【事件の表示】
　特許第２７３２３６７号「極低温精留システムのための膨脹タービン」の請求項１ないし１６に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　平成１３年　４月１０日付けの訂正を認める。
　特許第２７３２３６７号の請求項１ないし２に係る特許を維持する。
【理　由】
１）．手続の経緯
　本件特許第２７３２３６７号は、平成７年６月１３日（パリ条約による優先権主張１９９４年６月１４日、米国）の出願であって、平成９年１２月２６日に特許の設定登録がなされ、その後、特許異議申立人　日本酸素株式会社より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１１年９月９日に訂正請求がなされ、訂正拒絶理由通知を兼ねた取消理由通知が再度なされた後、その指定期間内である平成１３年４月１０日に再度の訂正請求（平成１３年６月１３日に訂正請求書の差し出し書面を補正）がなされたものである。
　　　　　　　　
２）．訂正の適否の判断
２−１）平成１１年９月９日付け訂正請求について
（１） 訂正の内容
　平成１１年９月９日付けの訂正請求は、特許請求の範囲の減縮及び誤記の訂正を目的として、訂正請求書に添付の訂正明細書のとおりに訂正しようとするもので、特許請求の範囲の請求項１乃至４の記載を次のとおりに訂正する訂正事項を含むものである。
「【請求項１】（ａ）精留コラムシステムと、
（ｂ）主熱交換器と、
（ｃ）該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、
（ｄ）該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、
（ｅ）該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段から成る極低温精留システムであって、
　該ターボ膨脹機は、
　一端と他端の間に延長した中央ハウジングと、
　該中央ハウジングの一端に取り付けられたタービンハウジングと、
　前記中央ハウジングに長手軸線の周りに回転自在に装着されており、前記タービンハウジング内に突入した一端と、負荷を支持する他端を有する軸と、
　前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンハウジング内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービンホィールと、
　前記長手軸線から離れた領域でプロセス流体を受取り、該プロセス流体を前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンハウジングによって画定された入口手段と、
　該入口手段と前記タービンホィールの間に位置し、前記プロセス流体を該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービンホィールを囲繞する環状ノズル手段と、
から成り、該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、該各案内羽根は、前記タービンホィールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホィールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、該各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホィールの直径の約５％〜１５％の範囲としたことを特徴とする極低温精留システム。
　【請求項２】　前記精留コラムシステムから前記主熱交換器へ廃流体を移送するための手段と、該主熱交換器から廃流体を回収するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の極低温精留システム。
　【請求項３】　該精留コラムシステムから該主熱交換器又は前記ターボ膨脹機へ廃流体を移送するための手段と、該ターボ膨脹機から該主熱交換器へプロセス流体又は廃流体を移送するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の極低温精留システム。
　【請求項４】　前記精留コラムシステムは、前記主熱交換器から供給流体を受取り、前記ターボ膨脹機へ廃流体を移送するように該主熱交換器とターボ膨脹機の間に配置されており、該ターボ膨脹機から該主熱交換器又は精留コラムシステムへ廃流体を移送するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の極低温精留システム。」
　　　　　　　　
（２）訂正の適否について
　そこで、上記訂正事項の内、請求項３及び請求項４に係る発明について検討する。
（訂正明細書の請求項３に係る発明について）
　訂正明細書の請求項３は、訂正明細書の請求項１を引用した請求項であって、訂正明細書の請求項１の構成を具備するものである。
　そして、訂正明細書の請求項１では、「該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、」を具備することを要件としている（以下、「要件（ａ）という。」）。また訂正明細書の請求項３の記載から、訂正明細書の請求項３では、「該精留コラムシステムから前記ターボ膨脹機へ廃流体を移送するための手段と、該ターボ膨脹機から該主熱交換器へプロセス流体又は廃流体を移送するための手段」を具備することも要件としている（以下、「要件（ｂ）という。」）。すなわち、訂正明細書の請求項３に係る発明においては、要件（ａ）及び要件（ｂ）の両要件を具備することを発明を特定する事項としている。
　そして、願書に添付した明細書又は図面の記載に関し、極低温精留システムについては、【図４】、【図５】及び【図６】に記載され、またこの図に記載された極低温精留システムについて明細書中で詳述している。しかしながら、【図４】には、「精留コラムシステムと、主熱交換器から該精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、該精留コラムシステムからの廃流体を主熱交換器の一部に通した後、ターボ膨脹機に通して冷却する手段と、冷却された廃流体を主熱交換器に通して供給流体（プロセス流体）を冷却する手段を含む極低温精留システム」が記載されているが、【図４】記載の極低温精留システムにおいては、上記要件（ａ）及び要件（ｂ）の両要件を具備する点についての記載はなく、またこの両要件を具備することが自明の事項であるとも認められない。また、【図５】には、「精留コラムシステムと、主熱交換器で冷却した供給流体（プロセス流体）をターボ膨脹機に移送し、さらにターボ膨脹機で冷却した供給流体（プロセス流体）を精留コラムシステムへ移送するための手段と、精留コラムシステムから主熱交換器へ廃流体を移送するための手段を有する極低温精留システム」が記載されているが、【図５】記載の極低温精留システムにおいても、上記要件（ａ）及び要件（ｂ）の両要件を具備する点についての記載はなく、またこの両要件を具備することが自明の事項であるとも認められない。さらに、【図６】には、「精留コラムシステムと、主熱交換器で冷却した供給流体（プロセス流体）を精留コラムシステムへ移送するための手段と、精留コラムシステムから主熱交換器へ廃流体を移送し、さらにターボ膨脹機へ移送するための手段と、ターボ膨脹機で冷却した廃流体を主熱交換器へ移送するための手段を有する極低温精留システム」が記載されているが、【図６】記載の極低温精留システムにおいても、上記要件（ａ）及び要件（ｂ）の両要件を具備する点についての記載はなく、またこの両要件を具備することが自明の事項であるとも認められない。
　してみると、訂正明細書の請求項３に係る発明は、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正とは認められない。
　　　　　　　　　　
（訂正明細書の請求項４に係る発明について）
　訂正明細書の請求項４は、訂正明細書の請求項１を引用した請求項であって、訂正明細書の請求項１の構成を具備するものである。
　そして、訂正明細書の請求項１では、前記したとおり「該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、」を具備することを要件としている（以下、「要件（ａ）という。」）。また訂正明細書の請求項４の記載から、訂正明細書の請求項４では、「前記精留コラムシステムは、前記主熱交換器から供給流体を受取り、前記ターボ膨脹機へ廃流体を移送するように該主熱交換器とターボ膨脹機の間に配置されており、該ターボ膨脹機から該主熱交換器又は精留コラムシステムへ廃流体を移送するための手段」を含むことを要件としている（以下、「要件（ｃ）という。」）。すなわち、訂正明細書の請求項４に係る発明においては、要件（ａ）及び要件（ｃ）の両要件を具備することを発明を特定する事項としている。
　そして、願書に添付した明細書又は図面の記載に関し、極低温精留システムについては、【図４】、【図５】及び【図６】に記載され、またこの図に記載された極低温精留システムについて明細書中で詳述している。しかしながら、【図４】には、「精留コラムシステムと、主熱交換器から該精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、該精留コラムシステムからの廃流体を主熱交換器の一部に通した後、ターボ膨脹機に通して冷却する手段と、冷却された廃流体を主熱交換器に通して供給流体（プロセス流体）を冷却する手段を含む極低温精留システム」が記載されているが、【図４】記載の極低温精留システムにおいては、上記要件（ａ）及び要件（ｃ）の両要件を具備する点についての記載はなく、またこの両要件を具備することが自明の事項であるとも認められない。また、【図５】には、「精留コラムシステムと、主熱交換器で冷却した供給流体（プロセス流体）をターボ膨脹機に移送し、さらにターボ膨脹機で冷却した供給流体（プロセス流体）を精留コラムシステムへ移送するための手段と、精留コラムシステムから主熱交換器へ廃流体を移送するための手段を有する極低温精留システム」が記載されているが、【図５】記載の極低温精留システムにおいても、上記要件（ａ）及び要件（ｃ）の両要件を具備する点についての記載はなく、またこの両要件を具備することが自明の事項であるとも認められない。さらに、【図６】には、「精留コラムシステムと、主熱交換器で冷却した供給流体（プロセス流体）を精留コラムシステムへ移送するための手段と、精留コラムシステムから主熱交換器へ廃流体を移送し、さらにターボ膨脹機へ移送するための手段と、ターボ膨脹機で冷却した廃流体を主熱交換器へ移送するための手段を有する極低温精留システム」が記載されているが、【図６】記載の極低温精留システムにおいても、上記要件（ａ）及び要件（ｃ）の両要件を具備する点についての記載はなく、またこの両要件を具備することが自明の事項であるとも認められない。
　してみると、訂正明細書の請求項４に係る発明は、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正とは認められない。
　　　　　　
（３） むすび
　以上のとおり、平成１１年９月９日付けの訂正請求は、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正とは認められない。
　したがって、平成１１年９月９日付けの訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号、以下「平成６年改正法」という。）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、平成１１年改正前の特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年改正法による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書の規定に適合しないので、当該訂正は認められない。　
　　　　　　
２−２）平成１３年４月１０日付け訂正請求（平成１３年６月１３日に訂正請求書の差し出し書面を補正）について
（１） 訂正の内容
　平成１３年４月１０日付けの訂正請求は、特許請求の範囲の減縮及び誤記の訂正を目的として、訂正請求書に添付の訂正明細書のとおりに訂正しようとするもので、訂正の内容は次のとおりである。
訂正事項ａ：
