JP5153596B2 - Pressure increasing method and pressure increasing system - Google Patents
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Description
本発明は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる増圧方法及び増圧システムに関し、特に、圧縮空気を加熱することで増圧させる増圧方法及び増圧システムに関するものである。 The present invention relates to a pressure increasing method and a pressure increasing system for increasing the pressure of compressed air discharged from an air compressor, and more particularly to a pressure increasing method and a pressure increasing system for increasing pressure by heating compressed air.
従来、工場で使用される生産設備には、例えば、エアシリンダ等の駆動源として圧縮空気を用いるものやエアブローに圧縮空気を用いるものなどのように、圧縮空気を消費するものがある。ここで、圧縮空気は、空気圧縮機で生成されて空気タンクに所定量蓄積された後、配管を介して、圧縮空気を用いる生産設備に供給される。 2. Description of the Related Art Conventionally, production facilities used in factories include one that consumes compressed air, such as one that uses compressed air as a drive source such as an air cylinder or one that uses compressed air for air blowing. Here, the compressed air is generated by an air compressor and accumulated in a predetermined amount in an air tank, and then supplied to a production facility using the compressed air through a pipe.
ここで、空気圧縮機の吐出圧力を0.1MPa下げると、消費電力を8%程度削減することができる。また、空気圧縮機の吐出圧力を下げることによって、圧縮空気として使用される空気量も削減することができる。さらに、空気圧縮機の負荷が下がることによって、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減することができる。 Here, when the discharge pressure of the air compressor is reduced by 0.1 MPa, the power consumption can be reduced by about 8%. Moreover, the amount of air used as compressed air can also be reduced by lowering the discharge pressure of the air compressor. Furthermore, the power consumption of the air compressor can be effectively reduced by reducing the load of the air compressor.
また、生産設備ごとに必要とする圧力が異なるとする。この場合において、吐出圧力が異なる空気圧縮機を複数台分散して設置し、各々の空気圧縮機を必要最低限の吐出圧力で使用する。これによって、工場で消費する圧縮空気を分散分圧で供給することができ、複数の空気圧縮機が消費する総電力を最適にすることができる。ただし、これには、複数台のコンプレッサを必要とするので、高額なイニシャルコストが必要となる。 Further, it is assumed that the pressure required for each production facility is different. In this case, a plurality of air compressors having different discharge pressures are installed in a distributed manner, and each air compressor is used at a minimum required discharge pressure. As a result, the compressed air consumed in the factory can be supplied with distributed partial pressure, and the total power consumed by the plurality of air compressors can be optimized. However, since this requires a plurality of compressors, a high initial cost is required.
また、これらの方法より、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減する方法として、空気圧縮機の吐出圧力を極限まで下げ、増圧弁で部分的に増圧する方法も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記増圧弁は、増圧するために、空気圧縮機の吐出量と同量以上の圧縮空気を使用する。このため、増圧に伴って損失するエネルギーが大きく、却って、空気圧縮機が消費するエネルギーが増加する場合がある。 However, in order to increase the pressure, the pressure increasing valve uses compressed air equal to or more than the discharge amount of the air compressor. For this reason, the energy lost with pressure increase is large, and on the contrary, the energy consumed by the air compressor may increase.
また、増圧弁が新品の間は、放出される量が半分で済む。しかしながら、増圧弁には、シリンダー部のような摺動部分があるため、磨耗することが避けられない。このため、時間が経つにつれて、シリンダー部の磨耗などによって、増圧弁の性能が落ちると、放出される量がさらに増え、圧縮空気が無駄に放出される場合がある。 Further, when the pressure increasing valve is new, only half of the amount is released. However, since the pressure increasing valve has a sliding portion such as a cylinder portion, it is inevitable that the pressure increasing valve is worn. For this reason, over time, when the performance of the pressure increasing valve decreases due to wear of the cylinder portion or the like, the amount to be released further increases, and the compressed air may be wasted.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、増圧に伴って損失するエネルギーを抑制し、圧縮空気が無駄に放出されず、増圧性能が落ちることの無い増圧方法及び増圧システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and suppresses energy lost due to pressure increase, does not wastefully release compressed air, and does not reduce pressure increase performance. The object is to provide a pressure boosting system.
上記目的を達成するために、本発明に係わる増圧方法は、下記に示す特徴を備える。
(CL1)本発明に係わる増圧方法は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる方法であって、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が一時的に蓄積されている一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されている開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる。
In order to achieve the above object, a pressure increasing method according to the present invention has the following characteristics.
(CL1) A pressure increasing method according to the present invention is a method for increasing the pressure of compressed air discharged from an air compressor, wherein the compressed air discharged from the air compressor is temporarily accumulated. The open / close valve installed in the pipe connecting the secondary tank and the secondary tank is closed, the compressed air accumulated in the primary tank is heated to increase the internal pressure of the primary tank, and then the open / close valve And the internal pressure of the primary tank is propagated to the secondary tank, thereby increasing the internal pressure of the secondary tank and increasing the pressure of the compressed air accumulated in the secondary tank.
