特許 7172366 給水加温システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】給水加温システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/00 20220101AFI20221109BHJP

   F22D 5/00 20060101ALI20221109BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20221109BHJP

   F24H 15/212 20220101ALI20221109BHJP

   F22D 1/18 20060101ALN20221109BHJP

【ＦＩ】

F24H1/00 631Z

F22D5/00 Z

F24H1/18 H

F24H1/18 B

F24H15/212

F22D1/18

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018180977

(22)【出願日】2018-09-26

(65)【公開番号】P2020051678

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-06-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大谷 和之

(72)【発明者】

【氏名】大下 悟

(72)【発明者】

【氏名】大沢 智也

(72)【発明者】

【氏名】北村 貴仁

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１４６０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９５４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０３５７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １／００

Ｆ２２Ｄ ５／００

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｆ２４Ｈ １５／２１２

Ｆ２２Ｄ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

給水を貯留する給水タンクと、
熱源水を貯留する熱源水タンクと、
給水を前記給水タンクに送給する第１給水ラインと、
熱源水を前記熱源水タンクから送出する熱源水ラインと、
前記熱源水ラインを流通する熱源水との熱交換により、前記第１給水ラインを流通する給水を加熱する熱交換器と、
前記給水タンクの水位を検出する水位検出手段と、
前記第１給水ラインに設けられ、前記給水タンクへの給水状態を切り換える給水状態切換手段と、
前記水位検出手段の検出水位値に基づいて、前記給水状態切換手段を制御する制御手段と、を備え、
前記給水状態切換手段は、前記給水タンクへの給水流量を調節可能な給水流量調節手段として構成されており、
前記制御手段は、
前記水位検出手段の検出水位値が第１設定水位値以下の場合、給水流量が所要流量になるように前記給水流量調節手段を制御し、
前記検出水位値が前記第１設定水位値よりも高い第２設定水位値以上の場合、給水流量がゼロになるように前記給水流量調節手段を制御し、
前記検出水位値が前記第１設定水位値超過且つ前記第２設定水位値未満の範囲にある場合、前記検出水位値の上昇に伴って給水流量が前記所要流量からゼロに向かって段階的に減少されるように前記給水流量調節手段を制御する、
給水加温システム。

【請求項2】

前記給水流量調節手段は、
前記熱交換器の上流側の前記第１給水ラインに設けられ、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される給水ポンプと、
前記給水ポンプの吐出側又は吸込側に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される第１給水弁と、を有し、
前記制御手段は、前記検出水位値に基づいて、前記第１給水弁に出力する前記開度指定信号を決定する、
請求項１に記載の給水加温システム。

【請求項3】

前記給水流量調節手段は、
前記熱交換器の上流側の前記第１給水ラインに設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される給水ポンプと、
入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記給水ポンプに出力する第１インバータと、を有し、
前記制御手段は、前記検出水位値に基づいて、前記第１インバータに出力する周波数指定信号を決定する、
請求項１に記載の給水加温システム。

【請求項4】

前記熱交換器を介さずに給水を前記給水タンクに送給する第２給水ラインと、
前記第２給水ラインに設けられた第２給水弁と、を備え、
前記制御手段は、
前記検出水位値が前記第１設定水位値よりも低い第３設定水位値以下になると前記第２給水弁を開放し、
前記検出水位値が前記第３設定水位値よりも高く且つ前記第２設定水位値よりも低い第４設定水位値以上になると前記第２給水弁を閉鎖する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給水加温システム。

【請求項5】

給水を貯留する給水タンクと、
熱源水を貯留する熱源水タンクと、
給水を前記給水タンクに送給する第１給水ラインと、
熱源水を前記熱源水タンクから送出する熱源水ラインと、
前記熱源水ラインを流通する熱源水との熱交換により、前記第１給水ラインを流通する給水を加熱する熱交換器と、
前記給水タンクの水位を検出する水位検出手段と、
前記第１給水ラインに設けられ、前記給水タンクへの給水状態を切り換える給水状態切換手段と、
前記水位検出手段の検出水位値に基づいて、前記給水状態切換手段を制御する制御手段と、
前記第１給水ラインの上流端に接続された補給水タンクと、を備え、
前記給水状態切換手段は、前記熱交換器の下流側の前記第１給水ラインから分岐し、前記熱交換器を通過後の給水を前記補給水タンクに還流させる還流ラインと、
給水の前記給水タンクへの送給と、前記補給水タンクへの還流とを切り換える第１流路切換手段と、を有して構成され、
前記制御手段は、
前記水位検出手段の検出水位値が第５設定水位値未満の場合、前記熱交換器を通過後の給水を前記給水タンクに送給するように前記第１流路切換手段を切り換え、
前記検出水位値が第５設定水位値以上の場合、前記熱交換器を通過後の給水を前記補給水タンクに還流させるように前記第１流路切換手段を切り換える、
給水加温システム。

【請求項6】

前記熱交換器に流入する熱源水の入口温度を検出する熱源水入口温度検出手段と、
前記熱交換器に流入する給水の入口温度を検出する給水入口温度検出手段と、
前記熱交換器の上流側及び下流側の前記第１給水ライン同士を連通するバイパスラインと、
給水の前記熱交換器への流通と、前記バイパスラインへの流通とを切り換える第２流路切換手段と、を備え、
前記制御手段は、前記熱交換器を通過後の給水を前記補給水タンクに還流させるように前記第１流路切換手段を切り換え中、
前記熱源水入口温度検出手段の検出温度値と前記給水入口温度検出手段の検出温度値との第１差分値が設定温度値未満になると、給水を前記バイパスラインに流通させるように前記第２流路切換手段を切り換えるとともに、前記熱源水ラインへの熱源水の流通を停止させ、
前記第１差分値が前記設定温度値以上になると、給水を前記熱交換器に流通させるように前記第２流路切換手段を切り換えるとともに、前記熱源水ラインに熱源水を流通させる、
請求項５に記載の給水加温システム。

【請求項7】

給水を貯留する給水タンクと、
熱源水を貯留する熱源水タンクと、
給水を前記給水タンクに送給する第１給水ラインと、
熱源水を前記熱源水タンクから送出する熱源水ラインと、
前記熱源水ラインを流通する熱源水との熱交換により、前記第１給水ラインを流通する給水を加熱する熱交換器と、
前記給水タンクの水位を検出する水位検出手段と、
前記第１給水ラインに設けられ、前記給水タンクへの給水状態を切り換える給水状態切換手段と、
前記水位検出手段の検出水位値に基づいて、前記給水状態切換手段を制御する制御手段と、
前記熱源水ラインを流通する熱源水の流量を調節する熱源水流量調節手段と、
前記熱交換器に流入する熱源水の入口温度を検出する熱源水入口温度検出手段と、
前記熱交換器から流出する給水の出口温度を検出する給水出口温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記熱交換器に給水を通水中、前記熱源水入口温度検出手段の検出温度値と前記給水出口温度検出手段の検出温度値との第２差分値が予め設定された目標温度値となるように前記熱源水流量調節手段を制御する、
給水加温システム。

【請求項8】

前記熱源水流量調節手段は、
前記熱交換器の上流側の前記熱源水ラインに設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される熱源水ポンプと、
入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記熱源水ポンプに出力する第２インバータと、を有し、
前記制御手段は、前記第２差分値が前記目標温度値となるように前記熱源水ポンプの駆動周波数を演算し、前記駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号を前記第２インバータに出力する、
請求項７に記載の給水加温システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給水加温システムに関する。