　願書に添付した明細書（以下、「特許明細書」という。）の特許請求の範囲の請求項１乃至１０、１５、及び１６を削除する。
訂正事項ｂ：
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項１１、１２及び１３を組み合わせて次のとおりとするとともに、新しい請求項１とする。
「【請求項１】　（ａ）精留コラムシステムと、
　（ｂ）主熱交換器と、
　（ｃ）該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、
　（ｄ）該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、
　（ｅ）該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段から成る極低温精留システムであって、
　該ターボ膨脹機は、
　一端と他端の間に延長した中央ハウジングと、
　該中央ハウジングの一端に取り付けられたタービンハウジングと、
　前記中央ハウジングに長手軸線の周りに回転自在に装着されており、前記タービンハウジング内に突入した一端と、負荷を支持する他端を有する軸と、
　前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンハウジング内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービンホィールと、
　前記長手軸線から離れた領域でプロセス流体を受取り、該プロセス流体を前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンハウジングによって画定された入口手段と、
　該入口手段と前記タービンホィールの間に位置し、前記プロセス流体を該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービンホィールを囲繞する環状ノズル手段と、
から成り、該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、該各案内羽根は、前記タービンホィールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホィールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、該各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホィールの直径の約５％〜１５％の範囲としたことを特徴とする極低温精留システム。」
訂正事項ｃ：
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項１４を新しい請求項１に従属させ、新しい請求項２とする。
訂正事項ｄ：
　特許明細書の段落【０００４】の「易い」を「安い」と訂正する。
訂正事項ｅ：
　特許明細書の段落【０００６】の「２５ｔｎ」を「２５ｔｏｎ」と訂正する。
訂正事項ｆ：
　特許明細書の段落【０００８】の「ターボチャージャー」を「ターボ膨脹機」と訂正する。
訂正事項ｇ：
　特許明細書の段落【００１３】の「度」を「ド」と訂正する。
訂正事項ｈ：
　特許明細書の段落【００３０】の「コラムをから」を「コラムから」と訂正する。
訂正事項ｉ：
　特許明細書の段落【００３３】の「組み合わせたい」を「組み合わせ体」と訂正する。
訂正事項ｊ：
　特許明細書の段落【００３８】の「入来」を「従来」と訂正する。
訂正事項ｋ：
　特許明細書の段落【００４２】の「させする」を「させる」と訂正する。
訂正事項ｌ：
　特許明細書の段落【００４６】の「５ｔｎ」を「５ｔｏｎ」と訂正する。
訂正事項ｍ：
　特許明細書の段落【００４８】【表２】中左から２列目最下行に記載の「図６示されたサイクル」を「図６に示されたサイクル」と訂正する。
訂正事項ｎ：
　特許明細書の段落【００４９】の「５ｔｎ」を「５ｔｏｎ」と訂正する。
訂正事項ｏ：
　特許明細書の段落【００５３】の「２０ｔｎ」を「２０ｔｏｎ」と訂正する。
　　　　　　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び拡張・変更の存否について
　訂正事項ａは、請求項を削除するものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。そして訂正事項ａは、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、しかも実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　訂正事項ｂは、本件訂正請求の基準となる明細書である設定登録時の明細書の特許請求の範囲の請求項１３の構成に請求項１２の構成を付加したものに相当し、「該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、各案内羽根は、前記タービンホィールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホィールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とした」を「該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、該各案内羽根は、前記タービンホィールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホィールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、該各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホィールの直径の約５％〜１５％の範囲とした」と訂正する訂正事項（以下、この訂正事項を「第１訂正事項」という。）、及び「システム」を「極低温精留システム」と訂正する訂正事項（以下、この訂正事項を「第２訂正事項」という。）を含むものである。
　そして、第１訂正事項は、環状ノズル手段の構成を限定したものであり、第２訂正事項は、システムを特定のシステムに限定したものであって、いずれも特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。
　また、上記訂正事項に関連する記載として、本件訂正請求の基準となる明細書である設定登録時の明細書の請求項２は、請求項１を引用した請求項となっており、当該請求項２は、各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とすること、及び各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホィールの直径の約５％〜１５％の範囲とすることの両要件を具備すること、また設定登録時の明細書の段落【００２１】には、「本発明の目的のためには、ノズルの弦長をホイール５の直径の約５％〜１５％、好ましくは８％〜１４％の範囲とし、案内羽根２の後行縁とホイール５の外周縁との間の間隙ｇをホイールの半径の約１％〜４％、好ましくは２％〜３％の範囲とすることが望ましいことが認められた。間隙ｇは、ターボ膨脹機のホイールの半径の長さに応じて、例えば１.２７ｍｍ（０.０５ｉｎ）から１２.７ｍｍ（０.５ｉｎ）の範囲で変えることができる。」と記載されていること、さらには設定登録時の明細書の発明の名称の欄には「極低温精留システムのための膨張タービン」、同明細書の段落【０００２】には、「極低温精留を実施するための冷凍源は、圧縮されたプロセス流体（一般に、圧縮された供給空気又は極低温空気分離プラントのような極低温精留システムのコラムから抽出された高圧流体）をターボ膨脹させる（ターボ膨脹機に通して膨張させる）ことによって得られる。」等の記載からみて、第１訂正事項及び第２訂正事項を含む訂正事項ｂは、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、しかも実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　訂正事項ｃは、請求項の削除等に伴い請求項の項番号を繰り上げ訂正するものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とするものでり、また訂正事項ｄ乃至訂正事項ｏは、明らかな誤記を訂正するものであって、誤記の訂正を目的とするものであり、いずれの訂正事項も願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内のものであり、しかも実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　　　　　　　　
（３）独立特許要件
（イ）訂正明細書に係る発明
　平成１３年４月１０日付けの訂正明細書の請求項１及び請求項２に係る発明（以下、「本件第１訂正発明」、「本件第２訂正発明」という。）は、その特許請求の範囲の請求項１及び請求項２に記載された次の事項により特定されるとおりのものである。
「【請求項１】　（ａ）精留コラムシステムと、
　（ｂ）主熱交換器と、
　（ｃ）該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、
　（ｄ）該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、
　（ｅ）該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段から成る極低温精留システムであって、
　該ターボ膨脹機は、
　一端と他端の間に延長した中央ハウジングと、
　該中央ハウジングの一端に取り付けられたタービンハウジングと、
　前記中央ハウジングに長手軸線の周りに回転自在に装着されており、前記タービンハウジング内に突入した一端と、負荷を支持する他端を有する軸と、
　前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンハウジング内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービンホィールと、
　前記長手軸線から離れた領域でプロセス流体を受取り、該プロセス流体を前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンハウジングによって画定された入口手段と、
　該入口手段と前記タービンホィールの間に位置し、前記プロセス流体を該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービンホィールを囲繞する環状ノズル手段と、
から成り、該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、該各案内羽根は、前記タービンホィールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホィールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、該各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホィールの直径の約５％〜１５％の範囲としたことを特徴とする極低温精留システム。
　【請求項２】　前記精留コラムシステムから前記主熱交換器へ廃流体を移送するための手段と、該主熱交換器から廃流体を回収するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の極低温精留システム。」
　　　　　　　
（ロ）引用刊行物記載の発明
　取消理由に引用した、本件特許の出願前に頒布された刊行物である「『日本酸素技報　No.５』 日本酸素株式会社総務部広報Ｇ　昭和６１年１２月２５日発行（昭和６３年３月１６日国立国会図書館受入）第２８頁〜第３７頁」（以下、「刊行物１」という。）には、
「当社における寒冷発生用膨脹タービンは主に空気、窒素およびヘリウムを作動流体として利用されている。」（第２８頁左欄２行〜３行）こと、
「半径流反動式膨脹タービンの特徴
　膨脹タービンも遠心圧縮機と同じように、流れ方あるいはエネルギーの変化などによって分類される。図３に半径流式膨脹タービンを示す。この形式は流れ方による分類で、流体は半径方向から入り、動翼内で軸方向に曲られ流出する。一般に半径流式は比較的流量が少なく、高膨脹比のタービンに採用されている。寒冷発生用の膨脹タービンはほとんどこの形式である。主な特長は流体が軸方向のみの軸流式に比べ、効率が比較的高くとれ、頑丈で、製作が容易などがあげられる。今回の膨脹タービンもこの形式を採用している。
