JP2011163586A - Steam generating device and steam generating method - Google Patents

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Yasuo Azuma
康夫 東
Akira Fujisawa
亮 藤澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam generating device capable of producing steam with high energy efficiency. <P>SOLUTION: This steam generating device includes a compressing mechanism 2 for heating the air in the atmosphere by adiabatic compression, a heat exchanging mechanism 3 producing the steam at least from the water by exchanging heat between the air heated by the compressing mechanism and the water, an expanding mechanism 4 for adiabatically expanding the air exchanging heat in the heat exchanging mechanism 3, and a transmitting mechanism 5 for applying the energy generated by the adiabatic expansion of the expanding mechanism 4 to the compressing mechanism 2 as the energy for adiabatic compression. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、空気の熱エネルギーを用いた蒸気発生装置及び蒸気発生方法に関する。   The present invention relates to a steam generation apparatus and a steam generation method using thermal energy of air.

通常、蒸気を生成する場合には、油やガスを燃焼させて水を蒸発させたり、電気ヒータの加熱により水を蒸発させることによって、蒸気を生成するボイラーが用いられる。例えば、特許文献１では、水の流路を電気ヒータで加熱して水蒸気を発生させる水蒸気発生装置が開示されている。   Normally, when generating steam, a boiler that generates steam by burning oil or gas to evaporate water or evaporating water by heating an electric heater is used. For example, Patent Document 1 discloses a water vapor generating device that generates water vapor by heating a flow path of water with an electric heater.

ところが、このようなボイラーでは、燃焼時や電気加熱時のエネルギーだけを用いて水を蒸発させるため、蒸気を生成するときのエネルギー効率は、燃焼時や電気加熱時のエネルギーの１００％が上限となる。従って、近年における高いエネルギー効率で蒸気を生成させるという要望に対して十分に応えることができていない。   However, in such a boiler, water is evaporated using only the energy at the time of combustion or electric heating, so the energy efficiency when generating steam is limited to 100% of the energy at the time of combustion or electric heating. Become. Therefore, it has not been possible to fully meet the recent demand for generating steam with high energy efficiency.

尚、特許文献２においては、１００％以上のエネルギー効率で空気を冷却する空気冷媒冷却装置が開示されているが、蒸気を生成するものではない。   In addition, in patent document 2, although the air refrigerant cooling device which cools air with the energy efficiency of 100% or more is disclosed, it does not produce | generate a vapor | steam.

特開２００１−４１６６８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-41668 特開２００６−１１８７７２号公報JP 2006-118772 A

そこで、本発明は、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる蒸気発生装置を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the steam generator which can produce | generate a vapor | steam with high energy efficiency.

本発明の蒸気発生装置は、大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構と、前記圧縮機構で加熱された前記空気と水とを熱交換することによって、少なくとも前記水から蒸気を生成する熱交換機構と、前記熱交換機構において熱交換された前記空気を断熱膨張させる膨張機構と、前記膨張機構の前記断熱膨張により発生したエネルギーを前記圧縮機構に付与して前記断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構と、を有する。   The steam generating apparatus of the present invention generates steam from at least the water by heat-exchanging the air and water heated by the compression mechanism, which compresses and heats air in the atmosphere adiabatically. A heat exchanging mechanism, an expansion mechanism that adiabatically expands the air heat-exchanged in the heat exchanging mechanism, and energy generated by the adiabatic expansion of the expansion mechanism is applied to the compression mechanism to be the energy of the adiabatic compression. And a transmission mechanism.

上記の構成によれば、空気の流れ方向に断熱圧縮と熱交換と断熱膨張とが直列に構成され、膨張時のエネルギーを動力回収して断熱圧縮のためのエネルギーに付加している。これにより、圧縮機構を単純に駆動して断熱圧縮した場合よりも、膨張時のエネルギーを付加した大きいエネルギーで断熱圧縮して高温の空気を得ることができる。この結果、例えば、電気ヒータで加熱して水蒸気を生成する場合よりも、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる。   According to said structure, adiabatic compression, heat exchange, and adiabatic expansion are comprised in series in the air flow direction, and the energy at the time of expansion is recovered and added to the energy for adiabatic compression. Thereby, it is possible to obtain high-temperature air by adiabatic compression with a larger energy to which energy during expansion is added than when the compression mechanism is simply driven to perform adiabatic compression. As a result, for example, steam can be generated with higher energy efficiency than when steam is generated by heating with an electric heater.

また、本発明の蒸気発生装置は、回転エネルギーにより大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構と、前記圧縮機構で加熱された前記空気と水とを熱交換することによって、少なくとも前記水から蒸気を生成する熱交換機構と、前記熱交換機構において熱交換された前記空気を断熱膨張させることにより回転エネルギーを生成する膨張機構と、前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結する軸部材を有し、該軸部材により前記膨張機構の回転エネルギーを前記圧縮機構に伝達することによって、前記膨張機構の前記断熱膨張により発生したエネルギーを前記圧縮機構に付与して前記断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構と、を有していてもよい。   Further, the steam generator of the present invention comprises at least the water by exchanging heat between the compression mechanism for adiabatically compressing and heating air in the atmosphere by rotational energy and the air heated by the compression mechanism and water. A heat exchange mechanism that generates steam from the heat, an expansion mechanism that generates rotational energy by adiabatic expansion of the air heat-exchanged in the heat exchange mechanism, and a shaft member that connects the compression mechanism and the expansion mechanism And transmitting the rotational energy of the expansion mechanism to the compression mechanism by the shaft member, so that the energy generated by the adiabatic expansion of the expansion mechanism is applied to the compression mechanism and used as the energy of the adiabatic compression. And a mechanism.

上記の構成によれば、空気の流れ方向に断熱圧縮と熱交換と断熱膨張とが直列に構成され、膨張時のエネルギーを動力回収して断熱圧縮のためのエネルギーに付加している。これにより、圧縮機構を単純に駆動して断熱圧縮した場合よりも、膨張時のエネルギーを付加した大きいエネルギーで断熱圧縮して高温の空気を得ることができる。この結果、例えば、電気ヒータで加熱して水蒸気を生成する場合よりも、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる。   According to said structure, adiabatic compression, heat exchange, and adiabatic expansion are comprised in series in the air flow direction, and the energy at the time of expansion is recovered and added to the energy for adiabatic compression. Thereby, it is possible to obtain high-temperature air by adiabatic compression with a larger energy to which energy during expansion is added than when the compression mechanism is simply driven to perform adiabatic compression. As a result, for example, steam can be generated with higher energy efficiency than when steam is generated by heating with an electric heater.

さらに、回転エネルギーを用いて圧縮機構における断熱圧縮と膨張機構における断熱膨張とを行うと共に、圧縮機構と膨張機構とを連結した軸部材により回転エネルギーを伝達することによって、機械的な構成によりエネルギーの伝達を可能にしていることから、蒸気発生装置の構成を単純化することが可能になっている。   Further, the rotational energy is used to perform adiabatic compression in the compression mechanism and adiabatic expansion in the expansion mechanism, and the rotational energy is transmitted by a shaft member that connects the compression mechanism and the expansion mechanism, so that the energy of the mechanical structure can be reduced. Since the transmission is enabled, the configuration of the steam generator can be simplified.

また、本発明の蒸気発生装置における前記熱交換機構は、前記空気との熱交換により前記水から前記蒸気を生成する蒸気用熱交換器と、前記空気との熱交換により前記水を加熱して温水にする温水用熱交換器とを有していてもよい。   Further, the heat exchange mechanism in the steam generator of the present invention includes a heat exchanger for steam that generates the steam from the water by heat exchange with the air, and heats the water by heat exchange with the air. You may have the heat exchanger for warm water made into warm water.

上記の構成によれば、蒸気用熱交換器と温水用熱交換器とを有することによって、蒸気に加えて、水を加熱した温水を作成することができる。そして、蒸気用熱交換器と温水用熱交換器との流量等を調整することによって、蒸気と温水との生成量を調整したり、使い分けたりすることができる。これにより、設置場所の自由度を向上させることができる。   According to said structure, by having a heat exchanger for steam | heaters and a heat exchanger for warm water, in addition to steam, the warm water which heated water can be created. Then, by adjusting the flow rate of the steam heat exchanger and the hot water heat exchanger, the production amount of steam and hot water can be adjusted or used separately. Thereby, the freedom degree of an installation place can be improved.

また、蒸気用熱交換器において蒸気を生成させる熱交換により冷却された空気を、温水用熱交換器における熱交換で、さらに冷却することができるため、膨張機構に流入する空気の温度を一層低温にすることができることから、冷熱利用の効果をさらに高めることができる。   In addition, since the air cooled by heat exchange that generates steam in the steam heat exchanger can be further cooled by heat exchange in the hot water heat exchanger, the temperature of the air flowing into the expansion mechanism is further lowered. Therefore, the effect of using cold energy can be further enhanced.

