(57)【要約】出荷位置から運用位置に移動するように機械化された、統合された工場設置式空気予備冷却器システムを有する貫流乾燥断熱冷却器。
2020534502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレーム内に垂直配向したＶ字状に配置された２つのチューブ束であって、前記チューブ束の各々は、入口ヘッダおよび出口ヘッダを有し、前記入口ヘッダは、高温プロセス流体を受けて、それを、対応するチューブ束に分配するように構成されて設置され、前記出口ヘッダは、前記チューブ束から冷却プロセス流体を受けるように構成されて設置された、２つのチューブ束と、を備え、
前記２つのチューブ束はそれぞれ、近接するチューブとチューブ屈曲部で接続された複数の水平配置フィン付きチューブを含み、
さらに、前記フレームによって前記チューブ束の上方で支持され、前記チューブ束を経由して前記ファンの上部を通って空気を引き出すように構成された複数のファンと、
前記チューブ束の吸気側に近接して、前記フレームに搭載された複数の上部および下部断熱パッドと、
前記上部断熱パッドを断熱パッド出荷位置から断熱パッド運用位置に移動させるように構成された上部断熱パッド位置決め機構と、
前記チューブ束を経由して引き込まれる前に、前記空気を濡らして冷却するように構成され設置された１つ以上の水分配チューブを含む水分配システムと、を備え、
前記水分配チューブはそれぞれ、水分配チューブ出荷位置および水分配チューブ運用位置を含み、前記水分配チューブ出荷位置は、前記フレームに近接して配置され、前記水分配チューブ運用位置は、前記断熱パッドの上方に設置され、前記断熱パッドに水を配給するように構成され、
さらに、前記水分配チューブを、前記水分配チューブ出荷位置から前記水分配チューブ運用位置に移動させるように構成された水分配チューブ位置決め機構と、
それぞれ断熱支持エレメント出荷位置および断熱支持エレメント運用位置を有する複数の断熱支持エレメントと、
前記断熱支持エレメントを、前記断熱支持エレメント出荷位置から前記断熱支持エレメント運用位置に移動させるように構成された断熱支持エレメント位置決め機構と、
前記断熱パッドの下方に設置され、ドレインに接続されるように構成された水回収トレイと、
前記上部断熱パッド位置決め機構、前記水分配チューブ位置決め機構および前記断熱支持エレメント位置決め機構に接続された制御システムであって、前記上部断熱パッド位置決め機構、前記水分配チューブ位置決め機構および前記断熱支持エレメント位置決め機構に、前記上部断熱パッド、前記水分配チューブおよび前記断熱支持エレメントを移動させて個々の出荷位置から個々の運用位置に移動するように構成された制御システムと、を備える、乾燥断熱式冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空冷式熱伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空冷式熱交換器は、作動流体からその熱を空気に伝達することによって熱を除去する。空冷式熱交換器は、典型的にはフィンに接続されたチューブで構成される。作動流体は、チューブの内側を通って送られ、熱は、チューブおよびフィンの外側に伝導される。フィンおよびチューブの上を通過する空気がこの熱を除去し、一般に１つ以上のファンが空気を移動するために使用される。作動流体は、液体、気体、凝縮冷媒、または熱を除去する必要がある他の流体でもよい。チューブは、典型的には、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼で構成されるが、他の金属および非金属が使用される。フィンは、典型的には、銅またはアルミニウムで製作されるが、他の熱伝導性材料が使用される。
【０００３】
作動流体から熱を除去するために、作動流体の温度は空気の温度よりも大きい必要がある。空気と作動流体との間の温度差が大きいほど、熱を取り除くために必要な量は少なくなり、よって、空気を移動させるために必要なファン馬力が少なくなる。
【０００４】
周囲空気温度を低下させる既知の方法は、断熱冷却によるものである。断熱冷却では、ある量の水が空気中または幾つかのオープンメッシュパネルに噴射される。水は蒸発し、空気を冷却して、空気乾球温度は湿球温度に接近する。断熱冷却された空気は、未処理の空気よりも高い湿度レベルを有し、低い乾球温度を有する。より低い乾球温度は、より低い気流での冷却または作動流体のより低い温度への冷却を可能にし、その両方とも望ましい効果である。
【０００５】
空冷式熱交換器の断熱冷却には種々の手法がある。１つの方法では、到来する周囲空気は、水で濡れたオープンメッシュパネルを備えた予備冷却システムを通過する。パネルは、滴下供給(drip-feed)、スプレーまたは、パネルを濡らす他の方法で水濡れ可能である。空気がパネルを通過すると、水が蒸発し、到来する空気を冷却する。これらのパネルのタイプおよび設置には多くのバリエーションがあるが、全てが、水で濡れたパネルを通過する流入空気を有する。
