CN103339450A - 热电气体干燥设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供气体干燥器。气体干燥器包括第一开口；与第一开口流体连接的冷却通路形成结构；与冷却通路形成结构和换热器热连接的第一热电器件。冷凝物排放管位于冷却通路端附近且被配置排放当沿冷却通路冷却流体时形成的冷凝物。加热通路形成结构位于冷凝物排放管和第二开口之间，和第二热电器件，其热连接在冷却通路形成结构和加热通路形成结构之间并连接以在冷却通路和加热通路之间换热。提供干燥气体的方法。

Description

热电气体干燥设备和方法

技术领域

本发明通常涉及一种空气或气体干燥器。更具体地，本发明涉及一种干燥用于气动工具中的空气的方法和设备。

背景技术

气动工具使用压缩空气来给工具提供动力。气动工具经常由在与湿气接触时易受生锈或其他腐蚀影响的金属部件制成。其结果是，期望将用于气动工具中的空气里的湿气尽可能多地去除掉。经常可以使用干燥剂来干燥气动系统中所使用的空气。然而，当露点超过32°F时，经常使用机械制冷。机械制冷冷却空气，然后空气降低露点。随着空气冷却，空气中的湿气将冷凝。可以将冷凝物与空气分离。然后再加热空气回至所需的温度。因而，加热后的空气被认为是干燥空气或干燥后的空气，因为事实是最初在空气中发现的湿气已经被去除。标准机械制冷设备涉及使用诸如压缩机等部件来压缩制冷剂（后来延伸成为制冷循环一部分）的高能量。另外，因为如果制冷剂泄漏，可能出现潜在环境危害，所以使用制冷剂可能是不可取的。而且，机械制冷系统包括许多随时间推移而磨损且需要维护和/或被更换的运动部件。其结果是，可以期望通过冷却空气并重新加热它来干燥空气，而无需使用典型的机械制冷系统。

因此，可取的是提供能够冷却和重新加热空气而无需使用机械制冷系统的方法和设备。

发明内容

本发明的实施例在很大程度上满足了上述需要。其中，在一个方案中，提供一种设备，在一些实施例中，所述设备提供空气的冷却，而在一些实施例中，所述设备提供空气的加热，和或干燥空气，而无需使用典型的机械制冷系统。

依照本发明的一个实施例，提供了一种气体干燥器。所述气体干燥器包括第一开口；冷却通路形成结构，其与所述第一开口流体连接；第一热电器件，其被热连接至所述冷却通路形成结构和换热器；冷凝物排放管，其位于所述冷却通路的端部附近且被配置以排放当沿着所述冷却通路冷却流体时所形成的冷凝物；加热通路形成结构，其位于所述冷凝物排放管和第二开口之间；以及第二热电器件，其被热连接在所述冷却通路形成结构和所述加热通路形成结构之间并被连接以在所述冷却通路和所述加热通路之间换热。

依照本发明的另一个实施例，提供了一种干燥气体的方法。所述方法包括：引导所述气体通过冷却通路；使用第一热电器件将来自所述冷却通路中的气体热移除到换热器；从所述气体中冷凝出流体；排放从所述气体中冷凝出的流体；引导所述气体通过加热通路；使用第二热电器件对来自所述冷却通路中的气体除热并将该热加进所述加热通路的气体中。

依照本发明的另一个实施例，提供了一种气体干燥器。所述气体干燥器包括第一开口；冷却通路形成结构，其与所述第一开口流体连接；第一传热器件装置，其被热连接至所述冷却通路形成结构和换热装置；液体排放装置，其位于所述冷却通路的端部附近且被配置以排放当沿着所述冷却通路冷却流体时所形成的冷凝物；加热通路形成结构，其位于所述液体排放装置和第二开口之间；以及第二传热装置，其被热连接在所述冷却通路形成结构和所述加热通路形成结构之间并且被连接以在所述冷却通路和所述加热通路之间换热。

因此，对于本发明的某些实施例进行了相当宽泛地概括以便于可以更好地理解在本文中对它们的详细说明，并且以便于可以更好地领会本发明目前对本领域技术的贡献。当然，以下将描述本发明的其他实施例，它们将形成附随于此的权利要求的主题。

在这点上，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是本发明在其应用上并不被限定于以下说明中提及的或在所述附图中图示的结构细节和部件布置。本发明能够实施除了已经描述的实施例外的实施例，并且能够以各种方式来被实施和被执行。另外，还应当理解，在本文以及摘要中所使用的措辞和术语都是用于描述的目的，而不应该被认为是限制。

