特開 2024-141559 圧縮空気の供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141559

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】圧縮空気の供給装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/26 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

B01D53/26 200

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053287

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(72)【発明者】

【氏名】高見 計行

【テーマコード（参考）】

4D052

【Ｆターム（参考）】

4D052AA01

4D052AA05

4D052BA00

4D052CB00

4D052DA03

4D052DB01

4D052FA06

4D052GA02

4D052GA03

4D052GB02

4D052GB03

4D052GB08

4D052HA00

4D052HA01

4D052HA02

4D052HA03

(57)【要約】

【課題】露点温度が低い圧縮空気のみを圧縮空気の使用機器に送ることができる圧縮空気の供給装置を提供する。
【解決手段】コンプレッサとドライヤと排出部とを備え、コンプレッサは、第一の圧縮空気と、第一の圧縮空気よりも高温である第二の圧縮空気とを生成する圧縮部を備え、ドライヤは、除湿剤と、第一の圧縮空気を除湿剤に通すことによって除湿された圧縮空気を排出する第一流路と、第一の圧縮空気が通された除湿剤に第二の圧縮空気を通すことによって加湿された圧縮空気を排出する第二流路と、加湿された圧縮空気を第一流路における除湿剤の上流に合流させる第三流路とを備え、排出部は、除湿された圧縮空気を圧縮空気の使用機器に送る第一排出口と、除湿された圧縮空気を空間に放出する第二排出口と、除湿された圧縮空気の露点温度に応じて、第一排出口と第二排出口との切り替えを行う切替部とを備える、圧縮空気の供給装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサから供給された圧縮空気を除湿するドライヤと、
前記ドライヤによって除湿された圧縮空気を送り出す排出部と、を備え、
前記コンプレッサは、
第一の圧縮空気と、前記第一の圧縮空気よりも高温である第二の圧縮空気とを生成する圧縮部を備え、
前記ドライヤは、
除湿剤と、
前記第一の圧縮空気を前記除湿剤に通すことによって前記除湿された圧縮空気を排出する第一流路と、
前記第一の圧縮空気が通された前記除湿剤に前記第二の圧縮空気を通すことによって加湿された圧縮空気を排出する第二流路と、
前記加湿された圧縮空気を前記第一流路における前記除湿剤の上流に合流させる第三流路と、を備え、
前記排出部は、
前記除湿された圧縮空気を圧縮空気の使用機器に送る第一排出口と、
前記除湿された圧縮空気を空間に放出する第二排出口と、
前記除湿された圧縮空気の露点温度に応じて、前記第一排出口と前記第二排出口との切り替えを行う切替部と、を備える、
圧縮空気の供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、除湿された圧縮空気を送り出す圧縮空気の供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車の塗装工場では、コンプレッサから供給された圧縮空気がドライヤによって除湿され、除湿された圧縮空気が圧縮空気を使用する機器に送られている。圧縮空気の使用機器は、例えば、スプレーガンなどの塗装機器である。スプレーガンは、圧縮空気によって塗料を吹き付ける。

【0003】

特許文献１から特許文献３は、コンプレッサから供給された圧縮空気を除湿するドライヤに関する技術を開示する。このドライヤは、除湿剤による圧縮空気の除湿と、コンプレッサで発生した高温の圧縮空気の一部を利用する除湿剤の再生とを並行して行う。圧縮空気の除湿は、除湿剤によって圧縮空気中の水分を吸着することにより行う。除湿剤の再生は、コンプレッサから供給された高温の圧縮空気によって除湿剤に吸着された水分を蒸発させることにより行う。このドライヤは、コンプレッサの排熱を利用して除湿剤を再生する機能を有することから、排熱再生式圧縮エアドライヤと呼ばれる。排熱再生式圧縮エアドライヤは、アトラスコプコ株式会社からＭＤドライヤの名称で販売されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－２８８３２号公報

【特許文献2】特表２００３－５３３３４３号公報

【特許文献3】特表２００４－５１２４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

圧縮空気によって塗料を吹き付ける塗装機器において、圧縮空気中の水分が多いと、塗装品質に影響するおそれがある。そのため、供給装置から圧縮空気の使用機器に送られる圧縮空気の露点温度が所定の温度以下になるように管理することが望まれる。上述した排熱再生式圧縮エアドライヤでは、コンプレッサの起動時は圧縮空気が十分に高温にならないため、除湿剤が十分に再生されないおそれがある。その場合、露点温度の高い圧縮空気が圧縮空気の使用機器に供給されることがある。

