(57)【要約】排出水を蒸発させるためにエンジンからの熱エネルギを利用する排出水処理方法が、提供される。空気圧縮機が、エンジンによって駆動され、圧縮空気および排出水である副生成物が、生成される。エンジンからの熱エネルギおよび空気圧縮機からの排出水は、ともに熱交換器と連通している。熱交換器が、適切な温度に到達した後に、熱交換器は、排出水へ熱エネルギを伝達し、これにより、排出水の少なくとも一部が、蒸発する。
2010509528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）空気の圧縮中に生成された熱エネルギを熱交換器へ伝達するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の圧縮空気から排出水を取り除くステップと、
（ｃ）前記熱交換器へ前記排出水を輸送するステップと、
を含む空気圧縮システムの排出水処理方法。
【請求項２】
（ｄ）前記熱エネルギを用いて少なくとも部分的に前記排出水を蒸発させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項３】
（ｅ）前記熱エネルギを用いて少なくとも部分的に前記排出水を燃焼させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項４】
前記熱交換器は、エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項５】
前記熱交換器は、エンジンから離間して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項６】
前記熱交換器は、エンジンの排気部に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の排出水処理方法。
【請求項７】
少なくとも部分的に排出水を蒸発させるために空気圧縮システムから該排出水を受けるように、エンジンと熱伝達する熱交換器を備えることを特徴とする空気圧縮システムの排出水処理システム。
【請求項８】
前記熱交換器は、前記エンジンをクランプすることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項９】
前記エンジンから離間してエンジン排気システムの一部分と係合するように概ねＣ型形状となる取付ブラケットを備えることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項１０】
前記熱交換器は、多孔質媒体を備えることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項１１】
前記多孔質媒体は、発泡金属であることを特徴とする請求項１０に記載の排出水処理システム。
【請求項１２】
前記熱交換器は、前記エンジンの排気システム構成要素に直接取り付けられることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項１３】
圧縮機と、
圧縮空気を生成するように前記圧縮機を駆動するエンジンと、
前記エンジンと熱的に連通する熱交換器と、
を備え、
前記熱交換器は、少なくとも部分的に排出水を蒸発させるために、前記圧縮空気から分離された前記排出水と連通することを特徴とする空気圧縮システム。
【請求項１４】
前記熱交換器は、前記エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１５】
前記熱交換器は、前記エンジンから離間していることを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１６】
前記エンジンは、ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１７】
ターボチャージャを含むことを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１８】
前記熱交換器の少なくとも一部が、前記ターボチャージャと前記エンジンとの間に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の空気圧縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮システムに関し、特に、該空気圧縮システムの排出水処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の空気圧縮システムは、エンジンおよびロータアッセンブリを備える。ロータアッセンブリが、エンジンによって駆動され、圧縮空気が生成される。空気により駆動される工具、サンドブラスト、塗装などの様々な用途における圧縮空気供給源を生成するために、多くの産業が、この形式の空気圧縮システムに依存している。圧縮過程後に空気を冷却することは、多くの場合で望ましいが、空気の冷却により凝縮が生じ、これをシステムから取り除く必要がある。さらに、供給時に、圧縮空気を膨張させると、特定の産業用途に必要な力が生成される。圧縮空気の温度は、膨張により低下し、この温度が圧縮空気流の露点よりも低下する場合には、圧縮空気中の水分が凝縮する。空気を用いた工具および他の産業の用途では、最適な性能を発揮するために、一般に、圧縮空気が乾燥している必要がある。
