(57)【要約】【課題】  蒸気利用機器からのドレンを給水タンクへ回収してボイラへの給水の昇温を図りつつも、給水タンクへの給水を用いて圧縮機の圧縮熱を回収して、ボイラへの給水の昇温ならびに圧縮機の潤滑油の冷却を図る。【解決手段】  給水タンク７の他に、補給水タンク２０を備える。給水タンク７には、蒸気利用機器１３からドレンが回収される。補給水タンク２０の水は、給水タンク７へ所望により供給される。油潤滑式圧縮機５の潤滑油は、熱交換器２１にて補給水タンク２０の水で冷却可能とされる。そのために、熱交換器２１には、補給水タンク２０の水が循環されると共に、圧縮機５の潤滑油が循環される。熱交換器２１に通される潤滑油の液温を一定に維持するように、インバータ４１により熱交給水ポンプ４０を制御して、熱交換器２１へ供給する水量が調整される。【選択図】      図１
2010038383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラへの給水を貯留すると共に、ボイラからの蒸気のドレンが回収される給水タンクと、
この給水タンクへの給水を貯留すると共に、前記給水タンク内の水位に基づき前記給水タンクへ給水可能に設けられる補給水タンクと、
この補給水タンクとの間で水が循環されると共に、この循環水で冷却しようとする被冷却液が通される熱交換器と、
前記補給水タンクから前記熱交換器への給水路に設けられる熱交給水ポンプと、
前記熱交換器に通される被冷却液の液温に基づき、前記熱交給水ポンプから前記熱交換器へ供給する水量を調整する熱交給水量調整手段と
を備えることを特徴とするボイラ給水システム。
【請求項２】
前記補給水タンクから前記給水タンクへの補給水路に設けられ、前記給水タンク内の水位に基づき開閉される補給水弁と、
前記補給水タンクから前記補給水弁への補給水路から分岐して前記補給水タンクへ向かう分岐路に設けられ、前記補給水弁が閉じられることで開かれる戻し弁とをさらに備え、
前記補給水弁は、電磁弁から構成され、
前記戻し弁は、前記補給水弁が閉じられることで開弁圧に達して開放され、前記補給水タンクからの水を再び前記補給水タンクへ戻すことを可能とする逆止弁とされた
ことを特徴とする請求項１に記載のボイラ給水システム。
【請求項３】
前記熱交給水量調整手段は、前記熱交換器に通される被冷却液の液温に基づき、前記熱交給水ポンプの回転数を制御するインバータとされ、
前記熱交換器は、前記補給水タンクとの間で水が循環可能とされると共に、油潤滑式の圧縮機との間で前記被冷却液としての潤滑油が循環可能とされ、
前記圧縮機から前記熱交換器へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、前記インバータにより前記熱交給水ポンプを制御して、前記補給水タンクから前記熱交換器へ供給する水量を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ給水システム。
【請求項４】
前記熱交給水量調整手段は、前記熱交換器に通される被冷却液の液温に基づき、前記熱交給水ポンプからの水を、前記熱交換器を介して前記補給水タンクへ戻すか、前記熱交換器を介さずに前記補給水タンクへ戻すかの分配割合を調整する温調三方弁とされ、
前記熱交換器は、前記補給水タンクとの間で水が循環可能とされると共に、油潤滑式の圧縮機との間で前記被冷却液としての潤滑油が循環可能とされ、
前記圧縮機から前記熱交換器へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、前記温調三方弁を制御して、前記補給水タンクから前記熱交換器へ供給する水量を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ給水システム。
【請求項５】
前記補給水タンクは、給水弁を介して給水可能とされる一方、排水弁を介して排水可能とされ、
前記給水弁は、前記補給水タンク内の水が下限水位を下回ると開放される一方、上限水位を上回ると閉鎖され、
前記排水弁は、前記熱交換器に供給される水が上限温度を上回ると開放される一方、下限温度を下回ると閉鎖される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボイラ給水システム。
【請求項６】
前記補給水タンク内は、隔壁を介して上下に区画されつつも、その隔壁よりも上部領域と下部領域とは一部において互いに連通されており、
前記給水弁を介した前記補給水タンクへの給水は、前記隔壁よりも下部領域へなされる一方、前記補給水タンクから前記排水弁を介した排水は、前記隔壁よりも上部領域からなされ、
前記補給水タンクから前記熱交換器への給水は、前記隔壁よりも下部領域からなされる一方、前記熱交換器から前記補給水タンクへの排水は、前記隔壁よりも上部領域へなされ、
前記補給水タンクから前記給水タンクへの給水は、前記隔壁よりも上部領域からなされる
