【手続補正書】
【提出日】平成19年3月26日(2007.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  気体処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  実質的に気体状の媒体を処理する装置であって、多数の平行なプレート（１４）を含み、それらは、それらが前記気体状媒体を運ぶようにされている第１の流路（５）と、前記第１の流路（５）から分離されてはいるがそれと伝熱接触して前記気体状媒体を冷却する冷却媒体を運ぶようにされている少なくとも第２の流路（９，９'）を該プレート（１４）のポート孔によって形成するように互いに接続され、かつ互いに隣接して設けられており、前記第１の流路（５）の少なくとも一部（３）は分離部を構成し、かつ前記気体状媒体から液体を分離するようにされている気体処理装置において、
前記第１の流路（５）の前記分離部（３）は前記プレート（１４）の一部の間の複数のプレート空間によって構成され、前記プレート空間の1つの境界を定める少なくとも１つのプレート（１４）はその両側を前記気体状媒体が通過するように配置されていることを特徴とする気体処理装置。
【請求項２】  前記複数のプレート（１４）は共通のプレートパッケージを構成していることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】  前記複数のプレート（１４）は、少なくとも、実質的にそれらと平行に延びる断面で見た場合、実質的に等しい外形寸法を有していることを特徴とする、請求項１および２のいずれか１項記載の装置。
【請求項４】  前記分離部（３）は、分離された液体を排出する出口部材（１１）を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】  前記複数のプレート（１４）は、それらが垂直面に実質的に平行に延びるように設けられ、前記出口部材（１１）は前記分離部（３）の下部に設けられていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項６】  前記複数のプレート（１４）はろう付けによって互いに接続されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項記載の装置。
【請求項７】  前記第２の流路は、第１の冷却媒体を運ぶ予冷器（１）を構成するようにされた第１の流路部分（９）と、第２の冷却媒体を運ぶ蒸発器（２）を構成するようにされた第２の流路部分（９'）を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項記載の装置。
【請求項８】  前記蒸発器（２）は前記予冷器（１）と前記分離部（３）の間に設けられていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項９】  前記分離部（３）から閉じた流路（１２，１３）が前記分離部を貫通して延び、前記蒸発器（２）へ、そして前記蒸発器（２）から前記第２の冷却媒体を運ぶことができるように配置されていることを特徴とする、請求項８記載の装置。
【請求項１０】  前記分離部（３）は前記予冷器（１）と前記蒸発器（２）の間に設けられていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項１１】  前記第１の流路（５）は前記分離部（３）の出口（６）まで延び、かつ外部もしくは内部の管路（７，２２）を通して前記予冷器（１）の第２の流路（９）に接続されており、前記管路（７）は入って来る気体状媒体と熱交換するために前記出口（６）から前記第２の流路（９）まで前記気体状媒体を運ぶようにされていることを特徴とする、請求項７から１０のいずれか1項記載の装置。
【請求項１２】  前記第２の流路（９'）の少なくとも一部分は、前記第２の流路（９'）の前記部分が２つのプレート（１４）間を延びるように互いに隣接して配置された、前記２つのプレート（１４）によって形成され、前記第１の流路（５）の前記分離部（３）は前記第２の流路（９'）の前記部分の両側上を延びていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか1項記載の装置。
