(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温熱源から発生する温熱により蒸気を発生する蒸気発生装置であって、
作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する第１再生器とから成る原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する放熱器と前記吸熱器と前記放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第２再生器とから成る音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける熱音響機関を備え、
前記温熱源から発生する温熱を保有する熱媒を前記加熱器及び前記吸熱器の双方へ導く熱媒通流路と、
冷熱源から発生する冷熱を保有する冷媒を前記冷却器へ導く冷媒通流路と、
前記放熱器に湯水を導いて前記放熱器から放熱された温熱にて湯水を加熱し蒸発させる湯水供給手段とを備える蒸気発生装置。
【請求項２】
前記熱媒通流路は、前記温熱源からの温熱を保有する熱媒を分岐して並列に通流する第１熱媒通流路と第２熱媒通流路とを備え、
前記第１熱媒通流路が前記加熱器へ熱媒を導くように配設されると共に、前記第２熱媒通流路が前記吸熱器へ熱媒を導くように配設されている請求項１に記載の蒸気発生装置。
【請求項３】
前記第１熱媒通流路を通流する熱媒の流量と、前記第２熱媒通流路を通流する熱媒の流量との流量比を調整する流量比調整手段を備える請求項２に記載の蒸気発生装置。
【請求項４】
前記流量比調整手段による流量比の調整を、前記温熱源にて熱媒に与えられる温熱量に関連する温熱量関連値に基づいて制御する制御装置を備える請求項３に記載の蒸気発生装置。
【請求項５】
前記熱媒通流路は、前記温熱源にて温熱を回収した熱媒を、前記加熱器と前記吸熱器とに導いた後に、前記放熱器へ導かれる前の湯水を予熱する予熱器へ導くように配設されている請求項１〜４の何れか一項に記載の蒸気発生装置。
【請求項６】
前記温熱源としてエンジンを備え、
前記エンジンから排出される燃焼排ガスの保有する温熱を熱源として蒸気を発生させる排ガスボイラを備え、
前記エンジンのエンジン冷却水を循環するエンジン冷却水循環路を前記熱媒通流路として備える請求項１〜５の何れか一項に記載の蒸気発生装置。
【請求項７】
前記温熱源が燃焼排ガスを排出する燃焼機関であり、
前記熱媒通流路として、前記熱媒として燃焼排ガスを前記加熱器へ導く排気路を備え、
前記冷媒通流路として、前記冷媒として湯水を前記冷却器へ導く湯水通流路を備え、
前記湯水通流路が、前記冷却器から放熱された温熱にて湯水を加熱し蒸発させる湯水供給手段として働く請求項１に記載の蒸気発生装置。
【請求項８】
前記燃焼機関から排出される燃焼排ガスの保有する温熱を熱源として蒸気を発生させる排ガスボイラを備え、
前記排気路は、前記加熱器と前記排ガスボイラとに記載の順に前記燃焼機関の燃焼排ガスを導く請求項７に記載の蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温熱源から発生する熱により蒸気を発生する蒸気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１００℃以上の温度で、常圧（０．１ＭＰａ）以上の圧力の蒸気は、蒸気の潜熱加熱により短時間での被加熱対象物の加熱が可能であることから、例えば、食品加工の分野において、食品の焼成や乾燥等に用いられる。
このような蒸気を発生する装置としては、例えば、燃料と燃焼用空気との混合気を燃焼室において圧縮して燃焼させて回転動力を発生させて当該回転動力により発電機を駆動する内燃機関と、当該内燃機関から排出される燃焼排ガスの熱を熱源として蒸気を発生させる排ガスボイラとを備えたものが知られている（特許文献１を参照）。
当該構成により、特許文献１に開示の技術にあっては、内燃機関を働かせることで、発電機を回転駆動することにより電力を発生させると共に、内燃機関からの燃焼排ガスを排ガスボイラに導いて当該燃焼排ガスの保有する熱により高温の蒸気を発生させる、所謂、蒸気発生型のコージェネレーションシステムとして有効に機能する。
このような内燃機関にあっては、内燃機関を冷却するためのエンジン冷却水が内燃機関にて発生する熱のうち、比較的低温の排熱を回収する。そして、昨今の蒸気発生装置にあっては、当該低温の熱を用いて蒸気を発生させるべく、エンジン冷却水が回収した排熱により湯水を加熱する蒸気発生器と、当該蒸気発生器にて発生した蒸気を目標蒸気圧力（例えば、０．４〜０．７ＭＰａＧ程度の圧力）まで圧縮して昇圧する蒸気圧縮機とを有する蒸気発生設備を更に備え、発生蒸気量を増加させた蒸気発生装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、蒸気発生装置として、上述の如く、蒸気発生設備を備える場合、蒸気圧縮用の回転駆動部は、高温蒸気暴露に起因する腐食や羽の欠損により、耐久性および性能が著しく低下する恐れがあることから比較的短期間でのメンテナンスが必要であった。
更に、設計上の目標圧力・処理蒸気量に対し、熱源の熱量が少ない、あるいは実際の目標圧力が低く設定された場合、圧縮駆動部の負荷率が低く推移（部分負荷運転＝低速回転）し、効率が著しく低下する虞があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関等の温熱源から発生する比較的低温の排熱をも蒸気発生に有効に利用しながらも、比較的簡易な構成で、経済性が高く、また温水熱源の熱量、目標圧力に依存せず高い効率を出すことが可能な蒸気発生装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための蒸気発生装置は、
温熱源から発生する温熱により蒸気を発生する蒸気発生装置であって、その特徴構成は、
作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する第１再生器とから成る原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する放熱器と前記吸熱器と前記放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第２再生器とから成る音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける熱音響機関を備え、