因此，本领域的技术人员将领会本公开所基于的构思能够很容易地被用作设计用于实施本发明多个目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，所述权利要求被认为是包括这样的等同的结构，只要它们不偏离本发明精神和范围即可。

附图说明

图1是依照本发明实施例的空气或气体干燥器的侧视图。

图2是图1中所示气体干燥器的分解立体图。

图3是图1和图2中所示的空气干燥器的一些部件的放大立体图。

图4是示出气体干燥器的各种部件以及气体如何流过气体干燥器的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的示例性实施例，其中，在整个说明书中，相同的附图标记指的是相同的部件。依照本发明的实施例提供了一种气体干燥器。

图1示出了气体干燥器10的示例性实施例。气体干燥器10可以包括壳体11。壳体11可以是金属、塑料，或任何其他适合的物质。壳体11为气体干燥器10的内部部件提供保护。

依照本发明的一些实施例，气体干燥器10包括进气口12。气体干燥器10包括冷却器挤压件13。冷却器挤压件13可由诸如铝的金属制成。在一些实施例中，冷却器挤压件13由挤制铝材制成。气体干燥器10还包括换热器14。换热器14可以是包括翅片16的翅片式换热器。在换热器14上与翅片16的相对的是与热电器件（TE器件）20邻接的热侧18。

冷却器挤压件13与分离器22端接。分离器22包括分离器筒体24和分离器端盖26。位于冷却器挤压件13相对侧的是加热挤压件30。

在本发明的一些实施例中，加热挤压件30也可以由挤制铝材制成。在本发明的其他实施例中，加热挤压件30可以与冷却器挤压件13互换且相同，唯一的区别是放置在气体干燥器10内。在本发明的其他实施例中，加热挤压件30可以与冷却器挤压件13不同。加热挤压件13连接至出口32。虽然在本文中冷却器挤压件13和加热挤压件30都被称为挤压件，但是应当理解的是，挤压件13和30并不限于实际上挤制的零件，而是可以包括由任何适合技术制成的提供冷却通路和加热通路的零件。

在本发明的一些实施例中，如箭头A所示，提供压缩空气或其他气体至进口12。压缩空气流过由冷却器挤压件13限定的一个或多个通路。气体或压缩空气流过冷却器挤压件13。提供电流给TE器件20，造成TE器件20在面向冷却器挤压件13的侧是冷的，而TE器件20的面向换热器14的侧是热的。热量从冷却器挤压件13中的气体被传递进入TE器件20的冷侧，然后最终传递至换热器14且传递至换热器的翅片16。然后，热量被散发进入气体干燥器10周围的环境空气中。

随着空气或气体流过冷却器挤压件13并冷却，湿气冷凝，然后冷凝物流进分离器22。在通过湿气冷凝并排入分离器22中来干燥空气后，空气或气体流进加热挤压件30。在加热挤压件中，空气或气体被重新加热，然后最终按箭头B所示，从出口32中放出。

图2示出了气体干燥器10的分解图。如图2所示，换热器14具有热侧18，且在相对侧是翅片16。换热器14允许热量从热侧流进翅片16，其中翅片16接触到气体干燥器10的环境空气并散热。热侧18包括与TE器件20邻接的平坦侧33。如图2所示，TE器件20包括几个TE芯片36。虽然显示了四个TE芯片36，但是TE器件20可以包括任意数量的TE芯片36，从一个至任意所需数量。TE芯片36可以是珀耳帖（Peltier）器件。本领域普通技术人员都能理解珀耳帖器件以这样的方式运行：当向珀耳帖器件提供电压时，珀耳帖器件的一侧变热，而另一侧变冷。定位TE器件20，使得当TE芯片36的热侧邻接换热器14的平坦表面33时，TE芯片36的冷侧邻接冷却器挤压件13。

分离器22由分离器筒体24和分离器端盖26构成。分离器筒体24和分离器端盖26可以通过螺纹35拧接在一起。分离器22可以通过分离器螺钉42附接到冷却器挤压件13和加热挤压件30上。

隔热件38可以被定位在冷却器挤压件13和加热挤压件30之间。在隔热板38中设置有孔40，并且第二TE器件20被定位在孔40内。第二TE器件20还可以包括多个TE芯片36。定向TE芯片36，使得芯片36的冷侧被定位成紧靠冷却器挤压件13的平坦侧34，而TE芯片36的热侧被定位成紧靠加热挤压件30。

出口32被定位在出口歧管44内，出口歧管44可以通过有头螺钉46附接至加热挤压件30。进口12是进口歧管48的一部分，进口歧管48可以通过有头螺钉50附接至冷却器挤压件13。箭头A和B示出了从A进入气体干燥器10内和从B排出气体干燥器10的空气或气体的方向。

