(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気について熱交換によって除湿を行い、除湿された二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するように、熱交換器が、両端が閉塞された筒体状のボディに内蔵された形態に設けられ、該筒体状のボディの上部に、前記圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気の導入口と、除湿された二次側の圧縮空気を前記空気圧機器へ排出する排出口とが設けられ、前記熱交換器が第１の熱交換器部と第２の熱交換器部の二段階に設けられ、前記第１の熱交換器部が、前記導入口から導入される一次側の圧縮空気の予冷を行うと共に二次側の圧縮空気の再加熱を行うように、一次側の圧縮空気に係る冷却用の流路と二次側の圧縮空気に係る再熱用の流路とが交錯するように配されることによって設けられ、該再熱用の流路は前記冷却用の流路を水平方向へ横切るように設けられ、前記第２の熱交換器部が、前記第１の熱交換器部で予冷された圧縮空気を冷却用媒体で冷却することで結露を生じさせて除湿するように設けられている圧縮空気除湿装置において、
前記第２の熱交換器部が前記第１の熱交換器部の下側に配設され、前記第２の熱交換器部の空気出口が開口すると共に前記再熱用の流路の入口に開口する小室であって結露によって生じた水が下方に流れて圧縮空気と分離される第１の小室と、該第１の小室の下部に設けられた第１の排水口と、前記再熱用の流路の出口が開口すると共に前記二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するための前記排出口に開口する小室であって排出される直前の圧縮空気を滞留させる第２の小室と、該第２の小室の下部に設けられた第２の排水口とを備え、
前記第２の小室の内部であって前記再熱流路の出口と前記排出口との間に、圧縮空気の流れを屈曲させて水分を慣性力によって分離させる水分離手段が設けられ、
該水分離手段が、前記排出口の下側に接続されて管状に設けられ、前記再熱用の流路から水平方向に排出される圧縮空気の流れが反転するように該再熱用の流路の出口に対面する側とは反対の側に開口部を備える水分離用管路が設けられていることを特徴とする圧縮空気除湿装置。
【請求項２】
前記水分離手段が、前記水分離用管路及び圧縮空気が衝突して流れを曲げる際に圧縮空気中に含まれる水分が凝集されることによって分離されるように設けられた水凝集用邪魔板であることを特徴とする請求項１記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項３】
前記水分離用管路が、湾曲した形状であって管路の端部が開口していることで前記開口部になっていることを特徴とする請求項１又は２記載の圧縮空気除湿装置。
【請求項４】
前記水凝集用邪魔板の縁部が圧縮空気の流れ方向とは反対方向へ折り返されていることを特徴とする請求項２又は３記載の圧縮空気除湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を発生させるコンプレッサーなどの圧縮装置から導入された一次側の圧縮空気について熱交換によって除湿を行い、除湿された二次側の圧縮空気を空気圧機器へ供給する圧縮空気除湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮空気を発生する圧縮装置から導入された高温多湿状態にある圧縮空気について除湿を行う圧縮空気除湿装置では、空気中に含まれる水分を凝集・結露させて除去するように、熱交換器と、その熱交換器を介して圧縮空気を冷却する装置（例えば、冷凍機、地下水などの冷却用媒体の利用装置）とが構成要素になっている。
【０００３】
このような圧縮空気除湿装置としては、例えば、以下のような構成を有するものが、本出願人によって先に提案されている。
圧縮空気を導入する導入口と、除湿した圧縮空気を排出する排出口と、除湿で生じた結露水を排水する排水口とが形成された筒状の容器内に、交互に配列した複数のバッフルフィンと、両フィンの間に配列した複数のバッフルフィンとを冷媒配管にそれぞれ取り付けた蒸発器が収容され、各フィンと容器の内壁との間において容器の筒長方向に対して下側開口部および上側開口部が交互に形成されると共に、導入口と排出口との間において両開口部を介して圧縮空気が通過する圧縮空気流路が形成された熱交換器であって、フィンは、容器の内壁との間で下側開口部を形成する下端面が水平設置面側の一端部から他端部にかけて水平設置面に対して徐々に離間するように形成されている（特許文献１参照）。これによれば、除湿効果を十分に高め得ることができる。
