JP2010017618A - 圧縮エア除湿システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮エア中に含む水分を除去する吸湿剤の再生に要するエネルギーを少なくすることを課題とする。
【解決手段】エアコンプレッサーＡＣから除湿タンク２に供給される圧縮エアを、吸湿剤５が吸湿して後エア回路へ供給させる圧縮エア除湿システム１で、
除湿タンク２に吸湿剤５の一方側へ送気ファンＦを接続し、吸湿剤５のこれとは異なる側に除湿二次側管路７を設け、除湿タンク２内にマイクロウェーブ発振器８を備え、発生したマイクロ波を除湿タンク２内で攪拌するマイクロウェーブ攪拌翼９とを備える。
そして、吸湿剤５の乾燥時、送気ファンＦの送気エアがマイクロ波によって蒸発された吸湿剤５に吸湿された水分を除湿二次側管路７から排出させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エア圧縮時に発生するエア内の湿気を乾燥させる圧縮エア除湿システムに係り、詳細には、コンプレッサーによりエアを圧縮する際に同様に圧縮されるエア中の水分を除去する圧縮エア除湿システムに関する。

自動車製造工場等の製造工場では、動力源として圧縮エアを多用している。そして、この圧縮エアは、エアコンプレッサーにより圧縮し、所定のタンクに貯留しておくこととなる。そして、圧縮エア使用時には、必要な箇所に該タンクからエア管路を施し、端末ではエアホース等によって所望の装置や工具に圧縮エアを供給している。

以下に、図面に基づき、従来のエアコンプレッサーにより圧縮した圧縮エアから水分を除去する除湿システムを説明する。

図３は、従来の圧縮エア除湿システム１００である。圧縮エア除湿システム１００は、エアコンプレッサーＡＣから圧縮エアの供給を受けて除湿するための除湿タンク１０１が、エアコンプレッサーＡＣと除湿タンク１０１の一次側となる一次側管路１０３によって接続され圧縮エアの供給を受けるように形成されている。この一次側管路１０３の途中には、エアバルブＢ１が設置され、除湿タンク１０１への圧縮エア供給量の調節や一次側管路１０３を完全に閉状態にすることが可能となっている。

除湿タンク１０１は中空な略円筒形状の金属製タンクであり、上部に一次側管路１０３が接続されており、下部側には製造工程で利用するために供給するための二次側供給管１０２が接続されており、内部中央に吸湿剤１０４が封入されている。この吸湿剤１０４は、上部に接続する一次側管路１０３から供給された圧縮エアが下部に接続する二次側管路１０２から供給される際に必ず吸湿剤１０４を通過するように設置されており、圧縮エア通過時に圧縮エアに含まれる水分を吸着除去可能である。
そして、二次側管路１０２からは、水分を除去した圧縮エアが生産工程へ供給されることとなる。

上記のように、製造工程への圧縮エアの供給では、一次側管路１０３から除湿タンク１０１内へ送られ吸湿剤１０４を通過して二次側管路１０２から製造工程へ供給する際に、吸湿剤１０４によって圧縮エア中の水分が除去されるが、吸湿剤１０４の除湿能力には限界があり、水分が飽和状態となると除湿が出来なくなる。

そこで除湿タンク１０１には、吸湿剤１０４に溜まった水分を外部に排出させて再び吸湿剤１０４に水分吸着を可能とさせるため、吸湿剤１０４を乾燥させる装置を備える。即ち、除湿タンク１０１には、送気ファンＦを除湿一次側管路１０５により吸湿剤１０４の何れか一方の側（図３では吸湿剤１０４の下側）へ接続し、除湿二次側管路１０６を吸湿剤１０４の他方の側へ接続し、除湿二次側管路１０６は大気中へ開放する等して圧縮エア供給回路の外部へ排出可能にする。この除湿二次側管路１０６には、大気中と除湿タンク１０１との間に制御バルブＢ３を設ける。この制御バルブＢ３は、エアコンプレッサーＡＣから除湿タンク１０１を経由させて圧縮エアを製造工程へ供給しているときには閉状態とさせ、吸湿剤１０４を乾燥させるときには、開状態とさせる。
この時、送気ファンＦと除湿タンク１０１との間には、加熱器Ｈを設け、送気ファンＦから除湿タンク１０１への送気を加熱可能に形成する。加熱器Ｈは、送気ファンＦから送気されるエアを１４０℃程度まで加熱可能な加熱能力を有しており、吸湿剤１０４を通過する際に吸湿剤１０４に含まれる水分を蒸発温度以上に加熱可能である。
更に加熱器Ｈと除湿タンク１０１との間には、乾燥時バルブＢ２を設ける。この乾燥時バルブＢ２は、エアコンプレッサーＡＣから除湿タンク１０１を経由させて圧縮エアを製造工程へ供給しているときには閉状態とさせ、吸湿剤１０４を乾燥させるときには、開状態とさせる。