前記温熱源から発生する温熱を保有する熱媒を前記加熱器及び前記吸熱器の双方へ導く熱媒通流路と、
冷熱源から発生する冷熱を保有する冷媒を前記冷却器へ導く冷媒通流路と、
前記放熱器に湯水を導いて前記放熱器から放熱された温熱にて湯水を加熱し蒸発させる湯水供給手段とを備える点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、加熱器を温熱源からの温熱により加熱すると共に冷却器を冷熱源からの冷熱により冷却する形態で、第１再生器にて音波の音響エネルギを増幅して音波を発生することができる。そして、温熱源からの温熱を吸熱器が吸熱している状態において、音波が音響ヒートポンプ部を伝搬する場合、吸熱器から放熱器へ進行波を形成するときには、第２再生器にて圧縮しながら吸熱して昇温し、放熱器にて高温となった状態で放熱し、放熱器から吸熱器へ進行波を形成するときには、第２再生器にて膨張しながら放熱して降温し、吸熱器にて低温となった状態で吸熱する。
そして、湯水供給手段が放熱器へ湯水を導くことにより、当該湯水が放熱器にて放熱された温熱により加熱され、蒸気を発生できる。
即ち、上記構成によれば、熱音響機関を備えることにより、温熱源から供給される温熱のみを動力源としつつも、湯水を加熱して良好に蒸気を発生できる。特に、上述した熱音響機関は、従来の蒸気発生設備として備えられていた蒸気圧縮機の如く、可動部を有するものではないから耐久性が高く、メンテナンスを行う間隔を長くでき、メンテナンスコストを低減できる。
また、熱音響機関の音響ヒートポンプ部にあっては、ヒートポンプ効果により、吸熱器にて吸熱する温度よりも、放熱器にて放熱する温度を高くできるから、例えば、温熱源として内燃機関を用いた場合に、冷却水のような比較的低温の排熱からも、良好に蒸気を発生できる。
ちなみに、熱音響機関にあっては、作動媒体としてヘリウム等の気体を用いることから、一般的に知られる代替フロンや自然冷媒を冷媒として用いるヒートポンプ装置に比べ、高温域で働かせることができるから、蒸気圧を比較的容易に向上できる。
以上の如く、内燃機関等の温熱源から発生する比較的低温の排熱をも蒸気発生に有効に利用しながらも、比較的簡易な構成で、経済性が高く、また温水熱源の熱量、目標圧力に依存せず高い効率を出すことが可能な蒸気発生装置を実現できる。
【０００８】
蒸気発生装置の更なる特徴構成は、
前記熱媒通流路は、前記温熱源からの温熱を保有する熱媒を分岐して並列に通流する第１熱媒通流路と第２熱媒通流路とを備え、
前記第１熱媒通流路が前記加熱器へ熱媒を導くように配設されると共に、前記第２熱媒通流路が前記吸熱器へ熱媒を導くように配設されている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、原動機にて音波の音響エネルギを増幅する動力源として加熱器へ導く熱媒と、音響ヒートポンプ部にて蒸気を発生するための温熱源として吸熱器へ導く熱媒とを、第１熱媒通流路と第２熱媒通流路とにより各別に導くことができるから、加熱器と吸熱器との双方に、温熱源からの高温の熱媒を供給でき、原動機及び音響ヒートポンプ部の双方を良好に働かせることができる。
【００１０】
蒸気発生装置の更なる特徴構成は、
前記第１熱媒通流路を通流する熱媒の流量と、前記第２熱媒通流路を通流する熱媒の流量との流量比を調整する流量比調整手段を備える点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、第１熱媒通流路を通流する熱媒の流量と第２熱媒通流路を通流する熱媒の流量との流量比を調整する流量比調整手段を備えるから、例えば、蒸気の供給熱量を一時的に低減する場合には、第２熱媒通流路を通流する熱媒流量を一時的に低減し前記吸熱器から吸熱される熱量を低減する形態で、放熱器における湯水への放熱量を低減し、蒸気の発生量を低減できる。更に、原動機の加熱器へ導かれる熱量を一次的に増加し、原動機にて発生する音波の音響エネルギを増加して、当該増加した音響エネルギを一時的に音響筒に貯留できる。
即ち、蒸気の需要に基づいた蒸気発生量の制御を、流量比調整手段による熱媒の流量比の制御といった比較的簡単な構成で実行できると共に、蒸気の発生に用いない熱媒の熱は、一時的に音響筒内に音響エネルギとして貯留できる。
因みに、発明者らは、原動機と音響ヒートポンプ部とを備える熱音響機関において、効率的に蒸気を生成するには、原動機の加熱器と音響ヒートポンプ部の吸熱部とに対し、７：１程度の割合で熱を供給することが好ましいという知見を得ている。
【００１２】
蒸気発生装置の更なる特徴構成は、
前記流量比調整手段による流量比の調整を、前記温熱源にて熱媒に与えられる温熱量に関連する温熱量関連値に基づいて制御する制御装置を備える点にある。
【００１３】
即ち、上記特徴構成によれば、温熱源から熱媒に与えられる温度や熱量等の温熱量に関連する温熱量関連値が変動する場合、当該温熱量関連値に基づいて、加熱器と吸熱器とで最適な熱量バランスが変動し得る。
上記特徴構成によれば、制御装置が、流量比調整手段による流量比の調整を、温熱源にて熱媒に与えられる温熱量に関連する温熱量関連値に基づいて制御するから、変動する温熱量関連値に基づいて、加熱器と吸熱器とに供給される熱量バランスを適切に調整して、蒸気の発生量を温熱源による発生熱量に対応させ、効率良く蒸気を発生させることができる。
【００１４】
蒸気発生装置の更なる特徴構成は、
前記熱媒通流路は、前記温熱源にて温熱を回収した熱媒を、前記加熱器と前記吸熱器とに導いた後に、前記放熱器へ導かれる前の湯水を予熱する予熱器へ導くように配設されている点にある。
【００１５】
加熱器及び吸熱器へ温熱を供給した後の熱媒は、放熱器へ導かれる湯水よりも高温である場合が多い。上記特徴構成の如く、温熱源にて温熱を回収した熱媒を、加熱器と吸熱器とに導いた後に、放熱器へ導かれる前の湯水を予熱する予熱器へ導くように熱媒通流路を配設することで、温熱源にて発生した熱のうち低温の熱までを、蒸気の発生に良好に利用できる。
【００１６】
