(57)【要約】膜ガスドライヤーは、上流継手アッセンブリと、下流継手アッセンブリと、パージチューブと、サンプル要素とを備える。上流継手アッセンブリ及び下流継手アッセンブリは、継手本体と、バリヤースリーブとを有する。継手本体及びバリヤースリーブは、パージチューブと流体連通するパージプレナムを形成する。継手本体のシールインターフェースは、バリヤースリーブが継手本体を中心にして回転するときにパージプレナムの回りに液密シールを維持する。サンプル要素は、水透過性の膜を有し、パージチューブの内部を通過し、下流継手本体まで継手本体間のサンプル要素を通じて下流方向に流れるサンプルガスの水分は、水透過性の膜を通り、パージプレナム間で上流方向又は下流方向の一方向に流れるパージガスの中に流れる水分を通過する。【選択図】図１
2013520318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流継手アッセンブリと、下流継手アッセンブリと、パージチューブと、サンプル要素とを備える膜ガスドライヤーであって、
上流継手アッセンブリは、上流継手本体と、上流シールインターフェースと、上流バリヤースリーブとを有し、
上流継手本体は、上流継手本体の中心軸線に沿って延びる上流軸方向通路と、上流軸方向通路の端部から延びる上流カウンタボアと、上流継手本体の周りで円周方向に配置された上流全方向性チャンネルとを有し、
上流バリヤースリーブと上流継手本体の上流全方向性チャンネルは、上流軸方向通路と流体連通する上流パージプレナムを形成し、
上流シールインターフェースは、上流バリヤースリーブが上流継手本体の中心軸線を中心にして回転するときに上流バリヤースリーブと上流継手本体との間に液密シールを維持し、
下流継手アッセンブリは、下流継手本体と、下流シールインターフェースと、下流バリヤースリーブとを有し、
下流継手本体は、下流継手本体の中心軸線に沿って延びる下流軸方向通路と、下流軸方向通路の端部から延びる下流カウンタボアと、下流継手本体の周りで円周方向に配置された下流全方向性チャンネルとを有し、
下流バリヤースリーブと下流継手本体の下流全方向性チャンネルは、下流軸方向通路と流体連通する下流パージプレナムを形成し、
下流シールインターフェースは、下流バリヤースリーブが下流継手本体の中心軸線を中心にして回転するときに下流バリヤースリーブと下流継手本体との間に液密シールを維持し、
パージチューブの上流部分は、上流継手本体の上流カウンタボア内に固定され、パージチューブの下流部分は、下流継手本体の下流カウンタボア内に固定され、パージチューブは、上流継手本体の上流軸方向通路及び下流継手本体の下流軸方向通路と流体連通し、
サンプル要素は、水透過性の膜を有し、パージチューブの内部を通過し、上流継手本体から下流継手本体までサンプル要素を通じて下流方向に流れるサンプルガスの水分は、水透過性の膜を通り、上流パージプレナムと下流パージプレナムとの間で上流方向又は下流方向の一方向に流れるパージガスの中に流れる水分を通過する、膜ガスドライヤー。
【請求項２】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手アッセンブリの上流バリヤースリーブは、上流継手本体の上流シールインターフェースと接する上流円筒形内部ランドを備える、膜ガスドライヤー。
【請求項３】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手本体の上流シールインターフェースは、上流継手本体の中心軸線の周りの上流継手本体に形成された外側上流グランドに保持された外側上流パージシールと、上流継手本体の中心軸線の周りの上流継手本体に形成された内側上流グランドに保持された内側上流パージシールとを有する、膜ガスドライヤー。
【請求項４】
請求項３記載の膜ガスドライヤーにおいて、
外側上流パージシール及び内側上流パージシールは、Ｏ−リング、Ｘ−リング、正方形リング又はピストンリングからなる、膜ガスドライヤー。
【請求項５】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手本体は、上流カウンタボアと反対にある上流軸方向通路の一端から延びる上流先細り穴をさらに備える、膜ガスドライヤー。
【請求項６】
請求項５記載の膜ガスドライヤーにおいて、
サンプル要素と、上流継手本体の上流軸方向通路の上流先細り穴との間に液密シールを形成する上流フランジシールをさらに備える、膜ガスドライヤー。
【請求項７】
請求項６記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流フランジシールは、上流継手本体の上流先細り穴に対して設置された円錐台外面と、サンプル要素に沿って延びる円筒スルー穴とを有する上流先細りシールを備える、膜ガスドライヤー。
【請求項８】
請求項６記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流フランジシールは、上流前Ｏ−リング及び上流後Ｏ−リングを備え、上流前Ｏ−リング及び上流後Ｏ−リングは、上流継手本体の上流先細り穴に取り付けられる、膜ガスドライヤー。
【請求項９】
請求項６記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手本体に連結された上流エンドキャップを更に備え、上流フランジシールは、上流エンドキャップと上流継手本体の上流先細り穴との間に軸方向に配置される、膜ガスドライヤー。
【請求項１０】
請求項９記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流エンドキャップは、上流継手本体の上流シールインターフェースを超えて半径方向に延びる、膜ガスドライヤー。
【請求項１１】
請求項１０記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流エンドキャップに連結されると共にサンプル要素と流体連通する上流サンプル継手を更に備える、膜ガスドライヤー。
