(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯留する気液分離器と、冷媒が流通する蒸発器とを備え、前記気液分離器と前記蒸発器の上部及び下部をそれぞれ上部配管と下部配管で連通することにより、気液分離器内の水を前記下部配管を介して蒸発器に供給すると共に前記冷媒との熱交換によって蒸発させ、該蒸発器で生成した蒸気を前記上部配管を介して気液分離器に供給すると共に、該気液分離器から送り出すサーモサイフォン回路を形成した蒸気生成装置であって、
前記サーモサイフォン回路は、前記蒸発器での蒸気の出口が、前記気液分離器内に貯留された水の水面よりも低位置となるように高さ方向の位置関係が規定され、
前記下部配管又は前記気液分離器には、前記サーモサイフォン回路に水を供給するための給水配管が接続されており、
前記蒸発器への前記冷媒からの入力熱量に基づき前記蒸発器へ流入する水の流量を調整するため、前記給水配管からの給水量を変化させ、前記気液分離器内の水位を前記入力熱量に応じた設定値に制御することを特徴とする蒸気生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気生成装置において、
前記入力熱量は、少なくとも前記圧縮機での吸入圧力及び吸入温度と、前記蒸発器への前記冷媒の循環量から求められることを特徴とする蒸気生成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蒸気生成装置において、
前記入力熱量が大きくなるほど前記気液分離器内の水位を高くするように前記給水量を変化させる制御を行うコントローラを備えることを特徴とする蒸気生成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸気生成装置において、
前記コントローラは、前記入力熱量と前記気液分離器内の水位との相関関係を規定したデータを有し、前記入力熱量を測定し、該測定した入力熱量と対応する前記気液分離器内の水位を前記データから取得し、前記気液分離器内の水位が該データから取得した水位となるように前記給水量を変化させることを特徴とする蒸気生成装置。
【請求項５】
水を貯留する気液分離器と、冷媒が流通する蒸発器とを有し、前記気液分離器と前記蒸発器の上部及び下部をそれぞれ上部配管と下部配管で連通することにより、気液分離器内の水を前記下部配管を介して蒸発器に供給すると共に前記冷媒との熱交換によって蒸発させ、該蒸発器で生成した蒸気を前記上部配管を介して気液分離器に供給すると共に、該気液分離器から送り出すサーモサイフォン回路を形成した蒸気生成装置と、
圧縮機と、該圧縮機の吐出側に接続される冷媒凝縮器と、該冷媒凝縮器の出口側に接続される膨張弁と、該膨張弁の出口側に接続される冷媒蒸発器とを有し、前記冷媒を循環させる冷媒サイクル装置と、
を備えた蒸気生成ヒートポンプであって、
前記蒸発器として前記冷媒サイクル装置の冷媒凝縮器を用い、
前記蒸発器での蒸気の出口が、前記気液分離器内に貯留された水の水面よりも低位置となるように高さ方向の位置関係が規定され、
前記下部配管又は前記気液分離器には、前記サーモサイフォン回路に水を供給するための給水配管が接続されており、
前記蒸発器への前記冷媒からの入力熱量に基づき前記蒸発器へ流入する水の流量を調整するため、前記給水配管からの給水量を変化させ、前記気液分離器内の水位を前記入力熱量に応じた設定値に制御することを特徴とする蒸気生成ヒートポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸気生成ヒートポンプにおいて、
前記入力熱量は、少なくとも前記圧縮機での吸入圧力及び吸入温度と、前記蒸発器への前記冷媒の循環量から求められることを特徴とする蒸気生成ヒートポンプ。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の蒸気生成ヒートポンプにおいて、
前記入力熱量が大きくなるほど前記気液分離器内の水位を高くするように前記給水量を変化させる制御を行うコントローラを備えることを特徴とする蒸気生成ヒートポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載の蒸気生成ヒートポンプにおいて、