(CL2)上記(CL1)に記載の増圧方法は、(a)前記開閉弁を開いた状態で、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気を前記一次タンクと前記二次タンクとに蓄積する第1の工程と、(b)前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第2の工程と、(c)前記一次タンクの内部圧力が所定の圧力まで上昇すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第3の工程と、(d)前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第4の工程とを含むとしてもよい。 (CL2) In the pressure increasing method described in the above (CL1), (a) the compressed air discharged from the air compressor is accumulated in the primary tank and the secondary tank with the on-off valve opened. A first step, (b) a second step of raising the internal temperature of the primary tank with the on-off valve closed, and (c) when the internal pressure of the primary tank rises to a predetermined pressure, The on-off valve is opened to propagate the internal pressure of the primary tank to the secondary tank, thereby increasing the internal pressure of the secondary tank and increasing the compressed air accumulated in the secondary tank. And (d) when the internal pressure of the primary tank and the internal pressure of the secondary tank become equal, the open / close valve is closed and the compressed air accumulated in the secondary tank is discharged. These steps may be included.
(CL3)上記(CL2)に記載の増圧方法は、(a)前記二次タンクから圧縮空気を吐出している間、前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を下降させる第5の工程と、(b)前記一次タンクの内部温度が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の温度まで下降すると、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気を前記一次タンクに吸入する第6の工程と、(c)前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第7の工程と、(d)前記二次タンクの内部圧力が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力まで下降すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第8の工程と、(e)前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第9の工程とを含むとしてもよい。 (CL3) In the pressure increasing method described in (CL2), (a) the internal temperature of the primary tank is lowered while the on-off valve is closed while the compressed air is discharged from the secondary tank. A fifth step; (b) when the internal temperature of the primary tank is lowered to the temperature of the compressed air discharged from the air compressor, the compressed air discharged from the air compressor is sucked into the primary tank; 6 step, (c) a seventh step of raising the internal temperature of the primary tank with the on-off valve closed, and (d) the internal pressure of the secondary tank is discharged from the air compressor. When the compressed air discharge pressure drops, the on-off valve is opened, and the internal pressure of the primary tank is propagated to the secondary tank, thereby increasing the internal pressure of the secondary tank and accumulating in the secondary tank. Compressed air being And (e) when the internal pressure of the primary tank and the internal pressure of the secondary tank become equal, the on-off valve is closed and the compressed air accumulated in the secondary tank is discharged. And a ninth step.
(CL4)上記(CL3)に記載の増圧方法は、前記一次タンクの内部にヒートパイプが配設され、前記ヒートパイプにフィンが取り付けられており、前記ヒートパイプに熱水を供給することで、前記一次タンクの内部温度を上昇させ、前記ヒートパイプに冷水を供給することで、前記一次タンクの内部温度を下降させるとしてもよい。 (CL4) In the pressure increasing method described in (CL3), a heat pipe is disposed inside the primary tank, fins are attached to the heat pipe, and hot water is supplied to the heat pipe. The internal temperature of the primary tank may be increased and the internal temperature of the primary tank may be decreased by supplying cold water to the heat pipe.
なお、本発明は、増圧方法として実現されるだけではなく、下記に示す増圧システムとして実現されるとしてもよい。
(CL5)本発明に係わる増圧システムは、(a)空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムであって、(b)前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が吸入されて一時的に蓄積される一次タンクと、(c)前記一次タンクに一時的に蓄積されている圧縮空気が一時的に蓄積されて吐出される二次タンクと、(d)前記一次タンクと前記二次タンクとを繋ぐ配管に設置されており、弁の開閉で前記圧縮空気の流通を調整する開閉弁と、(e)前記一次タンクの内部に配設されており、熱水が供給されることで、前記一次タンクの内部を加熱する加熱手段と、(f)前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させるように、前記開閉弁と前記加熱手段とを制御する制御手段とを備える。
In addition, this invention may be implement | achieved not only as a pressure increase method but as a pressure increase system shown below.
(CL5) A pressure increasing system according to the present invention is (a) a system for increasing the pressure of compressed air discharged from an air compressor, and (b) the compressed air discharged from the air compressor is sucked. A primary tank temporarily accumulated; (c) a secondary tank in which compressed air temporarily accumulated in the primary tank is temporarily accumulated and discharged; and (d) the primary tank and the second tank. An open / close valve that is installed in a pipe connecting the secondary tank and adjusts the flow of the compressed air by opening and closing the valve; and (e) is provided inside the primary tank and supplied with hot water. Heating means for heating the inside of the primary tank, and (f) heating the compressed air accumulated in the primary tank with the on-off valve closed to increase the internal pressure of the primary tank. Later, the on-off valve is opened and the primary tank And the heating means so as to increase the internal pressure of the secondary tank and increase the compressed air accumulated in the secondary tank by propagating the internal pressure of the secondary tank to the secondary tank And control means for controlling.
