CN102472483A - 蒸汽供给装置 - Google Patents

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Abstract

该蒸汽供给装置在高压蒸汽产生锅炉（19）的蒸汽出口（19a）上连接蒸汽注射器（20）的蒸汽入口（20a）。在蒸汽注射器（20）的吸入口（20b）上连接太阳能集热器（22），在吐出口（20c）上连接蒸汽使用设备（25）。通过由高压蒸汽产生锅炉（19）产生的高压、高温的蒸汽（27）驱动蒸汽注射器（20），吸入口（20b）的压力下降。在随着吸入口（20b）的压力下降而被减压的太阳能集热器（22）的内部，通过太阳光（24）的照射而被升温的水在不到100℃下沸腾、蒸发，产生低压、低温的蒸汽（28）。将蒸汽（28）向蒸汽注射器（20）导引，通过与由高压蒸汽产生锅炉（19）产生的高压、高温的蒸汽（27）混合，生成中压、中温的蒸汽（27a）。通过将蒸汽（27a）向蒸汽使用设备（25）供给，使高压蒸汽产生锅炉（19）中的蒸汽产生量降低。

Description

蒸汽供给装置
本申请基于2009年7月10日在日本提出申请的特愿2009－163385号主张优先权，这里引用其内容。
技术领域
本发明涉及蒸汽供给装置。更详细地讲，涉及为了供给在工厂或建筑物等中使用的蒸汽（工艺蒸汽）而使用的蒸汽供给装置。
背景技术
在工厂或建筑物等中使用利用蒸汽（水蒸汽）或其热的蒸汽使用设备的情况下，作为蒸汽（工艺蒸汽）的供给源，一般广泛地使用小型的贯流锅炉那样的锅炉。
在工厂或建筑物等中使用的蒸汽使用设备中，根据蒸汽的使用目的，对应供给的蒸汽要求的压力及温度的条件是各种各样的。但是，通常上述锅炉不是对应于各个蒸汽使用设备要求的蒸汽的压力及温度条件的蒸汽产生能力，以通用的规格产品化的情况较多。在通用的规格中，鉴于通过法令的限制等而规定，以使其产生例如最高压力（仪表压力）为约1MPa、约180℃等的蒸汽等、产生某一定的温度及压力条件的蒸汽。
为此，在对在工厂或建筑物等中使用的蒸汽使用设备供给蒸汽的情况下，以往使用具备超过由该蒸汽使用设备要求的蒸汽的压力及温度条件的规格的锅炉。将由该锅炉产生的蒸汽减压、降温到由蒸汽使用设备要求的规定的压力及温度条件后向蒸汽使用设备供给。在图6中表示以往使用的蒸汽供给手法的一例。在以往的蒸汽供给手法中，如图6所示，在锅炉1的蒸汽出口1a的下游侧连接需要的减压阀2。将由蒸汽锅炉1产生的例如约1MPa、约180℃的蒸汽3使用减压阀2适当减压，减压、降温到例如0.2MPa、130℃等的符合由蒸汽使用设备4要求的规定的压力及温度条件的压力及温度。将该减压、降温后的蒸汽（工艺蒸汽）3a向蒸汽使用设备4供给。
此外，作为工厂等中的工艺蒸汽的产生方法，以往提出了图7所示的方法（例如参照专利文献1）。在图7所示的工艺蒸汽产生方法中，使用发电机5、发电机5驱动用的内燃机6、将内燃机6的排热回收而产生蒸汽的蒸汽产生部7、蒸汽产生锅炉8、和将由该蒸汽产生锅炉8产生的高压蒸汽9作为驱动流、将由蒸汽产生部7产生的低压蒸汽10作为二次流的喷射器（注射器）11。将驱动发电机5而产生电力时的内燃机6的排热回收，由蒸汽产生部7产生低压蒸汽10。低压蒸汽10被喷射器11吸引，与来自蒸汽产生锅炉8的高压蒸汽9混合。通过低压蒸汽10与高压蒸汽9的混合，生成工艺蒸汽12。
作为利用发动机的排热产生低压蒸汽的方法，除此以外还在专利文献2中提出了热电联供的气化冷却发动机。在专利文献2中提出的气化冷却发动机中，通过燃气发动机的排气气体与水的热交换，生成高压蒸汽。在输送高压蒸汽的高压蒸汽线路中配置蒸汽喷射器。将蒸汽喷射器与设在发动机外周部的水套部连接。在水套部上连接着供水管，被供给发动机冷却水。供给到水套部中的发动机冷却水通过将发动机冷却而被升温。如果高压蒸汽通过蒸汽喷射器，则蒸汽喷射器成为负压，与蒸汽喷射器连接的水套部内成为大气压以下的减压状态。如果水套部内成为减压状态，则通过将发动机冷却而升温的冷却水气化，成为蒸汽。该冷却水蒸汽被蒸汽喷射器吸引，与高压蒸汽混合而生成中压蒸汽。
此外，在专利文献3中，提出了热电联供系统的综合效率的提高方法。在专利文献3中提出的方法通过与在专利文献2中提出的气化冷却发动机同样的方法生成中压的蒸汽。即，使用往复式发动机的废热，由废热蒸汽锅炉生成高压蒸汽。将由废热蒸汽锅炉生成的高压蒸汽供给到蒸汽喷射器中。蒸汽喷射器连接在减压蒸发器上。对于减压蒸发器，供给通过与将往复式发动机冷却后的冷却水的热交换得到的温水。如果高压蒸汽通过蒸汽喷射器，则蒸汽喷射器成为负压，与蒸汽喷射器连接的减压蒸发器内部被减压。如果减压蒸发器内部成为减压状态，则被供给到减压蒸发器内的温水气化而成为蒸汽。该温水水蒸汽被蒸汽喷射器吸引，与高压蒸汽混合，生成中压蒸汽。