【請求項１３】  前記第２の流路（９'）の前記部分は前記第２の流路部分に含まれていることを特徴とする、請求項７から１２記載の装置。
【請求項１４】  前記分離部（３）に含まれるプレート（１４）は、隣接するプレート（１４）間に形成された第３の各プレート空間が前記第２の流路（９'）の一部を構成し、隣接するプレート（１４）間に形成された残りのプレート空間が前記第１の流路（５）の一部を構成するように配置されていることを特徴とする、請求項１から７、１２、および１３のいずれか1項記載の装置。
【請求項１５】  前記分離部（３）を形成する前記プレート空間の少なくとも１つは表面拡大手段（２３）を含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、実質的に気体状の媒体を処理する装置であって、多数の平行なプレートを含み、それらは、それらが気体状媒体を運ぶようにされている第１の流路と、第１の流路から分離されてはいるがそれと伝熱接触して気体状媒体を冷却する冷却媒体を運ぶようにされている少なくとも第２の流路を該プレートのポート孔によって形成するように互いに接続され、かつ互いに隣接して設けられており、第１の流路の少なくとも一部は分離部を構成し、かつ気体状媒体から液体を分離するようにされている、実質的に気体状の媒体を処理する装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
このような装置は、圧縮機からの加圧空気を、それが空気圧工具や機械へ供給される前に除湿するのに使用され、供給される加圧空気は最初に熱交換器部によって冷却され、その後加圧空気の湿気は凝縮することができ、その後加圧空気および凝縮水は分離部内で分離される。熱交換器部および分離部を独立したユニットとして設計することが知られており、これは相当な数の部品および接続管路を必要とする欠点がある。しかしながら、分離部および熱交換器部のための単一のユニットを、受け入れられるコストで提供することは、このようなユニットが耐えるべき高圧のために、困難であることが判っている。通常の場合、部品は８バールの圧力に耐えることになっているが、１３バールおよびさらに高い圧力で動作する空気圧システムもある。
【０００３】
米国特許第５，７２７，６２３号は空気圧システム用加圧空気乾燥装置を開示している。この公知の装置は、第１の流路、および第１の流路から分離されてはいるがそれと伝熱接触する第２の流路を形成するように互いに隣接して設けられている多数の平行なプレートを有する熱交換器部と、分離部を含んでいる。被乾燥空気は空気を冷却する、熱交換器部の第１の流路を通り、その後該空気から液体を分離する分離部を通って運ばれる。分離部は、内部で加圧空気が凝縮させられる中央に設けられたチャンバーによって構成される。この明細書では分離部は空中に存在する湿気の凝縮を促進するためのバッフルを含むことができるものと明記されているが、分離部の支持部品は該チャンバーを規定する円筒状のケーシングによって構成されるように思われる。
【０００４】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、気体状媒体を処理する、特に加圧空気を乾燥させる、改良された装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、第１の流路の分離部がプレートの一部の間の複数のプレート空間によって構成され、プレート空間の1つの境界を定める少なくとも１つのプレートはその両側を気体状媒体が通過するように配置されていることを特徴とする、冒頭で定義された装置によって達成される。
【０００６】
本装置が、互いに接続された多数の平行な隣接するプレートによって作られるため、本装置の非常に高い強度が容易に得られ、したがって、本装置は高い内部圧力に耐えることができる。両側を気体状媒体が通過する１つもしくは複数のプレートによって、第１の流路の大きな面積が作り出され、これによって効率的に液体の吸収を高めることができ、さらに、気体状媒体から液体を吸収する、第１の流路の部分の比較的大きな総断面積が得られる。このようにして、第１の流路のこの部分の流速を低レベルに維持することができ、それによって高度の分離が可能となる。さらに、分離部のプレート配置によって気体状媒体に対するいくつかの明確な方向変化が得られる。実質的には９０°であるこのような方向変化は、米国特許第５，７２７，６２３号に開示されているタイプの分離室によって得られるものよりも、より効率的な液体分離に寄与する。
