(57)【要約】【課題】既設の設備を改造しなくとも、既存の施設を利用しながら、優れた省エネ効果が得られる圧縮空気の供給方法及び供給装置を提供する。【解決手段】冷却除湿塔４に、二つのクーリングタワーから冷却水を循環せしめる二系統の循環水路を設ける。一次冷却水を前記アフタークーラー２と冷却除湿塔４とに循環させる。二次冷却水は冷却除湿塔４専用に循環し、これら二系統の冷却水にて圧縮空気を冷却除湿するように設ける。アフタークーラー２に、前記一次冷却水の循環水路を開閉自在にする調整弁５を設ける。該アフタークーラー２の一次冷却水通過温度で前記熱交換器３の熱交換温度を調整することで、前記冷却除湿塔４にて除湿冷却された圧縮空気の加熱温度を、通年、工業用空圧機器の許容最高温度に調整することによって空圧機器に送風する圧縮空気を増量せしめるように設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機の圧縮空気吐出がわに配置されたアフタークーラーで圧縮空気を予備冷却する予備冷却工程と、該予備冷却工程で予備冷却された圧縮空気を更にクーリングタワーの冷却水を循環せしめる冷却除湿塔にて冷却除湿する冷却除湿工程と、冷却除湿された圧縮空気の低温度を利用する熱交換器で予備冷却された圧縮空気を補助冷却する補助冷却工程と、冷却除湿塔の出口側で冷却除湿された圧縮空気を前記熱交換器で加熱する加熱工程とを有する圧縮空気の供給方法において、前記予備冷却工程での温度調整により、前記加熱工程における圧縮空気の温度を、通年、工業用空圧機器の許容最高温度になるように調整することによって空圧機器に供給する圧縮空気を増量せしめることを特徴とする圧縮空気の供給方法。
【請求項２】
前記冷却除湿工程は、二つのクーリングタワーの冷却水を循環せしめる二系統の循環水路により、前記補助冷却工程にて補助冷却された圧縮空気を再冷却するものとし、前記予備冷却工程は、前記二系統の循環水路の一次冷却水を前記アフタークーラーと冷却除湿塔とに循環させると共に、アフタークーラーにおける一次冷却水の循環水路を開閉自在にしてアフタークーラーによる予備冷却温度を調整する請求項１記載の圧縮空気の供給方法。
【請求項３】
前記冷却除湿工程の冷却除湿塔において、クーリングタワーの冷却水に代えてチラー水又は冷媒を使用する請求項１記載の圧縮空気の供給方法。
【請求項４】
空気圧縮機の圧縮空気吐出がわに配置され圧縮空気を予備冷却するアフタークーラーと、クーリングタワーの冷却水を循環させて圧縮空気を更に冷却除湿する冷却除湿塔と、該冷却除湿塔で冷却除湿された圧縮空気の温度を利用して前記アフタークーラーにて予備冷却された圧縮空気を冷却除湿塔の入口側で補助冷却するシェルアンドチューブ型の熱交換器と、を備えた圧縮空気の供給装置において、前記冷却除湿塔は、二つのクーリングタワーから冷却水を循環せしめる二系統の循環水路が設けられ、一次冷却水は前記アフタークーラーと冷却除湿塔とを循環して冷却除湿塔内にプレクーラーを構成し、二次冷却水は冷却除湿塔専用に循環して冷却除湿塔内にメインクーラーを構成し、冷却除湿塔内のプレクーラーとメインクーラーとで圧縮空気を冷却除湿するように設けられ、冷却除湿塔で冷却除湿された圧縮空気が熱交換器を通過する際に、該熱交換器を通過するアフタークーラーからの圧縮空気の温度調整で、通年、工業用空圧機器の許容最高温度になるように加熱することによって空圧機器に供給する圧縮空気を増量せしめることを特徴とする圧縮空気の供給装置。
【請求項５】
前記アフタークーラーにおける一次冷却水の循環水路に、該循環水路を開閉自在にする調整弁が設けられ、該アフタークーラーを循環する一次冷却水の温度でアフタークーラーを通過する圧縮空気の温度を調整すると共に、前記熱交換器の熱交換温度を調整するように設けられた請求項４記載の圧縮空気の供給装置。
【請求項６】
