蒸汽系統的製作方法

2023-11-12 05:54:02

專利名稱：蒸汽系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蒸汽系統，其使用蒸汽驅動壓縮機等，實現消耗功率的削減。本發明申請基於2008年3月6日在日本申請的專利申請2008-055686號以及2008 年8月21日在日本申請的專利申請2008-212381號主張優先權，在此援引其內容。
背景技術：
在下述專利文獻1中公開一種方法，其利用螺旋型膨脹機(1)驅動空氣壓縮機 (2)，當空氣壓縮機(2)的載荷變化時利用調節閥(10)控制並應對流入螺旋型膨脹機(1) 的蒸汽，並且控制在螺旋型膨脹機(1)的蒸汽流入側和蒸汽流出側之間設置的支路閥(9)， 由此，不受所述載荷變化的影響將蒸汽流出側的蒸汽的背壓保持為一定。這裡，支路閥(9) 的控制是利用檢測器(20)檢測來自螺旋型膨脹機(1)的蒸汽出口管(5)的背壓而進行的。 此外，調節閥(10)的控制是利用檢測器(23)檢測螺旋型膨脹機(1)的驅動軸的轉速而進 行的。此外，在下述專利文獻2中公開一種燃氣輪機設備，其具有燃氣輪機(gas turbine)⑴；發電機(8)，其由燃氣輪機⑴驅動；排熱爐(13)，其以燃氣輪機⑴的排氣 為熱源；螺旋式蒸汽發動機(30)，其以從該排熱爐(13)供應的蒸汽為動力源；以及燃料壓 縮機(11)，其被該蒸汽發動機(30)驅動，對燃料進行壓縮並供應給所述燃氣輪機(1)的燃 燒器(3)。在該燃氣輪機設備中，從燃料壓縮機(11)供應給燃氣輪機(1)的燃料供應量是 利用在燃料壓縮機(11)的入口和出口之間設置的支路控制閥(37)來進行調整的，但是對 於不能通過該支路控制閥(37)完全控制的大的載荷變化，通過控制閥(32)調整供應蒸汽 發動機(30)的蒸汽量。此外，當排熱爐(13)起動時，或蒸汽發動機(30)有故障時，利用電 動機(10)驅動燃料壓縮機(11)。進而，在下述專利文獻3中公開如下一種裝置，在壓縮機(1)的螺旋轉子的輸入 側，經電動機(7)和離合器(8)連接蒸汽輪機(9)，在該蒸汽輪機(9)運行時，蒸汽輪機(9) 產生的動力被加到電動機(7)產生的動力上從而驅動所述螺旋轉子。在該裝置中，利用蒸 汽閥(10)的開閉來切換蒸汽輪機(9)的驅動和停止。並且，著眼於由吸入側壓力和噴出側 壓力支配壓縮機(1)的軸動力，基於檢測壓縮機(1)的吸入側壓力的低壓壓力檢測器(18) 以及檢測噴出側壓力的高壓壓力檢測器(19)，當壓縮機(1)的軸動力在允許動力範圍內 時，打開蒸汽閥(10)，運行蒸汽輪機(9)。另一方面，壓縮機(1)的滑動閥由容量控制裝置 (14)控制，控制容量。專利文獻1 日本特開昭63-45403號公報(權利要求書，圖1，公報第2頁左下欄 第1-5行)專利文獻2 日本特開平9-68006號公報(權利要求1、權利要求6、權利要求8，段 落序號
、
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，圖 1)專利文獻3 日本特開平4-353201號公報(段落序號
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，圖1)在所述專利文獻1公開的發明的情況下，為了不受空氣壓縮機(2)的載荷變動的影響而將其旋轉保持為一定，調整調節閥(10)，控制供應給螺旋型膨脹機(1)的蒸汽量，但 是空氣壓縮機⑵的容量控制通過卸載(unload)進行(公報第2頁右下欄第18行-第3 頁左上欄第5行)。或者，空氣壓縮機(2)的容量控制，通過調節閥(10)控制供應給螺旋型 膨脹機(1)的蒸汽量，使螺旋型膨脹機(1)的轉速變化來進行(公報第3頁左上欄第5-9 行)。但是，調節閥(10)的控制由於是利用檢測器(23)檢測螺旋型膨脹機(1)的驅動軸 的轉速而進行的，所以只不過是利用檢測器(23)檢測驅動軸的轉速，利用調節閥(10)調整 對螺旋型膨脹機(1)的蒸汽供應量(給蒸量)，以使螺旋型膨脹機(1)成為所希望的轉速。 因此，並不是檢測空氣壓縮機(2)的載荷變化而進行控制，以對該載荷變化迅速並正確地 做出響應。在所述專利文獻2公開的發明的情況下，對燃氣輪機(1)的燃料供應量是利用不 在蒸汽發動機(30)而在燃料壓縮機(11)側設置的支路控制閥(37)以及調整對蒸汽發動 機(30)供應的蒸汽量的控制閥(32)來進行控制的。因此，構造以及控制變複雜。在所述專利文獻3公開的發明的情況下，作為蒸汽發動機使用蒸汽輪機(9)，伴隨 於此，蒸汽閥(10)僅可以開閉，不能進行蒸汽發動機的輸出調整。進而，任意一個專利文獻公開的發明都考慮蒸汽的使用載荷，而不控制對蒸汽發 動機的蒸汽供應。即，任意一個專利文獻公開的發明都不是基於來自蒸汽發動機的蒸汽被 供應的部位的蒸汽的使用載荷和從壓縮機噴出的流體的使用載荷這兩者來控制對蒸汽發 動機的蒸汽供應的技術。