前記コントローラは、前記入力熱量と前記気液分離器内の水位との相関関係を規定したデータを有し、前記入力熱量を測定し、該測定した入力熱量と対応する前記気液分離器内の水位を前記データから取得し、前記気液分離器内の水位が該データから取得した水位となるように前記給水量を変化させることを特徴とする蒸気生成ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモサイフォン現象を利用して気液分離器から蒸発器へと水を循環させて蒸気を生成する蒸気生成装置及び該蒸気生成装置を備えた蒸気生成ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電設備や工業プラント等に備えられる熱機関や固体酸化物形燃料電池等では蒸気が必要となるため、通常、蒸気生成装置が併設される。【０００３】
このような蒸気生成装置として、特許文献１には、冷媒が流通する伝熱コアを有する蒸発器と、水を貯留する気液分離器とを並設し、これら蒸発器と気液分離器の上部と下部とをそれぞれ上部配管と下部配管とで連通させたサーモサイフォン現象を利用した蒸気発生装置が開示されている。この蒸気生成装置は、サーモサイフォン現象によって気液分離器内の水を下部配管を通じて蒸発器へと循環させ蒸気を生成し、生成した蒸気を上部配管から気液分離器へと供給した後、外部機器へと送り出す構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６９３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されているような従来構成の蒸気生成装置では、気液分離器と蒸発器とが高さ方向で略同位置に設置しているため、気液分離器から蒸発器へと循環される水の流量が常時一定となり、制御はできない。このため、蒸発器での負荷が変動した場合であっても供給される水の流量は変わらないため、蒸発器での熱交換性能を向上させることが難しく、蒸気の生成効率も低いものとなる。【０００６】
そこで、気液分離器から蒸発器へと水を供給する下部配管の途中に循環ポンプを設置し、蒸発器に供給される水の流量を制御することも考えられるが、循環ポンプの駆動のための動力が必要となり、また循環ポンプによって装置全体が大型化及び複雑化し、コストも増加する。【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、蒸発器へと循環される水の流量を制御することができ、蒸気の生成効率を向上させることができる蒸気生成装置及び該蒸気生成装置を備えた蒸気生成ヒートポンプ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】
本発明に係る蒸気生成装置は、水を貯留する気液分離器と、冷媒が流通する蒸発器とを備え、前記気液分離器と前記蒸発器の上部及び下部をそれぞれ上部配管と下部配管で連通することにより、気液分離器内の水を前記下部配管を介して蒸発器に供給すると共に前記冷媒との熱交換によって蒸発させ、該蒸発器で生成した蒸気を前記上部配管を介して気液分離器に供給すると共に、該気液分離器から送り出すサーモサイフォン回路を形成した蒸気生成装置であって、前記サーモサイフォン回路は、前記蒸発器での蒸気の出口が、前記気液分離器内に貯留された水の水面よりも低位置となるように高さ方向の位置関係が規定され、前記下部配管又は前記気液分離器には、前記サーモサイフォン回路に水を供給するための給水配管が接続されており、前記蒸発器での水と冷媒との間の熱交換量に基づき、前記給水配管からの給水量を変化させ、前記気液分離器内の水位を前記熱交換量に応じた設定値に制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る蒸気生成ヒートポンプは、水を貯留する気液分離器と、冷媒が流通する蒸発器とを有し、前記気液分離器と前記蒸発器の上部及び下部をそれぞれ上部配管と下部配管で連通することにより、気液分離器内の水を前記下部配管を介して蒸発器に供給すると共に前記冷媒との熱交換によって蒸発させ、該蒸発器で生成した蒸気を前記上部配管を介して気液分離器に供給すると共に、該気液分離器から送り出すサーモサイフォン回路を形成した蒸気生成装置と、圧縮機と、該圧縮機の吐出側に接続される冷媒凝縮器と、該冷媒凝縮器の出口側に接続される膨張弁と、該膨張弁の出口側に接続される冷媒蒸発器とを有