JP5800900B2 - 自体蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生装置 - Google Patents

Description

本発明は蒸気タンクに保存された自体蒸気圧を利用して上記蒸気タンクに水を円滑に供給しながら必要な蒸気を持続的に発生し、同時に、蒸気発生過程で外部への熱損失を最小化して、蒸気発生に所要されるエネルギーを節減し、給水用圧力タンクに十分な蒸気圧を供給してこそ、初めて上記給水用圧力タンクを開放する制御方法を通じて蒸気タンクに水をさらに円滑に供給する技術に関する。

一般的に、水を加熱することによって得られる高圧の蒸気は、ランドリー、縫製工場、炊事場などの多くの分野で広く用いられており、このような蒸気は通常蒸気発生装置によって得られる。

このような蒸気発生装置は、蒸気を発生、保存する蒸気タンク内に水位を感知する水位感知センサーが設置されて、上記蒸気タンクに設置された加熱装置の持続的稼動によって蒸発されて出る蒸気量によって水位が低下しながら、蒸気タンクの水位が設定された最低水位に到逹すれば、これを水位感知センサーが感知して、給水管に設置された給水制御バルブを自動的に開放することによって、蒸気タンクへの給水が行われる。

上述した従来の蒸気発生装置は、給水タンクが蒸気タンクの上側に配置されて、上下高度による自然圧力で給水が行われない限り、上記蒸気タンクに新しい水を給水するためには、別途の電気モーターポンプを用いなければならない。

さらに、上記蒸気タンクの内部は高い自体圧力を維持するため、給水タンクを上側に配置しても給水が円滑でなく、このような問題点を解決するためには大容量のモーターポンプを設備する必要があり、それによる設備費用がたくさん必要となるとともに、モーターポンプの機動及び作動にたくさんの電力が使われて、エネルギーの效率性、運用性が低下され、メンテナンス費がたくさんかかるという実情である。

このような問題点を解消するための方案として、本発明の出願人によって先出願された特許出願第２００９−３１１６０号（発明名称：蒸気発生器に用いられる高温高圧高效率給水装置）が提案されている。上述した先出願発明は、スチームタンク自体で発生した圧力を用いて水を供給することによって、給水の時、蒸気圧力の変化を最小化しながら適正な水位を調節して、機器全体的にエネルギー損失を最小化する有用な效果を提供する。

しかし、上述した先登録発明は有用な效果があるにもかかわらず一部の問題点を抱えている。

第一、上記給水タンクと連結された蒸気圧供給管に設置された第１自動制御バルブ、及びスチームタンクと連結された給水管に設置された第３自動制御バルブが同時にＯＮ／ＯＦＦ作動することによって、上記給水タンクに蒸気圧が供給され、且つ、給水管が開放されることで給水タンクには蒸気圧が十分供給されなくて、むしろスチームタンクの蒸気及び水が給水管を通じて給水タンクに逆流したり、深刻な搖動が発生するという問題点がある。

第二、上記スチームタンクが常温にそのまま露出するため、外部への熱損失が非常に大きく、スチームを必要目的に用いるために、外部へ排出するスチーム排出管及び上記スチームタンクの蒸気圧を給水タンクに供給するためのスチーム供給管が常温にそのまま露出されることで熱損失がさらに加重される。

第三、上記スチームタンクの上部に給水タンクが配置され、上記給水タンクの上部に所定水位タンクが垂直に連続して配置される構造的な特性により、蒸気発生装置の全体的規格が必要以上に大きくなり、構造的に安定性を維持することができなくなる。

第四、上記先出願発明を含むその他全ての蒸気発生装置に適用される水位感知センサーは浮力とリードスィッチを利用する方法、または電気抵抗値を利用する方法が広く使われているが、従来の蒸気発生装置は、高温の水が沸く過程で膨脹圧力によって蒸気タンクの水面が不規則に揺動する特性により、水位検出値が正確ではなくて、順次に連動する機器の誤作動の原因になり、レーザーや超音波を利用する方法の水位感知センサーは非常に高価でありながらも、構造が複雑で、経済性が低下されるという問題点がある。

