JP3268298B2 - 高圧空気の除湿装置 - Google Patents

高圧空気の除湿装置

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JP3268298B2 JP19790597A JP19790597A JP3268298B2 JP 3268298 B2 JP3268298 B2 JP 3268298B2 JP 19790597 A JP19790597 A JP 19790597A JP 19790597 A JP19790597 A JP 19790597A JP 3268298 B2 JP3268298 B2 JP 3268298B2
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    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧空気・圧縮空
気中に含まれる水蒸気・水分を除去して乾燥した状態に
する高圧空気の除湿装置であり、エアモータ、エアブレ
ーカー等の空気作動機械、粉塵吹き飛ばし用の空気吹出
し装置、乾燥冷却用空気吹出装置の機械・装置に使用す
る高圧空気の除湿・乾燥装置として有用である。
【０００２】
【従来の技術】従来、フロンガス等冷媒を使って高圧空
気を冷却して、高圧空気中の水蒸気を凝縮して除去し、
乾燥高圧空気として排出する除湿装置が知られている
が、フロンガスを使用するため、公害上の問題点があ
り、又フロンガスの冷媒を冷却するコンプレッサー、コ
ンデンサー及び高圧空気を冷却する熱交換器等の装置が
必要で、高価で且つ大型のものとなっていた。更に、こ
の除湿装置は電気で作動するため、ランニングコストも
高くなるものであった。このため、この除湿装置は、経
済上の理由で高圧空気を送出するコンプレッサーに近い
位置に設置されるので空気機器までの空気管が長く、空
気管を設置した場所の外気の状態により空気管内に発生
したり結露や、空気管の継ぎ目等から入り込んだ外気等
により、空気管を通過する高圧圧縮空気が再び湿ってし
まうという問題点があった。その他の除湿装置に、装置
内に設けたフィルターに高圧空気を通過させることで高
圧空気中の水分やゴミを除去するものが知られている。
しかし、このフィルターがひどく湿ってしまうとフィル
ターを通過する高圧空気と共にフィルターに付着した水
分がフィルターの裏面に押し出され、除湿した高圧空気
が再び湿ってしまうという問題点がある。フィルターが
水分で飽和状態となれば、さらに顕著になり、除湿効果
が低下してしまうので、定期的なフィルターの清掃及び
交換を行なわなければ除去力を維持出来ず、メンテナン
スの手間と労力がかかるという問題点があった。又、本
発明者はドレンを下部に接続した密閉容器内に高圧空気
を噴出して水分を滴化・粒化し、それを吐出口に移動さ
せる空気流中で遠心分離・比重分離して除湿する除湿装
置を開発した。この装置では、かなり除湿能力が得るこ
とができたが高圧となったときに水分除去率が９８％以
下となり、水分・蒸気を含んだまま吐出される傾向にあ
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこれらの問題点を解消し、空気圧が
高くなったり、流量が増えても極めて高い除湿効果を維
持し続け、小型で且つ安価でメンテナンスが必要とせず
ランニングコストが不要となり、更に乾燥高圧空気を供
給する空気機器近くの空気管に手軽に取付けることが出
来、耐久性に優れた高圧空気の除湿装置を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 １） 密閉した中空の円筒状筒体の下部に高圧空気導入
口を設け、筒体の底面にはドレンを接続し、高圧空気導
入口から噴き込まれる空気流を大きな角度変向し筒体内
壁面の円周方向に沿って所定距離送った後筒体内部へ吹
出す吹出ガイド部を設け、又筒体の上部に中央を開口し
た下向きの円錐体を設け、円錐体の中央開口の上方に湾
曲した空気連通孔のあるドームを被せて、同ドームと円
錐体の上面との間に第１小室を設け、又同第１小室の上
方に空気連通孔のある隔壁を設けてドームと隔壁との間
に第２小室を形成し、同隔壁の上方の第３小室に空気吐
出口を設けた高圧空気の除湿装置にある。
【０００５】
【作用】この発明では、数気圧〜数十気圧の高圧空気を
空気導入口へ送り込む。高圧空気は空気導入口から高速
度で噴出し、吹出ガイド部の対向面に当って大きな角度
偏向し、その後筒体の内周面に沿って吹出ガイド部で案