【請求項１２】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手アッセンブリの上流バリヤースリーブは、上流バリヤースリーブの上流壁を通過する上流パージポートを備え、上流継手アッセンブリは、上流バリヤースリーブの外面に沿って配置されると共に上流パージポートに連結された上流パージ継手を更に備える、膜ガスドライヤー。
【請求項１３】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
水透過性の膜は、ナフィオン（登録商標）チューブである、膜ガスドライヤー。
【請求項１４】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
サンプル要素は、上流内部補強管及び上流外部補強管を更に備える、膜ガスドライヤー。
【請求項１５】
継手本体と、シールインターフェースと、バリヤースリーブとを備える継手アッセンブリであって、
継手本体は、継手本体の中心軸線に沿って延びる軸方向通路と、軸方向通路の端部から延びるカウンタボアと、継手本体の周りで円周方向に配置された全方向性チャンネルとを有し、
バリヤースリーブと継手本体の全方向性チャンネルは、軸方向通路と流体連通するパージプレナムを形成し、
シールインターフェースは、バリヤースリーブが継手本体の中心軸線を中心にして回転するときにバリヤースリーブと継手本体との間に液密シールを維持する、継手アッセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５記載の継手アッセンブリにおいて、
継手本体は、カウンタボアと反対にある軸方向通路の一端から延びる先細り穴をさらに備える、継手アッセンブリ。
【請求項１７】
請求項１６記載の継手アッセンブリにおいて、
継手本体の軸方向通路の先細り穴と液密シールを形成するフランジシールをさらに備える、継手アッセンブリ。
【請求項１８】
請求項１７記載の継手アッセンブリにおいて、
フランジシールは、先細りシールを備え、先細りシールは、継手本体の先細り穴に対して設置された円錐台外面と、先細りシールを延びる円筒スルー穴とを有する、継手アッセンブリ。
【請求項１９】
請求項１７記載の継手アッセンブリにおいて、
フランジシールは、前Ｏ−リング及び後Ｏ−リングを備え、前Ｏ−リング及び後Ｏ−リングは、継手本体の先細り穴に取り付けられる、継手アッセンブリ。
【請求項２０】
請求項１７記載の継手アッセンブリにおいて、
継手本体に連結されたエンドキャップを更に備え、フランジシールは、エンドキャップと継手本体の先細り穴との間に軸方向に配置される、継手アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、膜ガスドライヤーに関し、特に、回転可能なアタッチメント継手を有する膜ガスドライヤーに関する。
【背景技術】
【０００２】
膜ガスドライヤーは、サンプルガスが測定機器に導入される前にサンプルガスの湿度を調整するために様々な産業や用途に使用される。測定機器によって読み取られた測定値は、高い湿度を有するサンプルガスが導入されたときに変動する傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従前のガスドライヤーは、乾燥パージガスから湿ったサンプルガスを分離するために水透過性の膜を使用している。水透過性の膜は、サンプルガスから水分を吸収し、パージガスへの水を拒絶し、従って、サンプルガスの湿度を減少させる。しかしながら、水透過性の膜は、一般的に壊れやすく、従って、ガスドライヤーの構成要素の再配置が、水透過性の膜への損傷を引き起こす傾向がある。従って、回転継手を含む膜ガスドライヤーが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、膜ガスドライヤーは、上流継手アッセンブリと、下流継手アッセンブリと、パージチューブと、サンプル要素とを備える。上流継手アッセンブリは、上流継手本体と、上流シールインターフェースと、上流バリヤースリーブとを有する。上流継手本体は、上流継手本体の中心軸線に沿って延びる上流軸方向通路と、上流軸方向通路の端部から延びる上流カウンタボアと、上流継手本体の周りで円周方向に配置された上流全方向性チャンネルとを有する。上流バリヤースリーブと上流継手本体の上流全方向性チャンネルは、上流軸方向通路と流体連通する上流パージプレナムを形成する。上流シールインターフェースは、上流バリヤースリーブが上流継手本体の中心軸線を中心にして回転するときに上流バリヤースリーブと上流継手本体との間に液密シールを維持する。下流継手アッセンブリは、下流継手本体と、下流シールインターフェースと、下流バリヤースリーブとを有する。下流継手本体は、下流継手本体の中心軸線に沿って延びる下流軸方向通路と、下流軸方向通路の端部から延びる下流カウンタボアと、下流継手本体の周りで円周方向に配置された下流全方向性チャンネルとを有する。下流バリヤースリーブと下流継手本体の下流全方向性チャンネルは、下流軸方向通路と流体連通する下流パージプレナムを形成する。下流シールインターフェースは、下流バリヤースリーブが下流継手本体の中心軸線を中心にして回転するときに下流バリヤースリーブと下流継手本体との間に液密シールを維持する。パージチューブの上流部分は、上流継手本体の上流カウンタボア内に固定され、パージチューブの下流部分は、下流継手本体の下流カウンタボア内に固定され、パージチューブは、上流継手本体の上流軸方向通路及び下流継手本体の下流軸方向通路と流体連通する。サンプル要素は、水透過性の膜を有し、パージチューブの内部を通過し、上流継手本体から下流継手本体までサンプル要素を通じて下流方向に流れるサンプルガスの水分は、水透過性の膜を通り、上流パージプレナムと下流パージプレナムとの間で上流方向又は下流方向の一方向に流れるパージガスの中に流れる水分を通過する。
【０００５】
