JP2016048142A - 熱回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】オイルフリー式の圧縮機にて生じた圧縮熱を通水の加温に用いて熱回収する熱回収システムにおいて、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止すると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止する。
【解決手段】エアクーラ４，５は、圧縮機２，３からの圧縮空気を、ファン４ａ，５ａによる通風で冷却する。熱回収用熱交換器６，７は、エアクーラ４，５を通過後の空気路８に設けられ、圧縮空気と通水とを熱交換して通水を加温する。圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水時にはファン４ａ，５ａを停止するかファン４ａ，５ａの回転数を下げる一方、熱回収用熱交換器６，７への通水停止時にはファン４ａ，５ａを起動するかファン４ａ，５ａの回転数を上げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、オイルフリー式の空気圧縮機で生じた圧縮熱を回収できる熱回収システムに関するものである。

従来、下記特許文献１の図１に開示されるように、圧縮機（２）からエアクーラ（８）への空気路（１２）に熱回収用熱交換器（９）を設けた熱回収システムが知られている。熱回収用熱交換器（９）では、圧縮空気と通水とを熱交換して、圧縮空気を冷却する一方、通水を加温できる。これにより、圧縮機（２）で生じた圧縮熱を、熱回収用熱交換器（９）において、給水タンク（５）への給水の加温に用いて、熱回収を図ることができる。

特開２０１２−８７６６４号公報

従来技術の場合、熱回収用熱交換器を通過後の温水の使用負荷や温水の温度に基づき、熱回収用熱交換器への通水の有無または量が変更される。ところが、オイルフリー式の圧縮機から吐出される圧縮空気の温度は２００℃近くの高温であるため、従来技術をオイルフリー式の圧縮機に適用すると、特に熱回収用熱交換器への通水停止中に不都合を生じるおそれがある。すなわち、熱回収用熱交換器への通水停止中に、高温の圧縮空気が熱回収用熱交換器に通されると、熱回収用熱交換器内に残った水を沸騰させるおそれがある。また、熱回収用熱交換器の通水側に水がなければ、空焚き状態となり、熱回収用熱交換器における熱応力が増大し、熱回収用熱交換器を破損させるおそれもある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止すると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止することにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、オイルフリー式の圧縮機からの圧縮空気を、ファンによる通風で冷却する空冷式のエアクーラと、このエアクーラを通過後の空気路に設けられ、圧縮空気と通水とを熱交換して通水を加温する熱回収用熱交換器とを備え、前記圧縮機の作動中、前記熱回収用熱交換器への通水時には前記ファンを停止するか前記ファンの回転数を下げる一方、前記熱回収用熱交換器への通水停止時には前記ファンを起動するか前記ファンの回転数を上げることを特徴とする熱回収システムである。

請求項１に記載の発明によれば、熱回収用熱交換器において圧縮熱を回収できると共に、熱回収用熱交換器とは別にエアクーラを備えるので、熱回収用熱交換器における熱交換量が変化しても、エアクーラにおいて圧縮空気を所望に冷却できる。しかも、圧縮機の作動中、熱回収用熱交換器への通水時には、ファンを停止するかファンの回転数を下げることで、熱回収用熱交換器における熱回収を有効に図ることができる一方、熱回収用熱交換器への通水停止時には、ファンを起動するかファンの回転数を上げることで、エアクーラにおいて圧縮空気を所望に冷却することができる。ところで、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器には、空冷式のエアクーラにおいて冷却後の圧縮空気が通される。従って、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

請求項２に記載の発明は、前記圧縮機の作動中、前記熱回収用熱交換器への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、前記ファンを起動するか前記ファンの回転数を上げてから、前記熱回収用熱交換器への通水を停止する一方、前記熱回収用熱交換器への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、前記熱回収用熱交換器への通水を開始してから、前記ファンを停止するか前記ファンの回転数を下げることを特徴とする請求項１に記載の熱回収システムである。

