BR112019025321A2

BR112019025321A2 - Trocador de calor de ar comprimido, unidade de desumidificação usando trocador de calor, e sistema de desumidificação provido com unidade de desumidificação

Info

Publication number: BR112019025321A2
Application number: BR112019025321-1A
Authority: BR
Inventors: Iwata Tomoyuki; Tomoyuki Iwata; Sakaguchi Tetsuo; Tetsuo Sakaguchi; Fujii Kunihide; Kunihide Fujii; Uchida Shunsuke; Shunsuke Uchida
Original assignee: Smc Corporation
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2020-06-23
Also published as: US20200094185A1; MX2019014613A; CN110720019B; JP2018204914A; DE112018002891T5; TWI756429B; KR102507992B1; JP6819877B2; TW201903345A; KR20200015521A; US11135548B2; WO2018225592A1; RU2019143082A; RU2759885C2; CN110720019A; RU2019143082A3

Abstract

É revelada uma unidade de desumidificação de ar comprimido que emprega o trocador de calor e um sistema de desumidificação fornecido com a unidade de desumidificação, o que provê um trocador de calor de ar comprimido no qual o arranjo da trajetória de fluxo é mais eficiente. Uma porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 é formada enrolando, alternadamente, a primeira e a segunda parede de transferência de calor em forma de espiral 24 e 25, com um intervalo predeterminado assim interposto na direção radial do tubo de trajetória de fluxo 10, ao redor da periferia externa de um tubo de trajetória de fluxo cilíndrico 10, no qual uma fonte de calor de resfriamento 3 está disposta em uma principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 em seu interior. Uma trajetória de fluxo de entrada 21 e uma trajetória de fluxo de saída 22 para introduzir ar comprimido no tubo de trajetória de fluxo 10 e descarregar ar comprimido do tubo de trajetória de fluxo 10 são formadas alternadamente, na direção radial, a partir da folga entre as paredes de transferência de calor 24 e 25. A troca de calor é realizada entre o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo 21 e o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo 22.

Description

TROCADOR DE CALOR DE AR COMPRIMIDO, UNIDADE DE DESUMIDIFICAÇÃO USANDO TROCADOR DE CALOR, E SISTEMA DE DESUMIDIFICAÇÃO PROVIDO COM UNIDADE DE DESUMIDIFICAÇÃO CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere a um trocador de calor de ar comprimido que é empregado, por exemplo, para desumidificar o ar comprimido resfriando o mesmo, uma unidade de desumidificação de ar comprimido usando o trocador de calor e um sistema de desumidificação de ar comprimido fornecido com a unidade de desumidificação.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Como revelado na Literatura de Patente (PTL 1 e PTL 2) é conhecida uma unidade de desumidificação que desumidifica o ar comprimido introduzido a partir do exterior, por resfriamento do mesmo, que reaquece (reduz o frescor) do ar comprimido após desumidificação (após o resfriamento) por troca de calor com ar comprimido antes da desumidificação (antes do resfriamento), e que descarrega o ar comprimido para o exterior. A unidade de desumidificação inclui: uma porção de resfriamento principal que é fornecida com um tubo de refrigerante e que desumidifica o ar comprimido introduzido por resfriamento do ar comprimido; e uma porção de troca de calor que pré-resfria (resfria suplementarmente) o ar comprimido antes da desumidificação e que reaquece o ar comprimido após a desumidificação, fazendo com que a troca de calor seja realizada entre o ar comprimido antes da desumidificação e o ar comprimido após a desumidificação.

[0003] Na unidade de desumidificação existente revelada em cada uma das PTLs, a porção principal de resfriamento e a porção de troca de calor, que se estendem na direção axial, são formadas de modo independente e individual, a porção de troca de calor é disposta na parte de resfriamento principal, e as trajetórias de fluxo de ar comprimido que passam através da porção de resfriamento principal e da porção de troca de calor são conectadas uma a outra nas duas partes de extremidade na direção axial. No entanto, quando essa estrutura é usada, por exemplo, é necessário reverter o fluxo de ar comprimido várias vezes na direção axial, a partir do momento em que o ar comprimido é introduzido na unidade de desumidificação até o momento em que o ar comprimido é descarregado. Assim, a disposição da trajetória de fluxo de ar comprimido na unidade de desumidificação tende a se tornar complexa e ineficiente. Como resultado, o tamanho da unidade de desumidificação pode aumentar ou a perda de pressão do ar comprimido pode aumentar.

LISTA DE CITAÇÕES Literatura de Patentes

[0004] PTL 1: Publicação de Pedido de Patente Japonês Não Examinado número 2011-5374 PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Japonês Não Examinado número 8-131754

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema Técnico

[0005] Um objetivo tecnológico da presente invenção é fornecer um trocador de calor de ar comprimido, no qual a disposição da trajetória de fluxo se torna mais eficiente, uma unidade de desumidificação de ar comprimido usando o trocador de calor e um sistema de desumidificação fornecido com a unidade de desumidificação. Solução do problema

[0006] Para alcançar o objetivo, uma primeira invenção do presente pedido é um trocador de calor de ar comprimido, o trocador de calor incluindo: um tubo de trajetória de fluxo cilíndrico que inclui uma primeira extremidade em uma extremidade na direção axial e uma segunda extremidade na outra extremidade na direção axial e que faz com que a troca de calor seja realizada entre uma fonte de calor e ar comprimido em uma trajetória principal de fluxo de transferência de calor dentro dela; e uma porção da trajetória de fluxo de troca de calor que inclui uma trajetória de fluxo de entrada para introduzir ar comprimido de fora para a principal trajetória de fluxo de transferência de calor e uma trajetória de fluxo de saída para descarregar ar comprimido após a troca de calor para o exterior, a partir da principal trajetória de fluxo de transferência de calor e que faz com que a troca de calor seja realizada entre o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de entrada e o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de saída. A porção da trajetória de fluxo de troca de calor inclui uma primeira parede de transferência de calor e uma segunda parede de transferência de calor, cada uma das quais tem uma forma espiral, uma extremidade interna de cada uma da primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor sendo hermeticamente fixa a uma periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor são enroladas alternadamente em torno da periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, em um estado no qual uma folga predeterminada é assim interposta e a trajetória de fluxo de entrada e a trajetória de fluxo de saída é formado alternadamente a partir da folga entre a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor. Em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor, uma abertura de entrada para permitir que o ar comprimido flua para a trajetória de fluxo de entrada e uma abertura de saída para permitir que o ar comprimido flua para fora da trajetória de fluxo de saída são formadas. Uma abertura de entrada através da qual a trajetória de fluxo de entrada e a principal trajetória de fluxo de transferência de calor se comunicam é formada no primeiro lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo e uma abertura de saída de fluxo, através do qual a principal trajetória de fluxo de transferência de calor e a trajetória de fluxo de saída se comunicam entre si é formada no segundo lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo.

[0007] No trocador de calor, de preferência, cada uma dentre a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor inclui uma pluralidade de aletas convexas, cada uma das quais é fabricada formando um recesso em uma das superfícies interna e externa e formando uma projeção na outra superfície. Mais preferencialmente, uma borda de abertura do recesso de cada uma das aletas convexas é chanfrada em uma forma substancialmente circular, e um ângulo entre uma superfície interna do recesso e a superfície da parede de transferência de calor na borda de abertura é maior que 90 graus e uma profundidade do recesso é menor que um raio da borda de abertura.

[0008] No trocador de calor, de preferência, as extremidades internas da primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor são fixadas na periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, de modo a serem separadas uma da outra em 180 graus e as extremidades externas da primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor são dispostas em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor, de modo a serem separadas uma da outra em 180 graus. Mais preferencialmente, as extremidades internas e externas da primeira parede de transferência de calor e da segunda parede de transferência de calor são dispostas no mesmo plano que inclui um eixo do tubo de trajetória de fluxo, e a abertura de entrada e a abertura de saída são formadas respectivamente em uma faixa angular e a outra faixa angular no tubo de trajetória de fluxo que estão localizados com o plano assim interposto.

