JP2012017924A - 蒸気システム - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気使用設備のドレンの廃熱を用いて蒸気を発生させる。
【解決手段】気液分離部１５は、蒸気使用設備１３からドレン排出機構１４を介して排出される流体を気液分離する。蒸気圧縮機２は、気液分離部１５から気体を吸入し、圧縮して吐出する。第一センサ１１と第二センサ２２との一方または双方を備え、その検出値に基づき蒸気圧縮機２を制御する。第一センサ１１は、蒸気圧縮機２からの蒸気の圧力を検出する。第二センサ２２は、気液分離部１５内の圧力または温度を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気圧縮機を備えた蒸気システムに関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、ボイラ（２）からブローダウンしたボイラ水を大気圧下のフラッシュタンク（３）へ導き、発生させたフラッシュ蒸気を蒸気圧縮機（４）が吸入し圧縮して吐出し、その蒸気をボイラ（２）からの蒸気に合流させるシステムが提案されている。このシステムでは、フラッシュ圧力制御装置（９）により、フラッシュタンク（３）の圧力を一定（大気圧）に保つように、蒸気圧縮機（４）の出力が制御される。また、合流圧力制御装置（１６）により、給水タンク（５）への予熱流路（１１）が分岐した後の合流流路（１０）の圧力を一定に保つように、予熱流路（１１）の減圧弁（１４）の開度が調整される。

特開２００９−２５０５８２号公報（請求項１−４，６、図１、図３）

前記特許文献１に記載の発明では、ボイラからブローダウンしたボイラ水の廃熱を回収するが、ボイラからのブロー量は、ボイラで発生させる蒸気量に対して少ない量であるので、ボイラに要したエネルギー全体からみた回収量は小さい。一方、ボイラで発生させる蒸気量、つまり蒸気使用設備からのドレン量は、ボイラからのブロー量よりも多いため、エネルギー回収量も大きくなるが、従来、ドレンの廃熱を用いて蒸気を発生させるシステムはない。従来、蒸気使用設備のドレンは、ボイラ給水として回収される程度である。さらに、前記特許文献１に記載の発明のように、ボイラからブローダウンしたボイラ水を用いる場合、ブローが間欠的になされると、フラッシュタンクへの給水が安定しない不都合もある。

また、従来技術では、その［００１９］に記載のとおり、大気圧下のフラッシュタンクにてボイラ水をフラッシュさせる構成のため、フラッシュタンクにより発生させる蒸気は、大気圧で１００℃に維持されるものであった。これでは、蒸気圧縮機の負荷が大きくなるものであった。

さらに、ボイラからの蒸気へ合流させる蒸気圧を、ボイラの蒸気圧と揃えるために、合流流路から給水タンクへの分岐量を調整する構成のため、ブローダウンしたボイラ水の廃熱回収による蒸気発生を、ボイラの運転に対して優先させる構成でもない。

本発明が解決しようとする課題は、蒸気使用設備のドレンの廃熱を用いて蒸気を発生させることにある。また、好ましくは、蒸気圧縮機が吸入するフラッシュ蒸気が大気圧を超える圧力、１００℃を超える温度とすることで、蒸気圧縮機の負荷を軽減することを課題とする。さらに、好ましくは、ボイラを併設して、蒸気圧縮機による廃熱回収を優先させつつ、蒸気使用設備に安定して蒸気を供給することを課題とする。

本発明は、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、蒸気使用設備からドレン排出機構を介して排出される流体の気液分離部と、この気液分離部から気体を吸入し圧縮して吐出する蒸気圧縮機とを備え、第一センサと第二センサとの一方または双方を備え、その検出値に基づき前記蒸気圧縮機が制御され、前記第一センサは、前記蒸気圧縮機からの蒸気の圧力を検出し、前記第二センサは、前記気液分離部内の圧力または温度を検出することを特徴とする蒸気システムである。

請求項１に記載の発明によれば、蒸気使用設備のドレンの廃熱を用いて蒸気を発生させることができる。しかも、蒸気圧縮機の出口側の圧力と、蒸気圧縮機の入口側の圧力または温度との内、一方または双方に基づき蒸気圧縮機を制御するので、蒸気の使用負荷の変化や、ドレンの状況の変化に対応することができる。

請求項２に記載の発明は、前記蒸気使用設備のドレンは、前記ドレン排出機構により低圧下に排出された後、前記気液分離部を介してさらに低圧の大気圧下に排出可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気システムである。

請求項２に記載の発明によれば、ドレン排出機構を介して排出される流体は、蒸気圧縮機の入口側において、大気圧を超える圧力、つまり１００℃を超える温度とできる。これにより、効率よく蒸気を発生させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記ドレン排出機構からの排水路は、前記蒸気圧縮機への第一流路と、排出弁を有する第二流路とに分岐されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気システムである。

請求項３に記載の発明によれば、第一流路と第二流路とを有し、排出弁を用いて蒸気圧縮機入口側への熱源流体の供給の有無または量を調整することができる。

請求項４に記載の発明は、前記蒸気使用設備からのドレンを溜めるドレン貯留部と、このドレン貯留部からのドレンを導入弁を介して前記気液分離部へ排出する排水路と、前記ドレン貯留部からのドレンを前記気液分離部を介さずに排出する第三流路とを備え、前記ドレン排出機構は、前記ドレン貯留部と前記導入弁とを備えて構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気システムである。

請求項４に記載の発明によれば、第一流路と第二流路とを有し、導入弁を用いて蒸気圧縮機入口側への熱源流体の供給の有無または量を調整することができる。

請求項５に記載の発明は、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１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システムである。

請求項５に記載の発明によれば、蒸気圧縮機とボイラの双方から蒸気使用設備へ蒸気が供給可能とされ、しかもボイラからの蒸気路に設けたボイラ蒸気供給弁の設定圧力を、蒸気圧縮機の制御圧力よりも下げておくことで、蒸気圧縮機の運転を優先することができる。また、ボイラが併設されることで、蒸気圧縮機の入口側の流体の有無や温度変化などによらず、ボイラから蒸気使用設備へ安定して蒸気を供給することができる。

請求項６に記載の発明は、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１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システムである。

請求項６に記載の発明によれば、蒸気圧縮機とボイラの双方から蒸気使用設備へ蒸気が供給可能とされ、しかもボイラの設定圧力を、蒸気圧縮機の制御圧力よりも下げておくことで、蒸気圧縮機の運転を優先することができる。また、ボイラが併設されることで、蒸気圧縮機の入口側の流体の有無や温度変化などによらず、ボイラから蒸気使用設備へ安定して蒸気を供給することができる。

