JP6097806B1 - 熱交換器システム - Google Patents

Abstract

【課題】排出される還水の温度を下げることができる熱交換器システムを提供する【解決手段】熱交換器システム１は、蒸気Ｖと蒸気Ｖよりも温度が低い加熱対象流体ＨＲ１とで熱交換させる第１の熱交換器１０と、第１の熱交換器１０から放出された還水Ｄ１と還水Ｄ１よりも温度が低い加熱対象流体ＨＲ２とで熱交換させる第２の熱交換器２０と、第１の熱交換器１０から放出された還水Ｄ１を第２の熱交換器２０に導く還水導入管３３と、第２の熱交換器２０において温度が低下した還水Ｄ２を第２の熱交換器２０から排出する還水排出管３５とを備える。而して、第１の熱交換器１０から放出された還水Ｄ１を第２の熱交換器２０に導いて加熱対象流体ＨＲ２と熱交換させるので、系外に排出される還水Ｄ２の温度を下げることができる。【選択図】図１

Description

本発明は熱交換器システムに関し、特に加熱源として導入した蒸気が熱交換後に排出される還水の温度を下げる熱交換器システムに関する。

蒸気の熱で冷水を加熱することにより熱水を生成し、熱交換後の蒸気を復水（ドレン）として排出する熱交換器がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−８０６１９号公報

特許文献１に記載の熱交換器は、専ら蒸気の潜熱が熱交換に利用されるため、熱交換器から排出されるドレン（還水）の温度が高すぎるおそれがある。

本発明は上述の課題に鑑み、排出される還水の温度を下げることができる熱交換器システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る熱交換器システムは、例えば図１に示すように、蒸気Ｖと蒸気Ｖよりも温度が低い加熱対象流体ＨＲ１とで熱交換させる第１の熱交換器１０と；第１の熱交換器１０から放出された還水Ｄ１と還水Ｄ１よりも温度が低い加熱対象流体ＨＲ２とで熱交換させる第２の熱交換器２０と；第１の熱交換器１０から放出された還水Ｄ１を第２の熱交換器２０に導く還水導入管３３と；第２の熱交換器２０において温度が低下した還水Ｄ２を第２の熱交換器２０から排出する還水排出管３５とを備える。

このように構成すると、第１の熱交換器から放出された還水を第２の熱交換器に導いて加熱対象流体と熱交換させるので、系外に排出される還水の温度を下げることができる。

また、本発明の第２の態様に係る熱交換器システムは、例えば図１及び図２に示すように、上記本発明の第１の態様に係る熱交換器システム１において、第２の熱交換器２０は、加熱対象流体ＨＲ２をチューブ２２（図２参照）内に流し還水Ｄ１、Ｄ２をシェル２１（図２参照）内に流すシェルアンドチューブ熱交換器で構成され；還水導入管３３から第２の熱交換器２０に流入する還水Ｄ１が第２の熱交換器２０の下部から流入するように、還水導入管３３が第２の熱交換器２０の下部に接続され；還水排出管３５が第２の熱交換器２０の上部に接続されると共に、還水排出管３５の端部がシェル２１の内部に差し込まれて構成されている。

このように構成すると、第２の熱交換器内に流入した還水がフラッシュしても蒸気が還水排出管から流出することを防ぐことができる。

また、本発明の第３の態様に係る熱交換器システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る熱交換器システム１において、第１の熱交換器１０に導入される蒸気Ｖの流量を調節する導入蒸気流量調節装置３２と；第１の熱交換器１０から放出された加熱対象流体ＨＳ１と第２の熱交換器２０から放出された加熱対象流体ＨＳ２とを含む加熱対象流体ＨＳの温度を検知する温度検知器５３と；温度検知器５３で検知した温度に基づいて第１の熱交換器１０に導入される蒸気Ｖの流量を調節するように導入蒸気流量調節装置３２を制御する制御装置６０とを備える。

