JP2012017700A - 蒸気システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蒸気圧縮機2は、蒸気を吸入し圧縮して吐出する。第一センサ8は、蒸気圧縮機2の出口側において、蒸気の圧力を検出する。この第一センサ8の検出値に基づき蒸気圧縮機2を制御する。蒸気圧縮機2からの蒸気に、ボイラ3からの蒸気がボイラ蒸気供給弁7を介して合流可能とするのが好ましい。この場合、蒸気圧縮機2は、第一センサ8の検出値を第一設定値に維持するよう制御され、ボイラ蒸気供給弁7は、それより下流側の圧力を第三設定値に維持するよう開閉または開度が調整され、第三設定値は第一設定値よりも低く設定するのがよい。これにより、蒸気圧縮機2からの蒸気供給を、ボイラ3からの蒸気供給よりも優先することができる。
【選択図】図1
Description
第一偏差率=(第一上限値−現在値)/(第一上限値−第一下限値)
第二偏差率=(現在値−第二下限値)/(第二上限値−第二下限値)
第一偏差率=(第一上限値−現在値)/(第一上限値−第一下限値)
第二偏差率=(現在値−第二下限値)/(第二上限値−第二下限値)
第一偏差率=(第一上限値−現在値)/(第一上限値−第一下限値)
第二偏差率=(現在値−第二下限値)/(第二上限値−第二下限値)
本実施例の蒸気システム1は、蒸気圧縮機2を備え、好ましくはさらにボイラ3を備える。
図2は、第一センサ8の検出圧力、ボイラ蒸気供給弁7の開閉状態、および蒸気圧縮機2の動作状態の対応関係を示す概略図である。ここでは、蒸気圧縮機2は、第一設定値(第一設定圧力)P1でオンオフされ、ボイラ蒸気供給弁7は、第三設定値(第三設定圧力)P3で開閉される。
図4は、第二センサ14の検出圧力または検出温度、および蒸気圧縮機2の動作状態の対応関係を示す概略図である。ここでは、蒸気圧縮機2は、第二設定値(第二設定圧力P2または第二設定温度T2)でオンオフされる。
第一センサ8と第二センサ14との切替制御は、図3による制御と、図5による制御との組合せといえる。具体的には、まず、蒸気圧縮機2は、第一センサ8の検出圧力に基づき、第一上限圧力P1Hと第一下限圧力P1Lとの範囲で、且つその第一上限圧力P1Hを設定値として比例制御可能とされる。また、蒸気圧縮機2は、第二センサ14の検出圧力に基づき、第二上限圧力P2Hと第二下限圧力P2Lとの範囲で、且つその第二下限圧力P2Lを設定値として比例制御可能とされる。そして、設定タイミング(たとえば設定時間ごと)で、次式により第一偏差率η1と第二偏差率η2とを求め、第一センサ8による制御と第二センサ14による制御との内、偏差率の小さい方の制御に適宜切り替えて、蒸気圧縮機2を制御すればよい。具体的には、η1<η2の関係にある場合、第一センサ8の検出圧力に基づき蒸気圧縮機2を比例制御すればよく、η1>η2の関係にある場合、第二センサ14の検出圧力に基づき蒸気圧縮機2を比例制御すればよい。なお、次式において、現在圧力Pは、第一センサ8により検出され、現在圧力P´は、第二センサ14により検出される。
第二偏差率η2=(現在圧力P´−第二下限圧力P2L)/(第二上限圧力P2H−第二下限圧力P2L)
第二偏差率η2=(現在値−第二下限値)/(第二上限値−第二下限値)
第一センサ8による制御は、基本的には前記実施例1と同様に、第一センサ8の検出圧力に基づき、蒸気圧縮機2とボイラ蒸気供給弁7を制御すればよい。この際、前記実施例1と同様、ボイラ蒸気供給弁7は、第一センサ8の検出圧力に基づき制御される以外に、自力式の減圧弁により構成されてもよい。また、ボイラ蒸気供給弁7を設置してこれを制御する代わりに、ボイラ蒸気供給弁7の設置を省略して、ボイラ3自体を制御してもよい。
第二センサ14による制御は、前記実施例1では、第二センサ14の検出値に基づき蒸気圧縮機2を制御したが、本実施例2では、第二センサ14の検出値に基づきヒートポンプ15の圧縮機16が制御される。つまり、図4において、蒸気圧縮機2ではなく、ヒートポンプ15の圧縮機16が、第二設定値(第二設定圧力P2または第二設定温度T2)でオンオフされる。
第一センサ8と第二センサ14との切替制御は、本実施例2における上述した第一センサ8による制御と、本実施例2における上述した第二センサ14による制御との切替制御であり、その切り替えの仕方は、前記実施例1と同様である。