【０００７】
本発明の実施態様によれば、複数のプレートは共通のプレートパッケージを構成する。このようにして、プレート式熱交換器内で通常使用されるタイプの、非常にコンパクトで圧力に耐えるプレートユニットを提供することができる。複数のプレートはろう付けによって互いに接続されるのが有利である。プレートのポート孔周りの領域を適切な方法でプレスすることによってさまざまな部品に所望の機能を与えることができる。したがって、プレートは、少なくとも、プレートと実質的に平行に延びる断面で見た時に、実質的に等しい外形寸法を有することができる。
【０００８】
本発明の他の実施態様によれば、分離部は、分離された液体を排出する出口部材を含んでいる。プレートは、それらが垂直面と実質的に平行に延びるように設けられ、出口部材は分離部の下部内に設けられるのが有利である。このようにして、凝縮する湿気は簡単に分離部から流出する。
【０００９】
本発明の他の実施態様によれば、第２の流路は、第１の冷却媒体を運ぶ予冷器を構成するようにされた第１の流路部分と、第２の冷却媒体を運ぶ蒸発器を構成するようにされた第２の流路部分を含んでいる。このようにして、入って来る気体状媒体が、それが、前記第２の流路部分中を再循環することができる第２の冷却媒体によって蒸発器内で強力に冷却される前にまず適切な温度に予冷される、効率的な熱交換器が得られる。蒸発器は予冷器と前記分離部の間に設けられるのが有利である。このようにして、気体状媒体は装置内をその第１端からその第２の端へ流れ、したがって、連続的に配置されたプレートのポート孔の中を連続的に通過する。したがって、前記分離部から閉じられた流路は有利なことに前記分離部中を貫通して第２の冷却媒体を蒸発器へおよび蒸発器から運ぶことができるように構成されている。あるいは、前記分離部は予冷器と蒸発器との間に設けてもよい。このようにして、蒸発器への第２の冷却媒体の供給が促進される。
【００１０】
本発明の他の実施態様によれば、第１の流路は前記分離部の出口まで延び、外部もしくは内部の管路を通して予冷器の第２の流路に接続されており、管路は気体状媒体を、入って来る気体状媒体と熱交換するために前記出口から予冷器の第２の流路へ運ぶ。このようにして、前記気体状媒体の予冷は容易、かつ効率的に得られる。同時に、気体状媒体のこのような輸送によって気体状媒体の加熱はそれが装置を出る前に得られる。このような加熱は多くの空気圧システムにおいて所望されている。
【００１１】
本発明の他の実施態様によれば、第２の流路の少なくとも一部は、第２の流路の前記部分が間を延びるように互いに隣接して配置された２つのプレートによって構成され、第１の流路の前記分離部は第２の流路の前記部分の両側上を延びている。したがって、第２の流路の前記部分は第２の流路部に含めることができる。さらに、前記分離部に含まれるプレートは隣接するプレート間に形成された各第３の空間が第２の流路の一部を構成し、隣接するプレート間に形成された残りの空間が第１の流路の一部を構成するように配置してもよい。前記分離部を形成する前記プレート空間の少なくとも１つは表面拡大手段を含むのが有利である。
【００１２】
【発明を実施するための最良の形態】
図１−４は実質的に気体状の媒体を処理する装置を示している。本装置は予冷器１と蒸発器２と分離部３を含んでいる。予冷器１と蒸発器２は一緒になって熱交換器部を構成している。
【００１３】
以下において、本装置を、加圧空気の乾燥に関して説明する。しかしながら、本装置は、凝縮によって液体が分離される他の気体状媒体を処理するのにも使用してもよいことに留意すべきである。
【００１４】
被処理空気は予冷器１の入口４を通って運び入れられ、さらに第１の流路５を経て予冷器１、蒸発器２および分離部３中を運ばれる。分離部３は空気用出口６を含み、空気は出口６を通って運び出され、さらに管路７によって予冷器１の第２の入口８へ運ばれる。その後、空気は、本装置に入る空気と熱交換するために予冷器１の第２の流路９中を運ばれ、さらに第２の出口１０を通って運び出され、そこから例えば空気圧ツールへ加圧空気を供給することができる。このようにして、本装置を出る空気が加熱されるのと同時に入って来る空気が予冷器１内で冷却される。分離部３内に吸収された凝縮された湿気はその下部に集められ、出口部材１１を通って本装置から運び出される。さまざまな流路および管路は図１では単に矢印として図示されていることに留意されたい。
