(57)【要約】【課題】  空気圧縮機及びエアドライヤにおけるエネルギー効率化とエアフィルタのメンテナンス性向上、そして各構成要素の機能持続性向上を実現する圧縮空気圧回路システムの提供を図る【解決手段】  圧縮空気が空気圧縮機１により生成されてから、冷凍式エアドライヤ３並びにエアフィルタ５を介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の構成であって、空気圧縮機１と冷凍式エアドライヤ３とを繋ぐ配管路７の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器１０が配設されると共に、冷凍式エアドライヤ３とエアフィルタ５とを繋ぐ配管路７の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器１０が配設される手段を採用する。【選択図】図1
2014231035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから、冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の構成であって、
空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロンセパレータが配設されると共に、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されて成り、
空気圧縮機により生成された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で冷凍式エアドライヤに送気されると共に、該冷凍式エアドライヤから吐出された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態でエアフィルタに送気されることを特徴とする圧縮空気圧回路システム。
【請求項２】
前記サイクロンセパレータに、ドレントラップが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気圧回路システム。
【請求項３】
前記ドレントラップが、スプリングスナップアクション方式若しくはマグネットスナップアクション方式のフロート式ドレントラップであることを特徴とする請求項２に記載の圧縮空気圧回路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気圧回路システムに関し、詳しくは、圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの圧縮空気の空気圧回路の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気圧縮機により生成された圧縮空気が、食品加工やレンズなど精密機器の仕上げ加工、清掃等の末端において用いられている。かかる圧縮空気の用途によっては、水分の持ち出しが厳禁であることから、従来の圧縮空気圧回路の構成は、図２に示すように、空気圧回路の中間においてエアドライヤを介する構成が採られており、さらにエアドライヤの後段において除去しきれなかった水分や油分、スラッジや微生物を除去すべく、樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタを配設する態様が採られている。
【０００３】
また、上記従来の空気圧回路の構成において、エアフィルタの機能を一部置換するものとして、該エアフィルタの前段若しくは後段に、フロート式ドレントラップが接続されたサイクロン方式のエアフィルタを配設する構造も採られていた。
【０００４】
しかしながら、上記従来の圧縮空気圧回路の構成によると、空気圧縮機が吐出する熱を帯びた圧縮空気がエアドライヤに至るまでの配管路で冷却された場合に、加圧下飽和水蒸気量も下がるために配管路内でドレンが発生し、該ドレンが圧縮空気と共にエアドライヤ内に入り込んでしまうことで、該エアドライヤはドレンをも冷却・除湿することとなって、その分熱交換効率を悪化させ、エネルギー消費が余分に増大してしまうといった問題があった。
【０００５】
また、従来の圧縮空気圧回路の構成では、除去しきれなかった水分や油分、スラッジや微生物を除去するためにエアドライヤの後段に配設される樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタが目詰まりを起こし易く、およそ半年から１年でエレメントを交換する必要があった。
【０００６】
さらに、従来の圧縮空気圧回路の構成では、エアドライヤやその後段に配設されるサイクロン方式のエアフィルタに接続される特開平０７−１３９６９７にみられるような一般的なフロート式ドレントラップが、その構造上パイロットエアを要するため、径０．５〜０．９ｍｍの微小孔が必要不可欠であり、該孔がスラッジ等で詰まって動作不良を起こすことが多々あった。その場合に、特にエアドライヤのドレン受けに直接接続されるフロート式ドレントラップが動作不良を起こすと、後段に多くの水分が持ち出され、エアフィルタをも機能不全に陥らせることとなって、末端で多くの水分を放出してしまうという問題があった。
【０００７】
またさらに、従来の圧縮空気圧回路の構成では、水分や油分を除去する目的で配設されている樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタは、使用開始時でおよそ３ｋＰａ程度、使用時間数の増加と共に該フィルタに付着したスラッジ等によりその数倍から数十倍の圧力損失があり、その分空気圧縮機のエネルギー消費量が余分に増大してしまうといった問題があった。