蒸気発生装置の更なる特徴構成は、前記温熱源としてエンジンを備え、
前記エンジンから排出される燃焼排ガスの保有する温熱を熱源として蒸気を発生させる排ガスボイラを備え、
前記エンジンのエンジン冷却水を循環するエンジン冷却水循環路を前記熱媒通流路として備える点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、温熱源としてのエンジンからの排熱のうち、比較的高温の燃焼排ガスの保有する排熱では、排ガスボイラにて蒸気を発生させることができる。更に、上記特徴構成にあっては、比較的低温のエンジン冷却水が保有する排熱をも、熱音響機関にて用いることにより、良好に蒸気を発生させることができる。
【００１８】
蒸気発生装置の更なる特徴構成は、
前記温熱源が燃焼排ガスを排出する燃焼機関であり、
前記熱媒通流路として、前記熱媒として燃焼排ガスを前記加熱器へ導く排気路を備え、
前記冷媒通流路として、前記冷媒として湯水を前記冷却器へ導く湯水通流路を備え、
前記湯水通流路が、前記冷却器から放熱された温熱にて湯水を加熱し蒸発させる湯水供給手段として働く点にある。
【００１９】
当該特徴構成によれば、原動機の加熱器に導く熱媒を比較的高温（燃焼機関が内燃機関にあっては、４４０℃以上）の燃焼排ガスを通流させることで、原動機の冷却器を通流する冷媒としての湯水を蒸発させる程度にまで加熱することができる。
これにより、原動機の冷却器を冷却する冷媒としての湯水をも蒸発させて、蒸気を発生させることができ、原動機の加熱器へ導かれる温熱を冷却器側で冷媒としての湯水を蒸発させるのに有効利用でき、蒸気回収効率を高めることできる。
また、冷却器へ導く冷媒を冷却する冷却塔等を備える必要がなく、構成の簡略化を図ることができると共に、冷却塔で冷媒を冷却するエネルギを省略でき、エネルギ効率を向上できる。
【００２０】
蒸気発生装置の更なる特徴構成として、
前記燃焼機関から排出される燃焼排ガスの保有する温熱を熱源として蒸気を発生させる排ガスボイラを備え、
前記排気路は、前記加熱器と前記排ガスボイラとに記載の順に前記燃焼機関の燃焼排ガスを導くことが好ましい。
【００２１】
上記特徴構成によれば、比較的高温の燃焼排ガスを用いて原動機にて良好に音響エネルギを発生させると共に、原動機の冷却器にて蒸気を発生させることができる。
更に、原動機で回収されなかった燃焼排ガスの排熱は、排ガスボイラにて蒸気発生に用いることができ、燃焼排ガスの排熱を、より一層有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る蒸気発生装置の概略構成図
【図２】従来技術に係る蒸気発生装置の概略構成図
【図３】蒸気発生装置の別実施形態を示す概略構成図
【図４】蒸気発生装置の別実施形態を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
蒸気発生装置１００は、図１に示すように、温熱源としてのエンジン２６の温熱源から発生する比較的低温の排熱をも蒸気発生に有効に利用しながらも、比較的簡易な構成で、メンテナンス性の良い蒸気発生装置に関する。
【００２４】
蒸気発生装置１００は、図１に示すように、温熱源としてのエンジン２６から発生する温熱により蒸気を発生するものであり、作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒Ｔに、作動媒体を外部から加熱する加熱器７１と作動媒体を外部から冷却する冷却器７２と加熱器７１と冷却器７２との間で音波の音響エネルギを増幅する第１再生器７３とから成る原動機７０を少なくとも１つ以上（当該実施形態では、１つ）設けると共に、作動媒体が外部から吸熱する吸熱器８１と作動媒体が外部へ放熱する放熱器８２と吸熱器８１と放熱器８２との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第２再生器８３とから成る音響ヒートポンプ部８０を少なくとも１つ以上（当該実施形態では、１つ）を備える熱音響機関９０を備え、エンジン２６から発生する温熱を保有する熱媒を加熱器７１及び吸熱器８１の双方へ導く熱媒通流路と、冷熱源としての冷却塔９１にて発生する冷熱を保有する冷媒を冷却器７２へ導く冷媒通流路と、放熱器８２に湯水を導いて放熱された温熱にて温水を加熱させる温水供給手段とを備えている。
【００２５】
更に説明を追加すると、蒸気発生装置１００は、エンジン２６から排出される燃焼排ガスＥの熱を熱源として蒸気を発生させる排ガスボイラ６０と、エンジン２６の回転動力により駆動される同期発電機２８と、それらを制御する制御装置Ｒ（エンジンの制御装置としてのＥＣＵを含む概念）とを備えて構成されている。
尚、エンジン２６の回転軸に接続される同期発電機２８は、発電電力の周波数を、商用電力系統７５から供給される電力の周波数と同じ周波数に調整可能に構成されている。また、当該同期発電機２８には、電圧を調整する自動電圧調整器が備えられており、当該自動電圧調整器により、発電電力の電圧が商用電力系統７５から供給される電力の電圧と同じ電圧に調整される。同期発電機２８と商用電力系統７５との間には、分電盤７４が設けられ、当該分電盤７４からは、蒸気発生装置１００内の電力負荷へ電力が供給されるように構成されている。
【００２６】
〔エンジンに係る構成〕
エンジン２６は、天然ガス等の燃料ガスＦ（燃料の一例）と燃焼用空気Ａとの混合気Ｍを燃焼室２６ａにおいて圧縮して燃焼させることにより回転軸４０を回転させる形態で回転動力を発生させて当該回転動力により発電機２８を駆動する。
この種のエンジン２６は、詳細な図示は省略するが、吸気路２０から燃焼室２６ａに新気として吸気された混合気Ｍを、ピストンの上昇により圧縮した状態で点火プラグ（図示せず）にて火花点火して燃焼・膨張させることで、ピストンを押し下げて回転軸４０から回転動力を出力すると共に、燃焼により発生した燃焼排ガスＥは、燃焼室２６ａから排気路２７へ押し出され、外部に排出される。
【００２７】
吸気路２０には、燃焼用空気Ａを浄化するエアクリーナ２１、燃焼用空気Ａに燃料ガスＦを適切な比率で混合するベンチュリー式のミキサ１４、開度調整により燃焼室２６ａへの混合気Ｍの吸気量を調整可能なスロットル弁２４が、その上流側から記載順に設けられている。即ち、吸気路２０において、ミキサ１４で燃料ガスＦと燃焼用空気Ａとを混合して生成された混合気Ｍは、スロットル弁２４を介して所定の流量に調整され燃焼室２６ａに導入される。
