(57)【要約】【課題】増圧に伴って損失するエネルギーを抑制し、圧縮空気が無駄に放出されず、増圧性能が落ちることのない増圧方法及び増圧システムを提供する。【解決手段】増圧システム１００は、空気圧縮機（不図示）から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムであって、空気圧縮機（不図示）から吐出された圧縮空気が一時的に蓄積されている一次タンク１０１と二次タンク１０２とを繋ぐ配管に設置されている電磁弁１０８を閉じた状態で、一次タンク１０１に蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンク１０１の内部圧力を上昇させた後に、電磁弁１０８を開き、一次タンク１０１の内部圧力を二次タンク１０２に伝播させることで、二次タンク１０２の内部圧力を上昇させ、二次タンク１０２に蓄積されている圧縮空気を増圧させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる方法であって、
前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が一時的に蓄積されている一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されている開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる
ことを特徴とする増圧方法。
【請求項２】
前記開閉弁を開いた状態で、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気を前記一次タンクと前記二次タンクとに蓄積する第１の工程と、
前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第２の工程と、
前記一次タンクの内部圧力が所定の圧力まで上昇すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第３の工程と、
前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第４の工程とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の増圧方法。
【請求項３】
前記二次タンクから圧縮空気を吐出している間、前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を下降させる第５の工程と、
前記一次タンクの内部温度が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の温度まで下降すると、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気を前記一次タンクに吸入する第６の工程と、
前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第７の工程と、
前記二次タンクの内部圧力が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力まで下降すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第８の工程と、
前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第９の工程とを含む
ことを特徴とする請求項２に記載の増圧方法。
【請求項４】
前記一次タンクの内部にヒートパイプが配設され、前記ヒートパイプにフィンが取り付けられており、前記ヒートパイプに熱水を供給することで、前記一次タンクの内部温度を上昇させ、前記ヒートパイプに冷水を供給することで、前記一次タンクの内部温度を下降させる
ことを特徴とする請求項３に記載の増圧方法。
【請求項５】
空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムであって、
前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が吸入されて一時的に蓄積される一次タンクと、
前記一次タンクに一時的に蓄積されている圧縮空気が一時的に蓄積されて吐出される二次タンクと、
前記一次タンクと前記二次タンクとを繋ぐ配管に設置されており、弁の開閉で前記圧縮空気の流通を調整する開閉弁と、
前記一次タンクの内部に配設されており、熱水が供給されることで、前記一次タンクの内部を加熱する加熱手段と、
前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させるように、前記開閉弁と前記加熱手段とを制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする増圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる増圧方法及び増圧システムに関し、特に、圧縮空気を加熱することで増圧させる増圧方法及び増圧システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場で使用される生産設備には、例えば、エアシリンダ等の駆動源として圧縮空気を用いるものやエアブローに圧縮空気を用いるものなどのように、圧縮空気を消費するものがある。ここで、圧縮空気は、空気圧縮機で生成されて空気タンクに所定量蓄積された後、配管を介して、圧縮空気を用いる生産設備に供給される。
