蒸汽喷射式冰热水同步机的制作方法

专利名称：蒸汽喷射式冰热水同步机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸汽喷射式冰热水同步机。
本发明的蒸汽喷射式冰热水同步机，于主冷凝系统后端设置由数个辅助用拉伐尔喷嘴以及数个辅助用冷凝器所构成的辅助用冷凝系统，其中辅助用拉伐尔喷嘴与辅助用冷凝器是呈间接串列，于连续作业时，由于蒸汽在送入主冷凝系统时，亦同时送入辅助用冷凝系统，因此，辅助用冷凝系统的吸入端，亦同时对主冷凝系统产生抽气作用，使得经过主冷凝系统中的冷凝循环水其潜热被大量移除，而随著蒸汽流进入辅助用冷凝系统中，藉由辅助用冷凝系统的数个辅助用拉伐尔喷嘴以及辅助用冷凝器的交互传递，使潜热最后经辅助用冷凝器的消音器而排入大气中，藉此以达成快速移除潜热，拉加抽气速度，以提升设备的功率，。
本发明的蒸汽喷射式冰热水同步机，于系统中设置一补助水系统，于冷凝循环水或待冷冻循环水因蒸发或供下游的利用而导致各水槽水位下降至预设值时，藉由各水槽的液位侦测控制器及液位控制伐，促使补助水系统自动对各水槽提供补助水过滤器、补助水加压过滤泵、逆洗水泵，以及配置于管线上的控制伐；藉由控制各个水泵的启动、停车以及配合控制伐的自动开启与开锁，以确保水质的纯净及卫生，并可防止长期使用后，发生补助水过滤器内的滤材堵塞，导致过滤水质变差或流量减低等现象。
通过下面的结合附图
的详细描述，将进一步理解本发明的上述目的、效果和技术特点。
图3为本发明的冷冻水循环流程示意图。
图4为本发明的冷凝水循环流程示意图。
图5为本发明的补助水系统示意图。
图6为本发明的仅单一提供热水流程示意图。
附图标号说明1主冷凝系统；11拉伐尔喷嘴；111吸入端；112喉部；113出口端；12蒸发器；13冷凝器；2辅助用冷凝系统；21辅助用冷凝器；22辅助用拉伐儿喷嘴；23消音器；3热源供系统；31蒸汽锅炉；32电磁阀；33蒸汽却水器；34三相控制阀；35蒸汽配置器；4冰水供应系统；41冷冻水储槽；411冷冻水循环泵；42冷水调节槽；421冰水热交换循环泵；43换热器；5热水供应系统；51冷凝循环水储槽；511冷凝水循环泵；512蒸汽盘管；52热水调节槽；521热水供应泵；6辅助水系统；61补助水槽；611逆水洗泵；62过滤器；63储水槽；631补助水过滤加压泵；A1、A2、A3、A4控制阀；B压力测定器C压力传讯器；D温度监测器；E温度发讯器；F液位侦测控制器；G压力计；H液位控制阀；N逆止阀；W自来水源；W2污水系统；WS供水系统。
本发明的蒸汽喷射式冰热水同步机虽然可以同步制造冰水与热水，但是整个系统仍然可以分为制造冰水部份以及制造成热水部份等不同单元作业系统。