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(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】P2024170077
(43)【公開日】2024-12-06
(54)【発明の名称】蒸気供給システム及び蒸気供給方法
(51)【国際特許分類】
F22B 1/16 20060101AFI20241129BHJP
F25B 30/02 20060101ALI20241129BHJP
F25B 7/00 20060101ALI20241129BHJP
F25B 47/02 20060101ALI20241129BHJP
【ＦＩ】
F22B1/16 Z
F25B30/02 Z
F25B7/00 D
F25B47/02 550D
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023087037
(22)【出願日】2023-05-26
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-08-20
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】大村 峰正
(72)【発明者】
【氏名】吉田 太地
(72)【発明者】
【氏名】梅▲崎▼ 智暉
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 隆英
(72)【発明者】
【氏名】塩谷 篤
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 鷹規
(57)【要約】
【課題】熱交換器の交換が容易な蒸気供給システムを提供する。
【解決手段】蒸気供給システム１Ｂは、水を負圧に減圧して負圧水を生成する流量調整弁７と、負圧水と温水とを熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成する第１熱交換器９と、を備えている。第１熱交換器９で生成した１００℃未満の負圧蒸気を蒸気圧縮機１０でさらに圧縮して熱利用先に供給する。これにより、正圧とされた蒸気を熱利用先に対して供給することで、１００℃未満の熱を供給することができる。
【選択図】図２
【解決手段】蒸気供給システム１Ｂは、水を負圧に減圧して負圧水を生成する流量調整弁７と、負圧水と温水とを熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成する第１熱交換器９と、を備えている。第１熱交換器９で生成した１００℃未満の負圧蒸気を蒸気圧縮機１０でさらに圧縮して熱利用先に供給する。これにより、正圧とされた蒸気を熱利用先に対して供給することで、１００℃未満の熱を供給することができる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部と、
前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
を備えている蒸気供給システム。
前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
を備えている蒸気供給システム。
【請求項2】
前記第１熱交換器で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
【請求項3】
前記第１熱交換器に接続され、熱利用先と熱交換させることによって該負圧蒸気の凝縮水を生成する第２熱交換器と、
前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ供給する前記水供給部と、
を備えている請求項１又は２に記載の蒸気供給システム。
前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ供給する前記水供給部と、
を備えている請求項１又は２に記載の蒸気供給システム。
【請求項4】
前記水供給部は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ移送する水ポンプを備えている請求項３に記載の蒸気供給システム。
【請求項5】
前記水供給部は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を大気に開放する水槽と、
該水槽内に貯留されて大気圧とされた前記凝縮水を前記減圧部へ導く水供給配管と、
を備えている請求項３に記載の蒸気供給システム。
該水槽内に貯留されて大気圧とされた前記凝縮水を前記減圧部へ導く水供給配管と、
を備えている請求項３に記載の蒸気供給システム。
【請求項6】
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
【請求項7】
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
【請求項8】
前記温水循環経路には、温水の顕熱を蓄える蓄熱体が設けられ、
前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている請求項６又は７に記載の蒸気供給システム。
前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている請求項６又は７に記載の蒸気供給システム。
【請求項9】
減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、
前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給方法。
前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、蒸気供給システム及び蒸気供給方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年のカーボンニュートラル化へ向けた取り組みは、産業分野においても活発に行われている。産業分野では、消費エネルギーの約８５％が熱利用とされている。熱供給を行う主要熱源として従来から燃料焚きボイラが使用されている。これに対し、脱炭素化のためヒートポンプによる代替が鋭意検討されている。
【0003】
ヒートポンプによる蒸気生成としては、負圧蒸気を生成することが知られている（例えば特許文献１）。１００℃未満の低温で加温することで蒸気を生成できるので、省エネルギーの点で有利である。
【0004】
また、工場の各プロセスに蒸気を供給する場合、６５０ｋＷ程度の燃料焚きボイラを工場の一箇所にまとめて設置し、ヘッダを介して各プロセスに蒸気を分配する集中配置方式が多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１４－１０２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１では、熱交換器で負圧蒸気を生成する際に冷媒を用いた加熱を行っている。しかし、水（負圧蒸気）が流れる経路と冷媒が流れる経路とを有する熱交換器を用いる必要があり、熱交換器の交換が困難となるおそれがある。
【0007】
また、上述した集中配置方式に代えて、蒸気の利用側と供給側の能力を一対一対応させて、各プロセスの近傍に機器設置する分散配置とすれば、集中配置方式のような蒸気搬送ロスを減少させることができる。
【0008】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱交換器の交換が容易な蒸気供給システム及び蒸気供給方法を提供することを目的とする。
【0009】
また、分散配置が実現可能とされた蒸気供給システム及び蒸気供給方法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】
【0010】
本開示の一態様に係る蒸気供給システムは、水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部と、前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、を備えている。
【0011】
本開示の一態様に係る蒸気供給方法は、減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、を有している。
【発明の効果】
【0012】
負圧水と温水とが熱交換する熱交換器とし、何れの流路も水が流通するので、熱交換器の交換を容易とすることができる。
また、負圧蒸気を生成する程度の加熱媒体を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
また、負圧蒸気を生成する程度の加熱媒体を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の第１実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図2】本開示の第２実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図3】本開示の第３実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図4】本開示の第４実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図5】本開示の第５実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図6】本開示の第６実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図7】本開示の第７実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図8】本開示の第８実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本開示の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
蒸気供給システム１Ａは、水が流通する水流通路２を備えている。水流通路２には、流量調整弁（減圧部）７と、第１熱交換器９とが設けられている。
［第１実施形態］
以下、本開示の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
蒸気供給システム１Ａは、水が流通する水流通路２を備えている。水流通路２には、流量調整弁（減圧部）７と、第１熱交換器９とが設けられている。
【0015】
流量調整弁７には、図示しない水供給部から水が供給される。供給される水は、例えば正圧とされる。流量調整弁７は、図示しない制御部によって制御され、水供給部から送られてきた水の流量を調整するとともに減圧する。流量調整弁７で減圧することによって、例えば３０～７０ｋＰａ程度の負圧水とする。
【0016】
制御部（図示せず）は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【0017】
第１熱交換器９では、流量調整弁７から供給された負圧水と、温水流路１３を流れる温水とが熱交換する。第１熱交換器９にて、負圧水が温水によって加熱させて気化され負圧蒸気が生成される。例えば、第１熱交換器９に流入する負圧水の温度を８０℃とした場合、例えば９５℃といった１００℃未満の温水が用いられる。
第１熱交換器９としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第１熱交換器９としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0018】
第１熱交換器９にて負圧蒸気は熱利用先１５へ供給される。熱利用先１５は、例えば負圧蒸気よりも低い圧力とされている。
【0019】
以上説明した本実施形態の作用効果は以下の通りである。
流量調整弁７で水を負圧にした後に第１熱交換器９で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器９に供給する温水を１００℃未満とすることができる。