图3是冷却器挤压件13和包括TE芯片36的TE器件20的局部近视图。冷却器挤压件13包括允许图2所示的有头螺钉50将进口歧管48附接至冷却器挤压件30的螺纹孔52。冷却器挤压件30还包括多个通路54。通路被显示为允许空气或气体流过冷却器挤压件13的各种槽。在本发明的一些实施例中，通路54可以比所显示的更多或更少，且可以具有各种不同的形状。在图3所示的实施例中，通路54的横截面是矩形的，并延伸穿过冷却器挤压件13的长度。在其他实施例中，通道54的横截面可以为其他形状。优选地是选择通路54的形状以促进热传递。

如上所述，加热挤压件30可以与冷却器挤压件13互换，因而在规格、尺寸和组成物上与冷却器挤压件13相同。因此，关于冷却器挤压件13给出的描述同样也可以适用于加热挤压件30。本领域普通技术人员将理解，与以上关于使用有头螺钉50将进口歧管48附接至冷却器挤压件13的进口歧管48的讨论类似，螺纹孔52将允许出口歧管44附接至加热挤压件30。

冷却器挤压件13还包括如上所述的平坦表面34。同样如图3所示，TE器件20包括多个TE芯片36。当TE器件20被定位成紧靠冷却器挤压件13或者如图2所示紧靠加热挤压件30时，可以将传热糊剂涂覆到挤压件13和30中的任意一个或两个以及TE器件20上，以有利于挤压件13和30以及TE器件20之间的热传递。如图2所示，还可以将传热糊剂放置在TE器件20和换热器14的平坦侧33之间。

图4是具有风机56、控制器58和传感器60的气体干燥器10的示意图。随着气体沿箭头A的方向进入进口12，气体移动通过冷却器挤压件13中的通路54（参见图3），来自气体的热量沿着箭头D的方向移动通过TE芯片36进入换热器14。热量还可以通过第二组TE芯片36离开冷却器挤压件13中的气体，并如箭头E所示移至加热挤压件30中的气体。热沿着箭头C的方向离开换热器14。

在本发明的一些实施例中，空气流过换热器14，该空气流由风机56提供。风机56是可选特征，因此并非所有实施例都可以包括风机56。

可以通过控制器58来控制风机56。控制器58可以可操作连接至各个传感器60。根据传感器60所提供的数据，可以通过控制器58来控制风机56和TE器件36。控制器58可以控制TE芯片36，提供较小的或额外的电流至TE器件36。如此控制TE芯片36会导致更多或更少的热量可以从冷却器挤压件13被移送至换热器14或进入再热器30中。

可以成组控制各个TE芯片36，第一组被定位在冷却器挤压件13和换热器14之间，第二组被定位在冷却器挤压件13和再热器30之间。在本发明的替换实施例中，可以通过控制器58独立地控制每个TE芯片36。如图1和图2所示，随着气体移动通过冷却器挤压件13，气体冷却，然后湿气冷凝并沿着箭头G的方向滴入分离器22中。

在本发明的一些实施例中，分离器22可以被连接至软管或排放管以从气体干燥器10中排出冷凝物。箭头G示意性地表示从气体干燥器10中的气体除去冷凝物。

来自冷却器挤压件13的气流转向并沿着箭头F的方向移动。气体流进再热器30（也称为加热挤压件30）。箭头E示出从冷却器挤压件13中的气体除去热量，然后将热量置入位于再热器30中的气体中。通过利用最冷的空气或气体温度而非环境空气，除去由第二组TE芯片36产生的热量，提高了这些芯片的性能并有可能以消耗较少的能量来达到较低的空气或气体温度。如图所示，隔热件38被定位在再热器30和冷却器13之间，但是它还可能被定位在再热器30和壳体11之间（图4中未显示壳体11，但是图1中显示了壳体11）。然后气体沿着箭头B的方向从出口32排出。

在本发明的一些实施例中，进入进口12的气体可以达到大约100°F。就在气体进入分离器22之前，随着它到达冷却器13的底部，气体可以被冷却降至大约35°F-40°F。在空气或气体排出出口32之前，可以在再加热器30中将空气或气体重新加热回至大约100°F。然而，上述这些温度仅意在示例，依照本发明还可以使用其他温度。

根据详细的说明书，本发明的许多特征和优点都是明显的，因此，附随权利要求意图涵盖落入本发明真正的精神和范围内的所有这样的特征和优点。另外，由于本领域技术人员将很容易地想出多种修改例和变型例，因此不希望将本发明限制在所示出的和所描述的确切结构和操作，并且因此，落入本发明范围内的所有的合适的修改例和等同例均可以被采用。

