(57)【要約】【課題】  ヒートポンプにより予備加熱した原水を軟水装置、脱酸素装置、逆浸透膜装置などを介してボイラに供給することにより、各種の省資源を図るとともに、当該ヒートポンプの熱源に必要なエネルギーとして、当該ボイラから放熱される熱の一部を利用することにより、システム全体として、エネルギー効率の高い蒸気供給システムを得る。【解決手段】    原水を貯留する原水タンク１と、原水タンク１から供給された原水の硬度分を除去するための軟水装置２と、軟水装置２から供給された軟水から蒸気を発生させるボイラ６と、蒸発過程、吸着過程、脱離過程、凝縮過程のサイクルからなる吸着式ヒートポンプ９と、から構成され、軟水装置２の上流側において原水が、吸着式ヒートポンプ９における吸着過程又は凝縮過程の少なくとも一過程にて放熱された熱により加温される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を貯留する原水タンクと、
前記原水タンクから供給された原水の硬度分を除去するためのイオン交換樹脂を備えた軟水装置と、
前記軟水装置から供給された軟水から蒸気を発生させるボイラと、
前記軟水装置の上流側において原水を加温するヒートポンプと
を具備した
ことを特徴とする蒸気供給システム。
【請求項２】
前記ヒートポンプは、冷媒を蒸発させる蒸発過程、当該蒸発した冷媒を吸着剤に吸着させる吸着過程、当該吸着剤に吸着した冷媒を脱離させる脱離過程、当該脱離した冷媒を凝縮させる凝縮過程のサイクルからなる吸着式ヒートポンプであり、
前記原水は、前記吸着式ヒートポンプにおける吸着過程又は凝縮過程の少なくとも一過程にて放熱された熱により加温される
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気供給システム。
【請求項３】
前記軟水装置と前記ボイラとの間に、
前記ボイラに供給される原水に含まれる酸素を除去するための中空糸膜を備えた脱酸素装置、前記ボイラに供給される原水に含まれる不純物を除去するための逆浸透膜式浄水器
の少なくともいずれか一方を具備した
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気供給システム。
【請求項４】
前記原水タンクと前記軟水装置との間に、前記原水タンクから前記軟水装置に供給される原水の温度を調整するための原水温度調整弁を具備した
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】
前記吸着式ヒートポンプの脱離過程に要する熱源として、前記ボイラから直接的または間接的に放熱される熱を利用する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の蒸気供給システム。
【請求項６】
前記熱源として、
前記ボイラから供給される蒸気の一部、前記ボイラに接続された負荷機器から排水されるドレンの熱、前記ボイラからブローされる凝縮水の熱
の少なくともいずれか一方を利用する
ことを特徴とする請求項５に記載の蒸気供給システム。
【請求項７】
前記熱源と前記吸着式ヒートポンプとの間に、前記熱源を貯留する温水タンクを備え、
前記脱離過程は、前記温水タンクと前記吸着式ヒートポンプとの間を温水が循環することにより行われる
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の蒸気供給システム。
【請求項８】
前記温水タンクから前記吸着式ヒートポンプに供給される温水の温度を調整するための温水温度調整弁を具備した
ことを特徴とする請求項７に記載の蒸気供給システム。
【請求項９】
前記温水タンクから溢れ出た温水を前記原水タンクに供給する
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の蒸気供給システム。
【請求項１０】
前記温水タンクに供給される前記熱源は、前記ボイラから供給される蒸気の一部であり、
前記熱源の流路を構成する配管は、前記温水タンクの前記配管の接続部から前記温水タンク内に向かい所定の長さ螺旋状に延在しているコンデンサ部を有する
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の蒸気供給システム。
【請求項１１】
前記ボイラと前記温水タンクとの間に、前記ボイラから供給される蒸気を貯留するためのスチームヘッダを具備した
