JP7496150B2 - ドレン排出構造 - Google Patents

Description

圧縮空気圧回路におけるドレン排出構造に関し、詳しくは、圧縮空気圧回路において発生するドレンからＣＯ２や油分を除去し、清浄なドレンとして排出可能な構造に関するものである。

圧縮空気圧回路にて、コンプレッサにより圧縮された圧縮空気中には水蒸気が大量に含有されており、圧縮空気圧回路内に配設されている装置にて冷却されたり、内壁に衝突したりすることでドレンとなり、各装置に設けられた排出口からドレントラップを介し圧縮排気と共に排出される。

この際、ドレンが貯留する各装置内は、圧縮空気によって圧力も高くなっているため、ヘンリーの法則に従って圧力に比例するようにＣＯ２等の気体も多くドレン内に溶け込んでいる。そのため、各装置のドレンが外部に排出される際に、ドレンにかかっていた圧力も排出と同時に低下するため、ドレンに溶け込んでいたＣＯ２も大気中に放出されてしまう、といった問題があった。
また、ドレンを一の配管に合流させた後、ポンプ等で加圧しドレンを押し上げることで浄化槽内を通過させる態様を採る場合、ポンプの不具合等で加圧機能が低下した際、配管内のドレン押し上げや浄化槽への流入が滞り、各装置によるドレンの排出に支障が出る可能性があり、さらに、ドレンが合流する配管の口径によっては、配管の上部に滞留する圧縮排気が優先的に浄化槽へ流入してしまい、その後、下部に滞留していた大量のドレンが一気にドレン浄化槽内へ流入することで、ドレンの浄化が十分に行われないまま排出されてしまってドレンの清浄化に支障をきたしてしまう、といった問題もあった。
そこで、ドレンに含有されるＣＯ２濃度を高めつつ、ドレンを滞りなくドレン浄化槽へ流入させることで、効率よくドレンを清浄化させる手段が求められていた。

上記問題を解決すべく、特許第６６８６５９１号公報（特許文献１）に記載の技術提案がなされている。すなわち、特許文献１では、ボイラ装置から排出されるドレン内のｐｈ値を計測し、その計測値によって二酸化炭素の中和、もしくは酸素濃度の低下を行う技術が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術提案では、ドレンのｐｈ値によって二酸化炭素の中和量が決定されるものであって、ドレンに含有された二酸化炭素の完全な除去を目的とした技術ではなく、また、ドレンタンクから貫流ボイラへの供給時にドレンポンプを使用して昇圧させているが、ドレンと同時に圧縮排気が流入した場合における対策がなく、上記問題の解決には至っていない。

本出願人は、以上のような従来の集合管におけるドレンの滞留や、ドレン及び圧縮排気中に含有されるＣＯ２の回収方法といった問題に着目し、ドレン浄化槽へ流入するドレンの圧力を高めることで、ドレン内のＣＯ２濃度を上昇させつつドレン浄化槽内にてＣＯ２を効率的に分離させる構造を提供できないものかという着想のもと、各種装置から排出管を介して排出されるドレンが合流する集合管の断面積を該排出管の断面積の合計以下とすることで、該ドレン排出集合管内を流れるドレン及び圧縮排気の圧力を高めつつ、ドレン中に溶け込むＣＯ２の濃度を高めることが可能であって、さらに、圧力の高いドレンを集合管内に滞留させず油分・ＣＯ２吸着槽に随時流入させることが可能なドレン排出構造を開発し、本発明にかかる「ドレン排出構造」の提案に至るものである。

特許第６６８６５９１号公報

本発明は、上記問題に鑑み、圧縮空気圧回路に配設されるエアタンクやエアドライヤ、エアフィルタ等の各装置（以下、単に「各装置」という。）から排出管を介して集合管内へ送られたドレン及び圧縮排気の圧力を高めることで、ドレン中のＣＯ２濃度を高めると共に、集合管内にドレンを滞留させずに随時ＯＣＡ槽へ流入させることが可能なドレン排出構造を提供することを課題とする。

