JPS63315867A

JPS63315867A - 冷凍式圧縮空気除湿装置

Info

Publication number: JPS63315867A
Application number: JP15031087A
Authority: JP
Inventors: 山本　光幸; 大資鳥越; 草柳　一郎; 長尾　源一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-18
Filing date: 1987-06-18
Publication date: 1988-12-23
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JP2502313B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、冷凍式圧縮空気除湿装置に係り、特に、例え
ば小容量の小形空気圧縮機と一体にコンパクトに構成す
るのに好適な冷凍式圧縮空気の除湿装置に関するもので
ある。

［従来の技術］圧縮空気中の水分を除去する圧縮空気の除湿装置として
、例えば実開昭６０−９５１８５号公報には、空気圧縮
機から吐出された圧縮空気を第１の熱交換器で予冷却し
、次いで冷媒圧縮器、凝縮器、膨張弁、蒸発器からなる
冷凍サイクルの蒸発器部を第２の熱交換器として、予冷
却された圧縮空気を第２の熱交換器でさらに冷却、除湿
し、それを第１の熱交換器で再加熱して湿分の少ない乾
燥された圧縮空気として外部へ供給する技術が開示され
ている。

また、前記公報には記載されていないが、従来の技術で
は、冷媒と圧縮空気との熱交換を行う熱交換器を収納す
る容器の外側には、外気からの熱の流入を防止し、容器
表面への結露を防止するために、容器表面に断熱材を取
付けねばならなかった。これは、熱交換によって冷却さ
れる圧縮空気が外気温度よりも低くなり、容器壁を介し
て熱交換するためである。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来技術の問題点について、第４図を参照して説明
する。

第４図は、従来技術の圧縮空気除湿装置の構成を模式的
に表わした説明図である。

従来技術の基本的な構成は、第４図に模式的に示すよう
に、冷媒と圧縮空気との熱交換を行う熱交換器３Ａを内
蔵する容器ＩＡからなり、容器１Ａ内を流れる圧縮空気
６は外気７よりも温度が低く、したがって容器ＩＡの壁
を通して外部から熱量Ｑ２を受けて暖められる。これを
熱交換器３Ａ内を流れる冷媒４にて冷却することになる
ため、熱交換器は、この熱量を考慮して設計する必要が
あり大形化する。また、容器ＩＡの外表面には、外気中
の水分が凝縮して結露する。そこで従来は、これらを防
止するため容器ＩＡの外表面に断熱材８を巻きつけて外
部からの熱の流入を防止している。この処置は、圧縮空
気６の温度が、外気７よりも低くなる部分全てに必要で
あった。したがって、断熱材が多量に必要で、かつ、取
付作業にも手間がかかりコスト高となっていた。

本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、エアタンク表面に断熱材を巻く必要がな
く、また、圧縮空気との熱交換率を向上させて小形化を
図りうる冷凍式圧縮空気除湿装置の提供を、その目的と
している。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明に係る冷凍式圧縮空
気除湿装置の構成は、空気圧縮器の吐出配管に接続する
エアタンクを備えて、高温の圧縮空気を当該エアタンク
内に導入しタンク器壁から外気へ放熱しうるようにする
とともに、前記エアタンク内に、前記圧縮空気を予冷す
るための第１の熱交換器と、予冷した圧縮空気をさらに
冷却。

除湿して需要に供するための第２の熱交換器とを配設し
、この第２の熱交換器を、冷媒圧縮機、凝縮器、減圧手
段、蒸発器よりなる冷凍サイクルの蒸発器として作用せ
しめるようにしたものである。

［作用］上記技術手段の作用を、第３図を参照して説明する。

第３図は、本発明の圧縮空気除湿装置の構成を模式的に
表わした説明図であり、先の第４図と対比して、従来技
術と本発明との相違を明らかにする説明図である。

本発明の基本的な構成は、第３図に模式的に示すように
、冷媒と圧縮空気との熱交換を行う熱交換器は、二重管
の内管３と外管２とからなり、これを内蔵する容器１と
から構成される。

容器１内に入ってきた圧縮空気６は外気７よりも温度が
高く、したがってこの容器の壁を通してＱ３の熱量が外
気へ放出される。一方、二重管の内管３の内側の圧縮空
気５と、外管２の外側の圧縮空気６は、二重管の中を流
れる冷媒４により、それぞれＱ、、　Ｑ、の熱量を奪わ
れる。