【００２８】
ミキサ１４に燃料ガスＦを導く燃料供給路１１には、ミキサ１４の上流側の吸気路２０における燃焼用空気Ａの圧力と燃料供給路１１の燃料ガスＦの圧力の差を一定に保つ差圧レギュレータＶ１、ミキサ１４を介して燃焼室２６ａへ供給される燃料ガスＦの供給量を調整する燃料供給量調整弁Ｖ２が設けられている。
【００２９】
エンジン２６には、そのシリンダヘッドにエンジンジャケット２６ｂが設けられており、当該エンジンジャケット２６ｂと、上述した熱音響機関９０の加熱器７１及び吸熱器８１との間でエンジン冷却水（熱媒の一例）を循環する冷却水循環路Ｃ（熱媒通流路の一例）と、当該冷却水循環路Ｃにエンジン冷却水を循環させる冷却水循環ポンプＰ１とが設けられている。
尚、当該実施形態にあっては、冷却水循環路Ｃは、エンジン２６からの温熱を保有するエンジン冷却水を分岐して並列に通流する第２冷却水循環路Ｃ２（第１熱媒通流路の一例）と第１冷却水循環路Ｃ１（第２熱媒通流路の一例）とを備え、第２冷却水循環路Ｃ２が加熱器７１へエンジン冷却水を導くように配設されると共に、第１冷却水循環路Ｃ１が吸熱器８１へエンジン冷却水を導くように配設されている。更に、第２冷却水循環路Ｃ２を通流するエンジン冷却水の流量と、第１冷却水循環路Ｃ１を通流するエンジン冷却水の流量との流量比を調整する流量比調整手段として、第２冷却水循環路Ｃ２と第１冷却水循環路Ｃ１との分岐部位に三方流量調整弁Ｖ５が設けられている。
尚、制御装置Ｒは、三方流量調整弁Ｖ５による流量比の調整を、エンジン２６のエンジンジャケット２６ｂから後述する熱音響機関９０へ導かれるエンジン冷却水の温度を測定する温度センサＳ４の測定結果（温熱量関連値の一例）に基づいて制御するように構成されている。
更に、冷却水循環路Ｃは、エンジン２６のエンジンジャケット２６ｂにて温熱を回収したエンジン冷却水を、加熱器７１及び吸熱器８１とに導いた後に、放熱器８２へ導かれる前の湯水を予熱する予熱器ＥＸへ導くように配設されている。換言すると、冷却水循環路Ｃは、エンジン２６を始点としたエンジン冷却水の流れ方向で、第２冷却水循環路Ｃ２と第１冷却水循環路Ｃ１との合流部のうち下流側の合流部とエンジン２６との間に、エンジン冷却水と放熱器８２へ導かれる湯水とを熱交換する形態で湯水を予熱する予熱器ＥＸを備えている。
因みに、詳細な図示及び構成の説明は省略するが、冷却水循環路Ｃを通流するエンジン冷却水が保有する熱のうち、後述する熱音響機関９０で回収できなかった熱（例えば、蒸気負荷が不要の場合）は後述する冷却塔９１にて放熱するように構成されている。
【００３０】
〔排ガスボイラ〕
エンジン２６の排気路２７には、排ガスボイラ６０が設けられている。
説明を追加すると、排ガスボイラ６０には、エンジン２６の燃焼排ガスＥを通流させる排ガス通流室２７ａが設けられており、当該排ガス通流室２７ａには、複数の蒸気生成管６２ａが配設された蒸気生成部６２と、当該蒸気生成部６２の下流側に配置されると共に複数の湯水加熱管６１ａが配置された湯水予熱部６１とが設けられており、湯水予熱部６１の湯水加熱管６１ａは蒸気生成部６２の蒸気生成管６２ａに連通接続されている。
これにより、湯水予熱部６１の湯水加熱管６１ａへ流入した湯水は、湯水予熱部６１にて燃焼排ガスＥの排熱にて予熱された後、蒸気生成部６２の蒸気生成管６２ａへ流入し、燃焼排ガスＥの排熱にてさらに加熱されて蒸発した後、第１蒸気Ｓｔ１として排出される。
ここで、蒸気生成部６２から排出された第１蒸気Ｓｔ１を通流する流路には、当該流路を通流する第１蒸気Ｓｔ１の圧力を測定する蒸気圧力計Ｓ２と、流路を通流する第１蒸気Ｓｔ１の流量を制御する流量制御弁Ｖ３とが設けられている。制御装置Ｒは、第１蒸気Ｓｔ１の圧力を、所望の圧力（例えば、０．４〜０．７ＭＰａＧ程度の圧力）とするように、流量制御弁Ｖ３の開度を調整する。尚、第１蒸気Ｓｔ１の供給量については、燃焼排ガスＥの温度（燃焼排ガスＥの保有する排熱量）に従って決定されるが、蒸気の需要により適宜変更可能に構成されている。
【００３１】
〔熱音響機関に係る構成〕
熱音響機関９０は、図１に示すように、作動媒体が充填され音波が伝播する第１ループ管Ｔ１と第２ループ管Ｔ２とが連結管にて連結されて構成された音響筒Ｔを備え、当該実施形態のいては、第１ループ管Ｔ１に単一の原動機７０が設けられると共に第２ループ管Ｔ２に単一の音響ヒートポンプ部８０が設けられている。
【００３２】
以下、作動媒体を外部から加熱する加熱器７１と作動媒体を外部から冷却する冷却器７２と加熱器７１と冷却器７２との間で音波の音響エネルギを増幅する第１再生器７３とから成る原動機７０について説明を加える。
【００３３】
加熱器７１は、詳細な図示は省略するが、第２冷却水循環路Ｃ２を通流するエンジン冷却水を通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から音響筒Ｔの内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。加熱器７１は、フィンがジャケット部を通流するエンジン冷却水にて加熱され、当該フィンから音響筒Ｔの内部の作動流体へ温熱を伝導する形態で、作動流体を加熱する。
【００３４】
冷却器７２は、ヒートポンプ（図示せず）を備える冷却塔９１にて冷却された冷却水（冷媒の一例）を循環する第３冷却水循環路Ｃ３（冷媒通流路の一例）の冷却水を通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から音響筒Ｔの内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。冷却器７２は、フィンがジャケット部を通流する冷却水にて冷却され、当該フィンから音響筒Ｔの内部の作動流体へ冷熱を伝導する形態で、作動流体を冷却する。
【００３５】
加熱器７１と冷却器７２との間に設けられる第１再生器７３は、例えば、音響筒Ｔの筒軸心方向に直交する方向に板面を沿わせた状態で、当該筒軸心方向に沿って複数並べられる薄板状部材（図示せず）から構成されている。
