(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台以上の水処理装置からなる水処理装置群と、前記水処理装置で製造される処理水の目標流量値を指定する第１システム制御部と、を備える水処理システムと、
１台以上の蒸気ボイラからなる蒸気ボイラ群と、前記蒸気ボイラの出力蒸気量を収集する第２システム制御部と、を備えるボイラシステムと、
加温水を貯留する加温水タンクと、
前記水処理システムで製造された処理水が前記加温水タンクに向けて流通する加温水ラインと、
前記ボイラシステムで製造された蒸気が流通する蒸気ラインと、
前記加温水ラインを流通する処理水と前記蒸気ラインを流通する蒸気との間で熱交換を行い、処理水を所定の温度に加熱して加温水を得る熱交換器と、を備え、
前記水処理装置は、
供給水から処理水を得る水処理部と、
入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記水処理部に向けて吐出するポンプと、
入力された周波数設定信号に対応する駆動周波数を前記ポンプに出力するインバータと、
処理水の生産流量が前記第１システム制御部から指定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数設定信号を前記インバータに出力する第１ローカル制御部と、を備え、
前記蒸気ボイラは、
燃焼が行われるボイラ本体と、
予め設定された所定燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させる第２ローカル制御部と、を備え、
前記第２システム制御部は、収集した前記蒸気ボイラの出力蒸気量の合計値に基づいて、前記熱交換器における蒸気側の熱交換量Ｑｓを算出し、
前記第１システム制御部は、前記第２システム制御部で算出された蒸気側の熱交換量Ｑｓから前記熱交換器における処理水側の熱交換量Ｑｗを算出し、この処理水側の熱交換量Ｑｗに基づいて、前記熱交換器を通過する処理水を所定の目標温度まで加熱できる処理水の流量を決定し、この処理水の流量を前記水処理装置群の台数で除して求めた分割流量を前記第１ローカル制御部に対して前記目標流量値として指定する、
加温水製造システム。
【請求項２】
前記第２ローカル制御部は、前記所定燃焼率として、ボイラ効率が最も高くなる燃焼率であるエコ運転ポイント、又は前記エコ運転ポイントを含む燃焼率の範囲であるエコ運転ゾーンの燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させる、
請求項１に記載の加温水製造システム。
【請求項３】
前記蒸気ボイラは、
前記ボイラ本体からの排ガスが通され、排ガスの熱でボイラ給水を予熱するエコノマイザと、
前記エコノマイザに通水される前又は通水された後の給水温度を測定する温度センサと、を備え、
前記第２ローカル制御部は、前記温度センサの測定値に基づいて、前記エコ運転ポイント又は前記エコ運転ゾーンを設定する、
請求項２に記載の加温水製造システム。
【請求項４】
前記蒸気ボイラは、燃焼率を段階的に変更する段階値制御ボイラとして構成され、
前記第２ローカル制御部は、前記エコ運転ポイントの燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させる、
請求項２又は３に記載の加温水製造システム。
【請求項５】
前記蒸気ボイラは、燃焼率を連続的に変更する比例制御ボイラとして構成され、
前記第２ローカル制御部は、前記エコ運転ゾーンの燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させる、
請求項２又は３に記載の加温水製造システム。
【請求項６】
前記加温水タンクに貯留される加温水の水位を検出する水位センサを備え、
前記第１システム制御部は、（ｉ）前記水位センサの検出水位値が下限設定水位を下回る場合には、前記水処理装置で製造可能な処理水の最大生産流量を前記第１ローカル制御部に対して前記目標流量値として指定する一方で、前記水位センサの検出水位値が上限設定水位を上回る場合には、前記水処理装置で製造可能な処理水の最小生産流量を前記第１ローカル制御部に対して前記目標流量値として指定すると共に、（ｉｉ）前記第１ローカル制御部に対して指定した前記目標流量値に前記水処理装置群の台数を乗じて求めた流量に基づいて、前記熱交換器を通過する処理水を所定の目標温度まで加熱するのに必要な処理水側の熱交換量Ｑｗを算出し、
前記第２システム制御部は、（ｉ）前記水位センサの検出水位値が下限設定水位を下回る場合又は上限設定水位を上回る場合には、前記所定燃焼率での燃焼制御をキャンセルするように前記第２ローカル制御部に対して所定燃焼率運転解除信号を送信すると共に、（ｉｉ）前記第１システム制御部で算出された処理水側の熱交換量Ｑｗから前記熱交換器における蒸気側の熱交換量Ｑｓを算出し、この蒸気側の熱交換量Ｑｓが得られる必要蒸気量を決定し、この必要蒸気量を前記蒸気ボイラ群の台数で除して求めた出力蒸気量となる燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させるように前記第２ローカル制御部に対して燃焼率指定信号を送信する、
請求項１〜５のいずれかに記載の加温水製造システム。
【請求項７】
前記水処理部は、
供給水を透過水と第１濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
電力により透過水を脱塩処理して処理水と第２濃縮水とを製造する電気脱イオンスタックと、を備える、
請求項１〜６のいずれか記載の加温水製造システム。
【請求項８】
前記熱交換器よりも下流側の前記蒸気ラインに設けられるスチームトラップを更に備え、
前記スチームトラップで分離した蒸気凝縮水を前記水処理部への供給水に混合することにより、供給水を希釈すると共に昇温する、
請求項１〜７のいずれかに記載の加温水製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムで得られる処理水を加熱して、加温水を製造する加温水製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
純水製造装置などの水処理システムで得られる処理水（純水）を加熱して、加温水を製造することが行われている（例えば、下記特許文献１，２参照）。処理水を加熱する熱源として、ボイラ（ボイラシステム）で製造される蒸気を用い、熱交換器において処理水と蒸気とを熱交換させて、加温水を製造する場合がある。蒸気を熱源とする熱交換の一般的なシステムでは、熱交換器を通過した後の被加熱流体の温度を検出し、この検出値が設定値となるように熱交換器への蒸気量を調節弁の開度により制御している（例えば、下記特許文献３，４参照）。
【０００３】
特許文献３，４のシステムでは、熱交換器を通過した後の被加熱流体の温度に追従して蒸気量を調節しているため、必要蒸気量の変動に応じてボイラの燃焼率や燃焼台数も変わることになる。そのため、ボイラの燃焼率の切り替えや発停に伴うボイラシステム全体の放熱ロスが比較的大きかった。また、従来の水処理システムでは、温度によって水の粘性係数が変化することに起因して、処理水の流量が年間を通じて一定ではなかった。そのため、夏場になって供給水の温度が上昇すると、給水ポンプの吐出流量が過剰になり、無駄な電力消費が生じていた。このような事情から、水処理システム及びボイラシステムにおけるエネルギー効率を向上させることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１８９７９６号公報（第２図）
【特許文献２】特開２０１３−２０２５８１号公報（図２）
【特許文献３】特開昭５８−１６４９９９号公報（第３図）
【特許文献４】特開２０００−１６１０８４号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、水処理システムで得られる処理水とボイラシステムで得られる蒸気との間で熱交換を行って、処理水から加温水を製造する加温水製造システムにおいて、水処理システム及びボイラシステムにおけるエネルギー効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、１台以上の水処理装置からなる水処理装置群と、前記水処理装置で製造される処理水の目標流量値を指定する第１システム制御部と、を備える水処理システムと、１台以上の蒸気ボイラからなる蒸気ボイラ群と、前記蒸気ボイラの出力蒸気量を収集する第２システム制御部と、を備えるボイラシステムと、加温水を貯留する加温水タンクと、前記水処理システムで製造された処理水が前記加温水タンクに向けて流通する加温水ラインと、前記ボイラシステムで製造された蒸気が流通する蒸気ラインと、前記加温水ラインを流通する処理水と前記蒸気ラインを流通する蒸気との間で熱交換を行い、処理水を所定の温度に加熱して加温水を得る熱交換器と、を備え、前記水処理装置は、供給水から処理水を得る水処理部と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記水処理部に向けて吐出するポンプと、入力された周波数設定信号に対応する駆動周波数を前記ポンプに出力するインバータと、処理水の生産流量が前記第１システム制御部から指定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数設定信号を前記インバータに出力する第１ローカル制御部と、を備え、前記蒸気ボイラは、燃焼が行われるボイラ本体と、予め設定された所定燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させる第２ローカル制御部と、を備え、前記第２システム制御部は、収集した前記蒸気ボイラの出力蒸気量の合計値に基づいて、前記熱交換器における蒸気側の熱交換量Ｑｓを算出し、前記第１システム制御部は、前記第２システム制御部で算出された蒸気側の熱交換量Ｑｓから前記熱交換器における処理水側の熱交換量Ｑｗを算出し、この処理水側の熱交換量Ｑｗに基づいて、前記熱交換器を通過する処理水を所定の目標温度まで加熱できる処理水の流量を決定し、この処理水の流量を前記水処理装置群の台数で除して求めた分割流量を前記第１ローカル制御部に対して前記目標流量値として指定する、加温水製造システムに関する。
【０００７】
また、前記第２ローカル制御部は、前記所定燃焼率として、ボイラ効率が最も高くなる燃焼率であるエコ運転ポイント、又は前記エコ運転ポイントを含む燃焼率の範囲であるエコ運転ゾーンの燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させることが好ましい。
【０００８】
また、前記蒸気ボイラは、前記ボイラ本体からの排ガスが通され、排ガスの熱でボイラ給水を予熱するエコノマイザと、前記エコノマイザに通水される前又は通水された後の給水温度を測定する温度センサと、を備え、前記第２ローカル制御部は、前記温度センサの測定値に基づいて、前記エコ運転ポイント又は前記エコ運転ゾーンを設定することが好ましい。
【０００９】
また、前記蒸気ボイラは、燃焼率を段階的に変更する段階値制御ボイラとして構成され、前記第２ローカル制御部は、前記エコ運転ポイントの燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させることが好ましい。
【００１０】
また、前記蒸気ボイラは、燃焼率を連続的に変更する比例制御ボイラとして構成され、前記第２ローカル制御部は、前記エコ運転ゾーンの燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させることが好ましい。
【００１１】
また、前記加温水タンクに貯留される加温水の水位を検出する水位センサを備え、前記第１システム制御部は、（ｉ）前記水位センサの検出水位値が下限設定水位を下回る場合には、前記水処理装置で製造可能な処理水の最大生産流量を前記第１ローカル制御部に対して前記目標流量値として指定する一方で、前記水位センサの検出水位値が上限設定水位を上回る場合には、前記水処理装置で製造可能な処理水の最小生産流量を前記第１ローカル制御部に対して前記目標流量値として指定すると共に、（ｉｉ）前記第１ローカル制御部に対して指定した前記目標流量値に前記水処理装置群の台数を乗じて求めた流量に基づいて、前記熱交換器を通過する処理水を所定の目標温度まで加熱するのに必要な処理水側の熱交換量Ｑｗを算出し、前記第２システム制御部は、（ｉ）前記水位センサの検出水位値が下限設定水位を下回る場合又は上限設定水位を上回る場合には、前記所定燃焼率での燃焼制御をキャンセルするように前記第２ローカル制御部に対して所定燃焼率運転解除信号を送信すると共に、（ｉｉ）前記第１システム制御部で算出された処理水側の熱交換量Ｑｗから前記熱交換器における蒸気側の熱交換量Ｑｓを算出し、この蒸気側の熱交換量Ｑｓが得られる必要蒸気量を決定し、この必要蒸気量を前記蒸気ボイラ群の台数で除して求めた出力蒸気量となる燃焼率で前記ボイラ本体を燃焼させるように前記第２ローカル制御部に対して燃焼率指定信号を送信することが好ましい。
