(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力パイプ（１０）によって互いに連結されたコンプレッサ（９）と乾燥器（１）を備え、該コンプレッサから流れてくる圧縮気体の流れる方向に沿ってクーラー（１１）と水分離器（１２）が連続して設けられ、該乾燥器（１）が、乾燥領域（３）と再生領域（４）とを内部に備えたハウジング（２）と、該ハウジング（２）の中で回転し且つ内部に再生可能な乾燥剤（６）を有するドラム（５）と、該乾燥剤（６）を該乾燥領域（３）と該再生領域（４）を連続的に移動させるために該ドラム（５）を回転させるための駆動手段と、を備えたコンプレッサ装置において、該再生領域（４）が少なくとも２つのサブ領域、すなわち、第１サブ領域（４１）と第２サブ領域（４２）をそれぞれ備えていること、該コンプレッサ（９）から流れてくる高温の圧縮気体の少なくとも２つのフロー部分をそれぞれ分岐させるために、少なくとも２つの再生配管（１４及び１５）が該クーラー（１１）の上流で該圧力パイプ（１０）に連結されていて、第１温度Ｔ１を有する圧縮気体の第１フロー部分が、第１サブ領域（４１）の入口と連結した第１再生配管（１４）を通って案内され、そして、第２再生配管（１５）が第２サブ領域（４２）の入口と連結していること、及び、該第２再生配管（１５）が、該第２再生配管（１５）を通って流れる圧縮気体の第２フロー部分を該第１温度（Ｔ１）よりも高い第２温度（Ｔ２）になるように加熱するための加熱要素（１６）を備えていること、を特徴とするコンプレッサ装置。
【請求項２】
前記第２サブ領域（４２）が前記再生領域（４）の端部に位置していることを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサ装置。
【請求項３】
前記乾燥領域（３）が少なくとも２つのサブ領域、すなわち、第１サブ領域と第２サブ領域をそれぞれ備えていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一つに記載のコンプレッサ装置。
【請求項４】
該乾燥領域（３）の第２領域（３１）を通るように案内される気体の第４温度（ＴＤ）と異なる第３温度（Ｔ０）を有する気体が、該乾燥領域（３）の第１領域（３０）を通るように案内されることを特徴とする、請求項３に記載のコンプレッサ装置。
【請求項５】
前記乾燥剤（６）が前記乾燥領域（３）の第１領域（３０）と第２領域（３１）を連続的に通るように案内されることを特徴とする、請求項３又は４に記載のコンプレッサ装置。
【請求項６】
前記乾燥領域（３）の第１領域（３０）が該乾燥領域の第２領域（３１）の円周角よりも小さい円周角を占めていることを特徴とする、請求項３乃至５のいずれか一つに記載のコンプレッサ装置。
【請求項７】
前記第２サブ領域（４２）が５度と３０度の間の円周角を占めることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のコンプレッサ装置。
【請求項８】
前記第２サブ領域（４２）が１５度と２０度の間の円周角を占めることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一つに記載のコンプレッサ装置。
【請求項９】
前記第１再生配管（１４）には加熱要素が備えられていないことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一つに記載のコンプレッサ装置。
【請求項１０】
乾燥領域（３）と再生領域（４）を内部に有するハウジング（２）と、該ハウジング（２）内で回転し且つ再生可能な乾燥剤（６）を有するドラム（５）と、該ドラムを回転させるための駆動手段（７）とを備え、該乾燥剤（６）が該乾燥領域（３）と該再生領域（４）を連続的に通って動くようにした乾燥器（１）によって、コンプレッサから流れてくる圧縮気体を乾燥させる方法に関するものであって、この方法が、