發明內容
本發明要解決的課題是通過簡易的結構以及控制，不僅考慮流體載荷也考慮蒸 汽載荷，控制對蒸汽發動機的蒸汽供應，由此提高運行效率。本發明用於解決所述課題，技術方案1所述的發明為一種蒸汽系統，其特徵在於， 其具有原動機，其使用蒸汽產生動力；被動機，其由該原動機驅動，噴出或者吸入流體；支路，其不經過所述原動機而將蒸汽供應給所述原動機使用後的蒸汽被供應的部 位；以及控制器，其根據來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸 汽載荷以及由所述被動機噴出或者吸入流體的空間內的流體載荷，來控制對所述原動機的
蒸汽供應。根據技術方案1所述的發明，不僅考慮流體載荷也考慮蒸汽載荷，控制對原動機 的蒸汽供應，從而可以提高運行效率。技術方案2所述的發明為技術方案1所述的蒸汽系統，其特徵在於，利用在通向所 述原動機的蒸汽供應路上設置的蒸汽供應閥來控制對所述原動機的蒸汽供應。根據技術方案2所述的發明，利用在通向原動機的蒸汽供應路上設置的蒸汽供應 閥，可以簡易地控制對原動機的蒸汽供應。技術方案3所述的發明為技術方案2所述的蒸汽系統，其特徵在於，在所述支路上 設置有支路閥，該支路閥是以將來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸汽壓力維持為規定壓力的方式而工作的自行式的減壓閥。根據技術方案3所述的發明，通過使用自行式的減壓閥，通過支路自行進行蒸汽 供應。因此，可以使蒸汽系統整體的結構以及控制變簡易。技術方案4所述的發明為技術方案1所述的蒸汽系統，其特徵在於，所述支路被設 置成連接通向所述原動機的蒸汽供應路和從所述原動機出來的蒸汽排出路，利用在該支路 上設置的支路閥來控制對所述原動機的蒸汽供應。根據技術方案4所述的發明，利用在將通向原動機的蒸汽供應路和來自原動機的 蒸汽排出路連接起來的支路上設置的支路閥，可以簡易地控制對原動機的蒸汽供應。技術方案5所述的發明為技術方案1 4中任一項所述的蒸汽系統，其特徵在於， 在存在所述流體載荷以及所述蒸汽載荷的情況下，進行對所述原動機的蒸汽供應，在不存 在所述流體載荷以及所述蒸汽載荷的情況下，停止對所述原動機的蒸汽供應，在不存在所 述流體載荷但存在所述蒸汽載荷的情況下，在停止對所述原動機的蒸汽供應的狀態下，通 過所述支路供應蒸汽。根據技術方案5所述的發明，通過考慮控制流體載荷和蒸汽載荷，可以防止浪費 地運行原動機，從而提高運行效率。技術方案6所述的發明為技術方案5所述的蒸汽系統，其特徵在於，在存在所述流 體載荷但不存在所述蒸汽載荷的情況下，通過電動機驅動所述被動機或者功能與其相同的
第二被動機。根據技術方案6所述的發明，由於除使用蒸汽產生動力的原動機之外，還具有電 動機，所以可以不受蒸汽載荷的影響而穩定地噴出或者吸入流體。技術方案7所述的發明為技術方案6所述的蒸汽系統，其特徵在於，所述原動機為 螺旋式蒸汽發動機，所述被動機為空氣壓縮機，通過由所述被動機噴出流體的空間內的壓力是否小於設定值，來檢測所述流體載 荷是否存在，通過來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸汽壓力是 否小於規定值，來檢測所述蒸汽載荷是否存在。根據技術方案7所述的發明，通過使用螺旋式蒸汽發動機，與輪機式相比效率更 好。此外，在螺旋式蒸汽發動機的情況下，根據希望通過調整蒸汽供應量還能夠調整輸出。 進而，由於驅動的是在各種工廠、事業所的空氣驅動機的工作用，吹塑、乾燥等製造工藝用 以及在其他各領域中廣泛應用的空氣壓縮機，所以通用性優良。此外，可以根據壓力簡易地 把握並控制空氣載荷和蒸汽載荷。技術方案8所述的發明為技術方案5所述的蒸汽系統，其特徵在於，在存在所述流 體載荷但不存在所述蒸汽載荷的情況下，也進行對所述原動機的蒸汽供應。根據技術方案8所述的發明，不一定另外具有電動機，也可以不受蒸汽載荷的影 響而穩定地噴出或者吸入流體。此外，由於不使用電動機，所以可以削減功率。技術方案9所述的發明為技術方案8所述的蒸汽系統，其特徵在於，所述原動機為 螺旋式蒸汽發動機，所述被動機為空氣壓縮機，