【００１２】
また、前記水処理部は、供給水を透過水と第１濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、電力により透過水を脱塩処理して処理水と第２濃縮水とを製造する電気脱イオンスタックと、を備えることが好ましい。
【００１３】
また、前記熱交換器よりも下流側の前記蒸気ラインに設けられるスチームトラップを更に備え、前記スチームトラップで分離した蒸気凝縮水を前記水処理部への供給水に混合することにより、供給水を希釈すると共に昇温することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水処理システムで得られる処理水とボイラシステムで得られる蒸気との間で熱交換を行って、処理水から加温水を製造する加温水製造システムにおいて、水処理システム及びボイラシステムにおけるエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る加温水製造システム１の全体概略図である。
【図２】本実施形態に係る加温水製造システム１について、水処理システム２を中心に示す概略図である。
【図３】本実施形態に係る加温水製造システム１について、ボイラシステム４を中心に示す概略図である。
【図４】加温水タンク６１の水位と水処理装置２２の目標流量値との関係、並びに加温水タンク６１の水位と蒸気ボイラ４２の燃焼率との関係を示す説明図である。
【図５】水処理装置２２において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】水処理装置２２において直流電源装置３４の電圧値制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第１システム制御部２５による目標流量値の指定手順を示すフローチャートである。
【図８】第２システム制御部４５による燃焼率の切替手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る加温水製造システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る加温水製造システム１の全体概略図である。図２は、本実施形態に係る加温水製造システム１について、水処理システム２を中心に示す概略図である。図３は、本実施形態に係る加温水製造システム１について、ボイラシステム４を中心に示す概略図である。
本発明は、水処理システム２で得られる処理水Ｗ２とボイラシステム４で得られる蒸気ＳＭ１との間で熱交換を行って、処理水Ｗ２を加熱して、加温水Ｗ３を製造する加温水製造システム１である。
【００１７】
詳細には、図１〜図３に示すように、本実施形態の加温水製造システム１は、水処理システム２と、ボイラシステム４と、加温水Ｗ３を貯留する加温水タンク６１と、水処理システム２で製造された処理水Ｗ２が加温水タンク６１に向けて流通する加温水ラインＬ６と、ボイラシステム４で製造された蒸気ＳＭ１が流通する蒸気ラインＬ４と、処理水Ｗ２を所定の温度に加熱して加温水Ｗ３を得る熱交換器６２と、処理水Ｗ２を貯留する常温水タンク６５と、水処理システム２で製造された処理水Ｗ２が加温されずに常温水タンク６５に向けて流通する常温水ラインＬ３２と、を備える。
【００１８】
水処理システム２は、１台以上の水処理装置２２からなる水処理装置群２１と、水処理装置２２で製造される処理水Ｗ２の目標流量値を指定する第１システム制御部２５と、を備える。ボイラシステム４は、１台以上の蒸気ボイラ４２からなる蒸気ボイラ群４１と、蒸気ボイラ４２の出力蒸気量を収集する第２システム制御部４５と、を備える。熱交換器６２は、加温水ラインＬ６を流通する処理水Ｗ２と蒸気ラインＬ４を流通する蒸気ＳＭ１との間で熱交換を行い、処理水Ｗ２を所定の温度に加熱する。
【００１９】
〔水処理システム２〕
水処理システム２について説明する。図１及び図２に示すように、水処理システム２は、水処理装置群２１と第１システム制御部２５とを備える。
水処理装置群２１は、１台以上の水処理装置２２からなり、本実施形態においては、４組の水処理装置２２からなる。本実施形態においては、水処理装置２２は、供給水としての原水（例えば、水道水）Ｗ１から、処理水としての脱塩水Ｗ２を製造する純水製造装置である。水処理装置２２で製造された脱塩水Ｗ２は、需要箇所等に送出される。
【００２０】
図２に示すように、水処理装置２２は、水処理部３１としてのＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）３２と、水処理部３１としてのＥＤＩスタック（電気脱イオンスタック）３３と、直流電源装置３４と、加圧ポンプ３６と、インバータ３７と、第１ローカル制御部３５と、を備える。
【００２１】
水処理装置２２は、供給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２１と、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２と、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ２３と、脱塩水ラインＬ２４と、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ２５と、を備える。透過水ラインＬ２１と脱塩水ラインＬ２４とを併せて、「処理水ラインＬ２」ともいう。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００２２】
水処理装置２２は、減圧弁Ｖ１１と、供給水補給弁Ｖ２１と、リターン制御弁Ｖ２２と、排水制御弁Ｖ２３と、第１流量センサＦＭ１と、第２流量センサＦＭ２と、を備える。
【００２３】
第１ローカル制御部３５は、インバータ３７、直流電源装置３４、供給水補給弁Ｖ２１、リターン制御弁Ｖ２２、排水制御弁Ｖ２３、第１流量センサＦＭ１、第２流量センサＦＭ２等と電気的に接続される。
【００２４】
図１及び図２に示すように、供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１を、水処理装置２２の水処理部３１のＲＯ膜モジュール３２へ流通させるラインである。供給水ラインＬ１の上流側の端部は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。供給水ラインＬ１の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール３２の一次側入口ポート（供給水Ｗ１の入口）に接続されている。
【００２５】
供給水ラインＬ１には、上流側から順に、接続部Ｊ１、減圧弁Ｖ１１、供給水補給弁Ｖ２１、接続部Ｊ１１、加圧ポンプ３６、ＲＯ膜モジュール３２が設けられている。
供給水補給弁Ｖ２１は、供給水ラインＬ１の開閉を制御可能な自動弁である。供給水補給弁Ｖ２１の開閉は、第１ローカル制御部３５から送信される流路開閉信号により制御される。
【００２６】
減圧弁Ｖ１１は、ＲＯ膜モジュール３２へ供給される供給水Ｗ１の圧力を、ＲＯ膜モジュール３２から流出する第１濃縮水Ｗ１１の圧力よりも低い圧力に調整する機器である。減圧弁Ｖ１１は、供給水Ｗ１の圧力よりも第１濃縮水Ｗ１１の圧力が大きく（供給水Ｗ１の圧力＜第１濃縮水Ｗ１１の圧力）なるように、供給水Ｗ１の圧力を調整する。これにより、第１濃縮水Ｗ１１の一部Ｗ１２は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２を介して供給水Ｗ１に循環される。そのため、供給水Ｗ１は、第１濃縮水Ｗ１１が混合された状態で、ＲＯ膜モジュール３２に供給される。即ち、ＲＯ膜モジュール３２においては、加圧ポンプ３６により供給水Ｗ１を循環させながら、透過水Ｗ２１を生産するクロスフロー方式の分離操作が行われる。
【００２７】
接続部Ｊ１１には、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２の下流側の端部が接続されている。
【００２８】
加圧ポンプ３６は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュール３２へ向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ３６には、インバータ３７から周波数が変換された駆動電力が入力される。加圧ポンプ３６は、入力された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。
【００２９】
インバータ３７は、加圧ポンプ３６に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。インバータ３７には、第１ローカル制御部３５から周波数設定信号が入力される。インバータ３７は、第１ローカル制御部３５により入力された周波数設定信号（例えば、４〜２０ｍＡの電流値信号又は０〜１０Ｖの電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を、加圧ポンプ３６に出力する。
【００３０】
ＲＯ膜モジュール３２は、加圧ポンプ３６により圧送された供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２１と、溶存塩類が濃縮された第１濃縮水Ｗ１１と、に分離する。ＲＯ膜モジュール３２は、単一又は複数のスパイラル型ＲＯ膜エレメントを圧力容器（ベッセル）に収容して構成される。当該ＲＯ膜エレメントに使用されるＲＯ膜としては、架橋芳香族ポリアミド系複合膜などが例示される。
【００３１】
ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２は、ＲＯ膜モジュール３２で分離された第１濃縮水Ｗ１１の一部（循環濃縮水）Ｗ１２を供給水ラインＬ１へ返送するラインである。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール３２の一次側出口ポート（第１濃縮水Ｗ１１の出口）に接続されている。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２の下流側の端部は、接続部Ｊ１１において供給水ラインＬ１に接続されている。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２には、リターン制御弁Ｖ２２が設けられている。
【００３２】
リターン制御弁Ｖ２２は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２へ返送される第１濃縮水Ｗ１１（循環濃縮水Ｗ１２）の流量（循環流量）を調節する比例制御弁である。リターン制御弁Ｖ２２の弁開度は、第１ローカル制御部３５から送信される駆動信号により制御される。第１ローカル制御部３５から電流値信号をリターン制御弁Ｖ２２に送信して、弁開度を制御することにより、第１濃縮水Ｗ１１の循環流量を調節することができる。この調節により、第１濃縮水Ｗ１１の循環比を予め設定された値に保つことができる。なお、第１濃縮水Ｗ１１の循環比とは、ＲＯ膜モジュールの二次側ポートから流出する透過水Ｗ２１の流量と一次側出口ポートから流出する第１濃縮水Ｗ１１の流量との比率（第１濃縮水Ｗ１１の流量／透過水Ｗ２１の流量）である。
【００３３】
ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２においては、リターン制御弁Ｖ２２を設ける代わりに、接続部Ｊ２１よりも上流側（すなわち、ＲＯ膜モジュール３２の一次側出口ポート近傍）に定流量弁を設けてもよい。このように構成することにより、電気的な調節に拠らずに、第１濃縮水Ｗ１１の循環比を予め設定された値に保つことができる。
【００３４】
ＲＯ濃縮水排出ラインＬ２３は、ＲＯ膜モジュール３２で分離された第１濃縮水Ｗ１１の残部（排出水）Ｗ１３を、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２の途中から水処理装置２２の外へ排出するラインである。ＲＯ濃縮水排出ラインＬ２３の上流側の端部は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ２２の接続部Ｊ２１に接続されている。ＲＯ濃縮水排出ラインＬ２３の下流側の端部は、例えば、排水ピット（不図示）に接続又は開口している。
【００３５】
