JPH06180156A - 低温空気発生装置 - Google Patents
低温空気発生装置Info
- Publication number
- JPH06180156A JPH06180156A JP32802992A JP32802992A JPH06180156A JP H06180156 A JPH06180156 A JP H06180156A JP 32802992 A JP32802992 A JP 32802992A JP 32802992 A JP32802992 A JP 32802992A JP H06180156 A JPH06180156 A JP H06180156A
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- JP
- Japan
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- expansion turbine
- compressor
- air
- temperature air
- braking
- Prior art date
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/14—Power generation using energy from the expansion of the refrigerant
- F25B2400/141—Power generation using energy from the expansion of the refrigerant the extracted power is not recycled back in the refrigerant circuit
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 膨張タービンを用いた低温空気発生装置にお
いて、圧縮機が急停止したときでも、膨張タービンの危
険な高速回転を防止して安全に停止させる。 【構成】 膨張タービン１４に直結された制動ブロワー
１５の吸入側に大気を導入する経路を設けるとともに、
制動ブロワー１５の吐出側を、圧縮機１１から冷却器１
２に至る経路に合流させる経路２２を設ける。
いて、圧縮機が急停止したときでも、膨張タービンの危
険な高速回転を防止して安全に停止させる。 【構成】 膨張タービン１４に直結された制動ブロワー
１５の吸入側に大気を導入する経路を設けるとともに、
制動ブロワー１５の吐出側を、圧縮機１１から冷却器１
２に至る経路に合流させる経路２２を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温空気発生装置に関
し、詳しくは、圧縮機で圧縮した空気を膨張タービンで
断熱膨張させて低温空気を発生する装置に関する。
し、詳しくは、圧縮機で圧縮した空気を膨張タービンで
断熱膨張させて低温空気を発生する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】膨張タービンを用いた低温空気発生装置
は、室内冷房や物品冷却等、各種の目的で用いられてい
る。図２は、従来の低温空気発生装置の一例を示すもの
で、フィルター１からモーター２ａにより駆動される圧
縮機２に吸入された空気は、第１熱交換器３で冷却さ
れ、第１気液分離器４で除湿された後、膨張タービン５
と同軸に設けられた制動ブロワー６に導入されて更に圧
縮される。制動ブロワー６から導出された圧縮空気は、
第２熱交換器７で冷却され、第２気液分離器８で除湿さ
れた後、膨張タービン５に導入され、ここで断熱膨張し
て低温空気となる。なお、第１熱交換器３及び第２熱交
換器７は、水あるいは大気により圧縮空気を冷却して圧
縮熱を除去するものである。
は、室内冷房や物品冷却等、各種の目的で用いられてい
る。図２は、従来の低温空気発生装置の一例を示すもの
で、フィルター１からモーター２ａにより駆動される圧
縮機２に吸入された空気は、第１熱交換器３で冷却さ
れ、第１気液分離器４で除湿された後、膨張タービン５
と同軸に設けられた制動ブロワー６に導入されて更に圧
縮される。制動ブロワー６から導出された圧縮空気は、
第２熱交換器７で冷却され、第２気液分離器８で除湿さ
れた後、膨張タービン５に導入され、ここで断熱膨張し
て低温空気となる。なお、第１熱交換器３及び第２熱交
換器７は、水あるいは大気により圧縮空気を冷却して圧
縮熱を除去するものである。
【０００３】このように、膨張タービンを用いた低温空
気発生装置では、膨張タービン５で発生した回転エネル
ギーを有効に利用するため、該膨張タービン５と同軸に