他の実施形態では、継手アッセンブリは、継手本体と、シールインターフェースと、バリヤースリーブとを備える。継手本体は、継手本体の中心軸線に沿って延びる軸方向通路と、軸方向通路の端部から延びるカウンタボアと、継手本体の周りで円周方向に配置された全方向性チャンネルとを有する。バリヤースリーブと継手本体の全方向性チャンネルは、軸方向通路と流体連通するパージプレナムを形成する。シールインターフェースは、バリヤースリーブが継手本体の中心軸線を中心にして回転するときにバリヤースリーブと継手本体との間に液密シールを維持する。
【０００６】
本発明の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と関連して読まれるときによく理解されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本明細書中に示され記載された一つ以上の実施形態にかかる膜ガスドライヤーの概略図を示す。
【図２】図２は、本明細書中に示され記載された一つ以上の実施形態にかかる膜ガスドライヤーの端面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、図２の膜ガスドライヤーの断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２の膜ガスドライヤーの断面図を示す。
【図４】図４は、図２の膜ガスドライヤーの断面図を示す。
【図５】図５は、本明細書中に示され記載された一つ以上の実施形態にかかる膜ガスドライヤーの断面図を示す。
【図６】図６は、本明細書中に示され記載された一つ以上の実施形態にかかる膜ガスドライヤーの断面図を示す。
【図７】図７は、本明細書中に示され記載された一つ以上の実施形態にかかる膜ガスドライヤーの断面図を示す。
【図８】図８は、本明細書中に示され記載された一つ以上の実施形態にかかる膜ガスドライヤーの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面に記載する実施形態は、本質的に例示であり、特許請求の範囲によって定義された発明を限定するものではない。さらに、図面の個々の特徴及び本発明は、詳細な説明を考慮してより完全に明らかになり理解されるであろう。
以下の本文は、本発明の多数の異なる実施形態の広い説明を述べる。説明は、単に例示として解釈されるべきであり、不可能でないとしても全ての可能な実施形態を説明するのは現実的ではないため、すべての可能な実施形態を説明せず、そして、本明細書中に記載されたあらゆる機能、特性、構成要素、組成物、成分、製品、工程又は方法は、削除されることができ、本明細書中に記載された他のあらゆる機能、特性、構成要素、組成物、成分、製品、工程又は方法の全て又は一部と組み合わされることができ、あるいはその全て又は一部と入れ替えることができることを理解されるであろう。多くの代替的な実施形態は、本発明の特許請求の範囲内にある現在の技術またはこの特許の出願日以降に開発された技術のいずれかを使用して、実行されることができる。
本発明の実施形態は、継手本体と液密シールを維持しながら、継手本体を中心にして回転する流体処理構成要素を有する膜ガスドライヤーに関する。本開示に係る膜ガスドライヤーは、サンプルガスが上流継手から水透過膜の内部を通じて下流継手まで流れるのを許容する。パージガスは、パージチューブの中で水透過膜の周りを流れる。サンプルガス及びパージガスは、それぞれ、サンプルガス及びパージガスが互いに混合しないように液密流路を流れる。膜ガスドライヤーの回転構成要素は、そこを通じてパージエアが膜ガスドライヤーの中に導入される継手が、サンプルガス及びパージガスの双方に対して流れの液密通路を維持しながら継手本体を中心にして回転するのを許容する。
本明細書中に使用される“上流”及び“下流”は、サンプルガスが膜ガスドライヤーを流れる方向を指す。膜ガスドライヤーの中に導入されるパージガスは、サンプルガスと同じ方向に流れる（すなわち、並行流）又はパージガスは、サンプルガスとは反対の方向に流れる（すなわち、逆流）。
図１に示されるように、膜ガスドライヤー９０は、上流継手アッセンブリ１００ａ、下流継手アッセンブリ１００ｂ及びパージチューブ１１０を含む。上流継手アッセンブリ１００ａ及び下流継手アッセンブリ１００ｂは、パージチューブ１１０の両端に配置され、サンプル要素（図示せず）は、上流継手アッセンブリ１００ａから下流継手アッセンブリ１００ｂまでパージチューブ１１０を通過する。膜ガスドライヤー９０の一実施形態では、上流継手アッセンブリ１００ａ及び下流継手アッセンブリ１００ｂは、上流継手アッセンブリ１００ａ及び下流継手アッセンブリ１００ｂが交換可能であるように同じサブ構成要素を含む。
図３に示されるように、上流継手アッセンブリ１００ａは、上流継手本体１３０ａと、上流継手本体１３０ａの周りに配置された上流シールインターフェース１３１ａと、上流継手本体１３０ａの一部分を囲む上流バリヤースリーブ１４０ａとを含む。上流継手本体１３０ａは、上流継手本体１３０ａの中心がその長さに沿って開口するように上流継手本体１３０ａの中心軸線に沿って延びる上流軸方向通路１３４ａを含む。上流カウンタボア１３２ａが上流軸方向通路１３４ａの一端から延びる。上流カウンタボア１３２ａは、上流軸方向通路１３４ａよりも大きい。上流継手本体１３０ａは、さらに、上流継手本体１３０ａの周りで円周方向に配置された上流全方向性チャンネル１３３ａを含む。
上流バリヤースリーブ１４０ａは、上流全方向性チャンネル１３３ａに対応する軸方向の位置で上流継手本体１３０ａの周りに配置される。上流バリヤースリーブ１４０ａ及び上流継手本体１３０ａの上流全方向性チャンネル１３３ａは、上流軸方向通路１３４ａと流体連通する上流パージプレナム１４５ａを形成する。図４に示され、図５の大きな詳細で示されるように、複数の上流パージベント穴１３６ａが、上流全方向性チャンネル１３３ａ内に配置され、上流継手本体１３０ａを貫通し、上流全方向性チャンネル１３３ａ従って上流パージプレナム１４５ａは上流軸方向通路１３４ａと流体連通する。
