JP4655288B2 - エンジン駆動型ドライエア生成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンによってコンプレッサを直接駆動することによって圧縮空気を脱湿装置に供給すると共に、前記エンジンの排熱を前記脱湿装置の脱湿筒の再生加熱器に供給することによって脱湿筒の再生を行うエンジン駆動型ドライエア生成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮ドライエアの製造設備として、電気モータ駆動のコンプレッサによって圧縮エアを製造し電動機駆動型冷凍機を用いて圧縮エア中の水分を脱湿してドライエアとするものが知られている。
【０００３】
また、他の圧縮ドライエアの製造設備として、電気モータ駆動のコンプレッサによって脱湿装置に圧縮エアを供給するものも一般に知られているが、この形式の圧縮ドライエアの製造装置では、脱湿装置の脱湿筒の再生を行う再生加熱は電気による加熱が行われるのが一般的である。
【０００４】
また、コージェネシステム等において捨てられる豊富な低レベルの排熱を利用して実用的な乾燥空気を得る減湿型空気調和装置に関する発明、即ち、導入外気と排気とを全熱交換させる全熱交換器と、該全熱交換器を通った外気中の水分を吸湿性材料に吸着、脱着させる減湿ロータと、該減湿ロータを通った外気を排気と熱交換させる顕熱交換器と、該顕熱交換器を通った外気を冷却し居室に給気する冷却コイルと、前記居室からの排気を加熱し前記減湿ロータの吸湿性材料を乾燥、再生させる再生ヒーターとを備える減湿型空気調和装置において、発電機および温水焚き式吸収式冷凍機を備え、前記発電機で発生する排熱により温水を製造し、この温水を前記温水焚き吸収式冷凍機および再生ヒーターへ循環させるとともに、前記吸収式冷凍機で製造した冷水を前記冷却コイルに循環させる減湿型空気調和装置が提案されている（特開平６−２２１６１８号公報）。
【０００５】
【発明により解決しようとする課題】
電気部品、電子部品、家庭製品、自動車の部品等の製造業者では、環境への悪影響を考慮した脱フロン化対策の一環として、電気部品、電子部品等の従来のフロンによる洗浄に代えて、フロン代替洗浄液による洗浄を行うようになっているが、圧縮ドライエアは、フロン代替洗浄液による洗浄後の当該フロン代替洗浄液の乾燥プロセスで大量に使用されている。
【０００６】
しかし、前記従来の圧縮ドライエアの製造設備は、コンプレッサの駆動を電気モータで行うためコンプレッサ駆動用の電力が必要であり、更に、電動機駆動型冷凍機の駆動、脱湿装置の再生加熱器にも別途電力を供給する必要があった。
【０００７】
このため、前記のように工場内での圧縮ドライエアの使用量が増加する中で、工場稼働に要する総エネルギに占めるコンプレッサ駆動電力、電動機駆動型冷凍機の駆動電力、再生加熱器用電力の割合が高くなってきており、前記製造業者では、これらの電力を如何に低く抑えることができるかが経費削減のために解決すべき問題点となっていた。
【０００８】
また、前記従来の圧縮ドライエアの製造設備では、コンプレッサ駆動用電力、電動機駆動型冷凍機の駆動用電力又は再生加熱器用電力を別々に供給するため総電力量が多くなり、発電過程を含めた全システムを考慮すると発生するＣＯ２の量が増加し、環境に悪影響を及ぼすという問題点もあった。
【０００９】
さらに、前記従来の圧縮ドライエアの製造設備では、コンプレッサ駆動用電力、再生加熱器用電力は電力会社から購入した電力を使用する場合が殆どであったため、停電時にも工場を稼働させるためには、工場内に自家発電システムを構築しておく必要もあった。
【００１０】
一方、前記従来の減湿型空気調和装置では、発電機で発生する排熱を利用して温水を再生ヒータへ循環するものではあるが、排熱の利用は低温度レベルのもの（温水）に止まっており、排熱を全域にわたり活用できていないという問題点があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、エンジンによってコンプレッサを直接駆動して圧縮空気を脱湿装置に供給し、前記エンジンの排熱、特に排気熱を前記脱湿装置の脱湿筒の再生加熱器に供給して脱湿筒の再生を行うことにより前記問題点を解決したのである。
【００１２】
すなわち、この発明は、
コンプレッサと、脱湿装置と、エンジンとを備えていて、前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して圧縮エアを発生させ、当該圧縮エアを前記脱湿装置に供給するエンジン駆動型ドライエア生成方法であって、
前記脱湿装置は、
前記エンジンの排気熱によって加熱された熱風を利用することにより加熱を行う再生加熱器と、
前記エンジンから排出される温水を一旦前記エンジンの排気熱によって昇温させた後、温水から冷却水を得る吸収式冷凍機によって冷却して得られた冷却水が供給されることにより熱交換機能を発揮する再生冷却器と、
内部に空気中の湿分を吸着する吸着剤が充填されている少なくとも第一の脱湿筒、第二の脱湿筒及び、第三の脱湿筒を備えていて、一部の脱湿筒において脱湿工程が行われているときに他の脱湿筒において加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる再生工程が行われる複数の脱湿筒と
を備えていて、
前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して生成された圧縮エアが前記脱湿装置に供給されると、その中の一部が前記脱湿工程が行われる第三の脱湿筒に供給され、当該第三の脱湿筒を通過することによって脱湿されたドライエアになって前記脱湿装置から排出され、
前記再生工程における加熱乾燥工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給されて脱湿が行われた後に前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され、
前記再生工程における前記加熱乾燥工程に引き続く前記冷却工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒を通過した後、前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給され、当該第一の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され
ることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１３】
また、前記再生工程完了後、前記第二の脱湿筒で前記第三の脱湿筒において行われていた前記脱湿工程が行われ、一方、前記第三の脱湿筒で前記第二の脱湿筒において行われていた前記加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる前記再生工程が行われるように、前記脱湿装置に供給された前記圧縮エアの流れが弁によって切り替えられるエンジン駆動型ドライエア生成方法であり、更に、前記脱湿装置の入り口に、前記脱湿装置に供給される前記圧縮エアを予め冷却する予冷器が備えられており、当該予冷器には前記吸収式冷凍機からの冷却水が供給されていることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１４】
