特開 2023-162935 蒸気発生装置及び蒸気発生システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023162935

(43)【公開日】2023-11-09

(54)【発明の名称】蒸気発生装置及び蒸気発生システム

(51)【国際特許分類】

   F22B 1/16 20060101AFI20231101BHJP

   F22B 27/14 20060101ALI20231101BHJP

【ＦＩ】

F22B1/16 Z

F22B27/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022073658

(22)【出願日】2022-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(74)【代理人】

【識別番号】100198029

【弁理士】

【氏名又は名称】綿貫 力

(72)【発明者】

【氏名】根本 晃

(72)【発明者】

【氏名】津田 将太

(72)【発明者】

【氏名】田島 嗣久

(72)【発明者】

【氏名】奥山 知視

(72)【発明者】

【氏名】大藤 朋男

(72)【発明者】

【氏名】島田 秀顕

(57)【要約】

【課題】蒸発液面を広く確保しつつ、小型化可能な蒸気発生装置及び当該蒸気発生装置を備えた蒸気発生システムを提供する。
【解決手段】実施の形態による蒸気発生装置は、加熱媒体を熱源として給水を沸騰させて蒸気を生成する蒸気発生装置である。蒸気発生装置は、給水が流入する給水流入部と、蒸気が流出する蒸気流出部と、を有する容器と、容器内に配置され、給水を沸騰させて蒸気を生成する複数の蒸発器ユニットと、を備える。蒸発器ユニットは、給水を貯留するとともに上部が開放された蒸発器タブと、加熱媒体により蒸発器タブ内の給水を加熱する加熱器と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱媒体を熱源として給水を沸騰させて蒸気を生成する蒸気発生装置であって、
前記給水が流入する給水流入部と、前記蒸気が流出する蒸気流出部と、を有する容器と、
前記容器内に配置され、前記給水を沸騰させて前記蒸気を生成する複数の蒸発器ユニットと、を備え、
前記蒸発器ユニットは、前記給水を貯留するとともに上部が開放された蒸発器タブと、前記加熱媒体により前記蒸発器タブ内の前記給水を加熱する加熱器と、を有する、蒸気発生装置。

【請求項2】

前記容器内に配置され、前記蒸発器ユニットに供給される前記給水を予熱する複数の予熱器ユニットを備え、
前記予熱器ユニットは、前記給水を貯留するとともに上部が開放された予熱器タブと、前記加熱媒体により前記予熱器タブ内の前記給水を予熱する予熱器と、を有する、請求項１に記載の蒸気発生装置。

【請求項3】

前記容器は、前記蒸発器ユニットよりも下方に位置し、前記給水流入部から流入した前記給水を貯留する給水貯留部を有する、請求項１に記載の蒸気発生装置。

【請求項4】

前記容器は、前記蒸発器ユニット及び前記予熱器ユニットよりも下方に位置し、前記予熱器タブから溢れた前記給水を貯留する給水貯留部を有する、請求項２に記載の蒸気発生装置。

【請求項5】

前記給水流入部に前記給水を供給する給水ポンプと、
前記給水貯留部内の前記給水の水位を計測する貯留部水位計と、
前記貯留部水位計により計測された前記給水貯留部内の前記給水の水位に基づいて、前記給水ポンプにより前記給水流入部に供給される前記給水の流量を調整する給水流量調整弁と、を備える、請求項３又は４に記載の蒸気発生装置。

【請求項6】

前記給水貯留部内の前記給水を前記蒸発器タブに供給する供給ポンプを備え、
前記給水貯留部は、前記蒸発器タブから溢れた前記給水を貯留し、
前記供給ポンプは、前記給水貯留部と前記蒸発器タブとの間で前記給水を循環水として循環させる、請求項３又は４に記載の蒸気発生装置。

【請求項7】

前記蒸気流出部から流出する前記蒸気の流量を計測する蒸気流量計と、
前記供給ポンプによる前記循環水の流量を計測する循環水流量計と、
前記蒸気流量計により計測された前記蒸気の流量と前記循環水流量計により計測された前記循環水の流量とに基づいて、前記供給ポンプによる前記循環水の流量を調整する循環水流量調整弁と、を備える、請求項６に記載の蒸気発生装置。

【請求項8】

前記給水貯留部内の前記給水を前記蒸発器タブに供給する供給ポンプと、
前記蒸発器タブ内の前記給水の水位を計測するタブ水位計と、
前記タブ水位計により計測された前記蒸発器タブ内の前記給水の水位に基づいて、前記供給ポンプにより前記蒸発器タブに供給される前記給水の流量を調整する供給流量調整弁と、を備える、請求項３又は４に記載の蒸気発生装置。

【請求項9】

前記蒸気流出部の上流側に配置され、前記蒸気を過熱する過熱器ユニットを備える、請求項１又は２に記載の蒸気発生装置。

【請求項10】

前記過熱器ユニットに供給される前記加熱媒体が流れる加熱媒体供給ラインと、
前記過熱器ユニットの上流側の分岐点で前記加熱媒体供給ラインから分岐し、前記加熱媒体が前記過熱器ユニットをバイパスして流れるバイパスラインと、
前記加熱媒体供給ラインの前記過熱器ユニットと前記分岐点との間に配置され、前記過熱器ユニットに供給される前記加熱媒体の流量を調整する加熱媒体流量調整弁と、
前記バイパスラインに配置され、前記バイパスラインを流れる前記加熱媒体の流量を調整するバイパス流量調整弁と、を備える、請求項９に記載の蒸気発生装置。

【請求項11】

請求項１又は２に記載の蒸気発生装置を含み、前記蒸気発生装置に供給される前記加熱媒体が循環して流れるヒートポンプシステムを備える、蒸気発生システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、蒸気発生装置及び蒸気発生システムに関する。

【背景技術】

【0002】

製造工場等では、製品を製造する際に大量の蒸気が使用される。このような製造工場では、加熱媒体を熱源として給水を沸騰させて蒸気を生成する蒸気発生装置が用いられる。

【0003】

ここで、一般的な蒸気発生装置１０５について説明する。図１０に示すように、一般的な蒸気発生装置１０５は、圧力容器１１０と、蒸発器ユニット１２０と、を備える。

【0004】

圧力容器１１０は、給水Ｗが流入する給水流入部１１１と、蒸気Ｓが流出する蒸気流出部１１５と、を有する。給水流入部１１１は、圧力容器１１０の下部に設けられている。蒸気流出部１１５は、圧力容器１１０の上部に設けられている。給水流入部１１１から流入した給水Ｗは、圧力容器１１０内に貯留される。

【0005】

蒸発器ユニット１２０は、蒸発器ヘッダ１２２と、加熱部１２７と、を有する。蒸発器ヘッダ１２２には、加熱媒体ＨＭが流入する加熱媒体流入部１２６と、加熱媒体ＨＭが流出する加熱媒体流出部１２８と、が設けられている。加熱部１２７は、圧力容器１１０内に配置されている。加熱部１２７は、加熱媒体ＨＭが流れる複数の加熱管で構成された管束を含んでいる。加熱媒体流入部１２６から流入した加熱媒体ＨＭは、加熱部１２７の各加熱管を流れて圧力容器１１０内の給水Ｗを加熱し、その後、加熱媒体流出部１２８から流出する。

