JP3983076B2

JP3983076B2 - 高圧ガス発生装置

Info

Publication number: JP3983076B2
Application number: JP2002090876A
Authority: JP
Inventors: 弘西川; 剛弘西川; 真也板橋; 英之井上; 弘丞小笠原; 哲也加藤; 貴志原子
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003286965A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキューバダイビング等に使用されるボンベなどに空気を充填するための高圧ガス発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体を高圧に圧縮し高圧ガスを発生させる高圧コンプレッサは、例えば特開２００１−８２３２８号公報に記載されたものがある。この高圧コンプレッサは、無潤滑の圧縮用シリンダーを４つ備え、このシリンダーを直列につなぐことによって、空気や窒素などの気体を４段階圧縮し、ゲージ圧で約３０ＭＰａまで昇圧して吐出させるものである
このような４段式の高圧コンプレッサを使用して、高圧空気充填用ボンベと一般的に呼ばれているボンベに空気を圧縮して充填するための高圧ガス発生装置を本出願人は試作した。この試作した高圧ガス発生装置を用いれば、空気を高圧に圧縮できるため、ボンベに空気を効率よく充填できるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の試作品では、空気を高圧に圧縮できるため充填効率が高いものの、この空気中に水分が含まれており、この水分と共に空気を高圧に圧縮するので、この水分が凝縮し、内部部品の錆の発生につながり、高圧コンプレッサを高圧ガス発生装置に使用できないという欠点が生じていた。外部の部品であれば交換など比較的容易であるが、内部の部品に錆が生じると交換がとても難しく、高圧ガス発生装置としては高圧コンプレッサを使用するため、内部の錆を極力防止したい。
【０００４】
この発明は、吸入空気の湿度を、確実にある値以下にすることにより内部の部品が錆にくい高圧ガス発生装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、高圧コンプレッサで空気を高圧に圧縮して高圧ガスを発生させる高圧ガス発生装置において、空気を吸入し吐出する空気コンプレッサと、この空気コンプレッサと前記高圧コンプレッサとの間に接続され、前記空気コンプレッサからの空気を除湿するドライヤユニットとを備え、高圧ガス発生装置の運転開始時には、前記空気コンプレッサ及びドライヤユニットを運転させ、この運転から遅延させて前記高圧コンプレッサを起動させるようにしたものである。
【０００６】
また、前記ドライヤユニットと前記高圧コンプレッサとをつなぐ管路に、高圧ガス発生装置の運転開始時から前記高圧コンプレッサの起動まで閉じられ、前記高圧コンプレッサの起動と共に開かれる開閉弁を設けたものである。
【０００７】
また、前記高圧コンプレッサの起動の条件を、ドライヤユニットの運転開始から予め設定された時間が経過したときとしたものである。
【０００８】
また、前記高圧コンプレッサの起動の条件を、前記ドライヤユニットの吐出側に設けた湿度センサが所定の温度以下を検知したときとしたものである。
【０００９】
また、前記高圧コンプレッサを、複数の無潤滑の圧縮部を備え、圧縮した空気を更に圧縮して吐出する多段圧縮式の高圧コンプレッサとしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は本発明の高圧ガス発生装置の回路図で、この図１に示す１は冷凍式の空気コンプレッサで、空気を吸込んで、ゲージ圧で０．７ＭＰａに昇圧させるものである。この冷凍式の空気コンプレッサは冷凍部分を備えており、吸込んだ空気を冷却して、例えば露点温度を−１０℃程度まで下げるものである。
【００１２】
２はドライヤユニットで、空気コンプレッサ１からの空気を除湿し、露点温度が−５０℃以下になるように除湿可能なものを用いている。３はドライヤユニット２と高圧コンプレッサ４をつなぐ管路で、この管路には吸入圧力調整弁４を取付けている。この調整弁４により、ドライヤユニット２からの０．７ＭＰａの空気は０．０５ＭＰａまで減圧され、高圧コンプレッサ５の仕様にあった圧力となるように吸入圧力を調整している。高圧コンプレッサ５は、圧縮部分にオイルを使用していない、いわゆる無潤滑のコンプレッサで、圧縮部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄを４つ備えており、図に示すように、１段目の圧縮部５Ａで圧縮された空気を２段目の圧縮部５Ｂで更に圧縮し、更に３段目の圧縮部５Ｃ、４段目の圧縮部５Ｄで圧縮することにより、４段目の圧縮部５Ｄから吐出される空気の圧力を３０ＭＰａ程度まで昇圧させた上で、吐出管６から吐出する。
【００１３】
７はボンベで、スキューバダイビングなどに利用されるものである。
【００１４】
ＳＶ１はドライヤユニット２の吐出側の管路３Ａに設けた第１開閉弁、ＳＶ２はこの管路３Ａから分岐させた分岐管８に設けた第２開閉弁で、表１に示すように、高圧ガス発生装置の起動時と一定時間経過後に開閉制御されるものである。尚、この表１には、空気コンプレッサ１、高圧コンプレッサ５の制御も合わせて示している。尚、ドライヤユニット２のＯＮ（運転）、ＯＦＦ（停止）は、空気コンプレッサ１と同期させているので、この表１には示さない。
【００１５】
【表１】