この発明のコンプレッサは電気による駆動ではなく、エンジンで直接駆動されるものであればよい。即ち、一部補助機器を除いたシステム全体から電気消費工程を無くし、全体としてＣＯ２の発生、排出を抑制できるものであればよい。
【００１５】
また、エンジンの燃料は、ＣＯ２、ＮＯｘの発生を極力抑えるために、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の水素系燃料を使用することができる。
【００１６】
さらに、脱湿装置は、エネルギの放出を極力抑えるため、再生冷却器を備えた循環型とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明は、
コンプレッサと、脱湿装置と、エンジンとを備えていて、前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して圧縮エアを発生させ、当該圧縮エアを前記脱湿装置に供給するエンジン駆動型ドライエア生成方法であって、
前記脱湿装置は、
前記エンジンの排気熱によって加熱された熱風を利用することにより加熱を行う再生加熱器と、
前記エンジンから排出される温水を一旦前記エンジンの排気熱によって昇温させた後、温水から冷却水を得る吸収式冷凍機によって冷却して得られた冷却水が供給されることにより熱交換機能を発揮する再生冷却器と、
内部に空気中の湿分を吸着する吸着剤が充填されている少なくとも第一の脱湿筒、第二の脱湿筒及び、第三の脱湿筒を備えていて、一部の脱湿筒において脱湿工程が行われているときに他の脱湿筒において加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる再生工程が行われる複数の脱湿筒と
を備えていて、
前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して生成された圧縮エアが前記脱湿装置に供給されると、その中の一部が前記脱湿工程が行われる第三の脱湿筒に供給され、当該第三の脱湿筒を通過することによって脱湿されたドライエアになって前記脱湿装置から排出され、
前記再生工程における加熱乾燥工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給されて脱湿が行われた後に前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され、
前記再生工程における前記加熱乾燥工程に引き続く前記冷却工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒を通過した後、前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給され、当該第一の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され
ることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１８】
また、前記再生工程完了後、前記第二の脱湿筒で前記第三の脱湿筒において行われていた前記脱湿工程が行われ、一方、前記第三の脱湿筒で前記第二の脱湿筒において行われていた前記加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる前記再生工程が行われるように、前記脱湿装置に供給された前記圧縮エアの流れが弁によって切り替えられるエンジン駆動型ドライエア生成方法であり、更に、前記脱湿装置の入り口に、前記脱湿装置に供給される前記圧縮エアを予め冷却する予冷器が備えられており、当該予冷器には前記吸収式冷凍機からの冷却水が供給されていることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１９】
この発明のエンジン駆動型ドライエア生成方法は、エンジンによってコンプレッサを直接駆動し、当該エンジンの排熱、即ち、排気熱及びエンジン冷却後に得られる温水をシステム全体の総エネルギ源として自立のシステムとし、ドライエアの生成、供給を行うものである。また、設備の都合上、一部補助電力が必要な場合でも、エンジン軸又はコンプレッサ軸で発電機を駆動することによって自家発電を行い、補助電力とすることができる。
【００２０】
ここで熱の授受は、適宜熱交換器を配して行うことができる。
【００２１】
前記脱湿装置は、脱湿筒内に吸着剤として、例えばシリカアルミナ系吸着剤等が封入されている。この吸着剤は圧縮エア中の湿分（水分）を吸着し続けると、吸着能力が低下するため、吸着剤から湿分（水分）を脱離する脱湿筒の再生を行う必要がある。この脱湿筒の再生は、脱湿筒内に熱風である加熱エアを流入させて行うが、この加熱エア製造のエネルギ源として前記エンジンの排気熱が利用され、当該排気熱が熱交換器を介して再生加熱器に供給されることになる（高温度レベルの排熱の利用）。
【００２２】
脱離された湿分（水分）は、再生冷却器によって冷却され、凝縮して分離排出されることになるが、前記冷却器に供給される冷水は、エンジン冷却後に得られる温水を、例えば、吸収式冷凍機を介して冷水に変換して供給することができる（低温度レベル排熱の利用）。
【００２３】
再生冷却器において湿分（水分）が分離された後のエアは、循環してコンプレッサにより供給される圧縮エアと合流して脱湿筒内に流入させ、再び吸着剤による乾燥工程に送り、循環させることができる。
【００２４】
一方、吸着剤から湿分（水分）を脱離された後の脱湿筒は、前記加熱エアの流入により高温となっているため、前記コンプレッサにより供給される圧縮エアを流入させて徐々に吸着剤を冷却させることができる。この冷却工程に使用された圧縮エア中の湿分（水分）は、前記と同様に再生冷却器によって冷却され、凝縮して分離排出されることになる。
【００２５】
このように、吸着能力が低下した脱湿筒の再生を行うことにより、脱湿筒は、再び湿分（水分）を吸着できるようになる。ここで、脱湿装置は、複数の脱湿筒を備えることができ、複数の脱湿筒を備えていれば、脱湿筒における脱湿、再生を交代して行うことができ、一方の脱湿筒が脱湿工程のときに、他方の脱湿筒では再生工程であるように制御すれば、脱湿装置を連続的に運転することができる。
【００２６】
このように脱湿装置を連続的に運転する場合であっても、エンジンの燃料を供給し続けることができさえすれば、発電所からの送電トラブル等の影響を受けることなく圧縮ドライエアを供給し続けることができる。
【００２７】
コンプレッサを駆動するエンジンは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、既存のどの様な形式のものであっても良いが、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の水素系燃料を使用するガスエンジンとすれば、ＣＯ２、ＮＯｘの発生を極力抑えた環境に配慮したシステムとすることができる。
