JP4251363B2 - 圧縮空気の供給装置及び供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、主にエアーコンプレッサー等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装置及び供給方法に関する。

エアーコンプレッサー等における圧縮空気の供給装置として、例えば引用文献１乃至引用文献３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。

特許文献１の圧縮空気供給装置は、水分が除去された乾燥空気の無駄な使用を抑える為に、通常の運転モードと、省エネモードとに切換え可能にした装置である。すなわち、通常モードのときには、二つの吸着塔の一方が圧縮空気に含まれる水分を吸着する水分吸着塔として機能し、残る他方が圧縮空気から吸着した水分を脱着する水分脱着塔として機能する。水分吸着塔には、アルミナおよびゼオライトの混合物を用いた吸着剤が充填されている。このように、運転モードを切り替え自在にすることで、圧縮空気を効率良く供給することができるとしている。

特許文献２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している。

一方、特許文献３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、省エネルギ化を図ろうとするものである。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できるとしている。
特開平１０−１９２６３９号公報 特開２０００−３８９９０号公報 特開２００３−６５４９８号公報

従来の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、夫々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共通する課題は、コスト性及びメンテナンス性にあった。

すなわち、特許文献１では、二つの除湿塔とこれらの運転モードを切り替え自在にする手段とが必要であり、特許文献２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。更に、特許文献３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と、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ため、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。

そこで本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、これまでにない新しい手段で優れた省エネ効果を奏することができ、低コストでメンテナンスも容易な圧縮空気の供給装置及び供給方法の提供を目的とするものである。

上術の課題を解決するため、本発明の第１の手段は、圧縮空気の吐出配管Ｐに冷却器５と除湿器７とを配設した圧縮空気の供給装置において、吐出配管Ｐの圧縮熱発生部位を圧縮空気加熱器４として設け、冷却器５と除湿器７とに接続した吐出配管Ｐの下流先を圧縮空気加熱器４に配し、除湿器７と圧縮空気加熱器４との間に除塵器８を装着し、冷却器５と除湿器７とを通過した圧縮空気を圧縮空気加熱器４で加熱すると共に、圧縮機２と圧縮空気加熱器４との間に、圧縮空気加熱器４の温度上昇が過剰になったときに圧縮空気の圧縮比率を下げる温度調整弁３を装着し、該温度調整弁３により前記冷却器５と除湿器７とを通過した圧縮空気の温度を摂氏４５度〜６０度上昇させて、圧縮空気の体積を１５％〜２０％膨張するように設けて膨張した圧縮空気を供給することにある。

第２の手段は、圧縮空気の吐出配管Ｐに冷却器５と除湿器７とを配設した圧縮空気の供給方法において、圧縮空気吐出配管Ｐに発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱として使用する圧縮空気加熱器４を設け、圧縮空気を除湿し、除湿器７と圧縮空気加熱器４との間に装着した除塵器８を通した後に、圧縮空気加熱器４の圧縮熱にて加熱し、圧縮機２と圧縮空気加熱器４との間に装着され圧縮空気加熱器４の温度上昇が過剰になったときに、圧縮空気の圧縮比率を下げる温度調整弁３により、冷却器と除湿器とを通過した圧縮空気の温度を摂氏４５度〜６０度上昇させて、圧縮空気の体積を１５％〜２０％膨張せしめて供給することを課題解消のための手段とする。

本発明圧縮空気の供給装置及び供給方法によると、冷却器５と除湿器７とを通過した圧縮空気を圧縮空気加熱器４で加熱し、圧縮空気の体積が膨張するように設けているので、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、これまでにない新しい手段で優れた省エネ効果を奏するものである。しかも、低コストでメンテナンスも容易な圧縮空気の供給装置を提供することが可能になった。

また、前記吐出配管Ｐにおいて、圧縮機２と前記圧縮空気加熱器４との間に、温度調整弁３を装着し、該温度調整弁３により前記冷却器５と除湿器７とを通過した圧縮空気の温度を摂氏４５度〜６０度上昇させて、圧縮空気の体積を１５％〜２０％膨張するように設けたことで、圧縮空気加熱器４の圧縮温度を最適な温度に調整し、加熱による過剰温度の制御を行う。この結果、過熱による計器、機器類の悪影響を防止することができる。

しかも、前記吐出配管Ｐにおいて、前記除湿器７と前記圧縮空気加熱器４との間に除塵器８を装着することで、塵に含まれている雑菌を圧縮空気加熱器４前に除去するので、圧縮空気加熱器４による加熱の際に生じる圧縮空気の除菌作用の効率を更に高めることができる。この結果、無菌の圧縮空気を使用することが可能になり、圧縮空気の使用範囲を広げることができる。

このように、本発明によると、これまでにない新しい手段で優れた省エネ効果が得られ、しかも、低コストでメンテナンスも容易な圧縮空気の供給装置を提供できるといった種々の効果を奏するものである。

本発明供給装置の最良の形態は、吐出配管Ｐの圧縮熱発生部位を圧縮空気加熱器４として設け、冷却器５と除湿器７とに接続した吐出配管Ｐの下流先を圧縮空気加熱器４に配し、冷却器５と除湿器７とを通過した圧縮空気を加熱除菌器４で加熱除菌するように設ける。圧縮機２と前記圧縮空気加熱器４との間に、温度調整弁３を装着することにより、当初の目的を達成する。

