JP2016080263A - 熱回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】オイルフリー式の圧縮機の圧縮熱を通水の加温に用いて熱回収するシステムにおいて、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止する。【解決手段】熱回収用熱交換器６，７は、圧縮機２，３からエアクーラ４，５への空気路に設けられ、圧縮空気と水とを熱交換して温水を製造する。熱交入口側空気路８ａ，９ａと熱交出口側空気路８ｂ，９ｂとがバイパス路１２，１３で接続され、バイパス路１２，１３にバイパス弁１４，１５が設けられる。熱交入口側空気路８ａ，９ａに遮断弁１６，１７が設けられる一方、熱交出口側空気路８ｂ，９ｂは断熱施工されない裸管の放熱部Ｘとされる。バイパス弁１４，１５を開けると共に遮断弁１６，１７を閉じて、圧縮機２，３からの圧縮空気をバイパス路１２，１３を介してエアクーラ４，５へ送る際、前記裸管の放熱部Ｘにより、熱回収用熱交換器６，７内は１００℃未満に維持される。【選択図】図１

Description

本発明は、オイルフリー式の空気圧縮機で生じた圧縮熱を回収できる熱回収システムに関するものである。

従来、下記特許文献１の図２に開示されるように、圧縮機（２）からエアクーラ（８）への空気路（１２）に熱回収用熱交換器（９）を設ける一方、この熱回収用熱交換器（９）をバイパス路（２５）でバイパス可能とした熱回収システムが知られている。熱回収用熱交換器（９）では、圧縮空気と通水とを熱交換して、圧縮空気を冷却する一方、通水を加温できる。これにより、圧縮機（２）で生じた圧縮熱を、熱回収用熱交換器（９）において、給水タンク（５）への給水の加温に用いて、熱回収を図ることができる。

特開２０１２−８７６６４号公報

従来技術の場合、熱回収用熱交換器を通過後の温水の使用負荷や温水の温度に基づき、熱回収用熱交換器への通水の有無または量が変更される。ところが、オイルフリー式の圧縮機から吐出される圧縮空気の温度は２００℃近くの高温であるため、従来技術をオイルフリー式の圧縮機に適用すると、特に熱回収用熱交換器への通水停止中に不都合を生じるおそれがある。すなわち、熱回収用熱交換器への通水停止中、バイパス路に圧縮空気を通しても、配管構成によっては、伝熱により熱回収用熱交換器が１００℃以上に加熱されるおそれが残る。その場合、熱回収用熱交換器内に残った水を沸騰させるおそれがある。あるいは、熱回収用熱交換器の通水側に水がなければ、空焚き状態となり、熱回収用熱交換器における熱応力が増大し、熱回収用熱交換器を破損させるおそれがある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止すると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止することにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、オイルフリー式の圧縮機からの圧縮空気を、冷却塔との間の循環水で冷却するか、ファンによる通風で冷却するエアクーラと、前記圧縮機から前記エアクーラへの空気路に設けられ、圧縮空気と水とを熱交換して温水を製造する熱回収用熱交換器と、前記圧縮機から前記熱回収用熱交換器への熱交入口側空気路と、前記熱回収用熱交換器から前記エアクーラへの熱交出口側空気路とを接続するバイパス路とを備え、前記バイパス路にバイパス弁が設けられ、前記バイパス路との分岐部よりも下流の前記熱交入口側空気路と、前記バイパス路との合流部よりも上流の前記熱交出口側空気路との内、一方に遮断弁が開閉可能に設けられ、他方は断熱施工されない裸管とされ、前記バイパス弁を開けると共に前記遮断弁を閉じて、前記圧縮機からの圧縮空気を前記熱回収用熱交換器に通さずに前記バイパス路を介して前記エアクーラへ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管は、前記熱回収用熱交換器の直前における温度を１００℃未満にする放熱部とされたことを特徴とする熱回収システムである。

