JP5632700B2

JP5632700B2 - 熱回収システム

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Publication number: JP5632700B2
Application number: JP2010234271A
Authority: JP
Inventors: 岡本　裕介; 裕介岡本; 和之大谷
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN102454581A; KR20120040648A; JP2012087664A; KR101935274B1; US20120090340A1; CN106979142A; KR20180009365A; KR101878763B1

Description

本発明は、空気圧縮機の圧縮熱を回収する熱回収システムに関するものである。

下記特許文献１には、ボイラの給水タンクへの給水を用いて、圧縮機からの圧縮空気や潤滑油の冷却を図ると共に、それにより給水タンクへの給水の加熱を図る熱回収システムが開示されている。具体的には、エアクーラ（３２）とオイルクーラ（３１）とを介してボイラ（２）の給水タンク（７）へ水が供給され、エアクーラ（３２）では圧縮空気の冷却が図られる一方、オイルクーラ（３１）では圧縮機（５）の潤滑油の冷却が図られ、各クーラ（３１，３２）において給水タンク（７）への給水が加熱される。

ところで、圧縮機の冷却方式には水冷式と空冷式とがあるが、水冷式の場合、圧縮機ユニット（６）のエアクーラ（３２）およびオイルクーラ（３１）は、通常、クーリングタワーのような冷却水クーラとの間で水を循環され、エアクーラおよびオイルクーラに通される水は、冷却水クーラにて冷却されて再利用されるが、特許文献１に記載の発明では、このような冷却水の循環に代えて、温水を製造しようとするものといえる。

特開２０１０−３８３８５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の発明では、エアクーラおよびオイルクーラは一つずつ設置されるだけである。つまり、圧縮機ユニットが本来備えるべきエアクーラおよびオイルクーラを用いて、熱回収を図る構成である。そして、エアクーラに通された圧縮空気の温度、またはオイルクーラに通される潤滑油の温度に基づき、その温度を所望に維持するように、各クーラに通される水量を調整する構成である。

従って、水冷式圧縮機において、エアクーラおよびオイルクーラと、クーリングタワーのような冷却水クーラとの間で冷却水を循環させるものではなく、また空冷式圧縮機において、エアクーラおよびオイルクーラに外気を通して圧縮空気や潤滑油を冷却しようとするものでもない。従って、圧縮機が本来備える既存の冷却系統を残すものではない。

また、各クーラを通過することで得られる温水の使用負荷（要求量）に応じて給水の有無や量を調整することもできない。たとえば、温水の使用が全くないか少なく、温水の製造を止めたい場合があるとしても、温水の製造を止めることは各クーラへの冷却水の供給を止めることになり、圧縮空気および潤滑油の冷却が図れないことになる。よって、温水の使用負荷に応じて、温水を製造することができない。

さらに、圧縮空気または潤滑油を所望温度に維持するように、各クーラへの給水量を調整するので、各クーラを通過することで得られる温水を所望温度に維持するように、各クーラへの給水の有無や量を調整するものでもない。つまり、所望温度の温水を得ることができない。

本発明が解決しようとする課題は、既存の圧縮機冷却系統をそのまま残しつつ圧縮熱を回収できる熱回収システムを提供することにある。また、好ましくは、温水の使用負荷に応じて運転したり、所望温度の温水を得るよう運転したりできる熱回収システムを提供することを課題とする。

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、圧縮機からの圧縮空気を、冷却水クーラとの間の循環冷却水で冷却するか、ファンによる通風で冷却する第一エアクーラと、前記圧縮機の潤滑油を、冷却水クーラとの間の循環冷却水で冷却するか、ファンによる通風で冷却する第一オイルクーラと、前記第一オイルクーラへの送油路に設けられ、前記第一オイルクーラへ送られる潤滑油の熱で水を加熱して温水を製造する熱回収用熱交換器としての第二オイルクーラと、前記第一エアクーラへの送気路に設けられ、前記第一エアクーラへ送られる圧縮空気の熱で水を加熱して温水を製造する熱回収用熱交換器としての第二エアクーラとを備え、前記第二エアクーラと前記第二オイルクーラとは、前記循環冷却水とは異なる水を直列または並列に通すよう配置され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、第一エアクーラおよび第一オイルクーラの他、第二オイルクーラを備え、第二オイルクーラにおいて圧縮熱を回収することができる。その際、第一エアクーラおよび第一オイルクーラを既存の圧縮機冷却系統として利用しつつ、第二オイルクーラにおいて圧縮熱を回収することができる。また、温水の使用負荷などに応じて第二オイルクーラに通す水の有無や量を調整しても、第一エアクーラおよび第一オイルクーラにおいて圧縮空気や潤滑油の所期の冷却に影響を与えない構成とできる。

