(57)【要約】　　　（修正有）【課題】この発明が解決しようとする課題は、ピーク負荷に対応できる蒸気発生装置を提供することである。【解決手段】一蒸気を発生させる一次蒸気発生手段２と、この一次蒸気の熱を熱水の状態で蓄え二次蒸気を発生させる蓄熱部３と、この蓄熱部３へ一次蒸気を導入する導入手段４と、この蒸気発生装置１を制御する制御部５とにより構成され、蒸気使用機器が蒸気を必要としないとき、あるいは蒸気の使用量が少ないとき、前記一次蒸気発生手段２により生じた一時蒸気を前記蓄熱部３へ吹き込むことにより蓄熱する。蒸気使用機器が蒸気を多く必要とするときには、蓄熱部３の熱水から二次時蒸気を発生させて前記蒸気使用機器へ供給する。【選択図】　　　　図１
2004060905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次蒸気を発生させる蓄熱部３と、この蓄熱部３へ一次蒸気を導入する導入手段４とを備えたことを特徴とする蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蒸気発生装置に関する。特に、電気を熱源として蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蒸気を供給する蒸気発生装置は、省エネルギーと設備の小型化等の要請から、その能力を最小限に押さえたものとして設置されている。特に、電気を熱源とする蒸気発生装置の場合、電源設備の制約により、蒸気発生量が少なかった。そのため、蒸気の使用状況にピーク負荷があるようなときに対応できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、ピーク負荷に対応できる蒸気発生装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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、二次蒸気を発生させる蓄熱部と、この蓄熱部へ一次蒸気を導入する導入手段とを備えたことを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、蒸気の使用状況にピーク負荷があるようなとき、ピーク負荷に対応する蒸気発生装置において好適に実施することができる。前記蒸気発生装置は、一次蒸気を発生させる一次蒸気発生手段と、この一次蒸気の熱を熱水の状態で蓄え、二次蒸気を発生する蓄熱部と、一次蒸気を前記蓄熱部へ導入する導入手段を備えている。
【０００６】
前記一次蒸気発生手段は、水を貯留する缶体と、この缶体内へ水を供給する給水ポンプと、この缶体内の水位を制御する第一水位制御手段と、この缶体内の水を加熱する加熱手段と、前記缶体内の圧力を検出する第一圧力センサと、一次蒸気を取り出す第一蒸気配管とを備えている。
【０００７】
前記蓄熱部は、熱を蓄える熱媒体として、たとえば水を貯留するように構成されている。前記蓄熱部は、その内部が高温高圧となる圧力容器であるので、その両端部に鏡板を備えた円筒状で縦型のタンク形式に構成するのが好ましい。前記蓄熱部は、この蓄熱部内へ水を供給するための給水手段と、この蓄熱部の内部が所定の水位となるよう制御する第二水位制御手段と、前記蓄熱部内の圧力を検出する第二圧力センサと、前記蓄熱部から発生させた二次蒸気を取り出す第二蒸気配管とを備えている。ここにおいて、前記蓄熱部内の温度を検出する温度センサを設けることも好適である。
【０００８】
前記導入手段は、前記一次蒸気発生手段で発生させた一次蒸気を前記蓄熱部へ供給するように構成されている。すなわち、前記導入手段の入口側は、前記一次側蒸気発生手段と前記第一蒸気配管を介して接続されている。また、前記導入手段の先端部は、前記蓄熱部内の水中に水没するように設けられており、この先端部から前記蓄熱部内へ一次蒸気を噴出するように構成されている。
【０００９】
このような構成の前記蒸気発生装置の作用について説明する。まず、前記一次蒸気発生手段は、前記第一水位制御手段の制御に基づいて、前記給水ポンプの作動により、前記缶体内が所定の水位となるまで給水する。これにより、前記缶体内には、水部と第一蒸気部とが形成される。つぎに、前記第一圧力センサの出力信号に基づいて、前記缶体内を前記加熱手段で加温する。これにより、前記第一蒸気部内に一次蒸気を所定の圧力で発生させる。ここにおいて、一次蒸気の圧力は、できるだけ高圧とするのが蓄熱量を多くすることができるので好ましい。