請求項１に記載の発明によれば、バイパス弁と遮断弁とを制御して、圧縮機からの圧縮空気を熱回収用熱交換器に通すかバイパス路に通すかを切り替えることができる。そして、圧縮機の作動中に熱回収用熱交換器への通水を停止するのに伴い、圧縮機からの圧縮空気を熱回収用熱交換器に通さずにバイパス路に通す際、バイパス路との分岐部よりも下流の熱交入口側空気路と、バイパス路との合流部よりも上流の熱交出口側空気路との内、一方は遮断弁が設けられてこの遮断弁が閉鎖されることで、そして他方は断熱施工されない裸管の放熱部とされることで、それぞれ熱回収用熱交換器が１００℃以上になるのが防止される。このようにして、圧縮機の作動中で且つ熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

請求項２に記載の発明は、前記バイパス弁を開けると共に前記遮断弁を閉じて、前記圧縮機からの圧縮空気を前記熱回収用熱交換器に通さずに前記バイパス路を介して前記エアクーラへ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管は、前記熱回収用熱交換器の直前における温度を１００℃未満にする長さを確保されていることを特徴とする請求項１に記載の熱回収システムである。

請求項２に記載の発明によれば、圧縮機の作動中に熱回収用熱交換器への通水を停止するのに伴い、圧縮機からの圧縮空気を熱回収用熱交換器に通さずにバイパス路に通す際、裸管の放熱部の長さ設定により、熱回収用熱交換器が１００℃以上になるのが防止される。このようにして、圧縮機の作動中で且つ熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

請求項３に記載の発明は、前記バイパス弁を開けると共に前記遮断弁を閉じて、前記圧縮機からの圧縮空気を前記熱回収用熱交換器に通さずに前記バイパス路を介して前記エアクーラへ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管は、前記熱回収用熱交換器の直前における温度を１００℃未満にするようにフィンが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱回収システムである。

請求項３に記載の発明によれば、圧縮機の作動中に熱回収用熱交換器への通水を停止するのに伴い、圧縮機からの圧縮空気を熱回収用熱交換器に通さずにバイパス路に通す際、裸管の放熱部のフィンにより、熱回収用熱交換器が１００℃以上になるのが防止される。このようにして、圧縮機の作動中で且つ熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

請求項４に記載の発明は、前記熱交入口側空気路と前記熱交出口側空気路と前記バイパス路とは、前記裸管の放熱部とする箇所を除き、断熱材で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱回収システムである。

請求項４に記載の発明によれば、圧縮空気配管の内、裸管の放熱部とする箇所には断熱材を設けないことで、放熱部としての作用を確保することができる。一方、その他の箇所には断熱材を設けることで、放熱を防止することができる。

さらに、請求項５に記載の発明は、前記圧縮機として、低段圧縮機と高段圧縮機とを備え、前記エアクーラとして、インタークーラとアフタークーラとを備え、前記熱回収用熱交換器として、第一熱回収用熱交換器と第二熱回収用熱交換器とを備え、前記低段圧縮機からの圧縮空気は、前記インタークーラを介して前記高段圧縮機へ送られ、前記高段圧縮機においてさらに圧縮された後、前記アフタークーラへ送られ、前記低段圧縮機から前記インタークーラへの空気路に、前記第一熱回収用熱交換器が設けられる一方、前記高段圧縮機から前記アフタークーラへの空気路に、前記第二熱回収用熱交換器が設けられ、前記第一熱回収用熱交換器と前記第二熱回収用熱交換器とには、設定順序で直列に水が通されるか、並列に水が通され、前記各熱回収用熱交換器について、前記バイパス路、前記バイパス弁、前記遮断弁および前記裸管の放熱部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱回収システムである。

請求項５に記載の発明によれば、二段のオイルフリー式圧縮機の各段の圧縮機について、上述した各請求項に記載の発明を適用することができる。

本発明によれば、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

本発明の一実施例の熱回収システムを示す概略図である。 図１の熱回収システムの変形例を示す概略図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例の熱回収システム１を示す概略図である。

