JP6394896B2 - Steam generation system - Google Patents

Steam generation system Download PDF

Info

Publication number
JP6394896B2
JP6394896B2 JP2015003047A JP2015003047A JP6394896B2 JP 6394896 B2 JP6394896 B2 JP 6394896B2 JP 2015003047 A JP2015003047 A JP 2015003047A JP 2015003047 A JP2015003047 A JP 2015003047A JP 6394896 B2 JP6394896 B2 JP 6394896B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
water level
condenser
steam
downcomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015003047A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016128727A (en
Inventor
真嘉 金丸
真嘉 金丸
尚大 田町
尚大 田町
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miura Co Ltd
Original Assignee
Miura Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miura Co Ltd filed Critical Miura Co Ltd
Priority to JP2015003047A priority Critical patent/JP6394896B2/en
Publication of JP2016128727A publication Critical patent/JP2016128727A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6394896B2 publication Critical patent/JP6394896B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

本発明は、ヒートポンプを用いて蒸気を発生させる蒸気発生システムに関するものである。   The present invention relates to a steam generation system that generates steam using a heat pump.

従来、下記特許文献1の第2図に示されるように、ヒートポンプ(10)の蒸発器(蒸発部1)において排温水から熱をくみ上げ、凝縮器(凝縮部3)において水を加熱して蒸気を発生させ、その蒸気を、気水分離器(16)を介して取出口(17)から取り出す蒸気発生システムが知られている。   Conventionally, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1 below, heat is pumped up from the exhausted water in the evaporator (evaporator 1) of the heat pump (10), and the water is heated and steamed in the condenser (condenser 3). A steam generation system is known in which the steam is taken out from the outlet (17) through the steam separator (16).

この種の蒸気発生システムでは、凝縮器内の水位を上げ過ぎると、蒸気と共に缶水が持ち出されて、蒸気の乾き度を低下させる一方、凝縮器内の水位を下げ過ぎると、缶水の循環比(NCR)が低くなり、凝縮器内にスケール(水中の硬度成分が炭酸イオンやシリカ等と結合して析出したもの)が付着し易いし、圧縮機の吐出圧が高くなり過ぎて、ヒートポンプの運転ができなくなるおそれもある。そこで、凝縮器内の水位制御をいかに行うかが重要となる。   In this type of steam generation system, if the water level in the condenser is raised too much, the can water is taken out together with the steam, reducing the dryness of the steam, while if the water level in the condenser is lowered too much, the circulation of the can water is reduced. The ratio (NCR) is low, scale (water hardness components are precipitated by combining with carbonate ions, silica, etc.) tends to adhere to the condenser, and the discharge pressure of the compressor becomes too high. There is also a risk that it will be impossible to drive. Therefore, how to control the water level in the condenser is important.

燃料焚きのボイラについては、下記特許文献2の図1に示されるように、缶体(20)内の水位を外部水位検出手段(50)で検出して、その検出水位に応じて給水手段(60)を制御することが知られている。この特許文献2に記載の発明では、上部ヘッダ(24)内に気水分離器を内蔵し、上部ヘッダ(24)内下部と下部ヘッダ(22)とを連通する降水管(84)と、外部水位検出手段(50)による検出水位に基づき給水手段(60)を制御する制御手段(70)とを備える。制御手段(70)は、外部水位検出手段(50)の検出水位が第一設定水位を超えると、缶体内水位が低下するように給水手段(60)を制御する第一制御と、検出水位が第一設定水位より低い第二設定水位以下になると、缶体内水位が上昇するように給水手段(60)を制御する第二制御とを行う。そして、第一設定水位が乾き度限界水位に設定される一方、第二設定水位が過熱度限界水位以上であって、降水管(84)による缶水の循環比(特許文献2の段落[0050])を設定値以上とする水位に設定される。   As for the fuel-fired boiler, as shown in FIG. 1 of Patent Document 2 below, the water level in the can (20) is detected by the external water level detection means (50), and the water supply means ( 60) is known to control. In the invention described in Patent Document 2, a downpipe (84) having a built-in air / water separator in the upper header (24) and communicating the lower part in the upper header (24) and the lower header (22), and an external Control means (70) for controlling the water supply means (60) based on the water level detected by the water level detection means (50). When the detected water level of the external water level detection means (50) exceeds the first set water level, the control means (70) controls the water supply means (60) so that the water level in the can falls, and the detected water level If it becomes below the 2nd setting water level lower than a 1st setting water level, the 2nd control which controls a water supply means (60) so that a can body water level may rise is performed. Then, while the first set water level is set to the dryness limit water level, the second set water level is equal to or higher than the superheat limit water level, and the circulation ratio of can water through the downcomer pipe (84) (paragraph [0050 of Patent Document 2]. ]) Is set to a water level that is greater than or equal to the set value.

特開昭58−40451号公報(第2図)JP 58-40451 (Fig. 2) 特開2013−194950号公報(図1、要約、請求項1)JP 2013-194950 A (FIG. 1, summary, claim 1)

しかしながら、前記特許文献2に記載のような燃料焚きのボイラの水位制御を、ヒートポンプ式の蒸気発生システムにそのまま適用することはできない。特に、設定水位に維持するように給水手段を制御するだけでは、蒸気発生システムの起動時、起蒸に伴い(言い換えれば凝縮器内の水の沸騰開始に伴い)、凝縮器内の貯留水のボイド分(気泡が占める割合)が増加して水位が上がるので、蒸気と共に缶水が持ち出されて、蒸気の乾き度を低下させることになる。また、ヒートポンプ式の蒸気発生システムの場合、燃料焚きボイラのように伝熱面が燃焼ガスで過熱されるおそれがないので、起蒸前の水位を定常時(起蒸後)よりも高めておく必要もない。   However, the water level control of a fuel-fired boiler as described in Patent Document 2 cannot be applied as it is to a heat pump steam generation system. In particular, by controlling the water supply means so as to maintain the set water level, at the time of starting the steam generation system, with steaming (in other words, with the start of boiling of water in the condenser), the stored water in the condenser Since the void content (the ratio occupied by bubbles) increases and the water level rises, the can water is taken out together with the steam, and the dryness of the steam is lowered. In addition, in the case of a heat pump steam generation system, the heat transfer surface is not likely to be overheated by the combustion gas as in a fuel-fired boiler, so the water level before steaming is set higher than at normal times (after steaming). There is no need.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、特に起蒸に伴う蒸気の乾き度の低下を防止できるヒートポンプ式の蒸気発生システムを提供することにある。また、缶水の循環比を適正に維持して、蒸気の乾き度の低下を防止できると共に、凝縮器内にスケールが付着するのを防止できるヒートポンプ式の蒸気発生システムを提供することを課題とする。   Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a heat pump type steam generation system capable of preventing a decrease in the degree of dryness of steam particularly accompanying steaming. It is another object of the present invention to provide a heat pump type steam generation system capable of appropriately maintaining the circulation ratio of can water to prevent a decrease in the dryness of steam and preventing the scale from adhering to the condenser. To do.

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記凝縮器において冷媒と貯留水とを熱交換して、貯留水を加熱して蒸気を発生させるヒートポンプと、前記凝縮器からの気水混合体を気水分離して、蒸気を出口管へ導出する一方、分離水を降水管により前記凝縮器へ戻す気水分離器と、この気水分離器内および/または前記降水管内の水位を検出する水位検出器と、前記降水管または前記気水分離器を介して前記凝縮器へ給水する給水手段と、前記降水管または前記気水分離器を介して前記凝縮器から排水するか、前記降水管または前記気水分離器を介さずに前記凝縮器から排水するブロー手段と、前記給水手段および前記ブロー手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記ヒートポンプの作動中において、(i)前記凝縮器の起蒸前、前記気水分離器内および/または前記降水管内の水位を第一設定水位に維持するように、前記水位検出器の検出信号に基づき前記給水手段および前記ブロー手段を制御し、(ii)前記凝縮器の起蒸後、前記気水分離器内および/または前記降水管内の水位を前記第一設定水位よりも高い第二設定水位に維持するように、前記水位検出器の検出信号に基づき前記給水手段および前記ブロー手段を制御する;または、前記降水管による缶水の循環比を設定値に維持するように、前記給水手段および前記ブロー手段を制御することを特徴とする蒸気発生システムである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 is characterized in that a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner to circulate a refrigerant, and the condensation is performed. A heat pump for exchanging heat between the refrigerant and the stored water in the condenser, heating the stored water to generate steam, and separating the steam-water mixture from the condenser into the steam and leading the steam to the outlet pipe An air / water separator for returning separated water to the condenser by a downpipe, a water level detector for detecting the water level in the air / water separator and / or the downpipe, and the downpipe or the air / water separator. and water supply means for supplying water to the condenser via either drained from the condenser through the downcomer or the steam-water separator, effluent from the condenser without passing through the downcomer or the steam-water separator and blowing means for said water supply means and the blanking And a control means for controlling over means, and wherein, during operation of the heat pump, the water level of (i) the condenser electromotive蒸前, the steam-water separator and / or the downcomer Controlling the water supply means and the blow means based on the detection signal of the water level detector so as to maintain the first set water level, and (ii) in the steam separator after steaming of the condenser and / or Controlling the water supply means and the blow means based on the detection signal of the water level detector so as to maintain the water level in the downcomer at a second set water level higher than the first set water level; or by the downcomer The steam generation system is characterized in that the water supply means and the blow means are controlled so as to maintain a circulation ratio of can water at a set value .

