JP2007181812A - 気体乾燥システム - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の欠点を改善した一体の気体乾燥器構造を有する気体乾燥システムを提供すること。
【解決手段】気体乾燥システムのための装置および方法が、第1および第2の流体流路を有する復熱器区画を備え、第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通している。第3の流体流路を有する冷却された区画が、流れる流体をさらにほぼ露点温度に冷却するために、第1の流体流路と流体連通する。湿分分離器区画が、復熱器と冷却された区画の間に配置され、組み立てられた区画が一体構造を形成し、分離器が復熱器および冷却された区画と面接触する。分離器は、流体が第2の流体流路に流入する前に、流れる流体の流れから凝縮され同伴される液体を除去するために、第3の流体流路および第2の流体流路と流体連通する第4の流体流路を有する。
【選択図】図4
【解決手段】気体乾燥システムのための装置および方法が、第1および第2の流体流路を有する復熱器区画を備え、第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通している。第3の流体流路を有する冷却された区画が、流れる流体をさらにほぼ露点温度に冷却するために、第1の流体流路と流体連通する。湿分分離器区画が、復熱器と冷却された区画の間に配置され、組み立てられた区画が一体構造を形成し、分離器が復熱器および冷却された区画と面接触する。分離器は、流体が第2の流体流路に流入する前に、流れる流体の流れから凝縮され同伴される液体を除去するために、第3の流体流路および第2の流体流路と流体連通する第4の流体流路を有する。
【選択図】図4
Description
本発明は、気体乾燥器構造を対象とし、より詳細には、本発明は一体化したプレート型気体乾燥器構造を対象とする。
気体乾燥システムは、空気、メタン、および二酸化炭素などの気体から湿分を除去するために使用される。湿気の除去は一般に、湿り気のある気体を乾燥剤を通過させることによって、または流れる気体よりも低い温度に維持された熱交換器の表面の上にそれを流すことによって達成される。熱交換器型の気体乾燥器は一般に、乾燥剤型の気体乾燥器よりもはるかにコンパクトであり、そうした理由で基本的に業界でより普及している。さらに、積層型プレートを利用する熱交換器型の気体乾燥器は、熱交換器の寸法をさらに低減させる。
一般に、気体乾燥器の熱交換器は、冷却を行うために、機械的な冷却サイクルによって生成された低温の冷媒、または水などの低温流体を利用する。高温の湿り気のある気体は、気体からの蒸気が熱交換器の表面に結露する温度である露点に冷却され、熱交換器の表面に液体を形成する。この点で、気体は、熱力学的に飽和した状態である。気体がさらに冷却されると、付加的な蒸気が除去されるが気体は飽和したままである。したがって、熱交換器を出る気体は、ある量の蒸気を含むが、気体に対する水の質量比が低下している。
飽和した気体は、高温にされても低温にされても、一般に多くの産業的な用途には適していない。したがって、多くの産業的用途のシステムは、目下の低温にされた湿り気のある気体をその露点の上に再加熱するための第2の熱交換器を組み込み、それによって大幅に低減した湿分を伴う産業的用途のシステムに不飽和気体を提供する。多くの場合には、低温にされた熱交換器に流れていく、加熱された湿り気のある気体は、再加熱プロセスに関する熱源として使用される。この用途に関して、低温にされた熱交換器に入る気体流から熱エネルギーが除去され、同時に低温にされた熱交換器を出る気体流によって熱エネルギーが取り戻されることにより、再加熱の交換器は復熱器として知られている。したがって、復熱器は、低温にされた熱交換器で達成が求められる冷却の量を減らすことによってシステム効率を上昇させる。ろう付けプレート型熱交換器の製造業者は一般に、低温にされた交換器と復熱器を単一のアセンブリに結合する。一体化したアセンブリは一般に、「一体型気体乾燥器」または「復熱式気体乾燥器」と呼ばれる。
かなりの量の湿気が、低温にされた交換器を通って流れる間に気体から凝縮される。気体が加熱されると、気体が再蒸発し、それによって気体の湿気レベルが増加するのを防ぐために、この湿気は、気体が復熱器に入る前に捕らえられ、除去される必要がある。この湿気の除去は、湿分分離器として知られるデバイスの使用によって成し遂げられる。
この気体乾燥を遂行する従前の方法には、
・2つの個別の熱交換器および外部の湿分分離器と、
・外部の湿分分離器を備える1つの一体型熱交換器と、
・一体化した外部の湿分分離器を備える1つの一体型熱交換器とが含まれる。
・2つの個別の熱交換器および外部の湿分分離器と、
・外部の湿分分離器を備える1つの一体型熱交換器と、