―圧縮気体を冷却した後に該乾燥領域（３）を通るように案内することによって該圧縮気体を乾燥させ、
―該乾燥剤を再生させるために、該コンプレッサから流れてくる一定量の高温の圧縮気体が該再生領域（４）を通るように案内する
ことを含み、さらに、次のステップ、
―該再生領域を少なくとも２つのサブ領域（４１、４２）、すなわち、第１サブ領域（４１）と第２サブ領域（４２）のそれぞれに分割し、
―第１温度（Ｔ１）を有する高温の圧縮気体の第１フロー部分が、クーラーの上流且つ該コンプレッサの下流で圧力パイプに連結された第１再生配管（１４）を経由して、該第１サブ領域を通って動く乾燥剤を該圧縮気体の圧縮熱を利用して再生させるための該第１サブ領域（４１）を通るように案内し、
―第２温度（Ｔ２）を有する高温の圧縮気体の第２フロー部分が、クーラーの上流且つ該コンプレッサの下流で圧力パイプに連結され且つ加熱要素（１６）を備えた第２再生配管（１５）を経由して、該第１サブ領域を通るように案内し、該第２温度（Ｔ２）が該第１温度（Ｔ１）よりも高い
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記乾燥領域（３）が少なくとも２つの領域、すなわち第１領域（３０）と第２領域（３１）をそれぞれ備え、さらに、前記乾燥領域（３）の第２領域（３１）を通るように案内される気体の第４温度（ＴＤ）と異なる第３温度（Ｔ０）を有する気体が該乾燥領域（３）の第１領域を通るように案内されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１領域（３０）を前記第２サブ領域（４２）に隣接させて配置したこと、及び、前記第３温度（Ｔ０）が前記第４温度（ＴＤ）よりも低いことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１温度（Ｔ１）と前記第２温度（Ｔ２）との温度差が、前記第２フロー部分を前記第２サブ領域を通るように案内する前に、前記コンプレッサ（９）から流れてくる圧縮気体の第２フロー部分を最初に加熱要素（１６）によって加熱することによって実現されることを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
前記コンプレッサ（９）から流れてくる圧縮気体の第１フロー部分が、前記第１領域（４１）を通って流れる前に加熱要素を通るように案内されないことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乾燥器を備えたコンプレッサ装置及び圧縮気体を乾燥する方法に関するものである。
【０００２】
もっと詳しく述べるならば、本発明は、圧力パイプによって互いに連結されたコンプレッサと乾燥器を備えたコンプレッサ装置に関するものであり、該乾燥器は、再生可能な乾燥剤を備えた回転式ドラムを備え、該乾燥剤は、該ドラムの回転によって該乾燥器の２つの領域を交互に通るように案内され、乾燥領域として指定された一つの領域において該乾燥剤が圧縮気体を乾燥するために用いられ、もう一方の領域、つまり再生領域において、該乾燥剤を高温の気体と接触させることによって乾燥剤を再生させるものである。
【０００３】
なぜならば、前記乾燥ドラムはいつも絶えずゆっくり回転しているが、時々断続的に一時停止して、すでに乾燥させた乾燥剤が乾燥領域に留まってしまうことがあるからである。
【背景技術】
【０００４】
従来は、コンプレッサから流れてくる圧縮気体の大部分は、冷却されてその次に乾燥器の乾燥領域を通るように案内され、該乾燥領域にある乾燥剤がその気体から水分を抜き取り、その結果、低圧露点を有する乾燥気体となる。
【０００５】
従来は、前記圧縮気体の残りの部分は、前記コンプレッサにおける圧縮によって高温になっていて、前記乾燥器の再生領域を通るように案内され、そのことによって、この気体がその圧縮熱によって、前記乾燥剤に含まれている水分を蒸発させるのである。その結果、該乾燥剤は再生され、その次に、前記圧縮気体を乾燥させるために、前記乾燥領域内の新たな循環において再び用いられるのである。
