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JP5655248B2 - Compressed air circuit system - Google Patents

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JP5655248B2
JP5655248B2 JP2013112437A JP2013112437A JP5655248B2 JP 5655248 B2 JP5655248 B2 JP 5655248B2 JP 2013112437 A JP2013112437 A JP 2013112437A JP 2013112437 A JP2013112437 A JP 2013112437A JP 5655248 B2 JP5655248 B2 JP 5655248B2
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Description

本発明は、圧縮空気圧回路システムに関し、詳しくは、圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの圧縮空気の空気圧回路の構成に関するものである。   The present invention relates to a compressed-pneumatic circuit system, and more particularly to a configuration of a compressed-air pneumatic circuit from when compressed air is generated by an air compressor until it is finally discharged through a refrigeration air dryer and an air filter. It is.

空気圧縮機により生成された圧縮空気が、食品加工やレンズなど精密機器の仕上げ加工、清掃等の末端において用いられている。かかる圧縮空気の用途によっては、水分の持ち出しが厳禁であることから、従来の圧縮空気圧回路の構成は、図2に示すように、空気圧回路の中間においてエアドライヤを介する構成が採られており、さらにエアドライヤの後段において除去しきれなかった水分や油分、スラッジや微生物を除去すべく、樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタを配設する態様が採られている。   Compressed air generated by an air compressor is used at the end of finishing processing and cleaning of precision equipment such as food processing and lenses. Depending on the use of such compressed air, it is strictly prohibited to take out moisture. Therefore, as shown in FIG. 2, the configuration of the conventional compressed pneumatic circuit employs a configuration through an air dryer in the middle of the pneumatic circuit. In order to remove moisture, oil, sludge and microorganisms that could not be removed in the subsequent stage of the air dryer, a resin or paper mesh or hollow fiber membrane air filter or an air filter wrapped with activated carbon is provided. Has been adopted.

また、上記従来の空気圧回路の構成において、エアフィルタの機能を一部置換するものとして、該エアフィルタの前段若しくは後段に、フロート式ドレントラップが接続されたサイクロン方式のエアフィルタを配設する構造も採られていた。   In addition, in the configuration of the conventional pneumatic circuit, as a part of the function of the air filter, a structure in which a cyclone type air filter to which a float type drain trap is connected is provided at the front stage or the rear stage of the air filter. Was also taken.

しかしながら、上記従来の圧縮空気圧回路の構成によると、空気圧縮機が吐出する熱を帯びた圧縮空気がエアドライヤに至るまでの配管路で冷却された場合に、加圧下飽和水蒸気量も下がるために配管路内でドレンが発生し、該ドレンが圧縮空気と共にエアドライヤ内に入り込んでしまうことで、該エアドライヤはドレンをも冷却・除湿することとなって、その分熱交換効率を悪化させ、エネルギー消費が余分に増大してしまうといった問題があった。   However, according to the configuration of the conventional compressed air circuit, when the compressed air heated by the air compressor is cooled by the pipe line leading to the air dryer, the amount of saturated water vapor under pressure is also reduced. When drain is generated in the road and the drain enters the air dryer together with the compressed air, the air dryer also cools and dehumidifies the drain, thereby deteriorating heat exchange efficiency and energy consumption. There was a problem that it increased excessively.

また、従来の圧縮空気圧回路の構成では、除去しきれなかった水分や油分、スラッジや微生物を除去するためにエアドライヤの後段に配設される樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタが目詰まりを起こし易く、およそ半年から1年でエレメントを交換する必要があった。   Further, in the configuration of the conventional compressed air circuit, air or resin made of resin or paper, which is disposed downstream of the air dryer in order to remove moisture, oil, sludge, and microorganisms that could not be removed, is formed into a mesh or hollow fiber membrane. A filter or an air filter wrapped with activated carbon is likely to be clogged, and it was necessary to replace the element in about six months to one year.

さらに、従来の圧縮空気圧回路の構成では、エアドライヤやその後段に配設されるサイクロン方式のエアフィルタに接続される特開平07−139697にみられるような一般的なフロート式ドレントラップが、その構造上パイロットエアを要するため、径0.5〜0.9mmの微小孔が必要不可欠であり、該孔がスラッジ等で詰まって動作不良を起こすことが多々あった。その場合に、特にエアドライヤのドレン受けに直接接続されるフロート式ドレントラップが動作不良を起こすと、後段に多くの水分が持ち出され、エアフィルタをも機能不全に陥らせることとなって、末端で多くの水分を放出してしまうという問題があった。   Further, in the configuration of the conventional compression pneumatic circuit, a general float drain trap as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-139697 connected to an air dryer or a cyclone type air filter disposed in the subsequent stage has the structure. Since the upper pilot air is required, a minute hole having a diameter of 0.5 to 0.9 mm is indispensable, and the hole is often clogged with sludge or the like, causing malfunction. In that case, especially when the float drain trap connected directly to the air dryer drain receiver malfunctions, a large amount of moisture is taken out later, causing the air filter to malfunction. There was a problem of releasing a lot of moisture.