請求項２に記載の発明によれば、熱回収用熱交換器への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、空冷式のエアクーラの冷却機能を確保してから、水冷式の熱回収用熱交換器の冷却機能を停止できる。逆に、熱回収用熱交換器への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、水冷式の熱回収用熱交換器の冷却機能を確保してから、空冷式のエアクーラの冷却機能を停止または下げることができる。このようにして、熱回収用熱交換器への通水状態と通水停止状態とを切り替える際、ファンや弁の動作遅れによる不都合を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記圧縮機の作動中、前記熱回収用熱交換器への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、および、前記熱回収用熱交換器への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、前記圧縮機を一時的にアンロードさせることを特徴とする請求項１に記載の熱回収システムである。

請求項３に記載の発明によれば、熱回収用熱交換器への通水状態と通水停止状態とを切り替える際、圧縮機を一時的にアンロードさせることで、ファンや弁の動作遅れによる不都合を防止することができる。具体的には、熱回収用熱交換器への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、および、熱回収用熱交換器への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、圧縮機を一旦アンロードして熱回収用熱交換器に圧縮空気を通さないことで、仮に一時的に空冷式のエアクーラと水冷式の熱回収用熱交換器のいずれも機能しない状態になっても、それによる不都合を防止することができる。つまり、熱回収用熱交換器に圧縮空気を通さないことで、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

請求項４に記載の発明は、前記熱回収用熱交換器への通水停止に伴い前記ファンを起動するか前記ファンの回転数を上げてから設定時間経過するまで、前記熱回収用熱交換器への通水状態への切替えが不能とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱回収システムである。

請求項４に記載の発明によれば、ファンの頻繁な発停などを制限して、ファンの保護を図ることができる。また、熱回収用熱交換器への通水系統の発停過多も防止することができる。

請求項５に記載の発明は、前記圧縮機として、低段圧縮機と高段圧縮機とを備え、前記エアクーラとして、インタークーラとアフタークーラとを備え、前記熱回収用熱交換器として、第一熱回収用熱交換器と第二熱回収用熱交換器とを備え、前記低段圧縮機からの圧縮空気は、前記インタークーラを介して前記高段圧縮機へ送られ、前記高段圧縮機においてさらに圧縮された後、前記アフタークーラへ送られ、前記低段圧縮機からの空気路の内、前記インタークーラよりも下流に、前記第一熱回収用熱交換器が設けられる一方、前記高段圧縮機からの空気路の内、前記アフタークーラよりも下流に、前記第二熱回収用熱交換器が設けられ、前記第一熱回収用熱交換器と前記第二熱回収用熱交換器とには、設定順序で直列に水が通されるか、並列に水が通されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱回収システムである。

請求項５に記載の発明によれば、二段のオイルフリー式圧縮機の各段の圧縮機について、上述した各請求項に記載の発明を適用することができる。

請求項６に記載の発明は、前記インタークーラと前記アフタークーラとは、同一のファンで圧縮空気を空冷し、そのファンを設定回転数以上で常時回転させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱回収システムである。

請求項６に記載の発明によれば、ファンを一つに統合して、構成の簡素化を図ることができる。また、ファンを設定回転数以上で常時回転させることで、ファンの発停を防止できる。さらに、後述するオイルクーラのファンと統合した場合でも、ファンを設定回転数以上で常時回転させることで、潤滑油の冷却を図ることができる。

さらに、請求項７に記載の発明は、前記圧縮機の本体ではなくその駆動部の潤滑油を、ファンによる通風で冷却する空冷式のオイルクーラと、このオイルクーラへの送油路に設けられ、潤滑油と通水とを熱交換して通水を加温する第三熱回収用熱交換器とを備え、前記第三熱回収用熱交換器への通水時には前記オイルクーラのファンを停止するか回転数を下げる一方、前記第三熱回収用熱交換器への通水停止時には前記オイルクーラのファンを起動するか回転数を上げることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱回収システムである。

請求項７に記載の発明によれば、オイルクーラについても、上述した各請求項に記載の発明と同様の構成を採用して、同様の作用効果を奏することができる。但し、圧縮機の駆動部からの潤滑油は、水冷式の熱回収用熱交換器に通された後、空冷式のオイルクーラに通される点で、圧縮機の本体部からの圧縮空気が、空冷式のエアクーラに通された後、水冷式の熱回収用熱交換器に通されるのと相違する。圧縮空気と比べて潤滑油の温度は低いため、熱交換器に悪影響を及ぼすおそれはなく、また、熱回収を優先して熱回収効率を向上することができる。