上記問題を解決するため、本発明にかかるドレン排出構造は、圧縮空気圧回路に配設された装置から排出されるドレン及び圧縮排気が流れる排出管と、複数の該排出管から流入したドレン及び圧縮排気が合流し後段の油分・ＣＯ２吸着槽へ送出される集合管と、該集合管から流入したドレン及び圧縮空気の浄化を行う油分・ＣＯ２吸着槽と、から成り、各排出管には、ドレントラップが備えられる手段を採用する。

また、本発明は、前記集合管の断面積が、該集合管に接続された各排出管の断面積未満である手段を採用する。

さらに、本発明は、前記排出管には、ドレントラップの後段に逆止弁が備えられている手段を採用する。

またさらに、本発明は、前記ドレントラップの開閉動を時間的要素で制御する制御部を備え、複数のドレントラップが同時に開放されないよう制御を行う手段を採用する。

本発明にかかるドレン排出構造によれば、集合管の断面積が、該集合管に接続された各排出管の断面積未満であることにより、集合管を流れるドレン及び圧縮排気の最大流量が、夫々の排出管から排出されるドレンの合計の最大排出量と同量、もしくは少なく制限されるため、集合管へのドレン流入時に、該集合管内の圧力が上昇すると同時に圧縮排気中に含有されるＣＯ２がドレンに溶け込み、ＣＯ２濃度を高めることが可能となり、また、ドレン及び圧縮排気の圧力を高めた状態で送流させることで、集合管下部近傍にドレンを滞留させることなく後段の油分・ＣＯ２吸着槽へ流入させることが可能となる、といった優れた効果を奏するものである。

また、本発明にかかるドレン排出構造によれば、集合管の断面積が、各排出管の断面積未満であることにより、集合管を流れるドレン及び圧縮排気の最大流量が、一の排出管から排出されるドレンの最大排出量と同量、もしくは少なく制限されるため、集合管内の圧力をより高めることが可能となり、ドレン中のＣＯ２濃度の更なる上昇に資すると共に、ドレンを滞留させることなく後段の油分・ＣＯ２吸着槽へ確実に流入させることが可能になる、といった優れた効果を奏するものである。

さらに、本発明にかかるドレン排出構造によれば、前記排出管には、ドレントラップ及び逆止弁が備えられていることで、集合管へ流入するドレン量を自動的に調整可能となり、集合管から排出管へのドレン及び圧縮排気の逆流を防ぎ且つ集合管内部における圧力低下を防止し得る、といった優れた効果を奏するものである。

またさらに、本発明にかかるドレン排出構造によれば、前記ドレントラップの開閉動を時間的要素で制御する制御部を備えることで、複数のドレントラップが同時に開放されないよう制御を行うことが可能であり、それにより集合管へ流入する最大ドレン量を一の排出管からの最大量と同一にすることが可能であると共に、ドレンを油分・ＣＯ２吸着槽へ流入させるタイミングの調整が可能となり、油分・ＣＯ２吸着槽内における吸着処理の効率向上に資する、といった優れた効果を奏する。

本発明にかかるドレン排出構造の実施形態を示す説明図である。 本発明にかかるドレン排出構造の実施形態を示す断面図である。

本発明にかかるドレン排出構造１は、圧縮空気圧回路から排出管１１を介して排出されるドレンＤ及び圧縮排気Ｈが合流する集合管１０において、該集合管１０の断面積を排出管１１の断面積未満とすることで、集合管１０内を送流するドレンＤ及び圧縮排気Ｈの圧力を高めた状態で油分・ＣＯ２吸着槽１２へ流入させることが可能であることを最大の特徴とする。
以下、本発明にかかるドレン排出構造１の実施形態について、図面に基づき説明する。

尚、本発明にかかるドレン排出構造１は、以下に述べる実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で適宜変更することができるものである。