【０００６】
明らかに、前記圧縮気体の熱は、再生領域内で乾燥剤を再生させるために用いられるが、ここで、該圧縮気体の温度が上昇すると、乾燥処理が向上し、それに対応する形で該装置の効率が高くなる。
【０００７】
再生に用いられる圧縮気体の温度は、この気体を再生領域を通らせて案内する前に加熱要素を配置することによって上昇させることが出来る。
【０００８】
そのようにして、吸収式乾燥器の効率を高めることが出来、そのことは実際に、乾燥気体の、より低い圧力露点を達成できることを意味する。例えば、一定の条件の下では、圧力露点が−２５℃の場合があり、再生温度が１５０℃の場合がある。加熱要素を加え、且つ再生温度を３０℃だけ上げて１８０度にまで上昇させることによって、該圧力露点を１０℃だけ下げて−３５℃にまで下げることが出来る。
【０００９】
ターボコンプレッサ及び低圧の応用装置においては、圧縮気体の温度が低すぎて、十分な再生を確保できない場合がしばしばあり、そのために、該圧縮気体を、乾燥器の再生領域を通るように案内する前に、加熱要素によって加熱する必要がある。
【００１０】
それについての不利な点は、加熱要素が大きな電流消費をすることである。その電流消費量は、該コンプレッサ装置の公称エネルギー消費量及び／又は公称電流消費量の８〜１５％であるのが典型的であり、これは比較的高い比率である。
【００１１】
さらなる不利な点は、該加熱要素が大きくて、高価なことである。
【００１２】
米国特許第６１６５２５４号は、その第６図において、化学的に処理された空気を、蜂の巣状のローター部材の吸収領域に向けられた第１フローと該蜂の巣状のローター部材の冷却領域に向けられた第２フローとに分岐させる前に、該空気を冷却するための熱交換器に連結された送風機を備えた気体集束装置を開示している。
【００１３】
前記第２フローが冷却領域を通って流れた後、この第２フローの一部は大気中に吹き出される一方、該第２フローの他の部分は外気と混ざり合い、前記蜂の巣状のローター部材の吸収領域を通って案内される前に、加熱器で加熱される。
【００１４】
該米国特許第６１６５２５４号による気体集束装置の不利な点は、空気を大気中に吹き出させることによって、さらには該加熱器が大量のエネルギーを消費することによって、大きなエネルギーの損失があることである。
【発明の概要】
【００１５】
本発明によるコンプレッサ装置及び方法は、上記及び／又はそれ以外の一つ又はそれ以上の不利な点を克服することにある。
【００１６】
それ故、本発明は、圧力パイプによって互いに連結されたコンプレッサと乾燥器を備え、該コンプレッサから流れてくる圧縮気体の流れる方向に沿ってクーラーと水分離器が連続して設けられ、該乾燥器が、乾燥領域と再生領域とを内部に備えたハウジングと、該ハウジングの中で回転し且つ内部に再生可能な乾燥剤を有するドラムと、該乾燥剤を該乾燥領域と該再生領域を連続的に移動させるために該ドラムを回転させるための駆動手段と、を備えたコンプレッサ装置において、該再生領域が少なくとも２つのサブ領域、すなわち、第１サブ領域と第２サブ領域をそれぞれ備えていること、該コンプレッサから流れてくる高温の圧縮気体の少なくとも２つのフロー部分をそれぞれ分岐させるために、少なくとも２つの再生配管が該クーラーの上流で該圧力パイプに連結されていて、第１温度を有する圧縮気体の第１フロー部分が、第１サブ領域の入口と連結した第１再生配管を通って案内され、そして、第２再生配管が第２サブ領域の入口と連結していること、及び、該第２再生配管が、該第２再生配管を通って流れる圧縮気体の第２フロー部分を該第１温度よりも高い第２温度になるように加熱するための加熱要素を備えていること、を特徴とするコンプレッサ装置に関するものである。
【００１７】
本発明によるコンプレッサ装置の有利な点は、乾燥させるべき気体が、前記再生領域に設けた２つのサブ領域によってもっと効率的に乾燥させることが出来るからであり、再生のために用いられる気体の温度はそれぞれのサブ領域で異なるからである。