請求項1に記載の発明によれば、気水分離器や降水管内の水位を設定水位に維持するように、給水手段だけでなくブロー手段も制御するので、特に起蒸に伴い(言い換えれば凝縮器内の水の沸騰開始に伴い)、凝縮器内の貯留水のボイド分(気泡が占める割合)が増加して水位が上がろうとしても、ブロー手段により排水することで、蒸気の乾き度を所望に維持することができる。この際、水位検出器は、凝縮器そのものではなく、気水分離器や降水管内の水位を検出するので、沸騰による影響を抑えて、水位の監視を容易に確実に行える According to the first aspect of the present invention, not only the water supply means but also the blow means are controlled so as to maintain the water level in the steam separator and the downcomer at the set water level. When the water in the condenser increases (the ratio of bubbles) and the water level rises as the water level rises (with the start of boiling of the water in the vessel) Can be maintained as desired. At this time, the water level detector detects the water level in the air / water separator and the downcomer, not the condenser itself, so that the influence of boiling can be suppressed and the water level can be easily and reliably monitored .

請求項1に記載の発明によれば、起蒸前の第一設定水位を、起蒸後の第二設定水位よりも低く設定しておくことで、起蒸に伴い凝縮器内の貯留水のボイド分が増加して水位が上がっても、所望の乾き度の蒸気を導出することができる。この際、起蒸後の第二設定水位は、所定の乾き度を得られる水位に設定されており、起蒸前の第一設定水位は、起蒸に伴い(つまり貯留水の沸騰開始に伴い)第二設定水位になる水位に設定されているのが好ましい。これにより、起蒸に伴い、ブロー手段により排水する必要がない。言い換えれば、制御手段は、水位検出器の検出信号に基づき給水手段を制御するだけでも足りるよう構成することもできる。なお、ヒートポンプ式の蒸気発生システムの場合、燃料焚きボイラのように伝熱面が燃焼ガスで過熱されるおそれがないので、起蒸前の第一設定水位を起蒸後の第二設定水位よりも低く設定しておいても、不都合はない。 According to the invention described in claim 1, the first setting level of the electromotive蒸前, by setting lower than the second set level of force蒸後, the stored water in the condenser with the Okoshi蒸Even if the void content increases and the water level rises, steam having a desired dryness can be derived. At this time, the second set water level after steaming is set to a water level at which a predetermined dryness can be obtained, and the first set water level before steaming is accompanied by steaming (that is, with the start of boiling of the stored water). ) It is preferable that the water level is set to the second set water level. Thereby, it is not necessary to drain by a blow means with steaming. In other words, the control means can be configured to be sufficient to control the water supply means based on the detection signal of the water level detector. In the case of a heat pump steam generation system, the heat transfer surface is unlikely to be overheated by combustion gas as in a fuel-fired boiler, so the first set water level before steaming is higher than the second set water level after steaming. Even if it is set to a low value, there is no inconvenience.

請求項1に記載の発明によれば、起蒸後には、缶水の循環比を設定値に維持するように制御することで、蒸気の乾き度を所望に維持しつつ、凝縮器内へのスケールの付着を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, after steaming, by controlling so that the circulation ratio of the can water is maintained at a set value, while maintaining the steam dryness as desired, Scale adhesion can be prevented.

さらに、請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、前記凝縮器の起蒸後、前記給水手段による給水温(T1)、前記気水分離器により気水分離された分離水の水温(T2)または蒸気の圧力(P)、および前記降水管による前記凝縮器への戻り水温(T3)に基づき、前記循環比を監視することを特徴とする請求項1に記載の蒸気発生システムである。 Furthermore, the invention according to claim 2 is characterized in that the control means, after the steaming of the condenser, the water temperature (T1) of the water supplied by the water supply means, the water temperature of the separated water separated by the water separator ( The steam generation system according to claim 1 , wherein the circulation ratio is monitored based on T2) or steam pressure (P) and a return water temperature (T3) to the condenser by the downcomer. .

請求項2に記載の発明によれば、所定箇所の温度または圧力に基づき、循環比を容易に監視して制御することができる。 According to the second aspect of the present invention, the circulation ratio can be easily monitored and controlled based on the temperature or pressure at a predetermined location.

本発明の蒸気発生システムによれば、起蒸に伴う蒸気の乾き度の低下を防止することができる。また、缶水の循環比を適正に維持して、蒸気の乾き度の低下を防止できると共に、凝縮器内にスケールが付着するのを防止できる。   According to the steam generation system of the present invention, it is possible to prevent a decrease in the dryness of steam accompanying steaming. In addition, the circulation ratio of can water can be properly maintained to prevent a decrease in the dryness of the steam and to prevent the scale from adhering to the condenser.

本発明の一実施例の蒸気発生システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the steam generation system of one Example of this invention.

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例の蒸気発生システム1を示す概略図である。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a steam generation system 1 according to an embodiment of the present invention.

本実施例の蒸気発生システム1は、蒸気圧縮式のヒートポンプ2を備える。このヒートポンプ2は、圧縮機3、凝縮器4、膨張弁5および蒸発器6を順次環状に接続されて、冷媒を循環させる。詳細は後述するが、ヒートポンプ2は、凝縮器4において冷媒と貯留水とを熱交換して、貯留水を加熱して蒸気を発生させる。   The steam generation system 1 according to the present embodiment includes a vapor compression heat pump 2. In the heat pump 2, the compressor 3, the condenser 4, the expansion valve 5, and the evaporator 6 are sequentially connected in an annular manner to circulate the refrigerant. Although details will be described later, the heat pump 2 heat-exchanges the refrigerant and the stored water in the condenser 4 to heat the stored water to generate steam.

蒸気発生システム1は、さらに、凝縮器4からの気水混合体を気水分離する気水分離器7と、気水分離器7内の水位を検出する水位検出器8と、凝縮器4へ給水する給水手段9と、凝縮器4から排水するブロー手段10と、水位検出器8の検出信号などに基づき前記各手段9,10を制御する制御手段(図示省略)とを備える。   The steam generation system 1 further supplies an air / water separator 7 that separates the air / water mixture from the condenser 4 into an air / water separator, a water level detector 8 that detects the water level in the air / water separator 7, and the condenser 4. A water supply means 9 for supplying water, a blow means 10 for discharging water from the condenser 4, and a control means (not shown) for controlling the means 9 and 10 based on a detection signal of the water level detector 8 and the like are provided.

ヒートポンプ2は、本実施例では単段のヒートポンプから構成される。具体的には、前述したとおり、圧縮機3、凝縮器4、膨張弁5および蒸発器6が順次環状に接続されて、冷媒を循環させる。この内、圧縮機3は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。凝縮器4は、圧縮機3からのガス冷媒を凝縮する。さらに、膨張弁5は、凝縮器4からの液冷媒を通過させることで、冷媒の圧力と温度とを低下させる。そして、蒸発器6は、膨張弁5からの冷媒の蒸発を図る。なお、膨張弁5として、場合により、キャピラリーチューブなどを用いることもできる。   The heat pump 2 is constituted by a single stage heat pump in this embodiment. Specifically, as described above, the compressor 3, the condenser 4, the expansion valve 5, and the evaporator 6 are sequentially connected in an annular manner to circulate the refrigerant. Of these, the compressor 3 compresses the gas refrigerant to a high temperature and a high pressure. The condenser 4 condenses the gas refrigerant from the compressor 3. Furthermore, the expansion valve 5 allows the liquid refrigerant from the condenser 4 to pass therethrough, thereby reducing the pressure and temperature of the refrigerant. The evaporator 6 evaporates the refrigerant from the expansion valve 5. In some cases, a capillary tube or the like can be used as the expansion valve 5.

