(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から冷媒流路に送り出される冷媒が、前記冷媒流路から分岐する第１の分岐流路に分配器により分配され、第１凝縮器、膨張弁、蒸発器、および前記圧縮機の順に循環される冷却回路と、
前記圧縮機から送り出される冷媒が、前記冷媒流路から分岐する第２の分岐流路に分配器により分配され、第２凝縮器を経て前記冷却回路の第１凝縮器の上流側に合流するように循環する異系統温調回路とを具備し、
前記冷却回路の前記蒸発器に圧縮空気が導入されて冷却・除湿され、
前記異系統温調回路の第２凝縮器に、前記蒸発器に導入される圧縮空気とは異なる系統の温度調整対象の気体又は液体が導入されることを特徴とする圧縮空気除湿装置。
【請求項２】
前記第２凝縮器から吐出される温度調整対象の気体又は液体の温度を検出する出口温度センサと、
前記出口温度センサにより検出される温度調整対象の気体又は液体の温度が所要設定温度となるように、前記分配器により前記第１の分岐流路と第２の分岐流路とに流れる冷媒量を制御する制御部とを具備することを特徴とする請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項３】
前記冷却回路の前記蒸発器によって冷却・除湿された圧縮空気が導入され、圧縮空気入口から導入された冷却前の圧縮空気と熱交換して前記蒸発器を通過した圧縮空気を加熱するリヒート部を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧縮空気除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮空気除湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気を冷凍回路により冷却して除湿する圧縮空気除湿装置が従来より知られている。圧縮空気除湿装置によって除湿された圧縮空気は、工作機械などの様々な産業用機器に提供される。
一方、このような産業用機器は温度調整が必要な気体や液体などを用いることも多く、圧縮空気除湿装置とは別に気体や液体の温度調整装置も必要となっていた。
そこで、圧縮空気除湿装置を用いて、圧縮空気とは異なる系統の気体や液体の温度調整ができれば、１台の装置で圧縮空気の除湿と気体又は液体の温度調整の双方を実行でき、低コストや省スペース化を図れるため、このような装置が望まれていた。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示されているような装置が従来より開発されている。この装置は、圧縮空気除湿装置とレーザ加工機冷却装置を兼ねた構成となっており、圧縮空気の除湿機能と、レーザ加工機保冷用の冷媒を冷却する機能の双方を有している。
【０００４】
図２に、上記の特許文献１に開示されている装置の構成を示す。
この装置では、圧縮空気除湿装置８を構成する冷却回路は、圧縮機１と、凝縮器２と、キャピラリチューブ４ａと、蒸発器５ａとを備え、この順番で冷媒が循環される。蒸発器５には圧縮空気が導入され、蒸発器５によって圧縮空気が冷却されることにより圧縮空気が除湿される。
【０００５】
また、レーザ加工機冷却装置１０は、圧縮機１から吐出された冷媒が凝縮器２を通過した後に分岐してキャピラリチューブ４ｂ側に分配され、ミラー冷却回路の冷却水が貯留されるタンク９内の蒸発器５ｂへ導入されるように構成されている。そして、タンク９内の蒸発器５ｂによってタンク９内の水が冷却される。
蒸発器５ｂから出た冷媒は、圧縮空気除湿側の蒸発器５ａを通過した冷媒と合流し、ストレーナ６とアキュムレータ７を経由して圧縮機１に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１０６９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されている圧縮空気除湿装置とレーザ加工機冷却装置とを兼ねた装置では、一台の装置でミラー冷却回路の冷却水を冷却と同時に圧縮空気を冷却・除湿することができるため、低コスト化及び省スペース化を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示される構成では圧縮空気の冷却用の回路と、冷却水の冷却用の回路とが並列に設けられており、各蒸発器５ａ、５ｂを通過した冷媒は、圧縮機１の吸込側（上流側）で合流している。
したがって、従来の構成では、冷却水の冷却能力又は圧縮空気の除湿能力の何れか一方を上げようとすると、他方の能力が下がってしまうという課題がある。