本発明によれば、開閉弁を閉じた状態で、一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播せる。これによって、二次タンクの内部温度の上昇を抑えながら、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させることができる。 According to the present invention, with the open / close valve closed, the compressed air accumulated in the primary tank is heated to increase the internal pressure of the primary tank, and then the open / close valve is opened to reduce the internal pressure of the primary tank. Propagate to the next tank. As a result, the internal pressure of the secondary tank can be increased and the compressed air accumulated in the secondary tank can be increased while suppressing the increase in the internal temperature of the secondary tank.
すなわち、空気圧縮機から吐出された圧縮空気が増圧システムで増圧される。このため、空気圧縮機の吐出圧力を下げても、生産設備が必要とする圧力を確保することができる。結果、空気圧縮機の吐出圧力を下げ、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減することができる。 That is, the compressed air discharged from the air compressor is increased in pressure by the pressure increasing system. For this reason, even if the discharge pressure of the air compressor is lowered, the pressure required for the production equipment can be ensured. As a result, the discharge pressure of the air compressor can be lowered, and the power consumption of the air compressor can be effectively reduced.
また、増圧システムは、摺動部分を有しないので、増圧弁のように、摺動部分の磨耗によって増圧性能が劣化することがない。このため、圧縮空気が無駄に放出されることがなく、増圧に伴って損失するエネルギーを抑制することができる。 Further, since the pressure increasing system does not have a sliding portion, the pressure increasing performance does not deteriorate due to wear of the sliding portion unlike the pressure increasing valve. For this reason, compressed air is not discharged unnecessarily, and energy lost due to pressure increase can be suppressed.
(実施の形態)
以下、本発明に係わる実施の形態について説明する。
<概要>
本実施の形態における増圧システムで実現される増圧方法は、下記(1)〜(4)に示す特徴を備える。
(Embodiment)
Embodiments according to the present invention will be described below.
<Overview>
The pressure-increasing method realized by the pressure-intensifying system in the present embodiment has the characteristics shown in the following (1) to (4).
(1)増圧方法は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる方法であって、空気圧縮機から吐出された圧縮空気が一時的に蓄積されている一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されている開閉弁を閉じた状態で、一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる。 (1) The pressure increasing method is a method for increasing the pressure of compressed air discharged from an air compressor, and includes a primary tank and a secondary tank in which compressed air discharged from the air compressor is temporarily accumulated. With the open / close valve installed in the piping connecting the two closed, the compressed air accumulated in the primary tank is heated to increase the internal pressure of the primary tank, and then the open / close valve is opened to open the internal pressure of the primary tank. Is propagated to the secondary tank, the internal pressure of the secondary tank is increased, and the compressed air accumulated in the secondary tank is increased.
(2)増圧方法は、(a)開閉弁を開いた状態で、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を一次タンクと二次タンクとに蓄積する第1の工程と、(b)開閉弁を閉じた状態で、一次タンクの内部温度を上昇させる第2の工程と、(c)一次タンクの内部圧力が所定の圧力まで上昇すると、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第3の工程と、(d)一次タンクの内部圧力と二次タンクの内部圧力とが均等になると、開閉弁を閉じ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第4の工程とを含む。 (2) The pressure increasing method includes: (a) a first step of accumulating compressed air discharged from the air compressor in the primary tank and the secondary tank with the open / close valve opened; and (b) the open / close valve. A second step of increasing the internal temperature of the primary tank in a closed state, and (c) when the internal pressure of the primary tank rises to a predetermined pressure, the on-off valve is opened to reduce the internal pressure of the primary tank to the secondary tank. And a third step of increasing the internal pressure of the secondary tank and increasing the pressure of the compressed air accumulated in the secondary tank, and (d) the internal pressure of the primary tank and the interior of the secondary tank. And a fourth step of closing the on-off valve and discharging the compressed air accumulated in the secondary tank when the pressure becomes equal.
(3)増圧方法は、(a)二次タンクから圧縮空気を吐出している間、開閉弁を閉じた状態で、一次タンクの内部温度を下降させる第5の工程と、(b)一次タンクの内部温度が空気圧縮機から吐出された圧縮空気の温度まで下降すると、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を一次タンクに吸入する第6の工程と、(c)開閉弁を閉じた状態で、一次タンクの内部温度を上昇させる第7の工程と、(d)二次タンクの内部圧力が空気圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力まで下降すると、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第8の工程と、(e)一次タンクの内部圧力と二次タンクの内部圧力とが均等になると、開閉弁を閉じ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第9の工程とを含む。 (3) The pressure increasing method includes (a) a fifth step of lowering the internal temperature of the primary tank with the on-off valve closed while discharging compressed air from the secondary tank, and (b) primary When the internal temperature of the tank drops to the temperature of the compressed air discharged from the air compressor, a sixth step of sucking the compressed air discharged from the air compressor into the primary tank, and (c) a state where the on-off valve is closed In the seventh step of increasing the internal temperature of the primary tank, and (d) when the internal pressure of the secondary tank drops to the discharge pressure of the compressed air discharged from the air compressor, the on-off valve is opened, An eighth step of increasing the internal pressure of the secondary tank by propagating the internal pressure to the secondary tank and increasing the compressed air accumulated in the secondary tank; and (e) the internal pressure of the primary tank. And the internal pressure of the secondary tank become equal, Close the valve closing, and a ninth step of discharging the compressed air accumulated in the secondary tank.
