特許ウォッチ

公開番号2025016837
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-05
出願番号2023119562
出願日2023-07-24
発明の名称圧縮空気除湿装置
出願人オリオン機械株式会社
代理人個人
主分類F25B 1/00 20060101AFI20250129BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】冷凍サイクルの圧縮機から冷媒と共に循環する潤滑油を、前記圧縮機へ適切に戻すことで、高負荷状態においても応答性よく運転できる圧縮空気除湿装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル装置10の蒸発器14が内部に設置された除湿装置筐体30を備え、蒸発器14がプレート式の熱交換器として除湿装置筐体30と一体的に形成され、下側に蒸発器の冷媒入口14aが設けられて上側に蒸発器の冷媒出口14bが設けられ、上流側が膨張弁13と蒸発器の冷媒入口14aとの間の冷媒用配管15に接続され、下流側が蒸発器の冷媒出口14bと圧縮機11との間の冷媒用戻り配管15aに接続された潤滑油戻り配管20と、潤滑油戻り配管20の中途部であって蒸発器の冷媒入口14aよりも下側に位置するように配管された部位に接続されて、戻り潤滑油の流量を調整するように配置された比例制御電磁弁22と、それを制御する制御装置60とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備える冷凍サイクル装置が併設されると共に、空気圧縮機から導入される圧縮空気を冷却して該圧縮空気中の水分を結露させることで除湿するように、前記冷凍サイクル装置の前記蒸発器が内部に設置された除湿装置筐体を備え、前記蒸発器がプレート式の熱交換器として前記除湿装置筐体と一体的に形成され、前記蒸発器の下側に冷媒が導入される蒸発器の冷媒入口が設けられていると共に前記蒸発器の上側に冷媒が排出される蒸発器の冷媒出口が設けられている圧縮空気除湿装置において、
上流側が前記膨張弁と前記蒸発器の冷媒入口との間の冷媒用配管に接続され、下流側が前記蒸発器の冷媒出口と前記圧縮機との間の冷媒用配管である冷媒用戻り配管に接続されることで、前記圧縮機に戻される戻り潤滑油を、前記蒸発器をパイパスして前記圧縮機に戻すように配管された潤滑油戻り配管と、
該潤滑油戻り配管の中途部であって前記蒸発器の冷媒入口よりも下側に位置するように配管された部位に接続されて、前記戻り潤滑油の流量を調整するように配置された比例制御電磁弁と、
該比例制御電磁弁を制御する制御装置とを備えることを特徴とする圧縮空気除湿装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記潤滑油戻り配管の流路の容積が、前記冷媒用戻り配管の流路の容積よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項３】
前記潤滑油戻り配管の中途部に、前記圧縮機に戻される前記戻り潤滑油の流れを規制するキャピラリーチューブが接続されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項４】
前記キャピラリーチューブが、前記潤滑油戻り配管における前記比例制御電磁弁が接続された部位よりも前記圧縮機の側である前記戻り潤滑油の流れの下流側に接続されていることを特徴とする請求項３記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項５】
前記圧縮機の冷媒出口側の冷媒温度を計測する吐出管温度センサ、前記凝縮器の冷媒出口側の冷媒圧力を計測する高圧圧力センサ、及び前記除湿装置筐体内の前記蒸発器によって熱交換されて除湿された二次側の圧縮空気の露点を計測する露点センサのうち、少なくともいずれか一つのセンサを備え、
該少なくともいずれか一つのセンサの検出情報に基づいて冷凍サイクル装置の負荷状態を判定し、負荷状態に応じて前記比例制御電磁弁を制御する前記制御装置と、前記少なくともいずれか一つのセンサとが接続されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項６】
前記潤滑油戻り配管の前記比例制御電磁弁よりも前記戻り潤滑油の流れの上流側の配管である上流側戻り配管が、断熱材によって断熱されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項７】
前記潤滑油戻り配管の前記比例制御電磁弁よりも前記戻り潤滑油の流れの下流側の配管である下流側戻り配管が、冷凍サイクル装置の排熱によって加熱される位置に配されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項８】
