JP5200461B2 - Steam generation system - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気生成システムに関する。
The present invention relates to a steam generating system.

蒸気生成システムとしては、ボイラで燃料を燃焼させて被加熱流体を加熱する構成が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２４９４５０号公報 As a steam generation system, a configuration in which fuel is combusted in a boiler to heat a fluid to be heated is generally known (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-6-249450

ボイラのエネルギー効率は一般に約０．８（８０％）である。環境問題に対する意識の高まりとともに、蒸気生成システムに関して、より一層のエネルギー効率の向上が望まれている。   The energy efficiency of the boiler is generally about 0.8 (80%). With increasing awareness of environmental issues, further improvements in energy efficiency are desired for steam generation systems.

本発明は、エネルギー効率の高い蒸気生成システム及びその方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide an energy efficient steam generation system and method.

本発明の第１態様に従えば、第１流体が流れる第１ユニットと、第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体又は前記第２流体からの熱を受けた第３流体が蒸発する前記第２ユニットと、前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備える蒸気生成システムが提供される。   According to the first aspect of the present invention, the first unit through which the first fluid flows and the second unit through which the second fluid flows, and the third fluid that receives heat from the second fluid or the second fluid are Separate from the heat storage unit, the second unit that evaporates, the heat storage member that stores heat from the first fluid at least temporarily, and the heat from the heat storage member is transmitted to the second fluid. A steam provided, and a heat exchange unit that transfers heat from the first fluid to the second fluid; and a control unit that controls a flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit. A generation system is provided.

本発明の第２態様に従えば、ヒートポンプから伝達された熱を蓄熱ユニットに蓄える工程と、前記蓄熱ユニットから伝達された熱によって流体を蒸発させる工程と、前記ヒートポンプから直接的に伝達された熱によって前記流体を蒸発させる工程と、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される熱量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態との少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する工程と、を備える蒸気生成方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, the step of storing heat transferred from the heat pump in the heat storage unit, the step of evaporating the fluid by the heat transferred from the heat storage unit, and the heat transferred directly from the heat pump Heat transfer from the heat pump to the heat storage unit based on at least one of the step of evaporating the fluid by heat, the amount of heat supplied to the heat absorption part of the heat pump, the steam demand, and the heat storage state in the heat storage unit. And a step of controlling at least one of heat transfer from the heat storage unit to the fluid and heat transfer from the heat pump to the fluid.

本発明の第１態様に従えば、第１流体が流れる第１ユニットと、第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、前記制御装置は、前記温排熱及び前記蒸気需要が有り、前記蓄熱状態が満杯である場合、少なくとも前記ヒートポンプ及び前記熱交換ユニットを稼働させるとともに、前記温排熱の量に基づいて前記蓄熱ユニットを放熱状態及び停止状態のいずれかに制御する蒸気生成システムが提供される。
また、第１流体が流れる第１ユニットと、第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、前記制御装置は、前記温排熱及び前記蒸気需要が有り、前記蓄熱状態が不足である場合、少なくとも前記ヒートポンプ及び前記熱交換ユニットを稼働させるとともに、前記温排熱の量に基づいて前記蓄熱ユニットを放熱状態、蓄熱状態、及び停止状態のいずれかに制御する蒸気生成システムが提供される。
また、第１流体が流れる第１ユニットと、第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、前記制御装置は、前記温排熱が有り、前記蒸気需要が無く、前記蓄熱状態が不足である場合、前記ヒートポンプを稼働させる時間帯に基づいて前記蓄熱ユニットの稼働状態を制御する蒸気生成システムが提供される。
また、第１流体が流れる第１ユニットと、第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、
前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、前記制御装置は、前記温排熱が無く、前記蒸気需要が有り、前記蓄熱状態が不足である場合、前記蓄熱ユニットの蓄熱量がある間のみ、当該蓄熱ユニットによる放熱が行われるように制御する蒸気生成システムが提供される。 According to a first aspect of the present invention, a first unit in which the first fluid flows, a second unit in which the second fluid flows, said second unit said second stream body evaporates, from the first fluid A heat storage member that at least temporarily stores the heat of the heat storage unit, the heat storage unit that transmits heat from the heat storage member to the second fluid, and the heat storage unit are provided separately, and the heat from the first fluid is the first fluid A heat exchange unit that is transmitted to two fluids, and a control unit that controls a flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit , wherein the first unit flows and the first fluid flows; A heat pump thermally connected to the heat storage unit and the heat exchange unit, the second unit being connected to the tank for storing the second fluid, and fluidly connected to the tank; A first conduit through which the second fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit; and a fluid connected to the tank and from which the second fluid flows and is thermally connected to the heat pump at the heat exchange unit. The control unit, based on at least one of the amount of hot exhaust heat supplied to the heat absorption part of the heat pump, the steam demand, and the heat storage state in the heat storage unit, A controller that controls at least one of heat transfer from a heat pump to the heat storage unit, heat transfer from the heat storage unit to the second fluid, and heat transfer from the heat pump to the second fluid; The control device operates the at least the heat pump and the heat exchange unit when the hot exhaust heat and the steam demand are present and the heat storage state is full. Steam generation system that controls the one of the heat radiation state and the stopped state of the heat storage unit based on the amount of the temperature exhaust heat is provided.
A first unit through which the first fluid flows; a second unit through which the second fluid flows; the second unit in which the second fluid evaporates; and heat storage for at least temporarily storing heat from the first fluid. A heat storage unit that has a member, heat from the heat storage member is transmitted to the second fluid, and a heat exchange unit that is provided separately from the heat storage unit, and from which the heat from the first fluid is transmitted to the second fluid; A control unit that controls a flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit, and the first unit flows into the heat storage unit and the heat exchange unit. A heat pump that is thermally connected, wherein the second unit is a tank that stores the second fluid, and is fluidly connected to the tank and allows the second fluid to flow. A first conduit thermally connected to the heat storage unit; and a second conduit fluidly connected to the tank and through which the second fluid flows and thermally connected to the heat pump in the heat exchange unit. And the control unit is configured to transfer from the heat pump to the heat storage unit based on at least one of an amount of heat exhaust heat supplied to the heat absorption part of the heat pump, a steam demand, and a heat storage state in the heat storage unit. And a control device that controls at least one of heat transfer, heat transfer from the heat storage unit to the second fluid, and heat transfer from the heat pump to the second fluid. When there is heat and steam demand and the heat storage state is insufficient, at least the heat pump and the heat exchange unit are operated, There radiating the heat storage unit state, heat storage state, and the steam generating system is controlled to either stop state is provided.
A first unit through which the first fluid flows; a second unit through which the second fluid flows; the second unit in which the second fluid evaporates; and heat storage for at least temporarily storing heat from the first fluid. A heat storage unit that has a member, heat from the heat storage member is transmitted to the second fluid, and a heat exchange unit that is provided separately from the heat storage unit, and from which the heat from the first fluid is transmitted to the second fluid; A control unit that controls a flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit, and the first unit flows into the heat storage unit and the heat exchange unit. A heat pump that is thermally connected, wherein the second unit is a tank that stores the second fluid, and is fluidly connected to the tank and allows the second fluid to flow. A first conduit thermally connected to the heat storage unit; and a second conduit fluidly connected to the tank and through which the second fluid flows and thermally connected to the heat pump in the heat exchange unit. And the control unit is configured to transfer from the heat pump to the heat storage unit based on at least one of an amount of heat exhaust heat supplied to the heat absorption part of the heat pump, a steam demand, and a heat storage state in the heat storage unit. And a control device that controls at least one of heat transfer, heat transfer from the heat storage unit to the second fluid, and heat transfer from the heat pump to the second fluid. Steam that controls the operating state of the heat storage unit based on the time zone during which the heat pump is operated when there is heat, there is no demand for the steam, and the heat storage state is insufficient Forming system is provided.
A first unit through which the first fluid flows; a second unit through which the second fluid flows; the second unit in which the second fluid evaporates; and heat storage for at least temporarily storing heat from the first fluid. A heat storage unit having a member, and heat from the heat storage member is transmitted to the second fluid;
A heat exchange unit that is provided separately from the heat storage unit and that transfers heat from the first fluid to the second fluid, and a control that controls the flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit A heat pump that is connected to the heat storage unit and the heat exchange unit, and the second unit receives the second fluid. A storage tank; a first conduit fluidly connected to the tank and through which the second fluid flows and thermally connected to the heat storage unit; and a fluidly connected to the tank and the second fluid And a second conduit that is thermally connected to the heat pump in the heat exchange unit, and the control unit is adapted to supply heat to the heat absorption part of the heat pump. Heat transfer from the heat pump to the heat storage unit, heat transfer from the heat storage unit to the second fluid, and from the heat pump based on at least one of quantity, steam demand, and heat storage state in the heat storage unit Including a control device that controls at least one of heat transfer to the second fluid, the control device having no heat exhaust heat, having the steam demand, and being short of the heat storage state, the heat storage A steam generation system is provided that controls so that heat is radiated by the heat storage unit only while there is a heat storage amount of the unit.

第１、第２、及び第３態様によれば、ヒートポンプを用いることにより、ボイラに比べて高いエネルギー効率が得られる。また、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   According to the 1st, 2nd, and 3rd aspect, high energy efficiency is obtained compared with a boiler by using a heat pump. Moreover, improvement of thermal efficiency and controllability is achieved by appropriately using direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、第１実施形態にかかる蒸気生成システムＳ１を示す概略図である。図１において、蒸気生成システムＳ１は、作動流体（作動媒体、第１流体）が流れるヒートポンプ１０（第１ユニット）と、被加熱流体（被加熱媒体、第２流体）の供給経路２０（第２ユニット）と、圧縮機３０と、制御装置７０とを備える。本実施形態において、被加熱流体は水である。制御装置７０は、システム全体を統括的に制御する。蒸気生成システムＳ１の構成は、蒸気生成システムＳ１の設計要求に応じて様々に変更可能である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a steam generation system S1 according to the first embodiment. In FIG. 1, a steam generation system S1 includes a heat pump 10 (first unit) through which a working fluid (working medium, first fluid) flows, and a supply path 20 (second medium) of a heated fluid (heated medium, second fluid). Unit), a compressor 30, and a control device 70. In the present embodiment, the fluid to be heated is water. The control device 70 comprehensively controls the entire system. The configuration of the steam generation system S1 can be variously changed according to the design requirements of the steam generation system S1.

ヒートポンプ１０は、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与える装置である。ヒートポンプは一般に、エネルギー効率が比較的高く、結果として、二酸化炭素等の排出量が比較的少ないという利点を有する。   The heat pump 10 is a device that pumps heat from a low-temperature object and applies heat to a high-temperature object by a cycle including evaporation, compression, condensation, and expansion processes. A heat pump generally has the advantage of relatively high energy efficiency and, as a result, relatively low emissions of carbon dioxide and the like.

本実施形態において、ヒートポンプ１０は、吸熱部１１、圧縮部１２、放熱部（第１放熱部１３Ａ、第２放熱部１３Ｂ、第３放熱部１３Ｃ）、及び膨張部１４を有し、これらは導管（conduit）を介して接続されている。   In the present embodiment, the heat pump 10 includes a heat absorbing portion 11, a compressing portion 12, a heat radiating portion (a first heat radiating portion 13A, a second heat radiating portion 13B, a third heat radiating portion 13C), and an expansion portion 14, which are conduits. Connected via (conduit).

吸熱部１１では、主経路１５内を流れる作動流体がサイクル外の熱源の熱を吸収する。本実施形態において、ヒートポンプ１０の吸熱部１１は、冷熱供給装置９０の放熱管９１に熱的に接続されている。冷熱供給装置９０において、放熱管９１を流れる媒体（冷媒など）の熱（温排熱）がヒートポンプ１０の吸熱部１１に吸収される。冷却された媒体が冷熱供給装置９０から所定の設備に供給される。ヒートポンプ１０の吸熱部１１が大気など他の熱源の熱を吸収する構成とすることもできる。   In the heat absorption part 11, the working fluid flowing in the main path 15 absorbs heat from a heat source outside the cycle. In the present embodiment, the heat absorption unit 11 of the heat pump 10 is thermally connected to the heat radiating pipe 91 of the cold heat supply device 90. In the cold heat supply device 90, the heat (heat exhaust heat) of the medium (refrigerant or the like) flowing through the heat radiating pipe 91 is absorbed by the heat absorption unit 11 of the heat pump 10. The cooled medium is supplied from the cold heat supply device 90 to a predetermined facility. The heat absorption part 11 of the heat pump 10 can also be configured to absorb the heat of other heat sources such as the atmosphere.

圧縮部１２は、圧縮機等によって作動流体を圧縮する。この際、通常、作動流体の温度が上がる。圧縮部１２は、作動流体を単段又は複数段に圧縮する構造を有する。圧縮の段数は、蒸気生成システムＳ１の仕様に応じて設定され、１、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。圧縮部１２は、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機のうち、作動流体の圧縮に適するものが適用される。圧縮機には動力が供給される。圧縮部１２の圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムＳ１の仕様に応じて設定される。   The compression unit 12 compresses the working fluid by a compressor or the like. At this time, the temperature of the working fluid usually increases. The compressing unit 12 has a structure for compressing the working fluid into a single stage or a plurality of stages. The number of compression stages is set according to the specifications of the steam generation system S1, and is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. Among the various compressors such as an axial flow compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, and a rotary compressor, a compressor suitable for compressing a working fluid is applied. Power is supplied to the compressor. The compression ratio (pressure ratio) of the compression unit 12 is set according to the specification of the steam generation system S1.

放熱部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、圧縮部１２で圧縮された作動流体が流れる導管を有し、主経路１５内を流れる作動流体の熱をサイクル外の熱源に与える。本実施形態において、作動流体の流れ方向に沿って、２つの放熱部１３Ａ及び１３Ｂが並列に配置され、放熱部１３Ａ及び１３Ｂの下流に放熱部１３Ｃが配置されている。放熱部の数は、蒸気生成システムＳ１の仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、あるいは１１以上である。   The heat radiating units 13A, 13B, and 13C have a conduit through which the working fluid compressed by the compression unit 12 flows, and give the heat of the working fluid flowing in the main path 15 to a heat source outside the cycle. In the present embodiment, two heat radiating portions 13A and 13B are arranged in parallel along the flow direction of the working fluid, and a heat radiating portion 13C is arranged downstream of the heat radiating portions 13A and 13B. The number of heat radiation units is set according to the specifications of the steam generation system S1, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 or more.

膨張部１４は、減圧弁またはタービン等によって作動流体を膨張させる。この際、通常、作動流体の温度が下がる。タービンを使用した場合には膨張部１４から動力を取り出すことができ、その動力を例えば圧縮部１２に供給してもよい。ヒートポンプ１０に使用される作動流体として、フロン系媒体（HFC 245faなど）、アンモニア、水、二酸化炭素、空気などの公知の様々な熱媒体が、蒸気生成システムＳ１の仕様及び熱バランスなどに応じて用いられる。   The expansion unit 14 expands the working fluid by a pressure reducing valve, a turbine, or the like. At this time, the temperature of the working fluid usually decreases. When a turbine is used, power can be taken out from the expansion unit 14, and the power may be supplied to the compression unit 12, for example. As the working fluid used in the heat pump 10, various known heat media such as a chlorofluorocarbon medium (HFC 245fa, etc.), ammonia, water, carbon dioxide, air, and the like are used according to the specifications and heat balance of the steam generation system S1. Used.

本実施形態において、ヒートポンプ１０はさらに、バイパス経路１７と、再生器１８とを有する。バイパス経路１７の入口端がヒートポンプ１０の主経路１５における放熱部１３Ａ，１３Ｂと第３放熱部１３Ｃとの間の導管に流体的に接続される。バイパス経路１７の出口端が主経路１５における第３放熱部１３Ｃと膨張部１４との間の導管に流体的に接続される。バイパス経路１７の入口に、作動流体のバイパス流量を制御する流量制御弁を設けることができる。バイパス経路１７において、第１及び第２放熱部１３Ａ，１３Ｂからの作動流体の一部が、第３放熱部１３Ｃを迂回し、膨張部１４の手前で第３放熱部１３Ｃからの作動流体と合流する。第１及び第２放熱部１３Ａ，１３Ｂからの残りの作動流体は、第３放熱部１３Ｃを流れ、第１熱交換器４１においてその作動流体と供給経路２０内の水とが熱交換する。   In the present embodiment, the heat pump 10 further includes a bypass path 17 and a regenerator 18. The inlet end of the bypass path 17 is fluidly connected to a conduit between the heat radiation parts 13A and 13B and the third heat radiation part 13C in the main path 15 of the heat pump 10. The outlet end of the bypass path 17 is fluidly connected to a conduit between the third heat radiating part 13 </ b> C and the expansion part 14 in the main path 15. A flow rate control valve for controlling the bypass flow rate of the working fluid can be provided at the inlet of the bypass passage 17. In the bypass path 17, part of the working fluid from the first and second heat radiating portions 13 </ b> A and 13 </ b> B bypasses the third heat radiating portion 13 </ b> C and joins the working fluid from the third heat radiating portion 13 </ b> C before the expansion portion 14. To do. The remaining working fluid from the first and second heat radiating portions 13A and 13B flows through the third heat radiating portion 13C, and the working fluid and water in the supply path 20 exchange heat in the first heat exchanger 41.

再生器１８は、バイパス経路１７の導管の一部と、ヒートポンプ１０の主経路１５の導管（吸熱部１１と圧縮部１２との間の導管）の一部とが熱的に接続された構成を有する。例えば、両導管が互いに接触あるいは隣接して配置される。ヒートポンプ１０において、吸熱部１１からの作動流体に比べて、第１及び第２放熱部１３Ａ，１３Ｂからの作動流体は高温である。再生器１８において、バイパス経路１７を流れる第１及び第２放熱部１３Ａ，１３Ｂからの作動流体と、ヒートポンプ１０の主経路１５を流れる吸熱部１１からの作動流体とが熱交換する。この熱交換により、バイパス経路１７内の作動流体の温度が降下し、主経路１５内の作動流体の温度が上昇する。再生器１８は、低温の流体（主経路１５内の作動流体）と高温の流体（バイパス経路１７内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。あるいは、再生器１８は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。   The regenerator 18 has a configuration in which a part of the conduit of the bypass path 17 and a part of the conduit of the main path 15 of the heat pump 10 (the conduit between the heat absorption unit 11 and the compression unit 12) are thermally connected. Have. For example, both conduits are placed in contact with or adjacent to each other. In the heat pump 10, the working fluid from the first and second heat radiating units 13 </ b> A and 13 </ b> B is hotter than the working fluid from the heat absorbing unit 11. In the regenerator 18, the working fluid from the first and second heat radiating parts 13 </ b> A and 13 </ b> B flowing through the bypass path 17 and the working fluid from the heat absorbing part 11 flowing through the main path 15 of the heat pump 10 exchange heat. By this heat exchange, the temperature of the working fluid in the bypass path 17 is lowered, and the temperature of the working fluid in the main path 15 is raised. The regenerator 18 can have a countercurrent heat exchange system in which a low-temperature fluid (working fluid in the main passage 15) and a high-temperature fluid (working fluid in the bypass passage 17) flow opposite to each other. Alternatively, the regenerator 18 may have a parallel flow type heat exchange system in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel.

供給経路２０は、加温部２１と、蒸発部２２と、蒸発部２２と圧縮機３０とを流体的に接続するダクト２３とを有する。   The supply path 20 includes a heating unit 21, an evaporation unit 22, and a duct 23 that fluidly connects the evaporation unit 22 and the compressor 30.

加温部２１は、ヒートポンプ１０の第３放熱部１３Ｃに熱的に接続されかつ供給源（不図示）からの水が流れる導管を含む。加温部２１と第３放熱部１３Ｃとを含んで第１熱交換器４１が構成される。第１熱交換器４１は、低温の流体（供給経路２０内の水）と高温の流体（ヒートポンプ１０内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。あるいは、第１熱交換器４１は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。本実施形態において、第１熱交換器４１の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。加温部２１の導管と第３放熱部１３Ｃの導管とは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、第３放熱部１３Ｃの導管を、加温部２１の導管の外周面や内部に配設することができる。加温部２１において、ヒートポンプ１０の第３放熱部１３Ｃからの伝達熱によって、供給経路２０内の水が温度上昇する。   The heating unit 21 includes a conduit that is thermally connected to the third heat radiation unit 13C of the heat pump 10 and through which water from a supply source (not shown) flows. The 1st heat exchanger 41 is comprised including the heating part 21 and the 3rd thermal radiation part 13C. The first heat exchanger 41 can have a countercurrent heat exchange system in which a low-temperature fluid (water in the supply path 20) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 10) flow in opposition. Alternatively, the first heat exchanger 41 may have a parallel flow type heat exchange system in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. In the present embodiment, various known ones can be adopted as the heat exchange structure of the first heat exchanger 41. The conduit of the heating unit 21 and the conduit of the third heat radiating unit 13C are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the conduit of the third heat radiating portion 13 </ b> C can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the conduit of the warming portion 21. In the heating unit 21, the temperature of the water in the supply path 20 rises due to the heat transferred from the third heat radiating unit 13 </ b> C of the heat pump 10.

蒸発部２２は、少なくとも液状の被加熱流体（水）を貯溜するタンク４７と、タンク４７に流体的に接続された循環導管（第１循環導管４８Ａ、第２循環導管４８Ｂ）とを有する。加温部２１（又は脱気槽）とタンク４７との間には、必要に応じて脱気槽（不図示）と、流体駆動部（不図示）とが配置される。タンク４７には、加温部２１からの水の供給口と、蒸気の排出口とが設けられる。タンク４７は、必要に応じて、液面を計測するレベルセンサ５０と、気液分離器（不図示）とを有する。   The evaporation unit 22 includes a tank 47 for storing at least a liquid to-be-heated fluid (water), and circulation conduits (first circulation conduit 48A and second circulation conduit 48B) fluidly connected to the tank 47. A deaeration tank (not shown) and a fluid drive part (not shown) are arranged between the heating unit 21 (or the deaeration tank) and the tank 47 as necessary. The tank 47 is provided with a water supply port from the heating unit 21 and a steam discharge port. The tank 47 includes a level sensor 50 that measures the liquid level and a gas-liquid separator (not shown) as necessary.

本実施形態において、１つのタンク４７に対して各循環導管４８Ａ，４８Ｂが流体的に接続されている。すなわち、循環導管４８Ａ及び４８Ｂの各入口端と各出口端とがタンク４７に流体的に接続される。循環導管の数は、蒸気生成システムＳ１の仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。第１循環導管４８Ａは、ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａに熱的に接続される蒸発管５１Ａ（第１導管）と、ポンプ５２Ａと、必要に応じてバルブ５３Ａとを有する。同様に、第２循環導管４８Ｂは、ヒートポンプ１０の第２放熱部１３Ｂに熱的に接続される蒸発管５１Ｂ（第２導管）と、ポンプ５２Ｂと、必要に応じてバルブ５３Ｂとを有する。バルブ５３Ａ，５３Ｂは、例えばレギュレータ、流量制御弁、又は開閉バルブである。本実施形態において、蒸発管５１Ａ及び５１Ｂは、個々に独立してタンク４７に流体的に接続される。また、蒸発管５１ＡＡ及び５１Ｂは、タンク４７及び供給経路２０に対して並列に配置される。被加熱流体（水）の熱対流及び／又は外部との差圧などを利用してポンプ５２Ａ及び５２Ｂの少なくとも１つを省いてもよい。   In the present embodiment, the circulation conduits 48 </ b> A and 48 </ b> B are fluidly connected to one tank 47. That is, each inlet end and each outlet end of the circulation conduits 48A and 48B are fluidly connected to the tank 47. The number of circulation conduits is set according to the specification of the steam generation system S1, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. 48 A of 1st circulation conduit | pipe has the evaporation pipe | tube 51A (1st conduit | pipe) thermally connected to the 1st thermal radiation part 13A of the heat pump 10, the pump 52A, and the valve | bulb 53A as needed. Similarly, the second circulation conduit 48B includes an evaporation pipe 51B (second conduit) that is thermally connected to the second heat radiation part 13B of the heat pump 10, a pump 52B, and a valve 53B as necessary. The valves 53A and 53B are, for example, regulators, flow rate control valves, or open / close valves. In this embodiment, the evaporation pipes 51A and 51B are fluidly connected to the tank 47 independently of each other. The evaporation pipes 51AA and 51B are arranged in parallel to the tank 47 and the supply path 20. At least one of the pumps 52A and 52B may be omitted using thermal convection of the fluid to be heated (water) and / or differential pressure with the outside.

本実施形態において、蒸発管５１Ａ（第１導管）及び第１放熱部１３Ａは、蓄熱ユニット１００に配置されている。蓄熱ユニット１００は、ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａに熱的に接続され、ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａを流れる作動流体から伝わる熱を蓄える蓄熱部材１０１を有する。また、蓄熱ユニット１００は、蒸発部２２の蒸発管５１Ａに熱的に接続され、蓄熱部材１０１の熱は蒸発管５１Ａを流れる水に伝わる。蒸気生成システムＳ１の仕様に応じて、蓄熱部材１０１の材料特性が定められる。本実施形態において、蓄熱部材１０１は、液体−固体の相変化を伴って蓄熱及び放熱する潜熱蓄熱材(PCM: Phase Change Material）を含む。蓄熱部材１０１は、融解する際に熱を蓄え、凝固するときに放熱する。潜熱蓄熱材の融点が、蒸発管５１Ａ内の水の蒸発温度と同程度以上であるのが望ましい。潜熱蓄熱材の融点は、蒸気生成システムＳ１の仕様に応じて設定され、例えば、約６０℃〜約７０℃、約７０℃〜約８０℃、約８０℃〜約９０℃、約９０℃〜約１００℃、約１００℃〜約１１０℃、約１１０℃〜約１２０℃、約１２０℃〜約１３０℃、約１３０℃〜約１４０℃、約１４０℃〜約１５０℃、又は１５０℃以上である。潜熱蓄熱材としては、例えば、エリスリトール、アルカン類等の炭化水素、ワックス系（パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等）、酢酸ナトリウム、酢酸ナトリウム三水塩、又は無機水和塩等を主成分とする材料等が挙げられる。例えば、エリスリトールは、融点が約１１７℃〜約１２０℃であり、単位質量当たりの蓄熱量（蓄熱効率）が比較的高い。アルカン類は、目標の融点となるように、側鎖の水素を水酸基に置換した物質を構築するなどにより、分子の大きさを適宜調節することができる。潜熱蓄熱材は、相変化に伴う体積変化が小さく（すなわち、蓄積エネルギー密度が高い）、装置のコンパクト化に有利である。RUBITHRM 社製の RUBITHERM RTシリーズ（登録商標）、ENVIRONMENTAL PROCESS SYSTEMS 社製の PULSE ICE Eシリーズ（登録商標）、三菱化学エンジニアリング社製の STL シリーズ（登録商標）などがある。蓄熱部材１０１として、顕熱蓄熱材、化学反応蓄熱材、超臨界流体を用いた蓄熱材等の他の材料を用いてもよい
。熱移動促進のために、蓄熱部材１０１が熱伝導物質を含んでもよい。蓄熱ユニット１００に配置される導管にはフィンが必要に応じて設けられる。導管の形状、配列、材質などは任意に設定可能である。蓄熱ユニット１００及び第２熱交換器４２には、断熱材が必要に応じて配置される。 In the present embodiment, the evaporation pipe 51 </ b> A (first conduit) and the first heat radiating unit 13 </ b> A are disposed in the heat storage unit 100. The heat storage unit 100 includes a heat storage member 101 that is thermally connected to the first heat radiating portion 13A of the heat pump 10 and stores heat transmitted from the working fluid flowing through the first heat radiating portion 13A of the heat pump 10. Further, the heat storage unit 100 is thermally connected to the evaporation pipe 51A of the evaporation unit 22, and the heat of the heat storage member 101 is transferred to the water flowing through the evaporation pipe 51A. The material characteristics of the heat storage member 101 are determined according to the specifications of the steam generation system S1. In the present embodiment, the heat storage member 101 includes a latent heat storage material (PCM: Phase Change Material) that stores and releases heat with a liquid-solid phase change. The heat storage member 101 stores heat when melting and dissipates heat when solidified. It is desirable that the melting point of the latent heat storage material is equal to or higher than the evaporation temperature of water in the evaporation pipe 51A. The melting point of the latent heat storage material is set in accordance with the specification of the steam generation system S1, for example, about 60 ° C to about 70 ° C, about 70 ° C to about 80 ° C, about 80 ° C to about 90 ° C, about 90 ° C to about 90 ° C. It is 100 degreeC, about 100 degreeC-about 110 degreeC, about 110 degreeC-about 120 degreeC, about 120 degreeC-about 130 degreeC, about 130 degreeC-about 140 degreeC, about 140 degreeC-about 150 degreeC, or 150 degreeC or more. Examples of latent heat storage materials include, for example, hydrocarbons such as erythritol and alkanes, wax-based materials (paraffin wax, microcrystalline wax, etc.), sodium acetate, sodium acetate trihydrate, or inorganic hydrate salts as main components. Etc. For example, erythritol has a melting point of about 117 ° C. to about 120 ° C., and has a relatively high heat storage amount (heat storage efficiency) per unit mass. Alkanes can be appropriately adjusted in molecular size, for example, by constructing a substance in which hydrogen in the side chain is substituted with a hydroxyl group so as to achieve a target melting point. The latent heat storage material has a small volume change accompanying a phase change (that is, a high stored energy density), and is advantageous for downsizing the apparatus. Examples include the RUBITHERM RT series (registered trademark) manufactured by RUBITHRM, the PULSE ICE E series (registered trademark) manufactured by ENVIRONMENTAL PROCESS SYSTEMS, and the STL series (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Chemical Engineering. As the heat storage member 101, other materials such as a sensible heat storage material, a chemical reaction heat storage material, and a heat storage material using a supercritical fluid may be used. In order to promote heat transfer, the heat storage member 101 may include a heat conductive material. Fins are provided in the conduit disposed in the heat storage unit 100 as necessary. The shape, arrangement, material and the like of the conduit can be arbitrarily set. A heat insulating material is arranged in the heat storage unit 100 and the second heat exchanger 42 as necessary.

本実施形態において、蒸発管５１Ｂ（第２導管）と第２放熱部１３Ｂとを含んで第２熱交換器４２（熱交換ユニット）が構成される。すなわち、第２熱交換器４２において、ヒートポンプ１０の第２放熱部１３Ｂと蒸発部２２の蒸発管５１Ｂとが熱的に接続される。第２放熱部１３Ｂを流れる作動流体からの熱が蒸発管５１Ｂを流れる水に伝わる。第２熱交換器４２は、低温の流体（蒸発管５１Ｂ内の水）と高温の流体（ヒートポンプ１０内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。あるいは、第２熱交換器４２は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。第２熱交換器４２の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｂの導管と、蒸発管５１Ｂとは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｂの導管を、蒸発管５１Ｂの外周面や内部に配設することができる。   In this embodiment, the 2nd heat exchanger 42 (heat exchange unit) is comprised including the evaporation pipe | tube 51B (2nd conduit | pipe) and the 2nd thermal radiation part 13B. That is, in the 2nd heat exchanger 42, the 2nd thermal radiation part 13B of the heat pump 10 and the evaporation pipe 51B of the evaporation part 22 are thermally connected. Heat from the working fluid flowing through the second heat radiating portion 13B is transferred to the water flowing through the evaporation pipe 51B. The second heat exchanger 42 can have a countercurrent heat exchange system in which a low-temperature fluid (water in the evaporation pipe 51B) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 10) flow in opposition. Alternatively, the second heat exchanger 42 may have a parallel flow type heat exchange system in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. Various known heat exchange structures for the second heat exchanger 42 can be employed. The conduit of the heat radiating part 13B of the heat pump 10 and the evaporation pipe 51B are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the conduit of the heat radiating portion 13B of the heat pump 10 can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the evaporation tube 51B.

本実施形態において、第２熱交換器４２は、蓄熱ユニット１００とは別に設けられる。第２熱交換器４２は、例えば蓄熱ユニット１００に隣接して配置される。第２熱交換器４２が蓄熱ユニット１００から離れていてもよく、第２熱交換器４２の一部が蓄熱ユニット１００に接触してもよい。蓄熱ユニット１００の一部の構成要素を第２熱交換器４２が共有してもよい。   In the present embodiment, the second heat exchanger 42 is provided separately from the heat storage unit 100. The second heat exchanger 42 is disposed adjacent to the heat storage unit 100, for example. The second heat exchanger 42 may be separated from the heat storage unit 100, and a part of the second heat exchanger 42 may contact the heat storage unit 100. The second heat exchanger 42 may share some components of the heat storage unit 100.