【００２８】
【実施例】
この発明の実施例を図面について説明する。図１は、この発明の実施例のドライエア生成システムの構成を示す概念図である。
【００２９】
この発明のドライエア生成システム１は、コンプレッサ２と、脱湿装置３、エンジン４を備えており、エンジン４によってコンプレッサ２を直接駆動して圧縮エアを発生させ、当該圧縮エアを脱湿装置３に供給するようになっている。エンジン４の燃料はＬＮＧであり、燃料タンク５に貯蔵されている。
【００３０】
また、コンプレッサ２によって発電機４６を駆動するようになっている。
【００３１】
図２は、脱湿装置３の内部の構成を示す概念図である。
【００３２】
脱湿装置３は、第１の脱湿筒６ａ及び第２の脱湿筒６ｂ、熱交換機能を有する再生加熱器７及び再生冷却器８、補助筒９を備えており、第１の脱湿筒６ａ及び第２の脱湿筒６ｂ内には夫々、空気中の湿分の吸着剤であるシリカアルミナ系吸着剤が充填されている。補助筒９は、後述する再生工程で圧縮エアを脱湿筒６ａ、６ｂに供給する以前に、一旦、圧縮エアを通過させて脱湿を行い、脱湿効率を高めるために備えられており、脱湿筒６ａ、６ｂと同様にシリカアルミナ系吸着剤が充填されている。
【００３３】
また、脱湿装置３の入口３ａには、脱湿装置３に供給される圧縮エアを予め冷却する予冷器３４が接続されている。この予冷器３４には、後述する吸収式冷凍機１４（図１）から冷水が供給されている。
【００３４】
再生加熱器７にはエンジン４の排気熱が供給されるため、再生加熱器７とエンジン４の排気口との間には、エンジン４の排気と、再生加熱器７に引き込まれるエアとの間で熱交換を行う第１の熱交換器１２が介装されている。第１の熱交換器１２と再生加熱器７との間には、熱風循環ブロア１７が介装されている。
【００３５】
再生冷却器８には、エンジン４の冷却水である温水を利用して製造される冷却水が供給される。この再生冷却器８に供給される冷却水は、エンジン４から排出される８０℃前後の温水を、一旦エンジン４の排気熱によって９０℃〜９５℃程度まで昇温し、吸収式冷凍機１４によって冷却して得られる。このため、エンジン４の冷却水の出口と再生冷却器８との間には、エンジン４の冷却水の出口側から順に、エンジン４の冷却水である温水へ排気熱を伝える第２の熱交換器１３、温水から冷却水を得る吸収式冷凍機１４が介装されている。また、第２の熱交換器１３と吸収式冷凍機１４との間には温水循環ポンプ１５が、吸収式冷凍機１４と再生冷却器８との間には冷水循環ポンプ１６が夫々介装されている。
【００３６】
第１の熱交換器１２と第２の熱交換器１３の接続の順序は、再生加熱器７の方へより高い熱を伝える必要があるため、高温となるエンジン４の排気口に近い側から第１の熱交換器１２、第２の熱交換器１３の順に接続されている。
【００３７】
脱湿装置３内のエアの流れは４方ボール弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって切り替えることができ、一方の脱湿筒が脱湿工程を行っているときには、他方の脱湿筒が再生工程（加熱乾燥・冷却工程）を行えるようになっている。このドライエア生成システム１は、脱湿工程、再生工程を夫々８時間で終了するように設計されており、８時間毎に各脱湿筒の脱湿、再生工程を切り替えるようになっている。なお、再生工程は、加熱乾燥工程が５時間、冷却工程が３時間の計８時間である。
【００３８】
このように構成されるドライエア生成システム１の作動状態を説明する。
【００３９】
エンジン４を始動しコンプレッサ２を駆動することによって、圧縮エアが矢示１８（図１）のように脱湿装置３に供給されると共に、エンジン４からは、矢示１１のように排気がされ、同時にエンジン４の冷却水である温水が矢示１９のように排出される。このとき、エンジン４の排気温度は、３６０℃〜５００℃程度であり、温水の温度は８０℃程度である。
【００４０】
ドライエア生成システム１が作動しているときの温水循環ポンプ１５、冷水循環ポンプ１６、熱風循環ブロア１７等の機器の駆動用電源は、発電機４６から供給されている。
【００４１】
このとき、エンジン４の燃料は、ＬＮＧであるため、ＣＯ２、ＮＯｘ等の有害物質の排出を極力抑えることができている。さらに、電力会社から電力の供給を受ける必要がないので、停電時であっても稼働させることができる。
【００４２】
図３及び図４は、４方ボール弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃを切り替えて、第１の脱湿筒６ａで脱湿工程を行い、第２の脱湿筒６ｂで加熱工程と冷却工程とからなる再生工程を行う状態のエアに流れを示す概念図である。このうち、図３が第２の脱湿筒６ｂを再生工程の加熱乾燥工程としたときの概念図であり、図４が第２の脱湿筒６ｂを再生工程の冷却工程とした概念図である。
【００４３】
圧縮エアは、脱湿装置３の入口３ａに接続された予冷器３４を通過して脱湿装置３に供給されると、Ａ点で矢示２０方向に向かう脱湿系統と矢示２６方向に向かう再生系統とに分岐される。このとき圧縮エアは予冷器３４による冷却によりエア中の湿分の減少が図られている。
【００４４】
矢示２０方向の脱湿系統に分岐された圧縮エアは、脱湿工程に送られることになる。脱湿系統に分岐された圧縮エアは、図３及び図４中矢示２１、２２、２３の順に流れ、図３及び図４において下側から第１の脱湿筒６ａに流入する。第１の脱湿筒６ａに流入した圧縮エアの湿分は、脱湿筒６ａ内のシリカアルミナ系吸着剤によって吸着され、圧縮エアは脱湿される。脱湿された圧縮エアは、圧縮ドライエアとなって矢示２４、２５のように流れ、脱湿装置３の出口３ｂから排出される。
【００４５】
このドライエア生成システム１では、脱湿筒内に充填されたシリカアルミナ系吸着剤の吸着能力の低下時間を８時間に設定しているため、脱湿工程は８時間で終了する。
【００４６】
なお、脱湿工程は、再生工程の加熱乾燥工程と冷却工程が行われている間行われるので、図３における脱湿系統の圧縮エアの流れと、図４における脱湿系統の圧縮エアの流れは同一である。
【００４７】
一方、矢示２６方向の再生系統に分岐された圧縮エアは、再生工程に送られることになる。再生工程は前記のように加熱乾燥工程と冷却工程とからなるが、まず加熱乾燥工程から行われる。
【００４８】
図３中矢示２６方向に流れた圧縮エアは、図３において下側から補助筒９へ流入し、脱湿される。補助筒９へ流入し、予め、ある程度の脱湿をされた圧縮エアは、矢示２７方向に流れて再生加熱器７に供給される。
【００４９】
再生加熱器７には、矢示４４、４５のように、エンジン４（図１）の排気熱（３６０℃〜５００℃程度）を第１の熱交換器１２で熱交換した熱風（リサイクルホットエア）が熱風循環ブロア１７（図１）によって循環している。このため、圧縮エアは、再生加熱器７において、前記熱風（リサイクルホットエア）の熱によって加熱される。このときの圧縮エアの温度は１２０〜２００℃程度である。
【００５０】
加熱された圧縮エアは、矢示２８のように流れて第２の脱湿筒６ｂに図３において上側から流入し、脱湿工程後のシリカアルミナ系吸着剤中の湿分を脱離する。
【００５１】