【０００４】
さらに、除湿効果を好適に高めるため、熱交換器が第１の熱交換器部と第２の熱交換器部の二段階に設けられ、前記第１の熱交換器部が、一次側の圧縮空気の予冷を行うと共に二次側の圧縮空気の再加熱を行うように、一次側の圧縮空気に係る冷却用の流路と二次側の圧縮空気に係る再熱用の流路とが交錯するように配されることによって設けられ、前記第２の熱交換器部が、前記第１の熱交換器部で予冷された圧縮空気を冷却用媒体で冷却することで結露を生じさせて除湿するように設けられている圧縮空気除湿装置がある。
【０００５】
このような圧縮空気除湿装置としては、例えば、以下のような構成を有するものが、本出願人によって先に開示されている（特許文献２参照）。
図３に示すように、図外のエアーコンプレッサによって圧送される圧縮空気に含まれる水分を結露させて除湿する熱交換器１０と、圧縮空気を冷却するための冷凍サイクル４０とを備えている。また、熱交換器１０は、導入口１２から導入した圧縮空気を、一次冷却部２０Ａ、二次冷却部３０Ａおよび再熱部２０Ｂからなる気体流路を経て排出口１３から排出可能に構成されている。また、熱交換器１０には、除湿によって生じた水分を装置外部に排出するためのドレントラップ１８が各ドレン排出口１６Ａ、１７Ａにそれぞれ配設されている。一方、冷凍サイクル４０は、熱交換器１０の二次冷却部３０Ａ内に配設されて冷媒の気化熱によって圧縮空気を冷却する蒸発器４１と、気化した冷媒を一定の圧送能力で圧送する圧縮機４２と、圧縮した気化冷媒を凝縮して液化させる凝縮器４３と、液化冷媒を一次的に貯蔵する受液器４４と、液化冷媒を降圧させるキャピラリチューブ４５とを備えている。
【０００６】
この除湿装置では、まず、圧縮機４２を駆動して冷媒を冷凍サイクル４０内で循環させる。この際に、受液器４４内の液化冷媒がキャピラリチューブ４５を通過して蒸発器４１内に吐出され、蒸発器４１内で液化冷媒が気化することにより、熱交換器１０の二次冷却部３０Ａが冷却される。この状態で図外のエアーコンプレッサを駆動することにより、導入口１２から水分を含んだ圧縮空気が導入される。また、熱交換器１０内に導入された圧縮空気は、一次冷却部２０Ａを通過する際に予備冷却され、次いで、二次冷却部３０Ａを通過する際に、蒸発器４１によって所定の露点温度以下に冷却される。この際に、圧縮空気中の水分が、蒸発器４１に取り付けられたフィンの表面に結露水として結露し、この結露水は、熱交換器１０の底部に向けて流れ落ちてドレン排出口１６Ａから外部に排出される。一方、二次冷却部３０Ａ内で除湿された圧縮空気は、再熱部２０Ｂを通過する際に、導入口１２から導入される圧縮空気によって再熱されて排出口１３から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２９３８７号公報（請求項１、第１図）
【特許文献２】特開２００１−１８３０１４号公報（第１図、[０００２]、［０００３］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
圧縮空気除湿装置に関して解決しようとする問題点は、圧縮空気の圧力が低下して流速が高まった際などに、一旦分離されていた水分が、除湿された二次側の圧縮空気中へ巻き上がり現象によって戻ってしまい、除湿効果を低下させることにある。
そこで本発明の目的は、一旦分離されていた水分が、除湿された二次側の圧縮空気中へ戻ることを防止し、除湿効果を高めることができる圧縮空気除湿装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気について熱交換によって除湿を行い、除湿された二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するように、熱交換器が、両端が閉塞された筒体状のボディに内蔵された形態に設けられ、該筒体状のボディの上部に、前記圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気の導入口と、除湿された二次側の圧縮空気を前