当該薄板状部材は、例えば、厚さが５０μｍ以上１００μｍ以下で、３００枚〜６００枚程度設けられる。当該薄板状部材には、筒軸心方向に沿う方向に貫通する多数の貫通孔（図示せず）が、その直径が２００μｍ〜３００μｍ程度で、設けられる。
【００３６】
作動流体は、音響筒Ｔの内部において、その筒軸心方向で、微小な揺らぎを生じる状態で、存在している。換言すると、作動流体を伝搬する音波は、加熱器７１と冷却器７２との両者間において、一方側から他方側への進行波と、他方側から一方側への進行波とを形成する。
作動流体を伝搬する音波は、冷却器７２から加熱器７１の側への進行波を形成する場合、加熱器７１近傍での第１再生器７３としての薄板状部材の複数の貫通孔を通過するときに当該貫通孔の内壁に接触して加熱されると共に、加熱器７１のフィンにて直接加熱されることで、膨張する。一方、作動流体を伝搬する音波は、加熱器７１から冷却器７２の側への進行波を形成する場合、冷却器７２の近傍での第１再生器７３としての薄板状部材の複数の貫通孔を通過するときに当該貫通孔の内壁に接触して冷却されると共に、冷却器７２のフィンにて直接冷却されることで、収縮する。
これにより、進行波としての音波が自己励起振動を起こし、その音響エネルギが増幅される形態で、熱エネルギが音波の音響エネルギに変換される。
【００３７】
作動媒体としては、音波を伝播する気体から構成することができる。ここで、第１再生器７３での熱交換が迅速になされることが望ましいため、作動媒体としては、熱拡散係数の高いヘリウム、水素が望ましい。また、発電を目的とする場合には、分子量の高い気体が望ましいため、アルゴン等の気体を混合しても良い。尚、熱的に安定していることから、当該実施形態では、作動媒体としてヘリウムを用いている。
【００３８】
原動機７０にて増幅された音波の音響エネルギは、音響筒Ｔの第１ループ管Ｔ１から第２ループ管Ｔ２の音響ヒートポンプ部８０へ伝搬する。
音響ヒートポンプ部８０は、作動媒体が外部から吸熱する吸熱器８１と作動媒体が外部へ放熱する放熱器８２と吸熱器８１と放熱器８２との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第２再生器８３とから成る。
【００３９】
詳細な図示は省略するが、吸熱器８１は、第１冷却水循環路Ｃ１を循環するエンジン冷却水を通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から音響筒Ｔの内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。吸熱器８１では、フィンがジャケット部を通流するエンジン冷却水から吸熱し、音響筒Ｔの内部の作動媒体がフィンから吸熱する。
【００４０】
ここで、音響ヒートポンプ部８０は、作動流体を伝搬する音波が、吸熱器８１から放熱器８２の側への進行波を形成する場合に圧縮し、放熱器８２から吸熱器８１の側へ進行波を形成する場合に膨張するように、その吸熱器８１と第２再生器８３と放熱器８２とが音響筒Ｔにおける適切な位置に配置されている。
これにより、作動流体を伝搬する音波が吸熱器８１から放熱器８２の側への進行波を形成する場合、第２再生器８３にて圧縮しながら吸熱して昇温し、放熱器８２にて昇温して高温となった状態で放熱する。これにより、放熱器８２ではジャケット部を通流する湯水が、吸熱器８１のジャケット部を通流するエンジン冷却水よりも高温の作動媒体と熱交換する形態で加熱され、蒸気が発生する。
一方、作動流体を伝搬する音波が放熱器８２から吸熱器８１の側への進行波を形成する場合、第２再生器８３にて膨張しながら放熱して降温し、吸熱器８１にて降温して低温となった状態で吸熱する。これにより、吸熱器８１ではジャケット部を通流するエンジン冷却水から、十分に低温となった作動媒体が良好に吸熱することとなる。
因みに、上述の如く、第２再生器８３にて圧縮しながら吸熱する工程、及び膨張しながら放熱する工程において、音波の音響エネルギが消費され、音波は減衰するが、音響エネルギは、原動機７０から逐次補充されるので、音響ヒートポンプ部８０のヒートポンプ機能が維持されることとなる。
【００４１】
放熱器８２は、外部から供給される湯水を通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から音響筒Ｔの内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。放熱器８２では、音響筒Ｔの内部の作動媒体がフィンに放熱し、当該放熱された熱がジャケット部を通流する湯水へ放熱される形態で、湯水が加熱され蒸気が生成される。
【００４２】
放熱器８２のジャケット部に通流する湯水に関する構成につき、説明を追加する。
当該実施形態にあっては、上水圧にて供給される湯水を通流する湯水通流路Ｌが、湯水及び後述する蒸気を貯留する蒸気塔９２の下部に連通接続されている。因みに、当該湯水通流路Ｌには、上述したように、湯水通流路Ｌを通流する湯水と冷却水循環路Ｃを循環するエンジン冷却水とを熱交換する形態で湯水を予熱する予熱器ＥＸが設けられると共に、当該湯水通流路Ｌを通流する湯水の流量を制御する湯水流量制御弁Ｖ６が設けられている。更に、蒸気塔９２には、蒸気塔９２の下部と放熱器８２のジャケット部と蒸気塔９２の上部とを記載の順に連通接続する気液循環路Ｃ４を備えている。当該気液循環路Ｃ４に設けられた湯水ポンプＰ２にて蒸気塔９２の下部から圧送された湯水は、放熱器８２のジャケット部で加熱されて気化して第２蒸気Ｓｔ２となり、蒸気塔９２の上部を介して、外部の蒸気需要部（図示せず）へ供給されることとなる。
上述の如く、湯水通流路Ｌ、蒸気塔９２、湯水ポンプＰ２、気液循環路Ｃ４が、湯水供給手段として働く。
因みに、蒸気塔９２と蒸気需要部とを繋ぐ流路には、当該流路を通流する第２蒸気Ｓｔ２の圧力を測定する蒸気圧力計Ｓ３と、流路を通流する第２蒸気Ｓｔ２の流量を制御する流量制御弁Ｖ４とが設けられている。制御装置Ｒは、第２蒸気Ｓｔ２の圧力を、所望の圧力（例えば、０．４〜０．７ＭｐａＧ程度の圧力）とするように、流量制御弁Ｖ４の開度を調整する。当該第２蒸気Ｓｔ２の供給量は、エンジン２６のエンジン冷却水が保有する熱量に応じて、適宜制御されることとなる。
【００４３】
吸熱器８１と放熱器８２との間に設けられる第２再生器８３は、その形状や材質については、第１再生器７３と変わるところがない。