またさらに、従来の圧縮空気圧回路の構成では、水分や油分を除去する目的で配設されている樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタは、使用開始時でおよそ3kPa程度、使用時間数の増加と共に該フィルタに付着したスラッジ等によりその数倍から数十倍の圧力損失があり、その分空気圧縮機のエネルギー消費量が余分に増大してしまうといった問題があった。   Furthermore, in the configuration of a conventional compressed air circuit, a resin-made or paper-made air-like or hollow fiber membrane-like air filter disposed for the purpose of removing moisture or oil, or an air filter wrapped with activated carbon is used. At the beginning of use, the pressure loss is several to several tens of times due to sludge or the like adhering to the filter as the usage time increases, and the energy consumption of the air compressor increases accordingly. There was a problem such as.

本出願人は、以上のような従来の圧縮空気圧回路の構成におけるエネルギー効率とメンテナンス性、機能性の問題点に着目し、エアドライヤの前段と後段で適宜圧縮空気中のドレンやスラッジを除去することで、上記問題点を解決することができないものかとの着想の下、空気圧縮機及びエアドライヤにおけるエネルギー効率化とエアフィルタのメンテナンス性向上、そして各構成要素の機能持続性向上を実現する圧縮空気圧回路の構成を開発し、本発明における「圧縮空気圧回路システム」の提案に至るものである。   The present applicant pays attention to the problems of energy efficiency, maintainability, and functionality in the configuration of the conventional compressed air circuit as described above, and appropriately removes drainage and sludge in the compressed air before and after the air dryer. With the idea that the above problems cannot be solved, the compressed air circuit that realizes energy efficiency improvement in air compressors and air dryers, improvement in air filter maintenance, and improvement in function sustainability of each component The present invention has been developed to lead to the proposal of the “compressed pneumatic circuit system” in the present invention.

特開平5−317630号公報JP-A-5-317630 実開平1−167311号公報Japanese Utility Model Publication No. 1-167311

本発明は上記問題点に鑑み、空気圧縮機及びエアドライヤにおけるエネルギー効率化とエアフィルタのメンテナンス性向上、そして各構成要素の機能持続性向上を実現する圧縮空気圧回路システムの提供を図ることを課題とする。   In view of the above problems, the present invention has an object to provide a compressed pneumatic circuit system that realizes energy efficiency improvement in air compressors and air dryers, improvement in air filter maintenance, and improvement in function sustainability of each component. To do.

上記課題を解決するため、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成は、圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから、冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の消費エネルギー量を削減するための構成であって、空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されると共に、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されて成り、空気圧縮機により生成された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で冷凍式エアドライヤに送気されると共に、該冷凍式エアドライヤから吐出された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態でエアフィルタに送気され、少なくとも夫々のサイクロン方式の遠心分離器の圧力損失を合計した値以上の消費エネルギー量の削減ができる構成となっている。
In order to solve the above-described problems, the first configuration of the compressed air circuit system according to the present invention is from when compressed air is generated by an air compressor until it is finally discharged through a refrigeration air dryer and an air filter. The structure for reducing the energy consumption of the pneumatic circuit of the compressed air is provided with a cyclone type centrifugal separator at a predetermined intermediate position of the pipeline connecting the air compressor and the refrigeration air dryer. The cyclone type centrifugal separator is arranged at a predetermined intermediate point of the pipe line connecting the refrigeration air dryer and the air filter, and the compressed air generated by the air compressor passes through the cyclone type centrifugal separator. Air is supplied to the refrigeration air dryer in a state where moisture and oil are separated and removed, and the compressed air discharged from the refrigeration air dryer Through the centrifuge method moisture-oil it has been blown into the air filter while being separated and removed, reducing the total value or more energy consumption the pressure drop of a centrifugal separator of at least each of the cyclone method and it has a can Ru configuration.

また、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第二の構成は、前記サイクロン方式の遠心分離器に、ドレントラップが備えられている構成を採用している。
A second configuration of the compressed air circuit system according to the present invention employs a configuration in which a drain trap is provided in the cyclone centrifuge.

