(57)【要約】      （修正有）【課題】多量の圧縮空気を使用する生産工場等の使用に好適で、複数のボルテックスチューブ（vortex tube）を使用し、生成した圧縮空気を安価かつ合理的に冷却乾燥し、清浄で安全な圧縮空気をエアーツールへ供給し得るようにした、圧縮空気の冷却乾燥方法およびその冷却乾燥装置を提供する。【解決手段】生成した圧縮空気をボルテックスチューブ５ａ，５ｂに導入して冷気と暖気を発生し、冷気を混合容器１２ａ，１２ｂ内に送り、混合容器内に導入した暖気を介し、冷気通路８ａの周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生成した圧縮空気をボルテックスチューブに導入して冷気と暖気を発生させ、前記冷気を前置混合容器内に移動可能に配置し、前置混合容器内に導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却する圧縮空気の冷却乾燥方法において、生成した圧縮空気を複数のボルテックスチューブに導入し、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却することを特徴とする圧縮空気の冷却乾燥方法。
【請求項２】
各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を各前置混合容器内に導入して混合する請求項１記載の圧縮空気の冷却乾燥方法。
【請求項３】
各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を一の前置混合容器内に集約して導入し混合する請求項１記載の圧縮空気の冷却乾燥方法。
【請求項４】
ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、前置混合容器内に扁平な中空の複数のクーリングチャンバを連通させて配置し、該クーリングチャンバにボルテックスチューブに発生した冷気を導入し、前記暖気を介しクーリングチャンバの周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却する請求項１記載の圧縮空気の冷却乾燥方法。
【請求項５】
生成した圧縮空気をボルテックスチューブに導入して冷気と暖気を発生可能に設け、前記冷気を前置混合容器内に移動可能に配置し、前置混合容器内に導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却可能にした圧縮空気の冷却乾燥装置において、生成した圧縮空気を複数のボルテックスチューブに導入可能に設け、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合可能に設け、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却可能にしたことを特徴とする圧縮空気の冷却乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば多量の圧縮空気を使用する生産工場等の使用に好適で、複数のボルテックスチューブ（vortex tube）を使用し、生成した圧縮空気を安価かつ合理的に冷却乾燥し、清浄で安全な圧縮空気をエアーツールへ供給し得るようにした、圧縮空気の冷却乾燥方法およびその冷却乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアーコンプレッサから吐出された圧縮空気には水や油分が混在し、この圧縮空気をエアードライバーやインパクトレンチ、塗装ガン等のエアーツールへ供給すると、空気導管の内部が錆たり、エアーツール内部の構成部品が錆びて機能が低下し故障を起こす惧れがあるため、圧縮空気中の水や油分を除去するエアードライヤを取付けて、冷却乾燥した圧縮空気をエアーツールへ供給するようにしている。
【０００３】
前記エアードライヤには従来より種々のものが提案され、例えば中空円筒体の上部にインレットとアウトレットに連通する上カバーを取付け、前記円筒体の内側上半部に仕切り管を配置し、該仕切り管の内部に複数の仕切り構造を重ねてボルト連結し、各仕切り構造に小孔状の透孔を形成し、仕切り管の下方から導入された圧縮空気を透孔から噴出して断熱膨張し、圧縮空気中の水蒸気を凝縮し除湿かつ冷却して、アウトレットからエアーツールへ供給するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、前記エアードライヤは、部品点数が多く構成が複雑で製造が煩雑になり、また仕切り構造を移動する圧縮空気の経路が複雑で、その移動速度や透孔からの噴出速度が減速され、断熱膨張効果が概して低くなり、圧縮空気中の水分を十分に除去できないままエアーツールへ供給してしまうという問題があった。
【０００５】
