特開 2024-172087 蒸気供給システム

(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】P2024172087

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】蒸気供給システム

(51)【国際特許分類】

   F22B 35/00 20060101AFI20241205BHJP

   F22B 3/04 20060101ALI20241205BHJP

   F22D 1/18 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

F22B35/00 Z

F22B3/04

F22D1/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089607

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004082

【氏名又は名称】弁理士法人北大阪特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金丸 真嘉

(72)【発明者】

【氏名】石崎 信行

(72)【発明者】

【氏名】東海 英顯

(72)【発明者】

【氏名】大坂 典子

【テーマコード（参考）】

3L021

【Ｆターム（参考）】

3L021AA08

3L021BA08

3L021CA08

3L021DA04

3L021EA04

3L021FA28

(57)【要約】

【課題】フラッシュタンクを用いて負圧蒸気を安定的に供給対象へ供給することが可能となる蒸気供給システムを提供する。
【解決手段】供給対象への負圧蒸気供給を行う蒸気供給システムであって、外部から供給される熱媒体との熱交換により水の加熱が可能である第１加熱手段、および、第１加熱手段の下流側に配置され、当該水の加熱が可能である第２加熱手段を有する水加熱装置と、前記水加熱装置によって加熱された前記水から負圧蒸気を生成するフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクから前記供給対象へ前記負圧蒸気を流通させる蒸気ラインと、前記フラッシュタンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、前記圧力検出手段の検出値に基づいて、前記水加熱装置における加熱の強さを制御する蒸気供給システムとする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給対象への負圧蒸気供給を行う蒸気供給システムであって、
外部から供給される熱媒体との熱交換により水の加熱が可能である第１加熱手段、および、第１加熱手段の下流側に配置され、当該水の加熱が可能である第２加熱手段を有する水加熱装置と、
前記水加熱装置によって加熱された前記水から負圧蒸気を生成するフラッシュタンクと、
前記フラッシュタンクから前記供給対象へ前記負圧蒸気を流通させる蒸気ラインと、
前記フラッシュタンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、
前記圧力検出手段の検出値に基づいて、前記水加熱装置における加熱の強さを制御することを特徴とする蒸気供給システム。

【請求項2】

前記熱媒体が流通するラインとして、第１加熱手段を通る基本ラインと、前記基本ラインにおいて第１加熱手段をバイパスするように配置されたバイパスラインと、を有し、
前記バイパスラインを通る前記熱媒体の流量を調節可能とする第１調節手段と、
第２加熱手段における加熱の強さを調節可能とする第２調節手段と、
前記蒸気ラインにおける前記負圧蒸気の流量を調節可能とする第３調節手段と、を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気供給システム。

【請求項3】

前記圧力検出手段の検出値が所定の範囲内に保たれるように、第１調節手段、第２調節手段、および第３調節手段の各調節手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の蒸気供給システム。

【請求項4】

前記基本ラインにおける前記バイパスラインの合流点よりも後段側の前記熱媒体の温度を検出する温度検出手段が設けられ、
前記温度検出手段の検出値が所定値以上、かつ、前記圧力検出手段の検出値が所定の範囲内に保たれるように、第１調節手段、第２調節手段、および第３調節手段の各調節手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の蒸気供給システム。

【請求項5】

第１圧力値を前記範囲の上限値とし、第２圧力値を前記範囲の間の所定値とし、第３圧力値を前記範囲の下限値として、
前記圧力検出手段の検出値が第１圧力値より低く第２圧力値以上である場合には、前記各調節手段のうちの第１調節手段を、前記圧力が高くなるように制御し、
前記圧力検出手段の検出値が第２圧力値より低く第３圧力値以上である場合には、前記各調節手段のうちの第１調節手段と第２調節手段を、前記圧力が高くなるように制御し、
前記圧力検出手段の検出値が第３圧力値より低い場合には、前記各調節手段の全てを、前記圧力が高くなるように制御することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の蒸気供給システム。

【請求項6】

前記フラッシュタンク内の圧力降下速度が規定値以下となるように、前記蒸気ラインにおける前記負圧蒸気の流量を制限する流量制限手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気供給システム。

【請求項7】

前記規定値は、前記フラッシュタンク内からのミスト流出が防止される値に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の蒸気供給システム。