内されながら流れ、その終端から筒体内部へ吹出す。こ
の高圧空気が空気導入口から吹出して直ちにその流れが
小さな曲率で（大きな角度に）変向することで、空気中
の水分・水蒸気が粒滴化して分離される。吹出ガイド部
に沿って空気・粒滴化した水分・水蒸気が流れて、その
終端から筒体内部へ吹出す。吹出した空気・水分・水蒸
気は筒体の円周の曲率で曲げられた周速度をもって螺旋
状に回転しながら上昇する。空気・水分・水蒸気は螺旋
状に回転して上昇すると、上部にある円錐体で遮えぎら
れて円錐体の下面に沿って下降し、液滴化された水分が
下方に運ばれるとともに、遠心分離・比重分離され、確
実に筒体底面のドレンへ流下するようになる。一方空気
は漸次円錐体の中央開口の方へ吸引されるように上昇
し、小室を介して空気吐出口へ排出される。小室を２室
以上設けたことで円錐体の中央開口へ流れ込む空気が空
気吐出口と直接流入しないようにして、筒体内での滞在
時間を長くして除湿を確実にしてから小室・空気吐出口
へ空気を送り込むようにしている。筒体内において比重
の大きい水分・水蒸気・水滴は空気と遠心分離され、水
分・水蒸気・水滴は筒体内壁方向に移動し、筒体内壁又
は円錐体裏面と接触して液化して下方へ流下し、筒体底
面のドレンへ集められて回収される。又、空気中の水分
・水蒸気はその重みで、又は下降する空気流にのって落
下してドレンへ集められる。一部は再び外側の螺旋流へ
移って遠心分離される。小室に入ると、ドーム内面又は
円錐体上面に水分・水蒸気・水滴が接触して液化して円
錐体上面に沿って流下し、その中央開口から筒体底面へ
落下してドレンに回収される。このように筒体内で水蒸
気・水分の９８％以上を捕捉して除去できるようにして
いる。このように、筒体上部を複数の小室に区画するこ
とで中央開口から直ちに吐出されないようにして筒体内
の滞在時間を長くし、確実に水蒸気・水滴を捕捉し、又
空気速度を抑えて、筒体の状態の残留水分を残したまま
排出しないようにしている。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の高圧導入口における変向
の構造として、筒体内壁面における高圧導入口と吹出ガ
イド部の吹付けられる面との間隔は３〜１５ｍｍ程であ
り、５〜６ｍｍが好ましく、変向の角度は略直角を普通
とする。高圧導入口での高圧空気の通過速度を高める方
が変向したときの水蒸気水分の分離と粒滴化が高められ
るので好ましい。その方法として高圧導入口の出口で口
径を絞り込む方法と、空気導入管の径を小さくして空気
流速を速める方法とがある。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は実施例の正面図である。図２は実施例の縦断
面図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図４は
吹出ガイド板を示す平面図である。図５は吹出ガイド板
を示す側面図である。図６は図４のＢ−Ｂ断面図であ
る。図７は実施例の水分除去率を示す性能図である。図
８は本実施例の空気の流れと液滴の分離状態を示す説明
図である。図中、１は内径７０ミリの直径の筒体、１ａ
は６ｍｍ直径の高圧空気導入口、１ｂは４ｍｍ直径の空
気吐出口、１ｃは筒体上部の蓋部、２は筒体１の底部に
接続したオートドレン、３は高圧空気導入口１ａに接続
された高圧空気給気パイプ、４は空気吐出口１ｂに接続
された高圧空気吐出管、５は吹出ガイド部を形成する吹
出ガイド板、５ａは同吹出ガイド板の外周面に設けた通
気溝、５ｂは吹出ガイド板５の取付孔、５ｃは同取付孔
に挿入される取付ボルト、６は筒体１の内部上方に設け
た円錐体、６ａは同円錐体の１２ｍｍ直径の中央開口、
７は同円錐体６の中央上方に熔着したドーム、７ａは同
ドームの２個の３ｍｍ直径の通気孔、８は隔壁、８ａは
同隔壁の２個の３ｍｍ直径の通気孔、９は第１小室、１
０は第２小室、１１は第３小室である。本実施例で除湿
の能力を測定するため、高圧空気給気パイプ３に１０気
圧の高圧空気に図７に示す１００〜５００リットル分の
流量の空気流に対し着色したインクを混入した水を３０
ｃｃ／分の割合で１００ｃｃ混入した空気を送り込む。
図７のグラフはそのときのオートドレン２に回収された
インク水の量を対空気流量との関係で示す。この実施例
ではインク水を含んだ高圧空気は高圧空気給気パイプ３
から高圧空気導入口１ａから噴出し、吹出ガイド板５の
通気溝５ａの溝面に当って９０°変向して通気溝５ａに
沿って筒対１の内壁面の円周方向に送られる。高圧空気