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか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】
この発明は、原水タンクと軟水装置とボイラとヒートポンプなどから構成された蒸気供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における蒸気供給システムとして、燃焼部を有するボイラとヒートポンプを備えてなり、被加熱媒体、すなわち、ボイラに供給される蒸気となる原水の比較的低温域の加熱にヒートポンプを用い、その後、比較的高温域となった原水の加熱にボイラを用いるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０８１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の蒸気供給システムでは、ボイラに供給される原水を予めヒートポンプにより予備加熱しておくため、ボイラのエネルギー効率の向上、すなわち、燃焼部に供給する燃料の削減という効果を奏する。
【０００５】
ところで、一般に、ボイラに供給される原水は、軟水装置、脱酸素装置、逆浸透膜式浄水器などを介して、ボイラに適した原水に精製される。そして、これら装置に原水を送り込むには、圧送ポンプを利用し、所望の圧力で原水を圧送している。
【０００６】
そこで、発明者は、軟水装置は原水の温度が高いと、イオン交換樹脂における硬度分の除去能力や再生能力が高まることを知見した。
【０００７】
さらに、軟水装置、脱酸素装置、逆浸透膜式浄水器などの上流にて原水を加温することにより、粘性が低減された原水をこれら装置に送り込むことを可能とし、圧送ポンプの負荷低減、すなわち、消費電力削減、更には、軟水装置の能力向上が図れることに想到した。
【０００８】
ところで、上述した従来の蒸気供給システムでは、ボイラの負荷低減、すなわち、燃焼部に供給する燃料の削減という目的にて、原水の加温を行っているが、上述した消費電力削減や軟水装置の能力向上という目的は有さず、原水の加温手段の有効利用が不十分であった。
【０００９】
加えて、ヒートポンプの熱源を別途用意しなければならないため、当該熱源に必要なエネルギーを加味した場合、蒸気供給システム全体としては、エネルギー効率の向上は不十分であった。
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、ヒートポンプにより予備加熱した原水を軟水装置、脱酸素装置、逆浸透膜装置などを介してボイラに供給することにより、各種の省資源を図るとともに、当該ヒートポンプの熱源に必要なエネルギーとして、当該ボイラから直接的または間接的に放熱される熱の一部を利用することにより、システム全体として、エネルギー効率の高い蒸気供給システムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、原水を貯留する原水タンクと、前記原水タンクから供給された原水の硬度分を除去するためのイオン交換樹脂を備えた軟水装置と、前記軟水装置から供給された軟水から蒸気を発生させるボイラと、前記軟水装置の上流側において原水を加温するヒートポンプとを具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によれば、原水タンクから軟水装置に供給される原水は、ヒートポンプにより予備加熱されているため、その粘性を低くすることができる。
【００１３】
したがって、圧送ポンプにより原水タンクから軟水装置に原水を供給する際、当該圧送ポンプの負荷低減が図れ、延いては、圧送ポンプの消費電力を低減することができる。
【００１４】
