(57)【要約】【課題】圧縮空気の使用量に大きな変動がある場合にも対応可能で、しかも、コスト的にも比較的安価なバッファ用空気タンクの提供。【解決手段】圧縮空気Ａを収納するバッファ用の空気タンク１を備え、空気タンク１が、空気タンク１に圧縮空気Ａを供給する空気供給口２と、空気タンク１から圧縮空気Ａを取り出す空気排出口３とを備えているバッファ用空気タンクで、空気タンク１に加えて、圧縮空気Ａを収納する別の補助空気タンク７を備え、補助空気タンク７の下方部位が、連通管８を介して空気タンク１に接続され、補助空気タンク７の上方に水蒸気Ｓを供給する水蒸気供給口９が、補助空気タンク７の上方部位に設けられている。【選択図】図１
2015113905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を収納するバッファ用の空気タンクを備え、前記空気タンクが、当該空気タンクに圧縮空気を供給する空気供給口と、当該空気タンクから圧縮空気を取り出す空気排出口とを備えているバッファ用空気タンクであって、
前記空気タンクに加えて、圧縮空気を収納する別の補助空気タンクを備え、当該補助空気タンクの下方部位が、連通管を介して前記空気タンクに接続され、前記補助空気タンクの内部上方に水蒸気を供給する水蒸気供給口が、当該補助空気タンクの上方部位に設けられているバッファ用空気タンク。
【請求項２】
前記補助空気タンク内に溜まった水を取り出す排水装置が、当該補助空気タンクの底部に設けられている請求項１に記載のバッファ用空気タンク。
【請求項３】
前記補助空気タンクの上方部位が、断熱構造に構成されている請求項１または２に記載のバッファ用空気タンク。
【請求項４】
前記連通管が、前記空気タンクの下方部位と前記補助空気タンクの下方部位とを接続するとともに、前記連通管の前記空気タンクへの接続部が、当該連通管の前記補助空気タンクへの接続部よりも上方に位置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッファ用空気タンク。
【請求項５】
前記連通管に除湿装置が配設されている請求項４に記載のバッファ用空気タンク。
【請求項６】
前記空気供給口に接続される空気供給配管にコンプレッサが接続され、前記水蒸気供給口に接続される水蒸気供給配管に開閉弁が設けられ、前記コンプレッサの始動圧力と停止圧力、および、前記開閉弁の開弁圧力と閉弁圧力が、前記空気タンク内の圧縮空気の圧力に基づいて設定されている請求項１から５のいずれか１項に記載のバッファ用空気タンク。
【請求項７】
前記開閉弁の開弁圧力、前記コンプレッサの始動圧力、前記開閉弁の閉弁圧力、および、前記コンプレッサの停止圧力が、圧力の低い方から高い方へ、この順に設定されている請求項６に記載のバッファ用空気タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を収納するバッファ用の空気タンクを備え、前記空気タンクが、当該空気タンクに圧縮空気を供給する空気供給口（換言すると、当該空気供給口に圧縮空気が供給される）と、当該空気タンクから圧縮空気を取り出す空気排出口とを備えているバッファ用空気タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、都市ガス用の配管工事等の実習を行う場合、一般的に、都市ガスの代用として圧縮空気を使用することが多く、その場合、圧縮空気の圧力を都市ガスの圧力とほぼ同じ程度に維持して使用する必要がある。
そこで、従来では、圧縮空気を収納する単一の空気タンクを備えたバッファ用空気タンクを使用し、当該単一の空気タンクに収納した圧縮空気を都市ガスの代用として使用していたのが実情である。
このような従来のバッファ用空気タンクに関しては、実際に使用されてはいるが、当該バッファ用空気タンクに言及した適切な特許文献などは見当たらないので、図３に示して説明する。
【０００３】
すなわち、従来のバッファ用空気タンクは、図３に示すように、圧縮空気Ａを収納する単一の空気タンク１を備えて構成され、空気タンク１の上部には、空気供給口２と空気排出口３が設けられている。そして、空気供給口２には、空気供給配管４を介して圧縮空気Ａを供給するコンプレッサ５が接続され、空気排出口３には、空気排出配管６を介して圧縮空気Ａを使用する各種の機器類が接続され、当該機器類に対して空気タンク１に収納された圧縮空気Ａを供給するように構成されていた。