ことを特徴とする請求項５に記載のボイラ給水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボイラへの給水システムに関するものである。特に、蒸気利用機器からのドレンを給水タンクへ回収してボイラへの給水の昇温を図りつつも、ボイラへの給水を利用して圧縮機の圧縮熱を回収して、ボイラへの給水の昇温ならびに圧縮機の油の冷却を有効に図ることのできるボイラ給水システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、蒸気を用いて動力を起こすスクリュ型膨張機（１）と、このスクリュ型膨張機（１）により駆動される空気圧縮機（２）とを備える蒸気システムが開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−４５４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧縮機は、動作中、圧縮熱を生じる。油潤滑式の圧縮機の場合、潤滑油の温度が高すぎると、潤滑油の粘度が下がることで膜切れを起こしたり、空気が膨張して圧縮するのに不都合を来したりする。一方、潤滑油の温度が低すぎると、潤滑油の粘度が上がることで、圧縮機の駆動に動力を要することになる。そのため、潤滑油の温度を所望に維持する必要が生じる。
【０００４】
前記特許出願１に開示される発明のように、スクリュ型膨張機と空気圧縮機とを備えた蒸気システムの場合、スクリュ型膨張機への蒸気供給のために、さらにボイラを備えることが想定される。その場合、圧縮機の冷却を図るために、ボイラへの給水を利用することも考えられる。しかしながら、ボイラへの給水は断続的になされるので、単にボイラへの給水を用いるだけでは、圧縮機の冷却を有効に図ることができないおそれがある。
【０００５】
仮に、給水タンクの貯留水と圧縮機の潤滑油とを、それぞれ熱交換器へ循環させて間接熱交換するとしても、それだけでは潤滑油の温度を所望に維持することはできない。しかも、スクリュ型膨張機などの蒸気利用機器からのドレンを給水タンクへ回収して省エネルギーを図ろうとする場合、給水タンク内の水は昇温するため、圧縮機の冷却水には適さない温度となるおそれもある。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、蒸気利用機器からのドレンを給水タンクへ回収してボイラへの給水の昇温を図りつつも、給水タンクへの給水を用いて圧縮機の圧縮熱を回収して、ボイラへの給水の昇温ならびに圧縮機の油の冷却を有効に図ることができるボイラ給水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】
【０００７】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、ボイラへの給水を貯留すると共に、ボイラからの蒸気のドレンが回収される給水タンクと、この給水タンクへの給水を貯留すると共に、前記給水タンク内の水位に基づき前記給水タンクへ給水可能に設けられる補給水タンクと、この補給水タンクとの間で水が循環されると共に、この循環水で冷却しようとする被冷却液が通される熱交換器と、前記補給水タンクから前記熱交換器への給水路に設けられる熱交給水ポンプと、前記熱交換器に通される被冷却液の液温に基づき、前記熱交給水ポンプから前記熱交換器へ供給する水量を調整する熱交給水量調整手段とを備えることを特徴とするボイラ給水システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、蒸気利用機器からのドレンを給水タンクへ回収することで、省エネルギーを図ることができる。また、給水タンクとは別に補給水タンクを設け、この補給水タンクの水で被冷却液の冷却を図ることができる。給水タンクとは別に補給水タンクを設けることで、給水タンクにドレンを回収しても、それによって補給水タンクの水を昇温させることはない。これにより、回収されたドレンによって給水タンクの水が昇温しても、補給水タンクの水で被冷却液の冷却を図ることができる。しかも、被冷却液の液温に基づき、熱交給水ポンプから熱交換器へ供給する水量を調整することで、被冷却液を所望温度にすることができる。さらに、給水タンクへは補給水タンクの水が補給されるので、被冷却液から得た熱を有効利用できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記補給水タンクから前記給水タンクへの補給水路に設けられ、前記給水タンク内の水位に基づき開閉される補給水弁と、前記補給水タンクから前記補給水弁への補給水路から分岐して前記補給水タンクへ向かう分岐路に設けられ、前記補給水弁が閉じられることで開かれる戻し弁とをさらに備え、前記補給水弁は、電磁弁から構成され、前記戻し弁は、前記補給水弁が閉じられることで開弁圧に達して開放され、前記補給水タンクからの水を再び前記補給水タンクへ戻すことを可能とする逆止弁とされたことを特徴とする請求項１に記載のボイラ給水システムである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、補給水タンク内の水は、電磁弁を介して給水タンクへ供給されるか、逆止弁を介して補給水タンクへ戻される。