(57)【要約】【課題】温水の単独供給時の平均貯水量を過少にすることなく、温水供給路の給水制御機器の故障リスクを低減させた給水システムを提供すること。【解決手段】給水タンク内の第１の水位Ｈ１と、第１の水位を上回る第２の水位Ｈ２と、第１の水位を下回る第３の水位Ｈ３と、を検出可能な水位検出部２１を備え、第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出したとき、給水タンク２０への温水の供給を開始するための制御を行い、温水の供給を開始した後に、第２の水位Ｈ２を上回ったことを検出したとき、給水タンク２０への温水の供給を停止するための制御を行い、第３の水位Ｈ３を下回ったことを検出したとき、給水タンク２０への冷水の供給を開始するための制御を行い、冷水の供給を開始した後に、第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出したとき、給水タンク２０への冷水の供給を停止するための制御を行う。【選択図】図１
2020094722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水タンクと、
前記給水タンクに温水を供給する温水供給路と、
前記給水タンクに冷水を供給する冷水供給路と、
前記給水タンク内の水位を検出する検出部と、
制御部と、を備え、
前記検出部は、
前記給水タンク内の第１の水位と、前記第１の水位を上回る第２の水位と、前記第１の水位を下回る第３の水位と、を検出可能であり、
前記制御部は、
前記検出部が前記第１の水位を下回ったことを検出したとき、前記温水供給路から前記給水タンクへの温水の供給を開始するための制御を行い、
温水の供給を開始した後に、前記検出部が前記第２の水位を上回ったことを検出したとき、前記温水供給路から前記給水タンクへの温水の供給を停止するための制御を行い、
前記検出部が前記第３の水位を下回ったことを検出したとき、前記冷水供給路から前記給水タンクへの冷水の供給を開始するための制御を行い、
冷水の供給を開始した後に、前記検出部が前記第１の水位を上回ったことを検出したとき、前記冷水供給路から前記給水タンクへの冷水の供給を停止するための制御を行う、給水システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記検出部が前記第１の水位を下回ったことを検出した状態で第１の所定時間経過したとき、前記温水供給路から前記給水タンクへの温水の供給を開始する、請求項１に記載の給水システム。
【請求項３】
前記第１の所定時間は、調整可能である、請求項２に記載の給水システム。
【請求項４】
前記制御部は、冷水の供給を開始した後に、前記検出部が前記第１の水位を上回ったことを検出した状態で第２の所定時間経過後に、前記冷水供給路から前記給水タンクへの冷水の供給を停止する、請求項１〜３のいずれかに記載の給水システム。
【請求項５】
前記第２の所定時間は、調整可能である、請求項４に記載の給水システム。
【請求項６】
前記温水供給路は、給湯器を介して温水を供給する供給路であり、
前記冷水供給路は、前記給湯器を介していない冷水を供給する供給路である、請求項１〜５のいずれかに記載の給水システム。
【請求項７】
前記給湯器は、ヒートポンプ式給湯器である、請求項６に記載の給水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水システムに関する。より詳細には、給水タンク内の水位に応じて、給水タンク内への温水および冷水の供給制御を行う給水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気ボイラに給水を行う給水タンクにおいて、給水タンク内の貯水量に応じて、給水タンク内への温水および冷水（温水よりも低温の水）の供給制御を行う給水システムが知られている。
例えば特許文献１には、給水タンクにおいて、貯水量が第１貯水量を下回ると温水の給水が開始するとともに、第１貯水量より多い第２貯水量を上回ると温水の給水が停止し、さらに、第１貯水量より少ない所定の第３貯水量を下回ると冷水の給水が開始するとともに、第３貯水量より多く第１貯水量より少ない所定の第４貯水量を上回ると冷水の給水が停止する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２６８４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、第２貯水量と第１貯水量の差分は、通常、蒸気ボイラが平均的な負荷率で稼働している場合に、温水の単独供給でボイラ給水を賄うことのできる貯水量に設定される。一方、第４貯水量と第３貯水量の差分は、蒸気ボイラが平均的な負荷率を超える高い負荷率で稼働した場合に、温水と冷水の同時供給（併給）でボイラ給水を賄うことのできる貯水量に設定される。第３貯水量は、給水タンクが渇水直前の状態であることを示すものなので、実質的に第４貯水量が蒸気ボイラの高負荷率稼働に対応するための冷温水併給の貯水量となる。