また、本発明の蒸気発生装置における前記熱交換機構は、前記温水用熱交換器で生成された前記温水を減圧下で蒸気に気化させる気化装置と、前記気化装置で気化された前記蒸気を、前記蒸気用熱交換器で生成された前記蒸気の温度にまで加熱する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された前記蒸気を、前記蒸気用熱交換器で生成された前記蒸気に合流させる合流装置とを有していてもよい。   Further, the heat exchange mechanism in the steam generator of the present invention comprises a vaporizer that vaporizes the hot water generated by the heat exchanger for hot water into vapor under reduced pressure, and the vapor vaporized by the vaporizer, A heating device that heats the steam generated by the steam heat exchanger to the temperature of the steam, and a merging device that joins the steam heated by the heating device to the steam generated by the steam heat exchanger You may have.

上記の構成によれば、温水用熱交換器で生成された温水が蒸気として加えられることによって、蒸気の生成量を増大させることができる。   According to said structure, the production amount of a vapor | steam can be increased by adding the warm water produced | generated with the heat exchanger for warm water as a vapor | steam.

また、本発明の蒸気発生方法は、大気中の空気を断熱圧縮して加熱する断熱圧縮工程と、前記断熱圧縮工程で加熱された前記空気と水とを熱交換することによって、少なくとも前記水から蒸気を生成する熱交換工程と、前記熱交換工程において熱交換された前記空気を断熱膨張させる断熱膨張工程と、前記断熱膨張工程における前記断熱膨張により発生したエネルギーを前記断熱圧縮工程における前記断熱圧縮のエネルギーとするエネルギー伝達工程と、を有する。   Moreover, the steam generation method of the present invention comprises at least the water by heat exchange between the adiabatic compression step of adiabatically compressing and heating air in the atmosphere, and the air and water heated in the adiabatic compression step. A heat exchanging step for generating steam; an adiabatic expansion step for adiabatic expansion of the air heat-exchanged in the heat exchanging step; and adiabatic compression in the adiabatic compression step for energy generated by the adiabatic expansion in the adiabatic expansion step And an energy transmission step of making the energy of

上記の構成によれば、空気の流れ方向に断熱圧縮と熱交換と断熱膨張とが直列に構成され、膨張時のエネルギーを動力回収して断熱圧縮のためのエネルギーに付加している。これにより、圧縮機構を単純に駆動して断熱圧縮した場合よりも、膨張時のエネルギーを付加した大きいエネルギーで断熱圧縮して高温の空気を得ることができる。この結果、例えば、電気ヒータで加熱して水蒸気を生成する場合よりも、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる。   According to said structure, adiabatic compression, heat exchange, and adiabatic expansion are comprised in series in the air flow direction, and the energy at the time of expansion is recovered and added to the energy for adiabatic compression. Thereby, it is possible to obtain high-temperature air by adiabatic compression with a larger energy to which energy during expansion is added than when the compression mechanism is simply driven to perform adiabatic compression. As a result, for example, steam can be generated with higher energy efficiency than when steam is generated by heating with an electric heater.

本発明は、例えば、ボイラー等により油やガスを燃焼させて蒸気を生成する場合よりも、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる。   The present invention can generate steam with higher energy efficiency than, for example, when steam is generated by burning oil or gas with a boiler or the like.

第１実施形態に係る蒸気発生装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the steam generator which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る蒸気発生装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the steam generator which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る蒸気発生装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the steam generator which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態に係る電磁弁制御データテーブルを示す図である。It is a figure which shows the solenoid valve control data table which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る蒸気発生装置１の全体構成を示す説明図である。図１に示すように、蒸気発生装置１は、大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構２と、圧縮機構２で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成する熱交換機構３と、熱交換機構３において熱交換された空気を断熱膨張させる膨張機構４と、膨張機構４の断熱膨張により発生したエネルギーを圧縮機構２に付与して断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構５と、を有している。 (First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a steam generator 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the steam generator 1 is configured to at least generate water from heat by exchanging heat between air and water heated by the compression mechanism 2 and a compression mechanism 2 that adiabatically compresses and heats air in the atmosphere. The heat exchange mechanism 3 that generates steam, the expansion mechanism 4 that adiabatically expands the air heat-exchanged in the heat exchange mechanism 3, and the energy generated by the adiabatic expansion of the expansion mechanism 4 is applied to the compression mechanism 2 to perform adiabatic compression. And a transmission mechanism 5 serving as energy.

また、蒸気発生装置１は、熱源となる空気が通過する流路である空気ライン６と、熱交換される水又は蒸気が通過する流路である熱交換ライン７と、熱交換される水又は温水が通過する流路である熱交換ライン８と、コントローラ１３とを有している。大気から圧縮機構２に吸込された空気は、空気ライン６を流路として、熱交換機構３を通って膨張機構４に至る。   In addition, the steam generator 1 includes an air line 6 that is a flow path through which air serving as a heat source passes, a heat exchange line 7 that is a flow path through which water or steam that exchanges heat, and water or water that exchanges heat. It has a heat exchange line 8 that is a flow path through which hot water passes, and a controller 13. The air sucked into the compression mechanism 2 from the atmosphere reaches the expansion mechanism 4 through the heat exchange mechanism 3 using the air line 6 as a flow path.

ここで、「少なくとも水から蒸気を生成する」とは、圧縮機構２により外気から吸い込まれた空気が断熱圧縮されることで、熱交換機構３において熱交換される水が蒸気となる程度の温度に上昇されることを示す。   Here, “at least steam is generated from water” means a temperature at which water exchanged in the heat exchange mechanism 3 becomes steam by adiabatic compression of the air sucked from the outside air by the compression mechanism 2. To be raised.

また、膨張機構４から圧縮機構２へ断熱膨張によるエネルギーを付与する方法は機械的な伝達に限定されるものではなく、例えば、電気等のエネルギー形態によって伝達されるものであってもよい。   Further, the method of applying energy by adiabatic expansion from the expansion mechanism 4 to the compression mechanism 2 is not limited to mechanical transmission, and may be transmitted by an energy form such as electricity.

上記のように構成された蒸気発生装置１は、圧縮機構２による大気中の空気を断熱圧縮して加熱する断熱圧縮工程と、熱交換機構３による断熱圧縮工程で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成する熱交換工程と、膨張機構４による熱交換工程において熱交換された空気を断熱膨張させる断熱膨張工程と、伝達機構５による断熱膨張工程における断熱膨張により発生したエネルギーを断熱圧縮工程における断熱圧縮のエネルギーとするエネルギー伝達工程とを有した蒸気発生方法を実現している。   The steam generator 1 configured as described above includes an adiabatic compression process in which air in the atmosphere by the compression mechanism 2 is adiabatically compressed and heated, and air and water heated in the adiabatic compression process by the heat exchange mechanism 3. A heat exchanging process for generating steam from water at least by exchanging heat, an adiabatic expansion process for adiabatically expanding the air heat-exchanged in the heat exchanging process by the expansion mechanism 4, and an adiabatic expansion in the adiabatic expansion process by the transmission mechanism 5 A steam generation method having an energy transmission step in which the energy generated by the above is used as energy for adiabatic compression in the adiabatic compression step.

このように、本発明の蒸気発生装置は、大気の空気を熱源として水を加熱し蒸気を発生させるものである。以下、本実施形態に係る蒸気発生装置１の具体的な構成について説明する。   As described above, the steam generator of the present invention generates steam by heating water using atmospheric air as a heat source. Hereinafter, a specific configuration of the steam generator 1 according to the present embodiment will be described.

（圧縮機構２）
図１に示すように、圧縮機構２は、第１圧縮機２０、第２圧縮機２１、及び、モータ２２を有している。空気ライン６において第１圧縮機２０の下流に第２圧縮機２１が配置されている。第１圧縮機２０及び第２圧縮機２１は、吸込された空気に圧力を付与することで加熱するスクリュ圧縮機である。スクリュ圧縮機は、形状が異なるスクリュ型の回転体を夫々２つ有し、これらの回転体が歯合して回転することによって内部の体積を変化させるものである。尚、第１圧縮機２０は、スクリュ圧縮機に限定されず、例えば、往復圧縮機、スクロール圧縮機、及び、ロータリ圧縮機等であってもよい。 (Compression mechanism 2)
As shown in FIG. 1, the compression mechanism 2 includes a first compressor 20, a second compressor 21, and a motor 22. A second compressor 21 is disposed downstream of the first compressor 20 in the air line 6. The first compressor 20 and the second compressor 21 are screw compressors that are heated by applying pressure to the sucked air. The screw compressor has two screw-type rotating bodies each having a different shape, and changes the internal volume by rotating these rotating bodies in mesh. In addition, the 1st compressor 20 is not limited to a screw compressor, For example, a reciprocating compressor, a scroll compressor, a rotary compressor, etc. may be sufficient.

モータ２２は、第１圧縮機２０を駆動する動力源である。図示しないが、モータ２２の出力軸と第１圧縮機２０を駆動させる駆動軸とは同軸となっている。これにより、モータ２２は、蒸気発生装置１の運転中において定常的に出力軸を回転し、第１圧縮機２０の駆動軸に動力を伝達するようになっている。即ち、第１圧縮機２０は、モータ２２の回転エネルギーに基づき駆動されるようになっている。   The motor 22 is a power source that drives the first compressor 20. Although not shown, the output shaft of the motor 22 and the drive shaft that drives the first compressor 20 are coaxial. As a result, the motor 22 rotates the output shaft steadily during the operation of the steam generator 1 and transmits power to the drive shaft of the first compressor 20. That is, the first compressor 20 is driven based on the rotational energy of the motor 22.

