(57)【要約】【課題】工場等で使用されるエアコンプレッサから製造される圧縮空気を利用し、コンプレッサに負荷をかけることなく効率よく発電することが可能な発電システムを提供すること。【解決手段】圧縮空気を製造するエアコンプレッサと、圧縮空気を使用するエア器具と、エア器具に圧縮空気を供給するエアチューブと、エアコンプレッサとエア器具の間に設けられる発電部と、エアコンプレッサと発電部との間に設けられる第１エアタンクとを備えており、エアコンプレッサ、第１エアタンク、発電部、エア器具がエアチューブを介して連通・連結されており、第１エアタンクと発電部との間のエアチューブから分岐し、且つ発電部とエア器具との間のエアチューブに合流するバイパスエアチューブが設けられており、エア器具に使用される圧縮空気を利用して発電部により発電することを特徴とする発電システムとする。【選択図】図１
2016061184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を製造するエアコンプレッサと、
前記圧縮空気を使用するエア器具と、
前記エア器具に前記圧縮空気を供給するエアチューブと、
前記エアコンプレッサと前記エア器具の間に設けられる発電部と、
前記エアコンプレッサと前記発電部との間に設けられる第１エアタンクとを備えており、
前記エアコンプレッサ、前記第１エアタンク、前記発電部、前記エア器具が前記エアチューブを介して連通・連結されており、
前記第１エアタンクと前記発電部との間の前記エアチューブから分岐し、且つ前記発電部と前記エア器具との間の前記エアチューブに合流し、前記エア器具に前記圧縮空気を供給するバイパスエアチューブが設けられており、
前記エア器具に使用される圧縮空気を利用して前記発電部により発電することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記発電部と前記エア器具との間に設けられる第２エアタンクを備えており、
前記バイパスエアチューブは前記第２エアタンクと前記発電部との間の前記エアチューブと合流する
ことを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記バイパスエアチューブには、リリーフ弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場等で使用されるエアコンプレッサから製造される圧縮空気を利用して発電する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品を生産・製造したり、既成製品の機械関連の点検・整備・保守等のメンテナンスを行ったりする工場において、そこに設けられている装置や設備はそれらを稼働させるために水や電気に加え、圧縮空気が利用されている。特に工場では、圧縮空気を利用するために、工場内にエアコンプレッサを設けている。
【０００３】
近年エネルギーを有効利用する目的で、工場で使用される圧縮空気を利用して発電する技術が注目されている。
特許文献１には、工場施設に配管されエアシリンダー等に供給される圧縮空気のパイプラインに発電機を設けて発電し、電力を供給する発電装置について記載されている。また、特許文献２には、エアシリンダー等の装置に圧縮空気が供給される生産設備の排風口に配管を接続し、設備で使用された圧縮空気を利用し、発電機を作動させて発電する発電システムについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３９０３９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の発電装置は、エアシリンダーに使用するパイプラインに直接接続されているので、発電機に負荷をかけた場合、エアシリンダーに十分に圧縮空気を供給することができない虞があり、この場合エアコンプレッサに負荷をかけることとなる。特許文献２の発電システムは、排風圧を利用して発電しているが、排風圧は一定でないため、効率よく発電することができない
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであって、工場等で使用されるエアコンプレッサにより製造される圧縮空気を利用し、エアコンプレッサに負荷をかけることなく効率よく発電することが可能な発電システムを提供することを目的とする。