[0009] Para alcançar o objetivo, uma segunda invenção do presente pedido é uma unidade de desumidificação para desumidificar o ar comprimido, incluindo a unidade de desumidificação: uma fonte de calor de resfriamento; um trocador de calor para reaquecer ar comprimido, resfriado e desumidificado pela fonte de calor de resfriamento, por troca de calor com ar comprimido antes da desumidificação; e uma caixa oca na qual o trocador de calor e a fonte de calor de refrigeração estão contidos. O trocador de calor inclui um tubo de trajetória de fluxo cilíndrico que inclui uma primeira extremidade em uma extremidade em uma direção axial e uma segunda extremidade na outra extremidade na direção axial e na qual a fonte de calor de resfriamento é disposta em uma principal trajetória de fluxo de transferência de calor dentro da mesma, e uma porção da trajetória de fluxo de troca de calor que inclui uma trajetória de fluxo de entrada para introduzir ar comprimido de fora para a principal trajetória de fluxo de transferência de calor e uma trajetória de fluxo de saída para descarregar ar comprimido após desumidificação, resfriado na trajetória de fluxo de transferência de calor principal, para o exterior e isso faz com que a troca de calor seja realizada entre o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de entrada e o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de saída.

A porção da trajetória de fluxo de troca de calor inclui uma primeira parede de transferência de calor e uma segunda parede de transferência de calor, cada uma das quais tem uma forma espiral, uma extremidade interna de cada uma da primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor sendo hermeticamente fixa a uma periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor são enroladas alternadamente em torno da periferia externa do tubo de trajetória de fluxo em um estado no qual uma folga predeterminada é assim interposta e a trajetória de fluxo de entrada e a trajetória de fluxo de saída é formada alternadamente a partir da folga entre a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor. Em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor, uma abertura de entrada para permitir que o ar comprimido seja desumidificado e flua para a trajetória de fluxo de entrada e uma abertura de saída para permitir que o ar comprimido, após a desumidificação, flua para fora da trajetória de fluxo de saída são formadas. Uma abertura de entrada através da qual a trajetória de fluxo de entrada e a principal trajetória de fluxo de transferência de calor se comunicam é formada no primeiro lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo e uma abertura de saída de fluxo, através do qual a principal trajetória de fluxo de transferência de calor e a trajetória de fluxo de saída se comunicam entre si é formada no segundo lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo. No caso, uma porta de entrada que se comunica com a abertura de entrada do trocador de calor, uma porta de saída que se comunica com a abertura de saída do trocador de calor e uma porta de descarga de dreno que se comunica com o segundo lado de extremidade do fluxo principal de transferência de calor caminho e através do qual a água de drenagem gerada no trocador de calor é descarregada para o exterior.

[0010] Na unidade de desumidificação, de preferência, um espaço oco é formado entre uma periferia do trocador de calor e a caixa, e o espaço oco é dividido por uma primeira parede de separação e uma segunda parede de separação em três espaços, que são um primeiro espaço no primeiro lado de extremidade, um segundo espaço no segundo lado de extremidade e um terceiro espaço interposto entre o primeiro espaço e o segundo espaço; e uma conexão entre a porta de entrada e a abertura de entrada e a conexão entre a porta de saída e a abertura de saída é obtida através do primeiro espaço e a outra conexão é fabricada através do terceiro espaço e o segundo lado de extremidade do calor principal, a trajetória de fluxo de transferência é conectada à porta de descarga do dreno através do segundo espaço. Neste momento, mais preferencialmente, a porta de entrada e a porta de saída estão dispostas em posições mais altas que a porta de descarga de dreno. Além disso, de preferência, a porta de entrada e a abertura de entrada são conectadas através do primeiro espaço, e a porta de saída e a abertura de saída são conectadas através do terceiro espaço; uma extremidade externa da primeira parede de transferência de calor é hermeticamente fixa à segunda parede de transferência de calor adjacente a um interior da primeira parede de transferência de calor, e a abertura de entrada é formada em uma porção da parede mais externa da primeira parede de transferência de calor disposta em uma parede do lado mais externa lado; e a abertura de saída é formada a partir de uma folga formada entre uma extremidade externa da segunda parede de transferência de calor e a primeira parede de transferência de calor adjacente a um interior de extremidade externa.

[0011] Na unidade de desumidificação, de preferência, a extremidade interna da primeira parede de transferência de calor e a extremidade interna da segunda parede de transferência de calor são fixadas na periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, de modo a serem separadas uma da outra por 180 graus e uma extremidade externa da primeira parede de transferência de calor e uma extremidade externa da segunda parede de transferência de calor são dispostas em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor, de modo a serem separadas uma da outra em 180 graus. Mais preferencialmente, a extremidade interna e a extremidade externa da primeira parede de transferência de calor e a extremidade interna e a extremidade externa da segunda parede de transferência de calor são dispostas em um único plano que inclui um eixo do tubo de trajetória de fluxo e a abertura de entrada e a abertura de saída são formadas respectivamente em uma faixa angular e a outra faixa angular no tubo de trajetória de fluxo que está localizada com o plano assim interposto. Neste momento, ainda mais preferencialmente, a abertura de saída é formada em uma faixa angular do tubo de trajetória de fluxo que está localizada em um lado oposto da porta de descarga de dreno, com o plano assim interposto. Na unidade de desumidificação, a fonte de calor de resfriamento é um tubo de refrigerante que é inserido na trajetória de fluxo de transferência de calor principal, a partir da primeira extremidade do tubo de trajetória de fluxo e através da qual um refrigerante flui.

[0012] Para alcançar o objetivo, um sistema de desumidificação fornecido com a unidade de desumidificação de acordo com a presente invenção inclui um circuito de refrigeração, que faz com que um refrigerante descomprimido por um descompressor flua para o tubo de refrigerante e circule um refrigerante que realizou troca de calor com ar comprimido na trajetória principal do fluxo de transferência de calor, fazendo com que o refrigerante flua novamente para o descompressor através de um compressor e um condensador. Um dreno automático é conectado à porta de descarga do dreno da unidade de desumidificação. Efeitos Vantajosos da Invenção

[0013] No trocador de calor de acordo com a presente invenção, a parte da trajetória de fluxo de permuta de calor é formada, alternadamente, por enrolamento de duas paredes de transferência de calor em forma de espiral em torno da periferia externa do tubo de trajetória de fluxo cilíndrico da principal trajetória de fluxo de transferência de calor na direção radial do tubo de trajetória de fluxo com um intervalo predeterminado assim interposto. A trajetória de fluxo de entrada e a trajetória de fluxo de saída, para introduzir ar comprimido e descarregar ar comprimido do tubo de trajetória de fluxo são formados alternadamente, na direção radial, a partir da folga entre as paredes de transferência de calor. Portanto, enquanto mantém alta eficiência na troca de calor usando contrafluxos na parte da trajetória de fluxo de troca de calor, é possível realizar um arranjo da trajetória de fluxo mais eficiente para o ar comprimido, evitando a complexidade do arranjo da trajetória de fluxo, reduzindo, por exemplo, o número de vezes que o fluxo de ar comprimido é revertido na direção axial. Isto é, com a presente invenção, é possível fornecer um trocador de calor de ar comprimido no qual o arranjo da trajetória de fluxo é mais eficiente, uma unidade de desumidificação de ar comprimido usando o trocador de calor e um sistema de desumidificação fornecido com a unidade de desumidificação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] A Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de desumidificação provido com uma unidade de desumidificação de acordo com a presente invenção.

[0015] A Figura 2 é uma vista em perspectiva explodida da unidade de desumidificação usando um trocador de calor de acordo com a presente invenção.

[0016] A Figura 3(a) é uma vista ampliada parcial da unidade de desumidificação usando o trocador de calor de acordo com a presente invenção em um primeiro lado de extremidade ao longo de um eixo L, e a Figura 3(b) é uma vista ampliada parcial em um segundo lado de extremidade tomado ao longo do eixo L.

[0017] A Figura 4 é uma vista em corte da unidade de desumidificação usando o trocador de calor de acordo com a presente invenção tomada ao longo da linha IV-IV na Figura 3(a).

[0018] A Figura 5 é uma vista em corte da unidade de desumidificação usando o trocador de calor de acordo com a presente invenção, tomada ao longo da linha V-V na Figura 3(b).

[0019] A Figura 6 ilustra uma seção transversal de aletas convexas do trocador de calor e fluxos esquemáticos de ar comprimido em torno das aletas convexas. A figura 6(a) ilustra fluxos em recessos e a figura 6(b) ilustra fluxos em torno das projeções.

[0020] As Figuras 7(a) a 7(c) são vistas esquemáticas que ilustram um método de fabricação do trocador de calor de acordo com a presente invenção.