後述するが、膨張機構４の断熱膨張による回転エネルギーが伝達機構５を介して第２圧縮機２１へ伝達されるようになっている。即ち、第２圧縮機２１は、膨張機構４から伝達される回転エネルギーに基づいて駆動されるようになっている。尚、第２圧縮機２１の駆動にエネルギーの不足がある場合はモータ２２から動力が伝達されるようになっている。   As will be described later, rotational energy due to adiabatic expansion of the expansion mechanism 4 is transmitted to the second compressor 21 via the transmission mechanism 5. That is, the second compressor 21 is driven based on the rotational energy transmitted from the expansion mechanism 4. In addition, when there is a shortage of energy in driving the second compressor 21, power is transmitted from the motor 22.

従って、本実施形態における空気の断熱圧縮は、モータ２２からの回転エネルギーと、膨張機構４から伝達される回転エネルギーとに基づいて行われる。   Therefore, the adiabatic compression of air in the present embodiment is performed based on the rotational energy from the motor 22 and the rotational energy transmitted from the expansion mechanism 4.

尚、図示しないが、圧縮機構２は、モータ２２と第２圧縮機２１との間に複数の回転軸を有し、屈曲する回転軸の連結部において回転軸間の動力を伝達するはすば歯車や回転軸の連結・遮断を切り替え可能なクラッチ機構を介して回転動力が伝達されるように構成されている。これにより、蒸気発生装置１の運転開始時における第２圧縮機２１の動力源とすることができるようになっている。尚、蒸気発生装置１の運転開始時において、第２圧縮機２１の駆動に動力が不要である場合は、モータ２２の動力を第２圧縮機２１に伝達する上記構成はなくてもよい。   Although not shown, the compression mechanism 2 has a plurality of rotating shafts between the motor 22 and the second compressor 21, and is a screw that transmits power between the rotating shafts at a connecting portion of the rotating shafts that bend. Rotational power is transmitted through a clutch mechanism that can switch between connection and disconnection of a gear and a rotary shaft. Thereby, it can be used as a power source for the second compressor 21 when the operation of the steam generator 1 is started. Note that, when power is not required for driving the second compressor 21 at the start of operation of the steam generator 1, the above configuration for transmitting the power of the motor 22 to the second compressor 21 may be omitted.

このように、圧縮機構２は、圧縮機２０・２１により空気を断熱圧縮し、加熱した空気を吐出するようになっている。即ち、圧縮機構２は、上述の断熱圧縮工程を実行する。   Thus, the compression mechanism 2 adiabatically compresses air by the compressors 20 and 21 and discharges heated air. That is, the compression mechanism 2 performs the above-described adiabatic compression process.

（熱交換機構３）
熱交換機構３は、空気との熱交換により水から蒸気を生成する蒸気用熱交換器３０と、空気との熱交換により水を加熱して温水にする温水用熱交換器３１とを有している。空気ライン６において、第２圧縮機２１の下流に蒸気用熱交換器３０が配置され、蒸気用熱交換器３０の下流に温水用熱交換器３１が配置されている。 (Heat exchange mechanism 3)
The heat exchange mechanism 3 includes a steam heat exchanger 30 that generates steam from water by heat exchange with air, and a hot water heat exchanger 31 that heats water by heat exchange with air to make warm water. ing. In the air line 6, a steam heat exchanger 30 is disposed downstream of the second compressor 21, and a hot water heat exchanger 31 is disposed downstream of the steam heat exchanger 30.

蒸気用熱交換器３０、及び、温水用熱交換器３１は、複数のブレートを有し、その複数のブレード間を空気と水とが交互に流れることで熱交換がなされるブレード式熱交換機である。即ち、ブレード間の流路が空気ライン６及び熱交換ライン７となっている。蒸気用熱交換器３０では、圧縮機構２からの空気と、外部から熱交換ライン７に導入される水との間で熱交換が行われるようになっている。即ち、熱交換ライン７は、上流において水が導入され、下流において熱交換による蒸気が排出されるようになっている。蒸気用熱交換器３０において、断熱圧縮されて加熱された空気と水とが熱交換されることにより、水が加熱されて蒸気が生成されるようになっている。そして、空気は水に熱を奪われた結果、１００度以下とされる。   The steam heat exchanger 30 and the hot water heat exchanger 31 are blade-type heat exchangers that have a plurality of blades and exchange heat by alternately flowing air and water between the plurality of blades. is there. That is, the flow path between the blades is an air line 6 and a heat exchange line 7. In the steam heat exchanger 30, heat exchange is performed between the air from the compression mechanism 2 and water introduced into the heat exchange line 7 from the outside. That is, the heat exchange line 7 is configured such that water is introduced upstream and steam generated by heat exchange is discharged downstream. In the heat exchanger 30 for steam, air and water heated by adiabatic compression are heated to exchange heat, whereby water is heated and steam is generated. And as a result of air being deprived of heat by water, it is made into 100 degrees or less.

温水用熱交換器３１では、蒸気用熱交換器３０からの空気と、外部から熱交換ライン８に導入される水との間で熱交換が行われるようになっている。即ち、熱交換ライン８は、上流において水が導入され、下流において熱交換による温水が排出されるようになっている。温水用熱交換器３１において、蒸気用熱交換器３０において１００度以下となった空気と水とが熱交換されることにより、水が加熱されて温水が生成されるようになっている。このように、熱交換機構３は、圧縮機構２で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成するようになっている。即ち、熱交換機構３は、上述の熱交換工程を実行する。   In the hot water heat exchanger 31, heat exchange is performed between the air from the steam heat exchanger 30 and the water introduced into the heat exchange line 8 from the outside. That is, the heat exchange line 8 is configured such that water is introduced upstream and hot water due to heat exchange is discharged downstream. In the heat exchanger 31 for hot water, the air that has become 100 degrees or less in the heat exchanger 30 for steam and the water are subjected to heat exchange, whereby the water is heated and hot water is generated. Thus, the heat exchange mechanism 3 generates steam from at least water by exchanging heat between the air heated by the compression mechanism 2 and water. That is, the heat exchange mechanism 3 performs the above-described heat exchange process.

このように、蒸気用熱交換器３０と温水用熱交換器３１とを有することによって、蒸気に加えて、水を加熱した温水を作成することができる。そして、蒸気用熱交換器３０と温水用熱交換器３１との流量等を調整することによって、蒸気と温水との生成量を調整したり、使い分けたりすることができる。これにより、設置場所の自由度を向上させることができる。   Thus, by having the heat exchanger 30 for steam and the heat exchanger 31 for warm water, in addition to steam, the warm water which heated water can be created. Then, by adjusting the flow rate of the steam heat exchanger 30 and the hot water heat exchanger 31, it is possible to adjust the generation amount of steam and hot water, or to use them properly. Thereby, the freedom degree of an installation place can be improved.

また、蒸気用熱交換器３０において蒸気を生成させる熱交換により冷却された空気を、温水用熱交換器における熱交換で、さらに冷却することができるため、膨張機構４に流入する空気の温度を一層低温にすることができることから、冷熱利用の効果をさらに高めることができる。
（膨張機構４）
膨張機構４は、膨張機４０と図示しない出力軸とを有している。膨張機４０は、空気ライン６において、温水用熱交換器３１の下流に配置されている。膨張機４０は、熱交換機構３からの圧力が付与された状態の空気を断熱膨張させて、空気を減圧し温度を低下させ低温の空気を吐出するようになっている。例えば、この低温の空気は、冷凍装置、冷蔵装置等に冷熱として利用することができるようになっている。また、膨張機４０は、その断熱膨張によって生成されるエネルギーを出力軸に回転動力として出力する。具体的に、膨張機４０の吸入側と吐出側との圧力差により出力軸を駆動し、膨張によるエネルギーを回収して、出力軸を回転させる。このように、膨張機構４は、熱交換機構３において熱交換された空気を断熱膨張させることにより回転エネルギーを生成するようになっている。即ち、膨張機構４は、上述の断熱膨張工程を実行する。 In addition, since the air cooled by heat exchange that generates steam in the steam heat exchanger 30 can be further cooled by heat exchange in the hot water heat exchanger, the temperature of the air flowing into the expansion mechanism 4 can be reduced. Since the temperature can be further lowered, the effect of using cold energy can be further enhanced.
(Expansion mechanism 4)
The expansion mechanism 4 has an expander 40 and an output shaft (not shown). The expander 40 is disposed downstream of the hot water heat exchanger 31 in the air line 6. The expander 40 adiabatically expands the air to which the pressure from the heat exchange mechanism 3 is applied, decompresses the air, lowers the temperature, and discharges low-temperature air. For example, the low-temperature air can be used as cold heat in a refrigeration apparatus, a refrigeration apparatus, or the like. Further, the expander 40 outputs energy generated by the adiabatic expansion to the output shaft as rotational power. Specifically, the output shaft is driven by the pressure difference between the suction side and the discharge side of the expander 40, energy from the expansion is recovered, and the output shaft is rotated. Thus, the expansion mechanism 4 generates rotational energy by adiabatic expansion of the air heat-exchanged in the heat exchange mechanism 3. That is, the expansion mechanism 4 performs the above-described adiabatic expansion process.