さらに、軟水装置に備えられたイオン交換樹脂は、原水の温度が高いほど、硬度分の除去能力が高く、加えて、イオン交換樹脂の再生（貯まった硬度成分の除去）に使用される食塩水の量も低減できる。すなわち、ヒートポンプにより原水を予備加熱することにより、軟水装置の能力向上、及び軟水装置の再生に必要な食塩水の削減（省水及び省塩）が図れる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ヒートポンプは、冷媒を蒸発させる蒸発過程、当該蒸発した冷媒を吸着剤に吸着させる吸着過程、当該吸着剤に吸着した冷媒を脱離させる脱離過程、当該脱離した冷媒を凝縮させる凝縮過程のサイクルからなる吸着式ヒートポンプであり、前記原水は、前記吸着式ヒートポンプにおける吸着過程又は凝縮過程の少なくとも一過程にて放熱された熱により加温されることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によれば、例えば圧縮式ヒートポンプを用いた場合と異なり、コンプレッサなどの動力を必要とせず、省電力化が図れる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記軟水装置と前記ボイラとの間に、前記ボイラに供給される原水に含まれる酸素を除去するための中空糸膜を備えた脱酸素装置、前記ボイラに供給される原水に含まれる不純物を除去するための逆浸透膜式浄水器の少なくともいずれか一方を具備したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明によれば、脱酸素装置を設置した場合には、ボイラに供給される原水に含有している酸素を除去することにより、ボイラに備えられた缶体の内部に錆が発生することを抑制することができる。加えて、原水は加温され、その粘性が低下しているため、脱酸素装置に原水を送り込むための圧送ポンプの負荷低減、すなわち、消費電力削減が図れる。
【００１９】
一方、逆浸透膜式浄水器を設置した場合には、ボイラに供給される原水に含有している不純物を除去することにより、ボイラに備えられた缶体の内部に不純物が蓄積することを抑制することができる。加えて、原水は加温され、その粘性が低下しているため、逆浸透膜式浄水器に原水を送り込むための圧送ポンプの負荷低減、すなわち、消費電力削減が図れる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記原水タンクと前記軟水装置との間に、前記原水タンクから前記軟水装置に供給される原水の温度を調整するための原水温度調整弁を具備したことを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明によれば、一般に脱酸素装置は耐熱温度が比較的低く、高温の原水が供給されると脱酸素装置が破損してしまうが、原水温度調整弁により原水の温度を調整することができるため、このような破損を未然に防止することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記吸着式ヒートポンプの脱離過程に要する熱源として、前記ボイラから直接的または間接的に放熱される熱を利用することを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明によれば、吸着式ヒートポンプの脱離過程に要する熱源として、ボイラから直接的または間接的に放熱される熱を利用するため、当該熱源として別途エネルギー源を用意する必要がなく、蒸気供給システム全体としてのエネルギー効率の向上が図れる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記熱源として、前記ボイラから供給される蒸気の一部、前記ボイラに接続された負荷機器から排水されるドレンの熱、前記ボイラからブローされる凝縮水の熱の少なくともいずれか一方を利用することを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明によれば、吸着式ヒートポンプの脱離過程に要する熱源として、ボイラから供給される蒸気の一部、ボイラに接続された負荷機器から排水されるドレンの熱、ボイラからブローされる凝縮水の熱の少なくとも一方を有効利用することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６において、前記熱源と前記吸着式ヒートポンプとの間に、前記熱源を貯留する温水タンクを備え、前記脱離過程は、前記温水タンクと前記吸着式ヒートポンプとの間を温水が循環することにより行われることを特徴とする。
【００２７】
請求項７の発明によれば、ボイラから直接的または間接的に放熱される熱源を一旦貯留する温水タンクを備えているため、温水タンクに貯留された温水を、循環ポンプを用い、温水タンクと吸着式ヒートポンプとの間を循環させることにより、吸着式ヒートポンプの脱離過程を安定かつ有効に実現することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記温水タンクから前記吸着式ヒートポンプに供給される温水の温度を調整するための温水温度調整弁を具備したことを特徴とする。