・一体化した外部の湿分分離器を備える1つの一体型熱交換器とが含まれる。
熱交換器/分離器システムを通る気体の基本的な流路が、図1に示すような外部の湿分分離器設計を有する2つの別々の熱交換器(復熱器および冷却式乾燥器(refrigerated dryer))に関して述べられる。
1)加熱された、湿り気のある気体が点1にある復熱器に入る。
2)加熱された気体が、(点1から点2に)復熱器の一部分を通って流れ、(点7から点8に)復熱器の別の部分を通って流れる気体によって予め冷却される。気体は、点2で復熱器を出る。
2)加熱された気体が、(点1から点2に)復熱器の一部分を通って流れ、(点7から点8に)復熱器の別の部分を通って流れる気体によって予め冷却される。気体は、点2で復熱器を出る。
3)次いで気体は外部配管を通って流れ、点3で冷却式乾燥器(低温にされた熱交換器)に入る。
4)気体は、冷却式乾燥器を通って(点3から点4に)流れ、そこで気体は、入口と出口の間で冷却式乾燥器を通って流れる冷却液によってその露点まで冷却される。
4)気体は、冷却式乾燥器を通って(点3から点4に)流れ、そこで気体は、入口と出口の間で冷却式乾燥器を通って流れる冷却液によってその露点まで冷却される。
5)次いで気体は、冷却された湿気のある飽和した気体および液体の水の組合せとして、点4で冷却式乾燥器を出て、導管を通って流れ、点5の外部の分離器の入口に至る。
6)気体と液体は、分離器を通って点5から点6に流れ、その分離器は、気体から凝縮された液体を捕らえ、分離する。
6)気体と液体は、分離器を通って点5から点6に流れ、その分離器は、気体から凝縮された液体を捕らえ、分離する。
7)次いで気体は点6で外部の分離器を出て、別の導管を通って流れ、点7の復熱器の低温側に至る。
8)次いで気体は、点7から点8に復熱器の低温側を通って流れ、そこで気体は流入する(点1から点2に流れる)加熱された気体によって露点より高い温度に加熱される。
8)次いで気体は、点7から点8に復熱器の低温側を通って流れ、そこで気体は流入する(点1から点2に流れる)加熱された気体によって露点より高い温度に加熱される。
9)気体は、乾燥した気体として点8で復熱器を出る。
この方法に対する改善点は、2つの個別の熱交換器(復熱器および冷却式乾燥器)を外部の湿分分離器によって1つの一体型熱交換器に結び付けることである。この複合型の熱交換器は、熱交換器の間の導管の1つの流路をなくすことによって製造コストを低減し、いっそうコンパクトな熱交換器の構造を提供し、以前には熱交換器の間の導管を通して気体を移送することと関係した熱エネルギー損失をなくすことによってシステム効率を増加させる。システムの概略図が図2に示され、機能は実質的に上記に図1に対して説明されたものと同様である。
この方法に対する改善点は、2つの個別の熱交換器(復熱器および冷却式乾燥器)を外部の湿分分離器によって1つの一体型熱交換器に結び付けることである。この複合型の熱交換器は、熱交換器の間の導管の1つの流路をなくすことによって製造コストを低減し、いっそうコンパクトな熱交換器の構造を提供し、以前には熱交換器の間の導管を通して気体を移送することと関係した熱エネルギー損失をなくすことによってシステム効率を増加させる。システムの概略図が図2に示され、機能は実質的に上記に図1に対して説明されたものと同様である。
前述したシステムへのさらなる改善点は、一体型の気体乾燥器アセンブリ、すなわち復熱器および冷却式乾燥器の1つの面に固定された、一体化した外部の湿分分離器を組み込む。図3に示すように、分離器区画は、冷却式乾燥器区画の1つの面に固定されている。復熱器または冷却式乾燥器区画と一体化した分離器区画を作ることにより、導管は、図1に関して前述したようにステップ5)、および7)でなくすことができる。
しかし、この一体構造に関連したいくつかの重大な欠点がある。第1に、一体型ユニット全体を生成するために、特別に構成された打抜き加工されたプレートが熱交換器区画に対して求められる。すなわち、単一のプレートがそれぞれ復熱器および冷却式乾燥器区画の両方を取り囲むように延出する必要があり、そのプレートは、分離器区画を備えるプレートとは異なった寸法にされている。第2に、設計構造は、業界が対象とする一般の性能範囲をカバーするための数個の異なる寸法にされた打抜き加工されたプレートを必要とする。第3に、一体構造の「設置面積(footprint)」寸法は、復熱器および冷却式乾燥器区画がそれぞれ同数のプレートを有する必要があるので、顧客のシステムの梱包の寸法およびコストを最適にするように調整することができない。第4に、同数のプレートを有する復熱器および冷却式乾燥器区画から生じるさらなる欠点は、冷却式乾燥器区画が変更、または個々に調整できず、それがデバイスの用途および性能の範囲を大きく制限する。第5に、一体構造設計は、分離器区画が装着されたことで耐圧能力が大幅に低減され、したがって復熱器または冷却式乾燥器区画によって一方の側だけを支持される。第6に、一体構造、ならびに図2に示されるような構造は両方とも、冷却式乾燥器区画に直接連結された復熱器区画よって熱効率がより低下する弱点を持つ。この直接的な接触により、熱エネルギーが1つの区画から次の区画に熱交換器プレートを直接通る伝導により伝達される。言い換えれば、復熱器区画は、冷却式乾燥器区画よりも高い平均温度で動作するので、熱が復熱器から冷却式乾燥器区画に伝達され、それによって、冷却システムから要求される熱負荷を上昇させ、復熱器を出る乾燥した気体の再加熱温度を低下させる。
