JPH0351799A - 原子力プラントの計装用圧縮空気系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は空気圧縮機のシステム系路を改良した原子力プ
ラントの計装用圧縮空気系に関する。

（従来の技術） 原子力発電プラントにおける計装用圧縮空気系は、主に
空気作動弁および計装制御機器の作動等にオイルレスで
かつ除湿、除塵された圧縮空気を供給することを目的と
した系統である。

計装用圧縮空気系の系統構成について第３図を参照しな
がら説明する。

この系統は、第３図に示したように並列に２系統の空気
圧縮機系列を有し、それぞれの系統には吸入フィルタを
兼ねた消音器１を有する空気圧縮機２と、後部冷却器３
が接続された気水分離器４および機器接続配管から構成
される。気水分離器４から下流側は合流し、空気貯槽５
および除湿装置６を経て各負荷光へ圧縮空気を供給する
構成となっている。

除湿装置ｆｆ６は第４図（ａ）および（ｂ）に示したよ
うに再生側除湿塔Ｉ４および除湿側除湿塔１５を有する
とともに四方弁１６．１７．２４、電気ヒータ１８、比
例弁２１、空気冷却器２２およびドレンセパレータ２３
を有している。除湿塔１４．１５は被乾燥空気人口Ｉ９
から処理空気が流入し、除湿された乾燥空気はその出口
２０から流出するようになっている。ここで、空気吸入
から各負荷先までの圧縮空気の流れについて第３図によ
って説明する。

プラントの通常運転時においては１基列の運転で圧縮空
気を供給している。すなわち、吸入フィルタを兼ねた消
音器１から吸入された空気は空気圧縮機２で加圧される
。加圧された空気は加圧と同時に温度も上昇し、空気圧
縮機の吐出部でかなりの高温となる。そのため、後部冷
却器３で冷却し、冷却に伴い発生した凝縮水を気水分離
器４で分離する。

気水分離器４から下流側は空気貯槽５を経て除湿装置６
で圧縮空気を除湿する。

除湿装置６の出口２０における油分が除去され、かつ除
湿、除塵された圧縮空気を各負荷先へ供給している。

除湿装置６内の圧縮空気の流れを第４図につき説明する
。

除湿装置６内には１基に対してそれぞれ吸着剤が充填さ
れた除湿塔１４．　Ｉｓが２基設けられており、１塔が
湿り空気の除湿を行っている間に、他塔は除湿を終え水
分を含んだ吸着剤の再生（水分を除去し、乾燥させるこ
と）を行う。２塔の除湿塔１４゜１５はタイマにより自
動的に除湿と再生を繰り返す。

除湿時の空気の流れについて、被乾燥空気入口部１９か
ら流入した空気は比例弁２１．四方弁１６を経て除湿塔
（除湿側）１５の上部から流入し、吸着剤によって乾燥
空気となって塔１５の下部から流出する。乾燥空気は４
方弁１７を経て、乾燥空気出口部・２０から各負荷先へ
供給される。

再生時の空気の流れは、加熱空気によって水分を含んだ
吸着剤から水分を脱着させるための加熱再第４図（ａ）
と、加熱再生終了後、除湿塔を所定の温度まで冷却する
ための冷却再生第４図（ｂ’ｌ　とがある。

加熱再生運転状態について第４図（ａ）を参照して説明
する。

被乾燥空気入口部１９から流入した空気は比例弁２１で
再生用空気としである一定流量が分岐ラインに流れる。

分岐ラインを流れる空気は四方弁２４を経て電気ヒータ
Ｉｇで加熱される。加熱された空気は四方弁１７を経て
除湿塔（再生側）　１４の下側から流入（吸着剤）の水
分脱着を行う。水分を含んだ空気除湿塔１４（再生側）
の上部から流出して四方弁１６．２４を経て空気冷却器
２２で冷却され、水分の凝縮によって発生したドレンド
レンセパレータ２３で分離される。ドレンセパレータ２
３でドレンと分離された空気は比例弁２１で除湿側のラ
インに合流する。

冷却再生運転状態について第４図（ｂ）を参照して説明
する。

被乾燥空気に入口部１９から流入した空気は比例弁２１
で再生用空気としである一定流量が分岐ラインに流れる
。分岐ラインを流れる空気は四方弁２４゜１６を経て除
湿塔（再生側）１４の上部から流入する。

