(57)【要約】  熱交換器であって、主として、底、上壁、および側壁を有するハウジングから成り、二対の対向側壁のうち、前壁(4)と後壁(6)のそれぞれに、冷却すべき気体の供給ラインと排出ラインとが接続され、また、ハウジング内に、流路が、交差する二つの方向に備えられている熱交換器において、  前記流路(14、15)と前記後壁(6)との間に、冷却された気体から凝縮水を分離するための手段が備えられている、ことを特徴とする熱交換器。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器であって、主として、底、上壁、および側壁を有するハウジングから成り、二対の対向側壁のうち、前壁(4)と後壁(6)のそれぞれに、冷却すべき気体の供給ラインと排出ラインとが接続され、また、ハウジング内に、流路が、交差する二つの方向に備えられている熱交換器において、
前記流路(14、15)と前記後壁(6)との間に、冷却された気体から凝縮水を分離するための手段が備えられている、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
分離された凝縮水が熱交換器(1)の底(3)の穴(22)から排出されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
冷却された気体から凝縮水を分離するための当該手段が、主として一連の波形垂直壁(17)から成り、該垂直壁に、ハウジング(2)の底(3)から上壁(8)まで延びる、前記垂直壁と交差する方向に延びるリブ(19)が備えられ、また、当該穴(22)が、ハウジング(2)の底(3)に、前記リブ(19)の側面に接して、後壁(6)の反対側に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
当該リブ(19)がその自由端においてハウジング(2)の前壁(4)の方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
当該リブ(19)のそれぞれが、当該波形壁(17)のU形湾曲部分(18)の外側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
凝縮水のための捕集器(28)がハウジング(2)の底(3)の下に配置され、該捕集器に排出管(30)が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項７】
当該捕集器(28)がU形に作られることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
冷却された気体から凝縮水を分離するための手段と当該後壁(6)との間の、ハウジング(2)の底(3)に、開口(23)が備えられ、該開口(23)がハウジング(2)の全幅または事実上全幅にわたって延びていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項９】
後壁(6)にもっとも近い、捕集器(28)の脚(31)が、後壁(6)側の、当該開口(23)の側辺(24)に連結されていることを特徴とする請求項７および８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
開口(23)の当該側辺(24)に、直立リブ(25)が備えられていることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１１】
当該直立リブ(25)がその自由端に横断エッジ(26)を備え、該エッジが事実上開口(23)の全体にわたって延びていることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
当該横断エッジ(26)が、ハウジング(2)の側壁(5、7)の近くで、ハウジング(2)の中央付近におけるよりも短くされていることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
冷却された気体から凝縮水を分離するための手段と当該開口(23)との間の、ハウジング(2)の底(3)の下に、横断方向に延びるエッジ(27)が備えられていることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関する。より詳しくは、冷却された気体から凝縮水を分離するための手段を備えた、気体のための熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却された気体から凝縮水を分離するための手段を備えた気体冷却のための装置は、すでに公知である。この場合、これらの手段は、熱交換器の外部に備えられ、たとえば、円筒形ハウジングの形に作られた、いわゆるサイクロンタイプの水分離器から成る。
【０００３】
円筒形の凝縮水分離器内で接線方向の冷却された空気流を生じさせることにより、空気と該空気に含まれる凝縮水滴とに遠心力が及ぼされ、該遠心力により、空気流から凝縮水滴を除去することができる。
【０００４】