【０００３】
ここで、空気圧縮機の吐出圧力を０．１ＭＰａ下げると、消費電力を８％程度削減することができる。また、空気圧縮機の吐出圧力を下げることによって、圧縮空気として使用される空気量も削減することができる。さらに、空気圧縮機の負荷が下がることによって、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減することができる。
【０００４】
また、生産設備ごとに必要とする圧力が異なるとする。この場合において、吐出圧力が異なる空気圧縮機を複数台分散して設置し、各々の空気圧縮機を必要最低限の吐出圧力で使用する。これによって、工場で消費する圧縮空気を分散分圧で供給することができ、複数の空気圧縮機が消費する総電力を最適にすることができる。ただし、これには、複数台のコンプレッサを必要とするので、高額なイニシャルコストが必要となる。
【０００５】
また、これらの方法より、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減する方法として、空気圧縮機の吐出圧力を極限まで下げ、増圧弁で部分的に増圧する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００８−２２３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記増圧弁は、増圧するために、空気圧縮機の吐出量と同量以上の圧縮空気を使用する。このため、増圧に伴って損失するエネルギーが大きく、却って、空気圧縮機が消費するエネルギーが増加する場合がある。
【０００７】
また、増圧弁が新品の間は、放出される量が半分で済む。しかしながら、増圧弁には、シリンダー部のような摺動部分があるため、磨耗することが避けられない。このため、時間が経つにつれて、シリンダー部の磨耗などによって、増圧弁の性能が落ちると、放出される量がさらに増え、圧縮空気が無駄に放出される場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、増圧に伴って損失するエネルギーを抑制し、圧縮空気が無駄に放出されず、増圧性能が落ちることの無い増圧方法及び増圧システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係わる増圧方法は、下記に示す特徴を備える。
（ＣＬ１）本発明に係わる増圧方法は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる方法であって、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が一時的に蓄積されている一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されている開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる。
【００１０】
（ＣＬ２）上記（ＣＬ１）に記載の増圧方法は、（ａ）前記開閉弁を開いた状態で、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気を前記一次タンクと前記二次タンクとに蓄積する第１の工程と、（ｂ）前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第２の工程と、（ｃ）前記一次タンクの内部圧力が所定の圧力まで上昇すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第３の工程と、（ｄ）前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第４の工程とを含むとしてもよい。
【００１１】
（ＣＬ３）上記（ＣＬ２）に記載の増圧方法は、（ａ）前記二次タンクから圧縮空気を吐出している間、前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を下降させる第５の工程と、（ｂ）前記一次タンクの内部温度が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の温度まで下降すると、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気を前記一次タンクに吸入する第６の工程と、（ｃ）前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第７の工程と、（ｄ）前記二次タンクの内部圧力が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力まで下降すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第８の工程と、（ｅ）前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第９の工程とを含むとしてもよい。