【０００６】
これらの予備冷却システムは、しばしばアフターマーケットで供給され、それらが接続される空冷式システムとは常に別個に出荷されるため、現場設置が必要になる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
本発明は、一次空冷式熱伝達装置に接続されて統合される工場設置式空気予備冷却システムを含み、さらに該空気予備冷却システムを出荷位置から運用位置に移動するための機構を含む、空冷式熱伝達装置を備える。
【０００８】
本発明は、一次熱伝達装置と出荷前の空気予備冷却システムとの間の隔離を排除するとともに、装置を合法的な出荷寸法内に維持し、装置の設置作業を著しく削減する。
【０００９】
統合した空気予備冷却システムを含む工場組立式の空冷式熱伝達装置は、適切な運用を促進にし、許容されない出荷寸法を確保するために、好ましくは、下記の一次コンポーネントを含む。即ち、旋回水分配ヘッダ、取外し可能な水分配および断熱パッド、調整可能な増加骨組み、増加断熱パッド支持アングル、二重機能ドリップトレイ／断熱パッド下部サポート、多機能ドリップパン、断熱ベースフレームサポート／ユニット構造強化。
【００１０】
本発明のこの統合された空気予備冷却システムおよび空冷式熱伝達装置により、空冷システムは、非予備冷却空気機器と比較して、著しくより高い排熱能力を達成しつつ、同じ周囲乾球温度で動作することが可能になる。代替として、空気予備冷却システムを備えた空冷式熱伝達装置は、著しくより高い周囲乾球温度で動作しつつ、同等の熱排出を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に関連して使用し得るタイプの２つのＶ字型空冷式熱交換器の斜視図である。
【００１２】
【図２】図１に示す２つのＶ字型空冷式熱交換器の反対端部の拡大斜視図である。
【００１３】
【図３】図１と図２に示すタイプのＶ字型空冷式熱交換器の動作の説明図である。
【００１４】
【図４】断熱パッドがアフターマーケットで提供され、流入空気を予備冷却するために現場搭載された２つのＶ字型空冷熱交換器の斜視図を示す。
【００１５】
【図５】図３に示すＶ字型空冷式熱交換器のうちの１つの拡大側断面図を示す。
【００１６】
【図６】図４と図５に示す断熱予備冷却を備えたＶ字型空冷熱交換器の動作の説明図である。
【００１７】
【図７】空気予備冷却システムが格納／出荷位置にある、本発明の実施形態に係る、工場組立て式統合空気予備冷却システムおよび空冷熱伝達装置の斜視図である。
【００１８】
【図８】空気予備冷却システムが格納／出荷位置にある本発明の実施形態の拡大斜視図を示す。
【００１９】
【図９】空気予備冷却システムが第１部分配備位置にある本発明の実施形態の拡大斜視図を示す。
【００２０】
【図１０】空気予備冷却システムが第２部分配備位置にある本発明の実施形態の拡大斜視図を示す。
【００２１】
【図１１】空気予備冷却システムが第３部分配備位置にある本発明の実施形態の拡大斜視図を示す。
【００２２】
【図１２】空気予備冷却システムが第４部分配備位置にある本発明の実施形態の拡大斜視図を示す。
【００２３】
【図１３】空気予備冷却システムが第５部分配備位置にある本発明の実施形態の拡大斜視図を示す。
【００２４】
【図１４】空気予備冷却システムの上部ブラケットが格納位置にある本発明の実施形態のより切迫した拡大斜視図を示す。
【００２５】
【図１５】空気予備冷却システムの上部ブラケットが部分配備位置にある本発明の実施形態のより切迫した拡大斜視図を示す。
【００２６】
【図１６】空気予備冷却システムの上部ブラケットが第２部分配備位置にある本発明の実施形態のより切迫した拡大斜視図を示す。
【００２７】
【図１７】空気予備冷却システムの断熱パッドおよび上部ブラケットが完全配備位置にあり、空気予備冷却システムの上部チューブが部分配備位置にある本発明の実施形態のより切迫した拡大斜視図を示す。
【００２８】
【図１８】空気予備冷却システムの断熱パッドおよび上部ブラケットが完全配備位置にあり、空気予備冷却システムの上部チューブが第２部分配備位置にある本発明の実施形態のより切迫した拡大斜視図を示す。
【００２９】
【図１９】空気予備冷却システムの断熱パッド、上部ブラケットおよび上部チューブが完全配備位置にある本発明の実施形態のより切迫した拡大斜視図を示す。
【００３０】
【図２０】空気予備冷却システムが完全配備／運用位置にある、本発明の実施形態に係る統合された工場組立て式空気予備冷却システムおよび空冷熱伝達装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