【0006】

本発明の目的の一つは、露点温度が低い圧縮空気のみを圧縮空気の使用機器に送ることができる圧縮空気の供給装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る圧縮空気の供給装置は、
空気を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサから供給された圧縮空気を除湿するドライヤと、
前記ドライヤによって除湿された圧縮空気を送り出す排出部と、を備え、
前記コンプレッサは、
第一の圧縮空気と、前記第一の圧縮空気よりも高温である第二の圧縮空気とを生成する圧縮部を備え、
前記ドライヤは、
除湿剤と、
前記第一の圧縮空気を前記除湿剤に通すことによって前記除湿された圧縮空気を排出する第一流路と、
前記第一の圧縮空気が通された前記除湿剤に前記第二の圧縮空気を通すことによって加湿された圧縮空気を排出する第二流路と、
前記加湿された圧縮空気を前記第一流路における前記除湿剤の上流に合流させる第三流路と、を備え、
前記排出部は、
前記除湿された圧縮空気を圧縮空気の使用機器に送る第一排出口と、
前記除湿された圧縮空気を空間に放出する第二排出口と、
前記除湿された圧縮空気の露点温度に応じて、前記第一排出口と前記第二排出口との切り替えを行う切替部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

上記の圧縮空気の供給装置は、露点温度が低い圧縮空気のみを圧縮空気の使用機器に送ることができる。上記の圧縮空気の供給装置は、排出部によって、圧縮空気の露点温度に応じて圧縮空気の送り先を切り替えることができる。圧縮空気の露点温度が所定の温度以下のとき、第一排出口から圧縮空気を圧縮空気の使用機器に送ることができる。圧縮空気の露点温度が所定の温度を超えるとき、圧縮空気を使用せずに、第二排出口から圧縮空気を空間に放出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る圧縮空気の供給装置の基本構成を示す模式図である。

【図2】図２は、実施形態に係る圧縮空気の供給装置に備わるドライヤの内部構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態に係る圧縮空気の供給装置の具体例を、図面を参照して説明する。各図において、同一又は相当する部分には同じ符号を付している。

【0011】

＜圧縮空気の供給装置＞
図１を参照して、実施形態の圧縮空気の供給装置１を説明する。供給装置１は、コンプレッサ２と、ドライヤ３と、排出部５とを備える。供給装置１は、コンプレッサ２によって圧縮した空気をドライヤ３によって除湿して、除湿された圧縮空気を排出部５から送り出す。以下の説明では、「除湿された圧縮空気」のことを「乾燥空気」と呼ぶ場合がある。供給装置１の特徴の１つは、排出部５が第一排出口５１と第二排出口５２とを有し、乾燥空気７の露点温度に応じて第一排出口５１又は第二排出口５２から乾燥空気７を排出する点にある。第一排出口５１から排出された乾燥空気７は圧縮空気の使用機器８に送られる。第二排出口５２から排出された乾燥空気７は空間９に放出される。以下、供給装置１の構成を詳しく説明する。

【0012】

（コンプレッサ）
コンプレッサ２は、空気を圧縮する機器である。コンプレッサ２は、圧縮部２０を備える。

【0013】

圧縮部２０は、吸気口２０１から取り込まれた空気６を圧縮して、圧縮空気６０を生成する。本例の圧縮部２０は、第一の圧縮空気６１と、第二の圧縮空気６２とを生成する。第二の圧縮空気６２は、第一の圧縮空気６１よりも高温である。具体的には、圧縮部２０は、圧縮空気６０を第一の圧縮空気６１と第二の圧縮空気６２とに分岐する分岐部２０２と、第一の圧縮空気６１を冷却する冷却器２０３とを含む。圧縮空気６０は、空気６が圧縮されることによって高温になる。冷却器２０３は、第一の圧縮空気６１を冷却して、第一の圧縮空気６１中に含まれる水分の一部を凝縮・分離する。第一の圧縮空気６１は低温の飽和空気である。第一の圧縮空気６１の温度は、例えば３０℃以下である。第一の圧縮空気６１の温度は、さらに２０℃以下でもよい。「飽和空気」とは、水蒸気量が飽和状態になっている空気のことをいう。第一の圧縮空気６１は、冷却器２０３によって冷却されることで結露が発生し、第一の圧縮空気６１中に含まれる水分の一部が除去される。第一の圧縮空気６１は、第一供給部２１を通ってドライヤ３に送られる。第二の圧縮空気６２は、冷却せずに高温の状態で、第二供給部２２を通ってドライヤ３に送られる。第二の圧縮空気６２は高温の圧縮空気である。第二の圧縮空気６２の温度は、例えば６０℃以上である。第二の圧縮空気６２の温度は、さらに８０℃以上でもよい。コンプレッサ２は公知のものを利用してもよい。