請求項７に記載の発明は、前記蒸気圧縮機は、前記第二センサの検出値を第二設定値に維持するよう制御され、前記排出弁は、それより上流側の圧力もしくは温度または前記第二センサの検出値を、第四設定値に維持するよう開閉または開度が調整され、前記第二設定値は、前記第四設定値よりも低く設定されることを特徴とする請求項３に記載の蒸気システムである。

請求項７に記載の発明によれば、蒸気圧縮機の制御圧力を、排出弁の設定圧力よりも下げておくことで、蒸気圧縮機を介さずに熱源流体を排出するよりも、蒸気圧縮機への熱源流体の供給が優先される。これにより、蒸気圧縮機の運転時間を長くとることができる。

請求項８に記載の発明は、前記蒸気圧縮機は、前記第二センサの検出値を第二設定値に維持するよう制御され、前記導入弁は、それより下流側を第四設定値に維持するよう開閉または開度が調整され、前記第二設定値は、前記第四設定値よりも低く設定されることを特徴とする請求項４に記載の蒸気システムである。

請求項８に記載の発明によれば、蒸気圧縮機の制御圧力を、導入弁の設定圧力よりも下げておくことで、蒸気圧縮機を介さずに熱源流体を排出するよりも、蒸気圧縮機への熱源流体の供給が優先される。これにより、蒸気圧縮機の運転時間を長くとることができる。

請求項９に記載の発明は、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各センサの現在値に基づき、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１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システムである。
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）

偏差率が小さいほど、目標値に近いので、蒸気圧縮機の操作量は小さくなる。仮に、偏差率が大きい方、つまり操作量が大きい方で蒸気圧縮機を制御しようとすると、偏差率が小さい方、つまり操作量が小さい方は目標値にすぐに到達してしまうことになる。ところが、請求項９に記載の発明によれば、偏差率の小さい方の制御に適宜切り替えて制御することで、蒸気圧縮機が停止する頻度を少なくすることができる。また、停止するにしても、停止状態へ緩やかに移行することができる。さらに、圧力制御か温度制御かを手動設定する必要もない。

さらに、請求項１０に記載の発明は、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各センサによる現在値に基づき、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１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システムである。

仮に、操作量が大きい方で蒸気圧縮機を制御しようとすると、操作量が小さい方は目標値にすぐに到達してしまうことになる。ところが、請求項１０に記載の発明によれば、操作量の小さい方の制御に適宜切り替えて制御することで、蒸気圧縮機が停止する頻度を少なくすることができる。また、停止するにしても、停止状態へ緩やかに移行することができる。さらに、圧力制御か温度制御かを手動設定する必要もない。

本発明によれば、蒸気使用設備のドレンの廃熱を用いて蒸気を発生させることができる。また、蒸気圧縮機が吸入するフラッシュ蒸気が大気圧を超える圧力、１００℃を超える温度とすることで、蒸気圧縮機の負荷を軽減することができる。さらに、ボイラを併設して、蒸気圧縮機による廃熱回収を優先させつつ、蒸気使用設備に安定して蒸気を供給することも可能となる。

本発明の蒸気システムの実施例１を示す概略図である。 第一センサの検出圧力、ボイラ蒸気供給弁の開閉状態、および蒸気圧縮機の動作状態の対応関係を示す概略図である。 図２の変形例を示す図である。 第二センサの検出圧力または検出温度、排出弁の開閉状態、および蒸気圧縮機の動作状態の対応関係を示す概略図である。 図４の変形例を示す図である。 実施例１の蒸気システムの変形例を示す図であり、変更箇所のみを示している。 本発明の蒸気システムの実施例２を示す概略図である。 第二センサの検出圧力または検出温度、導入弁の開閉状態、および蒸気圧縮機の動作状態の対応関係を示す概略図である。 図８の変形例を示す図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の蒸気システムの実施例１を示す概略図である。
本実施例の蒸気システム１は、蒸気圧縮機２とボイラ３とを備える。

蒸気圧縮機２は、蒸気を吸入し圧縮して吐出する装置である。蒸気圧縮機２は、その構成を特に問わないが、たとえばスクリュ式の蒸気圧縮機とされる。スクリュ式の蒸気圧縮機２は、互いにかみ合って回転するスクリュロータ間に蒸気を吸入して、スクリュロータの回転により圧縮して吐出する装置である。但し、蒸気圧縮機２は、蒸気を圧縮して吐出するものであれば、スクリュ式に限らず、レシプロ式などであってもよい。

蒸気圧縮機２は、蒸気圧縮機本体とその駆動装置とを備え、駆動装置はエンジン（典型的にはガスエンジンまたはディーゼルエンジン）および／またはモータから構成される。蒸気圧縮機２の制御の具体的態様としては、たとえば、駆動装置がオンオフ制御される。あるいは、蒸気圧縮機本体と駆動装置との間に、駆動装置から蒸気圧縮機本体への動力伝達装置（クラッチおよび／または変速機）を設けておき、駆動装置から蒸気圧縮機本体への動力伝達の有無や量を変更するように、動力伝達装置が制御される。あるいは、駆動装置を構成するモータをインバータで制御して、モータの回転数（回転速度ともいえる）を変える。あるいは、駆動装置を構成するエンジンのアクセルを制御して、エンジンの出力を変える。これらの内、複数のものを組み合わせて、蒸気圧縮機２を制御してもよい。なお、駆動装置としてモータを用いる場合、後述するＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）の電力でモータを駆動してもよい。

ボイラ３は、典型的には燃料焚きボイラまたは電気ボイラである。燃料焚きボイラは、燃料の燃焼により水を蒸気化する装置であり、蒸気圧を所望に維持するように、燃焼の有無や量が調整される。また、電気ボイラは、電気ヒータにより水を蒸気化する装置であり、蒸気圧を所望に維持するように、電気ヒータへの給電の有無や量が調整される。

但し、ボイラ３は、燃料焚きボイラまたは電気ボイラに限らず、廃熱ボイラであってもよい。廃熱ボイラは、廃熱を用いて水を蒸気化する装置であり、蒸気圧を所望に維持するように、廃熱ボイラへの廃熱の供給の有無や量が調整可能とされるのがよい。廃熱ボイラの場合、その熱源は特に問わず、たとえば、蒸気圧縮機２のエンジンなどからの排ガス、またはＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）からの廃熱を用いることができる。