【0006】

図１１に示すように、加熱部１２７は、加熱媒体ＨＭによる加熱により圧力容器１１０内の給水Ｗを沸騰させて蒸気Ｓを生成する。生成された蒸気Ｓは、湿分分離エレメント１３０を通過して蒸気Ｓに含まれる湿分が除去された後、蒸気流出部１１５から流出し、外部の蒸気利用部に供給される。

【0007】

ところが、このような蒸気発生装置１０５を、例えばヒートポンプサイクルを利用した蒸気発生システムに適用した場合、蒸発器ユニット１２０に供給される加熱媒体ＨＭが比較的低温になるため、蒸気発生装置１０５により生成される蒸気Ｓは低圧蒸気となる。低圧蒸気の特性としては、高圧蒸気に比べて、蒸気の比容積が大きいこと、液面からの深さに対する液体の沸点上昇率が大きいこと等が挙げられる。このことにより、図１２に示すように、給水Ｗの液面で激しい沸騰が起こり、多量の気泡が発生し得る。この結果、所謂プライミングによる蒸気中への液滴の同伴（キャリーオーバー）、給水の液面の揺動、装置の振動、加熱部の伝熱面のドライアウト等の問題が生じ得る。

【0008】

このことの対策として、蒸発液面に対する熱負荷を低減すること、すなわち、液面の単位面積当たりの蒸発量を低減することが考えられる。より具体的には、液面の表面積を広くしたり、図１３に示すように、加熱部１２７の管束を薄くしたりすることが考えられる。しかしながら、液面の表面積を広くした場合、給水を貯留する容器の幅が広くなり、また、加熱部の管束を薄くした場合、蒸気生成に寄与しない部分の容積が増えることになり、生成する蒸気量に対して蒸気発生装置が大型化してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００７－７１４１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、蒸発液面を広く確保しつつ、小型化可能な蒸気発生装置及び当該蒸気発生装置を備えた蒸気発生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】

【0011】

実施の形態による蒸気発生装置は、加熱媒体を熱源として給水を沸騰させて蒸気を生成する蒸気発生装置である。蒸気発生装置は、給水が流入する給水流入部と、蒸気が流出する蒸気流出部と、を有する容器と、容器内に配置され、給水を沸騰させて蒸気を生成する複数の蒸発器ユニットと、を備える。蒸発器ユニットは、給水を貯留するとともに上部が開放された蒸発器タブと、加熱媒体により蒸発器タブ内の給水を加熱する加熱器と、を有する。

【0012】

また、実施の形態による蒸気発生システムは、上述した蒸気発生装置を含み、蒸気発生装置に供給される加熱媒体が循環して流れるヒートポンプシステムを備える。

【発明の効果】

【0013】

本実施の形態によれば、蒸発液面を広く確保しつつ、小型化可能な蒸気発生装置及び当該蒸気発生装置を備えた蒸気発生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】図１は、第１の実施の形態による蒸気発生システムを示す系統図である。

【図2】図２は、図１に含まれる蒸気発生装置を示す側面断面図である。

【図3】図３は、図２の正面断面図である。

【図4】図４は、図２の蒸気発生装置における加熱媒体の流れを示す側面断面図である。

【図5】図５は、第２の実施の形態による蒸気発生装置における加熱媒体の流れを示す側面断面図である。

【図6】図６は、第３の実施の形態による蒸気発生装置を示す側面断面図である。

【図7】図７は、図６の蒸気発生装置における加熱媒体の流れを示す側面断面図である。

【図8】図８は、第４の実施の形態による蒸気発生装置を示す側面断面図である。

【図9】図９は、その他の実施の形態による蒸気発生装置を示す正面断面図である。

【図10】図１０は、一般的な蒸気発生装置を示す側面断面図である。

【図11】図１１は、一般的な蒸気発生装置における蒸気の生成の様子を説明するための正面断面図である。

【図12】図１２は、一般的な蒸気発生装置における課題を説明するための正面断面図である。

【図13】図１３は、一般的な蒸気発生装置において加熱部の管束を薄くした状態を示す正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

【0016】

（第１の実施の形態）
まず、図１～図４を参照して、第１の実施の形態による蒸気発生装置及び蒸気発生システムについて説明する。

【0017】

ここでは、まず、図１を用いて、本実施の形態による蒸気発生システムについて説明する。図１に示すように、蒸気発生システム１は、ヒートポンプシステム２と、蒸気圧縮機７と、を備える。

【0018】

ヒートポンプシステム２には、加熱媒体ＨＭが循環して流れる。図１に示すように、ヒートポンプシステム２は、蒸発器３と、媒体圧縮機４と、蒸気発生装置５と、膨張部６と、を含んでいる。これらは、配管を介して順次接続されている。加熱媒体ＨＭはこの配管内を循環して流れる。

【0019】

蒸発器３は、外部から導入された流体Ｆを熱源として加熱媒体ＨＭを加熱し、液体の加熱媒体ＨＭを蒸発させる。蒸発器３は、流体導入管３ａと、流体排出管３ｂと、に接続されている。流体導入管３ａは、加熱媒体ＨＭを加熱する流体Ｆを蒸発器３内に導入する。流体排出管３ｂは、加熱媒体ＨＭを加熱した流体Ｆを蒸発器３から排出する。蒸発器３を通過した加熱媒体ＨＭは気体となり、媒体圧縮機４に供給される。

【0020】

ここで、蒸発器３に導入される流体Ｆとしては、海水、河川の水、大気、ボイラ等の排ガス等が例示される。しかしながら、このことに限られることはなく、蒸発器３を流れる加熱媒体ＨＭの温度よりも高い温度の流体であればよい。蒸発器３において、流体Ｆは加熱媒体ＨＭと熱交換するため、流体排出管３ｂから排出される流体Ｆの温度は、流体導入管３ａから導入される流体Ｆの温度よりも低くなる。流体Ｆは、不図示のポンプ等により、外部から流体導入管３ａに導入されてもよい。

【0021】

媒体圧縮機４は、蒸発器３で蒸発した加熱媒体ＨＭを圧縮して、加熱媒体ＨＭを高温化、高圧化する。媒体圧縮機４は、駆動装置４ａにより駆動される。媒体圧縮機４を通過した加熱媒体ＨＭは、蒸気発生装置５に供給される。

【0022】

蒸気発生装置５は、加熱媒体ＨＭを熱源として給水Ｗを沸騰させて蒸気Ｓを生成する。蒸気発生装置５は、給水導入管５ａと、蒸気排出管５ｂと、に接続されている。給水導入管５ａは、給水Ｗを蒸気発生装置５内に導入する。蒸気排出管５ｂは、生成された蒸気Ｓを蒸気発生装置５から排出する。蒸気発生装置５の構成の詳細については後述する。蒸気発生装置５を通過した加熱媒体ＨＭは、膨張部６に供給される。また、蒸気発生装置５により生成された蒸気Ｓは、蒸気圧縮機７に供給される。

【0023】

膨張部６は、蒸気発生装置５で放熱した加熱媒体ＨＭを膨張させて、加熱媒体ＨＭを低温化、低圧化する。膨張部６を通過した加熱媒体ＨＭは液体となり、再び蒸発器３に供給される。膨張部６としては、例えば、膨張弁、オリフィス等が用いられる。