【背景技術】

【0002】

工場等から排出される廃温水を熱源水として給水を加温し、加温された給水をボイラの給水タンクに供給する技術が提案されている。加温された給水が給水タンクから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、ヒートポンプにより熱源水から熱を汲み上げて給水を加温する給水加温システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２１０１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ヒートポンプは、高温部と低温部の温度差が小さいほど成績係数（ＣＯＰ）が良くなるので、低温部側となる給水の温度（１０～３０℃の常温）に、高温部側となる熱源水の温度が近いほど熱回収効率が高い。その一方で、ヒートポンプは、熱源水の温度が高くなり過ぎると熱回収効率が低下する。工場等から排出される廃温水の温度は、業種によって様々であり、操業中の廃温水の温度変化にも種々のパターンが存在する。そこで、熱源水の温度が高い場合には、シンプルに熱交換器のみを用いて熱回収を行う方が有利なため、熱交換器のみのシステムにおいても、熱源水から効率良く熱回収できる技術が要望される。

【0005】

本発明の態様は、熱源水から効率良く熱回収できる給水加温システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に従えば、給水を貯留する給水タンクと、熱源水を貯留する熱源水タンクと、給水を前記給水タンクに送給する第１給水ラインと、熱源水を前記熱源水タンクから送出する熱源水ラインと、前記熱源水ラインを流通する熱源水との熱交換により、前記第１給水ラインを流通する給水を加熱する熱交換器と、前記給水タンクの水位を検出する水位検出手段と、前記第１給水ラインに設けられ、前記給水タンクへの給水状態を切り換える給水状態切換手段と、前記水位検出手段の検出水位値に基づいて、前記給水状態切換手段を制御する制御手段と、を備える給水加温システムであって、次の〔１〕～〔３〕のいずれかの付加構成を有する給水加温システムが提供される。
〔１〕給水状態切換手段は、給水タンクへの給水流量を調節可能な給水流量調節手段として構成されており、制御手段は、水位検出手段の検出水位値が第１設定水位値以下の場合、給水流量が所要流量になるように給水流量調節手段を制御し、検出水位値が第１設定水位値よりも高い第２設定水位値以上の場合、給水流量がゼロになるように給水流量調節手段を制御し、検出水位値が第１設定水位値超過且つ第２設定水位値未満の範囲にある場合、検出水位値の上昇に伴って給水流量が所要流量からゼロに向かって段階的に減少されるように給水流量調節手段を制御する、給水加温システム。
〔２〕前記第１給水ラインの上流端に接続された補給水タンクと、を備え、前記給水状態切換手段は、前記熱交換器の下流側の前記第１給水ラインから分岐し、前記熱交換器を通過後の給水を前記補給水タンクに還流させる還流ラインと、給水の前記給水タンクへの送給と、前記補給水タンクへの還流とを切り換える第１流路切換手段と、を有して構成され、前記制御手段は、前記水位検出手段の検出水位値が第５設定水位値未満の場合、前記熱交換器を通過後の給水を前記給水タンクに送給するように前記第１流路切換手段を切り換え、前記検出水位値が第５設定水位値以上の場合、前記熱交換器を通過後の給水を前記補給水タンクに還流させるように前記第１流路切換手段を切り換える、給水加温システム。
〔３〕前記熱源水ラインを流通する熱源水の流量を調節する熱源水流量調節手段と、前記熱交換器に流入する熱源水の入口温度を検出する熱源水入口温度検出手段と、前記熱交換器から流出する給水の出口温度を検出する給水出口温度検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記熱交換器に給水を通水中、前記熱源水入口温度検出手段の検出温度値と前記給水出口温度検出手段の検出温度値との第２差分値が予め設定された目標温度値となるように前記熱源水流量調節手段を制御する、給水加温システム。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、熱源水から熱を効率良く回収できる給水加温システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る給水加温システムを示す模式図である。

【図2】図２は、実施形態に係る給水加温システムを示す機能ブロック図である。

【図3】図３は、実施形態に係る給水制御部の処理を説明するための図である。

【図4】図４は、実施形態に係る給水加温システムを示す機能ブロック図である。

【図5】図５は、実施形態に係る給水加温システムを示す模式図である。

【図6】図６は、実施形態に係る給水加温システムを示す模式図である。

【図7】図７は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

［第１実施形態］
＜給水加温システム＞
図１は、本実施形態に係る給水加温システム１を示す模式図である。給水加温システム１は、工場のような産業施設に設けられる。給水加温システム１は、熱源水ＳＷの熱を用いて給水ＣＷを加温し、加温された給水ＣＷをボイラ８０の給水タンク２に供給する。熱源水ＳＷは、産業施設から排出される廃温水を含む。

【0011】

給水加温システム１は、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ＣＷを貯留する補給水タンク４と、給水ＣＷを給水タンク２に送給する第１給水ライン１１と、給水ＣＷを給水タンク２に送給する第２給水ライン１２と、熱源水ＳＷを熱源水タンク３から送出する熱源水ライン１３と、給水ＣＷを補給水タンク４に送給する原水ライン１４と、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷとの熱交換により、第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷを加温する熱交換器１０と、を備える。

【0012】

また、給水加温システム１は、給水タンク２の水位を検出する水位センサ５と、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの入口温度を検出する給水入口温度センサ６Ａと、熱交換器１０から流出する給水ＣＷの出口温度を検出する給水出口温度センサ６Ｂと、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの入口温度を検出する熱源水入口温度センサ７Ａと、熱交換器１０から流出する熱源水ＳＷの出口温度を検出する熱源水出口温度センサ７Ｂと、第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの流量を検出する給水流量センサ８と、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量を検出する熱源水流量センサ９と、を備える。

【0013】

また、給水加温システム１は、第１給水ライン１１に設けられ、給水タンク２への給水状態を切り換える給水状態切換手段２０と、熱源水ライン１３に設けられ、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量を調節する熱源水流量調節手段３０と、制御装置５０と、を備える。

【0014】

本実施形態において、給水状態切換手段２０は、給水タンク２への給水流量を調節可能な給水流量調節手段２０Ａとして構成されている。給水流量調節手段２０Ａは、熱交換器１０の上流側の第１給水ライン１１に設けられた給水ポンプ２１と、第１給水ライン１１において給水ポンプ２１の吐出側に設けられた第１給水弁２２とを含む。

【0015】

熱源水流量調節手段３０は、熱交換器１０の上流側の熱源水ライン１３に設けられた熱源水ポンプ３１を含む。

【0016】

また、給水加温システム１は、第２給水ライン１２に設けられた第２給水弁４１を備える。

【0017】

（ボイラ）
ボイラ８０は、蒸気ボイラである。ボイラ８０は、給水タンク２から供給された給水ＣＷを加熱して蒸気を生成する。給水タンク２とボイラ８０とは、温水ライン８１を介して接続される。温水ライン８１に温水ポンプ８２が設けられる。温水ポンプ８２が駆動されることにより、給水タンク２に貯留されている給水ＣＷがボイラ８０に供給される。ボイラ８０で生成された蒸気は、蒸気使用機器（不図示）に供給される。加温された給水ＣＷが給水タンク２からボイラ８０に供給されることにより、ボイラ８０で蒸気を生成するために必要な燃料が削減される。

【0018】

（タンク）
給水タンク２は、ボイラ８０に供給される給水ＣＷを貯留する。給水タンク２は、補給水タンク４から送出され、第１給水ライン１１及び第２給水ライン１２の少なくとも一方を通過した給水ＣＷを貯留する。

