JP6674155B2 - 熱回収システム - Google Patents

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

上述の熱回収システムは、熱回収用熱交換器において圧縮空気と通水とを熱交換して温水を製造することで、圧縮機からの熱回収を図るのが目的である。そのため、圧縮機の停止中、つまり圧縮空気が製造されない間は、熱回収用熱交換器への通水を停止する。また、同様の理由で、圧縮機がロード・アンロード機の場合、アンロード中には圧縮空気は製造されないから、熱回収用熱交換器へ通水する必要はない。

しかしながら、ロードとアンロードとの切替えは、比較的頻繁（たとえば３０秒程度ごと）に起こり得るため、その度に通水の有無を切り替えたのでは、熱回収用熱交換器への給水路に設けた給水ポンプの発停が頻繁になるなど、水処理設備に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ロード・アンロード機を用いた熱回収システムにおいて、熱回収用熱交換器の通水側の水処理設備への悪影響を防止しつつ、有効に熱回収を図ることにある。

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、ロード状態とアンロード状態とを切り替えて運転可能なオイルフリー式の圧縮機と、前記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、前記バイパス路に設けられたバイパス弁と、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、少なくとも一方の空気路に設けられた遮断弁と、前記熱回収用熱交換器に通水するための給水路に設けられた給水弁と、前記バイパス弁、前記遮断弁および前記給水弁を制御する制御器と、を備え、前記制御器は、
（ｉ）前記熱回収用熱交換器で製造された温水の使用負荷に基づいて、熱回収用熱交換器への通水条件を満たすか否かを判定し；前記圧縮機をロード状態で運転中に、前記通水条件を満たすと、前記給水弁を開放して前記熱回収用熱交換器を通水状態にする一方、前記通水条件を満たさないと、前記給水弁を閉鎖して前記熱回収用熱交換器を通水停止状態にし、
（ｉｉ）前記圧縮機をロード状態で運転中、前記熱回収用熱交換器を通水状態にするときは、前記給水弁の開放、前記遮断弁の開放、前記バイパス弁の閉鎖の順で各弁を操作して前記熱回収用熱交換器を熱回収可能状態とし；前記圧縮機をロード状態で運転中、前記熱回収用熱交換器を通水停止状態にするときは、前記バイパス弁の開放、前記遮断弁の閉鎖、前記給水弁の閉鎖の順で各弁を操作して前記熱回収用熱交換器を熱回収停止状態とし、
（ｉｉｉ）前記熱回収用熱交換器への通水中に、前記圧縮機がロード状態からアンロード状態へ切り替わった際には、前記熱回収用熱交換器への通水条件を満たす限り、前記熱回収用熱交換器の通水状態を継続し；通水状態の継続中に前記圧縮機のアンロード時間が設定時間を超えると、アンロード状態のまま前記熱回収用熱交換器を通水停止状態にする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、熱回収用熱交換器への通水中に、圧縮機がロードからアンロードへ切り替わった際には、熱回収用熱交換器への通水条件を満たす限り、熱回収用熱交換器への通水を継続することで、ロードとアンロードとが切り替えられる度に、熱回収用熱交換器への通水の有無が切り替えられるのを防止することができる。これにより、熱回収用熱交換器への通水用の給水ポンプの頻繁な発停を抑えるなど、水処理設備の保護を図ることができる。

請求項１に記載の発明によれば、熱回収用熱交換器へ通水しつつ圧縮機のアンロード時間が設定時間を超えることを条件に、熱回収用熱交換器への通水を停止するので、熱回収用熱交換器への通水の有無が頻繁に切り替えられるのを防止することができる。また、アンロード時の加温の少ない給水を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、前記熱回収用熱交換器への通水流量は、前記圧縮機がロード状態時の第一設定流量と、前記圧縮機がアンロード状態時の第二設定流量との二段階で切り替えられ、前記第二設定流量は、前記第一設定流量よりも少ない流量であ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、熱回収用熱交換器への通水流量を二段階で簡易に制御できる。また、アンロード時の通水流量をロード時の通水流量よりも制限することで、アンロード時の加温の少ない給水を抑制することができる。

さらに、請求項３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、前記バイパス路を設けた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、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、ロード・アンロード機を用いた熱回収システムにおいて、熱回収用熱交換器の通水側の水処理設備への悪影響を防止しつつ、有効に熱回収を図ることができる。

本発明の熱回収システムの実施例１を示す概略図である。 本発明の熱回収システムの実施例２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、本発明の熱回収システム１の実施例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。