そして、吸湿剤１０４を乾燥させる際には、エアコンプレッサーＡＣの作動が止まっている状態でエアバルブＢ１を閉じ、除湿タンク１０１への圧縮エアの供給を停止させる。この時、図示しないが、二次側供給管１０２にバルブや逆止弁が取付けられており、且つ除湿タンク１０１の圧力を低下させるためのエア抜き弁が設けられており、除湿タンク１０１内の圧力を外気圧同様にしておき再び閉じる。
次いで、除湿一次側管路１０５を開状態とした後、送気ファンＦを作動させると共に、加熱器Ｈを作動させる。
すると、送気ファンＦから送気されるエアが加熱器Ｈによって加熱され、除湿タンク１０１に加熱エアとして供給されることとなる。除湿タンク１０１に供給された加熱エアは、吸湿剤１０４を通過して除湿二次側管路１０６から外部に開放される。

加熱器Ｈによって加熱された加熱エアが吸湿剤１０４を通過する際に、加熱エアの温度が水分の蒸発温度以上に加熱して通過していくので、この時に蒸発した蒸気が加熱エアと共に除湿二次側管路１０６から外部へ開放されることとなり、吸湿剤１０４の吸湿作用を回復させる。
そして、吸湿剤１０４からの水分の除去により吸湿剤１０４の再生が終了すると、再びエアコンプレッサーＡＣによる圧縮エアの供給が行えるようになる。

しかしながら、上記のように送気ファンＦにて送気するエアを加熱するために加熱器Ｈを用いると、加熱器の熱源が電気あるいは蒸気等によって送気されるエアとの間で熱交換を行い送気エアが加熱されることとなるが、加熱された送気エアは、除湿タンク１０１に送られると、吸湿剤１０４に貯留された水分を加熱させる他に、除湿タンク１０１や除湿タンク１０１に種々設けられている周辺のエア管路等の風袋の熱容量に見合って、加熱器Ｈによって加熱された加熱エアの熱量が費やされてしまうこととなるので、吸湿剤１０４に貯留された水分を蒸発させる以上に多くの熱量を必要としてしまい、エネルギー効率が悪いという問題点を有した。
また、吸湿剤１０４に貯留された水分を蒸発させるために費やされるエネルギーも、蒸発温度である１００℃より充分に上の温度で加熱エアを供給しなければ、吸湿剤１０４に到達した加熱エアが確実に吸湿剤１０４貯留水分を蒸発させることが出来ないので、充分上の温度とさせるために余剰エネルギーが費やされることとなり、やはりエネルギー効率が悪いという問題点を有した。

更に、吸湿剤以外のものも吸湿剤と同様に加熱されることとなるので、吸湿剤以外の管路や除湿タンクそのものの痛みの発生が早くなってしまうという問題点を有した

この発明は、上記問題点に鑑み、吸湿剤に貯留した水分を効率的に蒸発させ、消費エネルギーの少ない乾燥が可能な圧縮エア除湿システムを提供する。

そこでこの発明では、吸湿剤に含まれた水分の蒸発を行う手段に改良を加え、中空な除湿タンク内に吸湿剤を設け、エアコンプレッサーから除湿タンクに供給される圧縮エアを、吸湿剤を通過させた後エア回路へ供給させる圧縮エア除湿システムにおいて、除湿タンクに接続され吸湿剤の一方側へエアを送気可能な送気ファンと、送気ファンの送気する側とは異なる吸湿剤の他方側で除湿タンクと接続される除湿二次側管路と、除湿タンク内に設置され、除湿タンク内にマイクロ波を発生させるマイクロウェーブ発振器とを備え、吸湿剤を乾燥させる際に、送気ファンが送気すると共にマイクロウェーブ発振器がマイクロ波を発生させて吸湿剤に吸湿された水分を蒸発させて除湿二次側管路から排出可能なことを特徴とする圧縮エア除湿システムを提供する。

