特許 7576305 蒸気システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】蒸気システム

(51)【国際特許分類】

   F17D 3/14 20060101AFI20241024BHJP

   F22B 37/00 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

F17D3/14

F22B37/00 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020211022

(22)【出願日】2020-12-21

(65)【公開番号】P2022097836

(43)【公開日】2022-07-01

【審査請求日】2023-11-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000133733

【氏名又は名称】株式会社テイエルブイ

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100131200

【弁理士】

【氏名又は名称】河部 大輔

(72)【発明者】

【氏名】恩田 英

(72)【発明者】

【氏名】横谷 隆道

【審査官】岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－１８７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０６６９９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１７Ｄ ３／１４

Ｆ２２Ｂ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気使用装置に接続され、蒸気を前記蒸気使用装置に供給する供給管と、
前記供給管に設けられる流量調節弁と、
前記流量調節弁を制御して、前記供給管の圧力を設定圧力まで上昇させる暖機運転を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記供給管の蒸気流速が所定値以下になるように前記流量調節弁における上下流の圧力差に応じて前記流量調節弁の開度が設定されている開度データに基づいて、前記流量調節弁を制御するように構成され、
前記開度データは、前記流量調節弁の開度が互いに異なる値に設定される複数のモードの開度データを含んでおり、
前記制御装置は、前記設定圧力までの所定の経過圧力と、前記供給管の圧力を前記経過圧力まで上昇させる目標時間とを設定すると共に、前記暖機運転において、前記供給管の圧力が前記経過圧力まで上昇すると、前記供給管の圧力が前記経過圧力まで上昇するのに要した実際時間と前記目標時間との大小関係に応じて、前記複数のモードを切り換える
ことを特徴とする蒸気システム。

【請求項2】

請求項１に記載の蒸気システムにおいて、
前記制御装置は、前記暖機運転において、前記供給管の圧力が前記経過圧力まで上昇すると、前記実際時間が前記目標時間よりも遅い場合は、現在の前記モードの開度データよりも前記流量調節弁の開度が大きく設定されている前記モードの開度データに切り換える
ことを特徴とする蒸気システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の蒸気システムにおいて、
前記制御装置は、前記暖機運転において、前記供給管の圧力が前記経過圧力まで上昇すると、前記実際時間が前記目標時間よりも所定時間以上早い場合は、現在の前記モードの開度データよりも前記流量調節弁の開度が小さく設定されている前記モードの開度データに切り換える
ことを特徴とする蒸気システム。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸気システムにおいて、
前記制御装置は、前記経過圧力および前記目標時間を複数設定する
ことを特徴とする蒸気システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、蒸気システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、蒸気システムの暖機運転が知られている。例えば、特許文献１に開示されている蒸気システムは、蒸気使用装置に接続される蒸気配管と、蒸気配管の途中に接続される複数のドレン管と、それぞれのドレン管に設けられる複数のドレン弁とを有する。この蒸気システムの暖機運転では、少量の蒸気を蒸気配管に供給すると共に、蒸気配管の上流側のドレン弁から開弁してドレンを排出し、そのドレン管の温度が所定値まで上昇すると、そのドレン弁を閉弁する。このようなドレン弁の動作が複数のドレン弁に対し順次行われて、暖機運転が終了する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭５８－１８７７００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した暖機運転の方法では、ユーザの要望に応じた最適な運転を行うことが困難な場合がある。例えば、いざ暖機運転を開始したものの、暖機運転の完了時間がユーザの想定以上に長くなったり、逆にユーザの想定した時間よりも非常に短かったりする場合がある。前者の場合は、暖機運転の後に行う通常運転の運転スケジュールに支障が生じる場合がある。後者の場合は、暖気のために過剰に蒸気が使用されることになるので、省エネルギ性が低下する。

【0005】

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザの要望に応じた最適な暖機運転を行うことができる蒸気システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に開示の技術は、蒸気使用装置に接続され、蒸気を前記蒸気使用装置に供給する供給管と、前記供給管に設けられる流量調節弁と、前記流量調節弁を制御して、前記供給管の圧力を設定圧力まで上昇させる暖機運転を実行する制御装置とを備えた蒸気システムである。前記制御装置は、前記供給管の蒸気流速が所定値以下になるように前記流量調節弁における上下流の圧力差に応じて前記流量調節弁の開度が設定されている開度データに基づいて、前記流量調節弁を制御するように構成されている。前記開度データは、前記流量調節弁の開度が互いに異なる値に設定される複数のモードの開度データを含んでいる。前記制御装置は、前記設定圧力までの所定の経過圧力と、前記供給管の圧力を前記経過圧力まで上昇させる目標時間とを設定すると共に、前記暖機運転において、前記供給管の圧力が前記経過圧力まで上昇すると、前記供給管の圧力が前記経過圧力まで上昇するのに要した実際時間と前記目標時間との大小関係に応じて、前記複数のモードを切り換える。