【００２９】
請求項８の発明によれば、温水タンクから吸着式ヒートポンプに供給される温水の温度を適度な範囲に調整する温水温度調整弁を具備したことにより、脱離過程に適した温度の熱源（温水）を供給可能なように、温水タンクから吸着式ヒートポンプに供給される温水の量を制御することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８において、前記温水タンクから溢れ出た温水を前記原水タンクに供給することを特徴とする。
【００３１】
請求項９の発明によれば、温水タンクにはボイラから直接的または間接的に放熱される熱源が供給されるため、当該温水タンクに貯留されている温水は溢れ出る（オーバーフロー）ことがあるが、この溢れ出た熱源としての温水を原水タンクに供給することにより、エネルギーの一層の有効利用が図れる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれかにおいて、前記温水タンクに供給される前記熱源は、前記ボイラから供給される蒸気の一部であり、前記熱源の流路を構成する配管は、前記温水タンクの前記配管の接続部から前記温水タンク内に向かい所定の長さ螺旋状に延在しているコンデンサ部を有することを特徴とする。
【００３３】
請求項１０の発明によれば、ボイラから温水タンクに蒸気を供給する際、所定の長さ螺旋状に延在した配管を流通させることにより、当該蒸気を凝縮させた後に、温水タンク内に放出される。したがって、温水タンク内に蒸気が直接放出されることにより発生するフラッシュを防止することができる。
【００３４】
なお、蒸気の潜熱は上述した凝縮時に配管を介し温水タンク内に伝熱される。
【００３５】
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜１０のいずれかにおいて、前記ボイラと前記温水タンクとの間に、前記ボイラから供給される蒸気を貯留するためのスチームヘッダを具備したことを特徴とする。
【００３６】
請求項１１の発明によれば、ボイラから供給される蒸気は一旦スチームヘッダに貯留され、その一部が温水タンクに供給される。したがって、安定した蒸気を安定した圧力で温水タンクに供給することが可能となり、延いては、温水タンクに貯留される温水の量及び温度の管理が容易となる。
【発明の効果】
【００３７】
この発明によれば、ヒートポンプにより予備加熱した原水を軟水装置、脱酸素装置、逆浸透膜装置などを介してボイラに供給するなかで、各種の省資源を図るとともに、当該ヒートポンプの熱源に必要なエネルギーとして、当該ボイラから直接的または間接的に放熱される熱の一部を利用することにより、システム全体として、エネルギー効率の高い蒸気供給システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、この発明にかかる蒸気供給システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１は、この発明にかかる蒸気供給システムの一実施形態を示すシステム図である。
【００４０】
図１において、１は原水タンクであり、水道水や地下水などの原水供給源１２から供給された原水を貯留するものである。
【００４１】
２は軟水装置であり、原水タンク１から圧送ポンプＰ１により供給された原水の硬度分を除去し、軟水を生成するものである。この実施形態では、軟水装置２はイオン交換樹脂を備えており、当該イオン交換樹脂を原水が通過する際、原水に含まれるマグネシウムイオンやカルシウムが除去され、軟水が生成される。
【００４２】
３は逆浸透膜式浄水器であり、軟水装置２を通り軟水となった原水に含有している不純物を逆浸透膜で除去し、純度の高い原水を生成するものである。なお、以下、逆浸透膜式浄水器３をＲＯ（Reverse Osmosis）装置と称す。
【００４３】
４は脱酸素装置であり、ＲＯ装置３を通った高純度の原水に含有している酸素を除去するものである。この実施形態では、脱酸素装置４は中空糸膜を備えており、且つ、当該中空糸膜の周りは真空となっている。中空糸膜は液体を通さず、気体だけを通す性質を有しているため、原水を中空糸膜内に流すと、中空糸膜内外の圧力差により、含有酸素のみが中空糸膜を通り除去される。
【００４４】