【００１２】
（ＣＬ４）上記（ＣＬ３）に記載の増圧方法は、前記一次タンクの内部にヒートパイプが配設され、前記ヒートパイプにフィンが取り付けられており、前記ヒートパイプに熱水を供給することで、前記一次タンクの内部温度を上昇させ、前記ヒートパイプに冷水を供給することで、前記一次タンクの内部温度を下降させるとしてもよい。
【００１３】
なお、本発明は、増圧方法として実現されるだけではなく、下記に示す増圧システムとして実現されるとしてもよい。
（ＣＬ５）本発明に係わる増圧システムは、（ａ）空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムであって、（ｂ）前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が吸入されて一時的に蓄積される一次タンクと、（ｃ）前記一次タンクに一時的に蓄積されている圧縮空気が一時的に蓄積されて吐出される二次タンクと、（ｄ）前記一次タンクと前記二次タンクとを繋ぐ配管に設置されており、弁の開閉で前記圧縮空気の流通を調整する開閉弁と、（ｅ）前記一次タンクの内部に配設されており、熱水が供給されることで、前記一次タンクの内部を加熱する加熱手段と、（ｆ）前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させるように、前記開閉弁と前記加熱手段とを制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、開閉弁を閉じた状態で、一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播せる。これによって、二次タンクの内部温度の上昇を抑えながら、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させることができる。
【００１５】
すなわち、空気圧縮機から吐出された圧縮空気が増圧システムで増圧される。このため、空気圧縮機の吐出圧力を下げても、生産設備が必要とする圧力を確保することができる。結果、空気圧縮機の吐出圧力を下げ、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減することができる。
【００１６】
また、増圧システムは、摺動部分を有しないので、増圧弁のように、摺動部分の磨耗によって増圧性能が劣化することがない。このため、圧縮空気が無駄に放出されることがなく、増圧に伴って損失するエネルギーを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態）
以下、本発明に係わる実施の形態について説明する。
＜概要＞
本実施の形態における増圧システムで実現される増圧方法は、下記（１）〜（４）に示す特徴を備える。
【００１８】
（１）増圧方法は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる方法であって、空気圧縮機から吐出された圧縮空気が一時的に蓄積されている一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されている開閉弁を閉じた状態で、一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる。
【００１９】
（２）増圧方法は、（ａ）開閉弁を開いた状態で、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を一次タンクと二次タンクとに蓄積する第１の工程と、（ｂ）開閉弁を閉じた状態で、一次タンクの内部温度を上昇させる第２の工程と、（ｃ）一次タンクの内部圧力が所定の圧力まで上昇すると、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第３の工程と、（ｄ）一次タンクの内部圧力と二次タンクの内部圧力とが均等になると、開閉弁を閉じ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第４の工程とを含む。
【００２０】
（３）増圧方法は、（ａ）二次タンクから圧縮空気を吐出している間、開閉弁を閉じた状態で、一次タンクの内部温度を下降させる第５の工程と、（ｂ）一次タンクの内部温度が空気圧縮機から吐出された圧縮空気の温度まで下降すると、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を一次タンクに吸入する第６の工程と、（ｃ）開閉弁を閉じた状態で、一次タンクの内部温度を上昇させる第７の工程と、（ｄ）二次タンクの内部圧力が空気圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力まで下降すると、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第８の工程と、（ｅ）一次タンクの内部圧力と二次タンクの内部圧力とが均等になると、開閉弁を閉じ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第９の工程とを含む。
【００２１】
