KR101161677B1 - 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증기압력을 이용하여 가압 급수탱크의 내부에 최적의 진공압력을 생성하고, 이 진공압력에 의한 강한 흡입력으로 상기 가압 급수탱크에 물을 원활하게 공급하면서 필요한 증기를 지속적으로 발생하는 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 가압 급수탱크의 내부에 진공압력이 생성할 때 에어벤트를 통해 대기중으로부터 외부공기를 적량만큼 유입시켜 진공압력을 최적의 상태로 조절할 수 있도록 함을 발명의 특징으로 한다.

Description

증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기{Steam generator for automatic water supply which uses vapor pressure}
본 발명은 증기압력을 이용하여 가압 급수탱크의 내부에 최적의 진공압력을 생성하고, 이 진공압력에 의한 강한 흡입력으로 상기 가압 급수탱크에 물을 원활하게 공급하면서 필요한 증기를 지속적으로 발생하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 물을 가열함에 따라 얻어지는 고압의 증기는 세탁소, 봉제공장, 취사장 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있는데, 이러한 증기는 통상 증기발생기에 의해 얻어진다.
이와 같은 증기발생기는 각종 에너지원(히터, 폐열 등)을 이용하여 물을 끓여 증기를 발생, 저장하는 증기탱크 내에 수위를 감지하는 수위감지센서가 설치되어 수위가 줄어들면서 증기탱크의 수위가 설정된 최저수위에 도달하면 이를 수위감지센서가 감지하여 급수관에 설치된 급수제어밸브를 자동으로 개방함으로써 증기탱크로 급수가 이루어진다.
상기한 종래의 증기발생기는 급수탱크가 증기탱크의 상측에 배치되어 상하 고도차에 의한 자연 압력으로 급수가 이루어지지 않는 이상, 상기 증기탱크에 새로운 물을 급수하기 위해서는 별도의 전기 모터펌프를 사용하여야만 한다.
더욱이 상기 증기탱크의 내부는 높은 자체 압력을 유지함에 따라 급수탱크를 상측에 배치하더라도 급수가 원활하지 못하며, 이와 같은 문제점을 해소하기 위해서는 반드시 대용량을 갖는 모터펌프를 설비하여야만 하므로 이에 따른 설비비가 많이 소요될 뿐만 아니라 모터펌프의 기동 및 작동에 많은 전력이 사용되어 에너지의 효율성, 운용성이 저하되고, 유지관리비가 많이 드는 폐단이 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 본 발명의 출원인에 의해 선출원 되어 특허결정이 허여된 특허출원 「제2010-68545호, 명칭/자체증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생장치」가 제안되고 있다.
상기한 선출원 발명은 유용한 효과를 제공함에도 급수용 압력탱크의 내부에 형성되는 진공압력이 너무 강해 정수위탱크의 물을 상기 급수용 압력탱크로 충분하게 흡입 보충한 이후에도 진공압력이 남게 되고, 이 잔여 진공압력은 증기압력 공급관을 통해 증기탱크 내의 증기를 진공흡입함에 따라 상기 증기탱크 내의 물이 요동을 치면서 출렁임에 따라 수위측정이 정확하지 못할 뿐만 아니라 각종 센서에 영향을 주어 수명을 단축하며, 증기발생장치의 정상적인 제어가 어려운 실정이다.
본 발명은 상기한 선출원 발명이 내포하고 있는 일부의 개선점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 가압 급수탱크의 내부에 진공압력이 생성할 때 에어벤트를 통해 대기중으로부터 외부공기를 적량만큼 유입시켜 진공압력을 최적의 상태로 조절할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 사용하고 난 증기를 회수하는 응축수 회수탱크를 보충수 제어밸브가 설치된 보충수관을 매개로 가압 급수탱크와 연결 설치하고, 상기 가압 급수탱크는 압력공급 제어밸브가 설치된 증기압력 공급관을 매개로 증기발생기와 연결 설치하며, 상기 가압 급수탱크와 증기발생기는 급수 제어밸브가 설치된 급수관을 매개로 연결 설치하는 한편, 상기 보충수관에는 진공압 조절밸브가 구비된 에어벤트를 분기 설치하는 기술을 강구한다.
본 발명에 따르면, 증기압력을 이용하여 가압 급수탱크의 내부에 진공압력을 생성함으로써 상기 진공압력에 의한 강한 흡입력을 이용하여 응축수 회수탱크 내의 물을 흡입하면서 가압 급수탱크에 자동으로 보충함은 물론 상기 가압 급수탱크 내의 물을 증기발생기에 더욱 원활하게 공급하면서 필요한 증기를 지속적으로 발생할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 이러한 효과를 제공함에도 종래와 같이 각종 대용량의 펌프를 전혀 사용하지 않아 이에 따른 설비비를 획기적으로 절감함은 물론 이들을 가동함에 따른 불필요한 전력소모를 없애 에너지의 효율성과 운용성을 향상하며, 유지관리비를 절감하는 효과를 제공한다.