排水制御弁Ｖ２３は、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ２３を流通する第１濃縮水Ｗ１１（排出水Ｗ１３）の流量（排出流量）を調節する比例制御弁である。排水制御弁Ｖ２３の弁開度は、第１ローカル制御部３５から送信される駆動信号により制御される。第１ローカル制御部３５から電流値信号を排水制御弁Ｖ２３に送信して、弁開度を制御することにより、第１濃縮水Ｗ１１の排出流量を調節することができる。この調節により、透過水Ｗ２１の回収率を予め設定された値に保つことができる。なお、透過水Ｗ２１の回収率とは、ＲＯ膜モジュール３２に供給される供給水Ｗ１（第１濃縮水Ｗ１１の循環濃縮水Ｗ１２が混合される前の供給水Ｗ１）の流量に対する透過水Ｗ２１の割合（％）をいう。
【００３６】
透過水ラインＬ２１は、ＲＯ膜モジュール３２で分離された透過水Ｗ２１をＥＤＩスタック３３に流通させるラインである。透過水ラインＬ２１の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール３２の二次側ポート（透過水Ｗ２１の出口）に接続されている。透過水ラインＬ２１の下流側の端部は、分岐しており（分岐したラインについては不図示）、それぞれ、ＥＤＩスタック３３の一次側ポート（脱塩室の入口側）と、ＥＤＩスタック３３の一次側ポート（濃縮室の入口側）とに接続されている。なお、ＥＤＩスタック３３の濃縮室の入口側に向けて分岐した透過水ラインＬ２１には、定流量弁（不図示）が設けられており、第２濃縮水Ｗ３１が一定流量に調節されるようになっている。
【００３７】
ＥＤＩスタック３３は、ＲＯ膜モジュール３２で分離された透過水Ｗ２１を脱塩処理（脱イオン処理）して、処理水としての脱塩水Ｗ２（脱イオン水）と、第２濃縮水Ｗ３１とを得る水処理機器である。ＥＤＩスタック３３は、直流電源装置３４と電気的に接続されている。ＥＤＩスタック３３には、脱塩処理のための電力として、直流電源装置３４から直流電圧が印加される。ＥＤＩスタック３３は、直流電源装置３４から印加された直流電圧により通電され、動作する。
【００３８】
直流電源装置３４は、直流電圧をＥＤＩスタック３３の一対の電極間に印加する。直流電源装置３４には、第１ローカル制御部３５から印加電圧設定信号が入力される。直流電源装置３４は、第１ローカル制御部３５により入力された印加電圧設定信号（例えば、４〜２０ｍＡの電流値信号又は０〜１０Ｖの電圧値信号）に対応する電圧値の直流電圧をＥＤＩスタック３３に供給する。
【００３９】
ＥＤＩスタック３３においては、一対の電極間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜（不図示）が交互に配置される。ＥＤＩスタック３３の内部は、これらイオン交換膜により、脱塩室及び濃縮室（陽極室及び陰極室を含む）に区画される。脱塩室には、イオン交換体（不図示）が充填される。脱塩室に充填されるイオン交換体としては、例えば、イオン交換樹脂又はイオン交換繊維等が用いられる。
【００４０】
脱塩室の入口側には、透過水ラインＬ２１の下流側の分岐した一方の端部が接続されている。脱塩室の出口側には、脱塩室においてイオンが除去されて排出された脱塩水Ｗ２を流通させる脱塩水ラインＬ２４が接続されている。濃縮室の入口側には、透過水ラインＬ２１の下流側の分岐した他方の端部が接続されている。ＥＤＩスタック３３の二次側ポート（濃縮室の出口側）には、イオンが濃縮された第２濃縮水Ｗ３１を流通させるＥＤＩ濃縮水ラインＬ２５の上流側の端部が、接続されている。ＥＤＩ濃縮水ラインＬ２５の下流側の端部は、例えば、排水ピット（不図示）に接続又は開口している。
【００４１】
脱塩室及び濃縮室それぞれには、透過水ラインＬ２１を流通する透過水Ｗ２１が流入される。透過水Ｗ２１に含まれる残留イオンは、脱塩室内に充填されたイオン交換体（不図示）により捕捉され、脱塩水Ｗ２となる。脱塩水Ｗ２は、脱塩水ラインＬ２４を介して、需要箇所へ供給するために一時的に貯留する加温水タンク６１へ送出される。また、脱塩室内のイオン交換体に捕捉された残留イオンは、印加された直流電圧の電気エネルギーにより濃縮室に移動する。そして、残留イオンを含む水は、第２濃縮水Ｗ３１として、濃縮室からＥＤＩ濃縮水ラインＬ２５を介して水処理装置２２の系外に排出される。なお、第２濃縮水Ｗ３１は、水処理装置２２の系外に排出するのではなく、ＲＯ膜モジュール３２への供給水Ｗ１に混合してもよい。
【００４２】
脱塩水ラインＬ２４は、ＥＤＩスタック３３で得られた脱塩水Ｗ２を処理水（純水）として、合流ラインＬ３１、熱交換器６２等を介して、加温水タンク６１に向けて流通させるラインである。
【００４３】
図１及び図２に示すように、脱塩水ラインＬ２４の上流側の端部は、ＥＤＩスタック３３の二次側ポート（脱塩室の出口側）に接続されている。各水処理装置２２からの脱塩水ラインＬ２４（処理水ラインＬ２）の下流側の端部は、接続部Ｊ３１において合流すると共に、合流ラインＬ３１の上流側の端部に接続されている。合流ラインＬ３１は、接続部Ｊ３２において、加温水ラインＬ６の上流側の端部、及び常温水ラインＬ３２の上流側の端部に接続されている。加温水ラインＬ６の下流側の端部は、加温水タンク６１に接続されている。常温水ラインＬ３２の下流側の端部は、常温水タンク６５に接続されている。
【００４４】
ＥＤＩスタック３３（脱塩室の出口側）から送出された脱塩水Ｗ２は、不図示の弁の開閉により、加温水ラインＬ６又は常温水ラインＬ３２を選択的に介して、加温水タンク６１又は常温水タンク６５に補給される。すなわち、水処理装置群２１で生産された処理水が加温水タンク６１に補給されているときには、常温水タンク６５への処理水の補給は停止される。逆に、水処理装置群２１で生産された処理水が常温水タンク６５に補給されているときには、加温水タンク６１への処理水の補給は停止される。
【００４５】
第１流量センサＦＭ１は、透過水ラインＬ２１を流通する水（透過水Ｗ２１）の流量を測定する機器である。第２流量センサＦＭ２は、脱塩水ラインＬ２４を流通する水（脱塩水Ｗ２）の流量を測定する機器である。第１流量センサＦＭ１により測定された透過水Ｗ２１及び第２流量センサＦＭ２により測定された脱塩水Ｗ２の流量（検出流量値）は、第１ローカル制御部３５へ検出信号として送信される。
【００４６】
熱交換器６２は、加温水ラインＬ６を流通する処理水Ｗ２と、蒸気ラインＬ４を流通する蒸気ＳＭ１との間で熱交換を行い、処理水Ｗ２を所定の温度（例えば、８０℃）に加熱して、加温水Ｗ３を得る機器である。
【００４７】
加温水タンク６１は、ＥＤＩスタック３３において脱塩処理して得られた脱塩水Ｗ２を、加温した処理水として貯留するタンクである。加温水タンク６１には、加温水ラインＬ６の下流側の端部が接続されている。常温水タンク６５は、ＥＤＩスタック３３において脱塩処理して得られた脱塩水Ｗ２を、加温しない処理水として貯留するタンクである。常温水タンク６５には、常温水ラインＬ３２の下流側の端部が接続されている。
【００４８】
加温水タンク６１は、加温水配給ラインＬ７を介して下流側の需要箇所の装置等（不図示）に接続されている。加温水配給ラインＬ７は、加温水タンク６１に貯留された加温水Ｗ３を、需要箇所の装置等に流通させるラインである。加温水タンク６１に貯留された脱塩水（処理水）Ｗ２は、加温水配給ラインＬ７を介して、加熱された純水として需要箇所の装置等に供給される。
【００４９】
加温水タンク６１には、水位センサ６３が設けられている。水位センサ６３は、加温水タンク６１に貯留される加温水Ｗ３の水位を検出する機器である。水位センサ６３は、第１システム制御部２５と電気的に接続されている。水位センサ６３で測定された加温水タンク６１の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、第１システム制御部２５及び第２システム制御部４５へ検出信号として出力される。
【００５０】
本実施形態において、水位センサ６３は、例えば、レベルスイッチである。レベルスイッチは、予め設定された液面位置の検出器であり、例えば、複数の液面位置（例えば、４位置）を検出するように構成されている。水位センサ６３は、レベルスイッチには制限されず、例えば、連続式レベルセンサであってもよい。連続式レベルセンサとしては、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。
【００５１】
常温水タンク６５は、常温水配給ラインＬ７１を介して下流側の需要箇所の装置等（不図示）に接続されている。常温水配給ラインＬ７１は、常温水タンク６５に貯留された処理水Ｗ２を、需要箇所の装置等に流通させるラインである。常温水タンク６５に貯留された脱塩水（処理水）Ｗ２は、常温水配給ラインＬ７１を介して、加熱されていない常温の純水として需要箇所の装置等に供給される。
【００５２】
熱交換器６２よりも下流側の蒸気ラインＬ４において、その末端には、スチームトラップ６４が設けられている。熱交換器６２で蒸気ＳＭ１の潜熱が奪われることで、蒸気凝縮水（ドレン水）Ｗ４１は発生する。蒸気凝縮水リターンラインＬ４２の上流側の端部は、スチームトラップ６４に接続されている。蒸気凝縮水リターンラインＬ４２の下流側の端部は、減圧弁Ｖ１１よりも上流側の接続部Ｊ１において、供給水ラインＬ１に接続されている。スチームトラップ６４で蒸気から分離した蒸気凝縮水Ｗ４１は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１に混合される。これにより、蒸気凝縮水Ｗ４１は、供給水Ｗ１を希釈すると共に昇温する。
【００５３】
水道水などの供給水Ｗ１には、通常、不純物としてシリカが含まれている。蒸気凝縮水Ｗ４１の混合により、供給水Ｗ１の温度上昇と希釈が起こると、シリカの溶解度が上昇すると共に、シリカの濃度が低下する。その結果、ＲＯ膜モジュール３２において透過水Ｗ２１の回収率が高められ、水処理システム２での節水が図られることになる。
【００５４】
水処理システム２には、前述した機器、弁、ライン以外にも、水処理に関する各種の機器、弁、ライン等を設けることができる。例えば、特開２０１４−１８４４０７号公報の記載と同様に、各種の機器、弁、ライン等を設けることができる。
【００５５】
第１システム制御部２５は、水処理装置群２１の全体を制御するため、各水処理装置２２の第１ローカル制御部３５と電気的に接続されている。第１システム制御部２５は、加温水タンク６１に設けられた水位センサ６３の検出水位値に応じて、各水処理装置２２の第１ローカル制御部３５に対して処理水Ｗ２の目標流量値を指定する。特に、水位センサ６３の検出水位値が下限設定水位と上限設定水位の間にある場合には、第１システム制御部２５は、第１ローカル制御部３５に対してボイラシステム４の第２システム制御部４５との連携によって決定した処理水Ｗ２の目標流量値を指定する。
【００５６】
加温水タンク６１の水位と各水処理装置２２で製造される処理水Ｗ２の目標流量値との関係について説明する。図４に示すように、本実施形態において、加温水タンク６１の水位は、低い方から高い方に向けて順に、ＷＬ１，ＷＬ２，ＷＬ３，ＷＬ４の４段階（〜ＷＬ１；ＷＬ１〜ＷＬ２；ＷＬ２〜ＷＬ３；ＷＬ３〜ＷＬ４；ＷＬ４〜の５区分）に設定されている。
【００５７】
〔１〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ１を下回ると、第１システム制御部２５は、水処理装置２２で製造可能な処理水Ｗ２の最大生産流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、最大生産水量での運転を開始し、処理水Ｗ２は１００％流量値で製造される。更に、第１システム制御部２５は、第１ローカル制御部３５に対して指定した目標流量値に水処理装置群２１の台数ｎを乗じて求めた流量（すなわち、１００％流量値×ｎ台）に基づいて、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度（例えば８０℃）まで加熱するのに必要な処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを算出する。この処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗの情報は、第２システム制御部４５と共有される。以上の制御処理は、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ２を下回っている間において継続される。
【００５８】
〔２〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ２以上になると、第１システム制御部２５は、第２システム制御部４５で算出された蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓから熱交換器６２における処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを算出し、この処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗに基づいて、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度（例えば８０℃）まで加熱できる処理水Ｗ２の流量を決定する。そして、この処理水Ｗ２の流量を水処理装置群２１の台数で除して求めた分割流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、分割流量で各機に割り当てられた生産流量での運転に切り替わる。以上の制御処理は、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ３に達するまで継続される。