本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成によれば、空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気が冷やされることで発生したドレンを冷凍式エアドライヤに取り込まれる前段階でサイクロン方式の遠心分離器により一次的に除去することが可能となるため、冷凍式エアドライヤにおける熱交換効率を向上させ、機械負担の低減とエネルギー消費の削減に資するといった優れた効果を奏する。
According to the first configuration of the compressed air circuit system according to the present invention, the cyclone type centrifugal separator is disposed at a predetermined intermediate position of the pipe line connecting the air compressor and the refrigeration air dryer, so that the compressed air The drain generated by the cooling of the air can be removed primarily by the cyclone centrifuge before it is taken into the refrigeration air dryer, improving the heat exchange efficiency of the refrigeration air dryer and reducing the mechanical burden. It has excellent effects such as reducing energy consumption and energy consumption.

また、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成によれば、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気中の水分や油分、スラッジや微生物がサイクロン方式の遠心分離器により一次的及び二次的に除去されるため、その後段に配設されるエアフィルタの目詰まりを遅らせて該エアフィルタの圧力損失が夫々のサイクロン方式の遠心分離器の圧力損失を合計した値以上に低減され、空気圧縮機の電力消費削減に資するとともに、該エアフィルタのエレメント交換回数を減少させ、メンテナンス作業性の向上に資するといった優れた効果を奏するものである。
Further, according to the first configuration of the compressed pneumatic circuit system according to the present invention, the cyclone type centrifugal separator is disposed at a predetermined intermediate position of the pipe line connecting the refrigeration air dryer and the air filter. Moisture, oil, sludge and microorganisms in the air are removed primarily and secondarily by the cyclone centrifuge, so that the pressure of the air filter is delayed by delaying clogging of the air filter disposed in the subsequent stage. Loss is reduced to a value greater than the total pressure loss of each cyclone centrifuge, which contributes to reducing the power consumption of the air compressor and reduces the number of element replacements of the air filter, thereby improving maintenance workability. It has an excellent effect of contributing.

さらに、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの第一の構成によれば、冷凍式エアドライヤの前段と後段とに夫々サイクロン方式の遠心分離器が配設されることで、圧縮空気中の水分を二重に除去する構成となっているため、一部構成要素が機能不全に陥った場合であっても、他の構成要素により機能をカバーすることが可能であって、機能持続性の向上に資するといった優れた効果を奏する。
Furthermore, according to the first configuration of the compressed air circuit system according to the present invention, the cyclone type centrifugal separators are respectively disposed at the front stage and the rear stage of the refrigeration air dryer, so that the moisture in the compressed air can be reduced. Since it is configured to be removed intensively, even if some components fail to function, it is possible to cover the function with other components, which contributes to improvement of function sustainability. There are excellent effects.

本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows embodiment of the compression pneumatic circuit system concerning this invention. 従来の圧縮空気圧回路システムの実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows embodiment of the conventional compression pneumatic circuit system.

本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、空気圧縮機1と冷凍式エアドライヤ3とを繋ぐ配管路7の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器10が配設されると共に、冷凍式エアドライヤ3とエアフィルタ5とを繋ぐ配管路7の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器10が配設されて成ることを最大の特徴とする。以下、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。   In the compressed air circuit system according to the present invention, a cyclone type centrifugal separator 10 is disposed at a predetermined intermediate position of a pipe line 7 connecting the air compressor 1 and the refrigeration air dryer 3, and the refrigeration air dryer 3 and air. The greatest feature is that a cyclone type centrifugal separator 10 is arranged at a predetermined intermediate position of the pipe line 7 connecting the filter 5. Embodiments of a compressed air circuit system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、以下に述べる実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、材質等の範囲内で適宜変更することができる。   The compressed pneumatic circuit system according to the present invention is not particularly limited to the embodiments described below, and is within the scope of the technical idea of the present invention, that is, the shape, size, material, etc. that can exhibit the same operational effects. It can change suitably within the range.

図1は、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムの実施形態を示す説明図である。
本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、圧縮空気が空気圧縮機1により生成されてから、冷凍式エアドライヤ3並びにエアフィルタ5を介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の構成である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a compressed pneumatic circuit system according to the present invention.
The compressed pneumatic circuit system according to the present invention has a compressed pneumatic circuit configuration from when compressed air is generated by the air compressor 1 to when it is finally discharged through the refrigeration air dryer 3 and the air filter 5. It is.