【０００８】
本出願人は、以上のような従来の圧縮空気圧回路の構成におけるエネルギー効率とメンテナンス性、機能性の問題点に着目し、エアドライヤの前段と後段で適宜圧縮空気中のドレンやスラッジを除去することで、上記問題点を解決することができないものかとの着想の下、空気圧縮機及びエアドライヤにおけるエネルギー効率化とエアフィルタのメンテナンス性向上、そして各構成要素の機能持続性向上を実現する圧縮空気圧回路の構成を開発し、本発明における「圧縮空気圧回路システム」の提案に至るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３１７６３０号公報
【特許文献２】実開平１−１６７３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、空気圧縮機及びエアドライヤにおけるエネルギー効率化とエアフィルタのメンテナンス性向上、そして各構成要素の機能持続性向上を実現する圧縮空気圧回路システムの提供を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから、冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の構成であって、空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されると共に、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されて成り、空気圧縮機により生成された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で冷凍式エアドライヤに送気されると共に、該冷凍式エアドライヤから吐出された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で後段のエアフィルタに送気される構成となっている。
【００１２】
また、本発明は、前記サイクロン方式の遠心分離器に、ドレントラップが備えられている構成を採用している。
【００１３】
さらに、本発明は、前記ドレントラップについて、スプリングスナップアクション方式若しくはマグネットスナップアクション方式のフロート式ドレントラップを採用した構成となっている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気が冷やされることで発生したドレンを冷凍式エアドライヤに取り込まれる前段階でサイクロン方式の遠心分離器により除去することが可能となるため、冷凍式エアドライヤにおける熱交換効率を向上させ、機械負担の低減とエネルギー消費の削減に資するといった優れた効果を奏する。
【００１５】
また、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気中の水分や油分、スラッジや微生物がサイクロン方式の遠心分離器により除去されるため、その後段に配設されるエアフィルタの目詰まりを遅らせてエレメント交換回数を減少させることが可能であって、メンテナンス作業性の向上に資するといった優れた効果を奏するものである。
【００１６】
さらに、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、冷凍式エアドライヤの前段と後段とに夫々サイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気中の水分を二重に除去する構成となっているため、一部構成要素が機能不全に陥った場合であっても、他の構成要素により機能をカバーすることが可能であって、機能持続性の向上に資するといった優れた効果を奏する。
【００１７】
そしてまた、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、冷凍式エアドライヤの前段と後段とに夫々サイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、水分や油分を二重に除去する構成を採用しているため、従来から配設されていた樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタの目詰まりが防止され、該エアフィルタによる圧力損失の増大を極力減らすことが可能となって、空気圧縮機におけるエネルギー消費効率の向上に資するといった優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの実施形態を示す説明図である。
【図２】従来の圧縮空気圧回路システムの実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、空気圧縮機１と冷凍式エアドライヤ３とを繋ぐ配管路７の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器１０が配設されると共に、冷凍式エアドライヤ３とエアフィルタ５とを繋ぐ配管路７の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器１０が配設されて成ることを最大の特徴とする。以下、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２０】