外部の凝縮水分離器を備えたそのような公知の熱交換器の欠点は、サイクロンタイプの公知の凝縮水分離器において、割合に大きな抵抗(load difference)が生じる、ということである。この欠点のため、この公知の凝縮水分離器は、確実に、空気流から割合に大きなエネルギーを吸収し、したがって、ふたたび必要な空気圧と必要な空気送出量とするために、凝縮水分離器の下流で、追加のポンプ輸送または圧縮ステップが必要になることがある。そのために、この公知の凝縮水分離器の場合には、割合に大きな運転費が必要になる。
【０００５】
熱交換器の下流に外部配置される他の公知の凝縮水分離器では、重力によって空気流から凝縮水を分離する。
【０００６】
そのような公知の凝縮水分離器の欠点は、処理すべき空気の流量が大きい場合には高効率で動作しない、ということである。流量が大きい場合には、凝縮水滴が空気流に吸入されるからである。その結果、そのような公知の凝縮水分離器は、処理すべき空気の流量が小さい場合に、所定の空気送出量を処理しうるように、割合に大型にする必要があり、これは、そのような大型の凝縮水分離器の価格が割合に高くなるという欠点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前記欠点の一つまたはいくつかを克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的に対応して、本発明は、
熱交換器であって、主として、底、上壁、および側壁を有するハウジングから成り、二対の対向側壁のうち、前壁と後壁のそれぞれに、冷却すべき気体の供給ラインと排出ラインとが接続され、また、ハウジング内に、流路が、交差する二つの方向に備えられている熱交換器において、
前記流路と前記後壁との間に、冷却された気体から凝縮水を分離するための手段が備えられている、
ことを特徴とする熱交換器、
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の熱交換器の利点は、凝縮水を分離するための手段が熱交換器と同じハウジング内に備えられ、したがってたとえば、圧縮機の圧縮空気出口に、本発明の熱交換器を備えることを、割合に高速かつ簡単なやり方で実施することができる、ということである。
【００１０】
本発明の熱交換器のもう一つの利点は、割合に小さくすることができ、割合に低費用のやり方で製造することができる、ということである。
【００１１】
また、小さな抵抗損(load loss)とともに大きな分離効率を達成することができ、熱交換器と凝縮水分離器とを二つの個別部品として相互接続する場合に、熱交換器と凝縮水分離器との接続部分で普通に起こりうる余分の抵抗損を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の特徴をさらに十分に説明するために、添付の図面を参照しつつ、本発明の熱交換器の好ましい実施形態について説明する。これは、単なる例であり、本発明を限定するものではない。
【００１３】
図１は、熱交換器1を示し、該熱交換器は、主として、底3と側壁4〜7とを有するハウジング2から成り、これらの側壁は、図４に示すように、上壁8を支持している。
【００１４】
二つの対向側壁、ここでは簡単なように前壁4と後壁6として示す対向側壁に、流路9と10を備え、これらにより、冷却すべき気体のための供給ライン11と冷却された気体のための排出ライン12とがハウジング2内のスペース13に接続されている。
【００１５】
前記スペース13には、公知のやり方で、交差する二つの方向に流路14と15とが備えられ、それぞれの流路14、15には、公知のように、波板16が備えられている。
【００１６】
本発明においては、前記流路14と後壁6との間に、冷却された気体からの凝縮水の分離を可能にする手段が備えられている。
【００１７】
図３に拡大して示すように、この例では、これらの手段は、ハウジング2の底3に備えられたいくつかの波形直立壁17から成り、これらはハウジング2の上壁8まで延びている。
【００１８】
これらの壁17の各々には、好ましくはそれぞれのU形湾曲部分18の外側に沿って、交差方向に延びるリブ19が備えられ、該リブはハウジング2の底3から上壁8まで延びており、また自由端20において前壁4の方向に折り曲げられて、それぞれのリブにおいて直立溝21が与えられるようになっている。
【００１９】
それぞれの溝21においては、ハウジング2の底3に、穴22が備えられている。
【００２０】
図４に示すように、ハウジング2の底3に、凝縮水を分離するための前記手段と前記後壁6との間に、開口23が備えられている。
【００２１】
前記後壁6側の、前記開口23の側辺24に、横断方向の直立リブ25が備えられ、該リブは、自由端に横断エッジ26を備え、該エッジは事実上開口23の全体にわたって延びている。
【００２２】
図１に示すように、この横断エッジ26は、側壁5および7の近くでは好ましくはハウジング2の中央付近におけるよりもかなり短く作られ、その結果、エッジ26は、側壁5および7の近くでは、ハウジング2の他の部分におけるよりも開口23を少ししか覆っていない。
【００２３】