請求項１に記載の発明によれば、第一エアクーラおよび第一オイルクーラの他、第二エアクーラおよび第二オイルクーラを備え、第二エアクーラおよび第二オイルクーラにおいて圧縮熱を回収することができる。その際、第一エアクーラおよび第一オイルクーラを既存の圧縮機冷却系統として利用しつつ、第二エアクーラおよび第二オイルクーラにおいて圧縮熱を回収することができる。また、温水の使用負荷などに応じて第二エアクーラおよび第二オイルクーラに通す水の有無や量を調整しても、第一エアクーラおよび第一オイルクーラにおいて圧縮空気や潤滑油の所期の冷却に影響を与えない構成とできる。

請求項２に記載の発明は、前記熱回収用熱交換器を通過後の温水の使用負荷に基づき、前記熱回収用熱交換器への給水の有無または量を制御す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、温水の使用負荷に基づき給水を制御することで、所望の温水を製造することができる。また、温水の使用負荷に基づき給水を制御しても、第一エアクーラにより圧縮空気の冷却を確実に図ることができ、また第一オイルクーラにより潤滑油の冷却を確実に図ることができる。

請求項３に記載の発明は、前記熱回収用熱交換器を通過後の温水の温度に基づき、前記熱回収用熱交換器への給水の有無または量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２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、温水の温度に基づき給水を制御することで、所望の温水を製造することができる。また、温水の温度に基づき給水を制御しても、第一エアクーラにより圧縮空気の冷却を確実に図ることができ、また第一オイルクーラにより潤滑油の冷却を確実に図ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記圧縮機は、油潤滑式圧縮機であり、圧縮機から吐出される圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータを備え、このオイルセパレータにて潤滑油を分離された圧縮空気が、前記各エアクーラへ送られ、前記オイルセパレータからの潤滑油が、前記各オイルクーラへ送られる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、油潤滑式圧縮機に対しても、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明と同様の作用効果を奏するよう構成することができる。

請求項５に記載の発明は、前記圧縮機は、低段圧縮機と高段圧縮機とを備える無潤滑式圧縮機であり、前記低段圧縮機からの圧縮空気は、第一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、アフタークーラとしての前記各エアクーラへ送られ、前記低段圧縮機から前記第一インタークーラへの送気路に設けられ、前記第一インタークーラへ送られる圧縮空気の熱で水を加熱して温水を製造する熱回収用熱交換器としての第二インタークーラをさらに備え、前記圧縮機の潤滑油の代わりに、前記圧縮機の本体ではなくそれを駆動するギアの潤滑油を、前記各オイルクーラで冷却する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５に記載の発明によれば、無潤滑式圧縮機に対しても、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明と同様の作用効果を奏するよう構成することができる。
請求項６に記載の発明は、前記第二エアクーラに対する圧縮空気の入口側と出口側とがバイパス送気路で接続されており、圧縮空気を前記第二エアクーラに通すか前記パイパス送気路に通すかの切替えまたは分配割合を変更可能とされた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７に記載の発明は、前記第二オイルクーラに対する潤滑油の入口側と出口側とがバイパス送油路で接続されており、潤滑油を前記第二オイルクーラに通すか前記バイパス送油路に通すかの切替えまたは分配割合を変更可能とされた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８に記載の発明は、前記熱回収用熱交換器において、水を加熱して蒸気を発生させ、この熱回収用熱交換器の水位に基づき、この熱回収用熱交換器への給水の有無または量を制御することを特徴とする請求項５に記載の熱回収システムである。

請求項８に記載の発明によれば、空気圧縮機の圧縮熱を回収して、蒸気を得ることができる。

本発明によれば、既存の圧縮機冷却系統をそのまま残しつつ圧縮熱を回収できる熱回収システムを実現することができる。また、実施の形態に応じて、温水の使用負荷に応じて運転したり、所望温度の温水を得るよう運転したりすることも可能となる。そして、得られる温水の量または温度を調整しても、圧縮機の冷却に影響を与えないシステムとすることができる。