【発明の効果】

【0007】

本願に開示の技術によれば、ユーザの要望に応じた最適な暖機運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、蒸気システムを示す概略構成図である。

【図2】図２は、制御装置を概略的に示すブロック図である。

【図3】図３は、開度データを説明するための図である。

【図4】図４は、制御装置による制御動作を示すフローチャートである。

【図5】図５は、蒸気システムの一状態を示す概略構成図である。

【図6】図６は、蒸気システムの一状態を示す概略構成図である。

【図7】図７は、第１制御部によるモード切換動作を示すフローチャートである。

【図8】図８は、経過圧力、設定時間および経過時間の関係を示す表である。

【図9】図９は、変形例に係る制御装置による制御動作の一部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】

【0009】

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0010】

図１は、蒸気システム１００を示す概略構成図である。本実施形態の蒸気システム１００は、例えば、段ボール製造工場に設けられ、蒸気によって段ボールを加熱するものである。この場合、蒸気システム１００は、蒸気使用装置２２である段ボールの加熱ロールに蒸気を供給する。

【0011】

蒸気システム１００は、蒸気使用系統２と、ドレン排出系統３と、制御装置５とを備えている。ドレン排出系統３は、蒸気使用系統２に接続されている。蒸気使用系統２は、蒸気生成系統１に接続されている。

【0012】

蒸気生成系統１は、蒸気を生成する。蒸気生成系統１は、ボイラ１１および供給管１２を有する。ボイラ１１は、水を加熱して蒸気を生成する。ボイラ１１は、供給管１２を介して蒸気使用系統２と接続されている。つまり、供給管１２は、ボイラ１１の蒸気を蒸気使用系統２に供給する。

【0013】

蒸気使用系統２は、蒸気生成系統１で生成された蒸気を使用する。具体的に、蒸気使用系統２は、蒸気によって対象物（例えば、段ボール）を加熱する。蒸気使用系統２は、ヘッダ２１と、供給管２３と、第１調節弁２５と、複数の第２調節弁２６とを有している。

【0014】

ヘッダ２１には、蒸気生成系統１の供給管１２が接続されている。ヘッダ２１は、供給管１２から蒸気が供給され、その供給された蒸気を一時的に貯留する蒸気ヘッダである。ヘッダ２１には、供給管２３が接続されている。供給管２３は、ヘッダ２１の蒸気を複数の蒸気使用装置２２に供給する。

【0015】

具体的に、供給管２３は、主管２３ａと、複数の分岐管２３ｂとを有している。主管２３ａは、ヘッダ２１に接続されている。主管２３ａは、ヘッダ２１から蒸気が流入してくる管である。複数の分岐管２３ｂは、主管２３ａから分岐し複数の蒸気使用装置２２のそれぞれに接続されている。つまり、複数の分岐管２３ｂのそれぞれは、一端である流入端が主管２３ａに接続され、他端である流出端が蒸気使用装置２２に接続されている。複数の分岐管２３ｂは、主管２３ａにおいて上流側（即ち、ヘッダ２１側）から順に接続されている。供給管２３では、ヘッダ２１から主管２３ａに流入した蒸気が各分岐管２３ｂに分流する。

【0016】

第１調節弁２５は、主管２３ａに設けられている。より詳しくは、第１調節弁２５は、主管２３ａにおける最も上流側に位置する分岐管２３ｂの接続位置よりも上流側の部分に設けられている。複数の第２調節弁２６は、複数の分岐管２３ｂのそれぞれに設けられている。つまり、第２調節弁２６は、複数の分岐管２３ｂに一つずつ設けられている。第１調節弁２５は、主管２３ａにおける蒸気の流量を調節するものであり、本願請求項に係る流量調節弁を構成している。第２調節弁２６は、分岐管２３ｂにおける蒸気の流量を調節する流量調節弁である。つまり、第１調節弁２５および第２調節弁２６は、開度が可変に構成されている。

【0017】

蒸気使用装置２２では、分岐管２３ｂから供給された蒸気が対象物（例えば、段ボール）と熱交換し、対象物が加熱される。一方、蒸気は凝縮してドレンとなる。

【0018】

また、主管２３ａには、ドレントラップ２７が設けられている。ドレントラップ２７は、主管２３ａの下流側端部近傍に設けられている。つまり、ドレントラップ２７は、主管２３ａにおける最も下流側に位置する分岐管２３ｂの接続位置よりも下流側の部分に設けられている。ドレントラップ２７は、主管２３ａから流入したドレンのみを下流側へ排出する。主管２３ａでは、主管２３ａの残留ドレンをドレントラップ２７を介して外部に排出可能となっている。

【0019】

ドレン排出系統３は、蒸気使用系統２で発生したドレンを排出する。ドレン排出系統３は、排出管３１およびドレントラップ３２を有している。排出管３１は、蒸気使用装置２２に接続されており、蒸気使用装置２２で蒸気の凝縮によって発生したドレンが排出される。ドレントラップ３２は、排出管３１に設けられている。ドレントラップ３２は、排出管３１から流入したドレンのみを下流側へ排出する。