流入した空気は加熱再生で加熱された吸着剤を冷却する
。吸着剤の冷却に使われた空気は除湿塔（再生側）１４
の下部から出て四方弁１７．停止状態の電気ヒータ１ｇ
、空気冷却器２２．ドレンセパレータ２３を経て比例弁
２１で除湿側のラインに合流する。

つぎに、空気圧縮弱糸の運転について説明する。

計装用圧縮空気系の供給圧力は空気貯槽５の圧力を検出
し、一定に制御されている。負荷先での計装用圧縮空気
の使用量が少なく、空気貯槽５の圧力がある設定値まで
上昇した場合、空気圧縮機２は無負荷運転に入る。

無負荷運転は空気貯槽５の圧力がある設定値に低下する
まで続けられる。

（発明が解決しようとする課題） 除湿装置６の加熱再生工程には電気ヒータ１８によるか
なりの熱量を必要としていることに対して空気圧縮機２
の吐出部での高温状態の圧縮空気は後部冷却器３で冷却
されている。同じ系統上の機能で加熱と冷却を独立して
行うことは熱バランス的に非常に効率が悪いことは云う
までもないことである。

また、同じ系統上で冷却設備が二基設置されている（後
部冷却器、除湿装置の空気冷却器）ことも設備面から見
て不経済である。

さらに、空気圧縮機の長期間に及ぶ無負荷運転は圧縮機
本体付属の吸吐弁の発錆をもたらす可能性があり、安定
した連続運転の方が望ましいなどの課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、電
気ヒータの容量を低減化し、除湿装置の空気冷却器を不
要とし、かつ設備面での経済性を良好になし得る原子力
プラントの計装用圧縮空気系を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は吸込フィルタを兼ねた消音器を有する空気圧縮
機、第１の比例弁、冷却器、気水分離器、除湿装置、第
２の比例弁および空気貯槽が順次配管接続され、前記第
１の比例弁から分岐し第１の三方弁を介して調整弁を経
て前記消音器の空気吸入口に接続される第１の戻り糸路
と、前記除湿装置および第２の比例弁から分岐し第２の
三方弁を介して前記調整弁に接続される第２の戻り糸路
とを備えてなることを特徴とする。

（作　用） 空気圧縮機吐出部の高温状態の圧縮空気を一部分岐させ
、電気ヒータで加熱したのち第１の戻り流路から加熱再
生用空気として使用する。空気圧縮機は無負荷運転にな
ると加圧しなくなり、高温状態の圧縮空気が発生しなく
なる。そのため、−部分岐された空気を空気圧縮機の吸
込フィルタを兼ねた消音器の空気吸入口に戻すことによ
って低負荷の状態でも空気圧縮機の連続運転が可能にな
る。

また、除湿塔（除湿側）で除去された乾燥空気を一部分
岐させ、除湿塔（再生側）の冷却再生に使用したのち第
２の戻り流路から空気圧縮機の空気吸入側に戻すことに
よって再生空気の冷却は後部冷却器で兼用できる。

（実施例） 第１図および第２図（ａ）、　（ｂ）を参照しながら本
発明に係る原子力プラントの計装用圧縮空気系の一実施
例を説明する。

第１図において、本空気系は上下二系統からなっており
、上方は加熱再生運転状態を、下方は冷却再生運転状態
をそれぞれ示し、各部分は同一構成となっているため、
その一方の系統のみ説明し、他方の系統の説明を省略す
る。

図中符号１は空気圧縮機２の吸込側に設けられている吸
込フィルタを兼ねた消音器であり、空気圧縮機２の吐出
側には第１の比例弁７が接続されている。この第１の比
例弁７は三方弁となっており、その一方は後部冷却器３
を有する気水分離器４に接続されている。この気水分離
器４の吐出側は除湿装置６！の被乾燥空気人口１９に接
続している。この除湿装置６ａの乾燥空気出口２０は第
２の比例弁１１を介して空気貯槽５に接続されている。

第１の比例弁７の他方には第１の戻り糸路２８が接続さ
れ、この第１の戻り糸路２８は第１の三方弁９を介して
調整弁２７に接続されている。この調整弁２７の吐出側
は消音器１の空気吸入口に接続されている。また、第２
の比例弁１１の他方には第２の三方弁ＩＯを介在して第
２の戻り糸路２９が接続され、この第２の戻り糸路２９
の吐出側は調整弁２７の入口側に接続されている。