在专利文献1到专利文献3中提出的方法中，作为用来产生低压蒸汽的热源，利用发动机等内燃机的排热。这里，作为用来产生低压蒸汽的热源，可以考虑利用太阳能等的自然能量。作为使用太阳能作为热源的设备，以往提出了太阳能热水器（例如参照专利文献4）。在图8中表示这样的太阳能热水器的一例。图8所示的太阳能热水器具备热水储存槽13、设在热水储存槽13的内部的热交换器14、在热水储存槽13的下方通过热媒体的蒸汽产生用的高温集热器15和低温集热器16。热交换器14的出口的配管被向两个方向分支，一个连接在高温集热器15的入口上，另一个经由膨胀机构17连接在低温集热器16的入口上。在高温集热器15的出口上连接着喷射器（注射器）18的入口。喷射器18的低压产生用的吸入口连接在低温集热器16的出口上。进而，喷射器18的出口连接在热交换器14的入口上。
在图8所示的太阳能热水器中，通常液化的热媒体通过自重而积存在高温集热器15的底部。如果对太阳能热水器照射太阳光，则在高温集热器15中上述热媒体蒸发而成为高温、高压的蒸汽，流入到喷射器18中。如果高温、高压的蒸汽流入到喷射器18中，则连接在该喷射器18的吸入口上的低温集热器16被减压，其内部的蒸汽被吸入到喷射器18中。被吸入到喷射器18中的蒸汽与由高温集热器15产生的高温、高压的蒸汽混合。混合后的蒸汽流通过喷射器18的出口进入到热交换器14中而冷凝液化。此时产生的冷凝热使热水储存槽13的水温上升而进行蓄热。
专利文献1：特开昭59－196956号公报
专利文献2：日本特许第2942851号公报
专利文献3：特开2002－4943号公报
专利文献4：特公昭63－13113号公报。
发明内容
为了产生向在工厂或建筑物等中使用的蒸汽使用设备供给的蒸汽（工艺蒸汽）而使用的锅炉通过化石燃料的燃烧而生成蒸汽。即，为了进行得到100℃～200℃左右的温度的蒸汽的低温加热而使化石燃料燃烧，所以难以提高能量效率。
因此，希望在将符合向在工厂或建筑物等中使用的蒸汽使用设备要求的规定的压力及温度条件的压力及温度的蒸汽（工艺蒸汽）供给需要量的同时、抑制作为该蒸汽产生装置使用的上述锅炉中的燃料消耗量。由此，希望实现蒸汽产生装置的运转成本的削减化、并进一步降低CO2排出量。
但是，如图6所示，在使由锅炉1产生的蒸汽3的压力和温度经由减压阀2减压、降温到与由作为使用目的地的蒸汽使用设备4要求的规定的压力及温度条件对应的压力及温度后、使该减压、降温后的蒸汽（工艺蒸汽）3a向蒸汽使用设备供给的手法中，相当于由小型的锅炉1产生的蒸汽具有的压力及温度与在由减压阀2减压、降温后得到的蒸汽（工艺蒸汽）3a的规定的压力及温度的差量的能量成为浪费。
在图7所示的工厂等中的工艺蒸汽的产生方法中，用来将发电机5驱动用的内燃机6的排热回收而产生低压蒸汽10的蒸汽产生部7是必须的。因此，有仅能够在产生能够用于蒸汽产生用的排热的工厂等中应用的问题。
在由专利文献2或专利文献3提出的方法中，通过高压蒸汽通过蒸汽喷射器时的减压作用而生成低压蒸汽，将高压蒸汽与低压蒸汽混合而生成中压蒸汽。因此，具有能够改善对于热源的蒸汽产生效率的优点。但是，这些方法都以热电联供系统的效率改善为对象。因此，有仅能够在使用热电联供系统的工厂等中应用的问题。进而，在由专利文献2或专利文献3提出的方法中，通过燃气发动机或往复式发动机的排热生成高压蒸汽。因此，高压蒸汽的产生效率与锅炉相比原本就较低。并且，如果仅为了蒸汽供给而使用这些方法，则反而运转成本及CO2排出量增加，不利于课题的解决。
此外，图8所示的太阳能热水器是用来使用氟利昂等作为热媒体、使热水储存槽13内的水温上升而得到温水的，并不是能够产生可向在工厂或建筑物等中使用的各种蒸汽使用设备供给的蒸汽的。进而，作为高温集热器15，需要使用真空管形集热器或具有双重透过体的平板形集热器这样的复杂的结构的集热器，所以有成本增大的问题。
另外，虽然以太阳能为热源能够将水加热到100℃以上，但在此情况下，防止从吸收太阳能而加热的水向大气中的热的扩散变得重要。因此，在集热器中需要高度的绝热构造，因而，有该集热器的构造复杂化而成本增大的问题。
并且，上述太阳能热水器得到的热量较大地依存于天气。因此，在工厂等中作为热源使用的情况下，另外需要即使是没有日照的日子也能够100%供给由该工厂等要求的热量的后备用的热源。因而，也有设备成本增大的问题。
本发明提供一种即使是不发生能够用于蒸汽产生那样的排热的工厂或建筑物等的使用目的地、也能够向在该使用目的地使用的各种蒸汽使用设备供给需要量的与所要求的规定的压力及温度条件符合的压力及温度的蒸汽（工艺蒸汽）、并且能够实现设备成本及运转成本的削减化的蒸汽供给装置。
根据本发明的第1方式，有关本发明的蒸汽供给装置，具备：蒸汽产生装置；蒸汽注射器，蒸汽入口连接在上述蒸汽产生装置的蒸汽出口上；集热器，连接在上述蒸汽注射器的吸入口上，在内部储存水，通过自然能量使上述水升温；蒸汽使用设备，连接在上述蒸汽注射器的吐出口上；上述蒸汽注射器被用由上述蒸汽产生装置产生的蒸汽驱动；通过上述蒸汽注射器的驱动，将上述集热器内减压，在上述集热器内生成蒸汽；将从上述蒸汽产生装置供给的蒸汽、和在上述集热器内生成的蒸汽在上述蒸汽注射器中混合，向上述蒸汽使用设备供给。
根据本发明的第2方式，上述蒸汽产生装置具备能够供给由上述蒸汽使用设备要求的全部蒸汽量的能力。