このように構成すると、蒸気消費量の無駄を抑制することができると共に、第１の熱交換器に導入される蒸気の流量を減少させた場合に第１の熱交換器の内部の圧力が低下して飽和温度が低下することで還水温度を下げることができる。

また、本発明の第４の態様に係る熱交換器システムは、例えば図１に示すように、上記本発明の第３の態様に係る熱交換器システム１において、第２の熱交換器２０から排出された還水Ｄ２の温度を検知する還水温度検知器５５を備え；制御装置６０は、温度検知器５３で検知した温度があらかじめ設定した設定値となるように導入蒸気流量調節装置３２を制御しつつ、還水温度検知器５５が検知した温度が所定の値以上となったときに設定値を低い値に変更する。

このように構成すると、設定値を低い値に変更することで導入蒸気流量調節装置の開度が絞られて第１の熱交換器に導入される蒸気の流量が減少し、第１の熱交換器内の圧力が低下して飽和温度が下がることで還水の温度が下がることとなり、系外に排出される還水の温度の上限が決められている場合に排出される還水の温度が上限を超えることを抑制することができる。

本発明によれば、第１の熱交換器から放出された還水を第２の熱交換器に導いて加熱対象流体と熱交換させるので、系外に排出される還水の温度を下げることができる。

本発明の実施の形態に係る熱交換器システムの模式的系統図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器システムを構成する第２熱交換器の縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換器システムの往温水の温度の安定を図る制御を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る熱交換器システムから放出される還水の温度を所定の温度よりも下げる制御を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る熱交換器システム１を説明する。図１は、熱交換器システム１の模式的系統図である。本実施の形態に係る熱交換器システム１は、暖房装置等の温熱負荷から戻ってきた戻り温水ＨＲを蒸気Ｖと熱交換させて温度が上昇した往温水ＨＳとするシステムである。熱交換器システム１は、第１の熱交換器１０（以下、単に「第１熱交換器１０」という。）と、第２の熱交換器２０（以下、単に「第２熱交換器２０」という。）と、還水導入管としての第１還水管３３と、還水排出管としての第２還水管３５とを備えている。本実施の形態に係る熱交換器システム１は、さらに、第１熱交換器１０に導入される蒸気Ｖの流量を調節する導入蒸気流量調節装置としての蒸気流量調整弁３２と、制御装置６０とを備えている。熱交換器システム１は、導入した戻り温水ＨＲを第１戻り温水ＨＲ１と第２戻り温水ＨＲ２とに分流させて、第１熱交換器１０及び第２熱交換器２０に並列に戻り温水ＨＲを流入させるように構成されている。

第１熱交換器１０は、蒸気Ｖと第１戻り温水ＨＲ１とを導入して両者の熱交換を行わせる機器である。第１熱交換器１０は、典型的には、シェルアンドチューブ熱交換器で構成されているが、他の形式の熱交換器であってもよい。第１熱交換器１０には、蒸気Ｖを導入する蒸気導入管３１と、第１還水管３３と、第１戻り温水ＨＲ１を導入する第１戻り温水管４１Ａと、第１往温水管４３Ａとが接続されている。第１熱交換器１０は、蒸気導入管３１が接続される部分に蒸気導入口１１が形成されている。第１還水管３３は、第１熱交換器１０において蒸気Ｖが第１戻り温水ＨＲ１と熱交換したことで生成された還水（以下、第１熱交換器１０で生成された還水を「第１還水Ｄ１」という。）を、第１熱交換器１０から第２熱交換器２０へ導く流路を構成する管である。第１還水管３３には、蒸気トラップ３３ｔと、排出弁３３ｖとが配設されている。排出弁３３ｖは、第１還水Ｄ１を熱交換器システム１の外に排出可能にする弁である。第１往温水管４３Ａは、第１熱交換器１０において第１戻り温水ＨＲ１が蒸気Ｖと熱交換したことで温度が上昇した第１往温水ＨＳ１を流す管である。蒸気導入管３１には、蒸気流量調整弁３２が配設されている。