（伝達機構５）
伝達機構５は、第２圧縮機２１の駆動軸と膨張機構４の出力軸とを連結する軸部材５０を有している。軸部材５０は、膨張機構４の出力軸へ出力される回転動力を圧縮機構２の第２圧縮機２１の駆動軸に伝達するようになっている。換言すれば、伝達機構５は、圧縮機構２と膨張機構４とを連結する軸部材５０を有し、該軸部材５０により膨張機構４の回転エネルギーを圧縮機構２に伝達することによって、膨張機構４の断熱膨張により発生したエネルギーを圧縮機構２に付与して第２圧縮機２１が実行する断熱圧縮のエネルギーとしている。即ち、伝達機構５は、上述のエネルギー伝達工程を実行する。 (Transmission mechanism 5)
The transmission mechanism 5 includes a shaft member 50 that connects the drive shaft of the second compressor 21 and the output shaft of the expansion mechanism 4. The shaft member 50 transmits the rotational power output to the output shaft of the expansion mechanism 4 to the drive shaft of the second compressor 21 of the compression mechanism 2. In other words, the transmission mechanism 5 has a shaft member 50 that connects the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 4, and the rotational energy of the expansion mechanism 4 is transmitted to the compression mechanism 2 by the shaft member 50, thereby expanding the expansion mechanism. The energy generated by the adiabatic expansion of No. 4 is applied to the compression mechanism 2 as the energy of adiabatic compression performed by the second compressor 21. That is, the transmission mechanism 5 executes the above-described energy transmission process.

このように、空気の流れ方向に断熱圧縮と熱交換と断熱膨張とが直列に構成され、膨張時のエネルギーを動力回収して断熱圧縮のためのエネルギーに付加している。これにより、圧縮機構を単純に駆動して断熱圧縮した場合よりも、膨張時のエネルギーを付加した大きいエネルギーで断熱圧縮して高温の空気を得ることができる。この結果、例えば、電気ヒータで加熱して水蒸気を生成する場合よりも、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる。   Thus, adiabatic compression, heat exchange, and adiabatic expansion are configured in series in the air flow direction, and the energy during expansion is recovered and added to the energy for adiabatic compression. Thereby, it is possible to obtain high-temperature air by adiabatic compression with a larger energy to which energy during expansion is added than when the compression mechanism is simply driven to perform adiabatic compression. As a result, for example, steam can be generated with higher energy efficiency than when steam is generated by heating with an electric heater.

さらに、回転エネルギーを用いて圧縮機構２における断熱圧縮と膨張機構４における断熱膨張とを行うと共に、圧縮機構２と膨張機構４とを連結した軸部材５０により回転エネルギーを伝達することによって、機械的な構成によりエネルギーの伝達を可能にしていることから、蒸気発生装置１の構成を単純化することが可能になっている。   Further, the adiabatic compression in the compression mechanism 2 and the adiabatic expansion in the expansion mechanism 4 are performed using the rotational energy, and the rotational energy is transmitted by the shaft member 50 connecting the compression mechanism 2 and the expansion mechanism 4, thereby mechanically. Since energy transmission is enabled by a simple configuration, the configuration of the steam generator 1 can be simplified.

（コントローラ１３）
コントローラ１３は、モータ２２やモータ２２と第２圧縮機２１の間のクラッチ機構と電気的に接続されており、モータ２２の駆動やモータ２２から圧縮機２１への動力伝達を制御するようになっている。尚、コントローラ１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びこれらプログラムに使用されるデータを書き替え可能に記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）とを含んでいる。コントローラ１３による制御機能は、これらハードウェアとＥＥＰＲＯＭ内のソフトウェアとが協働して構築されている。 (Controller 13)
The controller 13 is electrically connected to the motor 22 and a clutch mechanism between the motor 22 and the second compressor 21, and controls driving of the motor 22 and power transmission from the motor 22 to the compressor 21. ing. The controller 13 includes a CPU (Central Processing Unit), a program executed by the CPU, and an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) that stores data used for these programs in a rewritable manner. And a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing. The control function by the controller 13 is constructed in cooperation with these hardware and software in the EEPROM.

（動作）
次に、本実施形態の蒸気発生装置１及びその蒸気発生方法に係る動作について、流量約１ｔ／ｈ、圧力約２００ｋＰａ、温度約１５０℃の蒸気を生成する場合を例に説明する。 (Operation)
Next, the operation according to the steam generation apparatus 1 and the steam generation method of the present embodiment will be described by taking as an example a case where steam having a flow rate of about 1 t / h, a pressure of about 200 kPa, and a temperature of about 150 ° C. is generated.

蒸気発生装置１の運転開始時においては、コントローラ１３によって、モータ２２の駆動が開始される。また、同時にコントローラ１３によってクラッチ機構が制御され、モータ２２及び第２圧縮機２１間が機械的に連結される。これにより、モータ２２の動力が第１圧縮機２０及び第２圧縮機２１の両方に伝達される。運転が開始されると、コントローラ１３によってクラッチ機構が制御され、モータ２２及び第２圧縮機２１間が機械的に遮断される。そして、後述する各工程が同時に実行される。その後、蒸気発生装置２の運転終了時においては、コントローラ１３によって、モータ２２が停止される。これにより、第１圧縮機２０が停止され、これに伴い第２圧縮機２１及び膨張機４０が自動的に停止する。以下、運転中の各工程について説明する。   At the start of operation of the steam generator 1, the controller 13 starts driving the motor 22. At the same time, the clutch mechanism is controlled by the controller 13, and the motor 22 and the second compressor 21 are mechanically connected. Thereby, the power of the motor 22 is transmitted to both the first compressor 20 and the second compressor 21. When the operation is started, the clutch mechanism is controlled by the controller 13, and the motor 22 and the second compressor 21 are mechanically disconnected. And each process mentioned later is performed simultaneously. Thereafter, the motor 22 is stopped by the controller 13 at the end of the operation of the steam generator 2. Thereby, the 1st compressor 20 is stopped and the 2nd compressor 21 and the expander 40 are stopped automatically in connection with this. Hereinafter, each process during operation will be described.

（断熱圧縮工程）
圧縮機構２の第１圧縮機２０に大気からの空気（流量約１２０００ｍ３／ｈ、圧力約１００ｋＰａ、温度約３０℃）が供給される。第１圧縮機２０は、モータ２２から伝達される動力（エネルギー約４２０ｋＷ）によって駆動され、空気を加圧することで加熱する。そして、第１圧縮機２０により加圧された空気（流量約１２０００ｍ３／ｈ、圧力約２５０ｋＰａ、温度約１４０℃）は、第２圧縮機２１に供給される。第２圧縮機２１は、動力（エネルギー約５８０ｋＷ）によって駆動され、空気をさらに加圧することで加熱する。尚、各圧縮機２０・２１の断熱効率は約８３％とし、吸込圧力と吐出圧力との圧力比は約２．５とする。圧縮機構２によって加圧された空気（流量約１２０００ｍ３／ｈ、圧力約６２５ｋＰａ、温度約２８５℃）は、熱交換機構３へ供給される。 (Adiabatic compression process)
Air from the atmosphere (flow rate: about 12000 m 3 / h, pressure: about 100 kPa, temperature: about 30 ° C.) is supplied to the first compressor 20 of the compression mechanism 2. The first compressor 20 is driven by power (energy about 420 kW) transmitted from the motor 22 and heats the air by pressurizing air. The air pressurized by the first compressor 20 (flow rate: about 12000 m 3 / h, pressure: about 250 kPa, temperature: about 140 ° C.) is supplied to the second compressor 21. The second compressor 21 is driven by power (energy is about 580 kW) and heats the air by further pressurizing the air. The heat insulation efficiency of the compressors 20 and 21 is about 83%, and the pressure ratio between the suction pressure and the discharge pressure is about 2.5. Air pressurized by the compression mechanism 2 (flow rate: about 12000 m 3 / h, pressure: about 625 kPa, temperature: about 285 ° C.) is supplied to the heat exchange mechanism 3.

（熱交換工程）
次に、圧縮機構２において加熱された空気は、熱交換機構３の蒸気用熱交換器３０に供給される。蒸気用熱交換器３０は、外部から熱交換ライン７に導入される水（流量約１ｔ／ｈ、温度約２０℃）と、空気との間で熱交換を行う。蒸気用熱交換器３０において、水は空気により加熱され蒸気（流量約１ｔ／ｈ、圧力約２００ｋＰａ、温度約１５０℃）となり、空気は水により熱が奪われる。この蒸気が持つエネルギーは、約７５０ｋＷである。 (Heat exchange process)
Next, the air heated in the compression mechanism 2 is supplied to the steam heat exchanger 30 of the heat exchange mechanism 3. The heat exchanger 30 for steam performs heat exchange between water (flow rate: about 1 t / h, temperature: about 20 ° C.) introduced into the heat exchange line 7 from the outside and air. In the steam heat exchanger 30, water is heated by air to become steam (flow rate: about 1 t / h, pressure: about 200 kPa, temperature: about 150 ° C.), and heat is taken away by water. The energy of this vapor is about 750 kW.

