(57)【要約】【課題】運転効率の高いヒートポンプ式蒸気生成装置を提供することを目的とする。【解決手段】ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａは、制御部１８と、外部熱源により冷媒を蒸発させる蒸発器１２と、圧縮する圧縮機１４と、冷媒を分岐させて水と熱交換させる蒸気生成系統部１６ａ，１６ｂとを備える。蒸気生成系統部１６ａ，１６ｂは凝縮器３０ａ，３０ｂと、冷媒を膨張させる開度可変の膨張弁３２ａ，３２ｂと、凝縮器３０ａ，３０ｂに水を供給する給水ポンプ３４ａ，３４ｂと、凝縮器３０ａ，３０ｂで冷媒と熱交換された二相流を気相と液相とに分離する水蒸気分離器３６ａ，３６ｂと、凝縮器３０ａ，３０ｂから出る冷媒温度を検出する温度計４０ａ，４０ｂとを備える。制御部１８は温度計４０ａ，４０ｂの信号に基づき、凝縮器３０ａ，３０ｂの熱交換量がバランスする方向に膨張弁３２ａ，３２ｂを個別に開度制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と、
外部熱源により冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を分岐する分岐経路と、前記分岐経路で分岐された冷媒をそれぞれ被加熱水と熱交換させる複数の凝縮器と、前記複数の凝縮器にそれぞれ対応して対応する前記凝縮器から導出された冷媒を膨張させる開度可変の複数の膨張弁と、前記複数の膨張弁で膨張した冷媒を合流させて前記蒸発器に導く合流経路とを備えたヒートポンプ部と、
前記凝縮器と、前記凝縮器から導出された二相流が流通する二相流経路と、前記二相流経路から供給された二相流を気相と液相とに分離する水蒸気分離器と、前記水蒸気分離器で分離された液相を前記凝縮器に導入する戻り経路と、外部からの被加熱水を前記戻り経路に供給する給水経路と、前記水蒸気分離器で分離された気相を外部に送出する蒸気送出経路とを備えた蒸気生成部と、
前記複数の凝縮器の熱交換量にかかる状態量を検出する検出手段と、
を備え、
前記制御部は、前記検出手段から得られる前記状態量に基づき、前記複数の膨張弁を個別に開度制御することを特徴とするヒートポンプ式蒸気生成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記検出手段によって検出された前記状態量から求められる前記熱交換量が相対的に多い前記凝縮器を特定し、特定された前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を相対的に減少させることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置。
【請求項３】
前記状態量は前記凝縮器から導出される冷媒温度であり、
前記検出手段は前記冷媒温度を検出する温度検出手段であり、
前記制御部は、前記冷媒温度が相対的に高い前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を減少させる開度減少制御か、前記冷媒温度が相対的に低い前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を増加させる開度増加制御かの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置。
【請求項４】
前記状態量は前記凝縮器に導入される被加熱水流量であり、
前記検出手段は前記凝縮器の入口側における前記被加熱水流量を検出する流量検出手段であり、
前記制御部は、前記被加熱水流量が相対的に大きい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を増加させる開度増加制御か、前記被加熱水流量が相対的に小さい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を減少させる開度減少制御かの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置。
【請求項５】
前記状態量は前記凝縮器に導入される被加熱水の熱流量であり、
前記検出手段は前記凝縮器の入口側における前記熱流量を検出する熱流量検出手段であり、