【０００７】
請求項１に係る発明は、圧縮空気を製造するエアコンプレッサと、前記圧縮空気を使用するエア器具と、前記エア器具に前記圧縮空気を供給するエアチューブと、前記エアコンプレッサと前記エア器具の間に設けられる発電部と、前記エアコンプレッサと前記発電部との間に設けられる第１エアタンクとを備えており、前記エアコンプレッサ、前記第１エアタンク、前記発電部、前記エア器具が前記エアチューブを介して連通・連結されており、前記第１エアタンクと前記発電部との間の前記エアチューブから分岐し、且つ前記発電部と前記エア器具との間の前記エアチューブに合流し、前記エア器具に前記圧縮空気を供給するバイパスエアチューブが設けられており、前記エア器具に使用される圧縮空気を利用して前記発電部により発電することを特徴とする発電システムに関する。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記発電部と前記エア器具との間に設けられる第２エアタンクを備えており、前記バイパスエアチューブは前記第２エアタンクと前記発電部との間の前記エアチューブと合流することを特徴とする請求項１に記載の発電システムに関する。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記バイパスエアチューブには、リリーフ弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電システムに関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧縮空気を製造するエアコンプレッサと、前記圧縮空気を使用するエア器具と、前記エア器具に前記圧縮空気を供給するエアチューブと、前記エアコンプレッサと前記エア器具の間に設けられる発電部とを備え、前記エア器具に使用される圧縮空気を利用して前記発電部により発電することを特徴とする発電システムにおいて、エアコンプレッサと発電部との間に第１エアタンクが設けられていることから、エアコンプレッサにて製造された圧縮空気を第１エアタンクで溜めることができ、一定の圧力で安定して圧縮空気をエアチューブに提供することができる。また、本発明に係る発電システムは、エアコンプレッサ、第１エアタンク、発電部、エア器具がエアチューブを介して連通・連結されており、第１エアタンクと発電部との間のエアチューブから分岐し、且つ発電部とエア器具との間のエアチューブに合流し、エア器具に圧縮空気を供給するバイパスエアチューブが設けられている。従って、発電の際にエア器具が圧縮空気を多く使用することとなったとしても、バイパスチューブからエア器具に安定的に圧縮空気を提供することができ、エアコンプレッサに必要以上に負荷をかけることがない。
【００１１】
本発明によれば、バイパスエアチューブは第１エアタンクと発電部との間のエアチューブから分岐することから、圧縮空気をより確実に安定してエア器具に提供することもできる。
【００１２】
本発明によれば、発電部とエア器具との間に設けられる第２エアタンクを備えており、バイパスエアチューブは第２エアタンクと発電部との間のエアチューブと合流することから、更に安定して圧縮空気をエア器具に提供することができる。
【００１３】
本発明によれば、バイパスエアチューブにはリリーフ弁が設けられていることから、エア器具に使用される圧縮空気の量に応じてバイパスチューブからエア器具に圧縮空気を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る発電システムを示す図であり、（ｂ）は分岐部分の拡大図である。
【図２】本発明に係る発電システムの他の実施形態を示す図である。
【図３】発電部の実施形態の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る発電システムの使用例を示す図であり、（ａ）は使用前、（ｂ）は使用後の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る発電システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る発電システムを示す図である。
【００１６】