蒸気用熱交換器３０において温度が下げられた空気（流量約１２０００ｍ３／ｈ、圧力約６２５ｋＰａ、温度約９５℃）は、熱交換機構３の温水用熱交換器３１に供給される。温水用熱交換器３１は、外部から熱交換ライン８に導入される水（流量約３．３ｔ／ｈ、温度約２０℃）と、空気との間で熱交換を行う。温水用熱交換器３１において、水は空気により加熱され温水（流量約３．３ｔ／ｈ、温度約９０℃）となり、空気は水により熱が奪われる。この温水が持つエネルギーは、約２７０ｋＷである。熱交換機構３によって温度が下げられた空気は、膨張機構４へ供給される。 The air (the flow rate is about 12000 m 3 / h, the pressure is about 625 kPa, the temperature is about 95 ° C.) whose temperature has been lowered in the steam heat exchanger 30 is supplied to the hot water heat exchanger 31 of the heat exchange mechanism 3. The hot water heat exchanger 31 performs heat exchange between water (flow rate: about 3.3 t / h, temperature: about 20 ° C.) introduced into the heat exchange line 8 from the outside and air. In the heat exchanger 31 for hot water, water is heated by air to become hot water (flow rate is about 3.3 t / h, temperature is about 90 ° C.), and heat is taken away from the air by water. The energy of this hot water is about 270 kW. The air whose temperature has been lowered by the heat exchange mechanism 3 is supplied to the expansion mechanism 4.

（断熱膨張工程）
膨張機構４の膨張機４０は、熱交換機構３からの空気（流量約１２０００ｍ３／ｈ、圧力約６２５ｋＰａ、温度約２５℃）を断熱膨張する。膨張機４０は、断熱膨張された低温の空気（流量約１２０００ｍ３／ｈ、圧力約１００ｋＰａ、温度約−９７℃）を吐き出す。この低温の空気は、冷凍装置、冷蔵装置等の冷熱に利用される。また、膨張機４０は、空気の供給口と吐出口との圧力差により出力軸を駆動することで、回転エネルギー（約４００ｋＷ）を生成する。このエネルギーは第２圧縮機２１の駆動力として利用されるため第２圧縮機２１は実質約１８０ｋＷ（５８０ｋＷ−４００ｋＷ）で稼動する。 (Adiabatic expansion process)
The expander 40 of the expansion mechanism 4 adiabatically expands the air from the heat exchange mechanism 3 (flow rate: about 12000 m 3 / h, pressure: about 625 kPa, temperature: about 25 ° C.). The expander 40 discharges adiabatically expanded low-temperature air (flow rate: about 12000 m 3 / h, pressure: about 100 kPa, temperature: about −97 ° C.). This low-temperature air is used for cooling heat of a refrigeration apparatus, a refrigerator, or the like. The expander 40 generates rotational energy (about 400 kW) by driving the output shaft by the pressure difference between the air supply port and the discharge port. Since this energy is used as the driving force of the second compressor 21, the second compressor 21 operates at about 180 kW (580 kW-400 kW).

（エネルギー伝達工程）
伝達機構５の軸部材５０は、膨張機４０の生成する回転エネルギーを圧縮機構２の第２圧縮機２１へ伝達する。第２圧縮機２１へ伝達されたエネルギーは、上述のように第２圧縮機２１の動力となる。 (Energy transmission process)
The shaft member 50 of the transmission mechanism 5 transmits the rotational energy generated by the expander 40 to the second compressor 21 of the compression mechanism 2. The energy transmitted to the second compressor 21 becomes the power of the second compressor 21 as described above.

このように、本発明の蒸気発生装置１及びその蒸気発生方法においては、第２圧縮機２１へ投入するエネルギーよりも、蒸気用熱交換器３０によって生成された蒸気が持つエネルギーが大きくなる。即ち、１００％以上のエネルギー効率で蒸気を発生することができる。   Thus, in the steam generator 1 and the steam generation method of the present invention, the energy of the steam generated by the steam heat exchanger 30 is larger than the energy input to the second compressor 21. That is, steam can be generated with an energy efficiency of 100% or more.

（第２実施形態）
次に、本発明に係る給湯装置の第２の実施形態について説明する。上記第１実施形態で説明した要素と同一の要素について同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the hot water supply apparatus according to the present invention will be described. The same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図２に示すように、本実施形態の蒸気発生装置２０１は、大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構２０２と、圧縮機構２０２で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成する熱交換機構３と、熱交換機構３において熱交換された空気を断熱膨張させる膨張機構４と、膨張機構４の断熱膨張により発生したエネルギーを圧縮機構２０２に付与して断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構５と、を有している。   As shown in FIG. 2, the steam generator 201 of the present embodiment performs heat exchange between a compression mechanism 202 that heats air in the atmosphere by adiabatic compression, and air heated by the compression mechanism 202 and water. The heat exchange mechanism 3 that generates steam from at least water, the expansion mechanism 4 that adiabatically expands the air heat-exchanged in the heat exchange mechanism 3, and the energy generated by the adiabatic expansion of the expansion mechanism 4 are applied to the compression mechanism 202. And a transmission mechanism 5 for adiabatic compression energy.

（圧縮機構２０２）
本実施形態の圧縮機構２０２は、空気の断熱圧縮を行う圧縮機２２０、及び、モータ２２２を有している。モータ２２２は、圧縮機２２０を駆動する動力源である。図示しないが、モータ２２２の出力軸と圧縮機２２０を駆動させる駆動軸とは同軸となっている。モータ２２２は、蒸気発生装置１の運転中において定常的に出力軸を回転し、圧縮機２２０の駆動軸に動力を伝達するようになっている。また、モータ２２は、後述の伝達機構５の軸部材５０に連結されている。従って、膨張機構４の断熱膨張による回転エネルギーが伝達機構５を介して圧縮機構２０２へ伝達されるようになっている。即ち、圧縮機２２０は、モータ２２２からの回転エネルギーと、膨張機構４から伝達される回転エネルギーとで駆動されるようになっている。換言すれば、膨張機構４から伝達される回転エネルギーの不足分をモータ２２２からの回転エネルギーで補うようになっている。このように、圧縮機構は、圧縮機が単段に設けられるものであってもよい。尚、これらの構成に限定されず、圧縮機構は圧縮機が３段以上の構成であってもよい。 (Compression mechanism 202)
The compression mechanism 202 of the present embodiment includes a compressor 220 that performs adiabatic compression of air and a motor 222. The motor 222 is a power source that drives the compressor 220. Although not shown, the output shaft of the motor 222 and the drive shaft that drives the compressor 220 are coaxial. The motor 222 steadily rotates the output shaft during operation of the steam generator 1 and transmits power to the drive shaft of the compressor 220. The motor 22 is coupled to a shaft member 50 of the transmission mechanism 5 described later. Therefore, rotational energy due to adiabatic expansion of the expansion mechanism 4 is transmitted to the compression mechanism 202 via the transmission mechanism 5. That is, the compressor 220 is driven by the rotational energy from the motor 222 and the rotational energy transmitted from the expansion mechanism 4. In other words, the shortage of rotational energy transmitted from the expansion mechanism 4 is supplemented by the rotational energy from the motor 222. Thus, the compression mechanism may be one in which the compressor is provided in a single stage. In addition, it is not limited to these structures, A compression mechanism may be a structure with three or more compressors.

（第３実施形態）
次に、本発明に係る給湯装置の第３の実施形態について説明する。上記第１実施形態で説明した要素と同一の要素について同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the hot water supply apparatus according to the present invention will be described. The same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図３に示すように、本実施形態の蒸気発生装置３０１は、大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構２と、圧縮機構２で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成する熱交換機構３０３と、熱交換機構３０３において熱交換された空気を断熱膨張させる膨張機構４と、膨張機構４の断熱膨張により発生したエネルギーを圧縮機構２に付与して断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構５と、を有している。   As shown in FIG. 3, the steam generator 301 of the present embodiment performs heat exchange between the compression mechanism 2 that heats the air in the atmosphere by adiabatic compression, and the air heated by the compression mechanism 2 and water. The heat exchange mechanism 303 that generates steam from at least water, the expansion mechanism 4 that adiabatically expands the air heat-exchanged in the heat exchange mechanism 303, and the energy generated by the adiabatic expansion of the expansion mechanism 4 are given to the compression mechanism 2. And a transmission mechanism 5 for adiabatic compression energy.

また、蒸気発生装置３０１は、熱源となる空気が通過する流路である空気ライン６（空気ライン６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ・６ｅ・６ｆ・６ｇを含む）と、熱交換される水又は蒸気が通過する流路である熱交換ライン７・８（熱交換ライン７・８ａ・８ｂ・８ｃを含む）と、気化装置９と、加熱装置１０と、合流装置１１と、空気ライン６及び熱交換ライン８における空気・水の経路を変更する電磁弁１２（電磁弁１２ａ・１２ｂ・１２ｃ・１２ｄ・１２ｅ・１２ｆ）と、コントローラ３１３とを有している。   In addition, the steam generator 301 includes air lines 6 (including air lines 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, and 6g) that are flow paths through which air serving as a heat source passes, and water or steam that is heat-exchanged. Heat exchange lines 7 and 8 (including heat exchange lines 7, 8a, 8b and 8c), a vaporizer 9, a heater 10, a merging device 11, an air line 6 and heat exchange. An electromagnetic valve 12 (electromagnetic valves 12 a, 12 b, 12 c, 12 d, 12 e, and 12 f) that changes the air / water path in the line 8 and a controller 313 are included.