米国特許出願第10/643689号(PLATE HEAT EXCHANGER WITH ENHANCED SURFACE FEATURES)
上記に論じた欠点を持たない一体化した気体乾燥器構造が必要になる。
本発明は、第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通する(in thermal communication)ような流体の流れを可能にする、第1の流体流路および第2の流体流路を有する復熱器区画を備える気体乾燥システムに関する。熱は、第1の流体流路を流れる流体から第2の流体流路を流れる流体に伝達される。冷却された区画は、流れる流体をさらにほぼ露点温度に冷却するための第1の流体流路と流体連通する第3の流体流路を有する。湿分分離器区画は、復熱器および冷却された区画の間に配置され、組み立てられた復熱器、分離器、および冷却された区画が一体構造を形成し、分離器は、復熱器および冷却された区画と面接触している。分離器は、流体が第2の流体流路に流入する前に、凝縮され同伴される(entrained)液体を流れる流体の流れから除去するために、第3の流体流路および第2の流体流路と流体連結した第4の流体流路を有する。
本発明はさらに、気体乾燥システムを構築する方法に関連する。ステップは、第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通するような流体の流れを可能にする、第1の流体流路および第2の流体流路を有する復熱器区画を提供すること含み、熱は、第1の流体流路を流れる流体から第2の流体流路を流れる流体に伝達される。方法はさらに、冷却された区画が、流れる流体をさらにほぼ露点温度に冷却するための第1の流体流路と流体連通する第3の流体流路を有する冷却された区画を提供する。方法はさらに、復熱器および冷却された区画の間に配置された湿分分離器区画を挿入するステップを含み、組み立てられた復熱器、分離器、および冷却された区画が一体構造を形成し、分離器は、復熱器および冷却された区画と面接触し、分離器は、流体が第2の流体流路に流入する前に、凝縮され、同伴される液体を流れる流体の流れから除去するために、第3の流体流路および第2の流体流路と流体連結した第4の流体流路を有する。
本発明はさらに、第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通するような、流体の流れを可能にする、第1の流体流路および第2の流体流路を有する複数の打抜き加工されたプレートを有する復熱器区画を備える気体乾燥システムに関する。熱は、第1の流体流路を流れる流体から第2の流体流路を流れる流体に伝達される。冷却された区画は、流れる流体をさらにほぼ露点温度に冷却するための第1の流体流路と流体連通する第3の流体流路を有する複数の打抜き加工されたプレートを備える。湿分分離器区画は、復熱器と冷却された区画の間に配置される。組み立てられた復熱器、分離器、および冷却された区画は、一体構造を形成し、分離器は、復熱器および冷却された区画と面接触している。分離器は、流体が第2の流体流路に流入する前に、流れる流体の流れから凝縮され、同伴される液体を除去するために、第3の流体流路および第2の流体流路と流体連結した第4の流体流路を有する。
本発明の利点は、それが分離器と熱交換器区画の間の外部の配管系統をなくすことである。
本発明の別の利点は、復熱器と冷却された区画の間の伝導が基本的に低減されることである。
本発明の別の利点は、復熱器と冷却された区画の間の伝導が基本的に低減されることである。
本発明の別の利点は、復熱器と冷却された区画用の熱交換器プレートの数が互いに異なることができることである。
本発明の別の利点は、それが上昇した液体圧力レベルに耐えることができることである。
本発明の別の利点は、それが上昇した液体圧力レベルに耐えることができることである。
本発明の別の利点は、それが有する異なる部品がより少ないことである。