【0024】

蒸気圧縮機７は、蒸気発生装置５により生成された蒸気Ｓを圧縮して、蒸気Ｓを高温化、高圧化する。蒸気圧縮機７は、駆動装置７ａにより駆動される。蒸気圧縮機７において、蒸気Ｓの温度及び圧力は、例えば、蒸気利用部８で要求される蒸気Ｓの温度、圧力を考慮して調整される。蒸気圧縮機７を通過した蒸気Ｓは、蒸気利用部８に供給される。蒸気利用部８としては、例えば、製造工場の製造プロセス等が例示される。

【0025】

なお、蒸気発生システム１は、蒸気圧縮機７を備えていなくてもよく、蒸気発生装置５により生成された蒸気Ｓは、蒸気圧縮機７を介さずに蒸気利用部８に供給されてもよい。

【0026】

次に、図２～図４を用いて、上述した蒸気発生装置５の構成について説明する。

【0027】

図２及び図３に示すように、蒸気発生装置５は、容器１０と、複数の蒸発器ユニット２０と、湿分分離エレメント３０と、過熱器ユニット４０と、を備える。

【0028】

図２及び図３に示すように、容器１０は、中空の略円柱状に形成されている。容器１０は、給水流入部１１と、給水貯留部１２と、給水流出部１３と、給水供給部１４と、蒸気流出部１５と、を有する。

【0029】

給水流入部１１は、給水導入管５ａに接続されている。給水流入部１１は、給水導入管５ａを流れた給水Ｗを容器１０内に流入させる。給水流入部１１は、容器１０の下部に設けられていてもよい。給水流入部１１から流入した給水Ｗは、給水貯留部１２に貯留される。

【0030】

ここで、給水導入管５ａに、給水ポンプＰ１が設けられていてもよい。この給水ポンプＰ１の駆動により、給水Ｗが給水導入管５ａを流れて、給水流入部１１に供給されてもよい。

【0031】

また、給水導入管５ａに、給水流量調整弁Ｖ１が設けられていてもよい。給水流量調整弁Ｖ１は、給水ポンプＰ１の下流側に設けられていてもよい。給水流量調整弁Ｖ１の開度を変更することで、給水ポンプＰ１により給水流入部１１に供給される給水Ｗの流量が調整されてもよい。

【0032】

給水貯留部１２は、給水流入部１１から流入した給水Ｗを貯留する。給水貯留部１２は、容器１０の下部に設けられている。給水貯留部１２は、後述する蒸発器ユニット２０よりも下方に位置している。給水貯留部１２は、後述する蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗも貯留する。給水貯留部１２に貯留された給水Ｗは、給水流出部１３から流出する。

【0033】

給水流出部１３は、給水供給管５ｃに接続されている。給水流出部１３は、給水貯留部１２に貯留された給水Ｗを給水供給管５ｃに流出させる。給水流出部１３は、給水貯留部１２の下部に設けられていてもよい。給水流出部１３から流出した給水Ｗは、給水供給管５ｃを通って給水供給部１４に供給される。

【0034】

給水供給部１４は、給水供給管５ｃと蒸発器タブ２１とに接続されている。給水供給部１４は、後述する蒸発器タブ２１の下部領域２１ａに接続されていてもよい。給水供給管５ｃから給水供給部１４に供給された給水Ｗは、この給水供給部１４を介して蒸発器タブ２１に供給される。

【0035】

ここで、給水供給管５ｃに、供給ポンプＰ２が設けられていてもよい。この供給ポンプＰ２の駆動により、給水貯留部１２内の給水Ｗが給水供給管５ｃを流れて、給水供給部１４を介して蒸発器タブ２１に供給されてもよい。上述したように、給水貯留部１２は、蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗを貯留する。このため、供給ポンプＰ２は、給水貯留部１２と蒸発器タブ２１との間で給水Ｗを循環水として循環させる。

【0036】

また、給水供給管５ｃに、循環水流量調整弁Ｖ２が設けられていてもよい。循環水流量調整弁Ｖ２は、供給ポンプＰ２の下流側に設けられていてもよい。循環水流量調整弁Ｖ２の開度を変更することで、供給ポンプＰ２により蒸発器タブ２１に供給される給水Ｗの流量、すなわち供給ポンプＰ２による循環水の流量が調整されてもよい。

【0037】

蒸気流出部１５は、蒸気排出管５ｂに接続されている。蒸気流出部１５は、蒸発器ユニット２０により生成された蒸気Ｓを容器１０内から蒸気排出管５ｂに流出させる。蒸気流出部１５は、容器１０の上部に設けられていてもよい。蒸気流出部１５から流出した蒸気Ｓは、蒸気排出管５ｂを通って、上述した蒸気圧縮機７に供給される。

【0038】

図２及び図３に示すように、容器１０内には、複数の蒸発器ユニット２０が配置されている。図２及び図３に示す例においては、８つの蒸発器ユニット２０が配置されている。より具体的には、上方に４つの蒸発器ユニット２０が同じ高さで配置されるとともに、下方に４つの蒸発器ユニット２０が同じ高さで配置されている。蒸発器ユニット２０は、不図示の支持部により容器１０内に支持されていてもよい。

【0039】

蒸発器ユニット２０は、給水Ｗを沸騰させて蒸気Ｓを生成する。図２に示すように、蒸発器ユニット２０は、蒸発器タブ２１と、加熱器２５と、を有する。

【0040】

蒸発器タブ２１は、上部が開放された略直方体状の箱形に形成されている。蒸発器タブ２１は、給水供給部１４から供給された給水Ｗを貯留する。蒸発器タブ２１内には、多孔板２２が配置されていてもよい。多孔板２２は、複数の貫通孔２２ａが形成された板状の部材である。この多孔板２２により、蒸発器タブ２１内が下部領域２１ａと上部領域２１ｂとに区画される。給水供給部１４から供給された給水Ｗは、まず下部領域２１ａを流れる。そして、下部領域２１ａ内の給水Ｗは、多孔板２２の貫通孔２２ａを通って上部領域２１ｂに供給される。このような多孔板２２により、上部領域２１ｂに供給される給水Ｗの流量を均一化することができる。

【0041】

図２及び図３に示すように、同じ高さで隣り合う蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１は、連通管２３により連結されていてもよい。連通管２３は、隣り合う蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１を互いに連通させる。連通管２３は、蒸発器タブ２１の下部領域２１ａで連結されて、下部領域２１ａを互いに連通させてもよい。また、連通管２３は、蒸発器タブ２１の上部領域２１ｂで連結されて、上部領域２１ｂを互いに連通させてもよい。このことにより、給水供給部１４から一の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に供給された給水Ｗは、連通管２３を通って、隣り合う他の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に供給されることができる。また、各蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１内の給水Ｗの液面の高さを、同じ高さに揃えることができる。