本発明の熱回収システムの実施例１を示す概略図である。本発明の熱回収システムの実施例２を示す概略図である。本発明の熱回収システムの実施例３を示す概略図であり、実施例１または実施例２との変更箇所のみを示している。本発明の熱回収システムの実施例４を示す概略図である。

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、本発明の熱回収システムの実施例１を示す概略図である。
本実施例の熱回収システム１は、油潤滑式（給油式）かつ水冷式の電動空気圧縮機の圧縮熱を回収するシステムである。具体的には、圧縮機２からの圧縮空気や潤滑油と、軟水器３からボイラ４の給水タンク５への給水とを間接熱交換して、圧縮空気や潤滑油の冷却と、給水タンク５への給水の加熱とを図るシステムである。

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圧縮機２、これを駆動するモータ６、圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータ７、圧縮空気の冷却を図る第一エアクーラ８および第二エアクーラ９、潤滑油の冷却を図る第一オイルクーラ１０および第二オイルクーラ１１を主要部として備える。

圧縮機２は、モータ６により駆動され、外気を吸入し圧縮して吐出する。圧縮機２から吐出される圧縮空気は、オイルセパレータ７へ送られ、オイルセパレータ７において潤滑油の分離除去が図られる。

オイルセパレータ７にて潤滑油を除去された圧縮空気は、従来公知の圧縮機ユニットの場合、第一エアクーラ８を介して圧縮空気利用機器（図示省略）へ送られるが、本実施例の場合、第二エアクーラ９および第一エアクーラ８を介して圧縮空気利用機器へ送られる。すなわち、本実施例では、オイルセパレータ７から第一エアクーラ８への送気路１２に第二エアクーラ９を設け、オイルセパレータ７からの圧縮空気は、第二エアクーラ９および第一エアクーラ８を介して圧縮空気利用機器へ送られる。なお、第一エアクーラ８の出口側には、所望によりドライヤ１３が設置され、圧縮空気は、ドライヤ１３により水分を除去されて、圧縮空気利用機器へ送られる。

一方、圧縮機２の潤滑油は、従来公知の圧縮機ユニットの場合、第一オイルクーラ１０を介して圧縮機２へ戻されるが、本実施例の場合、第二オイルクーラ１１および第一オイルクーラ１０を介して圧縮機２へ戻される。すなわち、本実施例では、オイルセパレータ７から第一オイルクーラ１０への送油路１４に第二オイルクーラ１１を設け、オイルセパレータ７からの潤滑油は、第二オイルクーラ１１および第一オイルクーラ１０を介して圧縮機２へ戻される。

また、オイルセパレータ７から第二オイルクーラ１１への送油路と、第一オイルクーラ１０から圧縮機２への送油路とは、バイパス路１５で接続されている。そして、オイルセパレータ７から第二オイルクーラ１１への送油路と、バイパス路１５との分岐部には、温調三方弁１６が設けられている。この温調三方弁１６は、ワックス式のものが好適に用いられ、オイルセパレータ７からの潤滑油の温度に基づき、潤滑油を各オイルクーラ１１，１０へ送るか、各オイルクーラ１１，１０を介さずにバイパス路１５を介して圧縮機２へ戻すかの分配割合を自力で調整する。これにより、各オイルクーラ１１，１０へ通す潤滑油の流量を調整して、圧縮機２内の潤滑油を所望温度に維持することができる。

以下、各クーラ８〜１１について順に説明する。まず、第一エアクーラ８は、圧縮空気とその冷却水との間接熱交換器である。また、第二エアクーラ９は、圧縮空気と、給水タンク５への給水との間接熱交換器である。

一方、第一オイルクーラ１０は、圧縮機２の潤滑油とその冷却水との間接熱交換器である。また、第二オイルクーラ１１は、圧縮機２の潤滑油と、給水タンク５への給水との間接熱交換器である。

本実施例では、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０には冷却水が通され、この冷却水は、クーリングタワーのような冷却水クーラ１７との間で循環される。すなわち、冷却水クーラ１７は、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０に通される冷却水を冷却し、これらクーラ８，１０との間で冷却水を循環する。