【請求項8】

前記蒸気ラインを流通する前記負圧蒸気を加熱して、所定温度の過熱蒸気とする蒸気加熱装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸気供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、供給対象へ蒸気を供給する蒸気供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蒸気を使用する各種の装置等（供給対象）に対して蒸気を供給する蒸気供給システムが提案されている。例えば特許文献１には、フラッシュタンクを用いた蒸気供給システムの一例が開示されている。なお、負圧蒸気（大気圧よりも圧力の低い蒸気）を使用する供給対象に対しては、負圧蒸気を生成して供給する蒸気供給システムが必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2020-046142号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

フラッシュタンクを用いた蒸気供給システムによれば、フラッシュタンクに水を供給して負圧蒸気を生成し、これを供給対象へ供給することが可能である。但し、負圧蒸気を安定的に供給対象へ供給可能とするためには、フラッシュタンクの圧力が適切に保持される必要がある。

【0005】

本発明は上記課題に鑑み、フラッシュタンクを用いて負圧蒸気を安定的に供給対象へ供給することが可能となる蒸気供給システムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る蒸気供給システムは、供給対象への負圧蒸気供給を行う蒸気供給システムであって、外部から供給される熱媒体との熱交換により水の加熱が可能である第１加熱手段、および、第１加熱手段の下流側に配置され、当該水の加熱が可能である第２加熱手段を有する水加熱装置と、前記水加熱装置によって加熱された前記水から負圧蒸気を生成するフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクから前記供給対象へ前記負圧蒸気を流通させる蒸気ラインと、前記フラッシュタンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、前記圧力検出手段の検出値に基づいて、前記水加熱装置における加熱の強さを制御する構成とする。

【0007】

本構成によれば、フラッシュタンクを用いて負圧蒸気を安定的に供給対象へ供給することが可能となる。なおここでの「下流側」とは、水加熱装置によって加熱される水の経路（本実施形態の例では、循環ライン１２）における下流側のことである。

【0008】

上記構成としてより具体的には、前記熱媒体が流通するラインとして、第１加熱手段を通る基本ラインと、前記基本ラインにおいて第１加熱手段をバイパスするように配置されたバイパスラインと、を有し、前記バイパスラインを通る前記熱媒体の流量を調節可能とする第１調節手段と、第２加熱手段における加熱の強さを調節可能とする第２調節手段と、前記蒸気ラインにおける前記負圧蒸気の流量を調節可能とする第３調節手段と、を設けた構成としても良い。

【0009】

上記構成としてより具体的には、前記圧力検出手段の検出値が所定の範囲内に保たれるように、第１調節手段、第２調節手段、および第３調節手段の各調節手段を制御する構成としても良い。また当該構成としてより具体的には、前記基本ラインにおける前記バイパスラインの合流点よりも後段側の前記熱媒体の温度を検出する温度検出手段が設けられ、前記温度検出手段の検出値が所定値以上、かつ、前記圧力検出手段の検出値が所定の範囲内に保たれるように、第１調節手段、第２調節手段、および第３調節手段の各調節手段を制御する構成としても良い。また当該構成としてより具体的には、第１圧力値を前記範囲の上限値とし、第２圧力値を前記範囲の間の所定値とし、第３圧力値を前記範囲の下限値として、前記圧力検出手段の検出値が第１圧力値より低く第２圧力値以上である場合には、前記各調節手段のうちの第１調節手段を、前記圧力が高くなるように制御し、前記圧力検出手段の検出値が第２圧力値より低く第３圧力値以上である場合には、前記各調節手段のうちの第１調節手段と第２調節手段を、前記圧力が高くなるように制御し、前記圧力検出手段の検出値が第３圧力値より低い場合には、前記各調節手段の全てを、前記圧力が高くなるように制御する構成としても良い。

【0010】

上記構成としてより具体的には、前記フラッシュタンク内の圧力降下速度が規定値以下となるように、前記蒸気ラインにおける前記負圧蒸気の流量を制限する流量制限手段を設けた構成としても良い。また当該構成において、前記規定値は、前記フラッシュタンク内からのミスト流出が防止される値に設定されている構成としても良い。

【0011】

上記構成としてより具体的には、前記蒸気ラインを流通する前記負圧蒸気を加熱して、所定温度の過熱蒸気とする蒸気加熱装置を備える構成としても良い。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る蒸気供給システムによれば、フラッシュタンクを用いて負圧蒸気を安定的に供給対象へ供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る蒸気供給システムの概略的な構成図である。

【図2】フラッシュタンクの圧力制御に関する制御系統の説明図である。

【図3】フラッシュタンクの圧力制御に関する動作のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態に係る蒸気供給システムについて、各図面を参照しながら以下に説明する。