【０００９】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、圧縮空気の除湿と、圧縮空気とは異なる系統の気体又は液体の温度調整を、除湿能力を下げることなく実行できる圧縮空気除湿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る圧縮空気除湿装置によれば、圧縮機から冷媒流路に送り出される冷媒が、前記冷媒流路から分岐する第１の分岐流路に分配器により分配され、第１凝縮器、膨張弁、蒸発器、および前記圧縮機の順に循環される冷却回路と、前記圧縮機から送り出される冷媒が、前記冷媒流路から分岐する第２の分岐流路に分配器により分配され、第２凝縮器を経て前記冷却回路の第１凝縮器の上流側に合流するように循環する異系統温調回路とを具備し、前記冷却回路の前記蒸発器に圧縮空気が導入されて冷却・除湿され、前記異系統温調回路の第２凝縮器に、前記蒸発器に導入される圧縮空気とは異なる系統の温度調整対象の気体又は液体が導入されることを特徴としている。
この構成を採用することによって、除湿対象となる圧縮空気とは異系統の気体又は液体の温度調整を第２凝縮器によって行うことができる。また、第２凝縮器で凝縮された冷媒は、冷却回路の第１凝縮器の上流側に合流することとなる。このため、異系統の気体や液体の温度調整を第２凝縮器で行ったとしても、圧縮空気の除湿を行う蒸発器の性能は低下しない。すなわち、圧縮空気の除湿と、圧縮空気とは異なる系統の温度調整とをそれぞれの機能を低下させずに好適に実行することができる。
【００１１】
また、前記第２凝縮器から吐出される温度調整対象の気体又は液体の温度を検出する出口温度センサと、前記出口温度センサにより検出される温度調整対象の気体又は液体の温度が所要設定温度となるように、前記分配器により前記第１の分岐流路と第２の分岐流路とに流れる冷媒量を制御する制御部とを具備することを特徴としてもよい。
この構成を採用することによって、圧縮空気とは異なる系統の気体又は液体の温度調整を精密に行うことができる。
【００１２】
さらに、前記冷却回路の前記蒸発器によって冷却・除湿された圧縮空気が導入され、圧縮空気入口から導入された冷却前の圧縮空気と熱交換して前記蒸発器を通過した圧縮空気を加熱するリヒート部を具備することを特徴としてもよい。
この構成によれば、除湿後の圧縮空気が加熱されることにより、圧縮空気の供給量を上げることができる。また、導入された直後の圧縮空気は蒸発器に導入される前にリヒート部においてある程度冷却される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧縮空気の除湿と、それと異なる系統の温度調整を、除湿能力を下げることなく実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる圧縮空気除湿装置の構成を示す回路図である。
【図２】従来の圧縮空気除湿機能と冷却水の温度調整機能とを有する装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る圧縮空気除湿装置４０の好適な実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における圧縮空気除湿装置４０の回路図である。圧縮空気除湿装置４０は、対象となる圧縮空気を冷却して除湿するための冷却回路Ｘと、圧縮空気とは異なる系統の気体又は液体の温度調整をするための異系統温調回路Ｙとを備えている。
冷却回路Ｘは、圧縮機４１、第１凝縮器４７、膨張弁４８、蒸発器４９を備えており、冷媒がこの順番に循環するように構成されている。
【００１６】
まず、圧縮機４１で圧縮された冷媒は、冷媒流路４２に送り出される。冷媒流路４２は、第１凝縮器４７の上流側で第１の分岐流路４３および第２の分岐流路４４に分岐されている。第１の分岐流路４３が第１凝縮器４７に接続され、冷却回路Ｘを構成する。
なお、第１凝縮器４７には、ファン６１が設けられており、第１凝縮器４７で生じる熱は、ファン６１による空気流によって放熱される。
【００１７】
冷媒流路４２に送り出された冷媒は、第１の分岐流路４３に設けられた流量調整弁４５及び第２の分岐流路４４に設けられた流量調整弁４６によって、第１の分岐流路４３及び第２の分岐流路４４に分配される。
【００１８】
冷却回路Ｘでは、圧縮機４１によって圧縮された冷媒が、第１の分岐流路４３を通って第１の凝縮器４７に流入する。第１の凝縮器４７では、冷媒が周囲の空気との間で熱交換して冷却され液化される。液化した冷媒は、膨張弁４８に流入して液化した状態のままで膨張し、沸点を下げる。そして蒸発器４９に流入した冷媒は、後述するように圧縮空気から蒸発熱を奪って蒸発する。気化した冷媒は圧縮機４１に戻る。
【００１９】
なお、上記の２つの流量調整弁４５、４６が特許請求の範囲でいう分配器に該当する。この２つの流量調整弁４５、４６の開度は後述する制御部６０によって制御可能である。流量調整弁４５、４６の開度は、第１の分岐流路４３と第２の分岐流路４４に流れる冷媒の和が常時１００％となるように制御される。例えば、流量調整弁４５の開度が１０％ならば、流量調整弁４６の開度は９０％となる。