第２熱交換器２０は、第１還水Ｄ１と第２戻り温水ＨＲ２とを導入して両者の熱交換を行わせる機器である。第２熱交換器２０は、典型的には、第１熱交換器１０よりも上方に設置されている。第２熱交換器２０と第１熱交換器１０とは、上述の配置で架台に取り付けられたユニットとして構成されていてもよい。第２熱交換器２０には、第１還水Ｄ１を導入する第１還水管３３と、第２還水管３５と、第２戻り温水ＨＲ２を導入する第２戻り温水管４１Ｂと、第２往温水管４３Ｂとが接続されている。第２還水管３５は、第２熱交換器２０において第１還水Ｄ１が第２戻り温水ＨＲ２と熱交換して温度が低下した還水（以下、第２熱交換器２０で温度が低下した還水を「第２還水Ｄ２」という。）を、熱交換器システム１の外へ導く流路を構成する管である。第２還水管３５には、内部を流れる第２還水Ｄ２の温度を検知する還水温度検知器としての還水温度計５５が設けられている。第２往温水管４３Ｂは、第２熱交換器２０において第２戻り温水ＨＲ２が第１還水Ｄ１と熱交換したことで温度が上昇した第２往温水ＨＳ２を流す管である。

ここで図２を参照して、第２熱交換器２０の詳細を説明する。図２は、第２熱交換器２０の縦断面図である。第２熱交換器２０は、シェル２１と、シェル２１の内部に配設されたチューブ２２とを有する、シェルアンドチューブ熱交換器で構成されている。本実施の形態では、チューブ２２の中に第２戻り温水ＨＲ２及び／又は第２往温水ＨＳ２が流れ、シェル２１内でチューブ２２の外側に第１還水Ｄ１及び／又は第２還水Ｄ２が流れるようになっている。シェル２１は、水平方向に細長く形成されている。シェル２１の下部（典型的には底部）には、第１還水管３３が接続されている。シェル２１の上部（典型的には最上部）には、第２還水管３５が接続されている。シェル２１の上部に接続された第２還水管３５は、端部がシェル２１の内部に差し込まれた状態となっている。シェル２１の一端には、温水室形成枠２３が設けられている、温水室形成枠２３は、内部に仕切板２４が設けられることにより内部の空間が２分割され、一方に戻り温水室２３ｒが形成され、他方に往温水室２３ｓが形成されている。チューブ２２は、シェル２１内でＵ字状に配設されて、一端が戻り温水室２３ｒで開口し、他端が往温水室２３ｓで開口しており、チューブ２２の内部とシェル２１の内部とは連通しないようになっている。戻り温水室２３ｒには第２戻り温水管４１Ｂが接続されている。往温水室２３ｓには第２往温水管４３Ｂが接続されている。

引き続き図１に戻って熱交換器システム１の構成の説明を続ける。第１戻り温水管４１Ａの第１熱交換器１０に接続された側とは反対側の端部と、第２戻り温水管４１Ｂの第２熱交換器２０に接続された側とは反対側の端部とは、共に、戻り温水管４１の一端に接続されている。換言すれば、戻り温水管４１は、第１戻り温水管４１Ａと第２戻り温水管４１Ｂとに分岐している。戻り温水管４１には、内部を流れる戻り温水ＨＲの温度を検知する温水入口温度計５１が設けられている。戻り温水管４１の他端は、暖房機等（不図示）の温熱負荷から流出した戻り温水ＨＲを流す配管９１に接続されている。配管９１には温水ポンプ９２が配設されており、温水ポンプ９２の作動によって熱交換器システム１に戻り温水ＨＲが供給されるように構成されている。第１往温水管４３Ａの第１熱交換器１０に接続された側とは反対側の端部と、第２往温水管４３Ｂの第２熱交換器２０に接続された側とは反対側の端部とは、共に、往温水管４３の一端に接続されている。往温水管４３には、内部を流れる往温水ＨＳの温度を検知する温度検知器としての温水出口温度計５３が設けられている。往温水管４３の他端は、暖房機等（不図示）の温熱負荷に往温水ＨＳを導く配管９３に接続されている。