いずれにしても、ボイラ３には、給水タンク４内の水（純水または軟水）が、給水ポンプ５と逆止弁６とを介して供給可能とされ、ボイラ３の缶体内の水位は所望に維持される。

蒸気圧縮機２からの蒸気路７と、ボイラ３からの蒸気路８とは、合流するよう構成される。この合流は、蒸気ヘッダを用いて行うこともできる。また、本実施例では、蒸気圧縮機２からの蒸気路７には、合流部よりも上流側に、逆止弁９が設けられる。これにより、蒸気圧縮機２が停止中、ボイラ３からの蒸気が蒸気圧縮機２へ逆流するのが防止される。

さらに、本実施例では、ボイラ３からの蒸気路８には、合流部よりも上流側に、ボイラ蒸気供給弁１０が設けられる。ボイラ蒸気供給弁１０は、本実施例では自力式の減圧弁（二次圧力調整弁）とされる。なお、ボイラ蒸気供給弁１０より上流側は、下流側よりもボイラ３により高圧に維持される。

蒸気圧縮機２からの蒸気とボイラ３からの蒸気との合流蒸気の圧力を検出可能な位置には、圧力センサからなる第一センサ１１が設けられる。本実施例では、蒸気圧縮機２からの蒸気路７とボイラ３からの蒸気路８とが合流された後の蒸気路１２に、第一センサ１１が設けられるが、蒸気圧縮機２からの蒸気とボイラ３からの蒸気とを蒸気ヘッダで合流させる場合、その蒸気ヘッダに第一センサ１１を設けてもよい。また、合流蒸気の圧力を検出可能であれば、蒸気圧縮機２からの蒸気路７であって合流部よりも上流側に設けてもよいし、ボイラ３からの蒸気路８であって合流部よりも上流側に設けてもよい。但し、蒸気圧縮機２からの蒸気路７に逆止弁９を設ける場合には、逆止弁９より下流側に設けられ、ボイラ３からの蒸気路８にボイラ蒸気供給弁１０または後述する逆止弁が設けられる場合には、ボイラ蒸気供給弁１０または逆止弁より下流側に設けられる。

蒸気圧縮機２やボイラ３からの蒸気は、一または複数の蒸気使用設備（たとえば食品機械）１３へ送られる。蒸気使用設備１３のドレンは、ドレン排出機構としての第一蒸気トラップ１４を介して、中空容器状の気液分離部（１５）へ排出される。この気液分離部は、第一蒸気トラップ１４からの流体を気液分離するための箇所であり、本実施例では中空タンク１５（以下、セパレータタンクという）から構成される。セパレータタンク１５には、上部に第一流路１６が接続され、下部に第二流路１７が接続される。

第一流路１６は、セパレータタンク１５と蒸気圧縮機２とを接続する。蒸気使用設備１３のドレンは、第一蒸気トラップ１４を介して排出されることにより、フラッシュ蒸気およびその凝縮水となり、蒸気圧縮機２は、セパレータタンク１５内の蒸気を吸入し圧縮して吐出する。

一方、第二流路１７には、排出弁１８が設けられる。排出弁１８は、本実施例では自力式の減圧弁（一次圧力調整弁）とされる。このような構成であるから、蒸気使用設備１３のドレンは、第一蒸気トラップ１４により低圧下に排出された後、排出弁１８によりさらに低圧の大気圧下に排出可能とされる。従って、セパレータタンク１５内の流体は、大気圧を超える圧力で、１００℃を超える温度に維持できる。そして、排出弁１８からの流体は、給水タンク４へ戻される。

さらに、第二流路１７には、排出弁１８と並行に、第二蒸気トラップ１９を設けておくのが好ましい。第二蒸気トラップ１９を設けておくことで、第二蒸気トラップ１９から液体だけを排出することができ、それにより第一流路１６に蒸気だけを送ることができる。

緊急時や停電時のために、第一流路１６には、セパレータタンク１５と蒸気圧縮機２との間に、ノーマルクローズド型の電磁弁２０を設ける一方、第二流路１７には、排出弁１８や第二蒸気トラップ１９と並行に、ノーマルオープン型の電磁弁２１を設けるのが好ましい。この場合、通常時には、第一流路１６の電磁弁２０は開かれた状態に維持され、第二流路１７の電磁弁２１は閉じられた状態に維持される。そして、緊急時や停電時には、第一流路１６の電磁弁２０が閉じられ、第二流路１７の電磁弁２１が開かれるので、蒸気使用設備１３からのドレンは、蒸気圧縮機２を介さずに排出される。

セパレータタンク１５内の圧力または温度を検出可能な位置には、圧力センサまたは温度センサからなる第二センサ２２が設けられる。本実施例では、第二センサ２２は、セパレータタンク１５に設けられるが、場合により、第一流路１６に設けてもよい。

本実施例では、蒸気圧縮機２は、第一センサ１１と第二センサ２２との一方または双方の検出値に基づき制御される。具体的には、（１）第一センサ１１による制御、（２）第二センサ２２による制御、（３）第一センサ１１と第二センサ２２との切換制御のいずれかが行われる。以下、それぞれの制御について、順に説明する。なお、第一センサ１１による制御を行う場合には、所望により第二センサ２２の設置を省略することができ、逆に、第二センサ２２による制御を行う場合には、所望により第一センサ１１の設置を省略することができる。

〈（１）第一センサ１１による制御〉
図２は、第一センサ１１の検出圧力、ボイラ蒸気供給弁１０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１０は、第三設定値（第三設定圧力）Ｐ３で開閉される。

具体的には、第一センサ１１の検出圧力が第三設定値Ｐ３未満であると、蒸気圧縮機２は駆動されていると共にボイラ蒸気供給弁１０は開放している。これにより、蒸気圧縮機２およびボイラ３からの蒸気が蒸気使用設備１３へ供給される。そして、第三設定値Ｐ３以上になると、ボイラ蒸気供給弁１０が閉鎖し、ボイラ３からの蒸気供給は停止され、蒸気圧縮機２から蒸気供給される。第一センサ１１の検出圧力が第一設定値Ｐ１以上になると、蒸気圧縮機２が停止し、蒸気圧縮機２からの蒸気供給も停止される。そして、第一センサ１１の検出圧力が第一設定値Ｐ１未満になると、蒸気圧縮機２が駆動され、その後、蒸気圧縮機２による蒸気だけでは賄い切れず、第三設定値Ｐ３未満になると、ボイラ蒸気供給弁１０が開いてボイラ３からも蒸気が供給される。なお、ボイラ蒸気供給弁１０が自力式の減圧弁の場合、ボイラ蒸気供給弁１０は、これらの動作を機械的に自力で行う。

