(57)【要約】【課題】大幅なコストアップを招くことなくスケールの発生を好適に防げる水添加式圧縮機システム及びこの水添加式圧縮機システムを備える熱回収システムを提供すること。【解決手段】水添加式圧縮機システム１は、水添加式の圧縮機２と、圧縮機２から吐出された圧縮流体の気水分離を行うセパレータタンク３と、圧縮機２とセパレータタンク３との間で添加水を循環させる循環ラインＬ３と、圧縮機２に添加される水が流通する水供給ラインＬ２と、水供給ラインＬ２に配置され全硬度１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下の軟化水を製造する硬水軟化装置６０と、を備える。【選択図】図１
2018062878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水添加式の圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された圧縮流体の気水分離を行うセパレータタンクと、
前記圧縮機と前記セパレータタンクとの間で添加水を循環させる循環ラインと、
前記圧縮機に添加される水が流通する水供給ラインと、
前記水供給ラインに配置され全硬度１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下の軟化水を製造する硬水軟化装置と、を備える水添加式圧縮機システム。
【請求項２】
圧縮空気から熱回収するアフタークーラと、
前記循環ラインに配置され添加水から熱回収する水クーラと、
上流側が前記水供給ラインにおける前記硬水軟化装置の下流側に接続され、前記アフタークーラ及び前記水クーラに冷却水を供給する冷却水ラインと、を更に備える請求項１に記載の水添加式圧縮機システム。
【請求項３】
前記圧縮機と前記セパレータタンクとの間に配置され該セパレータタンクの上流側においてプレ気水分離を行うプレセパレータを更に備え、
前記循環ラインは、
前記圧縮機と前記プレセパレータとを接続する第１吐出ラインと、
前記プレセパレータの気相部と前記セパレータタンクの気相部とを接続する第２吐出ラインと、
前記プレセパレータの液相部と前記セパレータタンクの液相部とを接続する第３吐出ラインと、
前記セパレータタンクに貯留された添加水を前記圧縮機に戻す戻しラインと、を備え、
前記アフタークーラは、前記第２吐出ラインに配置され、
前記水クーラは前記第３吐出ラインに配置される請求項２に記載の水添加式圧縮機システム。
【請求項４】
前記硬水軟化装置は、電気伝導率１５０ｍＳ／ｍ以下の軟化水を製造する請求項１〜３のいずれかに記載の水添加式圧縮機システム。
【請求項５】
前記硬水軟化装置は、Ｎａ型陽イオン交換樹脂を備え、該Ｎａ型陽イオン交換樹脂により硬度成分を含む水を軟水化処理する請求項１〜４のいずれかに記載の水添加式圧縮機システム。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の水添加式圧縮機システムと、
前記冷却水ラインの下流側に接続される蒸気ボイラと、を備える熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水添加式圧縮機システム及び熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を添加した空気を圧縮する水添加式圧縮機システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。水添加式圧縮機システムは、添加された水（添加水）を潤滑シール剤として空気等の流体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機から吐出された圧縮流体の気水分離を行うセパレータタンクと、圧縮機とセパレータタンクとの間で添加水を循環させる循環ラインと、を含んで構成される。
【０００３】