そして、このような択一的制御を、電磁弁の開閉を制御するだけで簡易に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記熱交給水量調整手段は、前記熱交換器に通される被冷却液の液温に基づき、前記熱交給水ポンプの回転数を制御するインバータとされ、前記熱交換器は、前記補給水タンクとの間で水が循環可能とされると共に、油潤滑式の圧縮機との間で前記被冷却液としての潤滑油が循環可能とされ、前記圧縮機から前記熱交換器へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、前記インバータにより前記熱交給水ポンプを制御して、前記補給水タンクから前記熱交換器へ供給する水量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ給水システムである。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、熱交給水ポンプをインバータ制御することで、簡易に油潤滑式圧縮機の潤滑油を所望温度に維持することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記熱交給水量調整手段は、前記熱交換器に通される被冷却液の液温に基づき、前記熱交給水ポンプからの水を、前記熱交換器を介して前記補給水タンクへ戻すか、前記熱交換器を介さずに前記補給水タンクへ戻すかの分配割合を調整する温調三方弁とされ、前記熱交換器は、前記補給水タンクとの間で水が循環可能とされると共に、油潤滑式の圧縮機との間で前記被冷却液としての潤滑油が循環可能とされ、前記圧縮機から前記熱交換器へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、前記温調三方弁を制御して、前記補給水タンクから前記熱交換器へ供給する水量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ給水システムである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、温調三方弁を制御することで、簡易に油潤滑式圧縮機の潤滑油を所望温度に維持することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記補給水タンクは、給水弁を介して給水可能とされる一方、排水弁を介して排水可能とされ、前記給水弁は、前記補給水タンク内の水が下限水位を下回ると開放される一方、上限水位を上回ると閉鎖され、前記排水弁は、前記熱交換器に供給される水が上限温度を上回ると開放される一方、下限温度を下回ると閉鎖されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボイラ給水システムである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、補給水タンク内の水温が上がり過ぎて、被冷却液の冷却に適さない温度となった場合には、補給水タンクの水について、少なくとも一部の入れ替えを図ることができる。
【００１７】
さらに、請求項６に記載の発明は、前記補給水タンク内は、隔壁を介して上下に区画されつつも、その隔壁よりも上部領域と下部領域とは一部において互いに連通されており、前記給水弁を介した前記補給水タンクへの給水は、前記隔壁よりも下部領域へなされる一方、前記補給水タンクから前記排水弁を介した排水は、前記隔壁よりも上部領域からなされ、前記補給水タンクから前記熱交換器への給水は、前記隔壁よりも下部領域からなされる一方、前記熱交換器から前記補給水タンクへの排水は、前記隔壁よりも上部領域へなされ、前記補給水タンクから前記給水タンクへの給水は、前記隔壁よりも上部領域からなされることを特徴とする請求項５に記載のボイラ給水システムである。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、補給水タンク内に隔壁を設けて、補給水タンク内の水に、高温領域と低温領域とを作り出すことができる。これにより、補給水タンクへの給水は低温領域へ行い、補給水タンクからの排水は高温領域から行い、被冷却液を冷却するための熱交換器への給水は低温領域から行い、熱交換器にて温められた水の戻しは高温領域へ行い、給水タンクへの給水は高温領域から行うことで、熱交換能力の維持とシステム効率の向上とを図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明のボイラ給水システムによれば、蒸気利用機器からのドレンを給水タンクへ回収してボイラへの給水の昇温を図りつつも、給水タンクへの給水を用いて圧縮機の圧縮熱を回収して、ボイラへの給水の昇温ならびに圧縮機の油の冷却を有効に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のボイラ給水システムについて、実施例に基づきさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明のボイラ給水システム１の実施例１を備える蒸気システム２の一例を示す概略図である。この蒸気システム２において、ボイラ３への給水系統に本発明が適用されている。そのため、まず、図示例の蒸気システム２の概略について説明し、その後、そのボイラ３への給水系統である本実施例のボイラ給水システム１について説明する。