本発明に係る発電システム１は、図１に示すように、圧縮空気を製造するエアコンプレッサ２と、圧縮空気を使用するエア器具３と、該エア器具３に圧縮空気を供給するエアチューブ４と、エアコンプレッサ２とエア器具３の間に設けられる発電部５と、エアコンプレッサ２と発電部５との間に設けられる第１エアタンク６を備えており、エアコンプレッサ２からエア器具３に至るまでエアチューブ４を介して連通・連結されている。
【００１７】
エアコンプレッサ２は、大気中の空気から圧縮空気を製造する装置であり、圧縮空気を製造することができれば特に限定されず、ターボ圧縮機、容積圧縮機等の装置を使用することができる。本発明に係る発電システム１は、エアコンプレッサ２により製造された圧縮空気を利用して発電部５により発電し電気を得ることができる。また、エアコンプレッサ２には、空気圧縮時に発生する大気中に含まれる水蒸気、塵、埃、油や錆等の不純物が混ざり合ったドレンを処理する装置（ドレントラップ等）を設けていることが好ましい。ドレンを取り除くことでクリーンな圧縮空気を供給することが可能となり、発電する際の故障等のトラブルを低減することが可能となる。
【００１８】
エア器具３は、大気圧と圧縮空気との差圧を利用して作動し、作動中又は作動後に圧縮空気を大気中に排出する。工場内で使用される器具としては、具体的にはエアシリンダー、エアシャワー、エアチッパ、エアカッタ、コンクリートブレーカ、パイルドライバ、ルートハンマ、削岩機、エア杭打機等が挙げられるがこれらに限定されることはない。エア器具３はエアコンプレッサ２から供給される圧縮空気を使用する際、圧縮空気がエアチューブ内を流れ、更にエアコンプレッサ２とエア器具３の間に設けられている発電部５にも圧縮空気が流れることにより発電し電気が得られる。このとき、エア器具３に供給される圧縮空気の圧力は、使用するエア器具３のゲージ圧に基づいて設定される。
【００１９】
エアチューブ４はエアコンプレッサ２からエア器具３に至るまでが連通・連結されており、エアチューブ内を圧縮空気が流れることにより、エアコンプレッサ２により製造された圧縮空気をエア器具３に供給する。エアチューブの径は特に限定されず、使用されるエア器具３（エアシリンダー、チッパー、エアシャワー等）のゲージ圧や、圧縮空気の供給量に応じて適宜変更することができる。エアチューブ４の材質は特に限定されず、ゴム、プラスチック、金属等が好適に利用される。
【００２０】
エアチューブ４には、バイパスエアチューブ４１が設けられている。図１の（ａ）に示すように、バイパスエアチューブ４１は、第１エアタンク６と発電部５との間のエアチューブ４から分岐し、且つ発電部５とエア器具３との間のエアチューブ４に合流し、エア器具３に圧縮空気を供給する。
【００２１】
本発明に係る発電システム１において、発電部５が発電する際に圧縮空気の圧力が低下し過ぎることがあり、この場合、エアチューブ４を介してエア器具３に必要な圧力の圧縮空気が供給されない虞がある。そこでバイパスエアチューブ４１を設けることにより、バイパスエアチューブ４１を介してエア器具３に安定的に必要な圧力の圧縮空気を提供することができる。また、工場内でエア器具を使用する際に圧縮空気を供給するためにエアコンプレッサ２に負荷がかかるが、本発明に係る発電システム１はバイパスエアチューブ４１を設けることにより、発電する際にエアコンプレッサ２にこのとき以上に負荷をかけることがない。
【００２２】
本発明に係る発電システム１において、エアチューブ４は発電部５に優先的に圧縮空気が供給される構成となっていることが好ましい。このとき、図１の（ｂ）に示すようにバイパスエアチューブ４１はエアチューブ４に対して略垂直となるように形成され、略Ｔ字状の経路となってエアチューブ４から分岐し、且つエアチューブ４に合流している。これにより、圧縮空気を発電部５に優先的に供給することが可能となる。また、このときバイパスエアチューブ４１の径はエアチューブ４の径よりも小さく形成することで、圧縮空気を発電部５に優先的に供給するようにしてもよい。
【００２３】
バイパスエアチューブ４１には、圧力制御弁であるリリーフ弁７を備えていることが好ましい。これにより、エア器具に使用される圧縮空気の量に応じてバイパスチューブからエア器具に圧縮空気を供給することができる。具体的には、リリーフ弁７は流入口の圧力が流出口の圧力に比べて設定圧力値よりも高くなると開弁する、或いは流出口の圧力が設定圧力値よりも低くなると開弁するように設けることが好ましい。