圧縮機２、モータ６、オイルセパレータ７、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０は、二点鎖線の囲みで示すように、圧縮機ユニット１８として構成されてもよい。この場合、従来公知の圧縮機ユニット（既設・既存の圧縮機ユニットを含む）で構成することもでき、圧縮機２（より具体的にはオイルセパレータ７）から第一エアクーラ８への送気路１２に第二エアクーラ９を設け、圧縮機２（より具体的にはオイルセパレータ７）から第一オイルクーラ１０への送油路１４に第二オイルクーラ１１を設けることで、本実施例の熱回収システム１を構成することができる。なお、圧縮機ユニット１８内に、さらにドライヤ１３を設けてもよい。

次に、ボイラ４への給水系統について説明する。本実施例では、軟水器３からの水（軟水）は、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を順に介した後、給水タンク５へ吐出される。そして、給水タンク５の水は、適宜、給水ポンプ１９により逆止弁２０を介してボイラ４へ供給される。そして、ボイラ４において、水を加熱し蒸気を発生させ、その蒸気は蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。なお、軟水器３から給水タンク５への給水は、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を介してなされるが、これに加えて、これらクーラ９，１１を介さずに直接にも給水可能に構成してもよい。

本実施例の熱回収システム１では、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１が、圧縮熱を回収して温水を製造するための熱回収用熱交換器として機能する。すなわち、給水タンク５への給水は、第二エアクーラ９において圧縮空気と熱交換して温められると共に、第二オイルクーラ１１において圧縮機２の潤滑油と熱交換して温められ、温水として給水タンク５へ供給される。

本実施例の熱回収システム１では、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を通過後の温水の使用負荷に基づき、これらクーラ９，１１への給水の有無または量を制御する。また、これに代えてまたはこれに加えて、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を通過後の温水の温度に基づき、これらクーラ９，１１への給水の有無または量を制御する。

より具体的に説明すると、給水タンク５には、水位センサ２１が設けられている。この水位センサ２１としては、たとえば電極式水位検出器、静電容量式水位検出器、またはフロート式水位検出器などを用いることができる。そして、水位センサ２１の検出信号に基づき、給水タンク５への給水路２２に設けた給水弁２３の開閉または開度が変更される。たとえば、温水の使用負荷がないか少なく、給水タンク５内の水位が上限水位を上回れば、給水弁２３を閉じればよいし、その後、給水タンク５内の水位が下限水位を下回れば、給水弁２３を開けばよい。あるいは、給水タンク５内の水位が設定水位になるように、給水弁２３の開度を調整してもよい。

このような温水の使用負荷に基づく制御に代えてまたはこれに加えて、温水の温度に基づき、給水タンク５への給水の有無または量を制御してもよい。この場合、両クーラ９，１１を通過後の給水路または給水タンク５に温度センサ２４が設けられる。そして、温度センサ２４の検出信号に基づき、給水タンク５への給水路２２に設けた給水弁２３の開閉または開度が変更される。たとえば、温度センサ２４の検出温度を設定温度に維持するように、給水弁２３の開度を調整すればよい。また、この制御の間、水位センサ２１により給水タンク５内の水位を監視し、設定水位を上回れば、温水の製造が不要であるとして、給水弁２３を閉じるように制御してもよい。このようにして第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１への給水を停止しても、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０において、圧縮空気および潤滑油を所望に冷却できることは前述したとおりである。

なお、いずれの場合も、給水弁２３は、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１の双方のクーラより出口側に設けてもよいが、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１にかかる水圧や温度の影響を考慮して、図示例のように、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１の双方のクーラよりも入口側に設けるのが好ましい。

以上のとおり、本実施例の熱回収システム１は、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０の他、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を備える。そして、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を介して給水タンク５への給水を停止した状態でも、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０において所期の冷却を可能に構成される。典型的には、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０を既存の圧縮機冷却系統として利用しつつ、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を設置すればよい。

本実施例の熱回収システム１によれば、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１において、圧縮熱を回収して温水を製造することができる。また、温水の使用負荷に応じた温水製造や、所望温度の温水製造を行うことができる。しかも、第二エアクーラ９や第二オイルクーラ１１に通す水の有無や量を調整しても、第一エアクーラ８および第一オイルクーラ１０において圧縮空気や潤滑油の所期の冷却に影響を与えない構成とできる。つまり、第二エアクーラ９や第二オイルクーラ１１に通す水の有無や量を調整しても、第一エアクーラ８や第一オイルクーラ１０において、圧縮空気や潤滑油を、それぞれの目標温度以下まで下げることができる。