前記制御部は、前記熱流量が相対的に大きい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を増加させる開度増加制御か、前記熱流量が相対的に小さい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を減少させる開度減少制御かの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ式蒸気生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒サイクルの凝縮器に水を流通させることで蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場排水や下水排水等の温排水から排熱を回収し、水蒸気を生成するヒートポンプ式蒸気生成装置が利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１にはヒートポンプ装置が開示されている。このヒートポンプ装置では、凝縮器に対して圧縮機で圧縮された冷媒が供給されるとともに、ポンプによって被加熱水が供給される。凝縮器で冷媒と熱交換して加熱された被加熱水は水蒸気（気相）と熱水（液相）の二相流となって被加熱水蒸気分離器に入る。二相流は水蒸気分離器で気相と液相とに分離され、水蒸気だけが取り出されて外部の蒸気利用設備へと供給される。
【０００４】
ヒートポンプ式蒸気生成装置でより多くの蒸気が必要とされる場合には、特許文献２のように必要な蒸気量に応じて２つの凝縮器を並列に設けることが考えられる。この特許文献２の回路では２つの凝縮器から出た冷媒は１系統に合流した後に１つの膨張弁で膨張する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２７０８号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで複数の凝縮器が並列に設けられている回路では管路抵抗などの影響から系統ごとの冷媒流量や給水量の不均等が発生することがあり、このような場合に凝縮器内での熱交換量が設計上の好適点から外れてしまい装置の運転効率が低下する懸念がある。特に、複数の凝縮器から出た冷媒が１つの系統に合流した後に１つの膨張弁で膨張させる回路においては、凝縮器毎の冷媒量の調整ができず、不均等を是正することは困難であり、運転効率の低下が懸念される。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、複数の凝縮器が設けられる場合において運転効率の高いヒートポンプ式蒸気生成装置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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるヒートポンプ式蒸気生成装置は、制御部と、外部熱源により冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を分岐する分岐経路と、前記分岐経路で分岐された冷媒をそれぞれ被加熱水と熱交換させる複数の凝縮器と、前記複数の凝縮器にそれぞれ対応して対応する前記凝縮器から導出された冷媒を膨張させる開度可変の複数の膨張弁と、前記複数の膨張弁で膨張した冷媒を合流させて前記蒸発器に導く合流経路とを備えたヒートポンプ部と、前記凝縮器と、前記凝縮器から導出された二相流が流通する二相流経路と、前記二相流経路から供給された二相流を気相と液相とに分離する水蒸気分離器と、前記水蒸気分離器で分離された液相を前記凝縮器に導入する戻り経路と、外部からの被加熱水を前記戻り経路に供給する給水経路と、前記水蒸気分離器で分離された気相を外部に送出する蒸気送出経路とを備えた蒸気生成部と、前記複数の凝縮器の熱交換量にかかる状態量を検出する検出手段と、を備え、前記制御部は、前記検出手段から得られる前記状態量に基づき、前記複数の膨張弁を個別に開度制御することを特徴とする。
【０００９】
前記制御部は、前記検出手段によって検出された前記状態量から求められる前記熱交換量が相対的に多い前記凝縮器を特定し、特定された前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を相対的に減少させてもよい。
【００１０】
