JP5696319B2 - 圧縮空気除湿装置 - Google Patents
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一方、このような産業用機器は温度調整が必要な気体や液体などを用いることも多く、圧縮空気除湿装置とは別に気体や液体の温度調整装置も必要となっていた。
そこで、圧縮空気除湿装置を用いて、圧縮空気とは異なる系統の気体や液体の温度調整ができれば、1台の装置で圧縮空気の除湿と気体又は液体の温度調整の双方を実行でき、低コストや省スペース化を図れるため、このような装置が望まれていた。
この装置では、圧縮空気除湿装置8を構成する冷却回路は、圧縮機1と、凝縮器2と、キャピラリチューブ4aと、蒸発器5aとを備え、この順番で冷媒が循環される。蒸発器5には圧縮空気が導入され、蒸発器5によって圧縮空気が冷却されることにより圧縮空気が除湿される。
蒸発器5bから出た冷媒は、圧縮空気除湿側の蒸発器5aを通過した冷媒と合流し、ストレーナ6とアキュムレータ7を経由して圧縮機1に戻る。
したがって、従来の構成では、冷却水の冷却能力又は圧縮空気の除湿能力の何れか一方を上げようとすると、他方の能力が下がってしまうという課題がある。
この構成を採用することによって、除湿対象となる圧縮空気とは異系統の気体又は液体の温度調整を第2凝縮器によって行うことができる。また、第2凝縮器で凝縮された冷媒は、冷却回路の第1凝縮器の上流側に合流することとなる。このため、異系統の気体や液体の温度調整を第2凝縮器で行ったとしても、圧縮空気の除湿を行う蒸発器の性能は低下しない。すなわち、圧縮空気の除湿と、圧縮空気とは異なる系統の温度調整とをそれぞれの機能を低下させずに好適に実行することができる。
この構成を採用することによって、圧縮空気とは異なる系統の気体又は液体の温度調整を精密に行うことができる。
この構成によれば、除湿後の圧縮空気が加熱されることにより、圧縮空気の供給量を上げることができる。また、導入された直後の圧縮空気は蒸発器に導入される前にリヒート部においてある程度冷却される。
図1は、本実施の形態における圧縮空気除湿装置40の回路図である。圧縮空気除湿装置40は、対象となる圧縮空気を冷却して除湿するための冷却回路Xと、圧縮空気とは異なる系統の気体又は液体の温度調整をするための異系統温調回路Yとを備えている。
冷却回路Xは、圧縮機41、第1凝縮器47、膨張弁48、蒸発器49を備えており、冷媒がこの順番に循環するように構成されている。
なお、第1凝縮器47には、ファン61が設けられており、第1凝縮器47で生じる熱は、ファン61による空気流によって放熱される。
なお、本実施形態では、分配器としては、2つの流量調整弁45、46で構成したが、1つの三方流量調整弁で構成するようにしてもよい。
また、膨張弁48は、冷媒を断熱膨張させる減圧機構の一例であるが、電子膨張弁などのほか、キャピラリチューブを含む概念で用いている。
異系統温調回路Yは、第2凝縮器58を備えている。この第2凝縮器58へ、冷媒流路42内の冷媒が第2の分岐流路44に分配器(流量調整弁45、46)によって分配されて導入される。
第2凝縮器58を通過した冷媒は、冷却回路Xの第1凝縮器47の上流側に合流するように、冷媒の流通配管が設けられている。
圧縮空気は、圧縮空気入口52から配管54を通じて導入される。
配管54は、リヒート部55に接続されており、圧縮空気入口52から導入された圧縮空気は、リヒート部55で冷却される。リヒート部55は熱交換器であって、圧縮空気入口52から導入された直後の圧縮空気と、冷却回路Xの蒸発器49ですでに冷却・除湿された圧縮空気とが熱交換する。ここで、圧縮空気入口52から導入された直後の圧縮空気は蒸発器49に導入される前にある程度冷却されるため、リヒート部55はプレクーラーとしての機能も有する。
このように、除湿後の圧縮空気が加熱されることにより、圧縮空気の供給量を上げることができる。
リヒート部55によって加熱された除湿後の圧縮空気は、圧縮空気出口53から吐出される。
圧縮空気とは異なる系統の温度調整対象の気体又は液体としては、様々なものがあるが、工作機械や工場設備等で用いられる圧縮空気、熱媒体等が考えられる。
異系統の気体又は液体は、異系統入口57から異系統温調回路Yの第2凝縮器58に導入される。第2凝縮器58は、熱交換器となっており、圧縮機41で高温になった冷媒と、異系統の気体又は液体とが熱交換する。このため、第2凝縮器58に導入された気体又は液体は高温となって異系統出口66から吐出される。
制御部60は、出口温度センサ64で検出された気体又は液体の温度が、所望の温度となるように、分配器である流量調整弁45、46に制御信号を出力し、第1の分岐流路43及び第2の分岐流路44へ流れる冷媒の流量を調整する。
例えば、気体又は液体の温度をもっと上げる必要がある場合には、第1の分岐流路43への分配量を下げて第2の分岐流路44への分配量を上げて、第2凝縮器58への高温の冷媒の流量を増やすようにする。逆に、気体又は液体の温度を下げる場合には、1の分岐流路43への分配量を上げて第2の分岐流路44への分配量を下げて、第2凝縮器58への高温の冷媒の流量を減らすようにする。
41 圧縮機
42 冷媒流路
43 第1の分岐流路
44 第2の分岐流路
45,46 流量調整弁
47 第1凝縮器
48 膨張弁
49 蒸発器
52 圧縮空気入口
53 圧縮空気出口
54 配管
55 リヒート部
57 異系統入口
58 第2凝縮器
60 制御部
61 ファン
64 出口温度センサ
66 異系統出口
67 ホットガスバイパス回路
68 開閉弁
Claims (3)
- 圧縮機から冷媒流路に送り出される冷媒が、前記冷媒流路から分岐する第1の分岐流路に分配器により分配され、第1凝縮器、膨張弁、蒸発器、および前記圧縮機の順に循環される冷却回路と、
前記圧縮機から送り出される冷媒が、前記冷媒流路から分岐する第2の分岐流路に分配器により分配され、第2凝縮器を経て前記冷却回路の第1凝縮器の上流側に合流するように循環する異系統温調回路とを具備し、
前記冷却回路の前記蒸発器に圧縮空気が導入されて冷却・除湿され、
前記異系統温調回路の第2凝縮器に、前記蒸発器に導入される圧縮空気とは異なる系統の温度調整対象の気体又は液体が導入されることを特徴とする圧縮空気除湿装置。 - 前記第2凝縮器から吐出される温度調整対象の気体又は液体の温度を検出する出口温度センサと、
前記出口温度センサにより検出される温度調整対象の気体又は液体の温度が所要設定温度となるように、前記分配器により前記第1の分岐流路と第2の分岐流路とに流れる冷媒量を制御する制御部とを具備することを特徴とする請求項1記載の圧縮空気除湿装置。 - 前記冷却回路の前記蒸発器によって冷却・除湿された圧縮空気が導入され、圧縮空気入口から導入された冷却前の圧縮空気と熱交換して前記蒸発器を通過した圧縮空気を加熱するリヒート部を具備す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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