本発明によれば、圧縮熱を通水の加温に用いて熱回収する熱回収システムにおいて、熱回収用熱交換器への通水停止中、熱回収用熱交換器内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

本発明の一実施例の熱回収システムを示す概略図である。 図１の熱回収システムの変形例を示す概略図であり、一部を省略して主要部のみを示している。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例の熱回収システム１を示す概略図である。

本実施例の熱回収システム１は、二段のオイルフリー式の電動空気圧縮機に適用される。この場合、圧縮機として、低段圧縮機２と高段圧縮機３とを備え、各圧縮機からの圧縮空気を冷却するエアクーラとして、インタークーラ４とアフタークーラ５とを備える。低段圧縮機２からの圧縮空気は、インタークーラ４を介して高段圧縮機３へ送られ、高段圧縮機３においてさらに圧縮された後、アフタークーラ５へ送られる。アフタークーラ５を通過後の圧縮空気は、所望によりドライヤやエアタンクを介して、各種の圧縮空気利用機器へ送られる。

このような二段のオイルフリー式の電動空気圧縮機において、本実施例の熱回収システム１は、各段の圧縮機２（または３）からの圧縮空気をエアクーラ４（または５）に通した後に熱回収用熱交換器６（または７）に通して、圧縮熱を回収する。すなわち、本実施例の熱回収システム１は、各段の圧縮機２，３で生じた圧縮熱を熱回収用熱交換器６，７において通水の加温に用いて、圧縮熱を回収する。熱回収用熱交換器として、第一熱回収用熱交換器６と第二熱回収用熱交換器７とを備える。

このように、本実施例の熱回収システム１は、外気を吸入し圧縮して吐出する低段圧縮機２と、この低段圧縮機２からの圧縮空気を冷却するインタークーラ４と、このインタークーラ４を通過後の圧縮空気をさらに圧縮する高段圧縮機３と、この高段圧縮機３からの圧縮空気を冷却するアフタークーラ５と、インタークーラ４から高段圧縮機３への空気路８に設けられる第一熱回収用熱交換器６と、アフタークーラ５より下流の空気路８に設けられる第二熱回収用熱交換器７とを備える。そして、インタークーラ４から高段圧縮機３への空気路８に設けた第一熱回収用熱交換器６と、アフタークーラ５より下流の空気路８に設けた第二熱回収用熱交換器７とにおいて、圧縮熱の回収を図ることができる。

インタークーラ４およびアフタークーラ５は、それぞれ、圧縮空気をファン４ａ，５ａによる通風で冷却する熱交換器である。言い換えれば、圧縮空気と外気とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。ファン４ａ，５ａを回転させるモータは、オンオフ制御されてもよいし、インバータにより回転数を調整されてもよい。

第一熱回収用熱交換器６および第二熱回収用熱交換器７は、それぞれ、圧縮空気と通水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。そのために、第一熱回収用熱交換器６および第二熱回収用熱交換器７の通水路には、給水源（たとえば軟水器）から給水タンク９への給水が、給水路１０を介して通される。この際、給水源からの水は、図示例のように、第二熱回収用熱交換器７に通された後に第一熱回収用熱交換器６に通されてもよいし、これとは逆に、第一熱回収用熱交換器６に通された後に第二熱回収用熱交換器７に通されてもよい。あるいは、給水源からの水は、第一熱回収用熱交換器６と第二熱回収用熱交換器７とに並列に通されてもよい。いずれにしても、各熱回収用熱交換器６，７において、圧縮空気と通水とを熱交換して、圧縮空気を通水で冷却できる一方、通水を圧縮空気で加温できる。なお、給水タンク９内の貯留水は、その用途を特に問わないが、たとえばボイラへの給水として用いられる。

