CN101932793A - 蒸汽系统 - Google Patents

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Abstract

一种蒸汽系统，当使用蒸汽发动机驱动空气压缩机时，不仅考虑压缩空气的使用载荷，也考虑蒸汽的使用载荷来控制。通过使用蒸汽产生动力的蒸汽发动机(2)驱动空气压缩机(3)。通过蒸汽供应路(8)对蒸汽发动机(2)供应蒸汽，通过蒸汽排出路(11)排出蒸汽。来自蒸汽发动机(2)的蒸汽通过蒸汽集管箱(12)被供应给蒸汽使用装置。利用在蒸汽集管箱(12)上设置的压力传感器(16)监视蒸汽的使用载荷。来自空气压缩机(3)的压缩空气通过压缩空气路(17)被供应给压缩空气使用装置。利用在压缩空气路(17)上设置的压力传感器(18)监视压缩空气的使用载荷。基于蒸汽的使用载荷和压缩空气的使用载荷，控制对蒸汽发动机(2)的蒸汽供应。

Description

蒸汽系统
技术领域
本发明涉及一种蒸汽系统，其使用蒸汽驱动压缩机等，实现消耗功率的削减。
本发明申请基于2008年3月6日在日本申请的专利申请2008-055686号以及2008年8月21日在日本申请的专利申请2008-212381号主张优先权，在此援引其内容。
背景技术
在下述专利文献1中公开一种方法，其利用螺旋型膨胀机(1)驱动空气压缩机(2)，当空气压缩机(2)的载荷变化时利用调节阀(10)控制并应对流入螺旋型膨胀机(1)的蒸汽，并且控制在螺旋型膨胀机(1)的蒸汽流入侧和蒸汽流出侧之间设置的支路阀(9)，由此，不受所述载荷变化的影响将蒸汽流出侧的蒸汽的背压保持为一定。这里，支路阀(9)的控制是利用检测器(20)检测来自螺旋型膨胀机(1)的蒸汽出口管(5)的背压而进行的。此外，调节阀(10)的控制是利用检测器(23)检测螺旋型膨胀机(1)的驱动轴的转速而进行的。
此外，在下述专利文献2中公开一种燃气轮机设备，其具有：燃气轮机(gas turbine)(1)；发电机(8)，其由燃气轮机(1)驱动；排热炉(13)，其以燃气轮机(1)的排气为热源；螺旋式蒸汽发动机(30)，其以从该排热炉(13)供应的蒸汽为动力源；以及燃料压缩机(11)，其被该蒸汽发动机(30)驱动，对燃料进行压缩并供应给所述燃气轮机(1)的燃烧器(3)。在该燃气轮机设备中，从燃料压缩机(11)供应给燃气轮机(1)的燃料供应量是利用在燃料压缩机(11)的入口和出口之间设置的支路控制阀(37)来进行调整的，但是对于不能通过该支路控制阀(37)完全控制的大的载荷变化，通过控制阀(32)调整供应蒸汽发动机(30)的蒸汽量。此外，当排热炉(13)起动时，或蒸汽发动机(30)有故障时，利用电动机(10)驱动燃料压缩机(11)。
进而，在下述专利文献3中公开如下一种装置，在压缩机(1)的螺旋转子的输入侧，经电动机(7)和离合器(8)连接蒸汽轮机(9)，在该蒸汽轮机(9)运行时，蒸汽轮机(9)产生的动力被加到电动机(7)产生的动力上从而驱动所述螺旋转子。在该装置中，利用蒸汽阀(10)的开闭来切换蒸汽轮机(9)的驱动和停止。并且，着眼于由吸入侧压力和喷出侧压力支配压缩机(1)的轴动力，基于检测压缩机(1)的吸入侧压力的低压压力检测器(18)以及检测喷出侧压力的高压压力检测器(19)，当压缩机(1)的轴动力在允许动力范围内时，打开蒸汽阀(10)，运行蒸汽轮机(9)。另一方面，压缩机(1)的滑动阀由容量控制装置(14)控制，控制容量。
专利文献1：日本特开昭63-45403号公报(权利要求书，图1，公报第2页左下栏第1-5行)
专利文献2：日本特开平9-68006号公报(权利要求1、权利要求6、权利要求8，段落序号[0019]、[0021]、[0024]，图1)
专利文献3：日本特开平4-353201号公报(段落序号[0022]-[0028]，图1)
在所述专利文献1公开的发明的情况下，为了不受空气压缩机(2)的载荷变动的影响而将其旋转保持为一定，调整调节阀(10)，控制供应给螺旋型膨胀机(1)的蒸汽量，但是空气压缩机(2)的容量控制通过卸载(unload)进行(公报第2页右下栏第18行-第3页左上栏第5行)。或者，空气压缩机(2)的容量控制，通过调节阀(10)控制供应给螺旋型膨胀机(1)的蒸汽量，使螺旋型膨胀机(1)的转速变化来进行(公报第3页左上栏第5-9行)。但是，调节阀(10)的控制由于是利用检测器(23)检测螺旋型膨胀机(1)的驱动轴的转速而进行的，所以只不过是利用检测器(23)检测驱动轴的转速，利用调节阀(10)调整对螺旋型膨胀机(1)的蒸汽供应量(给蒸量)，以使螺旋型膨胀机(1)成为所希望的转速。因此，并不是检测空气压缩机(2)的载荷变化而进行控制，以对该载荷变化迅速并正确地做出响应。
