CN107327817B - 真空蒸汽循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空蒸汽循环系统。包括水桶，接受并储藏水，利用热源提供的热加热所述水与通过预设的循环路径回收的返回流体中包含的水，来生成蒸汽；取暖器，从水桶接受蒸汽并沿着内部的预设的路径传送，将蒸汽的热排放至外部；汽水分离罐，接受从取暖器经排热的返回流体，并进行汽水分离；流体循环单元，与水桶、取暖器及汽水分离罐一起形成循环路径，向水桶供应从汽水分离罐传送的气体，水桶内部的压力调整为高于汽水分离罐的内部压力，从而，控制蒸汽沿着循环路径继续循环；真空保持单元，向外吐出从汽水分离罐传送的气体以便将循环路径内部的压力保持在预设压力范围内；以及压力调整单元，根据在一个以上的压力传感器测量的压力值通过与水桶连接的吸引管将外部空气供应至水桶的内部。

Description

真空蒸汽循环系统

技术领域

本发明涉及一种蒸汽循环系统，尤其涉及一种单独地具备真空保持单元与流体循环单元的真空蒸汽循环系统。

背景技术

以往，蒸汽循环系统是在高压加热水并生成循环高温蒸汽的方式，因此，其能量效率低、有发生事故的危险。因此，目前在低压生成蒸汽并使之循环的真空蒸汽循环系统受瞩目。真空蒸汽循环系统由于可从低温(例如80℃)生成蒸汽，因此，存在能量效率高，能节能，通过真空能够提高蒸汽循环效率，且有很强抵抗腐蚀的优点。

图1是示出现有的真空蒸汽系统的一例的图，图2是示出图1的流体回收补充单元的详细结构的图。

图1是现有的真空蒸汽系统的一例，表示韩国授权专利第10-1373830号公开的真空蒸汽锅炉的结构。图1的真空蒸汽系统具备取暖器1、本体10、冷凝器20、真空泵30及流体回收补充单元40。本体10利用从热源的炉12传递而来的热加热储藏在蒸汽箱11的水而生成蒸汽，并将生成的蒸汽通过蒸汽供应管13供应至取暖器1。通过蒸汽供应管13供应的蒸汽在取暖器1内部循环，并向外排放热，将由热排放而发生相变化的水和一部分蒸汽通过蒸汽回收管21传递至冷凝器20。冷凝器20从取暖器1回收水和蒸汽并储藏在冷凝室22，利用设置在内部的冷却器23冷凝回收至冷凝室22的蒸汽，使其再次相变化为水，将相变化而生成的水通过冷凝水回收管14供应至本体1的蒸汽箱11。并且，冷凝器20将回收至冷凝室22的蒸汽和混合有空气的返回流体通过返回流体回收管31供应至真空泵30。

真空泵30从冷凝器20通过返回流体回收管31接受返回流体，并将所供应的返回流体通过流体注入管41供应至本体10的蒸汽箱11。即图1中，真空泵30以与冷凝水回收管14另外的路径连接在本体10与冷凝器20之间，将本体10的蒸汽箱11、取暖器1及冷凝器20的循环路径形成为真空状态，从而，使蒸汽箱11内部的水在低温下变成蒸汽，而且，使变化的蒸汽在蒸汽箱11、取暖器1及冷凝器20的循环路径内循环。

如图2所示，流体回收补充单元40具备汽水分离器42，用于分离从真空泵30供应的返回流体中包含的气体和水分，分离的水分被传递至蒸汽箱11，而气体通过与汽水分离器连接的管道42d被吐出到外部。此时，在管道42d具备用于调整向外部吐出的气体的量的阀门。

流体回收补充单元40可以省略，但是，此时，通过在流体注入管41连接管道和阀门并向外部排放多余的气体，从而，适当地保持循环路径的压力。

结果，在图1所示的现有真空蒸汽系统中，真空泵30构成为同时执行循环路径的真空压力控制作用与蒸汽循环作用。真空泵30通过调整与流体回收补充单元40连接的管道的阀门来调整向外排放的气体的量，从而，通过控制真空蒸汽系统的内部的真空压力的强度，同时执行蒸汽的循环作用。