【0019】

熱源水タンク３は、熱交換器１０に供給される熱源水ＳＷを貯留する。熱源水タンク３は、産業施設から送出され、供給ライン１５を介して供給された熱源水ＳＷを貯留する。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１６を有する。

【0020】

補給水タンク４は、給水タンク２に供給される給水ＣＷを貯留する。補給水タンク４は、給水供給源から送出され、原水ライン１４を介して供給された給水ＣＷを貯留する。補給水タンク４に貯留される給水ＣＷは、加温前の給水ＣＷである。補給水タンク４に貯留される給水ＣＷの温度は、例えば２０℃である。

【0021】

原水ライン１４に水処理装置４２が設けられる。水処理装置４２は、原水ライン１４を介して補給水タンク４に供給される給水ＣＷを処理する。水処理装置４２は、例えば給水ＣＷの溶存酸素を除去する脱酸素装置を含む。

【0022】

（給水ライン）
図１の矢印Ｆ１で示すように、第１給水ライン１１は、熱交換器１０を介して給水ＣＷを給水タンク２に送給する。第１給水ライン１１は、上流端１１Ａ及び下流端１１Ｂを有する。第１給水ライン１１の上流端１１Ａは、補給水タンク４に接続される。第１給水ライン１１の下流端１１Ｂは、給水タンク２に接続される。上流端１１Ａと下流端１１Ｂとの間の第１給水ライン１１の少なくとも一部は、熱交換器１０に配置される。

【0023】

図１の矢印Ｆ２で示すように、第２給水ライン１２は、熱交換器１０を介さずに給水ＣＷを給水タンク２に送給する。第１給水ライン１１の少なくとも一部と第２給水ライン１２とは並列に配設される。第２給水ライン１２は、熱交換器１０の上流側の第１給水ライン１１から分岐した後、熱交換器１０の下流側の第１給水ライン１１に合流するように配設される。第２給水ライン１２は、上流端１２Ａ及び下流端１２Ｂを有する。第２給水ライン１２の上流端１２Ａは、熱交換器１０の上流側に規定された第１給水ライン１１の分岐部１１Ｃに接続される。第２給水ライン１２の下流端１２Ｂは、熱交換器１０の下流側に規定された第１給水ライン１１の合流部１１Ｄに接続される。

【0024】

（熱源水ライン）
図１の矢印Ｆ３で示すように、熱源水ライン１３は、熱源水ＳＷを熱源水タンク３から熱交換器１０に送出する。熱源水ライン１３は、上流端１３Ａ及び下流端１３Ｂを有する。熱源水ライン１３の上流端１３Ａは、熱源水タンク３に接続される。熱源水ライン１３を流通した熱源水ＳＷは、下流端１３Ｂから排出される。上流端１３Ａと下流端１３Ｂとの間の熱源水ライン１３の少なくとも一部は、熱交換器１０に配置される。

【0025】

（熱交換器）
熱交換器１０は、第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷと熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷとの熱交換により、給水ＣＷを加温する。熱交換器１０は、シェルアンドチューブ式熱交換器でもよいし、積層プレート式熱交換器でもよい。熱交換器１０で加温された給水ＣＷは、第１給水ライン１１を介して給水タンク２に供給される。

【0026】

（センサ）
水位センサ５は、給水タンク２の水位を検出する水位検出手段として機能する。給水タンク２の水位とは、給水タンク２に貯留される給水ＣＷの表面の高さをいう。水位センサ５は、給水タンク２に設けられる。水位センサ５は、電極式水位センサを含む。水位センサ５として、複数の電極棒が給水タンク２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給水タンク２に配置される。給水ＣＷに接触した電極棒が特定されることにより、給水タンク２の水位が検出される。なお、水位センサ５は、給水タンク２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。水位センサ５は、給水タンク２の水位の検出値を示す検出水位値Ｌｓを制御装置５０に出力する。

【0027】

給水入口温度センサ６Ａは、補給水タンク４から送出され、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの入口温度を検出する給水入口温度検出手段として機能する。給水入口温度センサ６Ａは、熱交換器１０の上流側の第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの温度を検出する。給水入口温度センサ６Ａは、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの入口温度の検出値を示す検出温度値Ｔ１を制御装置５０に出力する。

【0028】

給水出口温度センサ６Ｂは、熱交換器１０から流出する給水ＣＷの出口温度を検出する給水出口温度検出手段として機能する。給水出口温度センサ６Ｂは、熱交換器１０の下流側の第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの温度を検出する。給水出口温度センサ６Ｂは、熱交換器１０から流出する給水ＣＷの出口温度の検出値を示す検出温度値Ｔ２を制御装置５０に出力する。

【0029】

熱源水入口温度センサ７Ａは、熱源水タンク３から送出され、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの入口温度を検出する熱源水入口温度検出手段として機能する。熱源水入口温度センサ７Ａは、熱交換器１０の上流側の熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの温度を検出する。熱源水入口温度センサ７Ａは、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの入口温度の検出値を示す検出温度値Ｔ３を制御装置５０に出力する。

【0030】

熱源水出口温度センサ７Ｂは、熱交換器１０から流出する熱源水ＳＷの出口温度を検出する。熱源水出口温度センサ７Ｂは、熱交換器１０の下流側の熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの温度を検出する。熱源水出口温度センサ７Ｂは、熱交換器１０から流出する熱源水ＳＷの出口温度の検出値を示す検出温度値Ｔ４を制御装置５０に出力する。

【0031】

給水流量センサ８は、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの流量を検出する。給水流量センサ８は、熱交換器１０の上流側の第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの流量を検出する。給水流量センサ８は、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの流量の検出値を示す検出流量値ＦＭ１を制御装置５０に出力する。

【0032】

熱源水流量センサ９は、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの流量を検出する。熱源水流量センサ９は、熱交換器１０の上流側の熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量を検出する。熱源水流量センサ９は、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの流量の検出値を示す検出流量値ＦＭ２を制御装置５０に出力する。

【0033】

（給水流量調節手段）
給水流量調節手段２０Ａは、第１給水ライン１１に設けられ、給水タンク２への給水流量を調節可能である。給水流量調節手段２０Ａは、熱交換器１０の上流側の第１給水ライン１１に設けられ、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される給水ポンプ２１と、給水ポンプ２１の吐出側に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される第１給水弁２２と、を有する。

【0034】

給水ポンプ２１は、上流端１１Ａと分岐部１１Ｃとの間の第１給水ライン１１に設けられる。給水ポンプ２１が駆動されることにより、補給水タンク４の給水ＣＷが給水ポンプ２１に吸い込まれる。給水ポンプ２１に吸い込まれた給水ＣＷは、給水ポンプ２１から吐出され、第１給水ライン１１及び第２給水ライン１２の少なくとも一方を流通した後、給水タンク２に供給される。給水ポンプ２１は、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。給水ポンプ２１は、一定の回転速度で駆動して、一定の流量で給水ＣＷを吐出する。

【0035】

第１給水弁２２は、熱交換器１０と合流部１１Ｄとの間の第１給水ライン１１に設けられる。第１給水弁２２は、例えば電動弁を含み、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される。第１給水弁２２の開度が調節されることにより、第１給水ライン１１を介して給水タンク２に供給される給水流量が調節される。