制御装置６０は、熱交換器システム１の動作を制御する。制御装置６０は、蒸気流量調整弁３２と信号ケーブルで接続されており、蒸気流量調整弁３２の開度を調節することで、流れる蒸気Ｖの流量を調節することができるように構成されている。また、制御装置６０は、温水入口温度計５１、温水出口温度計５３、及び還水温度計５５と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、各温度計５１、５３、５５で検知した温度を信号として受信することができるように構成されている。なお、制御装置６０は、温水ポンプ９２と信号ケーブルで接続されることとして、温水ポンプ９２の発停を制御することができるように構成されていてもよい。

引き続き図１及び図２を参照して、熱交換器システム１の作用を説明する。以下の作用の説明において、理解の容易のために、温度や圧力の具体的数値を例示する場合があるが、これはあくまでも例示であって限定されるものではない。熱交換器システム１へは、温水ポンプ９２の作動により、暖房機等（不図示）の温熱負荷から戻り温水ＨＲが流入してくる。熱交換器システム１に流入する戻り温水ＨＲは、例えば４２℃である。熱交換器システム１に流入した戻り温水ＨＲは、戻り温水管４１を流れた後、第１戻り温水管４１Ａと第２戻り温水管４１Ｂとに分流する。第１戻り温水管４１Ａに流入した戻り温水ＨＲは、第１戻り温水ＨＲ１として第１熱交換器１０に流入する。他方、第２戻り温水管４１Ｂに流入した戻り温水ＨＲは、第２戻り温水ＨＲ２として第２熱交換器２０に流入する。

他方、熱交換器システム１に戻り温水ＨＲが流入するようになったら、制御装置６０は、蒸気流量調整弁３２を開け、蒸気導入管３１を流れる蒸気Ｖを第１熱交換器１０に導入する。熱交換器システム１に導入される蒸気Ｖは、例えば、１６５℃、０．６ＭＰａ（ゲージ圧）である。また、蒸気導入管３１を流れる蒸気Ｖは、蒸気流量調整弁３２を通過することで、例えば０．４ＭＰａ（ゲージ圧）に減圧されて第１熱交換器１０に流入する。第１熱交換器１０では、蒸気導入管３１から流入した蒸気Ｖと第１戻り温水管４１Ａから流入した第１戻り温水ＨＲ１との間で熱交換が行われ、蒸気Ｖは凝縮して第１還水Ｄ１となり、第１戻り温水ＨＲ１は温度が上昇して第１往温水ＨＳ１となる。第１還水Ｄ１は、第１還水管３３に流出する。第１還水管３３に流出する第１還水Ｄ１は、例えば９３℃である。第１往温水ＨＳ１は、第１往温水管４３Ａに流出する。第１往温水管４３Ａに流出する第１往温水ＨＳ１は、例えば４７℃である。

第１還水管３３に流出した第１還水Ｄ１は、第１還水管３３を流れて第２熱交換器２０に流入する。第１還水Ｄ１は、第２熱交換器２０の下部からシェル２１（図２参照）内に流入し、第２還水管３５に向けて流れる。他方、第２熱交換器２０には、前述のように、第２戻り温水ＨＲ２も流入する。第２戻り温水ＨＲ２は、まず、戻り温水室２３ｒに流入し、その後チューブ２２内に流入して、往温水室２３ｓに向けてチューブ２２内を流れる。第２熱交換器２０では、シェル２１内を流れる第１還水Ｄ１とチューブ２２内を流れる第２戻り温水ＨＲ２との間で熱交換が行われ、第１還水Ｄ１は温度が低下して第２還水Ｄ２となり、第２戻り温水ＨＲ２は温度が上昇して第２往温水ＨＳ２となる。シェル２１の内部は、第１熱交換器１０の内部よりも圧力が低くなっている。第２往温水ＨＳ２は、往温水室２３ｓを経て、第２往温水管４３Ｂに流出する。第２往温水管４３Ｂに流出する第２往温水ＨＳ２は、例えば４７℃である。