給水タンクの貯水量設定（すなわち、水位設定）に関する検討事項の一つは、温水の単独供給がメインとなる給水制御において、温水の供給開始・停止の頻度を抑制して、温水供給路の給水制御機器（給水ポンプや給水弁等）の故障リスクを低減することである。そのためには、第１貯水量をできるだけ減らして温水の給水時間を長くする必要が生じる。一方で第４貯水量は蒸気ボイラの高負荷率稼働に対応するために確保すべき貯水量なので、従来のように第１貯水量＞第４貯水量の制約があると、第１貯水量を減らすには自ずと限界がある。仮に制約を外し、第１貯水量＜第４貯水量に設定すると、温水の単独供給時の平均貯水量が少なくなってしまうので、給水タンクの貯水空間を有効利用できていないことになってしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温水の単独供給時の平均貯水量を過少にすることなく、温水供給路の給水制御機器の故障リスクを低減させた給水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、給水タンク（例えば、給水タンク２０）と、前記給水タンクに温水を供給する温水供給路（例えば、温水供給ラインＬ１）と、前記給水タンクに冷水を供給する冷水供給路（例えば、冷水供給ラインＬ２）と、前記給水タンク内の水位を検出する検出部（例えば、水位検出部２１）と、制御部（例えば、制御部１００）と、を備え、前記検出部は、前記給水タンク内の第１の水位（例えば、第１の水位Ｈ１）と、前記第１の水位を上回る第２の水位（例えば、第２の水位Ｈ２）と、前記第１の水位を下回る第３の水位（例えば、第３の水位Ｈ３）と、を検出可能であり、前記制御部は、前記検出部が前記第１の水位を下回ったことを検出したとき、前記温水供給路から前記給水タンクへの温水の供給を開始するための制御を行い、温水の供給を開始した後に、前記検出部が前記第２の水位を上回ったことを検出したとき、前記温水供給路から前記給水タンクへの温水の供給を停止するための制御を行い、前記検出部が前記第３の水位を下回ったことを検出したとき、前記冷水供給路から前記給水タンクへの冷水の供給を開始するための制御を行い、冷水の供給を開始した後に、前記検出部が前記第１の水位を上回ったことを検出したとき、前記冷水供給路から前記給水タンクへの冷水の供給を停止するための制御を行う、給水システムに関する。
【０００７】
また、前記制御部は、前記検出部が前記第１の水位を下回ったことを検出した状態で第１の所定時間経過したとき、前記温水供給路から前記給水タンクへの温水の供給を開始することが好ましい。
【０００８】
また、前記第１の所定時間は、調整可能であることが好ましい。
【０００９】
また、前記制御部は、冷水の供給を開始した後に、前記検出部が前記第１の水位を上回ったことを検出した状態で第２の所定時間経過後に、前記冷水供給路から前記給水タンクへの冷水の供給を停止することが好ましい。
【００１０】
また、前記第２の所定時間は、調整可能であることが好ましい。
【００１１】
また、前記温水供給路は、給湯器（例えば、給湯器３０）を介して温水を供給する供給路であり、前記冷水供給路は、前記給湯器を介していない冷水を供給する供給路であることが好ましい。
【００１２】
また、前記給湯器は、ヒートポンプ式給湯器であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温水の単独供給時の平均貯水量を過少にすることなく、温水供給路の給水制御機器の故障リスクを低減させた給水システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る給水システムを示す概略図である。
【図２Ａ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図２Ｂ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図２Ｃ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図２Ｄ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図２Ｅ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図２Ｆ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図２Ｇ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図２Ｈ】上記実施形態に係る給水タンク内の水位の変化を示す模式的な図である。
【図３】上記実施形態に係る給水システムの制御部による、温水および冷水の供給制御の内容を説明するフローチャートである。
【図４】上記実施形態の変形例に係る給水システムの制御部による、温水および冷水の供給制御の内容を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の給水システム１の好ましい一実施形態について、図面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。
【００１６】
図１は、本実施形態の給水システム１を示す概略図である。