空気圧縮機1は、空気を圧縮して所定気圧以上の圧縮空気を生成する機械であって、該圧縮空気を生成するための構造によって、往復式や回転式、遠心式など種々の方式が存在する。本発明で使用する空気圧縮機1の方式については、特に限定はなく、いずれの方式・構造のものでも使用することが可能である。   The air compressor 1 is a machine that generates compressed air at a predetermined pressure or higher by compressing air, and there are various types such as a reciprocating type, a rotary type, and a centrifugal type depending on a structure for generating the compressed air. To do. The method of the air compressor 1 used in the present invention is not particularly limited, and any method / structure can be used.

冷凍式エアドライヤ3は、冷媒の蒸発潜熱を利用して、圧縮空気を冷却し、含有水分を凝縮して除去するための装置であって、冷却方法により一般に空冷式と水冷式とが存在する。本発明で使用する冷凍式エアドライヤ3は、空冷式と水冷式とを問うものではなく、特に限定されない。   The refrigeration air dryer 3 is an apparatus for cooling compressed air using the latent heat of vaporization of the refrigerant and condensing and removing the contained water, and there are generally an air cooling type and a water cooling type depending on the cooling method. The refrigerating type air dryer 3 used in the present invention is not particularly limited to the air cooling type and the water cooling type, and is not particularly limited.

エアフィルタ5は、圧縮空気中の水分や油分、スラッジや微生物を除去するためのフィルタであって、樹脂製若しくは紙製で網状乃至中空糸膜状のエアフィルタ、若しくは、活性炭を包んだエアフィルタが用いられる。なお、一般的なエアフィルタ5は、使用開始時でおよそ3kPaから15kPa程度、使用時間数の増加と共に該フィルタに付着したスラッジ等によりその数倍から数十倍の圧力損失を発生させる。   The air filter 5 is a filter for removing moisture, oil, sludge, and microorganisms in compressed air, and is a resin or paper-made air or hollow fiber membrane air filter or an air filter wrapped with activated carbon. Is used. The general air filter 5 generates a pressure loss of several to several tens of times due to sludge or the like adhering to the filter as the usage time increases from about 3 kPa to about 15 kPa at the start of use.

配管路7は、圧縮空気を送気するための中空管から成り、空気圧縮機1から冷凍式エアドライヤ3へ圧縮空気を送気すべく配設されると共に、冷凍式エアドライヤ3からエアフィルタ5へ圧縮空気を送気すべく配設され、さらにエアフィルタ5から先へ圧縮空気を送気すべく配設される。   The pipe line 7 is composed of a hollow tube for supplying compressed air, and is arranged to supply compressed air from the air compressor 1 to the refrigeration air dryer 3 and from the refrigeration air dryer 3 to the air filter 5. The air filter 5 is arranged to feed compressed air, and the air filter 5 is arranged to feed compressed air forward.

サイクロン方式の遠心分離器10は、圧縮空気中の水分・油分を除去するためのサイクロン方式の分離装置であって、ハウジング内に入った圧縮空気は、デフレクタを通ることによって発生した遠心力によって空気中の油水分や固形物をハウジング内壁に叩き付けて落下させ、エアのみ中央部に備えられるカートリッジを介して取り出される構造を有している。該サイクロン方式の遠心分離器10は、空気圧縮機1と冷凍式エアドライヤ3とを繋ぐ配管路7の所定中間箇所に配設されると共に、冷凍式エアドライヤ3とエアフィルタ5とを繋ぐ配管路7の所定中間箇所に配設される。なお、サイクロン方式の遠心分離器10は、使用開始時でおよそ0.5kPa程度の圧力損失を発生させるが、使用時間数が増えてもその値はほぼ一定である。   The cyclone-type centrifugal separator 10 is a cyclone-type separation device for removing moisture and oil content in compressed air, and the compressed air that has entered the housing is compressed by the centrifugal force generated by passing through the deflector. It has a structure in which oil moisture and solid matter inside are struck against the inner wall of the housing and dropped, and only air is taken out via a cartridge provided in the central portion. The cyclone-type centrifugal separator 10 is disposed at a predetermined intermediate position of the piping 7 that connects the air compressor 1 and the refrigeration air dryer 3, and the piping 7 that connects the refrigeration air dryer 3 and the air filter 5. Is disposed at a predetermined intermediate position. The cyclone-type centrifugal separator 10 generates a pressure loss of about 0.5 kPa at the start of use, but the value is almost constant even when the number of hours used is increased.