Claims (20)

1.一种气体干燥器，包括：

第一开口；

冷却通路形成结构，其与所述第一开口流体连接；

第一热电器件，其被热连接至所述冷却通路形成结构和换热器；

冷凝物排放管，其位于所述冷却通路的端部附近且被配置以排放当沿着所述冷却通路冷却流体时所形成的冷凝物；

加热通路形成结构，其位于所述冷凝物排放管和第二开口之间；以及

第二热电器件，其被热连接在所述冷却通路形成结构和所述加热通路形成结构之间并被连接以在所述冷却通路和所述加热通路之间换热。

2.根据权利要求1所述的气体干燥器，其中，所述换热器是翅片式换热器。

3.根据权利要求1所述的气体干燥器，其中，所述加热通路和冷却通路中的至少一个由挤制铝材件中的开口限定。

4.根据权利要求1所述的气体干燥器，其中，所述加热通路形成结构和冷却通路形成结构是能互换的。

5.根据权利要求1所述的气体干燥器，进一步包括控制器，所述控制器可操作地连接至所述第一热电器件和第二热电器件且被配置以控制所述器件。

6.根据权利要求5所述的气体干燥器，进一步包括传感器，所述传感器沿着所述冷却通路和加热通路布置且可操作地连接至所述控制器，以将信号发送到与由所述传感器所感测的温度相关联的所述控制器。

7.根据权利要求1所述的气体干燥器，进一步包括隔热件，所述隔热件被定位在所述冷却通路形成结构和所述加热通路形成结构之间。

8.根据权利要求7所述的气体干燥器，进一步包括在所述隔热件中的间隙，并且其中，所述第二热电器件被定位在所述间隙中。

9.根据权利要求1所述的气体干燥器，进一步包括多个热电器件，所述多个热电器件被定位成紧邻所述第一热电器件且被配置以执行与所述第一热电器件相似的功能。

10.根据权利要求1所述的气体干燥器，进一步包括多个热电器件，所述多个热电器件被定位成紧邻所述第二热电器件且被配置以执行与所述第二热电器件相似的功能。

11.根据权利要求1所述的气体干燥器，进一步包括热电糊剂，所述热电糊剂被定位在所述第一热电器件和所述冷却通路形成结构之间以及在所述第一器件和所述换热器之间。

12.根据权利要求1所述的气体干燥器，进一步包括定位在所述第二热电器件和所述冷却通路形成结构之间的热电糊剂以及定位在所述第二热电器件和所述加热通路形成结构之间的热电糊剂。

13.根据权利要求1所述的气体干燥器，其中，所述冷却通路形成结构和所述加热通路形成结构包括平坦侧，所述平坦侧被配置以与所述第一热电器件和所述第二热电器件中的至少一个邻接。

14.根据权利要求1所述的气体干燥器，其中，所述加热通路和冷却通路中的至少一个由多个开口限定。

15.根据权利要求1所述的气体干燥器，其中，形成所述冷却通路和加热通路中的至少一个的结构包括用于连接所述冷凝物排放管的螺纹孔。

16.根据权利要求1所述的气体干燥器，其中，形成所述冷却通路和加热通路中的至少一个的结构包括用于连接进口歧管和出口歧管中的至少一个的螺纹孔。

17.一种干燥气体的方法，包括:

引导气体通过冷却通路；

使用第一热电器件将来自所述冷却通路中的气体的热移除到换热器；

从气体中冷凝出的液体；

排放从气体中冷凝出的液体；

引导气体通过加热通路；

使用第二热电器件对所述冷却通路中的气体除热并将该热加进所述加热通路的气体中。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括将在所述加热通路中的气体加热至与当气体进入所述冷却通路时的所述气体大致相同的温度。

19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在所述加热通路和冷却通路中的各个位置处感测所述气体的温度，并且根据所感测到的温度来控制所述第一热电器件和第二热电器件。

20.一种气体干燥器，包括：

第一开口；

冷却通路形成结构，其与所述第一开口流体连接；

第一传热器件装置，其被热连接至所述冷却通路形成结构和换热装置；

液体排放装置，其位于所述冷却通路的端部附近且被配置以排放当沿着所述冷却通路冷却流体时所形成的冷凝物；

加热通路形成结构，其位于所述液体排放装置和第二开口之间；以及

第二传热装置，其被热连接在所述冷却通路形成结构和所述加热通路形成结构之间并且被连接以在所述冷却通路和所述加热通路之间换热。

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