図２は、本発明の熱回収システム１の実施例２を示す概略図である。
本実施例２の熱回収システム１も、基本的には前記実施例１の熱回収システム１と同様である。そこで、以下では、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。

前記実施例１では、圧縮機２からの圧縮空気は、すべて第二エアクーラ９を介して第一エアクーラ８に送られたが、本実施例２では、第二エアクーラ９を介するか介しないかの切替え、あるいは第二エアクーラ９を介するか介しないかの分配割合を変更可能に構成される。そのために、第二エアクーラ９の入口側と出口側とをバイパス送気路２５で接続し、第二エアクーラ９への送気路１２とバイパス送気路２５との分岐部に、三方弁２６を設けている。但し、三方弁２６を設ける代わりに、前記分岐部から第二エアクーラ９への送気路１２や、バイパス送気路２５に、電磁弁または電動弁などを設けてもよい。いずれにしても、本実施例によれば、圧縮機２からの圧縮空気を、第一エアクーラ８へ送る際、第二エアクーラ９を介して送るか、第二エアクーラ９を介さずに送るかの切替えやその分配割合を調整可能とされる。

また、前記実施例１では、圧縮機２の潤滑油は、すべて第二オイルクーラ１１を介して第一オイルクーラ１０に送られたが、本実施例２では、第二オイルクーラ１１を介するか介しないかの切替え、あるいは第二オイルクーラ１１を介するか介しないかの分配割合を変更可能に構成される。そのために、第二オイルクーラ１１の入口側と出口側とをバイパス送油路２７で接続し、第二オイルクーラ１１への送油路１４とバイパス送油路２７との分岐部に、三方弁２８を設けている。但し、三方弁２８を設ける代わりに、前記分岐部から第二オイルクーラ１１への送油路１４や、バイパス送油路２７に、電磁弁または電動弁などを設けてもよい。いずれにしても、本実施例によれば、圧縮機２の潤滑油を、第一オイルクーラ１０へ送る際、第二オイルクーラ１１を介して送るか、第二オイルクーラ１１を介さずに送るかの切替えやその分配割合を調整可能とされる。その他の構成および制御は、前記実施例１と同様のため、説明を省略する。

図３は、本発明の熱回収システム１の実施例３を示す概略図であり、実施例１または実施例２との変更箇所のみを示している。
本実施例３の熱回収システム１も、基本的には前記実施例１および前記実施例２の熱回収システム１と同様である。そこで、以下では、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。

前記実施例１および前記実施例２では、いずれも、第二エアクーラ９と第二オイルクーラ１１とは直列に接続され、給水タンク５への水が順に流れるように構成されたが、本実施例３では、第二エアクーラ９と第二オイルクーラ１１とは並列に設置され、給水タンク５への水が分岐して、第二エアクーラ９と第二オイルクーラ１１に流される。

具体的には、軟水器３からの給水路２２は、第一給水路２９と第二給水路３０とに分岐され、第一給水路２９に第二エアクーラ９が設けられ、第二給水路３０に第二オイルクーラ１１が設けられる。図示例では、第一給水路２９と第二給水路３０とに分岐する手前に、給水弁２３を設けたが、第一給水路２９および／または第二給水路３０に、オリフィスまたは電磁弁もしくは電動弁などを設けてもよい。その他の構成および制御は、前記実施例１または前記実施例２と同様のため、説明を省略する。

図４は、本発明の熱回収システム１の実施例４を示す概略図である。
本実施例４の熱回収システム１も、基本的には前記各実施例の熱回収システム１と同様である。そこで、以下では、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。

前記各実施例では、圧縮機２は油潤滑式（給油式）とされたが、本実施例４では、圧縮機２は無潤滑式（ドライオイルフリー式）とされる。この場合、圧縮機２として、低段圧縮機３１と高段圧縮機３２とを備える。そして、低段圧縮機３１からの圧縮空気は、第一インタークーラ３３を介して高段圧縮機３２へ送られ、高段圧縮機３２においてさらに圧縮された後、アフタークーラとしての前記各エアクーラ９，８へ送られる。

そして、低段圧縮機３１から第一インタークーラ３３への送気路に、熱回収用熱交換器としての第二インタークーラ３４が設けられる。第二インタークーラ３４には、前記第二エアクーラ９および前記第二オイルクーラ１１と同様に、給水タンク５への給水が通され、圧縮熱の回収が図られる。この際、第二インタークーラ３４、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１をどのように配置して、給水タンク５への水をどのように通すかは適宜に設定される。一例として、第二インタークーラ３４、第二エアクーラ９および第二オイルクーラ１１を順に通して、給水タンク５への給水の加熱が図られる。