（圧縮機構２）
圧縮機構２は、第１実施形態と同様に、圧縮機２０・２１により空気を２段階で断熱圧縮する。圧縮機構２は、圧縮機２１から加熱した空気を空気ライン６ａに吐出するようになっている。空気ライン６ａは、電磁弁１２ａを有する空気ライン６ｂ、及び、電磁弁１２ｂを有する空気ライン６ｃに分岐しており、空気は何れか開放された側へ進行するようになっている。 (Compression mechanism 2)
The compression mechanism 2 adiabatically compresses air in two stages by the compressors 20 and 21 as in the first embodiment. The compression mechanism 2 discharges the heated air from the compressor 21 to the air line 6a. The air line 6a is branched into an air line 6b having an electromagnetic valve 12a and an air line 6c having an electromagnetic valve 12b, so that the air travels to any open side.

（熱交換機構３０３）
熱交換機構３０３は、空気との熱交換により水から蒸気を生成する蒸気用熱交換器３０と、空気との熱交換により水を加熱して温水にする温水用熱交換器３１とを有している。また、熱交換機構３０３は、温水用熱交換器３１で生成された温水を減圧下で蒸気に気化させる気化装置９と、気化装置９で気化された蒸気を、蒸気用熱交換器３０で生成された蒸気の温度にまで加熱する加熱装置１０と、加熱装置１０で加熱された蒸気を、蒸気用熱交換器３０で生成された蒸気に合流させる合流装置１１とを有している。 (Heat exchange mechanism 303)
The heat exchange mechanism 303 includes a steam heat exchanger 30 that generates steam from water by heat exchange with air, and a hot water heat exchanger 31 that heats water by heat exchange with air to make warm water. ing. The heat exchange mechanism 303 generates the vaporizer 9 that vaporizes the hot water generated in the hot water heat exchanger 31 under reduced pressure, and the vapor heat exchanger 30 generates the vapor vaporized in the vaporizer 9. The heating device 10 for heating to the temperature of the generated steam, and the joining device 11 for joining the steam heated by the heating device 10 to the steam generated by the steam heat exchanger 30 are provided.

蒸気用熱交換器３０では、空気ライン６ｂから導入される空気と、外部から導入される水との間で熱交換が行われるようになっている。即ち、圧縮機構２からの空気が空気ライン６ｃを進行する場合、蒸気用熱交換器３０による熱交換は行われないようになっている。   In the heat exchanger 30 for steam, heat exchange is performed between the air introduced from the air line 6b and the water introduced from the outside. That is, when the air from the compression mechanism 2 travels through the air line 6c, heat exchange by the steam heat exchanger 30 is not performed.

蒸気用熱交換器３０において、空気は水に熱を奪われて１００度以下となり、空気ライン６ｄに吐出されるようになっている。空気ライン６ｄは、電磁弁１２ｃを有する空気ライン６ｅ、及び、電磁弁１２ｄを有する空気ライン６ｆに分岐しており、空気は圧力を付与された状態で何れか開放された側へ進行するようになっている。   In the heat exchanger 30 for steam, the air is deprived of heat by water and becomes 100 degrees or less, and is discharged to the air line 6d. The air line 6d is branched into an air line 6e having an electromagnetic valve 12c and an air line 6f having an electromagnetic valve 12d, so that the air travels to any open side in a state where pressure is applied. It has become.

温水用熱交換器３１では、空気ライン６ｅから導入される空気と、外部から導入される水との間で熱交換が行われるようになっている。即ち、空気ライン６ｄからの空気が空気ライン６ｆを進行する場合、温水用熱交換器３１による熱交換は行われないようになっている。   In the hot water heat exchanger 31, heat is exchanged between air introduced from the air line 6e and water introduced from the outside. That is, when the air from the air line 6d travels through the air line 6f, heat exchange by the hot water heat exchanger 31 is not performed.

温水用熱交換器３１において、蒸気用熱交換器３０において１００度以下となった空気と水とが熱交換されることにより、水が加熱されて温水が生成され熱交換ライン８ａに吐出されるようになっている。また、空気は水に熱を奪われて空気ライン６ｇに吐出されるようになっている。空気ライン６ｇに吐出された空気は、第１実施形態と同様に膨張機４０によって断熱膨張が行われる。   In the heat exchanger 31 for hot water, the air and water that have become 100 degrees or less in the heat exchanger 30 for steam are subjected to heat exchange, whereby the water is heated and hot water is generated and discharged to the heat exchange line 8a. It is like that. Further, the air is deprived of heat by water and is discharged to the air line 6g. The air discharged to the air line 6g is subjected to adiabatic expansion by the expander 40 as in the first embodiment.

温水用熱交換器３１からの温水が吐出される熱交換ライン８ａは、電磁弁１２ｅを有する熱交換ライン８ｂと、電磁弁１２ｆを有する熱交換ライン８ｅとに分岐しており、温水は何れか開放された側へ進行するようになっている。   The heat exchange line 8a through which hot water from the hot water heat exchanger 31 is discharged is branched into a heat exchange line 8b having an electromagnetic valve 12e and a heat exchange line 8e having an electromagnetic valve 12f. Proceed to the open side.

気化装置９は、熱交換ライン８ｂからの温水が導入されるようになっており、温水を減圧下の雰囲気とし蒸気に気化させるようになっている。即ち、熱交換ライン８において、気化装置９は、温水用熱交換器３１の下流に配置されている。加熱装置１０は、気化装置９によって気化された蒸気に対して、蒸気用熱交換器３０で生成された蒸気の温度まで加熱するようになっている。即ち、熱交換ライン８において、加熱装置１０は、気化装置９の下流に配置されている。合流装置１１は、加熱された蒸気を、蒸気用熱交換器３０で生成されて熱交換ライン７に吐出された蒸気と合流させるようになっている。即ち、加熱装置１０は、熱交換ライン８において加熱装置１０の下流に配置されていると共に、熱交換ライン７において蒸気用熱交換器３０の下流に配置されている。このように、温水用熱交換器３１で生成された温水が蒸気として加えられることによって、蒸気の生成量を増大させることができる。   The vaporizer 9 is adapted to introduce hot water from the heat exchange line 8b, and vaporize the hot water into an atmosphere under reduced pressure. That is, in the heat exchange line 8, the vaporizer 9 is disposed downstream of the hot water heat exchanger 31. The heating device 10 is configured to heat the vapor vaporized by the vaporization device 9 to the temperature of the vapor generated by the vapor heat exchanger 30. That is, in the heat exchange line 8, the heating device 10 is disposed downstream of the vaporizer 9. The joining device 11 joins the heated steam with the steam generated by the steam heat exchanger 30 and discharged to the heat exchange line 7. That is, the heating device 10 is disposed downstream of the heating device 10 in the heat exchange line 8 and is disposed downstream of the steam heat exchanger 30 in the heat exchange line 7. In this way, the amount of steam generated can be increased by adding the warm water generated by the hot water heat exchanger 31 as steam.

（コントローラ３１３）
コントローラ３１３は、第１実施形態のコントローラ１３の構成に加えて、各電磁弁１２（電磁弁１２ａ・１２ｂ・１２ｃ・１２ｄ・１２ｅ・１２ｆ）に電気的に接続されており、夫々の開閉制御が可能になっている。コントローラ３１３は、図２に示す電磁弁制御データテーブルに基づいて、各電磁弁１２の制御を行うようになっている。 (Controller 313)
In addition to the configuration of the controller 13 of the first embodiment, the controller 313 is electrically connected to each solenoid valve 12 (solenoid valves 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f). It is possible. The controller 313 controls each solenoid valve 12 based on the solenoid valve control data table shown in FIG.

（電磁弁制御データテーブル）
ここで、図４を参照して、電磁弁制御データテーブルについて説明する。電磁弁制御データテーブルは、条件欄と、各電磁弁についてのステータス欄とを有している。条件欄には、蒸気発生装置３０１の動作を示す内容が格納されている。また、ステータス欄には、条件欄に格納される内容に応じた各電磁弁の挙動を示すステータスが格納される。換言すれば、各電磁弁における空気ライン６、熱交換ライン７・８の状態を示す。尚、ステータス欄において、“○”は電磁弁が開放されラインが連通されていることを示し、“×”は電磁弁が閉鎖され、ラインが連通されていないことを示す。 (Solenoid valve control data table)
Here, the electromagnetic valve control data table will be described with reference to FIG. The solenoid valve control data table has a condition column and a status column for each solenoid valve. In the condition column, contents indicating the operation of the steam generator 301 are stored. In the status column, a status indicating the behavior of each solenoid valve corresponding to the contents stored in the condition column is stored. In other words, the state of the air line 6 and the heat exchange lines 7 and 8 in each solenoid valve is shown. In the status column, “◯” indicates that the solenoid valve is open and the line is connected, and “X” indicates that the solenoid valve is closed and the line is not connected.

