[发明专利]空气压缩机的废热利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及对从空气压缩机喷出后的压缩空气的潜势热进行有效利用，来节省空气压缩机的消耗电力的空气压缩机的废热利用装置。

背景技术

从空气压缩机喷出的压缩空气例如达到200℃的高温，因此如专利文献1中公开的那样，通过使用冷却水的后冷却器进行冷却，并且通过使用制冷剂的制冷式干燥机进行冷却，将压缩空气中含有的水分冷凝分离而对压缩空气进行使用。空气压缩机主体通过水冷、空冷等手段来防止过热。空气压缩机是在通常的工厂中消耗电力最大的机械之一，在工厂的消耗电力中占有大的比例。因此，期望节省空气压缩机的消耗电力。

在专利文献1中公开有如下结构：在制冷式干燥机的下游侧设置利用冷却水来对压缩空气进行再加热的再热器，该冷却水通过在后冷却器中对压缩空气进行冷却而被加热。通过再热器对由制冷式干燥机进行了过冷却的压缩空气进行再加热，使压缩空气的压力再次上升，从而降低空气压缩机的负载，减轻空气压缩机的消耗电力。在专利文献1中还公开有将含有通过再热器未消耗完的热能的冷却水向锅炉设备输送而进行利用的结构。

在专利文献2中公开有如下结构：设置排热锅炉，该排热锅炉在从免加油型空气压缩机喷出的压缩空气与供水之间进行热交换，使该供水蒸发而产生蒸气，从而将压缩空气的热量作为蒸气能来进行回收。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2010-101184号公报

【专利文献2】日本特开2010-270729号公报

专利文献1所公开的消耗电力节省机构中，将在后冷却器中通过压缩空气与冷却水的一次热交换而吸收到冷却水中的热量利用再热器进行二次热交换，而使该热量返回到压缩空气中，这样经过两次热交换，因此存在热回收率降低的问题。另外，在专利文献1及专利文献2中，虽然压缩空气的潜势热由锅炉作为蒸气能进行回收，但即使作为蒸气能进行回收，也存在未直接与节省空气压缩机的消耗电力关联的问题。

发明内容

本发明鉴于上述的现有技术的课题，其目的在于能够将从空气压缩机喷出的压缩空气的潜势热效率良好地回收，并将回收到的热能利用于节省空气压缩机的消耗电力。

为了解决上述的课题，本发明的空气压缩机的废热利用装置具备：空气压缩机；该空气压缩机的喷出路径；供低沸点介质循环的循环路径；蒸发器，其设置在喷出路径及循环路径上，使从空气压缩机喷出的压缩空气或该压缩空气中含有的润滑油与低沸点介质进行热交换，来使低沸点介质蒸发；膨胀机，其被导入在该蒸发器中蒸发了的低沸点介质，并被低沸点介质施加旋转力；冷凝器，其对从该膨胀机喷出的低沸点介质进行冷却而使其冷凝，其中，通过在膨胀机中产生的旋转力来减轻空气压缩机的动力。

在本发明装置中，通过从空气压缩机喷出的压缩空气的潜势热使低沸点介质蒸发，并通过蒸发的低沸点介质使膨胀机工作。因此，能够将压缩空气的潜势热效率良好地转换成膨胀机的旋转动力。作为低沸点介质，例如可以使用戊烷、氨等。另外，作为空气压缩机，例如可以使用涡旋式压缩机、螺旋压缩机、爪式压缩机、往复压缩机等。

若在通过低沸点介质而进行旋转的膨胀机的旋转轴上连接发电机，则能够产生电力，通过使用该电力，能够节省空气压缩机的消耗电力。或者，通过将膨胀机的旋转轴与空气压缩机的驱动电动机的输出轴连接，能够降低空气压缩机的旋转转矩，由此，能够节省空气压缩机的消耗电力。

在空气压缩机为免加油型空气压缩机的情况下，将从空气压缩机喷出的压缩空气作为热源使用，从而通过压缩空气的潜势热使低沸点介质蒸发。在空气压缩机为使用油的压缩机的情况下，利用持有压缩热且通过油分离器从压缩空气分离出的润滑油的潜势热使低沸点介质蒸发。

在本发明装置中，在空气压缩机为免加油型空气压缩机的情况下，能够将未被润滑油冷却的高温的压缩空气向蒸发器导入。因此，能够增大向低沸点介质供给的热量，从而可以增大能够由膨胀机回收的动力。在空气压缩机为液压式空气压缩机的情况下，压缩空气由润滑油冷却，因此压缩空气的温度不会像免加油型那样变高。尤其是润滑油成为100℃左右的温度，因此在该温度下能够使低沸点介质充分蒸发。从而，能够通过膨胀机回收动力，能够节省空气压缩机的消耗电力。