流量調整弁７で水を負圧にした後に第１熱交換器９で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器９に供給する温水を１００℃未満とすることができる。
【0020】
第１熱交換器９で生成した１００℃未満の負圧蒸気を熱利用先１５へ供給することによって、熱利用先１５に対して１００℃未満の熱を供給することができる。これにより、１００℃未満の熱を必要とする熱利用先１５の需要に応えることができる。
【0021】
負圧水と温水とが熱交換する第１熱交換器とし、何れの流路も水が流通することとしたので、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に比べて、熱交換器の交換を容易とすることができる。
【0022】
第１熱交換器９で負圧蒸気を生成するための温水を供給するために、例えば数十～数百ｋＷ程度のヒートポンプを用いて実現することができる。この容量のヒートポンプを用いれば、熱利用先１５と供給側（ヒートポンプ）の能力を一対一に対応させることができるので、工場内の各位置に蒸気供給システム１Ａを分散配置することができる。これにより、工場の一箇所にボイラをまとめて設置し、ヘッダを介して各プロセスに蒸気を分配する集中配置方式に比べて、蒸気搬送ロスを減少させることができ、熱効率を向上させることができる。
【0023】
［第２実施形態］
以下、本開示の第２実施形態について、図２を用いて説明する。本実施形態の蒸気供給システム１Ｂは、第１実施形態に対して蒸気圧縮機１０を備えている点で相違する。それ以外の構成については同様なので、同一符号を付しその説明を省略する。
以下、本開示の第２実施形態について、図２を用いて説明する。本実施形態の蒸気供給システム１Ｂは、第１実施形態に対して蒸気圧縮機１０を備えている点で相違する。それ以外の構成については同様なので、同一符号を付しその説明を省略する。
【0024】
蒸気圧縮機１０は、第１熱交換器９の下流側でかつ熱利用先１５の上流側に設けられている。蒸気圧縮機１０としては、例えば遠心圧縮機などが用いられる。蒸気圧縮機１０によって、第１熱交換器で生成された負圧蒸気が圧縮されて正圧まで昇圧される。昇圧された正圧蒸気は、熱利用先１５へと供給される。
【0025】
本実施形態によれば、第１熱交換器９で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機１０を設けたので、圧力を高めた正圧蒸気を熱利用先に供給することができる。これにより、負圧とされていない熱利用先１５に対しても熱を供給することができる。
【0026】
［第３実施形態］
以下、本開示の第３実施形態について、図３を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して水の経路等が相違する。以下の説明では、第１実施形態に対して相違する構成について説明し、同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
以下、本開示の第３実施形態について、図３を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して水の経路等が相違する。以下の説明では、第１実施形態に対して相違する構成について説明し、同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
【0027】
蒸気供給システム１Ｃは、閉ループとされた水循環経路３を備えている。水循環経路３には、水ポンプ（水供給部）５と、流量調整弁（減圧部）７と、第１熱交換器９と、第２熱交換器１１とが設けられている。
【0028】
水ポンプ５は、図示しない制御部によって制御され、水循環経路３の負圧水を吸い込んで流量調整弁７に向けて吐出する。このときに吐出される水は、加圧されて負圧のまま、又は正圧となる。水ポンプ５としては、例えば、自吸式渦巻ポンプ、ギアポンプなどを用いることができる。
【0029】
流量調整弁７及び第１熱交換器９は、第１実施形態と同様である。
【0030】
第２熱交換器１１は、熱利用先１５に設置される。熱利用先１５に対しては、１００℃未満の負圧蒸気によって加熱された熱媒（例えば水や空気など）を介して熱供給される。第２熱交換器１１と第１熱交換器９との間には蒸気圧縮機（図２の符号１０参照）のような加圧手段は設けられておらず、第１熱交換器９によって生成された負圧蒸気がそのまま第２熱交換器に導かれる。
第２熱交換器１１としては、負圧蒸気と熱利用先１５の熱媒とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第２熱交換器１１としては、負圧蒸気と熱利用先１５の熱媒とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0031】
第２熱交換器１１にて負圧蒸気は熱利用先１５の熱媒に対して放熱することによって凝縮し、負圧水となる。負圧水は、水循環経路３を通り、水ポンプ５の吸込側へ導かれる。上述の通り、水循環経路３には、流量調整弁（減圧部）７、第１熱交換器９、第２熱交換器１１、水ポンプ（水供給部）５が水の循環方向に沿って、この順に設けられている。水循環経路３はこれらの構成を備えることによって、この経路のうち少なくとも減圧部７の下流側から水ポンプ５の吸込み側までの経路を負圧にすることができる。当該区画内に第１熱交換器９、第２熱交換器１１が設けられていることで、これらの熱交換器内では水の状態変化に伴う潜熱を１００℃未満の温度でも他の媒体と交換することが可能となる。
【0032】
以上説明した本実施形態の作用効果は、第１実施形態の作用交換に加え、以下の通りである。
【0033】
第２熱交換器１１で凝縮潜熱を放出して凝縮した負圧水が、水ポンプ５によって流量調整弁７へ供給されることによって水の循環系統が形成される。これにより、水の有効利用を図ることができる。
【0034】
第２熱交換器１１から導かれた負圧水を流量調整弁７へ移送する水ポンプ５を用いることで、簡便な構成とされた水循環経路３を形成することができる。
【0035】
なお、本実施形態において、第２実施形態のように蒸気圧縮機１０（図２参照）を設けることとしても良い。
【0036】
［第４実施形態］
次に、本開示の第４実施形態について、図４を用いて説明する。本実施形態は、第３実施形態の水ポンプ５（図３参照）に代えて異なる水供給部を採用した点が異なる。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
次に、本開示の第４実施形態について、図４を用いて説明する。本実施形態は、第３実施形態の水ポンプ５（図３参照）に代えて異なる水供給部を採用した点が異なる。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
【0037】
図４に示すように、本実施形態の蒸気供給システム１Ｄは、水供給部１７を備えている。水供給部１７は、水ポンプ１９と、アスピレータ２１と、水槽２３とを備えている。水槽２３は、大気開放されている。したがって、水槽２３に貯留されている水は大気圧となっている。水ポンプ１９は、図示しない制御部によって制御され、水槽２３内に貯留された水を吸い上げてアスピレータ２１へと送る。アスピレータ２１は、ベンチュリ効果によって生成された低圧によって第２熱交換器１１から導かれた負圧水を吸い込み、水循環経路３の吐出配管２５から水槽２３内へ水を送る。水槽２３へ導かれることによって負圧水は大気圧となる。
【0038】
水槽２３に貯留された水に浸漬されるように、水循環経路３の水供給配管２７が設けられている。水供給配管２７を介して、水槽２３に貯留された水が流量調整弁７へと導かれる。上述の通り、本実施形態における水循環経路３には、流量調整弁（減圧部）７、第１熱交換器９、第２熱交換器１１、アスピレータ２１が水の循環方向に沿って、この順に設けられている。水循環経路３はこれらの構成を備えることによって、この経路のうち少なくとも減圧部７の下流側からアスピレータ２１の吸込み側までの経路を負圧にすることができる。当該区画内に第１熱交換器９、第２熱交換器１１が設けられていることで、これらの熱交換器内では水の状態変化に伴う潜熱を１００℃未満の温度でも他の媒体と交換することが可能となる。
【0039】
本実施形態の作用効果は、第３実施形態に加えて以下の通りである。
水循環経路３を流れる水ないし蒸気は負圧とされているため、水循環経路３を閉ループとした場合、空気が侵入すると侵入した空気を排出することが困難となる。そこで、負圧水を大気に開放する水槽２３を設け、大気圧とされた水槽２３の貯留水を、水供給配管２７を用いて流量調整弁７へ導くようにした。これにより、水循環経路３に空気が侵入した場合であっても、侵入した空気を排出することができる。
水循環経路３を流れる水ないし蒸気は負圧とされているため、水循環経路３を閉ループとした場合、空気が侵入すると侵入した空気を排出することが困難となる。そこで、負圧水を大気に開放する水槽２３を設け、大気圧とされた水槽２３の貯留水を、水供給配管２７を用いて流量調整弁７へ導くようにした。これにより、水循環経路３に空気が侵入した場合であっても、侵入した空気を排出することができる。
【0040】
［第５実施形態］
次に、本開示の第５実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を設けた点が相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第４実施形態のように水供給部１７（図４参照）を備えた蒸気供給システムに対しても本実施形態を適用することができる。
次に、本開示の第５実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を設けた点が相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第４実施形態のように水供給部１７（図４参照）を備えた蒸気供給システムに対しても本実施形態を適用することができる。
【0041】
図５に示されているように、本実施形態の蒸気供給システム１Ｅは、温水が循環して流れる温水循環経路５２を備えている。温水循環経路５２は、第１熱交換器９に接続されており、図１の温水流路１３に相当する。温水循環経路５２には、温水ポンプ５４と温水加熱熱交換器５８とが設けられている。温水ポンプ５４は、図示しない制御部によって成長され、温水循環経路５２内の温水を移送する。温水加熱熱交換器５８は、ヒートポンプ３０から導かれた加熱媒体（冷媒）によって加熱される。
【0042】
ヒートポンプ３０は、冷媒を循環させる冷媒循環経路３２を備えている。冷媒循環経路３２は、温水加熱熱交換器５８に接続されている。
【0043】
冷媒循環経路３２には、温水加熱熱交換器５８に供給する冷媒を圧縮する圧縮機３４と、温水加熱熱交換器５８にて熱交換した冷媒を減圧する膨張弁３６と、膨張弁３６で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器３８と、を備えている。
【0044】
圧縮機としては、例えばスクロール圧縮機やロータリ圧縮機などが用いられる。冷媒としては、代替フロン冷媒やＣＯ２などの自然冷媒が用いられる。蒸発器３８に導かれる熱源媒体としては水や空気が用いられる。
【0045】
本実施形態によれば、ヒートポンプ３０を用いて温水加熱熱交換器５８に供給する加熱媒体を生成することとしたので、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から所望温度に加熱された加熱媒体を生成することができる。
【0046】
［第６実施形態］
次に、本開示の第６実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態は、第５実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）が逆サイクル運転可能とされている。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、本実施形態は、第１実施形態（図１参照）、第２実施形態（図２参照）及び第４実施形態（図４参照）に対しても適用することができる。