【0020】

また、蒸気システム１００には、第１圧力センサ４１、第２圧力センサ４２および複数の第３圧力センサ４３が設けられている。

【0021】

第１圧力センサ４１は、ヘッダ２１に設けられ、ヘッダ２１の圧力を検出する。第２圧力センサ４２は、主管２３ａに設けられている。詳しくは、第２圧力センサ４２は、主管２３ａにおける最も上流側に位置する分岐管２３ｂの接続位置よりも上流側の部分に設けられている。より詳しく言えば、第２圧力センサ４２は、第１調節弁２５よりも下流側に設けられている。第２圧力センサ４２は、主管２３ａの圧力を検出する。複数の第３圧力センサ４３は、複数の分岐管２３ｂのそれぞれに設けられている。詳しくは、第３圧力センサ４３は、分岐管２３ｂにおける第２調節弁２６よりも下流側の部分に設けられている。第３圧力センサ４３は、第２調節弁２６の下流側の圧力、即ち蒸気使用装置２２の圧力を検出する。

【0022】

制御装置５は、通常運転と暖機運転とを実行する。通常運転は、蒸気を蒸気使用装置２２に供給して、対象物を所定温度に加熱する運転である。暖機運転は、通常運転を行う前に、予め供給管２３（主管２３ａ、複数の分岐管２３ｂ）の圧力を設定圧力まで上昇させる運転である。

【0023】

具体的に、暖機運転は、複数の第２調節弁２６を閉じた状態で第１調節弁２５を制御して、主管２３ａの蒸気流速を所定値以下に維持しながら主管２３ａの圧力を設定圧力ＰＳまで上昇させる第１動作と、主管２３ａの圧力を設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に維持しながら複数の第２調節弁２６を設定開度ＤＳまで開弁する第２動作とを行う運転である。

【0024】

図２は、制御装置５を概略的に示すブロック図である。制御装置５は、取得部５１と、ボイラ指令部５２と、第１制御部５４と、第２制御部５５とを機能ブロックとして有している。また、制御装置５は、記憶部５３および表示部５６も有している。なお、図２では、便宜上、第２調節弁２６および第３圧力センサ４３について複数の表示を省略している。

【0025】

取得部５１は、前述した各圧力センサ４１，４２，４３と通信可能に構成されている。取得部５１は、各圧力センサ４１，４２，４３の検出値を受信することで取得する。具体的に、取得部５１は、第１圧力センサ４１が検出したヘッダ２１の圧力を測定圧力ＰＡして取得し、第２圧力センサ４２が検出した主管２３ａの圧力を測定圧力ＰＢとして取得する。また、取得部５１は、第３圧力センサ４３が検出した蒸気使用装置２２の圧力を測定圧力ＰＣとして取得する。

【0026】

ボイラ指令部５２は、ボイラ１１と通信可能に構成されている。ボイラ指令部５２は、必要に応じて、ボイラ１１の制御装置にボイラ１１の駆動指令を出力する。ボイラ指令部５２には、ボイラ１１から、ボイラ１１の運転状態（駆動状態、停止状態）が入力される。

【0027】

記憶部５３は、各種プログラムおよび各種データを記憶する、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体である。図３は、開度データ５３１を説明するための図である。記憶部５３は、測定圧力ＰＡと測定圧力ＰＢとの圧力差ΔＰ（ＰＡ－ＰＢ）と、第１調節弁２５の開度との相関データである開度データ５３１を記憶している。つまり、開度データ５３１では、圧力差ΔＰに応じて、暖機運転時の安全運転が可能な範囲内で第１調節弁２５の開度が設定されている。圧力差ΔＰとは、第１調節弁２５における上下流の圧力差とも言える。

【0028】

図３に示すように、開度データ５３１は、複数のモードの開度データを有している。本実施形態において、複数のモードは、高速モード、中速モードおよび低速モードの３つである。これら複数のモードの開度データは、互いに異なる値に設定されている。具体的に、高速モードの開度ＤＨは、中速モードの開度ＤＭよりも大きい値に設定され、低速モードの開度ＤＬは、中速モードの開度ＤＭよりも小さい値に設定されている。つまり、圧力差ΔＰが同じ場合、低速モードの開度ＤＬ、中速モードの開度ＤＭ、高速モードの開度ＤＨの順に値が大きくなる。さらに言えば、高速モードは、中速モードおよび低速モードよりも暖機運転を早くすることができるモードであり、中速モードは、低速モードよりも暖機運転を早くすることができるモードである。

【0029】

開度データ５３１では、各モードにおける第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬは、主管２３ａの蒸気流速が所定値以下となる開度に定められている。前記所定値は、蒸気が主管２３ａに高速で流入してくることによるウォータハンマの発生を防止し得る値である。基本的に、圧力差ΔＰが大きくなるほど、主管２３ａの蒸気流速は高くなるため、第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬは小さく設定される。開度データ５３１は、第１制御部５４によって読み出され、用いられる。