【００５９】
〔３〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ３を上回ると、第１システム制御部２５は、水処理装置２２で製造可能な処理水Ｗ２の最小生産流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、最小生産流量での運転に切り替わり、処理水Ｗ２は例えば２０％流量値で製造される。更に、第１システム制御部２５は、第１ローカル制御部３５に対して指定した目標流量値に水処理装置群２１の台数ｎを乗じて求めた流量（すなわち、２０％流量値×ｎ台）に基づいて、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度（例えば８０℃）まで加熱するのに必要な処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを算出する。この処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗの情報は、第２システム制御部４５と共有される。以上の制御処理は、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ４に達するまで継続される。
【００６０】
〔４〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ４を上回ると、第１システム制御部２５は、水処理装置２２での処理水Ｗ２の製造を停止させる流量（すなわち、生産流量ゼロ）を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、運転を停止する（０％流量値）。
【００６１】
上記〔２〕において、「蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓから熱交換器６２における処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを算出」とは、Ｑｗ＝Ｑｓのように熱交換量が完全にバランスするとして計算する場合のみならず、Ｑｗ＝α・Ｑｓ（α＜１）のように、熱交換器の特性による熱伝導ロスを考慮して計算する場合を含む。
【００６２】
第２システム制御部４５により算出される熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓは、下記の式（１）で定義される。
Ｑｓ［ｋＷ］＝Ｅ［ｋＪ／ｋｇ］×Ｓ［ｋｇ／ｈ］／３６００            （１）
【００６３】
式（１）において、Ｅ：飽和蒸気の潜熱量、Ｓ：蒸気量である。蒸気量Ｓは、第２システム制御部４５が収集した蒸気ボイラ４２の出力蒸気量の合計値、又は第２システム制御部４５が各蒸気ボイラ４２に割り当てた出力蒸気量の合計値（＝必要蒸気量）である。第２システム制御部４５による蒸気ボイラ４２の出力蒸気量の収集や割り当てについては後述する。
【００６４】
第１システム制御部２５により算出される熱交換器６２における処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗは、下記の式（２）で定義される。
Ｑｗ［ｋＷ］＝（Ｔ２［℃］−Ｔ１［℃］）×Ｄ［ｋｇ／ｍ３］×Ｃ［ｋＪ／ｋｇ℃］×Ｗ［ｍ３／ｈ］／３６００            （２）
【００６５】
式（２）において、Ｔ１：熱交換器の入口温度、Ｔ２：熱交換器の出口温度、Ｄ：水の比重、Ｃ：水の比熱、Ｗ：水の流量である。水の流量Ｗは、水処理装置２２が製造する処理水Ｗ２の合計量に相当する。
【００６６】
このように、水処理装置２２の運転を開始した後、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ２以上、且つ水位ＷＬ３以下の間は、第１システム制御部２５は、分割流量を目標流量値として指定し、第１ローカル制御部３５は、この目標流量値に従って処理水Ｗ２の流量制御を実行する。すなわち、第１システム制御部２５は、水位ＷＬ２を下限設定水位とし、水位ＷＬ３を上限設定水位として、水位センサ６３の検出水位値が下限設定水位を下回らず、且つ上限設定水位を上回らない場合、水処理装置２２に分割流量に従う流量制御を実行させる。
【００６７】
第１システム制御部２５は、水処理装置群２１を構成する水処理装置２２の生産流量が、最大生産流量、最小生産水量、分割流量のいずれかで均等になるように、第１ローカル制御部３５を制御する。しかし、ＲＯ膜モジュール３２が低圧運転となって透過水Ｗ２１の水質が低下するときには、ＲＯ膜モジュール３２（水処理装置２２）の運転台数を減少させて、低圧運転を回避する。回避方法としては、例えば、いずれかのＲＯ膜モジュール３２の運転圧力が規定圧力を下回るとその運転を停止したり、処理水Ｗ２の電気伝導率が規定値を上回ると１台の運転を停止したりすることが挙げられる。
【００６８】
各水処理装置２２に設けられる第１ローカル制御部３５は、第１システム制御部２５と連携して、各水処理装置２２を制御する。第１ローカル制御部３５は、処理水Ｗ２の生産流量が第１システム制御部２５から指定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて加圧ポンプ３６の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数設定信号をインバータ３７に出力する。
【００６９】
第１ローカル制御部３５について更に説明する。第１ローカル制御部３５は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、後述する各種の制御を実行する。マイクロプロセッサのメモリには、水処理装置２２を制御するためのデータや各種プログラムが記憶される。
【００７０】
第１ローカル制御部３５は、流量フィードバック水量制御として、第２流量センサＦＭ２の検出流量値が第１システム制御部２５から指定された目標流量値となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ３６の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数設定信号をインバータ３７に出力する。第１ローカル制御部３５による流量フィードバック水量制御については後述する。
【００７１】
第１ローカル制御部３５は、目標流量値を変更（増減）した場合に、透過水Ｗ２１の回収率及び第１濃縮水Ｗ１１の循環比が予め設定された値に保たれるように、排水制御弁Ｖ２３の弁開度及びリターン制御弁Ｖ２２の弁開度を制御する。
【００７２】
第１ローカル制御部３５は、ＥＤＩスタック３３に予め設定された電圧値の直流電圧が供給されるように直流電源装置３４を制御する（以下、「電圧値制御」ともいう）。具体的には、第１ローカル制御部３５は、第１流量センサＦＭ１から出力された透過水Ｗ２１の検出流量値に応じて、ＥＤＩスタック３３に供給される直流電圧の電圧値を変更するように直流電源装置３４を制御する。より具体的には、第１ローカル制御部３５は、透過水Ｗ２１の検出流量値が増加するのに従い、ＥＤＩスタック３３に供給される直流電圧の電圧値が増加するように直流電源装置３４を制御し、透過水Ｗ２１の検出流量値が減少するのに従い、ＥＤＩスタック３３に供給される直流電圧の電圧値が減少するように直流電源装置３４を制御する。
【００７３】
第１ローカル制御部３５を構成するマイクロプロセッサのメモリ（不図示）には、透過水Ｗ２１の検出流量値と、ＥＤＩスタック３３に供給される直流電圧の電圧値とを対応付ける関係式（プログラム）が記憶されている。第１ローカル制御部３５は、第１流量センサＦＭ１の検出流量値について、上記関係式により対応する電圧値を算出し、この電圧値に対応する印加電圧設定信号を直流電源装置３４に出力する。第１ローカル制御部３５による直流電源装置３４の電圧値制御については後述する。
【００７４】
なお、第１ローカル制御部３５において、マイクロプロセッサのメモリに、透過水Ｗ２１の流量値と、ＥＤＩスタック３３に出力する直流電圧の電圧値とを対応付けるデータテーブルを記憶しておき、このデータテーブルに基づいて直流電圧の電圧値を取得してもよい。
【００７５】
次に、第１ローカル制御部３５による流量フィードバック水量制御について説明する。図５は、水処理装置２２において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートの処理は、水処理装置２２の運転中において、繰り返し実行される。
【００７６】
図５に示すステップＳＴ１０１において、第１ローカル制御部３５は、処理水（脱塩水）Ｗ２の目標流量値Ｇｔ´を取得する。この目標流量値Ｇｔ´は、上述したように、第１システム制御部２５から指定される値であって、水位センサ６３の検出水位値に応じて変更されるものである。
【００７７】
ステップＳＴ１０２において、第１ローカル制御部３５は、第２流量センサＦＭ２の検出流量値Ｇｔをフィードバック値として取得する。
【００７８】
ステップＳＴ１０３において、第１ローカル制御部３５は、ステップＳＴ１０２で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｇｔと、ステップＳＴ１０１で取得した目標流量値Ｇｔ´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕｎを演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、所定の制御周期Δｔ（例えば、１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕｎを決定する。
【００７９】
速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムに用いられる演算式は、下記の式（３ａ）及び式（３ｂ）により表される。
ΔＵｎ＝Ｋｐ｛（ｅｎ−ｅｎ−１）＋（Δｔ／Ｔｉ）×ｅｎ＋（Ｔｄ／Δｔ）×（ｅｎ−２ｅｎ−１＋ｅｎ−２）｝            （３ａ）
Ｕｎ＝Ｕｎ−１＋ΔＵｎ            （３ｂ）
【００８０】
式（３ａ）及び式（３ｂ）において、Δｔ：制御周期、Ｕｎ：現時点の操作量、Ｕｎ−１：前回の制御周期時点の操作量、ΔＵｎ：前回から今回までの操作量の変化分、ｅｎ：現時点の偏差の大きさ、ｅｎ−１：前回の制御周期時点の偏差の大きさ、ｅｎ−２：前々回の制御周期時点の偏差の大きさ、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｔｉ：積分時間、Ｔｄ：微分時間である。なお、現時点の偏差の大きさｅｎは、下記の式（４）により求められる。
ｅｎ＝Ｇｔ´−Ｇｔ            （４）
【００８１】
ステップＳＴ１０４において、第１ローカル制御部３５は、現時点の操作量Ｕｎ、目標流量値Ｇｔ´及び加圧ポンプ３６の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）を使用して、所定の演算式により、加圧ポンプ３６の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。
【００８２】
ステップＳＴ１０５において、第１ローカル制御部３５は、駆動周波数Ｆの演算値を対応する周波数設定信号（例えば、４〜２０ｍＡの電流値信号又は０〜１０Ｖの電圧値信号）に変換し、この周波数設定信号をインバータ３７に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。なお、ステップＳＴ１０５において、第１ローカル制御部３５が周波数設定信号をインバータ３７へ出力すると、インバータ３７は、入力された周波数設定信号で指定された周波数に変換された駆動電力を加圧ポンプ３６に供給する。その結果、加圧ポンプ３６は、インバータ３７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。
【００８３】
次に、第１ローカル制御部３５による電圧値制御について説明する。図６は、水処理装置２２において直流電源装置３４の電圧値制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの処理は、水処理装置２２の運転中において、繰り返し実行される。
【００８４】
図６に示すステップＳＴ２０１において、第１ローカル制御部３５は、第１流量センサＦＭ１の検出流量値Ｇｐを取得する。
【００８５】