本発明の別の特徴および利点は、例示によって本発明の原理を示す添付の図面と関連させて読めば、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。一致する参照符号は、いくつかの図面の表示を通じて同様の構成要素を示す。当業者は、図での要素が単純および明快にするために示され、必ずしも縮尺通りに描かれてはいないことを理解するであろう。たとえば、図でのいくつかの要素の寸法は、本発明の様々な実施形態のより良い理解を促進するために、その他の要素と比べて強調されている可能性がある。同様に、商業的に実現可能な実施形態において有用であり、または必要である一般的でよく理解された要素は一般に、本発明のこれらの様々な実施形態の表示が遮られることがより少なくなるのを促進するために、示されていない。
本発明の別の特徴および利点は、例示によって本発明の原理を示す添付の図面と関連させて読めば、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。一致する参照符号は、いくつかの図面の表示を通じて同様の構成要素を示す。当業者は、図での要素が単純および明快にするために示され、必ずしも縮尺通りに描かれてはいないことを理解するであろう。たとえば、図でのいくつかの要素の寸法は、本発明の様々な実施形態のより良い理解を促進するために、その他の要素と比べて強調されている可能性がある。同様に、商業的に実現可能な実施形態において有用であり、または必要である一般的でよく理解された要素は一般に、本発明のこれらの様々な実施形態の表示が遮られることがより少なくなるのを促進するために、示されていない。
可能なときはいつでも、複数の図面を通じて、同じ参照番号を同じまたは同様の部品を指すために使用する。
本発明の気体乾燥器10の1つの実施形態が図5に示される。図4に概略的に示されるように、乾燥される気体または未処理の気体が、復熱器区画または復熱器のポート1に入り、復熱器に形成される流体流路に沿ってポート1からポート2に流れ、その流体流路は、ポート7および8の間に画成される第2の流体流路と流体連通はしないが伝導性バリア185を介して熱的に連通している。ポート2を通過して流れる際に、気体は、湿分分離器区画または分離器に形成された仕切られた開口155を通って流れる。分離器を通って流れた後、気体は、冷却式乾燥器区画または冷却式乾燥器のポート3に入り、冷却式乾燥器に形成される流体流路に沿ってポート3からポート4に流れ、その流体流路は、そこを通って隔離された冷却液が循環される第2の流体流路と流体連通はしないが伝導性バリア190を介して熱的に連通している。冷却液は、気体からの蒸気が熱交換器の表面に結露する温度である、気体のほぼ露点温度に気体を冷却し、熱交換器の表面に液体を形成する。この点で、気体は冷却された湿気のある飽和した気体および液体の水の組合せである。
気体がポート4を通過して流れ、冷却式乾燥器を出る際に、気体は、分離器のポート5からポート6に流れ、その分離器は、気体から凝縮された液体を捕らえ、分離する。分離器を通って流れた後に、冷却された気体は、復熱器のポート7からポート8の間に延びる第2の流体流路を通って流れる。第2の流体流路を通って流れる冷却された気体は、復熱器の第1の流体流路を通って流れるより温かい気体と熱的に連通する。熱的な連通は第2の流体流路の気体をその露点より高い温度に暖め、したがって、気体に対する水の質量比を低下させる。言い換えれば、乾燥された気体がシステムで使用するために点8で復熱器を出る。同時に、復熱器の第1の流体流路を通って流れる未処理の気体が復熱器の第2の流体流路を通って流れる気体によって冷却され、冷却式乾燥器によって要求される冷却負荷が低下するように、第1の流体流路を通って流れる気体の温度を低下させる。
いくつかの熱交換器構造が使用可能であるが、好ましくは各復熱器および冷却式乾燥器の区画は、出願人の発明である、2003年8月19日に提出され、その全体が参照によって本明細書に援用される、本発明の譲受人に譲渡された、PLATE HEAT EXCHANGER WITH ENHANCED SURFACE FEATURESという名称の第10/643689号に開示されるような、共に積み重ねられた打抜き加工されたプレートを使用する。
図4に概略的に示されるような伝導性バリア185、190は、各復熱器および冷却式乾燥器のそれぞれの中の個別の流体流路を通って流れる流体の間の物理的な分離を示すだけであることを理解されたい。すなわち、復熱器および冷却式乾燥器の区画を通って流れる流体のそれぞれの流体流路は、各復熱器および冷却式乾燥器の区画を2つに分けるそれぞれの物理的なバリア(すなわち伝導性バリア185、190)によって制約を受けない。伝導性バリア185、190は、上述した出願人の発明である、第10/643689号に論じたように、流体の物理的な混合がまったく起こらないようにする。