由于在真空蒸汽系统中真空泵30同时执行蒸汽的循环作用，因此真空泵30的输出与蒸汽箱11、取暖器1及冷凝器20的循环路径长度相比例的增加，才能顺利执行真空压力控制及蒸汽循环控制的两种作用。但是，因真空蒸汽系统的大小受限制、且电力消耗及费用等问题，很难增加真空泵30的输出功率。由此，若循环路径的长度变长，则蒸汽及水的循环变慢而在循环路径内发生积水的现象。而且，因循环速度变慢，从蒸汽箱11传递至取暖器1的蒸汽在传递路径上或取暖器1的前端部消耗很多热量，发生无法将热量充分传送至取暖器1的后端部的问题。这会导致在所有区域需要排放均匀的热的取暖器1的前端部和后端部之间温度差增大的问题。

而且，由于真空泵30不能确认目前循环路径的管道内的压力(尤其取暖器的压力)，因此，存在不能稳定地保持循环路径的压力的问题。若不能稳定地保持循环路径的压力，则在蒸汽箱11内不能顺利生成蒸汽，存在真空蒸汽系统的效率大幅度降低的问题。

进一步，图1的真空蒸汽系统中，冷凝器20具备冷却器23，由冷却器23来冷凝从取暖器1回收的蒸汽。冷却器23与冷凝室22相同可构成为密封的筒状结构，具备用于使冷却水循环的流路、以及通过电热器50与真空泵30排放冷凝室22的空气的流路，从而，2个流路相遇而可以进行热交换。并且，在冷却器23的内部具备用于热交换的电热器50、以及用于保持冷却水的水位的水位传感器(省略图示)。为了真空泵30的耐久性，冷却器23冷却在冷凝室22未相变化为水的蒸汽，并将其供应至真空泵30。

如冷却器23等构成要素不仅使真空蒸汽系统的结构变复杂，而且，存在为了稳定的循环应将冷凝器20配置在蒸汽箱11的上部的限制，这会造成限制真空蒸汽系统的结构的问题。

在先技术

专利文献：韩国授权专利第10-1373830号(2014.3.6授权)

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过单独地控制真空及循环，能以简单的结构大幅度提高效率性的真空蒸汽循环系统。

为达成所述目的，根据本发明的一例的真空蒸汽循环系统，包括：水桶，接受并储藏水，利用热源提供的热加热所述水与通过预设的循环路径回收的返回流体中包含的水，来生成蒸汽；取暖器，从所述水桶接受所述蒸汽，所述蒸汽沿着内部的预设的路径传送，将所述蒸汽的热排放至外部；汽水分离罐，接受从所述取暖器经排热的所述返回流体进行汽水分离；流体循环单元，与所述水桶、所述取暖器及所述汽水分离罐一起形成循环路径，向所述水桶供应从所述汽水分离罐传送的气体，所述水桶内部的压力调整为高于所述汽水分离罐的内部压力，从而，控制成所述蒸汽沿着所述循环路径继续循环；以及真空保持单元，向外吐出从所述汽水分离罐传送的所述气体以便将所述循环路径内部的压力保持在预设压力范围内。

所述真空蒸汽循环系统进一步包括一个以上的压力传感器，所述压力传感器配置于所述循环路径上，用于测量所述循环路径的内部压力，所述真空保持单元根据在所述一个以上的压力传感器测量的压力值驱动。

所述真空蒸汽循环系统进一步包括压力调整单元，所述压力调整单元根据在所述一个以上的压力传感器测量的压力值通过与所述水桶连接的吸引管将外部空气供应至所述水桶的内部。

发明效果

本发明的真空蒸汽循环系统通过单独地具备能恰当地保持真空蒸汽循环系统内部的循环路径上的压力的真空保持单元以及能稳定地保持循环路径上的蒸汽的循环速度的流体循环单元，从而，能单独控制真空及循环。因此，当循环路径的长度变长的情况下，也能稳定地保持真空状态，并能使蒸汽顺利循环，从而，能大幅度提高真空蒸汽循环系统的效率。而且，真空保持单元被构成为调整真空蒸汽循环系统内循环路径的内部压力，从而，真空压力的控制可更加提高循环效率性。因此，循环路径内部不会积水而能够增加耐久性。

而且，仅通过非常单纯的结构的汽水分离罐也能执行包括冷却器或电热器等的现有真空蒸汽循环系统的冷凝器的功能，从而，能够减小真空蒸汽循环系统的大小，不受结构上的限制。而且，通过构成为从外部供应的水通过汽水分离罐传递至水桶，从而，提高汽水分离性能，并能提高热效率性及循环效率性。

而且，除真空保持单元及流体循环单元之外另外具备将储藏在汽水分离罐的水供应至水桶的供水单元，从而，与真空状态或循环状态无关能稳定地供应水。结果，能最大限度地提高真空蒸汽循环系统的效率性。