具体的に、熱交換機構３０３に蒸気用熱交換器３０からの蒸気のみを吐出させる場合（条件１）は、電磁弁１２ａ・１２ｄが開放され、電磁弁１２ｂ・１２ｃが閉鎖される。また、熱交換機構３０３に温水用熱交換器３１からの温水のみを吐出させる場合（条件２）は、電磁弁１２ｂ・１２ｃ・１２ｆが開放され、電磁弁１２ａ・１２ｄ・１２ｅが閉鎖される。また、熱交換機構３０３に蒸気用熱交換器３０からの蒸気及び温水用熱交換器３１からの温水の両方を吐出させる場合（条件３）は、電磁弁１２ａ・１２ｃ・１２ｅが開放され、電磁弁１２ｂ・１２ｄ・１２ｆが閉鎖される。さらに、熱交換機構３０３に蒸気用熱交換器３０からの蒸気及び温水用熱交換器３１からの温水の両方を吐出させる場合（条件４）は、電磁弁１２ａ・１２ｃ・１２ｆが開放され、電磁弁１２ｂ・１２ｄ・１２ｅが閉鎖される。   Specifically, when only the steam from the heat exchanger 30 for steam is discharged to the heat exchange mechanism 303 (condition 1), the electromagnetic valves 12a and 12d are opened, and the electromagnetic valves 12b and 12c are closed. When only the hot water from the hot water heat exchanger 31 is discharged to the heat exchange mechanism 303 (condition 2), the solenoid valves 12b, 12c, and 12f are opened, and the solenoid valves 12a, 12d, and 12e are closed. Further, when both the steam from the steam heat exchanger 30 and the hot water from the hot water heat exchanger 31 are discharged to the heat exchange mechanism 303 (condition 3), the solenoid valves 12a, 12c, and 12e are opened, and the electromagnetic The valves 12b, 12d, and 12f are closed. Further, when both the steam from the steam heat exchanger 30 and the hot water from the hot water heat exchanger 31 are discharged to the heat exchange mechanism 303 (condition 4), the solenoid valves 12a, 12c, and 12f are opened, and the electromagnetic The valves 12b, 12d, and 12e are closed.

コントローラ３１３は、条件欄の何れかの内容を示す信号を外部の入力装置から受信することにより、蒸気のような電磁弁１２の開閉制御を行うことができるようになっている。   The controller 313 can perform opening / closing control of the electromagnetic valve 12 such as steam by receiving a signal indicating any content in the condition column from an external input device.

（概要）
以上のように、本実施形態の蒸気発生装置（蒸気発生装置１・２０１・３０１）は、大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構（圧縮機構２・２０２）と、圧縮機構で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成する熱交換機構（熱交換機構３・３０３）と、熱交換機構において熱交換された空気を断熱膨張させる膨張機構（膨張機構４）と、膨張機構の断熱膨張により発生したエネルギーを圧縮機構に付与して断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構（伝達機構５）と、を有した構成にされている。 (Overview)
As described above, the steam generator (steam generator 1, 201, 301) of the present embodiment is heated by the compression mechanism (compression mechanism 2, 202) that heats the air in the atmosphere by adiabatically compressing and heating. The heat exchange mechanism (heat exchange mechanisms 3 and 303) that generates steam from water at least by exchanging heat between the generated air and water, and the expansion mechanism (expansion) that adiabatically expands the heat exchanged air in the heat exchange mechanism The mechanism 4) and a transmission mechanism (transmission mechanism 5) that imparts energy generated by adiabatic expansion of the expansion mechanism to the compression mechanism to generate adiabatic compression energy are provided.

また、本実施形態の蒸気発生装置（蒸気発生装置１・２０１・３０１）は、回転エネルギーにより大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構（圧縮機構２・２０２）と、圧縮機構で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成する熱交換機構（熱交換機構３・３０３）と、熱交換機構において熱交換された空気を断熱膨張させることにより回転エネルギーを生成する膨張機構（膨張機構４）と、圧縮機構と膨張機構とを連結する軸部材（軸部材５０）を有し、該軸部材により膨張機構の回転エネルギーを圧縮機構に伝達することによって、膨張機構の断熱膨張により発生したエネルギーを圧縮機構に付与して断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構（伝達機構５）と、を有した構成にされている。   In addition, the steam generator (steam generator 1, 201, 301) of the present embodiment includes a compression mechanism (compression mechanism 2/202) that heats the air in the atmosphere by adiabatic compression using rotational energy, and heating by the compression mechanism. Heat exchange between the generated air and water at least to generate steam from the water (heat exchange mechanisms 3 and 303) and rotational energy by adiabatic expansion of the air heat exchanged in the heat exchange mechanism And a shaft member (shaft member 50) that connects the compression mechanism and the expansion mechanism, and transmitting the rotational energy of the expansion mechanism to the compression mechanism by the shaft member, And a transmission mechanism (transmission mechanism 5) that applies energy generated by adiabatic expansion of the expansion mechanism to the compression mechanism to obtain adiabatic compression energy.

上記の構成によれば、空気の流れ方向に断熱圧縮と熱交換と断熱膨張とが直列に構成され、膨張時のエネルギーを動力回収して断熱圧縮のためのエネルギーに付加している。これにより、圧縮機構を単純に駆動して断熱圧縮した場合よりも、膨張時のエネルギーを付加した大きいエネルギーで断熱圧縮して高温の空気を得ることができる。この結果、例えば、電気ヒータで加熱して水蒸気を生成する場合よりも、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる。   According to said structure, adiabatic compression, heat exchange, and adiabatic expansion are comprised in series in the air flow direction, and the energy at the time of expansion is recovered and added to the energy for adiabatic compression. Thereby, it is possible to obtain high-temperature air by adiabatic compression with a larger energy to which energy during expansion is added than when the compression mechanism is simply driven to perform adiabatic compression. As a result, for example, steam can be generated with higher energy efficiency than when steam is generated by heating with an electric heater.

さらに、回転エネルギーを用いて圧縮機構における断熱圧縮と膨張機構における断熱膨張とを行うと共に、圧縮機構と膨張機構とを連結した軸部材により回転エネルギーを伝達することによって、機械的な構成によりエネルギーの伝達を可能にしていることから、蒸気発生装置１の構成を単純化することが可能になっている。   Further, the rotational energy is used to perform adiabatic compression in the compression mechanism and adiabatic expansion in the expansion mechanism, and the rotational energy is transmitted by a shaft member that connects the compression mechanism and the expansion mechanism, so that the energy of the mechanical structure can be reduced. Since the transmission is enabled, the configuration of the steam generator 1 can be simplified.

また、本実施形態の蒸気発生装置（蒸気発生装置１・２０１・３０１）における熱交換機構（熱交換機構３・３０３）は、空気との熱交換により水から蒸気を生成する蒸気用熱交換器３０と、空気との熱交換により水を加熱して温水にする温水用熱交換器３１とを有した構成にされている。   Further, the heat exchange mechanism (heat exchange mechanism 3, 303) in the steam generator (steam generator 1, 201, 301) of the present embodiment is a heat exchanger for steam that generates steam from water by heat exchange with air. 30 and a heat exchanger 31 for warm water that heats water by heat exchange with air to make warm water.

上記の構成によれば、蒸気用熱交換器３０と温水用熱交換器３１とを有することによって、蒸気に加えて、水を加熱した温水を作成することができる。そして、蒸気用熱交換器３０と温水用熱交換器３１との流量等を調整することによって、蒸気と温水との生成量を調整したり、使い分けたりすることができる。これにより、設置場所の自由度を向上させることができる。   According to said structure, by having the heat exchanger 30 for steam and the heat exchanger 31 for warm water, in addition to steam, the warm water which heated water can be created. Then, by adjusting the flow rate of the steam heat exchanger 30 and the hot water heat exchanger 31, it is possible to adjust the generation amount of steam and hot water, or to use them properly. Thereby, the freedom degree of an installation place can be improved.

また、蒸気用熱交換器３０において蒸気を生成させる熱交換により冷却された空気を、温水用熱交換器３１における熱交換で、さらに冷却することができるため、膨張機構４に流入する空気の温度を一層低温にすることができることから、冷熱利用の効果をさらに高めることができる。   In addition, since the air cooled by heat exchange that generates steam in the steam heat exchanger 30 can be further cooled by heat exchange in the hot water heat exchanger 31, the temperature of the air flowing into the expansion mechanism 4 Since the temperature can be further lowered, the effect of using cold energy can be further enhanced.

また、本実施形態の蒸気発生装置３０１における熱交換機構３０３は、温水用熱交換器３１で生成された温水を減圧下で蒸気に気化させる気化装置９と、気化装置９で気化された蒸気を、蒸気用熱交換器３０で生成された蒸気の温度にまで加熱する加熱装置１０と、加熱装置１０で加熱された蒸気を、蒸気用熱交換器３０で生成された蒸気に合流させる合流装置１１とを有した構成にされている。   In addition, the heat exchange mechanism 303 in the steam generator 301 of the present embodiment includes the vaporizer 9 that vaporizes the hot water generated by the hot water heat exchanger 31 under reduced pressure, and the vapor vaporized by the vaporizer 9. The heating device 10 that heats the steam generated by the steam heat exchanger 30 to the temperature of the steam, and the joining device 11 that joins the steam heated by the heating device 10 to the steam generated by the steam heat exchanger 30 It has the composition which has.