圧縮機において潤滑シール剤として用いられた添加水は、セパレータタンクにおいて圧縮流体と分離された後、循環ラインを通じて圧縮機に戻され、再び潤滑シール剤として使用される。また、添加水は繰り返し使用される間に徐々に減少していくため、所定のタイミングで添加水の補給が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６３２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、添加水に硬度成分が多く含まれていると、圧縮機、セパレータタンク及び循環ライン等にスケール（例えば、炭酸カルシウム系スケールやケイ酸カルシウム系スケール）が発生し、圧縮機の不具合発生の原因となってしまう。そこで、添加水の供給ラインに純水装置（例えば、２床２塔式イオン交換装置や逆浸透膜装置等）を配置し、純水を添加水として用いる水添加式圧縮機システムも提案されている。
【０００６】
しかしながら、水添加式圧縮機システムを、純水装置を含んで構成した場合、純水装置の維持管理が煩雑となり、また水添加式圧縮機システムの運用に大きなコストがかかってしまう。
【０００７】
従って、本発明は、大幅なコストアップを招くことなくスケールの発生を好適に防げる水添加式圧縮機システム及びこの水添加式圧縮機システムを備える熱回収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】
【０００８】
本発明は、水添加式の圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮流体の気水分離を行うセパレータタンクと、前記圧縮機と前記セパレータタンクとの間で添加水を循環させる循環ラインと、前記圧縮機に添加される水が流通する水供給ラインと、前記水供給ラインに配置され全硬度１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下の軟化水を製造する硬水軟化装置と、を備える水添加式圧縮機システムに関する。
【０００９】
また、水添加式圧縮機システムは、圧縮空気から熱回収するアフタークーラと、前記循環ラインに配置され添加水から熱回収する水クーラと、上流側が前記水供給ラインにおける前記硬水軟化装置の下流側に接続され、前記アフタークーラ及び前記水クーラに冷却水を供給する冷却水ラインと、を更に備えることが好ましい。
【００１０】
また、水添加式圧縮機システムは、前記圧縮機と前記セパレータタンクとの間に配置され該セパレータタンクの上流側においてプレ気水分離を行うプレセパレータを更に備え、前記循環ラインは、前記圧縮機と前記プレセパレータとを接続する第１吐出ラインと、前記プレセパレータの気相部と前記セパレータタンクの気相部とを接続する第２吐出ラインと、前記プレセパレータの液相部と前記セパレータタンクの液相部とを接続する第３吐出ラインと、前記セパレータタンクに貯留された添加水を前記圧縮機に戻す戻しラインと、を備え、前記アフタークーラは、前記第２吐出ラインに配置され、前記水クーラは前記第３吐出ラインに配置されることが好ましい。
【００１１】
また、前記硬水軟化装置は、電気伝導率１５０ｍＳ／ｍ以下の軟化水を製造することが好ましい。
【００１２】
また、前記硬水軟化装置は、Ｎａ型陽イオン交換樹脂を備え、該Ｎａ型陽イオン交換樹脂により硬度成分を含む水を軟水化処理することが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、上述の水添加式圧縮機システムと、前記冷却水ラインの下流側に接続される蒸気ボイラと、を備える熱回収システムに関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大幅なコストアップを招くことなくスケールの発生を好適に防げる水添加式圧縮機システム及びこの水添加式圧縮機システムを備える熱回収システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の水添加式圧縮機システムを備える熱回収システムの第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の水添加式圧縮機システムを備える熱回収システムの第２実施形態の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る水添加式圧縮機システム１を備える熱回収システム１００の構成を示す概略図である。
図１に示すように、第１実施形態の熱回収システム１００は、水添加式圧縮機システム１と、蒸気ボイラ７０と、を備える。
