JP5838120B2 - 空気供給システム - Google Patents

Description

本発明は、空気供給システムに関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。

特許文献１には、工場内で複数用途に使用される圧縮空気である工場エアーをブースタ圧縮機により昇圧して気体分離装置に供給するガス発生システムが記載されています。

特開２０１１−１６７６０２

例えば、特許文献１によるガス発生システムを工場内で使用する場合、使用空気量の急激な増加に備え、工場エアーを生成する元圧用空気圧縮機の空気圧を十分に高く設定する必要がある。また、特許文献１に記載のガス発生システムに限らず、工場内において、他の用途（例えば、空気圧機器）で工場エアーを使用する場合も同様に、使用空気量の急激な増加に備える必要がある。そのため、使用空気量が少ない場合においては、空気ライン全体の消費電力の低減を図ることができなかった。

本発明は上記問題点に鑑み、空気ライン全体の消費電力低減を図りつつ急激な使用空気量の増加にも対応できる空気供給システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため空気を圧縮する元圧用空気圧縮機と、 前記元圧用空気圧縮機に接続された第１の空気ラインおよび第２の空気ラインと、前記第１の空気ラインおよび前記第２の空気ラインに接続され、前記元圧用空気圧縮機で圧縮された空気を昇圧する第１のブースタ圧縮機と、前記第２の空気ライン上であって、前記元圧用空気圧縮機と前記第１のブースタ圧縮機との間に配置され、前記元圧用空気圧縮機で圧縮された空気を昇圧し、前記第１のブースタ圧縮機に供給する第２のブースタ圧縮機とを備え、前記第１のブースタ圧縮機に前記第１の空気ラインまたは前記第２の空気ラインのいずれかから圧縮空気を供給するかを切り替える切替部を前記第１のブースタ圧縮機と前記元圧用空気圧縮機との間に設け、前記切替部は、前記第１の空気ラインまたは前記第２の空気ラインのいずれかを遮断することで切り替えを行うことを特徴とする空気供給システムを提供する。

本発明によれば空気ライン全体の消費電力低減を図りつつ急激な使用空気量の増加にも対応できる空気供給システムを提供することができる。

本発明の実施例１における空気供給システムである。 本発明の実施例２における空気供給システムである。

本発明の実施例１に係る空気供給システムを図１に基づき説明する。

元圧用空気圧縮機１は、例えば、大型スクリュー圧縮機により構成され、工場全体に複数の空気ラインを介して圧縮空気を供給するものである。供給された圧縮空気は複数の場所で複数用途で使用される。本実施例では、大型スクリュー圧縮機としたが、それに限られず、例えば、往復動圧縮機、スクロール式圧縮機であってもよい。

元圧用空気圧縮機１から空気出口主配管２（第１の空気ライン）を介して三方電磁弁１０に接続され、三方電磁弁１０の出口は第１の空気ラインから供給された圧縮空気を昇圧するブースタ３の取り入れ口に接続されている。ブースタ３の空気出口は出口配管４を介して空気タンク５に接続されている。空気タンク５は最終段の空気圧機器６と配管で接続され、ブースタ３で昇圧した圧縮空気を貯留し、空圧機器６に供給する。ここで、本実施例では、空気圧機器６は圧縮空気を使用する空気圧工具を例として説明する。空気圧機器６は圧縮空気を使用する機器であれば、これに限られず、例えば、気体分離装置であってもよい。

元圧用空気圧縮機１から出ている空気出口主配管２とは別にサブ配管７（第２の空気ライン）が元圧用空気圧縮機１で生成された圧縮空気を昇圧するサブブースタ８の空気取り入れ口と連結されている。また、サブブースタ８の空気出口はサブブースタ空気出口配管９（第２の空気ライン）を介して三方電磁弁１０、第２の空気ラインから供給された圧縮空気を昇圧するブースタ３に接続されている。

空気タンク５にはタンク内の圧力を検出するための圧力センサ１１が設置さる。圧力センサ１１からの圧力センサ信号１２によって制御盤１３に信号が入力される。また、制御盤１３から三方電磁弁１０への動作信号が電磁弁出力信号１４が入力される。また、制御盤１３からサブブースタ８へはサブブースタ起動停止信号１５が入力される。三方電磁弁１０は第１の空気ラインまたは第２の空気ラインのいずれかからブースタ３に圧縮空気を供給するかを切り替える切替部として機能する。ここで、サブブースタ８とブースタ３との間に三方電磁弁１０を配置したが、三方電磁弁１０を配置する位置は上記位置に限られない。三方電磁弁１０は、第１の空気ラインと第２の空気ラインからブースタ３への圧縮空気の供給を遮断するかどうかの切り替えを行える位置に配置すればよく、例えば、元圧用空気圧縮機１とサブブースタ８との間に接続してもよい。