【０００４】
このバッファ用空気タンクの場合、圧縮空気Ａの使用量に大きな変動がない場合は特に問題はないが、使用量に大きな変動がある場合には問題となる。
すなわち、単一の空気タンク１を備えているだけなので、空気排出口３から短時間のうちに多量の圧縮空気Ａを取り出すと、つまり、負荷が大きくなると、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力が低下し、逆に負荷が小さくなると、圧力が上昇することになり、空気排出配管６を介して各種の機器類に供給される圧縮空気Ａの圧力が大幅に変動し、所望どおりの正確な実験結果や試験結果を得ることが困難になるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような問題を解消するには、図３に示したバッファ用空気タンクにおいて、空気タンク１に高い圧力の圧縮空気Ａを収納しておき、空気排出配管６に減圧弁（図示せず）を取り付け、当該減圧弁による減圧のもとで常に必要な圧力の圧縮空気Ａを空気排出配管６から供給するように構成することも可能である。
しかしながら、その場合には、必要な圧力よりもかなり高い圧力の圧縮空気Ａを空気タンク１に常に収納しておく必要があるため、必要以上に高圧力用のコンプレッサなどを必要とし、イニシャルコストが高くなるばかりか、ランニングコストも高くなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目したもので、その目的は、圧縮空気の使用量に大きな変動がある場合にも対応可能で、しかも、コスト的にも比較的安価なバッファ用空気タンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明によるバッファ用空気タンクは、圧縮空気を収納するバッファ用の空気タンクを備え、前記空気タンクが、当該空気タンクに圧縮空気を供給する空気供給口と、当該空気タンクから圧縮空気を取り出す空気排出口とを備えているバッファ用空気タンクであって、
その特徴構成は、前記空気タンクに加えて、圧縮空気を収納する別の補助空気タンクを備え、当該補助空気タンクの下方部位が、連通管を介して前記空気タンクに接続され、前記補助空気タンクの内部上方に水蒸気を供給する水蒸気供給口が、当該補助空気タンクの上方部位に設けられている点にある。
【０００８】
上記特徴構成によれば、空気タンクと補助空気タンクに圧縮空気を収納し、更に、補助空気タンクの内部上方に水蒸気を収納した状態で、空気タンク内の圧縮空気を空気排出口から取り出して必要な箇所に供給することができる。
その場合、例えば、工場などであれば、比較的高圧の水蒸気を発生するボイラなどを備えていることが多く、その高圧の水蒸気を水蒸気供給口から補助空気タンクの内部上方に供給して収納することで、空気タンクおよび補助空気タンクに収納した圧縮空気の圧力も上昇し、更に、空気排出口から空気タンク内の圧縮空気を取り出した際、補助空気タンク内の圧縮空気が連通管を介して空気タンク側へ供給されて補充される。
そして、空気排出口から多量の圧縮空気を取り出した場合には、空気供給口から空気タンクに供給される圧縮空気と水蒸気供給口から補助空気タンクに供給される水蒸気とのいずれか一方または両方を供給することで、圧縮空気と水蒸気との比重差を有効に利用して、圧縮空気の使用量の大きな変動にも対応することが可能となる。
その結果、必要以上に高圧力用のコンプレッサなどを必要とせず、イニシャルコストもランニングコストも比較的安価で、しかも、使用量の大きな変動にも対応可能なバッファ用空気タンクを提供することができるに至った。
【０００９】
本発明によるバッファ用空気タンクの更なる特徴構成は、前記補助空気タンク内に溜まった水を取り出す排水装置が、当該補助空気タンクの底部に設けられている点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、補助空気タンクの内部上方に収納した水蒸気が凝縮して凝縮水が発生しても、当該凝縮水を補助空気タンク底部の排水装置から排水することができ、凝縮水による補助空気タンク内部への悪影響を抑制することができる。