第１の三方弁の他方は再生空気系路３ｏを介して除湿装
置６１の第１の再生空気出入口ノズル１２に接続されて
いる。除湿装置６ａの第２の再生空気入口ノズル１３は
第２の戻り流路２９としての第２の三方弁ＩＯに接続さ
れている。空気貯槽５には圧力検出センサ２５およびプ
ログラマブルコントローラ２６が設けられており、プロ
グラマブルコントローラ２６からは信号線３１によって
調整弁２７に信号が送られる。

第２図は除湿装置６ａを示す配管系統図で、第２図（ａ
）は加熱再生運転状態を、第２図（ｂ）は冷却再生運転
状態を示している。

すなわち、除湿装置６８は再生側除湿塔１４と除湿側除
湿塔１５を有しており、再生側除湿塔１４の入口側は第
１の四方弁１７．電気ヒータ１８を介して再生空気出入
口ノズル１２に接続されている。この除湿塔■４の出口
側は第２の四方弁１６を介して第２の再生空気出入口ノ
ズル１３に接続されている。除湿側除湿塔１５の入口側
は被乾燥空気人口１９から第２の四方弁１６を介して接
続されている。また、この除湿塔１５の出口側は第１の
四方弁１７を介して乾燥空気出口２０に接続されている
。

このように本実施例においては除湿装置６ａを空気貯槽
５の上流側に設け、空気圧縮機２と後部冷却器３との間
および除湿装置６ａと空気貯槽５との間にそれぞれ比例
弁７，１１を設けて空気を一部分岐させ、除湿装置６ａ
の再生に使用したのち、消音器１の空気吸入口に戻す構
成になっている。

つぎに空気吸入から負荷先までの圧縮空気の流れについ
て第１図を参照して説明する。

プラントの通常運転時においては１系統の運転で圧縮空
気を供給している。

吸込フィルタを兼ねた消音器１から吸入された空気は空
気圧縮機２で加圧される。加圧された空気は加圧と同時
に温度も上昇する（空気圧縮機吐出部で１４０℃前後）
。そのため、第１の比例弁７を経て後部冷却器３で冷却
し、冷却に伴い発生した凝縮水を気水分離機４で分離す
る。

気水分離機４から下流側は除湿装置６ａで除湿された後
、空気貯槽５を経て油分が除去され、かつ除湿除塵され
た圧縮空気として各負荷先へ供給される。

除湿装置６ａ内における除湿工程での圧縮空気の流れに
ついて、第２図を参照して説明する。

被乾燥空気人口１９から流入した圧縮空気は第２の四方
弁１６を経て除湿塔（除湿側）１５の上部から流入し塔
１５内での水分吸着によって乾燥空気となり塔１５の下
部から流出する。乾燥された空気は第１の四方弁１７を
経て乾燥空気出口２０から流出する。

つぎに加熱再生時の空気の流れについて説明する。

第１図において空気圧縮機２で加圧された高温状態の圧
縮空気をある一定流量を第１の比例弁７で分岐させる。

分岐した圧縮空気は第１の三方弁９から再生空気系路３
０を経て第１の再生空気出入口ノズル１２から除湿装置
６ａ内への再生空気として流入する。第２図（ａ）にお
いて再生空気は電気ヒータＩ８で加熱された後、第１の
四方弁１７を経て除湿塔（再生側）１４の下部から流入
し、吸着剤の水分脱着を行う。水分を含んだ再生空気は
除湿塔（再生側）１４の上部から流出して、第２の四方
弁１６を経て再生空気出入口ノズル１３から除湿装置６
ａの外へ流出する。第１図において水分を含んだ再生空
気は第２の三方弁１０を経て第２の戻り糸路２９から調
整弁２７を流れて消音器１の空気吸入口に戻される。戻
された空気は空気吸入口から吸入される系外からの空気
と混合され、前述した圧縮。

