JP2008290017A - 圧縮空気除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
冷凍器の凍結を防止しつつ、冷却効率を悪化させない圧縮空気除湿装置を提供する。
【解決手段】
圧縮機モーターＭから送られた冷媒が凝縮器ＣＯＮＤで液化して冷却器ＨＥを通って、冷却器ＨＥを流れる圧縮空気を冷却除湿し、アキュームレータＡＣＣを経由して圧縮機モーターＭに循環する圧縮空気除湿装置は、圧縮機モーターＭから凝縮器ＣＯＮＤに至る途中の分岐と、冷却器ＨＥからアキュームレータＡＣＣに至る途中の分岐との間に、ＣＣＶ制御用電磁弁ＳＶの付されたキャパシティコントロールバルブＣＣＶを有するホットガス回路ＨＯＴが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却効率を低下させることなく冷却器の凍結を防止する圧縮空気除湿装置に関するものである。

工場などの現場では、エアコンプレッサ等から送出される高圧空気を除湿するために圧縮空気除湿装置が用いられている。圧縮空気除湿装置は、圧縮機（コンプレッサー）、凝縮器、膨張弁および冷却器を通って冷媒が圧縮機に循環する冷凍サイクルで構成される。圧縮空気は、冷却器内で冷媒と熱交換されて冷却される。この際に、圧縮空気中の水分は冷却器内で結露して排出されることで、圧縮空気は除湿される。このとき、冷却器が凍結温度以下に冷却されていると結露水が凍結し、圧縮空気の流れが阻害されてしまう。このためにキャパシティコントロールバルブ（容量制御弁）を設けたホットガス回路を備えて結露水の凍結を防止する方式が従来から用いられ、例えば特許文献１に示されている。

特許文献１の図４に示された冷凍式圧縮空気除湿装置には、冷凍用圧縮機の入力側（低圧側）と出力側（高圧側）とをバイパスする管路の途中に容量制御弁（キャパシティコントロールバルブ）が設けられている（ホットガス回路）。このキャパシティコントロールバルブは、機械式の流体弁で、冷媒の圧力が一定になるように開閉する。圧縮空気の流量が少ないときや入気温度が低いときなどの低負荷時には冷媒の圧力が低くなるため、バルブの開度が大きくなる。このため、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒がホットガス回路を通ってバイパスされて冷媒の温度、圧力が上昇し、冷却器の凍結が防止される。

特開２００６−３４６６０７号公報

上記した従来の圧縮空気除湿装置は、圧縮空気の流量が多いときや入気温度が高いときなどの高負荷時には冷媒の圧力が高くなるため、キャパシティコントロールバルブの開度が小さくなる。しかし、キャパシティコントロールバルブは機械式であることから完全に閉じることがない。このため、冷却器が凍結しない条件であっても高温高圧の冷媒がホットガス回路を流れてしまうことにより、冷却効率が悪化するという課題がある。

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、冷凍器の凍結を防止しつつ、冷却効率を悪化させない圧縮空気除湿装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された圧縮空気除湿装置は、圧縮機モーターから送られた冷媒が凝縮器で液化して冷却器を通って、該冷却器を流れる圧縮空気を冷却除湿し、アキュームレータを経由して圧縮機モーターに循環する圧縮空気除湿装置であって、該圧縮機モーターから該凝縮器に至る途中の分岐と、該冷却器から該アキュームレータに至る途中の分岐との間に、電磁制御弁の付されたキャパシティコントロールバルブを有するホットガス回路が設けられていることを特徴とする。

同じく特許請求の範囲の請求項２に記載された圧縮空気除湿装置は、請求項１に記載された装置であって、該アキュームレータから該圧縮機に至る途中に冷媒の温度を検出する吸入温度センサーを設け、該吸入温度センサーの検出する冷媒温度に基づいて該電磁制御弁の開閉制御を行う制御回路を備えていることを特徴とする。

本発明の圧縮空気除湿装置によれば、ホットガス回路のキャパシティコントロールバルブに電磁制御弁が付されたことにより、電磁制御弁の開または閉によって、ホットガス回路を作動または停止させることができる。このため、ホットガス回路を作動させて冷却器の凍結を防止することができるとともに、冷却器が凍結しないときにはホットガス回路を停止させて冷却効率の悪化を防止することができる。