【００１１】
本発明によるバッファ用空気タンクの更なる特徴構成は、前記補助空気タンクの上方部位が、断熱構造に構成されている点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、補助空気タンクの内部上方に収納した水蒸気の凝縮そのものを抑制し、凝縮水の発生を抑えて補助空気タンク内部への悪影響を軽減することができる。
【００１３】
本発明によるバッファ用空気タンクの更なる特徴構成は、前記連通管が、前記空気タンクの下方部位と前記補助空気タンクの下方部位とを接続するとともに、前記連通管の前記空気タンクへの接続部が、当該連通管の前記補助空気タンクへの接続部よりも上方に位置されている点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、連通管が、空気タンク側ほど上方に、補助空気タンク側ほど下方に位置し、空気タンク側の凝縮水が補助タンク側へ流下することになり、補助空気タンクの底部に排水装置を設けていれば、空気タンク側の凝縮水も排水装置から排水することができる。
【００１５】
本発明によるバッファ用空気タンクの更なる特徴構成は、前記連通管に除湿装置が配設されている点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、連通管に配設の除湿装置によって、通流管を通流する圧縮空気から積極的に凝縮水を発生させて取り出すことができ、かつ、上述したように、その凝縮水を補助タンク側へ流下させて排水装置から排水することができる。
【００１７】
本発明によるバッファ用空気タンクの更なる特徴構成は、前記空気供給口に接続される空気供給配管にコンプレッサが接続され、前記水蒸気供給口に接続される水蒸気供給配管に開閉弁が設けられ、前記コンプレッサの始動圧力と停止圧力、および、前記開閉弁の開弁圧力と閉弁圧力が、前記空気タンク内の圧縮空気の圧力に基づいて設定されている点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、コンプレッサの始動と停止、および、開閉弁の開弁と閉弁が、空気タンク内の圧縮空気の圧力に基づいて実行されることで、圧縮空気の使用量の変動に対して良好に対応することが可能となる。
【００１９】
本発明によるバッファ用空気タンクの更なる特徴構成は、前記開閉弁の開弁圧力、前記コンプレッサの始動圧力、前記開閉弁の閉弁圧力、および、前記コンプレッサの停止圧力が、圧力の低い方から高い方へ、この順に設定されている点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、圧縮空気の使用量の変動に対して、より迅速かつ的確に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】バッファ用空気タンクの概略構成図
【図２】別実施形態によるバッファ用空気タンクの概略構成図
【図３】従来のバッファ用空気タンクの概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明によるバッファ用空気タンクの実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明のバッファ用空気タンクは、図１に示すように、従来と同様、圧縮空気Ａを収納するバッファ用の空気タンク１を備え、当該空気タンク１の上部には、空気タンク１に圧縮空気Ａを供給する空気供給口２と、空気タンク１から圧縮空気Ａを取り出す空気排出口３が設けられている。
空気タンク１の空気供給口２には、空気供給配管４を介してコンプレッサ５が接続され、空気排出口３には、空気排出配管６を介して圧縮空気Ａを使用する各種の機器類、例えば、都市ガスの代用として圧縮空気Ａを使用して実験または試験を行う都市ガス用の機器や配管など（図示せず）が接続されている。
【００２３】
本発明のバッファ用空気タンクが従来のものと異なる点は、従来の空気タンク１に加えて、圧縮空気Ａを収納する別の補助空気タンク７を備えていることである。
当該補助空気タンク７は、空気タンク１と同じ容量か、または、空気タンク１より少容量のタンクで、補助空気タンク７の下方部位（補助空気タンク７の底部近傍）が、連通管８を介して空気タンク１の下方部位（空気タンク１の底部近傍）に接続されている。