本実施例の熱回収システム１は、二段のオイルフリー式の空気圧縮機に適用される。この場合、圧縮機として、低段圧縮機２と高段圧縮機３とを備え、各圧縮機２，３からの圧縮空気を冷却するエアクーラとして、インタークーラ４とアフタークーラ５とを備える。低段圧縮機２からの圧縮空気は、インタークーラ４を介して高段圧縮機３へ送られ、高段圧縮機３においてさらに圧縮された後、アフタークーラ５へ送られる。アフタークーラ５を通過後の圧縮空気は、所望によりエアドライヤやエアタンクを介して、各種の圧縮空気利用機器へ送られる。

低段圧縮機２および高段圧縮機３は、典型的には、モータにより駆動されると共にギアにより連動して発停される。低段圧縮機２は、外気を吸入し圧縮して吐出し、高段圧縮機３は、低段圧縮機２からインタークーラ４を介した圧縮空気をさらに圧縮して吐出する。

インタークーラ４およびアフタークーラ５は、それぞれ、圧縮空気と冷却水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。そのために、インタークーラ４およびアフタークーラ５の冷却水路４ａ，５ａには、冷却塔（クーリングタワー）との間で冷却水が循環される。この際、冷却塔からの冷却水は、インタークーラ４に通された後にアフタークーラ５に通されてもよいし、これとは逆に、アフタークーラ５に通された後にインタークーラ４に通されてもよい。あるいは、冷却塔からの冷却水は、インタークーラ４とアフタークーラ５とに並列に通されてもよい。

このような二段のオイルフリー式の空気圧縮機において、本実施例の熱回収システム１は、各段の圧縮機２（３）からの圧縮空気をエアクーラ４（５）に通す前に熱回収用熱交換器６（７）に通して、圧縮熱を回収可能に構成される。具体的には、本実施例の熱回収システム１は、各段の圧縮機２，３で生じた圧縮熱を熱回収用熱交換器６，７において通水の加温に用いて、圧縮熱を回収する。熱回収用熱交換器として、第一熱回収用熱交換器６と第二熱回収用熱交換器７とを備える。第一熱回収用熱交換器６は、低段圧縮機２からインタークーラ４への第一空気路８に設けられ、第二熱回収用熱交換器７は、高段圧縮機３からアフタークーラ５への第二空気路９に設けられる。

第一熱回収用熱交換器６および第二熱回収用熱交換器７は、それぞれ、圧縮空気と水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。そのために、第一熱回収用熱交換器６および第二熱回収用熱交換器７の通水路には、給水源（たとえば軟水器）から給水タンク１０への給水が、給水路１１を介して通される。この際、給水源からの水は、図示例のように、第二熱回収用熱交換器７に通された後に第一熱回収用熱交換器６に通されてもよいし、これとは逆に、第一熱回収用熱交換器６に通された後に第二熱回収用熱交換器７に通されてもよい。あるいは、給水源からの水は、第一熱回収用熱交換器６と第二熱回収用熱交換器７とに並列に通されてもよい。いずれにしても、各熱回収用熱交換器６，７において、圧縮空気と水とを熱交換して、圧縮空気を水で冷却できる一方、水を圧縮空気で加温できる。なお、給水タンク１０内の貯留水は、その用途を特に問わないが、たとえばボイラへの給水として用いられる。

各熱回収用熱交換器６，７について、圧縮空気の入口側と出口側とが、バイパス路１２，１３で接続される。具体的には、低段圧縮機２から第一熱回収用熱交換器６への第一熱交入口側空気路８ａと、第一熱回収用熱交換器６からインタークーラ４への第一熱交出口側空気路８ｂとが、第一バイパス路１２で接続される。同様に、高段圧縮機３から第二熱回収用熱交換器７への第二熱交入口側空気路９ａと、第二熱回収用熱交換器７からアフタークーラ５への第二熱交出口側空気路９ｂとが、第二バイパス路１３で接続される。

各バイパス路１２，１３には、バイパス弁１４，１５が設けられる。具体的には、第一バイパス路１２には、第一バイパス弁１４が設けられる一方、第二バイパス路１３には、第二バイパス弁１５が設けられる。