前記冷却除湿塔のメインクーラーにおいて、クーリングタワーの冷却水に代えて冷凍機のチラー水又は冷媒を使用する請求項４記載の圧縮空気の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に工業用空圧機器に使用する圧縮空気を供給する際に、極めて効率良く供給することができる圧縮空気の供給方法及び供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧縮機を利用した工業用空圧機器に圧縮空気を供給する供給装置として、例えば引用文献１及び引用文献２に記載されている各種空圧機器が提案されている。これらの空圧機器は、いずれも圧縮空気を効率良く供給しようとするものである。
【０００３】
特許文献１は、負荷機器への圧縮空気の供給を過不足なく制御するようにしたものである。その為、圧縮空気の制御部において末端圧力中の最低末端圧力を検出し、該最低末端圧力とそれぞれの末端目標圧力との圧力偏差中の最小の末端圧力偏差を選択すると共に、目標圧力を補正する目標圧力補正手段を設けることで、省エネルギー効果を果たそうとするものである。
【０００４】
一方、特許文献２には、圧縮空気の供給設備が記載されている。この設備では、大規模な圧縮空気の供給設備において、動力の無駄な消費を少なくすることで、省エネルギー化を図っている。そこで、メインコンプレッサおよびサブコンプレッサをそれぞれ単独で、または同時に運転させるコントローラを備え、このコントローラによって開閉を遠隔操作しうるストップバルブを介在して各コンプレッサの運転を制御することで、動力の無駄な消費を少なくするものである。
【０００５】
このように、各特許文献に記載された圧縮空気の供給装置では、圧縮空気を効率良く供給しようとする為に、それぞれ異なった手段が採用されているが、これら従来の供給装置には、コスト性及びメンテナンス性において共通する課題があった。
【０００６】
すなわち、特許文献１は末端圧力の検出手段や目標圧力を補正する目標圧力補正手段が必要になる。そのため、これら検出手段や目標圧力補正手段を実現するために、数多くの装置類を必要とするものである。また、特許文献２では、メインコンプレッサやサブコンプレッサをそれぞれ運転するコントローラや、このコントローラによって遠隔操作するストップバルブなどの装置を要するものである。このように、従来の圧縮空気の供給装置では、圧縮空気を効率良く供給しようとする為に必要な種々の装置や手段が必要になっていることからこの装置等に費やすコストやこれらの装置のメンテナンス等に多くの手間を要するものになっていた。
【０００７】
そこで、本発明者は先に特許文献３に示される圧縮空気の供給装置及び供給方法を提案している。この特許文献３によると、冷却器と除湿器とを通過した圧縮空気を、圧縮空気の吐出配管部分で再加熱し、圧縮空気の体積が膨張するように設けることで、圧縮機の元圧調整における省エネ化を図り、空転時間やアンローダー運転時間を短縮するなど、特許文献１や特許文献２では得られない優れた省エネ効果を奏するようにしたものである。
【特許文献１】特開２０００−３８９９０号公報
【特許文献２】特開２００３−６５４９８号公報
【特許文献３】特開２００５−３４４５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献３に示される圧縮空気の供給装置及び供給方法では、冷却器と除湿器とを通過した圧縮空気を、圧縮空気の吐出配管部分で再加熱するものなので、圧縮機の吐出配管部分に、圧縮空気を再加熱できるような改造工事を施す必要があった。すなわち、外気等を最初に圧縮する圧縮機の吐出配管部分に、冷却除湿された圧縮空気を再加熱するための配管や熱交換用の構造などを設ける改造工事である。この改造工事は、前記特許文献１や特許文献２に必要な種々の装置や手段を備える工事に比べると、極めて簡略化されているが、この改造工事に伴う最低限の費用や手間は必要になっている。
【０００９】
