JP5869000B2

JP5869000B2 - 蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器

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Publication number: JP5869000B2
Application number: JP2013547349A
Authority: JP
Inventors: ジュヒョクイム
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: RU2569472C2; CN105546501A; WO2012091470A3; US9255709B2; CN103282720B; JP2014504715A; CN103282720A; EP2660514A4; CA2823531C; AU2011350149A1; RU2013137178A; WO2012091470A2; AU2011350149B2; EP2660514B1; CA2823531A1; CN105674231A; EP2660514A2; KR101161677B1; US20130284122A1

Description

本発明は、蒸気圧を利用して加圧給水タンクの内部に最適な真空圧力を生成し、この真空圧力による強い吸入力で上記加圧給水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する技術に関する。

蒸気発生器は、各種エネルギー源（ヒーター、廃熱など）を利用して水を沸して蒸気を発生して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、水位が下降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ると、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に開放し、これによって蒸気タンクに給水する。

上記従来の蒸気発生器は、給水タンクが蒸気タンクの上側に配置されて、上下高さの差による自然圧力で給水しない限り、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使用しなければならない。

さらに、上記蒸気タンクの内部は、高い自体圧力を保持することによって、給水タンクを上側に配置しても給水が円滑に行われず、このような問題点を解消するためには、必ず大容量のモーターポンプを設備しなければならないため、これによる設備費用が高くなり、モーターポンプの起動及び作動にたくさんの電力が用いられて、エネルギーの效率性、運用性が低下され、かつメンテナンス費用が高いという問題がある実情である。

従って、蒸気圧を利用して、加圧給水タンクの内部に最適の真空圧力を生成し、この真空圧力による強い吸入力で上記加圧給水タンクに水を円滑に供給する技術が必要である。

本発明は、加圧給水タンクの内部に真空圧力が生成される時、換気口を通じて大気中から適量の外部空気を流入させて、真空圧力を最適な状態に調節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。

本発明は、加圧給水タンクの内部に真空圧力生成時間を調節して、真空圧力を最適な状態に調節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。

本発明は上記課題を解決するための手段で、用いた蒸気を回収する凝縮水回収タンクは、補充水制御バルブが設置された補充水管を介して加圧給水タンクと連設し、上記加圧給水タンクは、圧力供給制御バルブが設置された蒸気圧供給管を介して蒸気発生器と連設し、上記加圧給水タンクは、給水制御バルブが設置された給水管を介して蒸気発生器または給水使用先と連設し、一方、上記補充水管には真空圧調節バルブが具備された換気口を分岐設置する技術を提供する。

また、上記加圧給水タンクの内部に冷却剤を噴射する冷却剤噴射管を加圧給水タンクの内部に連設する技術を提供する。

本発明によれば、蒸気圧を利用して、加圧給水タンクの内部に真空圧力を生成することによって、上記真空圧力による強い吸入力を利用して、凝縮水回収タンク内の水を吸い込みながら、加圧給水タンクに自動に補充するとともに、上記加圧給水タンク内の水を蒸気発生器にさらに円滑に供給しながら、必要な蒸気を持続的に発生することができるという效果を奏する。

また、このような效果を提供する際にも、従来のように、各種大容量のポンプを全く使用しないので、これによる設備費用を画期的に節減し、また、これらを稼動するによる不必要な電力消耗がなくて、エネルギーの效率性及び運用性を向上し、メンテナンス費用を節減するという效果を奏する。

また、上記加圧給水タンクの内部に形成される真空圧力を自由に調節することによって、常に適量の真空度に保持し、それによって、真空圧力が蒸気タンクの内部まで作用することで、発生した従来の問題点を確実に解消するという效果を奏する。

本発明が適用された自動給水式蒸気発生器の全体構成を総合的に示したブロック図である。本発明の凝縮水回収タンク、加圧給水タンク及び換気口の設置状態の縦断面図である。本発明の換気口の設置状態の拡大断面図である。本発明の凝縮水回収タンクの内部に補充水管が連設された状態の平面図である。本発明の凝縮水回収タンクの内部に補充水管が連設された状態の平面図である。本発明の凝縮水回収タンクの内部に補充水管が連設された状態の平面図である。本発明の加圧給水タンクに冷却剤噴射管が設置された状態の拡大断面図である。本発明の加圧給水タンクの外側に冷却用ジャケットが二重に設置された状態の縦断面図である。本発明の加圧給水タンクに温度センサーまたは圧力センサーが設置された状態の拡大断面図である。本発明の加圧給水タンクの外側に冷却ピンが設置された状態の一部切欠縦断面図である。本発明が適用された他の実施例の全体構成を総合的に示したブロック図である。