通過由所述被動機噴出流體的空間內的壓力是否小於設定值，來檢測所述流體載 荷是否存在，通過來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸汽壓力是 否小於規定值，來檢測所述蒸汽載荷是否存在。根據技術方案9所述的發明，通過使用螺旋式蒸汽發動機，與輪機式相比效率更 好。此外，在螺旋式蒸汽發動機的情況下，根據希望通過調整蒸汽供應量還能夠調整輸出。 進而，由於驅動的是在各種工廠、事業所的空氣驅動機的工作用，吹塑、乾燥等製造工藝用 以及在其他各領域中廣泛應用的空氣壓縮機，所以通用性優良。此外，可以根據壓力簡易地 把握並控制空氣載荷和蒸汽載荷。技術方案10所述的發明為技術方案3或者技術方案4所述的蒸汽系統，其特徵在 於，所述蒸汽系統具有通過所述蒸汽供應路向所述原動機供應蒸汽的鍋爐，對通向該鍋爐 的供水箱供應來自所述原動機的排水。根據技術方案10所述的發明，可以實現從蒸汽發動機排出的排水的有效利用。進而，技術方案11所述的發明為技術方案10所述的蒸汽系統，其特徵在於，使用 對所述鍋爐的供水或者使用對其供水箱的供水，來實現所述壓縮機的冷卻。根據技術方案11所述的發明，由於通過壓縮機的散熱來對供水進行加溫，所以可 以實現節能。發明效果根據本發明的蒸汽系統，通過簡易的構成以及控制，不僅考慮流體載荷也考慮蒸 汽載荷，可以控制對蒸汽系統的蒸汽供應，從而可以提高運行效率。


圖1是表示本發明的蒸汽系統的實施例1的概略圖；圖2是表示本發明的蒸汽系統的實施例2的概略圖。圖中1-蒸汽系統；2-蒸汽發動機(原動機)；3-壓縮機(被動機)；7-蒸汽爐；8-蒸汽 供應路；9-第一蒸汽集管箱(header) ；10-蒸汽供應閥；11_蒸汽排出路；12-第二蒸汽集管 箱；13-支路；14-支路閥；15-控制器；16-第一壓力傳感器；17-壓縮空氣路；18-第二壓力 傳感器；19-電動機；20-供水箱；22-排水回收路；23-供水路。
具體實施例方式下面，對於本發明的實施方式進行說明。本發明的蒸汽系統具有使用蒸汽產生動力的原動機以及由該原動機驅動的壓縮 機或者真空泵等被動機。原動機是使用蒸汽產生動力的蒸汽系統。蒸汽發動機可以是蒸汽輪機，但是更好 是螺旋式蒸汽發動機。螺旋式蒸汽發動機為這樣一種裝置，向互相嚙合的螺旋轉子間導入 蒸汽，利用該蒸汽使螺旋轉子旋轉，同時使蒸汽膨脹而減壓，利用此時的螺旋轉子的旋轉得 到動力。利用蒸汽發動機得到的旋轉動力被用於被動機的驅動。此時，被動機可以不經發 電機而直接被驅動。
被動機是被蒸汽發動機驅動，噴出或者吸入流體的裝置。具體地說，被動機為泵、 送風機、壓縮機、或者真空泵等。被動機在為泵、送風機或者壓縮機的情況下，噴出流體，在 為真空泵的情況下，吸入流體。被動機例如為壓縮機。該壓縮機為往復式或者旋轉式等，其種類並不特別限定，但 適宜為螺旋式壓縮機。螺旋式壓縮機是一種向互相嚙合旋轉的螺旋轉子間吸入氣體，利用 螺旋轉子的旋轉壓縮並噴出氣體的裝置。被壓縮機壓縮的氣體的種類並不特別限定，但列 舉例如空氣、蒸汽、製冷劑氣體等。但是，由於壓縮空氣在廣泛的領域中被使用，所以作為空 氣壓縮機則通用性良好。從蒸汽供應源通過蒸汽供應路向蒸汽發動機供應蒸汽。蒸汽供應源典型的是蒸汽 爐。從供水箱向該蒸汽爐供應水，該水通過鍋爐被蒸汽化。並且，該蒸汽可供應給蒸汽發動 機。來自鍋爐的蒸汽被供應到蒸汽集管箱(稱為第一蒸汽集管箱)，該蒸汽集管箱的蒸汽也 可以通過蒸汽供應路供應給蒸汽發動機。在蒸汽發動機使用後的蒸汽通過蒸汽排出路排出。蒸汽發動機由於使蒸汽減壓， 所以還作為減壓閥起作用。因此，在蒸汽發動機使用後的蒸汽可以與現有的通過減壓閥後 的蒸汽相同地利用。即，目前，來自鍋爐的蒸汽通過減壓閥被供應給蒸汽使用裝置，但與其 相同地，在蒸汽發動機使用後的蒸汽也可以供應給蒸汽使用裝置。此時，來自蒸汽發動機的 蒸汽通過蒸汽排出路被供應給蒸汽集管箱(稱為第二蒸汽集管箱)，該蒸汽集管箱的蒸汽 也可以供應給蒸汽使用裝置。即使不經由蒸汽發動機，而經由支路也可以向在蒸汽發動機使用後的蒸汽被供應 的部位供應蒸汽。典型地，來自所述蒸汽供應源的蒸汽即使經由支路也可以供應給蒸汽排 出路或者第二蒸汽集管箱。此時，可以通過支路連接相對於蒸汽發動機的蒸汽供應路和蒸 汽排出路，也可以通過支路連接第一蒸汽集管箱和第二蒸汽集管箱。此外，還可以從與所述 蒸汽供應源不同的部位經由支路將蒸汽供應給蒸汽排出路或者第二蒸汽集管箱。不管怎麼 做，在支路上設置支路閥。該支路閥可以為電磁閥或者電動閥，也可以為自行式(自力式) 的減壓閥。在此情況下，支路閥機械性地自行調整開度，以將供應來自蒸汽發動機的蒸汽和 來自支路的蒸汽的部位的蒸汽壓力維持為規定壓力。蒸汽發動機的控制是控制對蒸汽發動機的蒸汽供應的有無或者量來進行的。具體 地說，在通向蒸汽發動機的蒸汽供應路上設置蒸汽供應閥，控制該蒸汽供應閥的開閉或者 開度。由此，可以改變對蒸汽發動機供應的蒸汽的有無或者量，從而可以改變蒸汽發動機的 動作的有無或者輸出。