上記問題を解決するものとして、中空の容器本体の上部にインレットとアウトレットに連通する蓋体を取付け、該蓋体内に複数の環状溝と小孔を形成した胴体部を取付け、該胴体部の外側に管状の仕切体を配置し、容器本体内に導入した圧縮空気を環状溝に衝突させ、仕切体内に移動した圧縮空気を小孔から噴出させて断熱膨張し、圧縮空気中の水蒸気を凝縮し除湿かつ冷却して、アウトレットからエアーツールへ供給するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかし、前記エアードライヤは、前述のエアードライヤと同様に部品点数が多く、構成が複雑で製造が煩雑になり、また胴体部を移動する圧縮空気の経路が複雑で、その移動速度や小孔からの噴出速度が減速されて断熱膨張効果が概して低くなり、圧縮空気中の水分を十分に取り切れないままエアーツールへ供給してしまうという問題があった。
【０００７】
また、圧縮空気の供給システムとして、エアーコンプレッサで生成した圧縮空気の供給配管の下流側に冷凍式エアードライヤを配置し、該冷凍式エアードライヤの上流にドレンフィルタとラインフィルタを配置し、冷凍式エアードライヤの下流にラインフィルタとミストフィルタ、活性炭フィルタを配置したものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
しかし、前記供給システムの冷凍式エアードライヤは、電力によって駆動させているため、システムが大掛かりで高価になる上に、システムの稼動に多大の電力を要して稼動費用が嵩み、生産性が低下するという問題があった。
【０００９】
このような問題を解決する手段として、エアーコンプレッサで生成した高温高圧の圧縮空気をボルテックスチューブに導入し、その冷気抽出部と暖気抽出部に接続した冷気導管と暖気導管とを前置圧力容器に連通し、該前置圧力容器に冷気と暖気を導入して混合し、この混合気を外部の圧力容器に導入して緻密に混合し、この混合気をエア−ドヤイヤに導入して乾燥し、これをエアーツールへ供給するようにした圧縮空気の冷却乾燥装置がある（例えば、特許文献４参照）。
【００１０】
しかし、前記冷却乾燥装置は前置圧力容器に暖気を吐出して導入する一方、冷気は冷気導管に導入して暖気と間接的に接触させているため、前置圧力容器内における冷気と暖気の混合が充分に行なわれず、比較的高温の混合気が圧力容器を経てエアードライヤに導入される結果、エアードライヤにおける冷却乾燥負荷が概して大きく、充分な冷却乾燥効果を得られない問題があった。
【００１１】
そこで、前記問題を解決するものとして、エアーコンプレッサで生成した高温高圧の圧縮空気を熱交換器を経てボルテックスチューブに導入し、その冷気抽出部で抽出した冷気を前記熱交換器に導入して外部の容器に導入し、またボルテックスチューブの暖気抽出部で抽出した暖気を前記容器に導入して、冷気と暖気を混合し、その混合気を流量調整してエアーツールへ供給するようにした圧縮空気の除湿装置がある（例えば、特許文献５参照）。
【００１２】
しかし、前記圧縮空気の除湿装置は、ボルテックスチューブで抽出した冷気を熱交換器に導入して、熱交換器に導入した高温高圧の圧縮空気に接触させているため、冷気の温度が上昇して容器に導入され、容器における混合気が高温を維持し、かつ水分を除去できないままエアーツールへ供給されるため、混合気の冷却乾燥効果が低く、管路が錆びたりエアーツールが機能低下し故障を起こし易いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４７８９９６３号号公報
【特許文献２】特許第５４６７１８０号公報
【特許文献３】特開２００２−２３９３３２号公報
【特許文献４】特許第６４０３７０３号号公報
【特許文献５】特開昭４９−１２０４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明はこのような問題を解決し、例えば多量の圧縮空気を使用する生産工場等の使用に好適で、複数のボルテックスチューブ（vortex tube）を使用し、生成した圧縮空気を安価かつ合理的に冷却乾燥し、清浄で安全な圧縮空気をエアーツールへ供給し得るようにした、圧縮空気の冷却乾燥方法およびその冷却乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明は、生成した圧縮空気をボルテックスチューブに導入して冷気と暖気を発生させ、前記冷気を前置混合容器内に移動可能に配置し、前置混合容器内に導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却する圧縮空気の冷却乾燥方法において、生成した圧縮空気を複数のボルテックスチューブに導入し、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却し、複数のボルテックスチューブを駆使して、その両端部に抽出した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、前記導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却し、圧縮空気を安価かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給し得るようにしている。
【００１６】
請求項２の発明は、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を各前置混合容器内に導入して混合し、冷気と暖気の混合に見合うコンパクトな前置混合容器によって、安価かつ簡潔な構成を実現している。