【００１０】
つぎに、前記蓄熱部の運転開始に際し、蓄熱媒体としての水を前記蓄熱部内へ供給する。具体的に説明すると、前記給水手段を作動させて、前記蓄熱部内が前記第二水位制御手段により所定の水位となるまで水を供給し、所定量の水を貯留する。この第二水位制御手段により、前記蓄熱部内には、貯水部と第二蒸気部とが形成される。
【００１１】
つぎに、前記導入手段を作動させて、前記貯水部内の水中へ一次蒸気を噴出する。そして、前記第二蒸気部内が前記第二圧力センサにより検出される所定の圧力となるまで、一次蒸気を噴出して蓄熱する。ここにおいて、前記第二蒸気部内の圧力は、前記第一蒸気発生手段内の圧力と同じとなるまで蓄熱するのが蓄熱量を最大とすることができるので好ましい。また、前記第二圧力センサに代えて、前記温度センサにより前記貯水部内の温度を検出して、一次蒸気の噴出を制御することも好適である。
【００１２】
そして、一次蒸気は、蓄熱に伴ない熱量が水に奪われるので、凝縮してドレンとなり、前記貯水部内に溜まる。このドレンは、前記第二水位制御手段の作動（前記蓄熱部内を所定の水位とする作動，たとえばスチームトラップによるドレンを排出するような作動）により、前記蓄熱部から排出され、前記貯水部の水位は、一定に維持される。すなわち、前記蓄熱部は、運転開始時に水を供給するのみで、運転が始まると、それ以降は再供給しなくても、前記貯水部内の水位は、ドレンにより補給されるので、所定の水位に維持される。
【００１３】
そして、蒸気使用機器の運転に際し、前記蒸気発生装置は、前記蒸気使用機器が蒸気を必要としないとき、あるいは蒸気の使用量が少ないとき、前記一次蒸気発生手段により生成した一次蒸気を前記蓄熱部へ吹き込むことにより蓄熱する。一次蒸気は、前記貯水部内の水中へ導入され、凝縮してドレンとなり、内部の水とともに高温高圧の状態となる。すなわち、高圧の一次蒸気を高温高圧の，いわゆる熱水の状態で溜めておく。
【００１４】
そして、前記蒸気使用機器が蒸気を多く必要とするとき、前記熱水から低圧の二次蒸気を圧力差を利用して発生させる。具体的に説明すると、前記蒸気使用機器が蒸気を多く必要とするときには、前記一次蒸気の供給だけでは、前記第二蒸気部内の圧力が低下する。すると、前記蓄熱部内において、前記熱水は、高圧の一次蒸気を前記熱水の状態で溜めていた状態からその保有熱により圧力差分だけ自己蒸発する。そして、この自己蒸発により、前記第二蒸気部において二次蒸気が生成され、これを前記蒸気使用機器へ供給する。
【００１５】
ここにおいて、二次蒸気を発生させるのと並行して、前記一次蒸気発生手段の作動も継続することも好適である。すなわち、一次蒸気と二次蒸気をともに、前記蒸気使用機器へ供給することも好適である。したがって、前記蒸気使用機器は、ピーク負荷があっても安定して運転を行うことができる。
【００１６】
また、一次蒸気の供給が停電等によりできないとき、応急的に蓄熱していた熱量により前記熱水から二次蒸気を発生させて供給することもできる。
【００１７】
以上のように、この実施の形態によれば、ピーク負荷に対応できる蒸気発生装置を提供することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、この発明の具体的な実施例について、図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る蒸気発生装置の概略構成を示す説明図である。図１において、電気を熱源として蒸気を発生させる蒸気発生装置１は、一次蒸気を発生させる一次蒸気発生手段２と、この一次蒸気の熱を熱水の状態で蓄え、二次蒸気を発生する蓄熱部３と、一次蒸気を前記蓄熱部３へ導入する導入手段４と、この蒸気発生装置を制御する制御器５とにより構成されている。
【００１９】
前記一次蒸気発生手段２は、水を貯留する缶体６と、この缶体６内へ水を供給する給水ポンプ７と、前記缶体６内の水位を制御する第一水位制御手段８と、前記缶体６内の水を加熱する加熱手段であるヒータ９と、前記缶体６内の圧力を検出する第一圧力センサ１０と、一次蒸気を取り出す第一蒸気配管１１とを備えている。