【0042】

蒸発器タブ２１の受容可能量を超えて供給された給水Ｗは、蒸発器タブ２１の上部から溢れる。図２に示すように、上方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗは、下方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に供給されてもよい。図２に示す例においては、下方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１は、上方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗを受ける受水部２４を有する。受水部２４は、隣り合う蒸発器ユニット２０の間に配置されている。受水部２４は、蒸発器タブ２１の下部領域２１ａと連通しており、受水部２４で受けた給水Ｗは、下部領域２１ａに供給される。そして、下部領域２１ａ内の給水Ｗは、多孔板２２の貫通孔２２ａを通って上部領域２１ｂに供給される。また、図２に示すように、下方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗは、給水貯留部１２に供給され、貯留される。

【0043】

加熱器２５は、加熱媒体ＨＭにより蒸発器タブ２１内の給水Ｗを加熱する。加熱器２５は、蒸発器タブ２１内に配置されている。図２に示す例においては、加熱器２５は、蒸発器タブ２１の上部領域２１ｂに配置されている。このため、加熱器２５は、蒸発器タブ２１の上部領域２１ｂ内の給水Ｗを加熱する。

【0044】

図２に示すように、加熱器２５は、所謂チューブ式の熱交換器であってもよい。図２に示す例においては、加熱器２５は、入口ヘッダ２６と、加熱部２７と、出口ヘッダ２８と、を有する。入口ヘッダ２６には、加熱媒体ＨＭが流入する加熱媒体流入部２６ａが設けられている。加熱部２７は、複数の加熱管２７ａで構成されている。各加熱管２７ａには、加熱媒体流入部２６ａから流入した加熱媒体ＨＭが流れる。各加熱管２７ａを流れる加熱媒体ＨＭは、蒸発器タブ２１内の給水Ｗを加熱する。出口ヘッダ２８には、加熱媒体ＨＭが流出する加熱媒体流出部２８ａが設けられている。各加熱管２７ａを流れた加熱媒体ＨＭは、加熱媒体流出部２８ａから流出する。

【0045】

なお、図２に示す例においては、加熱部２７だけでなく、入口ヘッダ２６及び出口ヘッダ２８も、蒸発器タブ２１内に配置されている。しかしながら、このことに限られることはなく、少なくとも加熱部２７の一部が蒸発器タブ２１内に配置されていればよく、入口ヘッダ２６及び出口ヘッダ２８は、蒸発器タブ２１の外側に配置されていてもよい。

【0046】

このようにして、加熱器２５は、加熱媒体ＨＭによる加熱により蒸発器タブ２１内の給水Ｗを沸騰させて蒸気Ｓを生成する。生成された蒸気Ｓは、蒸発器タブ２１の上部から放出され、容器１０内の上部に向かう。

【0047】

図２及び図３に示すように、容器１０内の上部には、湿分分離エレメント３０が配置されている。湿分分離エレメント３０は、蒸発器ユニット２０よりも上方に位置している。湿分分離エレメント３０は、蒸気Ｓに含まれる湿分を分離して除去する。湿分分離エレメント３０を通過した蒸気Ｓは、湿分が除去され、更に容器１０内の上部に向かう。

【0048】

図２及び図３に示すように、容器１０内の上部には、過熱器ユニット４０が設けられている。過熱器ユニット４０は、湿分分離エレメント３０よりも上方に位置している。また、過熱器ユニット４０は、蒸気流出部１５の上流側に配置されている。

【0049】

過熱器ユニット４０は、蒸気Ｓを過熱する。図２に示すように、過熱器ユニット４０は、入口ヘッダ４１と、過熱部４２と、出口ヘッダ４３と、を有する。入口ヘッダ４１には、加熱媒体ＨＭが流入する加熱媒体流入部４１ａが設けられている。過熱部４２は、複数の過熱管４２ａで構成されている。各過熱管４２ａには、加熱媒体流入部４１ａから流入した加熱媒体ＨＭが流れる。各過熱管４２ａを流れる加熱媒体ＨＭは、過熱器ユニット４０を通過する蒸気Ｓを過熱する。出口ヘッダ４３には、加熱媒体ＨＭが流出する加熱媒体流出部４３ａが設けられている。各過熱管４２ａを流れた加熱媒体ＨＭは、加熱媒体流出部４３ａから流出する。

【0050】

過熱器ユニット４０により過熱された蒸気Ｓは、過熱蒸気になり、蒸気流出部１５から流出する。蒸気流出部１５から流出した蒸気Ｓは、蒸気排出管５ｂを通って、蒸気圧縮機７に供給される。

【0051】

ここで、図４を用いて、蒸気発生装置５における加熱媒体ＨＭの流れについて説明する。図４に示すように、蒸気発生装置５は、加熱媒体供給ラインＬを備える。加熱媒体供給ラインＬには、過熱器ユニット４０及び各蒸発器ユニット２０に供給される加熱媒体ＨＭが流れる。図４に示す例においては、加熱媒体供給ラインＬは、第１供給ラインＬ１と、第２供給ラインＬ２と、排出ラインＬｅと、を含んでいる。

【0052】

第１供給ラインＬ１は、過熱器ユニット４０の加熱媒体流入部４１ａに接続されている。第１供給ラインＬ１には、媒体圧縮機４からの加熱媒体ＨＭが流れる。第１供給ラインＬ１を流れた加熱媒体ＨＭは、加熱媒体流入部４１ａから過熱器ユニット４０内に流入する。

【0053】

第２供給ラインＬ２は、過熱器ユニット４０の加熱媒体流出部４３ａに接続されている。第２供給ラインＬ２には、過熱器ユニット４０から流出した加熱媒体ＨＭが流れる。また、第２供給ラインＬ２は、分岐して各蒸発器ユニット２０の加熱媒体流入部２６ａに接続されている。第２供給ラインＬ２を流れた加熱媒体ＨＭは、各加熱媒体流入部２６ａから対応する蒸発器ユニット２０内に流入する。ここで、第２供給ラインＬ２を流れる加熱媒体ＨＭの温度は、第１供給ラインＬ１を流れる加熱媒体ＨＭの温度よりも低くなる。

【0054】

排出ラインＬｅは、各蒸発器ユニット２０の加熱媒体流出部２８ａに接続されている。排出ラインＬｅは、各蒸発器ユニット２０から流出した加熱媒体ＨＭが流れる。排出ラインＬｅを流れた加熱媒体ＨＭは、膨張部６に供給される。ここで、排出ラインＬｅを流れる加熱媒体ＨＭの温度は、第２供給ラインＬ２を流れる加熱媒体ＨＭの温度よりも低くなる。

【0055】

このようにして、加熱媒体ＨＭは、加熱媒体供給ラインＬを流れ、過熱器ユニット４０に供給されて蒸気Ｓを過熱するとともに、各蒸発器ユニット２０に供給されて給水Ｗを加熱する。

【0056】

また、図２に示すように、蒸気発生装置５は、貯留部水位計Ｇ１を備えていてもよい。貯留部水位計Ｇ１は、給水貯留部１２に設けられている。貯留部水位計Ｇ１は、給水貯留部１２内の給水Ｗの水位を計測することができる。貯留部水位計Ｇ１としては、例えば、差圧式レベル計が用いられる。しかしながら、このことに限られることはなく、フロート式レベル計、超音波式レベル計等、任意の水位計を用いてもよい。