次に、本開示の第６実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態は、第５実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）が逆サイクル運転可能とされている。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、本実施形態は、第１実施形態（図１参照）、第２実施形態（図２参照）及び第４実施形態（図４参照）に対しても適用することができる。
【0047】
本実施形態の蒸気供給システム１Ｆは、温水循環経路５２に蓄熱体５３が設けられている。蓄熱体５３は、温水加熱熱交換器５８と第１熱交換器９との間に設けられており、温水の顕熱を蓄える。蓄熱体としては、水蓄熱による蓄熱槽、多孔質体（発泡金属、金網など）などの顕熱蓄熱によるものや、パラフィンや溶融塩などの状態変化を利用した潜熱蓄熱によるものが挙げられる。
【0048】
ヒートポンプ３０は、四方弁３３を備えている。四方弁３３は図示しない制御部によって制御され、四方弁３３を切り換えることによって圧縮機３４から吐出された冷媒が温水加熱熱交換器５８へ向かうか（順サイクル）、蒸発器３８へ向かうか（逆サイクル）が決定される。逆サイクルによって圧縮機３４から吐出された冷媒が蒸発器３８へ導かれ、除霜運転（デフロストサイクル運転）を行うことができる。
【0049】
本実施形態の作用効果は、第５実施形態に加えて以下の通りである。
蒸発器３８で吸熱する熱源として空気を用いる場合、ヒートポンプ運転（順サイクル運転）している間に蒸発器３８に霜が付着するおそれがある。このときに四方弁３３を切り換えてヒートポンプ３０を逆サイクル運転とし、蒸発器３８に圧縮機３４からの吐出ガスを導いて蒸発器３８に付着した霜を除去する（デフロスト運転）。しかし、デフロスト運転を行うと、温水加熱熱交換器５８においてヒートポンプ３０から温水に熱を供給することができなくなる。そこで、温水循環経路５２に温水の顕熱を蓄える蓄熱体５３を設けることとした。これにより、デフロスト運転の際には蓄熱体５３で蓄えた熱を利用することができ、継続して温水を加熱することができる。
蒸発器３８で吸熱する熱源として空気を用いる場合、ヒートポンプ運転（順サイクル運転）している間に蒸発器３８に霜が付着するおそれがある。このときに四方弁３３を切り換えてヒートポンプ３０を逆サイクル運転とし、蒸発器３８に圧縮機３４からの吐出ガスを導いて蒸発器３８に付着した霜を除去する（デフロスト運転）。しかし、デフロスト運転を行うと、温水加熱熱交換器５８においてヒートポンプ３０から温水に熱を供給することができなくなる。そこで、温水循環経路５２に温水の顕熱を蓄える蓄熱体５３を設けることとした。これにより、デフロスト運転の際には蓄熱体５３で蓄えた熱を利用することができ、継続して温水を加熱することができる。
【0050】
［第７実施形態］
次に、本開示の第７実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態は、第２実施形態（図２参照）に対して第５実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）を適用したものである。したがって、同一の構成については同一符号を付している。
本実施形態の蒸気供給システム１Ｇのように蒸気圧縮機１０を備えた構成であっても、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を加えることによって、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から所望温度に加熱された加熱媒体を生成して温水を加熱することができる。
次に、本開示の第７実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態は、第２実施形態（図２参照）に対して第５実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）を適用したものである。したがって、同一の構成については同一符号を付している。
本実施形態の蒸気供給システム１Ｇのように蒸気圧縮機１０を備えた構成であっても、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を加えることによって、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から所望温度に加熱された加熱媒体を生成して温水を加熱することができる。
【0051】
［第８実施形態］
次に、本開示の第８実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態は、第７実施形態のヒートポンプ３０（図７参照）をカスケード式にした点で相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第１実施形態（図１参照）、第３実施形態（図３参照）及び第４実施形態（図４参照）に対しても本実施形態を適用することができる。
次に、本開示の第８実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態は、第７実施形態のヒートポンプ３０（図７参照）をカスケード式にした点で相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第１実施形態（図１参照）、第３実施形態（図３参照）及び第４実施形態（図４参照）に対しても本実施形態を適用することができる。
【0052】
図８に示すように、本実施形態の蒸気供給システム１Ｈは、カスケード式ヒートポンプ４０を備えている。カスケード式ヒートポンプ４０は、高段側ヒートポンプ４０Ａと低段側ヒートポンプ４０Ｂとを備えている。
【0053】
高段側ヒートポンプ４０Ａは、冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路４２Ａと、温水加熱熱交換器５８に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機４４Ａと、第１熱交換器９にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁４６Ａと、高段側膨張弁４６Ａで減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器４８Ａと、を備えている。
【0054】
低段側ヒートポンプ４０Ｂは、冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路４２Ｂと、高段側蒸発器４８Ａに供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機４４Ｂと、高段側蒸発器４８Ａにて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁４６Ｂと、低段側膨張弁４６Ｂで減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して冷媒を蒸発させる低段側蒸発器４８Ｂと、を備えている。
【0055】
高段側圧縮機４４Ａ及び低段側圧縮機４４Ｂとしては、例えばスクロール圧縮機やロータリ圧縮機などが用いられる。高段側と低段側で要求される圧力範囲が異なるので、使用圧力範囲において効率の良い圧縮機を使うことが好ましい。
【0056】
冷媒としては、代替フロン冷媒やＣＯ２などの自然冷媒が用いられる。冷媒は高段側冷媒循環経路４２Ａと低段側冷媒循環経路４２Ｂとで異ならせることが好ましい。例えば、高圧冷媒と低圧冷媒とを使い分けて効率を向上せることができる。
【0057】
低段側蒸発器４８Ｂに導かれる熱源媒体としては水や空気が用いられる。熱源媒体として空気を用いる場合には、低段側ヒートポンプ４０Ｂとして市販の空気熱源ヒートポンプを用いることができる。
【0058】
本実施形態によれば、高段側ヒートポンプ４０Ａと低段側ヒートポンプ４０Ｂとを有するカスケード式のヒートポンプ４０を用いることとしたので、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から加熱媒体を生成することができる。カスケード式として複数段のヒートポンプ４０Ａ，４０Ｂで熱源媒体から熱を汲み上げることができるので、高効率でヒートポンプ４０を運転することができる。
【0059】
なお、高段側ヒートポンプ４０Ａと低段側ヒートポンプ４０Ｂとの間に１又は複数のヒートポンプを設けて３段以上のカスケード式としても良い。
【0060】
以上説明した各実施形態に記載の蒸気供給システム及び蒸気供給方法は、例えば以下のように把握される。
【0061】
本開示の第１態様に係る蒸気供給システムは、水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部（７）と、前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器（９）と、を備えている。
【0062】
減圧部で水を負圧にした後に第１熱交換器で加熱媒体と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器に供給する温水を１００℃未満とすることができる。
第１熱交換器で生成した１００℃未満の負圧蒸気を熱利用先に供給することによって、熱利用先に対して１００℃未満の熱を供給することができる。これにより、１００℃未満の熱を必要とする熱利用先の需要に応えることができる。
負圧水と温水とが熱交換する熱交換器とし、何れの流路も水が流通することとしたので、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に比べて、熱交換器の交換を容易とすることができる。
また、第１熱交換器にて１００℃未満で負圧蒸気を生成する程度の温水を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
減圧部で水を負圧にした後に第１熱交換器で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器に供給する加熱媒体を１００℃未満とすることができる。
第１熱交換器としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第１熱交換器で生成した１００℃未満の負圧蒸気を熱利用先に供給することによって、熱利用先に対して１００℃未満の熱を供給することができる。これにより、１００℃未満の熱を必要とする熱利用先の需要に応えることができる。
負圧水と温水とが熱交換する熱交換器とし、何れの流路も水が流通することとしたので、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に比べて、熱交換器の交換を容易とすることができる。
また、第１熱交換器にて１００℃未満で負圧蒸気を生成する程度の温水を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
減圧部で水を負圧にした後に第１熱交換器で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器に供給する加熱媒体を１００℃未満とすることができる。
第１熱交換器としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0063】
本開示の第２態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様において、前記第１熱交換器で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機（１０）を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
【0064】
第１熱交換器で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機を設けたので、圧力を高めた正圧蒸気を熱利用先に供給することができる。これにより、負圧とされていない熱利用先に対しても熱を供給することができる。
【0065】