【0030】

第１制御部５４は、第１調節弁２５と通信可能に構成され、第１調節弁２５を制御（開度制御）する。より詳しくは、第１制御部５４は、前述した暖機運転の第１動作を実行する。第１制御部５４は、設定部５４１、弁駆動部５４２、モード切換部５４３および計時部５４４を有している。

【0031】

設定部５４１は、ユーザの入力操作によって、暖機運転における主管２３ａの設定圧力ＰＳを設定する。また、設定部５４１は、ユーザの入力操作によって、複数の経過圧力と、これら経過圧力に対応する設定時間とを設定する。経過圧力は、設定圧力ＰＳまでの途中の圧力である。設定時間は、主管２３ａ（供給管２３）の圧力を経過圧力まで上昇させる目標時間である。さらに、設定部５４１は、ユーザの入力操作によって、開度データ５３１のモードを初期設定する。つまり、どのモードの開度データ５３１に基づいて第１調節弁２５を制御するかが初期設定される。

【0032】

弁駆動部５４２は、暖機運転において、各モードの開度データ５３１に基づいて第１調節弁２５の開度を制御し、測定圧力ＰＢを設定圧力ＰＳまで上昇させる。弁駆動部５４２は、各モードの開度データ５３１の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬに応じた駆動信号を第１調節弁２５に出力することによって、第１調節弁２５の開度を制御する。このように、圧力差ΔＰに応じた開度データ５３１の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬに第１調節弁２５を制御することにより、主管２３ａの蒸気流速が所定値以下に維持される。

【0033】

モード切換部５４３は、開度データ５３１の複数のモードを切り換えるモード切換動作を実行する。モード切換部５４３は、主管２３ａ（供給管２３）の圧力が、設定部５４１に設定されている経過圧力まで上昇すると、主管２３ａの圧力が経過圧力まで上昇するのに要した実際時間（以下、経過時間という）と設定時間との大小関係に応じて、開度データ５３１の複数のモードを切り換える。詳細は、後述する。計時部５４４は、前述の経過時間を計時する。

【0034】

第２制御部５５は、第２調節弁２６と通信可能に構成され、第２調節弁２６を制御（開度制御）する。より詳しくは、第２制御部５５は、前述した暖機運転の第２動作を実行する。第２制御部５５は、設定部５５１および弁駆動部５５２を有している。

【0035】

設定部５５１は、ユーザの入力操作によって、前述した設定圧力ＰＳと、暖機運転における第２調節弁２６の設定開度ＤＳとを設定する。この設定開度ＤＳは、例えば、通常運転における第２調節弁２６の初期開度として設定される開度である。弁駆動部５５２は、暖機運転において、測定圧力ＰＢを設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に維持しながら、第２調節弁２６を設定開度ＤＳまで開弁する。より詳しくは、弁駆動部５５２は、第２調節弁２６を設定開度ＤＳまで所定の一定速度で開弁する。弁駆動部５５２は、第２調節弁２６の開度が所定の一定速度で増加するように、駆動信号を第２調節弁２６に出力する。なお、設定開度ＤＳは複数の第２調節弁２６において互いに異なる値であってもよい。

【0036】

表示部５６は、各モードの開度データ５３１、後述する経過圧力や設定時間の関係を示す表等を表示可能に構成されている。表示部５６は、例えばタッチパネルである。

【0037】

〈通常運転〉
蒸気システム１００の通常運転では、ボイラ１１で生成された蒸気はヘッダ２１に供給されて一時的に貯留される。ヘッダ２１の蒸気は、主管２３ａから複数の分岐管２３ｂに分流し、それぞれの蒸気使用装置２２に供給される。このとき、第１制御部５４は、取得部５１の測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに維持されるように、第１調節弁２５の開度を制御する。また、第２制御部５５は、取得部５１の測定圧力ＰＣが所定の圧力となるように、第２調節弁２６の開度を制御する。

【0038】

蒸気使用装置２２では、蒸気と対象物とが熱交換し、対象物が所定の温度に加熱される。蒸気は、凝縮してドレンとなる。こうして蒸気の凝縮によって発生したドレンは、蒸気使用装置２２から排出管３１を介してドレントラップ３２から排出される。

【0039】

〈暖機運転〉
蒸気システム１００では、制御装置５によって、以下の暖機運転方法が行われる。図４は、制御装置５による暖機運転時の制御動作を示すフローチャートである。図５および図６は、蒸気システム１００の暖機運転時の一状態を示す概略構成図である。具体的に、本実施形態の暖機運転方法は、前述した第１動作および第２動作を含んでいる。

【0040】

先ず、第１制御部５４が第１調節弁２５を全閉状態にすると共に、第２制御部５５が第２調節弁２６を全閉状態にする（ステップＳ１）。続くステップＳ２では、必要に応じて、ボイラ指令部５２がボイラ１１に駆動指令を出力する。つまり、ボイラ指令部５２は、ボイラ１１が停止状態であると判定した場合、ボイラ１１を運転する駆動指令を出力する。これにより、ボイラ１１が駆動され、ボイラ１１からヘッダ２１に蒸気が貯留されていく。