【0057】

この場合、給水流量調整弁Ｖ１は、貯留部水位計Ｇ１により計測された給水貯留部１２内の給水Ｗの水位に基づいて、給水ポンプＰ１により給水流入部１１に供給される給水Ｗの流量が調整されてもよい。例えば、給水貯留部１２内の給水Ｗの水位が第１閾値よりも小さい場合、給水流量調整弁Ｖ１の開度を大きくして、給水ポンプＰ１により給水流入部１１に供給される給水Ｗの流量を増大させてもよい。また、給水貯留部１２内の給水Ｗの水位が第２閾値よりも大きい場合、給水流量調整弁Ｖ１の開度を小さくして、給水ポンプＰ１により給水流入部１１に供給される給水Ｗの流量を減少させてもよい。ここで、第２閾値は、第１閾値よりも大きい値である。

【0058】

また、図２に示すように、蒸気発生装置５は、蒸気流量計Ｆ１と、循環水流量計Ｆ２と、を備えていてもよい。蒸気流量計Ｆ１は、蒸気排出管５ｂに設けられている。蒸気流量計Ｆ１は、蒸気流出部１５から流出する蒸気Ｓの流量を計測することができる。循環水流量計Ｆ２は、給水供給管５ｃに設けられている。図２に示す例においては、循環水流量計Ｆ２は、循環水流量調整弁Ｖ２の下流側に設けられている。循環水流量計Ｆ２は、供給ポンプＰ２により蒸発器タブ２１に供給される給水Ｗの流量、すなわち供給ポンプＰ２による循環水の流量を計測することができる。

【0059】

この場合、循環水流量調整弁Ｖ２は、蒸気流量計Ｆ１により計測された蒸気Ｓの流量と循環水流量計Ｆ２により計測された循環水の流量とに基づいて、供給ポンプＰ２による循環水の流量が調整されてもよい。例えば、蒸気Ｓの流量に対する循環水の流量が所定比率になるように、循環水流量調整弁Ｖ２の開度を変更して、供給ポンプＰ２による循環水の流量を調整してもよい。ここで、所定比率は１よりも大きい値である。例えば、循環水の流量が蒸気Ｓの流量の２倍、３倍等になるように循環水の流量を調整してもよい。

【0060】

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

【0061】

蒸気発生システム１が稼働すると、ヒートポンプシステム２に加熱媒体ＨＭが循環して流れる（図１参照）。より具体的には、蒸発器３に供給された液体の加熱媒体ＨＭは、外部から蒸発器３内に導入された流体Ｆとの熱交換により加熱されて蒸発する。蒸発器３で蒸発した加熱媒体ＨＭは、媒体圧縮機４で高温化、高圧化される。媒体圧縮機４から蒸気発生装置５に供給された加熱媒体ＨＭは、蒸気発生装置５で給水Ｗとの熱交換により放熱する。蒸気発生装置５で放熱した加熱媒体ＨＭは、膨張部６で膨張し、低温化、低圧化されて液体となる。膨張部６で液体となった加熱媒体ＨＭは、再び蒸発器３に供給される。

【0062】

ここで、媒体圧縮機４からの加熱媒体ＨＭは、加熱媒体供給ラインＬを流れて蒸気発生装置５の過熱器ユニット４０及び各蒸発器ユニット２０に供給される（図４参照）。より具体的には、媒体圧縮機４からの加熱媒体ＨＭは、第１供給ラインＬ１を流れて、加熱媒体流入部４１ａから過熱器ユニット４０内に流入する。過熱器ユニット４０内に流入した加熱媒体ＨＭは、過熱器ユニット４０の各過熱管４２ａを流れる。各過熱管４２ａを流れた加熱媒体ＨＭは、加熱媒体流出部４３ａから流出し、第２供給ラインＬ２を流れる。第２供給ラインＬ２を流れた加熱媒体ＨＭは、各加熱媒体流入部２６ａから対応する蒸発器ユニット２０内に流入する。蒸発器ユニット２０内に流入した加熱媒体ＨＭは、蒸発器ユニット２０の各加熱管２７ａを流れる。各加熱管２７ａを流れた加熱媒体ＨＭは、加熱媒体流出部２８ａから流出し、排出ラインＬｅを流れる。排出ラインＬｅを流れた加熱媒体ＨＭは、膨張部６に供給される。

【0063】

また、蒸気発生装置５において、加熱媒体ＨＭを熱源として給水Ｗが沸騰されて蒸気Ｓが生成される（図２及び図３参照）。より具体的には、まず、給水ポンプＰ１の駆動により、給水Ｗが給水導入管５ａを流れて、給水流入部１１に供給される。ここで、給水ポンプＰ１により給水流入部１１に供給される給水Ｗの流量は、貯留部水位計Ｇ１により計測された給水貯留部１２内の給水Ｗの水位に基づいて、給水流量調整弁Ｖ１により調整される。給水流入部１１に供給された給水Ｗは、給水流入部１１から容器１０内に流入し、給水貯留部１２に貯留される。

【0064】

続いて、供給ポンプＰ２の駆動により、給水貯留部１２内の給水Ｗは、給水流出部１３から流出し、給水供給管５ｃを流れて、給水供給部１４を介して蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に供給される。ここで、供給ポンプＰ２により蒸発器タブ２１に供給される給水Ｗ（循環水）の流量は、蒸気流量計Ｆ１により計測された蒸気Ｓの流量と循環水流量計Ｆ２により計測された給水Ｗ（循環水）の流量とに基づいて、循環水流量調整弁Ｖ２により調整される。蒸発器タブ２１に供給された給水Ｗは、下部領域２１ａを流れて、多孔板２２の貫通孔２２ａを通って上部領域２１ｂに供給される。また、連通管２３を通って、隣り合う他の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に供給される。

【0065】

次に、蒸発器ユニット２０の加熱器２５により、蒸発器タブ２１内の給水Ｗが加熱される。より具体的には、蒸発器ユニット２０の各加熱管２７ａを流れる加熱媒体ＨＭにより、蒸発器タブ２１の上部領域２１ｂ内の給水Ｗが加熱される。この加熱媒体ＨＭによる加熱により、蒸発器タブ２１内の給水Ｗが沸騰して蒸気Ｓが生成される。生成された蒸気Ｓは、蒸発器タブ２１の上部から放出される。

【0066】

一方、蒸発器タブ２１の受容可能量を超えて供給された給水Ｗは、蒸発器タブ２１の上部から溢れる。上方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗは、下方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に供給される。また、下方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗは、給水貯留部１２に供給され、貯留される。給水貯留部１２に貯留された給水Ｗは、供給ポンプＰ２の駆動により、再び蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に供給される。このようにして、給水Ｗは、給水貯留部１２と蒸発器タブ２１との間を循環水として循環する。

【0067】

そして、蒸発器タブ２１の上部から放出された蒸気Ｓは、湿分分離エレメント３０を通過し、湿分が除去される。湿分が除去された蒸気Ｓは、過熱器ユニット４０により過熱される。より具体的には、過熱器ユニット４０の各過熱管４２ａを流れる加熱媒体ＨＭにより、過熱器ユニット４０を通過する蒸気Ｓが過熱される。過熱された蒸気Ｓ（過熱蒸気）は、蒸気流出部１５から流出する。蒸気流出部１５から流出した蒸気Ｓは、蒸気排出管５ｂを通って、蒸気圧縮機７に供給される。