本実施形態の給水システム１は、ボイラ１０に給水する給水タンク２０と、給水タンク２０に温水を供給する温水供給路としての温水供給ラインＬ１と、給水タンク２０に冷水を供給する冷水供給路としての冷水供給ラインＬ２と、給水タンク内の水位を検出する検出部としての水位検出部２１と、温水および冷水の供給制御等を行う制御部１００と、を備える。
ここで、温水供給ラインＬ１は、給湯器３０を介して温水を供給する供給ラインである。一方、冷水供給ラインＬ２は、給湯器３０を介していない水を供給する供給ラインである。すなわち、本実施形態における冷水とは、給湯器３０を介していない水を意味し、給湯器３０を介して供給される温水よりも低温の水を意味する。
そして、本実施形態の給水システム１は、給水タンク２０に供給する給水を貯留する補給水タンク４０と、給湯器３０に供給する熱源水を貯留する熱源水タンク５０をさらに備えている。
【００１７】
ボイラ１０は蒸気ボイラであり、給水タンク２０から供給された給水を加熱して蒸気を発生させる。ボイラ１０の燃焼量（燃焼率、負荷率）は、典型的には、蒸気圧力に基づき調整される。
ボイラ１０で発生した蒸気は、蒸気使用設備（図示省略）に供給される。なお、蒸気使用設備で発生したドレンを給水タンク２０等に回収し、再利用する態様を採用してもよい。
【００１８】
ボイラ１０には、ボイラ給水ラインＬ３を通じて、給水タンク２０からの給水が供給される。ボイラ給水ラインＬ３には、ボイラ給水ポンプ１１が設けられている。ボイラ給水ポンプ１１は、ボイラ１０の缶体内の水位が所望の水位となるように制御される。なお、ボイラ給水ポンプ１１は、ボイラ１０内に設けられていてもよい。
【００１９】
給水タンク２０には、温水供給ラインＬ１を通じて温水が供給される。この温水は、補給水タンク４０から送出される給水Ｗ１が給湯器３０によって加温されたものである。温水供給ラインＬ１には温水ライン給水ポンプ１２が設けられている。なお、本実施形態における温水供給ラインＬ１および温水ライン給水ポンプ１２は、加温されて最終的に温水となった水を給水タンク２０に供給するためのものである。よって、後述の廃熱回収熱交換器６０および給湯器３０等を通過する前の給水Ｗ１は、まだ温水とはなっていない。廃熱回収熱交換器６０および給湯器３０の詳細については追って説明する。
【００２０】
給水タンク２０には、冷水供給ラインＬ２を通じて給水Ｗ２が冷水として供給される。この冷水は、補給水タンク４０から直接供給されるものであり、給湯器３０等を介さずに供給されるものである。冷水供給ラインＬ２には冷水ライン給水ポンプ１３が設けられている。
【００２１】
給水タンク２０には、給水タンク２０内の水位を検出する水位検出部２１が設けられている。本実施形態においては、水位検出部２１は、複数の電極棒を備える電極式水位検出器により構成されている。具体的には、長さの異なる３本の電極棒２３、２４、２５が、その下端部の高さ位置を互いに異ならせて差し込まれて保持されている。
本実施形態においては、水位検出部２１の検出結果に基づき、制御部１００が、温水ライン給水ポンプ１２および冷水ライン給水ポンプ１３の制御を行い、給水タンク２０への温水および冷水の供給制御を行う。この制御内容については、追って詳細に説明する。
【００２２】
補給水タンク４０は、給水タンク２０に供給する給水を貯留する。補給水タンク４０には、軟水器（図示省略）により硬度成分が取り除かれた水が供給されている。補給水タンク４０に供給される給水量は、補給水タンク４０内の水位が所望の水位となるように調整されている。
補給水タンク４０に貯留されている給水は、給湯器３０を備える温水供給ラインＬ１および冷水供給ラインＬ２を通じて、給水タンク２０に供給される。
【００２３】
給湯器３０は、蒸気圧縮式のヒートポンプ式給湯器からなる。給湯器３０は、冷媒圧縮機３１と、凝縮器３２と、膨張弁３４と、蒸発器３５を備える。これらの冷媒圧縮機３１と、凝縮器３２と、膨張弁３４と、蒸発器３５は、冷媒循環ラインＬ４によって順次環状に接続されており、これによりヒートポンプ回路が形成されている。
【００２４】
冷媒圧縮機３１は、駆動源としてのモータ３１１を有しており、フロンガス等のガス状の冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒Ｒ１にする。凝縮器３２は、冷媒圧縮機３１からの冷媒Ｒ１を凝縮液化する。膨張弁３４は、凝縮器３２から送られた冷媒Ｒ１を通過させることで、冷媒Ｒ１の圧力と温度とを低下させる。蒸発器３５は、熱源水供給ラインＬ５を通じて送られてくる熱源水Ｗ３を熱源として、膨張弁３４から送られる冷媒Ｒ１を蒸発させる。
【００２５】
このように、給湯器３０のヒートポンプ回路は、蒸発器３５において、冷媒Ｒ１が外部から熱を奪って気化する一方、凝縮器３２において、冷媒Ｒ１が外部へ放熱して凝縮している。このような原理を利用して、給湯器３０のヒートポンプ回路は、蒸発器３５において、熱源水Ｗ３から熱をくみ上げ、凝縮器３２において、温水供給ラインＬ１の給水Ｗ１を加温する。
【００２６】