【００２２】
図１に示される蒸気システム２は、ボイラ３と、このボイラ３からの蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジン４と、この蒸気エンジン４により駆動される圧縮機５とを備える。蒸気エンジン４と圧縮機５とは、図１において二点鎖線で示されるように、一つのユニット６として構成されてもよい。
【００２３】
ボイラ３は、蒸気ボイラであれば、その構成を特に問わない。ボイラ３へは、給水タンク７から水が、給水ポンプ８と逆止弁９とを介して供給される。ボイラ３への給水系統には軟水装置１０と脱酸素装置１１とが備えられるので、脱気された軟水がボイラ３へ供給される。ボイラ３へ供給された水は、ボイラ３で蒸気化される。ボイラ３からの蒸気は、第一蒸気ヘッダ１２へ供給され、この第一蒸気ヘッダ１２の蒸気が、一または複数の各種の蒸気利用機器１３，１３，…へ供給される。
【００２４】
この種の蒸気利用機器の一つとして、蒸気エンジン４がある。蒸気エンジン４へは、第一蒸気ヘッダ１２から蒸気が、給蒸路１４を介して供給される。第一蒸気ヘッダ１２から蒸気エンジン４への給蒸路１４には、電磁弁または電動弁から構成される給蒸弁１５が設けられる。この給蒸弁１５の開閉または開度を制御することで、蒸気エンジン４の作動の有無または出力を調整できる。
【００２５】
蒸気エンジン４は、供給される蒸気により回転駆動力を得る装置であるが、蒸気エンジン４において蒸気は膨張して減圧される。従って、蒸気エンジン４は、圧縮機５の駆動源としてだけでなく、減圧弁としても機能する。これにより、蒸気エンジン４にて使用後の蒸気は、減圧弁通過後の蒸気として、各種の蒸気利用機器（図示省略）において、そのまま利用することもできる。そのために、蒸気エンジン４にて使用後の蒸気は、排蒸路１６を介して第二蒸気ヘッダ１７へ供給され、この第二蒸気ヘッダ１７の蒸気が、一または複数の各種の蒸気利用機器へ供給される。
【００２６】
第一蒸気ヘッダ１２と第二蒸気ヘッダ１７とは、バイパス路１８を介しても接続される。具体的には、第一蒸気ヘッダ１２から給蒸弁１５への給蒸路１４と、蒸気エンジン４から第二蒸気ヘッダ１７への排蒸路１６とが、バイパス路１８で接続される。このバイパス路１８には、バイパス弁１９が設けられる。バイパス弁１９は、好適には自力式の減圧弁とされ、第二蒸気ヘッダ１７内の蒸気圧を所定に維持するように、機械的に自力で開度調整される。
【００２７】
蒸気エンジン４は、好適にはスクリュ式蒸気エンジンである。スクリュ式蒸気エンジンは、互いにかみ合うスクリュロータ間に蒸気が導入され、その蒸気によりスクリュロータを回転させつつ蒸気を膨張して減圧し、その際のスクリュロータの回転により動力を得る装置である。
【００２８】
圧縮機５は、油潤滑式であれば、その構成を特に問わないが、ここではスクリュ式の空気圧縮機である。スクリュ式圧縮機は、互いにかみ合って回転するスクリュロータ間に気体を吸入して、スクリュロータの回転により圧縮して吐出する装置である。
【００２９】
圧縮機５は、蒸気エンジン４により駆動される。具体的には、スクリュ式蒸気エンジン４のスクリュロータの回転駆動力を用いて、スクリュ式圧縮機５のスクリュロータが回転される。このように、圧縮機５は、基本的には蒸気エンジン４で駆動されるが、電動機（図示省略）でも補助駆動可能とされてもよい。
【００３０】
次に、ボイラ給水システム１について説明する。本実施例のボイラ給水システム１は、ボイラ３への給水を貯留する給水タンク７と、この給水タンク７への給水を貯留する補給水タンク２０と、この補給水タンク２０の水を循環させて圧縮機５の冷却を図る熱交換器２１とを主要部として備える。
【００３１】
給水タンク７は、ボイラ３への給水を貯留すると共に、蒸気利用機器１３などからドレンが回収される。図１では、第一蒸気ヘッダ１２の蒸気の利用機器１３（蒸気エンジン４を含む）と、第二蒸気ヘッダ１７の蒸気の利用機器（図示省略）からのドレンが、それぞれドレン回収路２２，２２，…を介して給水タンク７へ回収される。そして、給水タンク７の水は、給水ポンプ８および逆止弁９を介して、ボイラ３へ供給可能とされる。
【００３２】
補給水タンク２０は、給水タンク７への給水を貯留すると共に、軟水装置１０および脱酸素装置１１を介して水が供給可能とされる。軟水装置１０は、イオン交換樹脂などを用いて、原水中に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの硬度分を除去する装置である。脱酸素装置１１は、中空糸膜などを用いて、水中の酸素を除去する装置である。
【００３３】