５は給水タンクであり、軟水装置２、ＲＯ装置３、脱酸素装置４を介して生成された原水を貯留しておくものである。
【００４５】
６はボイラであり、内部に原水が通る缶体、当該缶体に熱を供給し、原水を蒸気化させるための燃焼室を備えている。燃焼室にはバーナーが設置されており、ガスやオイル等の燃料を燃焼させることにより熱を得る。
【００４６】
すなわち、ボイラ６の運転時には、給水タンク５からボイラ６に向け、圧送ポンプＰ２により原水が供給され、蒸気を得る。
【００４７】
以上に説明した原水タンク１からボイラ６までの原水の流れにおいて、軟水装置２は、ボイラ６の缶体の内部にスケールが付着することを抑止し、ＲＯ装置３は、ボイラ６の缶体の内部に不純物が蓄積することを抑止し、脱酸素装置４は、ボイラ６の缶体の内部に錆が発生することを抑止する機能を有する。すなわち、これら装置２〜４は、ボイラ６の品質確保のための重要な役割を担っている。
【００４８】
７はスチームヘッダであり、ボイラ６から供給される蒸気を貯留するものである。この実施形態では、図１に示す通り、ボイラ６を１台備えているが、これに限らず、複数台のボイラを備えていても良い。この場合、複数のボイラから供給される蒸気は、スチームヘッド７に集められる。
【００４９】
８は負荷機器であり、スチームヘッド７から供給された蒸気を動力源として駆動するものである。
【００５０】
９は吸着式ヒートポンプであり、原水タンク１に貯留された原水を加温するものである。具体的には、原水タンク１と吸着式ヒートポンプ９との間には、循環ポンプＰ４を備えた配管Ｌ２（Ｌ３）が接続されており、この配管Ｌ２（Ｌ３）内を原水が循環している。すなわち、原水は吸着式ヒートポンプ９を通過する際に、吸着式ヒートポンプ９の吸着過程及び脱離過程での放熱により加温される。
【００５１】
ここで、吸着式ヒートポンプ９の原理について、図２及び図３を用いて説明する。
【００５２】
図２は、図１に示す蒸気供給システムの構成要素である吸着式ヒートポンプの蒸発過程及び吸着過程の原理を示す模式図である。図３は、図１に示す蒸気供給システムの構成要素である吸着式ヒートポンプの脱離過程及び凝縮過程の原理を示す模式図である。
【００５３】
吸着式ヒートポンプ９は、蒸発過程、吸着過程、脱離過程、凝縮過程の４過程からなるサイクルからなる。
【００５４】
（蒸発過程）
９ａは内部が略真空である容器であり、冷媒９ｇが貯留されている。なお、冷媒９ｇとして、例えば、水が利用されている。Ｌ１は循環している配管であり、一部は連続した矩形状に形成され、当該矩形部は冷媒９ｇに浸積されている。配管Ｌ１が形成する流路には、配管Ｌ１内に例えば水を循環させる循環ポンプＰ６、当該水を外気温により加温する室外機９ｂが設置されている。
【００５５】
すなわち、この実施形態に用いられる吸着式ヒートポンプ９では、室外機９ｂで加温された水（約１０℃）が配管Ｌ１を循環ポンプＰ６により矢印Ａ方向に循環し、矩形部を流れる水の温度により、冷媒９ｇを蒸発（矢印Ｅ）させる。
【００５６】
なお、図２に示す室外機９ｂは、図１に示す室外機１０に相当し、同じく、図２に示す循環ポンプＰ６は、図１に示す循環ポンプＰ５に相当する。
【００５７】
（吸着過程）
Ｌ２は循環している配管であり、一部は連続した矩形状に形成され、当該矩形部は容器９ｆ内にある。配管Ｌ２が形成する流路には、配管Ｌ２内に例えば水を循環させる循環ポンプＰ７、当該水を貯留するタンク９ｃが設置されている。
【００５８】
９ｆは配管Ｌ２の矩形部周囲に備えられた吸着剤（例えば、シリカゲル）であり、蒸発過程において蒸発（矢印Ｅ）した冷媒９ｇが吸着すると、発熱する性質を有する。
【００５９】
すなわち、この実施形態に用いられる吸着式ヒートポンプ９では、タンク９ｃに貯留された水が配管Ｌ２を循環ポンプＰ７により矢印Ｂ方向に循環し、矩形部において、水は発熱した吸着剤９ｆにより加温され、約３０℃の水となる。
【００６０】
なお、図２に示すタンク９ｃは、図１に示す原水タンク１に相当し、同じく、図２に示す循環ポンプＰ７は、図１に示す循環ポンプＰ４に相当する。
【００６１】
（脱離過程）
上述した吸着過程において、吸着剤９ｆに冷媒９ｇの蒸気Ｅが吸着し続けるとやがて飽和する。この場合、吸着剤９ｆから冷媒９ｇを蒸発させて、吸着剤９ｆを再生させる必要がある。この再生を脱離過程という。
【００６２】
Ｌ４は循環している配管であり、一部は連続した矩形状に形成され、当該矩形部は容器９ｆ内にある。配管Ｌ４が形成する流路には、配管Ｌ４内に例えば温水を循環させる循環ポンプＰ９、当該温水を貯留するタンク９ｅが設置されている。