本発明の好ましい実施例による全体的技術構成を添付された図面に基づいて概略的に説明すれば、用いた蒸気を回収する凝縮水回収タンク２０と；上記凝縮水回収タンク２０と補充水管２１を介して連設された加圧給水タンク３０と；上記加圧給水タンク３０と蒸気発生器１０との間に連設された蒸気圧供給管４０と；上記加圧給水タンク３０と蒸気発生器１０との間に連設された給水管５０と；上記補充水管２１の管路に設置された補充水制御バルブ６０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７０と；上記給水管５０の管路に設置された給水制御バルブ８０と；上記補充水管２１に分岐状態に設置され、管路上に真空圧調節バルブ９５が設置された換気口９０との有機的な結合構成で構成される。

また、上記加圧給水タンク３０の上端に、内部に連設されて、上記加圧給水タンク３０の蒸気層３１に満たされた蒸気圧が凝縮水回収タンク２０に全量排出されると、自動に冷却剤を噴射する冷却剤噴射管９０の有機的な結合構成で構成される。

本発明の蒸気発生器１０は、内部に設置されたヒーターによる直接エネルギーや、外部に排出される廃熱、発電所で出るエネルギーのような多様なエネルギー源を利用して、水を沸して蒸気を発生して保存する役割を果たす。

上記蒸気発生器１０で発生した蒸気を多様な目的に用いた後、これを全量凝縮水回収タンク２０に回収して、エネルギーの損失を最小化する。上記凝縮水回収タンク２０は補充水管２１を介して加圧給水タンク３０と連結されて、上記凝縮水回収タンク２０の凝縮水を加圧給水タンク３０に補充することができ、上記凝縮水回収タンク２０には自然に蒸発される蒸気量だけ減る凝縮水の量を補充することができるように、別途の定水位バルブ２２ａが具備された上水管２２が内部に連設される。

また、上記加圧給水タンク３０と蒸気発生器１０との間には、図１〜図２のように、蒸気圧供給管４０が連設され、上記加圧給水タンク３０と蒸気発生器１０との間には給水管５０が連設されることによって、蒸気発生器１０に保存された高圧の蒸気圧の一部を加圧給水タンク３０に供給することができる。

即ち、本発明は上記蒸気発生器１０に保存された蒸気圧の一部を加圧給水タンク３０に供給することによって、蒸気発生器１０の内部圧力と加圧給水タンク３０の内部圧力を相互同等な状態にし、これによって加圧給水タンク３０に満たされた水は蒸気発生器１０により円滑に供給可能な效果を提供し、特に、このような過程で別途の大容量のポンプを用いなくても良い。

上記補充水管２１の管路には補充水制御バルブ６０が設置され、上記蒸気圧供給管４０の管路には圧力供給制御バルブ７０が設置され、上記給水管５０の管路には給水制御バルブ８０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で選択的に操作することによって、自動にＯＮ／ＯＦＦに制御することができる使用上の便宜性を提供する。

このような本発明の補充水管２１は、図２のように、一側が加圧給水タンク３０と通水可能に連結され、他側は凝縮水回収タンク２０の内部の水に浸されるように配置され、浸された部位の先端は開放される構成で実施されることができる。

また、本発明の補充水管２１は、図４のように、他側が凝縮水回収タンク２０の内部に浸されるように配置され、浸された部位の先端は密閉され、外周面には複数のノズル孔２１ａが等間隔で形成された構成で実施されることもできる。

また、上記補充水管２１は、図５のように、他側が凝縮水回収タンク２０の内部に浸されるように配置され、浸された部位の先端には連結部材２３が設置され、上記連結部材２３には一側先端が密閉された排出吸入兼用ヘッダー２４が連結され、上記排出吸入兼用ヘッダー２４の外周面には複数のノズル孔２４ａが形成される構成で実施されることができる。