附图说明

图1是示出现有真空蒸汽系统的一例的图

图2是示出图1的流体回收补充单元的详细结构的图。

图3是示出根据本发明的一实施例的真空蒸汽循环系统的结构的图。

具体实施方式

为了充分理解本发明以及本发明的运行上的优点以及通过本发明的实施例而达成的目的，应参照举例说明本发明的优选实施例的附图以及附图上所记载的内容。

下面，参照附图说明本发明的优选实施例，并详细说明本发明。但是，本发明可由多种不同的形态而体现，并不局限于所记载的实施例。而且，为了明确说明本发明将省略与说明无关的部分，图中，相同的符号表示相同的部件。

在整个说明书中，某一部分“包括”某一构成要素时，在没有特别相反的记载的情况下不排除其他的构成要素，而可更包括其他的构成要素。说明书中记载的“…部”、“…器”、“模块”、“块”、“单元”等术语是指处理至少一个功能或动作的单位，这可以由硬件或软件或硬件与软件的结合体现。

图3是示出根据本发明的一实施例的其他真空蒸汽循环系统的结构的图。

参照图3，本发明的真空蒸汽循环系统，包括：取暖器100、压力传感器PS、水桶200、汽水分离罐300、供水单元400、流体循环单元500、真空保持单元600、压力调整单元700、以及2个阀门V1、V2。

首先，取暖器100与现有的取暖器1相同，从水桶200通过蒸汽供应管210供应的蒸汽在取暖器100内部按规定的循环路径传送，在蒸汽沿着循环路径传送的期间，蒸汽中的热被排放至外部。取暖器100在内部具备一个以上的管道CP而形成循环路径，从而，从一端供应蒸汽时，所供应的蒸汽能传送至另一端。从一个以上的管道CP的一端供应的蒸汽沿着循环路径传递至另一端的期间，蒸汽中的热被排放至外部，随着热排放蒸汽以温度变低的状态传递至另一端。此处，一个以上的管道CP的数量、大小及循环路径的形态等可多样地设计成有效排热的形态。从取暖器100放热后的返回流体通过蒸汽回收管110传递至汽水分离罐300。

压力传感器PS在真空蒸汽循环系统测量循环路径内部的压力。图3中作为一例示出了压力传感器PS配置于取暖器100与汽水分离罐300之间的蒸汽回收管110的状态。但是，压力传感器PS的配置位置并不局限于此，图3中用循环压力测量区域CPA表示了在循环路径上能配置压力传感器PS的区域。如图3所示，压力传感器PS可配置于蒸汽回收管110、水桶200、蒸汽供应管210及汽水分离罐300的循环路径内的一个以上的位置。

但是，如图3所示，当压力传感器PS配置于蒸汽回收管110时，压力传感器PS的位置优选选择在取暖器100被排热的返回流体的循环路径上所受影响最少的地点进行配置。

汽水分离罐300接受在取暖器中被放热的返回流体，分离气体和水分，并将经气体分离出的蒸汽传递至流体循环单元(蒸汽循环单元)500，经分离出的水分即水通过供水单元400传递至水桶200。本发明中，汽水分离罐300与图1的冷凝室22可由类似单纯密封的圆筒形结构构成。

在汽水分离罐300的内部可具备用于测量水位的一个以上的水位传感器(省略图示)，还可以连接从外部接受水的水管310。水管310中具备水供应阀V1，可以调整向汽水分离罐300供应的水量。水供应阀V1根据设置在汽水分离罐300的内部的水位传感器的检测值可以控制向汽水分离罐300供应或切断水。

若水管310与水桶200连接而从外部供应的低温的水直接供应至水桶200，则向取暖器100供应蒸汽的水桶200的内部温度发生很大的变化，蒸汽的循环会发生障碍。换而言之，在利用水桶200内部的压力向取暖器100供应蒸汽的结构中，取暖器内部的蒸汽被冷凝，此时压力变低会发生循环障碍。而且，水桶内部的温度变低，而真空蒸汽循环系统的效率会大大降低。

本发明中，通过从外部接受水(如自来水)的水管310与汽水分离罐300相连接，汽水分离罐300不仅可以利用所供应的水从回收的蒸汽中容易分离气体与水分，而且，可以利用回收的蒸汽的热提高经分离的水分温度供应至水桶200。即最大限度地减少了水桶200的温度变化。