ステップＳＴ２０２において、第１ローカル制御部３５は、ステップＳＴ２０１で取得した検出流量値Ｇｐを、透過水Ｗ２１の検出流量値とＥＤＩスタック３３に出力する直流電圧の電圧値とを対応付ける関係式に代入して、直流電圧の電圧値を演算する。
【００８６】
ステップＳＴ２０３において、第１ローカル制御部３５は、演算により得られた電圧値に対応する印加電圧設定信号（例えば、４〜２０ｍＡの電流値信号又は０〜１０Ｖの電圧値信号）に変換し、この印加電圧設定信号を直流電源装置３４に出力する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。なお、直流電源装置３４は、第１ローカル制御部３５からの印加電圧設定信号が入力されると、その印加電圧設定信号で指定された電圧値の直流電圧をＥＤＩスタック３３に供給する。
【００８７】
〔ボイラシステム４〕
ボイラシステム４について説明する。ボイラシステム４は、１台以上（本実施形態においては３台）の蒸気ボイラ４２を含む蒸気ボイラ群４１と、蒸気ボイラ４２において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダ４３と、蒸気ボイラ群４１の燃焼状態を制御する第２システム制御部４５と、を備える。
【００８８】
蒸気ボイラ群４１は、処理水Ｗ２を加熱するための熱源である蒸気を生成する。
蒸気ヘッダ４３は、蒸気ボイラ群４１を構成する複数の蒸気ボイラ４２に、個別蒸気ラインＬ４１を介して接続されている。蒸気ヘッダ４３の下流側は、蒸気ラインＬ４を介して熱交換器６２に接続されている。
蒸気ヘッダ４３は、蒸気ボイラ群４１で生成された蒸気を集合させて貯留することにより、複数の蒸気ボイラ４２の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が調整された蒸気を熱交換器６２に供給する。
【００８９】
蒸気ラインＬ４には、蒸気ヘッダ４３から熱交換器６２に向けて、ストレーナ、減圧弁、及び逃がし弁（図示せず）が順に設けられている。ストレーナは、蒸気に含まれる異物を除去する。減圧弁は、蒸気の圧力を熱交換器６２の最高設計圧力未満の圧力（例えば、０．２ＭＰａ）まで減圧する。逃がし弁は、蒸気の圧力が設定圧力を超えた場合に、蒸気を放出して熱交換器６２を保護する。
【００９０】
蒸気ボイラ４２は、燃焼が行われるボイラ本体５１と、ボイラ本体５１からの排ガスＧ２が通され、排ガスＧ２の熱でボイラ給水Ｗ４を予熱するエコノマイザ５２と、エコノマイザ５２に通水される前の給水温度を測定する温度センサＴＳと、第２ローカル制御部５５と、を有する。本実施形態における蒸気ボイラ４２のそれぞれは、軟化水をボイラ給水とする小型貫流ボイラとされている。
【００９１】
ボイラ本体５１においては、燃料供給部５３から供給された燃料は、ボイラ本体５１内に設けられたバーナ（図示せず）により燃焼される。この燃焼により発生した燃焼ガスＧ１は、ボイラ本体５１の缶体（図示せず）の内部の水を加熱すると共に、排出路５４に排ガスＧ２として排出される。
【００９２】
排出路５４は、ボイラ本体５１において燃焼により発生した排ガスＧ２を、ボイラ本体５１から大気に開放する排出部まで移送して、大気中に排出するための通路である。排出路５４は、その少なくとも一部に、上下方向に延びる流通部としての下降流通部を有する。下降流通部においては、排ガスＧ２が上方から下方に向かって下降して流通する。
【００９３】
エコノマイザ５２は、主としてボイラ給水ラインＬ５における排出路５４の下降流通部に配置される部分から構成される。エコノマイザ５２は、ボイラ本体５１から排出され且つ排出路５４を流通する排ガスＧ２により、ボイラ給水Ｗ４を予め加熱してから、ボイラ本体５１に供給する。
【００９４】
温度センサＴＳは、エコノマイザ５２よりも上流側のボイラ給水ラインＬ５に設けられ、予熱される前のボイラ給水Ｗ４の温度（すなわち、給水温度）を測定する。
【００９５】
本実施形態においては、蒸気ボイラ４２は、段階値制御ボイラから構成されている。段階値制御ボイラとは、燃焼率を段階的に変更できるボイラであり、燃焼を選択的にＯＮ／ＯＦＦしたり、炎の大きさを調整したりすることにより燃焼量を制御して、選択された燃焼位置に応じて出力蒸気量を段階的に増減可能である。段階値制御ボイラは、比例制御ボイラに対して、燃焼位置が少段階のボイラをいう。
【００９６】
本実施形態における段階値制御ボイラからなる３台の蒸気ボイラ４２は、それぞれ、各燃焼位置における出力蒸気量が等しく設定されている。
【００９７】
段階値制御ボイラは、
１）燃焼停止状態（第１燃焼位置：燃焼率０％；出力蒸気量０％）
２）低燃焼状態Ｌ（第２燃焼位置：燃焼率２０％；出力蒸気量２０％）
３）中燃焼状態Ｍ（第３燃焼位置：燃焼率４５％；出力蒸気量４５％）
４）高燃焼状態Ｈ（第４燃焼位置：燃焼率１００％；出力蒸気量１００％）
の４段階の燃焼状態（燃焼率、出力蒸気量）に制御可能とされる、いわゆる４位置制御とされている。なお、Ｎ位置制御とは、段階値制御ボイラの燃焼量を、燃焼停止状態を含めてＮ位置に段階的に制御可能なことを表している。
【００９８】
第２システム制御部４５は、蒸気ボイラ群４１の全体を制御するため、各蒸気ボイラ４２の第２ローカル制御部５５と電気的に接続されている。第２システム制御部４５は、蒸気ボイラ群４１を構成する蒸気ボイラ４２の出力蒸気量を収集する。例えば、各蒸気ボイラ４２における現時点の出力蒸気量は、第２ローカル制御部５５が制御しているボイラ本体５１の現時点の燃焼率に基づいて下記の式（５）で算出される。
出力蒸気量［ｋｇ／ｈ］＝最大出力蒸気量［ｋｇ／ｈ］×現時点の燃焼率［％］／１００            （５）
【００９９】
ここで、最大出力蒸気量は、蒸気ボイラ４２の燃焼率が１００％のときの出力蒸気量である。例えば、最大出力蒸気量が２０００ｋｇ／ｈである蒸気ボイラ３台の現時点の燃焼率がそれぞれ４５％の場合、各蒸気ボイラの現時点の出力蒸気量は９００ｋｇ／ｈである。したがって、第２システム制御部４５で収集される出力蒸気量の合計は２７００ｋｇ／ｈとなる。
【０１００】
なお、蒸気ボイラ４２の出力蒸気量は、個別蒸気ラインＬ４１に設けた蒸気流量計によって計測することもできるし、個別蒸気ラインＬ４１に設けた圧力センサで検出した蒸気圧力を蒸気流量に換算して把握することもできる。
【０１０１】
また、第２システム制御部４５は、加温水タンク６１に設けられた水位センサ６３の検出水位値に応じて、各蒸気ボイラ４２の第２ローカル制御部５５に対して所定燃焼率での運転又はその解除を命令する。特に、水位センサ６３の検出水位値が下限設定水位と上限設定水位の間にある場合には、第２システム制御部４５は、第２ローカル制御部５５の自立的な燃焼制御（後述）によって、予め設定された所定燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させる。一方、水位センサ６３の検出水位値が下限設定水位を下回ったり、上限設定水位を上回ったりした場合には、第２システム制御部４５は、第２ローカル制御部５５に対して水処理システム２の第１システム制御部２５との連携によって決定した燃焼率を指定する。
【０１０２】
加温水タンク６１の水位と各蒸気ボイラ４２の燃焼率（すなわち、出力蒸気量）との関係について説明する。前述した図４に示すように、本実施形態において、加温水タンク６１の水位は、低い方から高い方に向けて順に、ＷＬ１，ＷＬ２，ＷＬ３，ＷＬ４の４段階（〜ＷＬ１；ＷＬ１〜ＷＬ２；ＷＬ２〜ＷＬ３；ＷＬ３〜ＷＬ４；ＷＬ４〜の５区分）に設定されている。
【０１０３】
〔１〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ１を下回ると、まず第２システム制御部４５は、所定燃焼率での燃焼制御をキャンセルするように第２ローカル制御部５５に対して所定燃焼率運転解除信号を送信する。次に、第２システム制御部４５は、第１システム制御部２５で算出された処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗから熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓを算出し、この蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓが得られる必要蒸気量を決定する。そして、第２システム制御部４５は、この必要蒸気量を蒸気ボイラ群４１の台数で除して求めた出力蒸気量となる燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させるように、第２ローカル制御部５５に対して燃焼率指定信号を送信する。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、燃焼率指定信号で各機に指定された燃焼率での運転を開始する。以上の制御処理は、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ２を下回っている間において継続される。
【０１０４】
〔２〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ２以上になると、第２システム制御部４５は、予め設定された所定燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させるように第２ローカル制御部５５に対して所定燃焼率運転実行信号を送信する。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、各機の第２ローカル制御部５５に設定されている所定燃焼率での運転に切り替わる。所定燃焼率については後述する。以上の制御処理は、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ３に達するまで継続される。
【０１０５】
〔３〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ３以上になると、まず第２システム制御部４５は、所定燃焼率での燃焼制御をキャンセルするように第２ローカル制御部５５に対して所定燃焼率運転解除信号を送信する。次に、第２システム制御部４５は、第１システム制御部２５で算出された処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗから熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓを算出し、この蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓが得られる必要蒸気量を決定する。そして、第２システム制御部４５は、この必要蒸気量を蒸気ボイラ群４１の台数で除して求めた出力蒸気量となる燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させるように、第２ローカル制御部５５に対して燃焼率指定信号を送信する。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、燃焼率指定信号で各機に指定された燃焼率での運転に切り替わる。以上の処理は、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ４に達するまで継続される。
【０１０６】
〔４〕水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ４を上回ると、第２システム制御部４５は、蒸気ボイラ４２での蒸気の発生を停止させる燃焼率（すなわち、出力蒸気量ゼロ）を第２ローカル制御部５５に対して指定する。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、運転を停止する。
【０１０７】
上記〔１〕，〔３〕において、「処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗから熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓを算出」とは、Ｑｓ＝Ｑｗのように熱交換量が完全にバランスするとして計算する場合のみならず、α・Ｑｓ＝Ｑｗ（α＜１）のように、熱交換器の特性による熱伝導ロスを考慮して計算する場合を含む。
【０１０８】
第２システム制御部４５により算出される熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓは、上記した式（１）で定義される。また、第１システム制御部２５により算出される熱交換器６２における処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗは、上記した式（２）で定義される。
【０１０９】