水添加式圧縮機システム１は、水添加式の圧縮機２と、圧縮機２の原動機としての電気モータ２０と、圧縮機２から吐出された圧縮空気の気水分離を行うセパレータタンク３と、セパレータタンク３で気水分離された圧縮空気を冷却すると共に熱回収するアフタークーラ３４と、セパレータタンク３で気水分離された添加水を冷却すると共に熱回収する水クーラ２５と、水添加式圧縮機システム１に用いられる水の軟化処理を行う硬水軟化装置６０と、硬水軟化装置６０において軟化処理された水を脱気する脱気処理装置６１と、を主要な構成として備える。
【００１８】
また、本実施形態の熱回収システム１００は、水や空気等の流体が流通するラインとして、給気ラインＬ１と、水供給ラインＬ２と、循環ラインＬ３と、圧縮空気送出ラインＬ４と、放気ラインＬ５と、排水ラインＬ６と、冷却水ラインＬ７と、ボイラ給水ラインＬ８と、を備える。
【００１９】
＜圧縮機＞
圧縮機２は、水添加式の空気圧縮機である。第１実施形態の圧縮機２はスクロール式に構成されており、旋回スクロールを固定スクロール（何れも図示省略）に対して回転させることにより、空気を圧縮して添加水を含む圧縮空気を吐出する。本実施形態では、旋回スクロールの両側面に旋回ラップが設けられ、当該旋回スクロールを挟むように一対の固定スクロールが配置されるタイプのスクロール流体機械が用いられる。尚、圧縮機２は、スクロール式以外のもの、例えばスクリュー式圧縮機を用いることができる。
【００２０】
本実施形態の圧縮機２の駆動源には電気モータ２０が用いられる。電気モータ２０は、その回転数がインバータ２１から出力される駆動周波数によって制御される。尚、駆動源としては電気モータ２０以外のもの、例えば蒸気で駆動する蒸気エンジン（例えば、スクロール式の膨張機）を用いることができる。
【００２１】
＜セパレータタンク＞
セパレータタンク３は、圧縮空気から水を分離する気水分離器である。セパレータタンク３には圧縮機２から水を含んだ圧縮空気が送られ、セパレータタンク３で圧縮空気と水に分離される。セパレータタンク３の内部は、気水分離によって上方の気相部と下方の液相部に分かれる。
【００２２】
セパレータタンク３には、内部の水位を検出する水位検出器３２が配置される。水位検出器３２は、セパレータタンク３の内部の水位を検出する。水位検出器３２としては、その構成が特に限定されるものではなく、フロート式や電極式のレベルスイッチ、静電容量式のレベルセンサ等が用いられる。本実施形態では、低水位、中水位、高水位が検出可能な水位検出器３２が用いられる。
【００２３】
次に、各ライン及び各ラインに配置される機器について説明する。
以上の圧縮機２には、給気ラインＬ１から圧縮対象の流体として空気が供給されると共に、水供給ラインＬ２から添加水が供給される。また、圧縮機２とセパレータタンク３との間では、循環ラインＬ３としての吐出ラインＬ３１及び戻しラインＬ３２により添加水が循環される。
【００２４】
給気ラインＬ１は、外気を吸引し、吸引した空気を圧縮機２に供給する。この給気ラインＬ１にはエアフィルタ２２が配置され、エアフィルタ２２を通った清浄な空気が圧縮機２に供給される。
【００２５】
水供給ラインＬ２は、上流側の端部が給水源（図示せず）に接続され、下流側が給気ラインＬ１におけるエアフィルタ２２の下流側に接続される。水供給ラインＬ２は、給気ラインＬ１を通じて圧縮機２に添加水を供給する。水供給ラインＬ２には、上流側から順に、硬水軟化装置６０と、脱気処理装置６１と、給水弁２４と、が配置される。
【００２６】
硬水軟化装置６０は、給水源から供給される水（硬水）を軟化処理し、軟化水を製造する。硬水軟化装置６０は、供給される水に含まれる硬度成分、具体的には、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンを除去・低減し、軟化水を製造する。