制動ブロワー６を設けており、制動ブロワー６の圧縮作
用が膨張タービン５に対して制動作用を行い、膨張ター
ビン５と制動ブロワー６とは、所定の回転数でバランス
して定常運転となる。例えば、制動ブロワー６が膨張タ
ービン５の回転によって圧縮作用を行い、圧縮機２で約
１．３ａｔｍに昇圧されて導出した圧縮空気を約１．７
ａｔｍに昇圧して膨張タービン５に供給し、膨張タービ
ン５は、これを略常圧に膨張減圧させる回転数でバラン
スする。
気発生装置では、膨張タービン５で発生した回転エネル
ギーを有効に利用するため、該膨張タービン５と同軸に
制動ブロワー６を設けており、制動ブロワー６の圧縮作
用が膨張タービン５に対して制動作用を行い、膨張ター
ビン５と制動ブロワー６とは、所定の回転数でバランス
して定常運転となる。例えば、制動ブロワー６が膨張タ
ービン５の回転によって圧縮作用を行い、圧縮機２で約
１．３ａｔｍに昇圧されて導出した圧縮空気を約１．７
ａｔｍに昇圧して膨張タービン５に供給し、膨張タービ
ン５は、これを略常圧に膨張減圧させる回転数でバラン
スする。
【０００４】そして、このような膨張タービン５と制動
ブロワー６とを直結した系統の低温空気発生装置では、
モーター駆動の圧縮機２が停電等により急停止した場合
に備えて、制動ブロワー６の吸入側と膨張タービン５の
吸入側との間にバイパス弁９を設け、圧縮機２が急停止
した場合に、このバイパス弁９が開くようにしている。
ブロワー６とを直結した系統の低温空気発生装置では、
モーター駆動の圧縮機２が停電等により急停止した場合
に備えて、制動ブロワー６の吸入側と膨張タービン５の
吸入側との間にバイパス弁９を設け、圧縮機２が急停止
した場合に、このバイパス弁９が開くようにしている。
【０００５】すなわち、圧縮機２が急停止すると、制動
ブロワー６に供給される空気量が急減して膨張タービン
５に対する制動作用が急激に減少するので、図３に示す
ように、膨張タービン５の回転数が急激に上昇し、軸受
けに焼付け等が発生し、装置の運転ができなくなるおそ
れがある。そこで、圧縮機２が急停止したときにバイパ
ス弁９を開くようにすれば、制動ブロワー６の吐出側
（二次側）の空気が該バイパス弁９を通って制動ブロワ
ー６の吸入側（一次側）に循環導入され、膨張タービン
５に制動を与え続けるので、図４に示すように、膨張タ
ービン５の回転数の急激な上昇を生じることなく停止さ
せることができる。
ブロワー６に供給される空気量が急減して膨張タービン
５に対する制動作用が急激に減少するので、図３に示す
ように、膨張タービン５の回転数が急激に上昇し、軸受
けに焼付け等が発生し、装置の運転ができなくなるおそ
れがある。そこで、圧縮機２が急停止したときにバイパ
ス弁９を開くようにすれば、制動ブロワー６の吐出側
（二次側）の空気が該バイパス弁９を通って制動ブロワ
ー６の吸入側（一次側）に循環導入され、膨張タービン
５に制動を与え続けるので、図４に示すように、膨張タ
ービン５の回転数の急激な上昇を生じることなく停止さ
せることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記バ
イパス弁９を開閉するための制御用に電気回路や空気圧
力等を用いているため、電気回路や計装用空気回路が故
障してバイパス弁９の開信号が出なかったり、開信号が
出てもバイパス弁９自体の故障により開方向への作動が
行われなかったりするおそれがある。
イパス弁９を開閉するための制御用に電気回路や空気圧
力等を用いているため、電気回路や計装用空気回路が故
障してバイパス弁９の開信号が出なかったり、開信号が
出てもバイパス弁９自体の故障により開方向への作動が
行われなかったりするおそれがある。
【０００７】すなわち、上記制御用の回路やバイパス弁
９自体に不具合を生じると、前述のように圧縮機２が急
停止したときに、膨張タービン５が危険な高速回転域に
達してしまう不都合があった。
９自体に不具合を生じると、前述のように圧縮機２が急
停止したときに、膨張タービン５が危険な高速回転域に
達してしまう不都合があった。
【０００８】そこで本発明は、圧縮機が急停止したとき
にも膨張タービンの危険な高速回転を防止して安全に停
止させることができる低温空気発生装置を提供すること
を目的としている。
にも膨張タービンの危険な高速回転を防止して安全に停
止させることができる低温空気発生装置を提供すること
を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の低温空気発生装置は、空気を吸入して圧
縮する圧縮機と、圧縮された空気を冷却する冷却器と、