本発明は上述した先出願発明が内包している一部の問題点をさらに積極的に解消するために案出されたもので、まず、圧力供給制御バルブを開放して給水用圧力タンクに十分な蒸気圧を供給した後、時差を置いて上記給水用圧力タンクと蒸気タンクとの間に連結された給水制御バルブを開放して、給水用圧力タンク内の水を蒸気タンクに円滑に供給することができるようにすることを発明の解決課題とする。

また、本発明は蒸気圧供給管が所定水位タンクの内部を経由しながら、所定水位タンク内の水を熱交換して暖めた後給水用圧力タンクに蒸気圧を供給することができるようにすることを発明の解決課題とする。

また、本発明は上水管が複数の熱交換槽を通過しながら外部に損失される損失熱を最大限に回収した後、この回収熱を利用して所定水位タンクに供給される上水を加温するようにすることを発明の解決課題とする。

また、本発明は所定水位タンクの前方に給水用圧力タンクを配置して、全体的な構造をコンパクトに構成し、補充水の供給の時、上記給水用圧力タンクの蒸気圧を所定水位タンクに全量排出して、給水用圧力タンクに真空圧力を生成した後、この真空圧力を利用して所定水位タンクの水を吸い込みながら、給水用圧力タンクに自動的に補うことができるようにすることを発明の解決課題とする。

また、本発明は上記蒸気タンクの外部に連結設置された外装型フロート管内部の水面の揺動を最大限に抑制してフロートが蒸気タンク内の膨脹圧力より急減された低い圧力を受けることができるようにすることを発明の解決課題とする。

本発明は上述した課題を解決するための手段として、蒸気タンクの上部前後にそれぞれ給水用圧力タンク及び所定水位タンクを水平上に並列配置し、上記蒸気タンクの上端に連結された蒸気圧供給管は所定水位タンクの内部を経由して給水用圧力タンクの上端に連結し、上記蒸気圧供給管の管路には圧力供給制御バルブを設置し、一方、上記給水用圧力タンクの下端部と蒸気タンクとの間に連結された給水管には給水制御バルブを設置し、上記給水用圧力タンクの上端部と所定水位タンクとの間には補充水制御バルブが備えられた補充水管を連結する技術を提供する。

また、本発明は上記給水管を始め、蒸気排出管、蒸気圧供給管の外側を囲むように複数の熱交換槽を設置し、上記熱交換槽の内部を順次に通過する給水管を所定水位タンクの内部に連結設置する技術を提供する。

また、本発明は上記補充水管の一側を給水用圧力タンクの上端に連結し、上記補充水管の他側には排出吸入兼用ヘッダーを連結設置し、上記排出吸入兼用ヘッダーを所定水位タンクの内部に浸るように設置する技術を提供する。

また、本発明は蒸気タンクの上部及び下部を通水可能に連結する外装型フロート管を外部に連結設置し、上記外装型フロート管の内部にはフロートを挿入設置して、上記外装型フロート管の外側にはフロートを感知するリードセンサーが付着されたセンサーホルダーを囲むように設置する技術を提供する。

本発明によれば、給水用圧力タンクにまず十分な蒸気圧を供給した後、時差を置いて給水管を開放するように制御することによって、蒸気タンク内の水が上記給水用タンクに逆流したり、搖動が発生する不祥事を予防しながら、上記給水用圧力タンク内の水を蒸気タンクにさらに円滑に供給することができるという效果を奏する。

また、上記蒸気圧供給管は、所定水位タンクの内部を経由する過程で、所定水位タンク内の水を熱交換して暖めるとともに、上水管は複数の熱交換槽を通過しながら外部への損失熱を最大限に回収して上水管を加温する用途に再利用することによって、蒸気発生に所要されるエネルギーを画期的に節減して運用費用を低減するという效果を奏する。

また、所定水位タンク及び給水用圧力タンクが水平上に並列配置されることによって、蒸気発生装置の全体的な構造が非常にコンパクトでありながらも、補充水の供給の時には、給水用圧力タンクに真空圧力を一時的に生成することによって、この真空圧力を利用して所定水位タンクの水を真空吸入しながら、給水用圧力タンクに自動的に補うことができるという效果を奏する。