同時に、上記補充水管２１は、図６のように、他側が凝縮水回収タンク２０の内部に浸されるように配置され、浸された部位の先端には「Ｔ」型分岐管２５が連結され、上記「Ｔ」型分岐管２５の両側には排出吸入兼用ヘッダー２６が連結され、上記排出吸入兼用ヘッダー２６の外周面には複数のノズル孔２６ａが形成される構成でも実施されることができる。

ここで、上記複数のノズル孔２１ａ、２４ａ、２６ａを形成する理由は、高圧の蒸気圧が凝縮水回収タンク２０へ排出される過程で、水が搖れながら、大きい騷音が発生する現象を防止するように急激な蒸気圧の排出を緩和するためであり、上記微細なノズル孔２１ａ、２４ａ、２６ａを通じて蒸気圧が凝縮水回収タンク２０の幅全体にかけて均一に分散して排出されることによって、水の揺れ動きを最大限に減らして、騷音を低減し、外部へ水が溢れることを效果的に防止する。

一方、本発明は、上記加圧給水タンク３０に生成される真空圧力が強すぎて、凝縮水回収タンク２０から充分な量の水を吸入して補充した後にも真空圧力が残存する問題点を解決するための方案として、上記補充水管２１に換気口９０が分岐状態に設置され、上記換気口９０の管路上には真空圧調節バルブ９５が設置される技術構成が要求される。

上記換気口９０は、加圧給水タンク３０の蒸気層３１に満たされた蒸気圧を補充水管２１を通じて凝縮水回収タンク２０へ排出する過程で、一部の蒸気圧を外部へ排出する役割を果たし、上記加圧給水タンク３０の内部で真空圧力が発生する時には、外部から空気を流入することによって、真空圧力を低めて適正な真空度に保持することができるようにする效果を奏する。

また、上記真空圧調節バルブ９５は、開閉操作によって空気の流入量を調節する方法で真空度を自在に調節することができる。

同時に、上記換気口９０は、補充水管２１の管路上に設置される際、場所に大きく制約されないが、本発明では、凝縮水回収タンク２０の内部に位置する補充水管２１の管路上に設置される技術が付加されることによって、換気口９０を通じて排出される蒸気圧を大気中に排出しないで、自然に凝縮水回収タンク２０の内部に回収して、エネルギーの損失を減らし、特に、上記換気口９０の上端に形成されたエア流入口９１は凝縮水回収タンク２０の内部大気層２０ａに露出されることによって、上記加圧給水タンク３０の内部で真空圧力が発生する時、大気層２０ａから空気を円滑に流入することができる。

一方、本発明は上記加圧給水タンク３０の内部に真空圧力が生成される時間をさらに短縮することによって、より迅速に補充水を供給することができるように、図７のように、上記加圧給水タンク３０の上端には別途の冷却剤噴射管９８が内部に連設され、上記冷却剤噴射管９８の下端に噴射ノズル９９が具備される。

従って、上記加圧給水タンク３０の蒸気層３１に満たされた蒸気圧が凝縮水回収タンク２０に全量排出されると、上記冷却剤噴射管９８の噴射ノズル９９は自動に冷却剤を噴射し、これによってより液化を促進して、真空圧力が生成される時間を画期的に短縮する效果を提供する。

また、本発明は上記加圧給水タンク３０の内部に真空圧力が生成される時間をさらに短縮するためのまた他の方案として、図７のように、上記冷却剤噴射管９８の代わりに、上記加圧給水タンク３０の外側に冷却チャンバ１０１が設けられた冷却用ジャケット１００が二重に設置され、上記冷却用ジャケット１００の両側にはそれぞれ冷却剤供給管１０２が連設され、これによって上記冷却剤供給管１０２を通じて供給される冷却剤が冷却チャンバ１０１を通過する過程で熱交換作用を通じて液化を促進して、真空圧力の生成時間を短縮することもできる。

また、本発明は上記加圧給水タンク３０に、図９のように、温度センサー１１０または圧力センサー１１５がさらに設置されることによって、上記加圧給水タンク３０の蒸気層３１に満たされた蒸気圧が凝縮水回収タンク２０に全量排出される正確な時点の内部温度や、内部圧力を上記温度センサー１１０または圧力センサー１１５が感知する瞬間、直ちに冷却剤を噴射するように、コントローラーに制御信号を伝送し、これによって冷却剤を適時に噴射することができるという效果を奏する。