　次にエネルギーの変化による分類であるが、これはノズル内と動翼内で圧力変化する反動式とノズル内だけで圧力変化する衝動式がある。寒冷発生用のタービンは主に反動式である。動翼内での断熱落差(Hi)と全断熱落差(Had)の比(Hi/Had)を反動度といい、この膨脹タービンの反動度は０.５８である。」（第２９頁右欄下から１２行〜第３０頁左欄５行）こと、
「このタービンで発生した動力を制動するには一般に、大容量タービンは発電機制動、小容量タービンは空気制動（ブロワ−制動）、油ポンプ制動、摩擦ブレーキ制動が採用される。ここではブロワ−制動方式について述べる。図４(b)にしめすようにタービン軸の一端に制動用動翼が取り付けてある。これによって圧縮仕事をすることにより、タービンで発生した動力を消費することによって制動する方式である。本方式の特長は制動力の調整が容易で、起動時も定常時も負荷変動に対し安定した追従性を得ることができる。」（第３０頁左欄８行〜１７行）こと、
「図７に回転体部と軸受の写真を示す。手前が軸受であり、後が回転体部で軸の左側にブロワ−動翼、中央にスラスト板、右側にタービン動翼が見える。また図８は気体軸受式膨脹タービンの構造図を示したものである。この膨脹タービンの主な特徴としては
  (1) 軸中央に両面対向式のスラスト部を設け、両動翼面に発生するスラスト力を受ける構造を採用している。
  (2) ジャーナル軸受は負荷能力の優れた２列給気式を採用している。
  (3) 両動翼は精密鋳造（ロストワックス法）による３次元の形状を採用している。
  (4) タービン側のラビリンスはシ−ル効果と断熱効果を兼ねる構造を採用している。
  (5) タービンボディを外槽に付けた状態で、ブロワースクロールと軸受押エを外すことにより、図８に斜線で示した部分がブロワ−側に引き出せる構造としている。
などがあげられる。」（第３１頁右欄下から１行〜第３２頁右欄１３行）ことが記載され、
さらに今回の膨脹タービンの計算結果の一部を表２(a)に示す。として
表２「(a)タービンの計算結果」には、
ノズルの「 入口径　１３３mm」「出口径　１１６mm」「羽根高さ　５.６mm」「羽根枚数　２４枚」「羽根出口角度　７４度」、動翼の「入口径　１１４mm」「出口tip径　７４mm」「出口hub径　２６mm」等のデータが記載され、また、図３には半径流式膨脹タービンが、図４には制動方式の種類が（特に、図４(b)には、ブロワ−制動方式が図示されている。）、図７には回転体部および軸受が、図８には膨脹タービンの構造図が、それぞれ記載され、
これ等の記載を参酌すると、刊行物１には、
「冷凍源を創生し窒素を精留する窒素製造装置であって、
　冷凍源を創生する膨脹タービンは、
　一端と他端の間に延長したタービンボディ（タービンハウジング）と、該タービンボディの一端に取り付けられたタービンスクロールと、前記タービンボディに長手軸線の回りに回転自在に装着されており、前記タービンスクロール内に突入した一端と、負荷（ブロワ−動翼）を支持する他端を有する軸と、前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンスクロール内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービン動翼と、前記長手軸線から離れた領域でプロセスガス（プロセス流体）を受取り、該プロセスガスを前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンボディによって画定された入口手段と、該入口手段と前記タービン動翼との間に位置し、前記プロセスガスを該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービン動翼を囲繞する環状のノズル手段と、から成り、
　該環状のノズル手段は、複数の案内羽根を有し、各案内羽根は、前記タービン動翼から遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービン動翼に近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービン動翼の外周縁との間に距離（間隙）を設けたものである窒素製造装置」、及び「前記膨脹タービンにおいて、タービンボディの他端にブロワースクロール（圧縮機ハウジング）が取り付けられており、軸の他端は、該ブロワースクロールに突入していて、ブロワー動翼（圧縮機ホイール）がブロワースクロール内に該軸と共に回転するように該軸の他端に取り付けられたもの」が記載されている。
　同じく取消理由に引用した、本件特許の出願前に頒布された刊行物である「牧　博司、松本通保共著『設計シリーズ(9)　半径流ガスタービンの設計』株式会社パワー社　１９９３年９月２５日発行　第１６頁〜第２０頁、第１１８頁（参考図面）」（以下、「刊行物２」という。）には、
「ノズル羽根として数多く用いられているのは図2-1に示したような直線羽根である。」（第１６頁下から２行〜第１７頁１行）こと、
「ノズル羽根の枚数は上述のようにノズル取付角αＮならびに速度計数ψＮと密接な関係にあり独立には定められない。したがって、図2-5 には図2-4 の場合と同様に多くの文献を参照して、αＮに対して最もよく用いられているノズル羽根の枚数ＺＮを示したものである。
　なお、ノズル羽根の長さｌ１（図2-1参照）は
　    ｌ１＝１.５s1cosαＮ…………………（２.１）
より求める。ただしs1 はノズル羽根後端を結ぶ円周上におけるピッチである。」（第１８頁下から４行〜第１９頁５行）こと、が記載され、図2-1 には直線羽根の側面から見た図が、図2-5 にはノズル羽根枚数とαＮとの関係が、図2-8 にはαＮとα１Ｎの関係が、さらに第１１８頁（参考図面）の(6)（6は丸数字）には直線羽根の側面形状が数値（大きさ）と共に、また(8)（８は丸数字）には環状ノズルの側面形状が数値（大きさ）と共に記載されている。
　同じく取消理由に引用した、本件特許の出願前に頒布された刊行物である『特公平１−３６０３２号公報』（以下、「刊行物３」という。）には、寒冷発生を主目的とする膨張タービンにおいて「一般に軸受部とロ−タは接近して配置されているため、常温の軸受部から低温のロ−タ側に侵入してくる熱量は大きく、寒冷発生を主目的としている膨張タービンの場合、直接効率の低下につながってくる。この侵入熱量を低減するために、断熱材１４を軸受とロ−タ４の間に挿入して本体１１を伝導してくる熱量を抑制している。」（第１頁右欄下から４行〜第２頁左欄３行）こと、また図面第１図には膨張タービンの縦断面図が示され、断熱材１４を軸受6aとロ−タ４の間に挿入した構成が記載されている。
　同じく取消理由に引用した、本件特許の出願前に頒布された刊行物である「日本機械学会編『機械工学便覧』日本機械学会　１９８９年９月３０日発行　第Ｂ５−１１８頁〜第Ｂ５−１１９頁」（以下、「刊行物４」という。）には、漏れ止め装置としてのラビリンスシ−ル、及びラビリンスシ−ルの応用例が図とともに記載されている。
　同じく取消理由に引用した、本件特許の出願前に頒布された刊行物である『特開平５−１８７７６７号公報』（以下、「刊行物５」という。）には、
「本発明は半導体の製造工程等で使用される、水素、ヘリウム、ネオン等の低沸点成分の含有が少ない超高純度窒素の製造方法及びその装置であって、詳しくは、原料空気を単精留塔に供給し、前記単精留塔で原料空気から精留分離された気体窒素を凝縮器で凝縮液化し、前記凝縮器で凝縮液化された液体窒素を環流液として前記単精留塔頂部に導入し、前記環流液の一部を前記単精留塔から導出して製品窒素を製造する超高純度窒素製造方法及びその装置に関する。」（段落番号【0001】）こと、
「前記熱交換器４に導入された原料空気は、単精留塔５頂部からのガス配管P12 を通って熱交換器４に導入された窒素ガスと、気液分離器８から配管P9、窒素凝縮器６、配管P10 を通って熱交換器４に導入された超高純度窒素ガスと熱交換して約―１６６℃まで冷却された後、配管P4で単精留塔５底部に導入され、精留部Ａ、Ｂで精留されて頂部に窒素ガス及び液体窒素、底部に酸素リッチ液体が製出する。」（段落番号【0011】）こと、
「単精留塔５の底部に溜まった約―１７２℃、８.7Kg／cm２Ｇの酸素リッチ液体3,199Ｎm３／hrは、配管P18 を通って膨張弁V2で４.２Kg／cm２Ｇに膨張され、過冷却器７，配管P19 を通って窒素凝縮器６の冷熱源となり、ここで気化した酸素リッチ気体は約―１７２℃の冷空気として配管P20 で取り出されて熱交換器４に導入され、原料空気を冷却して約４.２Kg／cm２Ｇ、―１５０℃まで昇温し、更に、配管P21 に設けた膨張機９で０.５Kg／cm２Ｇに断熱膨張されて約―１８０℃となり、熱交換器４の冷熱源として使用された後、配管P24 から廃ガスとして排気され、一部は配管P22 で冷却除炭乾燥吸蔵ユニット3bに供給されてその再生に使用された後、配管P23 から排出される。」（段落番号【0013】）こと、
「気液分離器８で分離される液体窒素の量が略一定になるよう、気液分離器８の液面制御器LTC と膨張弁V1とが連係され、分離された超高純度の液体窒素は、配管P9で窒素凝縮器６に冷熱源として送られ、更に、配管P10 で熱交換器４に冷熱源として送られて配管P11 で水素成分の含有が極めて少ない製品超高純度窒素ガスとして取り出される。尚、配管P12 で熱交換器４に冷熱源として送られた窒素ガスは配管P13 から製品として取り出される。」（段落番号【0015】）こと、が記載されている。
　同じく取消理由に引用した、本件特許の出願前に頒布された刊行物である『特公平１−４０２６８号公報』（以下、「刊行物６」という。）には、
「本発明方法を図面を参照した説明する。第１図を参照すると、供給空気４０は、圧縮機１において圧縮されそして圧縮された供給空気流れ２は熱交換器３において単数乃至複数の流れ４との間接熱交換により冷却される。流れ４は都合良くは空気分離プロセスからの返送流れでありうる。水や二酸化炭素のような不純物が逆転式熱交換或いは吸着のような任意の従来方法により除去されうる。
　圧縮されそして冷却された供給空気５は大部分（流れ）と小部分（流れ）７とに分割される。…（略）…大部分６は、プロセスに対する冷凍能力を創出する為タ−ボエキスパンダ８を通して膨脹される。膨脹流れ４１は約2.4〜10.2kg／cm２（絶対圧、以下同様）好ましくは約2.8〜7kg／cm２の範囲の圧力において運転される塔９内に導入される。」（第５欄４４行〜第６欄２０行）こと、「第２図は、本発明方法の好ましい具体例を使用する総合的空気分離プラントを例示する。対応する要素に対しては、第２図の参照番号は第１図のものと同じである。第２図を参照すると、圧縮された供給空気２は流出流れと熱交換関係で逆転式熱交換器３を通ることにより冷却される。供給流れの中の、二酸化炭素や水のような高沸騰不純物は熱交換器３の通路に付着される。当業者に知られているように、逆転式熱交換においては供給空気が通る通路は、付着不純物が熱交換器から流れ出して掃除されうるように流出流れ２５の通路と交互方式とされている。冷却され、浄化された圧縮空気流れ５は、大分部（流れ）６と小分部（流れ）７とに分割される。」（第８欄６行〜１９行）こと、
「供給空気の大部分６は膨脹タービン８に送られる。大部分６の分岐流れ２８は当業者が周知の態様で熱交換器３の熱バランスと温度分布の管理の為熱交換器３を部分的に通る。分岐流れ２８は流れ６と再合流しそして膨脹機８通過後、供給空気大部分は塔９に導入される。」（第８欄２８行〜３３行）こと、「塔９の底に貯まる酸素富化液体は流れ１６として抜出され、熱交換器３０において流出流れにより冷却され、弁１７を通して膨脹されそして凝縮器１８の沸騰側に導入され、ここで流れ１９として凝縮器１８に導入された窒素富化蒸気との熱交換により蒸発する。生成する酸素富化蒸気は流れ２３として抜出され、熱交換器３０及び３を通って、流れ４３として流出する。窒素富化蒸気は流れ２２として塔９から抜出され、熱交換器３０及び３を通って、生成物窒素として流れ４４において回収される。頭上熱交換器から生ずる凝縮窒素２０は環流として塔９に入る。この液体窒素の一部２１も回収しうる。」（第８欄３４行〜第９欄２行）こと、が記載されている。