在所述专利文献2公开的发明的情况下，对燃气轮机(1)的燃料供应量是利用不在蒸汽发动机(30)而在燃料压缩机(11)侧设置的支路控制阀(37)以及调整对蒸汽发动机(30)供应的蒸汽量的控制阀(32)来进行控制的。因此，构造以及控制变复杂。
在所述专利文献3公开的发明的情况下，作为蒸汽发动机使用蒸汽轮机(9)，伴随于此，蒸汽阀(10)仅可以开闭，不能进行蒸汽发动机的输出调整。
进而，任意一个专利文献公开的发明都考虑蒸汽的使用载荷，而不控制对蒸汽发动机的蒸汽供应。即，任意一个专利文献公开的发明都不是基于来自蒸汽发动机的蒸汽被供应的部位的蒸汽的使用载荷和从压缩机喷出的流体的使用载荷这两者来控制对蒸汽发动机的蒸汽供应的技术。
发明内容
本发明要解决的课题是：通过简易的结构以及控制，不仅考虑流体载荷也考虑蒸汽载荷，控制对蒸汽发动机的蒸汽供应，由此提高运行效率。
本发明用于解决所述课题，技术方案1所述的发明为一种蒸汽系统，其特征在于，其具有：
原动机，其使用蒸汽产生动力；
被动机，其由该原动机驱动，喷出或者吸入流体；
支路，其不经过所述原动机而将蒸汽供应给所述原动机使用后的蒸汽被供应的部位；以及
控制器，其根据来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽载荷以及由所述被动机喷出或者吸入流体的空间内的流体载荷，来控制对所述原动机的蒸汽供应。
根据技术方案1所述的发明，不仅考虑流体载荷也考虑蒸汽载荷，控制对原动机的蒸汽供应，从而可以提高运行效率。
技术方案2所述的发明为技术方案1所述的蒸汽系统，其特征在于，利用在通向所述原动机的蒸汽供应路上设置的蒸汽供应阀来控制对所述原动机的蒸汽供应。
根据技术方案2所述的发明，利用在通向原动机的蒸汽供应路上设置的蒸汽供应阀，可以简易地控制对原动机的蒸汽供应。
技术方案3所述的发明为技术方案2所述的蒸汽系统，其特征在于，在所述支路上设置有支路阀，该支路阀是以将来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力维持为规定压力的方式而工作的自行式的减压阀。
根据技术方案3所述的发明，通过使用自行式的减压阀，通过支路自行进行蒸汽供应。因此，可以使蒸汽系统整体的结构以及控制变简易。
技术方案4所述的发明为技术方案1所述的蒸汽系统，其特征在于，所述支路被设置成连接通向所述原动机的蒸汽供应路和从所述原动机出来的蒸汽排出路，利用在该支路上设置的支路阀来控制对所述原动机的蒸汽供应。
根据技术方案4所述的发明，利用在将通向原动机的蒸汽供应路和来自原动机的蒸汽排出路连接起来的支路上设置的支路阀，可以简易地控制对原动机的蒸汽供应。
技术方案5所述的发明为技术方案1～4中任一项所述的蒸汽系统，其特征在于，在存在所述流体载荷以及所述蒸汽载荷的情况下，进行对所述原动机的蒸汽供应，在不存在所述流体载荷以及所述蒸汽载荷的情况下，停止对所述原动机的蒸汽供应，在不存在所述流体载荷但存在所述蒸汽载荷的情况下，在停止对所述原动机的蒸汽供应的状态下，通过所述支路供应蒸汽。
根据技术方案5所述的发明，通过考虑控制流体载荷和蒸汽载荷，可以防止浪费地运行原动机，从而提高运行效率。
技术方案6所述的发明为技术方案5所述的蒸汽系统，其特征在于，在存在所述流体载荷但不存在所述蒸汽载荷的情况下，通过电动机驱动所述被动机或者功能与其相同的第二被动机。
根据技术方案6所述的发明，由于除使用蒸汽产生动力的原动机之外，还具有电动机，所以可以不受蒸汽载荷的影响而稳定地喷出或者吸入流体。
技术方案7所述的发明为技术方案6所述的蒸汽系统，其特征在于，所述原动机为螺旋式蒸汽发动机，
所述被动机为空气压缩机，
通过由所述被动机喷出流体的空间内的压力是否小于设定值，来检测所述流体载荷是否存在，
通过来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力是否小于规定值，来检测所述蒸汽载荷是否存在。
根据技术方案7所述的发明，通过使用螺旋式蒸汽发动机，与轮机式相比效率更好。此外，在螺旋式蒸汽发动机的情况下，根据希望通过调整蒸汽供应量还能够调整输出。进而，由于驱动的是在各种工厂、事业所的空气驱动机的工作用，吹塑、干燥等制造工艺用以及在其他各领域中广泛应用的空气压缩机，所以通用性优良。此外，可以根据压力简易地把握并控制空气载荷和蒸汽载荷。