図１は、本発明にかかるドレン排出構造１の基本的な実施形態を示す説明図である。図２は、ドレン排出構造１の実施形態を示す断面図であって、具体的には、ドレンＤ及び圧縮排気Ｈの送流時における集合管１０の断面図であり、（ａ）は従来の集合管１０における断面図、（ｂ）は本発明の集合管１０における断面図である。
本発明にかかるドレン排出構造１は、圧縮空気圧回路のドレン排出部分に設けられるものであり、主に排出管１１と集合管１０、油分・ＣＯ２吸着槽１２で構成される。

圧縮空気圧回路は、エアコンプレッサ３０にて生成された圧縮空気を後段に接続された利用機器へ送気するものであり、利用機器の使用態様により、圧縮空気を一時的に貯留するエアタンク３１や、圧縮空気を乾燥することで温度を低下させるエアドライヤ３２、圧縮空気に含有される塵埃等の異物を分離・除去するエアフィルタ３３等の各装置が配設される。
圧縮空気圧回路に配設される各装置の種類、台数について特に限定はなく、圧縮空気を利用する目的や利用機器によって適宜決定されることになる。また、エアコンプレッサ３０と各装置、及び利用機器間には、当然に圧縮空気の送気が可能な配管が備えられる。
その際、圧縮空気に含有される水蒸気が各装置の内壁や配管等に付着・結合することにより、水分であるドレンＤが発生することとなる。

排出管１１は、各装置にて発生したドレンＤを排出させる配管であって、各装置の下部近傍と、集合管１０の所定箇所とに夫々接続される。
排出管１１にて使用される配管の口径は特に限定しないが、夫々の装置にて発生し得るドレン量や設置態様により決定されることになる。また、集合管１０との接続箇所についても特に限定はしないが、排出管１１にて送流されるドレンＤと、該ドレンＤが各装置から排出される際、ドレンＤと同時に排出管１１へ排出される圧縮空気（以下、「圧縮排気Ｈ」という。）を、集合管１０内へ効率よく流入させるため、横方に延伸する集合管１０の上面部近傍に接続する態様が好適である。

集合管１０は、接続された夫々の排出管１１から流入したドレンＤ及び圧縮排気Ｈを合流させ、後段の油分・ＣＯ２吸着槽１２へ流入させる配管である。該集合管１０は、横方に延伸すると共に一端が上方へ立ち上がり状となって、最終的に油分・ＣＯ２吸着槽１２の下部に接続されている。
集合管１０にて使用される配管の口径（断面積）は、該集合管１０に接続された各排出管１１の断面積未満とする。これにより、集合管１０にて合流し油分・ＣＯ２吸着槽１２へ送流されるドレンＤ及び圧縮排気Ｈの圧力を自動的に高めると共に、圧縮排気Ｈに含有されるＣＯ２をドレンＤへ溶け込ませ、ドレンＤ中のＣＯ２濃度を高めることが可能となる。油分・ＣＯ２吸着槽１２との接続部分は上方へ立ち上がり状となっているが、集合管１０内のドレンＤ及び圧縮排気Ｈに高い圧力が備わっているため、管内に滞留することなく、ドレンＤ及び圧縮排気Ｈは油分・ＣＯ２吸着槽１２内へ滞りなく押し込まれることとなる。

油分・ＣＯ２吸着槽１２は、圧縮空気圧回路から排出され集合管１０を介して流入したドレンＤから、油分やＣＯ２等の含有物を分離・回収した後、清浄なドレンＤとして外部へ排出させる槽である。
油分・ＣＯ２吸着槽１２は、中空部を有すると共に、天面部及び底面部が閉塞されている筒状体であり、中空部には油分やＣＯ２を吸着可能な吸着材が充填され、底面部（下部）に流入口、天面部（上部）に排出口が形成されている。吸着材の素材については、ドレンＤに含有される油分やＣＯ２を吸収可能な従来公知の素材を種々適用すればよく、例えば、アミン類やゼオライト等の素材が考え得る。また、これらの素材を交互に積層して充填し、吸着効率を高めた態様も好適である。
油分・ＣＯ２吸着槽１２の外形状については、筒状であれば特に限定はなく、円筒形状や多角筒形状が考え得る。また、油分・ＣＯ２吸着槽１２の構成素材等についても特に限定はしないが、一部又は全部を強化プラスチックやガラス等の透明もしくは半透明な素材を使用して、充填された吸着材の劣化状態を視認可能な態様が好適である。