冷却後の圧縮空気を断熱膨張させて低温空気を発生する
膨張タービンと、該膨張タービンに直結された制動ブロ
ワーとを備えた低温空気発生装置において、該制動ブロ
ワーの吸入側に大気を導入する経路を設けるとともに、
該制動ブロワーの吐出側を、前記圧縮機から冷却器に至
る経路に合流させる経路を設けたことを特徴としてい
る。
ため、本発明の低温空気発生装置は、空気を吸入して圧
縮する圧縮機と、圧縮された空気を冷却する冷却器と、
冷却後の圧縮空気を断熱膨張させて低温空気を発生する
膨張タービンと、該膨張タービンに直結された制動ブロ
ワーとを備えた低温空気発生装置において、該制動ブロ
ワーの吸入側に大気を導入する経路を設けるとともに、
該制動ブロワーの吐出側を、前記圧縮機から冷却器に至
る経路に合流させる経路を設けたことを特徴としてい
る。
【００１０】
【作 用】上記構成によれば、制動ブロワーの吸入側に
は、常に大気が導入されるので、圧縮機が急停止したと
きでも膨張タービンに対する制動作用が失われることが
なく、膨張タービンが危険な高速回転を起こすことがな
い。また、制動ブロワーの吐出側を圧縮機から冷却器に
至る経路に合流させたので、冷却器を共通化することが
できる。
は、常に大気が導入されるので、圧縮機が急停止したと
きでも膨張タービンに対する制動作用が失われることが
なく、膨張タービンが危険な高速回転を起こすことがな
い。また、制動ブロワーの吐出側を圧縮機から冷却器に
至る経路に合流させたので、冷却器を共通化することが
できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いてさらに詳細に説明する。図１は、本発明の低温空気
発生装置の一実施例を示すもので、モーター１１ａによ
り駆動される圧縮機１１と、該圧縮機１１で圧縮されて
昇圧するとともに昇温した空気を冷却する冷却器（熱交
換器）１２と、冷却後の圧縮空気中の凝縮水分を分離す
る気液分離器１３と、圧縮空気を断熱膨張させる膨張タ
ービン１４と、該膨張タービン１４に同軸に連結された
制動ブロワー１５とを備えており、該制動ブロワー１５
の吐出側（二次側）は、前記圧縮機１１の吐出側から冷
却器１２に至る経路２１に、合流経路２２を介して接続
されている。
いてさらに詳細に説明する。図１は、本発明の低温空気
発生装置の一実施例を示すもので、モーター１１ａによ
り駆動される圧縮機１１と、該圧縮機１１で圧縮されて
昇圧するとともに昇温した空気を冷却する冷却器（熱交
換器）１２と、冷却後の圧縮空気中の凝縮水分を分離す
る気液分離器１３と、圧縮空気を断熱膨張させる膨張タ
ービン１４と、該膨張タービン１４に同軸に連結された
制動ブロワー１５とを備えており、該制動ブロワー１５
の吐出側（二次側）は、前記圧縮機１１の吐出側から冷
却器１２に至る経路２１に、合流経路２２を介して接続
されている。
【００１２】まず、定常運転時には、フィルター２３を
介して圧縮機１１に吸入された空気は、例えば１．７ａ
ｔｍに圧縮され、冷却器１２で水あるいは大気により冷
却され、気液分離器１３を経た後、膨張タービン１４に
導入され、断熱膨張して低温空気となる。
介して圧縮機１１に吸入された空気は、例えば１．７ａ
ｔｍに圧縮され、冷却器１２で水あるいは大気により冷
却され、気液分離器１３を経た後、膨張タービン１４に
導入され、断熱膨張して低温空気となる。
【００１３】一方、制動ブロワー１５は、上記膨張ター
ビン１４の回転に伴って回転し、フィルター２４を介し
て大気を吸入し、１．７ａｔｍに昇圧して前記合流経路
２２に導出する。合流経路２２に導出された大気（圧縮
空気）は、前記圧縮機１１からの圧縮空気と合流して冷
却器１２を通り、膨張タービン１４に導入される。
ビン１４の回転に伴って回転し、フィルター２４を介し
て大気を吸入し、１．７ａｔｍに昇圧して前記合流経路
２２に導出する。合流経路２２に導出された大気（圧縮
空気）は、前記圧縮機１１からの圧縮空気と合流して冷
却器１２を通り、膨張タービン１４に導入される。
【００１４】この定常運転時において、圧縮機１１及び
制動ブロワー１５における吐出圧力を前記従来例と同様
に１．７ａｔｍとすることにより、従来と同じ温度の低
温空気を得ることができる。なお、本実施例装置では、
圧縮機１１及び制動ブロワー１５の圧縮比は、これらを
直列に配置した前記従来装置の場合より高くなるが、本
装置では、これらを並列に配置しているので、それぞれ
の流量が減少し、動力的にはほとんど変わらない。
制動ブロワー１５における吐出圧力を前記従来例と同様
に１．７ａｔｍとすることにより、従来と同じ温度の低
温空気を得ることができる。なお、本実施例装置では、