（４）増圧方法は、一次タンクの内部にヒートパイプが配設され、ヒートパイプにフィンが取り付けられており、ヒートパイプに熱水を供給することで、一次タンクの内部温度を上昇させ、ヒートパイプに冷水を供給することで、一次タンクの内部温度を下降させる。
【００２２】
なお、本実施の形態における増圧システムは、下記（５）に示す特徴を備える。
（５）増圧システムは、（ａ）空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムであって、（ｂ）空気圧縮機から吐出された圧縮空気が吸入されて一時的に蓄積される一次タンクと、（ｃ）一次タンクに一時的に蓄積されている圧縮空気が一時的に蓄積されて吐出される二次タンクと、（ｄ）一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されており、弁の開閉で前記圧縮空気の流通を調整する開閉弁と、（ｅ）一次タンクの内部に配設されており、熱水が供給されることで、一次タンクの内部を加熱する加熱手段と、（ｆ）開閉弁を閉じた状態で、一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させるように、開閉弁と加熱手段とを制御する制御手段とを備える。
【００２３】
以上の点を踏まえて、本実施の形態における増圧システムについて説明する。
＜構成＞
図１に示すように、増圧システム１００は、空気圧縮機（不図示）から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムである。ここでは、一例として、一次タンク１０１と、二次タンク１０２と、吸入バルブ１０３と、吐出バルブ１０４と、タンク台座１０５と、ヒートパイプ１０６と、フィン１０７と、電磁弁１０８と、熱源１０９と、一次タンク１０１側の温度計１１０と、圧力計１１１と、二次タンク１０２側の温度計１１２と、圧力計１１３と、制御装置１１４とを備える。図中において、白抜きの矢印は、配管などを介した圧縮空気の流れを示し、実線の矢印は、データ・信号の流れを示している。
【００２４】
ここで、電磁弁１０８が上記開閉弁に該当する。ヒートパイプ１０６、フィン１０７、および熱源１０９からなるものが上記加熱手段に該当する。制御装置１１４が上記制御手段に該当する。
【００２５】
一次タンク１０１は、空気圧縮機（不図示）から吐出された圧縮空気を、吸入バルブ１０３を介して内部に吸入する。内部に吸入した圧縮空気を一時的に蓄積する。内部に一時的に蓄積した圧縮空気を、電磁弁１０８を介して二次タンク１０２に供給する。
【００２６】
二次タンク１０２は、一次タンク１０１から供給された圧縮空気を内部に一時的に蓄積する。内部に一時的に蓄積した圧縮空気を、吐出バルブ１０４を介して生産設備（不図示）に吐出する。
【００２７】
なお、一次タンク１０１と二次タンク１０２とは、容量が同じである。断熱材で覆われていたり、内部圧力・内部温度が外部から影響を受け難い材質でできていたりする。本実施の形態で要求される圧力・温度に対する耐久性を有しているとする。
【００２８】
吸入バルブ１０３は、一次タンク１０１の圧縮空気吸入口に設置されている。制御装置１１４から吸入バルブ１０３に出力された制御信号に応じて、吸入バルブ１０３が開いたり閉じたりし、圧縮空気の流通を調整する。例えば、制御信号がオープン信号である場合は、吸入バルブ１０３が開き、一次タンク１０１に圧縮空気が吸入される。制御信号がクローズ信号である場合は、吸入バルブ１０３が閉じ、一次タンク１０１に圧縮空気が吸入されない。
【００２９】
吐出バルブ１０４は、二次タンク１０２の圧縮空気吐出口に設置されている。制御装置１１４から吐出バルブ１０４に出力された制御信号に応じて、吐出バルブ１０４が開いたり閉じたりし、圧縮空気の流通を調整する。例えば、制御信号がオープン信号である場合は、吐出バルブ１０４が開き、二次タンク１０２から圧縮空気が吐出される。制御信号がクローズ信号である場合は、吐出バルブ１０４が閉じ、二次タンク１０２から圧縮空気が吐出されない。
【００３０】
タンク台座１０５は、一次タンク１０１と二次タンク１０２との各タンクの底部に取り付けられている。タンク台座１０５によって各タンクの姿勢が安定状態に保たれている。
ヒートパイプ１０６は、一次タンク１０１の内部に配設されている。また、熱源１０９から熱水および冷水のいずれかが供給される。
【００３１】
フィン１０７は、一次タンク１０１の内部に配設され、ヒートパイプ１０６に取り付けられている。フィン１０７によって一次タンク１０１の内部の加熱または冷却が促進される。
【００３２】
電磁弁１０８は、一次タンク１０１と二次タンク１０２とを繋ぐ配管に設置されている。制御装置１１４から電磁弁１０８に出力された制御信号に応じて、電磁弁１０８が開いたり閉じたりし、圧縮空気の流通を調整する。例えば、制御信号がオープン信号である場合は、電磁弁１０８が開き、一次タンク１０１と二次タンクとの間で圧縮空気が流通される。制御信号がクローズ信号である場合は、電磁弁１０８が閉じ、一次タンク１０１と二次タンクとの間で圧縮空気が流通されない。
【００３３】
