JP7452584B2 - 温水製造システム - Google Patents

Description

本発明は、温水製造システムに関する。

食料品・飲料の製造工場や自動車・金属製品・機械器具の製造工場などでは、生産プロセスで多量の温水および温熱を消費している。近年、多くの工場では、温室効果ガスであるＣＯ_２の排出量削減を目的として、化石燃料から脱却する「脱炭素」への取り組みが進められている。そこで、特許文献１に示されるように、温水製造システムの水加熱装置として、電気式ヒートポンプを採用することが増えている。

特開２０１２－２２９８２８号公報

工場における水加熱装置の設置は、生産プロセスや生産エリアによって異なる要求温度に対応するため、負荷設備ごとに設置を行うのが一般的である。しかしながら、負荷設備ごとに水加熱装置を設置した場合、温水需要や温熱需要が小さい負荷設備では、電気式ヒートポンプの年間稼働時間が短くなり、システムの導入費用の償却期間が長期化するというデメリットがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、電気式ヒートポンプの休止時間を減らして年間稼働時間を延ばすことのできる温水製造システムを提供することを目的とする。

（１）事業所内に存在する複数の負荷設備で利用する用水を温水化する温水製造システムであって、前記負荷設備の各々と対応関係にある複数の温水タンクと、電気式ヒートポンプにより用水を加熱する第１加熱装置と、前記第１加熱装置で加熱された用水の供給先を、前記温水タンクのいずれかに切り替える供給先切替手段と、前記供給先の優先順位を設定する優先順位設定手段と、前記負荷設備ごとの要求温度を満たすように、前記供給先ごとに用水の目標温度を設定する目標温度設定手段と、前記温水タンクの各々の蓄熱状態量を検知する蓄熱状態量検知手段と、前記優先順位および前記蓄熱状態量に基づいて、前記供給先切替手段および前記第１加熱装置を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記目標温度に基づいて、前記第１加熱装置の熱出力を制御し、前記優先順位は、前記目標温度が低いほど上位になるように設定される温水製造システム。

（２）蒸気ボイラまたは温水ボイラにより用水を加熱する第２加熱装置を更に備え、前記第２加熱装置は、少なくとも前記優先順位が最上位以外の前記温水タンクに対応付けられて設けられており、前記制御手段は、前記第１加熱装置で加熱された用水の供給先となっていない前記温水タンクの前記蓄熱状態量が所定量を下回る場合、前記第２加熱装置を使用して前記蓄熱状態量を回復させる（１）に記載の温水製造システム。

（３）前記目標温度設定手段は、前記事業所内での電力需要調整の実施の有無に応じて、前記要求温度を満たす範囲で前記目標温度を設定する（１）または（２）に記載の温水製造システム。

（４）前記目標温度設定手段は、前記電気式ヒートポンプのデフロスト運転の実施スケジュールに応じて、前記要求温度を満たす範囲で前記目標温度を設定する（１）または（２）に記載の温水製造システム。

（５）給水設備から用水を前記第１加熱装置に供給、または前記負荷設備で利用後の用水を前記第１加熱装置に供給する給水ラインと、前記第１加熱装置で加熱された用水を前記温水タンクの各々に供給する複数の給湯ラインと、を備え、前記供給先切替手段は、前記給湯ラインのいずれかを選択することにより、用水の供給先を切り替えるように構成される（１）から（４）のいずれかの温水製造システム。

（６）前記温水タンクの各々と前記第１加熱装置の間に形成された複数の循環ラインを備え、前記供給先切替手段は、前記循環ラインのいずれかを選択することにより、用水の供給先を切り替えるように構成される（１）から（４）のいずれかの温水製造システム。

（７）前記蓄熱状態量は、前記温水タンクの水位、温度、および残湯量のいずれか一以上である（１）から（６）のいずれかの温水製造システム。

本発明によれば、電気式ヒートポンプの休止時間を減らして年間稼働時間を延ばすことのできる温水製造システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の第３実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の第４実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の第５実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の第６実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の第７実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。 本発明の第８実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第１実施形態について、図１を参照しながら説明する。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

＜温水製造システムの概要＞
図１は、第１実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。温水製造システム１は、事業所内に存在する複数の負荷設備で利用する用水を温水化するものである。温水製造システム１で温水化された用水は、負荷設備において洗浄水等に直接使用される。

ここで、事業所は、物の生産またはサービスの提供が事業として行われている個々の場所をいい、工場、商業施設、医療機関、福祉施設、宿泊施設および研究施設などである。用水は、物の生産またはサービスの提供に伴って使用する水をいう。負荷設備は、事業所が工場である場合、例えば食料品・飲料の製造工場、自動車・金属製品・機械器具の製造工場などの生産設備（物の生産に直接関わっている設備）をいう。工場の生産設備以外の負荷設備としては、蒸気ボイラ装置（生産設備の稼働に関わっている熱源設備）が例示され、温水化された用水の一部をボイラ給水に利用する。

図１では、事業所内に存在する３基の負荷設備１１，１２，１３を示している。各負荷設備１１，１２，１３は、例えば工場内の生産プロセスに応じて事業所内に点在しており、負荷設備１１が設置された生産エリアを負荷エリアＡ、負荷設備１２が設置された生産エリアを負荷エリアＢ、負荷設備１３が設置された生産エリアを負荷エリアＣと便宜的に呼称する。そして、各負荷設備１１，１２，１３においては、生産プロセスの稼働によって温水需要（給湯負荷）が発生する。

第１実施形態の温水製造システム１は、各負荷設備１１，１２，１３での温水需要に追従した温水供給を行うため、負荷エリアＡ～Ｃのそれぞれに温水タンク２１，２２，２３を備え、一過式の用水加熱により製造された温水を各温水タンク２１，２２，２３に貯留する。なお、温水タンクは、所要温度に調整された温水を蓄積することから、蓄熱タンクと言い換えることもできる。

温水製造システム１は、各温水タンク２１，２２，２３に蓄える温水を製造するため、電気式ヒートポンプ４１１により用水（補給水Ｗ０）を加熱する第１加熱装置４１、燃焼式ボイラである蒸気ボイラ６１１により用水（補給水Ｗ０）を加熱する第２加熱装置６１、および制御部１００を備えている。

負荷エリアＡに設置された負荷設備１１と温水タンク２１とは、配水ラインＬ１で接続されており、この配水ラインＬ１には、配水ポンプＳＰ１が設けられている。負荷設備１１での温水出力に応じて配水ポンプＳＰ１を駆動すると、温水タンク２１から温水Ｗ１が供給される。
負荷エリアＢに設置された負荷設備１２と温水タンク２２とは、配水ラインＬ２で接続されており、この配水ラインＬ２には、配水ポンプＳＰ２が設けられている。負荷設備１２での温水出力に応じて配水ポンプＳＰ２を駆動すると、温水タンク２２から温水Ｗ２が供給される。
負荷エリアＣに設置された負荷設備１３と温水タンク２３とは、配水ラインＬ３で接続されており、この配水ラインＬ３には、配水ポンプＳＰ３が設けられている。負荷設備１３での温水出力に応じて配水ポンプＳＰ３を駆動すると、温水タンク２３から温水Ｗ３が供給される。

各温水タンク２１，２２，２３と各負荷設備１１，１２，１３とを接続する各配水ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、往路配管のみの単管給湯路として構成されてもよく、または、図１に点線で示すように復路配管を備え、往路配管と復路配管とからなる循環給湯路として構成されてもよい。単管給湯路では、負荷設備で温水需要が発生すると配水ポンプが駆動され、温水需要がなくなると配水ポンプが停止される（断続運転）。一方、循環給湯路では、負荷設備で温水需要の有無に関わらず配水ポンプが駆動されており（連続運転）、負荷設備で消費されない余剰温水が温水タンクに返送される。

＜ライン構成、温水タンク、供給先切替手段および蓄熱状態量検知手段＞
３基の温水タンク２１，２２，２３は、いずれも開放式のタンクである。温水タンク２１，２２，２３には、それぞれ、水位センサ２１１，２２１，２３１が設けられている。水位センサは、蓄熱状態量として温水タンクに蓄積された温水の水位（蓄積量に相当）を検知するセンサであり、蓄熱状態量検知手段として機能する。
水位センサ２１１，２２１，２３１で温水タンク２１，２２，２３内の減水が検知されると、減水した温水タンク２１，２２，２３内に給水ラインＬ０１および給湯ラインＬ０２を通じて補給水Ｗ０が供給される。温水タンク２１，２２，２３内の減水は、負荷設備１１，１２，１３での温水出力によって生じる。給水ラインＬ０１および給湯ラインＬ０２については後に説明する。

温水タンク２１，２２，２３には、それぞれ不図示の温度センサが設けられている。温度センサにより、温水タンク２１，２２，２３に蓄積された温水の温度が、それぞれの蓄熱温度として検知される。

給水ラインＬ０１は、水の供給源である給水設備から、第１加熱装置４１に常温の補給水Ｗ０（温水化前の用水）を供給するラインである。給湯ラインＬ０２は、第１加熱装置４１で加熱された補給水Ｗ０（温水化後の用水）を各温水タンク２１，２２，２３に供給するラインである。

給水ラインＬ０１は、給水設備から２つの分岐点Ｐ１，Ｐ２を経て第１加熱装置４１および温水タンク２２，２３に接続されている。具体的には、給水設備から延設された給水ラインＬ０１は分岐点Ｐ１で分岐し、分岐した給水ラインＬ０１の一方は第１加熱装置４１の入水口（後述するサブ熱交換器４１２の低温側入口）に接続され、他方は分岐点Ｐ２で更に分岐する。そして、分岐点Ｐ２で分岐した給水ラインＬ０１の一方は温水タンク２２に接続され、他方は温水タンク２３に接続されている。

分岐点Ｐ１の下流側において、第１加熱装置４１に接続された給水ラインＬ０１には給水ポンプＷＰ１が設けられている。分岐点Ｐ２の下流側において、温水タンク２２に接続された給水ラインＬ０１には給水ポンプＷＰ２が設けられ、温水タンク２３に接続された給水ラインＬ０１には給水ポンプＷＰ３が設けられている。給水ポンプＷＰ１，ＷＰ２，ＷＰ３の駆動周波数を制御することで、第１加熱装置４１や温水タンク２２，２３に供給される補給水Ｗ０の流量を制御することができる。

給湯ラインＬ０２は、第１加熱装置４１から２つの分岐点Ｐ１１，Ｐ１２を経て温水タンク２１，２２，２３に接続されている。具体的には、第１加熱装置４１の出湯口（後述するサブ熱交換器４１２の低温側出口）から延設された給湯ラインＬ０２は分岐点Ｐ３で分岐し、分岐した給湯ラインＬ０２の一方は温水タンク２１に接続され、他方は分岐点Ｐ４で更に分岐する。そして、分岐点Ｐ１２で分岐した給湯ラインＬ０２の一方は温水タンク２２に接続され、他方は温水タンク２３に接続されている。