【００６３】
そして、図３に示す吸着剤９ｆは冷媒９ｇが吸着し略飽和状態にある。
【００６４】
すなわち、この実施形態に用いられる吸着式ヒートポンプ９では、タンク９ｅに貯留された温水（７０℃〜８０℃）が配管Ｌ４を循環ポンプＰ９により矢印Ｄ方向に循環し、矩形部において、当該温水の温度により、冷媒９ｇを蒸発（矢印Ｆ）させる。
【００６５】
なお、図３に示すタンク９ｅは、図１に示すシスターン兼用温水タンク１１（後述する）に相当し、同じく、図３に示す循環ポンプＰ９は、図１に示す循環ポンプＰ３に相当する。
【００６６】
（凝縮過程）
Ｌ３は循環している配管であり、一部は連続した矩形状に形成され、当該矩形部は冷媒９ｇに浸積されている。配管Ｌ３が形成する流路には、配管Ｌ３内に例えば水を循環させる循環ポンプＰ８、当該水を貯留するタンク９ｄが設置されている。
【００６７】
すなわち、この実施形態に用いられる吸着式ヒートポンプ９では、タンク９ｄに貯留された水が配管Ｌ３を循環ポンプＰ８により矢印Ｃ方向に循環し、矩形部において、水は蒸気Ｆの凝縮潜熱により加温され、約３０℃の水となる。
【００６８】
なお、図３に示すタンク９ｄは、図１に示す原水タンク１に相当し、同じく、図２に示す循環ポンプＰ８は、図１に示す循環ポンプＰ４に相当する。
【００６９】
以上のように、吸着式ヒートポンプ９は、図２に示す蒸発過程及び吸着過程、図３に示す脱離過程及び凝縮過程の４つの過程のサイクルにより成り立つものであるが、この実施形態に係る蒸気供給システムでは、２台の吸着式ヒートポンプ９、９を備え、一台が図２に示す過程、もう一台が図３に示す過程を行いつつ、かつ、図２の状態と図３の状態の切換が２台同時に行われることがないように工夫されている。したがって、少なくともどちらか一台にて、常時原水を加温することができる。
【００７０】
１１はシスターン兼用温水タンクであり、スチームヘッダ７からオリフィス１５を介し供給された蒸気を熱源として貯留するものである。すなわち、スチームヘッダ７とシスターン兼用温水タンク１１は配管で接続され、当該配管途中に設置させたオリフィス１５により、蒸気の流量が制御されている。
【００７１】
また、この配管は、シスターン兼用温水タンク１１との接続部からシスターン兼用温水タンク１１内に向かい所定の長さ螺旋状に延在したコンデンサ部１１ａを有している。すなわち、蒸気はコンデンサ部１１ａ内を流れている間に、凝縮潜熱を放熱し、液化した状態で、シスターン兼用温水タンク１１内に放出される。そして、この凝縮潜熱により、シスターン兼用温水タンク１１内の原水が温められる。
【００７２】
シスターン兼用温水タンク１１と吸着式ヒートポンプ９との間は、配管Ｌ４にて接続され、循環ポンプＰ３により原水が循環している。そして、配管Ｌ４で形成された循環経路は、上述した通り、吸着式ヒートポンプ９の脱離過程を行うものである。すなわち、スチームヘッダ７から供給される蒸気を熱源とし、温められた原水が配管Ｌ４を循環することにより、吸着剤から冷媒を蒸発させることができる。
【００７３】
この実施形態では、脱離過程に必要な熱量から計算し、７０℃〜８０℃の原水が循環するように制御している。すなわち、温度センサＴ１により、配管Ｌ４内を流れる原水の温度を計測し、７０℃〜８０℃になるように、温度センサＴ１からの出力に応じて、弁１４を開閉し、蒸気の流量を制御している。
【００７４】
なお、シスターン兼用温水タンク１１は、スチームヘッダ７から供給される蒸気により、原水貯留量が増していくが、溢れ出た原水は、原水タンク１に供給させる。
【００７５】
また、シスターン兼用温水タンク１１は、原水タンク１及び吸着式ヒートポンプ９より高い位置に設置され、シスターンとしての機能を備えている。したがって、シスターン兼用温水タンク１１から溢れ出た原水は、ポンプを要せず、原水タンク１に供給できる。さらに、配管Ｌ４を流れる原水の圧力を一定にすることができる。
【００７６】
Ｔ２は原水タンク１と軟水装置２との間に設けられた温度センサであり、同様に、１３は弁である。
【００７７】
原水タンク１には、原水供給源１２から原水が供給される。そして、この原水は、配管Ｌ２（Ｌ３）により、吸着式ヒートポンプ９との間を循環し、約３０℃に加温される。
【００７８】
一方、原水タンク１には、シスターン兼用温水タンク１１から溢れ出たより高温な原水も供給されるため、原水タンク１内の原水の温度は約３０℃より高温となる場合がある。