なお、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、以下に述べる実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で適宜変更することができる。
【００２１】
図１は、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの実施形態を示す説明図である。
本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、圧縮空気が空気圧縮機１により生成されてから、冷凍式エアドライヤ３並びにエアフィルタ５を介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の構成である。
【００２２】
空気圧縮機１は、空気を圧縮して所定気圧以上の圧縮空気を生成する機械であって、該圧縮空気を生成するための構造によって、往復式や回転式、遠心式など種々の方式が存在する。本発明で使用する空気圧縮機１の方式については、特に限定はなく、いずれの方式・構造のものでも使用することが可能である。
【００２３】
冷凍式エアドライヤ３は、冷媒の蒸発潜熱を利用して、圧縮空気を冷却し、含有水分を凝縮して除去するための装置であって、冷却方法により一般に空冷式と水冷式とが存在する。本発明で使用する冷凍式エアドライヤ３は、空冷式と水冷式とを問うものではなく、特に限定されない。
【００２４】
エアフィルタ５は、圧縮空気中の水分や油分、スラッジや微生物を除去するためのフィルタであって、樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタが用いられる。なお、一般的なエアフィルタ５は、使用開始時でおよそ３ｋＰａから１５ｋＰａ程度、使用時間数の増加と共に該フィルタに付着したスラッジ等によりその数倍から数十倍の圧力損失を発生させる。
【００２５】
配管路７は、圧縮空気を送気するための中空管から成り、空気圧縮機１から冷凍式エアドライヤ３へ圧縮空気を送気すべく配設されると共に、冷凍式エアドライヤ３からエアフィルタ５へ圧縮空気を送気すべく配設され、さらにエアフィルタ５から先へ圧縮空気を送気すべく配設される。
【００２６】
サイクロン方式の遠心分離器１０は、圧縮空気中の水分・油分を除去するためのサイクロン方式の分離装置であって、ハウジング内に入った圧縮空気は、デフレクタを通ることによって発生した遠心力によって空気中の油水分や固形物をハウジング内壁に叩き付けて落下させ、エアのみ中央部に備えられるカートリッジを介して取り出される構造を有している。該サイクロン方式の遠心分離器１０は、空気圧縮機１と冷凍式エアドライヤ３とを繋ぐ配管路７の所定中間箇所に配設されると共に、冷凍式エアドライヤ３とエアフィルタ５とを繋ぐ配管路７の所定中間箇所に配設される。なお、サイクロン方式の遠心分離器１０は、使用開始時でおよそ０．５ｋＰａ程度の圧力損失を発生させるが、使用時間数が増えてもその値はほぼ一定である。
【００２７】
ドレントラップ１２は、上記構成要素内に貯留された油水分を外部へ排出するための装置であって、その排出方法により電磁式やフロート式などが存在する。本発明で使用するドレントラップ１２は、電磁式とフロート式とを問うものではなく、特に限定されない。かかるドレントラップ１２は、前記冷凍式エアドライヤ３並びにサイクロンセパレータ１０に接続されることとなる。
【００２８】
なお、本発明に使用するドレントラップ１２について、特願２０１２−２６３５４８にみられるようなスプリングスナップアクション方式、若しくは、特開２０１２−７７９０３にみられるようなマグネットスナップアクション方式のフロート式ドレントラップを使用する態様が考え得る。かかる態様を採用することにより、所定量のドレンが貯留された段階で、該ドレンを機械的に自動で外部へ排出することが可能となり、ドレン排出の確実性が担保されることとなる。
【００２９】
以上の各構成要素から、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造は構成される。すなわち、空気圧縮機１により生成された圧縮空気は、まず配管路７を通ってサイクロン方式の遠心分離器１０に送気される。このとき、配管路７で発生したドレンや圧縮空気中のスラッジなどは、該サイクロン方式の遠心分離器１０により取り除かれ、その後配管路７を通って冷凍式エアドライヤ３へ送られる。該冷凍式エアドライヤ３では、圧縮空気を冷却することで該圧縮空気中の含有水分が凝縮除去され、その冷却された圧縮空気は、配管路７を通ってサイクロン方式の遠心分離器１０に送気される。当該サイクロン方式の遠心分離器１０により、未だ取りきれなかった圧縮空気中の油水分やスラッジなどを再度取り除き、配管路７を介してエアフィルタ５へ送気される。このエアフィルタ５で圧縮空気中のスラッジや微生物などをほぼ完全に取り除き、配管路７を介して最終的に末端へ送気されることとなる。
【００３０】
なお、冷凍式エアドライヤ３やサイクロン方式の遠心分離器１０により取り除いたドレンは、夫々接続されているドレントラップ１２により、各構成要素から外部へ排出されることとなる。
【００３１】
以上のように、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、冷凍式エアドライヤ３の前段階にて、サイクロン方式の遠心分離器１０により圧縮空気から一次的にドレンを除去することで、該冷凍式エアドライヤ３における熱交換効率が向上され、エネルギー消費の削減に資することとなる。このサイクロン方式の遠心分離器１０を配設したことによる冷凍式エアドライヤ３におけるエネルギー消費の効果については、以下の数式により示される。