温水タンク２１，２２，２３に接続された分岐後の給湯ラインＬ０２には、それぞれ、バルブＷＶ１，ＷＶ２，ＷＶ３が設けられている。これらのバルブＷＶ１，ＷＶ２，ＷＶ３は、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先を、前記温水タンクのいずれかに切り替える供給先切替手段として機能する。
また、温水タンク２２，２３に接続された分岐後の給水ラインＬ１には、それぞれ、バルブＷＶ４，ＷＶ５が設けられている。各バルブＷＶ１～ＷＶ５は、制御部１００により開閉制御可能な電気駆動弁であり、給水弁として機能する。

上述のラインの構成により、温水タンク２１には、第１加熱装置４１を経由した補給水Ｗ０が供給される。一方、温水タンク２２および温水タンク２３には、第１加熱装置４１を経由した補給水Ｗ０、ないし第１加熱装置４１を経由しない補給水Ｗ０が供給される。

第１加熱装置４１を経由する補給水Ｗ０の供給について整理すると次のようになる。温水タンク２１に対しては、給水設備から送られる補給水Ｗ０は、給水ラインＬ０１の分岐点Ｐ１、並びに、給湯ラインＬ０２の分岐点Ｐ３およびバルブＷＶ１を介して供給される。温水タンク２２に対しては、給水設備から送られる補給水Ｗ０は、給水ラインＬ０１の分岐点Ｐ１、並びに、給湯ラインＬ０２の分岐点Ｐ３、分岐点Ｐ４およびバルブＷＶ２を介して供給される。同様に、温水タンク２３に対しては、給水設備から送られる補給水Ｗ０は、給水ラインＬ０１の分岐点Ｐ１、並びに、給湯ラインＬ０２の分岐点Ｐ３、分岐点Ｐ４およびバルブＷＶ３を介して供給される。

第１加熱装置４１を経由しない補給水Ｗ０の供給について整理すると次のようになる。温水タンク２２に対しては、給水設備から送られる補給水Ｗ０は、給水ラインＬ０１の分岐点Ｐ１、分岐点Ｐ２およびバルブＷＶ４を介して供給される。同様に、温水タンク２３に対しては、給水設備から送られる補給水Ｗ０は、給水ラインＬ０１の分岐点Ｐ１、分岐点Ｐ２およびバルブＷＶ５を介して供給される。

各温水タンク２１，２２，２３における水位の増減に対して給水制御を行うための水位設定は、「給水停止Ｌ１＞給水開始Ｌ２＞流量切替Ｌ３」とする。そして、検知された水位に応じて、次のように流量を制御する。給水停止中、温水タンクの検知水位がＬ２未満になると、給水ポンプＷＰを第１流量（回転数：低）で駆動する。第１流量で給水実行中、温水タンクの検知水位がＬ３未満になると、給水ポンプＷＰを第２流量（回転数：高）で駆動する。第２流量で給水実行中、温水タンクの検知水位がＬ２以上になると、給水ポンプＷＰを第１流量（回転数：低）で駆動する。第１流量で給水実行中、温水タンクの検知水位がＬ１以上になると、給水ポンプＷＰを停止する。なお、温水タンク２１，２２，２３に対する給水は、それぞれ対応する給水ポンプＷＰ１，ＷＰ２，ＷＰ３を用いて行われる。

＜第１加熱装置＞
第１加熱装置４１は、電気式ヒートポンプ４１１（略号：ＨＰ）を備えている。電気式ヒートポンプ４１１は、空気熱源型および水熱源型（地下水、廃温水など）のうちのいずれでもよい。また、冷温水同時取り出しが可能なヒートポンプチラーでもよい。電気式ヒートポンプ４１１は１台でもよいが、複数台を並列設置した１群で第１加熱装置４１を構成することもできる。

第１加熱装置４１は更に、サブ熱交換器４１２、サブ循環ラインＬＳ、およびサブ循環ポンプＬＳＰを備えている。サブ循環ラインＬＳは、サブ熱交換器４１２の高温側流路と、電気式ヒートポンプ４１１の凝縮器とを接続するラインである。サブ循環ラインＬＳを循環する熱媒体は、凝縮器での受熱により加熱されながらサブ熱交換器４１２での放熱により冷却される。この熱媒体は、給湯用途では、凝縮器のパンク時に冷媒を用水に混入させないとの観点から、水であることが好ましい。

サブ循環ポンプＬＳＰは、サブ循環ラインＬＳに設けられている。サブ循環ポンプＬＳＰは、サブ循環ラインＬＳを流通する熱媒体を循環させる補機である。

サブ熱交換器４１２の低温側流路は、入口側に給水ラインＬ０１が接続され、出口側に給湯ラインＬ０２が接続される。サブ熱交換器４１２は、給水ラインＬ０１から流入する補給水Ｗ０とサブ循環ラインＬＳを流通する熱媒体との間の熱交換を行い、補給水Ｗ０を加熱する補機として機能する。給水設備から送られる補給水Ｗ０は、サブ熱交換器４１２で加熱されることにより温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３となる。

なお、第１加熱装置４１の構成は、給水ラインＬ０１および給湯ラインＬ０２が電気式ヒートポンプ４１１の凝縮器に直接接続される構成であってもよい。この構成の場合、サブ熱交換器４１２およびサブ循環ラインＬＳを省略することができる。

サブ熱交換器４１２の低温側出口の近傍には不図示の温度センサが備えられている。この温度センサにより、サブ熱交換器４１２を通過した後に給湯ラインＬ０２を流通する補給水Ｗ０の温度が、サブ熱交換器４１２の出口温度として検知される。

第１加熱装置４１の運転中には、制御部１００（または装置内のローカル制御器）により出力制御が行われる。具体的には、サブ熱交換器４１２の出口温度が目標温度（後述する目標温度設定手段１２０の設定温度）に収束するように、電気式ヒートポンプ４１１の冷媒圧縮機の回転数をフィードバック制御する。この出力制御中、サブ循環ポンプＬＳＰは、所定回転数（例えば、定格回転数）にて駆動される。

＜第２加熱装置＞
第２加熱装置６１は、燃焼式ボイラとしての蒸気ボイラ６１１（略号：ＢＳ）、給蒸ラインＬ４および蒸気加熱器２２２，２３２を備えている。蒸気加熱器２２２は温水タンク２２に設けられ、蒸気加熱器２３２は温水タンク２３に設けられている。

蒸気ボイラ６１１は、給蒸ラインＬ４によって蒸気加熱器２２２，２３２と接続されている。給蒸ラインＬ４は、蒸気ボイラ６１１から蒸気ヘッダを介して延設されている。そして、蒸気加熱器２２２，２３２に備えられた蒸気ヒータ等の加熱要素に給蒸ラインＬ４の末端が接続されている。これにより、蒸気ボイラ６１１で生成された蒸気Ｓ１は、給蒸ラインＬ４を通じて蒸気加熱器２２２，２３２に供給される。

蒸気加熱器２２２に接続された給蒸ラインＬ４には、バルブＢＶ１が設けられている。同様に、蒸気加熱器２３２に接続された給蒸ラインＬ４には、バルブＢＶ２が設けられている。各バルブＢＶ１，ＢＶ２は、制御部１００により開度制御可能な電気駆動弁であり、給蒸弁として機能する。蒸気加熱器２２２，２３２は、給蒸ラインＬ４を通じて供給されてきた蒸気Ｓ１で補給水Ｗ０を加熱するため加熱要素を備えている。給水設備から給水ラインＬ０１を通じて送られてきた補給水Ｗ０は、蒸気加熱器２２２，２３２で加熱されることにより温水Ｗ２，Ｗ３となる。

加熱要素の種類としては、例えば、温水タンクの内部に設置される蒸気ヒータ（間接加熱）、温水タンクの外部に設置される蒸気熱交換器（水循環による間接加熱）、温水タンクの内部に設置される蒸気吹き込み管（直接加熱）などが例示される。第１実施形態および他の実施形態では、蒸気ヒータが加熱要素として採用されている。

第２加熱装置６１の運転中には、後述する制御部１００（または装置内のローカル制御器）により出力制御が行われる。具体的には、温水タンク２２および温水タンク２３の蓄熱温度が目標温度（後述する目標温度設定手段１２０の設定温度）に収束するように、各バルブＢＶ１，ＢＶ２の開度がフィードバック制御される。なお、上述したように、各温水タンク２２，２３の蓄熱温度は不図示の温度センサにより検知される。

なお、蒸気加熱器２２２，２３２は、温水タンク２２，２３に設けるのではなく、給水設備からの給水ラインに設けるようにすることもできる。この場合には、給水ラインにサブ熱交換器を配置し、このサブ熱交換器に給蒸ラインを接続する。この構成での第２加熱装置６１の熱出力制御は、サブ熱交換器の出口温度が目標温度に収束するように、給蒸弁の開度をフィードバック制御する。

なお、第２加熱装置６１を構成する燃焼式ボイラは、温水ボイラ（略号：ＢＨ）のいずれであってもよい。温水ボイラは、真空式温水ヒータおよび無圧式温水ヒータなどを含む。温水ボイラを用いる場合のシステム構成は、第２実施形態にて説明する。また、燃焼式ボイラは１台でもよいが、複数台を並列設置した１群で第２加熱装置６１を構成してもよい。

＜制御部の概要＞
制御部１００は、優先順位設定手段１１０、目標温度設定手段１２０および制御手段１３０を備えている。優先順位設定手段１１０は、第１加熱装置４１で加熱された用水（補給水Ｗ０）の供給先である温水タンク２１，２２，２３について、その優先順位を設定する。目標温度設定手段１２０は、第１加熱装置４１で加熱された用水（補給水Ｗ０）の供給先である温水タンク２１，２２，２３ごとに、用水の目標温度を設定する。ここで、用水の目標温度は、サブ熱交換器４１２の出口温度に対する目標温度、あるいは各温水タンク２１，２２，２３の蓄熱温度に対する目標温度として設定される。制御手段１３０は、優先順位設定手段１１０に設定された優先順位、および蓄熱状態量検知手段（水位センサ２１１，２２１，２３１）により検知された蓄熱状態量に基づいて、供給先切替手段（バルブＷＶ１，ＷＶ２，ＷＶ３）および第１加熱装置４１を制御する。

なお、制御部１００は、サーバであってもよい。また、制御部１００は、複数の機能ブロックにより構成されてもよいが、各機能ブロックは必ずしも物理的に分かれている必要は無く、１つのＣＰＵが、複数の機能ブロックの機能を実現してもよい。また、制御部１００は、制御対象部の配置等を考慮して、２つ以上に場所に分かれて配置されていてもよい。また、１つの機能ブロックが２つ以上の場所に分かれて、分散制御されていてもよい。制御部１００は記憶部を備えていてもよく、記憶部は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、または着脱可能なメモリカード等の記録媒体で構成される。記録媒体としては、一時的でない有形の媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｔａｎｇｉｂｌｅ ｍｅｄｉａ）が挙げられる。なお、制御部１００は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の演算プロセッサを含んで構成される。制御部１００の各種機能は、例えば記憶部に格納されたプログラム（アプリケーション）を実行することで実現される。プログラム（アプリケーション）は、ネットワークを介して提供されてもよいし、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）に記録されて提供されてもよい。なお、制御部１００の各機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。