【００１８】
さらなる有利な点は、必ずしも全気流を加熱する必要はなく、より高い温度を有する気流の一部だけを加熱するだけで足りるか、又は残りの気流の加熱の程度を少なくするだけで足りる。このことは、相当なエネルギーの節約になる。
【００１９】
このことは、より小型の加熱要素を用いることを可能にするので、エネルギーや材料費の節約が出来、またよりコンパクトな装置をも可能にする。
【００２０】
本発明は、さらに、乾燥領域と再生領域を内部に有するハウジングと、該ハウジング内で回転し且つ再生可能な乾燥剤を有するドラムと、該ドラムを回転させるための駆動手段とを備え、該乾燥剤が該乾燥領域と該再生領域を連続的に通って動くようにした乾燥器によって、コンプレッサから流れてくる圧縮気体を乾燥させる方法に関するものであって、この方法が、
―圧縮気体を冷却した後に該乾燥領域を通るように案内することによって該圧縮気体を乾燥させ、
―該乾燥剤を再生させるために、該コンプレッサから流れてくる一定量の高温の圧縮気体が該再生領域を通るように案内する
ことを含み、さらに、次のステップを含むことを特徴とするものである。
―該再生領域を少なくとも２つのサブ領域、すなわち、第１サブ領域と第２サブ領域のそれぞれに分割し、
―第１温度Ｔ１を有する高温の圧縮気体の第１フロー部分が、クーラーの上流且つ該コンプレッサの下流で圧力パイプに連結された第１再生配管を経由して、該第１サブ領域を通って動く乾燥剤を該圧縮気体の圧縮熱を利用して再生させるための該第１サブ領域を通るように案内し、
―第２温度Ｔ２を有する高温の圧縮気体の第２フロー部分が、クーラーの上流且つ該コンプレッサの下流で圧力パイプに連結され且つ加熱要素を備えた第２再生配管を経由して、該第１サブ領域を通るように案内し、該第２温度Ｔ２が該第１温度Ｔ１よりも高い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるコンプレッサ装置の一部を形成する乾燥器の一部を模式的に示す。
【図２】図１の一つのバリエーションを示す。
【図３】図１の乾燥ドラムを、巻いていない状態で示す。
【図４】図２の乾燥ドラムを、巻いていない状態で示す。
【図５】本発明によるコンプレッサ装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の特徴をより良く説明するために、本発明によるコンプレッサ装置及び圧縮気体乾燥方法についての幾つかの望ましい実施例を、添付図面を参照しながら、いかなる限定もすることなく、例示的に説明する。
【００２３】
図１は、本発明によるコンプレッサ装置の一部を形成する圧縮気体乾燥器１を示している。該乾燥器１は、乾燥領域３と再生領域４を内部に有するハウジング２を備えている。  
【００２４】
該ハウジング２内には、乾燥剤６を内部に備えた回転式ドラム５が取り付けられている。前記乾燥器１は、さらに、該ドラム５を回転させるための、例えば電気式モーターの形式による、駆動手段７を備えていて、それにより、該乾燥剤６が前記乾燥領域３と前記再生領域４を連続的に通って動くようにしている。
【００２５】
典型的には、本発明で用いられる乾燥剤６は高い吸収能力を有する材料である。それは、常に、水分と接触するのに適した内部接触面を高比率で有する複数の粒状の材料であり、気体が乾燥領域３を通るように案内される時に、浸透性の接触面がその水分を吸収する。そのような材料の例としては、活性アルミナ（非定常状態にある非結晶の酸化アルミニウム）、シリカゲル及びゼオライトなどがある。
【００２６】
前記乾燥器１を使用している間、一定量の圧縮気体が、この場合には矢印Ａで示した方向に従って、前記乾燥領域３を通るように案内される。このことは図３及び図５においても示されている。
【００２７】
前記再生領域４は、少なくとも２つのサブ領域、すなわち、第１温度Ｔ１を有する気体がこの場合には矢印Ｂ１に従って案内される第１サブ領域４１と、第２温度Ｔ２を有する気体がこの例では矢印Ｂ２で示された方向に案内される第２サブ領域とを、備えていて、該第２温度は該第１温度よりも高温にしてある。