他方、第２還水Ｄ２は、第２還水管３５に流出する。このとき、第２還水管３５がシェル２１の上部に端部が差し込まれているので、シェル２１内に流入した第１還水Ｄ１が再フラッシュしたとしても、発生した蒸気が第２還水管３５に流出することを防ぐことができる。また、熱交換器システム１に導入した蒸気Ｖを、戻り温水ＨＲと熱交換させるに際し、第１熱交換器１０と第２熱交換器２０との２段階で熱交換させているので、後段側の第２熱交換器２０の内部圧力を第１熱交換器１０の内部圧力よりも低くすることにより、第２熱交換器２０内における飽和温度を下げることができ、第２還水管３５に流出する第２還水Ｄ２の温度を下げることができる。第２還水管３５に流出する第２還水Ｄ２は、例えば５２℃である。第２還水管３５を流れる第２還水Ｄ２は、温度が十分に下がっているので、他のシステムに影響を及ぼすことなく熱交換器システム１の外に放出することができる。

第１熱交換器１０から流出した第１往温水ＨＳ１及び第２熱交換器２０から流出した第２往温水ＨＳ２は、往温水管４３に流入して合流し、両者が混合された往温水ＨＳとして往温水管４３を流れる。換言すれば、往温水管４３を流れる往温水ＨＳは、第１熱交換器１０から放出された第１往温水ＨＳ１と、第２熱交換器２０から放出された第２往温水ＨＳ２とを含んでいる。往温水管４３を流れる往温水ＨＳは、暖房機等（不図示）の温熱負荷に供給される。

これまで説明した作用が熱交換器システム１で行われている間、暖房機等（不図示）の温熱負荷の変動により、熱交換器システム１に流入してくる戻り温水ＨＲの温度が変動し得る。すると、暖房機等（不図示）に供給される往温水ＨＳの温度や、熱交換器システム１から放出される第２還水Ｄ２の温度にも影響が及ぶ。このような不都合を回避するため、熱交換器システム１では以下のような制御を行うこととしている。

図３は、熱交換器システム１の往温水ＨＳの温度の安定を図る制御を説明するフローチャートである。以下の図３のフローの説明において、熱交換器システム１（図１参照）の構成に言及している場合は、適宜図１を参照することとする。上述のように熱交換器システム１が作動している際、制御装置６０は、温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度を超えたか否かを判断する（Ｓ１）。設定温度は、典型的には、暖房機等（不図示）が要求する温度である。温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度を超えている場合、制御装置６０は、蒸気流量調整弁３２の開度を所定量絞る（Ｓ２）。所定量は、１回の操作分としてあらかじめ決められていた開度としてもよく、温水出口温度計５３が検知した温度と設定温度との差分に応じた開度としてもよい。蒸気流量調整弁３２の開度を所定量絞ったら、再び温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度を超えたか否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。

温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度を超えたか否かを判断する工程（Ｓ１）において、設定温度を超えていない場合は、温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度未満であるか否かを判断する（Ｓ３）。設定温度未満でない場合は、再び温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度を超えたか否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。他方、温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度未満であるか否かを判断する工程（Ｓ３）において、設定温度未満の場合、制御装置６０は、蒸気流量調整弁３２の開度を所定量開く（Ｓ４）。ここでの所定量は、蒸気流量調整弁３２の開度を所定量絞る工程（Ｓ２）のときと同様、１回の操作分としてあらかじめ決められていた開度としてもよく、温水出口温度計５３が検知した温度と設定温度との差分に応じた開度としてもよい。蒸気流量調整弁３２の開度を所定量開いたら、再び温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度を超えたか否かを判断する工程（Ｓ１）に戻り、以降、上述のフローを繰り返す。なお、温水出口温度計５３が検知した温度が設定温度を超えたか否か、あるいは設定温度未満であるか否かの判断において、制御の安定のため、条件を充足する範囲に幅（ディファレンシャル）を設けるとよい。例えば、幅を±０．５℃とする場合は、設定値＋０．５℃を超えたら蒸気流量調整弁３２の開度を絞り（Ｓ２）、設定値−０．５℃未満になったら蒸気流量調整弁３２の開度を開く（Ｓ４）ようにするとよい。