制作冰水部分当作业开始时，先将冰水供应系统4的冷冻水储槽41注入常温水至预设液位后，并启动冷冻水循环泵411，让待冷冻的常温水通过换热器43，以及主冷凝系统1的蒸发器12后，回到冷冻水储槽41，形成一个持续不断的循环水流(如图3所示)，接著启动蒸汽锅炉31，使接自供水系统WS的蒸汽锅炉31制造蒸汽，直至蒸汽锅炉31内的蒸汽压力到达预设值0.9Mpa时，便启动电磁阀32，使蒸汽经由蒸汽却水器33、三相控制阀34、蒸汽配置器35而进入各管线，于此一线段凝结的蒸汽结水则藉由蒸汽却水器33而回馈于系统用水中，以确保蒸汽作功的效率；而蒸汽经由蒸汽配置器35及各蒸汽管线及其控制阀A分别进入拉阀而喷嘴11以及辅助用拉伐尔喷嘴22，由于蒸汽通过喷嘴的喉部112时，因通路管径变小蒸汽被压缩，但在通过喷嘴的喉部112后通路突然放大，使得蒸汽流急速膨胀而产生加速作用而达到音速的速度，使得拉伐尔喷嘴吸入端111产生约100Torr(约13Kpa)的负压，因而对拉伐尔喷嘴11进气通道所连接的蒸发器12产生抽气作用，造成蒸发器12内的待冷冻水循环水流内部的潜热被迅速移除，亦即造成待冷冻水循环水流的蒸发现象，使得待冷冻水循环水流的水温持续降低，此种过程不断进行的结果，使得冷冻循环水流可达到摄氏5℃或更低的温度(本项设备主要的目的是制造温度为5℃的冰水及热水，因此将冰水供应系统4的温度监测器D及温度发讯器E设为5℃，为冰水预设温度)，于冷东水循环流达到预设温度后，冰水热交换循环421泵开始启动，将冰水调节槽42内的储水输送，经由换热器43而与冷冻水循环水流做热交负，直至冰水调节槽42内的储水温度降至预设温度为止，如果冰水调节槽42中的储水于作业中产生消耗问题，则藉由液位侦测控制器F促使液位控制阀H开启或关闭，进而控制辅助水系统6的给水或断水。
由于整个制造冰水的系统，于作业中均以监测器及控制器加以监控，因此可以达到完全不须人员操控而能够以全自动作业状态运转。若下游冰水的使用停滞、冷冻循环水温度已降至预设的低温临界点以下，蒸汽锅炉31即自动停止运转，直至冷冻循环水温度上升至预设点以上再重新点燃锅炉以节省能源；又如，于下游的冰水热交负循环泵421已经停止运转，则冷冻水循环泵411亦将停止运转。不过，由于并机后直至冷冻循环水温度下降至预设点需要一段时间(依设定的温度而定)，因此冰水供应系统4内的各循环泵或是对蒸汽锅炉31的启动及停止间设有一个缓行带，究竟蒸汽锅炉31或其它泵需要进行间歇性运转与否，则需依情况需要个别设定。制造热水部份于热水供应系统5未启动前，将冷凝循环水储槽51内注入常温的清水，系统开始启动之后，冷凝水循环泵511亦开始启动，而将冷凝循环水储槽51内的常温水输送经主冷凝器系统1的冷凝器13及辅助用冷凝器系统2各个辅助用冷凝器21内(如图4所示)，以便将由拉伐尔喷嘴11喷入冷凝器13及辅助用拉伐尔喷嘴22喷入辅助用冷凝器21中的蒸汽冷凝下来，由于冷凝过程中所使用的冷凝不断的循环，因此，冷凝循环水流将因蒸汽所夹带的高温注入而逐渐升高温度直到60℃或预期的预设温度(由冷凝循环水储槽51内的温度监测器D及温度发讯器E控制该温度高低)为止，之后，再以热水供应泵521输送至热水调节槽52供利用，直至热水调节槽52内的液位到达预设点为止；若因发蒸发的原因或下游的热水量需求大而送出的热水量多，使得冷凝循环水储槽51的液位下降至预设值时，则设于冷凝循环水储槽51内的液位控制阀H便开启，藉由辅助水系统6注入常温水加以补充。