技术方案8所述的发明为技术方案5所述的蒸汽系统，其特征在于，在存在所述流体载荷但不存在所述蒸汽载荷的情况下，也进行对所述原动机的蒸汽供应。
根据技术方案8所述的发明，不一定另外具有电动机，也可以不受蒸汽载荷的影响而稳定地喷出或者吸入流体。此外，由于不使用电动机，所以可以削减功率。
技术方案9所述的发明为技术方案8所述的蒸汽系统，其特征在于，所述原动机为螺旋式蒸汽发动机，
所述被动机为空气压缩机，
通过由所述被动机喷出流体的空间内的压力是否小于设定值，来检测所述流体载荷是否存在，
通过来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力是否小于规定值，来检测所述蒸汽载荷是否存在。
根据技术方案9所述的发明，通过使用螺旋式蒸汽发动机，与轮机式相比效率更好。此外，在螺旋式蒸汽发动机的情况下，根据希望通过调整蒸汽供应量还能够调整输出。进而，由于驱动的是在各种工厂、事业所的空气驱动机的工作用，吹塑、干燥等制造工艺用以及在其他各领域中广泛应用的空气压缩机，所以通用性优良。此外，可以根据压力简易地把握并控制空气载荷和蒸汽载荷。
技术方案10所述的发明为技术方案3或者技术方案4所述的蒸汽系统，其特征在于，所述蒸汽系统具有通过所述蒸汽供应路向所述原动机供应蒸汽的锅炉，对通向该锅炉的供水箱供应来自所述原动机的排水。
根据技术方案10所述的发明，可以实现从蒸汽发动机排出的排水的有效利用。
进而，技术方案11所述的发明为技术方案10所述的蒸汽系统，其特征在于，使用对所述锅炉的供水或者使用对其供水箱的供水，来实现所述压缩机的冷却。
根据技术方案11所述的发明，由于通过压缩机的散热来对供水进行加温，所以可以实现节能。
发明效果
根据本发明的蒸汽系统，通过简易的构成以及控制，不仅考虑流体载荷也考虑蒸汽载荷，可以控制对蒸汽系统的蒸汽供应，从而可以提高运行效率。
附图说明
图1是表示本发明的蒸汽系统的实施例1的概略图；
图2是表示本发明的蒸汽系统的实施例2的概略图。
图中
1-蒸汽系统；2-蒸汽发动机(原动机)；3-压缩机(被动机)；7-蒸汽炉；8-蒸汽供应路；9-第一蒸汽集管箱(header)；10-蒸汽供应阀；11-蒸汽排出路；12-第二蒸汽集管箱；13-支路；14-支路阀；15-控制器；16-第一压力传感器；17-压缩空气路；18-第二压力传感器；19-电动机；20-供水箱；22-排水回收路；23-供水路。
具体实施方式
下面，对于本发明的实施方式进行说明。
本发明的蒸汽系统具有使用蒸汽产生动力的原动机以及由该原动机驱动的压缩机或者真空泵等被动机。
原动机是使用蒸汽产生动力的蒸汽系统。蒸汽发动机可以是蒸汽轮机，但是更好是螺旋式蒸汽发动机。螺旋式蒸汽发动机为这样一种装置，向互相啮合的螺旋转子间导入蒸汽，利用该蒸汽使螺旋转子旋转，同时使蒸汽膨胀而减压，利用此时的螺旋转子的旋转得到动力。利用蒸汽发动机得到的旋转动力被用于被动机的驱动。此时，被动机可以不经发电机而直接被驱动。
被动机是被蒸汽发动机驱动，喷出或者吸入流体的装置。具体地说，被动机为泵、送风机、压缩机、或者真空泵等。被动机在为泵、送风机或者压缩机的情况下，喷出流体，在为真空泵的情况下，吸入流体。
被动机例如为压缩机。该压缩机为往复式或者旋转式等，其种类并不特别限定，但适宜为螺旋式压缩机。螺旋式压缩机是一种向互相啮合旋转的螺旋转子间吸入气体，利用螺旋转子的旋转压缩并喷出气体的装置。被压缩机压缩的气体的种类并不特别限定，但列举例如空气、蒸汽、制冷剂气体等。但是，由于压缩空气在广泛的领域中被使用，所以作为空气压缩机则通用性良好。
从蒸汽供应源通过蒸汽供应路向蒸汽发动机供应蒸汽。蒸汽供应源典型的是蒸汽炉。从供水箱向该蒸汽炉供应水，该水通过锅炉被蒸汽化。并且，该蒸汽可供应给蒸汽发动机。来自锅炉的蒸汽被供应到蒸汽集管箱(称为第一蒸汽集管箱)，该蒸汽集管箱的蒸汽也可以通过蒸汽供应路供应给蒸汽发动机。
在蒸汽发动机使用后的蒸汽通过蒸汽排出路排出。蒸汽发动机由于使蒸汽减压，所以还作为减压阀起作用。因此，在蒸汽发动机使用后的蒸汽可以与现有的通过减压阀后的蒸汽相同地利用。即，目前，来自锅炉的蒸汽通过减压阀被供应给蒸汽使用装置，但与其相同地，在蒸汽发动机使用后的蒸汽也可以供应给蒸汽使用装置。此时，来自蒸汽发动机的蒸汽通过蒸汽排出路被供应给蒸汽集管箱(称为第二蒸汽集管箱)，该蒸汽集管箱的蒸汽也可以供应给蒸汽使用装置。