圧縮機２，３は、本実施例ではロード・アンロード機とされる。この場合、圧縮機２，３は、ロード、アンロードおよび停止の三位置で制御される。ロード中、圧縮機２，３は圧縮空気を製造し、アンロード中、圧縮機２，３は圧縮空気を製造しない。たとえば、本実施例では、低段圧縮機２の吸込口に弁を備え、ロード中、この弁を開く一方、アンロード中、この弁を閉じる。また、アンロード中、高段圧縮機３の吐出側を、大気圧下へ開放する。

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との分岐部よりも下流の熱交入口側空気路８ａ，９ａに、熱交入口側遮断弁１６，１７が設けられる一方、バイパス路１２，１３との合流部よりも上流の熱交出口側空気路８ｂ，９ｂに、熱交出口側遮断弁１８，１９が設けられる。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、第一熱交入口側遮断弁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に、第一熱交出口側遮断弁１８が設けられる。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、第二熱交入口側遮断弁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に、第二熱交出口側遮断弁１９が設けられる。但し、詳細は後述するが、熱交入口側遮断弁１６，１７と熱交出口側遮断弁１８，１９との内、一方の設置を省略してもよい。

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、給水ポンプ２０および給水弁２１が設けられている。給水弁２１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２１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。なお、本実施例では、給水弁２１の開閉に連動して、給水ポンプ２０の発停がオンオフ制御される。つまり、給水弁２１の開放時、給水ポンプ２０を作動させ、給水弁２１の全閉時、給水ポンプ２０を停止させる。

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２２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、所望により、次のようなセンサを設けてもよい。すなわち、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（図示省略）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（図示省略）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。

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、各遮断弁１６〜１９、給水ポンプ２０、給水弁２１の他、前述した圧力センサおよび水位センサ２２などに接続されており、各センサの検出信号などに基づき圧縮機２，３および各弁１４〜１９，２１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１４〜１９，２１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。

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２２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をロード状態で運転する一方、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をアンロード状態とする。つまり、圧縮機２，３は、作動条件を満たすか否かに基づき、ロードとアンロードとを切り替えられる。但し、場合により、さらに、所定の停止条件で圧縮機２，３を停止し、その後、所定の起動条件で圧縮機２，３を再起動させる制御を追加してもよい。

圧縮機２，３がロード中、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を閉じて各遮断弁１６〜１９を開けた熱回収可能状態にする一方、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中、バイパス弁１４，１５を開けて各遮断弁１６〜１９を閉じた熱回収停止状態にする。

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をロード状態で運転すると共に、給水弁２１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、各遮断弁１６〜１９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。前述した温度センサの検出温度に基づき給水弁２１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。但し、圧縮機２，３がロードとアンロードとの二段階で切り替えられるので、必ずしも給水流量を無段階で調整する必要はない。後述するように、本実施例の熱回収システム１では、圧縮機２，３のロード時だけでなくアンロード時にも熱回収用熱交換器６，７に通水され得るが、圧縮機２，３がロード時の第一設定流量と、圧縮機２，３がアンロード時の第二設定流量（但し第二設定流量＜第一設定流量）との二段階で、熱回収用熱交換器６，７への通水流量を変更してもよい。具体的には、前記熱回収可能状態において熱回収用熱交換器６，７に通水する際、圧縮機２，３がロード中には、給水弁２１を所定の第一開度に維持し、圧縮機２，３がアンロード中には、給水弁２１を前記第一開度よりも狭めた所定の第二開度に維持してもよい。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。

熱回収用熱交換器６，７への通水中に、圧縮機２，３の作動条件を満たさないようになり、圧縮機２，３がロードからアンロードへ切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たす限り、熱回収用熱交換器６，７への通水を継続する。この際、圧縮空気の流路を切り替える必要はなく、熱回収可能状態のままで足りる。その後、設定時間を超えると（つまり熱回収用熱交換器６，７へ通水しつつの圧縮機２，３のアンロード時間が設定時間を超えると）、熱回収用熱交換器６，７への通水を停止するのがよい。この場合、その後、圧縮機２，３がロードになれば、再び、熱回収用熱交換器６，７への通水を開始する。

なお、圧縮機２，３がアンロード中、熱回収用熱交換器６，７に通水する際、その通水流量は、圧縮機２，３がロード中の通水流量よりも少ない設定流量とするのがよい。具体的には、熱回収用熱交換器６，７への通水流量は、圧縮機２，３がロード時の第一設定流量と、圧縮機２，３がアンロード時の第二設定流量との二段階で切り替えられ、第二設定流量は第一設定流量よりも少ない流量とするのがよい。これにより、ロード中よりも水温の低い水の給水タンク１０への供給量を抑制することができる。

