(57)【要約】      （修正有） 【課題】圧縮空気用除湿機において広く使われているフィルターエレメント自体を使用しないようにして，費用の節減はもちろん，交換のため圧縮空気使用の機械設備の停止が不要であり，また回転往復などの機械的な摩擦磨耗自体をなくすことによって半永久的な寿命と，使用時間の経過による性能の低下自体がない圧縮空気用除湿機を提供する。【解決手段】円筒形ハウジングの内部空間の上部に第１圧力室，下部に第２圧力室および第３圧力室を形成して，相対的に圧力の高い上部の第１圧力室からノズル板の円周上に形成された傾斜ノズル溝を通じて，水分が含まれた圧縮空気を相対的に圧力の低い第２圧力室および第３圧力室の方に吐出されるように形成し，上記第２圧力室内側の円周接線方向に圧縮空気を吐出させ圧縮空気が回転されるようにして圧縮空気のなかに含まれた水分が遠心分離されることを特徴とする。【選択図】図１
0003149762.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
円筒形ハウジング(H)の内部空間の上部に第1圧力室(A1)，下部に第2圧力室(A2)および第3圧力室(A3)を形成して，相対的に圧力の高い上部の第1圧力室(A1)からノズル板(2)の円周上に形成した傾斜ノズル溝(2a)を通じて水分が含まれた圧縮空気を相対的に圧力の低い第2圧力室(A2)および第3圧力室(A3)に吐出されるように形成して上記第2圧力室(A2)の内側円周接戦方向に圧縮空気を吐出させ，圧縮空気が回転するようにして圧縮空気の中に含まれた水分が遠心分離されることを特徴とする圧縮空気用除温機。
【請求項２】
請求項1において，上記円筒形ハウジング(H)の中で圧縮空気の断熱膨張による水分凝縮の原理と，圧縮空気の回転による水分の遠心分離の原理を同時に活用できるように断熱膨脹のための噴射ノズル構造であるノズル板(2)を円筒形ハウジング(H)の上部に形成して，上記円筒形ハウジング(H)の下部には遠心分離のための回転構造を形成することによって円筒形ハウジング(H)の上部で断熱膨脹によって形成された水分(水滴)を下部で円心分離で分離除去する構成を特徴とする圧縮空気用除温機。
【請求項３】
請求項1において，第3圧力室(A3)は圧縮空気が回転する第2圧力室(A2)の中央に第2圧力室(A2)より小さい直径の内側円筒部(2b)によって第2圧力室(A2)の内側に第3圧力室(A3)を形成することによって圧縮空気の回転移動時に上記内側円筒部(2b)の内部を回って出る(排出される)ように形成して圧縮空気が回転する時間および距離を長くすることを特徴とする圧縮空気用除温機。
【請求項４】
請求項1において，上記ノズル板(2)の円周上外径に形成された傾斜ノズル溝(2a)を傾斜して形成して，円筒形ハウジング(H)の下部の第2圧力室(A2)に吐出される圧縮空気が回転されるようにすることを特徴とする圧縮空気用除温機。
【請求項５】
請求項1または請求項4において，上記ノズル板(2)に傾斜して形成された傾斜ノズル溝(2a)はノズル板(2)の360度の円周上に2個以上，または多数個を形成し，360度の円周をノズルの個数だけ均等角度に分割配置して圧縮空気の吐出による回転時回転中心が安定するようにすることを特徴とする圧縮空気用除温機。
【請求項６】
請求項1または請求項4において，上記ノズル板(2)の円周上に形成された傾斜ノズル溝(2a)の傾斜形態をネジのようなヘリカル傾斜の形状に形成することによって機械加工による制作時プラスチック材質による射出成形，または亜鉛またはアルミ合金によるダイキャスティング成型時回転取出しができるようにしたことを特徴とする圧縮空気用除温機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は圧縮空気用の除湿機に関することであり、特に従来の圧縮空気用除湿機において広く使用されているフィルターエレメント自体を使用しないようにしてフィルターエレメント費用の節減はもちろん、フィルターエレメントを定期的に交換する不便を除去し、フィルターエレメントの交換のため圧縮空気使用の機械設備の停止が不要であり、また回転、往復などの機械的摩擦、磨耗自体をなくすことによって半永久的な寿命と、使用時間の経過による性能の低下自体がない圧縮空気用除湿機を提供しようとすることである。 
【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮空気用除湿機は、一般的な場合にエアーフィルター、水の除去専用の場合にミストセパレーターまたはディミスターと呼ばれ、圧縮空気中に含まれている水分を除去するため微細な多孔質部で構成されたフィルターエレメントを使用していて、圧縮空気がフィルターエレメントを通過するとき水分がこのフィルターエレメントの微細な穴にかかって通過できない原理を使用している。このようなフィルターエレメント形の圧縮空気用除湿機も水分除去の効果があるものの、フィルターエレメントを使用している原理上水分除去性能及び維持管理上の多くの問題を抱えている。 
【０００３】