次に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。本発明は、エアーコンプレッサー等における圧縮空気の吐出配管Ｐを利用した供給装置である。

図示例では、吐出配管Ｐの下流に、フィルター１、圧縮機２、温度調整弁３、圧縮空気加熱器４、冷却器５、空気溜６、除湿器７、除塵器８が順次配設されている（図１参照）。

フィルター１で錆等を除去したエアーを圧縮機２にて圧縮する。この圧縮機２で圧縮したエアーは、圧縮熱が発生した状態で吐出配管Ｐに排出される。圧縮熱が発生すると、圧縮エアーはおよそ摂氏180度程度まで上昇する（７/cmg圧縮時）。この圧縮熱は圧縮率により変化する。そこで、吐出配管Ｐにおいて、このような圧縮熱によって加熱された部分を圧縮空気加熱器４として使用する。すなわち、この圧縮空気加熱器４は、高温の圧縮エアー吐出しによって管自体の温度が高温に保たれている部分である。そのため、この管部分を圧縮空気加熱器４とし、例えばこの配管を螺旋状に形成する（図示せず）など、圧縮熱が効率良く保たれるように、この部分の吐出配管Ｐの形状を変更してもよい。

温度調整弁３は、圧縮空気加熱器４の温度上昇が過剰になったときに、圧縮空気の圧縮比率を下げて、圧縮空気加熱器４の加熱を防止する。また、圧縮空気加熱器４を使用しない場合は、この温度調整弁３からバイパスＰ１を介して冷却器５に導入することも可能である。

圧縮されたエアーは、冷却器５を介して一旦冷却後、空気溜６に導入して除湿器７にて除湿する。この除湿器７は、冷却式の除湿器、又は吸湿式の除湿器、あるいはドライヤー等の除湿器から任意に選択できるものである。

除湿された圧縮空気は、再び除塵器８にて微細な塵埃を除去した後に、圧縮空気加熱器４に送られる。

圧縮空気加熱器４では、冷却除湿された圧縮空気を、前記の如く圧縮熱にて再び加熱する。図示例では、圧縮空気加熱器４の周囲に、加熱されるがわの吐出配管Ｐを螺旋状に巻き付けることで効率良く加熱している。この圧縮熱は、平均温度が摂氏１２０度程度になることから、一旦冷却した圧縮空気を再び加熱して圧縮空気の体積膨張を図ることができる。例えば、空気の温度を約１５度上昇させると、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２参照）。同図は、空気の体積変化率を示すもので、摂氏４０度の体積を１００としている。そこで、各機器に悪影響を与えない範囲で、例えば圧縮空気の温度を４５度〜６０度上昇させると、その体積はおよそ１５％〜２０％も膨張することになる。この結果、圧縮機の運転に要するエネルギーを低減し、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。しかも、圧縮空気加熱器４で加熱する熱エネルギーは、前記の如く圧縮熱を利用するので、別途の加熱エネルギーは全く不要になり、究極的な省エネ効果を実現するものである。

加熱によって体積が膨張した圧縮空気は、工場内配管９等の各種配管に供給されるものである。

尚、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内における設計変更等は自由に行えるものである。

本発明供給装置の一実施例を示す概略図である。 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

Ｐ 吐出配管
Ｐ１ バイパス
１ フィルター
２ 圧縮機
３ 温度調整弁
４ 圧縮空気加熱器
５ 冷却器
６ 空気溜
７ 除湿器
８ 除塵器
９ 工場内配管

Claims (2)

1. 圧縮空気の吐出配管に冷却器と除湿器とを配設した圧縮空気の供給装置において、吐出配管の圧縮熱発生部位を圧縮空気加熱器として設け、冷却器と除湿器とに接続した吐出配管の下流先を圧縮空気加熱器に配し、除湿器と前記圧縮空気加熱器との間に除塵器を装着し、冷却器と除湿器とを通過した圧縮空気を圧縮空気加熱器で加熱すると共に、圧縮機と圧縮空気加熱器との間に、圧縮空気加熱器の温度上昇が過剰になったときに圧縮空気の圧縮比率を下げる温度調整弁を装着し、該温度調整弁により前記冷却器と除湿器とを通過した圧縮空気の温度を摂氏４５度〜６０度上昇させて、圧縮空気の体積を１５％〜２０％膨張するように設けて膨張した圧縮空気を供給することを特徴とする圧縮空気の供給装置。
2. 圧縮空気の吐出配管に冷却器と除湿器とを配設した圧縮空気の供給方法において、圧縮空気吐出配管に発生する圧縮熱を圧縮空気加熱用の熱として使用する圧縮空気加熱器として設け、圧縮空気を除湿し、除湿器と圧縮空気加熱器との間に装着した除塵器を通した後に圧縮空気加熱器の圧縮熱にて圧縮空気を加熱し、圧縮機と圧縮空気加熱器との間に装着され圧縮空気加熱器の温度上昇が過剰になったときに、圧縮空気の圧縮比率を下げる温度調整弁により、冷却器と除湿器とを通過した圧縮空気の温度を摂氏４５度〜６０度上昇させて、圧縮空気の体積を１５％〜２０％膨張せしめて供給することを特徴とする圧縮空気の供給方法。

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