【０００３】
多くの圧縮システムでは、圧縮空気を冷却するために、下流側冷却器および分離器が、利用されている。圧縮空気が膨張する前に下流側冷却器によって圧縮空気の温度が露点より低い温度に低下することによって、圧縮空気は飽和し、凝縮が生じる。圧縮空気が膨張する前にこの空気を乾燥させ、腐食および水の汚染に関連した危険性を減少させるために、多くの空気圧縮システムでは、乾燥器が使用され、余分な水分が取り除かれる。凝縮水は、主に水を含むが、オイルのような他の排出液も含み得る。分離器は、処理するために排出水を収集する。乾燥器は、排出水の一部を蒸発させ得る。
【０００４】
ある空気圧縮システムでは、収集された排出水を処理するために、ロータを駆動するエンジンの排気システムへ排出水を直接噴射することがある。このような処理を施すと、排気システムが排出水に曝され、排気システムが腐食し得る。ある排気システムでは、耐腐食材料が使用されているが、これを使用することによって排気システムのコスト全体がかなり増加してしまう。さらに、排気システムがエンジンから離間されていないので、凝縮水が、エンジンの他の部分に流出し、最終的には、このような部分が腐食することがある。最後に、排気マニホールドのかなり遠くの下流に排出水が噴射される場合には、排気システムは、排出水を完全に蒸発させるのに適切な温度に到達していないことがある。結果として、排出水は、排気システムの内部に残り、あとで排出され、環境を汚染し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、排気システムにおける腐食の可能性と、環境への影響と、を最小限にしながら、排出水を処理することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の排出水処理方法では、エンジンからの熱エネルギが使用されており、これにより、排出水を蒸発させる。空気圧縮機が、エンジンによって駆動され、圧縮空気および排出水である副生成物が、生成される。エンジンからの熱エネルギおよび空気圧縮機からの排出水は、ともに熱交換器と連通している。
【０００７】
熱交換器へ熱エネルギを伝達させることによって、熱交換器の温度が上昇する。熱エネルギは、熱交換器によって排出水に伝達され、これにより、排出水の少なくとも一部が、蒸発される。排出水の少なくとも一部が蒸発されると、蒸気が、外部に放出される。排出水の一部が蒸発することに加えて、排出水を加熱すると、排出水の一部は、排出水中の内容物によっては燃焼することがある。
【０００８】
本実施例では発泡金属熱交換器である熱交換器は、エンジンに直接固定される。排出水は、噴射チューブによって圧縮空気から熱交換器内の熱エネルギへ案内される。このときに、噴射チューブ内の排出水は、発泡金属熱交換器を介してエンジン排気管からの熱エネルギと熱交換しており、この結果、噴射チューブ内の排出水は、蒸発および／または燃焼する。結果として生じたガスを外部へ逃がすことが、ベント部を介して可能となる。
【０００９】
したがって、腐食の可能性を最小限にし、排出水の蒸発効率を向上させながら、排出水は、本発明によって処理される。
【００１０】
本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の説明により最も理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】空気圧縮システムの排出水処理における例示の方法を概略的に示した図である。
【図２】上記例示の方法の詳細図である。
【図３】排気管に取り付けられた例示の熱交換器の正面図である。
【図４】排気管に取り付けられた例示の熱交換器の側面図である。
【図５】ベント部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に概略的に示されているように、排出水処理方法１０では、エンジン１４によって生成された熱エネルギ１２が、利用される。空気圧縮機１８が、エンジン１４によって駆動され、圧縮空気２２が、生成される。冷却器２４を介して、圧縮空気２２から排出水２６である副生成物が取り除かれ、利用可能な圧縮空気供給源２８が提供される。エンジン１４からの熱エネルギ１２および冷却器２４からの排出水２６は、ともに熱交換器３０と連通している。
【００１３】
熱交換器３０へ熱エネルギを伝達させることによって、熱交換器３０の温度が、上昇する。熱交換器３０が適切な温度に到達した後に、排出水２６の一部が、接触により蒸発する。排出水２６の一部が蒸発すると、蒸気３４が、熱交換器３０によって外部に放出される。排出水２６の一部が蒸発することに加えて、排出水２６を加熱すると、オイル部分のような排出水２６の一部が、燃焼することがある。したがって、熱交換器３０は、排出水２６内の特定の内容物によっては、排出水２６を蒸発および／または燃焼させる。
【００１４】