例如，在蒸汽發動機為蒸汽輪機的情況下，通過控制蒸汽供應閥的開閉，可以切換 對蒸汽輪機的蒸汽供應的有無。由此，可以改變蒸汽輪機的動作的有無。另一方面，在蒸汽 發動機為螺旋式蒸汽發動機的情況下，可以與蒸汽輪機的情況相同地控制蒸汽供應閥的開 閉，也可以控制蒸汽供應閥的開度。在控制蒸汽供應閥的開度的情況下，調整對螺旋式蒸汽 發動機的蒸汽供應量，可以改變螺旋式蒸汽發動機的輸出。但是，蒸汽發動機的控制不限於以上的構成。即，蒸汽發動機只要可以改變蒸汽供 應的有無或者量就可以，不一定要在蒸汽供應路上設置蒸汽供應閥並利用該蒸汽供應閥進 行控制。例如，如所述那樣，也可以通過支路連接相對於蒸汽發動機的蒸汽供應路和蒸汽排 出路，控制在該支路上設置的支路閥的開閉或者開度。此外，除了所述蒸汽供應閥以外，也可以設置該支路閥。蒸汽發動機根據由被動機噴出或者吸入流體的空間內的流體載荷和蒸汽發動機 的出口側的蒸汽載荷，來控制蒸汽供應。這裡，所謂流體載荷是指由被動機噴出或者吸入流體的空間內的流體的載荷。具 體地說，在被動機為泵、送風機或者壓縮機的情況下，其為噴出的空間內的流體的使用量。 此外，在被動機為真空泵的情況下，其為吸入的空間內的流體的存在量。即，在被動機為真 空泵的情況下，只要真空度變低，就存在流體載荷。不管是哪種流體載荷，都可以通過由被動機噴出或者吸入流體的空間內的壓力來 檢測。例如，在被動機為空氣壓縮機的情況下，基於將該壓縮空氣送到一個或者多個壓縮空 氣使用裝置的管內或者箱內的壓力，可以檢測壓縮空氣的使用載荷(稱為空氣載荷)。艮口， 在通過壓縮空氣使用裝置使用壓縮空氣的情況下，由於所述管內或者箱內的空氣壓力下 降，所以可以檢測空氣載荷。另一方面，所謂蒸汽載荷是指在蒸汽發動機使用後的蒸汽被供應的部位的蒸汽的 使用量。該蒸汽載荷可以利用蒸汽發動機使用後的蒸汽被供應的部位的蒸汽壓力來檢測。 例如，根據蒸汽發動機的蒸汽排出路或者在其之前設置的第二蒸汽集管箱內的蒸汽壓力， 可以檢測蒸汽的使用載荷(蒸汽載荷)。即，在蒸汽使用裝置使用蒸汽的情況下，由於蒸汽 排出路內或者第二蒸汽集管箱內的蒸汽壓力下降，所以可以檢測蒸汽載荷。如此，流體載荷和蒸汽載荷都可以簡易地靠壓力來進行檢測。因此，根據由被動機 噴出或者吸入流體的空間內的壓力和蒸汽發動機使用後的蒸汽被供應的部位的蒸汽壓力， 可以控制對蒸汽發動機的蒸汽供應。此時，如下這樣控制很簡單，此外，可以實現節能。即，在有流體載荷以及蒸汽載荷 的情況下，進行對蒸汽發動機的蒸汽供應，在沒有流體載荷以及蒸汽載荷的情況下，停止對 蒸汽發動機的蒸汽供應。此外，在沒有流體載荷但有蒸汽載荷的情況下，在停止對蒸汽發動 機的蒸汽供應的狀態下，通過支路向第二蒸汽集管箱、蒸汽使用裝置供應蒸汽。在支路閥為 自行式的減壓閥的情況下，機械性地自行進行該蒸汽供應。另一方面，在有流體載荷但沒有蒸汽載荷的情況下，可以通過第二原動機驅動被 動機。這裡，第二原動機是以電動機(motor)為例進行說明，但是如果是蒸汽發動機之外， 例如也可以為柴油發動機等。此外，蒸汽發動機和電動機可以是驅動共同的被動機的構成， 也可以分為由蒸汽發動機驅動的第一被動機和由電動機驅動的第二被動機。在後者的情況下，第二被動機與第一被動機相同，是一種對由第一被動機噴出或 者吸入流體的空間噴出或者吸入流體的裝置。因此，第二被動機與第一被動機功能相同。例 如，在第一被動機為空氣壓縮機的情況下，第二被動機也為空氣壓縮機。但是，第二被動機 只要功能與第一被動機相同，就不需要為相同機構。例如，在第一被動機為螺旋式的空氣壓 縮機的情況下，第二被動機只要是空氣壓縮機，就不限於螺旋式，也可以為往復式等。但是，在有流體載荷但沒有蒸汽載荷的情況下，也可以進行對蒸汽發動機的蒸汽 供應。在此情況下，不一定另外具有電動機，可以不受蒸汽載荷的影響而穩定地驅動被動 機。由於不使用電動機，所以可以實現功率削減。但是，該控制即使在蒸汽系統具有電動機 的情況下也可以不使電動機動作來進行。在被動機為泵、送風機或者壓縮機的情況下，是否存在流體載荷，可以通過在由被動機噴出流體的空間設置的壓力傳感器的檢測壓力是否小於設定值來進行檢測。即，只要 小於設定值就可以判斷為存在流體載荷，只要為設定值以上就可以判斷不存在流體載荷。 相反，在被動機為真空泵的情況下，是否存在流體載荷可以通過在由被動機吸引流體的空 間設置的壓力傳感器的檢測壓力是否為設定值以上來進行檢測。即，只要為設定值以上就 可以判斷存在流體載荷，只要小於設定值就可以判斷不存在流體載荷。此外，是否存在蒸汽載荷，可以通過這樣一種壓力傳感器的檢測壓力是否小於規 定值來檢測，所述壓力傳感器設置於蒸汽發動機使用後的蒸汽被供應的蒸汽排出路或者第 二蒸汽集管箱。