[0021] A Figura 8 é uma vista em perspectiva externa esquemática que ilustra uma modificação da unidade de desumidificação de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0022] A seguir serão descritos um trocador de calor 1, uma unidade de desumidificação 2, utilizando o trocador de calor 1, e um sistema de desumidificação 100 fornecidos com a unidade de desumidificação 2 de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.

[0023] Como ilustrado na Figura 1, o sistema de desumidificação 100 inclui a unidade de desumidificação 2, que contém o trocador de calor 1 e um evaporador 3 como fonte de calor de resfriamento; um circuito de refrigeração 101 para fazer com que um refrigerante flua de volta para um tubo de refrigerante 110 do evaporador 3; e um dreno automático 109 para acumular água de drenagem descarregada da unidade de desumidificação 2. O ar comprimido a ser desumidificado que é introduzido na unidade de desumidificação 2 a partir do exterior é desumidificado por ser resfriado pelo evaporador 3. O ar comprimido após a desumidificação é reaquecido (ou seja, o frescor é reduzido) trocando calor com ar comprimido antes da desumidificação no trocador de calor 1. Em seguida, o ar comprimido é descarregado para o exterior da unidade de desumidificação 2.

[0024] No presente documento o circuito de refrigeração 101 inclui um acumulador 102 que separa líquido e vapor de um refrigerante, um compressor 103 que comprime o refrigerante, um condensador 104 que condensa o refrigerante comprimido pelo compressor e que libera calor de condensação do refrigerante e um tubo capilar 105 como um descompressor que descomprime o refrigerante. O acumulador 102, o compressor 103, o condensador 104 e o tubo capilar 105 são cada um feitos de um metal como cobre e são conectados em série através do tubo de refrigerante 110, através do qual o refrigerante flui.

[0025] No lado primário do compressor 103, um termômetro 106 é disposto para medir a temperatura de um refrigerante descarregado da unidade de desumidificação 2. Entre o condensador 104 e o tubo capilar 105 é disposto um interruptor de pressão 108 que aciona um ventilador 107 para soprar ar externo para o condensador 104. No tubo de refrigerante 110 entre o compressor 103 e o condensador 104, é disposto um tubo de derivação 111 para retornar uma parte de um refrigerante comprimido pelo compressor 103 para o lado primário do compressor 103. Neste momento, a taxa de fluxo de refrigerante no tubo de derivação 111 é modificada usando um volume de válvula 112 disposto no tubo de derivação 111.

[0026] Isto é, no circuito de refrigeração 101, em primeiro lugar, um refrigerante evaporado por troca o calor com ar comprimido na unidade de desumidificação 2 é comprimido pelo compressor 103. Em seguida, uma parte do refrigerante comprimido pelo compressor 103 é retornada ao lado primário do compressor 103 através do tubo de derivação 111 e a parte restante do refrigerante é introduzida no condensador 104. Em seguida, o refrigerante introduzido no condensador 104 é resfriado e liquefeito pela troca de calor com o fluxo de ar gerado pelo ventilador 107. O refrigerante liquefeito pelo condensador 104 é descomprimido pelo tubo capilar 105 e o refrigerante descomprimido é levado de volta ao tubo de refrigerante 110 do evaporador 3 disposto na unidade de desumidificação 2.

[0027] Nesse momento, a água do dreno gerada na unidade de desumidificação 2, por desumidificação do ar comprimido é acumulada no dreno automático 109 através de um tubo de descarga de drenagem 109a conectado à unidade de desumidificação 2. Por exemplo, usando um parâmetro apropriado, como a quantidade de água de drenagem acumulada no dreno automático 109 ou o tempo, como um gatilho, a água de drenagem acumulada é descarregada do dreno automático 109 usando a pressão do ar comprimido que é fornecido a partir da unidade de desumidificação 2, através do tubo de descarga de drenagem 109a. O dreno automático 109 é conectado à unidade de desumidificação 2, através de uma válvula de esfera 109b. A válvula de esfera 109b está normalmente aberta e é fechada ao executar a manutenção do dreno automático 109 ou semelhante.

[0028] Como ilustrado na Figura 1, a unidade de desumidificação 2 que é instalada no sistema de desumidificação 100, inclui, além do trocador de calor 1 e do evaporador 3, uma caixa oca 30 para contê-los. A caixa 30 é fabricada de um metal como um aço inoxidável. Na caixa 30, são formadas as seguintes portas: uma porta de entrada 41 que é conectada a uma fonte de pressão de ar, como um compressor externo, e através da qual o ar comprimido a ser desumidificado entra na unidade de desumidificação 2; uma porta de saída 42 através da qual o ar comprimido que é resfriado e desumidificado pelo evaporador 3 e que é reaquecido (o fresco é reduzido) por troca de calor com ar comprimido antes da desumidificação no trocador de calor 1 sai para um dispositivo de pressão de ar externo ou semelhante conectado a mesma; e uma porta de descarga de drenagem 43 que está conectada ao tubo de descarga de drenagem 109a para ser acoplada ao dreno automático 109 e, assim, descarrega a água de drenagem gerada por desumidificação na unidade de desumidificação 2 para o dreno automático 109. A porta de descarga de drenagem 43 é formada de modo a se estender verticalmente para baixo, a partir da posição mais baixa na caixa 30. A porta de entrada 41 e a porta de saída 42 são formadas em posições mais altas que a porta de descarga de dreno 43. Quando da organização das portas dessa maneira, o dreno após a separação é impedido de ser remisturado ao ar comprimido, antes e depois de desumidificação na unidade de desumidificação 2.

[0029] A unidade de desumidificação 2 será descrita em mais detalhes. Como ilustrado nas Figuras 2 a 5, o trocador de calor 1 inclui um tubo de trajetória de fluxo cilíndrico 10 que se estende na direção do eixo-L e uma porção de passagem de fluxo de troca de calor 20 que é enrolada em torno de uma superfície periférica externa do tubo de trajetória de fluxo 10, que se estende ao longo do eixo L.

[0030] O tubo de trajetória de fluxo 10 é fabricado, por exemplo, de um metal como aço inoxidável, alumínio ou cobre e tem uma forma oca, cujas extremidades estão abertas. O tubo de trajetória de fluxo 10 tem uma primeira extremidade 13 e uma primeira abertura 15 em uma extremidade do mesmo na direção do eixo-L, e uma segunda extremidade 14 e uma segunda abertura 16 na outra extremidade do mesmo, na direção do eixo-L. O evaporador 3 está disposto no tubo de trajetória de fluxo 10 e, portanto, uma principal trajetória de fluxo de transferência de calor (trajetória de fluxo de resfriamento principal) 11 é formado no tubo de trajetória de fluxo 10. A principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 faz com que a troca de calor seja realizada entre o evaporador 3 e o ar comprimido que flui através dele (para ser específico, resfria o ar comprimido a ser desumidificado, que entra da porta de entrada 41, usando o evaporador 3). Ou seja, no presente documento, a principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 é formada a partir de um única folga cilíndrica que é definida pela superfície periférica interna do tubo de trajetória de fluxo 10, que tem uma forma de seção transversal circular. Colocando o evaporador 3 na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 desta maneira, na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11, a água incluída no ar comprimido a ser desumidificado é condensada sendo resfriada e removida como a água de drenagem. Como resultado, o ar comprimido é desumidificado.

[0031] O tubo de refrigerante 110 do evaporador 3 é feito de um metal como cobre ou alumínio. Como ilustrado na Figura 3, o tubo de refrigerante 110 é inserido na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11, ao longo do eixo L a partir da primeira abertura 15 do tubo de trajetória de fluxo 10 no primeiro lado de extremidade

13. Neste momento, de preferência, uma pluralidade de aletas 110a é conectada à periferia externa do tubo de refrigerante 110 do evaporador 3, a fim de melhorar a eficiência na troca de calor entre um refrigerante e o ar comprimido e acelerar a condensação da água. Como as aletas 110a, por exemplo, são empregadas, preferencialmente, aletas de placa ou aletas lombares, que se estendem radialmente a partir da superfície periférica externa do tubo de refrigerante 110. Embora as aletas 110a sejam preferencialmente fabricadas de alumínio, as aletas 110a podem ser fabricadas de outro metal com alto desempenho de transferência de calor, como cobre.