また、本実施例では、各熱回収用熱交換器６，７について、バイパス路１２，１３との分岐部（接続部）よりも下流の熱交入口側空気路８ａ，９ａに、遮断弁１６，１７が設けられる一方、バイパス路１２，１３との合流部（接続部）よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂは、断熱施工されない裸管の放熱部Ｘとされる。具体的には、第一バイパス路１２との分岐部よりも下流の第一熱交入口側空気路８ａに、第一遮断弁１６が設けられる一方、第一バイパス路１２との合流部よりも上流の第一熱交出口側空気路８ｂは、断熱施工されない裸管の放熱部Ｘとされる。また、第二バイパス路１３との分岐部よりも下流の第二熱交入口側空気路９ａに、第二遮断弁１７が設けられる一方、第二バイパス路１３との合流部よりも上流の第二熱交出口側空気路９ｂは、断熱施工されない裸管の放熱部Ｘとされる。

給水路１１を介した給水タンク１０への給水の有無または流量は、変更可能である。本実施例では、給水路１１には、各熱回収用熱交換器６，７よりも上流に、給水弁１８が設けられている。給水弁１８の開閉を切り替えることで、各熱回収用熱交換器６，７への通水の有無、ひいては給水タンク１０への給水の有無を切り替えることができる。また、給水弁１８の開度を調整することで、各熱回収用熱交換器６，７への通水流量、ひいては給水タンク１０への給水流量を調整することができる。但し、このような給水弁１８の制御に代えてまたはこれに加えて、給水路１１に給水ポンプを設けて、その給水ポンプの発停または回転数を制御してもよい。

ところで、高段圧縮機３から圧縮空気が供給されるエアタンク（場合により管路でもよい）に圧力センサ（図示省略）を設けることで、圧縮空気の使用負荷を監視することができる。一方、給水タンク１０に水位センサ１９を設けることで、給水タンク１０内の温水の使用負荷を監視することができる。

また、給水タンク１０への給水路１１の内、各熱回収用熱交換器６，７よりも下流に温度センサ２０を設けることで、給水タンク１０への給水温度を監視することができる。さらに、給水路１１に流量計２１を設けることで、各熱回収用熱交換器６，７への通水流量、ひいては給水タンク１０への給水流量を監視することができる。図示例では、給水弁１８のすぐ下流に、流量計２１が設けられている。

次に、本実施例の熱回収システム１の制御について説明する。以下に述べる一連の制御は、図示しない制御器により実行される。つまり、制御器は、圧縮機（より具体的にはそのモータ）２，３、バイパス弁１４，１５、遮断弁１６，１７、給水弁１８の他、前述した圧力センサ、水位センサ１９、温度センサ２０および流量計２１などに接続されており、各センサ１９〜２１の検出信号などに基づき圧縮機２，３および各弁１４〜１８などを制御する。

制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たすか否かと、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすか否かとに基づき、圧縮機２，３および各弁１４〜１８などを制御する。

圧縮機２，３の作動条件を満たすか否かは、典型的には、高段圧縮機３からの圧縮空気が供給されるエアタンク（または管路）の空気圧に基づき判定される。具体的には、前記圧力センサの検出信号に基づき、エアタンク内の圧力が下限圧力を下回れば、圧縮機２，３の作動条件を満たすと判定する一方、エアタンク内の圧力が上限圧力を上回れば、圧縮機２，３の作動条件を満たさないと判定する。なお、圧縮機２，３の作動中、負荷に応じて圧縮機２，３を容量制御してもよい。

熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすか否かは、典型的には、給水タンク１０内の水位に基づき判定される。具体的には、水位センサ１９の検出信号に基づき、給水タンク１０内の水位が下限水位を下回れば、通水条件を満たすと判定する一方、給水タンク１０内の水位が上限水位を上回れば、通水条件を満たさないと判定する。

制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たすと判定すると、圧縮機２，３を作動する一方、圧縮機２，３の作動条件を満たさないと判定すると、圧縮機２，３を停止する。そして、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすと判定すると、熱回収用熱交換器６，７に通水する一方、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たさないと判定すると、熱回収用熱交換器６，７への通水を停止する。熱回収用熱交換器６，７への通水中、バイパス弁１４，１５を閉じて遮断弁１６，１７を開ける一方、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中、バイパス弁１４，１５を開けて遮断弁１６，１７を閉じる。