ヒートポンプ2では、蒸発器6において、冷媒が外部から熱を奪って気化する一方、凝縮器4において、冷媒が外部へ放熱して液化する。これを利用して、ヒートポンプ2は、蒸発器6において、熱源流体から熱をくみ上げ、凝縮器4において、水を加熱して蒸気を発生させる。   In the heat pump 2, in the evaporator 6, the refrigerant takes heat from the outside and vaporizes, while in the condenser 4, the refrigerant dissipates heat to the outside and liquefies. Using this, the heat pump 2 draws heat from the heat source fluid in the evaporator 6 and heats water in the condenser 4 to generate steam.

凝縮器4は、ヒートポンプ2の冷媒と貯留水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。本実施例では、凝縮器4は、中途まで水が貯留され、その貯留水が冷媒で加熱され蒸気化される。その蒸気は、気水分離器7を介して、各種の蒸気使用設備(図示省略)へ送られる。   The condenser 4 is an indirect heat exchanger that exchanges heat without mixing the refrigerant of the heat pump 2 and the stored water. In the present embodiment, the condenser 4 stores water halfway, and the stored water is heated by the refrigerant and vaporized. The steam is sent to various steam use facilities (not shown) via the steam separator 7.

蒸発器6は、ヒートポンプ2の冷媒と熱源流体とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。熱源流体は、特に問わないが、たとえば、蒸気使用設備からのドレン、燃焼装置からの排ガス、工場などから排出される排温水、またはオイルフリー式圧縮機からの高温の圧縮空気もしくはその冷却水が用いられる。   The evaporator 6 is an indirect heat exchanger that exchanges heat without mixing the refrigerant of the heat pump 2 and the heat source fluid. The heat source fluid is not particularly limited. For example, drain from steam using equipment, exhaust gas from combustion equipment, exhaust hot water discharged from a factory, or hot compressed air from an oil-free compressor or its cooling water Used.

なお、ヒートポンプ2の回路には、所望により、圧縮機3の出口側に油分離器を設置したり、凝縮器4の出口側に受液器を設置したり、圧縮機3の入口側にアキュムレータを設置したり、凝縮器4から膨張弁5への冷媒と蒸発器6から圧縮機3への冷媒とを混ぜることなく熱交換する液ガス熱交換器を設置したりしてもよい。その他、冷媒の過冷却器として、ヒートポンプ2の凝縮器4から膨張弁5への冷媒と凝縮器4への給水との間接熱交換器を設置したり、冷媒の過熱器として、ヒートポンプ2の蒸発器6から圧縮機3への冷媒と熱源流体との間接熱交換器を設置したりしてもよい。   In the circuit of the heat pump 2, an oil separator is installed on the outlet side of the compressor 3, a liquid receiver is installed on the outlet side of the condenser 4, or an accumulator is installed on the inlet side of the compressor 3 as desired. Or a liquid gas heat exchanger that exchanges heat without mixing the refrigerant from the condenser 4 to the expansion valve 5 and the refrigerant from the evaporator 6 to the compressor 3 may be installed. In addition, an indirect heat exchanger between the refrigerant from the condenser 4 to the expansion valve 5 of the heat pump 2 and the feed water to the condenser 4 is installed as a refrigerant supercooler, or the heat pump 2 is evaporated as a refrigerant superheater. An indirect heat exchanger between the refrigerant from the vessel 6 to the compressor 3 and the heat source fluid may be installed.

気水分離器7は、凝縮器4から入口管11を介して導入された気水混合体(湿り蒸気)を気水分離して、乾き度を向上した蒸気を出口管12へ導出する一方、分離水を降水管13により凝縮器4へ戻す。本実施例では、遠心式の気水分離器7とされ、上下方向へ沿って円筒状の胴14を有し、この胴14の周側壁に接線方向に接続された入口管11を介して、凝縮器4の上部から気水混合体が胴14内へ導入される。胴14内へ導入された気水混合体は、胴14内で旋回し、その遠心力で水滴は胴14の周側壁に当たって下方へ脱落し、そのようにして乾き度を向上された蒸気が、胴14の上部に接続された出口管12から導出される。出口管12には、逆止弁15が設けられている。一方、胴14の下部は、降水管13を介して凝縮器4の下部(貯水部)に接続されている。   The steam separator 7 separates the steam / water mixture (wet steam) introduced from the condenser 4 through the inlet pipe 11 into the outlet pipe 12 while separating the steam with improved dryness into the outlet pipe 12. The separated water is returned to the condenser 4 by the downcomer 13. In the present embodiment, the centrifugal steam-water separator 7 has a cylindrical barrel 14 in the vertical direction, and through an inlet pipe 11 connected tangentially to the peripheral side wall of the barrel 14, An air / water mixture is introduced into the barrel 14 from the upper part of the condenser 4. The air-water mixture introduced into the body 14 swirls within the body 14, and the centrifugal force causes water droplets to hit the peripheral side wall of the body 14 and drop downward, and thus the steam with improved dryness is obtained. It is led out from the outlet pipe 12 connected to the upper part of the barrel 14. The outlet pipe 12 is provided with a check valve 15. On the other hand, the lower part of the trunk 14 is connected to the lower part (water storage part) of the condenser 4 via the downcomer 13.

水位検出器8は、本実施例では、気水分離器7内の水位を検出する。但し、水位検出器8は、場合により、降水管13内の水位を検出するか、気水分離器7と降水管13とに跨った領域の水位を検出してもよい。   In this embodiment, the water level detector 8 detects the water level in the steam / water separator 7. However, the water level detector 8 may detect the water level in the downcomer 13 or the water level in a region straddling the steam-water separator 7 and the downcomer 13 depending on circumstances.

水位検出器8は、その構成を特に問わないが、本実施例では、水位に応じた出力を得られるアナログ式の水位検出器とされる。たとえば、静電容量式の水位検出器とされ、気水分離器7内の水位を連続的に検出する。但し、水位検出器8は、このようなアナログ式のものに限らず、場合により、電極式水位検出器などを用いることもできる。電極式水位検出器の場合、検出したい水位の数に応じて、一または複数の電極棒を用いて、水位が各電極棒の下端部を下回っているか否かで、下端部における水位の有無を検出する。   The configuration of the water level detector 8 is not particularly limited. In the present embodiment, the water level detector 8 is an analog water level detector that can obtain an output corresponding to the water level. For example, an electrostatic capacity type water level detector is used, and the water level in the steam separator 7 is continuously detected. However, the water level detector 8 is not limited to such an analog type, and an electrode type water level detector or the like may be used depending on circumstances. In the case of an electrode-type water level detector, depending on the number of water levels to be detected, the presence or absence of a water level at the lower end can be determined by using one or more electrode rods, depending on whether the water level is below the lower end of each electrode rod. To detect.

図示例では、水位検出器8は、気水分離器7の胴14外に、水位検出筒16を備え、その水位検出筒16に、水位検出棒(電極棒)17が差し込まれて、静電容量式(または電極式)の水位検出器が構成されている。水位検出筒16は、上端部が、上部連通管18を介して気水分離器7の胴14の上部に接続される一方、下端部が、下部連通管19を介して降水管13に接続されている。   In the illustrated example, the water level detector 8 includes a water level detection tube 16 outside the body 14 of the air / water separator 7, and a water level detection rod (electrode rod) 17 is inserted into the water level detection tube 16 to electrostatically A capacitive (or electrode type) water level detector is configured. The water level detection cylinder 16 has an upper end connected to the upper part of the trunk 14 of the steam separator 7 through the upper communication pipe 18, and a lower end connected to the downcomer pipe 13 through the lower communication pipe 19. ing.