[0032] Por outro lado, a porção de trajetória de fluxo de troca de calor 20 inclui duas paredes de transferência de calor, cada uma das quais tem uma forma de seção transversal em espiral e um comprimento substancialmente igual ao comprimento do tubo de trajetória de fluxo 10 na direção de eixo-L, isto é, isto é, uma primeira parede de transferência de calor 24 e uma segunda parede de transferência de calor 25. A primeira parede de transferência de calor 24 e a segunda parede de transferência de calor 25 têm uma primeira extremidade interna 24a e uma segunda extremidade interna 25a, localizadas no lado mais interno e uma primeira extremidade externa 24b e uma segunda extremidade externa 25b, que estão localizadas no lado externo. A primeira extremidade interna 24a e a segunda extremidade interna 25a são hermeticamente fixadas ao longo do eixo L, para posições substancialmente opostas na superfície periférica externa do tubo de trajetória de fluxo 10 que são separadas uma da outra em aproximadamente 180 graus por meio de fixação, como soldagem. As paredes de transferência de calor 24 e 25 são alternadamente enroladas várias vezes em toda a direção radial, perpendicular ao eixo L do tubo de trajetória de fluxo 10, isto é, ao redor de toda a periferia externa do tubo de trajetória de fluxo 1, em um estado no qual uma diferença predeterminada é assim interposta.

[0033] Desse modo, trajetórias de fluxo duplas em forma de espiral são formados em torno do tubo de trajetória de fluxo 10. Uma das trajetórias de fluxo forma uma trajetória de fluxo de entrada 21 para guiar o ar comprimido a ser desumidificado, que é entrada da porta de entrada 41 para a principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 do tubo de trajetória de fluxo

10. O outra trajetória de fluxo forma uma trajetória de fluxo de saída 22 para guiar o ar comprimido após a desumidificação, que foi resfriada e desumidificada na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11, para a porta de saída 42.

[0034] Isto é, como ilustrado nas Figuras 4 e 5, sendo enroladas várias vezes em torno do tubo de trajetória de fluxo 10, a trajetória de fluxo de entrada 21 e a trajetória de fluxo de saída 22 são dispostas de modo a serem alternadamente sobrepostas entre si em várias camadas em torno de toda a periferia do tubo de trajetória de fluxo

10. A troca de calor é realizada entre o ar comprimido de alta temperatura antes da desumidificação, que flui na trajetória de fluxo de entrada 21, e o ar comprimido a baixa temperatura após a desumidificação, que flui na trajetória de fluxo de saída 22 em uma direção contrária ao fluxo do ar comprimido de alta temperatura. Como resultado, na porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20, o ar comprimido após a desumidificação, que foi resfriado na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11, é reaquecido (o frescor é reduzido) e, ao mesmo tempo, o ar comprimido antes da desumidificação, que é entrada da porta de entrada 41, é preliminarmente resfriado (pré-resfriado). Neste momento, a água de drenagem pode ser gerada na trajetória de fluxo de entrada 21 devido ao resfriamento preliminar. No entanto, a água de drenagem é movida por ar comprimido para a principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 e descarregada da porta de descarga de dreno 43.

[0035] É necessário apenas que o material das primeira e segunda paredes de transferência de calor 24 e 25 seja um material que permita realização de troca de calor entre ar comprimido antes da desumidificação, que flui na trajetória de fluxo de entrada 21 e ar comprimido após desumidificação, que flui na trajetória de fluxo de saída 22. O material pode ser, por exemplo, um metal como um aço inoxidável, cobre ou alumínio.

[0036] Como ilustrado nas figuras 4 e 5, dentro de faixas angulares de aproximadamente 180 graus nas direções nas quais as paredes de transferência de calor 24 e 25 são respectivamente enroladas a partir da primeira extremidade interna 24a da primeira parede de transferência de calor 24 e da segunda extremidade interna 25a da segunda parede de transferência de calor 25, uma parte de extremidade periférica interna da trajetória de fluxo de entrada 21 e uma parte de extremidade periférica interna da trajetória de fluxo de saída 22 são formadas respectivamente entre a superfície externa do tubo de trajetória de fluxo 10 e a primeira parede de transferência de calor 24 e entre a superfície externa do tubo de trajetória de fluxo 10 e a segunda parede de transferência de calor 25. Ou seja, abaixo de um plano P que inclui a primeira extremidade interna 24a e a segunda extremidade interna 25a, a parte de extremidade periférica interna da trajetória de fluxo de entrada 21 é formada em um posição diretamente adjacente ao tubo de trajetória de fluxo 10; e, acima do plano P, a parte de extremidade periférica interna da trajetória de fluxo de saída 22 é formada em uma posição diretamente adjacente ao tubo de trajetória de fluxo 10.

[0037] Perto da primeira extremidade 13 do tubo de trajetória de fluxo 10, aberturas de entrada 12a, através das quais a trajetória de fluxo de entrada 21 e a principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 se comunicam entre si, são formados em uma faixa angular que está em contato direto com a trajetória de fluxo de entrada 21 (uma metade inferior abaixo do plano P). Perto da segunda extremidade 14, o tubo de trajetória de fluxo 10, uma abertura de saída 12b, através da qual a principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 e a trajetória de fluxo de saída 22 se comunicam entre si, é formada em uma faixa angular que está em contato direto com a trajetória de fluxo de saída 22 (uma metade superior acima do plano P). A fim de impedir que o dreno seja remisturado no ar comprimido após a desumidificação, preferencialmente, a faixa angular na qual a abertura de vazão 12b é formada está localizada no lado oposto da porta de descarga de dreno 43, com o plano P assim interposto. Como ilustrado na Figura 4 do presente documento, as aberturas de entrada 12a são formadas por uma pluralidade de orifícios que se estendem através do tubo de trajetória de fluxo 10, que são especificamente seis orifícios circulares dispostos em cada uma das duas fileiras. A abertura de vazão 12b é formada cortando o tubo de trajetória de fluxo 10 em uma forma setorial, em torno do eixo L com uma largura predeterminada a partir da segunda extremidade 14. Como ilustrado na Figura 5 do presente documento, o ângulo central da forma setorial é um ângulo obtuso maior que 90 graus. No entanto, o número e a forma das aberturas de entrada 12a e da abertura de saída 12b não se limitam a estes.

[0038] Em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 é formada uma abertura de entrada 26 para permitir que o ar comprimido seja desumidificado, o qual entra a partir da porta de entrada 41, para fluir para a trajetória de fluxo de entrada 21 sendo formada uma abertura de saída 29 para permitir que o ar comprimido após a desumidificação flua para fora da trajetória de fluxo de saída 22 para a porta de saída 42. Para ser específico, no plano P, a primeira extremidade externa 24b da primeira parede de transferência de calor 24 é disposta em uma posição no lado oposto da primeira extremidade interna 24a com o eixo L assim interposto e a segunda extremidade externa 25b da segunda parede de transferência de calor 25 está disposta em uma posição no lado oposto da segunda extremidade interna 25a com o eixo L assim interposto. Ou seja, as extremidades externas 24b e 25b são dispostas em posições substancialmente opostas na superfície periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 que são separadas umas das outras em aproximadamente 180 graus. A primeira extremidade interna 24a e a primeira extremidade externa 24b da primeira parede de transferência de calor 24 e a segunda extremidade interna 25a e a segunda extremidade externa 25b da segunda parede de transferência de calor 25 estão dispostas substancialmente no plano único P que inclui o eixo L.

[0039] Como resultado, tal como ilustrado nas Figuras 4 e 5, nas faixas angulares respectivamente para trás, na direção oposta à direção de enrolamento das paredes de transferência de calor 24 e 25, a partir da primeira extremidade externa 24b da primeira parede de transferência térmica 24 e da segunda extremidade externa 25b da segunda parede de transferência de calor 25 em aproximadamente 180 graus, partes periféricas externas da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20, isto é, partes terminais periféricas externas da trajetória de fluxo de entrada 21 e a trajetória de fluxo de saída 22 são respectivamente formadas a partir das porções de parede mais externas da primeira parede de transferência de calor 24 e da segunda parede de transferência de calor 25 disposta no lado mais externo.

[0040] Para ser específico, abaixo do plano P, a parte de extremidade periférica externa da trajetória de fluxo de entrada 21 é formada entre uma porção da parede mais externa da primeira parede de transferência de calor 24 e a segunda parede de transferência de calor 25 diretamente adjacente ao seu interior. A parte de extremidade periférica externa da trajetória de fluxo de entrada 21 é fechada fixando hermeticamente a primeira extremidade externa 24b da primeira parede de transferência de calor 24 à superfície periférica externa da segunda parede de transferência de calor 25, diretamente adjacente ao seu interior, ao longo do eixo L por soldagem ou similar. Na porção da parede mais externa da primeira parede de transferência de calor 24, a abertura de entrada 26, com uma forma circular, é formada perto da primeira extremidade 13, de modo a ficar em uma direção perpendicular ao plano P (a direção à jusante na figura).