脱離した湿分を含んだ圧縮エアは矢示２９、３０、３１のように流れ、再生冷却器８に供給される。圧縮エアが冷却されると圧縮エアに含まれていた湿分は凝縮され、ドレン水として排出される。湿分が凝縮、排出された後の圧縮エアは、矢示３２、３３のように流れて、矢示２０方向の脱湿系統に分岐された圧縮エアと図３中Ｂ点で合流し、脱湿工程を行っている第１の脱湿筒６ａに循環することとになる。
【００５２】
以上が再生工程のうちの加熱乾燥工程であり、ここまで５時間を要する。この時点で第２の脱湿筒６ｂは高温となっているため湿分を吸着できない状態となっている。このため、以後は脱湿筒６ｂの温度を下げて吸着可能な状態とすべく冷却工程へ切り替えられる。
【００５３】
なお、再生冷却器８には、前記のように、エンジン４から排出される８０℃前後の温水を、一旦エンジン４の排気熱によって９０℃〜９５℃程度まで昇温させ、吸収式冷凍機１４によって冷却された冷水が供給されている。このときの冷水の温度は７℃程度である。この冷水は、冷水循環ポンプ１６によって再生冷却器８、予冷器３４に循環している。
【００５４】
４方ボール弁が切り替えられて、冷却工程となった第２の脱湿筒６ｂは、次のように冷却される。
【００５５】
図４に示すように、脱湿装置３の入口３ａに接続された予冷器３４を通過して脱湿装置３に供給された圧縮エアは、Ａ点で矢示２６方向に向かう再生系統に分岐され、矢示３５、３６のように流れて図４において下側から第２の脱湿筒６ｂへ流入する。圧縮エアを下側から脱湿筒６ｂに流入させるのは、脱湿筒６ｂは高熱となっており、特に脱湿筒の上側に高熱エアが滞留しているため、これを下側からエアを流入させて効率よく排出させるためである。
【００５６】
第２の脱湿筒６ｂを冷却した圧縮エアは、矢示３７、３８のように流れて再生加熱器７を通過して、矢示３９のように流れて図４において上側から補助筒９へ流入する。
【００５７】
補助筒９へ流入した圧縮エアは、補助筒９内のシリカアルミナ系吸着剤に吸着された湿分を脱離して補助筒９を再生させた後、矢示４０、４１のように流れ、再生冷却器８に供給される。圧縮エアが冷却されると圧縮エアに含まれていた湿分は凝縮され、ドレン水として排出される。湿分が凝縮、排出された後の圧縮エアは、矢示４２、４３のように流れて、矢示２０方向の脱湿系統に分岐された圧縮エアと図４中Ｂ点で合流し、脱湿工程を行っている第１の脱湿筒６ａに循環することとになる。
【００５８】
以上が再生工程のうちの冷却工程であり、冷却工程を終えると再生工程は終了する。冷却工程は３時間を要し、再生工程全体では８時間を要する。
【００５９】
以後は、４方ボール弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃを切り替えて、再生された第２の脱湿筒６ｂで脱湿工程を行い、湿分を吸着し吸着能力が低下した第１の脱湿筒６ａで加熱乾燥工程と冷却工程とからなる再生工程を行うようにする。
【００６０】
以上の工程を繰り返すことにより連続的に圧縮ドライエアを供給することができる。
【００６１】
以上、この発明の好ましい実施例、使用例を説明したが、前記実施例、使用例に限定されるものではなく、同一の作用効果を奏する種々の形態にすることができる。
【００６２】
例えば、燃料はＬＮＧに限定されるものではなく、ＬＰＧ等、燃焼させたときに環境への影響が少ないものを使用することができる。
【００６３】
また、この発明のドライエア生成システムを設置する際の設備配置計画上、熱交換器の接続順序等は適宜変更することができる。
【００６４】
さらに、脱湿装置も、充填されている水分吸着剤の種類等、従来あるどの様な形式の装置であっても使用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
この発明によると、コンプレッサをエンジンで直接駆動すると共に、脱湿筒の再生にエンジンの排熱を利用しているため、圧縮ドライエア製造システム全体から電気消費工程を無くし、システム全体の総エネルギ量を低減することができる効果がある。これにより、圧縮ドライエア製造に係る電力分を電力会社から購入する必要がなくなり、電力会社との契約電力値を下げることができ、コスト削減を図ることができる。
【００６６】
また、前記総エネルギ量の低減と、エンジンの燃料としてＬＮＧ、ＬＰＧを利用していることと相俟って、原油換算量でのＣＯ２発生量を削減できる効果がある。
【００６７】
さらに、圧縮ドライエア製造システム全体から電気消費工程を無くして自立のシステムとしているため、電力会社及び、自家発電等の送配電トラブル等によって停電となった場合であっても、圧縮ドライエアを供給し続けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例のドライエア生成システムの構成を示す概念図。
【図２】同じく脱湿装置の内部の構成を示す概念図。
【図３】同じく再生工程の脱湿筒が加熱乾燥工程であるときの脱湿装置内のエアの流れを示す概念図。
【図４】同じく再生工程の脱湿筒が冷却工程であるときの脱湿装置内のエアの流れを示す概念図。
【符号の説明】
１ ドライエア生成システム
２ コンプレッサ
３ 脱湿装置
４ エンジン
５ 燃料
６ａ、６ｂ 脱湿筒
７ 再生加熱器
８ 再生冷却器
９ 補助筒
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ ４方ボール弁
３４ 予冷器
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンによってコンプレッサを直接駆動することによって圧縮空気を脱湿装置に供給すると共に、前記エンジンの排熱を前記脱湿装置の脱湿筒の再生加熱器に供給することによって脱湿筒の再生を行うエンジン駆動型ドライエア生成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮ドライエアの製造設備として、電気モータ駆動のコンプレッサによって圧縮エアを製造し電動機駆動型冷凍機を用いて圧縮エア中の水分を脱湿してドライエアとするものが知られている。
【０００３】
また、他の圧縮ドライエアの製造設備として、電気モータ駆動のコンプレッサによって脱湿装置に圧縮エアを供給するものも一般に知られているが、この形式の圧縮ドライエアの製造装置では、脱湿装置の脱湿筒の再生を行う再生加熱は電気による加熱が行われるのが一般的である。
【０００４】
また、コージェネシステム等において捨てられる豊富な低レベルの排熱を利用して実用的な乾燥空気を得る減湿型空気調和装置に関する発明、即ち、導入外気と排気とを全熱交換させる全熱交換器と、該全熱交換器を通った外気中の水分を吸湿性材料に吸着、脱着させる減湿ロータと、該減湿ロータを通った外気を排気と熱交換させる顕熱交換器と、該顕熱交換器を通った外気を冷却し居室に給気する冷却コイルと、前記居室からの排気を加熱し前記減湿ロータの吸湿性材料を乾燥、再生させる再生ヒーターとを備える減湿型空気調和装置において、発電機および温水焚き式吸収式冷凍機を備え、前記発電機で発生する排熱により温水を製造し、この温水を前記温水焚き吸収式冷凍機および再生ヒーターへ循環させるとともに、前記吸収式冷凍機で製造した冷水を前記冷却コイルに循環させる減湿型空気調和装置が提案されている（特開平６−２２１６１８号公報）。