【0041】

続いて、第１制御部５４によって第１動作が行われる。先ず、第１制御部５４によって、取得部５１が取得した測定圧力ＰＡが設定圧力ＰＳに到達したか否かが判定される（ステップＳ３）。第１制御部５４は、測定圧力ＰＡが設定圧力ＰＳに到達していない場合は、そのまま待機する。

【0042】

第１制御部５４は、測定圧力ＰＡが設定圧力ＰＳに到達すると、第１調節弁２５を開度制御する（ステップＳ４）。つまり、第１制御部５４は、複数の第２調節弁２６を閉じた状態で第１調節弁２５を制御して、主管２３ａの蒸気流速を所定値以下に維持しながら主管２３ａの圧力を設定圧力ＰＳまで上昇させる。

【0043】

具体的に、第１制御部５４は、取得部５１が取得した測定圧力ＰＡ，ＰＢから圧力差ΔＰ（ＰＡ－ＰＢ）を算出する。そして、第１制御部５４は、記憶部５３の開度データ５３１に基づいて、前述の圧力差ΔＰに応じた開度に第１調節弁２５を制御する。そうすると、測定圧力ＰＢが徐々に上昇していく。さらに、ステップＳ４では、第１制御部５４によってモード切換動作が行われる。この動作については後述する。続いて、第１制御部５４によって、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに到達したか否かが判定される（ステップＳ５）。

【0044】

測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに到達していない場合は、ステップＳ４に戻り、再び第１調節弁２５が開度制御される。つまり、第１制御部５４は、圧力差ΔＰを算出し、その圧力差ΔＰに応じた開度データ５３１の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬに第１調節弁２５を制御する。圧力差ΔＰは、時間の経過と共に小さくなるので、第１調節弁２５の開度は増加する方向に制御される。

【0045】

測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに到達した場合は、第１制御部５４による第１動作が終了する。このように第１動作が行われることにより、図５に太い実線で示すように、主管２３ａ、分岐管２３ｂにおける第２調節弁２６よりも上流側の部分の圧力を設定圧力ＰＳまで上昇させることができる。その際、主管２３ａの蒸気流速が所定値以下に維持されるので、ウォータハンマの発生を防止できる。また、第１動作が行われることにより、主管２３ａに残留していたドレンがドレントラップ２７を介して外部に排出される。

【0046】

続いて、第２制御部５５によって第２動作が行われる。先ず、第２制御部５５によって、複数の第２調節弁２６が開弁される（ステップＳ６）。具体的に、第２制御部５５は、第２調節弁２６を所定の一定速度で開弁する。つまり、第２制御部５５は、第２調節弁２６の開度を所定の一定速度で増加させる。これにより、分岐管２３ｂにおける第２調節弁２６よりも下流側の部分ないし蒸気使用装置２２に蒸気が流入してくる。そのため、分岐管２３ｂにおける第２調節弁２６よりも下流側の部分ないし蒸気使用装置２２の圧力は、徐々に上昇する。

【0047】

続いて、第２制御部５５によって、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳから所定量以上低下したか否かが判定される（ステップＳ７）。つまり、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に維持されているか否か、さらに言い換えれば、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを含む所定範囲を超えて低下したか否かが判定される。

【0048】

測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳから所定量以上は低下していない場合、即ち測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に維持されている場合は、第２制御部５５によって、複数の第２調節弁２６の開度が設定開度ＤＳに到達しているか否かが判定される（ステップＳ８）。第２調節弁２６の開度が設定開度ＤＳに到達していない場合は、ステップＳ６に戻り、第２調節弁２６の開弁動作が継続される。つまり、第２調節弁２６の開度が増加し続ける。そして、再びステップＳ７の判定が行われる。

【0049】

一方、第２制御部５５は、ステップＳ７において測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳから所定量以上低下していると判定した場合は、複数の第２調節弁２６の開弁動作を停止する（ステップＳ９）。つまり、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを含む所定範囲を超えて低下した場合、第２調節弁２６の開度は増加せずに維持される。これにより、主管２３ａ側から第２調節弁２６の下流側（蒸気使用装置２２含む）への蒸気流入量の増加を抑えることができるため、測定圧力ＰＢの低下度合いを小さくすることができる。

【0050】

続いて、第２制御部５５によって、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに復帰したか否かが判定される（ステップＳ１０）。つまり、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に復帰したか否かが判定される。測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに復帰していない場合は、ステップＳ９に戻り、第２調節弁２６の開弁動作の停止が継続される。

【0051】

測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに復帰した場合は、ステップＳ８へ移行する。第２制御部５５は、ステップＳ８において第２調節弁２６の開度が設定開度ＤＳに到達していないと判定した場合は、ステップＳ６に戻り、複数の第２調節弁２６の開弁動作を再開する（ステップＳ６）。つまり、再び第２調節弁２６の開度が所定の一定速度で増加していく。