本実施形態において、蓄熱ユニット１００を流れる作動流体の流量、及び第２熱交換器４２を流れる作動流体の流量が制御ユニット１５０によって制御される。制御ユニット１５０は、分岐導管１５２、１５４、バルブ１５６、１５８、及び制御装置７０を含む。バルブ１５６は分岐導管１５２上に配置される。バルブ１５８は、分岐導管１５４上に配置される。バルブ１５６、１５８は、例えばレギュレータ、流量制御弁、又は開閉バルブである。本実施形態において、バルブ１５６が開のとき、圧縮部１２からの作動流体が分岐導管１５２及び第１放熱部１３Ａを流れる。バルブ１５８が開のとき、圧縮部１２からの作動流体が分岐導管１５４及び第２放熱部１３Ｂを流れる。バルブ１５６及び１５８がともに開のとき、分岐導管１５２（放熱部１３Ａ）及び分岐導管１５４（放熱部１３Ｂ）のそれぞれを作動流体が流れる。制御ユニット１５０は、必要に応じてその流量を細かく制御してもよい。圧縮部１２からの作動流体を蓄熱ユニット１００及び第２熱交換器４２に流す形態は図１に示す基本的構成に限定されず、様々な形態が適用可能である。バルブ１５６の機能とバルブ１５８の機能とを併せ持つ一体型のバルブを採用してもよい。圧縮部１２からの作動流体を蓄熱ユニット１００及び第２熱交換器４２に対してバイパスする経路を設けてもよい。   In the present embodiment, the control unit 150 controls the flow rate of the working fluid flowing through the heat storage unit 100 and the flow rate of the working fluid flowing through the second heat exchanger 42. The control unit 150 includes branch conduits 152, 154, valves 156, 158 and a controller 70. Valve 156 is disposed on branch conduit 152. The valve 158 is disposed on the branch conduit 154. The valves 156 and 158 are, for example, regulators, flow control valves, or open / close valves. In the present embodiment, when the valve 156 is open, the working fluid from the compression unit 12 flows through the branch conduit 152 and the first heat radiation unit 13A. When the valve 158 is open, the working fluid from the compression unit 12 flows through the branch conduit 154 and the second heat radiation unit 13B. When both the valves 156 and 158 are open, the working fluid flows through the branch conduit 152 (heat radiating portion 13A) and the branch conduit 154 (heat radiating portion 13B). The control unit 150 may finely control the flow rate as necessary. The form which flows the working fluid from the compression part 12 to the thermal storage unit 100 and the 2nd heat exchanger 42 is not limited to the basic composition shown in FIG. 1, Various forms are applicable. An integrated valve having both the function of the valve 156 and the function of the valve 158 may be employed. A path for bypassing the working fluid from the compression unit 12 to the heat storage unit 100 and the second heat exchanger 42 may be provided.

蒸発部２２において、加温部２１で温度上昇した水が供給口を介してタンク４７に供給され、タンク４７及び循環導管４８Ａ，４８Ｂ内に水が貯溜される。タンク４７内の液面が所定範囲内になるように、タンク４７への水の供給量が制御される。例えば、レベルセンサ５０の計測結果に基づいて、タンク４７への水の供給量が制御される。ヒートポンプ１０の第３放熱部１３Ｃ及び蓄熱部材１０１からの伝達熱によって蒸発管５１Ａ内の水が加熱される。あるいは、ヒートポンプ１０の第３放熱部１３Ｃ及び第２放熱部１３Ｂからの伝達熱によって蒸発管５１Ｂ内の水が加熱される。熱を受けた蒸発管５１Ａ及び５１Ｂ内の水は、少なくとも一部が蒸発する。タンク４７は、ダクト２３を介して圧縮機３０に流体的に接続されている。タンク４７の内部空間は、タンク４７の排出口及びダクト２３を介して圧縮機３０によって吸引される。タンク４７内の蒸気は、ダクト２３内を圧縮機３０に向けて流れる。   In the evaporation unit 22, the water whose temperature has increased in the heating unit 21 is supplied to the tank 47 through the supply port, and water is stored in the tank 47 and the circulation conduits 48 </ b> A and 48 </ b> B. The amount of water supplied to the tank 47 is controlled so that the liquid level in the tank 47 falls within a predetermined range. For example, the amount of water supplied to the tank 47 is controlled based on the measurement result of the level sensor 50. The water in the evaporation pipe 51 </ b> A is heated by the heat transferred from the third heat radiating part 13 </ b> C of the heat pump 10 and the heat storage member 101. Alternatively, the water in the evaporation pipe 51B is heated by the heat transferred from the third heat radiating part 13C and the second heat radiating part 13B of the heat pump 10. At least a part of the water in the evaporation tubes 51A and 51B that has received heat evaporates. The tank 47 is fluidly connected to the compressor 30 via the duct 23. The internal space of the tank 47 is sucked by the compressor 30 through the discharge port of the tank 47 and the duct 23. The steam in the tank 47 flows in the duct 23 toward the compressor 30.

圧縮機３０は、供給経路２０上に配設され、その配設位置はタンク４７に対して下流である。圧縮機３０としては、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機が適用され、蒸気圧縮に適するものが用いられる。圧縮機３０は、タンク４７からの蒸気を圧縮し、昇圧した蒸気を下流に流す。   The compressor 30 is disposed on the supply path 20 and is disposed downstream of the tank 47. As the compressor 30, various compressors such as an axial flow compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, and a rotary compressor are applied, and those suitable for vapor compression are used. The compressor 30 compresses the steam from the tank 47 and flows the pressurized steam downstream.

圧縮機３０及び／又は供給経路２０には、蒸気に対して水を供給するノズル３５が、必要に応じて配設される。ノズル３５の配設位置は、例えば、圧縮機３０の入口及び／又は出口である。圧縮機３０が多段式である場合には、ノズル３５を圧縮機３０の段間に配設することができる。本実施形態において、圧縮機３０は、第１圧縮部３０Ａ及び第２圧縮部３０Ｂを含む２段圧縮構造を有する。圧縮機３０の多段圧縮構造は、後述する蒸気の高温・高圧化に有利である。圧縮機３０は、各圧縮部３０Ａ，３０Ｂに対応する回転数が個々に制御される多軸圧縮構造を有することができる。あるいは、圧縮機３０は、同軸圧縮構造を有することができる。各圧縮部３０Ａ及び３０Ｂの圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムＳ１の仕様に応じて設定される。本実施形態において、各段間にノズル３５が配設される。ノズル３５とタンク４７の液相位置とが導管３６を介して流体的に接続することができる。この導管構成では、比較的高温であるタンク４７内の液体がノズル３５への供給に有効利用される。ノズル３５からの液体の排出（スプレイ）には、ポンプ３７などの動力源を用いてもよく、導管３６の入口と出口との圧力差を利用してもよい。   In the compressor 30 and / or the supply path 20, a nozzle 35 that supplies water to the steam is disposed as necessary. The arrangement position of the nozzle 35 is, for example, an inlet and / or an outlet of the compressor 30. When the compressor 30 is a multistage type, the nozzle 35 can be disposed between the stages of the compressor 30. In the present embodiment, the compressor 30 has a two-stage compression structure including a first compression unit 30A and a second compression unit 30B. The multistage compression structure of the compressor 30 is advantageous for increasing the temperature and pressure of steam, which will be described later. The compressor 30 can have a multiaxial compression structure in which the rotation speeds corresponding to the compression units 30A and 30B are individually controlled. Alternatively, the compressor 30 can have a coaxial compression structure. The compression ratio (pressure ratio) of each compression unit 30A and 30B is set according to the specification of the steam generation system S1. In this embodiment, the nozzle 35 is arrange | positioned between each stage. The nozzle 35 and the liquid phase position of the tank 47 can be fluidly connected via a conduit 36. In this conduit configuration, the liquid in the tank 47 having a relatively high temperature is effectively used for supplying the nozzle 35. For discharging (spraying) the liquid from the nozzle 35, a power source such as a pump 37 may be used, or a pressure difference between the inlet and the outlet of the conduit 36 may be used.

本実施形態において、圧縮機３０による吸引作用により、供給経路２０におけるヒートポンプ１０による加熱部位での内部空間、すなわちタンク４７の内部空間が減圧される。タンク４７の内部圧力が大気圧に比べて低い負圧（陰圧）となるように、供給経路２０上の制御弁（流量制御弁など。不図示）や圧縮機３０が制御される。この制御は、例えば、タンク４７の内部圧力を計測するセンサ（不図示）の計測結果に基づいて行われる。   In the present embodiment, due to the suction action by the compressor 30, the internal space at the heating site by the heat pump 10 in the supply path 20, that is, the internal space of the tank 47 is decompressed. Control valves (such as a flow control valve, not shown) and the compressor 30 on the supply path 20 are controlled so that the internal pressure of the tank 47 becomes a negative pressure (negative pressure) lower than the atmospheric pressure. This control is performed based on a measurement result of a sensor (not shown) that measures the internal pressure of the tank 47, for example.

また、タンク４７及びヒートポンプ１０は、タンク４７の内部空間が負圧状態において、水が蒸発するように設計（容量設計、能力設計など）されている。ヒートポンプ１０の成績係数は、被加熱流体（水）の入力温度と出力温度との差に応じて変化し、その温度差が過度に大きいと成績係数（ＣＯＰ）が低下する場合がある。タンク４７の内部空間が負圧状態であるという条件により、加熱温度領域（入出力温度差）を比較的狭く設定し、高いＣＯＰでのヒートポンプ１０の使用が可能である。例えば、水の入力温度は約２０℃であり、蒸発部２２からの水の出力温度は約７０℃〜約９５℃である。   The tank 47 and the heat pump 10 are designed (capacity design, capacity design, etc.) so that water evaporates when the internal space of the tank 47 is in a negative pressure state. The coefficient of performance of the heat pump 10 changes according to the difference between the input temperature and the output temperature of the fluid to be heated (water), and if the temperature difference is excessively large, the coefficient of performance (COP) may decrease. Under the condition that the internal space of the tank 47 is in a negative pressure state, the heating temperature region (input / output temperature difference) is set to be relatively narrow, and the heat pump 10 can be used at a high COP. For example, the input temperature of water is about 20 ° C., and the output temperature of water from the evaporation unit 22 is about 70 ° C. to about 95 ° C.

次に、蒸気生成システムＳ１の基本的な動作について説明する。   Next, the basic operation of the steam generation system S1 will be described.

図１に示すように、まず、第１熱交換器４１（加温部２１）において、供給経路２０内の水がヒートポンプ１０の第３放熱部１３Ｃからの伝達熱によって沸点近くまで温度上昇する。その後、蓄熱ユニット１００及び／又は第２熱交換器４２において、第２放熱部１３Ｂ及び／又は蓄熱部材１０１からの伝達熱によってその水が相変化して蒸発する。つまり、水の顕熱加熱が主に第１熱交換器４１（加温部２１）において行われ、水の潜熱加熱が主に蓄熱ユニット１００及び／又は第２熱交換器４２において行われる。第１熱交換器４１が顕熱交換に適した形態であり、第２熱交換器４２及び蓄熱ユニット１００が潜熱交換に適した形態であるといった、装置構成の最適化が図られ、これに応じて、好ましい加熱プロセスを経て蒸気が生成される。   As shown in FIG. 1, first, in the first heat exchanger 41 (heating unit 21), the temperature of the water in the supply path 20 rises to near the boiling point due to the heat transferred from the third heat radiating unit 13 </ b> C of the heat pump 10. Thereafter, in the heat storage unit 100 and / or the second heat exchanger 42, the water undergoes phase change by the heat transferred from the second heat radiating portion 13B and / or the heat storage member 101, and evaporates. That is, sensible heat heating of water is mainly performed in the first heat exchanger 41 (heating unit 21), and latent heat heating of water is mainly performed in the heat storage unit 100 and / or the second heat exchanger 42. The device configuration is optimized such that the first heat exchanger 41 is in a form suitable for sensible heat exchange, and the second heat exchanger 42 and the heat storage unit 100 are in a form suitable for latent heat exchange. Thus, steam is generated through a preferred heating process.

ボイラのエネルギー効率が一般に約０．７〜０．８（７０〜８０％）であるのに対して、ヒートポンプのエネルギー効率としての成績係数（ＣＯＰ：coefficient of performance）は一般に２．５〜５．０である。ヒートポンプの成績係数は、被加熱流体（水）の入出力温度差に応じて変化し、比較的高い入出力温度差においてその成績係数が低下する傾向がある。本実施形態において、顕熱交換及び潜熱交換に対応してヒートポンプが個別の加熱部を有することにより、入出力温度差を抑え、ボイラに比べて高いエネルギー効率で蒸気を発生させることができる。   The energy efficiency of the boiler is generally about 0.7 to 0.8 (70 to 80%), whereas the coefficient of performance (COP) as the energy efficiency of the heat pump is generally 2.5 to 5. 0. The coefficient of performance of the heat pump changes according to the input / output temperature difference of the fluid to be heated (water), and the coefficient of performance tends to decrease at a relatively high input / output temperature difference. In this embodiment, since the heat pump has individual heating units corresponding to the sensible heat exchange and the latent heat exchange, it is possible to suppress the input / output temperature difference and generate steam with higher energy efficiency than the boiler.

また、本実施形態において、供給経路２０内の水が、ヒートポンプ１０（放熱部１３Ａ、１３Ｂ）及び／又は蓄熱ユニット１００からの熱伝達によって比較的低圧力かつ低温度の蒸気となり、圧縮機３０による圧縮で比較的高圧力かつ高温度の蒸気となる。すなわち、ヒートポンプ１０及び／又は蓄熱ユニット１００で加熱された水が、圧縮機３０による圧縮によってさらに加熱され、これにより、例えば１００℃以上の高温蒸気が発生する。蒸気生成システムＳ１からの蒸気は、外部の所定施設、例えば製造プラント、調理施設、空調設備、発電プラントなどに供給される。   Further, in the present embodiment, the water in the supply path 20 becomes steam having a relatively low pressure and low temperature due to heat transfer from the heat pump 10 (heat radiation units 13A and 13B) and / or the heat storage unit 100, and is caused by the compressor 30. Compression results in relatively high pressure and high temperature steam. That is, the water heated by the heat pump 10 and / or the heat storage unit 100 is further heated by the compression by the compressor 30, thereby generating high-temperature steam of, for example, 100 ° C. or more. The steam from the steam generation system S1 is supplied to a predetermined external facility such as a manufacturing plant, a cooking facility, an air conditioning facility, a power plant, and the like.

次に、蒸気生成システムＳ１の運転方法について図１及び図２を参照して説明する。図２は、その運転方法を示す表である。ここで、図２において、「温排熱」は冷熱供給装置９０からヒートポンプ１０の吸熱部１１に供給される熱を示す。「直接熱交」は第２熱交換器４２（熱交換ユニット）を示す。「蓄熱」は蓄熱ユニット１００、又は蓄熱ユニット１００における蓄熱プロセスを示す。「放熱」は蓄熱ユニット１００における放熱プロセスを示す。「蒸気生成部」は蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０を示す。   Next, an operation method of the steam generation system S1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a table showing the operation method. Here, in FIG. 2, “warm exhaust heat” indicates the heat supplied from the cold heat supply device 90 to the heat absorption unit 11 of the heat pump 10. “Direct heat exchange” indicates the second heat exchanger 42 (heat exchange unit). “Heat storage” indicates the heat storage unit 100 or a heat storage process in the heat storage unit 100. “Heat dissipation” indicates a heat dissipation process in the heat storage unit 100. The “steam generation unit” indicates the supply path 20 including the evaporation unit 22 and the compressor 30.

図２の表に示すように、制御装置７０は、少なくとも、温排熱の有無、蒸気需要の有無、及び蓄熱ユニット１００の蓄熱状態に基づいて、蒸気生成システムＳ１の運転状態を変化させる。制御装置７０は、システムを統括的に制御する。   As shown in the table of FIG. 2, the control device 70 changes the operation state of the steam generation system S <b> 1 based on at least the presence or absence of hot exhaust heat, the presence or absence of steam demand, and the heat storage state of the heat storage unit 100. The control device 70 comprehensively controls the system.

＜第１モード＞
第１モードでは、温排熱及び蒸気需要が有り、蓄熱ユニット１００の蓄熱が満杯（full）である。このとき、少なくともヒートポンプ１０と蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）との間の直接的な熱交換によって、蒸気が生成される。すなわち、ヒートポンプ１０が稼動し、第２熱交換器４２（「直接熱交」）が稼動し、蒸気生成部が稼動する。また、制御ユニット１５０のバルブ１５８がオープンされ、ヒートポンプ１０の圧縮部１２からの作動流体が第２放熱部１３Ｂを流れる。また、第２循環導管４８Ｂのポンプ５２Ｂ、圧縮機３０、及びポンプ３７等が駆動され、第２循環導管４８Ｂのバルブ５３Ｂがオープンされる。タンク４７内の温水が第２循環導管４８Ｂを通って循環する。圧縮機３０の吸引作用により、蒸発部２２の内部空間が減圧されるとともに、第２熱交換器４２において、ヒートポンプ１０の第２放熱部１３Ｂを流れる作動流体からの伝達熱によって蒸発部２２の蒸発管５１Ｂを流れる温水が加熱される。その結果、供給経路２０内の水が比較的低圧力かつ低温度の蒸気となり、その後、圧縮機３０による圧縮で比較的高圧力かつ高温度の蒸気となる。 <First mode>
In the first mode, there is hot exhaust heat and steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is full. At this time, steam is generated by direct heat exchange between at least the heat pump 10 and the steam generation section (the supply path 20 including the evaporation section 22 and the compressor 30). That is, the heat pump 10 operates, the second heat exchanger 42 (“direct heat exchange”) operates, and the steam generation unit operates. Further, the valve 158 of the control unit 150 is opened, and the working fluid from the compression unit 12 of the heat pump 10 flows through the second heat radiating unit 13B. Further, the pump 52B, the compressor 30, the pump 37, and the like of the second circulation conduit 48B are driven, and the valve 53B of the second circulation conduit 48B is opened. Hot water in the tank 47 circulates through the second circulation conduit 48B. Due to the suction action of the compressor 30, the internal space of the evaporation unit 22 is reduced in pressure, and in the second heat exchanger 42, the evaporation of the evaporation unit 22 is caused by heat transferred from the working fluid flowing through the second heat radiating unit 13 </ b> B of the heat pump 10. Hot water flowing through the pipe 51B is heated. As a result, the water in the supply path 20 becomes steam at a relatively low pressure and low temperature, and then becomes steam at a relatively high pressure and high temperature by compression by the compressor 30.

また、第１モードにおいて、上記の直接的熱交換のための温排熱が十分ある場合、通常、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成は停止される。直接的熱交換の温排熱が十分でない場合には、蓄熱ユニット１００を併用することもできる。また、温排熱が十分ある場合でも、電気料金が比較的高い時間帯（例えば昼間）において、電気コスト、蓄熱量、蒸気消費量予測等を考慮してメリットがある場合には、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成（蓄熱ユニット１００の放熱）を行うことができる。   Further, in the first mode, when there is sufficient heat exhaust heat for the direct heat exchange, the steam generation using the heat storage unit 100 is normally stopped. When the heat exhaust heat of direct heat exchange is not sufficient, the heat storage unit 100 can be used in combination. Further, even when there is sufficient heat exhaust heat, when there are merits in consideration of electricity cost, heat storage amount, steam consumption prediction, etc. in a time zone where the electricity bill is relatively high (for example, daytime), the heat storage unit 100 Steam generation (heat dissipation of the heat storage unit 100) using can be performed.

蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成（蓄熱ユニット１００の放熱）では、少なくとも蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）が稼動する。また、第１循環導管４８Ａのポンプ５２Ａ、圧縮機３０、及びポンプ３７等が駆動され、第１循環導管４８Ａのバルブ５３Ａがオープンされる。タンク４７内の温水が第１循環導管４８Ａを通って循環する。圧縮機３０の吸引作用により、蒸発部２２の内部空間が減圧されるとともに、蓄熱ユニット１００の蓄熱部材１０１からの伝達熱によって蒸発部２２の蒸発管５１Ａを流れる温水が加熱される。その結果、供給経路２０内の水が比較的低圧力かつ低温度の蒸気となり、その後、圧縮機３０による圧縮で比較的高圧力かつ高温度の蒸気となる。   In steam generation using the heat storage unit 100 (heat radiation of the heat storage unit 100), at least the steam generation unit (the supply path 20 including the evaporation unit 22, the compressor 30, and the like) operates. Further, the pump 52A, the compressor 30, the pump 37, etc. of the first circulation conduit 48A are driven, and the valve 53A of the first circulation conduit 48A is opened. Hot water in the tank 47 circulates through the first circulation conduit 48A. Due to the suction action of the compressor 30, the internal space of the evaporation unit 22 is reduced in pressure, and the hot water flowing through the evaporation pipe 51 </ b> A of the evaporation unit 22 is heated by the heat transferred from the heat storage member 101 of the heat storage unit 100. As a result, the water in the supply path 20 becomes steam at a relatively low pressure and low temperature, and then becomes steam at a relatively high pressure and high temperature by compression by the compressor 30.

＜第２モード＞
第２モードでは、温排熱及び蒸気需要が有り、蓄熱ユニット１００の蓄熱が不足である。このとき、第１モードと同様に、少なくともヒートポンプ１０と蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）との間の直接的な熱交換によって、蒸気が生成される。 <Second mode>
In the second mode, there is hot exhaust heat and steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is insufficient. At this time, as in the first mode, steam is generated by direct heat exchange between at least the heat pump 10 and the steam generator (the supply path 20 including the evaporator 22 and the compressor 30).

また、第２モードにおいて、上記の直接的熱交換のための温排熱に余裕がある場合、蓄熱ユニット１００における蓄熱が実行される。例えば、第１放熱部１３Ａによって蓄熱部材１０１が加熱され、蓄熱部材１０１が固相から液相に変化する。蓄熱ユニット１００において、蓄熱部材１０１の液状化に伴い、蓄熱部材１０１の融解潜熱が蓄えられる。この蓄熱は、電気料金が比較的低い時間帯（例えば夜間）において積極的に実行される。電気料金が比較的高い時間帯（例えば昼間）においては、電気コスト、蓄熱量、蒸気消費量予測等を考慮して必要に応じて蓄熱が実行される。   Further, in the second mode, when there is a margin in the warm exhaust heat for the direct heat exchange, heat storage in the heat storage unit 100 is executed. For example, the heat storage member 101 is heated by the first heat radiating portion 13A, and the heat storage member 101 changes from a solid phase to a liquid phase. In the heat storage unit 100, the latent heat of fusion of the heat storage member 101 is stored as the heat storage member 101 is liquefied. This heat storage is actively executed in a time zone (for example, at night) when the electricity rate is relatively low. In a time zone in which the electricity rate is relatively high (for example, during the daytime), heat storage is performed as necessary in consideration of electricity cost, heat storage amount, steam consumption prediction, and the like.

蓄熱プロセスにおいて、蒸発管５１Ａ内に水が存在してもしなくてもよい。蒸発部２２内の水の沸騰を防ぐ処置が必要に応じてなされる。例えば、第１循環導管４８Ａのバルブ５３Ａがクローズされる。ポンプ５２Ａを駆動して、第１循環導管４８Ａの内部に所定の圧力を与えてもよい。バルブ５３Ａが圧力調整機能を有する場合、第１循環導管４８Ａの内部を所定の圧力に設定することが可能である。蒸発管５１Ａの内部圧力が上昇することにより、水の蒸発が抑えられる。   In the heat storage process, water may or may not exist in the evaporation pipe 51A. Treatment for preventing boiling of water in the evaporating unit 22 is performed as necessary. For example, the valve 53A of the first circulation conduit 48A is closed. The pump 52A may be driven to apply a predetermined pressure to the inside of the first circulation conduit 48A. When the valve 53A has a pressure adjusting function, the inside of the first circulation conduit 48A can be set to a predetermined pressure. The evaporation of water is suppressed by increasing the internal pressure of the evaporation pipe 51A.

また、第２モードにおいて、上記の直接的熱交換のための温排熱が十分ありかつ余裕はない場合、通常、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成は停止される。直接的熱交換の温排熱が十分でない場合には、蓄熱ユニット１００を併用することもできる。また、温排熱が十分ある場合でも、電気料金が比較的高い時間帯（例えば昼間）において、電気コスト、蓄熱量、蒸気消費量予測等を考慮して必要に応じて、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成（蓄熱ユニット１００の放熱）を行うことができる。   Further, in the second mode, when there is sufficient warm exhaust heat for the direct heat exchange and there is not enough room, the steam generation using the heat storage unit 100 is normally stopped. When the heat exhaust heat of direct heat exchange is not sufficient, the heat storage unit 100 can be used in combination. Further, even when there is sufficient heat exhaust heat, the heat storage unit 100 can be used as necessary in consideration of the electric cost, the heat storage amount, the steam consumption prediction, etc. in the time period when the electricity rate is relatively high (for example, daytime). Steam generation (heat dissipation of the heat storage unit 100) can be performed.

＜第３モード＞
第３モードでは、温排熱が有り、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット１００の蓄熱が満杯である。このとき、ヒートポンプ１０、第２熱交換器４２（「直接熱交」）、及び蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）が停止する。また、蓄熱ユニット１００における蓄熱及び放熱も実行されない。 <Third mode>
In the third mode, there is warm exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is full. At this time, the heat pump 10, the second heat exchanger 42 (“direct heat exchange”), and the steam generation unit (the supply path 20 including the evaporation unit 22 and the compressor 30) are stopped. Further, neither heat storage nor heat dissipation in the heat storage unit 100 is executed.

＜第４モード＞
第４モードでは、温排熱が有り、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット１００の蓄熱が不足である。このとき、蓄熱ユニット１００の蓄熱が必要に応じて実行される。すなわち、第２熱交換器４２（「直接熱交」）及び蒸気生成部が停止し、ヒートポンプ１０の稼動及び蓄熱ユニット１００における蓄熱が必要に応じて実行される。この蓄熱は、電気料金が比較的低い時間帯（例えば夜間）において積極的に実行される。電気料金が比較的高い時間帯（例えば昼間）においては、電気コスト、蓄熱量、蒸気消費量予測等を考慮して必要に応じて蓄熱が実行される。 <4th mode>
In the fourth mode, there is warm exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is insufficient. At this time, heat storage of the heat storage unit 100 is performed as necessary. That is, the second heat exchanger 42 (“direct heat exchange”) and the steam generation unit are stopped, and the operation of the heat pump 10 and the heat storage in the heat storage unit 100 are executed as necessary. This heat storage is actively executed in a time zone (for example, at night) when the electricity rate is relatively low. In a time zone in which the electricity rate is relatively high (for example, during the daytime), heat storage is performed as necessary in consideration of electricity cost, heat storage amount, steam consumption prediction, and the like.

＜第５モード＞
第５モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が有り、蓄熱ユニット１００の蓄熱が満杯である。このとき、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成が実行される。すなわち、ヒートポンプ１０及び第２熱交換器４２（「直接熱交」）が停止する。そして、蒸気生成部が稼動し、蓄熱ユニット１００における放熱が実行される。 <Fifth mode>
In the fifth mode, there is no hot exhaust heat, there is steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is full. At this time, steam generation using the heat storage unit 100 is performed. That is, the heat pump 10 and the second heat exchanger 42 (“direct heat exchange”) are stopped. And a steam production | generation part operates and the thermal radiation in the thermal storage unit 100 is performed.

＜第６モード＞
第６モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が有り、蓄熱ユニット１００の蓄熱が不足である。このとき、蓄熱ユニット１００の蓄熱量がある間、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成が実行される。すなわち、ヒートポンプ１０及び第２熱交換器４２（「直接熱交」）が停止する。そして、蒸気生成部が稼動し、蓄熱ユニット１００における放熱が実行される。蓄熱量が無くなると、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成が停止する。すなわち、蒸気生成部が停止し、蓄熱ユニット１００における放熱が停止される。 <Sixth mode>
In the sixth mode, there is no heat exhaust heat, there is steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is insufficient. At this time, steam generation using the heat storage unit 100 is performed while the heat storage amount of the heat storage unit 100 is present. That is, the heat pump 10 and the second heat exchanger 42 (“direct heat exchange”) are stopped. And a steam production | generation part operates and the thermal radiation in the thermal storage unit 100 is performed. When the amount of stored heat disappears, steam generation using the heat storage unit 100 stops. That is, the steam generation unit is stopped, and heat dissipation in the heat storage unit 100 is stopped.

＜第７モード＞
第７モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット１００の蓄熱が満杯である。このとき、第３モードと同様に、ヒートポンプ１０、第２熱交換器４２（「直接熱交」）、及び蒸気生成部が停止する。また、蓄熱ユニット１００における蓄熱及び放熱も実行されない。 <Seventh mode>
In the seventh mode, there is no hot exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is full. At this time, similarly to the third mode, the heat pump 10, the second heat exchanger 42 ("direct heat exchange"), and the steam generation unit are stopped. Further, neither heat storage nor heat dissipation in the heat storage unit 100 is executed.

＜第８モード＞
第８モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット１００の蓄熱が不足である。このとき、第３及び第７モードと同様に、ヒートポンプ１０、第２熱交換器４２（「直接熱交」）、及び蒸気生成部が停止する。また、蓄熱ユニット１００における蓄熱及び放熱も実行されない。 <Eighth mode>
In the eighth mode, there is no warm exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 100 is insufficient. At this time, similarly to the third and seventh modes, the heat pump 10, the second heat exchanger 42 ("direct heat exchange"), and the steam generation unit are stopped. Further, neither heat storage nor heat dissipation in the heat storage unit 100 is executed.

以上説明したように、蒸気生成システムＳ１において、温排熱量、蒸気需要量、及び蓄熱ユニット１００の蓄熱量の各状態等に基づいて、蒸気生成システムＳ１の運転状態が変化する。第２熱交換器４２を用いた直接的な熱交換は、蓄熱ユニット１００を介した熱交換に比べて熱伝達率が高い。すなわち、第２熱交換器４２を用いた場合、ヒートポンプ１０の作動流体からの熱が、被加熱流体である蒸発部２２の水に直接的に伝わる。蓄熱ユニット１００を用いた場合、ヒートポンプ１０の作動流体からの熱の多くは、蓄熱部材１０１を経由して蒸発部２２の水に伝わる。したがって、温排熱が十分にある場合には、直接的な熱交換を優先的に用いて蒸気生成を実行することにより、熱効率の向上が図られる。一方、蓄熱ユニット１００を用いた蒸気生成は、システムのピークパワー及び平均消費電力の抑制、蒸気・温排熱需要への柔軟な対応、及び／又は蒸気生成プロセスの立ち上がり時間の短縮に有利である。すなわち、蒸気生成システムＳ１は、ヒートポンプ１０と蒸発部２２（蒸気生成部）との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   As described above, in the steam generation system S1, the operation state of the steam generation system S1 changes based on each state of the heat exhaust heat amount, the steam demand amount, the heat storage amount of the heat storage unit 100, and the like. Direct heat exchange using the second heat exchanger 42 has a higher heat transfer rate than heat exchange via the heat storage unit 100. That is, when the second heat exchanger 42 is used, the heat from the working fluid of the heat pump 10 is directly transmitted to the water of the evaporation unit 22 that is the fluid to be heated. When the heat storage unit 100 is used, most of the heat from the working fluid of the heat pump 10 is transferred to the water in the evaporation unit 22 via the heat storage member 101. Therefore, when there is sufficient warm exhaust heat, the heat efficiency is improved by performing steam generation using direct heat exchange preferentially. On the other hand, steam generation using the heat storage unit 100 is advantageous in suppressing peak power and average power consumption of the system, flexibly responding to steam / heat exhaust heat demand, and / or shortening the rise time of the steam generation process. . That is, the steam generation system S1 appropriately uses direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member in heat exchange between the heat pump 10 and the evaporation unit 22 (steam generation unit), thereby improving thermal efficiency and controllability. Improvement is achieved.

蓄熱部材１０１による蓄熱は、バッテリを使用した蓄熱に比べて、イニシャルコストの抑制に有利であり、また、同等以上の蓄熱効率を期待できる。電力補完的に、バッテリを使用することも可能である。例えば、バッテリに蓄えたエネルギーによって、タンク４７内の水を補完的に加熱することが可能である。   The heat storage by the heat storage member 101 is more advantageous for suppressing the initial cost than the heat storage using the battery, and the heat storage efficiency equal to or higher than that can be expected. It is also possible to use a battery as a power complement. For example, the water in the tank 47 can be complementarily heated by the energy stored in the battery.