前記状態量は前記凝縮器から導出される冷媒温度であり、前記検出手段は前記冷媒温度を検出する温度検出手段であり、前記制御部は、前記冷媒温度が相対的に高い前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を減少させる開度減少制御か、前記冷媒温度が相対的に低い前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を増加させる開度増加制御かの少なくとも一方を行ってもよい。
【００１１】
前記状態量は前記凝縮器に導入される被加熱水流量であり、前記検出手段は前記凝縮器の入口側における前記被加熱水流量を検出する流量検出手段であり、前記制御部は、前記被加熱水流量が相対的に大きい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を増加させる開度増加制御か、前記被加熱水流量が相対的に小さい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を減少させる開度減少制御かの少なくとも一方を行ってもよい。
【００１２】
前記状態量は前記凝縮器に導入される被加熱水の熱流量であり、前記検出手段は前記凝縮器の入口側における前記熱流量を検出する熱流量検出手段であり、前記制御部は、前記熱流量が相対的に大きい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を増加させる開度増加制御か、前記熱流量が相対的に小さい前記凝縮器に対応した前記膨張弁の開度を減少させる開度減少制御かの少なくとも一方を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかるヒートポンプ式蒸気生成装置では、複数の膨張弁が、それぞれ対応する凝縮器の熱交換量がバランスする方向に調整され、運転効率が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置の回路図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置における制御手順のフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置の回路図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置における制御手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるヒートポンプ式蒸気生成装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａの回路図である。ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａは、外部熱源により冷媒を蒸発させる蒸発器１２と、蒸発した冷媒を圧縮する圧縮機１４と、圧縮されて高温高圧となった冷媒を分岐点（分岐経路）Ｐ１で分岐させてそれぞれ被加熱水と熱交換させる２つの蒸気生成系統部１６ａ，１６ｂと、全体の統括的な制御を行う制御部１８とを備える。蒸気生成系統部１６ａ，１６ｂで熱交換をした冷媒は合流点（合流経路）Ｐ２で合流して蒸発器１２に戻され、冷媒の循環回路が形成されている。圧縮機１４の出口経路には冷媒の温度を検出する温度計２０と、圧力を検出する圧力計２２とが設けられ、それぞれの検出信号は制御部１８に供給される。圧縮機１４は制御部１８によって回転数が制御される。
【００１７】
ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａは、排水経路２４で供給される排温水を蒸発器１２で外部熱源として利用して冷媒を蒸発させ、給水経路２６から供給される被加熱水を蒸気生成系統部１６ａ、１６ｂで高温冷媒を用いて蒸発させ、生成した水蒸気を蒸気送出経路２８から外部の蒸気利用設備側へと送り出す。
【００１８】
蒸気生成系統部１６ａは、分岐点Ｐ１から分岐した冷媒が供給される凝縮器３０ａと、該凝縮器３０ａで熱交換をして温度が低下した冷媒を膨張させる開度可変の膨張弁３２ａと、給水経路２６の分岐点Ｐ３で分岐した被加熱水を凝縮器３０ａに給水・供給する給水ポンプ３４ａと、凝縮器３０ａで冷媒と熱交換された二相流を気相と液相とに分離する水蒸気分離器３６ａと、水蒸気分離器３６ａの気体出口３６ａａから出た蒸気の圧力を調整する圧力調整弁３８ａとを有する。
【００１９】