また、更にこの発明では、中空な除湿タンク内に吸湿剤を設け、エアコンプレッサーから除湿タンクに供給される圧縮エアを、吸湿剤を通過させた後エア回路へ供給させる圧縮エア除湿システムにおいて、除湿タンクに接続され吸湿剤の一方側へエアを送気可能な送気ファンと、送気ファンの送気する側とは異なる吸湿剤の他方側で除湿タンクと接続される除湿二次側管路と、除湿タンク内に設置され、除湿タンク内にマイクロ波を発生させるマイクロウェーブ発振器と、マイクロウェーブ発振器の発生したマイクロ波を除湿タンク内で攪拌可能なマイクロウェーブ攪拌翼とを備え、吸湿剤を乾燥させる際に、送気ファンが送気すると共にマイクロウェーブ発振器がマイクロ波を発生させ、マイクロウェーブ攪拌翼が発生されたマイクロ波を攪拌して吸湿剤に吸湿された水分を蒸発させて除湿二次側管路から排出可能なことを特徴とする圧縮エア除湿システムを提供する。

従ってこの発明では、送気ファンがエアを除湿タンク内へ送気する。送気されたエアは、吸湿剤を通過して除湿タンクの吸湿剤とは反対側に設ける二次側管路１０６から除湿タンク外へ排出させる。
この時、除湿タンク内では、マイクロウェーブ発振器がマイクロ波を発生し、吸湿剤に貯留された水分を加熱して蒸発させる。また、マイクロウェーブ攪拌翼を備える場合には、発生されたマイクロ波を除湿タンク内で攪拌し、除湿タンク内にマイクロ波が広く行き渡るようにするので、吸湿剤に含まれた水分を効率よく加熱する。
除湿タンク、エアコンプレッサー、送気ファン、除湿二次側管路はそれぞれマイクロ波を透過させず且つマイクロ波により加温されない金属製からなるので、マイクロ波は外部へ出ることはない。

従ってこの発明では、吸湿剤の水分の加熱にマイクロウェーブ発振器で発生させたマイクロ波を利用するので、除湿タンクや管路等の風袋には加熱した水分が触れることによる二次的な熱伝導は有るもののマイクロ波が直接作用しての加熱がなく、従来例に比し吸湿剤の乾燥に必要なエネルギーが少なくて済むという効果を有する。
また、熱風による吸湿剤の加熱では熱風からの熱伝導による加熱であるのに対し、マイクロ波による加熱では、直接水分子を振動させて加熱させ蒸発させるので、除湿タンクや管路等の風袋を加熱するエネルギーを要せず省エネルギーによる吸湿剤の再生が可能であるのに加え、加熱時間が少なく吸湿剤の再生時間を短縮可能であるという効果を有する。

圧縮エア除湿システム１は、エアコンプレッサーＡＣから圧縮エアの供給を受けて除湿するための除湿タンク２が、エアコンプレッサーＡＣと除湿タンク２の一次側となる一次側管路３によって接続され圧縮エアの供給を受けるように形成されている。この一次側管路３の途中には、エアバルブＢ１が設置され、除湿タンク２への圧縮エア供給量の調節や一次側管路３を完全に閉状態にすることが可能となっている。

除湿タンク２は中空な略円筒形状の金属製タンクであり、上部に一次側管路３が接続される。下部側には製造工程で利用するために供給するための二次側供給管４が接続されており、内部中央に吸湿剤５が封入されている。
従って吸湿剤５は、水分を吸着可能な素材からなり、除湿タンク２内に封入されている。そして吸湿剤５は、一次側管路３と二次側管路４との間に設けられる。
この吸湿剤５は、上部に接続する一次側管路３から供給された圧縮エアが下部に接続する二次側管路４から供給される際に必ず吸湿剤５を通過するように設置されているので、圧縮エア通過時に圧縮エアに含まれる水分を吸着除去可能である。
二次側管路４からは、吸湿剤５により水分が除去された圧縮エアが生産工程へ供給されることとなる。