尚、音響筒Ｔの筒径、筒長さ、形状等は、特に、第１再生器７３及び第２再生器８３の貫通孔の孔径に基づいて、原動機７０の熱エネルギから音響エネルギへの変換効率、音響ヒートポンプ部８０の音響エネルギから熱エネルギへの変換効率が高くなるように、適宜設定される。
【００４４】
次に、当該実施形態に係る蒸気発生装置１００による発電電力量、蒸気発生量、総合効率等のシミュレーション結果を、図２に示す従来の蒸気発生装置２００と対比する形態で、説明を追加する。
尚、説明に先立ち、図２に示す従来の蒸気発生装置２００について、説明を追加する。因みに、図２に示す従来の蒸気発生装置２００は、当該実施形態に係る蒸気発生装置１００に比して、エンジン２６の冷却水循環路Ｃに係る構成、熱音響機関９０、湯水供給手段に係る構成に替えて、蒸気発生設備５０を備えている点が主に異なり、それ以外の構成については、実質的に蒸気発生装置１００と同一である。以下では、その異なる構成について説明を追加することとし、同一の構成については同一の符号を付すこととし、その説明を割愛する。
【００４５】
図２に示すように、従来の蒸気発生装置２００において、エンジン２６には、そのシリンダヘッドにエンジンジャケット２６ｂが設けられており、当該エンジンジャケット２６ｂと当該エンジン２６の外部に設けられる排熱回収熱交換器５１ａとの間でエンジン冷却水を循環する冷却水循環路Ｃと、当該冷却水循環路Ｃにエンジン冷却水を循環させる冷却水循環ポンプＰ１とが設けられている。
尚、排熱回収熱交換器５１ａは蒸気発生設備５０において、エンジン冷却水と湯水とを熱交換する形態で、湯水を蒸発させる目的で設けられている。蒸気発生設備５０は、エンジン２６の排熱により湯水Ｗを加熱する低圧ボイラ５１と、低圧ボイラ５１にて発生した蒸気を圧縮して、目標蒸気圧力（例えば、０．４〜０．７ＭＰａＧ程度の圧力）まで昇圧する蒸気圧縮機５２とから構成されている。
説明を追加すると、低圧ボイラ５１には、エンジン２６の冷却水循環路Ｃの排熱回収熱交換器５１ａが設けられており、当該排熱回収熱交換器５１ａにてエンジン冷却水と湯水Ｗとを熱交換する形態で、エンジン冷却水がエンジンジャケット２６ｂにて回収したエンジン排熱にて湯水Ｗを加熱して、蒸気を発生させる。
【００４６】
蒸気圧縮機５２は、低圧ボイラ５１で発生させた蒸気を圧縮して昇圧するコンプレッサ５２ａと、当該コンプレッサ５２ａを回転駆動させる電動式のモータ５２ｂとを備えて構成されている。低圧ボイラ５１にて発生した蒸気は、モータ駆動式のコンプレッサ５２ａにて圧縮され目標蒸気圧力まで昇圧されて、第２蒸気Ｓｔ２として排出される。詳細な説明は後述するが、当該コンプレッサ５２ａの駆動源としてのモータ５２ｂには、商用電力系統７５からの商用電力を駆動電力とする以外に、エンジン２６にて回転駆動される発電機２８にて発電した発電電力の少なくとも一部を駆動電力として駆動可能に構成されている。即ち、当該従来の蒸気発生装置２００は、分電盤７４から蒸気圧縮機５２のモータ５２ｂへ駆動電力が供給される。
ここで、蒸気圧縮機５２から排出された第２蒸気Ｓｔ２を通流する流路には、当該流路を通流する第２蒸気Ｓｔ２の圧力を測定する蒸気圧力計Ｓ３と、流路を通流する第２蒸気Ｓｔ２の流量を制御する流量制御弁Ｖ４とが設けられている。制御装置Ｒは、第２蒸気Ｓｔ２の圧力を、所望の圧力（例えば、０．４〜０．７ＭＰａＧ程度の圧力）とするように、モータ駆動式のコンプレッサ５２ａの回転数を調整すると共に、流量制御弁Ｖ４の開度を調整する。尚、第２蒸気Ｓｔ２の供給量については、低圧ボイラ５１の排熱回収熱交換器５１ａによる排熱回収量に従って決定される。
そして、排ガスボイラ６０から供給される第１蒸気Ｓｔ１と、蒸気発生設備５０から供給される第２蒸気Ｓｔ２との双方が、供給蒸気として、外部へ供給される。
【００４７】
〔シミュレーション結果の説明〕
図２に示す従来の蒸気発生装置２００は、運転条件として、エンジン２６に供給される燃料ガスＦとして、熱量４０．６ＭＪ／ｍ3Ｎ（低位発熱量基準）の天然ガスを、流量が１７０ｍ3Ｎ／ｈで、熱量が１９１７ｋＷとなるように供給し、排ガスボイラ６０への給水（湯水Ｗ）、低圧ボイラ５１への給水（湯水Ｗ）は、〔表１〕の通りの条件で供給した場合、〔表１〕に示すように、第１蒸気Ｓｔ１と第２蒸気Ｓｔ２が生成すると共に、発電機２８にて８００ｋＷの電力が発電されることとなる。発電した電力のうち、９８ｋＷは蒸気圧縮機５２で消費される。このため、従来の蒸気発生装置２００における実質量の総発電量は７０２ｋＷで、総蒸気熱量（第１蒸気Ｓｔ１と第２蒸気Ｓｔ２との合計）は〔表１〕に示すように１００３ｋＷとなる。
尚、低圧ボイラ５１の排熱回収熱交換器５１ａへのエンジン冷却水、低圧ボイラ５１の排熱回収熱交換器５１ａからのエンジン冷却水の夫々の温度等のパラメータは、〔表２〕に示すようになっている。
【００４８】
【表１】
0006640017.tif 000002
【００４９】
【表２】
0006640017.tif 000003
【００５０】
一方、当該実施形態に係る蒸気発生装置１００は、運転条件として、エンジン２６に供給される燃料ガスＦとして、熱量４０．６ＭＪ／ｍ3Ｎ（低位発熱量基準）の天然ガスを、流量が１７０ｍ3Ｎ／ｈで、熱量が１９１７ｋＷとなるように供給し、排ガスボイラ６０への給水（湯水Ｗ）、放熱器８２への給水（湯水Ｗ）は、〔表３〕の通りの条件で供給した。
【００５１】
尚、熱音響機関９０の原動機７０は、熱エネルギから音響エネルギの変換効率が８％とし、熱音響機関９０の音響ヒートポンプ部８０は、ＣＯＰ２．７６とした。
【００５２】
更に、原動機７０の加熱器７１へのエンジン冷却水と、音響ヒートポンプ部８０の吸熱器８１へのエンジン冷却水と流量比を、７：１とした場合、原動機７０の加熱器７１へのエンジン冷却水、音響ヒートポンプ部８０の吸熱器８１へのエンジン冷却水、原動機７０の加熱器７１からのエンジン冷却水、音響ヒートポンプ部８０の吸熱器８１からのエンジン冷却水、冷却器７２への冷却水、及び冷却器７２からの冷却水の夫々の温度等のパラメータは、〔表４〕に示すようになっている。
以上の条件で当該実施形態に係る蒸気発生装置１００のシミュレーションを行う場合、熱音響機関９０の原動機７０での入熱量は２１１ｋＷとなり、発生する音響エネルギは１６．５ｋＷとなり、熱音響機関９０の音響ヒートポンプ部８０の放熱器８２での放熱量は４５ｋＷとなった。