し、前記冷媒を循環させる冷媒サイクル装置とを備えた蒸気生成ヒートポンプであって、前記蒸発器として前記冷媒サイクル装置の冷媒凝縮器を用い、前記蒸発器での蒸気の出口が、前記気液分離器内に貯留された水の水面よりも低位置となるように高さ方向の位置関係が規定され、前記下部配管又は前記気液分離器には、前記サーモサイフォン回路に水を供給するための給水配管が接続されており、前記蒸発器での水と冷媒との間の熱交換量に基づき、前記給水配管からの給水量を変化させ、前記気液分離器内の水位を前記熱交換量に応じた設定値に制御することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、サーモサイフォン現象を利用して水を循環する回路構成において、蒸発器と気液分離器との間に高低差を設け、蒸発器を気液分離器よりも下方に配置することにより、気液分離器内の水位を変化させるだけで、気液分離器から蒸発器へと下部配管を介して循環供給される水の流量を変化させることができる。これにより、蒸発器での負荷（熱交換量）が変化した場合にも、蒸発器での熱交換効率を最適に制御して蒸気の生成効率を向上させ、生成される蒸気量も増加することができ、さらに蒸発器の小型化も可能となる。【００１２】
前記熱交換量として、前記蒸発器への前記冷媒からの入力熱量を用いてもよい。また、前記熱交換量として、前記気液分離器から送り出される蒸気の流量を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡素な構成で気液分離器から蒸発器へと循環供給される水の流量を変化させることができる。これにより、蒸発器での負荷が変化した場合にも、蒸発器での熱交換効率を最適に制御し、蒸気の生成効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る蒸気生成装置を備えた蒸気生成ヒートポンプの全体構成図である。
【図２】図２は、図１に示す蒸気生成装置の構成図である。
【図３】図３は、蒸発器への入力熱量と気液分離器の水位との相関関係のデータの一例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る蒸気生成装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る蒸気生成装置１０を備えた蒸気生成ヒートポンプ１２の全体構成図であり、図２は、図１に示す蒸気生成装置１０の構成図である。
【００１７】
図１に示すように、蒸気生成ヒートポンプ１２は、水を蒸発させて蒸気を生成し、外部へと送り出す蒸気生成装置１０と、蒸気生成装置１０での蒸気生成のための熱源となる冷媒サイクル装置１４と、システムの制御を行うコントローラ１５（図２参照）とを備える。
【００１８】
先ず、蒸気生成装置１０は、容器内部に水を貯留する気液分離器１６と、冷媒サイクル装置１４を循環する冷媒が流通する蒸発器（蒸気生成器）２０とを備え、気液分離器１６と蒸発器２０の上部及び下部がそれぞれ上部配管２２及び下部配管２４で連通されることによりサーモサイフォン回路が形成されている。
【００１９】
図２に示すように、気液分離器１６は、鉛直方向に沿った円筒状容器で構成され、気液分離器１６の下部に接続された下部配管２４に接続された給水配管２６から水が給水補給されることで、容器内部に水を貯留するものである。給水配管２６は、図示しない水道管や水タンクと接続され、その途中に気液分離器１６内へと水を圧送するための水ポンプ２８が設けられている。水ポンプ２８は、コントローラ１５によって回転数が制御されることで、気液分離器１６内への給水流量を変化させ、気液分離器１６内に貯留する水の水位Ｗ１を変化させることができる。給水配管２６は、下部配管２４に代えて気液分離器１６に接続することもできるが、水ポンプ２８の吸込み配管でのキャビテーションを防止する点から、下部配管２４に接続する方が好ましい。
【００２０】
気液分離器１６は、その下端壁に下部配管２４が接続され、その側壁上部に上部配管２２が接続され、その上端壁に蒸気送出配管３０が接続されている。下部配管２４は、気液分離器１６内に貯留している水を蒸発器２０へと供給するための液管である。上部配管２２は、蒸発器２０内で生成された蒸気を気液分離器１６へと供給するための蒸気管である。蒸気送出配管３０は、蒸発器２０で生成され、上部配管２２を介して気液分離器１６内に供給されて気液分離された後の蒸気を、外部の蒸気利用機器側へと送り出すための配管である。つまり、下部配管２４の接続口１６ａが水の出口となり、上部配管２２の接続口１６ｂが蒸気の入口となり、蒸気送出配管３０の接続口１６ｃが気液分離後の蒸気の出口となる。