【0068】

その後、蒸気発生装置５により生成された蒸気Ｓは、蒸気圧縮機７で圧縮されて、高温化、高圧化される。蒸気圧縮機７を通過した蒸気Ｓは、蒸気利用部８に供給される。

【0069】

このように本実施の形態によれば、蒸発器ユニット２０は、給水Ｗを貯留するとともに上部が開放された蒸発器タブ２１と、加熱媒体ＨＭにより蒸発器タブ２１内の給水Ｗを加熱する加熱器２５と、を有する。このような蒸発器ユニット２０が容器１０内に複数配置されていることにより、蒸発液面を広く確保することができる。また、容器１０内のスペースを有効活用することにより、生成する蒸気量に対して蒸気発生装置５を小型化することができる。このため、蒸発液面を広く確保しつつ、小型化可能な蒸気発生装置５及び当該蒸気発生装置５を備えた蒸気発生システム１を提供することができる。

【0070】

また、本実施の形態によれば、容器１０は、蒸発器ユニット２０よりも下方に位置し、給水流入部１１から流入した給水Ｗを貯留する給水貯留部１２を有する。このように給水流入部１１からの給水Ｗを、まずは容器１０内の給水貯留部１２に貯留させる構成とすることで、各蒸発器ユニット２０に直接給水Ｗを供給する場合に比べて、蒸気発生装置５の構成を簡易化することができる。また、容器１０に給水Ｗを貯留するタンクとしての機能を持たせることで、別途タンクを設けることを不要にすることができ、系統運用の安定性を高めることができる。

【0071】

また、本実施の形態によれば、貯留部水位計Ｇ１により計測された給水貯留部１２内の給水Ｗの水位に基づいて、給水ポンプＰ１により給水流入部１１に供給される給水Ｗの流量が調整する給水流量調整弁Ｖ１が設けられている。このことにより、給水貯留部１２内の給水Ｗの水位を調整することができ、給水貯留部１２内の給水Ｗが不足したり、給水貯留部１２内の給水Ｗが蒸発器タブ２１内の給水Ｗの液面に達したりすることを回避することができる。このため、加熱部２７に給水Ｗを安定して供給することにより加熱部２７の伝熱面のドライアウトを防止するとともに、蒸発液面の減少を防止することができる。

【0072】

また、本実施の形態によれば、給水貯留部１２は、蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗを貯留し、供給ポンプＰ２は、給水貯留部１２と蒸発器タブ２１との間で給水Ｗを循環水として循環させる。このような給水Ｗの循環構成により、簡易な制御で、蒸発器タブ２１内を給水Ｗで満たすことができる。このため、加熱部２７の伝熱面のドライアウトを防止することができる。また、蒸発器タブ２１内の給水Ｗの液面で激しい沸騰が起こることを抑制することができ、蒸気Ｓ中への液滴の同伴（キャリーオーバー）を抑制することができる。また、蒸発器タブ２１内の給水Ｗの液面を安定化することができ、装置の振動も抑制することができる。

【0073】

また、本実施の形態によれば、蒸気流量計Ｆ１により計測された蒸気Ｓの流量と循環水流量計Ｆ２により計測された循環水の流量とに基づいて、供給ポンプＰ２による循環水の流量を調整する循環水流量調整弁Ｖ２が設けられている。このことにより、生成される蒸気Ｓの流量よりも多い流量の給水Ｗを蒸発器タブ２１に供給することができ、蒸発器タブ２１内を給水Ｗで確実に満たすことができる。このため、加熱部２７の伝熱面のドライアウトを効果的に防止することができる。また、蒸気Ｓの流量に対する循環水の流量を、運転状態に応じて所定比率になるように調整することができ、供給ポンプＰ２の動力及び蒸気生成の安定性を最適化することができる。

【0074】

また、本実施の形態によれば、蒸気流出部１５の上流側に配置され、蒸気Ｓを過熱する過熱器ユニット４０が設けられている。このことにより、生成した蒸気Ｓを過熱蒸気にして蒸気圧縮機７に供給することができる。

【0075】

（第２の実施の形態）
次に、図５を参照して、第２の実施の形態による蒸気発生装置及び蒸気発生システムについて説明する。

【0076】

図５に示す第２の実施の形態においては、蒸気発生装置が、バイパスラインと、加熱媒体流量調整弁と、バイパス流量調整弁と、を備える点が主に異なる。他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0077】

図５に示すように、本実施の形態による蒸気発生装置５は、バイパスラインＬｂと、加熱媒体流量調整弁Ｖ３と、バイパス流量調整弁Ｖ４と、を更に備える。

【0078】

バイパスラインＬｂは、過熱器ユニット４０の上流側の分岐点Ｐｂで加熱媒体供給ラインＬから分岐している。また、バイパスラインＬｂは、過熱器ユニット４０の下流側であって、蒸発器ユニット２０の上流側の合流点Ｐｃで加熱媒体供給ラインＬと合流している。すなわち、バイパスラインＬｂの一端は、分岐点Ｐｂで第１供給ラインＬ１に接続され、バイパスラインＬｂの他端は、合流点Ｐｃで第２供給ラインＬ２に接続されている。バイパスラインＬｂは、加熱媒体ＨＭが過熱器ユニット４０をバイパスして流れるようになっている。すなわち、媒体圧縮機４からの加熱媒体ＨＭの一部は、第１供給ラインＬ１を流れて過熱器ユニット４０に供給されるが、加熱媒体ＨＭの残りは、バイパスラインＬｂを流れて過熱器ユニット４０をバイパスするようになっている。過熱器ユニット４０をバイパスした加熱媒体ＨＭは、第２供給ラインＬ２を流れて、各蒸発器ユニット２０に供給される。

【0079】

加熱媒体供給ラインＬには、加熱媒体流量調整弁Ｖ３が設けられている。加熱媒体流量調整弁Ｖ３は、加熱媒体供給ラインＬの過熱器ユニット４０と分岐点Ｐｂとの間に配置されている。すなわち、加熱媒体流量調整弁Ｖ３は、第１供給ラインＬ１の分岐点Ｐｂの下流側に配置されている。加熱媒体流量調整弁Ｖ３の開度を変更することで、第１供給ラインＬ１を流れて過熱器ユニット４０に供給される加熱媒体ＨＭの流量を調整することができる。

【0080】

バイパスラインＬｂには、バイパス流量調整弁Ｖ４が設けられている。バイパス流量調整弁Ｖ４の開度を変更することで、バイパスラインＬｂを流れて過熱器ユニット４０をバイパスする加熱媒体ＨＭの流量を調整することができる。

【0081】

すなわち、媒体圧縮機４からの加熱媒体ＨＭの一部は、第１供給ラインＬ１を流れて、加熱媒体流入部４１ａから過熱器ユニット４０内に流入する。ここで、加熱媒体流量調整弁Ｖ３により、過熱器ユニット４０に供給される加熱媒体ＨＭの流量を調整することができる。また、加熱媒体ＨＭの残りは、バイパスラインＬｂを流れて、過熱器ユニット４０をバイパスする。過熱器ユニット４０をバイパスした加熱媒体ＨＭは、第２供給ラインＬ２を流れて、各蒸発器ユニット２０に供給される。ここで、バイパス流量調整弁Ｖ４により、バイパスラインＬｂを流れる加熱媒体ＨＭの流量を調整することができる。