＜目標温度設定手段の詳細＞
温水の供給先である温水タンクごとの温水の目標温度は、事前に制御部１００のユーザーインターフェース等を介して目標温度設定手段１２０に設定される。優先順位は、例えば、以下の１から３に記載する項目が考慮される。

［１．負荷設備での要求温度］
供給先である温水タンクごとの用水の目標温度、すなわち第１加熱装置および第２加熱装置による加熱温度の目標値は、負荷設備での要求温度に応じて負荷エリアごとに設定される。用水の目標温度は、サブ熱交換器４１２の出口温度に対する目標温度、あるいは各温水タンク２１，２２，２３の蓄熱温度に対する目標温度として設定される。

［２．電力需要調整］
電力消費を促進する電力需要調整を実施する場合には、通常よりも目標温度を高く設定してもよい。例えば、すべての温水タンクに対して目標温度を８０℃以上９０℃以下のように高めておき、蓄熱量を増量してもよい。

［３．デフロスト運転］
空気熱源ヒートポンプにてデフロスト運転が実行され、給湯運転の中断が起こる場合、通常よりも目標温度を高く設定してもよい。例えば、すべての温水タンクに対して目標温度を８０℃以上９０℃以下に高めておき、蓄熱量を増量してもよい。
具体的な制御としては、次のような例が考えらえる。まず、前回のデフロスト運転終了後、外気温度、または外気温度と蒸発器入口の冷媒温度との差から、次回のデフロスト運転開始までの給湯運転時間を予測し、デフロスト運転開始時刻を設定する。そして、デフロスト運転開始時刻までの残り給湯運転時間が設定時間になると、目標温度を通常よりも高い温度に設定する。

なお、上記の項目２，３において、温水タンクに高温水を蓄積する場合、負荷設備で高温水を利用する際には、高温水と常温水を混合したり、高温水と常温水を熱交換したりすることで、所要温度の温水を作る。温水タンクの蓄熱量は通常時よりも減りにくくなっているので、特にデフロスト運転による給湯運転の中断に耐えることが可能になる。

第１実施形態における目標温度は、上記の項目１に基づき、負荷設備での要求温度に応じて負荷エリアごとに異なる値に設定される。例えば、負荷エリアＡでは４０℃、負荷エリアＢでは６０℃、負荷エリアＣでは７０℃のように設定されている。

＜優先順位設定手段の詳細＞
温水の供給先である温水タンクに対する優先順位は、事前に制御部１００のユーザーインターフェース等を介して優先順位設定手段１１０に設定される。優先順位は、例えば、以下の１から６に記載する項目が考慮される。

［１．プロセスの重要度］
負荷設備における生産プロセスの重要度に応じて、温水タンクの優先順位を設定する。例えば、飲料工場において、パストライザ等の殺菌設備に対応する温水タンクの優先順位を容器の洗浄装置に対応する温水タンクの優先順位よりも上位にする。

［２．時間当たりの温水（温熱）消費量］
負荷設備での時間当たりの温水（温熱）消費量に応じて、温水タンクの優先順位を設定する。例えば、生産ラインの稼働率を考慮して、午前中は優先順位を「負荷エリアＡに設置の温水タンク＞負荷エリアＢに設置の温水タンク＞負荷エリアＣに設置の温水タンク」とし、午後は優先順位を「負荷エリアＢに設置の温水タンク＞負荷エリアＡに設置の温水タンク＞負荷エリアＣに設置の温水タンク」のように入れ替える。

［３．廃温水の排出量］
水熱源ヒートポンプを使用して廃温水から熱回収する場合において、各負荷エリアで発生する廃温水の排出量に応じて、温水タンクの優先順位を設定する。例えば、廃温水の排出量が「負荷エリアＡ＞負荷エリアＢ＞負荷エリアＣ」であれば、熱回収効果が最も高くなるように、優先順位を「負荷エリアＡに設置の温水タンクＡ＞負荷エリアＢに設置の温水タンクＢ＞負荷エリアＣに設置の温水タンクＣ」とする。廃温水の排出量が時間帯によって変動する場合には、時間帯によって優先順位を切り替えてもよい。なお、各負荷エリアの廃温水は、回収タンクなどの一箇所に収集して熱源水としてヒートポンプの蒸発器に供給する。

［４．廃温水の温度］
水熱源ヒートポンプを使用して廃温水から熱回収する場合において、各負荷エリアで発生する廃温水の温度に応じて、温水タンクの優先順位を設定する。例えば、廃温水の温度が「負荷エリアＡ＞負荷エリアＢ＞負荷エリアＣ」であれば、熱回収効果が最も高くなるように、優先順位を「負荷エリアＡに設置の温水タンクＡ＞負荷エリアＢに設置の温水タンクＢ＞負荷エリアＣに設置の温水タンクＣ」とする。廃温水の温度が時間帯によって変動する場合は、時間帯によって優先順位を切り替えてもよい。なお、各負荷エリアの廃温水は、回収タンクなどの一箇所に収集して熱源水としてヒートポンプの蒸発器に供給する。

［５．外気温度の影響］
空気熱源ヒートポンプを使用して外気から熱吸収する場合において、外気温度に応じて、温水タンクの優先順位を設定する。例えば、外気温度と目標温度の差を考慮し、十分なＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：エネルギー消費効率）が得られるように優先順位を設定する。優先順位は日中を通じて固定してもよいが、時間帯に応じて変更してもよい。例えば、外気温度の高い時間帯は、目標温度が高い温水タンクの優先順位を高くし、外気温度の低い時間帯は、目標温度が低い温水タンクの優先順位を高くする。

［６．給湯配管の長さ］
第１加熱装置４１から各温水タンクまでの給湯配管の長さに応じて、温水タンクの優先順位を設定する。例えば、給湯配管の長さが「負荷エリアＡに設置の温水タンクまでの長さ＞負荷エリアＢに設置の温水タンクまでの長さ＞負荷エリアＣに設置の温水タンクまでの長さ」であれば、給湯時の放熱ロスが最も少なくなるように、優先順位を「負荷エリアＣに設置の温水タンク＞負荷エリアＢに設置の温水タンク＞負荷エリアＣに設置の温水タンク」とする。

第１実施形態における優先順位は、上記の項目５を考慮し、目標温度が低いほど、すなわち外気等の熱源流体の温度が低い場合でもヒートポンプをより高いＣＯＰで運転できる条件であるほど上位になるように設定される。例えば、上述の目標温度の設定例では「負荷エリアＡ＞負荷エリアＢ＞負荷エリアＣ」となる。なお、選択される供給先は一箇所のみで、同時供給は行わない。

＜第１加熱装置による給湯運転制御＞
制御手段１３０は、先に説明した優先順位の設定に従って第１加熱装置４１による給湯運転制御を行う。第１加熱装置４１による給湯運転時は、給水ポンプＷＰ１を駆動する。

［優先１：温水タンク２１への給湯］
温水タンク２１の検知水位がＬ２未満になると、温水タンク２２および温水タンク２３の検知水位に関わらず温水タンク２１に対して給湯運転を開始する。温水タンク２２および温水タンク２３のいずれかに対して給湯運転を実行中のときは、強制的に供給先を温水タンク２１に切り替える。つまり、バルブＷＶ１を開放し、バルブＷＶ２，ＷＶ３を閉鎖することにより、用水（温水Ｗ１）の供給先として温水タンク２１を選択する。給湯運転を開始した後、温水タンク２１の検知水位がＬ１以上になると、バルブＷＶ１を閉鎖すると共に給水ポンプＷＰ１を停止して給湯運転を終了する。

［優先２：温水タンク２２への給湯］
温水タンク２１の検知水位がＬ２以上の状態にて、温水タンク２２の検知水位がＬ２未満になると、温水タンク２３の検知水位に関わらず温水タンク２２に対して給湯運転を開始する。温水タンク２３に対して給湯運転を実行中のときは、強制的に供給先を温水タンク２２に切り替える。つまり、バルブＷＶ２を開放し、バルブＷＶ１，ＷＶ３を閉鎖することにより、用水（温水Ｗ２）の供給先として温水タンク２２を選択する。給湯運転を開始した後、温水タンク２２の検知水位がＬ１以上になると、バルブＷＶ２を閉鎖すると共に給水ポンプＷＰ１を停止して給湯運転を終了する。

［優先３：温水タンク２３への給湯］
温水タンク２１および温水タンク２２の検知水位がともにＬ２以上の状態にて、温水タンク２３の検知水位がＬ２未満になると、温水タンク２３に対して給湯運転を開始する。つまり、バルブＷＶ３を開放し、バルブＷＶ１，ＷＶ２を閉鎖することにより、用水（温水Ｗ３）の供給先として温水タンク２３を選択する。給湯運転を開始した後、温水タンク２３の検知水位がＬ１以上になると、バルブＷＶ３を閉鎖すると共に給水ポンプＷＰ１を停止して給湯運転を終了する。

＜第２加熱装置による給湯運転制御＞
制御手段１３０は、温水タンク２２および温水タンク２３について、水位センサにより水位Ｌ２未満であることを検知したにも関わらず第１加熱装置４１による給湯ができない場合、具体的には（ｉ）優先順位の高い他の温水タンクに対して第１加熱装置４１による給湯運転を実行中である場合、または（ｉｉ）第１加熱装置４１による給湯運転を開始したが優先順位の高い他の温水タンクに供給先を切り替えた場合、第２加熱装置６１による給湯を行う。

第２加熱装置６１による温水タンク２２への給湯時は、給水ポンプＷＰ２を駆動すると共にバルブＷＶ４，ＢＶ１を開放し、用水Ｗ０を供給する。この用水Ｗ０は、蒸気加熱器２２２により加熱されて温水Ｗ２となる。給湯運転を開始した後、温水タンク２２の検知水位がＬ１以上になると、バルブＷＶ４，ＢＶ１を閉鎖すると共に給水ポンプＷＰ２を停止して給湯運転を終了する。
第２加熱装置６１による温水タンク２３への給湯時は、給水ポンプＷＰ３を駆動すると共にバルブＷＶ５，ＢＶ２を開放し、用水Ｗ０を供給する。この用水Ｗ０は、蒸気加熱器２３２により加熱されて温水Ｗ３となる。給湯運転を開始した後、温水タンク２３の検知水位がＬ１以上になると、バルブＷＶ５，ＢＶ２を閉鎖すると共に給水ポンプＷＰ３を停止して給湯運転を終了する。