第一センサ8による制御は、本実施例3でも、第一センサ8の検出値に基づき蒸気圧縮機2が制御される。その制御の具体的内容は、前記実施例2で述べたのと同様である。そして、図7において破線で示すように、第一センサ8の検出値に基づき蒸気圧縮機2を制御する場合、最上段のヒートポンプ15Bの圧縮機16Bは、第三センサ24の検出値に基づき制御され、それより下段の各ヒートポンプ15Aの圧縮機16Aは、その段の凝縮器17Aまたは一つ上段の蒸発器19Bの冷媒の圧力(冷媒圧センサ25の検出値)に基づき制御される。なお、後述する第二センサ14による制御でも同様であるが、凝縮器17の冷媒の圧力は、圧縮機16出口から膨張弁18入口までのいずれの箇所で検知してもよく、また蒸発器19の冷媒の圧力は、膨張弁18出口から圧縮機16入口までのいずれの箇所で検知してもよい。
第二センサ14による制御は、本実施例3では、第二センサ14の検出値に基づき最下段のヒートポンプ15Aの圧縮機16Aが制御される。その制御の具体的内容は、前記実施例2で述べたのと同様である。そして、図7において一点鎖線で示すように、第二センサ14の検出値に基づき最下段のヒートポンプ15Aの圧縮機16Aを制御する場合、それより上段の各ヒートポンプ15Bの圧縮機16Bは、その段の蒸発器19Bまたは一つ下段の凝縮器17Aの冷媒の圧力(冷媒圧センサ25の検出値)に基づき制御され、蒸気圧縮機2は、第三センサ24の検出値に基づき制御される。
第一センサ8と第二センサ14との切替制御は、本実施例3における上述した第一センサ8による制御と、本実施例3における上述した第二センサ14による制御との切替制御であり、その切り替えの仕方は、前記実施例2と同様である。すなわち、蒸気圧縮機2について求めた第一偏差率η1と、最下段のヒートポンプ15Aの圧縮機16Aについて求めた第二偏差率η2との内、偏差率の小さい方の制御に適宜切り替えればよい。あるいは、第一センサ8による制御における蒸気圧縮機2の操作量(第一操作量y1)と、第二センサ14による制御における最下段のヒートポンプ15Aの圧縮機16Aの操作量(第二操作量y2)とから、第一操作量y1の第二操作量y2に対する比の値y1/y2を求め、この値が予め設定された定数未満なら、第一センサ8による制御を行う一方、前記定数以上なら第二センサ14による制御を行えばよい。その他の構成および制御は、前記実施例2と同様のため、説明は省略する。
第一センサ8による制御は、本実施例3では、第一センサ8の検出値に基づき最上段の蒸気圧縮機2Bが制御される。そして、図8において破線で示すように、第一センサ8の検出値に基づき最上段の蒸気圧縮機2Bを制御する場合、それより下段の各蒸気圧縮機2Aは、その出口側の蒸気の圧力(図示例では第四センサ26の検出値)に基づき制御される。制御の具体的内容は、ヒートポンプ15の圧縮機16に代えて蒸気圧縮機2を制御する点が異なるだけで、前記実施例2や前記実施例3で述べたのと同様である。
第二センサ14による制御は、本実施例3では、第二センサ14の検出値に基づき最下段の蒸気圧縮機2Aが制御される。そして、図8において一点鎖線で示すように、第二センサ14の検出値に基づき最下段の蒸気圧縮機2Aを制御する場合、それより上段の各蒸気圧縮機2Aは、その入口側の蒸気の圧力(図示例では第四センサ26の検出値)に基づき制御される。制御の具体的内容は、ヒートポンプ15の圧縮機16に代えて蒸気圧縮機2を制御する点が異なるだけで、前記実施例2や前記実施例3で述べたのと同様である。
第一センサ8と第二センサ14との切替制御は、本実施例4における上述した第一センサ8による制御と、本実施例4における上述した第二センサ14による制御との切替制御であり、その切り替えの仕方は、前記実施例2や前記実施例3と同様である。すなわち、最上段の蒸気圧縮機2Bについて求めた第一偏差率η1と、最下段の蒸気圧縮機2Aについて求めた第二偏差率η2との内、偏差率の小さい方の制御に適宜切り替えればよい。あるいは、第一センサ8による制御における最上段の蒸気圧縮機2Aの操作量(第一操作量y1)と、第二センサ14による制御における最下段の蒸気圧縮機2Bの操作量(第二操作量y2)とから、第一操作量y1の第二操作量y2に対する比の値y1/y2を求め、この値が予め設定された定数未満なら、第一センサ8による制御を行う一方、前記定数以上なら第二センサ14による制御を行えばよい。その他の構成および制御は、前記実施例2や前記実施例3と同様のため、説明は省略する。
2 蒸気圧縮機
3 ボイラ
7 ボイラ蒸気供給弁
8 第一センサ
14 第二センサ
15 ヒートポンプ
16 圧縮機
17 凝縮器
18 膨張弁
19 蒸発器
24 第三センサ
25 冷媒圧センサ