この熱の流れを整理すると、冷媒４が持ち去る熱量は、Ｑ□＋Ｑｉ＝Ｈａ　　Ｈ３Ｑ３と表わすことができる。ここに、Ｈｏ：圧縮空気の入口における保有熱量Ｈ工：圧縮空気
の出口における保有熱量である。

一方、第４図に示した従来技術では、冷媒が持ち去る熱
量は。

Ｑ工＝Ｈｏ　　Ｈ３＋Ｑｚとなる。従来は断熱材を用いていたため、このＱ２を仮
りにＯとしても、本発明の方がＱ、の熱量だけ交換熱量
が少なくてすみ、装置の小形化、封入冷煤量の低減がな
されるとともに、冷媒を一時溜めておく受液器が省略で
き、冷媒配管の簡素化、製品の低コスト化を図ることが
できる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図および第２図′を参照
して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る冷媒式圧縮空気除湿
装置の系統図、第２図は、第１図の冷凍式圧縮空気除湿
装置を搭載した空気圧縮機の外観を示す略示構成図であ
る。

第２図において、９は空気圧縮機、１０は、空気圧縮機
９にて圧縮された空気を冷凍式圧縮空気除湿装置のエア
タンクへ導く吐出配管である。

第１図において、１１は冷媒圧縮機、１２は凝縮器、１
３は、凝縮器１２を空冷するファン、１４は、減圧手段
に係るキャピラリチューブ、１５はエアタンクで、この
エアタンク１５は、後述する熱交換器を収納するととも
に圧縮空気を充填し。

圧力変動に対応しうる密閉容器を構成するものである。

なお、エアタンク１５は、第３図に示す容器１に相当す
る。１６はホットガスバイパス弁である。

１７はプレクーラ内管、１８はプレクーラ外管で、この
２重管により、エアタンク１５内に導入された圧縮空気
を予冷するための第１の熱交換器を構成している。

また、１９はエアクーラ内管、２ｏはエアクーラ外管で
、この２重管により、予冷した圧縮空気をさらに冷却、
除湿するための第２の熱交換器を構成しており、この第
２の熱交換器は、前述の冷媒圧縮機１１、凝縮器１２、
キャピラリチューブ１４、および蒸発器よりなる冷凍サ
イクルの蒸発器として機能するものである。

２１はオートドレントラップ、２２は、需要例へサービ
スエアを提供するための空気出口である。

このような冷凍式圧縮空気除湿装置の作用を次に説明す
る。

空気圧縮機９で圧縮され、実線矢印のように吐出配管１
０を経て導かれ、た外気温度よりも高い高温多湿の圧縮
空気は、エアタンク１５に充填され、エアタンク１５の
器壁を通して外気と熱交換して保有熱量の一部が放熱さ
れる（第３図Ｑ、参照）。

その後、圧縮空気は、吸い上げ管１８ａから第１の熱交
換器を構成するプレクーラ外管１８内に入り、プレクー
ラ内管１７を流通する冷却、除湿された圧縮空気と熱交
換して予冷される。

この予冷された圧縮空気は、第２の熱交換器を構成する
エアクーラ内管１９の中を流れ、エアクーラ外管２０を
流通する冷媒により充分に冷やされ、圧縮空気中の水蒸
気は多量に凝縮してドレンとなる。このドレンは、配管
途中に設けられたオートドレントラップ２１により自動
的に外部へ排出される。

一方、冷却された圧縮空気は、前記第１の熱交換器のプ
レクーラ内管１７を流れ、プレクーラ外管１８の高温の
圧縮空気と熱交換し温められて湿分の少ない乾燥された
サービスエアとして空気出口２２から需要側へ供給され
る。

次に、冷凍式圧縮空気除湿装置の冷媒側における熱交換
について説明する。

冷媒圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、
破線矢印の方向に流れ、凝縮器１２に入りファン１３に
より冷却され高圧の液冷媒となる。