第一設定値Ｐ１および第三設定値Ｐ３には、所望によりそれぞれディファレンシャル（動作隙間）が設定されるのは言うまでもない。また、蒸気圧縮機２は、その駆動と停止のオンオフ制御でなく、たとえば回転数を調整されることで、比例制御やＰＩＤ制御されてもよい。さらに、ボイラ蒸気供給弁１０を電磁弁や電動弁により構成し、第一センサ１１の検出圧力に基づき、第三設定値Ｐ３でボイラ蒸気供給弁１０を開閉したり、第三設定値Ｐ３に維持するようにボイラ蒸気供給弁１０を開度調整したりしてもよい。

これらの場合について、図３に基づき説明する。なお、図３では、第一設定値Ｐ１のディファレンシャル（または比例帯）Ｐ１Ｈ〜Ｐ１Ｌと、第三設定値Ｐ３のディファレンシャル（または比例帯）Ｐ３Ｈ〜Ｐ３Ｌとはオーバーラップしていないが、一部をオーバーラップさせてもよい。つまり、第三上限圧力Ｐ３Ｈは、第一下限圧力Ｐ１Ｌよりも高圧に設定されてもよい。

まず、第一設定値Ｐ１および第三設定値Ｐ３に、それぞれディファレンシャルが設定されたオンオフ制御を説明する。この場合、第一設定値Ｐ１については、第一上限圧力Ｐ１Ｈと第一下限圧力Ｐ１Ｌとが設定され、圧力上昇時、第一センサ１１の検出圧力が第一上限圧力Ｐ１Ｈ以上になると蒸気圧縮機２が停止し、圧力下降時、第一センサ１１の検出圧力が第一下限圧力Ｐ１Ｌ未満になると蒸気圧縮機２が駆動する。また、第三設定値Ｐ３については、第三上限圧力Ｐ３Ｈと第三下限圧力Ｐ３Ｌとが設定され、圧力上昇時、第三上限圧力Ｐ３Ｈ以上になるとボイラ蒸気供給弁１０が閉鎖し、圧力下降時、第三下限圧力Ｐ３Ｌ未満になるとボイラ蒸気供給弁１０が開放する。

次に、蒸気圧縮機２とボイラ蒸気供給弁１０を比例制御する場合の一例について説明する。この場合、第一センサ１１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（目標値）として蒸気圧縮機２を比例制御する。また、第一センサ１１の検出圧力に基づき、第三上限圧力Ｐ３Ｈと第三下限圧力Ｐ３Ｌとの範囲で、且つその第三上限圧力Ｐ３Ｈを設定値（目標値）としてボイラ蒸気供給弁１０を比例制御する。ここで、第一上限圧力Ｐ１Ｈ以上では、蒸気圧縮機２は停止し、第一下限圧力Ｐ１Ｌ未満では、蒸気圧縮機２は全負荷運転する。また、第三上限圧力Ｐ３Ｈ以上では、ボイラ蒸気供給弁１０は全閉し、第三下限圧力Ｐ３Ｌ未満では、ボイラ蒸気供給弁１０は全開する。なお、比例制御ではなくＰＩＤ制御を行ってもよい。

いずれにしても、第三設定値Ｐ３を第一設定値Ｐ１よりも低く設定しておくことで、蒸気圧縮機２の運転を優先しつつ、蒸気使用設備１３へ蒸気を安定して供給することができる。つまり、蒸気圧縮機２の運転を優先させつつ、それでは足りない場合にボイラ３からの蒸気を蒸気使用設備１３へ送ることができる。なお、いずれの場合も、後述する第二センサ２２の検出値が下端値未満になると、蒸気圧縮機２を運転しても所望の蒸気を得られないとして、蒸気圧縮機２を停止させてもよい。

ところで、ボイラ蒸気供給弁１０の設置を省略する代わりに、第一センサ１１の検出圧力に基づき、ボイラ３を制御してもよい。この場合、図２において、蒸気圧縮機２は、第一設定値Ｐ１でオンオフされ、ボイラ３は、第三設定値Ｐ３でオンオフされる。

具体的には、第一センサ１１の検出圧力が第三設定値Ｐ３未満であると、蒸気圧縮機２は駆動されていると共にボイラ３も駆動されている。これにより、蒸気圧縮機２およびボイラ３からの蒸気が蒸気使用設備１３へ供給される。そして、第三設定値Ｐ３以上になると、ボイラ３が停止し、蒸気圧縮機２から蒸気供給される。第一センサ１１の検出圧力が第一設定値Ｐ１以上になると、蒸気圧縮機２が停止し、蒸気圧縮機２からの蒸気供給も停止される。そして、第一センサ１１の検出圧力が第一設定値Ｐ１未満になると、蒸気圧縮機２が駆動され、その後、蒸気圧縮機２による蒸気だけでは賄い切れず、第三設定値Ｐ３未満になると、ボイラ３が作動してボイラ３からも蒸気が供給される。

この場合も、図３と同様に、第一設定値Ｐ１および第三設定値Ｐ３には、所望によりそれぞれディファレンシャル（動作隙間）が設定されるのは言うまでもない。また、蒸気圧縮機２は、その駆動と停止のオンオフ制御でなく、たとえば回転数を調整されることで、比例制御やＰＩＤ制御されてもよい。また、ボイラ３も、オンオフ制御（たとえば燃料焚きボイラでは燃焼とその停止）ではなく、三位置制御（たとえば燃料焚きボイラでは高燃焼、低燃焼、停止）、または比例制御やＰＩＤ制御（たとえば燃料焚きボイラでは燃焼量の調整）されてもよい。なお、燃料焚きボイラを三位置制御する場合、低燃焼時の設定圧が第三設定値Ｐ３に相当し、高燃焼時の設定圧はそれより低圧に設定される。

まず、第一設定値Ｐ１および第三設定値Ｐ３に、それぞれディファレンシャルが設定されたオンオフ制御を説明する。この場合、第一設定値Ｐ１については、第一上限圧力Ｐ１Ｈと第一下限圧力Ｐ１Ｌとが設定され、圧力上昇時、第一センサ１１の検出圧力が第一上限圧力Ｐ１Ｈ以上になると蒸気圧縮機２が停止し、圧力下降時、第一センサ１１の検出圧力が第一下限圧力Ｐ１Ｌ未満になると蒸気圧縮機２が駆動する。また、第三設定値Ｐ３については、第三上限圧力Ｐ３Ｈと第三下限圧力Ｐ３Ｌとが設定され、圧力上昇時、第三上限圧力Ｐ３Ｈ以上になるとボイラ３が停止し、圧力下降時、第三下限圧力Ｐ３Ｌ未満になるとボイラ３が作動する。