図３は、蒸気生成システムＳ１による水の状態変化の一例を示す Ｔ-ｓ 線図である。図３に示すように、水は、第１熱交換器４１（図１参照）において沸点近くまで温度上昇した後、温度一定のまま第２熱交換器４２及び／又は蓄熱ユニット１００において相変化する。このとき、大気圧（Ｐ１＝１atm＝約０．１ＭＰａ）に比べて低い負圧Ｐ０の状態において、飽和蒸気ｄ０が発生する。飽和蒸気ｄ０の温度は標準沸点よりも低い、例えば約９０℃である。   FIG. 3 is a Ts diagram illustrating an example of a state change of water by the steam generation system S1. As shown in FIG. 3, the temperature of the water rises to near the boiling point in the first heat exchanger 41 (see FIG. 1), and then changes in phase in the second heat exchanger 42 and / or the heat storage unit 100 while keeping the temperature constant. . At this time, saturated steam d0 is generated in a state of negative pressure P0 that is lower than atmospheric pressure (P1 = 1 atm = about 0.1 MPa). The temperature of the saturated vapor d0 is lower than the normal boiling point, for example, about 90 ° C.

次に、その飽和蒸気ｄ０は、圧縮機３０（図１参照）による圧縮で比較的高圧力かつ高温の蒸気（過熱蒸気ｅ２）になる。すなわち、上記圧縮に伴って、蒸気が温度上昇する。過熱蒸気ｅ２の圧力Ｐ２は大気圧よりも高い、例えば０．８ＭＰａである。   Next, the saturated steam d0 becomes a relatively high-pressure and high-temperature steam (superheated steam e2) by compression by the compressor 30 (see FIG. 1). That is, the temperature of the steam rises with the compression. The pressure P2 of the superheated steam e2 is higher than atmospheric pressure, for example, 0.8 MPa.

０．８ＭＰａの過熱蒸気ｅ２を定圧下で冷却することにより、約１６０℃の飽和蒸気を得ることができる（図３の破線ａ）。同様に、大気圧（約０．１ＭＰａ）の過熱蒸気を定圧下で冷却することにより、約１００℃の飽和蒸気ｄ１を得ることができる。   By cooling the superheated steam e2 of 0.8 MPa under a constant pressure, a saturated steam of about 160 ° C. can be obtained (broken line a in FIG. 3). Similarly, saturated steam d1 at about 100 ° C. can be obtained by cooling superheated steam at atmospheric pressure (about 0.1 MPa) under constant pressure.

過熱蒸気から飽和蒸気への冷却に、液状の水または温水を直接混入することにより、蒸気のボリュームが増加する。この場合、例えば、圧縮機３０の出口において蒸気に対して水または温水が供給される。   By directly mixing liquid water or hot water into the cooling from superheated steam to saturated steam, the volume of steam is increased. In this case, for example, water or hot water is supplied to the steam at the outlet of the compressor 30.

水または温水の供給量及びタイミングの最適化により、比較的低圧力かつ低温度の飽和蒸気ｄ０から比較的高圧力かつ高温度の飽和蒸気ｄ２への変化を、より直接的にできる。例えば、圧縮機３０の入口で適量の水または温水が蒸気に供給されることにより、圧縮機３０の入口での飽和蒸気ｄ０が、圧縮機３０の出口で飽和蒸気ｄ２に変化する（図３の破線ｃ１（スプレー）及びｃ２（圧縮））。または、圧縮機３０の中間で圧縮機３０の段落ごとに適量の水または温水が蒸気に供給されることにより、圧縮機３０の入口での飽和蒸気ｄ０が、圧縮機３０の出口で飽和蒸気ｄ２に変化する（図３の破線ｂ）。すなわち、圧縮機３０による圧縮と水または温水による冷却との組み合わせの最適化により、効率良く圧縮機３０から飽和状態に近い蒸気を排出することができる。   By optimizing the supply amount and timing of water or hot water, the change from the relatively low pressure and low temperature saturated steam d0 to the relatively high pressure and high temperature saturated steam d2 can be made more direct. For example, when an appropriate amount of water or hot water is supplied to the steam at the inlet of the compressor 30, the saturated steam d0 at the inlet of the compressor 30 changes to saturated steam d2 at the outlet of the compressor 30 (FIG. 3). Broken lines c1 (spray) and c2 (compression)). Alternatively, when an appropriate amount of water or hot water is supplied to the steam for each stage of the compressor 30 in the middle of the compressor 30, the saturated steam d0 at the inlet of the compressor 30 becomes saturated steam d2 at the outlet of the compressor 30. (Broken line b in FIG. 3). That is, by optimizing the combination of compression by the compressor 30 and cooling by water or warm water, steam close to a saturated state can be efficiently discharged from the compressor 30.

このように、本実施形態において、図１に示すヒートポンプ１０（蓄熱ユニット１００を含む）による２段加熱と圧縮機３０による加熱とを含む３段順次加熱により、飽和蒸気及び過熱蒸気のいずれも容易に発生させることができる。すなわち、ヒートポンプ１０（蓄熱ユニット１００を含む）による加熱で大気圧に比べて低い負圧での飽和蒸気を発生させた後、圧縮機３０による圧縮で大気圧または大気圧よりも高い圧力での過熱蒸気または飽和蒸気を発生させることができる。つまり、蒸気生成システムＳ１は、蒸気仕様に対する柔軟性が高い。   As described above, in this embodiment, both saturated steam and superheated steam are easily obtained by the three-stage sequential heating including the two-stage heating by the heat pump 10 (including the heat storage unit 100) and the heating by the compressor 30 shown in FIG. Can be generated. That is, after generating saturated steam at a negative pressure lower than the atmospheric pressure by heating with the heat pump 10 (including the heat storage unit 100), overheating at atmospheric pressure or higher than atmospheric pressure with compression by the compressor 30 Steam or saturated steam can be generated. That is, the steam generation system S1 is highly flexible with respect to the steam specifications.

また、本実施形態において、蒸気生成のための加熱過程の一部を圧縮機３０が補うから、高いＣＯＰでヒートポンプ１０が使用され、したがって、蒸気生成システムＳ１は、全体としての一次エネルギーの節減が期待される。すなわち、被加熱流体（水）に対する比較的高温域の加熱に圧縮機３０を利用することは、熱伝達のみを利用した加熱と比較して、温度上昇の短時間化及び熱損失の抑制に有利である。   In the present embodiment, since the compressor 30 supplements a part of the heating process for steam generation, the heat pump 10 is used with a high COP. Therefore, the steam generation system S1 has a reduction in the primary energy as a whole. Be expected. That is, using the compressor 30 for heating in a relatively high temperature range for the fluid to be heated (water) is advantageous in shortening the temperature rise and suppressing heat loss compared to heating using only heat transfer. It is.

また、本実施形態において、バイパス経路１７を介して作動流体の一部が第１熱交換器４１を迂回するから、第１熱交換器４１に入る作動流体の流量の最適化が図られる。これは、作動流体の保有熱を有効に使う上で有利である。   Moreover, in this embodiment, since a part of working fluid bypasses the 1st heat exchanger 41 via the bypass path | route 17, the optimization of the flow volume of the working fluid which enters the 1st heat exchanger 41 is achieved. This is advantageous in effectively using the retained heat of the working fluid.

また、本実施形態において、バイパス経路１７を介して作動流体の一部が第１熱交換器４１を迂回することにより、第１熱交換器４１への作動流体の流入量が制御される。バイパス経路１７を流れる作動流体は、再生器１８において、ヒートポンプ１０の主経路１５を流れる吸熱部１１からの作動流体と熱交換する。この熱交換により、バイパス経路１７内の作動流体の温度が降下し（例えば約２０℃）、ヒートポンプ１０の主経路１５内の作動流体の温度が上昇する（例えば約９５℃）。圧縮部１２に対する作動流体の入力温度の上昇により、圧縮部１２の動力の低減が図られる。なお、作動流体のバイパス量は、被加熱流体及び作動流体の各物性値（比熱など）に応じて定められる。   Further, in this embodiment, a part of the working fluid bypasses the first heat exchanger 41 via the bypass path 17, whereby the amount of working fluid flowing into the first heat exchanger 41 is controlled. The working fluid flowing through the bypass path 17 exchanges heat with the working fluid from the heat absorbing section 11 flowing through the main path 15 of the heat pump 10 in the regenerator 18. By this heat exchange, the temperature of the working fluid in the bypass passage 17 is lowered (for example, about 20 ° C.), and the temperature of the working fluid in the main passage 15 of the heat pump 10 is raised (for example, about 95 ° C.). Due to the increase in the input temperature of the working fluid to the compression unit 12, the power of the compression unit 12 is reduced. Note that the bypass amount of the working fluid is determined according to each physical property value (specific heat, etc.) of the fluid to be heated and the working fluid.

また、本実施形態において、再生器１８で温度降下したバイパス経路１７内の作動流体（例えば約２０℃）は、膨張部１４の手前で、ヒートポンプ１０の主経路１５を流れる第１熱交換器４１（第３放熱部１３Ｃ）からの作動流体と合流する。前述したように、第１熱交換器４１からの作動流体の出力温度は比較的低く設定される（例えば約３０℃）。膨張部１４に対する作動流体の入力温度の降下により、作動流体の液ガス比の最適化が図られ、その結果、吸熱部１１においてサイクル外の熱源（冷熱供給装置９０の放熱管９１を流れる媒体）から有効に熱が吸収される。   In the present embodiment, the working fluid (for example, about 20 ° C.) in the bypass passage 17 whose temperature has dropped in the regenerator 18 flows through the main passage 15 of the heat pump 10 before the expansion section 14. It merges with the working fluid from (the third heat radiating portion 13C). As described above, the output temperature of the working fluid from the first heat exchanger 41 is set to be relatively low (for example, about 30 ° C.). By reducing the input temperature of the working fluid to the expansion section 14, the liquid-gas ratio of the working fluid is optimized, and as a result, the heat source outside the cycle in the heat absorbing section 11 (medium flowing through the heat radiating pipe 91 of the cold heat supply device 90). Effectively absorbs heat.

このように、本実施形態において、水の蒸発に用いた後の作動流体が水の加温と作動流体の再生とに用いられることにより、熱の有効利用が図られる。   As described above, in the present embodiment, the working fluid after being used for water evaporation is used for warming water and regenerating the working fluid, so that the heat can be effectively used.

本実施形態において、図１に示すヒートポンプ１０の圧縮部１２を多段式にすることにより、エネルギー効率の向上が図られる。図４及び図５は、図１に示す蒸気生成システムＳ１における圧縮部１２が多段である変形例を示し、第２熱交換器４２、蓄熱ユニット１００、及びヒートポンプ１０の一部を代表的に示している。   In the present embodiment, the energy efficiency can be improved by using a multistage compression unit 12 of the heat pump 10 shown in FIG. 4 and 5 show a modification in which the compression unit 12 in the steam generation system S1 shown in FIG. 1 has multiple stages, and representatively shows a part of the second heat exchanger 42, the heat storage unit 100, and the heat pump 10. ing.

図４において、圧縮部１２は、作動流体を多段に圧縮する構造を有する。図４の圧縮部１２は、第１圧縮部１２Ａ、及び第２圧縮部１２Ｂを含む２段圧縮構造を有する。圧縮部１２は、各圧縮部１２Ａ，１２Ｂに対応する回転数が個々に制御される多軸圧縮構造を有することができる。あるいは、圧縮部１２は、同軸圧縮構造を有することができる。   In FIG. 4, the compression part 12 has a structure which compresses a working fluid in multiple stages. The compression unit 12 in FIG. 4 has a two-stage compression structure including a first compression unit 12A and a second compression unit 12B. The compression unit 12 can have a multiaxial compression structure in which the rotation speeds corresponding to the compression units 12A and 12B are individually controlled. Alternatively, the compression unit 12 can have a coaxial compression structure.

図４において、ヒートポンプ１０の放熱部として、１つの蓄熱ユニット１００に２つの放熱部１３１、１３２が配置され、蓄熱ユニット１００とは別の１つの熱交換器４２に２つの放熱部１３３、１３４が配置されている。放熱部１３１、１３２は、蓄熱ユニット１００の蓄熱部材１０１に熱的に接続されている。放熱部１３３、１３４は、熱交換器４２において蒸発部２２の蒸発管５１Ｂに熱的に接続されている。本実施形態において、作動流体の流れ方向に沿って、圧縮部１２Ａの出口において２つの放熱部１３１及び１３３が並列に配置され、圧縮部１２Ｂの出口において２つの放熱部１３２及び１３４が並列に配置されている。   In FIG. 4, as the heat radiating unit of the heat pump 10, two heat radiating units 131 and 132 are disposed in one heat storage unit 100, and two heat radiating units 133 and 134 are disposed in one heat exchanger 42 different from the heat storage unit 100. Has been placed. The heat radiating units 131 and 132 are thermally connected to the heat storage member 101 of the heat storage unit 100. The heat radiation units 133 and 134 are thermally connected to the evaporation pipe 51B of the evaporation unit 22 in the heat exchanger 42. In the present embodiment, along the flow direction of the working fluid, two heat radiating portions 131 and 133 are arranged in parallel at the outlet of the compressing portion 12A, and two heat radiating portions 132 and 134 are arranged in parallel at the outlet of the compressing portion 12B. Has been.

図４において、制御ユニット１５０は、分岐導管１５２、１５３、１５４、１５５、バルブ１５６、１５７、１５８、１５９、及び制御装置７０（図１参照）を含む。バルブ１５６〜１５９は、循環導管１５２〜１５５上にそれぞれ配置される。バルブ１５６〜１５９は、例えばレギュレータ、流量制御弁、又は開閉バルブである。バルブ１５６が開のとき、第１圧縮部１２Ａからの作動流体が分岐導管１５２及び放熱部１３１を流れる。バルブ１５８が開のとき、第１圧縮部１２Ａからの作動流体が分岐導管１５４及び放熱部１３３を流れる。バルブ１５６及び１５８がともに開のとき、分岐導管１５２（放熱部１３１）及び分岐導管１５４（放熱部１３３）のそれぞれを作動流体が流れる。放熱部１３１及び放熱部１３３からの作動流体は、第２圧縮部１２Ｂに入り、さらに圧縮される。バルブ１５７が開のとき、第２圧縮部１２Ｂからの作動流体が分岐導管１５３及び放熱部１３２を流れる。バルブ１５９が開のとき、圧縮部１２からの作動流体が分岐導管１５５及び放熱部１３４を流れる。バルブ１５７及び１５９がともに開のとき、分岐導管１５３（放熱部１３２）及び分岐導管１５５（放熱部１３４）のそれぞれを作動流体が流れる。制御ユニット１５０は、必要に応じてその流量を細かく制御してもよい。バルブ１５６の機能とバルブ１５８の機能とを併せ持つ一体型のバルブを採用してもよい。また、バルブ１５７の機能とバルブ１５９の機能とを併せ持つ一体型のバルブを採用してもよい。第１圧縮部１２Ａ及び／又は第２圧縮部１２Ｂからの作動流体を蓄熱ユニット１００及び第２熱交換器４２に対してバイパスする経路を設けてもよい。   In FIG. 4, the control unit 150 includes branch conduits 152, 153, 154, 155, valves 156, 157, 158, 159, and a control device 70 (see FIG. 1). The valves 156 to 159 are disposed on the circulation conduits 152 to 155, respectively. The valves 156 to 159 are, for example, regulators, flow rate control valves, or open / close valves. When the valve 156 is open, the working fluid from the first compression unit 12A flows through the branch conduit 152 and the heat dissipation unit 131. When the valve 158 is open, the working fluid from the first compression unit 12A flows through the branch conduit 154 and the heat dissipation unit 133. When both the valves 156 and 158 are open, the working fluid flows through the branch conduit 152 (heat radiating portion 131) and the branch conduit 154 (heat radiating portion 133). The working fluid from the heat radiating part 131 and the heat radiating part 133 enters the second compression part 12B and is further compressed. When the valve 157 is open, the working fluid from the second compression unit 12B flows through the branch conduit 153 and the heat dissipation unit 132. When the valve 159 is open, the working fluid from the compression unit 12 flows through the branch conduit 155 and the heat dissipation unit 134. When both the valves 157 and 159 are open, the working fluid flows through the branch conduit 153 (heat dissipating part 132) and the branch conduit 155 (heat dissipating part 134), respectively. The control unit 150 may finely control the flow rate as necessary. An integrated valve having both the function of the valve 156 and the function of the valve 158 may be employed. Further, an integrated valve having both the function of the valve 157 and the function of the valve 159 may be employed. You may provide the path | route which bypasses the working fluid from 12 A of 1st compression parts and / or the 2nd compression part 12B with respect to the thermal storage unit 100 and the 2nd heat exchanger 42. FIG.

本実施形態において、圧縮部１２が多段式である点から、エネルギー効率の向上が図られる。すなわち、多段式の圧縮部１２の段間の放熱部１３１，１３３の熱が奪われることによって、作動流体の圧縮過程における作動流体の温度上昇が抑制され、その結果、圧縮部１２の圧縮効率の向上及び圧縮機の動力の低減化が図られる。圧縮に伴う作動流体の温度上昇と、段間の放熱部（１３１，１３３）における作動流体の温度降下との繰り返しの数（再熱の段数）は、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。再熱の段数が装置構成上の制約の範囲内で多いのが、エネルギー効率の向上に有利である場合がある。   In the present embodiment, energy efficiency is improved because the compression unit 12 is a multistage type. That is, the heat of the heat radiating portions 131 and 133 between the stages of the multistage compression unit 12 is deprived, thereby suppressing the temperature rise of the working fluid in the compression process of the working fluid. As a result, the compression efficiency of the compression unit 12 is reduced. Improvement and reduction of compressor power can be achieved. The number of repetitions of the temperature rise of the working fluid accompanying compression and the temperature drop of the working fluid in the heat radiating section (131, 133) between the stages (the number of reheating stages) is 2, 3, 4, 5, 6, 7 , 8, 9, or 10 or more. A large number of reheat stages within the range of constraints on the apparatus configuration may be advantageous for improving energy efficiency.

本実施形態において、多段式の圧縮部１２に対する作動流体の入力温度が再生器１８によって高められている点も、圧縮部１２の動力低減に有利である。また、段間の放熱部１３１，１３２，１３３の冷却を利用して、被加熱流体である水を加熱する点からも、熱の有効利用が図られる。   In this embodiment, the point that the input temperature of the working fluid to the multistage compression unit 12 is increased by the regenerator 18 is also advantageous in reducing the power of the compression unit 12. In addition, the heat can be effectively used from the viewpoint of heating water, which is a fluid to be heated, by using cooling of the heat radiation portions 131, 132, 133 between the stages.

図５において、圧縮部１２は、図４の形態と同様に、第１圧縮部１２Ａ、及び第２圧縮部１２Ｂを含む２段圧縮構造を有する。圧縮部１２は、各圧縮部１２Ａ，１２Ｂに対応する回転数が個々に制御される多軸圧縮構造を有することができる。あるいは、圧縮部１２は、同軸圧縮構造を有することができる。   In FIG. 5, the compression unit 12 has a two-stage compression structure including a first compression unit 12A and a second compression unit 12B, as in the embodiment of FIG. The compression unit 12 can have a multiaxial compression structure in which the rotation speeds corresponding to the compression units 12A and 12B are individually controlled. Alternatively, the compression unit 12 can have a coaxial compression structure.

図５において、複数（本例では２つ）の蓄熱ユニット１００Ａ，１００Ｂと、複数（本例では２つ）の熱交換器４２Ａ，４２Ｂとが備えられている。蓄熱ユニット１００Ａ，１００Ｂにヒートポンプ１０の放熱部１３１，１３２がそれぞれ配置される。熱交換器４２Ａ，４２Ｂにヒートポンプ１０の放熱部１３３，１３４がそれぞれ配置される。放熱部１３１，１３２は、蓄熱ユニット１００Ａ，１００Ｂの蓄熱部材１０１に熱的に接続されている。蓄熱ユニット１００Ａ，１００Ｂには、図１の蒸発管５１Ａと同様の構造を有する、蒸発部２２の蒸発管５１Ａａ，５１Ａｂが配置されている。放熱部１３３，１３４は、熱交換器４２Ａ，４２Ｂにおいて蒸発部２２の蒸発管５１Ｂａ，５１Ｂｂにそれぞれ熱的に接続されている。蒸発管５１Ｂａ，５１Ｂｂは、図１の蒸発管５１Ｂと同様の構造を有する。作動流体の流れ方向に沿って、圧縮部１２Ａの出口において２つの放熱部１３１及び１３３が並列に配置され、圧縮部１２Ｂの出口において２つの放熱部１３２及び１３４が並列に配置されている。   In FIG. 5, a plurality (two in this example) of heat storage units 100A and 100B and a plurality (two in this example) of heat exchangers 42A and 42B are provided. The heat radiation units 131 and 132 of the heat pump 10 are arranged in the heat storage units 100A and 100B, respectively. The heat radiating portions 133 and 134 of the heat pump 10 are arranged in the heat exchangers 42A and 42B, respectively. The heat radiation parts 131 and 132 are thermally connected to the heat storage member 101 of the heat storage units 100A and 100B. In the heat storage units 100A and 100B, the evaporation pipes 51Aa and 51Ab of the evaporation unit 22 having the same structure as the evaporation pipe 51A of FIG. 1 are arranged. The heat dissipating parts 133 and 134 are thermally connected to the evaporation pipes 51Ba and 51Bb of the evaporation part 22 in the heat exchangers 42A and 42B, respectively. The evaporation tubes 51Ba and 51Bb have the same structure as the evaporation tube 51B of FIG. Two heat radiating portions 131 and 133 are arranged in parallel at the outlet of the compression portion 12A along the flow direction of the working fluid, and two heat radiating portions 132 and 134 are arranged in parallel at the outlet of the compression portion 12B.

図５において、制御ユニット１５０は、図４の形態と同様に、分岐導管１５２、１５３、１５４、１５５、バルブ１５６、１５７、１５８、１５９、及び制御装置７０（図１参照）を含む。制御ユニット１５０は、必要に応じてその流量を細かく制御してもよい。バルブ１５６の機能とバルブ１５８の機能とを併せ持つ一体型のバルブを採用してもよい。また、バルブ１５７の機能とバルブ１５９の機能とを併せ持つ一体型のバルブを採用してもよい。第１圧縮部１２Ａ及び／又は第２圧縮部１２Ｂからの作動流体を蓄熱ユニット１００及び第２熱交換器４２に対してバイパスする経路を設けてもよい。   In FIG. 5, the control unit 150 includes branch conduits 152, 153, 154, 155, valves 156, 157, 158, 159, and a control device 70 (see FIG. 1), similar to the configuration of FIG. 4. The control unit 150 may finely control the flow rate as necessary. An integrated valve having both the function of the valve 156 and the function of the valve 158 may be employed. Further, an integrated valve having both the function of the valve 157 and the function of the valve 159 may be employed. You may provide the path | route which bypasses the working fluid from 12 A of 1st compression parts and / or the 2nd compression part 12B with respect to the thermal storage unit 100 and the 2nd heat exchanger 42. FIG.

本実施形態において、蒸発部２２（供給経路２０、図１参照）が複数の蒸発管５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂを有することからも、エネルギー効率の向上が図られる。蒸発管では、水の流れの方向に沿って、液体に対する気体（蒸気）の比率が高くなり、蒸気生成の進行に伴って、熱伝達率が低下する。蒸発管内では、質量及びボリュームとして水が支配的であるのが好ましい。蒸発部２２が複数の蒸発管５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂを有することにより、気体の比率が高い水に対する加熱が回避され、その結果、蒸気生成に伴う熱伝達率の低下が抑制される。また、熱交換面積の拡大のために蒸発管の長さを長くすると、蒸発管の入口部と出口部との圧力差が大きくなり、蒸発管に水を流すための必要動力が増える可能性がある。複数の蒸発管５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂが個々に独立していると差圧が小さくて済み、熱交換面積の拡大に伴う水輸送動力の増加が抑制される。蒸発管５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂが並列配置されていることは、複数の蒸発管５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂが個々に独立した構成を実現しやすく、装置の簡素化に有利である。   In this embodiment, since the evaporation part 22 (supply path 20, see FIG. 1) includes a plurality of evaporation pipes 51Aa, 51Ab, 51Ba, 51Bb, energy efficiency can be improved. In the evaporation pipe, the ratio of the gas (vapor) to the liquid increases along the direction of water flow, and the heat transfer coefficient decreases as the vapor generation proceeds. In the evaporator tube, it is preferable that water is dominant as a mass and a volume. Since the evaporation unit 22 includes the plurality of evaporation pipes 51Aa, 51Ab, 51Ba, and 51Bb, heating of water having a high gas ratio is avoided, and as a result, a decrease in heat transfer coefficient associated with steam generation is suppressed. In addition, if the length of the evaporation pipe is increased in order to increase the heat exchange area, the pressure difference between the inlet and outlet of the evaporation pipe increases, which may increase the power required to flow water through the evaporation pipe. is there. When the plurality of evaporation pipes 51Aa, 51Ab, 51Ba, 51Bb are individually independent, the differential pressure is small, and an increase in water transport power accompanying expansion of the heat exchange area is suppressed. The fact that the evaporation tubes 51Aa, 51Ab, 51Ba, 51Bb are arranged in parallel facilitates the realization of a configuration in which the plurality of evaporation tubes 51Aa, 51Ab, 51Ba, 51Bb are individually independent, which is advantageous for simplification of the apparatus.

また、本実施形態において、放熱部１３１〜１３４の間で、作動流体の状態（圧力など）が異なる場合がある。各放熱部１３１〜１３４に対応する複数の蒸発管５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂを流れる水の単位時間あたりの流量が個々に制御されることにより、放熱部１３１〜１３４を有する多段式の圧縮部１２における再熱制御の最適化が図られる。   Moreover, in this embodiment, the state (pressure etc.) of a working fluid may differ between the thermal radiation parts 131-134. The multistage compression unit having the heat radiation units 131 to 134 is controlled by individually controlling the flow rate of water flowing through the plurality of evaporation pipes 51Aa, 51Ab, 51Ba, 51Bb corresponding to the heat radiation units 131 to 134 per unit time. 12 is optimized for reheat control.

図６は、蒸発管５１Ａａにおける水の流量を制御する構成の一例を示す。ヒートポンプ１０において、蒸発管５１Ａａに対応する放熱部１３１の出口温度を計測するセンサ７１が設けられている。制御装置７０は、センサ７１の計測結果に基づいて、蒸発管５１Ａａ用のポンプ５２Ａａを介して蒸発管５１Ａａを流れる単位時間あたりの水の流量を制御する。これにより、放熱部１３１における作動流体の出口温度を目標値に設定することができる。放熱部１３１の入口温度を計測するセンサ７２を用いてもよい。図５において、他の蒸発管５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂ及び対応する放熱部１３２〜１３４もこれと同様の構成を採用することができる。   FIG. 6 shows an example of a configuration for controlling the flow rate of water in the evaporation pipe 51Aa. In the heat pump 10, a sensor 71 for measuring the outlet temperature of the heat radiating part 131 corresponding to the evaporation pipe 51Aa is provided. Based on the measurement result of the sensor 71, the control device 70 controls the flow rate of water per unit time flowing through the evaporation pipe 51Aa via the pump 52Aa for the evaporation pipe 51Aa. Thereby, the exit temperature of the working fluid in the heat radiating unit 131 can be set to the target value. You may use the sensor 72 which measures the inlet_port | entrance temperature of the thermal radiation part 131. FIG. In FIG. 5, the other evaporation pipes 51 </ b> Ab, 51 </ b> Ba, 51 </ b> Bb and the corresponding heat radiating units 132 to 134 can adopt the same configuration.

次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図７は、第１実施形態の変形例である、第２実施形態にかかる蒸気生成システムＳ２を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a steam generation system S2 according to the second embodiment, which is a modification of the first embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図７に示すように、蒸気生成システムＳ２は、図１の蒸気生成システムＳ１から第２熱交換器４２が省かれた構成を有する。具体的には、ヒートポンプ１０は、圧縮部１２からの作動流体が流れかつタンク４７に熱的に接続される分岐導管１５４を有する。分岐導管１５４は、タンク４７内に配置される熱交換部１６０（ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｂ）を有する。分岐導管１５４上には、バルブ１５８が配置される。   As shown in FIG. 7, the steam generation system S2 has a configuration in which the second heat exchanger 42 is omitted from the steam generation system S1 of FIG. Specifically, the heat pump 10 has a branch conduit 154 through which the working fluid from the compression unit 12 flows and is thermally connected to the tank 47. The branch conduit 154 includes a heat exchanging unit 160 (a heat dissipating unit 13 </ b> B of the heat pump 10) disposed in the tank 47. A valve 158 is disposed on the branch conduit 154.

本実施形態において、蓄熱ユニット１００を流れる作動流体の流量、及び熱交換部１６０を流れる作動流体の流量が制御ユニット１５０によって制御される。制御ユニット１５０は、分岐導管１５２、１５４、バルブ１５６、１５８、及び制御装置７０を含む。バルブ１５６、１５８は、例えばレギュレータ、流量制御弁、又は開閉バルブである。本実施形態において、バルブ１５６が開のとき、圧縮部１２からの作動流体が分岐導管１５２及び第１放熱部１３Ａを流れる。バルブ１５８が開のとき、圧縮部１２からの作動流体が分岐導管１５４及び第２放熱部１３Ｂ（熱交換部１６０）を流れる。バルブ１５６及び１５８がともに開のとき、分岐導管１５２（放熱部１３Ａ）及び分岐導管１５４（放熱部１３Ｂ）のそれぞれを作動流体が流れる。制御ユニット１５０は、必要に応じてその流量を細かく制御してもよい。バルブ１５６の機能とバルブ１５８の機能とを併せ持つ一体型のバルブを採用してもよい。圧縮部１２からの作動流体を蓄熱ユニット１００及び熱交換部１６０（第２放熱部１３Ｂ）に対してバイパスする経路を設けてもよい。   In the present embodiment, the flow rate of the working fluid flowing through the heat storage unit 100 and the flow rate of the working fluid flowing through the heat exchange unit 160 are controlled by the control unit 150. The control unit 150 includes branch conduits 152, 154, valves 156, 158 and a controller 70. The valves 156 and 158 are, for example, regulators, flow control valves, or open / close valves. In the present embodiment, when the valve 156 is open, the working fluid from the compression unit 12 flows through the branch conduit 152 and the first heat radiation unit 13A. When the valve 158 is open, the working fluid from the compression unit 12 flows through the branch conduit 154 and the second heat radiation unit 13B (heat exchange unit 160). When both the valves 156 and 158 are open, the working fluid flows through the branch conduit 152 (heat radiating portion 13A) and the branch conduit 154 (heat radiating portion 13B). The control unit 150 may finely control the flow rate as necessary. An integrated valve having both the function of the valve 156 and the function of the valve 158 may be employed. You may provide the path | route which bypasses the working fluid from the compression part 12 with respect to the thermal storage unit 100 and the heat exchange part 160 (2nd thermal radiation part 13B).

本実施形態によれば、上記実施形態と同様に、温排熱量、蒸気需要量、及び蓄熱ユニット２００の蓄熱量の各状態等に基づいて、蒸気生成システムＳ２の運転状態が変化する。したがって、蒸気生成システムＳ２は、ヒートポンプ１０と蒸発部２２（蒸気生成部）との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   According to this embodiment, the operating state of the steam generation system S <b> 2 changes based on each state of the heat exhaust heat amount, the steam demand amount, the heat storage amount of the heat storage unit 200, and the like, as in the above embodiment. Therefore, in the heat exchange between the heat pump 10 and the evaporation unit 22 (steam generation unit), the steam generation system S2 appropriately uses direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member, so that thermal efficiency and controllability can be achieved. Improvement is achieved.

次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図８は、第３実施形態にかかる蒸気生成システムＳ３を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a steam generation system S3 according to the third embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

本実施形態において、ヒートポンプ１０（第２ユニット）の吸熱部１１は、蓄熱ユニット２００に配置された第１吸熱部１１Ａと、蓄熱ユニット２００とは別に設けられた熱交換ユニット２１０に配置された第２吸熱部１１Ｂとを有する。後述するように、蓄熱ユニット２００及び熱交換ユニット２１０には、冷熱供給装置９０（第１ユニット、第１装置）の放熱部も配置されている。   In the present embodiment, the heat absorption unit 11 of the heat pump 10 (second unit) includes a first heat absorption unit 11 </ b> A disposed in the heat storage unit 200 and a heat exchange unit 210 disposed separately from the heat storage unit 200. 2 heat absorption part 11B. As will be described later, the heat storage unit 200 and the heat exchange unit 210 are also provided with a heat radiating unit of the cold heat supply device 90 (first unit, first device).

