アルゴンガス昇圧用ブースターコンプレッサ

【課題】断熱指数の高いアルゴンガスを昇圧するについて、昇圧後の温度を下げることで、通常仕様のコンプレッサが使用できるようにする。
【解決手段】アルゴンガス昇圧用のブースターコンプレッサにおいて、このブースターコンプレッサが冷却したアルゴンガスを吸い込んで昇圧するものであることを特徴とするアルゴンガス昇圧用ブースターコンプレッサ。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルゴンガスを昇圧するアルゴンガス（専用の）昇圧用ブースターコンプレッサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルゴンガスは、所謂、不活性ガスであり、レーザー加工機で金属を切断加工するとき等に用いられる。すなわち、切断個所を覆って切断面が酸化したりするのを防いだり、溶融金属等を吹き飛ばしたりするのに用いられる。このため、加工機にアルゴンガス供給ラインを設けてアルゴンガスを昇圧して供給するようにしている。ところで、アルゴンガスは断熱指数が高く、断熱的に圧縮して昇圧させた場合、空気や窒素ガスを圧縮する場合と同じ圧縮比でもガス温度が高くなるという特性を有している。具体的に言えば、吸入するアルゴンガスが８．２気圧以下で１５℃以上のときに３０気圧まで圧縮すると２００℃を超える。これは、空気や窒素ガスを同条件で圧縮した場合に比べると６０℃以上高い。
【０００３】
昇圧したアルゴンガスのガス温度が高くなりすぎると、シール部材の熱劣化、シリンダ内の油膜切れ、潤滑油のミスト化といった現象を来す。このため、コンプレッサを高温に耐える特別仕様にする必要があるが、そうすると、価格が高くなるという問題がある。一方、圧縮比を下げる対応もあるが、これによると、アルゴンガスの供給ラインの供給能力を低下させることになるし、何よりも、コンプレッサが本来有している圧縮性能を制限することになって効率的ではない。
【特許文献１】特開平０９−２９６７３６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、昇圧後の温度が高いアルゴンガスの昇圧用であっても、吸入するアルゴンガスを冷却することで通常仕様のブースターコンプレッサが使用できるようにしたものである。なお、吸気を冷却するコンプレッサとしては、上記特許文献１にガスタービン発電機におけるコンプレッサの吸気を冷却する案件が、また、特許文献２には、空気分離装置に使用される多段型のコンプレッサの吸気を冷却する案件がそれぞれ示されているが、これらは、単にコンプレッサの効率を上げるために媒体ガスである空気を冷却するものにすぎない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載の、アルゴンガス昇圧用のブースターコンプレッサにおいて、このブースターコンプレッサが冷却したアルゴンガスを吸い込んで昇圧するものであることを特徴とするアルゴンガス昇圧用ブースターコンプレッサを提供したものである。
【０００６】
また、本発明は、以上のブースターコンプレッサにおいて、請求項２に記載の、ブースターコンプレッサの吸込口の前に冷却器を設け、ブースターコンプレッサが冷却器で冷却したアルゴンガスを吸い込んで昇圧するものである手段、請求項３に記載の、冷却器として、冷凍式ドライヤから一次熱交換器を除いたものを使用する手段を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の手段によると、冷却したアルゴンガスを昇圧させるため、空気や窒素ガスの場合と同じ圧縮比で圧縮したとしても、圧縮後のアルゴンガスの温度はそれほど上がらない。したがって、標準仕様のブースターコンプレッサがそのまま使用できることになり、非常に効率的である。なお、冷却の具体的構成としては請求項２の手段があり、請求項３の手段によれば、冷却効率が良くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係るアルゴンガス昇圧用コンプレッサを含むシステムの系統図であるが、アルゴンガスの流路Ｌには、供給側から手動バルブ１、フィルタ２、電磁弁３、低圧異常検知型制御用タンク４、冷却器５、電磁弁６、ブースターコンプレッサ本機７、逆止弁８、貯留タンク９が配置されており、さらに、高圧フィルタ１０、高圧マイクロフィルタ１１、高圧レギュレータ１２を通して供給ラインに送られる。