本実施例における空気供給システムの動作について説明する。

まず、元圧用空気圧縮機１が運転され、圧縮空気が第１の空気ラインに供給される。第1の空気ラインからブースタ３へ圧縮空気が電磁弁１９を介して供給され、ブースタ３により、圧縮空気が昇圧される。ブースタ３により昇圧された高圧の圧縮空気は空気タンク５に貯留され、高圧が必要な空気圧機器６へ供給される。

このとき、三方電磁弁１０は、主配管２（第１の空気ライン）からブースタ３へ圧縮機空気を供給するようにし、サブブースタ空気出口配管９（第２の空気ライン）からブースタ３への圧縮空気の供給を遮断している。

ここで、空気圧機器６の必要空気量が急に増加した場合、圧力センサ１１が空気タンク５の圧力低下を検出し、信号を制御盤１３に送る。次に、制御盤１３は空気量が不足したことを認識してサブブースタ８を起動させる。さらに、主配管２（第１の空気ライン）とブースタ３との接続を遮断し、サブブースタ空気出口配管９（第２の空気ライン）とブースタ３との接続に三方電磁弁１０を切り替える。

三方電磁弁１０が切り替えられると、元圧用空気圧縮機１からの圧縮空気がサブ配管７（第２の空気ライン）を介して、サブブースタ８に供給される。サブブースタ８で昇圧された圧縮空気が、サブブースタ空気出口配管９（第２の空気ライン）を介してブースタ３に供給される。

例えば通常は元圧用空気圧縮機１は0.3MPaに設定され、ブースタ３によって1.0MPaまで昇圧されて空気タンク５に蓄積されている。このとき急に消費空気量が増大すると上記のように制御盤がサブブースタ８のラインに切替る。サブブースタ８は元圧である0.3MPaを取り入れて例えば0.5MPaまで昇圧する。

通常はブースタ３は0.3MPaの空気を取り入れているのに対して切替後は0.5MPaの空気を取り入れることになる。このとき、ブースタ３からの同じ体積あたりの吐出し空気量が増大することにより、より速く空気タンク５内の圧力を増加させることができる。これにより、急な空気圧機器６の使用空気量の増大にも対応でき、空気圧機器６の動作不具合を発生させることが無くなる。

また、使用空気量が多くない通常の運転時は、元圧用空気圧縮機１は0.3Mpaと低く保ったとしても、急な使用空気量の増大に対応することが可能なため電力費も低く抑えることができる。

以上より、本実施例によれば、使用空気量の多くない通常時においては、元圧用圧縮機１の圧力を低く保つことができ、空気ライン全体での消費電力を低減しつつ、急に使用空気量が増大しても空気圧機器６等へ供給される圧縮空気を不足させずに対応することができる。

更に本実施例の配管接続にすれば、大幅な配管変更が必要でなくサブブースタ８の配管のみで従来使用していた主配管２や主ブースタ空気出口配管もそのまま使用できるため追加で改造する場合にも工期を短縮できる利点がある。

本発明の実施例２に係る空気供給システムを図２に基づき説明する。実施例１と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施例の特徴は、複数のサブブースタ８を並列に接続して、第２の空気ラインを形成した点である。

元圧用空気圧縮機１から出ているサブ配管７は、３つに分岐し、それぞれがサブブースタ８に接続される。それぞれのサブブースタ８の空気出口はサブブースタ空気出口配管９に接続される。サブブースタ空気出口配管９のうち１つは主配管２とともに切替部としての三方電磁弁１０に接続され、残りのサブブースタ空気出口配管９は、切替部としての二方電磁弁１６に接続される。切替部としての三方電磁弁１０、切替部としての二方電磁弁１６はそれぞれブースタ３に接続される。

制御盤１３からの電磁弁出力信号１４は三方電磁弁１０、二方電磁弁１６にそれぞれ入力され、サブブースタ起動停止信号１５はそれぞれのサブブースタ８に入力される。

本実施例における空気供給システムの動作について説明する。

本実施例では、使用空気量が少ない場合は、実施例１と同様に三方電磁弁１０は、主配管２（第１の空気ライン）からブースタ３へ圧縮機空気を供給するようにし、それぞれのサブブースタ空気出口配管９（第２の空気ライン）からブースタ３への圧縮空気の供給を遮断している。

空気圧機器６の必要空気量が急に増加した場合、実施例１と同様に圧力センサ１１が空気タンク５の圧力低下を検出し、信号を制御盤１３に送る。次に、制御盤１３は空気量が不足したことを認識して三方電磁弁１０に接続されたサブブースタ８を起動させる。さらに、主配管２（第１の空気ライン）とブースタ３との接続を遮断し、サブブースタ空気出口配管９（第２の空気ライン）とブースタ３との接続に三方電磁弁１０を切り替える。