【0036】

なお、第１給水弁２２は、分岐部１１Ｃと熱交換器１０との間の第１給水ライン１１に設けられてもよい。また、第１給水弁２２は、給水ポンプ２１の吸込側に設けられてもよく、上流端１１Ａと給水ポンプ２１との間の第１給水ライン１１に設けられてもよい。

【0037】

（熱源水流量調節手段）
熱源水流量調節手段３０は、熱源水ライン１３に設けられ、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量を調節可能である。熱源水流量調節手段３０は、熱交換器１０の上流側の熱源水ライン１３に設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される熱源水ポンプ３１と、入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を熱源水ポンプ３１に出力するインバータ３２（第２インバータ）と、を有する。

【0038】

熱源水ポンプ３１は、上流端１３Ａと熱交換器１０との間の熱源水ライン１３に設けられる。熱源水ポンプ３１が駆動されることにより、熱源水タンク３の熱源水ＳＷが熱源水ポンプ３１に吸い込まれる。熱源水ポンプ３１に吸い込まれた熱源水ＳＷは、熱源水ポンプ３１から吐出され、熱源水ライン１３を流通した後、下流端１３Ｂから排出される。熱源水ポンプ３１が停止されると、熱源水タンク３からの熱源水ＳＷの送出が停止する。熱源水ポンプ３１は、インバータ３２から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。熱源水ポンプ３１の回転速度が変化することにより、熱源水ポンプ３１から吐出される熱源水ＳＷの流量が変化する。インバータ３２から熱源水ポンプ３１に入力される駆動周波数が調節されることにより、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が調節される。

【0039】

＜給水状態の切り換え＞

【0040】

給水ポンプ２１は、第１給水ライン１１及び第２給水ライン１２における給水ＣＷの送給の有無を切り換え可能である。給水ポンプ２１が駆動されると、第１給水ライン１１及び第２給水ライン１２の少なくとも一方を介して給水ＣＷが給水タンク２に送給される。給水ポンプ２１が停止されると、補給水タンク４からの給水ＣＷの送給が停止する。

【0041】

第１給水弁２２は、第１給水ライン１１に設けられる。第１給水弁２２は、第１給水ライン１１における給水ＣＷの送給の有無を切り換え可能である。給水ポンプ２１が駆動されている状態で、第１給水弁２２が開放されると、補給水タンク４から送出された給水ＣＷは、第１給水ライン１１を介して給水タンク２に送給される。第１給水弁２２が閉鎖されると、第１給水ライン１１における給水ＣＷの送給が停止する。

【0042】

第２給水弁４１は、第２給水ライン１２に設けられる。第２給水弁４１は、第２給水ライン１２における給水ＣＷの送給の有無を切り換え可能である。給水ポンプ２１が駆動している状態で、第２給水弁４１が開放されると、補給水タンク４から送出された給水ＣＷは、第２給水ライン１２を介して給水タンク２に送給される。第２給水弁４１が閉鎖されると、第２給水ライン１２における給水ＣＷの送給が停止する。

【0043】

＜制御装置＞
制御装置５０は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓに基づいて、給水状態切換手段２０を制御する制御手段として機能する。制御装置５０は、コンピュータシステムを含む。

【0044】

図２は、本実施形態に係る給水加温システム１を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置５０は、検出水位値取得部５１と、検出温度値取得部５２と、検出流量値取得部５３と、差分値算出部５４と、記憶部５５と、給水制御部５６と、熱源水制御部５７と、判定出力部５８と、を有する。

【0045】

検出水位値取得部５１は、水位センサ５の検出値を示す検出水位値Ｌｓを取得する。検出水位値Ｌｓは、給水タンク２の水位を示す。

【0046】

検出温度値取得部５２は、給水入口温度センサ６Ａの検出値を示す検出温度値Ｔ１、給水出口温度センサ６Ｂの検出値を示す検出温度値Ｔ２、熱源水入口温度センサ７Ａの検出値を示す検出温度値Ｔ３、及び熱源水出口温度センサ７Ｂの検出値を示す検出温度値Ｔ４を取得する。検出温度値Ｔ１は、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの入口温度を示す。検出温度値Ｔ２は、熱交換器１０から流出する給水ＣＷの出口温度を示す。検出温度値Ｔ３は、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの入口温度を示す。検出温度値Ｔ４は、熱交換器１０から流出する熱源水ＳＷの出口温度を示す。

【0047】

検出流量値取得部５３は、給水流量センサ８の検出値を示す検出流量値ＦＭ１、及び熱源水流量センサ９の検出値を示す検出流量値ＦＭ２を取得する。検出流量値ＦＭ１は、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの流量を示す。検出流量値ＦＭ２は、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの流量を示す。

【0048】

差分値算出部５４は、給水出口温度センサ６Ｂの検出温度値Ｔ２と熱源水入口温度センサ７Ａの検出温度値Ｔ３との第２差分値ΔＴ２を算出する。すなわち、差分値算出部５４は、演算［Ｔ３－Ｔ２］を実行して、演算結果を出力する。

【0049】

記憶部５５は、検出水位値Ｌｓに係る設定水位値Ｌｒ（Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ４）と、第２差分値ΔＴ２に係る目標温度値Ｔｒとを記憶する。設定水位値Ｌｒ及び目標温度値Ｔｒのそれぞれは、予め設定された値であり、記憶部５５に記憶される。

【0050】

給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓに基づいて、給水流量調節手段２０Ａを制御する制御信号を出力する。給水制御部５６から出力される制御信号は、第１給水弁２２に出力する開度指定信号を含む。給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓと、記憶部５５に記憶されている設定水位値Ｌｒとに基づいて、第１給水弁２２に出力する開度指定信号を決定し、決定した開度指定信号を第１給水弁２２に出力する。

【0051】

熱源水制御部５７は、差分値算出部５４により算出された第２差分値ΔＴ２に基づいて、熱源水流量調節手段３０を制御する制御信号を出力する。本実施形態において、熱源水制御部５７は、熱交換器１０に給水ＣＷを通水中、差分値算出部５４により算出された第２差分値ΔＴ２が記憶部５５に記憶されている目標温度値Ｔｒとなるように、熱源水流量調節手段３０を制御する制御信号を出力する。熱源水制御部５７から出力される制御信号は、インバータ３２に出力される周波数指定信号を含む。熱源水制御部５７は、第２差分値ΔＴ２が目標温度値ＴｒとなるようにＰＩＤアルゴリズムにより熱源水ポンプ３１の駆動周波数を演算し、駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号をインバータ３２に出力する。

【0052】

判定出力部５８は、検出流量値ＦＭ１及び検出流量値ＦＭ２に基づいて、熱交換器１０の状態を判定する。判定出力部５８は、熱交換器１０の状態の判定結果を示す判定データを出力装置６０に出力する。出力装置６０は、判定データを表示可能な表示装置でもよいし、判定データをプリントアウト可能な印刷装置でもよい。表示装置として、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。

【0053】

＜制御方法＞
（給水制御部の処理）
図３は、本実施形態に係る給水制御部の処理を説明するための図である。給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓに基づいて、給水タンク２への給水状態を切り換える。本実施形態において、給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓと記憶部５５に記憶されている設定水位値Ｌｒとに基づいて給水流量調節手段２０Ａを制御して、給水タンク２への給水流量を調整する。

【0054】

図３に示すように、水位センサ５の検出水位値Ｌｓに係る給水タンク２の設定水位値Ｌｒとして、第１設定水位値Ｌｒ１と、第１設定水位値Ｌｒ１よりも高い第２設定水位値Ｌｒ２と、第１設定水位値Ｌｒ１よりも低い第３設定水位値Ｌｒ３と、第３設定水位値Ｌｒ３よりも高く且つ第２設定水位値Ｌｒ２よりも低い第４設定水位値Ｌｒ４とが設定される。