そこで本発明は上述の課題を解消すべく特許文献３の発明を改良したもので、既設の設備を改造しなくとも、既存の施設を利用しながら、優れた省エネ効果が得られ、空転時間やアンローダー運転時間を短縮することができる圧縮空気の供給方法及び供給装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、空気圧縮機１の圧縮空気吐出がわに配置されたアフタークーラー２で圧縮空気を予備冷却し、該予備冷却された圧縮空気を更にクーリングタワーの冷却水を循環せしめる冷却除湿塔４にて冷却除湿する冷却除湿工程と、冷却除湿された圧縮空気の低温度を利用するシェルアンドチューブ型の熱交換器３で予備冷却された圧縮空気を補助冷却する補助冷却工程と、冷却除湿塔の出口側で冷却除湿された圧縮空気を前記熱交換器３で加熱する加熱工程とを有する圧縮空気の供給方法において、前記予備冷却工程での温度調整により、前記加熱工程における圧縮空気の温度を、通年工業用空圧機器の許容最高温度になるように調整することによって空圧機器に供給する圧縮空気を可能な限り増量せしめる供給方法にある。
【００１１】
第２の手段の冷却除湿工程は、二つのクーリングタワーの冷却水を循環せしめる二系統の循環水路により、前記補助冷却工程にて補助冷却された圧縮空気を再冷却するものとし、前記予備冷却工程は、前記二系統の循環水路の一次冷却水を前記アフタークーラー２と冷却除湿塔４とに循環させると共に、アフタークーラー２における一次冷却水の循環水路を開閉自在にしてアフタークーラー２による予備冷却温度を調整するものである。
【００１２】
第３の手段の冷却除湿工程は、前記冷却除湿工程の冷却除湿塔４において、クーリングタワーの冷却水に代えてチラー水又は冷媒を使用する工程とする。
【００１３】
第４の手段の供給装置は、空気圧縮機１の圧縮空気吐出がわに配置され圧縮空気を予備冷却するアフタークーラー２と、クーリングタワーの冷却水を循環させて圧縮空気を更に冷却除湿する冷却除湿塔４と、該冷却除湿塔４で冷却除湿された圧縮空気の温度を利用して前記アフタークーラー２にて予備冷却された圧縮空気を冷却除湿塔４の入口側で補助冷却するシェルアンドチューブ型の熱交換器３と、を備えた圧縮空気の供給装置において、前記冷却除湿塔４は、二つのクーリングタワーから冷却水を循環せしめる二系統の循環水路が設けられ、一次冷却水は前記アフタークーラー２と冷却除湿塔４とを循環して冷却除湿塔４内にプレクーラー１１を構成し、二次冷却水は冷却除湿塔４専用に循環して冷却除湿塔４内にメインクーラー１２を構成し、冷却除湿塔４内のプレクーラー１１とメインクーラー１２とで圧縮空気を冷却除湿するように設けられ、冷却除湿塔４で冷却除湿された圧縮空気が熱交換器３を通過する際に、該熱交換器３を通過するアフタークーラー２からの圧縮空気の温度調整で、通年、工業用空圧機器の許容最高温度になるように加熱することによって空圧機器に供給する圧縮空気を増量せしめるものである。
【００１４】
第５の手段は、前記アフタークーラー２における一次冷却水の循環水路に、該循環水路を開閉自在にする調整弁５が設けられ、該アフタークーラー２を循環する一次冷却水の温度でアフタークーラー２を通過する圧縮空気の温度を調整すると共に、前記熱交換器３の熱交換温度を調整するように設けている。
【００１５】
第６の手段は、前記冷却除湿塔４のメインクーラー１２において、クーリングタワーの冷却水に代えて冷凍機のチラー水又は冷媒を使用することを課題解消のための手段とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、アフタークーラー２を使用した予備冷却工程での温度調整により、前記加熱工程における圧縮空気の温度を、工業用空圧機器の許容最高温度になるように再加熱することで、各種空圧機器に送風する冷却除湿された圧縮空気の体積を増量することができる。たとえば、最低１５℃の温度上昇でも体積を５％増量することができ、この体積の増量によって莫大な省エネルギー効果を得ることが可能になるものである。このように、圧縮空気の温度を、通年工業用空圧機器の許容最高温度になるように調整することによって空圧機器に送風する圧縮空気を増量せしめることで、運転時間を短縮することができる。
【００１７】