サンプル要素１２０は、商品名ナフィオン（登録商標）で知られているスルホン化テトラフルオロエチレン系フッ素樹脂共重合から形成される水透過性の膜を含む。他の特性のうち、ナフィオン（登録商標）は、水に対して透過性であり、互いにガスを混合しないで水が水透過性の膜に隣接するガスのストリームと交換されることができる。サンプルガスが膜ガスドライヤー９０の中に導入されると、サンプルガスがサンプル要素１２０を通って上流継手アッセンブリ１００ａから下流継手アッセンブリ１００ｂの方に下流方向に流れ、乾燥パージガスは、上流パージプレナム１４５ａと下流パージプレナム１４５ｂとの間で上流方向又は下流方向の一方方向にパージチューブ１１０を流れ、水分は、サンプルガスからサンプル要素１２０の水透過性膜を通ってパージガスの中に通過する。
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、パージチューブ１１０の上流部分は、上流継手本体１３０ａの上流カウンタボア１３２ａ内に固定され、パージチューブ１１０の下流部分は、下流継手本体１３０ｂの下流カウンタボア１３２ｂ内に固定される。図４に示されるように、パージチューブ１１０は、パージチューブ１１０の一部分に沿って延びる上流補強部材１１４ａを含む。パージチューブ１１０は、上流継手本体１３０ａの凹部１３７ａと接合する上流押し込みタイプ継手１１６ａによって軸方向に保持される。保持ねじ１１９は、パージチューブ１１０に抗して締結され、保持ねじ１１９は、パージチューブ１１０が上流継手本体１３０ａに対して回転するのを防止する。上流補強部材１１４ａは、保持ねじ１１９がパージチューブ１１０を壊すのを防止する。
図３Ｂに示されるように、同様の接続がパージチューブ１１０と下流継手本体１３０ｂとの間に使用され、下流継手本体１３０ｂの凹部１３７ｂと接合する下流押し込みタイプ継手１１６ｂを含む。保持ネジは、パージチューブ１１０に抗して締結され、保持ねじは、パージチューブ１１０が上流継手本体１３０ａに対して回転するのを防止する。下流補強部材１１４ｂは、保持ねじがパージチューブ１１０を壊すのを防止する。
パージチューブ１１０の内部は、上流継手本体１３０ａの中心軸線及び下流継手本体１３０ｂの中心軸線と整合され、パージチューブ１１０は、上流継手本体１３０ａの上流軸方向通路１３４ａ及び下流継手本体１３０ｂの下流軸方向通路１３４ｂと流体連通する。
【０００９】
図３Ａを参照すると、上流シールインターフェース１３１ａは、上流バリヤースリーブ１４０ａと上流継手本体１３０ａとの間に液密シールを形成する。上流バリヤースリーブ１４０ａが上流継手本体１３０ａを中心にして自由に回転するために、上流シールインターフェース１３１ａは、上流バリヤースリーブ１４０ａが上流継手本体１３０ａの中心軸線を中心にして回転するときに液密シールを維持する。上流パージポート１４７ａは上流バリヤースリーブ１４０ａを通過し、上流パージ継手１６０ａは上流パージポート１４７ａ内に固定される。上流バリヤースリーブ１４０ａは、上流継手本体１３０ａの中心軸線を中心にして上流バリヤースリーブ１４０ａを回転することによって上流継手本体１３０ａの周りのあらゆる向きに配置されることができる。この回転は、膜ガスドライヤー９０の他の構成要素の位置又は向きに影響を与えないため、上流パージ継手１６０ａは、膜ガスドライヤー９０を分解することなく外部のパージ流体処理ラインと接合するように回転されることができ、従って、膜ガスドライヤー９０の他の構成要素に損傷を引き起こす可能性を最小限にする。
【００１０】
図３Ｂに示されるように、下流継手アッセンブリ１００ｂは、下流継手本体１３０ｂと、下流継手本体１３０ｂの周りに配置された下流シールインターフェース１３１ｂと、下流継手本体１３０ｂの一部分を囲む下流バリヤースリーブ１４０ｂとを含む。下流継手本体１３０ｂは、下流継手本体１３０ｂの中心がその長さに沿って開口するように下流継手本体１３０ｂの中心軸線に沿って延びる下流軸方向通路１３４ｂを含む。下流カウンタボア１３２ｂが下流軸方向通路１３４ｂの一端から延びる。下流カウンタボア１３２ｂは、下流軸方向通路１３４ｂよりも大きい。下流継手本体１３０ｂは、さらに、下流継手本体１３０ｂの周りで円周方向に配置された下流全方向性チャンネル１３３ｂを含む。
【００１１】
下流バリヤースリーブ１４０ｂは、下流全方向性チャンネル１３３ｂに対応する軸方向の位置で下流継手本体１３０ｂの周りに配置される。下流バリヤースリーブ１４０ｂ及び下流継手本体１３０ｂの下流全方向性チャンネル１３３ｂは、下流軸方向通路１３４ｂと流体連通する下流パージプレナム１４５ｂを形成する。
【００１２】
下流シールインターフェース１３１ｂは、下流バリヤースリーブ１４０ｂと下流継手本体１３０ｂとの間に液密シールを形成する。下流バリヤースリーブ１４０ｂが下流継手本体１３０ｂを中心にして自由に回転するために、下流シールインターフェース１３１ｂは、下流バリヤースリーブ１４０ｂが下流継手本体１３０ｂの中心軸線を中心にして回転するときに液密シールを維持する。下流パージポート１４７ｂは下流バリヤースリーブ１４０ｂを通過し、下流パージ継手１６０ｂは下流パージポート１４７ｂ内に固定される。下流バリヤースリーブ１４０ｂは、下流継手本体１３０ｂの中心軸線を中心にして下流バリヤースリーブ１４０ｂを回転することによって下流継手本体１３０ｂの周りのあらゆる向きに配置されることができる。この回転は、膜ガスドライヤー９０の他の構成要素の位置又は向きに影響を与えないため、下流パージ継手１６０ｂは、膜ガスドライヤー９０を分解することなく外部のパージ流体処理ラインと接合するように回転されることができ、従って、膜ガスドライヤー９０の他の構成要素に損傷を引き起こす可能性を最小限にする。
【００１３】
図３Ａに示されるように、上流シールインターフェース１３１ａは、上流継手本体１３０ａと上流バリヤースリーブ１４０ａとの間に液密シールを形成する。上流バリヤースリーブ１４０ａは、上流シールインターフェース１３１ａが共に密閉する円筒内部ランド１４２ａを含む。図５により詳細に説明されるように、上流シールインターフェース１３１ａは、上流継手本体１３０ａの中心軸線の周りの上流継手本体１３０ａに形成された外側上流グランド１３８ａに保持される外側上流パージシール１４４ａを含む。また、上流シールインターフェース１３１ａは、上流継手本体１３０ａの中心軸線の周りの上流継手本体１３０ａに形成された内側上流グランド１３９ａに保持される内側上流パージシール１４６ａを含む。図５に示されるように、円筒内部ランド１４２ａは、一方の円筒面が外側上流パージシール１４４ａと接合し、他方の円筒面が内側上流パージシール１４６ａと接合する、互いに同軸である二つの円筒面を含む。他の実施形態では、円筒内部ランド１４２ａは、単一の均一な円筒面を含む。外側上流パージシール１４４ａ及び内側上流パージシール１４６ａの双方は、上流バリヤースリーブ１４０ａの円筒内部ランド１４２ａに対して保持され、液密シールを形成する。