本発明の高圧ガス発生装置は、主に空気コンプレッサ１、ドライヤユニット２、管路３、圧力調整弁４、高圧コンプレッサ５等で構成されており、これらの各機器は、図示しないケーシング内に配置され、ユニット化されて使用されるものである。
【００１６】
また、各機器は図示しない制御装置によって制御されるものである。
【００１７】
空気コンプレッサ１とドライヤユニット２とを運転すると、ドライヤユニット２から吐出される空気は徐々に除湿されることから露点温度は、図２に示すような湿度の変化と同様に徐々に低下する傾向がある。すなわち、ドライヤユニット２を運転開始してから必要な除湿能力を得るまでに（吐出空気の露点温度を−４０℃以下に除湿するまでに）過渡的な時間を必要とするものである。この過渡的な時間Ｔを複数回の実験結果に基き予め定めておく。この時間Ｔは、前述の制御装置に使用され、高圧ガス発生装置を制御する重要な値であるので、慎重に定める必要がある。
【００１８】
時間Ｔを複数回の実験結果に基いて定めるように、この図１では直接露点温度を検知していないので、ドライヤユニット２の能力でのバラツキ等を考慮して、やや長めの時間を時間Ｔと定めても構わない。
【００１９】
このように構成された高圧ガス発生装置では、次のように動作する。
【００２０】
図示しない運転スイッチが投入されると、最初に、エアーコンプレッサ１とドライヤユニット２が運転される。この時、第１開閉弁ＳＶ１はＯＦＦされて閉じられており、第２開閉弁ＳＶ２はＯＮされて開かれている。このため、ドライヤユニット２からの除湿が充分でない空気（露点温度が−４０℃まで低下していない空気）は、分岐管８を通って、他端から装置外に放出される。徐々に除湿した空気が空気コンプレッサ１の吸入側空気と混入することとなり吸入空気の湿度も低下する。
【００２１】
エアーコンプレッサ１とドライヤユニット２が運転されると、ドライヤユニット２から吐出される空気はユニットの能力に応じて徐々に除湿され、徐々にその露点温度が低下する。所定時間Ｔ、すなわちドライヤユニット２から吐出される空気の露点温度が所定の温度（例えば−４０℃）以下になるように予め設定された時間Ｔが経過すると、第１開閉弁ＳＶ１はＯＮされて開かれ、第２開閉弁ＳＶ２はＯＦＦされて閉じられる。すなわち、ドライヤユニットから吐出される露点温度が−４０℃以下になるような時間が経過してから、高圧コンプレッサ１５に空気を送るものである。第１、第２開閉弁ＳＶ１、ＳＶ２のＯＮ−ＯＦＦの切替えと同時に、若しくは少し遅れて高圧コンプレッサ５が起動され、ボンベ７へ圧縮空気の充填が可能になる。このように、露点温度が−４０℃以下になる時間Ｔまで待って、この除湿された空気を高圧コンプレッサ５で圧縮するようにしたので、乾燥した空気を圧縮することとなり、高圧コンプレッサ５の内部の部品での錆の発生を、長期に亘って防止することができる。
【００２２】
特に、時間Ｔを予め設定し、この時間Ｔの経過後、高圧コンプレッサを起動させるようにしたので、タイマ以外に湿度センサなど他の部品を必要としないので、その分低価格とすることができる。
【００２３】
また、この高圧コンプレッサ５は、無潤滑の圧縮部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄを複数備えて多段階に空気を圧縮するので、空気中にオイルのミストが混入する恐れもなく、ボンベ７内にオイルミストが入る恐れもない。
【００２４】
しかも、空気を多段階に圧縮する高圧コンプレッサ５を用いているので、空気を高圧に圧縮でき、効率よくボンベ７に空気を充填することができる。
【００２５】
図３は本発明の異る高圧ガス発生装置の回路図で、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２６】
図３に示す１０は湿度センサで、管路３Ａと第２開閉弁ＳＶ２とをつなぐ分岐管８若しくは開閉弁ＳＶ１の入口側（例えば管路３Ａ）に取付けられ、ドライヤユニット２からの吐出される空気の湿度を検知し、図示しない制御装置に信号を送るものである。
【００２７】
この制御装置は、第１開閉弁ＳＶ１、第２開閉弁ＳＶ２、空気コンプレッサ１、高圧コンプレッサ５を表２に示すように制御するものである。表１と同様に、ドライヤユニット２のＯＮ、ＯＦＦは、空気コンプレッサ１と同期させているので、示さない。
【００２８】
【表２】