本実施形態においては、給湯器３０のヒートポンプ回路はさらに、凝縮器３２と膨張弁３４との間に過冷却器３３を備えている。過冷却器３３は、凝縮器３２に送られる給水Ｗ１と、凝縮器３２から膨張弁３４に流れる冷媒Ｒ１との間の熱交換を行う間接熱交換器である。過冷却器３３により、凝縮器３２への給水Ｗ１を用いて凝縮器３２から膨張弁３４への冷媒Ｒ１の過冷却を行うことができるとともに、凝縮器３２から膨張弁３４への冷媒Ｒ１を用いて凝縮器への給水Ｗ１を加温することができる。冷媒Ｒ１は、例えば凝縮器３２において潜熱を放出し、過冷却器３３において顕熱を放出する。このように、冷媒Ｒ１の凝縮用と過冷却用とで熱交換器を分けることで、熱交換器の設計が容易となり、コスト削減を図ることができる。
【００２７】
なお、この給湯器３０のヒートポンプ回路は、その出力が変更可能となっていてもよい。例えば、インバータ制御により、冷媒圧縮機３１のモータ３１１の回転数を変更できるように構成してもよい。
【００２８】
温水供給ラインＬ１には、温水ライン給水ポンプ１２、廃熱回収熱交換器６０、過冷却器３３、凝縮器（熱交換器）３２が順次配置される。
温水供給ラインＬ１における、凝縮器３２の下流側には、出湯温度センサ１５が設けられている。出湯温度センサ１５は、凝縮器３２を通過した後の給水Ｗ１の出湯温度を検出する。制御部１００は、出湯温度センサ１５が検出した出湯温度に基づき、温水ライン給水ポンプ１２を制御する。具体的には、制御部１００は、出湯温度が目標温度となるように、温水ライン給水ポンプ１２のインバータ制御を行い、給水Ｗ１の流量を調整する。これにより、補給水タンク４０内の水温や熱源水の温度に拘わらず、給水タンク２０に所望の温度の温水を供給することができる。
【００２９】
熱源水タンク５０は、ヒートポンプ式給湯器３０の熱源としての熱源水を貯留する。熱源水としては、例えば工場の廃温水などが用いられる。熱源水タンク５０には、所定以上の熱源水をあふれさせるオーバーフローライン５１が設けられている。また、熱源水タンク５０には、熱源水が所定の低水位を下回っていないことを監視するための、熱源水の水位検出部５２が設けられている。ここでは、熱源水の水位検出部５２として、低水位検出電極棒が熱源水タンク５０に差し込まれている。
【００３０】
熱源水供給ラインＬ５における、熱源水タンク５０の下流側には、熱源水温度センサ１６が設けられている。熱源水温度センサ１６は、蒸発器３５に供給される熱源水Ｗ３の温度を検出する。制御部１００は、熱源水Ｗ３の温度に基づいて、給湯器３０のヒートポンプ回路の制御を行う。例えば、熱源水Ｗ３の温度が所定温度以上になると、冷媒圧縮機３１の保護を図るため、ヒートポンプ回路の動作を停止する。この場合においても、後述の廃熱回収熱交換器６０があるため、給水Ｗ１をある程度加温した状態で供給することができる。なお、熱源水温度センサ１６は、熱源水タンク５０に設けられていてもよい。
【００３１】
熱源水タンク５０の熱源水は、熱源水供給ポンプ１４により送出され、ヒートポンプ式給湯器３０の蒸発器３５を通過した後、廃熱回収熱交換器６０を通過する。ここで、廃熱回収熱交換器６０は、補給水タンク４０からの給水Ｗ１と、蒸発器３５を通過した後の熱源水Ｗ３との間の間接熱交換を行う熱交換器である。
【００３２】
このような構成により、温水ライン給水ポンプ１２により送出される給水Ｗ１は、温水供給ラインＬ１を通じて、廃熱回収熱交換器６０、過冷却器３３、凝縮器３２を順に通過し、加温されていく。
また、熱源水供給ポンプ１４により送出される熱源水Ｗ３は、熱源水供給ラインＬ５を通じて、蒸発器３５、廃熱回収熱交換器６０を順に通過していく。
【００３３】
次に、本実施形態の給水システム１における、水位検出部２１の具体的な構成および、給水タンク２０への温水および冷水の供給制御について、図２Ａ〜図２Ｇを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｇは、給水タンク２０内の水位Ｈの変化を示す模式的な図である。
【００３４】
図２Ａに示されるように、水位検出部２１は、複数の電極棒を備える電極式水位検出器により構成されており、第１の電極棒２３と、第２の電極棒２４と、第３の電極棒２５と、を備えている。また、図示はしていないが、共通電極を構成する電極棒や、異常水位を検知するための電極棒をさらに備えていてもよい。
各電極棒２３〜２５は、その下端部が水に浸るか否かにより、給水タンク２０内の水位が各電極棒の下端部まで来ているか否かを検出する。
【００３５】
ここで、第１の電極棒２３が検出する水位を第１の水位Ｈ１、第２の電極棒２４が検出する水位を第２の水位Ｈ２、第３の電極棒２５が検出する水位を第３の水位Ｈ３とする。そして、図２Ａに示されるように、各電極棒は、第２の電極棒２４、第１の電極棒２３、第３の電極棒２５の順にその下端部の高さ位置が低くなるように、給水タンク２０内に挿入されている。
【００３６】
本実施形態においては、水位検出部２１の検出結果に基づき、制御部１００が、温水ライン給水ポンプ１２および冷水ライン給水ポンプ１３の制御を行い、給水タンク２０への温水および冷水の供給制御を行う。
制御部１００は、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出したとき、温水供給ラインＬ１から給水タンク２０への温水の供給を開始するための制御を行う。さらに、温水の供給を開始した後に、水位検出部２１が第２の水位Ｈ２を上回ったことを検出したとき、温水供給ラインＬ１から給水タンク２０への温水の供給を停止するための制御を行う。