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をロード状態で運転するが、給水弁２１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、各遮断弁１６〜１９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。なお、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中に、圧縮機２，３がロードからアンロードへ切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水停止を継続する。

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をアンロード状態にする。この場合において、前述したように、熱回収用熱交換器６，７への通水中に、圧縮機２，３がロードからアンロードに切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たす限り、熱回収用熱交換器６，７への通水を継続する。一方、これ以外のアンロード時は、熱回収用熱交換器６，７へは通水しない。よって、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中に、圧縮機２，３がロードからアンロードに切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水停止を継続する。

本実施例の熱回収システム１によれば、熱回収用熱交換器６，７への通水中に、圧縮機２，３がロードからアンロードへ切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たす限り、熱回収用熱交換器６，７への通水を継続する一方、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中に、圧縮機２，３がロードからアンロードへ切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水停止を継続することで、ロードとアンロードとが切り替えられる度に、熱回収用熱交換器６，７への通水の有無が切り替えらえるのを防止することができる。これにより、熱回収用熱交換器６，７への通水用の給水ポンプ２０の頻繁な発停を抑えるなど、水処理設備の保護を図ることができる。

ところで、圧縮機２，３をロード運転中、熱回収可能状態から熱回収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、各遮断弁１６〜１９を閉じるのがよい。同様に、圧縮機２，３をロード運転中、熱回収停止状態から熱回収可能状態へ切り替える際、先に各遮断弁１６〜１９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をロード運転中、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２１を開いてから各遮断弁１６〜１９を開くのが好ましい。特に、給水弁２１を開いて、前述の流量計で所定流量以上の通水を確認してから、各遮断弁１６〜１９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をロード運転中、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、各遮断弁１６〜１９を閉じてから、給水弁２１を閉じるのが好ましい。

図２は、本発明の熱回収システム１の実施例２を示す概略図である。
本実施例２の熱回収システム１も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

前記実施例１では、熱回収用熱交換器６，７に通水するための給水路１１には、給水弁２１として開度調整可能な電動弁（モータバルブ）を設けたが、本実施例２では、以下のようにオンオフ弁として電磁弁を用いて、熱回収用熱交換器６，７への通水流量が、第一設定流量と、これより小流量の第二設定流量との二段階で切り替えられる。

具体的には、熱回収用熱交換器６，７への給水路１１には、第一電磁弁２３を備えた第一給水路１１Ａと、第二電磁弁２４を備えた第二給水路１１Ｂとが並列に設けられている。言い換えれば、前記実施例１において、電動弁（給水弁）２１に代えて第一電磁弁２３を設けると共に、その前後をバイパスするように第二給水路１１Ｂを設けている。そして、第二給水路１１Ｂの両端部間に挟まれた給水路を、第一給水路１１Ａとしている。第一給水路１１Ａには第一電磁弁２３が設けられる一方、第二給水路１１Ｂには第二電磁弁２４が設けられる。

前記実施例１における給水弁２１の制御に代えて、本実施例２では各電磁弁２３，２４の開閉が制御される。第二給水路１１Ｂは第一給水路１１Ａよりも管径が細く形成されているので、第一電磁弁２３と第二電磁弁２４との双方を開くか（あるいは第一電磁弁２３のみを開くか）、第二電磁弁２４のみを開くかにより、熱回収用熱交換器６，７への通水流量を二段階で切り替えることができる。もちろん、両電磁弁２３，２４を閉じれば、熱回収用熱交換器６，７への通水を停止することができる。なお、本実施例２では、第一電磁弁２３と第二電磁弁２４との内、一方でも開放状態とする際、給水ポンプ２０を作動させ、双方を閉鎖状態とする際、給水ポンプ２０を停止させる。

本実施例２でも、前記実施例１と同様に、圧縮機２，３がロード中、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすと、熱回収可能状態にすると共に熱回収用熱交換器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、熱回収停止状態にすると共に熱回収用熱交換器６，７への通水を停止する。そして、圧縮機２，３がロード中、熱回収用熱交換器６，７へ通水する際、第一電磁弁２３と第二電磁弁２４との双方を開く（あるいは第一電磁弁２３のみを開く）ことで、比較的大流量で通水する。