【０００５】
【発明により解決しようとする課題】
電気部品、電子部品、家庭製品、自動車の部品等の製造業者では、環境への悪影響を考慮した脱フロン化対策の一環として、電気部品、電子部品等の従来のフロンによる洗浄に代えて、フロン代替洗浄液による洗浄を行うようになっているが、圧縮ドライエアは、フロン代替洗浄液による洗浄後の当該フロン代替洗浄液の乾燥プロセスで大量に使用されている。
【０００６】
しかし、前記従来の圧縮ドライエアの製造設備は、コンプレッサの駆動を電気モータで行うためコンプレッサ駆動用の電力が必要であり、更に、電動機駆動型冷凍機の駆動、脱湿装置の再生加熱器にも別途電力を供給する必要があった。
【０００７】
このため、前記のように工場内での圧縮ドライエアの使用量が増加する中で、工場稼働に要する総エネルギに占めるコンプレッサ駆動電力、電動機駆動型冷凍機の駆動電力、再生加熱器用電力の割合が高くなってきており、前記製造業者では、これらの電力を如何に低く抑えることができるかが経費削減のために解決すべき問題点となっていた。
【０００８】
また、前記従来の圧縮ドライエアの製造設備では、コンプレッサ駆動用電力、電動機駆動型冷凍機の駆動用電力又は再生加熱器用電力を別々に供給するため総電力量が多くなり、発電過程を含めた全システムを考慮すると発生するＣＯ２の量が増加し、環境に悪影響を及ぼすという問題点もあった。
【０００９】
さらに、前記従来の圧縮ドライエアの製造設備では、コンプレッサ駆動用電力、再生加熱器用電力は電力会社から購入した電力を使用する場合が殆どであったため、停電時にも工場を稼働させるためには、工場内に自家発電システムを構築しておく必要もあった。
【００１０】
一方、前記従来の減湿型空気調和装置では、発電機で発生する排熱を利用して温水を再生ヒータへ循環するものではあるが、排熱の利用は低温度レベルのもの（温水）に止まっており、排熱を全域にわたり活用できていないという問題点があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、エンジンによってコンプレッサを直接駆動して圧縮空気を脱湿装置に供給し、前記エンジンの排熱、特に排気熱を前記脱湿装置の脱湿筒の再生加熱器に供給して脱湿筒の再生を行うことにより前記問題点を解決したのである。
【００１２】
すなわち、この発明は、
コンプレッサと、脱湿装置と、エンジンとを備えていて、前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して圧縮エアを発生させ、当該圧縮エアを前記脱湿装置に供給するエンジン駆動型ドライエア生成方法であって、
前記脱湿装置は、
前記エンジンの排気熱によって加熱された熱風を利用することにより加熱を行う再生加熱器と、
前記エンジンから排出される温水を一旦前記エンジンの排気熱によって昇温させた後、温水から冷却水を得る吸収式冷凍機によって冷却して得られた冷却水が供給されることにより熱交換機能を発揮する再生冷却器と、
内部に空気中の湿分を吸着する吸着剤が充填されている少なくとも第一の脱湿筒、第二の脱湿筒及び、第三の脱湿筒を備えていて、一部の脱湿筒において脱湿工程が行われているときに他の脱湿筒において加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる再生工程が行われる複数の脱湿筒と
を備えていて、
前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して生成された圧縮エアが前記脱湿装置に供給されると、その中の一部が前記脱湿工程が行われる第三の脱湿筒に供給され、当該第三の脱湿筒を通過することによって脱湿されたドライエアになって前記脱湿装置から排出され、
前記再生工程における加熱乾燥工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給されて脱湿が行われた後に前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され、
前記再生工程における前記加熱乾燥工程に引き続く前記冷却工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒を通過した後、前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給され、当該第一の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され
ることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１３】
また、前記再生工程完了後、前記第二の脱湿筒で前記第三の脱湿筒において行われていた前記脱湿工程が行われ、一方、前記第三の脱湿筒で前記第二の脱湿筒において行われていた前記加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる前記再生工程が行われるように、前記脱湿装置に供給された前記圧縮エアの流れが弁によって切り替えられるエンジン駆動型ドライエア生成方法であり、更に、前記脱湿装置の入り口に、前記脱湿装置に供給される前記圧縮エアを予め冷却する予冷器が備えられており、当該予冷器には前記吸収式冷凍機からの冷却水が供給されていることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１４】
この発明のコンプレッサは電気による駆動ではなく、エンジンで直接駆動されるものであればよい。即ち、一部補助機器を除いたシステム全体から電気消費工程を無くし、全体としてＣＯ２の発生、排出を抑制できるものであればよい。
【００１５】
また、エンジンの燃料は、ＣＯ２、ＮＯｘの発生を極力抑えるために、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の水素系燃料を使用することができる。
【００１６】
さらに、脱湿装置は、エネルギの放出を極力抑えるため、再生冷却器を備えた循環型とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明は、
コンプレッサと、脱湿装置と、エンジンとを備えていて、前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して圧縮エアを発生させ、当該圧縮エアを前記脱湿装置に供給するエンジン駆動型ドライエア生成方法であって、
前記脱湿装置は、
前記エンジンの排気熱によって加熱された熱風を利用することにより加熱を行う再生加熱器と、
前記エンジンから排出される温水を一旦前記エンジンの排気熱によって昇温させた後、温水から冷却水を得る吸収式冷凍機によって冷却して得られた冷却水が供給されることにより熱交換機能を発揮する再生冷却器と、
内部に空気中の湿分を吸着する吸着剤が充填されている少なくとも第一の脱湿筒、第二の脱湿筒及び、第三の脱湿筒を備えていて、一部の脱湿筒において脱湿工程が行われているときに他の脱湿筒において加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる再生工程が行われる複数の脱湿筒と