　同じく取消理由に引用した、本件特許の出願前に頒布された刊行物である「安井澄夫著『ターボ機械１―理論と設計の実際―』実教出版株式会社　１９７７年９月２５日発行　第４３５頁〜第４３７頁」（以下、「刊行物７」という。）には、ガスタービンにおいて、ノズルとインペラ（インペラの径）の関係が、また同じく引用した『日本機械学会講演論文集　Ｎ0．２０９（‘６９―４、第４６期通常総会講演会・流体力学、流体機械）』の第１４９頁〜第１５２頁に掲載の講演要旨「ラジアルタービン用ノズルの研究（高膨張比におけるノズルの特性）」の項（以下、「刊行物８」という。）には、ラジアルタービンに使用される円周ノズルについて、翼の形状（直線翼ノズル、翼型翼ノズル）、及び翼の寸法等が、それぞれ記載されている。
　　　　　　　
（ハ）対比、判断
　本件第１訂正発明と刊行物１記載のものとを対比すると、刊行物１記載の「膨張タービン」、「タービンボディ」、「タービンスクロ−ル」、「タービン動翼」、「プロセスガス」、「環状のノズル」は、その機能に照らして、本件第１訂正発明の「ターボ膨脹機」、「中央ハウジング」、「タービンハウジング」、「タービンホイ−ル」、「プロセス流体」、「環状ノズル手段」にそれぞれ相当する。また刊行物１記載のものも、冷凍源を創生して窒素を精留するものであるから極低温精留システムが開示されているものと認められる。したがって、上記両者は、
「ターボ膨脹機を具備する極低温精留システムであって、
　該ターボ膨脹機は、
　一端と他端の間に延長した中央ハウジングと、
　該中央ハウジングの一端に取り付けられたタービンハウジングと、
　前記中央ハウジングに長手軸線の回り回転自在に装着されており、前記タービンハウジング内に突入した一端と、負荷を支持する他端を有する軸と、
　前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンハウジング内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービンホイールと、
　前記長手軸線から離れた領域でプロセス流体を受取り、該プロセス流体を前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンハウジングによって画定された入口手段と、
　該入口手段と前記タービンホイールとの間に位置し、前記プロセス流体を該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービンホイールを囲繞する環状ノズル手段と、から成り、
　該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、各案内羽根は、前記タービンホイールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホイールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホイールの外周縁との間に距離（間隙）を設けた極低温精留システム」の点で一致し、下記の点で相違している。
相違点（１）
　本件第１訂正発明では、精留コラムシステムと、主熱交換器と、該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段から成る極低温精留システムであるのに対し、刊行物１記載のものでは、極低温精留システムの構成について具体的な記載はない点。　
相違点（２）
　本件第１訂正発明では、各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離をタービンホイールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長をタービンホイールの直径の約５％〜１５％の範囲としたのに対し、刊行物１記載のものでは、これら距離に関し具体的な記載、特にタービンホイールの径との関係において規定されていない点。
　　　　　　　
　そこで、上記相違点について検討する。
相違点（１）について
　刊行物６記載の「塔９」、「熱交換器３」、「ターボエキスパンダ８及び膨脹タービン８」、「供給空気」は、その機能に照らし、本件第１訂正発明の「精留コラムシステム」、「主熱交換器」、「ターボ膨脹機」、「プロセス流体」にそれぞれ相当し、また刊行物６記載のものは、「極低温精留システム」であるから、刊行物６には、「精留コラムシステムと、主熱交換器と、該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段から成る極低温精留システム」が記載されている。また刊行物５にも、同様の極低温精留システムが記載されている。してみると、これら技術を適用して相違点（１）における本件第１訂正発明の構成とすることは容易である。
相違点（２）について
　刊行物１は、タービンホイールとの関係で各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離を規定するものではないが、第３１頁の表２に記載された「(a) タービンの計算結果」には、「ノズルの出口径 １１６mm」、「動翼の入口径　１１４mm」と記載されており、これを計算すると、各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離は、タービンホイールの半径の１.７５％ となるが、これ以外の記載はなく、また刊行物１には、「弦長をタービンホイールの直径の約５％〜１５％の範囲」とする記載及びその示唆はないものである。
　さらに、刊行物７及び特許異議申立人が提出した甲第９号証（後記）、甲第１０号証（後記）には「各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離をタービンホイールの半径の約１％〜４％の範囲」に一部包含されるものが記載され（特許異議申立書第２７頁〜第２９頁の記載参照）、「各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離」をこの範囲に包含させることが従来周知であるとしても、上記周知例で示されたものは、いずれも高温、高圧のガス（例えば燃焼ガス）で効率よくタービンホイールを回転させるガスタービンに関するものであって、本件第１訂正発明におけるターボ膨脹機のように冷凍源を効率よく創生するものとは認められない。しかも上記周知例には、案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離に関して記載はないものである。
　そこで、「各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長をタービンホイールの直径の約５％〜１５％の範囲とした」点についてさらに検討するに、環状ノズル手段において、各案内羽根の先行縁と後行縁との間を弦長とすることは、刊行物２及び刊行物８にも記載されおり、しかも刊行物２には、その弦長を求める式が第１９頁に記載されている。そしてこの弦長を求める式からみて、刊行物２には、「該弦長は、タービンホイールの直径の１３.６８％〜３１.２％となる」ことが記載され（特許異議申立書第２９頁〜第３０頁の記載参照）、この範囲は、本件第１訂正発明における「該弦長をタービンホイールの直径の約５％〜１５％の範囲とした」構成と一部重複している。しかしながら、刊行物２記載のものは、上記周知例に示されたものと同様、ガスタ−ビンに関する技術と認められ、本件第１訂正発明におけるターボ膨脹機のように冷凍源を効率よく創生するものとは認められない。しかも刊行物２には、「各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離をタービンホイールの半径の約１％〜４％の範囲」とする点について記載も、示唆もないものである。（なお、さらに付言すれば、刊行物２の第２０頁には、「この最適な間隙距離（間隙とはノズル羽根後端を結ぶ円と動翼羽根先端を結ぶ円によって作られる環状部分を指しており、この環状部分の半径方向の距離は（ｄ０−ｄ１）／２である。）はノズル羽根の枚数ＺＮ，ノズル羽根の後端の厚さ，ノズル角αＮならびにノズルよりの流出速度ｖ１Ｎなどの関数である」と記載され、刊行物２には、各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離をタービンホイールの径との関係で規定する示唆もないものである。）
　また、刊行物３には、膨張タービンの取付構造について記載され、膨張タービンの具体的な構成については記載がないものであり、刊行物４には、漏れ止め装置としてのラビリンスシール、及びラビリンスシールの応用例が記載され、膨脹タービンを含めた極低温精留システムについて一切記載がないものであり、刊行物５及び刊行物６には、極低温精留システムについて記載されているが、極低温精留システムに用いる膨脹タービン（ターボ膨脹機）について具体的な記載はないものである。
　してみると、刊行物２乃至刊行物８には、いずれにも相違点（２）における本件第１訂正発明を特定する事項である「各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離をタービンホイールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長をタービンホイールの直径の約５％〜１５％の範囲とした」点が記載されておらず、またこの点を示唆するものでもない。
　そして、本件第１訂正発明は、上記特定する事項を具備したことにより、明細書記載の作用、効果を奏するものである。
　したがって、本件第１訂正発明は、刊行物１乃至刊行物８記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとは認められず、特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
　また、本件第２訂正発明は、請求項１を引用した請求項であって、請求項１の構成を具備するから、本件第１訂正発明と同様の理由により、刊行物１乃至刊行物８記載の発明に基づいて当業者が容易に発明を発明をすることができたものとは認められず、特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
　　　　　　　
（４）むすび
　以上のとおりであるから、平成１３年４月１０日付けの訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号。以下「平成６年改正法」という。）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、平成１１年改正前の特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年改正法による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　　　　　　　
３）特許異議の申立てについての判断
（１）本件発明
　平成１３年４月１０日付けで提出された訂正明細書の請求項１及び請求項２に係る発明（以下、「本件第１発明」、「本件第２発明」という。）は、その特許請求の範囲の請求項１及び請求項２に記載された次の事項により特定されるとおりのものである。
「【請求項１】　（ａ）精留コラムシステムと、
　（ｂ）主熱交換器と、
　（ｃ）該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、
　（ｄ）該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムへプロセス流体を移送するための手段と、
　（ｅ）該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段から成る極低温精留システムであって、
　該ターボ膨脹機は、
　一端と他端の間に延長した中央ハウジングと、
　該中央ハウジングの一端に取り付けられたタービンハウジングと、
　前記中央ハウジングに長手軸線の周りに回転自在に装着されており、前記タービンハウジング内に突入した一端と、負荷を支持する他端を有する軸と、
　前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンハウジング内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービンホィールと、
　前記長手軸線から離れた領域でプロセス流体を受取り、該プロセス流体を前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンハウジングによって画定された入口手段と、