給水手段9は、凝縮器4の下部(貯水部)へ給水する手段である。この際、給水手段9は、降水管13または気水分離器7を介して凝縮器4へ給水してもよいし、降水管13または気水分離器7を介さずに凝縮器4へ直接に給水してもよい。特に、後述する第三制御を実施する場合、給水手段9は、降水管13または気水分離器7を介して凝縮器4へ給水する手段とされる。   The water supply means 9 is means for supplying water to the lower part (water storage part) of the condenser 4. At this time, the water supply means 9 may supply water to the condenser 4 via the downcomer 13 or the air / water separator 7, or directly to the condenser 4 without going through the downcomer 13 or the air / water separator 7. You may supply water. In particular, when the third control described later is performed, the water supply means 9 is a means for supplying water to the condenser 4 via the downcomer 13 or the steam separator 7.

給水手段9は、降水管13もしくは気水分離器7または凝縮器4への給水路20を備える。この給水路20は、図示例では、降水管13(の垂直管部)の下部に接続されている。この場合、給水路20からの給水は、降水管13を介して、凝縮器4へも給水される。給水路20には、下流へ向けて、給水ポンプ21と逆止弁22とが順に設けられている。給水ポンプ21を作動させることで、降水管13や凝縮器4などへ給水することができる。なお、給水ポンプ21は、オンオフ制御されるが、場合により、インバータにより回転数を制御されるか、そのようなインバータ制御を行う代わりに、給水路20に電動弁を設けてその開度を調整することで、給水流量を調整可能としてもよい。   The water supply means 9 includes a water pipe 20 to the downcomer 13 or the steam separator 7 or the condenser 4. In the illustrated example, the water supply channel 20 is connected to the lower part of the downcomer pipe 13 (its vertical pipe part). In this case, the water supplied from the water supply channel 20 is also supplied to the condenser 4 via the downcomer 13. A water supply pump 21 and a check valve 22 are sequentially provided in the water supply path 20 toward the downstream side. By operating the water supply pump 21, water can be supplied to the downcomer 13 and the condenser 4. The feed water pump 21 is controlled to be turned on / off. In some cases, the rotational speed is controlled by an inverter or, instead of performing such inverter control, an electric valve is provided in the feed water channel 20 to adjust its opening degree. By doing so, it is good also as adjustment of a water supply flow volume.

ブロー手段10は、凝縮器4の下部(貯水部)から排水する手段である。この際、ブロー手段10は、降水管13または気水分離器7を介して凝縮器4から排水してもよいし、降水管13または気水分離器7を介さずに凝縮器4から直接に排水してもよい。   The blow means 10 is means for draining from the lower part (water storage part) of the condenser 4. At this time, the blowing means 10 may drain from the condenser 4 through the downcomer 13 or the steam separator 7, or directly from the condenser 4 without going through the downcomer 13 or the steam separator 7. You may drain.

ブロー手段10は、降水管13もしくは気水分離器7または凝縮器4からの排水路23を備える。この排水路23は、図示例では、降水管13(の垂直管部)の下部に接続されている。この場合、凝縮器4内の貯留水も、降水管13を介して、排水路23へ排水される。排水路23には、排水弁24が設けられている。排水弁24を開くことで、降水管13や凝縮器4などから排水することができる。なお、排水弁24は、オンオフ制御されるが、場合により開度を調整されることで、排水流量を調整可能としてもよい。   The blow means 10 includes a drainage pipe 23 from the downcomer 13 or the steam separator 7 or the condenser 4. In the illustrated example, the drainage channel 23 is connected to the lower part of the downcomer 13 (the vertical pipe). In this case, the stored water in the condenser 4 is also drained into the drainage channel 23 via the downcomer 13. A drain valve 24 is provided in the drain channel 23. By opening the drain valve 24, the drainage pipe 13 and the condenser 4 can be drained. The drain valve 24 is on / off controlled, but the drain flow rate may be adjustable by adjusting the opening degree in some cases.

その他、本実施例の蒸気発生システム1は、所望により、蒸気圧や水温などを監視する各種センサが設けられる。図示例では、圧力センサ25の他、第一温度センサ26、第二温度センサ27および第三温度センサ28が設けられている。   In addition, the steam generation system 1 of the present embodiment is provided with various sensors for monitoring the steam pressure, the water temperature, and the like as desired. In the illustrated example, in addition to the pressure sensor 25, a first temperature sensor 26, a second temperature sensor 27, and a third temperature sensor 28 are provided.

圧力センサ25は、生成した蒸気の圧力Pを検出する。図示例では、気水分離器7からの出口管12の内、逆止弁15の上流側に、圧力センサ25が設けられる。   The pressure sensor 25 detects the pressure P of the generated steam. In the illustrated example, a pressure sensor 25 is provided on the upstream side of the check valve 15 in the outlet pipe 12 from the steam / water separator 7.

第一温度センサ26は、給水手段9による給水の水温Tを検出する。図示例では、給水路20には、逆止弁22の上流側に、第一温度センサ26が設けられる。 The first temperature sensor 26 detects the water temperature T 1 of the water supplied by the water supply means 9. In the illustrated example, a first temperature sensor 26 is provided in the water supply channel 20 on the upstream side of the check valve 22.

第二温度センサ27は、気水分離器7により気水分離された分離水の水温Tを検出する。図示例では、降水管13の上部(気水分離器7の出口側)に、第二温度センサ27が設けられる。 The second temperature sensor 27 detects the water temperature T 2 of the separated water that has been separated into the steam by the steam separator 7. In the illustrated example, a second temperature sensor 27 is provided in the upper part of the downcomer 13 (the outlet side of the steam separator 7).

第三温度センサ28は、降水管13による凝縮器4への戻り水温Tを検出する。図示例では、降水管13の下部(凝縮器4への入口側)に、第三温度センサ28が設けられる。 The third temperature sensor 28 detects the return water temperature T 3 to the condenser 4 by the downcomer 13. In the illustrated example, a third temperature sensor 28 is provided below the downcomer 13 (on the inlet side to the condenser 4).

但し、いずれのセンサを設置するか(あるいは用いるか)は、後述する制御の種類に応じて変更される。特に、後述する第三制御を実施する場合、各温度センサ26〜28を設置するのがよい(但し第二温度センサ27に代えてまたはそれに加えて圧力センサ25を用いてもよい)が、その他の制御の場合、必ずしも各センサ25〜28を設置する必要はない。   However, which sensor is installed (or used) is changed according to the type of control described later. In particular, when performing the third control described later, it is preferable to install each of the temperature sensors 26 to 28 (however, the pressure sensor 25 may be used instead of or in addition to the second temperature sensor 27). In the case of this control, it is not always necessary to install the sensors 25-28.

また、これら以外のセンサを設置してもよく、たとえば、熱源流体が通される熱源流体路29には、蒸発器6の出口側における熱源流体の温度を検出する第四温度センサ(図示省略)を設けてもよい。また、後述するように、凝縮器4からの起蒸(つまり貯留水の沸騰開始による蒸気発生)を検出するセンサや、凝縮器4内の貯留水の水温を検出するセンサなどを、前記各センサ25〜28とは別に設けてもよい。   Further, a sensor other than these may be installed. For example, a fourth temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of the heat source fluid on the outlet side of the evaporator 6 is provided in the heat source fluid passage 29 through which the heat source fluid is passed. May be provided. Further, as will be described later, a sensor for detecting steaming from the condenser 4 (that is, generation of steam due to the start of boiling of the stored water), a sensor for detecting the water temperature of the stored water in the condenser 4, etc. You may provide separately from 25-28.

制御手段は、前記各センサ25〜28の検出信号などに基づき、給水手段9やブロー手段10などを制御する制御器(図示省略)である。具体的には、制御器は、水位検出器8と、所望により圧力センサ25や各温度センサ26〜28が設置される場合にはこれらセンサの他、ヒートポンプ2(特に圧縮機3)、給水ポンプ21および排水弁24などに接続されており、以下に述べるような各種制御を実行する。ここでは、第一制御、第二制御および第三制御の内、いずれか一以上の制御を実行可能に構成される。   The control means is a controller (not shown) that controls the water supply means 9, the blow means 10, and the like based on the detection signals of the sensors 25 to 28. Specifically, the controller includes the water level detector 8 and, if desired, the pressure sensor 25 and the temperature sensors 26 to 28, in addition to these sensors, the heat pump 2 (particularly the compressor 3), the water supply pump. 21 and the drain valve 24, etc., and executes various controls as described below. Here, one or more of the first control, the second control, and the third control can be executed.

