(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【特許文献１】米国特許出願第１０／６４３６８９号（ＰＬＡＴＥ  ＨＥＡＴ  ＥＸＣＨＡＮＧＥＲ  ＷＩＴＨ  ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＦＥＡＴＵＲＥＳ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】周知の技術の気体乾燥器の構成の概略図である。
【図２】周知の技術の気体乾燥器の構成の概略図である。
【図３】周知の技術の気体乾燥器の構成の概略図である。
【図４】本発明の気体乾燥器の構成の概略図である。
【図５】本発明の気体乾燥器の構成の分解斜視図である。
【図６】本発明の分離器の斜視図である。
【図７】本発明の分離器の別の実施形態の斜視図である。
【図８】本発明の分離器の実施形態の図６の線８−８に沿った図である。
【符号の説明】
【００３９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2007181812000001.pdf