また、二系統の循環水路の一次冷却水を前記アフタークーラー２と冷却除湿塔４とに循環させ、アフタークーラー２における一次冷却水の循環水路を開閉自在にしてアフタークーラー２による予備冷却温度を調整し、熱交換器３の熱交換温度を調整するように設けているので、改造工事等を要せず既存の設備を利用して実施可能になる。この結果、改造工事に伴う費用や手を省くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明枠体の最良の形態は、冷却除湿塔４に、二つのクーリングタワーから冷却水を循環せしめる二系統の循環水路を設ける。一次冷却水を前記アフタークーラー２と冷却除湿塔４とに循環させ、二次冷却水は冷却除湿塔４専用に循環し、これら二系統の冷却水にて圧縮空気を冷却除湿するように設ける。アフタークーラー２に、前記一次冷却水の循環水路を開閉自在にする調整弁５を設ける。該アフタークーラー２の一次冷却水通過温度で前記熱交換器３の熱交換温度を調整することで、前記冷却除湿塔４にて除湿冷却された圧縮空気の加熱温度を、通年、工業用空圧機器の許容最高温度に調整することによって空圧機器に供給する圧縮空気を増量せしめるように設けることで当初の目的を達成するものである。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明供給装置の一実施例を説明する。本発明供給装置の基本構成は、アフタークーラー２、熱交換器３、冷却除湿塔４が使用されるものである。
【００２０】
アフタークーラー２は、空気圧縮機１の圧縮空気吐出がわに配置される装置であり、空気圧縮機１で圧縮された高温の圧縮空気をこのアフタークーラー２で予備冷却する。このアフタークーラー２には、クーリングタワー６の冷却水が循環するように設けられると共に、この冷却水の循環を調整する調整弁５が設けられている。図示例の調整弁５は、三方弁を使用してアフタークーラー２への冷却水の循環を開閉自在に調整するものである。
【００２１】
そして、このアフタークーラー２の通過温度で前記熱交換器３の熱交換温度を調整することで、後述する冷却除湿塔４にて除湿冷却された圧縮空気を、後述する熱交換器３により、工業用空圧機器の許容最高温度になるように設けている。このとき、熱交換器３の出口側温度を温度センサー１０にて検出し、この調整弁５の開閉調整を行うものである。
【００２２】
熱交換器３は、予備冷却された圧縮空気を後述する冷却除湿塔４の入口側で更に補助冷却する装置であり、冷却除湿塔４で冷却除湿された圧縮空気の温度を補助冷却に利用する。この熱交換器３は、予備冷却された圧縮空気の補助冷却に伴って、冷却除湿塔４で冷却除湿された圧縮空気の温度を、工業用空圧機器の許容最高温度になるように加熱するものでもある。そのため、この熱交換器３はシェルアンドチューブ型の熱交換器３が使用される。
【００２３】
冷却除湿塔４は、クーリングタワーの冷却水を循環させて予備冷却された圧縮空気を更に冷却除湿する装置である。この冷却除湿塔４には、二つのクーリングタワー６、８から冷却水を循環せしめる二系統の循環水路が設けられている。そして、一方のクーリングタワー６から循環ポンプ７を介して循環する一次冷却水を、前記アフタークーラー２と冷却除湿塔４とに循環させて冷却除湿塔４内にプレクーラー１１を構成する。また、他方のクーリングタワー８から循環する二次冷却水は、循環ポンプ９を介して冷却除湿塔４専用に循環させて冷却除湿塔４内にメインクーラー１２を構成している。このように、冷却除湿塔４は、これら二系統の冷却水によるプレクーラー１１とメインクーラー１２とで圧縮空気を冷却除湿するものである。このとき、クーリングタワーの冷却水に代えて冷凍機のチラー水又は冷媒を使用することが可能である。たとえば、クーリングタワーによる冷却不足が予想される場合、冷却除湿塔４のメインクーラー１２において、クーリングタワー８の冷却水に代えて冷凍機のチラー水又は冷媒を使用することも可能である。
【００２４】
次に、本発明供給方法について説明すると、本発明供給方法は次の四つの工程、予備冷却工程、補助冷却工程、冷却除湿工程、加熱工程を要するものである（図２参照）。
【００２５】
予備冷却工程は、空気圧縮機１の圧縮空気吐出がわに配置されたアフタークーラー２で圧縮空気を予備冷却する工程である。この工程では、一次冷却水をアフタークーラー２に循環させると共に、アフタークーラー２における一次冷却水の循環水路を開閉自在にしてアフタークーラー２による予備冷却温度を調整する。この予備冷却工程では、空気圧縮機１からの１４０℃の圧縮空気をたとえば冬季７０℃〜夏季９５℃程度に予備冷却する。
