(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気の吐出配管下流にアフタークーラーと除湿装置とを配設し、冷却除湿した圧縮空気を加熱増量器で加熱して空圧機器に供給する圧縮空気の供給装置において、加熱増量器を通過した圧縮空気を冷却水で冷却するアフタークーラーを設置し、冷却した圧縮空気を冷却除湿する除湿装置を設置し、圧縮空気の吐出配管に発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱源として利用する加熱増量器にて除湿された圧縮空気を加熱した後、圧縮空気の温度上昇が過剰になったときにこの圧縮空気を冷却する冷却器を設置し、該冷却器にアフタークーラーの冷却水を利用して圧縮空気の温度を調整するように構成したことを特徴とする圧縮空気の供給装置。
【請求項２】
前記冷却器に混合三方制御弁を備えると共に、前記冷却器の下流に温度センサーを備え、該温度センサーを介して前記冷却器における冷却温度を調整するように構成した請求項１記載の圧縮空気の供給装置。
【請求項３】
圧縮空気の吐出配管下流にアフタークーラーと除湿装置とを配設し、冷却除湿した圧縮空気を加熱増量器で加熱して空圧機器に供給する圧縮空気の供給方法において、加熱増量器を通過した圧縮空気をアフタークーラーの冷却水で冷却した後、冷却した圧縮空気を除湿装置で冷却除湿し、圧縮空気の吐出配管に発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱源として利用する加熱増量器にて冷却除湿された圧縮空気を加熱して圧縮空気の温度を上昇させて空圧機器に供給する際に、圧縮空気の温度上昇が過剰になったときアフタークーラーの冷却水を利用した冷却器で加熱後の圧縮空気の温度を調整することを特徴とする圧縮空気の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に空圧機器等に使用する圧縮空気を供給する際に、圧縮空気の圧力損失を抑えながら安定した温度で効率良く供給することができる圧縮空気の供給装置及び供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアーコンプレッサー等における圧縮空気の供給装置及び供給方法として、当発明者は既に引用文献１、２に記載されている圧縮空気の供給装置及び供給方法を発明している。これらは、いずれも冷却除湿後の圧縮空気の温度を効率良く高め、圧縮空気の容積を膨張させることで、空圧機器の負荷を低減させるものである。
【０００３】
すなわち、特許文献１に記載の供給装置及び供給方法では、圧縮器で圧縮された圧縮空気の圧縮熱発生部位を加熱増量器として利用するもので、冷却除湿装置を通過した圧縮空気の温度をこの加熱増量器で摂氏４５度〜６０度まで高め、容積を１５％〜２０％膨張させた圧縮空気を供給するものである。このとき、圧縮機と加熱増量器との間に温度調整弁を装着し、加熱増量器の温度上昇が過剰になったときに圧縮空気の温度を下げるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の供給装置及び供給方法は、二系統の循環水路の一次冷却水をアフタークーラーと冷却除湿塔とに循環させると共に、アフタークーラーにおける一次冷却水の循環水路を開閉自在にしてアフタークーラーによる予備冷却温度を調整するように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２５１３６３号公報
【特許文献２】特許第４１６８４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら従来の圧縮空気の供給装置及び供給方法によると、それまでの圧縮空気供給装置及び供給方法に比べて圧縮空気の容量を効率良く増加して供給することが可能になった。特に、特許文献１に記載の供給装置及び供給方法では、冷却除湿装置の前に制御バイパス弁を配置し、供給する圧縮空気の温度と圧縮比率を一定に調整できるように構成している。ところが、当発明者の研究によると、この制御バイパス弁の使用が圧縮空気の通過圧損となり、圧縮機を通過した後の圧縮空気に圧力損失が生じることが判明した。
【０００７】
すなわち、特許文献１では、加熱増量器の温度上昇が過剰になったときに制御バイパス弁からバイパス管を経て冷却器に圧縮空気を送るように構成している。ところが、この制御バイパス弁やバイパス管を使用するには、主空気ラインと同じ直径300mm〜600mm程度の大口径の制御バイパス弁が必要になり、この大口径バイパス弁を通過する際に圧力損失が生じるものであった。また、圧縮空気を加熱増量器で加熱して空圧機器に直接供給する場合、温度変化の大きい夏季、冬季を通じて圧縮空気の温度を一定に調整することが難しいものであった。
【０００８】