本実施形態において、ヒートポンプ１０の圧縮部１２は、作動媒体を多段に圧縮する構造を有する。図８に示す圧縮部１２は、第１圧縮部１２Ａ、第２圧縮部１２Ｂ、第３圧縮部１２Ｃ、及び第４圧縮部１２Ｄを含む４段圧縮構造を有する。圧縮の段数は、蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。本実施形態において、圧縮部１２Ａ及び１２Ｂが同軸に構成され、圧縮部１２Ｃ及び１２Ｄが同軸に構成される。２軸のそれぞれに動力が供給される。各圧縮部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて設定される。   In the present embodiment, the compression unit 12 of the heat pump 10 has a structure that compresses the working medium in multiple stages. The compression unit 12 illustrated in FIG. 8 has a four-stage compression structure including a first compression unit 12A, a second compression unit 12B, a third compression unit 12C, and a fourth compression unit 12D. The number of stages of compression is set according to the specifications of the steam generation system S3, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. In the present embodiment, the compression units 12A and 12B are configured coaxially, and the compression units 12C and 12D are configured coaxially. Power is supplied to each of the two shafts. The compression ratio (pressure ratio) of each compression part 12A, 12B, 12C, 12D is set according to the specification of the steam generation system S3.

本実施形態において、放熱部１３Ａ〜１３Ｅは、圧縮部１２で圧縮された作動媒体が流れる導管を有し、主経路１５内を流れる作動媒体の熱をサイクル外の熱源に与える。本実施形態において、作動媒体の流れ方向に沿って、５つの放熱部１３Ａ〜１３Ｅが直列に配置されている。放熱部の数は、蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて設定され、３、４、５、６、７、８、９、１０、あるいは１１以上である。第１放熱部１３Ａは圧縮部１２Ａと１２Ｂとの段間に配置され、第２放熱部１３Ｂは圧縮部１２Ｂと１２Ｃとの段間に配置され、第３放熱部１３Ｃは圧縮部１２Ｃと１２Ｄとの段間に配置され、第４放熱部１３Ｄは圧縮部１２Ｄの下流位置に配置され、第５放熱部１３Ｅは、第４放熱部１３Ｄの下流位置に配置される。   In the present embodiment, the heat radiating units 13A to 13E have a conduit through which the working medium compressed by the compressing unit 12 flows, and gives the heat of the working medium flowing in the main path 15 to a heat source outside the cycle. In the present embodiment, five heat radiating portions 13A to 13E are arranged in series along the flow direction of the working medium. The number of heat radiation units is set according to the specification of the steam generation system S3, and is 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 or more. 13A of 1st thermal radiation parts are arrange | positioned between the stages of compression part 12A and 12B, 13B of 2nd thermal radiation parts are arrange | positioned between the stage of compression parts 12B and 12C, and 13C of 3rd thermal radiation parts are the compression parts 12C and 12D. The fourth heat dissipating part 13D is disposed at a downstream position of the compression part 12D, and the fifth heat dissipating part 13E is disposed at a downstream position of the fourth heat dissipating part 13D.

本実施形態において、加温部２１は、ヒートポンプ１０の第５放熱部１３Ｅに熱的に接続されかつ供給源（不図示）からの水が流れる導管を含む。加温部２１と第５放熱部１３Ｅとを含んで第１熱交換器４１が構成される。   In the present embodiment, the heating unit 21 includes a conduit that is thermally connected to the fifth heat radiating unit 13E of the heat pump 10 and through which water from a supply source (not shown) flows. The 1st heat exchanger 41 is comprised including the heating part 21 and the 5th thermal radiation part 13E.

本実施形態において、蒸発部２２は、必要に応じて脱気槽４９と、少なくとも液状の被加熱流体（水）を貯溜するタンク４７と、タンク４７に流体的に接続された循環導管（第１循環導管４８Ａ、第２循環導管４８Ｂ、第３循環導管４８Ｃ、第４循環導管４８Ｄ）とを有する。脱気槽４９とタンク４７との間には、必要に応じて流体駆動部４９Ｃが配置される。脱気槽４９には、ポンプ４９Ａ及び放出管４９Ｂが流体的に接続される。脱気槽４９の内部に気液分離器を配置してもよい。脱気槽４９において、加温部２１からの水が脱気され、その気体がポンプ４９Ａ及び放出管４９Ｂを介して外部（大気）に適宜に放出される。タンク４７には、脱気槽４９（加温部２１）からの水の供給口と、蒸気の排出口とが設けられる。   In the present embodiment, the evaporating unit 22 includes a deaeration tank 49, a tank 47 for storing at least a liquid heated fluid (water), and a circulation conduit (first fluid) fluidly connected to the tank 47 as necessary. A circulation conduit 48A, a second circulation conduit 48B, a third circulation conduit 48C, and a fourth circulation conduit 48D). A fluid drive unit 49C is disposed between the deaeration tank 49 and the tank 47 as necessary. A pump 49A and a discharge pipe 49B are fluidly connected to the deaeration tank 49. A gas-liquid separator may be disposed inside the deaeration tank 49. In the deaeration tank 49, water from the heating unit 21 is degassed, and the gas is appropriately discharged to the outside (atmosphere) through the pump 49A and the discharge pipe 49B. The tank 47 is provided with a water supply port from the deaeration tank 49 (heating unit 21) and a steam discharge port.

本実施形態において、１つのタンク４７に対して各循環導管４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄが流体的に接続されている。すなわち、循環導管４８Ａ〜４８Ｄの各入口端と各出口端とがタンク４７に流体的に接続される。循環導管の数は、蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。第１循環導管４８Ａは、ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａに熱的に接続される蒸発管５１Ａと、ポンプ５２Ａと、必要に応じてバルブ５３Ａとを有する。同様に、他の循環導管４８Ｂ〜４８Ｄ、蒸発管５１Ｂ〜５１Ｄ、及び必要に応じてバルブ５３Ｂ〜５３Ｄをそれぞれ有する。本実施形態において、蒸発管５１Ａ〜５１Ｄ（第５導管）は、個々に独立してタンク４７に流体的に接続される。また、蒸発管５１Ａ〜５１Ｄは、タンク４７及び供給経路２０（蒸気生成部）に対して並列に配置される。被加熱流体（水）の熱対流及び／又は外部との差圧などを利用してポンプ５２Ａ〜５２Ｄの少なくとも１つを省いてもよい。   In the present embodiment, each circulation conduit 48 </ b> A, 48 </ b> B, 48 </ b> C, 48 </ b> D is fluidly connected to one tank 47. That is, each inlet end and each outlet end of the circulation conduits 48 </ b> A to 48 </ b> D are fluidly connected to the tank 47. The number of circulation conduits is set according to the specification of the steam generation system S3, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. 48 A of 1st circulation conduit | pipe has the evaporation pipe | tube 51A thermally connected to the 1st thermal radiation part 13A of the heat pump 10, the pump 52A, and the valve | bulb 53A as needed. Similarly, other circulation conduits 48B to 48D, evaporation pipes 51B to 51D, and valves 53B to 53D as necessary are provided. In the present embodiment, the evaporation pipes 51 </ b> A to 51 </ b> D (fifth conduits) are independently fluidly connected to the tank 47. The evaporation pipes 51A to 51D are arranged in parallel with the tank 47 and the supply path 20 (steam generation unit). At least one of the pumps 52A to 52D may be omitted by utilizing thermal convection of the fluid to be heated (water) and / or differential pressure with the outside.

蒸発管５１Ａと第１放熱部１３Ａとを含んで第２熱交換器４２が構成される。同様に、蒸発管５１Ｂと第２放熱部１３Ｂとを含んで第３熱交換器４３が構成される。蒸発管５１Ｃと第３放熱部１３Ｃとを含んで第４熱交換器４４が構成され、蒸発管５１Ｄと第４放熱部１３Ｄとを含んで第５熱交換器４５が構成される。ヒートポンプ１０の各放熱部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの導管と、蒸発管５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄとは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、ヒートポンプ１０の各放熱部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの導管を、蒸発管５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄの外周面や内部に配設することができる。   A second heat exchanger 42 is configured including the evaporation pipe 51A and the first heat radiation part 13A. Similarly, the 3rd heat exchanger 43 is comprised including the evaporation pipe | tube 51B and the 2nd thermal radiation part 13B. A fourth heat exchanger 44 is configured including the evaporation pipe 51C and the third heat radiating portion 13C, and a fifth heat exchanger 45 is configured including the evaporation pipe 51D and the fourth heat radiating portion 13D. The conduits of the heat radiation portions 13A, 13B, 13C, and 13D of the heat pump 10 and the evaporation tubes 51A, 51B, 51C, and 51D are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the conduits of the heat radiating portions 13A, 13B, 13C, and 13D of the heat pump 10 can be disposed on the outer peripheral surface and inside of the evaporation tubes 51A, 51B, 51C, and 51D.

蒸発部２２において、加温部２１で温度上昇した水が供給口を介してタンク４７に供給され、タンク４７及び循環導管４８Ａ〜４８Ｄ内に水が貯溜される。タンク４７内の液面が所定範囲内になるように、タンク４７への水の供給量が制御される。例えば、レベルセンサ５０の計測結果に基づいて、タンク４７への水の供給量が制御される。ヒートポンプ１０の第１〜第４放熱部１３Ａ〜１３Ｄからの伝達熱によって蒸発管５１Ａ〜５１Ｄ内の水が加熱され、その水の少なくとも一部が蒸発する。タンク４７は、ダクト２３を介して圧縮機３０に流体的に接続されている。タンク４７の内部空間は、タンク４７の排出口及びダクト２３を介して圧縮機３０によって吸引される。タンク４７内の蒸気は、ダクト２３内を圧縮機３０に向けて流れる。   In the evaporation unit 22, the water whose temperature has increased in the heating unit 21 is supplied to the tank 47 through the supply port, and water is stored in the tank 47 and the circulation conduits 48 </ b> A to 48 </ b> D. The amount of water supplied to the tank 47 is controlled so that the liquid level in the tank 47 falls within a predetermined range. For example, the amount of water supplied to the tank 47 is controlled based on the measurement result of the level sensor 50. The water in the evaporation tubes 51A to 51D is heated by the heat transferred from the first to fourth heat radiation portions 13A to 13D of the heat pump 10, and at least a part of the water evaporates. The tank 47 is fluidly connected to the compressor 30 via the duct 23. The internal space of the tank 47 is sucked by the compressor 30 through the discharge port of the tank 47 and the duct 23. The steam in the tank 47 flows in the duct 23 toward the compressor 30.

本実施形態において、圧縮機３０は、第１圧縮部３０Ａ、第２圧縮部３０Ｂ、第３圧縮部３０Ｃ、及び第４圧縮部３０Ｄを含む４段圧縮構造を有する。圧縮機３０の多段圧縮構造は、後述する蒸気の高温・高圧化に有利である。圧縮機３０は、各圧縮部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに対応する回転数が個々に制御される多軸圧縮構造を有することができる。あるいは、圧縮機３０は、同軸圧縮構造を有することができる。本実施形態において、圧縮部３０Ａ及び３０Ｂが同軸に構成され、圧縮部３０Ｃ及び３０Ｄが同軸に構成される。２軸のそれぞれに動力が供給される。各圧縮部３０Ａ〜３０Ｄの圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて設定される。   In the present embodiment, the compressor 30 has a four-stage compression structure including a first compression unit 30A, a second compression unit 30B, a third compression unit 30C, and a fourth compression unit 30D. The multistage compression structure of the compressor 30 is advantageous for increasing the temperature and pressure of steam, which will be described later. The compressor 30 can have a multiaxial compression structure in which the rotation speeds corresponding to the compression units 30A, 30B, 30C, and 30D are individually controlled. Alternatively, the compressor 30 can have a coaxial compression structure. In the present embodiment, the compression units 30A and 30B are configured coaxially, and the compression units 30C and 30D are configured coaxially. Power is supplied to each of the two shafts. The compression ratios (pressure ratios) of the compression units 30A to 30D are set according to the specifications of the steam generation system S3.

本実施形態において、冷熱供給装置９０は冷凍機（蒸気圧縮冷凍機など）である。冷熱供給装置９０は、ヒートポンプ１０と同様に、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与える装置である。   In the present embodiment, the cold heat supply device 90 is a refrigerator (such as a vapor compression refrigerator). Similar to the heat pump 10, the cold heat supply device 90 is a device that pumps heat from a low-temperature object and applies heat to the high-temperature object by a cycle including evaporation, compression, condensation, and expansion processes.

本実施形態において、冷熱供給装置９０は、放熱部９１Ａ（第３導管），９１Ｂ（第４導管）、膨張部９２、吸熱部９３、及び圧縮部９４を有し、これらは導管を介して接続されている。冷熱供給装置９０において、吸熱部９３からの冷熱が外部の設備に供給される。圧縮部９４における圧縮の段数は、蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて設定され、１、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。冷熱供給装置９０に使用される作動媒体として、フロン系媒体、アンモニア、水、二酸化炭素、空気などの公知の様々な熱媒体が、蒸気生成システムＳ３の仕様及び熱バランスなどに応じて用いられる。冷熱供給装置９０は蒸気圧縮冷凍機に限定されない。   In the present embodiment, the cold energy supply device 90 includes a heat radiating portion 91A (third conduit), 91B (fourth conduit), an expanding portion 92, a heat absorbing portion 93, and a compressing portion 94, which are connected via the conduit. Has been. In the cold heat supply apparatus 90, the cold heat from the heat absorption part 93 is supplied to an external installation. The number of compression stages in the compression unit 94 is set according to the specification of the steam generation system S3, and is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. As the working medium used in the cold heat supply device 90, various known heat mediums such as a chlorofluorocarbon medium, ammonia, water, carbon dioxide, and air are used according to the specifications and heat balance of the steam generation system S3. The cold heat supply device 90 is not limited to a vapor compression refrigerator.

他の実施形態において、冷熱供給装置９０として、冷凍機（蒸気圧縮冷凍機）に代えて又は加えて、吸収式冷凍機（ガス直焚き吸収式冷凍機、蒸気吸収式冷凍機など）、吸着式冷凍機などを採用することができる。あるいは、冷熱供給装置９０に代えて又は加えて、冷蔵装置、内燃機関など、排エネルギー（温排熱）を有する媒体を流す様々な装置を採用することができる。ヒートポンプ１０の吸熱部１１に熱的に接続された放熱部を備えた装置において、排熱（排エネルギー）の少なくとも一部がヒートポンプ１０に回収される。   In another embodiment, instead of or in addition to a refrigerator (vapor compression refrigerator), as the cold energy supply device 90, an absorption refrigerator (a gas direct-fired absorption refrigerator, a vapor absorption refrigerator, etc.), an adsorption type A refrigerator or the like can be employed. Alternatively, instead of or in addition to the cold heat supply device 90, various devices such as a refrigeration device and an internal combustion engine that flow a medium having waste energy (hot waste heat) can be employed. In an apparatus including a heat radiating part thermally connected to the heat absorbing part 11 of the heat pump 10, at least a part of exhaust heat (exhaust energy) is recovered by the heat pump 10.

本実施形態において、冷熱供給装置９０の一方の放熱部９１Ａは蓄熱ユニット２００に配置され、他方の放熱部９１Ｂは熱交換ユニット２１０に配置される。蓄熱ユニット２００は、冷熱供給装置９０の放熱部９１Ａに熱的に接続され、放熱部９１Ａを流れる作動流体から伝わる熱を蓄える蓄熱部材２０１を有する。また、蓄熱ユニット２００は、ヒートポンプ１０の第１吸熱部１１Ａに熱的に接続され、蓄熱部材２０１の熱は第１吸熱部１１Ａを流れる作動流体に伝わる。蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて、蓄熱部材２０１の材料特性が定められる。本実施形態において、蓄熱部材２０１は、液体−固体の相変化を伴って蓄熱及び放熱する潜熱蓄熱材(PCM: Phase Change Material）を含む。蓄熱部材２０１は、融解する際に熱を蓄え、凝固するときに放熱する。潜熱蓄熱材の融点が、第１吸熱部１１Ａ内の作動流体の蒸発温度と同程度以上であるのが望ましい。潜熱蓄熱材の融点は、蒸気生成システムＳ３の仕様に応じて設定され、例えば、約２５℃〜約３５℃、約３５℃〜約４５℃、約４５℃〜約５５℃、約５５℃〜約６５℃、約６５℃〜約７５℃、約７５℃〜約８５℃、又は８５℃以上である。潜熱蓄熱材としては、例えば、エリスリトール、アルカン類等の炭化水素、ワックス系（パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等）、酢酸ナトリウム、酢酸ナトリウム三水塩、又は無機水和塩等を主成分とする材料等が挙げられる。アルカン類は、目標の融点となるように、側鎖の水素を水酸基に置換した物質を構築するなどにより、分子の大きさを適宜調節することができる。潜熱蓄熱材は、相変化に伴う体積変化が小さく（すなわち、蓄積エネルギー密度が高い）、装置のコンパクト化に有利である。RUBITHRM 社製の RUBITHERM RTシリーズ（登録商標）、ENVIRONMENTAL PROCESS SYSTEMS 社製の PULSE ICE Eシリーズ（登録商標）、三菱化学エンジニアリング社製の STL シリーズ（登録商標）などがある。蓄熱部材２０１として、顕熱蓄熱材、化学反応蓄熱材、超臨界流体を用いた蓄熱材等の他の材料を用いてもよい。熱移動促進のために、蓄熱部材２０１が熱伝導物質を含んでもよい。蓄熱ユニット２００に配置される導管にはフィンが必要に応じて設けられる。導管の形状、配列、
材質などは任意に設定可能である。蓄熱ユニット２００及び熱交換ユニット２１０には、断熱材が必要に応じて配置される。 In the present embodiment, one heat radiating portion 91 </ b> A of the cold heat supply device 90 is disposed in the heat storage unit 200, and the other heat radiating portion 91 </ b> B is disposed in the heat exchange unit 210. The heat storage unit 200 includes a heat storage member 201 that is thermally connected to the heat radiating unit 91A of the cold heat supply device 90 and stores heat transmitted from the working fluid that flows through the heat radiating unit 91A. Further, the heat storage unit 200 is thermally connected to the first heat absorption part 11A of the heat pump 10, and the heat of the heat storage member 201 is transmitted to the working fluid flowing through the first heat absorption part 11A. The material characteristics of the heat storage member 201 are determined according to the specifications of the steam generation system S3. In the present embodiment, the heat storage member 201 includes a latent heat storage material (PCM: Phase Change Material) that stores and releases heat with a liquid-solid phase change. The heat storage member 201 stores heat when melting and dissipates heat when solidified. It is desirable that the melting point of the latent heat storage material is equal to or higher than the evaporation temperature of the working fluid in the first heat absorbing part 11A. The melting point of the latent heat storage material is set in accordance with the specifications of the steam generation system S3, for example, about 25 ° C to about 35 ° C, about 35 ° C to about 45 ° C, about 45 ° C to about 55 ° C, about 55 ° C to about 55 ° C. 65 ° C, about 65 ° C to about 75 ° C, about 75 ° C to about 85 ° C, or 85 ° C or higher. Examples of latent heat storage materials include, for example, hydrocarbons such as erythritol and alkanes, wax-based materials (paraffin wax, microcrystalline wax, etc.), sodium acetate, sodium acetate trihydrate, or inorganic hydrate salts as main components. Etc. Alkanes can be appropriately adjusted in molecular size, for example, by constructing a substance in which hydrogen in the side chain is substituted with a hydroxyl group so as to achieve a target melting point. The latent heat storage material has a small volume change accompanying a phase change (that is, a high stored energy density), and is advantageous for downsizing the apparatus. Examples include the RUBITHERM RT series (registered trademark) manufactured by RUBITHRM, the PULSE ICE E series (registered trademark) manufactured by ENVIRONMENTAL PROCESS SYSTEMS, and the STL series (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Chemical Engineering. As the heat storage member 201, other materials such as a sensible heat storage material, a chemical reaction heat storage material, and a heat storage material using a supercritical fluid may be used. In order to promote heat transfer, the heat storage member 201 may include a heat conductive material. Fins are provided in the conduit disposed in the heat storage unit 200 as necessary. Conduit shape, arrangement,
The material and the like can be arbitrarily set. A heat insulating material is disposed in the heat storage unit 200 and the heat exchange unit 210 as necessary.

本実施形態において、ヒートポンプ１０の第２吸熱部１１Ｂと冷熱供給装置９０の放熱部９１Ｂとを含んで熱交換ユニット２１０が構成される。すなわち、熱交換ユニット２１０において、ヒートポンプ１０の第２吸熱部１１Ｂと冷熱供給装置９０の放熱部９１Ｂとが熱的に接続される。放熱部９１Ｂを流れる作動流体からの熱がヒートポンプ１０の第２吸熱部１１Ｂを流れる作動流体に伝わる。熱交換ユニット２１０は、低温の流体（第２吸熱部１１Ｂ内の作動流体）と高温の流体（放熱部９１Ｂ内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。あるいは、熱交換ユニット２１０は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。熱交換ユニット２１０の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。第２吸熱部１１Ｂの導管と、放熱部９１Ｂとは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、放熱部９１Ｂの導管を、第２吸熱部１１Ｂの外周面や内部に配設することができる。   In the present embodiment, the heat exchange unit 210 is configured including the second heat absorption part 11B of the heat pump 10 and the heat dissipation part 91B of the cold heat supply device 90. That is, in the heat exchange unit 210, the second heat absorption part 11B of the heat pump 10 and the heat dissipation part 91B of the cold heat supply device 90 are thermally connected. Heat from the working fluid flowing through the heat radiating unit 91B is transmitted to the working fluid flowing through the second heat absorbing unit 11B of the heat pump 10. The heat exchange unit 210 may have a countercurrent heat exchange system in which a low-temperature fluid (working fluid in the second heat absorption unit 11B) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat dissipation unit 91B) flow in opposition. it can. Alternatively, the heat exchange unit 210 may have a parallel flow type heat exchange system in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. Various known heat exchange structures of the heat exchange unit 210 can be employed. The conduit of the second heat absorbing part 11B and the heat radiating part 91B are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the conduit of the heat radiating portion 91B can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the second heat absorbing portion 11B.

本実施形態において、熱交換ユニット２１０は、蓄熱ユニット２００とは別に設けられる。熱交換ユニット２１０は、例えば蓄熱ユニット２００に隣接して配置される。熱交換ユニット２１０が蓄熱ユニット２００から離れていてもよく、熱交換ユニット２１０の一部が蓄熱ユニット２００に接触してもよい。蓄熱ユニット２００の一部の構成要素を熱交換ユニット２１０が共有してもよい。   In the present embodiment, the heat exchange unit 210 is provided separately from the heat storage unit 200. The heat exchange unit 210 is disposed adjacent to the heat storage unit 200, for example. The heat exchange unit 210 may be separated from the heat storage unit 200, and a part of the heat exchange unit 210 may contact the heat storage unit 200. The heat exchange unit 210 may share some components of the heat storage unit 200.

本実施形態において、蓄熱ユニット２００を流れる冷熱供給装置９０の作動流体の流量、及び熱交換ユニット２１０を流れる冷熱供給装置９０の作動流体の流量が制御ユニット２５０によって制御される。熱交換ユニット２１０を流れるヒートポンプ１０の作動流体の流量、及び熱交換ユニット２１０を流れるヒートポンプ１０の作動流体の流量も、制御ユニット２５０によって制御される。制御ユニット２５０は、分岐導管２５１，２５２，２５３，２５４、バルブ２５６，２５７，２５８，２５９、及び制御装置７０を含む。バルブ２５６，２５７は、冷熱供給装置９０側の分岐導管２５１，２５２上にそれぞれ配置される。バルブ２５８，２５９は、ヒートポンプ１０側の分岐導管２５３，２５４上にそれぞれ配置される。バルブ２５６〜２５９は、例えばレギュレータ、流量制御弁、又は開閉バルブである。冷熱供給装置９０において、バルブ２５６が開のとき、圧縮部９４からの作動流体が分岐導管２５１及び放熱部９１Ａを流れる。バルブ２５７が開のとき、圧縮部９４からの作動流体が分岐導管２５２及び放熱部９１Ｂを流れる。バルブ２５６及び２５７がともに開のとき、分岐導管２５１（放熱部９１Ａ）及び分岐導管２５２（放熱部９１Ｂ）のそれぞれを作動流体が流れる。制御ユニット２５０は、必要に応じてその流量を細かく制御してもよい。   In the present embodiment, the control unit 250 controls the flow rate of the working fluid of the cold heat supply device 90 flowing through the heat storage unit 200 and the flow rate of the working fluid of the cold heat supply device 90 flowing through the heat exchange unit 210. The flow rate of the working fluid of the heat pump 10 flowing through the heat exchange unit 210 and the flow rate of the working fluid of the heat pump 10 flowing through the heat exchange unit 210 are also controlled by the control unit 250. The control unit 250 includes branch conduits 251, 252, 253, 254, valves 256, 257, 258, 259, and a control device 70. The valves 256 and 257 are respectively disposed on the branch conduits 251 and 252 on the cold heat supply device 90 side. The valves 258 and 259 are respectively disposed on the branch conduits 253 and 254 on the heat pump 10 side. The valves 256 to 259 are, for example, regulators, flow rate control valves, or open / close valves. In the cold heat supply device 90, when the valve 256 is opened, the working fluid from the compression unit 94 flows through the branch conduit 251 and the heat radiating unit 91A. When the valve 257 is open, the working fluid from the compression unit 94 flows through the branch conduit 252 and the heat dissipation unit 91B. When both the valves 256 and 257 are open, the working fluid flows through the branch conduit 251 (heat radiation portion 91A) and the branch conduit 252 (heat radiation portion 91B). The control unit 250 may finely control the flow rate as necessary.

ヒートポンプ１０において、バルブ２５８が開のとき、膨張部１４からの作動流体が分岐導管２５３及び第１吸熱部１１Ａを流れる。バルブ２５９が開のとき、膨張部１４からの作動流体が分岐導管２５４及び第２吸熱部１１Ｂを流れる。バルブ２５８及び２５９がともに開のとき、分岐導管２５３（第１吸熱部１１Ａ）及び分岐導管２５４（第２吸熱部１１Ｂ）のそれぞれを作動流体が流れる。制御ユニット２５０は、必要に応じてその流量を細かく制御してもよい。作動流体を蓄熱ユニット２００及び熱交換ユニット２１０に流す形態は図８に示す基本的構成に限定されず、様々な形態が適用可能である。バルブ２５６〜２５９のうちの少なくとも２つのバルブの機能を併せ持つ一体型のバルブを採用してもよい。作動流体を蓄熱ユニット２００及び熱交換ユニット２１０に対してバイパスする経路を設けてもよい。   In the heat pump 10, when the valve 258 is open, the working fluid from the expansion part 14 flows through the branch conduit 253 and the first heat absorption part 11A. When the valve 259 is open, the working fluid from the expansion part 14 flows through the branch conduit 254 and the second heat absorption part 11B. When both the valves 258 and 259 are open, the working fluid flows through the branch conduit 253 (first heat absorption portion 11A) and the branch conduit 254 (second heat absorption portion 11B). The control unit 250 may finely control the flow rate as necessary. The form in which the working fluid flows through the heat storage unit 200 and the heat exchange unit 210 is not limited to the basic configuration shown in FIG. 8, and various forms are applicable. An integrated valve having the functions of at least two of the valves 256 to 259 may be adopted. A path for bypassing the working fluid to the heat storage unit 200 and the heat exchange unit 210 may be provided.

次に、蒸気生成システムＳ３の運転方法について図８及び図９を参照して説明する。図９は、その運転方法を示す表である。ここで、図９において、図２の表と同様に、「温排熱」は冷熱供給装置９０からヒートポンプ１０の吸熱部１１に供給される熱を示す。「直接熱交」は熱交換ユニット２１０を示す。「蓄熱」は蓄熱ユニット２００、又は蓄熱ユニット２００における蓄熱プロセスを示す。「放熱」は蓄熱ユニット２００における放熱プロセスを示す。「蒸気生成部」は蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０を示す。   Next, an operation method of the steam generation system S3 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a table showing the operation method. Here, in FIG. 9, as in the table of FIG. 2, “warm waste heat” indicates the heat supplied from the cold heat supply device 90 to the heat absorption unit 11 of the heat pump 10. “Direct heat exchange” indicates the heat exchange unit 210. “Heat storage” indicates the heat storage unit 200 or a heat storage process in the heat storage unit 200. “Heat dissipation” indicates a heat dissipation process in the heat storage unit 200. The “steam generation unit” indicates the supply path 20 including the evaporation unit 22 and the compressor 30.

図９の表に示すように、制御装置７０は、少なくとも、温排熱の有無、蒸気需要の有無、及び蓄熱ユニット２００の蓄熱状態に基づいて、蒸気生成システムＳ３の運転状態を変化させる。制御装置７０は、システムを統括的に制御する。   As shown in the table of FIG. 9, the control device 70 changes the operation state of the steam generation system S <b> 3 based on at least the presence or absence of hot exhaust heat, the presence or absence of steam demand, and the heat storage state of the heat storage unit 200. The control device 70 comprehensively controls the system.

＜第１モード＞
第１モードでは、温排熱及び蒸気需要が有り、蓄熱ユニット２００の蓄熱が満杯（full）である。このとき、ヒートポンプ１０と蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）との間の熱交換によって、蒸気が生成される。すなわち、ヒートポンプ１０が稼動し、蒸気生成部が稼動する。 <First mode>
In the first mode, there is hot exhaust heat and steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is full. At this time, steam is generated by heat exchange between the heat pump 10 and the steam generator (the supply path 20 including the evaporator 22 and the compressor 30). That is, the heat pump 10 operates and the steam generation unit operates.

制御ユニット２５０のバルブ２５９がオープンされ、ヒートポンプ１０の膨張部１４からの作動流体が第２吸熱部１１Ｂを流れる。また、バルブ２５７がオープンされ、冷熱供給装置９０の圧縮部９４からの作動流体が放熱部９１Ｂを流れる。熱交換ユニット２１０において、冷熱供給装置９０の放熱部９１Ｂを流れる作動流体からの伝達熱によってヒートポンプ１０の第２吸熱部１１Ｂを流れる作動流体が加熱される。   The valve 259 of the control unit 250 is opened, and the working fluid from the expansion part 14 of the heat pump 10 flows through the second heat absorption part 11B. Further, the valve 257 is opened, and the working fluid from the compression unit 94 of the cold heat supply device 90 flows through the heat radiating unit 91B. In the heat exchange unit 210, the working fluid flowing through the second heat absorbing unit 11 </ b> B of the heat pump 10 is heated by heat transferred from the working fluid flowing through the heat radiating unit 91 </ b> B of the cold heat supply device 90.

第１モードにおいて、必要に応じて蓄熱ユニット２００からの熱がヒートポンプ１０の吸熱部１１に供給される（放熱プロセス）。例えば、上記の熱交換ユニット２１０における直接的熱交換のための温排熱が十分ある場合、通常、蓄熱ユニット２００における放熱プロセスは停止される。すなわち、制御ユニット２５０のバルブ２５８がクローズされる。一方、熱交換ユニット２１０における直接的熱交換のための温排熱が十分でない場合には、蓄熱ユニット２００による放熱プロセスが実行される。すなわち、制御ユニット２５０のバルブ２５８がオープンされ、ヒートポンプ１０の膨張部１４からの作動流体が第１吸熱部１１Ａを流れる。蓄熱ユニット２００において、蓄熱部材２０１からの伝達熱によってヒートポンプ１０の第１吸熱部１１Ａを流れる作動流体が加熱される。   In the first mode, heat from the heat storage unit 200 is supplied to the heat absorption unit 11 of the heat pump 10 as necessary (a heat dissipation process). For example, when there is sufficient heat exhaust heat for direct heat exchange in the heat exchange unit 210, the heat dissipation process in the heat storage unit 200 is normally stopped. That is, the valve 258 of the control unit 250 is closed. On the other hand, when the heat exhaust heat for direct heat exchange in the heat exchange unit 210 is not sufficient, a heat dissipation process by the heat storage unit 200 is executed. That is, the valve 258 of the control unit 250 is opened, and the working fluid from the expansion part 14 of the heat pump 10 flows through the first heat absorption part 11A. In the heat storage unit 200, the working fluid flowing through the first heat absorption part 11 </ b> A of the heat pump 10 is heated by the heat transferred from the heat storage member 201.