ドレントラップ12は、上記構成要素内に貯留された油水分を外部へ排出するための装置であって、その排出方法により電磁式やフロート式などが存在する。本発明で使用するドレントラップ12は、電磁式とフロート式とを問うものではなく、特に限定されない。かかるドレントラップ12は、前記冷凍式エアドライヤ3並びにサイクロン方式の遠心分離器10に接続されることとなる。
The drain trap 12 is a device for discharging the oil and water stored in the above components to the outside, and there are an electromagnetic type and a float type depending on the discharging method. The drain trap 12 used in the present invention is not particularly limited to the electromagnetic type and the float type, and is not particularly limited. The drain trap 12 is connected to the refrigeration air dryer 3 and the cyclone centrifuge 10.

なお、本発明に使用するドレントラップ12について、特願2012−263548にみられるようなスプリングスナップアクション方式、若しくは、特開2012−77903にみられるようなマグネットスナップアクション方式のフロート式ドレントラップを使用する態様が考え得る。かかる態様を採用することにより、所定量のドレンが貯留された段階で、該ドレンを機械的に自動で外部へ排出することが可能となり、ドレン排出の確実性が担保されることとなる。   For the drain trap 12 used in the present invention, a spring snap action type float type drain trap as shown in Japanese Patent Application No. 2012-263548 or a magnet snap action type float type drain trap as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-77903 is used. An embodiment is conceivable. By adopting such a mode, when a predetermined amount of drain is stored, the drain can be mechanically and automatically discharged to the outside, and the certainty of drain discharge is ensured.

以上の各構成要素から、本発明にかかる圧縮空気圧回路構造は構成される。すなわち、空気圧縮機1により生成された圧縮空気は、まず配管路7を通ってサイクロン方式の遠心分離器10に送気される。このとき、配管路7で発生したドレンや圧縮空気中のスラッジなどは、該サイクロン方式の遠心分離器10により取り除かれ、その後配管路7を通って冷凍式エアドライヤ3へ送られる。該冷凍式エアドライヤ3では、圧縮空気を冷却することで該圧縮空気中の含有水分が凝縮除去され、その冷却された圧縮空気は、配管路7を通ってサイクロン方式の遠心分離器10に送気される。当該サイクロン方式の遠心分離器10により、未だ取りきれなかった圧縮空気中の油水分やスラッジなどを再度取り除き、配管路7を介してエアフィルタ5へ送気される。このエアフィルタ5で圧縮空気中のスラッジや微生物などをほぼ完全に取り除き、配管路7を介して最終的に末端へ送気されることとなる。   The compressed pneumatic circuit structure according to the present invention is composed of the above components. That is, the compressed air generated by the air compressor 1 is first sent to the cyclone centrifuge 10 through the piping 7. At this time, the drain generated in the pipeline 7 and sludge in the compressed air are removed by the cyclone centrifuge 10 and then sent to the refrigeration air dryer 3 through the pipeline 7. In the refrigeration type air dryer 3, moisture contained in the compressed air is condensed and removed by cooling the compressed air, and the cooled compressed air is supplied to the cyclone centrifugal device 10 through the pipe line 7. Is done. The cyclone-type centrifugal separator 10 removes oil moisture and sludge in compressed air that has not yet been removed, and the air is sent to the air filter 5 through the pipe line 7. The air filter 5 removes sludge, microorganisms, and the like in the compressed air almost completely, and finally air is sent to the end via the pipe line 7.

なお、冷凍式エアドライヤ3やサイクロン方式の遠心分離器10により取り除いたドレンは、夫々接続されているドレントラップ12により、各構成要素から外部へ排出されることとなる。   The drain removed by the refrigeration air dryer 3 or the cyclone centrifugal separator 10 is discharged from each component to the outside by the drain trap 12 connected thereto.

以上のように、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、冷凍式エアドライヤ3の前段階にて、サイクロン方式の遠心分離器10により圧縮空気から一次的にドレンを除去することで、該冷凍式エアドライヤ3における熱交換効率が向上され、エネルギー消費の削減に資することとなる。このサイクロン方式の遠心分離器10を配設したことによる冷凍式エアドライヤ3におけるエネルギー消費の効果については、以下の数式により示される。   As described above, the compressed air circuit system according to the present invention removes the drain from the compressed air primarily by the cyclone centrifugal device 10 in the previous stage of the refrigeration air dryer 3. The heat exchange efficiency in 3 will be improved, and it will contribute to reduction of energy consumption. The effect of energy consumption in the refrigeration air dryer 3 due to the provision of the cyclone centrifugal device 10 is expressed by the following mathematical formula.