(4)増圧方法は、一次タンクの内部にヒートパイプが配設され、ヒートパイプにフィンが取り付けられており、ヒートパイプに熱水を供給することで、一次タンクの内部温度を上昇させ、ヒートパイプに冷水を供給することで、一次タンクの内部温度を下降させる。 (4) In the pressure increasing method, a heat pipe is disposed inside the primary tank, fins are attached to the heat pipe, and by supplying hot water to the heat pipe, the internal temperature of the primary tank is increased, By supplying cold water to the heat pipe, the internal temperature of the primary tank is lowered.
なお、本実施の形態における増圧システムは、下記(5)に示す特徴を備える。
(5)増圧システムは、(a)空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムであって、(b)空気圧縮機から吐出された圧縮空気が吸入されて一時的に蓄積される一次タンクと、(c)一次タンクに一時的に蓄積されている圧縮空気が一時的に蓄積されて吐出される二次タンクと、(d)一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されており、弁の開閉で前記圧縮空気の流通を調整する開閉弁と、(e)一次タンクの内部に配設されており、熱水が供給されることで、一次タンクの内部を加熱する加熱手段と、(f)開閉弁を閉じた状態で、一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、開閉弁を開き、一次タンクの内部圧力を二次タンクに伝播させることで、二次タンクの内部圧力を上昇させ、二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させるように、開閉弁と加熱手段とを制御する制御手段とを備える。
In addition, the pressure increase system in this Embodiment is equipped with the characteristic shown in following (5).
(5) The pressure increasing system is a system that (a) increases the pressure of compressed air discharged from the air compressor, and (b) the compressed air discharged from the air compressor is sucked and temporarily accumulated. A primary tank, (c) a secondary tank in which compressed air temporarily accumulated in the primary tank is temporarily accumulated and discharged, and (d) a pipe connecting the primary tank and the secondary tank. An on-off valve that adjusts the flow of the compressed air by opening and closing the valve; and (e) disposed in the primary tank, and heated water is supplied to heat the inside of the primary tank. (F) With the on-off valve closed, the compressed air accumulated in the primary tank is heated to increase the internal pressure of the primary tank, and then the on-off valve is opened to reduce the internal pressure of the primary tank. By propagating to the secondary tank, the internal pressure of the secondary tank It was elevated to such that boosted compressed air accumulated in the secondary tank, and a control means for controlling the heating means and the on-off valve.
以上の点を踏まえて、本実施の形態における増圧システムについて説明する。
<構成>
図1に示すように、増圧システム100は、空気圧縮機(不図示)から吐出された圧縮空気を増圧させるシステムである。ここでは、一例として、一次タンク101と、二次タンク102と、吸入バルブ103と、吐出バルブ104と、タンク台座105と、ヒートパイプ106と、フィン107と、電磁弁108と、熱源109と、一次タンク101側の温度計110と、圧力計111と、二次タンク102側の温度計112と、圧力計113と、制御装置114とを備える。図中において、白抜きの矢印は、配管などを介した圧縮空気の流れを示し、実線の矢印は、データ・信号の流れを示している。
Based on the above points, the pressure increasing system in the present embodiment will be described.
<Configuration>