一方、熱回収用熱交換器６，７への通水中に、圧縮機２，３がロードからアンロードへ切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たす限り、熱回収用熱交換器６，７への通水を継続する。この際、第二電磁弁２４のみを開いて、比較的小流量で通水する。なお、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中に、圧縮機２，３がロードからアンロードへ切り替わった際には、熱回収用熱交換器６，７への通水停止を継続する。

このようにして、ロードとアンロードとが切り替えられる度に、熱回収用熱交換器６，７への通水の有無が切り替えらえるのを防止することができる。これにより、熱回収用熱交換器６，７への通水用の給水ポンプ２０の頻繁な発停を抑えるなど、水処理設備の保護を図ることができる。その他の構成（制御を含む）は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。

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。特に、圧縮機２，３からの圧縮空気をバイパス路１２，１３に通さずに熱回収用熱交換器６，７を介してエアクーラ４，５へ送る熱回収可能状態と、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へ送る熱回収停止状態とを切り替え可能とされ、圧縮機２，３がアンロード中、熱回収用熱交換器６，７への圧縮空気の流通はないが、設定条件において熱回収用熱交換器６，７に通水可能であれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

たとえば、前記各実施例では、熱回収用熱交換器６，７の入口側および出口側の双方に遮断弁１６（１７），１８（１９）を設けたが、その内、一方の設置を省略することができる。熱交入口側遮断弁１６，１７と熱交出口側遮断弁１８，１９との内、一方の遮断弁の設置を省略しても、他方の遮断弁の閉鎖により、熱回収用熱交換器６，７への圧縮空気の流通を防止することができる。また、バイパス弁１４，１５と各遮断弁１６〜１９との設置に代えて、たとえば、熱交入口側空気路８ａ，９ａとバイパス路１２，１３との分岐部に三方弁を設けるか、熱交出口側空気路８ｂ，９ｂとバイパス路１２，１３との合流部に三方弁を設けてもよい。

また、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は５、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、バイパス路などが設けられ、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（１１Ａ：第一給水路、１１Ｂ：第二給水路）
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 第一熱交入口側遮断弁
１７ 第二熱交入口側遮断弁
１８ 第一熱交出口側遮断弁
１９ 第二熱交出口側遮断弁
２０ 給水ポンプ
２１ 給水弁
２２ 水位センサ
２３ 第一電磁弁
２４ 第二電磁弁

Claims (3)

1. ロード状態とアンロード状態とを切り替えて運転可能なオイルフリー式の圧縮機と、
   前記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、
   前記バイパス路に設けられたバイパス弁と、
   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、少なくとも一方の空気路に設けられた遮断弁と、
   前記熱回収用熱交換器に通水するための給水路に設けられた給水弁と、
   前記バイパス弁、前記遮断弁および前記給水弁を制御する制御器と、を備え、
   前記制御器は、
   （ｉ）前記熱回収用熱交換器で製造された温水の使用負荷に基づいて、熱回収用熱交換器への通水条件を満たすか否かを判定し；前記圧縮機をロード状態で運転中に、前記通水条件を満たすと、前記給水弁を開放して前記熱回収用熱交換器を通水状態にする一方、前記通水条件を満たさないと、前記給水弁を閉鎖して前記熱回収用熱交換器を通水停止状態にし、
   （ｉｉ）前記圧縮機をロード状態で運転中、前記熱回収用熱交換器を通水状態にするときは、前記給水弁の開放、前記遮断弁の開放、前記バイパス弁の閉鎖の順で各弁を操作して前記熱回収用熱交換器を熱回収可能状態とし；前記圧縮機をロード状態で運転中、前記熱回収用熱交換器を通水停止状態にするときは、前記バイパス弁の開放、前記遮断弁の閉鎖、前記給水弁の閉鎖の順で各弁を操作して前記熱回収用熱交換器を熱回収停止状態とし、
   （ｉｉｉ）前記熱回収用熱交換器への通水中に、前記圧縮機がロード状態からアンロード状態へ切り替わった際には、前記熱回収用熱交換器への通水条件を満たす限り、前記熱回収用熱交換器の通水状態を継続し；通水状態の継続中に前記圧縮機のアンロード時間が設定時間を超えると、アンロード状態のまま前記熱回収用熱交換器を通水停止状態にする
   ことを特徴とする熱回収システム。
2. 前記熱回収用熱交換器への通水流量は、前記圧縮機がロード状態時の第一設定流量と、前記圧縮機がアンロード状態時の第二設定流量との二段階で切り替えられ、
   前記第二設定流量は、前記第一設定流量よりも少ない流量である
   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、前記バイパス路を設けた
   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。

Images