このように、蒸気ボイラ４２の運転を開始した後、水位センサ６３の検出水位値が水位ＷＬ２以上、且つ水位ＷＬ３以下の間は、第２システム制御部４５は、所定燃焼率運転実行信号を送信し、第２ローカル制御部５５は、予め設定された所定燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させる。すなわち、第２システム制御部４５は、水位ＷＬ２を下限設定水位とし、水位ＷＬ３を上限設定水位として、水位センサ６３の検出水位値が下限設定水位を下回らず、且つ上限設定水位を上回らない場合、蒸気ボイラ４２に所定燃焼率に従う燃焼制御を実行させる。
【０１１０】
各蒸気ボイラ４２に設けられる第２ローカル制御部５５は、第２システム制御部４５と連携して、各蒸気ボイラ４２を制御する。第２ローカル制御部５５は、ボイラ本体５１の燃焼制御、給水制御、ブロー制御等を一括して行う。
【０１１１】
水位センサ６３の検出水位値が下限設定水位ＷＬ２と上限設定水位ＷＬ３との間にある場合に実行される所定燃焼率での運転においては、段階値制御ボイラの第２ローカル制御部５５は、所定燃焼率として、ボイラ効率が最も高くなる燃焼率であるエコ運転ポイントＥＰの燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させることが好ましい。
【０１１２】
エコ運転ポイントＥＰの燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させる場合、第２ローカル制御部５５は、温度センサＴＳにより測定されたボイラ給水Ｗ４の温度に基づいて、エコ運転ポイントＥＰを設定することもできる。ボイラ給水Ｗ４の温度が年間を通じて安定している場合には、温度センサＴＳの測定値によらずに、固定されたエコ運転ポイントＥＰを設定することができるが、ボイラ給水Ｗ４の温度が大きく変動する場合には、温度センサＴＳの測定値に応じてエコ運転ポイントＥＰを切り替えるのがよい。
【０１１３】
段階値制御ボイラにおけるエコ運転ポイントＥＰの詳細、ボイラ給水Ｗ４の温度によるエコ運転ポイントＥＰの切り替え（例えば、低燃焼状態⇔中燃焼状態）については、特許第４６６１９９３号公報における説明が、適宜適用又は援用される。
【０１１４】
なお、ボイラシステム４の蒸気ボイラ４２は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な比例制御ボイラであってもよい。比例制御ボイラとは、少なくとも、最小燃焼状態（例えば、燃焼率２０％；出力蒸気量２０％）から最大燃焼状態（燃焼率１００％；出力蒸気量１００％）の範囲で、燃焼量が連続的に制御可能とされているボイラである。比例制御ボイラは、例えば、燃料をバーナに供給するバルブや、燃焼用空気を供給するバルブの開度（燃焼比）を制御することにより、燃焼量を調整するようになっている。
【０１１５】
また、燃焼量を連続的に制御するとは、第２ローカル制御部５５における演算や信号がデジタル方式とされて段階的に取り扱われる場合（例えば、蒸気ボイラ４２の出力蒸気量（燃焼率）が１％刻みで制御される場合）であっても、事実上連続的に出力蒸気量を制御可能な場合を含む。
【０１１６】
通常、比例制御ボイラには、最小燃焼状態における負荷率である最小負荷率が設定されている。そして、比例制御ボイラの燃焼停止状態と最小燃焼状態との間の燃焼状態の変更は、比例制御ボイラ（バーナ）の燃焼をオン／オフすることで制御される。そして、最小燃焼状態から最大燃焼状態の範囲においては、燃焼量が連続的に制御可能となっている。
【０１１７】
水位センサ６３の検出水位値が下限設定水位ＷＬ２と上限設定水位ＷＬ３との間にある場合に実行される所定燃焼率での運転においては、比例制御ボイラの第２ローカル制御部５５は、所定燃焼率として、エコ運転ポイントＥＰを含むエコ運転ゾーンＥＺの燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させることが好ましい。このエコ運転ゾーンＥＺは、ボイラ本体５１を燃焼させる上で、ボイラ効率を高めることのできる燃焼率の範囲である。
【０１１８】
エコ運転ゾーンＥＺの燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させる場合、第２ローカル制御部５５は、温度センサＴＳにより測定されたボイラ給水Ｗ４の温度に基づいて、エコ運転ゾーンＥＺを設定することもできる。ボイラ給水Ｗ４の温度が年間を通じて安定している場合には、温度センサＴＳの測定値によらずに、固定されたエコ運転ゾーンＥＺを設定することができるが、ボイラ給水Ｗ４の温度が変動する場合には、温度センサＴＳの測定値に応じてエコ運転ゾーンＥＺを切り替えるのがよい。
【０１１９】
比例制御ボイラにおけるエコ運転ゾーンＥＺの詳細、ボイラ給水の温度によるエコ運転ゾーンＥＺの切り替え（例えば、低燃焼用比例帯⇔中燃焼用比例帯）については、特許第５３３９２１９号公報における説明が、適宜適用又は援用される。
【０１２０】
〔第１システム制御部２５と第２システム制御部４５との連携制御〕
続いて、水処理システム２の第１システム制御部２５とボイラシステム４の第２システム制御部４５との連携による、水処理装置２２の水量制御と蒸気ボイラ４２の燃焼制御について説明する。図７は、第１システム制御部２５による目標流量値の指定手順を示すフローチャートである。図８は、第２システム制御部４５による燃焼率の切替手順を示すフローチャートである。図７及び図８に示すフローチャートの処理は、加温水製造システム１の稼動中において、繰り返し実行される。
【０１２１】
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０１において、水位センサ６３の検出水位値Ｗを取得する。
同様に、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４０１において、水位センサ６３の検出水位値Ｗを取得する。
【０１２２】
［検出水位値Ｙ＜水位ＷＬ１の判定］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０２において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ１を下回るか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ１を下回る（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３０３へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ１を下回らない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３０５へ移行する。
同様に、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４０２において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ１を下回るか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ１を下回る（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４０３へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ１を下回らない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４０９へ移行する。
【０１２３】
［検出水位値Ｙ＜水位ＷＬ１の場合：第１システム制御部２５の処理］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０３において、水処理装置２２で製造可能な処理水Ｗ２の最大生産流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値Ｇｔ´として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、最大生産水量（１００％流量値）での運転を開始する。ステップＳＴ３０４において、第１システム制御部２５は、第１ローカル制御部３５に対して指定した目標流量値Ｇｔ´に水処理装置群２１の台数ｎを乗じて求めた流量（すなわち、Ｗ＝Ｇｔ´×ｎ）に基づいて、上述した式（２）を使い、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度（例えば８０℃）まで加熱するのに必要な処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを算出する。
【０１２４】
［検出水位値Ｙ＜水位ＷＬ１の場合：第２システム制御部４５の処理］
一方、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４０３において、所定燃焼率（例えば、エコ運転ポイントＥＰ又はエコ運転ゾーンＥＺの燃焼率）での燃焼制御をキャンセルするように第２ローカル制御部５５に対して所定燃焼率運転解除信号を送信する。ステップＳＴ４０４において、第２システム制御部４５は、第１システム制御部２５がステップＳＴ３０４で算出した熱交換器６２における処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを取得する。ステップＳＴ４０５において、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４０４で取得した処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗから熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓを、例えばＱｓ＝Ｑｗの計算式により算出する。ステップＳＴ４０６において、第２システム制御部４５は、上述した式（１）を使い、ステップＳＴ４０５で算出した蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓが得られる必要蒸気量Ｓを決定する。ステップＳＴ４０７において、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４０６で決定した必要蒸気量Ｓを蒸気ボイラ群４１の台数ｍで除して各蒸気ボイラ４２の出力蒸気量Ｊ（すなわち、Ｊ＝Ｓ÷ｍ）を求める。ステップＳＴ４０８において、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４０７で求めた出力蒸気量Ｊとなる燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させるように、第２ローカル制御部５５に対して燃焼率指定信号を送信する。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、燃焼率指定信号で各機に指定された燃焼率での運転を開始する。
【０１２５】
［水位ＷＬ１≦検出水位値Ｙ＜水位ＷＬ２の判定］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０５において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ１以上、且つ水位ＷＬ２を下回るか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ１以上、且つ水位ＷＬ２を下回る（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３０３へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ２を下回らない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３０６へ移行する。
同様に、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４０９において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ１以上、且つ水位ＷＬ２を下回るか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ１以上、且つ水位ＷＬ２を下回る（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４０３へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ２を下回らない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４１０へ移行する。
【０１２６】
［水位ＷＬ１≦検出水位値Ｙ＜水位ＷＬ２の場合：第１システム制御部２５の処理］