熱源１０９は、ヒートパイプ１０６とフィン１０７とを介して、一次タンク１０１の内部を加熱したり冷却したりする。制御装置１１４から熱源１０９に出力された制御信号に応じて、冷水および熱水をヒートパイプ１０６に供給する。例えば、制御信号が冷水供給開始信号である場合は、冷水を供給開始し、制御信号が冷水供給停止信号である場合は、冷水を供給停止する。また、制御信号が熱水供給開始信号である場合は、熱水を供給開始し、制御信号が熱水供給停止信号である場合は、熱水を供給停止する。
【００３４】
温度計１１０は、一次タンク１０１の内部温度を計測し、計測結果を制御装置１１４に出力する。
圧力計１１１は、一次タンク１０１の内部圧力を計測し、計測結果を制御装置１１４に出力する。
【００３５】
温度計１１２は、二次タンク１０２の内部温度を計測し、計測結果を制御装置１１４に出力する。
圧力計１１３は、二次タンク１０２の内部圧力を計測し、計測結果を制御装置１１４に出力する。
【００３６】
制御装置１１４は、温度計１１０、圧力計１１１、温度計１１２、圧力計１１３から各計測結果を受信する。受信した各計測結果に応じて、吸入バルブ１０３、吐出バルブ１０４、電磁弁１０８、熱源１０９を制御する。
【００３７】
＜増圧制御処理＞
具体的には、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、制御装置１１４は、下記に示す増圧制御処理（Ｓ１０１）〜（Ｓ１２０）を実行する。なお、空気圧縮機（不図示）が停止したことを検知したり、オペレータ（不図示）から停止命令を受け付けたりすると（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、増圧制御処理を終了する。
【００３８】
まず、制御装置１１４は、電磁弁１０８にオープン信号を出力し、吐出バルブ１０４にクローズ信号を出力し、吸入バルブ１０３にオープン信号を出力する（Ｓ１０１）。これに伴い、吐出バルブ１０４が閉じた状態で、吸入バルブ１０３と電磁弁１０８とが開き、吸入バルブ１０３を介して一次タンク１０１と二次タンク１０２に圧縮空気が蓄積される。
【００３９】
次に、制御装置１１４は、圧力計１１１から送信された計測結果（一次タンク１０１の内部圧力）と圧力計１１３から送信された計測結果（二次タンク１０２の内部圧力）が、空気圧縮機（不図示）から供給された圧縮空気の吐出圧力と同じになると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、電磁弁１０８にクローズ信号を出力し、吸入バルブ１０３にクローズ信号を出力する（Ｓ１０３）。これに伴い、電磁弁１０８と吸入バルブ１０３とが閉じ、一次タンク１０１内が密閉空間になる。
【００４０】
次に、制御装置１１４は、熱源１０９に熱水供給開始信号を出力する（Ｓ１０４）。これに伴い、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する熱水供給が開始される。熱源１０９からヒートパイプ１０６に熱水が供給される。ヒートパイプ１０６とフィン１０７とを介して、一次タンク１０１内の空気が加熱される。これによって、一次タンク１０１内の空気の体積が膨張する。このとき、一次タンク１０１内が密閉空間になっているので、一次タンク１０１の内部圧力が上昇する。
【００４１】
次に、制御装置１１４は、圧力計１１１から出力された計測結果（一次タンク１０１の内部圧力）が所定の圧力になると（Ｓ１０５）、電磁弁１０８にオープン信号を出力する（Ｓ１０６）。また、熱源１０９に熱水供給停止信号を出力する（Ｓ１０７）。これに伴い、電磁弁１０８が開く。このとき、パスカルの原理より、一次タンク１０１の内部圧力と二次タンク１０２の内部圧力とが瞬時に同じになる。しかしながら、圧力伝播に比べて熱伝達が遅いので、二次タンク１０２の内部圧力が上昇しても、二次タンク１０２の内部温度がほとんど上昇しない。
【００４２】
次に、制御装置１１４は、熱源１０９に熱水供給停止信号を出力する（Ｓ１０７）。これに伴い、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する熱水供給が停止される。熱源１０９からヒートパイプ１０６に熱水が供給されなくなる。
【００４３】
次に、制御装置１１４は、圧力計１１１から出力された計測結果（一次タンク１０１の内部圧力）が圧力計１１３から出力された計測結果（二次タンク１０２の内部圧力）と同じになると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、電磁弁１０８にクローズ信号を出力し、吐出バルブ１０４にオープン信号を出力する（Ｓ１０９）。これに伴い、電磁弁１０８が閉じ、吐出バルブ１０４が開き、二次タンク１０２に蓄積されている圧縮空気が吐出される。二次タンク１０２から吐出された圧縮空気が生産設備（不図示）に供給される。このとき、二次タンク１０２から供給される圧縮空気の吐出圧力は、空気圧縮機（不図示）から供給される圧縮空気の吐出圧力よりも大きい。
【００４４】
次に、制御装置１１４は、熱源１０９に冷水供給開始信号を出力する（Ｓ１１０）。これに伴い、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する冷水供給が開始される。二次タンク１０２から生産設備（不図示）に圧縮空気が供給されている間に、熱源１０９からヒートパイプ１０６に冷水が供給される。ヒートパイプ１０６とフィン１０７とを介して、一次タンク１０１内の空気が冷却される。これによって、一次タンク１０１内の空気の体積が縮小する。このとき、一次タンク１０１内が密閉空間になっているので、一次タンク１０１の内部圧力が下降する。