本開示の第３態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様又は前記第２態様において、前記第１熱交換器に接続され、熱利用先と熱交換させることによって該負圧蒸気の凝縮水を生成する第２熱交換器（１１）と、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ供給する前記水供給部（５）と、を備えている。
【0066】
第１熱交換器と接続された第２熱交換器によって熱利用側に熱を供給することとした。第２熱交換器には、第１熱交換器にて生成された負圧蒸気をそのまま供給しても良いし、蒸気圧縮機によって圧縮されて正圧となった正圧蒸気を供給しても良い。
第２熱交換器にて負圧蒸気をそのまま使用した場合には、第２熱交換器に供給する負圧蒸気を圧縮するための蒸気圧縮機を設置する必要がないので、費用およびメンテナンスの点で有利となる。
第２熱交換器で凝縮潜熱を放出して凝縮した凝縮水が、水供給部によって減圧部へ供給されることによって水の循環系統が形成される。これにより、水の有効利用を図ることができる。
第２熱交換器としては、負圧蒸気と熱利用先とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第２熱交換器にて負圧蒸気をそのまま使用した場合には、第２熱交換器に供給する負圧蒸気を圧縮するための蒸気圧縮機を設置する必要がないので、費用およびメンテナンスの点で有利となる。
第２熱交換器で凝縮潜熱を放出して凝縮した凝縮水が、水供給部によって減圧部へ供給されることによって水の循環系統が形成される。これにより、水の有効利用を図ることができる。
第２熱交換器としては、負圧蒸気と熱利用先とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0067】
本開示の第４態様に係る蒸気供給システムは、前記第３態様において、前記水供給部は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ移送する水ポンプ（５）を備えている。
【0068】
第２熱交換器から導かれた凝縮水を減圧部へ移送する水ポンプを用いることで、簡便な構成とされた水循環経路を形成することができる。
水ポンプとしては、例えば、自吸式渦巻ポンプ、ギアポンプなどを用いることができる。
水ポンプとしては、例えば、自吸式渦巻ポンプ、ギアポンプなどを用いることができる。
【0069】
本開示の第５態様に係る蒸気供給システムは、前記第３態様において、前記水供給部（１７）は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を大気に開放する水槽（２３）と、該水槽内に貯留されて大気圧とされた前記凝縮水を前記減圧部へ導く水供給配管（２７）と、を備えている。
【0070】
水循環経路を流れる水ないし蒸気は負圧とされているため、水循環経路を閉ループとした場合、空気が侵入すると侵入した空気を排出することが困難となる。そこで、負圧の凝縮水を大気に開放する水槽を設け、大気圧とされた水槽の凝縮水を、水供給配管を用いて減圧部へ導くようにした。これにより、水循環経路に空気が侵入した場合であっても、侵入した空気を大気へ排出することができる。
【0071】
本開示の第６態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様から前記第５態様のいずれかにおいて、前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプ（３０）と、を備え、前記ヒートポンプは、冷媒を循環させる冷媒循環経路（３２）と、前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機（３４）と、前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁（３６）と、前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器（３８）と、を備えている。
【0072】
ヒートポンプを用いることとしたので、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から加熱媒体を生成することができる。
【0073】
本開示の第７態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様から前記第５態様のいずれかにおいて、前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、を備え、前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプ（４０Ａ）と低段側ヒートポンプ（４０Ｂ）とを備え、前記高段側ヒートポンプは、冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路（４２Ａ）と、前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機（４４Ａ）と、前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁（４６Ａ）と、前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器（４８Ａ）と、を備え、前記低段側ヒートポンプは、冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路（４２Ｂ）と、前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機（４４Ｂ）と、前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁（４６Ｂ）と、前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器（４８Ｂ）と、を備えている。
【0074】
高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを有するカスケード式のヒートポンプによって、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から加熱媒体を生成することができる。カスケード式として複数段のヒートポンプで熱源媒体から熱を汲み上げることができるので、高効率でヒートポンプを運転することができる。
なお、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとの間に１又は複数のヒートポンプを設けて３段以上のカスケード式としても良い。
なお、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとの間に１又は複数のヒートポンプを設けて３段以上のカスケード式としても良い。
【0075】
本開示の第８態様に係る蒸気供給システムは、前記第３態様から前記第７態様のいずれかにおいて、前記温水循環経路には、温水の顕熱を蓄える蓄熱体（５３）が設けられ、前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている。
【0076】
蒸発器で吸熱する熱源として空気を用いる場合、ヒートポンプ運転している間に蒸発器に霜が付着するおそれがある。このときにヒートポンプを逆サイクル運転とし、蒸発器に圧縮機からの吐出ガスを導いて蒸発器に付着した霜を除去する（デフロスト運転）。しかし、デフロスト運転を行うと、ヒートポンプから温水に熱を供給することができなくなる。そこで、温水循環経路に温水の顕熱を蓄える蓄熱体を設けることとした。これにより、デフロスト運転の際には蓄熱体で蓄えた熱を利用することができ、継続して温水を加熱することができる。
蓄熱体としては、水蓄熱による蓄熱槽、多孔質体（発泡金属、金網など）などの顕熱蓄熱によるものや、パラフィンや溶融塩などの状態変化を利用した潜熱蓄熱によるものが挙げられる。
蓄熱体としては、水蓄熱による蓄熱槽、多孔質体（発泡金属、金網など）などの顕熱蓄熱によるものや、パラフィンや溶融塩などの状態変化を利用した潜熱蓄熱によるものが挙げられる。
【0077】
本開示の第１態様に係る蒸気供給方法は、減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、を有している。
【符号の説明】
【0078】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ 蒸気供給システム
２ 水流通路
３ 水循環経路
５ 水ポンプ（水供給部）
７ 流量調整弁（減圧部）
９ 第１熱交換器
１０ 蒸気圧縮機
１１ 第２熱交換器
１３ 温水流路
１５ 熱利用先
１７ 水供給部
１９ 水ポンプ
２１ アスピレータ
２３ 水槽
２５ 吐出配管
２７ 水供給配管
３０ ヒートポンプ
３２ 冷媒循環経路
３３ 四方弁
３４ 圧縮機
３６ 膨張弁
３８ 蒸発器
４０ ヒートポンプ
４０Ａ 高段側ヒートポンプ
４０Ｂ 低段側ヒートポンプ
４２Ａ 高段側冷媒循環経路
４２Ｂ 低段側冷媒循環経路
４４Ａ 高段側圧縮機
４４Ｂ 低段側圧縮機
４６Ａ 高段側膨張弁
４６Ｂ 低段側膨張弁
４８Ａ 高段側蒸発器
４８Ｂ 低段側蒸発器
５２ 温水循環経路
５３ 蓄熱体
５４ 温水ポンプ
５８ 温水加熱熱交換器
２ 水流通路
３ 水循環経路
５ 水ポンプ（水供給部）
７ 流量調整弁（減圧部）
９ 第１熱交換器
１０ 蒸気圧縮機
１１ 第２熱交換器
１３ 温水流路
１５ 熱利用先
１７ 水供給部
１９ 水ポンプ
２１ アスピレータ
２３ 水槽
２５ 吐出配管
２７ 水供給配管
３０ ヒートポンプ
３２ 冷媒循環経路
３３ 四方弁
３４ 圧縮機
３６ 膨張弁
３８ 蒸発器
４０ ヒートポンプ
４０Ａ 高段側ヒートポンプ
４０Ｂ 低段側ヒートポンプ
４２Ａ 高段側冷媒循環経路
４２Ｂ 低段側冷媒循環経路
４４Ａ 高段側圧縮機
４４Ｂ 低段側圧縮機
４６Ａ 高段側膨張弁
４６Ｂ 低段側膨張弁
４８Ａ 高段側蒸発器
４８Ｂ 低段側蒸発器
５２ 温水循環経路
５３ 蓄熱体
５４ 温水ポンプ
５８ 温水加熱熱交換器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部と、
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
を備えている蒸気供給システム。
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
を備えている蒸気供給システム。
【請求項2】
前記第１熱交換器で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
【請求項3】
前記第１熱交換器に接続され、熱利用先と熱交換させることによって該負圧蒸気の凝縮水を生成する第２熱交換器と、
前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ供給する前記水供給部と、
を備えている請求項１又は２に記載の蒸気供給システム。
前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ供給する前記水供給部と、
を備えている請求項１又は２に記載の蒸気供給システム。
【請求項4】
前記水供給部は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ移送する水ポンプを備えている請求項３に記載の蒸気供給システム。
【請求項5】
前記水供給部は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を大気に開放する水槽と、
該水槽内に貯留されて大気圧とされた前記凝縮水を前記減圧部へ導く水供給配管と、
を備えている請求項３に記載の蒸気供給システム。
該水槽内に貯留されて大気圧とされた前記凝縮水を前記減圧部へ導く水供給配管と、
を備えている請求項３に記載の蒸気供給システム。
【請求項6】
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
【請求項7】
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプを備え、