【0055】

水位センサ５の検出水位値Ｌｓが検出水位値取得部５１に取得される。給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第２設定水位値Ｌｒ２以上の高水位範囲にあると判定した場合、給水タンク２への給水流量がゼロになるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。すなわち、給水制御部５６は、給水タンク２への給水が停止されるように、第１給水弁２２及び第２給水弁４１のそれぞれの開度を制御する開度指定信号を決定して、第１給水弁２２及び第２給水弁４１に出力する。給水制御部５６は、給水タンク２への給水流量がゼロになるように、第１給水弁２２及び第２給水弁４１のそれぞれを閉鎖する開度指定信号（開度：０％）を出力する。給水制御部５６から開度指定信号が出力されると、第１給水弁２２及び第２給水弁４１のそれぞれが閉鎖され、給水タンク２への給水流量はゼロになる。

【0056】

なお、給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第２設定水位値Ｌｒ２以上の高水位範囲にあると判定した場合、給水ポンプ２１を停止する。

【0057】

給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第１設定水位値Ｌｒ１超過且つ第２設定水位値Ｌｒ２未満の範囲にあると判定した場合、検出水位値Ｌｓの上昇に伴って給水流量が所要流量からゼロに向かって段階的に減少されるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。換言すれば、給水制御部５６は、検出水位値Ｌｓが第１設定水位値Ｌｒ１超過且つ第２設定水位値Ｌｒ２未満の範囲にあると判定した場合、検出水位値Ｌｓの下降に伴って給水流量がゼロから所要流量に向かって段階的に増加されるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。

【0058】

図３に示す例において、高水位範囲にあった検出水位値Ｌｓが第２設定水位値Ｌｒ２を下回り、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第２設定水位値Ｌｒ２と第２設定水位値Ｌｒ２よりも低い設定水位値Ｌｒａとの間の第１水位範囲にあると判定した場合、給水制御部５６は、給水タンク２への給水流量が第１流量になるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。給水制御部５６は、給水ポンプ２１が駆動されている状態で、熱交換器１０で加温された給水ＣＷが第１給水ライン１１を介して第１流量で給水タンク２に供給されるように、開度指定信号（開度：２０％）を第１給水弁２２に出力する。これにより、図１の矢印Ｆ１で示すように、補給水タンク４から送出され、第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷは、熱交換器１０を介して給水タンク２に供給される。

【0059】

第１水位範囲にあった検出水位値Ｌｓが設定水位値Ｌｒａを下回り、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが設定水位値Ｌｒａと設定水位値Ｌｒａよりも低い設定水位値Ｌｒｂとの間の第２水位範囲にあると判定した場合、給水制御部５６は、給水タンク２への給水流量が第１流量よりも多い第２流量になるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。給水制御部５６は、給水ポンプ２１が駆動されている状態で、熱交換器１０で加温された給水ＣＷが第１給水ライン１１を介して第２流量で給水タンク２に供給されるように、開度指定信号（開度：４０％）を第１給水弁２２に出力する。

【0060】

第２水位範囲にあった検出水位値Ｌｓが設定水位値Ｌｒｂを下回り、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが設定水位値Ｌｒｂと設定水位値Ｌｒｂよりも低い設定水位値Ｌｒｃとの間の第３水位範囲にあると判定した場合、給水制御部５６は、給水タンク２への給水流量が第２流量よりも多い第３流量になるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。給水制御部５６は、給水ポンプ２１が駆動されている状態で、熱交換器１０で加温された給水ＣＷが第１給水ライン１１を介して第３流量で給水タンク２に供給されるように、開度指定信号（開度：６０％）を第１給水弁２２に出力する。

【0061】

第３水位範囲にあった検出水位値Ｌｓが設定水位値Ｌｒｃを下回り、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが設定水位値Ｌｒｃと設定水位値Ｌｒｃよりも低い第１設定水位値Ｌｒ１との間の第４水位範囲にあると判定した場合、給水制御部５６は、給水タンク２への給水流量が第３流量よりも多い第４流量になるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。給水制御部５６は、給水ポンプ２１が駆動されている状態で、熱交換器１０で加温された給水ＣＷが第１給水ライン１１を介して第４流量で給水タンク２に供給されるように、開度指定信号（開度：８０％）を第１給水弁２２に出力する。

【0062】

第４水位範囲にあった検出水位値Ｌｓが第１設定水位値Ｌｒ１を下回り、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第１設定水位値Ｌｒ１以下の所要水位範囲にあると判定した場合、給水制御部５６は、給水タンク２への給水流量が第４流量よりも多い所要流量になるように、給水流量調節手段２０Ａを制御する。給水制御部５６は、給水ポンプ２１が駆動されている状態で、熱交換器１０で加温された給水ＣＷが第１給水ライン１１を介して所要流量で給水タンク２に供給されるように、開度指定信号を第１給水弁２２に出力する。

【0063】

所要流量は、例えば給水流量調節手段２０Ａが調節可能な最大流量である。給水制御部５６は、給水タンク２への給水流量が最大流量になるように、第１給水弁２２を開放する開度指定信号（開度：１００％）を出力する。第１給水弁２２の開度は、最大開度に調節される。なお、所要流量は、最大流量よりも少なくてもよく、例えば９０～９５％の開度指定信号を出力することもできる。

【0064】

所要水位範囲にあった検出水位値Ｌｓが第１設定水位値Ｌｒ１よりも低い第３設定水位値Ｌｒ３以下の低水位範囲にあると判定した場合、給水制御部５６は、第１給水弁２２が開放されている状態で、第２給水弁４１を開放する。すなわち、給水制御部５６は、給水ポンプ２１が駆動されている状態で、熱交換器１０を通過した給水ＣＷが第１給水ライン１１を介して給水タンク２に供給され、熱交換器１０を通過しない給水ＣＷが第２給水ライン１２を介して給水タンク２に供給されるように、開度指定信号を第１給水弁２２及び第２給水弁４１のそれぞれに出力する。これにより、図１の矢印Ｆ２で示すように、補給水タンク４から送出され、第２給水ライン１２を流通する給水ＣＷは、熱交換器１０を介さずに給水タンク２に供給される。第１給水弁２２の開度及び第２給水弁４１の開度のそれぞれは、最大開度に調節される。これにより、低水位範囲にあった給水ＣＷの水位は、短時間で上昇する。

【0065】

第１給水弁２２及び第２給水弁４１のそれぞれが開放され、給水タンク２において給水ＣＷの水位が上昇している状態において、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第３設定水位値Ｌｒ３よりも高く且つ第２設定水位値Ｌｒ２よりも低い第４設定水位値Ｌｒ４以上であると判定した場合、給水制御部５６は、第１給水弁２２が開放されている状態で、第２給水弁４１を閉鎖する。図３に示す例では、第４設定水位値Ｌｒ４は、第１設定水位値Ｌｒ１と同一である。なお、第４設定水位値Ｌｒ４は、第１設定水位値Ｌｒ１と同一でなくてもよいが、給水タンク２の平均水温を過度に低下させない観点から、第３設定水位値Ｌｒ３超過且つ第１設定水位値Ｌｒ１以下であることが望ましい。給水タンク２において給水ＣＷの水位が更に上昇し、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第２設定水位値Ｌｒ２以上であると判定した場合、給水制御部５６は、第２給水弁４１が閉鎖されている状態で、第１給水弁２２も閉鎖する。