【0014】

第一の圧縮空気６１と第二の圧縮空気６２との割合は適宜設定される。第一の圧縮空気６１と第二の圧縮空気６２との合計体積、即ち圧縮空気６０の体積を１００％としたとき、第一の圧縮空気６１の割合は、例えば５０％以上７５％以下である。つまり、第二の圧縮空気６２の割合は、例えば２５％以上５０％以下である。第一の圧縮空気６１の割合は、さらに５５％以上７０％以下でもよい。第二の圧縮空気６２の割合は、さらに３０％以上４５％以下でもよい。本例では、第一の圧縮空気６１の割合が６０％、第二の圧縮空気６２の割合が４０％である。

【0015】

（ドライヤ）
ドライヤ３は、コンプレッサ２から供給された圧縮空気を除湿する機器である。図２を参照して、本例のドライヤ３の内部構成を説明する。ドライヤ３は、除湿剤４と、第一流路３１と、第二流路３２と、第三流路３３とを備える。以下、ドライヤ３の構成を詳しく説明する。

【0016】

本例のドライヤ３は、除湿ロータ４ｒと、除湿ロータ４ｒを収容する容器３０とを備える。除湿ロータ４ｒは、空気中の水分を吸着する除湿剤４を含有する。具体的には、除湿ロータ４ｒは、除湿剤４が含浸された除湿シートを何重にも巻いたロールである。除湿ロータ４ｒの形状は円筒形である。図２では、除湿ロータ４ｒの中心軸に沿う断面を示している。除湿シートは表面に凹凸が形成された波形のシートである。除湿ロータ４ｒは、重なり合う除湿シートの間には隙間が形成されている。除湿剤４は、再生することで繰り返し使用することができる。除湿剤４は、例えば、シリカゲル、ゼオライト、酸化チタン又は酸化アルミニウムである。

【0017】

容器３０は、第一入口３０１、第二入口３０２及び出口３０３を備える。第一入口３０１は、図１に示す第一供給部２１に接続されている。第二入口３０２は、第二供給部２２に接続されている。出口３０３は排出部５に接続されている。容器３０の内部空間は、仕切り３０４によって、除湿領域３０ａと再生領域３０ｂとに区分けされている。仕切り３０４は容器３０に固定されている。除湿領域３０ａには、除湿ロータ４ｒの一部が収容される。再生領域３０ｂには、除湿ロータ４ｒの残部が収容される。除湿ロータ４ｒは、図示しないモータによって、容器３０内で除湿ロータ４ｒの中心軸を回転軸として回転する。除湿ロータ４ｒは、回転することによって、除湿領域３０ａと再生領域３０ｂとを交互に通過する。つまり、除湿ロータ４ｒが回転している間、除湿領域３０ａに配置された除湿ロータ４ｒの一部に含まれる除湿剤４は、再生領域３０ｂに移動した後、除湿領域３０ａに戻ることを繰り返す。

【0018】

除湿領域３０ａには、第一入口３０１から第一の圧縮空気６１が導入される。除湿領域３０ａは、第一の圧縮空気６１が流れる第一流路３１である。再生領域３０ｂには、第二入口３０２から第二の圧縮空気６２が導入される。再生領域３０ｂは、第二の圧縮空気６２が流れる第二流路３２である。

【0019】

第一流路３１は、第一の圧縮空気６１を除湿剤４に通すことによって除湿された圧縮空気、即ち乾燥空気７を排出する。図２では、第一の圧縮空気６１は、下から上に向かって流れる。第一の圧縮空気６１は、除湿領域３０ａに配置された除湿ロータ４ｒの一部を通過する。第一の圧縮空気６１中の水分が除湿剤４に吸着されることで、第一の圧縮空気６１が除湿される。乾燥空気７は、出口３０３から排出される。

【0020】

第二流路３２は、第一の圧縮空気６１が通された除湿剤４に第二の圧縮空気６２を通すことによって加湿された圧縮空気６３を排出する。図２では、第二の圧縮空気６２は、上から下に向かって流れる。上述したように、第一流路３１において、第一の圧縮空気６１が通された除湿剤４には水分が吸着されている。除湿ロータ４ｒが回転することで、第一の圧縮空気６１が通された除湿剤４は再生領域３０ｂに移動する。第二の圧縮空気６２は、再生領域３０ｂに配置された除湿ロータ４ｒの残部を通過する。除湿剤４に吸着された水分が高温の第二の圧縮空気６２の熱によって蒸発して、第二の圧縮空気６２に取り込まれる。つまり、第二の圧縮空気６２が加湿される。加湿された圧縮空気６３は高温の飽和空気である。除湿剤４に吸着された水分が脱離することで、除湿剤４が再生される。再生された除湿剤４は、除湿ロータ４ｒの回転によって除湿領域３０ａに再び戻る。つまり、除湿剤４は水分の吸着と脱離を繰り返す。