即使不经由蒸汽发动机，而经由支路也可以向在蒸汽发动机使用后的蒸汽被供应的部位供应蒸汽。典型地，来自所述蒸汽供应源的蒸汽即使经由支路也可以供应给蒸汽排出路或者第二蒸汽集管箱。此时，可以通过支路连接相对于蒸汽发动机的蒸汽供应路和蒸汽排出路，也可以通过支路连接第一蒸汽集管箱和第二蒸汽集管箱。此外，还可以从与所述蒸汽供应源不同的部位经由支路将蒸汽供应给蒸汽排出路或者第二蒸汽集管箱。不管怎么做，在支路上设置支路阀。该支路阀可以为电磁阀或者电动阀，也可以为自行式(自力式)的减压阀。在此情况下，支路阀机械性地自行调整开度，以将供应来自蒸汽发动机的蒸汽和来自支路的蒸汽的部位的蒸汽压力维持为规定压力。
蒸汽发动机的控制是控制对蒸汽发动机的蒸汽供应的有无或者量来进行的。具体地说，在通向蒸汽发动机的蒸汽供应路上设置蒸汽供应阀，控制该蒸汽供应阀的开闭或者开度。由此，可以改变对蒸汽发动机供应的蒸汽的有无或者量，从而可以改变蒸汽发动机的动作的有无或者输出。
例如，在蒸汽发动机为蒸汽轮机的情况下，通过控制蒸汽供应阀的开闭，可以切换对蒸汽轮机的蒸汽供应的有无。由此，可以改变蒸汽轮机的动作的有无。另一方面，在蒸汽发动机为螺旋式蒸汽发动机的情况下，可以与蒸汽轮机的情况相同地控制蒸汽供应阀的开闭，也可以控制蒸汽供应阀的开度。在控制蒸汽供应阀的开度的情况下，调整对螺旋式蒸汽发动机的蒸汽供应量，可以改变螺旋式蒸汽发动机的输出。
但是，蒸汽发动机的控制不限于以上的构成。即，蒸汽发动机只要可以改变蒸汽供应的有无或者量就可以，不一定要在蒸汽供应路上设置蒸汽供应阀并利用该蒸汽供应阀进行控制。例如，如所述那样，也可以通过支路连接相对于蒸汽发动机的蒸汽供应路和蒸汽排出路，控制在该支路上设置的支路阀的开闭或者开度。此外，除了所述蒸汽供应阀以外，也可以设置该支路阀。
蒸汽发动机根据由被动机喷出或者吸入流体的空间内的流体载荷和蒸汽发动机的出口侧的蒸汽载荷，来控制蒸汽供应。
这里，所谓流体载荷是指由被动机喷出或者吸入流体的空间内的流体的载荷。具体地说，在被动机为泵、送风机或者压缩机的情况下，其为喷出的空间内的流体的使用量。此外，在被动机为真空泵的情况下，其为吸入的空间内的流体的存在量。即，在被动机为真空泵的情况下，只要真空度变低，就存在流体载荷。
不管是哪种流体载荷，都可以通过由被动机喷出或者吸入流体的空间内的压力来检测。例如，在被动机为空气压缩机的情况下，基于将该压缩空气送到一个或者多个压缩空气使用装置的管内或者箱内的压力，可以检测压缩空气的使用载荷(称为空气载荷)。即，在通过压缩空气使用装置使用压缩空气的情况下，由于所述管内或者箱内的空气压力下降，所以可以检测空气载荷。
另一方面，所谓蒸汽载荷是指在蒸汽发动机使用后的蒸汽被供应的部位的蒸汽的使用量。该蒸汽载荷可以利用蒸汽发动机使用后的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力来检测。例如，根据蒸汽发动机的蒸汽排出路或者在其之前设置的第二蒸汽集管箱内的蒸汽压力，可以检测蒸汽的使用载荷(蒸汽载荷)。即，在蒸汽使用装置使用蒸汽的情况下，由于蒸汽排出路内或者第二蒸汽集管箱内的蒸汽压力下降，所以可以检测蒸汽载荷。
如此，流体载荷和蒸汽载荷都可以简易地靠压力来进行检测。因此，根据由被动机喷出或者吸入流体的空间内的压力和蒸汽发动机使用后的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力，可以控制对蒸汽发动机的蒸汽供应。
此时，如下这样控制很简单，此外，可以实现节能。即，在有流体载荷以及蒸汽载荷的情况下，进行对蒸汽发动机的蒸汽供应，在没有流体载荷以及蒸汽载荷的情况下，停止对蒸汽发动机的蒸汽供应。此外，在没有流体载荷但有蒸汽载荷的情况下，在停止对蒸汽发动机的蒸汽供应的状态下，通过支路向第二蒸汽集管箱、蒸汽使用装置供应蒸汽。在支路阀为自行式的减压阀的情况下，机械性地自行进行该蒸汽供应。
另一方面，在有流体载荷但没有蒸汽载荷的情况下，可以通过第二原动机驱动被动机。这里，第二原动机是以电动机(motor)为例进行说明，但是如果是蒸汽发动机之外，例如也可以为柴油发动机等。此外，蒸汽发动机和电动机可以是驱动共同的被动机的构成，也可以分为由蒸汽发动机驱动的第一被动机和由电动机驱动的第二被动机。
在后者的情况下，第二被动机与第一被动机相同，是一种对由第一被动机喷出或者吸入流体的空间喷出或者吸入流体的装置。因此，第二被动机与第一被动机功能相同。例如，在第一被动机为空气压缩机的情况下，第二被动机也为空气压缩机。但是，第二被动机只要功能与第一被动机相同，就不需要为相同机构。例如，在第一被动机为螺旋式的空气压缩机的情况下，第二被动机只要是空气压缩机，就不限于螺旋式，也可以为往复式等。