＜給湯運転制御のまとめ＞
以上説明した制御手段１３０による給湯運転制御によれば、優先順位が最上位の温水タンク２１に対しては、必ず第１加熱装置４１による給湯が行われる。優先順位が下位の温水タンク２２および温水タンク２３に対しては、第１加熱装置４１または第２加熱装置６１による給湯が行われる。

（第２実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。以下の説明では、先に説明した実施形態と相違する点を中心に説明し、先に説明した実施形態と相違しない点についは、その説明を省略する。

第２実施形態の温水製造システム１と、第１実施形態の温水製造システム１とは、第２加熱装置６１の構成が異なる。第１実施形態では、第２加熱装置６１として蒸気ボイラ６１１を用い、給蒸ラインＬ４を介して、蒸気Ｓ１が温水タンク２２および温水タンク２３に供給されていた。これに対して、第２実施形態では、第２加熱装置として負荷エリアＢに対応する第２加熱装置５１および負荷エリアＣに対応する第２加熱装置５２の２基を用いる。また、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、第１実施形態の給蒸ラインＬ４のような温水タンク２２，２３に熱エネルギーを直接供給するラインに備えられるのではなく、給水ラインＬ０１に備えられている。

第２実施形態の温水製造システム１には、給水ラインＬ０１の分岐点Ｐ２の下流側において、給水ポンプＷＰ２とバルブＷＶ４との間に第２加熱装置５１が設けられている。また、給水ラインＬ０１の分岐点Ｐ２の下流側において、給水ポンプＷＰ３とバルブＷＶ５との間に第２加熱装置５２が設けられている。すなわち、給水ラインＬ０１において、温水タンク２２のみに通じるラインに第２加熱装置５１が備えられ、温水タンク２３のみに通じるラインに第２加熱装置５２が備えられている。

第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、第１実施形態における蒸気ボイラ（略号：ＢＳ）ではなく、温水ボイラ（略号：ＢＨ）で構成されている。具体的には、第２加熱装置５１は温水ボイラ５１１を備え、第２加熱装置５２は温水ボイラ５２１を備えている。温水ボイラ５１１，５２１は、それぞれ１台でもよいが、複数台を並列設置した１群で第２加熱装置５１，５２を構成することもできる。

第２加熱装置５１および第２加熱装置５２の構成は、加熱機構がヒートポンプであるか温水ボイラであるかを除けば、第１加熱装置４１と同様である。すなわち、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、サブ熱交換器５１２，５２２、サブ循環ラインＬＳおよびサブ循環ポンプＬＳＰを備えている。それぞれのサブ循環ラインＬＳは、サブ熱交換器５１２（５２２）の高温側流路と、温水ボイラ５１１（５２１）の本体とを接続するラインである。サブ循環ラインＬＳを循環する熱媒体は、ボイラ本体での受熱により加熱されながらサブ熱交換器５１２（５２２）での放熱により冷却される。この熱媒体は、水であることが好ましい。

サブ熱交換器５１２（５２２）は、給水ラインＬ０１に配置されている。具体的には、サブ熱交換器５１２の低温側流路には、入口側に給水ポンプＷＰ２からの給水ラインＬ０１が接続され、出口側に温水タンク２２への給水ラインＬ０１が接続されている。また、サブ熱交換器５２２の低温側流路には、入口側に給水ポンプＷＰ３からの給水ラインＬ０１が接続され、出口側に温水タンク２３への給水ラインＬ０１が接続されている。サブ熱交換器５１２（５２２）は、給水ラインＬ０１から流入する補給水Ｗ０と、サブ循環ラインＬＳを流通する熱媒体との間の熱交換を行い、補給水Ｗ０を加熱する補機として機能する。給水設備から送られる補給水Ｗ０は、サブ熱交換器５１２（５２２）で加熱されることにより温水Ｗ２，Ｗ３となる。

また、第２加熱装置５１（５２）の運転中には、制御部１００（または装置内のローカル制御器）により出力制御が行われる。具体的には、サブ熱交換器５１２（５２２）の出口温度が目標温度（目標温度設定手段１２０の設定温度）に収束するように、温水ボイラ５１１（５２１）のバーナの燃焼量を調整する。

第２実施形態では、第２加熱装置５１（第２加熱装置５２）による給湯運転制御において、温水タンク２２（温水タンク２３）への熱エネルギーの供給は、給水ラインＬ０１設けられたバルブＷＶ４および給水ポンプＷＰ２（バルブＷＶ５および給水ポンプＷＰ３）を制御することで行うことができる。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、水位センサ２１１，２２１，２３１が蓄熱量検知手段として機能するほか、バルブＷＶ１，ＷＰ２，ＷＰ３が供給先切替手段として機能する。そして、制御手段１３０は、第１実施形態と同様に、第１加熱装置４１および第２加熱装置５１，５２の給湯運転制御を実行する。

（第３実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第３実施形態について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の第３実施形態に係る温水製造システムの構成を模式的に示す図である。以下の説明では、先に説明した実施形態と相違する点を中心に説明し、先に説明した実施形態と相違しない点についは、その説明を省略する。

＜温水製造システムの概要＞
第３実施形態の温水製造システム１は、各負荷設備１１，１２，１３での温水需要に追従した温水供給を行うため、負荷エリアＡ～Ｃのそれぞれに温水タンク３１，３２，３３を備え、循環式の用水加熱により製造された温水を各温水タンク３１，３２，３３に貯留する。各負荷設備１１，１２，１３においては、生産プロセスの稼働によって温水需要（給湯負荷）が発生する。

第３実施形態の温水製造システム１の温水タンク３１，３２，３３と、第１実施形態の温水製造システム１の温水タンク２１，２２，２３とは、構成が異なる。第１実施形態では、温水タンク２１，２２，２３は開放タンクであったのに対して、第３実施形態では、温水タンク３１，３２，３３は密閉タンクである。また、温水タンク３１，３２，３３が密閉タンクになったことに伴い、第１加熱装置４１と温水タンク３１，３２，３３と接続するラインの構成が第１実施形態のラインと異なる。第３実施形態では、このラインが循環ラインＬ５となっている。温水タンク３１および温水タンク３２に付設される蒸気加熱器は、それぞれ符号３２２，３３２として示されている。

＜ライン構成、温水タンク、供給先切替手段および蓄熱状態量検知手段＞

先述のように、３基の温水タンク３１，３２，３３は、いずれも密閉タンクである。そのため、蓄熱状態量として、第１実施形態では温水タンクの水位を検知していたのに対して、第３実施形態では、温水タンクの残湯量を検知する。
温水タンク３１，３２，３３のそれぞれには、図示しない温度センサが備えられている。温水タンク３１，３２，３３の残湯量の検知は、複数の温度センサを用いて温度成層を検知し、目標温度以上の温水の保有量を判定することにより行う。つまり、温度成層を検知する温度センサ群は、蓄熱状態量検知手段として機能する。

第３実施形態では、第１加熱装置４１は、給水ラインＬ０１とは独立したラインである循環ラインＬ５と接続されている。循環ラインＬ５は、第１加熱装置４１が、温水タンク３１，３２，３３のいずれかに対して循環加熱が可能なように構成されたラインである。

第１加熱装置４１のサブ熱交換器４１２の低温側流路は、入口側に循環ラインＬ５の往路が接続され、出口側に循環ラインＬ５の復路が接続される。サブ熱交換器４１２で熱交換された用水は、図中の矢印の方向に流れる。往路から流入する用水Ｗ０は、サブ熱交換器４１２で加熱されることにより温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３となり、復路へ流出する。

温水タンク３１に貯留されている用水Ｗ０は、往路上に設けられた循環ポンプＣＰ１、逆止弁ＣＫＶおよび合流点Ｍ１を介してサブ熱交換器４１２に供給される。サブ熱交換器４１２で生成した温水Ｗ１は、復路上に設けられた分岐点Ｐ５およびバルブＣＶ１を介して温水タンク３１に還流される。つまり、循環ポンプＣＰ１を駆動し、かつバルブＣＶ１を開放することにより、第１加熱装置４１と温水タンク３１との循環路が形成される。

温水タンク３２に貯留されている用水Ｗ０は、往路上に設けられた循環ポンプＣＰ２、逆止弁ＣＫＶおよび合流点Ｍ１，Ｍ２を介してサブ熱交換器４１２に供給される。サブ熱交換器４１２で生成した温水Ｗ２は、復路上に設けられた分岐点Ｐ５、分岐点Ｐ６４およびバルブＣＶ２を介して温水タンク３２に還流される。つまり、循環ポンプＣＰ２を駆動し、かつバルブＣＶ２を開放することにより、第１加熱装置４１と温水タンク３２との循環路が形成される。

温水タンク３３に貯留されている用水Ｗ０は、往路上に設けられた循環ポンプＣＰ３、逆止弁ＣＫＶおよび合流点Ｍ１，Ｍ２を介してサブ熱交換器４１２に供給される。サブ熱交換器４１２で生成した温水Ｗ３は、復路上に設けられた分岐点Ｐ５、分岐点Ｐ６およびバルブＣＶ３を介して温水タンク３３に還流される。つまり、循環ポンプＣＰ３を駆動し、かつバルブＣＶ３を開放することにより、第１加熱装置４１と温水タンク３３との循環路が形成される。

以上のように、循環ラインＬ５は、第１加熱装置４１と、温水タンク３１，３２，３３との循環路の組み合わせにより構成されている。これにより、第１加熱装置４１からの熱エネルギーを、循環ラインＬ５を介して温水タンク３１，３２，３３のいずれかにに供給することが可能になる。つまり、バルブＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３および循環ポンプＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３は、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先を、前記温水タンクのいずれかに切り替える供給先切替手段として機能する。

各温水タンク３１，３２，３３への補給水Ｗ０の供給は、給水ラインＬ０を通じて行われる。例えば、負荷設備１１で温水Ｗ１が取り出されると、給水ラインＬ０に設けられた給水ポンプＷＰ１の二次側圧力が下がる。この二次側圧力とは、温水タンク３１の内部圧力に相当する圧力である。二次側圧力が下限圧力まで低下すると、給水ポンプＷＰ１を駆動する。なお、二次側圧力の低下は、圧力スイッチや圧力センサで検知することができる。給水ポンプＷＰ１を駆動することで、温水タンク３１に補給水Ｗ０が供給される。
負荷設備１１での温水Ｗ１の取り出しが止まると、給水ポンプＷＰ１の二次側圧力が上がる。二次側圧力が上限圧力まで上昇すると、給水ポンプＷＰ１を停止する。なお、二次側圧力の上昇は、その低下と同様に、圧力スイッチや圧力センサで検知することができる。給水ポンプＷＰ１を駆動することで、温水タンク３１への補給水Ｗ０の供給が停止される。