【００２１】
蒸気送出配管３０には図示しない圧力調整弁が設置されている。コントローラ１５は、図示しない圧力センサによって検出される気液分離器１６内の蒸気圧力に基づき、前記圧力調整弁の開度を制御することにより、蒸気送出配管３０から送り出される蒸気圧力を所定値に制御することができる。
【００２２】
気液分離器１６の内部には、貯留されている水の水位Ｗ１を測定する水位センサ３２が設置されている。水位センサ３２で検知された水位Ｗ１の検出値ＷＬは、コントローラ１５に送信され、水ポンプ２８の回転数制御に利用される。
【００２３】
図２に示すように、蒸発器２０は、下部配管２４から供給される水を蒸発させ、上部配管２２から蒸気として気液分離器１６へと供給するものである。
【００２４】
蒸発器２０は、例えば、プレートフィン型熱交換器であり、冷媒サイクル装置１４側の冷媒が流通する冷媒通路１８ａと、水（及び蒸気）が流通する水通路１８ｂとが交互に積層配置されている。蒸発器２０では、冷媒通路１８ａが鉛直方向で上方から下方へと冷媒を流通させ、水通路１８ｂが鉛直方向で下方から上方へと水を流通させ、これら冷媒と水とが対向流となって熱交換することにより、水が蒸発して蒸気が生成される。下部配管２４から供給される水は、蒸発器２０内において、水位Ｗ２より下方部分では水（液相）であり、水位Ｗ２の上方で水と蒸気が混ざった状態（混合相）となり、その上方では蒸気（気相）となる。
【００２５】
蒸発器２０は、その下端壁に下部配管２４が接続され、その上端壁に上部配管２２が接続されている。つまり、下部配管２４の接続口２０ａが水の入口となり、上部配管２２の接続口２０ｂが蒸気の出口となる。
【００２６】
図２に示すように、蒸発器２０は、気液分離器１６よりも高さ方向で低位置に設置されている。具体的には、蒸気生成装置１０では、蒸発器２０での蒸気の出口である接続口２０ｂが、気液分離器１６内に貯留された水の水面（水位Ｗ１）よりも低位置となるように、蒸発器２０と気液分離器１６の高さ方向の位置関係が規定されている。これにより、蒸気生成装置１０では、気液分離器１６の水位Ｗ１と、蒸発器２０の水位Ｗ２との間に水位差（水面のヘッド差）Ｗが形成され、気液分離器１６内の水を蒸発器２０へと確実に循環させることができる。
【００２７】
コントローラ１５は、蒸気生成装置１０及びこれを備えた蒸気生成ヒートポンプ１２の全体的な制御を行なう制御装置である。コントローラ１５は、水位センサ３２からの検出値ＷＬと、後述する蒸発器２０での熱交換量（熱出力）とに基づき、水ポンプ２８の回転数を制御し、気液分離器１６内の水位Ｗ１を制御する。コントローラ１５は、水位Ｗ１が一定となるように制御しつつ、前記熱交換量が変動した場合にはその変動値に対応する水位Ｗ１となるように水ポンプ２８を制御する。コントローラ１５には、水位Ｗ１の制御パラメータとなるデータ（例えば、図３参照）を記憶した記憶部（図示せず）を設けられている。
【００２８】
このような蒸気生成装置１０では、サーモサイフォン現象により、気液分離器１６内の水が下部配管２４を介して蒸発器２０に供給される。蒸発器２０に供給された水は、蒸発器２０の水通路１８ｂを流通する過程で、冷媒通路１８ａを流通する冷媒との熱交換によって加熱されて蒸発し、蒸気となる。そして、蒸発器２０で生成された蒸気は、上部配管２２を介して気液分離器１６に供給された後、蒸気中に含まれる水分が気液分離器１６内で分離され、蒸気送出配管３０から外部に送り出される。この際分離された水分は、気液分離器１６内に貯留され、再び下部配管２４から蒸発器２０へと供給される。
【００２９】
次に、冷媒サイクル装置１４は、図１に示すように、圧縮機４０と、圧縮機４０の吐出側に接続される冷媒凝縮器４２と、冷媒凝縮器４２の出口側に接続される膨張弁４４と、膨張弁４４の出口側に接続される冷媒蒸発器４６とを有し、冷媒（冷媒）を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプ）である。圧縮機４０に吸入されて高温高圧となった冷媒は、冷媒凝縮器４２で放熱して凝縮した後、膨張弁４４で断熱膨張され、冷媒蒸発器４６で外部から吸熱して蒸発し、再び圧縮機４０へと戻る。このような冷媒サイクル装置１４としては、公知の冷凍回路を用いることができる。
