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公開番号2024171814
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023089054
出願日2023-05-30
発明の名称蒸気発生装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類F22B 35/04 20060101AFI20241205BHJP(蒸気発生)
要約【課題】安定的に(円滑に)起動することができる蒸気発生装置を提供する。
【解決手段】蒸気発生装置10Dは、各部の動作を制御する制御部25と、水から低圧蒸気を生成する蒸発器11と、低圧蒸気を圧縮して高圧蒸気を生成する圧縮機12と、蒸発器の内圧を検知する圧力検知手段(蒸発器圧力センサ21)と、蒸気を通す蒸気配管SP(吸込配管15、吐出配管16)と、圧縮機への気体の流入量を調節する第1種弁V1(吸込絞り弁18)と蒸気配管と大気とを連通する第2種弁V2(空気流入弁26、大気開放弁27)のいずれか一方又は双方の弁と、を有する。制御部は、装置の起動時に、蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、第1種弁と第2種弁のいずれか任意の弁の開度を調整する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
各部の動作を制御する制御部と、
水から低圧蒸気を生成する蒸発器と、
前記低圧蒸気を圧縮して高圧蒸気を生成する圧縮機と、
前記蒸発器の内圧を検知する圧力検知手段と、
蒸気を通す蒸気配管と、
前記圧縮機への気体の流入量を調節する第１種弁と前記蒸気配管と大気とを連通する第２種弁のいずれか一方又は双方の弁と、を有し、
前記制御部は、装置の起動時に、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記第１種弁と前記第２種弁のいずれか任意の弁の開度を調整する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の蒸気発生装置において、
前記第１種弁として、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する吸込配管の途中に設けられた吸込絞り弁を備え、
前記制御部は、装置の起動時に、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記吸込絞り弁の開度を調整する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の蒸気発生装置において、
前記第２種弁として、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する吸込配管の途中に設けられた空気流入弁を備え、
前記制御部は、装置の起動時に、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記空気流入弁の開度を調整する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸気発生装置において、
前記第２種弁として、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する吸込配管の途中に設けられた空気流入弁と、前記圧縮機と蒸気受入機器とを接続する吐出配管の途中に設けられた大気開放弁と、を備え、
前記制御部は、装置の起動時に、前記大気開放弁を開弁した後に、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記空気流入弁の開度を調整する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸気発生装置において、
前記吐出配管上の前記大気開放弁よりも下流側に設けられた蒸気供給弁を備え、
前記制御部は、装置の起動時に、前記大気開放弁を開弁した後に、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記空気流入弁の開度を調整し、前記空気流入弁を全閉してから前記蒸気供給弁を開弁し、前記大気開放弁を閉弁する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項６】
請求項１に記載の蒸気発生装置において、
前記第１種弁として、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する吸込配管の途中に設けられた吸込絞り弁を備え、
前記第２種弁として、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する吸込配管の途中に設けられた空気流入弁と、前記圧縮機と蒸気受入機器とを接続する吐出配管の途中に設けられた大気開放弁と、を備え、
前記制御部は、装置の起動時に、前記大気開放弁を開弁した後に、前記吸込絞り弁を開弁し、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記空気流入弁の開度を調整する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項７】
請求項６に記載の蒸気発生装置において、
前記吐出配管上の前記大気開放弁よりも下流側に設けられた蒸気供給弁を備え、
前記制御部は、装置の起動時に、前記大気開放弁を開弁した後に、前記吸込絞り弁を開弁し、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記空気流入弁の開度を調整し、前記空気流入弁を全閉してから前記蒸気供給弁を開弁し、前記大気開放弁を閉弁する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項８】
請求項６に記載の蒸気発生装置において、
前記吐出配管上の前記大気開放弁よりも下流側に設けられた蒸気供給弁を備え、
前記制御部は、装置の停止時に、前記蒸気供給弁と前記吸込絞り弁を閉弁した後に、前記空気流入弁と前記大気開放弁を開弁した状態を所定時間保持する
ことを特徴とする蒸気発生装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の防止やカーボンニュートラル社会の実現に向けて、機器の省エネルギー化や高効率化がますます重要となってきている。工場などの製造現場においては、熱源として蒸気が用いられることが多く、その蒸気を生成するための燃焼式ボイラに関しては、化石燃料の燃焼によらない蒸気発生装置への置き換えが求められていくものと考えられる。このような背景の下、蒸気ボイラの熱源として、ガスや重油等を用いる燃焼器に代わる構成を有するものが開発されてきている。
【０００３】
特許文献１には、温水等の熱源流体を熱源として蒸発器において低圧蒸気を発生させ、その蒸気を昇圧する蒸気システムが提案されている。この蒸気システムでは、昇圧装置の起動時に、低圧蒸気の圧力が予め設定された起動時目標圧力となるように熱源流体の流量を制御する技術が開示されている。この発明では、前記の通り熱源流体の流量の制御により低圧蒸気の圧力を制御するため、配管の熱容量や配管内部の熱源流体の熱容量が大きい場合には、制御の遅れが増大し、蒸発器内部の水の温度が急低下し、蒸発器内部の水の温度が定常運転の温度に収束するまでの時間が長くなったり、蒸発圧力が変動する可能性があり、装置の円滑な起動が行えなくなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－２１７５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蒸気発生装置は、起動時に、蒸発器内部の気体が圧縮機に吸引されて、蒸発器の内部で蒸発が始まる。すると、蒸発前の水の熱容量により瞬時に蒸発が起こるが、熱源媒体からの受熱に遅れが生じる。従来の蒸気発生装置は、熱源媒体からの受熱に遅れにより、蒸発器内部の水の温度が過度に低下してしまい、安定的に起動できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、装置の起動時に、蒸発器の内圧（内部の圧力）を所定の圧力範囲内に保持することで、蒸発器内部の水の温度の過度な低下を防止して、安定的に（円滑に）起動することができる蒸気発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、蒸気発生装置であって、各部の動作を制御する制御部と、水から低圧蒸気を生成する蒸発器と、前記低圧蒸気を圧縮して高圧蒸気を生成する圧縮機と、前記蒸発器の内圧を検知する圧力検知手段と、蒸気を通す蒸気配管と、前記圧縮機への気体の流入量を調節する第１種弁と前記蒸気配管と大気とを連通する第２種弁のいずれか一方又は双方の弁と、を有し、前記制御部は、装置の起動時に、前記蒸発器の内圧が所定の圧力範囲内となるように、前記第１種弁と前記第２種弁のいずれか任意の弁の開度を調整する構成とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、装置の起動時に、蒸発器の内圧を所定の圧力範囲内に保持することができるため、蒸発器内部の水の温度の過度な低下を防止することができ、安定的に（円滑に）起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る蒸気発生装置の構成図である。
第１実施形態に係る蒸気発生装置の起動時の動作を示すフローチャートである。
第２実施形態に係る蒸気発生装置の構成図である。
第２実施形態に係る蒸気発生装置の起動時の動作を示すフローチャートである。
第３実施形態に係る蒸気発生装置の構成図である。
第３実施形態に係る蒸気発生装置の起動時の動作を示すフローチャートである。
第４実施形態に係る蒸気発生装置の構成図である。
第４実施形態に係る蒸気発生装置の起動時の動作を示すフローチャートである。
本発明の第４実施形態の、蒸気発生装置の停止時の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示しているに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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