【００２６】
補助冷却工程は、予備冷却された圧縮空気を熱交換器３で更に補助冷却する工程である。この補助冷却工程では、次の冷却除湿工程にて冷却除湿された圧縮空気の循環温度を、補助冷却工程の熱交換器３に利用するものであり、７０℃〜９５℃に予備冷却された圧縮空気をこの補助冷却工程でたとえば冬季５６℃〜夏季５８℃程度に補助冷却する。
【００２７】
冷却除湿工程は、予備冷却された圧縮空気を更にクーリングタワーの冷却水を循環せしめる冷却除湿塔４にて冷却除湿する工程である。この冷却除湿工程は、二つのクーリングタワー６,８の冷却水を循環せしめる二系統の循環水路により、前記予備冷却工程にて予備冷却された圧縮空気を再冷却するものであり、補助冷却された５６℃〜５８℃の圧縮空気をこの冷却除湿工程で１０℃〜３０℃程度に冷却除湿する。このように冷却除湿された圧縮空気の循環温度を前記補助冷却工程で利用するものである。この際、クーリングタワーの冷却水に代えて、チラー水又は冷媒を使用することも可能である。
【００２８】
加熱工程は、冷却除湿塔の出口側で冷却除湿された圧縮空気を前記熱交換器３で加熱する工程である。この工程により冷却除湿された圧縮空気が、一年を通して工業用空圧機器の許容最高温度になるように加熱調整する。この温度調整は、前記予備冷却工程での温度調整が必要になる。すなわち、予備冷却工程において、クーリングタワー６からアフタークーラー２へ循環する冷却水の循環を開閉自在に調整することでアフタークーラー２の温度を調整し、アフタークーラー２を通過する圧縮空気の温度を、夏季７０℃〜冬季９５℃程度に調整するものである。この温度に予備冷却された圧縮空気が熱交換器３を通過することで、冷却除湿工程で１０℃〜３０℃程度に冷却された圧縮空気が工業用空圧機器の許容最高温度になるように熱交換するものである。たとえば、前記温度調整の場合、冷却除湿工程で１０℃〜３０℃程度に冷却された圧縮空気は、通年５０℃の温度に調整される。これらの温度調整の範囲は、季節による外気温の変化等により大きく変化するものであるから、アフタークーラー２の一次冷却水の循環量を調整することで、これらの変化に対応させるものである。また、クーリングタワー６からアフタークーラー２へ循環する冷却水の循環を開閉自在に調整することで、冷却除湿工程で冷却された圧縮空気を工業用空圧機器の許容最高温度に近づけるように調整することができる。
【００２９】
例えば、圧縮空気の温度を約１５℃上昇させると、その体積が５％膨張するので、その膨張した分、エアーコンプレッサー等の運転が軽減され、省エネ効果を得ることが可能になる（図３参照）。同図は、空気の体積変化率を示すもので、４０℃の体積を１００としている。そこで、各機器に悪影響を与えない範囲で、例えば３０℃の圧縮空気を４５℃に上昇させると、その体積はおよそ５％膨張することになる。このように体積が通年５％膨張することでも、空転時間やアンローダー運転時間を短縮するなど圧縮機の元圧調整における莫大な省エネルギー効果が得られる。
【００３０】
尚、本発明供給装置は、実施例に限定されるものではなく、たとえば熱交換器３や調整弁５などの種類、あるいは温度センサー１０の装着位置や、各部の設定温度など、本発明の要旨を変更しない範囲において自由に変更できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明方法の工程を示すブロック図である。
【図３】温度変化による空気の体積変化率を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  エアーコンプレッサー
２  アフタークーラー
３  熱交換器
４  冷却除湿塔
５  調整弁
６  クーリングタワー
７  循環ポンプ
８  クーリングタワー
９  循環ポンプ
１０  温度センサー
１１  プレクーラー
１２  メインクーラー
【図１】
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【図２】
2007309187.tif 000004
【図３】
2007309187.tif 000005