ところで、各装置と集合管１０とを接続する排出管１１を配設するにあたって、排出されたドレンＤ及び圧縮排気Ｈをそのまま集合管１０へ流入させる態様ではなく、図１に示すように、排出管１１の所定中間箇所にドレントラップ２０や逆止弁２１を装備する態様が好適である。ドレントラップ２０を配設することで、集合管１０内へ流入するドレンＤの流量調整を行うことが可能である。また、逆止弁２１を配設することで、集合管１０内からドレンＤや圧縮排気Ｈの逆流を防ぐことが可能となる。さらに、かかる態様を採用することで、ドレンＤの流入と同時に集合管１０内へかかる圧力が複数の排出管１１へ分散されることがなくなるため、集合管１０内におけるドレンＤへの加圧及びＣＯ２濃度の上昇、そして、油分・ＣＯ２吸着槽１２へのドレンＤ及び圧縮排気Ｈの流入を効率良く行うことができる。併せて、ドレンＤと共に外部へ排出されてしまう圧縮排気Ｈの量的削減にも資することとなる。
ドレントラップ２０及び逆止弁２１の具体的構成については、従来公知の機器を使用すればよく、特に限定はしない。さらに、設置数や設置箇所についても特に限定はないが、各装置に接続される排出管１１毎に夫々設置する態様が好適である。

また、図示してはいないが、排出管１１にドレントラップ２０を設ける態様において、該ドレントラップ２０の開閉を時間的要素で制御する制御部を備える態様を採用する。該制御部による時間的制御の方法として、例えば、１０分毎に１０秒間の開動作を行う、といったような、所定間隔で所定時間、開動作を行う態様や、複数の排出管１１に夫々ドレントラップ２０が配設されている場合に、複数のドレントラップ２０が同時に開放されないよう、各ドレントラップ２０の開状態のタイミングを違える制御等を行う。この時間的要素による制御態様を採用することで、集合管１０へのドレンＤと圧縮排気Ｈのスムーズな流入に資し、また、流入量の調整も可能で集合管１０における過圧状態や詰まりを防ぐことも可能となる。

尚、図示のように、各装置と排出管１１の接続部分近傍や、集合管１０と油分・ＣＯ２吸着槽１２の接続部分近傍など、配管の必要箇所にドレンＤ及び圧縮排気Ｈの送流をストップ可能なバルブ２２を設ける態様が望ましい。かかる態様を採ることにより、ドレントラップ２０のメンテナンスや油分・ＣＯ２吸着槽１２の交換を行う際に、バルブ２２を閉めてドレンＤ及び圧縮排気Ｈの流入を一時的に止めることが可能となる。

以上の構成から成るドレン排出構造１について、その主な動作及び作用を説明する。
まず、エアコンプレッサ３０にて生成された水蒸気を含む圧縮空気が、圧縮空気圧回路に配設された各装置内にてドレンＤを発生させる。そして、各装置の底部に貯留したドレンＤは、該各装置に夫々接続された排出管１１内へ流入し、該排出管１１の所定箇所に設けられたドレントラップ２０によって、所定のタイミングで集合管１０へ送出される。この際、ドレンＤにかかっている圧力は、逆止弁２１によって排出管１１の上流方向に逆流することなく、集合管１０内のドレンＤ及び圧縮排気Ｈにかかることとなる。また、従来の集合管１０（図２（ａ））よりも、図２（ｂ）に図示したように集合管１０の口径（断面積）を狭くすることにより、ドレンＤ及び圧縮排気Ｈの流路も必然的に狭くなるため、送流時の圧力が従来よりも高まることとなる。この時、圧縮排気Ｈ中に存するＣＯ２は、圧力によってドレンＤに溶け込むこととなるが、ドレンＤに溶け込むＣＯ２量は、ヘンリーの法則に従って圧力に比例して増加する。この結果、本発明におけるドレンＤ内に含有されるＣＯ２濃度は、従来よりも上昇することとなる。