【0052】

ステップＳ８において第２調節弁２６の開度が設定開度ＤＳに到達したと判定されると、第２制御部５５による第２動作が終了する。このように第２動作が行われることにより、図６に太い実線で示すように、分岐管２３ｂにおける第２調節弁２６よりも下流側の部分ないし蒸気使用装置２２の圧力も設定圧力ＰＳまで上昇させることができる。その際、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に維持されるので、高圧に保たれた蒸気を第２調節弁２６よりも下流側の部分（蒸気使用装置２２含む）に流入させることができる。そのため、蒸気の質量流量を稼ぐことができるので、第２調節弁２６よりも下流側の部分（蒸気使用装置２２含む）の圧力を速やかに設定圧力ＰＳまで上昇させることができる。以上により、暖機運転が終了する。

【0053】

なお、前述した第２動作では、分岐管２３ｂの蒸気流速を所定値以下に維持するという制限を積極的には設けていない理由は以下のとおりである。先ずは、第１動作によって主管２３ａに残留していたドレンの大半をドレントラップ２７から排出するので、分岐管２３ｂに流通するドレン量は少なく、ウォータハンマの発生の可能性は低いからである。また、分岐管２３ｂは主管２３ａと比べて長さが短いことから、残留しているドレン量は少ないからである。また、第２動作では、第２調節弁２６を徐々に（一定速度で）開弁するため、蒸気流速の急激な上昇が抑制されるからである。

【0054】

〈モード切換動作〉
次に、第１制御部５４によるモード切換動作について図７および図８を参照しながら説明する。前述したように、モード切換動作は図４に示すステップＳ４で行われる。図７は、第１制御部５４によるモード切換動作を示すフローチャートである。図８は、経過圧力ＰＥｎ、設定時間ＴＳｎおよび経過時間ＴＥｎの関係を示す表である。

【0055】

ここでは、設定部５４１は、それぞれＮ個の経過圧力ＰＥｎ（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）および設定時間ＴＳｎ（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）を設定しているとする。Ｎ番目（最後）の経過圧力（第ｎ経過圧力ＰＥｎ）は、設定圧力ＰＳである。また、設定部５４１は、中速モードの開度データ５３１を初期設定しているとする。

【0056】

モード切換動作では、先ず、計時部５４４によって経過時間ＴＥｎの計時が開始される（ステップＳａ１）。続いて、モード切換部５４３（第１制御部５４）によって、測定圧力ＰＢが１番目の経過圧力ＰＥｎ（第１経過圧力ＰＥ１）に到達したか否かが判定される（ステップＳａ２）。測定圧力ＰＢが第１経過圧力ＰＥ１に到達した場合、ステップＳａ３へ移行する。測定圧力ＰＢが第１経過圧力ＰＥ１に到達していない場合は、そのまま待機する。

【0057】

ステップＳａ3では、モード切換部５４３によって、測定圧力ＰＢが第１経過圧力ＰＥ１に到達した際の経過時間ＴＥ１が、設定時間ＴＳ１よりも遅いか否かが判定される。経過時間ＴＥ１が設定時間ＴＳ１よりも早い場合は、ステップＳａ４へ移行する。ステップＳａ４では、モード切換部５４３によって、経過時間ＴＥ１が設定時間ＴＳ１よりも所定時間以上早いか否かが判定される。

【0058】

経過時間ＴＥ１が設定時間ＴＳ１よりも所定時間以上は早くない場合は、モード切換部５４３は、開度データ５３１のモードを切り換えない（ステップＳａ５）。つまり、本実施形態では、開度データ５３１のモードは中速モードのままである。そのため、以降の開度制御についてもユーザの設定時間ＴＳｎに応じた制御を維持することができる。一方、経過時間ＴＥ１が設定時間ＴＳ１よりも所定時間以上早い場合は、モード切換部５４３によって、開度データ５３１のモードが遅いモードに切り換えられる（ステップＳａ６）。つまり、本実施形態では、中速モードの開度データ５３１から低速モードの開度データ５３１に切り換えられる。そのため、以降の経過時間ＴＥｎをユーザの設定時間ＴＳｎに近づけることができる。

【0059】

ステップＳａ３において、モード切換部５４３は、経過時間ＴＥ１が設定時間ＴＳ１よりも遅いと判定した場合は、開度データ５３１のモードを早いモードに切り換える（ステップＳａ７）。つまり、本実施形態では、中速モードの開度データ５３１から高速モードの開度データ５３１に切り換えられる。そのため、以降の経過時間ＴＥｎをユーザの設定時間ＴＳｎに近づけることができる。

【0060】

こうして、ステップＳａ５～７で開度データ５３１のモードが切り換えられ又は維持されると、ｎが１増える（ステップＳａ８）。つまり、ｎが１から２に変わる。続いて、モード切換部５４３によって、ｎがＮと等しいか否かが判定される（ステップＳａ９）。ｎがＮと異なる場合、即ちｎがＮに到達していない場合は、ステップＳａ２に戻る。ステップＳａ2では、測定圧力ＰＢが第２経過圧力ＰＥ２に到達したか否かが判定され、その後、前述したステップＳａ３～９と同様の動作が行われる。