復熱器、分離器、および冷却式乾燥器の区画は、好ましくは互いに一緒に直列に組み立てられ、すなわち、一体化したユニットを備える平行のプレートまたはデバイスとして共に組み立てられることを理解されたい。好ましくは、復熱器区画に使用されるプレートは、気体乾燥器ユニットを構築するために必要になる部品がより少なくなるように、冷却された区画に使用されるプレートと入替え可能である。さらに、復熱器および冷却式乾燥器の区画のプレートは、互いに独立に分離されているので、復熱器区画に使用されるプレートの数は、冷却された区画で使用されるプレートの数とは異なることができる。この構造における柔軟性は、システム効率を向上させる機会をさらに提供し、顧客の独自の空間/性能の要求に対して対応可能である。
図5〜6に示されるように、気体乾燥器10は、分離器の好ましい実施形態を示し、それは、要素番号100として識別される。分離器100は、復熱器と冷却式乾燥器区画のそれぞれの対向したバッキングプレート50の間に配置されたフレーム120を備える。バッキングプレート50の間に固定されていることにより、分離器100の動作圧は、たとえば図3のような以前の構造を超えて大幅に上昇させることが可能である。さらに、バッキングプレート50は、復熱器および冷却された区画を構築するために使用されるプレートと比較して、少なくとも一部分はそれらの増加した厚さ、および向上されていない表面により、熱エネルギーの伝達率が低減されているので、気体乾燥器10の分離器区画と、冷却された区画または復熱器区画との間の熱エネルギー損失が大幅に減少する。さらに、ポリマーまたはその他の適切な物質で構成された被覆層が、バッキングプレート50を備える分離器100の内面に塗布可能である。好ましくは、被覆層が気体乾燥器ユニット10の組立て後に塗布されて、分離器100の隣接する区画、および仕切られた流れの間に向上した断熱性能(insulating qualities)をもたらす。
図6にさらに示されるように、1組の実質的に平行なガイド125のそれぞれが分離器100のフレーム120の両端部に対して配置されている。ガイド125を定位置により良く固定するために、フレーム120およびガイド125の両側の間にスペーサ130が配置可能である。仕切150、好ましくは組立てを容易にするための材料のまっすぐな部分が、分離器100の少なくとも1つの角に配置される。仕切150は、復熱器の点2と冷却式乾燥器の点3の間の気体の流れを仕切150の反対側に起こる気体の流れから分離する。仕切150とフレーム120によって画成された開口155は、復熱器の点2と冷却式乾燥器の点3との間に流体連結をもたらす。仕切150の厚さが少なくとも部分的に増加され、同時に、仕切150の長さが比較的短く、仕切150とフレーム120によって画成されたチャンバの体積が分離器の体積に比べて小さなことによって、2つの流体の流れの間のエネルギー損失がほとんどない。さらに、先に論じたように、加えられた被覆がさらに、この熱損失を低減することができる。
開口155を通る気体の流れに垂直な平面にある、分離器100を通る気体の流れ135は、ポート5を通って分離器100に入り、その流れは、冷却式乾燥器のポート4から受け取られる。その露点温度に冷却された気体の流れ135は、湿気によって飽和され、また流れ(flow stream)に同伴されるある量の液体を含むこともできる。ポート5を通過する気体135の流れは、先ず、冷却された区画のプレートを備える平面に対してある角度、好ましくは90°で分離器に入り、分離器と復熱器の間に配置されたバッキングプレート50と衝突する。次いで、気体の流れ135は、分離器を備える平面に実質的に平行なように方向転換され、ガイド125、フレーム120、および対向したバッキングプレート50によって画成される通路170に沿って上方に導かれる。すなわち、それぞれ平坦である分離器、冷却式乾燥器、および復熱器は、平面に垂直な規定の厚さも有する。本明細書では、用語、平面は、デバイスすなわち分離器、復熱器、または冷却式乾燥器を含み、従来の幾何学的な意味または用法での無限に薄いプレートとしては用いられない。気体135がバッキングプレート50と衝突するとき、気体の流れに同伴される湿気は、合体してより大きな液滴になる。任意で、分離器100の内面の少なくとも一部分は、好ましくは、それには限定されないが、出願人の発明である、第10/643689号に記載されるような、機械加工、化学的エッチング、堆積、またはその他の方法を含む成形方法によって、分離器の内側表面に形成される溝など、任意の形状(feature)を含むことができる、フレーム120、仕切150、およびガイド125のうちの任意の組合せで形成される、表面処理145(図8)を含む。表面処理145は、それが、たとえば断熱被覆によってなど、バッキングプレート50を通る熱伝達(thermal heat transfer)の量を大幅に上昇させない場合、バッキングプレート50の表面に含まれることも可能であることを理解されたい。表面処理145の表面の形状は、液滴の合体を促進し、分離器100のより低い部分に配置されるドレン160に向けて、合体した液体を引き寄せるのをさらに助長することができる。1つの実施形態では、表面処理145は、合体した液体を毛管作用によりドレン160に向けて引き寄せる、垂直の向きになった溝を備える。好ましくは、仕切150が分離器100の上方端部に隣接するように、分離器100は実質的に垂直に配置されている。しかし、分離器100が実質的に垂直に配置されなくても、システムから除去する目的で、合体した液体をドレン160に向けて実質的に垂直に引き寄せるのを促進することについて、任意の表面処理145が好ましく施される。