凝縮器３０ａから導出された二相流は二相流経路３１ａを流通して水蒸気分離器３６ａに供給される。水蒸気分離器３６ａで分離された液相は液相出口３６ａｂから戻り経路３３ａを流通して凝縮器３０ａに戻される。外部からの被加熱水は給水ポンプＰ３４ａから吐出され、給水経路３５ａを通って合流点Ｐ５で戻り経路３３ａに合流・供給される。圧力調整弁３８ａで圧力を調整された蒸気は合流点Ｐ４に供給される。凝縮器３０ａと膨張弁３２ａとの間には冷媒温度を検出する温度計（温度検出手段）４０ａが設けられている。温度計４０ａによる温度信号は制御部１８に供給される。給水ポンプ３４ａの吐出量は制御部１８によって調整可能である。膨張弁３２ａの開度は制御部１８によって調整可能である。なお、図１では制御部１８と接続される信号線のうち代表的に膨張弁３２ａ，３２ｂとの接続線だけを破線で示している。図３も同様である
【００２０】
蒸気生成系統部１６ｂは蒸気生成系統部１６ａと同様の回路であって、該蒸気生成系統部１６ａと並列に構成されている。蒸気生成系統部１６ａにおける凝縮器３０ａ、二相流経路３１ａ、膨張弁３２ａ、戻り経路３３ａ、給水ポンプ３４ａ、給水経路３５ａ、水蒸気分離器３６ａ、圧力調整弁３８ａ、気体出口３６ａａ、液体出口３６ａｂおよび温度計４０ａは、蒸気生成系統部１６ｂにおける凝縮器３０ｂ、二相流経路３１ｂ、膨張弁３２ｂ、戻り経路３３ｂ、給水ポンプ３４ｂ、給水経路３５ｂ、水蒸気分離器３６ｂ、圧力調整弁３８ｂ、気体出口３６ｂａ、液体出口３６ｂｂおよび温度計（温度検出手段）４０ｂに相当し、それぞれ同様の作用をする。蒸気生成系統部１６ｂは、分岐点Ｐ３で分岐した水を凝縮器３０ｂで蒸発させて水蒸気分離器３６ｂ、圧力調整弁３８ｂを介して合流点Ｐ４に供給する。蒸気生成系統部１６ａおよび蒸気生成系統部１６ｂで生成された蒸気は合流点Ｐ４で合流し、蒸気送出経路２８から送出される。
【００２１】
水蒸気分離器３６ａ，３６ｂには図示しない水位計が設けられており、内部の水位を検出して制御部１８に供給する。給水ポンプ３４ａは、水蒸気分離器３６ａの水位が一定となるように制御部１８によって吐出量が調整される。給水ポンプ３４ｂは、水蒸気分離器３６ｂの水位が一定となるように制御部１８によって吐出量が調整される。
【００２２】
ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａでは、蒸発器１２と、圧縮機１４と、分岐経路である分岐点Ｐ１と、凝縮器３０ａ，３０ｂと、膨張弁３２ａ，３２ｂと、合流経路である合流点Ｐ２とを含むヒートポンプ部が形成されている。また、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａでは、凝縮器３０ａ，３０ｂと、二相流経路３１ａ，３１ｂと、水蒸気分離器３６ａ，３６ｂと、戻り経路３３ａ，３３ｂと、給水経路３５ａ，３５ｂと、蒸気送出経路２８とを含む蒸気生成部が形成されている。なお、この蒸気生成部は蒸気生成系統部１６ａ，１６ｂとは異なる。蒸気生成系統部１６ａ，１６ｂは発明が理解されやすいようにヒートポンプ部の一部と蒸気生成部の一部とを縦割り的に区分けしたものである。
【００２３】
図２は、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａにおける制御部１８による制御手順のフローチャートである。図２に示す手順は微小時間毎に繰り返し実行される。
【００２４】
図２のステップＳ１において、温度計４０ａから凝縮器３０ａと膨張弁３２ａとの間の冷媒温度（状態量）Ｔａを取得するとともに、温度計４０ｂから凝縮器３０ｂと膨張弁３２ｂとの間の冷媒温度（状態量）Ｔｂを取得する。
【００２５】
ステップＳ２において、取得した２つの冷媒温度Ｔａと冷媒温度Ｔｂとの平均温度ＴＡを求める。つまり、ＴＡ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２である。蒸気生成部がＮ系統（Ｎ＞２）設けられている場合には、蒸気の平均温度ＴＡは各系統の冷媒温度の合計をＮで除算すればよい。
【００２６】
ステップＳ３において、膨張弁３２ａの開度Ｖａｏと膨張弁３２ｂの開度Ｖｂｏとを次の式によって求める。開度Ｖａｏ，Ｖｂｏは値が大きいほど開度が大きいものとする。
Ｖａｏ＝Ｖｏ＋（ＴＡ−Ｔａ）Ｋ
Ｖｂｏ＝Ｖｏ＋（ＴＡ−Ｔｂ）Ｋ
【００２７】