即ち、このような従来のフィルターエレメントは不織布、プラスチック焼結体、金属焼結体などの微細多孔質の構造でできている原理上、粉塵または細菌の繁殖などによる目詰まりの現象が必然的に発生する。したがってフィルターエレメントの交換後初期一定の期間は正常の機能を発揮するが、使用時間の経過によって微細穴の目詰まりが進み、また目詰まりが進むほど空気の通過単面積が減少され圧縮空気の通過が難しくなる。したがって圧力の損失が増加する。これはエネルギーの浪費と、出口側の圧力が必要の圧力以下への低下を招来する。したがってフィルターエレメントの前段と後段の圧力の差が一定以上に大きくなると交換しなければならない。
【０００４】
即ち、フィルターエレメントは消耗品であって定期的に交換しなければならない。かつ、フィルターハウジングが不透明の場合内部のフィルターエレメントが見えないので正確な交換時期即ち、目詰まりの程度の把握が難しいのでこれによる追加的な問題も抱えている。また高い清浄度の圧縮空気が要求されるほどもっと微細な穴のフィルターエレメントを使用しなければならないが、このような目詰まりによるトラブルはフィルターエレメントの穴が微細であるほどその傾向が激しい。 
【０００５】
また正確な交換の時期を知るためには圧縮空気用除湿機の前段と後段に各々圧力計を設置するか、または差圧計を設置して圧力の差を把握することもあるが、これは設備コストの増加、設置空間が大きくなる、及びこれに伴う維持補修が追加される。
【０００６】
また圧縮空気の使用量が増加して流速が早くなると、フィルターエレメントの微細穴に捕集された水滴中の一部が空気の早い流速によってフィルターエレメントから離脱して出口側の圧縮空気に含まれて出ていってしまうことによって本来の目的である水分除去の性能が低下する。こうした水滴の流出の現象はフィルターエレメントの目詰まりが進むほど空気の通路が狭くなり圧縮空気の流速の増加につれてもっと激しくなり、特に圧縮空気を使用する多数の機械設備が同一の工場の中に隣接して使用されるとき、周辺の機械の圧縮空気使用量の変動が発生する場合は圧縮空気の圧力が急変するので配管の低い位置または湾曲部または連結具の小さいすきまなどに滞留していた水滴がいっぺんに圧縮空気用除湿機に流入されることが発生したりする。 
【０００７】
このように一時的に水分の流入量が多いときは水の巻き込まれによる流出の現象はもっと激しくなり、大気中の湿気の高い夏場にはもっと激しい。以上説明したように従来の圧縮空気用除湿機はフィルターエレメントを使用することによって発生する色々の問題点を持っている。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本考案は上記のような従来の問題を解決するためのことであり、本考案の目的は従来のフィルタエレメント自体を使わないことにより別途の消耗品費用及びその交換費用が全く要らないし、フィルタエレメントの交換のため圧縮空気使用機械設備停止の必要がなくなり、フィルタエレメントの目詰まりによる上記の色々な不都合が全く発生しなくなり、回転往復等による機械的摩擦磨耗自体をなくして半永久的に維持補修が不要で、半永久的に初期性能をの低下自体がなく、同一の除湿機で油分も同時に除去することによってフィルターの使用個数を減らし、無補修で半永久的な圧縮空気用除湿機を提供しようとすることである。 
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため本考案の圧縮空気用除湿機は垂直に設置される大略円筒形状のハウジング内部を、上部の第1圧力室(A1)と下部の圧力室で分けるが、下部の圧力室を、第2圧力室(A2)と第3圧力室(A3)でまた分けて3個の圧力室で区分して、上記の第1圧力室(A1)と第2圧力室(A2)を区分けする大略円盤形状のノズル板(2)が設置され、上記ノズル板(2)の外周部には圧縮空気の通過噴出のため2個以上のヘリカル傾斜ノズル溝(2a)を360度の円周上に均等の角度で分割形成するが、上記の傾斜ノズル溝(2a)は直線傾斜形、より望ましくはネジに類似した傾斜ねじれの角度を持つヘリカルの形状に形成することを特徴とする。 
【００１０】
また本体ハウジングの上部ボディ(1)の一側には圧縮空気の流入口(1a)を形成して一次的に圧縮空気が第1圧力室(A1)に流入されるようにして、上記のノズル板(2)の外周部には2個以上、より望ましくは多数が形成された傾斜ノズル溝(2a)を通じて第2圧力室(A2)に吐出されるように構成する。またノズル板(2)の下部には内側円筒部(2b)をノズル板(2)と一体に形成してこの円筒部(2b)によってハウジング内部の下部はまた第2圧力室(A2)と第3圧力室(A3)に区分される。
【００１１】
この内側円筒部(2b)は本考案の構成においてはノズル板(2)と一体に形成したが、詳細の設計時には製造者の都合によりノズル板(2)の円板部と内側円筒部(2b)を各々別途に製作して接着やボルト締結などの方法で組み立てる構造などにしても関係ないことはもちろんである。
【００１２】