上記の構成によれば、温水用熱交換器で生成された温水が蒸気として加えられることによって、蒸気の生成量を増大させることができる。   According to said structure, the production amount of a vapor | steam can be increased by adding the warm water produced | generated with the heat exchanger for warm water as a vapor | steam.

また、本実施形態の蒸気発生装置１が実現する蒸気発生方法は、大気中の空気を断熱圧縮して加熱する断熱圧縮工程と、断熱圧縮工程で加熱された空気と水とを熱交換することによって、少なくとも水から蒸気を生成する熱交換工程と、熱交換工程において熱交換された空気を断熱膨張させる断熱膨張工程と、断熱膨張工程の断熱膨張により発生したエネルギーを断熱圧縮工程における断熱圧縮のエネルギーとするエネルギー伝達工程と、を有している。   Moreover, the steam generation method which the steam generator 1 of this embodiment implement | achieves heat-exchanges the air and water heated at the adiabatic compression process which heats the air in air | atmosphere adiabatically compresses and heats, and adiabatic compression process. The heat exchange step of generating steam from water at least, the adiabatic expansion step of adiabatic expansion of air exchanged in the heat exchange step, and the adiabatic compression in the adiabatic compression step And an energy transmission process to be energy.

上記の構成によれば、空気の流れ方向に断熱圧縮と熱交換と断熱膨張とが直列に構成され、膨張時のエネルギーを動力回収して断熱圧縮のためのエネルギーに付加している。これにより、圧縮機構を単純に駆動して断熱圧縮した場合よりも、膨張時のエネルギーを付加した大きいエネルギーで断熱圧縮して高温の空気を得ることができる。この結果、例えば、電気ヒータで加熱して水蒸気を生成する場合よりも、高いエネルギー効率で蒸気を生成することができる。   According to said structure, adiabatic compression, heat exchange, and adiabatic expansion are comprised in series in the air flow direction, and the energy at the time of expansion is recovered and added to the energy for adiabatic compression. Thereby, it is possible to obtain high-temperature air by adiabatic compression with a larger energy to which energy during expansion is added than when the compression mechanism is simply driven to perform adiabatic compression. As a result, for example, steam can be generated with higher energy efficiency than when steam is generated by heating with an electric heater.

（変形例）
以上、本発明の実施例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 (Modification)
The embodiments of the present invention have been described above, but only specific examples have been illustrated, and the present invention is not particularly limited. Specific configurations and the like can be appropriately changed in design. Further, the actions and effects described in the embodiments of the present invention only list the most preferable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects according to the present invention are described in the embodiments of the present invention. It is not limited to things.

例えば、本実施形態において、膨張機構４では、１段の膨張機を用いて空気の断熱膨張を行ったがこれに限定されるものではない。例えば、２段以上の膨張機を用いることで段階的に温度の異なる空気を排出するものであってもよい。   For example, in the present embodiment, the expansion mechanism 4 performs adiabatic expansion of air using a single-stage expander, but is not limited thereto. For example, you may exhaust the air from which a temperature differs in steps by using an expander of two or more stages.

また、本実施形態において、膨張機構４から圧縮機構２への断熱膨張に基づくエネルギー伝達を軸部材５０によって機械的手段で行ったがこれに限定されるものではない。例えば、エネルギーを電気的に変換しモータ等を駆動して伝達するものであってもよい。   In this embodiment, energy transmission based on adiabatic expansion from the expansion mechanism 4 to the compression mechanism 2 is performed by mechanical means using the shaft member 50, but the present invention is not limited to this. For example, the energy may be electrically converted and transmitted by driving a motor or the like.

１・２０１・３０１ 蒸気発生装置
２・２０２ 圧縮機構
３・３０３ 熱交換機構
４ 膨張機構
５ 伝達機構
６ 空気ライン
７・８ 熱交換ライン
９ 気化装置
１０ 加熱装置
１１ 合流装置
１２ 電磁弁
１３・３１３ コントローラ
２０・２１・２２０ 圧縮機
２２・２２２ モータ
３０ 蒸気用熱交換器
３１ 温水用熱交換器
４０ 膨張機
５０ 軸部材 1. 201. 301 Steam generator 2. 202 Compression mechanism 3. 303 Heat exchange mechanism 4. Expansion mechanism 5. Transmission mechanism 6. Air line 7. 8. Heat exchange line 9. Vaporizer 10. Heating device 11. Junction device 12. Solenoid valve 13..313 Controller 20, 21, 220 Compressor 22, 222 Motor 30 Heat exchanger for steam 31 Heat exchanger for hot water 40 Expander 50 Shaft member

Claims (5)

大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構と、
前記圧縮機構で加熱された前記空気と水とを熱交換することによって、少なくとも前記水から蒸気を生成する熱交換機構と、
前記熱交換機構において熱交換された前記空気を断熱膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構の前記断熱膨張により発生したエネルギーを前記圧縮機構に付与して前記断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構と、
を有することを特徴とする蒸気発生装置。 A compression mechanism for adiabatically compressing and heating the air in the atmosphere;
A heat exchange mechanism for generating steam from at least the water by exchanging heat between the air heated by the compression mechanism and the water;
An expansion mechanism for adiabatic expansion of the air heat-exchanged in the heat exchange mechanism;
A transmission mechanism that imparts energy generated by the adiabatic expansion of the expansion mechanism to the compression mechanism to obtain energy for the adiabatic compression;
The steam generator characterized by having. 回転エネルギーにより大気中の空気を断熱圧縮して加熱する圧縮機構と、
前記圧縮機構で加熱された前記空気と水とを熱交換することによって、少なくとも前記水から蒸気を生成する熱交換機構と、
前記熱交換機構において熱交換された前記空気を断熱膨張させることにより回転エネルギーを生成する膨張機構と、
前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結する軸部材を有し、該軸部材により前記膨張機構の回転エネルギーを前記圧縮機構に伝達することによって、前記膨張機構の前記断熱膨張により発生したエネルギーを前記圧縮機構に付与して前記断熱圧縮のエネルギーとする伝達機構と、
を有することを特徴とする蒸気発生装置。 A compression mechanism for adiabatically compressing and heating air in the atmosphere with rotational energy;
A heat exchange mechanism that generates steam from at least the water by exchanging heat between the air heated by the compression mechanism and the water;
An expansion mechanism that generates rotational energy by adiabatically expanding the air heat-exchanged in the heat exchange mechanism;
A shaft member connecting the compression mechanism and the expansion mechanism, and transmitting the rotational energy of the expansion mechanism to the compression mechanism by the shaft member, thereby generating energy generated by the adiabatic expansion of the expansion mechanism; A transmission mechanism that is applied to the compression mechanism to make the energy of the adiabatic compression;
The steam generator characterized by having. 前記熱交換機構は、
前記空気との熱交換により前記水から前記蒸気を生成する蒸気用熱交換器と、
前記空気との熱交換により前記水を加熱して温水にする温水用熱交換器と
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気発生装置。 The heat exchange mechanism is
A steam heat exchanger for generating the steam from the water by heat exchange with the air;
The steam generator according to claim 1, further comprising a heat exchanger for warm water that heats the water by heat exchange with the air to make warm water. 前記熱交換機構は、
前記温水用熱交換器で生成された前記温水を減圧下で蒸気に気化させる気化装置と、
前記気化装置で気化された前記蒸気を、前記蒸気用熱交換器で生成された前記蒸気の温度にまで加熱する加熱装置と、
前記加熱装置で加熱された前記蒸気を、前記蒸気用熱交換器で生成された前記蒸気に合流させる合流装置と
を有することを特徴とする請求項３に記載の蒸気発生装置。 The heat exchange mechanism is
A vaporizer for vaporizing the hot water generated by the heat exchanger for hot water into steam under reduced pressure;
A heating device for heating the vapor vaporized by the vaporizer to a temperature of the vapor generated by the heat exchanger for the vapor;
The steam generator according to claim 3, further comprising a joining device that joins the steam heated by the heating device to the steam generated by the steam heat exchanger. 大気中の空気を断熱圧縮して加熱する断熱圧縮工程と、
前記断熱圧縮工程で加熱された前記空気と水とを熱交換することによって、少なくとも前記水から蒸気を生成する熱交換工程と、
前記熱交換工程において熱交換された前記空気を断熱膨張させる断熱膨張工程と、
前記断熱膨張工程における前記断熱膨張により発生したエネルギーを前記断熱圧縮工程における前記断熱圧縮のエネルギーとするエネルギー伝達工程と、
を有することを特徴とする蒸気発生方法。 An adiabatic compression process in which air in the atmosphere is adiabatically compressed and heated;
A heat exchange step of generating steam from at least the water by exchanging heat between the air and water heated in the adiabatic compression step;
An adiabatic expansion step of adiabatic expansion of the air heat-exchanged in the heat exchange step;
An energy transmission step in which the energy generated by the adiabatic expansion in the adiabatic expansion step is the energy of the adiabatic compression in the adiabatic compression step;
A steam generation method characterized by comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110864470A (en) * 2019-11-28 2020-03-06 广东美的制冷设备有限公司 Compressed air heat exchange system

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