本実施形態では、硬水軟化装置６０は、全硬度１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下の軟化水を製造する。全硬度１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下の軟化水を添加水に用いることで、硬水に由来して添加水の炭酸水素イオン濃度やシリカ濃度が高い場合であっても、水添加式圧縮機システム１におけるスケール（炭酸カルシウム系スケール、ケイ酸カルシウム系スケール）の発生を効果的に抑制できる。また、硬水軟化装置６０は、電気伝導率１５０ｍＳ／ｍ以下の硬水を軟化処理することにより、電気伝導率１５０ｍＳ／ｍ以下の軟化水を製造する。電気伝導率１５０ｍＳ／ｍ以下の軟化水を添加水に用いることで、硬水に由来して添加水の腐食性イオン濃度（塩化物イオン濃度及び硫酸イオン濃度）が高い場合であっても、水添加式圧縮機システム１における腐食の発生を効果的に抑制できる。
【００２７】
硬水軟化装置６０は、イオン交換樹脂等の軟化処理材の除去能力が低下した場合に再生処理が可能なものであれば、特に制限されない。硬水軟化装置６０としては、ナトリウム塩による再生処理を行ったＮａ型陽イオン交換樹脂からなる単床を利用してイオン交換を行うことにより、軟化処理を行う陽イオン交換装置が特に好ましい。硬水軟化装置６０の再生方式は、高硬度かつ高電気伝導率の硬水に対して全硬度１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下かつ電気伝導率１５０ｍＳ／ｍ以下の軟化水を確実に得ることのできるスプリットフロー再生方式や向流再生方式であることが望ましい。
【００２８】
脱気処理装置６１は、水供給ラインＬ２における硬水軟化装置６０の下流側に配置され、硬水軟化装置６０で製造された軟化水に含まれる溶存酸素を、気体分離膜モジュールにより脱気処理する。気体分離膜モジュールとしては、中空糸膜からなる内部灌流式の気体分離膜モジュールを用いることができる。
本実施形態では、脱気処理装置６１は、溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下の脱気軟化水を製造する。溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下の脱気軟化水を添加水に用いることで、水添加式圧縮機システム１における腐食の発生を効果的に抑制できる。
【００２９】
給水弁２４は、例えば電磁弁により構成される。給水弁２４の開閉により水供給ラインＬ２を通じた圧縮機２への添加水の供給、停止及び流量の調整が行われる。
【００３０】
循環ラインＬ３は、吐出ラインＬ３１と、戻しラインＬ３２と、を備える。
吐出ラインＬ３１は、圧縮機２とセパレータタンク３の気相部とを接続し、圧縮機２から吐出される水を含んだ圧縮空気をセパレータタンク３に供給する。吐出ラインＬ３１には、逆止弁３１が配置される。尚、第１実施形態の吐出ラインＬ３１は、圧縮機２の両側スクロール機構のそれぞれから圧縮空気を取り出して合流させた後、セパレータタンク３に送る経路となっており、逆止弁３１は合流する部分の下流側に配置される。
【００３１】
戻しラインＬ３２は、セパレータタンク３の液相部と給気ラインＬ１におけるエアフィルタ２２の下流側とを接続する。戻しラインＬ３２は、セパレータタンク３における気水分離で生じた水を、給気ラインＬ１を通じて添加水として圧縮機２に供給する。これにより、セパレータタンク３で気水分離された添加水が再利用される。
【００３２】
戻しラインＬ３２には、上流側から順に、水クーラ２５、水フィルタ２３、及び添加水弁３０が配置される。
水クーラ２５は、戻しラインＬ３２を流通する水と、後述の冷却水ラインＬ７を流通する冷却水との間で熱交換を行い、添加水が吸収した圧縮熱を除熱しつつ熱回収する。
水フィルタ２３は、戻しラインＬ３２を流通する水を濾過する。
添加水弁３０は、例えば電磁弁により構成される。添加水弁３０の開閉により戻しラインＬ３２を通じた圧縮機２への添加水の供給、停止及び流量の調整が行われる。
【００３３】
圧縮空気送出ラインＬ４は、上流側がセパレータタンク３の気相部に接続され、セパレータタンク３で気水分離された圧縮空気を圧縮空気使用機器（図示せず）に供給する。圧縮空気送出ラインＬ４には、上流側から順に、一次圧調整弁３３、及びアフタークーラ３４が配置される。
一次圧調整弁３３は、セパレータタンク３の内部圧力を設定圧力に保持する。
アフタークーラ３４は、圧縮空気送出ラインＬ４を流通する圧縮空気と、後述の冷却水ラインＬ７を流通する冷却水との間で熱交換を行い、空気の圧縮過程で生じた圧縮熱を除熱しつつ熱回収する。
【００３４】