なお、以下では、気水分離器7内の水位を監視して制御する例を示しているが、前述したように、気水分離器7内の水位に代えてまたはこれに加えて降水管13内の水位を監視して制御する場合もあり得る。水位を上昇させた場合の乾き度の低下と、水位を低下させた場合の循環比の低下に伴う凝縮器4内へのスケールの付着のおそれなどを考慮して、制御目標水位としての設定水位が定められ、その設定水位の高さに応じて水位検出器8が設けられる。   In the following, an example in which the water level in the steam separator 7 is monitored and controlled is shown, but as described above, the downcomer 13 instead of or in addition to the water level in the steam separator 7. In some cases, the water level in the inside is monitored and controlled. Considering the decrease in dryness when the water level is raised and the possibility of scale adhering to the condenser 4 due to the reduction in the circulation ratio when the water level is lowered, the set water level as the control target water level The water level detector 8 is provided according to the set water level.

また、以下において、起蒸とは、凝縮器4内の貯留水の沸騰開始時であり、起蒸に至ったことは、凝縮器4内圧力または凝縮器4内水温、あるいは、凝縮器4内圧力と凝縮器4内水温の双方で検出することができる。起蒸前の給水時、気水分離器7や凝縮器4内に空気があると、給水により圧力が上がるので、凝縮器4内の圧力と水温との双方を用いて判定することで、精度よく起蒸を検出することができる。但し、第一制御については、起蒸を特に検出することなく、制御することができる。なお、凝縮器4内圧力は、前記圧力センサ25により検出することができ、凝縮器4内水温は、前記第三温度センサ28または前記第二温度センサ27により推定してもよいし、凝縮器4に別途設けた温度センサにより検出してもよい。   In the following, the term “steaming” refers to the start of boiling of the stored water in the condenser 4, and the fact that steaming has been reached is the pressure in the condenser 4, the water temperature in the condenser 4, or the inside of the condenser 4. It can be detected by both the pressure and the water temperature in the condenser 4. When there is air in the steam separator 7 or the condenser 4 at the time of water supply before steaming, the pressure increases due to the water supply. Therefore, the accuracy can be determined by using both the pressure in the condenser 4 and the water temperature. It is possible to detect fumigation well. However, the first control can be controlled without particularly detecting steaming. The pressure in the condenser 4 can be detected by the pressure sensor 25, and the water temperature in the condenser 4 may be estimated by the third temperature sensor 28 or the second temperature sensor 27, or the condenser 4 may be detected by a temperature sensor provided separately.

≪第一制御≫
第一制御では、ヒートポンプ2の作動中、凝縮器4からの起蒸前および起蒸後、気水分離器7内の水位を設定水位(後述する第二制御の第二設定水位H2に対応する水位)に維持するように、水位検出器8の検出信号に基づき給水手段9およびブロー手段10を制御する。水位を上げるには、給水手段9により給水すればよく、逆に、水位を下げるには、ブロー手段10により排水するか、蒸気生成中なら給水手段9による給水を停止するか、給水手段9による給水流量を低下させればよい。
≪First control≫
In the first control, during the operation of the heat pump 2, before and after steaming from the condenser 4, the water level in the steam separator 7 is set to the set water level (corresponding to the second set water level H2 of the second control described later). The water supply means 9 and the blow means 10 are controlled based on the detection signal of the water level detector 8 so that the water level is maintained. In order to raise the water level, water may be supplied by the water supply means 9, and conversely, in order to lower the water level, the water is drained by the blow means 10, or water supply by the water supply means 9 is stopped if steam is being generated, or by the water supply means 9 What is necessary is just to reduce water supply flow volume.

第一制御について具体的に説明すると、まず、蒸気発生システム1の起動時、凝縮器4から蒸気が発生していない起蒸前(言い換えれば凝縮器4内の水の沸騰開始前)、水位検出器8が設定水位(H2)を検出するまで給水手段9により給水して、凝縮器4内の貯留水をヒートポンプ2で加熱する。   The first control will be described in detail. First, when the steam generation system 1 is started, before steam is generated from the condenser 4 (in other words, before the start of boiling of water in the condenser 4), the water level is detected. Water is supplied by the water supply means 9 until the device 8 detects the set water level (H2), and the stored water in the condenser 4 is heated by the heat pump 2.

ヒートポンプ2は、圧縮機3を作動させることで稼働する。ヒートポンプ2をどのように運転するかは、特に限定されない。たとえば、圧縮機3のモータを定速で回転させてもよいし、蒸発器6の出口側の熱源流体温度が所定温度になるように、圧縮機3のモータの回転数をインバータ制御してもよい。あるいは、得られる蒸気が所定圧力になるように、圧縮機3をオンオフ制御またはインバータ制御してもよい。   The heat pump 2 operates by operating the compressor 3. How to operate the heat pump 2 is not particularly limited. For example, the motor of the compressor 3 may be rotated at a constant speed, or the rotational speed of the motor of the compressor 3 may be inverter controlled so that the heat source fluid temperature on the outlet side of the evaporator 6 becomes a predetermined temperature. Good. Alternatively, the compressor 3 may be subjected to on / off control or inverter control so that the obtained steam has a predetermined pressure.

ヒートポンプ2の運転に伴い、凝縮器4内の貯留水は昇温し、やがて沸騰し、蒸気化する。起蒸に伴い(言い換えれば凝縮器4内の水の沸騰開始に伴い)、凝縮器4内の貯留水のボイド分(気泡が占める割合)が増加して水位が上がろうとするが、その際、通常、ブロー手段10により排水することで、気水分離器7内の水位は設定水位(H2)に維持される。   Accompanying the operation of the heat pump 2, the temperature of the stored water in the condenser 4 rises, eventually boils and evaporates. With steaming (in other words, with the start of boiling of water in the condenser 4), the void content (the ratio of bubbles) in the condenser 4 increases and the water level tends to rise. Normally, the water level in the steam separator 7 is maintained at the set water level (H2) by draining with the blow means 10.

気水分離器7の出口管12からは、所定圧力の蒸気が導出される。蒸気生成に伴い、気水分離器7内の水位が低下すれば、給水手段9により給水され、気水分離器7内の水位は設定水位(H2)に維持される。つまり、第一制御では、典型的には、起蒸直後(沸騰開始時)には、ブロー手段10による排水で設定水位(H2)を維持するが、その後は、ブロー手段10を用いずに、蒸気生成に伴う水位の低下分だけ給水手段9により給水することで、設定水位(H2)に維持することができる。   A steam having a predetermined pressure is led out from the outlet pipe 12 of the steam separator 7. If the water level in the steam separator 7 decreases with the generation of steam, water is supplied by the water supply means 9, and the water level in the steam separator 7 is maintained at the set water level (H2). That is, in the first control, typically, immediately after steaming (at the start of boiling), the set water level (H2) is maintained by drainage by the blowing means 10, but thereafter, without using the blowing means 10, Water can be maintained at the set water level (H2) by supplying water by the water supply means 9 by the amount of water level drop accompanying steam generation.

なお、特に、水位検出器8が電極棒の下端部での水位の有無を検出する電極式水位検出器の場合、水位上昇に伴う給水の停止と、水位下降に伴う給水の開始との間に、適宜のディファレンシャル(動作隙間)を設けてもよいのはもちろんである。たとえば、水位上昇時、水位検出器8が水位を検出すると給水を停止する一方、水位下降時、水位検出器8が水位を検出しなくなってから設定時間経過すると給水を開始してもよい。もちろん、これと同様の制御を、下端部の高さを異ならせた二本の電極棒を用いて実施してもよく、その場合、上方の電極棒が水位を検出すると給水を停止する一方、下方の電極棒が水位を検出しなくなると給水を開始する。一方、特に、水位検出器8が水位を連続的に検出できる静電容量式水位検出器の場合、上述したのと同様に給水ポンプ21をオンオフ制御する以外に、設定水位(H2)に維持するようにPIDアルゴリズム等を用いて給水ポンプ21の回転数をインバータ制御してもよい。   In particular, in the case where the water level detector 8 is an electrode-type water level detector that detects the presence or absence of a water level at the lower end of the electrode rod, between the stop of water supply accompanying the rise in water level and the start of water supply accompanying the water level fall. Of course, an appropriate differential (operation gap) may be provided. For example, when the water level rises, the water supply may be stopped when the water level detector 8 detects the water level. On the other hand, when the water level falls, the water supply may be started when a set time elapses after the water level detector 8 no longer detects the water level. Of course, the same control as this may be performed using two electrode rods having different heights at the lower end, and in that case, when the upper electrode rod detects the water level, the water supply is stopped, When the lower electrode rod no longer detects the water level, water supply is started. On the other hand, in particular, when the water level detector 8 is a capacitance type water level detector capable of continuously detecting the water level, the water supply pump 21 is maintained at the set water level (H2) in addition to the on / off control as described above. As described above, the rotational speed of the feed water pump 21 may be inverter-controlled using a PID algorithm or the like.