即，只要小於規定值就可以判斷存在蒸汽載荷，只要為規定值以上就可以判 斷不存在蒸汽載荷。但是，在所述各實施方式中，來自蒸汽發動機的排水還可以返回到通向鍋爐的供 水箱，實現熱回收。此外，也可以使用對鍋爐或其供水箱的供水，實現壓縮機等被動機的冷 卻。在此情況下，還具有可以通過壓縮機的散熱來加溫對鍋爐的供水的優點。實施例1以下，基於附圖詳細說明本發明的具體的實施例。圖1是表示本發明的蒸汽系統的實施例1的概略圖。本實施例的蒸汽系統1具有 使用蒸汽產生動力的原動機2和由原動機2驅動的被動機3。原動機2是接受蒸汽而產生動力的蒸汽系統。蒸汽發動機2可以是蒸汽輪機，但 是適宜為螺旋式蒸汽發動機。螺旋式蒸汽發動機為這樣一種裝置，其向互相嚙合的螺旋轉 子之間導入蒸汽，利用該蒸汽使螺旋轉子旋轉，同時使蒸汽膨脹減壓，利用此時的螺旋轉子 的旋轉得到動力。被動機3是由蒸汽發動機2驅動，並噴出或者吸入流體的裝置。具體地說，被動機 3是泵、送風機、壓縮機或者真空泵等。本實施例的被動機3是空氣壓縮機。該壓縮機3的 種類並不特別限定，但是適宜為螺旋式壓縮機。螺旋式壓縮機是一種向互相嚙合旋轉的螺 旋轉子間吸入氣體，並且利用螺旋轉子的旋轉來壓縮並噴出氣體的裝置。壓縮機3由蒸汽發動機2驅動。具體地說，使用螺旋式蒸汽發動機2的螺旋轉子 的旋轉驅動力，螺旋式壓縮機3的螺旋轉子旋轉。此時，蒸汽發動機2的輸出軸4和壓縮機 3的輸入軸5不通過發電機，而通過耦合器6連接。但是，輸出軸4和輸入軸5還可以通過 離合器(clutch)連接。在此情況下，可以利用離合器切換基於蒸汽發動機2對壓縮機3的 驅動的有無。此外，離合器也可以具有變速器。在此情況下，通過改變變速比，可以改變壓 縮機3的噴出壓力。進而，輸出軸4和輸入軸5還可以通過電動機(motor)連接。在此情 況下，壓縮機3可以由蒸汽發動機2和電動機之中的一者或者二者來驅動，可以改變驅動比 例。在本實施例中，如圖1所示，壓縮機3連接於蒸汽發動機2和電動機19。由此，壓縮機 3可以由蒸汽發動機2驅動，並且也可以由電動機19驅動。來自蒸汽爐7的蒸汽通過蒸汽供應路8供應給蒸汽系統2。在本實施例中，來自 蒸汽爐7的蒸汽被供應給第一蒸汽集管箱9，該第一蒸汽集管箱9的蒸汽通過蒸汽供應路8 被供應給蒸汽發動機2。在從第一蒸汽集管箱9通向蒸汽發動機2的蒸汽供應路8上，設 置有蒸汽供應閥10。通過控制該蒸汽供應閥10的開閉，切換蒸汽發動機2的動作的有無。 但是，也可以控制蒸汽供應閥10的開度，調整蒸汽發動機2的輸出。蒸汽發動機2使用後的蒸汽可以在各種的蒸汽使用裝置(省略圖示)中利用。在本實施例中，來自蒸汽發動機2的蒸汽通過蒸汽排出路11被供應給第二蒸汽集管箱12，該 第二蒸汽集管箱12的蒸汽被供應給各種蒸汽使用裝置。蒸汽發動機2不僅驅動壓縮機3， 也可以作為減壓閥起作用。因此，蒸汽發動機2使用後的蒸汽還可以作為減壓閥通過後的 蒸汽在各種蒸汽使用裝置中直接利用。第一蒸汽集管箱9和第二蒸汽集管箱12還通過支路13連接。在圖示例中，在從 第一蒸汽集管箱9通向蒸汽發動機2的蒸汽供應路8內、蒸汽供應閥10的上遊部和從蒸汽 發動機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連接。並且，在該 支路13的中途部設有支路閥14。該支路閥14可以是由控制器15控制的電磁閥或者電動 閥，但是在本實施例中為自行式的減壓閥。具體地說，支路閥14機械性地自行調整開度，以 將第二蒸汽集管箱12內的蒸汽壓力維持為規定壓力。不管怎麼做，無論是通過蒸汽發動機 2還是通過支路閥14，都可以將蒸汽供應給第二蒸汽集管箱12，在這種條件下，最好優先進 行通過蒸汽發動機2的蒸汽供應。如此，本實施例的蒸汽系統1具有壓力以及溫度不同的兩個蒸汽集管箱9、12。並 且，各蒸汽集管箱9、12內的蒸汽可以分別供應給所希望的蒸汽使用裝置(省略圖示)。各 蒸汽集管箱9、12內的蒸汽由於溫度不同，所以可以進行與用途相應的蒸汽的使用。即，在 需要比較高溫的蒸汽的情況下，只要從第一蒸汽集管箱9供應蒸汽就可以，在需要溫度比 其低的蒸汽的情況下，只要從第二蒸汽集管箱12供應蒸汽就可以。但是，本實施例的蒸汽爐7基於第一蒸汽集管箱9內的蒸汽壓力來控制運行狀態。 具體地說，基於第一蒸汽集管箱9內的蒸汽壓力來控制燃燒器(burner)的燃燒量。在第二蒸汽集管箱12上，為了把握其蒸汽的使用載荷而設置有第一壓力傳感器 16。利用該第一壓力傳感器16監視第二蒸汽集管箱12內的蒸汽壓力。因此，通過該蒸汽 壓力是否小於規定值而能夠檢測蒸汽載荷是否存在。即，在使用蒸汽的情況下，由於第二蒸 汽集管箱12內的蒸汽壓力下降，所以通過其是否小於規定值，可以檢測蒸汽的使用載荷。