請求項３の発明は、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を一の前置混合容器内に集約して導入し混合し、多数のボルテックスチューブを使用して、生成した圧縮空気を量産かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給し得るようにしている。
請求項４の発明は、ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、前置混合容器内に扁平な中空の複数のク−リングチャンバを連通させて配置し、該クーリングチャンバにボルテックスチューブに発生した冷気を導入し、前記暖気を介しクーリングチャンバの周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却し、前置混合容器内に収容した複数のクーリングチャンバによって、生成した圧縮空気を安価かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給し得るようにしている。
【００１７】
請求項５の発明は、生成した圧縮空気をボルテックスチューブに導入して冷気と暖気を発生可能に設け、前記冷気を前置混合容器内に移動可能に配置し、前置混合容器内に導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却可能にした圧縮空気の冷却乾燥装置において、生成した圧縮空気を複数のボルテックスチューブに導入可能に設け、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合可能に設け、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却可能にした、複数のボルテックスチューブを駆使して、その両端部に抽出した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、前記導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却し、圧縮空気を安価かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給し得るようにしている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明は、生成した圧縮空気を複数のボルテックスチューブに導入し、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却するから、複数のボルテックスチューブを駆使して、その両端部に抽出した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、前記導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却し、圧縮空気を安価かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給することができる。
【００１９】
請求項２の発明は、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を各前置混合容器内に導入して混合するから、冷気と暖気の混合に見合うコンパクトな前置混合容器によって、安価かつ簡潔な構成を実現することができる。
請求項３の発明は、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を一の前置混合容器内に集約して導入し混合するから、多数のボルテックスチューブを使用して、生成した圧縮空気を量産かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給することができる。
請求項４の発明は、ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、前置混合容器内に扁平な中空の複数のクーリングチャンバを連通させて配置し、該クーリングチャンバにボルテックスチューブに発生した冷気を導入し、前記暖気を介しクーリングチャンバの周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却するから、前置混合容器内に収容した複数のクーリングチャンバによって、生成した圧縮空気を安価かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給することができる。
【００２０】