なお、下記各数式は、気温30℃、湿度80%、圧縮空気圧力0.7MPa、吐出量13立方メートル/min、冷凍式エアドライヤ入口温度45℃(圧力下飽和水蒸気量8.28g)、冷凍式エアドライヤ出口温度10℃、サイクロン方式の遠心分離器捕捉効率98%、の条件下における計算式であり、〔数1〕は空気圧縮機1が吸い込む水蒸気量を示し、〔数2〕は冷凍式エアドライヤ3に流入する圧縮空気内の水蒸気量を示し、〔数3〕は冷凍式エアドライヤ3に流入するドレン量を示し、〔数4〕はサイクロン方式の遠心分離器10の捕捉ドレン量を示し、〔数5〕は冷凍式エアドライヤ3における消費エネルギー量を示し、〔数6〕は該消費エネルギー量の電力換算数値を示す。   In addition, each following numerical formula is air temperature 30 degreeC, humidity 80%, compressed air pressure 0.7MPa, discharge amount 13 cubic meters / min, refrigeration air dryer inlet temperature 45 degreeC (saturated water vapor amount under pressure 8.28g), refrigeration air dryer It is a calculation formula under the conditions of an outlet temperature of 10 ° C. and a cyclone-type centrifugal separator trapping efficiency of 98%, [Equation 1] indicates the amount of water vapor sucked by the air compressor 1, and [Equation 2] is a refrigeration air dryer 3 [Equation 3] indicates the amount of drain flowing into the refrigeration air dryer 3, [Equation 4] indicates the amount of trapped drain of the cyclone centrifuge 10 and [Equation 3]. 5] indicates the amount of energy consumed in the refrigeration air dryer 3, and [Equation 6] indicates the power conversion value of the amount of energy consumed.

すなわち、気温30℃での飽和水蒸気量は30.4g/立方メートルであるので、1時間あたり空気圧縮機1が吸い込む水蒸気量は、上記〔数1〕に示すように18969.6gとなる。冷凍式エアドライヤ3の入口温度45℃(大気圧換算8℃)における飽和水蒸気量は8.28g/立方メートルであるから、1時間あたり冷凍式エアドライヤ3に流入する圧縮空気内の水蒸気量は、〔数2〕に示すように6458.4g/hであり、これを前記〔数1〕の値から差し引いた12511.2
g/hが、冷凍式エアドライヤ3に入り込むドレン量となる(数3参照)。かかるドレン量のうち、サイクロン方式の遠心分離器10により98%が捕捉可能であるため、〔数4〕に示すように、約12261g/hのドレン量をサイクロン方式の遠心分離器10が捕捉することとなる。
That is, since the saturated water vapor amount at an air temperature of 30 ° C. is 30.4 g / cubic meter, the water vapor amount sucked by the air compressor 1 per hour is 18969.6 g as shown in the above [Equation 1]. Since the saturated water vapor amount at the inlet temperature of the refrigeration air dryer 3 at 45 ° C. (8 ° C. converted to atmospheric pressure) is 8.28 g / cubic meter, the water vapor amount in the compressed air flowing into the refrigeration air dryer 3 per hour is 2], which is 6458.4 g / h, which is 12511.2 subtracted from the value of [Equation 1].
g / h is the amount of drain that enters the refrigeration air dryer 3 (see Equation 3). Since 98% of the drain amount can be captured by the cyclone centrifuge 10, the cyclone centrifuge 10 captures a drain amount of about 12261 g / h as shown in [Equation 4]. It will be.

従来の圧縮空気圧回路では、冷凍式エアドライヤ3の前段階でサイクロン方式の遠心分離器10が配設されていないため、上記12261g/hのドレンが冷凍式エアドライヤ3において負荷されていたこととなる。すなわち、冷凍式エアドライヤ3において圧縮空気を45℃から10℃まで冷却する場合に、入り込んだドレンをも同時に冷却することとなり、水1gを1℃冷却するために必要なエネルギー量は1cal/g・℃であることから、該ドレンの冷却に約429kcal/hのエネルギーが消費されることとなる(数5参照)。これを電力換算すると、1kcal=0.00116kWhであることから、〔数6〕に示すように、0.5kWとなる。なお、必要に応じて〔数5〕に冷凍式エアドライヤ3の熱効率成績係数(COP)を乗じてもよい。
In the conventional compressed air circuit, since the cyclone type centrifugal separator 10 is not disposed in the previous stage of the refrigeration air dryer 3, the 12261 g / h drain is loaded in the refrigeration air dryer 3. That is, when the compressed air is cooled from 45 ° C. to 10 ° C. in the refrigeration air dryer 3, the drain that has entered is also cooled at the same time, and the amount of energy required to cool 1 g of water is 1 cal / g · Since it is ° C., about 429 kcal / h of energy is consumed for cooling the drain (see Equation 5). When this is converted into electric power, 1 kcal = 0.00116 kWh. Therefore, as shown in [Equation 6], 0.5 kW is obtained. In addition, you may multiply [Equation 5] by the thermal efficiency coefficient of performance (COP) of the refrigerating type air dryer 3 as needed.