次に、蒸気圧縮機２とボイラ３を比例制御する場合の一例について説明する。この場合、第一センサ１１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（目標値）として蒸気圧縮機２を比例制御する。また、第一センサ１１の検出圧力に基づき、第三上限圧力Ｐ３Ｈと第三下限圧力Ｐ３Ｌとの範囲で、且つその第三上限圧力Ｐ３Ｈを設定値（目標値）としてボイラ３を比例制御する。これには、燃料焚きボイラの場合には燃焼量を調整し、電気ボイラの場合には電気ヒータへの給電量を調整し、廃熱ボイラの場合には供給熱量を調整すればよい。ここで、第一上限圧力Ｐ１Ｈ以上では、蒸気圧縮機２は停止し、第一下限圧力Ｐ１Ｌ未満では、蒸気圧縮機２は全負荷運転する。また、第三上限圧力Ｐ３Ｈ以上では、ボイラ３は停止し、第三下限圧力Ｐ３Ｌ未満では、ボイラ３は全負荷運転する。なお、比例制御ではなくＰＩＤ制御を行ってもよい。

いずれの場合も、第二センサ２２により圧力または温度を監視し、この圧力または温度が下端値以下になると、蒸気圧縮機２を運転しても所望の蒸気を得られないので、蒸気圧縮機２を停止させるのがよい。

ところで、ボイラ蒸気供給弁１０の設置を省略する代わりに、第一センサ１１の検出圧力に基づきボイラ３を制御する場合、ボイラ３からの蒸気路８には、蒸気圧縮機２からの蒸気路７との合流部よりも上流側に、逆止弁を設けておくのが好ましい。これにより、ボイラ３が停止中、蒸気圧縮機２からの蒸気がボイラ３へ逆流するのが防止される。

〈（２）第二センサ２２による制御〉
図４は、第二センサ２２の検出圧力または検出温度、排出弁１８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、排出弁１８は、第四設定値（第四設定圧力Ｐ４または第四設定温度Ｔ４）で開閉される。

なお、以下では、第二センサ２２が圧力センサとされ、第二設定値および第四設定値が圧力値Ｐ２，Ｐ４として設定され、圧力制御される場合について説明するが、第二センサ２２が温度センサとされ、第二設定値および第四設定値が温度値Ｔ２，Ｔ４として設定され、温度制御されてもよい。その場合、Ｐ２をＴ２、Ｐ４をＴ４、ＰＨをＴＨと読み替えれば、同様に制御可能である。

第二センサ２２の検出圧力が第二設定値Ｐ２未満であると、蒸気圧縮機２を運転しても所望の蒸気を得られないとして、蒸気圧縮機２は停止されていると共に排出弁は閉鎖している。この状態では、ボイラ３からの蒸気が蒸気使用設備１３へ供給される。そして、第二センサ２２の検出圧力が第二設定値Ｐ２以上になると、蒸気圧縮機２が作動し、蒸気圧縮機２から蒸気供給される。また、第四設定値Ｐ４以上になると、排出弁１８が開放し、蒸気圧縮機２の保護が図られる。その後、万一、第二センサ２２の検出圧力がさらに上昇して上端値ＰＨ以上になると、蒸気圧縮機２を強制停止してもよい。一方、第四設定値Ｐ４未満になると、排出弁１８が閉じられ、その後、第二設定値Ｐ２未満になると、蒸気圧縮機２が停止する。なお、排出弁１８が自力式の減圧弁の場合、排出弁１８は、これらの動作を機械的に自力で行う。

第二設定値Ｐ２および第四設定値Ｐ４には、所望によりそれぞれディファレンシャル（動作隙間）が設定されるのは言うまでもない。また、蒸気圧縮機２は、その駆動と停止のオンオフ制御でなく、たとえば回転数を調整されることで、比例制御やＰＩＤ制御されてもよい。さらに、排出弁１８を電磁弁や電動弁により構成し、第二センサ２２の検出圧力に基づき、第四設定値Ｐ４で排出弁１８を開閉したり、第四設定値Ｐ４に維持するように排出弁１８を開度調整したりしてもよい。

これらの場合について、図５に基づき説明する。なお、図５では、第二設定値Ｐ２のディファレンシャル（または比例帯）Ｐ２Ｈ〜Ｐ２Ｌと、第四設定値Ｐ４のディファレンシャル（または比例帯）Ｐ４Ｈ〜Ｐ４Ｌとはオーバーラップしていないが、一部をオーバーラップさせてもよい。つまり、第二上限圧力Ｐ２Ｈは、第四下限圧力Ｐ４Ｌよりも高圧に設定されてもよい。

まず、第二設定値Ｐ２および第四設定値Ｐ４に、それぞれディファレンシャルが設定されたオンオフ制御を説明する。この場合、第二設定値Ｐ２については、第二上限圧力Ｐ２Ｈと第二下限圧力Ｐ２Ｌとが設定され、圧力上昇時、第二センサ２２の検出圧力が第二上限圧力Ｐ２Ｈ以上になると蒸気圧縮機２が作動し、圧力下降時、第二センサ２２の検出圧力が第二下限圧力Ｐ２Ｌ未満になると蒸気圧縮機２が停止する。また、第四設定値Ｐ４については、第四上限圧力Ｐ４Ｈと第四下限圧力Ｐ４Ｌとが設定され、圧力上昇時、第四上限圧力Ｐ４Ｈ以上になると排出弁１８が開放し、圧力下降時、第四下限圧力Ｐ４Ｌ未満になると排出弁１８が閉鎖する。

次に、蒸気圧縮機２と排出弁１８を比例制御する場合の一例について説明する。この場合、第二センサ２２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（目標値）として蒸気圧縮機２を比例制御する。また、第二センサ２２の検出圧力に基づき、第四上限圧力Ｐ４Ｈと第四下限圧力Ｐ４Ｌとの範囲で、且つその第四下限圧力Ｐ４Ｌを設定値（目標値）として排出弁１８を比例制御する。ここで、第二下限圧力Ｐ２Ｌ未満では、蒸気圧縮機２は停止し、第二上限圧力Ｐ２Ｈ以上では、蒸気圧縮機２は全負荷運転する。また、第四下限圧力Ｐ４Ｌ未満では、排出弁１８は全閉し、第四上限圧力Ｐ４Ｈ以上では、排出弁１８は全開する。なお、比例制御ではなくＰＩＤ制御を行ってもよい。

いずれの場合も、第一センサ１１により蒸気圧を監視し、この圧力が上端値以上になると、蒸気圧縮機２を運転して蒸気を発生させる必要はないので、蒸気圧縮機２を停止させるのがよい。