を備えていて、
前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して生成された圧縮エアが前記脱湿装置に供給されると、その中の一部が前記脱湿工程が行われる第三の脱湿筒に供給され、当該第三の脱湿筒を通過することによって脱湿されたドライエアになって前記脱湿装置から排出され、
前記再生工程における加熱乾燥工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給されて脱湿が行われた後に前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され、
前記再生工程における前記加熱乾燥工程に引き続く前記冷却工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒を通過した後、前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給され、当該第一の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され
ることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１８】
また、前記再生工程完了後、前記第二の脱湿筒で前記第三の脱湿筒において行われていた前記脱湿工程が行われ、一方、前記第三の脱湿筒で前記第二の脱湿筒において行われていた前記加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる前記再生工程が行われるように、前記脱湿装置に供給された前記圧縮エアの流れが弁によって切り替えられるエンジン駆動型ドライエア生成方法であり、更に、前記脱湿装置の入り口に、前記脱湿装置に供給される前記圧縮エアを予め冷却する予冷器が備えられており、当該予冷器には前記吸収式冷凍機からの冷却水が供給されていることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法である。
【００１９】
この発明のエンジン駆動型ドライエア生成方法は、エンジンによってコンプレッサを直接駆動し、当該エンジンの排熱、即ち、排気熱及びエンジン冷却後に得られる温水をシステム全体の総エネルギ源として自立のシステムとし、ドライエアの生成、供給を行うものである。また、設備の都合上、一部補助電力が必要な場合でも、エンジン軸又はコンプレッサ軸で発電機を駆動することによって自家発電を行い、補助電力とすることができる。
【００２０】
ここで熱の授受は、適宜熱交換器を配して行うことができる。
【００２１】
前記脱湿装置は、脱湿筒内に吸着剤として、例えばシリカアルミナ系吸着剤等が封入されている。この吸着剤は圧縮エア中の湿分（水分）を吸着し続けると、吸着能力が低下するため、吸着剤から湿分（水分）を脱離する脱湿筒の再生を行う必要がある。この脱湿筒の再生は、脱湿筒内に熱風である加熱エアを流入させて行うが、この加熱エア製造のエネルギ源として前記エンジンの排気熱が利用され、当該排気熱が熱交換器を介して再生加熱器に供給されることになる（高温度レベルの排熱の利用）。
【００２２】
脱離された湿分（水分）は、再生冷却器によって冷却され、凝縮して分離排出されることになるが、前記冷却器に供給される冷水は、エンジン冷却後に得られる温水を、例えば、吸収式冷凍機を介して冷水に変換して供給することができる（低温度レベル排熱の利用）。
【００２３】
再生冷却器において湿分（水分）が分離された後のエアは、循環してコンプレッサにより供給される圧縮エアと合流して脱湿筒内に流入させ、再び吸着剤による乾燥工程に送り、循環させることができる。
【００２４】
一方、吸着剤から湿分（水分）を脱離された後の脱湿筒は、前記加熱エアの流入により高温となっているため、前記コンプレッサにより供給される圧縮エアを流入させて徐々に吸着剤を冷却させることができる。この冷却工程に使用された圧縮エア中の湿分（水分）は、前記と同様に再生冷却器によって冷却され、凝縮して分離排出されることになる。
【００２５】
このように、吸着能力が低下した脱湿筒の再生を行うことにより、脱湿筒は、再び湿分（水分）を吸着できるようになる。ここで、脱湿装置は、複数の脱湿筒を備えることができ、複数の脱湿筒を備えていれば、脱湿筒における脱湿、再生を交代して行うことができ、一方の脱湿筒が脱湿工程のときに、他方の脱湿筒では再生工程であるように制御すれば、脱湿装置を連続的に運転することができる。
【００２６】
このように脱湿装置を連続的に運転する場合であっても、エンジンの燃料を供給し続けることができさえすれば、発電所からの送電トラブル等の影響を受けることなく圧縮ドライエアを供給し続けることができる。
【００２７】
コンプレッサを駆動するエンジンは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、既存のどの様な形式のものであっても良いが、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の水素系燃料を使用するガスエンジンとすれば、ＣＯ２、ＮＯｘの発生を極力抑えた環境に配慮したシステムとすることができる。
【００２８】
【実施例】
この発明の実施例を図面について説明する。図１は、この発明の実施例のドライエア生成システムの構成を示す概念図である。
【００２９】
この発明のドライエア生成システム１は、コンプレッサ２と、脱湿装置３、エンジン４を備えており、エンジン４によってコンプレッサ２を直接駆動して圧縮エアを発生させ、当該圧縮エアを脱湿装置３に供給するようになっている。エンジン４の燃料はＬＮＧであり、燃料タンク５に貯蔵されている。
【００３０】
また、コンプレッサ２によって発電機４６を駆動するようになっている。
【００３１】
図２は、脱湿装置３の内部の構成を示す概念図である。
【００３２】
脱湿装置３は、第１の脱湿筒６ａ及び第２の脱湿筒６ｂ、熱交換機能を有する再生加熱器７及び再生冷却器８、補助筒９を備えており、第１の脱湿筒６ａ及び第２の脱湿筒６ｂ内には夫々、空気中の湿分の吸着剤であるシリカアルミナ系吸着剤が充填されている。補助筒９は、後述する再生工程で圧縮エアを脱湿筒６ａ、６ｂに供給する以前に、一旦、圧縮エアを通過させて脱湿を行い、脱湿効率を高めるために備えられており、脱湿筒６ａ、６ｂと同様にシリカアルミナ系吸着剤が充填されている。
【００３３】
また、脱湿装置３の入口３ａには、脱湿装置３に供給される圧縮エアを予め冷却する予冷器３４が接続されている。この予冷器３４には、後述する吸収式冷凍機１４（図１）から冷水が供給されている。
【００３４】
再生加熱器７にはエンジン４の排気熱が供給されるため、再生加熱器７とエンジン４の排気口との間には、エンジン４の排気と、再生加熱器７に引き込まれるエアとの間で熱交換を行う第１の熱交換器１２が介装されている。第１の熱交換器１２と再生加熱器７との間には、熱風循環ブロア１７が介装されている。
【００３５】