上述の、往温水ＨＳの温度の安定を図る制御を行っている際、暖房機等（不図示）の温熱負荷の変動により、熱交換器システム１から放出される第２還水Ｄ２の温度も変動し得る。第２還水Ｄ２の放出先からは、種々の理由から、放出する第２還水Ｄ２の温度を所定の値よりも低くすることを求められる場合もある。この場合、上述の往温水ＨＳの温度の安定を図る制御（図３参照）に加えて、以下の制御を行うとよい。

図４は、熱交換器システム１から放出される還水（第２還水Ｄ２）の温度を所定の温度よりも下げる制御を説明するフローチャートである。以下の図４のフローの説明において、熱交換器システム１（図１参照）の構成に言及している場合は適宜図１を参照することとし、往温水ＨＳの温度の安定を図る制御（図３参照）に言及している場合は適宜図３を参照することとする。上述のように往温水ＨＳの温度の安定を図る制御（図３参照）を行っている際、制御装置６０は、還水温度計５５が検知した温度が所定の値以上となったか否かを判断する（Ｓ１１）。所定の値は、典型的には、第２還水Ｄ２の放出先から求められる、許容される第２還水Ｄ２の温度の上限値である。還水温度計５５が検知した温度が所定の値以上となっていない場合は、再び還水温度計５５が検知した温度が所定の値以上となったか否かを判断する工程（Ｓ１１）に戻る。

他方、還水温度計５５が検知した温度が所定の値以上となったか否かを判断する工程（Ｓ１１）において、還水温度計５５が検知した温度が所定の値以上となった場合、制御装置６０は、往温水ＨＳの温度の安定を図る制御（図３参照）における、往温水ＨＳの温度の設定値を低い値に変更する（Ｓ１２）。すると、往温水ＨＳの温度の安定を図る制御（図３参照）において、制御装置６０は、蒸気流量調整弁３２の開度を絞ることとなる（Ｓ２）。これにより、蒸気流量調整弁３２の下流側の圧力が低下し、第１熱交換器１０の内部の圧力も低下して、第１熱交換器１０における飽和温度が下がるため、第１還水Ｄ１の温度が低下する要因となる。また、蒸気流量調整弁３２の開度を絞ることにより、第１熱交換器１０に導入される蒸気Ｖの流量が減少する一方で、第１熱交換器１０の伝熱面積は変わらないから、熱交換に余裕が生じ、これも第１還水Ｄ１の温度が低下する要因となる。このように、往温水ＨＳの温度の設定値を低い値に変更する（Ｓ１２）ことで、第１熱交換器１０から放出される第１還水Ｄ１の温度を低下させることができ、ひいては第２熱交換器２０から放出される第２還水Ｄ２の温度も低下させることが可能となる。往温水ＨＳの温度の設定値を低い値に変更したら（Ｓ１２）、再び還水温度計５５が検知した温度が所定の値以上となったか否かを判断する工程（Ｓ１１）に戻り、以降、上述のフローを繰り返す。

なお、例えば地域冷暖房から蒸気Ｖの供給を受け、所定の温度以上で還水を還すことが要求されている場合（第２還水Ｄ２の温度の下限が決められている場合）は、図４に示す制御とは条件を逆にして、還水温度計５５が検知した温度が所定の値以下に低下した場合に、往温水ＨＳの温度の安定を図る制御（図３参照）における、往温水ＨＳの温度の設定値を高い値に変更する制御を行うとよい。往温水ＨＳの温度の設定値を高い値に変更すると、蒸気流量調整弁３２の開度が広げられ、第１熱交換器１０の内部の圧力が上昇して飽和温度が上がり、第１還水Ｄ１の温度が上昇するため、第２熱交換器２０から放出される第２還水Ｄ２の温度も上昇させることが可能になる。