또한, 상기 가압 급수탱크의 내부에 형성되는 진공압력을 자유롭게 조절함으로써 항상 적량의 진공도를 유지함에 따라 진공압력이 증기탱크의 내부까지 작용하면서 발생하던 종래의 문제점을 말끔하게 해소하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용된 자동 급수식 증기발생기의 전체구성을 종합적으로 나타낸 블럭도
도 2는 본 발명의 응축수 회수탱크, 가압 급수탱크 및 에어벤트의 설치상태 종단면도
도 3은 본 발명 에어벤트의 설치상태 확대단면도
도 4 내지 도 6은 본 발명의 응축수 회수탱크의 내부로 보충수관이 연결 설치된 상태의 평면도
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 사용하고 난 증기를 회수하는 응축수 회수탱크(20)와; 상기 응축수 회수탱크(20)와 보충수관(21)을 매개로 연결 설치된 가압 급수탱크(30)와; 상기 가압 급수탱크(30)와 증기발생기(10)의 사이에 연결 설치된 증기압력 공급관(40)과; 상기 가압 급수탱크(30)와 증기발생기(10)의 사이에 연결 설치된 급수관(50)과; 상기 보충수관(21)의 관로에 설치된 보충수 제어밸브(60)와; 상기 증기압력 공급관(40)의 관로에 설치된 압력공급 제어밸브(70)와; 상기 급수관(50)의 관로에 설치된 급수 제어밸브(80)와; 상기 보충수관(21)에 분기상태로 설치되고, 관로 상에 진공압 조절밸브(95)가 설치된 에어벤트(90)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.
이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 증기발생기(10)는 내부에 설치된 히터에 의한 직접적인 에너지나, 외부로 버려지는 폐열, 발전소에서 나오는 에너지와 같은 다양한 에너지원을 이용하여 물을 끓여 증기를 발생, 저장하는 역할을 수행한다.
상기 증기발생기(10)에서 발생한 증기를 다양한 목적으로 사용하고 나면 이를 전량 응축수 회수탱크(20)로 회수하여 에너지의 손실을 최소화한다.
상기 응축수 회수탱크(20)는 보충수관(21)을 매개로 가압 급수탱크(30)와 연결되어 상기 응축수 회수탱크(20)의 응축수를 가압 급수탱크(30)로 보충할 수 있고, 상기 응축수 회수탱크(20)에는 자연적으로 증발되는 증기량만큼 줄어드는 응축수의 양을 보충할 수 있도록 별도의 정수위밸브(22a)가 구비된 상수관(22)이 내부로 연결 설치된다.
또한, 상기 가압 급수탱크(30)와 증기발생기(10)의 사이에는 도 1 내지 도 2와 같이 증기압력 공급관(40)이 연결 설치되고, 상기 가압 급수탱크(30)와 증기발생기(10)의 사이에는 급수관(50)이 연결 설치됨으로써 증기발생기(10)에 저장된 고압의 증기압력을 가압 급수탱크(30)로 일부 공급할 수 있게 된다.
즉 본 발명은 상기 증기발생기(10)에 저장된 증기압력을 일부분 가압 급수탱크(30)에 공급함으로써 증기발생기(10)의 내부 압력과 가압 급수탱크(30)의 내부 압력을 상호 동등한 상태로 만들어 줌으로써 가압 급수탱크(30)에 채워진 물은 증기발생기(10)로 더욱 원활한 공급이 가능한 효과를 제공하며, 특히 이와 같은 과정에서 별도의 대용량 펌프를 사용하지 않아도 된다.
상기 보충수관(21)의 관로에는 보충수 제어밸브(60)가 설치되고, 상기 증기압력 공급관(40)의 관로에는 압력공급 제어밸브(70)가 설치되며, 상기 급수관(50)의 관로에는 급수 제어밸브(80)가 설치됨으로써 각각의 유로를 컨트롤러의 선택적인 조작에 따라 자동으로 ON/OFF 제어할 수 있는 사용상의 편의성을 제공한다.
이와 같은 본 발명의 보충수관(21)은 도 2와 같이 일측이 가압 급수탱크(30)와 통수가능하게 연결되고, 타측은 응축수 회수탱크(20) 내부의 물에 잠기도록 배치되며, 잠긴 부위의 선단은 개방되는 구성으로 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 보충수관(21)은 도 4와 같이 타측이 응축수 회수탱크(20)의 내부에 잠기도록 배치되고, 잠긴 부위의 선단은 밀폐되되 외주면에는 다수의 노즐공(21a)이 등간격으로 형성된 구성으로 실시될 수도 있게 된다.
