JP2016061184A - Power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a power generation system that generates electric power using compressed air produced from an air compressor used in a factory or the like.
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。 In factories that produce and manufacture industrial products and perform maintenance such as machine-related inspection, maintenance, and maintenance of existing products, the equipment and facilities installed there are used for water and electricity to operate them. In addition, compressed air is used. Especially in factories, an air compressor is provided in the factory in order to use compressed air.
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。
In recent years, for the purpose of effectively using energy, a technique for generating electric power using compressed air used in a factory has attracted attention.
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
However, since the power generator of
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and uses compressed air produced by an air compressor used in a factory or the like, and efficiently generates power without imposing a load on the air compressor. An object is to provide a power generation system capable of achieving this.
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。
The invention according to
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。
The invention which concerns on
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。
The invention according to
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。 According to the present invention, an air compressor that manufactures compressed air, an air device that uses the compressed air, an air tube that supplies the compressed air to the air device, and a space between the air compressor and the air device. A power generation unit, wherein the power generation unit generates power using compressed air used in the air appliance, wherein a first air tank is provided between the air compressor and the power generation unit. Therefore, the compressed air produced by the air compressor can be stored in the first air tank, and the compressed air can be stably supplied to the air tube at a constant pressure. In the power generation system according to the present invention, an air compressor, a first air tank, a power generation unit, and an air appliance are communicated and connected via an air tube, and branch from the air tube between the first air tank and the power generation unit. And the bypass air tube which joins the air tube between an electric power generation part and an air instrument and supplies compressed air to an air instrument is provided. Therefore, even if the air device uses a lot of compressed air during power generation, the compressed air can be stably supplied from the bypass tube to the air device, and the air compressor is loaded more than necessary. There is no.
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。 According to the present invention, since the bypass air tube branches off from the air tube between the first air tank and the power generation unit, the compressed air can be provided to the air device more reliably and stably.
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。 According to the present invention, the second air tank provided between the power generation unit and the air appliance is provided, and the bypass air tube joins with the air tube between the second air tank and the power generation unit, so that it is further stable. Compressed air can be provided to the air device.
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。 According to the present invention, since the relief valve is provided in the bypass air tube, the compressed air can be supplied from the bypass tube to the air device according to the amount of compressed air used in the air device.
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。 A preferred embodiment of a power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a power generation system according to an embodiment of the present invention.
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。
As shown in FIG. 1, a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
A
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。
In the
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。
In the
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。
The
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。
For example, when the pressure in the flow path on the air compressor side (the flow path from the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
Further, the
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。
The size and ratio of the
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。
The
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。
In the power generation system according to the present invention, the scale of the
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。
FIG. 4 is a diagram showing a usage example of the power generation system according to the present invention. From the
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。
While the operator is not using the
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。
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the
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。
Moreover, the number of the
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。
The power generation system according to the present invention is applied not only to air compressors installed in factories but also to small air compressors used in general households, thereby generating power using compressed air used in general households. It becomes possible to do. Further, the present invention can be applied to a portable air compressor used at a construction site where there is no power supply facility.
Thus, the energy of the compressed air produced from the air compressor can be used more effectively by generating power with the power generation system according to the present invention.
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。 The power generation system according to the present invention is suitably used for facilities that use compressed air.
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
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 An air compressor for producing compressed air;
An air device using the compressed air;
An air tube for supplying the compressed air to the air device;
A power generation unit provided between the air compressor and the air appliance;
A first air tank provided between the air compressor and the power generation unit,
The air compressor, the first air tank, the power generation unit, and the air appliance are connected and connected via the air tube,
Bypass air that branches from the air tube between the first air tank and the power generation unit, joins the air tube between the power generation unit and the air device, and supplies the compressed air to the air device A tube is provided,
A power generation system that generates power by the power generation unit using compressed air used in the air appliance.
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。 A second air tank provided between the power generation unit and the air appliance;
The power generation system according to claim 1, wherein the bypass air tube merges with the air tube between the second air tank and the power generation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014188125A JP2016061184A (en) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | Power generation system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107762814A (en) * | 2017-09-08 | 2018-03-06 | 瓮福达州化工有限责任公司 | A kind of power-economizing method of air compressor system |
CN110821793A (en) * | 2019-12-20 | 2020-02-21 | 大连福佳·大化石油化工有限公司 | Protection control system of air compressor |
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2014
- 2014-09-16 JP JP2014188125A patent/JP2016061184A/en active Pending
Cited By (2)
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