また、除湿タンク２には、吸湿剤５に溜まった水分を外部に排出させて再び吸湿剤５に水分吸着を可能とさせるため、送気ファンＦを除湿一次側管路６により吸湿剤５の何れか一方の側へ接続し、除湿二次側管路７を吸湿剤５の他方の側へ接続し、除湿二次側管路７は大気中へ開放する等して圧縮エア供給回路の外部へエアを排出可能にする。
除湿二次側管路７には、大気中と除湿タンク２との間に制御バルブＢ３を設ける。この制御バルブＢ３は、エアコンプレッサーＡＣから除湿タンク２を経由させて圧縮エアを製造工程へ供給しているときには閉状態とさせ、吸湿剤５を乾燥させるときには、開状態とさせる。

また、吸湿剤５の送気ファンＦ側となる除湿タンク２内には、マイクロウェーブ発振器８を備える。マイクロウェーブ発振器８は、外部電源と接続されマイクロ波を発生可能である。マイクロウェーブ発振器によりこの発生されるマイクロ波は、吸湿剤５に吸湿貯蔵された水分の分子を振動させて発熱させ蒸発させる。

更に、マイクロウェーブ発振器８の近傍には、マイクロウェーブ攪拌翼９を備える。マイクロウェーブ攪拌翼９は、マイクロウェーブ発振器８で発生したマイクロ波を攪拌して吸湿剤５へ均等に当たるように作用する。

以下に、この発明を図面に基づき説明する。図１はこの発明の実施例である中央断面説明図であり、図２は従来例との比較を表す説明グラフである。

１は圧縮エア除湿システムである。圧縮エア除湿システム１は、中空な除湿タンク２を備え、除湿タンク２には別途設けるエアコンプレッサーＡＣとを一次側管路３によって接続され圧縮エアの供給を受けるように形成されている。また、一次側管路３のエアコンプレッサーＡＣと除湿タンク２との間にはエアバルブＢ１が設置される。エアバルブＢ１は、除湿タンク２への圧縮エア供給量の調節や一次側管路３を完全に閉状態にすることが可能となっている。

除湿タンク２は中空な略円筒形状を成す金属製タンクであり、この実施例では上部に一次側管路３が接続される。そして下部側には製造工程で利用するために供給するための二次側供給管４が接続されており、除湿タンク２内部中央には吸湿剤５が一次側管路３から二次側管路４へとエアが通過可能に封入されている。
この吸湿剤５は、水分を吸着して貯留可能な素材で形成する。従って、吸湿剤５が一次側管路３と二次側管路４との間となるように除湿タンク２内に封入されているので、吸湿剤５を通過していく圧縮エアに含まれる水分は、吸湿剤５によって吸着貯留される。
そして、通常使用時には、二次側管路４からエア回路へ吸湿剤５により水分が除去された圧縮エアが流れ生産工程へ供給されることとなる。
尚、二次側管路４には、図示しないが逆止弁やエア抜きバルブ等が備えられており、除湿タンク２の整備等の場合に使用される。更に、二次側管路４には、一次側管路３同様にエアバルブＢ４が備えられ、二次側管路４を開閉可能である。

除湿タンク２内に設けた吸湿剤５は、長期使用により吸湿能力の限界が訪れ、圧縮エアから吸湿できなくなるので、除湿タンク２には、吸湿剤５の再生手段を備える。
即ち除湿タンク２には、送気ファンＦを備える。送気ファンＦは、吸湿剤５に溜まった水分を外部に排出させて再び吸湿剤５に水分吸着を可能とさせるために、除湿一次側管路６により吸湿剤５の何れか一方の側へ接続する。この実施例では、送気ファンＦからの送気は、図１中下方である吸湿剤５の圧縮エア供給側とは異なる側へ設ける。また、送気ファンＦにより送気されたエアが吸湿剤５を通過して外部へ抜けられるように、除湿二次側管路７を吸湿剤５の他方の側へ接続する。この除湿二次側管路７は大気中へ開放する等して圧縮エア供給回路の外部へ排出可能である。
更に除湿二次側管路７には、大気中と除湿タンク２との間に制御バルブＢ３を設ける。この制御バルブＢ３は、エアコンプレッサーＡＣから除湿タンク２を経由させて圧縮エアを製造工程へ供給しているときには閉状態とさせ、吸湿剤５を乾燥させるときには、開状態とさせる。