根据本发明的第3方式，上述蒸汽产生装置是高压蒸汽产生锅炉。
根据本发明的第4方式，上述集热器是太阳能集热器。
根据本发明的第5方式，上述太阳能集热器是使通过太阳能的吸收而升温的热媒循环的闭循环形式的太阳能集热器，使上述热媒循环，使储存在内部的水升温。
有关本发明的蒸汽供给装置发挥以下那样的良好的效果。
（1）有关本发明的蒸汽供给装置，具备：蒸汽产生装置；蒸汽注射器，蒸汽入口连接在上述蒸汽产生装置的蒸汽出口上；集热器，连接在上述蒸汽注射器的吸入口上，在内部储存水，通过自然能量使上述水升温；蒸汽使用设备，连接在上述蒸汽注射器的吐出口上；上述蒸汽注射器被用由上述蒸汽产生装置产生的蒸汽驱动；通过上述蒸汽注射器的驱动，将上述集热器内减压，在上述集热器内生成蒸汽；将从上述蒸汽产生装置供给的蒸汽、和在上述集热器内生成的蒸汽在上述蒸汽注射器中混合，向上述蒸汽使用设备供给。因此，能够使由蒸汽产生装置产生的蒸汽的量比蒸汽使用设备要求的蒸汽量少。由此，能够实现向该蒸汽使用设备供给对应于要求量的蒸汽时的上述蒸汽产生装置的运转成本的削减化。
（2）即使是不发生能够用于蒸汽产生那样的排热的工厂或建筑物等的蒸汽使用设备，也能够向该蒸汽使用设备对应于要求量而供给对应于所要求的压力及温度条件的压力及温度的蒸汽。
（3）上述集热器为了能够通过减压而使储存的水沸腾、蒸发，只要满足（i）能够储存水、（ii）具备即使将内部减压也不会变形的程度的强度、（iii）能够将在水的蒸发时作为蒸发热夺去的热通过与周围环境的热交换来集热的条件就可以。因而，在集热器中不需要复杂的构造及高度的绝热构造，能够削减该集热器所需要的成本。
（4）有关本发明的蒸汽供给装置具备的蒸汽产生装置具备能够供给由连接在蒸汽注射器的吐出侧的蒸汽使用设备要求的全部蒸汽量的能力。由此，在因天气等的影响而预计不能由上述集热器进行与周围环境的热交换、该集热器中的蒸汽的产生量下降的情况下，通过使上述蒸汽产生装置的蒸汽产生量增加，能够容易地供给所要求的全部蒸汽量。因此，不另外需要后备用的蒸汽产生设备，能够期待降低设备成本的效果。
（5）因而，能够实现在工厂或建筑物等中使用的蒸汽（工艺蒸汽）的供给所需要的设备成本及运转成本的削减化。
（6）通过做成使蒸汽产生装置为高压蒸汽产生锅炉的结构，能够容易地实现具有上述（1）、（2）、（3）、（4）、（5）的效果的蒸汽供给装置的结构。
（7）通过使集热器为太阳能集热器，当在太阳能集热器上照射太阳光时能够使该太阳能集热器的内部的水升温。因此，在蒸汽注射器的驱动时被减压的上述太阳能集热器的内部，能够使上述升温的水效率良好地沸腾、蒸发而产生许多蒸汽。由此，能够将由该太阳能集热器产生的蒸汽向上述蒸汽注射器导引、较多地混合到由蒸汽产生装置产生的蒸汽中。这样，在向需要的蒸汽使用设备供给符合要求量的量的蒸汽的情况下，能够进一步削减由上述蒸汽产生装置产生的蒸汽量。由此，能够进一步降低该蒸汽产生装置的燃料消耗量、实现运转成本的进一步的削减化。
（8）通过将太阳能集热器做成循环利用通过太阳能的吸收而升温的热媒、使储存在蒸发器的内部的水升温的闭循环形式的结构，能够将太阳能集热器的太阳能的集热功能和蒸发功能分开。因此，能够将使上述热媒吸收太阳能的部分和上述蒸发器分别向太阳能的集热功能和蒸发功能最适合地设计。进而，通过将上述太阳能集热器做成闭循环形式，在使上述热媒吸收太阳能的部分中不再使水直接蒸发。因此，能够将在该部分中发生水垢的危险防止于未然，能够将担心水垢的发生的部位限定于上述蒸发器。由此，能够将该蒸发器预先设计为使其容易进行水垢发生时的维护，能够期待将水垢发生时的维护所需要的工夫削减的效果。
附图说明
图1是表示本发明的蒸汽供给装置的一实施方式的概要图。
图2是表示本发明的另一实施方式的概要图。
图3是表示本发明的再另一实施方式的概要图。
图4是表示有关本发明的实施方式的蒸汽供给装置的运转结果的一例的图。
图5是表示有关本发明的实施方式的蒸汽供给装置的性能预测模拟的结果的图。
图6是表示以往的蒸汽供给手法的一例的概要的图。
图7是表示以往提出的工厂等中的工艺蒸汽的产生方法的概要图。
图8是表示以往提出的太阳能热水器的一例的概要图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用来实施本发明的方式。
在图1中表示本发明的蒸汽供给装置的一实施方式。
在作为产生高压、高温的蒸汽的蒸汽产生装置的高压蒸汽产生锅炉19的蒸汽出口19a上，经由蒸汽线路21连接着蒸汽注射器20的蒸汽入口20a。
在蒸汽注射器20的吸入口20b上，经由吸入线路23连接着用来通过周围环境的热使水升温的作为集热器的太阳能集热器22。太阳能集热器22设置为，能够将即使将内部减压也能够保持形状的中空的容器暴露在太阳光24下。太阳能集热器22能够在该容器中储存水，如果照射太阳光24，则能够通过该太阳光24拥有的能量的吸收使储存在上述容器内的水升温。另外，太阳能集热器22在通过太阳光24拥有的能量使水升温的功能上，优选的是受光太阳光24的面积尽可能大。此外，如后所述，太阳能集热器22从提高在随着蒸汽注射器20带来的吸引而被减压的容器内部使水蒸发时的效率的观点看，优选的是做成储存在容器内部的水的表面积尽可能大那样的容器形状。