但是，在有流体载荷但没有蒸汽载荷的情况下，也可以进行对蒸汽发动机的蒸汽供应。在此情况下，不一定另外具有电动机，可以不受蒸汽载荷的影响而稳定地驱动被动机。由于不使用电动机，所以可以实现功率削减。但是，该控制即使在蒸汽系统具有电动机的情况下也可以不使电动机动作来进行。
在被动机为泵、送风机或者压缩机的情况下，是否存在流体载荷，可以通过在由被动机喷出流体的空间设置的压力传感器的检测压力是否小于设定值来进行检测。即，只要小于设定值就可以判断为存在流体载荷，只要为设定值以上就可以判断不存在流体载荷。相反，在被动机为真空泵的情况下，是否存在流体载荷可以通过在由被动机吸引流体的空间设置的压力传感器的检测压力是否为设定值以上来进行检测。即，只要为设定值以上就可以判断存在流体载荷，只要小于设定值就可以判断不存在流体载荷。
此外，是否存在蒸汽载荷，可以通过这样一种压力传感器的检测压力是否小于规定值来检测，所述压力传感器设置于蒸汽发动机使用后的蒸汽被供应的蒸汽排出路或者第二蒸汽集管箱。即，只要小于规定值就可以判断存在蒸汽载荷，只要为规定值以上就可以判断不存在蒸汽载荷。
但是，在所述各实施方式中，来自蒸汽发动机的排水还可以返回到通向锅炉的供水箱，实现热回收。此外，也可以使用对锅炉或其供水箱的供水，实现压缩机等被动机的冷却。在此情况下，还具有可以通过压缩机的散热来加温对锅炉的供水的优点。
实施例1
以下，基于附图详细说明本发明的具体的实施例。
图1是表示本发明的蒸汽系统的实施例1的概略图。本实施例的蒸汽系统1具有使用蒸汽产生动力的原动机2和由原动机2驱动的被动机3。
原动机2是接受蒸汽而产生动力的蒸汽系统。蒸汽发动机2可以是蒸汽轮机，但是适宜为螺旋式蒸汽发动机。螺旋式蒸汽发动机为这样一种装置，其向互相啮合的螺旋转子之间导入蒸汽，利用该蒸汽使螺旋转子旋转，同时使蒸汽膨胀减压，利用此时的螺旋转子的旋转得到动力。
被动机3是由蒸汽发动机2驱动，并喷出或者吸入流体的装置。具体地说，被动机3是泵、送风机、压缩机或者真空泵等。本实施例的被动机3是空气压缩机。该压缩机3的种类并不特别限定，但是适宜为螺旋式压缩机。螺旋式压缩机是一种向互相啮合旋转的螺旋转子间吸入气体，并且利用螺旋转子的旋转来压缩并喷出气体的装置。
压缩机3由蒸汽发动机2驱动。具体地说，使用螺旋式蒸汽发动机2的螺旋转子的旋转驱动力，螺旋式压缩机3的螺旋转子旋转。此时，蒸汽发动机2的输出轴4和压缩机3的输入轴5不通过发电机，而通过耦合器6连接。但是，输出轴4和输入轴5还可以通过离合器(clutch)连接。在此情况下，可以利用离合器切换基于蒸汽发动机2对压缩机3的驱动的有无。此外，离合器也可以具有变速器。在此情况下，通过改变变速比，可以改变压缩机3的喷出压力。进而，输出轴4和输入轴5还可以通过电动机(motor)连接。在此情况下，压缩机3可以由蒸汽发动机2和电动机之中的一者或者二者来驱动，可以改变驱动比例。在本实施例中，如图1所示，压缩机3连接于蒸汽发动机2和电动机19。由此，压缩机3可以由蒸汽发动机2驱动，并且也可以由电动机19驱动。
来自蒸汽炉7的蒸汽通过蒸汽供应路8供应给蒸汽系统2。在本实施例中，来自蒸汽炉7的蒸汽被供应给第一蒸汽集管箱9，该第一蒸汽集管箱9的蒸汽通过蒸汽供应路8被供应给蒸汽发动机2。在从第一蒸汽集管箱9通向蒸汽发动机2的蒸汽供应路8上，设置有蒸汽供应阀10。通过控制该蒸汽供应阀10的开闭，切换蒸汽发动机2的动作的有无。但是，也可以控制蒸汽供应阀10的开度，调整蒸汽发动机2的输出。
蒸汽发动机2使用后的蒸汽可以在各种的蒸汽使用装置(省略图示)中利用。在本实施例中，来自蒸汽发动机2的蒸汽通过蒸汽排出路11被供应给第二蒸汽集管箱12，该第二蒸汽集管箱12的蒸汽被供应给各种蒸汽使用装置。蒸汽发动机2不仅驱动压缩机3，也可以作为减压阀起作用。因此，蒸汽发动机2使用后的蒸汽还可以作为减压阀通过后的蒸汽在各种蒸汽使用装置中直接利用。
第一蒸汽集管箱9和第二蒸汽集管箱12还通过支路13连接。在图示例中，在从第一蒸汽集管箱9通向蒸汽发动机2的蒸汽供应路8内、蒸汽供应阀10的上游部和从蒸汽发动机2通向第二蒸汽集管箱12的蒸汽排出路11的中途部由支路13连接。并且，在该支路13的中途部设有支路阀14。该支路阀14可以是由控制器15控制的电磁阀或者电动阀，但是在本实施例中为自行式的减压阀。具体地说，支路阀14机械性地自行调整开度，以将第二蒸汽集管箱12内的蒸汽压力维持为规定压力。不管怎么做，无论是通过蒸汽发动机2还是通过支路阀14，都可以将蒸汽供应给第二蒸汽集管箱12，在这种条件下，最好优先进行通过蒸汽发动机2的蒸汽供应。