同時に、上記蒸気タンクの外部に外装型フロート管が連結設置されることによって、外装型フロート管内部の水面がほとんど揺動しないで、フロートは蒸気タンク内の膨脹圧力より急減された低い圧力を受けて、高温、高圧条件でも水位を正確に感知しながら、水位検出値の精密度を画期的に向上し、水位感知センサーの全体的な構造が簡素化して非常に経済的な效果を奏する。

本発明が適用された蒸気発生装置の正断面図である。 本発明の図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第１熱交換槽、第２熱交換槽、第３熱交換槽、第４熱交換槽及び上水管の連結状態を示す側断面図である。 本発明の所定水位タンク及び給水用圧力タンクの設置状態の一部切欠した平面図である。 本発明の第１熱交換槽、第２熱交換槽、第３熱交換槽、第４熱交換槽及び上水管の連結状態の平断面図である。 本発明の補充水管の先端に排出吸入兼用ヘッダーが連結設置された状態の平面図である。

本発明が解決しようとする課題の解決手段をより具体的に具現するための好ましい実施例について説明する。

まず、本発明の好ましい実施例による全体的な技術構成を添付された図面に基づいて概略的に説明すると、蒸気タンク１０の上部に配置された所定水位タンク２０と；上記所定水位タンク２０の前方に水平上に並列配置され、上端部と所定水位タンク２０との間に補充水管６１が連結され、下端部と蒸気タンク１０との間には給水管７１が連結された給水用圧力タンク３０と；上記蒸気タンク１０の上端に下側が連結され、上側が給水用圧力タンク３０の上端に連結された蒸気圧供給管４０と；上記蒸気圧供給管４０の管路に設置された圧力供給制御バルブ５０と；上記補充水管６１の管路に設置された補充水制御バルブ６０と；上記給水管７１の管路に設置された給水制御バルブ７０とを備え、また、上記蒸気タンク１０に給水する時、圧力供給制御バルブ５０を単独に開放して蒸気圧供給管４０を通じて、まず、蒸気圧を給水用圧力タンク３０に供給した後、時差を置いて順次に給水制御バルブ７０を開放して、上記給水用圧力タンク３０内の水を蒸気タンク１０に円滑に供給するように制御することを技術的特徴とすることが分かる。

以下、上記のように概略的に構成された本発明を容易に実施するようにさらに詳しく説明する。

本発明の蒸気タンク１０は給水された水を沸して蒸気を発生、保存する役割を果たすもので、下側に設けられた加熱チャンバー１１の一側面には、ヒーターソケット１２が付着され、このヒーターソケット１２を貫通して、加熱チャンバー１１の内部に電気ヒーター１３が着脱可能に設置されることによって蒸気発生が可能であり、上記加熱チャンバー１１の上部には発生された蒸気を捕集するための蒸気捕集路１４が連通されるように形成され、上記蒸気捕集路１４の上部には捕集された蒸気のみを専門に保管する蒸気チャンバー１５が連通されるように形成され、上記蒸気チャンバー１５の上端には蒸気排出管１６が外部に連結設置される。

従って、上記蒸気チャンバー１５に保存された蒸気圧のみを上記蒸気排出管１６を利用して、大部分外部に引出して、多様な用途に活用することができる。

上記蒸気タンク１０の上部には所定水位タンク２０が配置され、上記所定水位タンク２０の前方には給水用圧力タンク３０が水平上に並列配置され、上記給水用圧力タンク３０の上端部と所定水位タンク２０との間に補充水管６１が連結されることによって、所定水位タンク２０の上水を給水用圧力タンク３０に補うことができ、上記給水用圧力タンク３０の下端部と蒸気タンク１０との間には給水管７１が連結されることによって、上記給水用圧力タンク３０の水は蒸気圧供給管４０を通じて供給される高圧の蒸気圧を利用してさらに円滑に蒸気タンク１０に供給することができる。

即ち、本発明は上記蒸気タンク１０に保存された蒸気圧の一部を給水用圧力タンク３０に供給することによって、蒸気タンク１０の内部圧力と給水用圧力タンク３０の内部圧力を相互同等な状態にすることによって、給水用圧力タンク３０に満たされた水は蒸気タンク１０に円滑に供給されることができる。