記空気圧機器へ排出する排出口とが設けられ、前記熱交換器が第１の熱交換器部と第２の熱交換器部の二段階に設けられ、前記第１の熱交換器部が、前記導入口から導入される一次側の圧縮空気の予冷を行うと共に二次側の圧縮空気の再加熱を行うように、一次側の圧縮空気に係る冷却用の流路と二次側の圧縮空気に係る再熱用の流路とが交錯するように配されることによって設けられ、該再熱用の流路は前記冷却用の流路を水平方向へ横切るように設けられ、前記第２の熱交換器部が、前記第１の熱交換器部で予冷された圧縮空気を冷却用媒体で冷却することで結露を生じさせて除湿するように設けられている圧縮空気除湿装置において、前記第２の熱交換器部が前記第１の熱交換器部の下側に配設され、前記第２の熱交換器部の空気出口が開口すると共に前記再熱用の流路の入口に開口する小室であって結露によって生じた水が下方に流れて圧縮空気と分離される第１の小室と、該第１の小室の下部に設けられた第１の排水口と、前記再熱用の流路の出口が開口すると共に前記二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するための前記排出口に開口する小室であって排出される直前の圧縮空気を滞留させる第２の小室と、該第２の小室の下部に設けられた第２の排水口とを備え、前記第２の小室の内部であって前記再熱流路の出口と前記排出口との間に、圧縮空気の流れを屈曲させて水分を慣性力によって分離させる水分離手段が設けられ、該水分離手段が、前記排出口の下側に接続されて管状に設けられ、前記再熱用の流路から水平方向に排出される圧縮空気の流れが反転するように該再熱用の流路の出口に対面する側とは反対の側に開口部を備える水分離用管路が設けられている。
【００１０】
また、本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、前記水分離手段が、圧縮空気の流れを曲げることで水分が慣性力によって分離されるように排出口に接続されて設けられた前記水分離用管路及び圧縮空気が衝突して流れを曲げる際に圧縮空気中に含まれる水分が凝集されることによって分離されるように設けられた水凝集用邪魔板であることを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、前記水分離用管路が、湾曲した形状であって管路の端部が開口していることで前記開口部になっていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、前記水凝集用邪魔板の縁部が圧縮空気の流れ方向とは反対方向へ折り返されていることを特徴とすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る圧縮空気除湿装置の一形態によれば、圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気について熱交換によって除湿を行い、除湿された二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するように、熱交換器部が、圧縮空気を冷却用媒体で冷却することで結露を生じさせて除湿するように設けられている圧縮空気除湿装置において、排出される直前の圧縮空気を滞留させるように前記熱交換器部の空気出口が開口すると共に前記二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するための排出口に開口する小室と、該小室の下部に設けられた排水口とを備え、前記小室の内部であって前記空気出口と前記排出口との間に、圧縮空気の流れを屈曲させて水分を分離させる水分離手段が設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る圧縮空気除湿装置によれば、一旦分離されていた水分が、除湿された二次側の圧縮空気中へ戻ることを防止し、除湿効果を高めることができるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る圧縮空気除湿装置の形態例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る圧縮空気除湿装置の他の形態例を示す要部断面図である。
【図３】従来の圧縮空気除湿装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る圧縮空気除湿装置の形態例を添付図面（図１及び図２）に基づいて詳細に説明する。