【0061】

このように、ステップＳａ２～９の動作は、ｎがＮ－１になるまで繰り返し行われる。そのため、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを除く各経過圧力ＰＥｎ到達するごとに、設定時間ＴＳｎと経過時間ＴＥｎの大小関係に基づいて開度データ５３１のモードが見直される。したがって、ユーザが要望する設定時間ＴＳｎに応じた第１調節弁２５の開度制御を行うことができる。そして、ｎがＮになると、モード切換動作が終了する。モード切換動作が終了すると、図４のステップＳ５に移行する。

【0062】

以上のように、上記実施形態の蒸気システム１００は、蒸気使用装置２２に接続され、蒸気を蒸気使用装置２２に供給する供給管２３と、供給管２３に設けられる第１調節弁２５（流量調節弁）と、第１調節弁２５を制御して、供給管２３の圧力を設定圧力ＰＳまで上昇させる暖機運転を実行する制御装置５とを備えている。制御装置５は、供給管２３の蒸気流速が所定値以下になるように第１調節弁２５における上下流の圧力差ΔＰに応じて第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬが設定されている開度データ５３１に基づいて、第１調節弁２５を制御するように構成されている。開度データ５３１は、第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬが互いに異なる値に設定される複数のモード（高速モード、中速モード、低速モード）の開度データ５３１を含んでいる。制御装置５は、設定圧力ＰＳまでの所定の経過圧力ＰＥｎと、供給管２３の圧力を経過圧力ＰＥｎまで上昇させる設定時間ＴＳｎ（目標時間）とを設定すると共に、暖機運転において、供給管２３の圧力が経過圧力ＰＥｎまで上昇すると、供給管２３の圧力が経過圧力ＰＥｎまで上昇するのに要した経過時間ＴＥｎ（実際時間）と設定時間ＴＳｎとの大小関係に応じて、複数のモードを切り換える。

【0063】

上記の構成によれば、供給管２３の圧力が設定圧力ＰＳまでの途中の経過圧力ＰＥｎに到達した時点で、ユーザの設定時間ＴＳｎに基づいて開度データ５３１のモードを見直すことができる。したがって、ユーザが要望する設定時間ＴＳｎに応じた最適な暖機運転を行うことができる。しかも、開度データ５３１の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬは、供給管２３の蒸気流速が所定値以下になるように設定されているため、前記所定値についてウォータハンマを防止し得る値に設定することで、ウォータハンマを防止しつつ、ユーザの要望に応じた最適な暖機運転を行うことができる。

【0064】

また、上記実施形態の蒸気システム１００において、制御装置５は、暖機運転において、供給管２３の圧力が経過圧力ＰＥｎまで上昇すると、経過時間ＴＥｎが設定時間ＴＳｎよりも遅い場合は、現在のモードの開度データ５３１よりも第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬが大きく設定されているモードの開度データ５３１に切り換える。

【0065】

上記の構成によれば、現在のモードよりも第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬが大きく設定されているモード（早いモード）に切り換えるので、以降の経過時間ＴＥｎをユーザの設定時間ＴＳｎに応じて早くすることができる。そのため、暖機運転をユーザの要望する時間で終了させることができるので、暖機運転の後に行う通常運転の運転スケジュールに支障が生じることを防止することができる。

【0066】

また、上記実施形態の蒸気システム１００において、制御装置５は、暖機運転において、供給管２３の圧力が経過圧力ＰＥｎまで上昇すると、経過時間ＴＥｎが設定時間ＴＳｎよりも所定時間以上早い場合は、現在のモードの開度データ５３１よりも第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬが小さく設定されているモードの開度データ５３１に切り換える。

【0067】

上記の構成によれば、現在のモードよりも第１調節弁２５の開度ＤＨ，ＤＭ，ＤＬが小さく設定されているモードに切り換えるので、以降の経過時間ＴＥｎをユーザの設定時間ＴＳｎに応じて遅くすることができる。そのため、暖気運転において過剰に蒸気が供給管２３に供給されることを抑制することができ、省エネルギ性を向上させることができる。

【0068】

また、上記実施形態の蒸気システム１００において、制御装置５は、経過圧力ＰＥｎおよび設定時間ＴＳｎを複数設定する。

【0069】

上記の構成によれば、経過圧力ＰＥｎおよび設定時間ＴＳｎを複数設定することで、開度データ５３１のモードを見直す機会を複数得ることができる。そのため、よりユーザの要望に応じた最適な暖機運転を行うことができる。