【００３２】
なお、下記各数式は、気温３０℃、湿度８０％、圧縮空気圧力０．７ＭＰａ、吐出量１３立方メートル／ｍｉｎ、冷凍式エアドライヤ入口温度４５℃（圧力下飽和水蒸気量８．２８ｇ）、冷凍式エアドライヤ出口温度１０℃、サイクロン方式の遠心分離器捕捉効率９８％、の条件下における計算式であり、〔数１〕は空気圧縮機１が吸い込む水蒸気量を示し、〔数２〕は冷凍式エアドライヤ３に流入する圧縮空気内の水蒸気量を示し、〔数３〕は冷凍式エアドライヤ３に流入するドレン量を示し、〔数４〕はサイクロン方式の遠心分離器１０の捕捉ドレン量を示し、〔数５〕は冷凍式エアドライヤ３における消費エネルギー量を示し、〔数６〕は該消費エネルギー量の電力換算数値を示す。
【００３３】
【数１】
2014231035.tif 000003
【００３４】
【数２】
2014231035.tif 000004
【００３５】
【数３】
2014231035.tif 000005
【００３６】
【数４】
2014231035.tif 000006
【００３７】
【数５】
2014231035.tif 000007
【００３８】
【数６】
2014231035.tif 000008
【００３９】
すなわち、気温３０℃での飽和水蒸気量は３０．４ｇ／立方メートルであるので、１時間あたり空気圧縮機１が吸い込む水蒸気量は、上記〔数１〕に示すように１８９６９．６ｇとなる。冷凍式エアドライヤ３の入口温度４５℃（大気圧換算８℃）における飽和水蒸気量は８．２８ｇ／立方メートルであるから、１時間あたり冷凍式エアドライヤ３に流入する圧縮空気内の水蒸気量は、〔数２〕に示すように６４５８．４ｇ／ｈであり、これを前記〔数１〕の値から差し引いた１２５１１．２
ｇ/ｈが、冷凍式エアドライヤ３に入り込むドレン量となる（数３参照）。かかるドレン量のうち、サイクロン方式の遠心分離器１０により９８％が捕捉可能であるため、〔数４〕に示すように、約１２２６１ｇ／ｈのドレン量をサイクロン方式の遠心分離器１０が捕捉することとなる。
【００４０】
従来の圧縮空気圧回路では、冷凍式エアドライヤ３の前段階でサイクロンセパレータ１０が配設されていないため、上記１２２６１ｇ／ｈのドレンが冷凍式エアドライヤ３において負荷されていたこととなる。すなわち、冷凍式エアドライヤ３において圧縮空気を４５℃から１０℃まで冷却する場合に、入り込んだドレンをも同時に冷却することとなり、水１ｇを１℃冷却するために必要なエネルギー量は１ｃａｌ／ｇ・℃であることから、該ドレンの冷却に約４２９ｋｃａｌ／ｈのエネルギーが消費されることとなる（数５参照）。これを電力換算すると、１ｋｃａｌ＝０．００１１６ｋＷｈであることから、〔数６〕に示すように、０．５ｋＷとなる。なお、必要に応じて〔数５〕に冷凍式エアドライヤ３の熱効率成績係数（ＣＯＰ）を乗じてもよい。
【００４１】
上記計算例からわかるように、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、冷凍式エアドライヤ３における機械負担を低減し、エネルギー消費量において約４２９ｋｃａｌ／ｈの消費削減を実現可能であって、電力換算において毎時０．５ｋＷの電力消費削減が可能となる。
【００４２】
また、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、冷凍式エアドライヤ３の後段階すなわちエアフィルタ５の前段階にて、サイクロン方式の遠心分離器１０により圧縮空気から二次的にドレンを除去することによって、エアフィルタ５の圧力損失が低減され、空気圧縮機１の電力消費削減に資することとなる。このサイクロン方式の遠心分離器１０を配設したことによる空気圧縮機１に電力消費の効果については、以下の数式により示される。
【００４３】
なお、下記各数式は、使用空気圧縮機７５ｋＷ、吐出量１３立方メートル／ｍｉｎ、圧縮空気圧力０．７ＭＰａ、モーター効率９０％、エアフィルタ平均圧力損失０．０３７ＭＰａ（ただし初期圧力損失:０．００３ＭＰａ、交換時期:０．０７ＭＰａ）、圧力０．１ＭＰａ増減による空気圧縮機の電力効果±８．４％(圧縮空気圧力０．７ＭＰａ時)、サイクロン方式の遠心分離器の圧力損失０．０００５ＭＰａの条件下における計算式であり、〔数７〕は空気圧縮機１が消費する電力を示し、〔数８〕はエアフィルタ５の圧力損失による電力損失を示す。
【００４４】
【数７】
2014231035.tif 000009
【００４５】
【数８】
2014231035.tif 000010
【００４６】
すなわち、空気圧縮機１が消費する電力は、モーター効率を９０％として計算すると、上記〔数７〕に示すように、８３．３ｋＷとなる。そこで、空気圧縮機１の後段で圧力損失が発生したとしても同じ流量を得たい場合に、エアフィルタ５の前段にサイクロン方式のエアフィルタ１０を一切接続しない場合の圧力損失から、サイクロン方式の遠心分離器１０をエアドライヤ３の前段と後段に夫々接続し、エアフィルタ５の初期圧力損失が維持できると仮定した場合の圧力損失を減じたものに、空気圧縮機１が消費する電力と空気圧縮機の電力効果を乗じると、〔数８〕に示すように、８３．３ｋＷの消費電力のうち２．３ｋＷの電力損失が生じていることがわかる。
【００４７】