原水は、軟水装置１０と脱酸素装置１１とを介することで、脱気された軟水として、補給水タンク２０へ供給される。この補給水タンク２０への給水路２３には、給水弁２４が設けられる。この給水弁２４の開閉を制御することで、補給水タンク２０への給水の有無が切り替えられる。なお、脱気された軟水が空気と接触することで、再び酸素が溶け込むのを防止するために、給水タンク７および補給水タンク２０の水面には、ビーズ２５，２５，…が一面に浮かべられる。
【００３４】
補給水タンク２０には、水位検出器２６が設けられる。この水位検出器２６による検出信号に基づき給水弁２４を制御することで、補給水タンク２０内は所望水位に維持される。水位検出器２６は、アナログ式のレベル水位検出器でもよいが、本実施例では、水位に比例した出力を得ることができる静電容量式の水位検出器が用いられる。そして、給水弁２４は、補給水タンク２０内の水が下限水位を下回ると開放される一方、上限水位を上回ると閉鎖される。
【００３５】
補給水タンク２０の水は、補給水路２７を介して、給水タンク７へ供給可能とされる。補給水路２７には、補給水タンク２０の側から順に、補給水ポンプ２８と補給水弁２９とが設けられる。補給水路２７には、補給水ポンプ２８と補給水弁２９との間から補給水タンク２０への分岐路３０が設けられる。この分岐路３０には、補給水ポンプ２８を作動させた状態で補給水弁２９が閉じられた場合に開かれる戻し弁３１が設けられる。この戻し弁３１は、通常は分岐路３０を正逆両方向へ閉鎖しているが、補給水ポンプ２８を作動させた状態で補給水弁２９が閉じられた場合にのみ、開弁圧に達して開放され、補給水ポンプ２８からの水を補給水タンク２０へ戻す逆止弁とされる。
【００３６】
給水タンク７には、補給水タンク２０と同様に、水位検出器３２が設けられる。この水位検出器３２による検出信号に基づき補給水弁２９を制御することで、給水タンク７内は所望水位に維持される。本実施例では、水位に比例した出力を得ることができる静電容量式の水位検出器３２が用いられ、補給水弁２９は、給水タンク７内の水が下限水位を下回ると開放される一方、上限水位を上回ると閉鎖される。補給水弁２９が閉じられた場合、戻し弁３１が開放されることで、補給水ポンプ２８からの水は、分岐路３０を介して補給水タンク２０へ戻される。
【００３７】
前述したように、圧縮機５は、油潤滑式、より具体的にはスクリュ式の空気圧縮機とされる。この場合、ケーシング内で互いにかみ合って回転するスクリュロータの潤滑と、圧縮空気を作り出す空間の形成のために、ケーシング内に潤滑油が存在する。この潤滑油は、所望温度に水冷されることで、圧縮機５に発生する圧縮熱の冷却の役目も担うものである。潤滑油が水冷されて所望温度に維持されることで、圧縮しようとする空気が膨張する不都合も回避される。
【００３８】
このような潤滑油の水冷のために、圧縮機５の潤滑油は、補給水タンク２０の水と、熱交換器２１にて間接熱交換可能とされる。具体的には、熱交換器２１は、圧縮機５から供給路３３を介して潤滑油が供給され、その潤滑油は排出路３４を介して圧縮機５へ戻される。圧縮機５から熱交換器２１への供給路３３には、第一温度センサ３５が設けられる。一方、熱交換器２１から圧縮機５への排出路３４には、循環ポンプ３６が設けられる。この循環ポンプ３６を作動させることで、圧縮機５と熱交換器２１との間で潤滑油が循環される。
【００３９】
また、熱交換器２１は、補給水タンク２０から給水路３７を介して水が供給され、その水は排水路３８を介して補給水タンク２０へ戻される。補給水タンク２０から熱交換器２１への給水路３７には、第二温度センサ３９および熱交給水ポンプ４０が設けられる。この熱交給水ポンプ４０は、インバータ４１により回転数を制御可能とされる。これにより、熱交給水ポンプ４０から熱交換器２１への給水量が調整可能とされる。一方、熱交換器２１から補給水タンク２０への排水路３８には、逆止弁４２が設けられる。
【００４０】
熱交給水ポンプ４０は、熱交換器２１に通される潤滑油の液温に基づき、インバータ４１により回転数を制御される。具体的には、圧縮機５から熱交換器２１へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、第一温度センサ３５による検出温度に基づき、インバータ４１により熱交給水ポンプ４０が制御されて、補給水タンク２０から熱交換器２１へ供給される水量が調整される。
【００４１】
ところで、給水タンク７および補給水タンク２０には、それぞれ、所定以上の水を外部へあふれさせるためのオーバフロー路４３，４４が設けられている。また、補給水タンク２０の水は、排水路４５を介して排水可能とされる。排水路４５には排水弁４６が設けられている。この排水弁４６の開閉を制御することで、補給水タンク２０からの排水の有無が切り替えられる。排水弁４６は、補給水タンク２０内の水温に基づき、開閉を制御される。具体的には、排水弁４６は、第二温度センサ３９による検出温度に基づき制御され、その温度が上限温度を上回ると開放される一方、下限温度を下回ると閉鎖される。
【００４２】
次に、本実施例のボイラ給水システム１の動作について説明する。