[0041] Acima do plano P, a parte de extremidade periférica externa da trajetória de fluxo de saída 22 é formada entre a porção da parede mais externa da segunda parede de transferência de calor 25 e a primeira parede de transferência de calor 24 diretamente adjacente ao seu interior. A parte de extremidade periférica externa da trajetória de fluxo de saída 22 está aberta porque a segunda extremidade externa 25b da segunda parede de transferência de calor 25 não é hermeticamente fixa à parte de extremidade periférica externa da primeira parede de transferência de calor 24 diretamente adjacente ao seu interior. A abertura de saída 29, que se comunica com um terceiro espaço 53, é formada a partir de uma folga formada entre a segunda extremidade externa 25b e a primeira parede de transferência de calor 24. Como na abertura de entrada 26, a abertura de saída 29 é formada na direção perpendicular para o plano P (a direção à jusante na figura).

[0042] Como ilustrado nas Figuras 4 a 6, cada uma das paredes de transferência de calor 24 e 25 tem uma pluralidade de aletas ocas convexas 27, cada uma das quais é fabricada formando um recesso 27a em uma superfície (superfície externa na figura) e formando uma projeção 27b na outra superfície (superfície interna na figura), voltada para o lado oposto. As aletas convexas 27 são substancial e uniformemente distribuídas em todas as paredes de transferência térmica. Como ilustrado nas Figuras 6(a) e 6(b), as aletas convexas 27 geram correntes de fuga de ar comprimido nos recessos 27a e ao redor da projeção 27b e agitam os fluxos de ar comprimido na trajetória de fluxo de entrada 21 e na trajetória de fluxo de saída 22, desse modo melhorando principalmente a eficiência na troca de calor entre o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo 21 e o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo 22. Pontas das aletas convexas 27, ou seja, as pontas das projeções 27b estão em contato com as paredes de transferência de calor 24 e 25, que são adjacentes na direção radial, e mantêm a folga entre as paredes de transferência de calor 24 e 25, ou seja, as alturas da trajetória de fluxo de entrada 21 e a trajetória de fluxo de saída 22.

[0043] Uma superfície interna do recesso 27a de cada uma das aletas convexas 27 tem uma forma substancialmente esférica e uma borda de abertura 27c da aleta convexa 27 é chanfrada em uma forma substancialmente circular. O ângulo de cruzamento α entre a superfície interna do recesso 27a e a superfície das paredes de transferência de calor 24 e 25 na borda de abertura 27c é um ângulo obtuso maior que 90 graus. A profundidade do recesso 27a é menor que o raio da borda de abertura 27c. As aletas convexas 27 são formadas por placas de metal formadoras de pressão que constituem as paredes de transferência de calor 24 e 25. Ao formar o ângulo α como um ângulo obtuso, pode ser evitada a geração de uma rachadura na borda de abertura 27c durante a formação de pressão.

[0044] Um exemplo de um método de fabricação do trocador de calor 1 será descrito, com referência à Figura

7. Como ilustrado na Figura 7(a) é preparado um tubo cilíndrico que se abre na primeira extremidade 13, que é uma extremidade na direção do eixo-L e na segunda extremidade 14, que é a outra extremidade na direção do eixo-L. Presumindo-se que a parede periférica do tubo cilíndrico é dividida em duas no plano P (Figura 4), o tubo de trajetória de fluxo 10 é formado do seguinte modo: na primeira extremidade 13 do lado do tubo cilíndrico, a pluralidade de aberturas de entrada circulares 12a (por exemplo, seis aberturas na direção circunferencial em cada uma das duas linhas na direção do eixo L) são formadas em uma porção de parede periférica em uma faixa angular (de 180 graus); e na segunda extremidade 14 do lado do tubo cilíndrico, a abertura de saída 12b, que é cortada em uma forma setorial na direção circunferencial, é formada em uma porção de parede periférica na outra faixa angular (de 180 graus) com uma largura constante a partir da segunda extremidade 14.

[0045] As aletas convexas 27 são obtidas ao formar duas placas de metal por prensagem, por exemplo, em um padrão de grade como na presente modalidade, em um padrão escalonado ou similar em um estado sendo substancial e uniformemente distribuído. A abertura de entrada 26 é formada em uma das placas de metal a ser usada como a primeira parede de transferência de calor 24 e a outra placa de metal sendo usada como a segunda parede de transferência de calor 25.

[0046] Em seguida, conforme ilustrado na Figura 7(b), as extremidades internas 24a e 25a da primeira e segunda paredes de transferência de calor 24 e 25 são hermeticamente fixadas à parede periférica do tubo de trajetória de fluxo 10, em posições no plano P por soldagem ou semelhante. Em seguida, as paredes de transferência de calor 24 e 25 são enroladas várias vezes em torno da periferia externa do tubo de trajetória de fluxo 10 em um estado de sobreposição umas sobre as outras, de modo que a primeira parede de transferência de calor 24 cubra a superfície periférica externa do tubo de trajetória de fluxo 10 na faixa angular na qual as aberturas de entrada 12a são formadas e, de modo que a segunda parede de transferência de calor 25 cubra a superfície periférica externa do tubo de trajetória de fluxo 10 na faixa angular, na qual a abertura de saída 12b é formada. Neste momento, as paredes de transferência de calor 24 e 25 são enroladas, de modo que as aletas convexas 27 de ambas as paredes se projetem para dentro. Em seguida, como ilustrado na Figura 7(c), a primeira extremidade externa 24b da primeira parede de transferência de calor 24 é hermeticamente fixada à superfície periférica externa da segunda parede de transferência de calor 25, que é adjacente ao seu interior, por soldagem ou semelhante. Assim, o trocador de calor 1 é fabricado.

[0047] A seguir, a caixa 30 será descrita em detalhes. Como pode ser claramente visto nas Figuras 2 a 5,

a caixa 30 inclui um corpo de caixa cilíndrico 31 para conter o trocador de calor 1 e o evaporador 3, um primeiro elemento de tampa 32 que é hermeticamente fixo a uma primeira extremidade 31a do corpo de caixa 31 na direção do eixo L por soldagem ou semelhante, e um segundo elemento de tampa 33 que é hermeticamente fixo a uma segunda extremidade 31b por soldagem ou semelhante.

[0048] O primeiro elemento de tampa 32 inclui, na primeira extremidade 31a do lado do corpo da caixa 31, uma primeira tampa interna tubular 35 que é ajustada a uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 e uma primeira tampa externa oca 36 que contém a primeira tampa interna 35. Um primeiro espaço 51, que tem uma forma anular ao redor do eixo L, é formado entre a primeira tampa externa 36 e a primeira tampa interna 35. A primeira tampa externa 36 é formada por acoplamento integral de uma parede de extremidade em forma de cúpula 36b, que se projeta para fora na direção do eixo L, para uma borda periférica em um lado de extremidade de uma parede periférica cilíndrica 36a e abrindo o outro lado de extremidade. Na parede periférica 36a, a porta de entrada 41, que comunica com o primeiro espaço 51, é formada em uma direção plana Q (sentido a jusante na figura) perpendicular ao plano P, como com o orifício de saída 42.

[0049] Além disso, dois orifícios de inserção 36c são formados na parede de extremidade 36b da primeira tampa externa 36 ao longo do eixo L. Os orifícios de inserção 36c são usados para fixar um par de tubos de refrigerante 110 do evaporador 3 em um estado sendo hermeticamente inserido no mesmo. A primeira tampa externa 36 inclui ainda uma parede de separação tubular cilíndrica 44. Uma parte de extremidade da parede de separação tubular 44 é hermeticamente fixa a uma superfície interna da parede terminal 36b, de modo a circundar os orifícios de inserção 36c por soldagem ou semelhantes, e a outra parte de extremidade da parede de separação tubular 44 está firmemente ajustada na primeira extremidade 13 do tubo de trajetória de fluxo 10. Ou seja, a parede de separação tubular 44 isola substancial e hermeticamente a principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 do tubo de trajetória de fluxo 10 e o primeiro espaço 51 um do outro.