放気ラインＬ５は、上流側がセパレータタンク３の気相部に接続される。放気ラインＬ５には、セパレータタンク３の内部を大気（外部）に開放する放気弁４０及び安全弁４２が配置される。
放気弁４０は制御部（図示せず）からの指令で動作する電磁弁であり、放気弁４０が開くとセパレータタンク３の内部が大気に開放される。圧縮機２の運転中は、放気弁４０は閉状態に制御される。
安全弁４２は、セパレータタンク３の内部圧力が所定以上になると作動し、放気ラインＬ５を開放する。
【００３５】
排水ラインＬ６は、上流側がセパレータタンク３の液相部に接続される。排水ラインＬ６には、排水弁５０が配置される。排水弁５０は、例えば、電磁弁により構成され、この排水弁５０を開くことで、セパレータタンク３の内部の水が排水ラインＬ６を通じて外部に排出される。
【００３６】
冷却水ラインＬ７は、上流側が水供給ラインＬ２における脱気処理装置６１の下流側に接続され、アフタークーラ３４及び水クーラ２５に冷却水を供給する。即ち、冷却水ラインＬ７には、硬水軟化装置６０で軟水化され、脱気処理装置６１で脱気された軟化水が冷却水として流通する。そして、冷却水ラインＬ７を流通する冷却水は、アフタークーラ３４において圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ２５において添加水から更に熱回収を行う。
【００３７】
冷却水ラインＬ７におけるアフタークーラ３４の上流側には、モータバルブ３５が配置される。モータバルブ３５の開度を調整することで、冷却水ラインＬ７を流通する冷却水の流量が制御される。
冷却水ラインＬ７の下流側は、ボイラ給水ラインＬ８に接続され、この冷却水ラインＬ７を流通して熱回収を行った冷却水は、予熱されたボイラ給水として、ボイラ給水ラインＬ８を通じて蒸気ボイラ７０に供給される。
【００３８】
ボイラ給水ラインＬ８は、上流側が水供給ラインＬ２における脱気処理装置６１の下流側に接続され、下流側が蒸気ボイラ７０に接続される。ボイラ給水ラインＬ８は、水添加式圧縮機システム１の運転が停止され、熱回収システム１００による熱回収も停止されている場合（即ち、給水弁２４及びモータバルブ３５が閉止されている場合）等に、硬水軟化装置６０で軟水化され、脱気処理装置６１で脱気された軟化水をボイラ給水として蒸気ボイラ７０に供給するバイパスラインとして機能する。
ボイラ給水ラインＬ８には、モータバルブ３６が配置される。モータバルブ３６の開閉により、ボイラ給水ラインＬ８を通じた蒸気ボイラ７０への水の供給、停止及び流量の調整が行われる。
【００３９】
蒸気ボイラ７０は、給水源から供給される水を加熱して蒸気を生成する。第１実施形態では、蒸気ボイラ７０は、冷却水ラインＬ７を流通した冷却水（加温水）、及び／又はボイラ給水ラインＬ８を流通する水（常温水）を利用して蒸気を生成する。なお、上記蒸気ボイラ７０の前段には、給水タンク（図示省略）が設けられている。
【００４０】
次に、第１実施形態の水添加式圧縮機システム１及び熱回収システム１００の動作につき、説明する。
水添加式圧縮機システム１の運転中は、圧縮機２において、インバータ２１を介して電気モータ２０が駆動され、水が添加された空気が圧縮される。圧縮機２から吐出された水を含んだ圧縮空気は、吐出ラインＬ３１を通じてセパレータタンク３に送られ、セパレータタンク３で圧縮空気と水に分離される。セパレータタンク３で分離された圧縮空気は、圧縮空気送出ラインＬ４を流通し、アフタークーラ３４で冷却された後、圧縮空気使用機器に送られる。また、セパレータタンク３で分離された水は、戻しラインＬ３２で水クーラ２５によって冷却され、水フィルタ２３で濾過された後、給気ラインＬ１を通じて圧縮機２で再利用される。また、冷却水ラインＬ７を流通する冷却水は、アフタークーラ３４及び水クーラ２５において圧縮空気及び水（添加水）を冷却して熱回収した後、蒸気ボイラ７０に供給される。
【００４１】
ここで、水添加式圧縮機システム１が運転されている状態では、ボイラ給水ラインＬ８のモータバルブ３６が閉止される。また、水供給ラインＬ２の給水弁２４及び冷却水ラインＬ７のモータバルブ３５は、水添加式圧縮機システム１の駆動状態に応じて開閉が制御される。
例えば、給水弁２４は、セパレータタンク３の水位検出器３２により検出されるセパレータタンク３の水位が低下した場合に開放され、水位が上昇した場合に閉止される。また、モータバルブ３６は、水クーラ２５から流出する冷却水の温度に応じて開度が制御される。