このように構成することにより、圧縮空気は一次的に上部圧力室へ流入され、流入された圧縮空気はノズル板(2)の360度の外周部に均等の角度で分割形成された多数の傾斜ノズル溝(2a)を通じて相対的に圧力の低い第2圧力室(A2)に吐出されるようになる。この時この圧力差によってノズル溝(2a)の出口から第2圧力室(A2)に吐出される瞬間、圧縮空気はその圧力差だけ断熱膨脹することになる。これによって圧縮空気に含まれていた水蒸気の一部は水滴を形成するようになって露点はその分低くなる。このように圧縮空気に含まれた水蒸気を水滴に形成させることによって下部の第2圧力室(A2)と第3圧力室(A3)で圧縮空気の回転による遠心分離が容易になる。
【００１３】
一方、ノズル板(2)に形成された傾斜ノズル溝(2a)は垂直軸の方向に対して傾斜角度(θ)を持っているので圧縮空気は第2圧力室(A2)に吐出されるとき高速のうす巻きの(渦流)回転が起るようになる。特に吐出ノズル溝(2a)が2個以上であり、しかも望ましくは360度の円周上に均等な分割角度で多数形成されているので回転中心が一定でまた安定した均一な高速の渦流回転が発生する。 
【００１４】
圧縮空気は高速の渦流回転により遠心力を受けるが、圧縮空気中の水分は比重が空気に比べて約800倍大きいので(水の比重1.0、空気の比重0.00129)相対的に非常に大きい遠心力が作用し、第2圧力室(A2)での回転時水分は相対的に外側で回転することになるので、円筒形外筒(3)の内壁(3a)と均一かつ安定的にぶつかりながら回転摩擦を起こすようになる。この回転摩擦により圧縮空気に含まれた水分は水滴が形成される。
【００１５】
このように同一のハウジングのなかで一次的に上部圧力室(A1)と下部圧力室(A1及びA2)の圧力の差を利用した断熱膨脹の原理と、2次的に回転による遠心分離の原理を同時に活用するが、その順序を断熱膨脹のための構造である噴射ノズル溝(2a)が前にあり、遠心分離のための回転圧力室(第2圧力室A2及び第3圧力室A3)が後にある手順にすることによって高効率で圧縮空気中に含まれる水蒸気と水滴の形態で含まれている水分を同時に除去できるメリットがある。即ち、断熱膨脹によって水蒸気から水滴に形成された水分と、すでに水滴の形態で含まれている水分をみんな同一の圧縮空気除湿機で同時に分離除去できる特徴がある。また同じ異物である油分は水分とは違って大部分が微細油滴の形態で存在するが、この油分は水分とは違って圧力の差による断熱膨脹とは関係はないが、後段即ち下部の回転圧力室(A1及びA2)での回転による遠心力によって同時に分離除去できるメリットがある。油分は大部分がコンプレッサー即ち空気圧縮機の潤滑のための潤滑油の一部が圧縮空気に含まれて流出されたことであるが、その比重が約0.95前後であって水の比重1とほぼ類似している。したがって水分と同じく遠心力を大きく受けるので遠心分離が容易である。
【００１６】
一方、空気はその粘性が非常に低いので下方に移動しながらも回転速度はそれほど落ちない。したがって回転が続くにつれて水滴は空気の高速回転に巻き込まれて 第2圧力室(A2)の円筒形外筒(3)の内側面(3a)に付着した状態で粘性のため相対的に空気よりは遅い速度で回転しながら水滴同士の親和力により互いに結合されもっと大きい水滴を形成することになり、水滴は大きくなるほど相対的に遠心力が大きく作用するので外側に回転しようとする傾向はもっと強くなる。一方、反対に空気は水分に比べて比重が非常に小さいので遠心力を受けるのが相対的に小さいので内の方で回転するようになり、空気の出口の方に行くほど水分の除去が進み圧縮空気の清浄度はもっと高くなる。
【００１７】
また第2圧力室(A2)の内側面(3a)に形成された水滴は回転しながらお互いに結合されもっと大きい水滴を形成すると同時に重力により下の方に移動することになる。下方に移動された水滴は自重により下部ボディ(4)底面部(4c)で、下の方に貫通形成された水排出穴(4a)を通過して下部の水排出機構に移動する。したがって本考案の圧縮空気用除湿機で分離された水分は下の方に設置された集水漕(5)の下部に集まる。こうして集まれた水は通常に使用されている手動または自動形の圧縮空気用水排出バルブユニット(6)(ドレーンバルブユニット)の下の方に位置した排出穴(6b)に排水ホースをつなげて本圧縮空気用除湿機の外部に排出されるようになる。圧縮空気用の水排出機構は本考案とは直接的な関連はない。 
【００１８】
一方、圧縮空気は均一で安定した渦流回転即ち、層流を維持することが水分の除去率を上げるのにおいて望ましいが、圧縮空気の均一な回転が水排出穴(4b)ぶつかって不均一な乱流の回転を起こすのでこの排出穴は層流の維持において一種の障害の要因になる。この障害を最小化するため底面部(4c)に一定深さの円形溝(4b)を形成する。この円形の溝(4c)は実際の詳細設計時は設計的な条件が許される限り可能な限り広さは狭く、深さは深くするのが圧縮空気の均一な層流回転において乱流の発生を最小化するのに有利なのはもちろんである。 
【００１９】