As shown in FIG. 1, the
ここで、電磁弁108が上記開閉弁に該当する。ヒートパイプ106、フィン107、および熱源109からなるものが上記加熱手段に該当する。制御装置114が上記制御手段に該当する。
Here, the
一次タンク101は、空気圧縮機(不図示)から吐出された圧縮空気を、吸入バルブ103を介して内部に吸入する。内部に吸入した圧縮空気を一時的に蓄積する。内部に一時的に蓄積した圧縮空気を、電磁弁108を介して二次タンク102に供給する。
The
二次タンク102は、一次タンク101から供給された圧縮空気を内部に一時的に蓄積する。内部に一時的に蓄積した圧縮空気を、吐出バルブ104を介して生産設備(不図示)に吐出する。
The
なお、一次タンク101と二次タンク102とは、容量が同じである。断熱材で覆われていたり、内部圧力・内部温度が外部から影響を受け難い材質でできていたりする。本実施の形態で要求される圧力・温度に対する耐久性を有しているとする。
Note that the
吸入バルブ103は、一次タンク101の圧縮空気吸入口に設置されている。制御装置114から吸入バルブ103に出力された制御信号に応じて、吸入バルブ103が開いたり閉じたりし、圧縮空気の流通を調整する。例えば、制御信号がオープン信号である場合は、吸入バルブ103が開き、一次タンク101に圧縮空気が吸入される。制御信号がクローズ信号である場合は、吸入バルブ103が閉じ、一次タンク101に圧縮空気が吸入されない。
The
吐出バルブ104は、二次タンク102の圧縮空気吐出口に設置されている。制御装置114から吐出バルブ104に出力された制御信号に応じて、吐出バルブ104が開いたり閉じたりし、圧縮空気の流通を調整する。例えば、制御信号がオープン信号である場合は、吐出バルブ104が開き、二次タンク102から圧縮空気が吐出される。制御信号がクローズ信号である場合は、吐出バルブ104が閉じ、二次タンク102から圧縮空気が吐出されない。
The
タンク台座105は、一次タンク101と二次タンク102との各タンクの底部に取り付けられている。タンク台座105によって各タンクの姿勢が安定状態に保たれている。
ヒートパイプ106は、一次タンク101の内部に配設されている。また、熱源109から熱水および冷水のいずれかが供給される。
The
The
フィン107は、一次タンク101の内部に配設され、ヒートパイプ106に取り付けられている。フィン107によって一次タンク101の内部の加熱または冷却が促進される。
The
電磁弁108は、一次タンク101と二次タンク102とを繋ぐ配管に設置されている。制御装置114から電磁弁108に出力された制御信号に応じて、電磁弁108が開いたり閉じたりし、圧縮空気の流通を調整する。例えば、制御信号がオープン信号である場合は、電磁弁108が開き、一次タンク101と二次タンクとの間で圧縮空気が流通される。制御信号がクローズ信号である場合は、電磁弁108が閉じ、一次タンク101と二次タンクとの間で圧縮空気が流通されない。
The
熱源109は、ヒートパイプ106とフィン107とを介して、一次タンク101の内部を加熱したり冷却したりする。制御装置114から熱源109に出力された制御信号に応じて、冷水および熱水をヒートパイプ106に供給する。例えば、制御信号が冷水供給開始信号である場合は、冷水を供給開始し、制御信号が冷水供給停止信号である場合は、冷水を供給停止する。また、制御信号が熱水供給開始信号である場合は、熱水を供給開始し、制御信号が熱水供給停止信号である場合は、熱水を供給停止する。
The
温度計110は、一次タンク101の内部温度を計測し、計測結果を制御装置114に出力する。
圧力計111は、一次タンク101の内部圧力を計測し、計測結果を制御装置114に出力する。
The
The
温度計112は、二次タンク102の内部温度を計測し、計測結果を制御装置114に出力する。
圧力計113は、二次タンク102の内部圧力を計測し、計測結果を制御装置114に出力する。
The
The
制御装置114は、温度計110、圧力計111、温度計112、圧力計113から各計測結果を受信する。受信した各計測結果に応じて、吸入バルブ103、吐出バルブ104、電磁弁108、熱源109を制御する。
The
<増圧制御処理>
具体的には、図2A〜図2Cに示すように、制御装置114は、下記に示す増圧制御処理(S101)〜(S120)を実行する。なお、空気圧縮機(不図示)が停止したことを検知したり、オペレータ(不図示)から停止命令を受け付けたりすると(S113:Yes)、増圧制御処理を終了する。
<Pressure increase control process>
Specifically, as illustrated in FIGS. 2A to 2C, the
まず、制御装置114は、電磁弁108にオープン信号を出力し、吐出バルブ104にクローズ信号を出力し、吸入バルブ103にオープン信号を出力する(S101)。これに伴い、吐出バルブ104が閉じた状態で、吸入バルブ103と電磁弁108とが開き、吸入バルブ103を介して一次タンク101と二次タンク102に圧縮空気が蓄積される。
First, the
次に、制御装置114は、圧力計111から送信された計測結果(一次タンク101の内部圧力)と圧力計113から送信された計測結果(二次タンク102の内部圧力)が、空気圧縮機(不図示)から供給された圧縮空気の吐出圧力と同じになると(S102:Yes)、電磁弁108にクローズ信号を出力し、吸入バルブ103にクローズ信号を出力する(S103)。これに伴い、電磁弁108と吸入バルブ103とが閉じ、一次タンク101内が密閉空間になる。
Next, the
次に、制御装置114は、熱源109に熱水供給開始信号を出力する(S104)。これに伴い、熱源109からヒートパイプ106に対する熱水供給が開始される。熱源109からヒートパイプ106に熱水が供給される。ヒートパイプ106とフィン107とを介して、一次タンク101内の空気が加熱される。これによって、一次タンク101内の空気の体積が膨張する。このとき、一次タンク101内が密閉空間になっているので、一次タンク101の内部圧力が上昇する。