【００７９】
ところで、脱酸素装置４に備えられた中空糸膜の耐熱温度は約３５℃である。したがって、原水タンク１からボイラ６に向けて供給される原水の温度は約３０℃以下であることが必要となる。
【００８０】
そこで、この実施形態では、温度センサＴ２及び弁１３により、原水タンク１から供給される原水の温度が約３０℃を超えないように制御している。具体的には、弁１３の開閉により、原水タンク１から軟水装置２に流れる原水と、原水供給源１２から軟水装置２に流れる原水の流量バランスを制御している。
【００８１】
以下、この実施形態にかかる蒸気供給システムの動作について説明する。
【００８２】
原水供給源１２から原水タンクに供給された原水は、原水タンク１と吸着式ヒートポンプ９の間に接続された配管Ｌ２（Ｌ３）内を通り、循環ポンプＰ４により循環している。そして、吸着式ヒートポンプ９における吸着過程及び凝縮過程において加温され、約３０℃となっている。すなわち、原水タンク１に貯留されている原水は、加温されている分、粘性が低くなっている。なお、この実施形態では、吸着過程及び凝縮過程にて放熱される熱を利用しているが、どちらか一方のみを利用しても良い。
【００８３】
このように粘性の低い原水は、圧送ポンプＰ１により、軟水装置２、ＲＯ装置３、脱酸素装置４を介し、給水タンク５に貯留される。すなわち、給水タンク５に貯留される原水は、不純物や酸素が除去された軟水であり、ボイラ６に適した原水となっている。なお、軟水装置２は、ボイラ２での使用に適した原水の精製に必要不可欠であるが、ＲＯ装置３及び脱酸素装置４については、適宜設置可否を決めれば良い。
【００８４】
ところで、上述したように、原水タンク１から給水タンク５に至るまでにおいて、原水は粘性が低いため、圧送ポンプ１の負荷が低減し、その結果、消費電力を低減できる。また、軟水装置２は、原水の温度が高いほど、硬度分の除去効率が向上する。さらに、イオン交換樹脂の再生（貯まった硬度分の除去）効率も向上し、再生時に使用する食塩水の量の低減（省水及び省塩）も図れる。
【００８５】
また、脱酸素装置４の耐熱温度は約３５℃であるが、この実施形態では、温度センサＴ２及び弁１３からなる原水温度調整弁にて、軟水装置２以降に流れる原水の温度が約３０℃を超えないように制御している。したがって、脱酸素装置４の破壊の未然防止が図れている。
【００８６】
一方、吸着式ヒートポンプ９にて加温された原水は約３０℃であるため、原水温度調整弁にて、約３０℃を超えないように制御したとしても、原水が有する熱エネルギーの損失は生じない。
【００８７】
ボイラ６の運転時、給水タンク５に貯留された原水は、圧送ポンプＰ２によりボイラ６に供給される。そして、ボイラ６内にて蒸気となり、スチームヘッダ７に貯留される。
【００８８】
さらに、負荷機器８の運転時には、スチームヘッダ７から駆動源としての蒸気が負荷機器８に供給される。
【００８９】
この実施形態では、スチームヘッダ７から負荷機器８に供給される蒸気は、約９９％としている。そして、残りの約１％については、オリフィス１５を介し、シスターン兼用温水タンク１１に供給される。
【００９０】
すなわち、スチームヘッダ７内に貯留された蒸気の大半（約９９％）は負荷機器８の駆動源として使用されるため、負荷機器８の能力低下はほぼ無い。
【００９１】
シスターン兼用温水タンク１１は、上述した通り、スチームヘッダ７から供給される蒸気を熱源として加温された原水を貯留するものであり、当該原水は、吸着式ヒートポンプ９の脱離過程の熱源として利用される。したがって、脱離過程の熱源として、別途エネルギー源を用意する必要がなく、かつ、蒸発過程の熱源は室外機１０を介して大気から得ている分、蒸気供給システム全体としてのエネルギー効率の向上が図れている。
【００９２】
なお、室外機１０の設置場所は太陽光が照射されるような場所（高温な場所）が好適である。また、この実施形態では、配管Ｌ１内に気泡が混入してしまった場合に、当該気泡を除去すべく、シスターン兼用温水タンク１１と配管Ｌ１を接続し、気泡がシスターン兼用温水タンク１１に逃げるように工夫している。
【００９３】