＜第２モード＞
第２モードでは、温排熱及び蒸気需要が有り、蓄熱ユニット２００の蓄熱が不足である。このとき、第１モードと同様に、ヒートポンプ１０と蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）との間の直接的な熱交換によって、蒸気が生成される。また、熱交換ユニット２１０において、冷熱供給装置９０の放熱部９１Ｂを流れる作動流体からの伝達熱によってヒートポンプ１０の第２吸熱部１１Ｂを流れる作動流体が加熱される。 <Second mode>
In the second mode, there is hot exhaust heat and steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is insufficient. At this time, as in the first mode, steam is generated by direct heat exchange between the heat pump 10 and the steam generation unit (the supply path 20 including the evaporation unit 22 and the compressor 30). Further, in the heat exchange unit 210, the working fluid flowing through the second heat absorbing unit 11B of the heat pump 10 is heated by the heat transferred from the working fluid flowing through the heat radiating unit 91B of the cold heat supply device 90.

第２モードにおいて、必要に応じて蓄熱ユニット２００における蓄熱プロセス又は放熱プロセスが実行される。例えば、上記の熱交換ユニット２１０における直接的熱交換のための温排熱に余裕がある場合、蓄熱ユニット２００における蓄熱プロセスが実行される。すなわち、制御ユニット２５０のバルブ２５６がオープンされる。放熱部９１Ａを流れる作動流体からの伝達熱によって蓄熱部材２０１が加熱され、蓄熱部材２０１が固相から液相に変化する。蓄熱ユニット２００において、蓄熱部材２０１の液状化に伴い、蓄熱部材２０１の融解潜熱が蓄えられる。   In the second mode, a heat storage process or a heat release process in the heat storage unit 200 is executed as necessary. For example, when there is a margin in the warm exhaust heat for direct heat exchange in the heat exchange unit 210, the heat storage process in the heat storage unit 200 is executed. That is, the valve 256 of the control unit 250 is opened. The heat storage member 201 is heated by the heat transferred from the working fluid flowing through the heat radiating portion 91A, and the heat storage member 201 changes from the solid phase to the liquid phase. In the heat storage unit 200, the latent heat of fusion of the heat storage member 201 is stored as the heat storage member 201 is liquefied.

また、第２モードにおいて、上記の熱交換ユニット２１０における直接的熱交換のための温排熱が十分ありかつ余裕はない場合、通常、蓄熱ユニット２００の蓄熱プロセス又は放熱プロセスは停止される。すなわち、制御ユニット２５０のバルブ２５６及び２５８がクローズされる。直接的熱交換のための温排熱が十分でない場合には、蓄熱ユニット２００による放熱プロセスが実行される。すなわち、制御ユニット２５０のバルブ２５８がオープンされ、ヒートポンプ１０の膨張部１４からの作動流体が第１吸熱部１１Ａを流れる。蓄熱ユニット２００において、蓄熱部材２０１からの伝達熱によってヒートポンプ１０の第１吸熱部１１Ａを流れる作動流体が加熱される。   Further, in the second mode, when the heat exhaust heat for direct heat exchange in the heat exchange unit 210 is sufficient and there is not enough room, the heat storage process or the heat release process of the heat storage unit 200 is normally stopped. That is, the valves 256 and 258 of the control unit 250 are closed. When the heat exhaust heat for direct heat exchange is not sufficient, a heat release process by the heat storage unit 200 is executed. That is, the valve 258 of the control unit 250 is opened, and the working fluid from the expansion part 14 of the heat pump 10 flows through the first heat absorption part 11A. In the heat storage unit 200, the working fluid flowing through the first heat absorption part 11 </ b> A of the heat pump 10 is heated by the heat transferred from the heat storage member 201.

＜第３モード＞
第３モードでは、温排熱が有り、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット２００の蓄熱が満杯である。このとき、ヒートポンプ１０、熱交換ユニット２１０における熱交換プロセス（「直接熱交」）、及び蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）が停止する。また、蓄熱ユニット２００における蓄熱プロセス及び放熱プロセスも実行されない。 <Third mode>
In the third mode, there is warm exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is full. At this time, the heat pump 10, the heat exchange process (“direct heat exchange”) in the heat exchange unit 210, and the steam generation unit (the supply path 20 including the evaporation unit 22 and the compressor 30) are stopped. Further, the heat storage process and the heat dissipation process in the heat storage unit 200 are not executed.

＜第４モード＞
第４モードでは、温排熱が有り、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット２００の蓄熱が不足である。このとき、蓄熱ユニット２００の蓄熱プロセスが積極的に実行される。すなわち、ヒートポンプ１０及び蒸気生成部が停止する。蓄熱ユニット２００において、冷熱供給装置９０からの温排熱を用いた蓄熱プロセスが実行される。この蓄熱は、ヒートポンプ１０を稼動させる必要がなく、温排熱の温度（例えば、約３０℃〜約５０℃）をそのまま用いる。蓄熱のために特別な電力を必要としないことから、電気料金に応じた時間帯に制約を受けることが回避される。 <4th mode>
In the fourth mode, there is warm exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is insufficient. At this time, the heat storage process of the heat storage unit 200 is actively executed. That is, the heat pump 10 and the steam generation unit are stopped. In the heat storage unit 200, a heat storage process using the warm exhaust heat from the cold energy supply device 90 is executed. For this heat storage, it is not necessary to operate the heat pump 10, and the temperature of the warm exhaust heat (for example, about 30 ° C. to about 50 ° C.) is used as it is. Since no special electric power is required for heat storage, it is avoided that the time zone corresponding to the electricity rate is restricted.

＜第５モード＞
第５モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が有り、蓄熱ユニット２００の蓄熱が満杯である。このとき、蓄熱ユニット２００を用いた蒸気生成が実行される。すなわち、ヒートポンプ１０及び蒸気生成部が稼動する。蓄熱ユニット２００では、放熱プロセスが実行される。制御ユニット２５０におけるバルブ２５８がオープンされ、蓄熱ユニット２００の蓄熱部材２０１からの熱がヒートポンプ１０の第１吸熱部１１Ａを流れる作動流体に伝わる。ヒートポンプ１０は、蓄熱ユニット２００の熱を汲み上げ、その熱を蒸気生成部に伝える。 <Fifth mode>
In the fifth mode, there is no heat exhaust heat, there is steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is full. At this time, steam generation using the heat storage unit 200 is executed. That is, the heat pump 10 and the steam generation unit are operated. In the heat storage unit 200, a heat dissipation process is executed. The valve 258 in the control unit 250 is opened, and the heat from the heat storage member 201 of the heat storage unit 200 is transmitted to the working fluid flowing through the first heat absorption part 11 </ b> A of the heat pump 10. The heat pump 10 pumps up the heat of the heat storage unit 200 and transmits the heat to the steam generation unit.

＜第６モード＞
第６モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が有り、蓄熱ユニット２００の蓄熱が不足である。このとき、蓄熱ユニット２００の蓄熱量がある間、第５モードと同様の、蓄熱ユニット２００を用いた蒸気生成が実行される。蓄熱量が無くなると、蓄熱ユニット２００を用いた蒸気生成が停止する。すなわち、蒸気生成部が停止し、蓄熱ユニット２００における放熱が停止される。 <Sixth mode>
In the sixth mode, there is no heat exhaust heat, there is steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is insufficient. At this time, while there is a heat storage amount of the heat storage unit 200, steam generation using the heat storage unit 200 is executed as in the fifth mode. When the amount of stored heat disappears, steam generation using the heat storage unit 200 stops. That is, the steam generation unit is stopped, and heat dissipation in the heat storage unit 200 is stopped.

＜第７モード＞
第７モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット２００の蓄熱が満杯である。このとき、第３モードと同様に、ヒートポンプ１０、熱交換ユニット２１０における熱交換プロセス（「直接熱交」）、及び蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）が停止する。また、蓄熱ユニット２００における蓄熱プロセス及び放熱プロセスも実行されない。 <Seventh mode>
In the seventh mode, there is no hot exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is full. At this time, as in the third mode, the heat pump 10 and the heat exchange process (“direct heat exchange”) in the heat exchange unit 210 and the steam generation unit (the supply path 20 including the evaporation unit 22 and the compressor 30) are stopped. To do. Further, the heat storage process and the heat dissipation process in the heat storage unit 200 are not executed.

＜第８モード＞
第８モードでは、温排熱が無く、蒸気需要が無く、蓄熱ユニット２００の蓄熱が不足である。このとき、第３及び第７モードと同様に、ヒートポンプ１０、熱交換ユニット２１０における熱交換プロセス（「直接熱交」）、及び蒸気生成部（蒸発部２２及び圧縮機３０等を含む供給経路２０）が停止する。また、蓄熱ユニット２００における蓄熱プロセス及び放熱プロセスも実行されない。 <Eighth mode>
In the eighth mode, there is no heat exhaust heat, no steam demand, and the heat storage of the heat storage unit 200 is insufficient. At this time, similarly to the third and seventh modes, the heat pump 10, the heat exchange process (“direct heat exchange”) in the heat exchange unit 210, and the steam generation unit (the supply path 20 including the evaporation unit 22 and the compressor 30). ) Stops. Further, the heat storage process and the heat dissipation process in the heat storage unit 200 are not executed.

以上説明したように、蒸気生成システムＳ３において、温排熱量、蒸気需要量、及び蓄熱ユニット２００の蓄熱量の各状態等に基づいて、蒸気生成システムＳ３の運転状態が変化する。熱交換ユニット２１０を用いた直接的な熱交換は、蓄熱ユニット２００を介した熱交換に比べて熱伝達率が高い。すなわち、熱交換ユニット２１０を用いた場合、ヒートポンプ１０の作動流体からの熱が、被加熱流体である蒸発部２２の水に直接的に伝わる。蓄熱ユニット２００を用いた場合、ヒートポンプ１０の作動流体からの熱の多くは、蓄熱部材２０１を経由して吸熱部１１に伝わる。したがって、温排熱が十分にある場合には、直接的な熱交換を優先的に用いてヒートポンプ１０を稼動することにより、熱効率の向上が図られる。一方、蓄熱ユニット２００を用いた蒸気生成は、システムのピークパワー及び平均消費電力の抑制、蒸気・温排熱需要への柔軟な対応、及び／又は蒸気生成プロセスの立ち上がり時間の短縮に有利である。すなわち、蒸気生成システムＳ３は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   As described above, in the steam generation system S3, the operation state of the steam generation system S3 changes based on each state of the heat exhaust heat amount, the steam demand, the heat storage amount of the heat storage unit 200, and the like. Direct heat exchange using the heat exchange unit 210 has a higher heat transfer rate than heat exchange via the heat storage unit 200. That is, when the heat exchange unit 210 is used, the heat from the working fluid of the heat pump 10 is directly transmitted to the water of the evaporation unit 22 that is the fluid to be heated. When the heat storage unit 200 is used, most of the heat from the working fluid of the heat pump 10 is transmitted to the heat absorption unit 11 via the heat storage member 201. Therefore, when there is sufficient heat exhaust heat, the heat efficiency is improved by operating the heat pump 10 preferentially using direct heat exchange. On the other hand, steam generation using the heat storage unit 200 is advantageous for suppressing peak power and average power consumption of the system, flexibly responding to steam / heat exhaust heat demand, and / or shortening the rise time of the steam generation process. . In other words, the steam generation system S3 achieves improved thermal efficiency and controllability by appropriately using direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member in heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10. The

ここで、システムＳ３におけるヒートポンプ１０を利用した蒸気生成プロセスについて説明する。図８のヒートポンプ１０を利用した蒸気生成プロセスでは、まず、第１熱交換器４１において、供給経路２０内の水がヒートポンプ１０の第５放熱部１３Ｅからの伝達熱によって沸点近くまで温度上昇する。その後、第２〜第５熱交換器４２〜４５において、第１〜第４放熱部１３Ａ〜１３Ｄの少なくとも１つからの伝達熱によってその水が相変化して蒸発する。つまり、水の顕熱加熱が主に第１熱交換器４１において行われ、水の潜熱加熱が主に第２〜第５熱交換器４２〜４５において行われる。第１熱交換器４１が顕熱交換に適した形態であり、第２〜第５熱交換器４２〜４５が潜熱交換に適した形態であるといった、装置構成の最適化が図られ、これに応じて、好ましい加熱プロセスを経て蒸気が生成される。   Here, a steam generation process using the heat pump 10 in the system S3 will be described. In the steam generation process using the heat pump 10 of FIG. 8, first, in the first heat exchanger 41, the temperature of the water in the supply path 20 rises to near the boiling point due to the heat transferred from the fifth heat radiating portion 13 </ b> E of the heat pump 10. Thereafter, in the second to fifth heat exchangers 42 to 45, the water undergoes phase change and evaporates due to the heat transferred from at least one of the first to fourth heat radiating portions 13A to 13D. That is, sensible heat heating of water is mainly performed in the first heat exchanger 41, and latent heat heating of water is mainly performed in the second to fifth heat exchangers 42 to 45. The first heat exchanger 41 is in a form suitable for sensible heat exchange, and the second to fifth heat exchangers 42 to 45 are in a form suitable for latent heat exchange. Accordingly, steam is generated via a preferred heating process.

また、供給経路２０内の水が、ヒートポンプ１０（放熱部１３Ａ〜１３Ｅ）からの熱伝達によって比較的低圧力かつ低温度の蒸気となり、圧縮機３０による圧縮で比較的高圧力かつ高温度の蒸気となる。すなわち、ヒートポンプ１０で加熱された水が、圧縮機３０による圧縮によってさらに加熱され、これにより、例えば１００℃以上の高温蒸気が発生する。蒸気生成システムＳ３からの蒸気は、外部の所定施設、例えば製造プラント、調理施設、空調設備、発電プラントなどに供給される。このように、図８に示すシステムＳ３において、ヒートポンプ１０の加温部２１及び放熱部（第１〜第４放熱部１３Ａ〜１３Ｄ）による２段加熱と圧縮機３０による加熱とを含む３段順次加熱により、飽和蒸気及び過熱蒸気のいずれも容易に発生させることができる。ヒートポンプ１０による加熱で大気圧に比べて低い負圧での飽和蒸気を発生させた後、圧縮機３０による圧縮で大気圧または大気圧よりも高い圧力での過熱蒸気または飽和蒸気を発生させることができる。システムＳ３は、蒸気仕様に対する柔軟性が高い。   Further, the water in the supply path 20 becomes a steam having a relatively low pressure and a low temperature by heat transfer from the heat pump 10 (heat radiation units 13A to 13E), and a steam having a relatively high pressure and a high temperature by compression by the compressor 30. It becomes. That is, the water heated by the heat pump 10 is further heated by the compression by the compressor 30, thereby generating high-temperature steam of, for example, 100 ° C. or more. The steam from the steam generation system S3 is supplied to a predetermined external facility such as a manufacturing plant, a cooking facility, an air conditioning facility, a power plant, and the like. As described above, in the system S3 illustrated in FIG. 8, three-stage sequential including the two-stage heating by the heating unit 21 and the heat radiating unit (first to fourth heat radiating units 13A to 13D) of the heat pump 10 and the heating by the compressor 30 is performed. By heating, both saturated steam and superheated steam can be easily generated. After generating saturated steam at a negative pressure lower than the atmospheric pressure by heating with the heat pump 10, superheated steam or saturated steam at a pressure higher than atmospheric pressure or atmospheric pressure may be generated by compression by the compressor 30. it can. System S3 is highly flexible with respect to steam specifications.

なお、他の実施形態において、ヒートポンプ１０に供給される温熱の温度が比較的高い場合、例えば、圧縮機３０による減圧を省略し、ヒートポンプ１０の加温部２１及び放熱部（第１〜第４放熱部１３Ａ〜１３Ｄ）による２段加熱で蒸気を生成することが可能である。   In other embodiments, when the temperature of the heat supplied to the heat pump 10 is relatively high, for example, the decompression by the compressor 30 is omitted, and the heating unit 21 and the heat radiating unit (first to fourth) of the heat pump 10 are omitted. It is possible to generate steam by two-stage heating by the heat dissipating parts 13A to 13D).

また、システムＳ３において、圧縮部１２が多段式である点からも、エネルギー効率の向上が図られる。すなわち、多段式の圧縮部１２の段間の放熱部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの熱が奪われることによって、作動媒体の圧縮過程における作動媒体の温度上昇が抑制され、その結果、圧縮部１２の圧縮効率の向上及び圧縮機の動力の低減化が図られる。圧縮に伴う作動媒体の温度上昇と、段間の放熱部（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）における作動媒体の温度降下との繰り返しの数（再熱の段数）は、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。再熱の段数が装置構成上の制約の範囲内で多いのが、エネルギー効率の向上に有利である。   In the system S3, the energy efficiency can also be improved from the point that the compression unit 12 is a multistage type. That is, the heat dissipation of the heat dissipating parts 13A, 13B, and 13C between the stages of the multistage compression unit 12 is deprived, thereby suppressing the temperature rise of the working medium in the process of compressing the working medium. The efficiency is improved and the power of the compressor is reduced. The number of repetitions of the temperature rise of the working medium accompanying compression and the temperature drop of the working medium in the heat radiating section (13A, 13B, 13C) between the stages is 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8, 9, or 10 or more. It is advantageous for improving energy efficiency that the number of stages of reheating is large within the range of restrictions on the apparatus configuration.

また、システムＳ３において、多段式の圧縮部１２に対する作動媒体の入力温度が再生器１８によって高められている点も、圧縮部１２の動力低減に有利である。また、段間の放熱部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの冷却を利用して、被加熱媒体である水を加熱する点からも、熱の有効利用が図られる。   In the system S3, the point that the input temperature of the working medium to the multistage compression unit 12 is increased by the regenerator 18 is also advantageous in reducing the power of the compression unit 12. Further, effective use of heat can be achieved from the point of heating water that is a medium to be heated by using cooling of the heat radiation portions 13A, 13B, and 13C between the stages.

また、システムＳ３において、供給経路２０が複数の蒸発管５１Ａ〜５１Ｄを有することからも、エネルギー効率の向上が図られる。蒸発管では、水の流れの方向に沿って、液体に対する気体（蒸気）の比率が高くなり、蒸気生成の進行に伴って、熱伝達率が低下する。蒸発管内では、質量及びボリュームとして水が支配的であるのが好ましい。供給経路２０が複数の蒸発管５１Ａ〜５１Ｄを有することにより、気体の比率が高い水に対する加熱が回避され、その結果、蒸気生成に伴う熱伝達率の低下が抑制される。また、熱交換面積の拡大のために蒸発管の長さを長くすると、蒸発管の入口部と出口部との圧力差が大きくなり、蒸発管に水を流すための必要動力が増える可能性がある。複数の蒸発管５１Ａ〜５１Ｄが個々に独立していると差圧が小さくて済み、熱交換面積の拡大に伴う水輸送動力の増加が抑制される。蒸発管５１Ａ〜５１Ｄが並列配置されていることは、複数の蒸発管５１Ａ〜５１Ｄが個々に独立した構成を実現しやすく、装置の簡素化に有利である。   In the system S3, the supply path 20 includes a plurality of evaporation pipes 51A to 51D, so that energy efficiency can be improved. In the evaporation pipe, the ratio of the gas (vapor) to the liquid increases along the direction of water flow, and the heat transfer coefficient decreases as the vapor generation proceeds. In the evaporator tube, it is preferable that water is dominant as a mass and a volume. Since the supply path 20 includes the plurality of evaporation pipes 51A to 51D, heating of water having a high gas ratio is avoided, and as a result, a decrease in heat transfer coefficient associated with steam generation is suppressed. In addition, if the length of the evaporation pipe is increased in order to increase the heat exchange area, the pressure difference between the inlet and outlet of the evaporation pipe increases, which may increase the power required to flow water through the evaporation pipe. is there. If the plurality of evaporation pipes 51A to 51D are individually independent, the differential pressure may be small, and an increase in water transport power accompanying the expansion of the heat exchange area is suppressed. The fact that the evaporation tubes 51A to 51D are arranged in parallel facilitates the achievement of a configuration in which the plurality of evaporation tubes 51A to 51D are individually independent, which is advantageous for simplification of the apparatus.

また、システムＳ３において、独立した複数の蒸発管５１Ａ〜５１Ｄを供給経路２０が有することにより、熱バランス制御の向上が図られる。ヒートポンプ１０においては、放熱部１３Ａ〜１３Ｄの間で、作動媒体の状態（圧力など）が異なる。各放熱部１３Ａ〜１３Ｄに対応する複数の蒸発管５１Ａ〜５１Ｄを流れる水の単位時間あたりの流量が個々に制御されることにより、放熱部１３Ａ〜１３Ｄを有する多段式の圧縮部１２における再熱制御の最適化が図られる。   Further, in the system S3, the supply path 20 includes a plurality of independent evaporation pipes 51A to 51D, thereby improving the heat balance control. In the heat pump 10, the state (pressure etc.) of a working medium differs between the thermal radiation parts 13A-13D. Reheating in the multistage compression unit 12 having the heat radiation units 13A to 13D is achieved by individually controlling the flow rate per unit time of the water flowing through the plurality of evaporation pipes 51A to 51D corresponding to the heat radiation units 13A to 13D. The control is optimized.

次に、本発明の第４実施形態について図面を参照して説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１０は、第１実施形態の変形例である、第４実施形態にかかる蒸気生成システムＳ４を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 10 is a schematic diagram showing a steam generation system S4 according to the fourth embodiment, which is a modification of the first embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図１０に示すように、蒸気生成システムＳ４は、図１の蒸気生成システムＳ１に、図８の蒸気生成システムＳ３の一部の構成（ヒートポンプ１０の吸熱部１１の構成）を組み合わせた形態を有する。すなわち、蒸気生成システムＳ４は、図１の構成に加え、蓄熱ユニット２００、熱交換ユニット２１０、制御ユニット２５０等を有する。ヒートポンプ１０の吸熱部１１は、蓄熱ユニット２００に配置された第１吸熱部１１Ａと、蓄熱ユニット２００とは別に設けられた熱交換ユニット２１０に配置された第２吸熱部１１Ｂとを有する。また、冷熱供給装置９０の一方の放熱部９１Ａは蓄熱ユニット２００に配置され、他方の放熱部９１Ｂは熱交換ユニット２１０に配置される。蓄熱ユニット２００は、冷熱供給装置９０の放熱部９１Ａに熱的に接続され、放熱部９１Ａを流れる作動流体から伝わる熱を蓄える蓄熱部材２０１を有する。また、蓄熱ユニット２００は、ヒートポンプ１０の第１吸熱部１１Ａに熱的に接続され、蓄熱部材２０１の熱は第１吸熱部１１Ａを流れる作動流体に伝わる。   As shown in FIG. 10, the steam generation system S4 has a configuration in which a part of the configuration of the steam generation system S3 in FIG. 8 (the configuration of the heat absorption unit 11 of the heat pump 10) is combined with the steam generation system S1 in FIG. . That is, the steam generation system S4 includes a heat storage unit 200, a heat exchange unit 210, a control unit 250, and the like in addition to the configuration of FIG. The heat absorption unit 11 of the heat pump 10 includes a first heat absorption unit 11 </ b> A disposed in the heat storage unit 200 and a second heat absorption unit 11 </ b> B disposed in a heat exchange unit 210 provided separately from the heat storage unit 200. In addition, one heat radiating portion 91 </ b> A of the cold heat supply device 90 is disposed in the heat storage unit 200, and the other heat radiating portion 91 </ b> B is disposed in the heat exchange unit 210. The heat storage unit 200 includes a heat storage member 201 that is thermally connected to the heat radiating unit 91A of the cold heat supply device 90 and stores heat transmitted from the working fluid that flows through the heat radiating unit 91A. Further, the heat storage unit 200 is thermally connected to the first heat absorption part 11A of the heat pump 10, and the heat of the heat storage member 201 is transmitted to the working fluid flowing through the first heat absorption part 11A.

本実施形態によれば、上記各実施形態と同様に、温排熱量、蒸気需要量、及び蓄熱ユニット２００の蓄熱量の各状態等に基づいて、蒸気生成システムＳ４の運転状態が変化する。したがって、蒸気生成システムＳ４は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換、及びヒートポンプ１０と蒸発部２２（蒸気生成部）との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   According to the present embodiment, the operating state of the steam generation system S4 changes based on each state of the heat exhaust heat amount, the steam demand, the heat storage amount of the heat storage unit 200, and the like, as in the above embodiments. Therefore, in the steam generation system S4, in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10 and in the heat exchange between the heat pump 10 and the evaporation unit 22 (steam generation unit), direct heat transfer and heat via the heat storage member are performed. By appropriately using transmission, improvement in thermal efficiency and controllability is achieved.

次に、本発明の第５実施形態について図面を参照して説明する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１１は、第２実施形態の変形例である、第５実施形態にかかる蒸気生成システムＳ５を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 11 is a schematic diagram showing a steam generation system S5 according to the fifth embodiment, which is a modification of the second embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図１１に示すように、蒸気生成システムＳ５は、図７の蒸気生成システムＳ２に、図８の蒸気生成システムＳ３の一部の構成（ヒートポンプ１０の吸熱部１１の構成）を組み合わせた形態を有する。すなわち、蒸気生成システムＳ５は、図７の構成に加え、蓄熱ユニット２００、熱交換ユニット２１０、制御ユニット２５０等を有する。ヒートポンプ１０の吸熱部１１は、蓄熱ユニット２００に配置された第１吸熱部１１Ａと、蓄熱ユニット２００とは別に設けられた熱交換ユニット２１０に配置された第２吸熱部１１Ｂとを有する。また、冷熱供給装置９０の一方の放熱部９１Ａは蓄熱ユニット２００に配置され、他方の放熱部９１Ｂは熱交換ユニット２１０に配置される。蓄熱ユニット２００は、冷熱供給装置９０の放熱部９１Ａに熱的に接続され、放熱部９１Ａを流れる作動流体から伝わる熱を蓄える蓄熱部材２０１を有する。また、蓄熱ユニット２００は、ヒートポンプ１０の第１吸熱部１１Ａに熱的に接続され、蓄熱部材２０１の熱は第１吸熱部１１Ａを流れる作動流体に伝わる。   As shown in FIG. 11, the steam generation system S <b> 5 has a configuration in which a part of the configuration of the steam generation system S <b> 3 in FIG. 8 (the configuration of the heat absorption unit 11 of the heat pump 10) is combined with the steam generation system S <b> 2 in FIG. 7. . That is, the steam generation system S5 includes a heat storage unit 200, a heat exchange unit 210, a control unit 250, and the like in addition to the configuration of FIG. The heat absorption unit 11 of the heat pump 10 includes a first heat absorption unit 11 </ b> A disposed in the heat storage unit 200 and a second heat absorption unit 11 </ b> B disposed in a heat exchange unit 210 provided separately from the heat storage unit 200. In addition, one heat radiating portion 91 </ b> A of the cold heat supply device 90 is disposed in the heat storage unit 200, and the other heat radiating portion 91 </ b> B is disposed in the heat exchange unit 210. The heat storage unit 200 includes a heat storage member 201 that is thermally connected to the heat radiating unit 91A of the cold heat supply device 90 and stores heat transmitted from the working fluid that flows through the heat radiating unit 91A. Further, the heat storage unit 200 is thermally connected to the first heat absorption part 11A of the heat pump 10, and the heat of the heat storage member 201 is transmitted to the working fluid flowing through the first heat absorption part 11A.

本実施形態によれば、上記各実施形態と同様に、温排熱量、蒸気需要量、及び蓄熱ユニット２００の蓄熱量の各状態等に基づいて、蒸気生成システムＳ５の運転状態が変化する。したがって、蒸気生成システムＳ５は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換、及びヒートポンプ１０と蒸発部２２（蒸気生成部）との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   According to the present embodiment, the operating state of the steam generation system S5 changes based on each state of the heat exhaust heat amount, the steam demand amount, the heat storage amount of the heat storage unit 200, and the like, as in the above embodiments. Therefore, in the steam generation system S5, in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10 and in the heat exchange between the heat pump 10 and the evaporation unit 22 (steam generation unit), direct heat transfer and heat via the heat storage member are performed. By appropriately using transmission, improvement in thermal efficiency and controllability is achieved.

次に、本発明の第６実施形態について図面を参照して説明する。   Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１２は、第５実施形態の変形例である、第６実施形態にかかる蒸気生成システムＳ６を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 12 is a schematic diagram showing a steam generation system S6 according to the sixth embodiment, which is a modification of the fifth embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図１２に示すように、蒸気生成システムＳ６は、図１１の蒸気生成システムＳ５から蓄熱ユニット１００が省かれた構成を有する。具体的には、ヒートポンプ１０は、圧縮部１２からの作動流体が流れかつタンク４７に熱的に接続される導管１８０を有する。導管１８０は、タンク４７内に配置される熱交換部１８１（ヒートポンプ１０の放熱部１３）を有する。   As shown in FIG. 12, the steam generation system S6 has a configuration in which the heat storage unit 100 is omitted from the steam generation system S5 of FIG. Specifically, the heat pump 10 includes a conduit 180 through which the working fluid from the compression unit 12 flows and is thermally connected to the tank 47. The conduit 180 has a heat exchanging part 181 (the heat dissipating part 13 of the heat pump 10) disposed in the tank 47.

本実施形態において、加温部２１において、供給経路２０内の水がヒートポンプ１０の第２放熱部１３Ｃからの伝達熱によって沸点近くまで温度上昇する。加温部２１からの温水がタンク４７に貯溜される。タンク４７内に配置された熱交換部１８１（放熱部１３）において、導管１８０を流れる作動流体の熱がタンク４７内の水（温水）に伝わる。つまり、水の顕熱加熱が主に加温部２１（熱交換器４１）において行われ、水の潜熱加熱が主にタンク４７において行われる。第６実施形態は、第５実施形態に比べて簡素な構成を有する。   In the present embodiment, in the heating unit 21, the temperature of the water in the supply path 20 rises to near the boiling point due to the heat transferred from the second heat radiating unit 13 </ b> C of the heat pump 10. Hot water from the heating unit 21 is stored in the tank 47. In the heat exchange part 181 (heat radiation part 13) arrange | positioned in the tank 47, the heat | fever of the working fluid which flows through the conduit | pipe 180 is transmitted to the water (warm water) in the tank 47. FIG. That is, the sensible heat of water is mainly performed in the heating unit 21 (heat exchanger 41), and the latent heat of water is mainly performed in the tank 47. The sixth embodiment has a simple configuration compared to the fifth embodiment.

本実施形態によれば、ヒートポンプ１０は、蓄熱ユニット２００及び／又は熱交換ユニット２１０において冷熱供給装置９０からの熱を汲み上げる。本実施形態において、上記各実施形態と同様に、温排熱量、蒸気需要量、及び蓄熱ユニット２００の蓄熱量の各状態等に基づいて、蒸気生成システムＳ６の運転状態が変化する。したがって、蒸気生成システムＳ６は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   According to the present embodiment, the heat pump 10 pumps up heat from the cold energy supply device 90 in the heat storage unit 200 and / or the heat exchange unit 210. In the present embodiment, as in the above embodiments, the operating state of the steam generation system S6 changes based on the state of the heat exhaust heat amount, the amount of steam demand, the amount of heat stored in the heat storage unit 200, and the like. Therefore, in the steam generation system S6, improvement in thermal efficiency and controllability is achieved by appropriately using direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member in heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10. The

次に、本発明の第７実施形態について図面を参照して説明する。   Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１３は、第３実施形態の変形例である、第７実施形態にかかる蒸気生成システムＳ７を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 13 is a schematic diagram showing a steam generation system S7 according to the seventh embodiment, which is a modification of the third embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図１３に示すように、蒸気生成システムＳ７は、図８の蒸気生成システムＳ３の蒸気生成部（供給経路２０）を簡素にした形態を有する。すなわち、蒸気生成システムＳ７は、図８のシステムＳ３における、タンク４７、循環配管４８Ａ〜４８Ｄ、圧縮機３０などが省かれている。本実施形態において、ヒートポンプ１０の放熱部は、第１放熱部１３Ａと第２放熱部１３Ｂとを有する。供給経路２０は、ヒートポンプ１０の第２放熱部１３Ｂに熱的に接続されかつ供給源（不図示）からの水が流れる導管を含む加温部２１と、蒸発部２２とを有する。圧縮部１２は、作動流体を単段又は複数段に圧縮する構造を有する。圧縮の段数は、蒸気生成システムＳ７の仕様に応じて設定され、１、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。圧縮部１２は、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機のうち、作動流体の圧縮に適するものが適用される。圧縮機には動力が供給される。圧縮部１２の圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムＳ７の仕様に応じて設定される。   As shown in FIG. 13, the steam generation system S7 has a form in which the steam generation unit (supply path 20) of the steam generation system S3 of FIG. 8 is simplified. That is, in the steam generation system S7, the tank 47, the circulation pipes 48A to 48D, the compressor 30 and the like in the system S3 of FIG. 8 are omitted. In the present embodiment, the heat radiating part of the heat pump 10 includes a first heat radiating part 13A and a second heat radiating part 13B. The supply path 20 includes a heating unit 21 including a conduit that is thermally connected to the second heat radiation unit 13B of the heat pump 10 and through which water from a supply source (not shown) flows, and an evaporation unit 22. The compressing unit 12 has a structure for compressing the working fluid into a single stage or a plurality of stages. The number of compression stages is set according to the specification of the steam generation system S7, and is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. Among the various compressors such as an axial flow compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, and a rotary compressor, a compressor suitable for compressing a working fluid is applied. Power is supplied to the compressor. The compression ratio (pressure ratio) of the compression unit 12 is set according to the specification of the steam generation system S7.