第一制御によれば、気水分離器7内の水位を設定水位(H2)に維持することで、蒸気の乾き度を所望に維持することができる。水位検出器8は、凝縮器4そのものではなく、気水分離器7内の水位を検出するので、沸騰による影響を抑えて、水位の監視を容易に確実に行える。また、起蒸の前後で設定水位を変えないことで、水位制御を簡易に行える。   According to the first control, the dryness of the steam can be maintained as desired by maintaining the water level in the steam separator 7 at the set water level (H2). Since the water level detector 8 detects not the condenser 4 itself but the water level in the steam separator 7, the influence of boiling can be suppressed and the water level can be monitored easily and reliably. Moreover, water level control can be easily performed by not changing the set water level before and after steaming.

≪第二制御≫
第二制御も、基本的には前記第一制御と同様であるため、ここでは両者の異なる点を中心に説明し、同様の箇所については説明を省略する。
≪Second control≫
Since the second control is basically the same as the first control, the description will focus on the differences between them, and the description of the same parts will be omitted.

第二制御では、前記設定水位は、凝縮器4からの起蒸前と起蒸後で異なる水位とされる。具体的には、起蒸前の第一設定水位H1と、起蒸後の第二設定水位H2とが設定されており、第一設定水位H1は第二設定水位H2よりも低く設定されている。第一設定水位H1があまりに低いと、圧縮機3の吐出圧が高くなり過ぎて、ヒートポンプ2の運転ができなくなるおそれがあるので、これを防止できる範囲で第一設定水位H1が規定される。一方、第二設定水位H2は、蒸気の乾き度を所定値以上にすることが可能な水位に設定される。   In the second control, the set water level is set to different water levels before and after steaming from the condenser 4. Specifically, a first set water level H1 before steaming and a second set water level H2 after steaming are set, and the first set water level H1 is set lower than the second set water level H2. . If the first set water level H1 is too low, the discharge pressure of the compressor 3 becomes too high and the heat pump 2 may not be operated. Therefore, the first set water level H1 is defined within a range where this can be prevented. On the other hand, the second set water level H2 is set to a water level at which the degree of dryness of the steam can be a predetermined value or more.

第二制御では、まず、蒸気発生システム1の起動時、凝縮器4から蒸気が発生していない起蒸前(言い換えれば凝縮器4内の水の沸騰開始前)、水位検出器8が第一設定水位H1を検出するまで給水手段9により給水して、凝縮器4内の貯留水をヒートポンプ2で加熱する。   In the second control, first, when the steam generation system 1 is started, before the steam is generated from the condenser 4 (in other words, before the boiling of water in the condenser 4 starts), the water level detector 8 is the first. Water is supplied by the water supply means 9 until the set water level H1 is detected, and the stored water in the condenser 4 is heated by the heat pump 2.

ヒートポンプ2の運転に伴い、凝縮器4内の貯留水は昇温し、やがて沸騰し、蒸気化する。起蒸に伴い(言い換えれば凝縮器4内の水の沸騰開始に伴い)、凝縮器4内の貯留水のボイド分(気泡が占める割合)が増加して水位が上がろうとするが、その際、制御目標水位を、第一設定水位H1から第二設定水位H2に切り替える。この際、ブロー手段10による排水を行うことなく、第二設定水位H2を目標水位とする制御に移行できるように、各設定水位を定めておくのが好ましい。   Accompanying the operation of the heat pump 2, the temperature of the stored water in the condenser 4 rises, eventually boils and evaporates. With steaming (in other words, with the start of boiling of water in the condenser 4), the void content (the ratio of bubbles) in the condenser 4 increases and the water level tends to rise. The control target water level is switched from the first set water level H1 to the second set water level H2. At this time, it is preferable to determine each set water level so that the control can be performed with the second set water level H2 as the target water level without draining by the blowing means 10.

そして、起蒸後(沸騰開始後)には、第二設定水位H2を維持するように、基本的には給水手段9を制御する。このように、第二制御では、起蒸直後(沸騰開始時)には、ブロー手段10による排水を行うことなく対応でき、その後も、基本的にはブロー手段10を用いずに、蒸気発生に伴う水位の低下分だけ給水手段9により給水することで、設定水位に維持することができる。言い換えれば、制御手段は、水位検出器8の検出信号に基づき給水手段9を制御するだけでも足りるよう構成することもできる。   And after steaming (after the start of boiling), the water supply means 9 is basically controlled so as to maintain the second set water level H2. As described above, in the second control, immediately after steaming (at the start of boiling), it is possible to cope without draining by the blowing means 10, and thereafter, basically without using the blowing means 10, steam generation is possible. The set water level can be maintained by supplying water by the water supply means 9 by the amount corresponding to the decrease in the water level. In other words, the control means can be configured to be sufficient only to control the water supply means 9 based on the detection signal of the water level detector 8.

第二制御によれば、起蒸前の第一設定水位H1を、起蒸後の第二設定水位H2よりも低く設定しておくことで、起蒸に伴い凝縮器4内の貯留水のボイド分が増加して水位が上がっても、所望の乾き度の蒸気を導出することができる。この際、起蒸後の第二設定水位H2は、所定の乾き度を得られる水位に設定されており、起蒸前の第一設定水位H1は、前述したとおり、起蒸に伴い(つまり貯留水の沸騰開始に伴い)第二設定水位H2になる水位に設定されるのが好ましい。これにより、起蒸に伴い、ブロー手段10により排水する必要がなく、省エネルギー化を図ることができる。   According to the second control, by setting the first set water level H1 before steaming to be lower than the second set water level H2 after steaming, the voids of the stored water in the condenser 4 accompanying steaming Even if the minute increases and the water level rises, steam with a desired dryness can be derived. At this time, the second set water level H2 after the steaming is set to a water level at which a predetermined dryness can be obtained, and the first set water level H1 before the steaming is accompanied by steaming (that is, stored) as described above. It is preferable that the water level be set to the second set water level H2 (with the start of boiling of water). Thereby, it is not necessary to drain by the blow means 10 with steaming, and energy saving can be achieved.

≪第三制御≫
第三制御も、基本的には前記第一制御(または第二制御)と同様であるため、ここでは両者の異なる点を中心に説明し、同様の箇所については説明を省略する。
≪Third control≫
Since the third control is basically the same as the first control (or the second control), the description will focus on the differences between them, and the description of the same parts will be omitted.

第三制御では、凝縮器4からの起蒸前、気水分離器7内の水位を設定水位(前記第一設定水位H1または前記第二設定水位H2)に維持する一方、降水管13による缶水の循環比を設定値に維持するように、給水手段9およびブロー手段10を制御する。つまり、起蒸までは水位に基づき制御するのに対し、起蒸後には水位ではなく循環比に基づき制御する。但し、起蒸後の制御中、乾き度を所定以上に維持する観点から、気水分離器7内の水位が第二設定水位H2を上限に制御するのが好ましい。   In the third control, before steaming from the condenser 4, the water level in the steam separator 7 is maintained at the set water level (the first set water level H1 or the second set water level H2), while the can by the downcomer 13 The water supply means 9 and the blow means 10 are controlled so as to maintain the water circulation ratio at the set value. In other words, control is performed based on the water level until steaming, whereas control is performed based on the circulation ratio rather than the water level after steaming. However, it is preferable that the water level in the steam separator 7 is controlled to the second set water level H2 as the upper limit from the viewpoint of maintaining the dryness at a predetermined level or higher during the control after the steaming.