従来の圧縮空気圧回路では、エアフィルタ５の前段階でサイクロン方式の遠心分離器１０が配設されていないため、上記２．３ｋＷの電力が空気圧縮機１において無駄に消費されていたこととなる。本発明にかかる圧縮空気圧回路構造によれば、空気圧縮機１における電力消費量において２．３ｋＷの消費削減を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、冷凍式エアドライヤ３の前段階並びにエアフィルタ５の前段階においてサイクロン方式の遠心分離器１０を配設することで、冷凍式エアドライヤ３のエネルギー消費効率の向上とエアフィルタ５の圧力損失の低減を実現し、その結果空気圧縮機１並びに冷凍式エアドライヤ３の消費電力の削減を実現するもので、食品加工やレンズなど精密機器の仕上げ加工、清掃等の末端のほか、圧縮空気を使用するあらゆる分野において本発明を採用することが可能であって、本発明における「圧縮空気圧回路システム」の産業上の利用可能性は大であると思料する。
【符号の説明】
【００４９】
１    空気圧縮機
３    冷凍式エアドライヤ
５    エアフィルタ
７    配管路
１０    サイクロン方式の遠心分離器
１２    ドレントラップ
【図１】
2014231035.tif 000011
【図２】
2014231035.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月11日(2014.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから、冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の構成であって、
空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されると共に、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されて成り、
空気圧縮機により生成された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で冷凍式エアドライヤに送気されると共に、該冷凍式エアドライヤから吐出された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態でエアフィルタに送気されることを特徴とする圧縮空気圧回路システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記サイクロン方式の遠心分離器に、ドレントラップが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気圧回路システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ドレントラップ１２は、上記構成要素内に貯留された油水分を外部へ排出するための装置であって、その排出方法により電磁式やフロート式などが存在する。本発明で使用するドレントラップ１２は、電磁式とフロート式とを問うものではなく、特に限定されない。かかるドレントラップ１２は、前記冷凍式エアドライヤ３並びにサイクロン方式の遠心分離器１０に接続されることとなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
従来の圧縮空気圧回路では、冷凍式エアドライヤ３の前段階でサイクロン方式の遠心分離器１０が配設されていないため、上記１２２６１ｇ／ｈのドレンが冷凍式エアドライヤ３において負荷されていたこととなる。すなわち、冷凍式エアドライヤ３において圧縮空気を４５℃から１０℃まで冷却する場合に、入り込んだドレンをも同時に冷却することとなり、水１ｇを１℃冷却するために必要なエネルギー量は１ｃａｌ／ｇ・℃であることから、該ドレンの冷却に約４２９ｋｃａｌ／ｈのエネルギーが消費されることとなる（数５参照）。これを電力換算すると、１ｋｃａｌ＝０．００１１６ｋＷｈであることから、〔数６〕に示すように、０．５ｋＷとなる。なお、必要に応じて〔数５〕に冷凍式エアドライヤ３の熱効率成績係数（ＣＯＰ）を乗じてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
なお、下記各数式は、使用空気圧縮機７５ｋＷ、吐出量１３立方メートル／ｍｉｎ、圧縮空気圧力０．７ＭＰａ、モーター効率９０％、エアフィルタ平均圧力損失０．０３７ＭＰａ（ただし初期圧力損失:０．００３ＭＰａ、交換時期:０．０７ＭＰａ）、圧力０．１ＭＰａ増減による空気圧縮機の電力効果±８．４％(圧縮空気圧力０．７ＭＰａ時)、サイクロン方式の遠心分離器１０の圧力損失０．０００５ＭＰａの条件下における計算式であり、〔数７〕は空気圧縮機１が消費する電力を示し、〔数８〕はエアフィルタ５の圧力損失による電力損失を示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
すなわち、空気圧縮機１が消費する電力は、モーター効率を９０％として計算すると、上記〔数７〕に示すように、８３．３ｋＷとなる。そこで、空気圧縮機１の後段で圧力損失が発生したとしても同じ流量を得たい場合に、エアフィルタ５の前段にサイクロン方式の遠心分離器１０を一切接続しない場合の圧力損失から、サイクロン方式の遠心分離器１０を冷凍式エアドライヤ３の前段と後段に夫々接続し、エアフィルタ５の初期圧力損失が維持できると仮定した場合の圧力損失を減じたものに、空気圧縮機１が消費する電力と空気圧縮機の電力効果を乗じると、〔数８〕に示すように、８３．３ｋＷの消費電力のうち２．３ｋＷの電力損失が生じていることがわかる。