更に、〔表３〕に示すように、第１蒸気Ｓｔ１と第２蒸気Ｓｔ２が合計で４６５ｋＷ発生すると共に発電機２８にて８００ｋＷの電力が発電されることとなる。ここで、発電した電力のうち、１．５ｋＷは冷却塔９１で消費される。このため、当該実施形態に係る蒸気発生装置１００における実質量の総発電量は７９８．５ｋＷで、総合効率は６５．８％となり、従来の蒸気発生装置２００に比して十分に実用に耐え得るものとなっていることがわかる。
【００５３】
【表３】
0006640017.tif 000004
【００５４】
【表４】
0006640017.tif 000005
【００５５】
更に、発明者らは、経済性に関する試算も行っており、これによれば、従来の蒸気発生装置２００に比べ、当該実施形態の蒸気発生装置１００は、初期費用を１／６程度に抑制できると共に、年間のメンテナンスコストを１／１０程度に抑制できると試算している。
【００５６】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態にあっては、温熱源は内燃機関であるとして説明したが、熱を発生するものであれば種々のものを用いることができ、例えば、排熱を発生する燃料電池であっても構わない。また、温熱源としては、蒸気ドレンも含むものとしても構わない。
また、本願にあっては、１００℃以下の熱を発生する温熱源であっても有効に利用することができる。
【００５７】
（２）上記実施形態に係る蒸気発生装置１００において、エンジン２６は、過給機を備えたエンジンであっても構わない。この場合、吸気路２０において、過給機のコンプレッサの下流でエンジンの燃焼室の上流に設けられるインタークラ―における吸気冷却を、熱源として含めても構わない。
【００５８】
（３）上記実施形態にあっては、冷却水循環路Ｃは、エンジン２６からの温熱を保有するエンジン冷却水を分岐して並列に通流する第２冷却水循環路Ｃ２と第１冷却水循環路Ｃ１とを備え、第２冷却水循環路Ｃ２が加熱器７１へエンジン冷却水を導くように配設されると共に、第１冷却水循環路Ｃ１が吸熱器８１へエンジン冷却水を導くように配設されている構成例を示した。
しかながら、本願の蒸気発生装置１００は、当該構成に限定されるものではなく、冷却水循環路Ｃが、吸熱器８１と加熱器７１に直列に、エンジン２６の排熱を回収したエンジン冷却水を通流させるように配設する構成を採用しても構わない。
尚、熱音響機関９０にあっては、音響ヒートポンプ部８０の放熱器８２において温水を気化して蒸気を発生させる観点からは、当該放熱器８２においてなるべく高温で温熱を放熱することが好ましく、この意味で、音響ヒートポンプ部８０の吸熱器８１へは、なるべく高温のエンジン冷却水を導くことが好ましい。この観点からは、冷却水循環路Ｃは、吸熱器８１と加熱器７１に記載の順に直列に、エンジン２６の排熱を回収したエンジン冷却水を通流させるように配設されることが好ましい。
【００５９】
（４）上記実施形態にあっては、音響筒Ｔは、第１ループ管Ｔ１と第２ループ管Ｔ２とを連結管にて連結する構成としたが、別に単一のループ管から構成しても構わない。即ち、単一のループ管から成る音響筒Ｔに対し、原動機７０と音響ヒートポンプ部８０との双方を備える構成を採用しても構わない。
また、本願の熱音響機関は、原動機７０と音響ヒートポンプ部８０とを有する音響筒Ｔが、複数設けられている構成も含むものである。
更に、一の音響筒Ｔに対して、原動機７０と音響ヒートポンプ部８０とを複数設ける構成も含むものである。
【００６０】
（５）上記実施形態にあっては、熱音響機関９０へ供給する熱は、エンジン２６の冷却水が保有する熱であるとしたが、別に、エンジン２６の燃焼排ガスＥが保有する熱であっても構わない。
【００６１】
（６）上記実形態において、制御装置Ｒは、三方流量調整弁Ｖ５による流量比の調整を、エンジン２６のエンジンジャケット２６ｂから熱音響機関９０へ導かれるエンジン冷却水の温度を測定する温度センサＳ４の測定結果（温熱量関連値の一例）に基づいて制御するように構成されている例を示した。
しかしながら、制御装置Ｒは、エンジン２６のエンジン冷却水が保有する温熱量（温熱量関連値）に基づいて、三方流量調整弁Ｖ５による流量比の調整を実行するように構成しても構わない。この場合、制御装置Ｒは、温度センサＳ４の測定結果と、冷却水循環路Ｃを通流するエンジン冷却水の流量（第２冷却水循環路Ｃ２と第１冷却水循環路Ｃ１とを通流するエンジン冷却水の合計流量）を測定する流量センサ（図示せず）の計測結果とを積算する形態で、熱量を導出することとなる。
【００６２】
（７）上記実施形態にあっては、熱音響機関９０の原動機７０の加熱器７１へ導かれる熱媒としてエンジン冷却水を用い、原動機７０の冷却器７２へ導かれる冷媒として冷却塔９１にて冷却された冷媒を用いる例を示した。
しかしながら、原動機７０の加熱器７１へ導かれる熱媒として、エンジン２６の燃焼排ガスＥを用い、冷却器７２へ導かれる冷媒として、湯水Ｗを用い、冷却器７２にて蒸気を生成する構成を採用しても構わない。
以下、図３を用いて、当該別実施形態（７）に係る蒸気発生装置１００について説明する。尚、以下では、上記実施形態と異なる構成について説明し、上記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すと共にその説明を割愛する。
別実施形態（７）に係る蒸気発生装置１００は、図３に示すように、エンジン２６（燃焼機関の一例）からの燃焼排ガスＥを、加熱器７１を通流させた後に排ガスボイラ６０へ導く排気路２７を備えている。
更に、当該別実施形態（７）にあっては、放熱器８２へ湯水Ｗを導く第１湯水通流路Ｌ１と、排ガスボイラ６０の湯水予熱部６１の湯水加熱管６１ａに湯水Ｗを導く第２湯水通流路Ｌ２と、加熱器７１へ湯水Ｗを導く第３湯水通流路Ｌ３とを備え、蒸気塔９２に貯留された湯水を、第１湯水通流路Ｌ１、第２湯水通流路Ｌ２、第３湯水通流路Ｌ３へ、湯水ポンプＰ２により圧送される形態で通流する。
第１湯水通流路Ｌ１と第３湯水通流路Ｌ３の出口は蒸気塔９２に接続されており、放熱器８２で加熱されて生成された第２蒸気Ｓｔ２と、加熱器７１で加熱されて生成された第３蒸気Ｓｔ３とは、蒸気塔９２に流入する。当該蒸気塔９２からの第２蒸気Ｓｔ２及び第３蒸気Ｓｔ３は、排ガスボイラ６０にて生成された第１蒸気Ｓｔ１と混合され、蒸気利用設備へ供給される。
