JP5470531B2 - 圧縮空気除湿装置 - Google Patents
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Description
この圧縮空気除湿装置10は、冷凍サイクルを構成する冷却回路9と、横置き円筒状の除湿装置本体11とを備えている。除湿装置本体11内には、冷却回路9を構成する蒸発器15が配置されている。蒸発器15以外の構成である、冷媒を圧縮する圧縮機8、圧縮された冷媒の熱を放出する凝縮器7、冷媒を膨張させる膨張弁6については除湿装置本体11の外部に配置されている。
冷却部16は、蒸発器(冷却器)15と、複数枚の熱交換用のフィン18とが配置されている。圧縮空気は、このフィン18に接触しながら通過することで蒸発器15を通過する冷媒との間で熱交換がなされて冷却される。
まず、除湿後の圧縮空気が除湿前の圧縮空気よりも低温になると除湿後の圧縮空気の排気量は、導入量よりも減少してしまう。すなわち、除湿された圧縮空気を必要としている機器への供給量が減少してしまうという課題がある。
一方で、除湿後の圧縮空気を別のエネルギー源(例えば電気ヒータ等)を用いて加熱すれば、除湿された圧縮空気は温度が高くなり、除湿された圧縮空気を必要としている機器への供給量は増加する。しかし、この方法によっても加熱用のエネルギー源のためのコスト増や、省エネという観点から問題がある。
すなわち、本発明にかかる圧縮空気除湿装置によれば、圧縮空気を導入する導入口と、該導入口から導入された圧縮空気を冷却させて圧縮空気内の水分を結露させて圧縮空気を除湿する冷却部と、冷却部で除湿された圧縮空気を排気する排気口とを有する除湿装置本体と、除湿装置本体内部の冷却部に配置された蒸発器、並びに除湿装置本体の外部に配置された圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁の順に冷媒を循環させる冷却回路とを具備する圧縮空気除湿装置において、前記排気口から排気された圧縮空気を、前記冷却回路の放熱を利用して加熱させる再熱器を備え、該再熱器として、前記排気口から排気された圧縮空気を、前記冷却回路の凝縮器からの放熱によって加熱させる排熱回収再熱器と、該排熱回収再熱器によって加熱された圧縮空気を、前記冷却回路の圧縮機によって圧縮された冷媒によってさらに加熱させる冷媒リヒート再熱器とを有し、該冷媒リヒート再熱器は、前記冷却回路において前記圧縮機の下流であるとともに、前記凝縮器よりも上流に設けられていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、除湿装置本体から排気された圧縮空気を冷却回路の放熱を用いて加熱するので、圧縮空気を導入時の圧縮空気の温度よりも低くならないように確実に加熱することができる。また、エアコンプレッサーの駆動量増加や加熱用に別個のエネルギー源を必要としないので、低コストであり、且つエコロジーの観点からも好ましい。
以下、本発明の第1の実施形態を図1に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の圧縮空気除湿装置30は、エアーコンプレッサー29で生成された圧縮空気を圧縮空気を除湿し、乾燥した圧縮空気を必要とする機器等の被供給体28へ供給する装置である。
蒸発器40で蒸発熱を奪って気化した冷媒は、再び圧縮機34に導入される。
除湿装置本体31の上部には、圧縮空気が導入される導入口42と、圧縮空気を排気する排気口44とが設けられている。導入口42と排気口44とは、横長に配置されている除湿装置本体31のそれぞれ長手方向の両端部側に配置されている。
導入口42には、エアーコンプレッサー29から圧送される圧縮空気を流通させるための流通管45が接続される。
再熱部46は、後述する冷却部で冷却された圧縮空気と、導入された圧縮空気との間で熱交換を行うために設けられている。したがって、再熱部46は、導入された圧縮空気に対しては冷却部で冷却される前のプレクーラーとしての機能を有する。
冷却後の圧縮空気が流通する流路52は、除湿装置本体31の長手方向(横方向)に向けて直線状に複数本形成されており、この流路の52の周囲に導入された圧縮空気が流通する流路51が配置されている。
冷却部48は、冷却回路32の蒸発器40が冷却器として設けられている。蒸発器(冷却器)40は、複数枚の熱交換用フィン49を冷却回路32の流通管33が貫通して構成されたフィンアンドチューブ式の熱交換器である。
ドレン口50は、除湿装置本体31の底面に形成され、圧縮空気から分離された水分を除湿装置本体31の外部へ排出するように設けられている。
加熱された圧縮空気は、除湿装置本体31の上部に設けられた排気口44から排気される。
排熱回収再熱器54は、複数枚の熱交換用フィン55を流通管53が貫通して形成されたプレート式の熱交換器である。流通管53は、熱交換用フィン55を複数回貫通するように屈曲して配置される。
冷媒リヒート再熱器56は、排熱回収再熱器54で加熱された圧縮空気を、さらに冷却回路32の冷媒の熱量で加熱するように設けられている。冷媒リヒート再熱器56は、冷却回路32の圧縮機34の下流における冷媒の流通管33の周囲を覆って配置されている。すなわち、圧縮機34で圧縮された冷媒は高温となっているため、この冷媒と熱交換して圧縮空気を加熱するのである。