また第2圧力室(A2)で一次的に水分が分離された圧縮空気は回転を続きながら第2と第3圧力室間の連結通路(B)を経由して第3圧力室(A3)に移動するようになる。このように連結通路(B)を経由する第3圧力室への移動は圧縮空気がUターンするので移動の長さを顕著に延長させる結果になる。空気の移動長さが長くなると圧縮空気に含まれた水分が分離される時間が増加するので水分の分離性能も顕著に向上する。このように内側の円筒部(2b)によって下部圧力室を再び2個の圧力室で区分することによって圧縮空気の移動経路を長くして滞留時間を増加させるのは本考案の圧縮空気用除湿機の大きな特徴である。 
【００２０】
一方、空気はその粘性が非常に低いので第2圧力室(A2)よりは回転速度は低下するが、第3圧力室(A3)でも回転が続くようになり、したがって排出口(2c)に向かって上昇移動しながらも内壁と回転摩擦が続くので水分は水滴形成が続くようになる。また第2圧力室(A2)において遠心力によって円筒形外筒(3)の内側面(3a)で水滴が形成されるように、同一の原理で第3圧力室(A3)でも水分分離の現象が続く。したがって第2圧力室(A2)で完全に除去されなく残った水分と微細な水滴は第3圧力室(A3)においても分離が続かれもっと清浄化される。 
【００２１】
また第3圧力室(A3)で空気は回転しながら、上方に位置した空気排出口(2c)の方に上昇移動されるが、この上昇方向の移動速度は回転速度に比べて相対的に小さいので内側面に付着された水滴は重力に逆行できず自重により圧縮空気の流れに巻き込まれにくいように下の方に移動して落ちるようになることも本圧縮空気用除湿機の大きな特徴である。 
【００２２】
下部ボディ(4)の底面(4c)に落ちた水滴は空気に比べて相対的に高い比重と空気の回転による遠心力によって外側に移動するようになり、第2圧力室(A2)で分離されて落ちてきた水滴と合流して底面(4c)に形成された円形の溝(4b)と水排出穴(4a)を通じて下の方に移動され集水漕(5)の下部に集まる。
【考案の効果】
【００２３】
これによって従来のフィルタ−エレメント形圧縮空気用除温機の問題点である，フィルタ−エレメントの定期的な交換自体が不要であり，フィルタ−エレメントの目詰まりによる水分分離性能の低下がなく，フィルタ−エレメントの目詰まりによる差圧(圧力の低下)の増加がなく，回転，往復などによる摩擦部がまったくないので半永久的に無補修で使用でき，半永久的に使用期間の経過による水分分離性能の低下が全くなく，別途の電源が不要で，小形でありながら小さい差圧(圧力損失)で大量の清浄な圧縮空気が得られる。
また圧縮空気の使用において問題となる異物である油分(油分)等，すべての“液体成分”の異物質を同一の原理，同一の構造で分離除去出来，構造が非常に単純で処理流量によって超小形から超大型まで多樣な機種の制作が容易である。
以下添付した図面を参考にして本考案の圧縮空気用除湿機の適合した実施例について詳細に説明する。 
【考案を実施するための最良の形態】
【００２４】
図1は本考案の圧縮空気用除湿機の一実施例を概略的に図示した断面図である。 図2は本考案の圧縮空気用除湿機の一実施例を立体的に図示した立体図である。 図3は本考案の一実施例の一部品であるノズル板(2)であって、360度の外周部に均等な角度で分割形成された多数の傾斜溝(2a)の傾斜角度(θ)を詳細に図示した側面図である。 図4は本考案の圧縮空気用 除湿機の第2の実施例を図示したことである。 上記図面に図示されたように本考案の圧縮空気用除湿機は圧縮空気の通過時、ハウジング内で均一でありながら安定して速い層流の渦流回転を起こすためノズル板(2)の360度の円周上に均等角度で分割形成された多数のノズル溝(2a)を備えていて、かつこのノズル板(2)の下部には内側円筒部(2b)が形成されている。 
【００２５】
本考案の圧縮空気用除湿機は全体的に大略垂直に設置される円筒の形状であり、上部ボディ(1)、傾斜ノズル溝(2a)と内側円筒部(2b)が形成されたノズル板(2)、中間ボディである円筒形外筒(3)、下部 ボディ(4)によって内部に圧力室3個が区分形成された円筒形のハウジングを形成している。
【００２６】
ハウジング内部の圧力室はノズル板(2)によって相対的に小さい上部空間の第1圧力室(A1)と、圧縮空気が一次的に回転する第2圧力室(A2)、圧縮空気が二次的に回転する第3圧力室(A3)の3個の圧力室で区分されている。かつ上部ボディ(1)には圧縮空気の流入口(1a)と、排出される空気が通過する空気排出通路(1b)と、最終的に圧縮空気を排出するための空気排出口(1c)が形成されていて、中心部にはノズル板の中心部とネジ結合などで結合するためのネジ部が形成されている。圧縮空気の流入口(1a)及び排出口(1c)はたいていの場合配管をつなげるための管用ネジが加工される。 
【００２７】
上部ボディ(1)の内部は後述するノズル板(2)が結合されることによって相対的に小さい空間である上部の第1圧力室(A1)を形成する。この上部ボディ(1)は、外周部の360度円周上に均等角度で分割形成された多数のノズル溝(2a)を備えたノズル板(2)と本上部ボディ(1)が結合されることによって圧縮空気を上部の第1圧力室(A1)から相対的に圧力の低い第2圧力室(A2)に吐出するノズル溝(2a)が多数形成される。