このように構成された高圧ガス発生装置を用いると、高圧コンプレッサ５へ吸込まれる空気、すなわちドライヤユニット２から吐出される空気の湿度を直接検知して、その露点温度が−４０℃以下になるまで除湿されたことを検知して高圧コンプレッサ５を起動させるので、空気を約３０ＭＰａまで昇圧させるように高圧に圧縮しても、内部の部品を錆させるようなことが極力防止されている。
【００２９】
特に、湿度センサを用いてドライヤユニット２から吐出される空気の湿度を直接検知しているので、ドライヤユニット２の能力のバラツキや、異る能力のドライヤユニットを使用した場合でも、その露点を所定温度以下になったときを正確に検知でき、高圧コンプレッサ５をドライヤユニット２の運転開始から適切に遅延して起動させることができる利点がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、高圧コンプレッサで空気を高圧に圧縮して高圧ガスを発生させる高圧ガス発生装置において、空気を吸入し圧縮して吐出する空気コンプレッサと前記高圧コンプレッサとの間に接続され、前記空気コンプレッサからの空気を除湿するドライヤユニットとを備え、高圧ガス発生装置の運転開始時には、前記空気コンプレッサ及びドライヤユニットを運転させ、この運転から遅延させて前記高圧コンプレッサを起動させるようにしたので、この遅延させている間にドライヤユニットの所望の能力が発揮されてドライヤユニットから吐出する空気を除湿でき、高圧コンプレッサに吸込まれる空気を乾燥させることができ、高圧コンプレッサの内部での錆の発生を極力防止することができる。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記ドライヤユニットと前記高圧コンプレッサとをつなぐ管路に、前記高圧コンプレッサの起動まで閉じられ、前記高圧コンプレッサの起動と共に開かれる開閉弁を設けたので、高圧コンプレッサに除湿されていない空気が流入することを防止でき、内部での錆の発生を防止することができる。
【００３２】
また、請求項３に記載の発明によれば、高圧コンプレッサの起動の条件を、ドライヤユニットの運転開始から予め設定された時間が経過したときとしたので、湿度センサなどを必要とせず、高圧ガス圧縮装置を安価に提供することができる。
【００３３】
また、請求項４に記載の発明によれば、高圧コンプレッサの起動の条件を、前記ドライヤユニットの吐出側に設けた湿度センサが所定の温度以下を検知したときとしたので、ドライヤユニットの能力のバラツキや、異る能力のドライヤユニットを用いた場合でも、確実に所定の温度以下に除湿された空気を高圧コンプレッサに送ることができる。
【００３４】
また、請求項５に記載の発明によれば、高圧コンプレッサを、複数の無潤滑の圧縮部を備え、圧縮した空気を更に圧縮して吐出する多段圧縮式の高圧コンプレッサとしたので、空気中にオイルのミストが混入する恐れもなく、高圧に圧縮された空気にオイルミストが入る恐れを防止することができると共に、空気を多段階に圧縮する高圧コンプレッサを用いているので、空気を効率よく高圧に圧縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧ガス発生装置を示す回路図である。
【図２】ドライヤユニットから吐出される空気の湿度と時間との関係を示す線図である。
【図３】本発明の異る実施の形態を示す高圧ガス発生装置の回路図である。
【符号の説明】
１空気コンプレッサ
２ドライヤユニット
５高圧コンプレッサ
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ圧縮部
１０湿度センサ
ＳＶ１第１開閉弁（開閉弁）

Claims

高圧コンプレッサで空気を高圧に圧縮して高圧ガスを発生させる高圧ガス発生装置において、空気を吸入し吐出する空気コンプレッサと、この空気コンプレッサと前記高圧コンプレッサとの間に接続され、前記空気コンプレッサからの空気を除湿するドライヤユニットとを備え、高圧ガス発生装置の運転開始時には、前記空気コンプレッサ及びドライヤユニットを運転させ、この運転から遅延させて前記高圧コンプレッサを起動させることを特徴とする高圧ガス発生装置。
前記ドライヤユニットと前記高圧コンプレッサとをつなぐ管路に、高圧ガス発生装置の運転開始時から前記高圧コンプレッサの起動まで閉じられ、前記高圧コンプレッサの起動と共に開かれる開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス発生装置。
前記高圧コンプレッサの起動の条件を、前記ドライヤユニットの運転開始から予め設定された時間が経過したときとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ガス発生装置。
前記高圧コンプレッサの起動の条件を、前記ドライヤユニットの吐出側に設けた湿度センサが所定の温度以下を検知したときとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ガス発生装置。
前記高圧コンプレッサを、複数の無潤滑の圧縮部を備え、圧縮した空気を更に圧縮して吐出する多段圧縮式の高圧コンプレッサとしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の高圧ガス発生装置。