또한, 상기 보충수관(21)은 도 5와 같이 타측이 응축수 회수탱크(20)의 내부에 잠기도록 배치되고, 잠긴 부위의 선단에는 연결구(23)가 설치되되 상기 연결구(23)에는 일측 선단이 밀폐된 배출흡입 겸용헤더(24)가 연결되며, 상기 배출흡입 겸용헤더(24)의 외주면에는 다수의 노즐공(24a)이 형성되는 구성으로 실시될 수 있다.
아울러 상기 보충수관(21)은 도 6과 같이 타측이 응축수 회수탱크(20)의 내부에 잠기도록 배치되고, 잠긴 부위의 선단에는 분기티(25)가 연결되고, 상기 분기티(25)의 양측에는 배출흡입 겸용헤더(26)가 연결되며, 상기 배출흡입 겸용헤더(26)의 외주면에는 다수의 노즐공(26a)이 형성되는 구성으로도 실시될 수 있다.
여기에서 상기 다수의 노즐공(21a)(24a)(26a)을 형성하는 이유는 고압의 증기압력이 응축수 회수탱크(20)로 배출되는 과정에서 물이 요동치면서 심한 소음이 발생하는 현상을 방지하도록 급격한 증기압력의 배출을 완화하기 위한 것으로, 상기 미세한 노즐공(21a)(24a)(26a)을 통해 증기압력이 응축수 회수탱크(20)의 전체 폭에 걸쳐 골고루 분산, 배출됨으로써 물의 출렁임을 최대한 줄여주어 소음을 저감하고, 외부로 물이 넘치는 것을 효과적으로 방지한다.
한편, 본 발명은 상기 가압 급수탱크(30)에 생성되는 진공압력이 너무 강해 응축수 회수탱크(20)로부터 충분한 양의 물을 흡입 보충한 이후에도 진공압력이 잔존하는 문제점을 해결하기 위한 방안으로 상기 보충수관(21)에 에어벤트(90)가 분기상태로 설치되고, 상기 에어벤트(90)의 관로 상에는 진공압 조절밸브(95)가 설치되는 기술구성이 접목된다.
상기 에어벤트(90)는 가압 급수탱크(30)의 증기층(31)에 채워진 증기압력을 보충수관(21)을 통해 응축수 회수탱크(20)로 배출하는 과정에서 일부의 증기압력을 외부로 배출하는 역할을 수행함은 물론 상기 가압 급수탱크(30)의 내부에서 진공압력이 발생할 때에는 외부로부터 공기를 유입함으로써 진공압력을 낮춰주어 적정한 진공도를 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 상기 진공압 조절밸브(95)는 개폐 정도의 조작에 따라 공기의 유입량을 조절하는 방법으로 진공도를 자유자재로 조절할 수 있게 된다.
아울러 상기 에어벤트(90)는 보충수관(21)의 관로 상에 설치됨에 있어 장소에 크게 제약을 받지 않으나, 본 발명에서는 응축수 회수탱크(20)의 내부에 위치하는 보충수관(21)의 관로 상에 설치되는 기술이 추가됨으로써 에어벤트(90)를 통해 배출되는 증기압력을 대기중으로 버리지 않고 자연적으로 응축수 회수탱크(20)의 내부로 회수하여 에너지의 손실을 줄여주며, 특히 상기 에어벤트(90)의 상단에 형성된 에어유입구(91)는 응축수 회수탱크(20)의 내부 대기층(20a)으로 노출됨으로써 상기 가압 급수탱크(30)의 내부에서 진공압력이 발생할 때 대기층(20a)으로부터 공기를 원활하게 유입할 수 있게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 가압 급수탱크(30)에 일부의 증기압력을 공급함으로써 상기 가압 급수탱크(30)에 채워진 물을 증기발생기(10)에 원활하게 공급하며, 이로 인해 상기 가압 급수탱크(30)의 수위가 저하되면 즉각적으로 응축수 회수탱크(20) 내의 물을 보충하게 된다.
이를 위해 상기 보충수관(21)에 설치된 보충수 제어밸브(60)를 일시적으로 개방하면 가압 급수탱크(30)의 증기층(31)에 채워진 고압의 증기압력은 보충수관(21)을 통해 직접 응축수 회수탱크(20)로 배출되거나, 도 4와 같이 보충수관(21)에 형성된 노즐공(21a)을 통해 배출되거나, 도 5 및 도 6과 같이 별도의 배출흡입 겸용헤더(24)(26)를 통해 배출될 수 있게 된다.