除湿などの糸路を経て乾燥空気として各負荷先へ供給さ
れる。

つぎに冷却再生時の空気の流れについて説明する。

加熱再生終了後、第１および第２の三方弁９゜１０は第
１図の下方において冷却再生運転状態に切り替わる。

除湿装置６ａで除湿された乾燥空気のある一定流量を第
２の比例弁１１で分岐させ、分岐した乾燥空気は第２の
三方弁１０を経て第２の再生空気出入ノズル１３から除
湿装置６ｉ内へ再生空気として流入する。第２図（ｂ）
において再生空気は第２の四方弁１６を経て除湿塔（再
生側）１４の上部から流入し加熱された吸着剤を冷却す
る。冷却に使用された再生空気除湿塔（再生側）１４の
下部から流出して第１の四方弁１７．停止状態の電気ヒ
ータ１３を経て第１の再生空気出入口ノズル１２から除
湿装置６ａの外へ流出する。第１図において、冷却に使
用された再生空気第１の三方弁９を経て第１の戻り流路
２８から消音器１の空気吸入口に戻される。

戻された空気は空気吸入口から吸入される系外からの空
気と混合され、前述した圧縮、除湿等の工程を経て乾燥
空気として各負荷先へ供給される。

再生用空気を消音器１の空気吸入口に戻している点につ
いて以下に説明する。

前述したように空気圧縮機２は負荷の使用量が少なくな
った場合、無負荷運転に入るため空気圧縮機吐出部での
高温状態の圧縮空気が得られなくなる可能性がある。

再生用空気を消音器１の空気吸入口に戻して空気貯槽５
内の圧力を圧力検出センサ２５で検知し、プログラマブ
ルコントローラ２６で演算処理した信号を送信して調整
弁２７の開度を制御することによって空気圧縮機の連続
運転を可能にする。

［発明の効果］ 本発明によれば、空気圧縮機吐出部の排熱を利用するこ
とによって除湿装置の電気ヒータの容量低減化を図るこ
とができる。

また、乾燥空気を一部冷却再生に用いて、その再生空気
を空気圧縮機の吸入口に戻すことによって非常に効率の
良い再生効果を得ることができる。

さらに再生空気の冷却は後部冷却器で兼用される。

除湿装置空気冷却器が不要となり、空気圧縮機の連続負
荷運転が可能となる。

この連続負荷運転によって空気圧縮機吐出部では常に高
温状態の加圧空気が発生するため、安定した加熱再生用
の空気が得られ、設備の寿命面からも、従来より向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子力プラントの計装用圧縮空気
系の一実施例を示す系統図、第２図（ａ）は第１図にお
ける除湿装置の加熱再生運転状態を示す配管系統図、第
２図（ｂ）は同じく冷却再生運転状態を示す配管系統図
、第３図は従来の原子力プラントの計装用圧縮空気系を
示す系統図、第４図（ａ）は第３図における除湿装置の
加熱再生運転状態を示す配管系統図、第４図（ｂ）は同
じく冷却再生運転状態を示す配管系統図である。 １・・・消音器 ２・・・空気圧縮機 ３・・・後部冷却器 ４・・・気水分離器 ５・・・空気貯槽 ６．６ａ・・・除湿装置 ７・・・第１の比例弁 ８・・・オリフィス ９・・・第１の三方弁 Ｏ・・・第２の三方弁 １・・・第２の比例弁 ２・・・第１の再生空気出入口ノズル ３・・・第２の再生空気出入口ノズル ４・・・除湿塔（再生側） １５・・・除湿塔（除湿側） １６、１７．２４・・・四方弁 １８・・・電気ヒータ １９・・・被乾燥空気入口 ２０・・・乾燥空気出口 ２１・・・比例弁 ２２・・・空気冷却器 ２３・・・ドレンセパレータ ２５・・・圧力検出センサ ２６・・・プログラマブルコントローラ２７・・・調整
弁 ２８・・・第１の戻り系路 ２９・・・第２の戻り系路 ３０・・・再生空気系路 ３１・・・信号線 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名） （ａ） （＋） 〕大愚邦セ印９Ｌ 滲％　生還蕎状態 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸込フィルタを兼ねた消音器を有する空気圧縮機、第１
   の比例弁、冷却器、気水分離器、除湿装置、第２の比例
   弁および空気貯槽が順次配管接続され、前記第１の比例
   弁から分岐し第１の三方弁を介して調整弁を経て前記消
   音器の空気吸入口に接続される第１の戻り系路と、前記
   除湿装置および第２の比例弁から分岐し第２の三方弁を
   介して前記調整弁に接続される第２の戻り系路とを備え
   てなることを特徴とする原子力プラントの計装用圧縮空
   気系。