【0015】

図１は、本実施形態に係る蒸気供給システム１の概略的な構成図である。本図に示すように蒸気供給システム１は、フラッシュタンク１１、循環ライン１２、循環ポンプ１３、第１熱交換器１４ａ、第２熱交換器１４ｂ、循環ライン用バルブ１５、蒸気ライン１６、蒸気ライン用バルブ１７、蒸気加熱装置１８、圧力センサ１９、第１熱媒体ライン３１、三方弁３２、温度センサ３３、第２熱媒体ライン４１、および第２熱媒体ライン用バルブ４２を備える。

【0016】

なお以下の説明では、第１熱交換器１４ａと第２熱交換器１４ｂを合わせて「水加熱装置１４」と称することがある。蒸気供給システム１は、供給対象Ｚへの負圧蒸気Ｖの供給を行うシステムとなっている。供給対象Ｚは、本実施形態では一例として、微過熱蒸気とした負圧蒸気Ｖの供給を要求するものとなっている。

【0017】

フラッシュタンク１１は、水加熱装置１４によって加熱された水Ｗから負圧蒸気Ｖ（飽和蒸気）を生成する装置である。循環ライン１２は、フラッシュタンク１１を含む水Ｗの循環経路を形成するラインであり、上流側端部がフラッシュタンク１１の下部（水Ｗの出口）に連結し、下流側端部がフラッシュタンク１１の上部（水Ｗの入口）に連結している。

【0018】

循環ライン１２には循環ポンプ１３が配置されている。循環ポンプ１３の作用により、フラッシュタンク１１に貯留する水Ｗ（飽和液）を循環ライン１２に流通させ、再度フラッシュタンク１１に供給することが可能となっている。なお、循環ライン１２により形成される水Ｗの循環経路には、フラッシュタンク１１からの負圧蒸気Ｖの排出に伴う水Ｗの減少を補うように、外部から水Ｗを適宜補給することが可能となっている。

【0019】

第１熱交換器１４ａは、循環ライン１２と第１熱媒体ライン３１が通る位置に配置されている。これにより第１熱交換器１４ａは、循環ライン１２を流通する水Ｗと、第１熱媒体ライン３１（より具体的には、後述する基本ライン３１ａ）を流通する第１熱媒体Ｈ１との間での熱交換により、水Ｗを加熱する加熱手段として機能する。

【0020】

蒸気供給システム１は、第１熱媒体Ｈ１が流通する第１熱媒体ライン３１として、第１熱交換器１４ａを通る基本ライン３１ａと、この基本ライン３１ａにおいて第１熱交換器１４ａをバイパスするように配置されたバイパスライン３１ｂと、を有する。第１熱媒体Ｈ１は、外部から基本ライン３１ａの上流側端部に流入するようになっている。

【0021】

基本ライン３１ａにおけるバイパスライン３１ｂの合流点、すなわち、基本ライン３１ａとバイパスライン３１ｂの下流側端部との接続位置には、三方弁３２が配置されている。三方弁３２の状態を制御することで、第１熱交換器１４ａを通る第１熱媒体Ｈ１の量を調節することが可能である。基本ライン３１ａの上流側端部に流入した第１熱媒体Ｈ１は、第１熱交換器１４ａおよびバイパスライン３１ｂの何れかを通った後、基本ライン３１ａの下流側へ流れることになる。

【0022】

なお本実施形態では、基本ライン３１ａの下流側端部には、第１熱媒体Ｈ１を利用する外部装置Ｘが配置されており、第１熱媒体ライン３１から外部装置Ｘへ第１熱媒体Ｈ１が供給されるようにしている。外部装置Ｘは、例えば熱源として第１熱媒体Ｈ１を利用する装置であり、供給される第１熱媒体Ｈ１の温度が所定温度Ｓｔ以上であることを要求する装置となっている。

【0023】

また、基本ライン３１ａにおけるバイパスラインの合流点よりも後段側の所定位置には、その位置での第１熱媒体Ｈ１の温度を検出する温度センサ３３が配置されている。温度センサ３３によって検出される温度（検出温度Ｄｔ）は、外部装置Ｘに供給される第１熱媒体Ｈ１の温度と同等である。