【0082】

このように本実施の形態によれば、過熱器ユニット４０に供給される加熱媒体ＨＭの流量を調整する加熱媒体流量調整弁Ｖ３と、バイパスラインＬｂを流れる加熱媒体ＨＭの流量を調整するバイパス流量調整弁Ｖ４と、が設けられている。このことにより、過熱器ユニット４０に供給される加熱媒体ＨＭの流量と、バイパスラインＬｂを流れて各蒸発器ユニット２０に供給される加熱媒体ＨＭの流量とをそれぞれ調整することができる。このため、過熱器ユニット４０の過熱温度を制御して過熱蒸気の温度を調整したり、蒸発器ユニット２０の加熱温度を制御して生成蒸気量を調整したりすることができる。

【0083】

（第３の実施の形態）
次に、図６及び図７を参照して、第３の実施の形態による蒸気発生装置及び蒸気発生システムについて説明する。

【0084】

図６及び図７に示す第３の実施の形態においては、蒸気発生装置が、容器内に配置され、蒸発器ユニットに供給される給水を予熱する複数の予熱器ユニットを備える点が主に異なる。他の構成は、図１～図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６及び図７において、図１～図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0085】

図６に示すように、本実施の形態による蒸気発生装置５は、複数の予熱器ユニット５０を備える。

【0086】

図６に示すように、予熱器ユニット５０は、容器１０内に配置されている。図６に示す例においては、４つの予熱器ユニット５０が配置されている。ここで、図示は省略するが、図３と同様、図６の奥行方向にも蒸発器ユニット２０及び予熱器ユニット５０がそれぞれ配置されているものとする。すなわち、上方に４つの蒸発器ユニット２０が同じ高さで配置されるとともに、下方に４つの予熱器ユニット５０が同じ高さで配置されている。予熱器ユニット５０は、不図示の支持部により容器１０内に支持されていてもよい。

【0087】

予熱器ユニット５０は、蒸発器ユニット２０に供給される給水Ｗを予熱する。図６に示すように、予熱器ユニット５０は、予熱器タブ５１と、予熱器５５と、を有する。

【0088】

予熱器タブ５１は、蒸発器タブ２１と同様、上部が開放された略直方体状の箱形に形成されている。本実施の形態においては、予熱器タブ５１は、給水流入部１１に接続されている。このため、給水流入部１１は、給水導入管５ａを流れた給水Ｗを予熱器タブ５１内に流入させる。予熱器タブ５１は、給水流入部１１から流入した給水Ｗを貯留する。図６に示すように、予熱器タブ５１内には、給水Ｗの流入方向に沿って入れ子状に複数のガイド板５２が配置されていてもよい。このようなガイド板５２により、給水流入部１１から流入した給水Ｗは、予熱器タブ５１内をジグザグに流れることができる。このため、予熱器タブ５１内の給水Ｗの予熱効率を向上させることができる。

【0089】

予熱器タブ５１の上部の給水供給部１４とは反対側の部分は、給水Ｗが流出するように切り落されていてもよく、予熱器タブ５１内の給水Ｗは、この部分から溢れるようになっていてもよい。給水貯留部１２は、予熱器ユニット５０よりも下方に位置している。このため、図６に示すように、予熱器ユニット５０の予熱器タブ５１から溢れた給水Ｗは、給水貯留部１２に供給され、貯留される。また、本実施の形態においては、図６に示すように、上方の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１から溢れた給水Ｗも、給水貯留部１２に供給され、貯留される。

【0090】

予熱器５５は、加熱媒体ＨＭにより予熱器タブ５１内の給水Ｗを予熱する。予熱器５５は、予熱器タブ５１内に配置されている。

【0091】

図６に示すように、予熱器５５は、所謂チューブ式の熱交換器であってもよい。図６に示す例においては、予熱器５５は、入口ヘッダ５６と、予熱部５７と、出口ヘッダ５８と、を有する。入口ヘッダ５６には、加熱媒体ＨＭが流入する加熱媒体流入部５６ａが設けられている。予熱部５７は、複数の予熱管５７ａで構成されている。各予熱管５７ａには、加熱媒体流入部５６ａから流入した加熱媒体ＨＭが流れる。各予熱管５７ａを流れる加熱媒体ＨＭは、予熱器タブ５１内の給水Ｗを予熱する。出口ヘッダ５８には、加熱媒体ＨＭが流出する加熱媒体流出部５８ａが設けられている。各予熱管５７ａを流れた加熱媒体ＨＭは、加熱媒体流出部５８ａから流出する。

【0092】

なお、図６に示す例においては、予熱部５７だけでなく、入口ヘッダ５６及び出口ヘッダ５８も、予熱器タブ５１内に配置されている。しかしながら、このことに限られることはなく、少なくとも予熱部５７の一部が予熱器タブ５１内に配置されていればよく、入口ヘッダ５６及び出口ヘッダ５８は、予熱器タブ５１の外側に配置されていてもよい。

【0093】

このようにして、予熱部５７は、加熱媒体ＨＭにより予熱器タブ５１内の給水Ｗを予熱する。予熱された給水Ｗは、予熱器タブ５１から溢れ、給水貯留部１２に供給される。

【0094】

また、本実施の形態においては、図６に示すように、隣り合う蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１は、連通管２３により連結されていない。そして、給水供給部１４は、各蒸発器ユニット２０に対応するように複数設けられている。各給水供給部１４は、対応する蒸発器タブ２１に接続されている。このことにより、給水貯留部１２内の給水Ｗは、給水供給管５ｃを流れて、対応する給水供給部１４を介して各蒸発器タブ２１に供給される。

【0095】

次に、図７を用いて、本実施の形態による蒸気発生装置５における加熱媒体ＨＭの流れについて説明する。図７に示すように、本実施の形態による加熱媒体供給ラインＬは、第１供給ラインＬ１と、第２供給ラインＬ２と、第３供給ラインＬ３と、排出ラインＬｅと、を含んでいる。

【0096】

本実施の形態による第３供給ラインＬ３は、蒸発器ユニット２０の加熱媒体流出部２８ａと予熱器ユニット５０の加熱媒体流入部５６ａとに接続されている。第３供給ラインＬ３には、蒸発器ユニット２０から流出した加熱媒体ＨＭが流れる。第３供給ラインＬ３を流れた加熱媒体ＨＭは、加熱媒体流入部５６ａから予熱器ユニット５０に流入する。ここで、第３供給ラインＬ３を流れる流加熱媒体ＨＭの温度は、第２供給ラインＬ２を流れる加熱媒体ＨＭの温度よりも低くなる。

【0097】

また、本実施の形態による排出ラインＬｅは、各予熱器ユニット５０の加熱媒体流出部５８ａに接続されている。排出ラインＬｅは、各予熱器ユニット５０から流出した加熱媒体ＨＭが流れる。排出ラインＬｅを流れた加熱媒体ＨＭは、膨張部６に供給される。ここで、排出ラインＬｅを流れる加熱媒体ＨＭの温度は、第３供給ラインＬ３を流れる加熱媒体ＨＭの温度よりも低くなる。