其中，对于喷入冷凝器13中的蒸汽其凝结方法是使用冷凝循环水，此点本装置与一般的蒸汽冷凝器似乎并无差异，但不同点是本装置在主冷凝器系统1的后端，设置了数个系列的辅助用拉伐尔喷嘴22以及串列的辅助用冷凝器21，使得系统可以维持在很高的作业效应下运转，以高温冷欲水作为冷凝循环水，此点与一般的蒸汽冷凝器则显有不同，兹分析如下如果本装置只设置主冷凝系统1而无辅助冷凝器21及辅助拉伐尔喷嘴22时，虽然初开机时，因装置所使用的冷凝循环水为常温水，与喷入冷凝器13中蒸汽的温差很大，因此进入冷凝器13中的蒸汽凝结速度很快，作业效率很高；但随著冷凝循环水流的水温逐渐升高，冷凝盾环水流与蒸汽的间的温差越来越小，热传导空间也越来越小，将不利于蒸汽的凝结，也将会影响此项装置的作业效率。
因此，主冷凝系统1后端设置由数个辅助用拉伐尔喷嘴22以及数个辅助用冷凝器21所构成的辅助用冷凝系统2，其中辅助用拉伐尔喷嘴22与辅助用冷凝器21是呈间接接串列，于连续作业时，由于蒸汽在送入主冷凝系统1时，亦同时送入辅助用冷凝系统2，因此，辅助用冷凝系统2的吸入端，亦同时对主冷凝系统1的冷凝器13产生抽气作用，使得经过主冷凝系统1中冷凝器13的冷凝循环水其潜热被大量移除，而随著蒸汽流进入辅助用冷凝系统2中，藉由辅助用冷凝系统2的数个辅助用拉伐尔喷嘴22以及辅助用冷凝器21的交互传递，使潜热最后经辅助用冷凝系统2的消音器23而排入大气中；再则，由于从辅助用拉伐尔喷嘴22开始直至末端的辅助用冷凝器21为止是被安排成一个串列的排列方式，因此，进入此一串列的辅助用拉伐尔喷嘴22以及辅助用冷凝器21的水汽与蒸汽的温合汽流速度逐渐增高，而各辅助用冷凝器21的抽气速率亦逐渐升高并右达到40Torr之谱，通过各个辅助用冷凝器21中的冷凝水，其所带的潜热被移走的速度也逐渐加快，以便通过冷凝器13以及辅助用冷凝器21中的蒸汽能迅速的凝结下来，藉此以达成快速移除潜热，增加抽气速度，以提升设备的功率。
其中，以串列方式排列辅助用拉喷伐而嘴22以及辅助用冷凝器21的另一项特点，是作业中由于辅助用拉伐尔喷嘴22的作功，使得冷凝器13既是具冷凝作用，但对于辅助用拉伐尔喷嘴22而言，则具有蒸发作用，藉此可以提高经过冷凝器13内冷凝水潜热的移除；相同的，辅助用冷凝器21既是具有冷凝作用，但由于辅助用拉伐尔喷嘴22的作功，它也成为一个蒸发器；而辅助用冷凝器21则因为辅助用拉伐尔喷嘴22的作功，则亦具有蒸发作用，因此，本项装置虽然是使用常温且温度会逐渐升温的循环水流用以凝结通过冷凝器13的蒸汽，但其冷凝效率欲并无太大的减损，主要的方法则是依靠这些排列成串列方式的辅助用拉伐尔喷嘴22以及辅助用冷凝21协力作功的缘故。如因个案需要，拉伐尔喷嘴11以及辅助用拉伐尔喷嘴22亦可以进气吸入口与喷出口前后串接，成为多级喷嘴同步作功的方式，以再次提高抽气速度，藉以再提升设备的作业效率，但相对的也会增加设备制作成本。于此处，由于是以能源消耗与作功的最佳平衡点为主要诉求，因此对此不做进一步的说明。