【0066】

（熱源水制御部の処理）
第１給水ライン１１に給水ＣＷが流通し、熱交換器１０に給水ＣＷを通水中、熱源水制御部５７は、熱源水入口温度センサ７Ａの検出温度値Ｔ３と給水出口温度センサ６Ｂの検出温度値Ｔ２との第２差分値ΔＴ２が予め設定された目標温度値Ｔｒとなるように、熱源水流量調節手段３０をフィードバック制御する。目標温度値Ｔｒは、例えば３℃である。なお、目標温度値Ｔｒは、３℃でなくてもよく、１℃以上１０℃以下の範囲において任意に設定される。熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの入口温度は、熱交換器１０から流出する給水ＣＷの出口温度よりも高い。

【0067】

第２差分値ΔＴ２が目標温度値Ｔｒよりも大きいことは、熱交換器１０から流出する給水ＣＷが十分に加温されていないことを意味する。第２差分値ΔＴ２が目標温度値Ｔｒよりも大きい場合、熱源水制御部５７は、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量を増加させるように、熱源水流量調節手段３０を制御する。熱源水制御部５７は、第２差分値ΔＴ２が大きいほど熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が多くなるように、熱源水流量調節手段３０を制御する。

【0068】

上述のように、給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓに基づいて、第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの流量を変更する。例えば第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの流量が多い場合、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が少ないと、給水ＣＷは十分に加温されず、第２差分値ΔＴ２は目標温度値Ｔｒよりも大きくなる。第２差分値ΔＴ２が目標温度値Ｔｒよりも大きい場合、熱源水制御部５７は、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量を増加させるように、熱源水流量調節手段３０を制御する。これにより、給水タンク２に送給される給水ＣＷは、熱交換器１０において十分に加温される。

【0069】

一方、第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの流量が少ない場合、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が少なくても、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに近付けることができる。すなわち、第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの流量が少ない場合、熱源水制御部５７は、熱源水ポンプ３１の駆動周波数を低くしても、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒにすることができる。第１給水ライン１１を流通する給水ＣＷの流量が少ない場合、熱源水ポンプ３１の回転速度（駆動周波数）を高くしなくても済むため、熱源水ポンプ３１の消費電力が抑制される。また、熱源水ＳＷの流量が抑制されるため、熱源水ライン１３の下流端１３Ｂから排出される熱源水ＳＷの量が削減される。

【0070】

（判定出力部の処理）
判定出力部５８は、検出流量値ＦＭ１及び検出流量値ＦＭ２に基づいて、熱交換器１０の状態を判定する。熱交換器１０の状態は、熱交換器１０の熱伝達性能の状態を含む。

【0071】

例えば熱交換器１０が新品時においては、熱交換器１０の熱伝達性能は良好である。一方、例えば熱交換器１０の長期間の使用により熱交換器１０が汚染されると、熱交換器１０の汚染に起因して、熱伝達性能が不良になる可能性がある。熱交換器１０に対する給水ＣＷの給水状態が一定でも、熱交換器１０の熱伝達性能が良好な場合と不良な場合とでは、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに調整するために必要な熱源水ＳＷの流量は異なる。熱交換器１０の熱伝達性能が不良な状態において第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに調整するために必要な熱源水ＳＷの流量は、熱交換器１０の熱伝達性能が良好な状態において第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに調整するために必要な熱源水ＳＷの流量よりも多くなる。

【0072】

例えば、熱交換器１０の熱伝達性能が良好である場合、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が少なくても、給水ＣＷは十分に加温されるため、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに近付けることができる。一方、熱交換器１０の熱伝達性能が不良である場合、給水ＣＷを十分に加温して第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに近付けるためには、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量を多くしなければならない。このように、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに調整するために必要な熱源水ＳＷの流量は、熱交換器１０の熱伝達性能に応じて変化する。

【0073】

判定出力部５８は、熱交換器１０に供給される給水ＣＷの流量を示す検出流量値ＦＭ１及び熱交換器１０に供給される熱源水ＳＷの流量を示す検出流量値ＦＭ２に基づいて、熱交換器１０の熱伝達性能の状態を判定する。例えば検出流量値ＦＭ１が一定の状態において、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒにするために必要な熱源水ＳＷの流量が多くなり、検出流量値ＦＭ２が閾値よりも増加した場合、判定出力部５８は、熱交換器１０の熱伝達性能が悪化したと判定することができる。

【0074】

本実施形態において、熱伝達性能が良好な状態の熱交換器１０に流入する給水ＣＷの流量と、給水ＣＷが熱交換器１０に供給されたときに第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒにするために要求される熱源水ＳＷの流量との関係を示す相関データ又は相関式が記憶部５５に予め記憶されている。本実施形態においては、相関式［ＦＭ２＝ＦＭ１×α］が記憶部５５に記憶されている。検出流量値取得部５３に取得された検出流量値ＦＭ１及び検出流量値ＦＭ２が、相関式［ＦＭ２≦ＦＭ１×α］の条件を満足する場合、熱交換器１０の熱伝達性能は良好である。一方、熱交換器１０の熱伝達性能が悪化すると、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに調整するために要求される熱源水ＳＷの流量が増加し、検出流量値ＦＭ２は増加する。すなわち、熱交換器１０の熱伝達性能が悪化すると、検出流量値ＦＭ１と検出流量値ＦＭ２とは、［ＦＭ２＞ＦＭ１×α］の関係を示すこととなる。熱交換器１０の熱伝達性能の悪化が進行すると、［ＦＭ２］と［ＦＭ１×α］との差は大きくなる。

【0075】

判定出力部５８は、検出流量値取得部５３に取得された検出流量値ＦＭ１及び検出流量値ＦＭ２が［ＦＭ２≦ＦＭ１×α］の条件を満足する場合、熱交換器１０の状態は良好であると判定し、検出流量値取得部５３に取得された検出流量値ＦＭ１及び検出流量値ＦＭ２が［ＦＭ２≦ＦＭ１×α］の条件を満足しない場合、熱交換器１０の状態は不良であると判定することができる。

【0076】

判定出力部５８は、熱交換器１０の状態の判定結果を示す判定データを出力装置６０に出力する。出力装置６０は、判定出力部５８の判定データを出力する。出力装置６０が表示装置である場合、判定出力部５８の判定データが表示装置に表示される。作業者は、出力装置６０から出力された判定データに基づいて、例えば熱交換器１０の洗浄等のメンテナンスを実施することができる。

【0077】

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、熱源水ＳＷとの熱交換により給水ＣＷを加温する熱交換器１０を有する給水加温システム１において、給水タンク２の検出水位値Ｌｓに基づいて、給水タンク２への給水状態を切り換える給水状態切換手段２０が制御される。検出水位値Ｌｓに基づいて、給水タンク２への給水状態が最適に切り換えられることにより、熱源水ＳＷから効率良く熱回収することができる。

【0078】

本実施形態においては、図３を参照して説明したように、給水タンク２の水位の上昇に伴って、熱交換器１０から給水タンク２に供給される給水流量が段階的に減少され、給水タンク２の水位の下降に伴って、熱交換器１０から給水タンク２に供給される給水流量が段階的に増加される。これにより、検出水位値Ｌｓが第２設定水位値Ｌｒ２未満の状態においては、給水タンク２の給水ＣＷの水位を適切に維持した状態で、熱源水ＳＷから効率良く熱回収し続けることができる。