【００２０】
前記缶体６の底部１２には、第一給水ライン１３が接続されており、この第一給水ライン１３には、前記缶体６側から順に逆止弁１４と前記給水ポンプ７とが設けられている。前記第一水位制御手段８は、たとえば電極棒（図示省略）による水位制御を行い、前記缶体６内の水位を所定の制御幅でもって制御するように構成されている。前記第一水位制御手段８の制御により、前記缶体６内には、水部１５と第一蒸気部１６とが形成される。前記ヒータ９は、電気を熱源としており、前記水部１５内の水中にその伝熱部（符号省略）が配置されている。前記第一圧力センサ１０は、前記第一蒸気部１６内の圧力を検出するように設けられている。また、前記第一蒸気配管１１は、前記第一蒸気部１６と連通するように設けられている。
【００２１】
前記蓄熱部３は、熱を蓄える熱媒体として、たとえば水を貯留する圧力容器１７と、この蓄熱部３内へ水を供給するための給水手段である給水バルブ１８と、この蓄熱部３の内部が所定の水位となるよう制御する第二水位制御手段であるスチームトラップ１９と、前記蓄熱部３内の圧力を検出する第二圧力センサ２０と、前記蓄熱部３から発生させた二次蒸気を取り出す第二蒸気配管２１とを備えている。
【００２２】
前記圧力容器１７は、その両端部（符号省略）に鏡板（符号省略）を備えた円筒状で縦型のタンク形式に構成されている。前記圧力容器１７の下端部２２には、第二給水ライン２３が接続されており、この第二給水ライン２３には、前記給水バルブ１８が設けられている。ここにおいて、前記第二給水ライン２３の上流側と前記第一給水ライン１３の上流側とは、合流して純水供給装置（図示省略）または軟水供給装置（図示省略）と接続されている。
【００２３】
また、前記圧力容器１７のほぼ２／３の高さである位置の側部２４には、排水ライン２５が接続されており、この排水ライン２５には、前記スチームトラップ１９が設けられている。このスチームトラップ１９は、蒸気は排出しないが、水および蒸気が凝縮したドレンを排出する作用をなすように構成されている。このスチームトラップ１９による水位制御を行うことにより、前記圧力容器１７内には、貯水部２６と第二蒸気部２７とが形成される。そして、前記第二圧力センサ２０は、前記第二蒸気部２７内の圧力を検出するように設けられている。また、前記第二蒸気配管２１は、前記第二蒸気部２７と連通するように設けられている。前記第二蒸気配管２１には、蒸気使用機器（図示省略）への蒸気の供給を制御する蒸気バルブ２８が設けられている。
【００２４】
前記導入手段４は、前記一次蒸気発生手段２で発生させた一次蒸気を前記第一蒸気配管１１を介して、前記蓄熱部３へ供給するように構成されている。前記導入手段４は、一次蒸気の導入を制御する導入バルブ２９と、前記貯水部２６内へ一次蒸気を噴出するパイプ３０とにより構成されている。
【００２５】
前記導入バルブ２９は、前記第一蒸気配管１１に設けられており、前記パイプ３０と接続されている。前記パイプ３０は、前記圧力容器１７の側面下部３１において、前記貯水部２６内の水中に水没するようにほぼ水平に設けられており、多数の蒸気の噴出孔３２，３２，…を備えている。そして、前記各噴出孔３２は、蒸気の噴出時に発生する騒音を小さくするため、小径なものとして穿設されており、前記パイプ３０の周面部（符号省略）に多数穿設されている。
【００２６】
そして、前記パイプ３０において、前記各噴出孔３２を穿設した部分の長手方向の長さは、前記圧力容器１７内に満遍なく一次蒸気を噴出することができる長さであり、前記圧力容器１７の直径より若干短い長さとしている。ここにおいて、前記長手方向の長さは、実施に応じ、適宜な長さ（たとえば、前記圧力容器１７の直径の約半分の長さ）のものとして選定することも好適である。そして、前記各噴出孔３２から前記貯水部２６内へ一次蒸気を噴出するように構成されている。
【００２７】
前記制御器５は、前記給水ポンプ７，前記第一水位制御手段８，前記ヒータ９，前記第一圧力センサ１０，前記給水バルブ１８，前記第二圧力センサ２０，前記蒸気バルブ２８および前記導入バルブ２９とそれぞれ回線３３を介して接続されている。
【００２８】