まず熱交換器２１における潤滑油の冷却について説明する。これには、圧縮機５から熱交換器２１へ供給される潤滑油の温度に基づき、補給水タンク２０から熱交換器２１への給水量が制御される。具体的には、圧縮機５から熱交換器２１へ供給される潤滑油を設定温度に維持するように、第一温度センサ３５による検出温度に基づきインバータ４１により熱交給水ポンプ４０が制御されて、補給水タンク２０から熱交換器２１への給水量が調整される。つまり、潤滑油の温度が上がると、熱交給水ポンプ４０の回転数を上げて冷却水量を増やす一方、潤滑油の温度が下がると、熱交給水ポンプ４０の回転数を下げて冷却水量を減らすことで、潤滑油を設定温度に維持することが図られる。
【００４３】
次に、補給水タンク２０から給水タンク７への補給水の供給について説明する。ボイラ給水システム１の稼働中、補給水ポンプ２８は常時作動されている。また、給水タンク７内の水位は、水位検出器３２により監視される。そして、給水タンク７内の水が下限水位を下回ると、補給水弁２９が開放される。これにより、補給水タンク２０の水が、補給水路２７を介して、給水タンク７へ供給される。一方、給水タンク７内の水が上限水位を上回ると、補給水弁２９が閉鎖される。これにより、それまで閉じていた戻し弁３１が開弁圧に達して開放され、分岐路３０を介して補給水タンク２０への戻り路が確保される。よって、補給水タンク２０の水が、補給水路２７の中途から分岐路３０を通り、補給水タンク２０へ戻される。このように、補給水弁２９と戻し弁３１とは択一的にいずれかのみが開放されることで、補給水タンク２０から給水タンク７への給水の有無が切り替えられる。
【００４４】
このような構成の場合、補給水タンク２０への戻り量が増え過ぎると、補給水タンク２０内の水温が上がることになる。そして、補給水タンク２０内の水温が上がり過ぎると、補給水タンク２０内の水は、熱交換器２１における潤滑油の冷却に適さなくなるおそれがある。そこで、補給水タンク２０から熱交換器２１への給水路３７に設けた第二温度センサ３９により、熱交換器２１に供給される水の温度を監視し、その水温が上限温度を上回ると、排水弁４６が開放される。これにより、補給水タンク２０内の水は、排水路４５を介して排出を図られるが、補給水タンク２０内の水が下限水位まで下がれば、給水弁２４が開放されて補給水タンク２０への給水が開始される。このような給排水により、補給水タンク２０内の水の入れ替えが図られ、補給水タンク２０内の水が下限温度を下回ると、排水弁４６が閉鎖される。その後、補給水タンク２０内の水位は上昇し、上限水位になると給水弁２４が閉じられる。なお、第二温度センサ３９の設置位置から明らかなとおり、補給水タンク２０内の水温は、補給水タンク２０内自体にて監視してもよいし、図示例のように、補給水タンク２０から熱交換器２１への給水路３７にて監視してもよい。
【００４５】
本実施例のボイラ給水システム１によれば、蒸気利用機器１３からのドレンを給水タンク７へ回収することで、省エネルギーを図ることができる。また、給水タンク７とは別に補給水タンク２０を設け、この補給水タンク２０の水で圧縮機５の潤滑油の冷却を図ることができる。給水タンク７とは別に補給水タンク２０を設けることで、給水タンク７にドレンを回収しても、それによって補給水タンク２０の水を昇温させることはない。これにより、回収されたドレンによって給水タンク７の水が昇温しても、補給水タンク２０の水で潤滑油の冷却を図ることができる。しかも、潤滑油の液温に基づき、熱交給水ポンプ４０から熱交換器２１へ供給する水量を調整することで、潤滑油を所望温度に維持することができる。この際、熱交給水ポンプ４０をインバータ制御することで、熱交換器２１へ供給される潤滑油の条件（温度，流量）や、熱交換器２１へ供給される冷却水の水温が変化しても、潤滑油を所望温度に維持することができる。さらに、給水タンク７へは補給水タンク２０の水が補給されるので、潤滑油から得た熱を有効利用できる。
【実施例２】
【００４６】
図２は、本発明のボイラ給水システム１の実施例２を備える蒸気システム２の一例を示す概略図である。本実施例２のボイラ給水システム１と、これを備える蒸気システム２とは、基本的に前記実施例１と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００４７】
本実施例２は、補給水タンク２０の構成において、前記実施例１と異なる。本実施例２では、補給水タンク２０内は、上下方向中途部において、水平板状の隔壁４７により、一部を残して上下に区画される。これにより、補給水タンク２０内は、隔壁４７を介して上下に区画されつつも、その隔壁４７よりも上部領域と下部領域とは一部において互いに連通される。
【００４８】
この場合、脱酸素装置１１からの給水路２３は、隔壁４７よりも下部領域に接続される一方、排水路４５は、隔壁４７よりも上部領域に接続される。すなわち、給水弁２４を介した補給水タンク２０への給水は、隔壁４７よりも下部領域へなされる一方、補給水タンク２０から排水弁４６を介した排水は、隔壁４７よりも上部領域からなされる。
【００４９】
また、熱交換器２１への給水路３７は、隔壁４７よりも下部領域に接続される一方、熱交換器２１からの排水路３８は、隔壁４７よりも上部領域に接続される。すなわち、補給水タンク２０から熱交換器２１への給水は、隔壁４７よりも下部領域からなされる一方、熱交換器２１から補給水タンク２０への排水は、隔壁４７よりも上部領域へなされる。