循環比とは、(蒸発量+降水量)/(給水量)で定義される。蒸発量は、気水分離器7からの蒸気流出量であり、降水量は、降水管13を通して流下する缶水(循環水)の量である。ここで、定常時、蒸発量=給水量となり、降水量が増加するにつれて循環比が大きくなる。   The circulation ratio is defined by (evaporation + precipitation) / (water supply). The amount of evaporation is the amount of steam outflow from the steam separator 7, and the amount of precipitation is the amount of can water (circulated water) flowing down through the downcomer 13. Here, during steady state, the amount of evaporation is equal to the amount of water supplied, and the circulation ratio increases as precipitation increases.

循環比について、さらに具体的に説明すると、給水路20を介した降水管13への給水流量をG(水温T)、気水分離器7から降水管13への流量をG(蒸気の飽和温度T)、降水管13から凝縮器4への流量(給水合流後の流量)をG(水温T)、缶水の定圧比熱をCとすると、エネルギー保存の法則から、次式が成立する。 The circulation ratio will be described more specifically. The feed water flow rate to the precipitation pipe 13 through the feed water channel 20 is G 1 (water temperature T 1 ), and the flow rate from the steam separator 7 to the precipitation pipe 13 is G 2 (steam Saturation temperature T 2 ), G 3 (water temperature T 3 ) and the flow rate from the downcomer 13 to the condenser 4 (flow rate after the combined water supply) and C p are the constant-pressure specific heat of the can water, The following equation holds.

[数1] C+C=C [Number 1] C p G 1 T 1 + C p G 2 T 2 = C p G 3 T 3

ここで、G=G+Gの関係を利用すると、循環比として、以下の関係式が導出される。 Here, when the relationship of G 3 = G 1 + G 2 is used, the following relational expression is derived as the circulation ratio.

[数2] 循環比=(G+G)/G=(T−T)/(T−T[Equation 2] Circulation ratio = (G 1 + G 2 ) / G 1 = (T 2 −T 1 ) / (T 2 −T 3 )

すなわち、給水手段9による給水温(つまり第一温度センサ26の検出温度)T、気水分離器7により気水分離された分離水の水温(つまり第二温度センサ27の検出温度)T、および降水管13による凝縮器4への戻り水温(つまり第三温度センサ28の検出温度)Tに基づき、循環比を監視することができる。但し、飽和蒸気については、温度と圧力とが所定の関係にあるから、気水分離器7により気水分離された分離水の水温(つまり第二温度センサ27の検出温度)Tに代えて、気水分離器7内の蒸気の圧力(つまり圧力センサ25の検出圧力)Pを監視して、それに基づき循環比を求めることもできる。 That is, the temperature of the water supplied by the water supply means 9 (that is, the detected temperature of the first temperature sensor 26) T 1 , and the temperature of the separated water separated by the steam separator 7 (that is, the detected temperature of the second temperature sensor 27) T 2. , and based on the T 3 (the temperature detected by the words third temperature sensor 28) downcomer 13 to the condenser 4 by the return water temperature, can be monitored circulation ratio. However, the saturated steam, since the temperature and pressure is in a predetermined relationship, instead of the T 2 (the temperature detected by the words second temperature sensor 27) the gas-water separator 7 by the steam-water separated separated water temperature The pressure of the steam in the steam separator 7 (that is, the detected pressure of the pressure sensor 25) P can be monitored, and the circulation ratio can be obtained based on the monitored pressure.

いずれにしても、第三制御によれば、所定箇所の温度または圧力に基づき、循環比を容易に監視して制御することができる。具体的には、循環比を設定値に維持するように、給水手段9およびブロー手段10を制御する。循環比が低下すれば、水位を上げるように制御する一方、循環比が上昇すれば、水位を下げるように制御する。前記各制御と同様に、水位を上げるには、給水手段9により給水すればよく、逆に、水位を下げるには、ブロー手段10により排水するか、給水手段9による給水を停止するか、給水手段9による給水流量を低下させればよい。   In any case, according to the third control, the circulation ratio can be easily monitored and controlled based on the temperature or pressure at a predetermined location. Specifically, the water supply means 9 and the blow means 10 are controlled so as to maintain the circulation ratio at the set value. If the circulation ratio decreases, control is performed to increase the water level, while if the circulation ratio increases, control is performed to decrease the water level. Similarly to the above-described controls, the water level may be raised by the water supply means 9, and conversely, the water level may be lowered by draining by the blow means 10, stopping the water supply by the water supply means 9, What is necessary is just to reduce the feed water flow rate by the means 9.

もちろん、このような各所の温度や圧力に基づき循環比を把握して制御する以外に、給水量および/または蒸発量と、降水量とを、流量計で検出して、これら検出流量に基づき循環比を把握して制御してもよい。   Of course, in addition to grasping and controlling the circulation ratio based on the temperature and pressure at each location, the water supply and / or evaporation and precipitation are detected by a flow meter, and the circulation is based on these detected flow rates. The ratio may be grasped and controlled.

本発明の蒸気発生システム1は、前記実施例の構成(制御を含む)に限らず、適宜変更可能である。特に、凝縮器4において貯留水を加熱して蒸気を発生させるヒートポンプ2と、凝縮器4からの気水混合体を気水分離する気水分離器7と、気水分離器7内および/または降水管13内の水位を検出する水位検出器8と、凝縮器4へ直接または間接的に給水する給水手段9と、凝縮器4から直接または間接的に排水するブロー手段10と、これら手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、ヒートポンプ2の作動中、凝縮器4からの起蒸前および/または起蒸後、気水分離器7内および/または降水管13内の水位を設定水位に維持するように、給水手段9および/またはブロー手段10を制御するのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。   The steam generation system 1 of the present invention is not limited to the configuration (including control) of the above embodiment, and can be changed as appropriate. In particular, the heat pump 2 that heats the stored water in the condenser 4 to generate steam, the steam / water separator 7 that separates the steam / water mixture from the condenser 4, and / or the steam / water separator 7. A water level detector 8 for detecting the water level in the downcomer 13, a water supply means 9 for supplying water directly or indirectly to the condenser 4, a blow means 10 for draining directly or indirectly from the condenser 4, and these means The control means sets the water level in the steam separator 7 and / or the downcomer pipe 13 before and / or after steaming from the condenser 4 during operation of the heat pump 2. If the water supply means 9 and / or the blow means 10 are controlled so as to maintain the water level, other configurations can be appropriately changed.

たとえば、前記実施例では、凝縮器4とは別に気水分離器7を設けたが、場合により、凝縮器4の上部に気水分離器7を一体的に設けてもよい。たとえば、前述した特許文献2に記載の缶体は、燃焼ガスと水との熱交換器といえるが、これを冷媒と水との熱交換器として用いて、凝縮器4としてもよい。このような構成とする場合、気水分離器7の胴14は、下部が凝縮器4の貯水部と連通され、胴14内には、貯水部からの蒸気を気水分離する適宜のバッフル板が設けられており、乾き度を向上した蒸気を上部から導出する。そして、胴14の下部と凝縮器4の下部とが、降水管13で接続される。また、水位検出器8は、通常、降水管13の水位を検出する。   For example, although the steam / water separator 7 is provided separately from the condenser 4 in the above embodiment, the steam / water separator 7 may be integrally provided on the top of the condenser 4 according to circumstances. For example, although the can described in Patent Document 2 described above can be said to be a heat exchanger for combustion gas and water, it may be used as a condenser 4 by using this as a heat exchanger for refrigerant and water. In the case of such a configuration, the body 14 of the steam / water separator 7 has a lower portion communicating with the water storage section of the condenser 4, and an appropriate baffle plate that separates steam from the water storage section into the water within the body 14. Is provided, and the steam with improved dryness is led out from above. The lower part of the trunk 14 and the lower part of the condenser 4 are connected by a downcomer 13. The water level detector 8 usually detects the water level of the downcomer 13.

また、前記実施例では、ブロー手段10による排水は、外部へ捨てる例を示したが、排水をタンクに貯留しておき、次回の給水手段9による給水には、前記タンク内の貯留水を優先して供給するようにしてもよい。   Moreover, in the said Example, although the waste_water | drain by the blow means 10 was thrown away outside, the waste_water | drain was stored in the tank, and the stored water in the said tank has priority over the water supply by the next water supply means 9. May be supplied.