また、第２還水Ｄ２の温度を所定の値に維持しようとする場合は、往温水ＨＳの温度の安定を図る制御（図３参照）を行っている際に、第２還水Ｄ２の温度が所定の値となるように、第２熱交換器２０における第１還水Ｄ１と第２戻り温水ＨＲ２との交換熱量を調節する制御を行うこととしてもよい。第２熱交換器２０における第１還水Ｄ１と第２戻り温水ＨＲ２との交換熱量を調節する制御の一例として、第２熱交換器２０に導入する第２戻り温水ＨＲ２の流量を調節することが挙げられる。第２熱交換器２０に導入する第２戻り温水ＨＲ２の流量を調節するには、温水流量調節手段（不図示）を設けることで実現することが可能である。温水流量調節手段として、第１戻り温水管４１Ａと第２戻り温水管４１Ｂとの分岐部分あるいは第１往温水管４３Ａと第２往温水管４３Ｂとの合流部分に設置した三方弁、第２戻り温水管４１Ｂ又は第２往温水管４３Ｂに設置した二方弁、第２熱交換器２０内に温水を流動させる流量可変のポンプ、などを採用することができる。この場合、制御装置６０は、還水温度計５５で検知した温度が所定の設定温度になるように、温水流量調節手段（不図示）を調節する。換言すれば、往温水ＨＳの温度は、温水出口温度計５３と蒸気流量調整弁３２との組み合わせで制御し、第２還水Ｄ２の温度は、還水温度計５５と温水流量調節手段（不図示）との組み合わせで制御する。なお、第２熱交換器２０に導入する第２戻り温水ＨＲ２の流量を調節することに代えて、第２熱交換器２０に導入する第１還水Ｄ１の流量を調節する制御を行うこととしてもよい。この場合、第１還水管３３と第２還水管３５とを、第２熱交換器２０をバイパスするバイパス管（不図示）で接続すると共に、還水流量調節手段（不図示）を設けることで実現することが可能である。還水流量調節手段として、第１還水管３３とバイパス管との分岐部分あるいは第２還水管３５とバイパス管との合流部分に設置した三方弁、バイパス管に設置した二方弁などを採用することができる。二方弁は、第１還水管３３のバイパス管との分岐部分よりも下流側、又は第２還水管３５のバイパス管との合流部分よりも上流側に設けてもよい。第２熱交換器２０に導入する第１還水Ｄ１の流量を調節する場合、還水温度計５５で検知される第２還水Ｄ２の温度は、還水温度計５５と還水流量調節手段（不図示）との組み合わせで制御する。このように、２つの熱交換器（第１熱交換器１０及び第２熱交換器２０）を備え、そのうち１つに流す温水又は還水の流量と、使用する蒸気Ｖの流量との２つの独立した変数を調節できるので、２つの変数である往温水ＨＳの温度と第２還水Ｄ２の温度とを、それぞれ、所定の設定温度に制御することができる。

以上の説明では、温水出口温度計５３で検知した温度に応じて蒸気流量調整弁３２の開度を調節することとしたが、温水出口温度計５３で検知した温度と温水入口温度計５１で検知した温度との差（出入口温度差）に応じて蒸気流量調整弁３２の開度を調節することとしてもよい。出入口温度差に応じて蒸気流量調整弁３２の開度を調節することは、温水出口温度計５３で検知した温度に基づいて蒸気流量調整弁３２の開度を調節することに含まれる。さらに、出入口温度差に加えて、熱交換器システム１を通過する温水（戻り温水ＨＲ、往温水ＨＳ）の流量も検知して消費熱量を算出し、算出した消費熱量に応じて蒸気流量調整弁３２の開度を調節することとしてもよい。なお、温水出口温度計５３で検知した温度に応じて蒸気流量調整弁３２の開度を調節することとし、温水入口温度計５１を用いない場合は、温水入口温度計５１を省略してもよい（設けなくてもよい）。