【００２８】
ノズル板(2)は上部の第1圧力室(A1)と第2圧力室(A2)の中間に位置して、上部ボディ(1)とネジで結合されている。ノズル板(2)は上部ボディ(1)と吐出ノズルを形成すると同時に、圧縮空気用除湿機の内部を第1圧力室(A1)と第2圧力室(A2)を区分する役割を兼ね、同時に吐出ノズルを形成するためのことで実際の詳細設計時には必ず上部ボディ(1)の内側に位置する必要はない。 
【００２９】
ノズル板(2)には図2、図3に表すように360度の円周上に均等角度で分割形成された多数の傾斜ノズル溝(2a)が形成され、このノズル溝は圧縮空気が上部の第1圧力室(A1)から第2圧力室(A2)に移動するための通路を成すと同時に、圧力が相対的に低い第2圧力室(A2)の内側円周面即ち、円筒形外筒(3)の内側面(3a)に接線方向に圧縮空気を傾斜して吐出する。上記の均等角度で分割形成された多数の傾斜ノズル溝(2a)は図2、図3に表すようにヘリカルの形状であって上下の中心軸にたいして傾斜角度(θ)を持つように形成することを特徴とする。
【００３０】
もちろん上記した多数の傾斜ノズル溝(2a)は第2圧力室(A2)において圧縮空気の効率的な渦流回転を起こすためのことであり、必ずヘリカルの形状でなくてもいいし、例えば直線状の傾斜溝でもかまわない。また上記したノズル板(2)の下部には内側円筒部(2b)を形成するが、この円筒部はハウジングの下部を再び第2圧力室(A2)と第3圧力室(A3)で区分する役割をする。このように下部の空間を2個の圧力室で区分するのは圧縮空気の水分分離の性能を上げるのにおいて二つの利点がある。
【００３１】
すなわち、本考案の圧縮空気用除湿機は水分分離の原理として基本的に従来から広く使用されている遠心分離の原理を使用しているが、遠心分離においては同一大きさのハウジングのなかでいかにして圧縮空気の回転時間を長く維持できるか即ち、いかにして回転移動の距離を長くするかが圧縮空気中の水分分離性能を上げるのに重要なポイントの一つである。もう一つは、結露された水滴の移動方向を設定するのにおいて、結露された水滴が可能な限り圧縮空気の高速移動に巻き込まれにくいようにその構造を考案するかである。上記したノズル板(2)の内側円筒部(2b)の形成は本考案の大きな特徴であって、この内側円筒部(2b)はこうした観点からこの二つの要求条件をみんな向上させる有力な手段になる。 
【００３２】
第一に、内側円筒部(2b)を形成することによって圧縮空気が第2圧力室(A2)で回転した後A2、A3圧力室の連結部(B)を経由して矢印のように第3圧力室(A3)に移動して、最終的に空気排出口(2c)に移動するのにおいて圧縮空気が移動する経路は“U“の字の形に形成される。これによって本円筒部(2b)がないことに比べて圧縮空気が同円筒部(2b)を回って出ていくようにすることによって圧縮空気の移動距離を顕著に延長されるので滞留時間も顕著に長くなる。 
【００３３】
第二に、前にも説明したように、圧縮空気の移動経路は大きくみるとUの字の形を形成するが、第3圧力室(A3)では空気は回転しながら空気排出口(2c)に向かって上昇移動するようになるが、回転によって結露された水分は遠心力によって第3圧力室(A3)のなかで円筒部(2b)の内側に付着されるようになり、上昇の速度は回転速度より相対的に非常に小さいし、かつ空気の移動方向が重力に逆行する方向である。したがって水分は比重が非常に大きいので空気の流れに巻き込まれなく自重によって下の方に落ちるようになる。結果的に結露された水分は圧縮空気の流れに巻き込まれないようになる。
【実施例】
【００３４】
以上のように構成された本考案の圧縮空気用除湿機によって圧縮空気に含まれた水分が分離除去される過程を図1、図2、図3を参考にしながら詳細に説明する。 
【００３５】
図1は本考案の圧縮空気用除湿機の一実施例の構造を概略的に図示した断面図であり、圧縮空気は一次的に空気流入口(1a)を通じて上部の第1圧力室(A1)に流入される。流入された圧縮空気はノズル板(2)のためそのままは第2圧力室(A2)に移動できなく、ノズル板(2)の360度外周部に均等角度で分割形成された多数の傾斜ノズル溝(2a)を通じなくては第2圧力室(A2)に移動できない。また第1圧力室(A1)は本考案の圧縮空気用除湿機の円筒形ハウジングの上部の内径全体に形成されているのでその断面積が非常に広く、第1圧力室(A1)のなかでの圧縮空気の流動速度は相対的に非常に遅い。 
【００３６】
したがって圧縮空気は第1圧力室(A1)のなかで若干の流動はあるが、全部分において均一な圧力の状態を維持するようになり、ノズル板(2)の外周部に形成された多数の傾斜ノズル溝(2a)に空気が均等に分配される。したがって下部の第2圧力室(A2)に吐出されるとき多数個の傾斜ノズル溝(2a)で均等な速度で吐出され、結果的に回転中心の安定した一定な層流または層流に近い渦流回転が形成される。
【００３７】