第１システム制御部２５は、上述したステップＳＴ３０３及びステップＳＴ３０４の処理を行う。これにより、水処理装置２２の全機は、最大生産水量（１００％流量値）での運転を継続する。また、第１システム制御部２５は、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度（例えば８０℃）まで加熱するのに必要な処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを算出する。
【０１２７】
［水位ＷＬ１≦検出水位値Ｙ＜水位ＷＬ２の場合：第２システム制御部４５の処理］
一方、第２システム制御部４５は、上述したステップＳＴ４０３〜ステップＳＴ４０８の処理を行う。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、燃焼率指定信号で各機に指定された燃焼率での運転を継続する。
【０１２８】
［水位ＷＬ１≦検出水位値Ｙ＜水位ＷＬ２の判定］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０６において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ２以上、且つ水位ＷＬ３以下である否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ２以上、且つ水位ＷＬ３以下である（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３０７へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ３以下でない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３１２へ移行する。
同様に、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４１０において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ２以上、且つ水位ＷＬ３以下であるか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ２以上、且つ水位ＷＬ３以下である（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４１１へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ３以下でない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４１４へ移行する。
【０１２９】
［水位ＷＬ２≦検出水位値Ｙ≦水位ＷＬ３の場合：第２システム制御部４５の処理］
第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４１１において、予め設定された所定燃焼率（例えば、エコ運転ポイントＥＰ又はエコ運転ゾーンＥＺの燃焼率）でボイラ本体５１を燃焼させるように、第２ローカル制御部５５に対して所定燃焼率運転実行信号を送信する。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、各機の第２ローカル制御部５５に設定されている所定燃焼率での運転に切り替わる。ステップＳＴ４１２において、第２システム制御部４５は、蒸気ボイラ群４１を構成する蒸気ボイラ４２の出力蒸気量Ｊを収集する。各蒸気ボイラ４２における現時点の出力蒸気量Ｊは、上述の式（５）で算出される。ステップＳＴ４１３において、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４１２で収集した蒸気ボイラ４２の出力蒸気量Ｊの合計値（すなわち、Ｓ＝Ｊ×ｍ）に基づいて、上述した式（１）を使い、熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓを算出する。
【０１３０】
［水位ＷＬ２≦検出水位値Ｙ≦水位ＷＬ３の場合：第１システム制御部２５の処理］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０７において、第１システム制御部２５がステップＳＴ４１２で算出した熱交換器６２における蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓを取得する。ステップＳＴ３０８において、第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０７で取得した蒸気ＳＭ１側の熱交換量Ｑｓから熱交換器６２における処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを、例えばＱｓ＝Ｑｗの計算式により算出する。ステップＳＴ３０９において、第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０８で算出した処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗに基づいて、上述した式（２）を使い、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度（例えば８０℃）まで加熱できる処理水Ｗ２の流量Ｗを決定する。ステップＳＴ３１０において、第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３０９で算出した処理水Ｗ２の流量Ｗを水処理装置群２１の台数ｎで除して分割流量Ｇ（すなわち、Ｇ＝Ｗ÷ｎ）を求める。ステップＳＴ３１１において、第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３１０で求めた分割流量Ｇを第１ローカル制御部３５に対して目標流量値Ｇｔ´として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、分割流量Ｇで各機に割り当てられた生産流量での運転に切り替わる。
【０１３１】
［水位ＷＬ３＜検出水位値Ｙ≦水位ＷＬ４の判定］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３１２において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ３を上回り、且つ水位ＷＬ４以下であるか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ３を上回り、かつ水位ＷＬ４以下である（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３１３へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ４以下でない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３１５へ移行する。
同様に、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４１４において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ３を上回り、且つ水位ＷＬ４以下であるか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ３を上回り、且つ水位ＷＬ４以下である（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４０３へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ４以下でない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４１５へ移行する。
【０１３２】
［水位ＷＬ３＜検出水位値Ｙ≦水位ＷＬ４の場合：第１システム制御部２５の処理］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３１３において、水処理装置２２で製造可能な処理水Ｗ２の最小生産流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値Ｇｔ´として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、最小生産水量（２０％流量値）での運転に切り替わる。ステップＳＴ３１４において、第１システム制御部２５は、第１ローカル制御部３５に対して指定した目標流量値Ｇｔ´に水処理装置群２１の台数ｎを乗じて求めた流量（すなわち、Ｗ＝Ｇｔ´×ｎ）に基づいて、上述した式（２）を使い、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度（例えば８０℃）まで加熱するのに必要な処理水Ｗ２側の熱交換量Ｑｗを算出する。
【０１３３】
［水位ＷＬ３＜検出水位値Ｙ≦水位ＷＬ４の場合：第２システム制御部４５の処理］
一方、第２システム制御部４５は、上述したステップＳＴ４０３〜ステップＳＴ４０８の処理を行う。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、燃焼率指定信号で各機に指定された燃焼率での運転に切り替わる。
【０１３４】
［検出水位値Ｙ＞水位ＷＬ４の判定］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ３１５において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ４を上回るか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ３を上回る（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３１６へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ４を上回らない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ３０１へ戻る。
同様に、第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４１５において、水位センサ６３の検出水位値Ｙが水位ＷＬ４を上回るか否かを判定する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ４を上回る（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４１６へ移行する。検出水位値Ｙが水位ＷＬ４上回らない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ４０１へ戻る。
【０１３５】
［検出水位値Ｙ＞水位ＷＬ４の場合：第１システム制御部２５の処理］
第１システム制御部２５は、ステップＳＴ４１６において、水処理装置２２での処理水Ｗ２の製造を停止させる流量（すなわち、生産流量ゼロ）を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値Ｇｔ´として指定する。これにより、水処理装置２２の全機は、運転を停止する（０％流量値）。
【０１３６】
［検出水位値Ｙ＞水位ＷＬ４の場合：第２システム制御部４５の処理］
第２システム制御部４５は、ステップＳＴ４１６において、蒸気ボイラ４２での蒸気の発生を停止させる燃焼率（すなわち、出力蒸気量ゼロ）を第２ローカル制御部５５に対して指定する。これにより、蒸気ボイラ４２の全機は、運転を停止する。
【０１３７】
なお、図７のフローチャートに示す通り、ステップＳＴ３０４、ステップＳＴ３１１、ステップＳＴ３１４、及びステップＳＴ３１６の処理が行われた後、第１ローカル制御部３５の処理は、ステップＳＴ３０１に戻るようになっている。また、図８のフローチャートに示す通り、ステップＳＴ４０８、ステップＳＴ４１３、及びステップＳＴ４１６の処理が行われた後、第２ローカル制御部５５の処理は、ステップＳＴ４０１に戻るようになっている。
【０１３８】