如此，本实施例的蒸汽系统1具有压力以及温度不同的两个蒸汽集管箱9、12。并且，各蒸汽集管箱9、12内的蒸汽可以分别供应给所希望的蒸汽使用装置(省略图示)。各蒸汽集管箱9、12内的蒸汽由于温度不同，所以可以进行与用途相应的蒸汽的使用。即，在需要比较高温的蒸汽的情况下，只要从第一蒸汽集管箱9供应蒸汽就可以，在需要温度比其低的蒸汽的情况下，只要从第二蒸汽集管箱12供应蒸汽就可以。
但是，本实施例的蒸汽炉7基于第一蒸汽集管箱9内的蒸汽压力来控制运行状态。具体地说，基于第一蒸汽集管箱9内的蒸汽压力来控制燃烧器(burner)的燃烧量。
在第二蒸汽集管箱12上，为了把握其蒸汽的使用载荷而设置有第一压力传感器16。利用该第一压力传感器16监视第二蒸汽集管箱12内的蒸汽压力。因此，通过该蒸汽压力是否小于规定值而能够检测蒸汽载荷是否存在。即，在使用蒸汽的情况下，由于第二蒸汽集管箱12内的蒸汽压力下降，所以通过其是否小于规定值，可以检测蒸汽的使用载荷。
来自压缩机3的压缩空气可以通过压缩空气路17供应给一个或者多个压缩空气使用装置(省略图示)。在压缩空气路17上，为了把握压缩空气的使用载荷而设置有第二压力传感器18。利用该第二压力传感器18监视压缩空气路17内的空气压力。因此，通过该空气压力是否小于设定值，可以检测空气载荷是否存在。即，在使用压缩空气的情况下，由于压缩空气路17内的空气压力下降，所以通过其是否小于设定值，可以检测压缩空气的使用载荷。但是，也可以在压缩空气路17的中途设置中空的空气箱(省略图示)，在该空气箱上设置第二压力传感器18来检测压缩空气的使用载荷。
在本实施例的蒸汽系统1中，控制器15始终监视第一压力传感器16和第二压力传感器18的检测压力，基于此，如后述那样控制蒸汽供应阀10的开闭。但是，还可以根据希望来控制蒸汽供应阀10的开度。进而，控制器15也可以根据希望来控制支路阀14或所述离合器等。但是，在本实施例中，支路阀14如前述那样为自行式的减压阀。
控制器15在通过第二压力传感器18的空气压力小于设定值而检测出存在空气载荷、并且通过第一压力传感器16的蒸汽压力小于规定值而检测出存在蒸汽载荷的情况下，打开蒸汽供应阀10，运行蒸汽发动机2。
此外，控制器15在通过第二压力传感器18的空气压力为设定值以上而检测出不存在空气载荷、并且通过第一压力传感器16的蒸汽压力为规定值以上而检测出不存在蒸汽载荷的情况下，关闭蒸汽供应阀10，停止蒸汽发动机2。
此外，控制器15在通过第二压力传感器18的空气压力为设定值以上而检测出不存在空气载荷、并且通过第一压力传感器16的蒸汽压力小于规定值而检测出存在蒸汽载荷的情况下，关闭蒸汽供应阀10，停止蒸汽发动机2。在此情况下，通过支路13向第二蒸汽集管箱12进而蒸汽使用装置供应蒸汽。
进而，控制器15在通过第二压力传感器18的空气压力小于设定值而检测出存在空气载荷、并且通过第一压力传感器16的蒸汽压力为规定值以上而检测出不存在蒸汽载荷的情况下，利用电动机19驱动压缩机3。在此情况下，可以通过电动机19驱动所述压缩机3，也可以驱动不同的压缩机。在后者的情况下，来自由蒸汽发动机2驱动的第一压缩机3的压缩空气和来自由电动机19驱动的第二压缩机的压缩空气，通过共同的压缩空气路17或者空气箱，被供应给压缩空气使用装置。
但是，控制器15在通过第二压力传感器18的空气压力小于设定值而检测出存在空气载荷、并且通过第一压力传感器16的蒸汽压力为规定值以上而检测出不存在蒸汽载荷的情况下，可以打开蒸汽供应阀10，运行蒸汽发动机2。在此情况下，电动机19并不是必需的。此外，例如，当夏季的功率峰值时，在想要尽量抑制用电的情况下，即使在蒸汽载荷不存在的情况下，也不使用消耗功率大的电气式，为了驱动压缩机3，可以向蒸汽发动机2供应蒸汽。
但是，在本实施例中，对压缩机3进行开闭控制，但是根据情况也可以进行容量控制。在此情况下，简易调整通向蒸汽发动机2的蒸汽供应阀10的开度，或容易对电动机19进行逆变器控制。
实施例2
图2是表示本发明的蒸汽系统1的实施例2的概略图。本实施例2的蒸汽系统1基本上与所述实施例1相同。因此，以下，以两者不同的点为中心进行说明，在对应的部位标注相同的符号说明。
本实施例2的蒸汽系统1也具有使用蒸汽产生动力的蒸汽系统2以及以及由该蒸汽系统2驱动的压缩机3。
本实施例的蒸汽发动机2也为螺旋式蒸汽发动机。通过蒸汽供应路8向蒸汽发动机2供应来自炉7的蒸汽，蒸汽发动机2使用后的蒸汽通过蒸汽排出路11被送到蒸汽使用装置(省略图示)。此时，与所述实施例1相同，也可以将来自锅炉7的蒸汽供应给第一蒸汽集管箱9(图1)，将该第一蒸汽集管箱9的蒸汽供应给蒸汽发动机2，并且将来自蒸汽发动机2的蒸汽供应给第二蒸汽集管箱12(图1)，将该第二蒸汽集管箱12的蒸汽供应给蒸汽使用装置。