【００４５】
次に、制御装置１１４は、温度計１１０から出力された計測結果（一次タンク１０１の内部温度）が、空気圧縮機（不図示）から供給された圧縮空気の温度と同じになると（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、熱源１０９に冷水供給停止信号を出力する（Ｓ１１２）。このとき、事前に、空気圧縮機（不図示）が停止したことを検知したり、オペレータ（不図示）から停止命令を受け付けたりしていない限り（Ｓ１１３：Ｎｏ）、略同時に、吸入バルブ１０３にオープン信号を出力する（Ｓ１１４）。これに伴い、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する冷水供給が停止される。冷水供給が停止されると同時に吸入バルブ１０３が開き、一次タンク１０１に圧縮空気が供給される。
【００４６】
次に、制御装置１１４は、圧力計１１１から出力された計測結果（一次タンク１０１の内部圧力）が、空気圧縮機（不図示）から供給される圧縮空気の吐出圧力と同じになると（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、吸入バルブ１０３にクローズ信号を出力する（Ｓ１１６）。これに伴い、吸入バルブ１０３が閉じる。
【００４７】
次に、制御装置１１４は、熱源１０９に熱水供給開始信号を出力する（Ｓ１１７）。これに伴い、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する熱水供給が開始される。ヒートパイプ６とフィン７とを介して、一次タンク１０１の内部温度が上昇する。この間、二次タンク１０２から生産設備（不図示）に圧縮空気が供給されているので、二次タンク１０２の内部圧力が下降する。
【００４８】
次に、制御装置１１４は、圧力計１１３から出力された計測結果（二次タンク１０２の内部圧力）が、空気圧縮機（不図示）から供給された圧縮空気の吐出圧力と同じになると（Ｓ１１８：Ｙｅｓ）、吐出バルブ１０４にクローズ信号を出力し、電磁弁１０８にオープン信号を出力する（Ｓ１１９）。これに伴い、吐出バルブ１０４が閉じ、電磁弁１０８が開き、二次タンク１０２の内部圧力が上昇する。
【００４９】
次に、制御装置１１４は、熱源１０９に熱水供給停止信号を出力する（Ｓ１２０）。これに伴い、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する熱水供給が停止される。
以下、上記処理（Ｓ１０８）〜（Ｓ１２０）を繰り返す。
【００５０】
なお、制御装置１１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ネットワークアダプタなどを備えるとしてもよい。さらに、ＨＤＤなどに、増圧システム１００を制御するプログラム（以下、増圧制御プログラムと呼称する。）がインストールされており、増圧制御プログラムが実行されることによって、増圧制御処理が実現されるとしてもよい。
【００５１】
＜動作＞
次に、増圧システム１００の動作について説明する。ここで、一次タンク１０１と二次タンク１０２との各容量を１０Ｌとする。空気圧縮機（不図示）から吐出された圧縮空気の吐出圧力を０．５００ＭＰａ、温度を２０℃とする。一次タンク１０１の内部温度を、増圧する際に１００℃付近まで上昇させ、減圧する際に２０℃付近まで下降させるとする。
【００５２】
（手順１）まず、増圧システム１００は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、吐出バルブ１０４を閉じた状態で、吸入バルブ１０３と電磁弁１０８とを開き、空気圧縮機（不図示）から吐出された圧縮空気を一次タンク１０１と二次タンク１０２とに蓄積する。
【００５３】
（手順２）次に、増圧システム１００は、一次タンク１０１の内部圧力と二次タンク１０２の内部圧力とが、０．５００ＭＰａになると（時刻０）、電磁弁１０８と吸入バルブ１０３とを閉じ、一次タンク１０１内を密閉空間にする。
【００５４】
（手順３）次に、増圧システム１００は、図３Ｃに示すように、熱源１０９からヒートパイプ１０６に１００℃の熱水を供給する（時刻０〜時刻ｔ１）。ヒートパイプ１０６とフィン１０７とを介して、一次タンク１０１の内部温度を１００℃付近まで上昇させると、図３Ａに示すように、一次タンク１０１の内部圧力が０．５００ＭＰａから０．６３６ＭＰａまで上昇する。
【００５５】
（手順４）次に、増圧システム１００は、電磁弁１０８を開き、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する熱水供給を停止する（時刻ｔ１）。
（手順５）次に、増圧システム１００は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、一次タンク１０１の内部圧力と二次タンク１０２の内部圧力とが均等になると（時刻ｔ２）、電磁弁１０８を閉じ、吐出バルブ１０４を開き、二次タンク１０２から圧縮空気を吐出する。