それに加えて、またはその他の表面処理145と組み合わせて、メッシュ材料または表面積を増加させる(図示されない)その他の材料、あるいは表面を打ち抜き、または窪みをつける形成方法が、流れる気体からさらに湿気を引き寄せ、または捕らえるために、分離器の内面の任意の部分に加えられ/形成されることが可能である。表面処理145の範囲は、用途によって許容される、許容可能な圧力降下の制約によってのみ制限される。
通路170を通って上方に移動する気体が仕切150に到達した後、気体の流れ135は、再び減速され、分離器の平面内で実質的に180°方向転換され、さらに同伴される湿気140は、ドレン160を介して除去する目的で合体され、集められた、仕切150またはガイド125と衝突する。次いで、気体の流れ135は、再び減速され、分離器の平面内で180°方向転換され、通路180に沿って実質的に垂直上方に導かれるまで、対向したガイド125の間の通路175に沿って実質的に垂直下方に続く。通路180は、通路170の反対側にフレーム120およびガイド125によって画成される。さらに同伴される湿気140が、気体の流れ135から除去される。通路170、175、180を通る、曲がりくねり、屈曲し蛇行した行程が完了し、それによって生成される合体した湿気が除去され、ドレン160に向けて導かれると、次いで気体の流れ135は点6を通り、次いで復熱器の点7に入るように導かれる。次いで、乾燥された気体は、復熱器の点7から点8に流体流路に沿って流れ、次いで復熱器を出て、乾燥された気体は、システムで使用するように供給される。乾燥された気体が復熱器の点7から点8に流れる一方で、復熱器の点1から点2に流れる流入する気体が伝導性バリア185を通って伝導することによって乾燥された気体を加熱し、気体に対する水の質量比をさらに低下させる。
任意で、分離器100は、分離器を洗浄または浄化するために、流体が分離器に導入できるようにするフラッシュポート165を備える。この浄化は、フラッシュポート165を通して流体を加えることによって達成され、その流体はドレン160を通して除去可能である。
図7は、冷却式乾燥器の特徴をより良く示すための斜視図で、好ましい実質的に垂直な冷却式乾燥器の配置に対して、別の分離器構成200を示し、明快にするために、冷却式乾燥器にバッキングプレート50を示さない。分離器200は、復熱器と冷却式乾燥器の区画のバッキングプレート50との間にも配置されるフレーム220を備える。フレーム220の両側に実質的に垂直に、バッフルプレートまたはバッフル225、230が延出する。図示されるように、各バッフル225、230は、バッフルの一方の縁に沿って好ましく配置された複数のキャストレイトされた(castellated)開口235、237を含み、より好ましくは、開口235、237は、それらが互いにずれた位置になるように、各バッフル225、230の反対側の縁部に配置される。すなわち、図示されるように、バッフル225の開口235は、冷却式乾燥器に向って開口し、バッフル230の開口237は、冷却式乾燥器から離れるように開口する。また、開口235、237は、互いに横方向にずれることもできる。分離器100と同様に、分離器200の内面は、先に論じたような表面処理145と同様な表面処理245を備えることができる。
動作に際しては、ほぼ露点温度で冷却式乾燥器の点4を離れる冷却された湿気のある気体が、分離器200の点5に入り、気体の流れ240は、復熱器に固定されたバッキングプレート50に衝突する。気体の流れ240の衝突は、気体の流れ240から同伴される湿気255のかなりの量を除去し、その同伴は、バッフル225に向けて垂直に導かれ、加速される前に、好ましくは表面処理245によってさらに改善される。バッフル225に達する気体の流れ240は、加速され、バッフル225に形成されたキャストレイトされた開口235の制限された流域を通って流れるためにわずかに方向転換される。この加速および方向転換は、さらなる湿気255をバッフル225の表面に衝突させ、その湿気は、その後ドレン260を介して気体の流れから除去される。次いで、気体の速度は、気体の流れ240がバッフル225、230の間に配置されたチャンバ265内に拡がると低下する。