[0050] O segundo elemento de tampa 33 inclui, na segunda extremidade 31b do lado do corpo da caixa 31, uma segunda tampa interna tubular 37 que é montada em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 e uma segunda tampa externa oca 38 que contém a segunda tampa interna 37. Um segundo espaço 52 é formado entre a segunda tampa externa 38 e a segunda tampa interna 37. A segunda tampa externa 38 é formada acoplando integralmente uma parede de extremidade em forma de cúpula 38b, que se projeta para fora na direção do eixo L, para uma borda periférica em um lado de extremidade de uma parede periférica cilíndrica 38a e abrindo o outro lado de extremidade. Na parede periférica 38a, a porta de descarga de dreno 43, que se comunica com o segundo espaço 52, é formada de modo a ficar na direção oposta (direção à jusante na figura) a partir da porta de entrada 41 e da porta de saída 42 no mesmo plano Q.

[0051] A primeira e segunda extremidades 31a e 31b em ambas as extremidades do corpo da caixa 31 em direção do eixo-L são abertas, e o comprimento do corpo da caixa 31 no sentido do eixo-L é menor que o comprimento do trocador de calor 1 na direção do eixo-L. Portanto, o trocador de calor 1 é inserido no corpo da caixa 31, em um estado no qual ambas as suas extremidades se projetam das primeira e segunda extremidades 31a e 31b. Porções salientes em ambas as extremidades do trocador de calor 1 são, montadas, respectivamente, na primeira tampa interna 35 e na segunda tampa interna 37 do primeiro elemento de tampão 32 e o segundo elemento de tampa 33.

[0052] O diâmetro interno do corpo da caixa 31 é maior que o diâmetro externo do trocador de calor 1, ou seja, o diâmetro externo da parte da trajetória de fluxo de troca de calor 20. Portanto, o terceiro espaço 53, que se comunica com a abertura de saída 29 do trocador de calor 1, é formado entre o corpo 31 do invólucro e trocador de calor 1 em forma anular em torno do eixo L. A porta de saída 42, que se comunica com o terceiro espaço 53, é formada em uma parede periférica do corpo 31 da caixa. O terceiro espaço 53 é isolado hermeticamente do primeiro espaço 51 no primeiro elemento de tampa 32 e o segundo espaço 52 no segundo elemento de tampa 33, que são adjacentes em ambos os lados no sentido eixo-L, por uma primeira parede de separação 35b da primeira tampa interna 35 do primeiro elemento de tampa 32 e uma segunda parede de separação 37b da segunda tampa interna 37 do segundo elemento de tampa

33.

[0053] No primeiro elemento de tampa 32, ambas as extremidades da primeira tampa interna 35 estão abertos. A primeira parede de separação 35b, que tem uma forma de flange em uma direção perpendicular ao eixo L, é formada integralmente em uma borda de extremidade da primeira parede lateral cilíndrica 35a, localizada no lado do corpo da caixa 31. Uma parte da borda externa da primeira parede de separação 35b é hermeticamente fixa à primeira extremidade 31a do corpo da caixa 31 por soldagem ou semelhante. Como ilustrado na Figura 3(a), a parte da borda externa da primeira parede de separação 35b pode ser hermeticamente fixa a ambas a primeira extremidade 31a do corpo da caixa 31 e a extremidade aberta da primeira tampa externa 36 em um estado sendo interposto entre a primeira extremidade 31a e a extremidade aberta. Um orifício de passagem 39 se estende através da primeira parede lateral 35a. Quando a primeira tampa interna 35 é montada na parte da trajetória de fluxo de troca de calor 20, o orifício de passagem 39 se sobrepõe à abertura de entrada 26 da primeira parede de transferência de calor 24 e a abertura de entrada 26 se comunica com o primeiro espaço 51. Como resultado, a porta de entrada 41 se comunica com a abertura de entrada 26 através do primeiro espaço 51.

[0054] Além disso, na primeira tampa interna 35, em uma parte de extremidade da primeira parede lateral cilíndrica 35a no lado oposto da primeira parede de separação 35b, uma primeira parede de fechamento 23a, para fechar hermeticamente a totalidade de uma superfície da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 do trocador de calor 1 (isto é, a totalidade de uma abertura de extremidade da trajetória de fluxo de entrada 21 e a trajetória de fluxo de saída 22 tendo uma forma em espiral), é fornecida de modo a ter uma forma anular na direção interna. De preferência, a primeira parede de fechamento 23a é hermeticamente fixa à totalidade de uma superfície terminal da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 usando uma liga de brasagem, um adesivo ou semelhante. Na presente modalidade, uma borda periférica interior da primeira parede de fechamento 23a se estende para uma superfície periférica exterior da parede de separação tubular 44.

[0055] No segundo elemento de tampa 33, ambas as extremidades da segunda tampa interna 37 estão abertas. A segunda parede de separação 37b, que tem uma forma de flange em uma direção perpendicular ao eixo L, é formada integralmente em uma borda de extremidade da segunda parede lateral cilíndrica 37a localizada no lado do corpo da caixa

31. Uma parte da borda externa da segunda parede de separação 37b é hermeticamente fixa à segunda extremidade 31b do corpo da caixa 31 por soldagem ou semelhante. Como ilustrado na Figura 3(b), a parte da borda externa da segunda parede de separação 37b pode ser hermeticamente fixa à segunda extremidade 31b do corpo da caixa 31 e à extremidade aberta da segunda tampa externa 38 em um estado sendo interposto entre a segunda extremidade 31b e a extremidade aberta.

[0056] Além disso, na segunda tampa interna 37, em uma parte de extremidade da segunda parede lateral cilíndrica 37a no lado oposto da segunda parede de separação 37b, uma segunda parede de fechamento 23b, para fechar hermeticamente a totalidade da outra superfície da porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 do trocador de calor 1 (isto é, a totalidade da outra abertura de extremidade da trajetória de fluxo de entrada 21 e a trajetória de fluxo de saída 22 tendo uma forma em espiral) é fornecida de modo a ter uma forma anular na direção interna. De preferência, a segunda parede de fechamento 23b é hermeticamente fixa à totalidade da outra superfície terminal da parte da trajetória de fluxo de troca de calor 20 usando uma liga de brasagem, um adesivo ou semelhante. Uma borda periférica interna da segunda parede de fechamento 23b é levemente dobrada ao longo do eixo L, em direção à primeira extremidade 13 e é montada na segunda extremidade 14 do tubo de trajetória de fluxo 10 do trocador de calor 1. Assim, a segunda abertura 16 da segunda extremidade 14 do tubo de trajetória de escoamento 10 comunica com o orifício de descarga de drenagem 43, através da segunda tampa interna 37 e o segundo espaço 52.

[0057] O corpo da caixa 31, a primeira tampa interna 35 do primeiro elemento de tampão 32, a segunda tampa interna 37 do segundo elemento de tampa 33 e a primeira e segunda tampas externas 36 e 38 podem ser fabricadas de um metal, como um aço inoxidável, uma resina sintética ou uma combinação de uma resina sintética e um metal.

[0058] A seguir, com referência às figuras 1 e 3 a 5, os efeitos operacionais da unidade de desumidificação 2 serão descritos em detalhes.

[0059] O ar comprimido a ser desumidificado, que flui para o primeiro espaço 51 a partir da porta de entrada 41 conectada a uma fonte de pressão de ar, como um compressor, é introduzido na trajetória de fluxo de entrada

21 da parte da trajetória de fluxo de troca de calor 20 através da abertura de entrada 26. Como ilustrado nas Figuras 4 e 5, o ar comprimido introduzido na trajetória de fluxo de entrada 21 flui na porção de passagem de fluxo de troca de calor 20, na direção para dentro enquanto gira em espiral. Durante esse tempo, o ar comprimido a ser desumidificado, que flui na trajetória de fluxo de entrada 21, troca calor com o ar comprimido após a desumidificação, que flui na trajetória de fluxo de saída adjacente 22, em uma direção oposta ao ar comprimido na trajetória de fluxo de entrada 21. Neste momento, como o ar comprimido após a desumidificação é resfriado na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 e tem uma temperatura mais baixa do que o ar comprimido antes da desumidificação, o ar comprimido na trajetória de fluxo de entrada 21 é preliminarmente resfriado, ou seja, pré- resfriado. O pré- resfriamento do ar comprimido é o pré-resfriado em relação ao resfriamento principal na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11. O ar comprimido pré-resfriado flui para a primeira extremidade 13 do lado da principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 através das aberturas de entrada 12a.