再生冷却器８には、エンジン４の冷却水である温水を利用して製造される冷却水が供給される。この再生冷却器８に供給される冷却水は、エンジン４から排出される８０℃前後の温水を、一旦エンジン４の排気熱によって９０℃〜９５℃程度まで昇温し、吸収式冷凍機１４によって冷却して得られる。このため、エンジン４の冷却水の出口と再生冷却器８との間には、エンジン４の冷却水の出口側から順に、エンジン４の冷却水である温水へ排気熱を伝える第２の熱交換器１３、温水から冷却水を得る吸収式冷凍機１４が介装されている。また、第２の熱交換器１３と吸収式冷凍機１４との間には温水循環ポンプ１５が、吸収式冷凍機１４と再生冷却器８との間には冷水循環ポンプ１６が夫々介装されている。
【００３６】
第１の熱交換器１２と第２の熱交換器１３の接続の順序は、再生加熱器７の方へより高い熱を伝える必要があるため、高温となるエンジン４の排気口に近い側から第１の熱交換器１２、第２の熱交換器１３の順に接続されている。
【００３７】
脱湿装置３内のエアの流れは４方ボール弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって切り替えることができ、一方の脱湿筒が脱湿工程を行っているときには、他方の脱湿筒が再生工程（加熱乾燥・冷却工程）を行えるようになっている。このドライエア生成システム１は、脱湿工程、再生工程を夫々８時間で終了するように設計されており、８時間毎に各脱湿筒の脱湿、再生工程を切り替えるようになっている。なお、再生工程は、加熱乾燥工程が５時間、冷却工程が３時間の計８時間である。
【００３８】
このように構成されるドライエア生成システム１の作動状態を説明する。
【００３９】
エンジン４を始動しコンプレッサ２を駆動することによって、圧縮エアが矢示１８（図１）のように脱湿装置３に供給されると共に、エンジン４からは、矢示１１のように排気がされ、同時にエンジン４の冷却水である温水が矢示１９のように排出される。このとき、エンジン４の排気温度は、３６０℃〜５００℃程度であり、温水の温度は８０℃程度である。
【００４０】
ドライエア生成システム１が作動しているときの温水循環ポンプ１５、冷水循環ポンプ１６、熱風循環ブロア１７等の機器の駆動用電源は、発電機４６から供給されている。
【００４１】
このとき、エンジン４の燃料は、ＬＮＧであるため、ＣＯ２、ＮＯｘ等の有害物質の排出を極力抑えることができている。さらに、電力会社から電力の供給を受ける必要がないので、停電時であっても稼働させることができる。
【００４２】
図３及び図４は、４方ボール弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃを切り替えて、第１の脱湿筒６ａで脱湿工程を行い、第２の脱湿筒６ｂで加熱工程と冷却工程とからなる再生工程を行う状態のエアに流れを示す概念図である。このうち、図３が第２の脱湿筒６ｂを再生工程の加熱乾燥工程としたときの概念図であり、図４が第２の脱湿筒６ｂを再生工程の冷却工程とした概念図である。
【００４３】
圧縮エアは、脱湿装置３の入口３ａに接続された予冷器３４を通過して脱湿装置３に供給されると、Ａ点で矢示２０方向に向かう脱湿系統と矢示２６方向に向かう再生系統とに分岐される。このとき圧縮エアは予冷器３４による冷却によりエア中の湿分の減少が図られている。
【００４４】
矢示２０方向の脱湿系統に分岐された圧縮エアは、脱湿工程に送られることになる。脱湿系統に分岐された圧縮エアは、図３及び図４中矢示２１、２２、２３の順に流れ、図３及び図４において下側から第１の脱湿筒６ａに流入する。第１の脱湿筒６ａに流入した圧縮エアの湿分は、脱湿筒６ａ内のシリカアルミナ系吸着剤によって吸着され、圧縮エアは脱湿される。脱湿された圧縮エアは、圧縮ドライエアとなって矢示２４、２５のように流れ、脱湿装置３の出口３ｂから排出される。
【００４５】
このドライエア生成システム１では、脱湿筒内に充填されたシリカアルミナ系吸着剤の吸着能力の低下時間を８時間に設定しているため、脱湿工程は８時間で終了する。
【００４６】
なお、脱湿工程は、再生工程の加熱乾燥工程と冷却工程が行われている間行われるので、図３における脱湿系統の圧縮エアの流れと、図４における脱湿系統の圧縮エアの流れは同一である。
【００４７】
一方、矢示２６方向の再生系統に分岐された圧縮エアは、再生工程に送られることになる。再生工程は前記のように加熱乾燥工程と冷却工程とからなるが、まず加熱乾燥工程から行われる。
【００４８】
図３中矢示２６方向に流れた圧縮エアは、図３において下側から補助筒９へ流入し、脱湿される。補助筒９へ流入し、予め、ある程度の脱湿をされた圧縮エアは、矢示２７方向に流れて再生加熱器７に供給される。
【００４９】
再生加熱器７には、矢示４４、４５のように、エンジン４（図１）の排気熱（３６０℃〜５００℃程度）を第１の熱交換器１２で熱交換した熱風（リサイクルホットエア）が熱風循環ブロア１７（図１）によって循環している。このため、圧縮エアは、再生加熱器７において、前記熱風（リサイクルホットエア）の熱によって加熱される。このときの圧縮エアの温度は１２０〜２００℃程度である。
【００５０】
加熱された圧縮エアは、矢示２８のように流れて第２の脱湿筒６ｂに図３において上側から流入し、脱湿工程後のシリカアルミナ系吸着剤中の湿分を脱離する。
【００５１】
脱離した湿分を含んだ圧縮エアは矢示２９、３０、３１のように流れ、再生冷却器８に供給される。圧縮エアが冷却されると圧縮エアに含まれていた湿分は凝縮され、ドレン水として排出される。湿分が凝縮、排出された後の圧縮エアは、矢示３２、３３のように流れて、矢示２０方向の脱湿系統に分岐された圧縮エアと図３中Ｂ点で合流し、脱湿工程を行っている第１の脱湿筒６ａに循環することとになる。
【００５２】
以上が再生工程のうちの加熱乾燥工程であり、ここまで５時間を要する。この時点で第２の脱湿筒６ｂは高温となっているため湿分を吸着できない状態となっている。このため、以後は脱湿筒６ｂの温度を下げて吸着可能な状態とすべく冷却工程へ切り替えられる。
【００５３】
なお、再生冷却器８には、前記のように、エンジン４から排出される８０℃前後の温水を、一旦エンジン４の排気熱によって９０℃〜９５℃程度まで昇温させ、吸収式冷凍機１４によって冷却された冷水が供給されている。このときの冷水の温度は７℃程度である。この冷水は、冷水循環ポンプ１６によって再生冷却器８、予冷器３４に循環している。
【００５４】
４方ボール弁が切り替えられて、冷却工程となった第２の脱湿筒６ｂは、次のように冷却される。
【００５５】
図４に示すように、脱湿装置３の入口３ａに接続された予冷器３４を通過して脱湿装置３に供給された圧縮エアは、Ａ点で矢示２６方向に向かう再生系統に分岐され、矢示３５、３６のように流れて図４において下側から第２の脱湿筒６ｂへ流入する。圧縮エアを下側から脱湿筒６ｂに流入させるのは、脱湿筒６ｂは高熱となっており、特に脱湿筒の上側に高熱エアが滞留しているため、これを下側からエアを流入させて効率よく排出させるためである。
【００５６】
第２の脱湿筒６ｂを冷却した圧縮エアは、矢示３７、３８のように流れて再生加熱器７を通過して、矢示３９のように流れて図４において上側から補助筒９へ流入する。
【００５７】