また、水位検出部２１が第３の水位Ｈ３を下回ったことを検出したとき、冷水供給ラインＬ２から給水タンク２０への冷水の供給を開始するための制御を行う。さらに、冷水の供給を開始した後に、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出したとき、冷水供給ラインＬ２から給水タンク２０への冷水の供給を停止するための制御を行う。
【００３７】
以下に、図２Ａ〜図２Ｇを用いて、より詳細に上述の給水制御の内容を説明する。
まず、図２Ａに示される状態において、給水タンク２０に温水、冷水のいずれも供給されていない場合について検討する。このとき、給水タンク２０内の水位Ｈは、第１の電極棒２３の下端部と第２の電極棒２４の下端部の間、すなわち第１の水位Ｈ１と第２の水位Ｈ２の間に位置している。
【００３８】
その後、ボイラ１０が燃焼を続けると、水位Ｈは徐々に低下し、あるタイミングにおいて、図２Ｂに示されるように、第１の水位Ｈ１付近まで下降する。さらに水位Ｈが下降し、第１の電極棒２３の下端部が水面から露出すると、水位検出部２１は、水位Ｈが第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出する。
【００３９】
制御部１００は、水位Ｈが第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出すると、温水ライン給水ポンプ１２を制御して、補給水タンク４０に貯留されている給水を、温水供給ラインＬ１を介して給水タンク２０に供給する。このとき、温水供給ラインＬ１を通過する給水Ｗ１は、廃熱回収熱交換器６０および給湯器３０を通過することにより加温され、温水となって給水タンク２０に供給される。
【００４０】
ここで、ボイラ１０が、平均的な負荷率、もしくはそれ以下の負荷率で稼働している場合は、例えば図２Ｇに示されるように、通常、水位Ｈは回復していく。そして、図２Ｈに示されるように、水面が第２の電極棒２４と接触し、第２の電極棒２４の先端が水面の中に浸ると、水位検出部２１は、水位Ｈが第２の水位Ｈ２を上回ったことを検出する。
制御部１００は、水位Ｈが第２の水位Ｈ２を上回ったことを検出すると、温水ライン給水ポンプ１２を制御して、温水供給ラインＬ１からの温水の供給を停止する。
【００４１】
一方、ボイラ１０が高負荷率で稼働している場合は、温水の供給を行っても給水量が足りず、図２Ｃに示されるように、さらに水位Ｈはさらに下降していく。そして、このような状態が継続すると、あるタイミングにおいて、図２Ｄに示されるように、水位Ｈが、第３の水位Ｈ３付近まで下降する。さらに水位Ｈが下降し、第３の電極棒２５の下端部が水面から露出すると、水位検出部２１は、水位Ｈが第３の水位Ｈ３を下回ったことを検出する。
【００４２】
制御部１００は、水位Ｈが第３の水位Ｈ３を下回ったことを検出すると、冷水ライン給水ポンプ１３を制御して、補給水タンク４０に貯留されている給水を、冷水供給ラインＬ２を介して給水タンク２０に供給する。冷水供給ラインＬ２を通過する給水Ｗ２は、廃熱回収熱交換器６０および給湯器３０を介していないため、給水タンク２０に冷水の状態で供給される。
このように、水位Ｈが第３の水位Ｈ３を下回ったとき、すなわち、給水タンク２０が渇水直前の状態になった場合は、温水に加えて、給湯器３０を介していない冷水を供給し、迅速に水位の回復を図っている。
【００４３】
そして、温水と冷水の同時供給（併給）を行うことにより、図２Ｅに示されるように、水位Ｈは回復していく。そして、図２Ｆに示されるように、水面が第１の電極棒２３と接触し、第１の電極棒２３の先端が水面の中に浸ると、水位検出部２１は、水位Ｈが第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出する。
制御部１００は、水位Ｈが第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出すると、冷水ライン給水ポンプ１３を制御して、冷水供給ラインＬ２からの冷水の供給を停止する。なお、冷水の供給を停止した後も、温水は引き続き供給されている。
【００４４】
その後、ボイラ１０が引き続き高負荷率で稼働している場合は、再び再度水位Ｈが低下し、図２Ｃ〜図２Ｆの状態を繰り返す。
一方、ボイラ１０が高負荷率の稼働状態ではなくなっている場合は、温水のみの供給により、図２Ｇに示されるように水位Ｈは上昇していく。そして、図２Ｈに示されるように、水面が第２の電極棒２４と接触し、第２の電極棒２４の先端が水面の中に浸ると、水位検出部２１は、水位Ｈが第２の水位Ｈ２を上回ったことを検出する。
制御部１００は、水位Ｈが第２の水位Ｈ２を上回ったことを検出すると、温水ライン給水ポンプ１２を制御して、温水供給ラインＬ１からの温水の供給を停止する。
【００４５】
以下、図３のフローチャートを用いて、本実施形態の給水システム１の制御部１００による、温水および冷水の供給制御の内容を説明する。ここでは、図２Ａの状態からスタートする。
ステップＳ１において、制御部１００は、水位検出部２１を用いた給水タンク２０内の水位Ｈの検出処理を実行する。