圧縮機１１及び制動ブロワー１５の圧縮比は、これらを
直列に配置した前記従来装置の場合より高くなるが、本
装置では、これらを並列に配置しているので、それぞれ
の流量が減少し、動力的にはほとんど変わらない。
【００１５】また、起動時には、圧縮機１１で昇圧した
空気が合流経路２２を逆流して制動ブロワー１５の二次
側に供給されて無駄になるが、膨張タービン１４が規定
の回転数に達すると制動ブロワー１５も吸入した大気を
合流経路２２に送り出すようになり、短時間で定常運転
に入ることができる。この起動時の僅かな無駄も無くす
ためには、図１に示すように合流経路２２に逆止弁２５
を設ければよい。
空気が合流経路２２を逆流して制動ブロワー１５の二次
側に供給されて無駄になるが、膨張タービン１４が規定
の回転数に達すると制動ブロワー１５も吸入した大気を
合流経路２２に送り出すようになり、短時間で定常運転
に入ることができる。この起動時の僅かな無駄も無くす
ためには、図１に示すように合流経路２２に逆止弁２５
を設ければよい。
【００１６】このように、低温空気を発生する膨張ター
ビン１４に直結された制動ブロワー１５に大気を導入す
るように構成することにより、圧縮機１１が急停止して
も、制動ブロワー１５には常に大気が制動用に導入され
ているので、膨張タービン１４に対する制動作用を保
ち、膨張タービン１４が危険な高回転域に入るのを防止
することができる。
ビン１４に直結された制動ブロワー１５に大気を導入す
るように構成することにより、圧縮機１１が急停止して
も、制動ブロワー１５には常に大気が制動用に導入され
ているので、膨張タービン１４に対する制動作用を保
ち、膨張タービン１４が危険な高回転域に入るのを防止
することができる。
【００１７】また、圧縮機１１及び制動ブロワー１５に
より昇圧した空気を共通の冷却器１２に導入するように
構成したので、構成部品数を減らすことができるととも
に、従来のバイパス弁制御用の回路も不要になるので、
装置全体の小型化や簡略化が図れ、製造コストや運転コ
ストの低減が図れる。さらに、本実施例装置では、圧縮
機１１及び制動ブロワー１５に、それぞれフィルター２
３，２４を設けているが、１個のフィルターから分岐さ
せるようにして、より簡略化することもできる。
より昇圧した空気を共通の冷却器１２に導入するように
構成したので、構成部品数を減らすことができるととも
に、従来のバイパス弁制御用の回路も不要になるので、
装置全体の小型化や簡略化が図れ、製造コストや運転コ
ストの低減が図れる。さらに、本実施例装置では、圧縮
機１１及び制動ブロワー１５に、それぞれフィルター２
３，２４を設けているが、１個のフィルターから分岐さ
せるようにして、より簡略化することもできる。
【００１８】なお、圧縮機，膨張タービン及び制動ブロ
ワーの能力を適当に設定することにより、低温空気の温
度や流量を設定することができるが、室内冷房用として
０〜３０℃程度の低温空気を得るための装置の場合に
は、圧縮機や熱交換器（冷却器）として多数のものが市
場に流通しているため、安価に製作することが可能であ
る。また、本実施例装置で０℃以下の低温空気を得るこ
とも可能であるが、この場合には、空気中に含まれてい
る少量の水分が凍結して膨張タービンに悪影響を与える
のを避けるために、気液分離器の後段、膨張タービンの
前段に吸着剤等を用いた除湿装置を設ければよい。
ワーの能力を適当に設定することにより、低温空気の温
度や流量を設定することができるが、室内冷房用として
０〜３０℃程度の低温空気を得るための装置の場合に
は、圧縮機や熱交換器（冷却器）として多数のものが市
場に流通しているため、安価に製作することが可能であ
る。また、本実施例装置で０℃以下の低温空気を得るこ
とも可能であるが、この場合には、空気中に含まれてい
る少量の水分が凍結して膨張タービンに悪影響を与える
のを避けるために、気液分離器の後段、膨張タービンの
前段に吸着剤等を用いた除湿装置を設ければよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低温空気
発生装置は、膨張タービンに直結された制動ブロワーに
大気を導入し、該制動ブロワーで昇圧した空気を圧縮機
から冷却器に至る圧縮空気に合流させるようにしたの
で、膨張タービンで発生するエネルギーを無駄にせずに
有効に利用しながら、圧縮機が急停止した場合の膨張タ
ービンの危険な高速回転を防止でき、安全に停止させる
ことができる。
発生装置は、膨張タービンに直結された制動ブロワーに
大気を導入し、該制動ブロワーで昇圧した空気を圧縮機
から冷却器に至る圧縮空気に合流させるようにしたの
で、膨張タービンで発生するエネルギーを無駄にせずに