【0021】

第三流路３３は、加湿された圧縮空気６３を第一流路３１における除湿剤４の上流に合流させる。加湿された圧縮空気６３は、第二流路３２から第三流路３３を通って第一流路３１に送られる。第三流路３３には、冷却器３３ｃが設けられている。冷却器３３ｃは、加湿された圧縮空気６３を冷却して、加湿された圧縮空気６３中に含まれる水分の一部を凝縮・分離する。加湿された圧縮空気６３は、冷却されることによって、低温の飽和空気になる。冷却後の加湿された圧縮空気６３の温度は、例えば３０℃以下、さらに２０℃以下である。加湿された圧縮空気６３は、第三流路３３を通って第一流路３１の上流、具体的には除湿剤４の上流に合流する。図２では、除湿剤４の上流は、第一流路３１における除湿ロータ４ｒよりも下方である。加湿された圧縮空気６３は、第一の圧縮空気６１と合流し、除湿領域３０ａに配置された除湿ロータ４ｒの一部を通過する。加湿された圧縮空気６３中の水分が除湿剤４に吸着されることで、加湿された圧縮空気６３が除湿される。乾燥空気７は、出口３０３から排出される。

【0022】

出口３０３から排出された乾燥空気７は、図１に示す排出部５に送られる。乾燥空気７の露点温度は、例えばゼロ℃以下である。乾燥空気７の露点温度は、さらに－１０℃以下、－２０℃以下又は－３０℃以下でもよい。乾燥空気７の温度は、例えば３０℃以下、さらに２０℃以下である。

【0023】

第二流路３２に流れる第二の圧縮空気６２の温度が高いほど、除湿剤４に吸着された水分を蒸発させやすく、除湿剤４を再生しやすい。つまり、第二供給部２２から供給される第二の圧縮空気６２の温度が高い方がよい。コンプレッサ２の起動時及び起動直後は、圧縮部２０で生成された圧縮空気６０が十分に高圧にならず、圧縮空気６０の温度が低い。つまり、第二の圧縮空気６２の温度が低い。コンプレッサ２の起動時から一定時間経過すると、圧縮空気６０の圧力が上昇して、圧縮空気６０の温度が高くなることで、高温の第二の圧縮空気６２が得られる。つまり、コンプレッサ２の起動時から一定時間の間は、第二の圧縮空気６２の温度が除湿剤４の再生に適した温度に達していない場合がある。そのため、コンプレッサ２の起動時から一定時間の間は、第二の圧縮空気６２によって除湿剤４が十分に再生されないおそれがある。除湿剤４の再生が不十分であると、除湿剤４の除湿能力が低下するため、乾燥空気７の露点温度が所定の温度以下になっていない場合がある。

【0024】

ドライヤ３は公知のものを利用してもよい。ドライヤ３は、上述した市販の排熱再生式圧縮エアドライヤでもよい。

【0025】

（排出部）
図１に示すように、排出部５は、第一排出口５１と、第二排出口５２と、切替部５３とを備える。

【0026】

第一排出口５１及び第二排出口５２は、ドライヤ３から排出された乾燥空気７を送り出す。第一排出口５１は、乾燥空気７を圧縮空気の使用機器８に送る。使用機器８は、例えば、スプレーガンなどの塗装機器である。第一排出口５１は、供給装置１から使用機器８に送る配管（図示せず）に接続される。使用機器８は、供給装置１と同じ室に設置されていてもよいし、供給装置１が設置された室とは異なる室に設置されていてもよい。第二排出口５２は、乾燥空気７を空間９に放出する。「空間９に放出する」とは、乾燥空気７を使用することなく、乾燥空気７を空間９に排気することを意味する。空間９は、供給装置１が設置された室内でもよいし、室外空間でもよい。