在蒸汽注射器20的吐出口20c上，经由蒸汽供给线路26连接着蒸汽使用设备25。作为蒸汽使用设备25，使用要求比由高压蒸汽产生锅炉19产生的高压、高温的蒸汽27的压力及温度低的压力及温度条件的蒸汽（工艺蒸汽）27a的设备。
换言之，高压蒸汽产生锅炉19具备能够供给由蒸汽使用设备25要求的全部蒸汽量的能力。
在图1中，附图标记28表示由太阳能集热器22产生的蒸汽。此外，附图标记29表示设在吸入线路23上的截止阀。
在使用有关本实施方式的蒸汽供给装置的情况下，设置太阳能集热器22以对太阳能集热器22照射太阳光24。并且，储存在该太阳能集热器22的内部的水吸收被照射的太阳光24的能量而升温。
如果在此状态下使高压蒸汽产生锅炉19运转，则由高压蒸汽产生锅炉19生成的蒸汽27从蒸汽出口19a经过蒸汽线路21被导引到蒸汽注射器20的蒸汽入口20a中。当从该蒸汽入口20a流入的蒸汽27向吐出口20c侧通过时驱动蒸汽注射器20。如果进行蒸汽注射器20的驱动，则发生吸入口20b的压力下降。
如果通过蒸汽注射器20的驱动而发生吸入口20b的压力下降，则连接在吸入口20b上的太阳能集热器22的内部成为减压（低压）状态。如果太阳能集热器22的内部成为减压状态，则在该太阳能集热器22的内部，即使通过太阳光24的能量升温的水的温度不到作为1个大气压下的沸点的100℃也发生沸腾、蒸发，生成蒸汽28。于是，在该减压的太阳能集热器22的内部产生的蒸汽28被向蒸汽注射器20的吸入口20b连续地吸入。在该蒸汽注射器20中，进行从高压蒸汽产生锅炉19向蒸汽入口20a流入的高压、高温的蒸汽27与从太阳能集热器22向吸入口20b吸入的低压、低温的蒸汽28的混合，生成中压、中温的蒸汽27a。将通过该混合生成的中压、中温的蒸汽27a在比由高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27的量增量了混合由太阳能集热器22产生的蒸汽28的量的状态下，从吐出口20c通过蒸汽供给线路26向蒸汽使用设备25供给。
因而，由高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27的量是比由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量少的量就可以。因此，使高压蒸汽产生锅炉19的运转所需要的燃料的量比产生由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量的全部量的情况降低。
可是，在因天气的影响等而对太阳能集热器22没有太阳光24的照射、或者太阳光24的照射量较少的情况下，不再由太阳能集热器22充分地进行水的升温。
在此情况下，即使使高压蒸汽产生锅炉19运转、通过从该高压蒸汽产生锅炉19供给的高压、高温的蒸汽27驱动蒸汽注射器20，在起因于在吸入口20b发生的压力下降而被减压的太阳能集热器22的内部也不能充分进行水的沸腾、蒸发。由此，从太阳能集热器22向蒸汽注射器20的吸入口20b吸入的低压、低温的蒸汽28的量、即由蒸汽注射器20混入到从高压蒸汽产生锅炉19供给的蒸汽27中的蒸汽28的量减少。
在此情况下，只要加强高压蒸汽产生锅炉19的运转、增加由该高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27的量、以填补从太阳能集热器22向蒸汽注射器20吸入的低压、低温的蒸汽28的减少量就可以。
此外，在完全没有对太阳能集热器22的太阳光24的照射的情况、或在冬季等中完全不能期待太阳能集热器22中的水的升温的情况下，即使驱动蒸汽注射器20，也几乎不发生在太阳能集热器22的内部的水的沸腾、蒸发。在这样的情况下，也可以使吸入线路23上的截止阀29关闭、在此状态下运转高压蒸汽产生锅炉19、以使得通过由该高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27能够维持由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量的全部量。
这样，将由高压蒸汽产生锅炉19生成的蒸汽27在根据通过蒸汽注射器20时的压力损失减压、降温的状态下，向蒸汽使用设备25以与其要求量相称的蒸汽量供给。
这样，根据有关本实施方式的蒸汽供给装置，在对太阳能集热器22照射太阳光24、由该太阳能集热器22进行水的升温的情况下，能够使由高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27的量比蒸汽使用设备25要求的蒸汽量少。由此，能够减少向蒸汽使用设备25供给对应于要求量的蒸汽27a时的高压蒸汽产生锅炉19的燃料消耗量，能够实现运转成本的削减化。
此外，即使是不发生能够用于蒸汽产生那样的排热的工厂或建筑物等，也能够向蒸汽使用设备25根据要求量供给与所要求的规定的压力及温度条件符合的压力及温度的蒸汽27a。