また、本発明は、上記加圧給水タンク３０の内部に真空圧力が生成される時間をさらに短縮するためのまた他の方案として、上記冷却剤噴射管９８の代わりに、図１０のように、上記加圧給水タンク３０の外周面に複数の冷却ピン１２０を放射状に一体化に突出して形成し、これによって冷却效率をさらに高めながら、液化を促進して、真空圧力の生成時間を短縮することもできる。

このような構成からなる本発明は、加圧給水タンク３０に一部の蒸気圧を供給することによって、上記加圧給水タンク３０に満たされた水を蒸気発生器１０に円滑に供給し、これにより上記加圧給水タンク３０の水位が低下されると、直ちに凝縮水回収タンク２０の内部の水を補充するようになる。

このために、上記補充水管２１に設置された補充水制御バルブ６０を一時的に開放すると、加圧給水タンク３０の蒸気層３１に満たされた高圧の蒸気圧は補充水管２１を通じて直接に凝縮水回収タンク２０へ排出されるか、図４のように、補充水管２１に形成されたノズル孔２１ａを通じて排出されるか、図５及び図６のように、別途の排出吸入兼用ヘッダー２４、２６を通じて排出されることができる。

また、上記高圧の蒸気圧が排出されることによって、凝縮水回収タンク２０は温度が上昇するが、加圧給水タンク３０の蒸気層３１は温度が下がって、液化現象が発生し、このような液化過程で強い真空圧力を生成する。

従って、この真空圧力による強い吸入力によって、凝縮水回収タンク２０の水は補充水管２１を通じて直接に吸入されるか、補充水管２１に形成されたノズル孔２１ａを通じて吸入されるか、別途の排出吸入兼用ヘッダー２４、２６を通じて吸入されながら、上記加圧給水タンク３０に自動的に補充される效果を奏する。

また、本発明は、上記加圧給水タンク３０の蒸気層３１に満たされた蒸気圧が凝縮水回収タンク２０に全量排出されると、上記冷却剤噴射管９０の噴射ノズル９１は自動に冷却剤を噴射し、これによって液化をさらに促進して、真空圧力が生成される時間を画期的に調節するという效果を奏する。