如果在一段长时间内，用户只需用到热水而不需用到冰水时，可以将蒸汽配置器35前面蒸汽却水器33后面的三相控制阀34改由下方输出(如另参图6所示)，而将蒸汽输出控制管线上各控制阀A关闭，只保持开启蒸汽却水器33下方的控制阀A1关闭，只保持开启蒸汽却水器33下方的控制阀A1开启，而使蒸汽锅炉31继持续作功，此时蒸汽将直接由三相控制阀34下方的输送管送入冷凝循环水储槽51内所布设的蒸汽盘管512内，藉由蒸汽盘管512的设置而使蒸汽运行距离增加，进而延长蒸汽流的速度防止蒸汽浅出，然后注入于冷凝循环水储槽51中，以使冷凝循环水储槽51的储水水升高，直至预设值为止，复以热水供应泵521输送至热水调节槽52供利用。此种作业方法只在仅需获得热水时使用，而因为只是开启热水供应泵521，且停止了其它泵的使用，因此可节省电力的无谓消耗。
为期作业中不会因为水质问题对各设备单体造成困境，因此本项设备于补助水系统6中设置了一组过滤器61，以及配合使用的补助水加压过滤泵631(请参照图5所示)；作业中，当补助水槽61中的液位下降至预设点时，装设于补助水槽61上的液位侦测器H即发出信号启动补助水加压过滤泵631，而将常用储水槽63的常用水源加压送经过滤器62进入补助水槽61，直至补助水槽61内的水位达预设的高液位为止，该储水槽63的供水是由自来水源W供应。
由于水源经自来水厂初步沉淀、过滤、杀菌后，方可藉由管线输送到各个家庭及预设处所供利用，而自来水内除多种矿物质及微量刹菌用的氯氧外，仍不免有细微的尘埃、异物，故，家庭于饮用自来水前，通常会在水龙头上国装一过滤器，甚至加以煮沸，以确保饮用水的乾净卫生，而本发明便藉由上述加装一过滤器62的方法，以达到滤净水源这功效，但由于长期使用后，自来水内较大的尘埃，物因无法通过，便堆积于过滤器62内，日积月累后，便使过滤器62内的滤材发生堵塞的现象发生，导至过滤器62工作压力升高，因而产生过滤水质变差或流量减低等现象。
为改善此一问题，本发明特在补助水槽61与过滤器62之间装设一逆洗水泵611，于系统经长时间运转后，如过滤器62内的滤材发生堵塞，致补助水过滤器工作压力升高而产过滤水质变关或流量减低现象时，作业系统可自动将控制阀A2、A3关闭，仅将逆洗水泵611及逆洗水出口控制阀A4开启，俾使滞留于过滤器62滤材上的污物反向冲洗出来，排入污水系统W2；逆洗作业完成后，再将逆洗水泵611以及控制阀A4关闭，再将补助水系统6中控制阀A2、A3开启，而使过滤器62完成整备及待命，此一逆洗装置亦可因使用者的需要做成以人力控制运转的方式。
由以上所述可知，本发明的蒸汽喷射式冰热水同步机，的确具有同步产生热水及冰水，且兼具有环保、省能的功效，并可依使用者的需求而灵活使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围。所以，依本发明原理所做的均等变化与修饰，皆为本发明范围所涵盖。
权利要求
1.一种蒸汽喷射式冰热水同步机，其特征在于包括主冷凝系统，由一蒸发器、一冷凝器所构成，于蒸发器与冷凝器间设有复数根拉伐尔喷嘴，该喷嘴吸入端连接蒸发器，出口端则连设于冷凝器上，中间喉部较上述两端狭小；辅助用冷凝系统，由数个辅助用冷凝器、数个辅助用拉伐尔喷嘴以及消音器等所构成；热源供应系统，由蒸汽锅炉、电磁阀、蒸汽却水器、三相控制阀，以及蒸汽配置器等构成；冰水供应系统，由冷冻水储槽、冷水调节槽与换热器等构成；热水供应系统，由冷凝循环水储槽及热水调节槽等构成；补助水