有効に利用しながら、圧縮機が急停止した場合の膨張タ
ービンの危険な高速回転を防止でき、安全に停止させる
ことができる。
【００２０】また、制動ブロワーで昇圧した空気を、圧
縮機で昇圧した空気に合流させて冷却器に導入するの
で、構成部品数を減らすことができるとともに、バイパ
ス弁制御用の回路も不要になり、装置全体の小型化や簡
略化が図れ、製造コストや運転コストの低減が図れる。
縮機で昇圧した空気に合流させて冷却器に導入するの
で、構成部品数を減らすことができるとともに、バイパ
ス弁制御用の回路も不要になり、装置全体の小型化や簡
略化が図れ、製造コストや運転コストの低減が図れる。
【図１】 本発明の低温空気発生装置の一実施例を示す
系統図である。
系統図である。
【図２】 従来の低温空気発生装置の一例を示す系統図
である。
である。
【図３】 圧縮機急停止時の膨張タービンの回転数変化
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 同じくバイパス弁を設けた場合の回転数変化
を示す図である。
を示す図である。
１１…圧縮機、１２…冷却器、１３…気液分離器、１４
…膨張タービン、１５…制動ブロワー、２２…合流経
路、２５…逆止弁
…膨張タービン、１５…制動ブロワー、２２…合流経
路、２５…逆止弁
Claims (1)
- 【請求項１】 空気を吸入して圧縮する圧縮機と、圧縮
された空気を冷却する冷却器と、冷却後の圧縮空気を断
熱膨張させて低温空気を発生する膨張タービンと、該膨
張タービンに直結された制動ブロワーとを備えた低温空
気発生装置において、該制動ブロワーの吸入側に大気を
導入する経路を設けるとともに、該制動ブロワーの吐出
側を、前記圧縮機から冷却器に至る経路に合流させる経
路を設けたことを特徴とする低温空気発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32802992A JPH06180156A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 低温空気発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32802992A JPH06180156A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 低温空気発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06180156A true JPH06180156A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18205724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32802992A Pending JPH06180156A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 低温空気発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06180156A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101248462B1 (ko) * | 2011-10-04 | 2013-03-28 | 국방과학연구소 | 시동성능 개선장치, 이를 구비하는 냉각기계 및 냉각시스템 |
| JP2018204800A (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-27 | 株式会社前川製作所 | 冷風発生装置及び冷風発生方法 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP32802992A patent/JPH06180156A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101248462B1 (ko) * | 2011-10-04 | 2013-03-28 | 국방과학연구소 | 시동성능 개선장치, 이를 구비하는 냉각기계 및 냉각시스템 |
| JP2018204800A (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-27 | 株式会社前川製作所 | 冷風発生装置及び冷風発生方法 |
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