또한, 상기 고압의 증기압력이 배출됨에 따라 응축수 회수탱크(20)는 온도가 상승함에 반하여 가압 급수탱크(30)의 증기층(31)은 온도가 떨어지면서 액화현상이 발생하며, 이러한 액화과정에서 강한 진공압력을 생성한다. 따라서, 이 진공압력으로 인한 강력한 흡입력에 의해 응축수 회수탱크(20)의 물은 보충수관(21)을 통해 직접 흡입되거나 보충수관(21)에 형성된 노즐공(21a)을 통해 흡입되거나, 별도의 배출흡입 겸용헤더(24)(26)를 통해 흡입되면서 상기 가압 급수탱크(30)로 자동 보충되는 효과를 제공한다.
아울러 상기 가압 급수탱크(30)의 물이 설정된 최고수위에 도달하면 자동으로 보충수 제어밸브(60)가 닫히면서 보충수의 공급을 중단하게 된다.
이러한 본 발명의 가압 급수탱크(30)는 진공압력이 발생할 때 외부로부터 공기를 유입하면서 진공압력을 낮춰주어 최적의 진공도를 유지함에 따라 응축수 회수탱크(20)로부터 충분한 양의 물을 흡입 보충한 이후에도 어떠한 잔여 진공압력도 없게 된다.
1: 에너지원 10: 증기발생기
20: 응축수 회수탱크 21: 보충수관
21a, 24a, 26a: 노즐공 23: 연결구
24, 26: 배출흡입 겸용헤더 25: 분기티
30: 가압 급수탱크 40: 증기압력 공급관
50: 급수관 60: 보충수 제어밸브
70: 압력공급 제어밸브 80: 급수 제어밸브
90: 에어벤트 85: 진공압 조절밸브

Claims (6)

  1. 사용하고 난 증기를 회수하는 응축수 회수탱크(20)와;
    상기 응축수 회수탱크(20)와 보충수관(21)을 매개로 연결 설치된 가압 급수탱크(30)와;
    상기 가압 급수탱크(30)와 증기발생기(10)의 사이에 연결 설치된 증기압력 공급관(40)과;
    상기 가압 급수탱크(30)와 증기발생기(10)의 사이에 연결 설치된 급수관(50)과;
    상기 보충수관(21)의 관로에 설치된 보충수 제어밸브(60)와;
    상기 증기압력 공급관(40)의 관로에 설치된 압력공급 제어밸브(70)와;
    상기 급수관(50)의 관로에 설치된 급수 제어밸브(80)와;
    상기 가압 급수탱크(30) 내부 진공압력을 조절하기 위하여, 상기 보충수관(21)에 분기상태로 설치되고, 관로 상에 진공압 조절밸브(95)가 설치된 에어벤트(90)로 이루어지며,
    상기 보충수관(21)은 일측이 가압 급수탱크(30)의 상단에 연결되고, 타측은 응축수 회수탱크(20)의 내부에 잠기도록 배치되는 것을 특징으로 하는 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기.
  2. 제 1항에 있어서,
    에어벤트(90)는 응축수 회수탱크(20)의 내부에 위치하는 보충수관(21)의 관로 상에 설치되어 상기 에어벤트(90)를 통해 배출되는 증기압력을 응축수 회수탱크(20)의 내부로 회수하며, 상기 에어벤트(90)의 상단에 형성된 에어유입구(91)는 응축수 회수탱크(20)의 내부 대기층(20a)으로 노출된 것을 특징으로 하는 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보충수관(21)의 잠긴 부위의 선단은 개방된 것을 특징으로 하는 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보충수관(21)의 잠긴 부위의 선단은 밀폐되되 외주면에 다수의 노즐공(21a)이 형성된 것을 특징으로 하는 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보충수관(21)의 잠긴 부위의 선단에 설치된 연결구(23)에는 일측 선단이 밀폐된 배출흡입 겸용헤더(24)가 연결되며, 상기 배출흡입 겸용헤더(24)의 외주면에는 다수의 노즐공(24a)이 형성된 것을 특징으로 하는 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 보충수관(21)의 잠긴 부위의 선단에는 분기티(25)가 연결되고, 상기 분기티(25)의 양측에는 배출흡입 겸용헤더(26)가 연결되며, 상기 배출흡입 겸용헤더(26)의 외주면에는 다수의 노즐공(26a)이 형성된 것을 특징으로 하는 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기.
KR1020100136553A 2010-12-28 2010-12-28 증기압력을 이용한 자동 급수식 증기발생기 KR101161677B1 (ko)

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