【００２４】
例えば、エアコンプレッサ側の流路（コンプレッサ２からリリーフ弁７に至る流路）の圧力が一定値に達した場合、流路内の圧縮空気の一部をエア器具側に排出することによりコンプレッサ側の流路内の圧力を一定値に保持することができる。また、このときリリーフ弁７はエア器具側の流路（リリーフ弁７からエア器具に至る流路）の圧力が一定値以下となった場合にエアコンプレッサ側の流路内の圧縮空気の一部をエア器具側に排出してもよい。これにより、エア器具側の流路の圧力を一定に保つことが可能となり、エア器具３に圧縮空気を安定して供給することが可能となる。このとき、リリーフ弁７がエア器具側に圧縮空気を排出するときの圧縮空気の圧力は、使用するエア器具３のゲージ圧に応じて変更されてもよいし、エア器具側の流路に設けられる後述する第２エアタンク８の設定圧力に応じて変更されてもよい。
【００２５】
第１エアタンク６は、エアコンプレッサ２で製造された圧縮空気を蓄える機器であり、エアコンプレッサ２と発電部５との間に設けられている。第１エアタンク６を設けることで、エアコンプレッサ２から吐出された空気圧力の脈動を平準化し、更に一時的に多量の圧縮空気が消費される場合の系内の急激な圧力降下を防止することができることで発電部５、エア器具３に圧縮空気を安定して供給することが可能となる。更に第１エアタンクには圧力計、安全弁、圧力スイッチ等を設けていてもよく、第１エアタンク６の大きさは使用状況に応じて適宜変更することができる。
【００２６】
本発明に係る発電システム１は第２エアタンク８を設けていてもよい。第２エアタンク８は、発電部５又はバイパスチューブ４１を介して流れた圧縮空気を貯蔵するための機器であり、図２に示すように、発電部５とエア器具３との間に設けられている。また、このとき、バイパスエアチューブ４１は第２エアタンク８と発電部５との間のエアチューブ４と合流するように形成されていてもよい。これにより、圧縮空気は第２エアタンク内に貯蔵されることで圧縮空気の圧力の脈動を平準化する。これにより、エア器具３に供給される圧縮空気の圧力を一定に保つことができ、エア器具３に圧縮空気を安定して供給することができる。更に第２エアタンクには圧力計、安全弁、圧力スイッチ等を設けていてもよく、第２エアタンクの大きさは使用状況に応じて適宜変更することができる。
【００２７】
発電部５はエアコンプレッサ２により製造される圧縮空気を用いて発電し、図３に示すようにエアモータ９と変速機１０と発電機１１とを有している。これにより、本発明に係る発電システム１によれば、工場内で使用されるエア器具３に使用される圧縮空気を利用して発電し電気を得ることが可能となる。
【００２８】
エアモータ９は、伝達機構（図示せず）と回転軸９１とを有し、エアコンプレッサ２から供給された圧縮空気の動力を回転駆動に変換する。図３に示すように圧縮空気はエアチューブ４の入り口９ａから圧縮空気の力を回転軸９１に伝達する伝達機構に供給され、出口９ｂより排出される。これにより、エアコンプレッサ２から供給される圧縮空気のエネルギーを回転力に変換することが可能となる。
【００２９】
エアモータ９は圧縮空気のエネルギーを回転力に変換できれば特に限定されず、ピストン式、弁式等が好適に利用される。
【００３０】
変速機１０は、エアモータ９の回転軸９１の回転数を変換する機器であり、エアモータ９と発電機１０との間に設けられている。変速機１０はエアモータ９の回転軸９１と連結している第１回転軸１０１と、発電機１１と連結している第２回転軸１０２と、第１回転軸１０１及び第２回転軸１０２に夫々取り付けられているギア１０１ａ、１０２ａとを有しており、ギア１０１ａと１０２ａとは係合している。これにより、変速機１０は発電機１１にエアモータ９からの回転を伝達することが可能となる。
更に変速機１０には、第１回転軸１０１及び第２回転軸１０２を軸支するためのベアリング（図示せず）が設けられている。
【００３１】
変速機１０のギア１０１ａ、１０２ａの大きさ及び比は発電機１１やエアコンプレッサ２の圧縮空気の供給能力に応じて適宜変更することができる。さらにギアの材質は特に限定されず、金属、樹脂等が好適に利用される。また、変速機１０は第１回転軸１０１、第２回転軸１０２の回転を同期させることができれば特に限定されず、各回転軸にプーリーを設けＶベルトを介して回転を伝達する構成としたり、タイニングベルト等を設けたりしてもよい。