熱交換器３０へ熱エネルギ１２を供給するための多くの形式のエンジンが、多くの様々な空気圧縮機と組み合わせて使用可能である。図２の詳細図を参照すると、オイルで十分に満たされた回転式スクリュ空気圧縮機５４が、ディーゼルエンジン５０によって駆動される。外気Ａが、空気入口６２からスクリュ空気圧縮機５４に流入し、オイル５８と混合され、圧縮された空気／オイル混合物６６が生成される。空気／オイル混合物６６は、この圧縮された空気／オイル混合物６６からオイル５８を分離する空気レシーバ装置７０に流入する。また、空気レシーバ装置７０は、圧縮された空気／オイル混合物６６からオイル５８をさらに濾過する分離器エレメント７４を備える。
【００１５】
圧縮された空気／オイル混合物６６からオイル５８を取り除いた後に、圧縮空気７８が、空気レシーバ装置７０から輸送される。圧縮空気の使用者は、二方向弁８２によって、この弁の出口を介して圧縮空気７８を直接使用するか、または下流側冷却器８６へ圧縮空気７８を案内することができる。下流側冷却器８６は、ディーゼルエンジン５０によって駆動されるファン９０を使用しながら圧縮空気７８を冷却する。ファン９０は、下流側冷却器８６にわたって外気Ａを移動させることによって冷却空気流９４を生じさせる。圧縮空気７８は、下流側冷却器８６によって、２０°Ｆ代の範囲に冷却されるか、下流側冷却器８６にわたって移動する冷却空気流９４の空気温度よりも低い温度に冷却される。
【００１６】
圧縮空気７８を冷却すると、圧縮空気７８中の水分が凝縮することがある。空気レシーバ装置７０を介して圧縮空気７８を循環しても、残留のオイル５８が残されることがある。したがって、下流側冷却器８６から流出する冷却された圧縮空気９６は、さらに乾燥および浄化させるための水分離器１００およびフィルタ１０４へ輸送される。このようにして、下流での冷却、濾過および乾燥を終えた空気をサービス弁１０８から得ることができる。当業者および本発明の利益を受ける者であれば、圧縮空気７８から水、オイル５８および他の不純物を取り除く他の最適な方法と、圧縮空気７８を冷却する他の最適な方法と、を開発できるであろう。
【００１７】
水分離器１００およびフィルタ１０４の下方に位置するリザーバ１１２によって、熱交換器１２０へ輸送される排出水１１６が収集されることが好ましい。この例では、熱交換器１２０は、フィン付き熱交換器である。ディーゼルエンジン５０からの熱エネルギが、導管接続部１２８を介して熱交換器１２０に伝達される。ディーゼルエンジン５０からの熱エネルギは、排出水１１６を蒸発させるための適切な温度に熱交換器１２０を到達させるのに通常十分である。この熱エネルギの代わりに、もしくはこの熱エネルギに加えて、外部の電力源のような補充の熱エネルギ源が、熱交換器１２０を適切な温度に到達させるのに使用される。
【００１８】
適切な熱エネルギを備えた熱交換器１２０に排出水１１６が輸送されると、排出水１１６中の水分が、蒸発する。ディーゼルエンジン５０ではなく熱交換器１２０からの熱エネルギによって、排出水１１６は蒸発するので、排出水１１６は、ディーゼルエンジン５０内に流入しない。したがって、ディーゼルエンジン５０の排気システムまたはディーゼルエンジン５０の他の部分は、排出水によって腐食されなくなる。排出水１１６は、通常、水およびオイルを含むが、他の液体も含み得る。排出水１１６は、熱エネルギに対する排出水の反応によって蒸発または燃焼する。例えば、排出水１１６がオイル５８を含む場合には、排出水１１６が熱交換器１２０に輸送されると、オイル５８が、燃焼することがある。蒸気を外部へ逃がすことが、ベント部１２４を介して可能となる。
【００１９】
図３を参照すると、（図４にも見られる）Ｃ型ボルトクランプ１５４によって、発泡金属熱交換器１５０が、エンジン排気管１５８に直接固定されている。エンジン排気管１５８と発泡金属熱交換器１５０との間の直接的な接続が、スプレッダ１６０によって確実にされている。例示の実施例では、発泡金属熱交換器１５０は、エンジン排気管１５８に直接接続されているが、他の領域も、発泡金属熱交換器１５０を取り付けるのに適し得る。例示に過ぎないが、発泡金属熱交換器１５０は、エンジンブロックを直接クランプしてもよい。さらに、発泡金属熱交換器１５０は、エンジン排気管１５８に間接的に取り付けてもよい。このような例では、発泡金属熱交換器１５０は、エンジン排気管１５８に物理的に接触しなくても、エンジン排気管１５８との熱伝達を維持している。
【００２０】
発泡金属熱交換器１５０は、本実施例では発泡金属コア１６６である多孔質コア材料を収容するシートメタル外板１６２を備えることが好ましい。排出水が、ピッコロ型噴射チューブのような噴射チューブ１７０を介して発泡金属熱交換器１５０へ輸送される。噴射チューブ１７０は、噴射用の複数の穴を備えたどのような管即ちチューブであってもよい。噴射チューブ１７０内の排出水は、発泡金属熱交換器１５０を介してエンジン排気管１５８からの熱エネルギと熱交換し、この結果、噴射チューブ１７０内の排出水は、蒸発および／または燃焼する。発泡金属熱交換器１５０は、エンジン排気管１５８からの熱エネルギに依存している。しかし、熱エネルギ源は、他の熱エネルギ源によって補充されてもよい。例えば、エンジン排気管１５８以外の供給源からの熱エネルギが、補充の熱エネルギ源として使用されてもよい。図５に示されているように、結果として生じたガスを外部へ逃がすことが、ベント部１７４の逃がし構造１７８を介して可能となる。