【００３０】
冷媒サイクル装置１４では、圧縮機４０から吐出された高温高圧の冷媒を凝縮する冷媒凝縮器４２が、蒸気生成装置１０の蒸発器２０として用いられる。つまり、圧縮機４０から吐出された高温高圧の冷媒は、冷媒凝縮器４２（蒸発器２０）に流通し、ここで蒸気生成装置１０を循環する水と熱交換することで水を加熱する一方、冷媒自身は冷却されて凝縮し、膨張弁４４へと送られる。このように、蒸気生成ヒートポンプ１２では、冷媒サイクル装置１４の冷媒凝縮器４２で発生する熱を蒸気生成装置１０での水の蒸発用の熱源として利用している。蒸気生成装置１０での水の蒸発用の熱源としては、冷媒サイクル装置１４以外のものを用いても勿論よい。
【００３１】
次に、以上のように構成される蒸気生成装置１０の運転方法及びその作用効果について説明する。
【００３２】
先ず、蒸発器２０内での水の状態は、上記したように、下方から上方に向かって順に、水（液相）、水と蒸気が混ざった状態（混合相）、蒸気（気相）による３層状態となっている。一般に、水は、液相の状態では伝熱性が悪いため熱交換効率が低くなり、混合相の状態で最も伝熱性が良好となり熱交換効率が高くなる。当該蒸気生成装置１０では、蒸発器２０内での混合相の割合を最適にするように蒸発器２０に流入する水の流量を制御することにより、蒸発器２０で生成される蒸気量と蒸発器２０へと循環供給される水の量とを一致させ、蒸発器２０での蒸気の生成効率を最大化する。
【００３３】
例えば、蒸発器２０における冷媒と水との熱交換量（負荷）が小さい状態で蒸発器２０に供給される水の流量が大きくなると、蒸発器２０内での水（液相）の割合が増えて水位Ｗ２が上昇し、結果として発生する蒸気量が低下する。一方、蒸発器２０での冷媒と水との熱交換量が大きい状態で蒸発器２０に供給される水の流量が小さくなると、蒸発器２０内で水が全て蒸発してしまい、結果として発生する蒸気量が十分なものとならない。他方、蒸発器２０での冷媒と水との熱交換量が大きい状態であっても、蒸発器２０に供給される水の流量が過剰に大きくなると、全ての水が蒸気にならず混合相の状態のまま上部配管２２へと供給されてしまう。
【００３４】
そこで、蒸気生成装置１０では、上記したように、蒸発器２０の高さ位置を気液分離器１６よりも下方に配置し、水位差Ｗを形成している。これにより、水ポンプ２８の回転数を適宜制御して気液分離器１６への給水配管２６からの給水量を変化させ、気液分離器１６内の水位Ｗ１を変化させれば、水位差Ｗを利用して下部配管２４から蒸発器２０へと循環供給される水の流量を変更制御し、蒸発器２０での蒸気の生成効率を最大化することができる。
【００３５】
この制御を行うため、コントローラ１５には、蒸発器２０での水と冷媒との間の熱交換量と、その熱交換量のときに蒸気の生成効率が最大となる水位Ｗ１（つまり、蒸発器２０への水の供給流量）との相関関係のデータを実験等によって取得し、予め記憶している。該データは、例えば、図３に示すような表データでよく、数式やグラフ等であってもよい。これにより、コントローラ１５は、現在の蒸発器２０での熱交換量に基づき、その熱交換量のときに蒸気の生成効率を最大とする水位Ｗ１のデータを呼び出し、この水位Ｗ１となるように水ポンプ２８の回転数を制御し、気液分離器１６への給水量を変化させる。
【００３６】
熱交換量と水位Ｗ１との相関関係のデータは、より具体的には、熱交換量が増加した場合には、気液分離器１６内の水位Ｗ１を高くし、熱交換量が減少した場合には、気液分離器１６内の水位Ｗ１を低くするという内容である。換言すれば、熱交換量が所定値よりも増加した場合には、気液分離器１６内の水位Ｗ１を所定水位よりも高くし、熱交換量が所定値よりも減少した場合には、気液分離器１６内の水位Ｗ１を所定水位よりも低くするという内容であってもよい。
【００３７】
蒸発器２０での熱交換量が増加した場合に、気液分離器１６内の水位Ｗ１を高くすることで、蒸発器２０への水の供給量を増やし、蒸発器２０内で混合相を適正量に維持しつつ蒸気の生成を促進して蒸気の生成効率及び生成量を最大化する。一方、蒸発器２０での熱交換量が減少した場合には、気液分離器１６内の水位Ｗ１を低くすることで、蒸発器２０への水の供給量を減らし、蒸発器２０に過剰に水が供給されることを防止し、混合相を適正量に維持しつつ蒸気の生成を促進して蒸気の生成効率及び生成量を最大化する。