ステップＳ２において、給水タンク２０内の水位Ｈが第１の水位Ｈ１を下回ったか否かを判定する。水位Ｈが第１の水位Ｈ１を下回っていない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、引き続き水位Ｈの検出処理を実行する。一方、水位Ｈが第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３において、温水の供給を開始する。
【００４６】
次に、ステップＳ４において、水位Ｈが第２の水位Ｈ２を上回ったか否かを判定する。水位Ｈが第２の水位Ｈ２を上回った場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、温水の供給を停止する。一方、水位Ｈが第２の水位Ｈ２を上回っていない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ６において、水位Ｈが第３の水位Ｈ３を下回ったか否かを判定する。
【００４７】
ステップＳ６において、水位Ｈが第３の水位Ｈ３を下回っていないと判定された場合、ステップＳ３に戻り、温水の供給制御を継続する。水位Ｈが第３の水位Ｈ３を下回ったと判定された場合、ステップＳ７において、温水に加えて、冷水の供給を開始する。
【００４８】
次に、ステップＳ８において、水位Ｈが第１の水位Ｈ１を上回ったか否かを判定する。水位Ｈが第１の水位Ｈ１を上回っていない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ７に戻り、温水と冷水の同時供給を継続する。一方、水位Ｈが第１の水位Ｈ１を上回った場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９において、冷水の供給を停止し、ステップＳ３に戻り、温水の供給のみを継続する。
【００４９】
このように、温水・冷水の供給停止中に温水の単独供給を開始するための制御を行うトリガとなる水位と、温水・冷水の同時供給（併給）中に温水の単独供給に切り替えるための制御を行うトリガとなる水位が、同じ水位（第１の水位Ｈ１）であるため、給水タンク２０の貯水空間を有効利用することが可能となる。すなわち、温水の単独供給でボイラ給水を賄うことのできる貯水量（水位Ｈ１から水位Ｈ２までの貯水量）と、ボイラの高負荷率稼働に対応するために確保すべき貯水量（水位Ｈ１までの貯水量）を、無駄なく設定することが可能となる。
そして、温水の単独供給時の平均貯水量を犠牲にすることなく、温水の供給開始・停止の頻度を抑制することができるため、温水供給の給水制御機器（給水ポンプや給水弁等）の故障リスクが低減する。
さらに、第１の水位Ｈ１、第２の水位Ｈ２、第３の水位Ｈ３の、３ポイントの水位のみ検知すればよいため、水位の管理が容易となる。また、複数ポイントの水位の検出を、長さの異なる電極式水位検出器で行う場合などにおいて、検知ポイントが少ない分、設備コストを抑えることができる。
【００５０】
図４は、本実施形態の変形例における給水システム１の制御部１００による、温水および冷水の供給制御の内容を説明するフローチャートである。
【００５１】
本変形例においては、制御部１００は、温水の供給を開始した後に、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出した状態で第１の所定時間経過したとき、温水供給ラインＬ１から給水タンク２０への温水の供給を開始する。
【００５２】
すなわち、図４に示される本変形例のフローチャートにおいては、図３のフローチャートのステップＳ２とステップＳ３の間に、ステップＳ１０が挿入されている。
このステップＳ１０は、第１の水位Ｈ１を下回っている状態が第１の所定時間継続したか否かを判定するステップである。
【００５３】
ステップＳ１０において、第１の水位Ｈ１を下回っている状態が第１の所定時間継続していないと判定された場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。一方、第１の水位Ｈ１を下回っている状態が第１の所定時間継続したと判定された場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、温水の供給を開始する。なお、第１の所定時間の計測は、制御部１００の内部タイマ等を用いて実施する。
【００５４】
このように、温水の供給を開始するための制御と、冷水の供給を停止するための制御を、ひとつの水位（第１の水位１）の検出に基づいて実行する場合において、第１の水位Ｈ１を下回っている状態が第１の所定時間継続したか否かを判定するステップを挿入することで、水位の下降継続の確認時間に基づいて、温水の単独供給が確実に必要となるタイミングで、温水の供給を開始することが可能となる。
【００５５】
そして、第１の所定時間は、調整可能となっている。第１の所定時間を調整可能とすることにより、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出したときに即時温水の供給を開始するか、所定時間遅延させてから温水の供給を開始するかを選択することができる。また、温水の供給開始を遅延させる場合には、給水タンク２０の断面積による水位の下降速度の違いを考慮して、水位の下降継続の確認に必要な水位幅に対応する遅延時間を設定することができる。この第１の所定時間は、手動または自動で調整可能であり、０以上の値を設定することができる。