具体的には、制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たし、且つ熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすと判定する場合、圧縮機２，３を作動させると共に、給水弁１８を開いて熱回収用熱交換器６，７に通水する。これにより、圧縮空気が製造されると共に、給水路１１を介して給水タンク１０へ給水される。この際、バイパス弁１４，１５を閉じる一方、遮断弁１６，１７を開ける。従って、低段圧縮機２からの圧縮空気は、第一バイパス路１２を通らず第一熱回収用熱交換器６を介してインタークーラ４へ送られ、高段圧縮機３にてさらに圧縮された後、第二バイパス路１３を通らず第二熱回収用熱交換器７を介してアフタークーラ５へ送られる。

給水タンク１０への給水は、熱回収用熱交換器６，７において、圧縮空気と熱交換して、圧縮空気を冷却する一方、自身は加温される。温度センサ２０の検出温度に基づき給水弁１８の開度を調整すれば、給水タンク１０への給水温度を調整することができる。なお、熱回収用熱交換器６，７において圧縮空気を所定温度まで冷却できない場合、熱回収用熱交換器６，７よりも圧縮空気流の下流に設けられたエアクーラ（インタークーラ４またはアフタークーラ５）において、各段の圧縮空気は所定温度まで冷却される。

一方、制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たすが、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たさないと判定する場合、圧縮機２，３を作動させるが、給水弁１８を閉じて熱回収用熱交換器６，７への通水を停止する。これにより、圧縮空気が製造されるが、給水路１１を介した給水タンク１０への給水は停止される。この際、バイパス弁１４，１５を開ける一方、遮断弁１６，１７を閉じる。従って、低段圧縮機２からの圧縮空気は、第一熱回収用熱交換器６を通らず第一バイパス路１２を介してインタークーラ４へ送られ、高段圧縮機３にてさらに圧縮された後、第二熱回収用熱交換器７を通らず第二バイパス路１３を介してアフタークーラ５へ送られる。この場合、エアクーラ（インタークーラ４またはアフタークーラ５）において、各段の圧縮空気は所定温度まで冷却される。

また、制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たさないと判定する場合、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすか否かに関わらず、圧縮機２，３を停止すると共に、給水弁１８を閉じて熱回収用熱交換器６，７への通水を停止する。これにより、圧縮空気の製造が停止されると共に、給水路１１を介した給水タンク１０への給水も停止される。なお、圧縮機２，３の作動条件を満たさないが、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たす場合、給水タンク１０には、図示しない別の給水系統から給水可能としてもよい。あるいは、圧縮機２，３が停止しているので熱回収用熱交換器６，７において給水の加温はできないが、給水路１１を介して給水タンク１０へ給水可能としてもよい。

本実施例の熱回収システム１によれば、圧縮機２，３を作動中であるが熱回収用熱交換器６，７への通水を停止中、バイパス弁１４，１５を開けてバイパス路１２，１３に圧縮空気を通す一方、遮断弁１６，１７を閉じて熱回収用熱交換器６，７への圧縮空気の流入を防止できる。バイパス路１２，１３との分岐部よりも下流の熱交入口側空気路８ａ，９ａは、遮断弁１６，１７の閉鎖により、遮断弁１６，１７よりも下流側（熱回収用熱交換器６，７側）の圧縮空気の温度が１００℃未満となる。一方、バイパス路１２，１３との合流部よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂは、熱交入口側空気路８ａ，９ａの遮断弁１６，１７の閉鎖により、圧縮空気の流通が阻止される上、前述したように裸管の放熱部Ｘとされることで、熱回収用熱交換器６，７の直前（つまり本実施例では、熱交出口側空気路８ｂ，９ｂの内、熱回収用熱交換器６，７側の端部）における圧縮空気の温度が１００℃未満となる。このようにして、圧縮機２，３の作動中で且つ熱回収用熱交換器６，７への通水停止中、熱回収用熱交換器６，７内の水の沸騰を確実に防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器６，７における熱応力の増大とそれによる破損を確実に防止できる。