ここで、定数Ｖｏは、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａにおける冷媒回路で好適となる設計上の過熱度を実現するための膨張弁３２ａおよび膨張弁３２ｂの計算値開度である。膨張弁３２ａと膨張弁３２ｂは同じものであり、また凝縮器３０ａと凝縮器３０ｂとは同じものであることから定数Ｖｏも共通の値となるが、仮に膨張弁３２ａと膨張弁３２ｂとが異なる仕様である場合、または凝縮器３０ａと凝縮器３０ｂとが異なる仕様である場合には定数Ｖｏも個別の値としてもよい。
【００２８】
定数Ｋは、冷媒温度Ｔａと冷媒温度Ｔｂとの温度差ΔＴ１について、単位温度当たりの膨張弁３２ａ，３２ｂの開度変化の変換定数である。定数Ｋは、例えば実験値である。定数Ｖｏおよび定数Ｋは制御部１８の記憶部に予め記憶されている。定数Ｖｏおよび定数Ｋはヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａの状態（例えば起動直後の状態と定常運転時の状態）によって変化する変数としてもよい。
【００２９】
ステップＳ４において、開度Ｖａｏとなるように膨張弁３２ａの開度調整を行うとともに、開度Ｖｂｏとなるように膨張弁３２ｂの開度調整を行う。
【００３０】
つまり、制御部１８は、冷媒温度Ｔａと冷媒温度Ｔｂのうち相対的に高い方の系統の膨張弁３２ａまたは３２ｂの開度を減少させる開度減少制御と、相対的に低い方の系統の膨張弁３２ａまたは３２ｂの開度を増加させる開度増加制御と、の両方を行う。条件によっては開度増加制御と開度減少制御のいずれか一方を行ってもよい。
【００３１】
さらに、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａにおける冷媒回路で好適となる過熱度を実現させる場合の凝縮器３０ａ，３０ｂと膨張弁３２ａ，３２ｂとの間の好適温度Ｔｄを記憶しておき、該好適温度Ｔｄと平均温度ＴＡとの温度差ΔＴ２に基づいて上記の２式、つまりＶａｏ＝Ｖｏ＋（ＴＡ−Ｔａ）Ｋ、および、Ｖｂｏ＝Ｖｏ＋（ＴＡ−Ｔｂ）Ｋを補正してもよい。
【００３２】
このように構成されるヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａでは、蒸気生成系統部１６ａと蒸気生成系統部１６ｂとが並列に設けられており、凝縮器３０ａと凝縮器３０ｂとに流れる冷媒流量は管路抵抗などの影響から不均等となることがあり得るが、蒸気生成系統部１６ａと蒸気生成系統部１６ｂとにそれぞれ設けられた膨張弁３２ａおよび膨張弁３２ｂにより個別の調整が可能となっている。
【００３３】
また、制御部１８は、冷媒温度Ｔａ，Ｔｂに基いて、蒸気生成系統部１６ａの凝縮器３０ａと蒸気生成系統部１６ｂの凝縮器３０ｂとの熱交換量がバランスする方向に膨張弁３２ａ，３２ｂを個別に開度制御する。これによって、冷媒回路上で好適な過熱度に近づき、運転効率が高まる。
【００３４】
ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａでは、２つの蒸気生成系統部１６ａおよび１６ｂが設けられていることから、蒸気生成系統部が１つの場合と比較してより多くの蒸気を生成することができる。さらに、必要とされる蒸気量が大きい場合でも蒸気生成系統部を複数設けることにより、圧力容器である水蒸気分離器は蒸気生成系統部毎に分散設置されることから１つあたりのサイズが過大になることがない。
【００３５】
なお、上記のヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａでは２つの蒸気生成系統部１６ａおよび１６ｂが設けられている例を示したが、このような蒸気生成系統部は３以上設けられていてもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂについて説明する。ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂにおいて上記のヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａと同様の構成箇所については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂの回路図である。ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂは上記のヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａにおける蒸気生成系統部１６ａ、１６ｂを蒸気生成系統部４２ａ，４２ｂで置き換えたものである。