【００４２】
これにより、水添加式圧縮機システム１が運転されている状態では、硬水軟化装置６０で軟化処理され、脱気処理装置６１で脱気処理された水は、水供給ラインＬ２を通じて添加水として圧縮機２に供給されると共に、冷却水ラインＬ７に冷却水として供給されてアフタークーラ３４及び水クーラ２５における熱回収に用いられる。また、アフタークーラ３４及び水クーラ２５において熱を回収した冷却水は、予熱された状態で蒸気ボイラ７０のボイラ給水として用いられる。
【００４３】
一方、水添加式圧縮機システム１の運転が停止されている状態では、水供給ラインＬ２の給水弁２４及び冷却水ラインＬ７のモータバルブ３５は閉止される。そして、ボイラ給水ラインＬ８のモータバルブ３６が開放され、また、このモータバルブ３６の開度は、給水タンク（図示省略）の水位に応じて制御される。これにより、水添加式圧縮機システム１の運転が停止されている状態では、硬水軟化装置６０で軟化処理され、脱気処理装置６１で脱気処理された水は、ボイラ給水ラインＬ８を通じて蒸気ボイラ７０のボイラ給水として用いられる。
【００４４】
このように、第１実施形態の水添加式圧縮機システム１及び熱回収システム１００によれば、水供給ラインＬ２の上流側に配置した硬水軟化装置６０により製造された全硬度１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下の軟化水を、水添加式圧縮機システム１の運転状況に合わせて、圧縮機２に供給する添加水、アフタークーラ３４及び水クーラ２５に供給する冷却水、並びに蒸気ボイラ７０に供給するボイラ給水という多様な用途に用いることができる。
【００４５】
以上説明した第１実施形態の水添加式圧縮機システム１及び熱回収システム１００によれば、以下のような効果を奏する。
【００４６】
（１）水添加式圧縮機システム１を、硬水軟化装置６０を含んで構成した。これにより、水供給ラインＬ２から圧縮機２に添加される添加水を、１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下の軟化水にできるので、圧縮機２、セパレータタンク３及び循環ラインＬ３においてスケールが発生することを効果的に抑制できる。また、硬水軟化装置６０による処理は、硬度成分の除去であり、添加水に過剰な水処理を行わないので、水添加式圧縮機システム１の運用において大きなコストアップを招かず、スケールの発生を抑制できる。
【００４７】
（２）水添加式圧縮機システム１を、圧縮空気から熱回収するアフタークーラ３４と、添加水から熱回収する水クーラ２５と、上流側が水供給ラインＬ２における硬水軟化装置６０の下流側に接続され、アフタークーラ３４及び水クーラ２５に冷却水を供給する冷却水ラインＬ７と、を含んで構成した。これにより、硬水軟化装置６０により製造された軟化水を用いて圧縮空気及び添加水から熱回収を行える。よって、水添加式圧縮機システム１の運用において、熱の有効利用も可能となり、また、硬水軟化装置６０で処理された水をアフタークーラ３４及び水クーラ２５にも供給できるので、一の硬水軟化装置６０を有効活用して、アフタークーラ３４及び水クーラ２５におけるスケールの発生も効果的に抑制できる。
【００４８】
（３）硬水軟化装置６０を、Ｎａ型陽イオン交換樹脂を含んで構成した。これにより、Ｎａ型陽イオン交換樹脂に硬度成分が吸着して硬水軟化能力（イオン交換能力）が低下した場合に、ナトリウム塩（ＮａＣｌ水溶液）を用いて容易にＮａ型陽イオン交換樹脂を再生できる。よって、水添加式圧縮機システム１の運用コストをより抑制できる。
【００４９】
（４）熱回収システム１００を、上記の水添加式圧縮機システム１と、冷却水ラインＬ７の下流側に接続される蒸気ボイラ７０と、を含んで構成した。これにより、水添加式圧縮機システム１において熱回収に用いられた冷却水を、予熱されたボイラ給水として蒸気ボイラ７０に供給できるので、蒸気ボイラ７０の燃料消費量を削減できる。また、硬水軟化装置６０により硬度成分が除去された軟化水により熱回収を行っているため、熱回収を行った冷却水を処理することなく蒸気ボイラ７０に供給できる。
【００５０】