請求項５の発明は、生成した圧縮空気を複数のボルテックスチューブに導入可能に設け、各ボルテックスチューブに発生した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合可能に設け、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却可能にした、複数のボルテックスチューブを駆使して、その両端部に抽出した冷気と暖気を前置混合容器内に導入して混合し、前記導入した暖気を介し、冷気通路の周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却可能にしたから、圧縮空気を安価かつ合理的に除湿かつ冷却し、エアーツールに対し安全な圧縮空気を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態の概要を示す正面図で、一部を断面図示している。
【図２】図２の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の概要を示す正面図で、一部を断面図示している。
【図４】本発明の第３の実施形態の要部を拡大して示す平面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の要部の概要を示す正面図で、一部を断面図示している。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の実施形態について説明すると、図１および図２において１はエアーコンプレッサ、２はエアーコンプレッサ１で生成した圧縮空気を貯留するエアータンクで、これらを空気導管３で接続しており、このエアータンク２の他側周面に複数、実施形態では２本の伝熱管４ａ，４ｂの一端が突設され、その他側端にエアータンク２の周囲に配置した２つのボルテックスチューブ５ａ，５ｂを接続している。
実施形態では、生産工場で多用されている０．７ＭＰａ以上の圧縮空気をエアーコンプレッサ１で生成し、これをエアータンク２からボルテックスチューブ５ａ，５ｂへ導入している。
【００２３】
前記ボルテックスチューブ５ａ，５ｂは実質的に同一の中空筒状に形成され、その各両端部に冷気抽出口６ａ，６ｂと暖気抽出口７ａ，７ｂとが設けられ、これらに冷気通路、実施形態では冷気導管８ａと暖気導管９ａの一端が接続され、また冷気導管１０ａと暖気導管１１ａの一端が接続され、それらの他端を２つの前置混合容器１２ａ，１２ｂの上下端部に導入している。
【００２４】
前記前置混合容器１２ａ，１２ｂは同様な中空筒体に形成され、その上端部に冷気導管８ａ，１０ａが挿入され、下端部に暖気導管９ａ，１１ａが挿入されている。
前記冷気導管８ａ，１０ａは、前置混合容器１２ａ，１２ｂ内に導入後、コイル状に複数捲回され、そのコイル状部１３ａ，１３ｂの下端部を前置混合容器１２ａ，１２ｂ内の下部側方に開口して、冷気を吹き出し可能にしている。
前記冷気は吹き出し後、前置混合容器１２ａ，１２ｂ内の下部に滞留し、後述する暖気に押し動かされて、前置混合容器１２ａ，１２ｂ内を上動するようにしている。
【００２５】
一方、前記暖気導管９ａ，１１ａは前置混合容器１２ａ，１２ｂ内の底部から突出して配管され、その管端部から暖気を上方へ吹き出し可能にされている。
前記暖気は吹き出し後、吹き出された冷気と混合し、対流によって前置混合容器１２ａ，１２ｂ内を上方へ移動するとともに、冷気導管８ａ，１０ａと接触して、その表面に水蒸気を凝結させて除湿かつ冷却するようにしている。
前記除湿後の暖気の液滴は冷気導管８ａ，１０ａに沿って流下し、前置混合容器１２ａ，１２ｂ内の底部にドレン１４となって滞留し、オートドレン１５または簡易ドレンによって除去するようにしている。
【００２６】
こうして暖気は水蒸気を除去されて除湿され、かつ冷気導管８ａ，１０ａと接触し冷気と混合して次第に降温し、前置混合容器１２ａ，１２ｂ内の上部に移動したところで、周面に設けた出口部１６ａ，１６ｂから混合管１７ａ，１７ｂへ送り出され、混合容器１８へ導入可能にされている。
前記混合容器１８は前置混合容器１２ａ，１２ｂの外側の等距離位置に配置され、各前置混合容器１２ａ，１２ｂで除湿かつ冷却された混合気が導入され、これらを一様に混合し、その調整空気を供給導管１９を介してエアーツール２０へ供給可能にしている。
【００２７】
このように構成した本発明の圧縮空気の冷却乾燥方法およびその冷却乾燥装置は、同様な複数のボルテックスチューブ５ａ，５ｂを使用し、これを伝熱管４ａ，４ｂを介してエアータンク２に装着する。
各ボルテックスチューブ５ａ，５ｂの冷気抽出口６ａ，６ｂと暖気抽出口７ａ，７ｂに、冷気導管８ａと暖気導管９ａ、および冷気導管１０ａと暖気導管１１ａを接続し、それらの端部を前置混合容器１２ａ，１２ｂの上下端部に接続する。
【００２８】
そして、冷気導管８ａ，１０ａを前置混合容器１２ａ，１２ｂ内にコイル状に捲回し、その下端部を開口するとともに、暖気導管９ａ，１１ａを前置混合容器１２ａ，１２ｂの底部に挿入して上方へ開口する。
すなわち、各前置混合容器１２ａ，１２ｂ内に冷気導管８ａと暖気導管９ａ、および冷気導管１０ａと暖気導管１１ａを開口し、冷気と暖気を混合可能に配置する。
各前置混合容器１２ａ，１２ｂの外側の等距離位置に混合容器１８を配置し、該混合容器１８に供給導管１９を接続し、エアーツール２０へ接続する。
【００２９】
次に、エアータンク２から伝熱管４ａ，４ｂに導入された圧縮空気は、ボルテックスチューブ５ａ，５ｂの各冷暖気抽出口６ａ，６ｂ、冷暖気抽出口７ａ，７ｂで冷気と暖気を発生し、これらが冷気導管８ａと暖気導管９ａ、および冷気導管１０ａと暖気導管１１ａに導かれて、各前置混合容器１２ａ，１２ｂ内に導入され、各開口部から吹き出される。