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている請求項６に記載の蒸気供給システム。
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている請求項６に記載の蒸気供給システム。
【請求項8】
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプを備え、
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている請求項６に記載の蒸気供給システム。
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている請求項６に記載の蒸気供給システム。
【請求項9】
前記温水循環経路には、温水の顕熱を蓄える蓄熱体が設けられ、
前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている請求項７又は８に記載の蒸気供給システム。
前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている請求項７又は８に記載の蒸気供給システム。
【請求項10】
減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給方法。
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
本開示の一態様に係る蒸気供給システムは、水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部と、前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、を備えている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
本開示の一態様に係る蒸気供給方法は、減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、を有している。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0041】
図５に示されているように、本実施形態の蒸気供給システム１Ｅは、温水が循環して流れる温水循環経路５２を備えている。温水循環経路５２は、第１熱交換器９に接続されており、図１の温水流路１３に相当する。温水循環経路５２には、温水ポンプ５４と温水加熱熱交換器５８とが設けられている。温水ポンプ５４は、図示しない制御部によって制御され、温水循環経路５２内の温水を移送する。温水加熱熱交換器５８は、ヒートポンプ３０から導かれた加熱媒体（冷媒）によって加熱される。
【手続補正書】
【提出日】2024-04-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部と、
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている蒸気供給システム。
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている蒸気供給システム。
【請求項2】
水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部と、
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている蒸気供給システム。
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている蒸気供給システム。
【請求項3】
前記第１熱交換器で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機を備えている請求項１又は２に記載の蒸気供給システム。
【請求項4】
前記温水循環経路には、温水の顕熱を蓄える蓄熱体が設けられ、
前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている請求項１又は２に記載の蒸気供給システム。
前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている請求項１又は２に記載の蒸気供給システム。
【請求項5】
減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を第１熱交換器で生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給システムを用いた蒸気供給方法であって、
前記蒸気供給システムは、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている蒸気供給方法。
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を第１熱交換器で生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給システムを用いた蒸気供給方法であって、
前記蒸気供給システムは、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、
冷媒を循環させる冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている蒸気供給方法。
【請求項6】
減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を第１熱交換器で生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給システムを用いた蒸気供給方法であって、
前記蒸気供給システムは、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている蒸気供給システム。
前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を第１熱交換器で生成する第１熱交換工程と、
を有している蒸気供給システムを用いた蒸気供給方法であって、
前記蒸気供給システムは、
前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、
前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、
前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを備え、
前記高段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路と、
前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機と、
前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁と、
前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器と、
を備え、
前記低段側ヒートポンプは、
冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路と、
前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機と、
前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁と、
前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器と、
を備えている蒸気供給システム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、蒸気供給システム及び蒸気供給方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年のカーボンニュートラル化へ向けた取り組みは、産業分野においても活発に行われている。産業分野では、消費エネルギーの約８５％が熱利用とされている。熱供給を行う主要熱源として従来から燃料焚きボイラが使用されている。これに対し、脱炭素化のためヒートポンプによる代替が鋭意検討されている。
【0003】
ヒートポンプによる蒸気生成としては、負圧蒸気を生成することが知られている（例えば特許文献１）。１００℃未満の低温で加温することで蒸気を生成できるので、省エネルギーの点で有利である。
【0004】
また、工場の各プロセスに蒸気を供給する場合、６５０ｋＷ程度の燃料焚きボイラを工場の一箇所にまとめて設置し、ヘッダを介して各プロセスに蒸気を分配する集中配置方式が多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１４－１０２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１では、熱交換器で負圧蒸気を生成する際に冷媒を用いた加熱を行っている。しかし、水（負圧蒸気）が流れる経路と冷媒が流れる経路とを有する熱交換器を用いる必要があり、熱交換器の交換が困難となるおそれがある。
【0007】
また、上述した集中配置方式に代えて、蒸気の利用側と供給側の能力を一対一対応させて、各プロセスの近傍に機器設置する分散配置とすれば、集中配置方式のような蒸気搬送ロスを減少させることができる。
【0008】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱交換器の交換が容易な蒸気供給システム及び蒸気供給方法を提供することを目的とする。
【0009】
また、分散配置が実現可能とされた蒸気供給システム及び蒸気供給方法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】
【0010】
本開示の一態様に係る蒸気供給システムは、水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部と、前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器と、前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、を備え、前記ヒートポンプは、冷媒を循環させる冷媒循環経路と、前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えている。
【0011】
本開示の一態様に係る蒸気供給方法は、減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、前記負圧水と１００℃未満の温水とを熱交換させて負圧蒸気を第１熱交換器で生成する第１熱交換工程と、を有している蒸気供給システムを用いた蒸気供給方法であって、前記蒸気供給システムは、前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、を備え、前記ヒートポンプは、冷媒を循環させる冷媒循環経路と、前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えている。
【発明の効果】
【0012】
負圧水と温水とが熱交換する熱交換器とし、何れの流路も水が流通するので、熱交換器の交換を容易とすることができる。
また、負圧蒸気を生成する程度の加熱媒体を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