【００５６】
また、本変形例においては、制御部１００は、冷水の供給を開始した後に、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出した状態で第２の所定時間経過後に、冷水供給ラインＬ２から給水タンク２０への冷水の供給を停止する。
【００５７】
すなわち、図４に示される本変形例のフローチャートにおいては、図３のフローチャートのステップＳ８とステップＳ９の間に、ステップＳ１１が挿入されている。
このステップＳ１１は、第１の水位Ｈ１を上回っている状態が第２の所定時間継続したか否かを判定するステップである。
【００５８】
ステップＳ１１において、第１の水位Ｈ１を上回っている状態が第２の所定時間継続していないと判定された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ７に戻り、冷水の供給を継続する。一方、第１の水位Ｈ１を上回っている状態が第２の所定時間継続したと判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ９に進み、冷水の供給を停止する。なお、第２の所定時間の計測は、制御部１００の内部タイマ等を用いて実施する。
【００５９】
このように、温水の供給を開始するための制御と、冷水の供給を停止するための制御を、ひとつの水位（第１の水位）の検出に基づいて実行する場合において、第１の水位Ｈ１を上回っている状態が第２の所定時間継続したか否かを判定するステップを挿入することで、水位の上昇継続の確認時間に基づいて、温水の単独供給に切り替えても問題のないタイミングで、冷水の供給を停止することが可能となる。
【００６０】
そして、第２の所定時間は、調整可能となっている。第２の所定時間を調整可能とすることにより、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出したときに即時冷水の供給を停止するか、所定時間遅延させてから冷水の供給を停止するかを選択することができる。また、冷水の供給停止を遅延させる場合には、給水タンク２０の断面積による水位の上昇速度の違いを考慮して、水位の上昇継続の確認に必要な水位幅に対応する遅延時間を設定することができる。
ここで、第２の所定時間は、手動または自動で調整可能であり、０以上の値を設定することができる。
【００６１】
なお、温水供給ラインＬ１に温水ライン供給弁、冷水供給ラインＬ２に冷水ライン供給弁を設けて、制御部１００が、温水ライン給水ポンプ１２および冷水ライン給水ポンプ１３に換えて、あるいは温水ライン給水ポンプ１２および冷水ライン給水ポンプ１３に加えて、温水ライン供給弁および冷水ライン供給弁を制御することにより、給水タンク２０への温水および冷水の供給制御を行ってもよい。
【００６２】
なお、水位検出部２１は、電極式水位検出器に限らず、各種の水位検出器を採用することが可能である。例えばフロート式の水位検出器を３つ設けて、第１の水位Ｈ１、第２の水位Ｈ２、第３の水位Ｈ３を検出できるようにしてもよい。この場合でも、３ポイントの水位のみ検知すればよいため、水位の管理が容易となり、また、検知ポイントが少ない分、設備コストを抑えることができる。
また、連続的な水位を測定可能な圧力式水位センサや静電容量式水位センサ等の水位検出部を用いて、第１の水位Ｈ１、第２の水位Ｈ２、第３の水位Ｈ３を検出してもよい。この場合であっても、温水の単独供給を開始するための制御を行うトリガとなる水位と、温水・冷水の同時供給中に温水の単独供給に切り替えるための制御を行うトリガとなる水位を、同じ水位（第１の水位Ｈ１）とすることで、給水タンク２０の貯水空間を有効利用することが可能となる。
【００６３】
なお、給湯器３０のヒートポンプ回路としては、工場内の各種廃熱を熱源とするヒートポンプ回路を用いることができる。これにより、給水タンク２０の水位Ｈが第１の水位Ｈ１を下回ったとき、工場内の各種廃熱を熱源とするヒートポンプ回路により効果的に加温された温水を給水タンク２０内に供給することができる。
【００６４】
以上説明した本実施形態の給水システム１によれば、以下のような効果を奏する。
【００６５】
（１）本実施形態の給水システム１は、給水タンク２０と、給水タンク２０に温水を供給する温水供給ラインＬ１と、給水タンク２０に冷水を供給する冷水供給ラインＬ２と、給水タンク２０内の水位を検出する水位検出部２１と、制御部１００と、を備え、水位検出部２１は、給水タンク２０内の第１の水位Ｈ１と、第１の水位Ｈ１を上回る第２の水位Ｈ２と、第１の水位Ｈ１を下回る第３の水位Ｈ３と、を検出可能であり、制御部１００は、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出したとき、温水供給ラインＬ１から給水タンク２０への温水の供給を開始するための制御を行い、温水の供給を開始した後に、水位検出部２１が第２の水位Ｈ２を上回ったことを検出したとき、温水供給ラインＬ１から給水タンク２０への温水の供給を停止するための制御を行い、水位検出部２１が第３の水位Ｈ３を下回ったことを検出したとき、冷水供給ラインＬ２から給水タンク２０への冷水の供給を開始するための制御を行い、冷水の供給を開始した後に、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出したとき、冷水供給ラインＬ２から給水タンク２０への冷水の供給を停止するための制御を行う。