Ｖ字型冷却器の例を図１と図２に示す。フレームは、２つのコイル束を支持し、それぞれＶ字状構成の複数の水平配置フィン付きチューブを含む。各チューブ束の一端で、チューブは、入口端で入口ヘッダおよび出口ヘッダに接続される。各束の反対端では、各水平チューブは、戻り屈曲部を介して近接する水平チューブに接続される。高温プロセス流体は、入口ヘッダ接続部を介して入口ヘッダに入り、そして入口ヘッダからチューブに分配される。冷却された流体は、出口ヘッダを介してチューブを出て、流体を向かわせたプロセス／システムに戻る。フレームは、冷却器の上部で複数のファンを支持し、周囲空気をチューブおよびフィンを通過してユニットの中に引き込み、ユニットの上部から排出する。
【００３２】
図１と図２に示すタイプのＶ字型空冷熱交換器の動作原理は、図３に示す。高温プロセス流体（赤色で示す）は、入口ヘッダ接続部を経由して入口ヘッダに入る。入口ヘッダから、高温プロセス流体は、水平線に対して略平行である熱交換器を横断して進行する。プロセス流体からの熱は、コイルチューブ表面を通って、フィン（不図示）に排出される。周囲の空気が、ユニットの上部に設置されたファンによってコイル表面上に引き込まれる。プロセス流体からの熱は、空気に伝達し、大気に放出される。低温プロセス流体（青色で示す）は、出口ヘッダを経由してユニットを出る。
【００３３】
断熱予備冷却パッドを備えたＶ字型冷却器の例を図４と図５に示す。フレームが、２つのコイル束を支持し、それぞれＶ字状構成の複数の水平配置フィン付きチューブを含む。各チューブ束の一端で、チューブは、入口端で入口ヘッダおよび出口ヘッダに接続される。各束の反対端では、各水平チューブは、戻り屈曲部を介して近接する水平チューブに接続される。高温のプロセス流体は、入口ヘッダ接続部を介して入口ヘッダに入り、そして入口ヘッダからチューブに分配される。冷却された流体は、出口ヘッダを介してチューブを出て、流体を向かわせたプロセス／システムに戻る。断熱パッドは、ユニットの両側で左から右そして上から下に沿って搭載される。水分配システムが、パッドの上部に水を滴下し、パッドを水濡れにする。パッドから蒸発しない水は、ユニットの下部で回収され、ドレイン（排水管）に送られるか、あるいはユニットの上部に再循環されてパッドに戻される。フレームは、冷却器の上部にある複数のファンを支持し、周囲空気を水濡れパッドを通してユニットの中に引き込み、チューブおよびフィンを通過して、ユニットの上部から排出する。
【００３４】
流入空気を予備冷却するための断熱パッドを備えたＶ字型空冷式熱交換器の動作原理は、図６に示す。高温プロセス流体（赤色で示す）は、入口ヘッダ接続部を経由して入口ヘッダに入る。入口ヘッダから、高温プロセス流体は、水平線に対して略平行である熱交換器を横断して進行する。プロセス流体からの熱は、コイルチューブ表面を通って、フィン（不図示）に排出される。断熱システムは、コイルの前方にある繊維パッドを完全に濡らすことを含む。周囲の空気が、ユニットの上部に設置されたファンによって断熱予備冷却パッドを経由して引き込まれる。空気は、断熱パッドを通過する際に加湿され、乾球温度を湿球温度の数度以内に減少させる。この新しい気温は、低下した乾球と称される。そして、この予備冷却された空気は、チューブとフィン表面を通って引き込まれ、排熱能力の相当な増加をもたらす。プロセス流体からの熱は、空気に伝達し、大気に放出される。低温プロセス流体（青色で示す）は、出口ヘッダを経由してユニットを出る。再循環水システムでは、断熱パッドを濡らすために使用され、蒸発しない水は、ユニットの下部で回収され、パッドの上部にある水分配システムに再循環される。貫流水システムでは、断熱パッドを濡らすために使用され、蒸発しない水が回収され、ドレインに送られる。
【００３５】
統合された工場設置式の空気予備冷却システムを備えたＶ字型空冷式熱交換器を含む本発明の実施形態の例を、図７と図２０に示す。図７は、出荷のための格納位置にある空気予備冷却システムを示し、図２０は、完全な配備運用位置にある空気予備冷却システムを示す。
【００３６】
【００３７】
図８は、統合される空気予備冷却システムが格納／出荷位置にある本発明の実施形態の拡大斜視図を示す。取外し可能な水分配および断熱パッド３が、二重機能ドリップトレイ／断熱パッド下部サポート５の上に、多機能ドリップパン７のすぐ上方に位置するように示される。旋回式水分配ヘッダ／チューブ９が、Ｖ字型空冷式熱交換器のフレームに旋回可能に取り付けられる。統合される空気予備冷却システムはまた、Ｖ字型空冷熱交換器のフレームに取り付けられた骨組み１１と、旋回式中間断熱支持エレメント１３と、並進可能な上部断熱支持エレメント１５とを含む。
【００３８】