太阳能集热器22只要能够通过被照射的太阳光24使储存在内部的水升温到在随着蒸汽注射器20的驱动带来的吸入口20b的压力下降而该太阳能集热器22的内部被减压时能够沸腾、蒸发的温度就可以。因此，不特别需要高度的绝热构造。由此，作为太阳能集热器22，只要能够储存水并且具备即使将内部减压也不变形的程度的强度就可以，不需要做成高价的玻璃制、或做成复杂的构造。例如可以使用内部空间被以需要的间隔并列配置的肋加强的树脂制的中空面板等作为太阳能集热器22。因此，能够使太阳能集热器22所需要的成本与以往一般使用的太阳能集热器相比大幅削减。
即使在因天气等的影响而太阳能集热器22中的蒸汽28的产生量下降、或预计没有蒸汽28的产生的情况下，也能够通过加强原本具备能够供给由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量的全部量的能力的高压蒸汽产生锅炉19的运转，向蒸汽使用设备25供给对应于要求量的蒸汽。因而，不另外需要后备用的蒸汽产生设备。
因而，通过为在工厂或建筑物等中使用的蒸汽（工艺蒸汽）的供给用而采用有关本实施方式的蒸汽供给装置，能够实现设备成本及运转成本的削减化。
接着，作为本发明的另一实施方式，在图2中表示图1所示的实施方式的应用例。在图2所示的蒸汽供给装置中，从将高压蒸汽产生锅炉19的蒸汽出口19a与蒸汽注射器20的蒸汽入口20a连接的蒸汽线路21的中途位置，分支设置有从上游侧起依次具备开闭阀31和减压阀32的旁通线路30。旁通线路30的下游侧端部连接在将蒸汽注射器20的吐出口20c与蒸汽使用设备连接的蒸汽供给线路26的中途位置上。
进而，在蒸汽线路21中的比旁通线路30的分支部位靠下游侧，设有截止阀33。
在图2所示的蒸汽供给装置中，省略了图1所示的吸入线路23上的截止阀29。其他结构与图1所示的结构是同样的，对于相同的部分赋予相同的附图标记。
在使用本实施方式的蒸汽供给装置的情况下，预先将蒸汽线路21上的截止阀33打开。将旁通线路30上的开闭阀31关闭。
此外，对太阳能集热器22照射太阳光24。由此，储存在太阳能集热器22的内部的水吸收被照射的太阳光24的能量而升温。
如果在此状态下使高压蒸汽产生锅炉19运转，则与图1的实施方式的蒸汽供给装置同样，通过由高压蒸汽产生锅炉19生成的蒸汽27驱动蒸汽注射器20，在随着吸入口20b的压力下降而被减压的太阳能集热器22的内部，在太阳光24作用下升温的水沸腾、蒸发。此时生成的蒸汽28被向蒸汽注射器20的吸入口20b连续地吸入。将吸入的蒸汽28在蒸汽注射器20中与来自高压蒸汽产生锅炉19的高压、高温的蒸汽27混合。将通过在蒸汽27中混合蒸汽28而增量的中压、中温的蒸汽27a从蒸汽注射器20的吐出口20c吐出，通过蒸汽供给线路26向蒸汽使用设备25供给。
在此情况下，能够使由高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27的量比由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量少。因此，与图1所示的实施方式同样，能够削减高压蒸汽产生锅炉19的燃料消耗量、实现运转成本的降低化。
另一方面，在因天气的影响等而在太阳能集热器22上没有太阳光24的照射、或者太阳光24的照射量较少、没有由太阳能集热器22充分进行水的升温的情况下，使蒸汽线路21上的截止阀33关闭，并且将旁通线路30上的开闭阀31开放。在此状态下，使高压蒸汽产生锅炉19运转，以使得能够通过由该高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27供给由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量的全部量。由此，由高压蒸汽产生锅炉19生成的蒸汽27如图2中用双点划线表示那样，其全部量经过从蒸汽线路21的中途位置分支的带有减压阀32的旁通线路30、和蒸汽供给线路26，被向蒸汽使用设备25供给。因而，通过将设在旁通线路30上的减压阀32预先根据由蒸汽使用设备25要求的蒸汽的压力及温度条件适当调节，能够将由减压阀32可靠地调节为与由蒸汽使用设备25要求的蒸汽的压力及温度条件一致的压力及温度的蒸汽27向蒸汽使用设备25供给。
因而，根据本实施方式，也能够得到与上述实施方式同样的效果。
接着，作为本发明的再另一实施方式，在图3中表示图1的实施方式的另一应用例。图3所示的蒸汽供给装置是将在图1所示的蒸汽供给装置中具备的太阳能集热器22替换为太阳能集热器34的结构。图1所示的太阳能集热器22经由吸入线路23连接在蒸汽注射器20的吸入口20b上。在太阳能集热器22中，能够将设置为能够暴露在太阳光24下的容器内部随着蒸汽注射器20带来的吸引而减压。另一方面，图3所示的蒸汽供给装置具备的太阳能集热器34是使通过太阳能的吸收而升温的热媒35循环而能够使储存在蒸发器36的内部的水37升温的闭循环形式的太阳能集热器。太阳能集热器34具备的蒸发器36经由吸入线路23连接在蒸汽注射器20的吸入口20b上。