前記裸管の放熱部Ｘについて、より詳細に説明すると、前記裸管の放熱部Ｘは、圧縮空気配管に断熱材が施工されることなく、外部へ放熱可能とされている。つまり、圧縮空気配管（熱交入口側空気路８ａ，９ａ、熱交出口側空気路８ｂ，９ｂおよびバイパス路１２，１３などの空気路８，９）が断熱材で覆われるとしても、前記裸管の放熱部Ｘとする箇所（つまり本実施例では、熱交出口側空気路８ｂ，９ｂの内、バイパス路１２，１３と熱回収用熱交換器６，７との間）には断熱材は施工されない。

また、バイパス弁１４，１５を開けると共に遮断弁１６，１７を閉じて、圧縮機２，３からの圧縮空気を熱回収用熱交換器６，７に通さずにバイパス路１２，１３を介してエアクーラ４，５へ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管Ｘは、熱回収用熱交換器６，７の直前における温度を１００℃未満にする長さを確保されている。言い換えれば、本実施例の場合、バイパス路１２，１３との合流部よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂは、バイパス弁１４，１５を開けると共に遮断弁１６，１７を閉じた状態で、外気温の変動を考慮したとしても（つまり想定した最高外気温の環境下であっても）、常に、熱回収用熱交換器６，７内を１００℃以上にしないように放熱可能な長さを確保されている。

また、このような長さ設定に代えてまたはそれと併用する形で、前記裸管Ｘにはフィン（拡大伝熱面）を設けてもよい。つまり、バイパス弁１４，１５を開けると共に遮断弁１６，１７を閉じて、圧縮機２，３からの圧縮空気を熱回収用熱交換器６，７に通さずにバイパス路１２，１３を介してエアクーラ４，５へ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管Ｘは、熱回収用熱交換器６，７の直前における温度を１００℃未満にするようにフィンが設けられている。このように、本実施例の場合、バイパス路１２，１３との合流部よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂは、バイパス弁１４，１５を開けると共に遮断弁１６，１７を閉じた状態で、外気温の変動を考慮したとしても、常に、熱回収用熱交換器６，７内を１００℃以上にしないように放熱可能なフィンが設けられるか、および／または、長さが調整されている。

ところで、圧縮機２，３の作動中、バイパス弁１４，１５を閉じると共に遮断弁１６，１７を開けた状態で、熱回収用熱交換器６，７への通水状態にある場合において、その通水状態から通水停止状態へ切り替える際、先にバイパス弁１４，１５を開いてから、遮断弁１６，１７を閉じるのがよい。同様に、圧縮機２，３の作動中、遮断弁１６，１７を閉じると共にバイパス弁１４，１５を開けた状態で、熱回収用熱交換器６，７への通水停止状態にある場合において、その通水停止状態から通水状態へ切り替える際、先に遮断弁１６，１７を開いてから、バイパス弁１４，１５を閉じるのがよい。熱回収用熱交換器６，７への通水状態と通水停止状態とを切り替える際、熱回収用熱交換器６，７経由とバイパス路１２，１３経由との双方に一時的に圧縮空気が流れるよう制御することで、弁の動作遅れによる不都合、具体的には圧縮空気の流れの遮断による圧縮機２，３の不具合を防止することができる。

また、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、給水弁１８を開いてから遮断弁１６，１７を開くのが好ましい。特に、給水弁１８を開いて、流量計２１で所定流量以上の通水を確認してから、遮断弁１６，１７を開くのが好ましい。これにより、熱回収用熱交換器６，７への通水が停止中なのに熱回収用熱交換器６，７へ圧縮空気が流入するのを防止して、熱回収用熱交換器６，７内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器６，７における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。同様の理由で、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、バイパス弁１４，１５を開ける一方、遮断弁１６，１７を閉じてから、給水弁１８を閉じるのが好ましい。