【００２８】
一つの望ましい実施例においては、前記第２サブ領域４２が占める円周角は５度と３０度の間にあるが、尚一層望ましい円周角は１５度と２０度の間にある。
【００２９】
ここで、「円周角」とは、前記第２サブ領域４２の区画が占める角度を意味し、該区画は、前記ドラム５の高さの方向に垂直若しくは殆んど垂直な平面又は別の表現をするならば該ドラム５の回転軸に垂直若しくは殆んど垂直な平面に形成される。
【００３０】
前記第２サブ領域４２は前記再生領域の端部に設けられているのが望ましい。
【００３１】
「再生領域の端部」という言葉は、再生された乾燥剤がその次の乾燥領域３内に案内されるために再生領域４を離れるすぐ前に位置している再生領域４の区域を意味する。
【００３２】
そのようにして、前記ドラム５は図１における矢印Ｒの方向に回転するのが望ましい。その結果、前記乾燥剤６は、図３における矢印Ｒの方向に従って乾燥器を通り抜ける。このようにして、第２サブ領域４２は再生領域の端部に位置している。
【００３３】
一つの望ましい実施例においては、乾燥ドラム５は主として円筒形であり、前記の種々の領域は公知の方法で分離されている。
【００３４】
図５に示した本発明によるコンプレッサ装置８は、圧力パイプ１０によって互いに連結されたコンプレッサ９と乾燥器１を備えていて、また圧縮気体が該コンプレッサ９から流れて来る方向に沿って連続してクーラー１１と水分離器１２を備えている。
【００３５】
前記圧力パイプ１０は前記乾燥領域３の入口で乾燥器１と連結している。乾燥領域３には、また、様々な事に適用させるための乾燥圧縮気体を排出するために、出口配管１３が連結された出口も備えている。
【００３６】
本発明の特別な態様によれば、少なくとも２つの再生配管１４及び１５が、クーラー１１の上流且つコンプレッサ９の下流で圧力パイプ１０と連結している。
【００３７】
第１再生配管１４は第１サブ領域４１の入口に連結しているのに対して、第２再生配管１５は第２サブ領域４２の入口に連結している。
【００３８】
第２再生配管１５は加熱部材１６を備えている。第１再生配管１４及び／又は圧力パイプ１０は加熱部材を備えていないのが望ましい。
【００３９】
圧縮気体を乾燥する方法は簡単であり、次のとおりである。
【００４０】
コンプレッサ９から流れてくる高温の圧縮気体は、クーラー１１と水分離器１２を連続して通るように圧力配管１０を経由して案内される。
【００４１】
その次に、圧縮気体の冷却された部分は、この場合には図１及び図５における矢印Ａの方向に、乾燥領域３を通るようにして案内される。該乾燥領域３ではその気体を乾燥させ、その後、その乾燥させた圧縮気体は外部配管１３を経由して乾燥器１を出て行き、空気工具等を駆動させるための圧縮空気ネットに供給したり、様々に利用するためにさらに用いられる。
【００４２】
ドラム５は駆動手段７によって回転させ、その結果、乾燥剤６は乾燥領域３と再生領域４を連続して通るように動く。
【００４３】
一定量の気体が乾燥剤６を再生させるための再生領域４を通るようにして案内される。それにより、第１サブ領域４１を通して第１温度Ｔ１を有する一定量の気体が矢印Ｂ１の方向に案内され、第２サブ領域４２を通して第２温度Ｔ２を有する一定量の気体が矢印Ｂ２ｎｏ方向に案内される。
【００４４】
本発明の最も重要な態様は、第２温度Ｔ２が第１温度Ｔ１よりも高温であることである。  
【００４５】
このことは、図５に示したとおりであり、次のようにして達成される。
【００４６】
コンプレッサから流れてくる高温圧縮気体の第１フロー部分を、第１再生配管１４によって分岐させる。その第１フロー部分は、該圧縮気体の圧縮熱により、第１サブ領域４１を通して移動している乾燥剤を再生させることが出来る。
【００４７】
コンプレッサ９から流れてくる高温圧縮気体の第２フロー部分を、第２再生配管１５によって圧縮パイプ１０から分岐させ、それが加熱部材１６を通るように案内され、第１再生配管１４を通って流れる第１フロー部分の温度Ｔ１よりも高い温度Ｔ２にまで加熱される。