空気タンク１と補助空気タンク７は、例えば、同じ高さ位置に設置され、連通管８の空気タンク１への接続部８ａと補助空気タンク７への接続部８ｂが、同じ高さになるように構成されている。
【００２４】
補助空気タンク７の上部には、補助空気タンク７の内部上方に水蒸気Ｓを供給する水蒸気供給口９が設けられ、当該水蒸気供給口９には、水蒸気供給配管１０を介してボイラなどの各種の水蒸気発生源（図示せず）が接続されている。
補助空気タンク７の底部には、補助空気タンク７内に溜まった水Ｗ、例えば、水蒸気Ｓの凝縮水Ｗを取り出す排水装置１１が設けられている。
当該排水装置１１は、例えば、補助空気タンク７の底部に一体的に形成された漏斗状の水溜部１２と水溜部１２の排水口１３を開閉するフロート１４などを備え、水溜部１２に一定量以上の水Ｗが溜まると、フロート１４が浮力で浮上して排水口１３を自動的に開き、水Ｗが排水されると、フロート１４が自重と圧縮空気Ａによる加圧で排水口１３を自動的に閉じるように構成されている。
【００２５】
補助空気タンク７の上方部位、具体的には、補助空気タンク７の上方３分の一程度は、補助空気タンク７の上部を含んでその外側を断熱材で覆った断熱構造１５に構成され、補助空気タンク７の上方に収納された水蒸気Ｓの凝縮を抑制するように構成されている。
補助空気タンク７と空気タンク１とを接続する連通管８には、当該連通管８を冷却することによって、補助空気タンク７から空気タンク１へ通流する圧縮空気Ａを冷却して除湿する除湿装置１６が配設されている。
そして、空気タンク１には、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力を検出する圧力センサ１７が設けられ、水蒸気供給配管１０には、水蒸気供給配管１０を開閉する開閉弁としての電磁弁１８が設けられて、制御装置１９が、圧力センサ１７からの検出信号に基づいて、電磁弁１８やコンプレッサ５などを自動制御するように構成されている。
【００２６】
つぎに、本発明によるバッファ用空気タンクの作動について説明する。
この実施形態では、空気タンク１内の圧縮空気Ａを都市ガスの代用として各種工事の実習に使用するため、空気タンク１と補助空気タンク７には、ゲージ圧力０．５ＭＰａＧの圧縮空気Ａが収納され、それに対して、補助空気タンク７の内部上方には、ゲージ圧力０．８ＭＰａＧの水蒸気Ｓが収納される。
ゲージ圧力０．５ＭＰａＧの圧縮空気Ａの比重が６．５ｋｇ／ｍ3であるのに対し、ゲージ圧力０．８ＭＰａＧの水蒸気Ｓの比重は４．６５ｋｇ／ｍ3で圧縮空気Ａよりも軽いので、水蒸気供給口９から補助空気タンク７の上部に供給された水蒸気Ｓは、圧縮空気Ａに対して拡散することは殆どなく、図１に示すように、補助空気タンク７の上部に収納され、それに伴って圧縮空気Ａの圧力が０．５ＭＰａＧより高くなる。
【００２７】
この状態で圧縮空気Ａを使用すると、つまり、空気排出配管６を介して空気排出口３から圧縮空気Ａを取り出すと、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力が低下するのであるが、最初の段階では、補助空気タンク７内の圧縮空気Ａが連通管８を通って空気タンク１内に供給されて補充され、その際、連通管８を通流する圧縮空気Ａは、除湿装置１６により除湿される。
その後、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力が０．５ＭＰａＧ未満になると、圧力センサ１７からの検出信号に基づいて、制御装置１９がコンプレッサ５を駆動させ、ゲージ圧力０．５ＭＰａＧの圧縮空気Ａが、空気供給配管４を介して空気供給口２から供給されて補充される。
【００２８】
コンプレッサ５の駆動にもかかわらず、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力が更に低下して０．４５ＭＰａＧ以下になると、コンプレッサ５を駆動した状態で、制御装置１９が電磁弁１８を開弁し、ゲージ圧力０．８ＭＰａＧの水蒸気Ｓが、水蒸気供給配管１０を介して水蒸気供給口９から補助空気タンク７に供給されて補充される。