锅炉7只要为蒸汽炉，其种类就不特别限定。在所述实施例1中也相同，但来自供水箱20的水(软水)被供应给炉7，并被蒸汽化。具体地说，在供水箱20中存积有规定量的水，该水通过供水泵21被供应给锅炉7。供应给锅炉7的水在锅炉7中被加热而蒸汽化。该蒸汽根据所需，通过汽水分离器(省略图示)或第一蒸汽集管箱9(图1)，从蒸汽供应路8供应给蒸汽发动机2。锅炉7控制燃烧器(省略图示)的燃烧量，以将罐内压力维持为规定的压力。
通向蒸汽发动机2的蒸汽供应路8和来自蒸汽发动机2的蒸汽排出路11通过支路13连接。在本实施例2中，在支路13上设置有由开度可调的电动阀构成的支路阀14。并且，与所述实施例1相同，也可以在蒸汽供应路8上如所希望那样设置蒸汽供应阀10(图1)。在此情况下，在本实施例2中，基本上由支路阀14调整对蒸汽发动机2的蒸汽供应量，因此，蒸汽供应阀10只要由电磁阀构成就可以，该电磁阀控制对蒸汽发动机2的蒸汽供应的有无。
在本实施例2的蒸汽系统1中，除支路阀14之外，各压力传感器16、18等也连接于控制器15。控制器15基于第二压力传感器18以及根据希望而进一步由第一压力传感器16检测的压力，来控制支路阀14，并且根据需要来控制电动机19。例如，调整支路阀14的开度，以将第二压力传感器18的检测压力维持为设定压力。具体地说，例如，若第二压力传感器18的检测压力低于设定压力，只要向关闭支路阀14的方向进行调整即可。由此，调整对蒸汽发动机2的蒸汽供应量，可以与压缩空气的利用载荷相应地运行压缩机3。
此外，也可以不仅仅基于第二压力传感器18的检测压力(空气压力)，且基于第一压力传感器16的检测压力(蒸汽压力)来控制支路阀14。即，本实施例2的蒸汽系统1也可以与所述实施例1相同地进行控制。具体地说，控制器15在存在空气载荷以及蒸汽载荷的情况下，进行对蒸汽发动机2的蒸汽供应，在不存在空气载荷以及蒸汽载荷的情况下，停止对蒸汽发动机2的蒸汽供应。
在实施例2中，支路阀14的开度越小，越可以增加对蒸汽发动机2的蒸汽供应量，支路阀14的开度越大，越可以减少对蒸汽发动机2的蒸汽供应量。因此，为了停止对蒸汽发动机2的蒸汽供应，通过令支路阀14的开度变大(典型地为全开)，可以实质性地降低对蒸汽发动机2的蒸汽供应。或者，如前述那样，也可以在蒸汽供应路8上设置由电磁阀构成的蒸汽供应阀10，关闭该蒸汽供应阀10。
另一方面，控制器15在不存在空气载荷但存在蒸汽载荷的情况下，在停止对蒸汽发动机2的蒸汽供应的状态下，通过支路13供应蒸汽。进而，控制器15在存在空气载荷但是不存在蒸汽载荷的情况下，由电动机19驱动所述压缩机3或者第二压缩机。但是，与所述实施例1相同，在存在空气载荷但是不存在蒸汽载荷的情况下，也进行对蒸汽发动机2的蒸汽供应。
但是，来自蒸汽发动机2的排水通过排水回收路22返回到供水箱20。此外，通向供水箱20的供水路23可以经压缩机3与供水箱20连接。在此情况下，可以利用对供水箱20的供水实现压缩机3的冷却，并且可以通过压缩机3的散热对供水进行加温。这样的构成不仅可以适用于实施例2，也同样可以适用于实施例1。
本发明的蒸汽系统不限于所述各实施例的构成而可以适当地改变。例如，在所述各实施例中，蒸汽发动机2为螺旋式，但是根据情况也可以为轮机式。
此外，在所述实施例1中，蒸汽的使用载荷是利用在第二蒸汽集管箱12上设置的第一压力传感器16来检测的，但是第一压力传感器16也可以不设置在第二蒸汽集管箱12上，与实施例2相同，也可以设置在来自蒸汽发动机2的蒸汽排出路11和支路13合流后的管路上。在此情况下，第二蒸汽集管箱12可以省略其设置。
此外，在所述各实施例中，取代压缩机3，可以设置泵或者送风机。在此情况下，只要与所述各实施例相同地进行控制就可以。进而，取代压缩机3，也可以设置真空泵。在此情况下，只要基于由蒸汽发动机2或电动机19驱动的真空泵吸引的空间内的压力，控制蒸汽发动机2或者电动机19就可以。
进而，在所述各实施例中，为了防止蒸汽供应阀10的开闭的摆动(hunting)，“设定值”以及/或者“规定值”当然可以分别设定动作间隙(差动(differential))。例如，在所述实施例1中，伴随于压缩空气的使用，当变为设定下限压力时，打开蒸汽供应阀10，另一方面，当变为设定上限压力时，关闭蒸汽供应阀10即可。此外，伴随于第二蒸汽集管箱12内的蒸汽的使用，当变为规定下限压力时，打开蒸汽供应阀10，另一方面，当变为规定上限压力时，关闭蒸汽供应阀10即可。同样地，控制器15也可以基于第二压力传感器18的检测压力，控制蒸汽供应阀10以及/或者支路阀14的开度，以将空气压力维持在设定压力域。此外，控制器15也可以基于第一压力传感器16的检测压力，控制蒸汽供应阀10的开度，以将蒸汽压力维持在规定压力域。