圧力の高まったドレンＤ及び圧縮排気Ｈは、集合管１０から油分・ＣＯ２吸着槽１２内へ流入する。集合管１０は、上方へ立ち上がり状となって油分・ＣＯ２吸着槽１２の下部に形成された流入口に接続されている。尚、集合管１０内のドレンＤ及び圧縮排気Ｈに高い圧力が備わっているため、立ち上がり部分を滞りなく上昇し、油分・ＣＯ２吸着槽１２内へ流入することとなる。油分・ＣＯ２吸着槽１２内へ流入したドレンＤ及び圧縮排気Ｈは、槽内に充填された吸着材によって油分やＣＯ２が分離・除去され、上部の排出口から清浄なドレンＤ及び圧縮排気Ｈとして外部に排出されることとなる。

以上、本発明にかかるドレン排出構造１の基本的構成態様、並びに、動作・作用について説明したが、本発明は、上記実施形態や図面に示す構成態様に限定するものではない。例えば、集合管１０の後段にドレンＤ中の油分を主に分離・除去する油分分離装置と、ドレンＤ中のＣＯ２を主に分離・除去するＣＯ２分離装置を夫々配設し、それを纏めて油分・ＣＯ２吸着槽１２とする態様を採用することも可能である。この態様を採る場合、集合管１０の後段に油分分離装置を配設し、その後段にＣＯ２分離装置を配設することにより、事前に油分が除去されたドレンＤ及び圧縮排気ＨがＣＯ２分離装置へ送流されることとなり、ＣＯ２吸着材に油分が付着することによる吸着性能の低下を防ぎつつ、清浄なドレンＤ及び圧縮排気Ｈの効率的な生成が可能となる。

以上のように、本発明にかかるドレン排出構造１は、各装置から排出されたドレンＤが合流する集合管１０の口径（断面積）を、該集合管１０に接続される夫々の排出管１１の断面積未満とすることで、集合管１０内を流れるドレンＤ及び圧縮排気Ｈの圧力を上昇させることが可能となって、油分・ＣＯ２吸着槽１２への効率的な流入及び油分やＣＯ２が分離・除去された清浄なドレンＤ及び圧縮排気Ｈの創出に資することとなる。

本発明は、製造加工業や清掃業、歯科等、圧縮空気を使用するあらゆる分野において、排出されるドレン及び圧縮排気中のＣＯ２排出削減に資するドレン排出構造として採用することが可能であり、地球温暖化の原因ともいわれる大気中のＣＯ２削減の施策としても、その一翼を担うものである。したがって、本発明にかかる「ドレン排出構造」の産業上の利用可能性は大であると思料する。

１ ドレン排出構造
１０ 集合管
１１ 排出管
１２ 油分・ＣＯ２吸着槽
２０ ドレントラップ
２１ 逆止弁
２２ バルブ
３０ エアコンプレッサ
３１ エアタンク
３２ エアドライヤ
３３ エアフィルタ
Ｄ ドレン
Ｈ 圧縮排気

Claims (2)

1. 圧縮空気圧回路に配設された装置から排出されるドレン及び圧縮排気が流れる排出管と、複数の該排出管から流入したドレン及び圧縮排気が合流し後段の油分・ＣＯ２吸着槽へ送出される集合管と、該集合管から流入したドレン及び圧縮空気の浄化を行う油分・ＣＯ２吸着槽と、から成り、
   各排出管には、ドレントラップが備えられ、
   集合管の断面積が、該集合管に接続された各排出管の断面積未満であり、
   ドレントラップの開閉動を時間的要素で制御する制御部を備え、複数のドレントラップが同時に開放されないよう制御を行うことを特徴とするドレン排出構造。
2. 前記排出管には、ドレントラップの後段に逆止弁が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のドレン排出構造。