太阳能集热器34在作为能够储存水37并且具备即使通过蒸汽注射器20带来的吸引减压也不变形的程度的强度的中空容器的蒸发器36的内部设有热交换部38。
进而，在蒸发器36的外部设置太阳能受热容器39，以使其能够暴露在太阳光24下。将太阳能受热容器39与蒸发器36内部的热交换部38的上端部用热媒线路40连接。将太阳能受热容器39与热交换部38的下端部用具备循环泵42的热媒线路41连接。在由太阳能受热容器39、热交换部38和各热媒线路40、41形成的闭循环内填充热媒35。
太阳能集热器34通过运转循环泵42，能够使热媒35依次经过太阳能受热容器39、热媒线路40、热交换部38、和热媒线路41而循环。
在太阳能受热容器39中，如果被照射太阳光24，则能够使在该太阳能受热容器39内部流通的热媒35通过太阳光24拥有的能量的吸收而升温。
由此，在蒸发器36中，在设置在其内部的热交换部38中，依次流通由太阳能受热容器39吸收太阳光24拥有的能量而升温的热媒35。因而，通过与在热交换部38中流通的升温后的热媒35的热交换，能够使储存在该蒸发器36的内部的水37升温。
太阳能受热容器39为了能够用太阳光24拥有的能量将填充在内部的热媒效率良好地升温，受光太阳光24的面积优选的是尽可能大。此外，热媒35并不限定于水，适当选定使用压力损失较低的物质、沸点较高的物质等。
其他结构与图1所示的结构是同样的，对于相同的部分赋予相同的附图标记。
在使用本实施方式的蒸汽供给装置的情况下，对太阳能集热器34的太阳能受热容器39照射太阳光24。由此，使循环泵42运转，储存在太阳能集热器34的蒸发器36的内部的水37以被照射的太阳光24拥有的能量为热源而升温。
在此状态下，如果使高压蒸汽产生锅炉19运转，则通过由高压蒸汽产生锅炉19生成的蒸汽27驱动蒸汽注射器20。如果驱动蒸汽注射器20，则随着吸入口20b的压力下降，太阳能集热器34的蒸发器36的内部被减压。如果太阳能集热器34的蒸发器36的内部被减压，则以太阳能24拥有的能量为热源而升温的水37即使不到100℃也沸腾、蒸发。此时生成的低压、低温的蒸汽28被向蒸汽注射器20的吸入口20b连续地吸入。
因而，从蒸汽注射器20的吐出口20c，吐出通过在来自高压蒸汽产生锅炉19的高压、高温的蒸汽27中混合从太阳能集热器34的蒸发器36吸入的低压、低温的蒸汽28而增量的中压、中温的蒸汽27a。从蒸汽注射器20的吐出口20c吐出的蒸汽27a通过蒸汽供给线路26被向蒸汽使用设备25供给。
由此，能够使由高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27的量比由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量少。因此，与图1所示的实施方式同样，能够削减高压蒸汽产生锅炉19的燃料消耗量而实现运转成本的降低化。
另一方面，在因天气的影响等而在太阳能集热器34的太阳能受热容器39上没有太阳光24的照射、或者太阳光24的照射量较少的情况下，没有由太阳能受热容器39充分进行热媒35的升温。因此，蒸发器36的内部的水37的升温也没有充分进行。
在此情况下，即使使高压蒸汽产生锅炉19运转、通过从高压蒸汽产生锅炉19供给的高压、高温的蒸汽27驱动蒸汽注射器20，在起因于在吸入口20b中发生的压力下降而被减压的太阳能集热器34的蒸发器36的内部也没有充分进行水37的沸腾、蒸发。因此，从蒸发器36向蒸汽注射器20的吸入口20b吸入的低压、低温的蒸汽28的量、即由蒸汽注射器20混入到从高压蒸汽产生锅炉19供给的蒸汽27中的蒸汽28的量减少。
由此，在此情况下，只要加强高压蒸汽产生锅炉19的运转、使由高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27的量增加、以填补从太阳能集热器34的蒸发器36向蒸汽注射器20吸入的低压、低温的蒸汽28的减少量就可以。
此外，在完全没有对太阳能集热器34的太阳能受热容器39的太阳光24的照射的情况、或在冬季等中完全不能期待太阳能集热器34的蒸发器36中的水37的升温、即使驱动蒸汽注射器20也几乎不发生太阳能集热器34的蒸发器36中的水的沸腾、蒸发的情况下，与图1的实施方式同样，只要在使设在吸入线路23上的截止阀29关闭的状态下使高压蒸汽产生锅炉19运转、以使得能够通过由该高压蒸汽产生锅炉19产生的蒸汽27供给由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量的全部量就可以。由此，能够将由高压蒸汽产生锅炉19生成的蒸汽27在对应于通过蒸汽注射器20时的压损而减压、降温的状态下、向蒸汽使用设备25以与其要求量相称的蒸汽量供给。
这样，通过本实施方式，也能够得到与图1的实施方式同样的效果。