またノズル板(2)の360度円周部には圧縮空気を吐出する傾斜ノズル溝(2a)が2以上、望ましくは多数であり、特に均等の角度で分割されていることも渦流回転の回転中心を一定にするのに大きく寄与する。また傾斜ノズル溝(2a)は傾斜角度(θ)をもっているので渦流回転を起こすようになる。したがって圧縮空気中に含まれた水滴の大きさが大きくても飛散を起こさなく安定して第2圧力室(A2)の外側方向に回転して円筒形外筒(3)の内壁(3a)に安定してぶつかりながら回転するようになるので効率的に一定した大きさの水滴を形成するようになる。
【００３８】
またこの一定した回転がもっと進むにつれて円筒の内壁(3a)に形成された水滴同士は親和力によって互いに結合されより大きい水滴が安定的に形成される。水滴は大きくなるほどもっと遠心力を受けやすくなり、したがって水滴は均一な渦流回転によって飛散されなく外側即ち、円筒形外筒(3)の内壁(3a)に付着された状態で回転しながら自重によって下の方に移動するようになる。これによって圧縮空気中に含まれた水分が水滴の形態に分離されるようになる。圧縮空気は高速で回転しながら下の方に移動するにつれ水分の分離がすすみ清浄度がだんだん高くなる。したがって上部圧力室(A2)の下の方では相対的に空気が 清浄化される。また圧縮空気は第2圧力室(A2)から第2、第3圧力室の連結部(B)を通じて矢印のようにUターンして第3圧力室(A3)に流入される。
【００３９】
一方圧縮空気の流量が少ないときは回転速度は相対的に遅いが、出口の方に移動する速度も遅くなるので回転する時間が長くなり、水分分離の効果が維持され、圧縮空気の流量が増加すると流速が速くなり、回転する時間は短くなるが、反対に回転する速度は増加する。したがって絶対回転量は流量に大きく影響されず一定の状態を維持する。したがって一定の定格処理流量の範囲内では流量の変動に影響されなく安定した水分分離の性能が得られる。したがって本考案の圧縮空気用除湿機は流入される水分の量が微量でも、いっぺんに多量の水分が流入されてもいつも水分の分離除去機能が一定に維持され清浄な圧縮空気を得ることができる。 
【００４０】
また考案者の数多い実験の結果、他の設計条件を同一にした状態で圧縮空気の回転部(第2圧力室及び第3圧力室)の上下の長さが相当長くなっても圧縮空気の回転速度の低下はわずかなことが分ってきた。これは空気の粘性が非常に低いことと、第2圧力室(A2)及び第3圧力室(A3)の断面績が充分に大きいことによると推測される。また圧縮空気の回転部(第2圧力室及び第3圧力室)の上下の長さが長いほど圧縮空気が回転する時間が増加するので水分分離の性能はもっと向上しながらも全体的な圧力の低下はほぼ同一であった。したがって本考案の圧縮空気用除湿機は使用者側から高い水分分離度が要求される場合は、円筒形外筒(3)の長さを長く設計することによって最終的な水分除去性能の向上が計れるし、反対にそれほど高い除湿性能が要求されない場合には、この上下の長さを短くして小形化が計れるなど、柔軟に対処できるメリットもある。円筒形外筒(3)の上下の長さを長く、また短くするとき内側円筒部(2b)の長さもそれにしたがって調節されなければならないことはもちろんである。
【００４１】
またノズル板(2)の円周部に形成される多数の均等角度分割の傾斜ノズル溝(2a)は、ノズル板(2)の厚さ(t)、ノズル溝の数、ノズル溝の幅(w)、ノズル溝の深さ(dp)、ノズル溝の傾斜角度(θ)、ノズル溝の壁の表面荒らさ、ノズル溝の断面形状などによって水分除去の性能が変るが、特に差圧、即ち圧力の損失と処理可能な流量と密接な関係がある。
【００４２】
本考案の圧縮空気用除湿機の具体的な一実施例においての試験結果を説明するとつぎのようである。基本的に図1と同一の構造で製作し、重要部分の寸法としては、外径(d)59.5mm、厚さ(t)8mmのノズル板(2)に、ノズル溝(2a)の幅(w)4.0mm、ノズル溝の深さ(dp)2.5mmの直四角形断面形状の傾斜ノズル溝(2a)6個を円板形ノズル板(2)の全円周360度を均等6分割して60度間隔に形成した。またノズル溝の傾斜形状をネジと同じヘリカル傾斜形にして、そのピッチ(ネジのピッチ該当する)を39.2mmにして傾斜角度(θ)を約12度に形成して、傾斜ノズル溝壁の表面荒らさを普通(約30ミクロンRmax)にした。円筒形外筒(3)の内径を62.5mmにして、第2圧力室(A2)の上下方向の長さを72mmにして、内側円筒部(2a)の外径を40mm、内径を32mmにした。
【００４３】
全体の圧縮空気用除湿機の設置姿勢を垂直方向約90度にして、圧縮空気の流入口(1a)に通常の産業現場で広く使用される圧力である0.5Mpa(約5Kg/cm2)の常温の清浄圧縮空気を1分当り0.06〜0.50立方メートル(大気圧圧力を基準)を供給した。 
【００４４】
この条件で本実施例の圧縮空気用除湿機の前段に市中で広く使用されているルーブリケーター(Lubricater、モデルSAL4000、製造会社Seonkyeong Pnumatic Co., Ltd(株))を水供給装置用として設置し、同ルーブリケーターに取りつけられた水投入量調節用のニードルバルブ(Needle valve)を使って1分当り1〜120mlの水を上記の清浄圧縮空気と混合されるようにして投入した。
【００４５】