次に、水添加式圧縮機システム及び熱回収システムの第２実施形態につき、図２を参照しながら説明する。第２実施形態の水添加式圧縮機システム１Ａは、主として、プレセパレータ８及び冷却水循環ラインＬ９を更に備える点、及びアフタークーラ３４Ａ及び水クーラ２５Ａの配置において第１実施形態と異なる。尚、第２実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００５１】
第２実施形態の水添加式圧縮機システム１Ａは、圧縮機２とセパレータタンク３との間に配置されるプレセパレータ８を更に備える。
プレセパレータ８は、圧縮機２とセパレータタンク３との間に配置され、セパレータタンク３の上流側においてプレ気水分離を行う。プレセパレータ８には圧縮機２から水を含んだ圧縮空気が送られ、プレセパレータ８で圧縮空気と水に分離される。プレセパレータ８の内部は、気水分離によって上方の気相部と下方の液相部に分かれる。
【００５２】
また、第２実施形態では、循環ラインＬ３Ａは、第１吐出ラインＬ３１１Ａと、第２吐出ラインＬ３１２Ａと、第３吐出ラインＬ３１３Ａと、戻しラインＬ３２Ａと、を備える。
【００５３】
第１吐出ラインＬ３１１Ａは、圧縮機２とプレセパレータ８の気相部とを接続し、圧縮機２から吐出される水を含んだ圧縮空気をセパレータタンク３に供給する。第１吐出ラインＬ３１１Ａには、逆止弁３１が配置される。
【００５４】
第２吐出ラインＬ３１２Ａは、プレセパレータ８の気相部とセパレータタンク３の気相部とを接続し、プレセパレータ８で気水分離された圧縮空気をセパレータタンク３に供給する。
【００５５】
第３吐出ラインＬ３１３Ａは、プレセパレータ８の液相部とセパレータタンク３の液相部とを接続し、プレセパレータ８で気水分離された水をセパレータタンク３に供給する。
戻しラインＬ３２Ａは、第１実施形態と同様、セパレータタンク３の液相部と給気ラインＬ１におけるエアフィルタ２２の下流側とを接続する。
【００５６】
また、第２実施形態では、アフタークーラ３４Ａは、第２吐出ラインＬ３１２Ａに配置され、水クーラ２５Ａは、第３吐出ラインＬ３１３Ａに配置される。つまり、第２実施形態では、冷却水ラインＬ７を流通する冷却水は、図２に示すように、まず、アフタークーラ３４Ａにおいて第２吐出ラインＬ３１２Ａを流通する圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ２５Ａにおいて第３吐出ラインＬ３１３Ａを流通する水から熱回収を行う。
【００５７】
第２実施形態の冷却水ラインＬ７には、タンク６２、冷却水ポンプ６３、逆止弁６４、冷却ファン６５及びモータバルブ６６が更に配置され、また、冷却水循環ラインＬ９が接続される。
タンク６２は、モータバルブ３５の下流側に配置される。このタンク６２には、冷却水循環ラインＬ９の下流側が接続される。タンク６２は、冷却水ラインＬ７及び冷却水循環ラインＬ９を流通する冷却水を貯留する。
冷却水ポンプ６３は、タンク６２の下流側に配置される。冷却水ポンプ６３は、タンク６２に貯留された冷却水を下流側に送出する。
逆止弁６４は、冷却水ポンプ６３の下流側に配置され、冷却水ラインＬ７を流通する冷却水の逆流を防ぐ。
【００５８】
冷却ファン６５は、逆止弁６４の下流側かつアフタークーラ３４Ａの上流側に配置される。冷却ファン６５は、例えば、後述するように、冷却水を循環させて使用する場合に駆動され、アフタークーラ３４Ａ及び水クーラ２５Ａに供給される冷却水を冷却する。
モータバルブ６６は、冷却水ラインＬ７におけるボイラ給水ラインＬ８との接続部分の近傍に配置される。モータバルブ６６は、冷却水を循環させて使用する場合に閉止され、冷却水を循環させない場合に開放される。
【００５９】
冷却水循環ラインＬ９は、上流側が冷却水ラインＬ７における水クーラ２５Ａよりも下流側かつモータバルブ６６の上流側に接続され、下流側がタンク６２に接続される。冷却水循環ラインＬ９は、アフタークーラ３４Ａ及び水クーラ２５Ａにおいて熱回収を行った冷却水をタンク６２に戻して循環させる。冷却水循環ラインＬ９には、モータバルブ６７が配置される。モータバルブ６７は、冷却水を循環させて使用する場合に開放され、冷却水を循環させない場合に閉止される。
【００６０】
次に、第２実施形態の水添加式圧縮機システム１Ａが運転されている状態における冷却水の流れについて説明する。