【００５０】
さらに、給水タンク７への補給水路２７は、隔壁４７よりも上部領域に接続される一方、補給水路２７からの分岐路３０は、隔壁４７よりも上部領域に接続される。すなわち、補給水タンク２０から給水タンク７への給水は、隔壁４７よりも上部領域からなされ、分岐路３０から補給水タンク２０への排水は、隔壁４７よりも上部領域へなされる。
【００５１】
このような構成の場合、補給水タンク２０内の水に、隔壁４７を介して、高温領域と低温領域とを作り出すことができる。すなわち、隔壁４７よりも上部領域は、下部領域よりも高温領域とされ、隔壁４７よりも下部領域は、上部領域よりも低温領域とされる。そして、脱酸素装置１１からの比較的低温の給水は低温領域へ行われる一方、排水路４５への排水は高温領域から行われる。また、潤滑油を冷却するための熱交換器２１への給水は低温領域から行われる一方、熱交換器２１にて温められた水の戻しは高温領域へ行われる。さらに、給水タンク７への給水は高温領域から行われる一方、分岐路３０からの水の戻しは高温領域へ行われる。このようにして、熱交換能力の維持とシステム効率の向上とを図ることができる。その他の構成は、前記実施例１と同様であるため、説明は省略する。
【実施例３】
【００５２】
図３は、本発明のボイラ給水システム１の実施例３を備える蒸気システム２の一例を示す概略図である。本実施例３のボイラ給水システム１と、これを備える蒸気システム２とは、基本的に前記実施例１と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５３】
本実施例３は、潤滑油の液温に基づく熱交換器２１への冷却水量の調整方法において、前記実施例１と異なる。すなわち、前記実施例１では、第一温度センサ３５の検出温度に基づき、熱交給水ポンプ４０をインバータ制御したが、本実施例３では、以下に述べるように構成され制御される。
【００５４】
本実施例３では、熱交給水ポンプ４０をインバータ制御する代わりに、温調三方弁４８が用いられる。具体的には、熱交給水ポンプ４０から熱交換器２１への給水路３７の中途と、熱交換器２１から補給水タンク２０への排水路３８の中途とは、バイパス路４９で接続されている。そして、その給水路３７とバイパス路４９との分岐部には、温調三方弁４８が設けられる。この温調三方弁４８は、第一温度センサ３５の検出温度に基づき、熱交給水ポンプ４０からの水を熱交換器２１へ供給するか、熱交換器２１を介さずにバイパス路４９を介して補給水タンク２０へ戻すかの分配割合を調整する電動三方弁である。
【００５５】
本実施例３では、温調三方弁４８を制御することで、熱交換器２１へ供給する冷却水量を調整して、圧縮機５の潤滑油を所望温度に維持することができる。その他の構成は、前記実施例１と同様であるため、説明は省略する。
【実施例４】
【００５６】
図４は、本発明のボイラ給水システム１の実施例４を備える蒸気システム２の一例を示す概略図である。本実施例４のボイラ給水システム１と、これを備える蒸気システム２とは、基本的に前記実施例２および前記実施例３と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００５７】
本実施例４は、前記実施例３の構成を基本に、その補給水タンク２０を前記実施例２と同様に構成したものである。逆にいうと、前記実施例２の構成を基本に、熱交給水ポンプ４０をインバータ制御することに代えて、前記実施例３と同様に、温調三方弁４８により熱交換器２１への給水量を調整するものである。
【００５８】
本実施例４でも、前記実施例２と同様に、補給水タンク２０内の水に、隔壁４７を介して、高温領域と低温領域とを作り出すことができる。すなわち、隔壁４７よりも上部領域は、下部領域よりも高温領域とされ、隔壁４７よりも下部領域は、上部領域よりも低温領域とされる。そして、脱酸素装置１１からの比較的低温の給水は低温領域へ行われる一方、排水路４５への排水は高温領域から行われる。また、潤滑油を冷却するための熱交換器２１への給水は低温領域から行われる一方、熱交換器２１にて温められた水の戻しは高温領域へ行われる。さらに、給水タンク７への給水は高温領域から行われる一方、分岐路３０からの水の戻しは高温領域へ行われる。このようにして、熱交換能力の維持とシステム効率の向上とを図ることができる。その他の構成は、前記実施例３と同様であるため、説明は省略する。
【実施例５】
【００５９】
図５は、本発明のボイラ給水システム１の実施例５を備える蒸気システム２の一例を示す概略図である。本実施例５のボイラ給水システム１と、これを備える蒸気システム２とは、基本的に前記実施例２と同様である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
【００６０】
本実施例５は、前記実施例２の構成において、排水路４５および排水弁４６の設置がなされない。この場合、第二温度センサ３９の検出温度に基づき、補給水タンク２０内の水温が上限温度を上回ると、給水弁２４を開放して、オーバフロー路４４から高温水を捨てて、補給水タンク２０内の水の入れ替えが図られる。そして、このような給排水により、補給水タンク２０内の水が下限温度を下回ると、給水弁２４が閉鎖される。その他の構成は、前記実施例２と同様であるため、説明は省略する。