【００１４】
図３Ｂに示されるように、下流シールインターフェース１３１ｂは、下流継手本体１３０ｂと下流バリヤースリーブ１４０ｂとの間に液密シールを形成する。下流バリヤースリーブ１４０ｂは、下流シールインターフェース１３１ｂが共に密閉する円筒内部ランド１４２ｂを含む。
【００１５】
外側上流パージシール１４４ａ、内側上流パージシール１４６ａ、外側下流パージシール１４４ｂ及び内側下流パージシール１４６ｂは、Ｏ−リング、Ｘ−リング、正方形リング又はピストンリングを含むがこれらに限定されない様々な従順シールから選択されることができる。
【００１６】
上流先細り穴１３５ａが上流カウンタボア１３２ａと反対にある上流軸方向通路１３４ａの一端から延びるように上流継手本体１３０ａに形成される。上流フランジシール２００ａは、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａに対して密閉され、それによって、上流フランジシール２００ａと上流先細り穴１３５ａとの間に液密シールを形成する。膜ガスドライヤー９０のサンプル要素１２０は、上流継手本体１３０ａ及び下流継手本体１３０ｂで保持され、サンプル要素は、パージチューブ１１０の内側を通過する。図３Ａに示されるように、上流フランジシール２００ａは、サンプル要素１２０の周りを通過する。さらに、上流フランジシール２００ａは、サンプル要素の上を延びるので、上流フランジシール２００ａは、上流継手本体１３０ａとサンプル要素１２０との間に液密シールを形成する。従って、上流軸方向通路１３４ａのサンプル要素１２０を囲むパージガスは、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａを超えて流れることができない。
【００１７】
同様に、図３Ｂに示されるように、下流フランジシール２００ｂは、サンプル要素１２０の周りを通過する。下流先細り穴１３５ｂが下流カウンタボア１３２ｂと反対にある下流軸方向通路１３４ｂの一端から延びるように下流継手本体１３０ｂに形成される。下流フランジシール２００ｂは、下流継手本体１３０ｂの下流先細り穴１３５ｂに対して密閉され、それによって、下流フランジシール２００ｂと下流先細り穴１３５ｂとの間に液密シールを形成する。さらに、下流フランジシール２００ｂは、サンプル要素の上を延びるので、下流フランジシール２００ｂは、下流継手本体１３０ｂとサンプル要素１２０との間に液密シールを形成する。従って、下流軸方向通路１３４ｂのサンプル要素１２０を囲むパージガスは、下流継手本体１３０ｂの下流先細り穴１３５ｂを超えて流れることができない。
【００１８】
上流フランジシール２００ａの一実施形態が図６及び図７に詳細に示される。この実施形態では、上流フランジシール２００ａは、円錐台外面２１２と、上流先細りシール２１０ａの中心線に沿って延びる円筒スルー穴２１４とを含む上流先細りシール２１０ａである。上流先細りシール２１０ａは、サンプル要素１２０に沿って摺動する。上流フランジシール２００ａの円錐台外面２１２は、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａと接する。上流先細りシール２１０ａは、例えば、バイトン（登録商標）又は他のポリマーのエラストマーから作られ、上流フランジシール２００ａが上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａと共に液密シールを形成するように力に基づいて従順である。
【００１９】
上流先細りシール２１０ａの円筒スルー穴２１４の内径は、サンプル要素１２０の外径よりも名目的に大きい。上流先細りシール２１０ａが上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａの中に押し付けられると、上流先細り穴１３５ａは、円錐台外面２１２に内方の力を加える。この内方の力は、上流先細りシール２１０ａの円筒スルー穴２１４にサンプル要素１２０に内方の力を収縮させてかけさせ、上流先細りシール２１０ａは、サンプル要素１２０を上流継手本体１３０ａに結合し、上流先細りシール２１０ａは、サンプル要素１２０と上流継手本体１３０ａとの間に液密シールを維持する。従って、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａの中に上流先細りシール２１０ａを押し付けることは、サンプル要素１２０が上流先細りシール２１０ａの円筒スルー穴２１４を通って摺動するのを防止する。
【００２０】
上流フランジシール２００ａ及び下流フランジシール２００ｂに隣接する局部領域のサンプル要素１２０の強度を高めるために、内部補強管１２４及び外部補強管１２６は、膜チューブ１２２の周りに配置される。内部補強管１２４及び外部補強管１２６は、膜チューブ１２２の強度を増加するが、膜チューブ１２２がサンプル要素１２０の長さの大部分に沿ったガスの隣接する流れの間に水を交流するのを防止できない。膜ガスドライヤー９０に取り付けられると、上流フランジシール２００ａ及び下流フランジシール２００ｂは、上流フランジシール２００ａが上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａと接すると共に下流フランジシール２００ｂが下流継手本体１３０ｂの下流先細り穴１３５ｂと接するまで外部補強管１２６に沿って、上流継手本体１３０ａ及び下流継手本体１３０ｂの方に内方にそれぞれ移動される。
【００２１】