进而，在有关本实施方式的蒸汽供给装置中，能够使太阳能受热容器39和蒸发器36单独分担太阳能集热器34的太阳能的集热功能和蒸发功能。因此，能够将太阳能受热容器39和蒸发器36分别对于太阳能的集热功能和蒸发功能最适合地设计。
进而，通过使太阳能集热器34为闭循环形式，不再在太阳能受热容器39内使水直接蒸发。因此，能够将在太阳能受热容器39的内部发生水垢的可能性防止于未然，能够将担心水垢的发生的部位限定于蒸发器36。因而，通过将蒸发器36预先设计为、使其容易进行用来应对水垢发生的维护，能够期待削减水垢发生时的维护所需要的工夫的效果。
另外，本发明并不仅限定于上述实施方式，在图2的实施方式中，也可以代替太阳能集热器22而使用图3所示的闭循环形式的太阳能集热器34。
在上述各实施方式中，也可以在蒸汽注射器20的吸入口20b上、代替太阳能集热器22、34而连接能够将地热集热、使储存的水的温度升温的地热集热器。在此情况下，如果通过由高压蒸汽产生锅炉19产生的高压、高温的蒸汽27驱动蒸汽注射器20，则在随着吸入口20b的压力下降而被减压的上述地热集热器的内部，即使在常温下也发生水的沸腾、蒸发。由此，能够将通过该地热集热器中的水的沸腾、蒸发而生成的蒸汽向蒸汽注射器20导引、混合到由高压蒸汽产生锅炉19产生的高压、高温的蒸汽27中、生成增量的中压、中温的蒸汽。
此外，在使用具备通过由高压蒸汽产生锅炉19产生的高压、高温的蒸汽27驱动、能够使吸入口20b压力下降到即使在常温下水也沸腾、蒸发的较低的压力的功能（性能）的蒸汽注射器20的情况下，也可以在该蒸汽注射器20的吸入口20b上、代替太阳能集热器22、34而连接能够将储存的水的热与周围的大气等的周围环境的热进行热交换的形式的集热器。在此情况下，如果通过由高压蒸汽产生锅炉19产生的高压、高温的蒸汽27驱动蒸汽注射器20，则在随着吸入口20b的压力下降而被减压的上述集热器的内部，即使在常温下也发生水的沸腾、蒸发。在上述集热器中，通过将由蒸发热夺去热的水的温度通过与周围环境的热的热交换而维持在常温附近，能够连续地进行水的沸腾、蒸发。因此，通过将由上述集热器中的常温的水的沸腾、蒸发而生成的蒸汽向蒸汽注射器20导引、混合到由高压蒸汽产生锅炉19产生的高压、高温的蒸汽27中，能够期待能够生成增量的中压、中温的蒸汽而向蒸汽使用设备25供给的效果。进而，能够使上述集热器的结构成为更简单的结构，并且不论太阳光的照射的有无都能够设置。因此，还能够期待实现设备成本的进一步的降低化的效果。
蒸汽产生装置只要能够以对应于由蒸汽使用设备25要求的蒸汽量的量产生能够驱动蒸汽注射器20的高压的蒸汽，也可以采用使用加热器或热泵那样的利用电力的热源产生蒸汽的装置等、高压蒸汽产生锅炉19以外的任何形式的蒸汽产生装置。
除此以外，当然在不脱离本发明的主旨的范围内能够加以各种变更。
实施例
作为本发明的实施例，在图4中表示将图1所示的实施方式的蒸汽供给装置实际运转的结果。作为实施例，在用于运转的蒸汽供给装置中，作为高压蒸汽产生锅炉19而使用燃烧化石燃料产生蒸汽的锅炉。该锅炉具有产生180℃、850kPa的蒸汽的性能。在太阳能集热器22中，采用使用太阳光集热面板的形式的太阳能集热器。通过太阳光集热面板将太阳能24集热，使内部的水升温。因而，在实施例所使用的蒸汽供给装置中，通过计测太阳光集热面板的温度，能够检测内部的水的温度。
在图4中，横轴表示经过时间。经过时间以秒显示，图4所示的运转结果表示从运转开始起到经过3小时的结果。左侧的纵轴表示在太阳能集热器中使用的太阳光集热面板的温度。右侧的纵轴表示蒸汽注射器的驱动压力及日射量。蒸汽注射器驱动压力的单位是kPaG。日射量的单位是W/m2。所谓蒸汽注射器驱动压力，是指作为锅炉的输出的压力。
如图4所示，在横轴所示的经过时间为3600（sec）的位置、即运转开始前的状态下，面板温度表示约100℃。另一方面，蒸汽注射器驱动压力大致是零。在经过时间从3600（sec）稍稍向右移动的位置（十几分钟经过后），如果作为高压蒸汽产生锅炉19的锅炉起动，则蒸汽注射器驱动压力急剧增加到约600kPaG。在达到600kPaG后，蒸汽注射器的驱动压力的增加变得平缓，在从锅炉起动起经过约2400（sec）的时点，表示850kPaG的压力并稳定。面板出口温度在锅炉起动时一次下降到75℃附近。但是然后缓缓上升，在经过时间为7200（sec）的时点上升到110℃。
在经过时间为7200（sec）的时点，驱动蒸汽注射器。所谓蒸汽注射器的驱动，是指将截止阀29打开、将太阳能集热器22的内部减压。
如果驱动蒸汽注射器，则随着太阳能集热器22内部的减压，储存在内部的水的沸点下降，水的温度下降。在本实施例中，通过蒸汽注射器的驱动，水的沸点下降，能够从面板温度检测的水的温度下降到约80℃。水的温度在下降到约80℃后稳定，在本实施例中，在驱动蒸汽注射器的约两小时的期间中持续表示大致一定的温度。蒸汽注射器驱动压力在从蒸汽注射器的驱动开始到蒸汽供给装置的运转停止的两小时的期间中大致一定而持续表示约850kPaG的压力。
如图4所示，有关本发明的蒸汽供给装置在驱动蒸汽注射器的期间中，蒸汽注射器驱动压力、面板温度（水的温度）都表示大致一定的温度。由此，实证了有关本发明的蒸汽供给装置表示非常稳定的输出特性。