　該入口手段と前記タービンホィールの間に位置し、前記プロセス流体を該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービンホィールを囲繞する環状ノズル手段と、
から成り、該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、該各案内羽根は、前記タービンホィールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホィールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、該各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホィールの直径の約５％〜１５％の範囲としたことを特徴とする極低温精留システム。
　【請求項２】　前記精留コラムシステムから前記主熱交換器へ廃流体を移送するための手段と、該主熱交換器から廃流体を回収するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の極低温精留システム。」
　　　　　　　　
（２）申立て理由の概要
　特許異議申立人　日本酸素株式会社は、本件第１発明及び本件第２発明は、甲第１号証乃至甲第１２号証記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定に該当し、特許法第１１３条第１項第２号の規定により取り消されるべきものである、と主張し、証拠方法として下記甲第１号証乃至甲第１２号証を提出している。
・甲第１号証：昭和６１年１２月２５日 日本酸素株式会社 総務部広報Ｇ発行（昭和６３年３月１６日国立国会図書館受入）の「日本酸素技報　No.５」の表紙、目次、第２８頁〜第３７頁、第７４頁及び奥付
・甲第２号証：１９７７年９月２５日 株式会社 パワー社発行の「設計シリーズ(9)　半径流ガスタービンの設計」の表紙、第２頁〜第９頁、第１６頁〜第３１頁、巻末参考図の一部及び奥付
・甲第３号証：特公平１−３６０３２号公報
・甲第４号証：１９８９年９月３０日 社団法人 日本機械学会発行の「機械工学便覧」の表紙、目次、第１１８頁〜第１１９頁及び奥付
・甲第５号証：特開平５−１８７７６７号公報
・甲第６号証：特公平１−４０２６８号公報
・甲第７号証：特開平５−１４９６７９号公報
・甲第８号証：１９７７年９月２５日 実教出版株式会社発行の「ターボ機械１―理論と設計の実際―」の表紙、目次、第４３４頁〜第４３７頁及び奥付
・甲第９号証：1983年　NASA Scientific and Technical information branch発行（1983年10月7日 特殊法人日本科学技術情報センター受入）のNASA Technical Paper 2199 AVRADCOM Technical Report 83-C-4 1983 「Computer Coad for Off-Design Performance Analysis of Radial-Inflow Turbins With Rotor Blade sweep」の表紙、中表紙、第４頁〜第６頁
・甲第１０号証：昭和５４年８月３０日　株式会社コロナ社発行の「新版空気機械工業便覧」の表紙、目次、第２５０頁〜第２５１頁及び奥付
・甲第１１号証：昭和３３年８月７日受理の東京大学生産技術研究所報告８−１の「ラジアルガスタービンの研究」の目次及び第３２頁〜第４２頁
・甲第１２号証：１９６９年４月の日本機械学会講演論文集（第２部）Ｎ0．２０９（‘６９―４．第４６期通常総会講演会・流体力学・流体機械）の「ラジアルタービン用ノズルの研究」の講演要旨の第１４９頁〜第１５２頁
（３）甲各号証記載の発明
　甲第１号証は刊行物１に、甲第２号証は刊行物２に、甲第３号証は刊行物３に、甲第４号証は刊行物４に、甲第５号証は刊行物５に、甲第６号証は刊行物６に、甲第８号証は刊行物７に、甲第１２号証は刊行物８に、それぞれ相当し、上記甲各号証には、上記「２−２）（３）（ロ）引用刊行物記載の発明」に記載した発明が記載されている。
　そして甲第７号証には、
「圧縮、精製、冷却した原料空気を複精留塔に導入して液化精留を行い、酸素、窒素、アルゴン等を気体、液体で生産する空気液化分離装置において、該空気液化分離装置は、前記複精留塔の下部塔と上部塔との間に設けられた主凝縮蒸発器における液化酸素量を検出する液化酸素量検出手段と、該液化酸素量検出手段により検出した液化酸素量に応じて主凝縮蒸発器部分から抜出す液化酸素の流量を調節する抜出し液化酸素流量調整手段と、系内のガスの一部を断熱膨張させて寒冷を発生する膨張タービンにおけるガス流量を、前記液化酸素量検出手段により検出される液化酸素量の増減傾向及び前記液化酸素流量調整手段により制御された液化酸素抜出し量とに基づいて制御する膨張タービン流量調整手段とを備えていることを特徴とする空気液化分離装置。」（特許請求の範囲の【請求項１】）が図面とともに記載されている。
　また、甲第９号証には、第６頁の「4.59 INCH RADIAL TURBINE IN AIR」の欄に「……R1=2.345……R3=2.295……」と記載されており、一方、第４頁の「Figure 3.-Geometry input variables.」によれば、R1がノズル出口半径であり、R3がインペラ入口半径であるから、ノズル出口とインペラ入口との間隙とインペラ半径との関係は、この間隙がインペラ半径に対して２.２％であることが記載され、さらに甲第１０号証には、第２５１頁の図３・１３３のただし書きに、ｄＮ２（ノズル内径）／ｄ１＝１.０２と記載されており、第２５０頁の図３・１３１によれば、ｄ１はインペラ直径であるから、ｄＮ２−ｄ１＝０.０２より、ノズル出口とインペラ入口との間隙とインペラ半径との関係は、この間隙がインペラ半径に対して２％であることが記載され、甲第１１号証には、第３４頁の第３・４図にノズルの取付角度等を変えた各種の円周ノズルの側面図が、また第３４頁の第３・５図に直線ノズルの側面形状が数値〔長さ（６７.５）、先行縁（２.５Ｒ）、後行縁（０.２５Ｒ）〕とともに記載されている。
　　　　　　
（４）対比、判断
　本件第１発明は、上記「２−２（３）（ハ）対比、判断」で示したように、甲第１号証乃至甲第６号証、甲第８号証及び甲第１２号証に記載された発明に基づいて容易に発明をすることができたものとすることができない。
　また、甲第７号証には、極低温精留システムについて記載されているが、このシステムに用いる膨張タービンについての具体的な構成については記載がないものであり、甲第９号証、甲第１０号証及び甲第１１号証には、タービンホイールを囲繞する環状ノズル手段は、各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、かつ各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離を該タービンホイールの半径の２.２％（甲第９号証）、２％（甲第１０号証）とすること、すなわちこの距離を約１％〜４％の範囲とすることが記載されているが、甲第９号証、甲第１０号証及び甲第１１号証記載のものは、いずれもガスタービンに関するものと認められ、本件第１発明におけるターボ膨脹機のように冷凍源を効率よく創生するものとは認められない。しかも、甲第７号証、甲第９号証、甲第１０号証及び甲第１１号証には、本件第１発明を特定する事項である「各案内羽根の後行縁とタービンホイールの外周縁との間の距離をタービンホイールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長をタービンホイールの直径の約５％〜１５％の範囲とした」点について記載も示唆もないものである。したがって、甲第７号証、甲第９号証、甲第１０号証及び甲第１１号証の記載を参酌しても、上記の点が容易になし得たものとすることができない。
　よって本件第１発明は、甲第１号証乃至甲第１２号証記載の発明に基づいて容易に発明をすることができたものとは認められない。
　また、本件第２発明は、請求項１を引用したものであって、本件第１発明の構成を具備するから、上記と同様の理由により甲第１号証乃至甲第１２号証記載の発明に基づいて容易に発明をすることができたものとは認められない。
　　　　　　　　　
（５）むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠方法によっては本件発明についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　したがって、本件発明についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものとは認めない。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、結論のとおり決定する。　
【異議決定日】
平成１３年８月２０日（２００１．８．２０）
【訂正の要旨】
訂正事項ａ：
　願書に添付した明細書（以下、「特許明細書」という。）の特許請求の範囲の請求項１乃至１０、１５、及び１６を削除する。
訂正事項ｂ：
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項１１、１２及び１３を組み合わせて次のとおりとするとともに、新しい請求項１とする。
「【請求項１】　（ａ）精留コラムシステムと、
　（ｂ）主熱交換器と、
　（ｃ）該主熱交換器に接続されたターボ膨脹機と、
　（ｄ）該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムヘプロセス流体を移送するための手段と、
　（ｅ）該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段から成る極低温精留システムであって、
　該ターボ膨脹機は、
　一端と他端の間に延長した中央ハウジングと、
　該中央ハウジングの一端に取り付けられたタービンハウジングと、
　前記中央ハウジングに長手軸線の周りに回転自在に装着されており、前記タービンハウジング内に突入した一端と、負荷を支持する他端を有する軸と、
　前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンハウジング内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービンホイールと、
　前記長手軸線から離れた領域でプロセス流体を受取り、該プロセス流体を前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンハウジングによって画定された入口手段と、
　該入口手段と前記タービンホィールの間に位置し、前記プロセス流体を該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービンホイールを囲繞する環状ノズル手段と、
から成り、該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、該各案内羽根は、前記タービンホィールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホィールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホィールの外周縁との間の距離を該タービンホィールの半径の約１％〜４％の範囲とし、かつ、該各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホィールの直径の約５％〜１５％の範囲としたことを特徴とする極低温精留システム。」
訂正事項ｃ：
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項１４を新しい請求項１に従属させ、新しい請求項２とする。
訂正事項ｄ：
　特許明細書の段落【０００４】の「易い」を「安い」と訂正する。
訂正事項ｅ：
　特許明細書の段落【０００６】の「２５ｔｎ」を「２５ｔｏｎ」と訂正する。
訂正事項ｆ：
　特許明細書の段落【０００８】の「ターボチャージャー」を「ターボ膨脹機」と訂正する。
訂正事項ｇ：
　特許明細書の段落【００１３】の「度」を「ド」と訂正する。
訂正事項ｈ：
　特許明細書の段落【００３０】の「コラムをから」を「コラムから」と訂正する。
訂正事項ｉ：