装置が出荷準備状態になると、全ての断熱パッドは、図８に示す位置にあり、個々の上部パッドおよび下部パッド３は、互いに平坦に横たわり／積み重ねられ、上部パッドは、下部パッドの前方／外部になる。水分配チューブ９は、格納位置にあり、Ｖ字型空冷式熱交換器のフレームに対して折り畳まれる。上部断熱支持エレメント１５は、格納／下側位置にあり、中間支持エレメント１３は、下側／格納位置にある。代替の実施形態によれば、上部断熱支持エレメント１５は、配備／上部位置にあってもよい（例えば、図１６を参照）。装置は、この位置で出荷される。
【００３９】
装置がその設置場所に到着すると、配備位置決め制御システム１７は、オペレータ／設置技術者によって起動され、予備冷却システムのエレメントが自動的に順次移動され、完全に配備された運用構成になる。図９は、このプロセスの第１ステップを示し、上部断熱パッドは、断熱パッド位置決め機構１９によって運用位置に向けて持ち上げられる。この段階では、水分配チューブ９および中間支持エレメント１３は格納位置に留まる。上部断熱支持エレメント１５は、下側位置または最終位置であっても出荷位置に留まる。
【００４０】
図１０は、上部断熱パッドが最終位置に移動し始めた様子を示し、予備冷却システムの残りエレメントは出荷状態にある。図は、上部パッドの１つのセットだけが配備構成に移動する様子を示すが、実際の運用では、全ての上部パッドが同時に配備／運用構成に移動する。図１１は、上部断熱パッドがその最終的な運用場所／構成に移動した様子を示す。
【００４１】
上部パッドがその最終位置に移動すると、中間パッド支持エレメントは、パッド支持エレメント位置決め機構２１によって、その最終運用構成に向けて自動的に持ち上げられる。図１２（中間パッド支持エレメントは、最終運用構成に向けて移動している）および図１３（中間パッド支持エレメントは、最終運用構成に到達した）を参照。
【００４２】
次のステップにおいて、もし上部断熱支持エレメントがまだ完全な配備持ち上げ位置になければ、それはその位置に自動的に移動する。図１４は、下側（好ましくは出荷）構成にある上部断熱パッド支持エレメントを示す。図１５は、上部断熱パッド支持エレメントが完全な持ち上げ運用構成に向けて移動する様子を示し、図１６は、上部断熱パッド支持エレメントが完全な持ち上げ運用位置（必要ならば、あまり好ましくない出荷位置）に移動した様子を示す。
【００４３】
いったん上部断熱パッドが運用位置になり、上部および中間断熱支持エレメントも同様にそれらの運用位置になると、水分配チューブは、水分配チューブ位置決め機構２３によってその出荷位置からその運用位置に自動的に回転する。例えば、図１７と図１８を参照。
【００４４】
断熱パッド位置決め機構、断熱パッド支持エレメント位置決め機構、および水分配チューブ位置決め機構は、位置決め制御システム１７に接続され、これにより起動される。
【００４５】
図１９は、完全な配備位置にある、空気予備冷却システムの上部断熱パッド、上部断熱パッド支持エレメントブラケットおよび水分配チューブを示し、水分配チューブは、断熱パッドの上部にあるノッチに入れ子(nest)になっている。
【００４６】
図２０は、本発明の実施形態に係る、統合した工場組立て式空気予備冷却システムおよび空冷式熱伝達装置の斜視図であり、空気予備冷却システムは完全な配備／運用位置にある。いったん統合した空気予備冷却システムが運用構成に完全に配備されると、それは、図４〜図６に関して説明したように動作する。
【００４７】
空気予備冷却システムのエレメントを出荷位置からそれらの運用位置に移動させるための種々の機械制御システムは、当業者が製作し使用する能力の範囲内であり、本発明は、そうするための何れの特定の機構または制御システムに限定されることを意図しない。
【図１】
2020534502.tif 000003
【図２】
2020534502.tif 000004
【図３】
2020534502.tif 000005
【図４】
2020534502.tif 000006
【図５】
2020534502.tif 000007
【図６】
2020534502.tif 000008
【図７】
2020534502.tif 000009
【図８】
2020534502.tif 000010
【図９】
2020534502.tif 000011
【図１０】
2020534502.tif 000012
【図１１】
2020534502.tif 000013
【図１２】
2020534502.tif 000014
【図１３】
2020534502.tif 000015
【図１４】
2020534502.tif 000016
【図１５】
2020534502.tif 000017
【図１６】
2020534502.tif 000018
【図１７】
2020534502.tif 000019
【図１８】
2020534502.tif 000020
【図１９】
2020534502.tif 000021
【図２０】
2020534502.tif 000022
【国際調査報告】
2020534502.tif 000023