【００１５】
蒸発器２は、蒸発器２の第１の流路５から分離されているが、それと熱交換接触している第２の流路９'も含んでいる。第２の流路９'は、空気を冷却するために蒸発器２を通る冷却媒材の輸送を可能にするように構成されている。冷却媒体は、それが蒸発器２を通る輸送中に蒸発するような性質を有する。冷却媒体は分離部３から閉じられている入口流路１２を通って蒸発器２の第２の流路９'へ供給され、分離部３から閉じられている出口流路１３を通って蒸発器２の第２の流路９'から除去される。図１からわかるように、入口流路１２と出口流路１３は共に分離部３を貫通している。
【００１６】
本発明の第１の実施形態による装置の構成の一例が図２-４に詳細に例示されている。図からわかるように、本装置は、隣接するプレート１４間にプレート空間が形成されるように互いにろう付けによって接続された実質的に平行な複数のプレート１４によって作られる。予冷器１のプレート１４、蒸発器２および分離部３は実質的に等しい外形寸法を有し、それらが単一の共通のプレートパッケージを構成するように互いに接続されている。このようにして、本装置は非常にコンパクトな形状を達成する。プレート１４にはプレートパッケージを通るポート孔流路を形成するポート孔が設けられている。したがって、周囲もしくは他の部分１，２，３のいずれか1つに関して境界線プレートを形成しない全てのプレート１４が４つのポート孔を有している。図３および４には、比較的少数のプレートが開示されている。選択された数は本装置の機能を例示するにすぎず、本装置は実質的によって多数のプレート１４によって実現できることに留意されたい。
【００１７】
周囲を向いた、予冷器１のプレート１６には３つのポート孔が設けられている。プレート１６の内側に配置されたプレート１４は互いに接続され、かつそれらが各プレート１４の４つのポート孔によって第1の流路５および、第1の流路５から分離されてはいるがそれと伝熱接触する第２の流路９を形成するように互いに隣接して設けられている。蒸発器２の端板をも形成する予冷器１の端板１７には1つのポート孔が設けられている（図３参照）。このポート孔において、空気は第1の流路５内を予冷器１から蒸発器２へ通過することができる。端板１７の内側に配置された、蒸発器２のプレート１４は４つのポート孔を有し、かつそれらが第1の流路５および第２の冷却媒体用の第２の流路９'を形成するように互いに接続されている。隣接してやはり分離部３の端板を形成する、蒸発器２の第２の端板１８には３つのポート孔が設けられている。したがって、端板１８は空気が第1の流路５内をこのプレート１７を通って分離部３へ通過することができ、かつ冷却媒体が入口流路１２から蒸発器２の第２の流路９'へ通過して出口流路１３から出て行くように設計されている。分離部３の中間プレート１４には全て４つのポート孔が設けられ、かつ隣接するプレート１４間に空間が形成され、これらの空間が全て第1の流路５を形成する、すなわち、分離部３を通って運ばれる空気が実質的に平行な流れとして全てのプレート１４を分離部３の下部から分離部３の上部へ流れるように互いに接続されている（図３参照）。さらに、図４からわかるように、分離部３のプレート１４は、入口流路１２および出口流路１３が第1の流路５に対して完全に閉じられるような形状を有し、かつ相互に接続されている。
【００１８】
さらに、分離部３のプレート１４は、分離部３内に形成された、凝縮水用の前記した出口部材１１への管路を形成する開口１９を含んでいる。出口部材１１は多くの異なる方法で設計することができ、最も単純な形式では単に、分離部３内のプレートパッケージ中へ延びる孔によって構成される。さらに、出口部材１１'はプレート１４の４つのポート孔の中の1つによって形成してもよい（図３参照）。
【００１９】