一方面，汽水分离罐300可以构成为将分离的水直接供应至水桶200，但是，图3示出通过供水单元400供应的情况。

供水单元400从汽水分离罐300接受水，是将所供应的水供应至水桶200的结构，可由水泵等而体现。

本发明中，供水单元400是用于克服对真空蒸汽循环系统的内部结构的限制的构成要素。汽水分离罐300配置于水桶200的上端，即便不具有其他的单元只要能向水桶200传送储藏在汽水分离罐300的水，就可以省略供水单元400。但是，具备供水单元400时，与汽水分离罐300的配置位置无关，可以向水桶200传递储藏在汽水分离罐300的水。即可以最大限度地减小对真空蒸汽循环系统的构成要素的配置设计的限制。

此处，在供水单元400与水桶200之间具备供水阀V2，通过汽水分离罐300与供水单元400连动，可以调整向水桶200供应的水量。供水阀V2根据设置在水桶200的内部的水位传感器的检测值控制向汽水分离罐300供应或切断储藏在汽水分离罐300的水。

而且，流体循环单元500向水桶200供应从汽水分离罐300来的气体。流体循环单元500并不是单纯地将从取暖器100回收的返回流体中的气体供应至水桶200而有的结构，而是执行蒸汽循环控制作用。流体循环单元500通过控制真空蒸汽循环系统的内部的蒸汽循环速度，从而，调整向取暖器100供应的蒸汽的量。

此时，流体循环单元500与循环路径内的压力无关控制蒸汽的循环速度，从而，在循环路径长度变长时也能稳定地循环蒸汽。并且，由于循环路径内部的蒸汽的循环速度能保持在定值，因此，相较于现有系统，直至取暖器100的后端部为止能快速传递蒸汽所具有的热量。即在利用从取暖器100向外排放的热量测量取暖效果的真空蒸汽循环系统中能最大限度地提高取暖效果。而且，随着蒸汽的循环速度变稳定，可以防止在取暖器内部的一个以上的管道CP等发生积水的现象，从而，可以大大提高真空蒸汽循环系统的耐久性。

真空保持单元600与汽水分离罐300相连接，向外部排放循环路径内多余的气体，从而，控制循环路径内部的压力保持真空压力。真空保持单元600可根据在压力传感器PS测量的压力值进行驱动或停止驱动。真空保持单元600被构成为在压力传感器PS测量的压力值小于等于预设基准值时被驱动。

本发明中，真空保持单元600与汽水分离罐300相连接，控制真空压力是因为以防对循环循环路径的蒸汽的循环造成坏影响。

即流体循环单元500为了蒸汽的循环向水桶200供应气体来提高水桶的压力比汽水分离罐300高，从而，使在水桶200生成的蒸汽循环供应至取暖器100，进一步，若真空保持单元600向外吐出汽水分离罐300的气体而降低压力，则向取暖器100供应在水桶200生成的蒸汽的力量变强而有助于蒸汽的良性循环。

本发明中供水单元、流体循环单元及真空保持单元可由泵等而体现。

水桶200储藏从供水单元400供应的水，利用从热源230传递而来的热加热储藏的水并生成蒸汽。即水桶200加热储藏的水并生成蒸汽，再加热在循环循环路径的期间温度变低而发生相变化的水并生成蒸汽，然后供应至取暖器100。

水桶200可与用于吸引外部空气的吸引管220连接，吸引管220可与压力调整单元700结合。并且，水桶200，可具备：内部温度传感器，用于测量内部的温度及压力以及储藏的水量；内部压力传感器；以及一个以上的内部水位传感器。

与吸引管220结合的压力调整单元700根据设置在水桶200的内部的内部压力传感器所测量的压力值，向水桶200的内部吸引外部的空气或切断吸引外部空气。即调整水桶200内部的压力保持预设的压力值。这是为了水桶200内部的压力根据管道CP的数量、大小及循环路径的形态通过压力调整单元700调整为预设压力值而保持适当的蒸汽生成压力。

并且，热源230根据内部温度传感器测量的内部温度值，加热水桶200内的水，供水阀V2根据在一个以上的内部水位传感器测量的内部水位值与供水单元400连动而向水桶200供应水或切断水。

将所述本发明的真空蒸汽循环系统与图1所示的现有真空蒸汽系统进行比较可知，现有的真空蒸汽系统具备冷凝器20来冷凝回收的蒸汽，从而蒸汽相变化为水，并向蒸汽箱11传送发生相变化的水。并且，将未相变化的返回流体通过真空泵30传递至汽水分离器42。此时，冷凝器20除了临时储藏回收的蒸汽的冷凝室22之外，具备以热交换方式冷却蒸汽的冷却器23，而将蒸汽相变化为水。而且，冷却器23具备用于热交换的电热器50。即冷凝器20的构成要素多而复杂。这是因为现有的真空蒸汽系统被构成为真空泵30同时执行真空压力控制作用和蒸汽循环控制作用。