上記計算例からわかるように、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、冷凍式エアドライヤ3における機械負担を低減し、エネルギー消費量において約429kcal/hの消費削減を実現可能であって、電力換算において毎時0.5kWの電力消費削減が可能となる。   As can be seen from the above calculation example, according to the compressed air circuit system according to the present invention, it is possible to reduce the mechanical burden on the refrigeration air dryer 3 and to reduce the energy consumption by about 429 kcal / h. It is possible to reduce power consumption by 0.5 kW per hour in conversion.

また、本発明にかかる圧縮空気圧回路システムは、冷凍式エアドライヤ3の後段階すなわちエアフィルタ5の前段階にて、サイクロン方式の遠心分離器10により圧縮空気から二次的にドレンを除去することによって、エアフィルタ5の圧力損失が低減され、空気圧縮機1の電力消費削減に資することとなる。このサイクロン方式の遠心分離器10を配設したことによる空気圧縮機1に電力消費の効果については、以下の数式により示される。   Further, the compressed air circuit system according to the present invention removes drainage from compressed air secondarily by a cyclone centrifugal device 10 at a later stage of the refrigeration air dryer 3, that is, before an air filter 5. The pressure loss of the air filter 5 is reduced, which contributes to the reduction of power consumption of the air compressor 1. The effect of power consumption on the air compressor 1 due to the provision of the cyclone centrifugal device 10 is expressed by the following mathematical formula.

なお、下記各数式は、使用空気圧縮機75kW、吐出量13立方メートル/min、圧縮空気圧力0.7MPa、モーター効率90%、エアフィルタ平均圧力損失0.037MPa(ただし初期圧力損失:0.003MPa、交換時期:0.07MPa)、圧力0.1MPa増減による空気圧縮機の電力効果±8.4%(圧縮空気圧力0.7MPa時)、サイクロン方式の遠心分離器10の圧力損失0.0005MPaの条件下における計算式であり、〔数7〕は空気圧縮機1が消費する電力を示し、〔数8〕はエアフィルタ5の圧力損失による電力損失を示す。
In addition, each following numerical formula is used air compressor 75kW, discharge amount 13 cubic meters / min, compressed air pressure 0.7MPa, motor efficiency 90%, air filter average pressure loss 0.037MPa (however, initial pressure loss: 0.003MPa, Exchange time: 0.07 MPa), air compressor power effect by pressure increase / decrease of 0.1 MPa ± 8.4% (when compressed air pressure is 0.7 MPa), pressure loss of cyclone centrifuge 10 is 0.0005 MPa [Equation 7] indicates the power consumed by the air compressor 1, and [Equation 8] indicates the power loss due to the pressure loss of the air filter 5.

すなわち、空気圧縮機1が消費する電力は、モーター効率を90%として計算すると、上記〔数7〕に示すように、83.3kWとなる。そこで、空気圧縮機1の後段で圧力損失が発生したとしても同じ流量を得たい場合に、エアフィルタ5の前段にサイクロン方式の遠心分離器10を一切接続しない場合の圧力損失から、サイクロン方式の遠心分離器10を冷凍式エアドライヤ3の前段と後段に夫々接続し、エアフィルタ5の初期圧力損失が維持できると仮定した場合の圧力損失を減じたものに、空気圧縮機1が消費する電力と空気圧縮機の電力効果を乗じると、〔数8〕に示すように、83.3kWの消費電力のうち2.3kWの電力損失が生じていることがわかる。
That is, the electric power consumed by the air compressor 1 is 83.3 kW as shown in the above [Equation 7] when the motor efficiency is calculated as 90%. Therefore, when it is desired to obtain the same flow rate even if a pressure loss occurs in the subsequent stage of the air compressor 1, the cyclone type centrifugal separator 10 is not connected to the upstream stage of the air filter 5 from the pressure loss. Electric power consumed by the air compressor 1 is obtained by reducing the pressure loss when the centrifugal separator 10 is connected to the front and rear stages of the refrigeration air dryer 3 and the initial pressure loss of the air filter 5 is assumed to be maintained. When multiplied by the power effect of the air compressor, as shown in [Equation 8], it can be seen that a power loss of 2.3 kW is generated in the power consumption of 83.3 kW.