この時、上記給水用圧力タンク３０は、中央に通水路３１が形成された隔板３２が内部に水平に設置されることによって、上記隔板３２の下側に設けられた給水チャンバー３３に限って補充水が保存され、上記隔板３２の上側に設けられた蒸気チャンバー３４には給水チャンバー３３の水を円滑に蒸気タンク１０の内部に供給することができる十分な量の蒸気圧を専用に圧縮して保存することができ、上記給水用圧力タンク３０の外側には見掛けのために外装ケース３５がさらに囲むように設置されることができる。

このような蒸気圧供給管４０は下側が蒸気タンク１０の上端に連結され、上側は給水用圧力タンク３０の上端に連結されることによって、蒸気タンク１０に保存された高圧の蒸気圧の一部を給水用圧力タンク３０に供給することができる。

ここで、上記蒸気圧供給管４０の自体高温熱気は、外部へ放出されながら、そのまま捨てられる損失熱が相当であることから、これを回収するための方案として、上記蒸気圧供給管４０は所定水位タンク２０の底面２１を貫通して所定水位タンク２０の内部を経由するように配置されることによって、この過程で所定水位タンク２０内の水を熱交換作用を通じて暖めて給水用圧力タンク３０の水位が低下する時、所定水位タンク２０内の暖められた補充水をさらに円滑に補うことができる。

上記蒸気圧供給管４０の管路には、圧力供給制御バルブ５０が設置され、上記補充水管６１の管路に補充水制御バルブ６０が設置され、上記給水管７１の管路には給水制御バルブ７０が設置されることによって、それぞれの流路をコントローラーの選択的操作によって自動的にＯＮ／ＯＦＦ制御することができる使用上の便宜性を提供する。

このような本発明は、上述した蒸気タンク１０に給水する時、圧力供給制御バルブ５０及び給水制御バルブ７０を同時に開放することによって、蒸気タンク１０内の水が給水用圧力タンク３０に逆流したり搖動して、給水に所要される時間が多かった従来の問題点を積極的に解消するための技術構成が接木される。

このための技術構成として、上記圧力供給制御バルブ５０を単独に開放することによって、まず蒸気圧供給管４０を通じて十分な蒸気圧を給水用圧力タンク３０に供給しながら完全な加圧状態を維持して、上記蒸気タンク１０と給水用圧力タンク３０との間の内部圧力差を低減する。

即ち、上記給水用圧力タンク３０に蒸気圧が十分圧縮して保存されるまで、給水制御バルブ７０を閉めて給水を行わず、上記給水用圧力タンク３０に十分な蒸気圧が圧縮して保存されると初めて順次に給水制御バルブ７０を開放するように制御することによって上記給水用圧力タンク３０内の水を蒸気タンク１０の内部に円滑に供給する特別な效果を提供する。

一方、本発明は上記蒸気タンク１０の外側にさらに本体ケース１が囲むように設置されることによって、蒸気タンク１０で放出する熱が空気中に捨てられることによる熱損失を防止することができ、上記本体ケース１の外部には水位感知センサー８０が外装型に設置されることによって、上記水位感知センサー８０が感知した水位によって圧力供給制御バルブ５０及び給水制御バルブ７０のＯＮ／ＯＦＦを選択的に制御することができる。

上記水位感知センサー８０は蒸気タンク１０の外側に外装型フロート管８１が外装され、上記外装型フロート管８１の上下部にそれぞれ連結された連結管８２は、蒸気タンク１０の上下部にそれぞれ通水可能に連結され、上記外装型フロート管８１の内部には通常のフロートが水位変化によって上下に移動可能に挿入され、上記外装型フロート管８１の外側にはセンサーホルダー８３が囲むように設置される。

そして、上記センサーホルダー８３の内面には水位変化によるフロートの上下移動を感知しながら水位を感知する通常のリードセンサーが付着され、上記フロート及びリードセンサーは水位感知センサーの技術分野で公知技術であるので、本発明では詳細な説明は省略する。

