水製造システム。

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