【０００９】
この場合の、ブースターコンプレッサ本機（以下、本機）７は、貯留タンク９に設けられてその圧力を厳密に制御する圧力スイッチ１３によって省エネ的に運転されるようになっており、こういったコップレッサシステムをブースタコンプレッサＢと称し、本発明で用いる。なお、ブースタコンプレッサＢでは、電磁弁３の上流側から逆止弁１５を経由して貯留タンク９に至るバイパス流路Ｌ´も設けられている。さらに、貯留タンク９には圧力の異常上昇を避ける安全弁１４も設けられている。
【００１０】
以上により、流路Ｌに供給されたアルゴンガスは、本機７で昇圧される前に冷却器５によって冷却されるから、大気温度の空気や窒素ガスと同一の圧縮比であっても、昇圧後の温度はこれらの温度とさほど変わらない温度になっている。したがって、本機７の部材や潤滑油は標準仕様のものが使用でき、専用部品の製作等、余分なコスト増を招かない。
【００１１】
ところで、一般的なエアー機器は、湿気（水分）を含んだ空気を使用するのは好ましくない。このため、除湿機（ドライヤ）１６で除湿した圧縮空気をエアーラインに送るようにしている。図２はエアーラインで多く使用されている冷凍式ドライヤ１６と称されるものの説明図であるが、コンプレッサの貯留タンクに続く流入口１７から圧縮空気を流入させ、一次熱交換器１８で予冷した後、二次熱交換器１９で冷却して除湿し、このとき発生した水分をドレン排出口２０から排出させる。そして、再度一次熱交換器１８を通して大気温度とそれほど変わらない温度に再加熱して吐出口２１から吐出し、この圧縮空気をエアーラインに送っていた。
【００１２】
そこで、本発明は、この冷凍式ドライヤ１６を一部改造して使用するのである。具体的には、流入口１７と吐出口２１を逆にし、一次熱交換器１８を取り去るのである。図３は改造したドライヤ１６の説明図であるが、吐出口２１からアルゴンガスを吸い込み、二次熱交換器１９で冷却したものを流入口１７から排出してこれを本機７に吸入させるのである。これにより、一層冷却されたアルゴンガスの供給が可能になるし、材料費に限れば、部材の省略によるコストダウンも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】アルゴンガス昇圧用コンプレッサを含むシステムの系統図である。
【図２】冷凍式ドライヤの説明図である。
【図３】冷凍式ドライヤを一部改造したものの説明図である。
【符号の説明】
【００１４】
１手動バルブ
２フィルタ
３電磁弁
４低圧異常検知型制御用タンク
５冷却器
６電磁弁
７ブースターコンプレッサの本機
８逆止弁
９貯留タンク
１０高圧フィルタ
１１高圧マイクロフィルタ
１２高圧レギュレータ
１３圧力スイッチ
１４安全弁
１５逆止弁
１６冷凍式ドライヤ
１７流入口
１８一次熱交換器
１９二次熱交換器
２０ドレン排出口
２１吐出口
Ｂブースターコンプレッサ
Ｌ流路
Ｌ´ バイパス流路

【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルゴンガス昇圧用のブースターコンプレッサにおいて、このブースターコンプレッサが冷却したアルゴンガスを吸い込んで昇圧するものであることを特徴とするアルゴンガス昇圧用ブースターコンプレッサ。
【請求項２】
ブースターコンプレッサの吸込口の前に冷却器を設け、ブースターコンプレッサが冷却器で冷却したアルゴンガスを吸い込んで昇圧するものである請求項１のアルゴンガス昇圧用ブースターコンプレッサ。
【請求項３】
冷却器として、冷凍式ドライヤから一次熱交換器を除いたものを使用する請求項２のアルゴンガス昇圧用ブースターコンプレッサ。

【図１】