【００３２】
発電機１１はエアモータ９から伝達された回転力を利用して電気を発生させる装置である。具体的には、変速機１０の第２回転軸１０２からの回転力を受けることにより、発電機１１に設けられているコイルに誘導電流が流れ、発電することができる。これにより、エアコンプレッサ２から製造される圧縮空気を利用して発電し電気を得ることが可能となる。
【００３３】
本発明に係る発電システムにおいて、発電機１１の規模は特に限定されず、エアコンプレッサの空気吐出量等に応じて適宜設計変更することができる。例えば、発電機１１は、エアコンプレッサ２の圧縮空気の供給能力（吐出空気量、出力等）に応じて小型、中型、大型等の発電機を選択することができる。
【００３４】
図４は、本発明に係る発電システムの使用例を示す図である。エアコンプレッサ２からエア器具であるエアチッパ３１に至るまでがエアチューブ４を介して連通・連結されている。エアコンプレッサ２により製造された圧縮空気は、エアコンプレッサ２と発電部５との間に設けられる第１エアタンク６に貯蔵される。発電部５はエアコンプレッサ２とエアチッパ３１の間に設けられており、照明１３と電気回路を形成している。
【００３５】
作業者がエアチッパ３１を使用していない間は、圧縮空気がエアチューブ内を流れないため、発電は行われず、照明は点灯しない（図４（ａ）参照）。一方、作業者がエアチッパ３１を使用している間圧縮空気が排出され、圧縮空気がエアチューブ内を流れるため、発電部５は発電することで電気が得られ、照明は点灯する（図４（ｂ）参照）。また、照明に換えてこのとき発電により得られた電力を蓄電池に蓄電してもよいし、他の工場内の設備等に使用してもよい。
【００３６】
エアチューブ４には、図４（ａ）（ｂ）に示すように発電部５を介さずにエアチューブ４から分岐し、且つエアチューブ４に合流し、エア器具３に圧縮空気を供給するバイパスエアチューブ４１が設けられ、バイパスエアチューブ４１には、リリーフ弁７が設けられている。このとき、例えば第１エアタンク６の圧力を０．８〜１．０［ＭＰａ］とし、エアチッパ３１を使用する際の圧縮空気の圧力を０．５［ＭＰａ］とすると、発電部５が発電することで圧縮空気の圧力が低下し、エア器具側の流路（リリーフ弁からエア器具に至る流路）の圧力がエアチッパ３１のゲージ圧（０．５［ＭＰａ］）以下となった場合に、リリーフ弁７はエアコンプレッサ側の流路内の圧縮空気の一部をエア器具側に排出する。更に発電部５の入り口側及び出口側にエアチューブ内の圧縮空気の圧力を測定する圧力計１４を設けることで、作業者は圧縮空気の使用状況を確認することができる。
【００３７】
また、本発明に係る発電システム１に連結されるエア器具３の数は特に限定されず、複数連結されていてもよい。複数のエア器具３と発電部５を連結することで、エア器具３が１つでも使用されていれば、発電部５は継続して発電が可能となり、発電効率が向上することが期待できる。特に工場では２４時間稼働している設備も多くあり、このような設備に使用されている圧縮空気を利用し発電することで相当な発電量を得ることが可能となる。
【００３８】
本発明に係る発電システムは、工場内に設置されているエアコンプレッサだけでなく一般家庭で使用される小型のエアコンプレッサにも適用することで、一般家庭で使用される圧縮空気を利用して発電することが可能となる。更に電源設備がない工事現場等で使用される携帯型のエアコンプレッサにも適用することができる。
このように、本発明に係る発電システムにより発電することでエアコンプレッサから製造される圧縮空気のエネルギーをより有効に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る発電システムは、圧縮空気を使用する設備に好適に利用される。
【符号の説明】
【００４０】
１    発電システム
２    エアコンプレッサ
３    エア器具
４    エアチューブ
４１  バイパスエアチューブ
５    発電部
６    第１エアタンク
７    リリーフ弁
８    第２エアタンク
【図１】
2016061184.tif 000003
【図２】
2016061184.tif 000004
【図３】
2016061184.tif 000005
【図４】
2016061184.tif 000006