給水路１０を介した給水タンク９への給水の有無または流量は、変更可能である。本実施例では、給水路１０には、各熱回収用熱交換器６，７よりも上流に、給水弁１１が設けられている。給水弁１１の開閉を切り替えることで、各熱回収用熱交換器６，７への通水の有無、ひいては給水タンク９への給水の有無を切り替えることができる。また、給水弁１１の開度を調整することで、各熱回収用熱交換器６，７への通水流量、ひいては給水タンク９への給水流量を調整することができる。但し、このような給水弁１１の制御に代えてまたはこれに加えて、給水路１０に給水ポンプを設けて、その給水ポンプの発停または回転数を制御してもよい。

ところで、高段圧縮機３から圧縮空気が供給されるエアタンク（場合により管路でもよい）に圧力センサ（図示省略）を設けることで、圧縮空気の使用負荷を監視することができる。一方、給水タンク９に水位センサ１２を設けることで、給水タンク９内の温水の使用負荷を監視することができる。

また、給水タンク９への給水路１０の内、各熱回収用熱交換器６，７よりも下流に温度センサ１３を設けることで、給水タンク９への給水温度を監視することができる。さらに、給水路１０に流量計１４を設けることで、各熱回収用熱交換器６，７への通水流量、ひいては給水タンク９への給水流量を監視することができる。図示例では、給水弁１１のすぐ下流に、流量計１４が設けられている。その他、各熱回収用熱交換器６，７の出口側の圧縮空気温度を監視する温度センサ（図示省略）、および／または、各エアクーラ４，５の出口側の圧縮空気温度を監視する温度センサ（図示省略）を、所望により設けてもよい。

次に、本実施例の熱回収システム１の制御について説明する。以下に述べる一連の制御は、図示しない制御器により実行される。つまり、制御器は、各圧縮機２，３（より具体的にはそのモータ）、各ファン４ａ，５ａ（より具体的にはそのモータ）、給水弁１１、上述した圧力センサ、水位センサ１２、温度センサ１３および流量計１４などに接続されており、各センサの検出信号などに基づき、各圧縮機２，３、各ファン４ａ，５ａおよび給水弁１１などを制御する。

制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たすか否かと、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすか否かとに基づき、各圧縮機２，３、各ファン４ａ，５ａおよび給水弁１１を制御する。

圧縮機２，３の作動条件を満たすか否かは、典型的には、高段圧縮機３からの圧縮空気が供給されるエアタンク（または管路）の空気圧に基づき判定される。具体的には、圧力センサの検出信号に基づき、エアタンク内の圧力が下限圧力を下回れば、圧縮機２，３の作動条件を満たすと判定する一方、エアタンク内の圧力が上限圧力を上回れば、圧縮機２，３の作動条件を満たさないと判定する。

熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすか否かは、典型的には、給水タンク９内の水位に基づき判定される。具体的には、水位センサ１２の検出信号に基づき、給水タンク９内の水位が下限水位を下回れば、通水条件を満たす（熱回収を許可する）と判定する一方、給水タンク９内の水位が上限水位を上回れば、通水条件を満たさない（熱回収を許可しない）と判定する。

制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たすと判定すると、圧縮機２，３を作動する一方、圧縮機２，３の作動条件を満たさないと判定すると、圧縮機２，３を停止する。そして、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすと判定すると、熱回収用熱交換器６，７に通水する一方、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たさないと判定すると、熱回収用熱交換器６，７への通水を停止する。

具体的には、制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たし、且つ熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすと判定する場合、圧縮機２，３を作動させると共に、給水弁１１を開いて熱回収用熱交換器６，７に通水する。これにより、圧縮空気が製造されると共に、給水路１０を介して給水タンク９へ給水される。この際、各エアクーラ４，５のファン４ａ，５ａを停止させるか、回転数を下げる。言い換えれば、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水停止状態から通水状態へ移行する際、ファン４ａ，５ａを停止させるか、ファン４ａ，５ａの回転数を下げる。ファン４ａ，５ａをオンオフ制御する場合には、ファン４ａ，５ａを停止させればよいし、ファン４ａ，５ａをインバータ制御する場合には、ファン４ａ，５ａの回転数を下げるか、ファン４ａ，５ａを停止させればよい。