一方、特許文献２によると、二系統のクーリングタワーの循環水路を利用するもので、循環水路の一次冷却水をアフタークーラーと冷却除湿塔とに循環させると共に、アフタークーラーにおける一次冷却水の循環水路を開閉自在にしてアフタークーラーによる予備冷却温度を調整するように構成したものである。そのため、特許文献１のような制御バイパス弁は使用せず、冷却水の循環水路を開閉自在に調整する調整弁を使用している。したがって、特許文献１のような圧力損失は発生しないが、二系統のクーリングタワーからの冷却水をアフタークーラーと冷却除湿塔とに循環使用するため、装置が極めて大掛かりになる不都合があった。しかも、二系統のクーリングタワーを利用するので、季節の温度変化に伴い、供給する圧縮空気の温度を安定維持することが困難になる上、多くのメンテナンスが必要になる不都合もあった。
【０００９】
そこで、本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、圧縮空気の圧力損失を抑えながら、コンパクトな装置で安定した温度の圧縮空気を効率良く供給することができる圧縮空気の供給装置及び供給方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の手段は、圧縮空気の吐出配管下流にアフタークーラー２と除湿装置３とを配設し、冷却除湿した圧縮空気を加熱増量器４で加熱して空圧機器に供給する圧縮空気の供給装置において、
加熱増量器４を通過した圧縮空気を冷却水で冷却するアフタークーラー２を設置し、冷却した圧縮空気を冷却除湿する除湿装置３を設置し、
圧縮空気の吐出配管に発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱源として利用する加熱増量器４にて除湿された圧縮空気を加熱した後、圧縮空気の温度上昇が過剰になったときにこの圧縮空気を冷却する冷却器５を設置し、
該冷却器５にアフタークーラー２の冷却水を利用して圧縮空気の温度を調整するように構成した圧縮空気の供給装置にある。
【００１１】
第２の手段は、前記冷却器５に混合三方制御弁６を備えると共に、前記冷却器５の下流に温度センサー７を備え、該温度センサー７を介して前記冷却器５における冷却温度を調整するように構成している。
【００１４】
第３の手段は、圧縮空気の吐出配管下流にアフタークーラー２と除湿装置３とを配設し、冷却除湿した圧縮空気を加熱増量器４で加熱して空圧機器に供給する圧縮空気の供給方法において、
加熱増量器４を通過した圧縮空気をアフタークーラー２の冷却水で冷却した後、冷却した圧縮空気を除湿装置３で冷却除湿し、圧縮空気の吐出配管に発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱源として利用する加熱増量器４にて除湿された圧縮空気を加熱増量器４にて加熱して圧縮空気の温度を上昇させて空圧機器に供給する際に、
圧縮空気の温度上昇が過剰になったときアフタークーラー２の冷却水を利用した冷却器５で加熱後の圧縮空気の温度を調整する圧縮空気の供給方法にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１、３のごとく、除湿された圧縮空気を加熱増量器４にて加熱した後、圧縮空気の温度上昇が過剰になったときに使用する冷却器５を設置し、該冷却器５にアフタークーラー２の冷却水を利用して圧縮空気の温度を調整するように構成したことで、従来のような制御バイパス弁を使用せず、圧縮空気の圧力損失を抑えることができる。しかも、加熱後の圧縮空気を冷却して調整することから、温度変化の大きい夏季、冬季を通じて圧縮空気の温度を一定に調整することが可能になった。また、従来のような大掛かりな装置は必要なく、コンパクトな構成にすることができる。更に、圧縮空気の吐出配管に発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱源として利用するように加熱増量器４を構成することで、極めて合理的に圧縮空気の容積を膨張させることができ、優れた省エネ効果を奏するものである。
【００１６】
請求項２のように、冷却器５に混合三方制御弁６を備えると共に、冷却器５の下流に温度センサー７を備え、該温度センサー７を介して冷却器５における冷却温度を調整するように構成したことで、四季を通じて一定の温度の圧縮空気を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明供給装置を示す概念図である。
【図２】本発明供給装置の一実施例を示す概略図である。
【図３】コンプレッサの吐き出し力と消費動力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面に基づいて説明する。本発明は、主に空圧機器等に使用する圧縮空気を供給する供給装置および供給方法である。
【００２１】
本発明供給装置の構成は、圧縮機１、アフタークーラー２、除湿装置３、加熱増量器４、冷却器５、混合三方制御弁６、温度センサー７が順次配置されている（図１参照）。
【００２２】
圧縮機１は、エアーを圧縮して圧縮空気を生成し吐出配管に排出する。この圧縮空気の温度は、摂氏１００度程度まで高まるので、圧縮空気の吐出配管下流にアフタークーラー２を配設する。このアフタークーラー２は、高温の圧縮空気を冷却水で冷却する装置で、摂氏３０度〜４０度に調整する。