【0024】

第２熱交換器１４ｂは、循環ライン１２と第２熱媒体ライン４１が通る位置に配置されている。これにより第２熱交換器１４ｂは、循環ライン１２を流通する水Ｗと、第２熱媒体ライン４１を流通する第２熱媒体Ｈ２との間での熱交換により、水Ｗを加熱する加熱手段として機能する。第２熱交換器１４ｂは、第１熱交換器１４ａよりも下流側（循環ライン１２での下流側）に配置されている。

【0025】

第２熱媒体Ｈ２は、外部から第２熱媒体ライン４１の上流側端部に流入し、第２熱交換器１４ｂを通った後、第２熱媒体ライン４１の下流側端部から外部へ流出するようになっている。第２熱媒体ライン４１における第２熱交換器１４ａより上流側の位置には、第２熱媒体ライン用バルブ４２が配置されている。第２熱媒体ライン用バルブ４２の状態を制御することで、第２熱交換器１４ｂを通る第２熱媒体Ｈ２の量を調節することが可能である。

【0026】

なお本実施形態では、第１熱媒体Ｈ１として、第２熱媒体Ｈ２よりも利用コストの低い熱媒体が採用される。例えば、第１熱媒体Ｈ１として、外部の工場、その他の施設、或いは装置等において利用済みの排温水が採用され、第２熱媒体Ｈ２として、外部のボイラから供給される蒸気が採用される。なお第１熱媒体Ｈ１は、第２熱媒体Ｈ２としての蒸気を生成するボイラの排温水やドレン水であっても良い。

【0027】

蒸気供給システム１において、熱源として第１熱媒体Ｈ１と第２熱媒体Ｈ２のどちらを利用しても差し支えない状況では、第１熱媒体Ｈ１の方を優先的に利用することが、ボイラの動作負担を必要とせず利用コストを抑えることができる点で望ましい。そのため水加熱装置１４は、出来るだけ第１熱媒体Ｈ１を利用して水Ｗを加熱し、これだけでは水Ｗを加熱するための熱源が不足する場合に、第２熱媒体Ｈ２を補助的に利用して水Ｗを加熱することが望ましい。なお第１熱媒体Ｈ１および第２熱媒体Ｈ２の具体的な種類などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り特に限定されない。

【0028】

循環ライン１２における第２熱交換器１４ｂより下流側の位置には、循環ライン用バルブ１５が配置され、循環ポンプ１３より下流側であって循環ライン用バルブ１５より上流側の位置には、不図示の圧力センサが配置されている。循環ライン用バルブ１５の状態は、この圧力センサの検出圧力が所定圧力になるように制御される。なお、この所定圧力は、第１熱交換器１４ａおよび第２熱交換器１４ｂ内での沸騰を防止する為に、第２熱交換器１４ｂの出口における水Ｗの飽和圧力の最高値よりも十分高い圧力に設定するのが良い。また、当該圧力センサの設置位置は、最も圧力が低くなる位置（一般的には第２熱交換器１４ｂの下流の位置)とするのが好ましい。

【0029】

フラッシュタンク１１には、フラッシュタンク１１から供給対象Ｚへ負圧蒸気Ｖを流通させる蒸気ライン１６が接続されている。フラッシュタンク１１において生成・分離された負圧蒸気Ｖは、蒸気ライン１６を介して供給対象Ｚへ供給可能である。また蒸気ライン１６の途中には、上流側から順に、蒸気ライン用バルブ１７および蒸気加熱装置１８が配置されている。蒸気ライン用バルブ１７の状態を制御することにより、蒸気ライン１６を流通する負圧蒸気Ｖの量を調節することが可能である。

【0030】

蒸気加熱装置１８は、蒸気ライン１６を流通する負圧蒸気Ｖを加熱して、所定温度の過熱蒸気とする装置である。なおここでの所定温度は、供給対象Ｚの仕様等に応じて適切に決められる温度である。本実施形態の例では、蒸気加熱装置１８として電気式のスーパーヒータが採用されている。蒸気加熱装置１８は、フラッシュタンク１１側から送られる１００℃未満の負圧蒸気Ｖを、所定温度の微過熱蒸気とするように構成されている。圧力センサ１９は、フラッシュタンク１１内の圧力を検出するように配置されている。

【0031】

上述した構成の蒸気供給システム１は、循環ライン用バルブ１５を適度に開いて適量の水Ｗをフラッシュタンク１１に供給し、当該水Ｗをフラッシュさせて負圧蒸気Ｖを生成する。この際、水加熱装置１４を用いた加熱によって水Ｗの温度が高くなっているほど、フラッシュタンク１１において負圧蒸気Ｖが生成され易く、ひいては、フラッシュタンク１１の圧力が高くなる。更に蒸気供給システム１は、蒸気ライン用バルブ１７を適度に開き、蒸気加熱装置１８によって微過熱蒸気とした適量の負圧蒸気Ｖを供給対象Ｚへ供給する。