【００２１】
本発明の好ましい実施例を説明してきたが、当業者には特定の修正も本発明の範囲内であることが理解できるであろう。したがって、特許請求の範囲が本発明の真の範囲を画定するために検討されるべきである。
【図１】
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【図２】
2010509528.tif 000004
【図３】
2010509528.tif 000005
【図４】
2010509528.tif 000006
【図５】
2010509528.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月18日(2008.6.18)
【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】
（ａ）空気の圧縮中に生成された熱エネルギを熱交換器へ伝達するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の圧縮空気から排出水を取り除くステップと、
（ｃ）前記熱交換器へ前記排出水を輸送するステップと、
を含む空気圧縮システムの排出水処理方法。
【請求項２】
（ｄ）前記熱エネルギを用いて少なくとも部分的に前記排出水を蒸発させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項３】
（ｅ）前記熱エネルギを用いて少なくとも部分的に前記排出水を燃焼させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項４】
前記熱交換器は、エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項５】
前記熱交換器は、エンジンから離間して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の排出水処理方法。
【請求項６】
前記熱交換器は、エンジンの排気部に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の排出水処理方法。
【請求項７】
少なくとも部分的に排出水を蒸発させるために空気圧縮システムから該排出水を受けるように、エンジンと熱伝達する熱交換器を備えることを特徴とする空気圧縮システムの排出水処理システム。
【請求項８】
前記熱交換器は、前記エンジンをクランプすることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項９】
前記エンジンから離間してエンジン排気システムの一部分と係合するように概ねＣ型形状となる取付ブラケットを備えることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項１０】
前記熱交換器は、多孔質媒体を備えることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項１１】
前記多孔質媒体は、発泡金属であることを特徴とする請求項１０に記載の排出水処理システム。
【請求項１２】
前記熱交換器は、前記エンジンの排気システム構成要素に直接取り付けられることを特徴とする請求項７に記載の排出水処理システム。
【請求項１３】
圧縮機と、
圧縮空気を生成するように前記圧縮機を駆動するエンジンと、
前記エンジンと熱的に連通する熱交換器と、
を備え、
前記熱交換器は、少なくとも部分的に排出水を蒸発させるために、前記圧縮空気から分離された前記排出水と連通することを特徴とする空気圧縮システム。
【請求項１４】
前記熱交換器は、前記エンジンに取り付けられることを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１５】
前記熱交換器は、前記エンジンから離間していることを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１６】
前記エンジンは、ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１７】
ターボチャージャを含むことを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【請求項１８】
前記熱交換器の少なくとも一部が、前記ターボチャージャと前記エンジンとの間に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の空気圧縮システム。
【請求項１９】
前記排出水は、前記圧縮空気から分離されて前記熱交換器へ輸送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記排出水は、前記圧縮空気から分離されることを特徴とする請求項１３に記載の空気圧縮システム。
【国際調査報告】
2010509528.tif 000008
2010509528.tif 000009
2010509528.tif 000010