図４に示すように、穴22と前記開口23との間、ハウジング2の底3の下に、横断方向に延びるエッジ27が備えてある。
【００２４】
ハウジング2の下には、水のための捕集器28が備えられ、該捕集器は、少なくともそれぞれの穴22の下から開口23の下まで広がっており、ここで、捕集器28の底に通路29が備えられ、該通路を通るように、凝縮水のための排出管30が取りつけられている。
【００２５】
前記捕集器28は、好ましくはU形に作られ、熱交換器1の後壁6にもっとも近い位置にある捕集器28の脚31が、開口23の前記側辺24に連結されている。
【００２６】
本発明による前記熱交換器の動作は簡単であり、下記のようである。
【００２７】
本発明による熱交換器1は、たとえば、圧縮機からやってくる高温空気を冷却することを意図するものである。
【００２８】
そのために、高温空気は、供給ライン11を経由して流路14を通り、熱交換器1の板16の間を案内される。ここで、高温空気は、公知のやり方により、間接的に冷却媒体に高温空気の熱の一部を渡す。冷却媒体は、たとえば低温空気または水であり、流路15を通るようにポンプ輸送または強制輸送される。
【００２９】
高温空気を飽和点まで冷却することにより、高温空気中に存在する水その他の一部が凝縮し、空気流により、小水滴の形で、流路14内を搬送される。
【００３０】
冷却された、湿った空気は、その後、冷却された気体からの凝縮水の分離を可能にする手段の波形壁17の間を案内され、湿った空気の流量が十分に大きい場合、凝縮水から得られる水滴が、いわゆる慣性の原理により、直立溝21内に捕集される。
【００３１】
次に、凝縮水からの捕集水滴は、重力の作用下で、ハウジング2の底3の穴22を通って、前記捕集器28から、通路29を通る凝縮水のための排出管30に排出される。
【００３２】
底3の前記穴22を通り、冷却された空気の一部が熱交換器1から流出するので、流出空気が熱交換器1に流れ戻ることを可能にする開口23が備えられており、この流れ戻りは捕集器28のU形構造により、容易になる。
【００３３】
直立リブ25と該リブに備えられた横断エッジ26とにより、捕集器からの凝縮水滴がそこでの空気流とともに前記開口23を通って運ばれることが防がれる。
【００３４】
直立リブ25は、また、熱交換器1の底3上にある凝縮水膜が、波形壁17を通り排出ライン12まで吹き飛ばされるのを防ぐ。というのは、このリブ25により、凝縮水膜の高さにおける空気流速を小さく保つことができ、凝縮水が開口23を通って逃げ出る機会を与えるからである。
【００３５】
前記横断エッジ26を備えることの一つの欠点は、場合によっては、開口23を通って再循環させられる空気の量が不十分である、ということである。この欠点を克服するために、ハウジング2の側壁5および7に近い横断エッジ26をかなり短く作り、側壁5および7の近くで開口23を通る空気流に対する抵抗が小さくなるようにする。
【００３６】
底3の下、穴22と開口23との間にある横断方向に延びるエッジ27は、熱交換器1から穴22を通って排出される凝縮水滴が、底3の下側面に付着し、穴22および開口23を通る空気流によって熱交換器1に運び戻されることを防止する。
【００３７】
当然のことながら、本発明による熱交換器の前記構造物を同一のハウジング2内にいくつか直列に配置し、冷却すべき気体に対して、順次に、第一の冷却、第一の凝縮液または凝縮水の分離、第二の冷却、第二の凝縮水分離、等々、を行うことができるようにし、気体を一度に必要温度まで冷却すると、熱交換器1内の流路14の間に多すぎる量の凝縮水が発生して、熱交換器1の効率が低下しうる場合に、気体を一度に必要温度まで低下させる必要がないようにすることもできる。
【００３８】
本発明は、例として添付の図面に示し、上で説明した実施形態のみに限定されるものではない。逆に、本発明の熱交換器は、本発明の範囲を逸脱することのない、あらゆる種類の形状と寸法とで具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の熱交換器の断面を示す模式図である。
【図２】図１の線II−IIに沿う断面図である。
【図３】図１にF3で示す部分の拡大図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿う断面の拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
1  熱交換器
2  ハウジング
3  底
4  側壁(前壁)
5  側壁
6  側壁(後壁)
7  側壁
8  上壁
9  流路
10  流路
11  供給ライン
12  排出ライン
13  スペース
14  流路
15  流路
16  波板
17  波形直立壁
18  U形湾曲部分
19  リブ
20  自由端
21  直立溝
22  穴
23  開口
24  側辺
25  直立リブ
26  横断エッジ
27  エッジ
28  捕集器
29  通路
30  排出管
31  脚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2007519889.tif 000007
2007519889.tif 000008