來自壓縮機3的壓縮空氣可以通過壓縮空氣路17供應給一個或者多個壓縮空氣 使用裝置(省略圖示)。在壓縮空氣路17上，為了把握壓縮空氣的使用載荷而設置有第二 壓力傳感器18。利用該第二壓力傳感器18監視壓縮空氣路17內的空氣壓力。因此，通過 該空氣壓力是否小於設定值，可以檢測空氣載荷是否存在。即，在使用壓縮空氣的情況下， 由於壓縮空氣路17內的空氣壓力下降，所以通過其是否小於設定值，可以檢測壓縮空氣的 使用載荷。但是，也可以在壓縮空氣路17的中途設置中空的空氣箱(省略圖示)，在該空氣 箱上設置第二壓力傳感器18來檢測壓縮空氣的使用載荷。在本實施例的蒸汽系統1中，控制器15始終監視第一壓力傳感器16和第二壓力 傳感器18的檢測壓力，基於此，如後述那樣控制蒸汽供應閥10的開閉。但是，還可以根據 希望來控制蒸汽供應閥10的開度。進而，控制器15也可以根據希望來控制支路閥14或所 述離合器等。但是，在本實施例中，支路閥14如前述那樣為自行式的減壓閥。控制器15在通過第二壓力傳感器18的空氣壓力小於設定值而檢測出存在空氣載 荷、並且通過第一壓力傳感器16的蒸汽壓力小於規定值而檢測出存在蒸汽載荷的情況下， 打開蒸汽供應閥10，運行蒸汽發動機2。此外，控制器15在通過第二壓力傳感器18的空氣壓力為設定值以上而檢測出不 存在空氣載荷、並且通過第一壓力傳感器16的蒸汽壓力為規定值以上而檢測出不存在蒸汽載荷的情況下，關閉蒸汽供應閥10，停止蒸汽發動機2。此外，控制器15在通過第二壓力傳感器18的空氣壓力為設定值以上而檢測出不 存在空氣載荷、並且通過第一壓力傳感器16的蒸汽壓力小於規定值而檢測出存在蒸汽載 荷的情況下，關閉蒸汽供應閥10，停止蒸汽發動機2。在此情況下，通過支路13向第二蒸汽 集管箱12進而蒸汽使用裝置供應蒸汽。進而，控制器15在通過第二壓力傳感器18的空氣壓力小於設定值而檢測出存在 空氣載荷、並且通過第一壓力傳感器16的蒸汽壓力為規定值以上而檢測出不存在蒸汽載 荷的情況下，利用電動機19驅動壓縮機3。在此情況下，可以通過電動機19驅動所述壓縮 機3，也可以驅動不同的壓縮機。在後者的情況下，來自由蒸汽發動機2驅動的第一壓縮機 3的壓縮空氣和來自由電動機19驅動的第二壓縮機的壓縮空氣，通過共同的壓縮空氣路17 或者空氣箱，被供應給壓縮空氣使用裝置。但是，控制器15在通過第二壓力傳感器18的空氣壓力小於設定值而檢測出存在 空氣載荷、並且通過第一壓力傳感器16的蒸汽壓力為規定值以上而檢測出不存在蒸汽載 荷的情況下，可以打開蒸汽供應閥10，運行蒸汽發動機2。在此情況下，電動機19並不是必 需的。此外，例如，當夏季的功率峰值時，在想要儘量抑制用電的情況下，即使在蒸汽載荷不 存在的情況下，也不使用消耗功率大的電氣式，為了驅動壓縮機3，可以向蒸汽發動機2供 應蒸汽。但是，在本實施例中，對壓縮機3進行開閉控制，但是根據情況也可以進行容量控 制。在此情況下，簡易調整通向蒸汽發動機2的蒸汽供應閥10的開度，或容易對電動機19 進行逆變器控制。實施例2圖2是表示本發明的蒸汽系統1的實施例2的概略圖。本實施例2的蒸汽系統1 基本上與所述實施例1相同。因此，以下，以兩者不同的點為中心進行說明，在對應的部位 標註相同的符號說明。本實施例2的蒸汽系統1也具有使用蒸汽產生動力的蒸汽系統2以及以及由該蒸 汽系統2驅動的壓縮機3。本實施例的蒸汽發動機2也為螺旋式蒸汽發動機。通過蒸汽供應路8向蒸汽發動 機2供應來自爐7的蒸汽，蒸汽發動機2使用後的蒸汽通過蒸汽排出路11被送到蒸汽使用 裝置(省略圖示)。此時，與所述實施例1相同，也可以將來自鍋爐7的蒸汽供應給第一蒸 汽集管箱9 (圖1)，將該第一蒸汽集管箱9的蒸汽供應給蒸汽發動機2，並且將來自蒸汽發 動機2的蒸汽供應給第二蒸汽集管箱12 (圖1)，將該第二蒸汽集管箱12的蒸汽供應給蒸汽 使用裝置。鍋爐7隻要為蒸汽爐，其種類就不特別限定。在所述實施例1中也相同，但來自供 水箱20的水(軟水)被供應給爐7，並被蒸汽化。具體地說，在供水箱20中存積有規定量 的水，該水通過供水泵21被供應給鍋爐7。供應給鍋爐7的水在鍋爐7中被加熱而蒸汽化。 該蒸汽根據所需，通過汽水分離器(省略圖示)或第一蒸汽集管箱9 (圖1)，從蒸汽供應路 8供應給蒸汽發動機2。鍋爐7控制燃燒器(省略圖示)的燃燒量，以將罐內壓力維持為規 定的壓力。通向蒸汽發動機2的蒸汽供應路8和來自蒸汽發動機2的蒸汽排出路11通過支路13連接。在本實施例2中，在支路13上設置有由開度可調的電動閥構成的支路閥14。 並且，與所述實施例1相同，也可以在蒸汽供應路8上如所希望那樣設置蒸汽供應閥10 (圖 1)。