【００３８】
蒸気生成系統部４２ａは蒸気生成系統部１６ａの構成要素に加えて、給水ポンプ３４ａの吐出量Ｌａを検出する流量計（流量検出手段）４４ａと、圧力調整弁３８ａの吐出蒸気量を検出する流量計（流量検出手段）４６ａとを有する。蒸気生成系統部４２ｂは蒸気生成系統部１６ｂの構成要素に加えて、給水ポンプ３４ｂの吐出量Ｌｂを検出する流量計（流量検出手段）４４ｂと、圧力調整弁３８ｂの吐出蒸気量を検出する流量計（流量検出手段）４６ｂとを有する。図３において流量計４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂは計測する対象の管路に対するＴ字分岐部に設けられているが、対象管路に対して直列的に設けられていてもよい。
【００３９】
流量計４４ａ，４４ｂはそれぞれ合流点Ｐ５よりも上流側に設けられている。流量計４６ａ，４６ｂはそれぞれ合流点Ｐ４よりも上流側に設けられている。ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂはさらに給水経路２６の水温を検出する温度計４８を備える。温度計４８は分岐点Ｐ３よりも上流側に設けられている。流量計４４ａ，４４ｂ、流量計４６ａ，４６ｂ、温度計４８の各検出信号は制御部１８に供給される。ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂの蒸気生成系統部４２ａ，４２ｂでは上記のヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａにおける温度計４０ａ，４０ｂは必ずしも必要はないが、仕様によっては設けてもよい。
【００４０】
図４は、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂにおける制御部１８による制御手順のフローチャートである。図４に示す手順は微小時間毎に繰り返し実行される。
【００４１】
図４のステップＳ１１において、流量計４４ａから給水ポンプ３４ａの吐出量（状態量）Ｌａを取得するとともに、流量計４４ｂから給水ポンプ３４ｂの吐出量（状態量）Ｌｂを取得する。
【００４２】
ステップＳ１２において、取得した２つの吐出量Ｌａと吐出量Ｌｂとから各系統における一定時間あたりの給水量（被加熱水流量）Ｖｓａ，Ｖｓｂを次の式によって求める。
Ｖｓａ＝∫Ｌａ
Ｖｓｂ＝∫Ｌｂ
【００４３】
ここでの積分記号∫は一定時間あたりの定積分を示す。つまり、給水量Ｖｓａ，Ｖｓｂは吐出量Ｌａ，Ｌｂの移動平均の定数倍となり、実質的には平均値である。
【００４４】
ステップＳ１３において、給水量Ｖｓａおよび給水量Ｖｓｂのいずれか大きい方を基準給水量ＶＢとする。つまり、ＶＢ＝Ｍａｘ（Ｖｓａ，Ｖｓｂ）である。
【００４５】
ステップＳ１４において、膨張弁３２ａの開度Ｖａｏと膨張弁３２ｂの開度Ｖｂｏとを次の式によって求める。また、上記の通り定数Ｖｏは計算値開度であり、定数Ｋは変換定数である。
Ｖａｏ＝Ｖｏ−（ＶＢ−Ｖｓａ）Ｋ
Ｖｂｏ＝Ｖｏ−（ＶＢ−Ｖｓｂ）Ｋ
【００４６】
ステップＳ１５において、開度Ｖａｏとなるように膨張弁３２ａの開度調整を行うとともに、開度Ｖｂｏとなるように膨張弁３２ｂの開度調整を行う。なお、ステップＳ１４における２つの式のいずれか一方は括弧内が０となるため、求められる値はＶｏと等しくなる。したがって、ここでは２つの凝縮器３０ａおよび凝縮器３０ｂのうち熱交換量が相対的に多い方を特定し、特定された一方に対応した膨張弁３２ａまたは膨張弁３２ｂの開度を減少させ、他方については開度固定となる。つまり、膨張弁３２ａおよび膨張弁３２ｂのうち一方の開度を他方に対して相対的に減少させる。
【００４７】
このようなヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂでは、制御部１８は、給水量Ｖｓａと給水量Ｖｓｂのうち相対的に大きい系統の膨張弁３２ａまたは３２ｂの開度を増加させる開度増加制御を行い、相対的に小さい系統の膨張弁３２ａまたは３２ｂは定数Ｖｏとしている。ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂでは、制御部１８は、給水量Ｖｓａと給水量Ｖｓｂのうち相対的に大きい系統の膨張弁３２ａまたは３２ｂの開度を増加させる開度増加制御か相対的に小さい系統の膨張弁３２ａまたは３２ｂの開度を減少させる開度減少制御かの少なくとも一方を行うようにしてもよい。