本実施形態に係る加温水製造システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態に係る加温水製造システム１においては、水処理装置２２は、供給水Ｗ１から処理水Ｗ２を得る水処理部３１と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水Ｗ１を吸入して水処理部３１に向けて吐出する加圧ポンプ３６と、入力された周波数設定信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ３６に出力するインバータ３７と、処理水Ｗ２の生産流量が第１システム制御部２５から指定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて加圧ポンプ３６の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数設定信号をインバータ３７に出力する第１ローカル制御部３５と、を備える。蒸気ボイラ４２は、燃焼が行われるボイラ本体５１と、予め設定された所定燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させる第２ローカル制御部５５と、を備える。第２システム制御部４５は、収集した蒸気ボイラ４２の出力蒸気量の合計値に基づいて、熱交換器６２における蒸気側の熱交換量Ｑｓを算出し、第１システム制御部２５は、第２システム制御部４５で算出された蒸気側の熱交換量Ｑｓから熱交換器６２における処理水側の熱交換量Ｑｗを算出し、この処理水側の熱交換量Ｑｗに基づいて、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度まで加熱できる処理水Ｗ２の流量を決定し、この処理水Ｗ２の流量を水処理装置群２１の台数で除して求めた分割流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値として指定する。
【０１３９】
そのため、本実施形態によれば、蒸気ボイラ群４１では、熱交換器６２を通過した後の加温水Ｗ３の温度に追従して出力蒸気量の合計値を調節するのではなく、ボイラ本体５１の燃焼率や燃焼台数を変えずに、出力蒸気量の合計値（すなわち、熱交換器６２への入熱量）を一定に保持するように運転される。その一方で、水処理装置群２１では、熱交換器６２への入熱量に追従して処理水Ｗ２の生産流量を調節している。従って、蒸気ボイラ群４１では、燃焼率の切り替えや発停に伴うボイラシステム全体の放熱損失が少なく、ボイラシステム４のエネルギー効率が向上する。
【０１４０】
また、水処理装置群２１では、水処理装置２２の各機でインバータを用いた流量フィードバック水量制御を行うため、加圧ポンプ３６の消費電力を低減することができる。また、水処理装置群２１では、水処理装置２２の各機において分割流量で処理水Ｗ２を製造するため、水処理部３１（ＲＯ膜モジュール３２）の負荷が分散することになり、水処理部３１の詰まりリスクが減少する。従って、水処理装置群２１では、加圧ポンプ３６を過剰な運転圧力や吐出流量で駆動させることがなくなるので、水処理システム２のエネルギー効率が向上する。
【０１４１】
本実施形態に係る加温水製造システム１においては、第２ローカル制御部５５は、所定燃焼率として、エコ運転ポイントＥＰ、又はエコ運転ゾーンＥＺの燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させる。エコ運転ポイントＥＰでの燃焼は、段階値制御ボイラにおいて好ましく実施される。エコ運転ゾーンＥＺでの燃焼は、比例制御ボイラにおいて好ましく実施される。
【０１４２】
そのため、本実施形態によれば、蒸気ボイラ群４１では、エコ運転ポイントＥＰ又はエコ運転ゾーンＥＺでボイラ効率を優先した運転を行うので、ボイラシステム全体の放熱ロスが大幅に減少する。従って、蒸気ボイラ群４１では、ボイラシステム４のエネルギー効率が格段に向上する。
【０１４３】
本実施形態に係る加温水製造システム１においては、蒸気ボイラ４２は、ボイラ本体５１からの排ガスＧ１が通され、排ガスＧ１の熱でボイラ給水Ｗ４を予熱するエコノマイザ５２と、エコノマイザ５２に通水される前又は通水された後の給水温度を測定する温度センサＴＳと、を備え、第２ローカル制御部５５は、温度センサＴＳの測定値に基づいて、エコ運転ポイントＥＰ又はエコ運転ゾーンＥＺを設定する。
【０１４４】
そのため、本実施形態によれば、蒸気ボイラ群４１では、エコノマイザ５２で廃熱を回収しながら、エコ運転ポイントＥＰ又はエコ運転ゾーンＥＺでボイラ効率を優先した運転を行うので、ボイラシステム４のエネルギー効率が飛躍的に向上する。
【０１４５】
本実施形態に係る加温水製造システム１は、加温水タンク６１に貯留される加温水の水位を検出する水位センサ６３を備える。第１システム制御部２５は、（ｉ）水位センサ６３の検出水位値Ｙが下限設定水位ＷＬ２を下回る場合には、水処理装置２２で製造可能な処理水Ｗ２の最大生産流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値として指定する一方で、水位センサ６３の検出水位値Ｙが上限設定水位ＷＬ３を上回る場合には、水処理装置２２で製造可能な処理水Ｗ２の最小生産流量を第１ローカル制御部３５に対して目標流量値として指定すると共に、（ｉｉ）第１ローカル制御部３５に対して指定した目標流量値に水処理装置群２１の台数を乗じて求めた流量に基づいて、熱交換器６２を通過する処理水Ｗ２を所定の目標温度まで加熱するのに必要な処理水側の熱交換量Ｑｗを算出する。第２システム制御部４５は、（ｉ）水位センサ６３の検出水位値Ｙが下限設定水位ＷＬ２を下回る場合又は上限設定水位ＷＬ３を上回る場合には、所定燃焼率での燃焼制御をキャンセルするように第２ローカル制御部５５に対して所定燃焼率運転解除信号を送信すると共に、（ｉｉ）第１システム制御部２５で算出された処理水側の熱交換量Ｑｗから熱交換器６２における蒸気側の熱交換量Ｑｓを算出し、この蒸気側の熱交換量Ｑｓが得られる必要蒸気量を決定し、この必要蒸気量を蒸気ボイラ群４１の台数で除して求めた出力蒸気量となる燃焼率でボイラ本体５１を燃焼させるように、第２ローカル制御部５５に対して燃焼率指定信号を送信する。
【０１４６】
そのため、本実施形態によれば、加温水タンク６１の水位が上限設定水位ＷＬ３を上回って満水に近づくと、水処理装置群２１での処理水Ｗ２の生産流量が減少される。その一方で、蒸気ボイラ群４１では、熱交換器６２での必要熱量に追従して出力蒸気量の合計値を調節している。つまり、加温水Ｗ３が十分確保されている場合には、水処理装置２２と蒸気ボイラ４２を停止させない範囲で、水処理装置２２の生産流量と蒸気ボイラ４２の出力蒸気量を減少させて運転が継続される。従って、水処理装置２２と蒸気ボイラ４２の停止頻度が大幅に減少することになるため、システム起動時における低温の加温水Ｗ３の廃棄量（すなわち、廃棄による水と熱の損失）が低減され、水処理システム２及びボイラシステム４のエネルギー効率が向上する。
【０１４７】
また、加温水タンク６１の水位が下限設定水位ＷＬ２を下回って渇水に近づくと、水処理装置群２１での処理水Ｗ２の生産流量が増加される。その一方で、蒸気ボイラ群４１では、熱交換器６２での必要熱量に追従して出力蒸気量の合計値を調節している。つまり、加温水Ｗ３が不足している場合には、最大流量での加温水Ｗ３の生産を優先させるように、水処理装置２２の生産流量と蒸気ボイラ４２の出力蒸気量を増加させて運転が開始される。従って、加温水タンク６１で加温水Ｗ３が不足する事態が回避される。
【０１４８】
本実施形態に係る加温水製造システム１は、熱交換器６２よりも下流側の蒸気ラインＬ４に設けられるスチームトラップ６４を更に備える。スチームトラップ６４で分離した蒸気凝縮水Ｗ４１を水処理部３１への供給水Ｗ１に混合することにより、供給水Ｗ１を希釈すると共に昇温する。
【０１４９】
そのため、本実施形態によれば、供給水Ｗ１は、ほぼ純水である蒸気凝縮水Ｗ４１が混合されることで、塩類濃度が低下すると共に温度が上昇する。供給水Ｗ１の塩類濃度が低下すると、ＲＯ膜モジュール３２で製造される透過水Ｗ２１の純度が高くなる。その結果、ＥＤＩスタック３３の通電量を下げることが可能になり、水処理システム２の消費電力を低減できる。また、供給水Ｗ１の温度が上昇すると、水の粘性係数が下がるため、ＲＯ膜モジュール３２の水透過係数が大きくなって水が透過しやすくなる。その結果、加圧ポンプ３６の運転圧力を下げることが可能になり、水処理システム２の消費電力を低減できる。加えて、供給水Ｗ１（透過水Ｗ２１）の温度が上昇すると、水中でのイオンの拡散係数が大きくなるため、ＥＤＩスタック３３では脱塩室から濃縮室へのイオン移動が容易になる。その結果、ＥＤＩスタック３３の通電量を下げることが可能になり、水処理システム２の消費電力を低減できる。更に、供給水Ｗ１の希釈と温度上昇により、供給水Ｗ１に含まれるシリカの濃度が低下すると共に、シリカの溶解度が上昇する。その結果、ＲＯ膜モジュール３２において透過水Ｗ２１の回収率を高めることが可能になるので、水処理システム２での節水を図ることができる。
【０１５０】
以上、本発明の一実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
【０１５１】
水処理装置は、純水製造装置以外の水処理装置、例えば、各種濾過装置であってもよい。水処理装置群２１を構成する水処理装置２２の台数は制限されない。蒸気ボイラ群４１を構成する蒸気ボイラ４２の台数も制限されない。
【０１５２】
前記実施形態では、系内の物理量を用いて加圧ポンプ３６の駆動周波数を演算する処理水Ｗ２の流量制御として、流量フィードバック水量制御を実行する例について説明した。しかし、これに限らず、特開２０１４−１８４４０７号公報等に記載された圧力フィードバック水量制御や温度フィードフォワード水量制御により処理水Ｗ２の流量制御を行ってもよい。
【０１５３】
前記実施形態では、フィードバック制御アルゴリズムとして、加圧ポンプ３６の駆動周波数を速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより演算する例について説明した。しかし、これに限らず、加圧ポンプ３６の駆動周波数を位置形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより演算してもよい。また、ＰＩＤアルゴリズムに限らず、Ｐアルゴリズム又はＰＩアルゴリズム等により駆動周波数を演算してもよい。これは、流量フィードバック水量制御に限ったことではなく、圧力フィードバック水量制御を採用する場合も同様である。
【０１５４】
第１ローカル制御部３５は、第１流量センサＦＭ１の検出流量値に応じて、ＥＤＩスタック３３に供給される電力の電流値又は電圧値を変更しているが、第２流量センサＦＭ２の検出流量値に応じて、ＥＤＩスタック３３に供給される電力の電流値又は電圧値を変更してもよい。
【０１５５】
ＥＤＩスタック（電気脱イオンスタック）３３の代わりに、非再生型の混床式イオン交換塔を設けてもよい。この場合には、前段のＲＯ膜モジュールで分離された透過水をイオン交換樹脂床により脱イオン処理して脱イオン水を得ることができる。また、装置の運転開始直後において、水質が回復された脱イオン水を需要箇所へ供給することができる。また、イオン交換塔を用いることにより、透過水から脱イオン水を得るための処理に掛かる電力をほぼゼロにすることができる。
【０１５６】
ＲＯ膜モジュール３２と、ＥＤＩスタック３３又は非再生型の混床式イオン交換塔との間に、脱炭酸装置を設けてもよい。
【０１５７】
前記実施形態では、直流電源装置３４の電圧値制御として、直流電源装置３４からＥＤＩスタック３３に出力される電力の電圧値を変更する例について説明した。しかし、これに限らず、直流電源装置３４からＥＤＩスタック３３に出力される電力の電流値を変更するようにしてもよい（電流値制御）。
【０１５８】
蒸気ボイラ４２における温度センサＴＳは、前記実施形態においては、ボイラ給水ラインＬ５における排出路５４（エコノマイザ５２）に通水される前の給水温度を測定するように設けられているが、これに制限されない。温度センサＴＳは、エコノマイザ５２を通水された後のボイラ給水Ｗ４の給水温度を測定してもよい。
【０１５９】
前記実施形態では、複数台の蒸気ボイラ（段階値制御ボイラ）４２は、それぞれの最大出力蒸気量が等しく設定されている例について説明した。しかし、これに限らず、各蒸気ボイラ４２の最大出力蒸気量が異なっていてもよい。また、蒸気ボイラ４２が比例制御ボイラである場合においても、それぞれの最大出力蒸気量が異なっていてもよい。
【符号の説明】
【０１６０】
１  加温水製造システム
２  水処理システム
４  ボイラシステム
２１  水処理装置群
２２  水処理装置
２５  第１システム制御部
３１  水処理部
３２  逆浸透膜モジュール
３３  電気脱イオンスタック
３５  第１ローカル制御部
３６  加圧ポンプ（ポンプ）
３７  インバータ
４１  蒸気ボイラ群
４２  蒸気ボイラ
４５  第２システム制御部
５１  ボイラ本体
５２  エコノマイザ
５３  温度センサ
５５  第２ローカル制御部
６１  加温水タンク
６２  熱交換器
６３  水位センサ
６４  スチームトラップ
Ｇ２  排ガス
Ｌ４  蒸気ライン
Ｌ６  加温水ライン
ＳＭ１  蒸気
Ｗ１  供給水
Ｗ２  処理水、脱塩水
Ｗ３  加温水
Ｗ４  ボイラ給水
Ｗ１１  第１濃縮水
Ｗ２１  透過水
Ｗ２２  第２濃縮水
Ｗ４１  蒸気凝縮水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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