また、負圧蒸気を生成する程度の加熱媒体を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の第１参考実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図2】本開示の第２参考実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図3】本開示の第３参考実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図4】本開示の第４参考実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図5】本開示の第１実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図6】本開示の第２実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図7】本開示の第３実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【図8】本開示の第４実施形態に係る蒸気供給システムを示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１参考実施形態］
以下、本開示の第１参考実施形態について、図１を用いて説明する。
蒸気供給システム１Ａは、水が流通する水流通路２を備えている。水流通路２には、流量調整弁（減圧部）７と、第１熱交換器９とが設けられている。
［第１参考実施形態］
以下、本開示の第１参考実施形態について、図１を用いて説明する。
蒸気供給システム１Ａは、水が流通する水流通路２を備えている。水流通路２には、流量調整弁（減圧部）７と、第１熱交換器９とが設けられている。
【0015】
流量調整弁７には、図示しない水供給部から水が供給される。供給される水は、例えば正圧とされる。流量調整弁７は、図示しない制御部によって制御され、水供給部から送られてきた水の流量を調整するとともに減圧する。流量調整弁７で減圧することによって、例えば３０～７０ｋＰａ程度の負圧水とする。
【0016】
制御部（図示せず）は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【0017】
第１熱交換器９では、流量調整弁７から供給された負圧水と、温水流路１３を流れる温水とが熱交換する。第１熱交換器９にて、負圧水が温水によって加熱させて気化され負圧蒸気が生成される。例えば、第１熱交換器９に流入する負圧水の温度を８０℃とした場合、例えば９５℃といった１００℃未満の温水が用いられる。
第１熱交換器９としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第１熱交換器９としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0018】
第１熱交換器９にて負圧蒸気は熱利用先１５へ供給される。熱利用先１５は、例えば負圧蒸気よりも低い圧力とされている。
【0019】
以上説明した本参考実施形態の作用効果は以下の通りである。
流量調整弁７で水を負圧にした後に第１熱交換器９で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器９に供給する温水を１００℃未満とすることができる。
流量調整弁７で水を負圧にした後に第１熱交換器９で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器９に供給する温水を１００℃未満とすることができる。
【0020】
第１熱交換器９で生成した１００℃未満の負圧蒸気を熱利用先１５へ供給することによって、熱利用先１５に対して１００℃未満の熱を供給することができる。これにより、１００℃未満の熱を必要とする熱利用先１５の需要に応えることができる。
【0021】
負圧水と温水とが熱交換する第１熱交換器とし、何れの流路も水が流通することとしたので、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に比べて、熱交換器の交換を容易とすることができる。
【0022】
第１熱交換器９で負圧蒸気を生成するための温水を供給するために、例えば数十～数百ｋＷ程度のヒートポンプを用いて実現することができる。この容量のヒートポンプを用いれば、熱利用先１５と供給側（ヒートポンプ）の能力を一対一に対応させることができるので、工場内の各位置に蒸気供給システム１Ａを分散配置することができる。これにより、工場の一箇所にボイラをまとめて設置し、ヘッダを介して各プロセスに蒸気を分配する集中配置方式に比べて、蒸気搬送ロスを減少させることができ、熱効率を向上させることができる。
【0023】
［第２参考実施形態］
以下、本開示の第２参考実施形態について、図２を用いて説明する。本参考実施形態の蒸気供給システム１Ｂは、第１参考実施形態に対して蒸気圧縮機１０を備えている点で相違する。それ以外の構成については同様なので、同一符号を付しその説明を省略する。
以下、本開示の第２参考実施形態について、図２を用いて説明する。本参考実施形態の蒸気供給システム１Ｂは、第１参考実施形態に対して蒸気圧縮機１０を備えている点で相違する。それ以外の構成については同様なので、同一符号を付しその説明を省略する。
【0024】
蒸気圧縮機１０は、第１熱交換器９の下流側でかつ熱利用先１５の上流側に設けられている。蒸気圧縮機１０としては、例えば遠心圧縮機などが用いられる。蒸気圧縮機１０によって、第１熱交換器で生成された負圧蒸気が圧縮されて正圧まで昇圧される。昇圧された正圧蒸気は、熱利用先１５へと供給される。
【0025】
本参考実施形態によれば、第１熱交換器９で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機１０を設けたので、圧力を高めた正圧蒸気を熱利用先に供給することができる。これにより、負圧とされていない熱利用先１５に対しても熱を供給することができる。
【0026】
［第３参考実施形態］
以下、本開示の第３参考実施形態について、図３を用いて説明する。本参考実施形態は、第１参考実施形態に対して水の経路等が相違する。以下の説明では、第１参考実施形態に対して相違する構成について説明し、同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
以下、本開示の第３参考実施形態について、図３を用いて説明する。本参考実施形態は、第１参考実施形態に対して水の経路等が相違する。以下の説明では、第１参考実施形態に対して相違する構成について説明し、同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
【0027】
蒸気供給システム１Ｃは、閉ループとされた水循環経路３を備えている。水循環経路３には、水ポンプ（水供給部）５と、流量調整弁（減圧部）７と、第１熱交換器９と、第２熱交換器１１とが設けられている。
【0028】
水ポンプ５は、図示しない制御部によって制御され、水循環経路３の負圧水を吸い込んで流量調整弁７に向けて吐出する。このときに吐出される水は、加圧されて負圧のまま、又は正圧となる。水ポンプ５としては、例えば、自吸式渦巻ポンプ、ギアポンプなどを用いることができる。
【0029】
流量調整弁７及び第１熱交換器９は、第１参考実施形態と同様である。
【0030】
第２熱交換器１１は、熱利用先１５に設置される。熱利用先１５に対しては、１００℃未満の負圧蒸気によって加熱された熱媒（例えば水や空気など）を介して熱供給される。第２熱交換器１１と第１熱交換器９との間には蒸気圧縮機（図２の符号１０参照）のような加圧手段は設けられておらず、第１熱交換器９によって生成された負圧蒸気がそのまま第２熱交換器に導かれる。
第２熱交換器１１としては、負圧蒸気と熱利用先１５の熱媒とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第２熱交換器１１としては、負圧蒸気と熱利用先１５の熱媒とが非接触で熱交換する非接触式熱交換器が用いられ、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0031】
第２熱交換器１１にて負圧蒸気は熱利用先１５の熱媒に対して放熱することによって凝縮し、負圧水となる。負圧水は、水循環経路３を通り、水ポンプ５の吸込側へ導かれる。上述の通り、水循環経路３には、流量調整弁（減圧部）７、第１熱交換器９、第２熱交換器１１、水ポンプ（水供給部）５が水の循環方向に沿って、この順に設けられている。水循環経路３はこれらの構成を備えることによって、この経路のうち少なくとも減圧部７の下流側から水ポンプ５の吸込み側までの経路を負圧にすることができる。当該区画内に第１熱交換器９、第２熱交換器１１が設けられていることで、これらの熱交換器内では水の状態変化に伴う潜熱を１００℃未満の温度でも他の媒体と交換することが可能となる。
【0032】
以上説明した本参考実施形態の作用効果は、第１参考実施形態の作用交換に加え、以下の通りである。
【0033】
第２熱交換器１１で凝縮潜熱を放出して凝縮した負圧水が、水ポンプ５によって流量調整弁７へ供給されることによって水の循環系統が形成される。これにより、水の有効利用を図ることができる。
【0034】
第２熱交換器１１から導かれた負圧水を流量調整弁７へ移送する水ポンプ５を用いることで、簡便な構成とされた水循環経路３を形成することができる。
【0035】
なお、本参考実施形態において、第２参考実施形態のように蒸気圧縮機１０（図２参照）を設けることとしても良い。
【0036】
［第４参考実施形態］
次に、本開示の第４参考実施形態について、図４を用いて説明する。本参考実施形態は、第３参考実施形態の水ポンプ５（図３参照）に代えて異なる水供給部を採用した点が異なる。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
次に、本開示の第４参考実施形態について、図４を用いて説明する。本参考実施形態は、第３参考実施形態の水ポンプ５（図３参照）に代えて異なる水供給部を採用した点が異なる。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
【0037】
図４に示すように、本参考実施形態の蒸気供給システム１Ｄは、水供給部１７を備えている。水供給部１７は、水ポンプ１９と、アスピレータ２１と、水槽２３とを備えている。水槽２３は、大気開放されている。したがって、水槽２３に貯留されている水は大気圧となっている。水ポンプ１９は、図示しない制御部によって制御され、水槽２３内に貯留された水を吸い上げてアスピレータ２１へと送る。アスピレータ２１は、ベンチュリ効果によって生成された低圧によって第２熱交換器１１から導かれた負圧水を吸い込み、水循環経路３の吐出配管２５から水槽２３内へ水を送る。水槽２３へ導かれることによって負圧水は大気圧となる。
【0038】
水槽２３に貯留された水に浸漬されるように、水循環経路３の水供給配管２７が設けられている。水供給配管２７を介して、水槽２３に貯留された水が流量調整弁７へと導かれる。上述の通り、本参考実施形態における水循環経路３には、流量調整弁（減圧部）７、第１熱交換器９、第２熱交換器１１、アスピレータ２１が水の循環方向に沿って、この順に設けられている。水循環経路３はこれらの構成を備えることによって、この経路のうち少なくとも減圧部７の下流側からアスピレータ２１の吸込み側までの経路を負圧にすることができる。当該区画内に第１熱交換器９、第２熱交換器１１が設けられていることで、これらの熱交換器内では水の状態変化に伴う潜熱を１００℃未満の温度でも他の媒体と交換することが可能となる。
【0039】
本参考実施形態の作用効果は、第３参考実施形態に加えて以下の通りである。
水循環経路３を流れる水ないし蒸気は負圧とされているため、水循環経路３を閉ループとした場合、空気が侵入すると侵入した空気を排出することが困難となる。そこで、負圧水を大気に開放する水槽２３を設け、大気圧とされた水槽２３の貯留水を、水供給配管２７を用いて流量調整弁７へ導くようにした。これにより、水循環経路３に空気が侵入した場合であっても、侵入した空気を排出することができる。
水循環経路３を流れる水ないし蒸気は負圧とされているため、水循環経路３を閉ループとした場合、空気が侵入すると侵入した空気を排出することが困難となる。そこで、負圧水を大気に開放する水槽２３を設け、大気圧とされた水槽２３の貯留水を、水供給配管２７を用いて流量調整弁７へ導くようにした。これにより、水循環経路３に空気が侵入した場合であっても、侵入した空気を排出することができる。
【0040】
［第１実施形態］