従来の圧縮空気圧回路では、エアフィルタ5の前段階でサイクロン方式の遠心分離器10が配設されていないため、上記2.3kWの電力が空気圧縮機1において無駄に消費されていたこととなる。本発明にかかる圧縮空気圧回路システムによれば、空気圧縮機1における電力消費量において2.3kWの消費削減を実現することが可能であり、〔数6〕における冷凍式エアドライヤ3の電力消費量における0.5kWと合計して2.8kWの電力消費量の削減効果を得ることが可能である
In the conventional compressed air circuit, since the cyclone type centrifugal separator 10 is not disposed in the previous stage of the air filter 5, the 2.3 kW power is wasted in the air compressor 1. . According to the compressed air circuit system according to the present invention, it is possible to realize a 2.3 kW reduction in power consumption in the air compressor 1, and in the power consumption of the refrigeration air dryer 3 in [Equation 6]. It is possible to obtain a power consumption reduction effect of 2.8 kW in total with 0.5 kW .

本発明は、冷凍式エアドライヤ3の前段階並びにエアフィルタ5の前段階においてサイクロン方式の遠心分離器10を配設することで、冷凍式エアドライヤ3のエネルギー消費効率の向上とエアフィルタ5の圧力損失の低減を実現し、その結果空気圧縮機1並びに冷凍式エアドライヤ3の消費電力の削減を実現するもので、食品加工やレンズなど精密機器の仕上げ加工、清掃等の末端のほか、圧縮空気を使用するあらゆる分野において本発明を採用することが可能であって、本発明における「圧縮空気圧回路システム」の産業上の利用可能性は大であると思料する。   In the present invention, the cyclone-type centrifugal separator 10 is disposed in the front stage of the refrigeration air dryer 3 and in the front stage of the air filter 5, thereby improving the energy consumption efficiency of the refrigeration air dryer 3 and the pressure loss of the air filter 5. As a result, the power consumption of the air compressor 1 and the refrigeration air dryer 3 can be reduced. In addition to end processing and cleaning of precision equipment such as food processing and lenses, compressed air is used. The present invention can be employed in all fields, and the industrial applicability of the “compressed pneumatic circuit system” in the present invention is considered to be great.

1 空気圧縮機
3 冷凍式エアドライヤ
5 エアフィルタ
7 配管路
10 サイクロン方式の遠心分離器
12 ドレントラップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air compressor 3 Refrigeration type air dryer 5 Air filter 7 Piping line 10 Cyclone type centrifugal separator 12 Drain trap

Claims (2)

圧縮空気が空気圧縮機により生成されてから、冷凍式エアドライヤ並びにエアフィルタを介して最終的に吐出されるまでの、圧縮空気の空気圧回路の消費エネルギー量を削減するための構成であって、
空気圧縮機と冷凍式エアドライヤとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロンセパレータが配設されると共に、冷凍式エアドライヤとエアフィルタとを繋ぐ配管路の所定中間箇所にサイクロン方式の遠心分離器が配設されて成り、
空気圧縮機により生成された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態で冷凍式エアドライヤに送気されると共に、該冷凍式エアドライヤから吐出された圧縮空気は、サイクロン方式の遠心分離器を介して水分・油分が分離・除去された状態でエアフィルタに送気され、少なくとも夫々のサイクロン方式の遠心分離器の圧力損失を合計した値以上の消費エネルギー量の削減ができることを特徴とする圧縮空気圧回路システム。
A configuration for reducing the amount of energy consumed by the pneumatic circuit of the compressed air from when the compressed air is generated by the air compressor until it is finally discharged through the refrigeration air dryer and the air filter,
A cyclone separator is disposed at a predetermined intermediate point in the piping line connecting the air compressor and the refrigeration air dryer, and a cyclone type centrifugal separator is disposed at a predetermined intermediate point in the piping line connecting the refrigeration air dryer and the air filter. Established,
The compressed air generated by the air compressor is sent to the refrigeration air dryer with the moisture and oil components separated and removed via a cyclone type centrifugal separator, and the compressed air discharged from the refrigeration air dryer is also supplied. Air is sent to the air filter with water and oil separated and removed via a cyclone centrifuge, and at least the energy consumed is equal to or greater than the total pressure loss of each cyclone centrifuge. A compressed pneumatic circuit system characterized in that the amount can be reduced .
前記サイクロン方式の遠心分離器に、ドレントラップが備えられていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮空気圧回路システム。   The compressed-pneumatic circuit system according to claim 1, wherein the cyclone type centrifugal separator is provided with a drain trap.
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