【００４８】
それぞれのサブ領域４１及び４２から出て行く再生気体は、大気中に吹き出させたり、或いは、膨張及び／又は冷却の後であるかどうかにかかわらず、例えばコンプレッサ９の入口側で吸引される気体と混合することによって回復させたりすることが出来る。
【００４９】
本発明による方法を適用することによって圧縮気体を乾燥させることは、乾燥ドラムを備えた乾燥器によって圧縮気体を乾燥させる公知の方法よりも高効率で行うことが出来る。なぜならば、第２サブ領域４２内にある気体だけが加熱部材１６によって温度Ｔ２にまで加熱されるからである。
【００５０】
その結果、再生領域４内の乾燥剤６の十分な再生が、第１サブ領域４１のための加熱部材を設ける必要なしに、達成される。
【００５１】
ともかく、全再生流の一部だけを温度Ｔ２にまで加熱させれば良いので、エネルギーが節約される。
【００５２】
図２及び図４は本発明によるコンプレッサ装置の乾燥器１の別の実施例を示していて、この場合には、再生領域４が分割されていることに加えて、乾燥領域３が第１領域３０と第２領域３１に分割されている。
【００５３】
図２に示した乾燥器によって圧縮気体を乾燥する方法は、図１の第１実施例に関して記載した方法と殆んど同じである。
【００５４】
この場合に、第３温度Ｔ０を有する気体は、乾燥領域３の第１領域３０を通るように案内されるが、しかし、必ずしも例えば矢印Ａ０によって示された方向に案内されるというわけではない。
【００５５】
さらに、第３温度ＴＤを有する気体は、乾燥領域３の第２領域３１を通るように、例えば矢印Ａによって示された方向に、案内される。
【００５６】
第１領域３０における温度Ｔ０は、第２領域３１における温度ＴＤと異なっているのが望ましい。もっと詳しく述べるならば、Ｔ０がＴＤよりも低温であることが望ましい。
【００５７】
本発明の一つの望ましい形態によれば、対応する領域３０及び３１はそれぞれ別個の入口と出口とを備えているが、それぞれ別個の入口だけを備えているようにすることも可能である。
【００５８】
この実施例では、第２領域３１を通るようにして案内される気体の部分は、第１領域３０を通るようにして案内される気体の部分よりも冷却されないか、或いは全く冷却されない。Ｔ０とＴＤとのそのような小さな比率が達成される結果、乾燥気体の圧力露点は、Ｔ０ｔｏＴＤが同じ値に冷却される場合に比べて、より向上したものとなる。
【００５９】
本発明の別の望ましい形態によれば、ドラム５は図２に示すように矢印Ｒの方向に回転する。このようにして、乾燥剤６は、再生領域４の第１サブ領域４１と第２サブ領域４２を連続的に通って動き、その次に乾燥領域３の第１領域３０と第２領域３１を通るように案内される。乾燥剤６が乾燥器１を通る望ましい流れの方向が図４において矢印Ｒによっても示されている。
【００６０】
本発明の有用な実施例においては、第１領域３０が占める円周角は、第２領域３１が占める円周角よりも小さい。
【００６１】
しかしながら、本発明は、乾燥領域３及び／又は再生領域４がそれぞれ２つの領域３０−３１及び４１−４２よりも多くの領域を備えることを排除するものではない。
【００６２】
本発明には領域３０の存在が必須のものでないことも明白である。
【００６３】
Ａ１、Ｂ１、Ｂ２及びＡ０の方向は、互いに独立して変えることが出来る。
【００６４】
様々な領域を通るように案内される気体の量は互いに異なっている場合があり、それにより、フロースルーや対応する領域の寸法のような要因は重要である。
【００６５】
本発明は、実施例として記述し又は図面に示した実施例に決して限定されるものではなく、そのようなコンプレッサ装置は、発明の範囲から外れることなく様々なバリエーションで実現することが出来る。
【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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