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月22日(2014.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから、冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の消費エネルギー量を削減するための構成であって、
空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロンセパレータが配設されると共に、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されて成り、
空気圧縮機により生成された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で冷凍式エアドライヤに送気されると共に、該冷凍式エアドライヤから吐出された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態でエアフィルタに送気され、少なくとも夫々のサイクロン方式の遠心分離器の圧力損失を合計した値以上の消費エネルギー量の削減ができることを特徴とする圧縮空気圧回路システム。
【請求項２】
前記サイクロン方式の遠心分離器に、ドレントラップが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気圧回路システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成は、圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから、冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の消費エネルギー量を削減するための構成であって、空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されると共に、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されて成り、空気圧縮機により生成された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で冷凍式エアドライヤに送気されると共に、該冷凍式エアドライヤから吐出された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態でエアフィルタに送気され、少なくとも夫々のサイクロン方式の遠心分離器の圧力損失を合計した値以上の消費エネルギー量の削減ができる構成となっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第二の構成は、前記サイクロン方式の遠心分離器に、ドレントラップが備えられている構成を採用している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成によれば、空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気が冷やされることで発生したドレンを冷凍式エアドライヤに取り込まれる前段階でサイクロン方式の遠心分離器により一次的に除去することが可能となるため、冷凍式エアドライヤにおける熱交換効率を向上させ、機械負担の低減とエネルギー消費の削減に資するといった優れた効果を奏する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成によれば、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気中の水分や油分、スラッジや微生物がサイクロン方式の遠心分離器により一次的及び二次的に除去されるため、その後段に配設されるエアフィルタの目詰まりを遅らせて該エアフィルタの圧力損失が夫々のサイクロン方式の遠心分離器の圧力損失を合計した値以上に低減され、空気圧縮機の電力消費削減に資するとともに、該エアフィルタのエレメント交換回数を減少させ、メンテナンス作業性の向上にも資するといった優れた効果を奏するものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
さらに、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成によれば、冷凍式エアドライヤの前段と後段とに夫々サイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気中の水分を二重に除去する構成となっているため、一部構成要素が機能不全に陥った場合であっても、他の構成要素により機能をカバーすることが可能であって、機能持続性の向上に資するといった優れた効果を奏する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
従来の圧縮空気圧回路では、エアフィルタ５の前段階でサイクロン方式の遠心分離器１０が配設されていないため、上記２．３ｋＷの電力が空気圧縮機１において無駄に消費されていたこととなる。本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、空気圧縮機１における電力消費量において２．３ｋＷの消費削減を実現することが可能であり、〔数６〕における冷凍式エアドライヤ３の電力消費量における０．５ｋＷと合計して２．８ｋＷの電力消費量の削減効果を得ることが可能である。