同様に、温水タンク３２（温水タンク３３）への補給水Ｗ０の供給は、負荷設備１２（負荷設備１３）での温水Ｗ２（温水Ｗ３）の取り出しに応じて給水ポンプＷＰ２（給水ポンプＷＰ３）を駆動することにより行われる。二次側圧力の上昇により給水ポンプＷＰ２（給水ポンプＷＰ３）を停止すると、温水タンク３２（温水タンク３３）への補給水Ｗ０の供給が停止される。

＜制御部の概要＞
優先順位設定手段１１０は、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先である温水タンク３１，３２，３３について、その優先順位を設定する。目標温度設定手段１２０は、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先である温水タンク３１，３２，３３ごとに、用水の目標温度を設定する。ここで、用水の目標温度は、サブ熱交換器４１２の出口温度に対する目標温度、あるいは各温水タンク３１，３２，３３の蓄熱温度に対する目標温度として設定される。制御手段１３０は、優先順位設定手段１１０に設定された優先順位、および蓄熱状態量検知手段（温度成層検知用の温度センサ群）により検知された蓄熱状態量に基づいて、供給先切替手段（バルブＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３および循環ポンプＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３）および第１加熱装置４１を制御する。

＜第１加熱装置による給湯運転制御＞
制御手段１３０は、先に説明した優先順位の設定に従って第１加熱装置４１による給湯運転制御を行う。第１加熱装置４１による給湯運転時は、循環ポンプＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３のいずれかを駆動する。

［優先１：温水タンク３１への給湯］
温水タンク３１の検知残湯量が規定量未満になると、温水タンク３２および温水タンク３３の検知残湯量に関わらず、温水タンク３１に対して給湯運転を開始する。温水タンク３２および温水タンク３３のいずれかに対して給湯運転を実行中のときは、強制的に供給先を温水タンク３１に切り替える。つまり、バルブＣＶ１を開放したうえで循環ポンプＣＰ１を駆動し、バルブＣＶ２，ＣＶ３を閉鎖することにより、用水（温水Ｗ１）の供給先として温水タンク３１を選択する。給湯運転を開始した後、温水タンク３１の検知残湯量が最大量になると、バルブＣＶ１を閉鎖すると共に循環ポンプＣＰ１を停止して給湯運転を終了する。

［優先２：温水タンク３２への給湯］
温水タンク３１の検知残湯量が規定量以上の状態にて、温水タンク３２の検知残湯量が規定量未満になると、温水タンク３３の検知残湯量に関わらず、温水タンク３２に対して給湯運転を開始する。温水タンク３３に対して給湯運転を実行中のときは、強制的に供給先を温水タンク３２に切り替える。つまり、バルブＣＶ２を開放したうえで循環ポンプＣＰ２を駆動し、バルブＣＶ１，ＣＶ３を閉鎖することにより、用水（温水Ｗ２）の供給先として温水タンク３２を選択する。給湯運転を開始した後、温水タンク３１の検知残湯量が最大量になると、バルブＣＶ２を閉鎖すると共に循環ポンプＣＰ２を停止して給湯運転を終了する。

［優先３：温水タンク３３への給湯］
温水タンク３１および温水タンク３２の検知残湯量が規定量以上の状態にて、温水タンク３１の検知残湯量が規定量未満になると、温水タンク３３に対して給湯運転を開始する。つまり、バルブＣＶ３を開放したうえで循環ポンプＣＰ３を駆動し、バルブＣＶ１，ＣＶ２を閉鎖することにより、用水（温水Ｗ１）の供給先として温水タンク３３を選択する。給湯運転を開始した後、温水タンク３３の検知残湯量が最大量になると、バルブＣＶ３を閉鎖すると共に循環ポンプＣＰ３を停止して給湯運転を終了する。

＜第２加熱装置による給湯運転制御＞
制御手段１３０は、温水タンク３２および温水タンク３３について、温度センサ群により残湯量が規定量未満であることを検知したにも関わらず第１加熱装置４１による給湯ができない場合、具体的には、（ｉ）優先順位の高い他の温水タンク３１に対して第１加熱装置４１による給湯運転を実行中である場合、または、（ｉｉ）第１加熱装置４１による給湯運転を開始したが優先順位の高い他の温水タンク３１に供給先を切り替えた場合、第２加熱装置６１による給湯を行う。

第２加熱装置６１による温水タンク２２への給湯時は、循環ポンプＣＰ２を駆動すると共にバルブＣＶ２，ＢＶ１を開放し、用水を循環する。この用水は、蒸気加熱器３２２により加熱されて温水Ｗ２となる。給湯運転を開始した後、温水タンク３２の検知残湯量が最大量になると、バルブＣＶ２，ＢＶ１を閉鎖すると共に循環ポンプＣＰ２を停止して給湯運転を終了する。
第２加熱装置６１による温水タンク３３への給湯時は、循環ポンプＣＰ３を駆動すると共にバルブＷＶ３，ＢＶ２を開放し、用水を供給する。この用水は、蒸気加熱器３３２により加熱されて温水Ｗ３となる。給湯運転を開始した後、温水タンク３３の検知残湯量が最大量になると、バルブＣＶ３，ＢＶ２を閉鎖すると共に循環ポンプＣＰ３を停止して給湯運転を終了する。

＜給湯運転制御のまとめ＞
以上説明した制御手段１３０による給湯運転制御によれば、優先順位が最上位の温水タンク３１に対しては、必ず第１加熱装置４１による給湯が行われる。優先順位が下位の温水タンク３２および温水タンク３３に対しては、第１加熱装置４１または第２加熱装置６１による給湯が行われる。

（第４実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第４実施形態について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の第４実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。以下の説明では、先に説明した実施形態と相違する点を中心に説明し、先に説明した実施形態と相違しない点についは、その説明を省略する。

第４実施形態の温水製造システム１と、第３実施形態の温水製造システム１とは、第２加熱装置６１の構成が異なる。第３実施形態では、第２加熱装置６１として蒸気ボイラ６１１を用い、給蒸ラインＬ４を介して、蒸気Ｓ１が温水タンク３２および温水タンク３３に供給されていた。これに対して、第４実施形態では、第２加熱装置として負荷エリアＢに対応する第２加熱装置５１および負荷エリアＣに対応する第２加熱装置５２の２基を用いる。また、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、第３実施形態の給蒸ラインＬ４のような温水タンクに熱エネルギーを直接供給するラインに備えられるのではなく、温水タンク３２および温水タンク３３のそれぞれと、独立した循環路を形成するラインに備えられている。

第４実施形態の温水製造システム１には、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２に係る循環ラインとして、循環ラインＬ６，Ｌ７が敷設されている。循環ラインＬ６は、第２加熱装置５１と温水タンク３２との循環路を形成し、循環ラインＬ７は、第２加熱装置５２と温水タンク３３との循環路を形成する。

第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、第３実施形態における蒸気ボイラ（略号：ＢＳ）ではなく、温水ボイラ（略号：ＢＨ）で構成されている。具体的には、第２加熱装置５１は温水ボイラ５１１を備え、第２加熱装置５２は温水ボイラ５２１を備えている。温水ボイラ５１１，５２１は、それぞれ１台でもよいが、複数台を並列設置した１群で第２加熱装置５１，５２を構成することもできる。

第２加熱装置５１および第２加熱装置５２の構成は、加熱機構がヒートポンプであるか温水ボイラであるかを除けば、第１加熱装置４１と同様である。すなわち、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、サブ熱交換器５１２，５２２、サブ循環ラインＬＳおよびサブ循環ポンプＬＳＰを備えている。それぞれのサブ循環ラインＬＳは、サブ熱交換器５１２（５２２）の高温側流路と、温水ボイラ５１１（５２１）の本体とを接続するラインである。サブ循環ラインＬＳを循環する熱媒体は、ボイラ本体での受熱により加熱されながらサブ熱交換器５１２（５２２）での放熱により冷却される。この熱媒体は、水であることが好ましい。

第２加熱装置５１のサブ熱交換器５１２の低温側流路は、入口側に循環ラインＬ６の往路が接続され、出口側に循環ラインＬ６の復路が接続される。サブ熱交換器５１２で熱交換された用水は、図中の矢印の方向に流れる。往路から流入する用水Ｗ０は、サブ熱交換器５１２で加熱されることにより温水Ｗ２となり、復路へ流出する。

温水タンク３２に貯留されている用水Ｗ０は、往路上に設けられた循環ポンプＣＰ４および逆止弁ＣＫＶを介してサブ熱交換器５１２に供給される。サブ熱交換器５１２で生成した温水Ｗ２は、復路上に設けられたバルブＣＶ４を介して温水タンク３２に還流される。つまり、循環ポンプＣＰ４を駆動し、かつバルブＣＶ４を開放することにより、第２加熱装置５１と温水タンク３２との循環路が形成される。

第２加熱装置５２のサブ熱交換器５２２の低温側流路は、入口側に循環ラインＬ７の往路が接続され、出口側に循環ラインＬ７の復路が接続される。サブ熱交換器５２２で熱交換された用水は、図中の矢印の方向に流れる。往路から流入する用水Ｗ０は、サブ熱交換器５２２で加熱されることにより温水Ｗ３となり、復路へ流出する。

温水タンク３３に貯留されている用水Ｗ０は、往路上に設けられた循環ポンプＣＰ５および逆止弁ＣＫＶを介してサブ熱交換器５１２に供給される。サブ熱交換器５１２で生成した温水Ｗ３は、復路上に設けられたバルブＣＶ５を介して温水タンク３３に還流される。つまり、循環ポンプＣＰ５を駆動し、かつバルブＣＶ５を開放することにより、第２加熱装置５２と温水タンク３３との循環路が形成される。

また、第２加熱装置５１（５２）の運転中には、制御部１００（または装置内のローカル制御器）により出力制御が行われる。具体的には、サブ熱交換器５１２（５２２）の出口温度が目標温度（目標温度設定手段１２０の設定温度）に収束するように、温水ボイラ５１１（５２１）のバーナの燃焼量を調整する。

第４実施形態では、第２加熱装置５１（第２加熱装置５２）による給湯運転制御において、温水タンク３２（温水タンク３３）への熱エネルギーの供給は、循環ポンプＣＰ４およびバルブＣＶ４（循環ポンプＣＰ５およびバルブＣＶ５）を制御することで行うことができる。

第２実施形態では、第３実施形態と同様に、温度成層検知用の温度センサ群が蓄熱量検知手段として機能するほか、バルブＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３および循環ポンプＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３が供給先切替手段として機能する。そして、制御手段１３０は、第３実施形態と同様に、第１加熱装置４１および第２加熱装置５１，５２の給湯運転制御を実行する。

（第５実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第５実施形態について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の第５実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。以下の説明では、先に説明した実施形態と相違する点を中心に説明し、先に説明した実施形態と相違しない点についは、その説明を省略する。

＜温水製造システムの概要＞
図５は、第１実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。温水製造システム１は、事業所内に存在する複数の負荷設備で利用する用水を温水化するものである。温水製造システム１で温水化された用水は、負荷設備において熱媒水として間接使用される。