【００３０】
その際、前記暖気は対流によって前置混合容器１２ａ，１２ｂ内を上昇し、前記吹き出された冷気と接触して移動するとともに、冷気導管８ａ，１０ａの周面に水蒸気を凝結して除湿かつ冷却され、その液滴を冷気導管８ａ，１０ａに沿って流下し、前置混合容器１２ａ，１２ｂ内の底部にドレン１４として滞留する。
【００３１】
こうして前置混合容器１２ａ，１２ｂ内に導入された冷気と暖気は、当初の圧縮空気以下で、除湿かつ冷却され、これらが混合管１７ａ，１７ｂへ送り出されて、混合容器１８へ導入されて合流する。
したがって、前置混合容器１２ａ，１２ｂによって、多量の除湿かつ冷却空気が非電力で生成され、安価かつ合理的に得られる。この後、前置混合容器１２ａ，１２ｂで生成された圧縮空気は、混合管１７ａ，１７ｂへ送り出されて混合容器１８で一様に混合して合流し、エアーツール２０へ供給される。
【００３２】
図３乃至図６は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分に同一の符号を用いている。
このうち、図３は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態は暖気導管９ａを前置混合容器１２ａの底部に導入する代わりに、前置混合容器１２ａの上部に導入し、冷気と暖気を同側から導入して暖気の除湿と冷却を速やかに行ない、除湿かつ冷却空気を非電力で多量に生成し、これを安価かつ合理的に得られるようにしている。
【００３３】
図４は本発明の第３の実施形態を示し、この実施形態はエアータンク２の周面に４本の伝熱管４ａ〜４ｄを装着し、その他端に４本の同様なボルテックスチューブ５ａ〜５ｄを配置し、各ボルテックスチューブ５ａ〜５ｄの両端部に、冷気導管８ａ，１０ａ，１４ａ，１８ａと、暖気導管９ａ，１１ａ，１５ａ，２１ａを接続し、それらの他端部を前置混合容器２２ａの上下端部に配管している。
【００３４】
前置混合容器２２ａは、大径の有底中空の筒体に形成され、その内部に冷気導管８ａ，１０ａ，１４ａ，１８ａに連通するコイル状部１３ａ〜１３ｄが配置され、各コイル状部１３ａ〜１３ｄの下端部を開口して冷気を吹き出し可能にしている。
前記コイル状部１３ａ〜１３ｄの直下に暖気導管９ａ，１１ａ，１５ａ，２１ａが突出して配管され、その管端部を開口して暖気を上方に吹き出し可能にしている。
【００３５】
そして、冷気導管８ａ，１０ａ，１４ａ，１８ａと、暖気導管９ａ，１１ａ，１５ａ，２１ａとから吹き出された圧縮空気を前置混合容器２２ａ内で混合し、これを前置混合容器２２ａの上部から供給導管１９へ送り出し、エアーツール２０へ供給するようにしている。
【００３６】
この実施形態は、複数のボルテックスチューブ５ａ〜５ｄで抽出した冷暖気を単一の前置混合容器２２ａ内に集約して混合し、これを前置混合容器２２ａの上部から供給導管１９へ送り出し、エアーツール２０へ供給するようにして、構成の簡潔化と配管の合理化を図るようにしている。
【００３７】
図５および図６は本発明の第４の実施形態を示し、この実施形態は前置混合容器１２ａ内に冷気導管８ａをコイル状に捲回して配置する代わりに、扁平な中空円筒状のクーリングチャンバ２３を複数離間して配置し、それらの間に支持脚２４を介在して支持するとともに、上下のクーリングチャンバ２３の間に導管２５を連通させて冷気を給排可能にしている。
図中、２６は前置圧力容器１２ａ内の底部に固定した堅牢なリング状の支持板で、その上面に前記支持脚２４を設置している。
【００３８】
この実施形態は、最上段のクーリングチャンバ２３に冷気を導入し、これを導管２５を介して下段のクーリングチャンバ２３へ順次送り、各チャンバ２３の周面を冷却し、その周面に暖気中の水蒸気を凝結させて、除湿ないし乾燥を図るようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
このように本発明の圧縮空気の冷却乾燥方法およびその冷却乾燥装置は、例えば多量の圧縮空気を使用する生産工場等の使用に好適で、ボルテックスチューブ（vortex tube）を使用した新規な圧縮空気の冷却乾燥方法とその冷却乾燥装置エアードライヤを提案し、非電力使用で圧縮空気中の水蒸気を安価かつ合理的に冷却乾燥するようにしている。
【符号の説明】
【００４０】
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  ボルテックスチューブ
８ａ                    冷気通路（冷気導管）
９ａ                    暖気通路（暖気導管）
１２ａ，１２ｂ          前置混合容器
２２ａ                  前置混合容器
２３                    クーリングチャンバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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