同時に、上記加圧給水タンク３０の水が設定された最高水位に到逹すると、自動的に補充水制御バルブ６０が閉めながら、補充水の供給を中断する。

Claims

用いた蒸気を回収する凝縮水回収タンク（２０）と；
前記凝縮水回収タンク（２０）と補充水管（２１）を介して連設された加圧給水タンク（３０）と；
前記加圧給水タンク（３０）と蒸気発生器（１０）との間に連設された蒸気圧供給管（４０）と；
前記加圧給水タンク（３０）と蒸気発生器（１０）との間に連結されるか、前記加圧給水タンク（３０）と給水使用先（５）との間に連設された給水管（５０）と；
前記補充水管（２１）の管路に設置された補充水制御バルブ（６０）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（７０）と；
前記給水管（５０）の管路に設置された給水制御バルブ（８０）と；
前記加圧給水タンク（３０）の内部の真空圧力を調節するために、前記補充水管（２１）に分岐状態に設置され、管路上に真空圧調節バルブ（９５）が設置された換気口（９０）とで構成されることを特徴とする蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
換気口（９０）は、凝縮水回収タンク（２０）の内部に位置する補充水管（２１）の管路上に設置されて、前記換気口（９０）を通じて排出される蒸気圧を凝縮水回収タンク（２０）の内部に回収し、前記換気口（９０）の上端に形成されたエア流入口（９１）は凝縮水回収タンク（２０）の内部大気層（２０ａ）に露出されたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
用いた蒸気を回収する凝縮水回収タンク（２０）と；
前記凝縮水回収タンク（２０）と補充水管（２１）を介して連設された加圧給水タンク（３０）と；
前記加圧給水タンク（３０）と蒸気発生器（１０）との間に連設された蒸気圧供給管（４０）と；
前記加圧給水タンク（３０）と蒸気発生器（１０）との間に連結されるか、前記加圧給水タンク（３０）と給水使用先（５）との間に連設された給水管（５０）と；
前記補充水管（２１）の管路に設置された補充水制御バルブ（６０）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（７０）と；
前記給水管（５０）の管路に設置された給水制御バルブ（８０）と；
前記加圧給水タンク（３０）の内部の真空圧力の形成時間を短縮するために、前記加圧給水タンク（３０）の上端に内部に連設されて、前記加圧給水タンク（３０）の蒸気層（３１）に満たされた蒸気圧が凝縮水回収タンク（２０）に全量排出されると、自動的に冷却剤を噴射する冷却剤噴射管（９０）とで構成されることを特徴とする蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
蒸気発生器（１０）の位置より下側に設置され、用いた蒸気を回収する凝縮水回収タンク（２０）と；
前記凝縮水回収タンク（２０）と補充水管（２１）を介して連設された加圧給水タンク（３０）と；
前記蒸気発生器（１０）と加圧給水タンク（３０）との間に連設された蒸気圧供給管（４０）と；
前記加圧給水タンク（３０）と蒸気発生器（１０）との間に連結されるか、前記加圧給水タンク（３０）と給水使用先（５）との間に連設された給水管（５０）と；
前記補充水管（２１）の管路に設置された補充水制御バルブ（６０）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（７０）と；
前記給水管（５０）の管路に設置された給水制御バルブ（８０）と；
前記加圧給水タンク（３０）の内部の真空圧力の形成時間を短縮するために、前記加圧給水タンク（３０）の外側に二重に設置され、内部に冷却チャンバ（１０１）が形成され、両側には冷却剤供給管（１０２）がそれぞれ連設された冷却用ジャケット（１００）とで構成されることを特徴とする蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
蒸気発生器（１０）の位置より下側に設置され、用いた蒸気を回収する凝縮水回収タンク（２０）と；
前記凝縮水回収タンク（２０）と補充水管（２１）を介して連設された加圧給水タンク（３０）と；
前記蒸気発生器（１０）と加圧給水タンク（３０）との間に連設された蒸気圧供給管（４０）と；
前記加圧給水タンク（３０）と蒸気発生器（１０）との間に連結されるか、前記加圧給水タンク（３０）と給水使用先（５）との間に連設された給水管（５０）と；
前記補充水管（２１）の管路に設置された補充水制御バルブ（６０）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（７０）と；
前記給水管（５０）の管路に設置された給水制御バルブ（８０）と；
前記加圧給水タンク（３０）の内部の真空圧力の形成時間を短縮するために、前記加圧給水タンク（３０）の外周面に放射状に突出して形成された複数の冷却ピン（１２０）とで構成されることを特徴とする蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
補充水管（２１）は、一側が加圧給水タンク（３０）の上端に連結され、他側は凝縮水回収タンク（２０）の内部に浸されるように配置され、浸された部位の先端は開放されることを特徴とする請求項１〜５の中の何れか一項に記載の蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
補充水管（２１）は、一側が加圧給水タンク（３０）の上端に連結され、他側は凝縮水回収タンク（２０）の内部に浸されるように配置され、浸された部位の先端は密閉されるが、外周面に複数のノズル孔（２１ａ）が形成されたことを特徴とする請求項１〜５の中の何れか一項に記載の蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
補充水管（２１）は、一側が加圧給水タンク（３０）の上端に連結され、他側は凝縮水回収タンク（２０）の内部に浸されるように配置され、浸された部位の先端に設置された連結部材（２３）には一側先端が密閉された排出吸入兼用ヘッダー（２４）が連結され、前記排出吸入兼用ヘッダー（２４）の外周面には複数のノズル孔（２４ａ）が形成されたことを特徴とする請求項１〜５の中の何れか一項に記載の蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
補充水管（２１）は、一側が加圧給水タンク（３０）の上端に連結され、他側は凝縮水回収タンク（２０）の内部に浸されるように配置され、浸された部位の先端には「Ｔ」型分岐管（２５）が連結され、前記「Ｔ」型分岐管（２５）の両側には排出吸入兼用ヘッダー（２６）が連結され、前記排出吸入兼用ヘッダー（２６）の外周面には複数のノズル孔（２６ａ）が形成されたことを特徴とする請求項１〜５の中の何れか一項に記載の蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。
加圧給水タンク（３０）には、温度センサー（１１０）または圧力センサー（１１５）がさらに設置されたことを特徴とする請求項１〜５の中の何れか一項に記載の蒸気圧を利用した自動給水式蒸気発生器。