この圧縮空気除湿装置は、圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気について熱交換によって除湿を行い、除湿された二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するように、熱交換器１０が第１の熱交換器部２０と第２の熱交換器部３０の二段階に設けられ、第１の熱交換器部２０が、一次側の圧縮空気の予冷を行うと共に二次側の圧縮空気の再加熱を行うように、一次側の圧縮空気に係る冷却用の流路２１と二次側の圧縮空気に係る再熱用の流路２２とが交錯するように配されることによって設けられ、第２の熱交換器部３０が、前記第１の熱交換器部２０で予冷された圧縮空気を冷却用媒体で冷却することで結露を生じさせて除湿するように設けられている。
【００１６】
本形態例の熱交換器１０は、両端が閉塞された筒体状のボディ１１に内蔵された形態に設けられている。筒体状のボディ１１の上部には、圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気の導入口１２と、除湿された二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出する排出口１３が設けられている。また、この熱交換器１０では、第２の熱交換器部３０が、第１の熱交換器部２０の下側に配設されている。
【００１７】
また、本形態例の第１の熱交換器部２０では、導入口１２が開口すると共に第２の熱交換器部３０の空気入口３１に開口する閉塞された空間によって構成される冷却用の流路２１と、その冷却用の流路２１内を水平方向へ横切る再熱用の流路２２とを備える。その再熱用の流路２２は、パイプ状に設けられており、後述する第１の小室１４と第２の小室１５とを連通するように設けられている。なお、この第１の熱交換器部２０では、熱交換性能を高めるために、実際的には多数本の熱交換用のパイプ（再熱用の流路２２）が配設されている。
【００１８】
また、本形態例の第２の熱交換器部３０では、冷却媒体の流通させる冷却用パイプ３３、その冷却用パイプ３３に取り付けられた多数の熱交換用のフィン３４、圧縮空気の流れをジグザグに屈曲させるために間隔を置いて配された複数のプレート３５を備える。また、この第２の熱交換器部３０は、例えば冷凍機（冷凍サイクル４０（図３参照））の蒸発器とすることができ、冷却用パイプ３３内を循環する冷媒によって効率的に圧縮空気を冷却することができる。
【００１９】
１４は第１の小室であり、第２の熱交換器部３０の空気出口３２が開口すると共に再熱用の流路の入口２２ａに開口する小室であって結露によって生じた水が下方に流れて圧縮空気と分離されるように設けられている。この第１の小室１４は、筒体状のボディ１１の一方の端部側に設けられており、第２の熱交換器部３０から排出された圧縮空気を第１の熱交換器部２０の再熱用の流路２２へ案内する滞留空間となっている。また、この第１の小室１４の下部には第１の排水口１６が設けられており、その第１の排水口１６にはドレントラップ１８（図３参照）が取り付けられている。これによって、結露して生じた水（結露水）を、筒体状のボディ１１の底部から好適に排水することができる。
【００２０】
１５は第２の小室であり、再熱用の流路の出口２２ｂが開口すると共に二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するための排出口１３に開口する小室であって排出される直前の圧縮空気を滞留させるように設けられている。この第２の小室１５は、筒体状のボディ１１の他方の端部側に設けられており、第１の熱交換器部２０（再熱用の流路２２）から排出された圧縮空気を排出口１３へ案内する滞留空間となっている。また、この第２の小室１５の下部には第２の排水口１７が設けられており、その第２の排水口１７にはドレントラップ１８（図３参照）が取り付けられている。
【００２１】
そして、第２の小室１５の内部であって再熱用の流路の出口２２ｂと排出口１３との間に、圧縮空気の流れ（図中の矢印を参照）を屈曲させて水分を分離させる水分離手段が設けられている。これによれば、一旦分離されていた水分が除湿された二次側の圧縮空気中へ戻ることを防止し、除湿効果を高めることができる。また、外形を変更していないため、取り付け条件を変更する必要がなく、汎用性を維持できる。