サンプル要素１２０の膜チューブ１２２はナフィオン（登録商標）から作られ、濡れた（すなわち高湿度）環境に配置されている場合に膨張する傾向を有し、乾燥した（すなわち低湿度）環境に配置されている場合に収縮する傾向を有する。サンプルガス及びパージガスが乾燥している膜ガスドライヤー９０の特定のアプリケーションに対し、膜チューブ１２２は、長さが収縮する。膜チューブ１２２が上流フランジシール２００ａの円筒形の中心に沿って自由に摺動された場合、サンプル要素１２０は、上流フランジシール２００ａの外側に自身を引き出す傾向があり、従って、サンプル要素１２０と上流継手本体１３０ａとの間に液密シールを危険にさらす。この液密シールが膜ガスドライヤー９０の動作中に危険になった場合、サンプルガスは、パージガスと混合され、それは、サンプルガスの誤った測定値につながり、測定機器を破損する恐れがある。サンプル要素１２０に増加した内方の力を適用することにより、上流フランジシール２００ａは、膜チューブ１２２が接するときにサンプル要素１２０と上流継手本体１３０ａとの間に液密シールを維持する。
【００２２】
図７は、膜チューブ１２２の長さの収縮に関する上流先細りシール２１０ａとサンプル要素１２０の相対的な動きの誇張した表示（すなわち、スケールではない）を示す。サンプル要素１２０は、膜チューブ１２２が長さ方向に収縮するときにどちらかの端部を上流継手本体１３０ａ及び下流継手本体１３０ｂに結合されるので、上流フランジシール２００ａ及び下流フランジシール２００ｂをサンプル要素１２０の中心に向かって内方に引っ張る傾向がある。膜チューブ１２２が収縮すると、内部補強管１２４及び外部補強管１２６は、サンプル要素１２０の中心に向かって（本明細書で示されように右側に）引っ張られる。上流先細りシール２１０ａの円筒スルー穴２１４は、サンプル要素１２０を把持するため、上流先細りシール２１０ａは、サンプル要素１２０の動きに追従し、サンプル要素１２０の中心に向かって上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａの中に摺動する。上流先細りシール２１０ａは、この方向において上流先細り穴１３５ａの内側に移動するので、上流フランジシール２００ａは、上流先細り穴１３５ａによって半径方向内方に更に圧縮される。この付加的な半径方向内方の圧縮は、上流先細りシール２１０ａの円筒スルー穴２１４にサンプル要素１２０に増加した内方の力をかけさせ、上流先細りシール２１０ａとサンプル要素１２０との間にインターフェースを締結する。従って、膜チューブ１２２が低湿度のせいで長さが収縮すると、上流先細りシール２１０ａは、サンプル要素１２０に増加した内方の力をかけ、サンプル要素１２０が上流先細りシール２１０ａの円筒スルー穴２１４の外方に自身を引っ張るのを防止し、サンプル要素１２０と上流継手本体１３０ａとの間の液密シールが危険にさらされるのを防止する。
【００２３】
上流フランジシール２００ａの他の実施形態が図８に示される。上流前Ｏ−リング２２０ａ及び上流後Ｏ−リング２２２ａは、それぞれ、異なる断面寸法を有し、サンプル要素１２０上に取り付けられ、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａの中に摺動される。上流前Ｏ−リング２２０ａは、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａの中において深く挿入され、上流後Ｏ−リング２２２ａは、上流先細り穴１３５ａの浅い位置に挿入される。上流前Ｏ−リング２２０ａ及び上流後Ｏ−リング２２２ａは、サンプル要素１２０と上流継手本体１３０ａとの間に液密シールを形成する。上流前Ｏ−リング２２０ａ及び上流後Ｏ−リング２２２ａが上流先細り穴１３５ａの中により深く動くと、上流先細り穴１３５ａは、上流前Ｏ−リング２２０ａ及び上流後Ｏ−リング２２２ａに内方の力をかける。この内方の力は、上流前Ｏ−リング２２０ａ及び上流後Ｏ−リング２２２ａの内径に沿った表面にサンプル要素１２０に内方の力をかけさせ、上流前Ｏ−リング２２０ａと上流後Ｏ−リング２２２ａとの間にインターフェースを締結する。従って、図６及び図７に関して述べられた実施形態と同様に、膜チューブ１２２が低湿度のせいで長さが収縮すると、上流前Ｏ−リング２２０ａ及び上流後Ｏ−リング２２２ａは、サンプル要素１２０に付加的な内方の力をかけ、サンプル要素１２０が上流前Ｏ−リング２２０ａ及び上流後Ｏ−リング２２２ａの内径の外方に自身を引っ張るのを防止する。
【００２４】
図３Ａを参照すると、膜ガスドライヤー９０は、上流継手本体１３０ａに結合される上流エンドキャップ１５０ａを含む。上流エンドキャップ１５０ａは、上流ねじ付きアタッチメント１５２ａによって上流継手本体１３０ａに固定される。上流フランジシール２００ａは、上流エンドキャップ１５０ａと上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａとの間に軸方向に配置される。上流エンドキャップ１５０ａが上流ねじ付きアタッチメント１５２ａに沿って締結されると、上流エンドキャップ１５０ａは、上流フランジシール２００ａと接し、上流フランジシール２００ａを上流継手本体１３０ａの方に押し、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａに上流フランジシール２００ａを接する。上流エンドキャップ１５０ａは、上流継手本体１３０ａの上流先細り穴１３５ａと共に上流フランジシール２００ａの移動を制限する。付加的に、前述したように、上流フランジシール２００ａは、サンプル要素１２０に内方の力を及ぼすので、上流フランジシール２００ａは、サンプル要素１２０を上流継手本体１３０ａに結合する。
【００２５】
上流エンドキャップ１５０ａは、上流継手本体１３０ａの上流シールインターフェース１３１ａを超えて半径方向に延びる。上流シールインターフェース１３１ａを超えて延びることにより、上流エンドキャップ１５０ａは、上流バリヤースリーブ１４０ａが軸方向の位置の外に移動されるのを防止する機械的なストップとして作用し、上流バリヤースリーブ１４０ａと上流継手本体１３０ａとの間の液密シールを危険にさらす。