本実施形態において、蒸発部２２は、ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａに熱的に接続される蒸発管５１Ｘを有する。本実施形態において、蒸発管５１Ｘと第１放熱部１３Ａとを含んで熱交換器４１Ｘが構成される。すなわち、熱交換器４１Ｘにおいて、ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａと蒸発部２２の蒸発管５１Ｘとが熱的に接続される。第１放熱部１３Ａを流れる作動流体からの熱が蒸発管５１Ｘを流れる水に伝わる。熱交換器４１Ｘは、低温の流体（蒸発管５１Ｘ内の水）と高温の流体（ヒートポンプ１０内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。あるいは、熱交換器４１Ｘは、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。熱交換器４１Ｘの熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａの導管と、蒸発管５１Ｘとは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ａの導管を、蒸発管５１Ｘの外周面や内部に配設することができる。   In the present embodiment, the evaporation unit 22 includes an evaporation tube 51X that is thermally connected to the first heat radiation unit 13A of the heat pump 10. In the present embodiment, a heat exchanger 41X is configured including the evaporation pipe 51X and the first heat radiation part 13A. That is, in the heat exchanger 41X, the first heat radiating part 13A of the heat pump 10 and the evaporation pipe 51X of the evaporation part 22 are thermally connected. Heat from the working fluid flowing through the first heat radiating portion 13A is transferred to the water flowing through the evaporation pipe 51X. The heat exchanger 41X can have a countercurrent heat exchange system in which a low-temperature fluid (water in the evaporation pipe 51X) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 10) flow in opposition. Alternatively, the heat exchanger 41X may have a parallel flow type heat exchange system in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. As the heat exchange structure of the heat exchanger 41X, various known ones can be adopted. The conduit of the first heat radiation part 13A of the heat pump 10 and the evaporation pipe 51X are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the conduit of the heat radiating portion 13A of the heat pump 10 can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the evaporation tube 51X.

本実施形態において、加温部２１において、供給経路２０内の水がヒートポンプ１０の第２放熱部１３Ｂからの伝達熱によって沸点近くまで温度上昇する。その後、熱交換器４１Ｘにおいて、第１放熱部１３Ａからの伝達熱によってその水が相変化して蒸発する。つまり、水の顕熱加熱が主に加温部２１（熱交換器４１）において行われ、水の潜熱加熱が主に熱交換器４１Ｘにおいて行われる。熱交換器４１が顕熱交換に適した形態であり、熱交換器４１Ｘが潜熱交換に適した形態であるといった、装置構成の最適化が図られ、これに応じて、好ましい加熱プロセスを経て蒸気が生成される。   In the present embodiment, in the heating unit 21, the temperature of the water in the supply path 20 rises to near the boiling point due to the heat transferred from the second heat radiating unit 13 </ b> B of the heat pump 10. Thereafter, in the heat exchanger 41X, the water undergoes phase change and evaporates due to the heat transferred from the first heat radiating portion 13A. That is, sensible heat heating of water is mainly performed in the heating unit 21 (heat exchanger 41), and latent heat heating of water is mainly performed in the heat exchanger 41X. The apparatus configuration is optimized such that the heat exchanger 41 is in a form suitable for sensible heat exchange, and the heat exchanger 41X is in a form suitable for latent heat exchange. Is generated.

本実施形態によれば、ヒートポンプ１０は、蓄熱ユニット２００及び／又は熱交換ユニット２１０において冷熱供給装置９０からの熱を汲み上げる。本実施形態において、上記各実施形態と同様に、温排熱量、蒸気需要量、及び蓄熱ユニット２００の蓄熱量の各状態等に基づいて、蒸気生成システムＳ７の運転状態が変化する。したがって、蒸気生成システムＳ７は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   According to the present embodiment, the heat pump 10 pumps up heat from the cold energy supply device 90 in the heat storage unit 200 and / or the heat exchange unit 210. In the present embodiment, as in the above embodiments, the operation state of the steam generation system S <b> 7 changes based on each state of the heat exhaust heat amount, the steam demand amount, the heat storage amount of the heat storage unit 200, and the like. Therefore, in the steam generation system S7, improvement in thermal efficiency and controllability is achieved by appropriately using direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member in heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10. The

次に、本発明の第８実施形態について図面を参照して説明する。   Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１４は、第３実施形態の別の変形例である、第８実施形態にかかる蒸気生成システムＳ８を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 14 is a schematic diagram showing a steam generation system S8 according to the eighth embodiment, which is another modification of the third embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図１４に示すように、蒸気生成システムＳ８は、第３実施形態と異なり、供給経路２０における水を貯溜するタンクが、複数の蒸発管５１Ａ〜５１Ｄに対応する複数の個別タンク４７Ａ〜４７Ｄを有する。ヒートポンプ１０の構成は、第３実施形態のそれと同様である。   As shown in FIG. 14, in the steam generation system S8, unlike the third embodiment, the tank for storing water in the supply path 20 has a plurality of individual tanks 47A to 47D corresponding to the plurality of evaporation pipes 51A to 51D. . The configuration of the heat pump 10 is the same as that of the third embodiment.

供給経路２０は、加温部２１と、蒸発部２２と、蒸発部２２と圧縮機３０とを流体的に接続するダクト２３とを有する。蒸発部２２は、必要に応じて脱気槽４９と、少なくとも液状の被加熱媒体（水）を貯溜するタンク（第１タンク４７Ａ、第２タンク４７Ｂ、第３タンク４７Ｃ、第４タンク４７Ｄ）と、各タンク４７Ａ〜４７Ｄに流体的に接続された循環導管（第１循環導管４８Ａ、第２循環導管４８Ｂ、第３循環導管４８Ｃ、第４循環導管４８Ｄ）とを有する。脱気槽４９とタンク（４７Ａ〜４７Ｄ）との間には、必要に応じて流体駆動部４９Ｃが配置される。各タンク４７Ａ〜４７Ｄには、加温部２１（脱気槽４９）からの水の供給口と、蒸気の排出口とが設けられる。タンク４７Ａ〜４７Ｄは、必要に応じて、液面を計測するレベルセンサ５０Ａ〜５０Ｄと、気液分離器（不図示）とを有する。   The supply path 20 includes a heating unit 21, an evaporation unit 22, and a duct 23 that fluidly connects the evaporation unit 22 and the compressor 30. The evaporation unit 22 includes a deaeration tank 49 and tanks (first tank 47A, second tank 47B, third tank 47C, fourth tank 47D) for storing at least a liquid medium to be heated (water) as necessary. And a circulation conduit (first circulation conduit 48A, second circulation conduit 48B, third circulation conduit 48C, fourth circulation conduit 48D) fluidly connected to each of the tanks 47A to 47D. A fluid drive unit 49C is disposed between the deaeration tank 49 and the tanks (47A to 47D) as necessary. Each of the tanks 47A to 47D is provided with a water supply port from the heating unit 21 (deaeration tank 49) and a steam discharge port. The tanks 47A to 47D include level sensors 50A to 50D that measure the liquid level and a gas-liquid separator (not shown) as necessary.

本実施形態において、第１タンク４７Ａに対して、蒸発管５１Ａを有する第１循環導管４８Ａが流体的に接続されている。すなわち、第１循環導管４８Ａの各入口端と各出口端とが第１タンク４７Ａに流体的に接続される。同様に、第２タンク４７Ｂに対して蒸発管５１Ｂを有する第２循環導管４８Ｂが流体的に接続されている。第３タンク４７Ｃに蒸発管５１Ｃを有する第３循環導管４８Ｃが流体的に接続され、第４タンク４７Ｄに蒸発管５１Ｄを有する第４循環導管４８Ｄが流体的に接続されている。蒸発管５１Ａは、ヒートポンプ１０の第１放熱部１３Ａに熱的に接続される。同様に、蒸発管５１Ｂ、５１Ｃ、及び５１Ｄはそれぞれ、ヒートポンプ１０の第２放熱部１３Ｂ、第３放熱部１３Ｃ、及び第４放熱部１３Ｄに熱的に接続される。タンク及び循環導管（蒸発管）の数は、蒸気生成システムＳ８の仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。本実施形態において、タンク４７Ａ〜４７Ｄと蒸発管５１Ａ〜５１Ｄの各ペアが、供給経路２０に対して並列に配置される。   In the present embodiment, a first circulation conduit 48A having an evaporation pipe 51A is fluidly connected to the first tank 47A. That is, each inlet end and each outlet end of the first circulation conduit 48A are fluidly connected to the first tank 47A. Similarly, a second circulation conduit 48B having an evaporation pipe 51B is fluidly connected to the second tank 47B. A third circulation conduit 48C having an evaporation pipe 51C is fluidly connected to the third tank 47C, and a fourth circulation conduit 48D having an evaporation pipe 51D is fluidly connected to the fourth tank 47D. The evaporation pipe 51 </ b> A is thermally connected to the first heat radiating part 13 </ b> A of the heat pump 10. Similarly, the evaporation tubes 51B, 51C, and 51D are thermally connected to the second heat radiating portion 13B, the third heat radiating portion 13C, and the fourth heat radiating portion 13D of the heat pump 10, respectively. The number of tanks and circulation pipes (evaporation pipes) is set according to the specification of the steam generation system S8, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. In the present embodiment, each pair of the tanks 47 </ b> A to 47 </ b> D and the evaporation pipes 51 </ b> A to 51 </ b> D is arranged in parallel with the supply path 20.

蒸発管５１Ａと第１放熱部１３Ａとを含んで第２熱交換器４２が構成される。同様に、蒸発管５１Ｂと第２放熱部１３Ｂとを含んで第３熱交換器４３が構成される。蒸発管５１Ｃと第３放熱部１３Ｃとを含んで第４熱交換器４４が構成され、蒸発管５１Ｄと第４放熱部１３Ｄとを含んで第５熱交換器４５が構成される。第２〜第５熱交換器４２〜４５は、低温の流体（蒸発管５１Ａ〜５１Ｄ内の水）と高温の流体（ヒートポンプ１０内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。あるいは、第２〜第５熱交換器４２〜４５は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。第２〜第５熱交換器４２〜４５の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。ヒートポンプ１０の各放熱部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの導管と、蒸発管５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄとは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、ヒートポンプ１０の各放熱部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの導管を、蒸発管５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄの外周面や内部に配設することができる。   A second heat exchanger 42 is configured including the evaporation pipe 51A and the first heat radiation part 13A. Similarly, the 3rd heat exchanger 43 is comprised including the evaporation pipe | tube 51B and the 2nd thermal radiation part 13B. A fourth heat exchanger 44 is configured including the evaporation pipe 51C and the third heat radiating portion 13C, and a fifth heat exchanger 45 is configured including the evaporation pipe 51D and the fourth heat radiating portion 13D. The second to fifth heat exchangers 42 to 45 are counter-current heat exchanges in which a low-temperature fluid (water in the evaporation pipes 51A to 51D) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 10) face each other. You can have a scheme. Alternatively, the second to fifth heat exchangers 42 to 45 may have a parallel flow type heat exchange system in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. Various known heat exchange structures for the second to fifth heat exchangers 42 to 45 can be employed. The conduits of the heat radiation portions 13A, 13B, 13C, and 13D of the heat pump 10 and the evaporation tubes 51A, 51B, 51C, and 51D are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the conduits of the heat radiating portions 13A, 13B, 13C, and 13D of the heat pump 10 can be disposed on the outer peripheral surface and inside of the evaporation tubes 51A, 51B, 51C, and 51D.

蒸発部２２において、加温部２１で温度上昇した水が分岐して各タンク４７Ａ〜４７Ｄに供給され、各タンク４７Ａ〜４７Ｄ及び各循環導管４８Ａ〜４８Ｄ内に水が貯溜される。供給経路２０は、各タンク４７Ａ〜４７Ｄへの水の供給量を制御するバルブ８０Ａ〜８０Ｄを有する。各タンク４７Ａ〜４７Ｄ内の液面が所定範囲内になるように、バルブ８０Ａ〜８０Ｄを介して各タンク４７Ａ〜４７Ｄへの水の供給量が制御される。例えば、レベルセンサ５０Ａ〜５０Ｄの計測結果に基づいて、各タンク４７Ａ〜４７Ｄへの水の供給量が制御される。ヒートポンプ１０の第１〜第４放熱部１３Ａ〜１３Ｄからの熱伝達によって蒸発管５１Ａ〜５１Ｄ内の水が加熱され、その水の少なくとも一部が蒸発する。各タンク４７Ａ〜４７Ｄは、ダクト２３を介して圧縮機３０に流体的に接続されている。タンク４７Ａ〜４７Ｄの内部空間は、各タンク４７Ａ〜４７Ｄの排出口及びダクト２３を介して圧縮機３０によって吸引される。   In the evaporation section 22, the water whose temperature has been raised in the heating section 21 is branched and supplied to the tanks 47A to 47D, and water is stored in the tanks 47A to 47D and the circulation conduits 48A to 48D. The supply path 20 includes valves 80A to 80D that control the amount of water supplied to the tanks 47A to 47D. The amount of water supplied to each of the tanks 47A to 47D is controlled via the valves 80A to 80D so that the liquid levels in the tanks 47A to 47D are within a predetermined range. For example, the amount of water supplied to each of the tanks 47A to 47D is controlled based on the measurement results of the level sensors 50A to 50D. The water in the evaporation pipes 51A to 51D is heated by heat transfer from the first to fourth heat radiation portions 13A to 13D of the heat pump 10, and at least a part of the water is evaporated. Each tank 47 </ b> A to 47 </ b> D is fluidly connected to the compressor 30 via the duct 23. The internal spaces of the tanks 47 </ b> A to 47 </ b> D are sucked by the compressor 30 through the discharge ports and the ducts 23 of the tanks 47 </ b> A to 47 </ b> D.

圧縮機３０（または供給経路２０）には、蒸気に対して水を供給するノズル３５が、必要に応じて配設される。ノズル３５の配設位置は、例えば、圧縮機３０の入口及び／又は出口である。圧縮機３０が多段式である場合には、ノズル３５を圧縮機３０の段間に配設することもできる。ノズル３５と少なくとも１つのタンク４７Ａ〜４７Ｄの液相位置とが導管３６を介して流体的に接続された導管を構成することができる。この導管構成では、比較的高温である少なくとも１つのタンク４７Ａ〜４７Ｄ内の液体がノズル３５への供給に有効利用される。ノズル３５からの液体の排出（スプレイ）には、ポンプ３７などの動力源を用いてもよく、導管３６の入口と出口との圧力差を利用してもよい。   In the compressor 30 (or the supply path 20), a nozzle 35 that supplies water to the steam is disposed as necessary. The arrangement position of the nozzle 35 is, for example, an inlet and / or an outlet of the compressor 30. In the case where the compressor 30 is a multistage type, the nozzle 35 may be disposed between the stages of the compressor 30. A conduit in which the nozzle 35 and the liquid phase position of at least one of the tanks 47 </ b> A to 47 </ b> D are fluidly connected via the conduit 36 can be formed. In this conduit configuration, the liquid in at least one of the tanks 47 </ b> A to 47 </ b> D having a relatively high temperature is effectively used for supplying the nozzle 35. For discharging (spraying) the liquid from the nozzle 35, a power source such as a pump 37 may be used, or a pressure difference between the inlet and the outlet of the conduit 36 may be used.

本実施形態においても、第３実施形態と同様に、供給経路２０内の水が、ヒートポンプ１０（放熱部１３Ａ〜１３Ｅ）からの熱伝達によって比較的低圧力かつ低温度の蒸気となり、圧縮機３０による圧縮で比較的高圧力かつ高温度の蒸気となる。また、蒸気生成システムＳ８は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。蒸気生成システムＳ８からの蒸気は、外部の所定施設、例えば製造プラント、調理施設、空調設備、発電プラントなどに供給される。本実施形態では、複数の個別タンク４７Ａ〜４７Ｄを有することにより、蒸気需要の変動に対する柔軟性が高い。   Also in the present embodiment, as in the third embodiment, the water in the supply path 20 becomes steam having a relatively low pressure and low temperature due to heat transfer from the heat pump 10 (heat radiation units 13A to 13E), and the compressor 30 It becomes a steam of relatively high pressure and high temperature by compression by. Further, in the steam generation system S8, improvement in thermal efficiency and controllability is achieved by appropriately using direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member in heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10. The The steam from the steam generation system S8 is supplied to a predetermined external facility, such as a manufacturing plant, a cooking facility, an air conditioning facility, a power plant, and the like. In this embodiment, by having a plurality of individual tanks 47A to 47D, flexibility with respect to fluctuations in steam demand is high.

次に、本発明の第９実施形態について図面を参照して説明する。
図１５は、第９実施形態にかかる蒸気生成システムＳ９を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。 Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 15 is a schematic diagram showing a steam generation system S9 according to the ninth embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図１５に示すように、蒸気生成システムＳ９は、上記実施形態と異なり、供給経路２０における水を貯溜するタンクが、内部圧力が個別に設定される複数の個別タンク４７Ａ及び４７Ｂを有する。蒸気生成システムＳ９は、作動媒体（第１媒体）が流れるヒートポンプ１０と、被加熱媒体（第２媒体）の供給経路２０と、圧縮機３０，３１とを備える。   As shown in FIG. 15, in the steam generation system S9, unlike the above embodiment, the tank for storing water in the supply path 20 has a plurality of individual tanks 47A and 47B in which the internal pressure is individually set. The steam generation system S9 includes a heat pump 10 through which a working medium (first medium) flows, a supply path 20 for a medium to be heated (second medium), and compressors 30 and 31.

本実施形態において、ヒートポンプ１０は、吸熱部１１、圧縮部１２、放熱部１３Ａ〜１３Ｄ、及び膨張部１４を有し、これらは導管を介して接続されている。   In the present embodiment, the heat pump 10 includes a heat absorption part 11, a compression part 12, heat radiation parts 13A to 13D, and an expansion part 14, which are connected via a conduit.

本実施形態において、圧縮部１２は、作動媒体を単段で圧縮する構造を有する。後述する他の実施形態において、圧縮部１２は、作動媒体を複数段で圧縮する構造を有することができる。圧縮部１２は、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機のうち、作動媒体の圧縮に適する圧縮機を有する。圧縮機には動力が供給される。圧縮部１２の圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムＳ９の仕様に応じて設定される。   In the present embodiment, the compression unit 12 has a structure that compresses the working medium in a single stage. In other embodiments described below, the compression unit 12 may have a structure that compresses the working medium in a plurality of stages. The compression unit 12 includes a compressor suitable for compressing a working medium among various compressors such as an axial flow compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, and a rotary compressor. Power is supplied to the compressor. The compression ratio (pressure ratio) of the compression unit 12 is set according to the specification of the steam generation system S9.

放熱部１３Ａ〜１３Ｄは、圧縮部１２で圧縮された作動媒体が流れる導管を有し、主経路１５内を流れる作動媒体の熱をサイクル外の熱源に与える。本実施形態において、作動媒体の流れ方向に沿って、４つの放熱部１３Ａ〜１３Ｄが直列に配置されている。作動媒体の流れ方向に沿って、放熱部１３Ａ、放熱部１３Ｂ、放熱部１３Ｃ、及び放熱部１３Ｄがその順に並んでいる。放熱部の数は、蒸気生成システムＳ９の仕様に応じて設定され、３、４、５、６、７、８、９、１０、あるいは１１以上である。   The heat radiating units 13A to 13D have a conduit through which the working medium compressed by the compressing unit 12 flows, and gives heat of the working medium flowing in the main path 15 to a heat source outside the cycle. In the present embodiment, four heat radiating portions 13A to 13D are arranged in series along the flow direction of the working medium. A heat radiating portion 13A, a heat radiating portion 13B, a heat radiating portion 13C, and a heat radiating portion 13D are arranged in that order along the flow direction of the working medium. The number of heat radiation units is set according to the specification of the steam generation system S9, and is 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or 11 or more.

本実施形態において、供給経路２０は、第１及び第２加温部２１Ａ，２１Ｂと、第１及び第２蒸発部２２Ａ，２２Ｂと、蒸発部２２Ａ，２２Ｂと圧縮機３０，３１とを流体的に接続するダクト２３Ａ，２３Ｂとを有する。本実施形態において、供給経路２０は、分岐部２４Ａと、分岐部２４Ａからの水を第１蒸発部２２Ａに導く分岐経路２５Ａと、分岐部２４Ａからの水を第２蒸発部２２Ｂに導く分岐経路２５Ｂとを有する。   In the present embodiment, the supply path 20 fluidly connects the first and second heating units 21A and 21B, the first and second evaporation units 22A and 22B, the evaporation units 22A and 22B, and the compressors 30 and 31. Ducts 23A and 23B connected to the. In the present embodiment, the supply path 20 includes a branch section 24A, a branch path 25A that guides water from the branch section 24A to the first evaporator 22A, and a branch path that guides water from the branch section 24A to the second evaporator 22B. 25B.

第１加温部２１Ａは、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｄに隣接して配置されかつ供給源（不図示）からの水が流れる導管を含む。第１加温部２１Ａと放熱部１３Ｄとを含んで第１熱交換器４１が構成される。第１加温部２１Ａにおいて、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｄからの熱伝達によって、供給経路２０内の水が温度上昇する。   21 A of 1st heating parts are arrange | positioned adjacent to the thermal radiation part 13D of the heat pump 10, and contain the conduit | pipe through which the water from a supply source (not shown) flows. The 1st heat exchanger 41 is comprised including 21 A of 1st heating parts, and the thermal radiation part 13D. In the first heating unit 21A, the temperature of the water in the supply path 20 rises due to heat transfer from the heat radiating unit 13D of the heat pump 10.

第２加温部２１Ｂは、分岐経路２５Ｂに配置される。第２加温部２１Ｂは、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｂに隣接して配置されかつ第１加温部２１Ａからの水が流れる導管を含む。第２加温部２１Ｂと放熱部１３Ｂとを含んで第２熱交換器４２が構成される。第２加温部２１Ｂにおいて、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｂからの熱伝達によって、分岐経路２５Ｂ内の水が温度上昇する。   The second heating unit 21B is disposed on the branch path 25B. The second heating unit 21B includes a conduit that is disposed adjacent to the heat radiating unit 13B of the heat pump 10 and through which water from the first heating unit 21A flows. The 2nd heat exchanger 42 is comprised including the 2nd heating part 21B and the thermal radiation part 13B. In the second heating unit 21B, the temperature of the water in the branch path 25B rises due to heat transfer from the heat radiating unit 13B of the heat pump 10.

第１及び第２熱交換器４１，４２は、低温の流体（供給経路２０内の水）と高温の流体（ヒートポンプ１０内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。第１及び第２熱交換器４１，４２は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。第１及び第２熱交換器４１，４２の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。例えば、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｄ又は放熱部１３Ｂの導管を、第１加温部２１Ａ又は第２加温部２１Ｂの導管の外周面及び／又は内部に配設することができる。   The first and second heat exchangers 41 and 42 employ a counter-current heat exchange method in which a low-temperature fluid (water in the supply path 20) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 10) face each other. Can have. The first and second heat exchangers 41 and 42 may have a parallel flow type heat exchange system in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. As the heat exchange structure of the first and second heat exchangers 41 and 42, various known ones can be adopted. For example, the heat dissipation part 13D or the heat dissipation part 13B conduit of the heat pump 10 can be disposed on the outer peripheral surface and / or the inside of the conduit of the first heating part 21A or the second heating part 21B.

本実施形態において、分岐経路２５Ｂにおける分岐部２４Ａと第２加温部２１Ｂとの間にポンプ２６が配置されている。ポンプ２６及び／又は不図示の流量制御装置（制御バルブ等）によって、分岐経路２５Ａ及び分岐経路２５Ｂを流れる単位時間あたりの水の量（蒸発部２２Ａ，２２Ｂに対する水の分配量）が制御される。ポンプ２６の配置位置は、分岐部２４Ａと第２加温部２１Ｂとの間に限定されない。   In this embodiment, the pump 26 is arrange | positioned between the branch part 24A and the 2nd heating part 21B in the branch path 25B. The amount of water per unit time flowing through the branch path 25A and the branch path 25B (the amount of water distributed to the evaporators 22A and 22B) is controlled by the pump 26 and / or a flow rate control device (not shown) (not shown). . The arrangement position of the pump 26 is not limited between the branch part 24A and the second heating part 21B.

第１蒸発部２２Ａは、少なくとも液状の被加熱媒体（水）を貯溜する第１タンク４７Ａと、第１タンク４７Ａに流体的に接続された第１循環導管４８Ａとを有する。すなわち、第１循環導管４８Ａの入口端と出口端とが第１タンク４７Ａに流体的に接続される。第１タンク４７Ａには、第１加温部２１Ａからの水の供給口と、蒸気の排出口とが設けられる。第１タンク４７Ａは、必要に応じて、液面を計測するレベルセンサ５０Ａと、気液分離器（不図示）とを有する。第１循環導管４８Ａは、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｃに隣接して配置される蒸発管５１Ａと、必要に応じてポンプ５２Ａとを有する。   The first evaporator 22A includes a first tank 47A for storing at least a liquid medium to be heated (water), and a first circulation conduit 48A fluidly connected to the first tank 47A. That is, the inlet end and the outlet end of the first circulation conduit 48A are fluidly connected to the first tank 47A. The first tank 47A is provided with a water supply port from the first heating unit 21A and a steam discharge port. The first tank 47A includes a level sensor 50A for measuring the liquid level and a gas-liquid separator (not shown) as necessary. 48 A of 1st circulation conduit | pipe has the evaporation pipe | tube 51A arrange | positioned adjacent to the thermal radiation part 13C of the heat pump 10, and the pump 52A as needed.

第２蒸発部２２Ｂは、第１蒸発部２２Ａと同様に、少なくとも液状の被加熱媒体（水）を貯溜する第２タンク４７Ｂと、第２タンク４７Ｂに流体的に接続された第２循環導管４８Ｂとを有する。すなわち、第２循環導管４８Ｂの入口端と出口端とが第２タンク４７Ｂに流体的に接続される。第２タンク４７Ｂには、第２加温部２１Ｂからの水の供給口と、蒸気の排出口とが設けられる。第２タンク４７Ｂは、必要に応じて、液面を計測するレベルセンサ５０Ｂと、気液分離器（不図示）とを有する。第２循環導管４８Ｂは、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ａに隣接して配置される蒸発管５１Ｂと、必要に応じてポンプ５２Ｂとを有する。   Similar to the first evaporator 22A, the second evaporator 22B includes a second tank 47B for storing at least a liquid medium to be heated (water), and a second circulation conduit 48B fluidly connected to the second tank 47B. And have. That is, the inlet end and the outlet end of the second circulation conduit 48B are fluidly connected to the second tank 47B. The second tank 47B is provided with a water supply port from the second heating unit 21B and a steam discharge port. The second tank 47B includes a level sensor 50B that measures the liquid level and a gas-liquid separator (not shown) as necessary. The second circulation conduit 48B includes an evaporation pipe 51B disposed adjacent to the heat dissipating part 13A of the heat pump 10 and, if necessary, a pump 52B.

本実施形態において、第１蒸発部２２Ａ（第１タンク４７Ａ、蒸発管５１Ａ）と第２蒸発部２２Ｂ（第２タンク４７Ｂ、蒸発管５１Ｂ）とが、供給経路２０に対して実質的に並列に配置される。なお、前述したように、ヒートポンプ１０における作動媒体の流れ方向に対して、第２蒸発部２２Ｂが上流位置、第１蒸発部２２Ａが下流位置である。被加熱媒体（水）の熱対流及び／又は差圧などを利用してポンプ５２Ａ，５２Ｂの少なくとも１つを省いてもよい。   In the present embodiment, the first evaporator 22A (first tank 47A, evaporation pipe 51A) and the second evaporator 22B (second tank 47B, evaporation pipe 51B) are substantially parallel to the supply path 20. Be placed. As described above, the second evaporator 22B is the upstream position and the first evaporator 22A is the downstream position with respect to the flow direction of the working medium in the heat pump 10. At least one of the pumps 52A and 52B may be omitted by using heat convection of the medium to be heated (water) and / or differential pressure.

蒸発管５１Ａと放熱部１３Ｃとを含んで第３熱交換器４３が構成される。同様に、蒸発管５１Ｂと放熱部１３Ａとを含んで第４熱交換器４４が構成される。第３及び第４熱交換器４３，４４は、低温の流体（蒸発管５１Ａ，５１Ｂ内の水）と高温の流体（ヒートポンプ１０内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。第３及び第４熱交換器４３，４４は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有してもよい。第３及び第４熱交換器４３，４４の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。例えば、ヒートポンプ１０の各放熱部１３Ｃ，１３Ａの導管を、蒸発管５１Ａ，５１Ｂの外周面及び/又は内部に配設することができる。   A third heat exchanger 43 is configured including the evaporation pipe 51A and the heat radiating portion 13C. Similarly, the 4th heat exchanger 44 is comprised including the evaporation pipe | tube 51B and the thermal radiation part 13A. The third and fourth heat exchangers 43 and 44 are countercurrent heat exchanges in which a low-temperature fluid (water in the evaporation pipes 51A and 51B) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 10) flow opposite to each other. You can have a scheme. The third and fourth heat exchangers 43 and 44 may have a parallel flow type heat exchange method in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. Various known heat exchange structures can be employed for the third and fourth heat exchangers 43 and 44. For example, the conduits of the heat radiating portions 13C and 13A of the heat pump 10 can be disposed on the outer peripheral surface and / or the inside of the evaporation tubes 51A and 51B.

第１蒸発部２２Ａにおいて、第１加温部２１Ａで温度上昇した水が供給口を介して第１タンク４７Ａに供給され、第１タンク４７Ａ及び第１循環導管４８Ａ内に水が貯溜される。第１タンク４７Ａ内の液面が所定範囲内になるように、第１タンク４７Ａへの水の供給量が制御される。例えば、レベルセンサ５０Ａの計測結果に基づいて、第１タンク４７Ａへの水の供給量が制御される。ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｃからの熱伝達によって蒸発管５１Ａ内の水が加熱され、その水の少なくとも一部が蒸発する。第１タンク４７Ａは、ダクト２３Ａを介して圧縮機３０に流体的に接続されている。第１タンク４７Ａの内部空間は、第１タンク４７Ａの排出口及びダクト２３Ａを介して圧縮機３０によって吸引される。第１タンク４７Ａ内の蒸気は、ダクト２３Ａ内を圧縮機３０に向けて流れる。   In the first evaporation section 22A, the water whose temperature has increased in the first heating section 21A is supplied to the first tank 47A through the supply port, and water is stored in the first tank 47A and the first circulation conduit 48A. The amount of water supplied to the first tank 47A is controlled so that the liquid level in the first tank 47A is within a predetermined range. For example, the amount of water supplied to the first tank 47A is controlled based on the measurement result of the level sensor 50A. The water in the evaporation pipe 51A is heated by heat transfer from the heat radiating portion 13C of the heat pump 10, and at least a part of the water evaporates. The first tank 47A is fluidly connected to the compressor 30 via the duct 23A. The internal space of the first tank 47A is sucked by the compressor 30 through the discharge port of the first tank 47A and the duct 23A. The steam in the first tank 47A flows toward the compressor 30 in the duct 23A.