【００６１】
ところで、このような補給水タンク２０内の水の入れ替えは、実施例２に限らず、他の実施例にも同様に適用可能である。
【００６２】
本発明のボイラ給水システム１は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、ボイラ３への給水を用いて、熱交換器２１で各種液体の冷却を図る構成であれば足り、蒸気システム２の構成は、前記各実施例に限定されない。
【００６３】
また、前記各実施例では、蒸気エンジン４により駆動される圧縮機５の冷却について説明したが、従来公知の電気により駆動される通常の圧縮機に対しても同様に適用できる。
【００６４】
また、前記各実施例では、熱交換器２１に圧縮機５の潤滑油を循環させて、圧縮機５の冷却を図る場合について説明したが、本発明のボイラ給水システム１は、圧縮機５の冷却に限らず、それ以外の用途にも幅広く対応可能である。その場合、熱交換器２１には、潤滑油に代えて、冷却を図ろうとする液体を通せばよい。
【００６５】
また、前記各実施例では、給水タンク７と補給水タンク２０との各水位は、静電容量式の水位検出器３２，２６により検出したが、その他の構成で検出してもよい。たとえば、電極棒の下端が水に浸かるか否かで特定水位の有無を検出する構成を用いてもよい。その場合、下端部の高さ位置を互いに異ならせた二本の電極棒を用いる。すなわち、下限水位を検出する電極棒と、上限水位を検出する電極棒との二本の電極棒により、補給水弁２９や給水弁２４の開閉が制御される。
【００６６】
また、前記各実施例では、圧縮機５と熱交換器２１との間で潤滑油を循環させるために、循環ポンプ３６を設けたが、この循環ポンプ３６は必ずしも必要ではない。圧縮機５は、通常、その出口において、オイルセパレータを介して、圧縮空気と潤滑油とが分離される。そして、圧縮機５からの潤滑油は、オイルセパレータを介して熱交換器へ供給される。この場合、オイルセパレータの内圧により、潤滑油が熱交換器２１へ押し出される一方、圧縮機５の吸込みにより、熱交換器２１から圧縮機５へ潤滑油が戻される。これにより、循環ポンプ３６がなくても、圧縮機５と熱交換器２１との間で、潤滑油を循環させることが可能となる。
【００６７】
また、前記各実施例では、補給水タンク２０から給水タンク７への給水は、補給水弁２９の開閉を制御することで、補給水弁２９と戻し弁３１とを択一的に開放することで実現したが、これ以外の構成を採用してもよい。たとえば、補給水弁２９と戻し弁３１とを設ける代わりに、補給水路２７と分岐路３０との分岐部に、三方電磁弁を設けてもよい。この場合、水位検出器３２の検出信号に基づき三方電磁弁を制御して、補給水ポンプ２８からの水を、給水タンク７へ供給するか、分岐路３０を介して補給水タンク２０へ戻すかを切り替えればよい。さらに、補給水弁２９、分岐路３０および戻し弁３１を省略して、単に、補給水タンク２０の水を補給水ポンプ２８で補給水路２７を介して給水タンク７へ供給可能としてもよい。この場合、水位検出器３２の検出信号に基づき補給水ポンプ２８の作動の有無をオンオフ制御すればよい。
【００６８】
さらに、前記実施例１〜４では、所望時に排水弁４６を開くことで、補給水タンク２０内の水の一部を入れ替える構成としたが、これに代えて、所望時に、クーリングタワーや冷却装置との間で、補給水タンク２０内の水を循環させ、補給水タンク２０内の水の冷却を図ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のボイラ給水システムの実施例１を備える蒸気システムの一例を示す概略図である。
【図２】本発明のボイラ給水システムの実施例２を備える蒸気システムの一例を示す概略図である。
【図３】本発明のボイラ給水システムの実施例３を備える蒸気システムの一例を示す概略図である。
【図４】本発明のボイラ給水システムの実施例４を備える蒸気システムの一例を示す概略図である。
【図５】本発明のボイラ給水システムの実施例５を備える蒸気システムの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  ボイラ給水システム
２  蒸気システム
３  ボイラ
５  圧縮機
７  給水タンク
１３  蒸気利用機器
２０  補給水タンク
２１  熱交換器
２２  ドレン回収路
２４  給水弁
２６  水位検出器
２７  補給水路
２９  補給水弁
３０  分岐路
３１  戻し弁
３２  水位検出器
３３  供給路
３４  排出路
３５  第一温度センサ
３７  給水路
３８  排水路
４０  熱交給水ポンプ
４１  インバータ（熱交給水量調整手段）
４６  排水弁
４７  隔壁
４８  温調三方弁（熱交給水量調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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