図５および６に開示されている本発明の第２の実施形態は、分離部３が予冷器１と蒸発器２の間に設けられていることによって第1の実施形態とは異なっている。このようにして、冷却媒体の、第２の流路９'を経た蒸発器２への供給が促進される。第1の流路は管路２１によって分離部３中を実質的にまっすぐに延び、管路２１は分離部３に対して閉じられ、かつ予冷器１から分離部３を通って蒸発器２へ空気を運ぶように構成されている。
【００２０】
図７および８は予冷器１および蒸発器２を有する本発明の第３の実施形態を例示し、それは隣接プレート１４間に形成される各第３の空間が蒸発器２の冷却媒体を運ぶ第２の流路９'の一部を形成し、隣接するプレート１４間の残りの空間が被乾燥空気用の第１の流路５の一部を形成するように分離部３内に一体化されている。そのため、結合された蒸発器および分離部２，３内の各第３のプレート１４は第1の流路５内に配置され、その両側を被乾燥空気が通過する。したがって、結合された蒸発器および分離部２，３内の第1の流路５は予冷器１内よりも大きなフロー断面を有する。その結果、流速の低下および空気からの湿気の改良された分離が可能となる。さらに、両側を空気が通過するプレート１４はその上に湿気を堆積する大きな表面を有する。また、この第３の実施形態では、図１の参照符号７に見られるように、空気は出口６を通って運び出され、管路を経て予冷器１の入口８へ運び込まれ、かつ第２の流路９を通って出口１０へ運ばれる。
【００２１】
図９および１０に示されている第４の実施形態は、例えば第３の実施形態に従って予冷器１と、結合された蒸発器および分離部２，３間の２つのプレート１４によって構成されるプレートエレメント２２を含む。プレートエレメント２２の２つのプレート１４間の距離は予冷器１、蒸発器２、および分離部３の隣接するプレート１４間よりも大きい。プレートエレメント２２は本装置の複数のプレートによって構造してもよく、かつ結合された蒸発器および分離部２，３の出口６によって構成される入口を含み、空気はプレートエレメント２２内へ運び込まれ、予冷器１の入口８を構成する出口を通って運び出される。したがって、プレートエレメント２２は分離部３と予冷器１の第２の流路９間の接続管路を構成し、図１に示されている管路７を置換して外部配管の必要性を低減する。
【００２２】
図３，５，７および９に示されているように、分離部３内の第２の流路５を構成する1つもしくはいくつかのプレート空間は表面拡大手段２３を含んでよい。このような手段は、例えば、スチールウール、コルゲートネット等を含んでよい。さらに、プレート空間内の表面拡大手段に替わるものもしくは補足するものとして、スチールウールもしくは類似の表面拡大手段を分離部３のポート孔流路内に設けてもよい。両側を空気が通過するプレート１４に残りのプレート１４よりも大きなプレス深さを与えることによって表面拡大を得ることもできる。
【００２３】
図６，７および８からわかるように、出口部材１１は第２、第３および第４の実施形態でもプレート１４の４つのポート孔の中の1つによって構成してもよい。
【００２４】
本発明は示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で変更および修正することができる。
【００２５】
本装置は1つの単一の冷却器の形態の熱交換器部、すなわち、予冷器および蒸発器に分割されない熱交換器部を含んでもよいことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第1の実施形態による装置の構成の概略的側面図である。
【図２】  第1の実施形態による装置の概略的な他の側面図である。
【図３】  図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図４】  図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った概略断面図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態の図３の断面に対応する概略断面図である。
【図６】  第２の実施形態の図４の断面に対応する概略断面図である。
【図７】  本発明の第３の実施形態の図３の断面に対応する概略断面図である。
【図８】  第３の実施形態の図４の断面に対応する概略断面図である。
【図９】  本発明の第４の実施形態の図３の断面に対応する概略断面図である。
【図１０】  第４の実施形態の図４の断面に対応する概略断面図である。