第５実施形態の温水製造システム１は、各負荷設備１１，１２，１３での温熱需要に追従した温熱供給を行うため、負荷エリアＡ～Ｃのそれぞれに温水タンク２１，２２，２３を備え、循環式の用水加熱により製造された温水を各温水タンク２１，２２，２３に貯留する。各負荷設備１１，１２，１３においては、生産プロセスの稼働によって温熱需要（給熱負荷）が発生する。

そのため、第１実施形態～第４実施形態では任意であった負荷設備から温水タンクへの返水ライン（復路配管）が必須となる。負荷設備１１，１２，１３では、温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３から熱が吸収されるのみであるため、温度低下した用水を各温水タンク２１，２２，２３に戻しつつ、再加熱する必要があるためである。また、温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が負荷設備１１，１２，１３において取り出されないため、通常時は補給水Ｗ０の供給は必要としない。

上述の相違により、ラインの構成が第１実施形態と異なる箇所がある。すなわち、第１実施形態では、給水ラインＬ０に第１加熱装置４１が備えられていた。それにより、加熱された補給水Ｗ０を温水タンク２１，２２，２３に供給することが可能であった。これに対し、第５実施形態では、給水ラインＬ０に第１加熱装置４１は備えられていない。第５実施形態では、第１加熱装置４１は、給水ラインＬ０とは独立した返水ラインＬ８にそなえられている。なお、第１加熱装置４１には、返水ラインＬ８を流通する用水が導入されるため、返水ラインＬ８を第１加熱装置４１に対する給水ラインということもできる。

＜ライン構成、温水タンク、供給先切替手段および蓄熱状態量検知手段＞
返水ラインＬ８は、負荷設備１１，１２，１３で熱利用後の温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が配水元である温水タンク２１，２２，２３に還流されるように構成されている。

負荷設備１１に係る返水ラインＬ８は、まず分岐点Ｐ９で分岐する。分岐した返水ラインＬ８の一方はバルブＳＶ７を経由して温水タンク２１に接続され、他方はバルブＳＶ２、逆止弁ＣＫＶ、合流点Ｍ３、分岐点Ｐ７およびバルブＳＶ１を介して温水タンク２１と接続される。バルブＳＶ１，ＳＶ２を開放すると共にバルブＳＶ７を閉鎖し、配水ポンプＳＰ１を駆動すると、負荷設備１１に対して配水ラインＬ１および返水ラインＬ８による第１の循環フローが形成される。また、バルブＳＶ７を開放すると共にバルブＳＶ１，ＳＶ２を閉鎖し、配水ポンプＳＰ１を駆動すると、負荷設備１１に対して配水ラインＬ１および返水ラインＬ８による第２の循環フローが形成される。

負荷設備１２に係る返水ラインＬ８は、まず分岐点Ｐ１０で分岐する。分岐した返水ラインＬ８の一方はバルブＳＶ８を経由して温水タンク２２に接続され、他方はバルブＳＶ４、逆止弁ＣＫＶ、合流点Ｍ４、合流点Ｍ３、分岐点Ｐ７、分岐点Ｐ８およびバルブＳＶ３を経由して温水タンク２２と接続される。バルブＳＶ３，ＳＶ４を開放すると共にバルブＳＶ８を閉鎖し、配水ポンプＳＰ２を駆動すると、負荷設備１２に対して配水ラインＬ２および返水ラインＬ８による第１の循環フローが形成される。また、バルブＳＶ８を開放すると共にバルブＳＶ３，ＳＶ４を閉鎖し、配水ポンプＳＰ２を駆動すると、負荷設備１２に対して配水ラインＬ２および返水ラインＬ８による第２の循環フローが形成される。

負荷設備１３に係る返水ラインＬ８は、まず分岐点Ｐ１１で分岐する。分岐した返水ラインＬ８の一方はバルブＳＶ９を経由して温水タンク２３に接続され、他方はバルブＳＶ６、逆止弁ＣＫＶ、合流点Ｍ４、合流点Ｍ３、分岐点Ｐ７、分岐点Ｐ８およびバルブＳＶ５を経由して温水タンク２２と接続される。バルブＳＶ５，ＳＶ６を開放すると共にバルブＳＶ９を閉鎖し、配水ポンプＳＰ３を駆動すると、負荷設備１３に対して配水ラインＬ３および返水ラインＬ８による第１の循環フローが形成される。また、バルブＳＶ９を開放すると共にバルブＳＶ５，ＳＶ６を閉鎖し、配水ポンプＳＰ３を駆動すると、負荷設備１３に対して配水ラインＬ３および返水ラインＬ８による第２の循環フローが形成される。

第１加熱装置４１のサブ熱交換器４１２は、合流点Ｍ３と分岐点Ｐ７を繋ぐ返水ラインＬ８に配置されている。すなわち、サブ熱交換器４１２の低温側流路は、入口側に合流点Ｍ３からの返水ラインＬ８が接続され、出口側に分岐点Ｐ７への返水ラインＬ８が接続される。この構成により、第１加熱装置４１からの熱エネルギーを、返水ラインＬ８を介して温水タンク２１，２２，２３に供給することが可能になる。つまり、バルブＳＶ１～ＳＶ９は、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先を、前記温水タンクのいずれかに切り替える供給先切替手段として機能する。

配水ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３には、それぞれ図示しない温度センサが設けられており、この温度センサにより、水タンク２１，２２，２３から負荷設備１１，１２，１３に配給される温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の往き温水温度を検知する。この往き温水温度は、現時点の温水タンク２１，２２，２３の蓄熱温度に相当し、配水ラインの温度センサは蓄熱量検知手段として機能する。制御手段１３０は、温度センサにより把握された蓄熱量に基づいて、各温水タンク２１，２２，２３に対する給熱運転の要否を判断する。

第５実施形態は、温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を循環しつつ、負荷設備１１，１２，１３で温熱を取り出す構成（温熱出力）である。そのため、通常時は新たな用水、すなわち補給水Ｗ０の供給は必要としない。なお、循環する温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の定期的な入れ替え等の目的で温水タンク２１，２２，２３のブローダウンを実施した場合や、温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の損失が発生した場合には、第１実施形態に準じた給水制御により用水（補給水Ｗ０）を温水タンク２１，２２，２３に補充する。

＜制御部の概要＞
優先順位設定手段１１０は、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先である温水タンク２１，２２，２３について、その優先順位を設定する。目標温度設定手段１２０は、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先である温水タンク２１，２２，２３ごとに、用水の目標温度を設定する。ここで、用水の目標温度は、サブ熱交換器４１２の出口温度に対する目標温度、あるいは各温水タンク２１，２２，２３の蓄熱温度に対する目標温度として設定される。制御手段１３０は、優先順位設定手段１１０に設定された優先順位、および蓄熱状態量検知手段（配水ラインの往き温水温度を検知する温度センサ）により検知された蓄熱状態量に基づいて、供給先切替手段（バルブＳＶ１～ＳＶ９）および第１加熱装置４１を制御する。

＜第１加熱装置による給熱運転制御＞
制御手段１３０は、先に説明した優先順位の設定に従って第１加熱装置４１による給湯運転制御を行う。第１加熱装置４１による給熱が行われていない状態では、負荷設備１１，１２，１３のいずれに対しても前述した第２の循環フローが形成されている。

［優先１：温水タンク２１への給熱］
温水タンク２１からの往き温水温度が［目標温度－ΔＴ未満］（４０℃－５℃＝３５℃未満）になると、温水タンク２２および温水タンク２３からの往き温水温度に関わらず、温水タンク２１に対して給熱運転を開始する。温水タンク２２および温水タンク２３のいずれかに対して給熱運転を実行中のときは、強制的に供給先を温水タンク２１に切り替える。つまり、所定のバルブを操作して負荷設備１１に対して前述した第１の循環フローに切り替え、第１加熱装置４１を経由した用水（温水Ｗ１）の供給先として温水タンク２１を選択する。給熱運転を開始した後、温水タンク２１の検知温度が目標温度に達すると、所定のバルブを操作して負荷設備１１に対して第２の循環フローに切り替え、給熱運転を終了する。

［優先２：温水タンク２２への給熱］
温水タンク２１からの往き温水温度が［目標温度－ΔＴ以上］（４０℃－５℃＝３５℃以上）の状態にて、温水タンク２２からの往き温水温度が［目標温度－ΔＴ未満］（６０℃－５℃＝５５℃未満）になると、温水タンク２３からの往き温水温度に関わらず温水タンク２２に対して給熱運転を開始する。温水タンク２３に対して給熱運転を実行中のときは、強制的に供給先を温水タンク２２に切り替える。つまり、所定のバルブを操作して負荷設備１２に対して前述した第１の循環フローに切り替え、第１加熱装置４１を経由した用水（温水Ｗ２）の供給先として温水タンク２２を選択する。給熱運転を開始した後、温水タンク２２の検知温度が目標温度に達すると、所定のバルブを操作して負荷設備１１に対して第２の循環フローに切り替え、給熱運転を終了する。

［優先３：温水タンク２３への給熱］
温水タンク２１および温水タンク２２からの往き温水温度が［目標温度－ΔＴ以上］（温水タンク２１：４０℃－５℃＝３５℃以上、温水タンク２２：６０℃－５℃＝５５℃以上）の状態にて、温水タンク２３からの往き温水温度が［目標温度－ΔＴ未満］（７０℃－５℃＝６５℃未満）になると、温水タンク２３に対して給熱運転を開始する。つまり、所定のバルブを操作して負荷設備１３に対して前述した第１の循環フローに切り替え、第１加熱装置４１を経由した用水（温水Ｗ３）の供給先として温水タンク２３を選択する。給熱運転を開始した後、温水タンク２３の検知温度が目標温度に達すると、所定のバルブを操作して負荷設備１１に対して第２の循環フローに切り替え、給熱運転を終了する。

給熱運転の開始条件が温水タンクの蓄熱温度が目標温度よりも下がった状態であることから、温水タンクの蓄熱温度の増加速度を高めるため、第１加熱装置４１の出口温度は目標温度よりも高く設定（例えば、＋５℃）してもよい。なお、出口温度の調整は、冷媒圧縮機の出力調整により行う。

＜第２加熱装置による給熱運転制御＞
制御手段１３０は、温水タンク２２および温水タンク２３について、配水ラインの温度センサにより往き温水温度が［目標温度－ΔＴ未満］未満であることを検知したにも関わらず第１加熱装置４１による給熱ができない場合、具体的には（ｉ）優先順位の高い他の温水タンク２１に対して第１加熱装置４１による給熱運転を実行中である場合、または（ｉｉ）第１加熱装置４１による給熱運転を開始したが優先順位の高い他の温水タンク２１に供給先を切り替えた場合、第２加熱装置６１による給熱を行う。