【００３８】
水位Ｗ１の制御の指標となる蒸発器２０での水と冷媒との間の熱交換量の具体的なパラメータとしては、例えば、蒸発器２０への冷媒からの入力熱量Ｑが用いられる。冷媒からの入力熱量Ｑが得られれば、この入力熱量Ｑにおける蒸発器２０への最適な水の供給流量が決まるため、この供給流量が得られる水位Ｗ１となるように水ポンプ２８を制御することになる。なお、入力熱量Ｑは、例えば、冷媒サイクル装置１４の圧縮機４０での吸入圧力Ｐと吸入温度Ｔと回転数ｒｐｍとを測定することにより（図１参照）、当該圧縮機４０の排除容積は既知のため、コントローラ１５で蒸発器２０への冷媒循環量を演算でき、この冷媒循環量から推定することができる。
【００３９】
コントローラ１５に記憶される入力熱量Ｑと水位Ｗ１との相関関係のデータは、例えば、図３に示すように、入力熱量Ｑが３０ｋＷの場合は、水位Ｗ１を３段階で最も高いレベル３とし、入力熱量Ｑが２０ｋＷの場合は、水位Ｗ１を３段階で中間のレベル２とし、１５ｋＷの場合は、水位Ｗ１を３段階で最も低いレベル１とする、といった内容である。水位Ｗ１のレベル１〜３とは、例えば、気液分離器１６の高さを１００％とした場合に、レベル３は３７％、レベル２は２４％、レベル１は１０％というように設定される。コントローラ１５は、この相関関係のデータに基づき、そのときの入力熱量Ｑに応じて、気液分離器１６内の水位Ｗ１が所望のレベル１〜３となるように水ポンプ２８の回転数を制御することになる。
【００４０】
なお、水位Ｗ１の制御の指標となる蒸発器２０での水と冷媒との間の熱交換量の具体的なパラメータとしては、入力熱量Ｑに代えて、蒸気送出配管３０から送り出される蒸気の流量Ｆを用いてもよい。流量Ｆは、例えば、蒸気送出配管３０に流量計（ＦＣ）３４を設置することにより測定できる（図２中の２点鎖線で示す流量計３４参照）。
【００４１】
蒸気送出配管３０から送り出される蒸気の流量Ｆが得られれば、この流量Ｆと蒸発器２０に循環供給される水の流量とを一致させるように、気液分離器１６内の水位Ｗ１を制御すればよい。この場合、コントローラ１５は、流量Ｆと水位Ｗ１との相関関係のデータに基づき、蒸気の流量Ｆが増加した場合には、水位Ｗ１を上げる制御を行って循環する水の量を増やす一方、蒸気の流量Ｆが減少した場合には、水位Ｗ１を下げる制御を行い、蒸発器２０に過剰に水が供給されることを防止し、混合相を適正量に維持する制御を行う。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る蒸気生成装置１０及び蒸気生成ヒートポンプ１２では、蒸発器２０での蒸気の出口となる接続口２０ｂが、気液分離器１６内に貯留された水の水面となる水位Ｗ１よりも低位置となるように、蒸発器２０と気液分離器１６の高さ方向の位置関係を規定している。
【００４３】
このように、蒸発器２０と気液分離器１６との間に高低差を設けたことにより、気液分離器１６内の水位Ｗ１を変化させるだけで、気液分離器１６から蒸発器２０へと下部配管２４を介して循環供給される水の流量を変化させることができる。これにより、蒸発器２０での負荷（熱交換量）が変化した場合にも、蒸発器２０での熱交換効率を最適に制御して蒸気の生成効率を向上させ、生成される蒸気量も増加することができ、さらに蒸発器２０の小型化も可能となる。しかも、蒸気生成装置１０では、上記した従来技術のように蒸発器２０への水の流量を変化させる循環ポンプも不要であるため、装置を小型で簡素な構成とすることができ、コストも低減できる。
【００４４】
なお、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】
【００４５】
１０  蒸気生成装置
１２  蒸気生成ヒートポンプ
１４  冷媒サイクル装置
１５  コントローラ
２０  蒸発器
２２  上部配管
２４  下部配管
２６  給水配管
２８  水ポンプ
３０  蒸気送出配管
３２  水位センサ
３４  流量計
４０  圧縮機
４２  冷媒凝縮器
４４  膨張弁
４６  冷媒蒸発器
【図１】
0005967315.tif 000002
【図２】
0005967315.tif 000003
【図３】
0005967315.tif 000004