また、冷媒の温度を検出する吸入温度センサーと制御部とを設けて、吸入温度センサーの検出した冷媒温度に応じて制御部が電磁制御弁の開閉制御を行う。このため、冷却器が凍結温度であるか否かを冷媒温度から確実に判定して開閉制御を行うことができる。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明を実施するための好ましい形態を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されるものではない。

図１は圧縮空気除湿装置の冷却系統および制御系統を示すブロック図である。圧縮空気除湿装置の冷却系統は、同図に示すように、圧縮機モーターＭ、凝縮器ＣＯＮＤ、冷媒ドライヤＤ、電子膨張弁ＥＥＶ、デストリビュータＤＢ１，ＤＢ２、冷却器ＨＥ、アキュームレータＡＣＣ、およびホットガス回路ＨＯＴを備える。冷媒は、配管接続された圧縮機モーターＭ、凝縮器ＣＯＮＤ、冷媒ドライヤＤ、電子膨張弁ＥＥＶ、デストリビュータＤＢ１，ＤＢ２、冷却器ＨＥ、およびアキュームレータＡＣＣを通り圧縮機モーターＭに循環する。これらの構成は、従来の冷凍サイクルの基本構成であり、詳細な説明を省略する。また制御装置１の制御により圧縮機モーターＭが作動・停止することで、上記した冷凍サイクルが作動・停止可能に構成されている（図示省略）。

圧縮機モーターＭから凝縮器ＣＯＮＤに至る途中の冷媒経路（配管）に分岐が設けられ、この分岐された配管にホットガス回路ＨＯＴが繋がる。このホットガス回路ＨＯＴの出力は、冷却器ＨＥからアキュームレータＡＣＣに至る途中の冷媒経路（配管）に分岐が設けられてこの分岐に繋がって、圧縮機モーターＭが圧縮した高温高圧の冷媒をバイパス可能に構成されている。ホットガス回路ＨＯＴは、ＣＣＶ制御用電磁弁ＳＶ（本発明における電磁制御弁、以下、電磁弁ＳＶともいう）の付されたキャパシティコントロールバルブＣＣＶ（配管接続された電磁弁ＳＶおよびキャパシティコントロールバルブＣＣＶ）で構成される。キャパシティコントロールバルブＣＣＶ（バルブＣＣＶ）は、機械式の流体弁で、冷媒の圧力が一定になるように開閉する。電磁弁ＳＶは、制御回路１の制御に従って開閉し、ホットガス回路ＨＯＴを流れる冷媒を通過、または完全に遮断することで、ホットガス回路ＨＯＴを作動させ、または停止させる。

アキュームレータＡＣＣから圧縮機モーターＭに至る途中の冷媒経路（配管）には、吸入温度センサーＳＴＳが設けられて圧縮機モーターＭが吸入する冷媒の温度を検出し、接続された制御部１に冷媒温度の情報を出力する。この他、図１の圧縮空気除湿装置には、制御回路１にセンサーとして、露点温度センサーＴＨＥ、吐出温度センサーＤＴＳ、低圧圧力センサーＬＰＳ、および高圧圧力センサーＨＰＳが接続されている。凝縮器ＣＯＮＤの冷媒出力経路には、高圧圧力スイッチＨＰＲＳが接続されている。

また冷却器ＨＥの外気との接続を開閉するボールバルブＢＶ１・ＢＶ２に通じるドレン排出用電磁弁ＤＶ、さらには空気圧力計ＡＰＧが配置されている。

図２は本発明を適用する圧縮空気除湿装置の一実施形態を示す電気的要部の概略ブロック図である。

この圧縮空気除湿装置の制御回路１には、上記したように、ホットガス回路の電磁弁ＳＶ、および吸入温度センサーＳＴＳが接続されている。

この圧縮空気除湿装置における制御回路１のメモリ領域には、図３にフローチャートで示されるプログラムが記録されている。以下、このフローチャートを参照しながら電磁弁ＳＶの制御手順を説明する。