一方、上記連結管８２の外側には、図３及び図５のように、それぞれ一対の第１熱交換槽９１が囲むように設置され、上記給水管７１、蒸気排出管１６及び蒸気圧供給管４０の外側にはそれぞれ第２熱交換槽９２、第３熱交換槽９２及び第４熱交換槽９４が囲むように設置され、上述した一対の第１熱交換槽９１、第２熱交換槽９２、第３熱交換槽９２及び第４熱交換槽９４を順次に通水可能に連結された上水管９０は、所定水位タンク２０の内部に連結設置され、上記上水管９０の先端にはボールトップ９５が設置されることによって、所定水位タンク２０は常に所定水位を維持することができる。

従って、上水管９０の内部を流れる上水は、複数の第１熱交換槽９１、第２熱交換槽９２、第３熱交換槽９２及び第４熱交換槽９４を順次に通過しながら熱交換作用を通じて上記連結管８２、給水管７１、蒸気排出管１６及び蒸気圧供給管４０で外部に放出されながら捨てられる損失熱を最大限に回収して、上水を加温する用途で再利用することによって、蒸気発生に所要されるエネルギーを画期的に節減することができる。

また、上記本体ケース１の側面と第１交換槽９１及び第３熱交換槽９３の内部側面との間には、それぞれ連結管８２及び蒸気排出管１６の外側を囲む熱伝導防止管９６が連結設置され、上記熱伝導防止管９６の先端には外部に連結された開放部９７が形成されることによって、連結管８２及び蒸気排出管１６は本体ケース１に直接接触されることを防止して、上記連結管８２及び蒸気排出管１６の高温熱が本体ケース１に熱伝導されながら外部に損失されることを積極的に防止することができる。

同時に、上記本体ケース１の上部面と第２交換槽９２及び第４熱交換槽９４の内部底面との間には、図３及び図５のように、それぞれ給水管７１及び蒸気圧供給管４０の外側を囲む熱伝導防止管９６が連結設置され、上記熱伝導防止管９６の先端には外部に連結された開放部９７が形成されることによって、上記給水管７１及び蒸気圧供給管４０の高温熱が本体ケース１に熱伝導されながら外部に損失されることを積極的に遮断する。

ひいては、上記熱伝導防止管９６は、共通的にそれぞれの連結管８２、蒸気排出管１６、給水管７１及び蒸気圧供給管４０の高温熱が本体ケース１に熱伝導されることを防止する役割を果し、同時に上水管９０で流れる水が高温に加熱過ぎないように熱を放出する放熱作用を複合的に行う。

一方、本発明の補充水管６１は、一側が給水用圧力タンク３０の上端に連結され、他側先端にはブランチティー６２が連結され、上記ブランチティー６２の両側には、図６のように、リング状の排出吸入兼用ヘッダー６３が一体に連結され、上記排出吸入兼用ヘッダー６３は、所定水位タンク２０の内部に浸けられるように配置され、上記排出吸入兼用ヘッダー６３には複数のノズル孔６４が等間隔に形成される。

このような給水用圧力タンク３０の水位が低下されて、補充水を供給する場合には、上記補充水管６１に設置された補充水制御バルブ６０を一時的に開放すれば、給水用圧力タンク３０に残存した高圧の蒸気圧は圧力の低い所定水位タンク２０に急激に移動した後、排出吸入兼用ヘッダー６３を通じて全量所定水位タンク２０に排出される。

従って、上記所定水位タンク２０の圧力は高くなる一方、給水用圧力タンク３０は圧力が急激に低下されて、内部に真空圧力を生成することによって、この真空圧力によって所定水位タンク２０の水は排出吸入兼用ヘッダー６３を通じて吸入されながら、給水用圧力タンク３０に自動的に補充され、上記給水用圧力タンク３０の水が設定された最高水位に到逹すれば自動的に補充水制御バルブ６０が閉まりながら、補充水の供給を中断するようになる。

１：本体ケース
１０：蒸気タンク
１１：加熱チャンバー
１４：蒸気捕集路
１５、３４：蒸気チャンバー
１６：蒸気排出管
２０：所定水位タンク
３０：給水用圧力タンク
３２：隔板
３３：給水チャンバー
４０：蒸気圧供給管
５０：圧力供給制御バルブ
６０：補充水制御バルブ
６１：補充水管
６２：ブランチティー
６３：排出吸入兼用ヘッダー
７０：給水制御バルブ
７１：給水管
８０：水位感知センサー
８１：外装型フロート管
８２：連結管
８３：センサーホルダー
９０：上水管
９１：第１熱交換槽
９２：第２熱交換槽
９３：第３熱交換槽
９４：第４熱交換槽
９５：ボールトップ
９６：熱伝導防止管
９７：開放部