さらに空気圧機器６の必要空気量が急に増加した場合、増加した量に応じて、制御盤１３は、二方電磁弁１６に接続されたサブブースタ８を起動させる。さらに、二方電磁弁１６に接続されたサブブースタ８からブースタ３へ空気が供給されるように二方電磁弁１６を切り替える。

なお、本実施例では、三方電磁弁１０、二方電磁弁１６でどの配管からブースタ３へ空気を供給するかを切り替えている。しかし、三方電磁弁１０、二方電磁弁１６は、図２に示すように配置する必要はなく、どの配管からブースタ３へ空気を供給するかを切り替えることができれば、例えば、全て二方電磁弁１６を配置してもよい。

制御盤１３は、サブブースタ８が３台あるが、必要空気量に応じて起動させるサブブースタ８の台数を切り替える。起動させるサブブースタ８の台数に応じて二方電磁弁１６を切り替えて、ブースタ３へ供給される空気の量を切り替える。

本実施例では、複数台のサブブースタ８を設けたが、昇圧できる圧力を異なるサブブースタ８を複数台設けてもよい。これにより、必要とされる空気量の変化により細かく的確に対応することができる。

以上より、本実施例によれば、複数のサブブースタ８を並列に接続して、第２の空気ラインを形成したため、必要な空気量に応じて複数のサブブースタ８を何台起動させるかを選択することができる。実施例１と比較して、必要な空気量の変化に応じてより細かく的確な対応が可能となり、それによって、さらに元圧用空気圧縮機１で昇圧させる圧力を低く保つことができ、消費電力の低減が可能となる。

これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 元圧用空気圧縮機
２ 主配管
３ 主ブースタ
４ 主ブースタ空気出口配管
５ 空気タンク
６ 空気圧機器
７ サブ配管
８ サブブースタ
９ サブブースタ空気出口配管
１０ 三方電磁弁
１１ 圧力センサ
１２ 圧力センサ信号
１３ 制御盤
１４ 電磁弁出力信号
１５ サブブースタ起動停止信号
１６ 二方電磁弁

Claims (6)

1. 空気を圧縮する元圧用空気圧縮機と、
   前記元圧用空気圧縮機に接続された第１の空気ラインおよび第２の空気ラインと、
   前記第１の空気ラインおよび前記第２の空気ラインに接続され、前記元圧用空気圧縮機で圧縮された空気を昇圧する第１のブースタ圧縮機と、
   前記第２の空気ライン上であって、前記元圧用空気圧縮機と前記第１のブースタ圧縮機との間に配置され、前記元圧用空気圧縮機で圧縮された空気を昇圧し、前記第１のブースタ圧縮機に供給する第２のブースタ圧縮機とを備え、
   前記第１のブースタ圧縮機に前記第１の空気ラインまたは前記第２の空気ラインのいずれかから圧縮空気を供給するかを切り替える切替部を前記第１のブースタ圧縮機と前記元 圧用空気圧縮機との間に設け、
   前記切替部は、前記第１の空気ラインまたは前記第２の空気ラインのいずれかを遮断することで切り替えを行うことを特徴とする空気供給システム。
2. 前記第１のブースタ圧縮機で昇圧した圧縮空気の使用量が増加した場合に前記第１の空気ラインから前記第１のブースタ圧縮機への空気の供給を遮断し、前記第２の空気ラインから前記第１のブースタ圧縮機へ空気を供給するように前記切替部を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気供給システム。
3. 前記第１のブースタ圧縮機に接続され、前記第１のブースタ圧縮機から供給される空気を貯留する空気タンクを備え、前記空気タンクの圧力が減少した場合に前記第１の空気ラインから前記第１のブースタ圧縮機への空気の供給を遮断し、前記第２の空気ラインから前記第１のブースタ圧縮機へ空気を供給するように前記切替部を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気供給システム。
4. 前記第２の空気ラインは複数に分岐し、複数の前記第２のブースタ圧縮機を複数に分岐した第２の空気ライン上に並列に配置することを特徴とする請求項１に記載の空気供給システム。
5. 複数の前記第２のブースタ圧縮機のいずれかから圧縮空気を供給するかを切り替える切替部を前記第１のブースタ圧縮機と前記元圧用空気圧縮機との間に設けることを特徴とする請求項４に記載の空気供給システム。
6. 複数の前記第２のブースタ圧縮機で昇圧される圧力は異なることを特徴とする請求項４に記載の空気供給システム。

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