【００２３】
除湿装置３は、アフタークーラー２にて冷却された圧縮空気から水分を除去する装置で、冷却式の除湿装置や、吸湿式の除湿装置、あるいはドライヤー等の除湿装置から任意に選択できるものである。
【００２４】
図示例の除湿装置３は、アフタークーラー２と一体にした冷却式の除湿装置を使用している（図２参照）。すなわち、略筒状の胴体の上部に、圧縮空気を導入する空気入口を設け、除湿された圧縮空気を排出する空気出口を胴体の下部に形成している。この胴体の上部をアフタークーラー２とし、下部を除湿装置３として一体に形成している。アフタークーラー２の冷却水２Ａは、後述する冷却器５に利用する。この冷却水２Ａは、例えば井戸水や水道水など任意の水を利用することができる。
【００２５】
胴体下部の除湿装置３は、アフタークーラー２と別系統の冷却水３Ａを使用している（図２参照）。そして、胴体の内部には、冷却水３Ａを循環せしめる冷却用コイルと冷却された圧縮空気からドレンを分離する除沫器３Ｂとが備えられている。冷却用コイルには、冷却器やクーリングタワーからの冷水を供給するように設けたものである。この場合、圧縮空気の温度は摂氏１５度〜３０度に調整される。
【００２６】
加熱増量器４は、冷却除湿した圧縮空気を加熱増量器４で加熱して圧縮空気の容積膨張を図り、その後、空圧機器に供給するものである。例として、摂氏３０度の空気を摂氏１５度まで冷却すると、その容積はボイル・シャルルの法則により役５％減少することになる。そこで、冷却除湿後の摂氏１５度の圧縮空気を摂氏６０度まで加熱した場合、約１０％の容積を増加させることになり、空圧機器負荷の軽減が可能になる。
【００２７】
この加熱増量器４は、排熱を利用するものや、ヒーター等で過熱するものなど、任意の熱源を利用することができる。図示例の加熱増量器４は、圧縮空気の吐出配管に発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱源として利用したものである（図２参照）。すなわち、圧縮機１で圧縮されたエアーは、圧縮熱が発生した状態で吐出配管に排出される。圧縮熱が発生すると、圧縮エアーはおよそ摂氏１００度まで上昇する。このような圧縮熱によって加熱された部分を加熱増量器４として使用する。図示例の加熱増量器４は、高温の圧縮エアー吐出しによって管自体の温度が高温に保たれている部分である。
【００２９】
冷却器５は、加熱増量器４にて加熱した圧縮空気の温度上昇が過剰になったときに使用するものである。この冷却器５は、前述のアフタークーラー２の冷却水２Ａを利用している。すなわち、加熱増量器４の温度上昇が過剰になったときに、アフタークーラー２から冷却器５に通水して圧縮空気の温度を下げ、摂氏４５度〜６０度に調整する。
【００３０】
図示例の冷却器５は、加熱増量器４と連続形成している（図２参照）。すなわち、一つの圧力容器に加熱増量器４と冷却器５とを収容したものである。そして、冷却器５で圧縮空気の温度を正確に調整するために、混合三方制御弁６と温度センサー７を設置している。
【００３１】
混合三方制御弁６は、冷却器５に装着したもので、アフタークーラー２の冷却水を冷却器５に通水する経路と、冷却器５に通水せずそのまま排出する経路とを制御する。混合三方制御弁６の制御は、冷却器５の下流に配置した温度センサー７の値により、自動的又は手動で制御するものである。
【００３２】
このような装置を使用する本発明の供給方法は、次のような手段となる。すなわち、加熱増量器４を通過した圧縮空気をアフタークーラー２の冷却水で冷却した後、冷却した圧縮空気を除湿装置３で除湿する。次に、この除湿された圧縮空気を加熱増量器４にて加熱して圧縮空気の温度を上昇させて容積を増加した状態で空圧機器に供給する。この際に、圧縮空気の温度上昇が過剰になったときに、アフタークーラー２の冷却水を利用した冷却器５で圧縮空気の温度を調整する手段である。
【００３３】
従来の制御バイパス弁を使用した場合、通過圧損が生じて空気圧が０．１ＭＰａ下がると、動力比がおよそ１０％低減することになる（図３参照）。したがって、本発明のごとく、制御バイパス弁を使用せず、主空気配管を制御しない手段では、動力比を１０％高めることが可能になる。
【００３４】
また、本発明の冷却器５は、アフタークーラー２の冷却水を再利用するものであるから、極めてコンパクトで合理的な装置に構成することができる。加熱によって容積が膨張した圧縮空気は、工場内配管等の各種配管に供給されるものである。
【００３５】
尚、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内での設計変更等は自由に行えるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１  圧縮機
２  アフタークーラー
３  除湿装置
４  加熱増量器
５  冷却器
６  混合三方制御弁
７  温度センサー
【図１】
0005611378.tif 000002
【図２】
0005611378.tif 000003
【図３】
0005611378.tif 000004