第２蒸発部２２Ｂにおいて、第１及び第２加温部２１Ａ，２１Ｂで温度上昇した水が供給口を介して第２タンク４７Ｂに供給され、第２タンク４７Ｂ及び第２循環導管４８Ｂ内に水が貯溜される。第２タンク４７Ｂ内の液面が所定範囲内になるように、第２タンク４７Ｂへの水の供給量が制御される。例えば、レベルセンサ５０Ｂの計測結果に基づいて、第２タンク４７Ｂへの水の供給量が制御される。   In the second evaporation section 22B, the water whose temperature has increased in the first and second heating sections 21A, 21B is supplied to the second tank 47B through the supply port, and water is supplied into the second tank 47B and the second circulation conduit 48B. Is stored. The amount of water supplied to the second tank 47B is controlled so that the liquid level in the second tank 47B is within a predetermined range. For example, the amount of water supplied to the second tank 47B is controlled based on the measurement result of the level sensor 50B.

本実施形態において、放熱部１３Ａと１３Ｃの間で、作動媒体の状態（圧力など）が異なる。各放熱部１３Ａ，１３Ｃに対応する蒸発管５１Ａ，５１Ｂを流れる水の単位時間あたりの流量が個々に制御されることにより、熱バランス制御の向上が図られる。   In this embodiment, the state (pressure etc.) of a working medium differs between the thermal radiation parts 13A and 13C. The heat balance control can be improved by individually controlling the flow rate per unit time of the water flowing through the evaporation pipes 51A and 51B corresponding to the heat radiation portions 13A and 13C.

ヒートポンプ１０の放熱部１３Ａからの熱伝達によって蒸発管５１Ｂ内の水が加熱され、その水の少なくとも一部が蒸発する。第２タンク４７Ｂは、ダクト２３Ｂを介して圧縮機３１に流体的に接続されている。第２タンク４７Ｂの内部空間は、第２タンク４７Ｂの排出口及びダクト２３Ｂを介して圧縮機３１によって吸引される。第２タンク４７Ｂ内の蒸気は、ダクト２３Ｂ内を圧縮機３１に向けて流れる。   The water in the evaporation pipe 51B is heated by heat transfer from the heat radiating part 13A of the heat pump 10, and at least a part of the water evaporates. The second tank 47B is fluidly connected to the compressor 31 via the duct 23B. The internal space of the second tank 47B is sucked by the compressor 31 via the discharge port of the second tank 47B and the duct 23B. The steam in the second tank 47B flows toward the compressor 31 in the duct 23B.

圧縮機３０は、供給経路２０の分岐経路２５Ａ上に配置され、その配置位置は第１タンク４７Ａに対して下流である。圧縮機３１は、供給経路２０の分岐経路２５Ｂ上に配置され、その配置位置は第２タンク４７Ｂに対して下流である。圧縮機３０，３１としては、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機が適用され、蒸気圧縮に適するものが用いられる。圧縮機３０は、第１タンク４７Ａからの蒸気を圧縮し、昇圧した蒸気を下流に流す。圧縮機３１は、第２タンク４７Ｂからの蒸気を圧縮し、昇圧した蒸気を下流に流す。   The compressor 30 is disposed on the branch path 25A of the supply path 20, and the position of the compressor 30 is downstream of the first tank 47A. The compressor 31 is disposed on the branch path 25B of the supply path 20, and the position of the compressor 31 is downstream of the second tank 47B. As the compressors 30 and 31, various compressors such as an axial compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, and a rotary compressor are applied, and those suitable for vapor compression are used. The compressor 30 compresses the steam from the first tank 47A and flows the boosted steam downstream. The compressor 31 compresses the steam from the second tank 47 </ b> B and flows the boosted steam downstream.

圧縮機３０（または分岐経路２５Ａ）には、蒸気に対して水を供給するノズル３５Ａが、必要に応じて配設される。同様に、圧縮機３１（または分岐経路２５Ｂ）には、ノズル３５Ｂが必要に応じて配設される。ノズル３５Ａ，３５Ｂの配設位置は、例えば、圧縮機３０，３１の入口及び／又は出口である。圧縮機３０，３１が多段式である場合には、ノズル３５Ａ，３５Ｂを各圧縮機３０，３１の段間に配設することもできる。ノズル３５Ａと第１タンク４７Ａの液相位置とが導管３６Ａを介して流体的に接続された導管構成を採用することができる。この導管構成では、比較的高温である第１タンク４７Ａ内の液体がノズル３５Ａへの供給に有効利用される。同様に、ノズル３５Ｂと第２タンク４７Ｂの液相位置とが導管３６Ｂを介して流体的に接続された導管構成を採用することができる。ノズル３５Ａ，３６Ｂからの液体の排出（スプレイ）には、ポンプ３７Ａ，３７Ｂなどの動力源を用いてもよく、導管３６Ａ，３６Ｂの入口と出口との圧力差を利用してもよい。   In the compressor 30 (or the branch path 25A), a nozzle 35A that supplies water to the steam is disposed as necessary. Similarly, a nozzle 35B is disposed in the compressor 31 (or the branch path 25B) as necessary. The arrangement positions of the nozzles 35A and 35B are, for example, the inlets and / or outlets of the compressors 30 and 31. When the compressors 30 and 31 are multistage, the nozzles 35A and 35B can be disposed between the stages of the compressors 30 and 31. A conduit configuration in which the nozzle 35A and the liquid phase position of the first tank 47A are fluidly connected via a conduit 36A can be employed. In this conduit configuration, the liquid in the first tank 47A having a relatively high temperature is effectively used for supplying the nozzle 35A. Similarly, a conduit configuration in which the nozzle 35B and the liquid phase position of the second tank 47B are fluidly connected via the conduit 36B can be employed. For discharging (spraying) the liquid from the nozzles 35A and 36B, a power source such as pumps 37A and 37B may be used, or a pressure difference between the inlets and outlets of the conduits 36A and 36B may be used.

圧縮機３０による吸引作用により、供給経路２０におけるヒートポンプ１０による加熱部位での内部空間、すなわち第１タンク４７Ａの内部空間が減圧される。第１タンク４７Ａの内部圧力が大気圧（１atm＝約０．１ＭＰａ）に比べて低い負圧（陰圧）となるように、供給経路２０（分岐経路２５Ａ）上の制御弁（流量制御弁など。不図示）、圧縮機３０等が制御される。この制御は、例えば、第１タンク４７Ａの内部圧力を計測するセンサ（不図示）の計測結果に基づいて行われる。   Due to the suction action by the compressor 30, the internal space at the heating portion of the supply path 20 by the heat pump 10, that is, the internal space of the first tank 47 </ b> A is decompressed. A control valve (such as a flow control valve) on the supply path 20 (branch path 25A) so that the internal pressure of the first tank 47A is a negative pressure (negative pressure) that is lower than the atmospheric pressure (1 atm = about 0.1 MPa). (Not shown), the compressor 30 and the like are controlled. This control is performed based on a measurement result of a sensor (not shown) that measures the internal pressure of the first tank 47A, for example.

第１タンク４７Ａ及びヒートポンプ１０は、第１タンク４７Ａの内部空間が負圧状態において、水が蒸発するように設計（容量設計、能力設計など）されている。第１タンク４７Ａ内の水の温度は標準沸点よりも低い。ヒートポンプ１０の成績係数は、被加熱媒体（水）の入力温度と出力温度との差に応じて変化し、その温度差が過度に大きいと成績係数（ＣＯＰ）が低下する場合がある。第１タンク４７Ａの内部空間が負圧状態であるという条件により、加熱温度領域（入出力温度差）を比較的狭く設定し、高いＣＯＰでのヒートポンプ１０の使用が可能である。例えば、第１加温部２１Ａへの水の入口温度は約２０℃であり、第１加温部２１Ａからの水の出口温度（第１蒸発部２２Ａへの水の入口温度）は約９０℃である。また、例えば、第１蒸発部２２Ａからの水（蒸気）の出口温度は約９０℃である。   The first tank 47A and the heat pump 10 are designed (capacity design, capacity design, etc.) so that water evaporates when the internal space of the first tank 47A is in a negative pressure state. The temperature of the water in the first tank 47A is lower than the standard boiling point. The coefficient of performance of the heat pump 10 changes according to the difference between the input temperature and the output temperature of the medium to be heated (water), and if the temperature difference is excessively large, the coefficient of performance (COP) may decrease. Under the condition that the internal space of the first tank 47A is in a negative pressure state, the heating temperature region (input / output temperature difference) is set to be relatively narrow, and the heat pump 10 can be used at a high COP. For example, the water inlet temperature to the first heating unit 21A is about 20 ° C., and the water outlet temperature from the first heating unit 21A (water inlet temperature to the first evaporation unit 22A) is about 90 ° C. It is. Further, for example, the outlet temperature of water (steam) from the first evaporator 22A is about 90 ° C.

第２タンク４７Ｂの内部圧力は、第２蒸発部２２Ｂへの水の入力温度に応じて設定される。本実施形態において、第１タンク４７Ａに比べて、第２タンク４７Ｂへの水の入口温度が高い。第１及び第２加温部２１Ａ，２１Ｂで加熱された水の温度（第２加温部２１Ｂからの水の出口温度、第２蒸発部２２Ｂへの水の入口温度）は例えば約１２０℃である。第１タンク４７Ａに比べて、第２タンク４７Ｂの内部圧力が高く設定される。供給経路２０（分岐経路２５Ｂ）上の制御弁（流量制御弁など。不図示）、ポンプ２６、圧縮機３１等の制御によって、第２タンク４７Ｂの内部圧力が設定される。この制御は、例えば、第２タンク４７Ｂの内部圧力を計測するセンサ（不図示）の計測結果に基づいて行われる。上記した各部位での入口及び出口温度は一例である。供給源の水の温度、気温、蒸気の要求仕様などの条件に応じて、各部位における水の入口及び出口温度が変化する。   The internal pressure of the second tank 47B is set according to the input temperature of water to the second evaporator 22B. In the present embodiment, the inlet temperature of water to the second tank 47B is higher than that of the first tank 47A. The temperature of the water heated by the first and second heating units 21A and 21B (the water outlet temperature from the second heating unit 21B, the water inlet temperature to the second evaporation unit 22B) is about 120 ° C., for example. is there. The internal pressure of the second tank 47B is set higher than that of the first tank 47A. The internal pressure of the second tank 47B is set by control of a control valve (a flow rate control valve, etc., not shown), a pump 26, a compressor 31 and the like on the supply path 20 (branch path 25B). This control is performed based on the measurement result of a sensor (not shown) that measures the internal pressure of the second tank 47B, for example. The inlet and outlet temperatures at each of the above sites are examples. The inlet and outlet temperatures of the water at each site vary depending on conditions such as the temperature of the source water, air temperature, and required steam specifications.

本実施形態においては、供給経路２０内の水が、ヒートポンプ１０からの熱伝達によって蒸気になる。まず、第１熱交換器４１（第１加温部２１Ａ）において、供給経路２０内の水がヒートポンプ１０の放熱部１３Ｄからの熱伝達によって温度上昇する。第１加温部２１Ａからの水の流れは、分岐部２４Ａを介して、分岐経路２５Ａと分岐経路２５Ｂとに分かれる。分岐経路２５Ａを流れる水は、第１蒸発部２２Ａ（第１タンク４７Ａ）に向かう。第１タンク４７Ａにおいて、水は沸点（第１沸点）に近い温度を有する。第３熱交換器４３において、放熱部１３Ｃからの熱伝達によって蒸発管５１Ａ内の水が相変化して蒸発する。   In the present embodiment, the water in the supply path 20 becomes steam by heat transfer from the heat pump 10. First, in the first heat exchanger 41 (first heating unit 21A), the temperature of the water in the supply path 20 rises due to heat transfer from the heat radiating unit 13D of the heat pump 10. The flow of water from the first heating unit 21A is divided into a branch path 25A and a branch path 25B through the branch part 24A. The water flowing through the branch path 25A is directed to the first evaporator 22A (first tank 47A). In the first tank 47A, water has a temperature close to the boiling point (first boiling point). In the third heat exchanger 43, water in the evaporation pipe 51A undergoes phase change and evaporates due to heat transfer from the heat radiating portion 13C.

分岐経路２５Ｂを流れる水は、第２熱交換器４２（第２加温部２１Ｂ）に向かう。第２熱交換器４２（第２加温部２１Ｂ）において、分岐経路２５Ｂ内の水がヒートポンプ１０の放熱部１３Ｂからの熱伝達によってさらに温度上昇する。第２タンク４７Ｂの内部圧力は第１タンク４７Ａに比べて高い。第２タンク４７Ｂにおいて、水は沸点（第２沸点）に近い温度を有する。第２タンク４７Ｂ内の水の温度は、第１タンク４７Ａ内の水に比べて高い。第４熱交換器４４において、放熱部１３Ａからの熱伝達によって蒸発管５１Ａ内の水が相変化して蒸発する。   The water flowing through the branch path 25B goes to the second heat exchanger 42 (second heating unit 21B). In the second heat exchanger 42 (second heating unit 21 </ b> B), the temperature of the water in the branch path 25 </ b> B further increases due to heat transfer from the heat radiating unit 13 </ b> B of the heat pump 10. The internal pressure of the second tank 47B is higher than that of the first tank 47A. In the second tank 47B, the water has a temperature close to the boiling point (second boiling point). The temperature of the water in the second tank 47B is higher than that of the water in the first tank 47A. In the fourth heat exchanger 44, the water in the evaporation pipe 51A undergoes a phase change and evaporates due to heat transfer from the heat radiating portion 13A.

本実施形態において、第１及び第２熱交換器４１，４２（第１及び第２加温部２１Ａ，２１Ｂ）において水が主に顕熱加熱され、第３及び第４熱交換器４３，４４（第１及び第２蒸発管５１Ａ，５１Ｂ）において水が主に潜熱加熱される。第１及び第２熱交換器４１，４２が顕熱交換に適した形態であり、第３及び第４熱交換器４３，４４が潜熱交換に適した形態であるといった、装置構成の最適化が図られることにより、好ましい加熱プロセスを経て蒸気が発生する。   In the present embodiment, water is mainly sensible heat heated in the first and second heat exchangers 41 and 42 (first and second heating units 21A and 21B), and the third and fourth heat exchangers 43 and 44. In the (first and second evaporation pipes 51A and 51B), water is mainly subjected to latent heat heating. The first and second heat exchangers 41 and 42 are suitable for sensible heat exchange, and the third and fourth heat exchangers 43 and 44 are suitable for latent heat exchange. As illustrated, steam is generated through a preferred heating process.

また、蒸気生成システムＳ９は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   Further, in the steam generation system S9, improvement in thermal efficiency and controllability is achieved by appropriately using direct heat transfer and heat transfer via the heat storage member in heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10. The

本実施形態において、供給経路２０内の水が、ヒートポンプ１０（放熱部１３Ａ〜１３Ｄ）からの熱伝達によって比較的低圧力かつ低温度の蒸気となり、圧縮機３０，３１による圧縮で比較的高圧力かつ高温度の蒸気となる。すなわち、ヒートポンプ１０で加熱された水が、圧縮機３０，３１による圧縮によってさらに加熱され、これにより、例えば約１００℃以上の高温蒸気が発生する。   In the present embodiment, the water in the supply path 20 becomes steam having a relatively low pressure and low temperature by heat transfer from the heat pump 10 (heat dissipating units 13A to 13D), and relatively high pressure by compression by the compressors 30 and 31. And it becomes high temperature steam. That is, the water heated by the heat pump 10 is further heated by compression by the compressors 30 and 31, thereby generating high-temperature steam of, for example, about 100 ° C. or more.

図１６は、蒸気生成システムＳ９におけるヒートポンプ１０の作動媒体の状態変化の一例を示す Ｔ-ｓ 線図である。図１７は、第９実施形態における水とヒートポンプの作動媒体との温度変化の一例を模式的に示している。   FIG. 16 is a Ts diagram showing an example of a state change of the working medium of the heat pump 10 in the steam generation system S9. FIG. 17 schematically shows an example of a temperature change between water and the working medium of the heat pump in the ninth embodiment.

図１７に示すように、第１加温部２１Ａ（図１５参照）において、作動媒体との熱交換により、供給源からの水の温度が第１沸点近くに上昇する（図１７の矢印ｍ１）。第１蒸発部２２Ａにおいて、作動媒体との熱交換により、第１沸点近くの温度で、水が液体から蒸気に相変化する（矢印ｍ２）。第２加温部２１Ｂにおいて、作動媒体との熱交換により、水の温度が第２沸点近くに上昇する（矢印ｍ３）。第２蒸発部２２Ｂにおいて、作動媒体との熱交換により、第２沸点近くの温度で、水が液体から蒸気に相変化する（矢印ｍ４）。   As shown in FIG. 17, in the first heating unit 21A (see FIG. 15), the temperature of water from the supply source rises near the first boiling point due to heat exchange with the working medium (arrow m1 in FIG. 17). . In the first evaporation section 22A, the phase of water changes from liquid to vapor at a temperature near the first boiling point due to heat exchange with the working medium (arrow m2). In the second heating unit 21B, the temperature of water rises near the second boiling point due to heat exchange with the working medium (arrow m3). In the second evaporation part 22B, the phase of water changes from liquid to vapor at a temperature close to the second boiling point due to heat exchange with the working medium (arrow m4).

また、図１７に示すように、水との熱交換により、圧縮部１２（図１５参照）からの作動媒体（蒸気）の温度が降下する（矢印ｎ１）。その作動媒体（蒸気）は、水との熱交換により、液体に相変化する（矢印ｎ２）。さらに、水との熱交換により、作動媒体（液体）の温度が降下する（矢印ｎ３）。   Moreover, as shown in FIG. 17, the temperature of the working medium (steam) from the compression part 12 (refer FIG. 15) falls by the heat exchange with water (arrow n1). The working medium (steam) changes phase to a liquid by heat exchange with water (arrow n2). Furthermore, the temperature of the working medium (liquid) decreases due to heat exchange with water (arrow n3).

このように、異なる環境に設定された２つの蒸発部を用いて蒸気を発生させることにより、熱交換時の作動媒体と水との温度差を抑制し、熱交換効率を高めることができる。図１７において、水の温度を示す線と、作動媒体の温度を示す線とで囲まれた領域の面積が小さいほど、熱交換効率が高いと考えることができる。   In this way, by generating steam using the two evaporators set in different environments, the temperature difference between the working medium and water during heat exchange can be suppressed, and the heat exchange efficiency can be increased. In FIG. 17, it can be considered that the smaller the area of the region surrounded by the line indicating the temperature of water and the line indicating the temperature of the working medium, the higher the heat exchange efficiency.

図１８は、第９実施形態の変形例である第１０実施形態にかかる蒸気生成システムＳ１０を示す概略図である。以下の説明では、蒸気生成システムＳ１０について、図１５に示す蒸気生成システムＳ９と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 18 is a schematic diagram showing a steam generation system S10 according to the tenth embodiment, which is a modification of the ninth embodiment. In the following description, with respect to the steam generation system S10, the same elements as those in the steam generation system S9 shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図１８に示すように、蒸気生成システムＳ１０は、３つの蒸発部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと、３つの圧縮機３０，３１，３２とを有する。供給経路２０は、第１、第２、及び第３加温部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、第１、第２、及び第３蒸発部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと、蒸発部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと圧縮機３０，３１，３２とを流体的に接続するダクト２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃとを有する。本実施形態において、供給経路２０は、分岐部２４Ａ，２４Ｂと、分岐経路２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄとを有する。供給経路２０において、第２加温部２１Ｂと第２タンク４７Ｂとの間に、分岐部２４Ｂが位置する。分岐経路２５Ｃは、分岐部２４Ｂからの水を第２蒸発部２２Ｂに導く。分岐経路２５Ｄは、分岐部２４Ｂからの水を第３蒸発部２２Ｃに導く。   As shown in FIG. 18, the steam generation system S10 includes three evaporators 22A, 22B, and 22C and three compressors 30, 31, and 32. The supply path 20 includes first, second, and third heating units 21A, 21B, and 21C, first, second, and third evaporation units 22A, 22B, and 22C, and evaporation units 22A, 22B, and 22C. It has ducts 23A, 23B, and 23C that fluidly connect the compressors 30, 31, and 32. In the present embodiment, the supply path 20 includes branch portions 24A and 24B and branch paths 25A, 25B, 25C, and 25D. In the supply path 20, the branching part 24B is located between the second heating part 21B and the second tank 47B. The branch path 25C guides water from the branch part 24B to the second evaporation part 22B. The branch path 25D guides water from the branch part 24B to the third evaporation part 22C.

本実施形態において、作動媒体の流れ方向に沿って、６つの放熱部１３Ａ〜１３Ｆが直列に配置されている。作動媒体の流れ方向に沿って、放熱部１３Ｅ、放熱部１３Ｆ、放熱部１３Ａ、放熱部１３Ｂ、放熱部１３Ｃ、及び放熱部１３Ｄがその順に並んでいる。   In the present embodiment, six heat radiating portions 13A to 13F are arranged in series along the flow direction of the working medium. A heat radiating portion 13E, a heat radiating portion 13F, a heat radiating portion 13A, a heat radiating portion 13B, a heat radiating portion 13C, and a heat radiating portion 13D are arranged in that order along the flow direction of the working medium.

第３加温部２１Ｃは、分岐経路２５Ｄに配置される。第３加温部２１Ｃは、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｆに隣接して配置されかつ第２加温部２１Ｂからの水が流れる導管を含む。第３加温部２１Ｃと放熱部１３Ｆとを含んで第５熱交換器４５が構成される。第３加温部２１Ｃにおいて、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｆからの熱伝達によって、分岐経路２５Ｄ内の水が温度上昇する。   The third heating unit 21C is disposed in the branch path 25D. 21 C of 3rd heating parts are arrange | positioned adjacent to the thermal radiation part 13F of the heat pump 10, and contain the conduit | pipe through which the water from the 2nd heating part 21B flows. A fifth heat exchanger 45 is configured including the third heating unit 21C and the heat dissipation unit 13F. In the third heating unit 21C, the temperature of the water in the branch path 25D rises due to heat transfer from the heat radiating unit 13F of the heat pump 10.

本実施形態において、分岐経路２５Ｄにおける分岐部２４Ｂと第３加温部２１Ｃとの間にポンプ２７が配置されている。ポンプ２７及び／又は不図示の流量制御装置（制御バルブ等）によって、分岐経路２５Ｃ及び分岐経路２５Ｄを流れる単位時間あたりの水の量（蒸発部２２Ｂ，２２Ｃに対する水の分配量）が制御される。ポンプ２７の配置位置は、分岐部２４Ｂと第３加温部２１Ｃとの間に限定されない。   In the present embodiment, the pump 27 is disposed between the branching part 24B and the third heating part 21C in the branching path 25D. The amount of water per unit time flowing through the branch path 25C and the branch path 25D (the amount of water distributed to the evaporators 22B and 22C) is controlled by the pump 27 and / or a flow control device (not shown) such as not shown. . The arrangement position of the pump 27 is not limited between the branch part 24B and the third heating part 21C.

第３蒸発部２２Ｃは、第１及び第２蒸発部２２Ａ，２２Ｂと同様に、少なくとも液状の被加熱媒体（水）を貯溜する第３タンク４７Ｃと、第３タンク４７Ｃに流体的に接続された第３循環導管４８Ｃとを有する。すなわち、第３循環導管４８Ｃの入口端と出口端とが第３タンク４７Ｃに流体的に接続される。第３タンク４７Ｃには、第３加温部２１Ｃからの水の供給口と、蒸気の排出口とが設けられる。第３タンク４７Ｃは、必要に応じて、液面を計測するレベルセンサ５０Ｃと、気液分離器（不図示）とを有する。第３循環導管４８Ｃは、ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｅに隣接して配置される蒸発管５１Ｃと、必要に応じてポンプ５２Ｃとを有する。   Similar to the first and second evaporators 22A and 22B, the third evaporator 22C is fluidly connected to the third tank 47C for storing at least a liquid heated medium (water) and the third tank 47C. And a third circulation conduit 48C. That is, the inlet end and the outlet end of the third circulation conduit 48C are fluidly connected to the third tank 47C. The third tank 47C is provided with a water supply port from the third heating unit 21C and a steam discharge port. The third tank 47C includes a level sensor 50C that measures the liquid level and a gas-liquid separator (not shown) as necessary. 48 C of 3rd circulation conduit | pipe has the evaporation pipe | tube 51C arrange | positioned adjacent to the thermal radiation part 13E of the heat pump 10, and the pump 52C as needed.

本実施形態において、第１蒸発部２２Ａ（第１タンク４７Ａ、蒸発管５１Ａ）と第２蒸発部２２Ｂ（第２タンク４７Ｂ、蒸発管５１Ｂ）と第３蒸発部２２Ｃ（第３タンク４７Ｃ、蒸発管５１Ｃ）とが、供給経路２０に対して実質的に並列に配置される。第１、第２、及び第３加温部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、供給経路２０に対して実質的に直列に配置される。なお、ヒートポンプ１０における作動媒体の流れ方向に対して、第３蒸発部２２Ｃが上流位置、第２蒸発部２２Ｂが中間位置、第１蒸発部２２Ａが下流位置である。被加熱媒体（水）の熱対流及び／又は差圧などを利用してポンプ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃの少なくとも１つを省いてもよい。蒸発管５１Ｃと放熱部１３Ｅとを含んで第６熱交換器４６が構成される。   In the present embodiment, the first evaporator 22A (first tank 47A, evaporation pipe 51A), the second evaporator 22B (second tank 47B, evaporation pipe 51B), and the third evaporator 22C (third tank 47C, evaporation pipe). 51C) is arranged substantially in parallel with the supply path 20. The first, second, and third heating units 21A, 21B, and 21C are arranged substantially in series with respect to the supply path 20. Note that the third evaporator 22C is an upstream position, the second evaporator 22B is an intermediate position, and the first evaporator 22A is a downstream position with respect to the flow direction of the working medium in the heat pump 10. At least one of the pumps 52A, 52B, and 52C may be omitted using heat convection of the medium to be heated (water) and / or differential pressure. A sixth heat exchanger 46 is configured including the evaporation pipe 51C and the heat radiating portion 13E.

第３蒸発部２２Ｃにおいて、第１、第２、及び第３加温部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃで温度上昇した水が供給口を介して第３タンク４７Ｃに供給され、第３タンク４７Ｃ及び第３循環導管４８Ｃ内に水が貯溜される。第３タンク４７Ｃ内の液面が所定範囲内になるように、第３タンク４７Ｃへの水の供給量が制御される。例えば、レベルセンサ５０Ｃの計測結果に基づいて、第３タンク４７Ｃへの水の供給量が制御される。ヒートポンプ１０の放熱部１３Ｅからの熱伝達によって蒸発管５１Ｃ内の水が加熱され、その水の少なくとも一部が蒸発する。第３タンク４７Ｃは、ダクト２３Ｃを介して圧縮機３２に流体的に接続されている。第３タンク４７Ｃの内部空間は、第３タンク４７Ｃの排出口及びダクト２３Ｃを介して圧縮機３２によって吸引される。第３タンク４７Ｃ内の蒸気は、ダクト２３Ｃ内を圧縮機３２に向けて流れる。   In the third evaporator 22C, the water whose temperature has increased in the first, second, and third heating units 21A, 21B, and 21C is supplied to the third tank 47C through the supply port, and the third tank 47C and the third tank Water is stored in the circulation conduit 48C. The amount of water supplied to the third tank 47C is controlled so that the liquid level in the third tank 47C is within a predetermined range. For example, the amount of water supplied to the third tank 47C is controlled based on the measurement result of the level sensor 50C. The water in the evaporation pipe 51C is heated by heat transfer from the heat radiating portion 13E of the heat pump 10, and at least a part of the water evaporates. The third tank 47C is fluidly connected to the compressor 32 via the duct 23C. The internal space of the third tank 47C is sucked by the compressor 32 through the discharge port of the third tank 47C and the duct 23C. The steam in the third tank 47C flows toward the compressor 32 in the duct 23C.

圧縮機３２は、供給経路２０の分岐経路２５Ｄ上に配置され、その配置位置は第３タンク４７Ｃに対して下流である。圧縮機３２は、第３タンク４７Ｃからの蒸気を圧縮し、昇圧した蒸気を下流に流す。   The compressor 32 is disposed on the branch path 25D of the supply path 20, and the position of the compressor 32 is downstream of the third tank 47C. The compressor 32 compresses the steam from the third tank 47C, and flows the boosted steam downstream.

第３タンク４７Ｃの内部圧力は、第３蒸発部２２Ｃへの水の入力温度に応じて設定される。本実施形態において、第１及び第２タンク４７Ａ，４７Ｂに比べて、第３タンク４７Ｃへの水の入口温度が高い。第１、第２、及び第３加温部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃで加熱された水の温度（第３加温部２１Ｃからの水の出口温度、第３蒸発部２２Ｃへの水の入口温度）は例えば約１５０℃である。第１及び第２タンク４７Ａ，４７Ｂに比べて、第３タンク４７Ｃの内部圧力が高く設定される。供給経路２０（分岐経路２５Ｄ）上の制御弁（流量制御弁など。不図示）、ポンプ２７、圧縮機３２等の制御によって、第３タンク４７Ｃの内部圧力が設定される。この制御は、例えば、第３タンク４７Ｃの内部圧力を計測するセンサ（不図示）の計測結果に基づいて行われる   The internal pressure of the third tank 47C is set according to the input temperature of water to the third evaporator 22C. In the present embodiment, the inlet temperature of water to the third tank 47C is higher than that of the first and second tanks 47A and 47B. Temperature of water heated by the first, second, and third heating units 21A, 21B, and 21C (water outlet temperature from the third heating unit 21C, water inlet temperature to the third evaporation unit 22C) Is about 150 ° C., for example. The internal pressure of the third tank 47C is set higher than that of the first and second tanks 47A and 47B. The internal pressure of the third tank 47C is set by control of a control valve (a flow rate control valve, etc., not shown), a pump 27, a compressor 32, and the like on the supply path 20 (branch path 25D). This control is performed based on a measurement result of a sensor (not shown) that measures the internal pressure of the third tank 47C, for example.

本実施形態において、分岐経路２５Ｄを流れる水は、第５熱交換器４５（第３加温部２１Ｃ）に向かう。第５熱交換器４５（第３加温部２１Ｃ）において、分岐経路２５Ｄ内の水がヒートポンプ１０の放熱部１３Ｆからの熱伝達によってさらに温度上昇する。第３タンク４７Ｃの内部圧力は第１及び第２タンク４７Ａ，４７Ｂに比べて高い。第３タンク４７Ｃにおいて、水は沸点（第３沸点）に近い温度を有する。第３タンク４７Ｃ内の水の温度は、第１及び第２タンク４７Ａ，４７Ｂ内の水に比べて高い。第６熱交換器４６において、放熱部１３Ｅからの熱伝達によって蒸発管５１Ｃ内の水が相変化して蒸発する。   In the present embodiment, the water flowing through the branch path 25D goes to the fifth heat exchanger 45 (third heating unit 21C). In the fifth heat exchanger 45 (third heating unit 21 </ b> C), the temperature of the water in the branch path 25 </ b> D further increases due to heat transfer from the heat radiating unit 13 </ b> F of the heat pump 10. The internal pressure of the third tank 47C is higher than that of the first and second tanks 47A and 47B. In the third tank 47C, the water has a temperature close to the boiling point (third boiling point). The temperature of the water in the third tank 47C is higher than the water in the first and second tanks 47A and 47B. In the sixth heat exchanger 46, the water in the evaporation pipe 51C undergoes phase change and evaporates due to heat transfer from the heat radiating portion 13E.

本実施形態においても、蒸気生成システムＳ１０は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   Also in the present embodiment, the steam generation system S10 uses the direct heat transfer and the heat transfer via the heat storage member in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10 to appropriately improve the thermal efficiency and controllability. Improvement is achieved.

本実施形態において、第１蒸発部２２Ａの第１タンク４７Ａでは比較的低い圧力下で飽和蒸気が発生し、第３蒸発部２２Ｃの第３タンク４７Ｃでは比較的高い圧力下で飽和蒸気が発生し、第２蒸発部２２Ｂの第２タンク４７Ｂでは中間の圧力下で飽和蒸気が発生する。第１、第２、及び第３蒸発部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各蒸気排出量（混合比）を制御することにより、出力蒸気の仕様を変化させることができる。   In the present embodiment, saturated steam is generated under a relatively low pressure in the first tank 47A of the first evaporator 22A, and saturated steam is generated under a relatively high pressure in the third tank 47C of the third evaporator 22C. In the second tank 47B of the second evaporator 22B, saturated steam is generated under an intermediate pressure. By controlling each steam discharge amount (mixing ratio) of the first, second, and third evaporators 22A, 22B, and 22C, it is possible to change the specifications of the output steam.