第２加熱装置６１による温水タンク２２への給熱時は、負荷設備１２に対して第２の循環フローが形成されている状態にて、バルブＢＶ１を開放する。温水タンク２２に返送される温水Ｗ２は、蒸気加熱器２２２により再加熱される。給熱運転を開始した後、温水タンク２２の検知温度が目標温度に達すると、バルブＢＶ１を閉鎖して給熱運転を終了する。
第２加熱装置６１による温水タンク２３への給熱時は、負荷設備１３に対して第２の循環フローが形成されている状態にて、バルブＢＶ２を開放する。温水タンク２３に返送される温水Ｗ３は、蒸気加熱器２３２により再加熱される。給熱運転を開始した後、温水タンク２３の検知温度が目標温度に達すると、バルブＢＶ２を閉鎖して給熱運転を終了する。

＜給熱運転制御のまとめ＞
以上説明した制御手段１３０による給熱運転制御によれば、優先順位が最上位の温水タンク２１に対しては、必ず第１加熱装置４１による給熱が行われる。優先順位が下位の温水タンク２２および温水タンク２３に対しては、第１加熱装置４１または第２加熱装置６１による給熱が行われる。

（第６実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第６実施形態について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の第６実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。以下の説明では、先に説明した実施形態と相違する点を中心に説明し、先に説明した実施形態と相違しない点についは、その説明を省略する。

第６実施形態の温水製造システム１と、第５実施形態の温水製造システム１とは、第２加熱装置６１の構成が異なる。第５実施形態では、第２加熱装置６１として蒸気ボイラ６１１を用い、蒸気Ｓ１が給蒸ラインＬ４を介して温水タンク２２および温水タンク２３に供給されていた。これに対して、第６実施形態では、第２加熱装置として、負荷エリアＢに対応する第２加熱装置５１および負荷エリアＣに対応する第２加熱装置５２の２基を用いる。また、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、第５実施形態の給蒸ラインＬ４のような温水タンクに熱エネルギーを直接供給するラインに備えられるのではなく、返水ラインＬ８の中途部に配置されている。

第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、第５実施形態における蒸気ボイラ（略号：ＢＳ）ではなく、温水ボイラ（略号：ＢＨ）で構成されている。具体的には、第２加熱装置５１は温水ボイラ５１１を備え、第２加熱装置５２は温水ボイラ５２１を備えている。温水ボイラ５１１，５２１は、それぞれ１台でもよいが、複数台を並列設置した１群で第２加熱装置５１，５２を構成することもできる。

第２加熱装置５１および第２加熱装置５２の構成は、加熱機構がヒートポンプであるか温水ボイラであるかを除けば、第１加熱装置４１と同様である。すなわち、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、サブ熱交換器５１２，５２２、サブ循環ラインＬＳおよびサブ循環ポンプＬＳＰを備えている。それぞれのサブ循環ラインＬＳは、サブ熱交換器５１２（５２２）の高温側流路と、温水ボイラ５１１（５２１）の本体とを接続するラインである。サブ循環ラインＬＳを循環する熱媒体は、ボイラ本体での受熱により加熱されながらサブ熱交換器５１２（５２２）での放熱により冷却される。この熱媒体は、水であることが好ましい。

第２加熱装置５１のサブ熱交換器５１２は、分岐点Ｐ１０と温水タンク２２を接続する返水ラインＬ８に配置されている。すなわち、サブ熱交換器５１２の低温側流路は、入口側に分岐点Ｐ１０からの返水ラインＬ８が接続され、出口側に温水タンク２２への返水ラインＬ８が接続される。サブ熱交換器５１２は、返水ラインＬ８を流通する用水と、温水ボイラ５１１のサブ循環ラインＬＳを流通する熱媒体との間の熱交換を行い、用水を加熱する補機として機能する。

第２加熱装置５２のサブ熱交換器５２２は、分岐点Ｐ１１と温水タンク２３を接続する返水ラインＬ８に配置されている。すなわち、サブ熱交換器５２２の低温側流路は、入口側に分岐点Ｐ１１からの返水ラインＬ８が接続され、出口側に温水タンク２３への返水ラインＬ８が接続される。サブ熱交換器５２２は、返水ラインＬ８を流通する用水と、温水ボイラ５２１のサブ循環ラインＬＳを流通する熱媒体との間の熱交換を行い、用水を加熱する補機として機能する。

第２加熱装置５１（５２）による温水タンク２２（２３）への給熱時は、負荷設備１２（１３）に対して第２の循環フローが形成されている状態にて、サブ循環ポンプＬＳＰを駆動すると共に温水ボイラ５１１（５２１）を運転する。第２加熱装置５１（５２）の運転中には、制御部１００（または装置内のローカル制御器）により出力制御が行われる。具体的には、サブ熱交換器５１２（５２２）の出口温度が目標温度（目標温度設定手段１２０の設定温度）に収束するように、温水ボイラ５１１（５２１）のバーナの燃焼量を調整する。

第６実施形態では、第５実施形態と同様に、往き温水温度検知用の温度センサが蓄熱量検知手段として機能するほか、バルブＳＶ１～ＳＶ９が供給先切替手段として機能する。そして、制御手段１３０は、第５実施形態と同様に、第１加熱装置４１および第２加熱装置５１，５２の給熱転制御を実行する。

（第７実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第７実施形態について、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の第７実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。以下の説明では、先に説明した実施形態と相違する点を中心に説明し、先に説明した実施形態と相違しない点についは、その説明を省略する。

＜温水製造システムの概要＞
第７実施形態の温水製造システム１は、各負荷設備１１，１２，１３での温熱需要に追従した温熱供給を行うため、負荷エリアＡ～Ｃのそれぞれに温水タンク３１，３２，３３を備え、循環式の用水加熱により製造された温水を各温水タンク３１，３２，３３に貯留する。各負荷設備１１，１２，１３においては、生産プロセスの稼働によって温熱需要（給熱負荷）が発生する。

第７実施形態の温水製造システム１の温水タンク３１，３２，３３と、第５実施形態の温水製造システム１の温水タンク２１，２２，２３とは、構成が異なる。第５実施形態では、温水タンク２１，２２，２３は開放タンクであったのに対して、第７実施形態では、温水タンク３１，３２，３３は密閉タンクである。また、温水タンク３１，３２，３３が密閉タンクになったことに伴い、第１加熱装置４１と温水タンク３１，３２，３３と接続するラインの構成が第５実施形態のラインと異なる。第７実施形態では、このラインが循環ラインＬ５となっている。温水タンク３１および温水タンク３２に付設される蒸気加熱器は、それぞれ符号３２２，３３２として示されている。

＜ライン構成、温水タンク、供給先切替手段および蓄熱状態量検知手段＞
第７実施形態における返水ラインは、負荷設備１１，１２，１３から各温水タンク３１，３２，３３に温水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が戻る独立した３本の返水ラインＬ９，Ｌ１０，Ｌ１１により構成される。

返水ラインＬ９は、負荷設備１１で熱利用後の温水Ｗ１が配水元である温水タンク２１に還流されるように構成されている。分岐点Ｐ１から延びる給水ラインＬ０は、合流点Ｍ５において返水ラインＬ９に接続されている。
返水ラインＬ１０は、負荷設備１２で熱利用後の温水Ｗ２が配水元である温水タンク２２に還流されるように構成されている。分岐点Ｐ２から延びる給水ラインＬ０の一方は、合流点Ｍ６において返水ラインＬ１０に接続されている。
返水ラインＬ１１は、負荷設備１３で熱利用後の温水Ｗ３が配水元である温水タンク２３に還流されるように構成されている。分岐点Ｐ２から延びる給水ラインＬ０の他方は、合流点Ｍ７において返水ラインＬ１１に接続されている。

循環ラインＬ５に対する第１加熱装置３０の配置等、その他の構成は、第３実施形態に準じている。

第７実施形態では、第３実施形態と同様に、温度成層検知用の温度センサ群が蓄熱量検知手段として機能するほか、バルブＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３および循環ポンプＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３が供給先切替手段として機能する。そして、制御手段１３０は、第３実施形態の給湯運転制御に準じる形で、第１加熱装置４１および第２加熱装置５１，５２の給熱運転制御を実行する。

（第８実施形態）
以下、本発明の温水製造システム１の第８実施形態について、図８を参照しながら説明する。図８は、本発明の第８実施形態に係る温水製造システム１の構成を模式的に示す図である。以下の説明では、先に説明した実施形態と相違する点を中心に説明し、先に説明した実施形態と相違しない点についは、その説明を省略する。

第８実施形態の温水製造システム１と、第７実施形態の温水製造システム１とは、第２加熱装置６１の構成が異なる。第７実施形態では、第２加熱装置６１として蒸気ボイラ６１１を用い、蒸気Ｓ１が給蒸ラインＬ４を介して温水タンク３２および温水タンク３３に供給されていた。これに対して、第８実施形態では、第２加熱装置として、負荷エリアＢに対応する第２加熱装置５１および負荷エリアＣに対応する第２加熱装置５２の２基を用いる。また、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２は、第７実施形態の給蒸ラインＬ４のような温水タンクに熱エネルギーを直接供給するラインに備えられるのではなく、温水タンク３２および温水タンク３３のそれぞれと、独立した循環路を形成するラインに備えられている。

第８実施形態の温水製造システム１には、第２加熱装置５１および第２加熱装置５２に係る循環ラインとして、循環ラインＬ６，７が敷設されている。循環ラインＬ６は、第２加熱装置５１と温水タンク３２との循環路を形成し、循環ラインＬ７は、第２加熱装置５２と温水タンク３３との循環路を形成する。この循環ラインＬ６及び循環ラインＬ７は、図４に基づいて説明した第４実施形態の循環ラインＬ６及び循環ラインＬ７と同様である。

循環ラインＬ６，７に対する第２加熱装置５１，５２の配置等、その他の構成は、第４実施形態に準じている。

第８実施形態では、第４実施形態と同様に、温度成層検知用の温度センサ群が蓄熱量検知手段として機能するほか、バルブＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３および循環ポンプＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３が供給先切替手段として機能する。そして、制御手段１３０は、第４実施形態の給湯運転制御に準じる形で、第１加熱装置４１および第２加熱装置５１，５２の給熱運転制御を実行する。

以上説明した上述の実施形態の温水製造システム１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）温水製造システム１は、事業所内に存在する複数の負荷設備１１，１２，１３で利用する用水を温水化する温水製造システム１であって、負荷設備１１，１２，１３の各々と対応関係にある複数の温水タンク２１，２２，２３と、電気式ヒートポンプ４１１により用水Ｗ０を加熱する第１加熱装置４１と、第１加熱装置４１で加熱された用水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の供給先を、温水タンク２１，２２、２３のいずれかに切り替える供給先切替手段と、供給先の優先順位を設定する優先順位設定手段１１０と、供給先ごとに用水の目標温度を設定する目標温度設定手段１２０と、温水タンク２１，２２、２３の各々の蓄熱状態量を検知する蓄熱状態量検知手段と、優先順位および蓄熱状態量に基づいて、供給先切替手段および第１加熱装置４１を制御する制御手段１３０と、を備え、制御手段１３０は、目標温度に基づいて、第１加熱装置４１の熱出力を制御する。