なお、熱回収用熱交換器６，７への通水流量を調整不能な場合（給水弁１１が開閉をオンオフ制御される場合）、各ファン４ａ，５ａの回転数を下げる際、予め設定された第一回転数とすればよい。一方、熱回収用熱交換器６，７への通水流量を調整可能な場合（給水弁１１が開度を調整される場合）、各ファン４ａ，５ａの回転数を下げる際、熱回収用熱交換器６，７への通水流量（給水弁の開度）に基づきファン４ａ，５ａの回転数を変更するのがよい。具体的には、通水流量が多いほど、各ファン４ａ，５ａの回転数を下げるよう制御することができる。この際、各熱回収用熱交換器６，７よりも上流の水温を考慮して、各ファン４ａ，５ａの回転数を設定してもよい。あるいは、このような制御に代えて、各熱回収用熱交換器６，７の出口側の圧縮空気温度を所定温度に維持するように、ファン４ａ，５ａの回転数を調整してもよい。いずれにしても、熱回収用熱交換器６，７への通水時のファン４ａ，５ａの回転数は、熱回収用熱交換器６，７への通水停止時のファン４ａ，５ａの回転数よりも下げられる。

給水タンク９への給水は、熱回収用熱交換器６，７において、圧縮空気と熱交換して、圧縮空気を冷却する一方、自身は加温される。温度センサ１３の検出温度に基づき給水弁１１の開度を調整すれば、給水タンク９への給水温度を調整することができる。

一方、制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たすが、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たさないと判定する場合、圧縮機２，３を作動させるが、給水弁１１を閉じて熱回収用熱交換器６，７への通水を停止する。これにより、圧縮空気が製造されるが、給水路１０を介した給水タンク９へ給水が停止される。この際、各エアクーラ４，５のファン４ａ，５ａを起動させるか、回転数を上げる。言い換えれば、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水状態から通水停止状態へ移行する際、ファン４ａ，５ａが停止していたのなら起動させ、ファン４ａ，５ａが作動していたのならその回転数を上げる。ファン４ａ，５ａをオンオフ制御する場合には、ファン４ａ，５ａを起動させればよいし、ファン４ａ，５ａをインバータ制御する場合には、ファン４ａ，５ａの回転数を上げるか、ファン４ａ，５ａを起動して所定回転数で作動させればよい。ファン４ａ，５ａの回転数を上げる際、予め設定された第二回転数とすればよい（なお、第二回転数＞第一回転数）。あるいは、各エアクーラ４，５（または各熱回収用熱交換器６，７）の出口側の圧縮空気温度を所定温度に維持するように、ファン４ａ，５ａの回転数を調整してもよい。いずれにしても、熱回収用熱交換器６，７への通水停止時のファン４ａ，５ａの回転数は、熱回収用熱交換器６，７への通水時のファン４ａ，５ａの回転数よりも上げられる。そして、水冷式の熱回収用熱交換器６，７への通水を停止した状態でも、空冷式のエアクーラ４，５により、圧縮空気を所望に冷却可能である。

また、制御器は、圧縮機２，３の作動条件を満たさないと判定する場合、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たすか否かに関わらず、圧縮機２，３を停止すると共に、給水弁１１を閉じて熱回収用熱交換器６，７への通水を停止する。これにより、圧縮空気の製造が停止されると共に、給水路１０を介した給水タンク９への給水も停止される。なお、圧縮機２，３の作動条件を満たさないが、熱回収用熱交換器６，７への通水条件を満たす場合、給水タンク９には、図示しない別の給水系統から給水可能としてもよい。あるいは、圧縮機２，３が停止しているので熱回収用熱交換器６，７において給水の加温はできないが、給水路１０を介して給水タンク９へ給水可能としてもよい。