第二センサ２２の検出圧力に基づき蒸気圧縮機２を制御する場合、第一センサ１１の検出圧力に基づき蒸気圧縮機２を制御する場合のように、蒸気圧縮機２にて発生させる蒸気量を直接には制御できないが、前述したようにボイラ蒸気供給弁１０などにより、ボイラ３からの給蒸を調整することで、蒸気使用設備１３へは安定して蒸気を供給することができる。

〈（３）第一センサ１１と第二センサ２２との切換制御〉
第一センサ１１と第二センサ２２との切換制御は、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１１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２２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１１による制御と第二センサ２２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１１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２２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１１により検出され、現在圧力Ｐ´は、第二センサ２２により検出される。

第一偏差率η１＝（第一上限圧力Ｐ１Ｈ−現在圧力Ｐ）／（第一上限圧力Ｐ１Ｈ−第一下限圧力Ｐ１Ｌ）
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）

偏差率が小さいほど、目標値に近いので、蒸気圧縮機２の操作量は小さくなる。仮に、偏差率が大きい方、つまり操作量が大きい方で蒸気圧縮機２を制御しようとすると、偏差率が小さい方、つまり操作量が小さい方は目標値にすぐに到達してしまうことになる。ところが、偏差率の小さい方の制御に適宜切り替えて制御することで、蒸気圧縮機２が停止する頻度を少なくすることができる。また、停止するにしても、停止状態へ緩やかに移行することができる。さらに、圧力制御か温度制御かを手動設定する必要もない。

この制御中、第二センサ２２の検出圧力が下端値未満になったり、第二センサ２２の検出圧力が上端値以上になったり、第一センサ１１の検出圧力が上端値以上になったりすると、蒸気圧縮機２を停止させるのがよい。なお、比例制御ではなくＰＩＤ制御を行ってもよい。

また、第二センサ２２による制御では、第二センサ２２が圧力センサとされ、第二設定値が圧力値Ｐ２（第二上限圧力Ｐ２Ｈ，第二下限圧力Ｐ２Ｌ）で設定される場合について説明したが、第二センサ２２が温度センサとされ、第二設定値が温度値Ｔ２（第二上限温度Ｔ２Ｈ，第二下限温度Ｔ２Ｌ）で設定されてもよい。その場合、現在温度Ｔ´を第二センサ２２により検出して、次式を用いて第二偏差率η２を算出して、同様に制御すればよい。

第二偏差率η２＝（現在温度Ｔ´−第二下限温度Ｔ２Ｌ）／（第二上限温度Ｔ２Ｈ−第二下限温度Ｔ２Ｌ）

なお、第一上限圧力Ｐ１Ｈを第一上限値、第一下限圧力Ｐ１Ｌを第一下限値、第二上限圧力Ｐ２Ｈおよび第二上限温度Ｔ２Ｈを第二上限値、第二下限圧力Ｐ２Ｌおよび第二下限温度Ｔ２Ｌを第二下限値、第一センサ１１および第二センサ２２の各検出値を現在値ということで、第一偏差率η１と第二偏差率η２の算定式を次のようにまとめることができる。

第一偏差率η１＝（第一上限値−現在値）／（第一上限値−第一下限値）
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１１による制御と第二センサ２２による制御とは、上述したように偏差率に基づき切り替える以外に、蒸気圧縮機２の操作量に基づき切り替えてもよい。この場合も、蒸気圧縮機２は、第一センサ１１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またはＰＩＤ制御可能とされる。また、蒸気圧縮機２は、第二センサ２２の検出圧力（または検出温度）に基づき、第二上限圧力Ｐ２Ｈ（または第二上限温度Ｔ２Ｈ）と第二下限圧力Ｐ２Ｌ（または第二下限温度Ｔ２Ｌ）との範囲で、且つその第二下限圧力Ｐ２Ｌ（または第二下限温度Ｔ２Ｌ）を設定値として比例制御またはＰＩＤ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、第一センサ１１による制御における蒸気圧縮機２の操作量と、第二センサ２２による制御における蒸気圧縮機２の操作量とを求め、第一センサ１１による制御と第二センサ２２による制御との内、操作量の小さい方で蒸気圧縮機２を制御すればよい。たとえば、第一センサ１１による制御では操作量Ｘとする必要がある一方、第二センサ２２による制御では操作量Ｙとする必要がある場合において、Ｘ＜Ｙの関係にある場合、第一センサ１１の検出圧力に基づき蒸気圧縮機２を制御すればよく、Ｘ＞Ｙの関係にある場合、第二センサ２２の検出圧力（または検出温度）に基づき蒸気圧縮機２を制御すればよい。

図６は、本実施例１の蒸気システム１の変形例を示す図であり、変更箇所のみを示している。前記実施例では、ドレン排出機構として蒸気トラップ１４を用いたが、この図に示すように、水位検出器２３と排水弁２４とから構成してもよい。具体的には、蒸気使用設備１３のドレンは、ドレンタンク２５と排水弁２４とを順に介して、セパレータタンク１５へ排出可能とされる。ドレンタンク２５には水位検出器２３が設けられており、水位検出器２３の検出信号に基づき排水弁２４の開閉が制御される。たとえば、電極式水位検出器２３を用いて、上限水位になれば排水弁２４を開け、下限水位になれば排水弁２４を閉じればよい。なお、図６では、第一蒸気トラップ１４の変形例として示しているが、第二蒸気トラップ１９についても同様に変更可能である。

その他、前記実施例およびその変形例において、ドレン排出機構（典型的には第一蒸気トラップ１４）からのドレンの気液分離部としてセパレータタンク１５を用いたが、セパレータタンク１５に代えて、単にＴ字継手を用いてもよい。また、セパレータタンク１５と排出弁１８に代えて、第一流路１６と第二流路１７との分岐部に三方弁を設け、この三方弁を排出弁１８と同様に制御してもよい。つまり、第一蒸気トラップ１４からのドレンを、第一流路１６へ流すか、第二流路１７へ流すかを、排出弁１８に代えて三方弁で調整することもできる。

図７は、本発明の蒸気システム１の実施例２を示す概略図である。本実施例２の蒸気システム１も、基本的には前記実施例１（その変形例を含む）と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

本実施例２では、蒸気使用設備１３のドレンは、一旦、ドレン貯留部としてのバッファタンク２６に溜められる。そして、バッファタンク２６のドレンは、セパレータタンク１５へ供給可能とされると共に、第三流路２７によりセパレータタンク１５を介することなく排出可能とされる。