【0032】

図２は、フラッシュタンク１１における主な制御系統を概略的に示している。本図に示すように、蒸気供給システム１には制御装置５０が設けられており、制御装置５０によってフラッシュタンク１１の主な制御が実行される。

【0033】

制御装置５０は、少なくとも、圧力センサ１９の検出値（検出圧力Ｄｐ）および温度センサ３３の検出値（検出温度Ｄｔ）の情報を継続的に取得することが可能となっている。更に制御装置５０は、少なくとも、循環ライン用バルブ１５、蒸気ライン用バルブ１７、三方弁３２、および第２熱媒体ライン用バルブ４２の状態を制御することが可能となっている。

【0034】

ここで、フラッシュタンク１１から蒸気ライン１６への負圧蒸気Ｖ（フラッシュ蒸気）の供給開始時や供給対象Ｚの蒸気要求量が急増した時にはフラッシュタンク１１の圧力が降下するが、このときの圧力降下速度Ｖｐが大き過ぎると、フラッシュタンク１１で保有している水Ｗ（飽和液）がフラッシュし、負圧蒸気Ｖの乾き度が低下する虞がある。そこで制御装置５０は、このような問題を解消させるため、運転中は圧力降下速度Ｖｐを常に監視し、圧力降下速度Ｖｐが規定値Ｓｖｐ以下となるように、蒸気ライン用バルブ１７を制御する。

【0035】

具体的に説明すると、制御装置５０は、蒸気ライン用バルブ１７を開く際に圧力センサ１９の検出圧力Ｄｐを継続的に監視し、検出圧力Ｄｐの降下速度（単位時間あたりの検出圧力Ｄｐの低下量）が規定値Ｓｖｐを超えない程度の速度で、蒸気ライン用バルブ１７を徐々に開くようにする。これにより、フラッシュタンク１１内の圧力降下速度Ｖｐが規定値Ｓｖｐ以下となるように、蒸気ライン１６における負圧蒸気Ｖの流量を制限することが可能となる。

【0036】

なお規定値Ｓｖｐは、フラッシュタンク１１内から蒸気ライン１６へのミスト流出が防止される値に設定されていることが望ましい。上述したように蒸気供給システム１には、フラッシュタンク１１内の圧力降下速度Ｖｐが規定値Ｓｖｐ以下となるように、蒸気ライン１６における負圧蒸気Ｖの流量を制限する流量制限手段が設けられている。

【0037】

また、上述した負圧蒸気Ｖの供給開始時に限らず、フラッシュタンク１１の圧力が低くなり過ぎると、負圧蒸気Ｖの乾き度が低下し易く、また、負圧蒸気Ｖを安定的に供給対象Ｚへ供給することが難しくなる虞がある。そのため負圧蒸気Ｖを安定的に供給対象Ｚへ供給可能とするためには、フラッシュタンク１１の圧力が低くなり過ぎないように適切に保持される必要がある。

【0038】

そこで制御装置５０は、検出温度Ｄｔが所定温度Ｓｔ以上となるようにしながら、フラッシュタンク１１の圧力を所定の適正範囲内とする制御を行う。この制御の動作（後述するステップＳ１～Ｓ５３の一連の動作）について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

【0039】

なお、図３における同じ破線枠内の各動作は、同等の動作となっている。また、上記の適正範囲は、負圧蒸気Ｖを安定的に供給対象Ｚへ供給することが可能となる圧力範囲として予め設定されている。後述する圧力値Ｓｐ１～Ｓｐ３について、圧力値Ｓｐ１は当該適正範囲の上限値であり、圧力値Ｓｐ２は当該適正範囲の間の所定値であり、圧力値Ｓｐ３は当該適正範囲の下限値である。

【0040】

制御装置５０は、温度センサ３３により検出される現時点の検出温度Ｄｔの情報を取得し、この検出温度Ｄｔが所定温度Ｓｔ以下であるか否かを判別する（ステップＳ１）。その結果、検出温度Ｄｔが所定温度Ｓｔ以下であれば（ステップＳ１のYes）、制御装置５０は、バイパスライン３１ｂを通る第１熱媒体Ｈ１が増加するように三方弁３２を動かす制御を行う（ステップＳ１１）。これにより、バイパスライン３１ｂを通る第１熱媒体Ｈ１が増加する分、検出温度Ｄｔを所定温度Ｓｔに近づけることが可能となる。