【００２２】
この水分離手段としては、圧縮空気の流れを曲げることで水分が慣性力によって分離されるように排出口１３に接続されて設けられた水分離用管路５０を採用することができる。これによれば、簡単な構成であるが、水分と圧縮空気を効率良く分離することができる。また、通気抵抗（圧力損失）も小さく、除湿された圧縮空気を効率よく供給することができる。
【００２３】
また、本形態例の水分離用管路５０は、圧縮空気の流れが反転するように再熱用の流路の出口２２ｂに対面する側とは反対の側に開口している。これによれば、水滴化した水分を慣性力による効果によって効率良く分離でき、除湿された圧縮空気を効率良く供給することができる。
【００２４】
さらに、図１に示した形態例のように、水分離用管路５０が湾曲した形状であって、管路の端部５１が開口していることで、通気抵抗の上昇を最小限に抑制できると共に、低コストで製造可能な形態になっている。
なお、この水分離用管路５０の形態はこれに限定されるものではなく、例えば図２に示すように、端部が閉塞された直管であって再熱用の流路の出口２２ｂに対面する側とは反対の側周面に開口部５５が設けられた形状などとしてもよい。
【００２５】
また、水分離手段としては、圧縮空気が衝突して流れを曲げる際に圧縮空気中に含まれる水分が凝集されることによって分離されるように設けられた水凝集用邪魔板６０を採用することができる（図２参照）。これによれば、水分を凝集させてより大きく水滴化することができ、水分の圧縮空気からの分離をより効率的に行うことができる。また、水凝集用邪魔板６０は、簡単な構成であって通気抵抗も小さく、効果的に水分を分離できる。  
【００２６】
また、水凝集用邪魔板６０の縁部６１が圧縮空気の流れ方向とは反対方向へ折り返されていることで、凝集された水分の再度の飛散を防止でき、水分と圧縮空気の分離効率を高めることができる。なお、凝集されて水滴化した水分が、筒体状のボディ１１の底部へ適切に流れ下るように、水滴の管状通路、リブ状の案内部などを適宜設けてもよい。
【００２７】
以上では、水分離手段として、水分離用管路５０と水凝集用邪魔板６０とを別々に説明したが、図２に示すように両者を共に備える構造としてもよいのは勿論である。これによれば、水分離について相乗効果が生じることになり、より効率的な水分と圧縮空気の分離を行うことが可能になる。
【００２８】
以上の発明の水分離手段に関する構成は、熱交換器部が基本的に冷却用媒体で冷却する構成のみの圧縮空気除湿装置においても、好適に応用できる。
すなわち、圧縮装置から導入される一次側の圧縮空気について熱交換によって除湿を行い、除湿された二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するように、熱交換器部が、圧縮空気を冷却用媒体で冷却することで結露を生じさせて除湿するように設けられている圧縮空気除湿装置において、排出される直前の圧縮空気を滞留させるように前記熱交換器部の空気出口が開口すると共に前記二次側の圧縮空気を空気圧機器へ排出するための排出口に開口する小室と、該小室の下部に設けられた排水口とを備え、前記小室の内部であって前記空気出口と前記排出口との間に、圧縮空気の流れを屈曲させて水分を分離させる水分離手段が設けられている圧縮空気除湿装置とすることができる。
これによっても、一旦分離されていた水分が、除湿された二次側の圧縮空気中へ戻ることを防止し、除湿効果を高めることができる。
【００２９】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  熱交換器
１１  筒体状のボディ
１２  導入口
１３  排出口
１４  第１の小室
１５  第２の小室
１６  第１の排水口
１７  第２の排水口
２０  第１の熱交換器部
２１  冷却用の流路
２２  再熱用の流路の入口
２２ａ  再熱用の流路の入口
２２ｂ  再熱用の流路の出口
３０  第２の熱交換器部
３１  空気入口
３２  空気出口
３３  冷却用パイプ
４０  冷凍サイクル
５０  水分離用管路
５１  管路の端部
６０  水凝集用邪魔板
６１  縁部
【図１】
0005891523.tif 000002
【図２】
0005891523.tif 000003
【図３】
0005891523.tif 000004