Next, the
次に、制御装置114は、圧力計111から出力された計測結果(一次タンク101の内部圧力)が所定の圧力になると(S105)、電磁弁108にオープン信号を出力する(S106)。また、熱源109に熱水供給停止信号を出力する(S107)。これに伴い、電磁弁108が開く。このとき、パスカルの原理より、一次タンク101の内部圧力と二次タンク102の内部圧力とが瞬時に同じになる。しかしながら、圧力伝播に比べて熱伝達が遅いので、二次タンク102の内部圧力が上昇しても、二次タンク102の内部温度がほとんど上昇しない。
Next, when the measurement result (the internal pressure of the primary tank 101) output from the
次に、制御装置114は、熱源109に熱水供給停止信号を出力する(S107)。これに伴い、熱源109からヒートパイプ106に対する熱水供給が停止される。熱源109からヒートパイプ106に熱水が供給されなくなる。
Next, the
次に、制御装置114は、圧力計111から出力された計測結果(一次タンク101の内部圧力)が圧力計113から出力された計測結果(二次タンク102の内部圧力)と同じになると(S108:Yes)、電磁弁108にクローズ信号を出力し、吐出バルブ104にオープン信号を出力する(S109)。これに伴い、電磁弁108が閉じ、吐出バルブ104が開き、二次タンク102に蓄積されている圧縮空気が吐出される。二次タンク102から吐出された圧縮空気が生産設備(不図示)に供給される。このとき、二次タンク102から供給される圧縮空気の吐出圧力は、空気圧縮機(不図示)から供給される圧縮空気の吐出圧力よりも大きい。
Next, when the measurement result output from the pressure gauge 111 (internal pressure in the primary tank 101) becomes the same as the measurement result output from the pressure gauge 113 (internal pressure in the secondary tank 102), the control device 114 (S108). : Yes), a close signal is output to the
次に、制御装置114は、熱源109に冷水供給開始信号を出力する(S110)。これに伴い、熱源109からヒートパイプ106に対する冷水供給が開始される。二次タンク102から生産設備(不図示)に圧縮空気が供給されている間に、熱源109からヒートパイプ106に冷水が供給される。ヒートパイプ106とフィン107とを介して、一次タンク101内の空気が冷却される。これによって、一次タンク101内の空気の体積が縮小する。このとき、一次タンク101内が密閉空間になっているので、一次タンク101の内部圧力が下降する。
Next, the
次に、制御装置114は、温度計110から出力された計測結果(一次タンク101の内部温度)が、空気圧縮機(不図示)から供給された圧縮空気の温度と同じになると(S111:Yes)、熱源109に冷水供給停止信号を出力する(S112)。このとき、事前に、空気圧縮機(不図示)が停止したことを検知したり、オペレータ(不図示)から停止命令を受け付けたりしていない限り(S113:No)、略同時に、吸入バルブ103にオープン信号を出力する(S114)。これに伴い、熱源109からヒートパイプ106に対する冷水供給が停止される。冷水供給が停止されると同時に吸入バルブ103が開き、一次タンク101に圧縮空気が供給される。
Next, when the measurement result (the internal temperature of the primary tank 101) output from the
次に、制御装置114は、圧力計111から出力された計測結果(一次タンク101の内部圧力)が、空気圧縮機(不図示)から供給される圧縮空気の吐出圧力と同じになると(S115:Yes)、吸入バルブ103にクローズ信号を出力する(S116)。これに伴い、吸入バルブ103が閉じる。
Next, when the measurement result (internal pressure of the primary tank 101) output from the
次に、制御装置114は、熱源109に熱水供給開始信号を出力する(S117)。これに伴い、熱源109からヒートパイプ106に対する熱水供給が開始される。ヒートパイプ6とフィン7とを介して、一次タンク101の内部温度が上昇する。この間、二次タンク102から生産設備(不図示)に圧縮空気が供給されているので、二次タンク102の内部圧力が下降する。
Next, the
次に、制御装置114は、圧力計113から出力された計測結果(二次タンク102の内部圧力)が、空気圧縮機(不図示)から供給された圧縮空気の吐出圧力と同じになると(S118:Yes)、吐出バルブ104にクローズ信号を出力し、電磁弁108にオープン信号を出力する(S119)。これに伴い、吐出バルブ104が閉じ、電磁弁108が開き、二次タンク102の内部圧力が上昇する。
Next, when the measurement result (internal pressure of the secondary tank 102) output from the
次に、制御装置114は、熱源109に熱水供給停止信号を出力する(S120)。これに伴い、熱源109からヒートパイプ106に対する熱水供給が停止される。
以下、上記処理(S108)〜(S120)を繰り返す。
Next, the
Thereafter, the above processes (S108) to (S120) are repeated.