【0027】

切替部５３は、乾燥空気７の露点温度に応じて、第一排出口５１と第二排出口５２との切り替えを行う。第一排出口５１と第二排出口５２とを切り替えることによって、第一排出口５１又は第二排出口５２から乾燥空気７を送り出すことができる。本例の切替部５３は、第一バルブ５３１及び第二バルブ５３２と、タイマー５３３と、排出制御部５３４とを有する。第一バルブ５３１は第一排出口５１を開閉する。第二バルブ５３２は第二排出口５２を開閉する。本例の第一バルブ５３１及び第二バルブ５３２は電動バルブである。排出制御部５３４は、第一バルブ５３１及び第二バルブ５３２をそれぞれ操作して、第一排出口５１及び第二排出口５２のそれぞれの開閉を制御する。

【0028】

第一排出口５１から乾燥空気７を使用機器８に送るときは、第一排出口５１を開き、かつ第二排出口５２を閉じる。第二排出口５２から乾燥空気７を空間９に放出するときは、第二排出口５２を開き、かつ第一排出口５１を閉じる。本例では、第一排出口５１の開閉は第一バルブ５３１によって行い、第二排出口５２の開閉は第二バルブ５３２によって行う。

【0029】

例えば、切替部５３は、乾燥空気７の露点温度が設定温度以下のときは第一排出口５１に切り替える。切替部５３は、乾燥空気７の露点温度が設定温度を超えるときは第二排出口５２に切り替える。つまり、乾燥空気７の露点温度が設定温度以下のとき、第一排出口５１から乾燥空気７が使用機器８に送られる。乾燥空気７の露点温度が設定温度を超えるとき、第二排出口５２から乾燥空気７が放出される。上記設定温度は、使用機器８に応じて適宜設定される。上記設定温度は、例えばゼロ℃以下である。上記設定温度は、さらに－１０℃以下、－２０℃以下又は－３０℃以下でもよい。本例では、上記設定温度は－３０℃以下である。

【0030】

タイマー５３３は、コンプレッサ２の起動時からの時間を計測する。コンプレッサ２の起動時の状態では、第二バルブ５３２が開いており、かつ第一バルブ５３１が閉じられている。つまり、第二排出口５２から乾燥空気７が放出される。排出制御部５３４は、タイマー５３３によって計測された時間が設定時間になったとき、第一バルブ５３１及び第二バルブ５３２のそれぞれに電気信号を送り、第一バルブ５３１を開き、かつ第二バルブ５３２を閉じる。この操作により、コンプレッサ２の起動時から設定時間経過後、第一排出口５１から乾燥空気７が使用機器８に送られる。

【0031】

排出制御部５３４は、代表的には、コンピュータにより構成されている。コンピュータは、プロセッサ及びメモリなどを備える。メモリは、プロセッサに実行させるための制御プログラム及び各種データが格納されている。プロセッサは、メモリに格納された制御プログラムを読み出して実行する。

【0032】

上記設定時間は、コンプレッサ２の起動時から、乾燥空気７の露点温度が設定温度以下になるまでの時間が設定される。上記設定時間は、例えば１０分である。上記設定時間は、さらに１５分又は２０分でもよい。上記設定時間は、コンプレッサの起動時からの経過時間と乾燥空気７の露点温度との関係を予め調べておき、露点温度が設定温度以下になるまでの時間を把握しておいてから設定してもよい。

【0033】

切替部５３は、タイマー５３３に代えて、乾燥空気７の露点温度を直接又は間接的に検出する検知部（図示せず）を備えてもよい。検知部は、露点温度センサによって露点温度を検出してもよい。検知部は、乾燥空気７の温度と相対湿度とから露点温度を算出してもよい。温度と相対湿度とから露点温度を算出する場合、検知部は、温度センサと湿度センサとを含む。露点温度の算出は、例えば排出制御部５３４により演算する。

【0034】

本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0035】

１ 圧縮空気の供給装置
２ コンプレッサ
２０ 圧縮部
２０１ 吸気口、２０２ 分岐部、２０３ 冷却器
２１ 第一供給部、２２ 第二供給部
３ ドライヤ
３０ 容器
３０１ 第一入口、３０２ 第二入口、３０３ 出口、３０４ 仕切り
３０ａ 除湿領域、３０ｂ 再生領域
３１ 第一流路
３２ 第二流路
３３ 第三流路、３３ｃ 冷却器
４ 除湿剤、４ｒ 除湿ロータ
５ 排出部
５１ 第一排出口
５２ 第二排出口
５３ 切替部
５３１ 第一バルブ、５３２ 第二バルブ
５３３ タイマー、５３４ 排出制御部
６ 空気
６０ 圧縮空気
６１ 第一の圧縮空気
６２ 第二の圧縮空気
６３ 加湿された圧縮空気
７ 乾燥空気
８ 圧縮空気の使用機器
９ 空間

【図1】

【図2】