Claims (6)

1. 蒸気タンク（１０）の上部に配置された所定水位タンク（２０）と；
   前記所定水位タンク（２０）の前方に水平上に並列配置され、上端部と所定水位タンク（２０）との間に補充水管（６１）が連結され、下端部と蒸気タンク（１０）との間には給水管（７１）が連結された給水用圧力タンク（３０）と；
   前記蒸気タンク（１０）の上端に下側が連結され、上側が給水用圧力タンク（３０）の上端に連結された蒸気圧供給管（４０）と；
   前記蒸気圧供給管（４０）の管路に設置された圧力供給制御バルブ（５０）と；
   前記補充水管（６１）の管路に設置された補充水制御バルブ（６０）と；
   前記給水管（７１）の管路に設置された給水制御バルブ（７０）を備え、また、
   前記補充水管（６１）は、一側が給水用圧力タンク（３０）の上端に連結され、他側先端にはブランチティー（６２）が連結され、前記ブランチティー（６２）の両側に連結された排出吸入兼用ヘッダー（６３）は所定水位タンク（２０）の内部に浸けられるように配置され、前記排出吸入兼用ヘッダー（６３）には複数のノズル孔（６４）が形成されることを特徴とする自体蒸気圧力を利用した自動給水式蒸気発生装置。
2. 蒸気圧供給管（４０）は所定水位タンク（２０）の底面（２１）を貫通して、内部を経由しながら所定水位タンク（２０）内の水を熱交換作用を通じて暖めてくれることを特徴とする請求項１に記載の自体蒸気圧力を利用した自動給水式蒸気発生装置。
3. 蒸気タンク（１０）は下側に設けられた加熱チャンバー（１１）の上部に蒸気捕集路（１４）が連通されるように形成され、前記蒸気捕集路（１４）の上部に単なる蒸気が満たされる蒸気チャンバー（１５）が連通されるように形成され、前記蒸気チャンバー（１５）の上端には蒸気排出管（１６）が外部に連結設置されることを特徴とする請求項１に記載の自体蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生装置。
4. 給水管（７１）、蒸気排出管（１６）及び蒸気圧供給管（４０）の外側にはそれぞれ第２熱交換槽（９２）、第３熱交換槽（９３）及び第４熱交換槽（９４）が囲むように設置され、前記第２熱交換槽（９２）、第３熱交換槽（９３）及び第４熱交換槽（９４）を順次に通水可能に連結された上水管（９０）は所定水位タンク（２０）の内部に連結設置されることを特徴とする請求項３に記載の自体蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生装置。
5. 蒸気タンク（１０）の外側には本体ケース（１）が囲むように設置され、前記本体ケース（１）の上部面と第２熱交換槽（９２）及び第４熱交換槽（９４）の内部底面との間にはそれぞれ給水管（７１）及び蒸気圧供給管（４０）の外側を囲む熱伝導防止管（９６）が連結設置され、前記熱伝導防止管（９６）の先端には外部に連結された開放部（９７）が形成され、前記本体ケース（１）の側面と第３熱交換槽（９３）の内部側面との間には蒸気排出管（１６）の外側を囲む熱伝導防止管（９６）が連結設置され、前記熱伝導防止管（９６）の先端には外部に連結された開放部（９７）が形成されることを特徴とする請求項４に記載の自体蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生装置。
6. 給水用圧力タンク（３０）は内部に通水路（３１）が形成された隔板（３２）が水平上に設置され、前記隔板（３２）の下側に補充水が保存される給水チャンバー（３３）が形成され、前記隔板（３２）の上側には給水チャンバー（３３）の水を円滑に蒸気タンク（１０）の内部に供給するための蒸気圧を専用に圧縮して保存する蒸気チャンバー（３４）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の自体蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生装置。

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