　特許明細書の段落【００３３】の「組み合わせたい」を「組み合わせ体」と訂正する。
訂正事項ｊ：
　特許明細書の段落【００３８】の「入来」を「従来」と訂正する。
訂正事項ｋ：
　特許明細書の段落【００４２】の「させする」を「させる」と訂正する。
訂正事項ｌ：
　特許明細書の段落【００４６】の「５ｔｎ」を「５ｔｏｎ」と訂正する。
訂正事項ｍ：
　特許明細書の段落【００４８】【表２】中左から２列目最下行に記載の「図６示されたサイクル」を「図６に示されたサイクル」と訂正する。
訂正事項ｎ：
　特許明細書の段落【００４９】の「５ｔｎ」を「５ｔｏｎ」と訂正する。
訂正事項ｏ：
　特許明細書の段落【００５３】の「２０ｔｎ」を「２０ｔｏｎ」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
極低温精留システムのための膨脹タービン
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項
１
（ａ）精留コラムシステムと、
　
（ｂ）
　
（ｃ）
　
（ｄ）該ターボ膨脹機から前記精留コラムシステムヘプロセス流体を移送するための手段と、
　
（ｅ）該精留コラムシステムから生成物を回収するための手段
極低温精留
　該ターボ膨脹機は、
　一端と他端の間に延長した中央ハウジングと、
　該中央ハウジングの一端に取り付けられたタービンハウジングと、
　前記中央ハウジングに長手軸線の周りに回転自在に装着されており、前記タービンハウジング内に突入した一端と、負荷を支持する他端を有する軸と、
　前記長手軸線に近接する位置から半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードを有し、前記タービンハウジング内で前記軸と共に回転するように該軸の一端に取り付けられたタービンホイールと、
　前記長手軸線から離れた領域でプロセス流体を受取り、該プロセス流体を前記タービンブレードに向けて導入するために前記タービンハウジングによって画定された入口手段と、
　該入口手段と前記タービンホイールの間に位置し、前記プロセス流体を該入口手段から前記タービンブレードの方に差向け、該タービンブレードを通して通流させるように該タービンホイールを囲繞する環状ノズル手段と、
から成り、該環状ノズル手段は、複数の案内羽根を有し、該各案内羽根は、前記タービンホイールから遠くに位置する先行縁と、該先行縁よりは該タービンホイールに近くに位置する後行縁を有し、該各案内羽根の後行縁と該タービンホイールの外周縁との間の距離を該タービンホイールの半径の約１％〜４％の範囲とし
、かつ、該各案内羽根の先行縁と後行縁との間の距離は弦長であり、該弦長を該タービンホイールの直径の約５％〜１５％の範囲とし
極低温精留
　【請求項
２
１
極低温精留
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、膨脹タービン（「ターボ膨脹機」又は単に「タービン」とも称する）に関し、特に、冷凍源を創生するための、又は、窒素又はその他のガスを生成するために供給空気を極低温精留するのに使用するための膨脹タービンに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　窒素及び酸素等の工業用ガスは、供給空気を極低温精留することによって商業的に大量に生産される。極低温精留を実施するための冷凍源は、圧縮されたプロセス流体（一般に、圧縮された供給空気又は極低温空気分離プラントのような極低温精留システムのコラムから抽出された高圧流体）をターボ膨脹させる（ターボ膨脹機に通して膨脹させる）ことによって得られる。低温空気分離プラントのターボ膨脹機は、初期コスト、運転コスト及びメンテナンスコストの高い機器であり、それらのコストを節減することが望ましい。
　【０００３】
　実際、窒素生成設備即ちプラントに用いられる膨脹タービン即ちターボ膨脹機の初期コストは、そのプラント自体の設備コストの相当大きな部分を占める。例えば、小規模プラントの場合、タービンのコストは、プラントの総コストのほぼ１０％である。従って、この種の用途のためのターボ膨脹機の初期コストを削減することは、プラント全体の費用効果を改善する上で望ましい。他方、コストと比較したターボ膨脹機の相対的な性能又は効率の重要性も、見過ごすことはできない。従って、それは、性能対コストの典型的な問題となる。もちろん、低コストで、高性能の機械が得られれば、理想的であるが、現実的には、コストと性能の兼ね合いということになろう。本発明は、このジレンマを、かなりの性能、即ち、最高８０％台半ばの機械効率を有する低コストの機械を提供することによって解決する。
　【０００４】
　極低温蒸留によって空気を分離することにより窒素又は酸素を生成するには、極低温ターボ膨脹機を使用しなければならない。極低温ターボ膨脹機の設計は、ターボチャージャーのそれと非常に類似している。例えば、両者共に、軸受ハウジング内に装着された回転軸又は回転子によって相互に連結された膨脹タービン段と圧縮機段を必要とする。しかしながら、ターボチャージャーは、軸の一端に固定されたタービンホイールを回転するための駆動流体として内燃エンジンからの排ガスを利用するために開発されたものであるから、極低温ターボ膨脹機とは異なり、当然のことながら高温下で作動されるのが普通である。圧縮機ホイールは、軸の他端に固定されており、タービンホイールによって回転されて空気を圧縮する。圧縮された空気は、エンジンに通され、エンジンに装入空気を供給することによりエンジンの性能を高める。内燃エンジンに用いられるターボチャージャーの初期コストは、連続生産（同一デザインを用いて同一製品を多数生産すること）の利益が得られるので、比較的
安
　【０００５】
　市場からの需要供給の圧力があった場合を除いては、ターボ膨脹機のコストの問題を技術的に解決しようとする有意の試みは今日までなされてこなかった。極低温ターボ膨脹機の既存の販売業者が、極低温ターボ膨脹機の供給業者であった。具体的にいえば、販売業者から中庸コストで得られるのは低性能の機械でしかなく、高効率の機械を得ようとすれば高いコストを支払わなければならない。
　本発明は、中高性能を有する低コストの機械を提供する。
　【０００６】
　先に述べたように、ターボ膨脹機の初期コストは、今日でも依然として禁止的に高いままである。例えば１日当りの生産量が２５ｔ
ｏ
　【０００７】
　本発明者は、極低温空気分離プラントのための能率的で低コストのターボ膨脹機を構成するために、大量生産される部品及び機器を使用することに着目した。このことから、ディーゼルエンジンのターボチャージャーを改変してそれを費用効率のよい極低温ターボ膨脹機として利用することを導き出した。ディーゼルエンジンの標準的ターボチャージャーは、タービン段と、回転子と、軸受と、ハウジングと、圧縮機段から成る。これを極低温空気分離の用途に利用するには、最低限、ターボチャージャーのタービン段を極低温の使用に適するように改変しなければならない。ターボチャージャーは、一般に、内燃エンジンの高温（５３８°Ｃ以上）排ガスで作動するように設計されている。それを極低温（−１２９°Ｃ以下）で作動する極低温ターボ膨脹機として利用するのは、機械の構成素材の種類、密封の問題及びその他のいろいろな制約条件からして容易に想到されることではなく、不可能とさえ考えられる。
　【０００８】
　【発明の開示】
　本発明の極低温ターボ膨脹機（単に「タービン」とも称する）の主要な利点は、現在市販されている最新式のターボ
膨脹機
　しかも、本発明によるターボチャージャーの改変は、タービンの性能を阻害することがない。本発明のターボ膨脹機の効率は現在の最新式ターボ膨脹機のそれを上回るものではないが、本発明による低初期コストと比較的良好な性能との優れた組み合わせの成果として８０％台半ばの等エントロピー効率が得られ、現在の最新式技術に比べて全体的なコスト削減という利点をもたらす。この利点は、いろいろな空気分離サイクルを用いるいろいろなタイプの極低温プラントに適応することができる長所となる。
　【０００９】
　従って、本発明の主要な目的は、極低温生成サイクルに有効に使用することができる低コストのターボ膨脹機を提供することである。
　本発明の他の目的は、そのような低コストターボ膨脹機を有効に使用することができる極低温生成サイクルを提供することである。
　【００１０】
　上述したように、本発明の極低温ターボ膨脹機は、低初期コストで、かつ、低メンテナンスコストである頑丈な機械である。改変されたタービンホイールによる本発明の極低温ターボ膨脹機の作動効率は、廃流体（廃物として廃棄される流体）の膨脹又は供給空気の膨脹操作を伴う窒素生成プラントにとっては妥当であり、許容し得るものである。酸素生成用空気分離プラントや、それより更に小型の窒素生成用空気分離プラントのような用途には、元のターボチャージャーのタービンホイールをその径を短縮して使用する代わりに、最新技術のタービンホイールを回転子に取り付けて使用することが必要とされる場合がある。なぜなら、ターボチャージャーの径を短縮されたタービンホイールの使用は、ターボ膨脹機の作動効率を許容し得ないほどに低下させることになり、正当化されないからである。しかしながら、最新技術のタービンホイールを使用する場合でも、本発明による低初期コスト及び低メンテナンスコストの利点を享受することができる。
　【００１１】
　本発明の低コストターボ膨脹機は、極低温蒸留により空気を分離することによって酸素及び、又は窒素を生成するプラント及びサイクルに利用することができる。本発明の機械は、極低温蒸留により空気を分離することによって窒素を生成するための、排気膨脹サイクル又は空気膨脹サイクルを伴うプラントに特に適するが、初期コストが安く、しかも、かなりの性能を有する膨脹機を必要とする、水素又は天然ガスの処理、又はそれに類する化学処理等のその他の極低温プロセッサにも用いることができる。
　【００１２】
　【実施例】
　図１を参照すると、本発明の極低温ターボ膨脹機（単に「機械」とも称する）の断面図が示されている。この機械の回転子又は軸１は、軸受ハウジング（「中央ハウジング」とも称する）４内に回転自在に支承されている。軸受ハウジング４は、タービン側軸シール３、圧縮機側軸シール１０、ノズル内案内羽根２及び熱シールド（熱遮蔽体）７をも保持している。タービンホイール５は、軸１の長手軸線に近接する位置からから半径方向外方に延長した複数の互いに円周方向に離隔されたタービンブレードから成り、タービンハウジング９内で軸１と共に回転するように軸１の一端に取り付けられている。タービンホイール５は、軸１の一体部分としてもよく、あるいは、軸１の他端に取り付けられた圧縮機ホイール６と同様に、別個の部品として形成して軸１に取り付けてもよい。圧縮機ホイール６は、圧縮機ハウジング１１内に収容されている。
　【００１３】
　図１にみられるように、タービンハウジング９（詳しくは、後述する固定シュラウド８）と軸受ハウジング４（詳しくは、熱シール
ド
ド
　【００１４】
　熱シールド７は、低温のタービンホイール領域（及びプロセスガス）を軸受ハウジング４の温暖領域から隔離するために設けられている。これは、２つの理由から必要とされる。１つは、軸受内の潤滑剤を凍結から防護することであり、他の１つは、熱がプロセス流体内に漏入するのを防止することである。潤滑剤が凍結すると、機械の機能を阻害し、プロセス流体内に熱が漏入すると、ターボ膨脹機の効率及び性能を不必要に低下させるからである。初期コストを低く抑えるために、このタービンホイール５は、元のタービンホイールからその外径を詰めてその先端流線をトリミングすることによって得ることができ、それを固定シュラウド（囲い体）８に合致させる。シュラウド８は、ノズル内案内羽根２のためのリングと熱シールド７を介して軸受ハウジング４に取り付けられる。
　【００１５】
　ターボ膨脹機ハウジング（「タービンハウジング」とも称する）９は、ターボ膨脹機へのプロセス流体の導入及び排出のための手段を構成する。ターボ膨脹機は、熱排除ループ内で作動する圧縮機ホイール６を含む圧縮機段（単に「圧縮機」とも称する）によって負荷をかけられる。圧縮の仕事熱は、通常、熱交換器を介してプラントの冷却系統へ放出される。場合によっては、ターボ膨脹機の仕事をそのプロセスと統合することによって、例えば、生成物窒素（生成物即ち製品として回収される窒素）又はプロセスサイクルの他の流体流を圧縮することによってターボ膨脹機の仕事を利用することが有利な場合もある。図１の実施例では、ターボ膨脹機に負荷をかけるものとして、ターボ膨脹機の軸１の他端に取り付けられた圧縮機ホイール６が示されているが、そのような負荷装置は、例えばブレーキであってもよい。