圧縮空気用除湿機の下部に水排出装置(ドレーンユニット)を設置して除湿機の性能即ち、水分除去率の測定は上記の水供給器を使って投入した水の量と、分離除去されて水排出機構の集水漕(5)に捕集された水の量の差を測定した。投入及び捕集された水の重量測定機器としては最小測定単位0.01gの電子秤を使用し、10回測定して平均値をもとめた。測定結果投入された水の量と本考案の圧縮空気用除湿機によって捕集された水の量の差は10回平均値として水供給量120g当り0.011g以下であって本実施例での水分除去率は測定秤の精度範囲以内では約99.99%であった。また圧縮空気流入口(1a)と排出口(1c)の間での圧力の低下は、試験最大流量の1分当り0.50立方メートルにおいて0.021Mpaであった。
【００４６】
また本考案の圧縮空気用除湿機の水分除去性能を簡易的に確認するため、上記実施例と同一の条件で圧縮空気と水を混合供給しながら常温のステンレス板(厚さ2mm)と、常温のガラス板(厚さ4mm)に本考案の圧縮空気用除湿機を通過した圧縮空気を吐出圧力0.5Mpaを維持しながら、通常使用されている 吐出口直径約3mmのエアーガン(Air gun)を使用して、エアーガンの吐出口から上記衝突板までの距離を約40mmにして、10分間連続吐出して圧縮空気を衝突させた結果2種の板みんなで肉眼による水滴の形成は観察されなかった。
【００４７】
図4は本考案の第2の実施例を概略的に図示したことである。この第2実施例の水分除去の原理は第1の実施例と同一であるが、第1実施例とはちがい下部圧力室の構成を第1実施例とは若干別にした。即ち、第1実施例での円筒形外筒(3)と下部ボディ(4)を下部ボディ(7)のように一体化した。この場合下部に集まっている水の飛散を防止するため水排出バルブ(8)は図4に図示したように上部の傘部(8b)を形成して第2圧力室(A2)及び第3圧力室(A3)での圧縮空気の回転による影響を受けないようにした。もちろん第1圧力室(A1)及び第2圧力室(A2)で形成した水の下部への移動を円滑にするため小さい水移動用溝(8a)を傘部(8b)に多数設置した。
第2実施例のように構成することで第1実施例での下部ボディ(4)がなくなるのでその分第1実施例と同一の大きさで第2圧力室(A2)と内側円筒部(2b)の上下の長さを長く設計できた。したがって圧縮空気の回転移動距離が第1実施例より長くなって圧縮空気の滞留時間が長くなることによって水分除去の性能をより高くしながらも構造をもっと単純化して、部品の点数を減らせた。したがって第1実施例と同一の水分除去性能を発揮しながらコストダウンができた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように円筒形ハウジングの内部圧力室を360度の円周上に均等分割された多数の傾斜ノズル溝(2a)が形成された円形ノズル板(2)と，同ノズル板(2)の下部に形成した内側円筒部(2b)によって，A1，A2，A3，3個の圧力室に區分して，上部の第1圧力室(A1)から上記した円形ノズル板(2)の外周部に均等角度で分割形成され，垂直軸に対して傾斜角度(θ)を持った多数の傾斜ノズル溝(2a)を通じて第2圧力室(A2)の円周接線方向に傾斜して吐出されるように構成することによって第2圧力室(A2)及び第3圧力室(A3)で回転中心が安定した圧縮空気の高速渦流回転をおこし，この渦流回転による遠心力と水分の高い比重によって圧縮空気に含まれて流入される水分を内で外側に回転させ円筒(3)の内壁(3a)と摩擦させ，かつ第3圧力室(A3)の内壁即ち，内側円筒部(2b)の内壁で續いて回転摩擦させることによって水滴を形成させ空気と水分を分離させ，第3圧力室の上部に形成した空気排出口(2c)と空気排出通路(1b)を通じて圧縮空気を排出させ，水分が分離除去された清浄な圧縮空気を得る構造の本考案の圧縮空気用除温機は，従来同一の用途で広く使用されている一般形エア−フィルタ−，水除去專用のミストセパレ−タ−(Mist Separater)などフィルタ−エレメント形の圧縮空気用除温機で使用中のフィルタ−エレメント自体を使用しなくて高い水分分離性能を達成した。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本考案の“圧縮空気用除湿機の一実施例例を概略的に図示した断面図である。
【図２】図1の圧縮空気用除湿機の第1実施例を立体的に図示した立体図である。
【図３】本考案のノズルを図示した側面図である。
【図４】本考案の第2の実施例の概略図である。
【図１】
0003149762.tif 000003
【図２】
0003149762.tif 000004
【図３】
0003149762.tif 000005
【図４】
0003149762.tif 000006
0003149762.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月27日(2009.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