また、吸湿剤５の送気ファンＦ側となる図１中上部側である除湿タンク２内には、マイクロウェーブ発振器８を備える。マイクロウェーブ発振器８は、外部電源と接続されマイクロ波を発生可能である。マイクロウェーブ発振器８は電子レンジ等で使用されるマグネトロンなどの作用によりマイクロ波を発生させれば良く、マイクロ波の発生量は、除湿タンク２の容量や吸湿剤５の量等により適宜定めれば足りる。また、マイクロウェーブ発振器８は外部から電源供給を受けて動作可能であり、図示しない制御部やスイッチなどと接続され、動作される。マイクロウェーブ発振器によりこの発生されるマイクロ波は、金属製の筒状からなる除湿タンク２から外部へは漏れでないが、各管路や送気ファンＦ等からの漏出を防ぐために一次側管路３、二次側管路４、除湿一次側管路６、および、除湿二次側管路７それぞれと除湿タンク２との間にマイクロ波の漏出を防止するための金属製ネット（図示せず）を設ける。
尚、この金属製ネットは、特にネット状でなくても径小な孔が複数空いたパンチングメタルの薄板等でも良く、エアが通り抜け可能なように従来から用いられているものを利用すれば足りる。

更に、マイクロウェーブ発振器８の近傍には、マイクロウェーブ攪拌翼９を備える。マイクロウェーブ攪拌翼９は、マイクロウェーブ発振器８で発生したマイクロ波を攪拌して吸湿剤５へ均等に当たるように作用する。マイクロウェーブ攪拌翼９もマイクロウェーブ発振器８同様、図示しないが外部電源と接続されると共に制御部やスイッチなどと接続され、動作される。

従って、圧縮エア除湿システム１は、通常使用時には一次側管路３に設けたエアバルブＢ１および二次側管路４に設けたエアバルブＢ４が開状態であり、エアコンプレッサーＡＣが作動して圧縮エアを一次側管路３から吸湿剤５を通過させて二次側管路４へと送る。この時、エアコンプレッサーＡＣの送出する圧縮エアは、吸湿剤５を通過する際に圧縮エアに含まれている水分を吸着されてエア回路へと供給されることになる。
尚、通常使用時には、除湿一次側管路６に設ける乾燥時バルブＢ２および除湿二次側管路７に設ける制御バルブＢ３が閉状態であると共に送気ファンＦ、マイクロウェーブ発振器８およびマイクロウェーブ攪拌翼９が作動していない。

吸湿剤５の吸湿能力が低下し、吸湿剤５を再生する場合には、エアコンプレッサーＡＣを停止させ、二次側管路４に設けるエアバルブＢ４を閉状態にすると共に、制御バルブＢ３を開状態とさせる。すると、除湿タンク２内の圧縮エアは除湿二次側管路７から外部へ放出されることとなり、除湿タンク２内が大気圧と平衡状態となる。
この状態で、乾燥時バルブＢ２を開状態とさせると共に送気ファンＦを作動させ、除湿タンク２内にエアを送気する。そして、マイクロウェーブ発振器８およびマイクロウェーブ攪拌翼９も作動させる。

すると、マイクロウェーブ発振器８はマイクロ波を発生し、マイクロウェーブ攪拌翼９がそのマイクロ波を除湿タンク２内が均一となるように攪拌することとなる。
この発生されたマイクロ波は、吸湿剤５に吸着されて貯留されている水分に作用し、該水分の温度を上昇させて蒸発させる。

すると、蒸発した蒸気は、送気ファンＦから送風されるエアと共に吸湿剤５の除湿二次側管路７側へと抜け、除湿二次側管路７を通過して除湿タンク２の外部へと排出されることとなる。
この時、除湿タンク２内部では、マイクロ波が水分にのみ作用して温度上昇させるため、除湿タンク２やその他管路などの温度を上昇させるのに寄与しないので、水分を蒸発させるに足りるエネルギー以外の余分なエネルギーが消費されずに済む。