　【００１６】
　図２は、図１のノズル内案内羽根２の詳細を示す。ノズル内案内羽根２は、ターボ膨脹機のタービンホイール（単に「ホイール」とも称する）の外周に近接して配置されるリングに機械加工によって形成されたものであり、その機能は、駆動ガス（ホイールを回転駆動するためのガス）をタービンホイール即ちインペラ自体に対してほぼ接線方向に導入することによって駆動ガスをタービンホイール内へ案内することである。駆動ガスは、各隣接する案内羽根２と２によって画定される個別ノズル内で接線方向成分Ｕと半径方向成分Ｗを有する絶対速度Ｃにまで加速される。各ノズル内案内羽根２は、その先行縁から後行縁まで実質的に真直ぐであり（湾曲等の特殊な輪郭に形成されておらず）、先行縁の方が後行縁より相当に厚肉にされている。ここで、案内羽根の「先行縁」とは、タービンホイール内へ流入してくるガスの流れからみて上流に（半径方向外方に）位置する側の縁のことをいい、「後行縁」とは、タービンホイール内へ流入してくるガスの流れからみて「先行縁」よりは下流に（半径方向内方に）位置する側の縁のことをいう。従って、半径方向でみて、先行縁は、タービンホイールより遠く、プロセス流体をノズルへ導入する入口に近くに位置し、後行縁は、先行縁よりはタービンホイールに近く、入口より遠くに位置する。「先行縁」及び「後行縁」という用語は、ノズルに関してもいう。図２にでは、環状ノズルの「先行縁」（ノズルの外円）及び「後行縁」（ノズルの内円）と、羽根２の「先行縁」及び「後行縁」とは同じ位置にある。
　【００１７】
　可変ノズルを使用することもできるが、必ずしもそうする必要はない。実際、コストを低く抑えるために、インペラ自体を囲繞するリングに一体に機械加工した非常に簡単な案内羽根を用いることが好ましい。現行の設計慣行によれば、各ノズルの後行縁の半径とホイールの半径との差によって画定される、即ち、案内羽根の後行縁とホイールの外周縁との間の羽根なし間隙ｇは、ターボ膨脹機のホイールの半径の５％〜７％程度にすべきであることは、当業者には容易に分かるであろう。そのような間隙は、流体の流れがインペラへの導入点でより均一なパターンに展開するのに十分なガス流路長を与えるためのものである。ただし、ガスの絶対速度は羽根なし空間（即ち、案内羽根２と２の間に画定される空間）において最大であり、表面摩擦損失はガス速度の自乗に比例して増大するので間隙ｇは表面摩擦損失の最も大きい領域であるから、間隙は過度に大きくすべきではない。
　【００１８】
　実際、当業者には明らかなように（例えば、英国のロングマン・サイエンティフィック・アンド・テクニカル出版社から出版されているＡ．ホイットフィールド、Ｎ．Ｃ．バインズ共著の「半径流ターボマシーン」の第１７８頁Ｅｑ．４．５２参照）、ノズルの後行縁半径をホイールの直径より５．４％大きくした場合に最良の効率が得られる。しかしながら、本発明は、この現行の設計慣行に反して、ノズルの後行縁半径をホイールの直径より約１％〜４％、好ましくは約２％〜３％大きい値とする。ノズル後行縁半径をこのように特別設計とすること、ノズルの弦長（ノズルの先行縁と後行縁の間の距離）をやはり現行の設計慣行が教示している寸法より短くすることとが相俟って、望ましい性能を発揮するコンパクトな設計を可能にする。図２に示された本発明の簡潔なノズル設計は、従来の高価な可変ノズル設計に比べて、より容易に、より低コストで、より多数の案内羽根を設けることを可能にする。
　【００１９】
　本発明は、上述した用途に要求される寸法上の制約に対処するために、市販されている在来のターボチャージャーに用いられている部品及びそれらのサイズを改変した。そのような改変の結果として、得られたターボ膨脹機の性能に予想外の改善をもたらすことが認められた。これらの性能改善の内容は、図８及び９とそれに関連する後述の説明によって明らかにされるが、この時点ではターボ膨脹機のホイールの直径とノズルの弦長との間の従来周知のいろいろな関係を説明しておく。下記の表１は、それらの従来周知の関係の幾つかと、本発明によるターボ膨脹機の寸法づけを示す。
　【００２０】
　【表１】
　※プラクスエアは本出願人の会社の名称
　【００２１】
　本発明の目的のためには、ノズルの弦長をホイール５の直径の約５％〜１５％、好ましくは８％〜１４％の範囲とし、案内羽根２の後行縁とホイール５の外周縁との間の間隙ｇをホイールの半径の約１％〜４％、好ましくは２％〜３％の範囲とすることが望ましいことが認められた。間隙ｇは、ターボ膨脹機のホイールの半径の長さに応じて、例えば１．２７ｍｍ（０．０５ｉｎ）から１２．７ｍｍ（０．５ｉｎ）の範囲で変えることができる。
　【００２２】
　ノズルの案内羽根と案内羽根の間の喉部ｔのサイズは、機械（ターボ膨脹機）の流体流れ、従って容量を制御するための主要な変数である。ノズルの案内羽根
は、
　【００２３】
　図３は、極低温精留プラント又は空気分離サイクルに有効に使用することができる本発明の極低温ターボ膨脹機の軸シール系統の概略断面図である。図３を参照して説明すると、このターボ膨脹機は、軸１の一端と一体の、又は一端に取り付けられたタービンホイール即ちインペラ５と、軸１の他端に取り付けられた圧縮機ホイール６から成る。タービンホイール５と圧縮機ホイール６とを連結している軸１は、各ホイールに近接して配置され、軸シール３によって各ホイールから離隔された軸受５０に回転自在に支承されている。
　【００２４】
　軸受５０には導管５１を通して油等の潤滑剤が供給される。低温プロセス流体への軸受潤滑剤の移行は、図３に示されるような軸シール系統によって防止される。軸シール系統は、軸１を包むシールガスを供給するものであることが好ましい。典型的な例では、この軸シール系統は、軸受５０からタービンホイール５への潤滑剤の流れと、タービンホイール５から軸受５０への低温プロセス流体の流れに対抗する、一連の局部的圧力増大部を創生するラビリンスシール３によって構成される。それによって、軸受をプロセス流体から有効に隔離し、軸受の潤滑油の凍結を起すことなくターボ膨脹機の信頼性の高い作動を補償することができる。
　【００２５】
　このシール系統へは、好ましくはプロセスガスと同じシールガス（例えば、廃窒素又は供給空気）を供給することができる。図３に示された構成では、通常４．４〜６５．６°Ｃ（４０〜１５０°Ｆ）の暖かい温度のシールガスを弁５４を介し導管５３を通して送る。圧力調整器５５が、シールガスの導入点においてタービンホイールの近傍で圧力を検出し、シールガスの流れを調整する。シールガスは、軸受ハウジングと軸受５０との間で軸受ハウジングに近い部位で（即ち、熱遮蔽体７（図１参照）と軸受ハウジングとの間で軸受に対してよりも軸受ハウジングに近い部位で）シール系統へ供給され、戻り潤滑油と一緒に抽出される。
　【００２６】
　シールガスは、暖かい温度を有しているので、軸１の表面上に保持されている潤滑油が極低温のプロセス流体によって凍結されるのを防止する働きもする。若干の暖かいシールガスがターボ膨脹機のハウジング９（図１参照）内へ流入することがあり、低温のプロセスガスと混合するので効率の損失を招くことがあるが、この効率損失は、本発明によって得られる大きな利得からみて許容し得る程度のものである。
　【００２７】
　当業者には明らかなように、このシールガス系統は、この極低温ターボ膨脹機の軸１のタービン側の端部にだけ必要とされる。軸１の圧縮機側の端部にはシールガスは必要ない。圧縮機を含むループ流路を通るプロセスガス（例えば、空気又は窒素）は、ラビリンスシール３と同様のラビリンスシール１０を通して逃がされる。
　【００２８】
　図４は、廃流体膨脹式極低温窒素生成システムの特定の一実施例を例として示す。（便宜上、流体の流れと、その流れを通す導管とを同じ参照番号で表すこととする。例えば、圧縮され冷却された供給空気の流れ１０５は、導管１０５とも称される。）本発明は、任意の適当な極低温精留プラントに適用することができるが、精留コラム１０６からの廃流体を膨脹させて冷凍源を創生し、その膨脹された廃流体を入来供給空気に対して間接的熱交換関係に通して供給空気を冷却し、精留操作を駆動するために精留コラムシステムへ冷凍源を供給するようにした廃流体膨脹式極低温窒素生成システムに用いるのに特に有用である。
　【００２９】
　図４を参照して説明すると、供給空気１０１は、ベース負荷供給空気圧縮機（単に「負荷装置」とも称する）１０２で圧縮され、主熱交換器１０３に通される。圧縮された供給空気１０１は、主熱交換器１０３内で、後述するように膨脹された廃流体との間接的熱交換によって冷却される。圧縮され、冷却された供給空気は、水蒸気や二酸化炭素等の高沸点の不純物をも除去されており、流れ１０５として極低温精留コラムシステムへ送られる。
　【００３０】
　図４に示された極低温精留コラムシステム即ち極低温精留プラントは、単一の精留コラム１０６と頂部凝縮器１０８から成っている。本発明の実施においては極低温精留プラントは、単一のコラ
ムか
　【００３１】
　コラム１０６内において供給空気は、極低温精留によって生成物窒素蒸気（生成物と即ち製品として回収される窒素蒸気）（「窒素蒸気生成物」とも称する）と窒素含有液体に分離される。生成物窒素蒸気は、通常９８％から９９．９９９９％の範囲又はそれ以上の純度を有し、コラム１０６の上部から抽出される。生成物窒素蒸気の一部は、導管１０９から流れ１２６として頂部凝縮器１０８へ通され、そこで、窒素含有液体との熱交換によって凝縮され、還流として導管１１７を通してコラム１０６へ戻される。所望ならば、流れ１１７の一部を導管１１８を通して生成物液体窒素として回収することができる。通常６０〜７０％の範囲の窒素濃度を有する窒素含有液体がコラム１０６の下部から流れ１０７として抽出され、弁１３４を通して減圧されて、頂部凝縮器１０８へ通され、そこで、上述したように生成物窒素蒸気の流れ１２６を凝縮させ、自らは沸騰する。
　【００３２】
　導管１０９を通して抽出された生成物窒素蒸気は、熱交換器１０３に通され、供給空気との間接的熱交換によって温められ、相手の供給空気を冷却する。温められた生成物窒素蒸気は、導管１２３を通して回収される。所望ならば、この温められた生成物窒素蒸気を圧縮機に通すことによって圧縮し、得られた高圧生成物窒素蒸気を回収するようにしてもよい。
　【００３３】
　極低温精留コラムシステムの頂部凝縮器１０８から導管１１２を通して窒素含有廃流体を抽出し、熱交換器１０３の一部分に通した後、本発明のターボ膨脹機１１３に通して１．４Ｋｇ／ｃｍ２（絶対圧）（２０ｐｓｉａ）から大気圧までの範囲の圧力に膨脹させる。
　ターボ膨脹機１１３は、生成物窒素圧縮機が用いられる場合はその圧縮機に連結される。そのように直接連結されたタービン（膨脹機）−圧縮機組み合わせ
体
　【００３４】
　かくして膨脹され冷却された廃流体１１４は、主熱交換器１０３に通され、供給空気との間接熱交換によって温められ、相手の供給空気を冷却して得られた冷凍源を供給空気と共に極低温精留コラムシステムへ供給し、極低温精留を達成する。一方、温められた廃流体は、主熱交換器１０３から流れ１１６として除去される。
　【００３５】
　図５は、本発明のターボ膨脹機を空気膨脹サイクルに適用した例を示す。図５の参照番号は、ほぼ図４のそれに対応しているが、１００番台ではなく２００番台の数字で示される。両サイクルに共通の機素については繰り返して説明はしない。
　【００３６】
　図５を参照して説明すると、廃流体流れ２１２は、頂部凝縮器２０８から抽出され、弁２３２を通して減圧され、得られた流れ２４０は、主熱交換器２０３に通され、圧縮済み供給空気との間接熱交換によって温められて流れ２４１として除去される。
　一方、圧縮され、冷却された供給空気２０５は、少くとも一部分が本発明のターボ膨脹機２０３に通される。図５の実施例では、圧縮され、冷却された供給空気２０５の一部分２２８が、直接精留コラム２０６へ供給され、他の一部分２３０は主熱交換器２０３の一部分に通され後、本発明のターボ膨脹機２１３に通されて膨脹せしめられる。圧縮され、冷却された供給空気２０５のうちターボ膨脹機２１３に通されて膨脹せしめられる部分２３０は、供給空気２０５の９０〜１００％の範囲とすることができる。供給空気２０５の１００％がターボ膨脹機２１３に通される場合は、図５に示される流れ２２８は存在しない。
　【００３７】
　供給空気は、ターボ膨脹機２１３を通ることによってそのタービンを駆動し、タービンが圧縮機を駆動して生成物窒素を圧縮する。それと同時に、供給空気は、ターボ膨脹機２１３を通って膨脹することにより冷却される。かくして冷却され膨脹された供給空気は、ターボ膨脹機２１３から極低温精留プラントのコラム２０６へ送られ、極低温精留を達成する。