無潤滑式圧縮機３１，３２の場合、圧縮機本体には潤滑油はない訳であるが、ギア部分には潤滑油があり、これを冷却したい場合がある。この場合、ギアボックス３５内の潤滑油は、給油ポンプ３６を介して第一オイルクーラ１０へ送られ、第一オイルクーラ１０において冷却された後、ギア部へ戻される。そして、第一オイルクーラ１０への送油路には、前記各実施例と同様に、第二オイルクーラ１１を設けてもよい。

本実施例４の場合も、前記各実施例と同様に、各第二クーラ３４，９，１１を通過後の温水の使用負荷および／または温水温度の基づき、各第二クーラ３４，９，１１への給水の有無または量が制御される。その他の構成および制御は、前記各実施例と同様のため説明を省略する。

本実施例５の熱回収システム１も、基本的には前記実施例１，２の熱回収システム１と同様である。そこで、以下では、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。

前記実施例１，２では、圧縮機２は油潤滑式（給油式）とされたが、本実施例５では、圧縮機２は水潤滑式とされる。この場合、前記実施例１，２において、潤滑油に代えて潤滑用水が用いられる。これに伴い、前記実施例１，２における第一オイルクーラ１０は、潤滑用水を冷却する第一ウォータークーラ（１０）とされる一方、前記実施例１，２における第二オイルクーラ１１は、前記第一ウォータークーラ（１０）へ送られる潤滑用水の熱で水を加熱する熱回収用熱交換器としての第二ウォータークーラ（１１）とされる。なお、水潤滑式の圧縮機２の場合、各エアクーラ８，９は、その設置を省略してもよい。

より具体的に説明すると、水潤滑式圧縮機２の場合、圧縮機２からの圧縮空気は、まずはセパレータ（７）（前記実施例１，２におけるオイルセパレータ７に相当の気水分離器）へ吐出され、そこで気水分離を図られる。セパレータ（７）において潤滑用水の除去を図られた圧縮空気は、通常、エアクーラ８，９を介することなく（つまりエアクーラ８，９の設置を省略できる）、所望によりドライヤ１３を介して、圧縮空気利用機器へ送られる。一方、セパレータ（７）にて圧縮空気から分離された潤滑用水は、適宜、第一ウォータークーラ（１０）に送られ、所望の冷却を図られた後、圧縮機２へ戻される。そして、このような水潤滑式圧縮機２において、本発明を適用する場合、第一ウォータークーラ（１０）への送水路に、第二ウォータークーラ（１１）を設け、この第二ウォータークーラ（１１）において圧縮熱を回収すればよい。その他の構成および制御は、前記実施例１，２と同様のため説明を省略する。

本発明の熱回収システム１は、前記各実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記各実施例において、給水タンク５への給水路２２には適宜、給水ポンプを設けてもよいことは言うまでもない。また、熱回収用熱交換器（第二エアクーラ９、第二オイルクーラ１１、第二インタークーラ３４）に通す水量は、給水弁２３の開度調整により行ったが、これに代えて給水路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、前記各実施例では、熱回収用熱交換器に、ボイラ４の給水タンク５への給水を通して、ボイラ４の給水の予熱を図る例を示したが、熱回収用熱交換器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、前記実施例４のような無潤滑式圧縮機の場合、圧縮熱が高温となるので、温水ではなく、蒸気を得てもよい。つまり、熱回収用熱交換器（特に最下流の熱回収用熱交換器）において、水を加熱して蒸気を発生させてもよい。この場合、前記各実施例のように熱回収用熱交換器を通過後の温水の温度に基づき給水弁２３を制御することに代えて、蒸気発生用熱交換器における水位に基づき給水弁２３を制御すればよい。つまり、蒸気発生用熱交換器の水位を検知し、設定水位に維持するように、この熱交換器への給水の有無または量を制御すればよい。この際、蒸気発生用熱交換器内の蒸気圧力が高くなり過ぎると、前記実施例２（図２）の場合、三方弁２６（または三方弁２８）を切り替えて、既存の第一エアクーラ８（または第一オイルクーラ１０）による冷却を優先させればよい。