系统，由补助水槽、储水槽以及过滤器等组成；以及，各侦测及控制用元件，如压力测定器、压力传讯器、温度监测计、温度发讯器、液位侦测控制、液位控制阀、压力计、控制阀及逆止阀；藉由上述构造的组合，而使拉伐尔喷嘴为主要作功元件，当持续导引蒸汽锅炉所产生的蒸汽通过拉伐尔喷嘴时，喷嘴吸入口形成负压，而将吸入口所接续的蒸发器内的循环水潜热移除，以便持续将循环水水温不断降低至预设温度后，再送入冰水调节槽；另一方面，通过拉伐尔喷嘴的蒸汽进入冷凝器时，低于蒸汽温度的冷凝循环水由冷凝器顶端洒下，将蒸汽冷凝下来，凝结后的热水收集至冷凝循环水储槽，藉由泵或重力等方式，配送至热水调节槽以供利用；当冷冻循环水及冷凝循环水经蒸发及下游使用，导致各水槽的蓄水位下降至预设值时，藉由各水槽的液位侦测控制器、液位控制阀，促使补助水系统自动给水，藉由上述构造，达成有效的节省能源的结构。
2.如权利要求1所述的蒸汽喷射式冰热水同步机，其中，由于蒸汽锅炉所产生的蒸汽在送入主冷凝系统时，亦同时送入辅助用冷凝系统，因此，辅助用冷凝系统的吸入端，亦同时对主冷凝系统产生抽气作用，使得经过主冷凝系统中的冷凝循环水其潜热被大量移除。
3.如权利要求1所述的蒸汽喷射式冰热水同步机，其中，辅助用拉伐尔喷嘴与辅助用冷凝器是呈间接串列，藉由辅助用冷凝系统的数个辅助用拉伐尔喷嘴以及辅助用冷凝器的交互传递，使冷凝循环水中的潜热被快速移除，最后经由辅助用冷凝器的消音器而排入大气中，以达成增加抽气速度，快速移除潜热，提升设备功率的结构。
4.如权利要求1所述的蒸汽喷射式冰热水同步机，其中，若仅需用到热水，则藉由热源供应系统内的三相控制阀，将蒸汽锅炉所产的蒸汽直接输送至热水供应系统中，而降低蒸汽热源输送过程的损耗及各系统的电力耗费。
5.如权利要求1所述的蒸汽喷射式冰热水同步机，其中，冰水供应系统及热水供应系统中分别设有数个循环泵，该循环泵是采二组并联设置，一组为备用，于一组确损坏时，可随时更换。
6.如权利要求1所述的蒸汽喷射式冰热水同步机，其中，补助水系统内的补助水槽与过滤器间装设一逆洗水泵，可于过滤器内的滤材发生堵塞时，启动逆洗水泵，使滞留于过滤器滤材上的污物反向冲洗出来，排入污水系统，防止水质变差或流量减低。
7.如权利要求1所述的蒸汽喷射式冰热水同步机，其中各系统均以监测器及控制器加以监控。
全文摘要
本发明是一种蒸汽喷射式冰热水同步机，以拉伐尔喷嘴为主要作功元件，当持续导引蒸汽通过拉伐尔喷嘴时，喷嘴吸入口形成负压，而将吸入口所接续的蒸发器内的循环水即热移除，以便持续将循环水水温不断降低至5℃或更低的温度后，再送入冰水调节槽，以供利用；另一方面，能过拉伐尔喷嘴的蒸汽则进入冷凝器，低于蒸汽温度的冷凝循环水则由冷凝器顶端洒下，将蒸汽冷凝下来，凝结后的热水收集至冷凝循环水储槽，藉由泵或重力等方式，配送至热水调节槽以供利用，藉由上述构造，使本发明达成有效的节省能源的结构。
文档编号F25B9/08GK1449710SQ0211660
公开日2003年10月22日 申请日期2002年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者张伟民 申请人:张伟民