このような構成の前記蒸気発生装置１の作用について説明する。まず、前記一次蒸気発生手段２の作用について説明すると、前記制御器５は、前記給水ポンプ７を作動させ、前記缶体６内が前記第一水位制御手段８により検出される所定の水位となるまで給水する。つぎに、前記第一圧力センサ１０の出力信号に基づいて、前記水部１５内を前記ヒータ９で加温する。これにより、前記第一蒸気部１６内に高圧，たとえば０．９ＭＰａの一次蒸気を発生させる。
【００２９】
つぎに、前記蓄熱部３に蓄熱する作用について説明すると、前記蓄熱部３の運転開始に際し、まず前記給水バルブ１８を開いて、前記貯水部２６内が前記スチームトラップ１９の作動により決められる所定の水位となるまで水を供給し、所定量の水を貯留する。
【００３０】
つぎに、前記導入手段４を作動させて、前記貯水部２６内の水中へ一次蒸気を噴出する。前記第二蒸気部２７内が前記第二圧力センサ２０により検出される所定の圧力（前記第一蒸気発生手段２内と同じ圧力が好ましい。）となるまで、前記導入バルブ２９を開いて、一次蒸気を前記各噴出孔３２から噴出して蓄熱する。すなわち、高圧の一次蒸気を高温高圧の，いわゆる熱水の状態で溜めておく。
【００３１】
ここにおいて、一次蒸気は、蓄熱に伴ない熱量が水に奪われるので、凝縮してドレンとなり、前記貯水部２６内に溜まる。このドレンは、前記スチームトラップ１９の作動（前記蓄熱部３内を所定の水位とする作動）により、前記蓄熱部３から排出され、前記貯水部２６の水位は、一定に維持される。すなわち、前記蓄熱部３は、運転開始時に水を供給するのみで、運転が始まると、それ以降は再供給しなくても、前記貯水部２６内の水位は、ドレンにより補給されるので、所定の水位に維持される。
【００３２】
そして、前記蒸気発生装置１は、前記蒸気使用機器が蒸気を必要としないとき、あるいは蒸気の使用量が少ないとき、前記一次蒸気発生手段２により生成した一次蒸気を前記蓄熱部３へ吹き込むことにより蓄熱する。一次蒸気は、前記貯水部２６内の水中へ導入され、凝縮してドレンとなり、内部の水とともに高温高圧の状態となる。これにより、前記蓄熱部３には、熱水の状態で多量の熱が蓄えられる。そして、前記制御器５は、前記第二蒸気部２７内の圧力が所定の圧力値となると、前記導入バルブ２９を閉じる。これ以降は、この制御を繰り返し、前記第二蒸気部２７内の圧力を維持し蓄熱する。
【００３３】
つぎに、蓄熱した熱量を放熱する作用について説明すると、前記蒸気使用機器が蒸気を必要とするとき、前記熱水から低圧の二次蒸気を圧力差を利用して発生させる。すなわち、二次蒸気として蓄熱した熱を放熱する。具体的に説明すると、前記蒸気使用機器が蒸気を多く必要とするときには、前記一次蒸気の供給だけでは、前記第二蒸気部２７内の圧力が低下する。すると、前記熱水は、その保有熱により前記貯水部２６と前記第二蒸気部２７との圧力差分だけ自己蒸発する。そして、この自己蒸発により、前記第二蒸気部２７内へ前記熱水から二次蒸気を発生させて、この二次蒸気を前記蒸気使用機器へ供給する。
【００３４】
ここにおいて、二次蒸気を発生させるのと並行して、前記一次蒸気発生手段２の作動も継続する。すなわち、一次蒸気を前記蓄熱部３を経由して二次蒸気とともに前記蒸気使用機器へ供給する。したがって、前記蒸気使用機器は、ピーク負荷があっても安定して運転を行うことができる。
【００３５】
また、一次蒸気の供給が停電等によりできないとき、応急的に、前記蓄熱部３内に蓄熱していた熱量により、二次蒸気を前記蒸気使用機器へ供給することもできる。
【００３６】
さらに、前記蓄熱部３のメンテナンス時等においては、この蓄熱部３をバイパスして、一次蒸気が直接、前記蒸気使用機器へ供給されるようにすることもできる。たとえば、前記導入バルブ２９の上流側の前記第一蒸気配管１１と、前記蒸気バルブ２８の下流側の前記第二蒸気配管２１とを連通する配管等（図示省略）を設けることも好適である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ピーク負荷に対応できる蒸気発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る蒸気発生装置の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
３　蓄熱部
４　導入手段
【図１】
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