これにより、電気式ヒートポンプ４１１の休止時間を減らして年間稼働時間を延ばすことのできる温水製造システム１を提供することができる。

また、本構成によれば、優先順位および蓄熱状態量（水位、温度、残湯量などに代表される蓄熱量を把握するために用いる状態量）に基づいて、温水の供給先としての温水タンク２１，２２、２３が切り替えられると共に、第１加熱装置４１による加熱動作が実行される。これにより、いずれかの温水タンク２１，２２，２３で蓄熱量が低下したときには、優先順位の高い温水タンク２１，２２，２３から順に温水の供給が行われ、蓄熱量が回復される。加熱動作の実行中には、用水の目標温度（各負荷設備ごとの要求温度に相当）に応じて、第１加熱装置４１の熱出力が調整される。これにより、１台（または１群）のヒートポンプ式加熱装置を使って、温水タンク２１，２２、２３ごとに異なる目標温度を充足するように蓄熱することができる。
また、本構成によれば、複数の負荷設備１１，１２，１３のいずれかで熱エネルギーの需要が発生してさえいれば、第１加熱装置４１により温水の製造を継続するので、エネルギー効率の高い電気式ヒートポンプ４１１の年間稼働時間が長くなる。その結果、システムの導入費用の償却期間が短縮される。

（２）（１）の温水製造システム１において、燃焼式ボイラにより用水を加熱する第２加熱装置６１（５１，５２）を更に備え、制御手段１３０は、蓄熱状態量および前記供給先切替手段の切替状態に基づいて、第２加熱装置６１（５１，５２）を制御する。

本構成によれば、第１加熱装置４１で加熱された用水の供給先となっていない温水タンク２２，２３で蓄熱量が不足する場合、第２加熱装置６１（５１，５２）を使用して蓄熱量が回復される。つまり、複数の負荷設備全体における熱エネルギーの需要変化に対して、第１加熱装置４１はベースロード熱源装置として動作し、第２加熱装置６１（５１，５２）はピークロード熱源装置として動作する。これにより、不足する熱エネルギーを迅速かつ過不足なく供給することができ、しかも熱エネルギーの生成に伴うシステム全体のＣＯ_２排出量を最小化することができる。

（３）（１）または（２）の温水製造システム１において、目標温度設定手段１２０は、事業所内での電力需要調整の実施の有無に応じて、目標温度を設定する。

本構成によれば、事業所内で電力消費を促進する電力需要調整を実施する場合に、電力需要調整を実施しない場合よりも目標温度を高く設定し、温水タンクの蓄熱量を増量する。電力料金の価格設定の引き下げ期においては、電気エネルギーを積極的に活用することにより、ランニングコストとＣＯ_２排出量の削減を同時に図ることができる。
具体的には、電力需要調整を実施しない場合は、電気式ヒートポンプ４１１の冷媒圧縮機を所定の出力ポイントで駆動し、４０℃以上７０℃以下程度の温水を製造する。電力需要調整を実施する場合は、電力供給元で発生した余剰電力を消費するため、電気式ヒートポンプ４１１の冷媒圧縮機をより高い出力ポイントで駆動し、８０℃以上９０℃以下程度の高温水を製造する。なお、負荷設備１１，１２，１３で高温水を利用する際には、高温水と常温水を混合したり、高温水と常温水を熱交換したりすることで、所要温度の温水が得られる。

（４）（１）または（２）の温水製造システム１において、目標温度設定手段１２０は、電気式ヒートポンプ４１１のデフロスト運転の実施スケジュールに応じて、目標温度を設定する。

本構成によれば、電気式ヒートポンプ４１１のデフロスト運転の開始時刻が近づくと、通常の給湯運転（デフロスト運転の終了から所定期間の給湯運転）よりも目標温度を高く設定し、温水タンク２１，２２、２３の蓄熱量を増量する。これにより、デフロスト運転の実行による給湯運転の中断に備えておくことができる。
具体的には、通常の給湯運転時には、電気式ヒートポンプ４１１の冷媒圧縮機を所定の出力ポイントで駆動し、４０℃以上７０℃以下程度の温水を製造する。デフロスト運転の開始時刻が近づくと、電気式ヒートポンプ４１１の冷媒圧縮機をより高い出力ポイントで駆動し、８０℃以上９０℃以下程度の高温水を製造する。なお、負荷設備１１，１２，１３で高温水を利用する際には、高温水と常温水を混合したり、高温水と常温水を熱交換したりすることで、所要温度の温水が得られる。

（５）（１）から（４）のいずれかの温水製造システム１において、給水設備から用水を第１加熱装置４１に供給、または負荷設備１１，１２，１３で利用後の用水を前記第１加熱装置４１に供給する給水ラインＬ０１と、第１加熱装置４１で加熱された用水を温水タンク２１，２２，２３の各々に供給する複数の給湯ラインＬ０２と、を備え、供給先切替手段は、給湯ラインＬ０２のいずれかを選択することにより、用水の供給先を切り替えるように構成される。

本構成によれば、一過式の加熱により、複数の温水タンク２１，２２，２３に対して温水が供給される。一過式の加熱では、第１加熱装置４１の入口温度と出口温度の差が大きい加熱方式であるため、シャワー洗浄や加熱殺菌など、熱エネルギーの消費規模が比較的大きい負荷設備１１，１２，１３に対する温水の製造に適している。

（６）（１）から（４）のいずれかの温水製造システム１において、温水タンク２１，２２，２３の各々と第１加熱装置４１の間に形成された複数の循環ラインＬ５を備え、供給先切替手段は、循環ラインＬ５のいずれかを選択することにより、用水の供給先を切り替えるように構成される。

本構成によれば、循環式の加熱により、複数の温水タンク２１，２２，２３に対して温水が供給される。循環式の加熱では、第１加熱装置４１の入口温度と出口温度の差が小さい加熱方式であるため、貯蔵・加工・洗浄等に用いる塔槽類の保温など、熱エネルギーの消費規模が比較的小さい負荷設備１１，１２，１３に対する温水の製造に適している。

（７）（１）から（６）のいずれかの温水製造システム１において、蓄熱状態量は、温水タンク２１，２２、２３の水位、温度、および残湯量のいずれか一以上である。

本構成によれば、所要のセンサ類を活用して温水タンク２１，２２，２３の水位、温度、残湯量のいずれかを検知することにより、温水タンク２１，２２，２３の蓄熱量が把握される。蓄熱量の減少は、負荷設備１１，１２，１３における熱エネルギーの需要量の増加によるものなので、温水タンク２１，２２，２３の蓄熱量に応じて第１加熱装置４１や第２加熱装置６１（５１，５２）を運転させることで、熱エネルギーを過不足なく供給することができる。

以上、本発明の温水製造システムの好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。上記実施形態の個々の構成を２つ以上組み合わせたものも本発明である。

１ 温水製造システム
１１，１２，１３ 負荷設備
２１，２２，２３ 温水タンク（開放式タンク）
３１，３２，３３ 温水タンク（密閉式タンク）
４１ 第１加熱装置
４１１ 電気式ヒートポンプ
４１２ サブ熱交換器
５１，５２ 第２加熱装置
５１１，５２１ 温水ボイラ
５１２，５２２ サブ熱交換器
６１ 第２加熱装置
６１１ 蒸気ボイラ
１００ 制御部
１１０ 優先順位設定手段
１２０ 目標温度設定手段
１３０ 制御手段
ＬＳ サブ循環ライン
ＬＳＰ サブ循環ポンプ
Ｌ０，Ｌ０１ 給水ライン
Ｌ０２ 給湯ライン
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 配水ライン
Ｌ４ 給蒸ライン
Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７ 循環ライン
Ｌ８ 返水ライン（給水ライン）
Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１１ 返水ライン
Ｓ１ 蒸気
Ｗ０ 補給水（用水）
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ 温水（用水）

Claims (7)

1. 事業所内に存在する複数の負荷設備で利用する用水を温水化する温水製造システムであって、
   前記負荷設備の各々と対応関係にある複数の温水タンクと、
   電気式ヒートポンプにより用水を加熱する第１加熱装置と、
   前記第１加熱装置で加熱された用水の供給先を、前記温水タンクのいずれかに切り替える供給先切替手段と、
   前記供給先の優先順位を設定する優先順位設定手段と、
   前記負荷設備ごとの要求温度を満たすように、前記供給先ごとに用水の目標温度を設定する目標温度設定手段と、
   前記温水タンクの各々の蓄熱状態量を検知する蓄熱状態量検知手段と、
   前記優先順位および前記蓄熱状態量に基づいて、前記供給先切替手段および前記第１加熱装置を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記目標温度に基づいて、前記第１加熱装置の熱出力を制御し、
   前記優先順位は、前記目標温度が低いほど上位になるように設定される
   温水製造システム。
2. 蒸気ボイラまたは温水ボイラにより用水を加熱する第２加熱装置を更に備え、
   前記第２加熱装置は、少なくとも前記優先順位が最上位以外の前記温水タンクに対応付けられて設けられており、
   前記制御手段は、前記第１加熱装置で加熱された用水の供給先となっていない前記温水タンクの前記蓄熱状態量が所定量を下回る場合、前記第２加熱装置を使用して前記蓄熱状態量を回復させる
   請求項１に記載の温水製造システム。
3. 前記目標温度設定手段は、前記事業所内での電力需要調整の実施の有無に応じて、前記要求温度を満たす範囲で前記目標温度を設定する
   請求項１または請求項２に記載の温水製造システム。
4. 前記目標温度設定手段は、前記電気式ヒートポンプのデフロスト運転の実施スケジュールに応じて、前記要求温度を満たす範囲で前記目標温度を設定する
   請求項１または請求項２に記載の温水製造システム。
5. 給水設備から用水を前記第１加熱装置に供給、または前記負荷設備で利用後の用水を前記第１加熱装置に供給する給水ラインと、
   前記第１加熱装置で加熱された用水を前記温水タンクの各々に供給する複数の給湯ラインと、を備え、
   前記供給先切替手段は、前記給湯ラインのいずれかを選択することにより、用水の供給先を切り替えるように構成される
   請求項１または請求項２に記載の温水製造システム。
6. 前記温水タンクの各々と前記第１加熱装置の間に形成された複数の循環ラインを備え、
   前記供給先切替手段は、前記循環ラインのいずれかを選択することにより、用水の供給先を切り替えるように構成される
   請求項１または請求項２に記載の温水製造システム。
7. 前記蓄熱状態量は、前記温水タンクの水位、温度、および残湯量のいずれか一以上である
   請求項１または請求項２に記載の温水製造システム。

Images