本実施例の熱回収システム１によれば、熱回収用熱交換器６，７において圧縮熱を回収できると共に、熱回収用熱交換器６，７とは別にエアクーラ４，５を備えるので、熱回収用熱交換器６，７における熱交換量が変化しても、エアクーラ４，５において圧縮空気を所望に冷却できる。しかも、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水時には、ファン４ａ，５ａを停止するかファン４ａ，５ａの回転数を下げることで、熱回収用熱交換器６，７における熱回収を有効に図ることができる一方、熱回収用熱交換器６，７への通水停止時には、ファン４ａ，５ａを起動するかファン４ａ，５ａの回転数を上げることで、エアクーラ４，５において圧縮空気を所望に冷却することができる。ところで、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中、熱回収用熱交換器６，７には、空冷式のエアクーラ４，５において冷却後の圧縮空気が通される。従って、熱回収用熱交換器６，７への通水停止中、熱回収用熱交換器６，７内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器６，７における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、上述のとおりファン４ａ，５ａを起動するかファン４ａ，５ａの回転数を上げてから、給水弁１１を閉じて熱回収用熱交換器６，７への通水を停止するのがよい。つまり、熱回収用熱交換器６，７への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、空冷式のエアクーラ４，５の冷却機能を確保してから、水冷式の熱回収用熱交換器６，７の冷却機能を停止するのがよい。

逆に、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、給水弁１１を開いて熱回収用熱交換器６，７への通水を開始してから、上述のとおりファン４ａ，５ａを停止するかファン４ａ，５ａの回転数を下げるのがよい。つまり、熱回収用熱交換器６，７への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、水冷式の熱回収用熱交換器６，７の冷却機能を確保してから、空冷式のエアクーラ４，５の冷却機能を停止または下げるのがよい。このようにして、熱回収用熱交換器６，７への通水状態と通水停止状態とを切り替える際、ファン４ａ，５ａや弁１１の動作遅れによる不都合を防止することができる。

あるいは、圧縮機２，３の作動中、熱回収用熱交換器６，７への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、および、熱回収用熱交換器６，７への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、圧縮機２，３を一時的にアンロードさせてもよい。たとえば、切替開始から所定時間だけアンロードさせるか、切替開始から切替終了（またはそれからさらに所定時間経過）までアンロードさせればよい。

熱回収用熱交換器６，７への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、および、熱回収用熱交換器６，７への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、圧縮機２，３を一旦アンロードして熱回収用熱交換器６，７に圧縮空気を通さないことで、仮に一時的に空冷式のエアクーラ４，５と水冷式の熱回収用熱交換器６，７のいずれも機能しない状態になっても、それによる不都合を防止することができる。つまり、熱回収用熱交換器６，７に圧縮空気を通さないことで、熱回収用熱交換器６，７内の水の沸騰を防止できると共に、空焚きによる熱回収用熱交換器６，７における熱応力の増大とそれによる破損を防止できる。

ところで、熱回収用熱交換器６，７への通水停止に伴いファン４ａ，５ａを起動するかファン４ａ，５ａの回転数を上げてから設定時間経過するまで、熱回収用熱交換器６，７への通水状態への切替えが不能としてもよい。具体的には、熱回収用熱交換器６，７への通水停止に伴いファン４ａ，５ａを起動させる場合（熱回収用熱交換器６，７への通水時にファン４ａ，５ａを停止する一方、熱回収用熱交換器６，７への通水停止時にファン４ａ，５ａを起動させる場合）を例に説明すると、制御器は、ファン４ａ，５ａを起動した際にタイマカウントを開始し、設定時間経過するまでは、ファン４ａ，５ａの停止と熱回収用熱交換器６，７への通水の開始を制限する。これにより、ファン４ａ，５ａを一旦起動後は、ファン４ａ，５ａの停止への移行を制限することで、ファン４ａ，５ａの頻繁な発停を制限して、ファン４ａ，５ａの保護を図ることができる。また、これに伴い、給水側の発停過多（給水弁１１の頻繁な開閉）も抑えることができる。

次に、本実施例の熱回収システム１の変形例について説明する。
図２は、図１の熱回収システム１の変形例を示す概略図であり、一部を省略して主要部のみを示している。本変形例も、基本的には、前記実施例と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。また、前記実施例と同様の箇所については、説明を省略する。

図２において、低段圧縮機２、高段圧縮機３、インタークーラ４、アフタークーラ５、第一熱回収用熱交換器６および第二熱回収用熱交換器７は、前記実施例と同様である。図２では、低段圧縮機２と高段圧縮機３とが、ギアボックス１５内の駆動部１６を介して、共通のモータ１７により駆動されるが、この点は前記実施例でも同様に適用可能である。前記実施例と異なる点は、インタークーラ４とアフタークーラ５とのファンを共通化した点にある。さらに、図示例のように、後述するオイルクーラ１８のファンとも共通化してもよい。