そして、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力が０．５５ＭＰａＧ以上になると、制御装置１９が電磁弁１８を閉弁して水蒸気Ｓの補充を停止し、更に、圧縮空気Ａの圧力が０．６ＭＰａＧ以上になると、コンプレッサ５を停止させて圧縮空気Ａの補充を停止させる。
【００２９】
このように、本発明のバッファ用空気タンクでは、コンプレッサ５の始動圧力と停止圧力、および、電磁弁１８の開弁圧力と閉弁圧力が、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力に基づいて設定され、電磁弁１８の開弁圧力、コンプレッサ５の始動圧力、電磁弁１８の閉弁圧力、および、コンプレッサ５の停止圧力が、圧力の低い方から高い方へ、この順に設定されている。
【００３０】
〔別実施形態〕
（１）別実施形態を図２に基づいて説明するが、先の実施形態で説明した構成については同じ符号を付すことで説明を省略し、主として先の実施形態と異なる構成について説明する。
先の実施形態では、空気タンク１と補助空気タンク７が同じ高さ位置に設置され、連通管８の空気タンク１への接続部８ａと補助空気タンク７への接続部８ｂが、同じ高さに設定されていたが、図２に示す別実施形態では、空気タンク１と補助空気タンク７が同じ高さ位置に設置され、連通管８の空気タンク１への接続部８ａの方が、補助空気タンク７への接続部８ｂよりも高くなるように設定されている。
このように構成することで、圧縮空気Ａが連通管８を通流する際に除湿装置１６による除湿で生じた凝縮水Ｗは、連通管８に沿って補助空気タンク７内に流入し、最終的に排水装置１１から確実に排水されることになる。
【００３１】
（２）これまでの実施形態では、圧縮空気Ａのゲージ圧力を０．５ＭＰａＧに、水蒸気Ｓのゲージ圧力を０．８ＭＰａＧに設定した上で、コンプレッサ５の駆動と停止圧力を０．５と０．６ＭＰａＧに、電磁弁１８の開閉圧力を０．４５と０．５５ＭＰａＧに設定した例を示したが、これらコンプレッサ５の駆動と停止圧力および電磁弁１８の開閉圧力については、圧縮空気Ａの使用状況などに応じて適宜変更することが可能である。
更に、コンプレッサ５の駆動と停止および電磁弁１８の開閉に関しても、その順番は不問であり、例えば、空気タンク１内の圧縮空気Ａの圧力が低下した場合、まず電磁弁１８を開弁し、その後、コンプレッサ５を駆動することも、また、圧縮空気Ａの圧力が上昇した場合、まずコンプレッサ５を停止し、その後、電磁弁１８を閉弁するように構成することもできる。
また、圧縮空気Ａの使用は、特に都市ガスの代用に限るものではなく、必要に応じて種々の目的に使用することができ、したがって、その使用目的に応じて、圧縮空気Ａと水蒸気Ｓの圧力も自由に設定することができる。
【００３２】
（３）これまでの実施形態では、排水装置１１として、漏斗状の水溜部１２やフロート１４などを備えた自動排水式の装置を示したが、排水装置１１の具体的な構成については種々の変更が可能であり、例えば、人為的に排水する人為操作式の排水装置を使用することもでき、また、排水装置１１を設けずに実施することも可能である。
また、補助空気タンク７の上方部位のみを断熱構造１５に構成した例を示したが、補助空気タンク７の全体を断熱構造に構成することも、場合によっては、補助空気タンク７に断熱構造１５を設けることなく実施することもでき、更に、連通管８に配設した除湿装置１６に関しても、このような除湿装置１６を設けずに実施することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１        空気タンク
２        空気供給口
３        空気排出口
４        空気供給配管
５        コンプレッサ
７        補助空気タンク
８        連通管
８ａ      連通管の空気タンクへの接続部
８ｂ      連通管の補助空気タンクへの接続部
９        水蒸気供給口
１０      水蒸気供給配管
１１      排水装置
１５      断熱構造
１６      除湿装置
１８      開閉弁
Ａ        圧縮空気
Ｓ        水蒸気
Ｗ        水
【図１】
2015113905.tif 000003
【図２】
2015113905.tif 000004
【図３】
2015113905.tif 000005