【００２６】
上流サンプル継手１６２ａは、上流サンプル継手１６２ａがサンプル要素１２０と流体連通するように上流エンドキャップ１５０ａに固定される。上流サンプル継手１６２ａは、ガス分析装置に乾燥したサンプルガスを供給する外部流体処理ラインに接続される。
【００２７】
図３Ｂを再び参照すると、膜ガスドライヤー９０は、下流継手本体１３０ｂに結合される下流エンドキャップ１５０ｂを含む。下流エンドキャップ１５０ｂは、下流ねじ付きアタッチメント１５２ｂによって下流継手本体１３０ｂに固定される。下流フランジシール２００ｂは、下流エンドキャップ１５０ｂと下流継手本体１３０ｂの下流先細り穴１３５ｂとの間に軸方向に配置される。下流エンドキャップ１５０ｂが下流ねじ付きアタッチメント１５２ｂに沿って締結されると、下流エンドキャップ１５０ｂは、下流フランジシール２００ｂと接し、下流フランジシール２００ｂを下流継手本体１３０ｂの方に押し、下流継手本体１３０ｂの下流先細り穴１３５ｂに下流フランジシール２００ｂを接する。下流エンドキャップ１５０ｂは、下流継手本体１３０ｂの下流先細り穴１３５ｂと共に下流フランジシール２００ｂの移動を制限する。付加的に、前述したように、下流フランジシール２００ｂは、サンプル要素１２０に内方の力を及ぼすので、下流フランジシール２００ｂは、サンプル要素１２０を上流継手本体１３０ｂに結合する。
【００２８】
下流エンドキャップ１５０ｂは、下流継手本体１３０ｂの下流シールインターフェース１３１ｂを超えて半径方向に延びる。下流シールインターフェース１３１ｂを超えて延びることにより、下流エンドキャップ１５０ｂは、下流バリヤースリーブ１４０ｂが軸方向の位置の外に移動されるのを防止する機械的なストップとして作用し、下流バリヤースリーブ１４０ｂと下流継手本体１３０ｂとの間の液密シールを危険にさらす。
【００２９】
下流サンプル継手１６２ｂは、下流サンプル継手１６２ｂがサンプル要素１２０と流体連通するように下流エンドキャップ１５０ｂに固定される。下流サンプル継手１６２ｂは、ガス分析装置に乾燥したサンプルガスを供給する外部流体処理ラインに接続される。
【００３０】
膜ガスドライヤー９０の構成要素は、その構成要素を通るガスに不活性である材料から作られる。上述したように、膜チューブ１２２は、ナフィオン（登録商標）から作られる。一実施形態では、パージチューブ１１０は、テフロン（登録商標）ＦＥＰとして市販されたフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）樹脂から作られる。上流継手本体１３０ａ、下流継手本体１３０ｂ、上流バリヤースリーブ１４０ａ、下流バリヤースリーブ１４０ｂ、上流エンドキャップ１５０ａ及び下流エンドキャップ１５０ｂは、カイナー（登録商標）として市販されたポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から作られる。これらの材料の全ては、膜ガスドライヤー９０を通じて搬送されるサンプルガス及びパージガスに非反応である。他の実施形態では、パージチューブ１１０、及び、上流継手アッセンブリ１００ａ及び下流継手アッセンブリ１１０ｂの構成要素を含む、膜ガスドライヤーの構成要素のいくつか又は全ては、膜ガスドライヤー９０を通じて搬送されるサンプルガス及びパージガスに非反応である金属、例えばステンレス鋼から作られることができる。
【００３１】
膜ガスドライヤーは、サンプル継手間の液密シール又はパージ継手間の液密シールを危険にさらすことなくパージ継手が継手本体に対して再配置されるのを許容するチューブ継手アッセンブリを含むことを理解されるべきである。上述の膜ガスドライヤーの実施形態は、高湿度を有するサンプルガスが、サンプルガスがパージガスと混合しないで低湿度のパージガスの隣接する流れによって乾燥されるのを許容する。さらに、チューブ継手アッセンブリは、サンプル要素が長さ全体が減少する場合にサンプル要素に増加した内方の半径方向の力をかけるフランジシールを含む。この内方の半径方向の力は、サンプルガスがパージガスと混合するのを許容する、フランジシールの内径からサンプル要素が引っ張られるのを防止する。
【００３２】
用語“実質的に”、“およそ”及び“約”は、あらゆる定量的な比較、値、測定又は他の表現に起因すると考えられる不確実性の固有の度合いを表すために本明細書中で使用されることに留意されたい。また、これらの用語は、定量的な表現が、問題となっている主題の基本的な機能の変更を伴うことなく述べた基準とは異なる度合いを表すために本明細書中で使用される。
【００３３】
特定の実施形態が図示され本明細書中に記載されるが、様々な他の変更及び修正は特許請求の範囲に記載されている内容の精神及び範囲から逸脱しないでなされることができることを理解されるべきである。さらに、特許請求の範囲に記載されている内容の様々な態様は、本明細書中に記載されるが、そのような態様は組み合わせて利用される必要はない。従って、添付の特許請求の範囲は、特許請求の範囲に記載されている内容の範囲内にある全てのそのような変更及び修正を含むことが意図されている。
【図１】
2013520318.tif 000003
【図２】
2013520318.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2013520318.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2013520318.tif 000009
【図７】
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【図８】
2013520318.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月28日(2012.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流継手アッセンブリと、下流継手アッセンブリと、パージチューブと、サンプル要素とを備える膜ガスドライヤーであって、