補助筒９へ流入した圧縮エアは、補助筒９内のシリカアルミナ系吸着剤に吸着された湿分を脱離して補助筒９を再生させた後、矢示４０、４１のように流れ、再生冷却器８に供給される。圧縮エアが冷却されると圧縮エアに含まれていた湿分は凝縮され、ドレン水として排出される。湿分が凝縮、排出された後の圧縮エアは、矢示４２、４３のように流れて、矢示２０方向の脱湿系統に分岐された圧縮エアと図４中Ｂ点で合流し、脱湿工程を行っている第１の脱湿筒６ａに循環することとになる。
【００５８】
以上が再生工程のうちの冷却工程であり、冷却工程を終えると再生工程は終了する。冷却工程は３時間を要し、再生工程全体では８時間を要する。
【００５９】
以後は、４方ボール弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃを切り替えて、再生された第２の脱湿筒６ｂで脱湿工程を行い、湿分を吸着し吸着能力が低下した第１の脱湿筒６ａで加熱乾燥工程と冷却工程とからなる再生工程を行うようにする。
【００６０】
以上の工程を繰り返すことにより連続的に圧縮ドライエアを供給することができる。
【００６１】
以上、この発明の好ましい実施例、使用例を説明したが、前記実施例、使用例に限定されるものではなく、同一の作用効果を奏する種々の形態にすることができる。
【００６２】
例えば、燃料はＬＮＧに限定されるものではなく、ＬＰＧ等、燃焼させたときに環境への影響が少ないものを使用することができる。
【００６３】
また、この発明のドライエア生成システムを設置する際の設備配置計画上、熱交換器の接続順序等は適宜変更することができる。
【００６４】
さらに、脱湿装置も、充填されている水分吸着剤の種類等、従来あるどの様な形式の装置であっても使用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
この発明によると、コンプレッサをエンジンで直接駆動すると共に、脱湿筒の再生にエンジンの排熱を利用しているため、圧縮ドライエア製造システム全体から電気消費工程を無くし、システム全体の総エネルギ量を低減することができる効果がある。これにより、圧縮ドライエア製造に係る電力分を電力会社から購入する必要がなくなり、電力会社との契約電力値を下げることができ、コスト削減を図ることができる。
【００６６】
また、前記総エネルギ量の低減と、エンジンの燃料としてＬＮＧ、ＬＰＧを利用していることと相俟って、原油換算量でのＣＯ２発生量を削減できる効果がある。
【００６７】
さらに、圧縮ドライエア製造システム全体から電気消費工程を無くして自立のシステムとしているため、電力会社及び、自家発電等の送配電トラブル等によって停電となった場合であっても、圧縮ドライエアを供給し続けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例のドライエア生成システムの構成を示す概念図。
【図２】同じく脱湿装置の内部の構成を示す概念図。
【図３】同じく再生工程の脱湿筒が加熱乾燥工程であるときの脱湿装置内のエアの流れを示す概念図。
【図４】同じく再生工程の脱湿筒が冷却工程であるときの脱湿装置内のエアの流れを示す概念図。
【符号の説明】
１ ドライエア生成システム
２ コンプレッサ
３ 脱湿装置
４ エンジン
５ 燃料
６ａ、６ｂ 脱湿筒
７ 再生加熱器
８ 再生冷却器
９ 補助筒
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ ４方ボール弁
３４ 予冷器
Claims (3)
- コンプレッサと、脱湿装置と、エンジンとを備えていて、前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して圧縮エアを発生させ、当該圧縮エアを前記脱湿装置に供給するエンジン駆動型ドライエア生成方法であって、
前記脱湿装置は、
前記エンジンの排気熱によって加熱された熱風を利用することにより加熱を行う再生加熱器と、
前記エンジンから排出される温水を一旦前記エンジンの排気熱によって昇温させた後、温水から冷却水を得る吸収式冷凍機によって冷却して得られた冷却水が供給されることにより熱交換機能を発揮する再生冷却器と、
内部に空気中の湿分を吸着する吸着剤が充填されている少なくとも第一の脱湿筒、第二の脱湿筒及び、第三の脱湿筒を備えていて、一部の脱湿筒において脱湿工程が行われているときに他の脱湿筒において加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる再生工程が行われる複数の脱湿筒と
を備えていて、
前記エンジンによって前記コンプレッサを直接駆動して生成された圧縮エアが前記脱湿装置に供給されると、その中の一部が前記脱湿工程が行われる第三の脱湿筒に供給され、当該第三の脱湿筒を通過することによって脱湿されたドライエアになって前記脱湿装置から排出され、
前記再生工程における加熱乾燥工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給されて脱湿が行われた後に前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され、
前記再生工程における前記加熱乾燥工程に引き続く前記冷却工程においては、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エア以外の圧縮エアが、
前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第二の脱湿筒に供給され、当該第二の脱湿筒を通過した後、前記再生加熱器に供給されて加熱され、その後、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒以外の脱湿筒における前記第一の脱湿筒に供給され、当該第一の脱湿筒内に充填されている前記吸着剤から湿分を離脱させ、湿分を含んだ圧縮エアとなって前記再生冷却器に供給され、ここで湿分が凝縮、離脱させられ、湿分が凝縮、離脱させられた後の圧縮エアが、前記脱湿工程が行われる前記第三の脱湿筒に供給される前記一部の圧縮エアに合流して前記第三の脱湿筒に供給され
ることを特徴とするエンジン駆動型ドライエア生成方法。 - 前記再生工程完了後、前記第二の脱湿筒で前記第三の脱湿筒において行われていた前記脱湿工程が行われ、一方、前記第三の脱湿筒で前記第二の脱湿筒において行われていた前記加熱乾燥工程と引き続く冷却工程とからなる前記再生工程が行われるように、前記脱湿装置に供給された前記圧縮エアの流れが弁によって切り替えられることを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動型ドライエア生成方法。
- 前記脱湿装置の入り口に、前記脱湿装置に供給される前記圧縮エアを予め冷却する予冷器が備えられており、当該予冷器には前記吸収式冷凍機からの冷却水が供給されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン駆動型ドライエア生成方法。
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