なお、本実施形態では、分配器としては、２つの流量調整弁４５、４６で構成したが、１つの三方流量調整弁で構成するようにしてもよい。
また、膨張弁４８は、冷媒を断熱膨張させる減圧機構の一例であるが、電子膨張弁などのほか、キャピラリチューブを含む概念で用いている。
【００２０】
次に、除湿する圧縮空気とは異なる系統の気体又は液体の温度調整を行う異系統温調回路Ｙについて説明する。
異系統温調回路Ｙは、第２凝縮器５８を備えている。この第２凝縮器５８へ、冷媒流路４２内の冷媒が第２の分岐流路４４に分配器（流量調整弁４５、４６）によって分配されて導入される。
第２凝縮器５８を通過した冷媒は、冷却回路Ｘの第１凝縮器４７の上流側に合流するように、冷媒の流通配管が設けられている。
【００２１】
次に圧縮空気の流通について説明する。
圧縮空気は、圧縮空気入口５２から配管５４を通じて導入される。
配管５４は、リヒート部５５に接続されており、圧縮空気入口５２から導入された圧縮空気は、リヒート部５５で冷却される。リヒート部５５は熱交換器であって、圧縮空気入口５２から導入された直後の圧縮空気と、冷却回路Ｘの蒸発器４９ですでに冷却・除湿された圧縮空気とが熱交換する。ここで、圧縮空気入口５２から導入された直後の圧縮空気は蒸発器４９に導入される前にある程度冷却されるため、リヒート部５５はプレクーラーとしての機能も有する。
【００２２】
リヒート部５５で冷却された圧縮空気は、蒸発器４９に導入され、冷却回路Ｘを循環する冷媒によって冷却される。ここで圧縮空気が冷却されることにより圧縮空気中の水分が結露して水滴が生じる。水滴は図示しないドレンバルブを通じて排出され、圧縮空気が除湿される。
【００２３】
蒸発器４９を通過した除湿後の圧縮空気は、上記のようにリヒート部５５に導入される。リヒート部５５に導入された除湿後の圧縮空気は、熱交換によって加熱される。
このように、除湿後の圧縮空気が加熱されることにより、圧縮空気の供給量を上げることができる。
リヒート部５５によって加熱された除湿後の圧縮空気は、圧縮空気出口５３から吐出される。
【００２４】
次に、圧縮空気とは異なる系統の気体又は液体の温度調整について説明する。
圧縮空気とは異なる系統の温度調整対象の気体又は液体としては、様々なものがあるが、工作機械や工場設備等で用いられる圧縮空気、熱媒体等が考えられる。
異系統の気体又は液体は、異系統入口５７から異系統温調回路Ｙの第２凝縮器５８に導入される。第２凝縮器５８は、熱交換器となっており、圧縮機４１で高温になった冷媒と、異系統の気体又は液体とが熱交換する。このため、第２凝縮器５８に導入された気体又は液体は高温となって異系統出口６６から吐出される。
【００２５】
異系統出口６６には、吐出される高温の気体又は液体の温度を検出する出口温度センサ６４が配設されている。出口温度センサ６４で検出される出口温度の検出信号は制御部６０に入力される。
制御部６０は、出口温度センサ６４で検出された気体又は液体の温度が、所望の温度となるように、分配器である流量調整弁４５、４６に制御信号を出力し、第１の分岐流路４３及び第２の分岐流路４４へ流れる冷媒の流量を調整する。
例えば、気体又は液体の温度をもっと上げる必要がある場合には、第１の分岐流路４３への分配量を下げて第２の分岐流路４４への分配量を上げて、第２凝縮器５８への高温の冷媒の流量を増やすようにする。逆に、気体又は液体の温度を下げる場合には、１の分岐流路４３への分配量を上げて第２の分岐流路４４への分配量を下げて、第２凝縮器５８への高温の冷媒の流量を減らすようにする。
【００２６】
このように、冷却回路Ｘ及び異系統温調回路Ｙへの冷媒分配比率を制御できるため、温度調整対象となる気体又は液体の出口温度を高精度で制御できる。
【００２７】
なお、圧縮空気除湿装置４０において、無負荷状態（圧縮空気が流入してこない状態）で運転すると蒸発器４９は過冷却となってしまい、結露水が凍結してしまうおそれがある。そこで、圧縮機４１から吐出された冷媒を圧縮機４１の上流側に戻すようなホットガスバイパス回路６７を設け、この途中に開閉弁６８を設けるとよい。このように、ホットガスバイパス回路６７において、通常運転時は開閉弁６８を閉じておき、無負荷運転となったときには開閉弁６８を開けることにより、蒸発器４９内が凍結する温度になってしまうことを防止できる。
【符号の説明】
【００２８】
４０  圧縮空気除湿装置
４１  圧縮機
４２  冷媒流路
４３  第１の分岐流路
４４  第２の分岐流路
４５，４６  流量調整弁
４７  第１凝縮器
４８  膨張弁
４９  蒸発器
５２  圧縮空気入口
５３  圧縮空気出口
５４  配管
５５  リヒート部
５７  異系統入口
５８  第２凝縮器
６０  制御部
６１  ファン
６４  出口温度センサ
６６  異系統出口
６７  ホットガスバイパス回路
６８  開閉弁
【図１】
0005696319.tif 000002
【図２】
0005696319.tif 000003