ファン１９を一つに統合して、構成の簡素化を図ることができる。また、ファン１９を設定回転数以上で常時回転させてもよく、その場合、ファン１９の発停を防止できる。さらに、後述するオイルクーラ１８のファンと統合した場合でも、ファン１９を設定回転数以上で常時回転させることで、潤滑油の冷却を図ることができる。

ギアボックス１５には、各圧縮機２，３の駆動部１６が収容されており、モータ１７の回転動力は、適宜のギアを介して、各圧縮機２，３に伝達される。オイルフリー式の圧縮機２，３の場合、圧縮機本体には潤滑油はないが、ギアや軸受を備えた駆動部１６には潤滑油があり、これを冷却したい場合がある。そこで、図示例では、駆動部１６（ギアボックス１５内）の潤滑油は、送油ポンプ２０を介してオイルクーラ１８へ送られ、オイルクーラ１８において冷却された後、駆動部１６へ戻される。オイルクーラ１８を空冷式とする場合、図示例のように、インタークーラ４およびアフタークーラ５のファンと共通化することができる。つまり、一つのファン１９による通風で、インタークーラ４を通る圧縮空気、アフタークーラ５を通る圧縮空気、およびオイルクーラ１８を通る潤滑油の冷却を図る構成とすることができる。

さらに、潤滑油からも熱回収を図る構成とすることができる。つまり、潤滑油と通水とを熱交換して、潤滑油を冷却する一方、通水を加温する第三熱回収用熱交換器（図示省略）を設けてもよい。この場合において、第三熱回収用熱交換器は、オイルクーラ１８を通過前の送油路（送油ポンプ２０からオイルクーラ１８への送油路）２１に設けられるのがよい。従って、圧縮機２，３の駆動部１６からの潤滑油は、水冷式の第三熱回収用熱交換器に通された後、空冷式のオイルクーラ１８に通される点で、圧縮機２，３の本体部からの圧縮空気が、空冷式のエアクーラ４，５に通された後、水冷式の熱回収用熱交換器６，７に通されるのと相違する。圧縮空気と比べて潤滑油の温度は低いため、第三熱回収用熱交換器をオイルクーラ１８よりも送油路２１上流側に設置しても、第三熱回収用熱交換器に悪影響を及ぼすおそれはなく、また、熱回収を優先して熱回収効率を向上することができる。

本変形例でも、圧縮空気の冷却の場合と同様に、第三熱回収用熱交換器への通水時にはオイルクーラ１８のファンを停止するか回転数を下げる一方、第三熱回収用熱交換器への通水停止時にはオイルクーラ１８のファンを起動するか回転数を上げるよう制御してもよい。

なお、第三熱回収用熱交換器には、第一熱回収用熱交換器６や第二熱回収用熱交換器７と同様に、給水タンク９への給水が通されるが、これら各熱回収用熱交換器には、設定順序で直列に水を通してもよいし、一部または全部の熱交換器には並列に水を通してもよい。

本発明の熱回収システム１は、前記実施例（変形例を含む）の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例において、給水タンク９への給水路１０には適宜、給水ポンプを設けてもよい。また、熱回収用熱交換器６，７に通す水量は、給水弁１１の開度調整により行ったが、これに代えて給水路１０に給水ポンプを設置して、この給水ポンプをインバータ制御して流量調整してもよい。

また、前記実施例では、熱回収用熱交換器６，７に、ボイラの給水タンク９への給水を通して、ボイラの給水の予熱を図る例を示したが、熱回収用熱交換器６，７に通す水の用途はこれに限らず適宜変更可能である。また、熱回収用熱交換器６，７への通水条件の有無は、場合により、熱回収用熱交換器６，７を通過後の温水を用いる温水使用設備からの信号を利用してもよい。