これにより、温水・冷水の供給停止中に温水の単独供給を開始するための制御を行うトリガとなる水位と、温水・冷水の同時供給（併給）中に温水の単独供給に切り替えるための制御を行うトリガとなる水位が、同じ水位（第１の水位）であるため、温水の単独供給時の平均貯水量を犠牲にすることなく、温水の供給開始・停止の頻度を抑制することができる。これにより、温水供給の給水制御機器（給水ポンプや給水弁等）の故障リスクが低減する。
さらに、第１の水位、第２の水位、第３の水位の、３ポイントの水位のみ検知すればよいため、水位の管理が容易となる。また、複数ポイントの水位の検出を、長さの異なる電極式水位検出器で行う場合などにおいて、検知ポイントが少ない分、設備コストを抑えることができる。
【００６６】
（２）本実施形態の制御部１００は、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を下回ったことを検出した状態で第１の所定時間経過したとき、温水供給ラインＬ１から給水タンク２０への温水の供給を開始する。
これにより、温水の供給を開始するための制御と、冷水の供給を停止するための制御を、ひとつの水位（第１の水位）の検出に基づいて実行する場合に、水位の下降継続の確認時間に基づいて、温水の単独供給が確実に必要となるタイミングで、温水の供給を開始することが可能となる。
【００６７】
（３）（２）の第１の所定時間は、調整可能である。
第１の所定時間を調整することにより、検出部が第１の水位を下回ったことを検出したときに即時温水の供給を開始するか、所定時間遅延させてから温水の供給を開始するかを選択することができる。また、温水の供給開始を遅延させる場合には、給水タンクの断面積による水位の下降速度の違いを考慮して、水位の下降継続の確認に必要な水位幅に対応する遅延時間を設定することができる。
【００６８】
（４）本実施形態の制御部１００は、冷水の供給を開始した後に、水位検出部２１が第１の水位Ｈ１を上回ったことを検出した状態で第２の所定時間経過後に、冷水供給ラインＬ２から給水タンク２０への冷水の供給を停止する。
これにより、温水の供給を開始するための制御と、冷水の供給を停止するための制御を、ひとつの水位（第１の水位）の検出に基づいて実行する場合に、水位の上昇継続の確認時間に基づいて、温水の単独供給に切り替えても問題のないタイミングで、冷水の供給を停止することが可能となる。
【００６９】
（５）（４）の第２の所定時間は、調整可能である。
これにより、第２の所定時間を調整することにより、検出部が第１の水位を上回ったことを検出したときに即時冷水の供給を停止するか、所定時間遅延させてから冷水の供給を停止するかを選択することができる。また、冷水の供給停止を遅延させる場合には、給水タンクの断面積による水位の上昇速度の違いを考慮して、水位の上昇継続の確認に必要な水位幅に対応する遅延時間を設定することができる。
【００７０】
（６）本実施形態の温水供給ラインＬ１は、給湯器３０を介して温水を供給する供給路であり、冷水供給ラインＬ２は、給湯器３０を介していない冷水を供給する供給路である。
これにより、第３の水位を下回ったとき、すなわち、給水タンクが渇水直前の状態になった場合は、給湯器を介していない冷水を迅速に供給することができる。
【００７１】
（７）本実施形態の給湯器３０は、ヒートポンプ式給湯器である。
これにより、第１の水位を下回ったとき、工場内の各種廃熱を熱源とするヒートポンプ回路により効果的に加温された温水を給水タンク内に供給することができる。
【００７２】
以上、本発明の給水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。
【符号の説明】
【００７３】
１…給水システム
１０…ボイラ
１１…ボイラ給水ポンプ
１２…温水ライン給水ポンプ
１３…冷水ライン給水ポンプ
１４…熱源水供給ポンプ
１５…出湯温度センサ
１６…熱源水温度センサ
２０…給水タンク
２１…水位検出部
２３…第１の電極棒
２４…第２の電極棒
２５…第３の電極棒
３０…給湯器
３１…冷媒圧縮機
３２…凝縮器
３３…過冷却器
３４…膨張弁
３５…蒸発器
４０…補給水タンク
５０…熱源水タンク
Ｌ１…温水供給ライン
Ｌ２…冷水供給ライン
Ｌ３…ボイラ給水ライン
Ｌ４…冷媒供給ライン
Ｌ５…熱源水供給ライン
Ｗ１、Ｗ２…給水
Ｗ３…熱源水
Ｒ１…冷媒
【図１】
2020094722.tif 000003
【図２Ａ】
2020094722.tif 000004
【図２Ｂ】
2020094722.tif 000005
【図２Ｃ】
2020094722.tif 000006
【図２Ｄ】
2020094722.tif 000007
【図２Ｅ】
2020094722.tif 000008
【図２Ｆ】
2020094722.tif 000009
【図２Ｇ】
2020094722.tif 000010
【図２Ｈ】
2020094722.tif 000011
【図３】
2020094722.tif 000012
【図４】
2020094722.tif 000013