此外，在图1或图2中，锅炉7仅设置了一台，但是也可以设置多台锅炉7。在此情况下，来自各锅炉7、7…的蒸汽，可以在汇集到第一蒸汽集管箱9(图1)后，供应给蒸汽发动机2或支路13。此时，来自第一蒸汽集管箱9的蒸汽的一部分，可以不经蒸汽发动机2或支路阀13而直接供应给蒸汽使用装置。
此外，与此同样，在所述各实施例中，来自第一蒸汽集管箱9的蒸汽的一部分可以不经蒸汽发动机2或支路13，而直接供应给蒸汽使用装置。进而，在图2中，表示了通过对供水箱20的供水来实现压缩机3的冷却的例子，但是取代它或者除此之外，也可以实现蒸汽发动机2的轴承部的冷却。此外，压缩机3等的冷却是通过向供水箱20供水来进行冷却的，但是根据情况，也可以通过从供水箱20向锅炉7供水来实现冷却。
进而，在所述各实施例中，只要是基于蒸汽载荷和流体载荷来控制蒸汽发动机2的蒸汽供应的结构，其具体的方法就可以适当地改变。例如，可以在从蒸汽发动机2通向第二蒸汽集管箱12的蒸汽排出路11的中途设置调整开闭或者开度的阀。此外，可以在从第一蒸汽集管箱9通向蒸汽发动机2的蒸汽供应路8内的、支路13分支的部位的上游部，或者在从蒸汽发动机2通向第二蒸汽集管箱12的蒸汽排出路11内的、支路13合流的部位的下游部，设置调整开闭或者开度的阀。

Claims (11)

1.一种蒸汽系统，其特征在于，其具有：
原动机，其使用蒸汽产生动力；
被动机，其由该原动机驱动，喷出或者吸入流体；
支路，其不经过所述原动机而将蒸汽供应给所述原动机使用后的蒸汽被供应的部位；以及
控制器，其根据来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽载荷以及由所述被动机喷出或者吸入流体的空间内的流体载荷，来控制对所述原动机的蒸汽供应。
2.如权利要求1所述的蒸汽系统，其特征在于，
利用在通向所述原动机的蒸汽供应路上设置的蒸汽供应阀来控制对所述原动机的蒸汽供应。
3.如权利要求2所述的蒸汽系统，其特征在于，
在所述支路上设置有支路阀，
该支路阀是以将来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力维持为规定压力的方式而工作的自行式的减压阀。
4.如权利要求1所述的蒸汽系统，其特征在于，
所述支路被设置成连接通向所述原动机的蒸汽供应路和从所述原动机出来的蒸汽排出路，
利用在该支路上设置的支路阀来控制对所述原动机的蒸汽供应。
5.如权利要求1～4中任一项所述的蒸汽系统，其特征在于，
在存在所述流体载荷以及所述蒸汽载荷的情况下，进行对所述原动机的蒸汽供应，
在不存在所述流体载荷以及所述蒸汽载荷的情况下，停止对所述原动机的蒸汽供应，
在不存在所述流体载荷但存在所述蒸汽载荷的情况下，在停止对所述原动机的蒸汽供应的状态下，通过所述支路供应蒸汽。
6.如权利要求5所述的蒸汽系统，其特征在于，
在存在所述流体载荷但不存在所述蒸汽载荷的情况下，通过电动机驱动所述被动机或者功能与其相同的第二被动机。
7.如权利要求6所述的蒸汽系统，其特征在于，
所述原动机为螺旋式蒸汽发动机，
所述被动机为空气压缩机，
通过由所述被动机喷出流体的空间内的压力是否小于设定值，来检测所述流体载荷是否存在，
通过来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力是否小于规定值，来检测所述蒸汽载荷是否存在。
8.如权利要求5所述的蒸汽系统，其特征在于，
在存在所述流体载荷但不存在所述蒸汽载荷的情况下，也进行对所述原动机的蒸汽供应。
9.如权利要求8所述的蒸汽系统，其特征在于，
所述原动机为螺旋式蒸汽发动机，
所述被动机为空气压缩机，
通过由所述被动机喷出流体的空间内的压力是否小于设定值，来检测所述流体载荷是否存在，
通过来自所述原动机的蒸汽和来自所述支路的蒸汽被供应的部位的蒸汽压力是否小于规定值，来检测所述蒸汽载荷是否存在。
10.如权利要求3或者权利要求4所述的蒸汽系统，其特征在于，
所述蒸汽系统具有通过所述蒸汽供应路向所述原动机供应蒸汽的锅炉，
对通向该锅炉的供水箱供应来自所述原动机的排水。
11.如权利要求10所述的蒸汽系统，其特征在于，
使用对所述锅炉的供水或者使用对其供水箱的供水，来实现所述压缩机的冷却。
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