次に、本開示の第１実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態は、第３参考実施形態に対して、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を設けた点が相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第４参考実施形態のように水供給部１７（図４参照）を備えた蒸気供給システムに対しても本実施形態を適用することができる。
次に、本開示の第１実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態は、第３参考実施形態に対して、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を設けた点が相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第４参考実施形態のように水供給部１７（図４参照）を備えた蒸気供給システムに対しても本実施形態を適用することができる。
【0041】
図５に示されているように、本実施形態の蒸気供給システム１Ｅは、温水が循環して流れる温水循環経路５２を備えている。温水循環経路５２は、第１熱交換器９に接続されており、図１の温水流路１３に相当する。温水循環経路５２には、温水ポンプ５４と温水加熱熱交換器５８とが設けられている。温水ポンプ５４は、図示しない制御部によって制御され、温水循環経路５２内の温水を移送する。温水加熱熱交換器５８は、ヒートポンプ３０から導かれた加熱媒体（冷媒）によって加熱される。
【0042】
ヒートポンプ３０は、冷媒を循環させる冷媒循環経路３２を備えている。冷媒循環経路３２は、温水加熱熱交換器５８に接続されている。
【0043】
冷媒循環経路３２には、温水加熱熱交換器５８に供給する冷媒を圧縮する圧縮機３４と、温水加熱熱交換器５８にて熱交換した冷媒を減圧する膨張弁３６と、膨張弁３６で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器３８と、を備えている。
【0044】
圧縮機としては、例えばスクロール圧縮機やロータリ圧縮機などが用いられる。冷媒としては、代替フロン冷媒やＣＯ２などの自然冷媒が用いられる。蒸発器３８に導かれる熱源媒体としては水や空気が用いられる。
【0045】
本実施形態によれば、ヒートポンプ３０を用いて温水加熱熱交換器５８に供給する加熱媒体を生成することとしたので、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から所望温度に加熱された加熱媒体を生成することができる。
【0046】
［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）が逆サイクル運転可能とされている。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、本実施形態は、第１参考実施形態（図１参照）、第２参考実施形態（図２参照）及び第４参考実施形態（図４参照）に対しても適用することができる。
次に、本開示の第２実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）が逆サイクル運転可能とされている。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、本実施形態は、第１参考実施形態（図１参照）、第２参考実施形態（図２参照）及び第４参考実施形態（図４参照）に対しても適用することができる。
【0047】
本実施形態の蒸気供給システム１Ｆは、温水循環経路５２に蓄熱体５３が設けられている。蓄熱体５３は、温水加熱熱交換器５８と第１熱交換器９との間に設けられており、温水の顕熱を蓄える。蓄熱体としては、水蓄熱による蓄熱槽、多孔質体（発泡金属、金網など）などの顕熱蓄熱によるものや、パラフィンや溶融塩などの状態変化を利用した潜熱蓄熱によるものが挙げられる。
【0048】
ヒートポンプ３０は、四方弁３３を備えている。四方弁３３は図示しない制御部によって制御され、四方弁３３を切り換えることによって圧縮機３４から吐出された冷媒が温水加熱熱交換器５８へ向かうか（順サイクル）、蒸発器３８へ向かうか（逆サイクル）が決定される。逆サイクルによって圧縮機３４から吐出された冷媒が蒸発器３８へ導かれ、除霜運転（デフロストサイクル運転）を行うことができる。
【0049】
本実施形態の作用効果は、第１実施形態に加えて以下の通りである。
蒸発器３８で吸熱する熱源として空気を用いる場合、ヒートポンプ運転（順サイクル運転）している間に蒸発器３８に霜が付着するおそれがある。このときに四方弁３３を切り換えてヒートポンプ３０を逆サイクル運転とし、蒸発器３８に圧縮機３４からの吐出ガスを導いて蒸発器３８に付着した霜を除去する（デフロスト運転）。しかし、デフロスト運転を行うと、温水加熱熱交換器５８においてヒートポンプ３０から温水に熱を供給することができなくなる。そこで、温水循環経路５２に温水の顕熱を蓄える蓄熱体５３を設けることとした。これにより、デフロスト運転の際には蓄熱体５３で蓄えた熱を利用することができ、継続して温水を加熱することができる。
蒸発器３８で吸熱する熱源として空気を用いる場合、ヒートポンプ運転（順サイクル運転）している間に蒸発器３８に霜が付着するおそれがある。このときに四方弁３３を切り換えてヒートポンプ３０を逆サイクル運転とし、蒸発器３８に圧縮機３４からの吐出ガスを導いて蒸発器３８に付着した霜を除去する（デフロスト運転）。しかし、デフロスト運転を行うと、温水加熱熱交換器５８においてヒートポンプ３０から温水に熱を供給することができなくなる。そこで、温水循環経路５２に温水の顕熱を蓄える蓄熱体５３を設けることとした。これにより、デフロスト運転の際には蓄熱体５３で蓄えた熱を利用することができ、継続して温水を加熱することができる。
【0050】
［第３実施形態］
次に、本開示の第３実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態は、第２参考実施形態（図２参照）に対して第１実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）を適用したものである。したがって、同一の構成については同一符号を付している。
本実施形態の蒸気供給システム１Ｇのように蒸気圧縮機１０を備えた構成であっても、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を加えることによって、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から所望温度に加熱された加熱媒体を生成して温水を加熱することができる。
次に、本開示の第３実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態は、第２参考実施形態（図２参照）に対して第１実施形態のヒートポンプ３０（図５参照）を適用したものである。したがって、同一の構成については同一符号を付している。
本実施形態の蒸気供給システム１Ｇのように蒸気圧縮機１０を備えた構成であっても、温水循環経路５２とヒートポンプ３０を加えることによって、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から所望温度に加熱された加熱媒体を生成して温水を加熱することができる。
【0051】
［第４実施形態］
次に、本開示の第４実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態は、第３実施形態のヒートポンプ３０（図７参照）をカスケード式にした点で相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第１参考実施形態（図１参照）、第３参考実施形態（図３参照）及び第４参考実施形態（図４参照）に対しても本実施形態を適用することができる。
次に、本開示の第４実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態は、第３実施形態のヒートポンプ３０（図７参照）をカスケード式にした点で相違する。その他の同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。なお、第１参考実施形態（図１参照）、第３参考実施形態（図３参照）及び第４参考実施形態（図４参照）に対しても本実施形態を適用することができる。
【0052】
図８に示すように、本実施形態の蒸気供給システム１Ｈは、カスケード式ヒートポンプ４０を備えている。カスケード式ヒートポンプ４０は、高段側ヒートポンプ４０Ａと低段側ヒートポンプ４０Ｂとを備えている。
【0053】
高段側ヒートポンプ４０Ａは、冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路４２Ａと、温水加熱熱交換器５８に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機４４Ａと、第１熱交換器９にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁４６Ａと、高段側膨張弁４６Ａで減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器４８Ａと、を備えている。
【0054】
低段側ヒートポンプ４０Ｂは、冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路４２Ｂと、高段側蒸発器４８Ａに供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機４４Ｂと、高段側蒸発器４８Ａにて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁４６Ｂと、低段側膨張弁４６Ｂで減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して冷媒を蒸発させる低段側蒸発器４８Ｂと、を備えている。
【0055】
高段側圧縮機４４Ａ及び低段側圧縮機４４Ｂとしては、例えばスクロール圧縮機やロータリ圧縮機などが用いられる。高段側と低段側で要求される圧力範囲が異なるので、使用圧力範囲において効率の良い圧縮機を使うことが好ましい。
【0056】
冷媒としては、代替フロン冷媒やＣＯ２などの自然冷媒が用いられる。冷媒は高段側冷媒循環経路４２Ａと低段側冷媒循環経路４２Ｂとで異ならせることが好ましい。例えば、高圧冷媒と低圧冷媒とを使い分けて効率を向上せることができる。
【0057】
低段側蒸発器４８Ｂに導かれる熱源媒体としては水や空気が用いられる。熱源媒体として空気を用いる場合には、低段側ヒートポンプ４０Ｂとして市販の空気熱源ヒートポンプを用いることができる。
【0058】
本実施形態によれば、高段側ヒートポンプ４０Ａと低段側ヒートポンプ４０Ｂとを有するカスケード式のヒートポンプ４０を用いることとしたので、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から加熱媒体を生成することができる。カスケード式として複数段のヒートポンプ４０Ａ，４０Ｂで熱源媒体から熱を汲み上げることができるので、高効率でヒートポンプ４０を運転することができる。
【0059】
なお、高段側ヒートポンプ４０Ａと低段側ヒートポンプ４０Ｂとの間に１又は複数のヒートポンプを設けて３段以上のカスケード式としても良い。
【0060】
以上説明した各実施形態に記載の蒸気供給システム及び蒸気供給方法は、例えば以下のように把握される。
【0061】
本開示の第１態様に係る蒸気供給システムは、水供給部から供給された水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧部（７）と、前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換器（９）と、を備えている。
【0062】
減圧部で水を負圧にした後に第１熱交換器で加熱媒体と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器に供給する温水を１００℃未満とすることができる。