【0070】

また、上記実施形態の暖機運転では、暖機運転の対象領域を２つの領域に分けてこれら領域を順に昇圧するようにしている。つまり、第１動作を行うことによって、主管２３ａと、分岐管２３ｂにおける第２調節弁２６よりも上流側の部分の圧力を設定圧力ＰＳまで上昇させる。そして、第１動作の後に第２動作を行うことによって、第２調節弁２６よりも下流側の部分（蒸気使用装置２２含む）の圧力も設定圧力ＰＳまで上昇させる。その際、主管２３ａの圧力を設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に維持するようにしたので、高圧に保たれた蒸気を第２調節弁２６よりも下流側の部分（蒸気使用装置２２含む）に流入させることができる。そのため、第２調節弁２６よりも下流側の部分の圧力を速やかに設定圧力ＰＳまで上昇させることができる。その結果、例えば暖機運転の対象領域を区分けせずに一気に昇圧しようとした場合に比べて、暖機運転に要する時間を短縮することができる。

【0071】

つまり、暖機運転の対象領域を区分けせずに一気に昇圧しようとした場合、即ち複数の第２調節弁を全開にした状態で第１調節弁を制御しようとした場合、領域が広い分、なかなか対象領域の圧力は上昇しない。そうすると、第１調節弁の上下流の圧力差ΔＰはなかなか小さくならないため、ウォータハンマを防止する観点上、第１調節弁の開度をなかなか増加させることができない。その結果、対象領域全体を昇圧する時間が長くなるので、暖機運転の時間が長くなってしまう。

【0072】

（実施形態の変形例）
上記実施形態の変形例について図９を参照しながら説明する。図９は、変形例に係る制御装置５による制御動作の一部を示すフローチャートである。本変形例は、上記実施形態の制御装置５による制御動作において、第２制御部５５による第２動作の前に、必要に応じて、ボイラ１１に駆動指令を出力するようにしたものである。

【0073】

具体的に、本変形例の制御装置５による制御動作は、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ５とステップＳ６との間にステップＳ１１およびステップＳ１２を追加するようにした。

【0074】

ステップＳ５において測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに到達したと判定されると、ボイラ指令部５２によって、ボイラ１１は駆動されているか否かが判定される（ステップＳ１１）。つまり、ボイラ指令部５２が、ボイラ１１の運転状態（駆動状態、停止状態）を判定する。ボイラ指令部５２は、ボイラ１１は駆動されていないと判定した場合、即ちボイラは停止状態であると判定した場合、ボイラ１１を運転する駆動指令をボイラ１１に出力する（ステップＳ１２）。ボイラ１１に駆動指令が出力されると、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１においてボイラ１１は駆動されていると判定された場合は、ステップＳ６に移行し、第２制御部５５による第２動作が行われる。

【0075】

以上のように、本変形例によれば、第２制御部５５による第２動作の前に、必要に応じてボイラ１１に駆動指令を出力するようにしたので、確実に測定圧力ＰＡ（ヘッダ２１の圧力）が設定圧力ＰＳに維持される。そのため、第２動作において、測定圧力ＰＢを設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に維持することが容易となる。これにより、第２調節弁２６の開弁動作を停止すること（ステップＳ９）を抑制することができ、その結果、第２動作の時間ひいては暖機運転の時間をより短縮することができ、よりユーザの要望に応じた暖機運転を行うことが可能である。

【0076】

なお、上記実施形態の暖機運転では、第１動作と第２動作とを行う、即ち暖機運転の対象領域を２つの領域に分けてこれら領域を順に昇圧するようにしたが、暖機運転の対象領域を区分けせずに一気に昇圧するようにしてもよい。つまり、第１制御部５４による第１動作（モード切換動作も含む）のみを行うようにしてもよい。その場合、第１制御部５４は、第２調節弁２６を開弁（全開）した状態で、第１調節弁２５の開度制御を行い、供給管２３（主管２３ａおよび複数の分岐管２３ｂ）の圧力を設定圧力ＰＳまで上昇させる。

【0077】

また、上記実施形態では、開度データ５３１のモードの数は３つとして説明したが、２つまたは４つ以上であってもよい。

【0078】

また、上記実施形態では、第２動作において、第２調節弁２６を所定の一定速度で開弁するようにしたが、第２調節弁２６の開弁速度を加速させるようにしてもよい。つまり、第２調節弁２６の開度の増加速度を加速させるようにしてもよい。

【0079】

また、上記実施形態では、図４のステップＳ９において、第２調節弁２６の開弁動作を停止するようにしたが、第２調節弁２６を開弁する速度を低下させるようにしてもよい。

【0080】

また、上記実施形態では、図４のステップＳ１０において、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳに復帰したか否かを判定するようにしたが、測定圧力ＰＢが設定圧力ＰＳを含む所定範囲内に復帰したか否かを判定するようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0081】

以上説明したように、本願に開示の技術は、蒸気システムについて有用である。

【符号の説明】

【0082】

１００ 蒸気システム
５ 制御装置
２２ 蒸気使用装置
２３ 供給管
２５ 第１調節弁（流量調節弁）
５３１ 開度データ
ＰＳ 設定圧力
ΔＰ 圧力差
ＤＨ，ＤＭ，ＤＬ 開度
ＰＥｎ 経過圧力
ＴＳｎ 設定時間（目標時間）
ＴＥｎ 経過時間（実際時間）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】