因みに、第１湯水通流路Ｌ１には第７流量制御弁Ｖ７が、第２湯水通流路Ｌ２には第９流量制御弁Ｖ９が、第３湯水通流路Ｌ３には第８流量制御弁Ｖ８が設けられ、制御装置Ｒが夫々の開度を調整する形態で、第１蒸気Ｓｔ１、第２蒸気Ｓｔ２、及び第３蒸気Ｓｔ３の蒸気量を制御する。
当該構成にあっては、第３湯水通流路Ｌ３（湯水通流路の一例）、湯水ポンプＰ２、蒸気塔９２が、湯水供給手段として働く。
【００６３】
（８）上記別実施形態（７）に係る構成にあっては、燃焼機関の一例として、エンジン２６を備える共に、熱媒としてエンジン２６の燃焼排ガスＥ（触媒処理された後のガスで、例えば、４４０℃程度の燃焼排ガス）を用いる構成例を示した。
しかしながら、燃焼機関としては、燃料と燃焼用空気とを混合して燃焼するバーナを備える構成を採用しても構わない。当該構成を採用する場合、熱媒としての燃焼排ガスＥは、バーナでの燃焼方式にもよるが、１８００℃以上の高温となり、酸素富化燃焼を行う場合には２５００℃以上の高温となる。このように、高温の燃焼排ガスＥを採用する場合、排気路２７は、燃焼排ガスＥを排ガスボイラ６０に導いた後に、原動機７０の加熱器７１へ導く構成を採用しても構わない。当該構成によれば、比較的高温となる燃焼排ガスＥによる原動機７０の加熱器７１や第１再生器７３の熱損傷を低減できると共に、原動機７０の加熱器７１や第１再生器７３として採用できる材料の選択肢を広げることができる。
【００６４】
（９）蒸気発生装置１００の別実施形態として、排ガスボイラ６０として、煙管ボイラ６０を備えると共に、温熱源として、排熱を発生する工場Ｋと、燃料ガスＦと燃焼用空気（図示せず）とを燃焼させるバーナ９３とを備える構成を採用しても構わない。
尚、熱音響機関９０に係る構成については、上記実施形態の蒸気発生装置１００に示した構成と同一の構成であるので、以下では、上記実施形態と異なる構成について説明することとし、同一の構成については同一の符号を付すと共に説明を省略する。
煙管ボイラ６０は、外部からの給水（湯水Ｗ）を貯留する給水貯留部６３と、当該給水貯留部６３の内部において配設される燃焼排ガス通流配管２７ｂとを備えている。当該燃焼排ガス通流配管２７ｂは、燃焼排ガスＥを給水貯留部６３の上方から下方に向かって通流させるように、給水貯留部６３の内部に配設されている。燃焼排ガス通流配管２７ｂを燃焼排ガスＥが通流することにより、給水貯留部６３内の湯水が加熱され蒸発し、第１蒸気Ｓｔ１が生成される。
バーナ９３からの燃焼排ガスＥ（例えば、１８００℃以上の燃焼排ガス）を通流する排気路２７は、原動機７０の加熱器７１と、煙管ボイラ６０の燃焼排ガス通流配管２７ｂとに記載の順に、燃焼排ガスＥを通流させる。
第４湯水通流路Ｌ４は、煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の下方部位、図示しない湯水ポンプ、原動機７０の冷却器７２、煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の上方部位を記載の順に接続する流路である。煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の下方部位から原動機７０の冷却器７２へ導かれた湯水は、冷却器７２にて加熱され蒸発し、第３蒸気Ｓｔ３として、煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の上方部位へ流入する。
熱媒循環路Ｃ５は、工場Ｋ、図示しない熱媒ポンプ、ヒートポンプ部８０の吸熱器８１、給水を予熱する予熱器ＥＸを記載の順に接続する。熱媒は、熱媒ポンプにより圧送される形態で、熱媒循環路Ｃ５を循環する。
第５湯水通流路Ｌ５は、煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の下方部位、図示しない湯水ポンプ、ヒートポンプ部８０の放熱器８２、煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の上方部位を記載の順に接続する流路である。煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の下方部位からヒートポンプ部８０の放熱器８２へ導かれた湯水は、放熱器８２にて加熱され蒸発し、第２蒸気Ｓｔ２として、煙管ボイラ６０の給水貯留部６３の上方部位へ流入する。
以上の構成により、煙管ボイラ６０から、第１蒸気Ｓｔ１、第２蒸気Ｓｔ２、及び第３蒸気Ｓｔ３が、蒸気利用設備へ供給される。
尚、排ガスボイラ６０としては、煙管ボイラ以外に、貫流ボイラ等の他のボイラも好適に利用可能である。
【００６５】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の蒸気発生装置は、内燃機関等の温熱源から発生する比較的低温の排熱をも蒸気発生に有効に利用しながらも、比較的簡易な構成で、経済性が高く、また温水熱源の熱量、目標圧力に依存せず高い効率を出すことが可能な蒸気発生装置として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
２６    ：エンジン（燃焼機関）
２７    ：排気路
６０    ：排ガスボイラ
６１    ：湯水予熱部
７０    ：原動機
７１    ：加熱器
７２    ：冷却器
７３    ：第１再生器
８０    ：音響ヒートポンプ部
８１    ：吸熱器
８２    ：放熱器
８３    ：第２再生器
９０    ：熱音響機関
９１    ：冷却塔
９２    ：蒸気塔
１００  ：蒸気発生装置
Ｃ      ：冷却水循環路
Ｃ１    ：第１冷却水循環路
Ｃ２    ：第２冷却水循環路
ＥＸ    ：予熱器
Ｌ      ：湯水通流路
Ｐ１    ：冷却水循環ポンプ
Ｐ２    ：湯水ポンプ
Ｒ      ：制御装置
Ｔ      ：音響筒
Ｖ５    ：三方流量調整弁
【図１】
0006640017.tif 000006
【図２】
0006640017.tif 000007
【図３】
0006640017.tif 000008
【図４】
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