スチームヘッダ７に貯留された蒸気の一部（約１％）は、スチームヘッダ７内で一定圧に保たれているため一定圧力下でシスターン兼用温水タンク１１に供給される。また、オリフィス１５で流量制御されているため一定流量下でシスターン兼用温水タンク１１に供給される。したがって、シスターン兼用温水タンク１１内の原水の温度及び貯留量が安定し、その管理が容易になる。なお、このような効果は実現し得ないものの、部品手数の削減、延いては、システム全体の低コスト化のため、スチームヘッダ７を構成要素とせず、ボイラ６から直接シスターン兼用温水タンク１１に蒸気を供給しても良い。
【００９４】
ところで、上述した通り、スチームヘッダ７からシスターン兼用温水タンク１１に供給される蒸気は、所定の長さ螺旋状に延在したコンデンサ部１１ａを流通させることにより、当該蒸気を凝縮させた後に、シスターン兼用温水タンク１１内に放出される。したがって、シスターン兼用温水タンク１１内に蒸気が直接放出されることにより発生するフラッシュを防止することができる。
【００９５】
また、シスターン兼用温水タンク１１に貯留された原水は、吸着式ヒートポンプ９との間の配管Ｌ４を介し循環しているが、加えて、スチームヘッダ７から蒸気が供給されている。したがって、当該蒸気分、シスターン兼用温水タンク１１に貯留されている原水は溢れ出る（オーバーフロー）ことがあるが、この溢れ出た熱源としての原水を原水タンク１に供給することにより、エネルギーの一層の有効利用を図っている。なお、この実施形態では、原水タンク１がオーバーフローするような場合には、都度、原水タンク１から排水するようにしている。
【００９６】
さらに、シスターン兼用温水タンク１１から吸着式ヒートポンプ９に供給される原水の温度を適度な範囲に調整するように、温度センサＴ１及び弁１４からなる温水温度調整弁を設置しているため、脱離過程に適した温度の熱源（原水）を供給できる。
【００９７】
以上に説明したこの実施形態にかかる蒸気供給システムでは、原水を吸着式ヒートポンプ９により予備加熱すると共に、当該吸着式ヒートポンプ９の脱離過程に必要な熱源として、ボイラ６から供給される蒸気の一部を利用しているため、省電力、省水、省塩を実現し、加えて、蒸気供給システム全体としてのエネルギー効率を著しく向上させることができる。また、加温された原水を供給するため、ボイラ６において消費される燃料の削減も図れる。
【００９８】
なお、この実施形態は一例にすぎず、上述した蒸気供給システムに対し、適宜設計変更できることは言うまでもない。
【００９９】
例えば、この実施形態では、ボイラ６から供給される蒸気の一部を、脱離過程の熱源として利用したが、それに換えて、或いは、それに加えて、当該熱源として、負荷機器８から排水されるドレンの熱を利用しても良い。この場合、負荷機器８からのドレンをシスターン兼用温水タンク１１に供給すれば良い。
【０１００】
また、同様に、ボイラ６からブローされる凝縮水の熱を利用しても良い。この場合、ボイラ６の缶体からの凝縮水とシスターン兼用温水タンク１１または配管Ｌ４内の原水とを熱交換器により熱交換すれば良い。
【０１０１】
また、負荷機器８からのドレンを原水タンク１或いは給水タンク５に戻すようにしても良い。この場合、本来廃棄されるドレンの熱をも有効利用できる。
【０１０２】
さらに、この実施形態では、原水を加温するにあたり、吸着式ヒートポンプを利用しているが、これに限らず、圧縮式ヒートポンプ、吸収式ヒートポンプなどを利用しても、同様に、軟水装置２の能力向上、圧送ポンプＰ１の消費電力削減などの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】この発明にかかる蒸気供給システムの一実施形態を示すシステム図である。
【図２】図１に示す蒸気供給システムの構成要素である吸着式ヒートポンプの蒸発過程及び吸着過程の原理を示す模式図である。
【図３】図１に示す蒸気供給システムの構成要素である吸着式ヒートポンプの脱離過程及び凝縮過程の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  原水タンク
２  軟水装置
３  ＲＯ装置（逆浸透膜式浄水器）
４  脱酸素装置
６  ボイラ
７  スチームヘッダ
８  負荷機器
９  吸着式ヒートポンプ
９ｆ  吸着剤
９ｇ  冷媒
１１  シスターン兼用温水タンク
１１ａ  コンデンサ部
１３、Ｔ２  原水温度調整弁
１４、Ｔ１  温水温度調整弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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