気体の流れ240がバッフル230に達すると、気体の流れ240は、もう一度加速され、バッフル225の開口と反対側にある開口237通って流れるためにわずかに方向転換される。この加速および方向転換は、さらなる湿気255をバッフル230の表面に衝突させ、その湿気は、その後ドレン260を介して気体の流れから除去される。湿気255がバッフル225、230に蓄積するのを防止するために、バッフル225、230は、湿気255がバッフルから流れるように十分に角度をつけられることができ、および/または水抜き穴(図示されない)がバッフルに形成可能である。次いで、気体の流れ240は、点6を通って流れ、次いで復熱器の点7に入る。次いで、乾燥された気体は、復熱器の点7から点8に流体流路に沿って流れ、次いで、復熱器を出て、乾燥された気体は、システムの用途で使用するために提供される。乾燥された気体が復熱器の点7から点8に流れる間、復熱器の点1から点2に流れる取り入れられた気体が、乾燥された気体を加熱し、気体に対する水の質量比をさらに低下させる。
当分野の技術者は、バッフルの数、寸法、および形状、およびバッフルの開口が、図7に示されるようなキャストレイトされたプレートの開口から大幅に変更可能であり、用途によって許容される、許容可能な圧力降下の制約によってのみ制限されることを理解するであろう。同様に、蛇行する分離器の構造の通路の数は、3つより多くまたは3つより少なくすることができ、必ずしも垂直に配置され、または互いに同じ幅である必要がなく、同様にして、用途によって許容される、許容可能な圧力降下の制約によってのみ制限される。
本発明を好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、等価物をその要素と置き換えることができることが当分野の技術者によって理解されよう。さらに、本発明の教示に対して、その基本的な範囲から逸脱せずに、特定の状況または材料に適合させるように、多くの変更を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内に収まる全ての実施形態を含むことが企図される。
1 ポート(点)
2 ポート(点)
3 ポート(点)
4 ポート(点)
5 ポート(点)
6 ポート(点)
7 ポート(点)
8 ポート(点)
10 気体乾燥器
50 バッキングプレート
100 分離器
120 フレーム
125 ガイド
130 スペーサ
135 気体の流れ
140 湿気
145 表面処理
150 仕切
155 開口
160 ドレン
165 フラッシュポート
170 通路
175 通路
180 通路
185 伝導性バリア
190 伝導性バリア
200 別の分離器構成
220 フレーム
225 バッフル
230 バッフル
235 開口
237 開口
240 流れ
245 表面処理
255 湿気
260 ドレン
265 チャンバ
2 ポート(点)
3 ポート(点)
4 ポート(点)
5 ポート(点)
6 ポート(点)
7 ポート(点)
8 ポート(点)
10 気体乾燥器
50 バッキングプレート
100 分離器
120 フレーム
125 ガイド
130 スペーサ
135 気体の流れ
140 湿気
145 表面処理
150 仕切
155 開口
160 ドレン
165 フラッシュポート
170 通路
175 通路
180 通路
185 伝導性バリア
190 伝導性バリア
200 別の分離器構成
220 フレーム
225 バッフル
230 バッフル
235 開口
237 開口
240 流れ
245 表面処理
255 湿気
260 ドレン
265 チャンバ
Claims (20)
- 第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通するような流体の流れを可能にするために、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路を有する復熱器区画であって、熱が前記第1の流体流路を流れる前記流体から前記第2の流体流路を流れる前記流体に伝達される復熱器区画と、
前記流れる流体をさらにほぼ露点温度に冷却するために、前記第1の流体流路と流体連通する第3の流体流路を有する冷却された区画と、
前記復熱器と冷却された区画の間に配置された湿分分離器区画であって、組み立てられた復熱器、分離器、および冷却された区画が一体構造を形成する湿分分離器区画とを備え、前記分離器が前記復熱器および冷却された区画と面接触し、前記分離器が、流体が前記第2の流体流路に流入する前に、流れる流体の流れから凝縮され同伴される液体を除去するために、前記第3の流体流路および第2の流体流路と流体連通する第4の流体流路を有する気体乾燥システム。 - 前記復熱器区画および前記冷却された区画が、それぞれ複数の成形プレートからなる、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 前記複数の成形プレートのうちの1つのプレートの少なくとも一部分が表面処理を有する、請求項2に記載の気体乾燥システム。