この高圧冷媒はキャピラリーチューブ１４により減圧さ
れ低圧の液冷媒となって、エアタンク１５内の第２の熱
交換器を構成するエアクーラ外管２０の中を流通し、こ
こでエアクーラ内管１９を流通する予冷された圧縮空気
と熱交換され、蒸発して過熱蒸気となって冷媒圧縮機１
１に吸入され再び圧縮されて吐出され、以下同じサイク
ルを繰り返す。また、ホットガスパスパス弁１６は負荷
および外気温度の状況に応じて自動的に作動し、冷媒の
蒸発温度を一定に保つよう制御し、低温無負荷時でも、
冷えすぎてドレンが凍結することのないようにしている
。

本実施例によれば、次のような効果がある。

１）エアタンク内の圧縮空気の温度が外気温度よりも高
いため、熱は内側から外側へ放熱される。

従来はこの逆であったため、エアタンク表面に断熱材を
巻いていたが、本実施例ではこのような処理は、はとん
ど必要なくなる。

また、圧縮空気はエアタンクに入ることにより、その表
面積を通じて外気と熱交換されるため圧縮空気の冷却を
効率よく行うことができる。

２）前記により、′冷媒による交換熱量がこの分軽減で
き、封入する冷媒量を減らすことができる。

さらに従来は、冷媒を一時溜めておく受液器を設けてい
たものを省略でき、安価な製品とすることができる。

３）エアタンク内に熱交換器部を収納して圧縮空気除湿
装置を小形化できるとともに、空気圧縮機との一体化が
可能となり、製品全体としても小形化できる。

４）従来、エアタンクと冷凍式圧縮空気除湿装置の両方
に設けていたドレン排出用ドレントラップが１個となり
、ドレン排出管や排出溝も２箇所から１箇所に減らすこ
とができ、設置作業が容易になる。

５）従来は、空気圧縮機、エアタンク、冷凍式圧縮空気
除湿装置の３種類の機器、あるいはエアタンク内蔵式空
気圧縮機と冷凍式圧縮空気除湿装置の２種類の機器の据
付スペースが必要であったが５本実施例セは１つの据付
スペースで設備できて省スペースとなるほか、設置配管
および作業の簡略化が可能となり経済的効果が大である
。

［発明の効果コ以上述べたように、本発明によれば、エアタンク表面に
断熱材を巻く必要がなく、また、圧縮空気との熱交換率
を向上させて小形化を図りうる冷凍式圧縮空気除湿装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る冷凍式圧縮空気除湿
装置の系統図、第２図は、第１図の冷凍式圧縮空気除湿
装置を搭載した空気圧縮機の外観を示す略示構成図、第
３図は、本発明の圧縮空気除湿装置の構造を模式的に表
わした説明図、第４図は、従来技術の圧縮空気除湿装置
の構造を模式的に表わした説明図である。９・・・空気圧縮機、１０・・・吐出配管、１１・・・
冷媒圧縮機、１２・・・凝縮器、１４・・・キャピラリ
チューブ、１５・・・エアタンク、１７・・・プレクー
ラ内管、１８・・・プレクーラ外管、１９・・・エアク
ーラ内管。２０・・・エアクーラ外管、２１・・・オートドレント
ラップ、２２空気出口。

Claims

【特許請求の範囲】１、空気圧縮機の吐出配管に接続するエアタンクを備え
て、高温の圧縮空気を当該エアタンク内に導入しタンク
器壁から外気へ放熱しうるようにするとともに、前記エ
アタンク内に、前記圧縮空気を予冷するための第１の熱
交換器と、予冷した圧縮空気をさらに冷却、除湿して需
要に供するための第２の熱交換器とを配設し、この第２
の熱交換器を、冷媒圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器
よりなる冷凍サイクルの蒸発器として作用せしめるよう
に構成したことを特徴とする冷凍式圧縮空気除湿装置。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、エアタ
ンク内の第１の熱交換器は、空気圧縮機の吐出配管から
の圧縮空気を流通せしめる外管と、第２の熱交換器で冷
却された圧縮空気を流通せしめる内管とからなる２重管
としたことを特徴とする冷凍式圧縮空気除湿装置。３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、エアタ
ンク内の第２の熱交換器は、第１の熱交換器で予冷され
た圧縮空気を流通せしめる内管と、冷媒を流通せしめる
外管とからなる２重管としたことを特徴とする冷凍式圧
縮空気除湿装置。