【0041】

ステップＳ１１の動作の実行後、或いは、ステップＳ１の動作において検出温度Ｄｔが所定温度Ｓｔ以下ではなかった場合（ステップＳ１のNo）には、次に制御装置５０は、圧力センサ１９により検出される現時点の検出圧力Ｄｐの情報を取得し、この検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。

【0042】

その結果、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ１以上である場合には（ステップＳ２のYes）、制御装置５０は、バイパスライン３１ｂを通る第１熱媒体Ｈ１が増加するように三方弁３２を動かす制御（ステップＳ２１）、第２熱媒体ライン用バルブ４２を閉側へ動かす制御（ステップＳ２２）、および、蒸気ライン用バルブ１７を開側へ動かす制御（ステップＳ２３）を行った上で、ステップＳ１の動作を繰り返す。

【0043】

このように、フラッシュタンク１１内の圧力が高過ぎる場合（圧力値Ｓｐ１以上である場合）には、三方弁３２、第２熱媒体ライン用バルブ４２、および蒸気ライン用バルブ１７の全てを動かして、当該圧力を下げる制御が行われる。

【0044】

一方、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ１以上ではない場合には（ステップＳ２のNo）、次に制御装置５０は、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ２以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。

【0045】

その結果、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ２以上である場合には（ステップＳ３のYes）、制御装置５０は、検出温度Ｄｔ（直近のステップＳ１の動作で取得した情報）が所定温度Ｓｔより高ければ、第１熱交換器１４ａを通る第１熱媒体Ｈ１が増加するように三方弁３２を動かす制御（ステップＳ３１）、第２熱媒体ライン用バルブ４２を閉側へ動かす制御（ステップＳ３２）、および、蒸気ライン用バルブ１７を開側へ動かす制御（ステップＳ３３）を行った上で、ステップＳ１の動作を繰り返す。

【0046】

ステップＳ３１（後述するＳ４１、Ｓ５１も同様）の動作では、フラッシュタンク１１内の圧力が圧力値Ｓｐ１より低い場合には、検出温度Ｄｔが所定温度Ｓｔよりも高いことを条件に、第１熱媒体Ｈ１を出来るだけ利用して水Ｗを加熱する制御が行われる。第１熱交換器１４ａを通る第１熱媒体Ｈ１が増加する分、フラッシュタンク１１内の圧力を高くすることが可能となる。なお検出温度Ｄｔが所定温度Ｓｔ以下であれば、検出温度Ｄｔが更に下がることのないように、バイパスライン３１ｂを通る第１熱媒体Ｈ１が増加するように三方弁３２を動かす制御が行われる。

【0047】

またステップＳ３２の動作では、フラッシュタンク１１内の圧力が圧力値Ｓｐ２以上であれば、第１熱媒体Ｈ１だけで水Ｗを適度に加熱できるとみなし、第２熱媒体Ｈ２の利用を抑える制御が行われる。またステップＳ３３（後述するＳ４３も同様）の動作では、フラッシュタンク１１内の圧力が圧力値Ｓｐ３よりも高い状況であれば、蒸気ライン用バルブ１７を開側へ動かして、負圧蒸気Ｖを供給対象Ｚへ供給する制御が行われる。このようにステップＳ３１～Ｓ３３の動作によれば、三方弁３２、第２熱媒体ライン用バルブ４２、および蒸気ライン用バルブ１７のうちの三方弁３２のみが、フラッシュタンク１１内の圧力が高くなるように制御される。

【0048】

一方、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ２以上ではない場合には（ステップＳ３のNo）、次に制御装置５０は、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ３以上であるか否かを判別する（ステップＳ４）。

【0049】

その結果、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ３以上である場合には（ステップＳ４のYes）、制御装置５０は、検出温度Ｄｔ（直近のステップＳ１の動作で取得した情報）が所定温度Ｓｔより高ければ、第１熱交換器１４ａを通る第１熱媒体Ｈ１が増加するように三方弁３２を動かす制御（ステップＳ４１）、第２熱媒体ライン用バルブ４２を開側へ動かす制御（ステップＳ４２）、および、蒸気ライン用バルブ１７を開側へ動かす制御（ステップＳ４３）を行った上で、ステップＳ１の動作を繰り返す。