具体的には、バッファタンク２６には、下部にセパレータタンク１５への排水路２８が接続され、それより上部に第三流路２７が接続される。セパレータタンク１５への排水路２８には、導入弁２９が設けられる。導入弁２９は、本実施例では自力式の減圧弁（二次圧力調整弁）とされる。本実施例２では、蒸気使用設備１３からのドレン排出機構は、バッファタンク２６と導入弁２９とを備えて構成される。

セパレータタンク１５には、前記実施例１と同様に、第一流路１６と第二流路１７とが接続されている。但し、第一流路１６には、電磁弁２０は設けられず、代わりに、前記排水路２８の内、導入弁２９より上流側にノーマルクローズド型の電磁弁３０が設けられる。また、本実施例２では、第二流路１７には、排出弁１８と電磁弁２１は設けらず、第二蒸気トラップ１９が設けられている。

一方、第三流路２７には、第三蒸気トラップ３１が設けられる。バッファタンク２６に対して第三流路２７は前記排水路２８よりも上方に接続されているので、バッファタンク２６からオーバーフローするドレンが第三流路２７から排出される。そして、その排水は、第三蒸気トラップ３１を介して、給水タンク４へ戻される。

緊急時や停電時のために、前述したように排水路２８には、導入弁２９とバッファタンク２６との間に、ノーマルクローズド型の電磁弁３０を設けるのが好ましい。この場合、通常時には、この電磁弁３０は開かれた状態に維持される。そして、緊急時や停電時には、この電磁弁３０が閉じられるので、蒸気使用設備１３のドレンは、第三流路２７によりセパレータタンク１５を介さずに排出される。

ところで、図示例では、第三流路２７を排水路２８よりも上方においてバッファタンク２６に接続することで、バッファタンク２６からオーバーフローするドレンを第三流路２７の第三蒸気トラップ３１を介して排出する例を示したが、バッファタンク２６内の水位によりドレンを適宜排出してもよい。具体的には、第三流路２７もバッファタンク２６の下部（または排水路２８の内、導入弁２９や電磁弁３０より上流側から分岐するよう設けてもよい）に接続し、その第三流路２７に電磁弁または電動弁を設け、バッファタンク２６内の水位が所定以上にならないように適宜、この弁を開けるように制御してもよい。

本実施例でも、蒸気圧縮機２は、第一センサ１１と第二センサ２２との一方または双方の検出値に基づき制御される。具体的には、（１）第一センサ１１による制御、（２）第二センサ２２による制御、（３）第一センサ１１と第二センサ２２との切換制御のいずれかが行われる。この内、第一センサ１１による制御は、前記実施例１と同様であるから、ここでは、第二センサ２２による制御について説明する。

図８は、第二センサ２２の検出圧力または検出温度、導入弁２９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、導入弁２９は、第四設定値（第四設定圧力Ｐ４または第四設定温度Ｔ４）で開閉される。

なお、以下では、第二センサ２２が圧力センサとされ、第二設定値および第四設定値が圧力値Ｐ２，Ｐ４として設定され、圧力制御される場合について説明するが、第二センサ２２が温度センサとされ、第二設定値および第四設定値が温度値Ｔ２，Ｔ４として設定され、温度制御されてもよい。その場合、Ｐ２をＴ２、Ｐ４をＴ４、ＰＨをＴＨと読み替えれば、同様に制御可能である。

第二センサ２２の検出圧力が第二設定値Ｐ２未満であると、蒸気圧縮機２を運転しても所望の蒸気を得られないとして、蒸気圧縮機２は停止されていると共に導入弁２９は開放している。この状態では、ボイラ３からの蒸気が蒸気使用設備１３へ供給される。そして、第二センサ２２の検出圧力が第二設定値Ｐ２以上になると、蒸気圧縮機２が作動する。また、第四設定値Ｐ４以上になると、導入弁２９が閉鎖する。その後、万一、第二センサ２２の検出圧力がさらに上昇して上端値ＰＨ以上になると、蒸気圧縮機２を強制停止してもよい。一方、第四設定値Ｐ４未満になると、導入弁２９が開かれ、その後、第二設定値Ｐ２未満になると、蒸気圧縮機２が停止する。なお、導入弁２９が自力式の減圧弁の場合、導入弁２９は、これらの動作を機械的に自力で行う。

第二設定値Ｐ２および第四設定値Ｐ４には、所望によりそれぞれディファレンシャル（動作隙間）が設定されるのは言うまでもない。また、蒸気圧縮機２は、その駆動と停止のオンオフ制御でなく、たとえば回転数を調整されることで、比例制御やＰＩＤ制御されてもよい。さらに、導入弁２９を電磁弁や電動弁により構成し、第二センサ２２の検出圧力に基づき、第四設定値Ｐ４で導入弁２９を開閉したり、第四設定値Ｐ４に維持するように導入弁２９を開度調整したりしてもよい。

これらの場合について、図９に基づき説明する。なお、図９では、第二設定値Ｐ２のディファレンシャル（または比例帯）Ｐ２Ｈ〜Ｐ２Ｌと、第四設定値Ｐ４のディファレンシャル（または比例帯）Ｐ４Ｈ〜Ｐ４Ｌとはオーバーラップしていないが、一部をオーバーラップさせてもよい。つまり、第二上限圧力Ｐ２Ｈは、第四下限圧力Ｐ４Ｌよりも高圧に設定されてもよい。

まず、第二設定値Ｐ２および第四設定値Ｐ４に、それぞれディファレンシャルが設定されたオンオフ制御を説明する。この場合、第二設定値Ｐ２については、第二上限圧力Ｐ２Ｈと第二下限圧力Ｐ２Ｌとが設定され、圧力上昇時、第二センサ２２の検出圧力が第二上限圧力Ｐ２Ｈ以上になると蒸気圧縮機２が作動し、圧力下降時、第二センサ２２の検出圧力が第二下限圧力Ｐ２Ｌ未満になると蒸気圧縮機２が停止する。また、第四設定値Ｐ４については、第四上限圧力Ｐ４Ｈと第四下限圧力Ｐ４Ｌとが設定され、圧力上昇時、第四上限圧力Ｐ４Ｈ以上になると導入弁２９が閉鎖し、圧力下降時、第四下限圧力Ｐ４Ｌ未満になると導入弁２９が開放する。

次に、蒸気圧縮機２と導入弁２９を比例制御する場合の一例について説明する。この場合、第二センサ２２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（目標値）として蒸気圧縮機２を比例制御する。また、第二センサ２２の検出圧力に基づき、第四上限圧力Ｐ４Ｈと第四下限圧力Ｐ４Ｌとの範囲で、且つその第四下限圧力Ｐ４Ｌを設定値（目標値）として導入弁２９を比例制御する。ここで、第二下限圧力Ｐ２Ｌ未満では、蒸気圧縮機２は停止し、第二上限圧力Ｐ２Ｈ以上では、蒸気圧縮機２は全負荷運転する。また、第四下限圧力Ｐ４Ｌ未満では、導入弁２９は全開し、第四上限圧力Ｐ４Ｈ以上では、導入弁２９は全閉する。なお、比例制御ではなくＰＩＤ制御を行ってもよい。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。