円筒形ハウジング(H)の内部空間の上部に第1圧力室(A1)，下部に第2圧力室(A2)および第3圧力室(A3)を形成して，相対的に圧力の高い上部の第1圧力室(A1)からノズル板(2)の円周上に形成した傾斜ノズル溝(2a)を通じて水分が含まれた圧縮空気を相対的に圧力の低い第2圧力室(A2)および第3圧力室(A3)に吐出されるように形成して上記第2圧力室(A2)の内側円周接戦方向に圧縮空気を吐出させ，圧縮空気が回転するようにして圧縮空気の中に含まれた水分が遠心分離されることを特徴とする圧縮空気用除湿機。
【請求項２】
請求項1において，上記円筒形ハウジング(H)の中で圧縮空気の断熱膨張による水分凝縮の原理と，圧縮空気の回転による水分の遠心分離の原理を同時に活用できるように断熱膨脹のための噴射ノズル構造であるノズル板(2)を円筒形ハウジング(H)の上部に形成して，上記円筒形ハウジング(H)の下部には遠心分離のための回転構造を形成することによって円筒形ハウジング(H)の上部で断熱膨脹によって形成された水分(水滴)を下部で円心分離で分離除去する構成を特徴とする圧縮空気用除湿機。
【請求項３】
請求項1において，第3圧力室(A3)は圧縮空気が回転する第2圧力室(A2)の中央に第2圧力室(A2)より小さい直径の内側円筒部(2b)によって第2圧力室(A2)の内側に第3圧力室(A3)を形成することによって圧縮空気の回転移動時に上記内側円筒部(2b)の内部を回って出る(排出される)ように形成して圧縮空気が回転する時間および距離を長くすることを特徴とする圧縮空気用除湿機。
【請求項４】
請求項1において，上記ノズル板(2)の円周上外径に形成された傾斜ノズル溝(2a)を傾斜して形成して，円筒形ハウジング(H)の下部の第2圧力室(A2)に吐出される圧縮空気が回転されるようにすることを特徴とする圧縮空気用除湿機。
【請求項５】
請求項1または請求項4において，上記ノズル板(2)に傾斜して形成された傾斜ノズル溝(2a)はノズル板(2)の360度の円周上に2個以上，または多数個を形成し，360度の円周をノズルの個数だけ均等角度に分割配置して圧縮空気の吐出による回転時回転中心が安定するようにすることを特徴とする圧縮空気用除湿機。
【請求項６】
請求項1または請求項4において，上記ノズル板(2)の円周上に形成された傾斜ノズル溝(2a)の傾斜形態をネジのようなヘリカル傾斜の形状に形成することによって機械加工による制作時プラスチック材質による射出成形，または亜鉛またはアルミ合金によるダイキャスティング成型時回転取出しができるようにしたことを特徴とする圧縮空気用除湿機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
これによって従来のフィルタ−エレメント形圧縮空気用除湿機の問題点である，フィルタ−エレメントの定期的な交換自体が不要であり，フィルタ−エレメントの目詰まりによる水分分離性能の低下がなく，フィルタ−エレメントの目詰まりによる差圧(圧力の低下)の増加がなく，回転，往復などによる摩擦部がまったくないので半永久的に無補修で使用でき，半永久的に使用期間の経過による水分分離性能の低下が全くなく，別途の電源が不要で，小形でありながら小さい差圧(圧力損失)で大量の清浄な圧縮空気が得られる。
また圧縮空気の使用において問題となる異物である油分(油分)等，すべての“液体成分”の異物質を同一の原理，同一の構造で分離除去出来，構造が非常に単純で処理流量によって超小形から超大型まで多樣な機種の制作が容易である。
以下添付した図面を参考にして本考案の圧縮空気用除湿機の適合した実施例について詳細に説明する。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
以上のように円筒形ハウジングの内部圧力室を360度の円周上に均等分割された多数の傾斜ノズル溝(2a)が形成された円形ノズル板(2)と，同ノズル板(2)の下部に形成した内側円筒部(2b)によって，A1，A2，A3，3個の圧力室に區分して，上部の第1圧力室(A1)から上記した円形ノズル板(2)の外周部に均等角度で分割形成され，垂直軸に対して傾斜角度(θ)を持った多数の傾斜ノズル溝(2a)を通じて第2圧力室(A2)の円周接線方向に傾斜して吐出されるように構成することによって第2圧力室(A2)及び第3圧力室(A3)で回転中心が安定した圧縮空気の高速渦流回転をおこし，この渦流回転による遠心力と水分の高い比重によって圧縮空気に含まれて流入される水分を内で外側に回転させ円筒(3)の内壁(3a)と摩擦させ，かつ第3圧力室(A3)の内壁即ち，内側円筒部(2b)の内壁で續いて回転摩擦させることによって水滴を形成させ空気と水分を分離させ，第3圧力室の上部に形成した空気排出口(2c)と空気排出通路(1b)を通じて圧縮空気を排出させ，水分が分離除去された清浄な圧縮空気を得る構造の本考案の圧縮空気用除湿機は，従来同一の用途で広く使用されている一般形エア−フィルタ−，水除去專用のミストセパレ−タ−(Mist Separater)などフィルタ−エレメント形の圧縮空気用除湿機で使用中のフィルタ−エレメント自体を使用しなくて高い水分分離性能を達成した。