また、前記各実施例では、第一エアクーラ８、第一オイルクーラ１０、第一インタークーラ３３、第一ウォータークーラ（１０）は、それぞれ水冷式の場合について説明したが、この内の一もしくは二、または全部は、空冷式としてもよい。その場合、ファンの空気流で、圧縮空気、潤滑油または潤滑用水を冷却することになる。

また、前記各実施例では、第二エアクーラ９、第二オイルクーラ１１、（さらに実施例４では第二インタークーラ３４）を設置する例について説明したが、この内のすべてを設置する必要はなく、所望によりいずれかの設置を省略してもよい。たとえば、前記実施例１または前記実施例２において、第二エアクーラ９の設置を省略したり、あるいは第二オイルクーラ１１の設置を省略してもよい。

また、無潤滑式圧縮機の場合、潤滑油の冷却系統の全くない圧縮機であってもよい。その場合、第一オイルクーラ１０および第二オイルクーラ１１や送油路１４などが省略され、第二エアクーラ９および／または第二インタークーラ３４において、圧縮熱を回収するシステムとすることができる。

さらに、前記各実施例において、圧縮機２の段数は、適宜に変更可能である。

１熱回収システム
２圧縮機
７オイルセパレータ
８第一エアクーラ
９第二エアクーラ
１０第一オイルクーラ
１１第二オイルクーラ
１２送気路
１４送油路
１７冷却水クーラ
１８圧縮機ユニット
２１水位センサ
２３給水弁
２４温度センサ
３１低段圧縮機
３２高段圧縮機
３３第一インタークーラ
３４第二インタークーラ

Claims

圧縮機からの圧縮空気を、冷却水クーラとの間の循環冷却水で冷却するか、ファンによる通風で冷却する第一エアクーラと、
前記圧縮機の潤滑油を、冷却水クーラとの間の循環冷却水で冷却するか、ファンによる通風で冷却する第一オイルクーラと、
前記第一オイルクーラへの送油路に設けられ、前記第一オイルクーラへ送られる潤滑油の熱で水を加熱して温水を製造する熱回収用熱交換器としての第二オイルクーラと、
前記第一エアクーラへの送気路に設けられ、前記第一エアクーラへ送られる圧縮空気の熱で水を加熱して温水を製造する熱回収用熱交換器としての第二エアクーラとを備え、
前記第二エアクーラと前記第二オイルクーラとは、前記循環冷却水とは異なる水を直列または並列に通すよう配置される
ことを特徴とする熱回収システム。
前記熱回収用熱交換器を通過後の温水の使用負荷に基づき、前記熱回収用熱交換器への給水の有無または量を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱回収システム。
前記熱回収用熱交換器を通過後の温水の温度に基づき、前記熱回収用熱交換器への給水の有無または量を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱回収システム。
前記圧縮機は、油潤滑式圧縮機であり、
圧縮機から吐出される圧縮空気から潤滑油を分離するオイルセパレータを備え、
このオイルセパレータにて潤滑油を分離された圧縮空気が、前記各エアクーラへ送られ、
前記オイルセパレータからの潤滑油が、前記各オイルクーラへ送られる
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。
前記圧縮機は、低段圧縮機と高段圧縮機とを備える無潤滑式圧縮機であり、
前記低段圧縮機からの圧縮空気は、第一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、アフタークーラとしての前記各エアクーラへ送られ、
前記低段圧縮機から前記第一インタークーラへの送気路に設けられ、前記第一インタークーラへ送られる圧縮空気の熱で水を加熱して温水を製造する熱回収用熱交換器としての第二インタークーラをさらに備え、
前記圧縮機の潤滑油の代わりに、前記圧縮機の本体ではなくそれを駆動するギアの潤滑油を、前記各オイルクーラで冷却する
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。
前記第二エアクーラに対する圧縮空気の入口側と出口側とがバイパス送気路で接続されており、
圧縮空気を前記第二エアクーラに通すか前記パイパス送気路に通すかの切替えまたは分配割合を変更可能とされた
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。
前記第二オイルクーラに対する潤滑油の入口側と出口側とがバイパス送油路で接続されており、
潤滑油を前記第二オイルクーラに通すか前記バイパス送油路に通すかの切替えまたは分配割合を変更可能とされた
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。
前記熱回収用熱交換器において、水を加熱して蒸気を発生させ、
この熱回収用熱交換器の水位に基づき、この熱回収用熱交換器への給水の有無または量を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の熱回収システム。