ステップ１０１で圧縮空気除湿装置を作動させる。制御回路１からの定常運転の制御信号で圧縮機モーターＭが回転し、圧縮空気除湿装置を定常状態で運転させ、冷媒が冷却されて、エアーコンプレッサなどの圧縮空気源（図示省略）からの圧縮空気が冷却除湿される。このとき、制御回路１は、初期状態として電磁弁ＳＶを開いておく。

制御回路１は、冷媒温度を吸入温度センサーＳＴＳで検出し、ステップ１０２で設定の温度（例えば７℃）を超えていなければそのまま運転を続け、設定の温度を超えたら電磁弁ＳＶを閉じる（ステップ１０３）。電磁弁ＳＶを閉じた状態で、冷媒温度が設定の温度（例えば３℃、この温度より高ければ冷却器ＨＥが凍結しない温度）以下でなければそのまま運転を続ける（ステップ１０４）。設定の温度以下であれば（ステップ１０４）、電磁弁ＳＶを開き（ステップ１０５）、ステップ１０２に戻る。

このようにして、電磁弁ＳＶの開または閉によって、ホットガス回路ＨＯＴを作動させ、または完全に停止させることができる。このため、冷媒温度が３℃以下のときにはホットガス回路ＨＯＴを作動させて冷却器ＨＥの凍結を防止することができるとともに、冷媒温度が７℃を超えるときにはホットガス回路を停止させて冷却効率の悪化を防止することができる。

また、吸入温度センサーＳＴＳが冷媒温度を検出することにより、冷却器ＨＥが凍結温度であるか否かを、制御部１が確実に判定して開閉制御を行うことができる。さらに、制御回路１は、冷媒温度が７℃を超えたときに電磁弁ＳＶを閉じ、３℃以下になったときに電磁弁ＳＶを開くようにヒステリシス幅を設けたため、電磁弁ＳＶを開閉する温度を同一の設定値とする場合と比較して、冷媒温度の微変動による電磁弁ＳＶの開閉のばたつきが抑えられて安定した開閉制御を行うことができる。

本発明を適用する圧縮空気除湿装置の一実施例を示す概略ブロック図である。 本発明を適用する圧縮空気除湿装置の一実施例の冷却系統および制御系統を示すブロック図である。 本発明を適用する圧縮空気除湿装置における制御回路の制御手順のプログラムを示すフローチャート図である。

符号の説明

１は制御回路、ＡＣＣはアキュームレータ、ＡＰＧは空気圧力計、ＣＣＶはキャパシティコントロールバルブ、ＣＯＮＤは凝縮器、Ｄは冷媒ドライヤ、ＤＢ１，ＤＢ２はデストリビュータ、ＤＴＳは吐出温度センサー、ＤＶはドレン排出用電磁弁、ＥＥＶは電子膨張弁、ＨＥは冷却器、ＨＯＴはホットガス回路、ＨＰＲＳは高圧圧力スイッチ、ＨＰＳは高圧圧力センサー、ＬＰＳは低圧圧力センサー、Ｍは圧縮機モーター、ＳＴＳは吸入温度センサー、ＳＶはＣＣＶ制御用電磁弁、ＴＨＥは露点温度センサー、ＢＶ１，ＢＶ２はボールバルブである。

Claims (2)

1. 圧縮機モーターから送られた冷媒が凝縮器で液化して冷却器を通って、該冷却器を流れる圧縮空気を冷却除湿し、アキュームレータを経由して圧縮機モーターに循環する圧縮空気除湿装置であって、該圧縮機モーターから該凝縮器に至る途中の分岐と、該冷却器から該アキュームレータに至る途中の分岐との間に、電磁制御弁の付されたキャパシティコントロールバルブを有するホットガス回路が設けられていることを特徴とする圧縮空気除湿装置。
2. 該アキュームレータから該圧縮機に至る途中に冷媒の温度を検出する吸入温度センサーを設け、該吸入温度センサーの検出する冷媒温度に基づいて該電磁制御弁の開閉制御を行う制御回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気除湿装置。

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