図２は、前記実施例の熱回収システム１の変形例を示す概略図である。
図１では、バイパス路１２，１３との分岐部よりも下流の熱交入口側空気路８ａ，９ａに、遮断弁１６，１７を設ける一方、バイパス路１２，１３との合流部よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂを、断熱施工されない裸管の放熱部Ｘとしたが、図２では、バイパス路１２，１３との合流部よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂに、遮断弁１６，１７を設ける一方、バイパス路１２，１３との分岐部よりも下流の熱交入口側空気路８ａ，９ａを、断熱施工されない裸管の放熱部Ｘとした。

この変形例の場合も、前記実施例と同様の制御を行うことができ、同様の作用効果を奏することができる。たとえば、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水を実行中には、バイパス弁１４，１５を閉じる一方、遮断弁１６，１７を開ければよいし、逆に、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水を停止中には、バイパス弁１４，１５を開ける一方、遮断弁１６，１７を閉じればよい。遮断弁１６，１７の閉鎖により、熱回収用熱交換器６，７には圧縮空気が流通しない上、裸管の放熱部Ｘとされる箇所の長さおよび／またはフィンを設定することで、熱回収用熱交換器６，７内の圧縮空気が１００℃以上になるのが防止される。

つまり、バイパス路１２，１３との合流部よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂは、遮断弁１６，１７の閉鎖により、遮断弁１６，１７よりも上流側（熱回収用熱交換器６，７側）の圧縮空気の温度が１００℃未満となる。一方、バイパス路１２，１３との分岐部よりも下流の熱交入口側空気路８ａ，９ａは、熱交出口側空気路８ｂ，９ｂの遮断弁１６，１７の閉鎖により、圧縮空気の流通が阻止される上、前述したように裸管の放熱部Ｘの長さ調整やフィンにより、熱回収用熱交換器６，７の直前（つまり本変形例では、熱交入口側空気路８ａ，９ａの内、熱回収用熱交換器６，７側の端部）における圧縮空気の温度が１００℃未満となる。このようにして、圧縮機２，３の作動中で且つ熱回収用熱交換器６，７への通水停止中、熱回収用熱交換器６，７内の水の沸騰を確実に防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器６，７における熱応力の増大とそれによる破損を確実に防止できる。

本発明の熱回収システム１は、前記実施例（変形例を含む）の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、インタークーラ４およびアフタークーラ５は、圧縮機２，３からの圧縮空気を、冷却塔との間の循環水で冷却する水冷式としたが、インタークーラ４とアフタークーラ５との内、一方または双方は空冷式としてもよい。インタークーラ４および／またはアフタークーラ５を空冷式とする場合、その空冷式熱交換器において、圧縮機２，３からの圧縮空気をファンによる通風で冷却することになる。つまり、空冷式熱交換器において、圧縮機２，３からの圧縮空気と、ファンによる通風とを、混ぜることなく間接熱交換させてもよい。

また、前記実施例では、熱回収用熱交換器６，７に、ボイラの給水タンク１０への給水を通して、ボイラの給水の予熱を図る例を示したが、熱回収用熱交換器６，７に通す水の用途はこれに限らず適宜変更可能である。また、熱回収用熱交換器６，７への通水条件の有無は、場合により、熱回収用熱交換器６，７を通過後の温水を用いる温水使用設備からの信号を利用してもよい。

さらに、前記実施例において、圧縮機２，３の段数は、適宜に変更可能である。たとえば、単段の圧縮機であってもよい。その場合、前記実施例において、二つの圧縮機２，３の内の一方の設置を省略し、それに伴い、その圧縮機２（３）の直後に設置された熱回収用熱交換器６（７）とエアクーラ４（５）の設置を省略すればよい。たとえば、図１および図２において、高段圧縮機３、第二熱回収用熱交換器７およびアフタークーラ５の設置を省略することができる。逆に、図１および図２において、圧縮機を三段以上としてもよく、それに伴い、圧縮機２（３）、熱回収用熱交換器６（７）およびエアクーラ４（５）のセットの設置台数を増やせばよい。そして、追加された熱回収用熱交換器についても、バイパス路、バイパス弁、遮断弁および裸管の放熱部が設けられ、前記実施例と同様に制御される。