　【００３８】
　図６は、ガス状酸素生成サイクルの１つの実施例を示す。この場合本発明のターボ膨脹機は、任意の適当な極低温精留プラントと共に使用することができるが、上方精留コラムの空気を膨脹させる方式、又は図６に示されるように棚窒素（コラムの頂部の窒素）を膨脹させる方式の酸素生成プラントに用いるのに特に適している。棚窒素を膨脹させる方式の場合、精留コラムの頂部からの廃窒素（棚窒素）の流れを膨脹させて冷凍源を創生する。即ち、膨脹した廃流体は、
従
　【００３９】
　図６を参照して説明すると、供給空気３０１は、ベース負荷供給空気圧縮機（「負荷装置」）３０２で圧縮され、予備浄化器３０３で不純物を除去された後、主熱交換器３０４に通される。圧縮された供給空気３０１は、主熱交換器３０４内で、後述するように生成物及び他の低温の戻り流体との間接的熱交換によって冷却される。圧縮され、冷却された供給空気は、流れ３０５として極低温精留コラムシステムの下方精留コラム３０６へ送られる。
　【００４０】
　図６に示された極低温精留コラムシステム即ち極低温精留プラントは、下方精留コラム３０６と、上方精留コラム３１５と、主凝縮器３１１から成っている。下方コラム３０６は、２．８１〜９．８４Ｋｇ／ｃｍ２（絶対圧）（４０〜１４０ｐｓｉａ）の範囲の圧力で作動することが好ましい。下方コラム１０６内において供給空気は、極低温精留によって廃窒素蒸気と酸素富化液体に分離される。窒素蒸気の一部分３１０は、主凝縮器３１１の頂部へ通され、そこで、上方コラム内の酸素液体との熱交換によって凝縮されて相手の酸素液体を沸騰させ、還流３１２として下方コラム３０６へ戻される。
　【００４１】
　通常６０％から７０％の範囲の窒素濃度を有する窒素含有液体が下方コラム３０６の下部から流れ３１６として抽出され、熱交換器３１７に通され、生成物又は廃窒素流３２０との間接熱交換によって温められ、減圧されたと、流れ３１８として上方コラム３１５へ送られる。上方コラム３１５は、１．０５〜１．７６Ｋｇ／ｃｍ２（絶対圧）（１５〜２５ｐｓｉａ）の範囲の圧力で作動することが好ましい。上方コラム３１５の下部（主凝縮器３１１の周り）から生成物酸素液体が導管３２１を通して回収され、主熱交換器３０４において供給空気との熱交換によって温められ、ガス状の生成物酸素３２２として抽出される。
　【００４２】
　主凝縮器３１１の循環する高圧蒸気から廃窒素流体が、流れ３０７として抽出され、主熱交換器３０４の通路の１つにおいて供給空気によって温められた後、本発明のターボ膨脹機３０８に通して膨脹せしめられ、精留工程を自己継続さ
せる
　【００４３】
　主凝縮器３１１からの戻り窒素凝縮液３１２から窒素流れ３１３が分流され、熱交換器３１４に通して半ば温められた後、上方コラムの頂部へ還流として導入される。この還流は、高純度の窒素と酸素生成物を生成するために上方コラム（即ち、低圧精留コラム）を駆動するのに必要とされる。
　【００４４】
　本発明の改良されたターボ膨脹機を用いることによって、中庸の効率を得るために高いコストの代償を払うことなく、比較的安い機械コスト並びに運転コストで極低温精留法により窒素又は酸素を生成することができる。
　【００４５】
　図７は、極低温精留による窒素生成プラントにおいてプラントの作動を継続させるための冷凍源を創生するためにターボ膨脹機によって廃流体を膨脹させる方式に適用した場合の本発明の低コストターボ膨脹機の利点を示すグラフである。図４に示されるようなサイクルの場合は、ターボ膨脹機の効率が比較的低いことに随伴する資本コスト（即ち、初期コストと運転コストの和）の増大や損失は生じない。実際、４０％程度の低い効率のターボ膨脹機であっても、このタイプの窒素生成プラントのサイクル作動を継続するのに十分な冷凍源を提供することができる。
　【００４６】
　従って、資本コスト（ターボ膨脹機の初期コストと運転コストの和）の安いターボ膨脹機は、それと同等の、又はそれより優れた効率の、より高価なターボ膨脹機に比べてコスト面の利点を提供することができる。このことは、日産５ｔ
ｏ
　【００４７】
　更に、図７、８及び９及び下記の表２に示されるように、本発明のターボ膨脹機を現在の最新式ターボ膨脹機より有利に運転することができる低効率の範囲が存在することが判明した。
　【００４８】
　【表２】
　【００４９】
　プラントの作動を自己時継続させるのに必要な冷凍源を創生するのに空気膨脹サイクルを用いる窒素ガス生成プラントに適用した場合の本発明の低コストターボ膨脹機の経済的利点は、日産５ｔ
ｏ
　【００５０】
　図７、８及び９に示されたターボ膨脹機効率１００％の点での資本コストは、プラントの作動を継続するのに必要な冷凍源を創生するためにプラントに液体として加えるのに必要な窒素のドル価額（液体当量として窒素ガス１００ｆｔ３当り２５セントを基準とする価額）を含むものである。図８の空気膨脹サイクルの場合も、本発明の低コストターボ膨脹機は、菱形のデータ点を付された線ＬＣＥで示され、最新式の高コストターボ膨脹機は、四角形のデータ点を付された曲線ＨＣＥで示されている。×印のデータ点を付された曲線ＣＰＣは、ターボ膨脹機効率１００％の基準点においてプラントを作動させるのに必要なパワーに加えて、空気膨脹サイクルを作動させるのに（即ち、冷凍源として液体窒素を加えることによってプラントを作動させるのに）必要とされる追加のパワーコストを表す。
　【００５１】
　引き続き図８を参照して説明すると、三角形のデータ点を付された曲線Ｓ１は、高コストターボ膨脹機（四角形のデータ点を付された曲線ＨＣＥ）のコストと、追加のパワーコスト（×印のデータ点を付された曲線ＣＰＣ）との和を表す。即ち、曲線Ｓ１は、図５に示されるような空気膨脹サイクル方式の窒素生成プラントに最新式の高コストターボ膨脹機を使用した場合に必要とされる総コストを表す。図８のグラフから分かるように、空気膨脹サイクル方式の窒素生成プラントに高コストターボ膨脹機を使用した場合の最適な、最も安い運転コストは、ターボ膨脹機の効率を７０％から８０％の範囲とした場合である。
　【００５２】
　これに対して、丸形のデータ点を付された曲線Ｓ２は、本発明の低コストターボ膨脹機（菱形のデータ点を付された曲線ＬＣＥ）のコストと、追加のパワーコスト（×印のデータ点を付された曲線ＣＰＣ）との和を表す。即ち、曲線Ｓ２は、図５に示されるような空気膨脹サイクル方式の窒素生成プラントに本発明の低コストターボ膨脹機を使用した場合に必要とされる総コストを表す。
　図８のグラフから明らかなように、本発明の低コストターボ膨脹機の使用は、曲線Ｓ２で表されるように、最新式の高コストターボ膨脹機を使用した場合に比べて顕著なコストの節減をもたらす。このコスト面の有利性は、ターボ膨脹機の効率範囲の４０％から８５％までの範囲に亙っている。コストの節約高はターボ膨脹機の効率を低くなるにつれて漸減するが、効率８０％という最適点（高コストターボ膨脹機を使用した場合の資本コストが最も安い点に対応する）では、本発明の低コストターボ膨脹機は、高コストターボ膨脹機に比べて約７０％のコスト節減を提供する。
　【００５３】
　図９は、ガス状酸素を生成するための更に別のタイプの極低温空気分離プラントに適用した場合の本発明の低コストターボ膨脹機の経済的利点を示すグラフである。このグラフは、日産２０ｔ
ｏ
　【００５４】
　図９に示されたターボ膨脹機効率１００％の点での資本コストは、図８の場合と同様に、この酸素生成サイクルを有するプラントの作動を継続するのに必要な冷凍源を創生するためにプラントに液体として加えるのに必要な窒素のドル価額（液体当量として窒素ガス１００ｆｔ３当り２５セントを基準とする価額）を含むものである。図９のグラフにおいても、本発明の低コストターボ膨脹機は、菱形のデータ点を付された線ＬＣＥで示され、最新式の高コストターボ膨脹機は、四角形のデータ点を付された曲線ＨＣＥで示されている。×印のデータ点を付された曲線ＣＰＣは、ターボ膨脹機効率１００％の基準点においてプラントを作動させるのに必要なパワーに加えて、空気膨脹サイクルを作動させるのに（即ち、冷凍源として液体窒素を加えることによってプラントを作動させるのに）必要とされる追加のパワーコストを表す。
　【００５５】
　引き続き図９を参照して説明すると、三角形のデータ点を付された曲線Ｓ１は、高コストターボ膨脹機（四角形のデータ点を付された曲線ＨＣＥ）のコストと、追加のパワーコスト（×印のデータ点を付された曲線ＣＰＣ）との和を表す。即ち、曲線Ｓ１は、図６に示されるような熱力学サイクルを有する酸素ガス生成プラントに最新式の高コストターボ膨脹機を使用した場合に必要とされる総コストを表す。図９のグラフから分かるように、酸素ガス生成プラントに高コストターボ膨脹機を使用した場合の最適な、最も安い運転コストは、ターボ膨脹機の効率を８０％から９０％の範囲とした場合である。
　【００５６】
　これに対して、丸形のデータ点を付された曲線Ｓ２は、本発明の低コストターボ膨脹機（菱形のデータ点を付された曲線ＬＣＥ）のコストと、追加のパワーコスト（×印のデータ点を付された曲線ＣＰＣ）との和を表す。即ち、曲線Ｓ２は、図６に示されるような酸素ガス生成プラントに本発明の低コストターボ膨脹機を使用した場合に必要とされる総コストを表す。
　図９のグラフから明らかなように、本発明の低コストターボ膨脹機の使用は、曲線Ｓ２で表されるように、最新式の高コストターボ膨脹機を使用した場合に比べて顕著なコストの節減をもたらす。効率８５％という最適点（高コストターボ膨脹機を使用した場合の資本コストが最も安い点に対応する）では、本発明による全体的なコスト節減高は、高コストターボ膨脹機を使用した場合に比べて約７０％である。ただし、コストの節約高は、ターボ膨脹機の効率が低くなるにつれて漸減する。
　本発明の低コストターボ膨脹機は、中庸程度の効率ではあるが、その効率が６５％を越える場合は、有利な選択である。効率が６５％の点では、本発明の低コストターボ膨脹機の使用は、８５％の優れた効率を有する高コストのターボ膨脹機を使用することに対して利点がなくなる。高コストのターボ膨脹機は、８５％の効率で適用されるのが最適であり、８５％の効率が運転コストが最も安くなる点である。
　【００５７】
　以上、本発明を幾つかの好ましい実施例に関連して詳細に説明したが、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　図１は、本発明の一実施例による極低温ターボ膨脹機の断面組立図である。
　【図２】
　図２は、図１の線２−２に沿ってみた詳細断面図であり、ノズル内案内羽根組立体とタービンホイールの細部を示す。
　【図３】
　図３は、極低温ターボ膨脹機の、本発明の一実施例による軸シール系統の細部を示す概略断面図である。
　【図４】
　図４は、図１及び３の極低温ターボ膨脹機を利用した本発明の別の実施例である廃物膨脹式極低温窒素生成システムを示す概略ブロック図である。
　【図５】
　図５は、図４と同様の図であるが、本発明の別の実施例である空気膨脹サイクルを用いた空気膨脹式極低温窒素生成システムを示す概略ブロック図である。
　【図６】
　図６は、図４及び５と同様の図であるが、図１及び３の極低温ターボ膨脹機を利用したガス状酸素及び窒素生成システムを示す概略ブロック図である。
　【図７】
　図７は、ターボ膨脹機によって廃流体を膨脹させる方式に適用した場合の本発明の低コストターボ膨脹機の利点を示すグラフである。
　【図８】
　図８は、空気膨脹サイクルを用いる窒素ガス生成プラントに適用した場合の本発明の低コストターボ膨脹機の経済的利点を示すグラフである。
　【図９】
　図９は、ガス状酸素を生成するための極低温空気分離プラントに適用した場合の本発明の低コストターボ膨脹機の経済的利点を示すグラフである。
　【符号の説明】
１：回転子又は軸
２：ノズル内案内羽根
３：タービン側軸シール
４：軸受ハウジング（中央ハウジング）
５：タービンホイール
６：圧縮機ホイール
７：熱シールド
８：固定シュラウド
９：ターボ膨脹機ハウジング（タービンハウジング）
１０：圧縮機側軸シール
１０２：ベース負荷供給空気圧縮機（負荷装置）
１０３：主熱交換器
１０６：精留コラム
１０８：頂部凝縮器
１１３：ターボ膨脹機
２０２：ベース負荷供給空気圧縮機（負荷装置）
２０３：主熱交換器
２０６：精留コラム
２０８：頂部凝縮器
２１３：ターボ膨脹機
３０２：ベース負荷供給空気圧縮機（負荷装置）
３０４：主熱交換器
３０６：下方精留コラム
３０８：ターボ膨脹機
３１１：主凝縮器
３１５：上方精留コラム