Claims (16)
- 蒸気を吸入し圧縮して吐出する蒸気圧縮機と、
この蒸気圧縮機の出口側において蒸気の圧力を検出する第一センサとを備え、
この第一センサの検出値に基づき前記蒸気圧縮機を制御する
ことを特徴とする蒸気システム。 - 前記蒸気圧縮機からの蒸気に、ボイラからの蒸気がボイラ蒸気供給弁を介して合流するよう構成され、
前記第一センサは、前記蒸気圧縮機からの蒸気と前記ボイラからの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置に設けられ、
前記蒸気圧縮機は、前記第一センサの検出値を第一設定値に維持するよう制御され、
前記ボイラ蒸気供給弁は、それより下流側の圧力を第三設定値に維持するよう開閉または開度が調整され、
前記第三設定値は、前記第一設定値よりも低く設定される
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気システム。 - 前記蒸気圧縮機からの蒸気に、ボイラからの蒸気が合流するよう構成され、
前記第一センサは、前記蒸気圧縮機からの蒸気と前記ボイラからの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置に設けられ、
前記蒸気圧縮機は、前記第一センサの検出値を第一設定値に維持するよう制御され、
前記ボイラは、前記第一センサの検出値を第三設定値に維持するよう制御され、
前記第三設定値は、前記第一設定値よりも低く設定される
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気システム。 - 前記蒸気圧縮機の入口側において圧力または温度を検出する第二センサを備え、
前記第一センサの検出値に基づき、第一上限値と第一下限値との範囲で、且つその第一上限値を設定値として前記蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御するか、
前記第二センサの検出値に基づき、第二上限値と第二下限値との範囲で、且つその第二下限値を設定値として前記蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御し、
設定タイミングで次式により第一偏差率と第二偏差率とを求め、前記第一センサによる制御と前記第二センサによる制御との内、偏差率の小さい方で前記蒸気圧縮機を制御する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の蒸気システム。
第一偏差率=(第一上限値−現在値)/(第一上限値−第一下限値)
第二偏差率=(現在値−第二下限値)/(第二上限値−第二下限値) - 前記蒸気圧縮機の入口側において圧力または温度を検出する第二センサを備え、
前記第一センサの検出値に基づき、第一上限値と第一下限値との範囲で、且つその第一上限値を設定値として前記蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御するか、
前記第二センサの検出値に基づき、第二上限値と第二下限値との範囲で、且つその第二下限値を設定値として前記蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御し、
設定タイミングで、前記第一センサによる制御における前記蒸気圧縮機の操作量と、前記第二センサによる制御における前記蒸気圧縮機の操作量とを求め、前記第一センサによる制御と前記第二センサによる制御との内、操作量の小さい方で前記蒸気圧縮機を制御する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の蒸気システム。 - 単段または複数段の蒸気圧縮式ヒートポンプをさらに備え、
単段または最下段のヒートポンプの蒸発器に熱源流体が通され、
単段または最上段のヒートポンプの凝縮器において、冷媒と水とを熱交換して蒸気を発生させ、
この凝縮器からの蒸気を、前記蒸気圧縮機が吸入し圧縮して吐出する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の蒸気システム。 - 単段または最上段のヒートポンプの凝縮器の冷媒の圧力、またはその凝縮器から前記蒸気圧縮機へ送られる蒸気の圧力を検出する第三センサを備え、
前記第一センサの検出値に基づき前記蒸気圧縮機を制御すると共に、単段または最上段のヒートポンプの圧縮機は、前記第三センサの検出値に基づき制御され、それより下段の各ヒートポンプの圧縮機は、その段の凝縮器または一つ上段の蒸発器の冷媒の圧力に基づき制御される