さらに、ヒートポンプ2は、単段に限らず複数段とすることもできる。ヒートポンプ2を複数段にする場合、隣接する段のヒートポンプ同士は、間接熱交換器を用いて接続されてもよいし、直接熱交換器(中間冷却器)を用いて接続されてもよい。後者の場合、低段(低温側)ヒートポンプの圧縮機からの冷媒と高段(高温側)ヒートポンプの膨張弁からの冷媒とを受けて、両冷媒を直接に接触させて熱交換する中間冷却器を備え、この中間冷却器が低段ヒートポンプの凝縮器であると共に高段ヒートポンプの蒸発器とされる。このように、複数段(多段)のヒートポンプには、一元多段のヒートポンプの他、複数元(多元)のヒートポンプ、あるいはそれらの組合せのヒートポンプが含まれる。そして、ヒートポンプ2が複数段の場合、典型的には、最低段の蒸発器6において熱源流体から熱をくみ上げて、最高段の凝縮器4において貯留水を加熱して蒸気を発生させる。   Furthermore, the heat pump 2 is not limited to a single stage and can be a plurality of stages. When the heat pump 2 has a plurality of stages, adjacent stage heat pumps may be connected using an indirect heat exchanger, or may be connected using a direct heat exchanger (intercooler). In the latter case, an intermediate cooler that receives the refrigerant from the compressor of the low-stage (low-temperature side) heat pump and the refrigerant from the expansion valve of the high-stage (high-temperature side) heat pump and directly contacts both refrigerants to exchange heat. The intermediate cooler is a condenser of a low-stage heat pump and an evaporator of a high-stage heat pump. As described above, the multi-stage (multi-stage) heat pump includes a single-stage multi-stage heat pump, a multi-element (multi-element) heat pump, or a combination thereof. When the heat pump 2 has a plurality of stages, typically, the lowest stage evaporator 6 draws heat from the heat source fluid, and the highest stage condenser 4 heats the stored water to generate steam.

1 蒸気発生システム
2 ヒートポンプ
3 圧縮機
4 凝縮器
5 膨張弁
6 蒸発器
7 気水分離器
8 水位検出器
9 給水手段
10 ブロー手段
11 入口管
12 出口管
13 降水管
14 胴
15 逆止弁
16 水位検出筒
17 水位検出棒
18 上部連通管
19 下部連通管
20 給水路
21 給水ポンプ
22 逆止弁
23 排水路
24 排水弁
25 圧力センサ
26 第一温度センサ
27 第二温度センサ
28 第三温度センサ
29 熱源流体路
H1 第一設定水位
H2 第二設定水位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam generation system 2 Heat pump 3 Compressor 4 Condenser 5 Expansion valve 6 Evaporator 7 Air-water separator 8 Water level detector 9 Water supply means 10 Blow means 11 Inlet pipe 12 Outlet pipe 13 Precipitation pipe 14 Body 15 Check valve 16 Water level Detection cylinder 17 Water level detection rod 18 Upper communication pipe 19 Lower communication pipe 20 Water supply path 21 Water supply pump 22 Check valve 23 Drainage path 24 Drainage valve 25 Pressure sensor 26 First temperature sensor 27 Second temperature sensor 28 Third temperature sensor 29 Heat source Fluid path H1 First set water level H2 Second set water level

Claims (2)

圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて冷媒を循環させ、前記凝縮器において冷媒と貯留水とを熱交換して、貯留水を加熱して蒸気を発生させるヒートポンプと、
前記凝縮器からの気水混合体を気水分離して、蒸気を出口管へ導出する一方、分離水を降水管により前記凝縮器へ戻す気水分離器と、
この気水分離器内および/または前記降水管内の水位を検出する水位検出器と、
前記降水管または前記気水分離器を介して前記凝縮器へ給水する給水手段と、
前記降水管または前記気水分離器を介して前記凝縮器から排水するか、前記降水管または前記気水分離器を介さずに前記凝縮器から排水するブロー手段と、
前記給水手段および前記ブロー手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ヒートポンプの作動中において、
(i)前記凝縮器の起蒸前、前記気水分離器内および/または前記降水管内の水位を第一設定水位に維持するように、前記水位検出器の検出信号に基づき前記給水手段および前記ブロー手段を制御し、
(ii)前記凝縮器の起蒸後、前記気水分離器内および/または前記降水管内の水位を前記第一設定水位よりも高い第二設定水位に維持するように、前記水位検出器の検出信号に基づき前記給水手段および前記ブロー手段を制御する;または、前記降水管による缶水の循環比を設定値に維持するように、前記給水手段および前記ブロー手段を制御する
ことを特徴とする蒸気発生システム。
A compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator that are sequentially connected in an annular manner to circulate the refrigerant, heat exchange between the refrigerant and the stored water in the condenser, and heat the stored water to generate steam; ,
An air-water separator that separates the air-water mixture from the condenser and discharges steam to an outlet pipe, while returning the separated water to the condenser via a downpipe; and
A water level detector for detecting the water level in the steam separator and / or the downcomer,
Water supply means for supplying water to the condenser via the downcomer or the steam separator ;
Blow means for draining from the condenser through the downcomer or the steam separator, or for draining from the condenser without going through the downcomer or the steam separator ,
Control means for controlling the water supply means and the blow means,
The control means, during operation of the heat pump ,
(I) Before the steaming of the condenser, the water supply means and the water supply means based on the detection signal of the water level detector so as to maintain the water level in the steam separator and / or the downcomer at the first set water level Control the blowing means ,
(Ii) detection of the water level detector so that the water level in the steam separator and / or the downcomer pipe is maintained at a second set water level higher than the first set water level after the condenser is steamed; Steam is controlled to control the water supply means and the blow means based on a signal; or to control the water supply means and the blow means so as to maintain a circulation ratio of can water by the downcomer at a set value. Generating system.
前記制御手段は、前記凝縮器の起蒸後、前記給水手段による給水温(T1)、前記気水分離器により気水分離された分離水の水温(T2)または蒸気の圧力(P)、および前記降水管による前記凝縮器への戻り水温(T3)に基づき、前記循環比を監視する
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気発生システム。
The control means, after steaming of the condenser, water supply temperature (T1) by the water supply means, water temperature (T2) of the separated water separated by the steam separator, or steam pressure (P), and The steam generation system according to claim 1 , wherein the circulation ratio is monitored based on a return water temperature (T3) to the condenser by the downcomer.
JP2015003047A 2015-01-09 2015-01-09 Steam generation system Active JP6394896B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015003047A JP6394896B2 (en) 2015-01-09 2015-01-09 Steam generation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015003047A JP6394896B2 (en) 2015-01-09 2015-01-09 Steam generation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016128727A JP2016128727A (en) 2016-07-14
JP6394896B2 true JP6394896B2 (en) 2018-09-26

Family

ID=56384245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015003047A Active JP6394896B2 (en) 2015-01-09 2015-01-09 Steam generation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6394896B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111433514B (en) * 2018-09-05 2022-04-08 富士电机株式会社 Heat pump type steam generator
JP7135618B2 (en) * 2018-09-07 2022-09-13 富士電機株式会社 Steam generating heat pump device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5593902B2 (en) * 2010-07-15 2014-09-24 富士電機株式会社 Heat pump steam generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016128727A (en) 2016-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5605991B2 (en) Steam generator
RU2417344C2 (en) Device and procedure for control of cooling systems
TWI558962B (en) Constant temperature liquid circulation device and its operation method
JP2008298308A (en) Supply water preheating boiler
JP6394896B2 (en) Steam generation system
JP6297072B2 (en) Heat pump type water heater
CN112823261B (en) Outdoor unit and refrigeration cycle device provided with same
JP5834625B2 (en) Heat pump water heater
JP5560515B2 (en) Steam production system and startup control method for steam production system
JPWO2017081781A1 (en) Waste heat recovery heat pump device
JP2015081708A (en) Water supply heating system
JP2017161105A (en) Heat pump type steam generator
JP2017146032A (en) Feedwater heating system
JP6465218B2 (en) Waste heat recovery heat pump device
JP5605557B2 (en) Heat pump steam generator
JP7056246B2 (en) Heat pump steam generation system
JP5052631B2 (en) Heat pump type hot water supply device
JP6844256B2 (en) Steam generation system
JP7172265B2 (en) heat pump equipment
KR20140093846A (en) An air conditioner and a control method the same
WO2015170564A1 (en) Drain recovery device
JP5962971B2 (en) Water heating system
JP6337062B2 (en) Absorption heat pump
JP2013238336A (en) Water supply heating system
JP6083509B2 (en) Water heating system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171020

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180627

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180629

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180724

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6394896

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250