【0079】

本実施形態においては、検出水位値Ｌｓが第３設定水位値Ｌｒ３以下になると第２給水弁４１が開放される。これにより、ボイラ８０の高負荷運転により低水位範囲にある給水ＣＷの水位を短時間で上昇させることができる。また、検出水位値Ｌｓが第１設定水位値Ｌｒ１以上になると第２給水弁４１が閉鎖される。これにより、給水タンク２の平均水温の過度な低下が防止される。

【0080】

本実施形態においては、熱交換器１０に流入する熱源水ＳＷの検出温度値Ｔ３と熱交換器１０から流出する給水ＣＷの検出温度値Ｔ２との第２差分値ΔＴ２が予め設定された目標温度値Ｔｒとなるように熱源水流量調節手段３０が制御される。例えば熱交換器１０に流入する給水ＣＷの流量が多かったり給水ＣＷの温度が低かったりした場合、第２差分値ΔＴ２が目標温度値Ｔｒになるように熱源水流量調節手段３０が制御されることにより、給水タンク２に送給される給水ＣＷは、熱交換器１０において十分に加温される。一方、熱交換器１０に流入する給水ＣＷの流量が少なかったり給水ＣＷの温度が高かったりした場合、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が少なくても、第２差分値ΔＴ２を目標温度値Ｔｒに近付けることができる。熱交換器１０に流入する給水ＣＷの流量が少なかったり給水ＣＷの温度が高かったりした場合、熱源水ポンプ３１の回転速度（駆動周波数）を高くしなくても済むため、熱源水ポンプ３１の消費電力が抑制される。また、熱源水ＳＷの流量が抑制されるため、熱源水ライン１３の下流端１３Ｂから排出される熱源水ＳＷの量が削減される。

【0081】

［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。

【0082】

図４は、本実施形態に係る給水加温システム１を示す機能ブロック図である。上述の第１実施形態においては、給水流量調節手段２０Ａが、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される給水ポンプ２１と、給水ポンプ２１の吐出側又は吸込側に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される第１給水弁２２と、を有することとした。図４に示すように、給水流量調節手段２０Ａは、熱交換器１０の上流側の第１給水ライン１１に設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される給水ポンプ２１Ｂと、入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を給水ポンプ２１に出力するインバータ２３（第１インバータ）と、を有してもよい。給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓに基づいて、インバータ２３に出力する周波数指定信号を決定してもよい。この場合、第１給水弁（２１）は省略されてもよい。

【0083】

また、上述の第１実施形態においては、熱源水流量調節手段３０が、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される熱源水ポンプ３１と、入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を熱源水ポンプ３１に出力するインバータ３２と、を有することとした。図４に示すように、熱源水流量調節手段３０は、熱交換器１０の上流側の熱源水ライン１３に設けられ、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される熱源水ポンプ３１Ｂと、熱源水ポンプ３１Ｂの吐出側又は吸込側に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される熱源水弁３３と、を有してもよい。

【0084】

［第３実施形態］
第３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。

【0085】

図５は、本実施形態に係る給水加温システム１を示す模式図である。図５に示すように、給水状態切換手段２０は、熱交換器１０の下流側の第１給水ライン１１から分岐し、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを補給水タンク４に還流させる還流ライン１７と、給水ＣＷの給水タンク２への送給と、補給水タンク４への還流とを切り換える第１流路切換手段２４と、を有して構成される。第１流路切換手段２４は、三方弁を含む。なお、複数の二方弁により第１流路切換手段２４の機能が発揮されてもよい。

【0086】

第１流路切換手段２４は、第１給水ライン１１において、熱交換器１０と下流端１１Ｂとの間に設けられる。図５に示す例において、第１流路切換手段２４は、熱交換器１０と合流部１１Ｄとの間に設けられる。第１給水弁２２が設けられている場合、第１流路切換手段２４は、熱交換器１０と第１給水弁２２との間に設けられる。

【0087】

還流ライン１７の上流端１７Ａは、第１流路切換手段２４に接続される。還流ライン１７の下流端１７Ｂは、補給水タンク４に接続される。

【0088】

給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５未満の場合、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを給水タンク２に送給するように第１流路切換手段２４を切り換える。給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５以上の場合、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを補給水タンク４に還流させるように第１流路切換手段２４を切り換える。

【0089】

本実施形態において、第５設定水位値Ｌｒ５は、図３を参照して説明した第２設定水位値Ｌｒ２と同一である。水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５未満の場合、給水制御部５６は、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを給水タンク２に送給するように第１流路切換手段２４を切り換えた状態で、上述の第１実施形態と同様に、検出水位値Ｌｓの下降に伴って給水タンク２に対する給水流量がゼロから所要流量に向かって段階的に増加されるように第１給水弁２２を制御する。

【0090】

水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５以上の場合、すなわち、検出水位値Ｌｓが高水位範囲にある場合、給水制御部５６は、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを補給水タンク４に還流させるように第１流路切換手段２４を切り換える。これにより、熱交換器１０で加温された給水ＣＷは、図５の矢印Ｆ４で示すように、補給水タンク４に還流される。給水ＣＷは、熱交換器１０を含む第１給水ライン１１の一部と、還流ライン１７と、補給水タンク４とを含む循環ラインにおいて、循環する。熱交換器１０を通過した給水ＣＷが補給水タンク４に供給されるので、補給水タンク４に貯留される給水ＣＷの温度は上昇する。

【0091】

水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５未満に下降した場合、給水制御部５６は、補給水タンク４から送出された給水ＣＷを、熱交換器１０を介して給水タンク２に送給させる。補給水タンク４に貯留されている給水ＣＷは加温されているため、加温された給水ＣＷが熱交換器１０に供給される。これにより、熱交換器１０は、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が少なくても、給水ＣＷを所要温度まで加温することができる。

【0092】

以上説明したように、本実施形態によれば、例えばボイラ８０が給水ＣＷの供給を要求せず、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５以上の高水位範囲にあり、給水タンク２に対する給水ＣＷの送給を停止する必要がある状態において、熱交換器１０を通過した給水ＣＷは、給水タンク２に供給されずに補給水タンク４に還流される。これにより、熱交換器１０に供給され続けている熱源水ＳＷから熱を回収し続けることができる。したがって、熱源水ＳＷから効率良く熱回収することができる。

【0093】

なお、本実施形態において、第５設定水位値Ｌｒ５は、第２設定水位値Ｌｒ２とは異なってもよい。

【0094】

［第４実施形態］
第４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。

【0095】

図６は、本実施形態に係る給水加温システム１を示す模式図である。上述の実施形態と同様、給水加温システム１は、還流ライン１７と、第１流路切換手段２４とを備える。本実施形態において、給水加温システム１は、熱交換器１０の上流側及び下流側の前記第１給水ライン同士を連通するバイパスライン１８と、給水ＣＷの熱交換器１０への流通と、バイパスライン１８への流通とを切り換える第２流路切換手段２５と、を備える。第２流路切換手段２５は、三方弁を含む。なお、複数の二方弁により第２流路切換手段２５の機能が発揮されてもよい。

【0096】

第２流路切換手段２５は、第１給水ライン１１において、上流端１１Ａと熱交換器１０との間に設けられる。図５に示す例において、第２流路切換手段２５は、分岐部１１Ｃと熱交換器１０との間に設けられる。