なお、制御装置114は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、ネットワークアダプタなどを備えるとしてもよい。さらに、HDDなどに、増圧システム100を制御するプログラム(以下、増圧制御プログラムと呼称する。)がインストールされており、増圧制御プログラムが実行されることによって、増圧制御処理が実現されるとしてもよい。
The
<動作>
次に、増圧システム100の動作について説明する。ここで、一次タンク101と二次タンク102との各容量を10Lとする。空気圧縮機(不図示)から吐出された圧縮空気の吐出圧力を0.500MPa、温度を20℃とする。一次タンク101の内部温度を、増圧する際に100℃付近まで上昇させ、減圧する際に20℃付近まで下降させるとする。
<Operation>
Next, the operation of the
(手順1)まず、増圧システム100は、図3A、図3Bに示すように、吐出バルブ104を閉じた状態で、吸入バルブ103と電磁弁108とを開き、空気圧縮機(不図示)から吐出された圧縮空気を一次タンク101と二次タンク102とに蓄積する。
(Procedure 1) First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
(手順2)次に、増圧システム100は、一次タンク101の内部圧力と二次タンク102の内部圧力とが、0.500MPaになると(時刻0)、電磁弁108と吸入バルブ103とを閉じ、一次タンク101内を密閉空間にする。
(Procedure 2) Next, when the internal pressure of the
(手順3)次に、増圧システム100は、図3Cに示すように、熱源109からヒートパイプ106に100℃の熱水を供給する(時刻0〜時刻t1)。ヒートパイプ106とフィン107とを介して、一次タンク101の内部温度を100℃付近まで上昇させると、図3Aに示すように、一次タンク101の内部圧力が0.500MPaから0.636MPaまで上昇する。
(Procedure 3) Next, as shown in FIG. 3C, the
(手順4)次に、増圧システム100は、電磁弁108を開き、熱源109からヒートパイプ106に対する熱水供給を停止する(時刻t1)。
(手順5)次に、増圧システム100は、図3A、図3Bに示すように、一次タンク101の内部圧力と二次タンク102の内部圧力とが均等になると(時刻t2)、電磁弁108を閉じ、吐出バルブ104を開き、二次タンク102から圧縮空気を吐出する。
(Procedure 4) Next, the
(Procedure 5) Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, when the internal pressure of the
ここで、一次タンク101の内部圧力と二次タンク102の内部圧力とが瞬時に0.568MPaになる。しかしながら、図3C、図3Dに示すように、圧力伝播に比べて熱伝達が遅いので、二次タンク102の内部圧力が上昇しても、内部温度の上昇がわずかであり、温度上昇分が二次タンク102によってすぐに吸熱される。
Here, the internal pressure of the
(手順6)次に、増圧システム100は、図3A、図3Cに示すように、二次タンク102から生産設備(不図示)に圧縮空気を供給している間に、熱源109からヒートパイプ106に20℃の冷水を供給する(時刻t2〜時刻t3)。ヒートパイプ106とフィン107とを介して、一次タンク101の内部温度を20℃付近まで下降させると、熱源109からヒートパイプ106に対する冷水供給を停止する。冷水供給を停止すると同時に吸入バルブ103を開き、一次タンク101に圧縮空気を吸入する。
(Procedure 6) Next, as shown in FIGS. 3A and 3C, the
(手順7)次に、増圧システム100は、一次タンク101の内部圧力が、0.500MPaになると(時刻t4)、吸入バルブ103を閉じる。熱源109からヒートパイプ106に100℃の熱水を供給する(時刻t4〜時刻t5)。ヒートパイプ106とフィン107とを介して、一次タンク101の内部温度を100℃付近まで上昇させると、一次タンク101の内部圧力が0.500MPaから0.636MPaまで上昇する。この間、二次タンク102から圧縮空気を吐出しているので、二次タンク102の内部圧力が下降する。
(Procedure 7) Next, when the internal pressure of the
(手順8)次に、増圧システム100は、図3B、図3Dに示すように、二次タンク102の内部圧力が、0.500MPaになると(時刻t5)、電磁弁108を開き、二次タンク102の内部圧力を上昇させる。熱源109からヒートパイプ106に対する熱水供給を停止する。
(Procedure 8) Next, as shown in FIGS. 3B and 3D, when the internal pressure of the
以下、増圧システム100は、上記(手順5)〜(手順8)を繰り返すことによって、圧縮空気を増圧させる。
<まとめ>
以上、本実施の形態によれば、電磁弁108を閉じた状態で、一次タンク101に蓄積されている圧縮空気を加熱し、一次タンク101の内部圧力を上昇させた後に、電磁弁108を開き、一次タンク101の内部圧力を二次タンク102に伝播させる。これによって、二次タンク102の内部温度の上昇を抑えながら、二次タンク102の内部圧力を上昇させ、二次タンク102に蓄積されている圧縮空気を増圧させることができる。
Hereinafter, the
<Summary>
As described above, according to the present embodiment, with the
すなわち、空気圧縮機(不図示)から吐出された圧縮空気が増圧システム100で増圧される。このため、空気圧縮機(不図示)の吐出圧力を下げても、生産設備(不図示)が必要とする圧力を確保することができる。結果、空気圧縮機(不図示)の吐出圧力を下げ、空気圧縮機の消費電力を効果的に削減することができる。
That is, the compressed air discharged from the air compressor (not shown) is increased in pressure by the
また、増圧システム100は、摺動部分を有しないので、増圧弁のように、摺動部分の磨耗によって増圧性能が劣化することがない。このため、圧縮空気が無駄に放出されることがなく、増圧に伴って損失するエネルギーを抑制することができる。
Further, since the
本発明は、空気圧縮機から吐出された圧縮空気を増圧させる増圧方法及び増圧システムなどとして、特に、圧縮空気を加熱することで増圧させる増圧方法及び増圧システムなどとして利用することができる。 The present invention is used as a pressure increasing method and pressure increasing system for increasing the pressure of compressed air discharged from an air compressor, and particularly as a pressure increasing method and pressure increasing system for increasing pressure by heating compressed air. be able to.