【００５６】
ここで、一次タンク１０１の内部圧力と二次タンク１０２の内部圧力とが瞬時に０．５６８ＭＰａになる。しかしながら、図３Ｃ、図３Ｄに示すように、圧力伝播に比べて熱伝達が遅いので、二次タンク１０２の内部圧力が上昇しても、内部温度の上昇がわずかであり、温度上昇分が二次タンク１０２によってすぐに吸熱される。
【００５７】
（手順６）次に、増圧システム１００は、図３Ａ、図３Ｃに示すように、二次タンク１０２から生産設備（不図示）に圧縮空気を供給している間に、熱源１０９からヒートパイプ１０６に２０℃の冷水を供給する（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）。ヒートパイプ１０６とフィン１０７とを介して、一次タンク１０１の内部温度を２０℃付近まで下降させると、熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する冷水供給を停止する。冷水供給を停止すると同時に吸入バルブ１０３を開き、一次タンク１０１に圧縮空気を吸入する。
【００５８】
（手順７）次に、増圧システム１００は、一次タンク１０１の内部圧力が、０．５００ＭＰａになると（時刻ｔ４）、吸入バルブ１０３を閉じる。熱源１０９からヒートパイプ１０６に１００℃の熱水を供給する（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）。ヒートパイプ１０６とフィン１０７とを介して、一次タンク１０１の内部温度を１００℃付近まで上昇させると、一次タンク１０１の内部圧力が０．５００ＭＰａから０．６３６ＭＰａまで上昇する。この間、二次タンク１０２から圧縮空気を吐出しているので、二次タンク１０２の内部圧力が下降する。
【００５９】
（手順８）次に、増圧システム１００は、図３Ｂ、図３Ｄに示すように、二次タンク１０２の内部圧力が、０．５００ＭＰａになると（時刻ｔ５）、電磁弁１０８を開き、二次タンク１０２の内部圧力を上昇させる。熱源１０９からヒートパイプ１０６に対する熱水供給を停止する。
【００６０】
以下、増圧システム１００は、上記（手順５）〜（手順８）を繰り返すことによって、圧縮空気を増圧させる。
＜まとめ＞
以上、本実施の形態によれば、電磁弁１０８を閉じた状態で、一次タンク１０１に蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンク１０１の内部圧力を上昇させた後に、電磁弁１０８を開き、一次タンク１０１の内部圧力を二次タンク１０２に伝播させる。これによって、二次タンク１０２の内部温度の上昇を抑えながら、二次タンク１０２の内部圧力を上昇させ、二次タンク１０２に蓄積されている圧縮空気を増圧させることができる。
【００６１】
すなわち、空気圧縮機（不図示）から吐出された圧縮空気が増圧システム１００で増圧される。このため、空気圧縮機（不図示）の吐出圧力を下げても、生産設備（不図示）が必要とする圧力を確保することができる。結果、空気圧縮機（不図示）の吐出圧力を下げ、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減することができる。
【００６２】
また、増圧システム１００は、摺動部分を有しないので、増圧弁のように、摺動部分の磨耗によって増圧性能が劣化することがない。このため、圧縮空気が無駄に放出されることがなく、増圧に伴って損失するエネルギーを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる増圧方法及び増圧システムなどとして、特に、圧縮空気を加熱することで増圧させる増圧方法及び増圧システムなどとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施の形態における増圧システムの構成を示す図である。
【図２Ａ】実施の形態における増圧方法を示す第１のフローチャートである。
【図２Ｂ】実施の形態における増圧方法を示す第２のフローチャートである。
【図２Ｃ】実施の形態における増圧方法を示す第３のフローチャートである。
【図３Ａ】一次タンクの内部圧力の時間変化を示すグラフである。
【図３Ｂ】二次タンクの内部圧力の時間変化を示すグラフである。
【図３Ｃ】一次タンクの内部温度の時間変化を示すグラフである。
【図３Ｄ】二次タンクの内部温度の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１００  増圧システム
１０１  一次タンク
１０２  二次タンク
１０３  吸入バルブ
１０４  吐出バルブ
１０５  タンク台座
１０６  ヒートパイプ
１０７  フィン
１０８  電磁弁
１０９  熱源
１１０  温度計
１１１  圧力計
１１２  温度計
１１３  圧力計
１１４  制御装置
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2010133475.tif 000007
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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