【0097】

バイパスライン１８の上流端１８Ａは、第２流路切換手段２５に接続される。バイパスライン１８の下流端１８Ｂは、熱交換器１０と還流ライン１７の下流端１７Ｂとの間の第１給水ライン１１に接続される。

【0098】

給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５未満の場合、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを給水タンク２に送給するように第１流路切換手段２４を切り換える。給水制御部５６は、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５以上の場合、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを補給水タンク４に還流させるように第１流路切換手段２４を切り換える。

【0099】

給水制御部５６は、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを補給水タンク４に還流させるように第１流路切換手段２４を切り換え中において、熱源水入口温度センサ７Ａの検出温度値Ｔ３と給水入口温度センサ６Ａの検出温度値Ｔ１との第１差分値Δ１が設定温度値Ｔｍ未満になると、給水ＣＷをバイパスライン１８に流通させるように第２流路切換手段２５を切り換えるとともに、熱源水ライン１３への熱源水ＳＷの流通を停止させる。設定温度値Ｔｍは、例えば５℃である。なお、設定温度値Ｔｍは、５℃でなくてもよく、１℃以上１０℃以下の範囲において任意に設定される。

【0100】

これにより、補給水タンク４から送出された給水ＣＷは、図６の矢印Ｆ５で示すように、熱交換器１０を通過することなく、バイパスライン１８を流通した後、還流ライン１７を介して、補給水タンク４に還流される。給水ＣＷは、熱交換器１０を含まない第１給水ライン１１の一部と、バイパスライン１８と、還流ライン１７と、補給水タンク４とを含む循環ラインにおいて、循環する。

【0101】

給水制御部５６は、熱交換器１０を通過後の給水ＣＷを補給水タンク４に還流させるように第１流路切換手段２４を切り換え中において、熱源水入口温度センサ７Ａの検出温度値Ｔ３と給水入口温度センサ６Ａの検出温度値Ｔ１との第１差分値Δ１が設定温度値Ｔｍ以上になると、給水ＣＷを熱交換器１０に流通させるように第２流路切換手段２５を切り換えるとともに、熱源水ライン１３に熱源水ＳＷを流通させる。

【0102】

これにより、補給水タンク４から送出された給水ＣＷは、熱交換器１０を通過した後、還流ライン１７を介して、補給水タンク４に還流される。給水ＣＷは、熱交換器１０を含む第１給水ライン１１の一部と、還流ライン１７と、補給水タンク４とを含む循環ラインにおいて、循環する。熱源水ライン１３において熱源水ＳＷが流通しているので、熱交換器１０において給水ＣＷは加温される。熱交換器１０を通過した給水ＣＷが補給水タンク４に供給されるので、補給水タンク４に貯留される給水ＣＷの温度は上昇する。

【0103】

以上説明したように、本実施形態によれば、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが高水位範囲にあり、給水タンク２に対する給水ＣＷの送給を停止する必要がある状態において、第１差分値ΔＴ１が設定温度値Ｔｍ未満の場合、熱源水ＳＷからの熱の回収は実施されない。第１差分値Δ１が設定温度値Ｔｍ未満であることは、熱交換器１０に流入する給水ＣＷが高温となり、熱回収効率が低下していることを意味する。第１差分値ΔＴ１が設定温度値Ｔｍ未満である場合、熱源水制御部５７は、熱源水ポンプ３１を停止して、熱源水ライン１３への熱源水ＳＷの流通を停止させる。熱交換器１０において給水ＣＷを加温する必要が無い場合、熱源水ポンプ３１を駆動させないことにより、熱源水ポンプ３１の消費電力が抑制される。また、熱源水ライン１３の下流端１３Ｂから排出される熱源水ＳＷの量が削減される。

【0104】

また、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが高水位範囲にあり、給水タンク２に対する給水ＣＷの送給を停止する必要がある状態において、第１差分値ΔＴ１が設定温度値Ｔｍ以上の場合、熱源水ライン１３に熱源水ＳＷが流通され、給水ＣＷは熱交換器１０に供給される。第１差分値ΔＴ１が設定温度値Ｔｍ以上であることは、熱交換器１０に流入する給水ＣＷが低温であり、熱回収効率が良好であることを意味する。第１差分値ΔＴ１が設定温度値Ｔｍ以上である場合、熱源水制御部５７は、熱源水ポンプ３１を駆動して、熱源水ライン１３に熱源水ＳＷを流通させる。熱交換器１０において給水ＣＷを加温できる場合、熱源水ポンプ３１を駆動させることにより、熱交換器１０において十分に加温された給水ＣＷが補給水タンク４に供給される。補給水タンク４に貯留される給水ＣＷの温度が上昇した状態で、水位センサ５の検出水位値Ｌｓが第５設定水位値Ｌｒ５未満に下降した場合、加温された給水ＣＷが熱交換器１０に供給される。これにより、熱交換器１０は、熱源水ライン１３を流通する熱源水ＳＷの流量が少なくても、給水ＣＷを所要温度まで加温することができる。

【0105】

［コンピュータシステム］
図７は、コンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置５０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。上述の制御装置５０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。

【0106】

［他の実施形態］
なお、上述の実施形態においては、第２給水ライン１２の上流端１２Ａが熱交換器１０の上流側の第１給水ライン１１に接続され、第２給水ライン１２の下流端１２Ｂが熱交換器１０の下流側の第１給水ライン１１に合流することとした。第２給水ライン１２の上流端１２Ａが補給水タンク４に接続され、第２給水ライン１２の下流端１２Ｂが給水タンク２に接続されてもよい。

【符号の説明】

【0107】

１…給水加温システム、２…給水タンク、３…熱源水タンク、４…補給水タンク、５…水位センサ、６Ａ…給水入口温度センサ、６Ｂ…給水出口温度センサ、７Ａ…熱源水入口温度センサ、７Ｂ…熱源水出口温度センサ、８…給水流量センサ、９…熱源水流量センサ、１０…熱交換器、１１…第１給水ライン、１１Ａ…上流端、１１Ｂ…下流端、１１Ｃ…分岐部、１１Ｄ…合流部、１２…第２給水ライン、１２Ａ…上流端、１２Ｂ…下流端、１３…熱源水ライン、１３Ａ…上流端、１３Ｂ…下流端、１４…原水ライン、１５…供給ライン、１６…オーバーフロー路、１７…還流ライン、１７Ａ…上流端、１７Ｂ…下流端、１８…バイパスライン、１８Ａ…上流端、１８Ｂ…下流端、２０…給水状態切換手段、２０Ａ…給水流量調節手段、２１…給水ポンプ、２１Ｂ…給水ポンプ、２２…第１給水弁、２３…インバータ（第１インバータ）、２４…第１流路切換手段、２５…第２流路切換手段、３０…熱源水流量調節手段、３１…熱源水ポンプ、３１Ｂ…熱源水ポンプ、３２…インバータ（第２インバータ）、３３…熱源水弁、４１…第２給水弁、４２…水処理装置、５０…制御装置、５１…検出水位値取得部、５２…検出温度値取得部、５３…検出流量値取得部、５４…差分値算出部、５５…記憶部、５６…給水制御部、５７…熱源水制御部、５８…判定出力部、６０…出力装置、８０…ボイラ、８１…温水ライン、８２…温水ポンプ、ＣＷ…給水、ＦＭ１…検出流量値、ＦＭ２…検出流量値、Ｌｓ…検出水位値、ＳＷ…熱源水、Ｔ１…検出温度値、Ｔ２…検出温度値、Ｔ３…検出温度値、Ｔ４…検出温度値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】