図１９は、第１０実施形態における水とヒートポンプの作動媒体との温度変化の一例を模式的に示す。   FIG. 19 schematically shows an example of a temperature change between water and the working medium of the heat pump in the tenth embodiment.

図１９に示すように、第１及び第２加温部２１Ａ，２１Ｂ（図１８参照）を介して上昇した水の温度が、第３加温部２１Ｃにおいて、作動媒体との熱交換により、第３沸点近くにさらに上昇する（図１９の矢印ｍ５）。第３蒸発部２２Ｃにおいて、作動媒体との熱交換により、第３沸点近くの温度で、水が液体から蒸気に相変化する（矢印ｍ６）。   As shown in FIG. 19, the temperature of the water that has risen through the first and second heating units 21A, 21B (see FIG. 18) is changed by the heat exchange with the working medium in the third heating unit 21C. It further rises to near 3 boiling points (arrow m5 in FIG. 19). In the third evaporation section 22C, the phase of water changes from liquid to vapor at a temperature near the third boiling point due to heat exchange with the working medium (arrow m6).

このように、異なる環境に設定された３つの蒸発部を用いて蒸気を発生させることにより、熱交換時の作動媒体と水との温度差を抑制し、熱交換効率を高めることができる。図１９において、水の温度を示す線と、作動媒体の温度を示す線とで囲まれた領域の面積が小さいほど、熱交換効率が高いと考えることができる。   Thus, by generating steam using the three evaporation parts set in different environments, the temperature difference between the working medium and water during heat exchange can be suppressed, and the heat exchange efficiency can be increased. In FIG. 19, it can be considered that the smaller the area of the region surrounded by the line indicating the temperature of the water and the line indicating the temperature of the working medium, the higher the heat exchange efficiency.

第９及び第１０実施形態において、蒸発部の数（タンク及び循環導管（蒸発管）の数）は、蒸気生成システムの仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。   In the ninth and tenth embodiments, the number of evaporation units (the number of tanks and circulation conduits (evaporation pipes)) is set according to the specifications of the steam generation system, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more.

図２０は、図１５の蒸気生成システムＳ９の別の変形例である第１１実施形態にかかる蒸気生成システムＳ１１を示す概略図である。以下の説明では、蒸気生成システムＳ１１について、図１５に示す蒸気生成システムＳ９と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 20 is a schematic diagram showing a steam generation system S11 according to the eleventh embodiment, which is another modification of the steam generation system S9 of FIG. In the following description, for the steam generation system S11, the same elements as those in the steam generation system S9 shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

蒸気生成システムＳ１１において、図２０に示すように、圧縮部１２が作動媒体を複数段（本例では２段）で圧縮する構造を有する。本実施形態において、圧縮部１２は、放熱部１３Ａの前に配置される第１圧縮部１２Ａと、放熱部１３Ａの中段に配置される第２圧縮部１２Ｂとを有する。第２圧縮部１２Ｂに代えてあるいは加えて、放熱部１３Ｃの中段に圧縮部を設けることができる。圧縮の段数は、蒸気生成システムの仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。圧縮部１２は、各圧縮部１２Ａ，１２Ｂに対応する回転数が個々に制御される多軸圧縮構造を有することができる。あるいは、圧縮部１２は、同軸圧縮構造を有することができる。各圧縮部１２Ａ，１２Ｂの圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムの仕様に応じて設定される。   In the steam generation system S11, as shown in FIG. 20, the compression unit 12 has a structure that compresses the working medium in a plurality of stages (in this example, two stages). In the present embodiment, the compression unit 12 includes a first compression unit 12A disposed in front of the heat dissipation unit 13A and a second compression unit 12B disposed in the middle stage of the heat dissipation unit 13A. Instead of or in addition to the second compression part 12B, a compression part can be provided in the middle stage of the heat radiation part 13C. The number of compression stages is set according to the specifications of the steam generation system, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. The compression unit 12 can have a multiaxial compression structure in which the rotation speeds corresponding to the compression units 12A and 12B are individually controlled. Alternatively, the compression unit 12 can have a coaxial compression structure. The compression ratio (pressure ratio) of each compression unit 12A, 12B is set according to the specifications of the steam generation system.

本実施形態において、圧縮部１２が多段式である点から、エネルギー効率の向上が図られる。すなわち、多段式の圧縮部１２の段間の熱が奪われることによって、作動媒体の圧縮過程における作動媒体の温度上昇が抑制され、その結果、圧縮部１２の圧縮効率の向上及び圧縮機の動力の低減化が図られる。また、本実施形態において、多段式の圧縮部１２に対する作動媒体の入力温度が再生器１８によって高められている点も、圧縮部１２の動力低減に有利である。   In the present embodiment, energy efficiency is improved because the compression unit 12 is a multistage type. That is, the heat between the stages of the multistage compression unit 12 is deprived, thereby suppressing the temperature increase of the working medium during the compression process of the working medium. As a result, the compression efficiency of the compression unit 12 is improved and the compressor power is increased. Can be reduced. In the present embodiment, the point that the input temperature of the working medium to the multistage compression unit 12 is increased by the regenerator 18 is also advantageous in reducing the power of the compression unit 12.

本実施形態においても、蒸気生成システムＳ１１は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   Also in the present embodiment, the steam generation system S11 uses the direct heat transfer and the heat transfer via the heat storage member in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10, so that the heat efficiency and the controllability can be improved. Improvement is achieved.

図２１は、図１８の蒸気生成システムＳ１０の変形例である第１２実施形態を示す概略図である。以下の説明では、蒸気生成システムＳ１２について、図１８に示す蒸気生成システムＳ１０と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 21 is a schematic view showing a twelfth embodiment which is a modification of the steam generation system S10 of FIG. In the following description, for the steam generation system S12, the same elements as those in the steam generation system S10 shown in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

蒸気生成システムＳ１２において、図２１に示すように、圧縮部１２が作動媒体を複数段（本例では２段）で圧縮する構造を有する。本実施形態において、圧縮部１２は、放熱部１３Ｅの前に配置される第１圧縮部１２Ａと、放熱部１３Ｅの中段に配置される第２圧縮部１２Ｂとを有する。第２圧縮部１２Ｂに代えてあるいは加えて、放熱部１３Ａの中段及び／又は放熱部Ｃの中段に圧縮部を設けることができる。   In the steam generation system S12, as shown in FIG. 21, the compression unit 12 has a structure for compressing the working medium in a plurality of stages (in this example, two stages). In this embodiment, the compression part 12 has 12 A of 1st compression parts arrange | positioned before the thermal radiation part 13E, and 2nd compression part 12B arrange | positioned in the middle stage of the thermal radiation part 13E. Instead of or in addition to the second compression part 12B, a compression part can be provided in the middle stage of the heat radiation part 13A and / or the middle stage of the heat radiation part C.

本実施形態においても、蒸気生成システムＳ１２は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   Also in the present embodiment, the steam generation system S12 uses the direct heat transfer and the heat transfer via the heat storage member in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10 to appropriately improve the thermal efficiency and controllability. Improvement is achieved.

図２２は、図１５の蒸気生成システムＳ９の別の変形例である第１３実施形態にかかる蒸気生成システムＳ１３を示す概略図である。以下の説明では、蒸気生成システムＳ１３について、図１５に示す蒸気生成システムＳ９と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 22 is a schematic diagram showing a steam generation system S13 according to a thirteenth embodiment which is another modification of the steam generation system S9 of FIG. In the following description, for the steam generation system S13, elements similar to those in the steam generation system S9 shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

蒸気生成システムＳ１３において、図２２に示すように、圧縮部１２が作動媒体を複数段（本例では２段）で圧縮する構造を有する。本実施形態において、圧縮部１２は、放熱部１３Ａの前に配置される第１圧縮部１２Ａと、放熱部１３Ｂと放熱部１３Ｃとの間に配置される第２圧縮部１２Ｃとを有する。第２圧縮部１２Ｃに加えて、放熱部１３Ａ及び／又は放熱部１３Ｃの中段に圧縮部を設けることもできる。圧縮の段数は、蒸気生成システムの仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。圧縮部１２は、各圧縮部１２Ａ，１２Ｃに対応する回転数が個々に制御される多軸圧縮構造を有することができる。あるいは、圧縮部１２は、同軸圧縮構造を有することができる。各圧縮部１２Ａ，１２Ｃの圧縮比（圧力比）は、蒸気生成システムの仕様に応じて設定される。   In the steam generation system S13, as shown in FIG. 22, the compression unit 12 has a structure for compressing the working medium in a plurality of stages (in this example, two stages). In this embodiment, the compression part 12 has 12 A of 1st compression parts arrange | positioned before 13 A of thermal radiation parts, and the 2nd compression part 12C arrange | positioned between the thermal radiation part 13B and the thermal radiation part 13C. In addition to the second compression unit 12C, a compression unit may be provided in the middle stage of the heat dissipation unit 13A and / or the heat dissipation unit 13C. The number of compression stages is set according to the specifications of the steam generation system, and is 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. The compression unit 12 can have a multiaxial compression structure in which the rotation speeds corresponding to the compression units 12A and 12C are individually controlled. Alternatively, the compression unit 12 can have a coaxial compression structure. The compression ratio (pressure ratio) of each compression unit 12A, 12C is set according to the specifications of the steam generation system.

本実施形態においても、蒸気生成システムＳ１３は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   Also in the present embodiment, the steam generation system S13 uses the direct heat transfer and the heat transfer via the heat storage member in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10 as appropriate, thereby improving the thermal efficiency and controllability. Improvement is achieved.

図２３は、図１８の蒸気生成システムＳ１０の別の変形例である第１４実施形態にかかる蒸気生成システムＳ１４を示す概略図である。以下の説明では、蒸気生成システムＳ１４について、図１８に示す蒸気生成システムＳ１０と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 23 is a schematic diagram showing a steam generation system S14 according to a fourteenth embodiment which is another modified example of the steam generation system S10 of FIG. In the following description, for the steam generation system S14, elements similar to those in the steam generation system S10 shown in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

蒸気生成システムＳ１４において、図２３に示すように、圧縮部１２が作動媒体を複数段（本例では２段）で圧縮する構造を有する。本実施形態において、圧縮部１２は、放熱部１３Ｅの前に配置される第１圧縮部１２Ａと、放熱部１３Ｆと放熱部１３Ａとの間に配置される第２圧縮部１２Ｃとを有する。第２圧縮部１２Ｃに代えてあるいは加えて、放熱部１３Ｂと放熱部１３Ｃとの間に圧縮部を設けることができる。また、第２圧縮部１２Ｃに加えて、放熱部１３Ｅ、放熱部１３Ａ、及び／又は放熱部１３Ｃの中段に圧縮部を設けることもできる。   In the steam generation system S14, as shown in FIG. 23, the compression unit 12 has a structure for compressing the working medium in a plurality of stages (in this example, two stages). In the present embodiment, the compression unit 12 includes a first compression unit 12A disposed in front of the heat dissipation unit 13E, and a second compression unit 12C disposed between the heat dissipation unit 13F and the heat dissipation unit 13A. Instead of or in addition to the second compression part 12C, a compression part can be provided between the heat radiation part 13B and the heat radiation part 13C. In addition to the second compression unit 12C, a compression unit may be provided in the middle stage of the heat dissipation unit 13E, the heat dissipation unit 13A, and / or the heat dissipation unit 13C.

本実施形態においても、蒸気生成システムＳ１４は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   Also in the present embodiment, the steam generation system S14 uses the direct heat transfer and the heat transfer via the heat storage member in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10 so as to improve the thermal efficiency and controllability. Improvement is achieved.

図２４は、図２３の蒸気生成システムＳ１４の別の変形例である第１２実施形態にかかる蒸気生成システムＳ１５を示す概略図である。以下の説明では、蒸気生成システムＳ１５について、図２３に示す蒸気生成システムＳ１４と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 24 is a schematic diagram showing a steam generation system S15 according to the twelfth embodiment, which is another modified example of the steam generation system S14 of FIG. In the following description, in the steam generation system S15, the same reference numerals are given to the same elements as those in the steam generation system S14 shown in FIG. 23, and the description thereof is omitted or simplified.

蒸気生成システムＳ１４において、図２４に示すように、供給経路２０に対して、第２加温部２１Ｂと第３加温部２１Ｃとが実質的に並列に配置される。なお、ヒートポンプ１０における作動媒体の流れ方向に対して、第３加温部２１Ｃが上流位置、第２加温部２１Ｂが下流位置である。   In the steam generation system S14, as shown in FIG. 24, the second heating unit 21B and the third heating unit 21C are arranged substantially in parallel with the supply path 20. Note that the third heating unit 21C is an upstream position and the second heating unit 21B is a downstream position with respect to the flow direction of the working medium in the heat pump 10.

本実施形態において、供給経路２０は、分岐部２４Ａ，２４Ｃと、分岐経路２５Ａ，２５Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈとを有する。供給経路２０において、分岐部２４Ａから、分岐経路２５Ａと分岐経路２５Ｆとが分かれている。分岐経路２５Ａは、前述したように、分岐部２４Ａからの水を第１蒸発部２２Ａに導く。分岐部２４Ａからの分岐経路２５Ｆに分岐部２４Ｃが位置する。分岐部２４Ｃから、分岐経路２５Ｇと分岐経路２５Ｈとが分かれている。分岐経路２５Ｇは、分岐部２４Ｃからの水を第２加温部２１Ｂに導く。分岐経路２５Ｈは、分岐部２４Ｂからの水を第３加温部２１Ｃに導く。   In the present embodiment, the supply path 20 includes branch portions 24A and 24C and branch paths 25A, 25F, 25G, and 25H. In the supply path 20, a branch path 25A and a branch path 25F are separated from the branch section 24A. As described above, the branch path 25A guides the water from the branch part 24A to the first evaporation part 22A. The branch part 24C is located on the branch path 25F from the branch part 24A. A branch path 25G and a branch path 25H are separated from the branch section 24C. The branch path 25G guides water from the branch part 24C to the second warming part 21B. The branch path 25H guides water from the branch part 24B to the third heating part 21C.

本実施形態において、分岐経路２５Ｆにポンプ２８が配置されている。ポンプ２８及び／又は不図示の流量制御装置（制御バルブ等）によって、分岐経路２５Ａ，２５Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈを流れる単位時間あたりの水の量（蒸発部２２Ａ，２２Ｂ，２３Ｃに対する水の分配量）が制御される。ポンプ２８の配置位置は、分岐経路２５Ｆ上に限定されない。他の実施形態において、分岐経路２５Ｇ及び／又は２５Ｈ上に、ポンプを配置することができる。   In the present embodiment, the pump 28 is disposed in the branch path 25F. The amount of water per unit time flowing through the branch paths 25A, 25F, 25G, and 25H (the amount of water distributed to the evaporators 22A, 22B, and 23C) by the pump 28 and / or a flow rate controller (not shown) (not shown). Is controlled. The arrangement position of the pump 28 is not limited to the branch path 25F. In other embodiments, a pump can be placed on the branch path 25G and / or 25H.

第２蒸発部２２Ｂにおいて、第１及び第２加温部２１Ａ，２１Ｂで温度上昇した水が供給口を介して第２タンク４７Ｂに供給される。同様に、第３蒸発部２２Ｃにおいて、第１及び第３加温部２１Ａ，２１Ｃで温度上昇した水が供給口を介して第３タンク４７Ｃに供給される。   In the second evaporation part 22B, the water whose temperature has increased in the first and second heating parts 21A, 21B is supplied to the second tank 47B via the supply port. Similarly, in the third evaporation section 22C, the water whose temperature has increased in the first and third heating sections 21A, 21C is supplied to the third tank 47C via the supply port.

本実施形態において、ヒートポンプ１０の圧縮部１２が多段式であるから、放熱部１３Ｂから第２加温部２１Ｂに伝達される熱は、放熱部１３Ｅから第３加温部２１Ｃに伝達される熱と同程度にすることができる。第２及び第３加温部２１Ｂ，２１Ｃが実質的に並列に配置されるから、第２蒸発部２２Ｂへの水の入口温度（第２加温部２１Ｂからの水の出口温度）は、第１及び第３加温部２１Ａ，２１Ｃで加熱された水の温度（第３加温部２１Ｃからの水の出口温度、第３蒸発部２２Ｃへの水の入口温度）と同程度にすることができる。   In this embodiment, since the compression part 12 of the heat pump 10 is a multistage type, the heat transferred from the heat radiating part 13B to the second heating part 21B is the heat transferred from the heat radiating part 13E to the third heating part 21C. Can be as high as Since the second and third heating units 21B and 21C are arranged substantially in parallel, the water inlet temperature to the second evaporation unit 22B (the water outlet temperature from the second heating unit 21B) is The temperature of the water heated by the first and third heating units 21A and 21C (the outlet temperature of the water from the third heating unit 21C, the inlet temperature of the water to the third evaporation unit 22C) should be approximately the same. it can.

第２及び第３タンク４７Ｂ，４７Ｃの内部圧力は、第２及び第３蒸発部２２Ｂ，２２Ｃへの水の入力温度に応じて設定される。本実施形態において、第１タンク４７Ａに比べて、第２及び第３タンク４７Ｂ，４７Ｃへの水の入口温度が高い。第１タンク４７Ａに比べて、第２及び第３タンク４７Ｂ，４７Ｃの内部圧力が高く設定される。供給経路２０（分岐経路２５Ｈ，２５Ｇ）上の制御弁（流量制御弁など。不図示）、ポンプ２８、圧縮機３１，３２等の制御によって、第２及び第３タンク４７Ｂ，４７Ｃの内部圧力が設定される。この制御は、例えば、第２及び第３タンク４７Ｂ，４７Ｃの内部圧力を計測するセンサ（不図示）の計測結果に基づいて行われる。   The internal pressures of the second and third tanks 47B and 47C are set according to the input temperature of water to the second and third evaporators 22B and 22C. In this embodiment, the inlet temperature of water to the second and third tanks 47B and 47C is higher than that of the first tank 47A. Compared to the first tank 47A, the internal pressures of the second and third tanks 47B and 47C are set higher. The internal pressures of the second and third tanks 47B and 47C are controlled by the control of the control valve (flow rate control valve and the like), the pump 28, the compressors 31 and 32, etc. on the supply path 20 (the branch paths 25H and 25G). Is set. This control is performed based on, for example, a measurement result of a sensor (not shown) that measures the internal pressures of the second and third tanks 47B and 47C.

本実施形態において、第１蒸発部２２Ａの第１タンク４７Ａでは比較的低い圧力下で飽和蒸気が発生し、第２及び第３蒸発部２２Ｂ，２２Ｃの第２及び第３タンク４７Ｂ，４７Ｃでは比較的高い圧力下で飽和蒸気が発生する。第１、第２、及び第３蒸発部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各蒸気排出量（混合比）を制御することにより、出力蒸気の仕様を変化させることができる。本実施形態において、同程度の内部圧力に設定可能な複数の蒸発タンク（第２及び第３タンク４７Ｂ，４７Ｃ）が設けられているから、その圧力に応じた条件に対応する蒸気を比較的多く発生させることができる。   In the present embodiment, saturated steam is generated at a relatively low pressure in the first tank 47A of the first evaporator 22A, and comparison is made in the second and third tanks 47B and 47C of the second and third evaporators 22B and 22C. Saturated steam is generated under moderately high pressure. By controlling each steam discharge amount (mixing ratio) of the first, second, and third evaporators 22A, 22B, and 22C, it is possible to change the specifications of the output steam. In this embodiment, since a plurality of evaporation tanks (second and third tanks 47B and 47C) that can be set to the same internal pressure are provided, a relatively large amount of steam corresponding to the conditions corresponding to the pressure is provided. Can be generated.

本実施形態においても、蒸気生成システムＳ１５は、冷熱供給装置９０とヒートポンプ１０との熱交換において、直接的な熱伝達と蓄熱部材を介した熱伝達とを適宜使うことにより、熱効率及び制御性の向上が達成される。   Also in the present embodiment, the steam generation system S15 uses the direct heat transfer and the heat transfer via the heat storage member in the heat exchange between the cold heat supply device 90 and the heat pump 10 as appropriate, thereby improving the thermal efficiency and controllability. Improvement is achieved.

上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。   The numerical value used in the above description is an example, and the present invention is not limited to this.

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. The numerical value used in the above description is an example, and the present invention is not limited to this. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited by the above description, but only by the appended claims.

第１実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 1st Embodiment. 蒸気生成システムの運転方法の表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface of the operating method of a steam generation system. 蒸気生成システムによる水の状態変化の一例を示す Ｔ-ｓ 線図である。It is a Ts diagram which shows an example of the state change of the water by a steam production | generation system. ヒートポンプの圧縮部が多段である例を示す図である。It is a figure which shows the example whose compression part of a heat pump is multistage. ヒートポンプの圧縮部が多段である別の例を示す図である。It is a figure which shows another example in which the compression part of a heat pump is multistage. 蒸発管における水の流量を制御する構成の一例を示す。An example of the structure which controls the flow volume of the water in an evaporation pipe is shown. 第２実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 2nd Embodiment. 第３実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 3rd Embodiment. 蒸気生成システムの運転方法の表を示す図である。It is a figure which shows the table | surface of the operating method of a steam generation system. 第４実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 4th Embodiment. 第５実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 5th Embodiment. 第６実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 6th Embodiment. 第７実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 7th Embodiment. 第８実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 8th Embodiment. 第７実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 7th Embodiment. ヒートポンプの作動媒体の状態変化の一例を示す Ｔ-ｓ 線図である。It is a Ts diagram which shows an example of the state change of the working medium of a heat pump. 第９実施形態における水とヒートポンプの作動媒体との温度変化の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the temperature change of the water and working medium of a heat pump in 9th Embodiment. 第１０実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 10th Embodiment. 第１０実施形態における水とヒートポンプの作動媒体との温度変化の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the temperature change of the water and working medium of a heat pump in 10th Embodiment. 第１１実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 11th Embodiment. 第１２実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 12th Embodiment. 第１３実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 13th Embodiment. 第１４実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 14th Embodiment. 第１５実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 15th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

Ｓ１〜Ｓ１５…蒸気生成システム、１０…ヒートポンプ（第１ユニット、第２ユニット）、１１…吸熱部、１２…圧縮部、１３Ａ〜１３Ｆ…放熱部、１４…膨張部、１５…主経路、１７…バイパス経路、１８…再生器、２０…供給経路（第２ユニット、蒸気生成部）、２１Ａ〜２１Ｃ…加温部、２２Ａ〜２２Ｃ…蒸発部、２３Ａ〜２３Ｃ…ダクト、２６〜２８…ポンプ、３０，３１，３２…圧縮機、３５Ａ〜３５Ｃ…ノズル、４２…熱交換器（熱交換ユニット）、４７，４７Ａ〜４７Ｃ…タンク、４８Ａ〜４８Ｃ…循環導管、５０Ａ〜５０Ｃ…レベルセンサ、５１Ａ…蒸発管（第１導管）、５１Ｂ…蒸発管（第２導管）、５１Ａ〜５１Ｄ…蒸発管（第５導管）、７０…制御装置、７１，７２…センサ、９０…冷熱供給装置（第１ユニット、第１装置）、９１Ａ…放熱管（第３導管）、９１Ｂ…放熱管（第４導管）、１００，２００…蓄熱ユニット、１０１，２０１…蓄熱部材、１５０，２５０…制御ユニット、１６０，１８１…熱交換部、１８０…導管、２１０…熱交換ユニット。   S1 to S15 ... Steam generation system, 10 ... Heat pump (first unit, second unit), 11 ... Heat absorption part, 12 ... Compression part, 13A-13F ... Heat radiation part, 14 ... Expansion part, 15 ... Main path, 17 ... Bypass path, 18 ... regenerator, 20 ... supply path (second unit, steam generation section), 21A-21C ... heating section, 22A-22C ... evaporation section, 23A-23C ... duct, 26-28 ... pump, 30 , 31, 32 ... compressor, 35A-35C ... nozzle, 42 ... heat exchanger (heat exchange unit), 47, 47A-47C ... tank, 48A-48C ... circulation conduit, 50A-50C ... level sensor, 51A ... evaporation Pipe (first conduit), 51B ... Evaporation tube (second conduit), 51A to 51D ... Evaporation tube (fifth conduit), 70 ... Control device, 71, 72 ... Sensor, 90 ... Cool heat supply device (first unit, First Apparatus), 91A ... radiator pipe (third conduit), 91B ... radiator pipe (fourth conduit), 100, 200 ... heat storage unit, 101, 201 ... heat storage member, 150, 250 ... control unit, 160, 181 ... heat exchange. Part, 180 ... conduit, 210 ... heat exchange unit.

Claims (4)

第１流体が流れる第１ユニットと、
第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、
前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、
前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、
前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、
前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、
前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、
前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、
前記制御装置は、前記温排熱及び前記蒸気需要が有り、前記蓄熱状態が満杯である場合、少なくとも前記ヒートポンプ及び前記熱交換ユニットを稼働させるとともに、前記温排熱の量に基づいて前記蓄熱ユニットを放熱状態及び停止状態のいずれかに制御する蒸気生成システム。 A first unit through which a first fluid flows;
A second unit through which the second fluid flows, and the second unit in which the second fluid evaporates;
A heat storage unit that at least temporarily stores heat from the first fluid, and a heat storage unit that transfers heat from the heat storage member to the second fluid;
A heat exchange unit that is provided separately from the heat storage unit and in which heat from the first fluid is transferred to the second fluid;
A control unit for controlling the flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit,
The first unit includes a heat pump through which the first fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit and the heat exchange unit;
The second unit includes a tank that stores the second fluid, a first conduit that is fluidly connected to the tank and in which the second fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit, and the tank. A second conduit fluidly connected and through which the second fluid flows and thermally connected to the heat pump at the heat exchange unit;
The control unit is configured to transfer heat from the heat pump to the heat storage unit based on at least one of an amount of heat exhaust heat supplied to the heat absorption unit of the heat pump, a steam demand, and a heat storage state in the heat storage unit. , the heat transfer from the heat storage unit to the second fluid, viewed contains a control device for controlling at least one of the heat transfer from the heat pump to the second fluid,
The control device operates the heat pump and the heat exchange unit at least when the heat exhaust heat and the steam demand are present and the heat storage state is full, and based on the amount of the heat exhaust heat, the heat storage unit A steam generation system that controls the heat dissipation state or the stopped state . 第１流体が流れる第１ユニットと、
第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、
前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、
前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、
前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、
前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、
前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、
前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、
前記制御装置は、前記温排熱及び前記蒸気需要が有り、前記蓄熱状態が不足である場合、少なくとも前記ヒートポンプ及び前記熱交換ユニットを稼働させるとともに、前記温排熱の量に基づいて前記蓄熱ユニットを放熱状態、蓄熱状態、及び停止状態のいずれかに制御する蒸気生成システム。 A first unit through which a first fluid flows;
A second unit through which the second fluid flows, and the second unit in which the second fluid evaporates;
A heat storage unit that at least temporarily stores heat from the first fluid, and a heat storage unit that transfers heat from the heat storage member to the second fluid;
A heat exchange unit that is provided separately from the heat storage unit and in which heat from the first fluid is transferred to the second fluid;
A control unit for controlling the flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit,
The first unit includes a heat pump through which the first fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit and the heat exchange unit;
The second unit includes a tank that stores the second fluid, a first conduit that is fluidly connected to the tank and in which the second fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit, and the tank. A second conduit fluidly connected and through which the second fluid flows and thermally connected to the heat pump at the heat exchange unit;
The control unit is configured to transfer heat from the heat pump to the heat storage unit based on at least one of an amount of heat exhaust heat supplied to the heat absorption unit of the heat pump, a steam demand, and a heat storage state in the heat storage unit. A control device for controlling at least one of heat transfer from the heat storage unit to the second fluid and heat transfer from the heat pump to the second fluid;
The control device operates the heat pump and the heat exchange unit at least when the heat exhaust heat and the steam demand are present and the heat storage state is insufficient, and the heat storage unit is based on the amount of the heat exhaust heat. A steam generation system that controls the heat release state, the heat storage state, and the stop state. 第１流体が流れる第１ユニットと、
第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、
前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、
前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、
前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、
前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、
前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、
前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、
前記制御装置は、前記温排熱が有り、前記蒸気需要が無く、前記蓄熱状態が不足である場合、前記ヒートポンプを稼働させる時間帯に基づいて前記蓄熱ユニットの稼働状態を制御する蒸気生成システム。 A first unit through which a first fluid flows;
A second unit through which the second fluid flows, and the second unit in which the second fluid evaporates;
A heat storage unit that at least temporarily stores heat from the first fluid, and a heat storage unit that transfers heat from the heat storage member to the second fluid;
A heat exchange unit that is provided separately from the heat storage unit and in which heat from the first fluid is transferred to the second fluid;
A control unit for controlling the flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit,
The first unit includes a heat pump through which the first fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit and the heat exchange unit;
The second unit includes a tank that stores the second fluid, a first conduit that is fluidly connected to the tank and in which the second fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit, and the tank. A second conduit fluidly connected and through which the second fluid flows and thermally connected to the heat pump at the heat exchange unit;
The control unit is configured to transfer heat from the heat pump to the heat storage unit based on at least one of an amount of heat exhaust heat supplied to the heat absorption unit of the heat pump, a steam demand, and a heat storage state in the heat storage unit. A control device for controlling at least one of heat transfer from the heat storage unit to the second fluid and heat transfer from the heat pump to the second fluid;
The said control apparatus is a steam production | generation system which controls the operating state of the said thermal storage unit based on the time slot | zone which operates the said heat pump, when there exists the said warm exhaust heat, there is no said steam demand, and the said thermal storage state is insufficient. 第１流体が流れる第１ユニットと、
第２流体が流れる第２ユニットであり、前記第２流体が蒸発する前記第２ユニットと、
前記第１流体からの熱を少なくとも一時的に蓄える蓄熱部材を有し、前記蓄熱部材からの熱が前記第２流体に伝わる蓄熱ユニットと、
前記蓄熱ユニットとは別に設けられ、前記第１流体からの熱が前記第２流体に伝わる熱交換ユニットと、
前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットの少なくとも一方における前記第１流体の流量を制御する制御ユニットと、を備え、
前記第１ユニットは、前記第１流体が流れかつ前記蓄熱ユニット及び前記熱交換ユニットに熱的に接続されるヒートポンプを有し、
前記第２ユニットは、前記第２流体を貯溜するタンクと、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記蓄熱ユニットに熱的に接続される第１導管と、前記タンクに流体的に接続されかつ前記第２流体が流れかつ前記熱交換ユニットで前記ヒートポンプに熱的に接続される第２導管とを有し、
前記制御ユニットは、前記ヒートポンプの吸熱部に供給される温排熱の量と、蒸気需要と、前記蓄熱ユニットにおける蓄熱状態の少なくとも１つに基づいて、前記ヒートポンプから前記蓄熱ユニットへの熱伝達と、前記蓄熱ユニットから前記第２流体への熱伝達と、前記ヒートポンプから前記第２流体への熱伝達との少なくとも１つを制御する制御装置を含み、
前記制御装置は、前記温排熱が無く、前記蒸気需要が有り、前記蓄熱状態が不足である場合、前記蓄熱ユニットの蓄熱量がある間のみ、当該蓄熱ユニットによる放熱が行われるように制御する蒸気生成システム。 A first unit through which a first fluid flows;
A second unit through which the second fluid flows, and the second unit in which the second fluid evaporates;
A heat storage unit that at least temporarily stores heat from the first fluid, and a heat storage unit that transfers heat from the heat storage member to the second fluid;
A heat exchange unit that is provided separately from the heat storage unit and in which heat from the first fluid is transferred to the second fluid;
A control unit for controlling the flow rate of the first fluid in at least one of the heat storage unit and the heat exchange unit,
The first unit includes a heat pump through which the first fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit and the heat exchange unit;
The second unit includes a tank that stores the second fluid, a first conduit that is fluidly connected to the tank and in which the second fluid flows and is thermally connected to the heat storage unit, and the tank. A second conduit fluidly connected and through which the second fluid flows and thermally connected to the heat pump at the heat exchange unit;
The control unit is configured to transfer heat from the heat pump to the heat storage unit based on at least one of an amount of heat exhaust heat supplied to the heat absorption unit of the heat pump, a steam demand, and a heat storage state in the heat storage unit. A control device for controlling at least one of heat transfer from the heat storage unit to the second fluid and heat transfer from the heat pump to the second fluid;
When there is no heat exhaust heat, there is the steam demand, and the heat storage state is insufficient, the control device controls the heat storage unit to dissipate heat only while there is a heat storage amount of the heat storage unit. Steam generation system.
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