- 前記復熱器区画および前記冷却された区画の前記複数の成形プレートのうちの少なくとも1つのプレートが入替え可能である、請求項3に記載の気体乾燥システム。
- 前記復熱器区画および前記冷却された区画が、異なる数のプレートを有することができる、請求項2に記載の気体乾燥システム。
- 前記復熱器区画および前記冷却された区画が、熱的な連通を最小に抑えられた、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 前記復熱器区画、前記冷却された区画、および前記分離器区画が実質的に直線になった、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 前記分離器区画の複数の表面のうちの1つの表面の少なくとも一部分が表面処理を有する、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 前記表面処理がメッシュである、請求項8に記載の気体乾燥システム。
- 前記分離器区画が複数のガイドを備える、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 前記複数のガイドが実質的に垂直に配置された、請求項10に記載の気体乾燥システム。
- 前記分離器区画が、前記第1と第3の流体流路の間を流れる流体、および前記第2と第4の流体流路の間を流れる流体を分離するための仕切を備える、請求項10に記載の気体乾燥システム。
- 前記分離器区画が、蛇行路内で流体を強制的に移動させる、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 前記分離器区画が複数のバッフルを備える、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 前記複数のバッフルの各バッフルが複数の開口を有する、請求項14に記載の気体乾燥システム。
- 前記複数の開口のうちの少なくとも1つの開口がキャストレイトされた、請求項15に記載の気体乾燥システム。
- 前記分離器区画がフラッシュポートを備える、請求項1に記載の気体乾燥システム。
- 第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通するような流体の流れを可能にするために、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路を有する復熱器区画を提供し、熱が前記第1の流体流路を流れる前記流体から前記第2の流体流路を流れる前記流体に伝達されるステップと、
流れる流体をほぼ露点温度に冷却するために、前記第1の流体の流れと流体連通する第3の流体流路を有する冷却された区画を提供するステップと、
前記復熱器と冷却された区画の間に配置された湿分分離器区画を挿入し、組み立てられた復熱器、分離器、および冷却された区画が一体構造を形成するステップとを含む、気体乾燥システムを構築する方法であって、前記分離器が、前記復熱器および冷却された区画と面接触し、前記分離器が、流体が前記第2の流体流路に流入する前に流れる流体の流れから凝縮され同伴される液体を除去するために、前記第3の流体流路および第2の流体流路と流体連通する第4の流体流路を有する方法。 - 第1の流体流路を通って流れる流体が第2の流体流路を通って流れる流体と熱的に連通するような流体の流れを可能にするために、前記第1の流体流路および前記第2の流体流路を有する複数の打抜き加工されたプレートを備える復熱器区画であって、熱が前記第1の流体流路を流れる前記流体から前記第2の流体流路を流れる前記流体に伝達される復熱器区画と、
前記流れる流体をほぼ露点温度にさらに冷却するために前記第1の流体の流れと流体連通する第3の流体流路を有する複数の打抜き加工されたプレートを備える冷却された区画と、
前記復熱器と冷却された区画の間に配置された湿分分離器区画であって、組み立てられた復熱器、分離器、および冷却された区画が一体構造を形成する湿分分離器区画とを備え、前記分離器が前記復熱器および冷却された区画と面接触し、前記分離器が、流体が前記第2の流体流路に流入する前に、流れる流体の流れから凝縮され同伴される液体を除去するために、前記第3の流体流路および前記第2の流体流路と流体連通する第4の流体流路を有する気体乾燥システム。 - 前記復熱器区画および前記冷却された区画の前記複数の成形プレートのうちの少なくとも1つのプレートが入替え可能である、請求項19に記載の気体乾燥システム。
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