【0098】

このようにして、加熱媒体ＨＭは、加熱媒体供給ラインＬを流れ、過熱器ユニット４０に供給されて蒸気Ｓを過熱するとともに、各蒸発器ユニット２０に供給されて給水Ｗを加熱し、また、各予熱器ユニット５０に供給されて給水Ｗを予熱する。

【0099】

また、図６に示すように、蒸気発生装置５は、タブ水位計Ｇ２を備えていてもよい。タブ水位計Ｇ２は、各蒸発器タブ２１に設けられていてもよい。タブ水位計Ｇ２は、蒸発器タブ２１内の給水Ｗの水位を計測することができる。タブ水位計Ｇ２としては、例えば、差圧式レベル計が用いられる。しかしながら、このことに限られることはなく、フロート式レベル計、超音波式レベル計等、任意の水位計を用いてもよい。このようなタブ水位計Ｇ２により、蒸発器タブ２１内の給水Ｗの水位を監視することができる。

【0100】

このように本実施の形態によれば、容器１０内に、蒸発器ユニット２０に供給される給水Ｗを予熱する複数の予熱器ユニット５０が配置されている。このことにより、給水流入部１１から流入した給水Ｗを、蒸発器ユニット２０に供給される前に予熱することができる。このため、蒸発器ユニット２０における給水Ｗの蒸発効率を向上させることができる。

【0101】

また、本実施の形態によれば、容器１０は、蒸発器ユニット２０及び予熱器ユニット５０よりも下方に位置し、予熱器タブ５１から溢れた給水Ｗを貯留する給水貯留部１２を有する。このように予熱器ユニット５０により予熱された給水Ｗを、まずは容器１０内の給水貯留部１２に貯留させる構成とすることで、各蒸発器ユニット２０に直接給水Ｗを供給する場合に比べて、蒸気発生装置５の構成を簡易化することができる。また、容器１０に給水Ｗを貯留するタンクとしての機能を持たせることで、別途タンクを設けることを不要にすることができ、系統運用の安定性を高めることができる。

【0102】

（第４の実施の形態）
次に、図８を参照して、第４の実施の形態による蒸気発生装置及び蒸気発生システムについて説明する。

【0103】

図８に示す第４の実施の形態においては、タブ水位計により計測された蒸発器タブ内の給水の水位に基づいて、供給ポンプにより蒸発器タブに供給される給水の流量を調整する供給流量調整弁が設けられている点が主に異なる。他の構成は、図６及び図７に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図６及び図７に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0104】

図８に示すように、本実施の形態による蒸気発生装置５は、循環水流量調整弁Ｖ２に代えて、供給流量調整弁Ｖ５を備える。

【0105】

供給流量調整弁Ｖ５は、給水供給管５ｃに設けられている。供給流量調整弁Ｖ５は、供給ポンプＰ２の下流側に設けられていてもよい。供給流量調整弁Ｖ５の開度を変更することで、供給ポンプＰ２により蒸発器タブ２１に供給される給水Ｗの流量が調整されてもよい。

【0106】

本実施の形態においては、蒸発器タブ２１内に、多孔板２２が配置されていない。また、隣り合う蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１は、連通管２３により連結されている。このことにより、隣り合う蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１内の給水Ｗの液面の高さを、同じ高さに揃えることができる。

【0107】

また、本実施の形態においては、給水供給部１４は、各蒸発器ユニット２０に対応するように複数設けられており、各給水供給部１４は、対応する蒸発器タブ２１に接続されている。このことにより、給水貯留部１２内の給水Ｗは、給水供給管５ｃを流れて、対応する給水供給部１４を介して各蒸発器タブ２１に供給される。各蒸発器タブ２１内の給水Ｗは、加熱器２５による加熱により対流し自然循環するようになっている。

【0108】

また、本実施の形態においては、一の蒸発器ユニット２０の蒸発器タブ２１に、タブ水位計Ｇ２が設けられている。

【0109】

本実施の形態においては、供給流量調整弁Ｖ５は、タブ水位計Ｇ２により計測された蒸発器タブ２１内の給水Ｗの水位に基づいて、供給ポンプＰ２により蒸発器タブ２１に供給される給水Ｗの流量が調整される。例えば、蒸発器タブ２１内の給水Ｗの水位が第３閾値よりも小さい場合、供給流量調整弁Ｖ５の開度を大きくして、供給ポンプＰ２により給水供給部１４に供給される給水Ｗの流量を増大させてもよい。また、蒸発器タブ２１内の給水Ｗの水位が第４閾値よりも大きい場合、供給流量調整弁Ｖ５の開度を小さくして、供給ポンプＰ２により給水供給部１４に供給される給水Ｗの流量を減少させてもよい。ここで、第４閾値は、第３閾値よりも大きい値である。

【0110】

このように本実施の形態によれば、タブ水位計Ｇ２により計測された蒸発器タブ２１内の給水Ｗの水位に基づいて、供給ポンプＰ２により蒸発器タブ２１に供給される給水Ｗの流量を調整する供給流量調整弁Ｖ５が設けられている。このことにより、蒸発器タブ２１内の給水Ｗの水位を管理することができ、蒸発器タブ２１内を給水Ｗで確実に満たすことができる。このため、加熱部２７の伝熱面のドライアウトを効果的に防止することができる。

【0111】

上述した各実施の形態は、適宜組み合わされてもよい。

【0112】

以上述べた実施の形態によれば、蒸発液面を広く確保しつつ、小型化可能な蒸気発生装置及び当該蒸気発生装置を備えた蒸気発生システムを提供することができる。

【0113】

（その他の実施の形態）
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0114】

例えば、上述した各実施の形態においては、容器１０が、中空の略円柱状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、容器１０の形状は任意である。例えば、図９に示すように、容器１０は、中空の略直方体状の容器形に形成されていてもよい。

【0115】

また、上述した各実施の形態においては、加熱器２５が、チューブ式の熱交換器である例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、加熱器２５の構成は任意である。例えば、加熱器２５は、プレート式の熱交換器であってもよい。この場合、加熱器２５の加熱部２７は、複数の金属板で構成され、各金属板の間を加熱媒体ＨＭが流れるようになっていてもよい。また例えば、加熱器２５は、電気ヒータ等であってもよい。予熱器５５や過熱器ユニット４０についても同様である。

【符号の説明】

【0116】

１：蒸気発生システム、５：蒸気発生装置、１０：容器、１１：給水流入部、１２：給水貯留部、１５：蒸気流出部、２０：蒸発器ユニット、２１：蒸発器タブ、２５：加熱器、４０：過熱器ユニット、５０：予熱器ユニット、５１：予熱器タブ、５５：予熱器、Ｆ１：蒸気流量計、Ｆ２：循環水流量計、Ｇ１：貯留部水位計、Ｇ２：タブ水位計、ＨＭ：加熱媒体、Ｌ：加熱媒体供給ライン、Ｌｂ：バイパスライン、Ｐ１：給水ポンプ、Ｐ２：供給ポンプ、Ｓ：蒸気、Ｖ１：給水流量調整弁、Ｖ２：循環水流量調整弁、Ｖ３：加熱媒体流量調整弁、Ｖ４：バイパス流量調整弁、Ｖ５：供給流量調整弁、Ｗ：給水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】