上流継手アッセンブリは、上流継手本体と、上流シールインターフェースと、上流バリヤースリーブとを有し、
上流継手本体は、上流継手本体の中心軸線に沿って延びる上流軸方向通路と、上流軸方向通路の端部から延びる上流カウンタボアと、上流継手本体の周りで円周方向に配置された上流全方向性チャンネルとを有し、
上流バリヤースリーブと上流継手本体の上流全方向性チャンネルは、上流軸方向通路と流体連通する上流パージプレナムを形成し、
上流シールインターフェースは、上流バリヤースリーブが上流継手本体の中心軸線を中心にして回転するときに上流バリヤースリーブと上流継手本体との間に液密シールを維持し、
下流継手アッセンブリは、下流継手本体と、下流シールインターフェースと、下流バリヤースリーブとを有し、
下流継手本体は、下流継手本体の中心軸線に沿って延びる下流軸方向通路と、下流軸方向通路の端部から延びる下流カウンタボアと、下流継手本体の周りで円周方向に配置された下流全方向性チャンネルとを有し、
下流バリヤースリーブと下流継手本体の下流全方向性チャンネルは、下流軸方向通路と流体連通する下流パージプレナムを形成し、
下流シールインターフェースは、下流バリヤースリーブが下流継手本体の中心軸線を中心にして回転するときに下流バリヤースリーブと下流継手本体との間に液密シールを維持し、
パージチューブの上流部分は、上流継手本体の上流カウンタボア内に固定され、パージチューブの下流部分は、下流継手本体の下流カウンタボア内に固定され、パージチューブは、上流継手本体の上流軸方向通路及び下流継手本体の下流軸方向通路と流体連通し、
サンプル要素は、水透過性の膜を有し、パージチューブの内部を通過し、上流継手本体から下流継手本体までサンプル要素を通じて下流方向に流れるサンプルガスの水分は、水透過性の膜を通り、上流パージプレナムと下流パージプレナムとの間で上流方向又は下流方向の一方向に流れるパージガスの中に流れる水分を通過する、膜ガスドライヤー。
【請求項２】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手アッセンブリの上流バリヤースリーブは、上流継手本体の上流シールインターフェースと接する上流円筒形内部ランドを備える、膜ガスドライヤー。
【請求項３】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手本体の上流シールインターフェースは、上流継手本体の中心軸線の周りの上流継手本体に形成された外側上流グランドに保持された外側上流パージシールと、上流継手本体の中心軸線の周りの上流継手本体に形成された内側上流グランドに保持された内側上流パージシールとを有する、膜ガスドライヤー。
【請求項４】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手本体は、上流カウンタボアと反対にある上流軸方向通路の一端から延びる上流先細り穴をさらに備える、膜ガスドライヤー。
【請求項５】
請求項４記載の膜ガスドライヤーにおいて、
サンプル要素と、上流継手本体の上流軸方向通路の上流先細り穴との間に液密シールを形成する上流フランジシールをさらに備え、
上流フランジシールは、上流継手本体の上流先細り穴に対して設置された円錐台外面と、サンプル要素に沿って延びる円筒スルー穴とを有する上流先細りシールを備える、
または、
上流フランジシールは、上流前Ｏ−リング及び上流後Ｏ−リングを備え、上流前Ｏ−リング及び上流後Ｏ−リングは、上流継手本体の上流先細り穴に取り付けられる、膜ガスドライヤー。
【請求項６】
請求項４記載の膜ガスドライヤーにおいて、
膜ガスドライヤーは、
サンプル要素と、上流継手本体の上流軸方向通路の上流先細り穴との間に液密シールを形成する上流フランジシールと、
上流継手本体に連結された上流エンドキャップと、をさらに備え、
上流フランジシールは、上流エンドキャップと上流継手本体の上流先細り穴との間に軸方向に配置され、
上流エンドキャップは、上流継手本体の上流シールインターフェースを超えて半径方向に延び、
膜ガスドライヤーは、
上流エンドキャップに連結されると共にサンプル要素と流体連通する上流サンプル継手を更に備える、膜ガスドライヤー。
【請求項７】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
上流継手アッセンブリの上流バリヤースリーブは、上流バリヤースリーブの上流壁を通過する上流パージポートを備え、上流継手アッセンブリは、上流バリヤースリーブの外面に沿って配置されると共に上流パージポートに連結された上流パージ継手を更に備える、膜ガスドライヤー。
【請求項８】
請求項１記載の膜ガスドライヤーにおいて、
サンプル要素は、上流内部補強管及び上流外部補強管を更に備える、膜ガスドライヤー。
【請求項９】
継手本体と、シールインターフェースと、バリヤースリーブとを備える継手アッセンブリであって、
継手本体は、継手本体の中心軸線に沿って延びる軸方向通路と、軸方向通路の端部から延びるカウンタボアと、継手本体の周りで円周方向に配置された全方向性チャンネルとを有し、
バリヤースリーブと継手本体の全方向性チャンネルは、軸方向通路と流体連通するパージプレナムを形成し、
シールインターフェースは、バリヤースリーブが継手本体の中心軸線を中心にして回転するときにバリヤースリーブと継手本体との間に液密シールを維持し、
継手本体は、カウンタボアと反対にある軸方向通路の一端から延びる先細り穴をさらに備える、継手アッセンブリ。
【請求項１０】
請求項９記載の継手アッセンブリにおいて、
継手本体の軸方向通路の先細り穴と液密シールを形成するフランジシールをさらに備え、
フランジシールは、先細りシールを備え、先細りシールは、継手本体の先細り穴に対して設置された円錐台外面と、先細りシールを延びる円筒スルー穴とを有する、
または、
フランジシールは、前Ｏ−リング及び後Ｏ−リングを備え、前Ｏ−リング及び後Ｏ−リングは、継手本体の先細り穴に取り付けられる、継手アッセンブリ。
【国際調査報告】
2013520318.tif 000012
2013520318.tif 000013