在此情況下，在本實施例2中，基本上由支路閥14調整對蒸汽發動機2的蒸汽供應量， 因此，蒸汽供應閥10隻要由電磁閥構成就可以，該電磁閥控制對蒸汽發動機2的蒸汽供應 的有無。在本實施例2的蒸汽系統1中，除支路閥14之外，各壓力傳感器16、18等也連接 於控制器15。控制器15基於第二壓力傳感器18以及根據希望而進一步由第一壓力傳感器 16檢測的壓力，來控制支路閥14，並且根據需要來控制電動機19。例如，調整支路閥14的 開度，以將第二壓力傳感器18的檢測壓力維持為設定壓力。具體地說，例如，若第二壓力傳 感器18的檢測壓力低於設定壓力，只要向關閉支路閥14的方向進行調整即可。由此，調整 對蒸汽發動機2的蒸汽供應量，可以與壓縮空氣的利用載荷相應地運行壓縮機3。此外，也可以不僅僅基於第二壓力傳感器18的檢測壓力(空氣壓力)，且基於第 一壓力傳感器16的檢測壓力(蒸汽壓力)來控制支路閥14。S卩，本實施例2的蒸汽系統1 也可以與所述實施例1相同地進行控制。具體地說，控制器15在存在空氣載荷以及蒸汽載 荷的情況下，進行對蒸汽發動機2的蒸汽供應，在不存在空氣載荷以及蒸汽載荷的情況下， 停止對蒸汽發動機2的蒸汽供應。在實施例2中，支路閥14的開度越小，越可以增加對蒸汽發動機2的蒸汽供應量， 支路閥14的開度越大，越可以減少對蒸汽發動機2的蒸汽供應量。因此，為了停止對蒸汽 發動機2的蒸汽供應，通過令支路閥14的開度變大(典型地為全開)，可以實質性地降低對 蒸汽發動機2的蒸汽供應。或者，如前述那樣，也可以在蒸汽供應路8上設置由電磁閥構成 的蒸汽供應閥10，關閉該蒸汽供應閥10。另一方面，控制器15在不存在空氣載荷但存在蒸汽載荷的情況下，在停止對蒸汽 發動機2的蒸汽供應的狀態下，通過支路13供應蒸汽。進而，控制器15在存在空氣載荷但 是不存在蒸汽載荷的情況下，由電動機19驅動所述壓縮機3或者第二壓縮機。但是，與所 述實施例1相同，在存在空氣載荷但是不存在蒸汽載荷的情況下，也進行對蒸汽發動機2的 蒸汽供應。但是，來自蒸汽發動機2的排水通過排水回收路22返回到供水箱20。此外，通向 供水箱20的供水路23可以經壓縮機3與供水箱20連接。在此情況下，可以利用對供水箱 20的供水實現壓縮機3的冷卻，並且可以通過壓縮機3的散熱對供水進行加溫。這樣的構 成不僅可以適用於實施例2，也同樣可以適用於實施例1。本發明的蒸汽系統不限於所述各實施例的構成而可以適當地改變。例如，在所述 各實施例中，蒸汽發動機2為螺旋式，但是根據情況也可以為輪機式。此外，在所述實施例1中，蒸汽的使用載荷是利用在第二蒸汽集管箱12上設置的 第一壓力傳感器16來檢測的，但是第一壓力傳感器16也可以不設置在第二蒸汽集管箱12 上，與實施例2相同，也可以設置在來自蒸汽發動機2的蒸汽排出路11和支路13合流後的 管路上。在此情況下，第二蒸汽集管箱12可以省略其設置。此外，在所述各實施例中，取代壓縮機3，可以設置泵或者送風機。在此情況下，只 要與所述各實施例相同地進行控制就可以。進而，取代壓縮機3，也可以設置真空泵。在此 情況下，只要基於由蒸汽發動機2或電動機19驅動的真空泵吸引的空間內的壓力，控制蒸汽發動機2或者電動機19就可以。進而，在所述各實施例中，為了防止蒸汽供應閥10的開閉的擺動(hunting)，「設 定值」以及/或者「規定值」當然可以分別設定動作間隙(差動(differential))。例如， 在所述實施例1中，伴隨於壓縮空氣的使用，當變為設定下限壓力時，打開蒸汽供應閥10， 另一方面，當變為設定上限壓力時，關閉蒸汽供應閥10即可。此外，伴隨於第二蒸汽集管箱 12內的蒸汽的使用，當變為規定下限壓力時，打開蒸汽供應閥10，另一方面，當變為規定上 限壓力時，關閉蒸汽供應閥10即可。同樣地，控制器15也可以基於第二壓力傳感器18的 檢測壓力，控制蒸汽供應閥10以及/或者支路閥14的開度，以將空氣壓力維持在設定壓力 域。此外，控制器15也可以基於第一壓力傳感器16的檢測壓力，控制蒸汽供應閥10的開 度，以將蒸汽壓力維持在規定壓力域。此外，在圖1或圖2中，鍋爐7僅設置了一臺，但是也可以設置多臺鍋爐7。在此 情況下，來自各鍋爐7、7…的蒸汽，可以在匯集到第一蒸汽集管箱9 (圖1)後，供應給蒸汽 發動機2或支路13。此時，來自第一蒸汽集管箱9的蒸汽的一部分，可以不經蒸汽發動機2 或支路閥13而直接供應給蒸汽使用裝置。此外，與此同樣，在所述各實施例中，來自第一蒸汽集管箱9的蒸汽的一部分可以 不經蒸汽發動機2或支路13，而直接供應給蒸汽使用裝置。進而，在圖2中，表示了通過對 供水箱20的供水來實現壓縮機3的冷卻的例子，但是取代它或者除此之外，也可以實現蒸 汽發動機2的軸承部的冷卻。此外，壓縮機3等的冷卻是通過向供水箱20供水來進行冷卻 的，但是根據情況，也可以通過從供水箱20向鍋爐7供水來實現冷卻。進而，在所述各實施例中，只要是基於蒸汽載荷和流體載荷來控制蒸汽發動機2 的蒸汽供應的結構，其具體的方法就可以適當地改變。例如，可以在從蒸汽發動機2通向第 二蒸汽集管箱12的蒸汽排出路11的中途設置調整開閉或者開度的閥。此外，可以在從第 一蒸汽集管箱9通向蒸汽發動機2的蒸汽供應路8內的、支路13分支的部位的上遊部，或 者在從蒸汽發動機2通向第二蒸汽集管箱12的蒸汽排出路11內的、支路13合流的部位的 下遊部，設置調整開閉或者開度的閥。