第２実施形態の水添加式圧縮機システム１Ａは、水添加式圧縮機システム１Ａが運転されている状態において、冷却水を循環させて使用する冷却水循環モードと、冷却水を循環させずに蒸気ボイラ７０に供給する冷却水非循環モードと、を備える。
【００６１】
冷却水循環モードにおいては、冷却水ラインＬ７のモータバルブ６６が閉止され、冷却水循環ラインＬ９のモータバルブ６７が開放される。また、冷却ファン６５が駆動される。この場合、硬水軟化装置６０で軟水化され、脱気処理装置６１で脱気された軟化水は、冷却水ラインＬ７を流通してアフタークーラ３４Ａにおいて圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ２５Ａにおいて添加水から更に熱回収を行う。その後、熱回収を行った冷却水は、冷却水循環ラインＬ９を流通してタンク６２に戻され、冷却水ポンプ６３により再びアフタークーラ３４Ａ及び水クーラ２５Ａに向けて送出される。循環された冷却水は、圧縮空気と添加水の除熱により加温されているため、冷却ファン６５により冷却されてから再びアフタークーラ３４Ａ及び水クーラ２５Ａに供給される。
以上の冷却水循環モードは、例えば、蒸気ボイラ７０の運転停止時等、ボイラ給水が必要とされない場合に使用される。
【００６２】
冷却水非循環モードにおいては、冷却水ラインＬ７のモータバルブ６６が開放され、冷却水循環ラインＬ９のモータバルブ６７が閉止される。また、冷却ファン６５の駆動は停止される。この場合、硬水軟化装置６０で軟水化され、脱気処理装置６１で脱気された軟化水は、冷却水ラインＬ７を流通してアフタークーラ３４Ａにおいて圧縮空気から熱回収を行った後、水クーラ２５Ａにおいて添加水から更に熱回収を行う。その後、熱回収により加温された冷却水は、ボイラ給水ラインＬ８を通じて蒸気ボイラ７０に供給される。
【００６３】
以上説明した第２実施形態の水添加式圧縮機システム１Ａ及び熱回収システム１００Ａによれば、上述の（１）〜（４）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。
【００６４】
（５）水添加式圧縮機システム１Ａを、プレセパレータ８を含んで構成し、アフタークーラ３４Ａを、プレセパレータ８からセパレータタンク３に圧縮空気を供給する第２吐出ラインＬ３１２Ａに配置し、水クーラ２５Ａを、プレセパレータ８からセパレータタンク３に水を供給する第３吐出ラインＬ３１３Ａに配置した。これにより、水添加式圧縮機システム１Ａを、プレセパレータ８を含んで構成した場合にも、硬水軟化装置６０により製造された軟化水を用いて圧縮空気及び添加水から好適に熱回収を行える。
【００６５】
（６）水添加式圧縮機システム１Ａを、冷却水循環ラインＬ９を含んで構成した。これにより、冷却水をボイラ給水として使用する蒸気ボイラ７０の給水要求に応じて、冷却水を蒸気ボイラ７０に供給せずに循環させる冷却水循環モードと、冷却水を循環させずに蒸気ボイラ７０に供給する冷却水非循環モードと、を切り替えられる。よって、蒸気ボイラ７０（冷却水が供給される機器）の給水要求に柔軟に対応させられる水添加式圧縮機システム１Ａ及び熱回収システム１００Ａを実現できる。
【００６６】
以上、本発明の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、水添加式圧縮機システム１，１Ａの冷却水ラインＬ７で熱回収した冷却水を、蒸気ボイラ７０のボイラ給水として用いたが、これに限らない。即ち、熱回収した冷却水を温水ボイラのボイラ給水として用いてもよく、ボイラ以外の機器の給水に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ  水添加式圧縮機システム
２  圧縮機
３  セパレータタンク
８  プレセパレータ
２５，２５Ａ  水クーラ
３４，３４Ａ  アフタークーラ
６０  硬水軟化装置
７０  蒸気ボイラ
１００，１００Ａ  熱回収システム
Ｌ２  水供給ライン
Ｌ３，Ｌ３Ａ  循環ライン
Ｌ７  冷却水ライン
Ｌ３２  戻しライン
Ｌ３１１Ａ  第１吐出ライン
Ｌ３１２Ａ  第２吐出ライン
Ｌ３１３Ａ  第３吐出ライン
【図１】
2018062878.tif 000003
【図２】
2018062878.tif 000004