【0050】

ステップＳ４２（後述するＳ５２も同様）の動作では、フラッシュタンク１１内の圧力が圧力値Ｓｐ２以上ではない場合には、水Ｗを適度に加熱するために第１熱媒体Ｈ１だけでは不十分であるとみなし、水Ｗの加熱に第２熱媒体Ｈ２をより積極的に利用する制御が行われる。第２熱媒体ライン用バルブ４２を開側へ動かして、第２熱交換器１４ｂを通る第２熱媒体Ｈ２が増加する分、フラッシュタンク１１内の圧力を高くする作用が強くなる。

【0051】

なおステップＳ４１およびＳ４３の動作の趣旨は、それぞれ先述したステップＳ３１およびＳ３３の動作と同等である。このようにステップＳ４１～Ｓ４３の動作によれば、三方弁３２、第２熱媒体ライン用バルブ４２、および蒸気ライン用バルブ１７のうちの三方弁３２と第２熱媒体ライン用バルブ４２のみが、フラッシュタンク１１内の圧力が高くなるように制御される。

【0052】

一方、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ３以上ではない場合には（ステップＳ４のNo）、制御装置５０は、検出温度Ｄｔ（直近のステップＳ１の動作で取得した情報）が所定温度Ｓｔより高ければ、第１熱交換器１４ａを通る第１熱媒体Ｈ１が増加するように三方弁３２を動かす制御（ステップＳ５１）、第２熱媒体ライン用バルブ４２を開側へ動かす制御（ステップＳ５２）、および、蒸気ライン用バルブ１７を閉側へ動かす制御（ステップＳ５３）を行った上で、ステップＳ１の動作を繰り返す。

【0053】

ステップＳ５３の動作では、フラッシュタンク１１内の圧力が圧力値Ｓｐ３以上ではない場合には、水Ｗを適度に加熱するために第１熱媒体Ｈ１と第２熱媒体Ｈ２の両方を利用しても不十分であるとみなし、蒸気ライン用バルブ１７を閉じる方向の制御が行われる。これにより、フラッシュタンク１１から負圧蒸気Ｖの出る量が減少する分、フラッシュタンク１１内の圧力を高くすることが可能となる。

【0054】

なおステップＳ５１およびＳ５２の動作の趣旨は、それぞれ先述したステップＳ３１およびＳ４２の動作と同等である。このようにステップＳ５１～Ｓ５３の動作によれば、三方弁３２、第２熱媒体ライン用バルブ４２、および蒸気ライン用バルブ１７の全てが、フラッシュタンク１１内の圧力が高くなるように制御される。

【0055】

なお、上述したステップＳ１１～Ｓ５３の各動作における三方弁３２、第２熱媒体ライン用バルブ４２、或いは蒸気ライン用バルブ１７を動かす制御は、検出温度Ｄｔ或いは検出圧力Ｄｐの適切なフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）が実現されるように、１回の動作ごとに適量を動かす制御（開度を調節する制御）となっている。

【0056】

以上に説明したとおり本実施形態の蒸気供給システム１は、供給対象への負圧蒸気供給を行う蒸気供給システムであって、外部から供給される第１熱媒体Ｈ１との熱交換により水Ｗの加熱が可能である第１熱交換器１４ａ（本発明に係る第１加熱手段の一例）、および、第１熱交換器１４ａの下流側に配置され、当該水Ｗの加熱が可能である第２熱交換器１４ｂ（本発明に係る第２加熱手段の一例）を有する水加熱装置１４を備える。

【0057】

また蒸気供給システム１は、水加熱装置１４によって加熱された水Ｗから負圧蒸気を生成するフラッシュタンク１１と、フラッシュタンク１１から前記供給対象へ前記負圧蒸気を流通させる蒸気ライン１６と、フラッシュタンク１１内の圧力を検出する圧力センサ１９（本発明に係る圧力検出手段の一例）と、を備える。更に蒸気供給システム１は、先述したステップＳ１～Ｓ７の動作から明らかであるとおり、圧力センサ１９の検出値に基づいて、水加熱装置１４における加熱の強さを制御する。

【0058】

そのため蒸気供給システム１によれば、圧力センサ１９の検出値に基づいて、水加熱装置１４における加熱の強さを適切に制御し、フラッシュタンク１１を用いて生成した負圧蒸気Ｖを安定的に供給対象Ｚへ供給することが可能である。更に水加熱装置１４は、第１熱交換器１４ａと第２熱交換器１４ｂの複数の加熱手段を有するため、例えば加熱手段を一つだけ有する場合に比べて安定した水Ｗの加熱が可能であり、安定した温度の負圧蒸気Ｖを供給対象Ｚへ供給することが可能である。