１ 熱回収システム
２ 低段圧縮機
３ 高段圧縮機
４ インタークーラ（エアクーラ）
５ アフタークーラ（エアクーラ）
６ 第一熱回収用熱交換器
７ 第二熱回収用熱交換器
８ 第一空気路（８ａ：第一熱交入口側空気路、８ｂ：第一熱交出口側空気路）
９ 第二空気路（９ａ：第二熱交入口側空気路、９ｂ：第二熱交出口側空気路）
１０ 給水タンク
１１ 給水路
１２ 第一バイパス路
１３ 第二バイパス路
１４ 第一バイパス弁
１５ 第二バイパス弁
１６ 第一遮断弁
１７ 第二遮断弁
１８ 給水弁
１９ 水位センサ
２０ 温度センサ
２１ 流量計
Ｘ 裸管の放熱部

Claims (5)

1. オイルフリー式の圧縮機からの圧縮空気を、冷却塔との間の循環水で冷却するか、ファンによる通風で冷却するエアクーラと、
   前記圧縮機から前記エアクーラへの空気路に設けられ、圧縮空気と水とを熱交換して温水を製造する熱回収用熱交換器と、
   前記圧縮機から前記熱回収用熱交換器への熱交入口側空気路と、前記熱回収用熱交換器から前記エアクーラへの熱交出口側空気路とを接続するバイパス路とを備え、
   前記バイパス路にバイパス弁が設けられ、
   前記バイパス路との分岐部よりも下流の前記熱交入口側空気路と、前記バイパス路との合流部よりも上流の前記熱交出口側空気路との内、一方に遮断弁が開閉可能に設けられ、他方は断熱施工されない裸管とされ、
   前記バイパス弁を開けると共に前記遮断弁を閉じて、前記圧縮機からの圧縮空気を前記熱回収用熱交換器に通さずに前記バイパス路を介して前記エアクーラへ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管は、前記熱回収用熱交換器の直前における温度を１００℃未満にする放熱部とされた
   ことを特徴とする熱回収システム。
2. 前記バイパス弁を開けると共に前記遮断弁を閉じて、前記圧縮機からの圧縮空気を前記熱回収用熱交換器に通さずに前記バイパス路を介して前記エアクーラへ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管は、前記熱回収用熱交換器の直前における温度を１００℃未満にする長さを確保されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱回収システム。
3. 前記バイパス弁を開けると共に前記遮断弁を閉じて、前記圧縮機からの圧縮空気を前記熱回収用熱交換器に通さずに前記バイパス路を介して前記エアクーラへ送る際、圧縮空気の流通が遮断された前記裸管は、前記熱回収用熱交換器の直前における温度を１００℃未満にするようにフィンが設けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱回収システム。
4. 前記熱交入口側空気路と前記熱交出口側空気路と前記バイパス路とは、前記裸管の放熱部とする箇所を除き、断熱材で覆われている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱回収システム。
5. 前記圧縮機として、低段圧縮機と高段圧縮機とを備え、
   前記エアクーラとして、インタークーラとアフタークーラとを備え、
   前記熱回収用熱交換器として、第一熱回収用熱交換器と第二熱回収用熱交換器とを備え、
   前記低段圧縮機からの圧縮空気は、前記インタークーラを介して前記高段圧縮機へ送られ、前記高段圧縮機においてさらに圧縮された後、前記アフタークーラへ送られ、
   前記低段圧縮機から前記インタークーラへの空気路に、前記第一熱回収用熱交換器が設けられる一方、前記高段圧縮機から前記アフタークーラへの空気路に、前記第二熱回収用熱交換器が設けられ、
   前記第一熱回収用熱交換器と前記第二熱回収用熱交換器とには、設定順序で直列に水が通されるか、並列に水が通され、
   前記各熱回収用熱交換器について、前記バイパス路、前記バイパス弁、前記遮断弁および前記裸管の放熱部を設けた
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱回収システム。

Images