ことを特徴とする請求項6に記載の蒸気システム。 - 単段または最下段のヒートポンプの蒸発器の入口側または出口側において、熱源流体の圧力または温度を検出する第二センサと、
単段または最上段のヒートポンプの凝縮器の冷媒の圧力、またはその凝縮器から前記蒸気圧縮機へ送られる蒸気の圧力を検出する第三センサとを備え、
前記第二センサの検出値に基づき単段または最下段のヒートポンプの圧縮機を制御すると共に、それより上段の各ヒートポンプの圧縮機は、その段の蒸発器または一つ下段の凝縮器の冷媒の圧力に基づき制御され、前記蒸気圧縮機は、前記第三センサの検出値に基づき制御される
ことを特徴とする請求項6に記載の蒸気システム。 - 単段または最下段のヒートポンプの蒸発器の入口側または出口側において、熱源流体の圧力または温度を検出する第二センサと、
単段または最上段のヒートポンプの凝縮器の冷媒の圧力、またはその凝縮器から前記蒸気圧縮機へ送られる蒸気の圧力を検出する第三センサとを備え、
前記第一センサの検出値に基づき、第一上限値と第一下限値との範囲で、且つその第一上限値を設定値として前記蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御するか、
前記第二センサの検出値に基づき、第二上限値と第二下限値との範囲で、且つその第二下限値を設定値として単段または最下段のヒートポンプの圧縮機を比例制御またはPID制御し、
前記第一センサの検出値に基づき前記蒸気圧縮機を制御する場合、単段または最上段のヒートポンプの圧縮機は、前記第三センサの検出値に基づき制御され、それより下段の各ヒートポンプの圧縮機は、その段の凝縮器または一つ上段の蒸発器の冷媒の圧力に基づき制御され、
前記第二センサの検出値に基づき単段または最下段のヒートポンプの圧縮機を制御する場合、それより上段の各ヒートポンプの圧縮機は、その段の蒸発器または一つ下段の凝縮器の冷媒の圧力に基づき制御され、前記蒸気圧縮機は、前記第三センサの検出値に基づき制御され、
設定タイミングで次式により第一偏差率と第二偏差率とを求め、前記第一センサによる制御と前記第二センサによる制御との内、偏差率の小さい方の制御に切り替える
ことを特徴とする請求項6に記載の蒸気システム。
第一偏差率=(第一上限値−現在値)/(第一上限値−第一下限値)
第二偏差率=(現在値−第二下限値)/(第二上限値−第二下限値) - 単段または最下段のヒートポンプの蒸発器の入口側または出口側において、熱源流体の圧力または温度を検出する第二センサと、
単段または最上段のヒートポンプの凝縮器の冷媒の圧力、またはその凝縮器から前記蒸気圧縮機へ送られる蒸気の圧力を検出する第三センサとを備え、
前記第一センサの検出値に基づき、第一上限値と第一下限値との範囲で、且つその第一上限値を設定値として前記蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御するか、
前記第二センサの検出値に基づき、第二上限値と第二下限値との範囲で、且つその第二下限値を設定値として単段または最下段のヒートポンプの圧縮機を比例制御またはPID制御し、
前記第一センサの検出値に基づき前記蒸気圧縮機を制御する場合、単段または最上段のヒートポンプの圧縮機は、前記第三センサの検出値に基づき制御され、それより下段の各ヒートポンプの圧縮機は、その段の凝縮器または一つ上段の蒸発器の冷媒の圧力に基づき制御され、
前記第二センサの検出値に基づき単段または最下段のヒートポンプの圧縮機を制御する場合、それより上段の各ヒートポンプの圧縮機は、その段の蒸発器または一つ下段の凝縮器の冷媒の圧力に基づき制御され、前記蒸気圧縮機は、前記第三センサの検出値に基づき制御され、
設定タイミングで、前記第一センサによる制御における前記蒸気圧縮機の第一操作量(y1)と、前記第二センサによる制御における前記最下段のヒートポンプの圧縮機の第二操作量(y2)とから、前記第一操作量(y1)の前記第二操作量(y2)に対する比の値(y1/y2)を求め、この値が予め設定された定数未満なら、前記第一センサによる制御を行う一方、前記定数以上なら前記第二センサによる制御を行う
ことを特徴とする請求項6に記載の蒸気システム。 - 複数段の蒸気圧縮機と、単段または複数段のヒートポンプとを備え、
最下段の蒸気圧縮機は、単段または最上段のヒートポンプの凝縮器からの蒸気を吸入し圧縮して吐出し、それより上段の各蒸気圧縮機は、一つ下段の蒸気圧縮機からの蒸気を吸入し圧縮して吐出し、