而且，现有的真空蒸汽系统，为了调整内部蒸汽循环压力具备流体回收补充单元40，所述流体回收补充单元40具备从真空泵30排放的返回流体中分离气体和液体的汽水分离器42。

相较于此，本发明的真空蒸汽循环系统另外具备用于执行真空压力控制作用的真空保持单元600及用于执行蒸汽循环控制作用的流体循环单元500，可以分别执行真空压力控制及蒸汽循环控制。由此，本发明中，通过仅具备结构比冷凝器简单的汽水分离罐300，不仅能保持流体循环单元500与真空保持单元600的耐久性，还能容易控制蒸汽的压力及循环。

而且，以往被构成为蒸汽在冷凝室22被冷凝而临时储藏的水以自然供应的方式供应至蒸汽箱10，因此，冷凝器20始终配置在比蒸汽箱10高的位置，这限制了真空蒸汽系统的结构，但是，本发明中通过进一步具备供水单元400，减少对汽水分离罐300的配置位置的限制，能自如地配置设计。

结果，本发明的真空蒸汽循环系统能够以单纯且简单的结构具有较高的效率。

以上，参照附图及实施例说明了本发明，但是，这些实施例只是举例说明而已，应理解本发明所属领域的技术人员可由此进行多样的变形及均等地实施。

本发明的真正的技术保护范围应由权利要求范围的技术思想而决定。

Claims (6)

1.一种真空蒸汽循环系统，其特征在于，包括：

水桶，接受并储藏水，利用热源提供的热加热所述水与通过预设的循环路径回收的返回流体中包含的水，来生成蒸汽；

取暖器，从所述水桶接受所述蒸汽，所述蒸汽沿着内部的预设的路径传送，将所述蒸汽的热排放至外部；

汽水分离罐，接受从所述取暖器经排热后的所述返回流体，并对其进行汽水分离；

流体循环单元，与所述水桶、所述取暖器及所述汽水分离罐一起形成循环路径，向所述水桶供应从所述汽水分离罐传送的气体，所述水桶内部的压力调整为高于所述汽水分离罐的内部压力，从而，控制成所述蒸汽沿着所述循环路径继续循环；以及

真空保持单元，向外吐出从所述汽水分离罐传送的所述气体以便将所述循环路径内部的压力保持在预设压力范围内；

所述真空保持单元独立于所述流体循环单元设置；

所述真空蒸汽循环系统进一步包括一个以上的压力传感器，所述压力传感器配置于蒸汽回收管(110)、水桶(200)、蒸汽供应管(210)及汽水分离罐(300)的循环路径上，用于测量所述循环路径的内部压力，

所述真空保持单元根据在所述一个以上的压力传感器测量的压力值驱动，通过向外吐出从所述汽水分离罐传送的所述气体将所述循环路径内部的压力保持在预设压力范围内。

2.根据权利要求1所述的真空蒸汽循环系统，其特征在于，所述真空蒸汽循环系统进一步包括压力调整单元，所述压力调整单元根据在所述一个以上的压力传感器测量的压力值通过与所述水桶连接的吸引管将外部空气供应至所述水桶的内部。

3.根据权利要求1所述的真空蒸汽循环系统，其特征在于，所述水桶具备一个以上的内部水位传感器，

所述真空蒸汽循环系统进一步具备供水阀，所述供水阀根据所述一个以上的内部水位传感器的测量值开放或切断储藏在所述汽水分离罐的内部的水供应至所述水桶的路径。

4.根据权利要求3所述的真空蒸汽循环系统，其特征在于，所述真空蒸汽循环系统进一步具备供水单元，所述供水单元配置于所述汽水分离罐与所述供水阀之间，用于将所述汽水分离罐的水供应至所述水桶。

5.根据权利要求3所述的真空蒸汽循环系统，其特征在于，所述真空蒸汽循环系统，进一步包括：

水管，与所述汽水分离罐连接，从外部接受水并供应至所述汽水分离罐；以及

水供应阀，与所述水管结合，根据配置于所述汽水分离罐的内部的一个以上的水位传感器进行开闭，用于调整通过所述水管供应至所述汽水分离罐的水量。

6.根据权利要求1所述的真空蒸汽循环系统，其特征在于，所述取暖器包括一个以上的管道，所述管道以能向外部排放所述蒸汽的热的方式形成所述内部传递路径，传送沿着所述内部传递路径施加的所述蒸汽。

Images