さらに、前記各実施例において、圧縮機２，３の段数は、適宜に変更可能である。たとえば、単段の圧縮機であってもよい。その場合、前記各実施例において、二つの圧縮機２，３の内の一方の設置を省略し、それに伴い、その圧縮機２，３の直後に設置されたエアクーラ４，５と熱回収用熱交換器６，７の設置を省略すればよい。たとえば、図１において、高段圧縮機３、アフタークーラ５および第二熱回収用熱交換器７の設置を省略することができる。逆に、図１および図２において、圧縮機を三段以上としてもよく、それに伴い、圧縮機、エアクーラおよび熱回収用熱交換器のセットの設置台数を増やせばよい。

１ 熱回収システム
２ 低段圧縮機
３ 高段圧縮機
４ インタークーラ（エアクーラ）
４ａ ファン
５ アフタークーラ（エアクーラ）
５ａ ファン
６ 第一熱回収用熱交換器
７ 第二熱回収用熱交換器
８ 空気路
９ 給水タンク
１０ 給水路
１１ 給水弁
１２ 水位センサ
１３ 温度センサ
１４ 流量計
１５ ギアボックス
１６ 駆動部
１７ モータ
１８ オイルクーラ
１９ ファン
２０ 送油ポンプ
２１ 送油路

Claims (7)

1. オイルフリー式の圧縮機からの圧縮空気を、ファンによる通風で冷却する空冷式のエアクーラと、
   このエアクーラを通過後の空気路に設けられ、圧縮空気と通水とを熱交換して通水を加温する熱回収用熱交換器とを備え、
   前記圧縮機の作動中、前記熱回収用熱交換器への通水時には前記ファンを停止するか前記ファンの回転数を下げる一方、前記熱回収用熱交換器への通水停止時には前記ファンを起動するか前記ファンの回転数を上げる
   ことを特徴とする熱回収システム。
2. 前記圧縮機の作動中、前記熱回収用熱交換器への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、前記ファンを起動するか前記ファンの回転数を上げてから、前記熱回収用熱交換器への通水を停止する一方、前記熱回収用熱交換器への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、前記熱回収用熱交換器への通水を開始してから、前記ファンを停止するか前記ファンの回転数を下げる
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱回収システム。
3. 前記圧縮機の作動中、前記熱回収用熱交換器への通水状態から通水停止状態へ切り替える際、および、前記熱回収用熱交換器への通水停止状態から通水状態へ切り替える際、前記圧縮機を一時的にアンロードさせる
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱回収システム。
4. 前記熱回収用熱交換器への通水停止に伴い前記ファンを起動するか前記ファンの回転数を上げてから設定時間経過するまで、前記熱回収用熱交換器への通水状態への切替えが不能とされた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱回収システム。
5. 前記圧縮機として、低段圧縮機と高段圧縮機とを備え、
   前記エアクーラとして、インタークーラとアフタークーラとを備え、
   前記熱回収用熱交換器として、第一熱回収用熱交換器と第二熱回収用熱交換器とを備え、
   前記低段圧縮機からの圧縮空気は、前記インタークーラを介して前記高段圧縮機へ送られ、前記高段圧縮機においてさらに圧縮された後、前記アフタークーラへ送られ、
   前記低段圧縮機からの空気路の内、前記インタークーラよりも下流に、前記第一熱回収用熱交換器が設けられる一方、前記高段圧縮機からの空気路の内、前記アフタークーラよりも下流に、前記第二熱回収用熱交換器が設けられ、
   前記第一熱回収用熱交換器と前記第二熱回収用熱交換器とには、設定順序で直列に水が通されるか、並列に水が通される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱回収システム。
6. 前記インタークーラと前記アフタークーラとは、同一のファンで圧縮空気を空冷し、
   そのファンを設定回転数以上で常時回転させる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱回収システム。
7. 前記圧縮機の本体ではなくその駆動部の潤滑油を、ファンによる通風で冷却する空冷式のオイルクーラと、
   このオイルクーラへの送油路に設けられ、潤滑油と通水とを熱交換して通水を加温する第三熱回収用熱交換器とを備え、
   前記第三熱回収用熱交換器への通水時には前記オイルクーラのファンを停止するか回転数を下げる一方、前記第三熱回収用熱交換器への通水停止時には前記オイルクーラのファンを起動するか回転数を上げる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱回収システム。

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