前記第一センサは、最上段の蒸気圧縮機の出口側において蒸気の圧力を検出し、
前記第三センサは、単段または最上段のヒートポンプの凝縮器の冷媒の圧力、またはその凝縮器から最下段の蒸気圧縮機へ送られる蒸気の圧力を検出し、
前記第一センサの検出値に基づき最上段の蒸気圧縮機を制御するか、前記第二センサの検出値に基づき単段または最下段のヒートポンプの圧縮機を制御し、
前記第一センサの検出値に基づき最上段の蒸気圧縮機を制御する場合、それより下段の各蒸気圧縮機は、その出口側の蒸気の圧力に基づき制御され、
前記第二センサの検出値に基づき単段または最下段のヒートポンプの圧縮機を制御する場合、最下段の蒸気圧縮機は、第三センサの検出値に基づき制御され、それより上段の各蒸気圧縮機は、その入口側の蒸気の圧力に基づき制御される
ことを特徴とする請求項9または請求項10に記載の蒸気システム。 - 複数段の蒸気圧縮機を備え、
前記各蒸気圧縮機は、一つ下段の蒸気圧縮機からの蒸気を吸入し圧縮して吐出し、
前記第一センサは、最上段の蒸気圧縮機の出口側において蒸気の圧力を検出する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の蒸気システム。 - 前記第一センサの検出値に基づき最上段の蒸気圧縮機を制御すると共に、それより下段の各蒸気圧縮機は、その出口側の蒸気の圧力に基づき制御される
ことを特徴とする請求項12に記載の蒸気システム。 - 最下段の蒸気圧縮機の入口側において圧力または温度を検出する第二センサを備え、
この第二センサの検出値に基づき最下段の蒸気圧縮機を制御すると共に、それより上段の各蒸気圧縮機は、その入口側の蒸気の圧力に基づき制御される
ことを特徴とする請求項12に記載の蒸気システム。 - 最下段の蒸気圧縮機の入口側において圧力または温度を検出する第二センサを備え、
前記第一センサの検出値に基づき、第一上限値と第一下限値との範囲で、且つその第一上限値を設定値として最上段の蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御するか、
前記第二センサの検出値に基づき、第二上限値と第二下限値との範囲で、且つその第二下限値を設定値として最下段の蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御し、
前記第一センサの検出値に基づき最上段の蒸気圧縮機を制御する場合、それより下段の各蒸気圧縮機は、その出口側の蒸気の圧力に基づき制御され、
前記第二センサの検出値に基づき最下段の蒸気圧縮機を制御する場合、それより上段の各蒸気圧縮機は、その入口側の蒸気の圧力に基づき制御され、
設定タイミングで次式により第一偏差率と第二偏差率とを求め、前記第一センサによる制御と前記第二センサによる制御との内、偏差率の小さい方の制御に切り替える
ことを特徴とする請求項12に記載の蒸気システム。
第一偏差率=(第一上限値−現在値)/(第一上限値−第一下限値)
第二偏差率=(現在値−第二下限値)/(第二上限値−第二下限値) - 最下段の蒸気圧縮機の入口側において圧力または温度を検出する第二センサを備え、
前記第一センサの検出値に基づき、第一上限値と第一下限値との範囲で、且つその第一上限値を設定値として最上段の蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御するか、
前記第二センサの検出値に基づき、第二上限値と第二下限値との範囲で、且つその第二下限値を設定値として最下段の蒸気圧縮機を比例制御またはPID制御し、
前記第一センサの検出値に基づき最上段の蒸気圧縮機を制御する場合、それより下段の各蒸気圧縮機は、その出口側の蒸気の圧力に基づき制御され、
前記第二センサの検出値に基づき最下段の蒸気圧縮機を制御する場合、それより上段の各蒸気圧縮機は、その入口側の蒸気の圧力に基づき制御され、
設定タイミングで、前記第一センサによる制御における最上段の蒸気圧縮機の第一操作量(y1)と、前記第二センサによる制御における最下段の蒸気圧縮機の第二操作量(y2)とから、前記第一操作量(y1)の前記第二操作量(y2)に対する比の値(y1/y2)を求め、この値が予め設定された定数未満なら、前記第一センサによる制御を行う一方、前記定数以上なら前記第二センサによる制御を行う
ことを特徴とする請求項12に記載の蒸気システム。
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