[0060] O ar comprimido a ser desumidificado, que flui para a principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11, é resfriado fluindo em direção à segunda extremidade 14, enquanto troca calor com um refrigerante que flui no tubo de refrigerante 110 do evaporador 3. Neste momento, a água (vapor d'água) incluída no ar comprimido se condensa para se tornar água de drenagem e é removida do ar comprimido. O ar comprimido, que é desumidificado dessa maneira e tem baixa temperatura, flui para a trajetória de fluxo de saída 22 da porção de passagem de fluxo de troca de calor 20, através da abertura de fluxo de saída 12b formada perto da segunda extremidade 14 do tubo de trajetória de fluxo 10. Por outro lado, a água de drenagem é empurrada pelo ar comprimido que flui na principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 e flui em direção à segunda extremidade 14 do tubo de trajetória de fluxo 10 e é guiado para o segundo espaço 52 formado no segundo elemento de tampa 33, através da segunda abertura 16 na segunda extremidade 14. Em seguida, a água de drenagem cai no segundo espaço 52 por gravidade, sendo descarregada para o exterior da unidade de desumidificação 2 através da porta de descarga de drenagem 43 formada na parte inferior da segunda tampa externa 38 da caixa 30 e é acumulado no dreno automático 109 conectado à porta de descarga de dreno 43. Em seguida, por exemplo, usando um parâmetro apropriado, como a quantidade de água de drenagem acumulada no dreno automático 109 ou no tempo, como gatilho, uma válvula (não mostrada) disposta no dreno automático 109 se abre e a água de drenagem acumulada é descarregada do dreno automático 109 pela pressão do ar comprimido.

[0061] O ar comprimido a baixa temperatura após a desumidificação, que fluiu para a trajetória de fluxo de saída 22, flui na direção externa na parte da trajetória de fluxo de troca de calor 20, enquanto gira em espiral. Durante esse tempo, o ar comprimido após a desumidificação, que flui na trajetória de fluxo de saída 22, é reaquecido trocando calor com o ar comprimido antes da desumidificação, que flui na trajetória de fluxo de entrada adjacente 21 em uma direção oposta ao ar comprimido na trajetória de fluxo de saída 22. O ar comprimido reaquecido após a desumidificação flui para o terceiro espaço 53, através da abertura de saída 29 e é enviado para um dispositivo externo de pressão de ar ou similar através da porta de saída 42. Assim, reaquecendo o ar comprimido após a desumidificação, a ocorrência de condensação do orvalho pode ser evitada no dispositivo de pressão de ar, no qual o ar é descarregado.

[0062] Como descrito acima, com o trocador de calor 1 e a unidade de desumidificação 2 fornecidos com o trocador de calor 1, a porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 é formada enrolando alternadamente as duas primeira e segunda paredes de transferência de calor em forma de espiral 24 e 25 ao redor da periferia externa do tubo de trajetória de fluxo cilíndrico 10 da principal trajetória de fluxo de transferência de calor 11 com uma folga predeterminada assim interposta na direção radial do tubo de trajetória de fluxo 10. A trajetória de fluxo de entrada 21 e a trajetória de fluxo de saída 22, para introduzir o ar comprimido para dentro e a descarga de ar comprimido do tubo de trajetória de fluxo 10 são formados alternadamente, na direção radial, a partir da folga entre as paredes de transferência de calor 24 e 25. Portanto, mantendo alta eficiência na troca de calor entre os fluxos de ar comprimido por uso de contrafluxos na parte da trajetória de fluxo de troca de calor 20, é possível realizar um arranjo de trajetória de fluxo mais eficiente para o ar comprimido, evitando a complexidade na área de arranjo de trajetória de fluxo, e, como resultado, é possível realizar a redução no tamanho do trocador de calor 1 e a unidade de desumidificação 2.

[0063] Até o presente, um trocador de calor, uma unidade de desumidificação e um sistema de desumidificação de acordo com uma modalidade a presente invenção foram descritos. A presente invenção não se limita à modalidade descrita acima, e é desnecessário dizer que várias modificações de projeto podem ser fabricadas dentro do escopo das reivindicações.

[0064] Por exemplo, a modalidade da unidade de desumidificação 2 descrita acima é usada em um estado em que o eixo L é horizontal. No entanto, a unidade de desumidificação 2 não se limita a isso. Como ilustrado na Figura 8, a porta de descarga de drenagem 43 pode ser formada na parede de extremidade 38b, a segunda tampa externa 38 no eixo L e a unidade de desumidificação 2 pode ser usada em um estado em que o eixo L é vertical.

[0065] Na modalidade da unidade de desumidificação 2, um evaporador formado do tubo de refrigerante 110 é usado como fonte de calor de resfriamento 3. No entanto, uma fonte de calor 3 usando um método de resfriamento diferente pode ser usado. O trocador de calor 1 pode ser usado não apenas para resfriamento e desumidificação, mas também para aquecimento.

[0066] Além disso, na modalidade da unidade de desumidificação 2 descrita acima, as posições das portas de entrada e saída 41 e 42 podem ser trocadas, ou as posições da trajetória de fluxo de entrada 21 e da trajetória de fluxo de saída 22 da porção de trajetória de fluxo de troca de calor 20 podem ser trocadas.

[0067] Na modalidade descrita acima, a porção da trajetória de fluxo de troca de calor 20 é formada fixando as extremidades internas 24a e 25a das duas paredes de transferência de calor em forma de placa 24 e 25 à superfície periférica externa do tubo de trajetória de fluxo 10 e enrolando em espiral as paredes de transferência de calor 24 e 25, em torno do tubo de trajetória de fluxo

10. Entretanto, o tubo de trajetória de fluxo 10 e as duas paredes de transferência de calor em forma de espiral 24 e 25 podem ser integralmente formadas por extrusão. Nesse caso, as aletas convexas 27 podem ser compostas, em vez dos recessos 27a e das projeções 27b, como na modalidade, por exemplo, ranhuras e saliências lineares que se estendem ao longo do eixo L. No entanto, a altura das aletas convexas 27 é menor que a altura da trajetória de fluxo de entrada 21 e a trajetória de fluxo de saída 22 para não perturbar o fluxo de ar comprimido. Lista de sinais de referência 1 trocador de calor 2 unidade de desumidificação 3 fonte de calor (evaporador) 10 tubo de trajetória de fluxo 11 principal trajetória de fluxo de transferência de calor (principal trajetória de fluxo de resfriamento) 12a abertura de entrada de fluxo 12b abertura de saída de fluxo 13 primeira extremidade 14 segunda extremidade 20 fluxo de trajetória de fluxo de troca de calor

21 trajetória de fluxo de entrada 22 trajetória de fluxo de saída 24 primeira parede de transferência de calor 24a primeira extremidade interna 24b primeira extremidade externa 25 segunda parede de transferência de calor 25a segunda extremidade interna 25b segunda extremidade externa 26 abertura de entrada 27 aleta convexa 27a recesso 27b projeção 27c borda de abertura 29 abertura de saída 30 caixa 35b primeira parede de separação 37b segunda parede de separação 41 porta de entrada 42 porta de saída 43 porta de descarga de dreno 51 primeiro espaço 52 segundo espaço 53 terceiro espaço 100 sistema de desumidificação 101 circuito de refrigeração 103 compressor 104 condensador 105 tubo capilar (descompressor) 109 dreno automático 110 tubo de refrigerante

P, Q plano L eixo

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Trocador de calor de ar comprimido, o trocador de calor caracterizado pelo fato de que compreende: um tubo de trajetória de fluxo cilíndrico que inclui uma primeira extremidade em uma direção axial e uma segunda extremidade na outra extremidade na direção axial e que faz com que a troca de calor seja realizada entre uma fonte de calor e o ar comprimido em uma trajetória principal de fluxo de transferência de calor em seu interior; e uma porção da trajetória de fluxo de troca de calor que inclui uma trajetória de fluxo de entrada para introduzir ar comprimido do exterior para a principal trajetória de fluxo de transferência de calor e uma trajetória de fluxo de saída para descarregar ar comprimido, após a troca de calor para o exterior, a partir da principal trajetória de fluxo de transferência de calor e que faz com que a troca de calor seja realizada entre o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de entrada e o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de saída, em que a porção da trajetória de fluxo de troca de calor inclui uma primeira parede de transferência de calor e uma segunda parede de transferência de calor, cada uma das quais tem uma forma espiral, uma extremidade interna de cada uma das primeiras paredes de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor sendo hermeticamente fixada a uma periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor são enroladas alternadamente ao redor da periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, em um estado no qual um intervalo predeterminado é assim interposto, e a trajetória de fluxo de entrada e a trajetória de fluxo de saída são formadas alternadamente, a partir da folga entre a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor, em que, em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor são formadas uma abertura de entrada para permitir que o ar comprimido do lado de fora flua para a trajetória de fluxo de entrada e uma abertura de saída para permitir que o ar comprimido flua a partir da trajetória de fluxo de saída, e em que uma abertura de entrada é formada, através da qual a trajetória de fluxo de entrada e a principal trajetória de fluxo de transferência de calor se comunicam entre si, no primeiro lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo e uma abertura de saída, através da qual a principal trajetória de fluxo de transferência de calor e a trajetória de fluxo de saída se comunicam entre si, sendo formado no segundo lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo.

2. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor inclui uma pluralidade de aletas convexas, cada uma das quais é obtida por formação de um recesso em uma das superfícies interna e externa e formando uma projeção na outra superfície.

3. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma borda de abertura do recesso de cada uma das aletas convexas é chanfrada em uma forma substancialmente circular e um ângulo entre uma superfície interna do recesso e a superfície da parede de transferência de calor na borda de abertura é maior que 90 graus e uma profundidade do recesso é menor que um raio da borda da abertura.

4. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as extremidades internas da primeira parede de transferência de calor e da segunda parede de transferência de calor são fixadas na periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, de modo a serem separadas uma da outra em 180 graus, e as extremidades externas da primeira parede de transferência de calor e da segunda parede de transferência de calor são dispostas em uma parte periférica externa da porção de trajetória de fluxo de troca de calor, de modo a serem separadas uma da outra em 180 graus.

5. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as extremidades internas e externas da primeira parede de transferência de calor e da segunda parede de transferência de calor são dispostas no mesmo plano que inclui um eixo do tubo de trajetória de fluxo e a abertura de entrada e a abertura de saída sendo formadas, respectivamente, em uma faixa angular e a outra faixa angular no tubo de trajetória de fluxo que está localizado com o plano assim interposto.

6. Unidade de desumidificação para desumidificação de ar comprimido, a unidade de desumidificação caracterizada pelo fato de que compreende: uma fonte de calor de resfriamento; um trocador de calor para reaquecer ar comprimido resfriado e desumidificado pela fonte de calor de resfriamento, por troca de calor com ar comprimido antes da desumidificação; e uma caixa oca na qual o trocador de calor e a fonte de calor de refrigeração estão contidos, em que o trocador de calor inclui: um tubo de trajetória de fluxo cilíndrico que inclui uma primeira extremidade em uma extremidade em uma direção axial e uma segunda extremidade na outra extremidade na direção axial e na qual a fonte de calor de resfriamento é disposta em uma principal trajetória de fluxo de transferência de calor em seu interior, e uma porção da trajetória de fluxo de troca de calor que inclui uma trajetória de fluxo de entrada para introduzir ar comprimido de fora para a principal trajetória de fluxo de transferência de calor e uma trajetória de fluxo de saída para descarregar ar comprimido após desumidificação, resfriado na trajetória de fluxo de transferência de calor principal, para o exterior e que faz com que a troca de calor seja realizada entre o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de entrada e o ar comprimido que flui na trajetória de fluxo de saída, em que a porção da trajetória de fluxo de troca de calor inclui uma primeira parede de transferência de calor e uma segunda parede de transferência de calor, cada uma das quais tendo uma forma em espiral, uma extremidade interna de cada uma dentre a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor são hermeticamente fixadas a uma periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor sendo alternadamente enroladas em torno da periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, em um estado em que um intervalo predeterminado é assim interposto, e a trajetória de fluxo de entrada e a trajetória de fluxo de saída são formadas alternadamente, a partir do intervalo entre a primeira parede de transferência de calor e a segunda parede de transferência de calor, em que, em uma parte periférica externa da porção da trajetória de fluxo de troca de calor, são formadas uma abertura de entrada que permite que o ar comprimido seja desumidificado e flua para a trajetória de fluxo de entrada e uma abertura de saída que permite que o ar comprimido após a desumidificação flua para fora da trajetória de fluxo de saída, em que uma abertura de entrada, através da qual a trajetória de fluxo de entrada e a principal trajetória de fluxo de transferência de calor se comunicam é formada no primeiro lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo e uma abertura de saída através da qual na trajetória de fluxo de transferência de calor e a trajetória de fluxo de saída se comunicam entre si é formada no segundo lado de extremidade do tubo de trajetória de fluxo e em que, na caixa são formadas uma porta de entrada que se comunica com a abertura de entrada do trocador de calor, uma porta de saída que se comunica com a abertura de saída do trocador de calor e uma porta de descarga de dreno que se comunica com o segundo lado de extremidade da principal trajetória de fluxo de transferência de calor e através do qual a água de drenagem gerada no trocador de calor é descarregada para o exterior.

7. Unidade de desumidificação, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que: um espaço oco é formado entre uma periferia do trocador de calor e a caixa, e o espaço oco é dividido por uma primeira parede de separação e uma segunda parede de separação em três espaços, a saber, um primeiro espaço no primeiro lado de extremidade, um segundo espaço no segundo lado de extremidade e um terceiro espaço interposto entre o primeiro espaço e o segundo espaço, e em que uma dentre a conexão entre a porta de entrada e a abertura de entrada e a conexão entre a porta de saída e a abertura de saída é obtida através do primeiro espaço e a outra conexão é obtida através do terceiro espaço, e o segundo lado de extremidade da principal trajetória de fluxo de transferência de calor é conectado à porta de descarga de drenagem através do segundo espaço.

8. Unidade de desumidificação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a porta de entrada e a porta de saída estão dispostas em posições mais altas que a porta de descarga de dreno.

9. Unidade de desumidificação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que: a porta de entrada e a abertura de entrada são conectadas através do primeiro espaço, e a porta de saída e a abertura de saída são conectadas através do terceiro espaço, em que uma extremidade externa da primeira parede de transferência de calor é fixada hermeticamente à segunda parede de transferência de calor adjacente ao interior da primeira parede de transferência de calor, e a abertura de entrada é formada em uma porção da parede mais externa da primeira parede de transferência de calor disposta no lado externo, e em que a abertura de saída é formada a partir de um espaço formado entre uma extremidade externa da segunda parede de transferência de calor e a primeira parede de transferência de calor adjacente ao interior de extremidade externa.

10. Unidade de desumidificação, acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a extremidade interna da primeira parede interna de transferência de calor e a extremidade interna da segunda parede de transferência de calor são fixadas na periferia externa do tubo de trajetória de fluxo, de modo a se separarem uma da outra em 180 graus, e uma extremidade externa da primeira parede de transferência de calor e uma extremidade externa da segunda parede de transferência de calor são dispostas em uma parte periférica externa da parte da trajetória de fluxo de troca de calor, de modo a serem separadas entre si em 180 graus.

11. Unidade de desumidificação, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a extremidade interna e a extremidade externa da primeira parede de transferência de calor e a extremidade interna e a extremidade externa da segunda parede de transferência de calor são dispostas em um único plano que inclui um eixo do tubo de trajetória de fluxo, e a abertura de entrada e a abertura de saída são formadas respectivamente em uma faixa angular e a outra faixa angular no tubo de trajetória de fluxo que está localizada com o plano assim interposto.

12. Unidade de desumidificação, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a abertura de vazão é formada em uma faixa angular do tubo de trajetória de fluxo que está localizado em um lado oposto da porta de descarga de dreno com o plano assim interposto.

13. Unidade de desumidificação, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a fonte de calor de resfriamento é um tubo de refrigerante que é inserido na principal trajetória de fluxo de transferência de calor, a partir da primeira extremidade do tubo de trajetória de fluxo e através do qual um refrigerante flui.

14. Sistema de desumidificação fornecido com a unidade de desumidificação conforme definida na reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o sistema de desumidificação compreende: um circuito de refrigeração faz com que um refrigerante descomprimido por um descompressor flua para o tubo de refrigerante e que circula um refrigerante que realizou troca de calor com compressor ar na trajetória de fluxo de transferência de calor principal, fazendo com que o refrigerante flua novamente para o descompressor através de um compressor e um condensador, em que um dreno automático é conectado à porta de descarga de dreno da unidade de desumidificação.