【００４８】
つまり、制御部１８は、給水量Ｖｓａ，Ｖｓｂに基いて、蒸気生成系統部４２ａの凝縮器３０ａと蒸気生成系統部４２ｂの凝縮器３０ｂとの熱交換量がバランスする方向に膨張弁３２ａ，３２ｂを個別に開度制御する。これによって、冷媒回路上で好適な過熱度に近づき、運転効率が高まる。
【００４９】
また、ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂにおける冷媒回路で好適となる設計上の過熱度を実現させる場合の給水ポンプ３４ａ，３４ｂの好適吐出量Ｌｄを記憶しておき、該好適吐出量Ｌｄと平均吐出量（（Ｖｓａ+Ｖｓｂ）／２）との温度差ΔＬに基づいて上記の２式、つまりＶａｏ＝Ｖｏ−（ＶＢ−Ｖｓａ）Ｋ、およびＶｂｏ＝Ｖｏ−（ＶＢ−Ｖｓｂ）Ｋを補正してもよい。
【００５０】
図４に示す処理では、ステップＳ１１において流量計４４ａ，４４ｂから給水ポンプ３４ａ、３４ｂの吐出量Ｌａ，Ｌｂを取得してこれらの信号値に基づいて開度Ｖａｏ，Ｖｂｏを求めたが、流量計４６ａ、４６ｂによる圧力調整弁３８ａ，３８ｂの吐出量（被加熱水流量）に基づいて処理をしてもよい。ある程度の時間スパンでは入力側の給水ポンプ３４ａの吐出量と出力側の圧力調整弁３８ａの吐出量とは同じであり、入力側の給水ポンプ３４ｂの吐出量と出力側の圧力調整弁３８ｂの吐出量とは同じためであり、それぞれ蒸気生成系統部４２ａ，４２ｂを流通する水量であるためである。
【００５１】
また、吐出量Ｌａ，Ｌｂの流量検出手段は流量計４４ａ，４４ｂに限らず、給水ポンプ３４ａ，３４ｂが容積型である場合には制御部１８からのインバータ速度制御による運転周波数から推定してもよい。さらに、水蒸気分離器３６ａ、３６ｂの水位がそれぞれ一定となるように給水ポンプ３４ａ，３４ｂの吐出量が制御されているため、水蒸気分離器３６ａ，３６ｂの水位に応じて給水ポンプ３４ａ，３４ｂの吐出量を決定している場合は、水蒸気分離器３６ａ，３６ｂに設けられた水位計の値を被加熱水流量の流量検出手段としてもよい。
【００５２】
さらに、蒸気生成系統部４２ａ，４２ｂを流通する水量に替えて、蒸気生成系統部４２ａ，４２ｂを流れる水の熱流量Ｑａ，Ｑｂに基づいて開度Ｖａｏ，Ｖｂｏを求めてもよい。この場合、図４に示す処理で吐出量Ｌａ，Ｌｂを熱流量Ｑａ，Ｑｂで置き換え、さらに定数Ｋを適宜調整すればよい。熱流量Ｑａ，Ｑｂは、吐出量Ｌａ，Ｌｂと給水経路２６の水温（つまり、温度計４８の検出値）とによって求めることができる。
【００５３】
ヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ｂは２つの蒸気生成系統部４２ａ，４２ｂを備えているが、蒸気生成系統部は３以上でもよい。この場合、ステップＳ１３では３以上の流量から最大のものを選択してＶＢとすればよい。
【００５４】
上記のように、本実施の形態にかかるヒートポンプ式蒸気生成装置１０Ａ，１０Ｂでは、２つの蒸気生成系統部１６ａ，１６ｂまたは４２ａ，４２ｂを備えており、それぞれに
凝縮器３０ａ，３０ｂの熱交換量にかかる状態量を検出している。ここで熱交換量にかかる状態量とは、凝縮器３０ａ，３０ｂにおける冷媒と被加熱水との熱交換量によって変動する物理量であり、少なくとも凝縮器３０ａと凝縮器３０ｂとの熱交換量の大小を推定可能な物理量である。
【００５５】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
１０Ａ，１０Ｂ  ヒートポンプ式蒸気生成装置
１２  蒸発器
１４  圧縮機
１６ａ，１６ｂ，４２ａ，４２ｂ  蒸気生成系統部
１８  制御部
２４  排水経路
２６  給水経路
２８  蒸気送出経路
３０ａ，３０ｂ  凝縮器
３２ａ，３２ｂ  膨張弁
３４ａ，３４ｂ  給水ポンプ
３６ａ，３６ｂ  水蒸気分離器
３８ａ，３８ｂ  圧力調整弁
４０ａ，４０ｂ  温度計
４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ  流量計
Ｌａ，Ｌｂ  吐出量
Ｑａ，Ｑｂ  熱流量
Ｔａ，Ｔｂ  冷媒温度
Ｖａｏ，Ｖｂｏ  開度
【図１】
2020153533.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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