以上の説明では、導入した戻り温水ＨＲを第１戻り温水ＨＲ１と第２戻り温水ＨＲ２とに分流させて、第１熱交換器１０及び第２熱交換器２０に並列に戻り温水ＨＲを流入させることとしたが、導入した戻り温水ＨＲをまず第２熱交換器２０に流入させて昇温させ、次いで第１熱交換器１０に流入させて昇温させるように、第１熱交換器１０及び第２熱交換器２０に直列に温水を流入させることとしてもよい。直列に温水を流入させた場合も、熱交換器システムから流出する往温水ＨＳは、第１熱交換器１０及び第２熱交換器２０を放出されていることになるから、第１熱交換器１０から放出された温水と第２熱交換器２０から放出された温水とを含む温水に相当する。

１ 熱交換器システム
１０ 第１熱交換器
２０ 第２熱交換器
２１ シェル
２２ チューブ
３２ 蒸気流量調整弁
３３ 第１還水管
３５ 第２還水管
５３ 温水出口温度計
５５ 還水温度計
６０ 制御装置
Ｄ１ 第１還水
Ｄ２ 第２還水
ＨＲ 戻り温水
ＨＲ１ 第１戻り温水
ＨＲ２ 第２戻り温水
ＨＳ 往温水
ＨＳ１ 第１往温水
ＨＳ２ 第２往温水
Ｖ 蒸気

Claims (4)

1. 蒸気と前記蒸気よりも温度が低い加熱対象流体とで熱交換させる第１の熱交換器と；
   前記第１の熱交換器から放出された還水と前記還水よりも温度が低い加熱対象流体とで熱交換させる第２の熱交換器と；
   前記第１の熱交換器から放出された還水を前記第２の熱交換器に導く還水導入管と；
   前記第２の熱交換器において温度が低下した前記還水を前記第２の熱交換器から排出する還水排出管と；
   前記還水導入管に配設された蒸気トラップとを備え；
   前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器よりも上方に設置されている；
   熱交換器システム。
2. 蒸気と前記蒸気よりも温度が低い加熱対象流体とで熱交換させる第１の熱交換器と；
   前記第１の熱交換器から放出された還水と前記還水よりも温度が低い加熱対象流体とで熱交換させる第２の熱交換器と；
   前記第１の熱交換器から放出された還水を前記第２の熱交換器に導く還水導入管と；
   前記第２の熱交換器において温度が低下した前記還水を前記第２の熱交換器から排出する還水排出管とを備え；
   前記第２の熱交換器は、前記加熱対象流体をチューブ内に流し前記還水をシェル内に流すシェルアンドチューブ熱交換器で構成され；
   前記還水導入管から前記第２の熱交換器に流入する前記還水が前記第２の熱交換器の下部から流入するように、前記還水導入管が前記第２の熱交換器の下部に接続され；
   前記還水排出管が前記第２の熱交換器の上部に接続されると共に、前記還水排出管の端部が前記シェルの内部に差し込まれて構成された；
   熱交換器システム。
3. 前記第１の熱交換器に導入される蒸気の流量を調節する導入蒸気流量調節装置と；
   前記第１の熱交換器から放出された加熱対象流体と前記第２の熱交換器から放出された加熱対象流体とを含む前記加熱対象流体の温度を検知する温度検知器と；
   前記温度検知器で検知した温度に基づいて前記第１の熱交換器に導入される蒸気の流量を調節するように前記導入蒸気流量調節装置を制御する制御装置とを備える；
   請求項１又は請求項２に記載の熱交換器システム。
4. 前記第２の熱交換器から排出された前記還水の温度を検知する還水温度検知器を備え；
   前記制御装置は、前記温度検知器で検知した温度があらかじめ設定した設定値となるように前記導入蒸気流量調節装置を制御しつつ、前記還水温度検知器が検知した温度が所定の値以上となったときに前記設定値を低い値に変更する；
   請求項３に記載の熱交換器システム。

Images