導入口１ａ（筒体１の内周壁面）と通気溝の当り面の溝
面との間隔は５ミリであり、大きく変曲して空気中のイ
ンク水・水蒸気・水分を分離し、通気溝５ａに沿って送
って周速度をもって通気溝５ａの終端の開口から筒体１
内に吹出させ、螺旋流となりながら空気を回転させなが
ら上昇する。螺旋流は上昇すると円錐体６に当って、同
円錐体６の下面に沿って中心に向けて下降する。この状
態を図８に示している。螺旋流の回転によって遠心力で
外側へ移動した液滴は筒体１の内周面に付着して同内周
面に沿って下方へ流下する。又は途中で比重分離して直
接筒体１の底面まで落下するものもある。螺旋流が円錐
体６に当ると、液滴分は円錐体６の下面に付着し、円錐
体６の下面に沿って流下して、下方開口６ａの開口縁か
ら筒体１の底面へ落下する。円錐体６に当った空気流に
含まれる液滴は空気とともに下方に運ばれ、途中で比重
分離して筒体１の底面に流下する。筒体１の底面まで流
下・落下した液滴はオートドレン２へ移動する。一方、
筒体１の中央部の空気は上方に吸引されるように漸次上
昇して上方開口６ａから第１小室９へ流入する。円錐体
６の中央開口６ａから第１小室９へ又通気孔７ａから第
２小室１０へ更に空気孔８ａから第３小室１１へ送ら
れ、迂回しながら第３小室１１の空気吐出口１ｂから空
気吐出管４へ吐出される。空気に含まれるインク水・水
蒸気・水滴は筒体１内の螺旋流の遠心力で筒体１内面に
接触し、一部円錐体６の裏面に接触し、筒体内面に沿っ
て流下し、又は直接円錐体６の中央開口６ａの周縁から
落下してオートドレン２で捕捉される。又ドーム７の第
１小室９でも接触して液化する。この実施例でオートド
レン２に回収した結果を図７に示している。これから分
るように３００リットル／分までの流量に対しては略１
００％に近いインク水を回収できた。５００リットル／
分となって９９％近くまで僅か低下した。水はインクに
よって着色しているのでその筒体内部の付着状態、残留
状態は蓋部１ｃを外すことで目視できる。その内部観察
からもほとんど着色はみえず水分の残留は確認できるも
のではなかった。又高圧空気の圧力が３〜７気圧の場合
も略同様な結果となって、圧力値で性能の変化はあまり
なかった。
【０００８】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば簡単な構造
で、しかも可動部分もなく無動力の直径８〜９センチ程
の筒型の小型の装置でもって水分除去率を１００％近く
のきわめて高い値とすることができた。又高圧でも高い
水分除去率となった。しかも無動力であるのでランニン
グコストも不要で安価のものにできた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の正面図である。
【図２】実施例の縦断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】吹出ガイド板を示す平面図である。
【図５】吹出ガイド板を示す側面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】実施例の水分除去率を示す性能図である。
【図８】実施例の空気の流れと液滴の分離状態を示す説
明図である。
【符号の説明】
１ 筒体 １ａ 高圧空気導入口 １ｂ 空気吐出口 １ｃ 蓋部 ２ オートドレン ３ 高圧給気パイプ ４ 高圧空気吐出管 ５ 吹出ガイド板 ５ａ 通気溝 ５ｂ 取付孔 ５ｃ 取付ボルト ６ 円錐体 ６ａ 中央開口 ７ ドーム ７ａ 通気孔 ８ 隔壁 ８ａ 通気孔 ９ 第１空気室 １０ 第２空気室 １１ 第３空気室

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 密閉した中空の円筒状筒体の下部に高圧
    空気導入口を設け、筒体の底面にはドレンを接続し、高
    圧空気導入口から噴き込まれる空気流を大きな角度変向
    し筒体内壁面の円周方向に沿って所定距離送った後筒体
    内部へ吹出す吹出ガイド部を設け、又筒体の上部に中央
    を開口した下向きの円錐体を設け、円錐体の中央開口の
    上方に湾曲した空気連通孔のあるドームを被せて、同ド
    ームと円錐体の上面との間に第１小室を設け、又同第１
    小室の上方に空気連通孔のある隔壁を設けてドームと隔
    壁との間に第２小室を形成し、同隔壁の上方の第３小室
    に空気吐出口を設けた高圧空気の除湿装置。
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