排気口60には、被供給体28へ圧縮空気を供給するための供給管61が接続されている。乾燥した圧縮空気は、供給管61を通って被供給体28へ供給される。
次に、図2に基づいて第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
第2の実施形態では、冷媒リヒート再熱器56を設けずに、排熱回収再熱器54のみを設けている。
排熱回収再熱器54には、供給管61が接続され、排熱回収再熱器54で加熱されて高温低湿となった圧縮空気は供給管61を通って被供給体28へ供給される。
このような構成によっても、除湿装置本体31から排気された圧縮空気を確実に加熱することができ、また凝縮器36からの放熱を圧縮空気に与えるので圧縮空気除湿装置30内の温度上昇を防止できる。
除湿装置本体31から排出される除湿後の圧縮空気温度を20℃と仮定する。この圧縮空気が排熱回収再熱器54によって40℃にまで加熱されるものとする。ボイル=シャルルの法則pv/T=p1v1/T1(p:圧力、v:体積、T:絶対温度)において、使用圧力は同じ(p=p1)とし、T=273+20、T1=273+40であるから、v1/v=1.068となる。したがって、この例では、排熱回収再熱器54によって約6.8%圧縮空気の体積が増加する。
次に、図3に基づいて第3の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
第3の実施形態では、排熱回収再熱器54を設けずに、冷媒リヒート再熱器56のみを設けている。
このような構成によっても、除湿装置本体31から排気された圧縮空気を確実に加熱することができる。
図4に示すように、従来の構成では、室温が31.8℃の状態で、エアーコンプレッサー29から除湿装置本体31に導入されるときの空気温度は37.2℃であった。この圧縮空気は、除湿装置本体31内の冷却部48で10℃まで冷却される。冷却部48で冷却された圧縮空気は、除湿装置本体31内の再熱部46で23.3℃まで加熱される。23.3℃となった圧縮空気は、被供給体28へ供給される。
このように、従来の構成では、エアーコンプレサー29から吐出されたときの温度37.2℃と比較して10℃以上も低い温度(23.3℃)で、被供給体28へ供給することを余儀なくされていた。
このように、冷媒リヒート再熱器56を設けたことで、除湿装置本体31から排出されたときよりも、11.1℃も温度上昇させることができる。すなわち、エアーコンプレサー29から吐出されたときの温度37.3℃と比較してわずかに5℃程度低い程度で、被供給体28へ供給することができる。すなわち、圧縮空気の供給量を十分に確保し且つ乾燥度が高い圧縮空気を提供できる。
29 エアーコンプレッサー
30 圧縮空気除湿装置
31 除湿装置本体
32 冷却回路
33 流通管
34 圧縮機
35 ファン
36 凝縮器
38 膨張弁
39 底面
40 蒸発器
42 導入口
44 排気口
45 流通管
46 再熱部
47 天井面
48 冷却部
49 熱交換用フィン
50 ドレン口
51,52 流路
53 流通管
54 排熱回収再熱器
55 熱交換用フィン
56 冷媒リヒート再熱器
57 周壁部
59 導入口
60 排気口
61 供給管
Claims (3)
- 圧縮空気を導入する導入口と、該導入口から導入された圧縮空気を冷却させて圧縮空気内の水分を結露させて圧縮空気を除湿する冷却部と、冷却部で除湿された圧縮空気を排気する排気口とを有する除湿装置本体と、
除湿装置本体内部の冷却部に配置された蒸発器、並びに除湿装置本体の外部に配置された圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁の順に冷媒を循環させる冷却回路とを具備する圧縮空気除湿装置において、
前記排気口から排気された圧縮空気を、前記冷却回路の放熱を利用して加熱させる再熱器を備え、
該再熱器として、
前記排気口から排気された圧縮空気を、前記冷却回路の凝縮器からの放熱によって加熱させる排熱回収再熱器と、
該排熱回収再熱器によって加熱された圧縮空気を、前記冷却回路の圧縮機によって圧縮された冷媒によってさらに加熱させる冷媒リヒート再熱器とを有し、
該冷媒リヒート再熱器は、前記冷却回路において前記圧縮機の下流であるとともに、前記凝縮器よりも上流に設けられていることを特徴とする圧縮空気除湿装置。 - 前記凝縮器にはファンが設けられており、
前記排熱回収再熱器は、前記ファンによる風向と平行に熱交換用フィンが複数配設され、該熱交換用フィンを前記圧縮空気が流通する流通管が貫通して構成されたプレート式の熱交換器であることを特徴とする請求項1記載の圧縮空気除湿装置。 - 前記冷媒リヒート再熱器は、前記冷却回路の冷媒が流通する流通管の周囲を圧縮空気が通過するような二重管構造であって、圧縮機によって圧縮された冷媒が通過する方向に対して、圧縮空気が向流となるように設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の圧縮空気除湿装置。
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