図２には、従来の加熱ヒーターによる加熱式の場合と、この実施例の場合とのエネルギー消費を比較したグラフを示す。図２(ａ）は、従来によるエネルギー消費であり、同(ｂ）はこの実施例によるエネルギー消費である。そして、図中ａは吸湿剤５に含まれている水分の蒸発に必要なエネルギー量を表し、ｂは吸湿剤５自身が加熱されてしまうために消費されるエネルギー量であり、ｃは金属製の管路や除湿タンク２等の風袋が加熱されてしまうために費やされるエネルギー量であり、ｄは送気ファンＦによって送気されるエアの温度上昇に伴い消費されるエネルギー量を表し、ｅは従来の加熱器本体が暖まるために消費されるエネルギー量を表している。
図２(ａ)および同(ｂ)を比較すると、ａおよびｂは双方共に略同量の消費であるのに対し、ｃおよびｄはそれぞれ従来による方が略２倍に多くなっている。更に、ｅに至っては、この実施例では加熱器を用いないため全く消費されていない。このように、この実施例では、従来に比し、大幅なエネルギー消費量の削減が可能となっている。

この発明は、エア回路に圧縮エアを供給するシステムに利用可能であり、特に生産工場など常に圧縮エアによって種々の動力源を得ている自動車生産工程や大型家電製品生産工程等に利用できる。

この発明の実施例を表す中央断面説明図 この発明の実施例と従来例とのエネルギー量を比較する説明グラフであり、（ａ）は従来例、（ｂ）はこの発明の実施例 従来例を表す中央断面説明図

符号の説明

ＡＣ エアコンプレッサー
Ｆ 送気ファン
Ｂ１ エアバルブ
Ｂ２ 乾燥時バルブ
Ｂ３ 制御バルブ
Ｂ４ エアバルブ
１ 圧縮エア除湿システム
２ 除湿タンク
３ 一次側管路
４ 二次側管路
５ 吸湿剤
６ 除湿一次側管路
７ 除湿二次側管路
８ マイクロウェーブ発振器
９ マイクロウェーブ攪拌翼

Claims (2)

1. 中空な除湿タンク内に吸湿剤を設け、エアコンプレッサーから除湿タンクに供給される圧縮エアを、吸湿剤を通過させた後エア回路へ供給させる圧縮エア除湿システムにおいて、
   除湿タンクに接続され吸湿剤の一方側へエアを送気可能な送気ファンと、送気ファンの送気する側とは異なる吸湿剤の他方側で除湿タンクと接続される除湿二次側管路と、除湿タンク内に設置され、除湿タンク内にマイクロ波を発生させるマイクロウェーブ発振器とを備え、
   吸湿剤を乾燥させる際に、送気ファンが送気すると共にマイクロウェーブ発振器がマイクロ波を発生させて吸湿剤に吸湿された水分を蒸発させて除湿二次側管路から排出可能なことを特徴とする圧縮エア除湿システム。
2. 中空な除湿タンク内に吸湿剤を設け、エアコンプレッサーから除湿タンクに供給される圧縮エアを、吸湿剤を通過させた後エア回路へ供給させる圧縮エア除湿システムにおいて、
   除湿タンクに接続され吸湿剤の一方側へエアを送気可能な送気ファンと、送気ファンの送気する側とは異なる吸湿剤の他方側で除湿タンクと接続される除湿二次側管路と、除湿タンク内に設置され、除湿タンク内にマイクロ波を発生させるマイクロウェーブ発振器と、マイクロウェーブ発振器の発生したマイクロ波を除湿タンク内で攪拌可能なマイクロウェーブ攪拌翼とを備え、
   吸湿剤を乾燥させる際に、送気ファンが送気すると共にマイクロウェーブ発振器がマイクロ波を発生させ、マイクロウェーブ攪拌翼が発生されたマイクロ波を攪拌して吸湿剤に吸湿された水分を蒸発させて除湿二次側管路から排出可能なことを特徴とする圧縮エア除湿システム。

Images