第１熱交換器で生成した１００℃未満の負圧蒸気を熱利用先に供給することによって、熱利用先に対して１００℃未満の熱を供給することができる。これにより、１００℃未満の熱を必要とする熱利用先の需要に応えることができる。
負圧水と温水とが熱交換する熱交換器とし、何れの流路も水が流通することとしたので、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に比べて、熱交換器の交換を容易とすることができる。
また、第１熱交換器にて１００℃未満で負圧蒸気を生成する程度の温水を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
減圧部で水を負圧にした後に第１熱交換器で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器に供給する加熱媒体を１００℃未満とすることができる。
第１熱交換器としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第１熱交換器で生成した１００℃未満の負圧蒸気を熱利用先に供給することによって、熱利用先に対して１００℃未満の熱を供給することができる。これにより、１００℃未満の熱を必要とする熱利用先の需要に応えることができる。
負圧水と温水とが熱交換する熱交換器とし、何れの流路も水が流通することとしたので、水と冷媒とを熱交換する熱交換器に比べて、熱交換器の交換を容易とすることができる。
また、第１熱交換器にて１００℃未満で負圧蒸気を生成する程度の温水を供給する能力の機器を設置すれば足りるので、分散配置が可能となる。
減圧部で水を負圧にした後に第１熱交換器で温水と熱交換させて１００℃未満の負圧蒸気を生成することとした。これにより、第１熱交換器に供給する加熱媒体を１００℃未満とすることができる。
第１熱交換器としては、負圧水と温水とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、シェル＆プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0063】
本開示の第２態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様において、前記第１熱交換器で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機（１０）を備えている請求項１に記載の蒸気供給システム。
【0064】
第１熱交換器で生成された負圧蒸気を圧縮する蒸気圧縮機を設けたので、圧力を高めた正圧蒸気を熱利用先に供給することができる。これにより、負圧とされていない熱利用先に対しても熱を供給することができる。
【0065】
本開示の第３態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様又は前記第２態様において、前記第１熱交換器に接続され、熱利用先と熱交換させることによって該負圧蒸気の凝縮水を生成する第２熱交換器（１１）と、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ供給する前記水供給部（５）と、を備えている。
【0066】
第１熱交換器と接続された第２熱交換器によって熱利用側に熱を供給することとした。第２熱交換器には、第１熱交換器にて生成された負圧蒸気をそのまま供給しても良いし、蒸気圧縮機によって圧縮されて正圧となった正圧蒸気を供給しても良い。
第２熱交換器にて負圧蒸気をそのまま使用した場合には、第２熱交換器に供給する負圧蒸気を圧縮するための蒸気圧縮機を設置する必要がないので、費用およびメンテナンスの点で有利となる。
第２熱交換器で凝縮潜熱を放出して凝縮した凝縮水が、水供給部によって減圧部へ供給されることによって水の循環系統が形成される。これにより、水の有効利用を図ることができる。
第２熱交換器としては、負圧蒸気と熱利用先とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
第２熱交換器にて負圧蒸気をそのまま使用した場合には、第２熱交換器に供給する負圧蒸気を圧縮するための蒸気圧縮機を設置する必要がないので、費用およびメンテナンスの点で有利となる。
第２熱交換器で凝縮潜熱を放出して凝縮した凝縮水が、水供給部によって減圧部へ供給されることによって水の循環系統が形成される。これにより、水の有効利用を図ることができる。
第２熱交換器としては、負圧蒸気と熱利用先とが非接触で熱交換できるように、例えばプレート型熱交換器、フィン＆チューブ熱交換器、浸漬熱交換器などの隔壁式熱交換器を用いることができる。
【0067】
本開示の第４態様に係る蒸気供給システムは、前記第３態様において、前記水供給部は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を前記減圧部へ移送する水ポンプ（５）を備えている。
【0068】
第２熱交換器から導かれた凝縮水を減圧部へ移送する水ポンプを用いることで、簡便な構成とされた水循環経路を形成することができる。
水ポンプとしては、例えば、自吸式渦巻ポンプ、ギアポンプなどを用いることができる。
水ポンプとしては、例えば、自吸式渦巻ポンプ、ギアポンプなどを用いることができる。
【0069】
本開示の第５態様に係る蒸気供給システムは、前記第３態様において、前記水供給部（１７）は、前記第２熱交換器から導かれた前記凝縮水を大気に開放する水槽（２３）と、該水槽内に貯留されて大気圧とされた前記凝縮水を前記減圧部へ導く水供給配管（２７）と、を備えている。
【0070】
水循環経路を流れる水ないし蒸気は負圧とされているため、水循環経路を閉ループとした場合、空気が侵入すると侵入した空気を排出することが困難となる。そこで、負圧の凝縮水を大気に開放する水槽を設け、大気圧とされた水槽の凝縮水を、水供給配管を用いて減圧部へ導くようにした。これにより、水循環経路に空気が侵入した場合であっても、侵入した空気を大気へ排出することができる。
【0071】
本開示の第６態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様から前記第５態様のいずれかにおいて、前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプ（３０）と、を備え、前記ヒートポンプは、冷媒を循環させる冷媒循環経路（３２）と、前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機（３４）と、前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する膨張弁（３６）と、前記膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる蒸発器（３８）と、を備えている。
【0072】
ヒートポンプを用いることとしたので、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から加熱媒体を生成することができる。
【0073】
本開示の第７態様に係る蒸気供給システムは、前記第１態様から前記第５態様のいずれかにおいて、前記第１熱交換器を流通する温水が循環する温水循環経路と、前記第１熱交換器から導かれた温水を加熱する温水加熱熱交換器と、前記温水加熱熱交換器へ供給する加熱媒体としての冷媒を供給するヒートポンプと、を備え、前記ヒートポンプは、高段側ヒートポンプ（４０Ａ）と低段側ヒートポンプ（４０Ｂ）とを備え、前記高段側ヒートポンプは、冷媒を循環させる高段側冷媒循環経路（４２Ａ）と、前記温水加熱熱交換器に供給する冷媒を圧縮する高段側圧縮機（４４Ａ）と、前記温水加熱熱交換器にて熱交換した後の冷媒を減圧する高段側膨張弁（４６Ａ）と、前記高段側膨張弁で減圧した冷媒を蒸発させる高段側蒸発器（４８Ａ）と、を備え、前記低段側ヒートポンプは、冷媒を循環させる低段側冷媒循環経路（４２Ｂ）と、前記高段側蒸発器に供給する冷媒を圧縮する低段側圧縮機（４４Ｂ）と、前記高段側蒸発器にて熱交換した後の冷媒を減圧する低段側膨張弁（４６Ｂ）と、前記低段側膨張弁で減圧した冷媒と熱源媒体と熱交換して該冷媒を蒸発させる低段側蒸発器（４８Ｂ）と、を備えている。
【0074】
高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとを有するカスケード式のヒートポンプによって、水や空気などの低温熱源とされた熱源媒体から加熱媒体を生成することができる。カスケード式として複数段のヒートポンプで熱源媒体から熱を汲み上げることができるので、高効率でヒートポンプを運転することができる。
なお、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとの間に１又は複数のヒートポンプを設けて３段以上のカスケード式としても良い。
なお、高段側ヒートポンプと低段側ヒートポンプとの間に１又は複数のヒートポンプを設けて３段以上のカスケード式としても良い。
【0075】
本開示の第８態様に係る蒸気供給システムは、前記第３態様から前記第７態様のいずれかにおいて、前記温水循環経路には、温水の顕熱を蓄える蓄熱体（５３）が設けられ、前記ヒートポンプは、除霜のための逆サイクル運転が可能とされている。
【0076】
蒸発器で吸熱する熱源として空気を用いる場合、ヒートポンプ運転している間に蒸発器に霜が付着するおそれがある。このときにヒートポンプを逆サイクル運転とし、蒸発器に圧縮機からの吐出ガスを導いて蒸発器に付着した霜を除去する（デフロスト運転）。しかし、デフロスト運転を行うと、ヒートポンプから温水に熱を供給することができなくなる。そこで、温水循環経路に温水の顕熱を蓄える蓄熱体を設けることとした。これにより、デフロスト運転の際には蓄熱体で蓄えた熱を利用することができ、継続して温水を加熱することができる。
蓄熱体としては、水蓄熱による蓄熱槽、多孔質体（発泡金属、金網など）などの顕熱蓄熱によるものや、パラフィンや溶融塩などの状態変化を利用した潜熱蓄熱によるものが挙げられる。
蓄熱体としては、水蓄熱による蓄熱槽、多孔質体（発泡金属、金網など）などの顕熱蓄熱によるものや、パラフィンや溶融塩などの状態変化を利用した潜熱蓄熱によるものが挙げられる。
【0077】
本開示の第１態様に係る蒸気供給方法は、減圧部で水を負圧に減圧して負圧水を生成する減圧工程と、前記負圧水と温水とを熱交換させて負圧蒸気を生成する第１熱交換工程と、を有している。
【符号の説明】
【0078】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ 蒸気供給システム
２ 水流通路
３ 水循環経路
５ 水ポンプ（水供給部）
７ 流量調整弁（減圧部）
９ 第１熱交換器
１０ 蒸気圧縮機
１１ 第２熱交換器
１３ 温水流路
１５ 熱利用先
１７ 水供給部
１９ 水ポンプ
２１ アスピレータ
２３ 水槽
２５ 吐出配管
２７ 水供給配管
３０ ヒートポンプ
３２ 冷媒循環経路
３３ 四方弁
３４ 圧縮機
３６ 膨張弁
３８ 蒸発器
４０ ヒートポンプ
４０Ａ 高段側ヒートポンプ
４０Ｂ 低段側ヒートポンプ
４２Ａ 高段側冷媒循環経路
４２Ｂ 低段側冷媒循環経路
４４Ａ 高段側圧縮機
４４Ｂ 低段側圧縮機
４６Ａ 高段側膨張弁
４６Ｂ 低段側膨張弁
４８Ａ 高段側蒸発器
４８Ｂ 低段側蒸発器
５２ 温水循環経路
５３ 蓄熱体
５４ 温水ポンプ
５８ 温水加熱熱交換器
２ 水流通路
３ 水循環経路
５ 水ポンプ（水供給部）
７ 流量調整弁（減圧部）
９ 第１熱交換器
１０ 蒸気圧縮機
１１ 第２熱交換器
１３ 温水流路
１５ 熱利用先
１７ 水供給部
１９ 水ポンプ
２１ アスピレータ
２３ 水槽
２５ 吐出配管
２７ 水供給配管
３０ ヒートポンプ
３２ 冷媒循環経路
３３ 四方弁
３４ 圧縮機
３６ 膨張弁
３８ 蒸発器
４０ ヒートポンプ
４０Ａ 高段側ヒートポンプ
４０Ｂ 低段側ヒートポンプ
４２Ａ 高段側冷媒循環経路
４２Ｂ 低段側冷媒循環経路
４４Ａ 高段側圧縮機
４４Ｂ 低段側圧縮機
４６Ａ 高段側膨張弁
４６Ｂ 低段側膨張弁
４８Ａ 高段側蒸発器
４８Ｂ 低段側蒸発器
５２ 温水循環経路
５３ 蓄熱体
５４ 温水ポンプ
５８ 温水加熱熱交換器