【0059】

また蒸気供給システム１は、第１熱媒体Ｈ１が流通するラインとして、第１熱交換器１４ａを通る基本ライン３１ａと、基本ライン３１ａにおいて第１熱交換器１４ａをバイパスするように配置されたバイパスライン３１ｂと、を有する。

【0060】

更に蒸気供給システム１は、基本ライン３１ａにおけるバイパスライン３１ｂの合流点よりも後段側の第１熱媒体Ｈ１の温度を検出する温度センサ３３（本発明に係る温度検出手段の一例）と、バイパスライン３１ｂを通る第１熱媒体Ｈ１の流量を調節可能とする三方弁３２（本発明に係る第１調節手段の一例）と、第２熱交換器１４ｂにおける加熱の強さを調節可能とする第２熱媒体ライン用バルブ４２（本発明に係る第２調節手段の一例）と、蒸気ライン１６における負圧蒸気Ｖの流量を調節可能とする蒸気ライン用バルブ１７（本発明に係る第３調節手段の一例）と、が設けられている。

【0061】

また蒸気供給システム１における制御装置５０は、温度センサ３３の検出値（検出温度Ｄｔ）が所定値（所定温度Ｓｔ）以上、かつ、圧力センサ１９の検出値（検出圧力Ｄｐ）が所定の適正範囲（圧力値Ｓｐ３～Ｓｐ１）内に保たれるように、三方弁３２、第２熱媒体ライン用バルブ４２、および蒸気ライン用バルブ１７の各調節手段を制御する一連の動作を行う（図３を参照）。

【0062】

より具体的に説明すると、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ１より低く圧力値Ｓｐ２以上である場合には、各調節手段のうちの三方弁３２を、フラッシュタンク１１内の圧力が高くなるように制御し（ステップＳ３１～Ｓ３３を参照）、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ２より低く圧力値Ｓｐ３以上である場合には、各調節手段のうちの三方弁３２と第２熱媒体ライン用バルブ４２を、フラッシュタンク１１内の圧力が高くなるように制御し（ステップＳ４１～Ｓ４３を参照）、検出圧力Ｄｐが圧力値Ｓｐ３より低い場合には、各調節手段の全てを、フラッシュタンク１１内の圧力が高くなるように制御する（ステップＳ５１～Ｓ５３を参照）。

【0063】

そのため蒸気供給システム１によれば、外部装置Ｘの動作等に悪影響を及ぼさない範囲で（検出温度Ｄｔが所定温度Ｓｔよりも低くならない範囲で）、できるだけ適切な手順によって、フラッシュタンク１１の圧力を適正値に保つことが可能となっている。

【0064】

すなわち制御装置５０は、蒸気ライン用バルブ１７を制御する場合に比べて、供給対象Ｚへの負圧蒸気Ｖの供給に与える影響を抑えながらフラッシュタンク１１の圧力を上げることができるように、まずは水加熱装置１４における加熱の強さを制御することにより、フラッシュタンク１１の圧力を上げるようにする。更に水加熱装置１４における加熱の強さを制御するにあたり、第２熱媒体Ｈ２よりも第１熱媒体Ｈ１の方が利用コストが低いことを考慮して、第２熱媒体ライン用バルブ４２よりも三方弁３２の方を優先的に制御するようにしている。

【0065】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明は、供給対象へ蒸気を供給する蒸気供給システムに利用可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ 蒸気供給システム
１１ フラッシュタンク
１２ 循環ライン
１３ 循環ポンプ
１４ 水加熱装置
１４ａ 第１熱交換器
１４ｂ 第２熱交換器
１５ 循環ライン用バルブ
１６ 蒸気ライン
１７ 蒸気ライン用バルブ
１８ 蒸気加熱装置
１９ 圧力センサ
３１ 第１熱媒体ライン
３１ａ 基本ライン
３１ｂ バイパスライン
３２ 三方弁
３３ 温度センサ
４１ 第２熱媒体ライン
４２ 第２熱媒体ライン用バルブ
Ｈ１ 第１熱媒体
Ｈ２ 第２熱媒体
Ｖ 負圧蒸気
Ｗ 水
Ｘ 外部装置
Ｚ 供給対象

【図1】

【図2】

【図3】