權利要求
一種蒸汽系統，其特徵在於，其具有原動機，其使用蒸汽產生動力；被動機，其由該原動機驅動，噴出或者吸入流體；支路，其不經過所述原動機而將蒸汽供應給所述原動機使用後的蒸汽被供應的部位；以及控制器，其根據來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸汽載荷以及由所述被動機噴出或者吸入流體的空間內的流體載荷，來控制對所述原動機的蒸汽供應。
2.如權利要求1所述的蒸汽系統，其特徵在於，利用在通向所述原動機的蒸汽供應路上設置的蒸汽供應閥來控制對所述原動機的蒸 汽供應。
3.如權利要求2所述的蒸汽系統，其特徵在於， 在所述支路上設置有支路閥，該支路閥是以將來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸汽 壓力維持為規定壓力的方式而工作的自行式的減壓閥。
4.如權利要求1所述的蒸汽系統，其特徵在於，所述支路被設置成連接通向所述原動機的蒸汽供應路和從所述原動機出來的蒸汽排 出路，利用在該支路上設置的支路閥來控制對所述原動機的蒸汽供應。
5.如權利要求1 4中任一項所述的蒸汽系統，其特徵在於，在存在所述流體載荷以及所述蒸汽載荷的情況下，進行對所述原動機的蒸汽供應， 在不存在所述流體載荷以及所述蒸汽載荷的情況下，停止對所述原動機的蒸汽供應， 在不存在所述流體載荷但存在所述蒸汽載荷的情況下，在停止對所述原動機的蒸汽供 應的狀態下，通過所述支路供應蒸汽。
6.如權利要求5所述的蒸汽系統，其特徵在於，在存在所述流體載荷但不存在所述蒸汽載荷的情況下，通過電動機驅動所述被動機或 者功能與其相同的第二被動機。
7.如權利要求6所述的蒸汽系統，其特徵在於， 所述原動機為螺旋式蒸汽發動機，所述被動機為空氣壓縮機，通過由所述被動機噴出流體的空間內的壓力是否小於設定值，來檢測所述流體載荷是 否存在，通過來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸汽壓力是否小 於規定值，來檢測所述蒸汽載荷是否存在。
8.如權利要求5所述的蒸汽系統，其特徵在於，在存在所述流體載荷但不存在所述蒸汽載荷的情況下，也進行對所述原動機的蒸汽供應。
9.如權利要求8所述的蒸汽系統，其特徵在於， 所述原動機為螺旋式蒸汽發動機，所述被動機為空氣壓縮機，通過由所述被動機噴出流體的空間內的壓力是否小於設定值，來檢測所述流體載荷是 否存在，通過來自所述原動機的蒸汽和來自所述支路的蒸汽被供應的部位的蒸汽壓力是否小 於規定值，來檢測所述蒸汽載荷是否存在。
10.如權利要求3或者權利要求4所述的蒸汽系統，其特徵在於，所述蒸汽系統具有通過所述蒸汽供應路向所述原動機供應蒸汽的鍋爐， 對通向該鍋爐的供水箱供應來自所述原動機的排水。
11.如權利要求10所述的蒸汽系統，其特徵在於，使用對所述鍋爐的供水或者使用對其供水箱的供水，來實現所述壓縮機的冷卻。
全文摘要
一種蒸汽系統，當使用蒸汽發動機驅動空氣壓縮機時，不僅考慮壓縮空氣的使用載荷，也考慮蒸汽的使用載荷來控制。通過使用蒸汽產生動力的蒸汽發動機(2)驅動空氣壓縮機(3)。通過蒸汽供應路(8)對蒸汽發動機(2)供應蒸汽，通過蒸汽排出路(11)排出蒸汽。來自蒸汽發動機(2)的蒸汽通過蒸汽集管箱(12)被供應給蒸汽使用裝置。利用在蒸汽集管箱(12)上設置的壓力傳感器(16)監視蒸汽的使用載荷。來自空氣壓縮機(3)的壓縮空氣通過壓縮空氣路(17)被供應給壓縮空氣使用裝置。利用在壓縮空氣路(17)上設置的壓力傳感器(18)監視壓縮空氣的使用載荷。基於蒸汽的使用載荷和壓縮空氣的使用載荷，控制對蒸汽發動機(2)的蒸汽供應。
文檔編號F01C13/04GK101932793SQ200880126128
公開日2010年12月29日 申請日期2008年8月26日 優先權日2008年3月6日
發明者岡本裕介, 古川英夫, 吉成佑治, 田中靖國, 越智康夫, 馬場一高 申請人:三浦工業株式會社