空気圧縮機から導入される一次側の圧縮空気について熱交換によって除湿を行い、除湿された二次側の圧縮空気を排出するように前記除湿装置筐体が設けられ、該除湿装置筐体の内部に熱交換器が第１の熱交換器部と第２の熱交換器部との二段階に設けられ、前記第１の熱交換器部が、一次側の圧縮空気の予冷を行うと共に二次側の圧縮空気の再熱を行うように、一次側の圧縮空気に係る予冷用の流路と二次側の圧縮空気に係る再熱用の流路とが交錯するように配されることによって設けられ、前記第２の熱交換器部が、前記第１の熱交換器部で予冷された圧縮空気を前記蒸発器で冷却することで結露を生じさせて除湿するように設けられていることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の圧縮空気除湿装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備える冷凍サイクル装置が併設されると共に、空気圧縮機から導入される圧縮空気を冷却して該圧縮空気中の水分を結露させることで除湿するように前記冷凍サイクル装置の前記蒸発器が内部に設置された除湿装置筐体を備え、前記蒸発器がプレート式の熱交換器として前記除湿装置筐体と一体的に形成されて前記蒸発器の下側に冷媒が導入される蒸発器の冷媒入口が設けられていると共に前記蒸発器の上側に冷媒が排出される蒸発器の冷媒出口が設けられている圧縮空気除湿装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮空気除湿装置の例としては、空気導入口、空気排出口、排水口、冷媒導入口および冷媒排出口が設けられて、第１空間内の圧縮空気および第２空間内の冷媒の間で熱交換させることによって圧縮空気に含まれている水分を結露させて除湿するプレート式の熱交換器と、冷凍サイクルの動作を制御する制御部と、第２空間に滞留している潤滑油を冷媒配管に排出するための潤滑油排出用配管と、潤滑油排出用配管内を移動する流体の流量を調整する電磁弁とを備え、制御部が、予め規定された高負荷状態を検出したときに、電磁弁を制御して潤滑油排出用配管内を移動する流体の流量を増加させる「第１処理」を実行する（特許文献１参照）ものが、本出願人によって提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－１２４５６５号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮空気除湿装置に関して解決しようとする問題点は、プレート式の熱交換器によって構成された冷凍サイクル装置の蒸発器の場合、その蒸発器で冷媒用の流路が大きく拡大するため、冷凍サイクル装置の圧縮機への潤滑油の戻りが悪く、また、従来の潤滑油戻り配管（例えば特許文献１に記載された潤滑油排出用配管）に設けられた電磁弁ではＯＮ／ＯＦＦ開閉制御であるため、開いた際に、戻り潤滑油が急激に流れることになり、それに伴って冷媒もバイパスするように流れるため、急激な露点変動を生じるという課題があった。このように、戻り潤滑油を適時に適量を圧縮機へ戻す制御が適切にできないことで、特に高負荷状態において戻り潤滑油が多く発生する際に、応答性よく圧縮空気除湿装置の運転ができないという課題があった。
【０００５】
さらに、特許文献１に記載された発明では、潤滑油排出用配管が、蒸発器の冷媒入口の下側であってその蒸発器に直接的に接続された形態となっており、蒸発器の冷媒入口と潤滑油排出用配管とが接続された蒸発器の下端部における高さ方向のスペースに、潤滑油（戻り潤滑油）が多く滞留し易い形態となっているため、その戻り潤滑油を応答性よく圧縮機へ戻すことが難しいという課題があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、冷凍サイクル装置の圧縮機から冷媒に含まれて循環する潤滑油を、前記圧縮機へ適切に戻すことで、高負荷状態においても応答性よく運転できる圧縮空気除湿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】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備える冷凍サイクル装置が併設されると共に、空気圧縮機から導入される圧縮空気を冷却して該圧縮空気中の水分を結露させることで除湿するように、前記冷凍サイクル装置の前記蒸発器が内部に設置された除湿装置筐体を備え、前記蒸発器がプレート式の熱交換器として前記除湿装置筐体と一体的に形成され、前記蒸発器の下側に冷媒が導入される蒸発器の冷媒入口が設けられていると共に前記蒸発器の上側に冷媒が排出される蒸発器の冷媒出口が設けられている圧縮空気除湿装置において、上流側が前記膨張弁と前記蒸発器の冷媒入口との間の冷媒用配管に接続され、下流側が前記蒸発器の冷媒出口と前記圧縮機との間の冷媒用配管である冷媒用戻り配管に接続されることで、前記圧縮機に戻される戻り潤滑油を、前記蒸発器をパイパスして前記圧縮機に戻すように配管された潤滑油戻り配管と、該潤滑油戻り配管の中途部であって前記蒸発器の冷媒入口よりも下側に位置するように配管された部位に接続されて、前記戻り潤滑油の流量を調整するように配置された比例制御電磁弁と、該比例制御電磁弁を制御する制御装置とを備える。
【０００８】
また、本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、前記潤滑油戻り配管の流路の容積が、前記冷媒用戻り配管の流路の容積よりも小さいことを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、前記潤滑油戻り配管の中途部に、前記圧縮機に戻される前記戻り潤滑油の流れを規制するキャピラリーチューブが接続されていることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、前記キャピラリーチューブが、前記潤滑油戻り配管における前記比例制御電磁弁が接続された部位よりも前記圧縮機の側である前記戻り潤滑油の流れの下流側に接続されていることを特徴とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許