100 増圧システム
101 一次タンク
102 二次タンク
103 吸入バルブ
104 吐出バルブ
105 タンク台座
106 ヒートパイプ
107 フィン
108 電磁弁
109 熱源
110 温度計
111 圧力計
112 温度計
113 圧力計
114 制御装置
100
Claims (5)
前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が一時的に蓄積されている一次タンクと二次タンクとを繋ぐ配管に設置されている開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる
ことを特徴とする増圧方法。 A method of increasing the pressure of compressed air discharged from an air compressor,
The compression accumulated in the primary tank with the on-off valve installed in the pipe connecting the primary tank and the secondary tank temporarily storing the compressed air discharged from the air compressor closed After heating the air and increasing the internal pressure of the primary tank, the internal pressure of the secondary tank is increased by opening the on-off valve and propagating the internal pressure of the primary tank to the secondary tank. A method of increasing pressure, comprising increasing the pressure of compressed air accumulated in the secondary tank.
前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第2の工程と、
前記一次タンクの内部圧力が所定の圧力まで上昇すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第3の工程と、
前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第4の工程とを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の増圧方法。 A first step of accumulating compressed air discharged from the air compressor in the primary tank and the secondary tank with the on-off valve opened;
A second step of increasing the internal temperature of the primary tank with the on-off valve closed;
When the internal pressure of the primary tank rises to a predetermined pressure, the on-off valve is opened to propagate the internal pressure of the primary tank to the secondary tank, thereby increasing the internal pressure of the secondary tank, and A third step of increasing the pressure of the compressed air accumulated in the next tank;
A fourth step of closing the on-off valve and discharging the compressed air accumulated in the secondary tank when the internal pressure of the primary tank becomes equal to the internal pressure of the secondary tank. The pressure increasing method according to claim 1.
前記一次タンクの内部温度が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の温度まで下降すると、前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気を前記一次タンクに吸入する第6の工程と、
前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクの内部温度を上昇させる第7の工程と、
前記二次タンクの内部圧力が前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気の吐出圧力まで下降すると、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させる第8の工程と、
前記一次タンクの内部圧力と前記二次タンクの内部圧力とが均等になると、前記開閉弁を閉じ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を吐出する第9の工程とを含む
ことを特徴とする請求項2に記載の増圧方法。 A fifth step of lowering the internal temperature of the primary tank with the on-off valve closed while discharging compressed air from the secondary tank;
A sixth step of sucking the compressed air discharged from the air compressor into the primary tank when the internal temperature of the primary tank drops to the temperature of the compressed air discharged from the air compressor;
A seventh step of increasing the internal temperature of the primary tank with the on-off valve closed;
When the internal pressure of the secondary tank drops to the discharge pressure of the compressed air discharged from the air compressor, the on-off valve is opened and the internal pressure of the primary tank is propagated to the secondary tank. An eighth step of increasing the internal pressure of the secondary tank and increasing the pressure of the compressed air accumulated in the secondary tank;
A ninth step of closing the on-off valve and discharging the compressed air accumulated in the secondary tank when the internal pressure of the primary tank and the internal pressure of the secondary tank are equalized. The pressure increasing method according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の増圧方法。 A heat pipe is disposed inside the primary tank, and fins are attached to the heat pipe. By supplying hot water to the heat pipe, the internal temperature of the primary tank is increased, and the heat pipe is supplied to the heat pipe. The pressure increasing method according to claim 3, wherein the internal temperature of the primary tank is lowered by supplying cold water.
前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気が吸入されて一時的に蓄積される一次タンクと、
前記一次タンクに一時的に蓄積されている圧縮空気が一時的に蓄積されて吐出される二次タンクと、
前記一次タンクと前記二次タンクとを繋ぐ配管に設置されており、弁の開閉で前記圧縮空気の流通を調整する開閉弁と、
前記一次タンクの内部に配設されており、熱水が供給されることで、前記一次タンクの内部を加熱する加熱手段と、
前記開閉弁を閉じた状態で、前記一次タンクに蓄積されている圧縮空気を加熱し、前記一次タンクの内部圧力を上昇させた後に、前記開閉弁を開き、前記一次タンクの内部圧力を前記二次タンクに伝播させることで、前記二次タンクの内部圧力を上昇させ、前記二次タンクに蓄積されている圧縮空気を増圧させるように、前記開閉弁と前記加熱手段とを制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする増圧システム。 A system for increasing the pressure of compressed air discharged from an air compressor,
A primary tank in which compressed air discharged from the air compressor is sucked and temporarily stored;
A secondary tank in which compressed air temporarily accumulated in the primary tank is temporarily accumulated and discharged;
An on-off valve installed in a pipe connecting the primary tank and the secondary tank, and adjusting the flow of the compressed air by opening and closing the valve;
A heating means disposed inside the primary tank and heated to supply the hot water;
With the on-off valve closed, the compressed air accumulated in the primary tank is heated to increase the internal pressure of the primary tank, and then the on-off valve is opened to reduce the internal pressure of the primary tank to the second pressure. Control means for controlling the on-off valve and the heating means so as to increase the internal pressure of the secondary tank and increase the compressed air accumulated in the secondary tank by propagating to the secondary tank And a pressure increasing system characterized by comprising:
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