接着，作为有关本发明的蒸汽供给装置的实施例，在图5中表示基于在图4所示的实施例中使用的蒸汽供给装置进行蒸汽供给装置的性能模拟的结果。
模拟是预测使高压蒸汽产生用的锅炉的尺寸为一定、使太阳能集热器具备的太阳光集热面板的面积变化时的、蒸汽供给装置的性能来进行的。蒸汽供给装置的性能通过面板效率、太阳能占有率、和面板温度的三种来评价。
所谓面板效率，是指照射在太阳能集热器22上的太阳能24的能量中的、能够被变换为蒸汽28的能量而有效利用的比例。
所谓太阳能占有率，是指由太阳能集热器22生成的蒸汽28在从蒸汽注射器吐出的蒸汽27a中占有的比例。
所谓面板温度，是指在太阳能集热器22中具备的太阳光集热面板的温度。
在图5中，左侧的纵轴表示面板效率和太阳能占有率。此外，在图5中，右侧的纵轴表示面板温度。图5的横轴表示面板面积。在图5中，方形的标记表示面板温度。三角的标记表示面板效率。菱形的标记表示太阳能占有率。此外，面板温度、面板效率、太阳能占有率都是涂黑的标记表示作为实际运转的结果的实验数据、中空的标记表示模拟结果。
如果面板面积较小，则面板效率较高、太阳能占有率较低。例如在模拟范围中设想的作为最小的面板面积的20m2的条件下，面板效率是约46%，相对于此，太阳能占有率是约10%。但是，随着面板面积增加，面板效率减小，太阳能占有率增加。例如，在模拟范围中作为最大的面板面积的180m2的条件下，面板效率减小到约20%。但是，太阳能占有率增加到约30%。这是因为，在锅炉的尺寸为一定、使用相同的蒸汽注射器的条件下，蒸汽注射器的驱动带来的减压量是一定的，所以如果面板面积增加，则蒸汽注射器的驱动带来的减压量的影响变小。但是，如果面板面积变大，则储存在内部的水的量也变多，被蒸汽注射器吸入的蒸汽28的量增加。因此，太阳能占有率随着面板面积的增加而增大。
面板温度随着面板面积增加而增加。
在图5中，用涂黑的标记表示的实测值中的太阳能占有率表示接近于模拟结果的值。但是，面板温度的实验数据表示比模拟结果高的值，面板效率的实验数据表示比模拟结果低的值。考虑这是因为，相对于通过蒸汽注射器的驱动而能够在太阳能集热器内生成的蒸汽28的量，储存在太阳能集热器内的水的量不足，在太阳能集热器内发生干透。可以考虑通过将适当的量的水储存在太阳能集热器内以使得不发生干透，面板温度、面板效率都表示接近于模拟结果的值。
以上，如图5所示，在有关本发明的蒸汽供给装置中，知道通过使太阳能集热器22的面板面积变化，能够根据由蒸汽使用设备25要求的蒸汽条件、或者由锅炉要求的燃料消耗率及运转成本适当地设定运转条件。
产业上的可利用性
有关本发明的蒸汽供给装置能够使由蒸汽产生装置产生的蒸汽的量比蒸汽使用设备要求的蒸汽量少。此外，在因天气等的影响而集热器中的蒸汽的产生量下降的情况下，通过增加蒸汽产生装置的蒸汽产生量，能够容易地供给所要求的全部蒸汽量。由此，即使是不发生能够用于蒸汽产生那样的排热的工厂或建筑物等，也能够不受天气等自然条件影响而将符合由蒸汽使用设备要求的规定的压力及温度条件的压力及温度的蒸汽（工艺蒸汽）供给需要量。因此，能够实现设备成本及运转成本的削减化。
附图标记说明 
19 高压蒸汽产生锅炉（蒸汽产生装置）
19a 蒸汽出口
20 蒸汽注射器
20a 蒸汽入口
20b 吸入口
20c 吐出口
22 太阳能集热器（集热器）
25 蒸汽使用设备
27、27a 蒸汽
28 蒸汽
34 太阳能集热器
35 热媒
36 蒸发器
37 水。

Claims (7)

1.一种蒸汽供给装置，其特征在于，
具备：
蒸汽产生装置；
蒸汽注射器，蒸汽入口连接在上述蒸汽产生装置的蒸汽出口上；
集热器，连接在上述蒸汽注射器的吸入口上，在内部储存水，通过自然能量使上述水升温；
蒸汽使用设备，连接在上述蒸汽注射器的吐出口上；
上述蒸汽注射器被用由上述蒸汽产生装置产生的蒸汽驱动；
通过上述蒸汽注射器的驱动，将上述集热器内减压，在上述集热器内生成蒸汽；
将从上述蒸汽产生装置供给的蒸汽、和在上述集热器内生成的蒸汽在上述蒸汽注射器中混合，向上述蒸汽使用设备供给。
2.如权利要求1所述的蒸汽供给装置，其特征在于，上述蒸汽产生装置具备能够供给由上述蒸汽使用设备要求的全部蒸汽量的能力。
3.如权利要求1或2所述的蒸汽供给装置，其特征在于，上述蒸汽产生装置是高压蒸汽产生锅炉。
4.如权利要求1或2所述的蒸汽供给装置，其特征在于，上述集热器是太阳能集热器。
5.如权利要求3所述的蒸汽供给装置，其特征在于，上述集热器是太阳能集热器。
6.如权利要求4所述的蒸汽供给装置，其特征在于，上述太阳能集热器是使通过太阳能的吸收而升温的热媒循环的闭循环形式的太阳能集热器，使上述热媒循环，使储存在内部的水升温。
7.如权利要求5所述的蒸汽供给装置，其特征在于，上述太阳能集热器是使通过太阳能的吸收而升温的热媒循环的闭循环形式的太阳能集热器，使上述热媒循环，使储存在内部的水升温。
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