本発明の蒸気システム１は、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、蒸気圧縮機２は、単段に限らず複数段とすることもできる。この場合、セパレータタンク１５からの蒸気は、下段側から上段側へ複数の蒸気圧縮機２により順に昇圧される。そして、第一センサ１１の検出圧力に基づき複数段の蒸気圧縮機２を制御する場合、たとえば、最上段の蒸気圧縮機２は、第一センサ１１の検出圧力に基づき制御され、それより下段の各蒸気圧縮機２は、その出口側の蒸気圧に基づき制御すればよい。また、第二センサ２２の検出圧力または検出温度に基づき複数段の蒸気圧縮機２を制御する場合、たとえば、最下段の蒸気圧縮機２は、第二センサ２２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２は、その入口側の蒸気圧に基づき制御すればよい。なお、操作量に基づき切替制御する場合において、蒸気圧縮機２が複数段の場合、設定タイミング（たとえば設定時間ごと）で、第一センサ１１による制御における最上段の蒸気圧縮機２の操作量（第一操作量ｙ１）と、第二センサ２２による制御における最下段の蒸気圧縮機２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１１による制御を行う一方、前記定数以上なら第二センサ２２による制御を行えばよい。

また、前記各実施例では、蒸気システム１は、蒸気圧縮機２とボイラ３との双方を備えたが、所望によりボイラ３は省略することができる。その場合、第一センサ１１は、蒸気圧縮機２からの蒸気路７，１２などにおいて、蒸気圧縮機２からの蒸気の圧力を検出することになる。そして、この場合も、第一センサ１１と第二センサ２２との一方または双方を備えて、そのセンサの検出値に基づき蒸気圧縮機２を制御すればよい。

また、前記各実施例では、蒸気使用設備１３のドレンは、各流路１７，２７を介してボイラ３の給水タンク４に排出されたが、必ずしも給水タンク４へ戻さなくてもよい。また、たとえば、間接熱交換器を用いて、各流路１７，２７からの流体で、ボイラ３の給水タンク４の水の加温を図るようにしてもよい。

また、前記各実施例において、蒸気圧縮機２またはその直前もしくは直後において、適宜、注水を図ってもよい。この注水に用いる水は、純水または軟水であるのが好ましい。また、注水に用いる水として、セパレータタンク１５、バッファタンク２６、または給水タンク４などの貯留水を用いてもよい。この際、実施例２の場合、図７において二点鎖線で示すように、バッファタンク２６と蒸気圧縮機２（またはその前後）とを注水路３２で接続し、その注水路３２に注水弁３３を設けておけば、注水弁３３を開くだけで、差圧によりバッファタンク２６内の水を自動的に注水することもできる。

その他、セパレータタンク１５に、適宜、給水タンク４の水などを給水可能としてもよい。

１ 蒸気システム
２ 蒸気圧縮機
３ ボイラ
１０ ボイラ蒸気供給弁
１１ 第一センサ
１３ 蒸気使用設備
１４ 第一蒸気トラップ（ドレン排出機構）
１５ セパレータタンク（気液分離部）
１６ 第一流路
１７ 第二流路
１８ 排出弁
１９ 第二蒸気トラップ
２２ 第二センサ
２６ バッファタンク（ドレン貯留部）
２７ 第三流路
２８ 排水路
２９ 導入弁
３１ 第三蒸気トラップ
Ｐ１ 第一設定圧力（第一設定値）
Ｐ１Ｈ 第一上限圧力（第一上限値）
Ｐ１Ｌ 第一下限圧力（第一下限値）
Ｐ２ 第二設定圧力（第二設定値）
Ｐ２Ｈ 第二上限圧力（第二上限値）
Ｐ２Ｌ 第二下限圧力（第二下限値）
Ｔ２ 第二設定温度（第二設定値）
Ｔ２Ｈ 第二上限温度（第二上限値）
Ｔ２Ｌ 第二下限温度（第二下限値）
Ｐ３ 第三設定圧力（第三設定値）
Ｐ４ 第四設定圧力（第四設定値）
Ｔ４ 第四設定温度（第四設定値）

Claims (10)

1. 蒸気使用設備からドレン排出機構を介して排出される流体の気液分離部と、この気液分離部から気体を吸入し圧縮して吐出する蒸気圧縮機とを備え、
   第一センサと第二センサとの一方または双方を備え、その検出値に基づき前記蒸気圧縮機が制御され、
   前記第一センサは、前記蒸気圧縮機からの蒸気の圧力を検出し、
   前記第二センサは、前記気液分離部内の圧力または温度を検出する
   ことを特徴とする蒸気システム。
2. 前記蒸気使用設備のドレンは、前記ドレン排出機構により低圧下に排出された後、前記気液分離部を介してさらに低圧の大気圧下に排出可能とされた
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気システム。
3. 前記ドレン排出機構からの排水路は、前記蒸気圧縮機への第一流路と、排出弁を有する第二流路とに分岐されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気システム。
4. 前記蒸気使用設備からのドレンを溜めるドレン貯留部と、このドレン貯留部からのドレンを導入弁を介して前記気液分離部へ排出する排水路と、前記ドレン貯留部からのドレンを前記気液分離部を介さずに排出する第三流路とを備え、
   前記ドレン排出機構は、前記ドレン貯留部と前記導入弁とを備えて構成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気システム。
5. 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１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システム。
6. 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１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システム。
7. 前記蒸気圧縮機は、前記第二センサの検出値を第二設定値に維持するよう制御され、
   前記排出弁は、それより上流側の圧力もしくは温度または前記第二センサの検出値を、第四設定値に維持するよう開閉または開度が調整され、
   前記第二設定値は、前記第四設定値よりも低く設定される
   ことを特徴とする請求項３に記載の蒸気システム。
8. 前記蒸気圧縮機は、前記第二センサの検出値を第二設定値に維持するよう制御され、
   前記導入弁は、それより下流側を第四設定値に維持するよう開閉または開度が調整され、
   前記第二設定値は、前記第四設定値よりも低く設定される
   ことを特徴とする請求項４に記載の蒸気システム。
9. 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各センサによる現在値に基づき、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１〜４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）
10. 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各センサによる現在値に基づき、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１〜４のいずれか１項に記載の蒸気システム。

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